生物的變異專題復(fù)習(xí)生物的變異專題復(fù)習(xí)彭邦鳳（湖北省恩施州清江外國語學(xué)校445000）《試題與研究·理綜生物》2011第33期 ，中學(xué)生學(xué)習(xí)報(bào)社主辦本專題包括：染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異、轉(zhuǎn)基因食品的安全等兩個(gè)Ⅰ級(jí)考點(diǎn)，基因重組及其意義、基因突變的特征和原因、生物變異在育種上的應(yīng)用等三個(gè)Ⅱ級(jí)考點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)“低溫誘導(dǎo)染色體加倍”。一、命題熱點(diǎn)1.基因突變的特征和原因的分析與應(yīng)用。2.基因重組的原理在雜交育種中的應(yīng)用。3.染色體組的判斷及單倍體、多倍體在育種上的應(yīng)用。4.轉(zhuǎn)基因食品的獲取與安全。5.低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)。6.不同變異類型的判斷與檢測。二、疑難點(diǎn)撥㈠生物的變異1.概念：是生物的親代與子代以及子代個(gè)體之間表現(xiàn)出差異的現(xiàn)象。2.類型：依據(jù)變異能否遺傳給后代，分為可遺傳的變異和不可遺傳的變異，前者由生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)改變引起，包括基因突變、基因重組和染色體變異；后者僅由環(huán)境因素引起、遺傳物質(zhì)沒有改變，如無光條件下產(chǎn)生的黃化苗。3.應(yīng)用：將可遺傳的變異作為育種的原始材料，經(jīng)過選育獲得符合人類需求的新類型或新品種。㈡基因突變1.概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失和替換，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。2.時(shí)間：主要在DNA復(fù)制時(shí)。3.原因：外因是物理、化學(xué)或生物等因素；內(nèi)因是DNA在解旋復(fù)制時(shí)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，組成基因的脫氧核苷酸種類、數(shù)量和排列順序易發(fā)生改變，從而導(dǎo)致遺傳信息改變。4.結(jié)果：只會(huì)使一個(gè)基因變?yōu)樗牡任换颍粫?huì)改變基因的數(shù)量，如：由A→a或a→A，或者A1→A2或A3。特別提醒：基因突變不改變基因的數(shù)量，只會(huì)使基因轉(zhuǎn)變成它的等位基因；對(duì)生物性狀的表現(xiàn)可能有影響，也可能沒影響。5.類型：⑴根據(jù)對(duì)性狀類型的影響劃分：顯性突變：如a→A，該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)相應(yīng)性狀隱性突變：如A→a，突變性狀一旦在生物個(gè)體中表現(xiàn)出來，該性狀即可穩(wěn)定遺傳。⑵根據(jù)引起突變的原因劃分：自然突變：在自然狀態(tài)下發(fā)生的基因突變。誘發(fā)突變：在人工條件下誘發(fā)的基因突變。6.特點(diǎn)：普遍性、隨機(jī)性、低頻性和不定向性。7.意義：是生物變異的根本來源，為生物的進(jìn)化提供最初的原材料。㈢基因重組生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第1頁。1.概念：是生物體進(jìn)行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合。生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第1頁。2.類型：通常包括隨著非同源染色體的自由組合，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合；隨著同源染色體上非姐妹染色單體的交叉交換，使同源染色體上的非等位基因重組。特別注意：重組DNA技術(shù)、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化屬于廣義地基因重組。3.特點(diǎn)：不會(huì)改變基因的數(shù)量，也不改變基因的結(jié)構(gòu)，只會(huì)引起基因的重新組合，產(chǎn)生新的基因型；一般意義上的基因重組，僅發(fā)生在有性生殖的過程中。4.意義：產(chǎn)生新的基因型，極大地豐富了變異的來源，對(duì)生物的多樣性和進(jìn)化具有重要意義。㈣染色體變異1.染色體的結(jié)構(gòu)變異⑴缺失：染色體上某一區(qū)域及其帶有的基因一起丟失，從而引起變異的現(xiàn)象（圖1）。⑵重復(fù)：染色體上增加了某個(gè)相同的區(qū)域而引起的變異（圖2）。⑶倒位：染色體在兩個(gè)點(diǎn)發(fā)生斷裂后，產(chǎn)生三個(gè)區(qū)段，中間的區(qū)段發(fā)生180o的倒轉(zhuǎn)，與另外兩個(gè)區(qū)段重新接合而引起的變異（圖3）。⑷易位：一條染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上，從而引起變異的現(xiàn)象（圖4）。2.染色體的數(shù)目變異⑴非整倍變異：細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少。如21三體綜合征。⑵整倍變異：染色組數(shù)目的改變引起。如三倍體無籽西瓜。單倍體：由配子直接發(fā)育成的新個(gè)體，體細(xì)胞中含有本物種配子的染色體數(shù)目。特點(diǎn)：植株弱小，一般高度不育。多倍體：由于有絲分裂異常，染色體數(shù)目整倍增加。特點(diǎn)是莖稈粗壯，葉片、果實(shí)、種子較大、糖類與蛋白質(zhì)含量有所增加、發(fā)育遲緩，結(jié)實(shí)率低。㈤可遺傳變異的比較與應(yīng)用1.幾種可遺傳變異的比較比較基因突變基因重組染色體變異本質(zhì)基因結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生新的基因控制不同性狀的基因重新組合，產(chǎn)生新的基因型染色體結(jié)構(gòu)改變或者染色體數(shù)目改變引起產(chǎn)生復(fù)制過程中，基因中脫氧核苷酸的增、減和改變減數(shù)第一次分裂時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合或同源染色體上的非等位基因交叉互換染色體復(fù)制后，未形成兩個(gè)子細(xì)胞或配子未經(jīng)受精作用單獨(dú)發(fā)育成個(gè)體或者染色體結(jié)構(gòu)變異特點(diǎn)普遍性、隨機(jī)性、有害性、低頻性、不定向性發(fā)生在真核生物有性生殖的過程中，后代中出現(xiàn)一定的性狀分離比多倍體植株器官大，養(yǎng)分多，成熟遲，結(jié)實(shí)少；單倍體植株弱小，高度不育；人體遺傳病中會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的遺傳病應(yīng)用人工誘變育種雜交育種單倍體育種和多倍體育種生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第2頁。2.幾種育種方法的比較生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第2頁。育種方法原理適用條件優(yōu)點(diǎn)不足方式雜交育種基因重組本物種具有所需性狀操作簡單,可得到多種性狀組合獲得純種,耗時(shí)較長雜交、連續(xù)自交和篩選單倍體育種染色體數(shù)目的整倍變異選育性狀為顯性性狀時(shí),可顯著縮短育種時(shí)間操作相對(duì)復(fù)雜用秋水仙素處理或低溫誘導(dǎo)花藥離體培養(yǎng)所得的幼苗多倍體育種獲得營養(yǎng)物質(zhì)含量高的品種生長期延長,結(jié)實(shí)率低用秋水仙素處理或低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍人工誘變育種人工誘導(dǎo)基因突變各物種暫無所需性狀提高基因突變的頻率,創(chuàng)造所需基因和性狀不一定能獲得所需性狀；可能失去優(yōu)良性狀；篩選范圍大、時(shí)間長物理、化學(xué)因素誘變基因工程育種DNA重組其他物種具有抗病性狀定向改變物種的基因組成操作復(fù)雜,技術(shù)含量高將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞細(xì)胞工程育種細(xì)胞重組克服遠(yuǎn)源雜交不親和體細(xì)胞雜交、細(xì)胞重組三、典例解讀例1.下列產(chǎn)生可遺傳變異的類型中，一般不發(fā)生在肺炎雙球菌的是（）①基因突變②基因重組③染色體變異④染色單體互換⑤非同源染色體上非等位基因自由組合A.①②③ B.④⑤ C.②③④⑤ D.①②③解析：本題以肺炎雙球菌為例，考查變異發(fā)生的對(duì)象，明確各種變異發(fā)生的機(jī)理及其原核生物的結(jié)構(gòu)及其繁殖是正確解題的關(guān)鍵。肺炎雙球菌為原核生物，無染色體，通過無性生殖的方式繁殖，一般沒有染色體變異和基因重組，其變異主要來源于基因突變。答案：C特別提醒：在自然界中，除病毒、原核生物沒有染色體，缺乏染色體變異；雖然肺炎雙球菌沒有有性生殖，但可能通過基因轉(zhuǎn)導(dǎo)而產(chǎn)生基因重組，只是一般條件下，不會(huì)發(fā)生；對(duì)于真核細(xì)胞而言，可遺傳變異的來源都有基因突變和染色體變異，對(duì)于進(jìn)行有性生殖的真核生物而言，則還有基因重組，且基因重組產(chǎn)生的變異比例最大。例2.人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞具有很強(qiáng)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(duì)人體會(huì)產(chǎn)生有害影響。積聚在細(xì)胞內(nèi)的131Ⅰ可能直接（）A.插入DNA分子引起插入點(diǎn)后的堿基引起基因突變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(jié)構(gòu)變異D.誘發(fā)甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞基因突變并遺傳給下一代解析：本題結(jié)合放射性同位素的知識(shí)，考查生物的變異，明確各種變異的原因是正確解題的基礎(chǔ)。131Ⅰ作為放射性物質(zhì)，不是堿基的類似物，雖可產(chǎn)生射線，誘發(fā)生物變異，但不能插入或替換DNA中的堿基，因此，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于碘主要集聚于甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞并導(dǎo)致其基因突變，發(fā)生在此處的基因突變不能進(jìn)入到生殖細(xì)胞，因而，不能遺傳給下一代，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C例3.生物體內(nèi)的基因重組（）A.能夠產(chǎn)生新的基因 B.發(fā)生在受精作用過程中C.是生物變異的根本來源 D.在同源染色體之間可發(fā)生生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第3頁。解析：本題考查基因重組的來源及其特點(diǎn)，明確基因重組的機(jī)理是正確解題的關(guān)鍵。一般來說，基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，是非同源染色體自由組合或同源染色體交叉互換所導(dǎo)致；生物變異的根本來源是基因突變。答案：D生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第3頁。例4.已知某物種的一條染色體上依次排列著M、N、O、P、q五個(gè)基因，如圖列出的若干種變化中，不屬于染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的是（）解析：本題以圖示的形式，考查染色體的結(jié)構(gòu)變異，明確染色體結(jié)構(gòu)變異的實(shí)質(zhì)和準(zhǔn)確獲取圖示信息是正確解題的關(guān)鍵。A項(xiàng)基因數(shù)目減少是染色體片段缺失所致，B項(xiàng)O基因增多是染色體片段重復(fù)所致，C項(xiàng)為基因位置改變是染色體片段倒位所致，三項(xiàng)均屬于染色體的結(jié)構(gòu)變異；D項(xiàng)中沒有基因數(shù)目和位置的改變，只是基因N、O和p變成了它們的等位基因n、o和P，屬于基因突變。答案：D例5.下圖是甲、乙兩種生物的體細(xì)胞內(nèi)染色體情況示意圖，則染色體數(shù)與圖示相同的甲、乙兩種生物體細(xì)胞的基因型可依次表示為（）A.甲：AaBb乙：AAaBbbB.甲：AaaaBBbb乙：AaBBC.甲：AAaaBbbb乙：AaaBBbD.甲：AaaBbb乙：AAaaBbbb 解析：本題以圖示的形式，考查染色體數(shù)目的變異，掌握染色體組成與基因的表示方法是正確解題的基礎(chǔ)。由圖可知：甲生物體細(xì)胞內(nèi)染色體相同的為四條，為四倍體；乙生物體細(xì)胞內(nèi)染色體相同的為三條，為三倍體；故甲、乙兩種生物體細(xì)胞的基因型可表示為甲：AAaaBbbb；乙：AaaBBb。答案：C知識(shí)鏈接：生物屬于幾倍體應(yīng)依其來源確定，具體為：由受精卵發(fā)育而來，有幾個(gè)染色體組就是幾倍體；由未經(jīng)受精的生殖細(xì)胞發(fā)育而來的個(gè)體，無論有幾個(gè)染色體組都是單倍體；由體細(xì)胞發(fā)育而來，其倍性與提供體細(xì)胞的生物一致。例6.在有絲分裂和減數(shù)分裂的過程中不都產(chǎn)生的變異是()A.DNA復(fù)制時(shí)發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變，導(dǎo)致基因突變B.非同源染色體之間發(fā)生自由組合，導(dǎo)致基因重組C.非同源染色體之間交換一部分片段，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異D.著絲點(diǎn)分裂后形成的兩條染色體不能移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異解析：本題考查變異的發(fā)生時(shí)間，明確變異發(fā)生的機(jī)理是正確解題的關(guān)鍵。在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中都有DNA的復(fù)制，DNA復(fù)制時(shí)，會(huì)發(fā)生解旋，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，可能發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變，發(fā)生基因突變；有可能發(fā)生非同染色體片段的交換，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)的變異；也可能因?yàn)樽尤旧w在移向兩極時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異，A、C、D選項(xiàng)都可能發(fā)生。但細(xì)胞在有絲分裂過程中，沒有非同源染色體的自由組合，不會(huì)發(fā)生基因重組，因此，答案選B。答案：B例7.下列選項(xiàng)是發(fā)生在人類的幾種遺傳病，不能通過顯微鏡檢發(fā)現(xiàn)的是()A.先天愚型B.紅綠色盲C.貓叫綜合征D.鐮刀型細(xì)胞貧血癥生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第4頁。解析：本題結(jié)合常見疾病，考查疾病的原因及其特點(diǎn)。先天愚型，即21-三體綜合征，是21號(hào)染色體多了一條導(dǎo)致，屬染色體數(shù)目異常；貓叫綜合征是5號(hào)染色體部分缺失引起，屬染色體結(jié)構(gòu)變異，兩種疾病都是染色體變異，可通過顯微鏡檢發(fā)現(xiàn)。紅綠色盲和鐮刀型細(xì)胞貧血癥都是基因突變引起，不能通過鏡檢發(fā)現(xiàn)突變的基因，但鐮刀型細(xì)胞貧血癥可通過顯微鏡檢其血液中的血細(xì)胞發(fā)現(xiàn)。答案：B生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第4頁。例8.用X射線處理蠶蛹，使其第2號(hào)染色體的斑紋基因易位于W染色體上，使雌體都有斑紋。再將雌蠶與白體雄蠶交配，其后代雌蠶都有斑紋，雄蠶都無斑紋。這樣有利于去雌留雄，提高蠶絲的質(zhì)量。這種育種方法所依據(jù)的原理是() A.染色體結(jié)構(gòu)的變異B.染色體數(shù)目的變化C.基因突變D.基因重組解析：本題以蠶種的選育為話題，考查染色體變異的機(jī)理及其特點(diǎn)，準(zhǔn)確獲取信息、明確變異機(jī)理是正確解題的關(guān)鍵?；驈?號(hào)染色體移位至W染色體，屬染色體的結(jié)構(gòu)變異。答案：A例9.與雜交育種比較，誘變育種的不同之處是（）①能大幅度改良某些性狀②能形成新基因③能形成新基因型④一般對(duì)個(gè)體生存有利A.①② B.①③ C.②③ D.②④解析：誘變育種可以產(chǎn)生新的基因，從而大幅度改良某些性狀，不過基因突變一般是有害的，對(duì)個(gè)體的生存不利。雜交育種不會(huì)產(chǎn)生新的基因，但是可以產(chǎn)生新的基因型。答案：A六、跟蹤訓(xùn)練1.下列對(duì)基因突變的描述正確的是（）A.雜交育種利用的是基因突變 B.為生物進(jìn)化提供原始材料C.基因突變僅發(fā)生在細(xì)胞分裂間期 D.只有細(xì)胞核基因可發(fā)生基因突變2.基因突變對(duì)絕大多數(shù)個(gè)體是不利的，但卻是生物進(jìn)化的重要因素之一”。你認(rèn)為這一說法（）A.正確?；蛲蛔冸m然對(duì)多數(shù)個(gè)體不利，但它為定向的自然選擇奠定了基礎(chǔ)B.正確?；蛲蛔冸m然對(duì)多數(shù)個(gè)體不利，但基因突變的方向與生物進(jìn)化的方向是一致的C.不正確。因?yàn)榛蛲蛔儾焕趥€(gè)體的繁殖，會(huì)導(dǎo)致物種滅絕D.不正確。因?yàn)榛蛲蛔儠?huì)導(dǎo)致個(gè)體的死亡，不利于生物進(jìn)化3.以下幾種生物性狀的產(chǎn)生，來源于同一變異類型的是（）①果蠅的白眼②豌豆的黃色皺粒、綠色圓粒③八倍體小黑麥的出現(xiàn)④人類的紅綠色盲⑤玉米的高莖皺形葉⑥人類的鐮刀型細(xì)胞貧血癥A.①②③ B.④⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤4.下圖為高等動(dòng)物細(xì)胞分裂示意圖，它不能反映的是()A.發(fā)生了基因突變 B.發(fā)生了基因重組C.發(fā)生了染色體的變異 D.發(fā)生了染色體的互換5.下面是某種動(dòng)物的一個(gè)卵細(xì)胞染色體組成示意圖，下列分析判斷錯(cuò)誤的是() 生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第5頁。 A.該細(xì)胞中的染色體可以看成一個(gè)染色體組生物的變異專題復(fù)習(xí)全文共7頁，當(dāng)前為第5頁。 B.該種動(dòng)物的體細(xì)胞中含有4對(duì)同源染色體 C.該動(dòng)物的一個(gè)體細(xì)胞在有絲分裂中期含有32個(gè)DNA分子 D.該動(dòng)物的一個(gè)原始生殖細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，能形成4個(gè)四分體6.雜交育種和誘變育種的實(shí)質(zhì)是() A.基因突變B.基因重組和基因突變C.染色體變異D.基因突變和染色體變異7.下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進(jìn)行的是()①利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻②通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒③通過體細(xì)胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛④將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉⑤將健康人的正?；蛑踩氩∪梭w內(nèi)治療基因病⑥用一定濃度的生長素處理，獲得無子番茄 A.①③⑤B.①②④C.①④⑤D.①②⑥8.對(duì)下列各生物形成原理的解釋，正確的是()A.無子番茄的獲得是利用了多倍體育種的原理B.培育無子西瓜是利用了單倍體育種的原理C.培育青霉素高產(chǎn)菌株是利用了基因突變的原理D.“多利羊”的獲得是利用了雜交育種的原理9.下圖中，甲、乙表示水稻兩個(gè)品種，A、a和B、b表示分別位于兩對(duì)同源染色體上的兩對(duì)等位基因，①～⑦表示培育水稻新品種的過程，則下列說法錯(cuò)誤的是() A.①→②過程簡便，但培育周期長B.②和⑦的變異都發(fā)生于有絲分裂間期 C.③過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng)D.③→⑥過程與⑦過程的育種原理相同10.1993年，生物學(xué)家利用太空搭載的常規(guī)水稻種子做“太空條件下植物突變類型”的課題研究。當(dāng)年，科學(xué)家將這些遨游太空后的種子播種后長出2000多株禾苗，只有其中1株出現(xiàn)與眾不同的特性。在此后15年的種植培養(yǎng)過程中，這株水稻的后代發(fā)生了變異，有糯化早熟型、長粒型、高粗稈大穗型、小粒型、大粒型等十多個(gè)品種，有的植株高達(dá)1.8米左右。⑴實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該變異最有可能是＿＿＿＿，屬于＿＿＿＿。⑵通過太空搭載獲得新的水稻品種，這種育種方法是＿＿＿＿。與之相比，傳統(tǒng)雜交育種的時(shí)間較長，其依據(jù)的原理是＿＿＿＿。⑶2000多株禾苗