2019高考生物二轮练习名校教学案07生物的变异与进化.pdf
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1、2 0 1 9 高考生物二轮练习名校精品教学案专题0 7 生物的变异与进化【2 0 1 3考纲解读】(1)基因重组及其意义 I I(2)基因突变的特征和原因 I I(3)染色体结构变异和数目变异 I(4)生物变异在育种上的I应用 I I(5)转基因食品的安全 I(6)现代生物进化理论的主要内容 I I(7)生物进化与生物多样性的形成 I I【知识网络构建】旦 防 烟 俄 邮 学 说L共融屿锄辨性 楣突一单基雕雕*-_ f 发 生&族|人类率底究找二 嗣 觥 !检 交 叉 互 根L卿 曼一 糊/一 料 啜 除-昆 人 趟 随 广 栗也瞬峻舁1L赃体如变舁L奥触姆一条阱棘造解一【重点知识整合】一、
2、生物变异的类型、特点及判断i.生物变异的类型不可遗传的变咒&现 型 基 因 型(改变)+环 境 条 件(改变)nr遗化的变异 基内突变n2.三种可遗传变异的比较项目基因突变基因重组染色体变异用范围生物种类所有生物自然状态下能进行有性生殖的生物真核生物生殖方式无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类型自然突变、诱发突变交叉互换、自由组合染色体结构变异、染色体数目变异原因DNA复 制(有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期)过程出现差错减/数分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合或同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换内外因素影响使染色体结构出现异常,或细胞分裂过程中,染色体的分开出现异
3、常实质产生新的基因(改变基因的1质,不改变基因改1量)产生新的基因型(不改变基因的质,般也不改变基因日勺量,但转基因技术会改变基因的量)基因数目或基因排列顺序发生改变(不改变基因的质)关系基因突变是生物变异的根本来源,为基因重组提供原始材料.三种可遗传变异都为生物进化提供了原材料1)理清基因突变相关知识间的关系(如下图)(1)低 频 件 一随 机 件一普i向 例 一WII(A)-i秀 变 闪 点 I广 破 桩 对(增 添,缺 失、普 换,亚 制 力 俳J,L内 结 构J做 和 列(局 部 改(改 变)|遗 传 信 息(局 邰 改 变)非 大 性 一不 定 向 件 一I进 化 的 原 始 材 料
4、突 变 玳1月(“)-(等 位 址 囚)一 一 新 的 忧 囚 型II新 的 件 状-新 的 去 现 型(2)基因突变对性状的影响突变间接引起密码子改变,最终表现为蛋白质功能改变,影响生物性状.由于密码子的简并性、隐形突变等情况也可能不改变生物的性状.(3)基因突变对子代的影响若基因突变发生在有丝分裂过程中,则一般不遗传,但有些植物可以通过无性生殖将突变的基因传递给后代.如果发生在减数分裂过程中,则可以通过配子传递给后代.4、理清基因重组相关知识间的关系(如下图).5、染色体变异(1)在光学显微镜下可以看到,染色体结构变异的四种类型可以通过观察减数分裂的J联会时期染色体的形态进行判断(2)其中
5、相互易位与四分体时期的交叉互换要注意区分,易位发生在两条非同源染色体之间,交叉互换发生在一对同源染色体之间.染色体数目变异发生在细胞分裂过程中,也可以在光学显微镜下看到,选择中期细胞观察.(3)染色体组数的判定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:A、一个染色体组中不含同源染色体,但源于同一个祖先种.B、一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同.C、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6,染色体组和基因组a.有性染色体的生物其基因组包括一个染色体组的
6、常染色体加上两条性染色体.b.没有性染色体的生物其基因组与染色体组相同.7、单倍体和多倍体的比较单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体.多倍体由合子发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组.对于体细胞中含有三个染色体组的个体,是属于单倍体还是三倍体,要依据其来源进行判断:若直接来自配子,就为单倍体;若来自受精卵,则为三倍体.二、生物变异在育种中的应用常见的几种育种方法的比较项目杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异常用方法杂交f自交一选优f自交;杂交f杂种辐射诱变等花药离体培养,然后用秋水仙素处理使其加倍,得到纯合体秋水仙素处理萌发的种子或幼
7、苗优点使位于不同个体的优良性状集中在i个个体上可提高变异频率或出现新的性状,加速育种进程明显缩短育种年限器官巨大,提高产量和营养成分缺点时间长,需及时发现优良性状有利变异少,需大量处理实验材料,具有不定向性技术复杂;与杂交育种相结合适用于植物,在动物中难于开展1、育种的I根本目的I是培育具有优良性状(抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良)的新品种,以便更好地为人类服务.若要培育隐性性状个体,可用自交或杂交,只要出现该性状即可.有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,其最简便的方法是自交.若要快速获得纯种,可用单倍体育种方法.若要提高品种产量,提高营养物质含量,可用多倍体育利L若要培育原先没有
8、的性状,可用诱变育种.若实验植物为营养繁殖,如土豆、地瓜等,则只要出现所需性状即可,不需耍培育出纯种.2、动、植物杂交育种中应特别注意语言叙述:植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法;而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交,而通过双亲杂交获得F“R 雌雄个体间交配,选展与异性隐性纯合子测交来确定基因型的方法.三、基因频率及基因型频率的计算和现代生物进化理论1、基因频率与基因型频率的相关计算(1).定义法:根据定义,基因频率是指在一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率+1 i峋辛 什 :!*”.一.!”:(2).不同染色体上基因频率的计算若某基因在常染色体上,则:5率
9、该叫廉.I.极 仲 汗 1、体 数 T 1若某基因只出现在X染色体上,则:I 门 H 和辛 :.女飞卜伟教(3)通过基因型频率计算基因频率(1)在种群中一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1.(2)一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的基因型频率+1/2 杂合子的基因型频率.(3)已知AA或 a a 的基因型频率,求 A 或 a的频率经常用到开平方的方法.即:A(a)=(对于X Y型性别决定的生物,雄性的伴性遗传除外)(4)根据遗传平衡定律计算设一对等位基因为A 和 a,其频率分别为P与 q(p+q=l).亲代A A 和 a a 自然交配后F 1具有AA、Aa、a a 三种基因型
10、,其频率如下列公式:p(A)+q(a)=p 2(AA)+2 p q(Aa)+q2(a a),即AA的基因型频率为p 2,Aa 的基因型频率为2 p q,a a 的基因型频率为q2,产生A 配子频率为:p 2+l/2 X 2 p q=p 2+p q=p(p+q)=p,产生 a 配子频率为:q2+l/2 X 2 p q=q2+p q=q(p+q)=q.可知 F 1欧 J 基因频率没有改变.上式揭示了基因频率与基因型频率的)关系,使用它时,种群应满足以下 5 个条件:种群大;种群个体间的交配是随机的;没有突变发生;没有新基因加入;没有自然选择.满足上述5 个条件的种群即处于遗传平衡.2、种群是生物进
11、化的基本单位一个种群所含有的全部基因,称为种群的基因库.基因库代代相传,得到保持和发展.(2)种群中每个个体所含有的基因,只是基因库中的一个组成部分.(3)不同的基因在基因库中的基因频率是不同日勺.(4)生物进化的实质是种群基因频率的定向改变.3、突变和基因重组是产生进化的原材料(1)可遗传的变异来源于基因突变、基因重组以及染色体变异.其中染色体变异和基因突变统称为突变.(2)基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化.(3)突变的频率虽然很低,但一个种群往往由许多个体组成,而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因,所以在种群中每一代都会产生大量的突变.(4)生物的变异
12、是否有利取决于它们的生存环境,同样的变异在不同的生存环境中可能有利,也可能有害.(5)突变是不定向的,基因重组是随机的,只为进化提供原材料,而不能决定生物进化的方向.4、自然选择决定生物进化的方向(1)种群中产生的变异是不定向的.(2)自然选择淘汰不利变异,保留有利变异.(3)自然选择使种群基因频率发生定向改变,即导致生物朝一个方向缓慢进化.5、隔离与物种的形成种群物种概念生活在一定区域的同种生物的全部个体;种群是生物进化和繁殖的单位.能够在自然状态下相互交配,并且产生可育后代的一群生物范围较小范围内的同种生物个体由分布在不同区域的同种生物的 1 许多种群组成判断标准种群具备“两同”,即同一地
13、点,同一物种;同一物种的不同种群不存在生殖隔离,交配能产生可育后代主要是形态特征和能否自由交配产生可育后代,不同物种间存在生殖隔离联系一个物种可以包括许多种群,如同一种立于可以生活在不同的池塘、湖泊中,形成一个个彼此呗陆地隔离的种群;同一物种的多个种群之间存在地理隔离,长期发展下去可能成为不同的亚种(或品种).进而形成多个新物种.6、生物多样性之间的关系:根本原因”生邂直 接 原 因 一 物种多样性基因(遗传信息)蛋白质的多样性“崎I直接|定向选拄、,变异的不定向性 无机环境多样性一A 生态系统多样性【高频考点突破】考点一、生物变异的类型、特点及判断例 1、人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘
14、能力.临床上常用小剂量的放射性同位素 1311治疗某些甲状腺疾病,但大剂量的1311对人体会产生有害影响.积聚在细胞内的1311可能直接A.插入DNA分子引起插入点后的碱基引起基因突变B.替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代解析:考察生物变异.1口:作为放射性物质,可以诱导生物变异.但不是碱基的类似物,不能插入或替换D N A的碱基,发生基因突变.放射性物质产生射线,可以诱导基因突变,但发生在甲状腺涯泡上皮细胞基因突变不能遗传给下一代.答案:C【变式探究】2 0 0 8年,在重庆武隆某地下洞穴的水体
15、中发现了一种数量少、眼睛退化的“盲鱼”.下列有关叙述,正确的是()A.盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果B.种群密度是限制盲鱼种群增长的关键生态因素C.洞内水体中溶解氧的增加将提高盲鱼种群的值D.盲鱼作为进化研究的材料体现生物多样性间接使用价值解析:变 异(基因突变)在前,(黑暗是环境)选择在后.环境决定生物进化的方向.种群密度不是生态因素而是种群的特征.水生生物的种群数量(式值)制约的主因素是水中的溶解氧.间接使用价值是生物的生态功能,科研价值是直接使用价值.答案:C【变式探究】.关于植物染色体变异的叙述,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B.染色体组非整倍性变化必
16、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解析:染色体整倍变化或单条染色体的噌激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,基因种类没有噌减.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:D考点二、生物变异在育种中的应用例2、为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题,人们培育出三倍体牡蛎.利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是()A.利用水压抑制受精卵的第一次卵裂,然后培育形成新个体B.用被丫射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞,然后培育形成新个体C.将早期胚胎细胞於J细胞核植入
17、去核卵细胞中,然后培育形成新个体D.用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体,然后培育形成新个体解析:A项卵裂是有丝分裂,若抑制第一次卵裂不可能产生三倍体;3项精子被破坏,则只靠卵细胞的遗传物质发育而成的个体为单倍体;C项中去核卵细胞中植入早期胚胎细胞的细胞核,则发育成由该细胞核决定的二倍体;D项中受精后的卵细胞将正常发育成为二倍体,若极体不能正常释放,则极体中所含的一个染色体组将保留在受精卵中,导致产生三倍体.答案:D【变式探究】为了快速培育抗某种除草剂的水稻,育种工作者综合应用了多种育种方法,过程如下.请回答问题.(1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养,诱导成 幼苗.(
18、2)用y射线照射上述幼苗,目的是;然后用该除草剂喷洒其幼叶,结果大部分叶片变黄,仅有个别幼叶的小片组织保持绿色,表明这部分组织具有(3)取该部分绿色组织再进行组织培养,诱导植株再生后,用秋水仙素处理幼苗,使染色体,获得纯合,移栽到大田后,在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性.(4)对抗性的遗传基础做进一步研究,可以选用抗性植株与 杂交,如果,表明抗性是隐性性状.件自交,若F泄性状分离比为1 5 (敏 感):1 (抗性),初步推测.解析:本题考查了单倍体育种、诱变育种等知识,同时考查了多倍体育种的方法和遗传规律的应用.花药离体培养是单倍体育种的基本手段,Y射线具有诱发基因突变的能力,体细胞突变一般经过无
19、性繁殖才能保留该突变性状,所以需要运用组织培养技术.为了获得可育的植株,需用秋水仙素对单倍体幼苗进行处理,使染色体数目加倍,加倍后获得的是纯合子.通过纯合子与敏感型植株杂交获得F”则已表现出来的性状是显性性状,F 2出现性状分离,分离比是1 5:1,可以用自由组合定律来解释,由于只有两对基因都隐性时才表现为抗性,所以初步推测该抗性植株中有两个基因发生了突变.答案:(1)单 倍 体(2)诱发基因突变 抗该除草剂的能力(3)数目加倍 二倍体(4)(纯合)敏感型植株 F 都是敏感型该抗性植株中有两个基因发生了突变考点三、基因频率及基因型频率的计算和现代生物进化理论例3、登革热病毒感染蚊子后,可在蚊子
20、唾液腺中大量繁殖,蚊子在叮咬人时将病毒传染给人,可引起病人发热、出血甚至休克.科学家用以下方法控制病毒的传播.(1)将S基因转入蚊子体内,使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白,该蛋白可以抑制登革热病毒的复制.为了获得转基因蚊子,需要将携带S基因的载体导入蚊子的 细胞.如果转基因成功,在 转 基 因 蚊 子 体 内 可 检 测 出、和.(2)科学家获得一种显性突变蚊子(A A BB).A、B基因位于非同源染色体上,只 有A或B基因的胚胎致死.若纯合的雄蚊(A A BB)与野生型雌蚊(a a b b)交配,R群体中A基因频率是,F2群体中A基因频率是(3)将 S基因分别插入到A、B 基因的紧邻位置(如
21、 图 1 1),将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中,群 体 中 蚊 子 体 内 病 毒 的 平 均 数 目 会 逐 代,原因是.一解析:该题第一回频基因工程的步骤,目的基因导入动物细胞采用显微注射法,受体细胞一般是受精卵,目的基因检测的方法有三种,即。水平、:水平、和蛋白质水平一第二回麴了在一定条件下基因频率的计算,F,群体中都是雌雄个体的基因型都是A a Bb,所 以 A基因频率是n%,而三:群体中,根据条件可知,只有基因型都是A_3_和a a b b 的个体才能存活,其中 1 1 5 为 A A 3 3,2 l:)A A 3 b,2 l:JA a 3 3;4 l:j A a 3 b.1
22、l;a a b b.所以,3 1 为A A,6 l:R a,1 l:)a a,计算可得A基 因 频 率 是 第 三 间 是 属 于 信 息 题,由题目中信息可知%基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白,该蛋白可以抑制登革热病毒的复中信息可知S基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白,该蛋白可以抑制登革想病毒的复制.所以群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代减少.答 案(D受精卵;S基因;S基因转录的必C R;S蛋 白.(2)“%;60=o (5)减少,S基因在蛇子的唾液腺细胞大量表达S蛋白,该蛋白可以抑制登革热病毒的复制.【变式探究】根据现代生物进化理论,下列说法正确的是()A.自然选择决定了生物变异和
23、进化的方向B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变C.种群内基因频率的J 改变在世代间具有连续性D.种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减少解析:本题考查对现代生物进化理论要点的理解,需抓住关键词认真辨析.选项A,生物的变异是不定向的,生物的变异为进化提供了原材料;而自然选择是生物进化的动力,它是一种定向的选择,结果导致生物的适应.故A错.选 项 3,生物进化的实质是种群基因频率的改变,而基因型频率却可能变化.故3错.选 项 C,种群内基因频率的改变意指生物发生了进化,按现代生物进化理论,进化需要多个世代的积累,但聃变异逐渐得到加强.故 C 对.选 项 D,种群内基因频率改变的偶然性与种
24、群数量大小有一定的关系,在一个比较小的种群中,一起偶然的事件往往可以弓I 起种群基因频率发生较大的变化.,即受遗传漂变的影响,种群数量越小,则基因频率改变的偶然性越大。故口错.答案:C考点四基因突变与染色体变异例 4、人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力.临床上常用小剂量的放射性同位素1 3 11 治疗某些甲状腺疾病,但大剂量的1 3 11 对人体会产生有害影响.积聚在细胞内的,3,1 可能直接A.插入DN A分子引起插入点后的碱基序列改变B.替换DN A分子中的某一碱基引起基因突变C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代【解析】碘是人
25、体甲状腺激素的构成元素,为组成人体的微量元素,由于三有放射性,能诱发甲状腺涯泡上皮细胞发生基因突变,但这属于体细胞的基因突变,不会遗传给下一代,D项错误.三不是碱基类似物,故不能直接插入到D A分子中,也不能替换DN A分子中的某一碱基,A、3项错误.大剂量的放射性元素会引起染色体结构变异,C项正确.【答案】C【难点探究】难点一基因突变与生物性状的表现1.当基因发生突变时,其性状未必改变(1)当基因发生突变时,引起m R N A上密码子改变,但由于密码子的简并性,改变后的密码子若与原密码子仍对应同一种氨基酸,此时突变基因控制的性状不改变.(2)若基因突变为隐性突变,如A A中的一个A-a,此时
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