生物的变异专题复习

生物的变异专题复习

彭邦凤（湖北省恩施州清江外国语学校 445000）

《试题与研究·理综生物》2011第33期，中学生学习报社主办

本专题包括：染色体结构变异和数目变异、转基因食品的安全等两个Ⅰ级考点，基因重组及其意义、基因突变的特征和原因、生物变异在育种上的应用等三个Ⅱ级考点，实验“低温诱导染色体加倍”。

一、命题热点

1.基因突变的特征和原因的分析与应用。

2.基因重组的原理在杂交育种中的应用。

3.染色体组的判断及单倍体、多倍体在育种上的应用。

4.转基因食品的获取与安全。

5.低温诱导染色体加倍实验。

6.不同变异类型的判断与检测。

二、疑难点拨

㈠生物的变异

1.概念：是生物的亲代与子代以及子代个体之间表现出差异的现象。

2.类型：依据变异能否遗传给后代，分为可遗传的变异和不可遗传的变异，前者由生物体内的遗传物质改变引起，包括基因突变、基因重组和染色体变异；后者仅由环境因素引起、遗传物质没有改变，如无光条件下产生的黄化苗。

3.应用：将可遗传的变异作为育种的原始材料，经过选育获得符合人类需求的新类型或新品种。

㈡基因突变

1.概念：由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换，而引起的基因结构的改变。

2.时间：主要在DNA复制时。

3.原因：外因是物理、化学或生物等因素；内因是DNA在解旋复制时，结构不稳定，组成基因的脱氧核苷酸种类、数量和排列顺序易发生改变，从而导致遗传信息改变。

4.结果：只会使一个基因变为它的等位基因，不会改变基因的数量，如：由A→a或a→A，或者A1→A2或A3。

特别提醒：基因突变不改变基因的数量，只会使基因转变成它的等位基因；对生物性状的表现可能有影响，也可能没影响。

5.类型：

⑴根据对性状类型的影响划分：

显性突变：如a→A，该突变一旦发生即可表现相应性状

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。

⑵根据引起突变的原因划分：

自然突变：在自然状态下发生的基因突变。

诱发突变：在人工条件下诱发的基因突变。

6.特点：普遍性、随机性、低频性和不定向性。

7.意义：是生物变异的根本来源，为生物的进化提供最初的原材料。

㈢基因重组

1.概念：是生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合。

2.类型：通常包括随着非同源染色体的自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合；随着同源染色体上非姐妹染色单体的交叉交换，使同源染色体上的非等位基因重组。

特别注意：重组DNA技术、肺炎双球菌的转化属于广义地基因重组。

3.特点：不会改变基因的数量，也不改变基因的结构，只会引起基因的重新组合，产生新的基因型；一般意义上的基因重组，仅发生在有性生殖的过程中。

4.意义：产生新的基因型，极大地丰富了变异的来源，对生物的多样性和进化具有重要意义。

㈣染色体变异

1.染色体的结构变异

⑴缺失：染色体上某一区域及其带有的基因一起丢失，从而引起变异的现象（图1）。

⑵重复：染色体上增加了某个相同的区域而引起的变异（图2）。

⑶倒位：染色体在两个点发生断裂后，产生三个区段，中间的区段发生180º的倒转，与另外两个区段重新接合而引起的变异（图3）。

⑷易位：一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，从而引起变异的现象（图4）。

2.染色体的数目变异

⑴非整倍变异：细胞内个别染色体的增加或减少。如21三体综合征。

⑵整倍变异：染色组数目的改变引起。如三倍体无籽西瓜。

单倍体：由配子直接发育成的新个体，体细胞中含有本物种配子的染色体数目。特点：植株弱小，一般高度不育。

多倍体：由于有丝分裂异常，染色体数目整倍增加。特点是茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大、糖类与蛋白质含量有所增加、发育迟缓，结实率低。

㈤可遗传变异的比较与应用

1.几种可遗传变异的比较

比较基因突变基因重组染色体变异

本质基因结构改变，

产生新的基因

控制不同性状的基因重新

组合，产生新的基因型

染色体结构改变或者染色体数目改变

引起

产生复制过程中，基

因中脱氧核苷酸

的增、减和改变

减数第一次分裂时，非同

源染色体上的非等位基因

自由组合或同源染色体上

的非等位基因交叉互换

染色体复制后，未形成两个子细胞或配

子未经受精作用单独发育成个体或者

染色体结构变异

特点普遍性、随机性、

有害性、低频性、

不定向性

发生在真核生物有性生殖

的过程中，后代中出现一

定的性状分离比

多倍体植株器官大，养分多，成熟迟，

结实少；单倍体植株弱小，高度不育；

人体遗传病中会导致严重的遗传病

应用人工诱变育种杂交育种单倍体育种和多倍体育种

2.几种育种方法的比较

育种方法原理适用条件优点不足方式

杂交育种基因

重组

本物种具

有所需性

状

操作简单,可得

到多种性状组合

获得纯种,耗时较

长

杂交、连续自交和

筛选

单倍体育

种染色

体数

目的

整倍

变异

选育性状为显性

性状时,可显著

缩短育种时间

操作相对复杂

用秋水仙素处理或

低温诱导花药离体

培养所得的幼苗

多倍体育

种获得营养物质含

量高的品种

生长期延长,结实

率低

用秋水仙素处理或

低温诱导染色体数

目加倍

人工诱变育种人工

诱导

基因

突变

各物种暂

无所需性

状

提高基因突变的

频率,创造所需

基因和性状

不一定能获得所

需性状；可能失去

优良性状；筛选范

围大、时间长

物理、化学因素诱

变

基因工程育种DNA

重组

其他物种

具有抗病

性状

定向改变物种的

基因组成操作复杂,技术含

量高

将目的基因导入受

体细胞

细胞工程育种细胞

重组

克服远源杂交不

亲和

体细胞杂交、细胞

重组

三、典例解读

例1.下列产生可遗传变异的类型中，一般不发生在肺炎双球菌的是（）

①基因突变②基因重组③染色体变异④染色单体互换⑤非同源染色体上非等位基因自由组合

A.①②③

B.④⑤

C.②③④⑤

D.①②③

解析：本题以肺炎双球菌为例，考查变异发生的对象，明确各种变异发生的机理及其原核生物的结构及其繁殖是正确解题的关键。肺炎双球菌为原核生物，无染色体，通过无性生殖的方式繁殖，一般没有染色体变异和基因重组，其变异主要来源于基因突变。答案：C 特别提醒：在自然界中，除病毒、原核生物没有染色体，缺乏染色体变异；虽然肺炎双球菌没有有性生殖，但可能通过基因转导而产生基因重组，只是一般条件下，不会发生；对于真核细胞而言，可遗传变异的来源都有基因突变和染色体变异，对于进行有性生殖的真核生物而言，则还有基因重组，且基因重组产生的变异比例最大。

例2.人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素13 1Ⅰ治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131Ⅰ对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131Ⅰ可能直接（）

A.插入DNA分子引起插入点后的碱基引起基因突变

B.替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变

C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异

D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代

解析：本题结合放射性同位素的知识，考查生物的变异，明确各种变异的原因是正确解题的基础。131Ⅰ作为放射性物质，不是碱基的类似物，虽可产生射线，诱发生物变异，但不能插入或替换DNA中的碱基，因此，A、B项错误；由于碘主要集聚于甲状腺滤泡上皮细胞并导致其基因突变，发生在此处的基因突变不能进入到生殖细胞，因而，不能遗传给下一代，D项错误。答案：C

例3.生物体内的基因重组（）

A.能够产生新的基因

B.发生在受精作用过程中

C.是生物变异的根本来源

D.在同源染色体之间可发生

解析：本题考查基因重组的来源及其特点，明确基因重组的机理是正确解题的关键。一般来说，基因重组发生在减数分裂过程中，是非同源染色体自由组合或同源染色体交叉互换所导