生物的遗传与进化

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1、专题九 生物的遗传与进化组编：杨佑明本专题主要包括基因突变、基因重组、染色体变异和生物进化等有关知识。一、知识网络基因重组基因突变染色体变异概念来源意义概念来源意义结构变异数目变异染色体组单倍体多倍体可遗传的变异不可遗传变异生物的进化现代进化理论自然选择学说基本 方向 实质 物种单位 形成生物的变异二、要点整合及例题解析：（一）可遗传变异的三种来源基因突变是染色体上某一个位点上基因的改变，使一个基因变成它的等位基因，它是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料。基因突变具有普遍性、随机性、低频性、有害性和不定向性等特点。基因重组有两种类型，一是非同源染色体上的非等位基因自由组合，二是同

2、源染色体上的非姐妹染色单体之间的局部交换。通过基因重组产生的变异是非常丰富的，这也是形成生物多样性的重要原因之一。染色体变异主要了解染色体组成倍增加或减少的情况，注意染色体组与几倍体的关系，含多个染色体组的单倍体与多倍体的区别，以及在培育作物新品种上的应用。例1变异是生命物质的基本特征之一，下列不属于细菌产生的可遗传变异有（ ）基因突变基因重组染色体变异环境条件的变化A、 B、 C、 D、命题意图：考查对可遗传变异、基因突变、染色体变异等发生条件及原理的理解。解析：基因突变是指由于DNA分子中发生了碱基对的增添、缺失或改变导致基因结构改变而引起的变异，基因突变的根本原因是在DNA复制时，由于外

3、环境或生物内部因素的剧烈变化而导致DNA复制差错；基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状基因的重新组合，发生基因重组的原因是减数分裂过程中非同源染体之间的自由组合和四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间部分互换的结果；染色体变异包括染色体数目变化和染色体结构变化引起的变异。不同生物发生的可遗传变异的来源可能不同，所有生物都可能发生基因突变，进行有性生殖的生物还能发生基因重组，真核生物可以发生染色体变异。答案：B例2引起生物产生可遗传变异的原因有：基因重组、基因突变和染色体变异。下列几种生物性状产生的原因中，其来源相同的一组是（ ）野生红眼果蝇后代偶然出现了少量白眼类型黄色圆粒

4、速豌豆种植后出现绿色皱粒品种利用番茄和马铃薯体细胞杂交获得“番茄马铃薯”一对正常夫妇生出色盲儿子利用紫外线照射红色细菌的培养液，几天后出现了一个白色菌落人类的镰刀型细胞贫血症 A、 B、 C、 D、命题意图：考查判断三种变异的实例区别。解析：属于基因突变，属于基因重组，属于染色体变异。答案：C。（二）可遗传的变异与育种育种工作是本部分知识在生产实践上的重要用途之一，育种的目的是改变原来的性状，培育出产量高、抗性强、品质好、营养价值高的优良品种，并希望能稳定遗传，目前，作物育种技术不单纯利用基因重组基因突变和染色体变异，还涉及到基因工程、核移植、植物组织培育等技术手段。可以说，随着生物技术的不断

5、发展，越来越显示出它在育种工作中的重要作用。例3我国政府历来重视三农问题，而农业上提高农作物产量的重要措施之一就是培育新的优育品种。下列图表分别表示几种不同的育种方法，请依图、表分析回答下列问题： 图A 图B （1）育种方式中F2矮杆抗病的基因型是 ，F2表现型中需淘汰的类型点总数的比例是 ，选育过程中可采用 方法鉴定出其中的抗病品种，植物的锈病是由于霉菌的感染，霉菌和植物之间的关系是 。（2）育种方式用物理因素等对青霉菌进行处理时，如果引起基因非编码区序列的改变，可导致 不能与其结合，这样将影响基因的表达。（3）育种方式获得单倍体细苗是应用细胞工程中的 技术，该技术的理论基础是 ；从花粉粒到

6、单倍幼苗形成，细胞在结构和功能上经历两次重大变化是 。（4）图A，B中所示的技术名称分别是 、 。（5）据你所知，要利用纯合的高杆抗病和矮杆抗病的小麦品种，在短时间内培养出符合生产要求的新类型应采用的最佳方法是 几种不同方式解析：育种方式是杂交育种，最终应选择矮杆抗病的纯合体。矮杆肉眼即能观察，抗病与否应用病菌感染鉴别；育种方式是诱变育种，可通过改变基因结构选育优良品种；育种方式是单倍体育种，用秋水仙素处理单倍体细苗后可直接获得纯合子，并能缩短育种年限。答案：（1）ddtT，ddTt；13/16；病原体感染；寄生（2）RNA聚合酶（3）植物组织培养；植物细胞的全能性；脱分化，再分化（4）克隆（

7、或细胞核移植）；人工诱变（5）单倍体育种（或育种方式）（三）染色体组与几倍体的关系含一个染色体组的个体一定是单倍体，含二个染色体组的个体不一定是二倍体，有可能是单倍体，所含多个染色体组的单倍体与多倍体的区分是本部分教学的难点，其主要区别应从概念上理解和分析。规律方法1、染色体组数目的判别：（1）形态相同的染色体有几条，就有几个染色体组。（2）同一种基因出现几次，就有几个染色体组，如AAaa、Bbbb。有4个染色体组2、几个数学关系（1） = 1/2 （依据：减数分裂）（2）配子中的染色体数=单倍体中的染色体数（依据：单倍体概念）（3） = 每个染色体组的染色体数3、特别提醒： 例4已知普通小麦

8、是六倍体，含42条染色体。有关普通小麦的下列叙述中，正确的有A、它的单倍体植株的体细胞含三个染色体组B、它的每个染色体组含7条染色体C、在种子发育过程中，它的胚乳细胞中最多可能含18个染色体组D、利用花药离体培养获得的植株表现出高度不育命题意图：考查染色体组与单倍体、多倍体之间的关系。解析：单倍体是指含本物种配子染色体数目的个体，由于普通小麦为六倍体（6N=42），则单倍体小麦体细胞中含有三个染色体组，每个染色体组含有7条染色体；由于胚乳是由受精极核发电一个精子与两个极核结合形成）发育形成，因而胚乳正常细胞内应含有9个染色体组，处于有丝分裂后期细胞中的染色体加倍，因而，胚乳细胞中染色体最多为1

9、8个染色体组。答案：A、B、C、D。（四）人类遗传病与优生遗传病是威胁人类健康的重要因素，其发病率和死亡率有逐年增高的趋势，因此优生成为一项改善人类遗传素质的有效措施。1、人类遗传病的类型2、人类遗传病的分析判断依据导致人类遗传病的遗传物质的不同变化，人类遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病及染色体异常遗传病。染色体异常遗传病、多基因遗传病的种类较少，且多基因遗传病易受环境影响。单基因遗传病种类很多，且遗传病状与单基因对应关系明显，一般遗传图谱中涉及的人类遗传病均为单基因遗传病，遗传方式的判别及有关概率的计算也属此类遗传病。例5一对夫妇生有一男一女两个孩子，体检时发现丈夫并指（一种常染色体显性

10、遗传病），妻子色盲（一种X染色体隐性遗传病）且患有眼视网膜炎（此病由线粒体DNA基因突变所致），则他们的子女的情况是 。命题意图：考查遗传病的遗传情况解析：并指属于常染色体显性遗传病，父亲患病，其儿子、女儿等病几率相等；色盲属于伴X染色体隐性遗传，母亲色盲，其后代中男孩一定色盲；父亲不色盲，则其女儿一定正常；视网膜炎是由线粒体上基因突变引起的，它的遗传具有细胞质遗传特点，即母亲患病，后代全部患病。设并指由A基因控制，正常指由a基因控制，色盲由Xb控制，色觉正常由XB控制；视网膜炎由基因C控制。这对夫妇的基因型可表示为：A XBY（c）aaXbXb（C），他们子女的基因型及表现型可能有：AaXB

11、Xb（C）（并指且患视岗膜炎女儿）、AaXbY（C）（并指、色盲且患视网膜的儿子）、 aXBXb（C）（未知指，但患视网膜炎的女儿、 aXbY（C）（未知指，色盲且患视网膜炎儿子）。答案：男孩一定色盲且患有视网膜炎，可能并指；女孩患有眼视网膜炎，可能并指但不色盲。（五）变异与生物进化遗传能够使物种保持一定的稳定性，变异能够使原有物种产生新的类型甚至新性状。它们是一对矛盾，又是统一的，如果只有遗传没有变异，生物就不能进化发展，也就不能呈现出如今丰富多彩的生物，如果只有变异没有遗传，物种也就不稳定了。现代生物进化理论认为：种群是生物进化的基本单位，突变和基因重组产生生物进货 的原材料，自然选择使种

12、群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。例6果蝇是常用的遗传研究的试验材料，据资料显果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，请分析回答以下问题：（1）该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的 。经观察，该种群中果蝇有多种多样的基因型，分析其产生的原因，是在突变过程中产生 ，能过有性生殖中的 而产生的，使种群中产生了大量的可遗传的 ，其产生的方向是 ，其来源包括 、 和 。它们都能为生物进化提供 ，但不能决定生物进化的 。（2）假定该种群中每个基因的突变频率都是10-5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数是 。（3）随机从该种群中抽出

13、100只果蝇，测知基因型AA（灰身）35只，Aa（灰身）60只，aa（黑身）5只，请问A基因的基因频率为 ，a的基因频率为 。（4）已知果蝇白眼（b）为隐性基因，在该种群中每2500只果蝇中才有一只白眼果蝇，那么白眼（b）基因的基因频率为 。（5）假定残翅（v）的基因突变率为10-5，由于在正常环境条件下，残翅果蝇难以生存，结果长翅果蝇（V）类型个体逐渐增多，V基因频率也随之升高，经过许多代后，长翅类型为该种群中常见类型，与其他突变类型相比，残翅个体数要少得多，这一现象说明 。（6）隔离是形成新物种的 ，常见的隔离类型有 和 ，通常经过长期的 隔离而达到 隔离。不同的果蝇种群之间，一旦发生了

14、隔离，就不会有 交流了。（7）通过对果蝇和其他生物群体遗传学的研究，可得出生物进化的基本单位是 ；生物进化的实质在于 ，新物种形成的三个基本环节是 ， ， ；其中必要条件是 ， 使种群的基因频率定向改变并决定 的方向。命题意图：综合考查达尔文的自然选择学说、现代生物进化理论、可遗传变异的来源，基因频率的计算。解析：（1）种群基因库的基因来源于基因突变产生的等位基因，不同的生物个体通过有性生殖使体内的基因进行自由组合或交叉互换（基因重组）形成新的基因型，使生物性状发生改变，除上述两因素外，还有染色体变异，其中最主要的是基因突变，因为基因突变能够产生新基因。这些可遗传的变异只能为生物的进化提供原始

15、材料，但不能决定生物进化方向。（2）210410710-5=2106（3）法一：根据题意，在100个个体中，AA占35个，Aa占60个，aa占5个，即在200个基因中，A基因占：352+60=130个，A基因频率为130200=65%；a基因占：52+60=70个，a基因频率为70200=35%。法二：利用基因型频率求基因频率：AA基因型频率为35%，Aa基因型频率为60%，aa基因型频率为5%。所以A基因频率为35%+1/260%=65%；a基因频率为5%+ 1/260%=35%（4）根据遗传平衡定律（p+q）2=p2+2pq+q2=1，由题意可知：隐性纯合子基因型频率为1/2500，即q2

16、=1/2500，所以b基因频率为q=2%。（5）题中事实说明对生物个体来讲，不利变异的个体会被环境逐步淘汰，即生物变异是不定向的，而自然选择是定向的。（6）隔离就是将一个种群分隔成许多小的种群，使彼此间不能交配或交配后不能产生可育后代的现象。包括地理隔离和生殖隔离，其作物就是阻断种群间的基因交流，使种群的基因频率在自然选择中向不同方向发展，是物种形成的必要条件和重要环节。自然界中特种的形成一般是经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，生殖隔离一旦形成，就不会有基因交流了，从而形成一个新的物种。（7）现代生物进化理论的基本观点是：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基

17、因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过程中，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。答案：（1）基因库 等位基因 基因重组 变异 不定向的 基因突变 基因重组 染色体变异 原材料 方向（2）2106（3）65% ；35% （4）2%（5）残翅是不利变异，经长期的自然选择而不断被淘汰，自然选择决定生物进化的方向。（6）必要条件；地理隔离； 生殖隔离；地理；生殖；生殖；基因（7）种群 种群基因频率的改变；突变和基因重组；自然选择；隔离；隔离；自

18、然选择；生物进化三、同步训练1、下列关于生物变异的叙述，正确的是A、发生在有丝分裂过程中的基因突变一定不传给后代B、染色体变异分为染色体数目成倍增加（或减少）和个别地增加或减少C、真核生物基因碱基序列的缺失，一定导致性状改变D、基因重组发生在原始生殖细胞形成成熟生殖细胞的过程中2、原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小A、置换单个碱基对B、增加4个碱基对C、缺失3个碱基对D、缺失4个碱基对3、根据现代生物进化理论，判断下列说法正确的是A、研究物种的迁徙规律，关键是研究一对雌雄个体的迁徒行为B、研究物种间的差异，关

19、键是研究它们能否交配产生后代C、生物进化的过程，实质是基因频率变化的过程D、生物进化的方向，决定于生物变异的方向4、在自然界中，新物种的形成往往需要隔离，地理隔离是指A、种群中两个体生活地点距离较远B、种群间的个体在一起时不能进行有性生殖C、分布在不同自然区域的种群由于条件限制而没有机会彼此间进行有性生殖D、两物种间由于亲缘关系很远而不能进行基因交流5、在一个种群中发现两种突变性状，其中一种性状无论繁殖多少代都不变，而另一突变性状繁殖到第3代又有37.5%的性状回复到原有性状。以上突变分别属于A、隐性突变、隐性突变B、显性突变，显性突变C、隐性突变，显性突变D、显性突变，隐性突变6、现代进化理

20、论认为，突变和基因重组产生生物进化的原材料，下列哪种变异现象不属于此类突变的范畴A、黄色圆粒豌豆自交后代出现绿色皱粒豌豆B、有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的类型C、21三体综合征D、利用二倍体西瓜培育得到三倍体西瓜7、据统计，在美国东部棉尾兔有8种，而西部多山地区则有23个种。在棉尾兔的物种形成中，下列哪种因素可能起大到重要作用A、变异 B、遗传 C、地理隔离D、生殖隔离8、可使基因频率发生改变的因素有：基因突变；遗传漂变；生物迁移；基因重组A、 B、 C、 D、9、有性生殖的出现直接推动了生物的进化，其原因是A、有性生殖是高等生物的生殖方式B、有性生殖是经过了两性生殖细胞的结合C、有性生殖

21、是由减数分裂形成的D、通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物的变异性10、埃及斑蚊是传播登革热病毒的媒介之一。有一地区在密集喷酒杀虫剂后，此蚊种群量减少了99%，但是一年后，该种群又恢复到原来的数量，此时再度喷洒相同量的杀虫剂后，仅杀死了40%的斑蚊。下列叙述正确的是A、杀虫剂导致斑蚊基因突变产生抗药性基因B、斑蚊体内累积的杀虫剂增加了自身的抗药性C、原来的斑蚊种群中少数个体有抗药性基因D、第一年的斑蚊种群没有基因突变11、下列哪种技术能有效地打破物种的界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种A、基因工程技术B、诱变育种技术C、杂交育种技术D、组织培养技术12、生物体细胞中染色

22、体以染色体组的形式成倍的增加或减少，会使染色体数目发生变化。由此，可以导致单倍体、二倍体、多倍体的出现。下面关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述中不正确的是A、一个染色体组中不含同源染色体B、由受精卵发育的个体，体细胞含有两个染色体组的叫二倍体C、含一个染色体组的个体是单倍体，单倍体不一定含一个染色体组D、人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗13、利用植物体细胞杂交和多倍体育种可以培育出作物新品种，下列叙述正确的是A、植物体细胞杂交尚未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状B、人工诱导多倍体形成和实现植物体细胞杂交的方法相同C、人工诱导多倍体形成和实现植物体细

23、胞杂交的原理相同D、多倍体植株和植物体细胞杂交形成的杂种植株均需经地理隔离后才能形成作物新品种14、专家估计，地球上现存物种至少有1千万种，每年却有3万种左右灭绝，而形成1个物种要经过漫长的年代。这个事例说明A、生物进化的实质就是种群基因频率的改变B、地理隔离可导致大量物种绝灭C、物种多样性减少，使自然界丧失了许多宝贵基因D、物种绝灭不影响生态系统的抵抗力稳定性15、传统的农作物育种途径往往是通过杂交获得，随着生物工程技术的不断发展，新品种的培育途径逐渐被拓宽，目前至少有七种培育农作物新品种的途径被广泛应用。下图为水稻的几种不同育种方法示意图。据图回答：（1）图中A、D方向所示的途径表示 育种

24、方式，ABC的途径表示 育种方式。这两种育种方式相比较，后者优越性主要表现在 。（2）B常用方法为 。（3）E方法所运用的原理是 。（4）C、F过程中最常有物药剂是 。（5）由G、KJ的过程涉及的生物工程技术有 。16、果蝇是常用的遗传学研究的试验材料，据资料显示，果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，请分析回答以下问题：（1）该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的 ，经观察，该种群中果蝇有多种多样的基因型，分析其产生原因，是在突变过程中产生的 ，通过有性生殖过程中的 而产生的，使种群中产生了大量的可遗传的 ，其产生的方向是 ，它们都能为生物进化提供 。（2）

25、假定该种群每个基因突变率为10-5，那么该种群每一代出现的基因突变数是 。（3）随机从该种群中抽出100只果蝇，测知基因型AA（灰身）35只，Aa(灰身)60只，aa(黑身)5只，请问A基因的基因频率为 ，a基因的基因频率为 。（4）已知果蝇白眼（b）为隐性基因，在该种群中每2500只果蝇中才有1只白眼果蝇，那么白眼b基因的基因频率为 。（5）假定残翅（v）的基因突变率为10-5，由于在正常环境条件下，残翅果蝇难以生存，结果长翅（V）类型个体逐渐增多，V基因频率也随之升高，经过许多代后，长翅类型成为该种群中常见类型。与其他突变类型相比，残翅个体数要少得多，这一现象说明 。（6）隔离是形成新物种

26、的 ，通常经过长期的 隔离常可达到 隔离。不同的果蝇种群之间，若一旦发生了完善的 隔离，就不会有 交流了。（7）通过对果蝇及其他生物的群体遗传学的研究，可得出生物进化的基本单位是 ；生物进化的实质在于 ，新物种形成的3个基本环节是 、 、 。17、基因突变、基因重组和染色体变异是生物产生可遗传变异的三个来源。下图是生产实践中的几种不同育种方法。请分析回答下列问题：（1）图AD所示的育种方式与ABC所示的育种方式相比较，后者的优点主要表现在 。（2）过程B常用的方法为 ，过程F经常采用的药剂为 。（3）由GJ的过程所涉及到的生物工程技术有 和 。（4）请分别列举出根据：基因突变；基因重组；染色体

27、变异三项原理而采用的育种方法： 答案及解析1、D 解析：选项A，如果基因突变发生于原始生殖细胞形成时的有丝分裂过程，则可能遗传给后代；选项B，染色体变异分为染色体结构的变异和染色体数目的变异；选项C，真核生物的基因中碱基序列的缺失，如发生于内含子、则不导致性状的改变。2、D 解析：本题考查了原核生物碱基对增加或缺失对编码蛋白质结构的影响。原核基因的编码区是连续的，若从起始端插入了一个碱基对，接着在插入位点的附近，再置换单个碱基对或增加4个碱基对或缺失3个碱基对都可能使该基因转录的密码子全部改变，导致其编码的蛋白质结构与原来完全不同。而在起始端插入一个碱基对，再在插入位点的附近缺失4个碱基对，其

28、编码的蛋白质结构仅比原来编码的蛋白质起始端少一个氨基酸，而其他氨基酸序列相同，因而影响最小。3、C 解析：现代生物进化理论认为，种群是生物进化的基本单位，因此研究的着眼点是种群，而不是个体。生物进化的过程实质上就是种群基因频率变化的过程。生物进化的方向是由自然选择决定而非生物变异的方向决定。4、C 解析：突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节。隔离包括地理隔离和生殖隔离，隔离是新物种形成的必要条件。5、C6、A 解析：黄色圆粒豌豆自交后代出现绿色皱粒豌豆，为杂合子自交后代的性状分离，属于基因重组，突变包括基因突变和染色体变异。7、C 8、D 9、D10、C 解析：在一地区密

29、集喷洒杀虫剂后，斑蚊种群量减少了99%，只有极少数有抗药性的个体存活。但是一年后，该种群又恢复到原来的数量，此时再喷洒相同量的杀虫剂后，仅杀死了40%的斑蚊。这说明原来的斑蚊种群中有少数个体有抗药性基因。11、A 12、D13、A 解析：人工诱导多倍体的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，其育种原理为染色体变异；植物体细胞杂交是运用细胞融合和植物细胞的组织培养等技术，其育种原理是植物细胞的全能性。多倍体植株和植物体细胞杂交形成新品种都不需要地理隔离。14、C15、（1）杂交 单倍体 明显缩短育种年限 （2）花药离体培养 （3）基因突变 （4）秋水仙素 （5）基因工程、植物细胞融合、植物组织培养16、（1）基因库 等位基因 基因重组 变异 不定向的 原材料 （2）2106 （3）65% 35% （4）2% （5）残翅是不利变异，经长期的自然选择而不断被淘汰，自然选择决定生物进化的方向 （6）必要条件 地理 生殖 生殖 基因 （7）种群 种群基因频率的改变 突变和基因重组 自然选择 隔离17、（1）明显缩短育种年限 （2）花药离体培养 秋水仙素 （3）基因工程（DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因） 植物组织培养 （4）诱变育种杂交育种、转基因育种多倍体育种、单倍体育种10