1、专题14生物变异的来源生物（浙江选考专用）考点考点1 1基因重组基因重组基础知识基础知识一、生物变异的种类1.不遗传的变异:环境因素引起的变异,不涉及遗传物质的改变,不能进一步遗传给后代。2.可遗传的变异:遗传物质改变所引起的变异,变异来源有基因突变、基因重组、染色体畸变。考点清单二、基因重组二、基因重组1.概念:指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖时,控制不同性状的基因重新组合,导致后代不同于亲本类型的现象或过程。2.类型:(1)交叉互换型,发生于减前期。(2)自由组合型,发生于减后期。(3)人工重组型:通过基因工程使目的基因与受体细胞DNA重组。3.结果:产生新的基因型。4.意义:自
2、然状态下基因重组是通过有性生殖过程实现的,基因重组的结果是导致生物性状的多样性,为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。重组类型同源染色体上非等位基因的重组非同源染色体上非等位基因间的重组DNA分子重组技术发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期在体外将目的基因与载体重组后,导入细胞内,并与细胞内基因重组发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间的重组目的基因经载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组图像示意重点难点重点难点基因重组类型比较基因重组类型比较例例1某植株的一条染色体发生缺失突变,获得该缺
3、失染色体的花粉不育,缺失染色体上具有红色显性基因B,正常染色体上具有白色隐性基因b(见图)。如以该植株为父本,测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是()A.减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为BB.减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离C.减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合D.减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换解题思路解题思路 解析解析从题中信息可知,突变植株为父本,减数分裂产生的雄配子为和,后者不育。正常情况下,测交后代表现型应都为白色性状,而题中已知测交后代中部分为红色性状,推知父本减数分裂过程中产生了含B基因的可育花粉,而产生这种花粉最可能的原因是减同源
4、染色体联会时非姐妹染色单体之间发生交叉互换,故D最符合题意。答案答案D考点考点2 2基因突变基因突变基础知识基础知识类型要点概念基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程时期最易发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期特点(1)普遍性:所有生物均可发生基因突变(2)可逆性:显性基因可以突变为隐性基因,而隐性基因也可突变为显性基因(3)多方向性:染色体某一位置上的基因可以向不同的方向突变成它的等位基因(4)稀有性:在自然状态下,生物的基因突变频率一般是很低的(5)有害性:多数有害,少数有利,也有中性的结果产生了该基因的等位基因,即新基因意义是生物变异的根本来源,对生物进化和选育新品
5、种具有非常重要的意义类型(1)形态突变:生物的形态结构的改变(2)生化突变:影响生物的代谢过程,导致某个特定生化功能的改变或丧失(3)致死突变:导致个体活力下降,甚至死亡原因外因:物理因素如射线、化学因素如亚硝酸、生物因素如病毒内因:基因结构的改变重点难点重点难点基因突变的原因、结果及对生物性状的影响基因突变的原因、结果及对生物性状的影响1.基因突变的原因与结果分析2.基因突变对性状的影响(1)基因突变对蛋白质的影响(2)基因突变不一定导致生物性状改变突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段。基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。基因突变若为隐性突变,如AAAa,不会导致性状的改
6、变。碱基对影响范围对氨基酸序列的影响替换小只改变个别氨基酸或不改变增加大不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列(3)基因突变对后代性状的影响基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中,突变可通过无性生殖传给后代,但不会通过有性生殖传给后代。基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中,突变可能通过有性生殖传给后代。生殖细胞的突变率一般比体细胞的高,这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。分裂旺盛的细胞的突变率大于停止分裂的细胞,原因是基因突变常发生在间期。易混易错易混易错(1)基因突变常发生在间期,也能发生在其他各时期,只是突变率更
7、低。(2)在个体发育过程中,基因突变发生得越早,影响范围越大。(3)基因突变是基因结构内的变化,1个碱基对的改变叫基因突变,1000个碱基对的改变也叫基因突变。(4)密码子的简并性,增大了翻译过程的容错性,提高了翻译的速率。(5)RNA病毒中的基因突变是指RNA中碱基的改变、增加和缺失,其突变率远大于DNA的突变。3.镰刀形细胞贫血症实例分析(1)症状:是一种红细胞形状异常(镰刀状)的疾病,由于这种形状的红细胞不易通过毛细血管,导致血液循环异常、内出血、发炎、疼痛;异常的红细胞还容易发生破裂,导致患者缺氧。(2)直接原因分析:血红蛋白的一条多肽链上的一个氨基酸由正常的谷氨酸变成了缬氨酸。(3)
8、根本原因分析:碱基对改变(由A-T变成T-A)。例例2豌豆的圆粒和皱粒是一对R、r基因控制的相对性状,当R基因插入一段800个碱基对的DNA片段时就成为r基因。豌豆种子圆粒性状的产生机制如图所示。下列分析正确的是()A.在a、b过程中能发生A-T、C-G碱基互补配对B.插入一段800个碱基对的DNA属于基因重组C.豌豆淀粉含量高吸水多涨大呈圆粒是表现型D.该事实说明基因能直接控制生物性状解题思路解题思路 解析解析在转录、翻译过程中能发生A-U、C-G碱基互补配对,A错误;插入一段800个碱基对的DNA属于基因突变,B错误;豌豆淀粉含量高,是由相应基因控制的结果,从而导致吸水多涨大表现出圆粒,C
9、正确;该事实说明基因能通过控制酶的合成间接控制生物性状,D错误。答案答案C考点考点3 3染色体畸变染色体畸变基础知识基础知识染色体畸变是指生物细胞中染色体在数目和结构上发生的变化,包括染色体数目变异和染色体结构变异。1.染色体结构变异主要包括以下四种类型:(1)缺失:染色体的某一片段丢失。(2)重复:染色体增加了某个相同片段。(3)倒位:染色体的某一片段颠倒了180度。(4)易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。2.染色体数目变异:包括整倍体变异和非整倍体变异。3.单倍体、二倍体和多倍体(1)染色体组:一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组。(2)由配子发育成的个体叫
10、单倍体。(3)由受精卵发育成的个体,体细胞中含几个染色体组就叫几倍体,如含两个染色体组就叫二倍体,含三个染色体组就叫三倍体,依此类推。体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。比较项目基因突变基因重组染色体畸变适用范围所有生物都可以发生基因突变自然状态下只有有性生殖的生物发生基因重组真核生物都可以发生染色体畸变类型形态突变、生化突变和致死突变自由组合型、交叉互换型和人工重组型染色体结构变异和染色体数目变异发生时间往往发生在减数第一次分裂前的间期、有丝分裂间期减数第一次分裂前、后期有丝分裂或减数分裂过程中重点难点重点难点比较基因突变、基因重组、染色体畸变比较基因突变、基因重组、染色体畸变续
11、表比较项目基因突变基因重组染色体畸变产生机理基因的分子结构发生改变非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换染色体的结构和数目发生变化结果产生新的基因,控制新的性状产生新的基因型,出现原有性状的重新组合不产生新的基因,引起性状改变意义生物变异的根本来源,对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义是生物变异的主要来源,导致生物多样性,为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础对育种有重要意义显微镜观察光学显微镜下均无法检出,可根据是否有新性状或新的性状组合出现确定光学显微镜下可检出方法方法1 对细胞分裂图中变异类型的判断对细胞分裂图中变异类型的判断1.“三步曲”巧断细胞分裂图中姐
12、妹染色单体上等位基因的变异来源。突破方法(1)一辨细胞分裂方式若是有丝分裂,断其来源于基因突变,如图:若是减数分裂,断其来源于基因突变或基因重组(互换重组),如图:(2)二查变异前体细胞的基因型变异前体细胞基因型已知:若为AA(BB)或aa(bb),断其来源于基因突变;若为Aa(Bb),断其来源是基因突变或基因重组。变异前体细胞基因型未知:断其来源是基因突变或基因重组。(3)三观同源染色体互换的行为若同源染色体互换行为已知:a.知同源染色体的非姐妹染色单体已发生互换,断其为基因重组,如图甲。b.知同源染色体的非姐妹染色单体没有发生互换,断其为基因突变,如图乙。若同源染色体互换行为未知,断其为基
13、因突变或基因重组,如图丙。2.“三步曲”巧断隐性突变和显性突变第一步:从突变后基因的字母大小写判断:若aaAa,知显性突变,若AAAa,知隐性突变。第二步:从突变性状是否在当代表现判断:若突变性状当代表现,知显性突变(aaAa)。若突变性状当代不表现,等到第二代处于纯合状态才表现,知隐性突变(AAAa)。第三步:从设计的遗传杂交结果不同判断实验:选突变体自交或突变体间相互交配若杂交后出现野生型,表明突变体为杂合体,知突变为显性突变。若杂交后代仅出现突变体,表明突变体为纯合体,再让突变型与野生型杂交,若后代为突变型,知为显性突变;若后代为野生型,知为隐性突变。例例3如图是某二倍体动物细胞分裂示意
14、图,其中字母表示基因。据图判断()A.此细胞含有4个染色体组,8个DNA分子B.此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDdC.此细胞发生的一定是显性突变D.此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组解题导引解题导引看图判断分裂方式查体细胞基因型联想基因突变及基因重组的概念回扣选项,逐一判断解析解析图示细胞有2个染色体组,8个DNA分子;细胞中正在发生同源染色体的分离,非同源染色体上非等位基因的自由组合,即基因重组;其中一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因出现了D和d,其对应的同源染色体上含有dd,表明D或d基因是由基因突变产生的,但不能确定的是D突变成d,还是d突变成D,故可能发生的是隐性突变,也
15、可能发生显性突变。答案答案D3-1(2017浙江“七彩阳光”期末,25)如图是基因型为AaBb的某二倍体雄性动物细胞分裂示意图。下列叙述正确的是()A.该细胞为次级精母细胞或极体B.该细胞中有2个染色体组,基因型可能是AABBC.若3为X染色体,则4为Y染色体D.若染色体1上含有A基因,3上含有a基因,则形成该细胞过程发生过基因突变答案答案B解析解析该细胞为某二倍体雄性动物细胞,所以不可能为极体,A错误;该细胞中有2个染色体组,基因型可能是AABB、AAbb、aaBB、aabb中的一种,B正确;该细胞处于减数第二次分裂后期,正常情况下不含有同源染色体,C错误;若染色体1上含有A基因,3上含有a
16、基因,则形成该细胞过程最可能发生过基因重组,D错误。方法方法2 染色体组数的分析与判断染色体组数的分析与判断1.一个染色体组所含染色体的特点一个染色体组所含染色体的特点(1)一个染色体组中不含有同源染色体。(2)一个染色体组中所含有的染色体形态结构和功能各不相同。(3)一个染色体组中含有控制一种生物全部性状的一整套遗传信息(即含一整套基因)。2.染色体组数的判断染色体组数的判断(1)根据染色体形态判断:在细胞内任选一条染色体,细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条,则该细胞含有几个染色体组,如下图甲中与1号(或2号)染色体形态相同的染色体共有四条,此细胞中有四个染色体组。(2)根据基因型判断
17、:在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因(读音相同的大小写字母)出现几次,则有几个染色体组,如上图乙中,若细胞的基因型为AAaaBBbb,则该细胞中含有四个染色体组。(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。染色体组数=染色体数/染色体形态数。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。(4)根据细胞分裂图像进行判断:(以二倍体生物为例)细胞处于减数第一次分裂前期,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组含2条染色体,该细胞中有2个染色体组。细胞中染色体2条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组2条染色体,该细胞中有1个染色体组。细胞处于减数第一次分裂后期,染
18、色体4条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组2条染色体,该细胞中有2个染色体组。细胞处于有丝分裂后期,染色体8条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组2条染色体,该细胞中有4个染色体组。例例4(2017浙江稽阳10月联考,25)某基因型为MM的雌性动物,其卵原细胞形成卵细胞过程中某个时期的示意图如下。下列叙述正确的是()A.图中所示细胞是初级卵母细胞B.该细胞分裂后最终形成2种类型的卵细胞C.细胞中的M和m可能是M期交叉互换导致的D.该生物的体细胞中含有4条染色体,2个染色体组解题导引解题导引解析解析图中所示细胞是次级卵母细胞,A错误;该细胞分裂后最终形成1种类型的卵细胞,B错误;该雌性动物的基
19、因型为MM,则细胞中的m只能是基因突变导致的,C错误;该生物的体细胞中含有4条染色体,2个染色体组,D正确。答案答案D4-1(2017浙江“七彩阳光”3月联考,24)将某种动物的一个未标记的精原细胞放入32P标记的培养液中培养,当该细胞进入如图所示时期时,下列分析错误的是()A.含有2个染色体组B.每一极含有1条X或1条Y染色体C.1和3染色体上不可能存在等位基因D.该细胞分裂得到的子细胞中所有染色体都被32P标记答案答案C解析解析该细胞虽然不含同源染色体,但着丝粒分裂,染色体数目暂时加倍,所以细胞中含有2个染色体组,A正确;由于XY染色体在减数第一次分裂后期已分离,所以该细胞的每一极含有1条X或1条Y染色体,B正确;如果发生了基因突变或交叉互换,则1和3染色体上可能存在等位基因,C错误;由于未标记的精原细胞放入32P标记的培养液中培养,而DNA分子复制是半保留复制,所以该细胞分裂得到的子细胞中所有染色体都被32P标记。
