(新高考)2023年高考生物一轮复习讲义第4单元微专题三减数分裂与可遗传变异的关系(含解析)

微专题三　减数分裂与可遗传变异的关系

一、减数分裂与基因突变

通常，此时可导致一条染色体的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。

二、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。在减数分裂Ⅰ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A与B或A与b组合。

2．同源染色体非姐妹染色单体互换导致基因重组。例如原本A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。

(1)细胞内染色体上的基因发生互换后一定会造成姐妹染色单体上存在等位基因(　×　)

(2)对于杂合子来说，相应基因发生互换后，会造成两条染色体上含有等位基因(　√　)

三、减数分裂与染色体变异的有关分析

1．减数分裂异常导致配子种类变化的规律

(1)如果减数分裂Ⅰ异常，则所形成的配子全部不正常。如图所示：

从基因型的角度分析：若减数分裂Ⅰ异常，则染色体数目增多的细胞内会存在等位或相同基因。

(2)如果减数分裂Ⅱ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：

从基因型的角度分析：若减数分裂Ⅱ异常，则染色体数目增多的细胞内会存在相同基因。

2．XXY与XYY异常个体的成因分析

(1)XBXb×XBY→形成XbXbY的原因可能为：

次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期时含有b的X染色体着丝粒分裂形成的两条X染色体进入同一子细胞，最终产生了含有XbXb的卵细胞。

(2)XBXb×XBY→形成XBXBY的原因可能为：

①初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期时，X、Y同源染色体未分离，最终产生了含有XBY的精细胞，最终与XB的卵细胞结合。

②次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期时，含有B的X染色体着丝粒分裂形成的两条X染色体未移向细胞两极，最终产生了含有XBXB的卵细胞。

(3)XBXb×XBY→形成XBYY的原因可能为：

次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期时，Y染色体着丝粒分裂形成的两条Y染色体未移向细胞两极，最终产生了含有YY的精细胞，最终与XB的卵细胞结合。

跟踪训练

1．下图中甲、乙为一个基因型为AaBb的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(　　)

A．甲图细胞中存在A、a基因可能是因为同源染色体的非姐妹染色单体间发生了互换或基因突变

B．甲图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．乙图细胞处于减数分裂Ⅱ后期，其子细胞为精细胞或极体

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

答案　D

解析　该生物的基因型为AaBb，而甲图次级精母细胞含有A和a基因，乙图次级精母细胞含有a和a基因，可见，甲图次级精母细胞中a是A基因突变形成的，A错误；甲图细胞分裂形成的子细胞只含有一个染色体组，B错误；精原细胞减数分裂不能形成极体，乙图细胞处于减数分裂Ⅱ后期，其子细胞为精细胞，C错误。

2．如图为基因型为AaBB的某二倍体生物体(2n＝4)的一个正在分裂的细胞局部示意图。据图分析，下列相关叙述正确的是(　　)

A．图示细胞产生的次级卵母细胞中一定存在A、a基因

B．该时期细胞内有6条染色单体和6个核DNA分子

C．若不考虑其他变异，该细胞能得到2种或4种成熟的生殖细胞

D．若含B基因的染色体DNA在复制前被3H完全标记，则产生的子细胞都含3H

答案　D

解析　若发生的是基因突变，图示未绘出的一极只存在A、a两种基因中的一种，A错误；该时期中，细胞内染色单体数和核DNA分子数均为8，B错误；该细胞完成减数分裂能得到1种成熟的有性生殖细胞(形成1个卵细胞)，C错误；若B基因所在的染色体在DNA复制前全被3H标记，则此细胞产生的子细胞均含有3H，D正确。

3．(2021·青岛市高三期末)下图为某高等动物(基因型为AaBb)细胞减数分裂不同时期的模式图，①和②是相互交换的染色体片段。下列叙述错误的是(　　)

A．图甲所示细胞继续分裂过程中可能发生等位基因分离

B．两图所示细胞，可能来自于同一个精原细胞

C．图甲细胞的基因组成可能为AABbb

D．在产生乙细胞的整个过程中，中心体要进行2次复制

答案　C

解析　图中细胞在形成的过程中，发生了互换，姐妹染色单体上可能含有等位基因，故甲继续分裂可能发生等位基因的分离，A正确；根据甲、乙图中染色体的形态(互为同源染色体)可知，甲、乙来自于同一个初级精母细胞形成的不同的次级精母细胞，故二者可能来自同一个精原细胞，B正确；甲细胞中B(b)的总数不可能为3个，C错误；乙细胞处于减数分裂Ⅱ的末期，每次分裂前均会发生中心体的复制，故在产生乙细胞的整个过程中，中心体会进行2次复制，D正确。

4．如图是某动物的部分细胞分裂示意图及细胞增殖过程中染色体数、染色单体数、核DNA数的变化情况。据图分析正确的是(　　)

A．甲、乙、丙可发生在同一个细胞分裂过程中

B．图丁中a、b、c分别表示核DNA、染色单体、染色体

C．甲、乙、丙所处时期分别对应图丁中Ⅱ、Ⅳ、Ⅰ

D．与乙同时产生的细胞分裂示意图为

答案　D

解析　甲、乙、丙分别处于减数分裂Ⅰ中期、减数分裂Ⅱ后期、有丝分裂后期，它们不可能发生在同一个细胞分裂过程中，A项错误；根据图丁中a、b、c的数目变化可知，a、b、c分别表示染色体、染色单体、核DNA，B项错误；图丁中，Ⅰ可表示有丝分裂前的间期(G1期)或减数分裂前的间期DNA复制前或减数分裂Ⅱ后期，Ⅱ可表示减数分裂Ⅰ或有丝分裂前、中期，Ⅲ可表示减数分裂Ⅱ前、中期，Ⅳ可表示减数分裂Ⅱ完成形成的子细胞，C项错误；根据甲和乙中的染色体形态，可以确定与乙同时产生的细胞中染色体与乙细胞互补，D项正确。

5．(2021·河北，7)图中①、②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减数分裂Ⅰ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减数分裂Ⅰ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

答案　C

解析　①细胞中有四条染色体，为两对同源染色体，在减数分裂Ⅰ前期两对同源染色体联会，A正确；②细胞中多了一条含a的染色体，经减数分裂形成的配子有一半正常，一半异常，B正确；③细胞减数分裂Ⅰ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，理论上通过观察染色体的结构和细胞中的染色体数目就可以观察到，D正确。

6．一个基因型为AaXBY的精原细胞进行减数分裂。下列说法错误的是(　　)

A．若某细胞中无染色单体，且基因组成为AAXBXB，则该细胞可能处于减数分裂Ⅱ后期

B．若产生的精子AXB∶aXB∶AY∶aY＝1∶1∶1∶1，则是减数分裂Ⅰ后期基因自由组合的结果

C．处于减数分裂Ⅰ后期和处于减数分裂Ⅱ后期细胞中染色体组数相同，但核DNA数不同

D．若产生了一个AaXB的精子，与该精子同时产生的另三个精子为AaXB、Y、Y

答案　B

解析　减数分裂过程中，若某细胞无染色单体，且基因组成为AAXBXB，说明该细胞着丝粒已经分裂，则该细胞可能处于减数分裂Ⅱ后期，A正确；正常情况下，一个精原细胞减数分裂只能产生4个共2种精子，若产生的精子为AXB∶aXB∶AY∶aY＝1∶1∶1∶1，则可能是减数分裂Ⅰ前期发生了互换，B错误；在减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期，染色体组数都与体细胞中的染色体组数相同，但减数分裂Ⅱ后期的核DNA数是减数分裂Ⅰ后期核DNA数的一半，C正确；若产生了一个AaXB的精子，说明减数分裂Ⅰ后期有一对同源染色体未分离，故与该精子同时产生的另三个精子为AaXB、Y、Y，D正确。

7．人体中一个基因型为AAXBXb的卵原细胞，在完成一次减数分裂后，产生了基因型分别为AaXb(卵细胞)、AXB、AXB和Xb的子细胞，此过程中染色体数量与核DNA数量比值的变化如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A．细胞在bc段发生了基因突变，染色体数目加倍

B．处于cd段的细胞中无四分体，有92条染色体

C．细胞在de段发生同源染色体分离，细胞内染色体数目加倍

D．次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ过程中发生了染色体数目变异

答案　D

解析　分析曲线可知，该曲线表示卵原细胞染色体数与核DNA分子数的比值随细胞减数分裂各时期的变化曲线。复制前，染色体数/核DNA数＝1；复制后，染色体数/核DNA数＝1/2；着丝粒分裂后，姐妹染色单体分开，染色体数/核DNA数＝1。由此可见，bc段完成核DNA分子的复制，发生了基因A突变成基因a，但染色体数目并没有加倍，A错误；cd段细胞表示减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的前期、中期，减数分裂过程中会出现四分体，不会出现92条染色体，B错误；同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期，即(cd段)，de段发生着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，导致细胞染色体数目暂时加倍，C错误；分析子细胞的基因型可知，两个极体均含基因A，卵细胞含Aa，一个极体不含A或a，说明次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ过程中Aa所在的姐妹染色单体没有分离，发生了染色体数目变异，D正确。