生物变异的类型

生物变异的类型
真题回放
1．(2018·天津卷)果蝇的生物钟基因位于X染色体上，有节律(X B)对无节律(X b)为显性；体色基因位于常染色体上，灰身(A)对黑身(a)为显性。

在基因型为AaX B Y的雄蝇减数分裂过程中，若出现一个AAX B X b类型的变异细胞，有关分析正确的是(D) A．该细胞是初级精母细胞
B．该细胞的核DNA数是体细胞的一半
C．形成该细胞过程中，A和a随姐妹染色单体分开发生了分离
D．形成该细胞过程中，有节律基因发生了突变
[解析]A错：若为初级精母细胞，细胞中应含有Y染色体，该细胞中已无Y染色体，应是次级精母细胞，因含2条X染色体，故该细胞处于减数第二次分裂。

B错：该细胞处于减数第二次分裂，核DNA数与体细胞相同。

C错：由雄蝇的基因型为AaX B Y可知，A、a位于一对同源染色体(常染色体)上，A和a是随着同源染色体的分开而分离的。

D对：由雄蝇的基因型为AaX B Y可知，其体内无X b基因，而出现的变异细胞中含有X b基因，故是有节律基因X B突变为无节律基因X b。

2．(2016·江苏卷)下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。

下列叙述正确的是(B)
A．个体甲的变异对表型无影响
B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常
C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1
D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常
[解析]个体甲发生了染色体结构变异中的缺失，基因数目减少，可能对表型有影响，A项错误；个体乙发生的是染色体结构变异中的倒位，变异后染色体联会形成的四分体异常，B项正确；若基因与性状不是一一对应的，则个体甲自交的后代性状分离比不是3∶1，C 项错误；个体乙染色体上基因没有缺失，但染色体上基因的排列顺序发生了改变，也可能引起性状的改变，D项错误。

3．(2016·天津理综卷)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：
枯草杆菌核糖体S12蛋白第55 链霉素与核在含链霉素培养基
－58位的氨基酸序列糖体的结合中的存活率(%) 野生型…－P－K－K－P…能0
突变型…－P－R－K－P…不能100
注：P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸
下列叙述正确的是(A)
A．S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性
B．链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能
C．突变型的产生是由于碱基对的缺失所致
D．链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变
[解析]据表可知，突变型在含链霉素的培养基中存活率达到100%，说明S12蛋白结构的改变使突变型具有链霉素抗性，A项正确；链霉素通过与核糖体结合，可以抑制其翻译功能，B项错误；野生型与突变型的氨基酸序列中只有一个氨基酸不同，因此突变型的产生是碱基对替换的结果，C项错误；该题中链霉素只是起到鉴别作用，能判断野生型和突变型是否对链霉素有抗性，并不能诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变，D项错误。

核心拓展
1．明确三种可遗传变异类型与生物类型、细胞分裂方式的关系(填表)
变异类型生物类型分裂方式
基因突变原核生物、真核生物、病毒二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂基因重组_真核生物__ _减数分裂__
染色体变异_真核生物__ _无丝分裂、有丝分裂、减数分裂__
(1)关于“互换”问题：
①同源染色体上非姐妹染色单体间的交叉互换，属于基因重组——参与互换的基因为“_等位基因__”；
②非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位——参与互换的基因为“_非等位基因__”。

比较易位交叉互换交换对象非同源染色体，非等位基因同源染色体，等位基因
图示
①DNA分子上若干“基因”的缺失，属于_染色体变异__；
②基因内部若干“碱基对”的缺失，属于_基因突变__。

(3)涉及基因“质”与“量”的变化问题：
基因突变改变基因的质(基因结构改变，成为_新基因__)，不改变基因的量
基因重组不改变基因的质，也不改变基因的量，但改变基因间组合搭配方式，即改变_基因型__(注：转基因技术可改变基因的量)。

染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的_排列顺序__
(1)基因突变对性状的影响：
碱基对影响范围对氨基酸序列的影响
替换小只改变1个氨基酸或不改变
增添大插入位置前不影响，影响_插入后__的序列
缺失大缺失位置前不影响，影响_缺失后__的序列
①基因突变后转录形成的密码子与原密码子决定的是_同一种氨基酸__。

②基因突变为_隐性__突变，如AA→Aa，也不会导致性状的改变。

题型突破
题型1考查三种可遗传变异
1．下列关于基因重组的说法不正确的是(B)
A．减数第一次分裂后期，非同源染色体上非等位基因的自由组合属于基因重组
B．受精作用过程中配子的自由结合属于基因重组
C．我国科学家培育抗虫棉，利用的原理是基因重组
D．将活的R菌与加热杀死的S菌混合，部分R菌转化为S菌属于基因重组
[解析]自然状况下，基因重组有两种情况：①非同源染色体的自由组合可能导致非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。

②同源染色体中非姐妹染色单体的交叉互换可实现染色单体上的基因重组。

人工转基因属于基因重组；受精作用过程中配子的自由结合不属于基因重组。

2．(2016·全国卷Ⅲ)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。

回答下列问题：
(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者_少__。

(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以_染色体__为单位的变异。

(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。

若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子_一__代中能观察到该显性突变的性状；最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子_三__代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子_二__代中能分离得到隐性突变纯合体。

[解析](1)基因突变涉及某一基因中碱基对的增添、缺失或替换，而染色体变异往往涉及许多基因中碱基对的缺失、重复或排列顺序的改变，故基因突变所涉及的碱基对的数目比染色体变异少。

(2)染色体数目变异可以分为两类：一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，另一类是细胞内个别染色体的增加或减少。

(3)由题干信息“AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体”可知，AA和aa植株突变后的基因型都为Aa。

若AA植株发生隐性突变，F1(Aa)自交，子二代的基因型为AA、Aa、aa，则最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状，且最早在子二代中能分离得到隐性突变的纯合体。

若aa植株发生显性突变，则最早在子一代中可观察到该显性突变的性状，F1(Aa)自交，子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa，由于基因型为AA和Aa 的个体都表现为显性性状，欲分离出显性突变纯合体，需让F2自交，基因型为AA的个体的后代(F3)不发生性状分离，则最早在子三代中能分离得到显性突变的纯合体。

变异对生物的影响
(1)基因突变对性状的影响。

①替换：只改变1个氨基酸或不改变。

②增添：插入位置前不影响，影响插入后的序列，以3个或3的倍数个碱基为单位的增添影响较小。

③缺失：缺失位置前不影响，影响缺失后的序列，以3个或3的倍数个碱基为单位的缺失影响较小。

(2)可遗传变异对基因种类和基因数量的影响。

①基因突变——改变基因的种类(基因结构改变，成为新基因)，不改变基因的数量。

②基因重组——不改变基因的种类和数量，但改变基因间组合方式，即改变基因型。

③染色体变异——改变基因的数量或排列顺序。

题型2考查生物变异类型的判定
3．(2018·全国卷Ⅰ)某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。

将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。

据此判断，下列说法不合理的是(C)
A．突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失
B．突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的
C．突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到X
D．突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移
[解析]A对：突变体M不能在基本培养基上生长，但可在添加了氨基酸甲的培养基上生长，说明该突变体不能合成氨基酸甲，可能是催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失。

B对：大肠杆菌属于原核生物，自然条件下其变异类型只有基因突变，故其突变体是由于基因发生突变而得来的。

C错：大肠杆菌的遗传物质是DNA，突变体M的RNA与突变体N混合培养不能得到X。

D对：突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移，使基因重组，产生了新的大肠杆菌X。

4．(2019·河北省衡水中学一模)将两个抗虫基因A(完全显性)导入大豆(2n＝40)中，筛选出两个抗虫A基因成功整合到染色体上的抗虫植株M(每个A基因都能正常表达)，将植株M自交，子代中抗虫植株所占的比例为15/16。

取植株M某部位的一个细胞放在适宜条件下培养，让其连续正常分裂两次，产生4个子细胞。

用荧光分子检测A基因(只要是A基因，就能被荧光标记)。

下列叙述正确的是(D)
A．获得植株M的原理是染色体变异，可为大豆的进化提供原材料
B．若每个子细胞都只含有一个荧光点，则子细胞中的染色体数是40
C．若每个子细胞都含有两个荧光点，则细胞分裂过程发生了交叉互换
D．若子细胞中有的不含荧光点，则是因为同源染色体分离而非同源染色体自由组合[解析]由于植株M的自交后代中抗虫植株占15/16，由此可知，导入细胞中的两个A 基因于非同源染色体上，该变异属于基因重组，A项错误；若每个子细胞都含有一个荧光点，说明细胞中只含有一个A基因，则细胞发生了减数分裂，故子细胞的染色体数是20，B项错误；若每个子细胞都含有两个荧光点，说明细胞中含有2个A基因，则细胞发生了有丝分裂，而细胞减数分裂过程才会发生交叉互换，C项错误；如果子代细胞中有的不含荧光点，则是进行了减数分裂，含A基因的两对非同源染色体各自分离，然后不含A基因的两条非同源染色体组合，D项正确。

5．一对同源染色体中的两条染色体在相同区域同时缺失，则含有该种同源染色体的生物称为缺失纯合子，若一对同源染色体中仅一条染色体发生缺失而另一条染色体正常，则含有该种同源染色体的生物称为缺失杂合子。

缺失杂合子的生活力有所降低但能存活，缺失纯合子不能存活。

现有一红眼雄果蝇X A Y与一缺失白眼雌果蝇X a X－杂交，子代雌雄果蝇自由交配得F2。

(1)从变异的角度分析，缺失纯合子现象的形成属于_染色体结构变异__。

(2)在F2中，红眼和白眼果蝇的比例为_4∶3__。

(3)若白眼雌果蝇(X a X－)形成的原因有两种，一种是染色体缺失，还有一种是基因突变。

下面请用两种方法来判断白眼雌果蝇形成的原因。

方法一：取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片，显微镜下观察染色体结构，若染色体正常，则该白眼雌果蝇的形成原因是基因突变；反之为染色体缺失。

方法二：_选该白眼雌果蝇与正常红眼雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇数之比为1∶1，则这只白眼雌果蝇的形成是由基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数之比为2∶1，则这只白眼雌果蝇的形成是由染色体缺失造成的__。

[解析] (1)从变异的角度分析，缺失纯合子现象的形成属于染色体结构变异。

(2)
P X A Y ×X a X
－ ↓
F 1 1/4X A X a 1/4X A X － 1/4X a Y 1/4X －
Y 由于缺失纯合子不存活，所以应去掉1/4X －Y ，然后F 1雌雄个体自由交配：
⎩⎪⎨⎪⎧
1/2X A X a ×X a Y →1/8X A X a 、1/8X A Y 、1/8X a X a 、1/8X a Y 1/2X A X －×X a Y →1/8X A X a 、1/8X A Y 、1/8X a X －、1/8X －Y 由于X －
Y 不存活，所以F 2红眼∶白眼＝(1/8X A X a ＋1/8X A Y ＋1/8X A X a ＋1/8X A Y)∶(1/8X a X a ＋1/8X a Y ＋1/8X a X －)＝4∶3。

(3)对于题中白眼雌果蝇染色体变异类型的判断，一是通过显微镜检测的方法，观察用该果蝇有分裂能力的细胞制成的装片中染色体结构是否发生改变，从而确定该变异是基因突变还是染色体缺失；二是利用题干中的信息“缺失纯合子不能存活”，将该果蝇与红眼雄果蝇杂交，即X a X －×X A Y →X A X a 、X A X －、X a Y 、X －Y ，通过观察并统计子代雌雄个体数之比来确定变异的类型，若为基因突变，则子代雌雄个体比例为1∶1；若为染色体缺失，因X －Y 致死，子代雌雄个体比例为2∶1。

应对可遗传变异类试题解题策略
应对可遗传变异类试题可运用“三看法”：
(1)DNA 分子内的变异
一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变则为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺失所致。

二看某一DNA 片段的位置：若DNA 片段种类和DNA 片段数目未变，但染色体上的某个DNA 片段位置改变，应为染色体结构变异中的“倒位”。

三看某一DNA 片段的数目：若DNA 片段的种类和位置均未改变，但DNA 片段的数目增加，则为染色体结构变异中的“重复”。

若DNA 分子中某一DNA 片段缺失，其他DNA 片段的位置和数目均未改变，则为染色体结构变异中的“缺失”。

(2)DNA 分子间的变异
一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况，确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。

二看某一DNA片段的位置：若染色体的数目和DNA片段的数目均未改变，但某一DNA 片段从原来所在的染色体移接到另一条非同源染色体上，则应为染色体变异中的“易位”。

三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，但某基因被它的等位基因替换，则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。

题型3生物变异类型的实验探究
6．某种鱼为二倍体(2N＝52)，属于XY型性别决定。

其雄性个体生长快，肉质好，比雌鱼经济价值高。

科学家发现这种鱼X染色体上存在一对等位基因D、d，含有D的精子失去受精能力。

请回答下列问题：
(1)可以通过控制_精子__(填“精子”或“卵细胞”)的类型来
控制鱼苗的性别。

要使杂交子代全是雄鱼，杂交组合的父本基因型为_X D Y__。

(2)科学家用激素诱导，将XY雄鱼逆转为XY生理雌鱼，用冷冻休克法干扰XY雌鱼减数分裂的相关过程，获得含52条染色体的卵细胞，该卵细胞不经过受精作用就能发育成个体，从而获得YY超雄鱼。

冷冻休克法作用的时期可能是_减数第二次分裂前期__，原理是_低温抑制了纺锤体的形成使染色体加倍__。

(3)若控制鱼背部颜色的基因由B、b控制，已知某正常黑褐色雄鱼体细胞中含有B、b 两种基因，隐性个体为灰黄色，设计实验探究B、b在性染色体上的位置情况。

①实验步骤：
让_该黑褐色雄鱼与灰黄色雌鱼__杂交，分析后代的表现型情况。

②预测结果：
a．如果后代中_雌性个体全为黑褐色，雄性个体全为灰黄色__，说明B和b分别位于X 和Y上。

b．如果后代中_雌性个体全为灰黄色，雄性个体全为黑褐色__，说明B和b分别位于Y 和X上。

[解析](1)XY型性别决定的生物，子代的性别由精子决定，因为卵细胞只有一种类型：含有X；精子有两种类型：含X或含Y。

含X的精子和卵细胞结合子代发育成雌性、含Y 的精子和卵细胞结合子代发育成雄性。

由于含有D的精子失去受精能力，所以X D Y的个体只能产生一种含Y的能受精的精子，以X D Y为父本产生的后代只有雄性，例如X d X d×X D Y→X d Y。

(2)因为得到的是YY超雄鱼，说明应是减数第二次分裂过程中两条Y 染色体没有分开，细胞中染色体数目加倍，冷冻休克法是一半低温诱导技术，其原理是在分裂前期抑制了纺锤体的形成，使染色体数目加倍。

(3)①B、b在性染色体上的位置有三种情况：有可能只位于X染色体上，有可能位于X、Y的同源区段，有可能只位于Y染色体上，据题意可知：某正常黑褐色雄鱼体细胞中含有B、b两种基因，则B、b在性染色体上的位
置只能是位于X、Y的同源区段，该雄鱼的基因型为X b Y B、X B Y b两种情况。

若探究B、b 在性染色体上的位置情况，可以让该黑褐色雄鱼与灰黄色(隐性个体)雌鱼杂交。

②如果后代中雌鱼全为黑褐色，雄鱼全为灰黄色，说明B和b分别位于X和Y上；如果后代中雌鱼全为灰黄色，雄鱼全为黑褐色，说明B和b分别位于Y和X上。