高考生物一轮教案必修二第三单元生物的变异育种与进化

第三单元生物的变异、育种与进化第一讲基因突变和基因重组知识体系——定内容核心素养——定能力生命观念通过基因突变和基因重组的基本原理，建立起进化与适应的观点理性思维通过基因突变与生物性状的关系、基因突变和基因重组的比较，提高归纳与概括能力[基础知识·系统化]知识点一基因突变1．基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症2．基因突变的相关知识归纳知识点二基因重组[基本技能·问题化]1．判断下列有关叙述的正误(1)基因R复制时，R中的碱基对T—A被碱基对C—G替换可导致基因突变(√)(2)基因突变可决定生物进化的方向(×)(3)病毒、大肠杆菌及动植物都可发生基因突变(√)(4)受精过程中可发生基因重组(×)(5)抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦(√)(6)基因重组只能产生新基因型和重组性状，不能产生新基因和新性状(√)2．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．基因突变可发生在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：选A基因突变是指DNA分子碱基对的增添、缺失和替换。进行有性生殖和无性生殖的生物都有可能发生基因突变；在生物体发育的任何时期都可发生基因突变；基因突变产生新基因，是生物进化的重要因素之一；基因碱基序列改变导致mRNA的序列改变，但由于存在多个密码子决定同一氨基酸等原因导致生物性状不一定改变。3．(2018·揭阳一模)具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰刀型细胞贫血症的症状，因为该个体能同时合成正常和异常血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲疟疾猖獗的地区。对此现象的解释，正确的是()A．基因突变是有利的B．基因突变是有害的C．基因突变的有害性是相对的D．镰刀型细胞贫血症突变基因编码的异常蛋白质是无活性的解析：选C携带者的后代可能患镰刀型细胞贫血症，但其对疟疾具较强抵抗力，表明基因突变的有利和有害是相对的；由于杂合子能同时合成正常和异常血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力，所以镰刀型细胞贫血症突变基因编码的异常蛋白质是有活性的。4．下列关于基因重组的叙述错误的是()A．基因重组通常发生在有性生殖过程中B．基因重组产生的变异能为生物进化提供原材料C．同源染色体上的基因可以发生重组D．非同源染色体上的非等位基因不可以发生重组解析：选D同源染色体上的基因可以通过交叉互换发生重组，非同源染色体上的非等位基因通过非同源染色体自由组合发生重组。5．以下各项属于基因重组的是()A．基因型为Aa的个体自交，后代发生性状分离B．雌、雄配子随机结合，产生不同类型的子代个体C．YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型D．同卵双生姐妹间性状出现差异解析：选C基因重组的来源有减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因的自由组合、减数分裂四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换和基因工程中的DNA重组，YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型是基因自由组合的结果，属于基因重组。考点一基因突变及其与性状的关系1．图示基因突变的机理、类型及特点2．明确基因突变的原因及与进化的关系[对点落实]1．(2018·衡水模拟)如图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是()A．基因a、b、c均可能发生基因突变，体现了基因突变具有普遍性B．Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换，但不属于基因突变C．一个细胞周期中，间期基因突变频率较高，主要是由于间期时间相对较长D．在减数分裂的四分体时期，b、c之间可发生交叉互换解析：选B对a、b、c等不同基因而言，基因突变均可能发生，这体现了基因突变的随机性；Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换，但没有改变基因的结构，因而不属于基因突变；一个细胞周期中，间期基因突变频率较高，主要是由于间期在进行DNA复制，此时DNA的双螺旋结构已经打开，很容易发生突变；在减数分裂的四分体时期，只有同源染色体的非姐妹染色单体间才可发生交叉互换。2．(2018·济南一模)脆性X染色体是由于染色体上的FMR1基因出现过量的CGG//GCC重复序列，导致DNA与蛋白质结合异常，从而出现“溢沟”，染色体易从“溢沟”处断裂。下列分析错误的是()A．脆性X染色体出现的根本原因是基因突变B．脆性X染色体更易发生染色体的结构变异C．男性与女性体细胞中出现X染色体“溢沟”的概率不同D．由于存在较多的GC重复序列，脆性X染色体结构更稳定解析：选D由题意可推知导致出现脆性X染色体的变异类型是基因突变；脆性X染色体易从“溢沟”处断裂，故更易发生染色体的结构变异；该遗传病位于X染色体上，所以男性与女性体细胞中出现X染色体“溢沟”的概率不同；脆性X染色体易从“溢沟”处断裂，结构不稳定。3．(2018·烟台模拟)如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A．①处插入碱基对G—CB．②处碱基对A—T替换为G—CC．③处缺失碱基对A—TD．④处碱基对G—C替换为A—T解析：选B首先由赖氨酸的密码子分析转录模板基因碱基为TTC，确定赖氨酸的密码子为AAG，①③处插入、缺失碱基对会使其后编码的氨基酸序列发生改变，④处碱基对替换后密码子为AAA还是赖氨酸，②处碱基对替换后密码子为GAG，对应谷氨酸。[类题通法]基因突变类型的“二确定”(1)确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。(2)确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断，若只有一个碱基不同，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。1．基因结构中碱基对的替换、增添、缺失对氨基酸序列的影响大小类型影响范围对氨基酸序列的影响替换小可改变1个氨基酸或不改变，也可能使翻译提前终止增添大插入位置前不影响，影响插入位置后的序列缺失大缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列增添或缺失3个碱基小增添或缺失位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列2．基因突变可改变生物性状的四大原因(1)基因突变可能引发肽链不能合成。(2)肽链延长(终止密码子推后出现)。(3)肽链缩短(终止密码子提前出现)。(4)肽链中氨基酸种类改变。3．基因突变未引起生物性状改变的四大原因(1)突变部位：基因突变发生在基因的非编码区。(2)密码子简并性：若基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多种密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。(3)隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A→a，此时性状也不改变。(4)有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置，但该蛋白质的功能不变。[对点落实]4．用人工诱变方法使黄色短杆菌的某基因模板链的部分脱氧核苷酸序列发生如下变化：CCGCTAACG→CCGCGAACG，那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是(可能用到的密码子：天冬氨酸—GAU、GAC；丙氨酸—GCA、GCU、GCC、GCG)()A．基因突变，性状改变B．基因突变，性状没有改变C．染色体结构缺失，性状没有改变D．染色体数目改变，性状改变解析：选A对比题中该基因的部分序列可知，基因中CTA转变成CGA，mRNA中相应的密码子由GAU转变成GCU，多肽中相应的氨基酸由天冬氨酸转变成丙氨酸。因此，黄色短杆菌发生了基因突变，性状也发生了改变。由于只是部分碱基的改变，而且细菌无染色体结构所以不会导致染色体结构缺失和数目的变化。5．嗜热土壤芽孢杆菌产生的β­葡萄糖苷酶(bglB)是一种耐热纤维素酶，在PCR扩增bglB基因的过程中，加入诱变剂可提高bglB基因的突变率。经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的bglB酶的基因。上述育种技术与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽孢杆菌相比，获取热稳定性高的bglB酶基因的效率更高，其原因不是在PCR过程中()A．仅针对bglB基因进行诱变B．bglB基因产生了定向突变C．bglB基因可快速累积突变D．bglB基因突变可能会导致酶的氨基酸种类、数目等改变解析：选BPCR过程中仅针对bglB基因进行诱变，而用诱变剂直接处理对嗜热土壤芽孢杆菌所有DNA均起作用；基因突变具有不定向性；突变后的bglB基因可以进行PCR技术扩增，因此可快速累积突变；bglB基因突变可能会导致酶的氨基酸种类、数目等改变。6．水稻核基因hw(t)表达的蛋白参与光合作用，该基因发生了单碱基替换，导致表达的蛋白减少了251个氨基酸。已知突变使mRNA发生改变的碱基在如图所示区域内(终止密码：UAA、UAG或UGA)。下列说法正确的是()注：图中数字表示mRNA中从起始密码开始算起的碱基序号。A．hw(t)基因编码的蛋白通过被动运输进入叶绿体B．碱基替换只可能发生在第257号核苷酸位置C．突变后参与基因转录的嘌呤核苷酸比例降低D．突变前基因表达的蛋白共含有336个氨基酸解析：选Dhw(t)基因编码的蛋白(大分子物质)通过胞吞的方式进入叶绿体；根据题意可知，单碱基替换导致表达的蛋白减少了251个氨基酸，则替换导致终止密码提前，则所在图示区域可得到此结果的碱基包括第257、258号核苷酸位置，替换后分别使对应密码子变为UAG、UGA；突变后只影响蛋白质的翻译，不会影响参与基因转录的嘌呤核苷酸比例；突变前基因表达的蛋白共含有255÷3＋251＝336个氨基酸。[归纳拓展]有关基因突变的“一定”和“不一定”(1)基因突变一定会引起基因结构的改变，即基因中碱基排列顺序的改变。(2)基因突变不一定会引起生物性状的改变。(3)基因突变不一定都产生等位基因：真核生物染色体上的基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。(4)基因突变不一定都能遗传给后代：①基因突变如果发生在体细胞的有丝分裂过程中，一般不遗传给后代，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。②如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。考点二基因重组[典型图示]图示解读基因重组的类型类型1类型2类型3[问题设计](1)上述类型1～3依次代表哪类基因重组？提示：类型1为交叉互换型，类型2为自由组合型，类型3为基因工程。(2)请指出三类基因重组发生的时期。提示：类型1发生于MⅠ前期，类型2发生于MⅠ后期，类型3发生于基因工程操作过程中。[对点落实]1．(2018·普陀区一模)下列关于基因重组的说法，错误的是()A．生物体进行有性生殖过程中控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组B．减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组D．一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能解析：选B基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的非同源染色体上的非等位基因重新组合；减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组；减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组；一般情况下，基因重组只发生在减数分裂形成配子的过程中，水稻花药内精原细胞减数分裂形成配子的过程中可发生基因重组，但根尖细胞只能进行有丝分裂，不会发生基因重组。2．下列育种或生理过程中，没有发生基因重组的是()解析：选B将抗虫基因导入棉花获得抗虫棉是通过基因工程实现的，基因工程所利用的原理是基因重组；花药离体培养获得单倍体植株过程中发生的是染色体数目变异；肺炎双球菌的转化属于基因重组；初级精母细胞经过减数第一次分裂形成次级精母细胞，在减数第一次分裂的四分体时期可能发生同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，在减数第一次分裂的后期会出现非同源染色体上的非等位基因的自由组合，都属于基因重组。[易错提醒]谨记基因重组的三点提醒(1)多种精子和多种卵细胞之间有多种结合方式，导致后代性状多种多样，但不属于基因重组。(2)具有一对等位基因的杂合子自交，后代发生性状分离，根本原因是等位基因的分离，而不是基因重组。(3)“肺炎双球菌的转化实验”、转基因技术等属于广义的基因重组。列表对比基因突变与基因重组项目基因突变基因重组发生时期主要发生在：①有丝分裂间期②MⅠ分裂前的间期①MⅠ分裂后期②MⅠ分裂前期产生原因物理、化学、生物因素引起↓碱基对的增添、缺失、替换↓导致基因结构的改变交叉互换、自由组合↓基因重新组合应用诱变育种杂交育种联系①都使生物产生可遗传的变异②在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础③二者均产生新的基因型，可能产生新的表现型[对点落实]3．(2018·襄阳四校联考)下列有关基因突变和基因重组的叙述，正确的是()A．获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的原理是基因突变B．非同源染色体片段之间局部交换可导致基因重组C．同源染色体上的基因也可能发生基因重组D．发生在水稻根尖内的基因重组比发生在花药中的更容易遗传给后代解析：选C获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的过程是基因工程，依据的原理是基因重组；非同源染色体片段之间局部交换属于染色体结构变异中的易位，不是基因重组；在减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换属于基因重组；发生在水稻花药中的变异比发生在根尖内的变异更容易遗传给后代，基因重组只发生在减数分裂过程中，水稻根尖内不能发生基因重组。4．如图是某二倍体(AABb)动物的几个细胞分裂示意图。据图判断错误的是()A．甲图表明该动物发生了基因突变B．乙图表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生了基因突变C．丙图表明该动物在减数第一次分裂时发生了交叉互换D．甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代解析：选D据题干中甲、乙、丙是同一个二倍体动物的几个细胞分裂图，其基因型为AABb，分析可知：甲图表示有丝分裂后期，染色体上基因A与a不同，是基因突变的结果；乙图表示减数第二次分裂后期，其染色体上基因A与a不同，基因a只能是基因突变的结果；丙细胞也属于减数第二次分裂后期图，基因B与b所在的染色体颜色不一致，则染色体上基因B与b不同是交叉互换造成的。甲细胞分裂产生体细胞，产生的变异一般不遗传给后代。[类题通法]“三看法”判断基因突变与基因重组(1)一看亲子代基因型：①如果亲代基因型为BB或bb，而后代中出现b或B的原因是基因突变。②如果亲代细胞的基因型为Bb，而次级精母(卵母)细胞中出现Bb的原因是基因突变或交叉互换。(2)二看细胞分裂方式：①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变。②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，可能是基因突变或交叉互换。(3)三看染色体：①如果在有丝分裂中期图中，两条姐妹染色单体上的两基因不同，则为基因突变的结果。(如图甲)②如果在减数第一次分裂中期图中，两条姐妹染色单体上的两基因(同白或同黑)不同，则为基因突变的结果。(如图甲)③如果在减数第二次分裂中期图中，两条姐妹染色单体上的两基因(颜色不一致)不同，则为交叉互换(基因重组)的结果。(如图乙)[真题集训——验能力]1．(2016·天津高考)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：枯草杆菌核糖体S12蛋白第55～58位的氨基酸序列链霉素与核糖体的结合在含链霉素培养基中的存活率(%)野生型…­P­eq\x(K)­K­P­…能0突变型…­P­eq\x(R)­K­P­…不能100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：选A根据表中信息可知，链霉素通过与野生型枯草杆菌的核糖体的结合，抑制翻译过程，进而起到杀菌作用，突变型枯草杆菌中核糖体S12蛋白氨基酸序列改变，使链霉素不能与核糖体结合，从而对链霉素产生抗性；突变型与野生型相比只是一个氨基酸的不同，因此是碱基对的替换造成的，而非缺失；基因突变具有不定向性，链霉素只是对突变体起筛选作用。2．(2015·海南高考)关于等位基因B和b发生突变的叙述，错误的是()A．等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因B．X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率C．基因B中的碱基对G—C被碱基对A—T替换可导致基因突变D．在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变解析：选B基因突变具有不定向性，等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因；X射线的照射会影响基因B和基因b的突变率；基因B中的碱基对G—C被碱基对A—T替换可导致基因突变；在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变。3．(2015·江苏高考)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：选A变异具有不定向性，不存在主动适应。X射线可导致生物体发生基因突变或染色体变异。白花植株与原紫花品种杂交，若后代都是紫花植株，则白花植株是隐性突变的结果，若后代都是白花或既有白花又有紫花，则是显性突变的结果。白花植株的自交后代中若出现白花植株，则是可遗传变异；若全是紫花植株，则是不可遗传变异。4．(2014·浙江高考)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解析：选A假设敏感和抗性由基因A、a控制，若突变体为1条染色体的片段缺失所致，则原敏感型大豆基因型为Aa，缺失了A基因所在染色体片段导致抗性突变体出现，则抗性基因一定是隐性基因；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则该个体没有控制这对性状的基因，再经诱变也不可能恢复为敏感型；基因突变是可逆的，再经诱变可能恢复为敏感型；抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则此情况属于基因突变，抗性基因可能编码肽链，也可能不编码肽链。5．(2012·江苏高考)某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。如以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是()A．减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为BB．减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离C．减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合D．减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换解析：选D由于“缺失染色体的花粉不育”，所以以该植株为父本，理论上测交后代应该全部表现为白色性状。后代中出现部分红色性状，可能是图示染色单体1或2上的基因b突变为B，但这种可能性很小，故A项不是最合理的；也有可能是减数第一次分裂的四分体时期非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，B基因转移到染色单体1或2上，这种情况最为常见，D项解释最合理。6．(2016·全国卷Ⅲ)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到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。解析：(1)基因突变是指基因中碱基对的替换、增添和缺失；染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，通常染色体变异涉及许多基因的变化。故基因突变涉及的碱基对数目比染色体变异涉及的少。(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，也可发生以染色体为单位的变异。(3)显性突变是aa突变为Aa，在子一代中能观察到该显性突变的性状，子一代自交，子二代的基因型为AA、Aa和aa，子二代再自交，子三代不发生性状分离才算得到显性突变纯合体；隐性突变是AA突变为Aa，在子一代还是表现为显性性状，子一代自交，子二代的基因型为AA、Aa和aa，即能观察到该隐性突变的性状，也就是隐性突变纯合体。答案：(1)少(2)染色体(3)一二三二[课下检测——查缺漏]一、选择题1．(2018·东营一模)下列关于基因突变的说法正确的是()A．如果显性基因A发生突变，只能产生等位基因aB．通过人工诱变的方法，人们能培育出生产人胰岛素的大肠杆菌C．基因突变都可以通过有性生殖传递给后代D．基因突变是生物变异的根本来源，有的变异对生物是有利的解析：选D基因突变具有不定向性；生产人胰岛素的大肠杆菌不能通过基因突变获得；发生在体细胞中的突变不能通过有性生殖传递给后代。2．以下有关基因重组的叙述，正确的是()A．非同源染色体的自由组合能导致基因重组B．姐妹染色单体间相同片段的交换导致基因重组C．基因重组导致纯合子自交后代出现性状分离D．同卵双生兄弟间的性状差异是基因重组导致的解析：选A基因重组的发生与非同源染色体的自由组合和同源染色体非姐妹染色单体间的交叉互换有关；纯合子自交后代不出现性状分离；同卵双生个体基因型相同，其性状差异与环境条件或突变有关，与基因重组无关。3．下列生物技术或生理过程中，发生的变异与其对应关系错误的是()A．①为基因突变 B．②为基因重组C．③为基因重组 D．④为基因突变解析：选AR型活菌中加入S型死菌，转化成S型活菌，是因为S型菌的DNA和R型菌的DNA发生了基因重组。4．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：选C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；联会时的交叉互换实现了同源染色体上非等位基因的重新组合；突变和基因重组为生物的进化提供原材料，突变包括基因突变和染色体变异。5．某二倍体植物染色体上的基因E2发生了基因突变，形成了它的等位基因E1，导致所编码的蛋白质中一个氨基酸被替换，下列叙述正确的是()A．基因E2形成E1时，该基因在染色体上的位置和其上的遗传信息会发生改变B．基因E2突变形成E1，该变化是由基因中碱基对的替换、增添和缺失导致的C．基因E2形成E1时，一定会使代谢加快，细胞中含糖量增加，采摘的果实更加香甜D．在自然选择作用下，该种群基因库中基因E2的基因频率会发生改变解析：选D基因E2突变形成E1时，其上的遗传信息会发生改变，在染色体上的位置不变；蛋白质中只有一个氨基酸被替换，这说明该突变是由基因中碱基对的替换造成的，碱基对的增添和缺失会造成氨基酸数目和种类的改变；基因突变具有不定向性和多害少利性，基因E2突变形成E1后，植株代谢不一定加快，含糖量不一定增加。6．(2017·唐山期末)下表是关于DNA片段增添导致的变异类型，据表判断正确的组合是()片段来源插入位置导致遗传效应变异类型①外来无效片段原基因内部，基因结构被破坏原基因不表达基因突变②外来有效片段原基因内部，基因结构被破坏原基因不表达，插入基因表达基因突变③外来有效片段原基因内部，原基因无影响原基因表达，插入基因表达基因重组A．①② B．①③C．②③ D．①②③解析：选B①外来无效片段插入原基因内部，导致原基因结构被破坏，原基因不表达，这属于基因突变，正确；②外来有效片段插入原基因内部，导致基因结构被破坏，原基因不表达，但插入基因表达，这属于基因重组，错误；③外来有效片段插入原基因内部，但对原基因无影响，原基因表达，插入基因也表达，这属于基因重组，正确。7．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：选C图中①②分别处于有丝分裂的中期和后期，A与a所在的DNA分子是由一个DNA分子经过复制而得到的，图中①②的变异只能来自基因突变；③处于减数第二次分裂的后期，A与a的不同可能来自基因突变或减数第一次分裂前期的交叉互换(基因重组)。8．二倍体水毛茛黄花基因q1中丢失3个相邻碱基对后形成基因q2，导致其编码的蛋白质中氨基酸序列发生了改变，下列叙述错误的是()A．正常情况下，q1和q2可存在于同一个配子中B．光学显微镜下无法观测到q2的长度较q1短C．突变后翻译时碱基互补配对原则未发生改变D．突变后水毛茛的花色性状不一定发生改变解析：选A基因突变后产生的是它的等位基因，等位基因在减数第一次分裂后期分离，故正常情况下，q1和q2不能同时存在于一个配子中。基因突变在光学显微镜下看不到。基因突变不影响碱基互补配对的原则。如果发生的是隐性突变，或基因突变发生在叶片或根细胞中，花色性状是不会发生改变的。9．许多化学药剂可以导致基因突变和染色体变异。野生型水稻用甲磺酸乙酯(EMS)处理获得雄性不育突变体，且雄性不育基因与可育基因是一对等位基因。下列相关叙述正确的是()A．判断雄性不育基因的显隐性最简便的方法是让该突变体自交B．若经EMS处理导致基因多个碱基对缺失，则引起的变异为基因突变C．若让该雄性不育突变体再经人工诱变则不能恢复为野生型D．若该雄性不育突变体为一条染色体片段缺失所致，则雄性不育基因为显性基因解析：选B雄性不育突变体不能产生正常的雄配子，故不能自交；若经EMS处理导致基因多个碱基对缺失，则引起的变异为基因突变；由于基因突变是不定向的，若让该雄性不育突变体再经人工诱变则可能恢复为野生型；由于不育基因与可育基因是一对等位基因，所以经诱变后，显性的可育型基因随那段染色体的缺失而消失了，剩下的是隐性的不育基因，所以不育基因一定为隐性基因。10．下列有关生物变异来源图解的叙述，正确的是()A．产生镰刀型细胞贫血症的直接原因是图中④的改变B．图中⑤过程是交叉互换，发生在减数第二次分裂时期C．图中的①、②可分别表示为突变和基因重组D．③一定会造成生物性状的改变解析：选A交叉互换发生于四分体时期，碱基对的增添、缺失和替换未必会造成生物性状的改变，图中①表示基因突变，不能直接用“突变”表示。11．最新研究发现白癜风致病根源与人体血清中的酪氨酸酶活性减小或丧失有关，当编码酪氨酸酶的基因中某些碱基改变时，表达产物将变为酶A，下表显示酶A与酪氨酸酶相比，可能出现的四种情况。相关叙述正确的是()比较指标①②③④患者白癜风面积30%20%10%5%酶A氨基酸数目/酪氨酸酶氨基酸数目1.1110.9A．①④中碱基的改变是染色体结构变异导致的B．②③中氨基酸数目没有改变，对应的mRNA中碱基排列顺序也不会改变C．①使tRNA种类增多，④使tRNA数量减少，②③中tRNA的数量没有变化D．①④可能导致控制酪氨酸酶合成的mRNA中的终止密码子位置改变解析：选D编码酪氨酸酶的基因中某些碱基改变，说明只是该基因内部结构改变，整个DNA分子上基因的数量和位置都没有改变，所以属于基因突变，不属于染色体结构变异；编码酪氨酸酶的基因中某些碱基改变，则转录产生的mRNA中碱基排列顺序必然改变；同一tRNA可多次使用，其数量不会随基因中碱基的改变而改变；根据表中①④数据分析，突变后合成的蛋白质中氨基酸数目改变，说明合成酪氨酸酶的mRNA中的终止密码子位置可能发生了改变。12．某生物兴趣小组偶然发现一突变植株，其突变性状是由其一条染色体上的某个基因突变产生的[假设突变性状和野生性状由一对等位基因(A、a)控制]，为了进一步了解突变基因的显隐性和在染色体中的位置，设计了如下杂交实验方案：让该株突变雄株与多株野生纯合雌株杂交，观察记录子代中雌雄植株中野生性状和突变性状的数量，如表所示。性别野生性状突变性状突变性状/(野生性状＋突变性状)雄株M1M2Q＝M2/(M1＋M2)雌株N1N2P＝N2/(N1＋N2)下列有关实验结果和结论的说法错误的是()A．如果突变基因位于Y染色体上且为显性，则Q和P值分别为1、0B．如果突变基因位于X染色体上且为显性，则Q和P值分别为0、1C．如果突变基因位于X和Y的同源区段，且为显性，则该株突变个体的基因型为XAYa、XaYA或XAYAD．如果突变基因位于常染色体上且为显性，则Q和P值分别为1/2、1/2解析：选C若突变基因位于Y染色体上，由于雌株不含Y染色体、所有的雄株均含有Y染色体，故Q和P值分别为1、0。若突变基因位于X染色体上且为显性，子代雄株的X染色体来自野生纯合雌株，表现为非突变性状，而子代的雌株均为突变株，故Q和P值分别为0、1。若突变基因位于X、Y染色体的同源区段，且为显性，则该突变雄株的基因型为XaYA或XAYa，该雄株(XaYA)与多株野生纯合雌株(XaXa)杂交，后代雌性(XaXa)全为野生性状，雄性(XaYA)均为突变性状；由于只是一条染色体上的基因发生突变，所以突变雄株的基因型不会是XAYA。如果突变基因位于常染色体上，则后代的表现无性别之分，若突变基因为显性，则Q和P值相等，均为1/2。二、非选择题13．在一个鼠(2N)的种群中，鼠的毛色有野生型黄色(A)、突变型灰色(a1)和突变型黑色(a2)三种表现型，基因A对a1和a2为显性，a1对a2为显性，三种基因的形成关系如图所示。请回答：(1)由图可以看出DNA分子中碱基对的____________能导致基因突变。(2)基因a2控制的蛋白质肽链长度明显变短，这是由于基因突变导致________________，在细胞质中参与该蛋白质合成的核酸有________________。(3)杂合灰色鼠精巢中的一个细胞中含有2个a2基因，原因最可能是________________，此时该细胞可能含有________个染色体组。(4)有些杂合黄色小鼠的皮毛上出现灰色斑点，请从可遗传变异的角度对这一现象做出合理解释。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)分析图示可知：a1基因的产生是由于A基因中的碱基对C//G被T//A替换，a2基因的产生是由于A基因中的碱基对T//A的缺失，因此DNA分子中碱基对的缺失、替换能导致基因突变。(2)基因a2控制的蛋白质肽链长度明显变短，这是由于基因突变导致翻译提前终止，在细胞质中参与该蛋白质合成的核酸种类有tRNA、mRNA、rRNA。(3)杂合灰色鼠精巢中的一个细胞中含有2个a2基因，其原因最可能是DNA发生了复制(染色体复制)。若该细胞为处于减数第二次分裂前期或中期的次级精母细胞，则含有1个染色体组；若该细胞为处于有丝分裂前期或中期的精原细胞，或者是处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞，则含有2个染色体组；若该细胞为处于有丝分裂后期的精原细胞，则含有4个染色体组；综上分析，该细胞可能含有1或2或4个染色体组。(4)A基因控制黄色、a1基因控制灰色，且A对a1为显性。有些杂合黄色小鼠的皮毛上出现灰色斑点，说明这些杂合黄色小鼠的基因型为Aa1，且灰色斑点的出现可能是由于部分细胞A基因突变成了a1，表现为灰色(或部分细胞带有A基因的染色体片段缺失，使a1基因表现了出来)。答案：(1)缺失、替换(2)翻译提前终止tRNA、mRNA、rRNA(3)DNA发生了复制(染色体复制)1或2或4(4)部分细胞A基因突变成了a1，表现为灰色(或部分细胞带有A基因的染色体片段缺失，使a1基因表现了出来)14．由于基因突变，蛋白质中的一个赖氨酸发生了改变。根据题中所示的图、表回答问题：第一个字母第二个字母第三个字母UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAG(1)图中Ⅱ过程发生的场所是________，Ⅰ过程叫________。(2)除赖氨酸外，对照表中的密码子，X表示表中哪种氨基酸的可能性最小？________。原因是________________。(3)若图中X是甲硫氨酸，且①链与④链只有一个碱基不同，那么④链上不同于①链上的那个碱基是________。(4)从表中可看出密码子具有________，它对生物体生存和发展的意义是________________________________________________________________________。解析：(1)根据题图中物质之间的相互联系可推知，Ⅱ过程为翻译，该过程是在细胞质中的核糖体上进行的。Ⅰ过程是转录，其发生的场所主要是细胞核。(2)比较赖氨酸和表中其他氨基酸的密码子可知：赖氨酸的密码子与异亮氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、精氨酸的密码子只有一个碱基的差别，而赖氨酸的密码子与丝氨酸的密码子有两个碱基的差别，故图解中X表示丝氨酸的可能性最小。(3)根据表中甲硫氨酸与赖氨酸的密码子可推知：①链与④链的碱基序列分别为TTC与TAC，故④链上不同于①链上的那个碱基是A。(4)从增强密码容错性的角度来考虑，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子具有简并性，可能不会改变其对应的氨基酸；从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。答案：(1)核糖体转录(2)丝氨酸要同时突变两个碱基(3)A(4)简并性增强了密码容错性，保证了翻译的速度15．芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刀板，为XY型性别决定。在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。请回答下列问题：(1)仅从染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的精子类型将有________种，比例为________。(2)有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：一是因为基因突变，二可能是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶石刀板出现的原因。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)现已证实阔叶为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，选用多株阔叶雌雄株进行交配，并统计后代表现型。若________________，则为________________。若________________，则为________________。(4)已经知道阔叶是显性突变所致，由于雄株芦笋幼苗产量高于雌株，养殖户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，求助于科研工作者。技术人员先用多株野生型雌石刀板与阔叶雄株杂交，你能否推断该技术人员做此实验的意图。_________________。若杂交实验结果出现______________________，养殖户的心愿可以实现。解析：(1)由于芦笋为XY型性别决定，雄性植株的染色体组成为XY。减数分裂产生的精子类型为2种，即X∶Y＝1∶1。(2)染色体变异在显微镜下可观察到，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变。(3)选用多株阔叶突变型石刀板雌雄株相交，若杂交后代出现了野生型，则阔叶植株的出现为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则阔叶植株的出现为隐性突变所致。(4)选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交。若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体上。故该技术人员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。答案：(1)21∶1(2)取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变(3)后代出现窄叶显性突变后代都为阔叶隐性突变(4)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，雄株都为窄叶第二讲染色体变异与生物育种知识体系——定内容核心素养——定能力生命观念通过对染色体变异基本原理及在生物学中意义的理解，建立起进化与适应的观点理性思维通过三种可遗传变异的比较，培养归纳与概括能力科学探究通过低温诱导植物染色体数目的变化、生物变异类型的判断与实验探究，培养实验设计及结果分析的能力[基础知识·系统化]知识点一染色体结构变异知识点二染色体数目变异知识点三低温诱导植物染色体数目的变化(实验)知识点四杂交育种与诱变育种[基本技能·问题化]1．判断下列说法的正误(1)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异(×)(2)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响(×)(3)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加(×)(4)体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体(×)(5)单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组(√)(6)采用诱变育种可改良缺乏某种抗病性的水稻品种(√)2．下列关于染色体组的说法，正确的是()A．21三体综合征患者体细胞中含有3个染色体组B．四倍体水稻的单倍体植株体细胞中含2个染色体组C．一个染色体组中的染色体大小、形态一般相同D．体细胞中含有3个染色体组的个体即为三倍体解析：选B21三体综合征患者体细胞的第21号染色体共3条，这样的异常染色体组称为三体，不同于正常的3个染色体组；染色体组中的染色体大小、形态一般不同；由受精卵发育且体细胞中含有3个染色体组的个体称为三倍体，若由六倍体的配子发育而来，其体细胞中有3个染色体组，但属于单倍体。3．下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是()A．组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体B．由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体C．含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组D．人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗解析：选D一个染色体组中的染色体是非同源染色体，减数分裂中能联会的染色体是同源染色体；二倍体指的是由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组的个体；含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组，如六倍体普通小麦的单倍体含有三个染色体组；人工诱导多倍体的方法是用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。4．关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，描述错误的是()A．处于分裂间期的细胞数目最多B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞C．在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程D．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似解析：选C实验过程中洋葱细胞由于在解离过程中已死亡，不会发生从二倍体变为四倍体的过程。5．已知小麦中高秆对矮秆(抗倒伏)为显性、抗病对不抗病为显性，以纯合高秆抗病小麦和纯合矮秆不抗病小麦为亲本，培育抗病抗倒伏小麦，相关说法错误的是()A．单倍体育种利用了花粉细胞具有全能性及秋水仙素能抑制纺锤体的形成等原理B．杂交育种过程需要不断筛选、自交，直到矮秆抗病个体的后代不发生性状分离C．利用射线、亚硝酸盐等处理矮秆不抗病小麦种子可实现人工诱变，但成功率低D．育种中筛选过程实质上是通过自然选择实现种群中抗病基因频率的定向提高解析：选D培育抗病抗倒伏小麦可通过单倍体育种，利用花粉细胞具有全能性进行花药离体培养，由于秋水仙素能抑制纺锤体的形成，再用秋水仙素处理单倍体幼苗使染色体数目加倍，从而获得纯合体；杂交育种可以将不同亲本的优良性状重组到一个个体上，因此杂交育种过程需要不断筛选、自交，直到矮秆抗病个体的后代不发生性状分离为止；也可以通过诱变育种的方法利用射线、亚硝酸盐等处理矮秆不抗病小麦种子可实现抗病的突变，但成功率低；育种中筛选过程是人为因素，不是自然选择。考点一染色体结构变异图解分析染色体结构的变异类型图解变异杂合体染色体组成显微观察的联会异常缺失重复易位倒位[对点落实]1．下列关于染色体变异的叙述，错误的是()A．染色体变异通常都可用光学显微镜观察到B．染色体结构的改变会使染色体上的基因数目或排列顺序发生改变C．染色体片段的缺失或重复必然导致基因种类的改变D．染色体之间交换部分片段不一定属于染色体结构变异解析：选C染色体的数目变异和结构变异在光学显微镜下都可观察到；染色体结构变异中的倒位和易位可使基因的排列顺序发生改变，缺失或重复能使基因的数目发生改变；染色体片段的缺失能导致基因缺失，可能使基因种类发生改变，但重复不会使基因的种类发生改变；若染色体之间的交换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，则属于基因重组，不属于染色体结构变异。2．(2016·江苏高考)右图中甲、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∶1D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常解析：选B个体甲的变异为染色体结构变异中的缺失，由于基因互作，缺失了e基因对表型可能有影响；个体乙的变异为染色体结构变异中的倒位，变异后个体乙细胞减数分裂时同源染色体联会形成的四分体异常；若E、e基因与其他基因共同控制某种性状，则个体甲自交的后代性状分离比不一定为3∶1；个体乙虽然染色体没有基因缺失，但是基因的排列顺序发生改变，可能引起性状的改变。3.(2018·鹰潭一模)某动物一对染色体上部分基因及其位置如图所示，该动物通过减数分裂产生的若干精细胞中，出现了以下6种异常精子。下列相关叙述正确的是()编号123456异常精子AB_CDAb_DAB_CdaB_CCDAb_DCab_CDA．1和6属于同一变异类型，发生于减数第一次分裂后期B．2、4、5同属于染色体结构变异，都一定发生了染色体片段断裂C．3发生的变异一般不改变碱基序列，是变异的根本来源D．以上6种异常精子的形成都与同源染色体的交叉互换有关解析：选B1和6精细胞形成的原因是减数第一次分裂的四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换，属于基因重组，两者很可能来自同一个初级精母细胞；2的染色体片段缺失、4的染色体片段重复、5的染色体片段倒位，三者都属于染色体结构变异，染色体结构变异的基础是染色体片段断裂；3中d基因出现的原因一定是基因突变，基因突变是由DNA复制出错引起的，其实质是碱基对的增添、缺失和替换，故一定存在基因中碱基顺序的改变；染色体结构变异和基因突变都与同源染色体的交叉互换无关。[归纳拓展]染色体结构变异的遗传效应(1)缺失的遗传效应：缺失片段越大，对个体影响越大，轻则影响个体生活力，重则引起个体死亡。(2)重复的遗传效应：引起的遗传效应比缺失小，重复部分太大会影响个体的生活力。(3)倒位的遗传效应：形成配子，大多异常，从而影响个体的生育。(4)易位的遗传效应：产生部分异常配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代。1．染色体结构变异与基因突变的判断2．易位与交叉互换的区别项目染色体易位交叉互换图解位置发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间原理染色体结构变异基因重组观察可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到[对点落实]4．如图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。相关叙述正确的是()A．图中4种变异中能够遗传的变异是①②④B．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：选C①表示同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换(发生在减数第一次分裂的前期)，导致基因重组，②表示非同源染色体间互换片段，发生的是染色体结构变异中的易位，③表示基因突变，是由碱基对的增添引起的，④表示染色体结构变异中的缺失或重复，它们都是遗传物质的改变，都能遗传。5．(2018·临沂一模)某二倍体生物在细胞分裂过程中出现了甲、乙、丙、丁4种类型的变异，图甲中字母表示染色体片段。下列叙述错误的是()A．图示中的生物变异都属于染色体变异B．若图乙为一性原细胞，其可能产生正常的配子C．与图丙相比较，图丁产生不利变异的可能性更大D．图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生解析：选A甲、乙和丁属于染色体变异，丙属于基因重组；若图乙为一性原细胞，其减数分裂过程中可能产生正常的配子和异常的配子；图丁和图丙相比较，图丁属于染色体结构变异中的易位，其产生不利变异的可能性更大；图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生。[类题通法]“三看法”判断基因突变和染色体结构变异考点二染色体数目变异1．列表识记单倍体育种与多倍体育种单倍体育种多倍体育种原理染色体数目变异染色体数目变异方法花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗优点明显缩短育种年限器官大，营养成分含量高，产量增加缺点技术复杂，需要与杂交育种配合适用于植物，动物难以开展。多倍体植物生长周期延长，结实率降低举例2．关注单倍体与多倍体的三个易误点(1)单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组：因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。(2)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同：两种育种方式都出现了染色体加倍情况。单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。(3)单倍体并非都不育：二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。[对点落实]1．2N→4N→3N可以表示利用二倍体西瓜(2N)培育出三倍体无子西瓜(3N)过程中染色体数目的变化情况，下列说法正确的是()A．染色体数目从4N→3N培育过程中需要使用秋水仙素B．三倍体西瓜之所以无子，是因为不能正常完成减数分裂和受精作用C．培育三倍体无子西瓜的过程中发生的变异属于不可遗传变异D．三倍体无子西瓜不能由受精卵发育而来解析：选B秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，4N→3N表示四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交培育出三倍体西瓜的过程，该过程中不需要使用秋水仙素；三倍体西瓜无子的原因是在减数分裂过程中联会紊乱，很难形成可育配子，因此不能正常完成受精作用；培育三倍体无子西瓜应用的原理是染色体数目变异，属于可遗传变异；三倍体无子西瓜是用四倍体的西瓜作母本，二倍体的西瓜作父本，经过受精培育出的。2．(2018·唐山模拟)如图所示细胞中所含的染色体，下列有关叙述正确的是()A．图a含有2个染色体组，图b含有3个染色体组B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体解析：选C图a为有丝分裂后期，含有4个染色体组；图b有同源染色体，含有3个染色体组，如果图b生物是由配子发育而成的，则图b代表的生物是单倍体，如果图b生物是由受精卵发育而成的，则图b代表的生物是三倍体；图c中有同源染色体，含有2个染色体组，若是由受精卵发育而成的，则该细胞所代表的生物一定是二倍体；图d中只含1个染色体组，一定是单倍体，可能是由雄性配子或雌性配子发育而成的。[类题通法]单倍体、二倍体和多倍体的判断方法“三法”判定染色体组方法1根据染色体形态判定细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条，则有几个染色体组。如图1中染色体的形态、大小各不相同，所以有1个染色体组，图2中彼此相同的(比如点状的)有3条，故有3个染色体组。同理，图3中有1个染色体组，图4中有2个染色体组。方法2根据基因型判定在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。如图甲所示基因型为ABC，所以有1个染色体组。图乙所示基因型为AAa，A(a)基因有3个，即含有3个染色体组。同理，图丙中有2个染色体组，图丁中有3个染色体组。注：判定染色体组的数目时只需参考其中任意一对等位基因的数量即可。方法3根据染色体数和染色体的形态数推算染色体组数＝染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。[对点落实]3．如图为四个不同种生物体细胞的染色体组成，相关叙述错误的是()A．甲和丙生物可能是单倍体B．图中可称作三倍体的是乙、丙C．21三体综合征患者原理与乙类似D．图甲～丁的基因型可依次对应：甲AAAaBBbb、乙AaBbCcc、丙AaaBbb、丁ABCD解析：选B第一个细胞若由受精卵发育而来，则该种生物为四倍体，若由配子发育而来，则该种生物为单倍体；第二个细胞若由受精卵发育而来，则该种生物为二倍体，若由配子发育而来，则该种生物为单倍体；第三个细胞若由受精卵发育而来，则该种生物为三倍体，若由配子发育而来，则该种生物为单倍体；第四个细胞只含有1个染色体组，只能为单倍体。图中乙为“三体”，丙为三倍体，21三体综合征应与乙类似，其21号染色体为三条。4．下列是对a～h所示的生物体细胞图中各含有几个染色体组的叙述，正确的是()A．细胞中含有一个染色体组的是h图，该个体是单倍体B．细胞中含有两个染色体组的是g、e图，该个体是二倍体C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图，但该个体未必是三倍体D．细胞中含有四个染色体组的是f、c图，该个体一定是四倍体解析：选C形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组。由此，我们可知：a、b图含有三个染色体组，c、h图含有两个染色体组，d图中，同音字母仅有一个，所以该图只有一个染色体组，g图含有一个染色体组，e、f含四个染色体组。确认单倍体、二倍体、多倍体必须先看发育起点，若由配子发育而来，无论含几个染色体组均属单倍体，若由受精卵发育而来，有几个染色体组即为几倍体。[类题通法]细胞分裂图像中染色体组数的判断方法以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目中所给图像中的染色体组数。如图所示：(1)图a为减数第一次分裂的前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。(2)图b为减数第一次分裂的末期或减数第二次分裂前期，染色体2条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有1个染色体组，染色体组中有2条染色体。(3)图c为减数第一次分裂的后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。(4)图d为有丝分裂后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有4个染色体组，每个染色体组有2条染色体。低温诱导植物染色体数目的变化1．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用试剂使用方法作用卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h固定细胞形态体积分数为95%的酒精冲洗用卡诺氏液处理的根尖洗去卡诺氏液与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖解离根尖细胞质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液解离根尖细胞蒸馏水浸泡解离后的根尖约10min漂洗根尖，去掉解离液改良苯酚品红染液把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5min使染色体着色2．低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的比较项目低温诱导植物染色体数目的变化观察根尖分生组织细胞的有丝分裂培养待洋葱长出1cm左右不定根时4℃低温培养适宜温度下培养固定解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次不用固定染色用改良苯酚品红染液用醋酸洋红液或龙胆紫溶液[对点落实]5．下图是某二倍体植物细胞有丝分裂过程中秋水仙素作用原理的示意图，①②③④分别代表处在不同时期的细胞。下列说法错误的是()A．秋水仙素在细胞分裂的③时期起作用B．④时期的细胞可正常分裂发育成多倍体植株C．图中所示过程是新物种形成的途径之一D．低温处理与用秋水仙素处理的作用原理相似解析：选A纺锤体的形成时期为细胞分裂前期，所以秋水仙素在②时期起作用；④时期的细胞中染色体数加倍，通过分裂、分化可发育为四倍体植株；处理二倍体所获得的四倍体能产生可育后代，是一个新物种，这是新物种形成的途径之一；低温和秋水仙素都可以抑制细胞分裂前期纺锤体的形成，从而使细胞染色体数目加倍。6．下列关于低温诱导植物染色体数目变化的实验中，部分试剂的使用方法及其作用的叙述中错误的是()选项试剂使用方法作用A卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h培养根尖，促进细胞分裂B体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖解离根尖细胞，使细胞之间的联系变得疏松C蒸馏水浸泡解离后的根尖约10min漂洗根尖，去除解离液D改良苯酚品红染液把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5min使染色体着色解析：选A卡诺氏液是固定液的一种，固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并且定型；体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸等体积混合后即为解离液，用于溶解细胞间的连接物质，使细胞分开，便于观察；蒸馏水的作用是漂洗根尖，去除解离液，便于染色；改良苯酚品红染液是一种碱性染料，能使染色体着色。[易错提醒]关注实验中的两个易误点(1)显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。(2)选材时应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体数目加倍的情况。考点三生物育种的原理及应用列表识记几种常见生物育种方式方法原理常用方法优点缺点代表实例杂交育种基因重组杂交操作简单，目标性强育种年限长矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射诱变、激光诱变等提高突变率，加速育种进程有利变异少，需大量处理实验材料青霉素高产菌株多倍体育种染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗操作简单，且能在较短的时间内获得所需品种所得品种发育迟缓，结实率低；在动物中无法开展无子西瓜、八倍体小黑麦单倍体育种染色体变异花药离体培养后，再用秋水仙素处理明显缩短育种年限技术复杂，需要与杂交育种配合“京花1号”小麦基因工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中能定向改造生物的遗传性状有可能引发生态危机转基因抗虫棉[对点落实]1．生物育种的原理是可遗传变异，下列育种实例与可遗传变异类型对应正确的是()选项育种实例可遗传变异类型A利用高秆抗病和矮秆感病水稻培育矮秆抗病水稻基因突变B用普通二倍体有子西瓜培育三倍体无子西瓜基因重组C利用苏云金杆菌毒性肽基因培育转基因抗虫棉基因重组D用紫外线照射青霉菌培育高产青霉素菌株染色体变异解析：选C利用高秆抗病和矮秆感病水稻培育矮秆抗病水稻的原理是基因重组；用普通二倍体有子西瓜培育三倍体无子西瓜的原理是染色体变异；利用苏云金杆菌毒性肽基因培育转基因抗虫棉的原理是基因重组；用紫外线照射青霉菌培育高产青霉素菌株的原理是基因突变。2．(2018·湖南四校联考)下列有关几种常见育种方法的叙述，错误的是()A．在杂交育种中，一般从F2开始选种，因为从F2开始发生性状分离B．在多倍体育种中，一般用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗C．在单倍体育种中，一般先筛选F1花粉类型再分别进行花药离体培养获得单倍体D．在诱变育种中，最初获得的显性优良性状个体一般是杂合子解析：选C通过杂交将控制优良性状的基因集中到F1中，F1自交，F2会出现性状分离，因此可从F2开始筛选出人们需要的新品种。在多倍体育种中，用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，秋水仙素或低温能抑制纺锤体形成，从而使子代染色体不能平分到两极，细胞中的染色体数目加倍。在单倍体育种中，一般不对花粉进行筛选，而是直接对所取的全部花药离体培养获得单倍体。在诱变育种中，通常只是一条染色体上的基因发生突变，最初获得的显性优良性状个体一般是杂合子。[归纳拓展]几种育种方式的注意点(1)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同。单倍体育种操作的对象是单倍体幼苗，多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。(2)诱变育种：多用于植物和微生物，一般不用于动物的育种。(3)杂交育种：不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状个体即可。[典型图示]生物育种程序图分析[问题设计](1)识别图解中各字母表示的处理方法：A杂交，D自交，B花药离体培养，C秋水仙素处理，E诱变处理，F秋水仙素处理，G转基因技术，H脱分化，I再分化，J包裹人工种皮。(2)识别图中育种方法：①“亲本eq\o(→,\s\up7(A、D))新品种”为杂交育种；②“亲本eq\o(→,\s\up7(B、C))新品种”为单倍体育种；③“种子或幼苗eq\o(→,\s\up7(E))新品种”为诱变育种；④“种子或幼苗eq\o(→,\s\up7(F))新品种”为多倍体育种；⑤“植物细胞eq\o(→,\s\up7(G、H、I、J))新品种”为基因工程育种。[对点落实]3．如图所示为两种育种方法的过程，下列有关说法正确的是()A．基因重组只发生在图示①③过程中B．过程③④的育种方法称为单倍体育种C．E植株体细胞中只含有一个染色体组D．图示育种方法不能定向改变生物性状解析：选D①是亲本杂交，②是F1自交，③是F1产生配子，④是得到单倍体植株，⑤是秋水仙素处理E植株得到正常植株。基因重组发生在图示①②③过程中；①③④⑤的育种方法称为单倍体育种；若亲本是多倍体，E植株体细胞中不只含有一个染色体组；杂交育种和单倍体育种都不能定向改变生物性状，基因工程育种可以定向改变生物性状。4．下图为水稻的几种不同育种方法的示意图，据图回答：(1)B过程常用的方法是________________；可能用到秋水仙素的过程有________(用图中字母表示)。(2)可以打破物种界限的育种方法是________(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是______________________。(3)假设要培育一个能稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，则最简单的育种方法是________(用图中的字母表示)；如果它的性状都是由显性基因控制的，为缩短育种时间常采用的方法是________(用图中的字母表示)。(4)现有三个水稻品种：①的基因型为aaBBDD，②的基因型为AAbbDD，③的基因型为AABBdd。这三对等位基因分别位于三对同源染色体上。请通过杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株(用文字简要描述获得过程即可)：______________________________________________________________________________________。解析：(1)A、B、C过程表示单倍体育种过程，其中B过程常用的方法是花药离体培养，C过程常需要用适宜浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗，F表示多倍体育种，也常需要用适宜浓度的秋水仙素处理。(2)图中E表示基因工程育种，此方法可以打破物种的界限；基因工程育种运用的原理是基因重组。(3)育种时若要选育表现为隐性性状的个体，最简单的育种方法是杂交育种；运用单倍体育种能明显缩短育种年限。(4)三个水稻品种的基因型均为“双显加一隐”的组合方式，要利用杂交育种方法培育基因型为aabbdd的品种，可选择任意两个品种作亲本杂交得到杂交一代，然后杂交一代与剩下的一个品种杂交得到杂交二代，杂交二代自交即可得到基因型为aabbdd的种子。答案：(1)花药离体培养C、F(2)E基因重组(3)A、DA、B、C(4)①与②杂交得到杂交一代，杂交一代与③杂交得到杂交二代，杂交二代自交可以得到基因型为aabbdd的植株(合理即可)[归纳拓展]有关生物育种的两点归纳(1)据不同育种目标选择不同育种方案：育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种杂交育种对原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程育种让原品系产生新性状诱变育种使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种(2)育种技术中的“四最”和“一明显”：①最简便的育种技术——杂交育种。②最具预见性的育种技术——转基因技术或细胞工程育种。③最盲目的育种——诱变育种。④最能提高产量的育种——多倍体育种。⑤可明显缩短育种年限的育种——单倍体育种。微专题7eq\a\vs4\al(生物变异类型的判断与实验探究)1．可遗传变异与不可遗传变异及判断方法(1)可遗传变异与不可遗传变异：①不可遗传变异eq\o(→,\s\up7(原因))环境变化，遗传物质未变②可遗传变异eq\o(→,\s\up7(来源))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(基因突变生物变异的根本来源,基因重组,染色体变异))(2)判断方法：2．辨析基因突变、基因重组、染色体变异项目基因突变基因重组染色体变异变异的本质基因的分子结构发生改变原有基因的重新组合染色体结构或数目发生改变发生时间主要在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前期和后期有丝分裂、无丝分裂和减数分裂过程中适用范围所有生物真核生物、有性生殖核基因遗传真核生物(细胞增殖过程)产生结果产生新的基因产生新基因型未产生新基因，基因数目或顺序发生变化鉴定方法光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出(1)三种变异的实质解读：若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则：①基因突变——“点”的变化(“点”的质变，但数目不变)。②基因重组——“点”的结合或交换(“点”的质与量均不变)。③染色体变异——“线段”发生结构或数目的变化。a．染色体结构变异——“线段”的部分片段重复、缺失、倒位、易位(“点”的质不变，数目和位置可能变化)。b．染色体数目变异——个别“线段”增添、缺失或“线段”成倍增减(“点”的质不变，数目变化)。(2)关注可遗传变异的三个“唯一”唯一产生新基因的变异基因突变唯一可通过光学显微镜观察到的变异染色体变异唯一属“正常”发生(非病变)的变异基因重组3．基因突变与基因重组的判断4．显性突变与隐性突变的判断(1)类型eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(显性突变：aa→Aa当代表现,隐性突变：AA→Aa当代不表现，一旦表现,即为纯合子))(2)判断方法：①选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。②让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。5．染色体变异与基因突变的判断(1)判断依据：光学显微镜下能观察到的是染色体变异，不能观察到的是基因突变。(2)具体操作：制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到中期图进行染色体结构与数目的比较可以判断是否发生了染色体变异。6．变异类型实验探究题的答题模板[题点突破]题点(一)三类可遗传变异特点的比较1．(2018·哈尔滨二模)下列有关生物变异的说法，正确的是()A．减数第二次分裂时，非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组B．基因突变后，若碱基对增添或缺失则基因数也增加或减少C．三倍体无子西瓜无法产生后代，这种变异属于不可遗传的变异D．基因突变、基因重组和染色体变异均可为生物的进