2023年高考復習第2章 基因和染色體的關系-知識點總結

基因和染色體的關系減數(shù)分裂和受精作用減數(shù)分裂過程概括：減數(shù)分裂前，染色體復制一次，導致DNA含量加倍，染色體數(shù)目不變。細胞經歷兩次分裂，最終細胞內DNA減半兩次，染色體減半一次。減數(shù)分裂產生的配子與體細胞相比，細胞內的DNA含量減半，染色體數(shù)減半。精子的形成過程1.精子形成過程：減數(shù)分裂（連續(xù)分裂兩次），再經過變形。2.減數(shù)分裂的特點：在減數(shù)分裂前，每個精原細胞的染色體復制一次，而細胞在減數(shù)分裂過程中連續(xù)分裂兩次，最后形成四個精細胞。1．場所及細胞名稱的變化(1)場所eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高等動植物：有性生殖器官內,人和其他哺乳動物：睪丸))(2)細胞名稱的變化2．染色體的變化(1)間期一部分精原細胞的體積增大，染色體復制，成為初級精母細胞，此時的染色體呈染色質絲的狀態(tài)。(2)減數(shù)分裂過程①減數(shù)分裂Ⅰ時期分裂圖像染色體行為前期同源染色體聯(lián)會，形成四分體，此時同源染色體的非姐妹染色單體可以發(fā)生互換中期同源染色體排列在細胞中央的赤道板兩側后期同源染色體分離，非同源染色體自由組合，并移向細胞兩極末期細胞一分為二，染色體數(shù)目減半②減數(shù)分裂Ⅱ時期分裂圖像染色體行為間期通常沒有或時間很短染色體不再復制前期染色體散亂地分布在細胞中中期染色體著絲粒排列在細胞中央的赤道板上后期著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，分別移向細胞兩極末期細胞一分為二(3)同源染色體、聯(lián)會與四分體的概念①同源染色體eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(形狀和大小：一般相同,來源：一條來自父方，一條來自母方,行為：減數(shù)分裂Ⅰ中進行配對))②聯(lián)會：同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象。③四分體：聯(lián)會后的每對同源染色體含有四條染色單體?！局匾拍睢?．圖解相關概念A與B的關系？（同源染色體）A與C的關系？（非同源染色體）a與a′的關系？（姐妹染色單體）a與b′的關系？（非姐妹染色單體）A和B合稱什么？（四分體）2．聯(lián)會和四分體的相互關系聯(lián)會是同源染色體兩兩配對的過程，而四分體是聯(lián)會的結果，是同源染色體的特殊存在形式。由上圖可知：1個四分體＝1對同源染色體＝2條染色體＝4條染色單體＝4個DNA分子。3.同源染色體的交叉互換同源染色體聯(lián)會時，四分體中的非姐妹染色單體之間相對應的部位常常會發(fā)生交叉與互換。二、卵細胞的形成1．場所：卵巢。2．過程三、減數(shù)分裂的概念[師說重難]1.精子和卵細胞的形成過程①、精子的形成=2\*GB3②、卵細胞的形成1個精原細胞（2n）1個卵原細胞（2n）↓間期：染色體復制↓間期：染色體復制1個初級精母細胞（2n）1個初級卵母細胞（2n）前期：聯(lián)會、四分體、交叉互換（2n）前期：聯(lián)會、四分體、交叉互換（2n）中期：同源染色體排列在赤道板上（2n）中期：（2n）后期：配對的同源染色體分離（2n）后期：（2n）末期：細胞質均等分裂末期：細胞質不均等分裂（2n）2個次級精母細胞（n）1個次級卵母細胞＋1個極體（n）前期：（n）前期：（n）中期：（n）中期：（n）后期：染色單體分開成為兩組染色體（2n）后期：（2n）末期：細胞質均等分離（n）末期：（n）4個精細胞（n）1個卵細胞（n）2個極體（n）↓變形＋1個極體（n）4個精子（n） 2．減數(shù)分裂過程中兩個分裂階段的比較項目減數(shù)分裂Ⅰ減數(shù)分裂Ⅱ間期DNA復制與否復制不復制同源染色體有，分離無著絲粒變化不分裂分裂染色體主要行為①同源染色體聯(lián)會；②四分體中非姐妹染色單體互換；③同源染色體分離，非同源染色體自由組合著絲粒分裂，姐妹染色單體分開染色體數(shù)目2N→N(減半)N→2N→N(不減半)核DNA數(shù)目(2N→)4N→2N2N→N染色單體數(shù)(0→)4N→2N2N→03．減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)、染色單體數(shù)與核DNA分子數(shù)含量的變化曲線分析(1)間期核DNA(染色體)復制，核DNA含量加倍，形成染色單體，但是染色體數(shù)目不變。(2)減數(shù)分裂Ⅰ結束時，同源染色體分配到兩個子細胞中，每個細胞內核DNA和染色體、染色單體數(shù)目均減半。(3)減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，染色體數(shù)目加倍，染色單體消失，但是DNA含量不變。(4)減數(shù)分裂Ⅱ結束后，由姐妹染色單體分開后形成的兩條子染色體分別分配到兩個子細胞中，核DNA和染色體數(shù)目再次減半。4．比較精子和卵細胞形成過程的異同精子的形成過程卵細胞的形成過程不同點場所睪丸卵巢細胞質分裂均等分裂不均等分裂(極體均等分裂)是否變形是否子細胞數(shù)目1個精原細胞→4個精子1個卵原細胞→1個卵細胞＋3個極體(消失)相同點染色體復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，子細胞內染色體和核DNA數(shù)均減半5．分裂圖像的辨析(1)減數(shù)分裂Ⅰ后期：(2)減數(shù)分裂Ⅱ后期：【典型題型】13．(多選)下圖表示某雄性二倍體動物不同分裂時期細胞中物質或結構的數(shù)量變化，以下分析正確的是()A．甲可表示處于分裂間期的細胞B．乙一定是初級精母細胞，b代表的是染色單體C．丙只能表示減數(shù)分裂Ⅱ后期之前的次級精母細胞D．丁可能表示精細胞，c代表的是核DNA解析：選AC由題干和圖示分析可知，a、b、c分別表示DNA、染色單體和染色體的數(shù)量變化。甲可以表示處于分裂間期的細胞，也可以表示處于減數(shù)分裂Ⅱ后期的細胞，A正確；乙可以表示初級精母細胞，也可以表示有絲分裂前期和中期的體細胞，B錯誤；丙中染色體∶染色單體∶核DNA＝1∶2∶2，且染色體數(shù)目是體細胞的一半，表示處于減數(shù)分裂Ⅱ前期和中期的細胞，C正確；c表示染色體，丁可以表示精細胞或精子，D錯誤。四、觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片1．實驗原理根據(jù)細胞中的染色體形態(tài)、位置和數(shù)目的變化，識別減數(shù)分裂的各個時期。2．實驗流程五、配子中染色體組合的多樣性1．原因時期圖示染色體行為減數(shù)分裂Ⅰ前期四分體中非姐妹染色單體之間可能發(fā)生互換減數(shù)分裂Ⅰ后期同源染色體分離，非同源染色體自由組合意義：導致了不同配子遺傳物質的差異，加上受精過程中卵細胞和精子結合的隨機性，使同一雙親的后代必然呈現(xiàn)多樣性?！倦y點解析】1.配子多樣性——自由組合下圖中的A、a和B、b表示原始生殖細胞中的兩對同源染色體，分析回答：1．情況1中，最終產生的4個子細胞有eq\a\vs4\al(2)種類型，分別為Ab和aB；情況2中，最終產生的4個子細胞有eq\a\vs4\al(2)種類型，分別為AB和ab；因此，此原始生殖細胞產生的配子可能有eq\a\vs4\al(4)種類型。2．據(jù)此推斷：含有n對同源染色體的生物體可產生的配子類型為eq\a\vs4\al(2n)種。3．含有n對同源染色體的生物體可產生的配子類型有時候要比上述結論多，可能的原因是同源染色體中非姐妹染色單體發(fā)生了互換。2.配子多樣性——交叉互換由圖可知：①E和F、G和H的染色體組成大同小異，分別來自同一次級精母細胞C、D；②E、F與G、H中的染色體“互補”，來自同一初級精母細胞。3．一般情況下減數(shù)分裂產生配子的種類(1)只考慮非同源染色體自由組合，不考慮互換的情況。(Y與y、R與r分別表示兩對同源染色體)比較項目YyRr個體能產生配子的種類含n對同源染色體個體產生的配子種類一個精原細胞2種(YR、yr或Yr、yR)2種一個雄性個體4種(YR、yr、Yr、yR)2n種一個卵原細胞1種(YR或yr或Yr或yR)1種一個雌性個體4種(YR、yr、Yr、yR)2n種(2)若考慮互換，會增加配子的種類，如一個含n對同源染色體的生物產生的配子種類會大于2n種。[典例2]如圖1是某生物的一個初級精母細胞，圖2是該生物的五個精細胞。最可能來自同一個次級精母細胞的是()A．①和② B．②和④C．③和⑤ D．①和④[解析]減數(shù)分裂Ⅰ時，因為同源染色體分離，非同源染色體自由組合，所以一個初級精母細胞能產生2種基因型不同的次級精母細胞；減數(shù)分裂Ⅱ類似于有絲分裂，因此每個次級精母細胞產生2個基因型相同的精細胞。若發(fā)生互換，則來自同一個次級精母細胞的兩個精細胞的染色體組成大體相同，只有很小部分顏色有區(qū)別。所以，圖中最可能來自同一個次級精母細胞的是②和④。六、受精作用1．概念：卵細胞與精子相互識別、融合成為受精卵的過程。2．過程圖示說明精子的頭部進入卵細胞，尾部留在外面卵細胞的細胞膜會發(fā)生復雜的生理反應，以阻止其他精子再進入精子頭部進入卵細胞后不久，精子的細胞核就與卵細胞的細胞核融合，使彼此的染色體會合在一起3．結果(1)受精卵中的染色體數(shù)目又恢復到體細胞中的數(shù)目。(2)受精卵中的染色體一半來自精子(父方)，另一半來自卵細胞(母方)。4．意義(1)后代呈現(xiàn)多樣性，有利于生物適應多變的自然環(huán)境，有利于生物在自然選擇中進化，體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性。(2)保證了每種生物(有性生殖的生物)前后代體細胞中染色體數(shù)目的恒定，維持了生物遺傳的穩(wěn)定性。因此，減數(shù)分裂和受精作用對于生物的遺傳和變異都具有重要意義。【難點解析】減數(shù)分裂與有絲分裂過程比較（以二倍體生物為例）1．結合不同分裂時期特點判斷細胞分裂方式及時期(1)三個前期圖的判斷①判斷步驟②判斷結果：A為有絲分裂前期，B為減數(shù)分裂Ⅰ前期，C為減數(shù)分裂Ⅱ前期。(2)三個中期圖的判斷①判斷步驟②判斷結果：A為有絲分裂中期，B為減數(shù)分裂Ⅱ中期，C為減數(shù)分裂Ⅰ中期。(3)三個后期圖的判斷①判斷步驟②判斷結果：A為有絲分裂后期，B為減數(shù)分裂Ⅱ后期，C為減數(shù)分裂Ⅰ后期。2．減數(shù)分裂和有絲分裂過程中的染色體與核DNA數(shù)量變化(1)模型(2)判斷3．每條染色體中DNA含量的變化對上圖曲線的解釋：A→BB→CC→DD→E減數(shù)分裂對應時期間期減數(shù)分裂Ⅰ全過程和減數(shù)分裂Ⅱ前期、中期減數(shù)分裂Ⅱ后期減數(shù)分裂Ⅱ末期有絲分裂對應時期間期前期和中期后期末期4．同源染色體對數(shù)的曲線3．細胞分裂過程中染色體、染色單體和核DNA數(shù)量變化曲線的變式——直方圖直方圖實質上是坐標曲線圖的變形，反映染色體、核DNA或染色單體數(shù)量的變化。在直方圖中，染色體和核DNA的含量不可能是0，但染色單體會因著絲粒的分裂而消失，所以直方圖中表示的某結構如出現(xiàn)0，則其一定表示染色單體。如圖所示：有絲分裂減數(shù)分裂圖注第2節(jié)基因在染色體上一、薩頓的假說1．研究方法：類比推理法。2．內容：基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因就在染色體上。3．依據(jù)：基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系。項目基因染色體生殖過程中在雜交過程中保持完整性和獨立性在配子形成和受精過程中，形態(tài)結構相對穩(wěn)定存在體細胞成對成對配子成單成單體細胞中來源成對基因一個來自父方，一個來自母方一對同源染色體，一條來自父方，一條來自母方形成配子時非同源染色體上的非等位基因自由組合非同源染色體自由組合二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)1．實驗者：美國生物學家摩爾根。2．科學探究方法：假說-演繹法。3．實驗現(xiàn)象4．實驗現(xiàn)象的解釋(1)假設：控制白眼的基因在eq\a\vs4\al(X)染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。(2)遺傳圖解：F1配子1/2XW1/2Y1/2XW1/4XWXW(紅眼雌性)1/4XWY(紅眼雄性)1/2Xw1/4XWXw(紅眼雌性)1/4XwY(白眼雄性)5．結論：基因在染色體上。6．發(fā)展：一條染色體上有許多個基因，基因在染色體上呈線性排列。三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋1．基因分離定律的實質2．基因自由組合定律的實質(1)位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的。(2)在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。[師說重難]1．實驗現(xiàn)象——發(fā)現(xiàn)問題2．理論分析——提出假說(1)果蠅的紅眼、白眼是一對相對性狀。(2)F1全為紅眼，則紅眼是顯性性狀。(3)F2中紅眼∶白眼＝3∶1，符合分離定律，表明果蠅的紅眼和白眼受一對等位基因控制。(4)白眼性狀的表現(xiàn)與性別相關聯(lián)。如果控制眼色的基因位于X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。各種果蠅的基因型及表型如下表：雌果蠅雄果蠅基因型XWXWXWXwXwXwXWYXwY表型紅眼紅眼白眼紅眼白眼注：其中(1)(2)(3)為理論分析，(4)為假說。3．演繹推理——實驗檢驗(1)實驗一：F2中白眼雄果蠅與F1中紅眼雌果蠅交配。①若基因位于X染色體上，且Y染色體上沒有它的等位基因，則遺傳圖解表示如下：②若基因位于X染色體上，Y染色體上含有它的等位基因，則遺傳圖解表示如下：③若基因位于常染色體上，則遺傳圖解表示如下：說明：①②③實驗結果相同，故根據(jù)本實驗結果無法驗證假說，但通過本實驗得到了白眼雌果蠅。(2)實驗二：利用實驗一得到的白眼雌果蠅與野生型純種紅眼雄果蠅交配。①若基因位于X染色體上，且Y染色體上沒有它的等位基因，則遺傳圖解表示如下：②若基因位于X染色體上，Y染色體上含有它的等位基因，則遺傳圖解表示如下：③若基因位于常染色體上，則遺傳圖解表示如下：說明：雜交子代中，雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼，性狀表現(xiàn)與①相同，與②③不同，由此可證明假說成立。4．等位基因與非等位基因的辨析等位基因非等位基因位置同源染色體的同一位置同源染色體、非同源染色體特點控制一對相對性狀控制不同相對性狀行為隨同源染色體分開而分離非同源染色體上的非等位基因，隨非同源染色體自由組合而自由組合圖示①A和a、B和b、C和c為等位基因(即孟德爾所說的成對的遺傳因子)②A和B、A和C、B和C、A和b等均為非等位基因(即孟德爾所提出的不同對的遺傳因子)，其中A和B位于一條染色體上，A和b位于同源染色體上，不能自由組合；A和C、B和C位于非同源染色體上，可自由組合2．兩個遺傳定律的細胞學基礎(1)分離定律的細胞學基礎是等位基因隨同源染色體分開而分離，如圖：(2)自由組合定律的細胞學基礎是等位基因隨同源染色體分開而分離，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合，如圖：[典例1](2019·江蘇高考)如圖為初級精母細胞減數(shù)分裂時的一對同源染色體示意圖，圖中1～8表示基因。不考慮突變的情況下，下列敘述正確的是()A．1與2、3、4互為等位基因，與6、7、8互為非等位基因B．同一個體的精原細胞有絲分裂前期也應含有基因1～8C．1與3都在減數(shù)第一次分裂分離，1與2都在減數(shù)第二次分裂分離D．1分別與6、7、8組合都能形成重組型的配子[解析]不考慮突變的情況下，1與2不是等位基因，而是相同基因；1與3、4可能是相同基因，也可能是等位基因，A錯誤。不考慮突變的情況下，同一個體精原細胞的染色體與體細胞的相同，有絲分裂前期一條染色體上含兩條姐妹染色單體，故也含有圖中的基因1～8，B正確。不考慮突變的情況下，若發(fā)生了互換引起的基因重組，則1與3也可能在減數(shù)第二次分裂分離，1與2也可能在減數(shù)第一次分裂分離，C錯誤。1與6在同一條染色體的兩條姐妹染色單體上，不能組合形成重組型的配子，D錯誤。易錯提醒（一）基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規(guī)律(1)并不是所有的非等位基因都遵循自由組合定律，只有非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德爾的遺傳規(guī)律，葉綠體、線粒體中的基因都不遵循孟德爾的遺傳規(guī)律。(3)原核生物和病毒中的基因都不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。(二)類比推理法與假說-演繹法的比較類比推理法假說-演繹法原理將未知的和已知的做比較，根據(jù)驚人的一致性(即平行關系)，做出它們之間有關系的推理在提出問題、作出假說的基礎上對未知世界進行演繹推理，再與實際實驗做比較以驗證假說的正確性結論不具有邏輯的必然性，不一定正確，還需要驗證具有邏輯的必然性，是科學的實驗結論，一定正確實例薩頓的假說：基因在染色體上孟德爾的兩大遺傳定律、摩爾根的果蠅雜交實驗證明眼色基因位于染色體上，以及第3章中的DNA的半保留復制等【典例】實驗室中現(xiàn)有一批未交配過的純種長翅灰體和殘翅黑檀體的果蠅。已知長翅和殘翅這對相對性狀受一對位于Ⅱ號同源染色體上的等位基因控制?，F(xiàn)欲利用以上兩種果蠅研究有關果蠅灰體與黑檀體性狀的遺傳特點(說明：控制果蠅灰體和黑檀體的基因在常染色體上，所有果蠅均能正常繁殖、存活)，請設計一套雜交方案，同時研究以下兩個問題：問題一：研究果蠅灰體、黑檀體是否由一對等位基因控制，并作出判斷。問題二：研究控制灰體、黑檀體的等位基因是否也位于Ⅱ號同源染色體上，并作出判斷。(1)雜交方案：①選取______________和______________兩親本雜交得F1；②F1____________________得F2；③分析判斷。(2)對問題一的推斷及結論：若F2出現(xiàn)性狀分離，且灰體與黑檀體果蠅數(shù)目之比為________________，說明控制該對性狀的是一對等位基因；反之，則不是由一對等位基因控制。(3)對問題二的推斷及結論：如果F2出現(xiàn)________種表型，且分離比為________，說明該兩對性狀的遺傳符合基因的自由組合定律，因此控制灰體、黑檀體的這對等位基因不是位于Ⅱ號同源染色體上。反之，則可能位于Ⅱ號同源染色體上。解析：如果果蠅灰體、黑檀體是由一對等位基因控制的，則該對性狀的遺傳符合基因的分離定律，F(xiàn)2的性狀分離比為3∶1，否則就不是由一對等位基因控制；如果控制灰體、黑檀體的等位基因不位于Ⅱ號同源染色體上，則體色和翅形這兩對相對性狀的遺傳遵循基因的自由組合定律，F(xiàn)2的性狀分離比是9∶3∶3∶1，否則控制果蠅體色的基因就可能位于Ⅱ號同源染色體上。第3節(jié)伴性遺傳一、伴性遺傳1．概念：性染色體上的基因所控制的性狀遺傳，與性別相關聯(lián)的現(xiàn)象。2．常見實例：人類紅綠色盲、抗維生素D佝僂病和果蠅的眼色遺傳等。二、人類紅綠色盲1．人類的X、Y性染色體X染色體攜帶著許多個基因，Y染色體只有X染色體大小的1/5左右，攜帶的基因比較少。所以許多位于X染色體上的基因，在Y染色體上沒有相應的等位基因。注：果蠅的性染色組成中，Y染色體比X染色體長。2．紅綠色盲基因位置紅綠色盲基因位于X染色體上，Y染色體上沒有等位基因。3．人類正常色覺和紅綠色盲的基因型和表型項目女性男性基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY表型正常正常(攜帶者)色盲正常色盲4．人類紅綠色盲遺傳的主要婚配方式(1)女性正常和男性色盲：(2)女性攜帶者和男性正常：(3)女性色盲與男性正常：(4)女性攜帶者與男性色盲：5．伴X隱性遺傳的特點(1)患者中男性遠多于女性。(2)交叉遺傳。男性患者的基因只能從母親那里傳來，以后只能傳給女兒。（3）隔代遺傳。通常表現(xiàn)為上一代父母親無患病個體，但子女中有患病個體，即“無中生有”。三、抗維生素D佝僂病1．基因位置：位于eq\a\vs4\al(X)染色體上。2．基因型和表型項目女性男性基因型XD