生物的变异和进化专题复习

1、生物的变异和进化专题复习撰稿教师：李文强 责编：陈莉章节概述基因突变及其他变异、从杂交育种到基因工程、现代生物进化理论。本专题内容主要介绍了生物的变异类型、各种变异的原因、生物变异在育种上的应用，并联系现代生物技术，讨论了转基因技术的简要操作和相关应用。通过现代生物进化理论主要内容的介绍，使学生了解生物进化的原因、进化的实质，并能够自我分析生物进化与生物多样性的形成。掌握生物的变异，应当注意和减数分裂和遗传等知识的结合，只有在遗传的基础上才能真正理解生物变异的原理和原因。另外，本部分知识和生产和生活实践联系比较密切，要注意培养学生理论联系实践的能力，并提高生物学语言表达能力。对于生物的进化，应

2、当注重基本概念的理解，如种群、基因库、基因频率、隔离、共同进化等，准确理解这些概念是掌握该内容的关键。目标认知学习目标：理解基因重组及其意义；知道基因突变的特征和原因；掌握染色体结构变异和数目变异；学会分析生物变异在育种上的应用；理解现代生物进化理论的主要内容。重点：生物变异的类型和应用；现代生物进化理论的主要内容难点：生物变异在育种上的应用知识要点梳理知识网络图：知识链接：基因突变及其他变异生物变异的三种类型：基因突变、基因重组、染色体变异；各种变异类型的原因和应用；人类遗传病的类型及优生措施。从杂交育种到基因工程杂交育种、诱变育种等育种技术的原理、过程、应用；基因工程及其应用现代生物进化理

3、论现代生物进化理论的由来；种群基因频率的改变与生物进化；隔离与物种的形成；共同进化与生物多样性的形成。知识结构梳理：基因突变与基因重组的区别 基因突变基因重组本质基因的分子结构发生改变，产生了新基因，也可以产生新基因型，出现了新的性状。不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。发生时间及原因细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合；四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换。条件外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。有性生殖过程中进行减数分裂形

4、成生殖细胞。意义生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。发生可能突变频率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。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基因工程基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生

5、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达尔文的自然选择学说自然选择的内容主要有4点：过渡繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。关于自然选择的原理重点在于理解。遗传和变异是生物进化的内在因素，变异是自然选择的原始材料。变异是不定向的，而且是普遍存在的。即使环境没有发生变化，变异也会发生。如果环境变化剧烈，变异发生的频率可能高一些，但不能决定变异的方向。环境只是对变异进行选择，这种选择作用是定向的，被选择的变异类型总是对环境适应的，不能适应的类型终将被淘汰，所以生存下来的生物都是对环境适应的，适应是自然选择的结果。自然选

6、择的具体表现形式是生存斗争，生存斗争是生物进化的动力。生物多样性是长期自然选择的结果。地球上的生物生存的环境是多种多样的，在不同的环境中生存的生物，自然选择的方向是不同的。不同的选择方向形成不同的生物类型，最后形成不同的物种。不同的物种，其基因库中的基因组成也是不同的，这就形成了遗传的多样性。所以生物多样性的内容主要包括3个方面：物种的多样性、遗传的多样性和生态环境的多样性，这3个内容之间是互相联系的。保护生物的多样性，首先要保护环境的多样性，环境的多样性是生物多样性存在的前提。生物进化的原材料突变和基因重组可遗传的变异是生物进化的原始材料，可遗传的变异主要来自基因突变、基因重组和染色体变异，

7、在生物进化理论中，常将基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变是指DNA分子结构的改变，即基因内部脱氧核苷酸的排列顺序发生改变。基因突变是普遍存在的。根据突变发生的条件可分为自然突变和诱发突变两类。不管在什么样的条件下发生突变，都是随机的，没有方向性。染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数量的变异，染色体数量的变异又包括个体染色体的增加或减少(非整倍数变化）和成倍地增加或减少（整倍数变化）两种类型。其中染色体结构的变异与非整倍数变异，由于破坏了生物体内遗传物质的平衡，所以一般对生物的生命活动是不利的，有时甚至是致命的，在生物进化过程中的意义不大。但染色体整倍数的变化没有破坏原有遗传物质的平衡

8、，能够加强生物体的某些生命活动，对生物的进化，特别是某些新物种的形成有一定的意义如自然界中多倍物种的形成。基因重组是指染色体间基因的交换和组合。是由于减数分裂过程中，同一个核内染色体复制后发生重组和互换，结果就产生了大量与亲本不同的基因组合的配子类型。又由于在有性生殖过程中，雌雄配子的结合是随机的，进一步增加了后代性状的变异类型。基因重组实际包括了基因的自由组合定律和基因的连锁与互换定律。突变和基因重组都是不定向的，有有利的，也有不利的。但有利和不利不是绝对的，这要取决于环境条件。环境条件改变了，原先有利的变异可能变得不利，而原先不利的变异可能变得有利。等位基因是通过基因突变产生的，并在有性生

9、殖过程中通过基因重组而形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。变异是不定向的，变异只是给生物进化提供原始材料，不能决定生物进化的方向。生物进化的方向是由自然选择来决定的。自然选择决定生物进化的方向种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向的改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。引起基因频率改变的因素主要有三个：选择、遗传漂变和迁移。选择即环境对变异的选择，即保存有利变异和淘汰不利变异的过程。选择的实质是定向地改变群体的基因频率。选择是生物进化和物种形成的主导因素，已经发生的变异能否保留下来继续进化或

10、成为新物种的基础必须经过自然选择的考验，则自然选择决定变异类型的生存或淘汰。自然选择只保留与环境相协调的变异类型（有利变异），可见自然选择是定向的。经过无数次选择，使一定区域某物种的有利变异的基因得到加强，不利变异的基因逐渐清除，从而改变了物种在同区域或不同区域内的基因频率（达尔文只是在个体水平上注意到不同性状的保留与否，而不能从分子水平对自然选择的结果加以分析），形成同一区域内物种的新类型或不同区域内同一物种的亚种，或经长期的选择，使基因频率的改变达到生殖隔离的程度，便形成新的物种。选择决定着不同类型变异的命运，也就决定了生物进化与物种形成的方向。遗传漂变是指：如果种群太小，含有某基因的个体

11、在种群中的数量又很少的情况下，可能会由于这个个体的突然死亡或没有交配而使这个基因在这个种群中消失的现象。一般而言，种群越小，遗传漂变就越显著。迁移是指含有某种基因的个体在从一个地区迁移到另一个地区的机会不均等，而导致基因频率发生改变。如一对等位基因A和a，如果含有A基因的个体比含有a基因的个体更多地迁移到一个新的地区，那么在这个新地区建立的新种群的基因频率就发生了变化。隔离在物种形成中的作用隔离是指将一个种群分隔成许多个小种群，使彼此不能交配，这样不同的种群就会向不同的方向发展，就有可能形成不同的物种。隔离常有地理隔离和生殖隔离两种。地理隔离是指分布在不同自然区域的种群，由于地理空间上的隔离即

12、使彼此间无法相遇而不能进行基因交流。一定的地理隔离及相应区域的自然选择，可使分开的小种群朝着不同方向分化，形成各自的基因库和基因频率，产生同一物种的不同亚种。分类学上把只有地理隔离的同一物种的几个种群叫亚种。生殖隔离是指种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能产生出可育的后代的现象。一定的地理隔离有助于亚种的形成，进一步的地理隔离使它们的基因库和基因频率继续朝不同方向发展，形成更大的差异。把这样的群体和最初的种群放一起，将不发生基因交流，说明它们已经和原来的种群形成了生殖屏障，即生殖隔离。如果只有地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。地理隔离是物种形成的量

13、变阶段，生殖隔离是物种形成的质变时期。只有地理隔离而不形成生殖隔离，只能产生生物新类型或亚种，绝不可能产生新的物种。生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段，是物种间真正的界线。生殖隔离保持了物种间的不可交配性，从而也保证了物种的相对稳定性。生殖隔离分受精前隔离和受精后隔离。教材中提到生物因求偶方式、繁殖期、开花季节、花形态等的不同而不能受精属于受精前生殖隔离。胚胎发育早期死亡或产生后代不属于受精后生殖隔离。规律方法指导染色体组数目的判断（1）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） 根据基因型判断细胞中的染色体数目，根据细胞的基本型确定控制每一性状的基因出现的次

14、数，该次数就等于染色体组数。（3）根据染色体数目和染色体形态数确定染色体数目。染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数果蝇的体细胞中含有8条染色体，4对同源染色体，即染色体形态数为4（X、Y视为同种形态染色体），染色体组数目为2。人类体细胞中含有46条染色体，共23对同源染色体，即染色体形态数是23，细胞内含有2个染色体组。基因频率的计算（1）通过不同基因型个体数计算基因频率例：中心血站调查了1788个MN血型血，其中397人是M型（LMLM），861人是MN性（LMLN），530人是N型（LNLN），请分别计算LM和LN的基因频率。据题意可知，M型者含有两个LM基因，MN型者含有一个LM基

15、因和一个LN基因，N型者含有两个LN基因，故本题应如此计算：LM%(2×397816)/(1788×2)×100%46.3%，LM%(8162×530)/(1788×2)× 选择后 由上述数据可知，若选择继续下去，后代中BB将减少，bb将增多。经典例题透析 1 关于基因突变的下列叙述中，错误的是 ( )A基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变B基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的部分改变而发生的C基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引起的D基因突变的频率是很低的，并且都是有害的解析 本题主要

16、考查对基因突变的全面理解。A项说明了基因的本质，B项阐明了基因突变的原因，C项指出了引起基因突变的因素，所以都是正确的。D项错误，基因突变发生频率很低，而且一般是有害的，但有一些突变是中性的，还有少数是有利的，这正是诱变育种的依据。参考答案 D2 基因A与a1、a2、a3的关系如图，该图不能说明的是 ( )A基因突变是不定向的 B等位基因的出现是基因突变的结果C正常基因与致病基因可以通过突变而转化D这些基因的转化遵循自由组合定律解析 本例主要考查基因突变的不定向性和可逆性，以及基因突变的结果。图示表明通过基因突变产生等位基因，而突变的不定向性导致产生复等位基，它们之间可相互转变。由于是等位之间的变化情况，所以本图与基因的自由组合定律无关。参考答案 D3 将生物随飞船带人太空，可进行多项科学研究，如植物种子经太空返回地面后种植往往能得到新的变异性。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的_辐射后，其_发生变异，现把这种育种方式称为_，其优点有 _解析 本题综合考查人工诱变育种的原理、方法和优点，问题立意新，考生必须要将所学学科知识与具体问题情景结合起来。太空育种主要利用空间辐射和微重力，诱发种子细胞DNA基因突变。参考答案 宇宙射线；遗传物质(或基因或DNA)；诱变育种；提高突变频率，加快育种进程4 用生物进化论的观点解释病菌抗药性不断增强的原因是A使用抗菌素的剂量不断加大，