高三生物復(fù)習學案：專題4 遺傳、變異與進化3 生物的變異與進化

小專題三 生物的變異與進化核心考點整合 考點整合一：生物變異的類型、特點及判斷1生物變異的類型2三種可遺傳變異的比較項目 基因突變 基因重組 染色體變異 適用范圍 生物種類 所有生物 自然狀態(tài)下能進行有性生殖的生物 真核生物 生殖 方式 無性生殖、有性生殖 有性生殖 無性生殖、有性生殖 類型自然突變、誘發(fā)突變交叉互換、自由組合染色體結(jié)構(gòu)變異、染色體數(shù)目變異原因DNA復(fù)制（有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一次分裂的間期）過程出現(xiàn)差錯減數(shù)分裂時非同源染色體上的非等位基因自由組合或同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換內(nèi)外因素影響使染色體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，或細胞分裂過程中，染色體的分開出現(xiàn)異常實質(zhì)產(chǎn)生新的基因（改變基因的質(zhì)，不改變基因的量）產(chǎn)生新的基因型（不改變基因的質(zhì)，一般也不改變基因的量，但轉(zhuǎn)基因技術(shù)會改變基因的量）基因數(shù)目或基因排列順序發(fā)生改變（不改變基因的質(zhì)）關(guān)系基因突變是生物變異的根本來源，為基因重組提供原始材料。三種可遺傳變異都為生物進化提供了原材料2 / 263.染色體組和基因組染色體組：細胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息。其特點：（1）一個染色體組中所含的染色體大小、形態(tài)和功能各不相同。（2）一個染色體組中不含有同源染色體，當然也就不含有等位基因。（3）一個染色體組中含有控制該物種生物性狀的一整套基因。（4）二倍體生物的生殖細胞中所含有的一組染色體可看成一個染色體組。（5）不同種的生物，每個染色體組所包括的染色體數(shù)目、形態(tài)和大小是不同的?；蚪M：一般的定義是二倍體生物的單倍體細胞中的全套染色體為一個基因組，或是二倍體生物的單倍體細胞中的全部基因為一個基因組。對二倍體生物而言，基因組計劃則為測定單倍體細胞中全部DNA分子的脫氧核苷酸序列，有性染色體的生物其基因組包括一個染色體組的常染色體加上兩條性染色體。沒有性染色體的生物其基因組與染色體組相同。4單倍體和多倍體的比較單倍體是指體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。多倍體由合子發(fā)育而來，體細胞中含有三個或三個以上染色體組。對于體細胞中含有三個染色體組的個體，是屬于單倍體還是三倍體，要依據(jù)其來源進行判斷：若直接來自配子，就為單倍體；若來自受精卵，則為三倍體?！纠?】 （2010·北京西城）如圖示意某生物細胞減數(shù)分裂時，兩對聯(lián)會的染色體之間出現(xiàn)異常的“十字型”結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，圖中字母表示染色體上的基因。據(jù)此所作推斷中，錯誤的是A此種異常源于染色體的結(jié)構(gòu)變異B該生物產(chǎn)生的異常配子很可能有HAa或hBb型C該生物基因型為HhAaBb，一定屬于二倍體生物D此種異?？赡軙?dǎo)致生物體的育性下降解析 由圖示可知，圖中兩對同源染色體間發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異，A與b或a與B發(fā)生互換，由此可能產(chǎn)生HAa或hBb型的異常配子，據(jù)圖可知，此細胞的基因型為HhAaBb，如果該生物體由受精卵發(fā)育而成，一定屬于二倍體生物，如果由配子發(fā)育而成則只能屬于單倍體生物；染色體結(jié)構(gòu)變異，對生物體多數(shù)都是有害的，有可能引起生物體的育性下降。答案 C知識總結(jié) 基因突變、基因重組和染色體變異的相關(guān)問題（1）關(guān)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；非同染色體之間的互換，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。（2）關(guān)于“缺失”問題。DNA分子上若干基因的缺失屬于染色體變異；DNA分子上若干堿基對的缺失，屬于基因突變。（3）關(guān)于變異的水平問題?；蛲蛔?、基因重組屬于分子水平的變化，光學顯微鏡下觀察不到；染色體變異屬于亞細胞水平的變化，光學顯微鏡下可以觀察到。（4）關(guān)于不同生物可遺傳變異的類型問題。病毒的可遺傳變異惟一來源是基因突變；細菌等原核生物不含染色體，所以不存在染色體變異。在真核生物中，上述三種類型都存在?！净犹骄?】 （2010·江浦中學測試）下列有關(guān)變異的說法正確的是A染色體中DNA的一個堿基缺失屬于染色體結(jié)構(gòu)變異B染色體變異、基因突變均可以用光學顯微鏡直接觀察C同源染色體上非姐妹染色單體之間的交叉互換屬于基因重組D秋水仙素誘導(dǎo)多倍體形成的原因是促進染色單體分離使染色體增倍解析 染色體變異是引起基因數(shù)目或排列順序的改變，而堿基對的變化為基因突變，是分子水平上的變異，用光學顯微鏡觀察不到。秋水仙素誘導(dǎo)多倍體是抑制了紡錘體的形成，從而使染色體數(shù)目加倍。答案 C考點整合二：生物變異在育種中的應(yīng)用常見的幾種育種方法的比較項目 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 原理 基因重組 基因突變 染色體變異 染色體變異 常用 方法 雜交自交選優(yōu)自交；雜交雜種 輻射誘變等 花藥離體培養(yǎng)，然后用秋水仙素處理使其加倍，得到純合體秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 優(yōu)點 使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中在一個個體上 可提高變異頻率或出現(xiàn)新的性狀，加速育種進程 明顯縮短育種年限 器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分 缺點 時間長，需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀 有利變異少，需大量處理實驗材料，具有不定向性 技術(shù)復(fù)雜；與雜交育種相結(jié)合 適用于植物，在動物中難于開展 特別提示：1.廣義的基因重組還有分子水平的基因重組，如通過對DNA分子進行剪切、拼接而實施的基因工程。2肺炎雙球菌R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌也是發(fā)生了基因重組?！纠?】 （2009·廣東卷）為了快速培育抗某種除草劑的水稻，育種工作者綜合應(yīng)用了多種育種方法，過程如下。請回答問題。（1）從對該種除草劑敏感的二倍體水稻植株上取花藥離體培養(yǎng)，誘導(dǎo)成_幼苗。（2）用射線照射上述幼苗，目的是_；然后用該除草劑噴灑其幼葉，結(jié)果大部分葉片變黃，僅有個別幼葉的小片組織保持綠色，表明這部分組織具有_。單倍體誘發(fā)基因突變 抗該除草劑的能力（3）取該部分綠色組織再進行組織培養(yǎng)，誘導(dǎo)植株再生后，用秋水仙素處理幼苗，使染色體_，獲得純合_，移栽到大田后，在苗期噴灑該除草劑鑒定其抗性。（4）對抗性的遺傳基礎(chǔ)做進一步研究，可以選用抗性植株與_雜交，如果_，表明抗性是隱性性狀。F1自交，若F2的性狀分離比為15（敏感）：1（抗性），初步推測_。數(shù)目加倍二倍體（純合）敏感型植株F1都是敏感型該抗性植株中有兩個基因發(fā)生了突變解析 本題考查了單倍體育種、誘變育種等知識，同時考查了多倍體育種的方法和遺傳規(guī)律的應(yīng)用?；ㄋ庪x體培養(yǎng)是單倍體育種的基本手段，射線具有誘發(fā)基因突變的能力，體細胞突變一般經(jīng)過無性繁殖才能保留該突變性狀，所以需要運用組織培養(yǎng)技術(shù)。為了獲得可育的植株，需用秋水仙素對單倍體幼苗進行處理，使染色體數(shù)目加倍，加倍后獲得的是純合子。通過純合子與敏感型植株雜交獲得F1，則F1表現(xiàn)出來的性狀是顯性性狀，F(xiàn)2出現(xiàn)性狀分離，分離比是15：1，可以用自由組合定律來解釋，由于只有兩對基因都隱性時才表現(xiàn)為抗性，所以初步推測該抗性植株中有兩個基因發(fā)生了突變。知識總結(jié) 關(guān)于育種方案的“選取”（1）單一性狀類型：生物的優(yōu)良性狀是由某對基因控制的單一性狀，其呈現(xiàn)方式、育種方式、原理及舉例列表如下：項目方式育種方法原理舉例單一性狀無有基因工程基因重組能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌加熱殺死的S型肺炎雙球菌對R型的轉(zhuǎn)化有無誘變育種基因突變太空椒等太空植物高產(chǎn)青霉素菌株少多多倍體育種染色體變異三倍體無子西瓜（2）兩個或多個性狀類型：兩個或多個性狀分散在不同的品種中，首先要實現(xiàn)控制不同性狀基因的重組，再選育出人們所需要的品種，這可以從不同的水平上加以分析：個體水平上：運用雜交育種方法實現(xiàn)控制不同優(yōu)良性狀基因的重組。為了縮短育種年限，可采用單倍體育種的方法。細胞水平上：利用植物體細胞雜交，從而實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重組。分子水平上：應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將控制優(yōu)良性狀的基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，從而實現(xiàn)基因重組?！净犹骄?】 （2010·皖南八校聯(lián)考）在某作物育種時，將、兩個植株雜交，得到，將再作如圖所示處理。下列分析錯誤的是A由到過程一定發(fā)生了非同源染色體上非等位基因的自由組合B由×的育種過程中，依據(jù)的主要原理是染色體變異C若的基因型為AaBbdd，則植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的1/4D由到過程可能發(fā)生突變和基因重組解析 由到過程的原理是基因突變，不存在等位基因分離、非同源染色體上非等位基因自由組合。答案 A考點整合三：基因頻率及基因型頻率的計算1基因頻率的計算方法（1）定義法：根據(jù)定義“基因頻率是指某種基因在某個種群中出現(xiàn)的比例”，基因頻率 ×100%。（2）基因位置法：若某基因在常染色體上，則基因頻率 ×100%，若某基因只出現(xiàn)在X染色體上，則基因頻率 ×100%。（3）借助基因型頻率：若基因在常染色體上，則該對等位基因中，顯（或隱）性基因的頻率顯（或隱）性純合體基因型頻率1/2雜合體基因型頻率。2由基因頻率求基因型頻率的方法哈迪溫伯格公式法：在一個有性生殖的自然種群中，當種群較大，種群內(nèi)個體間的交配是隨機的，沒有突變發(fā)生、新基因加入和自然選擇時，存在以下公式（pq）2p22pqq21，其中p代表一個等位基因的頻率，q代表另一個等位基因的頻率，p2代表一個等位基因純合體（如AA）的頻率，2pq代表雜合體的頻率，q2代表另一個純合體（aa）的頻率。【例3】 （2010·福建聯(lián)考）一個隨機交配的群體，某一對相對性狀（其等位基因用Aa表示）中，顯性性狀表現(xiàn)型的頻率是0.64，則雜合子Aa的頻率是A0.24 B0.4C0.48 D0.6解析 依題意，該群體中隱性性狀的表現(xiàn)型為10.640.36，即aa的頻率為0.36。由此，求出a基因頻率為0.6，則A基因頻率為0.4，故Aa的頻率為2×0.4×0.60.48。答案 C【互動探究3】 在某種群中，顯性和隱性基因的頻率分別為0.9與0.1，則其第一子代的表現(xiàn)型中，顯性與隱性個體的比例，正確的是A9：1 B81：1C99：1 D3：1解析 本題考查考生利用基因頻率求基因型頻率的基本方法。隱性個體的基因型頻率為0.1×0.11%，故顯性與隱性個體的比例為99：1。答案 C考點整合四：現(xiàn)代生物進化理論1基本概念梳理2達爾文自然選擇學說與現(xiàn)代生物進化理論的比較項目 達爾文自然選擇學說 現(xiàn)代生物進化理論 基本觀點 遺傳變異是自然選擇的內(nèi)因；過度繁殖為自然選擇提供更多的選擇材料，加劇了生存斗爭；變異一般是不定向的，而自然選擇是定向的，定向的自然選擇決定生物的進化方向；生存斗爭是自然選擇的過程，是生物進化的動力；適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果；自然選擇是一個長期、緩慢、連續(xù)的過程種群是生物進化的基本單位，生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變；突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)；突變和基因重組為生物進化提供了原材料；自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物的進化方向；隔離是新物種形成的必要條件 不同點 沒有闡明遺傳變異的本質(zhì)以及自然選擇的作用機理，著重研究生物個體進化 從分子水平上闡明了自然選擇對遺傳變異的作用機理，強調(diào)群體進化，認為種群是生物進化的基本單位 聯(lián)系 現(xiàn)代生物進化理論是在達爾文自然選擇學說的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者都強調(diào)遺傳變異是生物進化的內(nèi)因，可遺傳變異為生物進化提供了原材料，生存斗爭是生物進化的手段，是生物進化的過程，自然選擇決定生物進化的方向，適者生存是自然選擇的結(jié)果 特點提示：物種形成 生物進化 標志 生殖隔離的出現(xiàn) 基因頻率的改變 變化后生物與 原物種的關(guān)系 屬于不同物種 仍屬同一物種 二者聯(lián)系 生物進化的實質(zhì)是基因頻率的改變，此改變可大可小，未必會突破物種界限生物進化未必會導(dǎo)致新物種形成 若新物種形成，則表明生物一定發(fā)生了進化 3物種形成的方式有如下幾種（1）物種的形成主要為漸變式。（2）爆發(fā)式物種的形成主要是以染色體數(shù)目變化的方式形成新物種，一旦出現(xiàn)可以很快達到生殖隔離。（3）染色體結(jié)構(gòu)變化是形成新物種的另一種方式，發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變化的個體和原始物種雜交，可育性降低，形成初步的生殖隔離，以后經(jīng)過進一步演化形成新的物種?！纠?】 （2010·貴州調(diào)研）如圖表示生物新物種形成的基本環(huán)節(jié)，對圖示分析正確的是A圖中A表示基因突變和基因重組B該生物進化理論的研究對象是生物個體C圖中B表示地理隔離，沒有地理隔離不可能有新物種的形成D圖中C表示的是種群間生殖隔離，是新物種形成的標志答案 D解析 現(xiàn)代生物進化理論認為，突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成的三個基本環(huán)節(jié)；突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料，自然選擇使種群基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件；生殖隔離的出現(xiàn)標志著新物種的形成。A表示突變（包括基因突變和染色體變異）和基因重組；種群是生物進化的基本單位，即現(xiàn)代生物進化理論研究的對象是種群；B表示地理隔離，但多倍體物種的形成可以不經(jīng)過地理隔離?！净犹骄?】 （2010·煙臺質(zhì)檢）如圖為現(xiàn)代生物進化理論的概念圖，以下說法正確的是A是生物的突變和基因重組B是自然選擇C是自然選擇學說D是物種多樣性解析 是種群基因頻率的改變；是生物的突變和基因重組；應(yīng)包含：基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。答案 C高考鏈接 1.（2010·全國卷，4）下列關(guān)于在自然條件下，某隨機交配種群中等位基因Aa頻率的敘述，錯誤的是A在某種條件下兩種基因的頻率可以相等B該種群基因頻率的變化只與環(huán)境的選擇作用有關(guān)C一般來說，頻率高的基因所控制的性狀更能適應(yīng)環(huán)境D持續(xù)選擇條件下，一種基因的頻率可以降為零解析：本題考查了生物進化過程中基因頻率變化的相關(guān)知識，意在考查考生對生物進化實質(zhì)的把握和理解。A中兩種等位基因的頻率可以相等；B中基因頻率的變化與自身的遺傳變異也有關(guān)；C中頻率高的基因控制的性狀更能適應(yīng)環(huán)境；D中在持續(xù)選擇條件下，可淘汰掉某種基因。答案：B2（2010·全國卷，4）已知某環(huán)境條件下某種動物的AA和Aa個體全部存活，aa個體在出生前會全部死亡?，F(xiàn)有該動物的一個大群體，只有AAAa兩種基因型，其比例為1：2。假設(shè)每對親本只交配一次且成功受孕，均為單胎。在上述環(huán)境條件下，理論上該群體隨機交配產(chǎn)生的第一代中AA和Aa的比例是A1：1 B1：2C2：1 D3：1解析：本題考查分離定律的有關(guān)知識，意在考查考生運用所學知識解決問題的能力。根據(jù)題意可知，aa個體不能存活，并且群體內(nèi)隨機交配繁殖后代。因群體中AA占1/3、Aa占2/3，所以群體中產(chǎn)生A配子的比例應(yīng)該是1/3×12/3×1/22/3，產(chǎn)生a配子的比例應(yīng)該是1/3×02/3×1/21/3，當隨機交配時，按下表計算：2/3A 1/3a 2/3A 4/9AA 2/9Aa 1/3a 2/9Aa 1/9aa 因子代中aa死亡，所以子代中AA個體與Aa個體的比例為1：1。答案：A3（2010·福建卷，5）下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是A處插入堿基對GCB處堿基對AT替換為GCC處缺失堿基對ATD處堿基對GC替換為AT答案：B解析：本題考查基因突變和基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程的知識，意在考查考生識圖和分析圖的能力以及對基因突變的理解。根據(jù)圖中1168位的甘氨酸的密碼子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一條脫氧核苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成mRNA的，那么1169位的賴氨酸的密碼子是AAG，因此取代賴氨酸的谷氨酸的密碼子最可能是GAG，由此可推知該基因發(fā)生的突變是處堿基對AT被替換為GC，故正確選項為B4（2010·江蘇卷，6）育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的。下列敘述正確的是A這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的B該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個體C觀察細胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置D將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系解析：本題考查生物變異的相關(guān)知識，意在考查考生的分析判斷與應(yīng)用能力。據(jù)題意可知，該植株發(fā)生基因突變之后當代性狀就改變了，由此推出該基因突變屬于顯性突變，該植株為雜合子，故A項錯誤；該植株為雜合子，自交后可產(chǎn)生這種變異性狀的純合子，故B項正確；基因突變與染色體變異是兩種不同的變異，不可以通過觀察染色體的形態(tài)來判斷基因突變的位置，故C項錯誤；D項中僅進行花藥離體培養(yǎng)而沒有用秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍，故得到的是高度不育的單倍體植株。答案：B5（2010·江蘇卷，12）根據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，下列觀點中正確的是A人工培育的新物種只能生活在人工環(huán)境中B生物進化的方向與基因突變的方向一致C冬季來臨時植物葉中可溶性糖含量增高是為了更好地防止凍害D受農(nóng)藥處理后的種群中抗藥性強的個體有更多機會將基因傳遞給后代解析：本題考查現(xiàn)代生物進化理論，意在考查考生對所學基礎(chǔ)知識的遷移判斷能力。A項中人工培育的新物種有的也可以生活在野外如雜交水稻等。基因突變是不定向的，生物進化的方向取決于自然選擇的方向，故B項敘述錯。C項中冬季來臨時，植物體內(nèi)可溶性糖含量增加，增大了細胞內(nèi)溶液的濃度，降低了凝固點，有利于適應(yīng)寒冷環(huán)境，而不是為了適應(yīng)寒冷環(huán)境，故C項敘述錯。農(nóng)藥處理后選擇了具有抗藥性的個體，淘汰了沒有抗藥性的個體，因此抗藥性強的個體生存下來并繁殖的機會大大增加，故D項敘述正確。答案：D6（2010·上海卷，28）某自花傳粉植物種群中，親代中AA基因型個體占30%，aa基因型個體占20%，則親代A的基因頻率和F1中AA的基因型頻率分別是A55%和32.5% B55%和42.5%C45%和42.5% D45%和32.5%解析：本題考查基因頻率和基因型頻率的計算方法，意在考查考生的推理計算能力。分析題中信息可知，Aa基因型個體占50%，則A基因頻率為30%1/2×50%55%。F1中AA的基因型頻率為30%50%×1/442.5%。答案：B7（2010·上海卷，九）分析有關(guān)生物進化的資料，回答問題。（1）自然界中任何生物的個體數(shù)都不可能無限增加。根據(jù)達爾文自然選擇學說，這是因為_。生存斗爭（生存競爭，適者生存）（2）如圖表示自然選擇對種群的3種作用類型，圖代表長頸鹿種群的選擇類型。具有中等體型的麻雀個體被選擇保留下來，該選擇類型可由圖_代表。這三種選擇類型中，最易產(chǎn)生新種的是圖_。如圖表示某種兩棲動物3個種群在某山脈的分布。在夏季，種群A與B種群A與C的成員間可以通過山脈遷移，有人研究了1900至2000年間3個種群的變化過程。資料顯示1915年在種群A和B的棲息地之間建了礦，1920年在種群A和C的棲息地之間修了路。100年來氣溫逐漸升高，降雨逐漸減少。答案： （3）建礦之后，種群B可能消失，也可能成為與種群AC不同的新物種。分析種群B可能形成新物種的原因：_。下表是種群AC的規(guī)模、等位基因1（T/t）和2（W/w）頻率的數(shù)據(jù)，表中為各自隱性基因的頻率。年份種群A種群C規(guī)模t（%）w（%）規(guī)模t（%）w（%）190046000511000511920450005.51850711940480007185090.819604400081800120.619804200061600100.820004000051550111答案：由于與種群A之間的地理隔離，阻斷了種群B與種群A種群B與種群C的基因交流；因此種群B內(nèi)的基因突變開始積累，且產(chǎn)生的變異被環(huán)境選擇保留下來；種群逐漸適應(yīng)了生存環(huán)境，種群規(guī)模開始擴張，并形成生殖隔離，新物種形成（4）依據(jù)表中數(shù)據(jù)和上述資料，對種群C的描述，更為準確的是_。A等位基因1的雜合子逐漸增多B與種群A之間不能進行基因交流C正在經(jīng)歷適應(yīng)輻射D受氣候影響更大答案：A（5）據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，種群C的基因庫比種群A_；種群規(guī)模與基因_的頻率變化關(guān)系密切。小 1（T/t） 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！