2025届高三生物一轮复习课件 第28讲 《生物的变异和进化》

高考一轮复习 《生物的变异和进化》 生物变异类型： 考点一 《基因突变》 DNA准确复制的原因： 1.DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板； 2.碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行； 稳定的双螺旋结构； 精确的模板； 严格的碱基互补配对原则； 遵守半保留复制机制； DNA亲代和子代之间保持一致 问题：复制过程中是否会出错呢？ 镰刀型细胞贫血症 ①直接原因：血红蛋白多肽链上一个谷氨酸替换为缬氨酸。 ②根本原因：基因中碱基对A=T替换成T=A 基因突变 (1)概念： 通常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。 DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。 (2)发生时间： 外因： (3)基因突变的原因： 物理因素: 紫外线、X射线 化学因素: 硝酸盐、碱基类似物 生物因素: 某些病毒的遗传物质 内因：DNA复制偶尔发生错误等。 （4）基因突变的特点： (1)普遍性：在生物界中普遍存在。 (2)随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上和同一个DNA分子的不同部位。 (3)不定向性：一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。 (4)低频性：在自然状态下，基因突变的频率很低。 （5）多害少利性：大部分基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，对生物有害；小部分基因突变，可使生物获得新性状，适应改变的环境 替换 增添 缺失 只改变1个氨基酸或不改变（密码子的简并性） 影响突变点后的序列 影响突变点后的序列 1、基因突变对蛋白质的影响 2、基因突变对性状的影响 主要原因： ①突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段上。 ②基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 ③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变。 原密码子 亮氨酸 U U A 突变密码子 U U G 基因突变不一定导致生物性状的改变 基因突变一定会导致基因结构改变，但蛋白质结构、性状不一定改变。 3、基因突变对细胞的影响 ①原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因。 ②不是只有癌细胞中才存在原癌基因和抑癌基因，正常细胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因。 ③原癌基因和抑癌基因共同对细胞的生长和增殖起调节作用。 ④细胞癌变是多个基因突变累积的结果，不是一个基因突变就会引起细胞癌变。 2．癌细胞的特征 (1)能够无限增殖。 (2)形态结构发生显著变化。 (3)细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间黏着性显著降低，容易在体内分散和转移，等等。 基因突变的意义： (1)新基因产生的途径。 (2)生物变异的根本来源。 (3)为生物进化提供了丰富的原材料。 课堂练习 绿色通道 P205 判断题 P206 选择题2、3、5（1-3）(很难，选择做) 7、 课时作业 P471 选择题2、7 考点二 《基因重组》 (3)类型： 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。 (1)概念： (2)发生时期： 减数分裂时期（减Ⅰ） 转基因（DNA重组技术） 基因的自由组合 (减Ⅰ后期，非同源染色体自由组合） 基因的交叉互换 (减Ⅰ前期，联会四分体） （1）互换型：四分体的非姐妹染色单体的互换。 （2）自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合。 (减数分裂Ⅰ前期的四分体时期) (减数分裂Ⅰ后期) (3)肺炎链球菌转化实验：R型细菌转化为S型细菌。 (4)人工重组：转基因技术（人为条件下进行的），即基因工程。 (3)转基因（DNA重组技术） (4)基因重组的特点： ①只产生新的基因型，并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状产生。 ②发生在有性生殖的遗传中。 (5)意义 ①是生物变异的来源之一。 ②为生物进化提供材料。 ③是形成生物多样性的重要原因之一。 (6)应用：进行杂交育种,将双方亲本中的优良性状集中在一起。 课堂练习 绿色通道 P208 判断题 P210 选择题1、4 高考真题1 考点三 《染色体变异》 概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。 染色体结构的变异 染色体数目的变异 细胞内个别染色体的增加或减少 细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套的减少 缺失、重复、倒位、易位 染色体数目的变异 正常 染色体组 异常 染色体组 异常 染色体组 ①细胞内个别染色体的增加或减少 成因：细胞分裂后期，染色体没有平均分配到细胞两极，如唐氏综合征（21三体综合征）。 ②细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少 成因：细胞分裂过程中，纺锤体的形成受到抑制或由配子直接发育成个体等，如多倍体、单倍体。 染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，即含有 两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。 ①从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。 ②从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。 ③从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因。 特点: 二倍体： 1、定义：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体。 2、发育起点：受精卵 3、后代生殖情况：正常可育 （自然界中，大多数有性生殖的生物都是二倍体） 单倍体 1、概念：体细胞中的染色体数目和本物种配子染色体数目相同的个体。 2、发育起点：配子 3、后代生殖情况：不可育 4、植株状况：① 植株弱小② 高度不育 多倍体 1、概念：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体； 2、发育起点：受精卵 3、后代生殖情况：三倍体一般不可育（奇数倍体） 4、植株状况：①茎秆粗壮；② 叶片、果实和种子较大； ③ 营养物质含量丰富 三倍体 二倍体 三倍体因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子。 形成过程 雄配子 单倍体 ＋ 雌配子 单倍体 ↓受精作用 受精卵 生物体（二倍体或多倍体） 形成原因 自然原因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变(如低温) 人工诱导 花药离体培养 秋水仙素处理 单倍体幼苗 秋水仙素处理 萌发的种子或幼苗 举例 蜜蜂的雄蜂 几乎全部的动物和 过半数的高等植物 香蕉(三倍体)；马铃薯 (四倍体)；八倍体小黑麦 项目 单倍体 二倍体 多倍体 染色体结构的变异 猫叫综合征 果蝇的缺刻翅 果蝇的棒状眼 果蝇花斑眼的形成 果蝇卷翅的形成 ① 缺失 ② 重复 ③ 易位 ④ 倒位 染色体结构的变异 （2）结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异; （3）影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有点甚至会导致死亡; 易位 互换 图解 区别 位置 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 原理 染色体结构变异 基因重组 观察 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 易位与互换的区别 课堂练习 绿色通道 P213 判断题 P214 选择题2 考点四 《生物育种的原理及应用》 生物育种常见的几种方法： 1．杂交育种 2．诱变育种 3．单倍体育种 4．多倍体育种 1．杂交育种 1．杂交育种 (1)原理：基因重组 (2)方法：杂交 (3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。 (4)缺点：获得新品种的周期长。 2．诱变育种 (1)原理：基因突变。 (2)过程 (3)优点 ①可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 ②大幅度地改良某些性状。 (4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。 3．单倍体育种 低温或秋水仙素能够抑制细胞中纺锤体的形成，导致后期数目加倍后的染色体不能正常移向两极，细胞不能分裂。 4．多倍体育种 三倍体无子西瓜 2N 2N 4N 雄配子：N 雌配子2N 产生 3N 三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 课堂练习 绿色通道 P217 判断题 考点五 《生物的进化》 1、达尔文生物进化理论的两大学说 （1）共同由来学说：地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。 （2）自然选择学说：揭示了生物进化的机制， 解释了适应的形成和物种形成的原因。 2、生物有共同祖先的证据 （1）地层中陈列的证据 —— 化石 ① 概念：通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。 ② 作用：化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。 ③ 分布：大部分化石发现于沉积岩的地层中。 ④ 结论：大量化石证据，证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代 逐渐进化而来的，而且还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、 由水生到陆生的进化顺序。 2. 生物有共同祖先的证据 （2）当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据 ① 比较解剖学证据 a. 事实证据：蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢都是同源器官。 b. 意义：为生物是否有共同祖先寻找证据。 ② 胚胎学证据 a. 事实证据：人和鱼的胚胎在发育早期会出现鳃裂和尾； 人和其他脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段。 b. 意义：支持人和其他脊椎动物有共同的祖先的论点。 ③ 细胞和分子水平的证据 事实证据： a. 生物有许多共同的特征，比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞。 b．细胞有共同的物质基础和结构基础等。 c．不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子，既有共同点，又存在差异。 意义： a. 支持生物有共同祖先的论点。 b. 提示人们当今生物有着共同的原始祖先。 c. 揭示了当今生物种类亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出现的顺序。 适应是自然选择的结果 (1)拉马克的进化学说 ①主要观点 ②意义：历史上第一个比较完整的进化学说；彻底否定了物种不变论，奠定了科学生物进化论的基础。 (2)达尔文的自然选择学说 ① 达尔文认为适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。 群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。 ② 自然选择学说的解释模型。 内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存 过度繁殖 遗传和变异 生存斗争 适者生存 自然选择的基础　 各种生物都有很强的繁殖力，能产生很多的后代 生物进化的内因 自然选择的手段、生物进化的动力 自然选择的结果 适应环境的生物个体得以存活。不适应者则被淘汰。 原因：过度繁殖，数目加剧。而食物、空间是有限的。 变异是不定向的，存在有利变异和不利变异。 自然选择学说的意义： a.使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。 b.揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先， 而生物多样性和适应性是进化的结果。 局限性：达尔文对于遗传和变异的认识还局限于性状水平， 不能科学地解释遗传和变异的 课堂练习 绿色通道 P225 判断题 P226 选择题3 考点六 《现代生物进化理论》 1、种群基因组成的变化 （1）种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。 对种群概念的理解要把握以下三点： ① 三个要素：“一定区域”“同种”和“全部”。 ② 两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制， 离开一定的空间和时间的种群是不存在的。 ③ 两个基本单位：“种群是生物繁殖的基本单位”和 “种群是生物进化的基本单位” 基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因。 基因频率 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。 基因型频率 在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值。 基因频率 = 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 × 100% 基因型频率= 某基因型个体总数 种群全部个体数 × 100% =纯合子频率+1/2杂合子频率 种群和种群基因库 例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a， 从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是 30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？ 方法一：概念法 A基因频率为: a基因频率为： A基因数=2×30+60=120个 a基因数=60+2×10=80个 = 60% = 40% 55 种群和种群基因库 方法二：通过基因型频率计算 A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率 = 30%+1/2×60% = 60% = 10%+1/2×60% = 40% AA基因型频率为: 30% Aa基因型频率为: 60% aa基因型频率为: 10% a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。 例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a， 从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是 30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？ A+a=1 AA+Aa+aa=1 56 一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？ 假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。 亲代基因型的频率 AA（ 30% ） Aa（ 60% ） aa（ 10% ） 配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( ) 子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( ) 子一代基因频率 A（ ） a( ) 子二代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( ) 子二代基因频率 A（ ） a( ) 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈代——温伯格定律，也叫遗传平衡定律。 遗传平衡定律(哈代－温伯格定律) 当群体满足以下五个条件： ①昆虫群体数量足够大； ②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代； ③没有迁入与迁出； ④自然选择对性状没有作用； ⑤基因A和a都不产生突变 设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么 A(p) a(q) A(p) AA(p2) Aa(pq) a (q) Aa(pq) aa(q2) aa 基因型的频率 AA 基因型的频率 Aa 基因型的频率 ( p + q )2 = p2 + 2pq + q2 遗传平衡定律(哈代－温伯格定律) Ⅰ.种群数量足够大 Ⅱ.自由交配 Ⅲ.没有迁入与迁出 Ⅳ.没有自然选择 Ⅴ.没有发生突变 Ⅰ.种群数量没有足够大 Ⅱ.不能完全自由交配 Ⅲ.存在迁入与迁出 Ⅳ.自然选择不可抗拒 Ⅴ.基因突变具有普遍性、随机性。 遗传平衡 × 遗传平衡所指的种群是理想条件下的种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这也从反面说明，自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。 理想条件 现实条件 可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源分为突变和基因重组。 可遗传变异： 基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。 影响种群基因频率变化的因素 ①突变和基因重组：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，但是由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变。 ②生物的生存环境：突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。 ③有性生殖过程中的基因重组：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。 生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。 种群基因频率发生定向改变 不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累 变异 自然选择 生物朝一定方向缓慢进化 （不定向） （定向） 在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。 生物进化的基本单位 生物进化的实质 生物进化的原材料 决定生物进化的方向 种群 基因频率的改变 突变和基因重组 自然选择 （不定向） （定向） （定向） 生物进化一定会出现新物种吗？新物种是如何出现的？ 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。 物种： 隔离： 不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。 ①地理隔离： 同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。 ②生殖隔离： 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。 同一物种 地理隔离，阻隔基因交流 突变、基因重组 种群基因库出现明显差异 自然选择，基因频率发生改变 生殖隔离，新物种形成的标志 物种形成的三个环节 ①突变和基因重组产生进化的原材料 ②自然选择导致种群基因频率的定向改变 ③隔离是物种形成的必要条件 新物种 4、协同进化 （1）概念： （2）协同进化的实例 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。 协同进化类型 包含类型 实例 不同物种 之间 种间互助 某种兰花和专门给它传粉的蛾 种间斗争 捕食 猎豹和斑马 寄生 黏液瘤病毒和兔子 竞争 作物与杂草 生物与无机环境 之间 生物影响环境，环境影响生物 地球早期无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有氧气→出现好氧生物 （3）结果：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种、丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。 （1）生物多样性各层次间的关系 主要包括三个层次内容： 遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性。 生物多样性三个层次之间的联系 遗传（基因）多样性 物种多样性 生态系统多样性 根本原因 组成 转录、翻译 蛋白质的多样性（性状） 无机环境的多样性 组成 直 接 选 择 课堂练习 绿色通道 P228 判断题1-5 P228 选择题1、3、4 $$