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小專題8 生物的變異、育種和進化,知識串聯導思,重點提煉透析,知識串聯導思,重點提煉透析,考點一 三種可遺傳變異的比較、分析與整合,典例引領,(2015天津河西質量調查)在自然界中,生物變異處處發(fā)生。下面是幾個變異的例子:①動物細胞在分裂過程中突破“死亡”的界限成為具有無限增殖能力的癌細胞;②R型活細菌與S型細菌的DNA混合后轉化為S型活細菌;③某同卵雙胞胎兄弟,哥哥長期在野外工作,弟弟長期在室內工作,哥哥與弟弟相比臉色較黑;④讓灰身純合果蠅(EE)與黑檀體雜交,在F1中出現了一只黑檀體果蠅,再讓F1的黑檀體果蠅與灰身純合果蠅(EE)雜交,得到的F2自由交配,F3中灰身∶黑檀體=4∶1。上述四種變異的來源依次是( ) A.基因重組、基因突變、基因重組、環(huán)境改變 B.基因突變、染色體變異、基因重組、環(huán)境改變 C.基因突變、基因重組、染色體變異、基因突變 D.基因突變、基因重組、環(huán)境改變、染色體變異,【解題思路】 ①正常細胞發(fā)生基因突變后,變?yōu)榫哂袗盒栽鲋衬芰Φ陌┘毎?屬于基因突變;②R型菌轉化為S型菌的實質是,S型菌的DNA整合到R型活菌的DNA中,屬于廣義上的基因重組;③同卵雙胞胎主要是由于生存環(huán)境不同而造成了表現型差異;④正常情況下,讓灰身純合果蠅(EE)與黑檀體果蠅雜交,F1只表現出灰身(Ee),但卻出現了一只黑檀體果蠅,可能的原因一是灰身純合果蠅(EE)發(fā)生了基因突變,二是發(fā)生了染色體片段的缺失,如果發(fā)生的是基因突變,F1突變個體基因型應為ee,再與灰身純合果蠅(EE)雜交,按照分離定律F3出現性狀分離比為灰身∶黑檀體=3∶1,如果按染色體缺失畫遺傳圖解,在F3中將會出現灰身∶黑檀體=4∶1的比例,故為染色體變異。,答案: D,歸納拓展,1.基因突變對蛋白質和生物性狀的影響分析 (1)基因突變對蛋白質結構的影響,(2)基因突變對性狀的影響 ①基因突變影響性狀 原因:突變引起密碼子改變,最終表現為蛋白質功能改變,影響生物性狀。例如鐮刀型細胞貧血癥。 ②基因突變不影響性狀 原因:①若基因突變發(fā)生后,引起了信使RNA上的密碼子改變,但由于一種氨基酸可對應多個密碼子,若改變了的密碼子與原密碼子對應同一種氨基酸,此時突變基因控制的性狀不改變;②若基因突變?yōu)殡[性突變,如AA中的一個A→a,此時性狀也不改變。,2.突破生物變異的4大問題 (1)關于“互換”問題 同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換,屬于基因重組,參與互換的基因為等位基因;非同源染色體之間的互換,屬于染色體結構變異中的易位,參與互換的基因為非等位基因。,(2)關于“缺失”問題 DNA分子上若干“基因”的缺失屬于染色體變異;基因內部若干“堿基對”的缺失屬于“基因突變”。 (3)關于變異的水平問題 ①基因突變、基因重組屬于“分子”水平的變異,光學顯微鏡下觀察不到。 ②染色體變異是“細胞”水平的變異,涉及染色體的“某片段”的改變,這一片段可能含有若干個基因,在光學顯微鏡下可以觀察到,故常用分生組織制片觀察的方法確認是否發(fā)生了染色體變異。 (4)涉及基因“質”與“量”的變化問題 ①基因突變——改變基因的質(基因結構改變,成為新基因),不改變基因 的量。 ②基因重組——不改變基因的質,也不改變基因的量,但改變基因間組合搭配方式及改變基因型(注:轉基因技術可改變基因的量)。 ③染色體變異——不改變基因的質,但會改變基因的量或改變基因的排列順序。,熱點考向,考向一,以基礎判斷的形式,考查對三大變異的理解,1.(2014江蘇生物)下列關于染色體變異的敘述,正確的是( ) A.染色體增加某一片段可提高基因表達水平,是有利變異 B.染色體缺失有利于隱性基因表達,可提高個體的生存能力 C.染色體易位不改變基因數量,對個體性狀不會產生影響 D.通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育,培育出作物新類型,解析:變異導致生物性狀的改變包括有利和不利變異,是否有利取決于能否更好地適應環(huán)境,與基因表達水平的提高無直接聯系,故A錯誤。染色體缺失也有可能導致隱性基因丟失,這時便不利于隱性基因的表達,所以B錯誤。染色體易位不改變基因的數量,但染色體易位有可能會影響基因的表達,從而導致生物的性狀發(fā)生改變,所以C選項錯誤。遠緣雜交獲得雜種,其染色體可能無法聯會而導致不育,經秋水仙素等誘導成可育的異源多倍體從而培育出生物新品種類型,故D選項正確。,D,結合相關圖示,考查變異類型的判斷,2.在某基因型為AA的二倍體水稻根尖中,發(fā)現一個如圖所示的細胞(圖中Ⅰ、Ⅱ表示該細胞中部分染色體,其他染色體均正常),以下分析合理的是( ) A.a基因產生的原因可能是其親代產生配子時發(fā)生了基因突變 B.該細胞一定發(fā)生了染色體變異,一定沒有發(fā)生基因自由組合 C.該細胞產生的各項變異均可在光學顯微鏡下直接進行觀察 D.該細胞的變異均為可遺傳變異,都可通過有性生殖傳給后代,考向二,解析:植株基因型為AA,圖示細胞中有a基因,可能是根尖細胞有絲分裂時發(fā)生了基因突變,細胞中Ⅱ同源染色體有 3條,說明發(fā)生了染色體變異可以在光學顯微鏡下觀察,而基因突變無法觀察到。該細胞為體細胞變異可以通過無性繁殖傳給后代,無法通過有性生殖傳給后代。,B,考點二 生物變異在育種中的應用,典例引領,如圖是植物育種的幾種方法,請據圖回答有關問題。 (1)若采用雜交育種方法,以矮稈易感病(ddrr)和高稈抗病(DDRR)小麥為親本進行雜交,培育矮稈抗病小麥新品種時,應從 開始選出矮稈抗病植株進行連續(xù)自交,F2矮稈抗病小麥中能穩(wěn)定遺傳的個體所占比例為 。,,【解題思路】 (1)題中雜交育種應從F2開始選出矮稈抗病植株進行連續(xù)自交。F2矮稈抗病小麥的基因型為1/3ddRR、2/3ddRr。,答案: (1)F2 1/3,(2)若要在較短時間內獲得上述新品種小麥,可選圖中 (填字母)途徑所用的方法;其中的F過程表示 。 (3)欲使小麥獲得燕麥抗銹病的性狀,選擇圖中 (填字母)表示的技術手段最為合理可行。 (4)若要培育“馬鈴薯—番茄”雜種植株,應采用 技術手段。,【解題思路】 (2)單倍體育種可以明顯縮短育種年限,圖示中E、F、G途徑為單倍體育種,F過程表示花藥離體培養(yǎng)。(3)欲使小麥獲得燕麥抗銹病的性狀應采用轉基因技術,即圖示中的C、D過程。(4)若要培育“馬鈴薯—番茄”雜種植株,應采用植物體細胞雜交技術手段。,答案: (2)E、F、G 花藥離體培養(yǎng) (3)C、D (4)植物體細胞雜交,歸納拓展,(2)單倍體育種與雜交育種的關系,(3)多倍體育種的原理分析,,,注:多倍體育種中秋水仙素可處理“萌發(fā)的種子或幼苗”,單倍體育種中秋水仙素只能處理“單倍體幼苗”,切不可寫成處理“種子”。,2.不同需求的育種方法選擇與分析 (1)若要培育隱性性狀個體,則可用自交或雜交,只要出現該性狀即可。 (2)有些植物如小麥、水稻等,雜交實驗較難操作,則最簡便的方法是自交。 (3)若要快速獲得純種,則用單倍體育種方法。 (4)若實驗植物為營養(yǎng)繁殖類如馬鈴薯、甘薯等,則只要出現所需性狀即可,不需要培育出純種。 (5)若要培育原先沒有的性狀,則可用誘變育種。 (6)若要定向改變生物的性狀,可利用基因工程育種。 3.解決“育種”類問題的注意事項 (1)選親本要求:親本的表現型不能出現要培育品種的表現型。如培育綠色圓粒豌豆,親本(純合子)只能選黃圓綠皺;若要培育黃圓品種,則親本(純合子)只能選黃皺綠圓。 (2)F2中篩選要求:只能篩選表現型,不能選肉眼看不到的基因型。,(3)動植物育種的區(qū)別,(4)育種年限的要求及計算 ①對植物來說,要獲得植株則比獲得種子多一年。 ②對跨年度的植物(如小麥),則比不跨年度的植株(如豌豆)要多一年。,熱點考向,考向一,考查育種的原理和步驟,1.(2014廣州綜合測試)番茄的抗病(R)對感病(r)為顯性,高稈(D)對矮稈(d)為顯性,控制上述兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。為獲得純合高稈抗病番茄植株,研究人員采用了如圖所示的方法。據圖分析,正確的是( ) A.若過程①的F1自交一代,產生的高稈抗病植株中純合子占1/9 B.過程②常用一定濃度的秋水仙素處理單倍體的種子 C.過程③應用的原理是細胞增殖 D.過程④“航天育種”方法中主要的變異類型是基因重組,,,A,解析: ①中的F1基因型為DdRr,自交一代后高稈抗病(D R )中純合子(DDRR)占1/9。②過程用一定濃度的秋水仙素處理單倍體的幼苗(單倍體植株高度不育,一般不會產生種子)。過程③應用的原理是細胞的全能性。過程④“航天育種”主要變異類型是基因突變。,考向二,考查育種方案的設計,2.(2015安徽黃山二模)如圖表示由甲、乙兩種植物逐步培育出戊植株的過程,請據圖回答: (1)通過Ⅰ過程培育出丙種植物的方法有以下兩種: 方法一:將甲、乙兩種植物雜交得到基因型為 的植株,并在 期用 (化學物質)處理,從而獲得基因型為bbDD的丙種植物。 方法二:先取甲、乙兩種植物的 ,利用 處理,獲得具有活力的 :然后用 方法誘導融合、篩選出基因型為 的雜種細胞;接下來將該雜種細胞通過 技術培育出基因型為bbDD的丙種植物,此種育種方法的優(yōu)點是 . 。,解析: (1)分析圖示并結合題意可知,方法一為多倍體育種,其過程為:甲(bb)、乙(DD)兩種植物雜交得到基因型為bD的植株;基因型為bD的植株不育,因此需要在幼苗期用秋水仙素處理,使其細胞中的染色體數目加倍,從而獲得基因型為bbDD的丙種植物。方法二是利用植物體細胞雜交技術培育新品種,其過程是:先取甲、乙兩種植物的體細胞,用纖維素酶和果膠酶處理,去除細胞壁,獲得有活力的原生質體,再用物理或化學方法誘導原生質體融合,篩選出基因型為bbDD的雜種細胞;將該雜種細胞通過植物組織培養(yǎng)技術,培育出基因型為bbDD的丙種植物,此種育種方法的優(yōu)點是克服了不同生物遠緣雜交(不親和)的障礙。,答案: (1)bD 幼苗 秋水仙素 體細胞 纖維素酶和果膠酶 原生質體 物理或化學 bbDD 植物組織培養(yǎng) 克服了不同生物遠緣雜交(不親和)的障礙,(2)由丙種植物經Ⅱ過程培育成丁植株,發(fā)生的變異屬于 ;將丁植株經Ⅲ培育成戊植株的過程,在育種上稱為 。,答案: (2)染色體結構的變異(染色體易位) 誘變育種,解析: (2)題圖顯示,由丙種植物經Ⅱ過程培育成丁植株的過程中,b和D基因所在的兩條非同源染色體發(fā)生了易位,所以該變異屬于染色體結構變異(染色體易位)。將丁植株經Ⅲ培育成戊植株的過程中發(fā)生了基因突變,該育種方法為誘變育種。,(3)若B基因控制著植株的高產,D基因決定著植株的抗病性。如何利用戊植株(該植株為兩性花),采用簡便的方法培育出高產抗病的新品種(不考慮同源染色體的交叉互換),請畫圖作答并作簡要說明。,(4)通過圖中所示育種過程, (填“能”或“不能”)增加物種的多樣性。,答案: (4)能,解析: (4)通過圖中所示育種過程培育出的丙種植物,與親本甲種植物和乙種植物都存在生殖隔離,是一個新物種,所以能增加物種的多樣性。,考點三 基因頻率與生物的進化,典例引領,(2014山西忻州二模)某種群基因庫中有一對等位基因A和a,且A和a的基因頻率都是50%,一段時間后,若a的基因頻率變?yōu)?5%,由此判斷,錯誤的是( ) A.此時該種群中A的基因頻率為5% B.該種群所處的環(huán)境發(fā)生了一定的變化 C.種群基因頻率發(fā)生改變,產生了新物種 D.a的基因頻率提高,說明a基因控制的性狀更適應環(huán)境,【解題思路】 一對等位基因頻率的和為1,A正確;種群基因頻率改變,說明生物發(fā)生進化,其所處環(huán)境發(fā)生變化,B正確;種群基因頻率發(fā)生改變,但不一定會出現生殖隔離,即不一定會形成新物種,C錯誤;通過自然選擇,a的基因頻率提高,說明a基因控制的性狀更適應環(huán)境,D正確。,答案:C,【思考】 1.判斷兩個種群是否屬于同一物種的標準是什么? 提示:它們之間是否存在生殖隔離,若存在生殖隔離,則一定是兩個物種。 2.判斷種群是否進化的標準是什么? 提示:基因頻率是否發(fā)生了變化,若種群基因頻率沒有發(fā)生變化,則種群沒有發(fā)生進化。 3.自然選擇對基因頻率有哪些影響? 提示:①自然選擇的直接對象是具有某特定性狀表現的生物體;②自然選擇的實質是對控制某特定性狀表現的基因的選擇;③自然選擇的結果:從生物個體角度看導致生物個體生存或死亡;從基因角度看導致控制某特定性狀基因的頻率上升或下降。,歸納拓展,1.現代生物進化理論圖解,熱點考向,考向一,以基礎判斷或材料分析的形式,考查生物進化的基本理論,1.(2014北京理綜)為控制野兔種群數量,澳洲引入一種主要由蚊子傳播的兔病毒。引入初期強毒性病毒比例最高,兔被強毒性病毒感染后很快死亡,致兔種群數量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段時間。幾年后中毒性病毒比例最高,兔種群數量維持在低水平。由此無法推斷出( ) A.病毒感染對兔種群的抗性具有選擇作用 B.毒性過強不利于維持病毒與兔的寄生關系 C.中毒性病毒比例升高是因為兔抗病毒能力下降 D.蚊子在兔和病毒之間的協同(共同)進化過程中發(fā)揮了作用,C,解析: 病毒侵染兔種群,一般抗性較強的個體會保留下來,抗性較弱的個體會被淘汰,病毒感染對兔種群的抗性起了選擇作用;毒性過強的病毒容易導致宿主的死亡,而沒有宿主,病毒也不可能大量增殖;毒性過強或者毒性過弱都不利于彼此維持寄生關系而長期存在,中毒性病毒的比例升高并非是兔抗病毒能力下降而是一個相互選擇長期共同進化的結果;蚊子充當了病毒和宿主之間的媒介,在二者的共同進化中發(fā)揮了作用。,考向二,以推斷題的形式,考查基因頻率和基因型頻率的計算,2.(2015新課標全國理綜Ⅰ)假設某果蠅種群中雌雄個體數目相等,且對于A和a這對等位基因來說只有Aa一種基因型?；卮鹣铝袉栴}: (1)若不考慮基因突變和染色體變異,則該果蠅種群中A基因頻率∶a基因頻率為 。理論上,該果蠅種群隨機交配產生的第一代中AA、Aa和aa的數量比為 ,A基因頻率為 。,,解析: (1)在不考慮基因突變和染色體變異的情況下,對于只有一種基因型Aa且雌雄個體數目相等的果蠅群體而言,A基因頻率∶a基因頻率=1∶1。從理論上分析,Aa隨機交配相當于Aa自交,故產生的第一代中AA、Aa、aa的數量比應為1∶2∶1,A基因頻率為0.5。,答案: (1)1∶1 1∶2∶1 0.5,(2)若該果蠅種群隨機交配的實驗結果是第一代中只有Aa和aa兩種基因型,且比例為2∶1,則對該結果最合理的解釋是 。根據這一解釋,第一代再隨機交配,第二代中Aa和aa基因型個體數量的比例應為 。,,解析: (2)依據上述分析,若產生的第一代中不是1AA∶2Aa∶1aa,而是2Aa∶1aa,則可推知,該群體存在顯性純合子(AA)致死現象。由第一代的基因型及比例可計算A、a所占比例為A=1/3,a=2/3,故第二代中Aa和aa基因型個體數量的比例為(21/32/3)∶(2/32/3)=1∶1。,答案: (2)A基因純合致死 1∶1,