专题15 生物变异的来源学生版

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专题15生物变异的来源[考试标准]知识内容必考要求加试要求生物变异的来源(1)基因重组(2)基因突变(3)染色体畸变(4)染色体组(5)二倍体、多倍体和单倍体abaaaabaaa一、生物变异的种类1、不遗传的变异：由于环境因素引起的变异，不涉及遗传物质的变化，不能遗传给后代。仅当代表现型改变。如无籽西瓜（生长素）；无籽葡萄（赤霉素）；生长条件好，果大香甜，不好，小而苦涩。2、可遗传的变异：由遗传物质改变所引起的变异，变异来源有基因突变、基因重组（一般为有利变异）、染色体畸变。表现型不一定改变，也不一定可以遗传给后代。二、基因重组1、概念：指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程。2、类型及发生时间（1）交叉互换：减I前的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换（等位基因）。可能发生！（2）自由组合：减I后，非同源染色体上的非等位基因自由组合。（3）人工重组：通过基因工程使目的基因与受体细胞重组。目的基因与载体重组，导入受体细胞，与细胞中基因重组。3、结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。（若完全显性，n对性状不同的等位基因分别位于不同的染色体上的话，表现型可有2n种类型）4、意义：基因重组是通过有性生殖过程实现的，基因重组的结果是导致生物性状的多样性，为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)受精过程中可进行基因重组(　　)(2)亲子代之间的差异主要是由基因重组造成的(　　)(3)减数分裂四分体时期，姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组(　　)(4)Aa自交，因基因重组导致子代发生性状分离(　　)2．如图a、b为二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像，请思考：(1)图a处于何种时期？图中的1、2号染色体发生了何种变异？(2)  图b处于何时期？该细胞名称是什么？在该时期细胞中可发生何类变异？你能否画出与此图对应的另一组染色体组合图？  3.突变基因杂合细胞进行有丝分裂时，出现了如图所示的染色体片段交换，这种染色体片段交换的细胞继续完成有丝分裂后，可能产生的子细胞有哪些？ 题组一　基因重组的理解1．以下有关基因重组的叙述，正确的是(　　)A．非同源染色体上非等位基因的自由组合能导致基因重组B．姐妹染色单体间相同片段的交换导致基因重组C．基因重组导致纯合子自交后代出现性状分离D．同卵双生兄弟间的性状差异是基因重组导致的2．下列关于基因重组的叙述，错误的是(　　)A．基因重组通常发生在有性生殖过程中       B．基因重组产生的变异能为生物进化提供原材料C．同源染色体上的非等位基因可以发生重组   D．非同源染色体上的非等位基因不可以发生重组题组二　基因重组与其他变异类型的判断3．下列图示过程存在基因重组的是(　　)4．如图为雌性果蝇体内部分染色体的行为及细胞分裂图像，其中能够体现基因重组的是(　　)       A．①③    B．①④    C．②③    D．②④三、基因突变1、概念：由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象和过程。（DNA分子上碱基对的缺失、增加或替换而引起基因结构的改变。）2、发生时期：有丝分裂间期和减I前的间期。3、根据对表现型的影响分，基因突变的类型：①形态突变：生物的形态结构的改变。如果蝇红眼突变为白眼。②生化突变：影响生物的代谢过程，导致某个特生化功能的改变或丧失。如苯丙酮尿症，肝脏缺苯丙氨酸羟化酶，苯丙氨酸过量积累，损伤中枢神经系统。③致死突变：导致个体活力下降，甚至死亡。如镰刀形细胞贫血症。形态突变和致死突变都伴随有特定的生化过程改变，因此严格地讲，任何突变都是生化突变。4、根据突变发生情况分： ①自发突变：自然状态下发生的基因突变。②诱发突变：在人工条件下诱发的基因突变。5、特点 ①普遍性：所有生物都可能发生基因突变，任何细胞内均可发生基因突变。②多方向性：某基因可以向不同的方向发生突变，产生多个等位基因。如A可突变为a1、a2、a3...③稀有性：自然状态下，基因突变频率很低。如高等动植物的突变率为10-5—10-8。④可逆性：显性基因可突变为隐性基因，隐性基因也可以突变为显性基因。⑤有害性：多数有害，少数有利，也有中性的。6、结果：产生了该基因的等位基因，即新基因。7、意义：生物变异的根本来源，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义。8、诱发基因突变的因素 ①物理因素：射线（X射线、紫外线等）、温度剧变等。②化学因素：亚硝酸、碱基类似物（如5溴尿嘧啶）等。③生物因素：病毒等（如麻疹病毒等的毒素或代谢物对DNA有诱变作用）。9、机理(1)机理：某些因素基因中碱基对的缺失、增加或替换        的碱基顺序发生改变蛋白质出现异常遗传性状的改变。(2)实例：人类的镰刀形细胞贫血症是由于碱基对的       引起基因结构的改变，进而引起血红蛋白异常。[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)基因突变产生的新基因不一定传递给后代(　　)(2)观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置(　　)(3)某二倍体植物染色体上的等位基因B1突变为B2可能是由于碱基对替换或碱基对插入造成的(　　)(4)积聚在甲状腺细胞内的131I可能直接诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代(　　)(5)基因突变的方向与环境没有明确的因果关系(　　)(6)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变(　　)2．观察下面的图示，判断基因结构改变的三种类型，完善下图内容3．探讨基因结构中碱基对的替换、增加、缺失对生物性状的影响大小类型影响范围对氨基酸序列的影响替换 可改变1个氨基酸或不改变，也可使翻译提前终止增加 插入位置前不影响，影响插入位置后的序列缺失 缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列增加或缺失3个碱基 增加或缺失位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列 4.从两个关系分析基因突变未引起生物性状改变的原因(1)从密码子与氨基酸的对应关系分析：                                                        。(2)从基因型与表现型的关系分析：                                                            。题组一　基因突变类型的判断1．下图表示基因突变的一种情况，其中a、b是核酸链，c是肽链。下列说法正确的是(　　)A．a→b→c表示基因的复制和转录B．图中由于氨基酸没有改变，所以没有发生基因突变C．图中氨基酸没有改变的原因是密码子具有简并性D．除图示情况外，基因突变还包括染色体片段的缺失和增加2．关于等位基因B和b发生突变的叙述，错误的是(　　)A．等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因B．X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率C．基因B中的碱基对G－C被碱基对A－T替换可导致基因突变D．在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变题组二　基因突变的特点分析3．下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是(　　)出发菌株挑取200个单细胞菌株选出50株选出5株多轮重复筛选A．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体畸变C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高4．如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是(　　)A．图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因B．结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果C．图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的D．上述基因突变可传递给子代细胞，从而一定传给子代个体题组三　显性突变与隐性突变的判断5．一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型(一般均为纯合子)变为突变型。让该雌鼠与野生型雄鼠杂交，F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断，该雌鼠的突变为(　　)A．显性突变   B．隐性突变   C．Y染色体上的基因突变   D．X染色体上的基因突变6．经X射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是(　　)A．白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存B．X射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体畸变C．通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变D．观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传的变异题组四　突变体类型及位置的确定7．除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是(　　)A．突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因B．突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型C．突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型D．抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链8．已知a、b、c、d是某细菌DNA片段上的4个基因，图中W表示野生型，①、②、③分别表示三种缺失不同基因的突变体，虚线表示所缺失的基因。若分别检测野生型和各种突变体中某种酶的活性，发现仅在野生型和突变体①中该酶有活性，则编码该酶的基因是(　　)A．基因a     B．基因b     C．基因c    D．基因d 四、染色体畸变1、概念：生物细胞中染色体在数目和结构上发生的变化，包括染色体数目变异和染色体结构变异。2、染色体结构变异主要包括以下四种类型：①缺失：染色体的某一片段丢失。②重复：染色体增加了某一相同片段。③倒位：染色体的某一片段颠倒了180度。④易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。①②染色体上基因数目改变；③④染色体上基因排列顺序改变；都可导致性状改变。3、染色体数目变异类型(1)含义：生物细胞中               的增加或减少。①整倍体变异：体细胞的染色体数目以             的形式成倍增加或减少。②非整倍体变：异体细胞中                   的增加或减少。 单体型（2n-1）:某对染色体少了一条。如性腺发育不全（XO型）； 三体型（2n+1）：某对染色体多了一条。如21三体综合征。五、染色体组1、染色体组：一般将二倍体生物的           中的全部染色体称为染色体组。2、特点：①无相同染色体，即这组染色体的形态结构、功能各不相同；②包含该生物一整套遗传物质。3、单倍体：由         直接发育而来的个体，体细胞内不管有几个染色体组都叫单倍体。4、二倍体、三倍体、多倍体：由         发育成的个体，体细胞中含几个染色体组就叫几倍体。如含两个染色体组就叫二倍体，含三个染色体组的就叫三倍体，依此类推。体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。自然界产生多倍体的原因：外界条件剧变或内部因素的干扰（如低温或秋水仙素），细胞分裂过程中纺锤体的形成受到阻碍，以致有丝分裂或减数分裂受阻，染色体数目加倍。一倍体：只有一个染色体组的细胞和体细胞中只含单个染色体组的个体。整倍体：生物体细胞中的染色体数目是染色体组的整倍数的个体。实例：                  蜂王（喝蜂王浆）   受精卵发育而来，是二倍体。             蜜蜂       工蜂（数量最多）   受精卵发育而来，是二倍体。                        雄蜂（吃与交配）   卵细胞直接发育而来，是单倍体。注意：①单倍体与体细胞染色体组数为奇数的多倍体高度不育的原因：进行减数分裂形成配子时，同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常配子。②但不要认为所有的单倍体都是高度不育的。绝大多数生物为二倍体，其单倍体中只含一个染色体组，故是高度不育的。但雄蜂能进行假减数分裂产生正常配子。如果生物体细胞中含有4、8等偶数个染色体组，则其单倍体也可产生正常的配子，因而可育。[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异(　　)(2)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力(　　)(3)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响(　　)(4)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加(　　)(5)体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体(　　)(6)单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组(　　)2．如图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的部分基因。(1)  下列各项的结果中哪些是由染色体畸变引起的？它们分别属于何类变异？能在光学显微镜下观察到的有哪些？    (2)①～④中哪类变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序？    3．下图表示细胞中所含的染色体，据图确定生物的倍性和每个染色体组所含有的染色体数目。          4．单倍体一定只含1个染色体组吗？   5．染色体结构变异(连线)题组一　染色体结构变异的分析与判断1．甲、乙为两种果蝇(2n)，下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是(　　)A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常B．甲发生染色体交叉互换形成了乙C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同D．图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料2．如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②，③和④互为同源染色体，则图a、图b所示的变异(　　)         A．均为染色体结构变异              B．基因的数目和排列顺序均发生改变C．均使生物的性状发生改变          D．均可发生在减数分裂过程中题组二　染色体组与生物倍性的判断3．如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述正确的是(　　)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4．下列有关单倍体的叙述中，不正确的是(　　)A．由未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体B．细胞内有两个染色体组的生物体可能是单倍体C．一般单倍体植株长得弱小，高度不育，但有的单倍体生物是可育的D．基因型是AAABBBCcc的植物一定是单倍体题组三　染色体畸变的分析与探究5．普通果蝇的第3号染色体上的三个基因，按猩红眼－桃色眼－三角翅脉的顺序排列(St－P－DI)；同时，这三个基因在另一种果蝇中的顺序是St－DI－P，我们把这种染色体结构变异方式称为倒位。仅仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。据此，下列说法正确的是(　　)A．倒位和发生在同源染色体之间的交叉互换一样，属于基因重组B．倒位后的染色体与其同源染色体完全不能发生联会C．自然情况下，这两种果蝇之间不能产生可育子代D．由于倒位没有改变基因的种类，所以发生倒位的果蝇性状不变6．玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下，用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1。若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是(　　)A．发生了染色体易位           B．染色体组数目整倍增加C．基因中碱基对发生了替换     D．基因中碱基对发生了增减7．二倍体动物缺失一条染色体称为单体。大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体(Ⅳ号染色体)缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。(1)果蝇群体中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体上，将无眼果蝇个体与纯合野生型个体交配，子代的表现型及比例如下表： 无眼野生型F1085F279245据此判断，显性性状为________，理由是______________________________________________________。(2)根据上述判断结果，可利用正常无眼果蝇与野生型(纯合)单体果蝇交配，探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上。请完成以下实验设计：实验步骤：让正常无眼果蝇与野生型(纯合)单体果蝇交配，获得子代；统计子代的________________，并记录。实验结果预测及结论：①若子代中出现_____________________________________________，则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；②若子代全为_______________________________________________，说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。 8．某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性，红花(R)对白花(r)为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上。现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，其他同源染色体数目及结构正常。现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种。(注：各型配子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡)实验步骤：①______________________________________________________________________________；②观察、统计后代表现型及比例。结果预测：Ⅰ.若_____________________________________________________，则为图甲所示的基因组成；Ⅱ.若_______________________________________________________________，则为图乙所示的基因组成；Ⅲ.若_______________________________________________________________，则为图丙所示的基因组成。六、总结比较：1、单倍体、二倍体与多倍体的不同项  目单倍体二倍体多倍体起  点配子受精卵染色体组一至多个2个3或3个以上形成过程形成原因自然成因单性生殖正常的有性生殖外界环境条件剧变（如低温）人工诱导花药离体培养秋水仙素处理单倍体幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植物特点植株弱小，高度不育常态果实、种子较大，营养物质含量丰富，生长发育延迟，结实率低举  例蜜蜂的雄蜂几乎全部的动物和过半数的高等植物香  蕉：三倍体马铃薯：四倍体小黑麦：八倍体 2、基因突变、基因重组和染色体畸变的比较项  目基因突变基因重组染色体畸变变异本质基因内部结构发生改变原有基因的重新组合染色体或染色体节段上基因群的数量增减或位置的转移适用范围所有生物（包括病毒）进行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物真核生物都可以发生发生时期①有丝分裂间期②减数第一次分裂前的间期①减数第一次分裂后期②减数第一次分裂前期的四分体时期有丝分裂或减少分裂过程中类  型①形态突变②生化突变③致死突变①自由组合型②交叉互换型③人工重组型①染色体结构变异②染色体数目变异产生原因物理 化学 生物因素↓碱基对的添加、缺失、替换↓基因结构的改变交叉互换 自由组合↓基因重新组合①自发畸变②诱发畸变（物化生）产生机理基因的分子结构发生改变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交叉互换染色体的结构和数目发生改变结  果产生新的等位基因产生新的基因型不产生新的基因，引起性状改变意  义①生物变异的根本来源②为生物进化提供最初原始材料③形成生物多有性的根本原因①生物变异的重要来源②丰富了进化材料③形成生物多样性的重要原因之一对育种有重要意义应  用人工诱变育种杂交育种 基因工程育种育种 遗传诊断显微镜观察光学显微镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新的性状组合出现确定光学显微镜下可检出联  系①都是生物产生可遗传的变异；②在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；③两者均产生新的基因型，可能产生新表现型。  3、交叉互换和染色体易位的区别：交叉互换发生于同源染色体之间，属于基因重组，在显微镜下观察不到；染色体易位发生于非同源染色体之间，属于染色体结构变异，可在显微镜下观察到。染色体交叉互换与易位均发生在细胞增殖过程中。交叉互换只能发生在减Ⅰ的四分体时期，染色体易位可以发生在有丝分裂和减数分裂过程中。