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拓展微课　
减数分裂与生物的遗传、变异
难点一　减数分裂与两大遗传定律的关系
1.基因的分离定律发生于减数第一次分裂后期,即同源染色体分开,其上的等位基因分离。
2.基因的自由组合定律发生于减数第一次分裂后期,即非同源染色体自由组合,其上的非等位基因自由组合。
【典题示例】
例1
以下关于遗传和减数分裂的叙述中,正确的是
(　　)
A.在减数分裂的过程中,等位基因的分离只能发生在减数第一次分裂的后期
B.在减数分裂的过程中,非同源染色体间部分片段交换属于基因重组
C.一个基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂后形成4种精子
D.正常情况下,在减数分裂的过程中,基因和染色体的行为是一致的
D
[解析]如果减数第一次分裂前期发生了交叉互换,那么在减数第二次分裂的后期也可能发生等位基因的分离,A错误。
在减数分裂的过程中,非同源染色体间部分片段交换属于染色体变异,B错误。
一个基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂后形成2种或4种精子,C错误。
正常情况下,在减数分裂的过程中,基因和染色体的行为是一致的,D正确。
难点二　减数分裂与变异
1.减数分裂与基因突变
在减数第一次分裂前的间期,DNA分子复制过程中,如果复制出现差错,则可能会导致基因突变,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W2-1所示。
图W2-1
[注意]突变一般发生在同源染色体中的某一条染色体上,可能发生隐性突变,也可能发生显性突变,通过突变产生等位基因。
【典题示例】
例2
如图W2-2甲为基因型为AABb的二倍体动物体内正在分裂的某细胞示意图(染色体1、2为常染色体),图乙表示该动物某正在分裂的细胞中染色体、核DNA和染色单体的数量关系图。不考虑交叉互换,下列叙述错误的是
(　　)
A.图甲细胞中a基因的出现一定是基因突变的结果
B.图甲细胞内染色体、核DNA和染色单体的数量关系可用图乙表示
C.该动物只产生基因组成为AB和aB两种比例相等的配子
D.图乙可表示的不同细胞时期中染色体数目可能不同
C
图W2-2
[解析]该生物的基因型为AABb,因此图甲细胞中a基因的出现一定是基因突变的结果,A正确;
图甲细胞内染色体、核DNA和染色单体的数量关系可用图乙表示,即染色体数∶核DNA数∶染色单体数=1∶2∶2,B正确;
该动物能产生基因组成为AB、aB、Ab三种配子,C错误;
图乙可表示的不同细胞时期中染色体数目可能不同,如减数第一次分裂和减数第二次分裂前期、中期细胞中染色体数∶核DNA数∶染色单体数均为1∶2∶2,但染色体数目不同,D正确。
2.减数分裂与基因重组
(1)在减数第一次分裂后期,可因同源染色体分离、非同源染色体自由组合而出现基因重组,如图W2-3中的A与B或A与b组合。
图W2-3
(2)在减数第一次分裂四分体时期,可因同源染色体上的非姐妹染色单体间发生交叉互换而导致基因重组,如图W2-4中原本A与B组合、a与b组合,经重组可导致A与b组合、a与B组合。
图W2-4
【典题示例】
例
3
某动物个体的基因型为AaBb,其中的一个精原细胞经减数分裂产生了基因型为AB、aB、Ab、ab的4个精子。下列关于这两对等位基因的位置及变异情况的分析,正确的是
(　　)
A.一定位于两对同源染色体上,发生了两次基因突变
B.一定位于一对同源染色体上,发生了两次交叉互换
C.可能位于两对同源染色体上,发生了一次交叉互换
D.可能位于一对同源染色体上,发生了一次基因突变
C　
[解析]基因突变具有低频率性,所以发生两次基因突变的概率更低,A错误;
A/a、B/b这两对基因可以位于两对同源染色体上,B错误;
正常情况下,一个精原细胞减数分裂能产生两种、四个精细胞,根据题意可知该精原细胞产生了4种细胞,说明至少有一对等位基因发生了交叉互换,A/a、B/b位于一对或者两对同源染色体上,C正确;
如果A/a、B/b位于一对同源染色体上,发生一次基因突变,只能产生3种精子,D错误。
3.减数分裂与染色体变异
在减数分裂过程中,由于一些原因也会出现染色体结构变异和染色体数目变异的配子,并可通过配子将这些变异传递给下一代,现分析如下:
(1)减数第一次分裂时,A、a所在的同源染色体未分离或X、Y染色体未分离。
图W2-5
(2)减数第二次分裂时,A(a)所在的姐妹染色单体未分开或X染色体的姐妹染色单体未分开。
图W2-6
【典题示例】
例4
某基因型为AABb的个体的一个精原细胞产生了AAb、Aab、B、B四个精子,下列说法正确的是
(　　)
A.Aab异常配子产生的原因是基因突变和减数第一次分裂同源染色体未正常分离
B.配子产生的过程中在减数第二次分裂时期姐妹染色单体未正常分离
C.配子产生的过程中在减数第一次分裂时期同源染色体的非姐妹染色单体进行了交叉互换
D.该精原细胞产生精子过程中肯定发生了基因的显性突变
A　
[解析]一个精原细胞产生了AAb、Aab、B、B四个精子,说明配子产生的过程中减数第一次分裂时期同源染色体未正常分离;已知该精原细胞的基因型是AABb,则Aab精子中a基因的出现是因为发生了基因突变,A正确,B、C错误;
a是由A突变产生的,属于隐性突变,D错误。
?
方法提炼
1.姐妹染色单体上出现等位基因的原因剖析
一定是基因突变
一定是交叉互换
两种可能
　①体细胞——有丝分裂(例如根尖分生区细胞出现图W2-7中甲情况)
　②形成时期:间期
　③亲代基因型为AA,若出现图甲情况
　①生殖细胞配子中出现一条染色体有两种颜色,如图乙(绝大多数为白色,只在头部带一小段黑色)
　②形成时期:MⅠ前期
　无前面任何提示,可两种情况同时考虑
(1)若形成的子细胞基因型为AAaaBb,则形成原因是有丝分裂过程中同源染色体的姐妹染色单体分离形成的两条子染色体未分开。
(2)若形成的子细胞基因型为AaB或Aab或ABb或aBb类型,则形成原因是MⅠ中同源染色体未分离。
(3)若形成的子细胞基因型为AAB或AAb或ABB或aBB或aaB或aab或Abb或abb类型,则形成原因是MⅡ中姐妹染色单体分离形成的子染色体未分开。
2.细胞分裂过程中形成异常细胞的原因分析(以基因型为AaBb的细胞为例)
图W2-7
难点三　减数分裂产生配子的种类
1.正常减数分裂形成配子的种类(不考虑基因突变与交叉互换)
(1)图W2-8中YyRr基因型的个体产生的配子情况如下:
图W2-8
项目
可能产生配
子的种类
实际能产生
配子的种类
一个精原细胞
4种
2种(YR、yr或Yr、yR)
一个雄性个体
4种
4种(YR、yr、Yr、yR)
一个卵原细胞
4种
1种(YR或yr或Yr或yR)
一个雌性个体
4种
4种(YR、yr、Yr、yR)
(2)分析配子产生时应特别注意是“个体”还是“一个性原细胞”。
①1个含n对等位基因的精原细胞,经过减数分裂后,能形成4个精子,2种类型。
②1个含n对等位基因的卵原细胞,经过减数分裂后,能形成1个卵细胞,1种类型。
③1个含n对等位基因(位于n对同源染色体上)的生物体,经过减数分裂能形成2n种精子或卵细胞。
2.变异情况下减数分裂产生配子的种类
(1)若有一个基因发生突变,图W2-8中一个初级精母细胞经减数分裂产生3种精子。
(2)若有一对等位基因发生交叉互换,图W2-8中一个初级精母细胞经减数分裂产生4种精子(YR、yr、Yr、yR)。
【典题示例】
例
5
一个基因型为TtMm(这两对基因可以自由组合)的卵原细胞,在没有突变的情况下,如果它产生的卵细胞的基因组成为TM,则由该卵原细胞分裂产生的下列细胞中,基因组成表示都正确的是
(　　)
A.减数第一次分裂产生的极体的基因组成为TTMM,减数第二次分裂产生的极体的基因组成为TM
B.减数第一次分裂产生的极体的基因组成为tm,减数第二次分裂产生的极体的基因组成为tm
C.减数第一次分裂产生的极体的基因组成为tm,减数第二次分裂产生的极体的基因组成为TM、tm
D.减数第一次分裂产生的极体的基因组成为ttmm,减数第二次分裂产生的极体的基因组成为TM、tm
D　
[解析]基因型为TtMm的卵原细胞产生的卵细胞的基因组成为TM,因为减数第一次分裂时同源染色体分离,则其减数第一次分裂产生的极体基因组成应为ttmm。减数第二次分裂时姐妹染色单体分离,第一极体产生两个第二极体,基因组成均为tm,次级卵母细胞产生一个卵细胞和一个第二极体,基因组成均为TM,
D正确。
【典题示例】
例
6
图W2-9是在荧光显微镜下观察到的被标记的某动物的睾丸细胞,等位基因A、a分别被标记为红色、黄色,等位基因B、b分别被标记为蓝色、绿色。①③细胞都处于染色体向两极移动的时期。不考虑基因突变和交叉互换,下列有关推测合理的是
(　　)
A.①细胞中每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各2个
B.③细胞中每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各1个
C.②初级精母细胞中有红、黄、蓝、绿色荧光点,各2个
D.产生图中精细胞的原因是减数第一次分裂或减数第二次分裂过程异常
C　
图W2-9
[解析]
①细胞处于有丝分裂后期,移向两极的染色体相同,且均有基因A、a、B、b,所以每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,且各有1个,A项不合理。
由最终产生的精细胞基因组成可知,减数第一次分裂发生异常,即基因B、b所在的同源染色体并未分离,而是进入了同一个次级精母细胞,所以形成的两个次级精母细胞的基因组成不相同,分别为AABBbb和aa,B、D项不合理。
②细胞为初级精母细胞,已完成DNA的复制,所以其基因组成为AAaaBBbb,即②初级精母细胞中有红、黄、蓝、绿色荧光点,且各有2个,C项合理。
?
方法提炼
(1)配子来源的确定方法
(2)姐妹染色单体上出现等位基因的原因
①如果是体细胞中出现这种情况,则一定是发生了基因突变。
②如果是初级性母细胞或次级性母细胞出现这种情况,则有可能是发生了基因突变或交叉互换。若图中明确给出含等位基因的片段颜色与染色体大部分不同,则是交叉互换引起的。
1.[2019?江苏卷]
图W2-10为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图,图中1~8表示基因。不考虑突变的情况下,下列叙述正确的是
(　　)
A.1与2、3、4互为等位基因,与6、7、8互为非等位基因
B.同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1~8
C.1与3都在减数第一次分裂分离,1与2都在减数第二次分裂分离
D.1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子
B　
图W2-10
[解析]图中1、5基因所在的染色单体与2、6基因所在的染色单体为连接在同一着丝点上的姐妹染色单体,与3、7和4、8所在的染色单体为非姐妹染色单体,不考虑基因突变,1和2为相同基因,与3、4可能互为等位基因,与5、6、7、8互为非等位基因,A错误。
精原细胞有丝分裂前期与其进行减数分裂形成的初级精母细胞含有的基因种类相同,即也应含有基因1~8,B正确。
若2与3发生交叉互换,则1与3在减数第二次分裂时分离,1与2在减数第一次分裂时分离,C错误。
如果发生交叉互换,1可能与7或8形成重组型配子;如果不发生交叉互换,1与6、7、8都不能形成重组型配子,D错误。
2.如图W2-11是人体内某一原始生殖细胞减数分裂过程中的两个细胞。下列有关叙述正确的是
(　　)
A.该原始生殖细胞可能是卵原细胞
B.该原始生殖细胞的基因型可能是AaBb
C.图甲细胞中出现A、a基因的原因是发生了交叉互换
D.图乙细胞中染色体分布出现异常的原因是同源染色体没有分离
B　
图W2-11
[解析]据题图分析可知,该图为某个原始生殖细胞产生的两个子细胞,两个细胞中都没有同源染色体,且着丝点已分裂,都处于减数第二次分裂后期,由于两个细胞的细胞质都是均等分裂的,说明该原始生殖细胞是精原细胞,A错误;
根据两个细胞中的基因判断该精原细胞的基因型可能是AaBb,B正确;
图甲细胞中出现A、a基因的原因可能是发生了基因突变,也可能是发生了交叉互换,C错误;
图乙细胞中染色体分布出现异常的原因是姐妹染色单体分离形成的两条子染色体没有分开,D错误。
3.[2020?河南郑州质检]
某果蝇的基因型为AABbDd,其一个性原细胞的染色体及基因组成如图W2-12所示,下列分析正确的是
(　　)
A.图示染色体1与4、2与3互为同源染色体
B.该性原细胞发生了基因突变和染色体数目变异
C.图中基因A/a、
B/b、D/d的遗传均遵循基因的自由组合定律
D.若减数第二次分裂异常,则该性原细胞可产生aBDYY的配子
B　
图W2-12
[解析]分析题图信息可知,图示染色体1与2、3与4互为同源染色体,A错误。
该果蝇个体的基因组成中不含a基因,而图示性原细胞中有a基因,表明细胞发生了基因突变,同时,该细胞缺失一条染色体,表明细胞发生了染色体数目变异,B正确。
基因A/a、B/b位于一对同源染色体上,其遗传不遵循基因的自由组合定律,C错误。
染色体7、8是同型染色体,表明该性原细胞是卵原细胞,无论减数分裂是否异常,都不可能产生基因组成为YY的配子,D错误。
4.图W2-13表示基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的某种二倍体动物的两个正处在分裂状态的细胞。下列说法正确的是
(　　)
A.两个细胞所属的分裂方式相同
B.两个细胞中染色体组数和同源染色体对数相同
C.两个细胞中A、a基因的位置异常,其原因相同
D.两个细胞发生了相同类型的可遗传变异
D　
图W2-13
[解析]图甲细胞中有同源染色体,呈现的特点是每条染色体的着丝点排列在赤道板上,处于有丝分裂中期,图乙细胞中没有同源染色体,呈现的特点是染色体移向细胞两极,处于减数第二次分裂的后期,可见,两个细胞所属的分裂方式不同,A错误。
两个细胞中都含有2个染色体组,图甲细胞有2对同源染色体,图乙细胞中没有同源染色体,B错误。
图甲细胞中A、a基因的位置异常是由于发生了基因突变,图乙细胞中A、a基因的位置异常是由于发生了基因突变或交叉互换,C错误。
已知A和a、B和b这两对基因独立遗传,即分别位于两对同源染色体上,而题图中的两个细胞中的b基因却出现在含A/a的染色体上,说明这两个细胞都发生了染色体结构变异中的易位,D正确。
5.一个初级精母细胞在减数第一次分裂时,有一对同源染色体不发生分离,所形成的次级精母细胞减数第二次分裂正常。另一个初级精母细胞减数第一次分裂正常,减数第二次分裂时,两个次级精母细胞中,有一个次级精母细胞的1条染色体的姐妹染色单体分离形成的两条子染色体没有分开。以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子(以下简称为不正常的配子)。上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应当是
(　　)
A.两者产生的配子全部都不正常
B.前者产生一半不正常的配子,后者产生的配子都不正常
C.两者都只产生一半不正常的配子
D.前者产生的配子全部不正常,后者只产生一半不正常的配子
D　
[解析]一个初级精母细胞在减数第一次分裂时,一对同源染色体不发生分离,所形成的次级精母细胞的减数第二次分裂正常,则该初级精母细胞产生的4个配子中有2个配子比正常配子多1条染色体,另2个配子比正常配子少1条染色体,即这4个配子的染色体数均不正常;另一个初级精母细胞减数第一次分裂正常,减数第二次分裂时,在两个次级精母细胞中,有一个次级精母细胞的1条染色体的姐妹染色单体分离形成的两条子染色体没有分开,则正常分裂的次级精母细胞产生的2个配子的染色体数均正常,而异常分裂的次级精母细胞产生的2个配子中,其中一个比正常配子多1条染色体,另一个配子比正常配子少1条染色体,即该初级精母细胞产生的4个配子中有一半的配子所含的染色体数异常;综上分析,D正确。

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