学透教材、理清原因、规范答题（生物的变异、育种与进化）

生物的变异、育种与进化

1.下图为具有两对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种)的一个A基因和乙植株(纯种)的一个B基因发生突变的过程(已知A基因和B基因是独立遗传的)，请分析该过程，回答下列问题：

(1)上述两个基因发生突变的原因是___________________。

(2)乙植株发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，其原因是_____。可用什么方法让其后代表现出突变性状？________________。

提示：(1)一个碱基的替换(或碱基对改变或基因结构的改变)(2)该突变为隐性突变，且基因突变发生在乙植株的体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代　取发生基因突变部位的组织细胞，通过组织培养技术获得试管苗，让其自交，其子代即可表现出突变性状

2.在一个鼠(2N)的种群中，鼠的毛色有野生型黄色(A)、突变型灰色(a₁)和突变型黑色(a₂)三种表现型，基因A对a₁和a₂为显性，a₁对a₂为显性，三种基因的形成关系如图所示。请回答：

有些杂合黄色小鼠的皮毛上出现灰色斑点，请从可遗传变异的角度对这一现象做出合理解释。_________________。

解析：A基因控制黄色、a₁基因控制灰色，且A对a₁为显性。有些杂合黄色小鼠的皮毛上出现灰色斑点，说明这些杂合黄色小鼠的基因型为Aa₁，灰色斑点的出现是由于部分细胞中A基因突变成了a₁，表现为灰色(或部分细胞带有A基因的染色体片段缺失，使a₁基因表达的性状表现了出来)。

提示：部分细胞A基因突变成了a₁，表现为灰色(或部分细胞带有A基因的染色体片段缺失，使a₁基因表达的性状表现了出来)

3.为什么在强烈的日光下要涂抹防晒霜，做X射线透视的医务人员要穿防护衣？

___________________________。

提示：因为紫外线和X射线易诱发基因突变，使人患癌症。

4.有人认为，自然条件下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？

___________________________。

提示：这种看法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。

5.癌细胞的特点之一是能进行无限增殖，医学上通常使用一定量的辐射或化学药剂对癌症病人进行放疗或化疗。请分析这种治疗方法的原理及可能产生的副作用。___________________________。

提示：放疗或化疗的作用是通过一定量的辐射或化学药剂干扰肿瘤细胞和癌细胞进行DNA分子的复制，使其产生基因突变，从而抑制其分裂的能力，或者杀死癌细胞。放疗的射线或化疗的药剂，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，放疗或化疗后病人的身体是非常虚弱的。

6.具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体（即杂合子）并不表现镰刀型细胞贫血症的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲疟疾猖獗的地区，请根据这一事实探讨突变基因对当地人生存的影响。___________________________。

提示：镰刀型细胞贫血症患者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明，在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一方面。虽然这个突变体的纯合体对生存不利，但其杂合体却有利于当地人的生存。

7.基因突变一定产生等位基因吗?为什么? ___________________________。

提示:不一定。真核生物基因突变一般可产生它的等位基因,而病毒和原核细胞中不存在等位基因,其基因突变产生的是一个新基因。

8.原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近,再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小?并表述理由。______________________。

①置换单个碱基对　②增加4个碱基对　③缺失3个碱基对　④缺失4个碱基对

提示:在①、②、③情况下,会导致其编码的蛋白质结构与原来完全不同。而在起始端插入一个碱基对,再在插入位点的附近缺失4个碱基对,其编码的蛋白质结构仅比原来编码的蛋白质起始端少一个氨基酸,而其他氨基酸序列相同,因而影响最小。

9.辨析三种染色体互换现象

上图三种情况各属于哪类可遗传变异?并说明判断的依据。___________________________。

提示:①属于基因重组,因为发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。②③属于易位,因为②发生在非同源染色体之间,③发生在同源染色体的非姐妹染色单体的非对等部分之间。

10.一个染色体组中是否存在等位基因?为什么? ___________________________。

提示:不存在等位基因,因为等位基因位于同源染色体上,而一个染色体组中无同源染色体。

11.秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？与秋水仙素相比，低温诱导多倍体的形成有哪些优点？___________________________。

提示：两者都是通过抑制分裂细胞内纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，而引起细胞内染色体数目加倍。低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。

12.人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。

下面是三倍体无子西瓜的培育过程图解。

请回答下列问题：

（1）为什么以一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？___________。

（2）获得的四倍体西瓜缘何要和二倍体杂交？联系第1问，你能说出产生多倍体的基本途径吗？___________________________。

（3）三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗都没有吗？______________。

（4）每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？_________________。

提示：（1）西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。（2）杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（3）三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。（4）有其他的方法可以替代。方法一，进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。

13.精子和卵细胞中，一定不含同源染色体吗？___________________________。

提示：不一定。二倍体生物的配子中不含同源染色体，四倍体生物的配子中含有同源染色体

14.人类基因组计划是测定人体一个染色体组的DNA序列吗？_____________________。

提示：人类基因组计划测定的是一组常染色体和X、Y两条性染色体上的全部DNA序列，而不是一个染色体组的DNA序列

15.白化病是一种隐性遗传病。已知一位年轻女性的弟弟患了此病，那么她自己是否也携带了白化病的基因？她未出生的孩子是否也可能患白化病？如果你是一位遗传咨询医师，你将如何向她提供咨询？___________________________。

提示：该女性不一定携带白化病基因；她未出生的孩子可能患白化病。

由该女性的弟弟是白化病的事实可知其弟弟的基因型为aa，因而推测其父母的基因型为Aa，则该女性的基因型有两种可能：AA和Aa，AA的概率为1/3，Aa的概率为2/3。该女性携带白化病基因的概率为2/3，根据她丈夫携带白化病基因的情况，其后代携带白化病基因和患白化病的可能性分为三种可能：（1）丈夫不含有白化病基因；（2）丈夫含有一个白化病基因；（3）丈夫是白化病患者。遗传咨询师需要根据该女性的丈夫是否是白化病患者，或者是否有家族遗传病史来作出判断，提供遗传咨询。

16.野生型链孢霉能在基本培养基上生长，而用X射线照射后的链孢霉却不能在基本培养基上生长。在基本培养基中添加某种维生素后，经过X射线照射的链孢霉又能生长了。请你对这一实验结果作出合理的解释。___________________________。

提示：野生型链孢霉能在基本培养基上生长，用X射线照射后的链孢霉不能在基本培养基上生长，说明X射线照射后的链孢霉产生了基因突变，有可能不能合成某种物质，所以不能在基本培养基上生长。在基本培养基中添加某种维生素后，X射线照射后的链孢霉又能生长，说明经X射线照射后的链孢霉不能合成该种维生素。

17.下图表示人体内，苯丙氨酸的代谢途径。请根据图示讨论下列问题。

（1）哪种酶的缺乏会导致人患白化病？___________________________。

（2）尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气会变成黑色，这种症状称为尿黑酸症。请分析缺乏哪种酶会使人患尿黑酸症？___________________。

（3）从这个例子可以看出基因、营养物质的代谢途径和遗传病这三者之间有什么关系？___________________________。

提示：（1）酶①或酶⑤ 。（2）酶③ 。（3）提示：由这个例子可以看出，白化病等遗传病是由某些缺陷基因引起的，这些基因的产物可能是参与代谢途径的重要的酶。基因可以通过控制酶的合成调控生物体内物质的代谢途径，从而控制生物体的性状。

18.单倍体都表现高度不育吗？为什么？___________________________。

提示：不一定。单倍体一般是高度不育的，由于减数分裂时联会紊乱，不能产生正常的配子，但存在特殊情况，如四倍体水稻的花药离体培养得到的单倍体是可育的。

19.为什么单倍体育种会缩短育种年限？___________________________。

提示：单倍体育种得到的植株每对染色体上的成对基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。

20.什么是21三体综合征？它是如何形成的？___________________________。

21三体综合征患者的体细胞中含有3条21号染色体，是由于亲本产生的异常配子发生受精作用后导致的。下图是卵细胞形成过程：

(1)根据图示①，分析21三体综合征形成的原因。___________________________。

提示：减数第一次分裂后期同源染色体未分离，产生异常的次级卵母细胞，进而形成了含有两条21号染色体的异常卵细胞。

(2)根据图示②过程，会导致21三体综合征形成吗？分析原因。________________。

提示：会。减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离形成的染色体未被拉向两极，产生了含有两条21号染色体的异常卵细胞。

(3)除了卵细胞异常能导致21三体综合征外，若精子异常会导致该遗传病发生吗？分析原因。___________________________。

提示：会。也可能是由于精子形成过程中减数第一次分裂后期同源染色体未分离或减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离形成的染色体未被拉向两极形成的精子异常导致的。

(4)21 三体综合征女患者与正常男性结婚，能否生育正常的孩子？若能，生育正常孩子的概率是多少？___________________________。

提示：能，概率为1/2。21 三体综合征女患者产生的卵细胞一半含一条21号染色体(正常)，一半含两条21号染色体(不正常)。

21.基因治疗是指用正常基因取代或修补病人细胞中有缺陷的基因,从而达到治疗疾病的目的。基因治疗是否需要对机体所有细胞进行基因修复?试说明原因。___________________。

提示:不需要,由细胞分化可知,有缺陷的基因只在特定的细胞中表达,所以基因治疗只需要对特定的细胞进行基因修复。

22.杂交育种实践过程中一定需要经过连续自交吗?说明理由。__________________。

提示:不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要在F₂出现该性状个体即可。

23.研究发现低剂量的紫外线能诱发大肠杆菌基因突变,而高剂量的紫外线会导致菌体死亡,可能的原因是什么?因此紫外线诱发过程中要控制剂量,尝试写出控制剂量的三种方法。

___________________________。

提示:高剂量的紫外线对细胞内的DNA损伤太大,导致细胞不能正常进行生命活动。紫外灯的功率、照射距离和照射时间。

24.若利用杂交培育显性纯合子品种,理论上最短育种年限为多少?写出主要的育种程序。

___________________________。

提示:四年。第一年杂交→第二年自交→第三年自交、人工选择→第四年分别种植、自交、选育所需后代。

25.图中甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程。据图回答有关问题：

(1)图中哪种途径为单倍体育种？___________________________________________。

提示：图中①、③、⑤过程表示单倍体育种

(2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理？应如何处理？__________________。

提示：图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子，⑥处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍

(3)④、⑥的育种原理分别是什么？___________________________。

提示：④的育种原理为基因突变，⑥的原理为染色体变异

(4)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是哪个过程？

________________________________________________________________________。

提示：图中最简便的育种途径为①～②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目标的途径为④过程(诱变育种)

26.请从杂交后代可能出现的各种类型，以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。___________________________。

提示：杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。

27.与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？___________________________。

提示：诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。

28.细菌和人是差异非常大的两种生物，为什么通过基因重组后，细菌能够合成人体的某些蛋白质呢？___________________________。

提示：这是因为在基因水平上，人和细菌的遗传机制是一致的。细菌和人的遗传物质都是DNA，都使用同一套遗传密码子，都遵循中心法则。因此，通过基因重组，细菌能够合成人体的某些蛋白质。

29.各种各样的抗生素对治疗细菌感染造成的疾病发挥着重要作用。一种抗生素使用一段时间后，杀菌效果就会下降，原因是细菌产生了抗药性。试用达尔文的自然选择学说解释细菌产生抗药性的原因，并分析这一解释有什么不够完善之处。___________________________。

提示：按照达尔文的自然选择学说，可以做如下解释：细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异。在未使用抗生素时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势；使用抗生素以后，抗药性弱的个体大量死亡，抗药性强的个体有机会产生更多的后代，一段时间以后，抗生素的杀菌效果就会下降。这一解释未能深入到基因水平，没有说明基因突变在进化中的作用。

30.“人们现在都生活在各种人工环境中，因此，人类的进化不再受到自然选择的影响。"你同意这一观点吗？写一段文字阐明你支持或反对的理由。___________________________。

提示：人工环境与自然环境不可能完全隔绝，人也不可能离开自然界而生存，因此，人类的进化不可能完全摆脱自然界的影响。但是，人类毕竟早已远离风餐露宿、“与狼共舞”的时代，工农业的发展和医疗水平的提高，使得人们的生活条件不断改善，健康水平不断提高，婴幼儿死亡率显著下降，平均寿命显著延长，来自自然界的选择压力在变小，来自人类社会内部的选择因素在增加。

31.染色体数目变异和染色体结构变异都能引起种群基因频率的变化吗?说明理由。

提示:染色体数目变异必然引起染色体上基因数目的变化,进而引起种群基因频率的变化。染色体结构变异会导致染色体上基因种类数目排列顺序改变,也可能会引起种群基因频率的变化。

32.如果将一个濒临绝灭的生物的种群释放到一个新环境中，那里有充足的食物，没有天敌，这个种群将发生怎样的变化？请根据所学知识作出预测。___________________________。

提示：如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至绝灭。

33.某研究小组研究了某地的两个湖泊。这夂地区有时会发洪水。每个湖中生活着两种相似的鱼：红褐色的和金黄色的。他们不清楚这两种鱼之间的关系，于是作出两种假设，如图所示。

（1）在假说甲和假说乙中，湖泊I和湖泊Ⅱ中的两种鱼的祖先各是哪种鱼？

___________________________。

（2）关于红褐色鱼和金黄色鱼种群的形成，假说甲和假说乙的主要区别是什么？

___________________________。

（3）DNA分析表明，湖泊I中红褐色鱼与湖泊Ⅱ中的红褐色鱼亲缘关系最近，这一证据支持哪个假说？___________________________。

（4）什么证据可以帮助你确定湖泊I中的红褐色鱼和金黄色鱼不是一个物种？

___________________________。

提示：（1）假说甲：红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼。假说乙：湖Ⅰ中原来只有红褐色鱼，湖Ⅱ中原来只有金黄色鱼，发洪水时，这两个湖中的鱼发生混杂在一起。（2）假说甲没有考虑到隔离在物种形成中的作用，也没有考虑洪水的作用。（3）这一证据支持假说乙。（4）如果红褐色鱼和金黄色鱼不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种。

34.为什么说有性生殖的出现加快了生物进化的步伐？___________________________。

提示：有性生殖的出现，使基因重组得以实现，增加了生物变异的多样性，因而使生物进化的速度明显加快。

35.中性学说与自然选择学说的主要区别。___________________________。

提示：中性学说认为决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而自然选择学说认为决定生物进化方向的是自然选择。

36.物种的形成是否一定要经过地理隔离？举例说明。___________________________。

提示：不一定，如多倍体植物的出现是通过染色体变异的方式形成新物种，没有经过地理隔离。

37.“精明的捕食者”策略对人类利用生物资源有何启示? ___________。

提示:地球上的生物资源是有限的,人类不应当掠夺式地开发和利用生物资源,而应合理有度地利用生物资源,做一个“精明的需求者”。

38.在种群足够大、没有突变发生、种群之间不存在个体的迁移或基因交流,没有自然选择的情况下,自交和自由交配对基因(型)频率分别有什么影响? ___________。

提示：(1)自交多代,后代基因频率不变,基因型频率改变。(2)自由交配的种群,基因频率和基因型频率均不变。

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