第3講 變異、育種和進化
考點1 可遺傳變異的類型
(1)基因突變、基因重組、染色體變異比較:
①可遺傳的變異:基因重組、基因突變和染色體變異。基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。②基因突變的原因 物理、化學和生物因素等誘發(fā)突變。 DNA復制偶爾發(fā)生錯誤等原因自發(fā)產生。③細胞的癌變 癌細胞的特點:無限增殖(適宜條件)、形態(tài)結構發(fā)生顯著變化、細胞膜上的糖蛋白減少。
癌變的原因外因:致癌因子。內因:原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。 致癌因子:物理、化學、病毒致癌因子。 原癌基因:調節(jié)細胞周期,其表達的蛋白質是細胞正常的生長和增殖所必需的。 抑癌基因:其表達的蛋白質能抑制細胞生長和增殖。④基因突變特點:a.普遍性;b.隨機性;c.不定向性;d.低頻性;e.多害少利性。⑤注意區(qū)分易位與交叉互換。 易位:兩條非同源染色體間移接。 交叉互換:兩條同源染色體上的非姐妹染色單體交叉互換。
(2)染色體組 染色體組:一組非同源染色體,形態(tài)和功能上各不相同,但又互相協(xié)調,控制生物的生長、發(fā)育、遺傳和變異。配子染色體數(shù)和染色體組數(shù)為體細胞的一半。 染色體組數(shù)的判斷方法:①根據(jù)染色體的形態(tài)來判斷:在細胞中的任選一條染色體,與它相似的染色體(包括它自身在內)有幾條,細胞中就有幾個染色體組。如右圖,有 4 個染色體組。?②根據(jù)基因型來判斷:控制同一性狀的相同類型基因有幾個,就有幾個染色體組。如基因型為AAAaaBBbbb的個體中,含 5 個染色體組。?
(3)單倍體、二倍體和多倍體 單倍體:由配子直接發(fā)育而來的個體,不管含幾個染色體組,都叫單倍體。 二倍體或多倍體:由受精卵發(fā)育而來的個體,含幾個染色體組就叫幾倍體。
遺傳病的調查應選擇發(fā)病率較高的單基因遺傳病。原因是多基因遺傳病易受環(huán)境因素的影響。 發(fā)病率調查對象是待測人群;遺傳方式調查對象是患者家族。 遺傳病的監(jiān)測和預防主要包括遺傳咨詢和產前診斷。產前診斷包括羊水檢查、B超檢查、孕婦血細胞檢查及基因診斷等。 人類基因組計劃(HGP)測定24條(22+X+Y)染色體。
各種育種方法的比較
多倍體的培育方法低溫或用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。 秋水仙素的作用:抑制有絲分裂前期紡錘體的形成。 單倍體植株的培育方法采用花藥離體培養(yǎng)的方法(通過植物組織培養(yǎng)把花藥離體出來培育成單倍體植株)。 單倍體育種(利用單倍體植株培育新品種):花藥 單倍體植株 染色體數(shù)目加倍的正常純合子 新品種
(1)生物有共同祖先的證據(jù)①化石證據(jù)——研究生物進化最直接、最重要的證據(jù)。 化石證據(jù)證實:生物是由原始的共同祖先經過漫長的地質年代逐漸進化而來的。生物的進化順序:簡單→復雜,低等→高等,水生→陸生。②其他方面的證據(jù) 比較解剖學證據(jù)、胚胎學證據(jù)和細胞和分子水平的證據(jù)。
(2)達爾文自然選擇學說的主要內容 “過度繁殖”是前提條件,其促進了生存斗爭。 “生存斗爭”是自然選擇的動力,其促進了物種進化。 “遺傳變異”是基礎(是進化的內因)。 “自然選擇”決定生物的進化方向;適應是自然選擇的結果。 細菌抗藥性的形成:
(3)種群基因組成的變化與物種的形成 種群既是進化的基本單位,也是繁殖的基本單位。 生物進化的原材料:可遺傳變異,包括基因突變、基因重組和染色體變異,基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。
生物進化的實質:種群基因頻率改變。 新物種形成的標志:生殖隔離的出現(xiàn)。 新物種形成的3個基本環(huán)節(jié):隔離、突變和重組、自然選擇。其中隔離是新物種形成的必要條件。新物種的形成可以不經過地理隔離,但一定要有生殖隔離。 自然選擇使基因頻率定向改變,決定生物進化的方向。(變異不定向,自然選擇定向) 協(xié)同進化:不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展。 生物多樣性是協(xié)同進化的結果。主要包括基因多樣性、遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。
典例示范一生物體染色體上的等位基因部位可以進行配對聯(lián)會,非等位基因部位不能配對。某二倍體生物細胞中分別出現(xiàn)下圖①至④系列狀況,則對該圖的解釋正確的是(　　)A.①為基因突變,②為倒位B.③可能是重復,④為染色體組加倍C.①為易位,③可能是缺失D.②為基因突變,④為染色體結構變異
① ② ③④
【答案】　C【重點歸納】　識圖辨析染色體變異的類型。【詳解】　據(jù)題圖分析,①發(fā)生了染色體片段的改變,且改變后的片段不屬于同源染色體的部分,因此屬于染色體結構變異中的易位;②染色體右側發(fā)生了染色體上堿基序列的倒位,屬于染色體結構變異;③在同源染色體片段中間出現(xiàn)了折疊現(xiàn)象,可能是缺失或者增加(重復);④細胞中有一對同源染色體多了一條,屬于染色體數(shù)目變異。
變式訓練一如圖所示細胞中所含的染色體,下列有關敘述正確的是(　　)A.圖a含有2個染色體組,圖b含有3個染色體組B.如果圖b表示體細胞,則圖b代表的生物一定是三倍體C.如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細胞,則該生物 一定是二倍體D.圖d代表的生物一定是由卵細胞發(fā)育而成的,是單倍體
a b c d
【答案】　C【詳解】　圖a為有絲分裂后期,含有4個染色體組,圖b有同源染色體,含有3個染色體組,A錯誤;如果圖b生物是由配子發(fā)育而成的,則圖b代表的生物是單倍體,如果圖b生物是由受精卵發(fā)育而成的,則圖b代表的生物是三倍體,B錯誤;圖c中有同源染色體,含有2個染色體組,若是由受精卵發(fā)育而成的,則該細胞所代表的生物一定是二倍體,C正確;圖d中只含1個染色體組,一定是單倍體,可能由雄性配子或雌性配子發(fā)育而成的,D錯誤。
典例示范二如圖所示,小麥育種的幾種方式,下列有關敘述錯誤的是(　　)
A.獲得①和⑥的育種原理是基因重組,②和③的育種原理 是染色體變異B.獲得④⑤的育種方式是誘變育種,得到的變異個體不全 都符合農業(yè)生產需要C.獲得⑥的育種方式可定向改變生物體的性狀,克服遠緣 雜交不親和的障礙D.秋水仙素作用的時間是有絲分裂后期,結果是細胞中染 色體數(shù)加倍
【答案】　D【重點歸納】　多種生物育種綜合考查,側重育種原理和方法的落實。【詳解】　獲得①和⑥的育種方式分別是雜交育種和基因工程育種,其原理是基因重組;②和③的育種方式分別是單倍體育種和多倍體育種,其原理是染色體變異,A正確;獲得④⑤的育種方式是誘變育種,由于基因突變是不定向的,所以得到的變異個體不全都符合農業(yè)生產需要,B正確;獲得⑥的育種方式是基因工程育種,可根據(jù)人們的意愿定向改變生物體的性狀,克服遠緣雜交不親和的障礙,C正確;秋水仙素作用的時間是有絲分裂前期,抑制細胞紡錘體的形成,結果是細胞中染色體數(shù)加倍,D錯誤。
變式訓練二誘變育種、雜交育種、單倍體育種、多倍體育種都是傳統(tǒng)的育種技術,轉基因技術是20世紀90年代發(fā)展起來的新技術。下列敘述錯誤的是(　　)A.雜交育種和單倍體育種過程中通常都涉及基因重組原理B.采用上述技術的目的是獲得具有所需性狀的品種C.上述技術中,僅多倍體育種會育出與原物種存在生殖隔 離的個體D.與傳統(tǒng)育種比較,轉基因的優(yōu)勢是能使物種出現(xiàn)新基因 和性狀
【答案】　D【詳解】　雜交育種和單倍體育種過程中由于都涉及雜合親本減數(shù)分裂產生花粉的過程,該過程的原理是基因重組,A正確;采用上述幾種育種技術,都是為了獲得具有所需性狀的品種,B正確;上述技術中,僅多倍體育種育出的多倍體與原物種存在生殖隔離,其余育種技術育出的個體都與原親本的染色體數(shù)量相同,而不會出現(xiàn)生殖隔離,C正確;與傳統(tǒng)育種比較,轉基因的優(yōu)勢是定向培育出人們所需的性狀類型,其轉入的基因并不是自然界不存在的新基因,D錯誤。
典例示范三關于物種形成與生物進化,下列說法錯誤的是(　　)A.種群基因頻率的改變是產生生殖隔離的前提條件B.自然選擇和突變都會導致種群基因頻率發(fā)生變化C.自然選擇過程中,直接受選擇的是個體的表現(xiàn)型,進而導 致基因頻率的改變D.物種之間的共同進化都是通過物種之間的生存斗爭實 現(xiàn)的
【答案】　D 【重點歸納】　現(xiàn)代生物進化理論的內涵?！驹斀狻俊》N群基因頻率的改變是產生生殖隔離的前提條件,A正確;自然選擇和突變都會導致種群基因頻率發(fā)生變化,B正確;自然選擇過程中,直接選擇的是個體的表現(xiàn)型,進而導致種群基因頻率的改變,C正確;物種之間的共同進化是通過物種之間的相互影響實現(xiàn)的,可能是生存斗爭也可能是互助,D錯誤。
變式訓練三為控制野兔種群數(shù)量,澳洲引入一種主要由蚊子傳播的兔病毒。引入初期強毒性病毒比例最高,兔被強毒性病毒感染后很快死亡,致兔種群數(shù)量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段時間。幾年后中毒性病毒比例最高,兔種群數(shù)量維持在低水平。由此無法推斷出(　　)A.病毒感染對兔種群的抗性具有選擇作用B.毒性過強不利于維持病毒與兔的寄生關系C.中毒性病毒比例升高是因為兔抗病毒能力下降D.蚊子在兔和病毒之間的協(xié)同(共同)進化過程中發(fā)揮了作 用
【答案】　C 【詳解】　病毒感染可以導致抗性較低的兔子死亡,抗性較強的個體得以生存,從而起到選擇的作用;兔子被強毒性病毒感染后很快死亡,但病毒要寄生在活細胞中,所以病毒也不能長期存活,寄生關系難以維持;中毒性病毒比例升高,是兔子抗病毒能力增強的結果;蚊子充當了病毒和兔子之間的媒介,在兔子與病毒的協(xié)同進化過程中發(fā)揮了作用。
1.(2021·廣東卷)孔雀魚雄魚的魚身具有艷麗的斑點,斑點數(shù)量多的雄魚有更多機會繁殖后代,但也容易受到天敵的捕食,關于種群中雄魚的平均斑點數(shù)量,下列推測錯誤的是(　　)A.缺少天敵,斑點數(shù)量可能會增多B.引入天敵,斑點數(shù)量可能會減少C.天敵存在與否決定斑點數(shù)量相關基因的變異方向D.自然環(huán)境中,斑點數(shù)量增減對雄魚既有利也有弊
【答案】　C【解析】　缺少天敵的環(huán)境中,孔雀魚的斑點數(shù)量逐漸增多,原因是孔雀魚群體中斑點數(shù)多的雄性個體體色艷麗易吸引雌性個體,從而獲得更多的交配機會,導致群體中該類型個體的數(shù)量增多,A正確;引入天敵的環(huán)境中,斑點數(shù)量多的雄魚容易受到天敵的捕食,數(shù)量減少,反而斑點數(shù)量少的雄魚獲得更多交配機會,導致群體中斑點數(shù)量可能會減少,B正確;生物的變異是不定向的,故天敵存在與否不能決定斑點數(shù)量相關基因的變異方向,C錯誤;由題干信息可知,“斑點數(shù)量多的雄魚有更多機會繁殖后代,但也容易受到天敵的捕食”,則斑點少的雄魚繁殖后代的機會少,但不易被天敵捕食,可知自然環(huán)境中,斑點數(shù)量增減對雄魚既有利也有弊,D正確。
2.(2021·廣東卷)兔的脂肪白色(F)對淡黃色(f)為顯性,由常染色體上一對等位基因控制。某兔群由500只純合白色脂肪兔和1500只淡黃色脂肪兔組成,F、f的基因頻率分別是(　　)A.15%、85%B.25%、75%C.35%、65%D.45%、55%
【答案】　B【解析】　由題意可知,該兔種群由500只純合白色脂肪兔(FF)和1500只淡黃色脂肪兔(ff)組成,故F的基因頻率=F/(F+f)=(500×2) /(2000×2)=25%,f的基因頻率=1-25%=75%,B正確。
3.(2020·新課標Ⅱ卷)關于高等植物細胞中染色體組的敘述,錯誤的是(　　)A.二倍體植物的配子只含有一個染色體組B.每個染色體組中的染色體均為非同源染色體C.每個染色體組中都含有常染色體和性染色體D.每個染色體組中各染色體DNA的堿基序列不同
【答案】　C【解析】　二倍體植物體細胞含有兩個染色體組,減數(shù)分裂形成配子時染色體數(shù)目減半,即配子只含一個染色體組,A正確;由染色體組的定義可知,一個染色體組中所有染色體均為非同源染色體,不含同源染色體,B正確;不是所有生物都有性別之分,有性別之分的生物的性別不一定由性染色體決定,因此不是所有細胞中都有性染色體和常染色體,C錯誤;一個染色體組中的所有染色體在形態(tài)和功能上各不相同,因此染色體DNA的堿基序列不同,D正確。
4.(2020·新課標Ⅲ卷)普通小麥是目前世界各地栽培的重要糧食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過程,如圖所示(其中A、B、D分別代表不同物種的一個染色體組,每個染色體組均含7條染色體)。在此基礎上,人們又通過雜交育種培育出許多優(yōu)良品種。回答下列問題:
(1)在普通小麥的形成過程中,雜種一是高度不育的,原因是　 。?已知普通小麥是雜種二染色體加倍形成的多倍體,普通小麥體細胞中有　　條染色體。一般來說,與二倍體相比,多倍體的優(yōu)點是________________　 ? 　(答出2點即可)。?
無同源染色體,不能進行正常的減數(shù)分裂
營養(yǎng)物質含量高、莖稈粗壯
【解析】　雜種一是一粒小麥和斯氏麥草雜交的產物,細胞內含有一粒小麥和斯氏麥草各一個染色體組,所以細胞內不含同源染色體,不能進行正常的減數(shù)分裂,因此高度不育。普通小麥含有6個染色體組,每個染色體組有7條染色體,所以體細胞有42條染色體。多倍體植株通常莖稈粗壯,葉片、果實和種子都比較大,糖類和蛋白質等營養(yǎng)物質的含量都有所增加。
(2)若要用人工方法使植物細胞染色體加倍,可采用的方法有　 (答出1點即可)。?
【解析】　人工誘導植物細胞染色體加倍可以采用秋水仙素處理。
(3)現(xiàn)有甲、乙兩個普通小麥品種(純合體),甲的表現(xiàn)型是抗病易倒伏,乙的表現(xiàn)型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙為實驗材料設計實驗獲得抗病抗倒伏且穩(wěn)定遺傳的新品種,請簡要寫出實驗思路。
【答案】 甲、乙兩個品種雜交,F1自交,選取F2中既抗病又抗倒伏且自交后代不發(fā)生性狀分離的植株?！驹斀狻繛楂@得穩(wěn)定遺傳的抗病抗倒伏的小麥,可以利用雜交育種的方法,設計思路如下:將甲和乙兩品種雜交獲得F1,將F1植株進行自交,選取F2中既抗病又抗倒伏的且自交后代不發(fā)生性狀分離的植株,即為穩(wěn)定遺傳的抗病又抗倒伏的植株。
5.白車軸草中有毒物質氫氰酸(HCN)的產生由H、h和D、d兩對等位基因決定,H和D同時存在時,個體產HCN,能抵御草食動物的采食。下圖為某地不同區(qū)域白車軸草種群中有毒個體的比例,下列分析錯誤的是(　　)A.草食動物是白車軸草種群進化的選擇壓力B.城市化進程會影響白車軸草種群的進化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

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