内容正文:
第一部分 高考专题突破
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专题(二) 细胞的增殖、分化、衰老和死亡
主题一 细胞生物学
第一部分 高考专题突破
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命题点2 细胞增殖与遗传、变异的关系
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目录
contents
Part 01 主干知识整合
Part 02 高考真题研究
Part 03 培优题组集训
第一部分 高考专题突破
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主 干 知 识 整 合
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高 考 真 题 研 究
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培 优 题 组 集 训
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1.从两种细胞分裂方式分析染色体标记情况
(1)有丝分裂中子染色体标记情况分析
①过程图解(一般只研究一条染色体):
复制一次(母链标记,培养液不含标记同位素):
转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期:
②规律总结:若只复制一次,产生的子染色体都带有标记;若复制两次,产生的子染色体只有一半带有标记。
(2)减数分裂中子染色体标记情况分析
①过程图解:减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如下图:
②规律总结:由于减数分裂没有细胞周期,DNA只复制一次,因此产生的子染色体都带有标记。
2.利用模型分析子细胞中染色体标记情况
研究1个含有1对同源染色体的细胞,用15N标记细胞核中的DNA,然后放在含14N的培养液中培养,让其连续进行2次有丝分裂,形成4个细胞。可通过构建模型图解答,如下图:
这样来看,最后形成的4个子细胞有三种情况:第一种情况是4个细胞都是
INCLUDEPICTURE "二轮生物WORD/生物WORD/Q12.TIF" \* MERGEFORMAT
;第二种情况是2个细胞是,1个细胞是,1个细胞是;第三种情况是2个细胞是,另外2个细胞是。
3.四步绘图解决细胞分裂中染色体标记问题
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,染色单体分开的局面,并进而推测子细胞染色体的情况
4.细胞分裂过程中的变异类型
【技法点拨】
(1)姐妹染色单体上出现等位基因的原因分析
①一定源自基因突变⇒eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(体细胞中发生,发生时间是间期,亲代基因纯合))
②一定源自互换⇒eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(发生时间是减数分裂Ⅰ前期,姐妹染色单体的其中一条有两种颜色))
③无任何提示,则上述两种情况都有可能。
(2)细胞图像中染色体变异的判定方法
①图像中染色体形态(包括长度)发生了变化或染色体上标记的基因数目、位置发生了改变,可判定发生了染色体结构变异。如同源染色体同一位置或姐妹染色单体同一位置出现“不同字母”的基因如A与B(b),则可能发生了染色体结构变异(如易位等)。
②图像中染色体出现个别增减(也可能是成倍地增减),则判定为发生了染色体数目变异。
5.XXX与XYY异常个体的成因
(1)XXX成因
(2)
(3)XXY成因
6.根据配子类型判断变异原因
假设亲本的基因型为AaXBY,不考虑基因突变或同源染色体的非姐妹染色单体间的互换:
1.(2025·江苏高考)图示二倍体植物形成2n异常配子的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.甲细胞中发生过染色体交叉互换
B.乙细胞中不含有同源染色体
C.丙细胞含有两个染色体组
D.2n配子是由于减数第一次分裂异常产生的
答案:D
解析:从甲细胞中同源染色体的非姐妹染色单体的颜色可知,发生过染色体交叉互换,A正确;乙细胞是减数第一次分裂后的子细胞,此时同源染色体已经分离,所以乙细胞中不含有同源染色体,B正确;丙细胞中的染色体可以分为形态、大小相同的两组,所以丙细胞含有两个染色体组,C正确;从图中看到,2n配子是由于减数第二次分裂后期姐妹染色体单体没有分开导致,D错误。故选D。
2.(2024·江西高考)与减数分裂相关的某些基因发生突变,会引起水稻花粉母细胞分裂失败而导致雄性不育。依据下表中各基因突变后引起的效应,判断它们影响减数分裂的先后顺序是( )
基因
突变效应
M
影响联会配对
O
影响姐妹染色单体分离
P
影响着丝粒与纺锤丝结合
W
影响同源染色体分离
A.M-P-O-W
B.M-P-W-O
C.P-M-O-W
D.P-M-W-O
答案:D
解析:联会配对发生在减数第一次分裂前期,姐妹染色单体分离发生在减数第二次分裂后期,着丝粒与纺锤丝结合发生在减数第一次分裂前期和减数第二次分裂前期,同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期。基因突变后应该先影响着丝粒与纺锤丝结合,即它们影响减数分裂的先后顺序是P-M-W-O。故选D。
【思维延伸】——判断正误
(1)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,则该细胞是初级精母细胞且该细胞的核DNA数是体细胞的一半(经典高考题)( )
提示:该细胞基因型为AAXBXb,可知细胞内无Y染色体,说明该细胞正处于减数分裂Ⅱ,是次级精母细胞,核DNA数与体细胞相同。
(2)基因型为AaXBY小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离,而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。则性染色体一定在减数分裂Ⅰ时未分离,2号染色体一定在减数分裂Ⅱ时未分离(经典高考题)( )
提示:如果性染色体在减数分裂Ⅰ正常分离,在减数分裂Ⅱ后期,性染色体的着丝粒分裂后,形成的两条性染色体进入同一精细胞,也可以产生不含性染色体的配子。
(3)雌性蝗虫体细胞有两条性染色体,为XX型,雄性蝗虫体细胞仅有一条性染色体,为XO型。则基因型为AaXRO的蝗虫精原细胞进行减数分裂的过程中,处于减数分裂Ⅱ后期的细胞有两种基因型(2021·海南,12)( )
提示:该蝗虫基因型为AaXRO,由于减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,非同源染色体自由组合,在减数分裂Ⅱ后期的细胞有四种基因型AO、aO、AXR、aXR。
(4)克氏综合征是一种性染色体异常疾病。某克氏综合征患儿及其父母的性染色体组成见图。Xg1和Xg2为X染色体上的等位基因。导致该患儿染色体异常最可能的原因是精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离(2024·广东,9)( )
题组一 辨析分裂过程中的遗传问题
1.(2025·山东潍坊二模)在细胞分裂过程中,染色体的着丝粒分裂时可能会发生异常横裂,从而形成两条“等臂染色体”如图,“等臂染色体”随后会分别移向细胞两极。基因型为Aa(位于Ⅰ号染色体)的卵原细胞进行细胞分裂时,一条Ⅰ号染色体发生了异常横裂。不考虑其他突变和基因被破坏的情况,下列说法正确的是( )
A.染色体发生异常横裂,会导致子细胞染色体结构和数目发生变异
B.若该卵原细胞进行有丝分裂,子细胞的基因组成最多有3种可能
C.若该卵原细胞进行减数分裂,产生卵细胞的基因组成最多有6种可能
D.若该卵原细胞减数分裂产生的卵细胞中不含A,则第二极体的基因组成最多有5种可能
答案:C
解析:A、染色体发生异常横裂,会导致染色体的结构发生改变,但是细胞中染色体的数目并没有发生变化,A错误;B、若该卵原细胞进行有丝分裂,一条Ⅰ号染色体发生异常横裂,若为含a的染色体发生异常横裂,则产生的子细胞基因组成可能为Aaa、A,若为含A的染色体发生异常横裂,则产生的子细胞基因组成可能为AAa、a,B错误;C、正常情况下,卵细胞的基因型可能为A或a,减数分裂Ⅱ时,姐妹染色单体上的基因为AA或aa,着丝粒横裂,卵细胞的基因型可能为AA、aa、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以是Aa,故图甲分裂方式产生的卵
细胞基因型最多有6种可能,C正确;D、正常情况下,第二极体的基因型可能为A或a,减数分裂Ⅱ时,姐妹染色单体上的基因为AA或aa,着丝粒横裂,第二极体的基因型可能为AA、aa、O(表示没有相应的基因),若减数第一次分裂时同源染色体中的非姐妹染色单体发生互换,第二极体的基因组成还可以是Aa,第二极体基因组成最多有6种可能,D错误。故选C。
2.(不定项)(2025·辽宁协作体一模)某二倍体高等动物基因型为AaBbDd,其体内一个卵原细胞(DNA被32P全部标记)在含31P培养液中进行分裂,形成的其中1个细胞如图所示。下列叙述正确的是( )
A.产生图示细胞的原因是初级卵母细胞发生了同源染色体上姐妹染色单体间的互换
B.若图中含32P的DNA为4条,则该卵原细胞在形成图示细胞的过程中至少经历了一次胞质分裂
C.减数分裂产生该细胞的过程发生了基因D(d)与基因B(b)的自由组合
D.该细胞分裂结束只产生一种基因型的生殖细胞
答案:BD
解析:产生图示细胞的原因是初级卵母细胞发生了同源染色体上非姐妹染色单体间的互换,A错误;根据题意可知,一个卵原细胞(DNA被32P全部标记)在含31P培养液中进行分裂,由于DNA的半保留复制,若该卵原细胞进行了一次有丝分裂,每个子细胞中的DNA只有一条链带有32P标记,再进行减数分裂,DNA复制一次,含32P标记的DNA单链还是4条,分布在4个DNA中,B正确;位于两对同源染色体上的非等位基因在减数分裂Ⅰ后期可以自由组合,基因D(d)与基因B(b)在同一条染色体上,不能发生自由组合,C错误;一个卵原细胞进行减数分裂只能产生一个卵细胞,D正确。
题组二 辨析分裂过程中的变异问题
3.某基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的二倍体生物,一个精原细胞在一次减数分裂过程中产生的两个次级精母细胞如图。下列说法正确的是( )
A.该细胞减数分裂Ⅰ四分体时期发生过交叉互换
B.甲、乙细胞中均含有2对同源染色体
C.乙产生的子细胞发生的变异属于染色体结构变异
D.该过程中A突变成a导致基因结构的改变
答案:D
解析:由题图可知,甲中着丝粒分裂前两条姐妹染色单体上基因为A、a,而乙中着丝粒分裂前两条姐妹染色单体上基因为a、a,说明甲中的基因a是由基因突变形成的;减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,在次级精母细胞中不含同源染色体;乙产生的子细胞发生的变异属于染色体数目变异,故A、B、C错误,D正确。
4.(2025·泰安二模)FDR指减数分裂Ⅰ时,联会后姐妹染色单体提前分离进入2个子细胞,到减数分裂Ⅱ时,染色体不再分离;SDR指减数分裂Ⅱ时,姐妹染色单体分开后没有移向两极。以上两种由于原始生殖细胞(2n)减数分裂失败而形成染色体数为2n配子的过程称为核重组。现有一雄性个体基因型为AaBb,染色体如图所示,不考虑其他突变。下列说法错误的是( )
A.核重组现象属于染色体变异
B.通过光学显微镜观察初级精母细胞,不能判断A/a、B/b是否发生基因重组
C.该雄性个体中一个精原细胞在减数分裂时仅发生一次核重组产生精细胞的种类可能为1种、2种或3种
D.若只考虑SDR,该雄性个体最多可以产生4种染色体加倍的精子
答案:D
解析:A、由于原始生殖细胞(2n)减数分裂失败而形成染色体数为2n配子的过程称为核重组,染色体数目加倍属于染色体变异,A正确;B、同源染色体间非姐妹染色单体上基因的互换,显微镜下无法直接观察,不能判断A/a、B/b是否发生基因重组,B正确;C、该雄性个体中一个精原细胞在减数分裂时仅发生一次核重组,如果发生减数分裂Ⅰ时,联会后姐妹染色单体提前分离进入2个子细胞,到减数分裂Ⅱ时,染色体不再分离,则产生1种,如果发生在减数第一次分裂,同时发生互换,则产生2种,如果减数分裂Ⅱ时,染色体不再分离;SDR指减数分裂Ⅱ时,姐妹染色单体分开后没有移向两极。则产生3种,C正确;D、SDR发生在减数第二次分裂时,姐妹染色单体未分离。若只考虑SDR,不可能产生4种染色体加倍的精子,D错误。故选D。
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