生物的变异专题复习

生物的变异专题复习生物的变异专题复习彭邦凤（湖北省恩施州清江外国语学校445000）《试题与研究·理综生物》2011第33期 ，中学生学习报社主办本专题包括：染色体结构变异和数目变异、转基因食品的安全等两个Ⅰ级考点，基因重组及其意义、基因突变的特征和原因、生物变异在育种上的应用等三个Ⅱ级考点，实验“低温诱导染色体加倍”。一、命题热点1.基因突变的特征和原因的分析与应用。2.基因重组的原理在杂交育种中的应用。3.染色体组的判断及单倍体、多倍体在育种上的应用。4.转基因食品的获取与安全。5.低温诱导染色体加倍实验。6.不同变异类型的判断与检测。二、疑难点拨㈠生物的变异1.概念：是生物的亲代与子代以及子代个体之间表现出差异的现象。2.类型：依据变异能否遗传给后代，分为可遗传的变异和不可遗传的变异，前者由生物体内的遗传物质改变引起，包括基因突变、基因重组和染色体变异；后者仅由环境因素引起、遗传物质没有改变，如无光条件下产生的黄化苗。3.应用：将可遗传的变异作为育种的原始材料，经过选育获得符合人类需求的新类型或新品种。㈡基因突变1.概念：由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换，而引起的基因结构的改变。2.时间：主要在DNA复制时。3.原因：外因是物理、化学或生物等因素；内因是DNA在解旋复制时，结构不稳定，组成基因的脱氧核苷酸种类、数量和排列顺序易发生改变，从而导致遗传信息改变。4.结果：只会使一个基因变为它的等位基因，不会改变基因的数量，如：由A→a或a→A，或者A1→A2或A3。特别提醒：基因突变不改变基因的数量，只会使基因转变成它的等位基因；对生物性状的表现可能有影响，也可能没影响。5.类型：⑴根据对性状类型的影响划分：显性突变：如a→A，该突变一旦发生即可表现相应性状隐性突变：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。⑵根据引起突变的原因划分：自然突变：在自然状态下发生的基因突变。诱发突变：在人工条件下诱发的基因突变。6.特点：普遍性、随机性、低频性和不定向性。7.意义：是生物变异的根本来源，为生物的进化提供最初的原材料。㈢基因重组生物的变异专题复习全文共7页，当前为第1页。1.概念：是生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合。生物的变异专题复习全文共7页，当前为第1页。2.类型：通常包括随着非同源染色体的自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合；随着同源染色体上非姐妹染色单体的交叉交换，使同源染色体上的非等位基因重组。特别注意：重组DNA技术、肺炎双球菌的转化属于广义地基因重组。3.特点：不会改变基因的数量，也不改变基因的结构，只会引起基因的重新组合，产生新的基因型；一般意义上的基因重组，仅发生在有性生殖的过程中。4.意义：产生新的基因型，极大地丰富了变异的来源，对生物的多样性和进化具有重要意义。㈣染色体变异1.染色体的结构变异⑴缺失：染色体上某一区域及其带有的基因一起丢失，从而引起变异的现象（图1）。⑵重复：染色体上增加了某个相同的区域而引起的变异（图2）。⑶倒位：染色体在两个点发生断裂后，产生三个区段，中间的区段发生180º的倒转，与另外两个区段重新接合而引起的变异（图3）。⑷易位：一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，从而引起变异的现象（图4）。2.染色体的数目变异⑴非整倍变异：细胞内个别染色体的增加或减少。如21三体综合征。⑵整倍变异：染色组数目的改变引起。如三倍体无籽西瓜。单倍体：由配子直接发育成的新个体，体细胞中含有本物种配子的染色体数目。特点：植株弱小，一般高度不育。多倍体：由于有丝分裂异常，染色体数目整倍增加。特点是茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大、糖类与蛋白质含量有所增加、发育迟缓，结实率低。㈤可遗传变异的比较与应用1.几种可遗传变异的比较比较基因突变基因重组染色体变异本质基因结构改变，产生新的基因控制不同性状的基因重新组合，产生新的基因型染色体结构改变或者染色体数目改变引起产生复制过程中，基因中脱氧核苷酸的增、减和改变减数第一次分裂时，非同源染色体上的非等位基因自由组合或同源染色体上的非等位基因交叉互换染色体复制后，未形成两个子细胞或配子未经受精作用单独发育成个体或者染色体结构变异特点普遍性、随机性、有害性、低频性、不定向性发生在真核生物有性生殖的过程中，后代中出现一定的性状分离比多倍体植株器官大，养分多，成熟迟，结实少；单倍体植株弱小，高度不育；人体遗传病中会导致严重的遗传病应用人工诱变育种杂交育种单倍体育种和多倍体育种生物的变异专题复习全文共7页，当前为第2页。2.几种育种方法的比较生物的变异专题复习全文共7页，当前为第2页。育种方法原理适用条件优点不足方式杂交育种基因重组本物种具有所需性状操作简单,可得到多种性状组合获得纯种,耗时较长杂交、连续自交和筛选单倍体育种染色体数目的整倍变异选育性状为显性性状时,可显著缩短育种时间操作相对复杂用秋水仙素处理或低温诱导花药离体培养所得的幼苗多倍体育种获得营养物质含量高的品种生长期延长,结实率低用秋水仙素处理或低温诱导染色体数目加倍人工诱变育种人工诱导基因突变各物种暂无所需性状提高基因突变的频率,创造所需基因和性状不一定能获得所需性状；可能失去优良性状；筛选范围大、时间长物理、化学因素诱变基因工程育种DNA重组其他物种具有抗病性状定向改变物种的基因组成操作复杂,技术含量高将目的基因导入受体细胞细胞工程育种细胞重组克服远源杂交不亲和体细胞杂交、细胞重组三、典例解读例1.下列产生可遗传变异的类型中，一般不发生在肺炎双球菌的是（）①基因突变②基因重组③染色体变异④染色单体互换⑤非同源染色体上非等位基因自由组合A.①②③ B.④⑤ C.②③④⑤ D.①②③解析：本题以肺炎双球菌为例，考查变异发生的对象，明确各种变异发生的机理及其原核生物的结构及其繁殖是正确解题的关键。肺炎双球菌为原核生物，无染色体，通过无性生殖的方式繁殖，一般没有染色体变异和基因重组，其变异主要来源于基因突变。答案：C特别提醒：在自然界中，除病毒、原核生物没有染色体，缺乏染色体变异；虽然肺炎双球菌没有有性生殖，但可能通过基因转导而产生基因重组，只是一般条件下，不会发生；对于真核细胞而言，可遗传变异的来源都有基因突变和染色体变异，对于进行有性生殖的真核生物而言，则还有基因重组，且基因重组产生的变异比例最大。例2.人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131Ⅰ治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131Ⅰ对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131Ⅰ可能直接（）A.插入DNA分子引起插入点后的碱基引起基因突变B.替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代解析：本题结合放射性同位素的知识，考查生物的变异，明确各种变异的原因是正确解题的基础。131Ⅰ作为放射性物质，不是碱基的类似物，虽可产生射线，诱发生物变异，但不能插入或替换DNA中的碱基，因此，A、B项错误；由于碘主要集聚于甲状腺滤泡上皮细胞并导致其基因突变，发生在此处的基因突变不能进入到生殖细胞，因而，不能遗传给下一代，D项错误。答案：C例3.生物体内的基因重组（）A.能够产生新的基因 B.发生在受精作用过程中C.是生物变异的根本来源 D.在同源染色体之间可发生生物的变异专题复习全文共7页，当前为第3页。解析：本题考查基因重组的来源及其特点，明确基因重组的机理是正确解题的关键。一般来说，基因重组发生在减数分裂过程中，是非同源染色体自由组合或同源染色体交叉互换所导致；生物变异的根本来源是基因突变。答案：D生物的变异专题复习全文共7页，当前为第3页。例4.已知某物种的一条染色体上依次排列着M、N、O、P、q五个基因，如图列出的若干种变化中，不属于染色体结构发生变化的是（）解析：本题以图示的形式，考查染色体的结构变异，明确染色体结构变异的实质和准确获取图示信息是正确解题的关键。A项基因数目减少是染色体片段缺失所致，B项O基因增多是染色体片段重复所致，C项为基因位置改变是染色体片段倒位所致，三项均属于染色体的结构变异；D项中没有基因数目和位置的改变，只是基因N、O和p变成了它们的等位基因n、o和P，属于基因突变。答案：D例5.下图是甲、乙两种生物的体细胞内染色体情况示意图，则染色体数与图示相同的甲、乙两种生物体细胞的基因型可依次表示为（）A.甲：AaBb乙：AAaBbbB.甲：AaaaBBbb乙：AaBBC.甲：AAaaBbbb乙：AaaBBbD.甲：AaaBbb乙：AAaaBbbb 解析：本题以图示的形式，考查染色体数目的变异，掌握染色体组成与基因的表示方法是正确解题的基础。由图可知：甲生物体细胞内染色体相同的为四条，为四倍体；乙生物体细胞内染色体相同的为三条，为三倍体；故甲、乙两种生物体细胞的基因型可表示为甲：AAaaBbbb；乙：AaaBBb。答案：C知识链接：生物属于几倍体应依其来源确定，具体为：由受精卵发育而来，有几个染色体组就是几倍体；由未经受精的生殖细胞发育而来的个体，无论有几个染色体组都是单倍体；由体细胞发育而来，其倍性与提供体细胞的生物一致。例6.在有丝分裂和减数分裂的过程中不都产生的变异是()A.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变B.非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组C.非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异D.着丝点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解析：本题考查变异的发生时间，明确变异发生的机理是正确解题的关键。在有丝分裂和减数分裂过程中都有DNA的复制，DNA复制时，会发生解旋，导致结构不稳定，可能发生碱基对的增添、缺失或改变，发生基因突变；有可能发生非同染色体片段的交换，导致染色体结构的变异；也可能因为子染色体在移向两极时发生错误，导致染色体数目变异，A、C、D选项都可能发生。但细胞在有丝分裂过程中，没有非同源染色体的自由组合，不会发生基因重组，因此，答案选B。答案：B例7.下列选项是发生在人类的几种遗传病，不能通过显微镜检发现的是()A.先天愚型B.红绿色盲C.猫叫综合征D.镰刀型细胞贫血症生物的变异专题复习全文共7页，当前为第4页。解析：本题结合常见疾病，考查疾病的原因及其特点。先天愚型，即21-三体综合征，是21号染色体多了一条导致，属染色体数目异常；猫叫综合征是5号染色体部分缺失引起，属染色体结构变异，两种疾病都是染色体变异，可通过显微镜检发现。红绿色盲和镰刀型细胞贫血症都是基因突变引起，不能通过镜检发现突变的基因，但镰刀型细胞贫血症可通过显微镜检其血液中的血细胞发现。答案：B生物的变异专题复习全文共7页，当前为第4页。例8.用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体的斑纹基因易位于W染色体上，使雌体都有斑纹。再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代雌蚕都有斑纹，雄蚕都无斑纹。这样有利于去雌留雄，提高蚕丝的质量。这种育种方法所依据的原理是() A.染色体结构的变异B.染色体数目的变化C.基因突变D.基因重组解析：本题以蚕种的选育为话题，考查染色体变异的机理及其特点，准确获取信息、明确变异机理是正确解题的关键。基因从2号染色体移位至W染色体，属染色体的结构变异。答案：A例9.与杂交育种比较，诱变育种的不同之处是（）①能大幅度改良某些性状②能形成新基因③能形成新基因型④一般对个体生存有利A.①② B.①③ C.②③ D.②④解析：诱变育种可以产生新的基因，从而大幅度改良某些性状，不过基因突变一般是有害的，对个体的生存不利。杂交育种不会产生新的基因，但是可以产生新的基因型。答案：A六、跟踪训练1.下列对基因突变的描述正确的是（）A.杂交育种利用的是基因突变 B.为生物进化提供原始材料C.基因突变仅发生在细胞分裂间期 D.只有细胞核基因可发生基因突变2.基因突变对绝大多数个体是不利的，但却是生物进化的重要因素之一”。你认为这一说法（）A.正确。基因突变虽然对多数个体不利，但它为定向的自然选择奠定了基础B.正确。基因突变虽然对多数个体不利，但基因突变的方向与生物进化的方向是一致的C.不正确。因为基因突变不利于个体的繁殖，会导致物种灭绝D.不正确。因为基因突变会导致个体的死亡，不利于生物进化3.以下几种生物性状的产生，来源于同一变异类型的是（）①果蝇的白眼②豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒③八倍体小黑麦的出现④人类的红绿色盲⑤玉米的高茎皱形叶⑥人类的镰刀型细胞贫血症A.①②③ B.④⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤4.下图为高等动物细胞分裂示意图，它不能反映的是()A.发生了基因突变 B.发生了基因重组C.发生了染色体的变异 D.发生了染色体的互换5.下面是某种动物的一个卵细胞染色体组成示意图，下列分析判断错误的是() 生物的变异专题复习全文共7页，当前为第5页。 A.该细胞中的染色体可以看成一个染色体组生物的变异专题复习全文共7页，当前为第5页。 B.该种动物的体细胞中含有4对同源染色体 C.该动物的一个体细胞在有丝分裂中期含有32个DNA分子 D.该动物的一个原始生殖细胞进行减数分裂时，能形成4个四分体6.杂交育种和诱变育种的实质是() A.基因突变B.基因重组和基因突变C.染色体变异D.基因突变和染色体变异7.下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是()①利用杂交技术培育出超级水稻②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒③通过体细胞克隆技术培养出克隆牛④将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉⑤将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因病⑥用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄 A.①③⑤B.①②④C.①④⑤D.①②⑥8.对下列各生物形成原理的解释，正确的是()A.无子番茄的获得是利用了多倍体育种的原理B.培育无子西瓜是利用了单倍体育种的原理C.培育青霉素高产菌株是利用了基因突变的原理D.“多利羊”的获得是利用了杂交育种的原理9.下图中，甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是() A.①→②过程简便，但培育周期长B.②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期 C.③过程常用的方法是花药离体培养D.③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同10.1993年，生物学家利用太空搭载的常规水稻种子做“太空条件下植物突变类型”的课题研究。当年，科学家将这些遨游太空后的种子播种后长出2000多株禾苗，只有其中1株出现与众不同的特性。在此后15年的种植培养过程中，这株水稻的后代发生了变异，有糯化早熟型、长粒型、高粗秆大穗型、小粒型、大粒型等十多个品种，有的植株高达1.8米左右。⑴实验结果表明该变异最有可能是＿＿＿＿，属于＿＿＿＿。⑵通过太空搭载获得新的水稻品种，这种育种方法是＿＿＿＿。与之相比，传统杂交育种的时间较长，其依据的原理是＿＿＿＿。⑶2000多株禾苗