1、专题14生物的变异与育种高考生物高考生物考点一考点一 基因突变与基因重组基因突变与基因重组考点清单考点清单基础知识基础知识一、基因突变1.基因突变的实例与概念(1)基因突变的实例镰刀型细胞贫血症图示中a、b、c过程分别代表DNA复制、转录和翻译。突变主要发生在a(填字母)过程中。患者贫血的直接原因是血红蛋白异常,根本原因是发生了基因突变,碱基对由突变成。(2)基因突变的概念:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。2.基因突变的发生时期、原因、特点、结果及意义(1)基因突变的发生时期主要发生在DNA复制时(有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期)。(2)基因突变的原因类
2、型举例引发突变原因外因物理因素紫外线、X射线损伤细胞内DNA化学因素亚硝酸、碱基类似物改变核酸碱基生物因素某些病毒影响宿主细胞DNA内因DNA分子复制偶尔发生错误(3)基因突变的特点普遍性:所有生物都可发生基因突变。随机性:基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞中的不同DNA分子及DNA分子的不同部位。低频性:自然状态下,突变率很低。不定向性:一个基因可以向不同方向突变产生复等位基因,还可能发生回复突变。多害少利性:突变性状大多有害,少有利。(4)基因突变的结果:产生新基因。(5)【名师点拨】DNA复制时双螺旋打开,结构不稳定,因此DNA复制时容易发生基因突变。二、基因重组概念生物体在
3、进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的重新组合类型自由组合型:非同源染色体上的非等位基因自由组合交叉互换型:同源染色体上非姐妹染色单体的非等位基因交换实质控制不同性状的基因重新组合结果产生新的基因型,导致重组性状的出现意义有利于生物进化生物变异的来源之一【名师点拨】基因重组的三点提醒(1)精子和卵细胞的随机结合,导致后代性状多种多样,不属于基因重组。(2)单杂合子自交,后代发生性状分离,根本原因是等位基因分离,隐性基因纯合,而不是基因重组。(3)“肺炎双球菌的转化实验”、DNA重组技术等属于广义的基因重组。重难突破重难突破一、基因突变与基因重组的比较二、基因突变的“一定”与“不一定”1.基因
4、突变一定会引起基因结构的改变,即基因中碱基序列的改变。2.基因突变不一定会引起生物性状的改变。3.基因突变不一定都产生等位基因(原核生物、病毒及细胞质基因突变)。项目基因突变基因重组变异本质 基因结构发生改变基因的重新组合发生时期 一般发生于细胞分裂的间期一般发生于减数第一次分裂的前期和减数第一次分裂的后期变异结果 产生新基因产生新的基因型,不产生新基因联系都使生物产生可遗传的变异生物进化过程中,基因突变为基因重组提供了新基因4.基因突变不一定都能遗传给后代:发生在体细胞的基因突变,一般不能遗传,但可通过无性生殖传递给后代。若发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。5.DNA中碱基对的增
5、添、缺失和替换不一定引起基因突变,不具有遗传效应的DNA片段也可发生碱基对的改变。6.基因突变不一定导致生物性状的改变。因密码子具有简并性,基因突变后形成的密码子与原密码子可能决定同种氨基酸。基因突变导致的某氨基酸的改变可能不影响蛋白质的功能。基因突变若为隐性突变,如AAAa,可能不会导致生物性状改变。部分体细胞发生基因突变,但该基因在突变细胞中不表达。碱基对影响范围对氨基酸序列的影响替换小只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列增添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三、基因突变对蛋白质氨基酸序列的影响(一般情况下)考点二考点二染色体变异
6、染色体变异考点清单考点清单基础知识基础知识一、染色体结构变异变异类型具体变化结果缺失缺失某一片段排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变重复增加某一片段易位某一片段移接到另一条非同源染色体上倒位某一片段位置颠倒二、染色体数目变异1.类型与实例类型实例个别染色体的增减21三体综合征以染色体组形式成倍增减三倍体无子西瓜2.染色体组(1)组成如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为、X或、Y。(2)特点:形态和功能各不相同,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体。项目单倍体二倍体多倍体发育起点配子受精卵受精卵植株特点(1)植株弱小(2)高度不育(1)茎秆粗壮(2)叶、果实
7、、种子较大(3)营养物质含量丰富体细胞染色体组数123应用单倍体育种多倍体育种3.单倍体、二倍体和多倍体三、实验:低温诱导植物染色体数目的变化1.实验过程2.主要实验试剂(1)卡诺氏液:固定细胞形态。(2)改良苯酚品红染液:使染色体着色。(3)解离液(质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精溶液按1 1的比例混合):使组织中的细胞相互分离开。重难突破重难突破一、染色体结构变异的类型与实例类型图像联会异常实例缺失人的5号染色体片段缺失导致猫叫综合征重复果蝇的棒状眼倒位人类9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产易位人类慢性粒细胞白血病二、关于单倍体的两个易错点1.单倍体的体细胞并非只有一个染
8、色体组:因为大部分生物是二倍体,二倍体生物的单倍体的体细胞中只有一个染色体组,但多倍体的单倍体的体细胞中不止一个染色体组。2.单倍体并非都不育:二倍体配子发育成的单倍体表现为高度不育,多倍体的单倍体的体细胞中若含有偶数染色体组,则可育,如四倍体的单倍体体细胞中有2个染色体组,表现为可育。染色体数目育性配子种类及比例单倍体等于配子染色体数(n)高度不育单体缺失一条染色体(2n-1)可育n n-1=1 1三倍体三个染色体组(3n)高度不育三体多一条染色体(2n+1)可育n n+1=1 1,如基因型为AAa的三体产生的配子A Aa AA a=2 2 1 1三、几个易混概念的区别(以体细胞染色体数为2
9、n的二倍体生物为例)考点三考点三育种育种考点清单考点清单基础知识基础知识一、杂交育种1.原理:基因重组。2.过程(1)植物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1自交获得F2鉴别、选择需要的类型,自交至不发生性状分离为止。(2)动物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1雌雄个体交配获得F2鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代不发生性状分离的F2个体。3.优点:操作简便,可以把多个品种的优良性状集中在一起。4.缺点:获得新品种的周期长。二、诱变育种1.原理:基因突变。2.农作物诱变育种的过程3.优点可以提高突变频率,在较短时间内获得更多的优良变异类型。4.缺点:有利变异个体
10、往往不多,需处理大量材料。三、单倍体育种(以二倍体植物为例)1.原理:主要是染色体(数目)变异。2.主要方法3.优点:明显缩短育种年限,所得个体均为纯合体。4.缺点:技术复杂。四、多倍体育种1.方法:用秋水仙素或低温处理。2.处理材料:萌发的种子或幼苗。3.原理4.实例:三倍体无子西瓜(1)两次传粉(2)三倍体西瓜无子的原因:三倍体西瓜在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,不能产生正常配子。:第一次传粉杂交获得三倍体种子第二次传粉刺激子房发育成果实重难突破重难突破一、常用育种方法的选择二、杂交育种目标个体的筛选1.培育杂合子品种选取符合要求的纯种双亲杂交()F1(即所需品种)。若品种为有性生殖
11、,则需年年制种,若品种可无性繁殖,则无需年年制种。2.培育隐性纯合子品种选取符合要求的双亲杂交()F1F2选出表现型符合要求的个体种植并推广。3.培育具显性优良性状纯合子品种(1)植物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1自交获得F2鉴别、选择需要的类型,再自交至不发生性状分离为止,或选择F2中需要的类型单株留种、种植,后代不发生性状分离的株系即为纯种。(2)动物:选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1F1雌雄个体交配获得F2鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代不发生性状分离的F2个体。方法一方法一辨析基因突变、基因重组与染色体结构变异辨析基因突变、基因重组与染色体结构变异方
12、法技巧方法技巧一、显性突变与隐性突变1.基因突变类型2.判断方法(1)选取突变个体与野生型个体杂交,若子代均为野生型,则为隐性突变,若子代有突变型,则为显性突变。(2)让突变个体自交,若子代有野生型,则为显性突变,若全为突变型,则为隐性突变。:aaAa:,AAaa显性突变当代表现隐性突变当代不表现一旦表现即为纯合子二、辨析基因突变与基因重组1.根据细胞分裂方式(1)如果有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,则为基因突变,如图甲。(2)如果减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,可能发生了基因突变或交叉互换,如图乙。2.根据变异前体细胞的基因型(1)如果亲代基因型为AA或aa,则引起姐妹染色单体上
13、A与a不同的原因是基因突变。(2)如果亲代基因型为Aa,则引起姐妹染色单体上A与a不同的原因是基因突变或交叉互换。三、辨析基因突变与染色体结构变异1.方法四、辨析基因重组与染色体结构变异染色体易位交叉互换图解区别发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体间属于染色体结构变异属于基因重组可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到2.示例方法二方法二细胞中染色体组数及单倍体、多倍体的判断细胞中染色体组数及单倍体、多倍体的判断方法技巧方法技巧一、染色体组数的判断方法(一般情况下)1.染色体形态法形态相同的染色体有几条就有几个染色体组。如图中有4个染色体组。2.等位基因个数法一般来说,控制同一性状的等位基因有几个就有几个染色体组。如AAabbb个体中有3个染色体组。二、“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
