第5章 微专题五 遗传变异相关的解题方法.docx

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第5章微专题五遗传变异相关的解题方法

微专题（五）　遗传变异相关的解题方法

一、生物变异类型的辨析

1．类型

根据遗传物质是否改变，变异分为可遗传的变异和不可遗传的变异。

2．关系辨析

3．区分三种可遗传变异

（1）关于“互换”

项目

交换（同源染色体非姐妹染色单体之间的互换）

染色体易位

图解

区别

发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间

发生于非同源染色体之间

属于基因重组

属于染色体结构变异

（2）关于“缺失或重复”

项目

基因突变

染色体片段缺失或重复

图解

区别

在一个基因内部发生了碱基的增添或缺失

在染色体上发生了染色体片段的增加（重复）或缺失

基因的数量和位置不改变，基因的种类改变

基因的数目发生改变

（3）关于变异与分裂方式

变异类型

变异水平

显微观察结果

细胞分裂方式

基因突变

分子水平变异

光学显微镜下不可见

二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂

基因重组

减数分裂

染色体变异

细胞水平变异

光学显微镜下可见

有丝分裂、减数分裂

（4）关于变异的“质”和“量”：

基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，会改变基因的量或基因的排列顺序。

例1

　图甲、乙、丙、丁分别表示不同的变异类型，其中图丙中的基因2由基因1变异而来。

下列有关说法，正确的是（　　）

A．图甲、乙都表示染色体结构变异中的易位，发生在减数分裂Ⅰ的前期

B．图丙表示染色体结构变异中的缺失

C．图丁可能表示染色体结构变异中的缺失或重复

D．如图所示的4种变异中能够遗传的是图甲和图丙所示的变异

答案　C

解析　图甲表示同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，发生在减数分裂Ⅰ的四分体时期，属于基因重组，A错误；图丙中基因2与基因1相比，多了1对碱基，属于基因突变，B错误；图丁中弯曲的部位表示其在同源染色体上没有配对的片段，可能是上面的染色体重复了一段，或下面的染色体缺失了一段，C正确；图中4种变异都能够遗传，D错误。

例2

　（2020·北京西城区月考）下列有关变异的叙述，错误的是（　　）

A．非同源染色体上的非等位基因之间可发生基因重组

B．相对于DNA病毒，RNA病毒更容易发生基因突变

C．染色体结构变异均可导致基因的种类和数目发生改变

D．有丝分裂和减数分裂过程中均可发生染色体数目变异

答案　C

解析　减数分裂Ⅰ后期非同源染色体上的非等位基因的自由组合，属于基因重组，A正确；相对于DNA病毒，RNA病毒的遗传物质是单链，更容易发生基因突变，B正确；染色体结构变异不一定导致基因的种类和数目发生改变，如倒位，C错误。

二、细胞分裂异常与生物变异

1．配子中染色体出现异常的原因

（1）体细胞是纯合子AABB，若形成的配子是AAB类型，则形成的原因是含A的同源染色体未分离进入同一子细胞或含A的姐妹染色单体分开后进入同一子细胞。

（2）体细胞是AaBb杂合类型发生异常

①若形成的配子是AaB或Aab或ABb或aBb类型，则形成的原因是减数分裂Ⅰ时，同源染色体未分离进入同一子细胞。

②若形成的配子是AAB或AAb或ABB或aBB或aaB或aab或Abb或abb类型，则形成的原因是减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体分开后进入同一子细胞。

（3）亲代为AaXBY，产生配子时发生异常

①若配子中出现Aa或XY在一起，则减数分裂Ⅰ异常。

②若配子中A—a分开，X—Y分开，出现两个AA/aa或两个XX/YY，则是减数分裂Ⅱ异常。

③若配子中无性染色体或无A也无a，则是减数分裂Ⅰ或Ⅱ异常。

2．姐妹染色单体上存在等位基因的原因

（1）根据变异前体细胞的基因型

①如果亲代基因型为AA或aa，则引起姐妹染色单体上A与a不同的原因是基因突变。

②如果亲代基因型为Aa，则引起姐妹染色单体上A与a不同的原因是基因突变或同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换。

（2）根据细胞分裂方式判断

①如果有丝分裂中姐妹染色单体分离形成的子染色体上基因不同，则为基因突变的结果，如图甲。

②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，可能是基因突变，也可能是同源染色体的非姐妹染色单体之间互换的结果，如图乙。

③如果是减数分裂Ⅱ后期，两条子染色体（颜色一致）上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图丙。

④如果是减数分裂Ⅱ后期，两条子染色体（颜色不一致）上的两基因不同，则为同源染色体的非姐妹染色单体之间互换的结果，如图丁。

3．三体、三倍体与单体

三体指的是二倍体生物体细胞核中的一对同源染色体多了一条染色体的个体，其染色体组成表示为2n＋1；而三倍体是指由受精卵发育而成的体细胞中含有三个染色体组的个体；单体指的是二倍体生物体细胞核中的一对同源染色体少了一条染色体的个体，其染色体组成表示为2n－1。

例3

　下列关于配子基因型异常发生时期的判断，正确的是（　　）

选项

个体基因型

配子基因型

异常发生时期

A

Dd

D、D、dd

减数分裂Ⅰ

B

AaBb

AaB、AaB、b、b

减数分裂Ⅱ

C

XaY

XaY、XaY

减数分裂Ⅰ

D

AAXBXb

AAXBXb、XBXb、a、a

减数分裂Ⅱ

答案　C

解析　A项中配子基因型发生异常是在减数分裂Ⅱ时期；B项中配子基因型发生异常是在减数分裂Ⅰ时期；D项中配子基因型发生异常是在减数分裂Ⅰ及减数分裂Ⅱ时期。

例4

　下图中甲、乙为一个基因型为AaBb的精原细胞在减数分裂过程中产生的两个细胞，下列叙述正确的是（　　）

A．甲图细胞中存在A、a基因可能是因为同源染色体非姐妹染色单体发生交换或基因突变

B．甲图细胞分裂结束形成的每个子细胞中各含有两个染色体组

C．乙图细胞处于减数分裂Ⅱ后期，其子细胞为精细胞或极体

D．乙图细胞已开始胞质分裂，细胞中染色体数与体细胞的相同

答案　D

解析　该生物的基因型为AaBb，而甲图次级精母细胞含有A和a基因，乙图次级精母细胞含有a和a基因，可见，甲图次级精母细胞中a是A基因突变形成的，A错误；甲图细胞分裂形成的子细胞只含有一个染色体组，B错误；精原细胞减数分裂不能形成极体，乙图细胞处于减数分裂Ⅱ后期，其子细胞为精细胞，C错误。

例5

　黑腹果蝇的第Ⅳ号染色体多1条（Ⅳ号三体）或者少1条（Ⅳ号单体）都可以生活，而且还能繁殖后代。

科学家在一群野生型黑腹果蝇品系中，偶然发现了无眼果蝇。

为探究控制无眼性状的基因是否在第Ⅳ号染色体上，利用黑腹果蝇Ⅳ号单体和Ⅳ号三体进行如下实验。

组别

亲本（P）类型

F1的表型和比例

甲

无眼×野生型单体

野生型∶无眼＝1∶1

乙

无眼×正常野生型

野生型

丙

无眼×野生型三体

野生型

请根据上述实验，回答下列问题：

（1）从变异类型看，无眼性状的产生来源于_________，三体和单体属于_____________。

（2）若只做甲组实验，能否依据结果确定控制无眼性状的基因是否位于第Ⅳ号染色体上，为什么？

______________________________________________________________________。

（3）科学家利用正常无眼果蝇对乙、丙两组的F1分别进行测交实验，进一步证实了控制该相对性状的基因位于Ⅳ号染色体上，支持该结论的实验结果是________________________。

答案　

（1）基因突变　染色体（数目的）变异　

（2）不能。

因为只做甲组实验，不能确定性状显隐性关系，若无眼性状为显性，甲组无眼为杂合子，则无论该等位基因位于第Ⅳ号染色体还是其他常染色体上，甲组杂交实验均能出现表中的结果　（3）乙组F1的测交子代出现野生型∶无眼＝1∶1；丙组F1的测交子代出现野生型∶无眼＝2∶1（或丙组一半F1的测交子代出现野生型∶无眼＝1∶1，一半F1的测交子代出现野生型∶无眼＝5∶1）

解析　

（1）通过基因突变可以产生新的基因，进而产生新的表型，因此无眼性状的产生来源于基因突变，而三体与单体的产生是由于单条染色体的增加或减少，属于染色体（数目的）变异。

（2）只有先确定无眼性状的显隐性，才能判断其位于几号染色体上。

（3）无眼果蝇与正常野生型果蝇杂交，后代全为野生型，说明无眼性状由隐性基因控制，而野生型性状由显性基因控制。

假如控制这对性状的等位基因为A、a，则乙组亲本的杂交组合为aa（无眼）×AA（正常野生型），F1的基因型为Aa。

正常无眼果蝇与乙组的F1测交，即Aa×aa→Aa∶aa＝1∶1，则乙组F1的测交子代出现野生型∶无眼＝1∶1，丙组的杂交组合为aa（无眼）×AAA（野生型三体），F1的基因型及比例为Aa∶AAa＝1∶1，正常无眼果蝇与丙组的F1测交，后代出现野生型∶无眼＝2∶1（或丙组一半F1的测交子代出现野生型∶无眼＝1∶1，一半F1的测交子代出现野生型∶无眼＝5∶1），此实验结果支持控制该相对性状的基因位于Ⅳ号染色体上。

三、有关变异类型的实验探究

1．判定突变性状是否为可遗传的变异

（1）判定方法

变异个体自交或与其他个体杂交——

（2）将变异个体置于与原来类型相同的环境下种植或养育等，观察变异性状是否消失。

若不消失，则为可遗传的变异；反之，则为不遗传的变异。

2．判断突变性状的显隐性

（1）显性突变和隐性突变

①显性突变（即a→A）：

该突变一旦发生，即aa→Aa，在当代就能表现出新的突变性状。

②隐性突变（即A→a）：

该突变一旦发生，即AA→Aa，第一代突变体中突变性状一般不能表现出来；只有当隐性基因纯合时，突变性状才能表现出来，且突变性状一旦表现，即可稳定遗传。

（2）判断方法

选用突变型与原始亲本（纯合子）进行杂交（植物可采用自交）：

若子代只表现原有的性状，则突变型为隐性性状；若子代既表现出突变性状，又表现出原有性状，则突变型为显性性状。

例6

　玉米籽粒种皮有黄色和白色之分，植株有高茎和矮茎之分（高茎为显性性状）。

据此回答下列问题：

（1）种皮的颜色是由细胞中的色素决定的，已知该色素不是蛋白质，那么基因控制种皮的颜色是通过控制________________________________实现的。

（2）矮茎玉米幼苗经特殊处理，可以长成高茎植株。

为了探究该变异性状是否可稳定遗传，生物科技小组设计了如下实验方案，请你写出实验预期结果及相关结论。

①实验步骤：

a．在这株变异的高茎玉米雌花、雄花成熟之前，分别用纸袋将雌穗、雄穗套住，防止异株之间传粉。

b．雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。

c．雌穗上种子成熟后，收藏保管，第二年播种观察。

②实验预期结果及相关结论：

a．_______________________________________________________________________。

b．_______________________________________________________________________。

答案　

（1）酶的合成来控制代谢过程　

（2）a.若子代玉米苗有高茎植株，说明该处理引起的变异能够遗传　b．若子代玉米苗全部是矮茎植株，说明该处理引起的变异不能遗传

解析　

（1）基因对性状的控制有两种途径，一是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；二是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。

因为色素不是蛋白质，显然基因不能直接控制其合成，只能通过控制酶的合成来实现对该性状的间接控制。

（2）如果高茎变异是环境引起的，遗传物质没有改变，则自交后代的植株全部都是矮茎。

如果遗传物质发生了改变，则自交后代仍然会有高茎植株存在。

例7

　芦笋是一种名贵蔬菜，又名石刁柏，为XY型性别决定的雌雄异株植物。

在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋，雌雄株都有。

请回答下列问题：

（1）有人对阔叶芦笋的出现进行分析，认为可能有两种原因：

一是基因突变，二是染色体加倍成为多倍体。

请设计一个简单的实验探究阔叶芦笋出现的原因。

__________________________________________________________________________。

（2）现已证实出现阔叶芦笋为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，应选用多株阔叶芦笋进行杂交，并统计后代的表型。

若__________________________________________________________，则为隐性突变。

（3）若已经知道出现阔叶芦笋是显性突变所致，由于雄株芦笋产量高于雌株，种植户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，技术人员先用多株野生型雌株与阔叶雄株杂交，试推断该技术人员做此实验的意图：

__________________________________________________。

若杂交实验结果为______________________________________________________________，则种植户的心愿可以实现。

答案　

（1）取野生型窄叶植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察处于有丝分裂中期的细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明阔叶芦笋的出现是染色体加倍成多倍体的结果，否则为基因突变　

（2）后代都为阔叶植株　（3）通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上　后代雌株都为阔叶，雄株都为窄叶

解析　选用多株野生型雌株与突变型雄株作为亲本杂交，若杂交后代中雌株都为阔叶，雄株都为窄叶，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代中雌、雄均有窄叶和阔叶，则这对基因位于常染色体上。

故该技术人员做此实验的意图是通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上。

方法归纳

　基因突变和染色体变异的判断

染色体通过染色后制作成装片可在显微镜下观察到，因此染色体变异可利用显微镜进行检测；基因突变属于分子水平的变异，不能用显微镜检测。

因此欲确定是基因突变还是染色体变异，可直接利用显微镜检测法，还可利用杂交实验法，通过观察子代性状比例或者性别比例来说明。

四、育种方法的比较

1．三倍体无子西瓜的培育

培育过程：

（1）两次传粉

（2）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，不能产生可育的配子。

2．单倍体育种

（1）方法

（2）优点：

能明显缩短育种年限。

3．几种育种方法的比较

育种类型

杂交育种

诱变育种

单倍体育种

多倍体育种

原理

基因重组

基因突变

染色体数目的变异

处理方法

先杂交后连续自交，选优

用化学或物理方法处理生物

花药离体培养，人工诱导单倍体植株

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

优点

将优良性状集中到一起

能提高突变率，加速育种进程

可获得纯合子，明显缩短育种年限

器官较大，营养价值高等优良性状

缺点

育种年限长

需处理大量生物材料

技术难度大

发育迟缓，结实率低

例8

　下列有关育种的叙述，正确的是（　　）

A．太空育种的原理为基因突变及基因重组

B．三倍体植物不能由受精卵发育而来

C．单倍体植物的培育与细胞的全能性表达有关

D．杂交育种和诱变育种都能产生新基因

答案　C

解析　太空育种的原理为基因突变，A错误；二倍体与四倍体杂交产生三倍体，B错误；诱变育种能产生新基因，但杂交育种不能产生新基因，D错误。

例9

　如图所示，将二倍体植株①和②杂交得到③，再将③做进一步处理。

下列对此分析错误的是（　　）

A．由⑤得到⑥的育种原理是基因重组

B．图中秋水仙素的作用是使染色体数目加倍

C．若③的基因型是AaBbdd，则⑨的基因型可能是aBd

D．③→④过程中，所产生的变异都有利于生产

答案　D

解析　分析题图可知，③→④过程中多次射线处理萌发的种子应为诱变育种，由于突变是不定向的，所以产生的性状有可能是有利的，也有可能是有害的；⑤→⑥过程表示的是杂交育种的自交阶段，遵循的原理为基因重组；③→⑨过程是花药离体培养，所得到的幼苗是单倍体，⑨的基因型可能为aBd、abd、ABd、Abd；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，进而使染色体数目加倍。

1．（2020·江西重点中学联考）下列关于生物变异的叙述，正确的是（　　）

A．四分体中的非姐妹染色单体之间片段的交换引起的变异属于染色体结构变异

B．一般情况下，基因内增加或缺失一个碱基与替换一个碱基相比，前者对其编码的蛋白质的氨基酸序列影响更小

C．用高剂量的某种化学试剂处理，使染色体中某一片段缺失而引起的变异属于基因突变

D．若用射线处理某初级卵母细胞，导致某一条染色单体上的某基因发生突变，则由该初级卵母细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是

答案　D

解析　四分体中的非姐妹染色单体之间片段的交换引起的变异属于基因重组，A错误；基因内增加或缺失一个碱基与替换一个碱基相比，前者对其编码的蛋白质的氨基酸序列影响更大，B错误；用高剂量的某种化学试剂处理，使染色体中某一片段缺失而引起的变异属于染色体结构变异，C错误。

2．（2019·山东省实验中学高二下开学考试）已知某哺乳动物的基因型为MMNn，该动物减数分裂形成一个基因组成为MmN的配子，如图所示，下列关于此配子形成的分析，正确的是（　　）

①该配子的形成过程发生了基因突变

②该配子的形成与减数分裂Ⅰ时同源染色体非姐妹染色单体之间的交换有关

③该配子的形成与减数分裂Ⅰ时同源染色体未分离有关

④该配子的形成与减数分裂Ⅱ时姐妹染色单体未分开有关

A．①③B．②④C．②③D．①④

答案　A

解析　分析题图可知，该哺乳动物的基因型为MMNn，产生了基因组成为MmN的配子，说明发生了基因突变，与交换无关，所以①正确、②错误；在该配子中既有M，又有m，且两条染色体来源不同，说明减数分裂Ⅰ时，M、m所在的同源染色体未发生分离，移向了细胞同一极，所以③正确、④错误，A项正确。

3．下图甲、乙、丙表示减数分裂产生配子的过程中可能发生的变异，甲、乙、丙发生的变异分别属于（　　）

A．染色体变异　基因突变　不遗传变异

B．基因重组　基因突变　染色体变异

C．基因突变　不遗传变异　基因重组

D．染色体变异　基因突变　基因重组

答案　D

解析　分析题图可知，图甲细胞正常进行减数分裂，应该产生A、A、a、a四个配子，却产生了aa这种配子，原因是在减数分裂Ⅱ时姐妹染色单体分开后形成的两条染色体没有正常分离到两个子细胞中，属于染色体变异中的染色体数目的变异；图乙细胞的基因型为AA，而产生的配子中存在a，故可判断发生了基因突变；图丙中基因型为AaBb的细胞正常进行减数分裂，应该产生两种类型的配子，而出现图示结果最可能的原因是两对等位基因中的一对等位基因所在的同源染色体的对应片段发生了交换，属于基因重组。

4．已知家鸡的无尾（A）对有尾（a）是显性。

现用有尾鸡（甲群体）交配产生的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状（乙群体）。

为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变，可行性方案是（　　）

A．甲群体×甲群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素

B．乙群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素

C．甲群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素

D．甲群体×乙群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素

答案　D

解析　要研究注射胰岛素是否引起乙群体基因突变，方案A中没有用乙群体做杂交，故方案A不可行；方案B、C用到乙群体交配，但孵化早期又向卵内注射胰岛素，则无法确定乙群体是否发生了基因突变，故方案B、C不可行；方案D的杂交用到乙群体，且孵化早期不向卵内注射胰岛素干扰子代表现，故甲群体×乙群体，若子代均有尾，则没有引起基因突变，若子代有无尾出现，则引起了基因突变，故方案D可行。

5．（2020·厦门高一检测）下图中①②③④分别表示不同的育种方式，下列相关叙述不正确的是（　　）

A．方式①应用的原理包括细胞全能性

B．方式②只适用于进行有性生殖的生物

C．方式③试剂处理的对象只能是萌发的种子

D．方式④可以诱发基因突变产生新基因

答案　C

解析　分析题图可知，方式①中对花药进行离体培养形成单倍体的过程中利用了细胞的全能性；方式②是杂交育种，它只适用于进行有性生殖的生物；方式③为多倍体育种，处理的对象为萌发的种子或幼苗；方式④为诱变育种，能产生新基因。

6．几种性染色体异常果蝇的性别、育性（可育/不可育）等如图所示，请据图回答下列问题：

（1）正常果蝇在减数分裂Ⅰ中期的细胞内染色体组数为________组，在减数分裂Ⅱ后期的细胞中染色体条数是________条。

（2）白眼雌果蝇（XrXrY）最多能产生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。

该果蝇与红眼雄果蝇（XRY）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为__________________________。

（3）用黑身白眼雌果蝇（aaXrXr）与灰身红眼雄果蝇（AAXRY）交配，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。

F1自由交配得F2，F2中灰身红眼与黑身白眼的比例为________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。

（4）以红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（XrY）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记为“M”）。

M果蝇出现的原因有三种可能：

第一种是环境改变引起表型变化，但基因型不变；第二种是亲本果蝇______________；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时________________。

请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。

实验步骤：

__________________________________________________________________。

结果预测：

Ⅰ.若_______________________________________________________，则为第一种情况；

Ⅱ.若_______________________________________________________，则为第二种情况；

Ⅲ.若_______________________________________________________，则为第三种情况。

答案　

（1）2　8　

（2）XrY　Y　XRXr、XRXrY　（3）3∶1　1/18　（4）发生了基因突变　X染色体不分离（发生了染色体变异）　让M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表型　Ⅰ.子代出现红眼（雌）果蝇　Ⅱ.子代全部为白眼　Ⅲ.无子代产生

解析　

（1）分析题图可知，正常果蝇是二倍体，每个染色体组含有4条染色体。

减数分裂Ⅰ中期，染色体已复制，但数目未变，故此时染色体组数为2组。

减数分裂Ⅰ形成的子细胞中染色体数目减半，减数分裂Ⅱ后期，由于着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，染色体数目加倍，为8条。

（2）基因型为XrXrY的个体中含有3条同源染色体，在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，随机移向细胞的两极，所以，最多能产生Xr、XrXr、XrY和Y四种类型的配子。

该果蝇与红眼雄果蝇（XRY）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为XRXr、XRXrY。

（3）黑身白眼雌果蝇（aaXrXr）×灰身红眼雄果蝇（AAXRY）→F1（AaXRXr、AaXrY），F1自由交配得F2，F2中灰身红眼果蝇（A_XRXr、A_XRY）所占比例为3/4×1/2＝3/8，黑身白眼果蝇（aaXrXr