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- 2021-09-28 发布
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2020 届 一轮复习 人教版 细胞分裂与可遗传变异,染色体
与 DNA 同位素标记 学案
重点题型 1 细胞分裂与可遗传变异的关系
[方法突破]
1.细胞分裂与变异
分裂方式 变异发生过程或时期 变异类型
二分裂、无丝分裂、有丝分裂、
减数分裂
DNA 复制 基因突变
减数分裂
减Ⅰ后期:非同源染色体自由组
合
减Ⅰ前期:同源染色体非姐妹染
色单体交叉互换
基因重组
有丝分裂、减数分裂 分裂期:任何时期 染色体变异
2.姐妹染色单体上出现等位基因的原因分析
(1)一定源自基因突变
(2)一定源自交叉互换
(3)无任何提示,则上述两种情况都有可能。
3.剖析细胞分裂过程中异常细胞产生的三大原因
4.XXY 与 XYY 异常个体成因分析
(1)XXY 成因
(2)XYY 成因:父方减Ⅱ异常,即减Ⅱ后期 Y 染色体着丝点分裂后两条 Y 染色
体共同进入同一精细胞。
5.图解减数分裂与基因重组及染色体变异
(1)减数分裂与基因重组
①非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数第
一次分裂后期,可发生如下重组。
②同源染色体非姐妹染色单体交叉互换导致基因重组。在减数第一次分裂四分体
时期,可因同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换而导致基因重组,如 A 原本
与 B 组合,a 与 b 组合,经重组可导致 A 与 b 组合,a 与 B 组合。
(2)减数分裂与染色体变异
①染色体数目变异
如果减数第一次分裂异常,则所形成的配子全部不正常且生殖细胞中或者含有 2
个等位基因,或者两个等位基因全部丢失;如果减数第二次分裂一个次级精母细
胞分裂异常,则所形成的配子有的正常,有的不正常,不正常的细胞中有的丢失
基因,有的含 2 个相同基因。如图所示:
②发生染色体结构变异(倒位、易位、缺失、重复)的精(卵)原细胞经过减数分裂可
产生异常配子,进而通过受精作用而传给下一代。但体细胞的变异不易传代。
有性生殖产生的后代呈现多样性的两大成因
(1)配子中基因的组合具有多样性——缘于“非同源染色体自由组合”及“同源染
色体非姐妹染色单体间的交叉互换”。
(2)受精时卵细胞和精子结合具有“随机”性。
[考题例证]
【例证 1】 (2018·天津卷,4)果蝇的生物钟基因位于 X 染色体上,有节律(X B)对
无节律(Xb)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 AaXBY 的雄蝇减数分裂过程中,若出现一个 AAXBXb 类型的变异细胞,有
关分析正确的是( )
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 雄蝇的基因型为 AaXBY,而变异细胞的基因型为 AAXBXb,由于在减数第
一次分裂过程中同源染色体分离会导致等位基因分离,而变异细胞中无等位基因
A 和 a 而含有两个 A 且无 Y 染色体,判断该细胞为次级精母细胞,A 错误;处于
减数第二次分裂时期的细胞中核 DNA 数与体细胞的核 DNA 数相同,B 错误;形
成该次级精母细胞的过程中,A 和 a 随同源染色体在减数第一次分裂后期的分离
而分离,C 错误;次级精母细胞中应含有 XBXB 或 YY 基因,但该次级精母细胞
含有 XBXb,说明在形成该细胞过程中发生了基因突变,B 突变成 b,D 正确。
答案 D
【例证 2】 (经典高考题)基因型为 AaXBY 的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体
未正常分离,而产生一个不含性染色体的 AA 型配子。等位基因 A、a 位于 2 号
染色体。下列关于染色体未分离时期的分析,正确的是( )
①2 号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2 号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析 (1)该小鼠的基因型为 AaXBY,其处于四分体时期的初级精母细胞中染色体
及基因组成如右图所示。等位基因 A、a 位于 2 号染色体上,B 位于 X 染色体上。
若正常减数分裂则形成的配子的基因型为 AXB、aXB、AY、aY 四种。
(2)依据题干信息“产生一个不含性染色体的 AA 型配子”,可知,“A 与 A”没
有分离,而 A 与 A 的分离发生在减数第二次分裂后期,故①正确;“不含性染色
体”有两种可能:一是同源染色体分离不正常,二是减数第二次分裂后期姐妹染
色单体分离后移向同一极,故③正确。
答案 A
【例证 3】 (2015·海南卷,29)回答下列关于遗传和变异的问题:
(1)高等动物在产生精子或卵细胞的过程中,位于非同源染色体上的基因之间会发
生________,同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生________,这两种情
况都有可能导致基因重组,从而产生基因组成不同的配子。
(2)假设某物种的染色体数目为 2n,在其减数分裂过程中,会出现不同的细胞,甲、
乙 2 个模式图仅表示出了 Aa、Bb 基因所在的常染色体,那么,图甲表示的是
____________(填“初级精母细胞”“次级精母细胞”或“精细胞”),图乙表示
的是________________(填“初级精母细胞”“次级精母细胞”或“精细胞”)。
(3)某植物的染色体数目为 2n,其产生的花粉经培养可得到单倍体植株。单倍体是
指___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析 (1)进行有性生殖的生物通过减数分裂形成配子时,随着非同源染色体的自
由组合,位于非同源染色体上的非等位基因也自由组合;另外一种基因重组发生
在减数分裂形成四分体时期,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染
色单体的交换而发生交叉互换。(2)如图所示,甲细胞中含有同源染色体,并且每
条染色体上有姐妹染色单体,所以为初级精母细胞;乙图无同源染色体,并且姐
妹染色单体已经分开,分别进入不同的配子中,所以为精细胞。(3)考查单倍体的
概念,要求学生对概念掌握牢固并且有很好的语言组织能力。
答案 (1)自由组合 交叉互换
(2)初级精母细胞 精细胞
(3)体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
异常精细胞或卵细胞产生原因的快速判断
[对点小练]
1.(2019·山西大学附中模拟)一对染色体正常的夫妇生了一个性染色体为 XXY 的
孩子,产生这种现象的原因不可能是( )
A.父方减数第一次分裂同源染色体未分离
B.母方减数第一次分裂同源染色体未分离
C.父方减数第二次分裂姐妹染色单体未分离
D.母方减数第二次分裂姐妹染色单体未分离
解析 孩子的 Y 染色体必然来自父亲,若是父方减数第二次分裂时姐妹染色单体
未分离,则孩子的染色体组成应为 XYY,与题目中的 XXY 不符。
答案 C
2.某基因型为 Aa 的果蝇体内的一个细胞增殖情况如图所示。下列相关叙述,正确
的是( )
A.图示细胞为次级精母细胞或第一极体
B.图示细胞中染色体行为变化引起的变异有可能遗传给后代
C.若 A 基因位于 1 号染色体上,则甲极一定有两个 A 基因
D.图示细胞中两条 2 号染色体分别移向两极,体现了同源染色体的分离过程
解析 图示细胞中有 Y 染色体,所以该果蝇应为雄性,即图示细胞为次级精母细
胞,而不是第一极体,A 错误;图示细胞中染色体行为变化将会导致其产生的配
子发生染色体数目变异,若该细胞产生的配子能够完成受精作用,则该变异可遗
传给后代,B 正确;若图示细胞发生过基因突变或交叉互换,则甲极可能有一个 A
基因和一个 a 基因,C 错误;图示细胞中不存在同源染色体,D 错误。
答案 B
3.有关细胞分裂过程中异常原因的分析正确的是( )
选项 体细胞或原始生殖细胞→子细胞 原因分析
A aa→Aa 有丝分裂间期发生隐性突变
B AaXBY→AaXB、AaXB、Y、Y
减数第二次分裂后期同源染色体未
分开
C XbY→XbXb、0、Y、Y
减数第一次分裂后期姐妹染色单体
未分开
D AaXBXb→AaXBXB、Aa、Xb、Xb 减数第一次、第二次分裂均异常
解析 这是一道考查细胞分裂异常的试题。解题时,首先确定异常点,再结合细
胞分裂过程分析异常原因。由隐性基因突变成显性基因,称显性突变,A 错误;
子细胞中含有等位基因 A、a,说明减数第一次分裂后期同源染色体没有分开,进
入同一个子细胞,B 错误;子细胞中含有相同基因 Xb,说明减数第二次分裂后期
姐妹染色单体未分开,而进入同一个子细胞,C 错误;子细胞中既含有等位基因
A、a,又含有相同基因 XB 和 XB,说明减数第一次、第二次分裂均发生了异常,
D 正确。
答案 D
重点题型 2 有丝分裂与减数分裂过程中染色体及 DNA 同位素追踪
[方法突破]
1.DNA 分子复制特点及子代 DNA 存在位置与去向
(1)复制时期:有丝分裂间期(S 期)或减数第一次分裂前的间期。
(2)复制特点——半保留复制,即新 DNA 分子总有一条链来自亲代 DNA(即模板
链),另一条链(子链)由新链构建而成。
(3)2 个子代 DNA 位置:当一个 DNA 分子复制后形成两个新 DNA 分子后,这两
个新 DNA 位于两条姐妹染色单体上,且由着丝点连在一起,即
(4)2 个子代 DNA 去向:在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期,当着丝点分裂
时,两姐妹染色单体分开,分别移向细胞两极,此时子代 DNA 随染色单体分开
而分开。
2.DNA 分子连续复制两次(目前大部分考查角度属此类)图像及解读
(1)由于染色体着丝点分裂后形成的两子染色体移向哪一极是“随机”的,故移向
同一极的染色体其双链 DNA 所带的放射性状况应由每条染色体两单体如何移动
决定,绝不可将所有染色体的单体移动“统一”看待。
(2)性原细胞进行减数分裂时 DNA 只进行一次复制,复制后的子代 DNA 在减数第
二次分裂后期分开,分别进入两个精细胞(或一个卵细胞和极体或两个极体)中。
[考题例证]
【例证】 (经典高考题)蚕豆根尖细胞(2N=12)在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷
酸培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中
期,其染色体的放射性标记分布情况是( )
A.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
C.只有半数的染色体中一条单体被标记
D.每条染色体的两条单体都不被标记
解析 DNA 复制是半保留复制,蚕豆根尖细胞在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷
酸(3H-T)培养基中完成一个细胞周期,每一个 DNA 分子都有一条脱氧核苷酸链
含 3H-T,然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期,每个 DNA 分子复制
的两个 DNA 分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上,其中一个 DNA 分子
的一条链含 3H-T,如下图:
答案 B
[技法点拨]
解答本类问题必严把四关
[对点小练]
1.用 32P 标记某动物精原细胞的全部核 DNA,然后将细胞置于 31P 的培养液中培
养,使其进行一次有丝分裂或减数分裂(MⅠ、MⅡ)。下列有关叙述正确的是( )
A.有丝分裂前期与 MⅠ前期细胞中,32P 标记的 DNA 分子数相同、染色体数不同
B.有丝分裂后期与 MⅠ后期细胞中,32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数不同
C.有丝分裂中期与 MⅡ中期细胞中,32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数不同
D.有丝分裂后期与 MⅡ后期细胞中,32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数相同
解析 有丝分裂前期与 MⅠ前期细胞还没有分裂,所以 32P 标记的 DNA 分子数
相同、染色体数也相同,A 错误;有丝分裂后期染色体着丝点分裂,染色体数目
加倍,MⅠ后期细胞同源染色体分离,但着丝点不分裂,因此,两时期细胞内32P
标记的 DNA 分子数相同、染色体数不同(前者是后者的两倍),B 错误;有丝分裂
后期与 MⅡ后期细胞中,32P 标记的 DNA 分子数不同(前者是后者的两倍)、染色
体数不同(前者是后者的两倍),D 错误。
答案 C
2.(2019·四川德阳联考)果蝇的某精原细胞全部染色体被 15N 完全标记,后转入含
14N 脱氧核苷酸的培养基中培养,先进行一次有丝分裂,再进行减数分裂(不考虑
交叉互换),经变形形成 8 个精子,对于这 8 个精子,下列说法正确的是( )
A.8 个精子的全部染色体不可能都含有 15N
B.8 个精子的全部染色体不可能都含有 14N
C.染色体中含 15N 的精子有 4 个
D.染色体中含 14N 的精子有 4 个
解析 DNA 复制为半保留复制,该细胞进行有丝分裂,DNA 复制形成的所有子
代 DNA 分子均为 15N14N,则最终形成的两个精原细胞中每条染色体中 DNA 均为
15N14N,再进行减数分裂,每个 DNA 复制时,形成的 2 个子代 DNA 分子为 14N15N、
14N14N,分别位于两条姐妹染色单体上,减数第一次分裂后期同源染色体分离,
形成两个次级精母细胞,减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离,形成的两个子
染色体一个含 15N14N,一个含 14N14N,随机移向细胞两极,则 8 个精子的全部染
色体中一半含 15N14N,一半含 14N14N,即全部染色体不可能都含有 15N,但都含
有 14N,A 正确、B 错误;染色体中含 15N 的精子数随机,即 0~8 个,含 14N 的
精子数为 8 个,C、D 错误。
答案 A
3.(2019·广东佛山质检)将 DNA 双链都被 32P 标记的某一雄性动物细胞(染色体数
为 2N)置于不含 32P 的培养基中,该细胞经过两次连续分裂形成 4 个大小形态相
同的子细胞。下列分析错误的是( )
A.若子细胞的染色体数为 N,则子细胞的 DNA 均含 32P
B.若子细胞的染色体数为 2N,则子细胞的 DNA 可能均含 32P
C.若子细胞中的染色体都含 32P,则细胞分裂过程中会发生基因重组
D.若子细胞中有的染色体不含 32P,则这是同源染色体彼此分离的结果
解析 若子细胞中染色体数为 N,则其进行的是减数分裂,该过程中 DNA 分子
进行了一次复制,根据 DNA 分子半保留复制特点,则子细胞的 DNA 均含 32P,A
正确;若子细胞的染色体数为 2N,则其进行的是有丝分裂,在有丝分裂过程中,
第一次分裂后子细胞中每条染色体上的 DNA 都有 1 条链被标记,但第二次分裂
后期半数 DNA 被标记,只是姐妹染色单体分开后,被标记的 DNA 是随机分配移
向两极的,所以第二次分裂得到的子细胞被标记的 DNA 数在 0~2N 之间,B 正
确;若子细胞中有的染色体含 32P,则其进行的是减数分裂,在减数第一次分裂过
程中会发生基因重组,C 正确;若子细胞中有的染色体不含 32P,则其进行的是有
丝分裂,有丝分裂过程中不会发生同源染色体的分离,D 错误。
答案 D