資源簡介

(共72張PPT)
第19課　基因突變和基因重組
第七單元　生物的變異、育種與進化
01
必備知識·落實基礎性
概念梳理
概念辨析
概念構建
DNA復制
轉錄
翻譯
纈氨酸
基因突變
能
基因堿基序列
減數分裂
自發
任何時期
DNA分子
不同
一個以上
很低的
新基因
根本來源
原材料
細胞正常的生長和增殖
細胞的生長和增殖
細胞凋亡
原癌基因
抑癌基因
無限
形態結構
糖蛋白
黏著性
分散和轉移
非等位基因
非同源染色體
四分體
等位基因
非姐妹染色單體
變異
進化
√
×
×
×
×
×
×
×
×
√
×
×
√
02
關鍵能力·提升綜合性
考點1
考點2
基因突變可以發生在生物個體發育的任何時期，可以發生在細胞內不同的DNA分子上，以及同一DNA分子的不同部位
DNA分子中有基因片段和非基因片段，發生在非基因片段的變化不會引起基因堿基序列的改變
03
命題案例·強化創新性
高考贅源網
高考資源
邊的高考專家!】
概念梳理
床癥狀
正常
貧血
紅細胞形狀
蛋白質
(血紅蛋
正常
異常
氨基酸
谷氨酸
纈氨I
RNA
GAG
GUG
CAC
突變
DNA
GAG
GTG
點此進入
答案
agga
B日
復制
BBb
減數分裂I后期
米X或
eX緊少中X
概念辨析
概念枸建
物理因素損傷細胞
化學因素改變核酸
內的DNA
的堿基
NA_→DNA
某些病毒的核酸能
復制偶發錯誤改變
影響宿主的DNA
DNA的堿基組成
堿基的替換、增添、缺失
脫氧核糖核苷酸種類、數量、排列順序的改變
新的等位基因產生
基因結構改變
遺傳信息改變
生物多方向性
mRNA改變→密碼子簡并性、
進化
的原。有利變異蛋白質改變蛋白質不變中性
始材1有害變異
突變
料
新性狀
性狀不變
點此進入
解析答案
A
圖
圖2
外源基因
入
重組質粒
受體細胞
圖3第19課　基因突變和基因重組
課程標準要求
學業質量水平
3.3.1　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3.3.2　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3.3.3　描述細胞在某些化學物質、射線以及病毒的作用下，基因突變概率可能提高，而某些基因突變能導致細胞分裂失控，甚至發生癌變3.3.4　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
1.基于生物學事實和證據，運用歸納與概括，理解基因突變的本質、意義。(科學思維)2.運用結構與功能觀，闡明基因突變可導致蛋白質結構改變，乃至性狀改變。(生命觀念)3.基于生物學事實和證據，運用歸納與概括，理解癌細胞的特征和發生癌變的原因。(生命觀念　科學思維)4.運用演繹與推理，結合減數分裂的過程圖解，理解基因重組的類型。(科學思維)5.基于對細胞癌變的認知，在日常生活中遠離致癌因子，選擇健康的生活方式。(社會責任)
一、基因突變
1．實例分析：鐮狀細胞貧血
(1)寫出圖中a、b、c代表的遺傳信息傳遞途徑：
a：DNA復制；b：轉錄；c：翻譯。
(2)直接原因：組成血紅蛋白的肽鏈上，谷氨酸被纈氨酸替換。
(3)根本原因：血紅蛋白基因中的被替換，發生了基因突變。
(4)紅細胞形態的變化：顯微鏡下能(填“能”或“不能”)觀察到紅細胞形態的變化。
2．概念：DNA分子中發生堿基的替換、增添或缺失，而引起的基因堿基序列的改變。
3．發生時期：有絲分裂前的間期或減數分裂前的間期。
4．易誘發生物發生基因突變并提高突變頻率的因素(連線)
提示：①—c?、凇猘?、邸猙
5．特點
(1)普遍性：自然界中誘發基因突變的因素很多，而且基因突變也會自發產生。
(2)隨機性：基因突變可以發生在生物個體發育的任何時期；可發生在細胞內不同的DNA分子上，以及同一個DNA分子的不同部位。
(3)不定向性：一個基因可以發生不同的突變，產生一個以上的等位基因。
(4)低頻性：在自然狀態下，基因突變的頻率是很低的。
6．意義
(1)新基因產生的途徑。
(2)生物變異的根本來源。
(3)為生物進化提供豐富的原材料。
二、細胞的癌變
1．與細胞的癌變有關的基因
(1)原癌基因：表達的蛋白質是細胞正常的生長和增殖所必需的。
(2)抑癌基因：表達的蛋白質能抑制細胞的生長和增殖，或者促進細胞凋亡。
2．原因：原癌基因和抑癌基因發生基因突變。
3．癌細胞的特征：能夠無限增殖，形態結構發生顯著變化，細胞膜上的糖蛋白等物質減少，細胞之間的黏著性顯著降低，容易在體內分散和轉移，等等。
三、基因重組
1．概念
2．類型
(1)自由組合型：位于非同源染色體上的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而發生重組(如下圖)。
(2)染色體互換類型：在減數分裂過程中的四分體時期，位于同源染色體上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體之間的互換而發生交換，導致染色單體上的基因重組(如下圖)。
3．意義：生物變異的來源之一，對生物的進化具有重要意義。
1．基因突變是指堿基的替換、增添或缺失而引起基因堿基序列的改變
(1)A基因可突變為a基因，a基因也能再突變為A基因。
(√)
(2)基因突變通常發生在DNA→RNA的過程中。
(×)
(3)基因是具有遺傳效應的DNA片段，HIV的遺傳物質是RNA，不能發生基因突變。
(×)
(4)發生在體細胞中的基因突變不能遺傳。
(×)
(5)只有存在誘變因素時才會發生基因突變。
(×)
2．與細胞癌變相關的基因有原癌基因和抑癌基因
(1)原癌基因和抑癌基因只存在于癌細胞中。
(×)
(2)原癌基因或抑癌基因突變，一定會導致細胞癌變。
(×)
(3)原癌基因的主要功能是阻止細胞發生異常增殖。
(×)
3．基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合
(1)受精過程中可進行基因重組。
(×)
(2)親子代之間的差異主要是由基因重組造成的。
(√)
(3)減數分裂四分體時期，姐妹染色單體的局部交換可導致基因重組。
(×)
(4)Aa自交，因基因重組導致子代發生性狀分離。
(×)
(5)在誘導離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會同時發生的生命活動是基因突變和基因重組。
(√)
　　基因突變和癌變
尿黑酸尿癥是HGD基因缺陷導致的人類遺傳病。某患兒的父母表現正常，將他們的HGD基因測序后發現了兩個突變位點，如下圖所示。
(1)該變異屬于基因突變的什么類型(替換、增添、缺失)?
答案：堿基的替換。
(2)該突變屬于隱性突變還是顯性突變？
答案：隱性突變。
(3)該患者發生的是一個基因的兩個位點突變，還是發生了兩個基因的突變？該變異體現了基因突變的什么特性？
答案：該患者發生一個基因兩個不同位點的突變，體現了基因突變的隨機性。
1．基因突變的發生及與性狀的關系
2．基因突變對蛋白質與性狀的影響
(1)基因突變對蛋白質的影響規律
類型
影響范圍
對氨基酸的影響
替換
小
只改變1個氨基酸或不改變
增添
大
不影響插入位置前的序列，影響插入位置后的序列
缺失
大
不影響缺失位置前的序列，影響缺失位置后的序列
增添或缺失3個堿基
小
增添或缺失位置增加或缺失1個氨基酸
(2)基因突變改變生物性狀的原因
①肽鏈不能合成。
②肽鏈延長，即終止密碼子推后出現。
③肽鏈縮短，即終止密碼子提前出現。
④肽鏈中氨基酸種類改變。
(3)基因突變不改變生物性狀的原因
①突變部位：基因突變發生在基因的非編碼區。
②密碼子簡并性：若基因突變發生后，引起了mRNA上的密碼子改變，但由于一種氨基酸可對應多種密碼子，若新產生的密碼子與原密碼子對應同一種氨基酸，此時突變基因控制的性狀不改變。
③隱性突變：若基因突變為隱性突變，如AA中其中一個A→a，此時性狀也不改變。
④有些突變改變了蛋白質中個別氨基酸的位置，但該蛋白質的功能不變。
3．基因突變的“一定”和“不一定”
(1)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的改變。
(2)基因突變不一定會引起生物性狀的改變。
(3)基因突變不一定都產生等位基因。
病毒和原核細胞的基因組結構簡單，基因數目少，而且一般是單個存在的，不存在等位基因。
(4)基因突變不一定都能遺傳給后代。
①基因突變如果發生在有絲分裂過程中，一般不遺傳，但有些植物可能通過無性生殖傳遞給后代。
②基因突變如果發生在減數分裂過程中，可以通過配子傳遞給后代。
4．基因突變的易錯點提示
(1)基因突變是基因內部堿基種類和數目的改變，基因的數目和位置不改變。因而一個基因A不能突變成基因B。
(2)基因突變的有利與有害取決于環境條件。
(3)基因突變不只發生在分裂中的細胞，已經高度分化的細胞也可能發生基因突變。
(4)RNA病毒中，堿基的替換、增添或缺失也屬于基因突變，且RNA突變率遠大于DNA的突變率。
5．細胞癌變的機理
考向1|
基因突變的特點及意義
1．下圖為植物根尖某細胞一個DNA分子中a、b、c三個基因的分布狀況，圖中Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應的序列。下列有關敘述正確的是(　　)
A．片段Ⅰ、Ⅱ中發生堿基的替換、增添或缺失屬于基因突變
B．a基因變為A基因，該細胞可能發生基因突變或基因重組
C．基因在染色體上呈線性排列，基因的末端存在終止密碼子
D．基因a、b、c均可能發生基因突變，體現了基因突變具有隨機性
D　解析：Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應的片段，其中發生堿基的替換、增添或缺失不屬于基因突變，A錯誤；根尖細胞中a基因變為A基因，該細胞可能發生基因突變，不發生基因重組，B錯誤；終止密碼子位于mRNA上，不在基因上，C錯誤；基因a、b、c均可能發生基因突變，體現了基因突變具有隨機性，D正確。
(1)基因突變具有隨機性，其原因是基因突變可以發生在生物個體發育的任何時期，可以發生在細胞內不同的DNA分子上，以及同一DNA分子的不同部位。
(2)DNA分子中堿基的替換、增添或缺失并不一定是基因突變，原因是DNA分子中有基因片段和非基因片段，發生在非基因片段的變化不會引起基因堿基序列的改變。
考向2|
基因突變的機理
2．(2019·江蘇卷)人鐮刀型細胞貧血癥(鐮狀細胞貧血)是基因突變造成的，血紅蛋白β鏈第6個氨基酸的密碼子由GAG變為GUG，導致編碼的谷氨酸被置換為纈氨酸。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．該突變改變了DNA堿基對內的氫鍵數
B．該突變引起了血紅蛋白β鏈結構的改變
C．在缺氧情況下患者的紅細胞易破裂
D．該病不屬于染色體異常遺傳病
A　解析：鐮狀細胞貧血是由于血紅蛋白基因中T—A堿基對被替換成A—T堿基對，A—T堿基對和C—G堿基對的數目均不變，故氫鍵數目不變，A錯誤；血紅蛋白基因中堿基的替換造成基因結構的改變，進而導致血紅蛋白結構異常，B正確；患者的紅細胞呈鐮刀狀，容易破裂，使人患溶血性貧血，C正確；鐮狀細胞貧血屬于單基因遺傳病，不屬于染色體異常遺傳病，D正確。
考向3|
基因突變對生物性狀的影響
3．野生型豌豆子葉黃色(Y)對突變型豌豆子葉綠色(y)為顯性。Y基因和y基因的翻譯產物分別是SGRY蛋白和SGRy蛋白。兩種蛋白質都能進入葉綠體，它們的部分氨基酸序列如圖。SGRY蛋白能促使葉綠素降解使子葉由綠色變為黃色；SGRy蛋白能減弱葉綠素降解，使子葉維持“常綠”。下列敘述正確的是(　　)
A．位點①②突變導致了該蛋白的功能喪失
B．位點③的突變導致了該蛋白的功能減弱
C．黑暗條件下突變型豌豆子葉的葉綠素含量維持不變
D．Y基因突變為y基因的根本原因是堿基對發生缺失
B　解析：①②處發生的突變是堿基的替換，SGRy蛋白和SGRY蛋白都能進入葉綠體，說明①②處的突變沒有影響該蛋白的功能，A錯誤；由③處變異導致SGRy蛋白的合成，該蛋白調控葉綠素降解的能力減弱，最終使突變型豌豆子葉維持“常綠”，B正確；葉綠素的合成需要光照，C錯誤；Y基因突變為y基因的根本原因是堿基對發生增添，D錯誤。
考向4|
細胞癌變及與人體健康的關系
4．(2021·山東聊城模擬)2018年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國免疫學家詹姆斯·艾利森和日本生物家本庶佑，以表彰他們在癌癥免疫治療方面所作出的貢獻。下列有關癌癥和免疫的敘述正確的是(　　)
A．細胞內抑癌基因突變成原癌基因是細胞癌變的主要原因
B．細胞癌變后，細胞膜上的糖蛋白減少，使得癌細胞能夠無限增殖
C．人體的免疫系統能夠消滅癌細胞體現了免疫系統的防御功能
D．人體免疫系統識別癌細胞過程受到干擾，會導致癌細胞“逃逸”而不被攻擊
D　解析：細胞癌變是原癌基因和抑癌基因發生突變的結果，A錯誤；細胞癌變后，細胞膜上的糖蛋白減少，但這不是癌細胞能夠無限增殖的原因，癌細胞能無限增殖的原因是原癌基因和抑癌基因的突變，B錯誤；免疫系統的功能之一是監控并清除人體內異常的細胞，癌變細胞屬于異常細胞，所以人體的免疫系統能夠消滅癌細胞，體現了免疫系統的監視功能，C錯誤；人體免疫系統識別癌細胞過程受到干擾，會導致癌細胞“逃逸”而不被攻擊，D正確。
　　基因重組
1．基因重組的“改變”與“不改變”
(1)基因重組只是“原有基因間的重新組合”，它既未改變基因的“質”(未產生“新基因”)，也未改變基因的“量”。
(2)基因重組只是產生了“新基因型”，其所產生的性狀應稱為“重組性狀”而不是“新性狀”。
2．基因突變和基因重組的比較
項目
基因突變
基因重組
變異本質
基因分子結構發生改變
原有基因的重新組合
發生時間
通常在有絲分裂前的間期和減數分裂前的間期
減數分裂Ⅰ四分體時期和減數分裂Ⅰ后期
適用范圍
所有生物(包括病毒)
進行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物
結果
產生新基因，控制新性狀
產生新基因型，不產生新基因
應用
人工誘變育種
雜交育種、基因工程育種
聯系
基因突變產生新基因，為基因重組提供了自由組合的新基因，都是可遺傳的變異
考向1|
基因重組的類型分析
1．下圖表示三種基因重組，下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖1所示細胞產生的次級精(卵)母細胞內不含有等位基因
B．圖1和圖2兩種類型的基因重組都發生在同源染色體之間
C．R型細菌轉化為S型細菌的基因重組與圖3中的基因重組相似
D．孟德爾兩對相對性狀的雜交實驗，F2出現重組類型的原因和圖1相似
C　解析：圖1所示細胞發生了同源染色體的非姐妹染色單體間的互換，其產生的次級精(卵)母細胞內含有等位基因B、b，圖2發生了非同源染色體間的自由組合，A、B錯誤；孟德爾兩對相對性狀的雜交實驗，F2出現重組類型的原因和圖2相似，D錯誤。
【易錯提醒】基因重組的三點提醒
(1)多種精子和多種卵細胞之間有多種結合方式，導致后代性狀多種多樣，但不屬于基因重組。
(2)雜合子自交，后代發生性狀分離，根本原因是等位基因的分離，而不是基因重組。
(3)肺炎鏈球菌的轉化實驗、轉基因技術等屬于廣義的基因重組，而不是基因突變。
考向2|
基因突變與基因重組的辨析
2．(2020·寧夏銀川模擬)小香豬背部皮毛顏色是由位于兩對常染色體上的兩對等位基因(A、a和B、b)共同控制的，共有四種表型：黑色(A_B_)、褐色(aaB_)、棕色(A_bb)和白色(aabb)。
(1)上圖為一只黑色小香豬(AaBb)產生的一個初級精母細胞，1位點為A基因，2位點為a基因，某同學認為該現象出現的原因可能是基因突變或非姐妹染色單體之間的互換。
①若是發生非姐妹染色單體之間的互換，則該初級精母細胞產生的配子的基因型是________________________。
②若是發生基因突變，且為隱性突變，該初級精母細胞產生的配子的基因型是__________或__________。
(2)某同學欲對上面的假設進行驗證并預測實驗結果，設計了如下實驗：
實驗方案：用該黑色小香豬(AaBb)與基因型為________的雌性個體進行交配，觀察子代的表型。
結果預測：
①如果子代出現__________________________表型，則為發生了非姐妹染色單體的互換。
②如果子代出現____________________________表型，則為基因發生了隱性突變。
解析：(1)題圖中1位點與2位點為姐妹染色單體上的基因，在正常情況下，姐妹染色單體上對應位點的基因是相同的，若不相同，則可能是發生了基因突變或非姐妹染色單體的互換。①若是發生了非姐妹染色單體的互換，則該初級精母細胞產生的兩個次級精母細胞的基因組成是AaBB、Aabb，即產生的配子的基因型為AB、Ab、aB、ab。②若是發生了基因突變，且為隱性突變，則該初級精母細胞產生的兩個次級精母細胞的基因組成是AaBB、aabb或Aabb、aaBB，即產生的配子的基因型是AB、aB、ab或Ab、ab、aB。(2)探究某待測個體產生的配子類型一般采用測交的實驗方法。由于黑色小香豬(AaBb)發生兩種變異產生的配子種類不同，導致測交產生的后代表型不同，所以可用該黑色小香豬(AaBb)與隱性純合個體白色小香豬(aabb)的雌性個體進行交配，觀察子代的表型。結果預測：①若黑色小香豬(AaBb)發生過非姐妹染色單體的互換，則產生AB、Ab、aB、ab四種配子，進而與ab的配子結合產生的后代會出現黑色、褐色、棕色和白色4種表型；②若黑色小香豬(AaBb)發生過隱性突變，則產生的配子為AB、aB、ab或Ab、ab、aB，與ab的配子結合產生的后代會出現黑色、褐色和白色或褐色、棕色和白色3種表型。
答案：(1)①AB、Ab、aB、ab?、贏B、aB、ab　
Ab、ab、aB　(2)aabb　①黑色、褐色、棕色和白色4種?、诤谏⒑稚桶咨蜃厣?、白色和褐色3種
考向3|
基因重組與減數分裂
3．下圖是一個基因型為AaBb的動物細胞在完成一次細胞分裂后產生的子細胞圖像。下列相關敘述正確的是(　　)
A．甲、乙兩細胞均有2對同源染色體，2個染色體組
B．甲、乙兩細胞均處于減數分裂Ⅰ后期
C．甲細胞變異來自基因突變，乙細胞將出現染色體變異
D．甲、乙兩細胞通過基因重組產生4種不同基因型的精細胞
C　解析：甲、乙兩細胞均處于減數分裂Ⅱ后期，細胞中無同源染色體，A、B錯誤；由乙細胞的基因組成可知，甲細胞的基因組成應為AABB，由此可判定甲細胞變異來自基因突變，乙細胞繼續分裂形成的子細胞中染色體數目分別為3條、1條，會發生染色體數目變異，C正確；基因重組發生在減數分裂Ⅰ過程中，而甲、乙細胞處于減數分裂Ⅱ，因此不可能發生基因重組，D錯誤。
學習探索情境
　　世界強國發展航天事業，很大一部分原因是出于科學研究的需要。如研究動植物在太空微重力條件下的生理反應，利用太空輻射的環境進行太空育種等。2020年11月24日4時30分，我國在中國海南文昌航天發射場，用長征五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器。我國首次進行月球取樣的嫦娥五號，已經順利完成了月球取樣任務，并且返回了環月軌道與巡回艙對接，近日將回歸地球。嫦娥五號此次任務除前往月球取回月壤樣本，還有其他的一些任務，比如太空育種?！吨袊嗄陥蟆?2月3日報道了嫦娥五號太空育種任務——空間誘變實驗。嫦娥五號上搭載了中國農科院蘭州畜牧與獸藥研究所提供的紫花苜蓿和燕麥種子，承擔了該所主導的空間誘變實驗任務。
命題生長點1
基因突變類型的判斷
一批種子隨宇宙飛船在太空遨游一周后返回地面，種植后發現與未經太空遨游的種子表現相同，是否可以確定這批種子未發生基因突變？為什么？
答案：不能確定，這批種子可能發生了隱性突變或者由于密碼子的簡并性，基因突變并沒有導致生物性狀的改變。
命題生長點2
基因重組與細胞分裂的綜合辨析
(1)經太空遨游后的種子種植后，與未經太空遨游的種子表現不同。若已確定變異是由基因突變引起的，如何確定該突變是顯性突變還是隱性突變？
答案：可將變異植株與原植株(野生型)進行雜交。若后代全為野生型，則該突變為隱性突變；若后代出現突變型，則該突變為顯性突變。
(2)經太空遨游后的種子種植后，與未經太空遨游的種子表現不同。這一變異有沒有可能來自基因重組？為什么？
答案：不可能。種子萌發過程中只涉及有絲分裂，而基因重組發生在減數分裂產生配子的過程中。
顯性突變和隱性突變的判斷方法
(1)理論依據
(2)判定方法
①選取突變體與其他已知未突變體(即野生型)雜交，根據子代性狀表現判斷。
a．若后代全為野生型，則突變性狀為隱性。
b．若后代全為突變型，則突變性狀為顯性。
c．若后代既有突變型又有野生型，則突變性狀為顯性。
②讓突變體自交，觀察后代有無性狀分離，從而進行判斷。
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11
-(共75張PPT)
第20課　染色體變異
第七單元　生物的變異、育種與進化
01
必備知識·落實基礎性
概念梳理
概念辨析
概念構建
個別染色體
非同源染色體
同源染色體
各不相同
一整套基因
數目或排列順序
染色體(數目)變異
明顯縮短育種年限
秋水仙素
萌發的種子或幼苗
加倍
不變
聯會紊亂
分生組織
紡錘體
4
卡諾氏液
固定細胞的形態
體積分數為95%的
酒精
漂洗
染色
高
×
×
×
√
×
×
×
×
×
×
√
×
√
×
02
關鍵能力·提升綜合性
考點1
考點2
考點3
03
命題案例·強化創新性
非同源染色體
染色體數目
個別染色體
染色體結構變異
AAaa
四
單
AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
3
AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1
高考贅源網
高考資源
邊的高考專家!】
概念梳理
點此進入
答案
C-收
kJ
1
hg
①缺失
A.染色體的某一片
bcefejih
段位置顛倒
b
②重復
a
B染色體的某一片
段移接到另一條
司源染色體上
d
e
f
③易位
e
C.染色體中增加
某一片段
a
bc
de
f
④倒
D染色體的某
a
bc
d
片段缺失
概念辨析
概念枸建
點此進入
解析答案
aabb
aaBB
寬葉、不抗病
窄葉、抗病
AaBb寬葉、抗病
2
AB
ab
B
a
④選擇寬葉、抗病植株
③秋水第20課　染色體變異
課程標準要求
學業質量水平
3.3.5　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
1.通過染色體變異基本原理及其在生物學中意義的理解，建立起進化與適應的觀點。(生命觀念)2.通過三種可遺傳變異的比較及育種方法的比較，培養歸納與概括的能力。(科學思維)3.通過低溫誘導植物染色體數目的變化、生物變異類型的判斷與實驗探究以及育種方案的選擇與設計，培養實驗設計及結果分析的能力以及學以致用的思想意識。(科學探究　社會責任)
一、染色體變異的判斷與分析
1．染色體數目的變異
(1)類型
①細胞內個別染色體的增加或減少。
②細胞內染色體數目以一套完整的非同源染色體為基數成倍地增加或成套地減少。
(2)染色體組
①一個染色體組中不含同源染色體。
②從形態、大小和功能看，一個染色體組中所含的染色體各不相同。
③從所含的基因看，一個染色體組中含有控制本物種生物性狀的一整套基因。
(3)單倍體、二倍體和多倍體
項目
單倍體
二倍體
多倍體
發育起點
配子
受精卵
受精卵
特點
①植株弱?。虎诟叨炔挥?br/>正常植株
①莖稈粗壯；②葉、果實、種子較大；③營養物質含量豐富
體細胞染色體組數
配子中染色體組數
2個
3個或3個以上
舉例
蜜蜂的雄蜂
幾乎全部的動物和過半數的高等植物
香蕉(三倍體)；馬鈴薯(四倍體)；八倍體小黑麥
2．染色體結構的變異
(1)類型(連線)
提示：①—Ⅲ—D　②—Ⅳ—C?、邸瘛狟?、堋颉狝
(2)結果：使排列在染色體上的基因數目或排列順序發生改變，從而導致性狀的變異。
二、染色體變異在育種中的應用
1．單倍體育種
(1)原理：染色體(數目)變異。
(2)過程
(3)優點：明顯縮短育種年限。
(4)缺點：技術復雜。
2．多倍體育種
(1)方法：用秋水仙素或低溫處理。
(2)處理材料：萌發的種子或幼苗。
(3)原理
(4)實例：三倍體無子西瓜的培育
①兩次傳粉
②用秋水仙素處理幼苗后，分生組織分裂產生的莖、葉、花染色體數目加倍，而未經處理部分(如根部細胞)的染色體數目不變。
③三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜植株在減數分裂過程中，由于染色體聯會紊亂，不能產生正常配子。
三、低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
1．實驗原理：用低溫處理植物的分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導致細胞不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞的染色體數目發生變化。
2．方法步驟
(1)培養、誘導：將長出約1
cm長不定根的蒜整個放入冰箱的冷藏室內(4
℃)，誘導培養48～72
h。
(2)固定、漂洗：剪取誘導處理的根尖0.5～1
cm，放入卡諾氏液中浸泡0.5～1
h，以固定細胞的形態，然后用體積分數為95%的酒精沖洗2次。
(3)制片、觀察：包括解離、漂洗、染色和制片4個步驟；先用低倍鏡尋找染色體形態較好的分裂象。確認某個細胞發生染色體數目變化后，再用高倍鏡觀察。
1．染色體變異包括染色體數目變異和染色體結構變異
(1)染色體增加某一片段可提高基因表達水平，是有利變異。
(×)
(2)染色體缺失有利于隱性基因表達，可提高個體的生存能力。
(×)
(3)染色體易位不改變基因數量，對個體性狀不會產生影響。
(×)
(4)通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育，培育出作物新類型。
(√)
(5)體細胞中含有兩個染色體組的個體是二倍體，含有三個或三個以上染色體組的個體是多倍體。
(×)
(6)單倍體含有的染色體組數都是奇數。
(×)
2．染色體變異可應用于育種
(1)通過花藥離體培養可獲得抗銹病高產小麥新品種。
(×)
(2)單倍體育種中，通過花藥離體培養所得的植株均為純合的二倍體。
(×)
(3)用二倍體西瓜給四倍體西瓜授粉，則四倍體植株上會結出三倍體無子西瓜。
(×)
(4)用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體。
(×)
3．低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
(1)低溫誘導植物細胞染色體數目變化的原理與秋水仙素處理的原理相同。
(√)
(2)實驗中需要用卡諾氏液固定細胞的形態，然后用體積分數為75%的酒精沖洗2次。
(×)
(3)裝片制作過程包括解離、漂洗、染色和制片4個步驟。
(√)
(4)觀察裝片時只需低倍鏡觀察。
(×)
　　染色體組的判斷
1．“二看法”確認單倍體、二倍體、多倍體
2．“三法”判定染色體組的數目
(1)根據染色體形態判定
細胞內形態相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。下圖所示的細胞中，形態相同的染色體a中有4條，b中兩兩相同，c中各不相同，則可判定它們分別含4、2、1個染色體組。
(2)根據基因型判定
在細胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因(包括同一字母的大、小寫)出現幾次，則含有幾個染色體組。下圖所示的細胞中，甲、乙、丙分別含1、2、3個染色體組。
(3)根據染色體數和染色體的形態數推算
染色體組數＝染色體數/染色體形態數。例如果蠅體細胞中有8條染色體，分為4種形態，則染色體組的數目為2。
考向1|
染色體組數目的判斷
1．用馬鈴薯的花粉在一定的條件下直接培養形成馬鈴薯植株。該馬鈴薯植株的某些細胞進行減數分裂時，觀察到染色體正常聯會，此時細胞內共有15個四分體。據此推測，馬鈴薯正常個體的體細胞中共含有的染色體組數目為(　　)
A．2個
B．3個
C．4個
D．5個
C　解析：在減數分裂形成花粉過程中，同源染色體分離，那么花粉直接培養形成的馬鈴薯植株中染色體數目減半，染色體組數目也減半。而用花粉直接培養形成的馬鈴薯植株細胞進行減數分裂時，觀察到染色體正常聯會，并形成15個四分體，說明細胞中含有2個染色體組，所以馬鈴薯正常個體的體細胞中共含有的染色體組數目為4個。
考向2|
染色體組與基因型
2．下圖表示細胞中所含的染色體，①②③④的基因型可以表示為(　　)
A．①：AABb?、冢篈AABBb　③：ABCD?、埽篈
B．①：Aabb?、冢篈aBbCc?、郏篈AAaBBbb　④：AB
C．①：AaBb?、冢篈aaBbb?、郏篈AaaBBbb　④：Ab
D．①：AABB?、冢篈aBbCc?、郏篈aBbCcDd?、埽篈BCD
C　解析：根據細胞中所含的染色體的形態判斷，①含有兩個染色體組，②含有三個染色體組，③含有四個染色體組，④含有一個染色體組。
考向3|
染色體組與生物體倍性的判斷
3．一般認為煙草是由兩個二倍體野生種合并起來的異源四倍體，其中一種甲含24條染色體，染色體組成用SS表示；另一種乙含24條染色體，染色體組成用TT表示，故煙草的染色體組成可表示為SSTT。某煙草單體含47條染色體，染色體組成用SSTT－1表示，與甲雜交的F1群體內，一些植株有36條染色體，另一些植株有35條染色體。細胞學檢測表明，35條染色體的F1植株在減數分裂時，有22條染色體聯會成11對同源染色體，還有13條染色體不聯會。請回答下列問題：
(1)F1植株的染色體組成可表示為______________。
(2)該煙草單體所缺的那條染色體屬于________(填“S組”或“T組”)染色體組。如果所缺的那條染色體屬于另一個染色體組，則上述的35條染色體的F1植株在減數分裂時應該有________條染色體聯會成對，同時形成________條不聯會的染色體。
(3)判斷甲、乙煙草屬于不同物種的依據是__________________。
解析：(1)某煙草單體(SSTT－1)可產生配子的染色體組成類型是ST、ST－1或者ST、S－1T。甲(SS)產生的配子染色體組成為S。則該煙草單體與甲雜交后F1群體內，一些植株有36條染色體，染色體組成為SST，另一些植株有35條染色體，染色體組成為SST－1或SS－1T。(2)細胞學檢測表明，35條染色體的F1植株在減數分裂時，有22條染色體聯會成11對同源染色體，還有13條染色體不聯會，可以推斷出該煙草單體所缺失的那條染色體屬于S組。如果所缺失的那條染色體屬于另一個染色體組，即T組，則上述的35條染色體的F1植株在減數分裂時應該有24條染色體(SS)聯會成對，同時形成11條不聯會的染色體(T)。(3)甲、乙煙草屬于不同物種的依據是二者間存在生殖隔離，即不能交配或交配后不能產生可育后代。
答案：(1)SST、SST－1或SS－1T　(2)S組　24　11　(3)不能交配或交配后不能產生可育后代(或有生殖隔離)
　　染色體變異在育種中的應用
圖中甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b分別表示位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑥表示培育水稻新品種的過程，請分析：
(1)圖中哪種途徑為單倍體育種？這種方法為什么能縮短育種年限？
答案：圖中①③⑤過程表示單倍體育種。采用花藥離體培養獲得的單倍體植株，經人工誘導染色體加倍后，植株細胞內每對染色體上的基因都是純合的，自交后代不會發生性狀分離，因此縮短了育種年限。
(2)圖中哪一標號處需用秋水仙素處理？應如何處理？
答案：圖示⑤處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合子；⑥處常用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗，以誘導染色體加倍。
(3)⑥的育種方法屬于什么育種？原理是什么？
答案：多倍體育種；染色體變異。
(4)圖中最簡便及最難以達到育種目標的育種途徑分別是哪個過程？
答案：圖中最簡便的育種途徑為①②過程所示的雜交育種，但育種周期較長；最難以達到育種目標的途徑為④過程所示的誘變育種。
(5)在培育無子西瓜的過程中，為何用一定濃度的秋水仙素溶液處理二倍體西瓜的芽尖？三倍體西瓜為什么無種子？一顆種子都沒有嗎？
答案：西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理有利于抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體，從而形成四倍體西瓜植株。三倍體植株不能進行正常的減數分裂形成生殖細胞，因此不能形成種子。但并非絕對一顆種子都沒有，原因是在進行減數分裂時，有可能形成正常的卵細胞。
1．多倍體育種和單倍體育種的比較
比較項目
多倍體育種
單倍體育種
原理
染色體組成倍增加
染色體組成套減少，再加倍后得到純種(指每對染色體上成對的基因都是純合的)
常用方法
秋水仙素處理萌發的種子或幼苗
花藥離體培養后，人工誘導染色體數目加倍
優點
操作簡單
明顯縮短育種年限
缺點
適用于植物，在動物方面難以操作
技術復雜一些，需與雜交育種配合
2.其他育種方法圖解
圖解中各字母表示的處理方法：A表示雜交，D表示自交，B表示花藥離體培養，C表示人工誘導染色體數目加倍，E表示誘變處理，F表示人工誘導染色體數目加倍，G表示轉基因技術，H表示脫分化，I表示再分化。
3．根據提供的材料選擇合適的育種方法
(1)有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，則在選育顯性純合子時最簡便的方法是自交。
(2)實驗植物若為營養繁殖類，如土豆、地瓜等，則只要出現所需性狀即可，不需要培育出純種。
(3)實驗材料若為原核生物，則不能運用雜交育種，細菌一般采用誘變育種和基因工程育種。
4．育種易錯點提示
(1)可遺傳變異與可育不等價
三倍體無子西瓜、二倍體的單倍體、騾子等均表現為不育，但它們的遺傳物質均發生了改變，均屬于可遺傳變異，雖然它們不能通過有性生殖繁殖后代，但可通過無性生殖將性狀遺傳給子代。要注意與僅由環境引起的不可遺傳的變異的區別。
(2)染色體組與基因組的差別
染色體組：二倍體配子中的一組染色體。
基因組：對有性染色體的生物(二倍體)，其基因組為常染色體/2＋性染色體。如研究人類染色體組時應研究23條染色體(22條常染色體＋1條性染色體)；而研究基因組時應研究24條染色體(22條常染色體及X和Y染色體)。
1．(多選)下圖為某二倍體植物單倍體育種過程，下列敘述錯誤的是(　　)
A．①中發生了染色體數目變異
B．②一般采用花藥離體培養的方法
C．③中秋水仙素抑制著絲粒分裂
D．④中選到的植株中1/4為純合子
ACD　解析：①為雜交過程，產生的子代染色體數目沒有改變，A錯誤；②為花藥離體培養過程，可獲得單倍體植株，B正確；③中秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成，而不是抑制著絲粒的分裂，C錯誤；④過程產生比例相等的4種純合子，D錯誤。
2．下圖表示兩種育種方式，請據圖思考并回答下列問題：
(1)甲圖表示的育種方式為________，乙圖表示的育種方式為________，二者的育種原理分別為__________________和________________。
(2)甲圖和乙圖中都有秋水仙素誘導染色體組加倍，其原理是________________________________________。甲圖中用秋水仙素處理的目的是____________________________________________。
(3)乙圖中獲得無子西瓜至少需要________年。圖中有兩次傳粉過程，它們的目的分別是______________________和__________________________。
(4)甲圖中所示育種方式的優點是____________________，原因是__________________________。
解析：(1)甲圖表示的是單倍體育種，乙圖表示的是多倍體育種。它們的育種原理都是染色體數目的變異。(2)秋水仙素能抑制紡錘體的形成，從而誘導染色體組加倍。由于甲圖中花藥離體培養得到的單倍體中只有一個染色體組，所以是不育的，需要通過秋水仙素處理使染色體組加倍，從而變成可育的。(3)乙圖中獲得無子西瓜至少需要兩年。圖中第一次傳粉的目的是得到三倍體種子，第二次傳粉是為了刺激三倍體的子房發育成果實。(4)甲圖為單倍體育種，因為秋水仙素處理單倍體幼苗直接得到純合體，所以能明顯縮短育種年限。
答案：(1)單倍體育種　多倍體育種　染色體數目的變異　染色體數目的變異　(2)秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，從而誘導染色體組加倍　使染色體組加倍，從而變得可育　(3)兩　得到三倍體種子　刺激三倍體的子房發育成果實　(4)能明顯縮短育種年限　秋水仙素處理單倍體幼苗直接得到純合子
　　低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
1．“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”實驗的4個問題
(1)選材
①選用的實驗材料既要容易獲得，又要便于觀察。
②常用的觀察材料：洋蔥、大蒜等。
(2)根尖培養
①培養不定根：要使材料濕潤以利于生根。
②低溫誘導：應設常溫、低溫4
℃、0
℃三種，以作對照，否則實驗設計不嚴謹。
(3)制作裝片：按觀察有絲分裂裝片制作過程進行。
(4)觀察：換用高倍鏡觀察材料，只能用細準焦螺旋進行調焦，切不可轉動粗準焦螺旋。
2．“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”實驗中試劑的使用方法及其作用
試劑
使用方法
作用
卡諾氏液
將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1
h
固定細胞形態
體積分數為95%的酒精
沖洗用卡諾氏液處理的根尖
洗去卡諾氏液
質量分數為15%的鹽酸
與體積分數為95%的酒精等體積混合，作為解離液
解離根尖細胞
蒸餾水
浸泡解離后的根尖約10
min
洗去藥液，防止解離過度
甲紫溶液
把漂洗干凈的根尖放進盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5
min
使染色體著色
3.“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”實驗與“觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂”實驗的操作步驟的比較
“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”實驗與“觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂”實驗的操作過程基本相同，但也有不同之處。
實驗名稱
低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂
培養
待蒜長出1
cm左右不定根時4
℃低溫培養
適宜溫度下培養
固定
解離前用卡諾氏液進行固定，然后用體積分數為95%的酒精沖洗2次
不用固定
染色
用甲紫溶液
用醋酸洋紅液或甲紫溶液
四倍體大蒜的產量比二倍體大蒜高許多，為探究誘導大蒜染色體數目加倍的最佳低溫，特設計如下實驗：
(1)主要實驗材料：大蒜、培養皿、恒溫箱、卡諾氏液、體積分數為95%的酒精、顯微鏡、甲紫溶液等。
(2)實驗步驟
①取五個培養皿，編號并分別加入紗布和適量的水。
②將培養皿分別放入－4
℃、0
℃、____________、________、________的恒溫箱中1
h。
③取大蒜隨機均分成________組，分別________________誘導培養36小時。
④分別取根尖________cm，放入________中固定0.5～1
h，然后用______________________沖洗
2次。
⑤制作裝片：解離→________→________→制片。
⑥低倍鏡檢測，________________，并記錄結果。
(3)實驗結果：染色體數目加倍率最高的一組為最佳低溫。
(4)實驗分析
a．設置實驗步驟②的目的：_____________________________。
b．對染色體染色可以用__________、__________等。
c．除低溫外，________也可以誘導染色體數目加倍，原理是______________________。
解析：本實驗的目的是探究誘導大蒜染色體數目加倍的最佳低溫，所以溫度應設置為變量，不同溫度處理是為了進行相互對照，恒溫處理1
h是為了在DNA復制時盡可能使細胞處于設定溫度中，以排除室溫的干擾。因為低溫不可能使所有細胞染色體數目均加倍，所以要統計加倍率來確定最佳低溫。
答案：(2)②4
℃　8
℃　12
℃?、畚濉》湃胛鍌€培養皿中?、?.5～1　卡諾氏液　體積分數為95%的酒精?、萜础∪旧、藿y計每組視野中的染色體數目加倍率　(4)a.將培養皿放在不同溫度下恒溫處理，是為了進行相互對照；恒溫處理1
h是為了排除室溫對實驗結果的干擾　b．甲紫溶液　醋酸洋紅液　c．秋水仙素　抑制紡錘體的形成
學習探索情境
　　同源多倍體中最常見的是同源四倍體和同源三倍體。同源四倍體可正常產生配子。同源三倍體在分裂前期，每種染色體有3條，它們既可以組成三價體(3條染色體連在一起)，也可以組成二價體(兩條染色體連在一起)和單價體(1條染色體單獨存在)。在分裂后期，二價體分離正常；而三價體一般是兩條染色體進入一極，一條進入另一極；單價體則有兩種可能，或是隨機進入某一極，或是停留在赤道板上，隨后在細胞質中消失。無論是哪一種方式，絕大多數配子都是染色體數目不平衡的配子，不能正常地受精結實。
命題生長點1
染色體的變異
(1)同源多倍體的產生是細胞內染色體數目以一套完整的非同源染色體為基數的形式成倍地增加，屬于染色體數目變異，該變異還包括細胞內染色體以個別染色體的形式增加或減少。
(2)此外，染色體變異還包括染色體結構變異。將以下關于該變異的四種類型進行連線。
答案：甲—③　乙—①　丙—④　丁—②
命題生長點2
同源多倍體產生配子的種類比例
將基因型為AA和aa的兩植株雜交，得到F1，將F1植株再進一步做如下圖所示的處理。請分析回答：
(1)乙植株的基因型是AAaa，屬于四倍體。
(2)用乙植株的花粉直接培育出的后代屬于單倍體，其基因型及比例是AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。
(3)丙植株的體細胞中有3個染色體組，基因型及比例是AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1。
解析：(1)由題圖可知，F1植株的基因型為Aa，甲植株基因型為Aa，為二倍體，乙植株的基因型為AAaa，為四倍體。(2)乙植株的花粉是經減數分裂產生的，其發育的起點相當于配子，應屬于單倍體，其基因型種類及比例應與乙植株(AAaa)產生的配子基因型及比例一致，即AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。(3)丙植株是甲、乙雜交由受精卵發育而來，應是三倍體，含3個染色體組，其基因型及比例由甲植株(Aa)和乙植株(AAaa)產生的配子決定。形成配子的過程見下表：
可遺傳變異類型的辨析
(1)關于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重復(增加)屬于染色體結構變異；DNA分子上若干堿基的缺失、增添(增加)屬于基因突變。
(2)關于變異的水平：基因突變、基因重組屬于分子水平的變異，在光學顯微鏡下觀察不到；染色體變異屬于細胞水平的變異，在光學顯微鏡下可以觀察到。
同源多倍體AAaa產生配子的種類比例
基因型為AAaa的個體進行減數分裂，染色體數目減半，基因數目也減半，產生的配子種類及比例屬于組合問題。
AA：C＝1
Aa：C·C＝4
aa：C＝1
綜合以上，AAaa產生配子的種類及比例為AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。
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第21課　生物的進化
第七單元　生物的變異、育種與進化
01
必備知識·落實基礎性
概念梳理
概念辨析
概念構建
翼
鰭
前肢
上肢
核糖體
DNA
堿基
氨基酸
越小
生存斗爭
適者生存
可遺傳的有利變異
定向選擇
共同祖先
進化
性狀
遺傳和變異
相互交配
可育后代
必要
自然選擇
種群
突變和基因重組
基因頻率
生物
無機環境
協同進化
中性突變
自然選擇
√
√
√
×
×
×
√
×
×
×
×
02
關鍵能力·提升綜合性
考點1
考點2
考點3
03
命題案例·強化創新性
C
60%
8∶1
答案：D
高考贅源網
高考資源
邊的高考專家!】
概念梳理
概念通過自然作用保存在地層中的古代生物的
遺物或
研究價值是研究牛物進化最、最的證據
化
在越早形成的地層里,成為化石的生物越
地層中的
分布規律
越低等;在越晚形成的地層里,成
為化石的生物越復雜,越
①證實了生物是由
經過漫
對共同由來長的地質年代逐漸而來的;
學說的支持②揭示出生物由簡單到
由到高
等、由水生到的進化順序
點此進入
答案
含義
生物的形態結構適合于完成一定的功能
生物的
適合于該生物在一定的環境中
適凵普遍性適應是
的,所有的生物都具有適應環境的特征
表現適應是針對一定的
而言的,是一種暫時的現象
相對
性|成因是由于基因等遺傳的穩定性、多效性和環境條件的變化
相互作用的結果
原始的共同祖先
既念
活在一定區域的生物
的集合
實質
的單位,雌雄個體可以通過繁殖將各自的
遺傳給后代
基因庫一個種群中
所含有的全部
定義在一個種群基因庫中,某個基因
的比值
基因
頻率計算
基因頻率
種群中某基因的總數
1009
公式
該基因及其等位基因的總數
影響
素
突變、遷入和遷出、選擇等
基因重組:形成多種
來源
突變廠基因突變:產生等位基因
特
作用—提供了生物進化的原材料
概念
群體間的個體,在自然條件下基因不能
由交流的現象
發生
生殖隔離|范圍
績/不
類型
即使交配成功,也不能產生
發生
地理隔離范圍
結果使種群間不能發生
地理隔離)內
不同種群出現不同的突變和基因重組
不同種群間不發生基因交流
自然選擇)外因
互不相同
自然選擇對不同種群
的改變所
起的作用不同
生殖隔離)結果
形成明顯的差異,并逐步出現
從而形成不同的物種第21課　生物的進化
課程標準要求
學業質量水平
4.1.1　嘗試通過化石記錄、比較解剖學和胚胎學等事實，說明當今生物具有共同的祖先4.1.2　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4.2.1　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4.2.2　闡明具有優勢性狀的個體在種群中所占比例將會增加4.2.3　說明自然選擇促進生物更好地適應特定的生存環境4.2.4　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4.2.5　闡述變異、選擇和隔離可導致新物種形成
1.分析了解各種事實，認識生物是不斷進化的，并與環境相適應。(生命觀念)2.比較辨析達爾文自然選擇學說與現代生物進化理論的關系，了解科學發展完善的規律。(科學思維)3.分析不同類型的證據，探討地球上現存的豐富多樣的物種是由共同祖先長期進化形成的。(生命觀念　科學思維　社會責任)4.基于可遺傳的變異，以及變異可能帶來的生存與繁殖優勢等方面的實例，解釋生物的適應是自然選擇的結果。(生命觀念　科學思維)
一、生物有共同祖先的證據
1．地層中陳列的證據——化石
2．當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據
(1)比較解剖學證據
①現象：蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢和人的上肢具有相似的結構。
②結論：現有脊椎動物有共同祖先。
(2)胚胎學證據
①現象：脊椎動物胚胎發育早期彼此相似。
②結論：人和其他脊椎動物有共同祖先。
(3)細胞和分子水平的證據
①細胞水平：當今生物的細胞與古細菌均有細胞膜、細胞質、核糖體和遺傳物質DNA。
②分子水平：親緣關系越近的生物，其DNA的堿基序列和某種蛋白質的氨基酸序列差異越小。
二、自然選擇與適應的形成
1．適應的普遍性和相對性
2．適應是自然選擇的結果
(1)拉馬克的進化學說
①用進廢退：器官用得越多越發達，廢而不用會造成形態上的退化。
②獲得性遺傳：因用進廢退獲得的性狀可以遺傳給后代。
(2)達爾文的自然選擇學說
②解釋模型
過度繁殖→生存斗爭→遺傳變異→適者生存。
③主要結論：群體中出現可遺傳的有利變異和環境的定向選擇是適應形成的必要條件。
④主要意義：科學地解釋了生物的統一性和多樣性。生物界的統一性是由于所有的生物都有共同祖先，生物的多樣性和適應性是進化的結果。
⑤兩點不足：對遺傳和變異的認識局限于性狀水平(個體水平)，不能科學地解釋遺傳和變異的本質。
三、種群基因組成的變化與物種的形成
1．種群和種群基因庫
2．種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響
(1)可遺傳的變異提供了生物進化的原材料
(2)自然選擇：使種群的基因頻率發生定向改變。
3．物種和隔離
(1)物種：能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物。
(2)隔離
4．隔離在物種形成中的作用
(1)新物種形成的過程
(2)結論：隔離是物種形成的必要條件。
四、協同進化與生物多樣性的形成
1．協同進化
2．生物多樣性的形成
3．現代生物進化理論
(1)主要內容
①適應是自然選擇的結果；
②種群是生物進化的基本單位；
③突變和基因重組提供進化的原材料，自然選擇導致種群基因頻率的定向改變，進而通過隔離形成新的物種；
④生物進化的過程實際上是生物與生物、生物與無機環境協同進化的過程；
⑤生物多樣性是協同進化的結果。
(2)爭議
①有人主張，決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇；
②更多學者認為，基因突變并不都是中性的，不能否認自然選擇的作用。
1．達爾文的生物進化論主要包括共同由來學說和自然選擇學說
(1)利用化石可以確定地球上曾經生活過的生物的種類及其形態、結構、行為等特征。
(√)
(2)沙漠中的植物通常具有發達的根系，這說明生物具有適應性。
(√)
(3)達爾文認為適應的來源是可遺傳的變異，適應是自然選擇的結果。
(√)
2．隔離是物種形成的必要條件
(1)交配后能產生后代的一定是同一物種。
(×)
(2)生物多樣性的形成也就是新物種不斷形成的過程。
(×)
(3)只要有隔離，就能形成新物種。
(×)
3．以自然選擇為核心的現代生物進化理論對自然界的生命史作出了科學的解釋
(1)自然選擇通過作用于個體而影響種群的基因頻率。
(√)
(2)種群基因頻率的變化趨勢既能預測進化的方向又能預測變異的方向。
(×)
(3)高莖豌豆與矮莖豌豆雜交出現的3∶1性狀分離比的過程可以為進化提供原材料。
(×)
(4)協同進化都是通過物種之間的生存斗爭實現的。
(×)
(5)基因突變會使基因頻率發生改變并決定進化的方向。
(×)
　　基因頻率的計算
某公司對即將上市的家蠅殺蟲劑產品做預期調查，下表是對某市不同地區家蠅種群的敏感性和抗性(抗殺蟲劑)基因型頻率調查的結果。已知家蠅的敏感性和抗性由常染色體上的一對等位基因控制，且神經細胞膜上某通道蛋白中的一個亮氨酸替換為苯丙氨酸時出現抗藥性。
家蠅種群來源
敏感性純合子/%
抗性雜合子/%
甲地區
78
20
乙地區
64
32
丙地區
84
15
(1)比較甲地區和丙地區的家蠅種群中抗性基因頻率大小。
答案：甲地區抗性基因頻率為1－(78%＋20%×1/2)＝12%，丙地區抗性基因頻率為1－(84%＋15%×1/2)＝8.5%，因此，甲地區家蠅種群中抗性基因頻率比丙地區高。
(2)比較甲、乙、丙地區敏感性基因的基因頻率大小。
答案：乙地區抗性基因頻率為1－(64%＋32%×1/2)＝20%。因此，三地家蠅中敏感性基因頻率大小關系為丙＞甲＞乙。
(3)依據題意，判斷家蠅抗藥性出現的根本原因可能是什么？
答案：亮氨酸替換為苯丙氨酸，氨基酸數目沒改變，單個氨基酸的改變應該是由堿基的替換引起的。
(4)乙地區抗性基因突變率最高，能不能說明使用該產品預期效果不如其他兩地？
答案：不能。殺蟲劑只起到選擇作用，與突變率無關。
1．基因頻率與基因型頻率概念辨析
項目
基因頻率
基因型頻率
公式
某基因頻率＝該基因的數目÷該基因及其等位基因的總數×100%
某基因型頻率＝該基因型的個體數÷該種群個體總數×100%
外延
生物進化的實質是種群基因頻率的改變
基因型頻率改變，基因頻率不一定改變
2.基因頻率的計算
某基因頻率＝×100%
(1)若基因在常染色體上，某基因頻率＝×100%。
(2)若基因在X染色體上，b基因頻率＝×100%。
3．利用遺傳平衡定律計算基因型頻率
(1)前提條件
①種群非常大；
②所有雌雄個體之間自由交配；
③沒有遷入和遷出；
④沒有自然選擇；
⑤沒有基因突變。
(2)計算公式
當等位基因只有兩個時(A、a)，設p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則：
基因型AA的頻率＝p2；
基因型Aa的頻率＝2pq；
基因型aa的頻率＝q2。
4．自交和自由交配時基因型頻率的變化規律
(1)自交：種群個體自交時，純合子增多，雜合子減少，基因型頻率發生改變。自交過程不改變基因頻率。
(2)自由交配
①處于遺傳平衡的種群自由交配遵循遺傳平衡定律，上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率不變。
②一個種群沒有處于遺傳平衡狀態，自由交配不改變基因頻率，但改變基因型頻率。
5．選擇對基因頻率的影響
(1)選擇的對象
直接對象：生物的變異性狀即表型。
間接對象：與性狀表現相關的基因型。
根本對象：控制某特定性狀的基因。
(2)選擇的因素：生物個體所處的自然環境。
(3)選擇的手段：生存斗爭，包括種內斗爭、種間斗爭、生物與無機環境之間的斗爭。
(4)選擇的結果：從生物個體角度看，導致生物個體生存或死亡。從基因角度看，導致控制該性狀基因的頻率上升或下降。
考向1|
常染色體上基因頻率的計算
1．(2019·天津卷)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(子)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(子)頻率高
B　解析：分析題圖可知，深色囊鼠在深色熔巖床區表型頻率高，而在淺色巖P區和淺色巖Q區頻率較低，因此，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，A正確；淺色巖P區，囊鼠的雜合子(Dd)頻率為2×0.1×0.9＝0.18，而深色熔巖床區囊鼠的雜合子(Dd)頻率為2×0.7×0.3＝0.42，與淺色巖P區相比，深色熔巖床區囊鼠的雜合子頻率高，B錯誤；囊鼠的體毛深色(D)對淺色(d)為顯性，因此，淺色巖Q區的深色囊鼠的基因型為DD、Dd，C正確；淺色巖Q區隱性純合子(dd)頻率為0.7×0.7＝0.49，而淺色巖P區囊鼠的隱性純合子(dd)頻率為0.9×0.9＝0.81，因此，與淺色巖Q區相比，淺色巖P區囊鼠的隱性純合子頻率高，D正確。
考向2|
性染色體上基因頻率的計算
2．(多選)某與外界隔離的島嶼上，經調查該地區居民中白化病的致病基因頻率為a，紅綠色盲的致病基因頻率為b，抗維生素D佝僂病的致病基因頻率為c。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．正常個體中白化病基因攜帶者所占的概率為2a/(1－a)
B．男性個體中患紅綠色盲的個體所占的比例為b
C．不患抗維生素D佝僂病的女性個體占全部個體的[(1－c)/2]2
D．女性個體中同時患紅綠色盲和抗維生素D佝僂病的占bc
ACD　解析：根據題意可知，白化病的致病基因頻率為a，正?；虻念l率為1－a，則顯性純合子的基因型頻率為(1－a)2，雜合子的基因型頻率為2a(1－a)，則正常個體中白化病攜帶者所占的概率為2a/(1＋a)，A項錯誤；假設紅綠色盲基因用H、h表示，則男性的基因型有XHY、XhY，而紅綠色盲的致病基因頻率為b，因此男性個體中患紅綠色盲的個體所占的比例為b，B項正確；抗維生素D佝僂病為伴X染色體顯性遺傳病，抗維生素D佝僂病的致病基因頻率為c，則正常基因頻率為(1－c)，因此不患抗維生素D佝僂病的女性個體占全部個體的(1－c)2/2，C項錯誤；女性個體中同時患紅綠色盲和抗維生素D佝僂病的占b2(2c－c2)，D項錯誤。
考向3|
利用遺傳平衡公式計算基因頻率和基因型頻率
3．玉米的高稈(H)對矮稈(h)為顯性。現有若干H基因頻率不同的玉米群體，在群體足夠大且沒有其他因素干擾時，每個群體內隨機交配一代后獲得F1。各F1中基因型頻率與H基因頻率(p)的關系如圖所示。下列分析錯誤的是(　　)
A．0＜p＜1時，親代群體都可能只含有純合子
B．只有p＝b時，親代群體才可能只含有雜合子
C．p＝a時，顯性純合子在F1中所占的比例為1/9
D．p＝c時，F1自交，子代中純合子所占比例為5/9
D　解析：該群體的基因頻率符合遺傳平衡定律。當親代只有HH和hh存在時，由于其基因型的頻率不同，p的值也不同，取值范圍為0＜p＜1，A項正確；若親代只有雜合子，則H、h的基因頻率均為1/2，F1中HH、Hh、hh的基因型頻率分別為1/4、1/2、1/4，對應圖中p＝b時，B項正確；當p＝a時，由圖可知，Hh的基因型頻率＝hh的基因型頻率，根據遺傳平衡定律，可知2a(1－a)＝(1－a)(1－a)，解得a＝1/3，F1中顯性純合子的比例為a2＝1/9，C項正確；當p＝c時，HH的基因型頻率＝Hh的基因型頻率，根據遺傳平衡定律可知c×c＝2c(1－c)，解得c＝2/3，則F1中，HH＝4/9，Hh＝4/9，hh＝1/9，F1自交，其子代中雜合子Hh所占比例為4/9×1/2＝2/9，純合子所占比例為1－2/9＝7/9，D項錯誤。
　　探究抗生素對細菌的選擇作用
　　　　　　
抗生素的發現和應用增強了人類抵抗細菌感染性疾病的能力，延長了人類的平均壽命。目前，人類經常使用的抗生素有200多種。但是，隨著抗生素在醫學、農牧業等領域的濫用和過度使用，以及殘留有抗生素的廢棄物向環境中的排放等，細菌對抗生素的耐藥性也不斷增強，甚至出現了無藥可治的“超級細菌”。下圖是抗藥性細菌的產生示意圖：
(1)細菌抗藥性變異的產生與抗生素有關嗎？為什么？
答案：無關。因為抗生素并非誘變因素。
(2)細菌產生抗藥性變異的過程是定向的嗎？為什么？
答案：不是。因為細菌產生抗藥性變異的過程屬于基因突變，而基因突變具有不定向性。
(3)在探究抗生素對細菌的選擇作用的實驗中為什么培養基中抗生素濾紙片周圍會出現抑菌圈？抗生素濾紙片周圍的抑菌圈的直徑為什么會逐代變??？
答案：因為濾紙片上的抗生素殺死了其周圍的細菌，使其不能形成菌落而出現抑菌圈。
因為經過抗生素的持續多代篩選，細菌的耐藥性越來越強。
1．實驗原理
一般情況下，一定濃度的抗生素能殺死細菌，但變異的細菌可能產生耐藥性。在實驗室連續培養細菌時，如果向培養基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。
2．實驗步驟
步驟1
分組、編號、做標記
用記號筆在培養皿的底部畫2條相互垂直的直線，將培養皿分為4個區域，分別標記為①～④
步驟2
接種
取少量細菌的培養液，用無菌的涂布器(或無菌棉簽)均勻地涂抹在培養基平板上
步驟3
自變量控制
用無菌的鑷子先夾取1張不含抗生素的紙片放在①號區域的中央(對照組)，再分別夾取1張抗生素紙片放在②～④號區域的中央(實驗組)，蓋上皿蓋
步驟4
培養
將培養皿倒置于37
℃的恒溫箱中培養12～16
h
步驟5
因變量觀測
觀察培養基上紙片附近是否出現抑菌圈，并測量、記錄抑菌圈的直徑，并取平均值
步驟6
重復實驗
從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌，接種到已滅菌的液體培養基中培養，重復步驟2～5。如此重復幾代，記錄每一代培養物抑菌圈的直徑
3．實驗結果
(1)與區域①相比，區域②③④紙片周圍會出現抑菌圈。
(2)②③④區域抑菌圈的平均直徑逐代變小。
4．實驗結論
(1)細菌耐藥性的出現是發生了可遺傳的變異。
(2)抗生素的選擇作用導致了耐藥菌比例的逐漸升高。
(多選)濫用抗生素往往會導致細菌產生耐藥性，下列敘述錯誤的是(　　)
A．種群是細菌進化的基本單位
B．細菌的抗藥性變異來源于細菌的染色體變異
C．抗生素的定向選擇使細菌的抗藥基因頻率增大
D．細菌的定向變異決定細菌的進化方向
BD　解析：種群是生物進化的基本單位，A正確；細菌沒有染色體，其抗藥性變異來源于細菌的基因突變，B錯誤；抗生素對細菌種群中存在的不定向變異進行了定向的選擇，使細菌的抗藥基因頻率增大，C正確；變異是不定向的，自然選擇決定生物的進化方向，D錯誤。
　　生物進化與物種形成
　　　　　　
下圖表示生物進化與物種形成的示意圖，請據圖回答：
(1)物種形成的三個環節是什么？圖中①②③④分別是什么？
答案：突變和基因重組、自然選擇及隔離。①是突變和基因重組，②是自然選擇，③是地理隔離，④是生殖隔離。
(2)為什么進化的基本單位是種群而不是個體？
答案：因為在生物繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳，因此，研究生物的進化時僅僅研究個體是不夠的，還必須研究種群基因組成的變化。
(3)自然選擇的實質是什么？自然選擇作用的直接對象、間接對象、根本對象分別是什么？
答案：自然選擇的實質是對控制某特定性狀的基因的選擇。自然選擇作用的直接對象是生物個體的變異性狀(表型)；間接對象是相關的基因型；根本對象是與生物個體變異性狀相對應的基因。
(4)協同進化概念中的“相互影響”的內涵指什么？
答案：①不同物種之間的影響既包括種間互助，也包括種間競爭。②無機環境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率，導致生物朝著一定的方向進化；生物的進化反過來又會影響無機環境。
(5)試從分子水平和進化角度解釋生物多樣性的原因是什么？
答案：分子水平：DNA多樣性(根本)→蛋白質多樣性(直接)→生物性狀多樣性；進化角度：生物生存的不同環境對生物進行不同方向的自然選擇。
1．拉馬克的進化學說與達爾文的自然選擇學說的比較
項目
拉馬克的進化學說
達爾文的自然選擇學說
區別
變異
定向，環境和動物意愿決定變異的方向
不定向，環境和生物都不能決定生物變異的方向
適應環境
環境和動物意愿決定的變異都適應環境
有利變異→適者生存；不利變異→不適者被淘汰
進化
生物自身決定
自然選擇決定
聯系
都承認生物不是神造的，而是由古老的生物進化而來的，即由簡單→復雜、低等→高等進化而來，且都是“漸變”的結果
2.物種形成的三大環節
3．物種形成的三大模式
4．物種形成和生物進化的區別與聯系
項目
物種形成
生物進化
標志
生殖隔離出現
基因頻率改變
變化后生物與原生物的關系
新物種形成，出現生殖隔離，質變
生物進化，基因頻率改變，量變
二者聯系
①只有不同種群的基因庫產生了明顯差異，出現生殖隔離才形成新物種；②進化不一定產生新物種，新物種產生一定存在進化
5.協同進化與生物多樣性的形成
(1)協同進化
①生物與生物之間的協同進化，僅發生在不同物種之間，同種生物間不存在協同進化。
②生物與無機環境間的協同進化，表現在生物能夠適應一定的環境，也能影響環境。即無機環境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率，導致生物朝著一定方向進化；生物的進化反過來又會影響無機環境。
(2)生物多樣性
考向1|
生物進化與物種的形成
1．(2018·海南卷)為判斷生活在不同地區的兩個種群的鳥是否屬于同一物種，下列做法合理的是(　　)
A．了解這兩個種群所在地區之間的距離后作出判斷
B．觀察這兩個種群個體之間是否存在生殖隔離現象
C．將兩個種群置于相同環境條件下，比較其死亡率
D．將兩個種群置于相同環境條件下，比較其出生率
B　解析：根據現代生物進化理論，若兩個種群之間形成了生殖隔離，即二者不能交配，或交配的后代不育，則兩個種群屬于不同物種，B正確。
【易錯提醒】關于現代生物進化理論的四點提醒
(1)變異先于環境選擇
農田噴施農藥殺滅害蟲，在噴施農藥之前，害蟲中就存在抗農藥的突變個體，噴施農藥僅殺滅了不抗藥的個體，抗藥的個體存活下來。農藥不能使害蟲產生抗藥性變異，只是對抗藥性個體進行了選擇。
(2)能產生后代不等于同一物種
兩個個體能夠交配產生后代，有可能子代高度不育，如馬和驢，雖然能產生子代騾，但騾不育，因此馬和驢是兩個物種。
(3)物種的形成不一定經過地理隔離
有時不經過地理隔離也能直接形成生殖隔離，如二倍體植株經秋水仙素處理形成四倍體植株，二者是不同的物種。
(4)突變不等于基因突變
突變不是基因突變的簡稱，而是包括基因突變和染色體變異。
考向2|
協同進化與生物多樣性的形成
2．下列關于協同進化和生物多樣性的敘述，正確的是(　　)
A．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
B．生物均在不斷進化中，而協同進化發生在生物群落內部
C．基因多樣性與基因突變有關，物種多樣性與生物進化有關
D．人類的活動會影響群落演替，但不影響生物的多樣性
C　解析：捕食者吃掉的大多數是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到促進種群發展的作用，A錯誤；協同進化不僅發生在生物與生物之間，也發生在生物與無機環境之間，B錯誤；家禽、家畜是人工培育的物種，城市生態系統和農田生態系統是人工或半人工的生態系統，可見人類越來越多地影響生物的進化和多樣性，D錯誤。
考向3|
生物進化理論在發展
3．下列不屬于現代生物進化理論的要點的是(　　)
A．適應是自然選擇的結果
B．種群是生物進化的基本單位
C．突變和基因重組提供進化的原材料
D．決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累
D　解析：現代生物進化理論認為，突變和基因重組提供進化的原材料，自然選擇導致種群基因頻率的定向改變，進而通過隔離形成新的物種，決定生物進化方向的是自然選擇，故選D。
生活實踐情境
　　加拉帕戈斯群島位于南美洲西海岸外的太平洋上，距南美洲海岸約1
000
km，由13個大島和6個小島組成。這些島嶼均源于火山爆發，形成于大約300萬～500萬年前的地質年代，不同島嶼之間隔水相望，各島生境有明顯不同。這些島最初形成時，沒有任何生物棲息，后來出現的生物都是借助海水或大風從大陸遷移過來的。遷來的生物中就有地雀。當時地雀只有一種。這些地雀散布在群島的各種生境中，并且出現各種變異，最終形成13種地雀。
命題生長點1
生物有共同祖先的證據
為分析其中4種地雀的親緣關系，科學家測定了這4種地雀ALX1基因的核苷酸序列，測定的結果為生物進化提供的證據屬于(C)
A．胚胎學證據
B．比較解剖學證據
C．生物化學證據
D．古生物化石證據
解析：基因的核苷酸序列的測定是在分子水平上進行的，可為生物進化提供分子水平上的證據，屬于生物化學證據，C正確。
命題生長點2
基因頻率和基因型頻率的計算
若某地雀的種群中基因型AA、Aa、aa的個體分別占30%、60%、10%，那么這個種群中基因A的頻率是60%。若該種群中aa個體不適應新環境遭到淘汰，其他基因型個體隨機交配一代，沒有自然選擇，則該種群性狀分離為顯性∶隱性＝8∶1。
解析：若某地雀的種群中基因型AA、Aa、aa的個體分別占30%、60%、10%，那么這個種群中基因A的頻率＝AA基因型頻率＋1/2×Aa基因型頻率＝30%＋1/2×60%＝60%。由于該種群中aa個體不適應新環境遭到淘汰，只有AA和Aa，比例為1∶2，所以下一代中基因A的頻率為1/3＋1/2×2/3＝2/3，基因a的頻率為1/3，隱性性狀個體aa占1/9，顯性性狀個體占8/9，則該種群性狀分離比是顯性∶隱性＝8∶1。
命題生長點3
現代生物進化理論
加拉帕戈斯群島上的13種地雀，分別分布于不同的小島上。下列用現代生物進化理論解釋錯誤的是(D)
A．經過長期的地理隔離而達到生殖隔離，導致原始地雀物種形成現在條件的地雀物種
B．自然選擇對不同種群基因頻率的改變所起的作用有差別，最終導致這些種群的基因庫變得很不相同，并逐步出現生殖隔離
C．這些地雀原先屬于同一雀種，從南美大陸遷來后，逐漸分布在不同的小島上，出現不同的突變和基因重組
D．地理隔離一旦形成，不同小島上的地雀的基因頻率就逐漸出現差異，原來屬于同一物種的地雀很快進化形成不同的物種
解析：加拉帕戈斯群島上的13種地雀是經過長期的地理隔離形成的生殖隔離，A正確；自然選擇對不同種群基因頻率的改變所起的作用有差別，最終導致這些種群的基因庫變得很不相同，并逐步出現生殖隔離，B正確；這些地雀原先屬于同一雀種，從南美大陸遷來后，逐漸分布在不同的小島上，出現不同的突變和基因重組，再經過自然選擇而形成，C正確；地理隔離形成，可能會出現基因頻率的改變，但不會很快形成新物種，物種的形成標志是生殖隔離，D錯誤。
計算種群的基因頻率公式
A的基因頻率＝1－a基因頻率＝AA基因型頻率＋1/2Aa基因型頻率
a基因頻率＝1－A基因頻率＝aa基因型頻率＋1/2Aa基因型頻率
與物種形成有關的2個“不一定”
(1)物種的形成不一定都需要經過地理隔離，如多倍體的產生。
(2)生物進化不一定導致物種的形成
①生物進化的實質是種群基因頻率的改變，這種變化可大可小，不一定會突破物種的界限，即生物進化不一定導致新物種的形成。
②新物種一旦形成，則說明生物肯定進化了。
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高頻考點進階課5　變異與細胞分裂和遺傳定律的綜合
第七單元　生物的變異、育種與進化
01
類型1
基因突變、基因重組與細胞分裂的綜合
典題引領
素養建構
素能訓練
02
類型2　染色體變異與細胞分裂的綜合
典題引領
素養建構
素能訓練
03
類型3　變異與遺傳定律的綜合
典題引領
素養建構
素能訓練
高考贅源網
高考資源
邊的高考專家!】
典題引領
點此進入
解析答案
素養建構
素能訓練
√八2BB
XXx
B
a
fa
TA變異與細胞分裂和遺傳定律的綜合
　　基因突變、基因重組與細胞分裂的綜合
(2020·浙江7月選考)若某二倍體高等動物(2n＝4)的基因型為DdEe，其1個精原細胞(DNA被32P全部標記)在培養液中培養一段時間，分裂過程中形成的其中1個細胞如圖所示，圖中細胞有2條染色體DNA含有32P。下列敘述錯誤的是(　　)
A．形成圖中細胞的過程中發生了基因突變
B．該精原細胞至多形成4種基因型的4個精細胞
C．圖中細胞為處于減數第二次分裂(減數分裂Ⅱ)后期的次級精母細胞
D．該精原細胞形成圖中細胞的過程中至少經歷了兩次胞質分裂
B　解析：題圖細胞中，分別移向兩極的由姐妹染色單體分開形成的兩條子染色體上同一位置的基因分別為d和D，且除該基因外染色體形態無其他差異，可推測形成該細胞的過程發生了基因突變，A正確；該精原細胞至多形成3種基因型的4個精細胞，B錯誤；題圖細胞中含有4條染色體，分別兩兩移向兩極，移向同一極的兩條染色體不含染色單體，因此該細胞處于減數分裂Ⅱ后期，C正確；由于題圖細胞只有2條染色體DNA含有32P，說明該精原細胞至少經過2次DNA復制，則至少經歷了一次有絲分裂的胞質分裂和減數分裂Ⅰ的胞質分裂，才形成圖示細胞，D正確。
1．理解基因突變的兩種類型(如圖)
2．明確基因重組的兩種類型與時期
(1)在減數分裂Ⅰ四分體時期：同源染色體非姐妹染色單體互換導致基因重組。
(2)在減數分裂Ⅰ后期：非同源染色體上非等位基因自由組合導致基因重組(自由組合定律)。
3．“三看法”判斷姐妹染色單體上存在等位基因的原因是基因突變還是基因重組
(1)一看親子代基因型
①如果親代基因型為BB或bb，則引起姐妹染色單體B與b不同的原因是基因突變。
②如果親代基因型為Bb，則引起姐妹染色單體B與b不同的原因是基因突變或互換(基因重組)。
(2)二看細胞分裂方式
①如果是有絲分裂過程中姐妹染色單體上基因不同，則為基因突變的結果。
②如果是減數分裂過程中姐妹染色單體上基因不同，則可能發生了基因突變或互換(基因重組)。
(3)三看細胞分裂圖
①如果是有絲分裂后期圖像，兩條子染色體上的兩基因不同，則為基因突變的結果，如圖甲。
②如果是減數分裂Ⅱ后期圖像，兩條子染色體(同白或同黑)上的兩基因不同，則為基因突變的結果，如圖乙。
③如果是減數分裂Ⅱ后期圖像，兩條子染色體(顏色不一致)上的兩基因不同，則為互換(基因重組)的結果，如圖丙(B處顏色為“灰色”)。
1．下圖為基因型為AABb的某動物進行細胞分裂的示意圖，相關判斷正確的是(　　)
A．此細胞只能是次級精母細胞或次級卵母細胞
B．此細胞中基因a可來自基因突變或基因重組
C．此細胞分裂結束時最多生成兩個成熟的生殖細胞
D．此細胞隨后的分裂過程中最多可含有四個染色體組
C　解析：由題圖可知，該細胞中沒有同源染色體，含有姐妹染色單體，所以是處于減數分裂Ⅱ時期的細胞，可能是次級精母細胞或次級卵母細胞或第一極體，A錯誤；該動物的基因型是AABb，而姐妹染色單體上出現了基因a，該基因只能是來自基因突變，B錯誤；此細胞分裂后最多能產生兩個成熟的生殖細胞，即兩個精細胞，C正確；此細胞隨后的分裂過程中最多可含有兩個染色體組，D錯誤。
2．下圖是某二倍體動物細胞分裂示意圖，其中字母表示基因。據圖判斷，分析正確的是(　　)
A．此細胞含有4個染色體組，8個DNA分子
B．此動物體細胞基因型一定是AaBbCcDd
C．此細胞發生的一定是顯性突變
D．此細胞既發生了基因突變又發生了基因重組
D　解析：此細胞含有2個染色體組，8個DNA分子，A錯誤；圖示細胞處于減數分裂Ⅰ后期，且一條染色體含D、d基因，由此推知此動物細胞在減數分裂前的間期發生了基因突變，該動物體細胞的基因型可能為AaBbCcDd或AaBbCcdd，B、C錯誤；圖示細胞正在發生同源染色體的分離，非同源染色體上非等位基因的自由組合，即基因重組，D正確。
3．下圖為二倍體生物(2n＝6)的某細胞處于細胞分裂某時期的示意圖，其中①～④表示染色體。據圖分析，錯誤的是(　　)
A．該細胞可表示次級精母細胞或第二極體
B．該細胞的染色體數目與體細胞的相同
C．①②③含有該生物的一套遺傳物質
D．圖中基因g可由基因G突變而來
A　解析：據圖分析，圖中細胞沒有同源染色體，著絲粒分裂，處于減數分裂Ⅱ后期，由于細胞質是均等分裂的，因此該細胞可以表示次級精母細胞或第一極體，A錯誤；減數分裂Ⅱ后期，細胞中染色體數目與體細胞相同，B正確；①②③是一組非同源染色體，含有該生物的一套遺傳物質，C正確；圖中基因G與g分別位于由姐妹染色單體分開形成的兩條染色體上，基因g可能是由基因G突變而來的，D正確。
　　染色體變異與細胞分裂的綜合
兩只性染色體正常的白眼果蠅產下的后代中，出現了一只性染色體異常的白眼雌果蠅(XrXrY)，分析其原因不可能是(　　)
A．雄果蠅在減數分裂Ⅰ過程中，性染色體沒有分離
B．雄果蠅在減數分裂Ⅱ過程中，性染色體沒有分離
C．雌果蠅在減數分裂Ⅰ過程中，性染色體沒有分離
D．雌果蠅在減數分裂Ⅱ過程中，性染色體沒有分離
B　解析：雄果蠅在減數分裂Ⅰ過程中，性染色體沒有分離，會形成基因型為XrY的異常精子，與正常卵細胞(Xr)結合產生白眼雌果蠅(XrXrY)，A正確；雄果蠅在減數分裂Ⅱ過程中，性染色體沒有分離，會形成基因型為XrXr或YY的異常精子，與正常卵細胞(Xr)結合產生后代的基因型為XrXrXr或XrYY，不可能產生基因型為XrXrY的后代，B錯誤；雌果蠅在減數分裂Ⅰ過程中，性染色體沒有分離，會形成基因型為XrXr的異常卵細胞，與正常精子(Y)結合會產生白眼雌果蠅(XrXrY)，C正確；雌果蠅在減數分裂Ⅱ過程中，性染色體沒有分離，會形成基因型為XrXr的異常卵細胞，與正常精子(Y)結合會產生白眼雌果蠅(XrXrY)，D正確。
1．染色體數目非整倍性變異原因分析
假設某生物體細胞中含有2n條染色體，減數分裂時，某對同源染色體沒有分開或姐妹染色單體沒有分開，導致產生含有(n＋1)、(n－1)條染色體的配子，如圖所示：
2．性染色體數目異常個體的成因分析
(1)XXY成因
(2)XYY成因：父方減Ⅱ異常，即減Ⅱ后期Y染色體著絲粒分裂后兩條Y染色體進入同一精細胞。
性染色體數目異常原因及對子代性染色體組成的影響
時期
卵原細胞減數分裂異常(精原細胞減數分裂正常)
精原細胞減數分裂異常(卵原細胞減數分裂正常)
不正常卵細胞
不正常子代
不正常精子
不正常子代
減Ⅰ時異常
XX
XXX，XXY
XY
XXY
O
OX，OY
O
OX
減Ⅱ時異常
XX
XXX，XXY
XX
XXX
YY
XYY
O
OX，OY
O
OX
1．下圖表示某遺傳病患者體細胞內第21號染色體的組成及來源，下列敘述正確的是(　　)
A．該遺傳病的變異類型屬于染色體結構變異
B．母方由于減數分裂Ⅰ異常產生了異常的卵細胞
C．父方由于減數分裂Ⅱ異常產生了異常的精子
D．該患者減數分裂產生的配子中，正常配子約占1/2
D　解析：該遺傳病的變異類型屬于染色體數目變異，A錯誤；根據圖示中染色體的形態可知該患者患病的原因是母方減數分裂Ⅱ時姐妹染色單體形成的子染色體沒有分離，形成了異常的卵細胞，B、C錯誤；該患者減數分裂時三條21號染色體隨機分配，產生的配子中含2條21號染色體和含1條21號染色體的概率相同，故正常配子約占1/2，D正確。
2．基因型為AaXBY的小鼠僅因為減數分裂過程中染色體未正常分離，而產生一個不含性染色體的AA型配子，等位基因A、a位于2號染色體。下列關于染色體未分離時期的分析，正確的是(　　)
①2號染色體一定在減數分裂Ⅱ時未分離
②2號染色體可能在減數分裂Ⅰ時未分離
③性染色體可能在減數分裂Ⅱ時未分離
④性染色體一定在減數分裂Ⅰ時未分離
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
A　解析：依據題干信息“產生一個不含性染色體的AA型配子”可知，基因A與A沒有分離，而基因A與A的分離發生在減數分裂Ⅱ后期，①正確；不含性染色體有兩種可能：一是同源染色體分離不正常，二是減數分裂Ⅱ后期姐妹染色單體分離后移向同一極，③正確。
3．(2018·天津卷)果蠅的生物鐘基因位于X染色體上，有節律(XB)對無節律(Xb)為顯性；體色基因位于常染色體上，灰身(A)對黑身(a)為顯性。在基因型為AaXBY的雄蠅減數分裂過程中，若出現一個AAXBXb類型的變異細胞，有關分析正確的是(　　)
A．該細胞是初級精母細胞
B．該細胞的核DNA數是體細胞的一半
C．形成該細胞過程中，A和a隨姐妹染色單體分開發生了分離
D．形成該細胞過程中，有節律基因發生了突變
D　解析：親本雄果蠅的基因型為AaXBY，進行減數分裂時，由于染色體復制導致染色體上的基因也復制，即初級精母細胞的基因型是AAaaXBXBYY，而基因型為AAXBXb的細胞基因數目是初級精母細胞的一半，說明其經過了減數分裂Ⅰ，即該細胞屬于次級精母細胞，A錯誤；該細胞經過了間期的DNA復制(核DNA加倍)和減數分裂Ⅰ(核DNA減半)后，該細胞內DNA的含量與體細胞的相同，B錯誤；形成該細胞的過程中，A與a隨同源染色體的分開而分離，C錯誤；該細胞的親本AaXBY沒有無節律的基因，而該細胞卻出現了無節律的基因，說明在形成該細胞的過程中，有節律的基因發生了突變，D正確。
　　　　　變異與遺傳定律的綜合
果蠅(2n＝8)是遺傳學研究的常用生物，請分析回答下列有關果蠅的遺傳學實驗問題：
(1)果蠅的氣門部分缺失(A)和正常氣門(a)為一對相對性狀。若現將一只變異的氣門部分缺失果蠅與另一只未變異的正常氣門果蠅進行雜交，子代中氣門部分缺失果蠅與正常氣門果蠅數量之比為5∶1，則可以判斷果蠅的變異來源最可能是____________。
(2)已知果蠅的灰身和黑身分別由常染色體上的基因B和b控制，當基因B和b所在的染色體發生缺失突變時，會引起含片段缺失染色體的雌配子或雄配子致死(注：只有其中之一致死)。下圖表示某果蠅個體的一對染色體，若要確定圖中染色體片段缺失導致致死的配子類型，請設計實驗進行證明(假設該果蠅種群中除了該變異類型的雌雄個體之外，還有各種未變異的果蠅)：
①實驗設計：__________________________________________。
②實驗結果預測
若后代的表型及比例為_________________________________，
則染色體片段缺失會導致雌配子致死。
若后代的表型及比例為_________________________________，則染色體片段缺失會導致雄配子致死。
解析：(1)一只變異的氣門部分缺失果蠅與另一只未變異的正常氣門果蠅(aa)進行雜交，子代中氣門部分缺失果蠅與正常氣門果蠅數量之比為5∶1，說明該變異很可能是染色體數目變異，即該變異的氣門缺失果蠅的基因型是AAa(三體變異)，其產生的配子的種類和比例是AA∶A∶Aa∶a＝1∶2∶2∶1，則與aa雜交，后代中氣門部分缺失果蠅與正常氣門果蠅數量之比為5∶1。(2)要證明該染色體片段缺失灰身果蠅即BO產生雌雄配子的情況，即致死配子的類型，可以用該灰身缺失果蠅與正常的黑身果蠅(bb)進行正反交。若含片段缺失染色體的雌配子致死，則灰身缺失雌性個體只能產生B一種配子，染色體片段缺失個體為母本的后代全為灰身，染色體片段缺失個體為父本的后代灰身∶黑身＝1∶1；若含缺失染色體的雄配子致死，則染色體片段缺失個體為母本的后代灰身∶黑身＝1∶1，染色體片段缺失個體為父本的后代全為灰身。
答案：(1)染色體數目變異　(2)①讓染色體片段缺失個體與黑身個體進行正反交(BO♀×bb、BO×bb♀)　②染色體片段缺失個體為母本的后代全為灰身，染色體片段缺失個體為父本的后代灰身∶黑身＝1∶1　染色體片段缺失個體為母本的后代灰身∶黑身＝1∶1，染色體片段缺失個體為父本的后代全為灰身
1．致死型變異題目解題方法歸納
致死現象中的子代性狀比與正常狀態的分離比不同，但解此類題時照樣要遵循孟德爾遺傳定律。
(1)若是一對基因控制的性狀遺傳用分離定律解題。
(2)若是兩對基因控制的性狀遺傳用自由組合定律解題。
(3)若是性染色體上基因控制的性狀遺傳需要考慮伴性遺傳的特點。
解題的關鍵是要處理好致死個體對正常比例的影響，即轉化好表型比例。
2．三體產生的配子類型及比例
(1)常染色體三體產生的配子類型及比例
①若為純合子，如基因型為BBB，則產生的配子依然是兩種，BB與B，比例是1∶1。
②若是雜合子，如基因型為BBb，則能產生四種配子，B∶b∶Bb∶BB＝2∶1∶2∶1。
(2)性染色體三體產生配子的類型及比例(以XXY的雄性果蠅為例)
若三條性染色體任意兩條聯會概率相等，則XXY個體會產生的配子類型及比例是X∶Y∶XY∶XX＝2∶1∶2∶1。
1．(2020·浙江7月選考)某植物的野生型(AABBcc)有成分R，通過誘變等技術獲得3個無成分R的穩定遺傳突變體(甲、乙和丙)。突變體之間相互雜交，F1均無成分R。然后選其中一組雜交的F1(AaBbCc)作為親本，分別與3個突變體進行雜交，結果見下表：
雜交編號
雜交組合
子代表型(株數)
Ⅰ
F1×甲
有(199)，無(602)
Ⅱ
F1×乙
有(101)，無(699)
Ⅲ
F1×丙
無(795)
注：“有”表示有成分R，“無”表示無成分R。
用雜交Ⅰ子代中有成分R植株與雜交Ⅱ子代中有成分R植株雜交，理論上其后代中有成分R植株所占比例為(　　)
A．21/32
B．9/16
C．3/8
D．3/4
A　解析：分析題意可知，基因型為AABBcc的個體表現為有成分R，又知無成分R的純合子甲、乙、丙之間相互雜交，其中一組雜交的F1基因型為AaBbCc且無成分R，推測同時含有A、B基因才表現為有成分R，C基因的存在可能抑制A、B基因的表達，即基因型為A_B_cc的個體表現為有成分R，其余基因型均表現為無成分R。根據F1與甲雜交，后代有成分R∶無成分R≈1∶3，有成分R所占比例為1/4，可以將1/4分解為1/2×1/2，則可推知甲的基因型可能為AAbbcc或aaBBcc；F1與乙雜交，后代有成分R∶無成分R≈1∶7，有成分R所占比例為1/8，可以將1/8分解為1/2×1/2×1/2，則可推知乙的基因型為aabbcc；F1與丙雜交，后代均無成分R，可推知丙的基因型可能為AABBCC或AAbbCC或aaBBCC。雜交Ⅰ子代中有成分R植株基因型為AABbcc和AaBbcc，比例為1∶1(或基因型為AaBBcc和AaBbcc，比例為1∶1)，雜交Ⅱ子代中有成分R植株基因型為AaBbcc，故雜交Ⅰ子代中有成分R植株與雜交Ⅱ子代中有成分R植株相互雜交，后代中有成分R所占比例為1/2×1×3/4×1＋1/2×3/4×3/4×1＝21/32，A正確。
2．在某二倍體西瓜(基因型為Aa)幼苗期，用秋水仙素處理得四倍體植株，以此為母本，用其他二倍體西瓜(基因型為aa)為父本進行雜交，得到種子中胚的基因型及比例為(　　)
A．AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
B．AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
C．AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1
D．AAa∶Aaa∶aaa＝1∶2∶1
C　解析：由題意可知，母本的基因型為AAaa，其產生的配子及比例為AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，而父本aa產生的配子為a，因此種子中胚的基因型為AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1。
3．已知某一對染色體三體的植物在減數分裂Ⅰ過程中，3條同源染色體隨機移向細胞兩極，最終可形成含1條或2條該染色體的配子(只含缺失染色體的花粉不能參與受精作用)。現有一個三體且一條染色體缺失的植株甲，其細胞中該染色體及基因型如圖所示。若甲自交，子代沒有染色體結構和數目異常的個體所占比例為(　　)
A．1/9
B．2/15
C．1/5
D．7/18
B　解析：分析題意可知，該三體形成的雌配子及其比例為A∶aa∶a∶Aa＝1∶1∶2∶2，雄配子及其比例為aa∶a∶Aa＝1∶2∶2，因此若甲自交，子代沒有染色體結構和數目異常的個體aa所占的比例為2/6×2/5＝2/15，故選B。
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