2023届高考生物二轮复习精研重难点(二)细胞分裂中变异类型和标记染色体去向的分析学案

精研重难点(二)　细胞分裂中变异类型和标记染色体去向的分析

从“高度”上研究高考

[典例]　(2022·山东高考)减数第一次分裂时，若同源染色体异常联会，则异常联会的同源染色体可进入1个或2个子细胞；减数第二次分裂时，若有同源染色体则同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，若无同源染色体则姐妹染色单体分离。异常联会不影响配子的存活、受精和其他染色体的行为。基因型为Aa的多个精原细胞在减数第一次分裂时，仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。上述精原细胞形成的精子与基因型为Aa的卵原细胞正常减数分裂形成的卵细胞结合形成受精卵。已知A、a位于常染色体上，不考虑其他突变，上述精子和受精卵的基因组成种类最多分别为(　 )

A．6；9　　　　　　　　B．6；12

C．4；7  D．5；9

[解析]　基因型为Aa的多个精原细胞在减数第一次分裂时，仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。(1)若A、a所在的染色体片段发生交换，则A、a位于姐妹染色单体上，①异常联会的同源染色体进入1个子细胞，则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a，经减数第二次分裂，同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，可形成基因型为Aa和不含A、a的精子；②异常联会的同源染色体进入2个子细胞，则子细胞基因组成为Aa，经减数第二次分裂，可形成基因型为A或a的精子；(2)若A、a所在的染色体片段未发生交换，③异常联会的同源染色体进入1个子细胞，则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a，经减数第二次分裂，同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，可形成基因型为AA、aa或不含A、a的精子；④异常联会的同源染色体进入2个子细胞，则子细胞基因组成为AA或aa，经减数第二次分裂，可形成基因型为A或a的精子；综上所述，精子的基因组成包括AA、aa、Aa、A、a和不含A或a，共6种，与基因组成为A或a的卵细胞结合，通过棋盘法可知，受精卵的基因组成包括AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、A、a，共9种。

[答案]　A

从“深度”上提升知能

(一)细胞分裂中变异类型的分析与判断

1．细胞分裂过程中异常细胞产生的三大原因

2．根据配子类型判断变异原因

假设亲本的基因型为AaXBY，不考虑基因突变或片段互换：

(二)细胞分裂中标记染色体去向问题分析

1．细胞分裂中标记染色体去向的分析方法

2．细胞分裂两次后染色体标记的不同情况(表示被3H上标记的DNA链，|表示未被3H标记的DNA链)

(1)若两次都是有丝分裂

(2)若两次分裂分别是减数第一次分裂和减数第二次分裂

从“宽度”上拓展训练

1．(2021·河北高考)图中①②和③为三个精原细胞，①和②发生了染色体变异，③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极。不考虑其他变异，下列叙述错误的是(　 )

A．①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会

B．②经减数分裂形成的配子有一半正常

C．③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4种基因型配子

D．①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到

解析：选C　①中有四条染色体，为两对同源染色体，在减数第一次分裂前期两对同源染色体联会，A正确；②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极，最终产生的配子为1/12AR、1/12Ar、1/12aar、1/12aaR、1/6AaR、1/6Aar、1/6ar、1/6aR，其中正常配子为1/12AR、1/12Ar、1/6ar、1/6aR，则②经减数分裂形成的配子有一半正常，B正确； ③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4个配子，2种基因型，为AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR，C错误；①发生了染色体结构变异中的易位，②发生了染色体数目变异，理论上可通过光学显微镜观察到这两种变化，D正确。

2．(2022·广元模拟)某果蝇(2n＝8)的基因型为AaBbRrXTY，四对等位基因分别位于四对同源染色体上。该果蝇的一个精原细胞经减数分裂产生甲、乙、丙、丁四个精细胞，其中甲的基因组成为AABRXT，分裂过程只发生了一次异常。下列判断正确的是(　 )

A．乙、丙、丁细胞均含4条染色体

B．产生甲的原因可能是基因突变

C．乙的基因组成可能是abrY或BRXT

D．减数第二次分裂后期细胞中含8或9条染色体

解析：选C　乙、丙、丁细胞基因型为BRXT、abrY、abrY，其中基因型为BRXT的精细胞少了一条染色体，只含有3条染色体，A错误；产生甲的原因可能是减数第二次分裂时姐妹染色单体没有分开造成的，B错误；乙、丙、丁细胞基因型为BRXT、abrY、abrY，因此乙的基因组成可能是abrY或BRXT，C正确；基因型为BRXT精细胞，减数第二次分裂后期细胞中含6条染色体，基因型为AABRXT精细胞，减数第二次分裂后期细胞中含10条染色体，基因型为abrY和abrY精细胞，减数第二次分裂后期细胞中都含8条染色体，D错误。

3．(2022·西安一模)将某动物细胞的核DNA分子双链经32P标记(染色体数为2N＝8)后，置于不含32P的培养基中，经过连续两次分裂产生4个子细胞，检测子细胞中32P含量。下列推断不正确的是(　 )

A．若进行减数分裂，减数第一次分裂后期每条染色体都含32P

B．若进行减数分裂，减数第二次分裂后期每条染色体都含32P

C．若进行有丝分裂，第一次分裂产生的子细胞都含32P

D．若进行有丝分裂，第二次分裂产生的子细胞含32P比例为50%

解析：选D　若进行减数分裂，DNA只复制一次，减数第一次分裂和减数第二次分裂中每个染色体中每条染色单体中的DNA都有一条子链被32P标记，因此所有的染色体都含有32P标记，A、B正确；若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中每条染色体都含有32P标记，C正确；若进行有丝分裂，第二次分裂的后期时染色单体随机分开，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞有2个或3个或4个，因此第二次分裂产生的子细胞含32P比例为50%或75%或100%，D错误。

[微课微练·一点一评]

一、选择题

1．(2022·全国乙卷)有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa，若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换，则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的时期是(　 )

A．有丝分裂的后期  B．有丝分裂的末期

C．减数第一次分裂  D．减数第二次分裂

解析：选D　有丝分裂过程中不会发生同源染色体联会形成四分体的过程，也不会发生互换，不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象，A、B错误。根据题意，某动物基因型是Aa，经过间期复制，初级性母细胞中有AAaa四个基因，该动物的某细胞在四分体时期发生互换，涉及A和a的交换，交换后两条同源染色体的姐妹染色单体上均分别具有A和a基因，减数第一次分裂时，同源染色体分开，两组Aa彼此分开进入次级性母细胞，至此减数第一次分裂完成，所以不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象；而在减数第二次分裂时，姐妹染色单体分离，导致其上的等位基因A和a分开进入两个子细胞，C错误，D正确。

2．(2021·海南高考)雌性蝗虫体细胞有两条性染色体，为XX型，雄性蝗虫体细胞仅有一条性染色体，为XO型。关于基因型为AaXRO的蝗虫精原细胞进行减数分裂的过程，下列叙述错误的是(　 )

A．处于减数第一次分裂后期的细胞仅有一条性染色体

B．减数第一次分裂产生的细胞含有的性染色体数为1条或0条

C．处于减数第二次分裂后期的细胞有两种基因型

D．该蝗虫可产生4种精子，其基因型为AO、aO、AXR、aXR

解析：选C　结合题意可知，雄性蝗虫体内只有一条X染色体，减数第一次分离后期同源染色体分离，此时雄性蝗虫细胞中仅有一条X染色体，A正确；减数第一次分裂后期同源染色体分离，雄蝗虫的性染色体为X和O，经减数第一次分裂得到的两个次级精母细胞只有1个含有X染色体，即减数第一次分裂产生的细胞含有的性染色体数为1条或0条，B正确；该蝗虫基因型为AaXRO，由于减数第一次分裂后期同源染色体分离，若不考虑变异，一个精原细胞在减数第一次分裂后期可得到2个次级精母细胞，两种基因型，但该个体有不止一个精原细胞，在减数第二次分裂后期的细胞有四种基因型，C错误；该蝗虫基因型为AaXRO，在减数分裂过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，该个体产生的精子类型为AO、aO、AXR、aXR，D正确。

3．将两条单链均被32P标记的M基因导入某动物(2n＝4)精原细胞中(假定该精原细胞DNA不含32P)，选取插入2个M基因且位于非同源染色体上的精原细胞，再置于不含32P的培养液中培养，得到4个子细胞，检测子细胞中的情况。若不考虑变异，则下列叙述正确的是(　 )

A．若某个子细胞中的染色体都不含32P，则一定进行减数分裂

B．若某个子细胞中有2条染色体含32P，则一定进行减数分裂

C．若每个子细胞中均只有1条染色体含32P，则一定进行有丝分裂

D．若4个子细胞中，含有32P的染色体数分别是0、1、1、2条，则一定进行有丝分裂

解析：选D　若某个子细胞中的染色体都不含32P，或者有2条染色体含32P，可能是有丝分裂，也有可能是减数分裂，A、B错误；若进行有丝分裂，则四个子细胞中含有32P的染色体数的可能性有0、1、1、2条或1、1、1、1条；若进行减数分裂，则四个子细胞中含有32P的染色体数有0、0、2、2条或1、1、1、1条，C错误，D正确。

4．(2022·韶关二模)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入新合成的链中，形成BrdU标记链。若将一个玉米体细胞(含20条染色体)置于含BrdU的培养液中进行连续两次相同分裂方式产生4个子细胞(不考虑突变和片段互换)。下列说法正确的是(　 )

A．在第一次细胞分裂中期，1个细胞中被标记的染色单体条数是20

B．在第二次细胞分裂中期，核DNA中被标记的DNA链所占的比例是50%

C．在第二次分裂完成后，形成的4个子细胞核中可能有2、3或4个细胞含亲代DNA链

D．在第二次分裂完成后，形成的4个子细胞中未被标记的染色体的条数是：从0到20条都有可能

解析：选C　在第一次细胞分裂中期，1个细胞中被标记的染色单体条数是40，A错误；在第二次细胞分裂中期，DNA复制2次，1个DNA分子可以形成4个DNA分子，共8条链，但只有2条链没有被标记，所以核DNA中被标记的DNA链共有6条，所占的比例是75%，B错误；在第二次分裂完成后，由于后期着丝点分裂后形成的子染色体随机分配，所以形成的4个子细胞核中可能有2、3或4个细胞含亲代DNA链，C正确；在第二次分裂完成后，形成的4个子细胞中未被标记的染色体的条数是0，D错误。

5．减数分裂过程中每对同源染色体配对形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生互换。实验表明，互换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中，这种现象称为有丝分裂互换。如图是某雄性高等动物在细胞分裂中发生互换的示意图，其中A和a，B和b表示一对同源染色体上的两对等位基因。不考虑其他变异情况，下列说法错误的是(　 )

A．若一个体细胞分裂时发生图示互换，则产生2个基因型为AaBB、Aabb的子细胞

B．若一个精原细胞减数分裂时发生图示互换，则产生4个基因型不同的子细胞

C．发生在两种分裂中的互换均可导致染色单体上的基因重组

D．与有丝分裂的片段互换相比，减数分裂互换对遗传多样性的贡献更大

解析：选A　体细胞分裂为有丝分裂，有丝分裂后期着丝点分裂，染色单体分离形成染色体，移向细胞两极，因此产生的子细胞为AaBB、Aabb或AaBb、AaBb，A错误；若一个精原细胞减数分裂时发生图示互换，则产生4个基因型不同的子细胞，基因型分别为AB、Ab、aB、ab，B正确；发生在两种分裂中的互换均可导致染色单体上的非等位基因发生重新组合，C正确；有丝分裂产生的异常体细胞只发生在个体中，不遗传，而减数分裂产生的生殖细胞会传给子代，对遗传多样性的影响更大，D正确。

6.(2021·辽宁高考)基因型为AaBb的雄性果蝇，体内一个精原细胞进行有丝分裂时，一对同源染色体在染色体复制后彼此配对，非姐妹染色单体进行了交换，结果如下图所示。该精原细胞此次有丝分裂产生的子细胞，均进入减数分裂，若此过程中未发生任何变异，则减数第一次分裂产生的子细胞中，基因组成为AAbb的细胞所占的比例是(　 )

A．1/2  B．1/4  C．1/8  D．1/16

解析：选B　分析题图可知，该精原细胞有丝分裂产生的两个子细胞的基因型分别是AaBB、Aabb或AaBb、AaBb，比例为AaBB∶Aabb∶AaBb＝1∶1∶2，所有子细胞均进行减数分裂，进行减数分裂的子细胞中只有1/4Aabb和2/4AaBb的精原细胞减数第一次分裂才能产生AAbb的细胞，则概率为1/4×1/2＋2/4×1/4＝1/4，B正确。

7.某哺乳动物卵原细胞形成卵细胞的过程中，某时期的细胞如上图所示，其中①～④表示染色体，a～h表示染色单体。下列叙述正确的是(　 )

A．图示细胞为次级卵母细胞，所处时期为减数第二次分裂前期

B．①与②的分离发生在减数第一次分裂后期，③与④的分离发生在减数第二次分裂后期

C．该细胞的染色体数与核DNA分子数均为卵细胞的2倍

D．a和e同时进入一个卵细胞的概率为1/16

解析：选D　根据形成四分体可知，该时期处于减数第一次分裂前期，为初级卵母细胞，A错误；①与②为同源染色体，③与④为同源染色体，同源染色体的分离均发生在减数第一次分裂后期，B错误；该细胞的染色体数为4，核DNA分子数为8，减数分裂产生的卵细胞的染色体数为2，核DNA分子数为2，C错误；a和e进入同一个次级卵母细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，由次级卵母细胞进入同一个卵细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，因此a和e进入同一个卵细胞的概率为1/4×1/4＝1/16，D正确。

8．(2022·咸阳二模)如图甲、乙分别是某种动物处于减数分裂过程中某时期的细胞分裂图像，产生甲、乙细胞的个体的基因型分别为AAXBXb、AaXBY。下列分析错误的是(　 )

A．甲细胞一定是次级卵母细胞，乙细胞表示初级精母细胞

B．与甲细胞同时产生的另一细胞的基因型可能是AAXbXb

C．乙细胞分裂结束后能产生4种基因型的精细胞

D．普通光学显微镜下，观察不到甲、乙细胞中所发生的变异

解析：选A　由于产生甲细胞的个体基因型为AAXBXb，且甲细胞处于减数第二次分裂中期，所以甲细胞是次级卵母细胞或极体，由于产生乙细胞的个体基因型为AaXBY，且乙细胞处于减数第一次分裂前期，所以乙细胞表示初级精母细胞，A错误；由于产生甲细胞的个体基因型为AAXBXb，甲细胞中的基因a是基因突变产生的，所以与甲细胞同时产生的另一细胞的基因型可能是AAXbXb，B正确；由于产生乙细胞的个体基因型为AaXBY，所以动物体产生乙细胞的过程中分别发生了片段互换，分裂结束后能产生4种基因型的精细胞，C正确；甲、乙细胞中所发生的变异是基因突变和基因重组，没有发生染色体变异，所以在普通光学显微镜下，观察不到甲、乙细胞中所发生的变异，D正确。

9．某果蝇精原细胞中8条染色体上的DNA已全部被15N标记，其中一对同源染色体上有基因A和a，现给此精原细胞提供含14N的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体变异发生。下列叙述中正确的是(　 )

A．若四个子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因

B．若四个子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含2个A基因

C．若四个子细胞中的核DNA均含15N，则每个子细胞均含8条染色体

D．若四个子细胞中有一半核DNA含15N，则每个子细胞均含4条染色体

解析：选A　若四个子细胞中均含4条染色体，则细胞进行的是减数分裂，因此有一半子细胞含有a基因，A正确；若四个子细胞中均含8条染色体，则细胞进行的是有丝分裂，则每个子细胞中均只含有1个A基因，B错误；若四个子细胞中的核DNA均含15N，则DNA只复制一次，细胞进行的是减数分裂，四个子细胞中均含4条染色体，C错误；若四个子细胞中有一半核DNA含15N，则细胞进行的是有丝分裂，每个子细胞均含8条染色体，D错误。

二、非选择题

10．(2022·临汾模拟)某雄性哺乳动物的基因型为HhXBY，图1是该动物某器官内的细胞分裂模式图，图2是测定的该动物体内①～⑦细胞中染色体数和核DNA分子数的关系图。请回答下列问题：

(1)图1细胞分裂的方式和时期是____________，其染色体数量和核DNA数量与图2中______细胞相同。

(2)图1细胞中的基因h可能是______________的结果，该细胞继续分裂形成的子细胞基因型为________________。

(3)图2中，肯定不含姐妹染色单体的细胞有____________，正在进行DNA复制的细胞有________。

(4)在细胞分裂过程中，染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如图3所示。若在形成图2中细胞⑦的过程中，H基因所在的染色体出现“染色体桥”并在两着丝点间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到两极，不考虑其他变异和性染色体的情况下，该细胞产生的子细胞基因型可能是__________，该变异类型属于__________。

解析：(1)由题图可知该细胞不存在同源染色体，而且染色体着丝点未断裂，染色体排列混乱，所以该细胞处于减数第二次分裂前期。染色体数量是体细胞中的一半，核DNA数量和体细胞相同。所以与图2的②对应。(2)图1细胞基因型为HhXBXB，该细胞中染色体含有H也有h，说明h可能来自基因突变或者在减数第一次分裂时发生了同源染色体的非姐妹染色单体片段互换。该细胞继续分裂形成子细胞的基因型为：HXB和hXB。(3)不含有姐妹染色单体的细胞染色体数目等于DNA数目即①③⑦，正在DNA复制的细胞DNA数目处在2n和4n之间即④⑤。(4)根据题意，染色体桥可能导致基因重复分配到一个子细胞中，所以H基因所在的染色体出现染色体桥，形成的子细胞的基因型可能是Hh或HHh或h，该变异属于染色体变异。

答案：(1)减数第二次分裂前期　②　(2)基因突变或片段互换　HXB和hXB　(3)①③⑦　④⑤　(4)Hh或HHh或h　染色体结构变异

11．下图中甲、乙分别表示某种生物细胞分裂过程中某一时期的模式图，丙表示分裂过程中不同时期每条染色体上的DNA分子数目的变化，丁表示分裂中不同时期染色体和核DNA数量的关系。据图回答相关问题：

(1)图甲若为减数第二次分裂中期细胞，则该生物体细胞共有____条染色体，图乙所示细胞中共有____条姐妹染色单体。

(2)处于图丙中B→C段的是图____(填“甲”或“乙”)所示细胞，有丝分裂过程中不会出现图丁中____(填“a”“b”“c”或“d”)。

(3)图甲、图乙分别对应图丁中____和____(填“a”“b”“c”或“d”)。

(4)若将某生物(2n＝20)分裂旺盛的组织放在含有BrdU(BrdU与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构类似，可与碱基A配对)的培养液中培养，在不同分裂时期取出细胞，然后用姬姆萨染料染色(已知双链DNA分子不掺或一条单链掺有BrdU时呈深蓝色，两条单链都掺有BrdU呈浅蓝色)，则在第二次分裂中期的细胞中和第三次分裂中期的细胞中出现的色差染色体数各为____、________；若观察到某个第二次分裂中期的细胞没有色差染色体，则该细胞分裂产生的子细胞染色体数为____。

解析：(1)图甲若为减数第二次分裂中期细胞，此时细胞中不含同源染色体，其中的染色体数目是该生物体细胞中染色体数目的一半，则该生物体细胞共有8条染色体，图乙所示细胞中着丝点分裂，染色体数目暂时加倍，因此其中不含姐妹染色单体。(2)图丙中B→C段表示的是染色体∶核DNA＝1∶2，图甲所示细胞处于该阶段，有丝分裂过程中不会出现图丁中d所示比例关系，d在减数分裂过程中也不会存在。(3)图甲若表示有丝分裂中期，则对应与图丁中的b，图乙若表示有丝分裂后期，则对应图丁中的a，此时染色体数目暂时加倍。(4)若将某生物(2n＝20)分裂旺盛的组织，若进行有丝分裂，放在含有BrdU的培养液中培养，在不同分裂时期取出细胞，然后用姬姆萨染料染色，由于DNA复制为半保留复制，则第一次有丝分裂完成产生的子细胞中所有的染色体DNA均为一条单链掺有BrdU，即都表现为深蓝色，继续进行第二次复制时，由于培养液中含有BrdU，则间期复制后形成的每条染色体含有的两个DNA分子是一个两条单链均掺有BrdU，另一个DNA分子只有一个单链掺有BrdU，因此，在第二次分裂中期的细胞中出现的色差染色体数为20个，第二次有丝分裂中期的细胞中20条染色体均为一条染色单体为浅蓝色，一条染色单体为深蓝色，经过第二次有丝分裂后期之后，分开的染色体随机组合进入子细胞中，则产生的子细胞中含有浅蓝色的染色体数目为0～20条，含有深蓝色染色体的数目为20～0条，则第三次分裂中期的细胞中出现的色差染色体数为0～20条；若观察到某个第二次分裂中期的细胞没有色差染色体，则该细胞进行的是减数第二次分裂，则产生的子细胞染色体数为10条。

答案：(1)8　0　(2)甲　d　(3)b　a　(4)20　0～20　10