版高考生物全国卷人教一轮复习听课手册教学案第七单元 生物的遗传变异与进化.docx

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版高考生物全国卷人教一轮复习听课手册教学案第七单元生物的遗传变异与进化

第七,单元　　

第20讲　基因突变和基因重组

考纲要求1.基因重组及其意义（Ⅱ）。

2．基因突变的特征和原因（Ⅱ）。

　链接教材　

一、基因突变

1．基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症

图7201

2．基因突变要点归纳

图7202

3．诱发基因突变的因素（连一连）

　　　　　a．亚硝酸、碱基类似物

b．某些病毒

c．紫外线、X射线

d．黄曲霉菌产生的黄曲霉素二、基因重组

1．概念

基因重组是指在生物体进行________的过程中，控制________的基因的重新组合。

2．类型

图7203

（1）a细胞的基因重组发生在减数分裂形成________的时期，位于________上的等位基因有时会随着______________的交换而发生交换，导致同源染色体上________的重组。

（2）b细胞的基因重组发生在减数第一次分裂的______期，____________上的非等位基因自由组合。

3．结果与意义

（1）产生新的________，导致重组性状出现。

（2）基因重组是__________的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的________也具有重要意义。

　衔接课堂　

1．正误辨析

（1）某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的，如不考虑染色体变异，基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中。

（　　）

（2）[2015·海南卷]X射线的照射不会影响等位基因B和b的突变率。

（　　）

（3）[2014·上海卷]除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是一对等位基因，那么突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型。

（　　）

（4）[2014·江苏卷]为了通过X射线照射获取高产糖化酶菌株，一般需要经过多轮照射筛选，因为每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高。

（　　）

（5）[2015·四川卷]编码含63个氨基酸的肽链的M基因发生插入突变，使表达的肽链含64个氨基酸，则M基因突变后，参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加。

（　　）

（6）在减数分裂过程中，无论是同源染色体还是非同源染色体间都可能发生部分的交叉互换，这种交换属于基因重组。

（　　）

（7）基因是具有遗传效应的DNA片段，HIV的遗传物质是RNA，不能发生基因突变。

（　　）

（8）有丝分裂和减数分裂过程中均可以发生非同源染色体之间的自由组合，导致基因重组。

（　　）

（9）病毒、大肠杆菌及动植物自然状态下都可能发生基因突变和基因重组。

（　　）

（10）减数分裂四分体时期，姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组。

（　　）

（11）基因突变产生的新基因不一定传递给后代。

（　　）

（12）[2014·四川卷]用3种不同颜色的荧光，分别标记一个基因型为AaBB的小鼠精原细胞的基因A、a、B，观察其分裂过程，发现某个次级精母细胞有3种不同颜色的4个荧光点，其原因是基因A与基因a所在同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。

（　　）

2．活学活用

（1）基因突变为什么常发生于DNA复制时？

基因突变是染色体上某个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的，一个人是否患镰刀型细胞贫血症能否通过光学显微镜观察到？

（2）图（a）（b）为二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像，请思考：

图7204

①图（a）处于何种时期？

图中的1、2号染色体发生了何种变异？

②图（b）处于何种时期？

该细胞名称是什么？

在该时期细胞中可发生何类变异？

你能否画出与此图对应的另一组染色体组合图？

　考点一　基因突变的机理、类型及特点1.基因突变的机理

图7205

2.基因突变的类型与判断方法

（1）类型

①显性突变：

如a→A，该突变一旦发生即可表现出相应性状。

②隐性突变：

如A→a，突变性状一旦在生物个体中表现出来，该性状即可稳定遗传。

（2）判断方法

①探究生物变异是基因突变还是环境影响：

用自交或杂交的方法确定变异的原因，或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，若两者没有出现明显差异，则说明原来的变异性状是由环境引起的。

②显性突变和隐性突变的探究：

选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。

对于雌雄同株植物还可以利用突变体自交，观察后代有无性状分离来进行显性突变和隐性突变的判断。

3．基因突变与性状的关系

类型

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

　插入位置前不影响，插入位置后序列全部改变

缺失

大

　缺失位置前不影响，缺失位置后序列全部改变

（续表）

类型

影响范围

对氨基酸的影响

增添或缺

失3个碱基

小

　增添或缺失位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列

[警示]基因突变不一定会引起生物性状的改变，原因包括：

①从基因突变在DNA分子上发生的部位分析：

基因突变发生在不具有遗传效应的DNA片段中。

②从密码子与氨基酸的对应关系分析：

密码子具有简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。

③从基因型与表现型的关系分析：

由纯合子的显性基因突变成杂合子中的隐性基因。

4．基因突变对子代的影响

（1）基因突变发生在减数分裂过程中（配子形成时），将遵循遗传规律随配子传递给后代。

（2）若基因突变发生在体细胞的有丝分裂过程中，则一般不能遗传给后代，但有些植物体细胞中的突变可以通过无性繁殖传递给后代。

■典例追踪

1．[2015·绵阳模拟]下列关于基因突变的叙述中，错误的是（　　）

A．基因突变是生物变异的根本来源

B．不同细胞中基因的自发突变率不同

C．基因突变只能改变基因的种类，而不能改变基因的位置

D．基因突变的方向与环境密切相关

2．[2015·青岛模拟]图7206表示的是控制正常酶1的基因突变后所引起的氨基酸序列的改变。

①②两种基因突变分别是（　　）

图7206

A．碱基对的替换　碱基对的缺失

B．碱基对的缺失　碱基对的增添

C．碱基对的替换　碱基对的增添或缺失

D．碱基对的增添或缺失　碱基对的替换

■方法技巧

显性突变和隐性突变的判定

（1）类型

（2）判定方法：

①选取突变体与其他已知未突变体（即野生型）杂交，据子代性状表现判断。

②让突变体自交，观察子代有无性状分离从而判断。

　考点二　基因重组与基因突变的比较

项目

基因突变

基因重组

本质

　基因的分子结构发生了改变，产生了新基因，改变了基因的种类，可能出现新性状

　基因的重新组合，产生了新的基因型，但并未改变基因的种类和数量，仅使性状重新组合

发生

时期

　主要发生在有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期DNA分子复制时，由于碱基互补配对出现差错而引起

　减数第一次分裂四分体时期（同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换），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），并不是发生在受精作用时

条件

　外界因素的诱导和内部因素的相互作用

　不同个体之间的杂交

适用

范围

　所有生物都可能发生，包括病毒、原核生物和真核生物，具有普遍性

　只能发生在真核生物有性生殖的核基因遗传中，病毒和原核细胞中不发生（DNA重组技术除外）

应用

　通过诱变育种培育新品种

　通过杂交育种使性状重组，可培育优良品种；通过转基因技术人为定向改造生物

意义

　生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料

　生物变异的重要来源，有利于生物进化

联系

（1）都会使生物产生可遗传的变异；

（2）通过基因突变产生新基因，为基因重组提供可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础

■典例追踪

1．[2015·安徽质检]下列关于基因重组的说法中不正确的是（　　）

A．生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组

B．减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组

C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组

D．一般情况下花药内可发生基因重组，而根尖则不能

2．[2015·武汉模拟]图7207为雌性果蝇体内部分染色体的行为及细胞分裂图像，其中能够体现基因重组的是（　　）

图7207

A．①③B．①④C．②③D．②④

[拓展]

（1）图①中能否产生新的基因？

（2）若图③④在分裂过程中发生基因突变，能否遗传给下一代？

■方法提炼

基因重组和基因突变综合判断方法

（1）根据亲代基因型判定

①如果亲代基因型为BB或bb，则引起B与b不同的原因是基因突变。

②如果亲代基因型为Bb，则引起B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。

（2）根据细胞分裂方式判定

①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变。

②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，可能是基因突变或交叉互换。

（3）根据染色体图示判定

①如果是有丝分裂后期，图中两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果（如图7208中甲所示）。

②如果是减数第二次分裂后期图中两条子染色体（全白或全黑）上的两基因不同，则为基因突变的结果。

③如果是减数第二次分裂后期图中两条子染色体（颜色不一致）上的两基因不同，则为交叉互换（基因重组）的结果。

若未标明颜色，则有可能是基因突变或基因重组（如图乙所示）。

图7208

第21讲　染色体变异与育种

考纲要求1.染色体结构变异和数目变异（Ⅰ）。

2．生物变异在育种上的应用（Ⅱ）。

3．转基因食品的安全（Ⅰ）。

4．低温诱导染色体加倍（实验）。

　链接教材　

一、染色体变异的类型

1．染色体结构变异

（1）类型（连线）

（2）结果：

使排列在染色体上的基因________或________发生改变，从而导致性状的变异。

举例：

猫叫综合征，是由于人的第5号染色体部分______引起的遗传病。

2．染色体数目变异

（1）类型

（2）染色体组

①概念：

细胞中的一组__________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____________。

图7211

②组成：

如图7211所示为一雄果蝇的染色体组成，其染色体组可表示为____________或____________。

二、单倍体、二倍体和多倍体的比较

单倍体

二倍体

多倍体

概念

　由________发育而来，体细胞中含有本物种________染色体数目的个体

　由______发育而来，体细胞中含有两个______的个体

　由________发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体

染色

体组

　本物种中配子的染色体组数

两个

______________

发育

起点

配子

受精卵

受精卵

形成原因

自然

成因

单性生殖

　正常的有性生殖

　外界环境条件剧变

人工

诱导

__________

　秋水仙素处理__________

　秋水仙素处理或低温处理________

特点

　单倍体植株弱小，且一般________

　正常发育

　在植物中较为常见。

多倍体植株常常是茎秆________，叶片、果实和种子都比较大，________等营养物质含量丰富

举例

雄蜂

　几乎全部的动物和过半数的高等植物

　香蕉（三倍体）、马铃薯（四倍体）、八倍体小黑麦，多见于植物，动物极少见

[提醒]经过一定浓度的秋水仙素或低温处理得到的含有多个染色体组的个体也是多倍体。

由于单倍体一般不可育，所以单倍体育种一般经历花药离体培养和人工诱导染色体加倍两个过程。

单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限，且得到的往往都是纯种植株。

三、杂交育种与诱变育种

1．杂交育种

（1）原理：

____________。

（2）过程：

选择具有不同优良性状的亲本________→获得F1→F1________→获得F2→鉴别、选择需要的优良品种。

（3）优点：

_______________________________________________________________。

（4）应用：

培育______________型优良品种。

2．诱变育种

（1）原理：

____________。

（2）过程：

选择生物→诱发基因突变→选择____________→培育。

（3）特点：

①可以提高____________，在较短时间内获得更多优良变异类型。

②大幅度地改良某些性状。

（4）应用：

主要用于______________育种和____________育种。

3．生物育种原理、方法、实例（连线）

四、基因工程

1．概念：

又叫______________或DNA重组技术，即按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，____________，然后放到另一种生物的细胞里，____________改造生物的遗传性状。

2．基因工程的操作工具

（1）基因的“剪刀”：

________________。

（2）基因的“针线”：

______________。

（3）基因的“运输工具”：

运载体。

常用的有质粒、________________。

3．基本步骤

提取目的基因→______________________→将目的基因导入受体细胞→____________________________。

4．基因工程的应用

（1）________育种：

利用基因工程的方法，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉等。

（2）________研制：

利用基因工程的方法，培养转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。

（3）________保护：

如利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。

5．转基因生物和转基因食品的安全性

对转基因生物和转基因食品的两种态度：

（1）转基因生物和转基因食品不安全，要____________。

（2）转基因生物和转基因食品是安全的，应该______________。

　衔接课堂　

1．正误辨析

（1）[2015·全国卷Ⅱ]人类猫叫综合征是由于染色体中增加某一片段引起的。

（　　）

（2）[2015·海南卷]基因突变都会导致染色体结构变异，并导致个体表现型的改变。

（　　）

（3）染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。

（　　）

（4）染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。

（　　）

（5）基因H、h在4号染色体上，缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时，偶然出现一个HH型配子，最可能的原因是减数第二次分裂时染色体未分离。

（　　）

（6）[2014·四川卷]油菜物种甲（2n＝20）与乙（2n＝16）通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体。

（　　）

（7）[2014·江苏卷]染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。

（　　）

（8）[2014·上海卷]将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。

该幼苗发育成的植株是单倍体。

（　　）

（9）大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，应采用杂交育种。

（　　）

（10）[2014·江苏卷]二倍体愈伤组织细胞经秋水仙素处理后，会产生染色体加倍的细胞，若观察到8n的细胞，原因只能是加倍后的四倍体细胞正处于有丝分裂后期。

（　　）

（11）三倍体植株不能通过有性生殖进行繁殖。

（　　）

（12）通过花药离体培养的方法获得的个体是单倍体，通过这种单倍体育种的方法能快速获得所需品种。

（　　）

（13）[2015·天津卷]低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，从而产生染色体数目加倍的卵细胞，此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。

（　　）

（14）人类的47XYY综合征个体的形成与减数分裂同源染色体联会行为有关。

（　　）

（15）[2014·江苏卷]抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达。

（　　）

2．活学活用

（1）单倍体一定只有一个染色体组吗？

观察一个体细胞中的染色体组成就能判断其来自几倍体的生物吗？

多倍体产生的原理是什么？

为什么一般都选择萌发的种子或幼苗作为诱导染色体加倍的材料？

（2）据雌、雄果蝇染色体组图回答问题：

图7212

①写出果蝇一个染色体组的染色体组成。

②若染色体Ⅱ中DNA分子某碱基对缺失或染色体Ⅱ中某一片段缺失，它们分别属于哪种变异类型？

③若某一雌果蝇减数分裂形成的卵细胞染色体组成为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、X，这属于哪种变异类型？

（3）通过杂交育种选择由两对等位基因控制的某植物优良品种，最后所需选择的良种可能是双杂、单杂或双隐性，哪种品种的选择花费的时间最短？

最短需要几年？

对于动物中优良品种的选择，与植物的杂交育种有什么不同？

　考点一　染色体变异的分析

考查角度1　　　染色体结构变异及其与基因突变、基因重组的区别

1.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析

（1）染色体结构变异与基因突变的判断

图7212

（2）“缺失”问题

DNA分子上→

（3）变异水平问题

变异类型

变异水平

显微观察结果

基因突变

分子水平

显微镜下不可见

基因重组

染色体变异

细胞水平

显微镜下可见

2.易位和交叉互换的区别

项目

易位

交叉互换

发生时期

有丝分裂和减数分裂

减数第一次分裂四分体时期

发生对象

非同源染色体之间

同源染色体的非姐

妹染色单体之间

交换对象

非等位基因

等位基因

变异类型

染色体结构变异

基因重组

（续表）

项目

易位

交叉互换

图示

[提醒]

（1）基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，均属于可遗传变异。

（2）三种变异类型能发生的生物类型及与细胞分裂的关系

变异类型

可发生的细

胞分裂方式

可发生

生物类型

基因突变

二分裂、无丝分裂、

有丝分裂、减数分裂

病毒、原核生

物、真核生物

基因重组（有性

生殖过程中）

减数分裂

真核生物

染色体变异

有丝分裂、减数分裂

真核生物

（3）染色体变异时，若只发生一条染色体上片段缺失，有可能导致显性杂合体变成隐性个体。

■典例追踪

1．[2015·江苏卷]甲、乙为两种果蝇（2n），图7213为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是（　　）

图7213

A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常

B．甲发生染色体交叉互换形成了乙

C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同

D．图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料

2．如图7214表示染色体联会配对出现异常的情况，其中的字母表示基因。

下列有关叙述中，正确的是（　　）

图7214

A．甲图中发生了染色体结构的缺失

B．乙图中发生了染色体结构的增加

C．丙图所示细胞可能产生基因组成为adc＋bef的配子

D．丁图表明该细胞中的染色体发生了交叉互换

考查角度2　　　染色体数目变异与生物体的倍性1.染色体组

（1）染色体组概念的理解

图7215

①从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体，没有等位基因。

②从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。

③从所含基因看，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，不能缺少。

（2）染色体组数量的判断方法

①据染色体形态判断：

方法一：

细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。

如图7216所示的细胞中，形态相同的染色体a中有3条，b中两两相同，c中各不相同，则可判定它们分别含有3个、2个、1个染色体组。

图7216

方法二：

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。

如果蝇细胞中该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含2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（同音字母出现几次，即为几个染色体组），如图7217所示（d～g中依次含4、2、3、1个染色体组）。

图7217

2.单倍体和多倍体的形成

（1）由配子发育而来的生物，不论其体细胞中含有一个染色体组还是多个染色体组，全部为单倍体。

（2）不同生物体细胞通过体细胞杂交或近缘生物杂交获得的个体含有几个染色体组，即为几倍体。

其染色体组数为两个体细胞染色体组之和或是两个近缘生物配子中染色体组之和。

（3）外界条件剧变，有丝分裂过程中纺锤体形成受阻，以至于染色体不能被拉向细胞两极，细胞不能分裂成两个子细胞，从而使细胞内染色体数目加倍，是自然条件下形成多倍体的主要原因。

■典例追踪

1．图7218是四种生物的体细胞示意图，A、B中的字母代表细胞中染色体上的基因，C、D代表细胞中染色体情况，那么最可能属于多倍体的细胞是（　　）