高三生物第二十讲

1、 凹凸个性化教育 高三生物总复习专用教案【亲爱的同学：每一日所付出的代价都比前一日高，因为你的生命又消短了一天，所以每一日都要更积极。今天太宝贵，不应该为酸苦的忧虑和辛涩的悔恨所销蚀，抬起下巴，抓住今天，它不再回来。】第二十讲 从杂交育种到基因工程 现代生物进化理论第1节 杂交育种与诱变育种一、杂交育种1.概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2.原理：基因重组。通过基因重组产生新的 基因型，从而产生新的优良性状。3.优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起。4.缺点：不会创造新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂。二、诱变育

2、种1.概念：指利用物理或化学因素来处理生 物，使生物产生基因突变，利用这些变异育成新品种的方法。2.诱变原理：基因突变3.诱变因素： （1）物理：X射线，紫外线，射线等。 （2）化学：亚硝酸，硫酸二乙酯等。4.优点：可以在较短时间内获得更多的优良性状。5.缺点：因为基因突变具有不定向性且有利的突变很少，所以诱变育种具有一定盲目性，所以利用理化因素出来生物提高突变率，且需要处理大量的生物材料，再进行选择培育。三、四种育种方法的比较杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异方法杂交激光、射线或化学药品处理秋水仙素处理萌发种子或幼苗花药离体培养后加倍优点可集中优良性

3、状时间短器官大和营养物质含量高缩短育种年限缺点育种年限长盲目性及突变频率较低动物中难以开展成活率低，只适用于植物举例高杆抗病与矮杆感病杂交获得矮杆抗病品种高产青霉菌株的育成三倍体西瓜抗病植株的育成第二节 基因工程及其应用1.概念2.原理 基因重组3.基因工程的基本工具（1）.基因的“剪刀” （ _） _能够对DNA分子进行切割，它具有专一性和特异性。即一种内切酶只对DNA分子内特定的碱基序列中的特定位点发生作用，把它切开。（2.）基因的“针线” （_） 能够将限制酶切开的黏性末端连接起来，从而使两个DNA片段连接起来。注：限制酶与连接酶作用的位点都是磷酸二酯键（3）基因的运载体 作用：将外源基

4、因送入受体细胞种类：质粒、噬菌体和动物病毒。其中_是基因工程中最常用的运载体，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。特点：是细胞染色体外能自主复制的很小的环状DNA 分子，存在于许多细菌及酵母菌等生物中。条件：(1)能在宿主细胞内复制并稳定保存，并对宿主细胞正常生活没有影响；(2)具有多个限制酶切点，便于与外源基因连接(3) 具有某些标记基因，便于目的基因检测基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平操作工具基因的剪刀、针线、运载体基本过程剪刀拼接导入表达结果人类需要的基因产物4.基因工程的基本步骤提取目的基因途径：直接分离基因或人工合成基因目的基因与

5、运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和表达用同一种限制酶处理目的基因和运载体，借助DNA连接酶使目的基因和运载体结合形成重组DNA 重组DNA导入受体细胞 根据标记基因判断目的基因导入与否根据受体细胞特定的性状判断目的基因表达与否例题：下图中AE表示几种不同育种方法 甲A. 乙B. C. AABBDD × RR ABDR AABBDDRR普通小麦 黑麦 不育杂种 小黑麦 DDTT × ddtt F1 F2 能稳定遗传的D. 高秆 矮秆 矮秆抗锈病的品种 抗锈病 易染锈病 DDTT × ddtt F1 配子 幼苗 能稳定遗传的E. 高秆 矮秆 矮秆抗锈病的

6、品种 抗锈病 易染锈病 F. 其它生物基因 植物细胞 新细胞 具有新性状的植物体 A：克隆 B：诱变育种 C：多倍体育种 D：杂交育种E：单倍体育种 F：基因工程榆林教学资源网 现代生物进化理论一、必备知识梳理（一）、拉马克的进化学说和达尔文的自然选择学说1.拉马克的进化学说用进废退和获得性遗传是生物不断进化的主要原因。2.达尔文的自然选择学说 （1）内容：过度繁殖 、生存斗争 、遗传变异和适者生存。 （2）意义：科学地解释了生物进化的原因和物种多样性 形成的原因。 （3）局限性： 对遗传和变异 的本质不能做出科学的解释。 对生物进化的解释局限于个体 水平。 强调物种形成都是自然选择 的结果，

7、不能很好地解释物种大爆发等现象。2：练一练（2009·广东理基，47）由于蟹类的捕食，某种海洋蜗牛种群中具有较厚外壳的个体的比例 逐渐增加。对这个现象的解释，正确的（ ） A.人工选择 B.适者生存 C.用进废退 D.定向变异 解析 该现象不可能是人工选择的结果，也不可能是用进废退，根据现代生物进化理论的观点，变异是不定向的，自然选择是定向的，适者生存，故B正确。答案 ：B（二）、现代生物进化理论1.发展 （1）对于生物进化过程中遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到分子水平； （2）关于自然选择的作用等问题的研究，已经从以生物个体为单位发展到以种群为基本单位。2.现代生物进化理论的

8、内容 （1）种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位。 影响种群基因频率发生变化的因素：基因突变、染色体变异、自然选择、迁移和遗传漂变等。 生物进化的实质是种群基因频率发生变化。（2）突变和基因重组产生生物进化的原材料。可遗传的变异来源：基因突变、基因重组和染色体变异。生物变异是不定向的，只产生生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。生物变异的利与害并不是绝对的，取决于生物的生存环境。（3）自然选择决定生物进化的方向。原因：不断淘汰不利变异的基因，积累有利变异的基因。结果：种群的基因频率发生定向改变。（4）隔离导致物种的形成。类型：常见的有地理隔离和生殖隔离。实质：基因不能进行自由交

9、流。新物种形成标志：达到生殖隔离。挖掘教材：P122技能训练如何鉴定长期地理隔离后两个同一物种的种群是否形成两个物种？提示：通过能或杂交和杂交后能否产生可育后代。（三）、共同进化与生物多样性的形成1.共同进化 （1）概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。 （2）原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。2.生物多样性 （1）内容：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。 （2）形成原因：生物的进化。 （3）研究生物进化历程的主要依据：化石。（四）、构建知识网络二、高频考点突破考点一 自然选择学说和现代生物进化理论的理解及比较（一）深化拓展1.自然

10、选择学说的主要内容及内在联系 （1）图示原始物种的过度繁殖+有限的生活资源 （2）解读自然选择的对象a.直接对象是生物的变异性状（表现型）。b.间接对象是相关的基因型。c.根本对象是与变异性状相对应的基因。即自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。自然选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。自然选择的动力：生存斗争。a.类型：包括种内斗争、种间斗争（竞争）、生物与无机环境之间的斗争。b.意义：生存斗争对生物的某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并能推动生物的进化。c.原因：过度繁殖+有限的生活资源。自然选择的结果：适者生存，不适者被淘

11、汰。两个方向图示变异不定向，自然选择定向。2.现代生物进化理论内容解读 （1）种群是生物进化的基本单位概念定义外延种群生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群；种群是繁殖和进化的基本单位无生殖隔离；同一区域基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因种群内所有个体，所有细胞，所有基因提醒：种群既是进化的基本单位，也是繁殖的基本单位。生物进化的实质（标志）：基因频率改变。某段时间内若基因频率未改变，则未进化，反之则进化。例：一年前A=0.6、a=0.4，若一年后仍然是A= 0.6、a=0.4，则一年中未进化。（2）突变和基因重组产生生物进化的原材料可遗传变异的三个来源：基因突变、基因重组和 染色体

12、变异（基因突变和染色体变异属于突变）。由于突变和重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。提醒 ： 可遗传变异包括基因突变、染色体变异和基因重组，而基因突变和染色体变异合称突变。突变性状是有利还是有害是相对的，取决于环境条件。如昆虫的残翅性状在正常环境中不利，但在多风的岛上则是有利的。变异是不定向的，因不定向性决定了变异只能为进化提供原材料，而不能决定进化方向。不可遗传变异不能提供进化的原材料。（3）自然选择决定生物进化的方向经自然选择导致 变异是不定向的 不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累 种群的基因频率发生定向改变 生物朝一定方向缓慢进化提醒：自然

13、选择的实质：定向改变基因频率。变异与环境的关系：变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不是影响变异的因素，不要夸大其作用，通过环境的选择将生物个体中产生的不定向的有利变异选择出来，其余变异遭到淘汰。例如喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来，而不是使害虫产生抗药性。3.现代生物进化理论与达尔文进化论的比较 （1）共同点：都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。 （2）不同点：达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代生物进化理论克服了这个缺点。 达尔文的进化论研究生物个体的进化，而现代生物进化论则强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。 现代生物进

14、化理论认为生物进化的实质基因频率的改变，从分子水平上阐述，而自然选择学说从性状水平解释进化。 现代生物进化理论强调隔离在物种形成中的作用。4.隔离导致物种的形成 物种形成的三种典型模式： （1）渐变式如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。（2）骤变式如自然界多倍体植物的形成骤变式物种的形成主要是通过异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离（基因频率改变）。此种方式多见于植物。（3）人工创造新物种通过植物体细胞杂交（如番茄马铃薯）、多倍体远源杂交（如甘蔗萝卜）、多倍体育种（如八倍体小黑麦）等方式也可以创造新物种。提醒：新物种形成不一定经过地理隔离，但不管哪种方式都需要达到

15、生殖隔离。（二）对位训练1.（2009·广东生物，26）物种起源出版已有150年，但依然深深影响着现代科学研究，达尔文（多选） ( ) A.提出了适者生存，不适者被淘汰的观点 B.提出了用进废退的理论 C.认为种群是生物进化的基本单位 D.认识到变异广泛存在并能遗传给后代 解析 达尔文的自然选择学说，其主要内容有四点：过度繁殖、生存斗争（也叫生存竞争）、 遗传和变异、适者生存；用进废退理论是拉马克提出的；种群是生物进化的基本单位是现代生物进化理论的观点。答案：AD2.（2008·山东理综，5）下列与生物进化相关的描述，正确的是 ( ) A.进化总是由突变引起的 B.进化时基

16、因频率总是变化的 C.变异个体总是适应环境的 D.进化改变的是个体而不是群体 解析 种群是生物进化的基本单位，进化的实质就是种群基因频率的改变，所以如果发生进化，那一定是有基因频率的改变。答案：B考点二 相关概念的比较辨析(一)、深化拓展1.生物进化和物种形成的区别与联系内容物种形成生物进化标志生殖隔离出现基因频率改变变化后生物与原生物关系新物种形成，生殖隔离，质变生物进化，基因频率改变，量变二者联系只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种；进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化2.种群和物种的区别与联系（1）物种是自然状态下能够交配并产生可育后代的一群生物，一个物种

17、可能在不同地点和时间形成不同的种群。（2）种群是同一种生物、同一地点、同一时间形成的一个群体。种群“小”，不同种群间有地理隔离；物种“大”，不同物种间有生殖隔离。（3）判断生物是不是同一物种，如果来历不明，形态结构相似，可靠依据是是否存在生殖隔离。若出现生殖隔离，则不是同一物种。（4）二者关系可借助下图理解。3.地理隔离和生殖隔离区别与联系类型定义特点举例关系地理隔离同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象同种生物地理隔离消失后仍然可以进行基因交流山东的玉米和河北的玉米一般先经过长期的地理隔离，然后形成生殖隔离；有时不经过地理隔离直接形成生殖隔离，例如多倍体

18、的产生生殖隔离不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代永久性不能进行基因交流驴和马4.自然选择和人工选择区别与联系 自然选择人工选择谁来选择自然环境条件人选择目的有利于生物生存有利于人类实例害虫和病菌抗药性肉食鸡、蛋鸡等联系都能改变基因频率，使生物进化（二）、对位训练3.有关基因频率和生物进化的关系，正确的说法是 （ ） A.生物只要发生进化，基因频率就会改变 B.只有在新物种形成时，才会发生基因频率的改变 C.基因频率的改变不一定引起生物的进化 D.生物在进化过程中不一定引起基因频率的改变 解析 基因频率改变，生物一定进化，但不一定形成新物种。生物进化，

19、基因频率一定改变。答案：A4.下列关于隔离的叙述，不正确的是 （ ） A.阻止了种群间的基因交流 B.物种的形成都必定先经过长期的地理隔离 C.遗传组成上的差异是产生生殖隔离的根本原因 D.多倍体植物的产生不需要经过地理隔离答案：B考点三 基因频率和基因型频率比较及计算(一)、深化拓展1.比较概念定义外延基因频率一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率进化的实质是基因频率的改变基因型频率指群体中具有某一基因型的个体所占的比例，其计算公式为：（该基因型个体数/该种群个体总数）×100%基因型频率改变，基因频率不一定改变2.计算 （1）常染色体遗传方式 设有N个个体的种群，AA、A

20、a、aa的个体数分别是n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则： 由以上公式可得出下列结论： 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。（2）伴X染色体遗传方式在一个工厂中，男女职工各100名，女性中，色盲基因（Xb）携带者为5人，色盲患者为1人；男性中色盲患者为8人，则Xb的基因频率为：提醒：XY型性别决定生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X染色体上的基因数不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。已知人群中

21、，伴X隐性男性患者的比例为p，则可认为这个人群中此基因频率为p，由此可计算女性中患病的频率为p2。例色盲男性中发病率7%，女性中发病率为(7%)20.5%。（3）哈代温伯格定律成立前提：a.种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配； c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。计算公式a.当等位基因只有两个时（A、a），设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则基因型AA的频率为p2，Aa的频率为2pq，aa的频率为q2。b.当告诉基因型aa的频率为X%时，则a的基因频率为 ，A的基因频率为 AA基因型频率为( )2；Aa基因型频率为（二）、对位训练5.某植物种群中，AA基因型个

22、体占30%，aa基因型个体占20%。若该种群植物自交，后代中AA、aa基因型个体出现的频率以及A、a基因频率分别为 （ ） A.55%、45%、45%、55% B.425%、32.5%、45%、55% C.55%、45%、55%、45% D.42.5%、32.5%、55%、45%解析:由AA:30%和aa:20%可得：Aa占50%得 AA:30%+0.25×50%=42.5% Aa:0.5×50%=25% aa:20%+0.25×50%=32.5%A的基因频率为 ，a的基因频率为45%。答案 D6.在自然条件下，基因型为aa个体的出现几率是0.01%,在理想状态下

23、，杂合子出现的几率是 。 解析 根据题意：q2=0.01%,可得出a的基因频率q=1%。根据哈代温伯格平衡定律（p+q=1),可得出A的基因频率p=1-q=99%。杂合子Aa的基因型频率=2pq=2×1%×99%=1.98%。答案：1.98%三、解题思路探究（一）思维误区警示1、易错分析：对生物进化的观点辨析不清 （1）物种包括各个不同地域的同一物种多个不同种群，范围较大，而种群是一定地域内同种生物个体的总和，范围较小。 （2）种群基因库指种群内全部个体的所有基因，若有n个个体，每个个体平均有m个基因，则基因库中应有nm个基因，指个数不是指种类。 （3）因地理隔离造成两个亚

24、种，如东北虎和华南虎，应为同一个物种，仍能进行交配繁殖产生后代。但地理隔离不一定是高山、河流的阻隔，两个池塘中的鲤鱼也存在地理隔离。（4）突变性状是有利还是有害是相对的，取决于环境条件。如昆虫的残翅性状在正常环境中不利，但在多风的岛上则是有利的。 （5）基因频率与生物进化的关系。只要基因频率改变，生物就进化，只要生物进化，基因频率一定改变。若基因频率不变，则生物就不进化，基因频率是否改变是判断生物是否进化的有效依据。 （6）可遗传变异包括基因突变、染色体变异和基因重组，而基因突变和染色体变异合称突变。（7）生物多样性指基因（遗传）多样性、物种多样性和生态系统多样性，不能说种群多样性。 （8）共

25、同进化既包括生物与生物之间，也包括生物与环境之间。 （9）判断是否是同一物种标准不能只看能否杂交，还要看杂交后代是否可育，如二倍体西瓜和四倍体西瓜、马和驴等。（二）纠正训练 下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是 （ ）A.图中A表示基因突变和基因重组，为进化提供原材料B.种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提C.图中B表示地理隔离，是新物种形成的必要条件D.图中C表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代解析：图中A表示突变和基因重组，B表示地理隔离，C表示生殖隔离，生殖隔离是指两种生物不能杂交或杂交后不能产生可育的后代；生殖隔离是物种形成的必要条件。答案：B四、知识综合应用重点提示：通过“生物进化的多角度”考查，提升“把握所学知识的要点和知识之间内在联系”的能力。典例分析 （2009·上海生物，34）回答下列