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第4講可遺傳變異與細(xì)胞分裂的關(guān)系細(xì)胞分裂與可遺傳變異是綜合性較強(qiáng)的命題點(diǎn),對(duì)考生的綜合思維和遷移應(yīng)用能力提出了較高要求。該考點(diǎn)常借助圖示或文字信息以選擇題的形式考查。破解此類問題,應(yīng)梳理“細(xì)胞分裂”和“可遺傳變異”的知識(shí)脈絡(luò),通過搭建框架和任務(wù)分解,深化對(duì)該部分內(nèi)容的概念理解和體系建立,融會(huì)貫通知識(shí),解題才能得心應(yīng)手。1.(2021·廣東高考)人類(2n=46)14號(hào)與21號(hào)染色體二者的長(zhǎng)臂在著絲點(diǎn)處融合形成14/21平衡易位染色體,該染色體攜帶者具有正常的表型,但在產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過程中,其細(xì)胞中會(huì)形成復(fù)雜的聯(lián)會(huì)復(fù)合物(如圖)。在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí),若該聯(lián)會(huì)復(fù)合物的染色體遵循正常的染色體行為規(guī)律(不考慮交叉互換)。下列關(guān)于平衡易位染色體攜帶者的敘述,錯(cuò)誤的是()A.觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細(xì)胞B.男性攜帶者的初級(jí)精母細(xì)胞含有45條染色體C.女性攜帶者的卵子最多含24種形態(tài)不同的染色體D.女性攜帶者的卵子可能有6種類型(只考慮圖中的3種染色體)解析:選C14/21平衡易位染色體,是通過染色體易位形成的,屬于染色體變異,而有絲分裂中期染色體形態(tài)、數(shù)目最清晰,故觀察平衡易位染色體可選擇有絲分裂中期細(xì)胞,A正確;由題干信息可知,14/21平衡易位染色體,是14號(hào)和21號(hào)兩條染色體融合成的一條染色體,故男性攜帶者的初級(jí)精母細(xì)胞含有45條染色體,B正確;女性攜帶者細(xì)胞內(nèi)含14/21平衡易位染色體,故其卵母細(xì)胞中含有45條染色體,其卵子最多含23種形態(tài)不同的染色體,C錯(cuò)誤;假設(shè)平衡易位的染色體標(biāo)記為①,14號(hào)染色體標(biāo)記為②,21號(hào)染色體標(biāo)記為③,則女性攜帶者的卵子可能有6種類型(只考慮圖中的3種染色體)分別是:①、②③、②、①③、③、①②,D正確。2.(2021·河北高考)圖中①②和③為三個(gè)精原細(xì)胞,①和②發(fā)生了染色體變異,③為正常細(xì)胞。②減數(shù)分裂時(shí)三條同源染色體中任意兩條正常分離,另一條隨機(jī)移向一極。不考慮其他變異,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.①減數(shù)第一次分裂前期兩對(duì)同源染色體聯(lián)會(huì)B.②經(jīng)減數(shù)分裂形成的配子有一半正常C.③減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體自由組合,最終產(chǎn)生4種基因型配子D.①和②的變異類型理論上均可以在減數(shù)分裂過程中通過光學(xué)顯微鏡觀察到解析:選C①中有四條染色體,為兩對(duì)同源染色體,在減數(shù)第一次分裂前期兩對(duì)同源染色體聯(lián)會(huì),A正確;②減數(shù)分裂時(shí)三條同源染色體中任意兩條正常分離,另一條隨機(jī)移向一極,最終產(chǎn)生的配子為1/12AR、1/12Ar、1/12aar、1/12aaR、1/6AaR、1/6Aar、1/6ar、1/6aR,其中正常配子為1/12AR、1/12Ar、1/6ar、1/6aR,則②經(jīng)減數(shù)分裂形成的配子有一半正常,B正確;③減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體自由組合,最終產(chǎn)生4個(gè)配子,2種基因型,為AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR,C錯(cuò)誤;①發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位,②發(fā)生了染色體數(shù)目變異,理論上可通過光學(xué)顯微鏡觀察到這兩種變化,D正確。3.(2019·江蘇高考)如圖為初級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)的一對(duì)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(gè)體的精原細(xì)胞有絲分裂前期也應(yīng)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:選B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(cuò)誤。不考慮突變的情況下,同一個(gè)體的精原細(xì)胞的染色體與體細(xì)胞相同,有絲分裂前期時(shí)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)生了交叉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(cuò)誤。1與6在同一條染色體的兩條姐妹染色單體上,故1與6不能組合形成重組型的配子,D錯(cuò)誤。eq\a\vs4\al()整合知識(shí)·形成系統(tǒng)思維1.細(xì)胞分裂類型與可遺傳變異的對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)減數(shù)分裂與基因突變。在減數(shù)分裂Ⅰ前的間期,DNA分子復(fù)制過程中,如果復(fù)制出現(xiàn)差錯(cuò),則會(huì)引起基因突變,此時(shí)可導(dǎo)致姐妹染色單體上含有等位基因,這種突變能通過配子傳遞給下一代。如圖所示:(2)減數(shù)分裂與基因重組。①非同源染色體上非等位基因自由組合導(dǎo)致基因重組(自由組合定律)。在減數(shù)分裂Ⅰ后期,因同源染色體分離,非同源染色體自由組合而出現(xiàn)基因重組,如A與B或A與b組合。②同源染色體非姐妹染色單體間互換導(dǎo)致基因重組。在減數(shù)分裂Ⅰ四分體時(shí)期,因同源染色體的非姐妹染色單體間互換而導(dǎo)致基因重組,如原本A與B組合,a與b組合,經(jīng)基因重組可導(dǎo)致A與b組合,a與B組合。(3)減數(shù)分裂與染色體變異。如果減數(shù)分裂Ⅰ(MⅠ)異常,則所形成的配子全部不正常;如果減數(shù)分裂Ⅱ(MⅡ)一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞分裂異常,則所形成的配子有的正常,有的不正常。如圖所示:2.異常細(xì)胞的產(chǎn)生及原因分析(1)有絲分裂異常。(2)減數(shù)分裂Ⅰ(MⅠ)后期同源染色體未分離。(3)減數(shù)分裂Ⅱ(MⅡ)后期姐妹染色單體未分開。eq\a\vs4\al()綜合訓(xùn)練·強(qiáng)化遷移應(yīng)用1.如圖是某二倍體(AABb)動(dòng)物的幾個(gè)細(xì)胞分裂示意圖,據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是()A.甲圖表明該動(dòng)物發(fā)生了基因突變B.乙圖表明該動(dòng)物在減數(shù)分裂前的間期發(fā)生了基因突變C.丙圖表明該動(dòng)物在減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)發(fā)生了同源染色體非姐妹染色單體之間的交換D.甲、乙、丙所產(chǎn)生的變異均可遺傳給后代解析:選D甲、乙、丙是同一個(gè)二倍體動(dòng)物的幾個(gè)細(xì)胞分裂圖,其基因型為AABb,甲圖表示有絲分裂后期,染色體上基因A與a不同,是基因突變的結(jié)果,A正確;乙圖表示減數(shù)分裂Ⅱ后期,其染色體上基因A與a不同,表明該動(dòng)物在減數(shù)分裂前的間期發(fā)生了基因突變,B正確;丙圖表示減數(shù)分裂Ⅱ后期,基因B與b所在的染色體顏色不一致,是減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)發(fā)生了基因重組造成的,C正確;甲細(xì)胞分裂后產(chǎn)生體細(xì)胞,其產(chǎn)生的變異一般不能遺傳給后代,D錯(cuò)誤。2.下圖為某二倍體動(dòng)物細(xì)胞甲在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)的三個(gè)細(xì)胞乙、丙、丁。下列有關(guān)敘述正確的是()A.圖中乙細(xì)胞正在進(jìn)行有絲分裂,不可能發(fā)生基因突變和基因重組B.乙細(xì)胞的子細(xì)胞含有四個(gè)染色體組,丙細(xì)胞連續(xù)分裂后的子細(xì)胞含有一個(gè)染色體組C.丙細(xì)胞發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異,丁細(xì)胞是染色體結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致的異常聯(lián)會(huì)D.一個(gè)丙細(xì)胞能產(chǎn)生四種基因型不同的精子,丁細(xì)胞能產(chǎn)生兩種基因型的精子解析:選D乙細(xì)胞含有同源染色體,處于有絲分裂后期,可能發(fā)生基因突變,但不能發(fā)生基因重組,A錯(cuò)誤。乙細(xì)胞含有四個(gè)染色體組,其分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞含有兩個(gè)染色體組。丙細(xì)胞呈現(xiàn)的特點(diǎn)是同源染色體排列在赤道板上,處于減數(shù)分裂Ⅰ中期,連續(xù)分裂后的子細(xì)胞(精細(xì)胞或卵細(xì)胞或第二極體)含有一個(gè)染色體組,B錯(cuò)誤。一個(gè)丙細(xì)胞,因發(fā)生了同源染色體上非姐妹染色單體間的互換而導(dǎo)致其能產(chǎn)生四種基因型不同的精子,丁細(xì)胞因染色體結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致聯(lián)會(huì)出現(xiàn)異常,能產(chǎn)生兩種基因型的精子(HAa、hBb或HhAB、ab),C錯(cuò)誤,D正確。3.若某二倍體高等動(dòng)物(2n=4)的基因型為DdEe,其1個(gè)精原細(xì)胞(DNA被32P全部標(biāo)記)在培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間,分裂過程中形成的其中1個(gè)細(xì)胞如圖所示,圖中細(xì)胞有2條染色體DNA含有32P。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.形成圖中細(xì)胞的過程中發(fā)生了基因突變B.該精原細(xì)胞最多形成4種基因型的4個(gè)精細(xì)胞C.圖中細(xì)胞為處于減數(shù)第二次分裂后期的次級(jí)精母細(xì)胞D.該精原細(xì)胞形成圖中細(xì)胞的過程中至少經(jīng)歷了兩次胞質(zhì)分裂解析:選B題圖細(xì)胞中無(wú)同源染色體且著絲粒分裂,染色體移向兩極,可判斷此細(xì)胞為處于減數(shù)第二次分裂后期的次級(jí)精母細(xì)胞,C正確。精原細(xì)胞的基因型為DdEe,該次級(jí)精母細(xì)胞的基因型為Ddee,推測(cè)形成該次級(jí)精母細(xì)胞的過程中發(fā)生了基因突變或同源染色體非姐妹染色單體間片段的交換,而圖中染色體的顏色未發(fā)生改變,排除同源染色體非姐妹染色單體間片段交換的可能性,A正確。該精原細(xì)胞的DNA被32P全部標(biāo)記,若發(fā)生一次DNA的半保留復(fù)制,則所有子代DNA中均有一條鏈被32P標(biāo)記,題圖細(xì)胞中4條染色體均應(yīng)帶32P標(biāo)記,但已知題圖細(xì)胞中僅2條染色體帶標(biāo)記,說(shuō)明精原細(xì)胞DNA至少?gòu)?fù)制了兩次,即先進(jìn)行有絲分裂再進(jìn)行減數(shù)分裂,因此形成圖中細(xì)胞的過程中至少經(jīng)歷了兩次胞質(zhì)分裂,D正確。該次級(jí)精母細(xì)胞(Ddee)產(chǎn)生的精細(xì)胞的基因型為De和de。若形成該次級(jí)精母細(xì)胞的過程中發(fā)生的基因突變是D突變成d,則與其同時(shí)產(chǎn)生的另一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞的基因型為ddEE,產(chǎn)生的精細(xì)胞的基因型為dE。若形成該次級(jí)精母細(xì)胞的過程中發(fā)生的基因突變是d突變成D,則另一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞的基因型為DDEE,產(chǎn)生的精細(xì)胞的基因型為DE,所以該次級(jí)精母細(xì)胞對(duì)應(yīng)的初級(jí)精母細(xì)胞最多形成3種基因型的4個(gè)精細(xì)胞(De、de、dE或De、de、DE)。由以上分析可知,該精原細(xì)胞先經(jīng)過了一次有絲分裂形成兩個(gè)子細(xì)胞,經(jīng)復(fù)制后成為兩個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞,除上述次級(jí)精母細(xì)胞所對(duì)應(yīng)的初級(jí)精母細(xì)胞外,另一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞可形成2、3或4種基因型的4個(gè)精細(xì)胞。因此,該精原細(xì)胞至多可形成7種基因型的8個(gè)精細(xì)胞,B錯(cuò)誤。[課時(shí)驗(yàn)收評(píng)價(jià)]1.基因組成為XbXbY的色盲患者甲,其父患色盲,其母表現(xiàn)正常。下列分析中可能性較大的是()①甲母相關(guān)生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅰ中,2條X染色體未分開而一起進(jìn)入了次級(jí)卵母細(xì)胞②甲母相關(guān)生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅱ中,2條X染色體未分開而一起進(jìn)入了卵細(xì)胞③甲父相關(guān)生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅰ中,2條性染色體未分開而一起進(jìn)入了次級(jí)精母細(xì)胞④甲父相關(guān)生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅱ中,2條性染色體未分開而一起進(jìn)入了精細(xì)胞A.①② B.①③C.②③ D.②④解析:選C據(jù)題意知,父、母的基因型分別為XbY、XBX-,甲的基因型為XbXbY,其中,Y一定來(lái)自父親,兩個(gè)Xb可能一個(gè)來(lái)自父親,一個(gè)來(lái)自母親,也可能2個(gè)Xb都來(lái)自母親,故選C。2.基因型為AaBbDd的二倍體生物,其體內(nèi)某精原細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)同源染色體變化示意圖如右圖。下列敘述正確的是()A.三對(duì)等位基因的分離均發(fā)生在次級(jí)精母細(xì)胞中B.該細(xì)胞能產(chǎn)生AbD、ABD、abd、aBd四種精子C.B(b)與D(d)間發(fā)生重組,遵循基因自由組合定律D.非姐妹染色單體發(fā)生交換導(dǎo)致了染色體結(jié)構(gòu)變異解析:選BA與a、D與d位于一對(duì)同源染色體上,這兩對(duì)等位基因的分離都發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ時(shí),即初級(jí)精母細(xì)胞中,而互換后的B與b分布在一條染色體的兩條姐妹染色單體上,這對(duì)基因的分離可發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅱ時(shí),即次級(jí)精母細(xì)胞中,A錯(cuò)誤;B(b)與D(d)兩對(duì)等位基因位于同源染色體上,同源染色體的非姐妹染色單體互換屬于基因重組,不屬于基因自由組合范疇,C錯(cuò)誤;同源染色體的非姐妹染色單體之間的互換發(fā)生在同源染色體之間,不屬于染色體結(jié)構(gòu)變異,D錯(cuò)誤。3.如圖為中華大蟾蜍部分細(xì)胞分裂示意圖。據(jù)圖判斷,下列敘述不正確的是()A.用中華大蟾蜍的睪丸作材料制作裝片,在顯微鏡下有可能觀察到圖中三種細(xì)胞B.甲細(xì)胞形成乙細(xì)胞的分裂方式為有絲分裂,最終產(chǎn)生的子細(xì)胞的基因型為AaBbXCXCC.丙細(xì)胞表示的是次級(jí)卵母細(xì)胞后期分裂圖像,分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞是極體和卵細(xì)胞D.由圖甲到圖乙不可能發(fā)生基因重組,而由圖甲到圖丙可能發(fā)生基因重組解析:選A分析題圖可以看出,圖丙為減數(shù)分裂Ⅱ后期,由細(xì)胞質(zhì)的不均等分裂可知,該細(xì)胞為次級(jí)卵母細(xì)胞,則用中華大蟾蜍的卵巢作材料制作裝片,在顯微鏡下有可能觀察到圖中三種細(xì)胞,A錯(cuò)誤;乙細(xì)胞中含有同源染色體,著絲粒排列在赤道板上,則為有絲分裂中期,最終產(chǎn)生的子細(xì)胞基因型不變,為AaBbXCXC,B正確;次級(jí)卵母細(xì)胞形成的子細(xì)胞為卵細(xì)胞和極體,C正確;有絲分裂過程中不可能發(fā)生基因重組,而減數(shù)分裂過程中可能發(fā)生,D正確。4.如圖表示某XY型性別決定的動(dòng)物(基因型為AaBb)某細(xì)胞的分裂圖,已知在細(xì)胞分裂過程中未發(fā)生基因突變。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.與有絲分裂不同的是,該細(xì)胞移向一極的是一半的基因B.該細(xì)胞發(fā)生過同源染色體的非姐妹染色單體間的互換C.下一時(shí)期該細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)等分形成兩個(gè)染色體數(shù)目相等的子細(xì)胞D.該圖中等位基因隨著同源染色體或姐妹染色單體的分開而分離解析:選A該細(xì)胞移向一極的是全部的基因,A錯(cuò)誤。5.某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)豬產(chǎn)生配子時(shí)的細(xì)胞減數(shù)分裂過程進(jìn)行了研究,并繪制了相關(guān)圖示。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題:(1)圖1過程表明,通過減數(shù)分裂,染色體數(shù)目______。減數(shù)分裂Ⅰ后期染色體的行為特點(diǎn)是________________________________。(2)圖2顯示一對(duì)同源染色體(常染色體)的不正常分裂情況,產(chǎn)生異常配子①③的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如果圖3表示卵原細(xì)胞,該卵原細(xì)胞經(jīng)圖4形成基因型為AB的卵細(xì)胞,則其形成的第二極體的基因型是____________。解析:(1)圖1表示正常減數(shù)分裂的性原細(xì)胞及其產(chǎn)生配子過程中染色體的
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