高中生物高考专题10 变异、育种和进化-备战2021年高考生物专题提分攻略（原卷版）

第10章 变异、育种和进化

一、基础知识必备

（一）染色体变异

1、染色体结构的变异

　在自然条件或人为因素的影响下,染色体结构的变异主要有以下4种类型,具体分析见表：

2、染色体数目的变异

(1)细胞内个别染色体的增加或减少。

(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。

3.染色体组

(1)概念:一般地说,细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,携带着控制生物生长发育的全部遗传信息,这样的一组染色体,称为一个染色体组。

(2)理解

①从本质上看,组成一个染色体组的所有染色体,互为非同源染色体,在一个染色体组中无同源染色体存在;

②从形式上看,一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同,可通过观察各染色体的形状、大小来判断是否为一个染色体组;

③从功能上看,一个染色体组携带着一种生物生长发育的全部遗传信息;

④从物种类型看,每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的,不同种生物染色体组中染色体的数目、大小、形态不同。

4、单倍体、二倍体与多倍体的比较

5、低温诱导植物染色体数目的变化

6、育种

（1）多倍体育种和单倍体育种

① 三倍体无子西瓜的培育过程

两次传粉:第一次传粉是杂交得到三倍体种子,第二次传粉是为了刺激子房发育。用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。

②多倍体育种和单倍体育种的比较

（2）杂交育种和诱变育种的比较

二、通关秘籍

1、染色体结构变异与基因突变的区别

(1)染色体结构变异是“线”的变化,变异程度大,在光学显微镜下可见。基因突变是“点”的变化,是DNA分子内部碱基对的变化,在光学显微镜下不可见。

(2)染色体结构变异改变了基因的位置或数量,基因突变不会改变基因的位置和数量,只是产生了等位基因。

(3)染色体变异一般都是对生物体不利的,有的甚至会导致生物体死亡。基因突变不一定造成遗传性状的改变,但也会造成一些问题,如镰刀型细胞贫血症就是基因突变造成的。

2、单倍体基因组与染色体组的区别（以二倍体生物为例: ）

(1)在XY(或ZW)型性别决定的生物中,单倍体基因组是常染色体的一半加上一对性染色体。即一个染色体组=1/2常染色体+1条性染色体(X或Y),单倍体基因组=1/2常染色体+X+Y。

(2)对于雌雄同体或无性别之分的生物,其单倍体基因组是本物种染色体的一半。如水稻有24条染色体,它的一个染色体组有12条染色体,其单倍体基因组也有12条染色体。

3、单倍体中不一定只含一个染色体组。单倍体可以分为两大类:一类是一倍体,即二倍体物种产生的单倍体;另一类是多单倍体,即多倍体物种产生的单倍体。

4、并非所有的单倍体都高度不育,若单倍体的体细胞中染色体组数为奇数,则在其进行减数分裂形成配子时,由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱,不能产生正常的配子。

5、实验中各种液体的作用

(1)卡诺氏液:固定细胞形态。

(2)体积分数为95%的酒精溶液:冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。

(3)解离液:(质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精溶液以1∶1混合)使组织中的细胞相互分离开来。

(4)清水:洗去解离液,防止解离过度,便于染色。

(5)改良苯酚品红染液:使染色体(质)着色,便于观察染色体(质)的形态、数目、行为。

6、育种

(1)秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理:抑制纺锤体的形成,细胞内的姐妹染色单体分开变成两条染色体后,不能移向细胞两极,使细胞内染色体数目加倍。

(2)经多倍体育种培育的个体是新物种,这种新物种的产生是在短时间内实现的,没有经过地理隔离就达到了生殖隔离。

(3)多倍体是否可育的判别:一看染色体组的来源,同源四倍体、同源八倍体都是可育的;异源四倍体,如普通小麦(六倍体)和黑麦(二倍体)杂交,得到的异源四倍体是不育的。二看染色体组的数量,若染色体组数呈奇数,则是不育的。

（4）进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体,只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种的方法培育新品种。

（5）杂交育种只能利用已有的基因重新组合,按需选择,并不产生新的基因;诱变育种属于分子水平上的育种,只有此种育种方法能够产生新基因。

三、基础知识必备

（一）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。所谓种群,是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。

2.突变和基因重组产生进化的原材料

(1)可遗传变异是生物进化的原材料  ①来源:基因突变、基因重组和染色体变异。②基因突变和染色体变异统称为突变。③基因突变能为生物进化提供最原始的材料。

(2)可遗传变异不能决定生物进化的方向  ①突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。

②由于突变和基因重组都是随机的、不定向的,因此它们只是提供了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。

3.自然选择决定生物进化的方向

在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝一定的方向不断进化。可表示为:

4、隔离在物种形成中的作用

(1)地理隔离和生殖隔离的比较

（二）共同进化与生物多样性的形成

1、共同进化 概念: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,这就是共同进化。

(1)不同物种之间的影响既包括种间互助,也包括种间斗争。

(2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率,导致生物朝着一定方向进化;生物的进化反过来又会影响无机环境。

(3)共同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。

四、通关秘籍

1、种群的概念可从几个关键字加深认识。

①两个要素:“同种”和“全部”,即不同年龄组成、性别比例、密度的个体总和;

②两个条件:“时间”和“空间”,即种群具有一定的时空限制,离开一定的空间和时间的种群是不存在的;

③两个方面:种群是生物“进化”和“繁殖”的基本单位。

2、突变与基因重组是物种形成的主要因素

每一个基因发生基因突变的频率虽然很低,但由于每个生物体所含的基因数是一个非常巨大的数目,所以,基因突变对个体来说是不稀有的,况且生物进化的单位是种群,生物进化是一个漫长的积累过程。因此,突变可以为生物进化提供丰富的变异材料。同时,突变→等位基因→基因重组→大量的变异。可见,突变和基因重组为生物进化、物种形成提供了丰富的原材料。

3、人工选择和自然选择的比较

(1)区别:二者选择的标准不同,目的不同。人工选择是以“是否对人类有利”为标准,对人类有利的基因或性状被保留下来,不利的就被淘汰。而自然选择的标准为“是否有利于该生物的生存”,有利于该生物生存的性状或基因就被保留下来,不利的就被淘汰。

(2)联系:二者都使被选择的种群的基因频率发生改变。

五、网络构建

一、    选择题

1．某原核生物因一个碱基对突变而导致所编码蛋白质的一个脯氨酸(密码子有CCU、CCC、CCA、CCG)转变为组氨酸(密码子有CAU、CAC)。基因中发生改变的是(　　)

A．G≡C变为T＝A                     B．A＝T变为C≡G

C．鸟嘌呤变为胸腺嘧啶                D．胞嘧啶变为腺嘌呤

2．下列有关生物变异的叙述，正确的是(　　)

A．基因突变能产生新的基因，而基因重组和染色体变异不会

B．猫叫综合征是5号染色体缺失引起的，属于染色体数目变异

C．染色体结构变异都会导致基因的种类和数目发生改变

D．非同源染色体之间交换片段会导致基因重组

3．[2020·内蒙古五原一中测试]下列有关生物遗传和变异的说法正确的是(　　)

A．基因突变和染色体变异均可在高倍显微镜下观察到

B．受精过程中不同基因型的雌雄配子的随机结合属于基因重组

C．染色体片段的缺失或重复必然导致基因种类的改变

D．自然条件下，基因重组可发生在进行有性生殖的生物形成配子的过程中

4．[2020·河南大一联考]基因的随机重组及配子形成过程中的基因突变分别发生在(　　)

①分裂间期DNA复制过程　②有丝分裂形成子细胞的过程　③减数第一次分裂的后期　④减数第二次分裂前期

A．④①　　　　　　　　B．②④          C．④③           D．③①

5．[2020·河北卓越联考]以下几种变异依次来源于(　　)

①三倍体无子西瓜　②摩尔根偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼果蝇　③由于水肥充足，小麦出现穗多粒大

A．基因突变、染色体变异、环境改变     B．染色体变异、基因突变、环境改变

C．基因重组、染色体变异、基因突变     D．基因重组、染色体变异、环境改变

6．[2020·辽宁五校协作体考试]图中的①②③表示培育番茄新品种的三种方法。下列有关说法不正确的是(　　)

A．方法①和③的原理都是基因重组，且方法③的变异是定向的

B．方法②形成单倍体的过程中利用了花药离体培养技术

C．方法③可将抗病基因直接导入叶肉细胞，使其与细胞中的DNA分子整合

D．图中筛选过程会改变抗病基因频率

7．[2020·陕西咸阳测试]下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的分析，错误的是(　　)

A．有利于细胞分散开来的两个关键步骤是解离和压片

B．视野中计数染色体数目的最佳时期是分裂中期

C．该实验只能用改良的苯酚品红染液对染色体进行染色

D．染色体数目变化的原因是低温抑制了纺锤体的形成

8．下列关于单倍体、二倍体、三倍体和八倍体的叙述，正确的是(　　)

A．八倍体小黑麦的单倍体有四个染色体组

B．六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体

C．体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体

D．体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体

9．某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断，下列说法不合理的是(　　)

A．突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失

B．突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的

C．突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到X

D．突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移

10．(2020·湖北名校联盟联考)RNA聚合酶Ⅱ是存在于真核细胞中的一类酶，它可催化mRNA的合成，但不能催化tRNA等的合成。下列有关叙述中错误的是(　　)

A．真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的

B．催化合成mRNA和tRNA的酶存在差异，但是所需原料相同

C．真核生物在基因的表达过程中，转录和翻译同时进行

D．RNA聚合酶Ⅱ可能在原核细胞的基因转录过程中不起作用

11．(2020·山东模考)研究人员用三种基因探针，通过分子杂交技术分别对某动物三种细胞中的mRNA进行检测，结果如下表所示。下列说法错误的是(　　)

A.三种探针的核苷酸序列不同   

B．有杂交带出现表明相应基因发生了转录

C．用上述探针分别检测三种细胞的DNA，实验结果不变

D．可用mRNA逆转录产生的DNA制作相应基因的探针

12．(2020·北京期末)桦尺蠖体色由一对等位基因控制。为研究环境对桦尺蠖体色的影响，选择大量消耗燃煤的工业污染区和非污染区，对不同体色的桦尺蠖进行两次捕获和统计，结果如图所示。下列相关分析正确的是(　　)

A．本研究中采用样方法进行调查来获得相关的数据

B．位于两个不同区域的桦尺蠖的浅体色基因频率相近

C．结果支持桦尺蠖借助与环境相似的体色逃避天敌

D．结果可以说明地理隔离是产生新物种的重要原因

13．(2020·皖南八校联考)下列关于生物变异与进化的叙述，错误的是(　　)

A．变异对生物是否有利因生物所处的具体环境不同而有所差异

B．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状的变异

C．自然选择通过作用于个体而引起种群基因频率发生定向改变

D．突变是不定向的，杂合子自交不会导致基因频率发生改变

14．(2020·潍坊模拟)无融合结子是指不发生雌、雄配子细胞核融合而产生种子的一种无性繁殖过程。下图为我国科研人员对杂交水稻无融合结子品系的研究：含基因 A 的植株形成雌配子时，减数第一次分裂时染色体均移向同一极，导致雌配子染色体数目加倍；含基因 B 的植株产生的雌配子不经过受精作用，直接发育成个体。雄配子的发育不受基因 A、B 的影响。研究人员采用如图所示杂交方案，获得了无融合结子个体。下列相关叙述错误的是(　　)

A．子代Ⅰ自交后代基因型不会发生改变    B．子代Ⅱ自交后代的基因型最多有四种

C．子代Ⅲ自交可得到单倍体植株          D．无融合生殖有可能导致基因多样性降低

15．(2020·山东高三一模)玉米非糯性基因(B)对糯性基因(b)是显性，如图为玉米培育的示意图。染色体缺失片段不影响减数分裂过程，但染色体缺失的花粉不育，而雌配子可育。下列叙述错误的是(　　)

A．甲属于诱变育种得到的染色体结构变异个体

B．甲与正常糯性玉米进行正反交，子代表现型及比例不同

C．F1非糯性玉米中，含有异常染色体的个体占2/3

D．在F2非糯性玉米的叶肉细胞中，异常染色体的数目最多为2条

15．(2020·深圳模拟)某二倍体的基因A可编码一条含63个氨基酸的肽链，在紫外线照射下，该基因内部插入了三个连续的碱基对，突变成基因a。下列相关叙述错误的是(　　)

A．A基因转录而来的mRNA上至少有64个密码子

B．A基因突变成a后，不一定会改变生物的性状

C．基因A突变成基因a时，基因的热稳定性升高

D．突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同

16．(2020·济宁兖州区高三模拟)甲～丁表示细胞中不同的变异类型，甲中英文字母表示染色体片段。下列叙述正确的是(　　)

甲　　    　乙　      　丙　　  　丁

A.甲～丁的变异类型都会引起染色体上基因数量的变化

B.甲～丁的变异类型都可能出现在根尖分生区细胞的分裂过程中

C．若乙为精原细胞，则它一定不能产生正常的配子

D．图中所示的变异类型中甲、乙、丁可用光学显微镜观察检验

17．(2020·北京模考)已知控制玉米某两对相对性状的基因在同一染色体上。但偶然发现这两对基因均杂合的某玉米植株，自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1。出现此现象的原因可能是该染色体上其中一对基因所在的染色体片段(　　)

A．发生180°颠倒　　　　 B．重复出现

C．移至非同源染色体上   D．发生丢失

18．(2020·山东等级考模拟)果蝇的性别决定是XY型，性染色体数目异常会影响果蝇的性别特征甚至使果蝇死亡，如：性染色体组成为XO的个体为雄性，XXX、OY的个体胚胎致死。果蝇红眼和白眼分别由基因R和r控制。某同学发现一只异常果蝇，该果蝇左半侧表现为白眼雄性，右半侧表现为红眼雌性。若产生该果蝇的受精卵染色体组成正常，且第一次分裂形成的两个细胞核中只有一个细胞核发生变异，则该受精卵的基因型及变异细胞核产生的原因可能是(　　)

A．XRXr；含基因R的X染色体丢失               B．XrXr；含基因r的X染色体丢失   

C．XRXr；含基因r的X染色体结构变异           D．XRXR；含基因R的X染色体结构变异

19．(2018·全国卷Ⅰ)某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断，下列说法不合理的是(　　)

A．突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失

B．突变体M和N都是由基因发生突变而得来的

C．突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到X

D．突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移

20．(2019·北京高考)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株。再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述，错误的是(　　)

A．将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞

B．通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定

C．调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株

D．经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体

二、    非选择题

21．(2020·全国卷Ⅰ)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：

(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是________________________。

(2)在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是_______________________，

若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是____________________________________。

22．下图表示人类镰刀型细胞贫血症的原因，请据图分析回答：

(1)图中①②表示基因控制蛋白质合成过程中的两个环节，其中①过程为__________________，②过程表示____________________。

(2)④上的三个碱基分别是____________，这是决定氨基酸的一个密码子。

(3)从③过程看出，镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是发生了____________________，具体来说，是发生了碱基对的____________。

(4)可遗传变异除镰刀型细胞贫血症所示的情况外，还有____________和____________。

23．[2020·北京101中学阶段考]如图为某家族的遗传系谱图，请回答下列问题(所有概率用分数表示)：

(1)从系谱图上可以看出，第Ⅰ代将色盲基因传递给Ⅲ－10个体的途径是____________________(用相关数字和“→”表示)，这种传递特点在遗传学上称为________________。

(2) 如果色觉正常基因为B、红绿色盲基因为b，先天性聋哑基因为a，正常为A，Ⅱ－4个体的基因型为________，Ⅱ－3个体的基因型为________。Ⅲ－7个体完全不携带这两种致病基因的概率是______________________________________________________________。

24．为获得玉米多倍体植株，采用以下技术路线。据图回答：

(1)可用________________对图中发芽的种子进行诱导处理。

(2)筛选鉴定多倍体时，剪取幼苗根尖固定后，经过解离、漂洗、染色、制片，观察________区的细胞。若装片中的细胞均多层重叠，原因是________________。统计细胞周期各时期的细胞数和细胞染色体数。下表分别为幼苗Ⅰ中的甲株和幼苗Ⅱ中的乙株的统计结果。

可以利用表中数值____________和____________，比较甲株细胞周期中的间期与分裂期的时间长短。

(3)依表结果，绘出形成乙株的过程中，诱导处理使染色体数加倍的细胞周期及下一个细胞周期的染色体数变化曲线。