高中生物2022届新教材一轮复习人教版 核心素养微专题之科学思维（六）细胞分裂与可遗传变异的关系 课件

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命题方向1　细胞分裂与基因突变和基因重组的关系【思维能力形成】【典例】(2019·天津高考)作物M的F1基因杂合,具有优良性状。F1自交形成自交胚的过程见途径1(以两对同源染色体为例)。改造F1相关基因,获得具有与F1优良性状一致的N植株,该植株在形成配子时,有丝分裂替代减数分裂,其卵细胞不能受精,直接发育成克隆胚,过程见途径2。据图回答:
(1)与途径1相比,途径2中N植株形成配子时由于有丝分裂替代减数分裂,不会发生由______________________________和____________________________导致的基因重组,也不会发生染色体数目____________。 (2)基因杂合是保持F1优良性状的必要条件。以n对独立遗传的等位基因为例,理论上,自交胚与F1基因型一致的概率是__________________,克隆胚与N植株基因型一致的概率是____________。 (3)通过途径____________获得的后代可保持F1的优良性状。 
【能力支撑】1.分析推断能力:考生要具备根据题目中“基因杂合”、“保持优良性状”等关键条件,结合知识储备,分析出杂合子不断自交来提高纯合度。2.信息转化能力:考生要理解有丝分裂替代减数分裂,基因重组→交叉互换和自由组合。
【思路点拨】点拨(1)　途径1与途径2的区别是途径2没有发生减数分裂,要注意分析在减数分裂过程中发生了哪些变化。点拨(2)　基因杂合是必要条件,每对相对的子一代与亲代基因型相同的概率都是二分之一,克隆胚与N植株的遗传信息相同。点拨(3)　保持与F1相同的性状只能通过无性繁殖。答案:(1)同源染色体非姐妹染色单体交叉互换　非同源染色体自由组合　减半　(2)1/2n　100%　(3)2
【思维能力提升】能力提升点1.明确基因重组的两种类型和时期:(1)减数第一次分裂前期:同源染色体上的非等位基因交叉互换而重组。(2)减数第一次分裂后期:非同源染色体上的非等位基因因非同源染色体自由组合而重组。能力提升点2.理解两种突变型个体出现的过程(用A、a表示等位基因):(1)显性突变:aa→Aa。(2)隐性突变:AA→Aa。
能力提升点3.看懂分裂图像中的变异类型:
(1)图甲的变异类型属于基因突变。(2)图乙的变异类型属于基因突变或基因重组。①若该生物基因型为AA,则该变异类型为基因突变。②若该生物的基因型为Aa,则该变异最可能是基因重组。
能力提升点4.结合基因型看懂分裂图像中的变异类型:如图所示为基因型AaBb(两对基因独立遗传)的某种二倍体动物的两个正处在分裂状态的细胞。
(1)图甲细胞进行有丝分裂,故甲细胞同一染色体上出现等位基因A和a的原因为基因突变;图乙细胞处于减Ⅱ后期,故该细胞可能发生了基因突变或交叉互换而出现等位基因A和a。(2)A、a与B、b两对基因独立遗传,图甲细胞中一条染色体上同时含有a和b,图甲细胞发生了染色体结构变异(或易位)。(3)A、a与B、b两对基因独立遗传,图乙细胞中一条染色体上同时含有A和b,图乙细胞发生了染色体结构变异(或易位)。
【思维能力检验】1.(2018·天津高考)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(　　)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】选D。本题通过对细胞基因型的分析,考查减数分裂的过程及变异的相关知识。根据题意分析,基因型为AaXBY的雄蝇产生基因型为AAXBXb的变异细胞。可以看出,基因型为AAXBXb的细胞是次级精母细胞,A项错误;该细胞的核DNA数量跟体细胞相同,B项错误;形成该细胞过程中,A和a随着同源染色体的分开发生了分离,C项错误;由下图所示容易看出,形成该细胞过程中,有节律基因(XB)发生了突变产生了无节律基因(Xb),D项正确。
2.如图为某二倍体动物细胞甲在有丝分裂和减数分裂过程中出现的三个细胞乙、丙、丁。有关叙述正确的是(　　)
A.图中乙细胞正在进行有丝分裂,不可能发生基因突变和基因重组B.乙细胞的子细胞含有4个染色体组,丙细胞连续分裂后的子细胞具有一个染色体组C.丙细胞正在发生染色体结构变异,丁细胞是染色体结构变异导致的异常联会D.一个丙细胞能产生四种基因型不同的精子,丁细胞能产生两种基因型的精子
【解析】选D。突变是随机发生的,可以发生在细胞内的不同DNA分子上以及同一DNA分子的不同部位,而基因重组发生在减数分裂过程中,乙细胞含有同源染色体,呈现的特点是染色体移向细胞两极,处于有丝分裂后期,可能发生基因突变,但不能发生基因重组,A错误;乙细胞含有4个染色体组,其子细胞含有2个染色体组,丙细胞呈现的特点是同源染色体排列在赤道板上,处于减数第一次分裂中期,连续分裂后的子细胞(精细胞或卵细胞或极体)具有一个染色体组,B错误;丙细胞中发生的同源染色体的交叉互换可导致染色单体上的基因重组,丁细胞中的“十字形结构”的出现,是由于非同源染色体上出现的同源区段发生
了联会现象,该种变异属于染色体结构变异中的易位,可见,是染色体结构变异导致的异常联会,C错误;一个丙细胞,因发生了同源染色体的交叉互换而导致其能产生四种基因型不同的精子,丁细胞因染色体结构变异导致联会出现异常,能产生两种基因型的精子(HAa、hBb或HhAB、ab),D正确。
【加固训练·拔高】　　一对相对性状可受多对等位基因控制,如某种植物花的紫色(显性)和白色(隐性)这对相对性状就受多对等位基因控制。科学家已从该种植物的一个紫花品系中选育出了5个基因型不同的白花品系,且这5个白花品系与该紫花品系都只有一对等位基因存在差异。某同学在大量种植该紫花品系时,偶然发现了1株白花植株,将其自交,后代均表现为白花。
回答下列问题:(1)假设上述植物花的紫色(显性)和白色(隐性)这对相对性状受8对等位基因控制,显性基因分别用A、B、C、D、E、F、G、H表示,则紫花品系的基因型为____________________;上述5个白花品系之一的基因型可能为____________ ________(写出其中一种基因型即可)。(2)假设该白花植株与紫花品系也只有一对等位基因存在差异,若要通过杂交实验来确定该白花植株是一个新等位基因突变造成的,还是属于上述5个白花品系中的一个,则:①该实验的思路:____________________________________________。②预期的实验结果及结论:_________________________________________。
【解析】(1)紫色为显性且受8对等位基因控制,该紫花品系的后代基本上全是开紫花,可推出该紫花品系的基因型为AABBCCDDEEFFGGHH。由“这5个白花品系与该紫花品系都只有一对等位基因存在差异”可推出5个白花品系之一的基因型可能 为aaBBCCDDEEFFGGHH或AAbbCCDDEEFFGGHH或AABBccDDEEFFGGHH或AABBCCddEEFFGGHH或AABBCCDDeeFFGGHH或AABBCCDDEEffGGHH或AABBCCDDEEFFggHH或AABBCCDDEEFFGGhh。(2)假设上述5个白花品系的基因型为aaBBCCDDEEFFGGHH、AAbbCCDDEEFFGGHH、AABBccDDEEFFGGHH、AABBCCddEEFFGGHH、AABBCCDDeeFFGGHH且新形成的属于上述5个白花品系中的一个(假如是aaBBCCDDEEFFGGHH),aaBBCCDDEEFFGGHH与aaBBCCDDEEFFGGHH杂交,
后代全部开白花;aaBBCCDDEEFFGGHH与AAbbCCDDEEFFGGHH、AABBccDDEEFFGGHH、AABBCCddEEFFGGHH、AABBCCDDeeFFGGHH杂交后代全部开紫花。假设新形成的不属于上述5个白花品系中的一个(如AABBCCDDEEffGGHH或AABBCCDDEEFFggHH或AABBCCDDEEFFGGhh),与aaBBCCDDEEFFGGHH、AAbbCCDDEEFFGGHH、AABBccDDEEFFGGHH、AABBCCddEEFFGGHH、AABBCCDDeeFFGGHH杂交,后代全部开紫花。
答案:(1)AABBCCDDEEFFGGHHaaBBCCDDEEFFGGHH(2)①用该白花植株的后代分别与5个白花品系杂交,观察子代花色　②在5个杂交组合中,如果子代全部为紫花,说明该白花植株是新等位基因突变造成的;在5个杂交组合中,如果4个组合的子代为紫花,1个组合的子代为白花,说明该白花植株属于这5个白花品系之一
命题方向2　细胞分裂与染色体变异的关系【思维能力形成】【典例】果蝇的体细胞染色体数为2n=8。某三体果蝇体细胞中Ⅱ号染色体有三条,即染色体数为2n+1=9,该三体果蝇的基因型为AAa(A为长翅基因,a为残翅基因,在Ⅱ号染色体上)。已知染色体数异常的配子(如AA、Aa)中雄配子不能参与受精作用,其他配子均能参与受精作用。请回答:(1)从变异类型分析,三体果蝇形成属于___________________________。 
(2)该果蝇减数分裂过程,若某次级精母细胞将来会形成基因型为AA的配子,则该次级精母细胞中染色体数为______条(多选)。 A.4　　　B.5　　　 C.8　　　D.10(3)若3条Ⅱ号染色体中任意2条联会的概率均等,则该三体果蝇产生的配子种类及比例为 ____________________________________________________。 (4)将正常残翅雌果蝇与某三体雄果蝇(基因型为AAa)杂交,子一代中,正常∶三体=____________,并请用遗传图解表示该交配过程。 
【能力支撑】1.分析推断能力:考生要具备根据题目信息和条件,推出变异的个体是其中某一组染色体多了一条并不是以染色体组的形式成倍地增加。2.信息转化能力:考生要根据减数分裂的结果形成基因型为AA的配子,逆向思维推测减数分裂的过程。
【思路点拨】点拨(1)　根据题干信息可知,该三体果蝇体细胞中染色体数目比正常果蝇多了一条。点拨(2)　某次级精母细胞将来会形成基因型为AA的配子,次级精母细胞包括减数第二次分裂的哪些时期。点拨(3)　任意2条联会的概率均等。
答案:(1)染色体变异　(2)A、B、C、D　(3)A∶a∶AA∶Aa=2∶1∶1∶2　(4)1∶0
【思维能力提升】能力提升点1.减数分裂过程中个别染色体不分离导致的两种结果:
能力提升点2.辨析减数第一次分裂和减数第二次分裂异常所导致结果的不同:(1)减数第一次分裂异常导致的染色体数目变异(正常体细胞中染色体数目为2n):
(2)减数第二次分裂异常导致的染色体数目变异(正常体细胞中染色体数目为2n):
能力提升点3.几种常见的染色体变异产生的异常配子:
【思维能力检验】1.如图显示一对表现型正常的夫妇及其智障儿子细胞中的两对染色体(不考虑受精和胚胎发育过程中的任何情况),造成儿子异常的根本原因是(　　)
A.父亲染色体上的基因发生突变B.母亲染色体上的基因发生突变C.母亲染色体发生缺失D.母亲染色体发生易位【解析】选D。由图示可看出:父亲的染色体正常(同源染色体的大小、形态一致),母亲的染色体异常。若把图示亲本细胞中的染色体按从左到右编号为1、2、3、4,其中1与2为一对同源染色体,3与4为一对同源染色体。与父亲正常的染色体比较,可看出母亲细胞中2号染色体的一段移接到了3号染色体上,属于染色体结构变异中的易位。由此可推断造成儿子异常的根本原因是母亲染色体发生易位。
2.如图为某二倍体生物减数分裂简图(图中只表示某一对染色体的变化情况),据图分析下列说法正确的是(　　) A.图甲中配子①②的产生是因为减数第二次分裂异常B.图甲中配子③与一个正常配子结合可能产生猫叫综合征患者C.图乙中A与a、B与b会发生非等位基因的自由组合D.图乙若表示一个卵原细胞,则形成的一个卵细胞基因型可能为AB
【解析】选D。图甲中配子①②内的染色体属于同源染色体,由此可推知配子①②的产生是因为减数第一次分裂异常(同源染色体未分离),A项错误;猫叫综合征患者是由第5号染色体短臂缺失(5p缺失)所引起的染色体缺失综合征,属于染色体结构变异。而图甲中配子③内缺少一条染色体,属于染色体数目变异,故B项错误;图乙中A与a、B与b位于同一对染色体上,所以不能发生非等位基因的自由组合,C项错误;图乙若表示一个卵原细胞,且在四分体时期在非姐妹染色单体之间发生交叉互换,则形成的一个卵细胞基因型可能为AB,D项正确。
3.某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,红花(R)对白花(r)为显性。m、r的位置如下面左图所示。一批窄叶白花植株经诱导产生了下图甲、乙、丙所示的突变。现有一株由纯种宽叶红花诱导得到的突变体,推测其体细胞内发生的变异与M无关,且为图甲、乙、丙所示变异类型中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。现只有甲、乙、丙植株可供选择,请设计一代杂交实验确定该宽叶红花突变体的变异类型是图示甲、乙、丙类型中的哪一种。(注:各类型配子活力相同,控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡)
(1)图甲、乙、丙所示的变异类型依次是__________________、__________________、__________________(请具体表述)。 (2)实验步骤:①__________________。 ②观察、统计后代表现型及比例。(3)结果预测:①若_________________________________________________________, 则该宽叶红花突变体为图甲所示变异类型;
②若_________________________________________________________, 则该宽叶红花突变体为图乙所示变异类型;③若_________________________________________________________, 则该宽叶红花突变体为图丙所示变异类型。
【解析】据图分析,纯种窄叶白花的基因型为mmrr,且两对基因位于一对同源染色体上。甲图中一条染色体上的r变成了R,发生了基因突变,属于显性突变;乙图中一条染色体上r所在的片段丢失,属于染色体结构变异中的缺失;丙图中一条染色体缺失,属于染色体数目的变异。(1)根据以上分析可知,图甲发生了基因突变,图乙发生了染色体结构变异中的缺失,图丙中一条染色体缺失,属于染色体数目的变异。(2)要通过一代杂交实验确定该宽叶红花突变体的变异类型是图示甲、乙、丙类型中的哪一种,可以让该突变体与乙或丙植株杂交,通过观察、统计后代表现型及比例进行判断。
(3)①若后代的宽叶红花与宽叶白花植株的比为1∶1,说明该宽叶红花突变体为图甲所示变异类型。②若宽叶红花与宽叶白花植株的比为2∶1(控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡),说明该宽叶红花突变体为图乙所示变异类型。③若宽叶红花与窄叶白花植株的比为2∶1,则该宽叶红花突变体为图丙所示变异类型。
答案:(1)基因突变　(染色体结构变异中的)缺失　染色体数目变异(2)用该突变体与乙或丙植株杂交(3)宽叶红花与宽叶白花植株的比为1∶1宽叶红花与宽叶白花植株的比为2∶1宽叶红花与窄叶白花植株的比为2∶1