高考生物二轮复习微专题学案：5 遗传（含解析）

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高考生物二轮复习微专题学案
5　遗传、变异与细胞分裂的综合应用
类型一　基因突变与遗传综合
例1 [2023·江苏南通二模] 如图甲果蝇的性染色体由1条等臂染色体(两条X染色体相连形成)及Y染色体组成,甲果蝇可正常生活,并能产生两种可育配子。利用甲果蝇进行如图所示实验以检测乙果蝇的突变类型。相关叙述正确的是 (　)
A.甲果蝇体细胞中染色体数目为9条或18条
B.丙为雌果蝇,Y染色体可能来自于甲果蝇或乙果蝇
C.若乙果蝇产生的配子中X染色体上发生显性致死突变,则F1全为雌性
D.若丁表现出突变性状,则该突变基因位于X、Y染色体的非同源区段
例2 [2023·重庆二诊] 某科研人员利用诱变得到的突变系甲和突变系乙小鼠(雌雄均有),开展了相关实验研究:
(1)将突变系甲与野生型进行杂交,其结果如下:
亲本杂交类型 突变系甲(♀)× 野生型(♂) 突变系甲(♂)× 野生型(♀)
F2 表型 野生型 28 29
突变型 9 10
据实验结果可知,突变系甲相关基因发生了　　　　(填“显性”或“隐性”)突变,其遗传遵循　　　　　　定律。某同学分析认为该突变基因不可能位于X染色体上,判断的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)经基因定位检测发现,突变系甲的突变基因位于3号染色体上,突变系乙是隐性突变,且基因位于常染色体上。科研人员为探究两种突变体的基因关系,让两种突变体杂交,分析F2表型及比例(不考虑其他变异)。
①若F2表型及比例为　　　　　　　　　,说明两突变基因由3号染色体上的同一基因突变而来;
②若F2表型及比例为　　　　　　　　　　　,说明两突变基因是非同源染色体上的非等位基因;
③若F2表型及比例为　　　　　　　　　,说明两突变基因为3号染色体上的不同基因。
(3)检测突变系甲的突变基因表达产物发现,与正常基因表达的蛋白质相比,该突变基因控制合成的蛋白质从第185位后的氨基酸序列全部改变,并且由原来的316个氨基酸变为232个氨基酸。从基因结构及表达角度分析,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
[技法提炼] 显性突变与隐性突变的判定
(1)理论基础:受到物理、化学和生物因素的影响,AA个体如果突变成Aa个体,则突变性状在当代不会表现出来,只有Aa个体自交后代才会有aa变异个体出现,因此这种变异个体一旦出现即是纯合子。相反,如果aa个体突变成Aa个体,则当代就会表现出突变性状。
(2)判断方法:选择突变体与其他已知未突变体杂交,通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。此外,植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判定。
类型二　染色体变异与遗传综合
例3 现有长翅(TT)雌果蝇和残翅(tt)雄果蝇杂交,子一代中偶然出现了一只残翅果蝇。下列关于该残翅果蝇形成原因的分析,不合理的是 (　)
A.若该残翅果蝇的基因型为Tt,其残翅性状是环境影响的结果
B.亲本雄果蝇在减数分裂过程中,一条染色体丢失了t基因片段
C.亲本雌果蝇在减数分裂过程中,一条染色体丢失了T基因片段
D.亲本雌果蝇减数分裂时,一条染色体上的T基因突变为t基因
例4 番茄为自花受粉植物。正常情况下紫株圆果(紫株A)与绿株长果杂交,F1均为紫株圆果,所得F1自交,F2中紫株圆果∶紫株长果∶绿株圆果∶绿株长果=9∶3∶3∶1。 研究人员将紫株圆果(紫株A)用X射线照射后再与绿株长果杂交,发现子代有1株绿株圆果(绿株B),其他均为紫株圆果。出现绿株B的原因可能是基因突变,也可能是含有紫株基因的一条染色体片段丢失(注:一条染色体片段缺失不影响个体生存)。
(1)番茄的株色和果形中显性性状为　　　　　　。番茄的株色与果形是由　　　　　　基因控制的。
(2)若出现绿株B的原因是子代紫株圆果的一个基因发生了突变,将绿株B与正常纯合的紫株圆果杂交,F1再自交得F2,则F1的基因型有　　　　种,F2的表型及比例是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若出现绿株B的原因是含有紫株基因的一条染色体片段丢失,则可以利用细胞学方法进行验证。实验设计思路是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
类型四　遗传、变异与减数分裂综合应用
例5 [2023·南京师范大学附中一模] 正常普通小麦(2n=42)缺失一条染色体形成单体小麦。将单体小麦与正常小麦杂交,结果如下表。下列相关叙述不正确的是 (　)
实验编号 父本 母本 F1植株百分比
正常小麦 单体小麦
实验一 正常小麦 单体小麦 25% 75%
实验二 单体小麦 正常小麦 96% 4%
A.由实验一可知,减数分裂时不成对的染色体易丢失
B.由实验二可知,染色体数目为n-1的花粉可育性较低
C.单体小麦自交后代中,正常小麦与单体小麦的比例约为1∶2
D.若要获得更多的单体小麦,杂交时最好选单体小麦作母本
例6 [2023·福建莆田四模] 玉米籽粒黄色基因T与白色基因t位于9号染色体上,无正常9号染色体的花粉不育。现有基因型为Tt的植株甲,T基因位于异常染色体上(如图Ⅰ)。以植株甲为父本,基因型为Tt的正常植株为母本进行杂交,产生植株乙(如图Ⅱ)。下列叙述正确的是 (　)
A.植株甲产生含T的可育雄配子和含t的可育雄配子,比例接近1∶1
B.植株乙的父本在减数分裂Ⅱ过程中姐妹染色单体不分离
C.不考虑基因突变的情况,植株乙的基因型为TTt或Ttt
D.若植株乙进行有丝分裂,在后期会形成六个染色体组
类型四　变异类型实验探究题的分析程序
例7 已知豌豆(2n=14)的花色受两对独立遗传的基因控制,红色(A)对白色(a)为显性,B基因淡化花色,两个B基因能淡化红色为白色,一个B基因能淡化红色为粉红色。请据此分析下列问题:
(1)豌豆中粉红花植株基因型有　　　种,AABb植株的自交后代　 　(填“能”或“不能”)出现白花植株。
(2)若纯合红花植株与白花植株(aaBB)杂交,子代中出现一株白花植株,科研人员对其成因提出了三种假设:
假设一:丢失一条染色体所致;
假设二:两对基因中的一个基因发生了基因突变所致;
假设三:A/a、B/b以外的另一对基因中的一个基因发生显性突变所致(三对基因独立遗传)。
Ⅰ.确定假设一是否正确的简便方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.若假设二成立,则发生突变的基因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅲ.若变异来源为基因突变,某同学欲设计实验确定该突变来源为假设二还是假设三,请写出最简便的实验方案及预期结果。
实验方案:　　　　　　　　　　　　　　　。
预期结果:若子代　　　　　　　　　,则假设二成立;
若子代　　　　　　　　　　　　　,则假设三成立。
[技法提炼] 变异类型探究的常见步骤
第一步:明确实验目的,确定自变量;
第二步:分类假设推理,依据假设推出实验结果;
第三步:逆向作答,假设推出的结果即为实验预期的结果,假设则成为结论。
高考生物二轮复习微专题学案
5　遗传、变异与细胞分裂的综合应用（参考答案）
例1　C　[解析] 根据题意“甲果蝇的性染色体由1条等臂染色体(两条X染色体相连形成)及Y染色体组成”可知,甲果蝇的染色体数目和正常果蝇(2n=8)的染色体数目应相同,为8条或16条(有丝分裂后期),A错误;由图可知,甲果蝇为雌果蝇,丙与甲的性染色体组成相同,由1条等臂染色体(两条X染色体相连形成)及Y染色体组成,故丙也为雌果蝇,且等臂染色体来自甲,而Y染色体只能来自乙果蝇,B错误;若乙果蝇产生的配子中X染色体上发生显性致死突变,即F1中含有来自乙的X染色体的个体均死亡,由图示可知,则F1全表现为雌性(丙),C正确;丁表现出突变性状,若为显性突变,该突变基因可位于X、Y染色体的同源区段或仅位于X染色体上,若为隐性突变,则该突变基因仅位于X染色体上,D错误。
例2　(1)隐性　基因分离　若基因位于X染色体上,则突变系甲(♀)与野生型(♂)杂交产生的F2中,野生型∶突变型=1∶1,与实验结果不符
(2)后代均为突变型　野生型∶突变型≈9∶7　野生型∶突变型≈1∶1
(3)突变基因内部的碱基对可能发生了缺失或增添,导致终止密码子提前出现,合成的肽链缩短
[解析] (1)从F2表型及比例为3∶1,说明突变系为隐性性状。若基因位于X染色体上,则突变系甲(♀)×野生型(♂)杂交产生的F2中,野生型∶突变型=1∶1,与实验结果不符。(2)如果两突变基因是由3号染色体上的同一基因突变而来,则突变系甲和突变系乙均为隐性纯种,杂交后代均为突变型;如果两突变基因是非同源染色体上的非等位基因,则符合自由组合定律,F2表型及比例为野生型∶突变型≈9∶7;如果两突变基因为3号染色体上的不同基因,F2表型及比例为野生型∶突变型≈1∶1。(3) 组成蛋白质的氨基酸减少,说明mRNA 上的终止密码子提前出现,而突变基因内部的碱基对可能发生了缺失或增添,都可以使转录出的mRNA中的终止密码子提前出现。
例3　B　[解析] 若该残翅果蝇的基因型为Tt,则其残翅性状是环境影响的结果,A正确;若亲本雄果蝇在减数分裂过程中,一条染色体丢失了t基因片段,则子代的基因型为TO或Tt,均表现为长翅,B错误;若亲本雌果蝇在减数分裂过程中,一条染色体丢失了T基因片段,则子代的基因型可能为tO,表现为残翅,C正确;亲本雌果蝇减数分裂时,一条染色体上的T基因突变为t基因,则子代基因型可能为tt,表现为残翅,D正确。
例4　(1)紫株、圆果　非同源染色体上的非等位(或两对同源染色体上的两对等位)
(2)2　紫株圆果∶绿株圆果∶紫株长果∶绿株长果=21∶7∶3∶1
(3)选择绿株B,在显微镜下对其处于有丝分裂中期的细胞的染色体进行观察和比较
[解析] (1)由题目信息:紫株圆果(紫株A)与绿株长果杂交,F1均为紫株圆果,可知紫株对绿株是显性性状,圆果对长果是显性性状。又根据“F2中紫株圆果∶紫株长果∶绿株圆果∶绿株长果=9∶3∶3∶1”可知,两对性状的遗传符合基因的自由组合定律。设控制紫株和绿株的基因为A、a,控制圆果和长果的基因为B、b。则紫株A的基因型为AABB。(2)紫株圆果(紫株A)的基因型为AABB,与绿株长果aabb杂交,后代应该全部是紫株圆果AaBb,偶然发现子代有1株绿株圆果(绿株B),若出现绿株圆果(绿株B)的原因是子代紫株圆果(AaBb)一个基因发生了突变,则绿株B的基因型为aaBb,将绿株B与正常纯合的紫株圆果AABB杂交,F1的基因型及比例为AaBB∶AaBb=1∶1,Aa自交后代中紫株∶绿株=3∶1,1/2BB、1/2Bb自交后代中,长果(bb)的比例为1/2×1/4=1/8,则圆果占1-1/8=7/8,故圆果∶长果=7∶1,故F2的表型及比例是紫株圆果∶绿株圆果∶紫株长果∶绿株长果=21∶7∶3∶1。(3)若出现绿株B的原因是含有紫株基因的一条染色体片段丢失,则可以选择绿株B,在显微镜下对其处于有丝分裂中期的细胞的染色体进行观察和比较。
例5　C　[解析] 正常普通小麦(2n=42)减数分裂产生的配子的染色体数目为n;单体比正常个体少一条染色体,用(2n-1)表示,减数分裂产生的配子的染色体数目为n和n-1两种;配子n与n结合形成的个体正常,n-1与n结合形成的个体为单体。正常小麦作父本,产生配子的染色体数目为n,单体小麦作母本,产生配子为n∶(n-1)=1∶1,后代正常和单体的比例应该是1∶1,但实验一的后代中单体比例为75%,说明产生n-1的配子比例更高,说明减数分裂时不成对的染色体更容易丢失,A正确;实验二中母本只产生染色体数目为n的配子,父本产生n和n-1两种配子,后代正常小麦比例更高,说明染色体数目为n-1的花粉可育性较低,B正确;单体小麦自交,产生的配子为n∶(n-1)=1∶1,按照正常情况,后代的各种小麦比例为正常小麦∶单体小麦∶缺失两条染色体的小麦约为1∶2∶1,即正常小麦与单体小麦的比例约为1∶2,但由实验的结果可知,单体小麦作父本时产生的可育配子及比例为n∶(n-1)=24∶1,单体小麦作母本时产生的可育配子及比例为n∶(n-1)=1∶3,故后代正常小麦∶单体小麦为24∶73,约为1∶3,C错误;由实验一可知,单体小麦作母本时后代单体比例更高,所以杂交时最好选单体小麦作母本,D正确。
例6　C　[解析] 无正常9号染色体的花粉不育,T基因位于异常染色体上,在正常情况下,植株甲(Tt)只能产生含t的可育雄配子,不能产生含T的可育雄配子,A错误;植株乙的父本(植株甲)在减数第一次分裂过程中同源染色体不分离,在减数第二次分裂的过程中姐妹染色单体正常分离,产生基因型为Tt的配子,基因型为Tt的母本产生基因型为T、t的配子,因此,植株乙的基因型为TTt或Ttt,B错误,C正确;若植株乙进行有丝分裂,在后期染色体数目加倍,会形成4个染色体组外加两条异常的9号染色体,D错误。
例7　(1)2　能
(2)显微镜下观察该白花植株处于有丝分裂中期的细胞中的染色体条数是否为13条　A突变成a或b突变成B　该白花植株自交,观察自交后代的表型及比例　全是白花　出现红花、粉红花、白花
[解析] (1)由题意分析可知,粉红花的基因型是A_Bb,有2种基因型;AABb自交后代的基因型及比例是AABB∶AABb∶AAbb=1∶2∶1,其中AABB开白花。(2)纯合红花植株的基因型是AAbb,与白花植株(aaBB)杂交,子代基因型是AaBb,都表现为粉红花,如果后代出现白花,Ⅰ:若是由于丢失一条染色体,显微镜下观察该白花植株中处于有丝分裂中期的细胞中的染色体条数应为13条;Ⅱ:若是两对基因中的一个基因发生了基因突变所致,则可能是A突变成a或者是b突变成B,该白花的基因型是aaBb或AaBB;Ⅲ:如果是A/a、B/b以外的另一对基因(用C/c表示)中的一个基因发生显性突变所致,该白花个体的基因型是AaBbCc,让该白花植株自交,后代出现红花、粉红花、白花,若突变来源为假设二,则自交后代全是白花。
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