14 必修1 专题五 第3讲 细胞分裂相关知识的整合与应用-【名师导航】2025年高考生物一轮总复习讲义（浙科版）

第3讲　细胞分裂相关知识的整合与应用 一、细胞分裂与可遗传变异的关系 (一)细胞分裂与基因突变 1．发生时期 基因突变主要发生在细胞分裂间期的__期DNA复制过程中。 2．发生原因 DNA复制过程中，基因内部的脱氧核苷酸的________________发生了局部改变从而改变了遗传信息。 3．变异图像 此时可导致姐妹染色单体上含有一对____基因，这种突变能通过配子传递给下一代，突变一般发生在同源染色体中的某一条染色体上，可能发生隐性突变，也可能发生显性突变，通过突变产生等位基因。 4．所属分裂 基因突变即可发生在有丝分裂间期，也可发生在减数第一次分裂前的间期。 5．基因突变对子细胞种类的影响 基因突变可以改变子细胞的种类，以基因型为AABb的细胞为例： 分裂类型 未变异子细胞类型 基因突变举例 变异后子细胞类型 有丝分裂 AABb、AABb A→a __________________ 减数分裂 AB、AB、Ab、Ab A→a ______________________ (二)细胞分裂与基因重组 1．发生时期 基因重组可发生在________________________。 2．发生前提 发生基因重组的前体条件是必须要有______________的等位基因。 3．发生原因 同源染色体的______________________和______________________即可使非等位基因发生重新组合，从而导致基因重组。 4．变异类型 (1)自由组合型：减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(必定发生)。 (2)交叉互换型：减数第一次分裂前期同源染色体非姐妹染色单体交叉互换导致基因重组(往往发生)。 5．所属分裂 在细胞分裂过程中，自由组合型的基因重组只能发生在__________________。交叉互换型的基因重组往往发生在__________________，但实验证据表明交换也可发生在有丝分裂中，这称为体细胞交换，只是交换率比减数分裂低。 6．姐妹染色单体上(或分开后形成的子染色体上)存在等位基因的原因分析 图1　 　　图2 (1)若为有丝分裂(如图1)，则为________。 (2)若为减数分裂(如图2)，则可能是__________________，需要再结合个体的基因型和基因个数进行判断。 (三)细胞分裂与染色体畸变 1．发生时期 细胞分裂任意时期皆可发生染色体畸变。 2．发生原因 在内外因素的作用下，染色体的结构改变可发生在细胞分裂的任意时期，而染色体数目变异则发生在细胞分裂的后期染色体分离的过程中。 3．变异类型 (1)染色体结构变异(常见类型) (2)染色体数目变异 ①同源染色体未分离：减数第一次分裂后期，A、a所在的同源染色体未分离，最终产生的配子全部异常。 ②姐妹染色单体未分开：a、a所在的姐妹染色单体未分开，如果发生在有丝分裂后期，则产生的两个子细胞全部异常；如果发生在减数第二次分裂后期，则最终产生的配子正常和异常各占一半。 二、DNA复制与细胞分裂中染色体标记情况的知识整合 1．有丝分裂中核DNA和染色体的标记情况分析 有丝分裂过程中DNA复制____，细胞分裂____，下图为连续分裂两次的过程图(以一条染色体为例)。 由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是________(以体细胞染色体数为2n为例)。 2．减数分裂中核DNA和染色体的标记情况分析 在减数分裂过程中，DNA复制____，细胞连续分裂____。下图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。 由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。 一、细胞分裂过程中异常细胞产生的三大原因 　(2024·浙江1月选考)某精原细胞同源染色体中的一条发生倒位，如图甲。减数分裂过程中，由于染色体倒位，同源染色体联会时会形成倒位环，此时经常伴随同源染色体的交叉互换，如图乙。完成分裂后，若配子中出现染色体片段缺失，染色体上增加某个相同片段，则不能存活，而出现倒位的配子能存活。下列叙述正确的是(　　) A．图甲发生了①至③区段的倒位 B．图乙细胞中Ⅱ和Ⅲ发生交叉互换 C．该精原细胞减数分裂时染色体有片段缺失 D．该精原细胞共产生了3种类型的可育雄配子 [解析]　由图甲中倒位的染色体可看出含有bcd的片段发生倒位，所以断裂部位为①和④，①和④区段发生倒位，A错误；图乙中存在四条染色单体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，由图看出交叉点在Ⅱ和Ⅳ之间，B错误；该精原细胞由于发生倒位和交叉互换，得到的精子为ABCDE、adcbe、ABcda和ebCDE或ABCDE、adcbe、ABbe和adcCDE，ABcda和ebCDE或ABbe和adcCDE均存在染色体片段缺失，C正确；只有ABCDE和adcbe染色体片段完整，配子可育，D错误。 [答案]　C 二、减数分裂产生配子的种类和来源 原始生殖细胞减数分裂产生配子的情况(以AaBb为例)，分析产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。 (一)基因型为AaBb的一个精原细胞，减数分裂可产生的精子的种类可能有哪几种？ 1．当两对等位基因位于两对同源染色体上，并且不发生交叉互换时，则只能产生2种配子，分别是AB、ab或Ab、aB；当两对等位基因位于两对同源染色体上，并且发生交叉互换时，则能产生4种配子，分别是AB、ab、Ab、aB。 2．当两对等位基因连锁在一对同源染色体上，并且A与B 连锁，a与b连锁，不发生交叉互换时，则只能产生2种配子，分别是AB、ab；发生交叉互换时，则能产生4种配子，分别是AB、ab、Ab、aB。 3．当两对等位基因连锁在一对同源染色体上，并且A与b 连锁，a与B连锁，不发生交叉互换时，则只能产生2种配子，分别是aB、Ab；发生交叉互换时，则能产生4种配子，分别是AB、ab、Ab、aB。 (二)基因型为AaBb的一个雄性个体，减数分裂可产生的精子的种类可能有哪几种？ 1．当两对等位基因位于两对同源染色体上，并且不发生交叉互换时，则能产生4种配子，分别是AB、ab、Ab、aB，比例为1∶1∶1∶1；当两对等位基因位于两对同源染色体上，并且发生交叉互换时，则能产生4种配子，分别是AB、ab、Ab、aB，比例为1∶1∶1∶1；如果AaBb的个体自交则后代的表型的比例为9∶3∶3∶1。 2．当两对等位基因连锁在一对同源染色体上，并且A与B 连锁，a与b连锁，不发生交叉互换时，则只能产生2种配子，分别是AB、ab，比例为1∶1，如果AaBb的个体自交，其后代的基因型及比例为1/4AABB∶2/4AaBb∶1/4aabb。发生交叉互换时，则能产生4种配子，分别是AB、ab、Ab、aB，若交换率(交换率——指重组配子数占总配子数的百分率)为20%，则配子的种类的比例为AB∶ab∶Ab∶aB＝40%∶40%∶10%∶10%。 3．当两对等位基因连锁在一对同源染色体上，并且A与b 连锁，a与B连锁，不发生交叉互换时，则只能产生2种配子，分别是aB、Ab，比例为1∶1，如果AaBb的个体自交，其后代的基因型的比例为1/4AAbb∶2/4AaBb∶1/4aaBB。发生交叉互换时，则能产生4种配子，分别是AB、ab、Ab、aB，若交换率(交换率——指重组配子数占总配子数的百分率)为20%，则配子的种类的比例为AB∶ab∶Ab∶aB＝10%∶10%∶40%∶40%。 　(2021·辽宁选择性考试)基因型为AaBb的雄果蝇，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]　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和Aabb或AaBb(A和B在同一条染色体上)和AaBb(A和b在同一条染色体上)，进行减数分裂的子细胞中只有Aabb和AaBb(A和b在同一条染色体上)精原细胞减数第一次分裂才能产生AAbb的细胞，则概率为1/2×1/2＝1/4，B正确，A、C、D错误。 [答案]　B 三、XXY与XYY异常个体成因分析及其产生配子的种类与比例 1．XXY与XYY异常个体成因分析 (1)XXY成因 (2)XYY成因：父方减Ⅱ异常，即减Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后两条Y染色体共同进入同一精细胞。 2．XXY异常个体减数分裂产生配子的种类及比例 已知性染色体组成为XXY的三体果蝇为雌性，能正常繁殖后代，假设减数第一次分裂前期3条性染色体任意两者配对概率相等，则某三体雌果蝇(XXY)产生的配子类型及比例为XX∶XY∶X∶Y＝1∶2∶2∶1(只考虑性染色体类型)。 XXY的雌果蝇性染色体分布 XXY的雌果蝇产生配子的情况 　已知果蝇的刚毛和截毛这对相对性状是由X和Y染色体上一对等位基因控制的，刚毛(E)对截毛(e)为显性。现有一只染色体组成为XXY的截毛果蝇，分析其变异的原因时发现，只可能是由某亲本形成配子时，在减数第二次分裂中染色体分配异常造成的。那么，其双亲的基因型是(　　) A．XeXe　XEYe　　 B．XEXe　XEYe C．XEXe　XeYe D．XeXe　XeYE [解析]　由题意可知，染色体组成为XXY的截毛果蝇的基因型为XeXeYe，由于产生该个体的原因只可能是某亲本形成配子时，在减数第二次分裂中染色体分配异常造成。如果亲本雌性是XeXe，可以是其减数第一次分裂异常，产生XeXe的卵细胞与Ye 的精子结合产生；如果亲本雄性是XeYe，可以是其减数第一次分裂异常，产生XeYe的精子与Xe的卵细胞结合产生；综上所述，两个亲本的基因型为XEXe、XEYe，B符合题意。 [答案]　B 四、姬姆萨染料染色实验分析 1．有5-溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)，其在结构上与胸腺嘧啶脱氧核苷类似，能够代替后者与腺嘌呤脱氧核苷配对，掺入新合成的一条DNA链中。 2．当DNA分子的2条脱氧核苷酸链含BrdU时，用姬姆萨染料染色，染色(单)体着色很浅(浅蓝色)，与含母链的着色(深蓝色)明显不同，因此就出现了色差染色体。 姐妹染色单体出现色差示意图 讨论：某植物一个根尖分生区细胞(2N＝20)，放在含有5-溴尿嘧啶脱氧核苷的培养液中进行培养，在第一次分裂中期的每个细胞中含BrdU的染色体有20条，染色后表现为深蓝色；第一次分裂后期每个细胞中含BrdU的染色体有40条，染色后表现为深蓝色。在第二次分裂中期的每个细胞中含BrdU的染色体有20条，染色后表现为每条染色体的一条单体深蓝色、一条单体浅蓝色；第二次分裂后期每个细胞中含BrdU的染色体有40条，染色后表现为20条染色体深蓝色、20条染色体浅蓝色；第二次细胞分裂结束后每个细胞中含BrdU的染色体有20条，染色后表现为浅蓝色的染色体有0～20条；分裂产生的所有子细胞的染色体中深蓝色的占50%，含有浅蓝色染色体的细胞至少有2个。 3．方法总结——“四步法”解决细胞分裂中的染色体标记问题 第一步 画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记 第二步 画出复制一次，分裂一次的子代细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示 第三步 再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况 第四步 若继续推测后期情况，可想象着丝粒分裂，姐妹染色单体分开的局面，进而推测子细胞染色体的情况 　(2024·浙江联盟学校第一学期仿真模拟)将雄果蝇(2n＝8)的一个精原细胞(细胞中所有染色体都含32P标记)放在不含32P标记的培养基中培养，其连续分裂两次后产生子细胞。该过程中没有发生其他变异。下列关于分裂过程中细胞的叙述，正确的是(　　) A．形成的子细胞中没有姐妹染色单体　 B．子细胞中每条染色体都含有32P标记 C．次级精母细胞中每条染色体都含有32P标记 D．初级精母细胞中不是每条染色单体都含有32P标记 [解析]　若先进行一次有丝分裂，再进行一次减数分裂，形成的子细胞含有姐妹染色单体，A错误；该精原细胞每条DNA双链均含有标记，若进行有丝分裂，经过第一次分裂，每条DNA的一条单链含有标记，一条没有标记，每条染色体都含有标记，经过第二次DNA复制，前期的每条染色体中一条DNA含有标记，另一条没有标记，则着丝粒分裂后，一半的染色体含有标记，另一半没有，因此经过两次分裂，并非子细胞中每条染色体都含有32P标记，B错误；出现次级精母细胞，说明两次分裂为减数第一次分裂和减数第二次分裂，则只经过一次DNA复制，因此染色体上每条DNA的一条链含有标记，另一条链没有，则次级精母细胞中每条染色体都含有标记，C正确；DNA分子的复制是半保留复制，一个DNA分子在细胞分裂间期复制形成的两个DNA分子都含有一条母链和一条子链，这两条DNA分子存在于由着丝粒连接的两条染色单体上，若两次分裂分别为减数第一次分裂和减数第二次分裂，初级精母细胞中每条染色体中每条单体中都含有32P，D错误。 [答案]　C 　(2024·浙江1月选考)大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷培养液中培养，3H-脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，局部示意图如图。DNA双链区段①、②、③对应的显色情况可能是(　　) A．深色、浅色、浅色 B．浅色、深色、浅色 C．浅色、浅色、深色 D．深色、浅色、深色 [解析]　大肠杆菌内亲代DNA分子双链均无3H标记，第一次有丝分裂结束DNA分子双链一条有3H标记，一条无3H标记，第二次有丝分裂DNA复制时如图所示，①DNA分子双链一条有3H标记，一条无3H标记，②DNA分子双链两条均有3H标记，③DNA分子双链一条有3H标记，一条无3H标记，结合题干中双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色，①为浅色，②为深色，③为浅色，B符合题意。 [答案]　B 　围绕细胞分裂与基因突变关系，考查科学思维素养 1．(2024·浙江省名校协作体高三开学联考)如图是基因型为AaBb的某哺乳动物减数分裂过程中形成的一个细胞。下列叙述正确的是(　　) A．该细胞发生了基因突变或交叉互换，导致了A和a基因重组 B．图示细胞的分裂过程中，A和a的分离既发生在MⅠ，也发生在MⅡ C．若该细胞发生的是隐性突变，则该细胞产生的配子基因型为AB、aB、Ab和Ab D．图示细胞中含4套遗传信息，此细胞分裂结束后能产生4个精细胞或一个卵细胞 2．甲图为某哺乳动物体细胞中部分染色体及其上的基因示意图，乙、丙、丁图为该动物处于不同分裂时期的染色体示意图。下列叙述正确的是(　　) A．甲、乙、丙图示细胞中都含同源染色体，有8条染色单体出现 B．在乙、丙、丁图示细胞中，仅乙为有丝分裂且含4个染色体组 C．甲、丙图示细胞含有2个染色体组，丁图细胞为次级精母细胞 D．甲图所示两姐妹染色单体携带的基因不同，原因可能是发生过基因突变或交叉互换 　围绕细胞分裂与基因重组关系，考查科学思维素养 3．(2023·山东等级考)减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体可分别将自身两端粘在一起，着丝粒分开后，2个环状染色体互锁在一起，如图所示。2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开，分别进入2个子细胞，交换的部分大小可不相等，位置随机。某卵原细胞的基因组成为Ee，其减数分裂可形成4个子细胞。不考虑其他突变和基因被破坏的情况，关于该卵原细胞所形成子细胞的基因组成，下列说法正确的是(　　) A．卵细胞基因组成最多有5种可能 B．若卵细胞为Ee，则第二极体可能为EE或ee C．若卵细胞为E且第一极体不含E，则第二极体最多有4种可能 D．若卵细胞不含E、e且一个第二极体为E，则第一极体最多有3种可能 4．(2023·嘉兴检测)若1个基因型为AaBb的精原细胞经细胞分裂产生1000个精子，其中50个精子的基因型为aB，假设细胞分裂过程中没有发生基因突变和染色体畸变。下列叙述正确的是(　　) A．基因A与基因B是非同源染色体上的非等位基因 B．有5%的初级精母细胞发生了交叉互换 C．染色体交叉互换中必然发生染色体的断裂 D．在整个过程中DNA聚合酶与基因A所在模板链结合18次 　围绕细胞分裂与染色体畸变关系，考查科学思维素养 5．(2022·重庆选择性考试)人卵细胞形成过程如图所示。在辅助生殖时对极体进行遗传筛查，可降低后代患遗传病的概率。一对夫妻因妻子高龄且是血友病a基因携带者(XAXa)，需进行遗传筛查。不考虑基因突变，下列推断正确的是(　　) A．若第二极体的染色体数目为22，则卵细胞染色体数目一定是24 B．若第一极体的染色体数目为23，则卵细胞染色体数目一定是23 C．若减数分裂正常，且第二极体X染色体有1个a基因，则所生男孩一定患病 D．若减数分裂正常，且第一极体X染色体有2个A基因，则所生男孩一定患病 6．(2022·湖北选择性考试)为了分析某21-三体综合征患儿的病因，对该患儿及其父母的21号染色体上的A基因(A1～A4)进行PCR扩增，经凝胶电泳后，结果如图所示。关于该患儿致病的原因叙述错误的是(　　) A．考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常 B．考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常 C．不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常 D．不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常 　围绕DNA复制与细胞分裂中染色体标记情况，考查科学思维素养 7．(2021·浙江6月选考)在DNA复制时，5-溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是(　　) A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色 B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同 C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体为1/4 D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体 8．(2021·浙江1月选考)现建立“动物精原细胞(2n＝4)有丝分裂和减数分裂过程”模型。1个精原细胞(假定DNA中的P元素都为32P，其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H(h)、R(r)是其中的两对基因，细胞②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确的是(　　) A．细胞①形成过程中没有发生基因重组 B．细胞②中最多有两条染色体含有32P C．细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等 D．细胞④～⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、1、1 【精读课本】 自主诊断 一、(一)1．S　2．数量、顺序、种类　3．等位　5．AaBb、AABb　AB、AB、Ab、ab (二)1．减数第一次分裂前期和后期　2.2对或2对以上 3．非姐妹染色单体交叉互换　非同源染色体的自由组合　5．减数第一次分裂后期　减数第一次分裂前期　6．(1)基因突变　(2)交叉互换或基因突变 (三)3．(1)易位　倒位 二、1．一次　一次　0～2n　2．一次　两次 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 第3讲　细胞分裂相关知识的整合与应用 延伸迁移·实现融会贯通 1．B　[图示一条染色体的姐妹染色单体分别含有A和a基因，说明该细胞发生了基因突变或交叉互换(互换)，但实现的不是A和a的基因重组，应是A/a控制的性状与控制其他性状的基因之间的重组，A错误；该哺乳动物基因型是AaBb，在MⅠ后期随同源染色体分开发生A和a的分离，且图示细胞的分裂过程中，一条染色体的姐妹染色单体分别含有A和a基因，在MⅡ也会发生两者的分离，即A和a的分离既发生在MⅠ，也发生在MⅡ，B正确；若该细胞发生的是隐性突变，即A→a，则该细胞上半部分基因型是AaBB，下半部分为aabb，则产生的配子基因型为AB、aB、ab和ab，C错误；图示细胞同源染色体分离，细胞处于减数第一次分裂后期，此时细胞质均等分裂，说明是雄性动物，则其分裂结束不可能产生卵细胞，D错误。] 2．B　[甲、乙、丙图示细胞中都含同源染色体，但乙图中无染色单体，A错误；乙、丙、丁图示细胞中，乙为有丝分裂后期，含4个染色体组，丙为减数第一次分裂后期，含2个染色体组，丁为减数第二次分裂中期，含1个染色体组，B正确；由丙图细胞质不均等分裂可判断该动物为雌性，丁图为第一极体或次级卵母细胞，C错误；甲图所示两姐妹染色单体携带的基因不同，说明该细胞发生过基因突变，D错误。] 3．C　[正常情况下，卵细胞的基因型可能为E或e，减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体上的基因为EE或ee，着丝粒分开后，2个环状染色体互锁在一起，2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开，卵细胞的基因型可能为EE、ee、E、e、O(表示没有相应的基因)，若减数分裂Ⅰ时同源染色体中的非姐妹染色单体发生互换，卵细胞的基因组成还可能是Ee，故卵细胞基因组成最多有6种可能，A错误；不考虑其他突变和基因被破坏的情况，若卵细胞为Ee，则减数分裂Ⅰ时同源染色体中的非姐妹染色单体发生互换，次级卵母细胞产生的第二极体基因型为O，第一极体产生的第二极体可能为E、e或Ee、O，B错误；若卵细胞为E，且第一极体不含E，说明未发生互换，次级卵母细胞产生的第二极体为E，第一极体产生的两个第二极体为e、e或ee、O，最多有4种可能，C正确；若卵细胞不含E、e，则卵细胞基因组成是O，且一个第二极体为E，则这个第二极体是由第一极体产生的且第一极体的减数分裂Ⅱ不发生E或e所在的位置随机交换，若不发生互换，则第一极体为EE，若发生互换，则第一极体只能是Ee，故第一极体的基因组成为EE或Ee，D错误。] 4．C　[如果基因A与基因B是非同源染色体上的非等位基因，那么正常情况下产生精子基因型为aB的数量为250个，即使发生交叉互换，仍然为250个，所以基因A与基因B是同源染色体上的非等位基因，A错误；基因A与基因B是同源染色体上的非等位基因，且a与b在同一条染色体上，1个发生交叉互换的初级精母细胞才能产生AB、Ab、aB、ab四个精子，50个初级精母细胞发生了交叉互换，250个初级精母细胞产生1000个精子，发生交叉互换的初级精母细胞占比为50/250＝20%，B错误；交叉互换是指同源染色体的非姐妹染色单体之间交换片段，必然发生染色体的断裂，C正确；在整个过程中DNA复制次数远远超过18次，DNA聚合酶与基因A所在模板链结合远大于18次，D错误。] 5．D　[若在减数第一次分裂后期时，某对同源染色体没有分离，第一极体有24条染色体，次级卵母细胞有22条染色体，则会出现第二极体和卵细胞的染色体数目都为22，A错误；人类的染色体2N＝46，若第一极体的染色体数目为23，则次级卵母细胞染色体数目一定是23，如果次级卵母细胞在减数第二次分裂时任意一条染色体的姐妹染色单体不分离、移向细胞同一极，则卵细胞染色体数目可能为22或24，B错误；若减数分裂正常，由于之前的交叉互换有可能使同一条染色体上的姐妹染色单体携带等位基因，故第二极体X染色体有1个a基因，卵细胞中也可能是XA基因，则所生男孩可能不患病，C错误；若减数分裂正常，且第一极体X染色体有2个A基因，不考虑基因突变，则次级卵母细胞中有两个a基因，卵细胞中也会携带a基因，则所生男孩一定患病，D正确。] 6．D　[如果发生交叉互换，卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常，A2、A3所在的染色体可进入同一个卵细胞，A正确；考虑同源染色体交叉互换，卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常，A2、A3所在的染色体可进入同一个卵细胞，B正确；不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常，C正确；不考虑同源染色体交叉互换，患儿含有三个不同的等位基因，不可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常，D错误。] 7．C　[正常的DNA复制1次，2个子代DNA均只有一条链含有BrdU，染色后为深蓝色；正常的DNA复制2次，每个着丝粒上2个DNA一个是杂合DNA，一个是双新链DNA，正常的DNA复制3次，8个DNA中有2个杂合DNA，8条染色单体，4条染色体。2个杂合DNA，位于2条染色体上的染色单体中，故着色不同的染色体占1/2；根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，DNA由于半保留复制，后代总是含有杂合DNA，所以还能观察到深蓝色的染色单体。] 8．D　[题干图中细胞①处于减数第一次分裂前期，分析细胞①中基因组成可知，发生了交叉互换，即发生了基因重组，A错误；根据DNA分子半保留复制的特点，1个精原细胞(DNA中的P元素都为32P)，在不含32P的培养液中正常培养，经过一次有丝分裂产生的子细胞中每条染色体中的DNA分子一条链含32P和另一链不含32P，该子细胞经过减数第一次分裂前的间期复制，形成的细胞①中每条染色体，只有一条单体的DNA分子一条链含有32P(共4条染色单体含有32P)，细胞①形成细胞②会发生同源染色体分离，正常情况下，细胞②有两条染色体含有32P(分布在非同源染色体上，)，但根据图可知，H所在的染色体发生过交叉互换，很有可能H和h所在染色体都含有32P，因此细胞②中最多有3条染色体含有32P，B错误；根据B项分析可知，正常情况下，细胞②和③中各有两条染色体含有32P(分布在非同源染色体上)，但由于细胞①中发生了H和h的互换，而发生互换的染色单体上不确定是否含有32P，故细胞②和细胞③中含有32P的染色体数可能相等也可能不相等，C错误；如果细胞②的H和R所在染色体含有32P，且细胞②中h所在染色体含有32P，则r所在染色体不含32P，因此形成的细胞④含有32P的核DNA分子数为2个，形成的细胞⑤含有32P的核DNA分子数为1个，由于细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段)，h所在的染色体与其中一个r所在染色体含有32P(H和另一个r所在染色体不含32P)，如果含有32P的2条染色体不在同一极，则形成的细胞⑥和⑦都含32P的核DNA分子数都为1个，D正确。] $$ 课时分层作业(十四)　 1．A　[亲本男性患病，其含有致病基因，而亲本女性是正常个体，不含致病基因，故不可能是母亲减数分裂形成配子时两条性染色体移向了同一极，A不合理；根据题干信息，父亲含有致病基因，母亲是正常个体，生出了患病的男孩，可能前期Ⅰ父亲的初级精母细胞中X染色体上含致病基因的片段接到Y染色体上，B合理；假设控制肾炎的基因为A/a，根据题干信息，亲本男性基因型为XAY，正常女性基因型为XaXa，可能是后期Ⅰ父亲的初级精母细胞中两条性染色体(XA与Y)移向同一极，产生了XAY的异常精子，C合理；根据题干信息，父亲含有致病基因，母亲是正常个体，生出了患病的男孩，可能是父亲精子形成过程中，致病基因所在的片段转移到了常染色体上，产生了含有致病基因的常染色体并遗传给了其儿子，D合理。] 2．B　[由题干图可知，若发生交叉互换的位点为N，则产生MN卵细胞的次级卵母细胞基因型为MMNn，卵细胞基因型为MN，则极体的基因型为Mn；若发生交叉互换的位点为M，则产生MN卵细胞的次级卵母细胞基因型为MmNN，卵细胞基因型为MN，则极体的基因型为mN；若发生交叉互换的位点不是M和N，则产生MN卵细胞的次级卵母细胞基因型为MMNN，卵细胞基因型为MN，则极体的基因型为MN。综上，A、C、D不符合题意，B符合题意。] 3．D　[⑥是由③次级精母细胞经过减数第二次分裂形成的，已知的一个精细胞染色体数目异常，有两条X染色体，说明③次级精母细胞在减数第二次分裂后期X染色单体分离后移向同一极，则⑥中应该缺少一条X染色体，故形成过程中发生了染色体畸变(染色体数目变异)，A正确；④和⑤是由②次级精母细胞经过减数第二次分裂形成的，若④的基因型是AbY，对比精原细胞中的染色体上的基因组成，应在减数第一次分裂发生过交叉互换，即产生了同时含有Ab基因和ab基因的两条姐妹染色单体的染色体的次级精母细胞，即②次级精母细胞的基因型AabbYY，分裂后产生的两个子细胞基因型分别为AbY和abY，故⑤的基因组成是abY，B正确；根据B选项的分析可知，减数第一次分裂过程中发生过交叉互换，②次级精母细胞的基因型AabbYY，③次级精母细胞的基因型为AaBBXX，故②与③中姐妹染色单体上均含有等位基因，在减数第二次分裂时可能发生等位基因分离，C正确；由分析可知，精原细胞的基因型为AaBbXY，含有2个染色体组，①为经过减数第一次分裂间期染色体复制后的初级精母细胞，染色体数目不变，因此①含有2个染色体组，D错误。] 4．A　[题干图中细胞有8条染色体，由于该生物2n＝6，此时染色体不含姐妹染色单体，并移向两极，所以是减数第二次分裂后期的图像，且在MⅠ时，有一对同源染色体未分离进入一个次级精母细胞中。该细胞中含有同源染色体，但从图中看出染色体的形态、大小都不相同，所以只能是性染色体移向了该细胞，着丝粒分开后有4条性染色体，A正确；着丝粒分开，姐妹染色单体分开，细胞没有姐妹染色单体，B错误，由于该个体2n＝6，所以一个染色体组只有3条染色体，C错误；非同源染色体的自由组合发生在减数第一次分裂，D错误。] 5．D　[卵原细胞的一对同源染色体在减数第一次分裂前的间期进行复制，这对染色体上的基因也随之复制，复制后的相同基因位于组成一条染色体的两条姐妹染色单体的相同位置上，导致所形成的初级卵母细胞的基因型为EEeeFFff，位于同一条染色体上的基因会随着所在的染色体一起移动，若不发生交叉互换，则减数第一次分裂过程中由于同源染色体的分离，导致所形成的次级卵母细胞的基因型为EEff或eeFF，该次级卵母细胞进行减数第二次分裂，所形成的卵细胞的基因型为Ef或eF，A、B正确；若发生交叉互换，则减数第一次分裂结束后所形成的次级卵母细胞的基因型为EEFf或eeFf或Eeff或EeFF，该次级卵母细胞进行减数第二次分裂，所形成的卵细胞的基因型为Ef或EF或eF或ef，C正确，D错误。] 6．D　[判断动物的性别可通过减数第一次分裂后期的细胞质是否均等分裂进行判断，图中细胞均不含染色单体，但无减数第一次分裂后期的细胞，故无法判断该动物的性别，A错误；甲细胞处于有丝分裂后期，可能是精原细胞，其子细胞可能进行有丝分裂或减数分裂，B错误；据图可知，丙细胞中含有一对同源染色体，则甲、乙、丙细胞的染色体组数依次为4、2、2，C错误；同源染色体形态和大小相同，通常用不同颜色表示，甲、乙、丙细胞的同源染色体对数依次为4、0、1，其中丙细胞的同源染色体是染色体畸变所致，D正确。] 7．B　[蜜蜂是由染色体组数决定性别，没有性染色体，A错误；甲图细胞由于进行的是有丝分裂，不会发生交叉互换，所以②染色体上出现a基因的原因只能是基因突变，乙细胞为减数第二次分裂后期，②染色体上出现a基因的原因可能基因突变也可能是交叉互换，甲乙两细胞中②染色体上出现a基因的原因可能相同，B正确；乙图细胞没有同源染色体，且着丝粒分裂，染色单体分开，所以处于减数第二次分裂后期，细胞质均等分裂可判断为第一极体，故其子细胞为两个第二极体，不会发育为个体，C错误；形成乙细胞的过程中染色体片段断裂后发生错误连接从而导致缺失和重复，D错误。] 8．D　[图示中没有同源染色体，A错误；根据动物的基因型为AaXBY可知，该动物为雄性，该细胞不可能为第一极体，B错误；基因型为AaXBY的细胞经过间期DNA复制后处于减数第一次分裂时期时基因型为AAaaXBXBYY，由于该细胞形成中既发生了交叉互换(基因重组的一种)，又发生了易位(染色体结构变异的一种)，该细胞的基因型为AaXBAXB，因此，与该细胞同时产生的另一细胞基因组成为aYY，C错误，D正确。] 9．D　[基因型为Aaa的三体植株产生的配子种类及比例为Aa∶aa∶A∶a＝2∶1∶1∶2，A错误；配子②为A，配子④为a，基因型Aaa的三体玉米在减数分裂时，三条染色体的两条随机配对与分离，有一条随机地向细胞两极移动，根据分析可知，Aaa的细胞进行减数分裂形成的4个配子情况有：2Aa和2a；2A和2aa；不考虑交叉互换，不可能同时产生配子②和④，若考虑交叉互换，还可以是1Aa、1aa、1A、1a，B错误；三体抗病玉米自交，产生的雌配子有4种，其比例为1/6A、2/6Aa、2/6a、1/6aa，可育雄配子有2种1/3A、2/3a，根据雌雄配子随机结合可求子代感病植株(aa＋aaa)约占2/3×2/6＋2/3×1/6＝1/3，C错误；以该三体抗病水稻作父本，产生2种可育雄配子：1/3A、2/3a。抗病水稻(Aa)产生1/2A和1/2a的配子，根据雌雄配子随机结合可求出子代中抗病植株占1－2/3×1/2＝2/3，D正确。] 10．C　[由题干信息可知，该细胞中含有4种大小、形态不同的染色体，即三条常染色体有三种形态，X和Y染色体只含其中一条，据此，可判断该细胞为次级精母细胞，其基因型有下列几种情况：EEXFXF、EEYY、eeXFXF、eeYY，若再考虑E和e所在的染色单体发生互换，该细胞的基因型还有EeXFXF、EeYY。当该细胞基因型为EeYY，其荧光点的数量和颜色是1个红色、1个绿色，A正确；当该细胞基因型为eeXFXF，其荧光点的数量和颜色是2个绿色、2个蓝色，B正确；若该细胞中荧光点的数量和颜色为：红色、绿色各2个，则该细胞的基因组成为EEee，即E和e基因所在的同源染色体没有分离，这属于染色体畸变，与题意相矛盾，故该细胞中荧光点的数量和颜色不可能是红色、绿色各2个，C错误；当该细胞基因型为EeXFXF，其荧光点的数量和颜色是1个红色、1个绿色、2个蓝色，D正确。] 11．A　[提取所有子细胞的核DNA进行密度梯度离心，其中轻带占3/4(进行3次有丝分裂)或1/2(进行1次有丝分裂和1次减数分裂)，A正确；15N标记的核DNA没有放射性，B错误；若连续进行3次有丝分裂，由于第二次分裂核DNA分子进入两个细胞中的机会是随机的，所以第三次分裂中期的细胞中含有15N的染色单体数目无法确定，C错误；减数第二次分裂的后期染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，若所得其中两个子细胞基因型分别为AY、Y，则无法说明分裂过程中减数第二次分裂异常，D错误。] 12．C　[用3H标记果蝇一个精原细胞的核DNA双链，将该细胞转至不含3H的培养液中培养，若该精原细胞进行减数分裂，则DNA复制一次，因为DNA的复制方式为半保留复制，所以子代DNA分子都含3H，其中核DNA分子位于染色体上，会随染色体精确地平均分配到4个子代细胞中；若子代细胞中染色体数为8，说明该精原细胞进行了两次连续的有丝分裂，由于DNA复制了两次，第二次DNA复制后一条染色体上的两条染色单体一条含有放射性，一条不含放射性，由于后期着丝粒分裂后姐妹染色单体移向细胞哪一极是随机的，所以形成的每个子代细胞中，含3H的核DNA分子数为0～8个，但四个子代细胞中的所有染色体上不会都有放射性，A、B正确。若子代细胞中基因组成不同，原因可能是有丝分裂时基因突变，该精原细胞的DNA复制了两次，C错误。若子代细胞中性染色体组成不同，则该精原细胞进行的是减数分裂，减数第一次分裂前期及减数第一次分裂后期会发生基因重组，D正确。] 13．B　[图中初级卵母细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换，A错误。图中四分体每条染色体都有一条染色单体的DNA含32P，另一条染色单体只含31P，若该时期交叉互换的是两条31P的单体，则含32P的DNA可能为2条；若交叉互换的是含32P和只含31P的单体，则含32P的DNA可能为3条，B正确。该细胞减数分裂只能产生一个卵细胞，C错误。交叉互换发生在减数分裂过程中，重组型配子的产生，可以为真核有性生殖的生物变异提供物质基础，D错误。] 14．答案:(1)不遵循　只产生Ab和aB两种精子(或精子只有Ab和aB两种，且比例为1∶1；或未检测到AB和ab精子或A与b基因连锁，a与B基因连锁或A与b基因在一条染色体上，a与B基因在一条染色体上)　能 (2) (3)这些基因所在的同源染色体在减数第一次分裂期间未分离　(4)X或Y(或性)　卵细胞　若在卵细胞中未检测到E或e基因，则证明该基因位于Y染色体上；若在卵细胞中检测到E或e基因，则证明该基因位于X染色体上 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时分层作业(十四)　细胞分裂相关知识的整合与应用 1．(2024·浙江宁波第一次适应性考试)遗传性肾炎是一种伴X染色体显性遗传病，某家系中一男性患者与一正常女性婚配后，生出一个患该病的男孩。关于该男孩的患病原因，下列推测不合理的是(　　) A．后期Ⅱ，母亲的次级卵母细胞中两条性染色体可能移向了同一极 B．前期Ⅰ，父亲的初级精母细胞中X染色体上含致病基因的片段接到Y染色体上 C．后期Ⅰ，父亲的初级精母细胞中两条性染色体可能移向同一极 D．精子形成过程中，致病基因所在的片段可能转移到了常染色体上 2．(2023·温州第一次适应性考试)某二倍体高等动物的一个卵原细胞中，一对同源染色体及两对等位基因如图所示。若在减数分裂过程中，这对染色体的非姐妹染色单体仅在某个位点发生一次交叉互换，且无突变发生，形成的次级卵母细胞分裂得到一个基因型为MN的卵细胞和一个极体，则该极体的基因型不可能是(　　) A．MN　B．mn　C．Mn　D．mN 3．(2021·浙江6月选考)某高等动物的一个细胞减数分裂过程如图所示，其中①～⑥表示细胞，基因未发生突变。下列叙述错误的是(　　) A．⑥的形成过程中发生了染色体畸变 B．若④的基因型是AbY，则⑤是abY C．②与③中均可能发生等位基因分离 D．①为4个染色体组的初级精母细胞 4．(2023·温州适应性测试)某二倍体高等动物(2n＝6)，如图为其雄性动物体内某细胞处于细胞分裂某时期的示意图。下列叙述正确的是(　　) A．图示细胞中有4条性染色体 B．图示细胞中有4对姐妹染色单体 C．染色体①②③④可表示一个染色体组 D．该细胞正发生非同源染色体的自由组合 5．(2023·嘉兴基础测试)如图为动物体内某卵原细胞的一对同源染色体示意图，图中字母表示基因。不考虑突变的情况下(若发生交叉互换，只考虑E/e位点、F/f位点)，下列叙述错误的是(　　) A．若不发生交叉互换，卵细胞的基因型为Ef或eF B．若不发生交叉互换，次级卵母细胞的基因型可能为EEff C．若发生交叉互换，卵细胞基因型可能为Ef D．若发生交叉互换，次级卵母细胞的基因型可能为eeFF 6．(2024·浙江杭州高三教学质量检测)如图所示为某个高等动物体内三个不同时期的细胞模型，其中有一个细胞经历了一次变异。下列叙述正确的是(　　) A．该动物性别为雄性，图示细胞均无染色单体 B．甲细胞可能是精原细胞，其子细胞一定进行减数分裂 C．甲、乙、丙细胞的染色体组数依次为4、2、1 D．甲、乙、丙细胞的同源染色体对数依次为4、0、1 7．(2024·浙江台州高三教学质量评估)蜜蜂中的雄蜂是单倍体，由未受精的卵细胞发育而来；雌蜂为二倍体，由受精卵发育而来。某雌蜂基因型为AaBb，其卵巢内两个细胞的部分染色体及基因分布如图所示(不考虑再发生其他变异)。下列叙述正确的是(　　) A．甲细胞中包含有4条X染色体，4个染色体组 B．甲乙两细胞中②染色体上出现a基因的原因可能相同 C．乙细胞的子细胞有可能发育成两种不同基因型的雄蜂 D．形成乙细胞的过程中染色体片段断裂后发生错误连接从而导致易位 8．(2024·浙江湖、丽、衢三地市教学质量检测)某二倍体动物的基因型为AaXBY，如图为其减数分裂某时期示意图。下列叙述正确的是(　　) A．图示中表示的是2对同源染色体 B．该细胞为次级精母细胞或第一极体 C．与该细胞同时产生的另一细胞基因组成为AaYY D．产生该细胞的过程中，发生了基因重组和染色体结构变异 9．(2023·嘉兴期中)现有一种6号三体玉米，该玉米体细胞的6号染色体及其产生的配子类型如图所示(A为抗病基因，a为感病基因)，已知染色体数目异常的雄配子不能参与受精，雌配子能参与受精。下列说法正确的是(　　) A．该玉米植株形成的上述4种类型的雌配子数量比例为1∶1∶1∶1 B．配子②和④不可能由同一个初级精母细胞分裂形成 C．该三体抗病玉米自交，子代感病植株约占1/6 D．以该三体抗病玉米作父本，与抗病玉米(Aa)杂交子代中抗病植株占2/3 10．(2024·浙江台州名校联盟联考)利用荧光标记法对基因型为EeXFY的果蝇(2n＝8)精原细胞的基因进行荧光标记，基因E、e、F分别被红色、绿色、蓝色荧光标记。一个正在发生分裂的细胞中呈现大小、形态不同的4种染色体，若不考虑基因突变和染色体畸变，其荧光点的数量和颜色不可能是(　　) A．1个红色、1个绿色 B．2个绿色、2个蓝色 C．2个红色、2个绿色 D．1个红色、1个绿色、2个蓝色 11．(2023·浙里卷天下高三开学测试)某基因型为AaXBY的精原细胞(2n＝8)的核DNA分子双链均用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续3次细胞分裂后，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是(　　) A．提取所有子细胞的核DNA进行密度梯度离心，其中轻带占3/4或1/2 B．检测所有子细胞，其中含有放射性的核DNA为16条 C．若连续进行3次有丝分裂，则第三次分裂中期的细胞中含有15N的染色单体为8条 D．若所得其中两个子细胞基因型分别为AY、Y，则说明分裂过程中减数第二次分裂异常 12．(2023·宁波模拟)用3H标记果蝇一个精原细胞的核DNA双链，将该细胞转至不含3H的培养液中培养，该细胞经过两次连续分裂后形成4个大小相等的子代细胞。下列相关叙述错误的是(　　) A．若子代细胞中染色体都含3H，则该精原细胞的分裂方式为减数分裂 B．若子代细胞中染色体数为8，则染色体上的DNA分子不一定含3H C．若子代细胞中基因组成不同，则该精原细胞的DNA只复制了一次 D．若子代细胞中性染色体组成不同，则细胞分裂过程中会发生基因重组 13．(2023·浙江选考模拟卷)某二倍体高等动物(2n＝4)基因型为AaBbDd，其体内一个卵原细胞(DNA被32P全部标记)在含31P培养液中先进行一次有丝分裂，再进行减数分裂过程中形成的其中1个细胞如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．图中卵原细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换 B．图中该时期含32P的DNA可能为2条或3条 C．该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种卵细胞 D．重组型配子的产生，为各种类型生物的变异提供了物质基础 14．(2023·山东等级考)单个精子的DNA提取技术可解决人类遗传学研究中因家系规模小而难以收集足够数据的问题。为研究4对等位基因在染色体上的相对位置关系，以某志愿者的若干精子为材料，用以上4对等位基因的引物，以单个精子的DNA为模板进行PCR后，检测产物中的相关基因，检测结果如表所示。已知表中该志愿者12个精子的基因组成种类和比例与该志愿者理论上产生的配子的基因组成种类和比例相同；本研究中不存在致死现象，所有个体的染色体均正常，各种配子活力相同。 等位基因 A a B b D d E e 单 个 精 子 编 号 1 ＋ ＋ ＋ 2 ＋ ＋ ＋ ＋ 3 ＋ ＋ ＋ 4 ＋ ＋ ＋ ＋ 5 ＋ ＋ ＋ 6 ＋ ＋ ＋ ＋ 7 ＋ ＋ ＋ 8 ＋ ＋ ＋ ＋ 9 ＋ ＋ ＋ 10 ＋ ＋ ＋ ＋ 11 ＋ ＋ ＋ 12 ＋ ＋ ＋ ＋ 注：“＋”表示有；空白表示无。 (1)表中等位基因A、a和B、b的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律，依据是____________________________________________________ _____________________________________________________________________。 据表分析，________(填“能”或“不能”)排除等位基因A、a位于X、Y染色体同源区段上。 (2)已知人类个体中，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换而形成的重组型配子的比例小于非重组型配子的比例。某遗传病受等位基因B、b和D、d控制，且只要有1个显性基因就不患该病。该志愿者与某女性婚配，预期生一个正常孩子的概率为17/18，据此画出该女性的这2对等位基因在染色体上的相对位置关系图：__________________(注：用“”形式表示，其中横线表示染色体，圆点表示基因在染色体上的位置)。 (3)本研究中，另有一个精子的检测结果是基因A、a，B、b和D、d都能检测到。已知在该精子形成过程中，未发生非姐妹染色单体互换和染色体结构变异。从配子形成过程分析，导致该精子中同时含有上述6个基因的原因是____________ _____________________________________________________________________。 (4)据表推断，该志愿者的基因e位于________染色体上。现有男、女志愿者的精子和卵细胞各一个可供选用，请用本研究的实验方法及基因E和e的引物，设计实验探究你的推断。 ①应选用的配子为：________；②实验过程：略；③预期结果及结论：_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$