2011高考生物一轮复习知识搜索与探究归纳：7—7 生物的变异

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21世纪教育网2011高考生物一轮复习知识搜索与探究归纳
7—7　生物的变异
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知识搜索
答案：遗传物质　基因突变　基因重组 染色体变异 ?
答案：碱基对　随机性　不定向性　生物变异　生物进化　突变　有利?
答案：有性生殖　多　大　多样　生物进化?
答案：染色体组　单倍　多倍 ?
答案：纺锤体　秋水仙素　纺锤体?
答案：弱小　高度不育　单倍体　纯合 缩短
探究归纳
要点1　两种变异的区别
【例1】2004广东高考，18 将纯种小麦播种于生产田，发现边际和灌水沟两侧的植株总体上比中间的长得好。产生这种现象的原因是(　　)
A.基因重组引起性状分离
B.环境引起性状变异
C.隐性基因突变成为显性基因
D.染色体结构和数目发生了变化
解析：本题考查生物变异的来源。同一品种的小麦在性状表现上应该是类似的，若部分个体因通风或水肥条件出现穗大等优良性状，应属于环境条件引起的变异。
答案：B
归纳与迁移
可遗传的变异和不可遗传的变异的比较
可遗传的变异 不可遗传的变异
来源 基因突变、基因重组和染色体变异 环境因素的影响
遗传物质 已改变 未改变
能否遗传 能 不能
实例 如镰刀型细胞贫血症、豌豆后代重组的新性状、无籽西瓜等 温度、水、肥、激素等外界环境因素引起的改变
要点2　基因突变
【例2】2004全国高考新课程Ⅱ 自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:
正常基因　精氨酸　苯丙氨酸　亮氨酸　苏氨酸　脯氨酸
突变基因1　精氨酸　苯丙氨酸　亮氨酸　苏氨酸　脯氨酸
突变基因2　精氨酸　亮氨酸　亮氨酸　苏氨酸　脯氨酸
突变基因3　精氨酸　苯丙氨酸　苏氨酸　酪氨酸　丙氨酸
根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是(　　)
A.突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添
B.突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添
C.突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添
D.突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添
解析：要解答此题，首先要抓住基因突变的概念。基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变。当DNA分子的碱基对增添或缺失时，会使基因的碱基排列顺序从增添或缺失到最后都发生改变，进而使基因所决定的氨基酸顺序从此处开始都改变；而当DNA分子的个别碱基对替换时，只会影响一个氨基酸的种类（种类可能变，也可能不变），其他的氨基酸则不会改变。据此，分析上述三个突变基因所决定的蛋白质的部分氨基酸序列可知，突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添。
答案：A
归纳与迁移
　　1.基因突变?
基因突变是基因结构的改变，突变后成为原来基因的等位基因。由于基因突变能产生新的基因，能产生一种生物从来都没有的性状，所以基因突变是可遗传的变异的根本来源，它有五大特点：普遍性、随机性、低频性、多害少利性和不定向性。
2.基因突变的原因和结果
突变原因 外因 DNA损伤。如宇宙射线、化学试剂、温度剧变
内因 复制差错
结果 DNA 碱基对改变，可形成等位基因
Mrna 局部密码子改变或移码突变
蛋白质 异常蛋白(性状改变)
　　3.基因突变中的几个问题?
（1）发生的过程及时间?
基因突变发生在细胞分裂间期（有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期）的DNA分子的复制过程中。?
（2）基因突变与生物生殖的对应关系?
无性生殖中有丝分裂过程能发生基因突变；有性生殖中减数分裂过程能发生基因突变，因而在无性生殖和有性生殖过程中都存在因基因突变而发生的变异。?
（3）发生基因突变的细胞?
体细胞可以发生基因突变，这种突变不会导致下一代个体产生变异。有性生殖细胞也可以发生基因突变，这种突变可经受精作用直接传递给后代。
要点3　染色体结构的变异
【例3】2005江苏模拟 科学家运用基因工程删除了猪细胞中的对人产生排斥的基因，培育成可以用于人类进行器官如心脏移植的“猪”。从变异的角度来看，这种变异属于 (　　)
A.基因重组
B.染色体变异
C.基因突变
D.不遗传变异
解析：本题要求从基因的角度理解生物可遗传变异的实质。由于这种变异涉及基因(具遗传效应的DNA片段)的缺失，应属染色体变异。
答案：B
归纳与迁移
染色体结构的变异
缺失 一个正常染色体在断裂后丢失一个片段，这个片段上的基因也随之失去
重复 一条染色体的片段连接到同源的另一条染色体上，使另一条同源的染色体多出与本身相同的某一片段
倒位 指染色体断裂后倒转180°后重新接合起来，造成这段染色体上基因位置顺序颠倒
易位 染色体断裂后在非同源染色体间接合，更换了位置
要点4　染色体数目的变异
【例4】2004全国春季理综 下列有关水稻的叙述，错误的是 (　　)
A.二倍体水稻含有两个染色体组
B.二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大
C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组
D.二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小
解析：本题考查染色体组、单倍体、多倍体的形成及特点等染色体数目变异方面的知识。二倍体生物，其生殖细胞中含有的染色体，叫一个染色体组，在一个染色体组中无同源染色体（染色体的形态、大小各不相同），把体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体，而体细胞中含三个染色体组的个体叫三倍体，含四个染色体组的叫四倍体，含三个或三个以上染色体组的个体则叫多倍体。四倍体水稻与二倍体水稻相比，其显著特点是果实大、结实率低、发育延迟；二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体幼苗，在遗传上表现为高度不育，不可能出现稻穗、米粒变小。
答案：D
归纳与迁移
1.染色体数目的变异 ?
整倍体：细胞中染色体数目成倍地增加或减少，如AABB→AB或AAAABBBB。?
非整倍体：细胞中的个别染色体增加或减少，如：AABB→AAB或AABBC。
2.染色体组、单倍体和多倍体的概念?
（1）染色体组：正常二倍体产生的配子细胞中所含的一组染色体，它们在形状、大小、结构、基因组成等方面互不相同，为非同源染色体。一个染色体组包含本物种的一个基因组。
（2）单倍体：由配子不经两性生殖细胞的融合直接发育而成的个体(无论其体细胞含有多少个染色体组)。?
（3）多倍体：由合子发育而成的个体，其体细胞中含有几个染色体组，即称为几倍体，当染色体组数超过两个以上时称为多倍体。
3.单倍体育种和多倍体的比较
比较项目 单倍体 多倍体
形态特征 植株弱小 茎秆粗壮，叶片果实、种子比较大，营养物质丰富
染色体组 一个或多个 三个或三个以上
形态特征 植株弱小 茎秆粗壮，叶片果实、种子比较大，营养物质丰富
育性 高度不孕 发育延迟，育性有或无，结实率低
形成 自然 未受精的卵细胞或花粉直接发育而成的个体 体细胞在有丝分裂(或生殖细胞减数分裂)过程中因环境条件受阻，此时染色体已完成复制，纺锤体形成受到阻碍以致产生染色体数目加倍的细胞(或配子)，这样的细胞继续进行正常的分裂(或配子结合成合子)，发育成染色体数目加倍的多倍体
人工 花药离体培养 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
举例 雄蜂、由花药离体培养或未受精的卵细胞发育成玉米、小麦等植株 自然界存在的高等植物，如普通小麦为六倍体，马铃薯为四倍体，香蕉为三倍体，人工培育的三倍体无子西瓜等
　　4.关于单倍体和多倍体的育性?
主要看其染色体组的组成（来源和数目），凡具奇数个染色体组的个体如染色体组为A、AAA不可育，具偶数个染色体组的个体如染色体组为AB、AAAB亦不可育，但经加倍后均可育。
要点5　可遗传的变异三个来源的比较
【例5】2005广东高考 以下关于生物变异的叙述，正确的是（　　）
A.基因突变都会遗传给后代
B.染色体变异产生的后代都是不育的
C.基因碱基序列发生改变，不一定导致性状改变
D.基因重组只发生在生殖细胞形成过程中
解析：本题考查的知识点是生物变异的知识。生物变异的来源有基因突变、基因重组、染色体变异。基因突变是碱基序列发生改变，但由于一种氨基酸可由几种遗传密码与它对应，故不一定导致性状改变。发生在体细胞中的突变一般不会遗传给后代。应用重组DNA技术改造的基因也属于基因重组。有些生物染色体变异时，染色体数目成倍增加，产生的后代就形成了多倍体。
答案：C
归纳与迁移
基因突变、基因重组和染色体变异的比较
基因突变 基因重组 染色体变异
概念 基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或改变 控制不同性状的基因重新组合 染色体结构和数目发生变化
发生时间 减数第一次分裂或有丝分裂间期 减数第一次分裂前期（四分体时期）、后期 染色体加倍处理时间为前期纺锤体形成时
本质 产生新基因 产生新基因型 遗传物质大幅度改变
原因 基因结构发生改变 非等位基因自由组合或互换 染色体结构或数目发生变化
种类 自然突变、人工诱变 基因自由组合、基因连锁互换 染色体结构变异、染色体数目变异
意义 生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料 为生物变异提供了极其丰富的来源，是生物多样性的重要原因之一 生物变异的原因，是产生或培育植物新类型的方法之一
应用 诱变育种 杂交育种 单倍体、多倍体育种

要点6　常见几种育种方法的比较
【例6】新课标渗透
2005广东高考，19 两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（　　）
A.人工诱变育种
B.细胞工程育种
C.单倍体育种
D.杂交育种
解析：本题考查的知识点是育种方法。生物育种方法有多种,利用两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，遵循自由组合定律遗传,因aabb为双隐性类型，可在子二代中直接筛选出，因此只需两年就可选育出。要培育出基因型为aabb的新品种，单倍体育种能明显缩短育种年限，一般也需两年,但技术复杂。在相同的时间内，杂交育种用材及技术简单。
答案：D
归纳与迁移
1.比较几种育种方法，提高分析综合能力
方式 原理 处理方法 主要优点 缺点
杂交育种 基因重组 先不同个体间杂交，得F1后自交，经筛选获得纯合体 (1)使位于不同个体的优良性状集中于一个个体；(2)用材及技术简单 时间较长，需及时发现优良性状
诱变育种 基因突变 (1)物理方法：激光或辐射等；(2)化学方法：化学药剂处理(秋水仙素、硫酸二乙酯) (1)可以提高变异的频率，有利变异少；(2)大幅度改良某些性状；(3)加速育种进程 有利变异少，需大量处理实验材料，盲目性大
单倍体育种 染色体变异(染色体组数目成倍减少) (1)花药离体培养出单倍体植株；(2)再进行人工诱导使染色体加倍 (1)自交后代不发生性状分离；(2)明显缩短育种年限 技术复杂，须与杂交育种配合
多倍体育种 染色体变异(染色体组数目成倍增加) 用秋水仙素处理幼苗或萌发的种子 能获得某些特殊优良性状：器官大、产量高、营养丰富等，如无子西瓜、高品质八倍体小黑麦 生长期延长，结实率低；适用于植物,动物较难
转基因育种 基因重组 “提”“装”“导”“检”“选” 可以按人的意愿改造生物，目的性强 技术复杂
植物体细胞杂交育种 细胞的全能性 “去壁”“诱融”“组培” 克服远源杂交的不亲和性，培育出作物新品种
动物体细胞克隆育种 细胞的全能性 核移植和胚胎移植 培育繁殖优良生物品种，用于保存濒危物种，有选择地繁殖某性别动物
2.根据具体育种目标，选择育种方法?
（1）育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、品质优良、产量高)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基因型可能是：?
①纯合子，便于制种、留种和推广。?
②杂合子（杂交种子），充分利用杂种优势。?
(2)选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：?
①一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种。?
②为得到特殊性状可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种。?
③若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服远源杂交不亲和性，可考虑运用基因工程和细胞工程育种，如培育各种用于生物制药的工程菌。
汗老师讲方法
本节内容高考考查题型以选择题为主，考查内容集中在：基因突变的概念、原理及诱变育种等。近年来，随着纳米技术、基因治疗研究的深入，高考题的时代气息也越来越浓。?
1.从遗传信息的传递(中心法则)角度理解基因突变本质?
图7-7-1为镰刀型细胞贫血症(HbS)病因的图解：
图7-7-1
　　控制血红蛋白质的DNA上一个碱基对发生改变，导致该基因脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变，导致基因结构改变。因为基因控制生物的性状，因此基因结构改变最终导致控制血红蛋白的性状发生改变，红细胞也就由圆饼状变为镰刀状。?
2.正确区分三种可遗传的变异（列表比较如下）
变异种类 本质 结果
基因重组 基因的重新组合 产生新的基因型
基因突变 碱基对的改变(点突变) 产生等位基因
染色体变异 结构变异 DNA分子部分区段改变(重复、缺失、倒位、易位) 基因重复或缺失
数目变异 整个DNA分子缺失或加倍(显微镜可观察到变化)
3.无子西瓜和无子番茄的区别?
两者虽然都是无子果实，但培育的原理不一样。?
无子番茄是利用了生长素能促进果实发育的原理，在未授粉的雌蕊的柱头上涂抹了一定浓度的生长素，使子房壁膨大为果皮。这是单性结实，不是培育生物新品种的育种过程，而且得到的无子性状因遗传物质未发生改变，不能遗传给后代，属于不可遗传的变异。?
无子西瓜是利用了三倍体植物在减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子而无子的原理。它属于多倍体育种，无子西瓜具有多倍体的特点，因遗传物质发生改变，无子性状可遗传给后代，属于可遗传的变异。培育过程利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使染色体数目加倍。
现将两者列表比较如下：
比较项目 无子西瓜 无子番茄
培育原理 染色体变异 生长素促进果实发育
处理试剂 秋水仙素 生长素类似物，如2，4-D
处理部位 萌发的种子或幼苗 未授粉的雌蕊柱头
无子的原因 三倍体植物在减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子而无子 未授粉使胚珠内的卵细胞没有经过受精，果实里没有形成种子
性状能否遗传 可遗传 不可遗传

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