生物的变异与进化.ppt

生物的变异与进化 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望考点一生物的变异考点解读1.基因突变2基因重组3染色体结构和数目的变异 A处插入碱基对处插入碱基对GCB处碱基对处碱基对AT替换为替换为GCC处缺失碱基对处缺失碱基对ATD处碱基对处碱基对GC替换为替换为AT1三种可遗传变异比较三种可遗传变异比较比较基因突变基因重组染色体变异适用范围一切生物(包括病毒)均可发生只发生于进行“有性生殖”的真核生物中发生于真核生物中(无性生殖、有性生殖均可发生)发生时期生物个体发育任何时期减数第一次分裂四分体时期及减数第一次分裂后期细胞分裂期科目一考试 http:/ http:/ 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频比较基因突变基因重组染色体变异变异实质因碱基对增添、缺失或改变而导致基因内部分子结构发生改变四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换减数第一次分裂后期，随非同源染色体自由组合非同源染色体上的非等位基因重新组合(自由组合定律)人为基因重组(基因工程)细胞分裂过程中染色体结构发生变异(增添、缺失、易位、颠倒180等)细胞分裂过程中染色体数目(个别或成组)增加或减少比较基因突变基因重组染色体变异结果基因发生了“质变”产生了新基因(原基因的等位基因)基因既未发生质变，也未发生量变，但发生了“重新搭配”改变了基因型基因未发生质变，但发生了“量变”或“排列次序”的改变检测只能通过基因检测，光学显微镜下观察不到通过重组性状推测，光学显微镜下观察不到可选分裂部位细胞用光学显微镜观察染色体形态结构或数目比较基因突变基因重组染色体变异共性均可导致生物遗传组成(基因型)的改变，属可遗传变异，与仅由环境条件引起的不可遗传变异有本质的不同2几种育种方式的比较几种育种方式的比较育种方式原理方法优点杂交育种基因重组杂交使不同个体的优良性状集中于一个个体上诱变育种基因突变物理、化学、生物因素诱变提高变异频率，加速育种进程单倍体育种 染色体变异花药离体培养、秋水仙素处理缩短育种的年限育种方式原理方法优点多倍体育种染色体变异秋水仙素处理提高产量和营养成分基因工程基因重组目的基因导入受体细胞定向改造生物的遗传特性体细胞杂交技术细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞融合、植物组织培养克服远源杂交不亲和的障碍3辨析单倍体和多倍体辨析单倍体和多倍体比较项目单倍体多倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体成因自然成因 单性生殖的结果外界环境条件剧变人工诱导 花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子或幼苗比较项目单倍体多倍体发育过程比较项目单倍体多倍体发育起点配子受精卵或合子判断方法发育起点为配子发育起点为受精卵或合子植株特点植株弱小植株粗大、营养物质含量高，生长发育迟缓可育性高度不育可育，但结实性差应用单倍体育种多倍体育种考点二生物的进化考点解读1.自然选择学说的主要内容2现代生物进化理论简介2(2010江苏高考江苏高考)根据现代生物进化理论，下列观点根据现代生物进化理论，下列观点中中正确的是正确的是()A人工培育的新物种只能生活在人工环境中人工培育的新物种只能生活在人工环境中B生物进化的方向与基因突变的方向一致生物进化的方向与基因突变的方向一致C冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害地防止冻害D受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代将基因传递给后代解析解析本题考查现代生物进化理论，意在考查对所学基础本题考查现代生物进化理论，意在考查对所学基础知识的迁移判断能力。知识的迁移判断能力。A项中人工培育的新物种有的也可以项中人工培育的新物种有的也可以生活在野外如杂交水稻等；基因突变是不定向的，生物进化生活在野外如杂交水稻等；基因突变是不定向的，生物进化的方向取决于自然选择的方向，故的方向取决于自然选择的方向，故B项叙述错。项叙述错。C项中冬季来项中冬季来临时，植物体内可溶性糖含量增加，增大了细胞内溶液的浓临时，植物体内可溶性糖含量增加，增大了细胞内溶液的浓度，降低了凝固点，有利于适应寒冷环境，而不是为了适应度，降低了凝固点，有利于适应寒冷环境，而不是为了适应寒冷环境，故寒冷环境，故C项叙述错。农药处理后选择了具有抗药性的项叙述错。农药处理后选择了具有抗药性的个体，淘汰了没有抗药性的个体，因此抗药性强的个体生存个体，淘汰了没有抗药性的个体，因此抗药性强的个体生存下来并繁殖的机会大大增加，故下来并繁殖的机会大大增加，故D项叙述正确。项叙述正确。答案答案 D1种群与物种的内在联系种群与物种的内在联系一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，进而可能形成多个新种进而可能形成多个新种2区分区分“物种形成物种形成”与与“生物进化生物进化”内容物种形成生物进化标志生殖隔离的出现基因频率的改变变化后生物与原物种的关系属于不同物种仍属同一物种二者联系生物进化的实质是基因频率的改变，此改变可大可小，未必会突破物种界限生物进化未必会导致新物种形成若新物种形成，则表明生物一定发生了进化3.物种形成的三种典型模式物种形成的三种典型模式（1）渐变式）渐变式如加拉帕戈斯群岛上几种地雀的形成如加拉帕戈斯群岛上几种地雀的形成(2)骤变式骤变式如自然界多倍体植物的形成如自然界多倍体植物的形成骤变式物种的形成主要是通过形成异源多倍体或同源多骤变式物种的形成主要是通过形成异源多倍体或同源多倍体的方式形成新物种。倍体的方式形成新物种。(3)人工创造新物种人工创造新物种通过植物体细胞杂交通过植物体细胞杂交(如番茄如番茄马马铃薯铃薯)、多倍体育种、多倍体育种(如八倍体小黑麦如八倍体小黑麦)等方式也可以创等方式也可以创造新物种。造新物种。热点一生物的变异热点指数命题点本热点内容包括基因突变及其特点、两种典型的基因重组、染色体结构变异与数目变异类型及生物变异原理在育种上的应用等命题角度上述相关内容一直是高考热点所在，除以选择题形式考查生物变异类型、原因及特点外，更多的是与具体育种方案相结合命制大型非选择题，近年对基因突变与染色体变异的鉴定考查有上升趋势例例1(2010江苏高考江苏高考)育种专家在稻田中发现一株十分罕见育种专家在稻田中发现一株十分罕见的的“一秆双穗一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是下列叙述正确的是 ()A这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置的位置D将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系品系解析解析本题考查生物变异的相关知识，意在考查分析判本题考查生物变异的相关知识，意在考查分析判断与应用能力。据题意可知，该植株发生基因突变之后当断与应用能力。据题意可知，该植株发生基因突变之后当代性状就改变了，由此推出该基因突变属于显性突变，该代性状就改变了，由此推出该基因突变属于显性突变，该植株为杂合子，故植株为杂合子，故A项错误；该植株为杂合子，自交后可产项错误；该植株为杂合子，自交后可产生这种变异性状的纯合子，故生这种变异性状的纯合子，故B项正确；基因突变与染色体项正确；基因突变与染色体变异是两种不同的变异，不可以通过观察染色体的形态来变异是两种不同的变异，不可以通过观察染色体的形态来判断基因突变的位置，故判断基因突变的位置，故C项错误；项错误；D项中仅进行花药离体项中仅进行花药离体培养而没有用秋水仙素诱导染色体加倍，故得到的是高度培养而没有用秋水仙素诱导染色体加倍，故得到的是高度不育的单倍体植株。不育的单倍体植株。答案答案B(1)正确界定正确界定“易位易位”与与“交叉互换交叉互换”染色体易位交叉互换图解区别发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间属于染色体结构变异属于基因重组可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到(2)正确界定正确界定“染色体组染色体组”与与“单倍体基因组单倍体基因组”染色体组三要素染色体组三要素a一个染色体组中不含同源染色体一个染色体组中不含同源染色体(不含等位基因不含等位基因)；b一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同；不相同；c一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不重复。但不重复。单倍体基因组：单倍体基因组：含本物种含本物种DNA分子所携带的全部遗传信息分子所携带的全部遗传信息a对于有性别分化的生物对于有性别分化的生物(二倍体二倍体)：一个单倍体基因组常染色体一个单倍体基因组常染色体/22条异型性染色体条异型性染色体b对于无性别分化的生物：对于无性别分化的生物：一个单倍体基因组一个染色体组染色体数一个单倍体基因组一个染色体组染色体数/2举例：果蝇的举例：果蝇的“染色体组染色体组”与与“单倍体基因组单倍体基因组”1下图表示的变异类型为基因突变的是下图表示的变异类型为基因突变的是 ()ABC D均均不是不是答案：答案：D解析：解析：据图可知，据图可知，表示同源染色体表示同源染色体A1和和A2的配对情况，的配对情况，若若A1正常，正常，A2发生的改变可能是染色体片段缺失；发生的改变可能是染色体片段缺失；中发中发生的是染色体中某一片段位置颠倒，属于染色体结构的变生的是染色体中某一片段位置颠倒，属于染色体结构的变异；异；中两条同源染色体的非姐妹染色单体间交换部分染中两条同源染色体的非姐妹染色单体间交换部分染色体片段，属于基因重组。色体片段，属于基因重组。热点二生物的进化热点指数命题点本热点内容主要包括达尔文自然选择学说的主要内容；现代生物进化理论；物种形成的三个重要环节及种群基因频率的计算等命题角度高考对此部分内容的考查多集中于以选择题形式考查现代生物进化理论及其与达尔文进化论的比较、自然选择实质、种群基因频率的计算等例例2(2010天津高考天津高考)某地区从某地区从1964年开始使用杀虫剂年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫，至杀灭蚊子幼虫，至1967年中期停用。下图是五年间蚊子幼年中期停用。下图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因，表示杀虫剂抗性基因，S表示野表示野生敏感型基因。据图回答：生敏感型基因。据图回答：(1)R基因的出现是基因的出现是_的结果。的结果。(2)在在RR基因型频率达到峰值时，基因型频率达到峰值时，RS、SS基因型频率分别基因型频率分别为为4%和和1%，此时，此时R基因的频率为基因的频率为_。(3)1969年中期年中期RR基因型几近消失，表明在基因型几近消失，表明在_的环的环境条件下，境条件下，RR基因型幼虫比基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应基因型幼虫的生存适应能力能力_。(4)该地区从此不再使用杀虫剂，预测未来种群中，最终该地区从此不再使用杀虫剂，预测未来种群中，最终频率最高的基因型是频率最高的基因型是_，原因是，原因是_。解析解析本题以基因型频率变化曲线为载体考查现代生物本题以基因型频率变化曲线为载体考查现代生物进化理论及基因频率的计算，同时考查分析能力。进化理论及基因频率的计算，同时考查分析能力。(1)新基因的出现是基因突变的结果。新基因的出现是基因突变的结果。(2)RS、SS基因型频基因型频率分别是率分别是4%和和1%，则，则RR的基因型频率为的基因型频率为95%，则，则R的基因的基因频率为频率为95%4%297%。(3)根据现代生物进化理论观点，根据现代生物进化理论观点，适者生存，不适者被淘汰，因此适者生存，不适者被淘汰，因此1967年中期停用杀虫剂后，年中期停用杀虫剂后，RR基因型频率下降，基因型频率下降，SS基因型频率上升，说明在不使用杀基因型频率上升，说明在不使用杀虫剂的环境条件下，虫剂的环境条件下，RR基因型幼虫比基因型幼虫比SS基因型幼虫基因型幼虫答案答案(1)基因突变基因突变(2)97%(3)不再使用杀虫剂低不再使用杀虫剂低(4)SS在不使用杀虫剂的环境条件下，持续的选择作在不使用杀虫剂的环境条件下，持续的选择作用使用使R基因频率越来越低基因频率越来越低的生存适应能力低。的生存适应能力低。(4)由由(3)分析可知，不再使用杀虫分析可知，不再使用杀虫剂，剂，SS基因型幼虫更能适应环境，基因型幼虫更能适应环境，RR基因型幼虫不适应基因型幼虫不适应环境，从而使环境，从而使S基因频率上升，基因频率上升，R基因频率下降，这样的基因频率下降，这样的持续选择作用导致持续选择作用导致SS基因型频率最高。基因型频率最高。(1)达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的比较达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的比较(2)人工选择和自然选择的区别与联系人工选择和自然选择的区别与联系区别：二者选择的标准不同，目的不同。人工选择的标区别：二者选择的标准不同，目的不同。人工选择的标准为准为“是否对人类有利是否对人类有利”，对人类有利的基因或性状保留，对人类有利的基因或性状保留下来，不利的被淘汰，该性状对生物的生存不一定有利；下来，不利的被淘汰，该性状对生物的生存不一定有利；而自然选择的标准为而自然选择的标准为“是否有利于该生物的生存是否有利于该生物的生存”，有利，有利于该生物生存的性状于该生物生存的性状(或基因或基因)就保留下来，不利的就淘汰。就保留下来，不利的就淘汰。如野鸡飞翔能力强产蛋率低，较强的飞翔能力有利于其逃如野鸡飞翔能力强产蛋率低，较强的飞翔能力有利于其逃避敌害，即有利于生存；家鸡飞翔能力极差产蛋率很高，避敌害，即有利于生存；家鸡飞翔能力极差产蛋率很高，善飞但产蛋少的家鸡肯定要被淘汰。可见，人工选择与自善飞但产蛋少的家鸡肯定要被淘汰。可见，人工选择与自然选择有很大的差别，因此明确目的是区分二者的关键。然选择有很大的差别，因此明确目的是区分二者的关键。联系：二者都使被选择的种群的基因频率发生改变。联系：二者都使被选择的种群的基因频率发生改变。2下列为现代生物进化理论的概念图，以下说法正确的是下列为现代生物进化理论的概念图，以下说法正确的是()A是生物的突变和重组是生物的突变和重组B是自然选择是自然选择C是自然选择学说是自然选择学说D是物种多样性是物种多样性解析：解析：生物进化的实质是基因频率的改变；突变和基因重生物进化的实质是基因频率的改变；突变和基因重组导致了基因频率的改变；现代进化理论的核心是自然选组导致了基因频率的改变；现代进化理论的核心是自然选择学说；生物的多样性包含三个层次，基因的多样性、物择学说；生物的多样性包含三个层次，基因的多样性、物种的多样性和生态系统的多样性。因此种的多样性和生态系统的多样性。因此A、B、D对应对应、代表的含义叙述错误。代表的含义叙述错误。答案：答案：C热点三生物变异原理在育种实践中的应用热点指数命题点本热点内容主要是各种育种方案的原理、方法、优点、缺点，特别是育种方案设计等命题角度农牧业产品产量与质量的提高直接关系民生，优良品种的培育是人们孜孜追求的目标，因此，育种问题一向被视作高考热点与难点，历年高考多以大型遗传设计或分析题呈现，分值重，区分度高，应予以高度重视例例3(2010安徽高考安徽高考)如图所示，科研小组用如图所示，科研小组用60Co照射棉花种照射棉花种子，诱变当代获得棕色子，诱变当代获得棕色(纤维颜色纤维颜色)新性状，诱变新性状，诱变1代获得低酚代获得低酚(棉酚含量棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控控制，棉酚含量由另一对基因制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。控制，两对基因独立遗传。(1)两个新性状中，棕色是两个新性状中，棕色是_性状，低酚是性状，低酚是_性状。性状。(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是_，白色、高酚的棉花植株的基因型是，白色、高酚的棉花植株的基因型是_。(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从每株自交后代种植在一个单独的区域，从_的区的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变一个亲本，再从诱变1代中选择另一亲本，设计一方案，代中选择另一亲本，设计一方案，尽快造育出抗虫高产尽快造育出抗虫高产(棕色、低酚棕色、低酚)的纯合棉花新品种的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示用遗传图解和必要的文字表示)。解析解析本题考查生物性状显隐性的判断，以及诱变育种和本题考查生物性状显隐性的判断，以及诱变育种和单倍体育种等知识，意在考查综合分析能力和语言表达能力。单倍体育种等知识，意在考查综合分析能力和语言表达能力。(1)从诱变当代棕色、高酚个体自交，后代出现棕色和白色，从诱变当代棕色、高酚个体自交，后代出现棕色和白色，说明棕色为显性；从诱变当代白色、高酚个体自交，后代出说明棕色为显性；从诱变当代白色、高酚个体自交，后代出现低酚和高酚性状，说明低酚为隐性。现低酚和高酚性状，说明低酚为隐性。(2)从诱变当代个体从诱变当代个体自交后代的表现型即可判断出棕色、高酚的棉花植株的基因自交后代的表现型即可判断出棕色、高酚的棉花植株的基因型为型为AaBB；白色、高酚的棉花植株的基因型为；白色、高酚的棉花植株的基因型为aaBb。(3)依依题意，要尽快获得纯合的棕色低酚植株题意，要尽快获得纯合的棕色低酚植株(AAbb)，结合已知纯，结合已知纯合体合体AABB，只要从诱变子代中选取白色低酚，只要从诱变子代中选取白色低酚(aabb)个体，并个体，并利用单倍体育种的方法即可。在书写遗传图解时，需要标明利用单倍体育种的方法即可。在书写遗传图解时，需要标明表现型、基因型，同时注明必要的文字如花药离体培养、秋表现型、基因型，同时注明必要的文字如花药离体培养、秋水仙素处理等。水仙素处理等。答案答案(1)显性隐性显性隐性(2)AaBBaaBb(3)不发生性状分离不发生性状分离(或全为紫色棉，或没有出现白色棉或全为紫色棉，或没有出现白色棉)几种育种方法之几种育种方法之“最最”(1)最简捷的育种方法最简捷的育种方法杂交育种。杂交育种。(2)最盲目的育种方法最盲目的育种方法诱变育种。诱变育种。(3)最具预见性的育种方法最具预见性的育种方法基因工程育种。此外，单倍基因工程育种。此外，单倍体育种体育种“可可明显缩短育种年限明显缩短育种年限”，细胞工程育种可，细胞工程育种可“打打破生殖隔离培育杂种破生殖隔离培育杂种”，多倍体育种可，多倍体育种可“增增加营养物质加营养物质含量含量”。3普通小麦中高秆抗病普通小麦中高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病和矮秆易感病(ttrr)两对品两对品 种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上，种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上，实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：下列相关叙述正确的是下列相关叙述正确的是 ()A组中组中F1获得获得F2的方法是自交，的方法是自交，F2的矮秆抗病类型中，的矮秆抗病类型中，能稳定遗传的比例为能稳定遗传的比例为1/6B、三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是的是。因为基因突变一般是有害的。因为基因突变一般是有害的C、三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品品种的是种的是组，因为基因突变频率低且不定向组，因为基因突变频率低且不定向D通过矮秆抗病通过矮秆抗病获得矮秆抗病小麦新品种可利用生长素获得矮秆抗病小麦新品种可利用生长素诱导染色体加倍的方法诱导染色体加倍的方法解析：解析：组组F2的矮秆抗病类型的矮秆抗病类型(ttR_)中能稳定遗传的比例中能稳定遗传的比例为为1/3；、三类矮秆抗病植株中最可能产生不育配三类矮秆抗病植株中最可能产生不育配子的应为子的应为，因为单倍体染色体联会紊乱，一般是不育的。，因为单倍体染色体联会紊乱，一般是不育的。诱变育种具有较大的盲目性，最不易获得目标品种，由诱变育种具有较大的盲目性，最不易获得目标品种，由经秋水仙素处理所得到的矮秆抗病植株全为纯合子。经秋水仙素处理所得到的矮秆抗病植株全为纯合子。答案：答案：C