2010届高三生物生物的变异和进化

2010生物高考复习《遣传与进化》专题系列课件23《生物的变异和进化》【知识联系框架】【重点知识联系与剖析】一、遗传的物质基础1．遗传物质的主要载体——染色体染色体在细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程中能够保持一定的稳定性和连续性。染色体的主要成分是DNA和蛋白质。2．DNA是遗传物质的证据DNA是遗传物质最直接的证据是噬菌体侵染细菌的实验，此外还有细菌转化实验等。详见专题二。3．DNA的结构、复制及基因控制蛋白质的生物合成详见专题二。二、遗传的基本规律与自然选择遗传的基本规律主要有3个：基因的分离规律；基因的自由组合规律；基因的连锁互换规律（不作要求）。1．基因的分离规律基因的分离规律发生在减数分裂的第一次分裂同源染色体彼此分开时，同源染色体上的等位基因也彼此分开，分别分配到两个子细胞中去的遗传行为。对于基因分离的学习重点要掌握和理解其中的比例关系。F2中的高茎豌豆自交后代和随机亲配后代的基因型和表现型的比例是不一样的。例如F2的高茎豌豆自交自交的概念是指基因型相同的个体之间相交，杂交一般是指基因型不同的个体之间相交。F2高茎中的基因型DD(1/3)Dd(2/3)自交后代的基因型及比例DDDD(1/4)Dd(2/4)dd(1/4)各自自交后代的表现型及比例高茎高茎高茎矮茎在F3代中的比例1/31/4×2/32/4×2/31/4×2/3归类后F3代中的基因型的比例DD：1/2Dd:1/3dd:1/6归类后F3代中的表现型的比例高茎：5/6矮茎：1/6如果F2代的高茎豌豆之间随机交配，就会有4种交配方式交配方式基因型表现型♀DD(1/3)×♂DD(1/3)DD(1/9)高茎(1/9)♀DD(1/3)×♂Dd(2/3)DD(1/9)、Dd(1/9)高茎(2/9)♀Dd(2/3)×♂DD(1/3)DD(1/9)、Dd(1/9)高茎(2/9)♀Dd(2/3)×♂Dd(2/3)DD(1/9)、Dd(2/9)、dd(1/9)高茎(3/9)、矮茎(1/9)后代基因型和表现型合计DD(4/9)、Dd(4/9)、dd(1/9)高茎(8/9)、矮茎(1/9)随机交配用上述方法计算比较烦，如果用基因频率的方法计算就简单多了。在F2的高茎豌豆中，基因型DD占1／3，Dd占2／3，基因频率：D配子的比例为2／3，d配子的比例为1／3表现型的比例为：高茎(DD.Dd)为8/9，矮茎(dd)为1/9某种基因在某个种群中出现的比例。基因频率：基因频率可通过抽样调节的方法获得。如从某个处于遗传平衡状态的种群中随机抽出100个个体，测知基因型AA、Aa和aa的个体分别为49，42和9个。求出这个种群的基因频率？如完全随机交配，3种基因型的频率和基因频率不发生变化。遗传平衡必须符合下列条件：•没有基因突变；•没有选择压力（生态条件适宜，空间和食物不受限制）；•种群要足够大；•完全随机交配等。A基因的基因频率为70％，a基因的频率为30％。2．自由组合规律基因的分离规律是研究一对等位基因控制一对相对性状的问题，基因的自由组合规律是研究2对或2对以上位于不对同源染色体上的等位基因控制2对或3对以上相对性状的问题。自然选择对性状的组合也发生作用如某种植物花的颜色有红花和白花两种性状，红花对白花是显性，红花对传粉昆虫的吸引力大于白花。大蜜腺对小蜜腺为显性，大蜜腺对传粉昆虫的吸引力大于小蜜腺。这2对相对性状的组合有4种：红花大蜜腺、红花小蜜腺、白花大蜜腺、白花小蜜腺。对传粉昆虫的吸引力：红花大蜜腺最大，红花小蜜腺和白花大蜜腺次之，白花小蜜腺最小。自然选择对不同性状的选择是生物进化的重要原因之一。3．性别决定和伴性遣传（1）性别决定是指雌雄异体的动物决定性别的方式。染色体分为两类：一类是与性别决定无关的染色体称为常染色体，一类是与性别决定有关的染色体称为性染色体。性别决定的方式•XY型性别决定，特点是雌性动物体内有两条同型的性染色体XX，雄性个体内有两条异型的性染色体XY，如哺乳动物、果蝇等。•ZW型性别决定，特点是雌性动物体内有两条异型的性染色体ZW，雄性个体内有两条同型的性染色体ZZ，如家蚕、鸡、鸭等。性别决定发生在受精的过程中低等的脊椎动物（如两栖类、爬行类）染色体对性别的决定不是很强烈的。即使青蛙性染色体组成为XY，但在温度较高的环境中也会发育成雌蛙，在温度较低的环境中，即使性染色体组成为XX，也会发育成雄蛙。（2）伴性遗传是指在性染色体上的基因，其遗传方式与性别存在着联系。•在性染色体上的致病基因是隐性的，发病率男性高于女性。•在性染色体上的致病基因是显性的，发病率女性高于男性。•致病基因在Y染色体上，这种病只在男性中发生，女性无此病。4．人类遗传病的5种遗传方式及其特点遗传病的遗传方式遗传特点实例常染色体隐性遗传病隔代遗传，患者为隐性纯合体白化病常染色体显性遗传病代代相传，正常人为隐性纯合体软骨发育不全症伴X染色体隐性遗传病隔代遗传，交叉遗传，患者男性多于女性色盲、血友病伴X染色体显性遗传病代代相传，交叉遗传，患者女性多于男性抗VD佝偻病伴Y染色体遗传病传男不传女，只有男性患者没有女性患者人类中的毛耳细胞质遗传•母系遗传（正交和反交的结果是不同）•无一定性状分离比从性遗传由常染色体上基因控制的性状，在表现型上受个体性别影响的现象。基因型公羊的表现型母羊的表现型HH有角有角Hh有角无角hh无角无角伴性遗传的基因位于性染色体上，而从性遗传的基因位于常染色体上。三、变异染色体组的概念重在理解。一个染色体组中没有同源染色体，没有等位基因，但一个染色体组中所包含的遗传信息是一套个体发育所需要的完整的遗传信息，即常说的一个基因组。染色体组数目变异在育种上的应用•人工诱变多倍体育种•单倍体育种四、生物的进化1.生物进化的理论——达尔文的自然选择学说自然选择的内容主要有4点：过渡繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。适应是自然选择的结果。自然选择的具体表现形式是生存斗争，生存斗争是生物进化的动力。生物多样性是长期自然选择的结果。包括3个方面：物种的多样性、遗传的多样性和生态环境的多样性，这3个内容之间是互相联系的。其中环境的多样性是生物多样性存在的前提。2．现代生物进化理论(1)种群是生物进化的单位①种群是生物生存和生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位。②基因库和基因频率基因库是指一个种群所含的全部基因。种群越大，基因库也越大，反之，种群越小基因库也越小。当种群变得很小时，就有可能失去遗传的多样性，从而失去了进化上的优势而逐渐被淘汰。基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例。基因频率可用抽样调查的方法来获得。如果在种群足够大，没有基因突变，生存空间和食物都无限的条件下，即没有生存压力，种群内个体之间的交配又是随机的情况下，种群中的基因频率是不变的。基因频率变化的方向是由自然选择决定的。③基因频率的计算方法设二倍体生物种群中的染色体的某一同源染色体上有一对等位基因，记作A1和A2。假如种群中被调查的个体有N个，三种类型的基因组成，A1A1、A1A2和A2A2，在被调查对象中所占的个数分别为n1、n2和n3。设：基因A1的频率为p，A2基因的频率为q，则p=(2n1+n2)/2N，q=(2n3+n2)/2N。(2)生物进化的原材料——突变和基因重组基因突变是指DNA分子结构的改变，根据突变发生的条件可分为自然突变和诱发突变两类。染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数量的变异•非整倍数变化：破坏了生物体内遗传物质的平衡，所以一般对生物的生命活动是不利的，有时甚至是致命的，在生物进化过程中的意义不大。•整倍数变化：没有破坏原有遗传物质的平衡，能够加强生物体的某些生命活动，对生物的进化，特别是某些新物种的形成有一定的意义，如自然界中多倍物种的形成。基因重组实际包括了基因的自由组合定律和基因的连锁与互换定律。突变和基因重组都是不定向的，有有利的，也有不利的。但有利和不利不是绝对的，这要取决于环境条件。环境条件改变了，原先有利的变异可能变得不利，而原先不利的变异可能变得有利。(3)自然选择决定生物进化的方向种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向的改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。引起基因频率改变的因素主要有三个：选择、遗传漂变和迁移。(4)隔离导致物种的形成①物种的概念物种是指分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，能够产生出可育后代的一群生物个体。②隔离在物种形成中的作用隔离是指将一个种群分隔成许多个小种群，使彼此不能交配，这样不同的种群就会向不同的方向发展，就有可能形成不同的物种。•受精前生殖隔离：因求偶方式、繁殖期、开花季节、花形态等不同不能受精•受精后生殖隔离：胚胎发育早期死亡或产生后代不育地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变时期。③物种的形成不同物种间都存在生殖隔离，物种的形成必须经过生殖隔离时期，但不一定要经过地理隔离，如在同一自然区域A物种进化为B物种。但是在地理隔离基础上，经选择加速生殖隔离的形成，所以说经地理隔离、生殖隔离形成新物种是物种形成常见的方式。(5)遗传在生殖发育和种族进化中的作用①在生物个体发育中，遗传可使子代与亲代相似，从而保持物种的相对稳定性。②在一次次自然选择的基础上，不断积累生物的微小变异成显著某种变异，进而产生生物新类型或新的物种。(6)现代生物进化理论的基本观点【经典例题解析】例1纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植，收获时发现甜玉米果穗上有非甜玉米籽粒，而非甜玉米果穗上却无甜玉米籽粒。原因是（）A.甜是显性性状B．非甜是显性性状C．显性的相对性D．环境引起的变异B例2(1998年上海高考题)将具有一对等位基因的杂合体，逐代自交3次，在F2代中纯合体比例为（）A.1/8B.7/8C.7/16D.9/16B例3(1997年上海高考题)有一种雌雄异株的草本经济植物，属XY型性别决定，但雌株是性杂合体，雄株是性纯合体。已知其叶片上的斑点是由X染色体上的隐性基因（b）控制的，某园艺场要通过杂交培育出一批在苗期就能识别雌雄的植株，则应选择；(1)表现型为_______的植株作母本，其基因型为_______。(2)表现型为_______的植株作父本，其基因型为_______。(3)子代中表现为_______的是雌株；子代中表现型为_______的是雄株。答案(1)无斑点XBY(2)有斑点XbXb(3)有斑点无斑点例题4小麦抗锈病(T)对易染病(t)为显性，易倒伏(D)对抗倒伏(d)为显性。Tt位于一对同源染色体上，Dd位于另一对同源染色体上。现用抗病但易倒伏纯种和易染病抗倒伏的纯种品种杂交，来培育既抗病又抗倒伏的高产品种。请回答：(1)F2代中，选种的数量大约占F2的（）A.9/16B.3/16C.1/16D.4/16(2)抗病又抗倒伏个体中，理想基因型是（）A.DTB．DtC．ddTTD．Ddtt(3)F2代中理想基因型应占（）A.1/3B.2/3C.1/16D.2/16(4)F2代选种后，下一步应（）A．杂交B.测交C．自交D．回交答案（1）B（2）C（3）C(4)C例5如果基因中4种脱氧核苷酸的排列顺序发生改变，这一变化一定导致（）A．遗传性状改变B．遗传密码改变C．遗传信息改变D．遗传规律改变B例6由八倍体小黑麦的花粉培养而成的植物是（）A．单倍体B．二倍体C．四倍体D．八倍体A例7双子叶植物大麻(2N=20）为雌雄异株，性别决定方式为XY型。若将其花药离体培养，将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是（）A．18+XYB．18+XXC．18+XX或YYD．18+XX或XYC例8现代达尔文主义认为：种群是生物的基本单位，突变是自然选择、隔离是新物种形成的基本环节，其中新物种形成的必要条件是（）A.基因突变B．选择C．生殖隔离D．物种分化C例9现有两个小麦品种，一个纯种小麦性状是高杆(D)，抗锈病(T)；另一个纯种小麦的性状是矮杆(D，易染锈病(t)。两对基因独立遗传。育种专家