小专题9-生物的变异和育种.ppt

专题五生物的变异与进化 五年考情展示 广广东东卷考情卷考情 考点考点2010201020112011201220122013201320142014选选择择非非选选选选择择非非选选选选择择非非选选选选择择非非选选选选择择非非选选(1)(1)基因重基因重组组及其意及其意义义()()(2)(2)基因突基因突变变的特征和原因的特征和原因()()(3)(3)染色体染色体结结构构变变异和数目异和数目变变异异()()(4)(4)生物生物变变异在育种上的异在育种上的应应用用()()(5)(5)转转基因食品的安全基因食品的安全()()(6)(6)现现代生物代生物进进化理化理论论()()(7)(7)生物生物进进化与生物多化与生物多样样性的性的形成形成()()小专题9生物的变异和育种 薄弱考点自查核心考点突破课堂定时演练薄弱考点自查 回顾教材 拾遗查漏构建网络【高考答题必备语句】1.基因突变是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料,是新基因产生的途径。2.基因突变是指DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。3.基因重组的类型包括自由组合(减数第一次分裂后期)和交叉互换(四分体时期)。4.人工诱导多倍体的常用方法是用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使有丝分裂前期纺锤体的形成受到抑制,从而使染色体数目加倍获得多倍体。5.单倍体的特点是植株弱小、高度不育,但单倍体通过人工诱导的方法培育新品种,可以明显地缩短育种年限。6.优生的措施有产前诊断、遗传咨询、禁止近亲结婚、提倡适龄生育。诊断遗漏1.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变,导致基因突变(2011江苏)()提示:基因突变是指碱基对的增添、缺失或改变,若在DNA复制时发生上述情况之一,即可导致基因突变。2.“超级细菌”含有超强耐药性基因NDM1,该基因编码金属内酰胺酶,此菌耐药性产生的原因是通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因(2011广东)()提示:细菌无染色体,产生耐药性的根本原因是基因突变。3.若某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的,如不考虑染色体变异,基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中(2013海南)()提示:基因B1和B2的关系是等位基因,等位基因不能同时存在于配子当中。4.在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中,不会同时发生基因的突变与重组(2013四川)()提示:该过程为有丝分裂,不发生基因重组。5.在愈伤组织的培养中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍的细胞(2013重庆)()提示:植物细胞融合是指经纤维素酶和果胶酶处理后得到的原生质体的诱导融合,带有细胞壁的愈伤组织细胞不能诱导融合形成染色体加倍的细胞。6.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化(2011海南)()提示:染色体片段的缺失可能导致基因种类的变化,片段的重复会导致基因数目增加种类不变。7.在有丝分裂和和减数分裂的过程中,会由于非同源染色体之间交换一部分片段,导致染色体结构变异(2011江苏)()提示:非同源染色体之间的片段交叉互换,属于染色体结构变异中的易位,在有丝分裂和减数分裂过程中均能发生。8.秋水仙素通过促进着丝点分裂,使染色体数目加倍(2014四川)()提示:秋水仙素不影响着丝点分裂,主要是通过抑制纺锤体形成使染色体数目加倍。9.染色体增加某一片段可提高基因表达水平,是有利变异(2014江苏)()提示:染色体增加一片段不会提高基因表达水平,是否属于有利变异取决于环境。核心考点突破 紧扣核心 透析联系考点1生物变异的类型比较【典例1】(双选题)(2014华南师大附中三模)由于编码酶X的基因中某个碱基被替换,酶X变为酶Y。如表显示了酶Y与酶X相比可能出现的四种状况。下列有关分析,合理的是()比比较较指指标标酶酶Y Y活性活性/酶酶X X活性活性100%100%50%50%10%10%150%150%酶酶Y Y氨基酸数目氨基酸数目/酶酶X X氨基酸数目氨基酸数目1 11 1小于小于1 1大于大于1 1A.状况说明基因结构没有发生改变B.状况是因为氨基酸数减少了50%C.状况可能是因为突变导致终止密码子提前D.状况可为蛋白质工程提供思路【选题意图】本题考查基因突变对生物性状的影响、遗传信息的转录和翻译,要求学生掌握基因突变对生物性状的影响,再结合表中信息,对各选项作出准确的判断,属于考纲理解和应用层次的考查,有一定难度。【解题思路】由于密码子具有简并性,一个碱基被另一个碱基替换后,虽然基因的结构改变了但密码子决定的氨基酸并不一定改变,A错误;状况酶活性虽然改变了,但氨基酸数目没有改变,B错误;状况碱基改变之后酶活性下降且氨基酸数目减少,可能是因为突变导致了终止密码的位置提前,翻译过程提前结束,C正确;蛋白质工程的目的是获得具备新性质或新功能的蛋白质,根据状况酶活性增加,可以通过改造或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质来实现蛋白质工程。答案:CD【延伸拓展】(1)一个DNA分子中缺失了一段序列,属于基因突变吗?提示:不一定,若缺失的仅几个碱基对,则属于基因突变,若缺失的序列较长,则上面可能含有几个基因,属于染色体结构变异中的缺失。(2)基因突变后,基因的结构、基因中的遗传信息、对应的mRNA上的密码子、蛋白质中的氨基酸序列、生物的性状是否改变,为什么?提示:基因是具有遗传效应的DNA片段,其中的脱氧核苷酸排列顺序表示遗传信息,因此基因突变后,基因的结构、基因中的遗传信息一定改变;mRNA是DNA转录形成的,因此基因突变后对应的mRNA上的密码子一定改变;由于密码子具有简并性,翻译形成的蛋白质氨基酸序列不一定改变;又由于蛋白质不一定改变,或突变为隐性基因(生物体成为杂合子),生物的性状除受基因控制以外还受环境影响,因此生物的性状不一定改变。归纳提升1.基因突变对蛋白质和生物性状的影响分析(1)基因突变对蛋白质结构的影响碱基对碱基对影响范围影响范围对氨基酸序列的影响对氨基酸序列的影响替替换换小小只改只改变变1 1个氨基酸或不改个氨基酸或不改变变增添增添大大插入位置前不影响插入位置前不影响,影响插入后的序列影响插入后的序列缺失缺失大大缺失位置前不影响缺失位置前不影响,影响缺失后的序列影响缺失后的序列(2)基因突变对性状的影响基因突变影响性状原因:突变引起密码子改变,最终表现为蛋白质功能改变,影响生物性状。例如镰刀型细胞贫血症。基因突变不影响性状原因:a、若基因突变发生后,引起了信使RNA上的密码子改变,但由于一种氨基酸可对应多个密码子,若改变了的密码子与原密码子对应同一种氨基酸,此时突变基因控制的性状不改变;b、若基因突变为隐性突变,如AA中的一个Aa,此时性状也不改变。变式拓展(2014韶关二模)某男子表现型正常,但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体,如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙,配对的三条染色体中,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是()A.图甲所示的变异属于基因重组B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞C.如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有8种D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代D解析:从图甲看出,一条14号和一条21号染色体相互连接时,还丢失了一小段染色体,明显是染色体结构变异,A错误;观察染色体的最佳时期是有丝分裂中期,观察异常染色体最佳时期是减数分裂过程中染色体联会时,B错误;减数分裂时同源染色体发生分离,理论上该男子产生“只含有14号染色体”、“只含有21号染色体”、“含有14号染色体和21号染色体”、“含有异常染色体和14号染色体”、“含有异常染色体和21号染色体”、“只含有异常染色体”共6种精子,C项错误;该男子减数分裂时能产生“含有14号染色体和21号染色体”的正常精子,自然可以产生正常的后代,D正确。考点2生物变异在育种中的应用【典例2】(2014全国卷)现有两个纯合的某作物品种:抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种,已知抗病对感病为显性,高秆对矮秆为显性,但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题:(1)在育种实践中,若利用这两个品种进行杂交育种,一般来说,育种目的是获得具有优良性状的新品种。(2)杂交育种前,为了确定F2的种植规模,需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果,需要满足3个条件:条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制,且符合分离定律;其余两个条件是 。(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件,可用测交实验来进行检验。请简要写出该测交实验的过程。【选题意图】本题考查孟德尔定律与杂交育种相关知识,考查学生的理解能力、知识迁移能力。【解题思路】(1)杂交育种的目的是获得同时具备两种优良性状的个体,即抗病矮秆的新品种。(2)杂交育种的原理是基因重组,若控制两对相对性状的基因的遗传遵循基因的自由组合定律,则这两对相对性状应分别受一对等位基因控制,且两对基因必须位于两对同源染色体上。(3)先由纯合的抗病高秆和感病矮秆杂交得到抗病高秆的杂合子,再与感病矮秆(隐性纯合子)杂交,如果后代出现抗病高秆感病高秆抗病矮秆感病矮秆=1111的性状分离比,则可说明这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。答案:(1)抗病矮秆(2)高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制,且符合分离定律;控制这两对性状的基因位于非同源染色体上(3)将纯合的抗病高秆与感病矮秆杂交,产生F1,让F1与感病矮秆杂交。【延伸拓展】(1)如果要快速获得抗病矮秆个体应选用什么方案?提示:单倍体育种。(2)除了用测交实验验证孟德尔定律,还可以用什么方法?提示:F1自交,F2出现9331的分离比。归纳提升2.动植物杂交育种的区别(1)方法:植物杂交育种中纯合子的获得只能通过逐代自交的方法获得,一般不能通过测交方法获取;而动物杂交育种纯合子的获得一般通过测交的方法获取。(2)实例:培育基因型为AAbb的个体变式拓展2.(双选题)(2014潮州、揭阳三模)现有小麦种质资源包括:高产、感病;低产、抗病;高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求,育种专家要培育3类品种:a.高产、抗病;b.高产、早熟;c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是()A.利用、间杂交筛选获得aB.对进行染色体加倍处理筛选获得bC.a、b和c的培育均可采用诱变育种方法D.用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c解析:培育a高产抗病应选用;对品种仅染色体加倍处理得不到早熟品种,需先花药离体培养,再染色体加倍处理才可能得到;诱变育种理论上都可产生所需性状,但概率很低;转基因技术能定向改变生物性状。CD课堂定时演练 随堂演练 巩固提升1.(2014江苏)下列关于染色体变异的叙述,正确的是()A.染色体增加某一片段可提高基因表达水平,是有利变异B.染色体缺失有利于隐性基因表达,可提高个体的生存能力C.染色体易位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响D.通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育,培育出作物新类型解析:变异导致生物性状的改变包括有利和不利变异,是否有利取决于能否更好地适应环境,与基因表达水平的提高无直接联系,故A错误。染色体缺失也有可能导致隐性基因丢失,这时便不利于隐性基因的表达,所以B错误。染色体易位不改变基因的数量,但染色体易位有可能会影响基因的表达,从而导致生物的性状发生改变,所以C选项错误。远缘杂交获得杂种,其染色体可能无法联会而导致不育,经秋水仙素等诱导成可育的异源多倍体从而培育出生物新品种类型,故D选项正确D2.(2014茂名二模)下列与基因相关的知识描述中,正确的是()A.基因内增加一个碱基对,只会改变肽链上一个氨基酸B.无法进行基因交流的生物之间一定存在生殖隔离C.基因重组可能改变DNA分子的碱基序列D.目的基因只能从相应环境生物细胞的DNA获取解析:基因中增加一个碱基对可能会导致突变位点后所有氨基酸都会改变,A错误;因地理隔离导致无法进行基因交流的同种生物之间不存在生殖隔离,B错误。同源染色体的非姐妹染色单体发生互换引起的基因重组,可以改变DNA分子的碱基序列,C正确。目的基因可以从基因文库中获取,还可以人工合成,D错误。C3.(2014佛山顺德区三模)图甲、乙、丙分别表示三种细胞的染色体和基因组成,相关描述正确的是()A.图甲表示将要分裂的原始生殖细胞,则两对基因可以自由组合B.图乙由图甲形成,则发生了基因突变C.图乙表示鸟类性染色体,则此鸟类为雄性D.图丙表示体细胞,则发生了染色体变异解析:图甲中两对基因位于一对同源染色体上,不能自由组合,A错误;图乙发生了染色体片段丢失,属于染色体结构变异,B错误;鸟类中含有两条异形性染色体的是雌性,C错误;若图丙表示体细胞,则细胞中少一条染色体,属于染色体数目变异,D正确。D4.(2014广州综合测试)番茄的抗病(R)对感病(r)为显性,高秆(D)对矮秆(d)为显性,控制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合高秆抗病番茄植株,研究人员采用了如图所示的方法。据图分析,正确的是()AA.若过程的F1自交一代,产生的高秆抗病植株中纯合子占1/9B.过程常用一定浓度的秋水仙素处理单倍体的种子C.过程应用的原理是细胞增殖D.过程“航天育种”方法中主要的变异类型是基因重组解析:中的F1基因型为DdRr,自交一代后高秆抗病(DR)中纯合子(DDRR)占1/9。过程用一定浓度的秋水仙素处理单倍体的幼苗(单倍体植株高度不育,一般不会产生种子),过程应用的原理是细胞的全能性。过程“航天育种”主要变异类型是基因突变。5.(双选题)(2014中山一中二次统考)下列关于变异和育种的叙述中,正确的是()A.四倍体马铃薯的花粉离体培养后形成的植株具有两个染色体组,称为二倍体B.基因工程育种能让生物具有本身不存在的基因,育种原理是基因突变C.子女与父母的性状总有一些差异,这些变异的主要来源是基因重组D.一条染色体上缺失了3个碱基对,不属于染色体变异,应属于基因突变解析:由花粉培育出的个体,无论含有几个染色体组,统称为单倍体,A错误;基因工程的原理是基因重组,B错误;基因重组是有性生殖生物后代出现多样性的主要原因,碱基对的缺失属于基因突变,C项、D项正确。CD6.(2014郑州质检)科学家发现多数抗旱性农作物能通过细胞代谢,产生一种代谢产物,调节根部细胞液的渗透压,此代谢产物在叶肉细胞和茎部细胞中却很难找到。(1)该代谢产物能够使细胞液的渗透压(填“增大”或“减小”)。(2)这种代谢产物在茎部和叶肉细胞中很难找到,而在根部细胞中却能产生的根本原因是 。(3)现有一抗旱植物,其体细胞内有一个抗旱基因R,其等位基因为r(旱敏基因)R、r的部分核苷酸序列如下:r:ATAAGCATGACATTA;R:ATAAGCAAGACATTA。抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是。研究得知与抗旱有关的代谢产物主要是糖类,该抗旱基因控制抗旱性状是通过实现的。(4)已知抗旱性和多颗粒属于显性,各由一对等位基因控制,且分别位于两对同源染色体上。纯合的旱敏型多颗粒植株与纯合的抗旱型少颗粒植株杂交,F1自交:F2抗旱多颗粒植株中双杂合子占的比例是 。若拔掉F2中所有的旱敏型植株后,剩余植株自交。从理论上讲F3旱敏型植株的比例是 。某人用一植株和一旱敏型多颗粒的植株做亲本进行杂交,发现后代出现4种类型,性状的统计结果显示:抗旱旱敏=11,多颗粒少颗粒=31。若只让F1中抗旱多颗粒植株相互受粉,F2的性状分离比是 。(5)请设计一个快速育种方案,利用抗旱型少颗粒(Rrdd)和旱敏型多颗粒(rrDd)两植物品种作亲本,通过一次杂交,使后代个体全部都是抗旱型多颗粒杂交种(RrDd),用文字简要说明。解析:(1)代谢产物含有离子,渗透压会增大。(2)代谢产物不是在所有的细胞都能找到,是基因选择性表达的结果。(3)由所给的碱基排列顺序,可知是r中的T-A被替换成了A-T,基因是通过与糖类有关,故基因是通过基因控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程。(4)在显性性状9里面的双杂合子占4,故为4/9。若拔掉F2中所有的旱敏型植株后,剩余植株自交,只考虑这一对性状即可,在子一代抗旱的有1/3的纯合子,2/3的杂合子,能产生旱敏型的只有2/3的杂合子自交才可以,故2/31/4=1/6。据题意可得亲本基因型应为RrDdrrDd,只让抗旱多颗粒相互传粉,抗旱多颗粒基因型1/3RrDD、2/3RrDd,先计算Rr与Rr用基因频率计算则1/4RR、2/4Rr、1/4rr再计算另一对1/3DD、2/3Dd,则得到4/9DD、4/9Dd、1/9dd,然后自由组合得到24831。(5)要快速育种用单倍体育种的方法,即先用(Rrdd)和(rrDd)通过单倍体育种得到(RRdd)和(rrDD),然后让它们杂交得杂交种(RrDd)。答案:(1)增大(2)基因选择性表达(3)碱基对替换基因控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程(4)4/91/624831(5)先用Rrdd和rrDd通过单倍体育种得到RRdd和rrDD,然后让它们杂交得杂交种RrDd点击进入小专题突破练