生物的变异与进化(1)课件

专题四遗传、变异和进化第三讲生物的变异与进化体验高考一、理解能力1．(2010·全国Ⅰ，4)关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因

A、a频率的叙述，错误的是(

)A．在某种条件下两种基因的频率可以相等

B．该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关

C．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境

D．持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零解析：遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的重要原因，故B项错误。在自然条件下，通过选择两种基因的频率可能相等；持续选择条件下，某种基因的频率可以降为零；优胜劣汰的结果是频率高的基因所控制的性状更适应环境。故选项A、C、D均正确。答案：B2．(2010·山东理综，2)下列符合现代生物进化理论的叙述是(

)A．物种的形成可以不经过隔离

B．生物进化过程的实质在于有利变异的保存

C．基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向

D．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率

解析：根据现代生物进化理论的内容可知，隔离导致物种形成，物种形成可以不经过地理隔离，但必须有生殖隔离；生物进化的实质是种群基因频率的定向改变；自然选择决定生物进化的方向；自然选择的直接作用对象是个体，通过对个体的选择作用来改变种群的基因频率。

答案：D二、获取信息的能力3．(2010·福建理综，5)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基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(

)A．①处插入碱基对G—CB．②处碱基对A—T替换为G—CC．③处缺失碱基对A—TD．④处碱基对G—C替换为A—T解析：首先由赖氨酸的密码子分析转录模板基因碱基为TTC，确定赖氨酸的密码子为AAG，①③处插入、缺失碱基对会使其后编码的氨基酸序列发生改变，④处碱基对替换后密码子为AAA还是赖氨酸，②处碱基对替换后密码子为GAG，对应谷氨酸。答案：B5．(2010·天津理综，7Ⅱ)某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫，至1967年中期停用。右图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因，S表示野生敏感型基因。据图回答：(1)R基因的出现是

的结果。(2)在RR基因型频率达到峰值时，RS、SS基因型频率分别为4%和1%，此时R基因的频率为________。(3)1969年中期RR基因型几乎消失，表明在

的环境条件下，RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力________。(4)该地区从此不再使用杀虫剂。预测未来种群中，最终频率最高的基因型是_____，原因是

。基因突变97%不再使用杀虫剂低SS在不使用杀虫剂环境下，持续的选择作用使R基因频率越来越低三、实验与探究能力6．(2010·福建理综，3)下列关于低温诱导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：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离

C．染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶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

解析：低温诱导染色体加倍的原理：抑制纺锤体的形成，使子染色体不能分别移向两极；卡诺氏液用于染色体的固定，解离液为盐酸酒精混合液；低温诱导染色体加倍的时期是前期，大多数细胞处于间期；改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以用于染色体的染色。

答案：C7．(2010·全国新课标，6)在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中(

)A．花色基因的碱基组成B．花色基因的DNA序列

C．细胞的DNA含量D．细胞的RNA含量

解析：基因是DNA分子上有遗传效应的片段，基因突变是指基因结构的改变，包括DNA上碱基对的增添、缺失和替换，不是碱基的组成发生改变，也不是细胞中的DNA含量变化和RNA含量变化，故A、C、D项都是错误的。

答案：B四、综合应用能力8．(2010·江苏生物，10)为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是(

)A．利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体

B．用被γ射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体

C．将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体

D．用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体

解析：A、B、C项分别得到四倍体、单倍体和二倍体，选项D中，化学试剂阻止了次级卵母细胞的正常分裂，生成含有两个染色体组的卵细胞，与精子(含一个染色体组)结合后，受精卵含三个染色体组，经培育形成三倍体牡蛎，故正确答案为D。

答案：D9．(2010·江苏生物，12)根据现代生物进化理论，下列观点正确的是(

)A．人工培育的新物种只能生活在人工环境中

B．生物进化的方向与基因突变的方向一致

C．冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害

D．受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代解析：抗药性强的个体更能适应环境，生存下来的个体有更多的机会将基因传给后代，D项正确；通过人工培育获得的新物种也能生活在自然环境中；生物进化的方向是定向的，而基因突变是不定向的，二者的方向不一定相同；C项不属于现代生物进化理论的观点。

答案：D10．(2010·安徽理综，31Ⅰ)如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。(1)两个新性状中，棕色是________性状，低酚是________性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是________，白色、高酚的棉花植株基因型是________。(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从

的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。显性隐性AaBBaaBb不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)解析：(1)由诱变当代自交，诱变1代发生性状分离可确定棕色为显性性状，低酚是隐性性状。(2)由诱变当代棕色、高酚自交结果，颜色发生性状分离，高酚稳定遗传，可确定棕色高酚植株的基因型为AaBB，同理可确定白色高酚植株的基因型为aaBb。(3)诱变1代中棕色高酚植株有纯合AABB和杂合的AaBB，自交不发生性状分离的为纯合体AABB。要培育棕色低酚的纯合植株AAbb，需用AABB植株与诱变1代的白色低酚aabb植株杂交，因要求尽快选育则需用可明显缩短育种年限的单倍体育种法育种。考点1三种可遗传变异的相关知识整合1．三种可遗传变异的比较类型项目基因突变基因重组染色体变异概念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在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因染色体数目或结构发生变化而导致生物性状发生变异适用范围生物种类所有生物(包括病毒)均可发生自然状态下只发生于真核生物有性生殖过程中，为核遗传真核生物细胞增殖过程中均可发生生殖方式无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类型自然突变诱发突变交叉互换自由组合人工DNA拼接技术染色体结构变异、染色体数目的变异发生时期DNA复制时(有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期)减数分裂四分体时期及减数第一次分裂过程中细胞分裂期产生机理DNA上发生碱基对的增添、缺失、改变，从而引起DNA碱基序列即遗传信息的改变非同源染色体上非等位基因的自由组合；交叉互换由于细胞分裂受阻，体细胞中染色体组成倍地增加；直接由生物的配子，如未受精卵细胞、花粉粒发育而来，使染色体组数成倍地减少产生结果产生新的基因只产生新的基因型，不产生新的基因不产生新的基因，但可引起基因数目或顺序的变化镜检光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出育种应用诱变育种杂交育种基因工程育种单倍体育种多倍体育种2.网络图示

(1)基因突变的原因、特点等(2)基因重组与进化的关系(3)细胞分裂图示1．交叉互换与染色体易位的区别2.基因突变与性状的关系

(1)基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的改变，原因可有三：①突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。②基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，也不会导致性状的改变。

(2)基因突变对后代性状的影响①基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。②基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可能通过有性生殖传给后代。③生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。(3)基因突变引起性状的改变，具有突变性状的个体能否把突变基因传给后代，要看这种突变性状是否有很强的适应环境的能力。若有，则为有利突变，可通过繁殖传给后代，否则为有害突变，被淘汰掉。3．单倍体、二倍体和多倍体【例1】(改编题)下列与变异有关的叙述中，正确的是(

)A．子代的性状分离是基因重组的结果

B．用二倍体植物的花药离体培养，能得到叶片和果实较小的单倍体植物

C．肺炎双球菌抗药性的变异来源有基因突变、基因重组和染色体变异三种类型

D．若蝗虫的两个次级精母细胞中由一个着丝点相连的两条染色单体所携带的基因不完全相同，其原因最可能是发生过交叉互换答案：D【例2】(济宁5月模拟)右图为果蝇体细胞染色体图解，以下叙述错误的是(

)A．从染色体组成分析，如图所示的果蝇可以产生16

种配子

B．图中所示的细胞具有两个染色体组，其中Y染色体上的基因并不全是控制性别的基因

C．对此果蝇进行基因组测序时需要检测5条染色体上基因的脱氧核苷酸排列顺序

D．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息听课心得审题关键：“染色体图解”的认识命题来源：减数分裂、染色体组概念、性染色体的特点、基因组测序。思路分析：图示果蝇体细胞中含有4对染色体(同源)，所以从染色体组成分析，该果蝇可以产生24＝16种配子，所以A正确；Y染色体与性别有关，但其上的基因，并非都控制性别，譬如说果蝇的刚毛和截毛是由位于X和Y上的一对等位基因控制，而这对相对性状并非果蝇性征，所以B正确；基因组测序时需要检测5条染色体上DNA的脱氧核苷酸排列顺序而并非仅测其中的基因，所以C错误；依据染色体组的概念，可知一个染色体组中已携带了控制果蝇生长发育的全部遗传信息，所以D正确。答案：C杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组常用方式①选育纯种：杂交→自交→选优→自交②选育杂种→杂交―→杂交种辐射诱变、激光诱变、空间诱变花药离体培养，然后再加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗转基因(DNA重组)技术将目的基因导入生物体内，培育新品种育种程序优点①使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上②操作简便可以提高变异的频率、加速育种进程或大幅度地改良某些性状①明显缩短育种年限②所得品种为纯合子器官巨大，提高产量和营养成分打破物种界限，定向改变生物的性状缺点①育种时间长②不能克服远缘杂交不亲和的障碍有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性)技术复杂且需与杂交育种配合只适用于植物，发育延迟，结实率低有可能引发生态危机应用用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦高产青霉菌用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉1．关于育种方案的“选取”

(1)单一性状类型：生物的优良性状是由某对基因控制的单一性状，其呈现方式、育种方式、原理及举例列表如下：项目方式育种方法原理举例单一性状无→有基因工程基因重组能产生人胰岛素的大肠杆菌普通羊群中出现短腿安康羊有→无诱变育种基因突变不能产生高丝氨酸脱氢酶的菌种高产青霉素菌株少→多多倍体育种染色体变异三倍体无子西瓜(2)两个或多个性状类型：两个或多个性状分散在不同的品种中，首先要实现控制不同性状基因的重组，再选育出人们所需要的品种，这可以从不同的水平上加以分析：①个体水平上：运用杂交育种的方法实现控制不同优良性状基因的重组。为了缩短育种年限，可采用单倍体育种的方法。②细胞水平上：利用植物体细胞杂交，从而实现遗传物质的重组。③分子水平上：应用转基因技术将控制优良性状的基因导入另一生物体内，从而实现基因重组。2．不同需求的育种方法选择与分析

(1)育种的目的：育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标品种可能是纯合子，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合子，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。

(2)不同需求的育种方法①若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。②有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。③若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。④若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。⑤若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。⑥若要提高品种产量，提高营养物质含量，可用多倍体育种。⑦动、植物杂交育种中应特别注意语言叙述：植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过双亲杂交获得F1，F1雌雄个体间交配，选F2与异性隐性纯合子测交的方法。【例3】(改编题)玉米(2N＝20)是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆、易倒伏(A)对矮秆、抗倒伏(a)为显性，抗病(B)对易感病(b)为显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有两个纯合的玉米品种甲(AABB)和乙(aabb)，据此培养AAbb品种。根据材料分析回答：(1)由品种AABB、aabb经过a、b、c过程培育出新品种的育种方式称为________，F2的高秆抗病玉米中纯合子占________。(2)将图1中F1与另一玉米品种丙杂交，后代的表现型及其比例如图2所示，则丙的基因型为________。(3)过程e常采用________________由AaBb得到Ab个体。与过程a、b、c的育种方法相比，过程a、e、f的优势是

。与过程g的育种方式相比，过程d育种的优势是

。杂交育种1/9aaBb花药离体培养明显缩短育种年限能定向改造生物性状(4)上述育种方法中，最不容易获得矮秆目标品种的是[

]

，原因是_____________________________________________________。g诱变育种基因突变的频率较低，而且是不定向的(5)欲使玉米中含有某种动物蛋白成分可采用上述[

]

育种方法，若现有玉米均为晚熟品种，欲培育早熟品种可采用[

]

方法。(6)在一块高秆(纯合子)玉米田中，发现了一株矮秆玉米。请设计实验方案探究该性状出现的可能的原因(简要写出所用方法、结果和结论)

。d基因工程g诱变育种将矮秆玉米与高秆玉米杂交；如果子一代为高秆，子二代高秆∶矮秆＝3∶1(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的。或矮秆玉米与高秆玉米种植在相同环境条件下，如果两者未出现明显差异，则矮秆性状是环境引起的；否则，矮秆性状是基因突变的结果考点3生物进化相关问题的整合1．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基本观点①遗传变异是自然选择的内因；②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；③变异一般是不定向的，定向的自然选择决定着生物进化的方向；④生存斗争是自然选择的过程，是生物进化的动力；⑤适者生存是自然选择的结果；⑥自然选择过程是一个长期、缓慢、连续的过程①种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；②突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节；③突变和基因重组提供了生物进化的原材料；④自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向；⑤隔离是新物种形成的必要条件3．运用现代进化理论分析生物的进化适应性和新物种的形成原因内因遗传保留有利变异，变异为选择提供原始材料外因生物生存的各种环境条件，如各种生态因素对生物的影响相互作用生物生存的各种环境条件对生物的变异进行选择，淘汰不利变异，积累和加强有利变异，推动着生存斗争，表现为生物的进化结果适应性环境对生物的变异进行定向选择，使有利的变异在生物类群中得到积累和加强，形成了生物的适应性多样性、物种形成同一物种的不同种群，由于生活环境的变化，形成了具有不同适应性的生物类群，当变异积累到一定程度而出现生殖隔离时，便形成了新物种；同一物种的不同类型及新物种的出现均表现为生物的多样性进化生物新类型的形成导致生物进化；物种的形成是生物进化的质的飞跃生物进化与生物多样性的形成：1．生物进化的实质是种群基因频率的改变，因此，可认为生物基因频率发生了改变就意味着生物发生了进化。2．生物进化不等于物种的形成。物种形成的必要条件是生殖隔离，是基因频率改变发展到不能实现基因交流的程度实现的。3．物种形成的方式

(1)物种的形成有多种方式，主要为渐变式。(2)爆发式物种的形成主要是以染色体数目变化的方式形成新物种。一出现可以很快达到生殖隔离。(3)染色体结构变化是形成新物种的另一种方式，发生染色体结构变化的个体和原始物种杂交，可育性降低。形成初步的生殖隔离，以后经过进一步演化形成新的物种。【例4】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听课心得审题关键：“改变”、“导致”、“标志”、“新物种形成”命题来源：现代生物进化理论。思路分析：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；隔离是物种形成的必要条件。答案：B【例5】(江苏卷改编)某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，请问：

(1)该种群随机交配产生的后代中，AA个体百分比为________，A的基因频率________，a的基因频率________，与亲代种群相比是否发生了进化？请简述理由。_________________________________________。(2)若该种群全部自交，则产生的后代中AA个体百分比为________，A的基因频率________，与亲代种群相比是否发生了进化？简述理由。______________________________________________________。16%40%60%没有进化，因为种群的基因频率没有发生变化28%40%没有进化，因为种群的基因频率没有发生变化(3