高三生物一轮复习《生物的变异与育种》

生物的变异与进化

1基因重组

2基因突变

3染色体变异

4生物育种方法＝表现型

基因型（内因）＋环境条件（外因）不遗传的变异基因突变基因重组染色体畸变可遗传的变异有丝和减数分裂减数分裂有丝和减数分裂可遗传变异不遗传变异遗传物质是否变化遗传物质发生改变遗传物质不发生改变来源基因突变、染色体畸变和基因重组环境条件改变遗传情况变异能在后代中再次出现变异性状仅限于当代表现应用价值是生物进化的前提，也为人类的生产实践提供了丰富的材料无育种价值，但在生产上可利用优良环境条件来影响性状的表现，以获取高产优质产品(2011·江苏卷)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是(多项选择)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．非同源染色体之间变换一局部片段，导致染色体结构变异D．着丝粒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ACD指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程。一、基因重组受精卵精原细胞卵原细胞（分裂）减数卵子精子受精发育新个体有性生殖的过程思考：1、基因重组发生在什么时期？2、基因重组时染色体的行为？3、假设有n对等位基因位于n对同源染色体上，那么有几种类型配子？重组类型同源染色体上非等位基因的重组非同源染色体上非等位基因间的重组人为导致基因重组(DNA重组)发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期体外与运载体重组，导入细胞内与细胞内基因重组图像示意意义：为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的主要原因之一。思考：1、产生新的基因型/基因？

2、原核生物可以基因重组吗？新策略P115思考.下图表示基因型为AaBb的生物自交产生后代的过程，基因重组发生于（）

AaBb1AB：1Ab：1aB：1ab配子间16种结合方式

子代中有9种基因型子代中有4种表现（9∶3∶3∶1）

A.①B.②C.③D.④①②③④A(2008·宁夏理综，5)以下有关基因重组的表达，错误的选项是A．非同源染色体的自由组合能导致基因重组B．非姐妹染色体的交换可引起基因重组C.纯合体自交因基因重组导致子代性状别离D．同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关

C由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失而引起的基因结构的改变。┯┯┯┯

ＡＴＧＣ

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ＡＴＡＧＣ

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ＡＣＧＣ

ＴＧＣＧ

┷┷┷┷增添替换缺失二、基因突变哪种突变对性状影响最小？如何减小影响？1、基因突变的类型〔3〕生化突变：〔1〕致死突变：〔2〕性状突变：个体活力下降，甚至死亡性状改变影响代谢，导致特定生化功能改变或下降

1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人脸色苍白，四肢无力，是严重的贫血病患者。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀型细胞贫血症。1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀状细胞贫血症患者血红蛋白异常，一条多肽链上的谷氨酸被缬氨酸取代。人类镰刀型贫血病的形成正常异常谷氨酸缬氨酸氨基酸蛋白质DNACTTGAACATGTA突变mRNAGUAGAA

此病是人类在出生数个月以后，出现以智力障碍、脑电波异常、头发细黄、皮肤色浅，等为主要病症的常染色体单基因隐性遗传病。苯丙酮尿症蛋白质消化吸收细胞内苯丙氨酸苯丙酮酸酪氨酸苯丙氨酸羟化酶3.基因突变发生的范围〔1〕真核生物〔有丝分裂、减数分裂、无丝分裂)；〔2〕原核生物〔二分裂〕；〔3〕病毒〔增殖〕。2.基因突变的时间：即DNA复制时主要发生在细胞分裂间期,笔记4.基因突变的原因：物理：X射线、γ射线、紫外线、激光等化学：亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等生物：包括病毒和某些细菌等内部因素：复制偶发错误、碱基组成改变外部因素5.基因突变的特点：1〕普遍性：现象在自然界中广泛存在.2〕随机性：可发生在生物个体发育的任何时期；细胞内不同的DNA分子上；同一个DNA分子的不同部位。3〕不定向性4〕在自然状态下，基因突变频率低(基因突变的频率比较：生殖细胞＞体细胞；分裂旺盛的细胞＞停止分裂的细胞。)5)多害少利6.基因突变对子代的影响：①基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。②如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。7.基因突变对性状的影响不一定改变生物性状8.基因突变的意义产生新基因的途径；生物变异根本来源；生物进化原始材料；可进行诱变育种9.诱变育种

a.非编码区发生突变

b.隐性突变

c.在密码子的简并性范围内突变笔记判定方法(1)选取突变体与其他未突变体杂交，据子代性状表现判断。(2)让突变体自交，观察子代有无性状别离而判断。突变种类显性突变：aa→Aa(当代表现)隐性突变：AA→Aa(当代不表现，一旦表现即为纯合体)笔记思考：1、除了真核生物细胞核DNA可以发生突变，还有哪些DNA复制时也可以突变？2、RNA可以发生突变吗？3、突变改变基因的数目，结构还是染色体数目？细胞质内DNA、原核细胞DNA、病毒DNA更易发生突变只改变基因的结构而产生新基因1、以下有关基因突变的表达，正确的选项是A．不同基因突变的频率是相同的B．基因突变的方向是由环境决定的C．一个基因可以向多个方向突变D．细胞分裂的中期不发生基因突变C(2010·新课标)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B(2011·广东卷)最近，可以抵抗多数抗生素的“超级细菌〞引人关注，这类细菌含有超强耐药性基因NDM1，该基因编码金属内酰胺酶，此菌耐药性产生的原因是(多项选择)()。A．定向突变B．抗生素滥用C.金属内酰胺酶使许多抗菌药物失活D．通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因BC(2010·福建卷)以下图为人WNK4基因局部碱基序列及其编码蛋白质的局部氨基酸序列示意图。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－TB基因突变基因重组1、任何生物都能突变2、任何时间都能突变，发生在体细胞和生殖细胞

多方向性定向性稀有性常见性可逆性

可重复性无害性1、有性生殖中非常普遍2、发生在减数分裂产生生殖细胞时有害性需外界诱因刺激不需外界诱因刺激,自然发生普遍性1、如图为有性生殖过程的图解。基因突变和基因重组均可发生在

A.①③

B.②⑥

C.④⑤

D.③⑥B2、(1)图中为

(2)减数分裂过程中造成B、b不同的原因有

造成B、b不同的根本原因。〔3〕假设为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，那么只能是造成的；

次级精母细胞或第一极体基因突变交叉互换基因突变基因突变三、染色体变异概念：光学显微镜可见的染色体结构的改变和数目的增减。染色体结构的改变：缺失、重复、倒位、易位染色体数目的改变：个别染色体增减染色体成倍增减类型

与基因突变的区别基因突变：染色体上某一个位点上基因的改变，光学显微镜下不可见。如XO、XXY、XYY、21三体综合征〔一〕染色体结构变异

概念：染色体结构的改变，使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。缺失：染色体中某一片段的缺少，片段上的基因也随之减少。重复：染色体中增加了某一片段。倒位：染色体中某一片段的位置颠倒了1800。易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。〔注意与交叉互换的区别〕与基因突变中的缺失的区别？对应病例见新策略P122交叉互换与易位的区别biibba12AAaBBbbBacdefhjkml思考：染色体结构变异对生物性状及个体的影响？性状改变，多数变异不利，甚至死亡(易错高考题)染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。以下图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。那么以下有关表达正确的选项是A．甲可以导致戊的形成B．乙可以导致丙的形成C．甲可以导致丁或戊两种情形的产生D．乙可以导致戊的形成D个别染色体数目的增加或减少染色体组成倍的增加或减少正常增多减少〔二〕染色体数目的变异整倍体变异非整倍体变异〔二〕染色体数目变异：1、非整倍体变异:细胞内个别染色体的增加或减少。1)增加：如21三体综合征2)减少：如性腺发育不良21三体综合征〔先天愚型〕，患者比正常人多一条染色体------21号染色体是三条，其病症表现为智力低下，身体发育缓慢等。性腺发育不良〔Turner综合征〕，女性患者少了一条X染色体，外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。〔1〕染色体组细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组染色体。2.整倍体变异：以染色体组的形式成倍地增加或减少减数分裂雄性果蝇一个染色体组另一个染色体组A．一个染色体组中不含同源染色体。B．一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。C．一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。〔不考虑XY染色体差异〕D.二倍体生物生殖细胞中所含有的一组染色体〔2〕染色体组的符合条件：例1：一个染色体组是指：A.来自父方或者母方的全部染色体B.所有生殖细胞的全部染色体C.二倍体生物配子内的全部染色体D.体细胞中形态、结构彼此不相同的染色体组合C例3.有三种生物个体它们的基因型分别是AaaBBbccc、Abcd、AaBbCC，这三种生物体细胞内含有染色体组的数目分别是：甲含有:＿＿＿乙含有:＿＿＿丙含有:＿＿＿3个2个1个判断标准是:细胞内形态相同的染色体有几条，那么含有几个染色体组.312判断标准是：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，那么有几个染色体组。例2.如下图的三种细胞内各含有几个染色体组呢?〔3〕如何确认染色体组乙丙甲A.a.BbCCCaAaBbBCCAbCd例4.韭菜细胞共有32条染色体，有8种形态，那么韭菜的体细胞中含有几个染色体组呢？4判断标准是:染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。〔1〕细胞中含有一个染色体组的是

图。〔2〕细胞中含有两个染色体组的是

图。〔3〕细胞中含有三个染色体组的是

图。〔4〕细胞中含有四个染色体组的是

图。AaaBBbABCDAAaaBbbbAAbbABCDEFGHDGCHABEF〔4〕与染色体组相关的几个概念两看一看：二看：受精卵发育生物体生殖细胞

(配子)发育生物体二倍体或多倍体一定是单倍体(不管有几个染色体组)受精卵发育生物体两个染色体组三个或三个以上染色体组二倍体多倍体〔1〕如何区分单倍体、二倍体、多倍体？例6.以下属于单倍体的是()。A、二倍体种子长出的幼苗B、四倍体的植株枝条扦插长成的植株C、六倍体小麦的花粉离体培养成的幼苗D、用鸡蛋孵化出的小鸡例5.用花药离体培养法得到马铃薯单倍体植株,当它进行减数分裂时,能观察到染色体两两配对的现象,共有12对.据此判断该马铃薯是().A.二倍体B.三倍体

C.四倍体D.六倍体CC

生物体细胞染色体组数体细胞染色体条数配子染色体条数几倍体生物单倍体染色体组数

玉米10二

水稻24二马铃薯242小麦64222012121448四21六3单倍体多倍体自然条件：人工条件：自然条件：人工条件：一般由未受精的卵细胞发育而来。常用花药离体培养法。由于外界环境条件的剧变，影响了细胞分裂时纺锤体的形成而使染色体数目加倍产生的。秋水仙素〔常用且最有效〕处理萌发的种子或幼苗，影响了细胞分裂时纺锤体的形成而使染色体数目加倍产生的。〔2〕单倍体和多倍体的形成例8.以下有关水稻的表达，错误的选项是〔〕。A.二倍体水稻含有两个染色体组。B.二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大。C.二倍体体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含有三个染色体组。D.二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗米粒小。例7.某一些地区一些玉米植株比一般玉米植株健壮，果穗大、子粒多，因此这些植株可能是〔〕。A．单倍体B．一倍体Ｃ．二倍体Ｄ．多倍体D植株弱小，一般高度不育。多倍体植株的特点：茎杆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质丰富，但是发育缓慢结实率低D单倍体植株的特点：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畸变实质基因结构的改变(碱基对的增添、缺失或替换)基因的重新组合，产生多种多样的基因型染色体结构或数目变化引起基因数量或排序改变类型自发突变、人工诱变基因自由组合、交叉互换、转基因染色体结构、数目变异时间细胞分裂间期减数第一次分裂前期或后期细胞分裂过程中适用范围任何生物均可发生真核生物进行有性生殖产生配子时真核生物核遗传中发生产生结果产生新的等位基因，但基因数目未变只改变基因型，未产生新的基因可引起基因“数量”上的变化意义生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料形成多样性的重要原因，对生物进化有十分重要的意义对生物进化有一定意义育种应用诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种实例青霉菌高产菌株的培育豌豆、小麦的杂交三倍体无籽西瓜及八倍体小黑麦的培育1、一母生九仔，连母十个样2、高产量青霉菌株3、第一位镰刀型贫血症4、黄圆与绿皱的F2代四种表现型9：3：3：15、同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换6、抗虫棉7、无籽西瓜9、猫叫综合症10、21三体综合症11、禽流感爆发12、肺炎双球菌转化试验13、雄蜂15、单倍体小麦17、产胰岛素的南瓜18.基因型为AAB的个体基因突变基因重组染色体畸变【训练】下面描述的生物变异属于可遗传的变异且生物界各种生物都有可能产生的是()。①长在边际的玉米比田中心的玉米粗壮产量高②流感病毒有几百个变种，且新亚种不断产生③“R型活菌＋加热杀死的S型菌〞后代产生S型活菌④果蝇的白眼⑤豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒⑥人类的红绿色盲⑦人类的镰刀型细胞贫血症⑧猫叫综合征⑨高山草甸多倍体植物居多A．②③⑥⑦ B．①③⑥⑦⑧C．②④⑥⑦ D．⑤⑧⑨C四、生物育种方法中国的荔枝主要分布在南方广东、广西、福建、台湾等地。尤其是广东地区，栽培面积占全国的70％。其中，增城“西园挂绿〞至为珍贵，被称为“荔枝之王〞。“西园挂绿〞外壳红中带绿，四分微绿六分红，每个荔枝都环绕有一圈绿线，果肉洁白晶莹，清甜爽口，挂齿留香，风味独特。植物育种的方法在荔枝的性状控制中，D〔无绿线〕对d〔有绿线〕显性，T〔有甜味〕对t〔无甜味〕显性。现有两株普通荔枝，一株的基因型是DDTT，另一株的基因型是ddtt。据题答复：〔一〕、假设你是育种专家，能否利用普通荔枝得到“西园挂绿〞〔ddTT〕？请简要介绍你的育种方案。典型例题讲解

Ｐ无绿有甜味有绿无甜味DDTTddttＦ１

无绿有甜味

DdTtＦ２无绿甜无绿无甜绿甜绿无甜ddTT绿甜ddTtddTTddTt绿甜ddTT绿甜绿甜绿无甜ddTtddTT杂交自交选优自交F3选优思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？方案一：杂交育种假设现有长毛立耳猫〔BBEE〕和短毛折耳猫〔bbee〕，你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫〔BBee〕？写出育种方案〔图解〕长毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫试一试：动物育种的方法BbeeＦ１Ｆ２长毛立耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳BbEe长毛立耳BbEe长立长折短立短折BBeeBBeeBbeebbeebbee长折短折长折长折短折杂交F1间交配选优测交ＰF3长折短折依据原理：常用方法：优点：缺点：杂交育种杂交育种是利用基因重组的原理，一般发生在有性生殖的减数分裂过程中。微生物一般不能进行减数分裂，因此一般不用杂交育种的方法对微生物进行育种思考：1、杂交育种能否用于微生物育种？2、还有其它育种方法吗？γ射线ＰDDTT无绿甜

ddTT绿甜γ射线Ｐddtt绿无甜ddTT绿甜或方案二：诱变育种依据原理：常用方法：优点：缺点：诱变育种应用应用：①农作物新品种的培育新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点。如“黑农五号〞大豆，产量提高了16%，含油量比原来提高了2.5%。

在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。②用于微生物育种例如青霉素的选育。1943年从自然界别离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌屡次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已到达50000～60000单位/mL。还有其他方法吗？第一年第二年方案三：单倍体育种选取绿甜（ddTT）即为所需类型

绿甜Ｐ无绿有甜味有绿无甜味DDTTddttＦ１

无绿有甜味

DdTt花药离体培养DTDtdTdt

单倍体秋水仙素诱导染色体加倍纯合体DDTTDDtt

ddTTddtt3、单倍体育种原理优点方法缺点思考：四倍体生物的配子经过花药离体培养得到的单倍体植株可育吗？可育〔二〕为了改进“西园挂绿〞，增城领导欲招聘高级育种工程师一名。要求在不改变“西园挂绿〞原有外观品质的前提下把“西园挂绿〞改进为无核、果大、糖分含量多。假设你前往应聘，该怎样设计育种方案？

方案提示：借鉴三倍体无子西瓜的育种方式〔多倍体育种〕4、多倍体育种原理优点方法缺点同源多倍体异源多倍体四倍体西瓜，染色体组来自一个物种八倍体小黑麦，由2个或2个以上的物种杂交，杂种自然加倍或人工加倍形成〔三〕荔枝介壳虫害严重影响了“西园挂绿〞的产量，以前果农常采用喷洒农药、放养寄生蜂等方法来防治。如今科学家在一种细菌体内找到了它的抗性基因〔L〕，请设计育种方案来有效减轻荔枝介壳虫危害。提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种。导入增殖、表达方案提示：转基因技术结合提取原理方法缺点优点转基因技术

类别

转基因技术

原理常用方法

优点

缺点基因重组杂交→自交→选优集优耗时长基因突变，染色体畸变人工诱变，选育染色体畸变花药离体培养，再秋水仙素处理明显缩短育种年限技术复杂染色体畸变用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗果实