第四章 微專題五

微專題五生物的變異的解題方法第四章生物的變異學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.結(jié)合實(shí)例強(qiáng)化對三種變異類型的理解。2.理解染色體組的概念。3.掌握五種育種方式的過程及其主要特點(diǎn)。內(nèi)容索引微型專題考題精選微型專題一、理性思維：三種可遺傳變異的比較例例1下圖中圖1為等位基因A、a間的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，圖2為黑腹果蠅(2n8)的單體圖，圖3為某動(dòng)物的精原細(xì)胞形成的四個(gè)精細(xì)胞的示意圖，則圖1、2、3分別發(fā)生何種變異A.基因突變?nèi)旧w畸變基因重組B.基因突變?nèi)旧w畸變?nèi)旧w畸變C.基因重組基因突變?nèi)旧w畸變D.基因突變基因重組基因突變解析答案解析解析等位基因A、a是由基因突變形成的，圖1反映了突變的多方向性和可逆性；圖2黑腹果蠅正常體細(xì)胞的染色體數(shù)為8條，圖中則有7條，此變異應(yīng)屬于染色體數(shù)目變異；圖3形成了四個(gè)染色體各不相同的精細(xì)胞，可推斷出某動(dòng)物的初級精母細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂時(shí)同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換，屬于基因重組。方法總結(jié)方法總結(jié)列表比較三種可遺傳變異列表比較三種可遺傳變異項(xiàng)目基因突變基因重組染色體畸變概念基因結(jié)構(gòu)的改變，包括DNA分子上堿基對的缺失、增加或替換控制不同性狀的基因的重新組合染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變化時(shí)間減數(shù)第一次分裂前的間期；有絲分裂的間期減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期(交叉互換)；減數(shù)第一次分裂后期細(xì)胞分裂期類型自發(fā)突變；誘發(fā)突變非同源染色體上的非等位基因的自由組合；同源染色體上非姐妹染色單體之間的交叉互換；基因的拼接染色體結(jié)構(gòu)變異；染色體數(shù)目變異范圍任何生物真核生物有性生殖過程中真核生物本質(zhì)產(chǎn)生新的基因，不改變基因數(shù)量產(chǎn)生新的基因型，不產(chǎn)生新基因可引起基因數(shù)量和排列順序的變化意義生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供原始材料生物多樣性的重要原因，對生物進(jìn)化有重要意義對生物進(jìn)化有一定意義變式變式1細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂都可能產(chǎn)生可遺傳的變異，其中僅發(fā)生在減數(shù)分裂過程的變異是A.染色體不分離或不能夠移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異B.非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組C.染色體復(fù)制時(shí)受誘變因素影響，導(dǎo)致基因突變D.非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異答案解析解析解析有絲分裂和減數(shù)分裂都可以發(fā)生染色體不分離或不能移向兩極，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目變異；非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中；有絲分裂和減數(shù)分裂的間期都能發(fā)生染色體復(fù)制，受誘變因素影響，可導(dǎo)致基因突變；非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異可發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中。二、模型構(gòu)建：染色體數(shù)目非整倍變異例例2(2018溫州測試)某家族中有白化病和色盲的致病基因，右圖表示基因型為AaXBXb的個(gè)體產(chǎn)生的一個(gè)卵細(xì)胞(分裂過程不考慮基因突變)。下列相關(guān)判斷中正確的是A.該基因型細(xì)胞的產(chǎn)生只與基因重組有關(guān)B.由于次級卵母細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)異常而產(chǎn)生該細(xì)胞C.和屬于同源染色體D.若該卵細(xì)胞與一表現(xiàn)型正常男子產(chǎn)生的精子受精，后代患白化病的 概率為0答案解析解析解析該基因型細(xì)胞的產(chǎn)生屬于染色體畸變；基因型為AaXBXb的個(gè)體產(chǎn)生的一個(gè)卵細(xì)胞，正常情況下其基因型為AXB或AXb或aXB或aXb。圖中所示卵細(xì)胞為不正常的卵細(xì)胞，aXBXb。異常卵細(xì)胞的形成，可能是由減數(shù)第一次分裂時(shí)同源染色體沒有分離而進(jìn)入同一個(gè)次級卵母細(xì)胞造成的，這個(gè)次級卵母細(xì)胞減數(shù)第二次分裂時(shí)著絲粒正常分裂；和是減數(shù)第一次分裂后期，未分離的兩條X染色體，屬于同源染色體；正常男子基因型為AAXBY或AaXBY，與該異常卵細(xì)胞aXBXb結(jié)合，可能產(chǎn)生基因型為aa的白化病患者。方法總結(jié)方法總結(jié)染色體數(shù)目非整倍變異的染色體數(shù)目非整倍變異的成因成因(1)常染色體數(shù)目的增減：假設(shè)某生物體細(xì)胞中含有2n條染色體，減數(shù)分裂時(shí)，某對同源染色體沒有分開或者姐妹染色單體沒有分開，導(dǎo)致產(chǎn)生含有(n1)、(n1)條染色體的配子，如圖所示。(2)性染色體數(shù)目的增減：性染色體數(shù)目的增加或減少與精子、卵細(xì)胞形成過程中的染色體分配的異常有關(guān)。減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂染色體分配異常，產(chǎn)生的結(jié)果不同，總結(jié)如下表所示。 卵原細(xì)胞減數(shù)分裂異常(精原細(xì)胞減數(shù)分裂正常)精原細(xì)胞減數(shù)分裂異常(卵原細(xì)胞減數(shù)分裂正常)不正常卵細(xì)胞不正常子代不正常精子不正常子代M時(shí)異常XXXXX、XXYXYXXYOXO、YOOXOM時(shí)異常XXXXX、XXYXXXXXOXO、YOYYXYY OXO變式變式2(2018嘉興測試)在黑腹果蠅(2n8)中，缺失一條點(diǎn)狀染色體的個(gè)體(單體，如圖所示)仍可以存活，而且能夠繁殖后代，若兩條點(diǎn)狀染色體均缺失則不能存活。若干這樣的黑腹果蠅單體相互交配，其后代為單體的比例為 答案解析三、理性思維：染色體組的判定例例3如圖表示細(xì)胞中所含的染色體，下列有關(guān)敘述正確的是A.圖a含有2個(gè)染色體組，圖b含有3個(gè)染色體組B.如果圖b表示體細(xì)胞，則圖b代表的生物一定是三倍體C.如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細(xì)胞，則該生物一定是二倍體D.圖d代表的生物一定是由卵細(xì)胞發(fā)育而成的，是單倍體解析答案解析解析圖a為有絲分裂后期，含有4個(gè)染色體組，圖b有同源染色體，含有3個(gè)染色體組；如果圖b生物是由配子發(fā)育而成的，則圖b代表的生物是單倍體，如果圖b生物是由受精卵發(fā)育而成的，則圖b代表的生物是三倍體；圖c中有同源染色體，含有2個(gè)染色體組，若是由受精卵發(fā)育而成的，則該細(xì)胞所代表的生物一定是二倍體；圖d中只含有1個(gè)染色體組，一定是單倍體，可能是由雄性配子或雌性配子發(fā)育而成的。方法總結(jié)方法總結(jié)1.細(xì)胞中染色體組數(shù)的判斷方法細(xì)胞中染色體組數(shù)的判斷方法(1)根據(jù)染色體形態(tài)判斷：細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個(gè)染色體組。下圖所示的細(xì)胞中所含的染色體組數(shù)分別是：a為3個(gè)，b為2個(gè)，c為1個(gè)。(2)根據(jù)基因型判斷：控制同一性狀的基因出現(xiàn)幾次，就含幾個(gè)染色體組每個(gè)染色體組內(nèi)不含等位或相同基因。下圖所示的細(xì)胞中，它們所含的染色體組數(shù)分別是：a為4個(gè)，b為2個(gè)，c為3個(gè)，d為1個(gè)。(3)根據(jù)染色體數(shù)與形態(tài)數(shù)的比值判斷：染色體數(shù)與形態(tài)數(shù)比值意味著每種形態(tài)染色體數(shù)目的多少，每種形態(tài)染色體有幾條，即含幾個(gè)染色體組，如玉米的體細(xì)胞中共有20條染色體，10種形態(tài)，則玉米含有2個(gè)染色體組。2.細(xì)胞分裂圖像中染色體組數(shù)的判斷細(xì)胞分裂圖像中染色體組數(shù)的判斷以生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，判斷題目中所給圖像中的染色體組數(shù)。如下圖所示：(1)圖a為減數(shù)第一次分裂前期，染色體4條，生殖細(xì)胞中染色體2條，該細(xì)胞中有2個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組有2條染色體。(2)圖b為減數(shù)第二次分裂前期，染色體2條，生殖細(xì)胞中染色體2條，該細(xì)胞中有1個(gè)染色體組，染色體組中有2條染色體。(3)圖c為減數(shù)第一次分裂后期，染色體4條，生殖細(xì)胞中染色體2條，該細(xì)胞中有2個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組有2條染色體。(4)圖d為有絲分裂后期，染色體8條，生殖細(xì)胞中染色體2條，該細(xì)胞中有4個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組有2條染色體。變式變式3觀察如圖ah所示的細(xì)胞圖，關(guān)于它們所含的染色體組數(shù)的敘述，正確的是A.細(xì)胞中含有一個(gè)染色體組的是h圖B.細(xì)胞中含有二個(gè)染色體組的是c、d、f圖C.細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的是a、b圖D.細(xì)胞中含有四個(gè)染色體組的是e圖解析解析細(xì)胞中含有一個(gè)染色體組的是d、g圖，A錯(cuò)誤；細(xì)胞中含有二個(gè)染色體組的是c、h圖，B錯(cuò)誤；細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的是a、b圖，C正確；細(xì)胞中含有四個(gè)染色體組的是e、f圖，D錯(cuò)誤。解析答案四、歸納與概括：五種育種方法的分析和應(yīng)用例例4育種的方法有雜交育種、單倍體育種、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種等，下面對這五種育種方法的敘述，正確的是A.涉及的原理有：基因突變、基因重組、染色體畸變B.都不可能產(chǎn)生定向的可遺傳變異 C.都在細(xì)胞水平上進(jìn)行操作D.都不能通過產(chǎn)生新基因從而產(chǎn)生新性狀解析解析雜交育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種的原理為基因重組，單倍體、多倍體育種的原理為染色體畸變，誘變育種的原理為基因突變和染色體畸變。解析答案方法總結(jié)方法總結(jié)列表比較幾種育種方法列表比較幾種育種方法育種方法處理方法原理特點(diǎn)實(shí)例雜交育種通過雜交使親本優(yōu)良性狀組合在一起基因重組使不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體中；育種年限長大麥矮稈抗病新品種的培育誘變育種物理(射線照射、激光處理)或化學(xué)(秋水仙素、硫酸二乙酯)方法處理動(dòng)、植物和微生物基因突變和染色體畸變加快育種進(jìn)程，大幅度改良某些性狀；有利變異個(gè)體不多，需大量處理供試材料青霉素高產(chǎn)菌株的培育單倍體育種花藥離體培養(yǎng)后用秋水仙素處理染色體畸變明顯縮短育種年限，可獲得純合優(yōu)良品種；技術(shù)復(fù)雜，多限于植物大麥矮稈抗病新品種的培育多倍體育種用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗染色體畸變植株莖稈粗壯，果實(shí)、種子比較大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高；發(fā)育延遲、結(jié)實(shí)率低無籽西瓜、含糖量高的甜菜轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種將一種生物的特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞內(nèi)基因重組定向地改造生物的遺傳性狀；可能會(huì)引起生態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大抗蟲棉變式變式4現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括：高產(chǎn)、感病；低產(chǎn)、抗病；高產(chǎn)、晚熟等品種。為滿足不同地區(qū)及不同環(huán)境條件下的栽培需求，育種專家要培育3類品種：a.高產(chǎn)、抗??；b.高產(chǎn)、早熟；c.高產(chǎn)、抗旱。下述育種方法可行的是(多選)A.利用、品種間雜交篩選獲得aB.對品種進(jìn)行染色體加倍處理篩選獲得bC.a、b和c的培育均可采用誘變育種方法D.用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源抗旱基因?qū)胫蝎@得c解析答案解析解析利用、品種間雜交后篩選可獲得a，A錯(cuò)誤；染色體加倍并不改變原有的基因，只有通過誘變育種，可由選育出b，B錯(cuò)誤；誘變育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù)均可獲得原品種不具有的新性狀，C、D正確?？碱}精選1.經(jīng)X射線照射的紫花香豌豆品種，其后代中出現(xiàn)了幾株開白花植株，下列敘述錯(cuò)誤的是A.白花植株的出現(xiàn)是對環(huán)境主動(dòng)適應(yīng)的結(jié)果，有利于香豌豆的生存B.X射線不僅可引起基因突變，也會(huì)引起染色體畸變C.通過雜交實(shí)驗(yàn)，可以確定是顯性突變還是隱性突變D.觀察白花植株自交后代的性狀，可確定是否是可遺傳的變異12345答案解析12345解析解析白花植株的出現(xiàn)是由于X射線照射引起的基因突變，不一定有利于生存，A項(xiàng)錯(cuò)誤；X射線可引起基因突變和染色體畸變，B項(xiàng)正確；應(yīng)用雜交實(shí)驗(yàn)，通過觀察其后代的表現(xiàn)型及比例，可以確定是顯性突變還是隱性突變，C項(xiàng)正確；白花植株自交后代若有白花后代，可確定為可遺傳的變異，否則為不遺傳變異，D項(xiàng)正確。2.利用普通二倍體西瓜培育出三倍體無籽西瓜，該育種方法稱為A.多倍體育種 B.誘變育種C.單倍體育種D.轉(zhuǎn)基因技術(shù)解析解析三倍體無籽西瓜是通過普通二倍體西瓜與其經(jīng)誘導(dǎo)加倍得到的四倍體西瓜雜交獲得的，這種育種方法屬于多倍體育種，A正確。答案解析123453.(2017浙江諸暨中學(xué)期中)如圖表示果蠅體細(xì)胞中的一對同源染色體，圖中字母表示對應(yīng)位置上的三對等位基因，下列與此相關(guān)的敘述中，正確的是A.該對染色體上最多有三對基因B.D、d控制果蠅不同的性狀C.E和e最本質(zhì)的區(qū)別是兩者堿基對的排列順序不同D.減數(shù)分裂過程中圖示非等位基因發(fā)生自由組合12345答案解析12345解析解析題圖甲中的同源染色體上有多對等位基因，圖中標(biāo)出的為3對，A錯(cuò)誤；D、d為等位基因，控制果蠅的一對相對性狀，B錯(cuò)誤；基因E和e為等位基因，其本質(zhì)區(qū)別是堿基對的排列順序不同，C正確；題圖中的非等位基因?yàn)橥慈旧w上的非等位基因，不能發(fā)生自由組合，D錯(cuò)誤。4.某生物(2n42)兩條不同的染色體相互連接形成了一條異常染色體(如圖)，該異常染色體在減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)時(shí)三條染色體配對，染色體分離時(shí)，任意一條移向一極，另外兩條移向另一極。下列敘述正確的是A.觀察異常染色體應(yīng)選擇處于分裂間期的細(xì)胞B.在減數(shù)分裂過程中可觀察到20個(gè)四分體C.該生物的配子中可能含有20、21、22條染色體D.不考慮其他染色體該生物體可產(chǎn)生6種配子且比例相同12345答案解析解析解析觀察異常染色體應(yīng)選擇處于分裂中期的細(xì)胞，因?yàn)榇藭r(shí)染色體形態(tài)穩(wěn)定，數(shù)目清晰，便于觀察，A錯(cuò)誤；該生物含有21對同源染色體，其中兩條不同的染色體相互連接形成了一條異常染色體，該異常染色體在減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)時(shí)三條染色體配對，因此在減數(shù)分裂過程中只能觀察到19個(gè)四分體，B錯(cuò)誤；該生物產(chǎn)生的正常配子含有21條染色體，由于異常染色體在減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)時(shí)三條染色體配對，染色體分離時(shí)，任意一條移向一極，另外兩條移向另一極，因此異常的配子中可能含有20、21條染色體，因此該生物的配子中可能含有20、21條染色體，C錯(cuò)誤；異常染色體在減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)時(shí)三條染色體配對，染色體分離時(shí)，任意一條移向一極，另外兩條移向另一極，因此不考慮其他染色體，該生物體可產(chǎn)生6種配子且比例相同，D正確。123455.在一個(gè)常規(guī)飼養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)小鼠封閉種群中，偶然發(fā)現(xiàn)幾只小鼠在出生第二周后開始脫毛，以后終生保持無毛狀態(tài)。為了解該性狀的遺傳方式，研究者設(shè)置了6組小鼠交配組合，統(tǒng)計(jì)相同時(shí)間段內(nèi)繁殖結(jié)果如下。注：注： 純合脫毛， 純合脫毛，純合有毛，純合有毛， 雜合， 雜合。組合編號交配組合 產(chǎn)仔次數(shù)6617466子代小鼠總數(shù)(只)脫毛920291100有毛1227110013401234512345(1)已知、組子代中脫毛、有毛性狀均不存在性別差異，說明相關(guān)基因位于_染色體上。解析解析、組可看成正交和反交實(shí)驗(yàn)，由于兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果中性狀與性別無關(guān)，所以可判斷相關(guān)基因位于常染色體上。(2)組的繁殖結(jié)果表明脫毛、有毛性狀是由_基因控制的，相關(guān)基因的遺傳符合_定律。解析解析通過對組的分析可知，一對雜合子相交，后代產(chǎn)生了性狀分離，結(jié)果接近于31，所以可知該性狀由細(xì)胞核內(nèi)染色體上的一對等位基因控制，符合孟德爾的分離定律。答案解析常一對等位孟德爾分離12345(3)組的繁殖結(jié)果說明，小鼠表現(xiàn)出的脫毛性狀不是_影響的結(jié)果。解析解析組的交配組合為一對純合子，后代性狀未發(fā)生分離，所以小鼠表現(xiàn)出的脫毛性狀不是由環(huán)境因素引起的，而是由基因控制的。(4)在封閉小種群中，偶然出現(xiàn)的基因突變屬于_。此種群中同時(shí)出現(xiàn)幾只脫毛小鼠的條件是_。解析解析在封閉的小種群中，小鼠未受到人為因素干擾，這樣的基因突變屬于自發(fā)突變。要使封閉小種群中同時(shí)出現(xiàn)幾只突變個(gè)體，則條件應(yīng)該是種群中存在較多突變基因，即突變基因頻率應(yīng)足夠高。答案解析環(huán)境因素自發(fā)突變突變基因的頻率足夠高12345(5)測序結(jié)果表明，突變基因序列模板鏈中的1個(gè)G突變?yōu)锳，推測密碼子發(fā)生的變化是_(填選項(xiàng)前的符號)。a.由GGA變?yōu)锳GAb.由CGA變?yōu)镚GAc.由AGA變?yōu)閁GAd.由CGA變?yōu)閁GA解析解析模板鏈上的G對應(yīng)密碼子上的C，而模板鏈上的A對應(yīng)密碼子上的U，所以模板鏈中的1個(gè)G突變?yōu)锳，則密碼子上應(yīng)是一個(gè)C變?yōu)閁，所以選項(xiàng)d符合。答案解析d(6)研究發(fā)現(xiàn)，突變基因表達(dá)的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量明顯小于突變前基因表達(dá)的蛋白質(zhì)，推測出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是蛋白質(zhì)合成_。解析解析突變基因表達(dá)的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量明顯變小，說明蛋白質(zhì)的合成提前終止。12345答案解析提前終止