專題四遺傳、變異和進(jìn)化整合提升

1、專題整合提升,核心術(shù)語 (1)自然選擇學(xué)說(過度繁殖、生存斗爭(zhēng)、遺傳和變異、適者生存) (2)種群(基因庫、基因頻率)、物種 (3)突變(基因突變和染色體變異)和基因重組 (4)隔離(地理隔離、生殖隔離) (5)共同進(jìn)化、生物多樣性(基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性) 內(nèi)連外展 本講常將變異的內(nèi)容與基因控制蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞分裂、育種和進(jìn)化等知識(shí)相結(jié)合進(jìn)行考查；與航天育種等結(jié)合起來考查基因突變的產(chǎn)生、結(jié)果分析與特點(diǎn)；育種方面常常通過新的背景材料，綜合考查各種育種知識(shí)；結(jié)合單倍體、二倍體與多倍體的概念及染色體組的內(nèi)容，考查變異原因與變異類型的判斷與探究；生物進(jìn)化以選擇題為主，主要突出對(duì)基本

2、概念和原理的考查。你還可以想到哪些聯(lián)系,基因的自由組合定律是遺傳學(xué)的基本定律，它的基本原理、基本概念是學(xué)好該定律的基礎(chǔ)，對(duì)其準(zhǔn)確、全面的理解是學(xué)好遺傳定律的關(guān)鍵。但在學(xué)習(xí)過程中，有些學(xué)生對(duì)自由組合定律的一些知識(shí)點(diǎn)理解不透徹，對(duì)一般的概念、原理含糊不清，常常走入了誤區(qū)。筆者在教學(xué)過程中經(jīng)常碰到這些問題，現(xiàn)將學(xué)生在學(xué)習(xí)自由組合定律時(shí)，常見的幾個(gè)誤區(qū)進(jìn)行分析說明,專題一走出自由組合定律學(xué)習(xí)的幾個(gè)誤區(qū),基因的自由組合只發(fā)生在F1(YyRr)雜合子內(nèi)，而純合子親本(YYRR、yyrr)在產(chǎn)生配子時(shí)沒有發(fā)生自由組合的現(xiàn)象,課本在對(duì)自由組合現(xiàn)象的解釋是這樣的：具有兩對(duì)(或更多對(duì))相對(duì)性狀的親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1

3、(YyRr)自交產(chǎn)生配子時(shí)，每對(duì)基因都要彼此分離，Y與y分離，R與r分離，在此同時(shí)，不同對(duì)的基因之間可以自由組合，Y可以與R或r組合，y可以與R或r組合，這樣，F(xiàn)1產(chǎn)生的雌配子和雄配子就各有4種，它們是YR、Yr、yR和yr。但是，在親本(YYRR、yyrr)形成配子時(shí)，每對(duì)基因也同樣發(fā)生彼此分離，Y與Y分離、R與R分離；同理，y與y分離，r與r分離；不同對(duì)的基因之間也發(fā)生自由組合，但是不管怎樣組合YYRR只能產(chǎn)生YR一種類型配子；yyrr也只是產(chǎn)生yr一種類型配子?？梢姡虻淖杂山M合既發(fā)生在雜合子內(nèi)，也發(fā)生在純合子內(nèi),基因型YyRr都能產(chǎn)生YR、Yr、yR和yr四種類型的配子,基因型YyR

4、r在產(chǎn)生配子時(shí)，按照自由組合定律可知，它能產(chǎn)生YR、Yr、yR和yr這四種不同類型的配子。但是，這是針對(duì)基因型為YyRr的個(gè)體(或許多基因型為YyRr的細(xì)胞)而言的，若只是對(duì)一個(gè)基因型為YyRr的初級(jí)性母細(xì)胞就不同了，例如：一個(gè)基因型為YyRr的初級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)，根據(jù)減數(shù)分裂過程可知，一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)第一次分裂，只能產(chǎn)生兩個(gè)不同類型(YR、yr或Yr、yR)的次級(jí)精母細(xì)胞，而每個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞在減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的兩個(gè)配子類型是相同的，即YR、YR和yr、yr(或Yr、Yr和yR、yR)?？梢?，一個(gè)基因型為YyRr的初級(jí)精母細(xì)胞，只能產(chǎn)生兩種類型的配子；同理，一個(gè)基因型為YyRr的初

5、級(jí)卵母細(xì)胞，根據(jù)減數(shù)分裂過程可知，一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞只能產(chǎn)生一個(gè)卵細(xì)胞，所以就只能產(chǎn)生YR、Yr、yR、yr中的其中一種類型的配子,非等位基因都表現(xiàn)為自由組合,具有兩對(duì)或兩對(duì)以上的相對(duì)性狀的親本進(jìn)行雜交所得的F1形成配子時(shí)，不同的等位基因各自獨(dú)立分配到配子中去，一對(duì)等位基因與另一對(duì)等位基因在配子里的組合是自由的、互不干擾的，即非等位基因表現(xiàn)為自由組合。但是，此處的“不同的等位基因”是指：位于不同對(duì)的同源染色體上的非等位基因，即非同源染色體上的非等位基因才表現(xiàn)為自由組合。若是位于同一對(duì)同源染色體上的非等位基因則不按自由組合定律遺傳，而是按另一個(gè)遺傳定律即基因的連鎖與互換定律遺傳,專題二遺傳判斷類實(shí)

6、驗(yàn)試題歸納及解題技巧 判斷顯、隱性性狀 此類試題從表現(xiàn)型來看，是對(duì)性狀的顯、隱性作出判斷；從基因水平看，是對(duì)基因的顯、隱性作出判斷。所以一旦判斷出某種性狀是由顯性還是隱性基因控制，同時(shí)也就可以對(duì)個(gè)體的基因型作出判斷。 石刁柏是一種名貴蔬菜，屬于XY型性別決定 。野生型石刁柏葉窄，產(chǎn)量低。在某野生種群中，發(fā)現(xiàn)生長著少數(shù)幾株闊葉石刁柏，雌株、雄株均有，雄株的產(chǎn)量高于雌株。現(xiàn)已證明闊葉為基因突變所致，有兩種可能：一是顯性突變，二是隱性突變，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)方案加以判定(要求寫出雜交組合、雜交結(jié)果、結(jié)論)。 命題分析本題以基因突變?yōu)楸尘?，考查學(xué)生對(duì)顯、隱性狀的判斷。對(duì)于植物來說，自交是首選的方法，等

7、同于用相同性狀的個(gè)體雜交這一方法,1,答案選用多株闊葉突變型石刁柏雌株和雄株進(jìn)行雜交，若雜交后代出現(xiàn)了野生(窄葉)型，則為顯性突變所致；若雜交后代僅出現(xiàn)突變(闊葉)型，則為隱性突變所致。 判斷基因位于常染色體上還是性染色體上 研究性狀的遺傳時(shí)，首先應(yīng)該判斷所研究性狀是顯性還是隱性，其次要明確控制相應(yīng)性狀的基因位于常染色體上還是性染色體上，這是解決遺傳類習(xí)題的規(guī)律。 請(qǐng)根據(jù)下面提供的材料，分析并回答下列問題。 材料一20世紀(jì)初，一些科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，高等動(dòng)物和一些植物的染色體可分為性染色體和常染色體。性染色體的類型在自然界中主要存在甲類和乙類兩種。甲類是雌性個(gè)體的性染色體是同型的，如XX；雄性個(gè)

8、體的性染色體是異型的，如XY。乙類是雌性個(gè)體的性染色體是異型的，如ZW，雄性個(gè)體的性染色體是同型的，如ZZ,2,例2,材料二家蠶中的雌雄個(gè)體的吐絲量有著明顯的差異。家蠶中的油蠶(皮膚正常B對(duì)皮膚油紙樣透明b為顯性)是由一對(duì)等位基因控制的。若用雄性油蠶和雌性正常蠶交配，F(xiàn)1中，雄蠶都是正常蠶，雌蠶都是油蠶。 (1)家蠶的性染色體類型是甲類，還是乙類？_。 (2)控制家蠶皮膚透明的基因位于_染色體上。 (3)試?yán)L出能解釋材料二中家蠶現(xiàn)象的遺傳圖解。 (4)通過一代雜交實(shí)驗(yàn)，就能對(duì)問題(3)所作的解釋作出判斷。試寫出這種雜交實(shí)驗(yàn)親代可能的基因型_。 命題分析本題考查了伴性遺傳的規(guī)律，即性狀在性別中出

9、現(xiàn)的幾率不等，考查了獲取信息的能力、在新情境下解決新問題的能力。材料二中，雜交后代雌雄個(gè)體中的性狀不同，說明是伴性遺傳，如果是XY型性染色體的遺傳，親本雄性應(yīng)選擇顯性性狀，雌性選擇隱性性狀，后代雌性為顯性性狀，雄性為隱性性狀，但材料中的情況正好與此相反，所以確定為ZW型；第(4)小題的關(guān)鍵是“對(duì)問題(3,所作的解釋作出判斷”，而對(duì)問題(3)解釋時(shí)，即按伴性遺傳，所以問題(4)的實(shí)質(zhì)就是選擇親本的基因型，通過一次雜交，明確家蠶皮膚透明的性狀遺傳為伴性遺傳。 答案(1)乙類(2)Z(3)如下圖所示 (4)ZbZbZBW,判斷是純合子還是雜合子 判斷純合子與雜合子，即判斷是否可以穩(wěn)定遺傳；還可以與基

10、因突變相聯(lián)系，對(duì)突變后的個(gè)體基因型進(jìn)行判斷。隱性性狀的個(gè)體基因型為純合子，所以判斷個(gè)體基因型一定是對(duì)顯性性狀的個(gè)體進(jìn)行判斷。 一個(gè)自然繁殖、表現(xiàn)型正常的果蠅種群，性別比例偏離較大，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該種群的基因庫中存在致死基因，它能引起某種基因型的個(gè)體死亡。從該種群中選取一對(duì)雌雄果蠅相互交配，F(xiàn)1中202個(gè)雌性個(gè)體和98個(gè)雄性個(gè)體。請(qǐng)回答： (1)導(dǎo)致上述結(jié)果致死基因具有_性致死效應(yīng)，位于_染色體上。讓F1中雌雄果蠅相互交配，F(xiàn)2中出現(xiàn)致死的概率為_。 (2)從該種群中任選一只雌果蠅，如何鑒別它是純合子還是雜合子,3,命題分析本題考查了常染色體遺傳與性染色體遺傳的判斷，因?yàn)橹滤阑驅(qū)е潞蟠菩郾壤д{(diào)

11、，所以一定是位于性染色體上(若位于常染色體上，致死基因在雌雄中出現(xiàn)的概率均等，不會(huì)引起雌雄比例偏離11)。如果位于Y染色體上，則后代中不會(huì)出現(xiàn)雄性，所以一定是在X染色體上，再判斷顯隱性，如果是X染色體上的顯性基因致死，則雌性中出現(xiàn)致死基因的概率大于雄性，不會(huì)出現(xiàn)后代中雌性多于雄性的現(xiàn)象，故為X染色體上的隱性基因控制的。要確定某一雌果蠅是純合子還是雜合子，理論上與隱性個(gè)體雜交是最佳方案，但因?yàn)樾坌噪[性個(gè)體致死，不存在，所以只能用顯性個(gè)體，即任選一雄性果蠅即可,判斷是否符合孟德爾遺傳規(guī)律 孟德爾遺傳規(guī)律是指基因分離定律和自由組合定律，即判斷是由一對(duì)等位基因控制還是由兩對(duì)等位基因控制的問題。 某生態(tài)

12、系統(tǒng)中的某種昆蟲體色有綠色和灰色之分(顯性基因用F表示，隱性基因用f表示)，決定體色的基因位于性染色體上(該昆蟲性別決定方式與人相同，兩條性染色體上某些區(qū)段是同源區(qū)段，即在兩條染色體上能存在相同基因或者等位基因；還有某些區(qū)段是非同源區(qū)段，即不同性染色體特有的區(qū)段，上面沒有相同基因或者等位基因)?，F(xiàn)有以下兩組雜交方式： 第一組：雌性FF雄性ffF1綠色F2綠色灰色31，且灰色為雄性 第二組：雌性ff雄性FFF1綠色F2綠色灰色31，且灰色為雌性 根據(jù)上述信息，回答下列問題。 (1)顯性性狀是_，這對(duì)遺傳性狀遵循的遺傳規(guī)律是_。 (2)用遺傳圖解解釋第二組遺傳現(xiàn)象出現(xiàn)的原因,4,命題分析第一組和第

13、二組互為正交和反交，后代都表現(xiàn)為綠色，所以綠色為顯性性狀，又因?yàn)镕1自交后代出現(xiàn)了性狀分離且為31，所以為一對(duì)等位基因控制的，符合基因的分離定律。昆蟲體色是一對(duì)等位基因控制的，所以基因存在于X和Y染色體的同源區(qū)段，書寫基因型時(shí)X和Y染色體都要寫明。 答案(1)綠色基因分離定律(2)如下圖所示,判斷是否是可遺傳變異 生物的變異有可遺傳變異和不可遺傳變異兩種情況，遺傳物質(zhì)的改變或環(huán)境條件的改變都可以引起變異，所以判斷生物的變異是可遺傳變異還是不可遺傳變異，相當(dāng)于判斷是受環(huán)境因素影響還是遺傳因素影響。 某生物興趣小組飼養(yǎng)了一批純合的長翅紅眼果蠅幼蟲，分裝在10支試管中，準(zhǔn)備放在25 培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(果

14、蠅生長的最適溫度)，由于疏忽，其中有2支試管未放入培養(yǎng)箱，當(dāng)時(shí)氣溫高達(dá)37 ，10天后觀察發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)箱中的果蠅全為長翅，而未放入培養(yǎng)箱中的果蠅出現(xiàn)了殘翅。 (1)殘翅性狀的出現(xiàn)在遺傳學(xué)上稱為_。你認(rèn)為出現(xiàn)殘翅的最可能的原因是_。 (2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的推測(cè)。(簡要寫出實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)期結(jié)果并得出結(jié)論) 實(shí)驗(yàn)步驟： a._； b._,5,c._； 預(yù)期結(jié)果與結(jié)論：_。 命題分析本題以變異為探究點(diǎn)，考查生物性狀改變的原因。判斷是否由高溫引起的，可以通過改變溫度即恢復(fù)正常的溫度，以觀察幼蟲發(fā)育狀況。本題是將37 和25 進(jìn)行了比較，以便得出正確的判斷。 答案(1)變異 溫度的變化影響果蠅的發(fā)育，果蠅的

15、遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變(或發(fā)生改變)(2)a.利用高溫下發(fā)育的雌雄殘翅果蠅交配產(chǎn)卵b將卵放在25 條件下培養(yǎng) c.觀察子代果蠅翅的性狀表現(xiàn)預(yù)期結(jié)果與結(jié)論：子代全為長翅，說明殘翅是由溫度引起的不遺傳變異，遺傳物質(zhì)沒有改變，推測(cè)正確(或錯(cuò)誤)；子代全為殘翅或出現(xiàn)部分殘翅，說明殘翅是可遺傳的變異，溫度的變化引起了遺傳物質(zhì)改變，推測(cè)錯(cuò)誤(或正確,環(huán)境因素(外因)和遺傳因素(內(nèi)因)對(duì)生物性狀影響的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 一種以地下莖繁殖為主的多年生野菊花，分別生長在海拔10 m、500 m、1 000 m處的同一山坡上。在相應(yīng)生長發(fā)育階段，同一海拔的野菊株高無顯著差異，但不同海拔的野菊株高隨海拔的增高而顯著變矮。為檢驗(yàn)

16、環(huán)境和遺傳因素對(duì)野菊株高的影響，請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 (1)實(shí)驗(yàn)處理：春天，將海拔500 m、1 000 m處的野菊幼苗同時(shí)移栽于10 m處。 (2)實(shí)驗(yàn)對(duì)照：生長于_m處的野菊。 (3)收集數(shù)據(jù)：第2年秋天_。(4)預(yù)測(cè)支持下列假設(shè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 假設(shè)一野菊株高的變化只受環(huán)境因素的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：移栽至10 m處野菊株高_(dá)。 假設(shè)二野菊株高的變化只受遺傳因素的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：移栽至10 m處野菊株高_(dá),6,假設(shè)三野菊株高的變化受遺傳和環(huán)境因素的共同影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：移栽至10 m處野菊株高_(dá)。 解析本題已知的信息是：在相應(yīng)生長發(fā)育階段，同一海拔的野菊株高無顯著差異，但不同海拔的野菊株高隨海

17、拔的增高而變矮，即10 m處的高于500 m處的，500 m的高于1 000 m處的野菊株高。未知的是環(huán)境和遺傳因素對(duì)野菊株高的影響，也即本實(shí)驗(yàn)要解決的問題。 確定實(shí)驗(yàn)的目的：探究不同海拔的野菊株高隨海拔的增高而變矮，這種現(xiàn)象是環(huán)境的影響，還是遺傳因素的影響，或者二者共同作用的結(jié)果。從而明確實(shí)驗(yàn)研究的問題和最終要達(dá)到的目的。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖龀黾僭O(shè)：(1)野菊株高的變化只受環(huán)境的影響；(2)野菊株高的變化只受遺傳因素的影響；(3)野菊株高的變化受環(huán)境和遺傳因素共同影響。 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)與對(duì)照組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比分析，要確定觀測(cè)的指標(biāo)。本題是為驗(yàn)證環(huán)境和遺傳因素對(duì)野菊株高的影響，所以觀測(cè)的指標(biāo)應(yīng)是野

18、菊的株高,在實(shí)施實(shí)驗(yàn)前，需要根據(jù)假設(shè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于不同的假設(shè)，預(yù)測(cè)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。預(yù)測(cè)結(jié)果得到實(shí)現(xiàn)，假設(shè)成立；預(yù)測(cè)結(jié)果沒有出現(xiàn)，假設(shè)不成立，并對(duì)結(jié)果加以說明、解釋或評(píng)價(jià)；對(duì)預(yù)期以外的結(jié)果做出恰當(dāng)?shù)姆治龊驼f明。 假設(shè)一：野菊株高的變化只受環(huán)境因素的影響。那么當(dāng)環(huán)境條件相同而遺傳因素不同時(shí)，野菊的株高也應(yīng)相同，從海拔500 m、1 000 m處移栽于10 m處的野菊株高與原來海拔10 m處的野菊株高無顯著差異。 假設(shè)二：野菊株高的變化只受遺傳因素的影響。那么不同海拔的野菊株高隨海拔的增高而變矮，就說明不同海拔處的野菊遺傳因素不同；當(dāng)遺傳因素相同時(shí)，即使環(huán)境因素發(fā)生變化，野菊的

19、株高也應(yīng)不變。因此在海拔500 m、1 000 m處移栽于10 m處的野菊株高與原海拔處的野菊株高無顯著差異。 假設(shè)三：野菊株高的變化受遺傳和環(huán)境因素的共同影響。那么環(huán)境條件或遺傳因素的不同，都會(huì)導(dǎo)致野菊株高的不同。所以從海拔500 m、1 000 m處移栽于10 m處的野菊株高比原10 m處的野菊矮，比原海拔處野菊高,答案(2)10 m、500 m、1 000(3)測(cè)量株高，記錄數(shù)據(jù) (4)與10 m處野菊株高無顯著差異與原海拔處(500 m、1 000 m)野菊株高無顯著差異比10 m處野菊矮，比原海拔處野菊高 規(guī)律(1)生物性狀既受基因的控制，又受環(huán)境的影響。(2)當(dāng)發(fā)生性狀改變時(shí)，有可

20、能是由基因決定的，也有可能是由環(huán)境影響的。(3)探究生物性狀的改變是由基因還是由環(huán)境的改變引起的，需要改變其環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,育種過程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 小麥品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合子(有一對(duì)基因雜合即可稱為雜合子)，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種。請(qǐng)分別設(shè)計(jì)小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明。(寫出包括親本在內(nèi)的前3代即可) 解析本題綜合考查遺傳規(guī)律在作物育種上的應(yīng)用以及有性生殖和無性生殖在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。根據(jù)題意：小麥品種是純合子，則與題意有關(guān)的基因型應(yīng)有：AABB、aabb、aaBB、Aabb，因?yàn)閍aBB是要選育的品種，所以自然界中不存在這樣的個(gè)體，那么要得到aaBB的個(gè)體，只能選擇AABB和aabb作為親本。同理，馬鈴薯品種是雜合子，與題意有關(guān)的基因型應(yīng)有：YyRR、Yyrr、YYRr、yyRr、YyRr，由于YyRr是要選育的新品種，自然界中不存在這樣的個(gè)體，則在剩下的4種基因型中，通過一次雜交能出現(xiàn),7,YyRr的個(gè)體，只能選