新教材适用2023年高中生物第5章遗传信息的改变第3节染色体变异课后习题北师大版必修2

第三节　染色体变异

基础巩固

1.图5-3-1是某染色体结构变异的示意图,图中“1~7”表示染色体片段,“”表示着丝粒,则该变异类型为(　　)。

图5-3-1

A.易位 B.缺失

C.倒位 D.重复

答案:D

解析:根据题图中正常的染色体可知,染色体上原有的片段2和3增加,属于染色体结构变异中的重复。

2.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,甲中的英文字母表示染色体上不同的基因(见图5-3-2)。下列有关叙述正确的是(　　)。

图5-3-2

A.图中所示的生物变异都是染色体变异

B.如果乙为精原细胞,则该细胞一定不能产生正常的配子

C.丙所示的变异类型不能产生新的基因,丁所示的变异类型可以产生新的基因

D.图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生

答案:D

解析:丙表示同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交叉互换,属于基因重组,A项错误。乙为三体,三体可能通过减数分裂产生正常的配子,B项错误。只有基因突变能产生新基因,丙、丁所示的变异类型均不能产生新的基因,C项错误。甲、乙、丙、丁分别表示染色体片段重复、染色体数目变异、基因重组、易位,减数分裂过程中题图所示的4种变异均可能发生,D项正确。

3.普通小麦是六倍体,有42条染色体,科学家用花药离体培养出的小麦幼苗是(　　)。　

A.三倍体、21条染色体

B.单倍体、21条染色体

C.三倍体、3个染色体组

D.单倍体、1个染色体组

答案:B

解析:普通小麦是六倍体,含42条染色体,说明每个染色体组中含7条染色体。普通小麦的花粉含3个染色体组,21条染色体。花药离体培养出的小麦幼苗是由配子发育而来的,所以是单倍体,有21条染色体,3个染色体组。

4.下列有关多倍体的叙述,错误的是(　　)。　

A.多倍体植物的细胞核和细胞体积相应增大、茎秆粗壮,种子和果实也增大

B.多倍体植物还可能出现叶子皱缩、分蘖减少、生长缓慢、育性降低等不良反应

C.人工诱导多倍体常用的方法是花药离体培养

D.多倍体的产生一般是细胞在染色体完成复制后不分裂造成的

答案:C

解析:多倍体植物细胞中的染色体组数增加,核DNA数也随之增加,导致其细胞核和细胞体积相应增大、茎秆粗壮,种子和果实也增大,A项正确。多倍体植物的产生是染色体数目变异所致,而变异是多方向的,因此多倍体植物还可能出现叶子皱缩、分蘖减少、生长缓慢、育性降低等不良反应,B项正确。人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,C项错误。多倍体的产生一般是细胞在染色体完成复制后,由于某种原因使细胞中的纺锤体不能形成,造成细胞不能完成分裂,导致细胞中的染色体数目加倍,加倍的细胞再恢复正常分裂,子细胞的染色体数目都加倍,进而形成多倍体,D项正确。

5.秋水仙素使染色体数目加倍的生理作用机制及作用时期是(　　)。

A.抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体;前期

B.使细胞连续进行染色体复制;间期

C.使染色体联会紊乱,不能形成正常配子;前期

D.抑制细胞有丝分裂;后期

答案:A

解析:秋水仙素诱导形成多倍体的机理是秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。由于纺锤体的形成在前期,因此秋水仙素发挥作用的时期也是前期。

6.下列是关于基因重组和染色体变异的几种说法,其中正确的是(　　)。

A.染色体上某个基因的增添或缺失不属于染色体变异

B.染色体上DNA碱基对的增添或缺失属于染色体变异

C.同源染色体上的非姐妹染色单体之间交叉互换属于基因重组

D.非同源染色体之间交换部分片段属于基因重组

答案:C

解析:染色体上某个基因的增添或缺失属于染色体结构变异,A项错误。染色体上DNA中个别碱基对的增添或缺失可能属于基因突变,B项错误。同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致控制不同性状的基因重新组合,属于基因重组,C项正确。非同源染色体之间交换部分片段属于易位,D项错误。

7.下列有关单倍体的叙述,正确的是(　　)。　

A.由未受精的卵细胞发育成的植物一定是单倍体

B.含有2个染色体组的生物体一定不是单倍体

C.生物的精子或卵细胞一定都是单倍体

D.含有奇数个染色体组的个体一定是单倍体

答案:A

解析:由配子发育成的植株一定是单倍体。细胞内含有2个染色体组的生物可能是单倍体,也可能是二倍体。精子或卵细胞不是一个个体。三倍体生物体细胞中含有3个染色体组。

8.下列关于染色体组的叙述,错误的有(　　)。　

①1个染色体组中不含同源染色体　②1个染色体组中染色体大小、形态一般不同　③人的1个染色体组中应含有24条染色体　④含有1个染色体组的细胞一定是配子

A.①③ 

B.③④

C.①④ 

D.②④

答案:B

解析:染色体组中的染色体是非同源染色体,不含同源染色体,①正确;非同源染色体的大小、形态一般不同,②正确;人的体细胞中有46条染色体,1个染色体组中有23条染色体,③错误;单倍体的体细胞中有1个或多个染色体组,④错误。

9.下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述,错误的是(　　)。

A.由受精卵发育成的生物体,细胞中有几个染色体组就叫几倍体

B.由配子发育成的生物体,细胞中无论有几个染色体组也只能叫单倍体

C.单倍体一般高度不育,多倍体一般茎秆粗壮,果实、种子较大

D.单倍体都是纯种,多倍体等位基因至少有三个

答案:D

解析:单倍体不一定是纯种,如四倍体的配子所形成的单倍体可能不是纯种。

10.人们利用化学试剂处理受精后的次级卵母细胞,阻止其释放极体,成功培育出了三倍体牡蛎,解决了二倍体普通牡蛎因在夏季产卵而导致肉质下降的问题。这种培育三倍体牡蛎的方法所依据的原理是(　　)。

A.基因突变 

B.染色体数目变异

C.基因重组 

D.染色体结构变异

答案:B

11.图5-3-3表示八倍体黑麦培育过程(A、B、D、R各表示一个染色体组),据图回答下列问题。

图5-3-3

(1)普通小麦、黑麦的配子、杂交后代各有几个染色体组?

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)普通小麦与黑麦杂交后代不育的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。

答案:(1)普通小麦含6个染色体组,黑麦的配子含1个染色体组,杂交后代含4个染色体组

(2)杂交后代中无同源染色体,减数分裂过程中不能进行联会产生正常可育的配子

能力提升

1.图5-3-4中①②③为三个精原细胞,①和②发生了染色体变异,③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离,另一条随机移向一极。不考虑其他变异,下列叙述错误的是(　　)。

图5-3-4

A.①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会

B.②经减数分裂形成的配子有一半正常

C.③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合,最终产生4种基因型配子

D.①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到

答案:C

解析:同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期,A项正确。②经减数分裂产生的配子有一半多一条染色体,另一半正常,B项正确。 1个③细胞只能产生2种基因型的配子,C项错误。染色体变异用光学显微镜可以观察到,D项正确。

2.视网膜母细胞瘤基因(R)是一种抑癌基因,杂合体(Rr)仍具有抑癌功能。杂合体在个体发育过程中,一旦体细胞的杂合性丢失形成纯合体(rr)或半合体(r)就会失去抑癌的功能而导致恶性转化。图5-3-5为视网膜母细胞增殖过程中杂合性丢失的可能机制。下列分析正确的是(　　)。　

图5-3-5

A.1是由减数分裂导致含R的染色体移到另一个细胞中所形成的半合体(r)

B.2可能是由分裂时染色体分离不正常而产生的纯合体(rr)

C.1、2、3、4的变异都可以通过显微镜观察出来

D.1、2、3、4的变异有的对身体有利,有的对身体不利

答案:B

解析:视网膜母细胞的增殖方式是有丝分裂,1是有丝分裂导致含R的染色体移到另一个细胞中所形成的半合体(r),A项错误。2可能是有丝分裂后期染色体分离不正常而导致的,B项正确。4属于基因突变,显微镜下观察不到,1、3的变异可以通过显微镜观察出来,C项错误。据题干可知,题图中无论哪种变异都会形成纯合体(rr)或半合体(r),对身体都是有害的,D项错误。

3.用马铃薯的花药离体培养出的单倍体植株,可以正常地进行减数分裂,用显微镜可以观察到染色体两两配对形成12对。据此现象可推知产生该花药的马铃薯是(　　)。　

A.三倍体 B.二倍体

C.四倍体 D.六倍体

答案:C

解析:用花药离体培养法可以得到单倍体,单倍体的体细胞中含有本物种配子染色体数目。根据题干信息可知,该单倍体体细胞中含有同源染色体,染色体组数目必为偶数,选项中只有四倍体的花药发育成的单倍体才具备这个特点。据此推知产生该花药的马铃薯的体细胞中含有4个染色体组。

4.用秋水仙素处理二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗,得到四倍体芝麻。下列关于此过程和该四倍体芝麻的叙述,正确的是(　　)。

A.对四倍体芝麻的花粉进行离体培养,可得到二倍体芝麻

B.四倍体芝麻产生的配子没有同源染色体,所以无遗传效应

C.四倍体芝麻与原来的二倍体芝麻杂交,产生的是不育的三倍体芝麻

D.秋水仙素诱导染色体数目加倍时,最可能作用于细胞分裂的后期

答案:C

解析:二倍体芝麻的幼苗用秋水仙素处理,得到的是同源四倍体,体细胞内有4个染色体组。四倍体的配子中有2个染色体组,含有同源染色体,由配子发育而成的芝麻是单倍体。四倍体的配子中有2个染色体组,二倍体的配子中有1个染色体组,所以四倍体与二倍体杂交产生的是三倍体芝麻,三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱,不能形成正常的配子,所以不育。秋水仙素诱导染色体数目加倍时,起作用的时期是细胞分裂的前期,目的是抑制纺锤体的形成。

5.图5-3-6为果蝇体内某个细胞的染色体示意图,下列相关叙述正确的是(　　)。

图5-3-6

A.染色体1、3、5、7、8可组成1个染色体组

B.图中标注的三对基因的遗传符合自由组合定律

C.含有B、D的染色体片段发生交换属于染色体结构变异

D.若该细胞分裂后产生一个基因型为ABDXX的配子,则一定是减数第一次分裂异常所致

答案:C

解析:细胞中的一组非同源染色体构成1个染色体组,即染色体组中不含有同源染色体,7、8染色体是同源染色体,A项错误。题图中标注的三对基因中,A和a、B和b这两对等位基因位于同一对同源染色体上,其遗传不符合自由组合定律,B项错误。基因B、D所在的染色体为非同源染色体,因此含有B、D的染色体片段发生交换属于染色体结构变异中的易位,C项正确。基因A和B位于1、2这对同源染色体上,若一个配子中同时出现基因A和B,则可能是减数第一次分裂前期发生交叉互换或间期发生基因突变所致,X和X(即图中的7、8染色体)也是一对同源染色体,若一个配子中同时出现X和X,则可能是减数第一次分裂异常(7、8这对同源染色体没有分离)或减数第二次分裂异常(着丝粒分裂后形成的2个X染色体没有分开)所致,D项错误。

6.在作物育种中,使作物具有矮生性状是某些农作物性状改良的方向之一。实验小组利用诱发基因突变的方法从某二倍体野生型水稻(株高正常)田中获得了一株矮生型突变体,将该突变体的花药离体培养后得到若干单倍体植株,其中矮生植株占50%。下列有关叙述错误的是(　　)。　

A.可用矮生型突变体植株逐代自交的方法来获得能稳定遗传的植株

B.单倍体矮生植株与矮生型突变体植株不能进行基因交流

C.获得单倍体矮生植株的过程中,细胞的染色体组数目发生了整倍性的变化

D.获得的单倍体矮生植株长势弱小,所结的种子比野生型水稻的小

答案:D

解析:获得的矮生型突变体植株为杂合体,可通过逐代自交的方法使矮生基因纯合,以获得能稳定遗传的矮生植株,A项正确。单倍体矮生植株没有同源染色体,高度不育,与矮生型突变体植株不能进行基因交流,B项正确。获得单倍体矮生植株的过程中,细胞的染色体组数目减少一半,C项正确。花药离体培养获得的单倍体矮生植株高度不育,不能结种子,D项错误。

7.现有两个番茄品种,一种是圆形红果(YYRR),另一种是椭圆形黄果(yyrr),椭圆形红果番茄深受人们喜爱。请回答下列问题。

(1)请设计一种快速培育出符合育种要求的椭圆形红果品种的方法,写出主要步骤。

(2)若用圆形红果番茄(YyRr)作亲本自交,在其子代中选择圆形黄果再进行自交,后代中能稳定遗传的圆形黄果番茄所占的比例为　　　　。 

答案:(1)①用两种亲本番茄进行杂交,获得F1植株;②种植F1植株至其开花,取F1植株花粉进行花药离体培养,获得单倍体植株幼苗;③用秋水仙素处理单倍体植株幼苗,得到纯合的二倍体植株。使二倍体植株自交得到果实,选取椭圆形红果番茄的种子进行留种。

(2)1/2

解析:(1)在育种的实验设计中,由于有快速育种的要求,所以应想到单倍体育种的方法。由于要选择的性状是果实,所以必须得到纯合二倍体植株,使其自交得到果实后才能进行选择。(2)用圆形红果番茄(YyRr)作亲本自交,其子代有四种表型,其中圆形黄果占3/16(纯合体占1/16,一对纯合一对杂合个体占2/16)。在YyRr 自交子代中选择圆形黄果再进行自交,则圆形黄果番茄被看成一个整体,其中纯合体占1/3,一对纯合一对杂合个体占2/3。纯合体自交后代还是纯合体,可以稳定遗传形成圆形黄果番茄;一对纯合一对杂合个体自交产生的后代中,能稳定遗传的圆形黄果番茄占(2/3)×(1/4)=1/6,所以能稳定遗传的圆形黄果番茄所占比例为1/3+1/6=1/2。

8.某科研小组利用基因型为Aa的普通二倍体玉米(2N=20),人工诱导得到了同源四倍体玉米(植株A),从收获的同源四倍体玉米穗中随机抽取10个穗子,统计完全成熟的籽粒数目并求其结实率,结果如下表所示,为进一步研究同源四倍体玉米的遗传特性,该小组对植株A进行了图5-3-7所示的系列实验。请回答下列问题。

同源四倍体玉米结实率统计表

图5-3-7

图5-3-8

(1)获得同源四倍体玉米的育种方式为　　　　　　,据上表数据分析可知,该育种方式的局限性为　　　　　　　　　　　　。 

(2)基因重组能够发生在图5-3-7所示过程　　　(填标号)中。 

(3)为观察同源四倍体玉米细胞中染色体的情况,可取植株A中部分组织,进行　　　　　　　　　　、制片后进行镜检。若发现染色体出现如图5-3-8所示的异常情况,推测该过程发生在　　　　　　　　期。在过程③中,最多能观察到的染色体数目为　　　　条,可观察到四分体　　　　个。 

(4)假设四倍体玉米所有花粉母细胞的染色体都能两两配对成功并平均分配,则植株B中杂合体所占比例为　　　　　　。 

答案:(1)多倍体育种　结实率低

(2)②

(3)解离、漂洗、染色　减数第一次分裂前　80　0

(4)2/3

解析:(1)可以用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得同源四倍体玉米,该育种方式为多倍体育种,据题表数据分析可知,多倍体的结实率较低。(2)基因重组发生在减数第一次分裂前期或者减数第一次分裂后期,即过程②。(3)为观察同源四倍体玉米细胞中染色体的情况,可取植株A中部分组织,进行解离、漂洗、染色、制片后进行镜检。若发现染色体出现图5-3-8所示的异常情况(联会异常),推测该过程发生在减数第一次分裂前期。二倍体植株经过人工诱导加倍后,部分细胞会发生染色体数目加倍,出现40条染色体,在有丝分裂后期染色体数目最多为80条,有丝分裂的过程中无四分体,故四分体的数目为0。(4)植株A的基因型为AAaa,产生的花粉为AA∶aa∶Aa=1∶1∶4,经过秋水仙素加倍后,获得的植株B的基因型及比例为AAAA∶aaaa∶AAaa=1∶1∶4,故杂合体占4/6=2/3。