第2部分遺傳與進化專題11生物的變異與進化高考

生物新高考專用考點1基因突變和基因重組一、基因突變1.概念:DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失,而引起的基因堿基序列的改變。小表達

DNA分子結(jié)構(gòu)改變就可以引起基因突變嗎?

答案:不一定,基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,DNA分子的基因間隔序列發(fā)生改變

不屬于基因突變。①直接原因:血紅蛋白中一個氨基酸改變。②根本原因:相關(guān)基因中堿基發(fā)生替換。2.實例(1)鐮狀細胞貧血(2)細胞的癌變

3.基因突變的原因、特點、類型、結(jié)果及意義等知識歸納

易誘導(dǎo)生物發(fā)生基因突變并提高突變頻率的三類因素及機理(1)物理因素:紫外線、X射線及其他輻射能損傷細胞內(nèi)的DNA。(2)化學(xué)因素:亞硝酸鹽、堿基類似物等能改變核酸的堿基。(3)生物因素:某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細胞的DNA。4.基因突變與性狀的關(guān)系(1)基因突變可改變生物性狀原因:基因突變→mRNA上密碼子改變→編碼的氨基酸可能改變→蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

和功能改變→生物性狀改變。(2)基因突變可能未改變生物性狀小表達

若基因中一個堿基對發(fā)生了替換,對多肽鏈的影響可能有哪些?

答案:多肽鏈不改變(密碼子的簡并等原因);改變一個氨基酸;肽鏈縮短(或延長)[終止密碼子提前(或延后)出現(xiàn)]等。二、基因重組1.常見類型

知識拓展

基因重組的其他類型(1)細菌轉(zhuǎn)化(如S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中,使R型活細菌轉(zhuǎn)化為S

型細菌)。(2)病毒DNA整合到宿主細胞染色體DNA上。(3)人工重組DNA:基因工程。

2.基因重組的實質(zhì)、結(jié)果、意義和應(yīng)用易混易錯

1.基因重組一般發(fā)生在減數(shù)分裂中,不能發(fā)生在有絲分裂中。2.Aa自交產(chǎn)生AA、Aa和aa的過程未發(fā)生基因重組,基因重組至少發(fā)生在2對等位基因間。3.受精作用中發(fā)生的配子的隨機結(jié)合,不屬于基因重組。考點2染色體變異一、染色體數(shù)目變異1.類型(1)個別染色體的增減,如21三體綜合征。(2)以染色體組形式成套增減,如三倍體西瓜。染色體組內(nèi)容剖析圖形示例

要點分析(1)從染色體來源看,一個染色體組中不含同源染色體。(2)從形態(tài)、大小和功能看,一個染色體組中所含的染色體各不相同。(3)從所含的基因看,一個染色體組中應(yīng)含有控制本物種生物性狀的一整套基因,但不重復(fù)2.染色體組內(nèi)容剖析及染色體組的判斷染色體組判斷依據(jù)染色體形態(tài)

染色體組數(shù)=細胞中同種形態(tài)的染色體條數(shù)。圖中A、B、C、D分別含2、2、1、4個染色體組依據(jù)基因型染色體組數(shù)=基因型中控制同一性狀的基因個數(shù)(不分顯隱性,且該性狀由一對等位基因控制)。如基因型為AaBbCc和AAaaBBbb的個體分別含2、4個染色體組異源多倍體染色體組判斷不同物種雜交產(chǎn)生的后代經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體為異源多倍體,如小黑麥,其形成過程如圖所示:

注:A、B、D、R代表染色體組3.單倍體和多倍體

單倍體多倍體植株特點植株弱小;一般高度不育莖稈粗壯;葉、果實、種子較大;營養(yǎng)物質(zhì)豐富體細胞染色體組數(shù)≥1,與本物種配子染色體組數(shù)相同≥3形成原因自然成因單性生殖外界環(huán)境條件劇變(如低溫)等人工誘導(dǎo)花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗易混易錯

1.單倍體≠含一個染色體組,由同源四倍體花粉發(fā)育而來的單倍體含2個

染色體組。2.單體、單倍體、三體和三倍體辨析3.三倍體原始生殖細胞中有三套非同源染色體,減數(shù)分裂出現(xiàn)聯(lián)會紊亂,因此難以形成

可育的配子,表現(xiàn)為高度不育。4.不可育≠不可遺傳變異。三倍體無子西瓜表現(xiàn)為“高度不育”,但屬于可遺傳變異,

可遺傳變異來源于基因突變、基因重組、染色體變異。

單體單倍體三體三倍體染色體條數(shù)2n-1n2n+13n示意圖

4.實驗:低溫誘導(dǎo)植物細胞染色體數(shù)目的變化(1)原理:與秋水仙素一樣,低溫也能抑制紡錘體形成而使染色體不能被拉向兩極(但不

影響著絲粒分裂),使細胞染色體數(shù)目加倍。(2)實驗步驟(3)實驗現(xiàn)象:視野中既有染色體數(shù)目未發(fā)生改變的細胞,也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的

細胞。5.應(yīng)用(1)

小表達

單倍體育種一定能得到純合子嗎?

答案:不一定,基因型為AAaa的四倍體的配子有AA、Aa、aa三種,其花藥離體培養(yǎng)得

到的單倍體幼苗,經(jīng)染色體數(shù)目加倍后得到基因型為AAAA、AAaa、aaaa的三種植

株,其中基因型為AAaa的植株不是純合子。①

②實例a.三倍體無子西瓜的培育(2)多倍體育種b.普通小麥的培育(種間育種)注意

多倍體育種可以突破生殖隔離實現(xiàn)種間雜交育種。二、染色體結(jié)構(gòu)變異類型圖像聯(lián)會異常實例缺失

果蠅缺刻翅的形成重復(fù)

果蠅棒狀眼的形成倒位

果蠅卷翅的形成易位

果蠅花斑眼的形成易混易錯

1.染色體易位與互換

染色體易位互換圖解

區(qū)別可發(fā)生于非同源染色體間發(fā)生于同源染色體非姐妹染色單體的相應(yīng)片段間染色體結(jié)構(gòu)變異基因重組2.染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的區(qū)別

染色體結(jié)構(gòu)變異基因突變區(qū)別以基因為單位,基因重復(fù)或缺失

或排列順序改變,如A→AA以堿基為單位,發(fā)生在基因內(nèi)部,

可產(chǎn)生等位基因,如A→a光學(xué)顯微鏡下可見光學(xué)顯微鏡下不可見考點3生物的進化一、達爾文的生物進化論1.達爾文的生物進化論的主要組成(1)共同由來學(xué)說:指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進化來的。(2)自然選擇學(xué)說:揭示了生物進化的機制,解釋了適應(yīng)的形成和物種形成的原因。2.生物有共同祖先的證據(jù)知識拓展

細胞和分子水平的證據(jù)人和其他生物的細胞中普遍含有細胞色素c,說明這些生物都有共同的祖先。細胞色

素c的氨基酸序列差異的大小揭示了不同生物之間親緣關(guān)系的遠近,差異越小,表明親

緣關(guān)系越近。(1)

3.自然選擇學(xué)說與適應(yīng)的形成(2)適應(yīng)的形成二、現(xiàn)代生物進化理論1.種群是生物進化的基本單位注意

生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生改變。2.突變和基因重組提供進化的原材料(1)突變的有利和有害不是絕對的,往往取決于生物的生存環(huán)境。(2)生物的變異是隨機的、不定向的,只是提供了生物進化的原材料,不能決定生物進

化的方向。3.自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變(1)

知識拓展

1.自然選擇直接選擇的是表型,間接選擇的是基因型,實質(zhì)是引起種群基因

頻率的定向改變。2.引起種群基因頻率改變的因素主要有自然選擇、非隨機交配、突變、遷入和遷

出、遺傳漂變(小群體引起的基因頻率隨機減少甚至丟失的現(xiàn)象。如在一個種群中,A

基因的頻率為1%,若這個種群只有50個個體,則意味著只有一個個體具有A基因,若該

個體偶然死亡或沒有交配,則會使A基因在這個種群中消失)等。實驗原理一般情況下,一定濃度的抗生素能殺死細菌,但變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時,如果向培養(yǎng)基中添加抗生素,耐藥菌有可能存活下來實驗步驟(2)探究實踐:探究抗生素對細菌的選擇作用實驗結(jié)果與區(qū)域①相比,區(qū)域②③④紙片周圍會出現(xiàn)抑菌圈;②③④區(qū)域抑菌圈的平均直徑逐代變小

實驗結(jié)論(1)細菌耐藥性的出現(xiàn)是發(fā)生了可遺傳的變異。(2)抗生素的選擇作用導(dǎo)致了耐藥菌比例的逐漸升高知識歸納

1.抑菌圈直徑的大小可反映藥物的抑菌效果,抑菌圈直徑越大,抑菌效果越

明顯。2.抗生素的濫用使耐藥菌生存和繁殖的機會增加,耐藥性基因在細菌種群中的基因頻

率逐漸上升,最終形成“超級細菌”。3.當致病細菌對某抗生素藥物的耐藥率超過一定值時,需及時更換抗生素類藥物,將致

病細菌的耐藥率控制在低水平。(1)

4.隔離是物種形成的必要條件(2)物種概念能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物形成環(huán)節(jié)突變和基因重組、自然選擇、隔離標志出現(xiàn)生殖隔離方式(1)漸變式:長期的地理隔離→生殖隔離。

(2)驟變式:如異源多倍體的形成。

易混易錯

1.生殖隔離的三種情況:不能交配,能交配但不能產(chǎn)生后代,能產(chǎn)生后代但

后代不可育。2.新物種的形成不一定需要經(jīng)過地理隔離,但必須有生殖隔離。3.生物進化不一定導(dǎo)致新物種的形成,新物種一旦形成則一定發(fā)生了生物進化。實例內(nèi)容“精明的捕食者”策略捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體,客觀上起到了促進種群發(fā)展的作用“收割理論”捕食者往往捕食個體數(shù)量多的物種,這樣就會避免出現(xiàn)一種或少數(shù)幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面,為其他物種的形成騰出空間好氧生物的出現(xiàn)地球早期無氧環(huán)境→厭氧生物→光合生物出現(xiàn)→空氣中有氧氣→出現(xiàn)好氧生物5.協(xié)同進化與生物多樣性的形成(1)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。常

見的實例如表:(2)生物多樣性是協(xié)同進化的結(jié)果三、生物進化理論的發(fā)展1.中性學(xué)說:大量的基因突變是中性的,決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累,

而不是自然選擇。2.間斷平衡學(xué)說:物種的形成并不都是漸變的過程,而是物種長期穩(wěn)定與迅速形成新種

交替出現(xiàn)的過程。突變的種類深挖教材(1)基因突變:DNA分子中發(fā)生堿基的

,而引起的基因堿基序列

的改變(必修2P81)(2022福建,15,4分)(2022重慶,24,14分)(2021浙江6月選考,6,2分)(202

1福建,16,4分)。相對來說,基因突變中堿基的

對性狀的影響可能會小一些。(2)染色體數(shù)目的變異:一類是細胞內(nèi)

的增加或減少,另一類是細胞內(nèi)

染色體數(shù)目以一套

為基數(shù)成倍地增加或成套地減少(必修2P8

7)(2023遼寧,2,2分)(2023江蘇,10,2分)(2021遼寧,9,2分)。替換、增添或缺失替換個別染色體完整的非同源染色體(3)染色體結(jié)構(gòu)的改變,會使排列在染色體上的基因

發(fā)生改變,導(dǎo)致性

狀的變異。染色體結(jié)構(gòu)變異常見的4種類型為

(必修2

P90),除此之外還會出現(xiàn)環(huán)狀染色體、染色體橋等結(jié)構(gòu)變異的現(xiàn)象(2023湖北,16,2分)

(2022山東,5,2分)(2022湖南,9,2分)。數(shù)目或排列順序缺失、重復(fù)、易位、倒位真題演練

(2021浙江6月選考,6,2分)α-珠蛋白與α-珠蛋白突變體分別由141個和146個

氨基酸組成,其中第1—138個氨基酸完全相同,其余氨基酸不同。該變異是由基因上

編碼第139個氨基酸的一個堿基對缺失引起的。該實例不能說明

(

)A.該變異屬于基因突變B.基因能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成C.DNA片段的缺失導(dǎo)致變異D.該變異導(dǎo)致終止密碼子后移C考法1染色體變異個體產(chǎn)生配子的情況1.缺失、重復(fù)、易位產(chǎn)生配子情況類型

缺失

重復(fù)

易位配子A∶O=1∶1AA∶a=1∶1A∶Aa∶a∶O=1∶1∶1∶1注:“O”表示不含該基因。2.單體、三體、四體產(chǎn)生配子情況類型

單體

三體

四體配子A∶O=1∶1Aa∶A∶AA∶a=2∶2∶1∶1AA∶Aa∶aa=1∶4∶1注:“O”表示不含該基因。知識歸納

1.分析配子時常以同源染色體為單位,若基因位于同源染色體上,如表中的

“重復(fù)”,基因AA和a隨同源染色體的分離而產(chǎn)生2種配子;若基因位于非同源染色體

上,如表中的“易位”,同源染色體分離(A與O分離、O與a分離),非同源染色體自由組

合,得到4種配子。2.分析三體產(chǎn)生的配子類型時,為了避免混淆,可以進行標號,如AAa可以記為A1A2a,則

染色體的三種分離方式為A1A2、a,A1、A2a,A2、A1a,最后把A合并即可得到Aa∶A∶

AA∶a=2∶2∶1∶1的結(jié)果?？挤?利用染色體變異進行基因定位1.利用單體(2n-1)進行基因定位(1)隱性突變:讓隱性突變體(2n)與多種單體(2n-1)的顯性純合體雜交,若某種單體的子

代中出現(xiàn)顯性∶隱性=1∶1,則此突變基因在相應(yīng)的染色體上;如2號染色體缺失一條

的單體(AO)與隱性突變體(aa)雜交,子代中出現(xiàn)顯性∶隱性=1∶1,則a基因在2號染色

體上。(2)顯性突變:讓某種顯性突變體的單體(2n-1)與隱性正常個體(2n)雜交,若突變基因位

于該種單體所缺失的染色體上,則后代顯性∶隱性=1∶1,否則全為顯性。2.利用三體進行基因定位將常染色體隱性突變型純合體和某一染色體的野生型三體(+/+/+)品系雜交,子一代中

的三體個體再和隱性親本回交(或與隱性個體測交),如果回交(或測交)子代中野生型

和突變型之比是5∶1,則該基因位于此染色體上。如圖:3.利用染色體缺失進行基因定位知識拓展

其他染色體定位(1)克隆基因定位法:采用已克隆的cDNA探針與保留在雜種細胞內(nèi)的染色體DNA進行

分子雜交,確定克隆基因所在的染色體。(2)原位雜交:用標記(同位素、生物素、熒光燃料等)的核酸探針通過分子雜交確定核

苷酸序列在染色體或細胞中的位置。以熒光標記為例:(3)染色體特異性標記:如SSR是DNA中的簡單重復(fù)序列,非同源染色體和不同品種的

同源染色體上的SSR都不相同,常用于染色體的特異性標記。例

(2023山東臨沭一中月考,25節(jié)選)某嚴格自花傳粉的二倍體植物(2n),野生型為紅

花,突變型為白花。研究人員圍繞花色性狀的顯隱性關(guān)系和花色控制基因及在染色體

上的定位,進行了以下相關(guān)實驗。請分析回答:(1)在甲地的種群中,該植物出現(xiàn)一株白花突變。讓白花植株自交,若后代

說明該突變型為純合體。將該白花植株與野生型雜交,若F1為紅花植株,F1自交所

得F2中,紅花植株和白花植株比為3∶1,出現(xiàn)該結(jié)果的條件是①紅花和白花受

等位基因控制,且基因完全顯性;②配子具有相同成活率及受精能力并能隨機結(jié)合;③

受精卵的發(fā)育能力及各基因型植株存活率相同。(2)單體(2n-1)可用于基因的染色體定位。人工構(gòu)建該種植物的單體系(紅花)應(yīng)有

種單體。若白花由一對隱性突變基因控制,將白花突變植株與該種植物單體系中

的全部單體分別雜交,留種并單獨種植,當子代出現(xiàn)表型及比例為

時,可將白花突變基因定位于

。(3)三體(2n+1)也可用于基因的染色體定位。若白花由一對隱性突變基因控制,將白花

突變植株與三體系(紅花純合)中全部三體分別雜交,留種并單獨種植,當F2出現(xiàn)表型及

比例為

時,可將白花突變基因定位。

解析

(1)純合體自交后代不發(fā)生性狀分離;白花植株與野生型雜交,F1全為紅花,F1自交所得F2中,紅花∶白花=3∶1,這符合基因的分離定律,紅花和白花受一對等位基因控

制。(2)二倍體植物有n對同源染色體,可構(gòu)建n種單體。假設(shè)花色基因由A/a控制,則白

花基因型為aa,若該紅花單體缺少的染色體上含有相應(yīng)的基因,則其基因型為AO(O表示缺少相應(yīng)的基因),白花(aa)與紅花單體(AO)雜交,F1的表型及比例為紅花(Aa)∶白花

(aO)=1∶1。(3)白花基因型為aa,三體純合紅花基因型為AAA,F1的基因型為1/2Aa、1/

2AAa;1/2Aa自交所得F2中白花(aa)比例為1/8;AAa產(chǎn)生的配子及比例為AA∶a∶Aa∶

A=1∶1∶2∶2,故1/2AAa自交所得F2中白花(aa)占比為1/2×1/6×1/6=1/72,所以,若突變

基因位于該三體上,則F2中白花植株占1/8+1/72=5/36,紅花植株占1-5/36=31/36,即F2的表型及比例為紅花∶白花=31∶5。

答案

(1)不發(fā)生性狀分離(全為白花植株)一對

(2)n紅花植株∶白花植株=1∶1該單體所缺失的染色體上

(3)紅花植株∶白花植株=31∶5考法3三系法和平衡致死1.三系法:如水稻的育性基因在細胞核和細胞質(zhì)中都存在。

(1)雄性可育:S(RR)、S(Rr)、N(rr)、N(RR)、N(Rr)。(2)雄性不育:S(rr)。(3)雄性不育系解決了去雄的麻煩,但雄性不育個體不能通過自交進行繁殖。(4)保持系與雄性不育系雜交可得到雄性不育系,解決了雄性不育個體繁殖的問題;恢復(fù)系與雄性不育系雜交,可得到有繁殖優(yōu)勢的雜交種。2.平衡致死系:將隱性致死基因以雜合狀態(tài)保持下來,不發(fā)生分離的品系。果蠅D為展翅基因,純合致死,Gl為黏膠眼基因,純合致死,這兩個基因都位于果蠅第3號染色體上。例

(2023海南,15,3分)某作物的雄性育性與細胞質(zhì)基因(P、H)和細胞核基因(D、d)

相關(guān)。現(xiàn)有該作物的4個純合品種:①(P)dd(雄性不育)、②(H)dd(雄性可育)、③(H)

DD(雄性可育)、④(P)DD(雄性可育),科研人員利用上述品種進行雜交實驗,成功獲得

生產(chǎn)上可利用的雜交種。下列有關(guān)敘述錯誤的是

(

)A.①和②雜交,產(chǎn)生的后代雄性不育B.②、③、④自交后代均為雄性可育,且基因型不變C.①和③雜交獲得生產(chǎn)上可利用的雜交種,其自交后代出現(xiàn)性狀分離,故需年年制種D.①和③雜交后代作父本,②和③雜交后代作母本,二者雜交后代雄性可育和不育的

比例為3∶1

解析

細胞質(zhì)基因在遺傳時遵循母系遺傳,并且進行雜交實驗時,雄性不育個體只能作母本,利用①(P)dd和②(H)dd雜交時,(P)dd作母本,①和②雜交產(chǎn)生的后代都是(P)dd,

表現(xiàn)為雄性不育,A正確;①(P)dd(作母本)與③(H)DD雜交,獲得的F1雜交種是(P)Dd,表

現(xiàn)為雄性可育,其自交的F2基因型為(P)DD、(P)Dd、(P)dd,其中(P)dd為雄性不育,其他

為雄性可育,發(fā)生了性狀分離,需要年年制種,C正確;①(P)dd和③(H)DD雜交后代的基

因型是(P)Dd,②(H)dd和③(H)DD雜交后代的基因型是(H)Dd,以(P)Dd為父本,(H)Dd為

母本進行雜交,其后代基因型為(H)DD、(H)Dd、(H)dd,均表現(xiàn)為雄性可育,D錯誤。

答案

D考法4種群中基因頻率和基因型頻率“定義法”求解基因頻率(1)某基因頻率=某基因總數(shù)/某基因及其等位基因的總數(shù)×100%。(2)常染色體上某基因頻率=某基因總數(shù)/(種群個體數(shù)×2)×100%。(3)X染色體上某基因頻率=某基因總數(shù)/(2×雌性個體數(shù)+雄性個體數(shù))×100%

“公式法”求解基因頻率(以常染色體上的A/a為例)(1)A基因頻率=AA基因型頻率+1/2×Aa基因型頻率。(2)a基因頻率=aa基因型頻率+1/2×Aa基因型頻率利用遺傳平衡定律計算(1)前提條件:種群非常大;所有雌