2024届人教版高中生物一轮复习高考加强课系列7生物变异类型的判断与实验探究学案（多项版）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习高考加强课系列7生物变异类型的判断与实验探究学案（多项版），共13页。学案主要包含了生物变异类型的判断，生物变异类型的实验探究等内容，欢迎下载使用。

一、生物变异类型的判断
[真题体验]
1.(2021·广东卷)人类(2n＝46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成14/21平衡移接染色体，该染色体携带者具有正常的表型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物(如图)，在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑互换)，下列关于平衡移接染色体携带者的叙述，错误的是(　　)

A．观察平衡移接染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D．女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
解析：选C。14/21平衡移接染色体，是通过染色体移接形成的，属于染色体结构变异，可通过显微镜观察染色体形态观察14/21平衡移接染色体，而有丝分裂中期染色体形态稳定，故观察平衡移接染色体也可选择有丝分裂中期细胞，A正确；据题干信息可知，14/21平衡移接染色体，由14号和21号两条染色体融合成一条染色体，故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体，B正确；由于发生14/21平衡移接染色体，该女性卵母细胞中含有45条染色体，经过减数分裂该女性携带者的卵子最多含23种形态不同的染色体，C错误；女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)分别是：①含有14、21号染色体的正常卵细胞、②含有14/21平衡移接染色体的卵细胞、③含有14/21平衡移接染色体和21号染色体的卵细胞、④含有14号染色体的卵细胞、⑤含有14/21平衡移接染色体和14号染色体的卵细胞、⑥含有21号染色体的卵细胞，D正确。
2.(2020·山东卷)在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝粒分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如图所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”并在两着丝粒间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，关于该细胞的说法错误的是(　　)

A．可在分裂后期观察到“染色体桥”结构
B．其子细胞中染色体的数目不会发生改变
C．其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段
D．若该细胞基因型为Aa，可能会产生基因型为Aaa的子细胞
解析：选C。由题干信息可知，着丝粒分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，故可以在有丝分裂后期观察到“染色体桥”结构，A正确；出现“染色体桥”后，在两个着丝粒间任意位置发生断裂，可形成两条子染色体分别移向细胞两极，其子细胞中染色体数目不会发生改变，B正确；“染色体桥”现象使姐妹染色单体之间发生了片段的转接，不会出现非同源染色体片段，C错误；若该细胞的基因型为Aa，出现“染色体桥”后着丝粒间任意位置发生断裂时，一条姐妹染色单体上的a转接到了另一条姐妹染色体上，则会产生基因型为Aaa的子细胞，D正确。
3．(2020·天津卷)一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，其基因与染色体的位置关系如图。导致该结果最可能的原因是(　　)

A．基因突变
B．同源染色体非姐妹染色单体互换
C．染色体变异
D．非同源染色体自由组合
解析：选B。从图中看出一个DdTt的精原细胞产生了DT，Dt，dT和dt四种精子，而正常的减数分裂只能产生四个两种类型的精子，所以最可能的原因是这个精原细胞在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体非姐妹染色体单体之间发生了互换，产生四种精子。
[方法提炼]
1．从基因的种类、数量和位置上辨析

2．利用四个“关于”区分三种变异
(1)关于“互换”：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的“移接”。
(2)关于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基的缺失、增添，属于基因突变。
(3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。
(4)关于变异的“质”和“量”：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般不改变基因的量，转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，会改变基因的量或基因的排列顺序。
[类题演练]
1．(2022·盐城三模)某精原细胞中m、n为一对同源染色体，其中m为正常染色体，A～E表示基因。该对同源染色体联会后发生的特殊过程如图所示，其中染色体桥在减数分裂Ⅰ时随机断裂，后续的分裂过程正常进行。下列有关叙述正确的是(　　)

A．该精原细胞的分裂过程中发生了基因突变
B．该精原细胞在形成精子过程中发生染色体结构和数目变异
C．该精原细胞经减数分裂产生含异常染色体的精子占3/4
D．图示“染色体桥”中不存在染色体的同源区段
解析：选C。该精原细胞在分裂过程中发生了染色体片段颠倒和片段缺失，属于染色体结构变异，A错误；根据图示分析可知，n发生了染色体片段颠倒，该精原细胞形成的配子中存在染色体结构变异，B错误；由于图中同源染色体发生变异后，相连的片段随机断裂，因此该精原细胞产生含有正常染色体的精子比例为1/4，异常染色体的精子占3/4，C正确；由图可知，图示“染色体桥”中存在染色体A片段的同源区段，D错误。
2．鹦鹉的毛色由两对独立遗传的基因A、a和B、b控制，如图所示，其中B、b位于Z染色体上。某人所养的一对绿色鹦鹉产下一只白色鹦鹉和一只蓝色雌性鹦鹉甲，甲的左翅上带有白色斑点，假设基因突变只改变一对等位基因中的一个基因，缺失一条常染色体的个体能够存活。下列关于甲左翅上白色斑点产生原因的分析，错误的是(　　)

A．若甲产生的原因是基因突变，变异细胞的基因型为aaZbW
B．若甲产生的原因是基因重组，变异细胞中a基因发生重新组合
C．若甲产生的原因是染色体结构变异，变异细胞中含A的片段缺失
D．若甲产生的原因是染色体数目变异，变异细胞中缺失一条常染色体
解析：选B。若甲产生的原因是基因突变，蓝色雌性鹦鹉的基因型为A_ZbW，变异细胞的基因型为aaZbW，A正确；基因重组发生在有性生殖过程中，不会导致后代某部分出现异常性状，B错误；若甲产生的原因是染色体结构变异，变异细胞中A基因随着染色体片段的缺失而缺失，从而表现出a的性状，C正确；若甲产生的原因是染色体数目变异，变异细胞中含有A基因的染色体缺失，可能出现白色斑点，D正确。
二、生物变异类型的实验探究
[真题体验]
　(山东经典考题)几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。

(1)图示果蝇发生的变异类型是________________________。
(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、______________和______________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为______________________。
(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为____________________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________________。
(4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤：________________________。
结果预测：
Ⅰ.若____________________，则是环境改变；
Ⅱ.若____________________，则是基因突变；
Ⅲ.若____________________，则是减数分裂时X染色体不分离。
解析：(1)正常果蝇体细胞中染色体数为8条，有2个染色体组；图示果蝇均发生个别染色体数目的增加或减少，属于染色体数目变异。(2)基因型为XrXrY的白眼雌果蝇最多能产生Xr、XrY、XrXr、Y四种类型的配子，该果蝇与基因型为XRY的红眼雄果蝇杂交，红眼雄果蝇(XRY)可产生含XR的配子，该配子与白眼雌果蝇(XrXrY)产生的四种配子结合，后代的基因型分别为XRXr、XRXrY、XRXrXr、XRY，其中XRXr为雌性个体，XRY为雄性个体，根据图示可知，XRXrY为雌性个体，XRXrXr的个体死亡，因此子代中红眼雌果蝇的基因型为XRXr、XRXrY。(3)黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1的基因型为AaXRXr、AaXrY，F2中灰身红眼果蝇所占比例为3/4(A_)×1/2(XRXr、XRY)＝3/8，黑身白眼果蝇所占比例为1/4(aa)×1/2(XrXr、XrY)＝1/8，故两者的比例为3∶1。从F2灰身红眼雌果蝇(A_XRXr)和灰身白眼雄果蝇(A_XrY)中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身果蝇(aa)的概率为2/3(Aa)×2/3(Aa)×1/4＝1/9，出现白眼的概率为1/2(XrXr、XrY)，因此子代中出现黑身白眼果蝇的概率为1/9×1/2＝1/18。(4)由题干信息可知，三种可能情况下，M果蝇的基因型分别为XRY、XrY、XrO。因此，本实验可以用M果蝇与多只正常的白眼雌果蝇(XrXr)杂交，统计子代果蝇的眼色。第一种情况下，XRY与XrXr的果蝇杂交，子代雌果蝇全部为红眼，雄果蝇全部为白眼；第二种情况下，XrY与XrXr的果蝇杂交，子代全部是白眼；第三种情况下，由题干所给图示可知，XrO的个体不育，因此其与XrXr的果蝇杂交，没有子代产生。
答案：(1)染色体数目变异　(2)XrY　Y　XRXr、XRXrY　(3)3∶1　1/18　(4)M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表型　Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇　Ⅱ.子代表型全部为白眼　Ⅲ.无子代产生
[方法提炼]
1．利用“假说—演绎法”探究变异的类型
(1)假说—演绎法的基本内容

(2)变异类型实验探究题的答题模板

2．几种染色体变异类型产生配子的分析方法
注：以下变异产生配子的情况(“O”表示不含有该基因)
3种染色体结构变异



产生的配子
A∶O＝1∶1
AA∶a＝1∶1
A∶Aa∶a∶O＝1∶1∶1∶1
3种染色体数目变异



产生的配子
A∶O＝1∶1
Aa∶A∶AA∶a＝2∶2∶1∶1
AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
3.确定基因位于几号常染色体上的实验探究
方法1　利用已知基因定位
举例：已知基因A与a位于2号染色体上

方法2　利用三体定位

方法3　利用单体定位

方法4　利用染色体片段缺失定位

[类题演练]
1．果蝇的红眼和白眼是一对相对性状，缺刻翅和正常翅是另一对相对性状，分别受一对等位基因控制。现用一些纯合亲本果蝇进行杂交实验，结果如表，请回答下列问题：
组别
亲本
F1表型及比例
F2表型及比例
1
红眼♀×白眼♂
红眼♀∶红眼♂＝1∶1
红眼♀∶红眼♂∶白眼♂＝2∶1∶1
2
缺刻翅♀×正常翅♂
正常翅♀∶缺刻翅♂＝1∶1
—
(1)缺刻翅和正常翅这对相对性状中显性性状是____________________。
(2)这两对相对性状的遗传______________(填“遵循”或“不遵循”)基因的自由组合定律，理由是___________________________。
(3)研究者在组别2的F1中偶然发现了一只缺刻翅雌果蝇。出现该果蝇的原因可能是亲本果蝇在形成配子时发生了基因突变，也可能是染色体片段缺失。请你选择合适的材料，设计杂交实验方案来判断出现该缺刻翅雌果蝇的原因。(注：各型配子活力相同；雄性个体一条染色体片段缺失时胚胎致死)
实验方案：_______________________。
结果预测：
Ⅰ.若_________________________________，则为基因突变；
Ⅱ.若________________________，则为染色体片段缺失。
解析：(1)缺刻翅♀×正常翅♂→后代中雌性个体只有正常翅，说明正常翅对缺刻翅为显性。设控制缺刻翅和正常翅的基因为B、b，则亲本的基因型为XbXb和XBY，F1的基因型为XBXb和XbY。(2)由第1组实验结果可判断控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，由于控制这两对相对性状的两对等位基因都位于X染色体上，即位于同一对同源染色体上，所以这两对相对性状的遗传不遵循基因的自由组合定律。(3)由于组别2的F1中雌果蝇应该都是正常翅，现偶然发现了一只缺刻翅雌果蝇，可能是亲本果蝇在形成配子时发生了基因突变，也可能是染色体片段缺失，而雄性个体一条染色体片段缺失时胚胎致死。因此，可让这只缺刻翅雌果蝇(XbXb或XbO)与正常翅雄果蝇(XBY)杂交，观察子代表型及比例。Ⅰ.如果子代中正常翅(XBXb)∶缺刻翅(XbY)＝1∶1，即雌性∶雄性＝1∶1，说明亲本果蝇在形成配子时发生了基因突变；Ⅱ.由于雄性个体一条染色体片段缺失时胚胎致死，如果子代中正常翅(XBXb和XBO)∶缺刻翅[XbY和OY(胚胎致死)]＝2∶1，即雌性∶雄性＝2∶1，说明亲本果蝇在形成配子时发生了染色体片段缺失。
答案：(1)正常翅　(2)不遵循　控制这两对相对性状的两对等位基因位于同一对同源染色体上
(3)让这只缺刻翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交，观察子代表型及比例　Ⅰ.子代中正常翅∶缺刻翅＝1∶1(或雌性∶雄性＝1∶1)　Ⅱ.子代中正常翅∶缺刻翅＝2∶1(或雌性∶雄性＝2∶1)
2．(2022·江苏南通模拟)某二倍体植物有多对容易区分的相对性状，其中部分性状受相关基因控制的情况如表。体细胞中的三对基因在染色体上的分布如图所示。回答下列问题：


(1)遵循基因自由组合定律的非等位基因有________________________。
(2)如果该植株形成配子时，部分四分体中相邻的两条非姐妹染色单体之间，基因D与d所在片段发生过互换，则该植株可形成____________种基因型的配子；如果该植株形成配子时没有发生互换，则该植株自交产生的红花窄叶子代中纯合子占的比例为____________，红花窄叶子代中中粗茎所占比例为____________。
(3)已知用电离辐射处理该植物的幼苗，能使A、a基因所在的染色体片段从原染色体随机断裂，然后随机结合在B、b所在染色体的末端，形成末端移接，但仅有一条染色体发生这种移接的植株高度不育。现将一基因型如图所示的植株在幼苗时期用电离辐射处理，欲判定该植株是否发生移接及移接的类型，可通过观察该植株自交后代的表型进行判断。(注：仅研究花色和叶形两对性状，不考虑互换)
①若出现____________种表型的子代，则该植株没有发生染色体移接；
②若__________________，则该植株仅有一条染色体发生末端移接；
③若子代表型及比例为______________________________________，则A、a所在染色体片段均发生了移接，且A基因连在b基因所在的染色体上，a基因连在B基因所在的染色体上。
解析：(1)据分析可知，由于基因A、a与D、d在一对同源染色体上，基因B、b位于另一对同源染色体上，故A、a与B、b；D、d与B、b之间满足基因的自由组合定律。(2)据图可知，若该植株基因型为AaBbDd，形成配子时若部分四分体中相邻的两条非姐妹染色单体之间，基因D与d所在片段发生过互换，则该植株可形成2×2×2＝8种基因型的配子；如果该植株形成配子时没有发生互换，由于A与d连锁，a与D连锁，所以只能产生ABd、Abd、aBD、abD四种配子，比例为1∶1∶1∶1，则该植株自交产生的红花窄叶(A_B_)子代占3/4×3/4＝9/16，而纯合的红花窄叶(AABB)占1/4×1/4＝1/16，所以该植株自交产生的红花窄叶子代中纯合子占的比例为1/9。由于A与d连锁，a与D连锁，故子代红花窄叶中中粗茎所占比例即可只看红花中中粗茎所占比例，则该AaDd植株自交产生的子代为1/4AAdd，2/4AaDd，1/4aaDD，有3/4表现为红花，有2/4表现为红花中粗茎，故红花窄叶子代中中粗茎所占比例占2/3。(3)由题意可知，仅研究花色和叶形两对性状，不考虑互换，该实验的目的是欲确定该植株是否发生移接及发生怎样的移接，所采用的方法是让该植株自交，观察后代的表现：①如果没有发生染色体移接，则A、a与B、b依然满足基因的自由组合定律，可以产生AB、Ab、aB、ab四种配子，所以后代有4种表型，即红花宽叶、红花窄叶、白花宽叶、白花窄叶；②如果发生单个基因的染色体移接，由于单个基因的染色体移接是高度不育的，因此不能产生子代个体；③如果A、a所在染色体片段均发生了移接，且A基因连在b基因所在的染色体上，a基因连在B基因所在的染色体上，则可以产生Ab、aB两种配子，所以子代的基因型及比例为AAbb∶AaBb∶aaBB＝1∶2∶1，即表型及比例为红花宽叶∶红花窄叶∶白花窄叶＝1∶2∶1。
答案：(1)A、a与B、b；D、d与B、b　(2)8　1/9　2/3　(3)①4　②没有子代产生　③红花宽叶∶红花窄叶∶白花窄叶＝1∶2∶1
3．研究者常应用单体与缺体分析进行植株基因定位。某雌雄同株的二倍体植株体细胞内含有2n条染色体，该植株体细胞中某对同源染色体缺少一条(即染色体数为2n－1)称为单体，植株体细胞中缺失一对同源染色体(即染色体数为2n－2)称为缺体。回答下列问题：
(1)欲判断某植株是否为单体，可以用光学显微镜观察处于有丝分裂时期的细胞，则观察的最佳时期是____________；形成单体或缺体发生的变异属于染色体__________变异。
(2)理论上讲，单体植株自交产生的子代中应具有1/4的缺体；从减数分裂和受精作用分析，其原因是单体植株减数分裂时能产生_____________的两种雌配子和两种雄配子，自交时______________的雌雄配子结合形成受精卵，由该受精卵发育而来的植株占子代的1/4，且体细胞中缺失了一对同源染色体，染色体数为2n－2，即子代中会出现1/4的缺体。
(3)某研究者在培育上述野生型植株过程中偶然发现一株显性纯合突变体(仅考虑一对等位基因)，为确定该突变基因位于哪一对同源染色体上，现提供各种野生型单体植株进行实验设计。请补充完善下列实验设计思路并得出结论：
①实验思路：将该突变体植株______________________________杂交得到F1，让F1中单体植株自交得到F2，用光学显微镜观察F2中野生型植株体细胞染色体数目。
②实验结论：当____________________时，可确定突变基因位于该杂交组合亲本中野生型单体植株缺失的染色体所对应的同源染色体上。
解析：(1)有丝分裂中期染色体的形态清晰、数目稳定，故欲判断某植株是否为单体，可以用光学显微镜观察处于有丝分裂中期的细胞；形成单体或缺体发生的变异属于染色体数目变异。(2)单体植株在减数分裂时配对的同源染色体彼此分离，而不能配对的染色体移向哪一个细胞是随机的，所以可形成分别含n、n－1条染色体数目的配子且比例为1∶1，单体自交时，含n－1条染色体的雌雄配子结合在一起形成的受精卵(该类型的受精卵占所有受精卵类型的1/4)发育成了缺体。(3)①该突变体为一株显性纯合突变体(设由基因A控制)，若基因在单体上，突变体的基因型为AO，若基因不在单体上，该突变体的基因型为AA。为确定该突变基因位于哪一对同源染色体上，可将该突变体植株分别与各种野生型单体植株(若a基因在单体上，基因型为aO，若a基因不在单体上，基因型为aa)杂交得到F1，让F1中单体植株自交得到F2，用光学显微镜观察F2中野生型植株体细胞染色体数目。②若突变基因位于该杂交组合亲本中野生型单体植株缺失的染色体上，则亲本基因型组合为AO×aO，F1中单体的基因型为AO或aO，F1中的单体自交，其中AO个体自交的后代中野生型全为缺体。若突变基因不位于杂交组合亲本中野生型单体植株缺失的染色体上，则亲本基因型组合为AA×aa，F1基因型为Aa，F1中单体自交，后代出现的缺体既有野生型也有突变型。
答案：(1)中期　数目　(2)分别含n、n－1条染色体数且比例为1∶1　含n－1条染色体　(3)①分别与各种野生型单体植株　②某个杂交组合的F2中野生型植株全为缺体