专题六生物的变异与进化教案

专题六生物的变异与进化

考纲要求

应试策略

生物的变异主要包括基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变发生在DNA 复制过程中，可以联系有丝分裂和减数分裂进行理解与掌握；基因重组和染色体变异则发生在减数分裂和受精作用过程中；生物工程中的基因工程和细胞工程等也可以使生物出现变异。

关于生物进化的内容，由于考查的相对较少，一般不做重点内容准备，可以通过掌握相关概念扩展到生物进化的内容和实质。这一部分知识与前面相联系的内容是基因频率和基因型频率，熟练掌握这两个知识点，将有助于解决一些遗传方面的计算题。

生物变异的类型

基因突变可能有利，可能有害，但也可能既无利也无害，即是中性的。

基因突变具有普遍性、随机性和不定向性等特点。

基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一。

生物的变异可能导致遗传物质的增加、减少或重新排列。变异可能发生在形成生殖细胞中，也可能发生在体细胞中，并不是所有的变异都能遗传给下一代。在有性生殖的生物中，只有那些发生在生殖细胞形成中的变异才能够遗传下去。

基因突变是指DNA 分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起基因结构发生的改变。如果蛋白质的一个氨基酸发生了改变，蛋白质的结构、性质和功能就可能发生变化。不是所有的基因突变都会使蛋白质发生改变，因为mRNA 上3个碱基组成一个密码子，编

码一个氨基酸，由于简并，不同的密码子可以编码相同的氨基酸。

镰刀型细胞贫血症是由于控制血红蛋白基因中的一个碱基发生了改变，导致血红蛋白中的一个氨基酸发生改变而引起的遗传病。镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白分子结构与正常人的血红蛋白分子结构不同，正是由于这种不同，患者的红细胞不是呈圆饼状而呈镰刀状，这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重的会导致人死亡。

生物变异的比较

几种育种方法的比较

从杂交育种到基因工程，育种技术是随着人类对遗传和变异规律认识的逐步深入而不断发展的，但不同方法有各自的优点和局限性。

杂交育种是通过杂交将亲本的基因进行重新组合，将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，从而选育新品种的育种方法。

原理：运用分离定律、自由组合定律进行人工育种。

缺点：育种年限较长。

基因工程育种

原理：利用DNA重组技术，引入目的基因，培育新品种。

实例：抗虫棉。

作物空间技术育种

将农作物种子带到太空，种子受太空辐射及微重力等多种空间因素的综合作用，种子内遗传物质发生改变，产生新变异。

原理：基因突变。

实例：太空椒。

多倍体是指生物体的体细胞中含有三个或三个以上染色体组的生物个体。多倍体在动物中极少见，但在植物中很常见。自然界中的多倍体动物多指雌雄同体的动物（这些动物既具有雄性生殖器官，也具有雌性生殖器官），如扁形动物和蚯蚓。多倍体大多数发生在植

物界。很多蕨类植物为多倍体，大约有47%的开花植物为多倍体。

人类有46 条(23 对）染色体，分别是44 条常染色体和两条性染色体。男性的两条性染色体分别为X 和Y，女性的两条性染色体都为X。如果减数分裂形成生殖细胞时出现异常，男性中的X 和Y 染色体或者女性中的两条X 染色体不能正常分离，就会在生殖细胞中出现性染色体异常的情况。异常的生殖细胞经过受精作用形成受精卵，发育成的个体常常具有各种各样的综合征。例如，只有一条X 染色体的女性就会出现性腺发育不良症状，这种病称为特纳氏综合征。

基因工程是人们按照自己的意愿，把一种生物的某种基因（目的基因）提取出来，加以修饰改造，然后通过载体放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状，迅速培育出生物新品种或新性状。

基因工程常用的工具包括限制酶(切割DNA分子）、连接酶(“缝合”DNA片段）和运载体(如质粒）。

基因工程定向地改造生物的遗传性状。基本操作步骤：

1.目的基因的获取。

2.基因表达载体的构建。

3.将目的基因导入受体细胞并培养。

4.目的基因的检测和鉴定。

现代生物进化理论

①种群是生物进化的基本单位。

②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。

③突变和基因重组提供了生物进化的原材料。

④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。

⑤隔离是新物种形成的必要条件。

现代生物进化理论图解：

自然选择可以通过两种机制来影响基因的频率。一种情况是，当纯合子中的一种类型

（如aa）适应性不如其他两种基因型（如Aa 或AA），不利的等位基因的频率将会逐渐下降直至最后被淘汰。在某些情况下，也可能是两种纯合子(AA和aa）的适应性都不如杂合子，即杂合子表现出杂种优势，在这样的种群中，两种等位基因都会处于相对稳定的共存状态，在疟疾流行的地区，杂合体镰刀型细胞贫血症患者不易感染疟疾就充分说明了这种情况。

哈代·温伯格平衡是一个简单的数学公式，该公式可以用来表示种群基因库中基因的平衡状态，也可用于计算种群中的基因和基因型的频率，特别是作为一种研究基因变化和衡量其变化速率的计算工具。

如果一个群体满足以下条件：

①个体数量足够大。

②交配是随机的。

③没有突变、迁移和遗传漂变。

④没有新基因加入。

⑤没有自然选择。

那么这个群体中的各等位基因频率和基因型频率在一代一代的遗传中保持平衡（不变）。哈代·温伯格平衡公式表示如下：

利用q2来计算q的值。

用1减去q以求得p的值（即p=1－q）。

求p2(p2=p×p）的值。

计算杂合子的值（2×p×q）。

你知道吗？

细胞分裂产生新细胞

细胞分化产生新细胞类型

基因突变产生新基因

基因重组产生新基因型

生殖隔离产生新物种

例1 基因型为AaBBccDD的二倍体生物，可产生不同基因型的配子种类数是（）A.2 B.4 C.8 D.16

答案：A

例2 用豌豆进行遗传试验时，下列操作错误的是（）

A.杂交时，须在开花前除去母本的雄蕊

B.自交时，雌蕊和雄蕊都无需除去

C.杂交时，须在开花前除去母本的雌蕊

D.人工授粉后，应套袋

答案：C

例3 下列关于人类遗传病的叙述，错误的是（）

A.单基因突变可导致遗传病

B.染色体结构的改变可以导致遗传病

C.近亲婚配可增加隐性遗传病的发病风险

D.环境因素对多基因遗传病的发病无影响

答案：D

例4 下表有关基因表达的选项中，不可能的是（）