生物的變異和進(jìn)化專題復(fù)習(xí)

1、生物的變異和進(jìn)化專題復(fù)習(xí)撰稿教師：李文強(qiáng) 責(zé)編：陳莉章節(jié)概述基因突變及其他變異、從雜交育種到基因工程、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論。本專題內(nèi)容主要介紹了生物的變異類型、各種變異的原因、生物變異在育種上的應(yīng)用，并聯(lián)系現(xiàn)代生物技術(shù)，討論了轉(zhuǎn)基因技術(shù)的簡(jiǎn)要操作和相關(guān)應(yīng)用。通過現(xiàn)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容的介紹，使學(xué)生了解生物進(jìn)化的原因、進(jìn)化的實(shí)質(zhì)，并能夠自我分析生物進(jìn)化與生物多樣性的形成。掌握生物的變異，應(yīng)當(dāng)注意和減數(shù)分裂和遺傳等知識(shí)的結(jié)合，只有在遺傳的基礎(chǔ)上才能真正理解生物變異的原理和原因。另外，本部分知識(shí)和生產(chǎn)和生活實(shí)踐聯(lián)系比較密切，要注意培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，并提高生物學(xué)語言表達(dá)能力。對(duì)于生物的進(jìn)化，應(yīng)

2、當(dāng)注重基本概念的理解，如種群、基因庫(kù)、基因頻率、隔離、共同進(jìn)化等，準(zhǔn)確理解這些概念是掌握該內(nèi)容的關(guān)鍵。目標(biāo)認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解基因重組及其意義；知道基因突變的特征和原因；掌握染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異；學(xué)會(huì)分析生物變異在育種上的應(yīng)用；理解現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容。重點(diǎn)：生物變異的類型和應(yīng)用；現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容難點(diǎn)：生物變異在育種上的應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖：知識(shí)鏈接：基因突變及其他變異生物變異的三種類型：基因突變、基因重組、染色體變異；各種變異類型的原因和應(yīng)用；人類遺傳病的類型及優(yōu)生措施。從雜交育種到基因工程雜交育種、誘變育種等育種技術(shù)的原理、過程、應(yīng)用；基因工程及其應(yīng)用現(xiàn)代生物進(jìn)化理

3、論現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來；種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化；隔離與物種的形成；共同進(jìn)化與生物多樣性的形成。知識(shí)結(jié)構(gòu)梳理：基因突變與基因重組的區(qū)別 基因突變基因重組本質(zhì)基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了新基因，也可以產(chǎn)生新基因型，出現(xiàn)了新的性狀。不同基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合。發(fā)生時(shí)間及原因細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制時(shí)，由于外界理化因素引起的堿基對(duì)的替換、增添或缺失。減數(shù)第一次分裂后期中，隨著同源染色體的分開，位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合；四分體時(shí)期非姐妹染色單體的交叉互換。條件外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。有性生殖過程中進(jìn)行減數(shù)分裂形

4、成生殖細(xì)胞。意義生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原材料。生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因。發(fā)生可能突變頻率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。四種育種方法的比較 雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異方法雜交激光、射線或化學(xué)藥品處理秋水仙素處理萌發(fā)種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)后加倍優(yōu)點(diǎn)可集中優(yōu)良性狀時(shí)間短器官大和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高縮短育種年限缺點(diǎn)育種年限長(zhǎng)盲目性及突變頻率較低動(dòng)物中難以開展成活率低，只適用于植物舉例高桿抗病與矮桿感病雜交獲得矮桿抗病品種高產(chǎn)青霉菌株的育成三倍體西瓜抗病植株的育成基因工程基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生

5、物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平操作工具基因的剪刀、針線、運(yùn)載體基本過程剪刀拼接導(dǎo)入表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說自然選擇的內(nèi)容主要有4點(diǎn)：過渡繁殖、生存斗爭(zhēng)、遺傳變異、適者生存。關(guān)于自然選擇的原理重點(diǎn)在于理解。遺傳和變異是生物進(jìn)化的內(nèi)在因素，變異是自然選擇的原始材料。變異是不定向的，而且是普遍存在的。即使環(huán)境沒有發(fā)生變化，變異也會(huì)發(fā)生。如果環(huán)境變化劇烈，變異發(fā)生的頻率可能高一些，但不能決定變異的方向。環(huán)境只是對(duì)變異進(jìn)行選擇，這種選擇作用是定向的，被選擇的變異類型總是對(duì)環(huán)境適應(yīng)的，不能適應(yīng)的類型終將被淘汰，所以生存下來的生物都是對(duì)環(huán)境適應(yīng)的，適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。自然選

6、擇的具體表現(xiàn)形式是生存斗爭(zhēng)，生存斗爭(zhēng)是生物進(jìn)化的動(dòng)力。生物多樣性是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果。地球上的生物生存的環(huán)境是多種多樣的，在不同的環(huán)境中生存的生物，自然選擇的方向是不同的。不同的選擇方向形成不同的生物類型，最后形成不同的物種。不同的物種，其基因庫(kù)中的基因組成也是不同的，這就形成了遺傳的多樣性。所以生物多樣性的內(nèi)容主要包括3個(gè)方面：物種的多樣性、遺傳的多樣性和生態(tài)環(huán)境的多樣性，這3個(gè)內(nèi)容之間是互相聯(lián)系的。保護(hù)生物的多樣性，首先要保護(hù)環(huán)境的多樣性，環(huán)境的多樣性是生物多樣性存在的前提。生物進(jìn)化的原材料突變和基因重組可遺傳的變異是生物進(jìn)化的原始材料，可遺傳的變異主要來自基因突變、基因重組和染色體變異，

7、在生物進(jìn)化理論中，常將基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變?；蛲蛔兪侵窪NA分子結(jié)構(gòu)的改變，即基因內(nèi)部脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生改變?；蛲蛔兪瞧毡榇嬖诘摹８鶕?jù)突變發(fā)生的條件可分為自然突變和誘發(fā)突變兩類。不管在什么樣的條件下發(fā)生突變，都是隨機(jī)的，沒有方向性。染色體變異包括染色體結(jié)構(gòu)的變異和染色體數(shù)量的變異，染色體數(shù)量的變異又包括個(gè)體染色體的增加或減少(非整倍數(shù)變化）和成倍地增加或減少（整倍數(shù)變化）兩種類型。其中染色體結(jié)構(gòu)的變異與非整倍數(shù)變異，由于破壞了生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的平衡，所以一般對(duì)生物的生命活動(dòng)是不利的，有時(shí)甚至是致命的，在生物進(jìn)化過程中的意義不大。但染色體整倍數(shù)的變化沒有破壞原有遺傳物質(zhì)的平衡

8、，能夠加強(qiáng)生物體的某些生命活動(dòng)，對(duì)生物的進(jìn)化，特別是某些新物種的形成有一定的意義如自然界中多倍物種的形成?；蛑亟M是指染色體間基因的交換和組合。是由于減數(shù)分裂過程中，同一個(gè)核內(nèi)染色體復(fù)制后發(fā)生重組和互換，結(jié)果就產(chǎn)生了大量與親本不同的基因組合的配子類型。又由于在有性生殖過程中，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的，進(jìn)一步增加了后代性狀的變異類型?；蛑亟M實(shí)際包括了基因的自由組合定律和基因的連鎖與互換定律。突變和基因重組都是不定向的，有有利的，也有不利的。但有利和不利不是絕對(duì)的，這要取決于環(huán)境條件。環(huán)境條件改變了，原先有利的變異可能變得不利，而原先不利的變異可能變得有利。等位基因是通過基因突變產(chǎn)生的，并在有性生

9、殖過程中通過基因重組而形成多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。變異是不定向的，變異只是給生物進(jìn)化提供原始材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。生物進(jìn)化的方向是由自然選擇來決定的。自然選擇決定生物進(jìn)化的方向種群中產(chǎn)生的變異是不定向的，經(jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇，其中的不利變異被不斷淘汰，有利變異則逐漸積累，從而使種群的基因頻率發(fā)生定向的改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向緩慢地進(jìn)化。引起基因頻率改變的因素主要有三個(gè)：選擇、遺傳漂變和遷移。選擇即環(huán)境對(duì)變異的選擇，即保存有利變異和淘汰不利變異的過程。選擇的實(shí)質(zhì)是定向地改變?nèi)后w的基因頻率。選擇是生物進(jìn)化和物種形成的主導(dǎo)因素，已經(jīng)發(fā)生的變異能否保留下來繼續(xù)進(jìn)化或

10、成為新物種的基礎(chǔ)必須經(jīng)過自然選擇的考驗(yàn)，則自然選擇決定變異類型的生存或淘汰。自然選擇只保留與環(huán)境相協(xié)調(diào)的變異類型（有利變異），可見自然選擇是定向的。經(jīng)過無數(shù)次選擇，使一定區(qū)域某物種的有利變異的基因得到加強(qiáng)，不利變異的基因逐漸清除，從而改變了物種在同區(qū)域或不同區(qū)域內(nèi)的基因頻率（達(dá)爾文只是在個(gè)體水平上注意到不同性狀的保留與否，而不能從分子水平對(duì)自然選擇的結(jié)果加以分析），形成同一區(qū)域內(nèi)物種的新類型或不同區(qū)域內(nèi)同一物種的亞種，或經(jīng)長(zhǎng)期的選擇，使基因頻率的改變達(dá)到生殖隔離的程度，便形成新的物種。選擇決定著不同類型變異的命運(yùn)，也就決定了生物進(jìn)化與物種形成的方向。遺傳漂變是指：如果種群太小，含有某基因的個(gè)體

11、在種群中的數(shù)量又很少的情況下，可能會(huì)由于這個(gè)個(gè)體的突然死亡或沒有交配而使這個(gè)基因在這個(gè)種群中消失的現(xiàn)象。一般而言，種群越小，遺傳漂變就越顯著。遷移是指含有某種基因的個(gè)體在從一個(gè)地區(qū)遷移到另一個(gè)地區(qū)的機(jī)會(huì)不均等，而導(dǎo)致基因頻率發(fā)生改變。如一對(duì)等位基因A和a，如果含有A基因的個(gè)體比含有a基因的個(gè)體更多地遷移到一個(gè)新的地區(qū)，那么在這個(gè)新地區(qū)建立的新種群的基因頻率就發(fā)生了變化。隔離在物種形成中的作用隔離是指將一個(gè)種群分隔成許多個(gè)小種群，使彼此不能交配，這樣不同的種群就會(huì)向不同的方向發(fā)展，就有可能形成不同的物種。隔離常有地理隔離和生殖隔離兩種。地理隔離是指分布在不同自然區(qū)域的種群，由于地理空間上的隔離即

12、使彼此間無法相遇而不能進(jìn)行基因交流。一定的地理隔離及相應(yīng)區(qū)域的自然選擇，可使分開的小種群朝著不同方向分化，形成各自的基因庫(kù)和基因頻率，產(chǎn)生同一物種的不同亞種。分類學(xué)上把只有地理隔離的同一物種的幾個(gè)種群叫亞種。生殖隔離是指種群間的個(gè)體不能自由交配，或者交配后不能產(chǎn)生出可育的后代的現(xiàn)象。一定的地理隔離有助于亞種的形成，進(jìn)一步的地理隔離使它們的基因庫(kù)和基因頻率繼續(xù)朝不同方向發(fā)展，形成更大的差異。把這樣的群體和最初的種群放一起，將不發(fā)生基因交流，說明它們已經(jīng)和原來的種群形成了生殖屏障，即生殖隔離。如果只有地理隔離，一旦發(fā)生某種地質(zhì)變化，兩個(gè)分開的小種群重新相遇，可以再融合在一起。地理隔離是物種形成的量

13、變階段，生殖隔離是物種形成的質(zhì)變時(shí)期。只有地理隔離而不形成生殖隔離，只能產(chǎn)生生物新類型或亞種，絕不可能產(chǎn)生新的物種。生殖隔離是物種形成的關(guān)鍵，是物種形成的最后階段，是物種間真正的界線。生殖隔離保持了物種間的不可交配性，從而也保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定性。生殖隔離分受精前隔離和受精后隔離。教材中提到生物因求偶方式、繁殖期、開花季節(jié)、花形態(tài)等的不同而不能受精屬于受精前生殖隔離。胚胎發(fā)育早期死亡或產(chǎn)生后代不屬于受精后生殖隔離。規(guī)律方法指導(dǎo)染色體組數(shù)目的判斷（1）細(xì)胞中同種形態(tài)的染色體有幾條，細(xì)胞內(nèi)就含有幾個(gè)染色體組 。（2） 根據(jù)基因型判斷細(xì)胞中的染色體數(shù)目，根據(jù)細(xì)胞的基本型確定控制每一性狀的基因出現(xiàn)的次

14、數(shù)，該次數(shù)就等于染色體組數(shù)。（3）根據(jù)染色體數(shù)目和染色體形態(tài)數(shù)確定染色體數(shù)目。染色體組數(shù)=細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目/染色體形態(tài)數(shù)果蠅的體細(xì)胞中含有8條染色體，4對(duì)同源染色體，即染色體形態(tài)數(shù)為4（X、Y視為同種形態(tài)染色體），染色體組數(shù)目為2。人類體細(xì)胞中含有46條染色體，共23對(duì)同源染色體，即染色體形態(tài)數(shù)是23，細(xì)胞內(nèi)含有2個(gè)染色體組?；蝾l率的計(jì)算（1）通過不同基因型個(gè)體數(shù)計(jì)算基因頻率例：中心血站調(diào)查了1788個(gè)MN血型血，其中397人是M型（LMLM），861人是MN性（LMLN），530人是N型（LNLN），請(qǐng)分別計(jì)算LM和LN的基因頻率。據(jù)題意可知，M型者含有兩個(gè)LM基因，MN型者含有一個(gè)LM基

15、因和一個(gè)LN基因，N型者含有兩個(gè)LN基因，故本題應(yīng)如此計(jì)算：LM%(2×397816)/(1788×2)×100%46.3%，LM%(8162×530)/(1788×2)× 選擇后 由上述數(shù)據(jù)可知，若選擇繼續(xù)下去，后代中BB將減少，bb將增多。經(jīng)典例題透析 1 關(guān)于基因突變的下列敘述中，錯(cuò)誤的是 ( )A基因突變是指基因結(jié)構(gòu)中堿基對(duì)的增添、缺失或改變B基因突變是由于基因中脫氧核苷酸的種類、數(shù)量和排列順序的部分改變而發(fā)生的C基因突變可以在一定的外界環(huán)境條件或生物內(nèi)部因素的作用下引起的D基因突變的頻率是很低的，并且都是有害的解析 本題主要

16、考查對(duì)基因突變的全面理解。A項(xiàng)說明了基因的本質(zhì)，B項(xiàng)闡明了基因突變的原因，C項(xiàng)指出了引起基因突變的因素，所以都是正確的。D項(xiàng)錯(cuò)誤，基因突變發(fā)生頻率很低，而且一般是有害的，但有一些突變是中性的，還有少數(shù)是有利的，這正是誘變育種的依據(jù)。參考答案 D2 基因A與a1、a2、a3的關(guān)系如圖，該圖不能說明的是 ( )A基因突變是不定向的 B等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果C正常基因與致病基因可以通過突變而轉(zhuǎn)化D這些基因的轉(zhuǎn)化遵循自由組合定律解析 本例主要考查基因突變的不定向性和可逆性，以及基因突變的結(jié)果。圖示表明通過基因突變產(chǎn)生等位基因，而突變的不定向性導(dǎo)致產(chǎn)生復(fù)等位基，它們之間可相互轉(zhuǎn)變。由于是等位之間的變化情況，所以本圖與基因的自由組合定律無關(guān)。參考答案 D3 將生物隨飛船帶人太空，可進(jìn)行多項(xiàng)科學(xué)研究，如植物種子經(jīng)太空返回地面后種植往往能得到新的變異性。這種變異的來源主要是植物種子經(jīng)太空中的_輻射后，其_發(fā)生變異，現(xiàn)把這種育種方式稱為_，其優(yōu)點(diǎn)有 _解析 本題綜合考查人工誘變育種的原理、方法和優(yōu)點(diǎn)，問題立意新，考生必須要將所學(xué)學(xué)科知識(shí)與具體問題情景結(jié)合起來。太空育種主要利用空間輻射和微重力，誘發(fā)種子細(xì)胞DNA基因突變。參考答案 宇宙射線；遺傳物質(zhì)(或基因或DNA)；誘變育種；提高突變頻率，加快育種進(jìn)程4 用生物進(jìn)化論的觀點(diǎn)解釋病菌抗藥性不斷增強(qiáng)的原因是A使用抗菌素的劑量不斷加大，