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1、
整合考點10 “千變?nèi)f化”的生物變異
一、比較三種可遺傳的變異
(1)變異的實質(zhì):細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變。
(2)變異的類型
①基因突變:基因結(jié)構(gòu)改變,基因數(shù)量不變。
②基因重組:基因的結(jié)構(gòu)和數(shù)量均不變。
③染色體變異:可能改變基因的數(shù)量排列順序,但不改變其結(jié)構(gòu)。
(3)基因突變和基因重組是分子水平的變異,在光學顯微鏡下觀察不到;染色體變異是細胞水平的變異,在光學顯微鏡下可以觀察到。
二、變異類型的判別
1.判斷可遺傳變異和不遺傳變異的方法
(1)兩類變異的本質(zhì)區(qū)別是遺傳物質(zhì)是否改變。遺傳物質(zhì)改變產(chǎn)生的變異可以遺傳,但是否遺傳給后代,關(guān)鍵要看遺傳物質(zhì)的改變是否發(fā)
2、生在生殖細胞中。由環(huán)境引起的性狀改變,由于遺傳物質(zhì)并未改變故不能遺傳。
(2)讓變異個體置于與原來類型相同的環(huán)境下種植或養(yǎng)育等,觀察變異性狀是否消失。若不消失,則是可遺傳變異;反之,則為不遺傳變異。
2.“三看法”判斷可遺傳變異的類型
(1)染色體內(nèi)的變異
(2)染色體間的變異
三、需辯明的四組概念
1.染色體變異與基因突變
項目
染色體變異
基因突變
鏡檢結(jié)果
顯微鏡下能(填“能”或“不能”)觀察到
顯微鏡下不能(填“能”或“不能”)觀察到
是否能產(chǎn)生新基因
不產(chǎn)生
產(chǎn)生
變異的實質(zhì)
基因數(shù)目或排列順序改變
堿基對的替換、增添和缺失
2.染色體結(jié)
3、構(gòu)變異與基因突變
判斷①②③④的變異類型
①缺失,②重復,③倒位,④基因突變。
3.易位與交叉互換
項目
染色體易位
交叉互換
圖解
發(fā)生
范圍
發(fā)生于非同源染色體之間
發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間
變異
類型
屬于染色體結(jié)構(gòu)變異
屬于基因重組
4.單倍體、二倍體與多倍體
生物變異類型的理解
1.(2016·江蘇卷)如圖中甲、乙兩個體的一對同源染色體中各有一條發(fā)生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是( )
A.個體甲的變異對表現(xiàn)型無影響
B.個體乙細胞減數(shù)分裂形成的四分體異常
C.個體甲自交的后代,性狀分離比為3∶
4、1
D.個體乙染色體沒有基因缺失,表現(xiàn)型無異常
解析:個體甲的變異屬于缺失,影響表型,A錯誤;個體乙發(fā)生的變異是倒位,減數(shù)分裂形成的四分體異常,呈“十字型”,B正確;含缺失染色體的配子一般是不育的,故其后代一般不會發(fā)生性狀分離,C錯誤;個體乙染色體沒有基因缺失,但發(fā)生倒位,表現(xiàn)型異常,D錯誤。
答案:B
2.(2015·海南卷)關(guān)于等位基因B和b發(fā)生突變的敘述,錯誤的是( )
A.等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因
B.X射線的照射不會影響基因B和基因b的突變率
C.基因B中的堿基對G-C被堿基對A-T替換可導致基因突變
D.在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導致
5、基因b的突變
解析:本題考查基因突變的相關(guān)知識,考查知識的識記,難度小。根據(jù)基因突變的不定向性,突變可以產(chǎn)生多種等位基因,A正確;X射線屬于物理誘變因子,可以提高基因突變率,B錯誤;基因突變包括堿基對的替換、增添、缺失三種情況,C選項屬于替換,D選項屬于增添,C、D正確。
答案:B
3.(2015·海南卷)關(guān)于基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異的敘述,正確的是( )
A.基因突變都會導致染色體結(jié)構(gòu)變異
B.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都導致個體表現(xiàn)型改變
C.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都導致堿基序列的改變
D.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異通常都用光學顯微鏡觀察
解析:基因突變只是基因中個別堿基對
6、的替換、增添、缺失,而染色體結(jié)構(gòu)變異是染色體中某個片段的增加、缺失、顛倒、易位的情況,所以基因突變不會導致染色體結(jié)構(gòu)變異,A錯誤;基因突變中若發(fā)生堿基對的替換,可能因為密碼子的簡并性,不會改變氨基酸的種類進而表現(xiàn)性也不會改變,若突變個體之前為一個顯性純合子AA,突變成為Aa,個體的表現(xiàn)型也能不改變,B錯誤;基因突變中無論是堿基對的替換、增添、缺失,都會引起基因中堿基的序列發(fā)生改變,染色體結(jié)構(gòu)變異中染色體某個片段的增加、缺失、顛倒、易位的情況也會導致染色體中堿基序列發(fā)生改變,C正確;基因突變是染色體的某個位點上基因的改變,這種改變在光學顯微鏡下是無法直接觀察到的,而染色體結(jié)構(gòu)變異是可以用顯微鏡直
7、接觀察的,D錯誤。
答案:C
4.(2017·金麗衢考卷)下列關(guān)于基因重組和染色體畸變的敘述,正確的是( )
A.不同配子的隨機組合體現(xiàn)了基因重組
B.染色體倒位和易位不改變基因數(shù)量,對個體性狀不會產(chǎn)生影響
C.通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育,培育出作物新類型
D.孟德爾一對相對性狀雜交實驗中,F(xiàn)1紫花植株自交后代發(fā)生性狀分離的現(xiàn)象體現(xiàn)了基因重組
解析:基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,不同配子的隨機組合體現(xiàn)了受精作用,A項錯誤;染色體倒位和易位不改變基因數(shù)量,但會改變?nèi)旧w上的基因的排列順序,進而對個體性狀產(chǎn)生影響,B項錯誤;遠緣雜交獲得雜種,可能因染色體無法聯(lián)會而導致不
8、育,經(jīng)秋水仙素等誘導,能培育出可育的異源多倍體,從而培育出生物類型,即通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育,培育出作物新類型,C項正確;孟德爾一對相對性狀雜交實驗中,F(xiàn)1紫花植株自交后代發(fā)生性狀分離的現(xiàn)象體現(xiàn)了等位基因的分離,D項錯誤。
答案:C
染色體組與生物的倍性
1.(上海卷)將雜合的二倍體植株的花粉培育成一株幼苗,然后用秋水仙素處理,使其能正常開花結(jié)果。該幼苗發(fā)育成的植株具有的特征是( )
A.能穩(wěn)定遺傳 B.單倍體
C.有雜種優(yōu)勢 D.含四個染色體組
解析:雜合的二倍體植株的花粉為一個染色體組,培育成一株幼苗的體細胞也是一個染色體組,用秋水仙素處理加倍后為
9、純合的二倍體,能穩(wěn)定遺傳。
答案:A
2.(2015·江蘇卷)甲、乙為兩種果蠅(2n),下圖為這兩種果蠅的各一個染色體組,下列敘述正確的是( )
A.甲、乙雜交產(chǎn)生的F1減數(shù)分裂都正常
B.甲發(fā)生染色體交叉互換形成了乙
C.甲、乙1號染色體上的基因排列順序相同
D.圖示染色體結(jié)構(gòu)變異可為生物進化提供原材料
解析:本題主要考查染色體變異,意在考查分析題意獲取信息、理解能力、解決問題的能力。難度較大。A、B、C項錯,甲、乙的1號染色體,一為正常,一為倒位,二者基因排列順序不同,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異;D項對,染色體變異屬于可遺傳變異,可為生物進化提供原材料。
答案:D
3.牙鲆
10、生長快、個體大,且肉嫩、味美、營養(yǎng)價值高,已成為海水養(yǎng)殖中有重要經(jīng)濟價值的大型魚類,而且雌性個體的生長速度比雄性明顯快,下面是利用卵細胞培育二倍體牙鲆示意圖。其原理是經(jīng)紫外線輻射處理過的精子入卵后不能與卵細胞核融合,只激活卵母細胞完成減數(shù)分裂,后代的遺傳物質(zhì)全部來自卵細胞。關(guān)鍵步驟包括:①精子染色體的失活處理;②卵細胞染色體二倍體化等。下列敘述不正確的是( )
A.圖中方法一獲得的子代是純合二倍體,原因是低溫抑制了紡錘體的形成
B.方法二中的雜合二倍體,是同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換所致
C.如果圖中③在正常溫度等條件下發(fā)育為雄性,則牙鲆的性別決定方式為ZW型
D
11、.經(jīng)紫外線輻射處理的精子失活,屬于染色體變異,不經(jīng)過②過程處理將得到單倍體牙鲆
解析:由于低溫抑制第一次卵裂,DNA復制后,紡錘體的形成受到抑制,導致細胞不能分裂,因為方法一導致細胞核中基因相同,是純合二倍體。減Ⅰ時期同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換,而導致同一染色體上的兩條姐妹染色單體中可能會含有等位基因,因此方法二低溫抑制極體排出,會獲得雜合二倍體。③來自卵細胞或次級卵母細胞,由于細胞中的染色體為姐妹染色單體分離后所形成的,細胞中含有的是兩條同型的性染色體,根據(jù)性別決定方式,若③發(fā)育為雄性則為ZW型。經(jīng)紫外線輻射處理的精子失活,不一定屬于染色體變異,不經(jīng)過②過程處理可得到單倍
12、體牙鲆。
答案:D
關(guān)注單倍體的“2”個失分點
(1)單倍體的體細胞中并非只有1個染色體組:由多倍體的配子形成的單倍體體細胞中含有2個或2個以上染色體組。
(2)單倍體并非都不育:單倍體含有同源染色體及等位基因時,可育并能產(chǎn)生后代。
4.(2016·天津卷)鯉魚和鯽魚體內(nèi)的葡萄糖磷酸異構(gòu)酶(GPI)是同工酶(結(jié)構(gòu)不同、功能相同的酶),由兩條肽鏈構(gòu)成。編碼肽鏈的等位基因在鯉魚中是a1和a2,在鯽魚中是a3和a4,這四個基因編碼的肽鏈P1、P2、P3、P4可兩兩組合成GPI。以雜合體鯉魚(a1a2)為例,其GPI基因、多肽鏈、GPI的電泳(蛋白分離方法)圖譜如下。
請回答相關(guān)問
13、題:
(1)若一尾鯽魚為純合二倍體,則其體內(nèi)GPI類型是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若鯉魚與鯽魚均為雜合二倍體,則鯉鯽雜交的子一代中,基因型為a2a4個體的比例為________________。在其雜交子一代中取一尾魚的組織進行GPI電泳分析,圖譜中會出現(xiàn)__________條帶。
(3)鯉鯽雜交育種過程中獲得了
14、四倍體魚。四倍體魚與二倍體鯉魚雜交,對產(chǎn)生的三倍體子代的組織進行GPI電泳分析,每尾魚的圖譜均一致,如下所示。
據(jù)圖分析,三倍體的基因型為________________,二倍體鯉魚親本為純合體的概率是________________。
解析:(1)純合鯽魚的基因型是a3a3或a4a4,其編碼的肽鏈分別是P3或P4,則其體內(nèi)GPI類型是P3P3或P4P4。(2)鯉魚與鯽魚的雜合二倍體基因型分別為a1a2或a3a4,鯉鯽雜交的子一代中,共有a1a3、a1a4、a2a3和a2a44種基因型,基因型為a2a4個體的比例為25%。子一代中均為雜合子,取一尾魚的組織進行GPI電泳分析,與題干圖解
15、類似,圖譜中會出現(xiàn)3條帶。(3)對產(chǎn)生的三倍體子代的組織進行GPI電泳分析,每尾魚的圖譜中均含有P1、P2、P3,則三倍體的基因型均為a1a2a3。由此推之雙親均為純合體。
答案:(1)P3P3或P4P4 (2)25% 3 (3)a1a2a3 100%
聚焦變異探究,強力掃清難點
1.(2016·江蘇卷改編)為在酵母中高效表達絲狀真菌編碼的植酸酶,通過基因改造,將原來的精氨酸密碼子CGG改變?yōu)榻湍钙珢鄣拿艽a子ACA,由此沒有發(fā)生變化的是( )
A.植酸酶氨基酸序列
B.植酸酶mRNA序列
C.編碼植酸酶的DNA熱穩(wěn)定性降低
D.配對的反密碼子
解析:改變后的密碼子仍然對應精
16、氨酸,氨基酸的種類和序列沒有改變;由于密碼子改變,植酸酶mRNA序列改變;由于密碼子改變后C(G)比例下降,DNA熱穩(wěn)定性降低;反密碼子與密碼子互補配對,為UCU。
答案:A
2.(2015·江蘇卷)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,下列敘述錯誤的是( )
A.白花植株的出現(xiàn)是對環(huán)境主動適應的結(jié)果,有利于香豌豆的生存
B.X射線不僅可引起基因突變,也會引起染色體變異
C.通過雜交實驗,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變異
解析:A項錯誤,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;B項
17、正確,X射線可引起基因突變和染色體變異;C項正確,應用雜交實驗,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;D項正確,白花植株自交后代若有白花后代,可確定為可遺傳變異,否則為不遺傳變異。
答案:A
3.(2016·上海卷)在果蠅唾液腺細胞染色體觀察實驗中,對圖中相關(guān)結(jié)構(gòu)的正確描述是( )
A.此圖表示一條染色體的顯微結(jié)構(gòu)
B.箭頭所指處由一個DNA分子構(gòu)成
C.染色體上一條橫紋代表一個基因
D.根據(jù)染色體上橫紋的數(shù)目和位置可區(qū)分不同種的果蠅
解析:果蠅唾液腺染色體是果蠅三齡幼蟲的唾液腺發(fā)育到一定階段后,細胞的有絲分裂停留在間期,每條染色體經(jīng)過多次復制形成一
18、大束寬而長的帶狀物。此圖表示多條染色體的顯微結(jié)構(gòu),A項錯誤;箭頭所指處應有多個DNA分子構(gòu)成,B項錯誤;橫紋是堿基的不同序列染色不同所致,不能代表一個基因,C項錯誤;橫紋的數(shù)目和位置往往是恒定的,代表著果蠅不同種的特征,D項正確。
答案:D
4.(2016·四川卷)油菜物種Ⅰ(2n=20)與Ⅱ(2n=18)雜交產(chǎn)生的幼苗經(jīng)秋水仙素處理后,得到一個油菜新品系(注:Ⅰ的染色體和Ⅱ的染色體在減數(shù)分裂中不會相互配對)。
(1)秋水仙素通過抑制分裂細胞中________________的形成,導致染色體加倍,獲得的植株進行自交,子代________________(會/不會)出現(xiàn)性狀分離。
(2
19、)觀察油菜新品系根尖細胞有絲分裂,應觀察__________區(qū)的細胞,處于分裂后期的細胞中含有________條染色體。
(3)該油菜新品系經(jīng)過多代種植后出現(xiàn)不同顏色的種子,已知種子顏色由一對基因A/a控制,并受另一對基因R/r影響。用產(chǎn)黑色種子植株(甲)、產(chǎn)黃色種子植株(乙和丙)進行以下實驗:
組別
親代
F1表現(xiàn)型
F1自交所得F2的表現(xiàn)型及比例
實驗一
甲×乙
全為產(chǎn)黑色種子植株
產(chǎn)黑色種子植株∶產(chǎn)黃色種子植株=3∶1
實驗二
乙×丙
全為產(chǎn)黃色種子植株
產(chǎn)黑色種子植株∶產(chǎn)黃色種子植株=3∶13
①由實驗一得出,種子顏色性狀中黃色對黑色為________性。
20、
②分析以上實驗可知,當________基因存在時會抑制A基因的表達。實驗二中丙的基因型為________,F(xiàn)2代產(chǎn)黃色種子植株中雜合子的比例為________。
③有人重復實驗二,發(fā)現(xiàn)某一F1植株,其體細胞中含R/r基因的同源染色體有三條(其中兩條含R基因),請解釋該變異產(chǎn)生的原因:______________________________________。讓該植株自交,理論上后代中產(chǎn)黑色種子的植株所占比例為________。
解析:(1)秋水仙素通過抑制紡錘體形成,導致染色體數(shù)目加倍。獲得的植株可能是純合子,自交后代不會出現(xiàn)性狀分離。(2)根尖分生區(qū)細胞分裂旺盛,是觀察有絲分裂的部位
21、,處于分裂后期,細胞中染色體數(shù)目加倍,油菜物種Ⅰ與Ⅱ雜交形成的子代植株染色體數(shù)目是19,秋水仙素作用后是38,有絲分裂后期,加倍是76條染色體。(3)由實驗一可判斷種子顏色性狀黃色對黑色為隱性。由實驗二F1自交后代表現(xiàn)型比例可判斷F1黃色種子植株基因型為AaRr,子代黑色種子植株基因型為A_rr,黃色種子植株基因型為A_R_、aaR_、aarr,可判斷當R基因存在時,抑制A基因的表達。由于F1全為產(chǎn)黑色種子植株,則乙黃色種子植株基因型為aarr;由于實驗二中F1全為產(chǎn)黃色種子植株(AaRr),則丙黃色種子植株基因型為AARR,F(xiàn)2中產(chǎn)黃色種子植株中純合子的基因型為AARR、aaRR、aarr,
22、占3/13,則雜合子占10/13。就R(r)而言,實驗二親本基因型為RR和rr,F(xiàn)1體細胞基因型應為Rr,而該植株體細胞中含R基因的染色體多了一條,可能是丙植株減數(shù)分裂過程中,含R基因的同源染色體未分離或含R基因的姐妹染色單體分開后沒有分離,形成含R基因的兩條染色體的配子。該植株產(chǎn)生的配子有(1/2A、1/2a)(1/6RR、1/3Rr、1/3R、1/6r),自交后代黑色種子植株(A_rr)比例為3/4×1/36=1/48。
答案:(1)紡錘體 不會 (2)分生 76 (3)①隱
②R AARR 10/13?、壑仓瓯麥p數(shù)第一次分裂后期含R基因的同源染色體未分離(或植株丙在減數(shù)第二次分裂后期含R基因的姐妹染色單體未分開) 1/48