高考生物二轮复习 第三单元 遗传、变异与进化 专题三 生物的变异、育种与进化课件

专题三专题三 生物的变异、育种与进化生物的变异、育种与进化u知识主线自主检索u再悟高考重点提炼考点一考点一 三种可遗传变异的比较、分析与整合三种可遗传变异的比较、分析与整合要点再回扣 1.界定三类基因重组图像示意目的基因导入细胞后减四分体时期减后期发生时间人工基因重组(DNA重组)同源染色体上非等位基因间的重组非同源染色体上非等位基因间的重组重组类型 2.突破生物变异的3大问题 (1)关于“互换”问题： 同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，属于基因重组参与互换的基因为“等位基因”；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位参与互换的基因为“非等位基因”。 (2)关于“缺失”问题： DNA分子上若干“基因”的缺失属于染色体变异；基因内部若干“碱基对”的缺失，属于基因突变。(3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于“分子”水平的变化，光学显微镜下观察不到。染色体变异是“细胞”水平的变异，涉及染色体的“某一片段”的改变，这一片段可能含有若干个基因，在光学显微镜下可以观察到故常用分生组织制片观察的方法确认是否发生了染色体变异。3.单倍体、二倍体与多倍体【方法总结】 “三看法”判断可遗传变异的类型(1)DNA分子内的变异：一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变则为基因突变，由基因中碱基对的增添、缺失或替换所致。三看基因数目：若基因的种类或位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。(2)DNA分子间的变异：一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况，确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未改变，但等位(或相同)基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体结构变异中的“易位”。三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。考情考向扫描 考向 借助背景信息或图示考查生物变异类型的判断 【典例1】 下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是 ( ) A.该病是由于特定的染色体片段缺失造成的 B.该病是由于特定染色体的数目增加造成的 C.该病是由于染色体组数目成倍增加造成的 D.该病是由于染色体中增加某一片段引起的 【解析】 人类猫叫综合征是人的5号染色体部分缺失引起的，A项正确，B、C、D项错误。 【答案】 A 【典例2】 如图为某种生物中的部分染色体发生的两种变异的示意图，图中和、和、和分别互为同源染色体，则图a和图b所示的变异 ( )A.均为染色体结构变异B.均使生物的性状发生改变C.均可发生在减数分裂过程中D.均造成基因的数目和排列顺序改变 【解析】 本题考查基因重组中交叉互换和染色体结构变异中易位的判断，是否发生在同源染色体之间是判断的依据。前者发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，后者发生在非同源染色体的非姐妹染色单体之间。图a中和为一对同源染色体，其上的非姐妹染色单体互换片段，该变异属于基因重组，此过程发生在减数第一次分裂的四分体时期；图b中和为非同源染色体。上的片段移接到上引起的变异属于染色体结构变异，该过程可发生在有丝分裂和减数分裂等过程中，A项错误、C项正确。不论是图a代表的基因重组还是图b代表的染色体结构变异，都可能不导致性状的改变，且图a中基因的数目也没有发生改变，B、D项错误。 【答案】 C考点题组集训1.关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是 ( )A.基因突变都会导致染色体结构变异B.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变C.基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变D.基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察答案 C解析 基因突变的本质是基因中碱基对序列的改变，结果是产生等位基因，不会导致染色体结构变异，A项错误；基因突变不一定引起个体表现型的改变，B项错误；由于染色体是DNA的主要载体，染色体结构变异会引起DNA碱基序列的改变，C项正确；基因突变在光学显微镜下是看不见的，D项错误。2.除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是 ( )A.突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因B.突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型C.突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型D.抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链答案 A解析 A项，突变体若为1条染色体的片段缺失所致，缺失后表现为抗性突变体，则可推测出除草剂敏感型的大豆是杂合子，缺失片段中含有显性基因，缺失后即表现了隐性基因控制的性状。B项，突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则会导致控制该性状的一对基因都丢失，经诱变后不可能使基因从无到有。C项，突变体若为基因突变所致，由于基因突变具有不定向性，所以经诱变仍可能恢复为敏感型。D项，抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，若该碱基对不在基因的前端(对应起始密码)就能编码肽链，肽链的长短变化需要根据突变后对应的密码子是否为终止密码子来判断。考点二考点二 变异原理在育种实践中的应用变异原理在育种实践中的应用要点再回扣 1.育种方式及原理辨析 (1)诱变育种原理 原基因A(a)原性状 新基因a(A)目标性状诱发产生基因突变(2)单倍体育种与杂交育种的关系(3)多倍体育种的原理分析 注：多倍体育种中秋水仙素可处理“萌发的种子或幼苗”，单倍体育种中秋水仙素只能处理“单倍体幼苗”，切不可写成处理“种子”。2.育种程序图的识别(1)首先要识别图解中各字母表示的处理方法：A杂交，D自交，B花药离体培养，C秋水仙素处理；E诱变处理，F秋水仙素处理，G转基因技术考情考向扫描 考向1 从遗传、变异在育种上的应用进行考查 【典例1】 鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由两对等位基因A、a和B、b控制。现以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本，进行杂交实验，正交和反交结果相同。实验结果如图所示。请回答： (1)在鳟鱼体表颜色性状中，显性性状是_。亲本中的红眼黄体鳟鱼的基因型是_。 (2)已知这两对等位基因的遗传符合自由自合定律，理论上F2还应该出现_性状的个体，但实际并未出现，推测其原因可能是基因型为_的个体本应该表现出该性状，却表现出黑眼黑体的性状。 (3)为验证(2)中的推测，用亲本中的红眼黄体个体分别与F2中黑眼黑体个体杂交，统计每一个杂交组合的后代性状及比例。只要其中有一个杂交组合的后代_，则该推测成立。 (4)三倍体黑眼黄体鳟鱼具有优良的品质。科研人员以亲本中的黑眼黑体鳟鱼为父本，以亲本中的红眼黄体鳟鱼为母本，进行人工授精。用热休克法抑制受精后的次级卵母细胞排出极体，受精卵最终发育成三倍体黑眼黄体鳟鱼，其基因型是_。由于三倍体鳟鱼_，导致其高度不育，因此每批次鱼苗均需重新育种。 【解析】 (1)孟德尔把F1中显现出来的性状，叫做显性性状，所以在体表颜色性状中，黄体为显性性状。亲本均为纯合子，颜色中黑眼为显性性状，所以亲本红眼黄体鳟鱼基因型为aaBB。符合自由组合定律会出现性状重组，则还应该出现红眼黑体个体，但实际情况是这种双隐性aabb个体表现为黑眼黑体。亲本红眼黄体基因型为aaBB，黑眼黑体推测基因型为aabb或A_bb，若子代全部表现为红眼黄体即说明有aabb。父本为黑眼黑体鳟鱼，配子应为ab或Ab，母本为红眼黄体，热休克法抑制次级卵母细胞分裂，即配子为aaBB，形成黑眼黄体，两对均是显性性状，所以三倍体鱼的基因型为AaaBBb。三倍体在减数分裂时联会紊乱，难以形成正常配子，所以高度不育。【答案】 (1)黄体(或黄色) aaBB(2)红眼黑体 aabb(3)全部为红眼黄体(4)AaaBBb 不能进行正常的减数分裂，难以产生正常配子(或在减数分裂过程中，染色体联会紊乱，难以产生正常配子)考向2 不同需求的育种方法的选择与方案设计【典例2】 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代的种植规模，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。_。【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；控制这两对相对性状的基因位于非同源染色体上(3)将纯合的抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交，产生F1，让F1与感病矮秆植株杂交。 【解析】 (1)杂交育种能将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，抗病与矮秆(抗倒伏)为优良性状。(2)杂交育种依据的原理是基因重组，控制两对相对性状的基因位于非同源染色体上，遵循基因的自由组合定律，每对基因单独考虑时符合分离定律。(3)测交是指用F1和隐性纯合子杂交，故应先用纯合的抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交得到F1，然后再进行测交实验。 【解题技法】 不同育种方法的关键点 (1)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。 (2)杂交育种不一定需要连续自交。若利用杂种优势，则出现杂合子即可；若选育显性优良纯种有性生殖时，需要连续自交筛选，直至性状不再发生分离；无性生殖时(如马铃薯、甘薯)，只要出现该性状即可实现育种目标；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状个体即可。(3)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序，要想得到可育的品种，还需要用秋水仙素处理单倍体幼苗使染色体加倍，从而获得可育品种。(4)应特别关注“最简便”“最准确”“最快”“产生新基因、新性状或新的性状组合”等育种要求。最简便侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。最快侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。最准确侧重于目标精准度，基因工程技术可“定向”改变生物性状。产生新基因(或新性状)侧重于“新”即原本无该性状，诱变育种可产生新基因，进而出现新性状(注：杂交育种可实现性状重新组合，并未产生新基因，也未产生新性状，如黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，产生黄色皱粒组合，这里的黄色与皱粒性状原来就有，只是原来未组合而已)。考点题组集训1.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，培育出作物新类型答案 D解析 染色体增加某一片段引起的变异不一定是有利的。若显性基因随染色体的缺失而丢失，可有利于隐性基因表达，但隐性基因的表达不一定能提高个体的生存能力。染色体易位不改变基因数量，但会对个体性状产生影响，且大多数染色体结构变异对生物体是不利的。不同物种可以通过杂交获得不育的子一代，然后经秋水仙素诱导得到可育的多倍体，从而培育出生物新品种。2.香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。(1)香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制，其香味性状的表现是因为_，_导致香味物质积累。(2)水稻香味性状与抗病性状独立遗传。抗病(B)对感病(b)为显性。为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是_。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为_。(3)用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：_；_。(4)单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的花粉经脱分化形成_，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的_。若要获得二倍体植株，应在_时期用秋水仙素进行诱导处理。答案 (1)a基因纯合时，参与香味物质代谢的某种酶缺失(2)Aabb、AaBb 3/64(3)某一雌配子形成时，A基因突变为a基因 某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失(4)愈伤组织 全部遗传信息 幼苗解析 (1)根据题意分析，a基因控制香味性状的出现，说明a基因纯合时，参与香味物质代谢的某种酶缺失，导致香味物质不能转化为其他物质，从而使香味物质积累。(2)据图中杂交结果分析，无香味 有香味=3 1，抗病 感病=1 1，可知亲本的基因型为Aabb(无香味感病)、AaBb(无香味抗病)，则F1基因型为1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8aaBb、1/8aabb，其中只有AaBb、aaBb的植株自交才能获得能稳定遗传的有香味抗病植株(aaBB)，有香味抗病植株(aaBB)占F2的比例为1/41/41/41/81 1/4=3/64。(3)纯合无香味植株基因型为AA，香稻品种甲的基因型为aa，正常情况下两者杂交后代基因型为Aa，表现为无香味，但子代出现了有香味的植株，可能是由于某一雌配子形成时，A基因突变为a基因，在子代中出现了基因型为aa的植株；或者某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失，子代由于只含基因a而出现香味性状。(4)植物组织培养过程中，离体细胞在培养基中先脱分化形成愈伤组织，再通过再分化形成根或芽等，最终形成完整植株。单倍体育种中，花粉细胞能够表现出全能性是因为花粉细胞中含有该种植物的全部遗传信息。花药离体培养获得的是单倍体植株，对单倍体幼苗用秋水仙素处理可使幼苗细胞中染色体数目加倍，最终发育为正常的二倍体植株。考点三考点三 生物的进化生物的进化要点再回扣 1.现代生物进化理论中的“三、三、两、两”【易错提醒】 隔离、物种形成与进化的关系(1)生物进化物种的形成：生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是生殖隔离。生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。 (2)物种形成与隔离的关系： 物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。 (3)共同进化并不只包括生物与生物之间共同进化，还包括生物与环境之间共同进化。2.掌握基因频率的计算方法(1)定义法：根据定义“基因频率是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比例”，则基因频率=某基因总数/某基因和其等位基因的总数100%。(2)基因位置法：若某基因在常染色体上，则基因频率=(某基因总数/种群个体数2)100%；若某基因只出现在X染色体上，则基因频率=(某基因总数/2雌性个体数雄性个体数) 100%。 (3)借助基因型频率：若基因在常染色体上，则该对等位基因中，显(或隐)性基因的频率=显(或隐)性纯合子基因型频率1/2杂合子基因型频率。考情考向扫描 考向1 综合考查生物进化的有关知识 【典例1】 在圣露西亚岛有两种植物靠一种蜂鸟传粉。一种植物的花蕊蜜管直而短，另一种则弯而深，雌鸟的长鸟喙适于在弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜；雄鸟短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜，在长期的进化过程中，生物逐渐适应。由此不能得出的结论是 ( )A.雌雄鸟采蜜植物的差异缓解了雌雄蜂鸟间的种内斗争B.上述两种植物与蜂鸟的相互适应有利于各自繁衍后代C.花蕊蜜管的形态与鸟喙的长度是长期自然选择的结果D.题中所述的各种生物构成了一个相互依存的生物群落 【解析】 两种植物，一种植物的花蕊蜜管直而短，另一种则弯而深；雌鸟的长鸟喙适于在弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜；雄鸟短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜，雌雄鸟采蜜植物的差异缓解了雌雄蜂鸟间争夺食物的种内斗争，A项正确；两种植物靠蜂鸟传粉，蜂鸟花蕊蜜管中采蜜，两种植物与蜂鸟的相互适应有利于各自繁衍后代，B项正确；花蕊蜜管的形态与鸟喙的长度是长期自然选择的结果，C项正确；题目中的所有生物只有生产者和消费者，缺乏分解者，故不能构成一个生物群落，D项错误。 【答案】 D 考向2 种群基因频率的有关计算 【典例2】 现有两个非常大的某昆虫种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%，a基因频率为20%；种群2的A基因频率为60%，a基因频率为40%，假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Aa的基因型频率是 ( ) A.75% B.50% C.42% D.21% 【解析】 根据题意可知两个非常大的某昆虫种群，在个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用情况下合并为一个种群，可以认为原先两个种群的大小相同，得知两个种群合并后的种群的A基因频率为70%，a基因频率为30%，根据哈迪定律可知下一代中的Aa的基因型频率为70%30%2=42%，所以C项正确。 【答案】 C考点题组集训1某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验，结果显示70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述正确的是 ( )A.孕妇食用了残留抗生素的食品，导致其体内大多数细菌突变B.即使孕妇和新生儿未接触过抗生素，感染的细菌也有可能是耐药菌C.新生儿体内缺少免疫球蛋白，增加了致病菌的耐药性D.新生儿出生时没有及时接种疫苗，导致耐药菌形成答案 B解析 A项，抗生素不能诱导细菌发生突变，而是对具有不同耐药性的细菌进行选择。B项，细菌本身就存在耐药性的与非耐药性的两种类型，所以即使新生儿未接触过抗生素，新生儿感染的细菌也可能存在耐药性的类型。C项，新生儿体内缺少免疫球蛋白，将会导致体内的致病菌数量增加，但不会增加其耐药性，耐药性的增加是药物对致病菌进行选择的结果。D项，新生儿出生时没有及时接种疫苗，不能对该类细菌产生免疫力，将导致致病菌在体内繁殖。2.果蝇的灰体(E)对黑檀体(e)为显性。在没有迁入迁出、突变和选择等条件下，一个由纯合果蝇组成的大种群个体间自由交配得到F1，F1中灰体果蝇8 400只，黑檀体果蝇1 600只。F1中e的基因频率为_，Ee的基因型频率为_。亲代群体中灰体果蝇的百分比为_。答案 40% 48% 60%解析 题干给出的条件符合遗传平衡定律，根据F1中黑檀体果蝇ee所占的比例1600/(1 6008 400)=16%，可以推出e的基因频率为40%，所以E的基因频率为60%，F1中Ee的基因型频率为240%60%=48%。由于理想条件下不发生基因频率的改变，故亲本E和e的基因频率与F1相同，从题目中可获取信息“亲本都是纯合子，只有EE和ee个体”，假设亲代有100个个体，其中EE有x个，根据基因频率的计算公式，E基因的频率=2x/200=60%，得x=60，所以亲代群体中灰体果蝇的百分比为60%。