生物的變異專題復習生物的變異專題復習彭邦鳳（湖北省恩施州清江外國語學校445000）《試題與研究·理綜生物》2011第33期 ，中學生學習報社主辦本專題包括：染色體結構變異和數目變異、轉基因食品的安全等兩個Ⅰ級考點，基因重組及其意義、基因突變的特征和原因、生物變異在育種上的應用等三個Ⅱ級考點，實驗“低溫誘導染色體加倍”。一、命題熱點1.基因突變的特征和原因的分析與應用。2.基因重組的原理在雜交育種中的應用。3.染色體組的判斷及單倍體、多倍體在育種上的應用。4.轉基因食品的獲取與安全。5.低溫誘導染色體加倍實驗。6.不同變異類型的判斷與檢測。二、疑難點撥㈠生物的變異1.概念：是生物的親代與子代以及子代個體之間表現出差異的現象。2.類型：依據變異能否遺傳給后代，分為可遺傳的變異和不可遺傳的變異，前者由生物體內的遺傳物質改變引起，包括基因突變、基因重組和染色體變異；后者僅由環境因素引起、遺傳物質沒有改變，如無光條件下產生的黃化苗。3.應用：將可遺傳的變異作為育種的原始材料，經過選育獲得符合人類需求的新類型或新品種。㈡基因突變1.概念：由于DNA分子中發生堿基對的增添、缺失和替換，而引起的基因結構的改變。2.時間：主要在DNA復制時。3.原因：外因是物理、化學或生物等因素；內因是DNA在解旋復制時，結構不穩定，組成基因的脫氧核苷酸種類、數量和排列順序易發生改變，從而導致遺傳信息改變。4.結果：只會使一個基因變為它的等位基因，不會改變基因的數量，如：由A→a或a→A，或者A1→A2或A3。特別提醒：基因突變不改變基因的數量，只會使基因轉變成它的等位基因；對生物性狀的表現可能有影響，也可能沒影響。5.類型：⑴根據對性狀類型的影響劃分：顯性突變：如a→A，該突變一旦發生即可表現相應性狀隱性突變：如A→a，突變性狀一旦在生物個體中表現出來，該性狀即可穩定遺傳。⑵根據引起突變的原因劃分：自然突變：在自然狀態下發生的基因突變。誘發突變：在人工條件下誘發的基因突變。6.特點：普遍性、隨機性、低頻性和不定向性。7.意義：是生物變異的根本來源，為生物的進化提供最初的原材料。㈢基因重組生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第1頁。1.概念：是生物體進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合。生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第1頁。2.類型：通常包括隨著非同源染色體的自由組合，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合；隨著同源染色體上非姐妹染色單體的交叉交換，使同源染色體上的非等位基因重組。特別注意：重組DNA技術、肺炎雙球菌的轉化屬于廣義地基因重組。3.特點：不會改變基因的數量，也不改變基因的結構，只會引起基因的重新組合，產生新的基因型；一般意義上的基因重組，僅發生在有性生殖的過程中。4.意義：產生新的基因型，極大地豐富了變異的來源，對生物的多樣性和進化具有重要意義。㈣染色體變異1.染色體的結構變異⑴缺失：染色體上某一區域及其帶有的基因一起丟失，從而引起變異的現象（圖1）。⑵重復：染色體上增加了某個相同的區域而引起的變異（圖2）。⑶倒位：染色體在兩個點發生斷裂后，產生三個區段，中間的區段發生180o的倒轉，與另外兩個區段重新接合而引起的變異（圖3）。⑷易位：一條染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上，從而引起變異的現象（圖4）。2.染色體的數目變異⑴非整倍變異：細胞內個別染色體的增加或減少。如21三體綜合征。⑵整倍變異：染色組數目的改變引起。如三倍體無籽西瓜。單倍體：由配子直接發育成的新個體，體細胞中含有本物種配子的染色體數目。特點：植株弱小，一般高度不育。多倍體：由于有絲分裂異常，染色體數目整倍增加。特點是莖稈粗壯，葉片、果實、種子較大、糖類與蛋白質含量有所增加、發育遲緩，結實率低。㈤可遺傳變異的比較與應用1.幾種可遺傳變異的比較比較基因突變基因重組染色體變異本質基因結構改變，產生新的基因控制不同性狀的基因重新組合，產生新的基因型染色體結構改變或者染色體數目改變引起產生復制過程中，基因中脫氧核苷酸的增、減和改變減數第一次分裂時，非同源染色體上的非等位基因自由組合或同源染色體上的非等位基因交叉互換染色體復制后，未形成兩個子細胞或配子未經受精作用單獨發育成個體或者染色體結構變異特點普遍性、隨機性、有害性、低頻性、不定向性發生在真核生物有性生殖的過程中，后代中出現一定的性狀分離比多倍體植株器官大，養分多，成熟遲，結實少；單倍體植株弱小，高度不育；人體遺傳病中會導致嚴重的遺傳病應用人工誘變育種雜交育種單倍體育種和多倍體育種生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第2頁。2.幾種育種方法的比較生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第2頁。育種方法原理適用條件優點不足方式雜交育種基因重組本物種具有所需性狀操作簡單,可得到多種性狀組合獲得純種,耗時較長雜交、連續自交和篩選單倍體育種染色體數目的整倍變異選育性狀為顯性性狀時,可顯著縮短育種時間操作相對復雜用秋水仙素處理或低溫誘導花藥離體培養所得的幼苗多倍體育種獲得營養物質含量高的品種生長期延長,結實率低用秋水仙素處理或低溫誘導染色體數目加倍人工誘變育種人工誘導基因突變各物種暫無所需性狀提高基因突變的頻率,創造所需基因和性狀不一定能獲得所需性狀；可能失去優良性狀；篩選范圍大、時間長物理、化學因素誘變基因工程育種DNA重組其他物種具有抗病性狀定向改變物種的基因組成操作復雜,技術含量高將目的基因導入受體細胞細胞工程育種細胞重組克服遠源雜交不親和體細胞雜交、細胞重組三、典例解讀例1.下列產生可遺傳變異的類型中，一般不發生在肺炎雙球菌的是（）①基因突變②基因重組③染色體變異④染色單體互換⑤非同源染色體上非等位基因自由組合A.①②③ B.④⑤ C.②③④⑤ D.①②③解析：本題以肺炎雙球菌為例，考查變異發生的對象，明確各種變異發生的機理及其原核生物的結構及其繁殖是正確解題的關鍵。肺炎雙球菌為原核生物，無染色體，通過無性生殖的方式繁殖，一般沒有染色體變異和基因重組，其變異主要來源于基因突變。答案：C特別提醒：在自然界中，除病毒、原核生物沒有染色體，缺乏染色體變異；雖然肺炎雙球菌沒有有性生殖，但可能通過基因轉導而產生基因重組，只是一般條件下，不會發生；對于真核細胞而言，可遺傳變異的來源都有基因突變和染色體變異，對于進行有性生殖的真核生物而言，則還有基因重組，且基因重組產生的變異比例最大。例2.人體甲狀腺濾泡上皮細胞具有很強的攝碘能力。臨床上常用小劑量的放射性同位素131Ⅰ治療某些甲狀腺疾病，但大劑量的131Ⅰ對人體會產生有害影響。積聚在細胞內的131Ⅰ可能直接（）A.插入DNA分子引起插入點后的堿基引起基因突變B.替換DNA分子中的某一堿基引起基因突變C.造成染色體斷裂、缺失或易位等染色體結構變異D.誘發甲狀腺濾泡上皮細胞基因突變并遺傳給下一代解析：本題結合放射性同位素的知識，考查生物的變異，明確各種變異的原因是正確解題的基礎。131Ⅰ作為放射性物質，不是堿基的類似物，雖可產生射線，誘發生物變異，但不能插入或替換DNA中的堿基，因此，A、B項錯誤；由于碘主要集聚于甲狀腺濾泡上皮細胞并導致其基因突變，發生在此處的基因突變不能進入到生殖細胞，因而，不能遺傳給下一代，D項錯誤。答案：C例3.生物體內的基因重組（）A.能夠產生新的基因 B.發生在受精作用過程中C.是生物變異的根本來源 D.在同源染色體之間可發生生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第3頁。解析：本題考查基因重組的來源及其特點，明確基因重組的機理是正確解題的關鍵。一般來說，基因重組發生在減數分裂過程中，是非同源染色體自由組合或同源染色體交叉互換所導致；生物變異的根本來源是基因突變。答案：D生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第3頁。例4.已知某物種的一條染色體上依次排列著M、N、O、P、q五個基因，如圖列出的若干種變化中，不屬于染色體結構發生變化的是（）解析：本題以圖示的形式，考查染色體的結構變異，明確染色體結構變異的實質和準確獲取圖示信息是正確解題的關鍵。A項基因數目減少是染色體片段缺失所致，B項O基因增多是染色體片段重復所致，C項為基因位置改變是染色體片段倒位所致，三項均屬于染色體的結構變異；D項中沒有基因數目和位置的改變，只是基因N、O和p變成了它們的等位基因n、o和P，屬于基因突變。答案：D例5.下圖是甲、乙兩種生物的體細胞內染色體情況示意圖，則染色體數與圖示相同的甲、乙兩種生物體細胞的基因型可依次表示為（）A.甲：AaBb乙：AAaBbbB.甲：AaaaBBbb乙：AaBBC.甲：AAaaBbbb乙：AaaBBbD.甲：AaaBbb乙：AAaaBbbb 解析：本題以圖示的形式，考查染色體數目的變異，掌握染色體組成與基因的表示方法是正確解題的基礎。由圖可知：甲生物體細胞內染色體相同的為四條，為四倍體；乙生物體細胞內染色體相同的為三條，為三倍體；故甲、乙兩種生物體細胞的基因型可表示為甲：AAaaBbbb；乙：AaaBBb。答案：C知識鏈接：生物屬于幾倍體應依其來源確定，具體為：由受精卵發育而來，有幾個染色體組就是幾倍體；由未經受精的生殖細胞發育而來的個體，無論有幾個染色體組都是單倍體；由體細胞發育而來，其倍性與提供體細胞的生物一致。例6.在有絲分裂和減數分裂的過程中不都產生的變異是()A.DNA復制時發生堿基對的增添、缺失或改變，導致基因突變B.非同源染色體之間發生自由組合，導致基因重組C.非同源染色體之間交換一部分片段，導致染色體結構變異D.著絲點分裂后形成的兩條染色體不能移向兩極，導致染色體數目變異解析：本題考查變異的發生時間，明確變異發生的機理是正確解題的關鍵。在有絲分裂和減數分裂過程中都有DNA的復制，DNA復制時，會發生解旋，導致結構不穩定，可能發生堿基對的增添、缺失或改變，發生基因突變；有可能發生非同染色體片段的交換，導致染色體結構的變異；也可能因為子染色體在移向兩極時發生錯誤，導致染色體數目變異，A、C、D選項都可能發生。但細胞在有絲分裂過程中，沒有非同源染色體的自由組合，不會發生基因重組，因此，答案選B。答案：B例7.下列選項是發生在人類的幾種遺傳病，不能通過顯微鏡檢發現的是()A.先天愚型B.紅綠色盲C.貓叫綜合征D.鐮刀型細胞貧血癥生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第4頁。解析：本題結合常見疾病，考查疾病的原因及其特點。先天愚型，即21-三體綜合征，是21號染色體多了一條導致，屬染色體數目異常；貓叫綜合征是5號染色體部分缺失引起，屬染色體結構變異，兩種疾病都是染色體變異，可通過顯微鏡檢發現。紅綠色盲和鐮刀型細胞貧血癥都是基因突變引起，不能通過鏡檢發現突變的基因，但鐮刀型細胞貧血癥可通過顯微鏡檢其血液中的血細胞發現。答案：B生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第4頁。例8.用X射線處理蠶蛹，使其第2號染色體的斑紋基因易位于W染色體上，使雌體都有斑紋。再將雌蠶與白體雄蠶交配，其后代雌蠶都有斑紋，雄蠶都無斑紋。這樣有利于去雌留雄，提高蠶絲的質量。這種育種方法所依據的原理是() A.染色體結構的變異B.染色體數目的變化C.基因突變D.基因重組解析：本題以蠶種的選育為話題，考查染色體變異的機理及其特點，準確獲取信息、明確變異機理是正確解題的關鍵?；驈?號染色體移位至W染色體，屬染色體的結構變異。答案：A例9.與雜交育種比較，誘變育種的不同之處是（）①能大幅度改良某些性狀②能形成新基因③能形成新基因型④一般對個體生存有利A.①② B.①③ C.②③ D.②④解析：誘變育種可以產生新的基因，從而大幅度改良某些性狀，不過基因突變一般是有害的，對個體的生存不利。雜交育種不會產生新的基因，但是可以產生新的基因型。答案：A六、跟蹤訓練1.下列對基因突變的描述正確的是（）A.雜交育種利用的是基因突變 B.為生物進化提供原始材料C.基因突變僅發生在細胞分裂間期 D.只有細胞核基因可發生基因突變2.基因突變對絕大多數個體是不利的，但卻是生物進化的重要因素之一”。你認為這一說法（）A.正確?；蛲蛔冸m然對多數個體不利，但它為定向的自然選擇奠定了基礎B.正確?；蛲蛔冸m然對多數個體不利，但基因突變的方向與生物進化的方向是一致的C.不正確。因為基因突變不利于個體的繁殖，會導致物種滅絕D.不正確。因為基因突變會導致個體的死亡，不利于生物進化3.以下幾種生物性狀的產生，來源于同一變異類型的是（）①果蠅的白眼②豌豆的黃色皺粒、綠色圓粒③八倍體小黑麥的出現④人類的紅綠色盲⑤玉米的高莖皺形葉⑥人類的鐮刀型細胞貧血癥A.①②③ B.④⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤4.下圖為高等動物細胞分裂示意圖，它不能反映的是()A.發生了基因突變 B.發生了基因重組C.發生了染色體的變異 D.發生了染色體的互換5.下面是某種動物的一個卵細胞染色體組成示意圖，下列分析判斷錯誤的是() 生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第5頁。 A.該細胞中的染色體可以看成一個染色體組生物的變異專題復習全文共7頁，當前為第5頁。 B.該種動物的體細胞中含有4對同源染色體 C.該動物的一個體細胞在有絲分裂中期含有32個DNA分子 D.該動物的一個原始生殖細胞進行減數分裂時，能形成4個四分體6.雜交育種和誘變育種的實質是() A.基因突變B.基因重組和基因突變C.染色體變異D.基因突變和染色體變異7.下列高科技成果中，根據基因重組原理進行的是()①利用雜交技術培育出超級水稻②通過返回式衛星搭載種子培育出太空椒③通過體細胞克隆技術培養出克隆牛④將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內，培育出抗蟲棉⑤將健康人的正?；蛑踩氩∪梭w內治療基因病⑥用一定濃度的生長素處理，獲得無子番茄 A.①③⑤B.①②④C.①④⑤D.①②⑥8.對下列各生物形成原理的解釋，正確的是()A.無子番茄的獲得是利用了多倍體育種的原理B.培育無子西瓜是利用了單倍體育種的原理C.培育青霉素高產菌株是利用了基因突變的原理D.“多利羊”的獲得是利用了雜交育種的原理9.下圖中，甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑦表示培育水稻新品種的過程，則下列說法錯誤的是() A.①→②過程簡便，但培育周期長B.②和⑦的變異都發生于有絲分裂間期 C.③過程常用的方法是花藥離體培養D.③→⑥過程與⑦過程的育種原理相同10.1993年，生物學家利用太空搭載的常規水稻種子做“太空條件下植物突變類型”的課題研究。當年，科學家將這些遨游太空后的種子播種后長出2000多株禾苗，只有其中1株出現與眾不同的特性。在此后15年的種植培養過程中，這株水稻的后代發生了變異，有糯化早熟型、長粒型、高粗稈大穗型、小粒型、大粒型等十多個品種，有的植株高達1.8米左右。⑴實驗結果表明該變異最有可能是＿＿＿＿，屬于＿＿＿＿。⑵通過太空搭載獲得新的水稻品種，這種育種方法是＿＿＿＿。與之相比，傳統雜交育種的時間較長，其依據的原理是＿＿＿＿。⑶2000多株禾苗