备战2025年高考生物精品教案第七章生物的变异和进化微专题9构建图像模型分析细胞分裂与可遗传变异的关系（Word版附解析）

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1.细胞分裂中发生的可遗传变异的类型
2.减数分裂与可遗传变异
（1）减数分裂与基因突变
在减数分裂前的间期，DNA分子复制过程中，若复制出现差错，则可能引起基因突变。基因突变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，如图所示。
（2）减数分裂与基因重组（以基因型为AaBb的个体为例）
①在减数分裂Ⅰ后期，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A与B或A与b组合。
②在减数分裂Ⅰ的四分体时期，可因同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换而导致基因重组，如图中经互换可导致A与b组合，a与B组合。
（3）减数分裂与染色体变异
①模式图分析
如果只有减数分裂Ⅰ中同源染色体分离异常，则所形成的配子全部异常；如果只有减数分裂Ⅱ中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。如图所示：
②减数分裂异常和配子基因型的关系
1.[2023湖南]某X染色体显性遗传病由SHOX基因突变所致，某家系中一男性患者与一正常女性婚配后，生育了一个患该病的男孩。究其原因，不可能的是（ B ）
A.父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期，X和Y染色体片段交换
B.父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期，性染色体未分离
C.母亲的卵细胞形成过程中，SHOX基因发生了突变
D.该男孩在胚胎发育早期，有丝分裂时SHOX基因发生了突变
解析 假设与该病相关的基因为A/a，由题干信息知，该病为伴X染色体显性遗传病，则男性患者的基因型为XAY，正常女性的基因型为XaXa，一男性患者（XAY）与一正常女性（XaXa）婚配，正常情况下二者所生男孩的基因型应该是XaY。若父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期，X和Y染色体片段交换，A基因可能转移到Y染色体上，并随着精子遗传给儿子，儿子的基因型可能为XaYA，表现为患病，A不符合题意。若父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期，性染色体未分离，则会产生染色体组成为XAXA和YY的精子，受精后儿子的基因型为XaYY，不会患病，B符合题意。若母亲的卵细胞形成过程中，SHOX基因发生了突变，即可产生基因型为XA的卵细胞，则儿子的基因型可能为XAY，表现为患病，C不符合题意。若该男孩在胚胎发育早期，有丝分裂时SHOX基因发生了突变，其基因型由XaY变为XAY，则表现为患病，D不符合题意。
2.[2022福建]某哺乳动物的一个初级精母细胞的染色体示意图如下，图中A/a、B/b表示染色体上的两对等位基因。下列叙述错误的是（ B ）
A.该细胞发生的染色体行为是精子多样性形成的原因之一
B.图中非姐妹染色单体发生交换，基因A和基因B发生了重组
C.等位基因的分离可发生在减数第一次分裂和减数第二次分裂
D.该细胞减数分裂完成后产生AB、aB、Ab、ab四种基因型的精细胞
解析 该细胞正在发生互换，原来该细胞减数分裂只能产生AB和ab两种精细胞，经过互换，可以产生AB、Ab、aB、ab四种精细胞，所以互换是精子多样性形成的原因之一，A、D正确；图中非姐妹染色单体发生互换，基因A和基因b，基因a和基因B发生了重组，B错误；由于发生互换，等位基因的分离可发生在减数第一次分裂和减数第二次分裂，C正确。
3.[2021河北]图中①、②和③为三个精原细胞，①和②发生了染色体变异，③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极。不考虑其他变异，下列叙述错误的是（ C ）
A.①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会
B.②经减数分裂形成的配子有一半正常
C.③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4种基因型配子
D.①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到
解析 ①细胞中有两对同源染色体，其在减数第一次分裂前期发生联会，A正确；②细胞中发生的是染色体数目变异，在减数分裂时，三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极，其经减数分裂产生配子的种类（只考虑A和a基因所在的染色体）是a和Aa或A和aa，因此，②经减数分裂形成的配子有一半正常，B正确；③在减数第一次分裂后期，非同源染色体自由组合，最终产生2种基因型配子，C错误；①为染色体结构变异，②为染色体数目变异，理论上二者均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到，D正确。
4.下列对应关系错误的一组是（ D ）
解析 个体基因型为AAXHY，产生的配子基因型为AAXH、AAXH、Y、Y，说明在减数分裂Ⅰ后期，含基因A的同源染色体没有分离，与X染色体移向了细胞的同一极，属于染色体变异，A正确；个体基因型为AaBb，产生的配子基因型为Ab、ab、aB、aB，可能是因为减数分裂前的间期发生了基因突变，B正确；精原细胞基因型为DdTt，产生的配子基因型为DT、Dt、dt、dT，说明减数分裂Ⅰ发生了基因重组，C正确；双亲基因型为XBXb、XBY，产生的后代基因型为XBXBY，可能是父本减数分裂Ⅰ后期XB与Y没有分离，也可能是母本减数分裂Ⅱ后期XB与XB没有分离，属于染色体变异，D错误。
学生用书·练习帮P464
一、选择题
1.[2024哈尔滨九中模拟]如图表示基因型为AaBbXDY的二倍体动物的某时期细胞分裂模式图，图中仅绘出部分染色体。不考虑互换和基因突变，下列有关说法正确的是（ D ）
A.图示细胞所处时期为有丝分裂后期，图示部分含有两对同源染色体
B.将此图补充完整后，则细胞内含有4个染色体组，没有染色单体
C.该细胞的名称为次级精母细胞，其基因型为AaBXD
D.该细胞形成过程中发生了基因重组和染色体变异
解析 据图分析可知，图中细胞无同源染色体，着丝粒分裂，该细胞为处于减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞，其基因型为AAaaBBXDXD，A、C错误。二倍体动物处于减数分裂Ⅱ后期的细胞中含有2个染色体组，故将此图补充完整后，则细胞内含有2个染色体组，没有染色单体，B错误。该细胞形成过程中在减数分裂Ⅰ时非同源染色体自由组合，发生了基因重组；图中A和a基因所在染色体大小不同，说明发生了染色体数目变异和染色体结构变异，D正确。
2.[2022湖北改编]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。关于该患儿患病原因的叙述错误的是（ D ）
A.考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ21号染色体分离异常
B.考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅱ21号染色体分离异常
C.不考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ21号染色体分离异常
D.不考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅱ21号染色体分离异常
解析 由题图可知，父亲的两条21号染色体所含的基因分别为A1和A4，母亲的两条21号染色体所含的基因分别为A2和A3，患儿的三条21号染色体所含的基因分别是A2、A3和A4。根据患儿21号染色体上的A基因组成可知，该患儿是由一个含有A4基因的精子与一个异常的卵细胞（含有2条21号染色体，含A2、A3两种基因）结合后发育而来的，异常卵细胞的形成原因可能是减数分裂Ⅰ异常或者减数分裂Ⅱ异常。如果考虑同源染色体互换，则异常卵细胞形成的原因可能是卵原细胞在减数分裂Ⅰ后期两条21号染色体没有分离且减数分裂Ⅱ正常，也可能是卵原细胞在减数分裂Ⅱ后期发生互换后的21号染色体的两条姐妹染色单体未正常分离，A、B正确。如果不考虑同源染色体互换，则异常卵细胞形成的原因只能是卵原细胞在减数分裂Ⅰ后期两条21号染色体未正常分离，C正确、D错误。
3.[2024常熟模拟]某动物一对染色体上部分基因及其位置如图1所示，该动物通过减数分裂产生的若干精细胞中，出现了如图2中的6种异常精子。下列相关叙述正确的是（ B ）
图1
异常精子编号 ABCD1 AbD2 AbCd3 aBCCD4 AbDC5 abCD6
图2
A.1和6可能属于同一变异类型，发生于减数第一次分裂后期
B.2、4、5同属于染色体结构变异，都一定发生了染色体片段断裂
C.3发生的变异一般不改变碱基序列，是变异的根本来源
D.只有2、4发生的变异改变了染色体上DNA的碱基数量
解析 1和6异常精子形成的原因可能是减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换，属于基因重组，A错误。2发生了染色体片段缺失、4发生了染色体片段重复、5发生了染色体片段倒位，三者都属于染色体结构变异，都一定发生了染色体片段断裂，B正确。3中d基因出现的原因是基因突变，基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，故3发生的变异改变了碱基序列，C错误。3发生的基因突变也可能改变染色体上DNA的碱基数量，D错误。
二、非选择题
4.[2023重庆检测，14分]酵母菌（2N）在适宜条件下通过出芽生殖繁殖后代，如果处于营养匮乏的条件下，酵母菌可以进行有性生殖，通过减数分裂产生孢子，随后经过细胞融合重新形成酵母菌。图甲只标注了其中一对同源染色体的行为变化。
（1）减数分裂某时期，在电子显微镜下可观察到有些蛋白质（简称S蛋白）连接同源染色体形成联会复合体（简称SC），如图乙所示，每个联会复合体含有 4 个DNA分子。
（2）某实验室发现一种缺失A基因的突变体酵母菌。突变体将产生染色体数目异常的、活力明显下降的孢子。科研人员对其机制进行相关研究。结果如图甲所示，据图分析：
①突变型酵母菌在减数分裂Ⅰ后期，染色体行为变化特征是 同源染色体未分离 。
②综合上述信息，结合S蛋白推测，野生型酵母菌中A基因控制合成的蛋白质的功能是 促进S蛋白降解，促进同源染色体联会后分离 。
③为验证上述推测，科研小组将A基因转入 突变型 （填“突变型”或“野生型”）酵母菌中并使其发挥作用，最后通过检测孢子的 染色体的数目或活力 （答两点）可以达到实验目的。
（3）科学家又发现另外一种突变情况。若酵母菌的基因型为AaBb，因孢子形成过程中发生了一次染色体异常分离，产生了一个基因型为abb的孢子，则该异常孢子产生的原因是 减数分裂Ⅱ着丝粒分裂后含有基因b的两条染色体移向同一侧 ；另外三个孢子的基因型是 a、AB、AB 。
解析 （1）减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会（配对），形成四分体；每个联会复合体含有一对染色体，4个DNA分子。（2）①据题图分析可知，突变型减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离；一个亲代细胞可产生4个孢子，突变型产生的4个孢子均异常。②进一步观察发现突变型酵母菌在产生染色体异常的孢子过程中，减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会正常。此时，同源染色体间会形成联会复合体（SC）。依据题图信息，在减数分裂过程中，同源染色体未分离，说明与野生型相比，突变型S蛋白可能在减数分裂Ⅰ时期降解慢，导致染色体行为异常；结合上述信息，推测野生型酵母菌中A基因控制合成的蛋白质的功能是促进S蛋白降解，促进同源染色体联会后分离。③为验证上述推测，可将A基因转入突变型酵母菌中，通过观察或检测孢子中染色体的数目或检测孢子的活力，来达到实验目的。（3）若酵母菌的基因型为AaBb，因孢子形成过程中发生了一次染色体异常分离，产生了一个基因型为abb的孢子，说明该异常发生在减数分裂Ⅱ过程中，携带b基因的染色体未正常分离，另外三个孢子的基因型是a、AB、AB。细胞分裂类型
特点
变异类型
有丝分裂
有DNA复制和染色体变化，无同源染色体分离和非同源染色体的自由组合
可能发生基因突变和染色体变异，一般不发生基因重组
减数分裂
有DNA复制、染色体互换及非同源染色体自由组合等现象
基因突变、基因重组和染色体变异
亲本的
基因型
配子的基因型（举例）
异常发生的时期和原因
判断方式
AaXBXb（两对等位基因分别位于两对同源染色体上）
AaXB、AaXB、Xb、Xb
减数分裂Ⅰ时A、a基因所在的同源染色体没有分开，减数分裂Ⅱ正常
子细胞中含等位基因，无相同基因
AAXB、XB、aXb、aXb
减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时A基因所在的染色体的姐妹染色单体分离形成的子染色体移向细胞同一极
子细胞中无等位基因，含相同基因
AAXBXb、XBXb、a、a
减数分裂Ⅰ及减数分裂Ⅱ均发生异常
子细胞中含等位基因，含相同基因
AaBb（两对等位基因位于一对同源染色体上）
AB、Ab、
aB、ab
减数分裂Ⅰ过程中发生了互换
出现了基因的重组类型
选项
个体或细胞的基因型
某细胞产生的配子或后代的基因型
变异可能发生的时期
变异类型
A
个体基因型为AAXHY
配子基因型为AAXH、AAXH、Y、Y
减数分裂Ⅰ
染色体变异
B
个体基因型为AaBb
配子基因型为Ab、ab、aB、aB
减数分裂前的间期
基因突变
C
精原细胞基因型为DdTt
配子基因型为DT、Dt、dt、dT
减数分裂Ⅰ
基因重组
D
双亲基因型为XBXb、XBY
后代基因型为XBXBY
父本减数分裂Ⅱ
染色体变异