2021新高考生物人教版一轮学案：难点加强专题（二）　细胞分裂与遗传变异的过程

难点加强专题(二)　细胞分裂与遗传变异的过程

一　减数分裂与可遗传变异的关系

1．减数分裂与基因突变

在减数第一次分裂前的间期，DNA分子复制过程中，如复制出现差错，则会引起基因突变，此时可导致姐妹染色单体上含有等位基因，这种突变能通过配子传递给下一代，如图所示。

2．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，可因同源染色体分离，非同源染色体自由组合而出现基因重组，如图A与B或A与b组合。

(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。

3．减数分裂与染色体变异

在减数分裂过程中，由于一些原因也会出现染色体结构变异和数目变异的配子，可通过配子将这些变异传递给下一代，现分析如下：

如果减数第一次分裂异常，则所形成的配子全部不正常；如果减数第二次分裂中的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。如图所示：

4．XXY与XYY异常个体成因分析

(1)

(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。

　例1　下图中甲、乙为精原细胞在减数分裂过程中产生的两个细胞，下列叙述正确的是(　D　)

A．甲细胞中存在A、a基因可能是因为交叉互换或基因突变

B．甲细胞分裂结束形成的每个子细胞中各含有两个染色体组

C．乙图细胞处于减数第二次分裂后期，其子细胞为精细胞或第二极体

D．乙图细胞已开始胞质分裂，细胞中染色体数与体细胞的相同

[解析]　甲、乙两细胞均处于减Ⅱ后期，甲图中存在A、a基因，若为交叉互换的结果，则乙图中也应该有A、a基因，A错误；甲图细胞分裂结束形成的子细胞只含有一个染色体组，B错误；精原细胞的减数分裂不能形成极体，C错误；乙图细胞处于减Ⅱ后期，此时细胞已开始胞质分裂，细胞中染色体数目与体细胞相同，D正确。

　例2　(2019·广东中山统测试题)如图表示某细胞(含4条染色体)的分裂示意图，①～⑥代表细胞。若不考虑基因突变和交叉互换，则下列叙述不合理的是(　D　)

A．细胞⑤的基因型为a

B．细胞③有2个基因B

C．细胞③是次级卵母细胞

D．细胞①中有8条染色体

[解析]　根据题干可知某细胞(含4条染色体)经间期染色体复制，姐妹染色单体连接在同一个着丝点上，染色体数目不变仍然为4条，D错误；据图分析细胞①的基因型为AAaaBBbb，经减数第一次分裂得细胞②(第一极体)和细胞③(次级卵母细胞)，由卵细胞的基因型为ABb可知，细胞③基因型为AABBbb，细胞②基因型为aa，细胞②再经减数第二次分裂生成细胞④⑤(均为第二极体)，基因型为a。

　例3　(2019·东北育才中学月考)果蝇是XY型性别决定的二倍体生物。在基因型为AaXBY果蝇产生的精子中，发现有基因组成为AaXBXB、AaXB、aXBXB的异常精子。下列相关叙述错误的是(　C　)

A．细胞分裂与精子的形成过程受基因的控制

B，AaXBXB精子的形成过程体现了生物膜的流动性

C．AaXB精子的产生是基因突变或染色体变异的结果

D．aXBXB精子的形成是减数第二次分裂异常导致的

[解析]　细胞中正常生命活动都受基因的控制，A正确；精子的形成有细胞一分为二的过程，能体现生物膜的流动性，B正确；AaXB精子的产生是由于Aa在减数第一次分裂时没有分开，C错误；aXBXB精子的形成是由于减数第二次分裂时着丝点断裂后，姐妹染色单体分开形成的子染色体移向了一极，D正确。

二　细胞分裂中染色体标记与DNA复制问题

1．若进行两次有丝分裂．则进行2次DNA分子的复制，如下图所示(以一条染色体为例)：

第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有染色体上的DNA分子均呈杂合状态，即“15N∥14N”，第二次有丝分裂复制后的染色体上两条单体中只有一条单体含有15N，DNA分子为“15N∥14N”，而另一条单体只含有14N，DNA分子为“14N∥14N”，在后期时两条单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞的染色体中可能都含有15N，也可能不含15N，则连续两次分裂形成的4个子细胞中含有15N的个数可能为4、3、2个。

2．若进行减数分裂，则只进行了1次DNA分子的复制，其染色体中的DNA标记情况如图所示(以1对同源染色体为例)：

由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但DNA只复制1次，所以四个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“15N∥14N”。

　例4　某精原细胞(2N＝8)的核DNA分子双链均用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的标记情况。下列推断错误的是(　C　)

A．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞所占比例不唯一

B．若某个子细胞中的每条染色体都含15N，则细胞分裂过程中不一定发生基因重组

C．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条

D．若进行减数分裂，则减数第二次分裂后期每个细胞中含14N的染色体有8条

[解析]　精原细胞既可以进行有丝分裂，又可以进行减数分裂，若精原细胞连续进行两次有丝分裂，则含有15N染色体的细胞所占比例可能为1/2、3/4或1，所占比例不唯一，A正确。若精原细胞进行减数分裂，其染色体复制一次，细胞连续分裂两次，则其子细胞中每条染色体均含有15N，该生物的精原细胞在减数分裂过程中一定会发生基因重组；若精原细胞进行有丝分裂，其染色体复制两次，则可能存在细胞内染色体都含15N的子细胞，该生物的精原细胞在有丝分裂过程中不发生基因重组，B正确。若进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后形成的2个子细胞中DNA分子都是15N/14N，再复制一次形成的DNA分子一半是15N/14N，一半是14N/14N，所以第二次分裂中期含14N的染色单体有16条，C错误；如果进行减数分裂，染色体只复制一次，处于减数第一次分裂各时期的细胞中每条染色体均有2条含有14N的姐妹染色单体，处于减数第二次分裂前期和中期的细胞中染色体数目为4，减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开变为染色体，染色体数目暂时加倍，此时每个细胞中含14N的染色体有8条，D正确。

　例5　(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　)

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。

课末总结

1．〔思维导图〕

2．〔简答题常考长句分析〕

下图表示某动物细胞分裂的不同时期染色体数目变化曲线，请分析回答下列问题：

(1)①→②染色体数目减半的时期和原因是：减数第一次分裂末期，同源染色体分离分别进入两个子细胞中。

(2)③⑥染色体数目加倍的原因是：着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，染色体数目加倍。

(3)④形成的细胞中遗传物质的来源是：细胞核内的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。

(4)过程C与过程A产生的子细胞中DNA含量不同的原因是：减数分裂时DNA复制1次，细胞连续分裂两次；有丝分裂时DNA复制1次，细胞分裂1次。

3．〔探究高考·明确考向〕

1．(2018·天津，4)果蝇的生物钟基因位于X染色体上，有节律(XB)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(　D　)

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]　A错：若为初级精母细胞，细胞中应含有Y染色体，该细胞中已无Y染色体，应是次级精母细胞，B错；因该细胞中基因组成为AAXBXb，则该细胞处于减数第二次分裂后期，核DNA数与体细胞相同。C错：由雄蝇的基因型为AaXBY可知，A、a位于一对同源染色体(常染色体)上，A和a是随着同源染色体的分开而分离的。D对：由雄蝇的基因型为AaXBY可知，其体内无Xb基因，而出现的变异细胞中含有Xb 基因，故是有节律基因XB突变为无节律基因Xb。

2．(2017·海南卷，21)若要表示某动物细胞(2n)减数第一次分裂结束时形成的细胞，下列示意图中正确的是(　D　)

[解析]　减数分裂第一次分裂结束形成的细胞无同源染色体，每条染色体含2条单体，D正确。

3．(2017·全国卷Ⅱ，1)已知某种细胞有4条染色体，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是(　D　)

[解析]　图A、B所示细胞中没有同源染色体，每个染色体上有染色单体，可表示次级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体，两个图示的差异反映出减数第一次分裂后期同源染色体分开的同时非同源染色体的自由组合，A、B正确，不符合题意；图C、D所示细胞中没有染色单体，此时细胞中应该没有同源染色体和等位基因，C正确，不符合题意，D错误，符合题意。

4．(2017·天津卷，4)基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如右。叙述正确的是(　B　)

A．三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中

B．该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子

C．B(b)与D(d)间发生重组，遵循基因自由组合定律

D．非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异

[解析]　A与a、D与d位于一对同源染色体上，这两对等位基因的分离都发生在减数第一次分裂时，即初级精母细胞中，而交叉互换后的B与b分布在一条染色体的两条姐妹染色单体上，这对基因的分离可发生在减数第二次分裂时，即次级精母细胞中，A项错误；由于发生了交叉互换，该细胞能产生ABD、abd、AbD、aBd四种精子，B项正确；B(b)与D(d)间的基因重组是同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换导致的，不遵循自由组合定律，C项错误；同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组，不属于染色体结构变异，D项错误。

5．(2017·江苏卷，16)假如右图是某生物体(2n＝4)正常的细胞分裂示意图，下列有关叙述错误的是(　A　)

A．该细胞处于减数第二次分裂后期

B．若染色体①有基因A，则④有基因A或a

C．若图中的②表示X染色体，则③表示Y染色体

D．该细胞产生的子细胞中有2对同源染色体

[解析]　该生物体的正常体细胞中有4条染色体，图示细胞中有8条染色体，故该细胞处于有丝分裂后期，A项错误；染色体①和④是同源染色体，若①上有基因A，则④上可能有A或a，B项正确；染色体③和②是同源染色体，若②表示X染色体，则③表示Y染色体，C项正确；该细胞产生的子细胞中有4条染色体，2对同源染色体，D项正确。