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第三单元生物的变异、育种和进化第一讲生物变异的来源知识点一生物变异的原因一是环境条件的改变引起的，不涉及遗传物质的变化，其变异只限当代表现型的改变，属变异。二是在强烈的物理、化学因素影响下发生的和。三是有性生殖过程中形成配子时，由于非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换而引起的。后两种属的变异。不遗传基因突变染色体畸变基因重组可遗传知识点二基因突变1．基因突变的机理(以镰刀型细胞贫血症为例)2．基因基因突变的类型(1)形态突变：主要影响生物的。形态结构(2)生化突变：影响生物的过程。代谢(3)致死突变：导致个体活力下降或。死亡3．突变的实质和特点(1)实质：碱基对的、缺失或。增加替换(2)①：在生物界中普遍存在②可逆性：基因可以突变为隐性基因，而基因也可以突变为显性基因③稀有性：突变很低④多方向性：可以产生一个以上的基因⑤有害性：一般是有害的，少数有利普遍性显性隐性频率等位突变性状特点4．连线表示诱发基因突变的因素5．基因突变在进化中的意义基因突变是产生的途径，是生物变异的来源，对生物进化、选育新品种具有重要意义。新基因根本知识点三基因重组基因重组的类型及归纳重组类型同源染色体上____________的重组非同源染色体上_________________间的自由组合DNA分子重组技术(转基因技术)发生时间减数第一次分裂________时期减数第一次分裂____人为条件下体外进行发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间________导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开，________分离，非同源染色体________，导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合__________经载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组非等位基因等位非等基因四分体后期交叉互换等位基因自由组合目的基因非图像示意结果产生，导致出现新基因型重组性状知识点四染色体畸变1．染色体结构变异(1)上述4幅图解分别表示染色体结构变异的类型：①；②；③；④。缺失倒位重复易位(2)染色体结构变异对生物的影响：会使染色体上的发生改变，导致性状的变异。大多数是对生物体不利的，有的甚至导致。基因的数目或排列顺序生物体死亡②一个染色体组中各染色体的形态、结构和功能。2．染色体数目变异(1)染色体组：非同源染色体各不相同①一个染色体组是细胞中的一组。③一个染色体组中携带着控制生物生长发育的全部。遗传信息(2)染色体数目变异：①非整倍体变异：染色体增加或减少。个别②整倍体变异：以的形式成倍地增加或减少。染色体组a．整倍体：生物体细胞中的染色体数目是的整数倍的个体就称为整倍体。染色体组整倍体由配子发育而来，体细胞中含有一个染色体组的生物个体叫。如：雄蜂、雄蚁。由发育而来，体细胞中含有两个染色体组的生物个体叫。如：几乎全部，多数高等植物。由发育而来，体细胞中含有三个染色体组的生物个体叫三倍体。如：。体细胞中含有三个或三个以上染色体组的生物叫。一倍体受精卵动物受精卵无籽西瓜二倍体多倍体b．单倍体：是由配子发育而来，体细胞中含有染色体数目的个体。单倍体植株的特点是植株弱小，而且。本物种配子高度不育一、理解运用能力1．判断有关基因突变和基因重组叙述的正误。(1)A基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因(2011·海南卷T8A)()(2)人类镰刀型细胞贫血症发生的根本原因是基因突变(2008·上海卷T7A)()(3)非姐妹染色单体的交叉互换可引起基因重组(2008·宁夏卷T5B)()(4)放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向(2013·四川卷T5D)()(5)用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆(2013·大纲卷T5D)()√×√√√(1)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化(2011·海南卷T19C)()(2)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化(2011·海南卷T19D)()(3)低温可抑制染色体着丝点(粒)分裂，使子染色体不能分别移向两极(2010·福建卷T3A)()××√2．判断有关染色体变异叙述的正误。(4)多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会(2009·广东卷T7D)()×(5)秋水仙素通过促进着丝粒分裂，使染色体数目加倍(2014·四川卷T5A)()(6)X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体畸变(2014·江苏卷T13B)()(7)单倍体、一倍体均为整倍体，一倍体一定是单倍体，单倍体就是一倍体()××√3．(2014·江苏高考)下列关于染色体畸变的叙述，正确的是()A．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异B．染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力C．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响D．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型答案：D二、读图析图能力1．判断下图中发生的变异类型。甲为；乙为；丙图①为倒位；②为基因重组易位易位2．据雌雄果蝇染色体组图回答下列问题：(1)请写出果蝇一个染色体组的染色体组成。答案：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(2)若染色体Ⅱ中DNA分子某碱基对G/C缺失或染色体Ⅱ中某一片段缺失，它们分别属于哪种变异类型？答案：基因突变，染色体结构变异(缺失)。(3)若某一雌果蝇减数分裂形成的卵细胞染色体组成为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、X，这属于哪种变异类型？答案：染色体数目变异。[理清脉络]考点一基因突变与基因重组1．基因突变的分析2．基因重组的分析杂合子有性生殖减数分裂自由组合减Ⅰ后期交叉互换四分体期――→导致基因重组新基因型新表现型变异性多样性生物进化的原材料3．基因突变与基因重组的比较通过基因突变产生新基因，为基因重组提供了自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础联系杂交育种、转基因技术人工诱变育种应用生物变异的重要来源，有利于生物进化是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料意义产生新基因型，不产生新基因产生新基因(等位基因)，控制新性状结果进行有性生殖的真核生物和基因工程中的生物所有生物(包括病毒)适用范围减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期在细胞分裂的间期(S期)发生概率稍高，其他时期也能发生发生时间原有基因的重新组合基因分子结构发生改变变异本质基因重组基因突变项目[典例1](2012·江苏高考)某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(见下图)。如以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是()A．减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为BB．减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离C．减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合D．减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换[思维流程]――――→获取信息①缺失染色体的花粉不育――――→分析推理②缺失染色体上有红色显性基因③测交后代中有红色性状①缺失染色体上的红色显性基因转移到正常染色体上②基因的转移属交叉互换③交叉互换发生在减数第一次分裂前期[解析]从题中信息可知，突变植株为父本，减数分裂产生的雄配子为和，后者花粉不育。正常情况下，测交后代表现型应都为白色性状，而题中已知测交后代中部分为红色性状，推知父本减数分裂过程中产生了含B基因的可育花粉，而产生这种花粉最可能的原因是减Ⅰ前期同源染色体联会时非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，故D最符合题意。[答案]D1．基因突变并非必然导致生物性状改变(1)基因突变引起生物性状改变的影响：不影响缺失位置前，但影响缺失后的序列大缺失不影响插入位置前，但影响插入后的序列大增加只改变1个氨基酸或不改变小替换对氨基酸序列的影响影响范围碱基对(2)基因突变未引起生物性状改变的原因：①突变部位：基因突变发生在基因的非编码区。②密码子简并性：若基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多个密码子，若该改变了的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A→a，此时性状也不改变。2．基因突变不一定都产生等位基因不同生物的基因组组成不同，病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。3．基因突变不一定都能遗传给后代(1)基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。(2)如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。[针对练习]高考命题常从以下角度设置陷阱(1)已知基因突变的类型，推断生物性状改变的状况。(2)已知氨基酸的密码子和蛋白质中氨基酸的排列顺序，确定基因突变的类型。1．(2010·福建高考)下面为人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—T解析：根据图中1168位的甘氨酸的密码子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的，那么1169位的赖氨酸的密码子是AAG，因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG，由此可推知该基因发生的突变是②处碱基对A－T被替换为G－C。答案：B2．(2011·安徽高考)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病。但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接()A．插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变B．替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变C．造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D．诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代解析：131I不能插入DNA分子中，也不能替换DNA分子中的碱基；大剂量的放射性同位素131I会导致基因突变或染色体结构的变异。上皮细胞属于体细胞，发生基因突变后不会遗传给下一代。答案：C3．下列关于基因重组的说法不．正确的是()A．生物体进行有性生殖过程中控制不同性状基因的重新组合属于基因重组B．减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的交叉互换可导致基因重组C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组D．一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能解析：减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组；一般情况下，水稻花药内形成花粉为减数分裂，该过程中会发生基因重组，而根尖细胞不能进行减数分裂，故不会出现基因重组。答案：B由基因突变可联系的知识(1)联系细胞分裂：在细胞分裂间期，DNA复制时，DNA分子双链打开，脱氧核苷酸链极其不稳定，容易发生碱基对的变化。(2)联系细胞癌变：癌细胞就是正常细胞在致癌因素的作用下，发生基因突变所致。(3)联系生物育种：诱变育种就是利用基因突变的原理进行的。(4)联系生物进化：基因突变为生物进化提供原始材料。考点二通过对比分析，考查染色体畸变1．染色体组的组成特点由上图可知，要构成一个染色体组应具备以下几条：(1)一个染色体组中不含同源染色体。(2)一个染色体组中所含的染色体在形态、结构和功能上各不相同。(3)一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套遗传物质。2．单倍体、二倍体和多倍体的比较秋水仙素处理萌发的种子或幼苗秋水仙素处理单倍体幼苗花药离体培养人工诱导外界环境条件剧变正常的有性生殖单性生殖自然成因形成原因3个或3个以上21至多个染色体组受精卵配子发育来源多倍体二倍体单倍体项目果实、种子较大，营养物质含量丰富，生长发育延迟，结实率低正常可育植株弱小，高度不育特点形成过程多倍体二倍体单倍体项目有性生殖―――――――――→直接发育成个体孤雌生殖如雄蜂雄配子―――