專題四-遺傳、變異和進(jìn)化-整合提升教材課程

專題整合提升

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)

架起思維橋梁核心術(shù)語

(1)自然選擇學(xué)說(過度繁殖、生存斗爭、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，主要突出對基本概念和原理的考查。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)生對自由組合定律的一些知識(shí)點(diǎn)理解不透徹，對一般的概念、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。

特色專題

走出誤區(qū)，提煉解題技巧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)象課本在對自由組合現(xiàn)象的解釋是這樣的：具有兩對(或更多對)相對性狀的親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1(YyRr)自交產(chǎn)生配子時(shí)，每對基因都要彼此分離，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。可見，基因的自由組合既發(fā)生在雜合子內(nèi)，也發(fā)生在純合子內(nèi)。非等位基因都表現(xiàn)為自由組合具有兩對或兩對以上的相對性狀的親本進(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，一對等位基因與另一對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)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，是對性狀的顯、隱性作出判斷；從基因水平看，是對基因的顯、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?，F(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?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)楸尘埃疾閷W(xué)生對顯、隱性狀的判斷。對于植物來說，自交是首選的方法，等同于用相同性狀的個(gè)體雜交這一方法。

1.【例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)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對皮膚油紙樣透明b為顯性)是由一對等位基因控制的。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“對問題(3)所作的解釋作出判斷”，而對問題(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)ZbZb×ZBW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；還可以與基因突變相聯(lián)系，對突變后的個(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.【例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)，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1∶1)。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，即判斷是由一對等位基因控制還是由兩對等位基因控制的問題。

某生態(tài)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ff→F1綠色→F2綠色∶灰色＝3∶1，且灰色為雄性

第二組：雌性ff×雄性FF→F1綠色→F2綠色∶灰色＝3∶1，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.【例4】▲命題分析第一組和第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3∶1，所以為一對等位基因控制的，符合基因的分離定律。昆蟲體色是一對等位基因控制的，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?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的推測。(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.【例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，推測錯(cuò)誤(或正確) 環(huán)境因素(外因)和遺傳因素(內(nèi)因)對生物性狀影響的實(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10m、500m、1000m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)環(huán)境和遺傳因素對野菊株高的影響，請完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

(1)實(shí)驗(yàn)處理：春天，將海拔500m、1000m處的野菊幼苗同時(shí)移栽于10m處。

(2)實(shí)驗(yàn)對照：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10m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10m處野菊株高_(dá)_______。【例6】▲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10m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拔的增高而變矮，即10m處的高于500m處的，500m的高于1000m處的野菊株高。未知的是環(huán)境和遺傳因素對野菊株高的影響，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)與對照組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對比分析，要確定觀測的指標(biāo)。本題是為驗(yàn)證環(huán)境和遺傳因素對野菊株高的影響，所以觀測的指標(biāo)應(yīng)是野菊的株高。

在實(shí)施實(shí)驗(yàn)前，需要根據(jù)假設(shè)，對實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。對于不同的假設(shè)，預(yù)測不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。預(yù)測結(jié)果得到實(shí)現(xiàn)，假設(shè)成立；預(yù)測結(jié)果沒有出現(xiàn)，假設(shè)不成立，并對結(jié)果加以說明、解釋或評價(jià)；對預(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500m、1000m處移栽于10m處的野菊株高與原來海拔10m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，野菊的株高也應(yīng)不變。因此在海拔500m、1000m處移栽于10m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500m、1000m處移栽于10m處的野菊株高比原10m處的野菊矮，比原海拔處野菊高。答案

(2)10m、500m、1000

(3)測量株高，記錄數(shù)據(jù)

(4)與10m處野菊株高無顯著差異與原海拔處(500m、1000m)野菊株高無顯著差異比10m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.【例7】▲YyRr的個(gè)體，只能選擇yyRr和Yyrr作親本。小麥和馬鈴薯新品種的獲得，首先要經(jīng)過有性雜交過程，通過基因重組得到新的性狀。不同的是，小麥在生產(chǎn)上必須用種子繁殖，要保證后代不出現(xiàn)性狀分離，必須得到矮稈抗病的純合子(aaBB)，才是符合要求的新品種，因此在第3代中選出矮稈抗病的植株后需連續(xù)自交，以提高純度；馬鈴薯在生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，屬無性生殖，后代可保持親本的性狀，因此在第2代中選出黃肉抗病(YyRr)的個(gè)體即為新品種。答案小麥

第1代P

AABB×aabb親本雜交

↓ 第2代F1