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(共185張PPT)
專題六　變異與進化
核心問題梳理
核心概念落實
核心素養達成
專題作業
本課結束
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提示
答案
解析專題六　變異與進化
[核心素養]　1.認識收集信息、歸納概括是審視生物學社會議題的重要方法，嘗試收集惡性腫瘤防治方面的資料，學會收集信息、歸納概括的基本方法，并關注生物學社會議題。2.通過收集生物變異在育種上應用的實例，關注生物學社會議題，學會運用生物學原理解釋生物學社會議題。3.通過收集生物進化理論發展的資料，嘗試探討生物進化觀點對人們思想觀念的影響，學會關注生物學社會議題，參與討論并做出理性解釋。
核心問題梳理
考點1　生物的變異
1．什么是基因突變？為什么基因突變以堿基對的形式改變，而不是單個堿基？
提示：DNA分子中發生堿基對的替換、增添和缺失，從而引起的基因結構的改變，叫做基因突變。因為一般DNA分子復制解旋時易發生基因突變，當母鏈發生堿基的改變時，子鏈也會發生相應的變化，所以是堿基對發生改變而不是一個堿基。
2．基因突變后，基因結構一定改變嗎？性狀一定改變嗎？為什么？
提示：基因突變一定會引起基因結構的改變，即基因中堿基排列順序(遺傳信息)的改變。基因突變后性狀不一定改變。原因是基因突變可能發生在基因的非編碼區；或者基因突變發生后，轉錄產生的新密碼子與原密碼子對應的是同一種氨基酸；或者基因突變為隱性突變，如AA中其中一個A突變為a；或者有些突變改變了蛋白質中的個別氨基酸，但該蛋白質的功能不變。
3．基因突變的結果是產生什么？非基因區發生堿基對改變屬于基因突變嗎？
提示：基因突變的結果是產生新基因。非基因區發生堿基對改變不屬于基因突變。
4．基因突變的時間、特點、意義分別是什么？誘發基因突變的因素有哪些？
提示：發生時間：主要發生于有絲分裂間期或減數第一次分裂前的間期。特點：普遍性、隨機性、低頻性、不定向性、多害少利性。意義：新基因產生的途徑、生物變異的根本來源、提供生物進化的原始材料。誘發基因突變的因素包括物理因素、化學因素和生物因素。
5．誘變育種有什么優勢？能否定向改造生物的遺傳性狀？為什么？
提示：可以提高突變率，加速育種進程。不能。因為誘變育種的原理是基因突變，基因突變是不定向的，不能定向改造生物的遺傳性狀。
6．有性生殖過程中基因重組有哪幾種類型？分別發生在什么過程中？導致的結果分別是什么？
提示：2種。交叉互換型：發生在減數第一次分裂前期的同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換過程中，結果是同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體交換而交換，從而使染色單體上的基因重組；自由組合型：發生在減數第一次分裂后期的非同源染色體的自由組合過程中，結果是導致了非同源染色體上的非等位基因自由組合。
7．基因重組可以產生新基因嗎？可以產生新基因型嗎？基因工程的原理是什么？
提示：基因重組不能產生新基因。可以產生新基因型。基因工程的原理是基因重組。
8．染色體變異分為哪兩種類型？與基因突變相比明顯的區別是什么？
提示：類型：染色體結構變異；染色體數目變異。基因突變在光學顯微鏡下不可見，染色體變異可見。
9．什么是染色體組？人的一個次級性母細胞中有幾個染色體組？
提示：染色體組指細胞中的一組非同源染色體，在形態和功能上各不相同，但又互相協調，共同控制生物的生長、發育、遺傳和變異。人的一個次級性母細胞中有1個或者2個染色體組。
10．二倍體、多倍體、單倍體的概念是什么？單倍體中只含有一個染色體組嗎？
提示：二倍體指由受精卵發育而來，體細胞中含有兩個染色體組的個體；多倍體指由受精卵發育而來的，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體；單倍體指體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體。不是，單倍體中可能含有多個染色體組。
11．單倍體育種操作過程一般包括哪幾個環節？在選擇哪種性狀的純合子時具有明顯縮短育種年限的優勢？
提示：過程：具不同優良性狀的親本雜交→F1→花藥離體培養→秋水仙素處理單倍體幼苗→選育。在選擇顯性性狀的純合子時具有明顯縮短育種年限的優勢。
12．秋水仙素應用于單倍體育種和多倍體育種時處理的材料有什么不同？
提示：單倍體育種時在幼苗期用秋水仙素處理，多倍體育種時在種子萌發期或幼苗期用秋水仙素處理。
13．多倍體育種獲得的多倍體有哪些優勢？
提示：多倍體植株莖稈粗壯，葉、果實和種子比較大，營養物質含量豐富(簡記：粗、大、豐富)。
考點2　生物進化
1．達爾文自然選擇學說基本觀點及意義是什么？
提示：內容：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存。意義：科學地解釋了生物進化和生物多樣性形成的原因。
2．現代生物進化理論支持達爾文基本觀點嗎？
提示：支持，都是以自然選擇為基本觀點。
3．現代生物進化理論的基本觀點是什么？
提示：種群是生物進化的基本單位、進化的實質是種群基因頻率的改變、突變和基因重組產生進化的原材料、自然選擇決定生物進化的方向、隔離導致物種的形成、共同進化導致生物多樣性的產生。
4．現代生物進化理論認為，生物進化的實質是什么？基因頻率改變一定表示生物進化了嗎？生物進化一定產生新物種嗎？新物種產生一定表示生物進化了嗎？
提示：生物進化的實質是種群基因頻率的改變。基因頻率改變一定表示生物進化了。生物進化并不一定產生新物種。新物種的形成要經過生物進化。
5．害蟲的抗藥性是在接觸了藥物之后產生的還是之前就產生的？自然選擇會導致基因頻率定向改變嗎？
提示：害蟲的抗藥性是在接觸了藥物之前就產生的。自然選擇會導致基因頻率定向改變。
6．一個物種可以由多個種群組成嗎？
提示：一個物種可以包括許多種群。
7．物種形成必須要經過地理隔離和生殖隔離嗎？舉例說明。一般物種形成的三個環節是什么？物種形成的標志是什么？
提示：物種的形成不一定要經過地理隔離，但必須要經過生殖隔離。例如植物多倍體的形成。物種形成的三個環節：突變和基因重組、自然選擇及隔離。生殖隔離的形成是物種形成的標志。
8．什么是共同進化？會導致什么結果？捕食者的存在與物種多樣性的關系是什么？
提示：共同進化的概念：不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展。共同進化的結果是生物多樣性的產生。捕食者的存在有利于增加物種多樣性。
核心概念落實
知識點一　概述堿基的替換、插入或缺失會引發基因中堿基序列的改變
[例1]　(2020·山東省高考壓軸卷)人類β－地中海貧血癥是一種由β－珠蛋白基因突變引起的單基因遺傳病，該基因存在多種突變類型。甲患者珠蛋白β鏈第17、18位氨基酸缺失；乙患者β－珠蛋白基因中發生了一個堿基對的替換，導致β鏈縮短。下列敘述錯誤的是(　　)
A．甲、乙患者的致病基因位于同源染色體的相同位置
B．甲患者β鏈氨基酸的缺失是基因中堿基對連續的缺失所致
C．乙患者基因突變位點之后的堿基序列都發生了改變
D．通過染色體檢查不能診斷該病攜帶者和患者
答案　C
解析　甲患者的β鏈17～18位缺失了兩個連續氨基酸，說明甲患者β鏈氨基酸的缺失是基因中堿基對連續的缺失所致，B正確；乙患者β?珠蛋白基因中發生了一個堿基對的替換，突變位點之后的堿基序列沒有發生改變，C錯誤；人類β型地中海貧血癥是一種基因突變引起的單基因遺傳病，因此不能通過染色體檢查來確診該病的攜帶者或患者，D正確。
[例2]　已知豌豆(2n＝14)的花色受兩對獨立遺傳的基因控制，紅色(A)對白色(a)為顯性，B基因淡化花色，兩個B基因能淡化紅色為白色，一個B基因淡化紅色為粉紅色。
請據此分析下列問題：
(1)豌豆中粉紅花植株基因型有________種，AABb植株的自交后代________(填“能”或“不能”)出現白花植株。
(2)若純合紅花植株與白花植株(aaBB)雜交，子代中出現一株白花植株，科研人員對其成因做出了三種假設。
假設一：丟失一條染色體所致。
假設二：兩對基因中的一個基因發生了基因突變所致。
假設三：A、a、B、b以外的另一對基因中的一個基因發生顯性突變所致(三對基因獨立遺傳)。
Ⅰ.確定假設一是否正確的簡便方法是__________________________________。
Ⅱ.若假設二成立，則發生突變的基因可能是________基因。
Ⅲ.若變異來源為基因突變，某同學欲設計實驗確定該突變來源為假設二還是假設三，請寫出最簡便的實驗方案及預期結果。
實驗方案：____________________________________________________。
預期結果：若子代____________，則假設二成立；
若子代__________________________________________________，則假設三成立。
答案　(1)2　能
(2)Ⅰ.顯微鏡下觀察有絲分裂或減Ⅰ中期的染色體條數是否為13條
Ⅱ.A(或b)
Ⅲ.讓該白花突變株自交，觀察子代花色　全為白花　出現紅花和粉紅花(或出現白花、紅花和粉紅花)
解析　(1)由題意可知，紅花植株基因型為AAbb、Aabb，粉紅花植株基因型為AABb、AaBb，白花植株基因型為AaBB、AABB、aaBB、aaBb、aabb。AABb植株的自交后代基因型為AABB、AABb、AAbb，所以能出現白花植株。
(2)純合紅花植株基因型為AAbb，與白花植株(aaBB)雜交，子代基因型應為AaBb，為粉紅花植株。由題意知，子代中出現一株白花植株，確定此現象是否由丟失一條染色體所致，簡便的方法是在顯微鏡下觀察其有絲分裂中期或減Ⅰ中期的染色體條數是否為13條；若此現象是由兩對基因中的一個基因發生突變所致，則可能是發生了A→a的隱性突變，導致子代基因型由AaBb(粉紅色)變為aaBb(白色)，也可能是發生b→B的顯性突變，導致子代基因型由AaBb(粉紅色)變為AaBB(白色)；也可能是第三對基因中的一個基因發生顯性突變。可讓該白花突變株自交，若假設二成立，則其子代全為白花，若假設三成立，則其子代有白花、紅花、粉紅花。
知識點二　闡明基因中堿基序列的改變有可能導致它所編碼的蛋白質及相應的細胞功能發生變化，甚至帶來致命的后果
[例3]　(2020·福建福州一模)胰蛋白酶能將血紅蛋白水解出若干個多肽，比較鐮刀型細胞貧血癥患者和正常人的血紅蛋白酶解產物，可發現兩者間只存在某個多肽首個氨基酸為纈氨酸或谷氨酸的差異，下列分析正確的是(　　)
A．患者血紅蛋白空間結構正常但運輸氧氣能力下降
B．胰蛋白酶能水解血紅蛋白任意兩個氨基酸間的肽鍵
C．血紅蛋白經胰蛋白酶水解的產物加入雙縮脲試劑仍能呈現紫色
D．患者血紅蛋白基因發生堿基替換導致mRNA提前出現終止密碼子
答案　C
解析　與正常人的血紅蛋白酶切產物相比，患者血紅蛋白酶切產物中某個多肽首個氨基酸改變，血紅蛋白空間結構異常，A錯誤；胰蛋白酶能將血紅蛋白水解出多肽，說明其不能水解血紅蛋白任意兩個氨基酸間的肽鍵，B錯誤；血紅蛋白經胰蛋白酶作用后的水解產物有多肽，多肽中仍含有肽鍵，加入雙縮脲試劑仍能呈現紫色，C正確；兩種血紅蛋白之間只存在某個多肽首個氨基酸為纈氨酸或谷氨酸的差異，說明患者血紅蛋白基因發生堿基替換并未導致mRNA提前出現終止密碼子，而是改變了特定位置上氨基酸的種類，D錯誤。
[例4]　(2020·朝陽一模)眼皮膚白化病(OCA)是一種與黑色素(合成時需要酪氨酸酶)合成有關的疾病，虹膜、毛發及皮膚呈現白色癥狀。該病的兩種類型OCA1(Ⅰ型)與OCA2(Ⅱ型)均是隱性突變造成的，有關該病的介紹如下表。有一對患病的夫婦生下了兩個正常的孩子。下列說法不正確的是(　　)
類型
染色體
原因
結果
性狀
Ⅰ型
11號
酪氨酸酶基因突變
酪氨酸酶含量較低
毛發均呈白色
Ⅱ型
15號
P基因突變
黑色素細胞中pH異常，酪氨酸酶含量正常
患者癥狀較輕
A.OCA兩種突變類型體現基因突變具有可逆性和不定向性的特點
B．Ⅱ型患病原因可能是黑色素細胞中pH異常導致酪氨酸酶活性低
C．這對夫婦的基因型可能是純合的，但他們的兩個孩子都是雜合子
D．題中涉及到的兩對基因在遺傳過程中遵循基因的自由組合定律
答案　A
解析　據題干信息可知，OCA兩種突變發生在不同的染色體上，而非同一基因突變形成的不同基因，故體現了基因突變的隨機性，A錯誤；據圖表信息可知，Ⅱ型患者黑色素細胞中酪氨酸酶含量正常，而pH異常，推測致病原因可能是黑色素細胞中pH異常導致酪氨酸酶活性低，B正確；據表分析可知：兩種類型均是隱性突變造成的，設兩種遺傳病分別由A、a和P、p控制，則正常個體的基因型應為A_P_，由于一對患病的夫婦生下了兩個正常的孩子，可知雙親基因型可能為aaPP×AApp，即該夫婦的基因型可能是純合的，但他們的兩個孩子都是雜合子，C正確；題中涉及到的兩對基因分別在11號和15號染色體上，故在遺傳過程中遵循基因的自由組合定律，D正確。
知識點三　闡明進行有性生殖的生物在減數分裂過程中，染色體所發生的自由組合和交叉互換，會導致控制不同性狀的基因重組，從而使子代出現變異
[例5]　基因型為AaBbDd的二倍體生物，其體內某精原細胞減數分裂時同源染色體變化示意圖如圖。敘述正確的是(　　)
A．三對等位基因的分離均發生在次級精母細胞中
B．B(b)與D(d)間發生重組，遵循基因自由組合定律
C．該細胞能產生AbD、ABD、abd、aBd四種精子
D．非姐妹染色單體發生交換導致了染色體結構變異
答案　C
解析　由圖可知，基因b所在的片段發生了交叉互換，因此等位基因B和b的分離發生在初級精母細胞和次級精母細胞中，而等位基因A和a、D和d的分離只發生在初級精母細胞中，A錯誤；基因B(b)與D(d)位于同一對同源染色體上，它們之間的遺傳不遵循基因自由組合定律，B錯誤；若不發生交叉互換，該細胞將產生AbD和aBd兩種精子，但由于基因b所在的片段發生過交叉互換，因此該細胞能產生AbD、ABD、abd、aBd四種精子，C正確；同源染色體的非姐妹染色單體發生交換導致了基因重組，D錯誤。
知識點四　舉例說明染色體結構和數量的變異都可能導致生物性狀的改變甚至死亡
[例6]　(2020·西城區高三診斷性測試)生物的某些染色體結構變異可通過減數分裂染色體的行為來識別。甲、乙兩模式圖分別表示細胞減數分裂過程中出現的“環形圈”或“十字形結構”現象，圖中字母表示染色體上的基因。下列有關敘述正確的是(　　)
A．兩圖中的現象均發生在減數第一次分裂后期同源染色體聯會時
B．甲圖所示的現象是由倒位導致的，乙圖所示的現象是由易位導致的
C．甲乙兩圖所示細胞完成減數分裂后產生的配子中染色體結構均正常
D．兩圖所示細胞中基因種類、數量均正常，個體性狀也不會發生改變
答案　B
解析　兩圖中同源染色體聯會，發生在減數第一次分裂前期，A錯誤；據圖可知，甲圖中同源染色體上的基因順序不同，種類相同，說明有一條染色體發生染色體片段倒位，乙圖中一條染色體分別與兩條染色體發生聯會，說明有兩條染色體發生了片段的交換，即發生染色體片段易位，B正確；圖甲中，配子若得到下方發生倒位的染色體，則會獲得染色體結構異常配子，圖乙中配子若得到左下或右上發生易位的染色體，則會獲得染色體結構異常配子，C錯誤；兩圖中細胞染色體發生結構變異，可能會破壞基因結構，也可能影響基因表達調控序列導致個體性狀可能受到影響，D錯誤。
[例7]　普通小麥是六倍體，含42條染色體，普通小麥和黑麥(二倍體，2N＝14)雜交獲得的F1不育，F1經加倍后獲得八倍體小黑麥。下列敘述中正確的是(　　)
A．普通小麥單倍體植株的體細胞含三個染色體組
B．離體培養普通小麥的花粉，產生的植株為三倍體
C．F1減數分裂產生的配子含有2個染色體組，14條染色體
D．八倍體小黑麥減數分裂時同源染色體聯會紊亂
答案　A
解析　普通小麥為六倍體生物，體內含6個染色體組，故其單倍體植株的體細胞含3個染色體組，A正確；離體培養普通小麥的花粉，產生的植株為單倍體，B錯誤；自然狀態下，普通小麥與黑麥雜交產生的后代F1細胞中含有4個染色體組，但由于有3個染色體組來自普通小麥、1個染色體組來自黑麥，在減數分裂時聯會紊亂，不能產生正常的配子，C錯誤；F1經加倍后獲得八倍體小黑麥，此時八倍體小黑麥體內含有同源染色體(6個普通小麥染色體組＋2個黑麥染色體組)，可以正常聯會，D錯誤。
知識點五　舉例說明人類遺傳病是可以檢測和預防的
[例8]　(2020·山東等級考)人體內一些正常或異常細胞脫落破碎后，其DNA會以游離的形式存在于血液中，稱為cfDNA；胚胎在發育過程中也會有細胞脫落破碎，其DNA進入孕婦血液中，稱為cffDNA。近幾年，結合DNA測序技術，cfDNA和cffDNA在臨床上得到了廣泛應用。下列說法錯誤的是(　　)
A．可通過檢測cfDNA中的相關基因進行癌癥的篩查
B．提取cfDNA進行基因修改后直接輸回血液可用于治療遺傳病
C．孕婦血液中的cffDNA可能來自于脫落后破碎的胎盤細胞
D．孕婦血液中的cffDNA可以用于某些遺傳病的產前診斷
答案　B
解析　癌癥產生的根本原因是原癌基因和抑癌基因發生突變，故可以通過檢測cfDNA中相關基因來進行癌癥的篩查，A正確；提取cfDNA進行基因修改后直接輸回血液，該基因并不能正常表達，不可用于治療遺傳病，B錯誤；孕婦血液中的cffDNA，可能來自胚胎細胞或胎盤細胞脫落后破碎形成，C正確；提取孕婦血液中的cffDNA，因其含有胎兒的遺傳物質，故可通過DNA測序技術檢測其是否含有某種致病基因，用于某些遺傳病的產前診斷，D正確。
知識點六　嘗試通過細胞生物學和分子生物學等知識，說明當今生物在新陳代謝、DNA的結構與功能等方面具有許多共同特征
[例9]　地球上現存生物來自共同祖先，有關細胞和分子水平的證據的說法錯誤的是(　　)
A．大多數現存生物的遺傳物質都是DNA
B．親緣關系越近的生物，其DNA序列相似性越高
C．人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因中的堿基序列有一定的相似性
D．所有生物都通過呼吸作用為生命活動提供能量
答案　D
解析　細胞生物的遺傳物質都是DNA，細胞生物在生物分類中占大部分，故大多數現存生物的遺傳物質都是DNA，A正確；親緣關系越近的生物，其DNA序列相似性越高，B正確；人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因表達出來的紅血蛋白都具有相同的功能，故人類與猩猩、恒河猴以及兔的血紅蛋白基因中的堿基序列有一定的相似性，C正確；病毒不能進行呼吸作用，D錯誤。
知識點七　舉例說明種群內的某些可遺傳變異將賦予個體在特定環境中的生存和繁殖優勢
[例10]　(2020·山東青島月考)長期服用青霉素的人體內會產生抗青霉素的細菌，a、b表示該類型細菌產生過程的兩個階段，表示死亡的個體，其余的正常生長。下列有關敘述正確的是(　　)
A．經過b階段選出的細菌產生的后代，均具有抗青霉素的特性
B．上述實驗過程中，青霉素抗性基因頻率發生了定向改變
C．青霉素的使用讓b中細菌出現了抗藥基因
D．青霉素抗性基因頻率的持續增加是人工選擇的結果
答案　B
解析　與a階段相比，b階段死亡的個體數較少，說明經過b階段選出的細菌產生的后代，大多具有抗青霉素的特性，A錯誤；抗青霉素的細菌數量增多，青霉素抗性基因頻率發生了定向改變(增大)，B正確；細菌的遺傳物質本來就發生了抗藥性變異，經過a→b階段青霉素的選擇，導致抗藥性細菌的比例增大，C錯誤；青霉素抗性基因頻率的持續增加是青霉素選擇的結果，D錯誤。
知識點八　闡明具有優勢性狀的個體在種群中所占比例將會增加
[例11]　(2020·西城一模)某研究小組為研究自然選擇的作用，進行了如下實驗：將直毛長翅果蠅(AABB)與分叉毛殘翅(aabb)果蠅雜交，雜交后代作為第0代放置在塑料箱中，個體間自由交配。裝有食物的培養瓶懸掛在箱蓋上，使殘翅個體難以進入。連續培養7代，檢測每一代a、b的基因頻率，結果如圖所示。已知A、a與B、b基因是自由組合的。下列相關敘述正確的是(　　)
A．第2代成年果蠅的性狀分離比為9∶3∶3∶1
B．種群數量越大，a基因頻率的波動幅度會越小
C．a、b基因頻率的變化都是自然選擇的結果
D．培養至某一代中無殘翅個體時，b基因頻率為0
答案　B
解析　已知A、a和B、b基因是自由組合的，那么這兩對基因分別位于兩對常染色體上，遵循分離定律和自由組合定律，親本雜交的第一代表現型均為直毛長翅，第二代性狀分離比為9∶3∶3∶1。題中說雜交后代作為第0代，那么應是第1代性狀分離比為9∶3∶3∶1，且殘翅個體會被淘汰，殘翅所占比例會下降，第2代也不滿足9∶3∶3∶1的性狀分離比，A錯誤；由題意可知，只會將殘翅個體淘汰，對A、a基因無影響，該等位基因比例始終為1∶1，種群數量越大，得到的結果與理論比例越接近，基因頻率的波動幅度越小，B正確；a基因不受所創設的外界環境干擾，其基因頻率的變化是自然選擇的結果，b基因受人為干擾，殘翅個體被選擇性淘汰而無法與長翅個體進行交配，所以其基因頻率的變化不是自然選擇的結果，C錯誤；培養至某一代中無殘翅個體時，仍有可能存在基因型為Bb的個體，b基因頻率不為0，D錯誤。
知識點九　說明自然選擇促進生物更好地適應特定的生存環境
[例12]　(2020·山東聊城高三二模)科學家最近在墨西哥灣深海發現了一種新的鮟鱇魚，雌魚頭頂自帶“釣魚竿”——若干個肉狀突起，可通過發光吸引獵物。雄魚則吸附在雌魚體表提供繁殖所需的精子，同時通過雌魚血液獲取營養物質。下列相關敘述不正確的是(　　)
A.頭頂發光“釣魚竿”的形成是海底黑暗環境長期選擇的結果
B．雌雄魚的生活繁殖方式是它們長期共同進化中相互適應形成的
C．突變和基因重組為鮟鱇魚進化提供原材料
D．鮟鱇魚種群在深海環境條件相對穩定時，基因頻率也可能會改變
答案　B
解析　頭頂發光的“釣魚竿”的形成是黑暗環境選擇的結果，A正確；共同進化發生在不同物種之間以及生物與環境之間，B錯誤；突變和基因重組為進化提供原材料，C正確；環境條件相對穩定并不意味著不存在自然選擇，而且種群中也會發生突變，所以基因頻率可能會改變，D正確。
知識點十　概述現代生物進化理論以自然選擇學說為核心，為地球上的生命進化史提供了科學的解釋
[例13]　現代生物進化理論是在達爾文進化學說的基礎上發展而來的，下列相關敘述不正確的是(　　)
A．現代生物進化理論的核心是自然選擇學說
B．現代生物進化理論認為進化的基本單位是種群，而不是生物個體
C．現代生物進化理論發展了達爾文學說，很好地克服了達爾文學說的局限性，成為生物進化的終極理論
D．現代生物進化理論將自然選擇學說與遺傳變異的有關理論結合起來
答案　C
解析　現代生物進化理論發展了達爾文學說，克服了達爾文學說的局限性，但也不是生物進化的終極理論，還在發展完善中，C錯誤。
知識點十一　闡述變異、選擇和隔離可導致新物種形成
[例14]　大約一萬年前，某大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成甲、乙兩個種群，兩個種群所發生的變化如下圖所示，下列敘述正確的是(　　)
A．地球上新物種的形成都必須先經歷a過程，最終達到生殖隔離
B．b過程的實質就是定向改變種群的基因頻率，使生物能夠定向進化
C.①～⑥只能表示新物種形成過程中基因突變是不定向和隨機的
D．品系1和品系2種群基因庫出現了差異，立刻形成物種1和物種2
答案　B
解析　突變、自然選擇和隔離是新物種形成的機制，隔離分地理隔離和生殖隔離，新物種的形成標志是生殖隔離，但不一定非要經過地理隔離，A錯誤；b過程是自然選擇，它決定了生物進化的方向，生物進化的實質是種群基因頻率發生變化的過程，B正確；①～⑥表示生物可遺傳變異，生物可遺傳變異主要來源于基因突變、基因重組和染色體變異，C錯誤；品系1和品系2種群基因庫出現了較大差異，當兩者之間出現生殖隔離時才會導致新物種的形成，D錯誤。
[例15]　(2020·山東日照高三校際聯考)生物多樣性是共同進化的結果。下列有關生物進化與生物多樣性的敘述，正確的是(　　)
A．基因多樣性與基因突變有關，物種多樣性與生物進化有關
B．物種之間的共同進化都是通過物種之間的競爭實現的
C．捕食者的存在對被捕食者不利，但有利于增加生物的多樣性
D．隔離的實質是阻斷基因交流，種群間不能進行基因交流標志著新物種的形成
答案　A
解析　基因突變可以產生新的基因，所以基因多樣性與基因突變有關，生物經過長期的進化可以形成新的物種，所以物種多樣性與生物進化有關，A正確；物種之間的共同進化主要是通過物種之間的生存斗爭實現的，也可以是在互利的條件下，相互選擇，共同進化，B錯誤；捕食者的存在有利于被捕食者的進化，對被捕食者也是有利的，C錯誤；物種形成的標志是兩個種群之間形成了生殖隔離，地理隔離也可以使種群間不能進行基因交流，D錯誤。
　生物的多樣性和適應性是進化的結果
[例]　填空：
答案　
核心素養達成
　(2020·山東等級考)野生型大腸桿菌可以在基本培養基上生長，發生基因突變產生的氨基酸依賴型菌株需要在基本培養基上補充相應氨基酸才能生長。將甲硫氨酸依賴型菌株M和蘇氨酸依賴型菌株N單獨接種在基本培養基上時，均不會產生菌落。某同學實驗過程中發現，將M、N菌株混合培養一段時間，充分稀釋后再涂布到基本培養基上，培養后出現許多由單個細菌形成的菌落，將這些菌落分別接種到基本培養基上，培養后均有菌落出現。該同學對這些菌落出現原因的分析，不合理的是(　　)
A．操作過程中出現雜菌污染
B．M、N菌株互為對方提供所缺失的氨基酸
C.混合培養過程中，菌株獲得了對方的遺傳物質
D．混合培養過程中，菌株中已突變的基因再次發生突變
答案　B
解析　操作過程中可能出現雜菌污染，基本培養基上生長的為雜菌，A合理；M、N菌株互為對方提供所缺失的氨基酸形成的菌落，需要M、N混合在一起才能形成，而菌落一般來自于單個細菌，也就不存在M、N菌株互為對方提供所缺失的氨基酸的可能，B不合理；M、N菌株混合培養后在基本培養基上可以單獨生存，推測可能是混合培養過程中，菌株間發生了基因交流，獲得了對方的遺傳物質，C合理；基因突變是不定向的，在混合培養過程中，菌株中已突變的基因也可能再次發生突變，得到可在基本培養基上生存的野生型大腸桿菌，D合理。
[練1]　(2018·全國卷Ⅰ)某大腸桿菌能在基本培養基上生長，其突變體M和N均不能在基本培養基上生長，但M可在添加了氨基酸甲的基本培養基上生長，N可在添加了氨基酸乙的基本培養基上生長，將M和N在同時添加氨基酸甲和乙的基本培養基中混合培養一段時間后，再將菌體接種在基本培養基平板上，發現長出了大腸桿菌(X)的菌落。據此判斷，下列說法不合理的是(　　)
A．突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失
B．突變體M和N都是由于基因發生突變而得來的
C．突變體M的RNA與突變體N混合培養能得到X
D．突變體M和N在混合培養期間發生了DNA轉移
答案　C
解析　突變體M在添加了氨基酸甲的基本培養基上才能生長，說明突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性可能喪失，從而不能自身合成氨基酸甲，A正確；大腸桿菌屬于原核生物，突變體M和N都是由于基因發生突變而得來，B正確；突變體M與突變體N混合培養能得到X是由于M將DNA整合到N的DNA中或N將DNA整合到M的DNA中，實現了細菌間DNA的轉移，D正確；突變體M的RNA為單鏈，且大腸桿菌不具有逆轉錄酶，因此M的RNA不能整合到N的DNA上，不能形成X，C錯誤。
　(2020·山東等級考)在細胞分裂過程中，末端缺失的染色體因失去端粒而不穩定，其姐妹染色單體可能會連接在一起，著絲點分裂后向兩極移動時出現“染色體橋”結構，如圖所示。若某細胞進行有絲分裂時，出現“染色體橋”并在兩著絲點間任一位置發生斷裂，形成的兩條子染色體移到細胞兩極。不考慮其他變異，關于該細胞的說法錯誤的是(　　)
A．可在分裂后期觀察到“染色體橋”結構
B．其子細胞中染色體的數目不會發生改變
C．其子細胞中有的染色體上連接了非同源染色體片段
D．若該細胞基因型為Aa，可能會產生基因型為Aaa的子細胞
答案　C
解析　由題干信息可知，著絲點分裂后向兩極移動時出現“染色體橋”結構，故可以在有絲分裂后期觀察到“染色體橋”結構，A正確；出現“染色體橋”后，在兩個著絲點間任一位置發生斷裂，形成的兩條子染色體分別移向細胞兩極，其子細胞中染色體數目不會發生改變，B正確；“染色體橋”現象是姐妹染色單體之間發生了片段的連接，而后斷開，不會出現非同源染色體片段連接，C錯誤；若該細胞的基因型為Aa，出現“染色體橋”后著絲點間任一位置發生斷裂時，一條姐妹染色單體上的a轉接到了另一條姐妹染色體上，則會產生基因型為Aaa的子細胞，D正確。
[練2]　(2020·湖北華中師大附中期末)如圖是某個體的一對同源染色體，其中有一條染色體發生了變異(圖中字母表示基因，豎線標明相應基因在染色體上的位置)。已知該個體能夠正常產生后代，則該個體(　　)
A.遺傳物質沒有改變，表現型正常
B．發生了倒位，屬于染色體結構變異
C．發生了基因突變，屬于隱性突變
D．其后代體細胞也一定有異常染色體
答案　B
解析　題圖中兩條同源染色體上部分基因的位置發生了顛倒，這屬于染色體結構變異，染色體結構變異可導致個體生物性狀發生改變，A錯誤，B正確；該個體的基因型未知，不能判定該個體是否發生了基因突變，C錯誤；該個體進行減數分裂形成的配子中50%是正常的，則后代不一定有異常染色體，D錯誤。
　(2019·天津等級考)囊鼠的體毛深色(D)對淺色(d)為顯性，若毛色與環境差異大則易被天敵捕食。調查不同區域囊鼠深色表現型頻率，檢測并計算基因頻率，結果如圖。
下列敘述錯誤的是(　　)
A．深色囊鼠與淺色囊鼠在不同區域的分布現狀受自然選擇影響
B．與淺色巖P區相比，深色熔巖床區囊鼠的雜合體頻率低
C．淺色巖Q區的深色囊鼠的基因型為DD、Dd
D．與淺色巖Q區相比，淺色巖P區囊鼠的隱性純合體頻率高
答案　B
解析　囊鼠的毛色與環境差異的大小會影響其被天敵捕食的難易程度，通過自然選擇的作用，囊鼠的毛色與環境的顏色相互協調，最終使深色和淺色的囊鼠在不同區域中的分布情況不同，A正確；淺色巖P區D基因的頻率是0.1，則d基因的頻率為0.9，雜合體(基因型)的頻率是2×0.1×0.9＝0.18，隱性純合體(基因型)的頻率是0.81，深色熔巖床區D基因的頻率是0.7，則d基因的頻率是0.3，則雜合體(基因型)的頻率是2×0.7×0.3＝0.42，隱性純合體(基因型)的頻率是0.09，淺色巖Q區D基因的頻率是0.3，則d基因的頻率為0.7，雜合體(基因型)的頻率是2×0.3×0.7＝0.42，隱性純合體(基因型)的頻率是0.49，B錯誤，D正確；深色為顯性性狀，所以深色囊鼠的基因型有DD和Dd兩種，C正確。
[練3]　在若干年期間，研究人員對生長在山區中的某二倍體植物種群進行了兩次調查，結果見下表。已知控制植株紅花、黃花和白花性狀的基因依次為R、r＋和r，且R對r＋、r為顯性，r＋對r為顯性。下列敘述錯誤的是(　　)
項目
紅花植株
白花植株
黃花植株
初次調查
64%
36%
0
二次調查
36%
25%
39%
A．基因突變是該植物花色基因頻率變化的原因之一
B．該種植物所有個體的全部基因共同構成該種群的基因庫
C．初次調查時種群中R的頻率為40%，二次調查時為20%
D．r＋的產生與遺傳為該植物基因多樣性的形成奠定了基礎
答案　C
解析　植物細胞中基因突變的結果是產生等位基因，基因突變是該植物花色基因頻率變化的原因之一，A正確；一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫，B正確；兩次調查時，由于不知道紅花植株中RR、Rr和Rr＋各基因型的具體比例，所以不能確定種群中R的基因頻率，C錯誤；r＋基因的產生與遺傳為該植物遺傳多樣性的形成奠定了基礎，D正確。
　閱讀下面的科普文章，并回答問題：
2019年初，美國爆發了一種叫作耳念珠菌(Candida
auris)的真菌感染。由于耳念珠菌對目前主流的抗真菌藥具有很強的耐藥性，因此被冠以“超級真菌”的稱呼。廣泛耐藥的真菌和細菌被通稱為“超級微生物”。
抗生素是自然界的產物，主要由各種微生物產生，是它們用來對付別的微生物的“武器”。目前上市的抗生素多數是通過篩選土壤等環境中有抗菌活性的化學物質而得到。因此微生物對抗生素并不陌生，它們產生耐藥性也并非在人類使用抗生素以后。但是由于人類大規模地使用抗生素，耐藥的菌株被特異性地篩選出來并流行開來，最終產生了對大多數抗生素都有抵抗力的“超級微生物”。
微生物可以通過多種機制獲得對抗生素的耐藥性：
Ⅰ.在微生物表面安裝運輸泵。抗生素需在微生物內積累到一定濃度才能發揮作用。微生物通過分子泵把抗生素泵到菌體外，使胞內抗生素濃度始終低于起效濃度。
Ⅱ.產生分解抗生素的酶，把抗生素轉變為對其無害的產物。例如，某些細菌針對青霉素產生一種β－內酰胺酶，一個酶分子可以在一秒鐘之內把超過1000個青霉素分子水解掉。
Ⅲ.改變抗生素作用的靶點。抗生素通過與微生物體內的某個靶點分子結合從而抑制其生命活動。微生物可通過改變該靶點分子與抗生素的結合位點獲得耐藥性。例如，通過在核糖體RNA上加上一兩個甲基，細菌就可使紅霉素類的抗生素無法發揮作用。
此外，微生物還可以從別的微生物“借”來耐藥性。耐藥性基因多存在于質粒(小型環狀DNA)上，不同微生物之間通過架設“橋梁”來分享質粒。架設“橋梁”的過程稱為接合。通過接合，微生物能以極高的效率獲得新基因。
簡單地說，沒有辦法完全防止微生物產生耐藥性。任何一種抗生素只要大規模使用，微生物都會在數周甚至數天內產生耐藥菌株，而產生臨床顯著的耐藥問題也只需數月時間。
是否人類對微生物耐藥問題就束手無策了呢？事實也并非如想象那樣糟糕。“超級微生物”感染多發生于免疫力低下的人群，如住院的病人。健康人的免疫系統可以應對大多數微生物感染。另外，在失去抗生素壓力下，多數情況下微生物會逐漸丟失對抗生素的抗性。因為在無抗生素的條件下，這些突變反而會使微生物存活率降低，從而被淘汰。合理使用抗生素，如輪換使用或者聯合使用不同的抗生素，可以在很大程度上減少耐藥菌的產生。
(1)下列關于微生物對抗生素耐藥性的敘述，錯誤的是________。
a．抗生素誘導其發生了耐藥性突變，而獲得耐藥性
b．在沒有抗生素的環境中，耐藥性突變是不利變異
c．“超級微生物”可能同時具有多種不同的耐藥基因
d．抗生素在微生物耐藥性的形成中起到了選擇作用
(2)通過產生β－內酰胺酶，細菌獲得對青霉素的耐藥性，此變異的根本來源是________。通過接合，細菌獲得對青霉素的耐藥性，這種變異屬于________。
(3)根據文章信息推測，紅霉素類抗生素通過與________結合，抑制其功能。微生物抵抗紅霉素的機制是對其靶位點進行________，從而阻止紅霉素與其結合。
(4)請結合此文，寫一句提醒人們科學、合理使用抗生素的宣傳語：_________________________________________________________________。
答案　(1)a
(2)基因突變　基因重組
(3)核糖體RNA　甲基化(修飾、加工)
(4)謹遵醫囑，合理用藥(合理即可)
解析　(1)抗生素不會誘導微生物發生耐藥性突變，微生物種群中本身就有不同的變異個體，包括不耐藥性個體和耐藥性個體，a錯誤；由題意知，在沒有抗生素的環境中，耐藥性突變會使微生物的存活率降低，故耐藥性突變是不利變異，b正確；由題意知，“超級微生物”可能同時具有多種不同的耐藥基因，c正確；抗生素在微生物耐藥性的形成中起到了定向選擇的作用，d正確。
(3)根據文章中微生物獲得對抗生素的耐藥性的機制Ⅲ中的信息推測，紅霉素類抗生素通過與核糖體RNA結合，抑制其功能。微生物抵抗紅霉素的機制是對其靶位點進行甲基化，從而阻止紅霉素與其結合。
專題作業1——
一、選擇題(每道題只有一個選項符合題目要求)
1．基因編輯技術能夠讓人類對目標基因進行“編輯”，實現對特定DNA片段的敲除或加入等。將基因編輯后的體細胞輸回患者體內成功“治愈”了白化病女孩Layla，以下敘述正確的是(　　)
A．白化病與艾滋病的預防都需要進行遺傳咨詢
B．對特定DNA片段的敲除與加入屬于基因突變
C．Layla體內的編輯基因會通過卵細胞遺傳給她的孩子
D．Layla與正常男性婚配所生男孩全部患病，女孩一半患病
答案　B
解析　艾滋病是傳染病，不屬于遺傳病，其預防不需要進行遺傳咨詢，A錯誤；對特定DNA片段的敲除或加入改變了基因中的堿基序列，屬于基因突變，B正確；Layla體內的編輯基因存在于體細胞，不能通過卵細胞遺傳給她的孩子，C錯誤；基因編輯的是體細胞，Layla的卵細胞基因未變，與正常男性婚配，即aa×AA(或Aa)，后代中子女患病情況不確定，D錯誤。
2．遺傳物質的改變是生物進化的重要因素。下列有關變異和進化的敘述正確的是(　　)
A．肺炎雙球菌和果蠅均能發生突變，突變的方向是由環境決定的
B．單倍體育種過程中，基因突變、基因重組、染色體變異均有可能發生
C．農藥的使用誘導農業害蟲產生抗藥性，使其抗藥基因頻率增大
D．基因突變具有多害少利的特點，因此不足以為生物進化提供原始材料
答案　B
解析　肺炎雙球菌和果蠅均可以發生基因突變，但突變是不定向的，A錯誤；單倍體育種過程涉及到減數分裂和有絲分裂，因此基因突變、基因重組、染色體變異均有可能發生，B正確；農藥的使用對農業害蟲產生的不同抗藥性個體進行了定向選擇，使其抗藥基因頻率增大，農藥并不是農業害蟲抗藥性產生的誘變因素，C錯誤；有利突變雖然少，但是自然選擇能讓其有利突變保存下來，淘汰不利變異，為生物進化提供原材料，D錯誤。
3．為獲得果實較大、含糖量高的四倍體葡萄(4N＝76)，將二倍體葡萄莖段經秋水仙素溶液處理后扦插栽培。研究結果顯示，植株中約40%的細胞染色體被誘導加倍，這種植株含有2N細胞和4N細胞，稱為“嵌合體”，其自交后代中有四倍體植株。下列敘述錯誤的是(　　)
A.秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成
B．“嵌合體”產生的原因是細胞的分裂不同步
C．“嵌合體”產生配子過程中，部分細胞染色體聯會紊亂
D．“嵌合體”個體自交也可產生二倍體、三倍體的子代
答案　C
解析　秋水仙素的作用是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，A正確；在秋水仙素處理時，只有在形成紡錘體的細胞才會出現染色體加倍，所以細胞的分裂不同步是“嵌合體”產生的原因，B正確；“嵌合體”是由二倍體細胞和四倍體細胞組成的，因此在產生配子過程中，細胞染色體聯會不會紊亂，C錯誤；“嵌合體”個體既能形成含有一個染色體組的配子，也能形成含有兩個染色體組的配子，所以其自交可能產生二倍體、三倍體的子代，四倍體子代也可能產生，D正確。
4．某高等生物體(2n)中細胞M經分裂后形成四個細胞，下圖是四個細胞的示意圖，相關敘述正確的是(　　)
A．M在分裂過程中發生了交叉互換
B．M位于生物體的卵巢中
C．M在分裂過程中發生了染色體移接
D．①②由不同細胞分裂來
答案　A
解析　據圖可知細胞M在分裂過程中發生了同源染色體非姐妹染色單體交叉互換，A正確；M可能位于生物體的卵巢中，也可能位于生物體的精巢中，B錯誤；據圖可知細胞M中的染色體在分裂過程中未發生染色體移接，C錯誤；①②由同一個次級精母細胞分裂而來，D錯誤。
5．DNA的堿基或染色體片段都存在著互換現象，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．基因的兩條DNA鏈上相同位置的堿基互換可引起基因突變
B．姐妹染色單體相同位置的片段互換可引起基因重組
C．非同源染色體之間發生的互換可引起染色體結構變異
D．減數第一次分裂時染色體互換會引起配子種類的改變
答案　B
解析　基因的兩條DNA鏈上相同位置的堿基互換會使基因結構發生改變，從而引起基因突變，A正確；姐妹染色單體相同位置上的基因是復制而來的，通常相同，姐妹染色單體片段互換不會引起基因重組，B錯誤；非同源染色體之間發生的互換可引起染色體結構變異，屬于易位，C正確；減數第一次分裂時染色體互換會引起配子種類的改變，增加配子的多樣性，D正確。
6．有關生物的變異，下列說法中正確的是(　　)
A．基因重組一般不會改變基因的結構，但可能會改變DNA的分子結構
B．染色體變異中的倒位一般會改變染色體上基因內部的堿基序列
C．由基因突變引發的人類遺傳病都不能直接通過光學顯微鏡進行觀測
D．基因重組是生物界中可遺傳變異的根本來源
答案　A
解析　基因重組有兩種情況：a.非同源染色體上的非等位基因自由組合重組，b.同源染色體上的非等位基因由于非姐妹染色單體交叉互換重組，這兩種重組一般不會改變基因內部的結構，不會產生新基因，但“交叉互換重組”可能會改變DNA的分子結構，A正確；染色體變異中的倒位一般會改變染色體上基因的排列順序，但不會改變基因內部的堿基序列，B錯誤；由于基因突變屬于DNA分子水平的堿基序列改變，一般不能直接通過光學顯微鏡觀測，但鐮刀型細胞貧血癥可通過顯微鏡檢測，C錯誤；基因突變是生物界中可遺傳變異根本來源，D錯誤。
7．我國科學家以某種紅鯉(2N＝100)為母本、草魚(2N＝48)為父本進行雜交，雜種子一代染色體自動加倍發育為異源四倍體魚。雜種子一代與草魚進行正反交，子代均為三倍體。據此分析細胞內的染色體數目及組成，下列說法不正確的是(　　)
A．某種紅鯉的初級卵母細胞可有200條染色單體
B．雜種子一代產生的卵細胞、精子均含有74條染色體
C．三倍體魚的三個染色體組兩個來自草魚、一個來自鯉魚
D．三倍體魚產生的精子或卵細胞均含有49條染色體
答案　D
解析　某種紅鯉的染色體數目為100，因此初級卵母細胞可有200條染色單體，A正確；異源四倍體的染色體數為148，因此產生的卵細胞、精子均含有74條染色體，B正確；異源四倍體魚的染色體組可以表示為AABB，草魚的染色體組可以表示為BB，因此雜交產生的三倍體魚(ABB)的三個染色體組兩個來自草魚、一個來自紅鯉，C正確；三倍體魚由于聯會紊亂，不能產生正常的精子和卵細胞，D錯誤。
8．某二倍體植株甲(不耐寒，基因型為Aa)經低溫誘導處理后得到植株乙(耐寒)，植株甲與植株乙雜交得到植株丙(不可育)。下列相關敘述正確的是(　　)
A．低溫誘導植株甲產生了耐寒性基因
B．植株乙和植株丙屬于兩個新的物種
C．植株乙細胞中的全部遺傳物質是植株甲的二倍
D．植株乙屬于雜合子，植株丙細胞中含三個染色體組
答案　D
解析　低溫誘導植株甲發生了染色體數目變異，但沒有產生新的耐寒性基因，A錯誤；由于植株甲與植株乙雜交得到的后代植株丙為三倍體不可育，所以植株丙不屬于新的物種，B錯誤；植株乙細胞中的染色體數目是植株甲的二倍，但細胞質中的DNA不是植株甲的二倍，C錯誤；植株甲為Aa，植株乙為AAaa，仍屬于雜合子，植株甲與植株乙雜交得到的植株丙的細胞中含三個染色體組，D正確。
9．西瓜是夏季的重要水果，病毒病是影響其品質和產量的重要原因之一。下圖是某科研小組以二倍體西瓜(aa)為實驗材料培育抗病毒無子新品種的過程，以下分析正確的是(　　)
A．②⑥過程均發生了基因重組
B．③⑦過程必須使用秋水仙素才能實現四倍體的培育
C．基因型為AAAA和AAAB的植株雜交，產生的子代有2種基因型
D．基因型為AAaa的植株可產生比例為1∶4∶1的3種配子
答案　D
解析　②為自交，由于只涉及一對等位基因，所以沒有發生基因重組，A錯誤；③⑦過程可以使用秋水仙素，也可以采用低溫處理的方法獲得四倍體，B錯誤；基因型為AAAA和AAAB的植株雜交，雖然其中AAAA產生AA一種配子，而AAAB是三倍體不能產生配子，因此兩植株不能雜交，C錯誤；基因型為AAaa的植株可產生AA、Aa、aa三種配子，比例為1︰4︰1，D正確。
10．科羅拉多大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成兩個種群，經過長期演化已經形成兩個物種，演化過程如圖，相關敘述錯誤的是(　　)
A.b表示基因頻率的定向改變
B．物種1和物種2的基因庫不同
C．①～⑥的存在說明變異是不定向的
D．自然界中物種的形成只能通過a到達c
答案　D
解析　b表示在自然選擇作用下基因頻率發生定向改變，A正確；物種1和物種2所處的環境條件有很大差異，經長期自然選擇，它們的基因庫不同，B正確；據圖可知①～⑥的存在說明變異是不定向的，C正確；自然界中有的物種的形成是通過a到達c，即長期地理隔離導致生殖隔離產生新物種，有的物種形成不經過地理隔離，例如很多生活在帕米爾高原的植物遇到低溫，導致染色體加倍產生新物種，D錯誤。
二、非選擇題
11．細胞中核基因的表達過程嚴格并且準確，若偶爾出現差錯，也會有一定的補救措施，如圖1；圖2表示基因控制合成多肽的過程，其中a～d表示4種基因突變。a為丟失T/A，b為由T/A變為C/G，c為由T/A變為G/C，d為由G/C變為A/T(假設4種突變都單獨發生)。請回答下列問題。
可能用到的密碼子：天冬氨酸(GAC、GAU)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，色氨酸(UGG)，終止密碼(UAG)。
(1)圖1中所示的①過程所需要的酶是________；異常mRNA的出現是________出現異常造成的。
(2)若圖1中細胞檢測失誤，導致異常mRNA翻譯成了蛋白質，表達出的異常蛋白質使生物體性狀改變了，這種變異________(填“可遺傳”或“不可遺傳”)，理由是__________________________________________。
(3)若圖2中按照a方式突變，則合成多肽鏈時所用的tRNA(用其反密碼子表示)依次是________________；圖2所示突變中，________(填小寫字母)突變對生物體產生的影響最小，原因是___________________________________________，其意義是____________________________________________。d方式突變造成的影響是______________________________________________________________。
答案　(1)RNA聚合酶　對RNA前體剪切
(2)不可遺傳　遺傳物質(或基因序列)沒有發生改變
(3)CUG—AUA—CCA—UAC　b　突變前的密碼子GAU與突變后的密碼子GAC編碼的都是天冬氨酸，蛋白質結構和功能不變　有利于維持生物遺傳性狀的相對穩定　提前出現終止密碼(UAG)，蛋白質合成提前終止
解析　(1)圖1中所示的①為轉錄，所以①過程所需要的酶是RNA聚合酶。異常mRNA的出現是因為對RNA前體剪切出現異常造成的。
(3)據題意可以知道，a為丟失T/A，mRNA上丟失相應堿基U，tRNA與mRNA上的堿基互補配對，則合成多肽鏈時所用的tRNA(用其反密碼子表示)依次是CUG—AUA—CCA—UAC。由密碼子的簡并性可知，b突變后的密碼子仍與天冬氨酸相對應，其意義是有利于維持生物遺傳性狀的相對穩定。d方式突變造成的影響是提前出現終止密碼(UAG)，蛋白質合成提前終止。
12．單基因遺傳病研究過程中，常用“DNA探針”(人工合成的帶有放射性或熒光物質標記的單鏈DNA片段)從人的基因組中檢測出致病基因，從而進行相應研究。請回答下列問題。
(1)單基因遺傳病是指受____________控制的遺傳病。
(2)“DNA探針”的制備方法之一是先分析致病基因編碼的蛋白質的氨基酸序列，利用其mRNA________合成DNA，進而制成探針。經該方法制備得到的探針堿基序列是否一定相同？________，理由是______________________________________________________________________________________________________________________。
(3)利用上述方法，科研人員測出了半乳糖血癥基因(A/a)和血友病基因(H/h)，血友病基因位于X染色體上。下圖調查結果如為該地區某家系遺傳圖譜，請回答下列問題：
①半乳糖血癥遺傳方式為__________________，為保證發病率數據的準確，調查時應該做到______________________________________________。
②圖中能夠確定基因型的有________人，分別是__________________________________________________(寫出編號和基因型)。
答案　(1)一對等位基因
(2)逆轉錄　否　密碼子具有簡并性，一種氨基酸可由多種密碼子決定，因此mRNA序列可能有多種，探針序列可能有多種
(3)常染色體隱性遺傳　在人群中隨機調查，且調查的人群足夠大　4　(Ⅱ代)3號：AaXHY、(Ⅱ代)4號：AaXHXh、(Ⅱ代)5號：AaXHXh、(Ⅱ代)6號：AaXHY
解析　(3)①圖Ⅱ－3和Ⅱ－4均正常，他們的女兒Ⅲ－8患半乳糖血癥，故半乳糖血癥遺傳方式為常染色體隱性遺傳；調查某遺傳病的發病率時，應該在人群中隨機調查，且調查的人群要足夠大，以保證發病率數據的準確。②若只考慮半乳糖血癥，患者Ⅲ－8和Ⅲ－9一定是隱性純合子；根據Ⅲ－8和Ⅲ－9患病，可推知她們的父母Ⅱ－3和Ⅱ－4、Ⅱ－5和Ⅱ－6一定都是攜帶者(雜合子)；因此，能夠確定基因型的有Ⅲ－8和Ⅲ－9、Ⅱ－3和Ⅱ－4、Ⅱ－5和Ⅱ－6共6人。若只考慮血友病，Ⅱ－5和Ⅱ－6均正常，他們的兒子Ⅲ－10患病，說明該病屬于隱性遺傳病；由題意可知，血友病基因位于X染色體上，故血友病的遺傳方式為伴X染色體隱性遺傳；則圖中Ⅰ－2和Ⅲ－10為男性患者，其基因型可以確定；Ⅱ－3、Ⅱ－6和Ⅲ－7為正常男性，其基因型也可以確定；患者Ⅲ－10的母親Ⅱ－5一定是攜帶者；患者Ⅰ－2的女兒Ⅱ－4一定是攜帶者；因此，能夠確定基因型的有Ⅰ－2、Ⅲ－10、Ⅱ－3、Ⅱ－4、Ⅱ－6、Ⅲ－7、Ⅱ－5共7人。兩病綜合分析可知，圖中能夠確定基因型的有Ⅱ－3和Ⅱ－4、Ⅱ－5和Ⅱ－6共4人。
專題作業2——
一、選擇題(每道題只有一個選項符合題目要求)
1．圖中①和②表示某精原細胞中位于一對同源染色體的兩條非姐妹染色體單體相同位置上兩個DNA分子片段。下列相關敘述中，正確的是(　　)
A．①和②所在的染色體都來自父方
B．③和④的形成是由于染色體結構變異
C．③和④上的非等位基因可能會發生重新組合
D．③和④形成后，立即被平均分配到兩個精細胞中
答案　C
解析　同源染色體中的兩條染色體一條來自父方，一條來自母方，而①和②是分別位于一對同源染色體的兩條非姐妹染色體單體的相同位置上的兩個DNA片段，說明①和②所在的染色體是一對同源染色體，一條來自父方，一條來自母方，A錯誤；③和④的形成是由于同源染色體上的非姐妹染色單體交叉互換形成，屬于基因重組，B錯誤；③和④的形成屬于基因重組，因此它們上的非等位基因可能會發生重新組合，C正確；③和④形成后，先被分配到兩個次級精母細胞中，而不是立即被平均分配到兩個精細胞中，D錯誤。
2．RB基因與某種惡性腫瘤的發病有關。RB基因編碼的蛋白質稱為RB蛋白，能抑制細胞增殖。正常人體細胞中含有一對RB基因，當兩個RB基因同時突變產生突變蛋白時，會發生視網膜母細胞瘤。下列敘述正確的是(　　)
A.上述RB基因發生突變屬于顯性突變
B．突變蛋白可以延長細胞周期
C．突變蛋白的產生體現了細胞分化的實質
D．RB基因可能為抑癌基因，能抑制細胞癌變
答案　D
解析　“當兩個RB基因同時突變產生突變蛋白時，會發生視網膜母細胞瘤”，這說明RB基因發生的突變屬于隱性突變，A錯誤；基因突變產生突變蛋白時，會發生視網膜母細胞瘤，視網膜母細胞瘤連續分裂，細胞周期縮短，B錯誤；突變蛋白的產生是基因突變的結果，不能體現細胞分化的實質，C錯誤；“RB基因編碼的蛋白質稱為RB蛋白，能抑制細胞增殖”，這說明RB基因可能為抑癌基因，能抑制細胞癌變，D正確。
3．乳草產生的毒素“強心甾”能夠結合并破壞動物細胞鈉鉀泵的功能，然而帝王蝶幼蟲不僅以乳草為食，還能將強心甾儲存在體內以防御捕食者。研究人員發現帝王蝶鈉鉀泵的119和122位氨基酸與其他昆蟲不同。利用基因編輯技術修改果蠅鈉鉀泵基因，發現122位氨基酸改變使果蠅獲得抗強心甾能力的同時導致果蠅“癱瘓”，119位氨基酸改變無表型效應，但能消除因122位氨基酸改變導致的“癱瘓”作用。根據以上信息可做出的判斷是(　　)
A．強心甾與鈉鉀泵結合后誘發鈉鉀泵基因突變
B．帝王蝶在進化歷程中119、122位氨基酸的改變是同時發生的
C．帝王蝶鈉鉀泵突變基因的基因頻率不斷升高是乳草選擇作用的結果
D．通過基因編輯技術研究果蠅鈉鉀泵基因功能時設置了兩個實驗組
答案　C
解析　強心甾與鈉鉀泵結合后僅破壞動物細胞鈉鉀泵的功能，不能誘發鈉鉀泵基因突變，A錯誤；根據題目信息無法得知帝王蝶在進化歷程中119、122位氨基酸的改變是否同時發生的，B錯誤；帝王蝶鈉鉀泵突變基因的基因頻率不斷升高是乳草選擇作用的結果，C正確；通過基因編輯技術研究果蠅鈉鉀泵基因功能時需要設置3個實驗組：只改變122位氨基酸的組，只改變119位氨基酸的組，同時改變119位和122位氨基酸的組，D錯誤。
4．大豆植株的體細胞中含有40條染色體，用放射性60Co處理大豆種子后播種，篩選出一株抗花葉病的植株X，取其花粉經離體培養得到若干植株統稱Y，其中抗病植株占50%，下列敘述正確的是(　　)
A．植株Y的體細胞中染色體數最多有40條
B．獲得植株Y的過程稱為單倍體育種
C．植株X自交，其下一代抗病植株所占比例小于植株Y
D．放射性60Co可以誘發定向的基因突變
答案　A
解析　花粉是經減數分裂得到的，花粉細胞中的染色體數目是體細胞的一半，單倍體Y的細胞在有絲分裂后期，由于著絲點的分裂，染色體數目加倍，所以此時細胞內共含有40條染色體，A正確；獲得植株Y的過程稱為花藥離體培養，得到單倍體植株，單倍體育種除花藥離體培養之外，還應有秋水仙素處理環節，B錯誤；根據題意可知植株X是雜合體且抗病，因此自交產生的后代中抗病的個體所占比例是75%，大于植株Y的50%，C錯誤；生物的變異是不定向的，D錯誤。
5．下列關于單倍體、二倍體及染色體組的表述，正確的是(　　)
A．單倍體生物體的體細胞中都沒有同源染色體
B．21三體綜合征患者的體細胞中有三個染色體組
C．人的初級卵母細胞中的一個染色體組中可能存在等位基因
D．用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的細胞中都含有4個染色體組
答案　C
解析　例如同源四倍體的單倍體的體細胞中就含有同源染色體，A錯誤；21三體綜合征患者的體細胞中有2個染色體組，只是第21號染色體含有3條，B錯誤；在減數第一次分裂四分體時期，常常發生同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換，人的初級卵母細胞中的一個染色體組中可能存在等位基因，C正確；用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的大部分細胞含有4個染色體組，D錯誤。
6．一個基因型為AaBb的精原細胞減數分裂產生的4個精子出現了以下情況，下列對相應情況的分析，正確的是(　　)
精子的種類及比例
對相應情況的分析
①
AB∶ab＝2∶2
兩對等位基因一定位于同一對同源染色體上
②
AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1
一定發生等位基因分離，非等位基因自由組合
③
AaB∶b＝2∶2
一定發生了染色體結構變異
④
AB∶aB∶ab＝1∶1∶2
一定有一個A基因突變成了a基因
A.①
B．②
C．③
D．④
答案　D
解析　一個基因型為AaBb的精原細胞，產生的4個精子若出現AB∶ab＝2∶2，既可能是這兩對等位基因位于一對同源染色體上，也可能是這兩對等位基因位于兩對同源染色體上，A錯誤；若出現AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1，原因是這兩對等位基因位于一對同源染色體上，四分體時期同源染色體非姐妹染色單體間發生了交叉互換，不可能出現兩對等位基因自由組合，B錯誤；一個基因型為AaBb的精原細胞經過減數分裂形成的精子為AaB∶b＝2∶2，其原因是減數第一次分裂后期，含有基因A和a的同源染色體沒有分離所致，屬于染色體數目變異，C錯誤；有一個A基因突變成了a基因，則一個基因型為AaBb的精原細胞經過減數分裂形成的精子可能為AB∶aB∶ab＝1∶1∶2，D正確。
7．視網膜母細胞瘤基因(R)是一種抑癌基因，雜合子(Rr)仍具有抑癌功能。雜合子在個體發育過程中，一旦體細胞的雜合性丟失形成純合子(rr)或半合子(r)，就會失去抑癌的功能而導致惡性轉化。下圖為視網膜母細胞增殖過程中雜合性丟失的可能機制，下列分析不正確的是(　　)
A．1是由于含R的染色體丟失而導致半合子(r)的產生
B．2是由于發生了染色體片段的交換而導致純合子(rr)的產生
C．3是由于缺失了含R的染色體片段而導致半合子(r)的產生
D．4是由于R基因突變成了r而導致純合子(rr)的產生
答案　B
解析　2是兩條相同的染色體(由顏色判斷)，并非由于發生了染色體片段的交換而導致純合子(rr)的產生，B錯誤。
8．獅子魚多棲息于溫帶靠海岸的巖礁或珊瑚礁內，但在馬里亞納海溝7000米以下具有高壓、終年無光等特殊極端條件的深海環境生存著一個通體透明的新物種——超深淵獅子魚。研究發現，該超深淵獅子魚基因組中與色素、視覺相關的基因大量丟失。下列說法正確的是(　　)
A．深海高壓、終年無光等特殊極端條件誘導超深淵獅子魚發生了定向突變
B．特殊極端的環境條件直接對超深淵獅子魚個體的基因進行了選擇
C．獅子魚與超深淵獅子魚之間存在地理隔離，但不存在生殖隔離
D．超深淵獅子魚種群與溫帶靠海岸獅子魚種群的基因庫不同
答案　D
解析　深海高壓、終年無光等特殊極端條件對超深淵獅子魚是選擇因素，并非誘變因素，而且突變是不定向的，A錯誤；特殊極端的環境條件直接對超深淵獅子魚個體的表現型進行選擇，B錯誤；獅子魚與超深淵獅子魚是兩個不同的物種，存在生殖隔離，C錯誤；因自然選擇，超深淵獅子魚基因組中與色素、視覺相關的基因發生了大量丟失，使得超深淵獅子魚種群與溫帶靠海岸獅子魚種群的基因庫不同，D正確。
9．如圖是某森林在被大火燒毀前后(b為發生火災的時間)，草本、灌木和喬木植物體內儲存的能量變化示意圖。下列有關表述錯誤的是(　　)
A.a～b段，三類植物的鑲嵌分布，形成了群落的水平結構
B．火災后群落演替過程中，各種群的數量一般呈“S”型增長
C．該森林被大火燒毀后發生的圖示演替屬于次生演替
D．群落演替過程中，生產者固定的太陽能總量一直在增加
答案　D
解析　A項正確：由于地形的變化、環境和人為因素影響等，不同地段往往分布著不同的種群，同一地段上種群密度也有差別，它們常呈鑲嵌分布，為群落的水平結構；B項正確：火災后群落演替過程中，各種群的數量一般呈“S”型增長；C項正確：該森林被大火燒毀后，原有的植被雖然很多已不存在，但是原有的土壤條件基本保留，可能還保留有植物的種子或其他繁殖體，因此森林被大火燒毀后發生的演替為次生演替；D項錯誤：群落演替過程中，生產者固定的太陽能總量逐漸增加，最后趨于穩定。
10．下列四組圖是關于生物進化方面的證據。下列相關敘述中，錯誤的是(　　)
A．圖①四種地雀喙的差異源于不同環境食物的刺激所致的不同變異
B．圖②昆蟲的兩類翅形的形成是對環境的主動適應
C．圖③是兩種體色的樺尺蛾，它們的性狀分化證實了物種形成的機制
D．圖④為高等動物的同源器官，可以幫助追溯它們的共同起源
答案　D
解析　圖①四種地雀喙的差異源于不同環境食物的選擇不同所致，A錯誤；圖②昆蟲的兩類翅形的形成是環境條件自然選擇的結果，不是主動適應，B錯誤；圖③是兩種體色的樺尺蛾，它們的性狀分化是自然選擇的結果，但它們并未出現生殖隔離，無法證實物種形成的機制，C錯誤；圖④為高等動物的同源器官，可以幫助追溯它們的共同起源，D正確。
二、非選擇題
11．卡那霉素能引起野生型苧麻植株(2N)黃化，育種專家向野生型苧麻的核基因組中隨機插入已知序列的sDNA片段(含卡那霉素抗性基因)，通過篩選得到突變體Y，sDNA片段的插入使基因A的功能喪失，從突變體的表現型可以推測野生型基因A的功能。
(1)野生型苧麻的核基因組插入已知序列的sDNA片段引起的變異類型屬于________(填“基因突變”或“染色體變異”)。
(2)將突變體自交所結的種子用75%酒精消毒處理30
s后，接種在含有________的培養基中，實驗設置3個重復組，在適宜條件下光照培養。一段時間后若培養基上有綠色幼苗，則可確定苧麻植株的DNA中含有________________，實驗設置3個重復的目的是________________________________________________。
(3)統計培養基中突變體Y自交產生大量后代，綠色幼苗和黃色幼苗性狀分離比例接近于1∶1，突變型(A＋)對野生型(A)________(填“顯性”或“隱性”)，自交結果________(填“符合”或“不符合”)孟德爾自交實驗的比例。
(4)育種專家進一步設計雜交實驗以檢測突變體Y(突變基因為A＋)產生的__________________________，實驗內容及結果如表：
雜交親本
實驗結果
突變體Y(♀)×野生型(♂)
綠色∶黃色＝1∶1
突變體Y(♂)×野生型(♀)
黃色
由實驗結果可知，X片段插入引起的變異會導致________致死，進而推測基因A的功能與________有關。
答案　(1)基因突變
(2)卡那霉素　sDNA片段或卡那霉素抗性基因　排除實驗偶然性
(3)顯性　不符合
(4)配子類型及比例　雄配子　雄配子正常發育(其他合理答案也可以)
解析　(1)基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失或替換。因此，野生型苧麻的核基因組插入已知序列的sDNA片段引起的變異類型屬于基因突變。
(2)已知序列的sDNA片段含卡那霉素抗性基因，因此將突變體自交所結的種子用75%酒精消毒處理30
s后，接種在含有卡那霉素的培養基中，若培養基上有綠色幼苗，說明其能抗卡那霉素，即可確定苧麻植株的DNA中含有sDNA片段；探究實驗需要遵循平行重復原則，這樣可以排除實驗的偶然性，使實驗結果更加準確。
(3)sDNA片段的插入使基因A的功能喪失，統計培養基中突變體Y自交產生大量后代，綠色幼苗和黃色幼苗性狀分離比例接近于1∶1，說明突變型(A＋)對野生型(A)是顯性；在孟德爾雜合子自交實驗中，后代表現型比例為顯性∶隱性＝3∶1，而統計結果為綠色∶黃色接近1∶1，可見這一結果不符合孟德爾自交實驗的比例。
(4)測交實驗可以驗證F1產生的配子種類及比例。由實驗結果可知，當母本為突變體時，后代比例符合測交的結果；當父本為突變體時其后代都是黃色，說明突變體可能導致花粉致死。又已知sDNA片段的插入使基因A的功能喪失，由此可以推測A基因可能與花粉的正常發育有關。
12．進行性肌營養不良是一種單基因遺傳病，其臨床癥狀主要表現為緩慢進行的肌肉萎縮、肌無力及不同程度的運動障礙。現有一對表現型正常的夫妻，妻子有一個患該病的弟弟，但其父母均不患該病，且父親經過基因檢測不含該病致病基因；丈夫無該病家族史，婚后生下一個患該病的孩子，請分析并回答下列問題。(不考慮基因突變和交叉互換，相關基因用A、a表示)。
(1)根據題干信息分析，患該病的孩子為________(填“男孩”或“女孩”)，其基因型為________。
(2)患該病的孩子除了所患的進行性肌營養不良病，他的細胞中還具有三條性染色體，則他的基因型可能為____________。上述染色體數目異常情況之一是父方產生配子性染色體異常，應該發生在______________________________(填減數分裂時期)，這種性染色體數目異常的配子可與母方產生的性染色體數目正常的配子結合。
(3)經過基因檢測，發現妻子是紅綠色盲(b)基因攜帶者，若同時考慮進行性肌營養不良和紅綠色盲兩種遺傳病，她的基因型為__________________。
(4)妻子的弟弟夫婦在生育后代時，為了達到優生優育的目的，應進行__________________。
答案　(1)男孩　XaY
(2)XaXaY或XaYY　減數第二次分裂后期
(3)XABXab或XAbXaB
(4)遺傳咨詢、產前診斷等
解析　(1)先判斷該病的遺傳方式，父母均正常子代患病，說明該病為隱性遺傳病。妻子有一個患該病的弟弟，妻子的父母均正常，且父親經過基因檢測不含該病致病基因，故該病為伴X染色體隱性遺傳病。孩子患病，丈夫基因型為XAY，妻子基因型為XAXa，則患病孩子為男孩，基因型為XaY。
(2)該男孩患進行性肌營養不良病，還具有三條性染色體，則其基因型可能為XaXaY、XaYY。若基因型為XaXaY，則可能是因為妻子(其母)減數第二次分裂后期異常，Xa與Xa移向同一極，產生XaXa的卵細胞，與父方產生的精子Y結合；若基因型為XaYY，則最可能是因為丈夫(其父)減數第二次分裂后期異常，Y與Y移向同一極，產生YY的精子，與母方產生的卵細胞Xa結合。
(3)紅綠色盲為伴X染色體隱性遺傳病，進行性肌營養不良也是伴X染色體隱性遺傳病，控制這兩種遺傳病的基因位于同一對同源染色體上，妻子的基因型為XABXab或XAbXaB。
(4)妻子的弟弟患病，為了能夠生下健康的后代，他們夫婦需要進行遺傳咨詢、產前診斷等。

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