高三 二轮复习专题专题七生物的变异、育种与进化讲义.docx
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1、生物二轮复习资料汇编 专题七 生物的变异、育种与进化【考纲要求】【近5年全国卷出现频率】1.基因突变的特征和原因()2.基因重组及其意义()3.染色体结构变异和数目变异()4.生物变异在育种上的应用()5.现代生物进化理论的主要内容()6.生物进化与生物多样性的形成()2015全国卷6题2016年全国卷32题2016年全国卷6题2017年全国卷6题2017年全国卷6、32题2018年全国卷6、31题2018年全国卷6题2018年全国卷31题2019年全国卷32题2019年全国卷32题2020年全国卷32题2020年全国卷32题2020年全国卷32题知识主线 思维导图考前知识专项整理1基因重组(
2、1)非同源染色体上的非等位基因重组(发生于减数第一次分裂后期)。(2)同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换导致同一条染色体上的基因重组(发生于四分体时期)。(3)基因重组是通过有性生殖过程实现的,其结果是导致生物性状的多样性,为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。2基因突变(1)特点:普遍性、随机性、不定向性、低频性和多害少利性等。(2)意义:基因突变是新基因产生的途径;是生物变异的根本来源;提供生物进化的原始材料。3染色体结构变异和数目变异(1)染色体结构变异类型有:缺失、重复、倒位和易位。(2)染色体数目变异:个别增减(以染色体为单位)或成倍增减(以染色体组为单位)染色体组:细胞中一组非
3、同源染色体,在形态和功能上各不相同,但又相互协调,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。二倍体、多倍体、单倍体的区分:可依据发育起点区分二倍体、多倍体与单倍体。起点为“受精卵”时依据“染色体组数”确认二倍体、多倍体;起点为“配子”时,直接认定为单倍体。4生物育种的原理(1)诱变育种基因突变。(2)单倍体育种染色体(数目)变异。(3)多倍体育种染色体(数目)变异。(4)杂交育种基因重组。(5)基因工程育种基因重组。5单倍体育种最大的的优点是能明显缩短育种年限。6秋水仙素诱导染色体加倍的原理是:抑制纺锤体的形成,使染色体不能移向细胞的两极,从而引起细胞内染色体数
4、目加倍。7现代生物进化理论的主要内容(1)生物进化的单位是种群,进化的实质是种群基因频率的改变。(2)引发种群基因频率发生变动的因素:突变、自然选择、非随机交配等。(3)隔离是物种形成的必要条件,生殖隔离是新物种形成的标志。8共同进化与生物多样性的形成(1)共同进化:不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,即共同进化。(2)生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。 高频考点一 变异和育种核心要点讲解要点一:基因突变和诱变育种(一)基因突变1.基因突变的概念:DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失,而引起的基因结构的改变,称为基因突变。2.基因突变发生
5、的时期基因突变一般发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。这两个时期正是DNA分子进行复制的时候,故其结构最不稳定,也最容易发生基因突变。3.基因突变的原因举例作用机理外因物理因素紫外线、X射线以及其他辐射损伤细胞内的DNA化学因素亚硝酸、碱基类似物等改变生物体内核酸的碱基生物因素某些病毒的遗传物质影响宿主细胞的DNA等内因DNA分子复制偶尔发生错误DNA的碱基组成发生改变4.基因突变的特点(1)普遍性:基因突变在生物界中普遍存在,无论是低等生物,还是高等的动植物,都会由于基因突变而引起生物性状的改变。(2)随机性:基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期;基因突变可以发生在细胞内不同的
6、DNA分子上;基因突变可以发生在同一个DNA分子的不同部位等。(3)不定向性:基因突变是不定向的,一个基因可以向多个方向发生突变,形成一个以上的等位基因。(4)低频性:在自然状况下,对于一种生物而言,基因突变的频率是很低的。(5)多害少利性:大多数基因突变对生物是有害的,但也有少数基因突变是对生物有利的,或者既无益也无害的。5.基因突变的意义(1)基因突变是新基因产生的途径。(2)基因突变是生物变异的根本来源,为生物进化提供原始材料。(二)诱变育种1.概念:利用物理因素或化学因素来处理生物,使生物发生基因突变,从而获得优良变异类型的育种方法。2.原理:基因突变3.过程:选择生物诱发基因突变选择
7、理想类型培育能稳定遗传的新品种。4.优缺点:(1)优点:可以提高突变频率,可能在较短时间内获得更多的优良变异类型。大幅度地改良某些性状。(2)缺点:有利变异少,需处理大量实验材料。(体现了基因突变具有低频性、多害少利性、不定向性)【典型例题】如图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况,图中、为无遗传效应的序列。下列有关叙述正确的是A.、均可发生碱基对增添、缺失或替换,区域发生基因突变的概率比区域更高B.若a突变后植株表现为落粒性水稻,该性状有利于水稻繁殖不利于人类收割,所有是有害突变C.若b是编码淀粉分支酶的基因,b内插入一段外来DNA序列后,豌豆圆粒变为皱粒,属于基因重组D
8、c突变后,突变基因中嘌呤与嘧啶之比不改变【解析】 、为无遗传效应的序列,可发生碱基对增添缺失或替换,但不是基因突变,基因突变是DNA分子中碱基对的增添缺失或替换,引起基因结构的改变,A错误;基因突变的有害性或有利性是对生物本身而不是对人类而言,B 错误;b内插入一段外来DNA序列,是碱基对的增添,属于基因突变,C错误;由于双链DNA分子中嘌呤和嘧啶配对,突变前后嘌呤数等于嘧啶数,D正确。【答案】D【考点微练】1“太空椒”是科学家将普通辣椒种子搭载人造卫星进入太空,经过宇宙射线,真空和微重力等因素的综合作用,使种子发生变化,从而培植出优质高产的新品种。下列叙述中正确的是 A引起辣椒种子发生变异的
9、因素有物理因素、化学因素、生物因素B从太空带回的种子都还得进行选择,这与基因突变的随机性有关C这项工作可以诱发种子发生基因突变,可大幅改良生物的性状,属于诱变育种D萌发的水稻种子、牛精液都适合作为太空育种的生物材料【解析】诱发太空种子发生变异的因素只有物理因素,A错误;由于基因突变具有不定向性和低频性,所以太空种子都需进行选择,筛选出符合人类需求的品种,B错误;太空育种可以诱发基因突变,导致种子变异,大幅改良生物的性状,C正确;萌发的水稻种子,能进行有丝分裂,而牛精液中成熟的精子不再进行分裂,一般不易发生基因突变,作为太空育种的材料不太合适,D错误;【答案】 C2黑龙江农业科学院用辐射方法处理
10、大豆,培育出了“黑农五号”大豆品种,下列关于诱变育种的叙述,正确的是A培育“黑农五号”与运用CRISPR/Cas9技术替换基因中的某个特定碱基得到突变体的原理不同BX射线只可引起基因突变,不会引起染色体变异C培育青霉素高产菌株过程与杂交育种都利用了基因重组的原理,并且产生了新基因D采用辐射处理的方法,可以提高农作物的变异频率,从而可能在较短时间内获得更多的优良变异类型【解析】 培育“黑农五号”和运用CRISPR/Cas9技术替换基因中的某个特定碱基得到突变体的原理都是基因突变,A错误;X射线既可引起基因突变,也会引起染色体变异,B错误;培育青霉素高产菌株过程中利用的原理是基因突变,会产生新基因
11、,杂交育种的原理为基因重组,没有产生新基因,C错误;人工诱变育种能提高突变率,因此可能在较短时间内获得更多的优良变异类型,D正确。【答案】D3关于D基因表达过程发生突变的叙述,正确的是A.若突变前后转录成的mRNA序列只有一个碱基不同,则D中发生了碱基对的缺失B.若D中发生1个碱基对的替换,则突变前后翻译出的氨基酸数量、种类一定会发生较大变化C. D基因中碱基对的替换引起的镰刀型细胞贫血症是遗传病,可通过显微镜检测是否患病D.若D中发生碱基对的增添,则D只能突变为其等位基因d,不能突变为d1、d2或d3【解析】突变前后转录成的mRNA的碱基序列只有一个碱基不同,是基因中发生了碱基对替换,A错误
12、;与替换相比增添或缺失一般影响更大,突变前后翻译出的氨基酸数量种类发生较大变化应为碱基对的增添或缺失,B错误;镰刀型细胞贫血症是由于碱基对的替换引起,属于单基因遗传病,由于红细胞形态异常故可通过显微镜检测,C正确;基因突变具有不定向性,D可能突变为多种等位基因,D错误。【答案】C要点二 : 基因重组和杂交育种(一)基因重组1.概念:指生物体在进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。2.基因重组的类型和发生的时间:(1)自由组合型(随机重组型):M后期,非同源染色体自由组合,非同源染色体上的非等位基因随之自由组合。(2)交叉互换型(交换重组型):减数分裂四分体时期,同源染色体上的等位
13、基因有时会随非姐妹染色单体的交叉互换而互换,导致染色单体上的基因重新组合(下左图)。(3)人工重组型:通过基因工程使目的基因与受体细胞DNA重组(上右图)。3.基因重组的意义是生物变异的来源之一,对生物的进化具有重要的意义。(二)杂交育种1.概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。2.原理:基因重组3.过程:(1)培育隐性纯合子品种:选取符合要求的纯合双亲杂交()F1(自交) F2(选出表现型符合要求的个体)。(2)培育显性纯合子品种:选取符合要求的纯合双亲杂交() F1(自交) F2 鉴别、选择需要的类型,连续自交直至不发生性状分离为止。(若是
14、选育动物品种,则可用测交的方法,选出表现型符合要求且不发生性状分离的个体)。(3)培育杂合子品种:选取符合要求的纯合双亲杂交 ()F1(即为所需品种)。知识延伸杂种优势:杂种第一代在体型、生长速率、繁殖力及行为特征方面均比亲本优越的现象。实例:马驴骡子(生命力和抗病力强,体力比马、驴强,役用价值高于马、驴)。4.优缺点:优点:操作简单,可以把多个品种的优良性状集中在一起。缺点:育种周期长。 【典型例题】袁隆平是我国伟大的科学家,有“杂交水稻之父”之称,下列关于杂交水稻的育种方法相关叙述,正确的是A杂交育种的目的是将不同物种的优良性状通过交配集中在一起,培育出具有优良性状的新物种B袁隆平在研究杂
15、交水稻时找到了一种天然雄性不育的个体,大大提高了育种的效率C现有一株高杆的水稻,想要知道其是否为纯合子,最简单的方法是与一株矮杆的水稻杂交,观察子代表现型D杂交水稻的培育过程简单,培育所需时间短【解析】杂交育种目的是改良作物的品质,产生新品种而非产生新物种,A错误;天然雄性不育的个体,避免了去雄这个步骤,从而大大提高了育种的效率,B正确;现有一株高杆的水稻,想要知道其是否为纯合子,最简单的方法是自交,观察子代表现型,因为水稻是雌雄同株,自交最为方便, C错误;在杂交育种中选育过程简单但所需的时间则较长,D错误。【答案】B【考点微练】1.下列关于基因突变和基因重组的说法,正确的是A子代不同于亲代
16、的性状,主要来自基因突变BR型细菌转化为S型细菌实现了基因重组C自然情况下,有同源染色体的根尖细胞也能发生基因重组D自然情况下,水稻花药内的基因重组都在同一个分裂时期发生【解析】子代不同于亲代的性状,主要来自基因重组,A错误;R型细菌转化为S型细菌实现了基因重组,B正确;有同源染色体的根尖细胞只能进行有丝分裂,不会发生基因重组,C错误;自然情况下,水稻花药内的基因重组类型有交叉互换发生在M前期,还有非同源染色体的自由组合发生在M后期,D错误。 【答案】 B2已知水稻有芒、抗稻瘟病是显性,控制这两对性状的基因独立遗传,现将有芒抗病的纯合品种与无芒感病的纯合品种杂交,若希望得到稳定的无芒抗病品系,
17、下列说法正确的是A将有芒抗病的纯合品种与无芒感病的纯合品种杂交,再将F1自交即出现能稳定遗传的无芒抗病品系,并可根据表现型筛选出来B一般情况下杂交育种的目的可能是为了获得纯种,也可能是获得杂合子以利用杂种优势C所需稳定无芒抗病品系在F2代中占3/16D若是类似的动物新品种的选育,用F2中与新品种表现型相同的个体连续自交多代,便能筛选出能稳定遗传的新品种【解析】F1自交获得F2中无芒抗病的品种基因型为aaB_,其中有aaBb这种杂合子,不能稳定遗传,A错误;杂交育种的目的可能是为了获得纯种,也可能是获得杂合子以利用杂种优势,B正确; F1基因型是AaBb,所以所需稳定无芒抗病品系(aaBB)在F
18、2代中占1/16,C错误;若是类似的动物新品种的选育,用F2中与新品种表现型相同的个体应当同隐性纯合子进行测交,即能筛选出不发生性状分离的个体,即是能稳定遗传的新品种,D错误。【答案】 B3图甲表示果蝇卵原细胞中的一对同源染色体, 图乙表示该卵原细胞形成的卵细胞中的一条染色体,图中字母表示基因。下列叙述正确的是A该卵原细胞形成卵细胞过程中一定会发生基因重组B图甲中一对同源染色体上的非等位基因之间不会发生基因重组C在卵原细胞的增殖过程中,一般会出现图乙所示的染色体D孟德尔的两对相对性状的杂交实验中,F2出现新的表现型的原因与图乙中表示的基因重组有关【解析】 减数分裂的过程中特有的可遗传变异是基因
19、重组,可以是交叉互换,可以是非同源染色体的自由组合。果蝇有多对同源染色体,在M后期非同源染色体上的非等位基因发生了自由组合,A正确;图甲中的非等位基因可在M前期因交叉互换而发生基因重组,B错误;卵原细胞的增殖过程为有丝分裂,一般不考虑基因重组,图乙所示的染色体发生过交叉互换,C错误;孟德尔的两对相对性状的杂交试验中,F2出现新的表现型的原因是F1形成配子时,等位基因彼此分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,而不是图乙中表示的交叉互换,D错误。【答案】 A要点三: 染色体变异和单(多)倍体育种(一)染色体变异1.染色体结构的变异在自然条件或人为因素的影响下,染色体结构的变异主要有以下4种类型
20、,具体分析见表:类型遗传效应实例示意图缺失缺失片段越大,往往对个体影响越大。轻则影响个体生活力,重则引起个体死亡猫叫综合征重复通常引起的遗传效应比缺失小,重复部位太大会影响个体生活力果蝇棒状眼倒位形成的配子大多异常,从而影响个体的生育普通果蝇3号染色体上某些基因易位产生部分异常配子,使配子的育性降低或产生有遗传病的后代某种夜来香的染色体经常发生易位2.染色体数目的变异(1)细胞内个别染色体的增加或减少。(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。3.染色体组(1)概念:一般地说,细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,携带着控制生物生长发育的全部遗传信息,这样的一组染色体
21、,称为一个染色体组。(2)理解:从本质上看:组成一个染色体组的所有染色体,互为非同源染色体,在一个染色体组中无同源染色体存在;从形态上看:一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同,可通过观察各染色体的形状、大小来判断是否为一个染色体组;从功能上看:一个染色体组携带着一种生物生长、发育、遗传、变异所需的全部遗传信息;从物种类型看:每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的,不同种生物染色体组中染色体的数目、大小、形态一般不同。项目单倍体二倍体多倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数的个体由受精卵发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上
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