2019-2020年高考生物沖刺復(fù)習(xí)知識(shí)拓展第六單元變異育種與進(jìn)化

1、2019-2020年高考生物沖刺復(fù)習(xí)知識(shí)拓展第六單元變異育種與進(jìn)化一、分子水平上基因突變的類型從細(xì)胞水平上理解,基因相當(dāng)于染色體上的一點(diǎn),稱為座點(diǎn)。從分子水平上看,一個(gè)座點(diǎn)還可以分成許多基本單位,稱為座位。一個(gè)座位一般指的是一個(gè)核苷酸對(duì),有時(shí)其中一個(gè)堿基發(fā)生改變,就可能產(chǎn)生一個(gè)突變。因此,從分子水平上分析,基因突變主要有兩種。(一)復(fù)制錯(cuò)誤1. 堿基替換:某一位點(diǎn)的一個(gè)堿基對(duì)被其他堿基對(duì)取代。堿基替換包括兩種類型。 轉(zhuǎn)換(transition):是同型堿基之間的替換，即一種嘌吟被另一種嘌吟替換,或一種嘧啶被另一種嘧啶替換。 顛換(transversion):嘌吟和嘧啶之間的替換。即嘌吟為嘧啶代

2、替，嘧啶為嘌吟代替。2. 移碼突變:DNA分子中增加或減少一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)。堿基數(shù)目的減少或增加,可以使以后一系列三聯(lián)體密碼移碼。(二)自發(fā)損傷1. 脫嘌吟作用:細(xì)胞中經(jīng)常發(fā)生脫嘌吟作用，使脫氧核糖和堿基G或A連接的糖苷鍵被打斷，從而失去G或A,復(fù)制時(shí)在脫嘌吟位點(diǎn)對(duì)面插入堿基造成突變。2. 脫氨基作用:如胞嘧啶C脫氨基后形成了尿嘧啶U,在復(fù)制過(guò)程中將與A配對(duì)，從而引起GC-AT轉(zhuǎn)換突變。3. 氧化性損傷:活潑氧化物如H2O2可使DNA結(jié)構(gòu)變化。二、基因突變的遺傳學(xué)效應(yīng)不論是堿基替換，還是移碼突變，都有可能使由那個(gè)基因決定的多肽的氨基酸順序發(fā)生改變，或造成多肽合成終止而不產(chǎn)生完整的肽鏈。但由于遺

3、傳密碼具有簡(jiǎn)并性，所以有些堿基替換也不一定會(huì)造成氨基酸順序的改變。基因突變的遺傳效應(yīng)有以下幾點(diǎn):1. 同義突變:堿基替代的結(jié)果為同義密碼子，堿基順序改變而氨基酸順序未變。沒(méi)有突變效應(yīng)產(chǎn)生，這顯然與遺傳密碼的簡(jiǎn)并性有關(guān)。2. 無(wú)義突變:是指某一堿基的改變使mRNA的密碼子變成終止密碼，使多肽合成中斷，形成不完全的肽鏈，喪失生物活性。如DNAATGATTmRNAUACUAA酪氨酸終止密碼子如人類B珠蛋白有146個(gè)氨基酸,HbMcKess-Rock只有144個(gè)。原因：145位UAU變?yōu)閁AA。終止密碼突變:終止密碼(UAA,UAG,UGA)的一個(gè)堿基被取代,突變后的密碼子能編碼某一氨基酸。如Hba鏈

4、有141個(gè)氨基酸。HbConstantSpring的a鏈142位的UAA變?yōu)镃AA,終止密碼變?yōu)楣劝滨０?，肽鏈一直延長(zhǎng)到173位另一終止密碼子。3. 錯(cuò)義突變:指堿基替換或移碼突變的結(jié)果引起氨基酸序列的改變(一級(jí)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)氨基酸的替換)。一般性質(zhì)相似的氨基酸對(duì)蛋白質(zhì)的功能影響較小,而不同性質(zhì)的氨基酸相互替換則可能強(qiáng)烈地影響蛋白質(zhì)的功能。另外,要看替換的氨基酸在肽鏈中的位置是否處于活性部位,是否影響立體構(gòu)形。據(jù)研究，人類血紅蛋白的突變多數(shù)是由于堿基替換引起的。正常人血紅蛋白(HbA)B鏈N端的第6位氨基酸是谷氨酸。鐮刀型細(xì)胞貧血癥(HbS)第6位氨基酸變?yōu)槔i氨酸。輕度貧血癥(HbC)第6位氨基酸

5、變?yōu)橘嚢彼?。一、不同育種目的下的雜交育種1. 培育常規(guī)的純合子品種(1) 培育隱性純合子品種:選取雙親子一代子二代選出符合要求的個(gè)體即可推廣。(2) 培育顯性純合子品種:選取雙親子一代子二代選出符合要求的優(yōu)良個(gè)體子三代選出符合要求的優(yōu)良個(gè)體選出穩(wěn)定遺傳的個(gè)體推廣。2. 培育雜合子品種(1) 原理:雜種優(yōu)勢(shì)。主要利用F的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定，將雜種一代作為種子直接利用，如水稻、玉米等。(2) 過(guò)程:選取雙親子一代。(3) 特點(diǎn):高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)，但需年年育種。二、幾種育種方法的比較存在的問(wèn)題操作工具限制酶、連接酶、運(yùn)載體原理基因重組可獲得新基因和新性狀存在的問(wèn)題優(yōu)點(diǎn)可以按照人們的意愿

6、，定向地改變生物的性狀方法汰劣留良優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單易行勺蘭一物理誘變、化學(xué)誘變基本步驟存在的問(wèn)題提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定基因工程育種變異具有不定向性，且大多有害，難以定向改變生物的性狀雜交育種育種進(jìn)程緩慢，不能創(chuàng)造新基因；只能在同一物種范圍內(nèi)進(jìn)行竺一基因突變上上一雜交、自交優(yōu)點(diǎn)容易操作，集優(yōu)良性狀于一體誘變育種具有一定的潛在危險(xiǎn)性原理-通過(guò)人工選育，選出對(duì)人類有利的變異選擇育種存在的問(wèn)題周期長(zhǎng)，選擇的范圍有限三、太空育種太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達(dá)到的空間環(huán)境，通過(guò)強(qiáng)輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種新技術(shù)。

7、我國(guó)從1987年開始進(jìn)行太空育種。1987年8月5日我國(guó)發(fā)射的第9顆返回式衛(wèi)星首次搭載了青椒、小麥水稻等一批種子，開始了我國(guó)太空育種的嘗試。經(jīng)過(guò)太空育種培育的青椒、番茄、黃瓜、水稻等作物，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病性強(qiáng)。美國(guó)曾進(jìn)行過(guò)玫瑰的太空育種，希望獲得玫瑰油產(chǎn)量高的突變體;俄羅斯曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)圣誕樹的太空育種。2019-2020年高考生物沖刺復(fù)習(xí)知識(shí)拓展第十單元生物技術(shù)實(shí)踐一、微生物的選擇培養(yǎng)和鑒別培養(yǎng)1. 微生物的選擇培養(yǎng):是指利用培養(yǎng)基的組分使適宜生長(zhǎng)的特定微生物得到較快繁殖的技術(shù)。例如在教材提供的選擇培養(yǎng)基的配方中，若尿素是培養(yǎng)基中的唯一氮源，原則上只有能夠利用尿素的微生物才能夠生長(zhǎng)。但實(shí)際上，微

8、生物的培養(yǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，有些微生物可以利用其他微生物的代謝產(chǎn)物生長(zhǎng)繁殖，因此能夠在選擇培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的微生物不一定是所需要的微生物，還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。2. 微生物的鑒別培養(yǎng):用來(lái)鑒別某種或某類微生物，根據(jù)要鑒別的微生物特異性的染色特性，可以在培養(yǎng)基中加入特定的指示劑，也可以根據(jù)某種或某類微生物特定的生理反應(yīng)加入相應(yīng)的化學(xué)試劑來(lái)顯示該種(類)微生物的存在。如加入伊紅美藍(lán)指示劑的培養(yǎng)基可以鑒定大腸桿菌,其原理是:大腸桿菌既能被伊紅染成紅色,又能被美藍(lán)染成藍(lán)色。加入伊紅美藍(lán)指示劑后,大腸桿菌將同時(shí)被這兩種染料染色,變成紫色,而其他微生物一般只能被其中一種染料染色或不能被伊紅美藍(lán)染色。這樣,我

9、們根據(jù)樣本中是否出現(xiàn)紫色的菌落,就可以知道其中是否含有大腸桿菌了。二、微生物的分離方法1. 分離方法(1) 利用該分離對(duì)象對(duì)某一營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有“嗜好”的原理,專門在培養(yǎng)基中加入該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),使其成為一種加富培養(yǎng)基。(2) 利用該分離對(duì)象對(duì)某種抑菌物質(zhì)的抗性,在培養(yǎng)基中加入抑制物,原來(lái)占優(yōu)勢(shì)的微生物生長(zhǎng)受抑制,而分離對(duì)象乘機(jī)大增而占優(yōu)勢(shì),從而得到分離。2. 常見選擇培養(yǎng)基的配制方法(1)改變培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分(2)利用微生物的特殊抗性:在培養(yǎng)基中加入某些物質(zhì),如加入青霉素,抑制細(xì)菌、放線菌的生長(zhǎng),分離得到酵母菌和霉菌。(3) 改變微生物的培養(yǎng)條件:如將培養(yǎng)基放入高溫環(huán)境中培養(yǎng)只能得到耐高溫的微生物。三、

10、特定微生物的數(shù)量測(cè)定1. 直接計(jì)數(shù)法常用的是顯微鏡直接計(jì)數(shù)法,該方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單,可迅速得到結(jié)果,而且在計(jì)數(shù)的同時(shí)能觀察所研究微生物的形態(tài)特征。但不能區(qū)分死細(xì)胞與活細(xì)胞細(xì)胞密度低于106個(gè)/mL便不能保證視野中能見到所有細(xì)胞,難以計(jì)數(shù)微小的細(xì)菌。2. 間接計(jì)數(shù)法(1) 原理:常用稀釋涂布平板計(jì)數(shù)法,當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí),培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落,來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌,通過(guò)統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù),就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。(2) 操作:測(cè)定土壤中的細(xì)菌數(shù),一般選用104、105、106倍的稀釋液進(jìn)行平板培養(yǎng),測(cè)定放線菌一般選用103、104和105倍的稀釋液進(jìn)行平板培養(yǎng),測(cè)定真菌一

11、般選用102、103和104倍的稀釋液進(jìn)行平板培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)時(shí),每一濃度至少涂布3個(gè)平板,以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力和準(zhǔn)確性。(3) 計(jì)數(shù)規(guī)則:選擇菌落數(shù)在30300間的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。(4) 計(jì)算方法:每克樣品中的菌株數(shù)=(CFV)XMC代表某一稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)V代表涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積(mL)M代表稀釋倍數(shù)關(guān)于酶的應(yīng)用常見的酶在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用洗滌劑工業(yè):(加酶洗衣粉等)堿性蛋白酶類易于洗去衣物上的血漬、奶漬等污漬,加酶洗衣粉不能用于絲、毛等天然蛋白質(zhì)纖維類織品的洗滌。淀粉酶類餐廳洗碗機(jī)的洗滌劑,用于去除難溶的淀粉殘跡等。烘烤食品:面包等食品制作過(guò)程中,水解面粉中的蛋白質(zhì)。這有利

12、于食品中蛋白類營(yíng)養(yǎng)的消化吸收。釀酒工業(yè):麥芽中的淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶。將釀酒原料淀粉和蛋白質(zhì)降解成能被酵母利用的單糖、氨基酸和肽，從而提高乙醇的產(chǎn)量。B-葡聚糖酶分解B-葡聚糖,降低麥汁黏度，加快麥汁過(guò)濾速度，避免因B-葡聚糖引起的啤酒混濁。木瓜蛋白酶去除啤酒儲(chǔ)存過(guò)程中生成的混濁物。肉類烹飪:木瓜蛋白酶(嫩肉粉)、菠蘿蛋白酶分解肉中的膠原蛋白,使肉類嫩滑。木瓜蛋白酶的最適宜溫度為60C,適宜pH為77.5。不能在高溫和酸性環(huán)境下使用木瓜蛋白酶。乳制品工業(yè):凝乳酶可作為奶酪生產(chǎn)中的凝結(jié)劑,并可用于分解蛋白質(zhì)。乳糖酶可將乳糖降解為葡萄糖和半乳糖,從而獲得沒(méi)有乳糖的牛乳制品,有利于乳制品的消化吸

13、收。果汁生產(chǎn):果膠酶、纖維素酶處理果肉,提高出汁率、縮短出汁時(shí)間、提高果汁質(zhì)量。制糖工業(yè):淀粉酶等將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖及各類糖漿,葡萄糖異構(gòu)酶可將葡萄糖轉(zhuǎn)化為甜度高的果糖,生產(chǎn)高果糖漿。紡織工業(yè):淀粉酶廣泛地應(yīng)用于紡織品的褪漿，其中某些從細(xì)菌中提取的淀粉酶能忍受100110C的高溫操作條件。用纖維素酶處理制作牛仔服的棉布,可提高牛仔服質(zhì)量。制革工業(yè):胰蛋白酶類能除去毛皮中特定蛋白質(zhì)，使皮革軟化，也可用于皮革脫毛。專題28生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用玫瑰精油的提取實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)“玫瑰精油的提取”選自人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書生物技術(shù)實(shí)踐（選修1）。按照教材中的方法和材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果并不理想，通

14、過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)，有效地縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約了成本，并且實(shí)驗(yàn)效果明顯提高。一、縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)效果明顯1.實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)在教材中，玫瑰精油的提取采用的是簡(jiǎn)化的蒸餾裝置進(jìn)行水中蒸餾提取。用此種方法，操作相對(duì)容易一些，但由于材料和水充分接觸，芳香油的大多數(shù)有效成分會(huì)溶于水中，隨蒸氣揮發(fā)的有效成分只有一小部分。另外，部分有效成分會(huì)分解，因此水中蒸餾的效果并不理想。為提高出油率，實(shí)驗(yàn)時(shí)可改為采取完整的水蒸氣蒸餾法（如圖）。但該裝置安裝較復(fù)雜，且蒸氣導(dǎo)入到中間燒瓶過(guò)程中會(huì)有損失，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)。為縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間且效果明顯，可以對(duì)該裝置進(jìn)行改進(jìn):省略中間燒瓶、支架和中間的連接頭及連接管，取而

15、代之的是在加熱燒瓶的水面上方吊紗網(wǎng)，該紗網(wǎng)可以到藥店去買過(guò)濾中藥用的圓形濾網(wǎng)（見圖1），該圓形濾網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)就是邊緣是塑料材質(zhì)，中間是紗布，這樣它就容易變形進(jìn)入加熱燒瓶中，進(jìn)去后又自動(dòng)撐開恢復(fù)原來(lái)形狀，之后將實(shí)驗(yàn)材料放到紗網(wǎng)上面，直接利用加熱燒瓶中的蒸氣，這樣使得蒸氣產(chǎn)生后即可和材料充分接觸，避免了中間環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間。（見圖2）圖1圖22.加熱裝置可以由酒精燈改為酒精噴燈酒精噴燈的火力，主要靠酒精與空氣、蒸氣混合后燃燒而獲得高溫火焰，而且可以通過(guò)調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)和控制火焰的大小。因此使用起來(lái)同酒精燈相比，酒精噴燈既方便，又可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。3. 燒瓶?jī)?nèi)改用熱水蒸餾為節(jié)約酒精，縮短實(shí)驗(yàn)

16、時(shí)間，燒瓶?jī)?nèi)的水可改為直接加入熱水進(jìn)行蒸餾，這樣可使燒瓶?jī)?nèi)的水快速沸騰，產(chǎn)生蒸氣，有效節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間。通過(guò)以上改進(jìn)，使原來(lái)60分鐘左右才能完成的實(shí)驗(yàn)35分鐘左右就可以完成，有效節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，能夠在40分鐘課堂內(nèi)最大限度地完成教學(xué)任務(wù)，克服了高中階段課程多，課時(shí)緊，學(xué)生不太可能在課后花大量時(shí)間做實(shí)驗(yàn)的困難，且實(shí)驗(yàn)效果明顯。二、循環(huán)水裝置的改進(jìn)在本實(shí)驗(yàn)中,需要使用冷凝裝置對(duì)油水混合氣體冷凝,形成油水混合物后進(jìn)行收集,這樣會(huì)耗費(fèi)大量的水,而如果在進(jìn)水口處安裝一個(gè)家用養(yǎng)魚缸中使用的循環(huán)泵,就可以有效節(jié)約用水,降低實(shí)驗(yàn)成本。三、實(shí)驗(yàn)材料的選取經(jīng)濟(jì)有效在本實(shí)驗(yàn)中,很多人通常使用的實(shí)驗(yàn)材料是花店出售的玫瑰花瓣,但實(shí)際上該實(shí)驗(yàn)材料