5生物的变异、育种和进化.doc

005 生物的变异、育种和生物的进化本讲内容本讲内容包括（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一 高考预测变异部分的内容本身是生物学的基础知识，是高考试题中经常出现的内容，且该内容与许多热点问题紧密联系，如作物的育种、基因工程、生物发展等，在高考中的地位将会越来越重要现代生物进化理论的基础是达尔文的自然选择学说，而考试大纲中对于自然选择学说没有明确要求，但对于现代生物进化理论以及共同进化和生物多样性的形成都提出了明确要求，因此应当在自然选择学说的基础上，巩固好现代生物进化理论的知识，并能用现代生物进化理论科学地解释物种的形成，生物的多样性和适应性等常见的生物学现象重视能力和素质的考察是新一轮高考改革的特点，但能力离不开知识的基础作用，在复习过程中要注意关注生命科学的发展，能从课本之外获取生物学信息本讲问题的素材丰富（多为文字或图表），答案也属于开放式，能很好体现激发学生发散思维的指导思想二 考点归纳突破1. 变异与育种的联系 变异主要分为两类：可遗传的变异和不可遗传的变异可遗传的变异是由遗传物质的变化引起的变异；不可遗传的变异是由环境引起的，遗传物质没有发生变化。

可遗传的变异的来源主要有3个：基因重组、基因突变和染色体变异 基因重组是指非等位基因间的重新组合能产生大量的变异类型，但只产生新的基因型，不产生新的基因基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数分裂第一次分裂，同源染色体彼此分裂的时候，非同源染色体之间的自由组合和同源染色体的染色单体之间的交叉互换基因重组是杂交育种的理论基础 基因突变是指基因的分子结构的改变，即基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变，从而导致遗传信息的改变基因突变的频率很低，但能产生新的基因，对生物的进化有重要意义发生基因突变的原因是DNA在复制时因受内部因素和外界因素的干扰而发生差错典型实例是镰刀形细胞贫血症基因突变是诱变育种的理论基础 染色体变异是指染色体的数目或结构发生改变重点是数目的变化染色体组的概念重在理解一个染色体组中没有同源染色体，没有等位基因，但一个染色体组中所包含的遗传信息是一套个体发育所需要的完整的遗传信息，即常说的一个基因组对二倍体生物来说，配子中的所有染色体就是一个染色体组染色体组数是偶数的个体一般都具有生育能力，但染色体组数是奇数的个体是高度不孕的，如一倍体和三倍体等 在自然界中多倍体的形成主要是受外界环境条件剧烈变化的影响而形成的。

因外界条件的剧烈变化导致植物细胞有丝分裂受阻是形成多倍体的关键多倍体育种就是依据这个原理用人工的方式使植物细胞有丝分裂受阻，达到使其染色体数目加倍的目的，常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗秋水仙素的作用原理是抑制有丝分裂时形成纺缍丝，结果染色体无法移动，细胞不能分裂而染色体数目加倍单倍体育种是先用人工方法获得单倍体，常用方法是花药离体培养然后经过人工诱导使其染色体数目加倍由于加倍的染色体是复制出来的，结果每对染色体上的基因都是纯合的纯合体自交后代不发生性状分离，所以单倍体育种可以明显地缩短育种的年限几种传统育种方法的比较育种方法育种原理处理方法主要不足诱变育种基因突变物理因素、化学因素预测性差杂交育种基因重组不断自交，连续选择育种过程繁琐单倍体育种染色体数目变异花药离体培养人工诱导加倍多倍体育种染色体数目变异秋水仙素处理种子或幼苗特别提醒：杂交育种、诱变育种的可预见性差，人们只能在变异的基础上对变异进行选择，而不能控制变异的方向2. 染色体组与染色体组数目的判定染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体要构成一个染色体组应具备以下几条； （1）一个染色体组中不含同源染色体。

（2）一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同111122223333 （3）一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复 要确定某生物体细胞中染色体组的数目，可从以下几个方面考虑： ①细胞内形态相同的染色体（同源染色体）有几条，则含有几个染色体组如右图细胞中相同的染色体有4条，此细胞中有4个染色体组 ②根据基因型来判断在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组，如基因型为AAaBBb的细胞或生物体含有3个染色体组③根据染色体的数目和染色体的形态数来推算染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数例如，果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个3．基因频率的计算（1）通过不同基因型个体数计算基因频率例：中心血站调查了1788个MN血型血，其中397人是M型（LMLM），861人是MN性（LMLN），530人是N型（LNLN），请分别计算LM和LN的基因频率据题意可知，M型者含有两个LM基因，MN型者含有一个LM基因和一个LN基因，N型者含有两个LN基因，故本题应如此计算：LM%＝[(2×397＋816)/(1788×2)]×100%＝46.3%，LM%＝[(816＋2×530)/(1788×2)]×100%＝53.7%。

2）通过基因型频率计算基因频率例：在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%则A%＝(18%×2＋78%)×1/2＝18%＋78%×1/2＝57%，a%＝(4%×2＋78%)×1/2＝4%＋78%×1/2＝43%即一个等位基因的频率等于它的纯合子频率与1/2杂合子频率之和3）计算基因型频率例：在某一人群中，经调查得知，隐性性状者(bb)为16%，基因B的频率为60%，求基因型BB和Bb的频率由B的频率为60%，有b的频率为1－60%=40%，设基因型BB的频率为p，Bb的频率为q，则有：p＋1/2q＝60%① 16%＋1/2q＝40%② 联立①②解得基因型BB的频率p＝48%、Bb的频率为q=16%3）计算子代基因型频率例：假设某动物种群中，一对等位基因B、b的频率B=0.9，b=0.1，其后代基因型为BB、Bb、bb，那么后代三种个体的基因型频率分别为 、 、 若环境的选择作用使B的频率由0.9降为0.6，选择后地第二代的三种基因型的频率为 、 、 若这种选择继续保持不变，后代基因型频率的变化规律是 。

选择前，因该动物种群中亲代的基因频率B=0.9，b=0.1，则它们产生的精子和卵细胞均有B、b两种类型，且B=0.9，b=0.1精子和卵细胞随机结合，形成子代子代的基因型频率计算如下表同理可得选择后的基因型频率精子→卵细胞↓B＝0.6b＝0.4B＝0.6b＝0.4BB＝0.36Bb＝0.24Bb＝0.24bb＝0.16精子→卵细胞↓B＝0.9b＝0.1B＝0.9b＝0.1BB＝0.81Bb＝0.09Bb＝0.09bb＝0.01选择前 选择后由上述数据可知，若选择继续下去，后代中BB将减少，bb将增多4.变异与进化 可遗传的变异是生物进化的原始材料，可遗传的变异主要来自基因突变、基因重组和染色体变异，在生物进化理论中，常将基因突变和染色体变异统称为突变 基因突变是指DNA分子结构的改变，即基因内部脱氧核苷酸的排列顺序发生改变基因突变是普遍存在的根据突变发生的条件可分为自然突变和诱发突变两类不管在什么样的条件下发生突变，都是随机的，没有方向性 染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数量的变异，染色体数量的变异又包括个体染色体的增加或减少(非整倍数变化）和成倍地增加或减少（整倍数变化）两种类型。

其中染色体结构的变异与非整倍数变异，由于破坏了生物体内遗传物质的平衡，所以一般对生物的生命活动是不利的，有时甚至是致命的，在生物进化过程中的意义不大但染色体整倍数的变化没有破坏原有遗传物质的平衡，能够加强生物体的某些生命活动，对生物的进化，特别是某些新物种的形成有一定的意义如自然界中多倍物种的形成 基因重组是指染色体间基因的交换和组合是由于减数分裂过程中，同一个核内染色体复制后发生重组和互换，结果就产生了大量与亲本不同的基因组合的配子类型又由于在有性生殖过程中，雌雄配子的结合是随机的，进一步增加了后代性状的变异类型基因重组实际包括了基因的自由组合定律和基因的连锁与互换定律 突变和基因重组都是不定向的，有有利的，也有不利的但有利和不利不是绝对的，这要取决于环境条件环境条件改变了，原先有利的变异可能变得不利，而原先不利的变异可能变得有利等位基因是通过基因突变产生的，并在有性生殖过程中通过基因重组而形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异 变异是不定向的，变异只是给生物进化提供原始材料，不能决定生物进化的方向生物进化的方向是由自然选择来决定的5. 影响种群基因频率的因素 种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向的改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。

引起基因频率改变的因素主要有三个：选择、遗传漂变和迁移 选择即环境对变异的选择，即保存有利变异和淘汰不利变异的过程选择的实质是定向地改变群体的基因频率 选择是生物进化和物种形成的主导因素，已经发生的变异能否保留下来继续进化或成为新物种的基础必须经过自然选择的考验，则自然选择决定变异类型的生存或淘汰自然选择只保留与环境相协调的变异类型（有利变异），可见自然选择是定向的经过无数次选择，使一定区域某物种的有利变异的基因得到加强，不利变异的基因逐渐清除，从而改变了物种在同区域或不同区域内的基因频率（达尔文只是在个体水平上注意到不同性状的保留与否，而不能从分子水平对自然选择的结果加以分析），形成同一区域内物种的新类型或不同区域内同一物种的亚种，或经长期的选择，使基因频率的改变达到生殖隔离的程度，便形成新的物种选择决定着不同类型变异的命运，也就决定了生物进化与物种形成的方向 遗传漂变是指：如果种群太小，含有某基因的个体在种群中的数量又很少的情况下，可能会由于这个个体的突然死亡或没有交配而使这个基因在这个种群中消失的现象一般而言，种群越小，遗传漂变就越显著迁移是指含有某种基因的个体在从一个地区迁移到另一个地区的机会不均等，而导致基因频率发生改变。

如一对等位基因A和a，如果含有A基因的个体比含有a基因的个体更多地迁移到一个新的地区，那么在这个新地区建立的新种群的基因频率就发生了变化三 高考真题体验例1（2004年全国新课程卷Ⅱ）自然界中，一种生物某一基因及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。