专题学案32变异.docx
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专题学案32变异
专题学案32 变异、育种与进化
归纳拓展与集训
命题规律
从近几年高考生物试题看，知识点主要侧重在可遗传变异的三大来源及其在育种中的应用。
命题角度最大变化是以新情景材料联系教材知识应用，其中概念应用、识图判断以及各种变异在实践中的应用成为考查的主要方向。
考查题型上主要分三类，选择、简答以及实验（实践）设计题。
命题趋势
教材中易被考生忽略的小考点在近两年高考中持续走红，识图判断应用比例加重，实践中的应用考查始终是重点。
这种试题要求考生熟读教材，并增加知识广度，试题难度系数在0.60～0.68左右，较易得分，预计这种命题趋势将继续在2012年高考试题中现身。
现代生物进化理论及对生物适应性、新物种形成的作用分析会成为高考热点。
随着高考试题越来越重视能力和素质的考查，本专题的高考命题会继续实验分析与获取信息的双重考查趋势，选择题与简答题并存，比重持续走高，试题难度系数维持在0.65左右。
一、可遗传的变异
区
别
基因突变
基因重组
染色体变异
本质
基因突变是指基因结构的改变，包括DNA的碱基对的____________（分子水平）
基因重组是指控制不同性状的基因重新组合
染色体的____和____发生变化，从而导致生物性状的变异（染色体水平）
发生
时间
__________________
____________
有丝分裂或减数分裂
结果
产生新的____，控制新的____
产生新的______，不产生新的基因
不产生新的基因，引起性状的变化
条件
外界环境条件的变化和内部因素的相互作用
有性生殖过程中进行________形成生殖细胞时
外界条件的剧变和内部因素的相互作用（低温或秋水仙素处理）
意义
生物____的根本来源，是生物进化的原材料
生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因
利用单倍体育种和多倍体育种可选育出__________的新品种
发生
可能
突变频率______，但普遍存在
有性生殖中非常普遍
利用个别染色体的增加或减少，还可进行____________研究和实施__________的研究，有针对性地选育动植物新品种
镜检
光镜下均________，可根据是否有新性状或新性状组合确定
光镜下______
联系
都能产生______的变异、是生物可遗传变异的来源，是生物进化的原材料
思维拓展
1．基因突变发生在个体发育的各个时期，基因重组只发生在有性生殖配子形成的过程中。
2．基因突变是对某一基因而言；基因重组只有两对或两对以上的基因才会发生。
3．基因突变频率高低：
生殖细胞>体细胞；分裂旺盛的细胞>停止分裂的细胞。
探究示例1
（2011·南京调研）下列有关变异的说法正确的是（ ）
A．染色体中DNA的一个碱基对缺失属于染色体结构变异
B．染色体变异、基因突变均可以用光学显微镜直接观察
C．同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组
D．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促进染色单体分离使染色体加倍
听课记录：
二、变异与育种的比较
名称
原理
方法
优点
缺点
应用
基因及基因型变化
杂交
育种
________
培育纯合子品种：
杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过____至不发生性状分离为止
使分散在____物种不同品种中的多个优良性状集中于____个体上
①育种时间一般比较______；②局限于__________的个体；③需及时发现优良品种
用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦
不产生__________，产生新______
培育杂合子品种：
一般是选取纯合子双亲
子一代
年年制种
杂交水稻、杂交玉米等
诱变育种
________
①物理：
紫外线、X或γ射线、微重力、激光等处理，再筛选；②化学：
亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再选择
提高________频率，____育种进程，大幅度改良某些性状
盲目性大，有利变异少，工作量大，需要大量的筛选材料
高产青霉菌
产生______、新基因型
单倍体育种
________
①先进行__________，培养出单倍体植株；②将单倍体幼苗经一定浓度的________处理获得______；③从中选择优良植株
明显________育种年限，子代均为______，加速育种进程
技术复杂
用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦
重组基因的快速纯合
多倍体育种
__________
用一定浓度的秋水仙素处理________________
操作简单，能较快获得所需品种
所获品种发育____，结实率____，一般只适用于植物
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
基因数目加倍
基因工程育种
________
提取目的基因→目的基因与______结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体
①目的性____，育种周期____；②克服了远缘杂交不亲和的障碍
技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机
转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉
外源基因的增加
思维拓展 育种方式的应用指导
（1）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。
（2）有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。
（3）若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。
（4）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。
（5）若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。
探究示例2
（2011·广东六校第二次联考）下图中，甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑧表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是（ ）
A．①→②过程简便，但培育周期长
B．②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期
C．③过程常用的方法是花药离体培养
D．⑤与⑧过程的育种原理不相同
听课记录：
变式训练
下图是五种不同的育种方法图解，请据图回答：
（1）上述________过程（填写字母）所利用的原理为生物的进化提供了最初的原材料。
（2）G过程所利用的原理是________，H和I过程分别表示________________和________________________。
（3）上述育种过程中，哪两个过程所使用的方法相同？
________（填写字母），具体使用的方法有__________________________________（至少回答两个），其作用机理是________________________________________________________________________。
（4）上述A～I过程中，哪些过程作用前后没有改变作用对象的基因型？
________。
（填写字母）
三、人类遗传病的比较
遗传特点
病因分析
诊断方法
单基因遗传病
常染色体
显性遗传病
①男女患病几率____；②____遗传
都遵循
孟德尔
遗传规律
________
________、
产前诊断
（基因诊断）、
性别检测、
（伴性遗传病）
常染色体
隐性遗传病
①男女患病几率相等；②____遗传
伴X染色体
显性遗传病
①____患者多于____患者；②父亲患病，则女儿一定____，母亲正常，儿子一定____；③连续遗传
伴X染色体
隐性遗传病
①__患者多于__患者；②母亲患病，则儿子一定____，父亲正常，则女儿一定____；③________遗传
伴Y染色体
遗传病
代代相传，且患者____男性，____女性
多基因遗传病
①家族聚集现象；②易受____影响
一般____
孟德尔
遗传规律
可由
基因
突变
产生
遗传咨询、
基因检测
染色体异常
遗传病
染色体结构
异常遗传病
______孟德尔遗传规律
染色体
片段的
____、____、____、____
产前诊断
（染色体数目、
结构检测）
染色体____
异常遗传病
减数分裂
过程中染色体
异常分离
思维拓展 当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况的概率如表：
序号
类型
计算公式
1
患甲病的概率为m
则非甲病概率为1－m
2
患乙病的概率为n
则非乙病概率为1－n
3
只患甲病的概率
m－mn
4
只患乙病的概率
n－mn
5
同患两种病的概率
mn
6
只患一种病的概率
m＋n－2mn或m（1－n）＋n（1－m）
7
不患病概率
（1－m）（1－n）
8
患病概率
m＋n－mn或1－不患病率
探究示例3
一个正常的女人与一个并指（Bb）的男人结婚，他们生了一个白化病且手指正常的孩子（两种病都与性别无关）。
求：
（1）其再生一个孩子只出现并指的可能性是________。
（2）只患白化病的可能性是________。
（3）生一个既白化又并指的男孩的概率是________。
（4）后代中只患一种病的可能性是________。
（5）后代中患病的可能性是________。
听课记录：
四、共同进化与生物多样性的形成填空
1．共同进化
（1）概念：
不同物种之间、生物与________之间在相互影响中不断________和________。
（2）生物与环境的共同进化（原因）
生物的不同物种之间、生物与无机环境之间
共同进化，如猎豹和斑马。
①不同物种之间的影响既包括种间互助，又包括种间斗争。
②无机环境的选择作用可________改变种群的基因频率，导致生物朝着________方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
（3）结果：
共同进化形成生物________。
2．生物多样性的形成
（1）内容：
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
生物多样性各层次之间的关系
（2）形成原因：
生物的共同进化。
（3）研究生物进化历程的主要依据：
化石。
（4）生物进化的大致过程：
简单→复杂；水生→____；低等→____。
探究示例4
（2011·重庆卷，4）2008年，在重庆武隆某地下洞穴的水体中发现了一种数量少、眼睛退化的“盲鱼”。
下列有关叙述，正确的是（ ）
A．盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果
B．种群密度是限制盲鱼种群增长的关键生态因素
C．洞内水体中溶解氧的增加将提高盲鱼种群的K值
D．盲鱼作为进化研究的材料体现生物多样性间接使用价值
听课记录：
1．下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变化，对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的是（不考虑终止密码子）（ ）
—ATGGGCCTGCTGA……GAGTTCTAA—
1 4 7 10 13 100 103106
A．第6位的C被替换为T
B．第9位与第10位之间插入1个T
C．第100、101、102位被替换为TTT
D．第103至105位被替换为1个T
2．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（ ）
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和运载体
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
3．利用多倍体育种获得无子西瓜和用生长素处理获得无子番茄，下列有关叙述不正确的是（多选）（ ）
A．无子西瓜属于单倍体植株
B．三倍体西瓜无子的变异属于不能遗传的变异
C．生长素处理获得番茄无子的变异属于不能遗传的变异
D．无子番茄植株扦插后长出的植株仍结无子果实
4．科学研究发现，P53基因是一种遏制细胞癌变的基因。
科学家发现几乎所有的癌细胞中都有P53基因异常的现象。
现在通过动物病毒转导的方法将正常P53基因转入到癌细胞中，发现能引起癌细胞产生“自杀现象”。
对于该基因疗法，从变异的角度分析属于（ ）
A．基因突变B．基因重组
C．染色体结构变异D．染色体数目变异
5．（2011·扬州模拟）
某生物基因型为AaBb，经减数分裂能产生四种数量相等的配子。
如图为其体内的某个细胞，则（ ）
A．若图中基因位点1的基因为A，而位点2和4为B与b，则该细胞有可能发生了交叉互换
B．该图表示时期有4个染色体组
C．该状态下的细胞发生了基因重组
D．该细胞中位点2与4所在染色体为同源染色体，位点2与4上的基因遵循分离定律
6．（2011·镇江质检）如图为某家庭的遗传系谱图，Ⅱ5为单基因遗传病患者，据图分析，下列叙述合理的是（多选）（ ）
A．患病男孩的父亲不一定是该致病基因的携带者
B．若Ⅰ2携带致病基因，则Ⅰ1、Ⅰ2再生一个患病男孩的概率为1/8
C．Ⅱ5可能是白化病患者或色盲患者
D．Ⅱ3是携带者的概率为0
7．（2010·宿迁模拟）下列有关生物进化的描述正确的是（ ）
A．基因突变的方向和环境之间有明确的因果关系
B．自然选择的实质是选择种群的有利基因，也决定新基因的产生
C．隔离是新物种形成的必要条件，隔离包括地理隔离和生殖隔离
D．共同进化指生物与无机环境之间的进化，不包括生物多样性的形成
8．（2010·江苏卷，12）根据现代生物进化理论，下列观点中正确的是（ ）
A．人工培育的新物种只能生活在人工环境中
B．生物进化的方向与基因突变的方向一致
C．冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害
D．受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代
9．一个随机交配的足够大的种群中，某一相对性状中显性性状表现型的频率是0.36，则（ ）
A．显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
B．随机交配将会导致种群基因频率改变
C．该种群繁殖一代后，杂合子的基因型频率为0.32
D．若该种群基因库中的基因频率发生变化，说明一定会形成新物种
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
10.玉米是高产的主要粮食作物，为了提高玉米的产量，在农业生产中玉米使用的都是杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。
请回答下列有关问题：
（1）玉米从种子发芽到新种子成熟，整个过程需90～150天，玉米是一种雌雄同株的植物，其顶部开雄花，下部开雌花，是遗传学研究的良好材料。
玉米是遗传学研究的良好材料，其理由包括（写出两条）：
第一，___________________________________________________________________；
第二，____________________________________________________________________。
（2）现有长果穗（A）白粒（b）和短果穗（a）黄粒（B）两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（AaBb）杂交种玉米的目的，请你以遗传图解并简要说明的形式，设计出你的育种方案。
专题学案32 变异、育种与进化归纳拓展与集训
课堂活动区
一、增添、缺失或替换 数目 结构 减Ⅰ或有丝分裂间期
减Ⅰ前、后期 基因 性状 基因型 减数分裂 变异 优质、高产 低 基因定位 染色体工程 无法检出 可检出 可遗传
探究示例1 C [染色体中DNA的一个碱基对缺失属于基因突变；基因突变在光学显微镜下观察不到；秋水仙素诱导多倍体形成的原因是抑制了纺锤体的形成。
]
二、基因重组 自交 同一 同一 长 同种或亲缘关系较近 新基因 基因型 基因突变 变异 加快 新基因 染色体变异 花药离体培养 秋水仙素 纯合子 缩短 纯合子 染色体变异 萌发的种子或幼苗 延迟 低 基因重组 运载体 强 短
探究示例2 B [①→②过程是杂交育种，过程简便但培育周期长。
②是雌雄配子受精后发育而成；⑦是多倍体育种，发生于有丝分裂的分裂期，B错误。
③过程常用的方法是花药离体培养获得单倍体植株。
⑤是诱变育种，a突变为A；⑧过程是基因工程，细胞中导入了C基因，二者育种原理不相同。
]
变式训练
（1）E
（2）基因重组 脱分化（或去分化） 再分化 （3）C、F 低温处理或秋水仙素处理 抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数目加倍（其他合理答案亦可） （4）H、I
解析
（1）突变和基因重组为生物的进化提供了原材料，但提供最初的原材料的是基因突变，因此是E过程。
（2）G过程为转基因技术，其原理属于基因重组。
得到的含外源基因的植物细胞还需经植物组织培养形成新个体，植物组织培养包括脱分化和再分化两个过程。
（3）C和F过程的处理都能使染色体数目加倍，可以用相同的方法，如低温处理或秋水仙素处理等，它们的作用机理相同，即在细胞分裂的过程中，抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数目加倍。
（4）H和I过程为有丝分裂，产生的子细胞中染色体不变，染色体上的基因也不改变。
三、相等 连续 隔代 女 男 患病 正常 男 女 患病 正常 隔代交叉 只有 没有 基因突变 遗传咨询 环境 不遵循 数目 不遵循 缺失 重复 倒位 易位
探究示例3
（1）3/8
（2）1/8 （3）1/16 （4）1/2 （5）5/8
解析 由题意可知，孩子基因型为aabb，则夫妇基因型应分别为：
AaBb、Aabb，孩子中并指概率为1/2，白化病概率应为1/4。
（1）再生一个孩子只患并指的可能性为：
并指概率－并指又白化概率＝1/2－1/2×1/4＝3/8。
（2）只患白化病的概率为：
白化病概率－白化又并指概率＝1/4－1/2×1/4＝1/8。
（3）生一个两病皆患的男孩的概率：
1/2×1/4×1/2＝1/16。
（4）只患一种病＝只患白化和只患并指的和＝3/8＋1/8＝1/2。
（5）患病的可能性为：
全部概率之和－正常的概率＝1－1/2×3/4＝5/8。
也可理解为：
只患白化＋只患并指＋既白化又并指＝1/8＋3/8＋1/8＝5/8。
四、1.
（1）无机环境 进化 发展
（2）②定向 一定
（3）多样性 2.
（1）基因的多样性 根本原因 直接原因 生态系统多样性 （4）陆生 高等
探究示例4 C [盲鱼眼睛退化是黑暗环境定向选择的结果，A项错误；因题干中已说明该盲鱼的数量较少，所以种群密度并不是限制盲鱼种群增长的关键生态因素，B项错误；盲鱼作为进化研究的材料体现其直接价值，生物多样性的间接价值是指其生态功能，D项错误；环境容纳量会随着环境的改变而改变，盲鱼是需氧型生物，水体中溶解氧的增加会增加种群的环境容纳量，C项正确。
]
课后练习区
1．B
2．C [基因操作的工具酶是限制酶、DNA连接酶，运载体是基因的运载工具，不是工具酶。
每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列。
目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。
选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。
]
3．ABD [无子西瓜属于多倍体植株；三倍体西瓜无子的变异是由于染色体变异引起的，属于可遗传变异；无子番茄是利用生长素促进子房发育成果实而获得的，遗传物质未变，扦插后长出的植株不会结无子果实。
]
拓展提升 育种图解的识别
下列图解中集中了多种育种方式，如何识别呢？
（1）首先要识别图解中字母表示的各种处理方法：
A—杂交，D—自交，B—花药离体培养，C—秋水仙素处理，E—诱变处理，F—秋水仙素处理，G—转基因技术，H—脱分化，I—再分化，J—包裹人工种皮。
这是识别各种育种方式的主要依据。
（2）根据以下分析，可以判断：
“亲本
新品种”为杂交育种，“亲本
新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗
新品种”为诱变育种，“种子或幼苗
新品种”为多倍体育种，“植物细胞
新细胞
愈伤组织
胚状体
人工种子―→新品种”为基因工程育种。
4．B [基因工程中的转基因技术引起的变异属于基因重组。
]
易错警示 基因突变、基因重组和染色体变异的相关问题
（1）关于“互换”问题。
同源染色体上非姐妹染色单体间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的交叉互换，属于染色体结构变异中的易位。
（2）关于“缺失”问题。
DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。
（3）关于变异的水平问题。
基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。
（4）关于变异的“质”和“量”问题。
基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。
5．B [由题干信息可判断该生物为二倍体，图示细胞处于有丝分裂后期。
位点2和4所在的染色体是姐妹染色单体分开后形成的，正常情况下其基因组成是相同的，其上的基因不遵循分离定律。
位点2和4为B与b，最可能的原因是发生了基因突变。
一般认为有丝分裂过程中不发生交叉互换、基因重组。
]
6．ABCD [该病属于隐性遗传病，致病基因可能在常染色体上，也可能在X染色体上，即Ⅱ5可能是白化病患者或色盲患者，故患病男孩的父亲不一定携带致病基因。
若Ⅰ2携带致病基因，则该病为常染色体隐性遗传，Ⅰ1、Ⅰ2均为杂合子，他们再生一个患病男孩的概率为1/4×1/2＝1/8。
该病若为常染色体隐性基因控制，则Ⅱ3是携带者的概率为2/3。
该病若为X染色体隐性基因控制，则Ⅱ3是携带者的概率为0。
]
7．C [基因突变不受环境控制，环境只是对生物不同的变异类型进行选择，保留种群中有利的变异类型，自然选择决定着生物进化的方向。
隔离是新物种形成的必要条件，隔离包括地理隔离和生殖隔离。
共同进化指生物与生物、生物与无机环境相互作用共同进化，包括生物多样性的形成。
]
8．D [本题考查现代生物进化理论的应用。
人工培育的新品种要看具体情况，有的也可以生活在野外中如杂交水稻等。
基因突变是不定向的，生物进化的方向取决于自然选择的方向。
冬季来临时，植物体内可溶性糖含量增加，增大了细胞内溶液的浓度，降低了凝固点，有利于适应寒冷环境，而不是为了适应寒冷环境。
农药处理后选择了具有抗药性的个体，淘汰了没有抗药性的个体，因此抗药性强的个体生存下来并繁殖产生子代的机会大大增加。
]
9．C [因为显性性状表现型频率是0.36，所以隐性性状表现型频率是0.64，即隐性性状基因型aa频率为0.64，则a基因频率为0.8，则A基因频率为0.2，该种群繁殖一代后，杂合子的基因型频率＝2×0.8×0.2＝0.32；引起种群基因频率改变的因素有：
基因突变、基因重组、自然选择、迁移、遗传漂变等，种群基因频率改变说明生物发生了进化，但不一定形成新物种，新物种形成的标志是产生生殖隔离。
]
10．
（1）生长期较短，繁殖速度快 产生的子代多，统计更准确 具有容易区分的相对性状（任选两项，其他合理答案也可）
（2）如下，方案一：
方案二：
方案三：
规律总结 有关育种方面的几点规律
（1）选亲本要求：
亲本的表现型不能出现要培育品种的表现型
例：
培育绿色圆粒豌豆，亲本（纯合子）只能选黄圆×绿皱；若要培育黄圆品种，则亲本（纯合子）只能选黄皱×绿圆。
（2）F2筛选要求：
只能筛选表现型，不能选肉眼看不到的基因型。
（3）
（4）育种方法——按要
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