人教版高考生物一轮总复习必修2第7单元高频考点进阶课5变异与细胞分裂和遗传定律的综合学案

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基因突变、基因重组与细胞分裂的综合
(2020·浙江7月选考)若某二倍体高等动物(2n＝4)的基因型为DdEe，其1个精原细胞(DNA被32P全部标记)在培养液中培养一段时间，分裂过程中形成的其中1个细胞如图所示，图中细胞有2条染色体DNA含有32P。下列叙述错误的是( )
A．形成图中细胞的过程中发生了基因突变
B．该精原细胞至多形成4种基因型的4个精细胞
C．图中细胞为处于减数第二次分裂(减数分裂Ⅱ)后期的次级精母细胞
D．该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂
B 解析：题图细胞中，分别移向两极的由姐妹染色单体分开形成的两条子染色体上同一位置的基因分别为d和D，且除该基因外染色体形态无其他差异，可推测形成该细胞的过程发生了基因突变，A正确；该精原细胞至多形成3种基因型的4个精细胞，B错误；题图细胞中含有4条染色体，分别两两移向两极，移向同一极的两条染色体不含染色单体，因此该细胞处于减数分裂Ⅱ后期，C正确；由于题图细胞只有2条染色体DNA含有32P，说明该精原细胞至少经过2次DNA复制，则至少经历了一次有丝分裂的胞质分裂和减数分裂Ⅰ的胞质分裂，才形成图示细胞，D正确。
1．理解基因突变的两种类型(如图)
2．明确基因重组的两种类型与时期
(1)在减数分裂Ⅰ四分体时期：同源染色体非姐妹染色单体互换导致基因重组。
(2)在减数分裂Ⅰ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)。
3．“三看法”判断姐妹染色单体上存在等位基因的原因是基因突变还是基因重组
(1)一看亲子代基因型
①如果亲代基因型为BB或bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变。
②如果亲代基因型为Bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变或互换(基因重组)。
(2)二看细胞分裂方式
①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变的结果。
②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则可能发生了基因突变或互换(基因重组)。
(3)三看细胞分裂图
①如果是有丝分裂后期图像，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图甲。
②如果是减数分裂Ⅱ后期图像，两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图乙。
③如果是减数分裂Ⅱ后期图像，两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同，则为互换(基因重组)的结果，如图丙(B处颜色为“灰色”)。
1．下图为基因型为AABb的某动物进行细胞分裂的示意图，相关判断正确的是( )
A．此细胞只能是次级精母细胞或次级卵母细胞
B．此细胞中基因a可来自基因突变或基因重组
C．此细胞分裂结束时最多生成两个成熟的生殖细胞
D．此细胞随后的分裂过程中最多可含有四个染色体组
C 解析：由题图可知，该细胞中没有同源染色体，含有姐妹染色单体，所以是处于减数分裂Ⅱ时期的细胞，可能是次级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体，A错误；该动物的基因型是AABb，而姐妹染色单体上出现了基因a，该基因只能是来自基因突变，B错误；此细胞分裂后最多能产生两个成熟的生殖细胞，即两个精细胞，C正确；此细胞随后的分裂过程中最多可含有两个染色体组，D错误。
2．下图是某二倍体动物细胞分裂示意图，其中字母表示基因。据图判断，分析正确的是( )
A．此细胞含有4个染色体组，8个DNA分子
B．此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDd
C．此细胞发生的一定是显性突变
D．此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组
D 解析：此细胞含有2个染色体组，8个DNA分子，A错误；图示细胞处于减数分裂Ⅰ后期，且一条染色体含D、d基因，由此推知此动物细胞在减数分裂前的间期发生了基因突变，该动物体细胞的基因型可能为AaBbCcDd或AaBbCcdd，B、C错误；图示细胞正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上非等位基因的自由组合，即基因重组，D正确。
3．下图为二倍体生物(2n＝6)的某细胞处于细胞分裂某时期的示意图，其中①～④表示染色体。据图分析，错误的是( )
A．该细胞可表示次级精母细胞或第二极体
B．该细胞的染色体数目与体细胞的相同
C．①②③含有该生物的一套遗传物质
D．图中基因g可由基因G突变而来
A 解析：据图分析，图中细胞没有同源染色体，着丝粒分裂，处于减数分裂Ⅱ后期，由于细胞质是均等分裂的，因此该细胞可以表示次级精母细胞或第一极体，A错误；减数分裂Ⅱ后期，细胞中染色体数目与体细胞相同，B正确；①②③是一组非同源染色体，含有该生物的一套遗传物质，C正确；图中基因G与g分别位于由姐妹染色单体分开形成的两条染色体上，基因g可能是由基因G突变而来的，D正确。
染色体变异与细胞分裂的综合
两只性染色体正常的白眼果蝇产下的后代中，出现了一只性染色体异常的白眼雌果蝇(XrXrY)，分析其原因不可能是( )
A．雄果蝇在减数分裂Ⅰ过程中，性染色体没有分离
B．雄果蝇在减数分裂Ⅱ过程中，性染色体没有分离
C．雌果蝇在减数分裂Ⅰ过程中，性染色体没有分离
D．雌果蝇在减数分裂Ⅱ过程中，性染色体没有分离
B 解析：雄果蝇在减数分裂Ⅰ过程中，性染色体没有分离，会形成基因型为XrY的异常精子，与正常卵细胞(Xr)结合产生白眼雌果蝇(XrXrY)，A正确；雄果蝇在减数分裂Ⅱ过程中，性染色体没有分离，会形成基因型为XrXr或YY的异常精子，与正常卵细胞(Xr)结合产生后代的基因型为XrXrXr或XrYY，不可能产生基因型为XrXrY的后代，B错误；雌果蝇在减数分裂Ⅰ过程中，性染色体没有分离，会形成基因型为XrXr的异常卵细胞，与正常精子(Y)结合会产生白眼雌果蝇(XrXrY)，C正确；雌果蝇在减数分裂Ⅱ过程中，性染色体没有分离，会形成基因型为XrXr的异常卵细胞，与正常精子(Y)结合会产生白眼雌果蝇(XrXrY)，D正确。
1．染色体数目非整倍性变异原因分析
假设某生物体细胞中含有2n条染色体，减数分裂时，某对同源染色体没有分开或姐妹染色单体没有分开，导致产生含有(n＋1)、(n－1)条染色体的配子，如图所示：
2．性染色体数目异常个体的成因分析
(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染色体进入同一精细胞。
性染色体数目异常原因及对子代性染色体组成的影响
1．下图表示某遗传病患者体细胞内第21号染色体的组成及来源，下列叙述正确的是( )
A．该遗传病的变异类型属于染色体结构变异
B．母方由于减数分裂Ⅰ异常产生了异常的卵细胞
C．父方由于减数分裂Ⅱ异常产生了异常的精子
D．该患者减数分裂产生的配子中，正常配子约占1/2
D 解析：该遗传病的变异类型属于染色体数目变异，A错误；根据图示中染色体的形态可知该患者患病的原因是母方减数分裂Ⅱ时姐妹染色单体形成的子染色体没有分离，形成了异常的卵细胞，B、C错误；该患者减数分裂时三条21号染色体随机分配，产生的配子中含2条21号染色体和含1条21号染色体的概率相同，故正常配子约占1/2，D正确。
2．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分裂Ⅱ时未分离
②2号染色体可能在减数分裂Ⅰ时未分离
③性染色体可能在减数分裂Ⅱ时未分离
④性染色体一定在减数分裂Ⅰ时未分离
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
A 解析：依据题干信息“产生一个不含性染色体的AA型配子”可知，基因A与A没有分离，而基因A与A的分离发生在减数分裂Ⅱ后期，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，二是减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离后移向同一极，③正确。
3．(2018·天津卷)果蝇的生物钟基因位于X染色体上，有节律(XB)对无节律(Xb)为显性；体色基因位于常染色体上，灰身(A)对黑身(a)为显性。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，有关分析正确的是( )
A．该细胞是初级精母细胞
B．该细胞的核DNA数是体细胞的一半
C．形成该细胞过程中，A和a随姐妹染色单体分开发生了分离
D．形成该细胞过程中，有节律基因发生了突变
D 解析：亲本雄果蝇的基因型为AaXBY，进行减数分裂时，由于染色体复制导致染色体上的基因也复制，即初级精母细胞的基因型是AAaaXBXBYY，而基因型为AAXBXb的细胞基因数目是初级精母细胞的一半，说明其经过了减数分裂Ⅰ，即该细胞属于次级精母细胞，A错误；该细胞经过了间期的DNA复制(核DNA加倍)和减数分裂Ⅰ(核DNA减半)后，该细胞内DNA的含量与体细胞的相同，B错误；形成该细胞的过程中，A与a随同源染色体的分开而分离，C错误；该细胞的亲本AaXBY没有无节律的基因，而该细胞却出现了无节律的基因，说明在形成该细胞的过程中，有节律的基因发生了突变，D正确。
变异与遗传定律的综合
果蝇(2n＝8)是遗传学研究的常用生物，请分析回答下列有关果蝇的遗传学实验问题：
(1)果蝇的气门部分缺失(A)和正常气门(a)为一对相对性状。若现将一只变异的气门部分缺失果蝇与另一只未变异的正常气门果蝇进行杂交，子代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比为5∶1，则可以判断果蝇的变异来源最可能是____________。
(2)已知果蝇的灰身和黑身分别由常染色体上的基因B和b控制，当基因B和b所在的染色体发生缺失突变时，会引起含片段缺失染色体的雌配子或雄配子致死(注：只有其中之一致死)。下图表示某果蝇个体的一对染色体，若要确定图中染色体片段缺失导致致死的配子类型，请设计实验进行证明(假设该果蝇种群中除了该变异类型的雌雄个体之外，还有各种未变异的果蝇)：
①实验设计：__________________________________________。
②实验结果预测
若后代的表型及比例为_________________________________，
则染色体片段缺失会导致雌配子致死。
若后代的表型及比例为_________________________________，则染色体片段缺失会导致雄配子致死。
解析：(1)一只变异的气门部分缺失果蝇与另一只未变异的正常气门果蝇(aa)进行杂交，子代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比为5∶1，说明该变异很可能是染色体数目变异，即该变异的气门缺失果蝇的基因型是AAa(三体变异)，其产生的配子的种类和比例是AA∶A∶Aa∶a＝1∶2∶2∶1，则与aa杂交，后代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比为5∶1。(2)要证明该染色体片段缺失灰身果蝇即BO产生雌雄配子的情况，即致死配子的类型，可以用该灰身缺失果蝇与正常的黑身果蝇(bb)进行正反交。若含片段缺失染色体的雌配子致死，则灰身缺失雌性个体只能产生B一种配子，染色体片段缺失个体为母本的后代全为灰身，染色体片段缺失个体为父本的后代灰身∶黑身＝1∶1；若含缺失染色体的雄配子致死，则染色体片段缺失个体为母本的后代灰身∶黑身＝1∶1，染色体片段缺失个体为父本的后代全为灰身。
答案：(1)染色体数目变异 (2)①让染色体片段缺失个体与黑身个体进行正反交(BO♀×bb、BO×bb♀) ②染色体片段缺失个体为母本的后代全为灰身，染色体片段缺失个体为父本的后代灰身∶黑身＝1∶1 染色体片段缺失个体为母本的后代灰身∶黑身＝1∶1，染色体片段缺失个体为父本的后代全为灰身
1．致死型变异题目解题方法归纳
致死现象中的子代性状比与正常状态的分离比不同，但解此类题时照样要遵循孟德尔遗传定律。
(1)若是一对基因控制的性状遗传用分离定律解题。
(2)若是两对基因控制的性状遗传用自由组合定律解题。
(3)若是性染色体上基因控制的性状遗传需要考虑伴性遗传的特点。
解题的关键是要处理好致死个体对正常比例的影响，即转化好表型比例。
2．三体产生的配子类型及比例
(1)常染色体三体产生的配子类型及比例
①若为纯合子，如基因型为BBB，则产生的配子依然是两种，BB与B，比例是1∶1。
②若是杂合子，如基因型为BBb，则能产生四种配子，B∶b∶Bb∶BB＝2∶1∶2∶1。
(2)性染色体三体产生配子的类型及比例(以XXY的雄性果蝇为例)
若三条性染色体任意两条联会概率相等，则XXY个体会产生的配子类型及比例是X∶Y∶XY∶XX＝2∶1∶2∶1。
1．(2020·浙江7月选考)某植物的野生型(AABBcc)有成分R，通过诱变等技术获得3个无成分R的稳定遗传突变体(甲、乙和丙)。突变体之间相互杂交，F1均无成分R。然后选其中一组杂交的F1(AaBbCc)作为亲本，分别与3个突变体进行杂交，结果见下表：
注：“有”表示有成分R，“无”表示无成分R。
用杂交Ⅰ子代中有成分R植株与杂交Ⅱ子代中有成分R植株杂交，理论上其后代中有成分R植株所占比例为( )
A．21/32 B．9/16 C．3/8 D．3/4
A 解析：分析题意可知，基因型为AABBcc的个体表现为有成分R，又知无成分R的纯合子甲、乙、丙之间相互杂交，其中一组杂交的F1基因型为AaBbCc且无成分R，推测同时含有A、B基因才表现为有成分R，C基因的存在可能抑制A、B基因的表达，即基因型为A_B_cc的个体表现为有成分R，其余基因型均表现为无成分R。根据F1与甲杂交，后代有成分R∶无成分R≈1∶3，有成分R所占比例为1/4，可以将1/4分解为1/2×1/2，则可推知甲的基因型可能为AAbbcc或aaBBcc；F1与乙杂交，后代有成分R∶无成分R≈1∶7，有成分R所占比例为1/8，可以将1/8分解为1/2×1/2×1/2，则可推知乙的基因型为aabbcc；F1与丙杂交，后代均无成分R，可推知丙的基因型可能为AABBCC或AAbbCC或aaBBCC。杂交Ⅰ子代中有成分R植株基因型为AABbcc和AaBbcc，比例为1∶1(或基因型为AaBBcc和AaBbcc，比例为1∶1)，杂交Ⅱ子代中有成分R植株基因型为AaBbcc，故杂交Ⅰ子代中有成分R植株与杂交Ⅱ子代中有成分R植株相互杂交，后代中有成分R所占比例为1/2×1×3/4×1＋1/2×3/4×3/4×1＝21/32，A正确。
2．在某二倍体西瓜(基因型为Aa)幼苗期，用秋水仙素处理得四倍体植株，以此为母本，用其他二倍体西瓜(基因型为aa)为父本进行杂交，得到种子中胚的基因型及比例为( )
A．AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
B．AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
C．AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1
D．AAa∶Aaa∶aaa＝1∶2∶1
C 解析：由题意可知，母本的基因型为AAaa，其产生的配子及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，而父本aa产生的配子为a，因此种子中胚的基因型为AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1。
3．已知某一对染色体三体的植物在减数分裂Ⅰ过程中，3条同源染色体随机移向细胞两极，最终可形成含1条或2条该染色体的配子(只含缺失染色体的花粉不能参与受精作用)。现有一个三体且一条染色体缺失的植株甲，其细胞中该染色体及基因型如图所示。若甲自交，子代没有染色体结构和数目异常的个体所占比例为( )
A．1/9 B．2/15 C．1/5 D．7/18
B 解析：分析题意可知，该三体形成的雌配子及其比例为A∶aa∶a∶Aa＝1∶1∶2∶2，雄配子及其比例为aa∶a∶Aa＝1∶2∶2，因此若甲自交，子代没有染色体结构和数目异常的个体aa所占的比例为2/6×2/5＝2/15，故选B。
时期
卵原细胞减数分裂异常(精原细胞减数分裂正常)
精原细胞减数分裂异常(卵原细胞减数分裂正常)
不正常卵细胞
不正常子代
不正常精子
不正常子代
减Ⅰ时异常
XX
XXX，XXY
XY
XXY
O
OX，OY
O
OX
减Ⅱ时异常
XX
XXX，XXY
XX
XXX
YY
XYY
O
OX，OY
O
OX
杂交编号
杂交组合
子代表型(株数)
Ⅰ
F1×甲
有(199)，无(602)
Ⅱ
F1×乙
有(101)，无(699)
Ⅲ
F1×丙
无(795)