生物總14 生物變異的來(lái)源

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1、專(zhuān)題14生物變異的來(lái)源生物（浙江選考專(zhuān)用）考點(diǎn)考點(diǎn)1 1基因重組基因重組基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)一、生物變異的種類(lèi)1.不遺傳的變異:環(huán)境因素引起的變異,不涉及遺傳物質(zhì)的改變,不能進(jìn)一步遺傳給后代。2.可遺傳的變異:遺傳物質(zhì)改變所引起的變異,變異來(lái)源有基因突變、基因重組、染色體畸變?？键c(diǎn)清單二、基因重組二、基因重組1.概念:指具有不同遺傳性狀的雌、雄個(gè)體進(jìn)行有性生殖時(shí),控制不同性狀的基因重新組合,導(dǎo)致后代不同于親本類(lèi)型的現(xiàn)象或過(guò)程。2.類(lèi)型:(1)交叉互換型,發(fā)生于減前期。(2)自由組合型,發(fā)生于減后期。(3)人工重組型:通過(guò)基因工程使目的基因與受體細(xì)胞DNA重組。3.結(jié)果:產(chǎn)生新的基因型。4.意義:自

2、然狀態(tài)下基因重組是通過(guò)有性生殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)的,基因重組的結(jié)果是導(dǎo)致生物性狀的多樣性,為動(dòng)植物育種和生物進(jìn)化提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。重組類(lèi)型同源染色體上非等位基因的重組非同源染色體上非等位基因間的重組DNA分子重組技術(shù)發(fā)生時(shí)間減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期減數(shù)第一次分裂后期在體外將目的基因與載體重組后,導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi),并與細(xì)胞內(nèi)基因重組發(fā)生機(jī)制同源染色體非姐妹染色單體之間交叉互換導(dǎo)致染色單體上的基因重新組合非同源染色體自由組合,導(dǎo)致非同源染色體上非等位基因間的重組目的基因經(jīng)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞,導(dǎo)致受體細(xì)胞中基因重組圖像示意重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)基因重組類(lèi)型比較基因重組類(lèi)型比較例例1某植株的一條染色體發(fā)生缺失突變,獲得該缺

3、失染色體的花粉不育,缺失染色體上具有紅色顯性基因B,正常染色體上具有白色隱性基因b(見(jiàn)圖)。如以該植株為父本,測(cè)交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀。下列解釋最合理的是()A.減數(shù)分裂時(shí)染色單體1或2上的基因b突變?yōu)锽B.減數(shù)第二次分裂時(shí)姐妹染色單體3與4自由分離C.減數(shù)第二次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間自由組合D.減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間交叉互換解題思路解題思路 解析解析從題中信息可知,突變植株為父本,減數(shù)分裂產(chǎn)生的雄配子為和,后者不育。正常情況下,測(cè)交后代表現(xiàn)型應(yīng)都為白色性狀,而題中已知測(cè)交后代中部分為紅色性狀,推知父本減數(shù)分裂過(guò)程中產(chǎn)生了含B基因的可育花粉,而產(chǎn)生這種花粉最可能的原因是減同源

4、染色體聯(lián)會(huì)時(shí)非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換,故D最符合題意。答案答案D考點(diǎn)考點(diǎn)2 2基因突變基因突變基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)類(lèi)型要點(diǎn)概念基因內(nèi)部核酸分子上的特定核苷酸序列發(fā)生改變的現(xiàn)象或過(guò)程時(shí)期最易發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期特點(diǎn)(1)普遍性:所有生物均可發(fā)生基因突變(2)可逆性:顯性基因可以突變?yōu)殡[性基因,而隱性基因也可突變?yōu)轱@性基因(3)多方向性:染色體某一位置上的基因可以向不同的方向突變成它的等位基因(4)稀有性:在自然狀態(tài)下,生物的基因突變頻率一般是很低的(5)有害性:多數(shù)有害,少數(shù)有利,也有中性的結(jié)果產(chǎn)生了該基因的等位基因,即新基因意義是生物變異的根本來(lái)源,對(duì)生物進(jìn)化和選育新品

5、種具有非常重要的意義類(lèi)型(1)形態(tài)突變:生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變(2)生化突變:影響生物的代謝過(guò)程,導(dǎo)致某個(gè)特定生化功能的改變或喪失(3)致死突變:導(dǎo)致個(gè)體活力下降,甚至死亡原因外因:物理因素如射線、化學(xué)因素如亞硝酸、生物因素如病毒內(nèi)因:基因結(jié)構(gòu)的改變重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)基因突變的原因、結(jié)果及對(duì)生物性狀的影響基因突變的原因、結(jié)果及對(duì)生物性狀的影響1.基因突變的原因與結(jié)果分析2.基因突變對(duì)性狀的影響(1)基因突變對(duì)蛋白質(zhì)的影響(2)基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀改變突變可能發(fā)生在沒(méi)有遺傳效應(yīng)的DNA片段?；蛲蛔兒笮纬傻拿艽a子與原密碼子決定的是同一種氨基酸?；蛲蛔?nèi)魹殡[性突變,如AAAa,不會(huì)導(dǎo)致性狀的改

6、變。堿基對(duì)影響范圍對(duì)氨基酸序列的影響替換小只改變個(gè)別氨基酸或不改變?cè)黾哟蟛挥绊懖迦胛恢们暗男蛄卸绊懖迦胛恢煤蟮男蛄腥笔Т蟛挥绊懭笔恢们暗男蛄卸绊懭笔恢煤蟮男蛄?3)基因突變對(duì)后代性狀的影響基因突變發(fā)生在體細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中,突變可通過(guò)無(wú)性生殖傳給后代,但不會(huì)通過(guò)有性生殖傳給后代?；蛲蛔儼l(fā)生在精子或卵細(xì)胞形成的減數(shù)分裂過(guò)程中,突變可能通過(guò)有性生殖傳給后代。生殖細(xì)胞的突變率一般比體細(xì)胞的高,這是因?yàn)樯臣?xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)對(duì)外界環(huán)境變化更加敏感。分裂旺盛的細(xì)胞的突變率大于停止分裂的細(xì)胞,原因是基因突變常發(fā)生在間期。易混易錯(cuò)易混易錯(cuò)(1)基因突變常發(fā)生在間期,也能發(fā)生在其他各時(shí)期,只是突變率更

7、低。(2)在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中,基因突變發(fā)生得越早,影響范圍越大。(3)基因突變是基因結(jié)構(gòu)內(nèi)的變化,1個(gè)堿基對(duì)的改變叫基因突變,1000個(gè)堿基對(duì)的改變也叫基因突變。(4)密碼子的簡(jiǎn)并性,增大了翻譯過(guò)程的容錯(cuò)性,提高了翻譯的速率。(5)RNA病毒中的基因突變是指RNA中堿基的改變、增加和缺失,其突變率遠(yuǎn)大于DNA的突變。3.鐮刀形細(xì)胞貧血癥實(shí)例分析(1)癥狀:是一種紅細(xì)胞形狀異常(鐮刀狀)的疾病,由于這種形狀的紅細(xì)胞不易通過(guò)毛細(xì)血管,導(dǎo)致血液循環(huán)異常、內(nèi)出血、發(fā)炎、疼痛;異常的紅細(xì)胞還容易發(fā)生破裂,導(dǎo)致患者缺氧。(2)直接原因分析:血紅蛋白的一條多肽鏈上的一個(gè)氨基酸由正常的谷氨酸變成了纈氨酸。(3)

8、根本原因分析:堿基對(duì)改變(由A-T變成T-A)。例例2豌豆的圓粒和皺粒是一對(duì)R、r基因控制的相對(duì)性狀,當(dāng)R基因插入一段800個(gè)堿基對(duì)的DNA片段時(shí)就成為r基因。豌豆種子圓粒性狀的產(chǎn)生機(jī)制如圖所示。下列分析正確的是()A.在a、b過(guò)程中能發(fā)生A-T、C-G堿基互補(bǔ)配對(duì)B.插入一段800個(gè)堿基對(duì)的DNA屬于基因重組C.豌豆淀粉含量高吸水多漲大呈圓粒是表現(xiàn)型D.該事實(shí)說(shuō)明基因能直接控制生物性狀解題思路解題思路 解析解析在轉(zhuǎn)錄、翻譯過(guò)程中能發(fā)生A-U、C-G堿基互補(bǔ)配對(duì),A錯(cuò)誤;插入一段800個(gè)堿基對(duì)的DNA屬于基因突變,B錯(cuò)誤;豌豆淀粉含量高,是由相應(yīng)基因控制的結(jié)果,從而導(dǎo)致吸水多漲大表現(xiàn)出圓粒,C

9、正確;該事實(shí)說(shuō)明基因能通過(guò)控制酶的合成間接控制生物性狀,D錯(cuò)誤。答案答案C考點(diǎn)考點(diǎn)3 3染色體畸變?nèi)旧w畸變基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)染色體畸變是指生物細(xì)胞中染色體在數(shù)目和結(jié)構(gòu)上發(fā)生的變化,包括染色體數(shù)目變異和染色體結(jié)構(gòu)變異。1.染色體結(jié)構(gòu)變異主要包括以下四種類(lèi)型:(1)缺失:染色體的某一片段丟失。(2)重復(fù):染色體增加了某個(gè)相同片段。(3)倒位:染色體的某一片段顛倒了180度。(4)易位:染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。2.染色體數(shù)目變異:包括整倍體變異和非整倍體變異。3.單倍體、二倍體和多倍體(1)染色體組:一般將二倍體生物的一個(gè)配子中的全部染色體稱為染色體組。(2)由配子發(fā)育成的個(gè)體叫

10、單倍體。(3)由受精卵發(fā)育成的個(gè)體,體細(xì)胞中含幾個(gè)染色體組就叫幾倍體,如含兩個(gè)染色體組就叫二倍體,含三個(gè)染色體組就叫三倍體,依此類(lèi)推。體細(xì)胞中含三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體叫多倍體。比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體畸變適用范圍所有生物都可以發(fā)生基因突變自然狀態(tài)下只有有性生殖的生物發(fā)生基因重組真核生物都可以發(fā)生染色體畸變類(lèi)型形態(tài)突變、生化突變和致死突變自由組合型、交叉互換型和人工重組型染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異發(fā)生時(shí)間往往發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前的間期、有絲分裂間期減數(shù)第一次分裂前、后期有絲分裂或減數(shù)分裂過(guò)程中重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)比較基因突變、基因重組、染色體畸變比較基因突變、基因重組、染色體畸變續(xù)

11、表比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體畸變產(chǎn)生機(jī)理基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變非同源染色體的自由組合和同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目發(fā)生變化結(jié)果產(chǎn)生新的基因,控制新的性狀產(chǎn)生新的基因型,出現(xiàn)原有性狀的重新組合不產(chǎn)生新的基因,引起性狀改變意義生物變異的根本來(lái)源,對(duì)生物進(jìn)化和選育新品種具有非常重要的意義是生物變異的主要來(lái)源,導(dǎo)致生物多樣性,為動(dòng)植物育種和生物進(jìn)化提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)對(duì)育種有重要意義顯微鏡觀察光學(xué)顯微鏡下均無(wú)法檢出,可根據(jù)是否有新性狀或新的性狀組合出現(xiàn)確定光學(xué)顯微鏡下可檢出方法方法1 對(duì)細(xì)胞分裂圖中變異類(lèi)型的判斷對(duì)細(xì)胞分裂圖中變異類(lèi)型的判斷1.“三步曲”巧斷細(xì)胞分裂圖中姐

12、妹染色單體上等位基因的變異來(lái)源。突破方法(1)一辨細(xì)胞分裂方式若是有絲分裂,斷其來(lái)源于基因突變,如圖:若是減數(shù)分裂,斷其來(lái)源于基因突變或基因重組(互換重組),如圖:(2)二查變異前體細(xì)胞的基因型變異前體細(xì)胞基因型已知:若為AA(BB)或aa(bb),斷其來(lái)源于基因突變;若為Aa(Bb),斷其來(lái)源是基因突變或基因重組。變異前體細(xì)胞基因型未知:斷其來(lái)源是基因突變或基因重組。(3)三觀同源染色體互換的行為若同源染色體互換行為已知:a.知同源染色體的非姐妹染色單體已發(fā)生互換,斷其為基因重組,如圖甲。b.知同源染色體的非姐妹染色單體沒(méi)有發(fā)生互換,斷其為基因突變,如圖乙。若同源染色體互換行為未知,斷其為基

13、因突變或基因重組,如圖丙。2.“三步曲”巧斷隱性突變和顯性突變第一步:從突變后基因的字母大小寫(xiě)判斷:若aaAa,知顯性突變,若AAAa,知隱性突變。第二步:從突變性狀是否在當(dāng)代表現(xiàn)判斷:若突變性狀當(dāng)代表現(xiàn),知顯性突變(aaAa)。若突變性狀當(dāng)代不表現(xiàn),等到第二代處于純合狀態(tài)才表現(xiàn),知隱性突變(AAAa)。第三步:從設(shè)計(jì)的遺傳雜交結(jié)果不同判斷實(shí)驗(yàn):選突變體自交或突變體間相互交配若雜交后出現(xiàn)野生型,表明突變體為雜合體,知突變?yōu)轱@性突變。若雜交后代僅出現(xiàn)突變體,表明突變體為純合體,再讓突變型與野生型雜交,若后代為突變型,知為顯性突變;若后代為野生型,知為隱性突變。例例3如圖是某二倍體動(dòng)物細(xì)胞分裂示意

14、圖,其中字母表示基因。據(jù)圖判斷()A.此細(xì)胞含有4個(gè)染色體組,8個(gè)DNA分子B.此動(dòng)物體細(xì)胞基因型一定是AaBbCcDdC.此細(xì)胞發(fā)生的一定是顯性突變D.此細(xì)胞既發(fā)生了基因突變又發(fā)生了基因重組解題導(dǎo)引解題導(dǎo)引看圖判斷分裂方式查體細(xì)胞基因型聯(lián)想基因突變及基因重組的概念回扣選項(xiàng),逐一判斷解析解析圖示細(xì)胞有2個(gè)染色體組,8個(gè)DNA分子;細(xì)胞中正在發(fā)生同源染色體的分離,非同源染色體上非等位基因的自由組合,即基因重組;其中一條染色體的姐妹染色單體相同位置的基因出現(xiàn)了D和d,其對(duì)應(yīng)的同源染色體上含有dd,表明D或d基因是由基因突變產(chǎn)生的,但不能確定的是D突變成d,還是d突變成D,故可能發(fā)生的是隱性突變,也

15、可能發(fā)生顯性突變。答案答案D3-1(2017浙江“七彩陽(yáng)光”期末,25)如圖是基因型為AaBb的某二倍體雄性動(dòng)物細(xì)胞分裂示意圖。下列敘述正確的是()A.該細(xì)胞為次級(jí)精母細(xì)胞或極體B.該細(xì)胞中有2個(gè)染色體組,基因型可能是AABBC.若3為X染色體,則4為Y染色體D.若染色體1上含有A基因,3上含有a基因,則形成該細(xì)胞過(guò)程發(fā)生過(guò)基因突變答案答案B解析解析該細(xì)胞為某二倍體雄性動(dòng)物細(xì)胞,所以不可能為極體,A錯(cuò)誤;該細(xì)胞中有2個(gè)染色體組,基因型可能是AABB、AAbb、aaBB、aabb中的一種,B正確;該細(xì)胞處于減數(shù)第二次分裂后期,正常情況下不含有同源染色體,C錯(cuò)誤;若染色體1上含有A基因,3上含有a

16、基因,則形成該細(xì)胞過(guò)程最可能發(fā)生過(guò)基因重組,D錯(cuò)誤。方法方法2 染色體組數(shù)的分析與判斷染色體組數(shù)的分析與判斷1.一個(gè)染色體組所含染色體的特點(diǎn)一個(gè)染色體組所含染色體的特點(diǎn)(1)一個(gè)染色體組中不含有同源染色體。(2)一個(gè)染色體組中所含有的染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能各不相同。(3)一個(gè)染色體組中含有控制一種生物全部性狀的一整套遺傳信息(即含一整套基因)。2.染色體組數(shù)的判斷染色體組數(shù)的判斷(1)根據(jù)染色體形態(tài)判斷:在細(xì)胞內(nèi)任選一條染色體,細(xì)胞內(nèi)與該染色體形態(tài)相同的染色體共有幾條,則該細(xì)胞含有幾個(gè)染色體組,如下圖甲中與1號(hào)(或2號(hào))染色體形態(tài)相同的染色體共有四條,此細(xì)胞中有四個(gè)染色體組。(2)根據(jù)基因型判斷

17、:在細(xì)胞或生物體的基因型中,控制同一性狀的基因(讀音相同的大小寫(xiě)字母)出現(xiàn)幾次,則有幾個(gè)染色體組,如上圖乙中,若細(xì)胞的基因型為AAaaBBbb,則該細(xì)胞中含有四個(gè)染色體組。(3)根據(jù)染色體的數(shù)目和染色體的形態(tài)數(shù)來(lái)推算。染色體組數(shù)=染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。如果蠅體細(xì)胞中有8條染色體,分為4種形態(tài),則染色體組的數(shù)目為2。(4)根據(jù)細(xì)胞分裂圖像進(jìn)行判斷:(以二倍體生物為例)細(xì)胞處于減數(shù)第一次分裂前期,染色體4條,生殖細(xì)胞中染色體2條,每個(gè)染色體組含2條染色體,該細(xì)胞中有2個(gè)染色體組。細(xì)胞中染色體2條,生殖細(xì)胞中染色體2條,每個(gè)染色體組2條染色體,該細(xì)胞中有1個(gè)染色體組。細(xì)胞處于減數(shù)第一次分裂后期,染

18、色體4條,生殖細(xì)胞中染色體2條,每個(gè)染色體組2條染色體,該細(xì)胞中有2個(gè)染色體組。細(xì)胞處于有絲分裂后期,染色體8條,生殖細(xì)胞中染色體2條,每個(gè)染色體組2條染色體,該細(xì)胞中有4個(gè)染色體組。例例4(2017浙江稽陽(yáng)10月聯(lián)考,25)某基因型為MM的雌性動(dòng)物,其卵原細(xì)胞形成卵細(xì)胞過(guò)程中某個(gè)時(shí)期的示意圖如下。下列敘述正確的是()A.圖中所示細(xì)胞是初級(jí)卵母細(xì)胞B.該細(xì)胞分裂后最終形成2種類(lèi)型的卵細(xì)胞C.細(xì)胞中的M和m可能是M期交叉互換導(dǎo)致的D.該生物的體細(xì)胞中含有4條染色體,2個(gè)染色體組解題導(dǎo)引解題導(dǎo)引解析解析圖中所示細(xì)胞是次級(jí)卵母細(xì)胞,A錯(cuò)誤;該細(xì)胞分裂后最終形成1種類(lèi)型的卵細(xì)胞,B錯(cuò)誤;該雌性動(dòng)物的基

19、因型為MM,則細(xì)胞中的m只能是基因突變導(dǎo)致的,C錯(cuò)誤;該生物的體細(xì)胞中含有4條染色體,2個(gè)染色體組,D正確。答案答案D4-1(2017浙江“七彩陽(yáng)光”3月聯(lián)考,24)將某種動(dòng)物的一個(gè)未標(biāo)記的精原細(xì)胞放入32P標(biāo)記的培養(yǎng)液中培養(yǎng),當(dāng)該細(xì)胞進(jìn)入如圖所示時(shí)期時(shí),下列分析錯(cuò)誤的是()A.含有2個(gè)染色體組B.每一極含有1條X或1條Y染色體C.1和3染色體上不可能存在等位基因D.該細(xì)胞分裂得到的子細(xì)胞中所有染色體都被32P標(biāo)記答案答案C解析解析該細(xì)胞雖然不含同源染色體,但著絲粒分裂,染色體數(shù)目暫時(shí)加倍,所以細(xì)胞中含有2個(gè)染色體組,A正確;由于XY染色體在減數(shù)第一次分裂后期已分離,所以該細(xì)胞的每一極含有1條X或1條Y染色體,B正確;如果發(fā)生了基因突變或交叉互換,則1和3染色體上可能存在等位基因,C錯(cuò)誤;由于未標(biāo)記的精原細(xì)胞放入32P標(biāo)記的培養(yǎng)液中培養(yǎng),而DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制,所以該細(xì)胞分裂得到的子細(xì)胞中所有染色體都被32P標(biāo)記。