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变异与进化
专题十一:
变异与进化(二轮复习资料)
城西中学周俊
●复习范围
本专题包括:
必修本第二册第六章《遗传和变异》的第四节、第五节,第七章《生物的进化》,及选修本免疫、基因工程和细胞工程部分内容。
●知识再思
○复习思考题
1.农田边缘的庄稼往往比中间的长得粗壮些,这是否属于生物的变异现象?
(是。
注意扣准变异概念)
2.基因重组、基因突变和染色体变异的共同特点是什么?
(产生的变异都可能遗传)
3.不同品种间杂交,通过对后代的选育可以获得新品种。
这类新品种是通过什么而产生的?
(基因重组)
4.可以遗传给子代的突变的基因通常是什么细胞的突变?
(生殖细胞)
5.利用单倍体培养新品种的育种方法具有的突出优点是什么?
人工获得多倍体常用而有效的方法是什么?
那它在诱导产生多倍体过程中的具体作用是什么?
(略)
6.已知陆地棉是由亚洲原产型棉和美洲野生的雷蒙德氏棉天然杂交产生的新种。
陆地棉这一新物种的形成必须经过什么过程?
(染色体加倍)
7.教材中有一例某种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60、和10个,即基因型比例分别为30%、60%、10%。
则可推算出A的基因频率P=60%,a的基因频率Q=40%。
有同学问如通过基因频率反推基因型比例,根据介绍的公式计算下来却发现与原题干不吻合,AA=P2=36%,Aa=2PQ=48%,aa=Q2=16%,为什么?
8.基因频率是指某种基因在某个种群基因库中的比例,对吗?
9.东北虎和华南虎是否是两个不同的物种?
10.现代生物进化理论与达尔文自然选择学说有何异同点?
各自认为进化的实质是什么?
11.请用箭线形式简要表示物种形成的过程。
○重点讲解
1.三种可遗传变异的比较
基因突变
基因重组
染色体变异
多倍体
单倍体
变异实质
基因分子结构发生改变,产生新的基因
控制不同性状的基因重新组合,产生新的基因型
染色体组成倍增加,产生新的基因型
染色体组成倍减少,产生新的基因型
产生过程
复制过程中,基因中脱氧核苷酸的增、减或改变
减数分裂中,非同源染色体上非等位基因的自由组合和等位基因的交换
染色体复制后,未形成两个子细胞
配子不经受精作用单独发育成个体
特点
发生频率低,有害变异多,是变异的主要来源
后代中重组产生的变异类型有一定比例关系
器官大,营养多,成熟迟,结实少
植株弱小,高度不孕
实例
镰刀型细胞贫血症
黄圆与绿皱豌豆杂交,后代产生黄皱与绿圆个体
普通小麦(六倍体)
雄蜂、单倍体玉米
注意:
基因突变和染色体变异的区别。
2.几种育种方法的比较
(1)区别
类型
原理
特点(优缺点)
实例
途径或方法
利用植物激素
生长素促进果实发育
果实的性状,果实细胞的基因型,染色体组数都与母本完全相同
获得无籽番茄。
利用人工合成的一定浓度的生长素溶液处理没有受粉的番茄花蕾
杂交育种
基因重组
使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上,即“集优”育种年限较长
培育矮秆抗锈病的小麦新品种
a.杂交→自交→选优→自交;
杂交→“杂种”(表现出杂种
人工诱变育种
基因突变
能提高变异的频率;
后代变异性状能较快稳定,加速育种进程;
能大幅度改良某些性状。
但有利个体不多,须大量处理供试材料。
太空辣椒的培育,青霉素高
产菌株的选育
先用物理方法(紫外线、X射线、γ射线、α射线、激光、微重力等)或化学方法(亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物,再选择符合要求的变异类型
多倍体育种
染色体变异(染色体组成倍增加)
培育出的植物器官大,产量高,营养成分丰富发育迟缓,结实率低。
三倍体无籽西瓜的培育。
八倍体小黑麦的培育
用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
单倍体育种
染色体变异(染色体组成倍减少,再加倍后得到纯种)
自交后代不发生性状分离,可缩短育种年限,加速育种进程。
技术复杂,须与杂交育种配合。
用纯种高杆抗病小麦与矮杆不抗病小麦快速培育矮杆
抗病小麦
先将花药离体培养,得到单倍体植株,再将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理,使染色体加倍获得纯合体
基因工程
人工基因重组
(优)目的性强、育种周期短,克服远源杂交不亲和的障碍。
(缺)技术复杂,工作量大,操作繁琐。
抗虫棉植株的培育,超级小鼠,工程菌:
含人胰岛素基因的大肠杆菌
获得目的基因→与运载体结合→导入受体细胞→检测表达
细胞工程
植物细胞的全
能性
克服远源杂交不亲和的障碍,培育出作物新品种技术复杂,工作量大,操作繁琐,还有许多理论和技术问题没有解决
植物体细胞杂交(番茄——马铃薯)
原生质体制备→原生质体融合→杂种细胞的筛选与培养→杂种细植株的再生与鉴定
无
性
繁
殖
克隆
动物细胞的全能性
培养繁殖优良生物品种,用于
保存濒危物种,有选择地繁殖
某性别动物技术复杂,工作量
大,操作繁琐
克隆克隆羊“多利”
的培育
细胞核移植和胚胎移植
营养生殖
植物细胞的全
能性
保持亲本的优良性状;生产周
期短,繁殖快等。
一树多花(果)
嫁接、扦插、分根、压条等
注意:
无籽西瓜和无籽番茄的培育原理不同。
(2)联系
基因突变是生物变异的根本来源,是基因重组的基础。
突变产生新的基因,重组在此基础上再产生新的基因型同。
再如单倍体育种,往往需要先进行杂交,最后要得到纯全体还需用秋小仙素人工诱导加倍,即与多倍体育种间也有关联。
3.现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较
相同点:
不同点:
4.现代生物进化理论图解
●知识串并
变异与细胞分裂(涉及对应变异类型、时期、变化、概率计算等)
变异与遗传及遗传定律(与DNA结构和复制、基因控制蛋白质合成等知识有联系)
变异的利害与环境关系(适应和影响环境)
变异与物种关系(多样性原因、变异来源、变异概率大小等)
变异与进化(为进化提供原始选择材料)
变异与生物工程关系(如诱变育种等在发酵工程菌种选育中的应用)
变异与进化
变异与免疫
…
●例题精析
例1.一个色盲女人和一个正常男人结婚,生了一个性染色体为XXY的正常儿子,此染色体畸变是发生在什么之中?
如果父亲是色盲,母亲正常,则此染色体畸变是发生在什么之中?
假如父亲正常,母亲色盲,儿子色盲,则此染色体畸变是发生在什么之中?
其中正确的是:
A.精子、卵、不确定B.精子、不确定、卵
C.卵、精子、不确定D.卵、不确定、精子
【答案】B
例2.若某基因原有150个碱基对,由于受到X射线的辐射,少了一对碱基。
此时由它控制合成的蛋白质与原来的蛋白质相比较,不可能出现的情况是()
A.49个氨基酸,其他氨基酸顺序不变B.49个氨基酸,氨基酸顺序改变
C.50个氨基酸,氨基酸顺序改变D.少于49个氨基酸,且排列顺序改变
【解析】转录是以基因的一条链为模板,因此突变后,转录形成的信使RNA只有149个碱基,由于信使RNA上三个碱基决定一个氨基酸,所以此信使RNA翻译形成的蛋白质中最多含49个氨基酸;如果突变发生在末端,则可能是选项中的A;如果突变发生在中段,则在突变点以后的碱基排列顺序发生改变,相应的氨基酸序列也随之发生改变,可能是供选中的B;如果突变发生在中段,也可能由于碱基前移而出现了终止密码子,则可能是供选中的D。
参考答案:
C。
例3.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18+YYD.18+XX或18+XY
【解析】雄性大麻的染色体组成是18+XY,经减数分裂后发育成的花粉的染色体组成有2种:
9+X或9+Y。
用花药离体培养成的单倍体幼苗的染色体组成也有2种:
9+X或9+Y。
这样的单倍体幼苗用秋水仙素处理后,染色体数目加倍的结果是:
18+XX或18+YY。
参考答案:
C
例4.在1.5亿年前的沉积物中发现了已灭绝的剑尾动物。
每个个体背甲的长/宽比都进行了测量。
这一长/宽比值用S表示。
在下图中,P曲线表示1.5亿年时该动物S值的分布。
在1亿年的沉积物中,在三个不同地点发现了三个不同剑尾动物的群体。
图中a、b、c分布表示三种动物群体中S值的分布情况。
(1)在a、b、c三个群体中,哪一群体最可能出现了新种?
(2)在发现该动物的三个地区中,那一地区的环境最可能保持不变?
选择项
新种形成
环境不变
A
b
c
B
c
c
C
c
a
D
B
b
【解析】本题关键是运用现代生物进化理论观察分析曲线图。
P曲线表示1.5亿时该动物S值的分布,是分析a、b、c变化的依据。
A曲线与P曲线相比S值的分布近似;b曲线与P曲线相比,S值大的个体多些,而c曲线S值小者和S值较大者较多。
导致c曲线的原因可能是环境变化导致产生了新种,a曲线可能是环境稳定不变的结果。
参考答案:
(1)c,
(2)c。
例5.(2004江苏卷)种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。
种群中的个体通过繁殖将各自的基因传递给后代。
下列叙述正确的有(多选)
A.自然选择使种群基因频率发生定向改变
B.种群基因频率的改变导致生物进化
C.种群通过个体的进化而进化
D.种群通过地理隔离可能达到生殖隔离
【解析】考查了对现代生物进化理论的理解,能力要求C。
现代生物进化理论认为种群是生物进化的基本单位,种群进化的实质是种群基因频率发生定向改变。
在生物进化过程中,突变和重组产生进化的原材料,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化方向,隔离是物种形成的必要条件。
答案:
ABD。
例6.用生长素处理获得无子番茄和用多倍体育种获得无子西瓜,下列有关叙述不正确的是
A.生长素处理获得番茄无子的变异属于不能遗传的变异
B.无子番茄植株扦插后长出的植株仍结无子番茄
C.三倍体西瓜无子的变异属于不能遗传的变异
D.无子番茄属于单倍体植株
【解析】用生长素处理获得的无子番茄是由于雌蕊柱头没授粉而无子,遗传物质未变,是属于不能遗传的变异,仍为二倍体,扦插后如不处理则获有子果实;用多倍体育种获得的无子西瓜,为三倍体,属染色体变异,通过无性生殖可繁殖后代。
答案:
BCD。
例7.(2004江苏高考)科学家利辐射诱变技术处理红色种皮的花生,获得一突变植株,其自交所结的种子均具紫色种皮。
这些紫色种皮的种子长成的植株中,有些却结出了红色种皮的种子。
(1)上述紫色种皮的花生种子长成的植株中,有些结出了红色种皮种子的原因是___________________________________________________。
(2)上述紫色种皮的种子,可用于培育紫色种皮性状稳遗传的花生新品种。
假设花生种皮的紫色和红色性状由一对等位基因控制,用文字简要叙述获得该新品种的过程:
__________________________________________________________________________。
【解析】本题考查了基因突变、分离定律在遗传育种上的应用。
用辐射育种技术处理红色种皮的花生,获得一突变植株,其自交所得的种子种下去后有些结出了红色种皮的种子,根据分离定律,出现这一性状分离现象的原因是该植株是杂合子。
要想获得稳定遗传的新品种,需要连续数代自交,从中选育出符合要求的新品种。
【答案】
(1)获得的突变植株是杂合子其自交所产生的后代发生性状分离
(2)分别种植这批紫色种皮种子,连续自交两代。
若其中一些植株所结的种子均具有紫色种皮,这些种子就是所需要的新品种(纯合子)
例8.达尔文自然选择学说为基础的进化论,从其诞生之日起,就受到来自非达尔文学派的质疑。
关于“生物的变异是否定向”是经常急论的一个问题。
(1)生物可遗传的变异有哪几个来源?
_____________________________。
(2)关于“生物的变异是否定向”谈谈你的观点,并尽量充分的说明理由。
_____________________________________________________________________。
(3)把许多果蝇培养在一起,让它们可以自由交配。
同时用一定剂量的杀虫剂DDT喷在一块玻璃片上,把玻璃片放在养果蝇的瓶子中。
果蝇群体一代代繁殖,每代群体都用DDT处理,药剂的剂量逐渐增加,过了十多代后,果蝇群体的抵抗力比原有的品系增强了几十倍。
问:
可否认定DDT在此实验过程中对果蝇起了选择作用还是诱发突变的作用?
为什么?
__________________________________________________________________________。
【答案】
(1)基因突变、基因重组、染色体变异;
(2)变异是不定向的。
从以下几个方面论证:
有性生殖细胞产生过程中,非同源染色体自由组合是随机的,基因突变是随机的,细胞分裂过程中,染色体变异是随机的,受精过程中含不同基因的精子和卵细胞结合是随机的。
(3)无法认定,因为果蝇每代都接触了DDT,缺乏对照实验。
例9.下图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型,A、B、C、D为四个物种及其演化关系。
请据图回答:
(1)A物种进化为B、C两个物种的两个外部因素是__________和__________。
(2)A甲岛上的B物种迁到乙岛后,不与C物种进化为同一物种的原因是____________________________________。
(3)迁到乙岛的B物种进化为D物种的原因是____________________________________。
【答案】
(1)自然选择 地理隔离;
(2)B与C之间已形成生殖隔离;(3)甲乙两岛的环境条件不同,自然选择不同,再加上地理隔离使它们基因频率的差别得到累积形成了生殖隔离。
例10.在前苏联切尔诺贝利核电站发生核泄露事故中,沙沙和大卫(均为男性)参加了抢险工作,几年后、沙沙发现他的儿子患有色盲。
大卫的女儿则患有侏儒症(一种常染色体上显性遗传病),经调查,沙沙和大卫本人及两人的妻子,双方的父母、祖父母、外祖父母都没有患过这两种病。
请分析:
(1)由核辐射引起的可遗传的基因突变,则突变部位发生在生殖细胞还是体细胞?
为什么?
(2)沙沙的儿子和大卫的女儿患病哪一种更有可能是受辐射引起的?
(3)如果他们向核电厂提出索赔要求,谁胜诉的可能性大?
【答案】
(1)生殖细胞,体细胞突变不遗传给后代,而生殖细胞发生突变可
遗传给后代
(2)侏儒症(3)大卫胜诉的可能性大。
●专题训练
变异与进化
一、选择题:
本题包括26小题,每题2分,共52分。
每小题只有一个选项最符合题意。
1.如果科学家通过转基因工程,成功地把一位女性血友病患者的造血细胞进行了改造,使其凝血功能恢复正常。
那么,她后来所生的儿子中()
A.全部正常 B.一半正常 C.全部有病 D.不能确定
2.把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵细胞里,培养并获得了克隆鱼,该克隆鱼()
A.是二倍体B.是有性生殖的产物C.高度不育的D.性状与三倍体鲫鱼完全相同
3.欧洲某医院在一次为该国王室成员体检时发现,一个家庭父亲正常,母亲患色盲,生了一个性染色体为XXY的正常儿子,则该儿子多出的X染色体来自()
A.卵细胞B.精子C.精子或卵细胞D.精子和卵细胞
4.进行有性生殖的生物,其亲子代间总是存在着一定差异的主要原因是
A.基因重组 B.基因突变 C.染色体变异 D.生活条件的改变
5.在培养三倍体无子西瓜的过程中,以四倍体西瓜作父本,二倍体西瓜作母本,得到的三倍体西瓜是不育的,说明()
A.生长素能促进果实的发育
B.二倍体西瓜与四倍体西瓜存在生殖隔离
C.二倍体西瓜与四倍体西瓜没有生殖隔离,但有地理隔离
D.没有隔离,也能形成新物种
6.卫生防疫站在对某学校学生作健康检查时,随机抽出该校男女生各100人,测知男性色盲患者9人,女性色盲者4人,携带者7人,则该学校学生中的色盲基因频率是()
A、8%B、6%C、12%D、16%
7.生物学家发现双翅目昆虫后翅退化成平衡棒,可使虫体飞行的方向稳定,这种性状出现的根本原因是()
A.自然选择 B.新陈代谢 C.遗传变异 D.适应环境
8.如果基因型为Aa的个体自交产生的后代在某一环境中的生存能力或竞争能力是AA=Aa>aa,则在长期的选择过程中,下列能比较正确地表示A基因和a基因之间的比例变化的曲线是()
9.(2004北京高考题)转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。
在大田中种植转基因抗虫棉的同时,间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物,供棉铃虫取食。
这种做法的主要目的是()
A.维持棉田物种多样性B.减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度
C.使食虫鸟有虫可食D.维持棉田生态系统中的能量流动
10.21世纪被认为是生物的世纪,目前基因芯片可以在很短时间内观察病变细胞,并分析出数种由于基因变异而引起的疾病。
以下与基因芯片有关的叙述中,不正确的是()
A.利用基因芯片可以进行基因鉴定B.基因芯片可以检测变异基因
C.基因芯片可以改造变异基因D.基因芯片技术能识别碱基序列
11.有性生殖的出现直接推动了生物的进化,其原因是()
A.有性生殖是高等生物所存在的生殖方式
B.有性生殖是经过两个性生殖细胞的结合
C.有性生殖细胞是由减数分裂形成的
D.通过有性生殖,实现了基因重组,增强了生物的变异性
12.下列关于变异的叙述中,正确的是、()
A.生物所发生的基因突变一般是有害的,因此基因突变不利于生物的进化
B.基因重组只能产生新基因型,而不能产生新的基因,基因突变才能产生新的基因
C.生物变异的主要来源是基因重组
D.人为改变环境条件,可以促使生物产生变异,但这种变异都是不能遗传的
13.肺炎双球菌抗药性可遗传的变异来源是()
A.基因重组B.基因突变C.染色体变异D.A、B、C都有可能
14.下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述不正确的是()
A.由合子发育成的生物体细胞中有几个染色体组就叫几倍体
B.由配子发育成的生物体,细胞中无论有几个染色体组也只能叫单倍体
C.单倍体一般高度不孕,多倍体一般茎秆粗壮,果实、种子较大
D.单倍体都是纯种,多倍体等位基因至少有三个
15.同种生物的两个群体最早生活在有天然屏障间隔的A、B两地域。
许多年后,A地区的那个群体进化很快,而B地区的那个群体基本上无进化。
原因最可能是( )
A.A地生物进行有性生殖,B地生物进行无性生殖
B.A地气候适宜,食物充足,B地环境条件恶劣
C.A地阳光中的紫外线比B地多,基因突变率高
D.A地环境条件变化剧烈,B地环境条件变化小
16.利用植物体细胞杂交和多倍体育种可以培育出作物新品种,下列叙述正确的是()
A.植物体细胞杂交尚未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状
B.人工诱导多倍体形成和实现植物体细胞杂交的方法相同
C.多倍体植株和植物体细胞杂交形成的杂种植株的染色体数和原来的植株是倍数关系
D.多倍体植株和植物体细胞杂交形成的杂种植株均需经地理隔离后才能形成作物新品种
17.水稻螟虫是一种农业害虫。
如果使用杀虫剂灭虫,初期效果非常显著,但随时间增长而逐渐失效。
对此现象正确的解释是
A.害虫接触农药后,产生了一定的免疫力B.农药的作用下产生了定向的变异
C.随时间延长,农药逐渐分解,药效降低D.农药对害虫进行了定向的选择
18.萝卜和甘兰杂交,能得到的种子一般不育,如果要得到可育的种子,你认为应该采取下列哪种措施()
A.利用花药离体培养技术B.利用染色体数目加倍技术
C.利用细胞融合技术D.利用诱变育种技术
19.用生长素和秋水仙素分别处理二倍体番茄的花蕾和幼苗,成熟后所获得的果实中分别含有的染色体组数是()
A.2和4B.2和2C.1和4D.4和4
20.很相似但不同种的鱼把卵和精子排放到同一水体中,其中一种的精子不能进入另一种的卵内。
这是由于下列哪种原因所引起的()
A.生态隔离B.行为隔离C.机械隔离D.配子隔离
21.在我国云南澄江发现的动物化石群约处于5.3亿年前的寒武纪早期。
该化石群有100多种60多个类群,大多已灭绝。
其动物结构与现存动物结构差异很大,在此前的地层中却找不到其祖先。
如此多的动物种类在寒武纪早期“突然”出现的事实与达尔文进化学说观点相矛盾的是()
A.生物是否由其祖先经漫长的地质年代逐渐进化而来
B.现代生物之间是否有或近或远的亲缘关系
C.生物的变异是否不定向
D.生物是否从简单到复杂,从低等到高等进化的
22.两个不同种的果蝇杂交得到杂交后代。
观察杂交后代的染色体,发现其染色体在减数分裂时有些部分可以配对,有些部分不能配对。
以下叙述不正确的是()
A.能配对的部分越少,亲缘关系越远B.能配对的部分越多,亲缘关系越远
C.具有配对的部分,说明具有亲缘关系D.配对的部分具有相同的遗传物质
23.分析下表可知,正常血红蛋白(HbA)变为异常血红蛋白(HbW),是由于对应的基因片段中碱基对发生了( )
mRNA
密码序列
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
正常血红蛋白(HbA)
ACC苏氨酸
UCC丝氨酸
AAA赖氨酸
UAC酪氨酸
CGU精氨酸
UAA终止
异常血红蛋白(HbW)
ACC苏氨酸
UCA丝氨酸
AAU天冬氨酸
ACC苏氨酸
GUU缬氨酸
AAG赖氨酸
CUG亮氨酸
GAG谷氨酸
CCU脯氨酸
CGG精氨酸
UAG终止
A.增添 B.缺失 C.改变 D.重组
24.下列属于二倍体生物的是()
A、通过普通水稻花药离体培养的形成的植株
B、通过普通小麦花药离体培养形成的植株
C、马与驴杂交形成的骡
D、白菜与甘蓝经过植物体细胞杂交形成的“白菜-甘蓝”
25.生物繁殖的本质是基因复制,人类正利用这一点进行基因工程,从而产生了基因污染。
基因污染是指在天然的生物物种基因中掺进了人工重组的基因,这些外来基因可随被污染生物的繁殖得到增殖,再随被污染生物的传播而发生扩散。
根据以上叙述,下列对基因污染产生的原因表述不正确的一项是()
A.基因工程间接导致了基因污染
B.基因工程是通过染色体重组发生基因交换,从而获得生物的新性状
C.基因工程对生物体作强制移植,完全打破了物种原有的屏障,破坏了生物原有的基因
D.人类在发展基因工程作物时,没有充分考虑并进行对生物和环境影响的研究
26.下表是某物种一对等位基因B、b在群体中自1900年至1970年之间遗传学测量数据。
下列有关由该表得出的结论中不正确的是()
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
基因B的频率
0.99
0.81
0.64
0.49
0.36
0.25
0.16
0.10
基因b的频率
0.01
0.19
0.36
0.51
0.64
0.75
0.84
0.10
A.该物种中具有B控制性状的
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- 变异 进化