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培优点十一 减数分裂过程中的变异
一、“图解法”归纳减数分裂过程中的变异
应用1:基因突变与减数分裂
典例1. 一对夫妇,妻子表现正常,丈夫患色盲,生了一个染色体组成为XXY的色盲儿子。下图是减数分裂中色盲基因所在染色体的示意图。下列叙述正确的是( )
A.色盲儿子成因可能是母亲产生卵子时在MⅠ后期含有色盲基因的同源染色体未分离
B.色盲儿子成因可能是父亲产生精子时在MⅡ后期含有色盲基因的姐妹染色体未分离
C.产生精子时图示染色体一定发生了基因突变
D.产生卵子时图示染色体一定发生了交叉互换
【解析】该色盲儿子成因可能是母亲产生卵子时在MⅡ后期着丝点分裂后染色体没有分离,导致产生了异常的XbXb卵细胞参与了受精作用,A错误;该色盲儿子成因还可能是父亲产生精子时在MⅠ后期时同源染色体没有分离,导致产生了异常的XbY精子参与了受精作用,B错误;根据染色体上含有基因B可知若图示为产生精子时,由于父亲基因型为XbY,则该X染色体一定发生了基因突变,C正确;根据染色体上含有基因B可知图示若为产生卵子时图示,由于母亲基因型为XBXb,则该X染色体可能发生了基因突变或交叉互换,D错误。
【答案】C
应用2:交叉互换与减数分裂
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典例2. 基因型为AaBbDd的二倍体生物,其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化如图所示。叙述正确的是( )
A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中
B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子
C.B(b)与D(d)间发生重组,遵循基因自由组合定律
D.非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异
【解析】等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期,即初级精母细胞中,A错误;由于AbD位于一条染色体上,则aBd位于另一条同源染色体上,由于染色体上B和b所在非姐妹染色单体上发生了交叉互换,所以最终产生的精子基因型为AbD、ABD、aBd、aBd四种精子,B正确;B(b)与D(d)位于一对同源染色体上,不遵循基因自由组合定律,C错误;同源染色体的非姐妹染色单体发生交换属于基因重组,D错误。
【答案】B
应用3:染色体变异与减数分裂
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典例3. 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第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【解析】对于2号染色体,两个A基因原本位于一条染色体上的两条染色单体上,应在减数第二次分裂随着丝点的分裂而分开进入不同的配子中,两个A基因进入同一个配子,因此2号染色体一定在减数第二次分裂时末分离,①正确,②错误;对于性染色体,由于该配子不含性染色体,说明一对性染色体在减数第一次分裂后期时末分离,两条性染色体进入同一个次级精母细胞中,因此另一个次级精母细胞就不含性染色体,产生的精子中也不含性染色体;也可能在第二次减数分裂时,性染色体的着丝点没有分裂,使姐妹染色单体都进入同一个精细胞中,另外一个精细胞也就没有性染色体,因此③正确,④错误,综上所述,A正确。
【答案】A
二、对点增分集训
1.下列关于变异来源的叙述中,属于减数分裂过程特有的是( )
A.DNA分子复制时发生碱基对缺失,导致基因突变
B.非同源染色体之间发生自由组合,导致基因重组
C.非同源染色体某片段移接,导致染色体结构变异
D.相同染色体不分离,导致染色体数目非整倍性变异
【解析】
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基因突变一般发生在DNA复制时,即有丝分裂间期和减数第一次分裂间期,A错误;非同源染色体的自由组合只能发生在减数分裂过程中,B正确;非同源染色体之间交换一部分片段属于染色体结构变异,在有丝分裂和减数分裂过程中都可以发生,C错误,相同染色体不分离,导致染色体数目非整倍性变异,在有丝分裂和减数分裂过程中都可以发生,D错误。
【答案】B
2.如图是基因型为AABb的某动物进行细胞分裂的示意图,下列相关判断错误的是( )
A.此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞四分体时期
B.此细胞中基因a是由基因A经突变产生
C.此细胞有可能形成两种精子或一种卵细胞
D.此动物体细胞内最多含有4个染色体组
【解析】此细胞处于减数第二次分裂前期,细胞可能为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AABb,此细胞中的大的那条染色体上的两条染色单体上是基因A,因此a的出现是由基因A经突变产生的,B正确;若此细胞为次级精母细胞,可以形成AB和aB两种精子;若此细胞为次级卵母细胞,可以形成一种卵细胞(AB或aB),C正确;此动物是二倍体,其体细胞在有丝分裂后期含有4个染色体组,D正确。
【答案】A
3.一个基因型为AaBb的动物细胞,在完成一次细胞分裂后产生的子细胞图像如图所示。下列叙述正确的是( )
A.图甲细胞为极体细胞,图乙细胞为初级卵母细胞
B.甲、乙两图中各有2对同源染色体、2个染色体组
C.图甲细胞的变异来自基因突变,图乙细胞会发生染色体变异
D.甲、乙两细胞分裂完成后可产生4种不同基因型的生殖细胞
【解析】
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甲和乙细胞都是减数第二次分裂的细胞,图甲细胞为极体细胞,图乙细胞为次级卵母细胞,A错误;甲、乙两图中各有1对同源染色体、2个染色体组,B错误;姐妹染色单体的基因应该相同,图中不同,故图甲细胞的变异来自基因突变,正常情况姐妹染色单体形成染色体平均移向两级,故图乙细胞会发生染色体变异,C正确;生殖细胞只有一个是卵细胞,D错误。
【答案】C
4.下图为某动物初级精母细胞中的两对同源染色体,在减数分裂过程中同源染色体发生了交叉互换,结果形成了①〜④所示的四个精细胞。下列说法正确的是( )
A.减数第一次分裂前期发生的交叉互换引起染色体结构的变异
B.在减数第一次分裂中期发生了非同源染色体的自由组合
C.在减数第—次分裂后期移向细胞两极的基因类型一定相同
D.据图分析,②和④是来自同一个次级精母细胞
【解析】减数第一次分裂前期发生的交叉互换属于基因重组,不会引起染色体结构的变异,A错误;在减数第一次分裂后期发生了非同源染色体的自由组合,B错误;在减数第—次分裂后期同源染色体分离,移向细胞两极的基因类型不一定相同,C错误;②和④是来自同一个次级精母细胞,D正确。
【答案】D
5.一个基因型为AaXbY的雄果蝇经减数分裂产生了甲、乙两个异常精细胞,精细胞甲的基因和性染色体组成为aYY,精细胞乙的基因和性染色体组成为AXbY。下列叙述不正确的是( )
A.精细胞乙形成的原因是X和Y染色体在减数第一次分裂过程中未分离
B.精细胞甲形成的原因是染色体在减数第二次分裂前多复制一次
C.与精细胞乙同时形成的另外三个精细胞都是异常精细胞
D.精细胞甲和精细胞乙不可能来自同一个初级精母细胞
【解析】精细胞乙的基因和性染色体组成为AXbY,说明在减数第一次分裂后期,同源染色体XY没有分离,移向了细胞的同一极,A正确;精细胞甲的基因和性染色体组成为aYY,说明在减数第二次分裂后期,着丝点分裂后,两条YY染色体移向了细胞的同一极,B错误;与精细胞乙同时形成的另外三个精细胞都是异常精细胞,其基因和性染色体组成为AXbY、a、a,都是异常精细胞,C正确;精细胞甲和精细胞乙在减数分裂过程中发生的染色体变异不同,根据分析可知它们是不可能来自同一个初级精母细胞的,D正确。
【答案】B
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6.一对夫妇中,男性色觉正常,女性为色盲基因携带者,婚后生了一个性染色体为XXY的色盲的儿子,产生这种染色体数目变异的细胞和时期是( )
A.卵细胞,减数第一次分裂的后期 B.精子,减数第一次分裂的后期
C.卵细胞,减数第二次分裂的后期 D.精子,减数第二次分裂的后期
【解析】已知色盲是伴X染色体隐性遗传病(用B、b表示),父亲正常,母亲是色盲基因携带者,生了一个性染色体为XXY的色盲儿子,则这对夫妇的基因型为XBY×XBXb,儿子的基因型为XbXbY。根据儿子的基因型可知,他是由含Y的精子和含XbXb的卵细胞结合形成的受精卵发育而来的,所以问题出在卵细胞,是女方减数第二次分裂后期,Xb和Xb移向同一极所致,综上所述,C正确。
【答案】C
7.某雌性果蝇(2N=8)的一个卵原细胞的基因型为AaXBXb,通过减数分裂产生一个基因型为axBXb的卵细胞。下列说法中不正确的是( )
A.产生的三个极体的基因型为A、A、aXBXb
B.次级卵母细胞在减数第二次分裂后期含有2条X染色体
C.第一极体在减数第二次分裂中期含有6条姐妹染色单体
D.该卵原细胞产生的极体中有的不含一个完整的染色体组
【解析】根据题意,某雌性果蝇(2N=8)的一个卵原细胞的基因型为AaXBXb,通过减数分裂产生一个基因型为axBXb的卵细胞,说明该卵原细胞减数第一次分裂后期一对性染色体没有分离,形成的次级卵母细胞基因型为aXBXb,第一极体的基因型为A;次级卵母细胞经第二次分裂形成的卵细胞和极体基因型都是aXBXb,第一极体经第二次分裂形成的极体基因型都是A,A正确;次级卵母细胞在减数第二次分裂后期含有4条X染色体,B错误;第一极体在减数第二次分裂中期有3条染色体含有6条姐妹染色单体,C正确;该卵原细胞产生的极体中有2个不含一个完整的染色体组,D正确。
【答案】B
8.如图为染色体数为2m,核DNA数目为2n的某动物精原细胞分裂的示意图,两对基因A、a和B、b分别在两对同源染色体上,①③表示染色体的着丝点向两极移动的时期的细胞(不考虑交叉互换)。下列叙述错误的是( )
A.与图中精细胞同时产生的另外3个精细胞的基因型是aB、aB、Ab
B.①②中均有同源染色体,③中无同源染色体,①②③中染色体数均为2m
C.①中含4个染色体组,②③中均含2个染色体组
D.等位基因分离、非同源染色体上非等位基因自由组合发生在②所示细胞
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【解析】分析可知:已知①③细胞都处于染色体的着丝点向两极移动的时期,则①表示有丝分裂后期;②处于减数第一次分裂过程,属于初级精母细胞,细胞含有同源染色体;③处于减数第二次分裂后期,属于次级精母细胞,细胞中不含同源染色体。一个精原细胞减数分裂只能形成2种精细胞,因此与图中精细胞同时产生的另外3个精细胞的基因型应该是aB、aB、Ab,A正确;①处于有丝分裂后期,含有同源染色体,染色体数目和DNA数目都是体细胞的2倍,即染色体数目为4m,B错误;①表示有丝分裂后期,染色体数为4m,即其中含4个染色体组,②③的染色体数均为2m,即其中均含2个染色体组,C正确;等位基因分离、非同源染色体上非等位基因自由组合发生在减数第一次分裂后期,即②所示细胞中,D正确。
【答案】B
9.某婚龄女子表现型正常,但其一条5号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体,如图甲.减数分裂时异常的染色体联会如图乙,三条染色体中,配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任一极。据图回答下列问题:
(1)图甲所示的变异类型属于
(2)图乙所示状态的细胞存在于该女子的 中,在该器官中存在着染色体组数目分别为 的细胞。
(3)如不考虑其它染色体,理论上该女子产生的卵细胞类型有 种,该变异是否可以使用光学显微镜检出? (填“是”或“否”)。
【解析】(1)分析题干和题图信息可知,该变异染色体的位置发生变化,且有部分染色体片段丢失,属于染色体结构变异。(2)分析题图乙可知,该细胞中是三条染色体发生联会,存在于女子的卵巢中.在该器官中卵原细胞能发生有丝分裂,则染色体组数目有2和4,减数分裂形成卵细胞时,细胞中染色体组数目为1和2。(3)如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有5号和21号、异常、5号和异常、21号、5号、异常和21号,共6种,该变异可以使用光学显微镜检出。
【答案】(1)染色体结构的变异
(2)卵巢 1、2、4
(3)6 是
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10.正常的水稻体细胞染色体数为2n=24。现有一种三体水稻,细胞中7号染色体的同源染色体有三条,即染色体数为2n+ 1=25。下图为该三体水稻细胞及其产生的配子类型和比例示意图(6、7为染色体标号;A为抗病基因,a为非抗病基因;①~④为四种类型配子)。已知染色体数异常的配子(如①、③)中雄配子不能参与受精作用,其他配子均能参与受精作用。请问答:
(1)图中“?”处的基因是________,若减数分裂过程没有发生基因突变和染色体交叉互换,则配子②和③________(填“可能”或“不可能”)来自一个初级精母细胞。
(2)有一些抗病水稻,其中有部分杂合子,现通过连续自交并每代拔除感病植株来提高纯合抗病植株的比例。若该过程中,产生了一些7号染色体的三体植株,这些三体植株的存在不会影响育种目的,因为该过程中随着感病植株被拔除,________不断降低;为了进一步简化操作,拟除去套袋环节,改为每代自然传粉并拔除感病植株,也可以达到提高纯合抗病植株比例的目的,但这种方法相对于连续自交来说,育种进程较________。(填“快”或“慢”)。
(3)现有一株基因型为Aaa的抗病植株,可能是三体植株,也可能是如⑤所示由于________导致的。令作________。(填“父”或“母”)本测交,若:
Ⅰ.子代中抗病植株:感病植株=________,则该植株为三体植株;
Ⅱ.子代中抗病植株:感病植株=________,则该植株发生了如⑤所示的变异。
【解析】(1)分析题图可知,题中三体细胞的基因型为AAa,形成的配子的基因型为A与Aa或AA与a,图中配子②和③的基因型分别为a与Aa,因此不可能来自同一个初级精母细胞,并且配子④的7号染色体上的基因一定是A。(2)由于减数第一次分裂前期发生同源染色体联会的现象,此时同源染色体两两配对;由于该三体生物的体细胞中含有染色体数目为2n+1=25,配子①中多一条7号染色体,因此形成配子①的次级精母细胞在前期和中期时染色体数目为12+1=13条,后期由于着丝点分裂,染色体数目加倍,变为26条。(3)由于该三体水稻产生的配子基因型及其比例为AA:a:Aa:A=1:1:2:2,当三体水稻做父本时,由于AA和Aa的花粉不能受精,因此测交后代表现型为抗病:不抗病=2:1,当三体水稻做母本时,产生的配子都可以受精,故非抗病水稻所占比例为1/6,抗病水稻占5/6,抗病水稻中三体所占比例为3/5。(Ⅰ)要确定B、b在染色体上的位置,可以先制备BBb,根据其产生配子的特点确认B、b在染色体上的位置,因此可以选择正常的香稻为父本和三体的普通稻为母本杂交得F1,然后用正常的香味稻为母本与F1中三体的普通稻为父本杂交,
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最后统计子代中的香稻和普通稻的性状分离比。若等位基因(B、b)不位于7号三体染色体上,则香稻的基因型为bb,F1代中三体的基因型为Bb,其与基因型为bb的水稻杂交,后代中表现型及比例为香稻:感病=1:1;(Ⅱ)若等位基因(B、b)位于7号三体染色体上,则母本香稻的基因型为bb,F1代中三体的基因型为BBb,产生的花粉有B:b=2:1,其为父本与基因型为bb的水稻杂交,后代中表现型及比例为香稻:普通稻=1:1
【答案】(1)A 不可能 (2)a基因的基因频率 慢
(3)染色体(片段)重复 父 (Ⅰ) 1∶2 (Ⅱ) 1∶1
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