2012高考生物专题复习教案 变异、育种和进化 专 题
班次__________学号__________姓名_____________
●典例分析
例1.控制人的血红蛋白基因分别位于人的11号、16号染色体上，在不同的发育时期至少有α、
β、γ、ε、δ和ξ基因为之编码。人的血红蛋白由四条肽链组成，在人的不同发育时期，血红蛋白分子的组成是不相同的。例如人的胚胎血红蛋白由两个ξ肽链（用ξ2表示）和两个ε肽链（用ε2表示）组成。下图为基因控制蛋白质合成的示意图。
（1）合成ε2的直接模板是 ，
场所是 。
（2）镰刀型细胞贫血症是一种分子遗传
病，其病因是β基因发生了突变。假
设某人的一个α基因发生突变不一定
导致α肽链改变，β基因发生突变，
往往导致β肽链改变。根据上图分析
说明理由。
。
（3）根据上图基因控制血红蛋白的合成过程，你对人类染色体上基因种类的分布、数量及基因表达的顺序，有何启示？（至少说两条）_____________________________________________
。
（4）分子病理学研究证实，人类镰刀型细胞贫血症很多原因是由于β基因发生突变引起的。若已知正常血红蛋白β链的氨基酸序列，能否推知正常β基因的碱基序列？为什么？
。
（5）镰刀型细胞贫血症的根本治疗途径是基因治疗，是将编码β链的β基因，通过质粒或病毒等导入患者的造血干细胞，导入β基因的造血干细胞能否 ，这是治疗成功与否的关键。
例2（ ）下图表示以某种作物中的①和②两个品种分别培育出④⑤⑥三个新品种的过程，有关说法正确的是
A.用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法Ⅰ和Ⅱ
分别称为杂交和测交
B.用③培育出④常用的方法Ⅲ是花药离体培养
C.③培育出⑥常用化学或物理的方法进行诱变处理
D.培育出⑤所依据的原理是基因突变和基因重组
例3（ ）如果在一个种群中，基因型AA的比例占25%，基因型Aa的比例占50%，基因型aa占25%。已知基因型aa的个体失去求偶和繁殖的能力，则随机交配一代后，基因型aa的个体所占的比例为 A．1/16 B．1/9 C．1/8 D．1/4
例4（ ）（多选）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了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.普通野生稻含有抗病虫基因，是水稻育种的有用资源
●知识网络
●训练
1（ ）如图是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图（数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因）。据图判断不正确的是
A.该动物的性别是雄性的
B.乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组
C. 1与2或1与4的片段交换，前者属基因重组，
后者属染色体结构变异
D.丙细胞不能进行基因重组
2（ ）5-溴尿嘧啶（Bu）是胸腺嘧啶（T）的结构类似物，在含有Bu的培养基上培养大肠杆菌，得到少数突变型大肠杆菌。突变型大肠杆菌中的碱基数目不变，但（A+T）/（G+C）的碱基比例略小于原大肠杆菌，这说明Bu诱发突变的机制是
A.阻止碱基正常配对 B.断裂DNA链中糖与磷酸基之间的化学键
C.诱发DNA链发生碱基种类置换 D.诱发DNA链发生碱基序列变化
3（ ）现代生物进化理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的，现代生物进化理论观点，对自然选择学说的完善和发展表现在
①突变和基因重组产生进化的原材料 ②种群是进化的单位 ③自然选择是通过生存斗争实现的
④自然选择决定生物进化的方向 ⑤生物进化的实质是基因频率的改变 ⑥隔离导致物种形成
⑦适者生存，不适者被淘汰
A.②④⑤⑥⑦ B.②③④⑥ C.①②⑤⑥ D.①②③⑤⑦
4( )下列有关人类遗传病的叙述，正确的是
①都是由于遗传物质改变引起的②都是由一对等位基因控制的③都是先天性疾病
④近亲结婚可使各种遗传病的发病机会大大增加⑤线粒体基因异常不会导致遗传病
⑥性染色体增加或缺失都不是遗传病
A.① B.①③⑥ C.①②③⑥ D.①②③④⑤⑥
5( )对细菌耐药性产生机理的叙述，不正确的是
A.细菌耐药性的获得是由于基因突变等方式获得耐药性基因并表达的结果
B.抗生素的使用使病原微生物产生了适应性的变异
C.耐药性增强是由于抗生素对细菌的变异定向选择的结果
D.耐药性增强的过程中细菌耐药性基因频率增大
6（ ）依据基因重组概念的发
展，判断下列图示过程中没有发
生基因重组的是
7（ ）下列叙述中最确切的是
A.镰刀型细胞贫血症的根本原因
是正常血红蛋白分子中有一个
氨基酸发生改变
B.用普通二倍体西瓜培育出四倍体西瓜，再用普通二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜
C.由于基因重组和基因突变的原因，某些家庭兄弟姐妹甚多，但性状不尽相同
D.某基因的一条链上有2个（占碱基总数的0.1%）C变成了G，表明发生了基因突变，且该基因连续复制4次后，突变基因占50%
8.下面为6种不同的育种方法。据图
回答下列问题:
(1)图中A至D方向所示的途径表示 育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为 。A→B→C的途径表示 育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在 。
（2）B常用的方法为 。
（3）E方法所用的原理是 ，所用的方法如 、 。育种时所需处理的种子应是萌动的（而非休眠的）种子，原因是 。
（4）C、F过程最常用的药剂是 ，其作用的原理是 。
（5）由G到H过程中涉及的生物技术有 和 。
（6）K→L→M这种育种方法的优越性表现在 。
9.小麦是一种重要的粮食作物，改善小麦的遗传性状是科学工作者不断努力的目标，如图是遗传育种的一些途径。请回答下列问题：
（1）以矮秆易感病（ddrr）和高秆抗病（DDRR）
小麦为亲本进行杂交，培育矮秆抗病小麦品种
过程中，F1自交产生F2，其中矮秆抗病类型出
现的比例是 ，选F2矮秆抗病类型
连续自交、筛选，直至 。
（2）若要在较短时间内获得上述新品种小麦，可
选图中 （填字母）途径所用的方法。其中的F环节是 。
（3）科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该选择图中 （填字母）表示的技术手段最为合理可行，该技术手段主要包括： 。
（4）小麦与玉米杂交，受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象，将种子中的胚取出进行组织培养，得到的是小麦 植株。
（5）两种亲缘关系较远的植物进行杂交，常出现杂交不亲和现象，这时可采用 技术手段进行处理。
（6）图中的遗传育种途径， （填字母）所表示的方法具有典型的不定向性。
10.用浓度为2%的秋水仙素，处理植物分生组织5-6 h，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温（如4℃）处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。
（1）针对以上问题，你作出的假设是 。
你提出此假设的依据是 。
（2）低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验组合以表格形式列出来。
（3）按照你的设计思路，以 作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此，你要进行的具体操作是：
第一步：剪取根尖2~3 mm。
第二步：按照 → → → 步骤制作 。
11.（1）19世纪中叶以来，随着英国重工业的发展，尺蛾中黑化蛾的比例越来越高。为了研究环境改变对尺蛾种群变化的影响，1950年科学工作者在英国的两个地区利用标志重捕法进行了调查，获得如下结果：
项目
地区
白色蛾
黑化蛾
释放数
回收数
回收率
释放数
回收数
回收率
污染区
64
16
25.0%
154
82
53.2%
非污染区
393
54
13.7%
406
19
4.7%
请回答下列问题：
①自然选择是 的过程。
②表中两组数据 大于 、 大于 共同支持“自然选择决定生物进化方向”这一论点。
（2）20世纪50年代后，英国开始实行煤烟控制计划，环境污染得到了治理。请根据下图说出三者的变化关系并解释原因。
。
1基因突变、基因重组、染色体变异
(1)基因突变
基因突变是指基因片段上碱基对发生增添、缺失或改变而引起基因结构的改变，基因突变往往会导致生物性状发生改变。
①它是遗传物质在分子水平方面的改变。碱基对数目、种类改变非常小，若数目改变幅度较大则会转变为染色体变异。
②基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的改变，原因是突变部位可能在非编码区，即使突变部位在编码区上，也会因一种氨基酸有多个密码子而使突变后的基因控制合成的蛋白质与突变前相同或突变发生在内含子中。
③基因片段上碱基数单个的添、减往往会导致生物性状的改变。若碱基对是以3的倍数(并连在一起)添、减，则合成的蛋白质上氨基酸的种类、排列顺序一般变化较小。
④DNA复制过程中，碱基互补配对发生偏差、小幅度跳跃或重复复制都会导致基因突变，故基因突变多发生在细胞分裂间期。
⑤基因突变会产生新的基因和基因型，基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因。要增加可用于基因重组的基因种类只有通过基因突变，所以基因突变是生物变异的根本来源。
⑥基因突变过程中，碱基对数目、种类的改变不是人类能控制的，所以利用人工诱变育种着很大盲目性。
(2)基因重组
①能发生重组的基因是什么基因?分布情况如何?
分析如右图所示：
图甲中A与b，a与B为同源染色体上的非等位基因，不遵循
自由组合定律；而图乙中的C与D、d、c与D、d为非同源染色体上的非等位基因，遵循自由组合定律。
②传统意义上的基因重组
a．只能发生在进行有性生殖的同种生物之间。
b．减数分裂过程中实现的基因重组要在后代性状中体现出来一般要通过精于与卵细胞结合产生新个体来实现，因此对基因重组使生物体性状发生变异这一现象来说，减数分裂形成不同类型配子是因，而受精作用产生不同性状的个体则是果。
③基因重组分类
a．分子水平的基因重组(如通过对DNA的剪切、拼接而实施的基因工程)。
特点：可突破远源杂交不亲和的障碍。
b．染色体水平的基因重组(减数分裂过程中同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换，以及非同源染色体自由组合下的基因重组)。
特点：难以突破远源杂交不亲和的障碍。
c．细胞水平的基因重组（如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术的大规模基因重组)
特点：可突破远源杂交不亲和的障碍。
(3)染色体变异
染色体结构变异和染色体数目变异比较
项目
染色体结构变异
染色体数目变异
变异范围
染色体水平上的变异，涉及染色体某一片段的改变
染色体水平上的变异，涉及染色体数目改变
变异方式
染色体片段的缺失、重复、倒位、易位
个别染色体数目增 减、染色体组倍性增减
变异结果
染色体上的基因的数目、排列顺序发生改变
基因数目增减、产生多倍体、单倍体等
性状表现
生物性状发生较大改变
生物性状发生较大改变
变异的检测
光学显微镜下可观察比较染色体形态
光学显微镜下可观察染色体数目
真核生物的有丝分裂和减数分裂，有性生殖和无性生殖中都可发生染色体变异。
2细胞分裂、生物变异、生物进化
在细胞分裂间期，DNA复制过程中可能会受到内部或外界因素的干扰，导致DNA复制发生差错，发生基因突变而产生新基因，从而大幅度改变生物性状。减数第一次分裂过程中发生基因重组，虽然没有产生新基因，但产生了新的基因型。染色体变异可能会导致基因数目大幅度增减，使生物性状发生较大改变，甚至出现新的物种，所以生物的变异来源与细胞分裂密切相关。
生物各种变异的利弊取决于生物生存的环境条件。被环境选择保留的生物变异是有利变异，在生物逐代繁殖过程中得到积累和加强，从而使生物体内控制这一性状的基因得到保留，经过长期的自然选择作用(自然选择的内容主要有4点：过渡繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存)，生物种群基因频率发生定向改变，使生物不断向前进化发展，当种群基因频率改变到突破种的界限而达到生殖隔离时，就进化为一个新的物种。因此生物种内进化是基因频率改变未达到生殖隔离的程度，而新物种形成则是基因频率改变达到了生殖隔离程度。生殖隔离是新物种形成的标志。
现代生物进化理论的主要内容：
种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；
突变和基因重组产生生物进化的原始材料
自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向；
隔离导致新物种的形成；
生物与生物,生物与无机环境共同进化,进化导致生物多样。
3不同育种方法的归纳与比较
杂交育种
人工诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
基因工程育种
细胞融合技术
细胞核移植技术
原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
DNA(基因)
重组
基因重组
染色体变异
动物细胞核的全能性
常用方式
杂交
↓
自交
↓
选种
↓
自交
(1)物理：紫外线、微重力、激光等；(2)化学：秋水仙索、硫酸二乙酯处理，诱导基因发生突变。需筛选。
花药离体培养，然后再用秋水仙素处理单倍体植株幼苗，使染色体加倍
秋水仙家处理萌发的种子或幼苗
转基因（DNA重组）技术将目的基因引入生物体内，培育新品种
让不同生物细胞原生质体融合，同种生物细胞可融合为多倍体
将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵细胞中
优点
将不同个体的优良性状集中于同一个体上
可以提高变异的频率，加速育种进程，大幅度地改良某些性状
可以明显地缩短育种年限
器官巨大，提高产量和营养成分
目的性强，育种周期短，克服了远源杂交不亲和的障碍，定向改变生物的性状
按照人们的意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂交不亲的障碍
克服了某些动物繁殖率低的问题，可改良动物品或保护濒危物种
缺点
时间长，须及时发现优良品种
有利变异少，须大量处理实验材料
技术复杂
发育延迟，结实率低。一般只适合植物
技术复杂，有可能引起生态危机
技术复杂，存在安全性问题
技术要求高
应用举例
矮秆抗锈病小麦
青霉素高产菌株、太空椒
单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉
白菜甘蓝、番茄马铃薯
克隆羊“多莉”、鲤鲫移核鱼
例1答案 （1）mRNA 核糖体 （2）因为α基因有两个，如果一个α基因发生突变，则另一个α基因可以表达出原有的α肽链。β基因只有一个，如果β基因发生突变，则不能表达出原有的β肽链 （3）①控制蛋白质合成的基因的表达有时间的顺序；②控制同一条多肽链的基因可能有多个；③控制同一功能的不同基因可能集中分布
（4）不能 ①有些氨基酸的密码子不止一个；②基因包括编码序列和非编码序列
（5）使β基因得以表达
例1解析 （1）由题干可以知道ε2代表肽链，肽链合成的直接模板是mRNA，合成场所为核糖体。（2）由图可以知道，α基因有两个，而β基因只有一个，相对来说一个α基因发生突变的影响要小，因为另一个α基因能合成正常的肽链。（3）注意题目的要求是从染色体上基因种类的分布、数量及基因表达的顺序三个方面进行分析。譬如从基因数量来看，控制α2肽链合成的基因有两个。
例2解析用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为杂交和自交。③培育出⑥常用化学药剂秋水仙素进行诱变处理，属于多倍体育种。图中培育出⑤所依据的原理是基因重组和染色体变异。
例3解析：由于基因型aa的个体失去求偶和繁殖的能力，所以Aa的个体所占的比例为2/3，只有Aa与Aa的个体杂交，子代才会出现aa的个体，则交配一代后，基因型为aa的个体所占的比例为：2/3Aa×2/3Aa→2/3×2/3×1/4aa＝1/9aa
例4解析普通野生稻在进化为普通栽培稻的过程中，经过了多次选择，许许多多的个体被淘汰，在这个过程中会有一些基因丧失；普通栽培稻的进化方向是由选择决定的，这里包括自然选择和人工选择；落粒对普通野生稻有利，对普通栽培稻也有利，只是对于人类不利；许多野生植物含有抗逆性基因，有利于培养作物优良品种
6A
8解析:方法1应为杂交育种，它的可操作性最强，但育种周期最长；方法2为单倍体育种，其最大优点为明显缩短育种周期；方法3为诱变育种，这种方法获得新品种的速度最快，但因有利变异往往不多，需大量处理供试材料；方法4为多倍体育种，它可获得性状改良的多倍体；方法5为转基因技术即基因工程育种，它可定向改造生物性状获得新品种；方法6为细胞工程育种，它可克服远缘杂交不亲和障碍，培育生物新品种。
6答案（1）杂交 从F2代开始发生性状分离 单倍体 明显缩短育种年限 （2）花药离体培养 （3）基因突变X射线、紫外线、激光 亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素（理化因素需各说出一项） 种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变（4）秋水仙素 在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍（5）基因工程或DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术 植物组织培养技术 （6）克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本范围
9
10【答案】 （1）用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍 低温能够影响酶的活性（或纺锤丝的形成、着丝点的分裂），使细胞不能正常进行有丝分裂
（2）
培养时间
培养温度
5h
10h
15h
20h
常温
4℃
0℃
注：设计的表格要达到以下两个要求。
①至少做两个温度的对照；②间隔相等的培养时间进行取样。
（3）在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体的数目 解离 漂洗 染色 制片 细胞有丝分裂临时装片
【解析】 提出的假设应该具有一定的科学根据，提出的假设应该是最有可能的而不是随意猜测，所以探究的课题在题干中具有一定的指向性。在设计表格的时候要注意题干的要求是测量低温效应的时间，考虑到一般植物的细胞周期时间的单位应该以小时为单位比较合适。为了保证实验的严谨性，应该做一组常温下的对照组，以排除环境因素的干扰。
11【答案】 （1）①适者生存，不适者被淘汰 ②53.2% 25.0% 13.7% 4.7%（两组数据先后顺序可以调换）
（2）①由于煤烟排放量减少，SO2浓度逐年降低；②由于SO2浓度降低，树干上地衣数量逐渐增多。原因是地衣对SO2敏感，SO2浓度降低时，有利于地衣生长；③由于地衣数量增多，黑化蛾频率逐年降低。原因是地衣颜色浅，黑化蛾易被鸟类捕食
【解析】 自然选择是适者生存，不适者被淘汰的过程。根据题意，污染区黑化蛾回收率大于白色蛾，而非污染区则相反，表中两组数据53.2%大于25.0%、13.7%大于4.7%共同支持“自然选择决定生物进化方向”这一论点。根据图表，由于煤烟排放量减少，SO2浓度逐年降低，树干上地衣数量逐渐增多，黑化蛾频率逐年降低。
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