【创新设计】2014届高考生物一轮复习方案 3-1 生物的变异 新人教版必修2.doc
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1、第1讲生物的变异基因重组及其意义()基因突变的特征和原因()染色体结构变异和数目变异()实验:低温诱导染色体加倍知识点一基因突变1实例:镰刀型细胞贫血症病因图解如下:2概念DNA分子中发生碱基对的_、_或_而引起的基因结构的改变3基因突变的原因、特点、时间和意义原因内因DNA分子复制发生差错,DNA碱基组成发生改变外因某些诱变因素:_、_和生物因素特 点(1)_:在生物界中普遍存在(2)_:生物个体发育的任何时期和部位(3)_:突变频率很低(4)_:可以产生一个以上的等位基因(5)_:一般是有害的,少数有利发生时间通常发生在DNA复制时,如有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期意 义(1)_产生
2、的途径;(2)_的根本来源;(3)生物进化的原始材料议一议:基因突变为什么常发生于DNA复制时?知识点二基因重组1概念生物体进行_的过程中,控制不同性状的基因的重新组合2类型3意义是生物变异的来源之一,对生物的进化也具有重要的意义知识点三染色体变异(一)染色体结构变异染色体某一片段_、_、_、_,使排列在染色体上的_数目或_顺序发生改变,从而导致性状的变异(二)染色体数目变异1染色体组细胞中在_和_上各不相同,但又互相协调,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组_2二倍体由_发育而成的,体细胞中含有_个染色体组的个体。如:果蝇3多倍体(1)概念:由_发育而成的,体细胞中含有_染色体组的个体
3、(2)特点:茎秆粗壮,叶片、果实、种子_,营养物质_,但发育期延迟,结实率低(3)人工诱导多倍体方法:用_处理_的种子或幼苗成因:秋水仙素抑制_的形成原理:细胞有丝分裂染色体不能移向两极细胞中染色体数目_多倍体植株实例:三倍体无子西瓜4单倍体(1)概念:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体(2)成因(3)特点:植株长得弱小,高度_(4)应用:单倍体育种方法:花药(花粉)离体培养过程:花药单倍体植株能正常生殖的纯合子新品种优点思一思:(1)人工诱导多倍体的原理是什么?为什么要强调“处理萌发的种子或幼苗”?(2)单倍体育种为什么能缩短育种年限?判一判1基因突变是由于DNA片段的增添、缺失和替换引
4、起的基因结构的改变()。2基因突变一定会引起基因结构的改变,但不一定会引起生物性状的改变()。3基因突变一定是可遗传变异,但不一定遗传给后代()。4若没有外界因素的影响,基因就不会发生突变()。5基因突变的利害性主要取决于生物生存的环境,在某一环境中可能是有利的,而在另一环境中可能是有害的()。6生殖细胞突变可传给后代,产生新性状出现死胎、畸形胎等先天性疾病均有可能()。7体细胞突变一般不传代,但往往给突变的个体带来伤害()。8减数分裂过程中,非等位基因一定进行重组()。9交叉互换、自由组合、染色体移接、转基因技术都属于基因重组()。10染色体变异一般涉及很多基因,而基因突变一般只涉及一个基因
5、()。11体细胞含一个染色体组的生物一定是单倍体()。12体细胞含两个染色体组的生物未必是二倍体()。巧记:口诀记忆染色体结构变异染体变异四种类,缺失重复易倒位。识别判断看基因,种类数量来区分;种类数量都减少,定是缺失错不了;种类不变数量增,重复变异所发生;倒位只是序列变,种类数量不改变;易位发生非同源,种类数量都改变。图示常见部分多倍体染色体结构变异(连一连)缺失 a染色体某一片段位置颠倒重复 b染色体某一片段缺失倒位 c染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上易位 d染色体中增加某一片段常见动、植物是几倍体(连一连)玉米a二倍体无子西瓜 b三倍体马铃薯 c四倍体普通小麦 d六倍体绝大多数哺
6、乳动物 e多倍体自我校对:缬氨酸异常DNA复制转录翻译a蛋白质基因突变替换增添缺失物理因素化学因素普遍性随机性低频性不定向性多害少利性新基因生物变异有性生殖非同源染色体上同源染色体上非姐妹染色单体缺失重复易位倒位基因排列形态功能非同源染色体受精卵两受精卵三个或三个以上都比较大含量增加秋水仙素萌发纺锤体加倍不育缩短纯合子议一议:在DNA复制时,稳定的双螺旋首先解开形成单链DNA,这时DNA的稳定性会大大下降,极易受到外界因素干扰使原来的碱基序列发生变化,导致基因发生突变。思一思:(1)人工诱导多倍体,就是利用秋水仙素或低温作用于正在分裂的细胞,抑制纺锤体的形成,从而引起细胞内染色体数目加倍。萌发
7、的种子或幼苗是植物体的分生组织部位,或者说是细胞有丝分裂旺盛的部位,通过秋水仙素处理后,才能使植物体产生的新细胞染色体数目加倍,从而形成多倍体。(2)单倍体经秋水仙素处理后就可获得稳定遗传的纯合子,一般可用两年时间完成,而常规的育种方法一般要连续自交、逐代选择淘汰,所以获得一个纯系一般需58年时间。判一判:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.连一连:染色体结构变异:bdac常见动、植物是几倍体:ab、ec、ed、ea生物的变异概述可遗传的变异与不遗传的变异的比较可遗传变异不遗传的变异遗传物质是否变化遗传物质发生改变遗传物质不发生改变遗传情况变异能在后代中再次出现变异性状仅限于
8、当代表现应用价值是育种的原始材料,能从中选育出符合人类需要的新类型或新品种无育种价值,但在生产上可利用优良环境条件来影响性状的表现获取高产优质产品联系 水、肥、阳光特别充足时,温度改变、激素处理等引起的变异一般是不遗传的变异,但射线、太空、化学诱变剂等处理引起的变异一般为可遗传的变异。确认是否为可遗传的变异的唯一依据是看“遗传物质”是否发生变化。本考点为概述内容,单独命题概率很小,但复习时需要理清变异的各种类型,以便整体把握知识内在联系。【典例1】(原创题)下面描述的生物变异属于可遗传的变异且生物界各种生物都有可能产生的是()。长在边际的玉米比田中心的玉米粗壮产量高流感病毒有几百个变种,且新亚
9、种不断产生“R型活菌加热杀死的S型菌”后代产生S型活菌果蝇的白眼豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒人类的红绿色盲人类的镰刀型细胞贫血症猫叫综合征高山草甸多倍体植物居多A BC D解析是光照、CO2供应等差异引起不遗传的变异;、的成因为基因突变;类似于转基因技术,是广义的基因重组;是基因重组;、依次是染色体结构变异和数目变异,根据题干要求,只有基因突变属于生物界各种生物都可以发生的可遗传的变异。答案C生物界中各生物类群的可遗传的变异所有生物都可通过基因突变产生新基因,使本物种基因库增加“原始材料”,促进生物进化发展;基因重组和染色体变异是真核生物特有的。基因突变和基因重组 一、图解引起基因突变的因素及其作
10、用机理基因突变对生物的影响碱基对影响范围对氨基酸的影响替 换小只改变1个氨基酸或不改变增 添大不影响插入位置前的序列,只影响插入位置后的序列缺 失大不影响缺失位置前的序列,只影响缺失位置后的序列基因突变不一定导致生物性状改变的原因(1)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。(2)基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。(3)基因突变若为隐性突变,如AAAa,也不会导致性状的改变。类型及判定方法(1)显性突变:aaAa(当代表现)。(2)隐性突变:AAAa(当代不表现,一旦表现即为纯合体)。(3)判定方法:选取突变体与其他已知未突变体杂交,据子代性状表现判断。让突变体自交,
11、观察子代有无性状分离而判断。基因突变的利害性基因突变引起的变异并不是除了有害就是有利,可分为三种情况:即有利、有害和对生物既无利也无害(中性)。自然选择淘汰有害变异,保留有利和中性变异。 基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变,基因的数目和位置并未改变。二、三种基因重组机制比较重组类型同源染色体上等位基因的重组非同源染色体上非等位基因间的重组DNA分子重组技术发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合目的基
12、因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组图像示意 (1)基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源,是形成生物多样性的重要原因。(2)基因重组未产生新基因,只是原有基因的重新组合,可产生了新的表现型(或新品种)。(3)自然状况下,原核生物中不会发生基因重组。本考点是历年高考命题的重点,2011、2012年高考试题结合细胞分裂中DNA与染色体行为、基因工程、育种技术等进行综合命题频繁,要关注这一命题动向。【典例2】(2012北京理综,30)在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中,偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛,以后终生保持无毛状态。为了解该性状的遗传方式,研究者设置了6
13、组小鼠交配组合,统计相同时间段内的繁殖结果如下。组合编号交配组合产仔次数6617466子代小鼠总数/只脱毛920291100有毛122711001340注:纯合脱毛,纯合脱毛,纯合有毛,纯合有毛,杂合,杂合。(1)已知、组子代中脱毛、有毛性状均不存在性别差异,说明相关基因位于_染色体上。(2)组的繁殖结果表明脱毛、有毛性状是由_基因控制的,相关基因的遗传符合_定律。(3)组的繁殖结果说明,小鼠表现出的脱毛性状不是_影响的结果。(4)在封闭小种群中,偶然出现的基因突变属于_。此种群中同时出现几只脱毛小鼠的条件是_。(5)测序结果表明,突变基因序列模板链中的1个G突变为A,推测密码子发生的变化是_
14、(填选项前的符号)。a由GGA变为AGAb由CGA变为GGAc由AGA变为UGA d由CGA变为UGA(6)研究发现,突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质,推测出现此现象的原因是蛋白质合成_。进一步研究发现,该蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降,据此推测脱毛小鼠细胞的_下降,这就可以解释表中数据显示的雌性脱毛小鼠_的原因。解析本题综合考查了基因的遗传、表达和变异的相关知识。(1)由于脱毛和有毛性状的遗传与性别无关联,说明相关基因位于常染色体上。(2)组实验中杂合子与杂合子的杂交后代中性状分离比约为31,说明该相对性状的遗传遵循基因的分离定律,该相对性状是由一对等位基因
15、控制的。(3)组实验中脱毛的后代均为脱毛,说明实验小鼠的脱毛性状的出现是由于遗传物质改变引起的,不是环境因素影响的结果。(4)在自然状态下,偶然出现的基因突变属于自发突变;由于脱毛为隐性性状,脱毛小鼠的亲代均应携带该突变基因,所以种群中若同时出现几只脱毛小鼠,说明突变基因的频率足够高。(5)由于突变基因序列模板链中的1个G突变为A,所以该基因转录成的mRNA密码子中相对应碱基由C变为U,分析各选项可确定d选项符合题意。(6)突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质,说明基因突变后相应密码子变为终止密码子,使翻译过程提前终止。由甲状腺激素的生理作用可推测,突变后基因表达的蛋
16、白质会使甲状腺激素受体的功能下降,会引起细胞代谢速率下降。分析实验数据中、等组合可以看出,脱毛雌鼠作亲本时后代数量明显减少,说明细胞代谢速率下降影响了雌鼠的产仔率。答案(1)常(2)一对等位孟德尔分离(3)环境因素(4)自发/自然突变突变基因的频率足够高(5)d(6)提前终止代谢速率产仔率低染色体变异及其与其他变异的比较一、染色体数目变异疑难解读1单倍体、二倍体和多倍体的确定方法可由下列图解中提供的方法区分开来:注:x为一个染色体组的染色体数,a、b为正整数。 (1)单倍体往往是由配子不经受精作用直接发育成的生物个体。(2)单倍体不一定只含1个染色体组,可能含同源染色体,可能含等位基因,也有可
17、能可育并产生后代。2染色体组的组成特点由上图可知,要构成一个染色体组应具备以下几条:(1)一个染色体组中不含同源染色体。(2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。(3)一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因,但不能重复。3染色体组数量的判断方法(1)据染色体形态判断细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。如下图所示的细胞中,形态相同的染色体a中有4条,b中有3条,c中两两相同,d中各不相同,则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。(2)据基因型判断控制同一性状的基因出现几次,就含几个染色体组每个染色体组内不含等位或相同基因此时染色体上无姐妹染色
18、单体,如图所示:(dg中依次含4、2、3、1个染色体组)(3)据染色体数/形态数的比值判断染色体数/形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少,每种形态染色体有几条,即含几个染色体组。如上面果蝇体细胞染色体组成图该比值为8条/4种形态2,则果蝇含2个染色体组。二、基因突变、基因重组和染色体变异的比较类型项目基因突变基因重组染色体变异实质基因结构的改变(碱基对的增添、缺失或替换)基因的重新组合,产生多种多样的基因型染色体结构或数目变化引起基因数量或排序改变类型自发突变、人工诱变基因自由组合、交叉互换、转基因染色体结构、数目变异时间细胞分裂间期减数第一次分裂前期或后期细胞分裂过程中适用范围任何生物均
19、可发生真核生物进行有性生殖产生配子时真核生物均可发生产生结果产生新的基因(等位基因),但基因数目未变只改变基因型,未发生基因的改变可引起基因“数量”或“排列顺序”上的变化意义生物变异的根本来源,提供生物进化的原始材料形成多样性的重要原因,对生物进化有十分重要的意义对生物进化有一定意义育种应用诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种实例青霉菌高产菌株的培育豌豆、小麦的杂交三倍体无子西瓜及八倍体小黑麦的培育三种变异的共同点基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变,都是可遗传变异,但不一定遗传给后代。三种变异的实质解读若把基因视为染色体上的一个位“点”,染色体视为点所在的“线段”,则:基因
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