【高中生物】变异、育种及进化的知识点

【高中生物】变异、育种及进化的知识点

专题汇总

一、生物的变异

（1）生物变异的类型

（2）三种可遗传变异的比较

项目基因突变基因重组染色体变异

少伽灿来死后4枷自然状态下能进行有性生殖的吉访4物，

生物种类所有生物牛物真核生物

适用范围

生殖方式5匹生殖、自在生有性生殖无性生殖、有性生殖

殖

（3）三种可遗传变异的判断

类型自然突变、诱发突变交叉互换、自由组合染色体结构变异、染色体数目变异

原因DNA复制（有丝分裂间减数分裂时非同源染色体内外因素影响使染色体结构出现

期、减数分裂第一次分上的非等位基因自由组合异常，或细胞分裂过程中，染色体

裂的间期）过程出现差或同源染色体的非姐妹染的分开出现异常

错色单体间发生交叉互换

实质产生新的基因（改变基产生新的基因型（不改变基基因数目或基因排列顺序发生改

因的质，不改变基因的因的质，一般也不改变基因变（不改变基因的质）

量）的量，但转基因技术会改变

基因的量）

关系基因突变是生物变异的根本来源，为基因重组提供原始材料。三种可遗传变异都为生

物进化提供了原材料

（4）染色体组和基因组

染色体组：细胞中的一组非同源染色体，它们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。

其特点：

①一个染色体组中所含的染色体大小、形态和功能各不相同。

②一个染色体组中不含有同源染色体，当然也就不含有等位基因。

③一个染色体组中含有控制该物种生物性状的一整套基因。

④二倍体生物的生殖细胞中所含有的一组染色体可看成一个染色体组。

⑤不同种的生物，每个染色体组所包括的染色体数目、形态和大小是不同的。

基因组：一般的定义是二倍体生物的单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是二倍体生

物的单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。

对二倍体生物而言，基因组计划则为测定单倍体细胞中全部DNA分子的脱氧核甘酸序列，有性

染色体的生物其基因组包括一个染色体组的常染色体加上两条性染色体。

没有性染色体的生物其基因组与染色体组相同。

（5）单倍体和多倍体的比较

单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。

多倍体由合子发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组。

对于体细胞中含有三个染色体组的个体，是属于单倍体还是三倍体，要依据其来源进行判断：

若直接来自配子，就为单倍体；若来自受精卵，则为三倍体。

二、生物变异在育种中的应用

（1）常见的几种育种方法的比较

项目杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种

原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异

常用①杂交一自交一选辐射诱变等花药离体培养，然后用秋秋水仙素处理萌发

方法优一自交；②杂交一水仙素处理使其加倍，得的种子或幼苗

杂种到纯合体

优点使位于不同个体的可提高变异频率或出明显缩短育种年限器官巨大，提高产

优良性状集中在一现新的性状，加速育种量和营养成分

个个体上进程

缺点时间长，需及时发现有利变异少，需大量处①技术复杂；②与杂交育适用于植物，在动

优良性状理实验材料，具有不定种相结合物中难于开展

向性

（2）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

单一性状无一有基因工程基因重组能产生人胰岛素的大肠杆菌

加热杀死的S型肺炎双球菌对R型的转化

有一无诱变育种基因突变太空椒等太空植物

高产青霉素菌株

少一多多倍体染色体三倍体无子西瓜

育种变异

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：

a.个体水平上：运用杂交育种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。

b.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。

c.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。

三、基因频率及基因型频率的计算

（1）基因频率的计算方法

①定义法：根据定义''基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例”，基因频率=

②基因位置法：若某基因在常染色体上，则基因频率=

若某基因只出现在X染色体上，则基因频率=

O

③借助基因型频率：若基因在常染色体上，则该对等位基因中，显（或隐）性基因的频率=显

（或隐）性纯合体基因型频率+1/2杂合体基因型频率。

（2）由基因频率求基因型频率的方法

哈迪―温伯格公式法.

在一个有性生城的自然种群中，当种群较大，种群内个体间的交配是随机的，没有突变发生、

新基因加入和自然选择时，存在以下公式(p+q)2=p2+2pq+q2=l。

其中P代表一个等位基因的频率，q代表另一个等位基因的频率，P2代表一个等位基因纯合体

(如AA)的频率，2Pq代表杂合体的频率，q2代表另一个纯合体(aa)的频率。

四、现代生物进化理论

(1)基础理论：

(2)物种形成的方式：

①物种的形成主要为渐变式。

曜壁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，一旦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。

生物的变异与进化

《重点、难点解析及知识扩展》

本单元的重点内容有：基因突变的概念、特征、意义，人工诱变在育种上的应用。染色体

组的概念，单倍体和多倍体及其特点，染色体倍性变化在育种上的应用。现代生物进化的基本

理论。

一、生物的变异

(一)基因突变

1.基因突变的概念

⑴某个基因内部可遗传结构(外元)的改变

⑵实质是DNA分子片段中碱基对的置换、缺失或增添

⑶广义上包括染色体畸变；狭义上专指点突变。

⑷按照基因结构改变的类型分类如下

2、基因突变的特征

⑴随机性：发生突变的个体、部位、基因、时间都是随机的

⑵稀有性：自然突变率极低，但相当稳定；不同基因的突变率差异大

基因表型效应测定配子数突变配子数突变率1/1000

R粒色554786273492

I抑制颜色形成26539128106

Pr紫色647102711

Su非甜粒167873642.4

⑶多方向性：形成一系列异质性等位基因

⑷可逆性：正向突变与回复突变

⑸多害性：往往打破生物对环境形成的适应性

3、基因突变的意义

⑴基因突变是生物变异的主要来源

⑵基因突变是生物进化的重要原因之一

4、人工诱变及育种

⑴人工诱变指利用物理或化学因素处理生物，诱发其基因突变

⑵诱发突变主要是通过碱基置换和移码突变方式实现的

⑶诱变育种的特点是：提高突变率，扩大变异幅度；大幅度改良某些性状；缩短育种年限;

育种规模大。

（二）染色体变异

1、染色体组的概念

⑴真核细胞内一套完整的非同源染色体。全部染色体源于同一个祖先种；染色体大小和形

状各异；携带本物种的一套基因；功能上协调一致。

⑵以n表示一个染色体组，2n和n分别代表体细胞和配子染色体组

⑶一个染色体组的染色体数目叫做染色体基数

⑷复合物种的染色体组来源于若干个祖先种，每个祖先种的基本染色体组以x表示，如普

通小麦

2n=2（X|+x2+x3）=2（3x）=42

数目变异类型

类名称符号

别

单倍体*n

二倍体2n

整倍体三倍体3n

同源四倍体4n

异源四倍体2(2x)

单体2n-l

缺体

2n-2(l)

三体

非整倍体2n+l

双体

2n+l+l

四体

2n+2(l)

2、多倍体

⑴体细胞中具有3个或3个以上染色体组的个体或细胞

⑵多倍体植株的特点：器官增大趋势；代谢增强(特别是合成代谢);

发育稍有延迟；结实率降低；抗逆性增强。

⑶常见类型及实例

三倍体同源四倍体异源四倍体异源六倍体异源八倍体

香蕉(33)水稻（2448）陆地棉(52)普通小麦(42)小黑麦(56)

黄花菜(33)洋葱（1632）烟草(48)燕麦(42)

无籽西瓜(33)唐菖蒲（60）萝卜-甘蓝(36)

唐菖蒲(45)槐（4692）

桑(45)桑（3060）

3、单倍体

⑴通常指含有本物种配子中染色体数目的细胞或个体

⑵单倍体与一倍体的内涵不完全相同

⑶单倍体植株瘦小，高度不育，没有经济价值，但有科学研究价值

4、染色体倍性变化原因

⑴单倍体来源于单性生殖

⑵同源多倍体来源于体细胞染色体加倍

⑶异源多倍体来源于杂种体细胞染色体加倍

⑷异常配子融合形成多倍体

5、倍性育种

⑴单倍体育种

⑵多倍体育种

⑶人工诱导染色体加倍的方法

⑷单倍体育种技术简介

从花药培养单倍体植株需要经过三个步骤：

(1)诱导花粉产生愈伤组织；

(2)诱导愈伤组织分化，长出根、茎、叶；

(3)使幼苗生长健壮。每个步骤需要更换不同的培养基，直至长成单倍体幼苗。

据报道，单倍体植株一般在培养过程中往往能自然加倍。如不能自然加倍，就应用0.1%〜

0.2%的秋水仙素水溶液处理植株分篥，进行人工加倍，从而获得染色体加倍的纯合体植株。

二、生物的进化

㈠达尔文的自然选择学说

1.主要内容

⑴过度繁殖一一生物繁殖能力超越环境承受力

⑵遗传变异一一生物繁殖后代有微小的不定向变异；微小有利变异通过遗传得到逐代积累

和加强。

⑶生存斗争——导致生物个体大量死亡和少量生存。

⑷适者生存一一在生存斗争中，适者生存，不适者淘汰（自然选择）

2.生物进化的原因

⑴遗传和变异是生物进化的内因

⑵生存斗争是生物进化的动力

⑶定向选择作用决定进化的方向

⑷多样性和适应性是自然选择的结果

㈡现代生物进化理论的基本观点

1.种群是生物进化单位

⑴种群基因库代代相传

⑵基因频率和基因型频率的恒定的条件

基因频率A+a=1p+q=1

基因型频率AA+2Aa+aa=1p2+2pq+q2=1

在有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下。各等位基因的频率和基因型频

率在一代代遗传中是稳定不变的，或者说是保持基因平衡的，这5个条件是：

种群足够大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因的加入；没有自

然选择（哈迪一一温伯格定律），事实上，这5个条件是永远不能满足的，因为基因频率总要

变化。

⑶生物进化过程的实质是种群基因频率发生变化的过程

2.生物进化的机制

⑴突变和基因重组产生生物进化的原材料

①突变是基因频率变迁的动因

②基因重组形成多种多样的基因型

③迁移、遗传漂变能引起基因平衡的偏移

⑵自然选择使基因频率定向改变，决定着生物进化方向

⑶隔离一一物种形成的必要条件

地理隔离使种群间出现交配障碍

生殖隔离断绝基因交流

3.物种形成过程（以加拉帕戈斯群岛的地雀为例）

㈢生物进化的过程

①原始生命形式可能为异养型、厌氧型。

②生物进化过程可分为原核生物、真核单细胞生物、真核多细胞生物三个阶段。

③细胞结构、代谢方式和生殖机制的完善和发展直接推动生物的进化

④生物进化的总趋势是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生

《典型例题解析》

1、进行有性生殖的生物其亲子之间总是存在一定差异的主要原因是

A基因重组

B基因突变

C染色体变异

D生活条件改变

［解析］

变异是生物的基本特征之一。如果仅仅是由环境改变引起的变异不遗传，也不是变异的主

要原因。故排除D。引起可遗传变异的原因有三个：基因突变、基因重组、染色体变异；其中

基因突变、染色体变异均较少见，故排除B、C,而基因重组是有性生殖的生物必然发生的过程,

因此基因重组是亲子之间差异的主要原因。

［答案］Ao

2、大丽花的红花（C）对白花（c）是显性，一株杂种大丽花植株（Cc）盛开的许多花中,

有一个分枝上的花朵全部呈白色，这可能是杂种植株哪个部位的红花基因（C）突变造成的

A幼苗期的顶芽细胞

B早期的一个叶芽细胞

C一个花芽的某些细胞

D花药组织内的花粉母细胞

［解析］

根据基因突变具有随机性的特点，发生的部位不同，造成的影响也就不同。如果是幼苗

期的顶芽细胞发生突变，则整个植株的花朵都应该是白色的；如果是早期的一个叶芽细胞，由

于它将来会发育成一个枝条，因此这一分枝上的花朵全部呈白色。

［答案］Bo

3、某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而健壮，果穗大、籽粒多，因此

这些植株可能是

A单倍体B三倍体

C四倍体D杂交种

［解析］

单倍体植株瘦小，高度不育。多倍体的特点是：茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，

糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。但多倍体常常具有成熟期延迟、结实率降低等特

点。因此本题中的玉米植株不可能是单倍体，也不是多倍体。

［答案］D„

4、减数分裂的哪一异常变化将可能出现先天愚型的后代

A第5对染色体部分缺失

B第21号染色体着丝点分开但不分离

C第3号染色体的着丝点不分开

D第21号染色体部分颠倒

［解析］

先天愚型又叫21三体综合征，是由于患者比正常人多了一条21号染色体，而这时亲代在

产生两性生殖细胞的减数分裂过程中，21号染色体着丝点分开但没有分离导致的。

［答案］Bo

5、某个婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨基酸改换而导致乳糖酶

失活，发生这种现象的根本原因是

A缺乏吸收某种氨基酸的能力

B不能摄取足够的乳糖酶

C乳糖酶基因有一碱基改换了

D乳糖酶基因有一个碱基缺失了

［解析］

某个婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶失活，而乳糖酶的失活是由于乳糖酶分子

有一个氨基酸改换，既不是缺乏吸收某种氨基酸的能力，也不是不能摄取足够的乳糖酶，因为

酶是由活细胞合成的；根据基因突变的原理可推断应该是乳糖酶基因有一碱基改换导致一个氨

基酸的改变，不会是乳糖酶基因有一个碱基缺失了，因为乳糖酶基因有一个碱基缺失会造成遗

传密码的解读偏移，造成多个氨基酸的改变。

［答案］Co

6、科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，可以携带DNA分子。把它注射入组织中,

可以通过细胞的内吞作用的方式进入细胞内，DNA被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到

细胞染色体中，成为细胞基因组的一部分，DNA整合到细胞染色体中的过程，属

于

A基因突变B基因重组C基因互换D染色体变异

［解析］

该过程并未产生新的基因，因此不属于基因突变；也没有涉及到染色体的结构、数目变异;

该过程改变的是基因间的相互关系，因此属于基因重组。

［答案］Bo

7、在一个种群中发现两种突变性状，其中一种性状无论繁殖几代都不变，而另一突变性

状繁殖到第三代又有37.5%的性状回复到原有性状，以上突变分别属于

A隐性突变和显性突变B显性突变和隐性突变

C人工诱变和染色体变异D都是显性突变或者都是隐性突变

［解析］

两种突变性状，其中一种性状无论繁殖几代都不变，说明能够稳定遗传，应该属于隐性突

变；另一突变性状繁殖到第三代又有37.5%的性状回复到原有性状，说明出现了性状分离，因

此突变性状本身属于显性性状，属于显性突变。

［答案］Ao

8、下列关于现代生物进化理论的叙述，其中不正确的是

A种群是生物进化的基本单位

B自然选择学说是现代生物进化理论的核心

C生物进化过程的实质在于种群基因频率的改变

D生物进化过程的实质在于有利变异的保存

［解析］

现代生物进化理论是以达尔文的自然选择学说为基础，是从生物进化的单位（宏观）方面

和遗传变异的（微观）的实质方面丰富和完善达尔文的自然选择学说。达尔文认为遗传和变异

是生物进化的内在原因，现代生物进化理论则认为，生物进化的实质在于种群基因库变迁。因

此，本题的答案为D。

［答案］D„

9、下列哪一项不是生物进化的材料？

A基因突变B基因重组

C环境引起的变异D染色体变异

［解析］

不定向的可遗传变异为生物进化提供了原材料。可遗传的变异包括基因突变、基因重组、

染色体变异。如果环境引起的变异没有引起生物遗传物质的改变，为不可遗传的变异。

［答案］C。

10、下列哪一项不是自然选择对生物进化的作用？

A自然选择作用于生物的变异，使有利的变异得到保存，不利的变异被淘汰

B自然选择使生物种群的基因频率发生定向改变

C自然选择可诱导生物的变异发生定向改变

D自然选择是物种形成的基本环节之一

［解析］

适者生存、不适者被淘汰的过程为自然选择。生物变异是不定向的，自然选择决定了生物

进化的方向，因为自然选择定向改变种群的基因频率。现代生物进化理论认为：新物种形成是

突变和基因重组、选择和隔离综合作用的结果。

［答案］C。

11、农业生产中长期使用某种杀虫剂后，害虫的抗药性增强，杀虫效果下降，原因是

A杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生

B杀虫剂对害虫具有选择作用，使抗药性害虫的数量增加

C杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达

D抗药性强的害虫所产生的后代都具有很强的抗药性

［解析］

根据现代生物进化理论：基因突变是不定向的，害虫抗药基因的产生是不定向突变中自然

产生的，抗药性强的害虫所产生的后代不一定都具有很强的抗药性；杀虫剂对害虫具有选择作

用，使害虫种群中具有抗药性的基因频率定向增加，从而使抗药性害虫的数量增加；而不是杀

虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生、或杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达。

［答案］Bo

12、用一定剂量的叱。一丫射线照射棉花的萌动种子，长成植株的各器官形态和生理功能

有明显改变，甚至引起某些个体死亡。你对上述现象的解释是o

［解析］

电离辐射可以提高突变的频率，扩大突变的范围，这是人工诱变的方法之一。但是，大多

数的诱发突变对生物发育仍然是有害的，因为它破坏了生物经长期自然选择形成的与环境相适

合的关系。因此，诱变育种必须处理大批量的材料，从中选择优良的变异。

［答案］辐射诱变虽能提高突变的频率，但产生的突变具有多害性，大多会影响种子正常

发育。

13、在某一地区的遗传学调查发现，该地区男性色盲占该地区男性总人口的7%问该地区

的女性色盲占该地区女性人口的比例是_______?该地区中的男性X"和X"的基因频率是

_______?女性个体中X"Xb的频率是_______?

［解析］

男性色盲的基