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专题十六 生物的变异,内容索引,考点一 生物变异的来源,考点二 生物变异在生产上的应用,探高考 练模拟,考点一 生物变异的来源,1.变异的类型 (1)不遗传的变异： 引起的变异，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。 (2)可遗传的变异： 所引起的变异。 (3)可遗传的变异来源： 、 、 。,答案,环境因素,遗传物质改变,基因重组,基因突变,染色体畸变,2.基因重组 (1)概念：具有不同遗传性状的雌、雄个体进行 时，控制不同性状的基因 ，导致后代 的现象或过程。,答案,有性生殖,重新组合,不同于亲本类型,(2)发生时期和原因 (3)意义：基因重组的结果是导致 ，为动植物 和生物 提供丰富的物质基础。,答案,后期,四分体时期,非等位基因,等位基因,生物性状的多样性,育种,进化,3.基因突变 (1)概念：由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。 DNA分子上碱基对的 、 或 都可以引起核苷酸序列的变化，因而引起基因结构的改变。 (2)意义：生物变异的 ，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义。 根据对表现型的影响分为：形态突变、 、 致死突变 根据突变发生情况分为：自发突变、,答案,缺失,增加,替换,根本来源,(3)类型,生化突变,诱发突变,答案,普遍性,多方向,稀有,可逆,有害,答案,(5)诱发因素： 因素(如各种射线)、 因素(如亚硝酸等)、 因素(如麻疹病毒等)。 (6)实例：人类镰刀形细胞贫血症是由于碱基对的 引起基因结构改变，进而引起血红蛋白异常所致。,物理,化学,生物,替换,答案,4.染色体结构变异 (1)概念：是指染色体发生断裂后，在断裂处发生 而导致染色体结构不正常的变异。 (2)类型和结果,错误连接,缺失,重复,倒位,易位,基因的数目或排列顺序,答案,5.染色体数目变异 (1)概念：生物细胞中 的增加或减少。 (2)类型 整倍体变异：体细胞的染色体数目以 的形式成倍增加或减少。 非整倍体变异：体细胞中 的增加或减少。,染色体数目,染色体组,个别染色体,答案,6.单倍体、二倍体和多倍体 (1)染色体组：一般将二倍体生物的 中的全部染色体称为染色体组，其中包含了该种生物生长发育的 。 (2)单倍体：体细胞中含有 染色体数目的个体。 (3)二倍体：由 发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。 (4)多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有 染色体组的个体。,一个配子,一整套遗传物质,本物种配子,受精卵,三个或三个以上,小贴士 “二看法”判断单倍体、二倍体与多倍体,答案,思考诊断,提示,1.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异仅发生在减数分裂过程中 ( ) 提示 有丝分裂和减数分裂都可以发生染色体结构变异。 2.同胞兄妹的遗传差异与父母基因重组有关 ( ) 3.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 ( ) 提示 染色体畸变不会产生新基因。 4.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 ( ) 5.染色体组整倍性、非整倍性变化必然导致基因种类的增加 ( ) 提示 染色体组整倍性、非整倍性变化不产生新基因。 6.非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异 ( ),1.基因突变的原因及与进化的关系,2.基因突变对蛋白质与性状的影响 (1)基因突变对蛋白质的影响,(2)基因突变不一定导致生物性状改变的原因 突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段。 基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 基因突变若为隐性突变，如AAAa，则不会导致性状的改变。,3.“三看法”判断基因突变与基因重组 (1)一看亲子代基因型 如果亲代基因型为BB或bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变。 如果亲代基因型为Bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。 (2)二看细胞分裂方式 如果是有丝分裂中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染色单体上基因不同，可能发生了基因突变或交叉互换。,(3)三看细胞分裂图 如果是有丝分裂后期图像，两条子染色 体上的两基因不同，则为基因突变的结果， 如图甲。 如果是减数第二次分裂后期图像，两条 子染色体(同白或同黑)上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图乙。 如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同，则为交叉互换(基因重组)的结果，如图丙(其B处颜色为“灰色”)。,4.染色体结构变异及其与基因突变中的缺失、基因重组中的交叉互换的区别,分析：(1)染色体结构变异中的缺失是指染色体片段的丢失，从而引起片段上多个基因也随之丢失；而基因突变中的缺失是指基因中少数碱基对的丢失，从而引起基因结构的改变。换言之，前者的发生将导致整个基因的丢失，基因数量减少；后者的发生将变成其等位基因，且基因数量不变。,(2)染色体结构变异中的易位发生在非同源染色体之间，基因在染色体上的排列顺序发生改变；而基因重组的交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，基因的数目和排列顺序没有改变。 (3)基因突变、基因重组和染色体结构变异都能导致DNA分子结构的改变，但能改变基因的“质”的仅是基因突变。,解析,题型一 基因重组 1.下列有关基因重组的说法，正确的是( ) A.基因重组可以产生多对等位基因 B.发生在生物体内的基因重组都能遗传给后代 C.基因重组所产生的新基因型不一定会表现为新的表现型 D.基因重组会改变基因中的遗传信息,1,2,3,4,5,6,解析 基因重组属于基因的重新组合，不会改变基因内部的碱基序列，不可能产生新的基因，基因中的遗传信息也不会改变。生物体内经过基因重组所产生的配子不一定能够形成合子，所以不一定能够传递给后代。基因重组能产生新基因型的配子，不同的配子形成合子的表现型可能与原有个体的表现型相同。,1,2,3,4,5,6,解析,2.下列图示过程存在基因重组的是( ),1,2,3,4,5,6,解析 A图所示的AaBb在进行减数分裂产生配子的过程中，会发生非同源染色体上非等位基因的自由组合，因此符合要求。 B图表示的是雌雄配子的随机结合，不存在基因重组。 C图表示减数第二次分裂的后期，该时期不存在基因重组。 D图中只有一对等位基因，不会发生基因重组。,1,2,3,4,5,6,解析,题型二 基因突变 3.一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型(一般均为纯合子)变为突变型。让该雌鼠与野生型雄鼠杂交，F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断，该雌鼠的突变为( ) A.显性突变 B.隐性突变 C.Y染色体上的基因突变 D.X染色体上的基因突变,1,2,3,4,5,6,解析 由于这只野生型雄鼠为纯合子，而突变型雌鼠有一条染色体上的基因发生突变，F1的雌、雄鼠中均出现性状分离，所以该突变基因为显性基因，即该突变为显性突变，突变基因可能在常染色体上，也可能在X染色体上。,1,2,3,4,5,6,解析,4.下图表示的是控制正常酶I的基因突变后引起的氨基酸序列的改变。、两种基因突变分别是( ) A.碱基对的替换、碱基对的缺失 B.碱基对的缺失、碱基对的增加 C.碱基对的替换、碱基对的增加或缺失 D.碱基对的增加或缺失、碱基对的替换,1,2,3,4,5,6,解析 从图中可以看出，突变只引起一个氨基酸的改变，所以应属于碱基对的替换。 突变引起多个氨基酸的改变，所以应属于碱基对的增加或缺失。,1,2,3,4,5,6,方法技巧,基因突变类型的“二确定” (1)确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增加或缺失。 (2)确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断，若只相差一个碱基，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。,1,2,3,4,5,6,题型三 染色体组、染色体畸变的类型与应用,解题必备,染色体组数的判断方法,(1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。下图所示的细胞中所含的染色体组数分别是：a为3个，b为2个，c为1个。,1,2,3,4,5,6,(2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含有几个染色体组每个染色体组内不含等位或相同基因。下图所示的细胞中，它们所含的染色体组数分别是：a为4个，b为2个，c为3个，d为1个。 (3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含有几个染色体组，如玉米的体细胞中共有20条染色体，10种形态，则玉米含有2个染色体组。,1,2,3,4,5,6,解析,5.下图表示细胞中所含的染色体，的基因型可以表示为( ) A.：AABb ：AAABBb ：ABCD ：A B.：Aabb ：AaBbCc ：AAAaBBbb ：AB C.：AaBb ：AaaBbb ：AAaaBBbb ：Ab D.：AABB ：AaBbCc ：AaBbCcDd ：ABCD,1,2,3,4,5,6,解析 根据细胞中所含的染色体的类型判断，含有两个染色体组， 含有三个染色体组， 含有四个染色体组， 含有一个染色体组，等位基因或相同基因位于同源染色体上。,1,2,3,4,5,6,解析,返回,6.下列关于染色体畸变的叙述，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,1,2,3,4,5,6,返回,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。,1,2,3,4,5,6,考点二 生物变异在生产上的应用,1.杂交育种 (1)含义：有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种的方法。一般可以通过 、选择、 等手段培养出新品种。 (2)育种原理： 。 (3)方法：杂交 选种 。,答案,杂交,纯合化,基因重组,自交,自交,2.诱变育种 (1)含义：利用 、 因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。 (2)育种原理： 。 (3)方法： 诱变、 诱变。 (4)特点：诱发突变可明显提高基因的突变率和染色体的畸变率，即可提高 。 能在 内有效改良生物品种的某些性状。 改良作物品质，增强 。,答案,物理,化学,基因突变和染色体畸变,辐射,化学,突变频率,较短时间,抗逆性,答案,3.单倍体育种 (1)含义：利用 作为中间环节产生具有优良性状的 的育种方法。 (2)原理： 。 (4)单倍体育种程序 获得杂种F1F1花药离体培养形成 ，并诱导其分化成幼苗用 处理幼苗，获得 植株。,排除 干扰，提高效率,(3)优点,单倍体,可育纯合子,染色体数目变异,缩短育种年限,显隐性,常规方法,愈伤组织,可育的纯合,秋水仙素,答案,4.多倍体育种 (1)方法：用 处理 的种子、幼苗等，使染色体 。 (2)诱导剂作用机理：抑制细胞分裂时 的形成，因此染色体虽已复制，但不能分离，最终导致 。 (3)实例：三倍体无籽西瓜的培育,秋水仙素,萌发,加倍,纺锤体,染色体数目加倍,秋水仙素,四倍体,三倍体,染色体配对紊乱,答案,5.转基因技术 (1)含义：指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的 转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的 的技术。 (2)原理： 。 (3)过程 用人工方法将 导入受体细胞目的基因整合到受体细胞的染色体上 在受体细胞内得以表达，并能稳定遗传。 (4)特点： 改变生物性状。,基因(外源基因),新性状,基因重组,目的基因,目的基因,定向,思考诊断,答案,1.通过诱导多倍体的方法可以克服远缘杂交不育，培育出作物新类型 ( ) 2.水稻F1花药经离体培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种属于单倍体育种 ( ) 3.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦属于杂交育种 ( ),思考诊断,答案,4.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株属于基因工程育种 ( ) 5.用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆属于诱变育种 ( ) 6.三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关 ( ),1.育种的类型、原理及优缺点比较,2.育种的一般操作步骤 (1)杂交育种 培育显性纯合子品种 植物：选取双亲(P)杂交( ) 选出表现型符合要求的个体 选出稳定遗传的个体推广种植。 动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1F1雌雄个体交配获得F2鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。,培育隐性纯合子品种 选取双亲(P)杂交( ) 选出表现型符合要求的个体种植推广。 培育杂合子品种 在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。其特点是利用杂种优势，品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育基本步骤如下： 选取符合要求的纯种双亲(P)杂交( )F1(即为所需品种)。,(2)单倍体育种的基本步骤 实例：用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程，见下图：,(3)多倍体育种 正在萌发的种子或幼苗 抑制纺锤体形成 着丝粒分裂后的子染色体不分离 细胞中染色体数目加倍 多倍体植物。,解析,1,2,3,4,5,6,题型一 杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种 1.(2016浙江省协作校联考)下列有关生物育种的叙述，正确的是( ) A.花药离体培养获得的植株体细胞中不存在同源染色体 B.转基因育种能引起基因定向突变 C.三倍体西瓜无种子，所以无籽性状属于不可遗传的变异 D.诱变育种可提高基因的突变频率和染色体畸变率,解析 经花药离体培养的植株是单倍体，而单倍体的体细胞可能只有1个染色体组，也可能有多个染色体组，故其体细胞可能存在同源染色体；转基因育种的原理是基因重组，并没有引起基因突变；三倍体西瓜发生了染色体数目变异，可通过无性繁殖的方式将无籽性状遗传给后代，其产生过程发生了可遗传变异。,1,2,3,4,5,6,解析,2.(2016台州期末测试)下列有关生物变异在育种上的应用，正确的是( ) A.单倍体育种得到的新品种一定是单倍体 B.多倍体育种得到的新品种一定是纯合子 C.利用射线处理得到的染色体易位的家蚕新品种一定属于诱变育种 D.农作物产生的变异一定可以为培育新品种提供原材料,1,2,3,4,5,6,解析 单倍体育种最终获得的是可育纯合子，利用了单倍体作为中间环节进行育种；多倍体育种获得的新品种是多倍体，但其不一定是纯合子；利用射线处理诱发家蚕导致其染色体畸变(易位)，这属于诱变育种；农作物产生的变异可能是不遗传变异，不遗传变异不能为培育新品种提供原材料。,1,2,3,4,5,6,题型二 杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用 3.下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是( ) A.通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株 B.X射线处理既可以引起基因突变又可能导致染色体变异 C.上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程 D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高,解析,1,2,3,4,5,6,解析 X射线既可改变基因的碱基序列引起基因突变，又能造成染色体片段损伤导致染色体变异。图中是高产糖化酶菌株的人工定向选择过程，通过此筛选过程获得的高产菌株的其他性状未必符合生产要求，故不一定能直接用于生产。诱变可提高基因的突变率，但每轮诱变相关基因的突变率不一定都会明显提高。,1,2,3,4,5,6,解析,4.下图表示以某种作物中的和两个品种分别培育出、三个新品种的过程，相关叙述正确的是( ) A.用和培育出的过程中所采用 的方法和分别称为杂交和测交 B.用培育出常用的方法是花药 离体培养 C.用培育出常用的是化学或物理的方法进行诱变处理 D.图中通过培育出所依据的原理是基因突变和基因重组,1,2,3,4,5,6,解析 用和培育出的过程中所采用的方法和分别称为杂交和自交； 用培育出常用的化学药剂是秋水仙素或用低温处理，属于多倍体育种； 图中通过(自交)过程培育出所依据的原理是基因重组。,1,2,3,4,5,6,归纳拓展,育种技术中的“四最”和“一明显” (1)最简便的育种技术杂交育种(但耗时较长)。 (2)最具预见性的育种技术转基因技术或细胞工程育种(但技术含量高)。 (3)最盲目的育种诱变育种(但可获得新基因，性状可较快稳定)。 (4)最能提高产量的育种多倍体育种(尤其是营养器官增大)。 (5)可明显缩短育种年限的育种单倍体育种。,1,2,3,4,5,6,解析,题型三 生物变异的应用、转基因的安全性(加试) 5.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、品种间杂交筛选获得a B.对品种进行染色体加倍处理筛选获得b C.c的培育不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,1,2,3,4,5,6,解析 欲获得a，应利用和品种间杂交，A错误； 欲获得b应对进行诱变育种，B错误； 诱变育种可以产生新基因，因此a、b、c都可以通过诱变育种获得，C错误； 基因工程可定向改变生物性状，用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c，D正确。,1,2,3,4,5,6,解析,返回,6.下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是( ) A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离 B.转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中 C.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性 D.转基因植物的目的基因可能转入根际微生物,1,2,3,4,5,6,返回,解析 种植转基因作物以防止对传统作物产生基因污染，所以应与传统农业种植区隔离，A正确； 动物取食转基因作物后，要经过消化吸收才进入身体，目的基因不可能直接进入动物细胞，B错误； 转基因植物可能与野生植物发生杂交而出现基因交流，影响野生植物的遗传多样性，C正确； 目的基因被根际微生物摄入细胞内后，可能进入这些微生物中，D正确。,1,2,3,4,5,6,探高考 练模拟,解析,1,2,3,4,5,1.下列关于基因重组的叙述，正确的是( ) A.基因型为Aa的个体自交，因基因重组导致子代性状分离 B.造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组 C.非姐妹染色单体间的基因交换势必会导致基因重组 D.控制一对相对性状的基因在遗传时也可能发生基因重组,1,2,3,4,5,解析 基因型为Aa的个体自交，子代出现性状分离是由于等位基因A、a分离，A项错误； 同卵双生姐妹是由1个受精卵在囊胚期分裂成2个以上的细胞群，并逐渐发育成2个胎儿导致的，其基因型相同，性状的差异主要是环境因素所致，B项错误； 基因型为AABB的个体，且非等位基因A、B位于同源染色体上，则其减数分裂时非姐妹染色单体间的基因交换不会造成基因重组，C项错误； 一对相对性状有可能是由位于非同源染色体上的两对等位基因控制，其遗传时会由于非同源染色体的自由组合而产生基因重组，D项正确。,解析,1,2,3,4,5,2.用人工诱变的方法使黄色短杆菌的某基因模板链的部分脱氧核苷酸序列发生如下变化：CCGCTAACGCCGCGAACG，那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是(可能用到的密码子：天冬氨酸GAU、GAC；丙氨酸GCA、GCU、GCC、GCG)( ) A.基因突变，性状改变 B.基因突变，性状没有改变 C.染色体结构改变，性状没有改变 D.染色体数目改变，性状改变,1,2,3,4,5,解析 由题意可知，基因模板链中CTA转变成CGA，mRNA中相应的密码子由GAU转变成GCU，多肽中相应的氨基酸由天冬氨酸转变成丙氨酸。因此，黄色短杆菌发生了基因突变，性状也发生了改变。由于只是部分碱基的改变，所以不会导致染色体结构和数目的变化。,解析,1,2,3,4,5,3.下图表示的是培育三倍体无籽西瓜的两种方法，若甲乙两图中二倍体西瓜植株的基因型均为Aa，下列说法正确的是( ) A.按照染色体组数目划分， 乙图中会出现4种染色体组 数目不同的细胞 B.乙图中获得的三倍体西 瓜植株中有两种基因型 C.甲图a过程常用的试剂是秋水仙素 D.甲图中获得的三倍体西瓜中AAa个体占1/2,1,2,3,4,5,解析 乙图中二倍体植株正常体细胞中有2个染色体组，处于有丝分裂后期的体细胞中有4个染色体组，二倍体植株产生的配子中有1个染色体组。四倍体植株内处于有丝分裂后期的体细胞中含8个染色体组。三倍体植株正常体细胞中含3个染色体组，而处于有丝分裂后期的细胞中含6个染色体组。故按照染色体组数目划分共有6种细胞。乙图中四倍体植株的基因型为AAaa，产生的配子有三种：AA、Aa、aa，二倍体植株的基因型为Aa，产生的配子有A、a两种，故产生的三倍体西瓜植株的基因型有AAA、AAa、Aaa、aaa四种。甲图a过程为植物体细胞杂交过程，,解析,1,2,3,4,5,常用的试剂是聚乙二醇。由于二倍体植株的基因型为Aa，其产生的花粉有A和a两种，并且各占1/2，因此甲图中获得三倍体西瓜植株的基因型有两种：AAa、Aaa，数目各占1/2。,解析,1,2,3,4,5,4.(2015江苏，15)经X射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是( ) A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存 B.X射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体畸变 C.通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变 D.观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传变异,1,2,3,4,5,解析 A项错，白花植株的出现是由于X射线照射引起的基因突变，不一定有利于生存； B项对，X射线可引起基因突变和染色体畸变； C项对，应用杂交实验，通过观察其后代的表现型及比例，可以确定是显性突变还是隐性突变； D项对，白花植株自交后代若有白花后代，可确定为可遗传变异，否则为不可遗传变异。,解析,返回,1,2,3,4,5,5.(2016浙江10月选考)用射线处理籼稻种子，选育出了新品种。该育种方法属于( ) A.杂交育种 B.诱变育种 C.单倍体育种 D.转基因育种 解析 射线属于引起基因突变的物理因素，故该育种方式属于诱变育种，故选B。,
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