高三生物第二轮复习-专题4-生物的变异.pptx

专题四专题四生物的遗传、变异与进化生物的遗传、变异与进化 达尔文自然达尔文自然选择学说选择学说注：注：“可遗传可遗传”与与“可育可育”确认是否为可遗传变异的唯一依据是看确认是否为可遗传变异的唯一依据是看“遗传物质是否发生变化遗传物质是否发生变化”。“可遗传可遗传”“可育可育”三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均表现三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均表现“不育不育”，但它们均属可遗传变，但它们均属可遗传变异异其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状异性状这与仅由环境引起的不可遗传变异有着本质区别。这与仅由环境引起的不可遗传变异有着本质区别。无子番茄的无子番茄的“无子无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子无子”性状性状是不可保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结是不可保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果有子果实实”。第第1 1讲讲 生物的变异生物的变异 变异原因的探究变异原因的探究性状基因型环境条件，所以某生物的变异原因性状基因型环境条件，所以某生物的变异原因应从外因和应从外因和内因两个方面内因两个方面加以分析。如果是因为遗传物质加以分析。如果是因为遗传物质(或基因或基因)的改变引的改变引起的，此起的，此变异可在其自交后代或与其他个体的杂交后代中再次出变异可在其自交后代或与其他个体的杂交后代中再次出现现(即能遗传即能遗传)，如果仅仅是环境条件的改变引起，则不能遗传给，如果仅仅是环境条件的改变引起，则不能遗传给自交后代或杂交后代，所以，自交后代或杂交后代，所以，可以用自交或杂交的方法确定变可以用自交或杂交的方法确定变异的原因异的原因；或者；或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是由环境引起的。两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是由环境引起的。三种可遗传变异的比较三种可遗传变异的比较比较项目比较项目基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异变异变异的本质的本质基因的分子结构基因的分子结构发生改变发生改变原有基因的原有基因的重新组合重新组合染色体结构或染色体结构或数目发生改变数目发生改变发生时间发生时间有丝分裂间期和有丝分裂间期和减减间期间期减减前期和前期和后期后期细胞分裂期细胞分裂期适适用用范范围围生物生物种类种类所有生物均可发生所有生物均可发生自然状态下真自然状态下真核生物核生物真核生物细胞增真核生物细胞增殖过程均可发生殖过程均可发生生殖生殖类型类型无性生殖、有性无性生殖、有性生殖生殖有性生殖有性生殖无性生殖、有无性生殖、有性生殖性生殖产生结果产生结果产生新基因、新产生新基因、新的基因型的基因型产生新基因型，产生新基因型，没产生新基因没产生新基因没产生新基因，没产生新基因，基因数目或顺序基因数目或顺序发生变化发生变化鉴定方法鉴定方法光镜下均无法检出，可根据是否光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定有新性状或新性状组合确定光镜下可检光镜下可检出出应用应用诱变育种诱变育种杂交育种杂交育种单倍体、多单倍体、多倍体育种倍体育种联系联系三者均属于可遗传的变异，都为生物三者均属于可遗传的变异，都为生物的进化提供了原材料；的进化提供了原材料；基因突变产生新的基因，是生物变异基因突变产生新的基因，是生物变异的根本来源；的根本来源；基因突变是基因重组的基础；基因突变是基因重组的基础；基因重组是形成生物多样性的重要原基因重组是形成生物多样性的重要原因之一。因之一。1.基因突变基因突变(1)特点特点普普遍遍性性：不论原核生物还是真核生物都普遍存在，个体发育的任何时期都可发生基因突变。随机性随机性：生物个体任何部位，只要有DNA复制，就可能发生基因突变。低频性：低频性：自然情况下突变率很低多多害害少少利利性性：所以在诱变育种中要大量地处理供试材料，才可能获得人们所需要的突变基因。不定向性：不定向性：一个基因可朝不同方向突变，形成多种突变基因。(2)人工诱变人工诱变原理：原理：利用物理、化学因素处理生物，使它发生基因突变。方法方法 物理方法：辐射诱变、激光诱变；化学方法：用秋水仙素、硫酸二乙酯、亚硝酸等处理。过程：过程：生物 物理、化学因素 基因突变变异类型选育良种。意义：意义：提高变异频率，创造动物、植物和微生物新品种。注：注：显性突变与隐性突变的判定显性突变与隐性突变的判定受到物理、化学因素的影响，受到物理、化学因素的影响，AA个体如果突变成个体如果突变成Aa个体，则在当代不会表现出来，只有个体，则在当代不会表现出来，只有Aa个体自交个体自交后代才会有后代才会有aa变异个体出现，因此这种变异个体一旦变异个体出现，因此这种变异个体一旦出现即是纯合体。出现即是纯合体。如果如果aa个体突变成个体突变成Aa个体，则当代就会表现出性状。个体，则当代就会表现出性状。因此我们可以选择突变体与其他已知未突变体杂交，因此我们可以选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。对于植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分对于植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判定。离来进行显性突变与隐性突变的判定。2基因重组的类型基因重组的类型(1)减数分裂形成配子时，减数分裂形成配子时，上的非等位基因的上的非等位基因的 。(2)减数分裂形成减数分裂形成 时期，同源染色体上的非姐妹时期，同源染色体上的非姐妹染色单体上的染色单体上的 的交换。的交换。(3)DNA重组技术。重组技术。非同源染色体非同源染色体自由组合自由组合四分体四分体等位基因等位基因 3染色体变异染色体变异(1)类型类型染色体结构变异、染色体数目变异。(2)二倍体、多倍体和单倍体的判定二倍体、多倍体和单倍体的判定二倍体和多倍体是由受精卵受精卵发育而来的。多倍体还可以通过体细胞杂交而来，如白菜甘蓝异源四倍体。可根据其体细胞中的染色体组数来判断。单倍体是指含有本物种配子染色体数目的个体。单倍体通常是由生殖细胞不经过受精作用直接发育而成。其存在的前提是本物种体细胞中的染色体组数是偶数(如二倍体、四倍体、六倍体)的生物，才有可能形成单倍体。单倍体的体细胞中也可以含有多个染色体组。单倍体的体细胞中也可以含有多个染色体组。如普通小麦(六倍体)经花药离体培育而成的小麦苗，称为普通小麦的单倍体，而不称作三倍体。【注注意意】关关于于单单倍倍体体和和多多倍倍体体的的育育性性，主主要要看看其其染染色色体体组组的的组组成成(来来源源和和数数目目)，凡凡具具奇奇数数个个染染色色体体组组的的个个体体如如染染色色体体组组为为A、AAA不不可可育育，具具异异源源偶偶数数个个染染色色体体组组的的个个体体如如染染色色体体组组为为AB、AAAB亦亦不不可可育育，但但经经加加倍倍后后均均可可育育(注注意意：这这里里的的字字母母代表染色体组，而不是代表基因代表染色体组，而不是代表基因)。一、染色体组数的判定一、染色体组数的判定1染色体组是指真核细胞中形态和功能各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体。要构成一个染色体组应具备以下几条：(1)一个染色体组中不含同源染色体，但源于同一个祖先种。(2)一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。(3)一个染色体组中含有控制该种生物性状的一整套基因，但不能重复。细细胞胞内内形形态态相相同同的的染染色色体体(同同源源染染色色体体)有有几几条条，则则含含有有几几个个染染色色体体组组。如如右右图图细细胞胞中中相相同同的的染染色色体体有有4条条，此此细胞中有细胞中有4个染色体组。个染色体组。根根据据基基因因型型来来判判断断。在在细细胞胞或或生生物物体体的的基基因因型型中中，控控制制同同一一性性状状的的基基因因出出现现几几次次，则则有有几几个个染染色色体体组组。如如右右图图基基因因型型为为AAaaBBBb的的细细胞胞或或生生物物体体含含有有4个个染染色色体体组组。这种方法仅适合于判断同源多倍体。这种方法仅适合于判断同源多倍体。根根据据染染色色体体的的数数目目和和染染色色体体的的形形态态数数来来推推算算。染染色色体体组组的的数数目目=染染色色体体数数/染染色色体体形形态态数数。例例如如，果果蝇蝇体体细细胞胞中中有有8条条染染色色体体，分分为为4种种形形态态，则则染染色色体体组组的的数数目目为为2。【注注意意】根根据据染染色色体体组组的的数数目目可可判判断断生生物物是是二二倍倍体体还还是是多多倍倍体体，但但一一般般不不能能用用于于直直接接判判断断单单倍倍体体，通通常常以以n表表示示一一个个染染色色体体组组，2n和和n分分别别代代表表体体细细胞胞和和配配子子染染色色体组。体组。(3)(3)单倍体、二倍体和多倍体的比较单倍体、二倍体和多倍体的比较人类基因组计划：人类基因组计划：于20世纪80年代提出，由美、英、日、中、德、法等国参加完成的针对人体23对染色体全部DNA的碱基对（3109）序列进行排序，对大约25 000基因进行染色体定位，构建人类基因组遗传图谱和物理图谱的国际合作研究计划。于2000年完成了人类基因组“工作框架图”。2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果。1、遗传图谱（、遗传图谱（genetic map）2、物理图谱（、物理图谱（physical map）3、序列图谱、序列图谱 4、转录图谱、转录图谱基因组基因组就是一个物种中所有DNA分子携带的全部遗传信息 人类基因组人类基因组就是指人体DNA分子携带的全部遗传信息 人类单倍体基因组人类单倍体基因组由24条DNA分子组成。二、蜂群里三种蜂的发育及分工情况二、蜂群里三种蜂的发育及分工情况 三三、原核生物的可遗传变异、原核生物的可遗传变异 原核生物在自然情况下，只进行无性生殖(二分裂)，而且，DNA裸露，不形成染色体。所以，自然状态下，原原核核生生物物的的可可遗遗传传变变异异仅仅有有基基因因突突变变。但进行基基因因工工程程操操作作时时将外源基因导入原核细胞则属于基因重组。将外源基因导入原核细胞则属于基因重组。【例【例1】为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了如图所示的方法：为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了如图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传。据图分析，下列说法正确的是图中两对相对性状独立遗传。据图分析，下列说法正确的是()A 通通 过过 过过 程程 最最 后后 育育 出出 纯纯 合合 高高 蔓蔓 抗抗 病病 植植 株株，说说 明变异是定向的明变异是定向的B花药离体培养形成的个体均为纯合子花药离体培养形成的个体均为纯合子C过过程程是是一一个个淘淘汰汰选选育育的的过过程程，利利用用的的原原理理主主要要 是基因重组是基因重组D图中筛选过程不改变抗病基因频率图中筛选过程不改变抗病基因频率【解解析析】过程表示杂交育种，杂交过程中通过基因重组，产生多种性状，变异是不定向的。过程是单倍体育种，花药离体培养形成的个体为单倍体，单倍体经秋水仙素处理，染色体加倍后形成的个体才是纯合子。过程是一个逐代淘汰选育的过程，利用的原理主要是基因重组。基因工程可产生定向变异。图中筛选过程其实是通过人工选择挑选优良品种，所以抗病基因频率通过不断筛选而提高。【答案】【答案】C【变变式式1】下下面面是是果果蝇蝇的的一一个个精精原原细细胞胞减减数数分分裂裂不不同同时时期期核核DNA、染染色色体体、染染色色单单体体的的数数量量变变化化图图，其其中中可可能能发发生生非非等等位基因自由组合的是位基因自由组合的是()【解解析析】在减数分裂中，非等位基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期，此时核DNA、染色体、染色单体的数量关系为212。果蝇体细胞的染色体为8条，所以在图中为16816。【热点考向【热点考向2】基因突变的特征和原因】基因突变的特征和原因 【例例2】下下图图表表示示人人类类镰镰刀刀型型细细胞胞贫贫血血症症的的病病因因，已已知知谷谷氨酸的密码子是氨酸的密码子是GAA、GAG。据图分析正确的是。据图分析正确的是()A转转运运缬缬氨氨酸酸的的tRNA一一端端的的三三个个碱碱基基是是CAUB过过程程是是链链做做模模板板，以以脱脱氧氧核核苷苷酸酸为为原原料料，由由ATP供供能能，在在有有关关酶酶的的催化下完成的催化下完成的C控控制制血血红红蛋蛋白白的的基基因因中中任任意意一一个个碱碱基基发发生生替替换换都都会会引引起起镰镰刀刀型型细细胞胞贫贫血症血症D人人发发生生此此贫贫血血症症的的根根本本原原因因在在于于血血红红蛋蛋白白中中的的一一个个谷谷氨氨酸酸被被缬缬氨氨酸酸取取代代【解解析析】从图中可以看出，转运缬氨酸的tRNA一端的三个碱基是CAU；过程是链做模板，以核糖核苷酸为原料，由ATP供能，在有关酶的催化下完成的；基因突变并不一定都会使生物性状发生改变，原因是突变可能发生在基因的内含子或非编码区，还可能是因为密码子的简并性。发生人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因突变。【答案】【答案】A【变式【变式2】(2011杭州宏升高复一模杭州宏升高复一模)如果一个基因的如果一个基因的中部缺失了中部缺失了1个脱氧核苷酸对，不可能的结果是个脱氧核苷酸对，不可能的结果是()A无法合成蛋白质产物无法合成蛋白质产物B翻译为蛋白质时在缺失位置终止翻译为蛋白质时在缺失位置终止C所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸D翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发 生变化生变化【解解析析】如果一个基因的中部缺失了1个脱氧核苷酸对，可能导致翻译为蛋白质时在缺失位置终止，也可能合成的蛋白质减少多个氨基酸，或者缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。但缺失位点之前的基因正常，即能够翻译出蛋白质。【答案】【答案】A【热点考向【热点考向3】染色体结构变异和数目变异】染色体结构变异和数目变异 【例例3】(2011海海南南卷卷)关关于于植植物物染染色色体体变变异异的的叙叙述述，正确的是正确的是()A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C染染色色体体片片段段的的缺缺失失和和重重复复必必然然导导致致基基因因种种类类的的 变化变化D染染色色体体片片段段的的倒倒位位和和易易位位必必然然导导致致基基因因排排列列顺顺序的变化序的变化【解解析析】染色体整倍变化或单条染色体的增减或染色体片段的缺失和重复，使生物遗传物质发生改变，但没有产生新基因，基因种类没有增减。染色体片段的倒位和易位使基因排列顺序发生了改变。【答案】【答案】D【变变式式3】(2011湖湖南南师师大大附附中中月月考考)染染色色体体之之间间的的交交叉叉互互换换可可能能导导致致染染色色体体结结构构或或基基因因序序列列的的变变化化。甲甲、乙乙两两图图分分别别表表示示两两种种常常染染色色体体之之间间的的交交叉叉互互换换模模式式，丙丙、丁丁、戊戊图图表表示示某某染染色色体体变化的三种情形。则下列叙述正确的是变化的三种情形。则下列叙述正确的是()A甲图所示交换模式可以导致戊的形成甲图所示交换模式可以导致戊的形成B乙图所示交换模式可以导致丙的形成乙图所示交换模式可以导致丙的形成C甲图所示交换模式可以导致丁或戊两种情甲图所示交换模式可以导致丁或戊两种情 形的产生形的产生D乙图所示交换模式可以导致戊的形成乙图所示交换模式可以导致戊的形成【解解析析】甲图是同源染色体的交叉互换，结果是出现基因的自由组合，没有新基因的出现，可以出现丁但不可能出现戊，所以A、C错误。乙图是非同源染色体的交叉互换，结果是染色体结构变异，可以出现戊，丙是染色体片段的重复而导致的染色体结构变异。【答案】【答案】D真题预诊真题预诊1(2011年年高高考考海海南南卷卷)关关于于植植物物染染色色体体变变异异的的叙叙述述，正正确确的的是是()A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化解解析析：选选D。染染色色体体组组整整倍倍性性变变化化会会使使基基因因整整倍倍性性变变化化，但但基基因因种种类类不不会会改改变变；染染色色体体组组非非整整倍倍性性变变化化也也会会使使基基因因非非整整倍倍性性增增加加或或减减少少，但但基基因因种种类类不不一一定定会会改改变变；染染色色体体片片段段的的缺缺失失和和重重复复会会导导致致基基因因的的缺缺失失和和重重复复，缺缺失失可可导导致致基基因因种种类类减减少少，但但重重复复只只导导致致基基因因重重复复，种种类类不不变变；染染色色体片段的倒位和易位会导致其上的基因顺序颠倒。体片段的倒位和易位会导致其上的基因顺序颠倒。【热点考向【热点考向4】转基因食品的安全】转基因食品的安全【例例4】(2010江江苏苏卷卷)下下列列关关于于转转基基因因植植物物的的叙叙述，正确的是述，正确的是()A转转入入油油菜菜的的抗抗除除草草剂剂基基因因，可可能能通通过过花花粉粉传传入环境中入环境中B转转抗抗虫虫基基因因的的植植物物不不会会导导致致昆昆虫虫群群体体抗抗性性基基因频率增加因频率增加C动物的生长激素基因转入植物后不能表达动物的生长激素基因转入植物后不能表达D如如转转基基因因植植物物的的外外源源基基因因来来源源于于自自然然界界，则则不存在安全性问题不存在安全性问题【解解析析】抗除草剂基因导入油菜的染色体后可以通过花粉传入环境中；转抗虫基因的植物可杀死无抗虫性昆虫，对昆虫的抗性具有选择作用，所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加；转基因技术打破了生殖隔离，动物的生长激素基因转入植物后可表达；来源于自然界的目的基因导入植物体后，可能破坏原有的基因结构，具有不确定性，外源基因也可能通过花粉传播，使其他植物成为“超级植物”等，所以也存在安全性问题。【答案】【答案】A专题四专题四生物的遗传、变异与进化生物的遗传、变异与进化 六种常用的育种方法 请比较下列几种无子果实：1无子西瓜与无子番茄的比较无子西瓜与无子番茄的比较2香蕉香蕉(无子无子)香蕉是天然的三倍体，不能形成正常的生殖细胞，因而无法进行受精作用形成种子，这与无子西瓜的形成有一定的相似之处，但无子西瓜发育所需的生长素需要由人协助提供，而香蕉子房发育所需的生长素则是由其自身提供的，其子房本身能产生一定量的生长素，促进自身子房发育成果实。香蕉的这种特性是在长期的进化过程中形成的，由于香蕉的种子退化，与之相适应的是香蕉能利用其营养器官(根、芽)，仅靠进行无性繁殖就可以生生不息了。3 无无 子子 番番 茄茄、无无 子子 葡葡 萄萄、无无 子子 辣辣 椒椒、无无 子子 黄黄 瓜瓜：用适宜浓度的生长素处理未受精的花蕾，诱导单性结实，形成无子果实。二、杂交育种和植物体细胞杂交二、杂交育种和植物体细胞杂交1两者的原理不同：两者的原理不同：见“知识梳理”表格。2杂杂交交性性质质不不同同：杂交育种结合的是精子和卵细胞，即有性生殖细胞，为有性杂交；植物体细胞杂交结合的是体细胞，为无性杂交。3杂杂交交亲亲本本的的不不同同：杂交育种所用的亲本一般属于同一个物种，而植物体细胞杂交所用的亲本可以是种内的，也可以是种间的。4杂杂交交后后代代染染色色体体数数目目的的变变化化：杂交育种后代染色体数与亲代相同，而植物体细胞杂交后代的染色体数与亲代不同，可能会出现异源多倍体。【热点考向热点考向1】生物变异在育种上的应用】生物变异在育种上的应用 【例例1】(2011湖湖南南师师大大附附中中理理综综测测试试)某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt基因)导入棉花，筛选出Bt基因成功整合到染色体上的抗虫植株(假定Bt基因都能正常表达)。某些抗虫植株体细胞含两个Bt基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型(黑点表示Bt基因的整合位点)；让这些含两个Bt基因抗虫植株自交，后代含抗虫基因的个体的比例大小顺序是()A甲、乙、丙 B甲、丙、乙C丙、乙、甲 D乙、甲、丙【解解析析】甲图个体减数分裂产生配子全含Bt基因；个体自交，后代中全部含抗虫基因。乙图个体减数分裂产生配子有一半含Bt基因；个体自交，后代中不含抗虫基因的个体占的比例为1/21/21/4，含抗虫基因个体占的比例为11/43/4。丙图个体减数分裂产生配子有3/4含Bt基因；个体自交，后代中不含抗虫基因的个体占的比例为1/41/41/16，含抗虫基因个体占的比例为11/1615/16。【答案】【答案】B【变变式式1】在某作物育种时，将、两个植株杂交，得到，将再作如图所示处理。下列分析错误的是()A由到过程一定发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合B在的育种过程中，依据的主要原理是染色体变异C若的基因型为AaBbdd，则植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4D由到过程可能发生突变和基因重组【答案】【答案】A