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1、专题07 生物的变异、育种和进化教材必背知识1.DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。（P81）2.由于自然界诱发基因突变的因素很多，基因突变还可以自发产生，因此，基因突变在生物界中是普遍存在的。（P82）3.基因突变是随机发生的、不定向的。（P83）4.在自然状态下，基因突变的频率是很低的。（P84）5.基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。（P85）6.染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，可能导致性状的变异。（P86）7.染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或
2、减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。（P87）8.杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。（P99）9.诱变育种是利用物理因素（如X射线、射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。（P100）10.基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。（P102）11.生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。（P114）12.一个种群中全部个体所
3、含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。（P115）13.在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。（P116）14.基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。（P116）15.在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。（P118）16.能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。（P119）17.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。（P124）教材必会知识1.基因突变（1）实例：镰刀型细胞贫血症 症状：红细胞由正常的圆饼状变成镰刀型，导致红细胞破裂（溶血
4、），造成贫血。病因：直接原因是血红蛋白分子结构的改变（谷氨酸被缬氨酸取代）；根本原因是控制血红蛋白分子合成的基因结构发生了碱基对替换（A-T替换成T-A）。（2）概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。（3）原因：物理因子，如紫外线、X射线；化学因子，如亚硝酸、碱基类似物；生物因子，如某些病毒。（4）类型：自然突变；人工诱发基因突变。（5）特点：普遍性，随机性，不定向性，低频性，多害少利性。（6）时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期。（7）意义：是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，是进化的原始材料。（8）应用：诱变育种。原理是基因突变，常见有太空椒、高产青
5、霉菌株。（9）基因诊断。基因诊断是指用有关基因制成探针（DNA分子单链），与经过解旋后的待测DNA分子或基因的单链进行碱基互补配对，从而确定等测DNA是否存在缺陷、癌变或来自特定的物种。基因诊断的原理是DNA分子杂交，基因诊断现在已广泛应用于医学领域，如产前诊断、遗传病鉴定、传染病鉴定、癌症鉴定等。（10）基因治疗。 基因治疗是指用正常基因取代或修补病人细胞中的缺陷基因，从而达到治疗疾病的目的，如免疫缺陷疾病。目前，基因治疗还处于临床初期研究阶段，还不能保证稳定的疗效和安全性。2.基因重组（1）概念：生物进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。（2）时间：减数第一次分裂过程中（减一前
6、和减一后）。（3）类型：交叉互换；自由组合；基因工程；肺炎双球菌转化等。（4）意义：产生新的基因型，生物变异的重要来源之一，是形成生物多样性的重要原因。（5）应用：杂交育种。原理是基因重组，如矮杆抗锈病小麦的选育。3.染色体的结构变异（1）常见病例：猫叫综合征（人类第5号染色体部分缺失引起的一种遗传病）。（2）常见类型：缺失；增添（重复）；倒位；易位（注意与交叉互换的区别）。4.染色体数目的变异（1）常见病例：21三体综合征。（2）常见类型：个别染色体增加或减少；以染色体组的形式成倍地增加或减少。5.染色体组（1）概念：细胞中一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物
7、生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。（2）举例：将果蝇的4对染色体可以分成两组，每一组中包括3条常染色体和1条性染色体，这样的每一组染色体就是果蝇的一个染色体组，据此也可判定果蝇是二倍体。6.二倍体（1）概念：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体。（2）常见生物：绝大多数动物，超过半数的植物都是二倍体。7.多倍体（1）概念：由受精卵发育而来，体细胞含有三个或三个以上染色体组的生物体叫多倍体。（2）常见类型：香蕉是三倍体；马铃薯是四倍体；小麦是六倍体；小黑麦是八倍体。（3）多倍体自然形成的原因：体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，但是
8、细胞受到外界环境条件或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成了染色体数目加倍的细胞，这样的细胞继续进行正常的有丝分裂，就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。（4）多倍体植株的特点：植株的茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。（5）多倍体育种：原理是染色体变异。常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（或低温处理），最终使培育的植株染色体数目加倍。如三倍体无子西瓜、甜菜、八倍体小黑麦等。8.单倍体（1）概念：像雄蜂这样，体细胞含有本物种配子染色体数目的个体。二倍体、四倍体、六倍体或八倍体
9、的单倍体分别含有一个（又叫一倍体）、二个、三个或四个染色体组。（2）单倍体植株的特点：植株弱小，高度不育。（3）单倍体育种：原理是染色体变异，常用的方法是先采用花药离体培养（组织培养）来获得单倍体植株，然后经过人工诱导（如秋水仙素处理）使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目，利用二倍体的花药进行单倍体育种，所得植株的基因型都是纯合的，后代自交不会出现性状分离，与常规育种技术相比，其优点在于：育种时间短，可明显缩短育种年限。9.四大传统育种技术的比较杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异方法杂交物理或化学法秋水仙素处理萌发种子或幼苗花药离体培养后秋
10、水仙素处理优点可集中许多优良性状于同一个体操作简单，适应范围广器官大和营养物质含量高明显缩短育种年限缺点育种年限长盲目性及突变频率低动物中难以开展只适用于植物举例矮杆抗病品种高产青霉菌株的育成三倍体西瓜抗病植株的育成10.拉马克的进化学说（1）拉马克的进化学说的主要内容用进废退、获得性遗传：生物都不是神创的，而是由更古老的生物进化来的。生物是由低等到高等逐渐进化的。（2）对于生物进化的原因，他认为：一是“用进废退”的法则；二是“获得性遗传”的法则但这些法则缺乏事实依据，大多来自主观推测。11.达尔文自然选择学说（1）达尔文自然选择学说的主要内容：a.过度繁殖 b.生存斗争c.遗传变异d.适者生
11、存（2）达尔文的自然选择学说的历史局限性和意义。a.意义：自然选择学说能够科学地解释生物进化原因以及生物的多样性和适应性。b.不足：对遗传和变异本质，不能做出科学的解释；对生物进化的解释局限在个体水平。12.现代生物进化理论（1）种群是生物进化的基本单位种群是指生活在同一地点的同种生物的一个群体。种群是进化的单位，也是生物繁殖的基本单位，每个种群都有自己的基因库，通过抽样调查可以获得种群基因库及某种基因的基因频率。生物进化的过程实质就是种群基因频率发生变化的过程。（2）突变和基因重组产生了进化的原材料突变包括基因突变和染色体变异，对某个种群而言，尽管突变频率很低，但由于种群个体数量众多，基因成
12、千上万，这样，每一代都会产生大量的基因突变数。生物有性生殖过程中，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。因此，突变和基因重组只是产生了生物进化的原材料（不定向的），并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种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向进化。可见，生物进化的方向是由自然选择来决定的。（4）隔离导致物种形成同一物种的不同种群，由于受到地理隔离，使彼此间无法相遇而不能交配，这种长期的地理隔离可能导致生殖隔离，即种群间个体不能自由交配，或交配后不
13、能产生可育的后代。不同种群之间一旦产生生殖隔离，标志着新物种的产生，这是新物种形成的常见形式。总之，现代生物进化理论是以自然选择学说为主要内容。其基本观点有：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变；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。13.共同进化与生物多样性的形成（1）生物进化的一般规律是：由低级到高级，由简单到复杂，由水生到陆生。（2）共同进化：共同进化是不同物种之间，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。（3）生物多样性的内容包括：基因多样性、物种多样性和生态
14、系统多样性。易错易混知识1.基因突变不一定导致性状的改变；导致性状改变的基因突变不一定能遗传给子代。2.人体细胞中的某基因的碱基对数为N，则由其转录成的mRNA的碱基数等于N，由其翻译形成的多肽的氨基酸数目等于N/3。3.转运RNA与mRNA的基本单位相同，但前者是双链，后者是单链，且转运RNA是由三个碱基组成的。4.某细胞中，一条还未完成转录的mRNA已有核糖体与之结合，并翻译合成蛋白质，则该现象一定不可能是真核细胞的核基因表达。5.碱基间的互补配对现象可能发生在染色体、核糖体、细胞核、线粒体、叶绿体等结构中。在中心法则的任何过程都会发生碱基互补配对。6.人体的不同细胞中，mRNA存在特异性
15、差异，但tRNA则没有特异性差异。7.生物的表现型是由基因型决定的。基因型相同，表现型一定相同；表现型相同，基因型不一定相同。8.一种氨基酸有多种密码子，一种密码子也可以决定不同的氨基酸。9.基因突变会产生新的基因，新的基因是原有基因的等位基因；基因重组不产生新的基因，但会形成新的基因型。10.基因重组是生物变异的主要来源；基因突变是生物变异的根本来源。11.六倍体小麦通过花药离体培养培育成的个体是三倍体。12.单倍体细胞中只含有一个染色体组，因此都是高度不育的；多倍体是否可育取决于细胞中染色体组数是否成双，如果染色体组数是偶数可育，如果是奇数则不可育。13.在减数分裂过程中，无论是同源染色体
16、还是非同源染色体间都可能发生部分的交叉互换，这种交换属于基因重组。14.在遗传学的研究中，利用自交、测交、杂交等方法都能用来判断基因的显隐性。15.让高杆抗病（DDTT）与矮杆不抗病（ddtt）的小麦杂交得到F1，F1自交得到F2，可从F2开始，选择矮杆抗病的类型连续自交，从后代中筛选出纯种的矮杆抗病品种。类似地，用白色长毛（AABB）与黑色短毛（aabb）的兔进行杂交得到F1，F1雌雄个体相互交配得F2，从F2开始，在每一代中选择黑色长毛（aaB-）雌雄兔进行交配，选择出纯种的黑色长毛兔新品种。16.杂交育种与转基因育种依据的遗传学原理是基因重组；诱变育种依据的原理是基因突变；单倍体育种与多
17、倍体育种依据的原理是染色体变异。17.紫花植株与白花植株杂交，F1均为紫花，F1自交后代出现性状分离，且紫花与白花的分离比是9：7。据此推测，两个白花植株杂交，后代一定都是白花的。18.果蝇X染色体的部分缺失可能会导致纯合致死效应，这种效应可能是完全致死的，也可能是部分致死的。一只雄果蝇由于辐射而导致产生的精子中的X染色体均是有缺失的。现将该雄果蝇与正常雌果蝇杂交得到F1，F1雌雄果蝇相互交配得F2，F2中雌雄果蝇的比例为2：1。由此可推知，这种X染色体的缺失具有完全致死效应。19.达尔文自然选择学说不仅能解释生物进化的原因，也能很好地解释生物界的适应性与多样性，但不能解释遗传与变异的本质，且
18、对进化的解释仅限于个体水平。20.种群是生物繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位。21.一个符合遗传平衡的群体，无论是自交还是相互交配，其基因频率及基因型频率都不再发生改变。22.现代进化理论认为，自然选择决定生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因型频率的改变。23.隔离是物种形成的必要条件。生殖隔离的形成必须要有地理隔离，地理隔离必然导致生殖隔离。生殖隔离是新物种形成的标志。24.进化过程一定伴随着基因频率的改变。种群基因频率的改变是生物进化的标志。25.突变、基因重组、自然选择都会直接导致基因频率的改变。26.长期使用农药后，害虫会产生很强的抗药性，这种抗药性的产生是因为农药诱导害虫产
19、生了抗药性突变之故。27.某校学生（男女各半）中，有红绿色盲患者3.5%（均为男生），色盲携带者占5%，则该校学生中的色盲基因频率为5.67%。28.生物的变异是不定向的，但在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向的改变，从而使生物向着一定的方向进化。29.基因突变是指由于DNA分子发生碱基对的增添，缺失或改变，而引起的基因结构的改变。发生时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期的DNA复制时。意义：生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初原材料。30.基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。发生时间：减数第一次分裂后期。意义：为生物变异提供了极其丰富的来源。
20、这是形成生物多样性的重要原因之一，对生物的进化有重要意义。31.可遗传变异的三种来源：基因突变、基因重组、染色体数目变异。人工诱导多倍体最有效的方法：用一定浓度秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。32.现代生物进化理论基本观点：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变。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，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种形成。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。33.物种：指分布在一定的自然区域，具有一定形态结构和生理功能，而且
21、在自然状态下能相互交配和繁殖，并能够产生后代的一群生物个体。34.达尔文自然选择学说意义能科学地解释生物进化的原因，生物多样性和适应性。局限：不能解释遗传变异的本质及自然选择对可遗传变异的作用。35.某种群基因型为AA的个体占18%，aa占6%，则A基因的频率为多少？这怎么算的？某种群基因型为AA的个体占18%，aa占6%，则Aa占有76%，A基因的频率为1AA+1/2Aa=18%+1/2*76%=56%36.环境的改变会使生物产生适应性的变异吗？不会；变异是不定向的，但环境对变异的选择是定向的，虽然随着环境的改变，适应环境的变异也会改变，但这个变异是原来就有的，而不是环境改变后产生的。1.基因突变和基因重组2.染色体变异3.从杂交育种到基因工程4.生物的进化