高三生物一轮复习必修2《生物的变异》

1、表现型表现型 基因型基因型（内因）（内因）环境条件环境条件（外因）（外因）不遗传的变异不遗传的变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异可遗传的变异可遗传的变异有丝和减数分裂有丝和减数分裂减数分裂减数分裂有丝和减数分裂有丝和减数分裂(2011江苏卷江苏卷)在有在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是变异是(多选多选)ADNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变因突变B非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组C非同源染色体之间变换一部分片段，导致染

2、色体结构非同源染色体之间变换一部分片段，导致染色体结构变异变异D着丝粒分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致着丝粒分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异染色体数目变异ACD1.1.基因突变的概念基因突变的概念由于由于DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的替换、增添或缺失替换、增添或缺失而引而引起的起的基因结构基因结构的改变。的改变。增添增添替换替换缺失缺失一、基因突变一、基因突变人类镰刀型贫血病的形成人类镰刀型贫血病的形成正常正常异常异常谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质DNADNACTTGAACATGTA突变突变mRNAmRNAGUAGAA3.基因突

3、变发生的范围基因突变发生的范围 （1）真核生物（有丝分裂、减数分裂、）真核生物（有丝分裂、减数分裂、无丝无丝分裂分裂)； （2）原核生物（二分裂）；）原核生物（二分裂）； （3）病毒（增殖）病毒（增殖）。2.基因突变的时间：基因突变的时间：即即DNA复制复制时时主要主要发生在细胞分裂发生在细胞分裂间期间期,笔记4.基因突变的原因：基因突变的原因：物理：物理： X射线、射线、射线、射线、紫外线、激光等紫外线、激光等化学：化学： 亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等生物：生物：包括病毒和某些细菌等包括病毒和某些细菌等内部因素：内部因素：复制偶发错误、碱基组成改变复制偶发

4、错误、碱基组成改变外部因素外部因素5.基因突变的特点：基因突变的特点：1）普遍性：普遍性：现象在自然界中广泛存在现象在自然界中广泛存在.2）随机性：随机性：可发生在生物个体发育的任何时期；细胞内不同可发生在生物个体发育的任何时期；细胞内不同 的的DNA分子上；同一个分子上；同一个DNA分子的不同部位。分子的不同部位。3）不定向性不定向性4）在自然状态下，）在自然状态下，基因突变频率低基因突变频率低(基因突变的频率比较：基因突变的频率比较：生殖细胞体细胞；分裂旺盛的细胞停止分裂的细胞。生殖细胞体细胞；分裂旺盛的细胞停止分裂的细胞。)5)多害少利多害少利6.6.基因突变对基因突变对子代子代的影响：

5、的影响： 基因突变发生在基因突变发生在有丝分裂有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些过程中，一般不遗传，但有些植物可以通过植物可以通过无性生殖无性生殖传递给后代。传递给后代。 如果发生在如果发生在减数分裂减数分裂过程中，可以通过过程中，可以通过配子配子传递给后代。传递给后代。7.7.基因突变对基因突变对性状性状的影响的影响不一定改变生物性状不一定改变生物性状8.8.基因突变的意义基因突变的意义产生产生新基因新基因的途径；的途径； 生物变异生物变异根本根本来源；来源；生物生物进化进化原始材料；原始材料； 可进行可进行诱变育种诱变育种9. 诱变育种诱变育种 a.非编码区发生突变非编码区发生突变 b.隐

6、性突变隐性突变 c.在密码子的简并性范围内突变在密码子的简并性范围内突变笔记 基因突变的理解分析 对基因突变的理解 概念内涵：DNA分子发生的碱基对的替换、增添和缺失；外延：基因突变是DNA分子水平上某一个基因内部碱基对种类和数目的变化，基因的数目和位置并未改变。 1、下下列有关基因突变的叙述，正确的是列有关基因突变的叙述，正确的是A不同基因突变的频率是相同的不同基因突变的频率是相同的B基因突变的方向是由环境决定的基因突变的方向是由环境决定的C一个基因可以向多个方向突变一个基因可以向多个方向突变D细胞分裂的中期不发生基因突变细胞分裂的中期不发生基因突变C指具有指具有不同遗传性状不同遗传性状的雌

7、、雄个体进行的雌、雄个体进行有性有性生生殖时，控制不同性状的殖时，控制不同性状的基因基因重新组合，导致后重新组合，导致后代代不同于亲本类型不同于亲本类型的现象或过程。的现象或过程。二、基因重组二、基因重组受精卵受精卵精原细胞精原细胞卵原细胞卵原细胞（ 分裂）分裂）减数减数 卵子卵子精子精子受精受精发育发育新个体新个体有性生殖的过程有性生殖的过程思考：思考：1、基因重组发生在什么时期？、基因重组发生在什么时期？ 2、基因重组时染色体的行为？、基因重组时染色体的行为？ 3、若有、若有n对等位基因位于对等位基因位于n对同源染色体上，则对同源染色体上，则有几种类型配子？有几种类型配子？意义：意义：为生

8、物变异提供了极其丰富的来源为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的是生物多样性的主主要要原因之一。原因之一。思考：思考：1、产生新的基因型、产生新的基因型/基因？基因？ 2、原核生物可以基因重组吗？、原核生物可以基因重组吗？3基因重组概念的整合：(如下图) 归纳： 基因工程也属于控制不同性状的基因重新组合，属于人工的基因重组，可以发生在不同种生物之间，能够定向改变生物性状。 肺炎双球菌的转化也属于基因重组。 基因重组产生了新的基因型，但未改变基因的“质”和“量”。1、如图为有性生殖过程的图解。基因突变和如图为有性生殖过程的图解。基因突变和基因重组均可发生在基因重组均可发生在 A. B.

9、C. D.B 2、(1)图中为图中为 (2)减数分裂过程中造成减数分裂过程中造成B、b不同的原因有不同的原因有 造成造成B、b不同的根本原因不同的根本原因 。 （3）若为体细胞有丝分裂）若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细如根尖分生区细胞、受精卵等胞、受精卵等)，则只能是，则只能是 造成的；造成的； 次级精母细胞或第一极体次级精母细胞或第一极体基因突变基因突变交叉互换交叉互换基因突变基因突变基因突变基因突变三、染色体变异三、染色体变异概念：概念：光学显微镜可见光学显微镜可见的染色体的染色体结构结构的改变和的改变和数目数目的增减。的增减。染色体染色体结构结构的改变：缺失、重复、倒位、易位的改变：缺

10、失、重复、倒位、易位染色体染色体数目数目的改变：的改变：个别染色体增减个别染色体增减染色体成倍增减染色体成倍增减类型类型 与基因突变的区别与基因突变的区别基因突变：染色体上某一个位点上基因突变：染色体上某一个位点上基因基因的改变，光学显的改变，光学显微镜下不可见。微镜下不可见。如如XOXO、XXYXXY、XYYXYY、2121三体综合征三体综合征（一）染色体结构变异（一）染色体结构变异概念：染色体结构的改变，使排列在染色体上的概念：染色体结构的改变，使排列在染色体上的基因的数目基因的数目和和排列顺序排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。发生改变，从而导致性状的变异。缺失：缺失：染色体中某一片段

11、的缺染色体中某一片段的缺少，片段上的基因也随之减少。少，片段上的基因也随之减少。重复：重复：染色体中增加了某一片染色体中增加了某一片段。段。倒位：倒位：染色体中某一片段的染色体中某一片段的位置颠倒了位置颠倒了1801800 0。 易位：易位：染色体的某一片段移染色体的某一片段移接到接到另一条非同源染色体另一条非同源染色体上。上。（注意与交叉互换的区别注意与交叉互换的区别）与基因突变中的缺失的区别？与基因突变中的缺失的区别？交叉互换交叉互换与与易位易位的区别的区别b ii bba12AAaBBbbBacdefhjkml思考：染色体结构变异对生物性状及个体的影响？思考：染色体结构变异对生物性状及个

12、体的影响？性状改变，多数变异不利，甚至死亡性状改变，多数变异不利，甚至死亡(易错高考题易错高考题)染染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是A甲可以导致戊的形成甲可以导致戊的形成B乙可以导致丙的形成乙可以导致丙的形成C甲可以导致丁或戊两种情形的产生甲可以导致丁或戊两种情形的产生D乙可以导致

13、戊的形成乙可以导致戊的形成D个别染色体个别染色体数目的增加数目的增加或减少或减少染色体组成染色体组成倍的增加或倍的增加或减少减少正常正常增多增多减少减少（二）染色体数目的变异（二）染色体数目的变异整倍体变异整倍体变异非整倍体变异非整倍体变异（二）染色体数目变异：（二）染色体数目变异：1、非整倍体变异、非整倍体变异:细胞内细胞内个别个别染色体的增加或减少。染色体的增加或减少。1)1)增加：增加：如如2121三体综合征三体综合征2)2)减少：如性腺发育不良减少：如性腺发育不良 21三体综合征（先天愚型），三体综合征（先天愚型），患者比正常人多一条染色体患者比正常人多一条染色体-21号染色体是三条，

14、其症号染色体是三条，其症状表现为智力低下，身体发状表现为智力低下，身体发育缓慢等。育缓慢等。 性腺发育不良（性腺发育不良（Turner综合征），综合征），女性患者少女性患者少了一条了一条X染色体，外观染色体，外观表现为女性，但性腺发表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。育不良，没有生育能力。（1 1）染色体组）染色体组细胞中的一组细胞中的一组非同源染色体非同源染色体，在形态和功能上各不，在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组染色体。变异的全部信息的一组染色体。2.整倍体变异：以整倍体变异：以染色体组染色

15、体组的形式的形式成倍成倍地增加或减少地增加或减少雄性果蝇雄性果蝇一个染色体组一个染色体组另一个染色体组另一个染色体组A A一个染色体组中不含同源染色体。一个染色体组中不含同源染色体。B B一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。相同。C C一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。不能重复。（不考虑（不考虑XYXY染色体差异）染色体差异）D.D.二倍体生物生殖细胞中所含有的一组染色体二倍体生物生殖细胞中所含有的一组染色体（2）染色体组的符合条件：）染色体组的符合条件：例例1 1

16、：一个染色体组是指：一个染色体组是指：A.来自父方或者母方的全部染色体来自父方或者母方的全部染色体B.所有生殖细胞的全部染色体所有生殖细胞的全部染色体C.二倍体生物配子内的全部染色体二倍体生物配子内的全部染色体D.体细胞中形态、结构彼此不相同的染色体组合体细胞中形态、结构彼此不相同的染色体组合C例例3.3.有三种生物个体它们的基因型分别是有三种生物个体它们的基因型分别是AaaBBbccc AaaBBbccc 、AbcdAbcd、AaBbCCAaBbCC，这三种生物体细胞内含有染色体组，这三种生物体细胞内含有染色体组的数目分别是：的数目分别是：甲含有甲含有: :乙含有乙含有: :丙含有丙含有:

17、:3 3个个2 2个个1 1个个判断标准是判断标准是: : 细胞内细胞内形态相同形态相同的染色体有几条，则含有几个染的染色体有几条，则含有几个染 色色体组体组 . .3 1 23 1 2判断标准是：判断标准是： 在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。出现几次，则有几个染色体组。 例例2.2.如图所示的三种细胞内各含有几个染色体组呢如图所示的三种细胞内各含有几个染色体组呢? ?（3 3）如何确认染色体组）如何确认染色体组乙乙丙丙甲甲例例4.韭菜细胞共有韭菜细胞共有32条染色体，有条染色体，有8种形态，则韭菜种形态，则韭

18、菜的体细胞中含有几个染色体组呢？的体细胞中含有几个染色体组呢？ 4判断标准是判断标准是:染色体组的数目染色体组的数目=染色体数染色体数/染色体形态数。染色体形态数。 （1）细胞中含有一个染色体组的是）细胞中含有一个染色体组的是 图。图。（2）细胞中含有两个染色体组的是）细胞中含有两个染色体组的是 图。图。（3）细胞中含有三个染色体组的是）细胞中含有三个染色体组的是 图。图。（4）细胞中含有四个染色体组的是）细胞中含有四个染色体组的是 图。图。AaaBBbABCDAAaaBbbbAAbb A B C D E F G HD GC HA BE F（4）、单倍体、二倍体与多倍体的比较特别提醒：单倍体与

19、二倍体、多倍体的判定 (1)由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。 (2)由配子发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为单倍体。如八倍体生物的单倍体含有4个染色体组。单倍体或多倍体个体的体细胞染色体组数为奇数时，其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常的配子。 (3)二倍体生物的配子中只含有一个染色体组。【训练】【训练】下下面描述的生物变异属于可遗传的变异且生物界面描述的生物变异属于可遗传的变异且生物界各种生物都有可能产生的是各种生物都有可能产生的是()。长在边际的玉米比田中心的玉米粗壮产量高长在边际的玉米比田中心的玉米粗壮产量高流感病流感

20、病毒有几百个变种，且新亚种不断产生毒有几百个变种，且新亚种不断产生“R型活菌加热型活菌加热杀死的杀死的S型菌型菌”后代产生后代产生S型活菌型活菌果蝇的白眼果蝇的白眼豌豆豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒的黄色皱粒、绿色圆粒人类的红绿色盲人类的红绿色盲人类的镰刀人类的镰刀型细胞贫血症型细胞贫血症猫叫综合征猫叫综合征高山草甸多倍体植物居多高山草甸多倍体植物居多A BC DC三种可遗传变异的比较三种可遗传变异的比较 四、 变异的应用生物育种 低温处理低温处理 秋水仙素秋水仙素处理处理萌发的种子或幼苗萌发的种子或幼苗4个染色体个染色体8个染色体个染色体无纺缍体形成无纺缍体形成染色体复制染色体复制着丝点分裂着丝点

21、分裂无纺缍丝牵引无纺缍丝牵引细胞细胞分裂分裂2.多倍体产生的原因多倍体产生的原因纺锤体的形成受到破坏纺锤体的形成受到破坏无籽西瓜的培育无籽西瓜的培育（二）单倍体育种 1.方法：花药离体培养 2.过程： 3.特点：若从播种到收获种子需要一年若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt第第1年年选育选育出需要的矮抗品种出需要的矮抗品种F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗矮抗杂交育种杂交育种第第2年年第第3年年生长生长ddTTF3

22、减数分裂减数分裂配子配子DTDtdTdt单倍体单倍体 DTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素第第1年年第第2年年第第4年年 单倍体育种单倍体育种DDttddTT ddtt纯合体纯合体DDTT矮抗矮抗 单倍体育种过程单倍体育种过程普通植株普通植株减数减数 分裂分裂花粉花粉花药离花药离 体培养体培养单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙秋水仙 素处理素处理纯合子幼苗纯合子幼苗筛选所需的品种筛选所需的品种DDTTDdTt花药离花药离 体培养体培养DT Dt dT dt 幼苗幼苗秋水仙秋水仙 素处理素处理DDTT DDtt ddTT ddtt筛选所需的品种筛选所需的品种ddttDT Dt dT

23、dt原理：植物组织培养原理：植物组织培养单倍体育种与多倍体育种的比较单倍体育种与多倍体育种的比较人工诱变育种人工诱变育种 基因突变基因突变 提高突变率，在短时间内获得更多的优良变提高突变率，在短时间内获得更多的优良变异类型。异类型。 杂交育种杂交育种 基因基因重组重组 1/2 多倍体育种多倍体育种 秋水仙素秋水仙素 纺锤体纺锤体 单倍体育种单倍体育种 染色体变异染色体变异 明显缩短育种年限明显缩短育种年限 低温诱导植物染色体数目的变化 1实验中几种溶液的作用 (1)卡诺氏液：固定细胞的形态。 (2)改良苯酚品红染液：细胞核染色，便于观察染色体的行为。除此之外，醋酸洋红或龙胆紫都是碱性染料，都可

24、使染色体着色。 (3)15%的盐酸溶液：解离、使细胞分离开。 (4)95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可与15%的盐酸溶液混合解离、分离细胞。 2实验过程中应注意的问题 (1)实验材料：实验时培养出约1 cm左右的不定根后再低温诱导。 (2)时间控制 解离时间：3 min5 min，不宜过长也不宜过短。时间过长，根尖过于酥软，导致此后的制片工作无法进行；时间过短，组织中的细胞没有互相分离开来，不便于观察。 漂洗时间：10 min，不宜过短，否则解离液未洗去，染色受到影响。 染色时间：3 min5 min，时间不宜过长也不宜过短。时间过长，染色过度，导致细胞中的所有结构颜色相同

25、(与染色液颜色相同)，分不清哪是染色质(体)；染色时间过短，染色体(质)着色浅，也不易区分染色质(体)与其他结构，两者都会导致实验失败。【例】(2010广州模拟)对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，不正确的描述是()A处于分裂间期的细胞数目最多B在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞C高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程D在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似C【思路点拨】因为间期所占周期时间长，所以处于间期的细胞数目就多；B项中可以根据染色体的形态和大小在视野内看到二倍体和四倍体的细胞；C项中因为观察的标本已经是死细胞，所以没法看到动态的变化；D项中低

26、温和秋水仙素诱导染色体变异的原理是一样的。【规律方法】由于解离时已将细胞杀死，所以显微镜下不会看到细胞分裂的渐变动态过程。应用：应用：农作物新品种的培育农作物新品种的培育 新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农黑农五号五号”大豆，产量提高了大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了，含油量比原来提高了2.5%。 在作物方面，应用诱变育种我国已培育出在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、小多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。麦、玉米、大豆等优良品种。用于微生物育种用于微生物育种 例如青霉素的选育。例如青霉素的选育。1943年

27、从自然界分离出来年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素的青霉菌只能产生青霉素20单位单位/mL。后来人们对。后来人们对青霉菌多次进行青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到达到5000060000单位单位/mL。提取提取目的基因目的基因目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合将目将目的基因的基因导入导入受体细胞受体细胞目的基因的检测与目的基因的检测与表达表达筛选出符合要求的新品种。筛选出符合要求的新品种。导入导入增殖、增殖、表达表达方案提示：转基因技术方案提示：转基因技

28、术结合结合提取提取基因基因重组重组杂交杂交自交自交选选 优优集优集优耗时长耗时长基因突变，基因突变，染色体畸变染色体畸变人工诱变，人工诱变，选育选育染色体染色体畸变畸变花药离体花药离体培养，再培养，再秋水仙素秋水仙素处理处理明显缩明显缩短育种短育种年限年限技术复杂技术复杂染色体染色体畸变畸变用秋水仙用秋水仙素处理萌素处理萌发的种子发的种子或幼苗或幼苗果实大，果实大，营养物质营养物质含量高含量高发育延发育延迟，结迟，结实率降实率降低低基因重基因重组组提取，构建，提取，构建，导入，检测导入，检测与表达与表达定向的改变生定向的改变生物的性状，克物的性状，克服了种间杂交服了种间杂交的障碍的障碍操作技术复操作技术复杂，可能引杂，可能引起生态危机起生态危机提高突变频提高突变频率，加速育率，加速育种过程，或种过程，或大幅度改良大幅度改良某些品种某些品种有利变异有利变异少，须大少，须大量处理实量处理实验材料验材料 杂交杂交育种育种诱变育诱变育种种单倍体单倍体育育 种种多倍体