高三生物二輪專項(xiàng)復(fù)習(xí) 專題五 第1講 生物變異與育種課件 新人教版

生物的變異包括可遺傳的變異和不可遺傳的變異，現(xiàn)代生物進(jìn)化理論包括現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來(lái)和現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的內(nèi)容。其中生物變異的來(lái)源及其在育種上的應(yīng)用是高考的重點(diǎn)內(nèi)容之一，試題往往通過(guò)新的背景材料，綜合考查多種育種知識(shí)，對(duì)能力要求很高。預(yù)期對(duì)本部分知識(shí)考查的內(nèi)容及考查方式為：(1)結(jié)合基因控制蛋白質(zhì)的合成過(guò)程，考查基因突變的產(chǎn)生機(jī)理、結(jié)果分析和特性的理解；(2)結(jié)合生物變異的來(lái)源，通過(guò)創(chuàng)設(shè)新情境考查生物育種相關(guān)知識(shí)；(3) 結(jié)合基因突變、遺傳的基因定律，考查種群基因頻率和基因頻率的計(jì)算；(4)結(jié)合自然選擇學(xué)說(shuō)和現(xiàn)代生物進(jìn)化理論解釋生物的進(jìn)化和物種的形成。另外，需要特別注意染色體結(jié)構(gòu)變異的類型，以及個(gè)別染色體數(shù)目的增減所涉及減數(shù)分裂過(guò)程中異常的判斷。復(fù)習(xí)中，關(guān)于染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的區(qū)別要采取對(duì)比的方式在理解的基礎(chǔ)上歸納記憶；有關(guān)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的內(nèi)容，要理解和掌握相關(guān)的概念，如基因頻率、基因型頻率、種群、基因庫(kù)、物種、隔離等，理解新物種形成的基本觀點(diǎn)，并能夠應(yīng)用有關(guān)理論，舉例說(shuō)明某種生物的進(jìn)化過(guò)程。 一、基因突變的特點(diǎn)和原因、基因重組及其意義： 1基因變突 A特點(diǎn)： (1)普遍性(突變的范圍) 突變發(fā)生于所有生物中，是一種最廣泛的可遺傳變異來(lái)源，不論病毒、原核生物還是真核生物，不論是無(wú)性生殖還是有性生殖，只要進(jìn)行遺傳物質(zhì)復(fù)制即可以在遺傳物質(zhì)復(fù)制時(shí)發(fā)生基因突變。以RNA為遺傳物質(zhì)的病毒，由于RNA是一條單鏈，更不穩(wěn)定，因而突變頻率更高，出現(xiàn)的變異也更多，這給研制疫苗帶來(lái)困難，如SARS病毒、艾滋病病毒、禽流感病毒等。 (2)變異“隨機(jī)性”的剖析 時(shí)間上的隨機(jī)：它可發(fā)生于生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，甚至在趨于衰老的個(gè)體中也很容易發(fā)生，如老年人易得皮膚癌等。 部位上的隨機(jī)：基因突變既可發(fā)生于體細(xì)胞中，又可發(fā)生于生殖細(xì)胞中，若為前者，一般不傳遞給后代，若為后者，則可產(chǎn)生攜帶突變基因的生殖細(xì)胞，進(jìn)而通過(guò)生殖傳向子代。 (3)基因突變?yōu)楹我话阌泻Γ?在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，生物無(wú)論在形態(tài)、結(jié)構(gòu)還是生理上都已經(jīng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一并能夠適應(yīng)環(huán)境，即遺傳基礎(chǔ)是均衡的?；蛲蛔兇蚱屏嗽羞z傳基礎(chǔ)的均衡性，從而引起不同程度的有害后果，表現(xiàn)為生活力和可育性的降低、壽命縮短甚至死亡。但并非所有的基因突變都是有害的，有些突變也會(huì)產(chǎn)生有利的或既無(wú)利也無(wú)害的變異。 (4)突變的不定向性(多方向性) 一個(gè)基因可以向不同的方向發(fā)生突變。產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因如控制小鼠毛色的灰色基因(Ay)可突變成為黃色基因(AY)，也可以變成黑色基因(a)，這就是復(fù)等位基因產(chǎn)生的原因。 B與性狀的關(guān)系： (1)基因片段上堿基對(duì)的種類發(fā)生改變不一定會(huì)導(dǎo)致生物性狀的改變，原因可有三： 突變部位可能在非編碼部位(內(nèi)含子和非編碼區(qū))。 基因變突后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸。 基因突變?nèi)魹殡[性突變，如AAAa，也不會(huì)導(dǎo)致性狀的改變。 (2)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。 基因突變發(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)胞的突變率高，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。 (3)基因突變引起性狀的改變，具有突變性狀的個(gè)體能否把突變基因傳給后代，要看這種突變性狀是否有很強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境的能力。若有，則為有利突變，可通過(guò)繁殖傳給后代；否則為有害突變，被淘汰掉。 2基因重組： (1)能發(fā)生重組的基因是：.非同源染色體上的非等位基因(自由組合)；.同源染色體上的非等位基因(交叉交換)；.不同物種的基因(基因工程導(dǎo)入)。 (2)傳統(tǒng)意義上的基因重組 傳統(tǒng)意義上的基因重組只能發(fā)生在進(jìn)行有性生殖的同種生物之間。 傳統(tǒng)意義上的基因重組是在減數(shù)分裂過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，而不是精子與卵細(xì)胞的結(jié)合過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的。 減數(shù)分裂過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的基因重組要在后代性狀中體現(xiàn)出來(lái)必須通過(guò)精子與卵細(xì)胞結(jié)合產(chǎn)生新個(gè)體來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)通過(guò)減數(shù)分裂而實(shí)現(xiàn)基因重組使生物體性狀發(fā)生改變這一現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，減數(shù)分裂形成不同類型配子是因，而受精作用產(chǎn)生不同性狀的個(gè)體則是果。 (3)基因重組分類 分子水平的基因重組，如通過(guò)對(duì)DNA的剪切、拼接而實(shí)施的基因工程。 特點(diǎn)：可克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 染色體水平的基因重組：減數(shù)分裂過(guò)程中非姐妹染色單體交叉互換，以及非同源雜色體自由組合而導(dǎo)致的基因重組。 特點(diǎn)：難以突破遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，可產(chǎn)生新的基因型、表現(xiàn)型，但不能產(chǎn)生新的基因。 細(xì)胞水平的基因重組，如動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)以及植物體細(xì)胞雜交技術(shù)下的大規(guī)模的基因重組。 特點(diǎn)：可克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 二、染色體變異及變異方式在育種上的應(yīng)用： 1三種可遺傳變異的比較類型類型項(xiàng)目項(xiàng)目基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異適適用用范范圍圍生物生物種類種類所有生物所有生物(包括包括病毒病毒)均可發(fā)生均可發(fā)生自然狀態(tài)下只發(fā)自然狀態(tài)下只發(fā)生于真核生物有生于真核生物有性生殖過(guò)程中，性生殖過(guò)程中，為核遺傳為核遺傳真核生物細(xì)胞真核生物細(xì)胞增殖過(guò)程中均增殖過(guò)程中均可發(fā)生可發(fā)生生殖生殖無(wú)性生殖、有無(wú)性生殖、有性生殖性生殖有性生殖有性生殖無(wú)性生殖、有無(wú)性生殖、有性生殖性生殖類型類型自然突變自然突變誘發(fā)突變誘發(fā)突變交叉互換交叉互換自由組合自由組合染色體結(jié)構(gòu)變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)變異、染色體數(shù)異、染色體數(shù)目變異目變異類型類型項(xiàng)目項(xiàng)目基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異發(fā)生時(shí)期發(fā)生時(shí)期DNA復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí)(有絲有絲分裂間期、減數(shù)分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的第一次分裂前的間期間期)減數(shù)分裂四分減數(shù)分裂四分體時(shí)期及第一體時(shí)期及第一次分裂過(guò)程中次分裂過(guò)程中細(xì)胞分裂期細(xì)胞分裂期產(chǎn)生結(jié)果產(chǎn)生結(jié)果產(chǎn)生新的基因產(chǎn)生新的基因只產(chǎn)生新的基只產(chǎn)生新的基因型，不產(chǎn)生因型，不產(chǎn)生新的基因新的基因不產(chǎn)生新的基不產(chǎn)生新的基因，但可引起因，但可引起基因數(shù)目或順基因數(shù)目或順序的變化序的變化鏡檢鏡檢光鏡下均無(wú)法檢出，可根據(jù)是否光鏡下均無(wú)法檢出，可根據(jù)是否有新性狀或新性狀組合確定有新性狀或新性狀組合確定光鏡下可檢出光鏡下可檢出育種應(yīng)用育種應(yīng)用誘變育種誘變育種雜交育種雜交育種單倍體育種多單倍體育種多倍體育種倍體育種 說(shuō)明：三種可遺傳的變異都為生物的進(jìn)化提供了原材料。 基因突變可產(chǎn)生新的基因，為進(jìn)化提供了最初的原材料，是生物變異的根本來(lái)源。 基因重組的變異頻率高，為進(jìn)化提供了廣泛的選擇材料，是形成生物多樣性的重要原因之一。 2常見(jiàn)育種方式比較：雜交育雜交育種種人工誘人工誘變育種變育種單倍體單倍體育種育種多倍體多倍體育種育種基因工程基因工程育種育種細(xì)胞融細(xì)胞融合技術(shù)合技術(shù)依據(jù)依據(jù)原理原理基因重基因重組組基因突基因突變變?nèi)旧w染色體變異變異染色體染色體變異變異基因重組基因重組基因重基因重組、染組、染色體變色體變異異常用常用方法方法雜交雜交自交自交選種選種自交自交輻射誘輻射誘變、激變、激光誘變、光誘變、作物太作物太空育種空育種花藥離花藥離體培養(yǎng)，體培養(yǎng)，然后再然后再誘導(dǎo)，誘導(dǎo)，使染色使染色數(shù)目加數(shù)目加倍倍秋水仙秋水仙素處理素處理萌發(fā)的萌發(fā)的種子或種子或幼苗幼苗轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因(DNA重組重組)技術(shù)將目技術(shù)將目的基因引的基因引入生物體入生物體內(nèi)，培育內(nèi)，培育新品種新品種讓不同讓不同生物細(xì)生物細(xì)胞原生胞原生質(zhì)融合質(zhì)融合雜交育種雜交育種人工誘變?nèi)斯ふT變育種育種單倍體育單倍體育種種多倍體育多倍體育種種基因工程基因工程育種育種細(xì)胞融合技細(xì)胞融合技術(shù)術(shù)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，目標(biāo)性強(qiáng)目標(biāo)性強(qiáng)可以提高可以提高變異的頻變異的頻率，大幅率，大幅度地改良度地改良某些品種某些品種可以明顯可以明顯地縮短育地縮短育種年限種年限操作簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，能較快獲能較快獲得新類型得新類型打破物種打破物種界限，定界限，定向改變生向改變生物的性狀物的性狀按照人們的按照人們的意愿改變細(xì)意愿改變細(xì)胞內(nèi)遺傳物胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或獲得了質(zhì)或獲得了細(xì)胞產(chǎn)品且細(xì)胞產(chǎn)品且克服了遠(yuǎn)緣克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和雜交不親和障礙障礙缺點(diǎn)缺點(diǎn)時(shí)間長(zhǎng)，時(shí)間長(zhǎng)，需及時(shí)發(fā)需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品現(xiàn)優(yōu)良品種種有利變異有利變異少，需大少，需大量處理實(shí)量處理實(shí)驗(yàn)材料驗(yàn)材料技術(shù)復(fù)雜技術(shù)復(fù)雜且需與雜且需與雜交育種配交育種配合合所得品種所得品種發(fā)育延遲，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低結(jié)實(shí)率低有可能引有可能引起生態(tài)危起生態(tài)危機(jī)機(jī)技術(shù)難度大技術(shù)難度大舉例舉例矮稈抗銹矮稈抗銹病小麥病小麥青霉素高青霉素高產(chǎn)菌株、產(chǎn)菌株、太空椒太空椒單倍體育單倍體育種獲得的種獲得的矮稈抗銹矮稈抗銹病小麥病小麥三倍體無(wú)三倍體無(wú)子西瓜、子西瓜、八倍體小八倍體小黑麥黑麥產(chǎn)生人胰產(chǎn)生人胰島素的大島素的大腸桿菌、腸桿菌、抗蟲棉抗蟲棉白菜白菜甘藍(lán)、甘藍(lán)、番茄番茄馬鈴馬鈴薯薯 3.可遺傳變異與不可遺傳變異的區(qū)別可遺傳變異可遺傳變異不可遺傳變異不可遺傳變異遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)是否變化否變化發(fā)生變化發(fā)生變化不發(fā)生變化不發(fā)生變化遺傳情況遺傳情況變異能在后代中重新出變異能在后代中重新出現(xiàn)現(xiàn)變異性狀僅限于當(dāng)代變異性狀僅限于當(dāng)代表現(xiàn)表現(xiàn)來(lái)源來(lái)源基因突變、基因重組、基因突變、基因重組、染色體變異染色體變異環(huán)境條件的影響環(huán)境條件的影響應(yīng)用價(jià)值應(yīng)用價(jià)值是育種的原始材料，生是育種的原始材料，生物進(jìn)化的主要原因，能物進(jìn)化的主要原因，能從中選育出符合人類需從中選育出符合人類需要的新類型或新品種要的新類型或新品種無(wú)育種價(jià)值，但在生無(wú)育種價(jià)值，但在生產(chǎn)上可應(yīng)用優(yōu)良環(huán)境產(chǎn)上可應(yīng)用優(yōu)良環(huán)境條件以影響性狀的表?xiàng)l件以影響性狀的表現(xiàn)獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品現(xiàn)獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品 例1人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞具有很強(qiáng)的攝碘能力。臨床上常用小劑量的放射性同位素131I治療某些甲狀腺疾病，但大劑量的131I對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生有害影響。積聚在細(xì)胞內(nèi)的131I可能直接() A插入DNA分子引起插入點(diǎn)后的堿基序列改變 B替換DNA分子中的某一堿基引起基因突變 C造成染色體斷裂、缺失或易位等染色體結(jié)構(gòu)變異 D誘發(fā)甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞基因突變并遺傳給下一代 解析本題考查誘發(fā)基因突變的因素及原理。131I是一種放射性物質(zhì)，大劑量131I能產(chǎn)生大量放射性，誘發(fā)基因突變。I不是堿基類似物，不能插入DNA分子序列中，不能替換DNA分子中的堿基，其誘發(fā)的基因突變?yōu)轶w細(xì)胞變異，不能遺傳給下一代，因此其原因可能是造成染色體斷裂、缺失或易位等染色體結(jié)構(gòu)變異。 答案C 育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見(jiàn)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(gè)體 C觀察細(xì)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 答案B 解析本題考查基因突變的有關(guān)知識(shí)。盡管是“罕見(jiàn)” 突變，也不能說(shuō)明該變異是隱性突變，只有通過(guò)試驗(yàn)鑒定，方能說(shuō)明其突變類型；基因突變是DNA上某堿基對(duì)的增添、缺失或替換引起的，顯微鏡下不能觀察的到；花藥離體培養(yǎng)后，需用秋水仙素誘導(dǎo)加倍后，才能得到穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系。通過(guò)該變異植株自交，看后代是否發(fā)生性狀分離，如果出現(xiàn)性狀分離，則為雜合子，不出現(xiàn)性狀分離則為純合子，B正確。 例2雄家蠶的性染色體為ZZ，雌家蠶為ZW。已知幼蠶體色正?；?T)與油質(zhì)透明基因(t)是位于Z染色體上的一對(duì)等位基因，結(jié)天然綠色繭基因(G)與白色繭基因(g)是位于常染色體上的一對(duì)等位基因，T 對(duì)t，G對(duì)g為顯性。 (1)現(xiàn)有一雜交組合：ggZTZTGGZtW，F(xiàn)1中結(jié)天然綠色繭的雄性個(gè)體所占比例為_，F(xiàn)2中幼蠶體色油質(zhì)透明且結(jié)天然綠色繭的雌性個(gè)體所占比例為_。 (2)雄性蠶產(chǎn)絲多，天然綠色蠶絲銷路好?，F(xiàn)有下列基因型的雄、雌親本：GGZtW、GgZtW、ggZtW、GGZTZt、ggZTZt、GgZtZt，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)雜交組合，利用幼蠶體色油質(zhì)透明易區(qū)別的特點(diǎn)，從F1中選擇結(jié)天然綠色繭的雄蠶用于生產(chǎn)(用遺傳圖解和必要的文字表述)。 解析(1)遺傳圖解如下： 所以F2中體色油質(zhì)透明且結(jié)天然綠色繭的雌性個(gè)體基因組成所占比例為G_ZtW，所占比例為3/41/43/16。 (2)見(jiàn)圖解 從孵化出的F1幼蠶中，淘汰體色油質(zhì)透明的雌家蠶，保留體色正常的雄家蠶用于生產(chǎn)或 P：基因型GgZtZtGGZTW F2：基因型GGZTZtGgZTZtGGZtWGgZtW P：基因型GgZtZtGGZTW F2：基因型GGZTZtGgZTZtGGZtWGgZtW 從孵化出的F1幼蠶中，淘汰體色油質(zhì)透明的雌家蠶，保留體色正常的雄家蠶用于生產(chǎn) 下圖中，甲、乙表示水稻兩個(gè)品種，A、a和B、b表示分別位于兩對(duì)同源染色體上的兩對(duì)等位基因，表示培育水稻新品種的過(guò)程，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是() A過(guò)程簡(jiǎn)便，但培育周期長(zhǎng) B和的變異都發(fā)生于有絲分裂間期 C過(guò)程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) D過(guò)程與過(guò)程的育種原理相同 答案B 解析分析題圖，過(guò)程和過(guò)程為雜交育種過(guò)程，但培養(yǎng)目標(biāo)不同，前者是為了獲得AAbb個(gè)體，后者是為了獲得aaBB個(gè)體。雜交育種操作簡(jiǎn)便，但培育周期長(zhǎng)；過(guò)程是多倍體育種過(guò)程，過(guò)程發(fā)生的染色體變異是由于秋水仙素抑制分裂前期紡錘體的形成而產(chǎn)生的；表示的單倍體育種過(guò)程，其中過(guò)程常用的方法是花藥離體培養(yǎng)；單倍體育種與多倍體育種的原理都是染色體變異。