高三生物一轮复习第三单元生物的变异育种和进化学案新人教版必修2Word文档格式.docx

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增添

大

不影响插入位置前的序列，而影响插入位置后的序列

缺失

不影响缺失位置前的序列，而影响缺失位置后的序列

（2）基因突变不引起生物性状改变的原因

①突变发生在基因的非编码区域。

②密码子具有简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。

③纯合子的显性基因突变为杂合子的隐性基因。

3．基因突变对子代性状的影响

（1）基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。

（2）基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可通过有性生殖传给后代。

4．基因突变与基因重组的比较

基因突变

基因重组

变异

本质

基因分子结构发生改变

原有基因的重新组合

发生

时间

通常在有丝分裂间期和

减数第一次分裂前的间期

减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期

适用

范围

所有生物（包括病毒）

进行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物

结果

产生新基因（等位基因），控制新性状

产生新基因型，不产生新基因

意义

是生物变异的根本来源，

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

应用

人工诱变育种

杂交育种

联系

通过基因突变产生新基因，为基因重组提供了自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础

（1）诱变因素处理，只能提高突变率，不能使生物定向突变。

（2）基因突变不只发生在分裂间期。

（3）基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件，不取决于是否对人类有利。

（4）自然条件下基因重组发生在配子形成过程中，而不是受精作用发生时。

角度一　以生产实例为背景，考查基因突变的应用

1．（2014·

江苏高考）如图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是（　　）

出发菌株

选出50株

选出5株

多轮重复筛选

A．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株

B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异

C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程

D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高

解析：

选D　题图育种过程为诱变育种。

因未进行酶活性检测等，故该过程获得的高产菌株不一定符合生产要求；

X射线处理等物理因素既可以引起基因突变也可能引起染色体变异；

题图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定要求菌株的过程，属于人工选择；

诱变的突变率高于自发突变率，但不一定每轮诱变都是与高产相关的基因发生突变。

2．（2013·

四川高考）大豆植株的体细胞含40条染色体。

用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。

下列叙述正确的是（　　）

A．用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性

B．单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体

C．植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低

D．放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向

选A　用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有发育成完整植株的潜能，A项正确。

大豆植株体细胞含40条染色体，其单倍体植株的体细胞中含有20条染色体；

单倍体植株的体细胞在有丝分裂后期，染色体数目加倍为40条，B项错误。

杂合子连续自交后代中纯合抗病植株的比例应该逐代增大，C项错误。

自然选择决定生物进化的方向，D项错误。

角度二　以基础判断的形式，考查基因突变的特点和原因

3．（2011·

安徽高考）人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。

临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病。

但大剂量的131I对人体会产生有害影响。

积聚在细胞内的131I可能直接（　　）

A．插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变

B．替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变

C．造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异

D．诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代

选C　131I不能插入DNA分子中，也不能替换DNA分子中的碱基，故A、B项错误；

大剂量的放射性同位素131I会导致基因突变或染色体结构的变异。

上皮细胞属于体细胞，发生基因突变后不会遗传给下一代，故C项正确，D项错误。

4．（2010·

福建高考）如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。

已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。

该基因发生的突变是（　　）

A．①处插入碱基对G－C

B．②处碱基对A－T替换为G－C

C．③处缺失碱基对A－T

D．④处碱基对G－C替换为A－T

选B　根据图中1168位甘氨酸的密码子是GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的，那么1169位赖氨酸的密码子应是AAG，因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG，由此可推知该基因发生的突变是②处碱基对A－T被替换为G－C。

角度三　以相关图示为信息载体，考查基因重组

5.（2012·

江苏高考）某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b（如图）。

如以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。

下列解释最合理的是（　　）

A．减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B

B．减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离

C．减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合

D．减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换

选D　由于“缺失染色体的花粉不育”，所以以该植株为父本，理论上测交后代应该全部表现为白色性状。

后代中出现部分红色性状，可能是图示染色单体1或2上的基因b突变为B，但这种可能性很小；

也有可能是减数第一次分裂的四分体时期非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，B基因转移到染色单体1或2上，这种情况最为常见。

6．（2015·

苏北四市模拟）A、a和B、b是控制两对相对性状的两对等位基因，位于1号和2号这一对同源染色体上，1号染色体上有部分来自其他染色体的片段，如图所示。

下列有关叙述不正确的是（　　）

A．A和a、B和b均符合基因的分离定律

B．可以通过显微镜来观察这种染色体移接现象

C．染色体片段移接到1号染色体上的现象称为基因重组

D．同源染色体上非姐妹染色单体间发生交叉互换后可能产生4种配子

选C　A和a、B和b位于一对同源染色体上，两对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律；

来源于非同源染色体上的片段移接属于染色体变异；

染色体结构的变化可以在显微镜下观察到；

同源染色体上非姐妹染色单体间交叉互换后可能产生4种配子，基因型为AB、Ab、aB、ab。

1．染色体结构变异类型

2．染色体数目变异

（1）类型

（2）染色体组（根据果蝇染色体组成图归纳）

①从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。

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从所含的基因看，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。

（3）单倍体、二倍体和多倍体

①单倍体：

体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，即由配子直接发育而来的个体。

②二倍体：

由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。

③多倍体：

由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。

（4）单倍体和多倍体的特点及人工诱导方法

单倍体

多倍体

特点

植株弱小，高度不育

茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养物质含量高

人工诱

导方法

花药离体培养

秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗

（5）单倍体育种和多倍体育种

①图中a和c的操作是秋水仙素处理，其作用原理是抑制纺锤体的形成。

②图中b过程是花药离体培养。

③单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。

1．辨析生物变异类型

（1）变异类型

（2）可在显微镜下观察到的是A、B、C（填字母）。

（3）基因数目和排列顺序均未变化的是D。

（4）实质：

基因数目、种类或排列顺序的改变。

（5）染色体结构变异与基因突变的区别

染色体结构变异

染色体水平上的变异，

多个基因随染色体片段改变

分子水平上的变异，基

因结构中碱基对改变

实质

染色体片段的缺失、

重复、易位、倒位

基因中碱基对的缺

失、增添、替换

基因数目、种类或

排列顺序的改变

基因结构改变，数目不

变，生物性状不一定改变

2.据图示辨析易位与交叉互换

（1）图1是易位，图2是交叉互换。

（2）发生对象：

图1发生于非同源染色体之间，图2发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间。

（3）变异类型：

图1属于染色体结构变异，图2属于基因重组。

（4）可在光学显微镜下观察到的是图1，观察不到的是图2。

3．染色体数目变异

（1）染色体组的组成特点

由图可知，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。

（2）单倍体、二倍体和多倍体的比较

二倍体

发育来源

配子

受精卵

染色体组

1至多个

2

3个或3个以上

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

花药离

体培养

秋水仙素处理

单倍体幼苗

秋水仙素处理萌

发的种子或幼苗

过程

植株弱小，

高度不育

正常可育

果实、种子较大，营养

物质含量丰富，生长发

育延迟，结实率低　

（3）多倍体的产生原理

角度一　以基础判断的形式，考查染色体变异

江苏高考）下列关于染色体变异的叙述，正确的是（　　）

A．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异

B．染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力

C．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响

D．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型

选D　染色体增加某一片段不一定是有利的，A项错误；

若显性基因随染色体的缺失而丢失，可有利于隐性基因表达，但隐性基因的表达不一定能提高个体的生存能力，B项错误；

染色体易位不改变基因数量，但会对个体性状产生影响，且大多数染色体结构变异对生物体是不利的，C项错误；

不同物种可以通过杂交获得不育的子一代，然后经秋水仙素诱导得到可育的多倍体，从而培育出作物新类型，D项正确。

2．（2015·

南安一中检测）下列不属于染色体变异的是（　　）

A．第5号染色体短臂缺失引起的遗传病

B．第21号染色体多一条的21三体综合征

C．同源染色体非姐妹染色单体之间交换了对应部分的结构

D．培养单倍体植株

选C　同源染色体非姐妹染色单体交换对应部分的结构，导致的是基因重组。

染色体结构变异、基因突变的判断

（1）变异结果

（2）变异实质

（3）变异水平

角度二　以相关图示为信息载体，考查染色体结构变异

3．（2013·

福建高考）某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。

减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。

A．图甲所示的变异属于基因重组

B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞

C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种

D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代

选D　图甲所示的变异属于染色体变异，A项错误；

观察异常染色体应选择处于分裂中期的细胞，因为此时染色体的形态固定、数目清晰，B项错误；

若不考虑其他染色体，根据“配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极”可知，理论上该男子产生的精子类型有“只含有14号染色体”、“只含有21号染色体”、“含有14号染色体和21号染色体”、“含有异常染色体和14号染色体”、“含有异常染色体和21号染色体”、“只含有异常染色体”，共计6种，C项错误；

当异常染色体与14号染色体分离时，21号染色体有可能与14号染色体一起移向一极，含有14号染色体和21号染色体的精子与正常卵子结合，可以发育为染色体组成正常的后代，D项正确。

4．（2015·

盐城模拟）如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。

下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是（　　）

A．①　　　　B．②　　　　C．③　　　　D．④

选C　根据图示可知，①属于染色体结构变异中的缺失；

②属于易位；

③中基因数目、排列顺序未改变，而是由原来隐性基因b变成了显性基因B，属于基因突变；

④属于倒位。

角度三　以案例分析的形式，考查染色体变异及应用

5．（2014·

四川高考）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，待丁开花后自交获得后代戊若干。

A．秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍

B．幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体

C．丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向

D．形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种

选B　A项，在有丝分裂过程中，秋水仙素的作用是在分裂前期抑制纺锤体的形成，从而达到使染色体数目加倍的目的。

B项，油菜物种甲、乙杂交，子代丙是异源二倍体，其染色体数为10＋8＝18，用秋水仙素处理其顶芽后，发育成的幼苗丁中部分细胞染色体加倍为36条，该类细胞到有丝分裂后期可观察到72条染色体，其他时期可观察到36条染色体。

C项，决定生物进化方向的是自然选择，不是丙到丁发生的染色体变化（染色体变异）。

D项，虽然形成戊的过程没有经过地理隔离，但是其体细胞中染色体组成为物种甲（2n＝20）＋物种乙（2n＝16），为异源四倍体，与二倍体物种甲、二倍体物种乙都存在生殖隔离，因而戊是新物种。

浙江五校联考）如图所示是育种专家利用染色体部分缺失原理，对棉花品种的培育过程。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．图中涉及的变异只有染色体结构的变异

B．粉红棉M的出现是染色体缺失的结果

C．白色棉N自交后代会发生性状分离，不能稳定遗传

D．深红棉S与白色棉N杂交，产生深红棉的概率为1/4

选B　太空育种涉及基因突变，粉红棉M的产生过程中有染色体结构变异，白色棉N的产生是基因重组的结果，A项错误；

从粉红棉M及深红棉S的染色体及基因组成可以看出，粉红棉M的出现是染色体缺失的结果，B项正确；

白色棉N相当于纯合子，自交后代不会发生性状分离，能稳定遗传，C项错误；

深红棉S与白色棉N杂交，产生深红棉的概率为0，D项错误。

角度四　以图示分析的形式，考查染色体数目变异

7．（2015·

衡阳质检）观察图中a～h所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是（　　）

A．细胞中含有一个染色体组的是h图

B．细胞中含有二个染色体组的是e、g图

C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图

D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图

选C　有一个染色体组的是d、g；

有两个染色体组的是c、h；

有三个染色体组的是a、b；

有四个染色体组的是e、f。

染色体组数的判断

（1）根据染色体形态判断

染色体组数＝细胞中任意一种染色体条数。

（2）根据基因型判断

染色体组数＝基因型中等位基因个数。

（3）根据染色体数和染色体形态数来推算

染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。

8．（2015·

苏北四市模拟）如图表示体细胞中所含的染色体，下列叙述不正确的是（　　）

A．①代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含4条染色体

B．②代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体

C．③代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含2条染色体

D．④代表的生物是单倍体，其每个染色体组含4条染色体

选B　①所示的细胞为2个染色体组，每个染色体组含4条染色体，若它是由受精卵发育而来的个体的体细胞，则代表二倍体；

②所示的细胞为3个染色体组，每个染色体组含2条染色体，若它是由受精卵发育而来的个体的体细胞，则代表三倍体；

③所示的细胞为4个染色体组，每个染色体组含2条染色体，若它是由生殖细胞发育而来的个体的体细胞，则代表单倍体；

④所示的细胞为1个染色体组，每个染色体组含4条染色体，代表单倍体。

单倍体、二倍体和多倍体的判断

一看起点，二看体细胞中染色体组数

角度五　以案例分析的形式，综合考查生物变异在育种上的应用

9．（2014·

安徽高考）香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。

（1）香稻品种甲的香味性状受隐性基因（a）控制，其香味性状的表现是因为_____________________________________，导致香味物质积累。

（2）水稻香味性状与抗病性状独立遗传。

抗病（B）对感病（b）为显性。

为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。

其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是________。

上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为________。

（3）用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。

请对此现象给出两种合理的解释：

①____________________________；

②____________________________。

（4）单倍体育种可缩短育种年限。

离体培养的花粉经脱分化形成________，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的________。

若要获得二倍体植株，应在________时期用秋水仙素进行诱导处理。

（1）依题意，A基因存在则无香味物质，可能是由于A基因控制合成的酶促进了香味物质的分解，而基因a纯合时，参与香味物质代谢的酶缺失，从而使香味积累。

（2）依杂交结果，抗病∶感病＝1∶1，无香味∶有香味＝3∶1，可推知亲本的基因型为Aabb和AaBb，从而可知F1的基因型及比例为1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8aaBb、1/8aabb，其中只有1/4AaBb、1/8aaBb自交后代才能获得稳定遗传的有香味抗病植株（aaBB），其所占比例为1/4×

1/4×

1/4＋1/8×

1×

1/4＝3/64。

（3）正常情况下AA与aa杂交，F1的基因型为Aa，是无香味的，F1中出现一株有香味的植株，原因可能是某一雌配子形成时发生了基因突变（即A变成a），也可能是雌配子形成时A基因缺失，子代中只含有a基因。

（4）离体培养的花粉经脱分化形成愈伤组织，最终形成单倍体植株，表明花粉具有发育成完整植株所需的全套遗传信息。

秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗。

答案：

（1）a基因纯合，参与香味物质代谢的某种酶缺失　

（2）Aabb、AaBb　3/64　（3）某一雌配子形成时，A基因突变为a基因　某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失　（4）愈伤组织　全部遗传信息　幼苗

10．（2012·

山东高考）几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。

（1）正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内的染色体组数为________，在减数第二次分裂后期细胞内的染色体数为________。

（2）白眼雌果蝇（XrXrY）最多能产生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。

该果蝇与红眼雄果蝇（XRY）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为____________________。

（3）用黑身白眼雌果蝇（aaXrXr）与灰身红眼雄果蝇（AAXRY）杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。

F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。

（4）用红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（XrY）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记为“M”）。

M果蝇出现的原因有三种可能：

第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；

第二种是亲本果蝇发生基因突变；

第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。

请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。

实验步骤：

_____________________________________________________________。

结果预测：

Ⅰ.若_________________________________________________________，则是环境改变；

Ⅱ.若_________________________________________________________，则是基因突变；

Ⅲ.若_________________________________________，则是减数分裂时X染色体不分离。

（1）果蝇体细胞中的染色体数为8，有2个染色体组；

果蝇减数第一次分裂中期细胞内的染色体数与体细胞中的相同；

减数第二次分裂后期细胞内的染色体数也与体细胞中的相同。

（2）基因型为XrXrY的个体最多能产生Xr、XrY、XrXr、Y四种类型的配子。

该果蝇与基因型为XRY的个体杂交，红眼雄果蝇（XRY）可产生含XR的配子，该配子与白眼雌果蝇（XrXrY）产生的四种配子结合，后代的基因型分别为XRXr、XRXrY、XRXrXr、XRY，其中XRXr为雌性个体，XRY为雄性个体，根据图示可知，XRXrY为雌性个体，XRXrXr死亡，因此子代中红眼雌果蝇的基因型为XRXr、XRXrY。

（3）黑身白眼雌果蝇（aaXrXr）与灰身红眼雄果蝇（AAXRY）杂交，F1的基因型为AaXRXr、AaXrY，F2中灰身红眼果蝇所占比例为3/4（A_）×

1/2（XRXr、XRY）＝3/8，黑身白眼果蝇所占比例为1/4（aa）×