[第5、6章 基因突变及其他变异 从杂交育种到基因工程]
(满分：100分 时间：45分钟)
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．果蝇某染色体上的DNA分子中一个脱氧核苷酸发生了改变，其结果是( )
A．所属基因变成其等位基因
B．DNA内部的碱基配对原则发生改变
C．此染色体的结构发生改变
D．此染色体上基因的数目和排列顺序发生改变
解析：DNA分子中一个脱氧核苷酸发生了改变是基因突变，结果是把所属基因变成其等位基因。
答案：A
2．在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中( )
A．花色基因的碱基组成 B．花色基因的DNA序列
C．细胞的DNA含量 D．细胞的RNA含量
解析：推测该红花表现型的出现是否为花色基因突变的结果，应检测和比较红花植株与白花植株细胞中花色基因的不同，即基因的DNA序列。
答案：B
3．下列关于生物变异的叙述中不正确的是( )
A．基因突变是随机的，可以发生在细胞分裂的任何时期
B．二倍体植株加倍为四倍体，营养成分必然增加
C．有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生染色体变异
D．单倍体植株长得弱小，高度不育，但有的单倍体生物是可育的
解析：二倍体植株加倍为四倍体后，营养成分不一定增加，营养物质的含量增加。
答案：B
4．下列有关育种说法，正确的是( )
A．用杂交的方法进行育种，F1自交后代有可能筛选出符合人类需要的优良品种
B．用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的具备更多的优良性状
C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的种自交后代约有1/4为纯合子
D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的种和原品种杂交一定能产生可育后代
解析：用辐射的方法进行诱变育种，由于基因突变的不定向性和有害性，诱变后的植株不一定比诱变前具有更多的优良性状。用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，得到纯合子，自交后代全为纯合子。用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的种是四倍体，和原二倍体品种杂交产生的后代是三倍体，高度不育。
答案：A
5．人类的血红蛋白(HbA)的β链第63位氨基酸为组氨酸(CAU)，异常血红蛋白(HbM)的β链第63位为酪氨酸(UAU)，这种变异的原因在于基因中( )
A．某碱基对发生改变 B．CAU变成UAU
C．缺失一个碱基对 D．增添一个碱基对
解析：据题意知，密码子由CAU变为UAU，根据碱基互补配对原则，其对应的基因转录链GTA变为ATA，即一个碱基对的替换。
答案：A
6．(2011·安徽高考)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病。但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接( )
A．插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变
B．替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变
C．造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异
D．诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代
解析：131I不能插入DNA分子中，也不能替换DNA分子中的碱基。大剂量的放射性同位素131I会导致基因突变或染色体结构的变异。上皮细胞属于体细胞，发生基因突变后不会遗传给下一代。
答案：C
7．图1显示出某物种的三条染色体及其上排列着的基因(图中字母所示)。试判断图2列出的(1)、(2)、(3)、(4)四种变化依次属于下列变异中的( )
①染色体结构变异 ②染色体数目变异 ③基因重组
④基因突变
A．①①④③ B．①③④①
C．④②④① D．②③①①
解析：(1)中染色体缺少了O、B、q三个基因，使染色体上基因数目改变，属于染色体结构变异中的缺失；(2)中两条染色体的同源区段发生了基因的交换，属于基因重组；(3)中只有“M”变成“m”基因，属于基因突变；(4)中两条非同源染色体发生了互换，属于染色体结构变异中的易位。
答案：B
8．如果细菌控制产生某种“毒蛋白”的基因发生了突变，突变造成的结果使其决定的蛋白质的部分氨基酸变化如下：
基因突变前：甘氨酸 谷氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸
基因突变后：甘氨酸 谷氨酸 天冬氨酸 亮氨酸 赖氨酸
根据上述氨基酸序列确定突变基因DNA分子的改变是( )
A．突变基因为一个碱基腺嘌呤替换为鸟嘌呤
B．突变基因为一个碱基胞嘧啶替换为胸腺嘧啶
C．突变基因为一个碱基鸟嘌呤替换为腺嘌呤
D．突变基因为一个碱基的增减
解析：基因突变前与基因突变后的氨基酸序列从第三个开始，其后的氨基酸序列都发生变化。若发生一个碱基的替换，最多只可能使一个氨基酸改变，不可能使后面的多个氨基酸序列都发生变化。
答案：D
9．依据基因重组的概念，下列生物技术或生理过程没有发生基因重组的是( )
解析：普通青霉菌诱变成高产青霉菌的原理是基因突变。
答案：D
10．用C、c和D、d表示两对同源染色体，如果在减数分裂过程中，一个染色体组成为CcDd的精原细胞形成了一个染色体组成为CCD的精子，导致该精子染色体异常的原因是( )
A．同源染色体C、c没有分离
B．姐妹染色单体C、C没有分离
C．非同源染色体C、D没有分离
D．基因发生突变[高考资源网KS5U.COM]
解析：题干中字母代表染色体，因此不是基因突变的结果；CCD精子中多了一条C染色体，是减数第二次分裂时，姐妹染色单体没有分离而形成的。
答案：B
11．对下列细胞图中有关染色体变化的描述不正确的是( )
A．甲图细胞中有3个染色体组，可能是体细胞，也可能是生殖细胞
B．甲图所示的细胞如果是体细胞，该细胞可以进行有丝分裂
C．乙图所示的细胞如果是二倍体生物的体细胞，则该生物含有两个染色体组
D．乙图中含有4个DNA分子、4个着丝点、4个中心粒
解析：甲图所示的细胞如果是体细胞，该细胞是三倍体生物的体细胞，可以进行有丝分裂产生子细胞。乙图中含有4个DNA分子、2个着丝点、4个中心粒。
答案：D
12．(2012·海南高考)玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1。若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是( )
A．发生了染色体易位
B．染色体组数目整倍增加
C．基因中碱基对发生了替换
D．基因中碱基对发生了增减
解析：具有两对(或多对)相对性状的亲本进行杂交，在F1产生配子时，等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。但如果两对(或多对)非等位基因位于一对同源染色体上就不会表现出自由组合。从题目可知，发生突变的植株不能进行基因的自由组合，原因最可能是发生染色体易位，使原来位于非同源染色体上的基因位于一对同源染色体上。
答案：A
二、非选择题(共52分)
13．(16分)一种α链异常的血红蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及对应的密码子与正常血红蛋白(HbA)的差异如下：[高考资源网KS5U.COM]
血红
部分α链血红蛋白的密码子及其氨基酸的顺序
蛋白
137
138
139
140
1 41
142
143
144
145
HbA
ACC
苏氨酸
UCC
丝氨酸
AAA
赖氨酸
UAC
酪氨酸
CGU
精氨酸
UAA
终止
Hbwa
ACC
苏氨酸
UCA
丝氨酸
AAU
天冬酰胺
ACC
苏氨酸
GUU
缬氨酸
AAG
赖氨酸
CCU
脯氨酸
CGU
精氨酸
UAG
终止
(1)Hbwa异常的直接原因是α链第________位的________(氨基酸)对应的密码子缺失了一个碱基，从而使合成的肽链的氨基酸的顺序发生改变，缺失的碱基是____。[ks5u.com]
(2)异常血红蛋白α链发生变化的根本原因是__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)这种变异类型属于________，一般发生的时期是在________________。这种变异与其他可遗传变异相比，最突出的特点是能产生______________。
解析：(1)在138位的密码子为UCC和UCA，与139位相结合，进行比较可知mRNA中缺失了C。
(2)从基因层次分析才是最根本的原因。
(3)这种发生在分子水平的个别碱基对的改变属于基因突变，由于间期DNA会因复制而解旋使其结构稳定性降低，易发生基因突变。[高考资源网]
答案：(1)138 丝氨酸 C
(2)控制血红蛋白α链合成的基因中一个碱基对C≡G 缺失 (3)基因突变 细胞分裂的间期(DNA复制时期) 新基因
14．(18分)刺毛鼠是XY型性别决定的二倍体生物，当其体细胞中存在两条或两条以上的X染色体时，在早期胚胎的细胞分裂过程中，一般只有一条X染色体上的基因能表达，其余X染色体高度螺旋化失活成为巴氏小体，如图所示。请据下图回答下列问题：
(1)巴氏小体的组成成分可分别用________和________染色来鉴定。巴氏小体通常能用来区分正常刺毛鼠的性别，理由是________________________________________________。
(2)性染色体组成为XXX的雌性刺毛鼠体细胞的细胞核中应有________个巴氏小体。高度螺旋化的染色体上的基因由于________过程受阻通常不能表达。
(3)控制刺毛鼠毛色的基因B(黑色)、b(白色)位于X染色体上，基因型为XBY的鼠的表现型是________。若巴氏小体上的B、b基因可以表达，现观察到一只白色的雄性刺毛鼠体细胞核中有一个巴氏小体，则该鼠的基因型应为________。
(4)控制有刺、无刺的基因依次为A、a，则无刺黑毛雄鼠的基因型是________，如果它与图示的雌鼠交配，子代雄性个体的表现型及其比例为________________。
解析：(1)巴氏小体是X染色体高度螺旋化形成的，组成成分主要是蛋白质和DNA，检测两种物质的试剂分别是双缩脲试剂和甲基绿(或二苯胺)。雄性个体细胞内只含有一条X染色体，没有巴氏小体，但雌性个体细胞内含有两条X染色体，其中一条X染色体螺旋化形成巴氏小体。(2)性染色体组成为XXX的雌性个体细胞内只有一条X染色体上的基因表达，另两条X染色体形成巴氏小体。高度螺旋化的染色体中的基因不能表达，因为基因的转录过程不能进行。(3)基因型为XBY的雄性个体在B基因控制下表现为黑色；有一个巴氏小体的白色雄性个体的性染色体组成为XXY，白色性状为隐性性状，如果巴氏小体中基因也表达，则两条X染色体上的基因都应为b，该雄鼠的基因型为XbXbY。(4)由题目信息可知，黑毛雄鼠的性染色体组成为XBY，无刺为a控制的隐性性状，因此无刺黑毛雄鼠的基因型为aaXBY，图示雌鼠的基因型为AaXBXb，它们交配后的子代个体中Aa∶aa＝1∶1，XBY∶XbY＝1∶1，所以子代雄性个体表现型及比例为有刺黑毛∶有刺白毛∶无刺黑毛∶无刺白毛＝1∶1∶1∶1。
答案：(1)双缩脲试剂 甲基绿染液 正常雄性刺毛鼠体细胞中没有巴氏小体，正常雌性刺毛鼠体细胞中有1个巴氏小体 (2)2 转录 (3)黑色 XbXbY
(4)aaXBY 无刺白毛∶有刺白毛∶无刺黑毛∶有刺黑毛＝1∶1∶1∶1
15．(18分)科研人员围绕培育四倍体草莓进行了探究，实验中，每个实验组选取50株草莓幼苗，并以秋水仙素溶液处理它们的幼芽，得到下图所示结果。请分析回答相关问题：
(1)秋水仙素诱导多倍体的作用机理是_______________________________________
_______________________________________________________________________。
(2)从实验结果看，影响多倍体诱导率的因素有_______________________________
______________________________，诱导形成四倍体草莓适宜的处理方法是_____
_______________________________________________________________________。
(3)鉴定四倍体草莓的方法之一是观察细胞中的染色体数，鉴定时一般不宜选用当代草莓的根尖作材料，原因是______________________________________________________。
观察时，最好选择处于分裂________期的细胞。
(4)最新研究发现多倍体植株叶片上的气孔有明显变化。科研人员取生长在同一位置、大小相近的二倍体和四倍体草莓叶片，观察并统计两种植株叶片气孔长度、宽度和密度，得到如表所示结果：
倍性
气孔长度（μm）
气孔宽度（μm）
气孔密度（个·μm-2）
二倍体草莓
22.8
19.4
120.5
四倍体草莓
34.7
29.6
84.3
实验结果表明四倍体植株单位叶面积上气孔总面积比二倍体植株________。联系多倍体植株糖类和蛋白质等营养物质含量高的特点，从光合作用角度分析，四倍体植株气孔呈现上述特点的意义在于__________________________________________________________。
解析：(1)秋水仙素能抑制纺锤体形成，从而诱导形成多倍体。
(2)从图中可看出，影响多倍体形成的因素有秋水仙素浓度和处理时间，用0.2%的秋水仙素处理1天诱导形成四倍体的效果最显著。
(3)秋水仙素处理的是幼芽，只有地上部分加倍形成四倍体，地下部分并未加倍。
(4)从表中数据可知，四倍体单位叶面积上气孔总面积比二倍体大。气孔的作用除蒸腾作用散失水分外，还可吸收CO2用于光合作用。
答案：(1)抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成
(2)秋水仙素浓度和处理时间 用0.2%的秋水仙素溶液处理1d (3)当代草莓植株的根细胞并没有经过诱导，染色体数目没有发生加倍 中 (4)大 有利于植株从外界吸收CO2进行光合作用
[教师备选题]
16．下表是苋菜抗“莠去净”(一种除草剂)突变品系和敏感品系的部分DNA模板链碱基序列和氨基酸所在的位置。下列有关叙述中错误的是( )
抗性品系
CGT丙氨酸
GGT脯氨酸
AAG苯丙氨酸
TTA天冬酰胺
敏感品系
CGA丙氨酸
AGT丝氨酸
AAG苯丙氨酸
TTA天冬酰胺
氨基酸位置
227
228
229
230
A．抗性品系有可能再突变为敏感品系
B．抗性基因与敏感基因之间有两个碱基对发生了替换
C．抗性的产生是由于DNA上的遗传信息发生了改变
D．编码丙氨酸的密码子是CGU、CGA
解析：表中所示碱基序列为DNA模板链的碱基序列，因此丙氨酸的密码子是GCA或GCU。
答案：D
17．某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于( )
A．三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失
B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加
C．三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D．染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体
解析：图a当中多了一条染色体为三体，图b为染色体片段增加，图c有三个染色体组为三倍体，图d为染色体片段缺失。
答案：C
18．研究发现，水稻的大穗(D)对小穗(d)为显性，不抗病(T)对抗病(t)为显性，两对性状独立遗传。下图表示利用大穗不抗病和小穗抗病两种水稻亲本进行的育种实验过程，请分析回答：
(1)F1自交后代中能稳定遗传的大穗抗病植株的基因型及比例分别是________、________。
(2)F1与某个体杂交，得到的后代表现型及比例为大穗不抗病∶大穗抗病∶小穗不抗病∶小穗抗病＝3∶3∶1∶1，那么该个体的表现型和基因型分别是________、________。若让该个体连续自交2代，则纯合子占________。
(3)F1花药离体培养形成的幼苗，其基因型是________；花药离体培养形成的幼苗还需要用________处理才能获得可育的植株，这种方法培育出的大穗抗病植株后代中能稳定遗传的个体占________。
(4)若要改变上述小麦亲本原有基因的遗传信息，则应该采用的常规育种方法是________。
解析：根据题干可知，F1的基因型为DdTt，其自交后代中能稳定遗传的大穗抗病植株的基因型及比例分别是DDtt和1/16；F1与某个体杂交，得到的后代表现型及比例为大穗不抗病∶大穗抗病∶小穗抗病∶小穗不抗病＝3∶3∶1∶1，即大穗∶小穗＝3∶1，不抗病∶抗病＝1∶1，则推出该个体的表现型和基因型分别是大穗抗病和Ddtt；若让Ddtt连续自交2代，则纯合子占75%；F1花药离体培养形成的幼苗都是单倍体，其基因型有DT、Dt、dT、dt四种，这四种幼苗要用秋水仙素或低温处理才能获得可育的植株，这种方法培育出的大穗抗病植株都是纯合体。
答案：(1)DDtt 1/16 (2)大穗抗病 Ddtt 75% (3)DT、Dt、dT、dt 秋水仙素(或低温) 100%
(4)诱变育种
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