新教材2024届高考生物二轮复习5课时4突破生物变异类型的实验大题课件

这是一份新教材2024届高考生物二轮复习5课时4突破生物变异类型的实验大题课件，共47页。PPT课件主要包含了染色体数目变异，XrY，XRXrY，子代表型全部为白眼，无子代产生，正常翅，不遵循，曾经这样考，知识盘查，还会这样考等内容，欢迎下载使用。

设计实验探究变异的类型
雄性不育与三系法杂交水稻
创设情境　突破高考长句
突破1　设计实验探究变异的类型
1.一对基因突变和两对基因突变的判断(1)两种突变来自一对基因突变(隐性突变)
(2)两种突变来自两对基因突变(隐性突变)
[例1] (2023·豫南九校联考)果蝇的眼色有一种隐性突变体——猩红眼(r1r1)。研究者获得了两个新的朱砂眼隐性突变体——朱砂眼a(r2r2)和朱砂眼b(r3r3)，做了如下杂交实验。据此分析不合理的是(　　)
A.r1和r2不是等位基因B.r2和r3是等位基因C.r1和r3一定位于非同源染色体上D. Ⅲ 组F1的自交后代一定出现性状分离
解析　根据第Ⅰ组亲本朱砂眼a和猩红眼杂交，子代全为野生型，说明朱砂眼a和猩红眼是由不同的基因控制的，第Ⅰ组朱砂眼a基因型为R1R1r2r2，第Ⅰ组猩红眼基因型为r1r1R2R2，子代全为R1r1R2r2，表现为野生型，因此r1和r2不是等位基因，A正确；根据第 Ⅱ 组亲本，朱砂眼a和朱砂眼b杂交，子代全为朱砂眼，说明朱砂眼a、b实际上是一种性状，因此r2和r3是等位基因，B正确；根据第Ⅲ 组杂交朱砂眼b和猩红眼杂交，子代全为野生型，说明了r1和r3是非等位基因，但由于一条染色体上有多个基因，所以r1和r3可能在一对同源染色体上，C错误；根据C项的分析，亲代 Ⅲ 组杂交朱砂眼b的基因型为R1R1r3r3，猩红眼的基因型为r1r1R3R3，所以子代全为R1r1R3r3，自交后代一定出现性状分离，D正确。
[练1] (2023·广东中山市调研)某野生型二倍体植物(雌雄同株)花的花瓣数目均为4瓣，研究人员用一定剂量的某种化学试剂处理该植物的种子后，播种得到了两个不同突变型的植株(突变型1和突变型2)，均表现为花瓣数目明显多于4瓣。回答下列问题：(1)若上述两个突变型植株均为基因突变所致，请设计一个简便的实验判断其发生的基因突变属于显性突变还是隐性突变。_______________________________________________________________________(简要写出实验思路即可)。
分别用突变型1、突变型2进行自交，观察并统计子代的表型
(2)若已证实上述两个突变型植株均发生的是隐性突变，但不知道突变型1和突变型2是否是同一对基因发生的突变所致。为此，某同学将突变型1与突变型2进行杂交得到F1，发现F1均表现为野生型。由此可推测_________________________________________________________________。
突变型1和突变型2所对应的不是同一对基因发生的突变
(3)若上述推测成立，为进一步确定突变型1和突变型2发生突变的基因是否位于一对同源染色体上，该同学将F1继续进行自交得到F2。请预期实验结果并得出相应结论：①若F2的表型及比例为野生型∶突变型＝9∶7，则_______________________________________________________________________________________________；②若______________________________________________________________，则________________________________________________________________。
突变型1和突变型2发生突变的基因不位于一对同源染色体上(位于非同源染色体上)
F2的表型及比例为野生型∶突变型＝1∶1
突变型1和突变型2发生突变的基因位于一对同源染色体上
解析　(1)要通过实验判断发生的基因突变属于显性突变还是隐性突变，对于雌雄同株的植物而言最简便的方式就是自交，因此实验思路为分别用突变型1、突变型2进行自交，观察并统计子代的表型，若自交后代既有野生型植株又有突变型植株，说明发生的基因突变是显性突变，若自交后代只有突变型植株，说明发生的基因突变是隐性突变。(2)将突变型1与突变型2进行杂交得到F1，若F1均表现为野生型，说明突变型1和突变型2不是同一对基因发生的突变所致，若F1均表现为突变型，说明突变型1和突变型2是同一对基因发生的突变所致。(3)假设控制突变型1的基因为a，控制突变型2的基因为b。根据F2的表型及比例为野生型∶突变型＝9∶7，说明F1的基因型为AaBb，并且这两对等位基因位于非同源染色体上，符合自由组合定律。若这两对等位基因位于一对同源染色体上，即突变型1和突变型2所对应的基因是连锁遗传的，则将F1继续进行自交得到F2的表型及比例为野生型∶突变型＝1∶1。
2.不同变异类型实验常用的探究方法
[例2] (2023·河北衡水金卷)几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。回答下列相关问题：
(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。F1雌雄果蝇杂交，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染色体未分离。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_________________________________________________________，则是环境改变引起表型变化； Ⅱ .若____________________________________________________________，则是亲本果蝇发生基因突变； Ⅲ .若_______________________________________________________，则是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体未分离。
M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表型
子代雌果蝇全部为红眼，雄果蝇全部为白眼
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)产生的精子有XR、Y两种，雌雄配子随机结合，后代中红眼雌果蝇的基因型分别为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)中各随机选取一只进行杂交，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，三种可能原因下，M果蝇的基因型分别为XRY、XrY、XrO。因此，本实验可以用M果蝇与正常白眼雌果蝇(XrXr)杂交，统计子代果蝇的眼色。第一种原因下，基因型为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；第二种原因下，基因型为XrY与XrXr的果蝇杂交，子代全部是白眼；第三种原因下，由题图可知，基因型为XrO的个体不育，因此其与基因型为XrXr的果蝇杂交，没有子代产生。
题后归纳1.利用“假说—演绎法”探究变异类型的答题模型
2.“观察法”判断基因突变和染色体变异(1)判断依据：光学显微镜下能观察到的是染色体变异，不能观察到的是基因突变。(2)具体操作：制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到分裂中期的细胞进行染色体结构与数目的比较，可以判断是否发生了染色体变异。
[练2] (2023·武汉市模拟)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：
(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。)
控制这两对相对性状的两对等位基因位于一对同源染色体上
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。
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
正常翅∶缺刻翅＝1∶1(或雌性∶雄性＝1∶1)
正常翅∶缺刻翅＝2∶1(或雌性∶雄性＝2∶1)
解析　(1)由题表可知，亲本为缺刻翅♀×正常翅♂，后代中雌性个体只有正常翅，雄性个体只有缺刻翅，说明正常翅对缺刻翅为显性且基因位于X染色体上。假设控制果蝇缺刻翅和正常翅的相关基因为B/b，亲本的基因型为XbXb和XBY，F1的基因型为XBXb和XbY。(2)由组别1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(基因型为XbXb或XbO，XbO表示染色体片段缺失的个体)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，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。
突破2　雄性不育与三系法杂交水稻
(1)三系法雄性不育系。雌蕊发育正常，而雄蕊的发育退化或败育，不能自花受粉结实。其遗传基础：S(rr)，只供作杂交的母本使用。(2)雄性不育保持系。雌蕊、雄蕊发育正常，其本身是雄性可育的，将其花粉授予雄性不育系的雌蕊上，不仅可结出种子，而且播种后仍可获得雄性不育植株。其遗传基础：N(rr)，只供作杂交的父本使用。
(3)恢复系。其花粉授予不育系的雌蕊，所产生的种子播种后，长成的植株又恢复了可育性。其遗传基础：N(RR)或S(RR)，只供作杂交的父本使用。不育系自身不能自交结实(花粉败育)，控制育性的是细胞质基因N、S，每一植株只具有其中一种基因，不能自交传代，不育特性随母系遗传。保持系有正常可育花粉，但是不含有育性恢复基因，不能恢复母系遗传下来的不育特性；保持系和不育系杂交能够保持后代的不育特性；恢复系正常可育并且含有育性恢复基因即核基因R、r，能够恢复细胞质基因突变产生的不育特性，不育系和恢复系杂交出来的种子是正常可育的。综上所述，基因型为S(rr)的花粉不育，其他基因型的花粉都为可育。
如图其中基因S/N为细胞质基因，基因R/r为细胞核基因。
注：S表示不育因子，N表示可育因子；R表示雄性育性恢复显性基因，r表示雄性育性恢复隐性基因。
(2022·河北卷，20)蓝粒小麦是小麦(2n＝42)与其近缘种长穗偃麦草杂交得到的。其细胞中来自长穗偃麦草的一对4号染色体(均带有蓝色素基因E)代换了小麦的一对4号染色体。小麦5号染色体上的h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生互换。某雄性不育小麦的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上。为培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，研究人员设计了如下图所示的杂交实验。回答下列问题：
(1)亲本不育小麦的基因型是________，F1中可育株和不育株的比例是________。(2)F2与小麦(hh)杂交的目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
获得h基因纯合(hh)的蓝粒不育株，诱导小麦和长穗偃麦草的4号染色体配对并发生互换，从而使T基因与E基因交换到一条姐妹染色单体上，以获得蓝粒和不育两性状不分离的小麦
(3)F2蓝粒不育株在减数分裂时理论上能形成________个正常的四分体。如果减数分裂过程中同源染色体正常分离，来自小麦和长穗偃麦草的4号染色体随机分配，最终能产生________种配子(仅考虑T/t、E基因)。F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是________。(4)F3蓝粒不育株体细胞中有________条染色体，属于染色体变异中的________变异。
(5)F4蓝粒不育株和小麦(HH)杂交后单株留种形成一个株系。若株系中出现：①蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1。说明：___________________________________________________________________；②蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1。说明_______________________________________________________________。符合育种要求的是________(填“①”或“②”)。
F4蓝色不育株体细胞中T基因和E基因位于不同染色体上
F4蓝色不育株体细胞中T基因和E基因位于同一条染色体上
解析　(1)分析题意，亲本雄性不育小麦(HH)的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上，所以其基因型为TtHH，亲本小麦(hh)的基因型为tthh，故F1中不育株(TtHh)∶可育株(ttHh)＝1∶1。(2)F2中的蓝粒不育株的基因型及比例为1/2TEHH、1/2TEHh，其中T基因和E基因分别来自小麦的和长穗偃麦草的4号染色体，而h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生互换，使得T和E基因可以位于同一条姐妹染色单体上，从而获得蓝粒和不育两性状不分离的个体。(3)分析题意，蓝粒小麦的染色体条数是42，而F2中的蓝粒不育株的4号染色体一条来自小麦，一条来自长穗偃麦草，其余染色体(42－1－1＝40)均来自小麦，为同源染色体，故其减数分裂时理论上能形成20个正常的四分体；不同来源的4号染色体在减数分裂中随机分配，仅考虑T/t、E基因，若两条4号染色体移向一极，则同时产生基因型为TE和O(两基因均没有)的两种配子，若两条4号染色体移向两极，则产生基因型为T和E的两种配子，则F2中的蓝粒不育株共产生4种配子；F2中的蓝粒不育株产生TE配子的概率为1/4，产生h配子的概率是1/4，则F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是1/4×1/4＝1/16。
(4)由F2中的蓝粒不育株产生的配子种类，可以确定形成F3中的蓝粒不育株的卵细胞中应含有两条4号染色体，且小麦染色体组成为2n＝42，故F3蓝粒不育株体细胞中有43条染色体，多了一条4号染色体，属于染色体数目变异。(5)F3中的蓝粒不育株基因型为TEtHh和TEthh，含hh基因的个体可形成T和E交换到同一条染色体上的卵细胞，与小麦(ttHH)杂交，F4中的蓝粒不育株基因型为TEtHh，其中T基因和E基因连锁，位于同一条染色体上，t基因位于另一条染色体上，与小麦(ttHH)杂交，后代表型及比例为蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1，即F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于同一条染色体上；而F3中关于h的基因型为Hh的个体与小麦(ttHH)杂交产生的F4中的蓝粒不育株含3个4号染色体，分别携带T基因、E基因及t基因，与小麦(ttHH)杂交，母本在减数第一次分裂前期联会时，携带T基因的染色体和携带t基因的染色体联会，携带E基因的染色体随机分配到细胞的一极，产生的配子基因型及比例为T∶TE∶t∶tE＝1∶1∶1∶1，与小麦(ttHH)杂交，子代表型及比例为蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1，即F4蓝粒不育植株体细胞中的T基因和E基因位于不同染色体上；本实验要培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，故②符合育种要求。
(2023·河北石家庄调研)玉米(单性花，雌花序在叶腋，雄花序在顶端)是异花传粉的植物。玉米的雄性不育是由细胞质基因和细胞核基因互作控制的，雄性不育只有在细胞质不育基因和核不育基因同时存在时才能表现，现细胞质中正常基因用N表示，不育基因用S表示，而细胞核中育性由等位基因A/a控制。已知子代细胞质基因与母本相同，基因型表示可按“(细胞质基因)细胞核基因”方式组合，如(N)aa。回答下列问题：
(1)在细胞核育性基因研究中发现，纯合雄性不育植株与纯合雄性正常植株杂交，子代都为雄性可育，玉米细胞核育性的相关性状中，隐性性状为________。从产生配子的角度考虑，玉米的雄性不育植株与三倍体西瓜植株，二者的区别是_____________________________________________________________________________________________。(2)玉米雄性不育植株的基因型为________，玉米可育的基因型有(N)AA、(N)Aa、(N)aa、____________________，共5种。
玉米的雄性不育植株只能产生正常的雌配子，而三倍体西瓜植株几乎不能产生可育的雌雄配子
(S)AA、(S)Aa
(3)现让一雄性不育植株与雄性正常植株杂交，得到的F1都能产生正常花粉，则亲本雄性正常植株的基因型为________________，让F1自交，得到的F2的表型及比例为___________________________________________。
(N)AA或(S)AA
雄性可育∶雄性不育＝3∶1
(4)现有雄性不育系、保持系(N)aa、恢复系(S)AA植株若干，欲通过选择合适材料来保存雄性不育系和保持系，请写出合理的种植方案及说明：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
在一个隔离区内间行种植雄性不育系植株和保持系植株。雄性不育系植株只能产生正常的雌配子，花粉可由保持系植株提供，从雄性不育系植株收获的种子仍旧是雄性不育系；保持系植株依靠本系植株的花粉结实，所以从保持系植株收获的种子仍旧是保持系，这样在这一隔离区内同时繁殖了雄性不育系和保持系
解析　(1)根据题干可知，在细胞核育性基因研究中发现，纯合雄性不育植株与纯合雄性正常植株杂交，子代都表现为雄性可育，因此玉米细胞核育性的相关性状中，隐性性状为雄性不育。玉米和西瓜都是雌雄同株植物，从产生配子的角度考虑，玉米雄性不育植株只能产生正常的雌配子，而三倍体西瓜植株由于染色体联会紊乱，几乎不能产生可育的雌雄配子。(2)玉米雄性不育植株的基因型为(S)aa，玉米可育系植物的基因型有(N)AA、(N)Aa、(N)aa、(S)AA、(S)Aa，共5种。
(3)现让一雄性不育植株与雄性正常植株杂交，得到的F1都能正常产生花粉，则亲本雄性正常植株的基因型为(N)AA或(S)AA，不论哪种基因型，F1的基因型都为(S)Aa，让F1自交，得到的F2的表型及比例为雄性可育∶雄性不育＝3∶1。(4)为保存雄性不育系和保持系，可在一个隔离区内间行种植雄性不育系植株和保持系植株。雄性不育系植株缺乏花粉，花粉可由保持系植株提供，从雄性不育系植株收获的种子仍旧是雄性不育系；保持系植株依靠本系植株的花粉结实，所以从保持系植株收获的种子仍旧是保持系，这样在这一隔离区内同时繁殖了雄性不育系和保持系。
突破3　创设情境　突破高考长句
【事实概述类】1.在肺炎链球菌转化实验中，R型细菌转化为S型细菌属于可遗传变异的什么类型？这体现了基因控制性状的哪一种途径？______________________________________________________________________________________________。提示　基因重组；基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物的性状
2.生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是______________________________________________________________________________________________。提示　在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体之间的互换，导致染色单体上的基因重组
3.下面为某种细菌体内氨基酸R的生物合成途径。已知野生型细菌能在基本培养基上生长，而甲、乙两种突变型细菌都不能在基本培养基上生长。在基本培养基上若添加中间产物Q，则甲、乙都能生长；若添加中间产物P，则甲能生长而乙不能生长。在基本培养基上添加少量R，乙能积累中间产物P，而甲不能积累。据此判断甲、乙两种突变型分别是由于控制哪一种酶的基因发生了突变。________________________________________________________。
提示　甲是由于控制酶a的基因发生了突变，乙是由于控制酶b的基因发生了突变
【原因分析类】4.起始密码子AUG决定甲硫氨酸，蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。提示　翻译形成的多肽链往往需要进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中被剪切掉
5.已知某植物的宽叶对窄叶为显性，纯种宽叶植株与窄叶植株杂交的后代中，偶然发现一株窄叶个体，你如何解释这一现象？________________________________________________________________________________________________________________________________。提示　可能是纯种宽叶个体在产生配子时发生了基因突变，也可能是纯种宽叶个体产生的配子中含宽叶基因的染色体片段缺失
6.新冠病毒和艾滋病病毒(HIV)侵入人体细胞后到繁殖后代的整个过程所利用的核苷酸有什么异同？请简要说明理由。_______________________________________________________________。提示　新冠病毒(2019－nCV)和艾滋病病毒(HIV)都利用4种核糖核苷酸，但后者还利用4种脱氧核苷酸；原因是HIV是逆转录病毒，侵入细胞后先逆转录合成DNA，增殖时再转录出病毒RNA，2019－nCV不是逆转录病毒
【科学探究类】7.若某研究小组计划利用放射性同位素标记法探究奥密克戎(新冠病毒变异株)的遗传物质是DNA还是RNA，请简述该实验的设计思路：___________________________________________________________________________________________________________________________________。提示　用含同位素标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸为原料分别培养活细胞，再用上述标记的两种细胞培养该病毒，一段时间后分别检测子代病毒中是否出现放射性