高考生物综合复习——变异与进化

高考生物综合复习——变异与进化

[内容概述]

可遗传变异的三大来源：基因突变、基因重组、染色体变异；各种育种方式及原理。

达尔文的自然选择学说、对达尔文学说的评价；现代生物进化理论，基因频率的计算。

[重点难点]

一、生物的变异：

1. 基因重组

（1）减数分裂过程中的基因重组有两种：

①减数第一次分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换。

②减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因的自由组合。

（2）通过基因工程使基因转移而实现基因重组

2. 基因突变

（1）概念：DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变。

（2）发生的时间：基因突变发生在细胞分裂间期（有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期）的DNA分子的复制过程中。

（3）类型：自然突变、诱发突变

3. 染色体变异

（1）染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体。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形态、大小和功能各不相同。

③一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。

（2）确定某生物体细胞中染色体组数目的根据：

①细胞内形态相同的染色体（同源染色体）有几条，则含有几个染色体组。

②根据基因型来判断。在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的等位或相同基因有几个，

则有几个染色体组，如基因型为AAaBBb的细胞或生物体含有3个染色体组。

③根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。

（3）单倍体和多倍体

单倍体：由配子不经两性生殖细胞的融合直接发育而成的个体(无论其体细胞有多少个染色体组都称为单倍体)

多倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有几个染色体组，即称为几倍体，体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。

比较项目单倍体多倍体

形态特征植株弱小茎杆粗壮，叶片、果实和种子比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量增加。

育性高度不孕发育延迟，育性有或无，结实率低

二、几种育种方法的比较

育种方法原理特点

常规育种

杂交育种基因重组

将优良基因组合在一起提高物种综合优势；

育种年限较长。

诱变育种基因突变

利用物理因素（激光等）或化学因素（硫酸二乙酯、亚

硝酸）处理生物，提高变异频率，大幅改良某些性状，

但有利个体不多，需处理大量的供试材料。

单倍体育种染色体变异花药离体培养→单倍体获得纯合子，明

显缩短育种年限。

多倍体育种用秋水仙素处理萌发种子或幼苗。能获得某些优良品种，如无籽西瓜、八倍体小黑麦

生物工程育种基因工程育

种

将目的基因转入受体细胞并表达

克服远缘杂交不亲和的障碍细胞工程育

种

将细胞融合形成杂种细胞

三、人类遗传病与优生

遗传病种类病因类型举例

单基因遗传病一对基因控制显性或隐性基因并指、苯丙酮尿症

多基因遗传病多对基因控制唇裂、原发性高血压

染色体异常病染色体变异常染色体或性染色体21三体综合征、特纳氏综合征

优生(1)概念：让每一个家庭生出健康的孩子

(2)措施：①禁止近亲(直系血亲及三代以内旁系血亲)结婚

②进行遗传咨询

③提倡适龄生育

④开展产前诊断

四、生物进化理论

1．达尔文的自然选择学说：

2. 现代生物进化理论基本观点：

（1）种群是生物进化的单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变。

（2）生物进化的原材料——突变和基因重组

可遗传的变异是生物进化的原始材料，可遗传的变异主要来自基因突变、基因重组和染色体变异，在生物进化理论中，常将基因突变和染色体变异统称为突变。

变异是不定向的，变异只是给生物进化提供原始材料，不能决定生物进化的方向。生物进化的方向是由自然选择来决定的。

（3）自然选择决定生物进化的方向

种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向的改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。

（4）隔离导致物种的形成

物种与物种之间最本质的区别是有生殖隔离。隔离是新物种形成的必要条件，最普遍的方式是物种先通过地理隔离形成亚种（如东北虎和华南虎两个亚种的形成），然后长期的地理隔离发展为生殖隔离，形成两个或多个新种。

在自然界里还存在另一种物种形成方式，它往往只需要几代甚至一代就完成了，而不需要经过地理隔离，一经出现可以很快达到生殖隔离。例如，多倍体植物的形成。

五、基因频率的计算：

1．除教材谈到的方法外，还可通过基因型频率计算基因频率

例：在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占30%，基因型为Aa 的个体占60%，aa的个体占10%。

则A%＝30%＋60%×1/2＝60%，

a%＝10%＋60%×1/2＝40%。

即一个基因的频率等于它的纯合子频率与1/2杂合子频率之和。

2. 运用遗传的基本定律，结合“哈代-温伯格”基因平衡定律计算基因频率。

在一个种群中符合以下5个条件：①种群极大②种群个体间的交配是随机的③无基因突变④无新基因加入⑤无自然选择的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，保持平衡。用数学方程式可表示为：(p+q)2=1,p2+2pq+q2=1，p+q=l。其中p代表一个等位基因的频率，q代表另一个等位基因的频率。运用此规律，已知基因型频率可求基因频率；反之，已知基因频率可求基因型频率。

例：假设某动物种群中，一对等位基因B、b的频率B=0.9，b=0.1，其后代基因型为BB、Bb、bb，那么后代三种个体的基因型频率分别为________________、________________、

________________。

解：根据p+q=l (p+q)2=1,p2+2pq+q2=1，BB的基因型频率为0.92=0.81；Bb的基因型频率为2╳0.9╳0.1=0.18；bb的基因型频率为0.12=0.01。

[知识链接]

1．基因突变与生物生殖的关系

无性生殖中有丝分裂过程、有性生殖中减数分裂过程都能发生基因突变。

2．发生基因突变的细胞

体细胞可以发生基因突变，这种突变一般不会导致下一代个体产生变异。有性生殖细胞也可以发生基因突变，这种突变可经受精作用直接传递给后代。

3．基因重组与减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换、非同源染色体的自由组合有关，与基因自由组合定律相联系。选修本基因工程也属于基因重组，是对原有基因重组概念的补充。

4．物种和种群的概念与第八章生物与环境中种群的概念和特征相关。

[例题解析]

1．以下关于生物变异的叙述，正确的是（）

A．基因突变都会遗传给后代

B．基因碱基序列发生改变，不一定导致性状改变

C．染色体变异产生的后代都是不育的

D．基因重组只发生在生殖细胞形成过程中

解析：

基因突变属于可遗传变异，但不一定都能遗传给后代，例如一些突变发生在体细胞中，则不能遗传给后代。染色体变异产生的后代有的可育，例如六倍体普通小麦、八倍体小黑麦等。基因重组不只发生在生殖细胞形成过程中，也能发生在基因工程中。ACD选项错误。基因碱基序列发生改变，如果变异发生在非编码区的非调控序列，或决定的氨基酸没有改变（一种氨基酸可以对应多个密码子）则不导致性状改变，所以，B选项正确。

答案：B

2．两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（）

A．单倍体育种

B．杂交育种

C．人工诱变育种

D．细胞工程育种

解析：

人工诱变育种产生的变异不定向，单倍体育种、细胞工程育种都不能产生基因重组，对技术的要求也较高，单倍体育种之前先要杂交育种形成AaBb的新品种，所以, 最简捷的方法是杂交育种.

答案：B

3．根据现代生物进化理论．判断下列说法正确的是（）

A．生物进化的方向．决定于生物变异的方向

B．生物进化的过程，实质是基因频率变化的过程

C．研究物种间的差异，关键是研究它们能否交配产生后代

D．研究物种的迁徙规律，关键是研究一对雌雄个体的迁徙行为

解析：

生物的变异是不定向的，生物进化的方向是自然选择决定的。物种之间存在生殖隔离，不能交配产生可育后代，所以，不能通过能否交配产生后代研究物种间的差异。研究物种的迁徙规律，关键是研究种群的迁徙行为而不是个体。ACD选项错误。

答案：B

4．现有黑色短毛兔和白色长毛兔，要育出黑色长毛兔。理论上可采用的技术是（）

①杂交育种②基因工程③诱变育种④克隆技术

A．①②④

B．②③④

C．①③④

D．①②③

解析：

克隆技术是无性生殖，保持亲本性状，不能育出新品种黑色长毛兔。杂交育种是通过基因重组获得新品种，黑色短毛兔和白色长毛兔杂交，通过基因自由组合获得黑色长毛兔；基因工程直接将目的基因导入受体细胞，获得新品种；诱变育种是利用基因突变产生新基因，从而产生新性状。

答案：D

5．将纯种小麦播种于生产田，发现边际和灌水沟两侧的植株总体上比中间的长得好。产生这种现象的原因是（）

A. 基因重组引起性状分离

B．环境引起性状变异

C．隐性基因突变成为显性基因

D．染色体结构和数目发生了变化

解析：

纯种小麦自交后代不会发生性状分离现象，基因突变和染色体变异的频率很低，而且，不会有规则分布。生产田边际和灌水沟两侧阳光充足、通风好、水分供应充足，所以小麦长得好。

答案：B

6．下列有关水稻的叙述，错误的是（）

A．二倍体水稻含有二个染色体组

B．二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大

C．二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组

D．二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小

解析：

受精卵发育成的个体，含几个染色体组就是几倍体，秋水仙素破坏纺锤体的形成使染色体加倍，多倍体茎杆粗壮，叶片、果实和种子比较大，ABC选项正确。二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，高度不育，不会长稻穗。

答案：D

7．人类21三体综合征的成因是在生殖细胞形成的过程中，第21号染色体没有分离。若女患者与正常人结婚后可以生育，其子女患该病的概率为：（）

A. 0

B. 1/4

C. 1/2

D. 1

解析：

女患者卵原细胞中有47条染色体，减数分裂形成的次级卵母细胞一半正常，一半异常，所以形成的卵细胞一半正常，一半异常，与正常人结婚，其子女患该病的概率为1/2。

答案：C

8. 下列哪种生物技术能有效地打破物种的界限，定向的改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种（）

A. 单倍体育种技术

B. 诱变育种技术

C. 杂交育种技术

D. 细胞工程技术

解析：

单倍体育种技术是某种植物的花药离体培养，再加秋水仙素处理；诱变育种技术，具有很大的盲目性；杂交育种技术只能在同种生物之间进行。三者都不能有效地打破物种的界限，定向的改造生物的遗传性状。

答案：D

9．科学家做了两项试验：（1）用适当浓度的生长素溶液处理未受粉的番茄花蕾，子房发育成无子番茄（2）用四倍体与二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜植株，给其雌蕊受二倍体花粉，子房发育成无子西瓜。下列有关叙述不正确的是（）

A. 上述番茄无子这一变异是不遗传的变异

B. 无子番茄植株进行无性繁殖，长成的植株所结果实中有种子

C. 无子西瓜进行无性繁殖，长成的植株所结果实中没有种子

D. 无子西瓜进行无性繁殖，长成的植株不能正常结实

解析：

无子番茄是因为柱头未受粉，体细胞的遗传物质并没有改变，这一变异是不遗传的变异，体细胞无性繁殖，长成的植株所结果实中有种子。无子西瓜是三倍体，减数分裂过程中染色体联会紊乱，长成的植株不能正常结实。

答案：C

10. 滥用抗生素往往会导致细菌耐药性的产生。

(1)细菌抗药性变异的来源属于________________。

(2)尽管在细菌菌群中天然存在抗药性基因，但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染，原因在于菌群中________________。

(3)细菌耐药性的形成是抗生素对细菌进行________________的结果，其内在实质是

________________。

(4)在抗生素的作用下，细菌往往只要一到两代就可以得到抗性纯系。而有性生殖的生物，淘汰一个原来频率较低的隐性基因，形成显性纯合子组成的种群的过程却需要很多代，原因是________________。

解析：

（1）细菌是原核生物没有染色体，不进行有性生殖，所以，可遗传变异的来源是基因突变。

（2）基因突变是不定向的，但突变率极低，所以，细菌个体中会出现抗药性个体但数量极少。

（3）细菌耐药性的形成是抗生素对细菌进行定向选择的结果，自然选择可以使菌群中抗药性基因频率增加。

（4）细菌进行无性生殖，保持亲本的特性，抗药性纯合子出现后很快稳定遗传，有性生殖的生物，隐性基因可通过杂合子保留下来，获得纯系需要多代选择。

答案：

(1)基因突变

(2)有抗药性基因的个体占极少数(抗药性基因频率极低)

(3)定向选择菌群中抗药性基因频率增加

(4)隐性基因可通过杂合子保存下来