資源簡介

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人教(2019)生物高考知識點梳理&對點訓練
7.4 可遺傳變異與細胞分裂的關系
細胞分裂與可遺傳變異是綜合性較強的命題點，對考生的綜合思維和遷移應用能力提出了較高要求。該考點常借助圖示或文字信息以選擇題的形式考查。破解此類問題，應梳理“細胞分裂”和“可遺傳變異”的知識脈絡，通過搭建框架和任務分解，深化對該部分內容的概念理解和體系建立，融會貫通知識，解題才能得心應手。
1.(2021·廣東高考)人類(2n＝46)14號與21號染色體二者的長臂在著絲點處融合形成14/21平衡易位染色體，該染色體攜帶者具有正常的表型，但在產生生殖細胞的過程中，其細胞中會形成復雜的聯會復合物(如圖)。在進行減數分裂時，若該聯會復合物的染色體遵循正常的染色體行為規律(不考慮交叉互換)。下列關于平衡易位染色體攜帶者的敘述，錯誤的是(　 )
A．觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細胞
B．男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體
C．女性攜帶者的卵子最多含24種形態不同的染色體
D．女性攜帶者的卵子可能有6種類型(只考慮圖中的3種染色體)
解析：選C　14/21平衡易位染色體，是通過染色體易位形成的，屬于染色體變異，而有絲分裂中期染色體形態、數目最清晰，故觀察平衡易位染色體可選擇有絲分裂中期細胞，A正確；由題干信息可知，14/21平衡易位染色體，是14號和21號兩條染色體融合成的一條染色體，故男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體，B正確；女性攜帶者細胞內含14/21平衡易位染色體，故其卵母細胞中含有45條染色體，其卵子最多含23種形態不同的染色體，C錯誤；假設平衡易位的染色體標記為①，14號染色體標記為②，21號染色體標記為③，則女性攜帶者的卵子可能有6種類型(只考慮圖中的3種染色體)分別是：①、②③、②、①③、③、①②，D正確。
2．(2021·河北高考)圖中①②和③為三個精原細胞，①和②發生了染色體變異，③為正常細胞。②減數分裂時三條同源染色體中任意兩條正常分離，另一條隨機移向一極。不考慮其他變異，下列敘述錯誤的是(　 )
A．①減數第一次分裂前期兩對同源染色體聯會
B．②經減數分裂形成的配子有一半正常
C．③減數第一次分裂后期非同源染色體自由組合，最終產生4種基因型配子
D．①和②的變異類型理論上均可以在減數分裂過程中通過光學顯微鏡觀察到
解析：選C　①中有四條染色體，為兩對同源染色體，在減數第一次分裂前期兩對同源染色體聯會，A正確；②減數分裂時三條同源染色體中任意兩條正常分離，另一條隨機移向一極，最終產生的配子為1/12AR、1/12Ar、1/12aar、1/12aaR、1/6AaR、1/6Aar、1/6ar、1/6aR，其中正常配子為1/12AR、1/12Ar、1/6ar、1/6aR，則②經減數分裂形成的配子有一半正常，B正確； ③減數第一次分裂后期非同源染色體自由組合，最終產生4個配子，2種基因型，為AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR，C錯誤；①發生了染色體結構變異中的易位，②發生了染色體數目變異，理論上可通過光學顯微鏡觀察到這兩種變化，D正確。
3．(2019·江蘇高考)如圖為初級精母細胞減數分裂時的一對同源染色體示意圖，圖中1～8表示基因。不考慮突變的情況下，下列敘述正確的是(　 )
A．1與2、3、4互為等位基因，與6、7、8互為非等位基因
B．同一個體的精原細胞有絲分裂前期也應含有基因1～8
C．1與3都在減數第一次分裂分離，1與2都在減數第二次分裂分離
D．1分別與6、7、8組合都能形成重組型的配子
解析：選B　不考慮突變的情況下，1與2不是等位基因，而是相同基因。1與3、4可能是相同基因，也可能是等位基因，A錯誤。不考慮突變的情況下，同一個體的精原細胞的染色體與體細胞相同，有絲分裂前期時一條染色體上含兩條姐妹染色單體，故也含有圖中的基因1～8，B正確。不考慮突變的情況下，若發生了交叉互換引起的基因重組，則1與3也可能在減數第二次分裂分離，1與2也可能在減數第一次分裂分離，C錯誤。1與6在同一條染色體的兩條姐妹染色單體上，故1與6不能組合形成重組型的配子，D錯誤。
[知識梳理] 整合知識·形成系統思維
1．細胞分裂類型與可遺傳變異的對應關系
(1)減數分裂與基因突變。
在減數分裂Ⅰ前的間期，DNA分子復制過程中，如果復制出現差錯，則會引起基因突變，此時可導致姐妹染色單體上含有等位基因，這種突變能通過配子傳遞給下一代。如圖所示：
(2)減數分裂與基因重組。
①非同源染色體上非等位基因自由組合導致基因重組(自由組合定律)。在減數分裂Ⅰ后期，因同源染色體分離，非同源染色體自由組合而出現基因重組，如A與B或A與b組合。
②同源染色體非姐妹染色單體間互換導致基因重組。在減數分裂Ⅰ四分體時期，因同源染色體的非姐妹染色單體間互換而導致基因重組，如原本A與B組合，a與b組合，經基因重組可導致A與b組合，a與B組合。
(3)減數分裂與染色體變異。
如果減數分裂Ⅰ(MⅠ)異常，則所形成的配子全部不正常；如果減數分裂Ⅱ(MⅡ)一個次級精母細胞分裂異常，則所形成的配子有的正常，有的不正常。如圖所示：
2．異常細胞的產生及原因分析
(1)有絲分裂異常。
(2)減數分裂Ⅰ(MⅠ)后期同源染色體未分離。
(3)減數分裂Ⅱ(MⅡ)后期姐妹染色單體未分開。
綜合訓練·強化遷移應用
1．(2022·張家港模擬)如圖是某二倍體(AABb)動物的幾個細胞分裂示意圖，據圖分析錯誤的是(　 )
A．甲圖表明該動物發生了基因突變
B．乙圖表明該動物在減數分裂前的間期發生了基因突變
C．丙圖表明該動物在減數分裂Ⅰ時發生了同源染色體非姐妹染色單體之間的交換
D．甲、乙、丙所產生的變異均可遺傳給后代
解析：選D　甲、乙、丙是同一個二倍體動物的幾個細胞分裂圖，其基因型為AABb，甲圖表示有絲分裂后期，染色體上基因A與a不同，是基因突變的結果，A正確；乙圖表示減數分裂Ⅱ后期，其染色體上基因A與a不同，表明該動物在減數分裂前的間期發生了基因突變，B正確；丙圖表示減數分裂Ⅱ后期，基因B與b所在的染色體顏色不一致，是減數分裂Ⅰ時發生了基因重組造成的，C正確；甲細胞分裂后產生體細胞，其產生的變異一般不能遺傳給后代，D錯誤。
2．下圖為某二倍體動物細胞甲在有絲分裂和減數分裂過程中出現的三個細胞乙、丙、丁。下列有關敘述正確的是(　 )
A．圖中乙細胞正在進行有絲分裂，不可能發生基因突變和基因重組
B．乙細胞的子細胞含有四個染色體組，丙細胞連續分裂后的子細胞含有一個染色體組
C．丙細胞發生染色體結構變異，丁細胞是染色體結構變異導致的異常聯會
D．一個丙細胞能產生四種基因型不同的精子，丁細胞能產生兩種基因型的精子
解析：選D　乙細胞含有同源染色體，處于有絲分裂后期，可能發生基因突變，但不能發生基因重組，A錯誤。乙細胞含有四個染色體組，其分裂產生的子細胞含有兩個染色體組。丙細胞呈現的特點是同源染色體排列在赤道板上，處于減數分裂Ⅰ中期，連續分裂后的子細胞(精細胞或卵細胞或第二極體)含有一個染色體組，B錯誤。一個丙細胞，因發生了同源染色體上非姐妹染色單體間的互換而導致其能產生四種基因型不同的精子，丁細胞因染色體結構變異導致聯會出現異常，能產生兩種基因型的精子(HAa、hBb或HhAB、ab)，C錯誤，D正確。
3.若某二倍體高等動物(2n＝4)的基因型為DdEe，其1個精原細胞(DNA被32P全部標記)在培養液中培養一段時間，分裂過程中形成的其中1個細胞如圖所示，圖中細胞有2條染色體DNA含有32P。下列敘述錯誤的是(　 )
A．形成圖中細胞的過程中發生了基因突變
B．該精原細胞最多形成4種基因型的4個精細胞
C．圖中細胞為處于減數第二次分裂后期的次級精母細胞
D．該精原細胞形成圖中細胞的過程中至少經歷了兩次胞質分裂
解析：選B　題圖細胞中無同源染色體且著絲粒分裂，染色體移向兩極，可判斷此細胞為處于減數第二次分裂后期的次級精母細胞，C正確。精原細胞的基因型為DdEe，該次級精母細胞的基因型為Ddee，推測形成該次級精母細胞的過程中發生了基因突變或同源染色體非姐妹染色單體間片段的交換，而圖中染色體的顏色未發生改變，排除同源染色體非姐妹染色單體間片段交換的可能性，A正確。該精原細胞的DNA被32P全部標記，若發生一次DNA的半保留復制，則所有子代DNA中均有一條鏈被32P標記，題圖細胞中4條染色體均應帶32P標記，但已知題圖細胞中僅2條染色體帶標記，說明精原細胞DNA至少復制了兩次，即先進行有絲分裂再進行減數分裂，因此形成圖中細胞的過程中至少經歷了兩次胞質分裂，D正確。該次級精母細胞(Ddee)產生的精細胞的基因型為De和de。若形成該次級精母細胞的過程中發生的基因突變是D突變成d，則與其同時產生的另一個次級精母細胞的基因型為ddEE，產生的精細胞的基因型為dE。若形成該次級精母細胞的過程中發生的基因突變是d突變成D，則另一個次級精母細胞的基因型為DDEE，產生的精細胞的基因型為DE，所以該次級精母細胞對應的初級精母細胞最多形成3種基因型的4個精細胞(De、de、dE或De、de、DE)。由以上分析可知，該精原細胞先經過了一次有絲分裂形成兩個子細胞，經復制后成為兩個初級精母細胞，除上述次級精母細胞所對應的初級精母細胞外，另一個初級精母細胞可形成2、3或4種基因型的4個精細胞。因此，該精原細胞至多可形成7種基因型的8個精細胞，B錯誤。
[課時驗收評價]
1．基因組成為XbXbY的色盲患者甲，其父患色盲，其母表現正常。下列分析中可能性較大的是(　 )
①甲母相關生殖細胞在減數分裂Ⅰ中，2條X染色體未分開而一起進入了次級卵母細胞　②甲母相關生殖細胞在減數分裂Ⅱ中，2條X染色體未分開而一起進入了卵細胞　③甲父相關生殖細胞在減數分裂Ⅰ中，2條性染色體未分開而一起進入了次級精母細胞　④甲父相關生殖細胞在減數分裂Ⅱ中，2條性染色體未分開而一起進入了精細胞
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
解析：選C　據題意知，父、母的基因型分別為XbY、XBX－，甲的基因型為XbXbY，其中，Y一定來自父親，兩個Xb可能一個來自父親，一個來自母親，也可能2個Xb都來自母親，故選C。
2.基因型為AaBbDd的二倍體生物，其體內某精原細胞減數分裂時同源染色體變化示意圖如右圖。下列敘述正確的是(　 )
A．三對等位基因的分離均發生在次級精母細胞中
B．該細胞能產生AbD、ABD、abd、aBd四種精子
C．B(b)與D(d)間發生重組，遵循基因自由組合定律
D．非姐妹染色單體發生交換導致了染色體結構變異
解析：選B　A與a、D與d位于一對同源染色體上，這兩對等位基因的分離都發生在減數分裂Ⅰ時，即初級精母細胞中，而互換后的B與b分布在一條染色體的兩條姐妹染色單體上，這對基因的分離可發生在減數分裂Ⅱ時，即次級精母細胞中，A錯誤；B(b)與D(d)兩對等位基因位于同源染色體上，同源染色體的非姐妹染色單體互換屬于基因重組，不屬于基因自由組合范疇，C錯誤；同源染色體的非姐妹染色單體之間的互換發生在同源染色體之間，不屬于染色體結構變異，D錯誤。
3．下圖為取自同一哺乳動物不同細胞的細胞分裂示意圖(假設該生物的體細胞有4條染色體，基因型為MMNn)，下列說法正確的是(　 )
A．圖甲、乙、丙所示的細胞分裂過程中可發生基因重組
B．圖甲、乙細胞中含有兩個染色體組，圖丙、丁中不具有同源染色體
C．圖丁細胞的名稱為次級精母細胞
D．若相應基因如圖丁所示，則說明該細胞在此之前發生了同源染色體非姐妹染色單體之間的互換
解析：選C　基因重組發生在減數分裂過程中，而圖甲和圖丙細胞進行的是有絲分裂，不會發生基因重組，A錯誤；圖甲細胞中含有四個染色體組，圖丙細胞中含有同源染色體，B錯誤；由圖乙可知該動物為雄性動物，因此圖丁細胞的名稱為次級精母細胞，C正確；該生物的基因型為MMNn，若相應基因如圖丁所示，則說明該細胞在此之前發生了基因突變，D錯誤。
4.如圖表示某XY型性別決定的動物(基因型為AaBb)某細胞的分裂圖，已知在細胞分裂過程中未發生基因突變。下列相關敘述錯誤的是(　 )
A．與有絲分裂不同的是，該細胞移向一極的是一半的基因
B．該細胞發生過同源染色體的非姐妹染色單體間的互換
C．下一時期該細胞細胞質等分形成兩個染色體數目相等的子細胞
D．該圖中等位基因隨著同源染色體或姐妹染色單體的分開而分離
解析：選A　該細胞移向一極的是全部的基因，A錯誤。
5．某研究性學習小組對豬產生配子時的細胞減數分裂過程進行了研究，并繪制了相關圖示。請據圖回答下列問題：
(1)圖1過程表明，通過減數分裂，染色體數目______。減數分裂Ⅰ后期染色體的行為特點是________________________________。
(2)圖2顯示一對同源染色體(常染色體)的不正常分裂情況，產生異常配子①③的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果圖3表示卵原細胞，該卵原細胞經圖4形成基因型為AB的卵細胞，則其形成的第二極體的基因型是____________。
解析：(1)圖1表示正常減數分裂的性原細胞及其產生配子過程中染色體的行為變化。在減數分裂過程中，染色體只復制一次，而細胞連續分裂兩次，導致染色體數目減半。減數分裂Ⅰ后期染色體的行為變化主要是同源染色體分離、非同源染色體自由組合，這是基因分離定律和自由組合定律的基礎。(2)由圖2可知，配子①中存在同源染色體，所以只可能是減數分裂Ⅰ后期出現了差錯，即同源染色體未分離而是移向了細胞同一極，導致出現了異常配子。(3)如果形成基因型為AB的卵細胞，則說明在圖4時期發生了交叉互換，形成的第二極體的基因型是Ab、ab、aB。
答案：(1)減半 　同源染色體分離、非同源染色體自由組合　(2)減數分裂Ⅰ后期同源染色體沒有分離，而是移向了細胞同一極　(3)Ab、ab、aB

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