搜索
减数分裂与生物变异的关系高考常考的微专题之(二)第四单元细胞的生命历程一、细胞分裂方式与变异类型的关系有丝分裂、减数分裂染色体变异减数第一次分裂前期的交叉互换和后期的非同源染色体的自由组合基因重组有丝分裂、减数分裂及无丝分裂的DNA复制过程中基因突变细胞分裂方式变异类型[例1]细胞的有丝分裂与减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程中的变异是()A．染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异B．非同源染色体自由组合，导致基因重组C．染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变D．非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异[解析]可遗传的变异有三个来源：基因重组、基因突变和染色体变异，其中基因重组只能发生在减数分裂过程中而不能发生在有丝分裂过程中，而基因突变和染色体变异在有丝分裂和减数分裂中均可发生。二、细胞分裂图像中变异类型的判定方法1．基因突变的细胞图像的判定方法(1)若图甲为减数分裂图像，图乙是减数分裂过程中出现的，则染色体上出现B、b不同的原因可能是基因突变或交叉互换。若要确定还需要结合其他信息，如体细胞基因型、其他染色体上基因情况等。(2)图甲若为有丝分裂图像，则B、b不同的原因只能是基因突变，这是因为有丝分裂过程中不会出现同源染色体的联会、四分体、交叉互换等现象。[例2]右图是基因型为AaBb的某动物进行细胞分裂的示意图。相关判断正确的是()A．此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞B．此细胞中染色体上出现基因A、a基因可能是基因突变的结果C．此细胞可能形成两种精子或两种卵细胞D．此动物体细胞内最多含有2个染色体组图中细胞应处于减数第二次分裂时期，可能是次级精母细胞、次级卵母细胞或第一极体；细胞中左侧染色体的两条姐妹染色单体的相同位置上出现了A和a，除可能因基因突变所致，还有可能是在减数第一次分裂的四分体时期发生交叉互换，由于该动物基因型为AaBb，因此也可能发生了交叉互换；此细胞可能形成两种精子或一种卵细胞；此动物体细胞内最多含有4个染色体组(如有丝分裂后期)。2．基因重组细胞图像的判定方法(1)若细胞图像中的四分体时期体现出交叉互换现象，则一定发生了基因重组。(2)若为减数分裂图像，同一染色体上出现诸如B、b的不同，则可能是基因突变或交叉互换导致的。(3)若为有丝分裂图像，同一染色体上出现诸如B、b的不同，则不必考虑基因重组。[例3]下面甲、乙两图为某二倍体高等生物某细胞分裂过程中不同时期模式图。相关叙述正确的是()A．在形成图甲细胞过程中发生过交叉互换B．甲、乙两图说明该细胞分裂过程中发生了染色体变异C．甲细胞中有两个染色体组，8条姐妹染色单体D．若图乙表示卵细胞，则图甲表示次级卵母细胞图甲细胞中没有同源染色体，可判定为减数第二次分裂时期。比较图甲和图乙中第3条染色体颜色与形态(从左到右数)，可知在形成图甲细胞过程中发生过交叉互换，而非染色体变异；甲细胞中只有一个染色体组，8条姐妹染色单体；若图乙表示卵细胞，根据甲和乙中对应染色体的颜色，可知图甲表示第一极体而非次级卵母细胞。3．染色体变异细胞图像的判定方法(1)图像中染色体形态(包括长度)发生了变化或染色体上标记的基因数目、位置发生了改变，可判定为结构变异。(2)图像中染色体出现个别增减(也可能是成倍地增减)，则判定为发生了染色体数目变异。[例4]某些类型的染色体变异，可通过对细胞有丝分裂或减数分裂时期的图像来识别，而基因突变在显微镜下是观察不到的。下面甲、乙、丙、丁图像中发生的变异类型依次是()A．三倍体、三倍体、基因突变、基因突变B．三倍体、三体、基因重组、基因突变C．三体、三倍体、染色体片段缺失、基因重组D．三体、三体、染色体片段增加、基因重组甲图中多了一条染色体，属于三体；乙图中有三个染色体组，属于三倍体；丙图属染色体片段缺失；丁图由于发生了交叉互换，同源染色体上的非等位基因发生了重新组合，属于基因重组。三、构建图解模型，解决减数分裂异常问题1．实例某雄性个体产生的精子中性染色体组成异常。2．原因分析(1)减数第一次分裂异常：①图解模型：②相关分析：减数分裂过程中，减数第一次分裂同源染色体X、Y没有正常分离，产生了一个含XY染色体的异常次级精母细胞和一个不含性染色体的异常次级精母细胞，含XY染色体的异常次级精母细胞在减数第二次分裂过程中姐妹染色单体正常分离，产生了两个异常的含XY染色体的精细胞。不含性染色体的次级精母细胞减数第二次分裂分裂后得到的精细胞中不含性染色体。(2)减数第二次分裂异常：①图解模型：②相关分析：减数分裂过程中，减数第一次分裂同源染色体正常分离，产生了两个正常的次级精母细胞。若其中的一个次级精母细胞在减数第二次分裂时出现异常，姐妹染色单体没有正常分离就会产生含两个X染色体或两个Y染色体的异常精细胞。另外一个次级精母细胞正常分裂产生两个正常的精细胞。[例5](2011·山东高考)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．①③B．①④C．②③D．②④[解析]基因型为AaXBY的小鼠产生了一个不含性染色体的AA型配子，配子中含AA说明姐妹染色单体没有分离，一定是减数第二次分裂发生异常；配子中没有性染色体，可能是减数第一次分裂时同源染色体没有分开，产生了一个不含有性染色体的次级精母细胞；也有可能是减数第二分裂时姐妹染色单体没有分离，产生的一个配子中不含性染色体。[答案]A1．观察到的某生物(2n＝6)减数第二次分裂后期细胞如图所示。下列解释合理的是()A．减数第一次分裂中有一对染色体没有相互分离B．减数第二次分裂中有一对染色单体没有相互分离C．减数第一次分裂前有一条染色体多复制一次D．减数第二次分裂前有一条染色体多复制一次解析：根据题意某生物2n＝6可知，在减Ⅱ后期两极均应有3条染色体，图像显示两极均为4条染色体，说明减Ⅰ后期有一对同源染色体没有相互分离，减Ⅱ后期姐妹染色单体分离。2．下面为细胞内染色体状态示意图。这种染色体状态表示已发生()A．染色体易位B．基因重组C．染色体倒位D．姐妹染色单体之间的交换解析：据图可看出，此现象发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，即发生了交叉互换，属于基因重组。3．右图是动物精子形成过程中某一时期的模式图，下列说法正确的是()A．如果分裂时3和4不分离，则产生的精细胞中染色体数目均异常B．若在复制时没有发生任何差错，则该细胞一定能产生4种类型的精细胞C．若染色体1和2发生部分片段交换，则减数分裂无法正常进行D．如果基因N发生突变，则该细胞产生的精细胞有一半出现异常3和4属于同源染色体，如果分裂时3和4不分离，产生的两种类型的精细胞中，一种细胞中多一条染色体，另一种细胞中少一条染色体，细胞中的染色体数目发生变化，该种变异属于染色体数目的变异；若在复制时没有发生任何差错，且不考虑交叉互换，则该细胞会产生两种类型的精细胞；1和2属于同源染色体，发生交叉互换不影响减数分裂的进行；基因突变发生在细胞分裂的间期，如果基因N发生突变，则所产生的精细胞中有1/4会出现异常。4．右图所示是一个基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的精原细胞在一次减数分裂过程中产生的两个次级精母细胞，则该过程发生了()A．交叉互换与同源染色体未分离B．交叉互换与姐妹染色单体未分离C．基因突变与同源染色体未分离D．基因突变与姐妹染色单体分开后没有正常分离解析：根据两个次级精母细胞中染色体与基因的位置关系可以看出第一对同源染色体上发生了基因突变，因为有一个A基因突变成了a基因，若发生交叉互换，则每个次级精母细胞中都应含A和a基因各一个；B与b基因分别在两个次级精母细胞中，说明同源染色体正常分离，而含有b基因的两条染色体移向细胞的一极，说明减数第二次分裂后期姐妹染色单体形成的两条染色体未正常分离。答案：D5．一对表现型正常的夫妇，生下一个红绿色盲和白化病兼患的儿子，下列示意图中，b是红绿色盲致病基因，a为白化病致病基因，不可能存在于该夫妇体内的细胞是(不考虑基因突变)()解析：根据题意，夫妻双方表现型正常，生了一个同时患红绿色盲和白化病的儿子，可推出父亲的基因型为AaXBY、母亲的基因型为AaXBXb。分析细胞分裂图像可知，A可表示父亲的体细胞，B可表示夫妻双方减数第二次分裂过程中的细胞，C可表示减数第二次分裂过程中的细胞，且细胞中的非姐妹染色单体发生了交叉互换，D所示细胞的基因组成夫妻双方均不能产生。答案：D6．下列关于配子基因型异常发生时期的判断，正确的是()选项个体基因型配子基因型异常发生时期ADDD、d有丝分裂前期BAaBbAaB、AaB、b、b减数第二次分裂CXaYXaY、XaY减数第一次分裂DAaXBXbAAXBXb、XBXb、a、a减数第二次分裂基因型DD的个体产生基因型为D、d的配子，原因是基因突变，其发生时期为细胞分裂的间期；基因型AaBb的个体产生基因型为AaB、AaB、b、b的配子，等位基因A、a没分离，原因是减Ⅰ后期同源染色体没分离；基因型XaY的个体产生基因型为XaY、XaY的配子，等位基因没分离，原因是减Ⅰ后期同源染色体没分离；基因型为AaXBXb的个体产生基因型为AAXBXb、XBXb、a、a的配子，等位基因B、b没分离且AA移向了一极，原因是减Ⅰ后期同源染色体没分离，且减Ⅱ后期姐妹染色单体分离时出错。7．蜜蜂蜂王是由受精卵发育而来的二倍体雌性蜂(2N＝32)，雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的单倍体，右图为蜜蜂体内的某一细胞图(N＝16，只画出部分染色体，字母表示基因)。下列表述正确的是()A．该细胞一定是次级卵母细胞或极体B．该细胞的子细胞DNA数一定为16C．该细胞核基因转录已停止，细胞质中翻译仍可进行D．该细胞若为雄蜂的精母细胞，可能发生了交叉互换该细胞中无同源染色体，可能为次级卵母细胞或极体，也可能为处于有丝分裂过程的雄蜂体细胞或精母细胞。该细胞产生的子细胞中核DNA数为16，此外在细胞质中也含有少量DNA。因该细胞处于分裂期，染色质高度螺旋化，故转录停止，但翻译仍可进行。因雄蜂的精母细胞内无同源染色体，故该细胞不可能发生交叉互换。8．(2014·蚌埠二模)下面为某高等生物细胞不同分裂时期的模式图，Ⅰ、Ⅱ表示染色体片段。相关叙述不．正确的是()A．图甲细胞处在减数第二次分裂中期，此时不进行核DNA的复制B．由图可以看出分裂过程中四分体中的非姐妹染色单体发生了交换C．图甲所示细胞若继续分裂可能会发生等位基因的分离D．若两图来源于同一个精原细胞，则图乙是图甲细胞分裂形成的图甲细胞无同源染色体，存在姐妹染色单体，且着丝点排列在赤道板上，应处于减数第二次分裂中期，不再进行DNA复制；由甲图中Ⅰ片段和乙图中Ⅱ片段颜色可知，分裂过程中四分体中的非姐妹染色单体发生了交叉互换；发生交叉互换会使姐妹染色单体上含等位基因，故减数第二次分裂后期可能会发生等位基因分离；由染色体的颜色可知，图乙细胞不是由图甲细胞分裂形成的。9．某研究性学习小组对猪产生配子时的细胞减数分裂过程进行了研究，并绘制了相关图示。请回答下列问题：(1)图1过程表明，通过减数分裂，染色体数目________。减数第一次分裂后期染色体的行为特点是________________________________________________________________。(2)图2显示的是一对同源染色体(常染色体)的不正常分裂情况，产生异常配子①③的原因可能是______________________________________________________________________________。(3)如果图3表示卵原细胞，该卵原细胞经图4形成基因型为AB的卵细胞，则其形成的第二极体的基因型是________。解析：(1)图1表示