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第三单元　生物变异、育种和进化
第1讲　基因突变和基因重组
1.基因重组及其意义(Ⅱ)(中频)2.基因突变的特征和原因(Ⅱ)(高频)3.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)(中频)
(对应学生用书第135页)
　基因突变
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1．概念：DNA分子中发生碱基对的增添、替换、缺失，而引起基因结构的改变。
2．诱发基因突变的因素如下，请尝试连线
①物理因素　　　　　 a．亚硝酸、碱基类似物等
②化学因素 b．某些病毒的遗传物质
③生物因素 c．紫外线、X射线及其他辐射
【提示】　①－c　②－a　③－b
3．上面图示体现了基因突变的一个特点为不定向性；基因突变的其他特点为普遍性、随机性、低频性和多害少利性。
4．基因突变的意义在于：
(1)新基因产生的途径。
(2)生物变异的根本来源。
(3)生物进化的原始材料。
【判断】　
(1)基因突变一定引起基因结构的改变，但不一定引起生物性状的改变。(√)
(2)基因突变是由于DNA片段的增添、缺失和替换引起的基因结构的改变。(×)
【提示】　基因突变是由于碱基的增添、缺失和替换引起的基因结构的改变。
(3)若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变。(×)
【提示】　突变是普遍存在的，在DNA复制的时候，碱基有可能发生错配。
(4)基因突变通常发生在DNA→RNA的过程中。(×)
【提示】　基因突变主要发生在DNA复制过程中。
　基因重组
如图1、2为某雄性动物精原细胞分裂的图像，均发生了基因重组
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图1　　　　　　　图2
1．发生时间
写出相应细胞所处的时期：图[1]四分体时期，图[2]减数第一次分裂后期。
2．类型
图[1]：同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换。
图[2]：非同源染色体上的非等位基因之间自由组合。
3．意义
(1)形成生物多样性的重要原因。
(2)生物变异的来源之一，有利于生物进化。
【判断】　
(1)减数分裂四分体时期，姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组(×)
【提示】　同源染色体的非姐妹染色单体间的局部交换可导致基因重组。
(2)基因重组只能产生新基因型和重组性状，不能产生新基因和新性状。(√)
(3)受精过程中未进行基因重组。(√)
(4)基因重组仅限于真核生物细胞减数分裂过程中。(×)
【提示】　人工实验条件下的DNA重组也属于基因重组。
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(对应学生用书第136页)
基因突变与性状的关系
1.基因突变与其影响
类型 影响范围 对氨基酸的影响(不考虑终止密码子)
替换 小 只改变1个氨基酸或不改变
增添 大 插入位置前不影响，影响插入位置后的序列
缺失 大 缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列
2.基因突变不改变生物性状的原因
(1)基因的非编码区域不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起性状变异。
(2)由于多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也不引起性状的改变。
(3)某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类，但并不影响蛋白质的功能。
(4)隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。
与基因突变有关的7个易错点
(1)无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。
(2)基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。
(3)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。
(4)生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，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。
(5)基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异，而在多风的岛屿上则为有利变异。
(6)基因突变≠DNA中碱基对的增添、缺失、替换。
(7)基因突变不只发生在分裂间期。
　(2013·海南高考)某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的，如不考虑染色体变异，下列叙述错误的是(　　)
A．该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的
B．基因B1和B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同
C．基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码
D．基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中
【思路分析】　　解答此题应关注以下两点：
①由题干信息“B2由等位基因B1突变而来”，可知B1、B2位于一对同源染色体上；
②由于突变的不定向性，突变后B1、B2对应的密码子编码的氨基酸不一定相同。
【解析】　　基因突变是由碱基对的增添、缺 ( http: / / www.21cnjy.com )失或改变引起的，A正确；突变后的密码子可能与原密码子决定同一种氨基酸，故基因B1和B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同，B正确；自然界所有生物共用一套遗传密码，C正确；正常情况下，减数分裂产生配子时，同源染色体上的等位基因会随着同源染色体的分离而分离，B1和B2基因不可能同时存在于同一个配子中，D错误。
【答案】　D
基因突变类问题的解题方法
(1)确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。
(2)确定替换的碱基对：一般根据突变前后所合成mRNA的碱基序列，若只相差一个碱基，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。
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考向1　基因突变与细胞分裂
1．(2014·河北衡水中学模拟)如图是某生物(2n＝4)的细胞分裂示意图，下列叙述正确的是(　　)
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　　　　　　　甲　　　　　乙
A．由于不存在同源染色体，图甲正在进行减数第二次分裂
B．图乙中①和②上相应位点的基因A、a一定是基因突变产生的
C．图乙细胞中染色体、染色单体、DNA数量分别为2、4、4
D．图甲中有两个染色体组，图乙中有一个染色体组
【解析】　　根据图乙中Y染色体可知，该细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )处于减数第二次分裂中期，染色体、染色单体、DNA数量分别为2、4,4，含有一个染色体组；由于这两个细胞来自同一个个体，图甲中2、6为Y染色体，3、7为X染色体，1、4(或5、8)为同源染色体，图甲为有丝分裂后期，含有4个染色体组；图乙经过了减数第一次分裂，图乙中①和②上相应位点的基因A、a可能来自基因突变，但也可能来自四分体时期的非姐妹染色单体的交叉互换。
【答案】　C
考向2　基因突变与基因表达及育种的综合
2．(2012·广东高考)子叶黄色(Y，野生型)和绿色(y，突变型)是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。
(1)在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图1。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是________。
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(2)Y基因和y基因的翻译产物分别是SGR ( http: / / www.21cnjy.com )Y蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图2。据图推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的________和________。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点________的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。
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图2
【解析】　　(1)根据题干 ( http: / / www.21cnjy.com )所给信息“野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色”，可推测出野生型豌豆子叶中叶绿素降解能力较强。分析图1，B从第6天开始总叶绿素含量明显下降，因此B代表野生型豌豆，则A为突变型豌豆。(2)据图2可以看出，突变型的SGRy蛋白和野生型的SGRY蛋白相比有3处变异：①处氨基酸由T变成S；②处氨基酸由N变成K，可以确定是基因中相应的碱基对发生了替换；③处多了两个氨基酸，可以确定是发生了碱基对的增添。
从图2中可以看出SGRY蛋白的第12个 ( http: / / www.21cnjy.com )和第38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体。根据题意，SGRy蛋白和SGRY蛋白都能进入叶绿体，说明①②处的变异没有改变其功能，所以突变型的SGRy蛋白功能的改变是由③处变异引起的。
【答案】　(1)A　(2)替换　增添　③
基因重组及其与基因突变的比较
1.三种基因重组方式的比较
重组类型 交叉互换型 自由组合型 基因工程重组型
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 ——
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 同源染色体分开，等位基因分离，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新组合 目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组
图像示意 HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B174.tif" \* MERGEFORMAT
2.基因突变和基因重组的比较
基因突变 基因重组
变异本质 基因分子结构发生改变 原有基因的重新组合
发生时间 通常在有丝分裂间期和减Ⅰ前的间期 减Ⅰ前期和后期
适用范围 所有生物(包括病毒) 有性生殖的真核生物和基因工程的原核生物
产生结果 产生新基因(等位基因) 产生新基因型
鉴定方法 不能用显微镜检测出，可通过分子杂交检测或后代性状推测 不能用显微镜检测出，根据是否产生重组类型的性状来确定
应用 人工诱变育种 杂交育种
联系 都使生物产生可遗传的变异；在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础
两种变异的实质解读
若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则：
基因突变——“点”的变化(点的质变，但数目不变)；
基因重组——“点”的结合或交换(点的质与量均不变)；
　如图是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因)。据图判断不正确的是(　　)
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　　　 甲　　　　　 乙　　　　　丙
A．该动物的性别是雄性
B．乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组
C．1与2或1与4的片段交换，前者属基因重组，后者属染色体结构变异
D．丙细胞不能发生基因重组
【思路分析】　　解答此题的思维导图如下：
( http: / / www.21cnjy.com )【解析】　　根据题干，图中细胞是同一生物个体的细胞。由甲图可知该动物的性别为雄性，乙图为有丝分裂图像，乙图所示的细胞中两条子染色体分别含有A和a基因，
其原因是发生了基因突变。丙细胞正在进行减数第二次分裂，基因重组发生在减数第一次分裂四分体时期或后期。
【答案】　B
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判断基因突变、基因重组的方法
(1)如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变的结果。
(2)如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，可能是基因突变或交叉互换。
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考向　基因重组与减数分裂的综合
3．(2012·江苏高考)某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，
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缺失染色体上具有红色显性基因B，正 ( http: / / www.21cnjy.com )常染色体上具有白色隐性基因b(见右图)。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B
B．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
【解析】　　由于“缺失染色体的花粉 ( http: / / www.21cnjy.com )不育”，所以以该植株为父本，测交后代理论上应该全部表现为白色。若出现部分红色性状，可能是图示染色单体1或2上的基因b突变为B，但这种可能性很小，故A项不是最合理的；减数第二次分裂时，即使姐妹染色单体3与4分离，由于其缺失突变，产生的花粉也不育，因而B项不合理；减数第二次分裂时姐妹染色单体分开成为染色体，分别移向细胞两极，不发生自由组合，因而C项也不合理；最可能的原因是减数第一次分裂的四分体时期，由于四分体中的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，基因B转移到染色单体1或2上，D项最合理。
【答案】　D
(对应学生用书第138页)
生物变异原因及类型的实验探究
1．变异原因的探究
表现型＝基因型＋环境条件，所以某生物的变异原 ( http: / / www.21cnjy.com )因应从外因和内因两个方面加以分析。如果是因为遗传物质(或基因)的改变引起的，此变异可在其自交后代或与其他杂交的后代中再次出现(即可遗传)。如果仅仅是环境条件的改变引起，则不能遗传给自交后代或杂交后代，所以，可以用自交或杂交的方法确定变异的原因，或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是由环境引起的。
2．染色体变异与基因突变的差别
基因突变是分子水平的变异， ( http: / / www.21cnjy.com )在光学显微镜下是观察不到的，而染色体变异是细胞水平的变异，在光学显微镜下一般可以观察到。因此制作正常亲本与待测变异亲本的有丝分裂临时装片，找到中期图进行结构与数目的比较可以区分染色体变异与基因突变。
3．显性突变和隐性突变的判定
(1)基因突变的类型及性状表现特点
①显性突变：如a→A，该突变一旦发生即可表现出相应性状。
②隐性突变：如A→a，突变性状一旦在生物个体中表现出来，该性状即可稳定遗传。
(2)判定方法：
①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。
②让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。
4．根据题意确定图中变异的类型
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B177.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)若为有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变造成的。
(2)若为减数分裂，则原因是基因突变(间期)或基因重组(减数第一次分裂)。
(3)若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——基因突变。
(4)若题目中有××分裂××时期提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。
　遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失，若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。现有一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇XaXa杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由缺失造成的，还是由基因突变引起的。
方法一：_______________________________________。
方法二：________________________________________。
【解析】　　(1)镜检法 ( http: / / www.21cnjy.com )：对于染色体变异，可通过显微镜检测的方法，观察该果蝇分裂的细胞中染色体结构是否发生改变，确定该变异是来自基因突变还是染色体缺失。
(2)杂交法：利用题干中的信息“缺失纯 ( http: / / www.21cnjy.com )合子导致个体死亡”这一现象，将该果蝇与红眼雄果蝇杂交，观察并统计子代雌雄个体数目的比例来确定该变异的来源。若为基因突变，则XaXa×XAY―→XAXa、XaY，子代雌雄比例为1∶1，若该变异为染色体缺失造成，则XaX×XAY→XAXa、XAX、XaY、XY(致死)，子代雌雄比例为2∶1。
【答案】　方法一：取该果蝇有分裂能力的 ( http: / / www.21cnjy.com )细胞制成装片，显微镜下观察染色体结构，若染色体正常，可能是基因突变引起的；反之可能是染色体缺失造成的　方法二：选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为1∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为2∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由染色体缺失造成的
【即时巩固】
(2012·新课标全国卷)一对毛色 ( http: / / www.21cnjy.com )正常鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常。分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果(控制毛色基因的显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因)；二是隐性基因携带者之间交配的结果(只涉及亲本常染色体上一对等位基因)。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。
(1)如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常 ( http: / / www.21cnjy.com )鼠的比例均为_____，则可推测毛色异常是_____性基因突变为________性基因的直接结果，因为________________ _____。
(2)如果不同窝子代出现两种情况，一 ( http: / / www.21cnjy.com )种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为________，另一种是同一窝子代全部表现为________鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。
【解析】　　(1)若为基因突变，又只涉 ( http: / / www.21cnjy.com )及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因，要想表现毛色异常，则该突变只能为显性突变，即由隐性基因突变为显性基因。设相关基因为A、a，突变体基因型为Aa，正常雌鼠基因型为aa，所以后代毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为1∶1。
(2)采用逆推法，先假设为亲本 ( http: / / www.21cnjy.com )中隐性基因的携带者之间交配导致的异常性状，则此毛色异常的雄鼠(基因型为aa)与同一窝的多只正常雌鼠(基因型为AA或Aa)交配后，不同窝的子代表现型不同，若雌鼠基因型为AA，后代全部为毛色正常鼠，若雌鼠基因型为Aa，后代毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例是1∶1。
【答案】　(1)1∶1　隐　显　只有两 ( http: / / www.21cnjy.com )个隐性纯合亲本中一个亲本的一个隐性基因突变为显性基因时，才能得到每窝毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为1∶1的结果
(2)1∶1　毛色正常
第2讲　染色体变异和人类遗传病
1.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)(中频)2.低温诱导植物染色体数目的变化(实验)3.人类遗传病(Ⅰ)(高频)4.调查常见的人类遗传病(实验)
(对应学生用书第140页)
　染色体结构的变异
观察下列图示，填出变异类型并回答相关问题
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1．染色体结构变异的类型(填序号及名称)
②缺失__③重复__④倒位__⑤易位。
2．属于基因突变的是①，属于基因重组的是⑥。(填序号)
3．可在显微镜下观察到的是②③④⑤⑥。(填序号)
4．基因的数目和排列顺序均未发生变化的是①。(填序号)
　染色体数目变异
1．单倍体、二倍体及多倍体的判断
观察下面图示，回答相关问题：
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　 雄果蝇的染色体组成　工蜂染色体组成　无籽西瓜染色体组成
　　　　①　　　　　　 ②　　　　　　③
(1)染色体组：
a．概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态 ( http: / / www.21cnjy.com )和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体叫做一个染色体组。
b．组成：如图①，其染色体组可表示为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。
(2)染色体的倍性
a．单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。如图②(填序号)；
b．二倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有两个染色体组的个体。如图①(填序号)；
c．多倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，如图③(填序号)。
2．特点
(1)单倍体：植株长得弱小，高度不育。
(2)多倍体：茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
3．人工诱导方法
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)图中①和③操作是用秋水仙素处理幼苗，其作用原理是秋水仙素抑制纺锤体形成。
(2)图中②过程是花药离体培养。
(3)单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。
【判断】　
(1)一个染色体组中染色体数就是体细胞染色体数目的一半。(×)
【提示】　只对二倍体生物符合。
(2)体细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。(×)
【提示】　也可能是单倍体。
(3)单倍体细胞中只含有一个染色体组。(×)
【提示】　直接由配子发育而来的，不管体细胞中含有几个染色体组都是单倍体。
(4)人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(×)
【提示】　还可用适当的低温诱导。
　人类遗传病的类型、特点及实例(对点连线)
类型　　　 　　 特点　　　　 　　实例
( http: / / www.21cnjy.com )【提示】　a－②－Ⅱ　b－③－Ⅲ　c－①－Ⅰ
【判断】　
(1)不携带遗传病基因的个体不会患遗传病。(×)
【提示】　染色体结构和数目异常也会患遗传病。
(2)禁止近亲结婚能降低各种遗传病的发病率。(×)
【提示】　能降低隐性遗传病的发病率。
(3)调查人类常见的遗传病时，不宜选多基因遗传病。 (√)
(4)家族性疾病不一定是遗传病，大多数遗传病为先天性疾病，后天性疾病也可能是遗传病。(√)
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(对应学生用书第142页)
染色体结构变异
1.染色体结构变异
(1)染色体结构变异与基因突变的区别
①从是否产生新基因上来区别：
a．染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异；
b．基因突变是基因结构的改变。包括DNA碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致新基因的产生，染色体结构变异未形成新的基因。
②通过光学显微镜区别：
a．染色体变异可借助光学显微镜观察；
b．基因突变、基因重组用光学显微镜观察不到。
2．易位与交叉互换的区别
染色体易位 交叉互换
图解
区别 位置 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
原理 属于染色体结构变异 属于基因重组
观察 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到
3.辨析染色体变异的方式
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图a为三体(个别染色体增加) ( http: / / www.21cnjy.com )；图c为三倍体(染色体组成倍增加)；图b和图f皆为染色体结构变异中的重复；图d和图e皆为染色体结构变异中的缺失。
　(2013·福建高考)某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是(　　)
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图甲　　　　　　　图乙
A．图甲所示的变异属于基因重组
B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞
C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种
D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代
【思路分析】　　解答此题的思维导图如下：
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】　　根据三种可遗传变异的差异，分析题干所述变异的类型，结合减数分裂的特点进行解答。
由题意可知，一条14号染色体和一条21 ( http: / / www.21cnjy.com )号染色体相互连接形成一条异常染色体，并丢失一个小片段，此变异属于染色体变异，A项错误；分裂中期染色体螺旋化程度最高，该时期是观察异常染色体的最佳时期，B项错误；
若不考虑其他染色体，根据染色体分离的不 ( http: / / www.21cnjy.com )同情况，该男子产生的精子类型有6种，即仅具有异常染色体、同时具有14号和21号染色体、同时具有异常染色体和14号染色体、仅具有21号染色体、同时具有异常染色体和21号染色体、仅具有14号染色体，C项错误；因该男子可产生同时具有14号和21号染色体的正常精子，故与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代，D项正确。
【答案】　D
与变异类型有关的辨析
(1)基因突变和基因重组的判断：根据变异 ( http: / / www.21cnjy.com )个体数量确定是否发生基因突变，如一群棕猴中出现一只白猴，一片红花植株中偶尔出现一株白花，即可确定是由基因突变造成的；若出现一定比例白猴或白花，则由于等位基因分离，配子经受精作用随机结合产生的，但该过程不叫基因重组。
(2)基因突变和染色体结构变异的判断：染色体 ( http: / / www.21cnjy.com )结构变异使排列在染色体上的“基因的数目或排列顺序”发生改变，从而导致性状的变异。基因突变是“基因结构”的改变，包括DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致“新基因”的产生，染色体结构变异未形成新的基因。
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考向　易位与交叉互换的区分
1．(2013·陕西西安五校一模改造)下图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。有关说法正确的是(　　)
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A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期
B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复
D．图中4种变异能够遗传的是①③
【解析】　　图①表示交叉互换，发生在 ( http: / / www.21cnjy.com )减数分裂的四分体时期，图②表示易位，A错误；图③中的变异属于基因突变中的碱基对的缺失，B错误；图④中，若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失，若4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复，C正确；图中4种变异原因都是遗传物质的改变，都能够遗传，D错误。
【答案】　C
染色体数目变异
1.染色体组和基因组的确定
(1)染色体组：染色体组是指细胞中的一 ( http: / / www.21cnjy.com )组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息。要构成一个染色体组，应具备以下条件：
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；
③一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。
(2)基因组：对于有性染色体的生物(二倍体)，其基因组为常染色体/2＋性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。
2．多倍体育种和单倍体育种
(1)培育三倍体西瓜：
①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。
②过程：
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(2)培育抗病高产植株：
①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再用秋水仙素处理，形成纯合子。
②实例：抗病高产植株(aaBB)的选育过程。
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可育、不可育与可遗传的界定
(1)单倍体并非都不育。二倍体的配子发育 ( http: / / www.21cnjy.com )成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
(2)“可遗传”≠可育。三倍体无子 ( http: / / www.21cnjy.com )西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状——这与仅由环境引起的不遗传的变异有着本质区别。如无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状是不可以保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”。
　(2012·海南高考)无子西瓜是由二倍体(2n＝22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：
(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用 ( http: / / www.21cnjy.com )二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的________上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有________条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有________条染色体的合子。
(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的________分裂。
(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可采用______________的方法。
【思路分析】　　解答此题应抓住以下两个关键点：
①无子西瓜的产生是以四倍体植株(4n＝44)作母本、二倍体植株(2n＝22)作父本杂交而收获的种子发育成的三倍体植株所产生的果实。
②注意三倍体植株高度不育是因为其减数分裂时联会紊乱造成的。
【解析】　　(1)利用多倍体育种技术培 ( http: / / www.21cnjy.com )育无子西瓜时，在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株，由于三倍体植物在减数分裂时联会紊乱，无法形成正常配子，所以在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊或柱头，即可利用花粉产生的生长素刺激子房发育成果实，由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。
四倍体植株由二倍体植株经染色 ( http: / / www.21cnjy.com )体加倍而来，体细胞中含有22×2＝44条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体数目为体细胞的一半(44/2＝22)，二倍体植株产生的雄配子含22/2＝11条染色体，两者结合形成含有33条染色体的受精卵。
(2)三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会的紊乱而无法形成正常的配子。
(3)利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物植株。
【答案】　(1)雌蕊(或柱头)　22　33
(2)减数
(3)植物组织培养(其他合理答案也可)
与染色体数目变异应用的答题规范
(1)单倍体育种包括花药离 ( http: / / www.21cnjy.com )体培养和秋水仙素处理等过程，花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。填写操作步骤时不能遗漏“秋水仙素处理”且最好作答“一定浓度的秋水仙素”。
(2)填充育种图解涉及育种的操作对象时，应 ( http: / / www.21cnjy.com )注意：两种育种方式都出现了染色体加倍情况：单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。
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考向1　从异常减数分裂的角度考查
2．(2013·潍坊二模)某基因型为AaBb ( http: / / www.21cnjy.com )的二倍体番茄(两对基因独立遗传)，自交后代中出现一株三体，基因型为AABbb。下面对该三体的叙述中正确的是(　　)
A．一定是亲本的减数第二次分裂出现异常
B．发生了基因突变
C．属于可遗传的变异
D．产生的花粉只有两种基因型
【解析】　　基因型为AABbb的三体植株可能 ( http: / / www.21cnjy.com )是AB与Abb两种配子结合产生的，也可能是Ab与ABb两种配子结合产生的。若是前一种情况是亲本减数第二次分裂出现异常，若是后者则是亲本减数第一次分裂出现异常。该三体产生的花粉的基因型有AB、Abb、Ab、ABb四种类型。
【答案】　C
考向2　与育种、遗传的综合
3．(2013·四川高考)大 ( http: / / www.21cnjy.com )豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是(　　)
A．用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性
B．单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体
C．植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低
D．放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向
【解析】　　本题要求正确把握有丝 ( http: / / www.21cnjy.com )分裂和减数分裂过程中染色体的变化规律，同时明确植物细胞全能性的概念。大豆体细胞含40条染色体，减数分裂产生的花粉经离体培养，得到的单倍体植株细胞含有20条染色体，但仍含有发育成完整个体的全部遗传信息，所以具有全能性，A项正确；单倍体植株细胞含20条染色体，在有丝分裂后期由于着丝点分裂，姐妹染色单体分开变成染色体，染色体数暂时加倍，变为40条，B项错误；
因为植株X的花粉离体培养得到的单倍体有50 ( http: / / www.21cnjy.com )%抗病，说明植株X为杂合子，杂合子自交，随着自交代数增加，纯合子逐代增多，C项错误；基因突变只能为自然选择提供原始材料，自然选择决定了生物进化的方向，D项错误。
【答案】　A
人类遗传病的类型及特点
分类 常见病例 遗传特点
单基因遗传病　　　 常染色体 显性 并指、多指、软骨发育不全 ①男女患病几率相等②连续遗传　
隐性 苯丙酮尿症、白化病、先天性聋哑 ①男女患病几率相等②隐性纯合发病，隔代遗传　
伴X染色体 显性 抗维生素D佝偻病、遗传性慢性肾炎 ①女性患者多于男性②连续遗传
隐性 进行性肌营养不良、红绿色盲、血友病 ①男性患者多于女性②有交叉遗传现象　
伴Y染色体 外耳道多毛症 具有“男性代代传”的特点
多基因遗传病 冠心病、唇裂、哮喘病、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病 ①常表现出家族聚集现象②易受环境影响③在群体中发病率较高
染色体异常遗传病 21三体综合征、猫叫综合征、性腺发育不良等 往往造成较严重的后果，甚至胚胎期就引起自然流产
巧记遗传病的类型
常隐白聋苯，软骨指常显，色盲血友伴，基因控制单。
原发高血压，冠心和哮喘，少年型糖尿，都为多因传。
先天性疾病、后天性疾病、家族性疾病的辨析
项目 先天性疾病 后天性疾病 家族性疾病
含义 出生前已形成的畸形或疾病 在后天发育过程中形成的疾病 指一个家庭中多个成员都表现出来的同一种病
病 由遗传物质改变引起的人类疾病为遗传病 从共同祖先继承相同致病基因的疾病为遗传病
因 由环境因素引起的人类疾病为非遗传病 由环境因素引起的为非遗传病
联系 ①先天性疾病、家族性疾病不一定是遗传病②后天性疾病不一定不是遗传病
归纳　用集合的方式表示遗传病与两类疾病的关系如下：
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　(2013·临沂市高三一模)下图为某男性的一个精原细胞示意图(白化病基因a、色盲基因b)，该男性与正常女性结婚生了一个白化兼色盲病的儿子。下列叙述错误的是
(　　)
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A．此男性的某些体细胞中可能含有4个染色体组
B．该夫妇所生儿子的色盲基因一定来自于母亲
C．该夫妇再生一个正常男孩的概率是3/16
D．若再生一个女儿，患病的概率是1/16
【思路分析】　　解答此题应从以下几点思考：
①明确染色体组的含义和染色体组成。
②理解两类遗传病(白化病和色盲)的遗传特点。
③准确计算子代各表现型的概率。
【解析】　　此男性的体细胞在有丝分裂后 ( http: / / www.21cnjy.com )期有4个染色体组，故A对；儿子的Y来自父亲，Xb色盲基因一定来自母亲，故B对；据题干推知正常女性的基因型是AaXBXb，所以该夫妇再生一个正常男孩的概率是AaXbY×AaXBXb―→(3/4)×(1/4)＝3/16，故C对；再生一个女儿患病的概率是1/4＋1/2－(1/4)×(1/2)＝5/8，故D错。
【答案】　D
遗传病遗传方式判断的 “三步曲”
(1)先确定伴Y遗传：男病后代男皆病，且仅有男病。
(2)确定系谱图中的遗传病是显性遗传还是隐性遗传：
①若双亲无遗传病，子代有患者，则该病由隐性致病基因控制，即“无中生有为隐性”。
②若双亲有遗传病，子代有正常者，则该病由显性致病基因控制，即“有中生无为显性”。
(3)判断遗传病是常染色体遗传还是伴X染色体遗传：
①隐性遗传情况判定：在隐性遗传系谱 ( http: / / www.21cnjy.com )中，若出现父亲表现正常，而其女儿中有患者(即父正女病)，就一定是常染色体隐性遗传病；若出现母亲是患者，而其儿子表现正常(即母病儿正)，就一定是常染色体隐性遗传病。
②显性遗传情况判定：在显性遗传系 ( http: / / www.21cnjy.com )谱中，若出现父亲是患者，而其女儿中有正常的(即父病女正)，就一定是常染色体显性遗传病；若出现母亲正常，而其儿子中有患者(即母正儿病)，就一定是常染色体显性遗传病。
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考向　遗传方式的判断及概率的计算
4．(2014·北京四中高三模拟)下图 ( http: / / www.21cnjy.com )为某家族甲、乙两种遗传病的系谱图。甲遗传病由一对等位基因(A、a)控制，乙遗传病由另一对等位基因(B、b)控制，这两对等位基因独立遗传。已知Ⅲ4携带甲遗传病的致病基因，但不携带乙遗传病的致病基因。下列叙述正确的是(　　)
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A．甲、乙两病致病基因分别位于X染色体和常染色体上
B．Ⅲ3与Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ1、Ⅲ4均为直系血亲关系
C．该家族甲、乙两种病的致病基因分别来自于Ⅰ1和Ⅰ2
D．若Ⅲ3和Ⅲ4再生一个孩子，则同时患两病的概率是1/24
【解析】　　根据题意分析甲、乙两病 ( http: / / www.21cnjy.com )致病基因分别位于常染色体和X染色体上；Ⅲ3与Ⅱ1、Ⅱ2为直系血亲关系；乙病致病基因位于X染色体上，因Ⅰ2、Ⅱ1、Ⅱ4均不含乙病致病基因，故该家族乙病致病基因来自于Ⅰ1，甲病致病基因不能确定来自于Ⅰ1。
【答案】　D
高考必备实验
低温诱导植物染色体数目的变化
1．原理、步骤和现象
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2．注意问题
(1)试剂及用途：
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[体积分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精溶液混合液(1∶1)]：使组织中的细胞相互分离开。
(2)为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构，必须先将细胞固定。
(3)在进行实验的过程中，与“观察植物细胞的有丝分裂”一样，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死了，最终在显微镜下看到的是死细胞。
(4)选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织，不分裂的细胞染色体不复制，不会出现染色体数目加倍的情况。
【即时巩固】
1．下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述，正确的是(　　)
A．原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极
B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C．染色：改良苯酚品红染液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
【解析】　　
选项 分析
A 低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而产生染色体数目加倍的细胞，该项错误
B 卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖解离，不能把两种试剂的作用混淆，该项错误
C 改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可使染色体着色，该项正确
D 洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，因此在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞，该项错误
【答案】　C
高考必备实验
调查人类常见的遗传病
1．实验原理
(1)人类遗传病是由遗传物质改变而引起的疾病。
(2)遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式分别了解发病率及遗传病遗传方式情况。
2．实验流程
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3．调查时应该注意的问题
(1)某种遗传病的发病率＝×100%
(2)遗传病类型的选择：调查时，最好 ( http: / / www.21cnjy.com )选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。多基因遗传病容易受环境因素影响，不宜作为调查对象。
(3)基数足够大：调查人类遗传病发病率时，调查的群体要足够大，可以让小组数据的结果在班级或年级中进行汇总。
发病率调查与遗传方式调查的辨析
　　内容项目　　 调查对象及范围 注意事项 结果计算及分析
遗传病发病率 广大人群随机抽样 考虑年龄、性别等因素，群体足够大 患病人数占所调查的总人数的百分比
遗传方式 患者家系 正常情况与患病情况 分析基因的显隐性及所在的染色体类型
【即时巩固】
2．(2010·江苏高考)某城市兔唇畸形新生儿出生率明显高于其他城市，研究这种现象是否由遗传因素引起的方法不包括(　　)
A．对正常个体与畸形个体进行基因组比较研究
B．对该城市出生的双胞胎进行相关的调查统计分析
C．对该城市出生的兔唇畸形患者的血型进行调查统计分析
D．对兔唇畸形患者家系进行调查统计分析
【解析】　　
选项 分析
A 该项是对基因组进行研究，紧扣了遗传因素这一要点，故其叙述符合研究要求
B 双胞胎有同卵双生和异卵双生两种，一般同 ( http: / / www.21cnjy.com )卵双生的双胞胎的基因型相同，表现型相同的部分是由相同的遗传物质决定的，表现型不同的部分是由环境条件引起的，故B中通过研究双胞胎是否共同发病来判断该病的发病是否与遗传因素相关是合理的
C 调查患者的血型，血型直接取决于红细胞表面凝集原的种类，调查血型不能推知患者相应的遗传因素
D 调查患者家系，了解其发病情况，再与整个人群中发病情况作比较，可以判断该病是否是遗传物质引起的
【答案】　C
(对应学生用书第146页)
1．“三看法”判断可遗传变异的类型
(1)DNA分子内的变异
一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺失所致。
二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“倒位”。
三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。
(2)DNA分子间的变异
一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况，确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。
二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未改变，但等位基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的“易位”。
三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。
　(原创题)图示2、图示3及图示4为某些生物分裂时期发生变异的模式图，它们依次属于(　　)
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A．染色体变异　基因突变　基因重组
B．基因重组　基因突变或基因重组　基因重组
C．染色体变异　基因突变或基因重组　基因重组
D．基因重组　染色体变异　染色体变异
【解析】　　图2中臂长的 ( http: / / www.21cnjy.com )一条染色体与臂短的一条染色体发生了互换，即染色体上基因的位置发生了改变，属于非同源染色体间的交换即此变异为染色体变异。图3处于减二后期，含T和含t的染色体上的基因应该相同，可能是四分体时期发生了交叉互换或其他时期发生了基因突变(基因种类发生了改变)；图4是减一中期图像，在减一前期发生了基因重组。
【答案】　C
【即时巩固】
1．如图甲是某二倍体生物体细胞染色体模式图，A～F是细胞发生变异后的染色体组成模式图，据图回答：
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(1)图中A～F显示发生染色体变异 ( http: / / www.21cnjy.com )的是________，其中能引起染色体上基因数目或排列顺序发生改变的是_____________________________________________。
(2)B、C显示的变异类型分别称为________________。
(3)A显示的变异类型是________，发生在________过程中。
(4)甲产生E的过程可通过__________________来实现。
【解析】　　图中A～F显 ( http: / / www.21cnjy.com )示的变异形式分别是同源染色体的交叉互换(基因重组)、易位、倒位、染色体数目的增加、基因重组、染色体成倍增加。其中，A、E不属于染色体变异，B、C属于染色体结构的变异，D、F属于染色体数目的变异。能引起染色体上基因数目或排列顺序发生变化的是染色体结构的变异。同源染色体的交叉互换发生在减数第一次分裂过程中，甲产生E的过程可通过甲的自交或甲的花药离体培养后再诱导染色体加倍的过程实现。
【答案】　(1)B、C、D、F　B、C　(2)易位、倒位　(3)基因重组　减数第一次分裂　(4)自交或花药离体培养后再诱导染色体加倍
2．“二看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
生物体的倍体类型是根据体细胞中染色 ( http: / / www.21cnjy.com )体组数划分的，同时还要考虑生物个体的来源，区别的方法可简称为“二看法”：一看是由受精卵还是由配子发育成的，若是由配子发育成的个体，是单倍体；若是由受精卵发育成的个体，二看含有几个染色体组，就是几倍体。
　(2014·潍坊市一中高三月考)下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，错误的是(　　)
A．一个染色体组不含同源染色体
B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体
C．单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组
D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
【解析】　　一个染色体组中所含染 ( http: / / www.21cnjy.com )色体的大小形态不同，为一组非同源染色体；如果形成单倍体的亲本为四倍体或六倍体等，则由它的配子发育的个体细胞中的染色体组不是一个；人工诱导多倍体还可用适当的低温诱导。
【答案】　D
【即时巩固】
2．(2013·山东省兖州市高三入学诊断检测)下列有关单倍体的叙述中，不正确的是(　　)
①未经受精的卵细胞发育成的植株，一定是单倍体　
②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体　
③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体　
④基因型是aaaBBBCcc的植株一定是单倍体
⑤基因型是Abcd的生物体一般是单倍体
A．③④⑤　　　　　　 B．②③④
C．①③⑤ D．②④⑤
【解析】　　单倍体通常是由配子直接 ( http: / / www.21cnjy.com )发育而来的个体，含有两个染色体组的配子发育成的个体也为单倍体，基因型是Abcd的生物体一般是单倍体，所以B选项符合题意。
【答案】　B
第3讲　从杂交育种到基因工程
1.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)(中频)2.转基因食品的安全(Ⅰ)
(对应学生用书第148页)
　杂交育种与诱变育种
1．杂交育种
(1)含义：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
(2)育种原理：基因重组。
(3)方法：杂交→自交→选种→自交。
2．诱变育种
(1)含义：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。
(2)育种原理：基因突变。
【判断】　
(1)花粉离体培养技术也能培育获得抗锈高产小麦新品种。(×)
【提示】　花药离体培养后再用秋水仙素处理单倍体幼苗可获得抗锈高产小麦新品种。
(2)诱变育种和杂交育种均可形成新基因。(×)
【提示】　杂交育种的原理是基因重组，只能产生新的基因型，而不能形成新基因。
(3)杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个个体上。(√)
(4)太空育种能按人的意愿定向产生所需优良性状。(×)
【提示】　太空育种的原理是基因突变，而基因突变是不定向的，此育种方式不能定向获得新品种。
3．生物育种原理、方法、实例(连线)
原理　　 　　　方法　　　 　　　实例
①基因重组 a．杂交育种 Ⅰ.高产青霉菌
②基因突变 b．单倍体育种 Ⅱ.京花1号小麦
c．诱变育种 Ⅲ.抗虫棉
③染色体变异 d．多倍体育种 Ⅳ.三倍体无子西瓜
e．基因工程育种 Ⅴ.杂交水稻
【提示】　①－a－Ⅴ　①－e－Ⅲ　②－c－Ⅰ
③－b－Ⅱ　③－d－Ⅳ
　基因工程及应用
1．概念
基因工程别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体体外
操作对象 DNA分子
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切、拼接、导入、表达
结果 定向改造生物的遗传性状，获得人类需要的优良性状
2.原理
不同生物之间的基因重组。
3．工具
(1)剪刀与针线(如图)
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B210.TIF" \* MERGEFORMAT
①基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶，如图a。
②基因的“针线”：DNN连接酶，如图b。
(2)基因的“运输工具”：运载体，常用质粒、噬菌体，动植物病毒等。
4．基本步骤
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B211.TIF" \* MERGEFORMAT
5．应用
(1)育种，如抗虫棉。
(2)药物研制，如胰岛素等。
(3)环境保护，如转基因细菌分解石油。
6．转基因生物和转基因食品的安全性——“两种态度”
(1)转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制；
(2)转基因生物和转基因食品安全，应该大范围推广。
【判断】　
(1)基因工程的操作工具酶有限制酶、DNA连接酶及运载体。(×)
【提示】　运载体不是工具酶，是基因工程的“运输工具”。
(2)所有的基因工程步骤中均涉及碱基互补配对。(×)
【提示】　将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对。
(3)DNA连接酶和限制酶的作用部位均是磷酸二酯键。(√)
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\4-106.tif" \* MERGEFORMAT
(对应学生用书第150页)
五种常见育种方式的比较
原理 常用方式 优点 缺点 举例
杂交育种 基因重组 杂交↓自交↓选种↓自交 ①使不同个体优良性状集中在一个个体上②操作简便 ①育种时间长②局限于亲缘关系较近的个体 矮秆抗病小麦
诱变育种 基因突变 辐射、激光、空间诱变等 提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状 有很大盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料 青霉素高产菌株
单倍体育种 染色体变异 花药离体培养，用秋水仙素处理 ①明显缩短育种年限②子代均为纯合子 技术复杂，需与杂交育种配合 单倍体育种获得矮秆抗病小麦
多倍体育种 染色体变异 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 器官大，提高营养物质含量 只适用于植物，发育延迟，结实率低 三倍体无子西瓜
基因工程育种 基因重组 将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中 打破物种界限，定向改造生物的遗传性状 技术复杂，生态安全问题较多 转基因抗虫棉的培育
不同育种方法需注意的问题
(1)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。
(2)杂交育种不一定需要连 ( http: / / www.21cnjy.com )续自交。若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状个体即可。
(3)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序，要想得到可育的品种，一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。
　(多选)(2013·江苏高考)现有小麦种质资源包括：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是(　　)
A．利用①、③品种间杂交筛选获得a
B．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C．a、b和c的培育均可采用诱变育种方法
D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c
【思路分析】　　解答此题的思维导图如下：
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】　　欲获得高产、抗病类 ( http: / / www.21cnjy.com )型，应利用①和②品种进行杂交筛选，因为品种①中有高产基因，品种②中有抗病基因，A项错误；染色体加倍后获得的多倍体植株结实率降低，欲获得高产、早熟品种，可对品种③进行诱变育种，B项错误；诱变育种可以产生新基因，因此a、b、c都可以通过诱变育种获得，C项正确；基因工程可定向改造生物的遗传特性，可通过基因工程将抗旱基因导入品种③中获得c，D项正确。
【答案】　CD
解答生物育种方案设计题目的一般步骤
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B212.TIF" \* MERGEFORMAT
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\高考命题方向.TIF" \* MERGEFORMAT
考向1　生物育种与遗传定律的综合考查
1．(2013·浙江高考改编)在玉米中，控制 ( http: / / www.21cnjy.com )某种除草剂抗性(简称抗性，T)与除草剂敏感(简称非抗，t)、非糯性(G)与糯性(g)的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料，经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体(乙)；甲的花粉经EMS诱变处理并培养等，获得可育的非抗糯性个体(丙)。
请回答：
(1)获得丙的过程中，运用了____ ( http: / / www.21cnjy.com )__________育种方式，育种原理是____________，由花粉获得可育的丙个体，除了用EMS诱变处理外，还需要的技术手段为_________
__________________________________________________。
(2)若要培育抗性糯性的 ( http: / / www.21cnjy.com )新品种，采用乙与丙杂交，F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体；从F1中选择表现型为_____的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是____。
(3)采用自交法鉴定F2 ( http: / / www.21cnjy.com )中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为______的个体，则被鉴定个体为纯合子；反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。
【解析】　　分析题干可知，两种性状的遗传符合自由组合定律。以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料经EMS诱变处理获得乙、丙的过程可用下图表示：
ttGG(甲)tGtgttgg(丙)TTGG或TtGG(乙)
(1)丙品种的获得用花粉离体培养技术 ( http: / / www.21cnjy.com )，获得个体是可育的，需用秋水仙素处理单倍体植株。此育种方式为单倍体育种。由题干信息“对甲的花粉经EMS诱变处理”知育种方式又涉及诱变育种。二者的原理分别为染色体变异和基因突变。
(2)由乙和丙杂交，F1只出现抗性非糯 ( http: / / www.21cnjy.com )性和非抗非糯性的个体，可推出乙个体的基因型为TtGG，F1个体的基因型为TtGg和ttGg，其中自交后代(F2)有抗性糯性个体出现的是TtGg，且F2中抗性糯性个体的比例是3/16。
(3)上一小题F2中抗性糯性个体的基因型 ( http: / / www.21cnjy.com )为TTgg或Ttgg，其中TTgg自交后代无性状分离，而Ttgg个体自交后代会有非抗糯性个体出现，其遗传图解见答案。
【答案】　(1)单倍体育种、诱变(顺序 ( http: / / www.21cnjy.com )可颠倒)　染色体变异和基因突变(与育种方式相对应)　花药离体培养和(一定浓度的)秋水仙素处理　(2)抗性非糯性　3/16　(3)非抗糯性
( http: / / www.21cnjy.com )
抗性糯性：非抗糯性＝3∶1
考向2　育种与减数分裂的综合
2．(2013·温州市高三、二模改编)下图表 ( http: / / www.21cnjy.com )示小麦的三个品系的部分染色体及基因组成。Ⅰ、Ⅱ表示染色体，D为矮秆基因，T为抗白粉病基因，R为抗矮黄病基因，均为显性，d为高秆基因。乙品系是通过基因工程获得的品系，丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来(图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段)。
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B213.TIF" \* MERGEFORMAT
　　　　甲　　　　　　乙　　　　　　丙
(1)普通小麦为六倍体，染色体数是42条，若每个染色体组包含的染色体数相同，则小麦的一个染色体组含有________条染色体。
(2)乙品系的变异类型是________，丙品系的变异类型是________。
(3)甲和丙杂交得到F1，若减 ( http: / / www.21cnjy.com )数分裂中Ⅰ甲与Ⅰ丙因差异较大不能正常配对，将随机移向细胞的任何一极，F1产生的配子中DdR占________(用分数表示)。
(4)甲和乙杂交，得到的F1中矮秆抗白粉病植株再与丙杂交，后代基因型有________种(只考虑图中的有关基因)。
(5)甲和乙杂交得到F1，请画出F ( http: / / www.21cnjy.com )1能产生dT配子的次级精母细胞后期图(假设不发生交叉互换，只需画出Ⅰ、Ⅱ染色体，要求标出相应基因，请画在下面的虚线框内)。
细胞分裂图
( http: / / www.21cnjy.com )
(6)若把甲和乙杂交得到的F ( http: / / www.21cnjy.com )1基因型看作DdTt，请用遗传图解和必要的文字表示F1经单倍体育种得到矮秆抗白粉病纯合子的过程。(请写在下面的虚线框内)
遗传图解
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】　　(1)每个染色体组包含的染色体数相同，则普通小麦的一个染色体组含有42/6＝7条染色体。
(2)乙品种为基因工程产物，其变异类型为DNA分子重组即基因重组；丙品系染色体部分来自偃麦草的染色体片段，应属于染色体变异。
(3)甲和丙杂交得到F1的基因型为DdRⅡⅡ，共产生4种基因型的配子，即DⅡ、dRⅡ、Ⅱ、DdRⅡ，其中DdR占1/4。
(4)甲和乙杂交，得到的F1中矮秆抗白粉病植 ( http: / / www.21cnjy.com )株基因型为DdTⅡ，产生的配子有4种，而丙产生的配子只有一种类型，二者杂交获得的子代的基因型为4种。
(5)由题意知F1能产生dT配子的次级精母 ( http: / / www.21cnjy.com )细胞的基因型为ddTT，其后期因着丝点断裂，使连在同一条染色体上的两条姐妹染色单体变为了两条子染色体移向细胞两极。
(6)基因型为DdTt的F1进行花药离体培养 ( http: / / www.21cnjy.com )后获得单倍体幼苗，其基因型有四种情况即DT、Dt、dt、dT，欲获得矮秆抗白粉病纯合子即DDTT，需对单倍体幼苗进行一定浓度的秋水仙素处理，使之加倍，从而获得符合题意的品种。
【答案】　(1)7　(2)基因重组　染色体变异(或染色体结构变异)　(3)1/4　(4)4　(5)如图
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B214.TIF" \* MERGEFORMAT
基因工程的操作工具及步骤
1.基因工程操作工具
(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)：
①分布：主要在微生物体内。
②特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
③实例：EcoRⅠ限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
④切割结果：产生两个带有黏性末端的DNA片段。
⑤作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。
(2)DNA连接酶：
①催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。
②催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。
③催化结果：形成重组DNA。
(3)常用的运载体——质粒：
①本质：小型环状DNA分子。
②作用：
a．作为运载工具，将目的基因运送到受体细胞中去；
b．用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
③条件：
a．能在受体细胞内稳定保存并大量复制；
b．有多个限制酶切点；
c．有标记基因。
2．对基因工程步骤的五点说明
(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，只是前者切开，后者连接。
(2)要想从DNA上切下某个基因，应切2个切口，产生4个黏性末端。
(3)获取目的基因、切割运载体需要用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。
(4)将目的基因导入受体细胞，没有涉及碱基互补配对。
(5)动物一般用受精卵作为受体 ( http: / / www.21cnjy.com )细胞；植物一般用体细胞作为受体细胞，再通过植物组织培养方式形成新个体；微生物常用不致病的大肠杆菌作为受体细胞。
容易混淆的DNA连接酶和DNA聚合酶
(1)DNA连接酶：在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。不需模板。
(2)DNA聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。以一条DNA链为模板。
(3)相同点：这两种酶都是蛋白质，都可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。均参与DNA复制、逆转录等过程。
　(2013·大纲全国卷)下列实践活动包含基因工程技术的是(　　)
A．水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种
B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株
D．用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆
【思路分析】　　解答此题的突破点在于：
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】　　本题要求考生综合理解单倍体育种、 ( http: / / www.21cnjy.com )杂交育种、基因工程育种和诱变育种的原理。A项为单倍体育种，原理是染色体变异；B项为杂交育种，原理为基因重组；C项为基因工程育种，需要利用基因工程技术将重组DNA分子导入受体细胞，原理为基因重组；D项为诱变育种，原理为基因突变。
【答案】　C
基因工程育种与传统育种的两个重要区分点
(1)基因工程育种的优势在于突破物种间的界限，实现真正意义的远缘杂交。
(2)基因工程技术是定向改造生物，获得目的产品。
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\高考命题方向.TIF" \* MERGEFORMAT
考向　基因工程育种
3．(2012·浙江高考节 ( http: / / www.21cnjy.com )选)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：
取适量的甲，用合适剂量的γ ( http: / / www.21cnjy.com )射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。
另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。
请回答下面问题。
(1)对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常___________，
功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有_______的特点，该变异类型属于________。
(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了________、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是________。
(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生________种配子。
(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。
【解析】　　(1)DNA分子中发生碱 ( http: / / www.21cnjy.com )基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构改变属于基因突变。由此可以判断，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA属于基因突变，突变后的基因不能正常表达而影响细胞正常的生理功能。基因突变具有低频性、不定向性、多害少利性等特点。
(2)取适量甲种子，用合适剂量的γ射线照射，属于诱变育种的方法；杂交育种的原理为基因重组。
(3)根据甲与丁杂交的结果可判断抗病对不 ( http: / / www.21cnjy.com )抗病为显性、高秆对矮秆为显性。因为乙为抗病矮秆，其基因型为A_bb，丙为不抗病高秆，其基因型为aaB_，再根据乙与丙杂交的结果，可判断乙的基因型为Aabb，丙的基因型为aaBb。乙与丙杂交，F1中抗病高秆的基因型为AaBb，根据基因自由组合定律可知，它能产生AB、Ab、aB、ab四种数目相等的配子。
(4)根据乙、丙的基因型，写出遗传图解如下：
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\219.TIF" \* MERGEFORMAT
【答案】　(1)表达　有害性　基因突变　(2)诱变育种　基因重组　(3)4
(4)
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\220.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\提考能A.TIF" \* MERGEFORMAT
(对应学生用书第153页)
如何选择育种方法
1．育种的目的
育种的根本目的是培育具有优良性状( ( http: / / www.21cnjy.com )抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基因型可能是纯合体，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。
2．不同需求的育种方法
(1)若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，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，则最简便的方法是自交。
(3)若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。
(4)若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，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，则可用诱变育种。
(6)提高营养物质含量可运用多倍体育种。
(7)将两个亲本的不同优良性状集中在一起，可利用杂交育种。
(8)若要定向地改造生物性状，则可用基因工程育种。
(9)在实际育种过程中，并非单一地运用某种育种方式，而是根据需要综合运用多种育种方式。
　(2014·广东省肇庆中学高三月考)下图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答下列问题：
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B215.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)B过程常用的方法是____________，用到秋水仙素的过程有________(用图中字母表示)。
(2)打破物种界限的育种方法是________(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是______________________。
(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，最简单的育种方法是__________；
如果都是由显性基因控制的，为缩短育种时间常采用的方法是________。(用图中的字母表示)
(4)现有三个水稻品种，①的基因型 ( http: / / www.21cnjy.com )为aaBBDD，②的基因型为AAbbDD，③的基因型为AABBdd，三对等位基因分别位于三对同源染色体上。现运用杂交育种方法，利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株：________________
_____________________(用文字简要描述获得过程即可)。
【解析】　　图中A过程代表杂 ( http: / / www.21cnjy.com )交，D过程代表自交，B过程代表花药离体培养，C和F过程代表用秋水仙素处理使染色体加倍，E过程代表基因工程，其中基因工程可以在任何生物之间进行，该技术的原理为基因重组。如果选育的性状都是隐性性状，最简单的方法是杂交育种，即A→D过程，因为表现出隐性性状的个体为纯合子，可稳定遗传；如果选育的性状都是显性性状，杂交育种年限比较长，可明显缩短育种年限的育种方法是单倍体育种，即A→B→C过程。
(4)中三个水稻品种的基因型均为 ( http: / / www.21cnjy.com )“双显＋一隐”的组合方式，要利用杂交育种方法培育基因型为aabbdd的品种，可选择任意两个品种作亲本杂交得到杂交一代，然后杂交一代与剩下的一个品种杂交得到杂交二代，杂交二代自交即可得到基因型为aabbdd的种子，由基因型为aabbdd的种子长成的植株即为符合要求的植株。
【答案】　(1)花药离体培养　C、F
(2)E　基因重组　(3)AD　ABC
(4)①与②杂交得到杂交一代，杂交一 ( http: / / www.21cnjy.com )代与③杂交得到杂交二代，杂交二代自交，得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成基因型为aabbdd的植株
【即时巩固】
下列关于育种方法的叙述，正确的是(　　)
A．用杂交的方法进行育种，往往从F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种
B．用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多优良性状
C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的新品种自交后代中约有1/4为纯合子
D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的新品种和原品种杂交一定能产生可育后代
【解析】　　诱变育种的生物学原理为基 ( http: / / www.21cnjy.com )因突变，基因突变具有多害少利和不定向的特点，故诱变后的植株不一定比诱变前的植株具备更多优良性状，故B错误。用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，产生的新品种全为纯合子，其自交后代也全为纯合子，故C错误。二倍体植株染色体加倍后成为四倍体植株，四倍体植株和原二倍体植株杂交得到的三倍体植株是高度不育的，故D错误。
【答案】　a
第4讲　现代生物进化理论
1.现代生物进化理论的主要内容(Ⅱ)(中频)2.生物进化与生物多样性的形成(Ⅱ)
(对应学生用书第155页)
　现代生物进化理论的由来
1．拉马克的进化学说
用进废退和获得性遗传是生物不断进化的原因，生物是由低等到高等逐渐进化的。
2．达尔文的自然选择学说(连线)
①过度繁殖　　　　　 a．生物进化的动力和选择手段
②生存斗争 b．自然选择的结果
③遗传和变异 c．选择的基础
④适者生存 d．生物进化的内因
【提示】　①－c　②－a　③－d　④－b
　现代生物进化理论的主要内容
1．种群是生物进化的基本单位
(1)种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。
(2)基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
(3)基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
2．突变和基因重组产生生物进化的原材料
(1)基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。
(2)可遗传的变异是生物进化的原材料，它包括突变和基因重组，其中突变包括基因突变和染色体变异。
3．自然选择决定生物进化的方向
(1)原因：不断淘汰不利变异的基因，积累有利变异的基因。
(2)结果：种群的基因频率发生定向改变。
4．隔离导致物种形成
(1)隔离类型：常见的有地理隔离和生殖隔离。
(2)隔离实质：基因不能自由交流。
(3)物种形成的三个基本环节：突变和基因重组、自然选择及隔离。
(4)新物种形成的标志：生殖隔离。
【判断】　
(1)物种是生物进化的基本单位。(×)
【提示】　种群是生物进化的基本单位。
(2)喷洒农药导致害虫产生抗药性。(×)
【提示】　害虫抗药性在喷洒农药之前已经存在，农药只起选择作用。
(3)生物进化不一定形成新的物种。(√)
(4)物种的形成必须经过隔离。(√)
(5)自然选择直接作用的对象是个体的基因型，本质是基因频率的定向改变。(×)
【提示】　自然选择直接作用的是个体的表现型。
(6)生物进化时基因频率总是变化的，总是由突变引起的。(×)
【提示】　自然选择也改变基因频率。
　共同进化与生物多样性的形成
1．共同进化：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。
2．生物多样性：
(1)内容：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。
(2)原因：生物的进化。
【判断】　
(1)共同进化都是通过物种间的生存斗争实现的。(×)
【提示】　也可通过种间互助实现共同进化。
(2)一般说，一个物种的种群越大，它的遗传多样性就越丰富。(√)
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B220.TIF" \* MERGEFORMAT
(对应学生用书第156页)
现代生物进化理论
1.达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的比较
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "\\\\文件在这里\\本地磁盘 (e)\\2015\\新坐标\\3.19\\人教生物\\B221.TIF" \* MERGEFORMAT
2．物种形成过程
(1)物种形成的两种方式
①渐变式
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A．形成过程
如上图所示，物种4中的种群1、2、 ( http: / / www.21cnjy.com )3经过长期的地理隔离，由于突变、基因重组和自然选择，种群基因库出现明显的差异，从而达到生殖隔离，出现新的物种1、2、3。
B．地理隔离和生殖隔离的关系
a．地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是新物种形成的质变阶段。
b．若只有地理隔离而不形成生殖隔离，则不能产生生物新类型；若地理隔离时间不够长，则不能产生生殖隔离。
②暴发式
物种的形成主要是由异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种，可以很快形成生殖隔离。
物种A杂种植物异源多倍体物种B
(2)物种形成的三个环节
①突变和基因重组产生进化的原材料。
②自然选择决定生物进化的方向。
③隔离导致物种形成。
物种形成与生物进化易错点
(1)物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。
(2)生物进化不一定导致物种的形成：
①生物进化的实质是基因频率的改变，这种变化可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种的形成。
②新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。
　(2013·江苏高考)下图为四个物种的进化关系树(图中百分数表示各物种与人类的DNA相似度)。DNA碱基进化速率按1%/百万年计算，下列相关论述合理的是(　　)
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A．四个物种都由共同祖先通过基因突变而形成
B．生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素
C．人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积
D．大猩猩和人类的亲缘关系，与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同
【思路分析】　　解答此题应明确以下两点：
①为物种进化提供原材料的不只是基因突变，还有染色体变异和基因重组。
②自然选择决定生物进化的方向，生殖隔离是形成新物种的标志。
【解析】　　解答本题需充分利用题干提 ( http: / / www.21cnjy.com )供的信息，如“DNA碱基进化速率按1%/百万年计算”。由题图可知，四个物种是由共同祖先经过长期的自然选择而形成的，基因突变、染色体变异和基因重组产生进化的原材料，A项错误；自然选择决定生物进化的方向，B项错误；比较图示可知，人类与黑猩猩DNA的差异为0.99%，DNA碱基进化速率按1%/百万年计算，则人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积，C项正确；比较题图中数据，大猩猩与人类的亲缘关系比大猩猩与非洲猴的亲缘关系要近，D项错误。
【答案】　C
生物进化与物种形成的辨析
内容 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后的生物与原生物的关系 新物种形成，生殖隔离，质变 生物进化，基因频率定向改变，量变
二者联系 ①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种；②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化
考向　与其他生物进化理论的综合考查
1．(2010·海南高考)下列符合现代生物进化理论的叙述是(　　)
A．物种是神创的
B．物种是不变的
C．种群是生物进化的基本单位
D．用进废退是生物进化的原因
【解析】　　神创论认为物种是由神创 ( http: / / www.21cnjy.com )造的，并且物种是不变的，开始有多少现在还是多少；种群是生物进化的基本单位，这是现代生物进化理论的观点；用进废退是拉马克的观点。
【答案】　C
共同进化和生物多样性
1.共同进化的实例
共同进化类型 包含类型 实例
不同物种之间 互利共生 有细长吸管口器的蛾与有细长花矩的兰花
捕食 猎豹和斑马
寄生 噬菌体与细菌
竞争 作物与杂草
生物与无机环境之间 生物影响环境，环境影响生物 地球早期无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→出现需氧生物
2.生物多样性三个层次之间的联系如图所示：
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3．生物进化与生物多样性的关系：生物多样性的形成是生物进化的结果，生物多样性的产生又加速了生物的进化。
判断两种生物是否为同一物 ( http: / / www.21cnjy.com )种的方法：若可以自然交配，并且后代为可育后代，那么就是同一物种；若不能进行自然交配，或者交配繁殖出的后代为不可育后代就为不同物种。
　(2013·北京高考)安第斯山区有数十种蝙蝠以花蜜为食。其中，长舌蝠的舌长为体长的1.5倍。只有这种蝙蝠能从长筒花狭长的花冠筒底部取食花蜜，且为该植物的唯一传粉者。由此无法推断出(　　)
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长舌蝠从长筒花中取食花蜜
A．长舌有助于长舌蝠避开与其他蝙蝠的竞争
B．长筒花可以在没有长舌蝠的地方繁衍后代
C．长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果
D．长舌蝠和长筒花相互适应，共同(协同)进化
【思路分析】　　解答此题的思维导图如下：
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】　　这是一道材料分 ( http: / / www.21cnjy.com )析题，通过阅读题干获取准确而有效的信息是解答本题的关键。A项，长舌蝠因为拥有其他蝙蝠不具有的长舌，因此可以取食长筒花的花蜜，避开了与其他蝙蝠的竞争；B项，题干明确指出长舌蝠是长筒花的唯一传粉者，由此可推断长筒花不可能在没有长舌蝠的地方繁衍；C项，正如长颈鹿的长颈是自然选择的结果，长筒花狭长的花冠筒也是如此；D项，长舌蝠与长筒花相互选择、共同进化。因此，A、C、D项正确，B项错误。
【答案】　B
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考向　共同进化及与生物多样性的关系
2．(2013·安徽示范高中二次联考)下列有关共同进化的说法，正确的是(　　)
A．物种之间的共同进化都是通过物种间的生存斗争实现的
B．共同进化与生物多样性形成无关
C．共同进化不包括生物与无机环境之间的相互影响
D．狼和鹿通过捕食与反捕食的斗争而得以共同进化
【解析】　　物种之间的共同进化都 ( http: / / www.21cnjy.com )是通过物种间的生存斗争，还有与无机环境的斗争等实现的；共同进化导致生物多样性的形成；共同进化包括生物与无机环境之间的相互影响；狼和鹿通过捕食与反捕食的斗争而得以共同进化，这属于种间斗争形式的共同进化。
【答案】　D
(对应学生用书第157页)
基因频率和基因型频率的相关计算
1．已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率
某基因频率＝
A＝×100%
a＝×100%
A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数。
2．已知基因型频率求基因频率
一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2×杂合子的频率
A＝AA＋1/2Aa；a＝aa＋1/2Aa
3．X染色体上基因的基因频率的计算
Xb＝；XB＝
不涉及Y染色体，XB＋Xb＝1。
4．利用哈代—温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
(1)成立前提：①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有基因突变。
(2)计算公式
当等位基因只有两个时(A、a)，设 ( http: / / www.21cnjy.com )p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则基因型AA的频率为p2，Aa的频率为2pq，aa的频率为q2。如果一个种群达到遗传平衡，其基因型频率应符合：p2＋2pq＋q2＝1。
　(2013·海南高考)果蝇长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%。若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是
(　　)
A．v基因频率降低了50%
B．V基因频率增加了50%
C．杂合果蝇比例降低了50%
D．残翅果蝇比例降低了50%
【解析】　　因该果蝇种群长期保持vv ( http: / / www.21cnjy.com )的基因型频率为4%，由此算出v的基因频率为0.2，V的基因频率为0.8，进而计算出引入纯合长翅果蝇前，vv基因型的果蝇有0.04×20 000＝800只，Vv基因型的果蝇有2×0.2×0.8×20 000＝64 00只，VV基因型的果蝇有0.8×0.8×20 000＝12 800只。引入纯合长翅果蝇后，v基因频率为(800×2＋6 400)/(40 000×2)＝0.1，V的基因频率为1－0.1＝0.9，A正确、B错误；因Vv、vv基因型的果蝇的数目不变，而该种群个体总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率降低50%，C、D正确。
【答案】　B
【即时巩固】
基因型为Aa的亲本连续自交，若aa不能适应环境而被淘汰，则第三代A、a的基因频率依次为多少？
【解析】　　利用基因的分离规律解题，但需注意两点，即aa不能适应环

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