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第9讲变异、育种和进化,-2-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三,命题点一生物变异的类型及特点1.基因突变知识延展基因突变主要发生在过程中。(2)基因突变容易发生在具有DNA复制功能的细胞中(具有分裂能力的细胞),已高度分化的失去分裂能力的细胞因其不发生DNA复制,故不容易发生基因突变。所以细胞发生基因突变的概率为:生殖细胞体细胞,分裂旺盛的细胞停止分裂的细胞。,-3-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三,(3)诱变育种材料:只要能进行细胞分裂的材料都符合要求,如萌发的种子、洋葱根尖等;但不进行细胞分裂的材料不符合要求,如干种子、动物精子等。原因是诱变育种必须发生基因突变,而基因突变主要发生在DNA复制过程中。(4)突变频率很低,但突变的基因数或个体数不一定少。(5)基因突变一定是可遗传变异,因为遗传物质改变了,但基因突变产生的新基因不一定传递给后代。若发生在体细胞中,一般不会通过有性生殖传递给子代;若发生在配子中,则可以。,-4-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三,2.基因重组与减数分裂、基因工程的关系,-5-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三,-6-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三,3.染色体结构变异、基因突变、基因重组的区别(1)染色体结构变异(易位)与基因重组(交叉),-7-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三,(2)染色体结构变异与基因突变的区别变异范围不同。基因突变是在DNA分子水平上的变异,只涉及基因中一个或几个碱基的改变,这种变化在光学显微镜下观察不到。而染色体结构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,这种变化在光学显微镜下可观察到。变异的结果不同。基因突变引起基因结构的改变,基因数目未变,生物的性状不一定改变。而染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,生物的性状发生改变。,-8-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三,4.基因突变、基因重组和染色体变异的相关问题(1)关于“互换”问题。同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换,属于基因重组;非同源染色体之间的互换,属于染色体结构变异中的易位。(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,DNA分子上若干碱基对的缺失属于基因突变。(3)关于变异的水平问题。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;染色体变异属于亚细胞水平的变化,光学显微镜下可以观察到。(4)关于变异的“质”和“量”问题。基因突变改变基因的质,不改变基因的量;基因重组不改变基因的质,一般也不改变基因的量,但转基因技术会改变基因的量;染色体变异不改变基因的质,但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。(5)基因重组的类型:减数第一次分裂后期,同源染色体分离,非同源染色体之间自由组合;减数第一次分裂四分体时期(前期),同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换;基因工程导致的基因重组;肺炎双球菌等转化中的基因重组。,-9-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三,思维拓展单倍体、二倍体和多倍体的判别,-10-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,运用模式图分析判定可遗传变异类型(2015上海嘉定一调)图中分别表示不同的变异类型,其中图中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是()A.都表示易位,发生在减数第一次分裂的前期B.中的变异属于染色体结构变异中的缺失C.中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复D.4种变异能够遗传的是,答案,解析,-11-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,解题模板“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,由基因中碱基对的替换、增添或缺失所致。二看基因位置:若基因种类和基因数目未变,但染色体上的基因位置改变,则为染色体结构变异中的“倒位”。三看基因数目:若基因的种类和位置均改变,基因的数目也改变,则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。,-12-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,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:若细胞中染色体的数目和基因数目均未改变,某基因从原来的染色体移接到另一条非同源染色体上,则应为染色体变异中的“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非姐妹染色单体交叉互换的结果,属于基因重组。,-13-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.(2015海南生物)下列关于等位基因B和b发生突变的叙述,错误的是()A.等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因B.X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率C.基因B中的碱基对G-C被碱基对A-T替换可导致基因突变D.在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变,答案,解析,-14-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.(2015上海长宁一模)突变基因杂合细胞进行有丝分裂时,出现了如图所示的染色体片段交换,这种染色体片段交换的细胞继续完成有丝分裂后,可能产生的子细胞是()正常基因纯合细胞突变基因杂合细胞突变基因纯合细胞A.B.C.D.,答案,解析,-15-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.(2015安徽合肥一检)下列关于遗传变异的说法,正确的是()A.三倍体西瓜因进行减数分裂时染色体配对紊乱,一般不能产生可育的配子,因而果实无子B.基因突变都可使染色体上的DNA分子中碱基对的排列顺序发生改变,但染色体变异不会C.在水稻单倍体育种的过程中可用秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗使染色体加倍D.六倍体普通小麦和二倍体黑麦杂交后代为可育的四倍体小黑麦,答案,解析,-16-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,命题点二生物变异在育种上的应用1.育种方法及原理解读(1)单倍体育种与杂交育种的关系,-17-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)多倍体育种的原理分析,-18-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.育种方法的选择(1)育种的目的育种的根本目的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。从基因组成上看,目标品种可能是纯合子,可防止后代发生性状分离,便于制种和推广;也有可能是杂合子,即利用杂种优势的原理,如杂交水稻的培育、玉米的制种等。(2)根据需求选择育种方法若要培育具有隐性性状的个体,则可用自交或杂交的方法,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,则最简便的方法是自交。若要快速获得纯种,则用单倍体育种。若所培育植物可进行营养繁殖(如土豆、地瓜等),则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。,-19-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,若要培育具有新性状的个体,则可用诱变育种。若要提高品种产量,提高营养物质含量,则可用多倍体育种。若要使染色体加倍,可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,也可用细胞融合的方法,且细胞融合可在两个不同物种之间进行。若要培育原核生物,由于其不能进行减数分裂,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诱变育种。(3)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,而是通过双亲杂交获得F1,F1雌雄个体间交配,获得F2,F2中会出现所需的纯合子。选取F2与异性隐性纯合子测交的方法,检测出纯合子。,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展变异与育种存在的误区(1)育种原理和育种方法分辨不清,出现答非所问的情况。原理是育种的理论依据,如多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异。(2)单倍体育种和花药离体培养相混淆。花药离体培养只能获得单倍体,而单倍体育种最终要获得正常个体。(3)不同的育种方法获得的新品种能否遗传的问题。凡是依据基因突变、基因重组和染色体变异原理获得的新品种都是可遗传的,如通过多倍体育种获得的无子西瓜的“无子”性状属于可遗传的变异,而通过涂抹生长素获得的无子番茄是不可遗传的变异。,-21-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,结合图例分析生物育种方法(2015广东增城12月月考)普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种,控制这两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验,请分析回答问题。,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(1)A组由F1获得F2的方法是,F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占。(2)、三类矮秆抗病植株中,最可能产生不育配子的是类。(3)A、B、C三组方法中,最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是组,原因是。(4)B组的育种方法是。B组育种过程中“处理”的具体方法是。(5)在一块高秆(纯合子)小麦田中,发现了一株矮秆小麦。该性状出现的原因:。,答案,解析,-24-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2015陕西西安开学摸底).现有基因型为AABB和aabb的种子,下图是利用它们进行育种常见的几种方法:(1)最传统的育种方法是,包括序号,得到aaBB这样的种子至少需要年。(2)能缩短育种年限的育种方法是,过程包括序号,得到aaBB这样的种子至少需要年。(3)诱变育种序号是,多倍体育种序号是。,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,.将基因型为AABB的西瓜种子送入太空育种,返回地面后种植,产生了AB和Ab两种花粉,研究人员想利用Ab花粉培育出新品种无子西瓜,下图是育种方案,请回答下列问题。,-26-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,利用上述育种方法,从基因型为AABB的西瓜种子开始到得到新品种无子西瓜(1)至少需要培育年。(2)第一年得到。(3)第二年得到。(4)第三年得到。(5)需要第四年吗?如果需要,第四年怎么办?。,答案,解析,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,命题点三生物进化与生物多样性1.现代生物进化理论与达尔文的自然选择学说,-28-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.生物进化与物种形成的关系(1)区别生物进化的实质是种群基因频率的改变,因此,可以认为种群的基因频率发生改变就意味着生物进化了。而物种的形成是基因频率改变到一定的程度,直到新类群与原种群不能实现基因交流为止(产生了生殖隔离)。可见,二者是量变和质变的关系。(2)联系生物发生进化,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。(3)判断依据判断生物进化的依据是种群基因频率发生改变,只要种群基因频率发生了改变,种群就发生了进化;而判断新物种形成的依据是产生生殖隔离。,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.物种形成的三种典型模式(1)渐变式(2)爆发式主要是以染色体数目变化的方式形成新物种,一经出现就可达到生殖隔离。如自然界多倍体植物的形成。,-30-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(3)人工培育新物种(新品种)如人工培育多倍体:4.基因频率的计算(1)常染色体遗传方式在种群中,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。一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。,-31-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,-32-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,-33-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展自交与自由交配后代的基因频率和基因型频率变化自交指基因型相同的个体之间的交配。杂合子连续自交时,尽管基因频率不变,但后代的基因型频率会发生改变,表现为纯合子的频率不断增大,杂合子的频率不断减小。自由交配指各种基因型的个体随机交配。在种群非常大、没有迁入和迁出、没有自然选择、没有基因突变的情况下,自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率均不变。,-34-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,依据遗传平衡定律换算基因频率与基因型频率(2015课标全国理综)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题。(1)若不考虑基因突变和染色体变异,则该果蝇种群中A基因频率a基因频率为。理论上,该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为,A基因频率为。(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型,且比例为21,则对该结果最合理的解释是。根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为。,答案,解析,-35-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,-36-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,(2)忽视“种群足够大、无突变、无迁入和迁出、无自然选择(基因型不同的个体生活力应相同)、随机交配”等遗传平衡的条件,错误使用遗传平衡定律。(3)在种群内各种基因型的频率未达到遗传平衡时,就运用达到遗传平衡后的“基因频率和基因型频率均不改变”的结论而作出错误的判断。,-37-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,1.(2015福建福州期末质检)有人将欧洲家兔带到某小岛上,几百年之后小岛上的这些兔子后代不能与欧洲家兔杂交产生后代。下列叙述错误的是()A.不同的环境对这两个种群的变异进行了选择B.地理环境决定了两个种群产生不同的变异C.由于隔离,两个种群的基因频率产生较大的差异D.两个种群已产生生殖隔离,形成不同物种,答案,解析,-38-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,2.(2015山东枣庄期中)大约一万年前,某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群,两个种群现在已经发生了明显的分化,过程如下图所示,下列相关说法正确的是()A.地球上新物种的形成都必须先经历a过程B.b过程的实质就是定向改变种群的基因频率C.只能表示物种形成过程中基因突变是不定向的D.品系1和品系2种群基因库出现了较大差异,立刻形成物种1和物种2,答案,解析,-39-,命题点一,命题点二,命题点三,整合提升,题型突破,题组训练,3.(2015河南焦作期中)某自由交配的种群在、时间段都经历多次繁殖过程,定期随机抽取100个个体,测得基因型为AA、aa的个体数量变化曲线如下图所示。下列相关叙述正确的是()A.在段内A的基因频率是40%B.A基因突变为a基因导致基因型频率在段发生剧变C.Aa个体在、段数量均为40,说明种群没有发生进化D.在、段,AA个体比aa个体的适应能力弱,答案,解析,-40-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对基因突变、基因重组辨析不清防范策略(1)基因突变发生的时期无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。基因突变不只发生在分裂间期,而是在各个时期都有可能发生。(2)对基因突变本质的分析基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变,基因的数目和位置并未改变。,-41-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,基因突变DNA中碱基对的增添、缺失、替换。a.基因是有遗传效应的DNA片段,不具有遗传效应的DNA片段也可发生碱基对的改变。b.有些病毒(如SARS病毒)的遗传物质是RNA,RNA中碱基的增添、缺失和替换,在广义上也称为基因突变。生殖细胞的基因突变率一般比体细胞的基因突变率高,这是因为在生成生殖细胞的减数第一次分裂间期细胞对外界环境变化更加敏感。基因突变一定会导致基因结构的改变,但却不一定引起生物性状的改变。(3)基因突变、基因重组的判别如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,则为基因突变的结果。如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,可能是基因突变或交叉互换的结果。,-42-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练1(2015河北廊坊质量监测)下列关于基因突变的叙述,不正确的是()A.基因突变可以发生在个体发育的任何时期B.等位基因的产生是基因突变的结果C.基因突变一定产生等位基因D.DNA中碱基对替换不一定引起基因突变我的失分点:,答案,解析,-43-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对染色体变异及育种过程混淆不清防范策略(1)几个概念的界定单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体,表现为高度不育;多倍体的配子如含有偶数个染色体组,则由其发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因,能产生后代。“可遗传”可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现(有性生殖)“不育”,但它们均属可遗传变异。,-44-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,(2)单倍体育种与多倍体育种分析单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程,花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。两种育种方式都出现了染色体加倍的情况:单倍体育种操作对象是单倍体幼苗,若该单倍体幼苗的细胞中只有一个染色体组,通过植物组织培养,得到的植株则是纯合子;多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。,-45-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练2(2015福建厦门质检)下列有关单倍体的叙述,错误的是()A.未受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体B.含有两个染色体组的个体有可能是单倍体C.单倍体生物都不可育D.体细胞中只含一个染色体组的个体一定是单倍体我的失分点:,答案,解析,-46-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对生物进化的概念、过程辨识不清防范策略(1)对生物进化概念的分析物种与种群:一个物种可以形成多个种群,一个种群必须是同一物种;同一物种的多个种群间存在地理隔离。突变与基因突变:“突变”不是基因突变的简称,而是包括“基因突变”和“染色体变异”。抗药个体的形成不是农药诱导产生的:在喷施农药之前,害虫中就存在抗农药的突变个体,喷施农药仅杀灭不抗药的个体,抗药的个体存活下来,农药不能使害虫产生抗药性变异,只是对抗药性个体进行了选择。,-47-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,(2)物种形成与生物进化分析物种的形成不一定都需要经过地理隔离,如多倍体的形成。生物进化不一定导致物种的形成。a.生物进化的实质是基因频率的改变,这种变化可大可小,不一定会突破物种的界限,引发生殖隔离,即生物进化不一定导致新物种的形成。b.新物种的形成,则说明生物发生了进化。,-48-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练3(2015重庆高三期末)下列关于生物进化的叙述,正确的是()A.在自然选择的作用下,生物只朝着适应环境的方向进化B.所有变异均为生物进化提供原材料,但不决定生物进化的方向C.若种群达到遗传平衡,则种群中的等位基因频率均相等D.若个体产生了有利于生存的变异,则该变异在后代中必然被保留和积累我的失分点:,答案,解析,
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