学案9变异育种和进化(学生用)

积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。二轮复习资料妥为保管专题四：遗传变异和进化共8页第1页专题四遗传变异和进化学案9变异、育种和进化基础知识一、生物的变异1.基因突变——产生原有基因的等位基因⑴基因突时期：大多间期DNA复制时（太空育种——宇宙射线作用于萌发的种子或幼苗；获得突变体——诱变因子作用于愈伤组织）⑵基因突变是DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。①基因突变一定会引起DNA所携带的遗传信息的改变，但不一定会改变生物的性状。因为有些突变为隐性突变，有些突变可能发生于基因的非编码序列，有些突变前后可能仍然决定同一种氨基酸②基因突变为DNA分子结构内部的变化，在显微镜下不能观察到；染色体变异在显微镜下可以观察到。（但镰刀型细胞贫血症在显微镜下可通过观察细胞形态而得知）③基因是否发生突变可用DNA分子探针加以检测，也可以根据基因的表达产物加以判断，或根据生物表现出来的某些性状加以判断④所有的生物都有可能发生基因突变，核基因、质基因都可能发生基因突变⑤基因突变属于可遗传的变异，但不是所有的基因突变都可以遗传给下一代。若基因突变发生在配子中，将可能遗传给下一代；若发生在体细胞中，一般不能遗传，但有些可能通过无性繁殖传递。⑶基因突变的原因根本原因：基因复制（或DNA复制）过程中出现差错；基因突变的种类：①自发突变②诱发突变——物理因素、化学因素、生物因素⑷基因突变的特点①普遍性②随机性、不定向性③自然状态下，突变率低④少利多害⑸基因突变的意义：①新基因产生的途径②生物变异的根本来源③生物进化的原始材料⑹基因突变的实例：镰刀型细胞贫血症直接原因：血红蛋白异常，一个谷氨酸被缬氨酸替换根本原因：控制血红蛋白合成的DNA分子碱基序列发生改变2.基因重组⑴生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。①减数第一次分裂的前期（四分体阶段）同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换：减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因的自由组合②有丝分裂、无丝分裂过程中不会发生基因重组③基因重组只能产生新的基因型，不会产生新的基因⑵杂交育种的原理——基因重组⑶基因重组的意义：①使生物产生多样化后代②生物变异的来源之一③对生物进化也有重要意义3.染色体变异包括染色体结构变异、染色体数目变异⑴染色体结构变异①包括四种类型：缺失、重复、易位、倒位非同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换，不属于染色体变异，属于基因重组②结果：染色体结构改变，使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致生物性状发生改变③实例：猫叫综合征（人的第5号染色体部分缺失）积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。二轮复习资料妥为保管专题四：遗传变异和进化共8页第2页大多数染色体结构变异对生物是不利的，有的甚至会导致垂物的死亡⑵染色体数目变异：个别染色体的增加或减少、以染色体组的形式成倍地增加或减少①染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。如果蝇的一个染色体组由4条非同源染色体组成；人的一个染色体组由23条非同源染色体组成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。绝大数生物为二倍体③多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体Ⅰ实例：香蕉为三倍体，马铃薯为四倍体，普通小麦为六倍体Ⅱ自然形成原因：环境剧变，有丝分裂受阻，纺锤体不能形成，导致细胞中染色体数目加倍Ⅲ特点：茎杆粗壮，叶片、果实和种子比较大；糖、蛋白质等营养物质含量增加；发育延迟，结实率低Ⅳ人工诱导方法：低温处理；秋水仙素处理萌发的种子或幼苗秋水仙素由抑制纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目加倍④单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体单倍体的体细胞中不一定只含一个染色体组，如马铃薯的单倍体含两个染色体组Ⅰ形成原因：由未受精的卵细胞直接发育而来，如蜂群的雄蜂花药（花粉）离体培养得到单倍体Ⅱ特点：植株弱小，高度不育二、育种1.多倍体育种，如无子西瓜的培育2.单倍体育种⑴过程⑵实例：培育矮杆抗病小麦3．常见育种方法的比较（见附表）⑴种优势不同于杂交育种，杂种优势是杂交子一代所表现的优良性状。⑵据不同育种需求选择不同的育种方法①两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用杂交育种与单倍体育种相结合的方法。②求快速育种，则运用单倍体育种。③求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。④求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。⑶交育种选育的时间是从F2开始，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。三、生物进化1．自然选择学说⑴拉马克认为：生物是进化的，生物进化的原因是用进废退和获得性遗传⑵达尔文自然选择学说积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。二轮复习资料妥为保管专题四：遗传变异和进化共8页第3页①内容：过度繁殖，生存斗争，遗传和变异，适者生存②意义：解释了生物的多样性、适应性及进化的原因③不足：对遗传变异的本质不能作出科学解释，以生物个体为生物进化的基本单位2．现代生物进化理论⑴种群是生物进化的基本单位个体携带的基因随个体死亡而从基因库中消失，但随着繁殖它把自身一部分基因传给了后代，通过突变使新基因进入了基因库。如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代，这个个体在进化上就没有意义。⑵突变和基因重组产生进化的原材料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。处于稳定状的种群，随机交配后代基因频率、基因型频率均不变处于稳定状的种群，自交后代的基因频率不变，基因型频率改变伴性遗传（如色盲）基因频率的计算：⑶自然选择决定生物进化的方向自然选择使种群的基因频率发生定向改变影响种群基因频率的因素：突变和基因重组，迁入和迁出，自然选择生物进化的实质是种群基因频率的改变，因此，可认为生物基因频率发生了改变就意味着生物发生了进化⑷隔离与物种的形成隔离是物种形成的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离。其实质是阻止生物之间的基因交流，仅有地理隔离不能产生新的物种，生殖隔离才是物种形成的关键。生物进化不等于物种的形成。物种形成的必要条件是隔离地理隔离不一定形成新的物种，新物种的形成一定要形成生殖隔离物种形成的三个环节：突变和基因重组，自然选择，隔离染色体变异是形成新物种的另一种方式，发生染色体变异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（如四倍体西瓜与二倍体西瓜属于不同物种）⑸共同进化与生物多样性①共同进化：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展②生物多样性主要包括：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性③生物多样性的价值：直接价值、间接价值（生态功能）、潜在价值间接价值远大于直接价值④生物多样性的保护：主要就地保护（最有效保护）、易地保护。此外，建立精子库、种子库等，利用生物技术对濒危特种的基因进行保护保护生物多样性的关键是要协调好人与生态环境的关系保护生物多样性只是反对盲目的、掠夺式地开发利用，而不意味着禁止开发和利用。合理利用就是最好的保护⑤生物进化历程（主要依据——化石）原核→真核，无性生殖→有性生殖，简单→复杂，水生→陆生，低等→高等，无氧积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。二轮复习资料妥为保管专题四：遗传变异和进化共8页第4页呼吸→有氧呼吸生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快附表：杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞工程育种无性繁殖原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组细胞膜流动性、细胞全能性细胞全能性方法①选育纯种：杂交→自交→选优→连续自交②选育杂种：杂交→杂交种各种物理、化学因素处理花药离体培养，再用秋水仙素处理，得到纯合子用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中植物体细胞杂交、植物组织培养植物组织培养等育种程序优点使同种生物不同个体的成良性状组合在同一个体体内提高变异频率，大幅度改良某些性状明显缩短育种年限器官大，营养物质含量高打破物种界限，定向改造生物的遗传性状克服远源杂交不亲和障碍，定向改造生物遗传性状保持亲本优良性状缺点周期长，存在远源杂亲障碍盲目性大方法复杂，需与杂交育种配合发育延迟，结实率较低，在动物中难以开展有可能引发生态危机不能按照人们的意愿表现相关性状实例高秆抗病和矮秆易感病小麦杂交产生矮秆抗病品种高产青霉素菌株的育成无子西瓜的培育抗虫棉新品种的培育白菜—甘蓝的培育微型繁殖作物脱毒巩固训练1.一个全部由基因型为Aa的豌豆植株组成的种群，经过连续n次自交，获得的子代中，Aa的频率为(21)n，AA和aa的频率均为(21)[1一(21)n]。根据现代生物进化理论，可以肯定该种群在这些年中：①发生了隔离②发生了基因突变③发生了自然选择④发生了基因型频率的改变⑤没有发生生物进化A．①②③④B．②③④C．②③⑤D．④⑤2.如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②，③和④互为同源染色体，图a和图b中的部分染色体转移造成的生物变异分别属于A．图a和图b均为染色体结构变异B．图a为基因重组，图b为染色体结构变异C．图a为染色体结构变异，图b为基因重组D．图a和图b均为基因重组3.(多选)下图表示培育某高品质小麦的几种方法，据此有关叙述不正确的是积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。二轮复习资料妥为保管专题四：遗传变异和进化共8页第5页A．要获得yyRR，b过程需要进行不断杂交来提高纯合率B．a、c过程都可以用一定浓度秋水仙素处理萌发的种子C．a过程因出现在筛选yR后，从而明显缩短育种年限D．图中yR植株的获得需要通过植物组织培养4.在人体内下列哪一种细胞产生的基因突变最容易传递给下一代A．骨骼肌细胞B．性原细胞C．皮肤的表皮细胞D．造血干细胞5.（多选）下图表示以某种作物中的①和②两个品种分别培育出④⑤⑥三个新品种的过程，有关说法不正确的是A．用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法I和Ⅱ分别称为杂交和测交B．用③培育出④常用的方法Ⅲ是花药离体培养C．③培育出⑥常用化学或物理的方法进行诱变处理D．图中培育出⑤所依据的原理是基因突变和基因重组6.下图为人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—CB．②处碱基对A—T替换为G—CC．③处缺失碱基对A—TD．④处碱基对G—C替换为A—T7.下列有关分析不正确的是A．甲图：表示细胞合成并分泌乳腺蛋白的过程中相关膜面积的变化曲线，那么，放射性标记出现的先后顺序为a—c—bB．乙图：该细胞形成过程中可能发生过非姐妹染色单体的交叉互换或基因突变C．丙图：该病不可能为伴X染色体显性遗传病D．丁图：据现代生物进化理论可知，②表示生殖隔离8.相同条件下，小麦植株哪一部位的细胞最难产生新的基因A．叶肉B．根分生区C．茎尖D．花药9.变异是生物的基本特征之一，下列不属于细菌产生的可遗传变异有①基因突变②基因重组③染色体变异④环境条件的变化⑤染色单体互换⑥非同源染色体上非等位基因自由组合A．①②③B．④⑤⑥C．②③④⑤⑥D．①②③④10.下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，已知谷氨酸的密码子是GAA，由此分析正确的是A．控制血红蛋白合成的一段基因任意一个碱基发生替