2024年高中生物新教材同步必修第二冊(cè) 第5章　微專題五　遺傳變異相關(guān)的解題方法

遺傳變異相關(guān)的解題方法一、生物變異類型的辨析1．類型根據(jù)遺傳物質(zhì)是否改變，變異分為可遺傳的變異和不遺傳的變異。注：表觀遺傳雖堿基序列未改變，但屬于可遺傳變異。2．關(guān)系辨析3．利用四個(gè)“關(guān)于”區(qū)分三種變異(1)關(guān)于“互換”：同源染色體上的非姐妹染色單體之間的互換，屬于基因重組；非同源染色體之間的交換，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。(2)關(guān)于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重復(fù)(增加)，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異；DNA分子上若干堿基的缺失、增添(增加)，屬于基因突變。(3)關(guān)于變異的“質(zhì)”和“量”：基因突變改變基因的質(zhì)，不改變基因的量；基因重組不改變基因的質(zhì)，一般不改變基因的量；染色體變異不改變基因的質(zhì)，會(huì)改變基因的量或基因的排列順序。(4)關(guān)于變異與分裂方式變異類型變異水平細(xì)胞分裂方式基因突變分子水平變異二分裂、無(wú)絲分裂、有絲分裂、減數(shù)分裂基因重組減數(shù)分裂染色體變異細(xì)胞水平變異有絲分裂、減數(shù)分裂例1圖甲、乙、丙、丁分別表示不同的變異類型，其中圖丙中的基因2由基因1變異而來(lái)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．圖甲、乙都表示染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ的前期B．圖丙表示染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失C．圖丁可能表示染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或重復(fù)D．如圖所示的4種變異中能夠遺傳的是圖甲和圖丙所示的變異答案C解析圖甲表示同源染色體的非姐妹染色單體間的互換，發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ的四分體時(shí)期，屬于基因重組，A錯(cuò)誤；圖丙中基因2與基因1相比，多了1對(duì)堿基，屬于基因突變，B錯(cuò)誤；圖丁中彎曲的部位表示其在同源染色體上沒(méi)有配對(duì)的片段，可能是上面的染色體重復(fù)了一段，或者是下面的染色體缺失了一段，C正確；圖中4種變異都能夠遺傳，D錯(cuò)誤。例2下列有關(guān)變異的敘述，錯(cuò)誤的是()A．非同源染色體上的非等位基因之間可發(fā)生基因重組B．一般情況下，相對(duì)于DNA病毒，RNA病毒更容易發(fā)生基因突變C．染色體結(jié)構(gòu)變異均可導(dǎo)致基因的種類和數(shù)目發(fā)生改變D．有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程中均可發(fā)生染色體數(shù)目變異答案C解析減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體上的非等位基因的自由組合，屬于基因重組，A正確；染色體結(jié)構(gòu)變異中的倒位只改變了基因的排列順序，C錯(cuò)誤。二、細(xì)胞分裂異常與生物變異1．配子中染色體出現(xiàn)異常的原因(1)體細(xì)胞是純合子AABB，若形成的配子是AAB類型，則形成的原因是含A的同源染色體未分離進(jìn)入同一子細(xì)胞或含A的姐妹染色單體分開(kāi)后進(jìn)入同一子細(xì)胞。(2)體細(xì)胞是AaBb雜合類型發(fā)生異常①若形成的配子是AaB或Aab或ABb或aBb類型，則形成的原因是減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)，同源染色體未分離進(jìn)入同一子細(xì)胞。②若形成的配子是AAB或AAb或ABB或aBB或aaB或aab或Abb或abb類型，則形成的原因是減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)，姐妹染色單體分開(kāi)后進(jìn)入同一子細(xì)胞。(3)親代為AaXBY，產(chǎn)生配子時(shí)發(fā)生異常①若配子中出現(xiàn)Aa或XY在一起，則減數(shù)分裂Ⅰ異常。②若配子中A—a分開(kāi)，X—Y分開(kāi)，出現(xiàn)兩個(gè)AA/aa或兩個(gè)XX/YY，則是減數(shù)分裂Ⅱ異常。③若配子中無(wú)性染色體或無(wú)A也無(wú)a，則是減數(shù)分裂Ⅰ或Ⅱ異常。2．姐妹染色單體上出現(xiàn)等位基因的原因分析(1)一定源自基因突變eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(體細(xì)胞中發(fā)生,發(fā)生時(shí)間在間期,親代基因純合))?一定是基因突變(2)一定源自互換eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(姐妹染色單體的其中一條有兩種顏色))?一定是互換(3)無(wú)任何提示，則上述兩種情況都有可能。3．三體、三倍體與單體(1)概念①三體指的是二倍體生物體細(xì)胞核中的一對(duì)同源染色體多了一條染色體的個(gè)體。②三倍體是指由受精卵發(fā)育而成的體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的個(gè)體。③單體指的是二倍體生物體細(xì)胞核中的一對(duì)同源染色體少了一條染色體的個(gè)體。(2)單體和三體形成配子的分析項(xiàng)目單體三體減數(shù)分裂“減半”配子的種類與比例A∶O＝1∶1(O表示不含有該染色體)AA∶a∶Aa∶A＝1∶1∶2∶2例3如圖中甲、乙為一個(gè)基因型為AaBb的精原細(xì)胞在減數(shù)分裂過(guò)程中產(chǎn)生的兩個(gè)細(xì)胞，下列相關(guān)敘述正確的是()A．圖甲細(xì)胞中存在A、a基因可能是因?yàn)橥慈旧w非姐妹染色單體發(fā)生交換或基因突變B．圖甲細(xì)胞分裂結(jié)束形成的每個(gè)子細(xì)胞中各含有兩個(gè)染色體組C．圖乙細(xì)胞處于減數(shù)分裂Ⅱ后期，其子細(xì)胞為精細(xì)胞或極體D．圖乙細(xì)胞已開(kāi)始胞質(zhì)分裂，細(xì)胞中染色體數(shù)與體細(xì)胞的相同答案D解析該生物的基因型為AaBb，而圖甲次級(jí)精母細(xì)胞含有A和a基因，圖乙次級(jí)精母細(xì)胞含有a和a基因，可見(jiàn)，圖甲次級(jí)精母細(xì)胞中a基因是A基因突變形成的，A錯(cuò)誤；圖甲細(xì)胞分裂形成的子細(xì)胞中只含有一個(gè)染色體組，B錯(cuò)誤；精原細(xì)胞減數(shù)分裂不能形成極體，圖乙細(xì)胞處于減數(shù)分裂Ⅱ后期，其子細(xì)胞為精細(xì)胞，C錯(cuò)誤。例4二倍體生物體細(xì)胞中某對(duì)同源染色體多了一條的個(gè)體，稱為三體(2n＋1，配子育性及結(jié)實(shí)率與二倍體相同)?？茖W(xué)家利用人工構(gòu)建的一系列增加了不同染色體的野生型水稻三體，分別與野生型水稻的隱性突變體(2n＝24)雜交，獲得F1，F(xiàn)1植株單獨(dú)種植，自交得到F2，分別統(tǒng)計(jì)各自F2的表型和比例，可以判斷突變基因在染色體上的位置。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．減數(shù)分裂過(guò)程中某對(duì)同源染色體未分離移向同一極，可能會(huì)導(dǎo)致子代中出現(xiàn)三體B．需構(gòu)建24種野生型水稻三體，分別與隱性突變體雜交才能確定突變基因的位置C．若某F1植株子代中野生型與突變型的比例為35∶1，說(shuō)明突變基因位于該三體所在的染色體上D．若突變基因不位于該三體所在的染色體上，則F1植株子代中野生型與突變型的比例為3∶1答案B解析減數(shù)分裂過(guò)程中某對(duì)同源染色體未分離移向一極或減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂后形成的子染色體未分離并移向一極都可能會(huì)導(dǎo)致配子中多一條染色體，從而使子代中出現(xiàn)三體，A正確；水稻(2n＝24)有12對(duì)同源染色體，要確定突變基因的位置，需構(gòu)建12種野生型水稻三體分別與隱性突變體雜交，B錯(cuò)誤；假設(shè)相關(guān)基因用A、a表示，若突變基因位于三體所在的染色體上，隱性突變體的基因型為aa，相關(guān)野生型三體的基因型為AAA，二者雜交，F(xiàn)1的基因型有兩種，Aa和AAa，其中Aa植株自交后代比例為3∶1，AAa的植株產(chǎn)生的配子為AA∶Aa∶A∶a＝1∶2∶2∶1，其中a占1/6，自交后代中野生型與突變型的比例為35∶1，C正確；若突變基因不位于三體所在的染色體上，則某隱性突變體的基因型為aa，相關(guān)野生型三體的基因型為AA，二者雜交，F(xiàn)1的基因型為Aa，自交后代(即F1植株子代)中野生型與突變型比例為3∶1，D正確。三、有關(guān)變異類型的實(shí)驗(yàn)探究1．判定突變性狀是否為可遺傳的變異(1)判定方法eq\a\vs4\al\co1(變異個(gè)體自,交或與其他,個(gè)體雜交)——eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(此變異再次出現(xiàn)))可遺傳的變異,\o(→,\s\up7(此變異不再出現(xiàn)))不遺傳的變異))(2)將變異個(gè)體置于與原來(lái)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，則為可遺傳的變異；反之，則為不遺傳的變異。2．判斷突變性狀的顯隱性(1)顯性突變和隱性突變①顯性突變(即a→A)：該突變一旦發(fā)生，即aa→Aa，在當(dāng)代就能表現(xiàn)出新的突變性狀。②隱性突變(即A→a)：該突變一旦發(fā)生，即AA→Aa，第一代突變體中突變性狀一般不能表現(xiàn)出來(lái)；只有當(dāng)隱性基因純合時(shí)，突變性狀才能表現(xiàn)出來(lái)，且突變性狀一旦表現(xiàn)，即可穩(wěn)定遺傳。(2)判斷方法選用突變型與原始親本(純合子)進(jìn)行雜交(植物可采用自交)：若子代只表現(xiàn)原有的性狀，則突變型為隱性性狀；若子代既表現(xiàn)出突變性狀，又表現(xiàn)出原有性狀，則突變型為顯性性狀。例5一對(duì)毛色正常的鼠交配，產(chǎn)下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色異常，有人分析認(rèn)為，鼠毛色出現(xiàn)異常的原因有兩種：一是基因突變的直接結(jié)果(控制毛色基因的顯隱性未知，突變只涉及一個(gè)親本常染色體上一對(duì)等位基因中的一個(gè)基因)；二是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果(只涉及親本常染色體上一對(duì)等位基因)。假定這只雄鼠能正常生長(zhǎng)發(fā)育，并具有生殖能力，后代可成活。為探究該鼠毛色異常的原因，用上述毛色異常的雄鼠分別與其同一窩的多只雌鼠交配，得到多窩子代。請(qǐng)預(yù)測(cè)結(jié)果并作出分析。(1)如果每窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為_(kāi)_______，則可推測(cè)毛色異常是________性基因突變?yōu)開(kāi)_______性基因的直接結(jié)果，因?yàn)開(kāi)_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)如果不同窩子代出現(xiàn)兩種情況，一種是同一窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例為_(kāi)_______，另一種是同一窩子代全部表現(xiàn)為_(kāi)_______鼠，則可推測(cè)毛色異常是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果。答案(1)1∶1隱顯只有兩個(gè)隱性純合親本中一個(gè)親本的一個(gè)隱性基因突變?yōu)轱@性基因時(shí)，才能得到每窩毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為1∶1的結(jié)果(2)1∶1毛色正常解析(1)根據(jù)題干信息“突變只涉及一個(gè)親本常染色體上一對(duì)等位基因中的一個(gè)基因”分析，且產(chǎn)生了新性狀(毛色異常)，設(shè)相關(guān)基因用A、a表示，則只能是由aa突變?yōu)锳a才會(huì)出現(xiàn)性狀的改變，則兩親本和同窩中的雌鼠的基因型均為aa，毛色異常雄鼠的基因型為Aa，所以雜交子代毛色異?！妹?∶1。(2)根據(jù)題中“隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果”分析，親代基因型均為Aa，毛色異常雄鼠的基因型為aa，毛色正常同窩中的雌鼠的基因型為AA或者Aa。若雄鼠與同窩中基因型為Aa的雌鼠交配，后代毛色異?！妹?∶1；若雄鼠與同窩中基因型為AA的雌鼠交配，后代基因型都為Aa，即毛色全部表現(xiàn)正常。例6蘆筍又名石刁柏，是一種名貴蔬菜，為XY型性別決定的雌雄異株植物。在某野生型窄葉種群中偶見(jiàn)幾株闊葉蘆筍，雌雄株都有。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)有人對(duì)闊葉蘆筍的出現(xiàn)進(jìn)行分析，認(rèn)為可能有兩種原因：一是基因突變，二是染色體加倍成為多倍體。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)探究闊葉蘆筍出現(xiàn)的原因。_______________________________________________________________________________。(2)現(xiàn)已證實(shí)出現(xiàn)闊葉蘆筍為基因突變的結(jié)果，為確定是顯性突變還是隱性突變，應(yīng)選用多株闊葉蘆筍進(jìn)行雜交，并統(tǒng)計(jì)后代的表型。若________________________________________，則為隱性突變。(3)若已經(jīng)知道出現(xiàn)闊葉蘆筍是顯性突變所致，由于雄株蘆筍產(chǎn)量高于雌株，種植戶希望在幼苗期就能區(qū)分雌雄，為了探求可行性，技術(shù)人員先用多株野生型雌株與闊葉雄株雜交，試推斷該技術(shù)人員做此實(shí)驗(yàn)意圖：______________________________________________________________________________________________________________________________________。若雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果為_(kāi)______________________________________________________________，則種植戶的心愿可以實(shí)現(xiàn)。答案(1)取野生型窄葉植株和闊葉植株的根尖分生區(qū)制成裝片，用顯微鏡觀察處于有絲分裂中期的細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目，若觀察到闊葉植株的染色體數(shù)目加倍，則說(shuō)明闊葉蘆筍的出現(xiàn)是染色體加倍成多倍體的結(jié)果，否則為基因突變(2)后代都為闊葉植株(3)通過(guò)該雜交實(shí)驗(yàn)判斷控制闊葉的基因是否在X染色體上后代雌株都為闊葉，雄株都為窄葉解析選用多株野生型雌株與突變型雄株作為親本雜交，若雜交后代中雌株都為闊葉，雄株都為窄葉，則這對(duì)基因位于X染色體上；若雜交后代中雌、雄均有窄葉和闊葉，則這對(duì)基因位于常染色體上。故該技術(shù)人員做此實(shí)驗(yàn)的意圖是通過(guò)該雜交實(shí)驗(yàn)判斷控制闊葉的基因是否在X染色體上。1．(2022·江蘇淮安高一期末)下列關(guān)于生物變異的敘述，正確的是()A．染色體上某個(gè)基因的缺失所引起的變異屬于基因突變B．基因突變使DNA的序列發(fā)生變化后，性狀就會(huì)發(fā)生改變C．某染色體片段移接到另一染色體上可能引起染色體結(jié)構(gòu)變異D．基因型分別為AABB、aabb的個(gè)體雜交，后代基因型為AaBb的原因是發(fā)生了基因重組答案C解析染色體上某個(gè)基因的缺失所引起的變異屬于染色體變異，基因突變是指DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，而引起基因堿基序列的改變，A錯(cuò)誤；基因突變使DNA的堿基序列發(fā)生變化，由于密碼子的簡(jiǎn)并性等原因，性狀可能不會(huì)發(fā)生改變，B錯(cuò)誤；某染色體片段移接到另一染色體上可能引起染色體結(jié)構(gòu)變異(易位)，C正確；基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合，基因型分別為AABB、aabb的個(gè)體雜交，后代基因型為AaBb的原因是親代分別產(chǎn)生了AB配子和ab配子，沒(méi)有體現(xiàn)非等位基因重新組合，沒(méi)有體現(xiàn)基因重組，D錯(cuò)誤。2．下列關(guān)于配子基因型異常發(fā)生時(shí)期的判斷，正確的是()選項(xiàng)個(gè)體基因型配子基因型異常發(fā)生時(shí)期ADdD、D、dd減數(shù)分裂ⅠBAaBbAaB、AaB、b、b減數(shù)分裂ⅡCXaYXaY、XaY減數(shù)分裂ⅠDAaXBXbAAXBXb、XBXb、a、a減數(shù)分裂Ⅱ答案C解析A項(xiàng)中配子基因型發(fā)生異常是在減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)期；B項(xiàng)中配子基因型發(fā)生異常是在減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)期；D項(xiàng)中配子基因型發(fā)生異常是在減數(shù)分裂Ⅰ及減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)期。3．已知某哺乳動(dòng)物的基因型為MMNn，該動(dòng)物減數(shù)分裂形成一個(gè)基因組成為MmN的配子，如圖所示。下列關(guān)于此配子形成的分析，正確的是()①該配子的形成過(guò)程發(fā)生了基因突變②該配子的形成與減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)同源染色體非姐妹染色單體之間的交換有關(guān)③該配子的形成與減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)同源染色體未分離有關(guān)④該配子的形成與減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)姐妹染色單體未分開(kāi)有關(guān)A．①③B．②④C．②③D．①④答案A解析分析題圖可知，該哺乳動(dòng)物的基因型為MMNn，產(chǎn)生了基因組成為MmN的配子，說(shuō)明發(fā)生了基因突變，與交換無(wú)關(guān)，所以①正確、②錯(cuò)誤；在該配子中既有基因M，又有基因m，且兩條染色體來(lái)源不同，說(shuō)明減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)，基因M、m所在的同源染色體未發(fā)生分離，移向了細(xì)胞同一極，所以③正確、④錯(cuò)誤，A正確。4.已知某一對(duì)染色體三體的植物在減數(shù)分裂Ⅰ過(guò)程中，3條同源染色體隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，最終可形成含1條或2條該染色體的配子?，F(xiàn)有一個(gè)三體且1條染色體缺失(只含缺失染色體的花粉不能參與受精作用)的植株甲，其細(xì)胞中該染色體及基因型如圖所示。若甲自交，子代沒(méi)有染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目異常的個(gè)體比例為()A.eq\f(1,9)B.eq\f(2,15)C.eq\f(1,5)D.eq\f(7,18)答案B解析根據(jù)題意可知，該三體形成的雌配子及其比例為A∶aa∶a∶Aa＝1∶1∶2∶2，雄配子及其比例為aa∶a∶Aa＝1∶2∶2，因此若甲自交，子代沒(méi)有染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目異常的個(gè)體aa比例為eq\f(2,6)×eq\f(2,5)＝eq\f(2,15)，B正確。5．已知家雞的無(wú)尾(A)對(duì)有尾(a)是顯性。現(xiàn)用有尾雞(甲群體)交配產(chǎn)生的受精卵來(lái)孵小雞，在孵化早期向卵內(nèi)注射微量胰島素，孵化出的小雞就表現(xiàn)出無(wú)尾性狀(乙群體)。為研究胰島素在小雞孵化過(guò)程中是否引起基因突變，可行性方案是()A．甲群體×甲群體，孵化早期不向卵內(nèi)注射胰島素B．乙群體×乙群體，孵化早期向卵內(nèi)注射胰島素C．甲群體×乙群體，孵化早期向卵內(nèi)注射胰島素D．甲群體×乙群體，孵化早期不向卵內(nèi)注射胰島素答案D解析要研究注射胰島素是否引起乙群體基因突變，方案A中沒(méi)有用乙群體做雜交，故方案A不可行；方案B、C用到乙群體交配，但孵化早期又向卵內(nèi)注射胰島素，則無(wú)法確定乙群體是否發(fā)生了基因突變，故方案B、C不可行；方案D的雜交用到乙群體，且孵化早期不向卵內(nèi)注射胰島素干擾子代表現(xiàn)，故甲群體×乙群體，若子代均有尾，則沒(méi)有引起基因突變，若子代有無(wú)尾出現(xiàn)，則引起了基因突變，故方案D可行。6．某嚴(yán)格自花傳粉的二倍體(2n)植物有窄葉和寬葉兩種表型，其中窄葉為顯性，受一對(duì)等位基因B、b控制。莖的粗細(xì)受另一對(duì)等位基因D、d控制，基因型DD表現(xiàn)為粗莖，Dd表現(xiàn)為中粗莖，dd表現(xiàn)為細(xì)莖，兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)單體是指某對(duì)染色體缺失一條的個(gè)體，其染色體條數(shù)可以用2n－1來(lái)表示，從可遺傳變異的類型來(lái)看，單體屬于________________變異，鑒定此種變異最簡(jiǎn)便的方法是________________。(2)若兩對(duì)等位基因B、b與D、d在染色體上的位置如圖所示。已知電離輻射能使D、d基因所在的染色體片段發(fā)生斷裂，分別隨機(jī)結(jié)合在B、b所