2013高考生物二輪復(fù)習(xí)：專題九 生物的變異和進(jìn)化專題概述：本單元內(nèi)容考查的知識點主要包括基因突變、基因重組、染色體變異，基因突變的原因以及在育種工作中的應(yīng)用。本部分內(nèi)容在育種上市高考考查的重點，特別是與太空育種，雜交育種，基因工程育種，組織培養(yǎng)等育種方案結(jié)合在一起，可以出一些大型的 信息綜合題目。在高考中，選擇題的考察主要內(nèi)容有基因突變、基因重組、染色體組、二倍體、多倍體、單倍體等概念的理解及判斷。在非選擇題方面，通常以育種為背景，綜合考查幾種育種方案。人類的遺傳病和伴性遺傳是歷年高考考查的熱點，出題方向主要以推理和判斷遺傳病的方式為重點考察。在二輪復(fù)習(xí)中，要掌握幾種變異的產(chǎn)生原因以及在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，學(xué)會判斷推理遺傳病的方法。并搜集生產(chǎn)生活中的社會熱點，用所學(xué)的知識進(jìn)行解釋。考綱要求：（1）基因重組及其意義 （2）基因突變的特征和原因 （3）染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異 （4）生物變異在育種上的應(yīng)用 （5）轉(zhuǎn)基因食品的安全 （6）現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容 （7）生物進(jìn)化與生物多樣性的形成 考點分析：考點一、三種可遺傳變異的比較具體考點：1生物變異的類型2三種可遺傳變異的比較項目基因突變基因重組染色體變異適用范圍生物種類所有生物自然狀態(tài)下能進(jìn)行有性生殖的生物真核生物生殖方式無性生殖、有性生殖有性生殖無性生殖、有性生殖類型自然突變、誘發(fā)突變交叉互換、自由組合染色體結(jié)構(gòu)變異、染色體數(shù)目變異原因DNA復(fù)制（有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一次分裂的間期）過程出現(xiàn)差錯減/數(shù)分裂時非同源染色體上的非等位基因自由組合或同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換內(nèi)外因素影響使染色體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，或細(xì)胞分裂過程中，染色體的分開出現(xiàn)異常實質(zhì)產(chǎn)生新的基因（改變基因的質(zhì)，不改變基因的量）產(chǎn)生新的基因型（不改變基因的質(zhì)，一般也不改變基因的量，但轉(zhuǎn)基因技術(shù)會改變基因的量）基因數(shù)目或基因排列順序發(fā)生改變（不改變基因的質(zhì)）關(guān)系基因突變是生物變異的根本來源，為基因重組提供原始材料。三種可遺傳變異都為生物進(jìn)化提供了原材料3.理清基因突變相關(guān)知識間的關(guān)系(如下圖)（1）（2）基因突變對性狀的影響突變間接引起密碼子改變，最終表現(xiàn)為蛋白質(zhì)功能改變，影響生物性狀。由于密碼子的簡并性、隱形突變等情況也可能不改變生物的性狀。（3） 基因突變對子代的影響若基因突變發(fā)生在有絲分裂過程中，則一般不遺傳，但有些植物可以通過無性生殖將突變的基因傳遞給后代。如果發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，則可以通過配子傳遞給后代。4、理清基因重組相關(guān)知識間的關(guān)系(如下圖)。5、染色體變異（1）在光學(xué)顯微鏡下可以看到，染色體結(jié)構(gòu)變異的四種類型可以通過觀察減數(shù)分裂的聯(lián)會時期染色體的形態(tài)進(jìn)行判斷（2）其中相互易位與四分體時期的交叉互換要注意區(qū)分，易位發(fā)生在兩條非同源染色體之間，交叉互換發(fā)生在一對同源染色體之間。染色體數(shù)目變異發(fā)生在細(xì)胞分裂過程中，也可以在光學(xué)顯微鏡下看到，選擇中期細(xì)胞觀察。（3）染色體組數(shù)的判定染色體組是指真核細(xì)胞中形態(tài)和功能各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息的一組非同源染色體。要構(gòu)成一個染色體組應(yīng)具備以下幾條：A、一個染色體組中不含同源染色體，但源于同一個祖先種。B、一個染色體組中所含的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同。C、一個染色體組中含有控制該種生物性狀的一整套基因，但不能重復(fù)6、染色體組和基因組a.有性染色體的生物其基因組包括一個染色體組的常染色體加上兩條性染色體。b.沒有性染色體的生物其基因組與染色體組相同。7、單倍體和多倍體的比較單倍體是指體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。多倍體由合子發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有三個或三個以上染色體組。對于體細(xì)胞中含有三個染色體組的個體，是屬于單倍體還是三倍體，要依據(jù)其來源進(jìn)行判斷：若直接來自配子，就為單倍體；若來自受精卵，則為三倍體。典例精析：例1.下列哪種是不可遺傳的變異()A正常夫婦生了一個白化兒子B純種紅眼果蠅的后代出現(xiàn)白眼果蠅C對青霉菌進(jìn)行X射線照射后，培育成高產(chǎn)菌株D用生長素處理得到無子番茄解析：生物的變異主要包括可遺傳的變異和不可遺傳的變異。其中不可遺傳的變異是指僅由環(huán)境因素變化引起的變異，其遺傳物質(zhì)并未發(fā)生改變。用生長素處理得到無子番茄，染色體及其上的遺傳物質(zhì)未發(fā)生變化，而是利用生長素促進(jìn)果實發(fā)育的原理，故該種變異是不能遺傳的。 答案：D例2.下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是()A處插入堿基對GCB處堿基對AT替換為GCC處缺失堿基對ATD處堿基對GC替換為AT解析:由題干可知在WNK4基因發(fā)生了突變，導(dǎo)致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?，而賴氨酸的密碼子為AAA、AAG，谷氨酸的密碼子為GAA、GAG，因此可能的變化為密碼子由AAAGAA或者為AAGGAG而在基因的轉(zhuǎn)錄鏈對應(yīng)的變化為TTTCTT或者是TTCCTC，由題干中WNK4的基因序列可知，應(yīng)為TTCCTC，因此基因應(yīng)是由AT替換為GC，故應(yīng)選B。答案:B例3.圖中和表示某精原細(xì)胞中的一段DNA分子，分別位于一對同源染色體的兩條非姐妹染色單體的相同位置上。下列相關(guān)敘述中，正確的是()A和所在的染色體都來自父方B和的形成是由于染色體易位C和上的非等位基因可能會發(fā)生重新組合D和形成后，立即被平均分配到兩個精細(xì)胞中解析:和位于一對同源染色體的兩條非姐妹染色單體的相同位置上，所以和必定是一個來自父方，一個來自母方。和是由一對同源染色體的兩條非姐妹染色單體交換了對等的片段形成的，屬于基因重組的范疇。和形成后，先分配到兩個次級精母細(xì)胞中，經(jīng)減數(shù)第二次分裂再分配到精細(xì)胞中。 答案:C例4.在細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)了甲、乙2種變異，甲圖中英文字母表示染色體片段。下列有關(guān)敘述正確的是()甲圖中發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異，增加了生物變異的多樣性乙圖中出現(xiàn)的這種變異屬于染色體變異甲、乙兩圖中的變化只會出現(xiàn)在有絲分裂中甲、乙兩圖中的變異類型都可以用顯微鏡觀察檢驗ABCD 解析:由甲圖染色體上的基因排序變化可知，染色體發(fā)生了結(jié)構(gòu)變異，該變異既可以發(fā)生在減數(shù)分裂過程，也可以在有絲分裂過程中。乙圖是發(fā)生在有絲分裂后期，染色體沒有平均分配而導(dǎo)致的染色體數(shù)目變異。染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異均可在顯微鏡下直接觀察到。 答案:C例5.下列均屬于單倍體的一組是()蜜蜂中的雄蜂香蕉無子西瓜具有三個染色體組的普通小麥具有一個染色體組的玉米具有兩個染色體組的馬鈴薯ABCD解析:單倍體是指體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)的個體。蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而成；香蕉、無子西瓜均為三倍體；普通小麥為六倍體，其配子中有三個染色體組；玉米是二倍體，其配子中有一個染色體組；馬鈴薯是四倍體，其單倍體中含有兩個染色體組。 答案:A考點二、變異與育種具體考點：1.常見的幾種育種方法的比較項目 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 原理 基因重組 基因突變 染色體變異 染色體變異 常用 方法 雜交自交選優(yōu)自交；雜交雜種 輻射誘變等 花藥離體培養(yǎng)，然后用秋水仙素處理使其加倍，得到純合體 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 優(yōu)點 使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中在一個個體上 可提高變異頻率或出現(xiàn)新的性狀，加速育種進(jìn)程 明顯縮短育種年限 器官巨大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分 缺點 時間長，需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀 有利變異少，需大量處理實驗材料，具有不定向性 技術(shù)復(fù)雜；與雜交育種相結(jié)合 適用于植物，在動物中難于開展 2、育種的根本目的是培育具有優(yōu)良性狀(抗逆性好、生活力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良)的新品種，以便更好地為人類服務(wù)。若要培育隱性性狀個體，可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，其最簡便的方法是自交。若要快速獲得純種，可用單倍體育種方法。若要提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可用多倍體育種。若要培育原先沒有的性狀，可用誘變育種。若實驗植物為營養(yǎng)繁殖，如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。3、動、植物雜交育種中應(yīng)特別注意語言敘述：植物雜交育種中純合子的獲得一般通過逐代自交的方法；而動物雜交育種中純合子的獲得一般不通過逐代自交，而通過雙親雜交獲得F1，F(xiàn)1雌雄個體間交配，選F2與異性隱性純合子測交來確定基因型的方法。典例精析：例1.某生物的基因型為AaBB，通過下列技術(shù)可以分別將它轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵禄蛐偷纳铮篈ABB；aB；AaBBC；AAaaBBBB。則以下排列正確的是()A誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、花藥離體培養(yǎng)、細(xì)胞融合B雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、多倍體育種C花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)D多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)解析:某生物的基因型為AaBB，可通過雜交育種獲得基因型為AABB的生物；通過單倍體育種可獲得基因型為aB的生物；通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得基因型為AaBBC的生物；通過多倍體育種可獲得基因型為AAaaBBBB的生物。答案:B例2假設(shè)A、b代表玉米的優(yōu)良基因，這兩種基因是自由組合的?，F(xiàn)有AABB，aabb兩個品種，為培育出優(yōu)良品種AAbb，可采用的方法如圖所示。請根據(jù)圖回答問題： (1)由品種AABB、aabb經(jīng)過過程培育出新品種的育種方式稱為_，其原理是_。用此育種方式一般從_才能開始選 育AAbb個體，是因為_。(2)若經(jīng)過過程產(chǎn)生的子代總數(shù)為1 552株，則其中基因型為AAbb的植株在理論上有_株?；蛐蜑锳abb的植株經(jīng)過過程，子代中AAbb與aabb的數(shù)量比是_。(3)過程常采用_技術(shù)得到Ab個體。與過程的育種方法相比，過程的優(yōu)勢是_。(4)過程的育種方式是_，與過程比較，過程的明顯優(yōu)勢是_。解析：本題以圖解的形式考查考生的識圖、析圖能力，并且涉及了相關(guān)計算。根據(jù)孟德爾自由組合定律，F(xiàn)2中基因型為AAbb的植株占1/16，所以共97株。Aabb自交后代AAbb和aabb的比例為11。過程是單倍體育種，包括了花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍兩個步驟?？梢悦黠@縮短育種年限。是利用射線，屬于誘變育種。過程與相比，其具有的明顯優(yōu)勢是能定向地改造生物的遺傳性狀。答案：(1)雜交育種基因重組F2從F2開始出現(xiàn)AAbb個體(或從F2開始出現(xiàn)性狀分離)(2)9711(3)花藥離體培養(yǎng)明顯縮短了育種年限(4)誘變育種過程產(chǎn)生的變異是定向的(或基因工程育種轉(zhuǎn)入的基因是已知的，用基因工程手段產(chǎn)生的變異是定向的)考點三、生物進(jìn)化具體考點：1、基因頻率與基因型頻率的相關(guān)計算（1）定義法：根據(jù)定義，基因頻率是指在一個種群基因庫中某個基因占全部等位基因數(shù)的比率（2）不同染色體上基因頻率的計算若某基因在常染色體上，則：若某基因只出現(xiàn)在X染色體上，則：（3）通過基因型頻率計算基因頻率(1)在種群中一對等位基因的頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。(2)一個等位基因的頻率=該等位基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率。(3)已知AA或aa的基因型頻率，求A或a的頻率經(jīng)常用到開平方的方法。即：A(a)=(對于XY型性別決定的生物，雄性的伴性遺傳除外)（4）根據(jù)遺傳平衡定律計算設(shè)一對等位基因為A和a，其頻率分別為p與q(p+q=1)。親代AA和aa自然交配后F1具有AA、Aa、aa三種基因型，其頻率如下列公式：p(A)+q(a)=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)，即AA的基因型頻率為p2，Aa的基因型頻率為2pq，aa的基因型頻率為q2，產(chǎn)生A配子頻率為：p2+1/2×2pq=p2+pq=p(p+q)=p，產(chǎn)生a配子頻率為：q2+1/2×2pq=q2+pq=q(p+q)=q。可知F1的基因頻率沒有改變。上式揭示了基因頻率與基因型頻率的關(guān)系，使用它時，種群應(yīng)滿足以下5個條件：種群大；種群個體間的交配是隨機(jī)的；沒有突變發(fā)生；沒有新基因加入；沒有自然選擇。滿足上述5個條件的種群即處于遺傳平衡。2、種群是生物進(jìn)化的基本單位(1)一個種群所含有的全部基因，稱為種群的基因庫?；驇齑鄠?，得到保持和發(fā)展。(2)種群中每個個體所含有的基因，只是基因庫中的一個組成部分。(3)不同的基因在基因庫中的基因頻率是不同的。(4)生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的定向改變。3、突變和基因重組是產(chǎn)生進(jìn)化的原材料(1)可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組以及染色體變異。其中染色體變異和基因突變統(tǒng)稱為突變。(2)基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。(3)突變的頻率雖然很低，但一個種群往往由許多個體組成，而且每一個個體中的每一個細(xì)胞都含有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產(chǎn)生大量的突變。(4)生物的變異是否有利取決于它們的生存環(huán)境，同樣的變異在不同的生存環(huán)境中可能有利，也可能有害。(5)突變是不定向的，基因重組是隨機(jī)的，只為進(jìn)化提供原材料，而不能決定生物進(jìn)化的方向。4、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(1)種群中產(chǎn)生的變異是不定向的。(2)自然選擇淘汰不利變異，保留有利變異。(3)自然選擇使種群基因頻率發(fā)生定向改變，即 導(dǎo)致生物朝一個方向緩慢進(jìn)化。5、隔離與物種的形成種群物種概念生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體；種群是生物進(jìn)化和繁殖的單位。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范圍較小范圍內(nèi)的同種生物個體由分布在不同區(qū)域的同種生物的許多種群組成判斷標(biāo)準(zhǔn)種群具備“兩同”，即同一地點，同一物種；同一物種的不同種群不存在生殖隔離，交配能產(chǎn)生可育后代主要是形態(tài)特征和能否自由交配產(chǎn)生可育后代，不同物種間存在生殖隔離聯(lián)系一個物種可以包括許多種群，如同一種立于可以生活在不同的池塘、湖泊中，形成一個個彼此唄陸地隔離的種群；同一物種的多個種群之間存在地理隔離，長期發(fā)展下去可能成為不同的亞種（或品種）。進(jìn)而形成多個新物種。6、生物多樣性之間的關(guān)系：典例精析：例1下列對現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的理解，正確的是()A環(huán)境改變使生物產(chǎn)生的定向變異，為進(jìn)化提供原材料B自然選擇使種群基因頻率發(fā)生改變，決定生物進(jìn)化的方向C地理隔離使種群間基因不能交流，必然導(dǎo)致生殖隔離D共同進(jìn)化就是物種間在相互影響中不斷發(fā)展和進(jìn)化解析：變異是不定向的，而自然選擇是定向的；經(jīng)過長期的地理隔離往往形成生殖隔離，這是新物種形成的一般途徑，但地理隔離不一定導(dǎo)致生殖隔離；共同進(jìn)化包括物種間的進(jìn)化，同時也包括物種和環(huán)境之間的共同進(jìn)化。答案：B例2根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，下列說法正確的是()A自然選擇決定了生物變異和進(jìn)化的方向B生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因型頻率的改變C種群內(nèi)基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性D種群內(nèi)基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而減小解析：根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論可知，變異是不定向的，自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向；生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，而不是基因型頻率的改變；基因突變、染色體變異和自然選擇均可改變基因頻率，基因頻率的改變與種群大小沒有一定的關(guān)系；種群內(nèi)基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性，故C正確。 答案：C例3某植物種群中，AA個體占16%，aa個體占36%，該種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為 ()A增大，不變；不變，不變B不變，增大；增大，不變C不變，不變；增大，不變D不變，不變；不變，增大 解析：由哈代溫伯格定律得知，隨機(jī)交配后代的基因頻率不會改變；連續(xù)自交產(chǎn)生的后代中純合子會越來越多，導(dǎo)致種群中純合子比例增大，但基因頻率不會發(fā)生改變。AA占16%，aa占36%，所以Aa占48%，A0.4，a0.6。由于不存在自然選擇作用，因此種群的基因頻率不變。在隨機(jī)自由交配的情況下，根據(jù)基因平衡公式(pq)2p22pqq2，其中p2代表AA的基因型頻率，q2代表aa的基因型頻率。后代AA0.4×0.416%，Aa2×0.4×0.648%，aa0.6×0.636%。16%AA16%AA,48%Aa48%(1/4AA1/2Aa1/4aa)，AA16%12%28%。答案：C例4.某生物種群中AA、Aa和aa的基因型頻率分別為0.3、0.4和0.3，請回答：(1)該種群中a基因的頻率為_。(2)如果該種群滿足四個基本條件，即種群非常大、沒有基因突變、沒有自然選擇、沒有遷入遷出，且種群中個體間隨機(jī)交配，則理論上該種群的子一代中aa的基因型頻率為_；如果該種群的子一代再隨機(jī)交配，其后代中aa的基因型頻率_(會、不會)發(fā)生改變。(3)假如該生物種群中僅有Aabb和AAbb兩個類型個體，并且AabbAAbb11，且該種群中雌雄個體比例為11，個體間可以自由交配，則該種群自由交配產(chǎn)生的子代中能穩(wěn)定遺傳的個體所占比例為_。(4)假定該生物種群是豌豆，則理論上該豌豆種群的子一代中AA、Aa的基因型頻率分別為_、_。解析：(1)一等位基因的頻率該等位基因純合子的頻率1/2×雜合子的頻率。(2)題干條件下符合哈代溫伯格定律，子代aa基因型頻率為0.5×0.50.25。(3)Aabb、AAbb產(chǎn)生的配子中Abab31，故自由交配產(chǎn)生的子代中能穩(wěn)定遺傳的個體AAbbaabb3/4×3/41/4×1/45/8。(4)豌豆是嚴(yán)格自交生物，子代中AA概率為：0.30.4×1/40.4，Aa概率為：0.4×1/20.2。答案：(1)0.5(2)0.25不會(3)5/8(4)0.40.2內(nèi)容總結(jié)（1）2013高考生物二輪復(fù)習(xí)：專題九 生物的變異和進(jìn)化專題概述：本單元內(nèi)容考查的知識點主要包括基因突變、基因重組、染色體變異，基因突變的原因以及在育種工作中的應(yīng)用