專題五 遺傳的分子基礎(chǔ)、變異與進(jìn)化
第8講　生物的變異與進(jìn)化
1．DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失是否一定是基因突變？原因是什么？(必修2 P81 “文字信息”) __________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：不一定。基因突變是發(fā)生在基因中堿基的替換、增添或缺失，若堿基的替換、增添或缺失發(fā)生在沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段，則不屬于基因突變。
2．健康人的細(xì)胞中，原癌基因和抑癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)各有什么作用？(必修2 P82“文字信息”)__________________________________________________________________________________________________________________________________3．用一定濃度的秋水仙素溶液處理二倍體西瓜幼苗的芽尖的原因是什么？(必修2 P91“拓展應(yīng)用”)__________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：原癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長和增殖所必需的；抑癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的生長和增殖，或者促進(jìn)細(xì)胞死亡。
答案：西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理有利于抑制細(xì)胞有絲分裂時形成紡錘體，從而形成四倍體西瓜植株。
4．X射線照射野生型鏈孢霉使其不能在基本培養(yǎng)基上生長，但加入某種維生素則立即能生長，說明了什么？(必修2 P98 “非選擇題2”)__________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：說明了基因突變可能影響了酶的合成，從而影響了此種維生素的合成。
1．輻射誘變，即用α射線、β射線、γ射線、Χ射線、紫外線以及微波輻射等物理因素誘發(fā)變異。輻射誘變只能導(dǎo)致生物發(fā)生基因突變嗎？為什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：不一定。除了引起DNA分子結(jié)構(gòu)中堿基的變化，造成基因突變外，還可能引起染色體斷裂和重接而造成染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異，即染色體變異。
2．秋水仙素應(yīng)用于單倍體育種和多倍體育種時處理的材料有什么不同？秋水仙素作用后，一定獲得純合子嗎？__________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：單倍體育種在幼苗期處理，多倍體育種在種子萌發(fā)期或幼苗期處理。秋水仙素作用后，不一定獲得純合子，如Aa個體使用秋水仙素后的基因型是AAaa，是雜合子。
3．現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是什么？基因頻率改變一定表示生物進(jìn)化了嗎？生物進(jìn)化一定產(chǎn)生新物種嗎？新物種產(chǎn)生一定表示生物進(jìn)化了嗎？__________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。基因頻率改變一定表示生物進(jìn)化了。生物進(jìn)化并不一定產(chǎn)生新物種。新物種的形成要經(jīng)過生物進(jìn)化。
4．什么是“精明的捕食者”策略？其原理是什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________
答案：捕食者一般會傾向捕食數(shù)量多的生物，不會將所有的獵物都吃掉，否則自己也無法生存，這就是“精明的捕食者”策略。其原理是捕食者和被捕食者的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。
考點(diǎn)一　生物的變異(2022·湖南卷)中國是傳統(tǒng)的水稻種植大國，有一半以上人口以稻米為主食。在培育水稻優(yōu)良品種的過程中，發(fā)現(xiàn)某野生型水稻葉片綠色由基因C控制。回答下列問題：(1)突變型1葉片為黃色，由基因C突變?yōu)镃1所致，基因C1純合幼苗期致死。突變型1連續(xù)自交3代，F(xiàn)3成年植株中黃色葉植株占________。(2)測序結(jié)果表明，突變基因C1轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物編碼序列第727位堿基改變，由5′—GAGAG—3′變?yōu)?′—GACAG—3′，導(dǎo)致第________位氨基酸突變?yōu)開_______，從基因控制性狀的角度解釋突變體葉片變黃的機(jī)理______________________。(部分密碼子及對應(yīng)氨基酸：GAG谷氨酸；AGA精氨酸；GAC天冬氨酸；ACA蘇氨酸；CAG谷氨酰胺)
(3)由C突變?yōu)镃1產(chǎn)生了一個限制酶酶切位點(diǎn)。從突變型1葉片細(xì)胞中獲取控制葉片顏色的基因片段，用限制酶處理后進(jìn)行電泳(電泳條帶表示特定長度的DNA片段)，其結(jié)果為圖中________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(4)突變型2葉片為黃色，由基因C的另一突變基因C2所致。用突變型2與突變型1雜交，子代中黃色葉植株與綠色葉植株各占50%。能否確定C2是顯性突變還是隱性突變？________(填“能”或“否”)，用文字說明理由_______________________________________________________________________________。
1．圖解基因突變與染色體變異的判斷
2．表解染色體易位和互換的判斷
3.表解基因“質(zhì)”與“量”的變化問題
4.染色體組的判斷方法
5.利用假說演繹法探究變異類型
題點(diǎn)一：圍繞變異的類型和特點(diǎn)，考查分析判斷能力1．(2022·汕頭模擬預(yù)測)2022年1月10日，美國馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院宣布，他們成功將一只轉(zhuǎn)基因豬的心臟植入到了一名57歲的病人體內(nèi)，這是全球首例此類手術(shù)，該病人在接受心臟移植手術(shù)三天后恢復(fù)良好、沒有出現(xiàn)免疫排斥現(xiàn)象?？上У氖牵瑑蓚€月后病人還是去世了，確切死因不明。作為供體的轉(zhuǎn)基因豬，利用了基因敲除技術(shù)，使得該豬個體的細(xì)胞中沒有相關(guān)抗原蛋白的產(chǎn)生，下列有關(guān)基因敲除技術(shù)的描述和可遺傳變異對應(yīng)關(guān)系合理的是(　　)
題點(diǎn)二：以變異育種為載體，考查科學(xué)探究能力2．(2022·肥城教學(xué)研究中心模擬預(yù)測)無融合生殖是不通過受精作用而產(chǎn)生種子的生殖方式。研究表明，參與水稻減數(shù)分裂的PAIR1、REC8和OSD1三個基因同時突變后，植株的減數(shù)分裂將轉(zhuǎn)變成類似有絲分裂的過程。我國科學(xué)家利用基因編輯技術(shù)，從雜交稻春優(yōu)84中同時敲除PAIR1、REC8、OSD1和MTL四個基因，獲得了可以發(fā)生無融合生殖的水稻材料，這意味著水稻雜交種未來或可留種。下列分析錯誤的是(　　)A．無融合生殖屬于無性繁殖方式，可以將水稻的雜種優(yōu)勢保留下來B．基因突變具有低頻性，誘導(dǎo)PAIR1、REC8和OSD1基因同時突變的難度較大C．水稻細(xì)胞中，MTL基因可能與減數(shù)分裂的正常進(jìn)行有關(guān)D．從雜交稻春優(yōu)84中敲除基因需要用到限制酶和DNA聚合酶
3．(2022·江蘇模擬預(yù)測)如圖表示小麥的三個純種品系的部分染色體及基因組成：Ⅰ、Ⅱ表示染色體，A為矮桿基因，B為抗矮黃病基因，E為抗條斑病基因，均為顯性。乙品系和丙品系由普通小麥與近緣種偃麥草雜交后，經(jīng)多代選育而來(圖中黑色部分是來自偃麥草的染色體片段)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．乙、丙品系的產(chǎn)生為長期自然選擇的結(jié)果B．在培育乙、丙品系的過程中發(fā)生了染色體變異C．甲和丙雜交所得到的F1自交，減數(shù)分裂中無法觀察到四分體D．三個品系兩兩雜交，子一代都會出現(xiàn)表現(xiàn)三種優(yōu)良性狀的植株
題點(diǎn)三：通過設(shè)計雜交實(shí)驗(yàn)探究生物變異類型，考查科學(xué)探究能力4．(2022·廣州模擬)幾種性染色體異常果蠅的性別、育性等如圖所示。回答下列相關(guān)問題：
(1)圖示果蠅發(fā)生的變異類型是______________________________________。(2)白眼雌果蠅(XrXrY)最多能產(chǎn)生Xr、XrXr、__________和____________四種類型的配子。該果蠅與紅眼雄果蠅(XRY)雜交，子代中紅眼雌果蠅的基因型為____________________________________________________________。
(3)用黑身白眼雌果蠅(aaXrXr)與灰身紅眼雄果蠅(AAXRY)雜交，F(xiàn)1雌果蠅表現(xiàn)為灰身紅眼，雄果蠅表現(xiàn)為灰身白眼。F2中灰身紅眼與黑身白眼果蠅的比例為________，從F2灰身紅眼雌果蠅和灰身白眼雄果蠅中各隨機(jī)選取一只雜交，子代中出現(xiàn)黑身白眼果蠅的概率為________________。(4)用紅眼雌果蠅(XRXR)與白眼雄果蠅(XrY)為親本雜交，在F1群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅(記為“M”)。M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能：第一種是環(huán)境改變引起表型變化，但基因型未變；第二種是親本果蠅發(fā)生基因突變；第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時X染色體未分離。請設(shè)計簡便的雜交實(shí)驗(yàn)，確定M果蠅的出現(xiàn)是由哪一種原因引起的。
實(shí)驗(yàn)步驟：_________________________________________________________________________________________________________________________。
結(jié)果預(yù)測：Ⅰ.若________________________________，則是環(huán)境改變；Ⅱ.若______________________________，則是基因突變；Ⅲ.若________________________________，則是減數(shù)分裂時X染色體未分離。
解析：(1)正常果蠅體細(xì)胞中染色體數(shù)為8條，有2個染色體組；圖示果蠅均發(fā)生個別染色體數(shù)目的增加或減少，屬于染色體數(shù)目變異。(2)基因型為XrXrY的白眼雌果蠅最多能產(chǎn)生Xr、XrY、XrXr、Y四種類型的配子，該果蠅與基因型為XRY的紅眼雄果蠅雜交，紅眼雄果蠅(XRY)產(chǎn)生的精子有XR、Y兩種，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合，后代中紅眼雌果蠅的基因型分別為XRXr、XRXrY、XRXrXr，根據(jù)圖示可知，XRXrXr的個體死亡，因此子代中紅眼雌果蠅的基因型為XRXr、XRXrY。
題干信息可知，三種可能情況下，M果蠅的基因型分別為XRY、XrY、XrO。因此，本實(shí)驗(yàn)可以用M果蠅與正常白眼雌果蠅(XrXr)雜交，統(tǒng)計子代果蠅的眼色。第一種情況下，基因型為XRY與XrXr的果蠅雜交，子代雌果蠅全部為紅眼，雄果蠅全部為白眼；第二種情況下，基因型為XrY與XrXr的果蠅雜交，子代全部是白眼；第三種情況下，由題圖可知，XrO的個體不育，因此其與XrXr的果蠅雜交，沒有子代產(chǎn)生。
考點(diǎn)二　生物的進(jìn)化(2022·廣東卷)白車軸草中有毒物質(zhì)氫氰酸(HCN)的產(chǎn)生由H/h和D/d兩對等位基因決定，H和D同時存在時，個體產(chǎn)HCN，能抵御草食動物的采食。如圖示某地不同區(qū)域白車軸草種群中有毒個體比例，下列分析錯誤的是(　　)
A．草食動物是白車軸草種群進(jìn)化的選擇壓力B．城市化進(jìn)程會影響白車軸草種群的進(jìn)化C．與鄉(xiāng)村相比，市中心種群中h的基因頻率更高D．基因重組會影響種群中H、D的基因頻率
解析：分析題意可知：H/h和D/d基因決定HCN的產(chǎn)生，基因型為D_H_的個體能產(chǎn)生HCN，有毒，能抵御草食動物的采食。分析題意可知，草食動物能采食白車軸草，故草食動物是白車軸草種群進(jìn)化的選擇壓力，A正確；分析題中曲線可知，從市中心到市郊和鄉(xiāng)村，白車軸草種群中產(chǎn)HCN個體比例增加，說明城市化進(jìn)程會影響白車軸草的進(jìn)化，B正確；與鄉(xiāng)村相比，市中心種群中產(chǎn)HCN個體比例小，即基因型為D_H_的個體所占比例小，d、h基因頻率高，C正確；基因重組是控制不同性狀的基因的重新組合，基因重組不會影響種群基因頻率，D錯誤。
1．圖解生物進(jìn)化的脈絡(luò)過程
2．物種形成和生物進(jìn)化的比較
3.歸納現(xiàn)代生物進(jìn)化理論中的“兩、三、三”
4．把握基因頻率的兩類計算方法(1)常規(guī)基因頻率的兩大計算方法。
(3)遺傳平衡定律適用的前提條件：①種群非常大。②所有雌雄個體間隨機(jī)交配。③沒有遷入和遷出。④沒有自然選擇。⑤沒有基因突變。
題點(diǎn)一：圍繞生物進(jìn)化和生物多樣性的形成，考查理解能力1．(2022·深圳模擬預(yù)測)穿梭育種是近年來水稻、小麥等禾本科植物育種采用的新模式。農(nóng)業(yè)科學(xué)家將一個地區(qū)的品種與國內(nèi)外其他地區(qū)的品種進(jìn)行雜交，然后通過在兩個地區(qū)間不斷地反復(fù)交替穿梭種植、選擇、鑒定，最終選育出多種具有抗病高產(chǎn)等優(yōu)良特征的新品種。下列說法錯誤的是(　　)A．穿梭育種利用的遺傳學(xué)原理是基因重組B．穿梭育種突破了不同品種間的地理隔離C．穿梭育種充分利用了生物的物種多樣性D．穿梭育種定向改變了小麥的基因頻率

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