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(共48张PPT)
二轮复习：生命系统的变异、育种和进化
1.由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的
2.地球上的现存物种丰富多样，它们来自共同祖先
3.可遗传变异使生物具有生存和繁殖优势
必备知识
考点
命题规律
1.考查题型：选择题和非选择题。
2.命题趋势：(1)变异常以实例辨析背后原理或以变异为基础考查育种的流程及背后的原理。(2)进化多侧重基本观点考查及基因频率的计算。
1.基因突变和基因重组。
2.染色体结构变异和数目变异
3.生物变异在生产实践中的应用
4.现代生物进化理论的主要内容
5.生物进化与生物多样性的形成
课程标准
1、由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的
2、概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变
3、阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果
4、描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变
5、阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异
6、举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡
8、尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实，说明当今生物具有共同的祖先
9、尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识，说明当今生物在新陈代谢、DNA 的结构与功能等方面具有许多共同特征
10、适应是自然选择的结果
11、举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势
12、阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加
13、说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境
14、概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心，为地球上的生命进化史提供了科学的解释
15、阐述变异、选择和隔离可导致新物种形成
微点1
可遗传变异
一、基因突变
1.概念：
由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换，而引起的基因结构的改变。
2. 实例：
镰刀型细胞贫血症
(1)直接原因：组成血红蛋白分子的一个___________被替换。
(2)根本原因：控制血红蛋白合成的基因中一个________改变。
氨基酸
碱基对
3. 基因突变的原因、特点、时间和意义
原 因 内因 DNA分子中发生碱基对的 、增添和 ，而引起基因结构的改变
外因 某些诱变因素： 、 和生物因素
特点 (1)________：在生物界中普遍存在
(2)随机性：生物个体发育的任何时期和部位
(3)________：突变频率很低
(4)不定向性：可以产生一个以上的等位基因
(5)多害少利性：一般是有害的，少数有利
发生时间 DNA复制时，如有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
意义 ①________产生的途径，②生物变异的根本来源，③生物进化的原始材料
替换
缺失
物理因素
化学因素
普遍性
低频性
新基因
4.基因突变对生物性状的影响
(1)基因突变对蛋白质的影响
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
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
①由于密码子具有简并性，突变后导致密码子变但是对应的氨基酸不一定变；
②突变成的隐性基因在杂合子中不会引起性状改变；
③某些突变虽然改变蛋白质中的氨基酸，但是不一定改变蛋白质的功能。
④突变部位：基因突变发生在基因的非编码区。
[2018·全国ⅢT30(3)]如果DNA分子发生突变，导致编码正常的血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是____________________________________________________。
遗传密码具有简并性
基因突变——性状“未改变”原因
5.基因突变注意点
1. 除真核生物在细胞分裂间期DNA分子复制过程中出现差错发生突变外，细胞质内DNA、原核细胞DNA、病毒DNA复制时也可出现差错而发生突变。
2. 以RNA为遗传物质的生物，其RNA上核糖核苷酸序列发生变化，也引起基因突变，且RNA为单链结构，在传递过程中更易发生突变。
3. 基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构而产生新基因。
(1)基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。
(2)如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。
②基因突变不一定都能遗传给后代
不同生物的基因组组成不同，病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。
①基因突变不一定都产生等位基因
微点1
可遗传变异
（1)基因重组概念：真核生物有性生殖过程中，控制不同性状的基因（非等位基因）的重新组合
（2）基因重组类型:
减数分裂I前期，同源染色体上的非姐妹染色单体（等位基因）发生交叉互换
减数分裂I后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合
人工条件下：基因工程（DNA重组技术）R型菌转化成S型菌
①是生物变异的重要来源之一，为进化提供丰富的材料，有利于生物进化②形成生物多样性的重要原因（有性生殖后代多样性的主要来源）
（3）基因重组的意义:
判断基因突变和基因重组
（一）看亲代基因型
AA/aa
Aa
基因突变
（二）看细胞分裂方式
有丝分裂
基因突变
减数分裂
基因突变/交叉互换
（三）看染色体颜色
同一条染色体的姐妹染色单体颜色相同，基因不同，基因突变，
同一条染色体的姐妹染色单体颜色不同，基因不同，交叉互换，
（2021·1月浙江）野生果蝇的复眼由正常眼变成棒眼和超棒眼，是由于某个染色体中发生了如下图所示变化，a、b、c表示该染色体中的不同片段。棒眼和超棒眼的变异类型属于染色体畸变中的（　　）
A.缺失 B.重复 C.易位 D.倒位
基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。下列相关叙述涉及基因重组的是(　　)
A.俗语“一母生九子，连母十个样”
B.基因重组是同源染色体分开导致等位基因分离的结果
C.编码淀粉分支酶的基因插入了一段外来DNA序列而成为皱粒基因
D.基因重组是生物变异的根本来源，对生物的进化具有重要意义
B
A
【习题检测】
(2022·湖南)大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上。某个体测交后代表现型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异
C
三、染色体变异（光学显微镜可见）
（1）染色体结构变异类型
缺失
重复
倒位
易位
缺失
a
b
c
d
e
f
a
c
d
e
f
结果：基因数目减少
在显微镜下观察减一前期联会现象
重复
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
结果：基因数目增加
在显微镜下观察减一前期联会现象
猫叫综合征
果蝇缺刻翅的形成
果蝇棒状眼的形成
微点1
可遗传变异
倒位
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
结果：基因排列顺序改变
在显微镜下观察减数第一次分裂前期联会现象
易位
a
b
c
e
f
d
a
b
c
k
l
g
h
d
e
f
j
i
g
h
i
j
k
l
结果：基因排列顺序改变
在显微镜下观察第一次分裂前期联会现象
夜来香的变异
易位与交叉互换
比较 易位 交叉互换
交换对象 非同源染色体，非等位基因 同源染色体，等位基因
图示
（2）染色体数目变异类型
2、染色体数以染色体组的形式成倍的增或减
1、个别染色体的增加或减少
如：21三体综合征 性腺发育不良
是细胞中的一组非同源染色体，形态和功能各不相同，共同控制生物体生长、发育、遗传和变异，具有全套遗传物质
二倍体和多倍体:
由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体，含有三个或三个以上染色体组的叫多倍体
二倍体：几乎全部动物以及、过半数的高等植物
多倍体：植物中常见，动物几乎没有
多倍体特点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，营养成分高，发育迟缓，结实率低
单倍体:体细胞中含本物种配子染色体数目的个体
单倍体特点：植株弱小，一般高度不育
例如：由四倍体的配子发育成的单倍体，含有同源染色体和等位基因，是可育的
点拨:“可遗传”不等于可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”,但它们均属于可遗传变异。
a.形态上：细胞中的一组 ，在形态和功能上各不相同。
b.功能上：控制生物 的一组染色体。
非同源染色体
生长、发育、遗传和变异
理解“染色体组”
　　细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同，携带着控制生长发育的全部遗传信息。这样的一组染色体叫做染色体组。
c.理解要点：一个染色体组内不含同源染色体，没有等位基因。
一般生物体的体细胞内同源染色体成对存在，有些生物的体细胞中染色体数目减少一半，但仍能正常生活，请作出解释。________________________________________________________。
有些生物的体细胞中染色体数目虽减少一半，但可能含一个染色体组，即贮存着控制生物的生长、发育、遗传和变异的全套遗传信息
对某单体植株的花粉进行离体培养时，发现n－1型配子难以发育成单倍体植株，其原因最可能是___________________________________________________________________。
由于缺少一条染色体，基因组中缺少了某些生长发育所必需的基因(或缺少的染色体上含有某些生长发育所必需的基因，答案合理即可)
(2020·全国Ⅱ卷)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是（ ）
A. 二倍体植物的配子只含有一个染色体组
B. 每个染色体组中的染色体均为非同源染色体
C. 每个染色体组中都含有常染色体和性染色体
D. 每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
C
“不同生物的变异类型”问题：
①病毒和原核生物可遗传变异的来源是基因突变；
②进行无性生殖的真核生物可遗传变异的来源是基因突变和染色体变异；
③进行有性生殖的真核生物可遗传变异的来源是基因突变、基因重组和染色体变异。
1．原核生物可遗传变异的来源不只有基因突变，其依据是______________________________________________________。
原核生物在特殊情况下，也可能因DNA的转移而发生基因重组
【要点整合】
几种常考类型产生配子的分析
1.育种方式及原理辨析
(1)诱变育种的原理
(2)单倍体育种与杂交育种的原理
杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中到一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
微点2
育种方法
(3)多倍体育种的原理
育种方法 原理 常用方法（或技术） 优点 缺点
植物体细胞杂交育种
动物体细胞克隆育种
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
基因重组
细胞的全能性
将不同亲本的优良性状集中在一个个体上
时间长须及时发现优良品种
通过物理、化学、
生物的因素处理
提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良某些性状
有利变异少，
需要大量供试材料
花药离体培养再人工诱导，使染色体加倍
明显缩短育种年限
得到的是纯合子
技术复杂，且须与杂交育种配合
秋水仙素处理萌发
的种子或幼苗
获得多倍体优良性状 茎杆粗壮、叶片、果实、种子硕大、营养物质含量高，
发育迟缓
结实率降低
基因工程四部曲
目的性强、育种周期短、克服远源杂交不亲和的障碍
技术难度大
克服远源杂交不亲和现象
技术难度大
去壁、诱导融合、杂种细胞、组织培养
杂交→自交→选优→自交直到不发生性状分离为止
细胞核的全能性
核移植、重组细胞、胚胎移植
克服远源杂交不亲和现象
技术难度大
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
基因工程育种
根据不同的需求选择育种的方法
(1)若要培育隐性性状个体，则可用 ，只要出现该性状即可。
(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是 。
(3)若要快速获得纯种，则用 方法。
(4)若实验植物为 类如马铃薯、甘薯等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。
(5)若要培育原先没有的性状，则可用 。
(6)若要定向改变生物的性状，可利用 育种。
自交或杂交
自交
单倍体育种
营养繁殖
诱变育种
基因工程
1.变异原因的探究
（1）变异的原因
①遗传物质的改变引起的变异：可在其自交后代或杂交后代中再次出现(即能遗传)。
②仅由环境条件的改变引起的变异：不能遗传给自交后代或杂交后代。
探究变异实验
（1）判别依据：光学显微镜下能观察到的是染色体变异，不能观察到的是基因突变。
（2）具体操作：制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到中期图进行染色体结构与数目的比较可以判断是否发生了染色体变异。
2.染色体变异与基因突变的判别
豌豆高茎对矮茎为显性，此相对性状由一对等位基因D、d控制，某生物兴趣小组将品系甲(DD)与品系乙(dd)杂交，F1中出现了一株矮茎豌豆，原因经过初步探究，还需进一步判断发生了基因突变还是染色体变异，可采取的具体判定措施是____________________________________________________。
分别制作F1中高茎和矮茎的分生区细胞临时装片，在显微镜下观察判断染色体的形态和数目
3.基因突变和基因重组的判断方法：
4.基因突变类型及判定方法
②判定方法：
a.选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。
b.让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。
(2016·高考全国卷Ⅲ)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：（1）基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者________。（2）在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以________为单位的变异。（3）基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子________代中能观察到该显性突变的性状；最早在子________代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子________代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子________代中能分离得到隐性突变纯合体。
少
染色体
一
二
三
二
(2014·全国卷Ⅰ)现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种，已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题：(1)在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有________________优良性状的新品种。(2)杂交育种前，为了确定F2的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是
抗病矮杆
高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；
控制这两对相对性状的基因位于非同源染色体上
(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验。请简要写出该测交实验的过程。
将纯合的抗病高秆与感病矮秆植株杂交，产生F1，让F1与感病矮秆杂交。
（2020年新课标Ⅲ）普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示（其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：
（1）在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是________________ 。
已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有__________条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是__________（答出2点即可）。
无同源染色体，不能进行正常的减数分裂
营养物质含量高、茎秆粗壮
42
（3）现有甲、乙两个普通小麦品种（纯合体），甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路 。
甲、乙两个品种杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株
一、达尔文共同由来学说
证据
二、达尔文自然选择学说
适应概念
微点3
生物的进化
1.种群是生物进化的基本单位（进化实质是基因频率改变）；
2.突变和基因重组产生进化的原材料；
3.自然选择决定生物进化的方向（自然选择导致基因频率定向改变）；
4.隔离导致物种的形成；
5.生物进化是生物与生物，生物与无机环境协同进化的过程；共同进化的结果是多样性；
三、现代生物进化理论
以自然选择学说为核心，进一步解释生物进化、物种形成和生物多样性。
现代生物进化理论的主要内容：
若甲地果蝇(种1)一个基因组含有15 000个基因，甲地共有果蝇50 000只；戊地果蝇(种2)一个基因组比甲地果蝇多了25个新基因，戊地共有果蝇38 000只。比较两地果蝇种群基因库的大小：__________。
甲地大
（1）基因库：一个种群中 所含有的 ，叫做这个种群的基因库。
（2）物种：能够在自然状态下相互交配并且产生_______ _的一群生物。
（3）隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不____________的现象。包括 和 。
可育后代
自由交流
生殖隔离
地理隔离
（4）共同进化：不同 之间、 之间在相互影响中不断进化和发展。
物种
生物与无机环境
全部个体
全部基因
几个概念辨析
1．物种是指____________________________________________________。
2．共同进化是指____________________________________________________。
在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物
不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展
3．在自然选择过程中，直接受选择的不是基因型而是表现型的原因：_____________________________________________________。
选择的直接对象是具有某种特定表现型的生物体，而不是控制该性状的基因型，但可导致控制该性状的基因的频率上升或下降
[提醒] (1)自然选择的直接对象≠间接对象≠根本对象
①直接对象：是生物的表现型。
②间接对象：是相关的基因型。
③根本对象：是与变异性状相对应的基因，即自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。
4.现代生物进化理论中的“三、三、两、两”
基因频率
生殖隔离
基因交流
突变和基因重组
自然选择
隔离
地理隔离
遗传平衡定律(哈代—温伯格定律)
①成立前提：a．种群非常大；b.所有雌雄个体都能自由交配并产生后代；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。
D
(2016·全国卷Ⅰ)理论上，下列关于人类单基因遗传病的叙述，正确的是(　　)
A．常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
B．常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
C．X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
D．X染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
达到遗传平衡的群体相关结论
1.基因频率的计算遵循哈代温伯格定律
2.随机交配的群体后代基因频率和基因型频率不再发生改变
3.自交的群体后代基因频率不变，基因型频率改变（杂合子比例不断下降）
4.人群中X染色体上的某基因频率等于男性中对应性状的频率（如：P（Xb）=男性中P（XbY））
角度拓展
(1)[2021湖南卷,T8C]鲫鱼进化成金鱼的过程中,有基因频率的改变。
判断(　　)
(2)[2021浙江卷,T9A]同一物种的个体差异不利于自然选择和人工选择。
判断(　　)
(3)[2021浙江卷,T9C]自然选择保存适应环境的变异,人工选择保留人类所需的变异。判断(　　)
(4)[2018江苏卷,T19C]由于农田的存在,某种松鼠被分隔在若干森林斑块中,不同森林斑块中的松鼠属于不同种群,存在生殖隔离。判断(　　)
√
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√
×
(2021湖北卷)酷热干燥的某国家公园内生长有很多马齿苋属植物,叶片嫩而多肉,深受大象喜爱。其枝条在大象进食时常被折断掉到地上,遭到踩踏的枝条会长成新的植株。白天马齿苋属植物会关闭气孔,在凉爽的夜晚吸收CO2并储存起来。针对上述现象,下列叙述错误的是(　　)
A.大象和马齿苋属植物之间存在协同进化
B.大象和马齿苋属植物存在互利共生关系
C.水分是马齿苋属植物生长的主要限制因素
D.白天马齿苋属植物气孔关闭,仍能进行光合作用
B

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