1、知识能力提升4 细胞分裂中的同位素标记及减数分裂与可遗传变异的关系一、细胞分裂中的同位素标记1.DNA分子半保留复制图像2.有丝分裂中DNA和染色体的标记有丝分裂过程中DNA复制一次细胞分裂一次，如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02n（以体细胞染色体数为2n为例）。3.减数分裂中DNA和染色体标记在减数分裂过程中，DNA复制一次，细胞连续分裂两次。如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
2、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。【典例1】（2020中山模拟）将全部DNA分子的双链经32P标记的雄性动物细胞（染色体数为2N）置于含31P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是（）A.若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为B.若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1C.若产生的4个子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂D.若产生的4个子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂解析：细胞连续分裂两次后产生4个子
3、细胞，可分为两种情况：第一种情况是细胞进行减数分裂，产生4个生殖细胞，此过程中DNA只复制一次，由于DNA复制是半保留复制，因此产生的每个生殖细胞中含32P染色体数为N，B正确；第二种情况是细胞进行了两次有丝分裂，DNA复制了两次，第一次有丝分裂后，所有染色体中的DNA分子均有一条链被32P标记，第二次有丝分裂后期，染色单体随机分开进入两个细胞，因此含有32P染色体的子细胞比例最少为，但不一定为，A错误；若产生的4个子细胞中的染色体都含32P，则一定进行减数分裂，C错误；若产生的4个子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行有丝分裂，D错误。答案：B1.DNA复制及细胞分裂中染色体标记情况分析（
4、1）首先确定细胞分裂方式，是有丝分裂还是减数分裂，有丝分裂常以一条染色体为研究对象，减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象。（2）其次确定标记过程中DNA复制次数和在未标记培养液中细胞分裂次数（时期）。（3）最后图示细胞分裂过程，如图：标记DNA分子：转至不含放射性培养液中培养一个细胞周期：2.关注细胞分裂中核DNA和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
5、的情况。第四步：若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体分开，并进而推测子细胞染色体的情况。1.将雌性蝗虫某个细胞的染色体中所有DNA链都用32P标记，然后将该细胞置于不含32P的培养基中培养，经过两次连续分裂产生四个子细胞。以下分析正确的是（）A.如果是有丝分裂，则子细胞中含32P的染色体数目将有两种且两两相同B.如果是减数分裂，则子细胞中含32P的染色体数目将有两种且两两相同C.如果是有丝分裂，则子细胞中含32P的染色体数目将都相同D.如果是减数分裂，则子细胞中含32P的染色体数目将都相同解析：若为减数分裂，则子细胞中染色体都含32P，B错误。若为有丝分裂，则子细胞中含32P的染色体
6、数为02N，A、C错误。答案：D2.（2020长沙调研）蚕豆根尖细胞（2N12）在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（）A.每条染色体的两条单体都被标记B.每条染色体中都只有一条单体被标记C.只有半数的染色体中一条单体被标记D.每条染色体的两条单体都不被标记解析：DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸（3HT）培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3HT，然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期，每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染
7、色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3HT。答案：B二、减数分裂与遗传变异1.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。2.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，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
8、等位基因。（2）减数分裂与基因重组。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，如图中的A与B或A与b组合。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。（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数目变异的配子，可通过配子将这些变异传递给下一代，分析如下：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。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。3.减数分裂产生
9、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）。下图中YyRr基因型的个体产生配子情况如下：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）分析配子产生时应特别注意是“个体”还是“一个性原细胞”。a.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。b.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。c.1个含n对等位基因（位于n对同源染色体上）的
10、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：若有一个基因发生基因突变，图中一个初级精母细胞的减数分裂产生3种精子。若有一对等位基因发生交叉互换，图中一个初级精母细胞的减数分裂产生4种精子（YR、yr、Yr、yR）。4.XXY与XYY异常个体成因分析（1）XXY成因。（2）XYY成因：父方减异常，即减后期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。【典例2】如图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被分别标记为红色、黄色，等位基因B、b被分别标记为蓝色、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
11、列有关推测合理的是（）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、b，所以每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点，且各有1个，A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对应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中的基因组成不相同，分别为AABBbb和aa，B、D错误；细胞为初级精母细胞，
12、已完成DNA的复制，所以基因组成为AAaaBBbb，即初级精母细胞中有红、黄、蓝、绿色荧光点，且各有2个，C正确。答案：C1.正常情况下产生配子的种类分析分析配子产生时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。（1）若是一个个体则产生2n种配子，n代表同源染色体对数或等位基因对数。（2）若是一个性原细胞，则一个卵原细胞仅产生1个卵细胞，而一个精原细胞可产生4个2种（两两相同）精细胞。例：基因型为YyRr的个体产生配子的情况如下表：比较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（Y
13、R或yr或Yr或yR）一个雌性个体4种4种（YR、yr、Yr、yR）2.细胞分裂过程中异常细胞产生的三大原因（2020南阳二模）下图中甲、乙为精原细胞在减数分裂过程中产生的两个细胞，下列叙述正确的是（）A.甲细胞中存在A、a基因可能是因为交叉互换或基因突变B.甲细胞分裂结束形成的每个子细胞中各含有两个染色体组C.乙图细胞处于减数第二次分裂后期，其子细胞为精细胞或第二极体D.乙图细胞已开始胞质分裂，细胞中染色体数与体细胞的相同解析：甲、乙两细胞均处于减后期，甲图中存在A、a基因，若为交叉互换的结果，则乙图中也应该有A、a基因，A错误；甲图细胞分裂结束形成的子细胞只含有一个染色体组，B错误；精原细胞的减数分裂不能形成极体，C错误；乙图细胞处于减后期，此时细胞已开始胞质分裂，细胞中染色体数目与体细胞相同，D正确。答案：D
