2021高考生物一轮复习第七单元素养提升课8变异与细胞分裂遗传定律的综合教案新人教版

2021高考生物一轮复习第七单元素养提升课8变异与细胞分裂遗传定律的综合教案新人教版

- 1 - 素养提升课 8 变异与细胞分裂、遗传定律的综合 突破点一 基因突变、基因重组与细胞分裂的综合 (2019·湖北八校高三联考)如图所示为基因型 AaBb(两对基因独立遗传)的某二倍体动物的两 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.两个细胞发生了相同类型的可遗传变异 D.两个细胞中染色体出现所示的 A 与 a 的基因原因一定相同 [审题指导] (1)注意题干信息“基因型 AaBb 的某二倍体动物”的条件在解题时的限制。 (2)判断甲、乙两图的细胞分裂方式及变异类型。图甲细胞属有丝分裂方式,A、a 基因的位置 异常为基因突变所致。图乙细胞处于 MⅡ后期,A、a 基因的位置异常为基因突变或交叉互换所 致。 (3)“两对基因独立遗传”且两个细胞中却有 1 条染色体上同时含有 a、b 基因,推得两个细胞 的染色体结构均发生了易位。 解析:图甲细胞有同源染色体,呈现的特点是每条染色体排列在细胞中央赤道板上,处于有丝 分裂中期,图乙细胞没有同源染色体,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;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;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,而图示的两个细胞中却有 1 条染色体上同时含有 a、b 基因,说明这两 个细胞都发生了染色体结构变异中的易位;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。 答案:C 1.记住减数分裂过程中基因突变的两种类型 - 2 - 在减数第一次分裂前的间期,DNA 分子复制过程中,如复制出现差错,则会引起基因突变,此时 可导致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。如图所示: 2.准确辨析分裂图像中的变异类型 (1)由于图①、②细胞分裂方式为有丝分裂,而图③细胞分裂方式为减数分裂,因此图中①、②、 ③的变异类型分别属于基因突变、基因突变、基因突变或基因重组。 (2)若该生物基因型为 AA,则图③的变异类型为基因突变。若该生物基因型为 Aa,则图③的变 异类型最可能为基因重组。 1.下图为基因型为 AaBb 的某动物体内细胞分裂的图像,下列分析正确的是( D ) A.甲图发生了交叉互换 B.乙图发生了基因重组 C.丙图发生了染色体易位 D.丁图发生了基因突变 解析:甲图细胞处于减数第一次分裂后期,发生了基因重组;乙图处于有丝分裂后期,不发生基 因重组;丙图处于减数第二次分裂后期,据染色体的颜色和基因可知,发生了交叉互换。 2.某动物的初级卵母细胞中,由一个着丝点相连的两条染色单体所携带的基因不完全相同,其 原因一定不是( D ) A.发生基因突变 B.发生过交叉互换 C.染色体结构变异 D.发生了自由组合 - 3 - 解析:两条姐妹染色单体所携带的基因不完全相同的原因有三种可能:间期发生了基因突变、 四分体时期发生过交叉互换或发生过染色体结构变异。自由组合只发生在非同源染色体间。 3.突变基因杂合细胞进行有丝分裂时,出现了如图所示的染色体片段交换,这种染色体片段交 换的细胞继续完成有丝分裂后,可能产生的子细胞是( D ) ①正常基因纯合细胞 ②突变基因杂合细胞 ③突变基因纯合细胞 A.①② B.①③ C.②③ D.①②③ 解析:着丝点分裂后,两条染色体中的姐妹染色单体成为染色体,向细胞两极移动时是随机组 合的,移向细胞同一侧的可能为相同基因,也可能是正常基因与突变基因,因此可能产生正常 基因的纯合细胞、突变基因的纯合细胞、突变基因的杂合细胞三种。 突破点二 染色体变异与细胞分裂的综合 两只性染色体正常的白眼果蝇产下的后代中,出现了一只性染色体异常的可育白眼雌果蝇 (XrXrY),分析其原因不可能是( ) A.雄果蝇在减数第一次分裂过程中,性染色体没有分离 B.雄果蝇在减数第二次分裂过程中,性染色体没有分离 C.雌果蝇在减数第一次分裂过程中,性染色体没有分离 D.雌果蝇在减数第二次分裂过程中,性染色体没有分离 [审题指导] (1)解答本题的关键是能够根据减数分裂过程推测后代白眼雌果蝇(XrXrY)多出的一条 X 染色体 来自哪一个亲本的减数分裂的第几次分裂。 (2)推断减数分裂与产生异常配子的关系,即 XrXrY 的产生有两种情况。 ①正常的卵细胞 Xr 和异常的精子 XrY 结合,原因在于父方减数第一次分裂异常。 ②异常的卵细胞 XrXr 和正常的精子 Y 结合,原因有:母方减数第一次分裂异常,也有可能是母方 减数第二次分裂异常导致。 解析:雄果蝇在减数第一次分裂过程中,性染色体没有分离,会形成基因型为 XrY 的异常精子, 与正常卵细胞(Xr)结合产生白眼雌果蝇(XrXrY);雄果蝇在减数第二次分裂过程中,性染色体没 有分离,会形成基因型为 XrXr 或 YY 的异常精子,与正常卵细胞(Xr)结合产生后代基因型为 XrXrXr - 4 - 或 XrYY,不可能产生基因型为 XrXrY 的后代;雌果蝇在减数第一次分裂过程中,性染色体没有分 离,会形成基因型为 XrXr 的异常卵细胞,与正常精子(Y)结合会产生白眼雌果蝇(XrXrY);雌果蝇 在减数第二次分裂过程中,性染色体没有分离,会形成基因型为 XrXr 的异常卵细胞,与正常精子 (Y)结合会产生白眼雌果蝇(XrXrY)。 答案:B 1.减数分裂异常导致配子种类变化的规律 若减数第一次分裂异常,则所形成的配子全部不正常;如果减数第二次分裂,一个次级精母细 胞分裂异常,则所形成的配子有的正常,有的不正常。如图所示(以基因型为 AaBB 的精原细胞 为例): 2.性染色体数目异常个体的成因分析 (1)XXY 成因 (2)XYY 成因:父方减Ⅱ异常,即减Ⅱ后期 Y 染色体着丝点分裂后两条 Y 染色体共同进入同一精 细胞。 1.XY 型某二倍体高等动物(2n=6)雄性个体的基因型为 AaBb,其体内某细胞处于细胞分裂某时 期的示意图如图。下列叙述正确的是( D ) - 5 - A.形成该细胞过程中发生了基因突变和染色体变异 B.该细胞含有 3 个四分体,6 条染色体,12 个 DNA 分子 C.该细胞每条染色体的着丝点都连着由两极中心体发出的纺锤丝 D.该细胞分裂形成的配子的基因型为 aBXA、aBX、AbY、bY 解析:由图可知,A 基因所在的染色体片段易位到了 X 染色体上,没有体现基因突变;该细胞为减 数第一次分裂中期图像,含有 3 个四分体,6 条染色体,12 个核 DNA 分子,由于细胞质中也含有 DNA 分子,因此 DNA 分子数大于 12;该细胞为动物细胞,每条染色体的着丝点只连着由两极中心 体发出的星射线;据图可知,该细胞分裂后可形成 4 种配子即 aBXA、aBX、AbY、bY。 2.某哺乳动物的基因型是 AaBb,如图是其体内一个正在进行减数分裂的细胞示意图。下列叙述 错误的是( B ) A.该细胞含有 4 条染色单体、2 个染色体组 B.该细胞发生过染色体结构变异,此细胞经分裂后形成 4 种精子或 1 种卵细胞 C.等位基因 A 与 a 的分离既可以发生在减数第一次分裂,也可以发生在减数第二次分裂 D.若减数第一次分裂发生差错,减数分裂结束后可能产生基因型为 AABb 的子细胞 解析:该细胞含有 4 条染色单体、2 个染色体组,A 正确;由于同源染色体发生了交叉互换,所以 细胞经分裂后形成四种精子或一种卵细胞,但同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换 属于基因重组,而不是染色体结构变异,B 错误;由于发生交叉互换,等位基因 A 与 a 的分离不只 发生在减数第一次分裂后期,也发生在减数第二次分裂后期,C 正确;若减数第一次分裂发生差 错,同源染色体未分离,移向同一极,则减数分裂结束后可能产生基因型为 AABb 或 aaBb 或 AaBb 的子细胞,D 正确。 3.(2013·福建卷)某男子表现型正常,但其一条 14 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。减数分裂时异常染色体的联会如图乙,配对的三条染色体中,任意配对的两 条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是( D ) - 6 - A.图甲所示的变异属于基因重组 B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞 C.如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有 8 种 D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代 解析:图甲所示的变异属于染色体(结构)变异;观察异常染色体应选择分裂中期的细胞,此时 的染色体形态稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期;根据题意知,该男子产生的精子类型 共有 6 种,即:“只含有 14 号染色体”、“只含有 21 号染色体”、“只含有异常染色体”、 “14 号染色体+21 号染色体”、“14 号染色体+异常染色体”、“21 号染色体+异常染色体”; 该男子可产生同时含有 14 号和 21 号染色体的正常精子,与正常卵子结合,可得到染色体组成 正常的后代。 突破点三 变异与遗传定律的综合 (2019·安徽毛坦厂中学高三联考)果蝇(2n=8)是遗传学研究中常用的材料。回答下列与果蝇 遗传有关的问题: (1)研究果蝇的基因组时,应该研究的染色体类型和数目为 。 (2)果蝇的气门部分缺失(A)和正常气门(a)为一对相对性状。若现将一只变异的气门部分缺失 果蝇与另一只未变异的正常气门果蝇进行杂交,子代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数 量之比为 5∶1,则可以判断果蝇的变异来源最可能是 。 (3)已知果蝇的灰身和黑身分别由常染色体上的基因 B 和 b 控制,当基因 B 和 b 所在的染色体 发生缺失突变时,会引起含染色体片段缺失的雌配子或雄配子致死(注:只有其中之一致死)。 如图表示某果蝇个体的一对染色体,若让具有该变异的两只灰身果蝇杂交,则后代的表现型及 比例为 。 (4)若要确定图中染色体片段缺失致死的配子类型,请设计实验进行证明(假设该果蝇种群中 除了该变异类型的雌雄个体之外,还有各种未变异的果蝇): - 7 - ①实验设计: 。 ②实验结果预测: 若后代的表现型及比例为 , 则染色体片段缺失会导致雌配子致死。 若后代的表现型及比例为 , 则染色体片段缺失会导致雄配子致死。 [审题指导] (1)果蝇的气门由一对基因(A、a)控制且子代中的异常分离比为 5∶1,由此推测该变异的气门 缺失果蝇的基因型是 AAa。 (2)因为灰身果蝇的基因型有 BB 和 BO,因此要确定图中染色体片段缺失致死的配子类型,进行 实验设计的关键是选择测交加正反交的方法进行验证。 解析:(1)果蝇含 3 对常染色体和一对性染色体,研究其基因组时应该测定 3 条常染色体和 2 条 性染色体上的基因。 (2)一只变异的气门部分缺失果蝇与另一只未变异的正常气门果蝇 aa 进行杂交,子代中气门部 分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比为 5∶1,说明该变异很可能是染色体数目变异,即该变异 的气门缺失果蝇的基因型是 AAa,是一个三体变异,其产生的配子的种类和比例是 AA∶A∶Aa∶ a=1∶2∶2∶1,则与 aa 杂交,后代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比为 5∶1。 (3)如图所示,发生缺失的染色体缺失了 B 或 b 所在的区段,缺失的染色体用 O 表示,则灰身果 蝇的基因型为 BO,若含缺失的雌配子致死,则灰身雌果蝇只能产生 B 一种配子,灰身雄果蝇可以 产生 B 和 O 两种比例相等的配子,后代中全是灰身。 (4)要证明该缺失灰身果蝇即 BO 雌雄产生配子的情况,即致死配子的类型,可以用该灰身缺失 果蝇与正常的黑身果蝇 bb 进行正反交,若含缺失的雌配子致死,则灰身缺失雌性个体只能产生 B 一种配子,染色体片段缺失个体为母本的后代全为灰身,染色体片段缺失个体为父本的后代 灰身∶黑身=1∶1;若含缺失的雄配子致死,则染色体片段缺失个体为母本的后代灰身∶黑身=1∶ 1,染色体片段缺失个体为父本的后代全为灰身。 - 8 - 答案:(1)3 条常染色体,以及 2 条性染色体 X 和 Y (2)染色体数目变异 (3)全为灰身(或“灰身∶黑身=1∶0”) (4)①让染色体片段缺失个体与黑身个体进行正反交(BO♀×bb♂、BO♂×bb♀) ②染色体片 段缺失个体为母本的后代全为灰身,染色体片段缺失个体为父本的后代灰身∶黑身=1∶1 染 色体片段缺失个体为母本的后代灰身∶黑身=1∶1,染色体片段缺失个体为父本的后代全为灰 身 1.运用“假说—演绎法”分析问题 “假说—演绎法”是指在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的 假说,然后根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结 论相符合,就证明假说是正确的;反之,则说明假说是错误的。运用“假说—演绎”的思想解答 遗传设计题时可分解为 3 步:提出假说,正向演绎推理(结论→结果),逆向答题(结果→结论), 可顺利解决问题。 2.解答变异类相关题时照样要遵循孟德尔遗传定律 若是一对基因控制的性状遗传用分离定律解题;若是两对基因控制的性状遗传用自由组合定 律解题;若是性染色体上基因控制的性状遗传需要考虑伴性遗传的特点。 1.已知某一对染色体三体的植物在减数第一次分裂过程中,3 条同源染色体随机移向细胞两极, 最终可形成含 1 条或 2 条该染色体的配子(只含缺失染色体的花粉不能参与受精作用)。现有 一个三体且一条染色体缺失的植株甲,其细胞中该染色体及基因型如图所示。若甲自交,子代 没有染色体结构和数目异常的个体比例为( B ) A.1/9 B.2/15 C.1/5 D.7/18 解析:根据以上分析已知,该三体形成的雌配子及其比例为 A∶aa∶a∶Aa=1∶1∶2∶2,雄配子 及其比例为 aa∶a∶Aa=1∶2∶2,因此若甲自交,子代没有染色体结构和数目异常的个体比例 为 aa=2/6×2/5=2/15,故选 B。 - 9 - 2.一只红眼雄果蝇(XBY)与一只白眼雌果蝇(XbXb)杂交,子代中发现有一只白眼雌果蝇。分析认 为,该白眼雌果蝇出现的原因有两种:亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片 段缺失。(注:控制某一性状的基因都缺失时,胚胎致死;各型配子活力相同) (1)甲同学想通过一次杂交的方法以探究其原因。请你帮助他完成以下实验设计。 实验步骤:① ; ② 。 结果预测:Ⅰ.如果 , 则为基因突变; Ⅱ.如果 , 则为染色体片段缺失。 (2)乙同学认为可以采用更简便的方法验证甲同学的实验结论,乙同学的方法是 。 解析:(1)利用假说—演绎的思想,通过一次杂交的方法(让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配) 来确定变异的类型。若发生了基因突变,则这只雌果蝇的基因型为 XbXb,子代中雌果蝇为红眼, 雄果蝇为白眼,雌雄个体数之比为 1∶1;若发生了含 B 基因的染色体片段缺失,这只雌果蝇的基 因型为 XXb,子代中雌果蝇为红眼,雄果蝇为白眼,由于控制某一性状的基因都缺失时,胚胎致死, 故雌雄个体数之比为 2∶1。 (2)可以用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的 X 染色体形态验证甲同学的实验结论。 答案:(1)①这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配 ②观察并记录子代中雌雄比例 Ⅰ.子代中 雌∶雄=1∶1 Ⅱ.子代中雌∶雄=2∶1 (2)用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的 X 染色体形态