2023届高考生物二轮复习生物的变异与进化学案

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第8讲　生物的变异与进化1．DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失是否一定是基因突变？原因是什么？(必修2 P81 “文字信息”) ________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：不一定。基因突变是发生在基因中碱基的替换、增添或缺失，若碱基的替换、增添或缺失发生在没有遗传效应的DNA片段，则不属于基因突变。2．健康人的细胞中，原癌基因和抑癌基因表达的蛋白质各有什么作用？(必修2 P82“文字信息”)________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的；抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞死亡。3．用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜幼苗的芽尖的原因是什么？(必修2 P91“拓展应用”)________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。4．X射线照射野生型链孢霉使其不能在基本培养基上生长，但加入某种维生素则立即能生长，说明了什么？(必修2 P98 “非选择题2”)________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：说明了基因突变可能影响了酶的合成，从而影响了此种维生素的合成。1．辐射诱变，即用α射线、β射线、γ射线、Χ射线、紫外线以及微波辐射等物理因素诱发变异。辐射诱变只能导致生物发生基因突变吗？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：不一定。除了引起DNA分子结构中碱基的变化，造成基因突变外，还可能引起染色体断裂和重接而造成染色体结构和数目的变异，即染色体变异。2．秋水仙素应用于单倍体育种和多倍体育种时处理的材料有什么不同？秋水仙素作用后，一定获得纯合子吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。秋水仙素作用后，不一定获得纯合子，如Aa个体使用秋水仙素后的基因型是AAaa，是杂合子。3．现代生物进化理论认为，生物进化的实质是什么？基因频率改变一定表示生物进化了吗？生物进化一定产生新物种吗？新物种产生一定表示生物进化了吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：生物进化的实质是种群基因频率的改变。基因频率改变一定表示生物进化了。生物进化并不一定产生新物种。新物种的形成要经过生物进化。4．什么是“精明的捕食者”策略？其原理是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：捕食者一般会倾向捕食数量多的生物，不会将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存，这就是“精明的捕食者”策略。其原理是捕食者和被捕食者的负反馈调节。考点一　生物的变异　(2022·湖南卷)中国是传统的水稻种植大国，有一半以上人口以稻米为主食。在培育水稻优良品种的过程中，发现某野生型水稻叶片绿色由基因C控制。回答下列问题：(1)突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致，基因C1纯合幼苗期致死。突变型1连续自交3代，F3成年植株中黄色叶植株占________。(2)测序结果表明，突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变，由5′—GAGAG—3′变为5′—GACAG—3′，导致第________位氨基酸突变为________，从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机理____________________________________。(部分密码子及对应氨基酸：GAG谷氨酸；AGA精氨酸；GAC天冬氨酸；ACA苏氨酸；CAG谷氨酰胺)(3)由C突变为C1产生了一个限制酶酶切位点。从突变型1叶片细胞中获取控制叶片颜色的基因片段，用限制酶处理后进行电泳(电泳条带表示特定长度的DNA片段)，其结果为图中________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。(4)突变型2叶片为黄色，由基因C的另一突变基因C2所致。用突变型2与突变型1杂交，子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。能否确定C2是显性突变还是隐性突变？________(填“能”或“否”)，用文字说明理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致，基因C1纯合幼苗期致死，说明突变型1应为杂合子，C1对C为显性，突变型1自交1代，子一代中基因型为CC、CC1，子二代中CC、CC1，F3成年植株中黄色叶植株占。(2)突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变，由5＇—GAG AG—3＇变为5＇—GACAG—3＇，突变位点前对应氨基酸数为＝242，则会导致第243位氨基酸由谷氨酸突变为谷氨酰胺。叶片变黄是叶绿体中色素含量变化的结果，而色素不是蛋白质，从基因控制性状的角度推测，基因突变影响与色素形成有关酶的合成，导致叶片变黄。(3)突变型1应为杂合子，由C突变为C1产生了一个限制酶酶切位点。Ⅰ应为C酶切、电泳结果，Ⅱ应为C1酶切、电泳结果，从突变型1叶片细胞中获取控制叶片颜色的基因片段，用限制酶处理后进行电泳，其结果为图中Ⅲ。(4)用突变型2(C2_)与突变型1(CC1)杂交，子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。若C2是隐性突变，则突变型2为纯合子，则子代CC2表现为绿色，C1C2表现为黄色，子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。若突变型2为显性突变，突变型2(C2C)与突变型1(CC1)杂交，子代表型及比例应为黄∶绿＝3∶1，与题意不符。故C2是隐性突变。答案：(1)(2)243　谷氨酰胺　基因突变影响与色素形成有关酶的合成，导致叶片变黄(3)Ⅲ(4)能　若C2是隐性突变，则突变型2为纯合子，则子代CC2表现为绿色，C1C2表现为黄色，子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。若突变型2为显性突变，突变型2(C2C)与突变型1(CC1)杂交，子代表型及比例应为黄∶绿＝3∶1，与题意不符1．图解基因突变与染色体变异的判断2．表解染色体易位和互换的判断 项目染色体易位互换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之间变异类型染色体(结构)变异基因重组3.表解基因“质”与“量”的变化问题 基因突变改变基因的质(基因结构改变，成为新基因)，不改变基因的量基因重组不改变基因的质，也不改变基因的量，但改变基因间组合搭配方式，即改变基因型(注：转基因技术可改变基因的量)染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序4.染色体组的判断方法 方法1　根据染色体形态判断方法：细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条，则有几个染色体组。例如：①图1中染色体的形态、大小各不相同，所以有1个染色体组。②图2中彼此相同的(比如点状的)染色体有3条，故有3个染色体组。③图3中染色体的形态、大小各不相同，有1个染色体组。④图4中彼此相同的染色体有2条，有2个染色体组方法2　根据基因型判断方法：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大小写)出现几次，则含有几个染色体组。例如：①图甲所示基因型为ABC，有1个染色体组。②图乙所示基因型为AAa，有3个染色体组。③图丙所示基因型为Aa，有2个染色体组。④图丁所示基因型为Aaa，有3个染色体组(注：判定染色体组的数目时只需参考其中任意一对等位基因的数量即可)5.利用假说演绎法探究变异类型题点一：围绕变异的类型和特点，考查分析判断能力1．(2022·汕头模拟预测)2022年1月10日，美国马里兰大学医学院宣布，他们成功将一只转基因猪的心脏植入到了一名57岁的病人体内，这是全球首例此类手术，该病人在接受心脏移植手术三天后恢复良好、没有出现免疫排斥现象。可惜的是，两个月后病人还是去世了，确切死因不明。作为供体的转基因猪，利用了基因敲除技术，使得该猪个体的细胞中没有相关抗原蛋白的产生，下列有关基因敲除技术的描述和可遗传变异对应关系合理的是(　　) 选项操作过程可遗传变异类型A在基因中增加或减少非3的倍数个碱基，破坏原有序列染色体数目变异B让基因中的某些或某个外显子区域缺失染色体结构变异C让染色体中的某个基因缺失基因突变D导入调节基因，其表达产物抑制某些基因的表达基因重组答案：D题点二：以变异育种为载体，考查科学探究能力2．(2022·肥城教学研究中心模拟预测)无融合生殖是不通过受精作用而产生种子的生殖方式。研究表明，参与水稻减数分裂的PAIR1、REC8和OSD1三个基因同时突变后，植株的减数分裂将转变成类似有丝分裂的过程。我国科学家利用基因编辑技术，从杂交稻春优84中同时敲除PAIR1、REC8、OSD1和MTL四个基因，获得了可以发生无融合生殖的水稻材料，这意味着水稻杂交种未来或可留种。下列分析错误的是(　　)A．无融合生殖属于无性繁殖方式，可以将水稻的杂种优势保留下来B．基因突变具有低频性，诱导PAIR1、REC8和OSD1基因同时突变的难度较大C．水稻细胞中，MTL基因可能与减数分裂的正常进行有关D．从杂交稻春优84中敲除基因需要用到限制酶和DNA聚合酶答案：D3．(2022·江苏模拟预测)如图表示小麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：Ⅰ、Ⅱ表示染色体，A为矮杆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗条斑病基因，均为显性。乙品系和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)。下列有关叙述正确的是(　　)A．乙、丙品系的产生为长期自然选择的结果B．在培育乙、丙品系的过程中发生了染色体变异C．甲和丙杂交所得到的F1自交，减数分裂中无法观察到四分体D．三个品系两两杂交，子一代都会出现表现三种优良性状的植株答案：B题点三：通过设计杂交实验探究生物变异类型，考查科学探究能力4．(2022·广州模拟)几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。回答下列相关问题：(1)图示果蝇发生的变异类型是________________________________________________________________________。(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、__________和____________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为________________________________________________________________________。(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________________。(4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体未分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。实验步骤：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。结果预测：Ⅰ.若________________________________，则是环境改变；Ⅱ.若______________________________，则是基因突变；Ⅲ.若________________________________，则是减数分裂时X染色体未分离。解析：(1)正常果蝇体细胞中染色体数为8条，有2个染色体组；图示果蝇均发生个别染色体数目的增加或减少，属于染色体数目变异。(2)基因型为XrXrY的白眼雌果蝇最多能产生Xr、XrY、XrXr、Y四种类型的配子，该果蝇与基因型为XRY的红眼雄果蝇杂交，红眼雄果蝇(XRY)产生的精子有XR、Y两种，雌雄配子随机结合，后代中红眼雌果蝇的基因型分别为XRXr、XRXrY、XRXrXr，根据图示可知，XRXrXr的个体死亡，因此子代中红眼雌果蝇的基因型为XRXr、XRXrY。(3)黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1的基因型为 AaXRXr、AaXrY，F2中灰身红眼果蝇所占比例为(A_)×(XRXr、XRY)＝，黑身白眼果蝇所占比例为(aa)×(XrXr、XrY)＝，故两者的比例为3∶1。从F2灰身红眼雌果蝇(A_XRXr)和灰身白眼雄果蝇(A_XrY)中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身果蝇(aa)的概率为(Aa)×(Aa)×＝，出现白眼的概率为(XrXr、XrY)，因此子代中出现黑身白眼果蝇的概率为×＝。(4)由题干信息可知，三种可能情况下，M果蝇的基因型分别为XRY、XrY、XrO。因此，本实验可以用M果蝇与正常白眼雌果蝇(XrXr)杂交，统计子代果蝇的眼色。第一种情况下，基因型为XRY与XrXr的果蝇杂交，子代雌果蝇全部为红眼，雄果蝇全部为白眼；第二种情况下，基因型为XrY与XrXr的果蝇杂交，子代全部是白眼；第三种情况下，由题图可知，XrO的个体不育，因此其与XrXr的果蝇杂交，没有子代产生。答案：(1)染色体数目变异　(2)XrY　Y　XRXr、XRXrY　(3)3∶1　　(4)M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表型　Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇　Ⅱ.子代表型全部为白眼　Ⅲ.无子代产生 考点二　生物的进化　(2022·广东卷)白车轴草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H/h和D/d两对等位基因决定，H和D同时存在时，个体产HCN，能抵御草食动物的采食。如图示某地不同区域白车轴草种群中有毒个体比例，下列分析错误的是(　　)A．草食动物是白车轴草种群进化的选择压力B．城市化进程会影响白车轴草种群的进化C．与乡村相比，市中心种群中h的基因频率更高D．基因重组会影响种群中H、D的基因频率解析：分析题意可知：H/h和D/d基因决定HCN的产生，基因型为D_H_的个体能产生HCN，有毒，能抵御草食动物的采食。分析题意可知，草食动物能采食白车轴草，故草食动物是白车轴草种群进化的选择压力，A正确；分析题中曲线可知，从市中心到市郊和乡村，白车轴草种群中产HCN个体比例增加，说明城市化进程会影响白车轴草的进化，B正确；与乡村相比，市中心种群中产HCN个体比例小，即基因型为D_H_的个体所占比例小，d、h基因频率高，C正确；基因重组是控制不同性状的基因的重新组合，基因重组不会影响种群基因频率，D错误。答案：D1．图解生物进化的脉络过程2．物种形成和生物进化的比较 项目物种形成生物进化标志生殖隔离出现种群基因频率的改变变化后的生物与原生物的关系新物种形成，质变生物进化，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3.归纳现代生物进化理论中的“两、三、三” 两种隔离地理隔离：因地理障碍种群间不能发生基因交流的现象，如两个池塘中的鲤鱼生殖隔离：不同物种之间即使交配成功也不能产生可育后代的现象物种形成三个环节①突变和基因重组是生物进化的原材料②自然选择决定生物进化的方向③隔离是新物种形成的必要条件物种形成三种方式①渐变式：经长期地理隔离逐渐形成生殖隔离，直到形成新物种②骤变式：不经历地理隔离直接形成新物种③人工新物种：通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)等方式也可以创造新物种 4．把握基因频率的两类计算方法(1)常规基因频率的两大计算方法。①。②此种基因纯合子基因型频率＋杂合子基因型频率。(2)特殊基因频率的计算方法(当基因位于X染色体的非同源区段)。X染色体上显性基因频率＝。(3)遗传平衡定律适用的前提条件：①种群非常大。②所有雌雄个体间随机交配。③没有迁入和迁出。④没有自然选择。⑤没有基因突变。题点一：围绕生物进化和生物多样性的形成，考查理解能力1．(2022·深圳模拟预测)穿梭育种是近年来水稻、小麦等禾本科植物育种采用的新模式。农业科学家将一个地区的品种与国内外其他地区的品种进行杂交，然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定，最终选育出多种具有抗病高产等优良特征的新品种。下列说法错误的是(　　)A．穿梭育种利用的遗传学原理是基因重组B．穿梭育种突破了不同品种间的地理隔离C．穿梭育种充分利用了生物的物种多样性D．穿梭育种定向改变了小麦的基因频率答案：C题点二：以基因频率和基因型频率变化为载体，考查推理能力2．(2022·广东模拟预测)在草原上生活的某种群个体基因型都为aa，后引入基因型为AA和Aa的个体，引入后该种群基因型频率的变化情况如表所示，种群内个体可随机交配产生后代。下列叙述错误的是(　　) 基因型AAAaaa引入初期35%18%47%引入十年后55%40%5%A．十年后该种群中A基因频率为75%B．引入新个体十年后该种群发生了进化C．该种群进化的实质是基因型发生了定向改变D．自然环境决定了该种群的进化方向答案：C