专题07生物的变异与进化教学案解析版.docx

1、专题07生物的变异与进化教学案解析版专题07 生物的变异与进化1从考查内容上看，主要集中分布在基因突变的特点、应用；染色体变异类型及农作物育种等知识点上。 2从考查角度上看，结合细胞分裂、DNA复制、遗传的基本规律，综合考查基因突变类型、特点及对性状的影响；借助科学研究热点材料或结合减数分裂考查染色体变异的类型及其判断等相关知识；以二倍体、多倍体、单倍体的区别及其在生物育种上的应用为载体进行命题或结合实验探究进行考查。 3从命题趋势上看，预计2016年高考命题，基因突变、染色体变异、生物育种仍是考查重点，多结合减数分裂、DNA复制、遗传基本规律、不同育种方式进行综合命题考查。 4从考查内容上看

2、，主要集中在对生物进化的实质、物种形成过程及自然选择的作用的考查。 5从考查角度上看，多以具体的生物进化案例为背景对生物进化、物种形成进行命题；也常以图表为知识载体考查生物进化及其多样性形成。 6从命题趋势上看，预计2017年高考命题仍趋于联系生物进化实例，以生物进化及物种形成过程为背景信息进行综合命题考查。 一、生物变异的类型、特点及判断1生物变异的类型2三种可遗传变异的比较项目基因突变基因重组染色体变异适用范围生物种类所有生物自然状态下能进行有性生殖的生物真核生物生殖方式无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类型自然突变、诱发突变交叉互换、自由组合染色体结构变异、染色体数目变异原因D

3、NA复制（有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期）过程出现差错减/数分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合或同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换内外因素影响使染色体结构出现异常，或细胞分裂过程中，染色体的分开出现异常实质产生新的基因（改变基因的质，不改变基因的量）产生新的基因型（不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量）基因数目或基因排列顺序发生改变（不改变基因的质）关系基因突变是生物变异的根本来源，为基因重组提供原始材料。三种可遗传变异都为生物进化提供了原材料1） 理清基因突变相关知识间的关系(如下图)（1） （2）基因突变对性状的影响突变间接引起密码子改变，最

4、终表现为蛋白质功能改变，影响生物性状。由于密码子的简并性、隐形突变等情况也可能不改变生物的性状。（3）基因突变对子代的影响若基因突变发生在有丝分裂过程中，则一般不遗传，但有些植物可以通过无性生殖将突变的基因传递给后代。如果发生在减数分裂过程中，则可以通过配子传递给后代。4、理清基因重组相关知识间的关系(如下图)。 5、染色体变异（1）在光学显微镜下可以看到，染色体结构变异的四种类型可以通过观察减数分裂的联会时期染色体的形态进行判断（2）其中相互易位与四分体时期的交叉互换要注意区分，易位发生在两条非同源染色体之间，交叉互换发生在一对同源染色体之间。染色体数目变异发生在细胞分裂过程中，也可以在光学

5、显微镜下看到，选择中期细胞观察。（3）染色体组数的判定染色体组是指真核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：A、一个染色体组中不含同源染色体，但源于同一个祖先种。B、一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。 C、一个染色体组中含有控制该种生物性状的一整套基因，但不能重复6、染色体组和基因组a.有性染色体的生物其基因组包括一个染色体组的常染色体加上两条性染色体。b.没有性染色体的生物其基因组与染色体组相同。7、单倍体和多倍体的比较单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。多倍体由合子

6、发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组。对于体细胞中含有三个染色体组的个体，是属于单倍体还是三倍体，要依据其来源进行判断：若直接来自配子，就为单倍体；若来自受精卵，则为三倍体。二、生物变异在育种中的应用常见的几种育种方法的比较项目 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 原理 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 常用 方法 杂交自交选优自交；杂交杂种 辐射诱变等 花药离体培养，然后用秋水仙素处理使其加倍，得到纯合体 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 优点 使位于不同个体的优良性状集中在一个个体上 可提高变异频率或出现新的性状，加速育种进程 明显缩短育种年限 器官巨大，提高产量和营

7、养成分 缺点 时间长，需及时发现优良性状 有利变异少，需大量处理实验材料，具有不定向性 技术复杂；与杂交育种相结合 适用于植物，在动物中难于开展 1、育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良)的新品种，以便更好地为人类服务。若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是自交。若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。若要提高品种产量，提高营养物质含量，可用多倍体育种。若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。若实验植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。2、动、植物杂交

8、育种中应特别注意语言叙述：植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过双亲杂交获得F1，F1雌雄个体间交配，选F2与异性隐性纯合子测交来确定基因型的方法。三、基因频率及基因型频率的计算和现代生物进化理论 1、基因频率与基因型频率的相关计算（1）定义法：根据定义，基因频率是指在一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率（2）不同染色体上基因频率的计算若某基因在常染色体上，则：若某基因只出现在X染色体上，则：（3）通过基因型频率计算基因频率(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

9、等位基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率。(3)已知AA或aa的基因型频率，求A或a的频率经常用到开平方的方法。即：A(a)=(对于XY型性别决定的生物，雄性的伴性遗传除外)（4）根据遗传平衡定律计算设一对等位基因为A和a，其频率分别为p与q(p+q=1)。亲代AA和aa自然交配后F1具有AA、Aa、aa三种基因型，其频率如下列公式：p(A)+q(a)=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)，即AA的基因型频率为p2，Aa的基因型频率为2pq，aa的基因型频率为q2，产生A配子频率为：p2+1/22pq=p2+pq=p(p+q)=p，产生a配子频率为：q2+1/22pq=q2+

10、pq=q(p+q)=q。可知F1的基因频率没有改变。上式揭示了基因频率与基因型频率的关系，使用它时，种群应满足以下5个条件：种群大；种群个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。满足上述5个条件的种群即处于遗传平衡。2、种群是生物进化的基本单位(1)一个种群所含有的全部基因，称为种群的基因库。基因库代代相传，得到保持和发展。(2)种群中每个个体所含有的基因，只是基因库中的一个组成部分。(3)不同的基因在基因库中的基因频率是不同的。(4)生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。3、突变和基因重组是产生进化的原材料(1)可遗传的变异来源于基因突变、基因重组以及染色体变异。其

11、中染色体变异和基因突变统称为突变。(2)基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。(3)突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。(4)生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。(5)突变是不定向的，基因重组是随机的，只为进化提供原材料，而不能决定生物进化的方向。4、自然选择决定生物进化的方向(1)种群中产生的变异是不定向的。(2)自然选择淘汰不利变异，保留有利变异。(3)自然选择使种群基因频率发生定向改变，即 导致生物朝一个方向缓慢

12、进化。5、隔离与物种的形成种群物种概念生活在一定区域的同种生物的全部个体；种群是生物进化和繁殖的单位。能够在自然状态下相互交配，并且产生可育后代的一群生物范围较小范围内的同种生物个体由分布在不同区域的同种生物的许多种群组成判断标准种群具备“两同”，即同一地点，同一物种；同一物种的不同种群不存在生殖隔离，交配能产生可育后代主要是形态特征和能否自由交配产生可育后代，不同物种间存在生殖隔离联系一个物种可以包括许多种群，如同一种立于可以生活在不同的池塘、湖泊中，形成一个个彼此呗陆地隔离的种群；同一物种的多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能成为不同的亚种（或品种）。进而形成多个新物种。6、生物多样

13、性之间的关系：四、基因突变与生物性状的表现1当基因发生突变时，其性状未必改变(1)当基因发生突变时，引起mRNA上密码子改变，但由于密码子的简并性，改变后的密码子若与原密码子仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。(2)若基因突变为隐性突变，如AA中的一个Aa，此时性状也不改变。(3)某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的个别位置的种类，但并不影响该蛋白质的功能。例如：由于基因突变使不同生物中的细胞色素C中的氨基酸发生改变，其中酵母菌的细胞色素C肽链的第十七位上是亮氨酸，而小麦是异亮氨酸，尽管有这样的差异，但它们的细胞色素C的功能都是相同的。 (4)由于性状的多基因决定，某基因改变，但

14、共同作用于此性状的其他基因未改变，其性状也不会改变。如：香豌豆花冠颜色的遗传。当C和R同时存在时显红花，不同时存在时不显红色。所以由ccrr突变成ccRr时也不引起性状的改变。(5)体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该基因，或若为父方细胞质内的DNA上某个碱基对发生改变，则受精后一般不会传给后代。(6)性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来。(7)在某些母性效应的遗传中(锥实螺螺壳旋转方向的遗传)，如果母本为aa者，子代基因由aa突变为Aa或者AA，性状也不发生改变。(8)在某些从性遗传中(如女性只有AA才表现为秃顶)，某

15、性别的个体的基因型由aa突变为Aa时性状也不会改变。2有些情况下基因突变会引起性状的改变。如显性突变：即aa中的一个a突变为A，则直接引起性状的改变。3基因突变产生的具有突变性状的个体能否把突变基因稳定遗传给后代，要看这种突变性状是否有很强的适应环境能力。若有，则为有利突变，可通过繁殖稳定遗传给后代，否则为有害突变，会被淘汰掉。4基因突变的原因实例五、 染色体组与几倍体的区别以及诱导染色体加倍实验1. 单倍体、二倍体和多倍体的区别区别的方法可简称为“二看法”：一看是由受精卵还是由配子发育成的，若是由配子发育成的个体，是单倍体；若是由受精卵发育成的个体，二看含有几个染色体组，就是几倍体。2单倍体

16、植株、多倍体植株和杂种植株的区别(1)单倍体植株：长得弱小，一般高度不育。(2)多倍体植株：茎秆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质丰富，但发育迟缓结实率低。(3)杂种植株：一般生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强。3低温或秋水仙素诱导染色体加倍实验的原理是：低温和秋水仙素一样，处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致分裂后期染色体不能移向两极，细胞加大而不分裂，着丝点分裂后的染色体仍在一个细胞中，故细胞中的染色体数目加倍。如果用低温处理根尖，则在根尖分生区内可以检测到大量染色体加倍的细胞，如果用低温处理植物幼苗的芽，则可以得到染色体加倍的植株。六、基因突变、基因重组和染色体变

17、异列表比较 七、几种育种方法的比较 八、有关生物进化的问题1. 现代进化论与达尔文进化论比较(1)共同点：都能解释生物进化和生物的多样性、适应性。(2)不同点：达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代进化论克服了这个缺点。达尔文的进化论着重研究生物个体的进化，而现代进化论强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。在达尔文学说中，自然选择来自过度繁殖和生存斗争，而现代进化论中，则将自然选择归结于不同基因型差异的延续，没有生存斗争，自然选择也在进行。2改变基因频率的因素(1)突变对基因频率的影响从进化的角度看，基因突变是新基因的唯一来源，是自然选择的原始材料；即使没有

18、选择作用的存在，突变对基因频率的影响也是巨大的。研究突变对遗传结构的影响时，仍然假定是一个无限大的随机婚配群体，除了突变以外没有其他因素的作用。(2)选择对基因频率的影响比较适应环境的个体生育率高，可以留下较多的后代，这样下一代群体中这一类基因型及相关基因的频率就会增加；反之，生育率低的个体留下的后代较少，下一代中有关的基因频率就会降低。因此，自然选择的结果总是使群体向着更加适应于环境的方向发展。完全淘汰显性基因的选择效应若不利基因为显性，淘汰显性性状改变基因频率的速度很快。水稻育种中，人们总是选择半矮秆品种，淘汰高秆个体，而高秆基因对半矮秆基因是显性。某一群体中高秆基因和半矮秆基因的频率均为

19、0.5，若只选留矮秆个体，淘汰高秆个体，下一代将全部为半矮秆，半矮秆基因的频率由0迅速上升为1，高秆基因的频率下降为0。若淘汰隐性性状，改变基因频率的速度就慢得多了。完全淘汰隐性基因的选择效应在二倍体中，一对等位基因A、a可以有3种基因型：AA、Aa和aa。如果显性完全，AA和Aa的表现型相同，即性状相同，均不受选择的作用，选择只对aa起作用。这样的选择效率是比较慢的，即使隐性基因是致死的，而且也没有新产生的突变基因来补偿，在自然选择压力下，隐性有害基因仍然可以在群体中保持很多世代。3物种形成和生物进化比较区别：(1)生物进化：实质上是种群基因频率改变的过程，所以生物发生进化的标志为基因频率改

20、变，无论变化大小，都属于进化的范围。(2)物种形成：种群基因频率改变至突破种的界限，形成生殖隔离，标志着新的物种形成，隔离是物种形成的必要条件。联系：生物进化，并不一定形成新物种，但新物种的形成一定要经过生物进化过程。基因频率的算法主要有三种：1利用种群中一对等位基因组成的各基因型个体数求解种群中某基因频率种群中该基因总数/种群中该对等位基因总数100%种群中某基因型频率该基因型个体数/该种群的个体数100%2利用基因型频率求解基因频率种群中某基因频率该基因控制的性状纯合体频率1/2杂合体频率3利用遗传平衡定律求解基因频率和基因型频率(1)遗传平衡指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选

21、择和迁移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代保持不变。遗传平衡的种群中，某一基因位点上各种不同的基因频率之和以及各种基因型频率之和都等于1。(2)遗传平衡定律公式的推导和应用：遗传平衡群体中一对等位基因A、a的遗传平衡定律公式：设群体中A的基因频率为p，a的基因频率为q。由于种群中个体的交配是随机的，而且又没有自然选择，每个个体都为下一代提供了同样数目的配子，所以两性个体之间的随机交配可以归结为两性配子的随机结合，而且各种配子的频率就是基因频率。雄性个体产生的配子A频率为p、a配子频率为q，雌性个体产生的配子频率A为p、a配子频率为q。根据基因的随机结合，用下列式子可求出子代的基因型频

22、率：(pAqa)(pAqa)p2AA2pqAaq2aa1，即AA的基因频率为p2，Aa的基因型频率为2pq，aa的基因型频率为q2。这一种群如果连续自交多代，它的进化趋势是没有发生变化，从基因频率上看是没有改变，而从基因型上看是杂合体所占比例愈来愈小，纯合体所占比例越来越大。考点一生物的变异例1(2016高考天津卷)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：枯草杆菌核糖体S12蛋白第5558位的氨基酸序列链霉素与核糖体的结合在含链霉素培养基中的存活率(%)野生型 PKP能0突变型PKP不能100注P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸下列叙述正确的是()AS12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性B链

23、霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能C突变型的产生是由于碱基对的缺失所致D链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变【变式探究】(2016高考江苏卷)下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是()A个体甲的变异对表型无影响B个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C个体甲自交的后代，性状分离比为31D个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常考点二生物的育种例2下列关于生物育种的叙述，正确的是()A单倍体育种与多倍体育种均涉及植物组织培养技术B杂交育种利用基因重组的原理，从而产生新的物种C秋水仙素可应用于诱变育种和多倍体育种，且作用的细胞分裂时期相同D单倍体育种可缩

24、短育种年限，杂交育种可获得杂种优势的个体【解析】选D。多倍体育种不涉及植物组织培养技术，故A错误；杂交育种只能获得新品种，不能获得新物种，故B错误；秋水仙素在诱变育种中诱发细胞发生突变，作用于分裂间期，在多倍体育种中抑制细胞中纺锤体的形成，作用于细胞分裂的前期，故C错误；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限，杂交育种除得到重组类型纯合子外，另一个重要的应用是获得具有杂种优势的个体，故D正确。【变式探究】将两个植株杂交得到种子，再进一步做如图所示处理，则下列有关叙述中，错误的是()A由至过程中产生的变异多数是不利的B由到的过程涉及减数分裂和细胞全能性的表现C若的基因型为AaBbDd，则植株中能稳定

25、遗传的个体占总数的1/4D由到过程可能发生突变和基因重组，可为生物进化提供原材料考点三生物的进化例3(2016高考北京卷)豹的某个栖息地由于人类活动被分隔为F区和T区。20世纪90年代初，F区豹种群仅剩25只，且出现诸多疾病。为避免该豹种群消亡，由T区引入8只成年雌豹。经过十年，F区豹种群增至百余只，在此期间F区的()A豹种群遗传(基因)多样性增加B豹后代的性别比例明显改变C物种丰(富)度出现大幅度下降D豹种群的致病基因频率不变【解析】选A。因地理隔离形成的F区和T区两个种群，在自然选择的作用下，它们种群的基因库有一定的差别，因此，将T区的豹引入F区后，会导致豹种群基因多样性增加，A项正确；从

26、题干中无法确定豹后代的性别比例是否会发生改变，B项错误；由于T区和F区的豹只存在地理隔离，未产生生殖隔离，仍为同一物种，所以T区的豹迁到F区后，物种丰(富)度不发生改变，C项错误；F区在引入健康豹繁殖子代后，豹种群的致病基因频率将降低，D项错误。【变式探究】为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出()A病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用B毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系C中毒性病毒比例升高是因为兔

27、抗病毒能力下降所致D蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用【易错提醒】关注隔离、物种形成、生物进化的区别1生物进化物种的形成(1)生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是生殖隔离的产生。(2)生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。2物种形成与隔离的关系：物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。考点三、变异类型实验探究 例3已知性染色体组成为XO(体细胞内只含1条性染色体X)的果蝇，性别为雄性，不育。用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本进行杂交，在F1群体中，发现一只白眼雄果蝇(记为“

28、W”)。为探究W果蝇出现的原因，某学校研究性学习小组设计将W果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，再根据杂交结果，进行分析推理获得。下列有关实验结果和实验结论的叙述中，正确的是 ()A若子代雌、雄果蝇的表现型都为白眼，则W出现是由环境改变引起B若子代雌果蝇都是红眼、雄果蝇都是白眼，则W出现是由基因突变引起C若无子代产生，则W的基因组成为XrO，由不能进行正常的减数第一次分裂引起D若无子代产生，则W的基因组成为XrY，由基因重组引起【解析】选C。若子代雌、雄果蝇的表现型都为白眼，则W出现是由基因突变引起，A项错误；若子代雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼，则W出现是由环境改变引起，B项错误；若无子代产生，则W的

29、基因组成为XrO，由不能进行正常的减数第一次分裂引起，C项正确，D项错误。【变式探究】在普通的棉花中导入能控制合成毒素蛋白的B、D基因。已知棉花短纤维由基因A控制，现有一基因型为AaBD的短纤维抗虫棉植株(减数分裂时不发生交叉互换，也不考虑致死现象)自交子代出现短纤维抗虫短纤维不抗虫长纤维抗虫211，则导入的B、D基因位于 ()A均在1号染色体上 B均在2号染色体上 C均在3号染色体上 DB在2号染色体上，D在1号染色体上1.（2016上海卷.23）导致遗传物质变化的原因有很多，图8字母代表不同基因，其中变异类型和依次是A.突变和倒位B.重组和倒位C.重组和易位D.易位和倒位【答案】D【解析】

30、中少了基因ab，多了基因J，是非同源染色体间发生了片段交换，属于染色体结构变异中的易位；dc基因位置发生了颠倒，属于倒位。【考点定位】染色体变异2.（2016海南卷.23）减数分裂过程中出现染色体数目异常，可能导致的遗传病是A先天性愚型 B原发性高血压 C猫叫综合征 D苯丙酮尿症【答案】A【考点定位】减数分裂3.（2016海南卷.24）下列叙述不属于人类常染色体显性遗传病遗传特征的是A男性与女性的患病概率相同B患者的双亲中至少有一人为患者C患者家系中会出现连续几代都有患者的情况D若双亲均无患者，则子代的发病率最大为3/4【答案】D【解析】人类常染色体显性遗传病与性别无关，男性与女性的患病概率相同；患者的致病基因来自亲代，患者的双亲中至少有一人为患者；患者家系中会出现连续几代都有患者的情况；若双亲均为患者，则子代的发病率最大为1。【考点定位】遗传病4.（2016海南卷.25）依据中心法则，若原核生物中的DNA编码序列发生变化后，相应蛋白质的氨基酸序列不变，则该DNA序列的变化是ADNA分子发生断裂B