2021新高考生物二轮总复习学案第11讲变异和进化

第11讲变异和进化重做真题感悟考情1.(2020山东,4)人体内一些正常或异常细胞脱落破碎后,其DNA会以游离的形式存在于血液中,称为cfDNA;胚胎在发育过程中也会有细胞脱落破碎,其DNA进入孕妇血液中,称为cffDNA。近几年,结合DNA测序技术,cfDNA和cffDNA在临床上得到了广泛应用。下列说法错误的是()A.可通过检测cfDNA中的相关基因进行癌症的筛查B.提取cfDNA进行基因修改后直接输回血液可用于治疗遗传病C.孕妇血液中的cffDNA可能来自于脱落后破碎的胎盘细胞D.孕妇血液中的cffDNA可以用于某些遗传病的产前诊断解读以利用检测血液中的cfDNA和cffDNA进行癌症早期筛查和遗传病产前诊断为情境,考查DNA测序技术在临床实践中的应用,引导考生树立健康生活观,体现了考查的基础性、综合性、应用性。2.(2020山东,6)在细胞分裂过程中,末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定,其姐妹染色单体可能会连接在一起,着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构,如右图所示。若某细胞进行有丝分裂时,出现“染色体桥”并在两着丝点间任一位置发生断裂,形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异,关于该细胞的说法错误的是()A.可在分裂后期观察到“染色体桥”结构B.其子细胞中染色体的数目不会发生改变C.其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段D.若该细胞基因型为Aa,可能会产生基因型为Aaa的子细胞解读以在细胞分裂过程中出现的特殊结构为情境,综合考查细胞分裂和染色体变异等方面的知识,体现了考查的基础性、综合性、应用性和创新性。3.(2020山东,17)下图表示甲、乙两种单基因遗传病的家系图和各家庭成员基因检测的结果。检测过程中用限制酶处理相关基因得到大小不同的片段后进行电泳,电泳结果中的条带表示检出的特定长度的酶切片段,数字表示碱基对的数目。下列说法正确的是()A.甲病的致病基因位于常染色体上,乙病的致病基因位于X染色体上B.甲病可能由正常基因发生碱基对的替换导致,替换后的序列可被MstⅡ识别C.乙病可能由正常基因上的两个BamHⅠ识别序列之间发生碱基对的缺失导致D.Ⅱ4不携带致病基因、Ⅱ8携带致病基因,两者均不患待测遗传病解读以电泳图结合家系图这种新颖的情境,综合考查遗传规律、遗传病类型、基因突变类型、限制酶识别特点、产前诊断等知识,体现了考查的基础性、综合性、应用性和创新性。4.(2019海南,11)下列有关基因突变的叙述,正确的是()A.高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中B.基因突变必然引起个体表现型发生改变C.环境中的某些物理因素可引起基因突变D.根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的5.(2018全国Ⅰ理综,6)某大肠杆菌能在基本培养基上生长。其突变体M和N均不能在基本培养基上生长,但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断,下列说法不合理的是()A.突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失B.突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的C.突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到XD.突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移解读该题以突变体筛选为背景,考查微生物遗传变异、基因重组和突变体筛选等核心概念,生物学基本概念构成了学科基本框架,对于生物学学科核心素养培育至关重要,也是落实生命观念核心素养的关键所在。梳理网络强基固本构建网络——填一填A,B,C,D,E,F,G,H。

应知应会——记一记1.基因突变是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料,是新基因产生的途径。2.基因重组的类型包括自由组合(减数第一次分裂后期)和交叉互换(四分体时期)。3.生物进化的实质是种群基因频率(而不是基因型频率)的改变。4.物种形成的三个基本环节是突变和基因重组、自然选择、隔离。5.隔离包括地理隔离和生殖隔离,隔离是物种形成的必要条件,生殖隔离是新物种形成的标志。概念辨析——判一判1.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。()2.低温可抑制染色体着丝点分裂,使子染色体不能分别移向两极,导致染色体加倍。()3.三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。()4.生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素。()5.自然选择决定了生物变异和进化的方向。()6.外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向。()7.一般来说,基因频率高的基因所控制的性状更适应环境。()8.物种的形成可以不经过隔离。()9.长期使用农药后,害虫会产生很强的抗药性,这种抗药性的产生是因为农药诱导害虫产生了抗药性突变。()核心考点能力突破考点1生物变异的类型及特点热考内容练析考向一三种可遗传的变异类型和特点

1.(2020山东临沂4月一模)果蝇的基因P发生突变后,转录出的mRNA长度不变,但翻译出肽链的氨基酸数目只有正常肽链的3/4。下列原因分析正确的是()A.该基因突变可能是碱基对的缺失B.该基因突变后转录形成的mRNA可能含有两个或多个终止密码子C.该基因突变可能导致起始密码的位置发生了向前移动D.该基因突变可能导致mRNA无法与核糖体正常结合2.(2020山东日照4月一模)(多选)关于生物体性染色体的起源有两种假说:同源假说和非同源假说。同源假说认为性染色体是同形染色体部分转移至同源染色体所致(如图所示)。下列生物学事实支持同源假说的是()A.X染色体上存在部分重复基因B.减数分裂时X、Y染色体存在联会现象C.果蝇的性别决定实际上不取决于细胞内是否存在Y染色体D.人类女性体细胞内的两条X染色体中,有一条发生凝集而失活规律总结三种可遗传变异相关问题分析策略(1)关于“互换”问题。同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,属于基因重组;非同源染色体之间的互换,属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失”问题。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异;DNA分子上若干碱基对的缺失属于基因突变。(3)关于变异的水平问题。基因突变、基因重组属于分子水平的变化,光学显微镜下观察不到;染色体变异属于细胞水平的变化,光学显微镜下可以观察到。考向二变异类型的判定

3.(2020山东滨州三模)T4噬菌体有野生型和甲、乙、丙三种突变型,甲、乙、丙独立感染大肠杆菌时均无法增殖。不同的突变型噬菌体成对组合同时感染大肠杆菌时,两种噬菌体在大肠杆菌细胞内产生的蛋白质可以共用;两个噬菌体的DNA会有类似真核生物有性生殖中遗传物质交叉互换的过程(如图)。实验发现,甲与乙同时感染大肠杆菌产生了子代噬菌体;甲与丙同时感染大肠杆菌大多数情况下不能产生子代噬菌体,但偶尔也会产生子代噬菌体。基于上述事实作出的推断不合理的是()A.甲、乙突变体是由不同基因突变形成的B.甲、丙突变体产生的蛋白质不能相互弥补缺陷C.甲、丙的相应突变基因是由不同基因突变而来D.甲、丙突变体的DNA之间偶尔发生片段的交换4.(2020山东济宁3月一模)图甲表示某动物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。若只考虑图中字母所表示的基因,下列叙述正确的是()A.该卵原细胞形成的第一极体的基因型为aeDB.甲中基因E与e的分离发生在有丝分裂后期C.形成乙的次级卵母细胞中不存在同源染色体,但存在等位基因D.甲形成乙的过程中发生了基因突变或染色体结构变异规律总结染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析(1)染色体易位与交叉互换染色体易位交叉互换图解区别位置发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体间原理染色体结构变异基因重组观察可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到(2)染色体结构变异与基因突变的判断考向三癌细胞的特点及癌症防治

5.(2020山东一模)癌症是威胁人类健康的疾病之一,目前某些防癌疫苗已经投入临床使用。下列相关说法错误的是()A.癌细胞表面出现异常的抗原B.在某部位发现的癌细胞可能并不来源于该部位C.同种癌症的癌细胞基因组一定产生相同的突变D.防癌疫苗可预防病毒致癌因子引起的细胞癌变6.(2020山东泰安4月一模)(多选)二甲双胍(Met)是广泛应用于临床的降血糖药物,近年来发现它也可降低肿瘤发生的风险。为探究Met对肝癌细胞增殖的影响,用含不同浓度Met的培养液培养肝癌细胞,结果如图1所示。用流式细胞仪测定各组处于不同时期的细胞数量,结果如图2所示。下列说法正确的是()A.细胞发生癌变的根本原因是原癌基因或抑癌基因发生突变B.图1实验的自变量是二甲双胍(Met)的浓度和处理时间C.由图2结果可推测二甲双胍(Met)可将肝癌细胞的增殖阻滞在S期D.由实验结果可推测Met通过抑制DNA复制进而抑制肝癌细胞的有丝分裂题图分析据图1分析可知,Met的浓度越高,细胞增殖存活率越低,处理时间越长,细胞增殖存活率也越低,说明二甲双胍(Met)的浓度越高、处理时间越长,对肝癌细胞增殖的抑制作用越强;据图2分析,与对照组相比,两种Met浓度处理后的G1期的细胞都增多了,而S期、G2期和M期的细胞都减少了,说明Met可将肝癌细胞的增殖阻滞在G1期。辨清易错易混1.分析基因突变本质时的4个易错易混点(1)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对的替换、增添和缺失,基因的数目和位置并未改变。(2)基因突变不等于DNA中碱基对的替换、增添和缺失。①基因是有遗传效应的DNA片段,不具有遗传效应的DNA片段也可发生碱基对的替换、增添和缺失。②有些病毒(如SARS病毒)的遗传物质是RNA,RNA中碱基的替换、增添和缺失引起病毒的性状发生改变,广义上也称基因突变。(3)生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高,这是因为原始的生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。(4)基因突变一定会导致基因结构的改变,但不一定引起生物性状的改变。2.有关基因重组的3个易错易混点(1)自然条件下,基因重组发生的时间是减数第一次分裂后期和四分体时期,而不是发生在受精作用发生时。(2)交叉互换不等于易位。交叉互换发生在减数分裂四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间的等位基因的交换属于基因重组;易位发生在非同源染色体之间,属于染色体结构变异。(3)基因重组在人工操作下也可以实现,如基因工程发生了基因重组。考点2生物进化与生物多样性热考内容练析考向一进化的实质与物种形成的过程

1.(2020山东青岛5月一模)细胞色素c为生物氧化过程中的电子传递体,有利于细胞对氧气的利用。其有104个氨基酸,分子结构相对保守。据测算,它的氨基酸序列每2000万年才发生1%的改变。如表是部分生物与人的细胞色素c氨基酸序列的差异。下列有关说法错误的是()生物名称黑猩猩猕猴鸡响尾蛇金枪鱼果蝇酵母菌氨基酸差异/个011314212744A.可以利用细胞色素c的差异来推断不同生物种类亲缘关系的远近B.不同细胞色素c差异的根本原因是控制其合成的DNA序列不同C.细胞色素c分子可以作为组织缺氧治疗的急救用药和辅助药物D.细胞色素c分子进化相对保守说明其基因结构稳定性比较高规律总结对物种和进化标准的判断技巧(1)判断两个种群是否属于同一物种的标准是看它们之间是否存在生殖隔离,若存在生殖隔离,则一定是两个物种。(2)判断种群是否进化的标准是看其基因频率是否发生了变化,若种群基因频率没有发生变化,则种群没有发生进化。考向二基因型频率和基因频率的计算

2.某植物的抗性(R)对敏感(r)为显性,下图表示甲、乙两个地区在T1和T2时间点,RR、Rr和rr的基因型频率。下列叙述正确的是()A.甲地区基因型频率变化更大,T2时刻产生了新的物种B.T2时刻,乙地区该植物种群中R基因的频率约为20%C.突变率不同是导致甲、乙地区基因型频率不同的主要原因D.据图可知,生物进化的实质是种群基因型频率的改变3.(2020山东烟台4月一模)某种螳螂的体色褐色对绿色为显性。在某地区释放一群人工饲养的螳螂,这群螳螂中,褐色约占90%,而其中杂合子的比例为77%。第二年在该地区对该种螳螂进行调查,发现褐色下降至80%。第三和第四年的调查结果都与上一年相似。以下分析正确的有()A.被释放的群体中,显性基因频率约55%B.第二年褐色比例下降的原因是原野生螳螂种群隐性基因频率很高C.该地区绿色较褐色更有利于螳螂生存D.连续两年的调查,初步证明体色的显性和隐性基因频率相对稳定不变规律总结基因频率、基因型频率计算类试题的解题策略(1)常染色体上的基因与X染色体上的基因计算公式不同。若某基因在常染色体上,则基因频率=种群内某基因总数种群个体数×2×100%;若某基因只出现在X染色体上,则基因频率=种群内某基因总数(2)一定要关注“种群足够大、无突变、无迁入迁出、无自然选择(基因型不同的个体生活力应相同)、随机交配”等遗传平衡的条件,才能使用遗传平衡定律。(3)在种群内各种基因型的频率达到遗传平衡时,才能运用达到遗传平衡后的“基因频率和基因型频率均不改变”的结论。辨清易错易混1.有关生物进化概念的3个易错易混点(1)物种与种群:一个物种可以形成多个种群,一个种群必须是同一物种。同一物种的多个种群间存在地理隔离。(2)突变与基因突变:“突变”不是基因突变的简称,“突变”包括“基因突变”和“染色体变异”。(3)抗药个体不是农药诱导产生的:在喷施农药之前,害虫中就存在抗农药的突变个体,喷施农药仅杀灭不抗药的个体,抗药的个体存活下来,农药不能使害虫产生抗药性变异,只是对具有抗药性变异的个体进行了选择。2.有关隔离、物种形成与进化关系的3个易错易混点(1)物种的形成不一定都需要经过地理隔离,如采用人工诱导的方法获得的多倍体。(2)生物进化不一定导致物种的形成:①生物进化的实质是基因频率的改变,这种变化可大可小,不一定会突破物种的界限,引发生殖隔离,即生物进化不一定导致新物种的形成;②新物种一旦形成,则说明生物肯定进化了。(3)物种形成与隔离的关系:物种的形成不一定要经过地理隔离,但必须要经过生殖隔离。3.有关“新物种”的2个易错易混点(1)与原物种间已形成生殖隔离(两者不能相互交配或能交配但后代不育)。(2)物种必须是可育的。如三倍体无子西瓜、骡子均不可称为“物种”,因为它们均是“不育”的,而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是“新物种”,因它与二倍体西瓜杂交产生的子代(三倍体西瓜)不育,意味着二者间已产生生殖隔离。第11讲变异和进化重做真题·感悟考情1.B解析癌症的发生是原癌基因和抑癌基因发生基因突变的结果,可通过检测cfDNA中的相关基因进行筛查,A项正确;cfDNA以游离的形式存在于血液中,进行基因修改后直接输回血液无法发挥其功能,B项错误;胎盘细胞来自胚胎,其DNA可进入孕妇血液中形成cffDNA,可以用于某些遗传病的产前诊断,C、D两项正确。2.C解析由题干可知,姐妹染色单体连接在一起,着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构,因此可在分裂后期观察到“染色体桥”结构,A项正确;进行有丝分裂时,“染色体桥”在两着丝点间任一位置发生断裂,形成的两条子染色体移到细胞两极,因此其子细胞中染色体的数目不发生改变,B项正确;姐妹染色单体连接在一起,着丝点分裂后出现“染色体桥”结构,其子细胞中染色体上不会连接非同源染色体片段,C项错误;姐妹染色单体形成的“染色体桥”结构在分裂时,在两着丝点间任一位置都可能发生断裂,形成的两条子染色体中一条子染色体可能携带有2个相同基因,移到细胞一极,若该细胞基因型为Aa,可能会产生基因型为Aaa的子细胞,D项正确。3.CD解析由甲病遗传系谱图可知,该病为常染色体隐性遗传病,由乙病电泳图可知,该家系中4个个体都含有致病基因,因此可判断乙病致病基因位于常染色体上,A项错误;由甲病电泳图可知,Ⅰ1和Ⅰ2经酶切电泳后有3种条带,而Ⅱ3却只有1种条带,说明变异后不再被限制酶MstⅡ识别切割,B项错误;由乙病电泳图可知,表现型正常的Ⅰ5基因酶切电泳条带有两种,患者Ⅰ6和Ⅱ7的基因被酶切电泳后只有1种条带,且条带碱基对数减少,可判断乙病可能由正常基因上的两个BamHⅠ识别序列之间发生碱基对的缺失导致,C项正确;由电泳图可知,Ⅱ4与Ⅱ3电泳条带完全不同,可判断Ⅱ4不携带致病基因且不患待测遗传病,Ⅱ8与Ⅰ5电泳条带相同,可判断Ⅱ8携带致病基因且不患待测遗传病,D项正确。4.C解析基因突变具有随机性,基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期,也可以发生在不同的细胞、细胞内不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位,A项错误;由于密码子的简并性,若基因突变后编码的氨基酸不变,则个体表现型不变,B项错误;诱发生物发生基因突变并提高突变频率的物理因素中有紫外线、X射线及其他辐射等,C项正确;根细胞只能进行有丝分裂,不能进行减数分裂,减数分裂过程中发生的基因突变可通过有性生殖传递给后代,D项错误。5.C解析由题意知,大肠杆菌X是由大肠杆菌M和N突变而来,大肠杆菌X既可以自身产生氨基酸甲,也可以产生氨基酸乙,而突变体M不能产生氨基酸甲,突变体N不能产生氨基酸乙。所以,将两个突变体单独在基本培养基中培养都不能生存。将它们在既含氨基酸甲又含氨基酸乙的培养基中培养,两种突变体都可以生存。然后本题的思路转移到了证明DNA是遗传物质的经典实验之一——肺炎双球菌的转化实验中,突变体M和突变体N可以通过基因转移获得正常的基因,从而恢复到了突变前的菌株X,细胞中的遗传物质是DNA而不是RNA,即促使两种突变体转化成菌种X的不是RNA,而是遗传物质DNA。梳理网络·强基固本构建网络——填一填A.碱基对增添、缺失和替换B.原基因的等位基因C.减数第一次分裂的四分体时期和后期D.产生了新的基因型,没有产生新基因E.缺失、易位、倒位、重复F.突变和基因重组G.基因频率的改变H.隔离概念辨析——判一判1.×2.×3.√4.×5.×6.√7.√8.×9.×核心考点·能力突破考点1生物变异的类型及特点1.B解析由于基因P发生突变以后,转录的mRNA长度不变,所以应该是发生了碱基对的替换,A项错误;mRNA长度不变,但翻译出肽链的氨基酸数目只有正常肽链的3/4,很有可能是提前出现了终止密码子,因此突变后造成转录形成的mRNA可能含有两个或多个终止密码子,B项正确;起始密码子的位置向前移动会导致肽链的长度变长,C项错误;mRNA无法与核糖体正常结合则不会有多肽链产生,D项错误。2.AB解析同源染色体上可能携带完全相同的基因,经过这种变化后,X染色体上可能出现重复基因,A项正确;X、Y染色体虽然形态、大小有明显差异,但在减数第一次分裂前期,仍和其他同源染色体一样正常联会,B项正确;果蝇为XY型性别决定,但实际上不取决于细胞内是否存在Y染色体,不能支持同源假说,C项错误;人类女性体细胞内的两条X染色体中,有一条发生凝集而失活,不能支持同源假说,D项错误。3.C解析甲与乙同时感染大肠杆菌,产生了子代噬菌体,表明甲、乙中的相应突变基因之间的关系应为不同基因,因为它们表达的蛋白质可以相互弥补缺陷,从而实现产生子代的能力,A项正确;甲与丙同时感染大肠杆菌,大多数情况下不能产生子代噬菌体,表明两突变体产生的蛋白质不能相互弥补缺陷,故可推测甲、丙的相应突变基因是由同一基因突变来的,B项正确,C项错误;甲与丙同时感染大肠杆菌后,偶尔也会产生子代噬菌体,原因可推测是两个突变体的DNA之间发生片段的交换,使得其中一个噬菌体的DNA拥有了全部的正常基因,从而可以产生后代,D项正确。4.C解析该卵原细胞形成的第一极体的基因型为aaeeDd,A项错误;甲中基因E与e在有丝分裂后期不分离,B项错误;形成乙的次级卵母细胞中不存在同源染色体,因为由图上可知,存在交叉互换,故有等位基因,C项正确;甲形成乙的过程中发生了基因重组,D项错误。5.C解析癌细胞细胞膜表面会出现特有的蛋白,如甲胎蛋白和癌胚抗原,成为异常抗原,A项正确;癌细胞具有容易扩散和转移的特点,故某部位发现的癌细胞可能并不来源于该部位,B项正确;基因突变具有不定向性的特点,故同种癌症细胞基因组的突变可能会不一样,C项错误;防癌疫苗可激发免疫系统识别和清除癌细