高三生物寒假第6讲基因专题二.docx

高三生物寒假第6讲基因专题二.docx

《高三生物寒假第6讲基因专题二.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三生物寒假第6讲基因专题二.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高三生物寒假第6讲基因专题二

第6讲基因专题

（二）

高考要求

要求层次

具体内容

Ⅰ

Ⅱ

√

基因重组

√

基因突变

√

染色体变异

√

生物变异在育种上的应用

√

生物进化

（一）变异的类型和来源

（二）可遗传的变异

基因突变

基因重组

染色体变异

染色体结构变异

染色体数目变异

原因

实质

外因：

物理、化学、生物因素

内因：

DNA复制偶尔错误、碱基组成改变

基因碱基对替换

结构碱基对缺失

改变碱基对增添

①减Ⅰ后期：

非同源染色体上的非等位基因自由组合

②减Ⅰ前期：

因四分体的非姐妹染色单体交叉互换导致同源染色体上的非等位基因重组

内外因素

↓

染色体结构异常

缺失

重复

倒位

易位

细胞分裂过程中，染色体的分开出现异常

时间

细胞分裂间期

减Ⅰ前期、减Ⅰ后期

细胞分裂过程中

结果

基因上

产生新基因（等位基因）

产生新基因型

基因的数目、排列顺序改变

性状上

产生性状的新表现类型（相对性状）。

但多数不引起性状改变：

①该碱基位于不编码蛋白质的DNA序列上；

②该碱基改变后形成的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸（密码子的简并性）；

③突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状改变；

④蛋白质中个别氨基酸的改变不影响该蛋白质的功能。

产生新表现型

性状改变：

大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至导致死亡

性状改变：

形成“三体”、多倍体、单倍体

与进化关系

变异的根本来源，为进化提供最初的原材料

变异的主要来源，为进化提供丰富的原材料

为进化提供原材料

适用范围

所有生物

有性生殖、细菌转化、基因工程

真核生物

显微观察

观察不到

观察不到

可观察到

1.基因突变的特点

普遍性

所有生物都可能发生基因突变

随机性

基因突变可发生在生物个体发育的任何时期；

可以发生在各类型细胞内，细胞内不同的DNA分子上，同一DNA分子的不同部位。

不定向性

可能产生一个以上的等位基因。

基因突变的方向和环境没有明确的因果关系。

低频性

在自然情况下，DNA的复制约有10-9的错误率，也就是说每连接109个核苷酸才能发生一个错误。

在高等生物中，大约105～108个生殖细胞中，才会有一个发生基因突变。

少利多害性

基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物有害。

但有些基因突变，也可能使生物产生新性状，适应改变的环境。

还有些基因突变既无害也无益。

2.基因突变对子代的影响

（1）基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传。

但有些植物可通过无性生殖传递给后代。

（2）基因突变发生在减数分裂过程中，可通过配子传递给后代。

3.细胞的癌变

原癌基因：

主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。

抑癌基因：

主要是阻止细胞不正常的增殖。

致癌因子：

可分为物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。

致癌机理

癌细胞的主要特征

环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，

使原癌基因和抑癌基因发生突变，

导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。

（1）在适宜的条件下，癌细胞能无限增殖。

（2）癌细胞的形态结构发生显著变化。

（3）癌细胞的表面发生了变化：

细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使癌细胞之间的黏着性显著降低，容易分散和转移。

4.染色体组

染色体组：

细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，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。

①一个染色体组中所含的染色体大小、形态和功能各不相同。

②一个染色体组中不含有同源染色体，当然也就不含有等位基因。

③一个染色体组中含有控制该物种生物性状的一整套基因，不能重复。

④二倍体生物的生殖细胞中所含有的一组染色体可看成一个染色体组。

5.单倍体与多倍体的比较

单倍体

二倍体

多倍体

成因

未受精配子发育而成

（单性生殖）

受精卵发育而成

（正常有性生殖）

受精卵发育而成

（未减数的配子受精；合子染色体数目加倍）

染色体组数

1至多组

（含本物种配子染色体数）

2组

3组或3组以上

特点

植株弱小，高度不育

正常

茎秆粗壮，叶片、果实和种子比较大，营养物质含量增加，生长发育延迟、结实率低

6.有性生殖不育的类型

（1）无同源染色体，无法正常完成减数分裂产生配子。

①只含1个染色体组的单倍体。

②异源二（多）倍体。

如，马和驴的杂交后代骡（染色体：

32+31）

（2）有同源染色体，但染色体组数为奇数，因联会紊乱一般无法正常完成减数分裂产生配子。

如，三倍体无子西瓜。

原理

方法

优点

缺点

实例

杂交

育种

基因重组

杂交→自交→筛选符合要求性状的个体→连续自交（至获得纯合体）

①目的性强：

使分散在同一物种不同品种间的多个优良性状集中于同一个体。

②操作简便。

①育种时间长

②局限于同种或亲缘关系较近的个体

用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

诱变

育种

基因突变

用物理因素（如X射线、紫外线、电离辐射等）或化学因素（如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等）诱发突变

①获得新性状，大幅度改良性状。

②提高变异频率，加快育种进程，后代变异性状较快稳定。

变异不定向，有利变异少，需处理大量供试材料。

高产青霉菌株、太空椒

多倍体育种

染色体数目变异

用一定浓度秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

植株茎秆粗壮，

果实、种子都比较大，

营养物质含量提高。

发育延缓、

结实率低。

三倍体无子西瓜、普通小麦的形成、八倍体小黑麦

单倍体育种

染色体数目变异

亲本

↓杂交

F1

↓花药离体培养

单倍体植株

↓人工诱导染色体加倍纯合体植株

↓

自交获得种子

①明显缩短育种年限

②获得的种子均为纯种

①方法复杂

②成活率低

用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

转基因育种

基因重组

提取目的基因

↓

与运载体结合

↓

导入受体细胞

↓

目的基因的检测与表达

↓

筛选出符合要求的新品种

①克服生殖隔离

②目的性强

①技术要求高，

②可能导致基因污染

转基因抗虫棉

植物体细胞杂交

染色体数目变异

植物细胞去壁

↓

诱导融合

↓

筛选杂种细胞

↓

组织培养

克服生殖隔离，大大扩展了用于亲本杂交组合的范围

技术复杂

白菜-甘蓝植株

（一）达尔文自然选择学说

1.基本观点：

过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存

（1）遗传变异是自然选择的内因。

（2）过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料，加剧了生存斗争。

（3）变异一般是不定向的，而自然选择是定向的，定向的自然选择决定生物的进化方向。

（4）生存斗争是自然选择的过程，是生物进化的动力。

（5）适应是自然选择的结果。

（6）自然选择是一个长期、缓慢、连续的过程。

2.局限性

（1）不能科学解释遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理。

（2）对生物进化的解释局限于个体水平。

（3）强调物种形成是渐变的结果，不能解释物种大爆发等现象。

（二）现代生物进化理论的主要内容

种群是生物进化的基本单位

1.一个种群中全部个体所含有的全部基因，称为种群的基因库。

基因库代代相传，得到保持和发展。

2.在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。

不同基因在基因库中的基因频率是不同。

3.进化的实质是种群基因频率的改变。

核心

突变和基因重组产生进化的原材料

基因突变（不定向）基因重组（不定向）

1.基因库等位基因多种基因型

2.种群由许多个体组成，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，每一代会产生大量的突变。

因此，虽然自发突变频率很低且大多有害，能够作为进化的原材料。

3.突变的有害或有利取决于生物生存的环境。

自然选择决定生物进化的方向

自然选择（定向）

可遗传的变异（不定向）有利变异积累

种群基因频率种群基因频率

不定向改变定向改变

通过隔离形成新的物种

1.物种：

能够在自然状态下相互交配，并产生出可育后代的一群生物。

2.隔离：

指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。

常见隔离类型如：

地理隔离、生殖隔离。

区分不同物种的主要依据是：

有无生殖隔离。

3.物种形成的常见方式：

经过长期地理隔离而达到生殖隔离。

共同进化

1.生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与环境共同进化的过程。

2.共同进化导致生物的多样性。

1.基因频率的计算

（1）

某基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率。

（2）基因平衡定律：

一个有性生殖的种群中，在种群足够大，种群内个体随机交配，没有突变产生，不存在个体的迁移或基因交流，没有自然选择的条件下，这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变，保持平衡。

表达式及含义：

（p+q）2=p2+2pq+q2=1

p表示显性基因的频率，q表示隐性基因的频率，

p2代表显性纯合子的频率，q2表示隐性纯合子的频率，2pq代表杂合子的频率。

2.物种形成的几种方式

（1）渐变式

（2）爆发式：

主要是以染色体数目变化的方式形成新物种，一旦出现可以很快达到生殖隔离。

如：

（3）染色体结构变化是形成新物种的另一种方式，发生染色体结构变化的个体和原始物种杂交，可育性降低，形成初步的生殖隔离，以后经过进一步演化形成新的物种。

【例1】

科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，可以携带DNA分子。

把它注射入组织中，可以通过细胞的内吞作用进入细胞内，DNA被释放出来，进人到细胞核内；最终整合到细胞染色体中，成为细胞基因组的一部分，DNA整合到细胞染色体中的过程，属于（）

A．基因突变B．基因重组C．基因互换D．染色体变异

【答案】B

【例2】

5-溴尿嘧啶（Bu）是胸腺嘧啶（T）的结构类似物。

在含有Bu的培养基中培养大肠杆菌，得到少数突变体大肠杆菌，突变型大肠杆菌中的碱基数目不变，但（A+T）/（C+G）的碱基比例略小于原大肠杆菌，这表明Bu诱发突变的机制是（）

A．阻止碱基正常配对　　　　　　　　B．断裂DNA链中糖与磷酸基

C．诱发DNA链发生碱基种类置换　　　D．诱发DNA链发生碱基序列变化

【答案】C

【例3】

DNA聚合酶有两种方式保证复制的准确性，即选择性添加正确的核苷酸和校读（移除错配的核苷酸）。

某些突变的DNA聚合酶（突变酶）比正常的DNA聚合酶精确度更高。

下列有关叙述正确的是（）

A.翻译突变酶的mRNA序列不一定发生改变B.突变酶作用的底物是四种核糖核苷酸

C.突变酶减少了基因突变的发生不利于进化D.突变酶大大提高了DNA复制的速度

【答案】C

【例4】

下列关于细胞癌变的相关叙述，正确的是（）

①原癌基因的主要功能是组织细胞发生异常增殖

②原癌基因突变促使细胞癌变，抑癌基因突变抑制细胞癌变

③病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变

④基因突变导致的各种细胞癌变均可遗传

⑤癌变细胞内酶活性降低导致细胞代谢减缓

⑥人体的免疫系统对癌变细胞具有清除作用

⑦诱导癌细胞的正常分化是癌症治疗的一种策略

【答案】③⑥⑦

【例5】

如图示意某生物细胞减数分裂时，两对联会的染色体之间出现异常的“十字型”结构现象，图中字母表示染色体上的基因。

据此所作推断中，错误的是（）

A．此种异常源于染色体的结构变异

B．该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBb型

C．该生物基因型为HhAaBb，一定属于二倍体生物

D．此种异常可能会导致生物体的育性下降

【答案】C

【例6】

右图是某细胞中一对同源染色体形态示意图（a---f、a+---f+代表基因）。

下列有关叙述错误的是（）

A．该对染色体构成一个四分体，含4个DNA分子

B．该细胞中染色体发生了结构变异

C．该细胞中染色体的变化导致缺失部分基因

D．该细胞可能产生基因组成为adc+bef的配子

【答案】C

【例7】

图为果蝇体内某个细胞的示意图，下列相关叙述正确的是（）

A．图中的染色体1、2、5、7可组成一个染色体组

B．在细胞分裂过程中等位基因D、d不一定发生分离

C．图中7和8表示性染色体，其上的基因都可以控制性别

D．含有基因B、b的染色体片段发生交换属于染色体结构变异

【答案】B

【例8】

美国耶鲁大学的玛戈特和彼得斯进行了一个嵌合鼠实验。

他们把第三次卵裂的黑、白、黄鼠（其配子都含15条染色体）的各一个胚胎提取而制成了一个“24细胞组合胚胎”，此胚胎经移植和发育后，一只身披三色皮毛的组合问世了。

以下相关叙述中正确的是（）

A．“24细胞组合胚胎”中的细胞有丝分裂中期时赤道板上排列90条染色体

B．若黑、白、黄毛性状由等位基因控制，则“组合鼠”同时具备三种基因型

C．“组合鼠”的后代有可能是黑、白、黄性状或三色组合性状

D．与黑、白、黄鼠相比，“组合鼠”是一个能够稳定遗传的新品种

【答案】B

【例9】

下列有关生物遗传变异的叙述中，正确的是（）

A．无子番茄的无子性状不能遗传，无子西瓜不可育但无子性状可遗传

B．单倍体的体细胞中不存在同源染色体，其植株比正常植株弱小

C．转基因技术是通过直接导入外源基因，使转基因生物获得新性状

D．家庭中仅一代人出现过的疾病不是遗传病，若几代人中都出现过才是遗传病

【答案】A

【例10】

蓍草是菊科植物的一个种。

采集同一山坡不同海拔高度的蓍草种子，种在海拔高度为零的某一花园中，植株高度如下图。

下列叙述中，正确的是（）

A.原海拔高度不同的蓍草株高的差异表现出物种多样性

B.不同海拔高度蓍草之间不能杂交或杂交不育

C.研究遗传差异是否影响蓍草株高，需原海拔处的数据

D.图示结果说明蓍草株高的变化受到花园生境的影响

【答案】C

【例11】

在某动物种群中，假如基因型为AA占25%，Aa占50%，aa占25%。

这三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力：

AA=Aa＞aa，则在长期的选择过程中，下图中哪个图能比较正确地表示A基因和a基因之间的比例变化情况是（）

【答案】A

【例12】

下图是科学家对果蝇正常染色体上部分基因的测序结果。

请据图回答：

（1）图1中的朱红眼基因与图3中的深红眼基因属于基因。

（2）图1染色体上所呈现的基因不一定能在后代中全部表达，主要原因是：

①

②

（3）图2中的Ⅰ、Ⅱ表示两种不同基因的结构，图1中红宝石眼基因的结构应如图2中的[]，

图2中的a能被识别；若a中有一碱基对发生突变，带来的结果可能是。

（4）与图1相比，图3发生了。

【答案】

（1）非等位基因　

（2）①当出现杂合体时，隐性基因不能表达②基因的表达还与环境因素有关　　

（3）ⅡRNA聚合酶RNA聚合酶不能识别，编码区的转录不能进行

（4）染色体结构变异（染色体片段颠倒）

【例13】

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶正常时能保护红细胞免受氧化物质的威胁，此酶异常时表现为缺乏症，这是一种常见的单基因遗传病。

患者绝大多数平时没有贫血和临床症状，但在一定条件下，如使用氧化剂药物、食用蚕豆等，可能发生明显的溶血性贫血。

（1）导致男性发病的异常基因不会从父亲遗传给儿子，只会从母亲遗传给儿子。

由此推断决定葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的基因在染色体上。

（2）经检测发现一个女性体内可以同时出现正常和异常两种葡萄糖-6-磷酸脱氢酶，但每个细胞中只出现一种葡萄糖-6-磷酸脱氢酶，可能的原因是一个细胞中决定此酶的成对基因有个表达。

溶血症状的轻重取决于的比例，所以女性杂合子的表型多样。

（3）人群中出现异常葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的根本原因是。

用某种异常酶基因和正常酶基因经技术扩增后，再用标记制成探针与受检者的基因杂交，如受检者基因与两种探针，则表明此个体为杂合子。

（4）若调查此溶血病的发病率，应在人群中调查；若调查该病在某地的基因频率可直接由（男性群体/女性群体/整个人群）中的发病率得出。

人体所有细胞只有决定异常酶基因的个体中，男性个体数（多于/少于/等于）女性。

（5）某女性（杂合子）与正常男性婚配，其子女将各有（几率）获此致病基因。

【答案】

（1）X

（2）1含有正常酶红细胞和异常酶红细胞（或正常红细胞数量和异常红细胞数量）（3）基因突变PCR荧光分子或放射性同位素均可杂交

（4）随机抽样男性群体多于（5）50%

【例14】

登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。

科学家用以下方法控制病毒的传播。

（1）将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。

为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的细胞。

如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出、

和。

（2）科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。

A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。

若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1群体中A基因频率是，F2群体中A基因频率是。

（3）将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置（如图），将该纯合

的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数

目会逐代，原因是。

【答案】

（1）受精卵；S基因；S基因转录的mRNA；S蛋白。

（2）50%；60%

（3）减少，S基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。

【例15】

小香猪“天资聪颖”，略通人性，成为人们的新宠。

其背部皮毛颜色是由位于不同常染色体上的两对基因（A、a和B、b）控制，共有四种表现型，黑色（A__B__）、褐色（aaB__）、棕色（A__bb）和白色（aabb）。

（1）两只黑色小香猪交配产下的一只白色雄性小香猪，则它们再生下一只棕色小香猪的概率是________，再生一只纯合褐色雄性小香猪的概率是_______。

（2）若右图为一只黑色小香猪（AaBb）产生的一个初级精母细胞内的部分染

色体，则图中染色体共含____个DNA分子。

如果1位点基因为A，2位

点基因为a，造成这一现象的可能原因是__________________________。

该细胞以后如果完成正常的减数分裂，至少能产生______种不同基因型的配子。

（3）现有多对黑色杂合的小香猪，要选育出纯合的棕色小香猪，请简要写出步骤。

（假设亲本足够多，产生的后代也足够多）

①________________________________________________________；

②________________________________________________________。

【答案】

（1）3/161/32

（2）8发生了基因突变或四分体时期发生了交叉互换3

（3）①杂交：

选择亲本中多对雌雄个体进行杂交

②测交：

选择F1中的棕色小香猪与白色小香猪测交，不出现性状分离的即为纯合。

【例16】

二倍体植物柴油树的种子榨出的油稍加提炼就可成为柴油。

为了实现大规模生产，科学家在“神州六号飞船”上搭载了四株珍贵的试管苗。

（1）为了获得高产柴油品系，以幼苗作为实验材料的理由是。

（2）试管苗返回地面后，为了在短时间内扩大幼苗数量，应该运用技术，其中大部分植物的产油量（填“增加”、“减少”或“基本不变”）。

（3）科学研究发现，某些种类的细菌能将“前体物质”转化为柴油。

已知产油的代谢途径如下：

从来源看，“油”可以来源于微生物，也可以来源于动植物，如：

细菌的上，二倍体植物柴油树种子细胞的上都含有控制抗生素合成的基因。

（4）现有AaBb的个体，为尽快获得高产稳产植物，选用的育种方法是。

【答案】

（1）幼苗期细胞分裂旺盛，较易获得突变基因；

（2）植物组织培养基本不变；

（3）质粒染色体（或核DNA）（4）单倍体育种

【例17】

小麦育种专家李振声被授予2006年中国最高科技奖，其主要成果之一是将偃麦草与普遍小麦杂交，育成了具有相对稳定的抗病性、高产、稳产、优质的小麦新品种——小偃6号。

小麦与偃麦草的杂交属于远缘杂交。

远缘杂交的难题主要有三个：

杂交不亲和、杂种不育和后代“疯狂分离”。

（1）普通小麦（六倍体）与偃麦草（二倍体）杂交所得的F1不育，其原因是__________________。

要使其可育，可采取的方法是____________________________________，这样得到的可育后代是几倍体？

____________。

（2）小麦与偃麦草属于不同的物种，这是在长期的自然进化

过程中形成的。

我们可以运用现代生物进化理论解释物

种的形成（如右图所示），请在下面填出右下图中相应

的生物学名词。

①__________________；

②__________________；

③__________________。

（3）假设你想培育的一个作物品种，它的性状都是由隐性基

因控制的。

其最简单的育种方法是______________。

（4）在杂交育种中，从F2代才能开始选种的原因是

______________________。

据你所知杂交能选育新品

种之外，杂交的另一个结果是获得_______表现的优势。

【答案】

（1）F1在减数分裂过程中联会紊乱，形成可育配子的概率很小使用一定浓度的秋水仙素对幼苗或正在发芽的种子进行处理，使其染色体数目加倍八倍体

（2）①突变和基因重组（或可遗传的变异）②种群基因频率③生殖隔离（3）杂交育种

（4）（F2代开始）发生性状分离杂种

【例18】

优质彩棉是通过多次杂交获得的品种，其自交后代常出现色彩、纤维长短等性状遗传不稳定的

问题。

请分析回答：

（1）欲解决彩棉性状遗传不稳定的问题，理论上可直接培养，通过育种方式，快速获得纯合子。

但此技术在彩棉育种中尚未成功。

（2）为获得能稳定遗传的优质彩棉品种，研究人员以白色棉品种57-4做母本，棕色彩棉做父本杂交，受粉后存在着精子与卵细胞不融合但母本仍可产生种子的现象。

这样的种子萌发后，会出现少量的父本单倍体植株、母本单倍体植株及由父本和母本单倍体细胞组成的嵌合体植株。

①欲获得纯合子彩棉，应选择植株，用秋水仙素处理植株的，使

其体细胞染色体数目加倍。

②下图是研究人员在诱导染色体数目加倍时的实验处理和结果，本实验的目的是探究

，实验效果最好的实验处理是。

③欲鉴定枝条中染色体数目是否加倍，可以通过直接测量，并与单倍体枝条

进行比较作出判断。

欲检测染色体数目已加倍的植株是否为纯合体，在实践中应采用

的方法，依据后代是否出现作出判断。

【答案】

（1）彩棉花粉（花药）单倍体