高考生物大单元二轮复习讲重难课件专题十三 生物的变异与育种

专题十三生物的变异与育种——2023届高考生物大单元二轮复习讲重难REPORT

考情分析1.考查内容：本专题是高考的命题热点，考查内容有基因重组的来源、基因突变的产生和结果分析、对基因突变特点的理解、对染色体变异类型的判断对染色体组数的判断、低温诱导染色体加倍的实验和育种等。2.命题规律：生物的变异常常结合遗传定律、细胞分裂和基因表达等内容进行考查；育种的考查多以当前热点作为材料背景，综合考查诱变育种、杂交育种、单倍体育种和多倍体育种等多种育种方式的原理过程和特点。3.备考策略（1）从DNA结构入手理解基因突变的产生与特点；列表比较法理解基因突变与基因重组的来源与鉴别方法。（2）从发生时间、产生机理、结果、细胞分裂，与进化关系等几个方面比较几种变异类型。（3）从原理，过程、优点、缺点等几个方面比较几种育种方式。网络构建考点清单一、基因突变1.概念由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换，而引发的基因结构的改变叫作基因突变。考点清单2.实例——镰刀型细胞贫血症考点清单组成血红蛋白分子的四条多肽链中的一条链上某一位置的一个谷氨酸被替换成了缬氨酸，从而引发了蛋白质结构的改变，变异后的血红蛋白分子缺少溶解性，容易沉淀而不能携带氧，红细胞因为血红蛋白结构的改变而呈镰刀状。3.发生的时期主要发生在DNA复制时（有丝分裂间期、减数第一次分裂的间期）。4.原因类型引发突变的原因举例外因物理因素损伤细胞内DNA紫外线、X射线化学因素改变核酸碱基亚硝酸盐、碱基类似物生物因素影响宿主细胞DNA某些病毒内因DNA分子复制偶尔发生错误考点清单5.结果基因突变的结果是产生一个以上的等位基因。6.特点①普遍性：所有生物均可发生基因突变。②随机性：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和DNA分子的任何部位。③低频性：自然状态下，突变频率很低。④不定向性：一个基因可以向不同方向发生突变产生复等位基因，还可能发生回复突变。（如图所示）

考点清单⑤多害少利性：突变性状大多数有害，少数有利。7.类型8.基因突变与生物性状的关系①基因突变可能会影响生物性状原因：基因突变→mRNA上密码子改变→编码的氨基酸可能改变→蛋白质的结构和功能改变→生物性状改变。考点清单9.意义基因突变是遗传物质在分子水平上的变化，是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源；虽然基因自发突变的频率很低，但当一个种群中存在大量的个体时，就可能产生各种各样的突变结果。各种各样的新基因是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原材料。突变类型影响范围对肽链的影响备注替换小只改变1个氨基酸的种类或不改变替换的结果也可能使肽链合成终止增添大插入位置前不影响，影响插入位置后的序列①增添或缺失的位置越靠前，对肽链的影响越大；②增添或缺失的碱基数是3的倍数，则仅影响个别氨基酸缺失大缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列考点清单二、基因重组1.概念基因重组是指生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合，导致后代出现不同于亲本类型的现象或过程。2.结果产生新的基因型。3.常见类型类型发生时间原因特点非同源染色体上非等位基因间的重组减数第一次分裂后期同源染色体分开，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非等位基因间重组①只产生新的基因型，并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状（有新性状组合）；②发生于真核生物有性生殖的核遗传中（DNA重组技术除外）；③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多同源染色体上非等位基因的重组减数第一次分裂四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换，导致基因重组人工重组类外源DNA导入受体细胞人为有目的进行的不同种生物间的基因组合考点清单4.意义①是生物变异的来源之一②为生物进化提供材料③是形成生物多样性的重要原因之一。三、染色体结构的变异1.概念：染色体结构变异指染色体发生断裂后，在断裂处发生了错误连接而导致染色体结构异常，引起排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，进而导致生物性状的变异。考点清单2.类型类型图像联会异常实例缺失

人的5号染色体片段缺失导致猫叫综合征重复

果蝇的棒状眼倒位

人类9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产易位

人类慢性粒细胞白血病考点清单四、染色体数目的变异1.类型①细胞内的个别染色体增加或减少每种生物的细胞中染色体数一般是恒定不变的，但是也偶有变化，当细胞中个别染色体增加或减少时，会造成变异，产生相应的症状。实例：人类的21三体综合征。②以染色体组的形式成倍地增加或减少实例：三倍体无籽西瓜。考点清单2.染色体组①从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体，互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染色体存在，无等位基因。②从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同，可从各染色体的形态、大小来判断是否为一个染色体组。③从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息，不能重复，不能缺少。④从物种类型上看，每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组的染色体数目、大小、形态都是不同的。考点清单3.单倍体、二倍体、多倍体单倍体二倍体多倍体发育起点配子受精卵受精卵植株特点①植株弱小②高度不育正常可育①茎秆粗壮②叶、果实、种子较大③营养物质含量丰富体细胞中染色体组数≥12≥3形成过程

形成原因自然成因单性生殖正常的有性生殖外界环境剧变（如低温）人工诱导花药离体培养秋水仙素处理单倍体幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗举例蜜蜂的雄蜂几乎全部动物和过半数的高等植物香蕉（三倍体），马铃薯（四倍体），八倍体小黑麦等考点清单五、杂交育种1.原理：基因重组。2.过程①培育杂合子品种选取符合要求的纯种双亲杂交（♀×♂）→F1（即为所需品种）。②培育隐性纯合子品种选取符合要求的双亲杂交（♀×♂）→获得F1→F1自交→获得F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。③培育显性纯合子品种植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交一获得F2一鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。考点清单动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。六、诱变育种1.原理：基因突变2.过程用物理因素（X射线、紫外线）或化学因素（亚硫酸、硫酸二乙酯）处理萌发的种子或幼苗。3.优点（1）可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。（2）大幅度地改良某些性状。考点清单4.缺点：有利变异个体往往不多，需处理大量材料。七、单倍体育种1.原理：主要是染色体（数目）变异。2.方法3.优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合体。4.缺点：技术复杂。八、多倍体育种1.方法：用秋水仙素或低温处理。2.处理材料：萌发的种子或幼苗。考点清单3.原理4.实例：三倍体无子西瓜①两次传粉第一次传粉：杂交获得三倍体种子第二次传粉：刺激子房发育成果实②三倍体西瓜无子的原因三倍体西瓜在减数分裂过程中，染色体联会紊乱，不能产生正常配子。考点清单九、育种方案的选择1.育种目的集优：杂交育种（无生殖隔离）和细胞工程或基因工程育种（有生殖隔离）无中生有：诱变育种各性状“加强”：多倍体育种“外源基因表达”基因工程育种2.育种要求最“简捷”：杂交育种最快获得纯合子：单倍体育种最具预见性：基因工程育种最能“无中生有”，但却“最盲目”：诱变育种。考点1基因突变与基因重组考点通关1.科学家通过一定方法得到了胞嘧啶单碱基编辑器（CBE），它可以将DNA分子中的胞嘧啶转换为胸腺嘧啶。下列叙述正确的是()A.胞嘧啶转换为胸腺嘧啶后会改变DNA中嘌呤碱基所占的比例B.DNA分子经CBE处理后其分子结构的稳定性有可能降低C.单碱基编辑器处理DNA分子后发生的变异属于基因重组D.经CBE处理后的基因所表达的蛋白质的功能不会改变答案：B解析：胞嘧啶转换为胸腺嘧啶后，DNA分子中嘧啶碱基和嘌呤碱基所占的比例都不会改变，均为50%，A错误；DNA分子经CBE处理后，C/G碱基对减少，A/T碱基对增加，C/G之间由三个氢键连接，A/T之间由两个氢键连接，故DNA分子经CBE处理后其分子结构的稳定性有可能降低，B正确；单碱基编辑器处理DNA分子后，DNA分子中发生了碱基的替换，这种变异属于基因突变，C错误；经CBE处理后，基因所表达的蛋白质的氨基酸序列可能发生改变，进而可能引起蛋白质的空间结构发生改变，蛋白质的功能可能会改变，D错误。2.图甲表示果蝇卵原细胞中的一对同源染色体，图乙表示该卵原细胞形成的卵细胞中的一条染色体（图中字母表示基因）。下列叙述不正确的是()A.与有丝分裂相比，甲→乙的过程中特有的可遗传变异是基因重组B.图甲中的非等位基因在减数分裂过程中可能会发生基因重组C.图乙染色体上存在d基因的原因一定是发生了基因突变D.基因E、e的本质区别是碱基的排列顺序不同答案：C解析：基因重组一般发生在减数分裂Ⅰ前期或后期，基因突变和染色体变异既可以发生在有丝分裂过程中，也可发生在减数分裂过程中，所以与有丝分裂比，甲→乙（减数分裂）的过程中特有的可遗传变异是基因重组，A正确；题图甲中的非等位基因可在减数分裂Ⅰ后期因非同源染色体之间的自由组合而发生基因重组，B正确；根据题图甲的基因组成和染色体上的颜色可知，题图乙染色体上存在d基因的原因是减数分裂过程中发生了染色体互换，C错误；基因E和e的本质区别是碱基的排列顺序不同，D正确。考点2染色体变异的分析与判断考点通关考点3低温诱导植物染色体数目的变化考点通关1.染色体变异是可以用光学显微镜直接观察到的比较明显的染色体的变化，甲、乙两模式图分别表示在细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”和“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。下列有关叙述正确的是()A.两图中发生的现象均未改变染色体上基因的种类和数量，因此，不会改变生物性状B.甲、乙两图中的现象均发生在减数第一次分裂前期同源染色体联会时C.在细胞有丝分裂过程中，不会发生甲、乙两图所示的染色体结构变异D.在细胞减数分裂过程中，a+a和b+b两对等位基因一定不能发生基因重组答案：B解析：本题主要考查基因重组和染色体结构的变异。两图中发生的变异均属于染色体结构变异，图甲未改变细胞内基因的种类和数量，图乙中改变了染色体上基因的种类和数量，个体的性状可能发生改变，A错误；甲、乙两图中的现象均发生在减数第一次分裂前期，同源染色体两两配对，进行联会时，B正确；在细胞有丝分裂过程中也可能因外界因素等发生染色体结构变异，只是没有进行同源染色体的联会，不会出现“环形圈”和“十字形结构”现象，C错误；在细胞减数第一次分裂前期，若图甲中该对同源染色体非姐妹染色单体间发生交叉互换，a+a和b+b两对等位基因可能会发生基因重组，D错误。2.湘云鲫是湖南师大刘筠院士利用可育四倍体鲫鲤（4N=200）与日本白鲫（2N=100）培育出来的三倍体新鱼种，具有生长快、抗病力强、耐低温和低溶氧、自身不育等特点，是淡水养殖的优良品种。以下叙述错误的是()A.湘云鲫的染色体数目是150 B.湘云鲫的培育属于染色体变异的应用C.四倍体鲫鲤与日本白鲫间存在生殖隔离 D.湘云鲫在减数分裂时无同源染色体配对现象答案：D解析：本题考查染色体变异的应用等知识，意在考查考生的分析判断能力。四倍体鲫鲤产生的配子中染色体数目为100，日本白鲫产生的配子中染色体数目为50，则利用四倍体鲫鲤和日本白鲫培育出来的湘云鲫的染色体数目为150，A正确；湘云鲫的培育属于染色体变异的应用，B正确；湘云鲫含有三个染色体组，减数分裂时无法进行正常的联会，即无法产生可育配子，因此四倍体鲫鲤与日本白鲫间存在生殖隔离，C正确；湘云鲫在减数分裂过程中有同源染色体配对现象，D错误。1.下列关于低温诱导植物染色体加倍实验的叙述，正确的是()A.原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极B.解离：盐酸与酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C.染色：甲紫溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色D.观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变答案：C解析：本题考查低温诱导植物染色体加倍实验相关知识。低温能抑制纺锤体的形成，但不会抑制染色体着丝点的分裂；盐酸与酒精混合液可以使洋葱根尖解离，而卡诺氏液用于固定细胞形态；甲紫溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色；经固定、解离后，细胞已经死亡，因此显微镜下不能看到细胞的染色体数目发生改变。2.低温诱导植物染色体数目的变化和观察植物细胞的有丝分裂的两个实验均需制作洋葱根尖细胞临时装片。下列有关说法正确的是()A.解离液由质量分数为15%的盐酸和体积分数为50%的酒精配制而成B.低温诱导实验中将整个装置放入4℃的低温室内培养36hC.使用体积分数为95%的酒精漂洗根尖，分别洗去解离液和卡诺氏液D.调节显微镜的放大倍数，可观察到细胞分裂后期着丝点分裂的过程答案：B解析：解离液由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按照1:1的比例配制而成，A错误。低温诱导植物染色体数目加倍的实验中，需要将整个装置放入4℃的低温室内培养36h，温度不可过低，B正确。实验过程中用蒸馏水洗去解离液，用体积分数为95%的酒精洗去卡诺氏液，C错误。两个实验中所观察到的细胞均经过解离，细胞已死亡，不能看到细胞分裂后期着丝点分裂的过程，D错误。考点4育种方法的选择考点通关1.如图是某二倍体植物的多种育种方法，A~F是育种处理手段（其中E是射线处理），甲、乙、丙分别代表不同植株。分析以下说法错误的是()A.植株甲和植株丙是纯系植株，乙是具有新基因的种子或幼苗B.D和B过程可发生基因重组，F过程发生了染色体畸变C.图中C、F过程都可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D.通过E形成乙的过程中，可能发生了基因突变或染色体畸变答案：C解析：植株甲是不断自交选育的纯种，植株丙是单倍体植株染色体加倍后的纯系植株，乙是诱变育种得来的具有新基因的种子或幼苗，A正确；D和B过程都需要进行减数分裂，可发生基因重组，F过程染色体加倍，发生了染色体畸变，B正确；该单倍体高度不育，不能产生种子，图中C过程只能处理单倍体幼苗，C错误；通过E形成乙的过程（诱变育种）中，可能发生了基因突变或染色体畸变，D正确。2.普通水稻是二倍体，为快速培育抗除草剂的水稻，育种工作者用下图所示方法进行育种，下列说法不正确的是()A.通过①过程获得单倍体幼苗的理论依据是细胞的全能性B.用②照射单倍体幼苗，目的是要筛选出抗除草剂的植株C.用③喷洒单倍体幼苗，保持绿色的部分具有抗该除草剂的能力D.用⑤处理绿色幼苗，可获得纯合的抗除草剂植株答案：B解析：本题考查单倍体育种及诱变育种。①过程是将花药离体培养，获得单倍体幼苗的过程，理论依据是细胞的全能性，A正确；用②照射单倍体幼苗，目的是提高幼苗的突变频率，用③喷洒单倍体幼苗，是要筛选出抗除草剂的植株，保持绿色的部分具有抗该除草剂的能力，B错误，C正确，用⑤秋水仙素处理绿色幼苗，可使染色体数目加倍，获得纯合的抗除草剂植株，D正确。一、细胞呼吸方式的判断一、基因突变、基因重组和染色体变异的比较考法突破基因突变基因重组（基因工程除外）染色体变异变异的本质基因的分子结构发生改变原有基因的重新组合染色体结构或数目发生改变发生时间主要是有丝分裂间期和减数分裂前的间期减数第一次分裂前期和后期细胞分裂间期或分裂期适用范围生物种类所有生物自然状态下，真核生物真核生物生殖类型无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖产生结果产生新的基因产生訢基因型，没有产生新基因没有产生新基因，基因数目或顺序发生变化鉴定方法光镜下均无法检出，可根据是否出现新性状或新性状组合确定光镜下可检出应用诱变育种杂交育种单倍体、多倍体育种联系①三者均属于可遣传变异，都为生物的进化提供了原材料；②基因突变可产生新的基因，是生物变异的根本来源；③基因突变是基因重组的基础：④基因重组是形成生物多样性的重要原因之一1.辨析基因突变和染色体结构变异一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变则为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺失所致。二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“易位”或“倒位”。2.辨析基因突变和基因重组①根据细胞分裂方式判断如果是有丝分裂中姐妹染色单体上的基因不同，则为基因突变的结果。如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上的基因不同，则可能发生了基因突变或交叉互换（基因重组）。②根据变异前体细胞的基因型判断如果亲代基因型为AA或aa，则引起姐妹染色单体上A与a不同的原因是基因突变。如果亲代基因型为Aa，则引起姐妹染色单体上A与a不同的原因是基因突变或交叉互换（基因重组）。提升训练1.下图所示为某二倍体生物的正常细胞及几种突变细胞的一对常染色体和性染色体。以下分析不正确的是()A.仅考虑图中的两对染色体，正常雄性个体产生的雄配子类型有4种B.突变细胞Ⅰ形成的原因可能是发生了基因突变C.突变细胞Ⅱ所发生的变异能够通过显微镜直接观察到D.突变细胞Ⅲ中基因A和a的分离符合分离定律答案：D解析：图中正常雄性个体产生的雄配子类型有四种，即AX、AY、aX、aY，A正确；突变体Ⅰ中A基因变成a基因，其形成可能是基因突变，B正确；突变体Ⅱ所发生的变异为染色体结构变异，能够通过显微镜直接观察到，C正确；突变体Ⅲ中发生了染色体结构变异(易位)，导致基因A和a不再一对同源染色体上，因此它们的分离不再符合基因的分离定律，D错误。本题主要考查基因突变和染色体变异相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。提升训练2.某段DNA序列（记作X）插入豌豆的高茎基因内部（如下图所示），会导致相应性状改变。下列关于该变异的叙述，正确的是()A.若X为10对碱基的DNA片段，则该变异属于基因重组B.若X为来源于某细菌的抗虫基因，则该变异属于基因突变C.若X为豌豆高茎基因所在染色体的同源染色体片段，则该变异属于染色体结构变异D.若X为豌豆高茎基因所在染色体的非同源染色体片段，则该变异属于染色体数目变异答案：C解析：若X为10对碱基的DNA片段，插入豌豆高茎基因导致相应性状改变，说明产生了等位基因，则该变异属于基因突变，A项错误。若X为抗虫基因（来源于某细菌）则该变异属于基因重组（基因工程）B项错误。若X为豌豆高茎基因所在染色体的同源染色体片段，则豌豆的高茎基因中增加一个片段，该变异属于染色体结构变异，C项正确。若X为豌豆高茎基因所在染色体的非同源染色体片段，则豌豆的高茎基因所在的染色体发生易位，该变异属于染色体结构变异，D项错误。一、细胞呼吸方式的判断二、染色体组、单倍体、多倍体的判断考法突破1.染色体组数的判断①根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条就可以认为含有几个染色体组。②根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，同一种基因（不分显隐性）出现几次，则细胞中就有几个染色体组。④以生殖细胞中的染色体组数为标准，判断体细胞的染色体组数。体细胞的染色体组数＝生殖细胞的染色体组数×2。2.几倍体的判别判断生物体是几倍体的方法：应先看生物体的发育来源，再看细胞内的染色体组的数目。如果生物体是由受精卵或合子发育而成的，生物细胞内含有几个染色体组就叫几倍体。如果生物体由生殖细胞（卵细胞或花粉粒）直接发育而成，无论细胞内含有几个染色体组，都只能叫单倍体，因为多倍体的生殖细胞内含有不止一个染色体组。提升训练分析下列