(浙江选考)2020版高考生物新导学大一轮复习第19讲生物变异的来源与应用(含解析)讲义.docx
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1、1第 19讲 生物变异的来源与应用考纲要求 1.基因重组(a)。2.基因突变(b)。3.染色体畸变(a)。4.杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种(a)。5.杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用(b)。6.转基因技术(a)。7.生物变异在生产上的应用(c)。8.转基因生物和转基因食品的安全性(b)。考点一 生物变异的来源1.变异的类型(1)不遗传的变异:环境因素引起的变异,遗传物质没有改变,不能遗传给后代。(2)可遗传的变异:遗传物质改变所引起的变异。(3)可遗传的变异来源:基因重组、基因突变、染色体畸变。2.基因重组3.基因突变提醒 分析基因突变未引起生物性状改变的原因(1)从密码子与
2、氨基酸的对应关系分析:密码子具有简并性,不同的密码子有可能翻译出相同的氨基酸。(2)从基因型与表现型的关系分析:由纯合子中的显性基因突变成杂合子中的隐性基因。4.染色体畸变(1)染色体结构变异2(2)染色体数目变异概念:生物细胞中染色体数目的增加或减少。类型a.整倍体变异:体细胞的染色体数目以染色体组的形式成倍增加或减少。b.非整倍体变异:体细胞中个别染色体的增加或减少。基本概念a.染色体组:一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组,其中包含了该种生物的一整套遗传物质。b.单倍体:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。c.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。
3、d.多倍体:由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。提醒 “三体”“三倍体”三体是二倍体(含两个染色体组),只是其中某形态的染色体多出了一条,其余染色体均为两两相同;三倍体则是指由受精卵发育而来的体细胞中含三个染色体组的个体,其每种形态的染色体为“三三相同” 。(1)基因重组是有性生殖生物发生变异的重要来源( )(2)下面两图均表示发生了基因重组( )(3)基因突变是生物变异的根本来源,是所有生物都可发生的变异类型( )(4)发生在体细胞中的基因突变一般不能传给后代,因此属于不可遗传的变异( )(5)染色体畸变只发生在减数分裂过程中( )(6)非同源染色体之间的片段互换并没
4、有导致细胞内基因种类和数目的改变,所以生物的性状也保持不变( )(7)单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组( )3下列是细胞分裂示意图,回答下列问题:(1)如果图甲是有丝分裂后期图像,两条子染色体上的两个基因不同,则为基因突变的结果。(2)如果图乙是减数第二次分裂后期图像,两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同,则为基因突变的结果。(3)如果图丙是减数第二次分裂后期图像,两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同,则为交叉互换(基因重组)的结果。1.基因突变的原因与结果分析2.基因突变对性状的影响(1)基因突变对蛋白质的影响碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响替换 小除非终止密码提前出现,否
5、则只改变 1个氨基酸或不改变氨基酸序列增加 大 不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列缺失 大 不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列4(2)基因突变不一定导致生物性状改变的原因突变可能发生在非编码蛋白质的脱氧核苷酸序列中。基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。基因突变若为隐性突变,如 AAAa,不会导致性状的改变。3.染色体结构变异及其与基因突变、交叉互换的区别项目 缺失 重复 倒位 易位图解联会图像结果染色体结构变异的机理是染色体上某一片段断裂后,发生了缺失或错误的连接,使位于染色体上的基因数目和排列顺序发生改变,进而改变生物的性状,其对生物体一般是不利的;在光
6、学显微镜下可见,可进一步通过分析染色体组型来区别类型(1)染色体结构变异中的缺失是指染色体片段的丢失,从而引起片段上多个基因也随之丢失;而基因突变中的缺失是指基因中少数碱基对的丢失,从而引起基因结构的改变。换言之,前者的发生将导致整个基因的丢失,基因数量减少;后者的发生将导致某基因变成其等位基因,基因数量不变。(2)染色体结构变异中的易位发生在非同源染色体之间,基因在染色体上的排列顺序发生改变;而基因重组中的交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间,基因的数目和排列顺序没有改变。(3)基因突变、基因重组和染色体结构变异都能导致 DNA分子结构的改变,但能改变基因的“质”的仅是基因突变。命题
7、点一 基因重组1.下列有关基因重组的叙述中,正确的是( )A.基因型为 Aa的个体自交,因基因重组而导致子代性状分离B.基因 A因替换、增加或缺失部分碱基而形成它的等位基因 a,这属于基因重组C.造成同卵双生姐妹间性状差异的主要原因是基因重组D.YyRr自交后代出现不同于亲本的新类型过程中发生了基因重组5答案 D解析 基因型为 Aa的个体自交,因基因分离而导致子代性状分离,这里只涉及一对等位基因,不会发生基因重组,A 错误;基因 A因替换、增加或缺失部分碱基而形成它的等位基因a,这属于基因突变,B 错误;造成同卵双生姐妹间性状差异的主要原因是环境因素,C 错误;YyRr自交后代出现不同于亲本的
8、新类型过程中发生了基因重组,D 正确。2.某植株的一条染色体发生缺失畸变,含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(如图)。若以该植株为父本,测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是( )A.减数分裂时姐妹染色单体 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答案 D解析 从题中信息可知,突变植株为父本,其减数分裂产生的雄配子为 和 ,其中 不育。正常情况下,测交后代的表现型应都为白色性状,而题中已知测交后代
9、中部分为红色性状,说明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数第一次分裂过程中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。基因重组类型比较重组类型同源染色体上非等位基因的重组非同源染色体上非等位基因间的重组DNA分子重组技术发生时间减数第一次分裂四分体时期 减数第一次分裂后期在体外将目的基因与载体重组后导入细胞内,并与细胞内基因重组发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换导致姐妹染色单体上的基因重新组合非同源染色体自由组合导致非同源染色体上非等位基因间的重组目的基因经载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组命题点二 基因突变3
10、.(2019宁波模拟)编码酶 a的基因中某个碱基被替换时,表达产物将变成酶 b。如图显示6了与酶 a相比,酶 b可能出现的四种情况,下列叙述正确的是( )A.情况 1一定是因为氨基酸序列没有变化B.情况 2可能是因为肽链的空间结构发生变化C.情况 3可能是因为突变导致终止密码子位置后移D.由情况 3和情况 4可以得出肽链越长活性越高答案 B解析 密码子具有简并性,所以基因中某个碱基被替换后形成的密码子决定的氨基酸并不一定改变,情况 1中酶活性不变且氨基酸数目不变,可能是因为氨基酸序列没有变化,也可能是氨基酸序列虽然改变但不影响酶的活性,A 错误;情况 2中酶活性降低,但氨基酸数目没有改变,可能
11、是因为肽链的空间结构发生变化,B 正确;情况 3中酶活性降低且氨基酸数目减少,可能是因为突变导致了终止密码子的位置前移,C 错误;由情况 2、3、4 可知,并不是肽链越长活性越高,D 错误。4.下图是某基因型为 AABb的生物(2n4)细胞分裂示意图。下列叙述正确的是( )A.图甲中细胞正在进行减数第二次分裂B.图甲所示分裂过程中可能发生基因重组C.图乙中和上相应位点的基因 A、a 一定是基因突变造成的D.图乙细胞中染色体、染色单体和核 DNA数量之比为 112答案 C解析 该生物(2n4)体细胞含有 4条染色体,图甲中细胞每一极均有 4条染色体,应为有丝分裂后期,A 项错误;有丝分裂过程中不
12、会发生基因重组,B 项错误;该生物体细胞中不含有 a基因,图乙中姐妹染色单体和上相应位点的基因 A、a 一定是基因突变造成的,C项正确;图乙细胞中染色体、染色单体和核 DNA数量之比为 122,D 项错误。7“对比法”判断姐妹染色单体上等位基因的来源(1)根据细胞分裂方式如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,则为基因突变的结果,如图甲。如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,可能发生了基因突变或交叉互换,如图乙。(2)根据变异前体细胞的基因型(适用减数分裂)如果亲代基因型为 AA或 aa,则引起姐妹染色单体上 A与 a不同的原因是基因突变。如果亲代基因型为 Aa,则引起姐妹染色单体上
13、 A与 a不同的原因是基因突变或交叉互换。命题点三 染色体组与生物倍性的判断5.下列关于如图所示细胞中所含的染色体的叙述,正确的是( )A.图 a含有 2个染色体组,图 b含有 3个染色体组B.如果图 b表示体细胞,则图 b代表的生物一定是三倍体C.如果图 c代表由受精卵发育成的生物的体细胞,则该生物一定是二倍体D.图 d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的,是单倍体答案 C解析 分析细胞中的染色体形态可知,图 a含有 4个染色体组,图 b含有 3个染色体组,A错误;如果图 b代表的生物是由配子发育而成的,则图 b代表的生物是单倍体,如果图 b代表的生物是由受精卵发育而成的,则图 b代表的生物是
14、三倍体,B 错误;图 c含有 2个染色体组,若图 c是由受精卵发育而成的,则该细胞所代表的生物一定是二倍体,C 正确;图 d只含 1个染色体组,一定是单倍体,可能是由雄性配子或雌性配子发育而成的,D 错误。6.如图为某高等动物的一组细胞分裂图像,下列分析判断正确的是( )8A.丙产生的子细胞的基因型为 AB和 abB.甲、乙、丙三个细胞中均含有两个染色体组C.甲细胞形成乙细胞过程中产生的基因突变通常能遗传到子代个体中D.丙细胞产生子细胞的过程中发生了非等位基因自由组合答案 B解析 根据甲中染色体上的基因分布情况可知,丙产生的子细胞的基因型只有 AB一种,A错误;甲、乙、丙三个细胞中均含有两个染
15、色体组,B 正确;甲乙表示有丝分裂,属于体细胞的增殖过程,而体细胞突变一般不遗传给子代,C 错误;非等位基因的自由组合发生在减数第一次分裂过程中,丙细胞处于减数第二次分裂后期,其产生子细胞的过程中不发生非等位基因自由组合,D 错误。染色体组数及单倍体、二倍体和多倍体的判断(1)染色体组数的判断方法根据染色体形态判断:细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。下图所示的细胞中所含的染色体组数分别是:a 为 3个,b 为 2个,c 为 1个。根据基因型判断:控制同一性状的基因出现几次,就含有几个染色体组每个染色体组内不含等位基因或相同基因。下图所示的细胞中,它们所含的染色体组数分别是:a
16、为 4个,b为 2个,c 为 3个,d 为 1个。(2)根据染色体数与形态数的比值判断:染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少,每种形态染色体有几条,即含有几个染色体组,如玉米的体细胞中共有 20条染色体,10 种形态,则玉米含有 2个染色体组。(3)“二看法”判断单倍体、二倍体与多倍体命题点四 染色体畸变7.(2018温州期末)下列有关染色体畸变的叙述,正确的是( )A.整倍体变异必然导致基因数量的增加B.易位发生在同源染色体之间或非同源染色体之间9C.缺失是由于基因内少数或个别碱基对的丢失D.染色体结构变异导致了染色体上基因数目和排列顺序的变化答案 D解析 整倍体变异必然导致基
17、因数量的增加或减少,A 错误;易位只能发生在非同源染色体之间,B 错误;基因内少数或个别碱基对的丢失属于基因突变,C 错误;染色体结构变异导致了染色体上基因数目和排序的变化,D 正确。8.下图分别表示不同的变异,下列有关分析正确的是( )A.都表示易位,发生在减数第一次分裂前期B.四种变异都属于可遗传变异类型C.一定是由于染色体结构变异中的重复导致的D.表示染色体结构变异中的缺失答案 B解析 表示交叉互换(导致基因重组),发生在减数第一次分裂的四分体时期;表示易位,不一定发生在减数第一次分裂前期,A 错误;属于基因重组,属于染色体畸变,属于基因突变,它们都属于可遗传的变异,B 正确;中的变异属
18、于染色体结构变异中的缺失或重复,C 错误;中的变异属于基因突变,D 错误。考点二 生物变异在生产上的应用1.杂交育种(1)含义:有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起,培育出更优良的新品种的方法。一般可以通过杂交、选择、纯合化等手段培养出新品种。(2)育种原理:基因重组。(3)方法:杂交自交选种自交。2.诱变育种(1)含义:利用物理、化学因素诱导生物发生变异,并从变异后代中选育新品种的过程。(2)育种原理:基因突变和染色体畸变。(3)方法:辐射诱变、化学诱变。(4)特点诱发突变可明显提高基因的突变率和染色体的畸变率,即可提高突变频率。10能在较短时间内有效改良生物品种的某些性状。改良作物
19、品质,增强抗逆性。3.单倍体育种(1)含义:利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。(2)原理:染色体数目变异。(3)优点Error!(4)单倍体育种程序用常规方法获得杂种 F1F 1花药离体培养形成愈伤组织,并诱导其分化成幼苗用秋水仙素处理幼苗,获得可育的纯合植株。4.多倍体育种(1)方法:用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗等,使染色体加倍。(2)诱导剂作用机理:抑制细胞分裂时纺锤体的形成,因此染色体虽已复制,但不能分离,最终导致染色体数目加倍。(3)实例:三倍体无籽西瓜的培育5.转基因技术(1)含义:指利用分子生物学和基因工程的手段,将某种生物的基因(外源基因)转移到其他
20、生物物种中,使其出现原物种不具有的新性状的技术。(2)原理:基因重组。(3)过程:用人工方法将目的基因导入受体细胞目的基因整合到受体细胞的染色体上目的基因在受体细胞内得以表达,并能稳定遗传。(4)特点:定向改变生物性状。(1)依据基因重组原理,采用的育种方法可有杂交育种和转基因育种( )(2)Aa自交,因基因重组导致子代发生性状分离( )(3)单倍体育种的目的是获得单倍体植株( )(4)单倍体育种过程中常用秋水仙素对单倍体的幼苗或萌发的种子进行处理以诱导染色体加倍( )(5)多倍体植物器官大,细胞也大,营养物质含量较高,因此在生产上有较高的利用价值( 11 )(6)单倍体育种和多倍体育种都要用
21、到植物的组织培养技术( )(7)转基因育种是一种定向的育种方法( )图中甲、乙表示水稻两个品种,A、a 和 B、b 分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因,表示培育水稻新品种的过程,请分析:(1)图中哪种途径为单倍体育种?其为什么能缩短育种年限?提示 图中过程表示单倍体育种。采用花药离体培养获得的单倍体植株,经人工诱导染色体加倍后,植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的,自交后代不会发生性状分离,因此缩短了育种年限。(2)的育种原理分别是什么?提示 的育种原理为基因突变,的育种原理为染色体畸变。(3)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是哪个过程?提示 图中最简便的育种途径为过程所
22、示的杂交育种,但育种周期较长;最难以达到目标的育种途径为过程。(4)杂交育种选育从 F2开始的原因是什么?其实践过程中一定需要连续自交吗?为什么?提示 因为从 F2开始发生性状分离。不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要在 F2出现该性状个体即可。(5)原核生物常选哪种育种方式,为什么?提示 诱变育种。原核生物无减数分裂,不能进行杂交育种,所以一般选诱变育种。1.育种的类型、原理及优缺点比较名称 原理 优点 缺点杂交育种 基因重组操作简单;使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上,即“集优”育种时间长;局限于同一
23、种或亲缘关系较近的个体12诱变育种基因突变或染色体畸变提高变异频率,加快育种进程;大幅度改良某些性状有利变异少,需处理大量实验材料(有很大盲目性)单倍体育种染色体数目变异明显缩短育种年限;能排除显隐性干扰,提高效率技术复杂且需与杂交育种配合多倍体育种染色体数目变异操作简单,能较快获得所需品种所获品种发育延迟,结实率低,一般只适用于植物基因工程育种基因重组能定向地改变生物的遗传性状;目的性强;育种周期短;克服了远缘杂交不亲和的障碍技术复杂;安全性问题多2.育种实验设计举例(1)利用杂交育种培育宽叶抗病植株(2)利用单倍体育种培育宽叶抗病植株13(3)利用多倍体育种培育无籽西瓜命题点一 育种方法及
24、实例1.(2018浙江超级全能生联考)太空育种是集航天技术、生物技术和农业育种技术于一体的育种新途径,它是利用强辐射、微重力和高真空等太空综合环境因素诱发植物种子发生变异的。这种育种方式属于( )A.诱变育种 B.杂交育种C.多倍体育种 D.基因工程育种答案 A解析 在强辐射、微重力和高真空等太空综合环境因素诱发下,DNA 分子容易发生碱基对的缺失、增加或替换,从而导致基因结构的改变,这种变异属于基因突变。2.(2019浙江五校联考)下列关于育种的叙述,正确的是( )A.杂交育种一般通过杂交、选择、纯合化等手段培养新品种B.紫外线照射能增加 DNA分子上的碱基发生变化的概率导致染色体畸变C.诱
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