高考生物二轮复习限时集训：第8讲 生物的变异（解析版）

高考生物二轮复习限时集训
第8讲　生物的变异、育种与进化
1.有关基因突变和染色体变异的叙述中正确的是 (　D　)
A.两者都需要外界因素的诱导
B.发生基因突变或染色体变异,性状必然改变
C.基因突变属于染色体变异的一种
D.诱变育种主要是通过基因突变在较短时间内获得优良品种
[解析] 基因突变和染色体变异均可自然发生,A项错误;发生基因突变或染色体变异,生物的性状不一定改变,B项错误;基因突变属于分子水平的变异,染色体变异属于细胞水平的变异,C项错误;诱变育种主要是通过基因突变在较短时间内获得优良品种,D项正确。
2.下列关于生物遗传与变异的说法,正确的是 (　B　)
A.发生在DNA分子中个别碱基对的替换、增添和缺失均属于基因突变
B.同源染色体相同位点未必是等位基因,同源染色体间可以发生基因重组
C.遗传病一定是个体含有致病基因引起的
D.先天性疾病一定是遗传病,遗传病一定是先天性疾病
[解析] 基因是有遗传效应的DNA片段,只有DNA分子中的基因发生了碱基对的替换、增添和缺失而引起基因结构的变化,才是基因突变,A错误;同源染色体相同位点上含有相同基因或等位基因,同源染色体上非姐妹单体之间发生的交叉互换可导致基因重组,B正确;遗传病包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病(不含致病基因),C错误;先天性疾病不一定是遗传病,遗传病不一定是先天性疾病,D错误。
3.玉米某条染色体上部分基因的分布如图甲所示,该条染色体经变异后部分基因的分布如图乙所示。下列有关说法错误的是 (　D　)
图Z8-1
A.有丝分裂和减数分裂过程中都能发生该种染色体变异
B.DNA的断裂、错接是形成图乙异常染色体的根本原因
C.该染色体上的所有基因在玉米的所有细胞中不一定都表达
D.甲→乙发生的变异类型为倒位,不能在显微镜下分辨
[解析] 甲→乙发生的变异类型为倒位,其根本原因是DNA的断裂、错接,这种变异在显微镜下能分辨,D错误。
4.如图Z8-2所示为染色体变异的几种方式,下列叙述错误的是 (　C　)
图Z8-2
A.猫叫综合征是由图c所示的变异引起的
B.图a所示细胞若为精原细胞,则其产生的配子中一半正常
C.图b所示为三倍体,是由染色体组数目增加造成的
D.果蝇棒状眼的形成与图d所示的生物变异类型有关
[解析] 猫叫综合征的病因是人体第5号染色体发生部分缺失,所以是由图c所示的变异引起的,A正确;图a为三体,所示细胞若为精原细胞,则其在减数分裂过程中,其他同源染色体正常分离,而三体的染色体随机分配,产生的两个次级精母细胞一个正常、一个异常,因此产生的精细胞中只有一半细胞染色体组成正常,B正确;图b所示细胞中含有3个染色体组,说明其是由染色体组数目增加造成的,但不能说明该细胞为三倍体,也可能是单倍体,C错误;果蝇棒状眼的形成是染色体重复引起的,与图d所示的生物变异类型有关,D正确。
5.生活在一岛屿上的某种鸟类由于地壳运动、海陆变迁被海峡分隔为两个种群,互不往来。随着时间推移,两地的种群发生了明显的分化,逐渐形成两个新的鸟类物种。下列有关说法正确的是 (　A　)
A.不同环境对相同基因型个体的选择作用可能不同
B.种群中的个体在各自的环境中相互选择、共同进化
C.两种鸟类毛色已朝着与环境颜色一致的方面突变
D.两个新的鸟类物种之间的各种基因频率必定不同
[解析] 自然选择决定了生物进化的方向,据此可推测,不同环境对相同基因型个体的选择作用可能不同,A正确;不同物种之间,生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,为共同进化,即共同进化没有发生在种群内部,B错误;突变是不定向的,自然选择的作用使两种鸟类毛色与环境颜色趋于一致,C错误;这两个鸟类新物种的产生,实质是二者之间发生了生殖隔离,但并不意味着两个新的鸟类物种之间的各种基因频率必定不同,D错误。
6.下列关于生物育种的叙述,正确的是 (　A　)
A.花药离体培养获得的单倍体中可能含有等位基因
B.杂交育种就是将不同物种的优良性状重新组合
C.三倍体植物不能由受精卵发育而来
D.单倍体育种的最终目的是通过花药离体培养获得单倍体
[解析] 四倍体的植株,其花药含有2个染色体组,因此花药离体培养获得的单倍体中含有两个染色体组,可能含有等位基因,A正确;杂交育种一般可以将两个不同品种的优良性状组合在一起,但不能实现不同物种之间的性状组合,基因工程可以实现不同物种间性状的组合,B错误;三倍体植物由受精卵发育而来,细胞中含有3个染色体组,C错误;单倍体育种可以通过花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍(如使用秋水仙素作用于幼苗)最终获得纯合体,D错误。
7.等位基因F、f位于常染色体上,据调查,某兔种群中的雌兔基因型频率分别为FF(30%)、Ff(60%)、ff(10%),雄兔基因型频率分别为FF(20%)、Ff(40%)、ff(40%)。假设该种群随机交配,则其子代 (　A　)
A.Ff的基因型频率为52%
B.基因型频率改变,该群体发生了进化
C.F基因频率雌兔为60%、雄兔为40%
D.雌兔、雄兔的基因型频率不同,进化方向相同
[解析] 该兔种群中雌兔F基因频率为30%+1/2×60%=60%,f基因频率为40%;雄兔中F基因频率为20%+1/2×40%=40%,f基因频率为60%,故子代中Ff基因型频率为60%×60%+40%×40%=52%,A正确;生物进化的实质是种群基因频率的改变,而不是基因型频率改变,B错误;由于随机交配,子代中FF基因型频率为60%×40%=24%,所以雌兔的F基因频率为24%+52%×1/2=50%,雄兔的F基因频率为24%+52%×1/2=50%,C错误;因为本题为常染色体遗传,所以子代雌雄兔的基因型和基因频率都相同,即雌雄兔的基因型频率相同,进化方向也相同,D错误。
8.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251个氨基酸。已知突变使mRNA发生改变的碱基在图Z8-3所示区域内 (终止密码: UAA、UAG 或 UGA)。下列说法正确的是 (　D　)
图Z8-3
(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.突变前基因表达蛋白共含有 336 个氨基酸
[解析] hw(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,A错误;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,B错误;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,C错误;突变前基因表达的蛋白共含有336个氨基酸,D正确。
9.人类的X基因前段存在CGG重复序列。科学家对CGG重复次数、X基因表达和某遗传病症状表现三者之间的关系进行调查研究,统计结果如下:
CGG重复次数(n) n<50 n≈150 n≈260 n≈500
X基因的mRNA(分子数/细胞) 50 50 50 50
X基因编码的蛋白质(分子数/细胞) 1000 400 120 0
症状表现 无症状 轻度 中度 重度
下列分析不合理的是 (　D　)
A.CGG重复次数影响X基因的表达
B.CGG重复次数与该遗传病的症状表现有关
C.CGG重复次数可能影响mRNA与核糖体的结合
D.CGG重复次数影响X基因编码蛋白质的空间结构
[解析] 根据表格可知,X基因的CGG重复次数不影响X基因转录产生的mRNA分子数,但会改变X基因编码的蛋白质分子数,使症状表现的程度产生差异,CGG重复的次数越多,编码表达的蛋白质越少,症状表现也越严重。故CGG重复次数影响X基因的表达,A正确;从表中数据可知,CGG重复次数越多,该遗传病的症状表现越严重,B正确;CGG重复次数不改变mRNA的数量,但改变编码的蛋白质分子数,故可能影响的是mRNA与核糖体的结合,C正确;题中信息表明CGG重复次数会影响X基因编码蛋白质的数量,D错误。10.慢性粒细胞白血病患者的第22号染色体比正常人的要短,所缺失的片段接到了9号染色体上。下列相关叙述正确的是 (　D　)
图Z8-4
A.患者体细胞同时发生了染色体结构和数目变异
B.慢性粒细胞白血病不属于人类遗传病
C.正常人A/a和B/b基因的遗传不遵循自由组合定律
D.该变异类型在光学显微镜下能够辨认出来
[解析] 患者体细胞发生了染色体结构变异,A错误;慢性粒细胞白血病是遗传物质改变引起的,属于人类遗传病,B错误;正常人的A、a和B、b基因位于两对同源染色体上,其遗传遵循基因的自由组合定律,C错误;这种类型的变异属于染色体结构变异中的易位,在光学显微镜下能够辨认出来,D正确。
11.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Z8-5所示。下列说法错误的是 (　A　)
图Z8-5
A.a1基因的长度与A基因相等,合成的肽链的长度也相等
B.a2基因的长度比A基因短,合成的肽链长度不一定短
C.该过程体现了基因突变的不定向性与随机性
D.灰色鼠与黑色鼠杂交,后代不可能出现黄色鼠
[解析] 基因长度相等,说明a1发生了碱基对的替换,可能导致终止密码子提前出现,导致合成的肽链长度不等,A错误;a2基因比A基因短,说明发生了碱基对的缺失,可能导致原本的终止密码子变为编码氨基酸的密码子,从而导致肽链长度变长,B正确;A基因可以突变为a1也可以突变为a2,体现了基因突变的不定向性,A基因的突变发生在不同的位点上,体现了基因突变的随机性,C正确;灰色鼠与黑色鼠体内都不含A基因,故杂交后代不会出现黄色鼠,D正确。
12.图Z8-6为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图,下列叙述正确的是 (　D　)
图Z8-6
A.朱红眼基因ca、辰砂眼基因v为一对等位基因
B.常染色体DNA上碱基对的增添、缺失、替换都会导致基因突变
C.在减数分裂四分体时期,若基因cb与基因w互换则能实现基因重组
D.在减数第二次分裂后期,基因ca、cb、v、w可出现在细胞的同一极
[解析] 朱红眼基因ca和辰砂眼基因v位于两条非同源染色体上,是一对非等位基因,A错误。常染色体DNA上碱基对的增添、缺失、替换如果发生在非基因片段,则不会导致基因突变,B错误;基因cb与基因w位于非同源染色体上,二者互换,属于易位,C错误;在减数第二次分裂后期,移向细胞一极的是一组非同源染色体,故基因ca、cb、v、w可出现在细胞的同一极,D正确。
13.图Z8-7是某精原细胞内两对同源染色体发生的结构变化,染色体上的字母表示基因,相关叙述不正确的是 (　C　)
图Z8-7
A.染色体结构改变后,N基因和b基因的表达可能会受到影响
B.图中所示的染色体结构改变,会涉及DNA分子的断裂和连接
C.染色体结构改变后,B和N基因在同源染色体相同位置上,是等位基因
D.染色体结构改变后,该细胞形成精子时,等位基因N和n可不发生分离
[解析] 染色体结构改变后,N基因和b基因在染色体上的位置发生了变化,故N基因和b基因的表达可能会受到影响,A正确;图中所示的染色体结构改变,是染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上,会涉及DNA分子的断裂和连接,B正确;等位基因是指控制相对性状的基因,故B和N基因属于非等位基因,C错误;染色体结构改变后,该细胞形成精子时,等位基因N和n位于非同源染色体上,故可不发生分离,D正确。
14.随着科学技术的发展,遗传学研究已进入分子生物学阶段,请分析回答相关问题:
(1)二倍体(染色体数为2n)生物中,某一对同源染色体少一条,染色体表示为2n-1的个体称为单体;缺失一对同源染色体,染色体表示为2n-2的个体称为缺体。单体、缺体植株的变异类型为　染色体(数目)变异　,该变异　能　(填“能”或“不能”)通过显微镜观察判断。
(2)理想情况下,某单体植株(2n-1)产生的配子中,染色体数可表示为　n和(n-1)　。
(3)小麦的染色体数为2n=42,无芒(S)对有芒(s)是显性。现有21种无芒的单体品系,可利用杂交实验把S基因定位在具体染色体上。现想探究S基因是否在6号染色体上,基本思路就是将正常有芒植株与纯合的　无芒的6号单体品系　杂交,观察并记录后代表现型及比例。若　后代无芒∶有芒=1∶1　,则表明S基因在6号染色体上。
(4)三倍体无子西瓜的产量和食用品质都比二倍体西瓜优越,给我们的启示是,对于　不以种子　为收获目的的植物来说,利用三倍体育种是一种重要的发展经济的途径,如三倍体甜菜(收获块根)的产糖率提高了10%~15%,三倍体杨树的生长速率约为二倍体杨树的两倍,等等。
[解析] (1)根据分析,单体(2n-1)中某一对同源染色体少一条,缺体(2n-2)中缺失一对同源染色体,所以单体、缺体植株的变异类型为染色体(数目)变异。由于光学显微镜下可以观察染色体并能确定染色体数目,因此该变异能通过显微镜观察判断。(2)理想情况下,某单体植株(2n-1)产生的配子中,染色体数可表示为n和(n-1)。(3)探究S基因是否在6号染色体上,基本思路就是将正常有芒植株(ss)与纯合的无芒的6号单体品系杂交,观察并记录后代表现型及比例。若S基因是在6号染色体上,则纯合的无芒的6号单体品系(基因型为S0)产生的配子中一半含有S基因,一半无S基因,与正常有芒植株(ss)杂交,则后代无芒(Ss)∶有芒(s0)=1∶1,即若后代无芒∶有芒=1∶1,则表明S基因在6号染色体上。(4)三倍体高度不育,不能结种子,但三倍体也具有很多优点,如果实大、营养丰富等,因此三倍体无子西瓜的产量和食用品质都比二倍体西瓜优越,给我们的启示是,对于不以种子为收获目的的植物来说,利用三倍体育种是一种重要的发展经济的途径,如三倍体甜菜(收获块根)的产糖率提高了10%~15%,三倍体杨树的生长速率约为二倍体杨树的两倍等。
15.水稻(2n)是自花传粉植物,有香味和耐盐碱是优良水稻品种的重要特征。 水稻的无香味 (A)和有香味(a)、耐盐碱(B)和不耐盐碱(b)是两对独立遗传的相对性状。某团队为培育纯合有香味耐盐碱水稻植株,采用了如下方法进行育种。请回答下列问题:
图Z8-8
(1)图中过程①的目的是　将两个品种的优良性状集中在一起　。过程①需要对母本进行　去雄、套袋、人工授粉　处理。在过程⑤中需要处理大量种子,其原因是基因突变具有　不定向性、突变频率低、多害少利性　(答出2点)等特点。
(2)与正常植株相比,由基因组成为aB的配子发育而成的植株具有　植株弱小且高度不育　等特点。在过程③中,若要获得基因型为aaBB的植株,需要对　幼苗　(填“种子”或“幼苗”)用　低温或秋水仙素　进行诱导处理。此法处理的结果使染色体数目加倍的原理是　能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极,细胞不能正常分裂从而引起细胞内染色体数目加倍　。
(3)①→④的育种过程中,水稻种群　发生了　(填“发生了”或“没有发生”)进化,理由是　种群基因频率发生了改变　。
(4)若收集过程④中单株有香味耐盐碱水稻植株上的种子,将每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系,理论上,在所有株系中,有的株系的表现型及比例为　有香味耐盐碱植株∶有香味不耐盐碱植株=3∶1　。
[解析] (1)图中过程①是杂交,可有将有香味和耐盐碱2个优良性状集中到一起。过程①需要对母本进行去雄、套袋、人工授粉处理。过程⑤是诱变育种,由于萌发的种子有丝分裂旺盛,容易在DNA复制过程中发生基因突变,且基因突变具有不定向性、突变频率低、多害少利性等,所以需要处理大量萌发的种子。
(2)由基因组成为aB的配子发育而成的植株是单倍体,与正常植株相比,单倍体长得矮小,高度不育。在过程③中,若要获得基因型为aaBB的植株,需要对单倍体幼苗进行低温或秋水仙素诱导处理,这样能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极,细胞不能正常分裂从而引起细胞内染色体数目加倍。
(3)①→④的育种过程中,由于人工选育,改变了种群基因频率,水稻种群发生了进化。
(4)收集过程④中单株有香味耐盐碱水稻植株上的种子(1/3aaBB或2/3aaBb),将每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系,由于水稻是自花传粉植物,理论上,在所有株系中,有2/3aaBb的株系的表现型及比例为有香味耐盐碱∶有香味不耐盐碱=3∶1。