高三生物二輪專項復習 專題五 第1講 生物變異與育種課件 新人教版

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1、 生物的變異包括可遺傳的變異和不可遺傳的變異，現(xiàn)代生物進化理論包括現(xiàn)代生物進化理論的由來和現(xiàn)代生物進化理論的內容。其中生物變異的來源及其在育種上的應用是高考的重點內容之一，試題往往通過新的背景材料，綜合考查多種育種知識，對能力要求很高。預期對本部分知識考查的內容及考查方式為：(1)結合基因控制蛋白質的合成過程，考查基因突變的產生機理、結果分析和特性的理解；(2)結合生物變異的來源，通過創(chuàng)設新情境考查生物育種相關知識；(3) 結合基因突變、遺傳的基因定律，考查種群基因頻率和基因頻率的計算；(4)結合自然選擇學說和現(xiàn)代生物進化理論解釋生物的進化和物種的形成。另外，需要特別注意染色體結構變異的類型，

2、以及個別染色體數(shù)目的增減所涉及減數(shù)分裂過程中異常的判斷。復習中，關于染色體結構變異與基因突變、基因重組的區(qū)別要采取對比的方式在理解的基礎上歸納記憶；有關現(xiàn)代生物進化理論的內容，要理解和掌握相關的概念，如基因頻率、基因型頻率、種群、基因庫、物種、隔離等，理解新物種形成的基本觀點，并能夠應用有關理論，舉例說明某種生物的進化過程。 一、基因突變的特點和原因、基因重組及其意義： 1基因變突 A特點： (1)普遍性(突變的范圍) 突變發(fā)生于所有生物中，是一種最廣泛的可遺傳變異來源，不論病毒、原核生物還是真核生物，不論是無性生殖還是有性生殖，只要進行遺傳物質復制即可以在遺傳物質復制時發(fā)生基因突變。以RNA

3、為遺傳物質的病毒，由于RNA是一條單鏈，更不穩(wěn)定，因而突變頻率更高，出現(xiàn)的變異也更多，這給研制疫苗帶來困難，如SARS病毒、艾滋病病毒、禽流感病毒等。 (2)變異“隨機性”的剖析 時間上的隨機：它可發(fā)生于生物個體發(fā)育的任何時期，甚至在趨于衰老的個體中也很容易發(fā)生，如老年人易得皮膚癌等。 部位上的隨機：基因突變既可發(fā)生于體細胞中，又可發(fā)生于生殖細胞中，若為前者，一般不傳遞給后代，若為后者，則可產生攜帶突變基因的生殖細胞，進而通過生殖傳向子代。 (3)基因突變?yōu)楹我话阌泻Γ?在長期的進化過程中，生物無論在形態(tài)、結構還是生理上都已經協(xié)調統(tǒng)一并能夠適應環(huán)境，即遺傳基礎是均衡的?；蛲蛔兇蚱屏嗽羞z傳基

4、礎的均衡性，從而引起不同程度的有害后果，表現(xiàn)為生活力和可育性的降低、壽命縮短甚至死亡。但并非所有的基因突變都是有害的，有些突變也會產生有利的或既無利也無害的變異。 (4)突變的不定向性(多方向性) 一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變。產生一個以上的等位基因如控制小鼠毛色的灰色基因(Ay)可突變成為黃色基因(AY)，也可以變成黑色基因(a)，這就是復等位基因產生的原因。 B與性狀的關系： (1)基因片段上堿基對的種類發(fā)生改變不一定會導致生物性狀的改變，原因可有三： 突變部位可能在非編碼部位(內含子和非編碼區(qū))。 基因變突后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸。 基因突變若為隱性突變，如AAA

5、a，也不會導致性狀的改變。 (2)基因突變對后代性狀的影響 基因突變發(fā)生在體細胞有絲分裂過程中，突變可通過無性生殖傳給后代，但不會通過有性生殖傳給后代。 基因突變發(fā)生在精子或卵細胞形成的減數(shù)分裂過程中，突變可能通過有性生殖傳給后代。 生殖細胞的突變率一般比體細胞的突變率高，這是因為生殖細胞在減數(shù)分裂時對外界環(huán)境變化更加敏感。 (3)基因突變引起性狀的改變，具有突變性狀的個體能否把突變基因傳給后代，要看這種突變性狀是否有很強的適應環(huán)境的能力。若有，則為有利突變，可通過繁殖傳給后代；否則為有害突變，被淘汰掉。 2基因重組： (1)能發(fā)生重組的基因是：.非同源染色體上的非等位基因(自由組合)；.同源

6、染色體上的非等位基因(交叉交換)；.不同物種的基因(基因工程導入)。 (2)傳統(tǒng)意義上的基因重組 傳統(tǒng)意義上的基因重組只能發(fā)生在進行有性生殖的同種生物之間。 傳統(tǒng)意義上的基因重組是在減數(shù)分裂過程中實現(xiàn)的，而不是精子與卵細胞的結合過程中實現(xiàn)的。 減數(shù)分裂過程中實現(xiàn)的基因重組要在后代性狀中體現(xiàn)出來必須通過精子與卵細胞結合產生新個體來實現(xiàn)，因此對通過減數(shù)分裂而實現(xiàn)基因重組使生物體性狀發(fā)生改變這一現(xiàn)象來說，減數(shù)分裂形成不同類型配子是因，而受精作用產生不同性狀的個體則是果。 (3)基因重組分類 分子水平的基因重組，如通過對DNA的剪切、拼接而實施的基因工程。 特點：可克服遠緣雜交不親和的障礙。 染色體水

7、平的基因重組：減數(shù)分裂過程中非姐妹染色單體交叉互換，以及非同源雜色體自由組合而導致的基因重組。 特點：難以突破遠緣雜交不親和的障礙，可產生新的基因型、表現(xiàn)型，但不能產生新的基因。 細胞水平的基因重組，如動物細胞融合技術以及植物體細胞雜交技術下的大規(guī)模的基因重組。 特點：可克服遠緣雜交不親和的障礙。 二、染色體變異及變異方式在育種上的應用： 1三種可遺傳變異的比較類型類型項目項目基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異適適用用范范圍圍生物生物種類種類所有生物所有生物(包括包括病毒病毒)均可發(fā)生均可發(fā)生自然狀態(tài)下只發(fā)自然狀態(tài)下只發(fā)生于真核生物有生于真核生物有性生殖過程中，性生殖過程中，

8、為核遺傳為核遺傳真核生物細胞真核生物細胞增殖過程中均增殖過程中均可發(fā)生可發(fā)生生殖生殖無性生殖、有無性生殖、有性生殖性生殖有性生殖有性生殖無性生殖、有無性生殖、有性生殖性生殖類型類型自然突變自然突變誘發(fā)突變誘發(fā)突變交叉互換交叉互換自由組合自由組合染色體結構變染色體結構變異、染色體數(shù)異、染色體數(shù)目變異目變異類型類型項目項目基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異發(fā)生時期發(fā)生時期DNA復制時復制時(有絲有絲分裂間期、減數(shù)分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的第一次分裂前的間期間期)減數(shù)分裂四分減數(shù)分裂四分體時期及第一體時期及第一次分裂過程中次分裂過程中細胞分裂期細胞分裂期產生結果產生結果產生新的基

9、因產生新的基因只產生新的基只產生新的基因型，不產生因型，不產生新的基因新的基因不產生新的基不產生新的基因，但可引起因，但可引起基因數(shù)目或順基因數(shù)目或順序的變化序的變化鏡檢鏡檢光鏡下均無法檢出，可根據是否光鏡下均無法檢出，可根據是否有新性狀或新性狀組合確定有新性狀或新性狀組合確定光鏡下可檢出光鏡下可檢出育種應用育種應用誘變育種誘變育種雜交育種雜交育種單倍體育種多單倍體育種多倍體育種倍體育種 說明：三種可遺傳的變異都為生物的進化提供了原材料。 基因突變可產生新的基因，為進化提供了最初的原材料，是生物變異的根本來源。 基因重組的變異頻率高，為進化提供了廣泛的選擇材料，是形成生物多樣性的重要原因之一。

10、 2常見育種方式比較：雜交育雜交育種種人工誘人工誘變育種變育種單倍體單倍體育種育種多倍體多倍體育種育種基因工程基因工程育種育種細胞融細胞融合技術合技術依據依據原理原理基因重基因重組組基因突基因突變變染色體染色體變異變異染色體染色體變異變異基因重組基因重組基因重基因重組、染組、染色體變色體變異異常用常用方法方法雜交雜交自交自交選種選種自交自交輻射誘輻射誘變、激變、激光誘變、光誘變、作物太作物太空育種空育種花藥離花藥離體培養(yǎng)，體培養(yǎng)，然后再然后再誘導，誘導，使染色使染色數(shù)目加數(shù)目加倍倍秋水仙秋水仙素處理素處理萌發(fā)的萌發(fā)的種子或種子或幼苗幼苗轉基因轉基因(DNA重組重組)技術將目技術將目的基因引的基

11、因引入生物體入生物體內，培育內，培育新品種新品種讓不同讓不同生物細生物細胞原生胞原生質融合質融合雜交育種雜交育種人工誘變人工誘變育種育種單倍體育單倍體育種種多倍體育多倍體育種種基因工程基因工程育種育種細胞融合技細胞融合技術術優(yōu)點優(yōu)點操作簡單，操作簡單，目標性強目標性強可以提高可以提高變異的頻變異的頻率，大幅率，大幅度地改良度地改良某些品種某些品種可以明顯可以明顯地縮短育地縮短育種年限種年限操作簡單，操作簡單，能較快獲能較快獲得新類型得新類型打破物種打破物種界限，定界限，定向改變生向改變生物的性狀物的性狀按照人們的按照人們的意愿改變細意愿改變細胞內遺傳物胞內遺傳物質或獲得了質或獲得了細胞產品且細

12、胞產品且克服了遠緣克服了遠緣雜交不親和雜交不親和障礙障礙缺點缺點時間長，時間長，需及時發(fā)需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品現(xiàn)優(yōu)良品種種有利變異有利變異少，需大少，需大量處理實量處理實驗材料驗材料技術復雜技術復雜且需與雜且需與雜交育種配交育種配合合所得品種所得品種發(fā)育延遲，發(fā)育延遲，結實率低結實率低有可能引有可能引起生態(tài)危起生態(tài)危機機技術難度大技術難度大舉例舉例矮稈抗銹矮稈抗銹病小麥病小麥青霉素高青霉素高產菌株、產菌株、太空椒太空椒單倍體育單倍體育種獲得的種獲得的矮稈抗銹矮稈抗銹病小麥病小麥三倍體無三倍體無子西瓜、子西瓜、八倍體小八倍體小黑麥黑麥產生人胰產生人胰島素的大島素的大腸桿菌、腸桿菌、抗蟲棉抗蟲棉白菜白菜

13、甘藍、甘藍、番茄番茄馬鈴馬鈴薯薯 3.可遺傳變異與不可遺傳變異的區(qū)別可遺傳變異可遺傳變異不可遺傳變異不可遺傳變異遺傳物質是遺傳物質是否變化否變化發(fā)生變化發(fā)生變化不發(fā)生變化不發(fā)生變化遺傳情況遺傳情況變異能在后代中重新出變異能在后代中重新出現(xiàn)現(xiàn)變異性狀僅限于當代變異性狀僅限于當代表現(xiàn)表現(xiàn)來源來源基因突變、基因重組、基因突變、基因重組、染色體變異染色體變異環(huán)境條件的影響環(huán)境條件的影響應用價值應用價值是育種的原始材料，生是育種的原始材料，生物進化的主要原因，能物進化的主要原因，能從中選育出符合人類需從中選育出符合人類需要的新類型或新品種要的新類型或新品種無育種價值，但在生無育種價值，但在生產上可應用優(yōu)

14、良環(huán)境產上可應用優(yōu)良環(huán)境條件以影響性狀的表條件以影響性狀的表現(xiàn)獲取高產優(yōu)質產品現(xiàn)獲取高產優(yōu)質產品 例1人體甲狀腺濾泡上皮細胞具有很強的攝碘能力。臨床上常用小劑量的放射性同位素131I治療某些甲狀腺疾病，但大劑量的131I對人體會產生有害影響。積聚在細胞內的131I可能直接() A插入DNA分子引起插入點后的堿基序列改變 B替換DNA分子中的某一堿基引起基因突變 C造成染色體斷裂、缺失或易位等染色體結構變異 D誘發(fā)甲狀腺濾泡上皮細胞基因突變并遺傳給下一代 解析本題考查誘發(fā)基因突變的因素及原理。131I是一種放射性物質，大劑量131I能產生大量放射性，誘發(fā)基因突變。I不是堿基類似物，不能插入DNA

15、分子序列中，不能替換DNA分子中的堿基，其誘發(fā)的基因突變?yōu)轶w細胞變異，不能遺傳給下一代，因此其原因可能是造成染色體斷裂、缺失或易位等染色體結構變異。 答案C 育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的“一稈雙穗”植株，經鑒定該變異性狀是由基因突變引起的。下列敘述正確的是() A這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的 B該變異株自交可產生這種變異性狀的純合個體 C觀察細胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置 D將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產品系 答案B 解析本題考查基因突變的有關知識。盡管是“罕見” 突變，也不能說明該變異是隱性突變，只有通過試驗鑒定，方能說明其突變類型；基

16、因突變是DNA上某堿基對的增添、缺失或替換引起的，顯微鏡下不能觀察的到；花藥離體培養(yǎng)后，需用秋水仙素誘導加倍后，才能得到穩(wěn)定遺傳的高產品系。通過該變異植株自交，看后代是否發(fā)生性狀分離，如果出現(xiàn)性狀分離，則為雜合子，不出現(xiàn)性狀分離則為純合子，B正確。 例2雄家蠶的性染色體為ZZ，雌家蠶為ZW。已知幼蠶體色正常基因(T)與油質透明基因(t)是位于Z染色體上的一對等位基因，結天然綠色繭基因(G)與白色繭基因(g)是位于常染色體上的一對等位基因，T 對t，G對g為顯性。 (1)現(xiàn)有一雜交組合：ggZTZTGGZtW，F(xiàn)1中結天然綠色繭的雄性個體所占比例為_，F(xiàn)2中幼蠶體色油質透明且結天然綠色繭的雌性個

17、體所占比例為_。 (2)雄性蠶產絲多，天然綠色蠶絲銷路好?，F(xiàn)有下列基因型的雄、雌親本：GGZtW、GgZtW、ggZtW、GGZTZt、ggZTZt、GgZtZt，請設計一個雜交組合，利用幼蠶體色油質透明易區(qū)別的特點，從F1中選擇結天然綠色繭的雄蠶用于生產(用遺傳圖解和必要的文字表述)。 解析(1)遺傳圖解如下： 所以F2中體色油質透明且結天然綠色繭的雌性個體基因組成所占比例為G_ZtW，所占比例為3/41/43/16。 (2)見圖解 從孵化出的F1幼蠶中，淘汰體色油質透明的雌家蠶，保留體色正常的雄家蠶用于生產或 P：基因型GgZtZtGGZTW F2：基因型GGZTZtGgZTZtGGZtW

18、GgZtW P：基因型GgZtZtGGZTW F2：基因型GGZTZtGgZTZtGGZtWGgZtW 從孵化出的F1幼蠶中，淘汰體色油質透明的雌家蠶，保留體色正常的雄家蠶用于生產 下圖中，甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，表示培育水稻新品種的過程，則下列說法錯誤的是() A過程簡便，但培育周期長 B和的變異都發(fā)生于有絲分裂間期 C過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) D過程與過程的育種原理相同 答案B 解析分析題圖，過程和過程為雜交育種過程，但培養(yǎng)目標不同，前者是為了獲得AAbb個體，后者是為了獲得aaBB個體。雜交育種操作簡便，但培育周期長；過程是多倍體育種過程，過程發(fā)生的染色體變異是由于秋水仙素抑制分裂前期紡錘體的形成而產生的；表示的單倍體育種過程，其中過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng)；單倍體育種與多倍體育種的原理都是染色體變異。