内容正文:
素养提升课4 减数分裂与可遗传变异的关系
一. 减数分裂与基因突变
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,导致____条染色体上的姐妹染色单体上含有______基因,这种突变能通过配子传递给下一代。
一
等位
素养提升课4 减数分裂与可遗传变异的关系
二. 减数分裂与基因重组
1.在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(自由组合定律)。
【自由组合型基因重组】
素养提升课4 减数分裂与可遗传变异的关系
二. 减数分裂与基因重组
2. 在减数第一次分裂四分体时期(前期),同源染色体非姐妹染色单体互换(同源染色体上的非等位基因)导致基因重组。
【互换型基因重组】
【检测】下图表示一个正在分裂的基因型为 的动物细胞,图示为
染色体(用数字表示)及所带部分基因(用字母表示)情况,下列相关
叙述正确的是( )
A.该图可表示有丝分裂前期,1号和4号
染色体为同源染色体
B.若该细胞产生了一个 的精细胞,
则同时产生的精细胞为、A、
C.该细胞仅发生非姐妹染色单体间的互
换不能出现1号染色体上的现象
D.若该细胞正常分裂至减数分裂Ⅱ
后期,染色体数目与图中细胞不同
C
1号和4号染色体形态不同, 为非同源染色体
可能为、A、,
也可能为 、A、A
出现该现象的原因是发生了基因突变
在减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色体数目暂时加倍,与体细胞中染色体数目一致,也与图中细胞染色体数目相同
题后反思
姐妹染色单体上出现等位基因的原因分析
(1)细胞进行有丝分裂(有丝分裂图像或有丝分裂的材料)<m></m> 。
(2)细胞进行减数分裂<m></m> 。若姐妹染色单体的其中一条
有两种颜色,则一定为 。若姐妹染色单体上未出现两种颜色,
说明题中信息未给足,则 。
(3)若基因型为纯合子,则一定为 。
(4)若发生在间期,则为 ;若发生在四分体时期,则为 。
(5)若一个精原细胞经减数分裂产生的4个精子有4种类型,则为 ;
若一个精原细胞经减数分裂产生的4个精子有3种类型,则为 。
基因突变
互换或基因突变
互换
可能为基因突变,也可能为互换
基因突变
互换
互换
基因突变
基因突变
素养提升课4 减数分裂与可遗传变异的关系
三. 减数分裂与染色体变异
1.如果减数第一次分裂异常,
则所形成的配子全部不正常;
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配子
细胞内会存在____________基因。
等位或相同
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配子
细胞内会存在______基因。
相同
素养提升课4 减数分裂与可遗传变异的关系
三. 减数分裂与染色体变异
2. 如果减数第二次分裂一个次级精母细胞分裂异常,
则所形成的配子一半正常,一半异常。
8
【检测】(2022·湖北·高考真题)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
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
3.XXY与XYY异常个体的成因分析
(1)XXY成因
(2)XYY成因
父方MⅡ异常,即MⅡ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, 含两条 染色体的精子与含染色体的卵细胞受精形成XYY 型受精卵。
【检测】基因型为AaXBY的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。下列关于染色体未分离时期的分析,正确的是( )
①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
A
不含性染色体有两种可能: 一是同源染色体分离不正常,二是减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向同一极。
依据题干中提供的信息“产生一个不含性染色体的AA型配子”,可知A与A没有分离,而A与A的分离发生在减数第二次分裂后期,故①正确;
“不含性染色体”有两种可能:一是同源染色体分离不正常,二是减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向同一极,故③正确。
【检测】(2022·浙江·高考真题)某哺乳动物卵原细胞形成卵细胞的过程中,某时期的细胞如图所示,其中①~④表示染色体,a~h表示染色单体。下列叙述正确的是( )
A.图示细胞为次级卵母细胞,所处时期为前期Ⅱ
B.①与②的分离发生在后期Ⅰ,③与④的分离发生在后期Ⅱ
C.该细胞的染色体数与核DNA分子数均为卵细胞的2倍
D. a和e同时进入一个卵细胞的概率为1/16
根据形成四分体可知,该时期处于前期Ⅰ,为初级卵母细胞
①与②为同源染色体,③与④为同源染色体,同源染色体的分离均发生在后期Ⅰ
该细胞的染色体数为4,核DNA分子数为8,减数分裂产生的卵细胞的染色体数为2,核DNA分子数为2
a和e进入同一个次级卵母细胞的概率为1/2×1/2=1/4,由次级卵母细胞进入同一个卵细胞的概率为1/2×1/2=1/4,因此a和e进入同一个卵细胞的概率为1/4×1/4=1/16
D
【检测】如图为某个高等动物体内三个不同时期的细胞,其中有一个细胞经历了一次变异。下列叙述正确的是( )
A.若甲细胞是精原细胞,其子细胞一定进行减数分裂
B.图乙是次级精母细胞,正处于减数第二次分裂后期
C.丙细胞的产生既可能是减数分裂Ⅰ异常,也可能是减数分裂Ⅱ异常
D.甲、乙、丙细胞的同源染色体对数依次为4、0、1
C
【详解】A、若甲细胞是精原细胞,其子细胞可以进行有丝分裂产生新的精原细胞,也可以进行减数分裂产生精细胞,A错误;
B、图乙细胞细胞质均等分裂,可能是次级精母细胞,正处于减数第二次分裂后期;也可能是第一极体,B错误;
C、丙细胞中染色体数目比正常配子多了一条,若减数第一次分裂时一对同源染色体未分离,会产生含有同源染色体的次级性母细胞,进而产生异常配子;若减数第二次分裂时着丝粒分裂后两条子染色体未分离,也可能产生异常配子,所以丙细胞的产生既可能是减数分裂 Ⅰ 异常,也可能是减数分裂 Ⅱ 异常,C正确;
D、甲细胞有 4 对同源染色体,乙细胞处于减数第二次分裂后期,没有同源染色体,丙细胞中没有同源染色体,故甲、乙、丙细胞的同源染色体对数依次为 4、0、0,D错误。
【检测】减数分裂过程中,存在MIME和SDR两种突变途径,如图所示。以基因型为AaBb的二倍体植物为例分析,不考虑其他变异。下列说法正确的是( )
A.经MIME突变途径会产生与亲本基因组成相同的配子
B.经MIME和SDR突变途径产生的配子中都含有两个基因组成相同的染色体组
C.该植物若发生SDR突变,自交后代产生aabb的概率为1/16
D.MIME和SDR突变途径会降低配子多样性,对生物进化和农业育种实践都不利
A
【详解】A、经MIME突变,同源染色体没有分开,姐妹染色单体直接分开,相当于有丝分裂,所以形成的配子与亲本基因组成相同,A正确;
B、AaBb的植株,经过MIME产生配子基因型是AaBb,两个染色体组的基因型不同,经SDR突变途径产生的配子中含一个染色体组,B错误;
C、该植物若发生SDR突变,产生的配子类型有AABB、AAbb、aaBB或aabb,如果自交还涉及配子融合,所以不会产生aabb的植株,C错误;
D、MIME会增加配子多样性,对生物进化是有利的,但对于农业育种实践都是不利的,D错误。
【检测】人类9号染色体三体(T9)分为完全型T9和嵌合型T9,前者所有体细胞为9号染色体三体,后者部分细胞为9号染色体三体。嵌合型T9又可分为两种:一种是三体自救型,即完全型T9的部分细胞丢失第三条染色体,形成正常细胞;一种是分裂错误型,即由于早期胚胎部分正常二倍体细胞分裂过程中一条9号染色体不分离,形成只含一条9号染色体的细胞和三体细胞,只有三体细胞存活,与正常细胞形成嵌合型。某嵌合型T9胎儿的父母基因型为Aa(位于9号染色体上,不考虑基因突变和染色体片段互换),表型均正常。下列说法正确的是( )
A.若该胎儿为三体自救型,则其体内可能存在AAa和aa两种体细胞
B.若该胎儿为分裂错误型,则其体内可能存在Aaa和aa两种体细胞
C.该嵌合型T9胎儿的体内可能同时存在三种基因型的体细胞
D.完全型T9个体的体细胞中染色体数目可能是94,其中含有3条9号染色体
C
【详解】A、父母表型均正常,基因型为Aa,胎儿完全型T9基因型可能为AAA、AAa、Aaa,aaa,则三体自救型,即完全型T9的部分细胞丢失第三条染色体,形成正常细胞,则体内可能含有AAa和Aa,AA三种体细胞,AAa和aa两种体细胞不会同时存在,A错误;
B、父母表型均正常,基因型为Aa,胎儿基因型可能为AA,Aa,aa,若该胎儿为分裂错误型,则其体内会存在AAa和Aa两种体细胞或Aaa和Aa两种体细胞,不会同时存在Aaa和aa两种体细胞,B错误;
C、该嵌合型T9胎儿的体内可能同时存在三种基因型的体细胞,如AAa,随机丢失一条染色体,则可会产生AA,Aa的基因型,所以会出现三种基因AAa、AA、Aa,C正确;
D、完全型T9个体所有体细胞为9号染色体三体,人体正常体细胞染色体数为46条,三体细胞染色体数为47条,体细胞进行有丝分裂时,后期染色体数为94条,其中含有6条9号染色体,D错误。
【检测】基因型为AaCcDdXBY的某精原细胞,基因在染色体上的位置如图所示。经减数分裂形成甲、乙、丙、丁4个精细胞,已知该精原细胞在减数分裂Ⅰ过程中发生了一次染色体互换和染色体数目变异。甲的基因型为ACd,下列分析正确的是( )
A.该精原细胞是减数分裂Ⅰ的前期含有A和
a的染色体片段发生了互换
B.若乙和甲来自同一个次级精母细胞,则乙
的基因型为ACD
C.若乙和丙来自同一个次级精母细胞,则乙
的基因型为acDXBY或acdXBY
D.若丙和丁来自同一个次级精母细胞,则两者染色体数目相同,但基因型不同
D
【详解】A、甲的基因型是ACd,说明在减数分裂Ⅰ前期,可能是含有A和a的染色体片段发生了互换,也可能是含有D和d的染色体片段发生了互换,A错误;
B、该精原细胞在减数分裂Ⅰ过程中发生了一次染色体互换和染色体数目变异,甲的基因型是ACd,说明在减数分裂Ⅰ时,XY染色体移向了同一极,产生甲的次级精母细胞没有XY染色体;若乙和甲来自同一个次级精母细胞,且在减数分裂I前期,含有D和d的染色体片段发生了互换,则产生甲乙细胞的次级精母细胞基因型是AACCDd,乙的基因型为ACD;若在减数分裂I前期,含有A和a的染色体片段发生了互换,则产生甲乙细胞的次级精母细胞基因型是AaCCdd,乙的基因型为aCd;综上所述,若乙和甲来自同一个次级精母细胞,则乙的基因型为ACD或aCd,B错误;
C、甲的基因型是ACd,若乙和丙来自同一个次级精母细胞,则在减数分裂I前期,若是含有D和d的染色体片段发生了互换,产生甲和丁细胞的次级精母细胞基因型是AACCDd,产生乙和丙细胞的次级精母细胞基因型是aaccDdXBY,乙的基因型为acDXBY或acdXBY;在减数分裂I前期,含有A和a的染色体片段发生了互换,产生甲和丁细胞的次级精母细胞基因型是AaCCdd,产生乙和丙细胞的次级精母细胞基因型是AaccDDXBY,乙的基因型为acDXBY或AcDXBY;综上所述,若乙和丙来自同一个次级精母细胞,则乙的基因型为acDXBY或acdXBY或AcDXBY,C错误;
D、若丙和丁来自同一个次级精母细胞,则甲和乙来自同一个次级精母细胞;在减数分裂I前期,若是含有D和d的染色体片段发生了互换,则产生甲和乙的次级精母细胞基因型是AACCDd,产生丙和丁的次级精母细胞基因型是aaccDdXBY,经过减数分裂II产生的丙基因型若是acDXBY,则丁的基因型是acdXBY,丙和丁都含5条染色体;若是含有A和a的染色体片段发生了互换,则产生甲和乙的次级精母细胞基因型是AaCCdd,产生丙和丁的次级精母细胞基因型是AaccDDXBY,经过减数分裂II产生的丙基因型若是acDXBY,则丁的基因型是AcDXBY,丙和丁都含5条染色体;综上所述,若丙和丁来自同一个次级精母细胞,则两者染色体数目相同,但基因型不同,D正确。
【检测】某动物的基因型是AABbDd,该动物体内细胞①经2次分裂产生细胞②~⑤,其中②和③来自同一个次级精母细胞,④和⑤来自另一个次级精母细胞。细胞①、②中标明了染色体组成和相关基因。下列叙述错误的是( )
A.若除图示外无其他变异发生,
则该精原细胞可产生3种类型的配
子,且正常配子与异常配子的比例为1:1
B.该精原细胞在四分体时期发生了交换
C.该精原细胞在减数第一次分裂时发生了基因突变
D.细胞③的基因型是abdd,细胞②和③在减数第二次分裂时发生了染色体数目变异
B
【详解】A、某动物的基因型是AABbDd,根据图示基因的分布可知,该细胞发生了基因突变,形成了a基因,由图中同源染色体分离,可知形成的两个次级精母细胞的基因型分别为Aabbdd、AABBDD,减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离,正常情况下形成的四个精细胞基因型为Abd、abd、ABD、ABD,共三种类型,但根据图示②的染色体组成可知,减数第二次分裂后期,一个次级精母细胞内d基因所在的两条姐妹染色体移向了同一个细胞③,细胞②不含d,因此②和③细胞均为异常细胞,④和⑤细胞为正常细胞,因此正常配子与异常配子的比例为1∶1,A正确;
BC、某动物的基因型是AABbDd,根据图示细胞内基因的分布,可知a基因的出现是基因突变的结果,其余基因在姐妹染色单体上的分布均是相同的,因此该精原细胞在四分体时期未发生交换,B错误;C正确;
D、由图中同源染色体分离,可知形成的两个次级精母细胞的基因型分别为Aabbdd、AABBDD,根据②细胞的基因型为Ab,可知③细胞的基因型为abdd,②中细胞比正常细胞少一条染色体,③中细胞比正常细胞多一条染色体,因此细胞②和③在减数第二次分裂时发生了染色体数目变异,D正确。
$