生物的变异、育种与进化

第六单元生物的变异、育种与进化

专题14 基因突变、基因重组、染色体变异基础题自查基础

注P:脯氨酸;K:赖氨酸;R:精氨酸

下列叙述正确的是( )。

A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性

B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能

C.突变型的产生是由于碱基对的缺失所致

D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变

【解析】枯草杆菌野生型与某一突变型的差异是S12蛋白结构改变,且突变型在含链霉素培养基中的存活率为100%,说明其对链霉素有抗性;在核糖体上进行的是翻译过程;野生型与突变型的S12蛋白只有一个氨基酸不同,是碱基对的替换所致;链霉素对枯草杆菌的变异进行定向选择,而不是诱发其突变。

【答案】A

2.(2016·江苏卷)下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是( )。

A.个体甲的变异对表型无影响

B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常

C.个体甲自交的后代,性状分离比为3∶1

D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常

【解析】个体甲属于染色体结构变异中的缺失,一般对表型有影响;自交后代由于获得缺失染色体的配子一般不育,性状分离比不为3∶1;乙属于倒位,发生了染色体结构变异会影响表现型且联会后会形成异常的四分体。

【答案】B

3.(2015·海南卷)关于基因突变和染色体结构变异的叙述,正确的是( )。

A.基因突变都会导致染色体结构变异

B.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变

C.基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变

D.基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察

【解析】基因突变不会导致染色体结构变异;基因突变与染色体结构变异都有可能导致个体表现型改变;基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变;基因突变在光学显微镜下是不可见的,染色体结构变异可用光学显微镜观察到。

【答案】C

4.(2015·江苏卷)经X射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花植株,下列叙述错误

．．的是( )。

A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果,有利于香豌豆的生存

B.X射线不仅可引起基因突变,也会引起染色体变异

C.通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变

D.观察白花植株自交后代的性状,可确定是否是可遗传变异

【解析】白花植株的出现是基因突变的结果,基因突变是不定向的,环境起选择作用。X射线可能引起基因突变,也可能引起染色体变异。通过杂交实验可知该突变是显性突变还是隐性突变,若子代表现为突变性状,则为显性突变;若子代表现为正常性状,则为隐性突变。若白花植株自交后代出现突变性状,则为可遗传变异;若后代无突变性状,则为不可遗传变异。

【答案】A

5.(2015·全国Ⅱ卷)下列关于人类猫叫综合征的叙述,正确的是( )。

A.该病是由特定的染色体片段缺失造成的

B.该病是由特定染色体的数目增加造成的

C.该病是由染色体组数目成倍增加造成的

D.该病是由染色体中增加某一片段引起的

【解析】人类猫叫综合征是由人的第5号染色体部分缺失引起的。

【答案】A

6.(2017·江苏卷节选)某研究小组以同一品种芹菜根尖和花粉母细胞为材料,开展芹菜染色体核型分析实验。图1、图2是从两种材料的30个显微图像中选出的两个典型图像。请回答下列问题:

分析根尖细胞染色体核型时,需将图像中的进行人工配对;根据图1、图2能确定该品种细胞中未发生的变异类型有(填下列序号)。

①基因突变②单体③基因重组④三体

【解析】在分析根尖细胞染色体核型时,需将同源染色体进行人工配对,以判断细胞中染色体的数目和结构是否发生变化;光学显微镜下可观察到染色体,不能观察到基因突变和基因重组,故不能确定该品种细胞是否发生了基因突变和基因重组。观察图1、图2,该品种细胞中染色体数目正常,没有出现单体或三体。

【答案】同源染色体②④

综合题挑战综合

1.(2017·江苏卷)一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa,其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是( )。

A.上图表示的过程发生在减数第一次分裂后期

B.自交后代会出现染色体数目变异的个体

C.该玉米单穗上的籽粒基因型相同

D.该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子

【点拨】本题的解题关键是能根据异常联会判断出发生了染色体数目变异的过程,并知道单倍体染色体加倍后不一定是纯

合子。

【解析】联会发生在减数第一次分裂前期;由于异常联会形成缺一条或多一条染色体的配子,受精后形成单体或者三体;该玉

米可以产生多种配子,雌雄配子随机结合,籽粒基因型不一定相同;该植株花药培养基因型为Aa和aa的单倍体加倍后,前者是杂

合子后者是纯合子。

【答案】B

2.(2015·江苏卷)甲、乙为两种果蝇(2n),下图为这两种果蝇的各一个染色体组,下列叙述正确的是( )。

A.甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常

B.甲发生染色体交叉互换形成了乙

C.甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同

D.图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料

【点拨】本题的易错点是把其中一图中在染色体片段发生的倒位看作是两图中对应染色体发生交叉互换。

【解析】与甲图相比,乙图发生了1号染色体结构变异中的倒位,基因排列顺序改变,甲、乙杂交产生的F1联会时1号染色

体不能正常配对,会出现减数分裂异常;染色体结构变异属于可遗传的变异,能为生物进化提供原材料。

【答案】D

3.(2015·福建卷)绿色荧光标记的X染色体DNA探针(X探针),仅能与细胞内的X染色体DNA的一段特定序列杂交,并使该处呈

现绿色荧光亮点。同理,红色荧光标记的Y染色体DNA探针(Y探针)可使Y染色体呈现一个红色荧光亮点。同时用这两种探针

检测体细胞,可诊断性染色体数目是否存在异常。医院对某夫妇及其流产胎儿的体细胞进行检测,结果如图所示。下列分析正确

的是( )。

A.X染色体DNA上必定有一段与X探针相同的碱基序列

B.据图分析可知妻子患X染色体伴性遗传病

C.妻子的父母至少有一方患有性染色体数目异常疾病

D.该夫妇选择生女儿可避免性染色体数目异常疾病的发生

【点拨】本题的解题关键是能够根据题干信息判断出流产胎儿的染色体组成是XXY。

【解析】据题知,X探针能与细胞内的X染色体DNA的一段特定序列杂交即碱基序列互补,则会与DNA的另一条链上的一

段碱基序列相同;据图无法确定妻子是否患X染色体伴性遗传病;妻子的性染色体数目异常可能是其父母中至少有一方减数分裂

产生异常配子所致;由于妻子的性染色体组成是XXX,因此该夫妇无论生儿子还是生女儿都可能出现性染色体数目异常疾病。

【答案】A

4.(2014·浙江卷)除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体,且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是( )。

A.突变体若为1条染色体的片段缺失所致,则该抗性基因一定为隐性基因

B.突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致,则再经诱变可恢复为敏感型

C.突变体若为基因突变所致,则再经诱变不可能恢复为敏感型

D.抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致,则该抗性基因一定不能编码肽链

【点拨】本题的解题关键是会分析区别染色体片段缺失和基因突变对生物的影响。

【解析】若除草剂敏感型大豆的基因型为Aa,1条染色体上A所在片段缺失,即表现出a的性状,即抗性基因为隐性基因;染色体片段缺失后再诱变不能恢复为敏感型,而基因突变由于不定向性,再诱变可以恢复突变为敏感型;抗性基因若由敏感基因中的单个碱基对替换所致,则该基因表达的可能性较大。

【答案】A

5.(2016·全国Ⅲ卷)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题:

(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同,前者所涉及的数目比后者。

(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以为单位的变异。

(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自

花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子代中能观察到该显性突变的性状;最早在子代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子代中能分离得到隐性突变纯合体。

【点拨】本题的解题关键是能弄清“观察到”和“分离得到”显、隐性性状个体的区别。

【解析】(1)染色体变异所涉及的碱基对比基因突变所涉及的碱基对多得多。(2)染色体变异包括个别染色体的增加、缺失和以染色体组为单位的增加、缺失。(3)子一代中都得到了基因型为Aa的个体,若为显性突变,子一代即为显性性状,最早在子一代中观察到该显性突变的性状,若要分离得到显性突变纯合体,就需将子一代自交得F2,并将F2中显性个体再自交,并挑选出不发生性状分离的个体的显性后代即F3;若为隐性突变,子一代中Aa自交,F2中会出现aa(该隐性突变)的性状,并于当代就能分离得到隐性突变纯合体。

【答案】(1)少(2)染色体(3)一二三二

命题调研

考点一基因突变

1.实例——镰刀型细胞贫血症

2.原因、特点、时间和意义

对点练

下列有关基因突变的叙述,错误

．．的是( )。

A.只有进行有性生殖的生物才能发生基因突变

B.基因突变可发生于生物体发育的任何时期

C.基因突变是生物进化的重要因素之一

D.基因碱基序列改变不一定导致性状改变

【解析】基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换,而引起的基因结构的改变。进行有性生殖和无性生殖的生物都有可能发生基因突变,A错误。

【答案】A

研究人员偶然在一片稻田中发现某基因突变能促进超级稻增产,这一发现将有助于研究和培育出更高产的水稻新品种。以下

说法不正确

．．．的是( )。

A.该基因突变可以产生生物进化的原材料

B.该基因突变说明大多数基因突变是有利的

C.该基因突变能使种群基因频率发生改变

D.该突变基因可能会在其他农作物增产中发挥作用

【解析】基因突变可以产生生物进化的原材料,A正确;大多数的基因突变会给生物带来不利的影响,B错误;基因突变能使种群基因频率发生改变,C正确;利用转基因技术可以将该突变基因导入其他农作物中,使其发挥作用,从而可能使其他农作物增产,D 正确。

【答案】B

考点二基因重组

1.概念

基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制①的重新组合。

重新组合

示意

3.结果与意义

(1)产生⑩,导致出现。

(2)基因重组是生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因,对生物的进化也具有重要意义。

基因重组的类型解读

基因重组只是“原有基因间的重新组合”,它既未改变基因的“质”(未产生“新基因”)也未改变基因的“量”,只是产生了“新基因型”,

①不同性状的基因②非等位基因③非等位基因

④四分体⑤后期⑥交叉互换⑦等位基因⑧自由组合⑨目的基因⑩新基因型重组性状

对点练

下列有关基因重组的叙述,错误

．．的是( )。

A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组

B.同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换可引起基因重组

C.纯合子自交因基因重组导致子代性状分离

D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关

【解析】基因重组包括自由组合和交叉互换;纯合子自交后代不会发生性状分离;同胞兄妹的遗传差异源于双亲产生配子时发生基因重组,导致配子的多样性,从而导致后代的基因型的多样性。

【答案】C

下列关于基因重组的叙述,正确的是( )。

A.杂交后代出现3∶1的分离比,不可能是基因重组导致的

B.联会时的交叉互换实现了同源染色体上等位基因的重新组合

C.“肺炎双球菌转化实验”中R型菌转变为S型菌的原理是基因重组

D.基因重组导致生物性状多样性为生物进化提供了最基本的原材料

【解析】如果一对相对性状是由非同源染色体上的两对基因共同控制,则杂交后代出现3∶1的分离比,可能是基因重组导致的;交叉互换实现了同源染色体上非等位基因的重新组合;基因突变为生物进化提供了最基本的原材料。

【答案】C

考点三染色体变异

1.染色体结构变异

(1)类型

(2)结果

使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异。

2.染色体数目变异

(1)类型

a.细胞内①的增加或减少,如21三体综合征。

b.细胞内染色体数目以②的形式成倍地增加或减少,如多倍体、单倍体。

(2)染色体组

a.概念:细胞中的一组③,它们在形态和功能上各不相同,但携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。

b.组成:右图为一雄果蝇的染色体组成,其染色体组可表示为:④或⑤。

2.“二看法”确认单倍体、二倍体、多倍体

在线反馈

①个别染色体②染色体组③非同源染色体④Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X ⑤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y ⑥配子⑦受精卵⑧受精卵⑨1或多个⑩2个≥3个

对点练

下列与染色体变异有关的说法中不正确

．．．的是( )。

A.染色体变异包括染色体结构的改变和染色体数目的改变

B.两条染色体相互交换片段都属于染色体变异

C.猫叫综合征的患者与正常人相比,第5号染色体发生部分缺失

D.染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变

【解析】染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异;非同源染色体之间相互交换片段属于染色体结构变异(易位),而同源染色体的非姐妹染色单体相互交换片段属于基因重组;猫叫综合征是人类第5号染色体缺失一部分所致;染色体结构变异会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变。

【答案】B

下列有关图示两种生物变异的叙述,正确的是( )。

A.图1过程发生在减数第一次分裂后期

B.图1中的变异未产生新的基因,但可以产生新的基因型

C.图2过程表示染色体数目的变异

D.图2中的变异未产生新的基因,也不改变基因的排列次序

【解析】图1是同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,发生在减数第一次分裂的前期,属于基因重组,可以产生新的基因型;图2是非同源染色体之间的易位,属于染色体结构变异,改变了染色体上的基因排列次序。

【答案】B

题型一基因突变与基因重组图形判断

【典例1】下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像,根据图像判定每个细胞发生的变异类型,正确的是( )。

A.①基因突变;②基因突变;③基因突变

B.①基因突变或基因重组;②基因突变;③基因重组

C.①基因突变;②基因突变;③基因突变或基因重组

D.①基因突变或基因重组;②基因突变或基因重组;③基因重组

【解析】图①②分别处于有丝分裂的中期和后期,A、a的不同的原因只能是基因突变;③处于减数第二次分裂的后期,A与a 的不同的原因可能是基因突变或减Ⅰ前期的交叉互换(基因重组)。

【答案】C

【典例2】下图为细胞分裂过程示意图,下列有关说法正确的是( )。

A.图甲中细胞只发生了减数分裂,该过程一定发生基因突变

B.图乙中若其中一条染色体上有一个基因a,则另一极对应的染色体上可以是A或a

C.上述三图所示的过程中,只会发生基因突变和基因重组

D.图丙中若发生了同源染色体的交叉互换,该变异属于倒位

【解析】图甲中细胞发生一次有丝分裂和一次减数分裂,该过程可能发生基因突变、基因重组、染色体变异。图乙中一条染色体上有一个基因a,如果发生了基因突变,则另一极对应的染色体上是A;如果不发生基因突变,则是a。图丙中,减数第一次分裂前期,同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换,可以导致基因重组。

【答案】B

2.根据染色体图示判定

(1)如果是有丝分裂后期图中两条子染色体上的两基因不同,则为基因突变的结果(如图甲)。

小题库

(2016·锦州调研)家蚕是二倍体生物,含56条染色体,ZZ为雄性,ZW为雌性。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由Ⅱ号染色体上的A和a基因控制。雄蚕由于吐丝多,丝的质量好,更受蚕农青睐,但在幼蚕阶段,雌雄个体不易区分。于是,科学家采用下图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决这个问题。相关说法正确的是( )。

A.要研究家蚕的基因组,只需要测定家蚕一个染色体组上的基因

B.图示变异家蚕的“变异类型”属于基因重组

C.在生产中,可利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出根据体色辨别幼蚕性别的后代

D.由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕所采用的育种方法是诱变育种

【解析】要研究家蚕的基因组,需测定27条常染色体+Z染色体+W染色体;图示常染色体上携带A基因的片段转移到W染色体上的现象,属于染色体结构变异(易位);利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育后代,可以在幼虫阶段根据体色淘汰雌蚕保留雄蚕,从而满足生产需求;由变异家蚕培育限性斑纹雌蚕所采用的育种方法为杂交育种。

【答案】C

下图为某动物的细胞分裂示意图(细胞中含有2条性染色体),由图可以判断出( )。

A.该细胞发生过染色体结构变异

B.分裂后形成的子细胞为体细胞

C.该动物一定含有基因A和基因D

D.该细胞一定发生了交叉互换

【解析】该细胞正处于减数第二次分裂的后期,该细胞为次级精母细胞或第二极体,分裂后形成的子细胞不会是体细胞。着丝点分裂所形成的两条染色体中,存在基因B与b的差异,产生这种现象的原因可能是基因突变或同源染色体非姐妹染色单体间发生了交叉互换。

【答案】C

题型二染色体变异的分析与判断

【典例1】下图为某二倍体生物的部分染色体模式图,数字表示染色体,字母表示基因。下列有关判断错误

．．的是( )。

A.1和3为同源染色体、4和5为非同源染色体

B.4和5发生了染色体结构变异

C.染色体1、2、3、4不可能同时出现在一个细胞中

D.2和4在减数第一次分裂前期可以联会

【解析】1、3含有的基因互为等位基因,说明1和3为同源染色体。4含有的基因是FGHK,5含有的基因是JmnO,J与K 基因片段发生了互换,4和5都发生了染色体结构变异(易位),且为非同源染色体;染色体1、2、3、4可能同时出现在一个细胞中,其中1、2,3、4分别为分开的两条姐妹染色单体形成的子染色体,5为非同源染色体;2、4有同源区段,在减数第一次分裂前期可能会发生联会。

【答案】C

【典例2】下图①②③④分别表示不同的变异类型,基因a、a'仅有图③所示片段的差异。下列相关叙述正确的是( )。

A.图中4种变异中能够遗传的变异是①②④

B.③中的变异属于染色体结构变异中的缺失

C.④中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复

D.①②都表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换,发生在减数第一次分裂的前期

【解析】可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。①为同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换,属于基因重组;②为非同源染色体之间交换片段,属于染色体结构变异中的易位;③发生了碱基对的增添(或缺失),属于基因突变;④为染色体结构变异中的缺失或重复。①②③④均为可遗传变异。

【答案】C

染色体易位交叉互换

小题库

在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中,发现一个如下图所示的细胞(图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞中部分染色体,其他染色体均正常),以下分析合理的是( )。