2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（7）遗传的细胞学基础

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1.图1是显微镜下观察到的二倍体细叶百合（2n=24）花粉母细胞减数分裂各时期的图像。图2表示该植物细胞分裂过程中不同时期每条染色体上DNA分子数目的变化。请回答下列问题。
（1）减数分裂过程中，染色体数目的减半发生____在（填“减数分裂Ⅰ”或“减数分裂Ⅱ”），原因是____。
（2）图1所示细胞的分裂顺序依次是____（用序号表示）。
（3）图2中cd段变化的原因是____,处于该时期的细胞可能是图1中的细胞____（用序号表示）。
（4）细叶百合在有性生殖过程中，既能保持遗传稳定性，又表现出遗传多样性。试从配子形成的角度分析，产生遗传多样性的原因有____。
（5）图3表示细叶百合花粉母细胞在减数分裂前的间期和减数分裂过程中不同时期的细胞核内DNA和染色怵的数量变化柱形图。
①处于Ⅰ时期的细胞名称为____。
②从图中可以推知，体细胞中最多可含有____条染色体。
③在300个细叶百合的体细胞内，用15N标记了一对同源染色体上的DNA分子双链，然后放入不含15N的培养液中培养，假设细胞分裂同步进行，某时刻测定细胞的总数为2400个,在这些细胞中，含15N标记的细胞数约为_____个。
2.减数分裂过程中会出现同源染色体的配对现象，为了明确其配对是发生在来自父方的染色体之间（或来自母方的染色体之间），还是发生在来自父方的染色体和来自母方的染色体之间，科学家对此进行了研究。
（1）Mntgmery（1901）做了大量观察，他发现有一个物种的染色体组成为2N=14。针对这一数据及配对过程中没有单体存在的现象，Mntgmery提出：配对的染色体中，一半来自父方，一半来自母方。他做出这一结论的理由是_____。
（2）Suttn提出在减数分裂后期，同源染色体“随机分离”，但证明随机分离是比较棘手的问题。Carther用一种笨蝗做了相关实验。笨蝗的性别决定为XO型，雄蝗虫的性染色体（X染色体）仅一条，体细胞中共有23条染色体。这种笨蝗有一对同源染色体大小不等。Carther统计了300多个减数第一次分裂后期的细胞，发现X染色体与那对大小相异的同源染色体的组合比接近1:1。
①同源染色体在显微镜下一般是难以区分的，原因是_____。
②雄蝗产生的精子中，含有的染色体数目为_____条。
③X染色体与大小相异的同源染色体的组合比接近1:1，这一数据说明配对的同源染色体在分离时是_____的，同时说明非同源染色体之间发生了_____。
④笨蝗常被用于研究减数分裂过程中染色体的行为变化，其可能的原因是_____（写出2条即可）。
3.甲、乙两图代表某二倍体生物某器官中细胞分裂示意图，图丙表示细胞分裂过程中染色体与核DNA的比值关系。回答下列问题：
（1）据细胞分裂图，可判断该二倍体生物为_______（填“雌性”或“雄性”），依据是_______。图丙ab段细胞核内主要发生了_______。
（2）图甲可对应图丙的_______段。与图甲相比，图乙所示细胞分裂产生的子细胞中染色体组成_______（填“相同”或“不相同”），这种分裂方式对生物体的意义是_______。
（3）在同种细胞组成的细胞群体中，不同的细胞可能处于细胞周期的不同时期（G1——DNA合成前期、S——DNA合成期、G2——DNA合成后期、M——分裂期）。胸腺嘧啶脱氧核苷（TdR）只抑制S期DNA的合成，对其他时期不起作用，故用TdR处理可将整个细胞群体同步到同一时期。将TdR添加到培养液中，在培养时间为_______（用细胞周期中的时期表示）后，所有细胞都被抑制在S期。
4.研究发现，在雌性哺乳动物生殖细胞的形成过程中，Cyclin B3是一种重要的细胞周期蛋白，其调控细胞的分裂。当Cyclin B3缺失时雌性小鼠不能产生后代（个体），而雄性小鼠的发育和繁殖能力均正常。为揭示Cyclin B3的作用机理，研究者对Cyclin B3缺失雌鼠和正常雌鼠卵细胞的形成过程进行了观察对比，并绘制如图甲。
（1）对正常雌鼠而言，能揭示孟德尔遗传规律实质的时期是图中的______。由于卵子的形成具有______，只有当精子与之结合后才会继续分裂形成卵细胞。
（2）已知正常雌鼠卵原细胞中染色体数目为2n=40条，图甲中Cyclin B3缺失小鼠的一个卵原细胞从减数分裂前的间期到减数分裂Ⅱ中期的过程中，核DNA的数量变化是______。
（3）分析图甲可知，Cyclin B3缺失导致卵母细胞停滞在______期，由此推测Cyclin B3的功能可能是促进______。
A.纺锤体的形成B.同源染色体的分离
C.染色体DNA的复制D.姐妹染色单体的分离
（4）进一步研究发现，Cyclin B3缺失的卵母细胞仍然能够正常受精，并且在受精后完成了减数分裂Ⅱ。研究者对Cyclin B3缺失雌鼠产生的受精卵进行了染色体核型检测，如图乙。
Cyclin B3缺失雌鼠的卵母细胞在雌鼠的______中完成减数分裂Ⅱ，图乙中含有______个染色体组，图中的两条X染色体应来自______，受精卵发生变异的具体类型是______。
5.下列示意图分别表示某雌性动物（2n=4）体内细胞正常分裂过程中不同时期染色体、染色单体和核DNA含量的关系，以及细胞分裂图像。请分析并回答：
（1）图1中a、b、c柱表示染色体的是_____，图2中表示生物体细胞分裂时期的是_____。
（2）图1中Ⅲ的数量关系对应于图2中的_____，图2中丙所示的细胞有_____个染色体。
（3）图1中的数量关系由Ⅰ变化为Ⅱ的过程，细胞核内发生的分子水平的变化是_____；由Ⅱ变化为Ⅲ，相当于图2中的_____过程。
（4）符合图1中Ⅳ所示数量关系的某细胞名称是_____。图1中哪些时期所对应的细胞内不存在同源染色体？_____（填编号）。
（5）图2中乙所示细胞的名称是_____，丙所示细胞的名称是_____。
6.今年年初，巴基斯坦西南地区蝗灾肆虐，中巴双方已建立联合治蝗工作机制，取得了很大的成效。进入冬季，蝗虫产下的卵在土壤中越冬，越冬蝗卵孵化前可分为早期发育阶段、滞育阶段、滞育后发育阶段。血蓝蛋白是蝗虫体内一种含铜的蛋白质，其Hc1亚基和Hc2亚基均有运输氧气的能力，某研究小组研究蝗卵发育阶段Hc1和Hc2基因的表达结果如下图所示。
（1）由题可知，血蓝蛋白和血红蛋白所含微量元素的差异是_____。滞育后发育阶段主要由血蓝蛋白中的_____运输氧气。
（2）在观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片时，减数第一次分裂与减数第二次分裂相比，中期细胞中染色体的不同点是_____；通过比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点，可以推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化，这一做法能够成立的逻辑前提是_____。
（3）该研究表明，Hc1和Hc2亚基共同协作可为蝗卵孵化供氧，蝗卵能否在单亚基条件下孵化？已知与特定mRNA互补的外源RNA导入靶细胞可特异性降解该mRNA，称为RNA干扰技术。请以蝗卵为材料，利用RNA干扰技术，为探究蝗卵在Hc2单亚基条件下能否孵化，完成以下实验思路、预期结果及结论。
①实验思路：
选取相同蝗卵均分为两组，实验组导入_____，对照组不做处理，观察两组蝗卵能否孵化。
②预期结果及结论：
若_____，则说明蝗卵在Hc2单亚基条件下能孵化。
若_____，则说明蝗卵在Hc2单亚基条件下不能孵化。
7.近年来，研究人员在细胞减数分裂研究中有一些新发现，如图1所示（部分染色体未标出）。
（1）图1中细胞②被称为_____，此时同源染色体的_____之间常常发生_____。
（2）与“常规”减数分裂相比，“逆反”减数分裂中染色体变化的特征是_____。在“逆反”减数分裂过程中，若MⅡ中约25%的细胞出现了染色体不均分的情况，那么可以估算出约_____%的配子异常。
（3）经过对大量样本的统计研究发现了染色体的分配规律，如图2所示。染色体的这种分配规律及其意义是_____。
8.下列示意图分别表示某雌性动物（2n=4）体内正常分裂的细胞不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系，以及细胞分裂图像。请分析并回答：
（1）图①中b柱表示的是_____，图②中表示体细胞分裂的是_____。图①中Ⅲ的数量关系对应图②中_____，图①中的数量关系由Ⅰ变化为Ⅱ的过程，细胞核内发生的分子水平的变化是_____；由Ⅱ变化为Ⅲ，相当于图②中_____的过程。图①中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ所对应的细胞中一定不存在同源染色体的是_____，不一定存在同源染色体的是_____。
（2）一对夫妇，妻子表现正常，丈夫患色盲，生了一个染色体组成为XXY且患色盲的儿子，可能原因是父亲产生精子时图②中_____时期发生异常，也可能是母亲产生卵细胞时图②中_____时期发生异常。
（3）图A是该种生物的一个精细胞，根据染色体的类型和数目判断，图B中与其来自同一个次级精母细胞的为_____。
答案以及解析
1.答案：（1）减数分裂Ⅰ；同源染色体分离，分别进入两个子细胞
（2）①③⑤④②6
（3）着丝粒分裂；②
（4）减数分裂Ⅰ前期四分体内非姐妹染色单体的互换、减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合
（5）花粉母细胞（或精原细胞）；48；1050
解析：（1）减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，分别进入两个子细胞，因此减数分裂I结束后产生的细胞内染色体数为体细胞的一半。
（2）图1是减数分裂各时期图像，①②③④⑤⑥分别表示减数分裂Ⅰ前期、减数分裂Ⅱ后期、减数分裂Ⅰ中期、减数分裂Ⅱ中期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂形成的子细胞。故图1所示细胞的分裂顺序依次是①③⑤④②⑥。
（3）图2中cd段变化的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，使得一条染色体上的DNA由2个变成1个；减数分裂Ⅱ后期开始着丝粒分裂，染色单体变成染色体，以相同的速率移向细胞的两极，处于该时期的细胞可能是图1中的细胞②。
（4）从配子形成的角度分析，生物遗传多样的原因是减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合和减数分裂Ⅰ联会时期同源染色体上非姐妹染色单体的互换，导致产生的配子多种多样。
（5）①图3中a表示染色体，b表示核DNA,Ⅰ时期的细胞内染色体与核DNA相等，且核DNA未复制，染色体数等于体细胞染色体数，因此Ⅰ时期的细胞名称为花粉母细胞（精原细胞）。②体细胞中最多可含有48条染色体，为处于有丝分裂后期的细胞。
③根据题意，只考虑被标记的一对同源染色体，后来的这2400个细胞中共有4800个核DNA分子，其中含有15N的核DNA共有2×2×300=1200（个），为全部核DNA分子数目的1/4，每个细胞中都有2个核DNA分子，其中每个核DNA不含有15N的概率都是3/4，所以每个细胞中不含有15N的概率为9/16，含有15N的概率是7/16故全部细胞中含有15N的大7约有2400×7/16=1050（个）。
2.答案：（1）如果配对是发生在来自父方的染色体之间（或来自母方的染色体之间），配对完成后，必然剩下2条不能成对，这显然与观察的结果不相符
（2）①同源染色体的大小、形态一般相同；②11或12；③随机；自由组合；④易于获得，需要实验经费较少；染色体较大，且染色体间形态差异较大；染色体数目较少，易于观察（任意2条即可）
解析：（1）该物种体细胞染色体数目为14，则来自父方和母方的染色体数目均为7，如果配对是发生在来自父方的染色体之间（或来自母方的染色体之间），则配对完成后，必然剩下来自父方的1条染色体和来自母方的1条染色体共两条染色体不能配对，这与观察到的染色体两两配对现象不相符。
（2）①同源染色体的大小、形态一般相同，在显微镜下难以区分，不能确定其分离规律。②雄蝗的精原细胞中共有11对同源染色体，1条X染色体，减数分裂过程中同源染色体分离，产生的精子一半含有X，一半不含有X，精子中的染色体数目为11或12条。③X染色体与那对大小相异的同源染色体的组合比接近1:1，说明X染色体与那对大小相异的同源染色体中两条染色体的组合机会相等，即同源染色体在分离时是随机的，同时说明非同源染色体之间发生了自由组合。④蝗虫比较容易获得，且需要实验经费较少；其染色体数目较少，染色体较大，且染色体间形态差异较大，适于研究染色体的行为。
3.答案：（1）雄性；甲图细胞质均等分裂；DNA分子复制和有关蛋白质合成
（2）bc；相同；在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性
（3）G2+M+G1
解析：（1）本题考查有丝分裂和减数分裂的有关知识。据图分析可知，甲图细胞中具有同源染色体，并且同源染色体正在分离，表示处于减数第一次分裂的后期，且细胞质均等分裂，可以判断该二倍体生物为雄性。丙图ab段使得染色体与核DNA的比值由1变成1/2，说明每条染色体上由一个DNA分子变成两个DNA分子，说明此时处于细胞分裂的间期，细胞核内主要发生的是DNA分子复制和有关蛋白质的合成。
（2）甲图处于减数第一次分裂的后期，每条染色体上含有2个DNA，染色体与核DNA的比值为1/2，因此甲图对应丙图的bc段。甲图是同源染色体分离，分离之后两个细胞中染色体不相同，乙图是着丝粒分裂，是染色体上间期复制形成的染色单体的分离，因此分裂形成的子细胞中染色体组成是相同的。这样的分裂方式在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
（3）胸腺嘧啶脱氧核苷(TdR)只抑制S期DNA的合成，对其他时期不起作用，如果一个细胞正处于G2期，经过G2期、M期、G1期后进入S期，TdR抑制S期DNA的合成，从而使其停留在S期，因此要使所有细胞都被抑制在S期，培养时间至少为G2+M+G1的时间。
4.答案：（1）减数分裂Ⅰ后期；不连续性
（2）2n→4n
（3）减数分裂Ⅰ中；B
（4）输卵管；3；雌鼠的两条同源X染色体；染色体数目变异
解析：（1）孟德尔遗传规律的实质是等位基因随着同源染色体的分离而分离，且非同源染色体上的非等位基因自由组合，发生在减数分裂Ⅰ后期。卵子的形成是不连续的，减数分裂Ⅰ发生在卵巢中，经过排卵过程，进入输卵管中的是次级卵母细胞，在精子入卵后，处在减数分裂Ⅱ中期的次级卵母细胞才能继续进行减数分裂Ⅱ，形成一个卵细胞和一个第二极体，卵细胞和精子融合，最终形成受精卵。
（2）正常情况下，雌性个体减数分裂过程中核DNA数量的变化是2n→4n→2n→n，但Cyclin B3缺失小鼠的同源染色体不能分离，导致减数分裂Ⅰ过程不能正常进行，因此图甲中Cyclin B3缺失小鼠的一个卵原细胞从减数分裂前的间期到减数分裂Ⅱ中期过程中，核DNA数量的变化为2n→4n。
（3）由图甲可知，与正常小鼠相比，Cyclin B3缺失小鼠的同源染色体不能分离，导致减数分裂Ⅰ过程不能正常进行，细胞停滞在减数分裂Ⅰ中期，由此可推测Cyclin B3的功能是促进同源染色体的分离，故选B。
（4）卵母细胞减数分裂Ⅱ是在受精作用的过程中完成的，场所是雌鼠的输卵管内；据图可知，图乙中含有3个染色体组，Cyclin B3缺失雌鼠减数分裂形成配子时，同源染色体未分离，且Cyclin B3缺失雌鼠减数分裂Ⅱ的过程与有丝分裂相似，故图乙中的两条X染色体来自雌鼠的两条同源X染色体。已知该实验鼠为二倍体生物，而图乙所示Cyclin B3缺失雌鼠的受精卵含有3个染色体组，说明其发生变异的具体类型是染色体数目变异。
5.（1）答案：a；甲
解析：分析题图可知，图1显示：a、b、c代表的结构在Ⅰ→Ⅳ中的变化分别为4→4→2→2、0→8→4→0、4→8→4→2，由此说明a、b、c分别代表染色体、染色单体和核DNA；图2中甲细胞处于有丝分裂中期，乙细胞处于减数第二次分裂中期，丙细胞处于减数第一次分裂后期。由以上分析可知，图1中表示染色体的是a；图2中表示生物体细胞分裂时期的是甲（处于有丝分裂中期）。
（2）答案：乙；4
解析：图1中Ⅲ的数量关系是染色体：染色单体：核DN4=2:4:4，对应图2中的乙细胞；图2中丙所示的细胞有4个染色体。
（3）答案：DNA复制；丙→乙
解析：图1中的数量关系由Ⅰ变化为Ⅱ的过程中，出现了姐妹染色单体，且DNA数量加倍，原因是DNA复制；由Ⅱ变化为Ⅲ是减数第一次分裂完成的结果，相当于图2中的丙→乙过程。
（4）答案：卵细胞或（第二）极体；Ⅲ和Ⅳ
解析：图1中Ⅳ无姐妹染色单体，DNA与染色体数目均减半，为减数第二次分裂完成的结果，又因该动物为雌性，故细胞名称为卵细胞或（第二）极体；减数第二次分裂过程中无同源染色体，对应图1中的Ⅲ和Ⅳ。
（5）答案：次级卵母细胞；初级卵母细胞
解析：图2中丙处于减数第一次分裂后期，且细胞质不均等分裂，为初级卵母细胞；乙所示的细胞处于减数第二次分裂中期，是由丙细胞分裂而来的，结合丙细胞中染色体颜色及细胞大小可知，乙细胞的名称为次级卵母细胞。
6.答案：（1）血蓝蛋白所含微量元素为铜元素，血红蛋白所含微量元素为铁元素；Hc1
（2）减数第一次分裂中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板两侧，减数第二次分裂中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上；同一生物的细胞，所含遗传物质相同，减数分裂过程也相同，不同细胞可能处于减数分裂的不同阶段
（3）①与Hc1的mRNA互补的外源RNA；②实验组与对照组均能孵化；实验组不能孵化，对照组能孵化
解析：（1）血蓝蛋白是蝗虫体内一种含铜的蛋白质，血红蛋白是一种含铁的蛋白质，二者的区别在于血蓝蛋白所含微量元素为铜元素，血红蛋白所含微量元素为铁元素。滞育后发育阶段Hc1的相对表达量明显高于其他阶段，故推测滞育后发育阶段主要由血蓝蛋白中的Hc1运输氧气。
（2）减数第一次分裂中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板两侧，减数第二次分裂中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上。同一生物的细胞，所含遗传物质相同，减数分裂过程也相同，不同细胞可能处于减数分裂的不同阶段，故通过比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点，可以推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化。
（3）要探究蝗卵在Hc2单亚基条件下能否孵化，实验的自变量应该是亚基的种类，因变量是蝗卵是否能够孵化。实验组应该导入与Hc1的mRNA互补的外源RNA，降解Hc1的mRNA，导致Hc1不能合成，则实验组只含有Hc2单亚基，对照组含有2种亚基，观察两组蝗卵能否孵化。若蝗卵在Hc2单亚基条件下能孵化，则实验组和对照组均能孵化；若蝗卵在Hc2单亚基条件下不能孵化，则实验组不能孵化，对照组能孵化。
7.答案：（1）初级卵母细胞；非姐妹染色单体；交叉互换
（2）MⅠ姐妹染色单体分开，MⅡ同源染色体分离；25
（3）卵细胞获得重组染色体的概率高，后代具有更多变异性（具有更大的基因多样性），为进化提供了丰富的原材料（子代群体对环境有更大的适应性，有利于进化）
解析：（1）本题考查减数分裂产生卵细胞的图解分析。由图1可知，细胞发生不均等分裂，形成大小不同的子细胞，由此判断图示为卵原细胞发生减数分裂形成卵细胞的过程，因此图1中细胞②为初级卵母细胞，此时同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生交叉互换。
（2）分析图示可知，“常规”减数分裂是先发生同源染色体的分离，后发生着丝点分裂、姐妹染色单体分离，而“逆反”减数分裂则相反，即MⅠ发生着丝点分裂、姐妹染色单体分开，MⅡ发生同源染色体分离。在“逆反"减数分裂过程中，若MⅡ中约25%的细胞出现了染色体不均分的情况，这些细胞形成的子细胞均异常，所以可以估算出约25%的配子异常。
（3）由图2可知，卵细胞获得重组染色体的概率高，染色体的这种分配规律可以增强生物的变异性，提高子代群体对环境的适应能力，有利于生物的进化。
8.答案：(1)染色单体数；甲；乙；DNA分子复制；丙变为乙；Ⅲ和Ⅳ；Ⅰ
(2)丙；乙
(3)③
解析：（1）本题考查减数分裂相关知识。图①中，a、b、c柱分别表示染色体数、染色单体数、核DNA分子数。在图②中，甲处于有丝分裂中期，乙处于减数第二次分裂中期，丙处于减数第一次分裂后期；图①中Ⅲ的染色体数减半，且有染色单体，处于减数第二次分裂前期和中期，可对应于图②中的乙；图①中由Ⅰ变化为Ⅱ的过程为间期DNA分子复制和有关蛋白质的合成，其中在细胞核内发生的分子水平的变化是DNA分子复制；由Ⅱ变化为Ⅲ的过程为减数第一次分裂完成，相当于图②中的丙变为乙的过程。图①中Ⅲ和Ⅳ中染色体均为体细胞的一半，一定不存在同源染色体；图①中Ⅰ可能处于减数第二次分裂后期，也可能是体细胞，因此不一定存在同源染色体。
（2）依题意，只考虑性染色体，假设红绿色盲基因用B、b表示，则该红绿色盲孩子的基因型为XbXbY，妻子的基因型是XBXb，丈夫的基因型是XbY，患儿的出现有两种可能：一是由母亲产生的基因型为XbXb（减数第二次分裂异常）的异常卵细跑与父亲产生的含Y染色体的精子结合，二是由母亲产生的含Xb的卵细胞与父亲产生的含XbY（减数第一次分裂异常）的异常精子结合。
（3）若不考虑交叉互换和基因突变，一个次级精母细胞经减数第二次分裂形成的两个精细胞的染色体组成应相同，若考虑交叉互换或基因突变，一个次级精母细胞经减数第二次分裂形成的两个精细胞染色体大体相同，只有很小的差异，分析可知，与图A细胞来自同一个次级精母细胞的只有③。