高考生物专题复习教案：变异 育种 进化

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普通高中课程标准实验教科书—生物（人教版）
专题六 变异 育种 进化
【命题趋向】
本本专题内容包括（新课改人教版）必修二《遗传与进化》第5章基因突变及其他变异、第6章从杂交育种到基因工程、第7章现代生物进化理论等。
本专题与许多热点问题紧密联系，如作物的育种、基因工程、生物进化等，是高考试题中经常出现的内容，在高考中的地位将会越来越重要。本部分的素材丰富（多为文字或图表），答案属于开放式，题目的形式也多种多样，信息的呈现形式有坐标、表格、模型图和一般文字介绍等，命题多数和生产、生活实际相关，考查解决具体的问题（育种、遗传方式判断和医学问题）的能力，因此要求在理解遗传学的基本定律和概念的基础上，具有教高的分析、探究能力，同时语言表达要做到严谨、简洁。
【考点透视】21世纪教育网
1．基因重组、基因突变和染色体变异的比较
基因重组 基因突变 染色体变异
本质 基因的重新组合产生新的基因型，可使性状重新组合。 基因的分子结构发生了改变，产生了新的基因，可出现了新的性状。 染色体组成倍增加或减少，或个别染色体增加或减少，或染色体内部结构发生改变。
发生时期及其原因 减Ⅰ四分体时期由于四分体的非姐妹染色单体的交叉互换和减Ⅰ后期非同源染色体的自由组合。 个体发育的任何时期和任何细胞。DNA碱基对的增添、缺失或改变。 体细胞在有丝分裂中，染色体不分离，出现多倍体；或减数分裂时，偶然发生染色体不配对不分离，分离延迟等原因产生染色体数加倍的生殖细胞，形成多倍体。
条件 不同个体之间的杂交 外界条件的剧变和内部因素的相互作用。 外界条件的剧变和内部因素的相互作用。
意义 是生物变异和产生生物多样性的重要原因之一。通过杂交育种，导致性状的重新组合，从而培育出新的优良品种。 生物变异的根本来源，也是生物进化的重要因素之一。通过诱变育种可培育出新品种。 利用单倍体育种和多倍体育种可选育出优质、高产的新品种。利用个别染色体的增加或减少，还可进行基因定位研究和实施染色体工程的研究，有针对性地选育动、植物新品种。
2．变异与育种的联系单倍体、一倍体、二倍体、多倍体
（1）单倍体：由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。单倍体体细胞中所含有的染色体数目是本物种体细胞的一半。
（2）一倍体则指体细胞中含有一个染色体组的个体，一定是单倍体。植株弱小，高度不育。少见。
（3）二倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有两个染色体组的个体。较为常见。
（4）多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。茎杆粗壮，果实、种子较大，糖类和蛋白质等含量高。植物中很常见，如马铃薯是四倍体、香蕉是三倍体。
（5）它们之间的联系
雌性配子 二倍体
单倍体 合子 生物体
雄性配子 多倍体
3．常见育种方法的区别
名 称 原 理 方 法 优 点 缺 点 应 用
杂交育种 基因重组 杂交→自交→筛优 使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中与同一个体上 ①育种时间长
②局限于同种或亲缘关系较近的个体③杂交品种只能种植一代，第二代开始出现性状分离而减产 矮杆抗病小麦的培育
诱变育种 基因突变 ①物理：紫外线、射线、射线、微重力、激光等处理、再筛选②化学：秋水仙素、硫酸二乙酯处理，再选择 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，工作量大，需要大量的供试材料 高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种、太空辣椒的培育
单倍体育种 染色体变异 ①杂交②先将花药离体培养，培养出单倍体植株③将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子 由于纯合体自交后代不发生性状分离，所以明显缩短育种了年限，加速育种的进程 技术复杂 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
多倍体育种 染色体变异 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 植物茎杆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量提高 技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适合于植物 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻
转基因育种 异源DNA重组 提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种 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 转基因“向日葵豆”，转基因抗虫棉
细胞工程育种 细胞的全能性 “去壁”→“诱融”→“组培”核移植和胚胎移植 克服远缘杂交不亲和的障碍可应用于繁育优良动物，抢救濒危动物 技术复杂，工作量大，操作烦琐技术要求高 可育“白菜－甘蓝”的培育克隆羊“多莉”
4.种群、物种的比较
种群 物种
概念 生活在一定区域的同种生物的全部个体。 能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
范围 较小范围内的同种生物的个体。 分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成。
判断标准 种群必须具备“三同”；即同一时间、同一地点、同一物种。 主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代。
联系 一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，进而可能形成多个新种。
5．基因频率的计算
①基因频率＝某基因数/该基因全部等位基因数，基因型频率＝特定基因型个体数／总个体数。
② 种群中一对等位基因的频率之和等于1，种群中基因型频率之和等于1。
③计算方法示例：从某种种群中随机抽出100个个体测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60和10。A基因频率＝（2×30+60）÷（2×100）=60%；a基因频率＝40%。
④如果群体不变，自交和自由交配后基因频率都不发生改变，自由交配的基因型频率也不变，自交的基因型频率则发生变化。
⑤影响基因频率的因素：自然选择、突变和基因重组、迁移、遗传漂变（小群体中较明显）等。
⑥“哈迪-温伯格定律”适用的条件是“一自”(自由交配)，“一大”（群体足够大），“三无”（无突变，无自然选择，无迁入和迁出）。
6．生物进化与多样性的形成
①生物进化其实就是种群基因频率改变的过程。突变和基因重组使生物个体间出现可遗传的差异。种群产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择和种群的繁殖使有利变异基因不断积累，不利变异基因逐代淘汰，使种群的基因频率发生了定向改变，导致生物朝一定方向缓慢进化。因此，定向的自然选择决定了生物进化的方向。
②生物多样性的形成：是长期自然选择的结果，包括基因的多样性、物种的多样性、生态系统的多样性。地球上生物的生存环境是多样的，在不同的环境中自然选择的方向是不同的，不同的选择的方向形成不同的生物类型，最后形成不同的物种。不同的物种，其基因库中的基因也是不同的，就形成了基因的多样性。
【例题解析】
例1 （2008年广东高考）（多选）如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，可能的后果是 （ ）
A．没有蛋白质产物
B．翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C．所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D．翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
考点定位：本题考查基因突变对蛋白质合成的影响。
指点迷津：基因的中部指编码区，突变蛋白质产物出现差异；翻译为蛋白质时可能在缺失位置终止，所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸；也可能缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。
答 案：BCD。
例2．（2008年广东高考）改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是（ ）
A．诱变育种 B．单倍体育种
C．基因工程育种 D．杂交育种
考点定位：本题考查育种方法的适用范围。
指点迷津：改良缺乏某种抗病性的水稻品种，采用诱变育种、基因工程育种、杂交育种；单倍体育种缺少抗病基因，所以不适宜。
答 案：B。
例3．（2008年广东高考）21三体综合征患儿的发病率与母亲年龄的关系如右图所示，预防该遗传病的主要措施是（ ）
①适龄生育 ②基因诊断 ③染色体分析 ④B超检查
A．①③ B．①② C．③④ D．②③
考点定位：本题综合考查染色体遗传病的预防知识和图解能力。
指点迷津：21一三体综合征为染色体遗传病，显微镜下染色体异常；由图可知发病率与母亲年龄正相关，提倡适龄生育。
答 案：A
例4．（2008年广东高考）普通栽培稻是由普通野生稻进化而来的，以下叙述正确的是
（ ）
A．普通野生稻在进化过程中丧失了部分遗传多样性
B．普通野生稻的遗传变异决定普通栽培稻的进化方向
C．落粒性突变对普通野生稻有利，对普通栽培稻不利
D．普通野生稻含抗病虫基因，是水稻育种的有用资源
考点定位：本题考查生物进化与变异的基础知识。
指点迷津：人工选择决定了普通栽培稻的进化方向；落粒性突变对野生稻有利和普通栽培稻都有利，只是对人类不利；普通野生稻在进化过程中丧失了部分遗传多样性；普通野生稻含有抗病虫基因，是水稻育种的有用资源，体现了普通野生稻直接使用价值。
答 案：AD。
【实验·探究·讨论】
例5．调查与统计是科学研究的重要方法，被广泛应用于生物科学研究之中。以下是调查统计方法的具体运用，请回答有关问题：
(1)为了解一些遗传病的遗传方式和发病率，某班同学拟从青少年型糖尿病和红绿色盲中选取一种，在全校学生及其家庭中开展调查。
①人类的大多数疾病都与遗传基因有关，受一对或多对等位基因的控制。其中，青少年型糖尿病属于________________基因遗传病，红绿色盲属于_______________基因遗传病。
②青少年型糖尿病和红绿色盲，一般选取后者开展调查比较可行。请说明理由。
③在调查时，全班同学分为若干个小组，分工进行调查。为了保证调查的群体足够大，调查调束后应如何处理各小组的调查数据 ________________
(2)为了模拟样方法测定种群密度，两位同学分别在一张50cm×50cm的白纸上制作方格表，将200粒绿豆种子随机撒在白纸上，选择5个方格进行计数，再计算出种群密度。
讨论：①计数完成后，应如何计算种群密度 ________________
②两位同学的调查结果有较大差异，你认为原因可能有哪些 (答出两点)
______________________________； ______________________________。
[解析]青少年型糖尿病是由多对等位基因控制的遗传病，受遗传素质和环境等多种因素的影响，红绿色盲是由X染色体上的等位基因控制的单基因遗传病，在家族中有交叉遗传的倾向，调查应根据这两种病的特点确定调查的范围，调查的数据应进行汇总分析，才可以分析，得出结论。样方法是的关键是随机取样，同时要注意样方的大小一致。
[答案](1)①多/单；②因为红绿色盲目是单基因遗传病，易于调查和分析(或青少年型糖尿病是多基因遗传病，影响因素多，不便于分析)；③应把各小组的调查数据进行汇总；(2)①先求每个样方的种群密度，再计算所有样方种群密度的平均值；②取样方法(或样方位置，随机取样)，样方大小(或样方面积，所画方格大小。
例6．某生物科技活动小组对家鸡自然孵化进行了观察和温度测定，结果如下：
①母鸡体温：42℃；②母鸡在抱窝（孵卵）时鸡蛋温度：不足40℃；③母鸡不抱窝时鸡蛋温度：低于30℃；④母鸡在抱窝时，每隔一定时间用爪和喙翻一次；⑤母鸡两天下抱（即离开需孵化的卵）一次；⑥小鸡出壳时间：21天。
下面是该科技活动小组所进行的两组实验：
第一组实验：取一立方米容积的大纸箱，箱内以60 W灯泡加热，用手动调压器来调节温度，模拟自然状态（②③④⑤）孵化一批鸡蛋。
第二组实验：实验一中同样的用具，对另一批鸡蛋进行42℃恒温条件下孵化。
根据上述材料，回答下列问题：
（1）两组实验中缺少一种最重要的用具是什么？________________。
（2）该实验进行的目的是_________________。实验二的作用是_________________。
（3）预计，先孵化出小鸡的实验可能是哪一组？_________________，出鸡率高的又是哪一组？_________________。
（4）鸡蛋孵化具有的特点，是长期_________的结果。
[解析]观察和测定温度，必须有温度计，对照原则是实验设计的基本原则，实验二的目的是对照，本实验的目的是通过实验观察自然状态和42℃恒温状态哪种条件有利于鸡蛋孵化，鸡蛋孵化具有的特点，是在进化过程中形成的长期的，是自然选择的结果。
[答案]（1）温度计；（2）自然状态和42℃恒温状态哪种条件有利于鸡蛋孵化/对照；（3）第一组/第一组；（4）自然选择。
【专题训练与高考预测】
1．基因突变、基因重组和染色体变异的比较中，叙述不正确的是 （ ）
A．基因突变是在分子水平上的变异
B．染色体结构变异可通过光学显微镜观察到
C．基因重组没有产生新基因
D．基因突变和染色体结构变异最终都会引起生物性状的改变
2．以下情况属于染色体变异的是 （ ）
①先天愚型患者细胞中的第21对染色体有3条；
②同源染色体之是发生了相应部分的交叉互换；
③染色体数目增加或减少；
④花药离体培养后长成的植株；
⑤染色体上DNA碱基对的增添、缺失。
A．②④⑤ B．①②③④ C．②③④ D．①③④
3．下表是苋菜抗“莠去净”（一种除草剂）突变品系和敏感品系的部分DNA碱基和氨基酸所在的位置。请分析选择正确说法 （ ）
抗性品系 CGT丙氨酸 GGT脯氨酸 AAG苯丙氨酸 TTA天冬酰胺
敏感品系 CGA丙氨酸 AGT丝氨酸 AAG苯丙氨酸 TTA天冬酰胺
氨基酸位置 227 228 229 230
A．基因中碱基的改变，一定能引起蛋白质中氨基酸的改变
B．其抗性的产生是由于基因上的密码子发生了改变
C．其抗性产生根因是DNA模板链上决定228号位氨基酸的有关碱基中的A被G代替
D．突变品系不能再突变为敏感品系
4．同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中，这种现象称为有丝分裂交换。右图是某高等动物一个表皮细胞发生有丝分裂交换的示意图。下列说法不正确的是 （ ）
交换过程示意图（左：交换前的染色体；右：交换后的染色体）
A．该细胞在发生有丝分裂交换后，产生4种基因型的子代表皮细胞
B．若不考虑该生物在产生配子时发生的交换，那么该生物产生的配子有2种基因型
C．若上图是该生物的精原细胞在产生精细胞时发生减数分裂交换后的结果，由它产生的配子类型有4种
D．若细胞在减数分裂和有丝分裂中都发生交换，减数分裂对于遗传多样性的贡献更大
5．2007年2月19日讯，英国首都伦敦北部有家养鸭场近日孵化出来一只“长着四条腿”的雄性小鸭子。据悉，在两条正常的鸭腿后还长有另外两条几乎一模一样的小腿，这只鸭子能四处奔跑活动，并擅长用那两条“额外”的后腿充当稳定装置。那么，这两只“额外”的后腿可能是（ ）引起的。
A．雄性激素 B．染色体加倍
C．基因重组 D．基因突变
6．2005年10月聂海胜及费俊龙乘坐“神舟六号”飞船顺利升空和返回，这标志着我过的航天技术已居世界先进行列。据报道，“神舟六号”飞船上除了搭载文化物品外，还搭载了生物菌种、植物组织培养幼苗、农作物和花卉的种子等。下列说法中正确的是（ ）
A．植物的幼苗在太空发生了基因重组 B．太空育种的原理主要是基因突变
C．培育成的新品种都对人类有益 D．此育种方法不可能产生新的基因
7．将①、②两个植株杂交，得到③，将③再作进一步处理，如下图所示。下列分析错误的是（ ）
A．由③到④过程一定发生了等位基因分离、
非同源染色体上非等位基因自由组合
B．由⑤×⑥到⑧的育种过程中，遵循的主要
原理是染色体变异
C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D．由③到⑦过程可能发生突变和重组，为生物进化提供原材料
8．右图表示体细胞进行有丝分裂的一个细胞周期，下列叙述不正确的是 （ ）
A．基因复制可发生在A时期
B．基因重组发生在B时期
C．人工诱变育种作用于A时期
D．秋水仙素诱导多倍体形成作用于B时期
9．2008年12月20日美国国家科学院的一个调查委员在宣布转基因生物生产的食品没有明显健康风险的同时，也建议政府应该采取更严格的监管措施，保证这些食品在未来的安全。下列关于转基因生物和转基因食品的认识中合理的是 （ ）
A．转基因食品对人体一定有害
B．转基因食品有益人体健康
C．转基因生物对生态环境的危害可以忽略不计
D．公众需要对转基因生物和转基因食品安全予以高度关注
10．不同植物间远缘杂交不亲合现象普遍存在。有的是由于不同植物的花粉与柱头组织细胞之间相互拒绝不能认可，花粉管生长受阻，不能到达子房所致，这一现象最可能与柱头细胞的哪种物质有关 这种现象在现代生物进化理论上称作 （ ）
A．纤维素；自然选择 B．磷脂；地理隔离
C．糖蛋白；生殖隔离 D．酶；生存斗争
11．某生物种群有500个个体。其中，A基因的基因频率为60%，a基因的基因频率为40%，则该种群中显性纯合体的个数可能为 （ ）
A．100 B．200 C．300 D．400
12．右图中a、b、c、d分别表示不同的指标，M表示种指标的相对量。下列说法错误的是
（ ）
A．若M表示基因多样性，a～b表示四种不同的植物， 则在剧烈变化的环境中最不容易被淘汰的可能是ｂ
B．若M表示物种丰富度，a～b表示四种不同的演替阶段，
则从光裸的岩地演替成森林的顺序为a→c→d→b
C．若M表示生物所含的能量，在一关时间内，若c种群
数量增加，则d种群数量下降，a所处的营养级最高
D．若M表示种群密度，则同种生物个体之间斗争最激烈
的一定是b种群
13．右图示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是 （ ）
A．图中A表示基因突变和基因重组
B．该生物进化理论的研究对象(基本单位)是生物个体
C．没有地理隔离不可能有新物种的形成
D．图中C表示的是种群间生殖隔离，是新物种形成的标志
14．下面①—⑤列举了五种育种方法，请回答相关问题：
①种子 返地种植 多种变异植株 新品种
②甲品种×乙品种 F1 F2 性状稳定遗传的新品种
③甲品种×乙品种→F1 幼苗 若干植株 新品种
④正常幼苗 植株 新品种
⑤甲种生物某基因 乙种生物 新品种
（1）上述育种方法中，属于诱变育种的是 （填序号），变异植株形成的原理是　　　。
（2）②过程所代表的植物育种方法是 _。
（3）若用方法③培育高产抗病的小麦新品种，甲品种是高产不抗病（ddTT）个体，乙品种是低产抗病（DDtt）个体，用此方法得到的幼苗基因型共有_______种。
（4）第④种方法中使用秋水仙素的作用是促使染色体加倍，其作用机理是___________。
（5）若用方法⑤培育抗棉铃虫的转基因抗虫棉，需要专门的工具，将抗虫基因从甲生物体内提取出来所用的工具酶是 ，把抗虫基因和棉花的DNA连接起来的“针线”是 。
15．在正常人体细胞中，非受体型酪氨酸蛋白结合酶基因abl位于9号染色体上，表达量极低，不会诱发癌变。在
慢性骨髓瘤病人细胞中，
该基因却被转移到第22
号染色体上，与bcr基
因相融合。发生重排后
基因内部结构不受影响，
但表达量大为提高，导
致细胞分裂失控，发生
癌变。下图一表示这种
细胞癌变的机理，图二
表示基因表达的某一环
节，请回答下列问题：
（1）癌细胞易于扩散的原因是 。
（2）细胞癌变的机理很复杂，图示癌变原因，从变异的类型看属于 。
（3）图二示图一中的[ ] 过程，其场所是[ ] 。
（4）分析图二可知，赖氨酸的密码子是 ，连接甲硫氨酸和赖氨酸之间的化学键的结构式是 。
（5）不良的生活习惯和行为易导致细胞癌变，请举出两例： 、
。
16．2001年上海野生动物园购买了一对非常稀有的非洲白狮。动物园购买这一对雌、雄非洲白狮的目的除向游人展出外，还计划繁殖白狮．可当白狮长大成熟可以繁殖时。雌狮突然死亡．已知狮毛棕色(A)对白色(a)是显性，利用动物园原有的棕狮，能较快获得白狮的最佳育种方案，并分析相关问题；
（1）由于棕狮与白狮属于同 ，它们之间不存在 ，可以利用杂交方法培育出白狮。
（2）非洲白狮的白毛性状是 的结果，而全球非洲白狮已不到20头．说明 低。
（3）从理论上讲，利用这头非洲白狮通过克隆技术也可以使白狮的数目增多。此技术依据的原理是 ，此种方法获得的白狮的性别为 性。
参考答案
1～13 DDCAD BABDC BDD。
14．(1) ①/基因突变；(2)杂交育种；(3) 4；（4）秋水仙素抑制纺锤体的形成；(5)限制酶（限制性核酸内切酶）/DNA连接酶。
15．（1）细胞间粘着性下降；（2）染色体（结构）变异；（3）[④]翻译/[⑦]核糖体；（4）AAA/—CO—NH—；（5）吸烟、酗酒以及高盐、高脂、低纤维饮食等。
16．(1)物种/生殖隔离；(2)基因突变/基因突变率；(3)动物细胞的全能性/雄。
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人工选择
自交
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人工选择
花药离体培养
秋水仙素处理
人工选择
人工选择
秋水仙素处理
通过运载体导入
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