2021高考生物人教版一轮教师用书第七单元素养提升课8　变异与细胞分裂、遗传定律的综合

素养提升课8　变异与细胞分裂、遗传定律的综合

突破点一　基因突变、基因重组与细胞分裂的综合

(2019·湖北八校高三联考)如图所示为基因型AaBb(两对基因独立遗传)的某二倍体动物的两个正处在分裂状态的细胞。下列说法正确的是(　　)

A.两个细胞所属的分裂方式相同

B.两个细胞中染色体组数和同源染色体对数相同

C.两个细胞发生了相同类型的可遗传变异

D.两个细胞中染色体出现所示的A与a的基因原因一定相同

[审题指导]

(1)注意题干信息“基因型AaBb的某二倍体动物”的条件在解题时的限制。

(2)判断甲、乙两图的细胞分裂方式及变异类型。图甲细胞属有丝分裂方式,A、a基因的位置异常为基因突变所致。图乙细胞处于MⅡ后期,A、a基因的位置异常为基因突变或交叉互换所致。

(3)“两对基因独立遗传”且两个细胞中却有1条染色体上同时含有a、b基因,推得两个细胞的染色体结构均发生了易位。

解析:图甲细胞有同源染色体,呈现的特点是每条染色体排列在细胞中央赤道板上,处于有丝分裂中期,图乙细胞没有同源染色体,呈现的特点是染色体移向细胞两极,处于减数第二次分裂的后期;可见,两个细胞所属的分裂方式不同;两个细胞中都含有2个染色体组,图甲细胞有2对同源染色体,图乙细胞中没有同源染色体;已知A和a、B和b这两对基因独立遗传,即分别位于两对同源染色体上,而图示的两个细胞中却有1条染色体上同时含有a、b基因,说明这两个细胞都发生了染色体结构变异中的易位;图甲细胞中A、a基因的位置异常是由于发生了基因突变,图乙细胞中A、a基因的位置异常是由于发生了基因突变或交叉互换。

答案:C

1.记住减数分裂过程中基因突变的两种类型

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.准确辨析分裂图像中的变异类型

(1)由于图①、②细胞分裂方式为有丝分裂,而图③细胞分裂方式为减数分裂,因此图中①、②、③的变异类型分别属于基因突变、基因突变、基因突变或基因重组。

(2)若该生物基因型为AA,则图③的变异类型为基因突变。若该生物基因型为Aa,则图③的变异类型最可能为基因重组。

1.下图为基因型为AaBb的某动物体内细胞分裂的图像,下列分析正确的是(　D　)

A.甲图发生了交叉互换

B.乙图发生了基因重组

C.丙图发生了染色体易位

D.丁图发生了基因突变

解析:甲图细胞处于减数第一次分裂后期,发生了基因重组;乙图处于有丝分裂后期,不发生基因重组;丙图处于减数第二次分裂后期,据染色体的颜色和基因可知,发生了交叉互换。

2.某动物的初级卵母细胞中,由一个着丝点相连的两条染色单体所携带的基因不完全相同,其原因一定不是(　D　)

A.发生基因突变 B.发生过交叉互换

C.染色体结构变异 D.发生了自由组合

解析:两条姐妹染色单体所携带的基因不完全相同的原因有三种可能:间期发生了基因突变、四分体时期发生过交叉互换或发生过染色体结构变异。自由组合只发生在非同源染色体间。

3.突变基因杂合细胞进行有丝分裂时,出现了如图所示的染色体片段交换,这种染色体片段交换的细胞继续完成有丝分裂后,可能产生的子细胞是(　D　)

①正常基因纯合细胞　②突变基因杂合细胞　③突变基因纯合细胞

A.①② B.①③ C.②③ D.①②③

解析:着丝点分裂后,两条染色体中的姐妹染色单体成为染色体,向细胞两极移动时是随机组合的,移向细胞同一侧的可能为相同基因,也可能是正常基因与突变基因,因此可能产生正常基因的纯合细胞、突变基因的纯合细胞、突变基因的杂合细胞三种。

突破点二　染色体变异与细胞分裂的综合

两只性染色体正常的白眼果蝇产下的后代中,出现了一只性染色体异常的可育白眼雌果蝇(XrXrY),分析其原因不可能是(　　)

A.雄果蝇在减数第一次分裂过程中,性染色体没有分离

B.雄果蝇在减数第二次分裂过程中,性染色体没有分离

C.雌果蝇在减数第一次分裂过程中,性染色体没有分离

D.雌果蝇在减数第二次分裂过程中,性染色体没有分离

[审题指导]

(1)解答本题的关键是能够根据减数分裂过程推测后代白眼雌果蝇(XrXrY)多出的一条X染色体来自哪一个亲本的减数分裂的第几次分裂。

(2)推断减数分裂与产生异常配子的关系,即XrXrY的产生有两种情况。

①正常的卵细胞Xr和异常的精子XrY结合,原因在于父方减数第一次分裂异常。

②异常的卵细胞XrXr和正常的精子Y结合,原因有:母方减数第一次分裂异常,也有可能是母方减数第二次分裂异常导致。

解析:雄果蝇在减数第一次分裂过程中,性染色体没有分离,会形成基因型为XrY的异常精子,与正常卵细胞(Xr)结合产生白眼雌果蝇(XrXrY);雄果蝇在减数第二次分裂过程中,性染色体没有分离,会形成基因型为XrXr或YY的异常精子,与正常卵细胞(Xr)结合产生后代基因型为XrXrXr或XrYY,不可能产生基因型为XrXrY的后代;雌果蝇在减数第一次分裂过程中,性染色体没有分离,会形成基因型为XrXr的异常卵细胞,与正常精子(Y)结合会产生白眼雌果蝇(XrXrY);雌果蝇在减数第二次分裂过程中,性染色体没有分离,会形成基因型为XrXr的异常卵细胞,与正常精子(Y)结合会产生白眼雌果蝇(XrXrY)。

答案:B

1.减数分裂异常导致配子种类变化的规律

若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,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(以基因型为AaBB的精原细胞为例):

2.性染色体数目异常个体的成因分析

(1)XXY成因

(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。

1.XY型某二倍体高等动物(2n=6)雄性个体的基因型为AaBb,其体内某细胞处于细胞分裂某时期的示意图如图。下列叙述正确的是(　D　)

A.形成该细胞过程中发生了基因突变和染色体变异

B.该细胞含有3个四分体,6条染色体,12个DNA分子

C.该细胞每条染色体的着丝点都连着由两极中心体发出的纺锤丝

D.该细胞分裂形成的配子的基因型为aBXA、aBX、AbY、bY

解析:由图可知,A基因所在的染色体片段易位到了X染色体上,没有体现基因突变;该细胞为减数第一次分裂中期图像,含有3个四分体,6条染色体,12个核DNA分子,由于细胞质中也含有DNA分子,因此DNA分子数大于12;该细胞为动物细胞,每条染色体的着丝点只连着由两极中心体发出的星射线;据图可知,该细胞分裂后可形成4种配子即aBXA、aBX、AbY、bY。

2.某哺乳动物的基因型是AaBb,如图是其体内一个正在进行减数分裂的细胞示意图。下列叙述错误的是(　B　)

A.该细胞含有4条染色单体、2个染色体组

B.该细胞发生过染色体结构变异,此细胞经分裂后形成4种精子或1种卵细胞

C.等位基因A与a的分离既可以发生在减数第一次分裂,也可以发生在减数第二次分裂

D.若减数第一次分裂发生差错,减数分裂结束后可能产生基因型为AABb的子细胞

解析:该细胞含有4条染色单体、2个染色体组,A正确;由于同源染色体发生了交叉互换,所以细胞经分裂后形成四种精子或一种卵细胞,但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,而不是染色体结构变异,B错误;由于发生交叉互换,等位基因A与a的分离不只发生在减数第一次分裂后期,也发生在减数第二次分裂后期,C正确;若减数第一次分裂发生差错,同源染色体未分离,移向同一极,则减数分裂结束后可能产生基因型为AABb或aaBb或AaBb的子细胞,D正确。

3.(2013·福建卷)某男子表现型正常,但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体,如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙,配对的三条染色体中,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是(　D　)

A.图甲所示的变异属于基因重组

B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞

C.如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有8种

D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代

解析:图甲所示的变异属于染色体(结构)变异;观察异常染色体应选择分裂中期的细胞,此时的染色体形态稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期;根据题意知,该男子产生的精子类型共有6种,即:“只含有14号染色体”、“只含有21号染色体”、“只含有异常染色体”、“14号染色体+21号染色体”、“14号染色体+异常染色体”、“21号染色体+异常染色体”;该男子可产生同时含有14号和21号染色体的正常精子,与正常卵子结合,可得到染色体组成正常的后代。

突破点三　变异与遗传定律的综合

(2019·安徽毛坦厂中学高三联考)果蝇(2n=8)是遗传学研究中常用的材料。回答下列与果蝇遗传有关的问题:

(1)研究果蝇的基因组时,应该研究的染色体类型和数目为 　　　　　　　　　　　。 

(2)果蝇的气门部分缺失(A)和正常气门(a)为一对相对性状。若现将一只变异的气门部分缺失果蝇与另一只未变异的正常气门果蝇进行杂交,子代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比为5∶1,则可以判断果蝇的变异来源最可能是　。 

(3)已知果蝇的灰身和黑身分别由常染色体上的基因B和b控制,当基因B和b所在的染色体发生缺失突变时,会引起含染色体片段缺失的雌配子或雄配子致死(注:只有其中之一致死)。如图表示某果蝇个体的一对染色体,若让具有该变异的两只灰身果蝇杂交,则后代的表现型及比例为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)若要确定图中染色体片段缺失致死的配子类型,请设计实验进行证明(假设该果蝇种群中除了该变异类型的雌雄个体之外,还有各种未变异的果蝇):

①实验设计: 　　　　　　　　　　　　　　　。 

②实验结果预测:

若后代的表现型及比例为 　                  , 

则染色体片段缺失会导致雌配子致死。

若后代的表现型及比例为 　                 , 

则染色体片段缺失会导致雄配子致死。

[审题指导]

(1)果蝇的气门由一对基因(A、a)控制且子代中的异常分离比为5∶1,由此推测该变异的气门缺失果蝇的基因型是AAa。

(2)因为灰身果蝇的基因型有BB和BO,因此要确定图中染色体片段缺失致死的配子类型,进行实验设计的关键是选择测交加正反交的方法进行验证。

解析:(1)果蝇含3对常染色体和一对性染色体,研究其基因组时应该测定3条常染色体和2条性染色体上的基因。

(2)一只变异的气门部分缺失果蝇与另一只未变异的正常气门果蝇aa进行杂交,子代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比为5∶1,说明该变异很可能是染色体数目变异,即该变异的气门缺失果蝇的基因型是AAa,是一个三体变异,其产生的配子的种类和比例是AA∶A∶Aa∶a=1∶2∶2∶1,则与aa杂交,后代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比为5∶1。

(3)如图所示,发生缺失的染色体缺失了B或b所在的区段,缺失的染色体用O表示,则灰身果蝇的基因型为BO,若含缺失的雌配子致死,则灰身雌果蝇只能产生B一种配子,灰身雄果蝇可以产生B和O两种比例相等的配子,后代中全是灰身。

(4)要证明该缺失灰身果蝇即BO雌雄产生配子的情况,即致死配子的类型,可以用该灰身缺失果蝇与正常的黑身果蝇bb进行正反交,若含缺失的雌配子致死,则灰身缺失雌性个体只能产生B一种配子,染色体片段缺失个体为母本的后代全为灰身,染色体片段缺失个体为父本的后代灰身∶黑身=1∶1;若含缺失的雄配子致死,则染色体片段缺失个体为母本的后代灰身∶黑身=1∶1,染色体片段缺失个体为父本的后代全为灰身。

答案:(1)3条常染色体,以及2条性染色体X和Y

(2)染色体数目变异

(3)全为灰身(或“灰身∶黑身=1∶0”)

(4)①让染色体片段缺失个体与黑身个体进行正反交(BO♀×bb♂、BO♂×bb♀)　②染色体片段缺失个体为母本的后代全为灰身,染色体片段缺失个体为父本的后代灰身∶黑身=1∶1　染色体片段缺失个体为母本的后代灰身∶黑身=1∶1,染色体片段缺失个体为父本的后代全为灰身

1.运用“假说—演绎法”分析问题

“假说—演绎法”是指在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,然后根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符合,就证明假说是正确的;反之,则说明假说是错误的。运用“假说—演绎”的思想解答遗传设计题时可分解为 3步:提出假说,正向演绎推理(结论→结果),逆向答题(结果→结论),可顺利解决问题。

2.解答变异类相关题时照样要遵循孟德尔遗传定律

若是一对基因控制的性状遗传用分离定律解题;若是两对基因控制的性状遗传用自由组合定律解题;若是性染色体上基因控制的性状遗传需要考虑伴性遗传的特点。

1.已知某一对染色体三体的植物在减数第一次分裂过程中,3条同源染色体随机移向细胞两极,最终可形成含1条或2条该染色体的配子(只含缺失染色体的花粉不能参与受精作用)。现有一个三体且一条染色体缺失的植株甲,其细胞中该染色体及基因型如图所示。若甲自交,子代没有染色体结构和数目异常的个体比例为(　B　)

A.1/9 B.2/15 C.1/5 D.7/18

解析:根据以上分析已知,该三体形成的雌配子及其比例为A∶aa∶a∶Aa=1∶1∶2∶2,雄配子及其比例为 aa∶a∶Aa=1∶2∶2,因此若甲自交,子代没有染色体结构和数目异常的个体比例为aa=2/6×2/5=2/15,故选B。

2.一只红眼雄果蝇(XBY)与一只白眼雌果蝇(XbXb)杂交,子代中发现有一只白眼雌果蝇。分析认为,该白眼雌果蝇出现的原因有两种:亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。(注:控制某一性状的基因都缺失时,胚胎致死;各型配子活力相同)

(1)甲同学想通过一次杂交的方法以探究其原因。请你帮助他完成以下实验设计。

实验步骤:①　; 

②　。 

结果预测:Ⅰ.如果　, 

则为基因突变;

Ⅱ.如果　, 

则为染色体片段缺失。

(2)乙同学认为可以采用更简便的方法验证甲同学的实验结论,乙同学的方法是 

　　　　　　　　　　　。 

解析:(1)利用假说—演绎的思想,通过一次杂交的方法(让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配)来确定变异的类型。若发生了基因突变,则这只雌果蝇的基因型为XbXb,子代中雌果蝇为红眼,雄果蝇为白眼,雌雄个体数之比为1∶1;若发生了含B基因的染色体片段缺失,这只雌果蝇的基因型为XXb,子代中雌果蝇为红眼,雄果蝇为白眼,由于控制某一性状的基因都缺失时,胚胎致死,故雌雄个体数之比为2∶1。

(2)可以用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态验证甲同学的实验结论。

答案:(1)①这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配　②观察并记录子代中雌雄比例　Ⅰ.子代中雌∶雄=1∶1

Ⅱ.子代中雌∶雄=2∶1

(2)用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态