变异、育种和进化新模板

1、变异、育种与进化授课教师：尚娅佳必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳2变异、育种和进化模块一、核心知识整合2016.2.2模块二、考点突破考点一、可遗传变异一、基因突变1.2.基因突变的概念、特点、时间和意义概念由于 DNA 分子中发生碱基对的 替换、增添和缺失而引起的 基因结构的改变时间主要在有丝分裂 间期或减数第一次分裂前的间期(1)普遍性 :在生物界中普遍存在特点(2)随机性 :生物个体发育的 任何时期和部位(3)低频性 :突变频率很低(4)不定向性 :可以产生一个以上的等位基因意义 新基因 产生的途径 ;生物变异的 根本来源 ; 生物进化 的原始材料2基因突变的原因有内因 和外因物理

2、因素：如紫外线、X 射线诱发突变（外因）化学因素：如亚硝酸、碱基类似物生物因素：如某些病毒1必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳自发突变（内因）3. 类型（ 1）显性突变：如 a A ，该突变一旦发生即可表现出相应性状。（ 2）隐性突变：如 A a ，突变性状一旦在生物个体中表现出来，该性状即可稳定遗传。4. 2.基因突变与性状的关系(1) 基因突变引起生物性状的改变类型影响范围对氨基酸的影响替换小只改变 1 个氨基酸或不改变增添大插入位置前不影响,影响插入位置后的序列缺失大缺失位置前不影响,影响缺失位置后的序列(2) 基因突变可能不引起生物性状改变的原因:突变发生在基因的非编码区域;密码子

3、具有简并性，有可能翻译出相同的氨基酸根据显密性码纯子合的子简的一并个性显性基,有因可发能生翻隐译性出突相变同的氨基酸 ; 纯合子的一个显性基因突变成隐性基因。二、基因重组1.概念 :生物体进行 有性生殖 的过程中 ,控制不同性状的基因的重新组合。2.类型类型发生时期非同源染色体上非等位基因间的重组 (自由组合型 )减后期同源染色体上非等位基因间的重组 (交叉互换型 )减四分体时期发生重组的原因同源染色体分开 ,等位基因分离,非同源染色体自由组合 ,导致非同源染色体 上的非等位基因自由组合同源染色体上 非姐妹染色单体之间交叉互换 ,导致基因重组3. 基因重组的意义： 形成生物多样性的重要原因、

4、也是生物变异的来源之一、 对生物的进化也具有重要的意义。【特别注意】(1) 自然条件下,基因重组发生的时间是减四分体时期和减后期,而不是受精作用时,精、卵结合并没有发生基因重组。(2) 基因重组在人工操作下也可以实现,如基因工程、肺炎双球菌转化中都发生了基因重组。2必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳4. 比较基因突变和基因重组的区别和联系基因突变基因重组基因的分子结构发生改变，产生不同基因的重新组合，不产生新基本质了新基因 ，也可以产生新基因因，而是产生新的 基因型 ，使不同型，出现了新的性状。性状重新组合。细胞分裂间期 DNA分子复制时，减数第一次分裂后期，位于非同源发生时间及染色体上的

5、非等位基因自由组合；由于外界理化因素引起的碱基原因四分体时期同源染色体的非姐妹对的替换、增添或缺失。染色单体的交叉互换。条件外界环境条件的变化和内部因有性生殖过程中进行减数分裂形素的相互作用。成生殖细胞。意义生物变异的 根本来源 ，是生物进生物变异的来源之一，是形成生物化的原材料。多样性的重要原因。发生可能突变频率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。适用范围所有生物都可以真核生物、 有性生殖的细胞核遗传基因突变产生的新基因，为基因重组提供自由组合的新基因，基因突联系变是基因重组的基础。三、染色体变异（一）染色体结构变异1. 类型1.类型 (连线 )2.结果2.结果：使排列在染色体上的基因的数目

6、或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。使排列在染（色二体）染色上的体基数因目的变异 数目或排列顺序 发生改变 ,从而导致性状的变异。1.类型（1）个别染色体增加或减少。如，21 三体综合征、 XYY、女性性腺发育不良（22 对 +X）。（2）染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少2. 染色体组： 细胞中的一组非同源染色体， 在形态结构和功能上各不相同， 含有生物体生长、发育、遗传、变异的全部遗传信息。要构成一个染色体组应具备以下条件：传信息。要构成一个染色体组 ,应具备以下条件 : 一个染色体组中不含同源染色体。一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。一个染色体组中含有控制生

7、物性状的一整套基因,但不能重复。3必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳3.二倍体、多倍体、单倍体二倍体多倍体单倍体由受精卵 发育而成的个体由配子发育而成的个体概念体细胞中含 3 个或 3个以体细胞中含 本物种配体细胞中含 2 个染色体组的个体上染色体组的个体子染色体数目的个体植物果实、种子较 大,生长发植株弱小 ,高度不育正常育延迟 ,结实率低特点几乎全部 动物 、香蕉 (三倍体 )、无子西瓜玉米、小麦的单倍体 ,(三倍体 )、普通小麦 (六倍举例雄蜂过半数高等植物体 )即 :4细胞中染色体组数目的判断（ 1）根据染色体形态判断：细胞中同种形态的染色体有几条，细胞内就含有几个染色体组。（ 2

8、）根据基因型判断：控制同一性状的基因出现的次数，就等于染色体组数。图二中细胞含有4 个染色体组（3）在有丝分裂和减数分裂图像中判断染色体组数4必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳判断下列各细胞中有几个染色体组。答案 :a:4;b:3;c:2;d:1;e:2;f:3;g:1;h:4。例 1. 下列有关生物变异来源的叙述, 正确的是 ()A. 基因突变发生于特定的 DNA 分子片段 , 一定会产生新的等位基因 , 不一定会引起生物性状的改变 , 电子显微镜下才能看到B. 自然条件下的基因重组一般只发生于有性生殖产生配子的减数分裂过程中。一对表现型正常的夫妇生出白化病(aa) 儿子的变异来源是基因

9、重组C.用适宜浓度生长素类似物处理后得到的无子番茄的果肉细胞进行植物组织培养, 获得的植株含两个染色体组, 所以番茄的无子性状属于可遗传的变异D.生物个体发生的染色体变异, 无论是染色体结构变异, 还是染色体数目变异, 显微镜下都能观察到例 2. 果蝇的染色体组如下图所示。如果号染色体多一条( 这样的个体称为三体 ) 或少一条( 单体 ) 均能正常生活 , 而且可以繁殖后代。三体在减数分裂时 ,3 条同源染色体中的任意 2 条配对联会并正常分离 , 另一条染色体随机移向细胞一极 , 各种配子的形成机会和可育性相同。请分析回答下列问题。(1) 三体雄果蝇在减数分裂时可产生种配子 , 次级精母细胞

10、中含Y 染色体的数目是。(2)野生型果蝇 (EE) 经基因突变可形成无眼果蝇(ee), 该等位基因位于号染色体, 据此回答下列问题。 ( 注 : 实验中的亲本无眼果蝇染色体组成均正常)基因 E 和 e 的根本区别是。将无眼果蝇与野生型单体果蝇杂交 , 子一代的表现型及比例是。将无眼果蝇与野生型三体果蝇杂交 , 子一代中 , 正常三体等于。选择子一代中的三体雌果蝇与无眼雄果蝇测交, 请用遗传图解表示该测交过程( 需有配子及子代的种类和比例) 。5必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳考点二、从杂交育种到基因工程几种育种方法的比较原理常用方式杂交杂交基因自交育种重组选种自交诱变基因辐射、激光、空间

11、育种突变诱变等优点使不同个体的优良性状集中在一个个体上;操作简便提高变异频率,加速育种进程,大幅度改良性状缺点举例育种程序育种时间长 ;种关系较近的个病小麦 程体序有很大盲目性,青霉素有利变异少,需高产大量处理实验菌株材料育花药离体明显缩短育单倍体单倍染色育种获培养,用秋种年限;技术复杂,需与体育体得矮秆水仙素处子代均为纯杂交育种配合种变异抗病理合子小麦多倍染色用秋水仙只适用于植物,三倍体素处理萌器官大,提高营体育体发育延迟,结实无子发的种子养物质含量种变异率低西瓜或幼苗将一种生基因物的特定打破物种界限,转基因基因基因转移技术复杂,生态工程定向改造生物抗虫棉重组到另一种安全问题较多育种的遗传性

12、状的培育生物细胞中单倍体幼苗育萌发的种子或幼苗例 3. 下列关于育种的叙述不正确的是（）A人工诱变育种不一定出现人们所需要的性状B杂交育种和基因工程育种都用到了基因重组这一原理C单倍体育种过程中还需要用到植物组织培养技术D无子西瓜的“无子”是属于不可遗传的变异，原因是无子西瓜无子，不能产生后代【归纳总结】“可遗传”与“可育”6必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳例 4. 小麦是一种重要的粮食作物, 改善小麦的遗传性状是科学工作者不断努力的目标, 下图是遗传育种的一些途径。请回答下列问题。（1）以矮秆易感病 (ddrr)和高秆抗病 (DDRR)小麦为亲本进行杂交, 培育矮秆抗病小麦品种过程中,

13、F 1自交产生 F2, 其中矮秆抗病类型出现的比例是, 选择 F2 中矮秆抗病类型连续自交、筛选 ,直至。（2）若要在较短时间内获得上述新品种小麦, 可选图中( 填字母 ) 途径所用的方法。其中的F环节是。（3）科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状, 选择图中( 填字母 ) 表示的技术手段最为合理可行 , 该技术手段主要包括:。（4）小麦与玉米杂交 , 受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象, 将种子中的胚取出进行组织培养 , 得到的是小麦植株。（5）图中的遗传育种途径中( 填字母 ) 所表示的方法具有典型的不定向性。（6）假设现有长毛立耳猫（BBEE)和短毛折耳猫（ bbe

14、e) ，两对基因独立遗传。应采用方式培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee), 请简要写出设计方案。【归纳总结 】动、植物杂交育种的区别考点三、现代生物进化理论一、现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较达尔文自然选择学说现代生物进化理论遗传变异是自然选择的内因“种群 ”是生物进化的基本单位 ,过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料 ,加剧了生存斗争生物进化的实质在于种群基因频率的改变基变异一般是不定向的 ,而自然选择突变和基因重组产生进化的原本是定向的 ,定向的自然选择决定着生物进化的方向材料观自然选择使种群的基因频率定生存斗争是自然选择的方式点,是生物进化的动力向改变并决定生物进化的方向隔

15、离是新物种形成的必要条件适应是自然选择的结果共同进化导致生物多样性的形自然选择是一个长期、缓慢、连续的过程成进化局限于 “个体 ”水平强调群体进化,认为种群是生物不未就遗传变异的本质作出科学解进化的基本单位同释从分子水平上阐明了自然选择点认为物种形成是微小有利变异积对遗传变异的作用机理累的结果 ,没有认识到隔离的作用隔离是物种形成的必要条件7必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳二、物种形成和生物进化1.物种形成的三个环节:突变和基因重组、自然选择及隔离。三者关系如下图 :2.物种形成与生物进化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属于不同物种可能仍属于同一物种物关系

16、二者生物进化的实质是基因频率的定向改变,这种改变可大可小 ,不一定会突破物种的界限,即生物进化不一定导致新物种形成 ;联系新物种形成则说明生物进化了三、基因频率、基因型频率及其相关计算基因频率：某个基因占全部等位基因的比率，叫基因频率该基因型的个体数目基因型频率 =该种群个体总数两者联系：（ 1）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。1（ 2）一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+ 2 杂合子的频率。8必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳例题据调查 , 某校高中学生关于某性状基因型的比例为XBXB(42.32%) 、XBXb(7.36%) 、XbXb(0.32%)

17、 、XBY(46%)、 XbY(4%), 则该地区 XB 和 Xb 的基因频率分别是 ()A.60%、 8%B.80%、92%C.78%、 92%D.92%、8%例 5. 下列实例中生物没有发生进化的是()A. 在黑褐色环境中黑色桦尺蠖被保留, 浅色桦尺蠖被淘汰B. 杂交育种过程中通过不断自交、筛选提高纯合矮秆抗病小麦的比例C.杂合高茎豌豆通过连续自交导致后代纯合子比例越来越高D.通过辐射青霉菌获得青霉素高产菌株例 6. 某地一年生的某种植物群体, 其基因型为 aa, 开白色花。有一年 , 洪水冲来了许多基因型为AA和Aa 的种子 , 开红色花。不久群体基因型频率变为55%AA、40%Aa、

18、5%aa。回答下列有关问题。(1) 该地所有的某种植物群体属于一个, 其中全部的个体所含有的全部基因, 叫做。(2) 洪水冲来了许多基因型为 AA和 Aa 的种子后 , 该群体的 A 和 a 基因频率分别为和。(3) 若这一地区没有给这种植物传粉的昆虫 , 所有植物一般都是自花传粉。在 3 代自交后 , 群体中 AA、Aa、aa 的基因型频率分别是、和。在这 3 年中 , 该植物种群是否发生了进化?,理由是。(4) 若没发洪水前的群体 , 和洪水冲来的群体的个体之间由于花期不同 , 已不能正常受粉 , 说明这两个群体属于不同的,原因是。(5) 现代生物进化理论认为:是生物进化的基本单位,决定生

19、物进化的方向,为进化提供原材料。9必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳【高考热点】变异类型的探究典型的变异类型的实验探究方法归纳如下:(1)可遗传变异与不可遗传变异的判断。自交法 ( 或杂交 ):自交或杂交获得子代 ,子代自交或子代之间杂交,用这种方法确定变异的原因。 如果子代自交或杂交的后代出现变异性状,则变异性状一是由遗传物质变化引起的,二是由环境引起的 ,遗传物质没有改变。培养法 :将变异个体和正常个体培养在相同的条件下,两者没有出现明显差异 ,则原来的变异性状是由环境引起的。(2) 染色体变异与基因突变的判别。依据 :光学显微镜下能观察到的是染色体变异,不能观察到基因突变。具体操作:

20、 制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片,找到中期图像进行染色体结构与数目的比较可以判断是否发生了染色体变异。(3) 显性突变与隐性突变的判定。理论基础: 隐性突变(A a)在当代不会表现出来,一旦出现即是纯合子; 显性突变 (a A) 当代就会表现出突变性状。判断方法:a. 选择突变体(突变型 )与其他已知未突变体(野生型 )杂交 ,通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。b.植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判定。例 例8 遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失 ,若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯

21、合子,若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活,缺失纯合子常导致个体死亡。现有一红眼雄果蝇X A Y 与一白眼雌果蝇X aX a 杂交 ,子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由缺失造成的,还是由基因突变引起的?方法一:。方法二:。基本思路审读题干，获取信息，明确实验目的根据题干信息、假设该性状变异的类型，写出可能的基因型选取合适的杂交组合，写出杂交遗传图解10必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳根据不同的杂交结果确定变异类型【巩固练习】1. 下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基

22、因发生一种突变, 导致 1 169 位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A. 处插入碱基对G CB. 处碱基对A T 替换为 G CC.处缺失碱基对A TD.处碱基对G C 替换为 A T2. 大豆植株的体细胞含 40 条染色体。用放射性 60Co 处理大豆种子后 , 筛选出一株抗花叶病的植株 X, 取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株, 其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是 ()A. 用花粉离体培养获得的抗病植株, 其细胞仍具有全能性B. 单倍体植株的细胞在有丝分裂后期, 共含有 20 条染色体C. 植株 X 连续自交若干代, 纯合抗病植株的比例逐代降低D. 放射性 60Co 诱发的

23、基因突变, 可以决定大豆的进化方向3. 某自由交配的种群在、时间段都经历多次繁殖过程, 定期随机抽取100 个个体 ,测得基因型为AA、 aa 的个体数量变化曲线如右图所示。下列相关叙述正确的是()A. 在段内A 的基因频率是40%B.A 基因突变为a 基因导致基因型频率在段发生剧变C.Aa 个体在、段数量均为40, 说明种群没有发生进化D. 在、段 ,AA 个体比 aa 个体的适应能力弱4. 滥用抗生素会使细菌出现耐药性, 如果被这样的细菌感染 , 则人会因该种细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救。下列有关说法正确的是()A. 抗生素的使用会引起细菌的定向变异B. 细菌中本来就存在“耐药性”个体, 长期使用抗生素导致“耐药性”基因频率下降C.“耐药性”基因频率的改变引起病菌发生进化, 产生新的“耐药性”病菌11必修二变异、育种和进化授课教师：尚娅佳D. 抗生素的滥用导致“耐药性”细菌被优选出来, 这是抗生素对细菌进行选择的结果5. 下图表示番茄植株 (HhRr) 作为实验材料培育新品种的途径。请据图分析回答下列问题。(1)通过途径 2、 3 获得幼苗的过程都应用了植物组织培养技术, 该技术依据的生物学原理是。(2)要尽快获得稳定遗传的优良品种应采用途径, 该过程中秋水仙素的作用机理是。(3)品种 A与途径 3 中幼苗基因型相同的概率为。品种 C的基因型是。(4)品种