1、拓展微课 减数分裂与生物的遗传、变异 专题讲解(破难点 难点一 减数分裂与两大遗传定律的关系 1.基因的分离定律发生于减数第一次分裂后期,即同源染色体分开,其上的等位基因分离。2.基因的自由组合定律发生于减数第一次分裂后期,即非同源染色体自由组合,其上的非等位基因自由组合。例1 以下关于遗传和减数分裂的叙述中,正确的是()A.在减数分裂的过程中,等位基因的分离只能发生在减数第一次分裂的后期 B.在减数分裂的过程中,非同源染色体间的部分片段交换属于基因重组 C.一个基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂后形成4种精子 D.正常情况下,在减数分裂的过程中,基因和染色体的行为是一致的 答案 D 解析
2、如果减数第一次分裂前期发生了交叉互换,那么在减数第二次分裂的后期也可以发生等位基因的分离,A错误。在减数分裂的过程中,非同源染色体间的部分片段交换属于染色体变异,B错误。一个基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂后形成2种精子,C错误。正常情况下,在减数分裂的过程中,基因和染色体的行为是一致的,D正确。难点二 减数分裂与变异 1.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,如果复制出现差错,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W2-1所示。图W2-1 注意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,
3、也可能发生显性突变,通过突变产生等位基因。2.减数分裂与基因重组(1)在减数第一次分裂后期,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,如图W2-2中的A与B或A与b组合。图W2-2 (2)在减数第一次分裂四分体时期,可因同源染色体上的非姐妹染色单体间交叉互换而导致基因重组,如图W2-3中原本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。图W2-3 3.减数分裂与染色体变异 在减数分裂过程中,由于一些原因也会出现染色体结构变异和染色体数目变异的配子,可通过配子将这些变异传递给下一代,现分析如下:(1)减数第一次分裂时,A、a所在的同源染色体未分离或X、Y染色体未分离。
4、图W2-4 (2)减数第二次分裂时,A、a所在的姐妹染色单体未分开或X染色体的姐妹染色单体未分开。图W2-5 例2 某生物的基因型是AaBb,图W2-6表示体内一个正在进行减数分裂的细胞,下列说法正确的是()A.此细胞是次级精母细胞或次级卵母细胞 B.此细胞一定发生过交叉互换和染色体变异 C.图示变异类型可使子代的基因组合出现多样化 D.A与a的分离仅发生于减数第一次分裂 图W2-6 答案 C 解析 此细胞处于减数第一次分裂的四分体时期,是初级精母细胞或初级卵母细胞,A错误;该细胞中发生过交叉互换,属于基因重组,并没有发生染色体变异,B错误;图示交叉互换的变异类型可使子代的基因组合出现多样化,
5、C正确;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,D错误。例3 某基因型为AABb个体的一个精原细胞产生AAb、Aab、B、B四个精子,下列说法正确的是()A.Aab异常配子产生的原因是基因突变和减数第一次分裂同源染色体未正常分离 B.配子产生的过程中减数第二次分裂姐妹染色单体未正常分离 C.配子产生的过程中减数第一次分裂非姐妹染色单体进行了交叉互换 D.该精原细胞产生精子过程中肯定发生了基因的显性突变 答案 A 解析 精原细胞产生AAb、Aab、B、B四个精子,说明配子产生的过程中减数第一次分裂过程中同源染色体未正常分离,B、C错误;已知
6、该精原细胞的基因型是AABb,则Aab精子中a基因的出现是由于基因突变,而Aa的出现是由于减数第一次分裂同源染色体没有分开,A正确;根据以上分析可知,a是由A突变产生的,属于隐性突变,D错误。方法提炼 1.姐妹染色单体上出现等位基因的原因剖析 一定基因突变 一定交叉互换 两种可能 体细胞有丝分裂(例如根尖分生区细胞出现图W2-7中甲情况)形成时期:间期 亲代基因型AA若出现图甲情况 生殖细胞配子中出现一条染色体颜色有两种,如图乙绝大多数白色,只在头上带一小段黑色 形成时期:M前期 无前面任何提示,可两种情况同时考虑 2.细胞分裂过程中形成异常细胞的原因分析(以基因型为AaBb的细胞为例):(1
7、)若形成的子细胞是AAaaBb,则形成原因是有丝分裂过程中两条同源染色体的姐妹染色单体形成的子染色体未分开。(2)若形成的子细胞是AaB或Aab或ABb或aBb类型,则形成原因是M中同源染色体未分离。(3)若形成的子细胞是AAB或AAb或ABB或aBB或aaB或aab或Abb或abb类型,则形成原因是M中姐妹染色单体形成的子染色体未分开。图W2-7 难点三 减数分裂产生配子的种类 1.正常减数分裂形成配子的种类(不考虑基因突变与交叉互换)(1)图W2-8中YyRr基因型的个体产生配子情况如下:图W2-8 项目 可能产生配 子的种类 实际能产生 配子的种类 一个精原细胞 4种 2种(YR、yr或
8、Yr、yR)一个雄性个体 4种 4种(YR、yr、Yr、yR)一个卵原细胞 4种 1种(YR或yr或Yr或yR)一个雌性个体 4种 4种(YR、yr、Yr、yR)(2)分析配子产生时应特别注意是“个体”还是“一个性原细胞”。1个含n对等位基因的精原细胞,经过减数分裂后,能形成4个精子,2种类型。1个含n对等位基因的卵原细胞,经过减数分裂后,能形成1个卵细胞,1种类型。1个含n对等位基因(位于n对同源染色体上)的生物体,经过减数分裂能形成2n种精子或卵细胞。2.变异情况下减数分裂产生配子的种类(1)若有一个基因发生基因突变,图W2-8中一个初级精母细胞经减数分裂产生3种精子。(2)若有一对等位基
9、因发生交叉互换,图W2-8中一个初级精母细胞经减数分裂产生4种精子(YR、yr、Yr、yR)。例4 一个基因型为TtMm(这两对基因可以自由组合)的卵原细胞,在没有突变的情况下,如果它所产生的卵细胞基因组成为TM,则由该卵原细胞分裂产生的下列细胞中,基因的数目、种类表示都正确的是()A.减数第一次分裂产生的极体为TTMM,减数第二次分裂产生的极体为TM B.减数第一次分裂产生的极体为tm,减数第二次分裂产生的极体为tm C.减数第一次分裂产生的极体为tm,减数第二次分裂产生的极体为TM或tm D.减数第一次分裂产生的极体为ttmm,减数第二次分裂产生的极体为TM或tm 答案 D 解析 卵细胞基
10、因组成为TM,则三个极体的基因组成应为TM和tm、tm。例5 如图W2-9是在荧光显微镜下观察到的被标记的某动物的睾丸细胞,等位基因A、a分别被标记为红色、黄色,等位基因B、b分别被标记为蓝色、绿色。细胞都处于染色体向两极移动的时期。不考虑基因突变和交叉互换,下列有关推测合理的是()图W2-9 A.细胞中每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各2个 B.细胞中每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各1个 C.初级精母细胞中有红、黄、蓝、绿色荧光点,各2个 D.图中精细胞产生的原因是减数第一次分裂或减数第二次分裂过程异常 答案 C 解析 细胞处于有丝分裂后期,则移向两极的染色体相同,且均有基因A、a、B
11、、b,所以每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,且各有1个,A项错误。由最终产生的精细胞基因组成可知,减数第一次分裂发生异常,即基因B、b所在的同源染色体并未分离,而是进入了同一个次级精母细胞,所以形成的两个次级精母细胞的基因组成不相同,分别为AABBbb和aa,B、D项错误。细胞为初级精母细胞,已完成DNA的复制,所以其基因组成为AAaaBBbb,即初级精母细胞中有红、黄、蓝、绿色荧光点,且各有2个,C项正确。方法提炼(1)配子来源的确定方法(2)姐妹染色单体上出现等位基因的原因 如果是体细胞中出现这种情况,则一定是发生了基因突变。如果是初级性母细胞或次级性母细胞出现这种情况,则有可能是发生了基
12、因突变或交叉互换。若图中明确给出含等位基因片段颜色与染色体大部分不同,则是交叉互换引起的。跟踪训练 当堂清 1.2018辽宁六校模拟 减数分裂与生物变异具有密切的联系。下列相关叙述中正确的是()A.减数分裂过程中基因突变、基因重组和染色体变异均可能发生 B.如果不考虑基因突变,一个基因型为Bb的男子产生基因型为bb的精子的原因可能是有关细胞在减数第一次分裂或减数第二次分裂后期两条染色体没有分开 C.基因重组只能发生于同源染色体之间 D.发生生物变异后,细胞核中的基因不再遵循遗传定律 答案 A 解析 减数分裂间期DNA复制时可能发生基因突变,分裂期发生基因重组,也可能发生染色体变异,染色体变异也
13、可以发生在分裂间期,A正确;减数第一次分裂时,同源染色体分离导致Bb分离,形成BB和bb两个次级精母细胞,减数第二次分裂中bb次级精母细胞的姐妹染色单体未分离,形成bb精子,B错误;四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换,以及减数第一次分裂后期非同源染色体的非等位基因自由组合,二者都是基因重组,C错误;遗传定律适用于真核生物的有性生殖,发生生物变异后,细胞核中的基因仍然遵循遗传定律,D错误。2.图W2-10表示减数分裂过程中的染色体的部分行为变化。下列说法错误的是()A.图示的变异类型为基因重组 B.甲图中的姐妹染色单体完成了片段的交换 C.甲图互换后两条染色体的基因组成分别为AA
14、Bb、aaBb D.乙图表示产生的重组型配子是aB、Ab 图W2-10 答案 B 解析 题图表示减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换,该变异类型表示基因重组,A项正确;甲图中的同源染色体的非姐妹染色单体发生了互换,而不是姐妹染色体单体之间发生交换,B项错误;甲图互换后两条染色体的基因组成分别为AABb、aaBb,C项正确;乙图表示产生的重组型配子是aB、Ab,D项正确。3.图W2-11为基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的某种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()图W2-11 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
15、同 C.两个细胞中A、a基因的位置异常,其原因相同 D.两个细胞发生了相同类型的可遗传变异 答案 D 解析 图示为基因型为AaBb的某种二倍体动物的两个正处在分裂状态的细胞。图甲细胞有同源染色体,呈现的特点是每条染色体的着丝点排列在赤道板上,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,A错误;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,B错误;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,C错误;已知
16、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,D正确。4.图W2-12表示某细胞(含4条染色体)的分裂示意图,代表细胞,若不考虑基因突变和交叉互换,则下列叙述不合理的是()A.细胞的基因组成为aBb B.细胞为第一极体 C.细胞有2个基因B D.细胞的基因组成为a 图W2-12 答案A 解析 细胞的基因组成分别为AAaaBBbb、AABBbb,细胞的基因组成应为ABb,A项错误。5.2018山东枣庄八中模拟 如图W2-13是基因型为AaBb的雌性高等动物细胞分裂图像及细胞分裂过程
17、中染色体数目变化曲线图,请回答下列相关问题:图W2-13(1)图甲所示细胞内有 个染色体组,分裂产生的子细胞的基因型是 。不具有同源染色体的细胞有 。(2)图丙所示细胞名称为 ,其染色体变化对应图丁的 段。(3)若用光学显微镜观察到图中细胞所示的染色体,需用 染色;若鉴定染色体的主要成分时,需用到二苯胺试剂和 试剂。(4)若图乙细胞分裂完成后形成了基因组成为AaB的子细胞,其原因最可能是 。(5)若图丙中一条染色体上的B基因变为b基因,则产生这种情况的原因可能是 。答案(1)4 AaBb 丙(2)第一极体 de(3)龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)双缩脲(4)减数第一次分裂后期同源染色体1号与2号没
18、有分开(5)基因突变或同源染色体中非姐妹染色单体间发生交叉互换 解析(1)图甲所示细胞处于有丝分裂后期,有4个染色体组,分裂产生的子细胞的基因型与母细胞基因型相同,为AaBb。图乙所示细胞处于减数第一次分裂前期。图丙所示细胞处于减数第二次分裂后期,不具有同源染色体。(2)图丙细胞质均等分裂,是第一极体,染色体数目变化对应图丁的de段。(3)用光学显微镜观察到题图中细胞所示的染色体,需用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色;染色体的主要成分是DNA与蛋白质,鉴定蛋白质需用双缩脲试剂。(4)若图乙细胞分裂完成后形成了基因组成为AaB的子细胞,其原因最可能是1号与2号染色体在减数第一次分裂后期没有正常分离。(5)该动物进行减数分裂的细胞中姐妹染色单体上出现了等位基因,原因可能是基因突变或同源染色体中非姐妹染色单体间发生交叉互换。
