重難點(二)　細(xì)胞分裂中變異類型和標(biāo)記染色體去向的分析

精研重難點(二)細(xì)胞分裂中變異類型和標(biāo)記染色體去向的分析0102命題點(一)細(xì)胞分裂與遺傳變異的聯(lián)系命題點(二)細(xì)胞分裂中標(biāo)記染色體去向的分析命題點(一)細(xì)胞分裂與遺傳變異的聯(lián)系[例1]

(2023·湖南高考)某X染色體顯性遺傳病由SHOX基因突變所致，某家系中一男性患者與一正常女性婚配后，生育了一個患該病的男孩。究其原因，不可能的是

(

)A.父親的初級精母細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅰ四分體時期，X和Y染色體片段交換B.父親的次級精母細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅱ后期，性染色體未分離C.母親的卵細(xì)胞形成過程中，SHOX基因發(fā)生了突變D.該男孩在胚胎發(fā)育早期，有絲分裂時SHOX基因發(fā)生了突變[答案]

B[解析]假設(shè)該遺傳病的顯性致病基因為A，非致病基因為a，一男性患者(XAY)與一正常女性(XaXa)婚配，若父親的初級精母細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅰ四分體時期，X染色體上含顯性致病基因的片段和Y染色體片段交換，導(dǎo)致Y染色體上有顯性致病基因，從而生出基因型為XaYA的患病男孩，A不符合題意；若父親的次級精母細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅱ后期姐妹染色單體未分離，則會形成基因型為XAXA或YY的精子，不會生出患病男孩，B符合題意；若母親的卵細(xì)胞形成過程中，SHOX基因發(fā)生了突變，可能生出基因型為XAY的患病男孩，C不符合題意；若該男孩在胚胎發(fā)育早期，有絲分裂時SHOX基因發(fā)生了突變，也可能使其患病，D不符合題意。[答案]

C[解析]

正常情況下，卵細(xì)胞的基因型可能為E或e；減數(shù)分裂Ⅱ異常時，姐妹染色單體形成的環(huán)狀染色體互鎖在一起，形成的卵細(xì)胞的基因型可能為EE、ee、OO(無相應(yīng)基因)；若減數(shù)分裂Ⅰ時同源染色體中的非姐妹染色單體之間發(fā)生片段互換，卵細(xì)胞的基因型可能是Ee，所以卵細(xì)胞基因組成最多有6種可能，A錯誤。若卵細(xì)胞為Ee，則減數(shù)分裂Ⅰ時同源染色體中的非姐妹染色單體之間發(fā)生了片段互換，次級卵母細(xì)胞產(chǎn)生的第二極體基因型為OO，第一極體產(chǎn)生的第二極體可能為E、e、Ee或OO，B錯誤。若卵細(xì)胞為E，且第一極體不含E，次級卵母細(xì)胞產(chǎn)生的第二極體為E，第一極體產(chǎn)生的第二極體可能為ee、e、OO，C正確。若卵細(xì)胞不含E、e,且一個第二極體為E,則第一極體最多有2種可能,為Ee或EEee，D錯誤。[針對訓(xùn)練]1.(2022·湖北高考)為了分析某21三體綜合征患兒的病因，對該患兒及其父母的21號染色體上的A基因(A1～A4)進行PCR擴增，經(jīng)凝膠電泳后，結(jié)果如圖所示。關(guān)于該患兒致病的原因敘述錯誤的是

(

)A．考慮同源染色體交叉互換，可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂21號染色體分離異常B．考慮同源染色體交叉互換，可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第二次分裂21號染色體分離異常C．不考慮同源染色體交叉互換，可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂21號染色體分離異常D．不考慮同源染色體交叉互換，可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第二次分裂21號染色體分離異常答案：D

解析：患兒含有來自母親的A2、A3基因，如果發(fā)生交叉互換，A2、A3基因所在的兩條染色體可能是同源染色體，也可能是姐妹染色單體，則該患兒病因可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂21號染色體分離異常，也可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第二次分裂21號染色體分離異常，A、B正確；不考慮同源染色體交叉互換，該患兒病因可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂21號染色體分離異常，C正確；不考慮同源染色體交叉互換，患兒含有三個不同的等位基因，其病因不可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第二次分裂21號染色體分離異常，D錯誤。2.圖中①②和③為三個精原細(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)分裂時三條同源染色體中任意兩條正常分離，另一條隨機移向一極。不考慮其他變異，下列敘述錯誤的是

(

)A.①減數(shù)第一次分裂前期兩對同源染色體聯(lián)會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)顯微鏡觀察到答案：C

解析：①中有四條染色體，為兩對同源染色體，在減數(shù)第一次分裂前期兩對同源染色體聯(lián)會，A正確；②減數(shù)分裂時三條同源染色體中任意兩條正常分離，另一條隨機移向一極，會導(dǎo)致形成的兩個次級精母細(xì)胞中一個染色體數(shù)目正常，另一個數(shù)目異常，染色體數(shù)目正常的次級精母細(xì)胞形成兩個正常配子，另一個次級精母細(xì)胞形成兩個異常配子，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個配子，2種基因型，為AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR，C錯誤；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．克氏綜合征是指男性多了一條或多條X染色體。某患者的性染色體組成為XXY，且該患者患有紅綠色盲，而其父母均正常，沒有其他遺傳性疾病。下列說法正確的是

(

)A．可在產(chǎn)前通過檢測胎兒DNA序列的方式準(zhǔn)確地判斷胎兒是否患該病B．該患者表現(xiàn)為男性，說明XY型性別決定方式的生物其性別都由Y染色體決定C．其父親的精母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ時，XY染色體沒有分開進入同一個子細(xì)胞中D．其母親的卵母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅱ時，XX染色體沒有分開進入同一個子細(xì)胞中答案：D

解析：該患者的性染色體組成為XXY，多了一條性染色體，屬于染色體數(shù)目異常，可通過顯微鏡觀察細(xì)胞內(nèi)染色體條數(shù)來判斷胎兒是否患該病，A錯誤；題述信息不能說明XY型性別決定方式生物的性別都由Y染色體決定，B錯誤。父母表現(xiàn)正常，說明父親不含色盲基因，該患者性染色體組成為XXY，且患有色盲，說明其兩條X染色體上均含有色盲基因，則這兩條X染色體不可能來自父親，應(yīng)來自母親；母親表現(xiàn)正常，說明母親只有一條X染色體上含有色盲基因，故為母親減數(shù)分裂Ⅱ時含有色盲基因的兩條X染色單體分離后進入細(xì)胞同一極，形成了含有兩條X染色體的異常卵細(xì)胞，該異常卵細(xì)胞與正常的含有Y的精子結(jié)合并發(fā)育形成了性染色體組成為XXY且患色盲的個體，C錯誤，D正確。命題點(二)細(xì)胞分裂中標(biāo)記染色體去向的分析[例3]

(2021·浙江1月選考)現(xiàn)建立“動物精原細(xì)胞(2n＝4)有絲分裂和減數(shù)分裂過程”模型。1個精原細(xì)胞(假定DNA中的P元素都為32P，其他分子不含32P)在不含32P的培養(yǎng)液中正常培養(yǎng)，分裂為2個子細(xì)胞，其中1個子細(xì)胞發(fā)育為細(xì)胞①。細(xì)胞①和②的染色體組成如圖所示，H(h)、R(r)是其中的兩對基因，細(xì)胞②和③處于相同的分裂時期。下列敘述正確的是

(

)A．細(xì)胞①形成過程中沒有發(fā)生基因重組B．細(xì)胞②中最多有兩條染色體含有32PC．細(xì)胞②和細(xì)胞③中含有32P的染色體數(shù)相等D．細(xì)胞④～⑦中含32P的核DNA分子數(shù)可能分別是2、1、1、1[答案]

D[解析]

從圖中染色體的顏色可以看出，同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了互換，所以細(xì)胞①形成過程中發(fā)生了基因重組，A錯誤。從細(xì)胞①到②③進行的是減數(shù)分裂，其中細(xì)胞②處于減數(shù)分裂Ⅱ后期，正常情況下，細(xì)胞①中的每條染色體上兩條染色單體的兩個DNA分子中一個只含31P，另一個含32P和31P，正常減數(shù)分裂Ⅱ后期應(yīng)該為兩條含有32P，但是發(fā)生了互換，就可能有更多的染色體含有32P，B錯誤。由于發(fā)生互換，導(dǎo)致染色單體上元素標(biāo)記情況不同，所以細(xì)胞②和細(xì)胞③含有32P的染色體數(shù)目可能不同，C錯誤。細(xì)胞④～⑦是減數(shù)分裂形成的子細(xì)胞，如果細(xì)胞②H中含有32P和R所在染色體含32P，且細(xì)胞②中h所在染色體含有32P，則r所在染色體中不含32P，因此形成的細(xì)胞④含32P的核DNA分子數(shù)為2個，形成的細(xì)胞⑤含有32P的核DNA分子數(shù)為1個；由于細(xì)胞③的基因型為Hhrr(h為互換的片段)，h所在的染色體與其中一個r所在染色體含有32P(H和另一個r所在染色體不含32P)，如果含有32P的2條染色體不在同一極，則形成的細(xì)胞⑥⑦中含32P的核DNA分子數(shù)均為1個，D正確。[思維建模]1．細(xì)胞分裂中標(biāo)記染色體去向的分析方法第一步確定細(xì)胞分裂方式第二步確定標(biāo)記過程中DNA復(fù)制次數(shù)和在未標(biāo)記培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂次數(shù)(時期)第三步畫細(xì)胞分裂過程示意圖2．細(xì)胞分裂后染色體標(biāo)記的不同情況(1)有絲分裂中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的核DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進行兩次有絲分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：(體細(xì)胞染色體為2n條)第一次有絲分裂中期第一次有絲分裂后期第二次有絲分裂中期第二次有絲分裂后期15N標(biāo)記的染色體數(shù)2n4n2n2n15N標(biāo)記的染色單體數(shù)4n02n01個細(xì)胞經(jīng)兩次有絲分裂產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中有2或3或4個細(xì)胞含有15N標(biāo)記的染色體；每個子細(xì)胞含15N標(biāo)記的染色體為0～2n條。(2)減數(shù)分裂中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的核DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進行正常減數(shù)分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：由圖可以看出，子細(xì)胞中的所有染色體都含15N。(3)先進行一次有絲分裂再進行一次減數(shù)分裂用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進行一次有絲分裂，繼續(xù)在含14N的培養(yǎng)液中進行正常減數(shù)分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：若該生物的正常體細(xì)胞的核DNA為2n，則經(jīng)上述過程形成的子細(xì)胞中含15N標(biāo)記DNA的個數(shù)為0～n個。[針對訓(xùn)練]4．(2023·遼陽月考)將兩條單鏈均被32P標(biāo)記的基因A導(dǎo)入不含32P標(biāo)記的某動物精原細(xì)胞中，且基因A的插入位置如圖所示。將該精原細(xì)胞置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，得到4個子細(xì)胞，檢測子細(xì)胞中的標(biāo)記情況。若不考慮同源染色體的非姐妹染色體間的互換和染色體變異，則下列敘述錯誤的是

(

)A．可能出現(xiàn)2個子細(xì)胞中含32P,2個不含32P的情況B．可能出現(xiàn)3個子細(xì)胞中含32P,1個不含32P的情況C．若4個子細(xì)胞中均含32P，則該精原細(xì)胞一定進行了減數(shù)分裂D．若3個子細(xì)胞中含32P，則該精原細(xì)胞一定進行了有絲分裂答案：C

解析：DNA進行半保留復(fù)制，若該精原細(xì)胞進行兩次連續(xù)的有絲分裂，第一次分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中1號、2號染色體所含有的DNA均為一條鏈被標(biāo)記，進行第二次分裂時，中期時一條染色體中一個DNA被標(biāo)記，一個DNA未被標(biāo)記，著絲粒分開后，姐妹染色單體分開，隨機移向細(xì)胞兩極，產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中可能有2、3、4個細(xì)胞含有32P；若該精原細(xì)胞進行減數(shù)分裂，DNA復(fù)制一次，若1號、2號染色體減數(shù)分裂

Ⅰ

時進入細(xì)胞的同一極，產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中有2個細(xì)胞含有32P，若1號、2號染色體減數(shù)分裂

Ⅰ

時進入不同的子細(xì)胞，則產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中均含有32P，A、B正確。由A、B選項分析可知，若4個子細(xì)胞中均含32P，則該精原細(xì)胞可能進行了有絲分裂或減數(shù)分裂，C錯誤。由A、B選項分析可知，若3個子細(xì)胞中含32P，則該精原細(xì)胞一定進行了有絲分裂，D正確。5