生物的变异与进化Word文档格式.docx
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细胞分裂期
产生
结果
产生新的基因
只产生新的基因型，不产生新的基因
不产生新的基因，但可引起数目或顺序变化
镜检
光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定
光镜下可检出
育种
应用
诱变育种
杂交育种
单倍体育种
多倍体育种
与进化
的关系
三种可遗传的变异都为生物的进化提供了原材料
基因突变可产生新的基因，为进化提供了最初的原材料，是生物变异的根本来源
基因重组的变异频率高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多样性的重要原因之一
三、染色体组及其数目的确认
1.染色体组概念及确认条件
（1）概念：
细胞中在形态和功能上各不相同，携带者控制生物生长发育的全部遗传信息的一组非同源染色体上。
（2）确认条件
一个染色体组中无同源染色体。
一个染色体组含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。
一个染色体组含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复，不能缺少。
2.染色体组数目的确认方法
（1）根据细胞中染色体形态判断。
细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
细胞内有几种形态的染色体，一个染色体组内就有几条染色体。
（2）根据基因型来判断。
在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组，可简记为“同一英文字母无论大写还是小写出现几次，就含有几个染色体组”。
（3）根据染色体的数目和形态来推算。
染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。
例如，果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。
3.染色体组的数目与二倍体、多倍体、单倍体关系
（1）由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。
（2）由配子发育而成的个体不论含几个染色体组，都称为单倍体。
（3）二倍体生物的配子中只含有一个染色体组。
人工诱变育种
基因工程育种
依据原理
常用方法
杂交→自交
→选种→自交
辐射诱变、
激光诱变、
作物空间技
术育种
花药的离
体培养，然
后再加倍
秋水仙素
处理萌发的种
子或幼苗
转基因（DNA重组）
技术将目的基因引
入生物体内，培育新品种
优点
操作简单，目标性强
可以提高变异
的频率，大幅度的改良某些品种
可明显的缩短育种年限
操作简单，能较快获得新类型
打破物种界限，定向改变生物的性状
缺点
时间长，需及时发现优良品种
有利变异少，需大量处理实验材料
技术复杂且需与杂交育种配合
所得的品种发育延迟，结实率低
有可能引发生态危机
举例
矮秆抗锈病小麦
青霉素高产菌株、太空椒
单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉
五、基因频率和基因型频率的相关计算
设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体分别是n1、n2、n3,A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa 表示，则：
PA=（2n1+n2）/2N=（n1/N+1/2×
n2/N）=PAA+1/2PAa
Pa=（2n3+n2）/2N=（n3/N+1/2×
n2/N）=Paa+1/2PAa
由以上公式可得出下列结论：
1.在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
2.一个等位基因的频率=该等位基因的纯合子的频率+1/2杂合子的频率。
3.在种群中某基因的频率计算方法有两种
（1）通过基因型计算基因频率
例如：
从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
100个个体的基因型为30个AA、60个Aa、10个aa，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含2个等位基因，那么100个个体共有200个基因，其中A基因有2×
30+60=120，a基因有2×
10+60=80个。
于是这个种群中，A基因的基因频率为120÷
200=60%，a基因的基因频率为80÷
200=40%。
（2）通过基因型频率计算基因频率
已知PAA=30%,PAa=60%,Paa=10%,则有
PA=PAA+1/2PAa=30%+1/2×
60%=60%
Pa=Paa+1/2PAa=10%+1/2×
60%=40%（或Pa=1-PA=1-60%=40%）
4.上述计算方法在理想条件下才能成立，理想条件是：
（1）种群非常大;
（2）所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代;
（3）没有迁出和迁入；
（4）自然选择对A、a没有作用；
（5）基因A和a都不产生突变。
5.在自然条件下，同时满足上述条件的种群是不存在的，这也从反面说明了自然界中种群的基因频率迟早要发生变化，即种群的变化是必然的。
典例赏析
【例1】
（08天津）为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法；
图中两对相对性状独立遗传。
据图分析，不正确的是
A.过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高
B.过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料
C.过程③包括脱分化和再分化两个过程
D.图中筛选过程不改变抗病基因频率
解析：
过程①是杂交育种，欲获得纯合显性新品种，利用杂合子多代自交选种，纯合高蔓抗病植株的比例越高。
过程②取花药离体培养，因为F1的基因型相同产生的配子种类相同，所以，取任一植株的适宜花药作培养材料均可以。
过程③是植物组织培养技术的核心，首先使叶肉细胞脱分化产生愈伤组织，诱导愈伤组织再分化产生新的植株。
图中筛选过程是人工选择，相当于自然选择，所以增大抗病基因频率。
答案：
D
点评：
考查育种方法的比较、植物组织培养技术、现代生物进化理论，以及观察能力和分析能力。
设计形式新颖、难度较小，与生产实际相结合，符合新课程理念。
【例2】
（08青岛）下面是某基因的部分碱基序列，该片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“异亮氨酸—精氨酸—谷氨酸—丙氨酸—天冬氨酸—缬氨酸（异亮氨酸的密码子是AUA）”
如果箭头所指碱基对A—T缺失，该片段所编码的氨基酸序列为（）
A．异亮氨酸—精氨酸—谷氮酸—丙氨酸—天冬氨酸
B．异亮氨酸—精氨酸—谷氨酸—丙氨酸—谷氨酸
C．精氨酸—谷氨酸—丙氨酸—天冬氨酸—缬氨酸
D．亮氨酸—精氨酸—谷氨酸—丙氨酸—缬氨酸
分析：
依据题中信息可知模板链是-TATGCCCTCCGCCTACAG-,信使RNA的密码子是
（正常）-AUA/CGG/GAG/GCG/GAU/GUC-
（缺失）-AUA/CGG/GAG/GCG/GAG/UC-
对比观察可知：
缺失导致氨基酸减少1个，前四个氨基酸不变，最后一个氨基酸是谷氨酸（GAG）。
B
【例3】
（08山东）番茄（2n=24）的正常植株（A）对矮生植株（a）为显性，红果（B）对黄果（b）为显性。
两对基因独立遗传。
请回答下列问题：
（1）现有基因型AaBB与aaBb的番茄杂交，其后代的基因型有_______种，______基因型的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高，自交后代的表现型及比例为______________。
（2）在♀AA×
♂aa杂交中，若A基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产生的雌配子染色体数目为________，这种情况下，杂交后代的株高表现型可能是________
（3）假设两种纯合突变体X和Y都是由控制株高的A基因突变产生的，检测突变基因转录的mRNA，发现X第二个密码子中的第二个碱基由C变为U，Y在第二个密码子的第二个碱基前多了一个U。
与正常植株相比，_______突变体的株高变化可能更大，试从蛋白质水平分析原因______________________________。
（4）转基因技术可以使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达。
假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下实验设计，以验证假设是否成立。
①实验设计：
（借助转基因技术，但不要求转基因的具体步骤）
a．分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高。
b．_______________________________。
c．_______________________________。
②支持上述假设的预期结果：
__________________。
③若假设成立，据此说明基因控制性状的方式：
__________________________。
（1）Aa与aa杂交后代基因型2种，Bb与BB杂交后代基因型2种，则自由组合后的基因型有AaBB、AaBb、aaBb、aaBB4种，其中aaBb自交后代中矮生红果∶矮生黄果=3∶1。
（2）当A所在的染色体不发生分离，则次级卵母细胞中是13或11条染色体（极体中是11或13条染色体）。
产生的卵细胞基因型是AA或A缺失。
则产生的受精卵基因型是AAa或a，表现型为红果或黄果。
（3）Y突变体的蛋白质中氨基酸的改变比X突变体可能更多或：
x突变体的蛋白质可能只有一个氨基酸发生改变．Y突变体的蛋白质氨基酸序列可能从第一个氨基酸后都改变。
（4）本小题的题干中包含重要的信息：
①转基因技术可以使某基因“过量表达”或“抑制表达”，②A基因可“控制赤霉素的合成来控制番茄的株高”。
两个信息中，①是实验处理，②是实验结果。
实验思路是：
利用转基因技术使A基因“过量表达”或“抑制表达”，而结果是赤霉素含量和株高的变化。
基因一方面可以通过控制蛋白质的分子结构来控制性状，另一方面可以通过控制酶的合成控制代谢过程，从而影响生物性状。
（l）4aaBb矮生红果：
矮生黄果=3：
1
（2）13或11正常或矮生
（3）YY突变体的蛋白质中氡基酸的改变比x突变体可能更多（或：
x突变体的蛋白质可能只有一个氨基酸发生改变，Y突变体的蛋白质氨基酸序列可能从第一个氪基酸后都改变）。
（4）①答案一：
b.通过转基因技术，一是抑制正常植株A基因的表达，二是使A基固在矮生植株过量表达。
c.测定两个实验组植株的赤霉素含量和株高。
答案二
b.通过转基因技术，抑制正常植株A基因的表达，测定其赤霉素含量和株高。
c.通过转基因技术，使A基固在矮生植株过量表达，测定其赤霉素含量和株高。
（答案二中b和c次序不做要求）
②与对照比较．正常植株在A基因表达被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；
与对照比较，A基因在矮生植株中过量表达后，该植株赤霉索含量增加，株高增加。
③基因通过控制酶的合成来控制代谢途径，进而控制生物性状。
此题考查基因的自由组合规律、细胞的减数分裂、受精过程、基因突变的特征和原因、以及基因的表达过程，考查验证简单生物学事实的能力。
难度中等，只要准确掌握相关知识的基本概念和原理即可正确解答。
实验设计错误较多，主要原因是“过量表达”或“抑制表达”的条件没有充分利用，对照设计不完整。
抢分试题
1、（08上海）下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变化，对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的是（不考虑终止密码子）
A．第6位的C被替换为TB．第9位与第10位之间插入1个T
C．第100、101、102位被替换为TTTD．第103至105位被替换为1个T
依据题中信息，观察A、C、D选项的基因突变结果是改变了一个密码子，一个氨基酸的种类可能发生改变，其他氨基酸没变，氨基酸数目没变化。
“第9位与第10位之间插入1个T”导致以后的密码子全部发生变化，所控制合成的多肽的氨基酸序列发生巨大变化。
2、（08江苏）．亚硝酸盐可使DNA的某些碱基脱去氨基，碱基脱氨基后的变化如下：
C转变为U（U与A配对），A转变为I（I为次黄嘌呤，与C配对）。
现有一DNA片段为，经亚硝酸盐作用后若链①中的A、C发生脱氨基作用，经过两轮复制后其子孙代DNA片断之一为
解析:
链①发生A、C发生脱氨基作用，并且发生两轮复制，图示如下：
链①–AGTCG-→（转变链①）-IGTUG-→（复制链②）-CCAAC-
（复制）→链①-GGTTG-
链②-CCAAC-
C
3、（08全国）以下有关基因重组的叙述，错误的是
A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组
B.非姊妹染色体的交换可引起基因重组
C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离
D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关
基因重组发生在减数分裂过程中，四分体时期，非姊妹染色体的交换可引起基因重组（B）；
减数第一次分裂后期，同源染色体彼此分离，导致非同源染色体非等位基因自由组合，实现基因重组（A）。
同胞兄妹间的遗传差异主要是父母基因重组产生不同的配子所致（D）。
纯合子减数分裂产生配子配子完全相同，子代基因型也相同，不会产生性状分离，C错误。
4、（08广东）.关于多倍体的叙述，正确的是
A.植物多倍体不能产生可育的配子
B.八倍体小黑麦是用基因工程技术创造的新物种
C.二倍体植株加倍为四倍体后，营养成分必然增加
D.多倍体在植物中比动物中更常见
由受精卵发育来的，体细胞中含有三染色体组以上的植物均称为多倍体。
一般情况下，三倍体、五倍体等减数分裂紊乱，不能产生可育的配子
，而四倍体、六倍体等可以正常减数分裂，产生可育配子，A错误。
八倍体的小黑麦是利用多倍体育种技术培育出的新品种，B错误。
多倍体有许多优良特性，但不是多倍体营养成分必然增加，C错误。
动物中几乎没有多倍体，植物中多倍体较多。
5、（08江苏）．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为
A．增大，不变；
不变，不变B．不变，增大；
增大，不变
C．不变，不变；
增大，不变D．不变，不变；
不变，增大
AA个体点16%，aa个体占36%，可知Aa个体占48%；
A基因频率40%；
a基因频率60%.该种群随机交配产生的后代中AA频率=40%×
40%=16%；
A基因频率40%，都没有发生变化。
自交产生的后代中，AA自交后代是16%，Aa个体自交后代中产生AA=1/4×
48%；
=12%，所以该种群自交产生的后代中AA频率是16%+12%=28%；
aa频率是36%+12%=48%；
Aa频率是1/2×
48%=24%。
后代中A基因频率是28%+1/2×
24%=40%。
因此自交产生的后代中，AA概率增加，A基因频率不变。
6、（08济南）在一个种群中，基因型AA、Aa、aa的个体分别占25%、50%、25%。
已知基因型aa的个体失去求偶繁殖能力，则随机交配一代后，子代中基因型aa的个体所占的比例为
（）
A．1/61B．1/9C．1/8D．1/4
因为基因型aa的个体失去求偶繁殖能力，则可以随机交配的群体中AA个体占1/3；
Aa个体占2/3.交配群体中A频率占2/3；
a频率占1/3.因此，子代中aa频率是1/3×
1/3=1/9
7、（08山东）下列与生物进化相关的叙述，正确的是
A．进化总是由突变引起的
B．进化时基因频率总是变化的
C．变异个体总是适应环境的
D．进化改变的是个体而不是群体
生物进化的实质是种群基因频率的改变，故B选项正确，而变的是种群的基因频率，单位是种群，故改变的是种群的特征，而非个体，D选项错误；
自然选择、迁入迁出等改变种群的基因频率即引起进化，故A选项错误；
变异是不定项的，并具有多害少利性，此处的“害”与“利”即指能否适应所生存的环境，C选项错误。
8、（08山东）拟南芥P基因的突变体表现为花发育异常。
用生长素极性运输抑制剂处理正常拟南芥，也会造成相似的花异常。
下列推测错误的是
A．生长素与花的发育有关
B．生长素极性运输与花的发育有关
C．P基因可能与生长素极性运输有关
D．生长素极性运输抑制剂诱发了P基因突变
用生长素极性运输抑制剂处理拟南芥，出现类Ｐ基因突变体的性状，可推测出要么是生长素与花的发育有关（Ａ），要么是生长素的极性运输与之有关（Ｂ），Ｐ基因可能与生长素极性运输有关（Ｃ）。
而由于基因突变的不定向性，故特定的因素不可能诱发特定的基因突变，故Ｄ选项错误。
9、（08北京）白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。
以白菜为母本、甘蓝为父本。
经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜－甘蓝”杂种幼苗。
请回答问题：
⑴白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在 隔离。
自然条件下，这两个物种间不能通过 的方式产生后代。
雌蕊离体培养“白菜－甘蓝”杂种幼苗获得，所依据的理论基因是植物细胞具有 。
⑵为观察“白菜－甘蓝”染色体数目和形态，通常取幼苗的 做临时装片，用 染色。
观察、计数染色体的最佳时期是 。
⑶二倍体“白菜－甘蓝”的染色体数为 。
这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中 。
为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜－甘蓝”，这种变异属于 。
正确理解种间的杂交实验现象，并能给出合理的解释。
经人工授粉后得到的雌蕊进行离体培养，这样得到的雌蕊主要利用的是融合的受精卵，它是由白菜的卵细胞（n=10）和甘蓝的精子（n=9）结合而来。
这样培育得到的“白菜－甘蓝”是异源二倍体，染色体数是2n=10+9=19，由于在杂种体内没有同源染色体，在减数分裂时联会紊乱，不能形成正常的配子，所以通常是不育的；
可用秋水仙素处理使染色体数目加倍得到可育的四倍体“白菜－甘蓝”。
幼苗中细胞分裂活动最旺盛的是根尖的分生区，在有丝分裂的中期染色体形态固定、数目清晰可数，是对染色体进行观察和计数的最佳时期。
⑴生殖
杂交（有性生殖）
全能性
⑵根尖（茎尖）
醋酸洋红（龙胆紫、碱性）
有丝分裂中期
⑶19
没有同源染色体配对的现象
染色体变异
10、（08全国）某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定，只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；
在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。
现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。
（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。
（2）如果原始材料为二倍体红色块根复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？
为什么？
（1）要培育白色块根、单果型三倍体种子，首先要得到二倍体白色块根、单果型种子，依据题意利用二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料杂交育种。
然后诱导二倍体白色块根、单果型种子或者幼苗染色体加倍，形成四倍体植株与二倍体白色块根、单果型植株杂交，即可得到三倍体种子。
（2）原始材料是显性性状，基因型未知；
如果培育出隐性性状的新品种，显性性状的原始材料必须含有隐性基因r、y、m，符合要求的基因型只有RrYyMm或RryyMm。
（1）步骤：
①、二倍体植株（rrYyMm）自交得种子
②、从自交后代中选择白色单型的二倍体植株，并收获其种子（甲）；
③、播种种子甲，长出的植株秋水仙色处理得四倍体并收获种子（乙）；
④、播种甲乙两种种子，杂交，得到白色块根、单果型。
（若用遗传图解答题，合理也可）
（2）不一定
因为表现型为红色块根、复果型的植株有多种基因型，其中只有RrYyMm或RryyMm的植株自交后代才能出现基因型为rryymm的二倍体植株。
（其它合理答案也给分）
名师预测
押题点（基因突变、基因表达过程）
1、（改造08广东）如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对不可能产生的后果是
A.没有蛋白质产物
B.翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C.所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D.翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，对基因中部以前的遗传信息没有影响，而基因中部以后的遗传信息发生较大的变化。
所以基因转录产生的信使RNA，中部以前仍然可以作为翻译的模板合成相关的多肽链（A错误），信使RNA中部碱基缺失导致中部以后的密码子发生变化。
有可能缺失处即出现终止密码，翻译为蛋白质时在缺失位置终止（B）；
有可能终止密码出现提前，所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸（C）；
也有可能终止密码位置没动，但是缺失部位以后的氨基酸序列发生变化（D）。
A
此题考查基因突变的本质和基因表达的翻译过程，同时考查理解与综合运用能力。
基因突变中碱基对的增添或缺失导致信使RNA中密码子的改变情况较复杂，尤其条件给出“基因的中部缺失了1个核苷酸对”，增大了基因突变的理解难度，没有考虑到基因中部以前可以正常表达。
押题点（基因突变、基因与染色体的关系、染色体结构变异）
2、下图表示果绳某一条染色体上几个基因，相关叙述中正确的是
A.图示基因在染色体上呈线性排列，基因表达顺序从左至右
B．图示深红眼基因与朱红眼基因是等位基因
c．如含红宝石眼基因的片段缺失，说明发生了染色体结构变异
D.基因中有一个碱基对的替换，不一定会引起生物性状的改变
根据图示可知基因在染色体上呈线性排列，但是，细胞中基因选择性表达不是按在染色体上的排列顺序，A错误。
深红眼基因与朱红眼基因在一条染色体上，不是等位基因，B错误。
如含红宝石眼基因的片段缺失或者插入一个新的基因，都不会导致同源染色体联会时产生畸形，光学显微镜下看不到，所以没有发生染色体结构变异，C选项错误。
基因中有一个碱基对的替换，虽然导致某个密码子变化，但是，由于密码子的简并性等原因，不一定会引起生物性状的改变，D选项正确。
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