高中生物遗传与变异专项练习

高中生物遗传与变异专项练习遗传与变异是高中生物学习的核心内容之一，它不仅揭示了生命延续与发展的奥秘，也为我们理解生物进化、遗传病防治等领域提供了坚实的理论基础。本专项练习旨在帮助同学们巩固遗传学的基本概念、规律，并提升运用所学知识分析和解决实际问题的能力。请在独立思考的基础上完成以下练习，体会遗传的精妙与变异的魅力。一、核心知识梳理与巩固在进入习题之前，让我们简要回顾一下本单元的核心知识点，这将有助于你更高效地完成后续练习。1.减数分裂与配子形成：这是理解遗传规律的细胞学基础。务必清晰掌握减数分裂过程中染色体的行为变化，特别是同源染色体的联会、分离，以及非同源染色体的自由组合，这些过程直接关系到配子中染色体组成的多样性。2.遗传的基本规律：孟德尔的两大定律——基因的分离定律和自由组合定律，是遗传学的基石。分离定律关注一对相对性状的遗传，其核心是等位基因在形成配子时的分离；自由组合定律则阐释了非同源染色体上非等位基因的自由组合现象。理解这些规律的实质，以及如何用遗传图解来表示和预测杂交后代的基因型与表现型，是解题的关键。3.伴性遗传：性染色体上的基因控制的性状，其遗传方式往往与性别相关联。理解XY型性别决定机制下伴性遗传的特点（如交叉遗传等），并能分析常见的伴性遗传病（如红绿色盲、抗维生素D佝偻病）的遗传图谱，是本部分的重点。4.变异的类型与来源：可遗传变异主要包括基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变是生物变异的根本来源，基因重组是生物多样性的重要原因，染色体变异则可以用显微镜观察到。区分不同变异类型的特点及其在进化中的意义至关重要。二、专项练习题（一）选择题（单选）1.下列关于减数分裂的叙述，正确的是（）A.减数分裂过程中染色体复制两次，细胞分裂两次B.减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合C.减数第二次分裂后期，细胞中染色体数目与体细胞相同D.一个精原细胞经减数分裂可产生四个遗传物质完全相同的精细胞2.孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自由组合定律。下列相关叙述正确的是（）A.分离定律的实质是子二代出现性状分离，且分离比为3:1B.自由组合定律的实质是减数分裂过程中非等位基因的自由组合C.孟德尔运用了假说-演绎法，其中“测交实验”是对假说的验证D.基因的分离定律和自由组合定律都适用于所有生物的遗传3.某种植物的花色由一对等位基因控制，红花（A）对白花（a）为显性。现有一株红花植株与一株白花植株杂交，F1代既有红花也有白花。若让F1代红花植株自交，则F2代的性状分离比可能是（）A.全部红花B.红花:白花=3:1C.红花:白花=1:1D.无法确定4.人类的红绿色盲是一种伴X染色体隐性遗传病。一对表现型正常的夫妇，妻子为红绿色盲基因携带者。他们所生子女中，患红绿色盲的概率以及患病者的性别是（）A.儿子50%，女儿0B.儿子0，女儿50%C.儿子25%，女儿25%D.儿子50%，女儿50%5.下列关于生物变异的叙述，错误的是（）A.基因突变是基因结构的改变，可产生新的基因B.基因重组只能发生在减数分裂过程中C.染色体结构变异可能导致基因的数目或排列顺序发生改变D.低温诱导植物染色体数目加倍的原理是抑制纺锤体的形成（二）非选择题6.下图是某家族中一种遗传病的系谱图（设显性基因为A，隐性基因为a）。请分析回答：（注：此处应有系谱图，为方便描述，假设系谱图中：Ⅰ-1正常男性，Ⅰ-2正常女性；Ⅱ-1患病男性，Ⅱ-2正常女性，Ⅱ-3正常男性，Ⅱ-4患病女性；Ⅲ-1正常男性，Ⅲ-2正常女性。）（1）该遗传病的遗传方式是（填“常染色体显性”、“常染色体隐性”、“伴X显性”或“伴X隐性”）。（2）Ⅰ-1的基因型是，Ⅱ-2的基因型是。（3）若Ⅱ-3与Ⅱ-4结婚，他们所生的孩子患病的概率是。（4）若Ⅲ-1与一位表现型正常的女性结婚，为了避免生出患病的孩子，他们是否需要进行遗传咨询和产前诊断？。为什么？。7.某植物的花色有红色和白色两种，由两对等位基因（A、a和B、b）控制。现有纯合的红花植株与纯合的白花植株杂交，F1全部表现为红花，F1自交得到F2，F2中红花:白花=9:7。请回答下列问题：（1）该植物花色的遗传遵循定律。（2）F2中白花植株的基因型有种。若将F2中的某白花植株与F1红花植株杂交，后代红花:白花=1:3，则该白花植株的基因型是。（3）请用遗传图解表示F1与隐性纯合白花植株测交的过程，并预测后代的表现型及比例。三、答案与解析（一）选择题1.B解析：减数分裂过程中染色体只复制一次，细胞连续分裂两次，A错误；减数第一次分裂后期，同源染色体发生分离，非同源染色体自由组合，这是基因分离定律和自由组合定律的细胞学基础，B正确；减数第二次分裂后期，细胞中染色体数目暂时加倍，与体细胞相同，但减数分裂结束后形成的配子中染色体数目是体细胞的一半，C错误；由于减数分裂过程中发生了非同源染色体的自由组合（若考虑交叉互换则更为复杂），一个精原细胞产生的四个精细胞遗传物质一般不完全相同，D错误。2.C解析：分离定律的实质是在减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，A错误；自由组合定律的实质是减数分裂过程中非同源染色体上的非等位基因自由组合，同源染色体上的非等位基因不能自由组合，B错误；孟德尔运用假说-演绎法，通过杂交和自交提出问题，作出假说，并用测交实验验证了假说，C正确；基因的分离定律和自由组合定律适用于进行有性生殖的真核生物的核基因遗传，D错误。3.B解析：红花植株与白花植株杂交，F1既有红花也有白花，说明亲代红花植株为杂合子（Aa），白花植株为隐性纯合子（aa），则F1中红花植株的基因型为Aa，白花植株的基因型为aa。F1代红花植株（Aa）自交，F2代的基因型及比例为AA:Aa:aa=1:2:1，表现型及比例为红花:白花=3:1，B正确。4.A解析：红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，设相关基因为B、b。表现型正常的夫妇，妻子为携带者，则丈夫的基因型为X^B^Y，妻子的基因型为X^B^X^b^。他们所生子女的基因型可能为X^B^X^B^（女儿正常）、X^B^X^b^（女儿携带者，正常）、X^B^Y（儿子正常）、X^b^Y（儿子患病）。因此，儿子患红绿色盲的概率为50%，女儿全部正常，A正确。5.B解析：基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，导致基因结构改变，从而产生新的基因，A正确；基因重组主要发生在减数分裂过程中（四分体时期的交叉互换和减数第一次分裂后期的自由组合），但基因工程中也涉及基因重组，B错误；染色体结构变异中的缺失、重复会导致基因数目改变，易位、倒位会导致基因排列顺序改变，C正确；低温处理能抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，从而导致染色体数目加倍，D正确。（二）非选择题6.（1）常染色体隐性解析：根据系谱图中Ⅰ-1和Ⅰ-2均正常，却生出患病的Ⅱ-1（儿子）和Ⅱ-4（女儿），可判断该遗传病为隐性遗传病（“无中生有为隐性”）。若为伴X隐性遗传病，则女儿患病（Ⅱ-4）其父亲（Ⅰ-1）必患病，但系谱图中Ⅰ-1正常，因此排除伴X隐性遗传，故为常染色体隐性遗传。（2）Aa，Aa解析：由于该病为常染色体隐性遗传，患者基因型为aa。Ⅱ-1患病（aa），其致病基因来自父母双方，因此Ⅰ-1和Ⅰ-2的基因型均为Aa。Ⅱ-2表现正常，其基因型可能为AA或Aa，但由于其父母（Ⅰ-1和Ⅰ-2）的基因型均为Aa，所以Ⅱ-2的基因型为Aa的概率为2/3，AA的概率为1/3。但根据Ⅱ-2与Ⅱ-3（正常男性，基因型也为Aa或AA）的子女Ⅲ-1和Ⅲ-2均正常，无法进一步确定Ⅱ-2的具体基因型，但从最可能的遗传角度及后续问题（3）中Ⅱ-3与Ⅱ-4结婚，Ⅱ-4为患者（aa），Ⅱ-3正常，其基因型为Aa（因为Ⅰ-1和Ⅰ-2为Aa，Ⅱ-3正常，其为Aa的概率是2/3，AA是1/3，但为了计算（3）中患病概率，需明确Ⅱ-3的基因型。通常在此类问题中，若双亲为杂合子，正常子女按Aa处理的前提是“已知其为携带者”，但严格来说Ⅱ-3的基因型是1/3AA、2/3Aa。但Ⅱ-4为aa，若Ⅱ-3为AA，则后代均正常；若为Aa，则后代患病概率为1/2。因此他们所生孩子患病的概率是2/3×1/2=1/3。但原题（3）问的是“所生的孩子患病的概率”，基于系谱图信息，Ⅰ-1和Ⅰ-2为Aa，Ⅱ-3正常，其携带a基因的概率是2/3，因此答案应为1/3。但此处（2）问Ⅱ-2的基因型，Ⅱ-2是Ⅰ-1（Aa）和Ⅰ-2（Aa）的女儿，表现正常，所以其基因型是Aa或AA，根据题目所给系谱图描述（Ⅲ-1和Ⅲ-2正常），无法确定，最可能的答案是Aa（因为如果Ⅱ-2是AA，其子女一定正常，这与题目信息不矛盾，但Aa的可能性更大，且题目可能期望填Aa）。此处可能需要根据标准系谱图解题思路，Ⅱ-2的基因型为Aa。（3）1/3解析：Ⅱ-3的基因型为1/3AA或2/3Aa，Ⅱ-4为患者（aa）。只有当Ⅱ-3为Aa时，与Ⅱ-4（aa）结婚才能生出患病孩子，概率为2/3（Ⅱ-3为Aa的概率）×1/2（Aa×aa产生aa的概率）=1/3。（4）是解析：Ⅲ-1的父亲Ⅱ-2的基因型为Aa（或1/3AA、2/3Aa），母亲表现型正常（假设基因型为AA或Aa，需结合完整系谱图，但通常情况下，若未明确说明，可认为Ⅲ-1有携带致病基因的可能）。Ⅲ-1表现正常，其基因型可能为Aa（携带者）或AA。若Ⅲ-1为Aa（概率较高），与表现型正常的女性结婚，该女性也有可能是携带者，他们就有生出患病孩子（aa）的风险。因此，进行遗传咨询和产前诊断是有必要的，以便评估风险并采取相应措施。7.（1）基因的自由组合（或基因的分离和自由组合）解析：F2中红花:白花=9:7，是9:3:3:1的变式，说明该植物的花色由两对等位基因控制，且遵循基因的自由组合定律。当A和B基因同时存在时表现为红花（A_B_），其他情况（A_bb、aaB_、aabb）均表现为白花。（2）5种，aabb解析：F2中白花植株的基因型为A_bb（AAbb、Aabb）、aaB_（aaBB、aaBb）、aabb，共5种。F1红花植株的基因型为AaBb。F2中某白花植株与AaBb杂交，后代红花（A_B_）:白花=1:3。即后代中A_B_占1/4，非A_B_占3/4。可分解为（1/2A_:1/2aa）×（1/2B_:1/2bb）=1/4A_B_:1/4A_bb:1/4aaB_:1/4aabb，符合该比例的杂交组合为aabb×AaBb，因此该白花植株的基因型为aabb。（3）遗传图解：P：F1红花植株×隐性纯合白花植株AaBbaabb配子：ABAbaBababF1：AaBbAabbaaBbaabb表现型：红花白花白花白花比例：1:1:1:1所以，测交后代的表现型及比例为红花:白花=1:3。四、总结与提升遗传与变异部分的知识具有很强的逻辑性和抽象性，需要同学们在深刻理解基本概念和规律的基础上，能够熟练运用这些知识去分析实际问题。通过本次专项练习，希望大家能查漏补缺，重点关注以下几个方面：1.减数分裂过程的细节：这是理解遗传规律的基础，务必掌握各时期染色体的行为变化。2.遗传规律的实质与