重难点(二)　细胞分裂中变异类型和标记染色体去向的分析

精研重难点(二)细胞分裂中变异类型和标记染色体去向的分析0102命题点(一)细胞分裂与遗传变异的联系命题点(二)细胞分裂中标记染色体去向的分析命题点(一)细胞分裂与遗传变异的联系[例1]

(2023·湖南高考)某X染色体显性遗传病由SHOX基因突变所致，某家系中一男性患者与一正常女性婚配后，生育了一个患该病的男孩。究其原因，不可能的是

(

)A.父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期，X和Y染色体片段交换B.父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期，性染色体未分离C.母亲的卵细胞形成过程中，SHOX基因发生了突变D.该男孩在胚胎发育早期，有丝分裂时SHOX基因发生了突变[答案]

B[解析]假设该遗传病的显性致病基因为A，非致病基因为a，一男性患者(XAY)与一正常女性(XaXa)婚配，若父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期，X染色体上含显性致病基因的片段和Y染色体片段交换，导致Y染色体上有显性致病基因，从而生出基因型为XaYA的患病男孩，A不符合题意；若父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体未分离，则会形成基因型为XAXA或YY的精子，不会生出患病男孩，B符合题意；若母亲的卵细胞形成过程中，SHOX基因发生了突变，可能生出基因型为XAY的患病男孩，C不符合题意；若该男孩在胚胎发育早期，有丝分裂时SHOX基因发生了突变，也可能使其患病，D不符合题意。[答案]

C[解析]

正常情况下，卵细胞的基因型可能为E或e；减数分裂Ⅱ异常时，姐妹染色单体形成的环状染色体互锁在一起，形成的卵细胞的基因型可能为EE、ee、OO(无相应基因)；若减数分裂Ⅰ时同源染色体中的非姐妹染色单体之间发生片段互换，卵细胞的基因型可能是Ee，所以卵细胞基因组成最多有6种可能，A错误。若卵细胞为Ee，则减数分裂Ⅰ时同源染色体中的非姐妹染色单体之间发生了片段互换，次级卵母细胞产生的第二极体基因型为OO，第一极体产生的第二极体可能为E、e、Ee或OO，B错误。若卵细胞为E，且第一极体不含E，次级卵母细胞产生的第二极体为E，第一极体产生的第二极体可能为ee、e、OO，C正确。若卵细胞不含E、e,且一个第二极体为E,则第一极体最多有2种可能,为Ee或EEee，D错误。[针对训练]1.(2022·湖北高考)为了分析某21三体综合征患儿的病因，对该患儿及其父母的21号染色体上的A基因(A1～A4)进行PCR扩增，经凝胶电泳后，结果如图所示。关于该患儿致病的原因叙述错误的是

(

)A．考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常B．考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常C．不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常D．不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常答案：D

解析：患儿含有来自母亲的A2、A3基因，如果发生交叉互换，A2、A3基因所在的两条染色体可能是同源染色体，也可能是姐妹染色单体，则该患儿病因可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常，也可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常，A、B正确；不考虑同源染色体交叉互换，该患儿病因可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常，C正确；不考虑同源染色体交叉互换，患儿含有三个不同的等位基因，其病因不可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常，D错误。2.图中①②和③为三个精原细胞，①和②发生了染色体变异，③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极。不考虑其他变异，下列叙述错误的是

(

)A.①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会B.②经减数分裂形成的配子有一半正常C.③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4种基因型配子D.①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到答案：C

解析：①中有四条染色体，为两对同源染色体，在减数第一次分裂前期两对同源染色体联会，A正确；②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极，会导致形成的两个次级精母细胞中一个染色体数目正常，另一个数目异常，染色体数目正常的次级精母细胞形成两个正常配子，另一个次级精母细胞形成两个异常配子，则②经减数分裂形成的配子有一半正常，B正确；

③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4个配子，2种基因型，为AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR，C错误；①发生了染色体结构变异中的易位，②发生了染色体数目变异，理论上可通过光学显微镜观察到这两种变化，D正确。3．克氏综合征是指男性多了一条或多条X染色体。某患者的性染色体组成为XXY，且该患者患有红绿色盲，而其父母均正常，没有其他遗传性疾病。下列说法正确的是

(

)A．可在产前通过检测胎儿DNA序列的方式准确地判断胎儿是否患该病B．该患者表现为男性，说明XY型性别决定方式的生物其性别都由Y染色体决定C．其父亲的精母细胞减数分裂Ⅰ时，XY染色体没有分开进入同一个子细胞中D．其母亲的卵母细胞减数分裂Ⅱ时，XX染色体没有分开进入同一个子细胞中答案：D

解析：该患者的性染色体组成为XXY，多了一条性染色体，属于染色体数目异常，可通过显微镜观察细胞内染色体条数来判断胎儿是否患该病，A错误；题述信息不能说明XY型性别决定方式生物的性别都由Y染色体决定，B错误。父母表现正常，说明父亲不含色盲基因，该患者性染色体组成为XXY，且患有色盲，说明其两条X染色体上均含有色盲基因，则这两条X染色体不可能来自父亲，应来自母亲；母亲表现正常，说明母亲只有一条X染色体上含有色盲基因，故为母亲减数分裂Ⅱ时含有色盲基因的两条X染色单体分离后进入细胞同一极，形成了含有两条X染色体的异常卵细胞，该异常卵细胞与正常的含有Y的精子结合并发育形成了性染色体组成为XXY且患色盲的个体，C错误，D正确。命题点(二)细胞分裂中标记染色体去向的分析[例3]

(2021·浙江1月选考)现建立“动物精原细胞(2n＝4)有丝分裂和减数分裂过程”模型。1个精原细胞(假定DNA中的P元素都为32P，其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H(h)、R(r)是其中的两对基因，细胞②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确的是

(

)A．细胞①形成过程中没有发生基因重组B．细胞②中最多有两条染色体含有32PC．细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等D．细胞④～⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、1、1[答案]

D[解析]

从图中染色体的颜色可以看出，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换，所以细胞①形成过程中发生了基因重组，A错误。从细胞①到②③进行的是减数分裂，其中细胞②处于减数分裂Ⅱ后期，正常情况下，细胞①中的每条染色体上两条染色单体的两个DNA分子中一个只含31P，另一个含32P和31P，正常减数分裂Ⅱ后期应该为两条含有32P，但是发生了互换，就可能有更多的染色体含有32P，B错误。由于发生互换，导致染色单体上元素标记情况不同，所以细胞②和细胞③含有32P的染色体数目可能不同，C错误。细胞④～⑦是减数分裂形成的子细胞，如果细胞②H中含有32P和R所在染色体含32P，且细胞②中h所在染色体含有32P，则r所在染色体中不含32P，因此形成的细胞④含32P的核DNA分子数为2个，形成的细胞⑤含有32P的核DNA分子数为1个；由于细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段)，h所在的染色体与其中一个r所在染色体含有32P(H和另一个r所在染色体不含32P)，如果含有32P的2条染色体不在同一极，则形成的细胞⑥⑦中含32P的核DNA分子数均为1个，D正确。[思维建模]1．细胞分裂中标记染色体去向的分析方法第一步确定细胞分裂方式第二步确定标记过程中DNA复制次数和在未标记培养液中细胞分裂次数(时期)第三步画细胞分裂过程示意图2．细胞分裂后染色体标记的不同情况(1)有丝分裂中染色体的标记情况用15N标记细胞的核DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：(体细胞染色体为2n条)第一次有丝分裂中期第一次有丝分裂后期第二次有丝分裂中期第二次有丝分裂后期15N标记的染色体数2n4n2n2n15N标记的染色单体数4n02n01个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体；每个子细胞含15N标记的染色体为0～2n条。(2)减数分裂中染色体的标记情况用15N标记细胞的核DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：由图可以看出，子细胞中的所有染色体都含15N。(3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂，继续在含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：若该生物的正常体细胞的核DNA为2n，则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为0～n个。[针对训练]4．(2023·辽阳月考)将两条单链均被32P标记的基因A导入不含32P标记的某动物精原细胞中，且基因A的插入位置如图所示。将该精原细胞置于不含32P的培养液中培养，得到4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。若不考虑同源染色体的非姐妹染色体间的互换和染色体变异，则下列叙述错误的是

(

)A．可能出现2个子细胞中含32P,2个不含32P的情况B．可能出现3个子细胞中含32P,1个不含32P的情况C．若4个子细胞中均含32P，则该精原细胞一定进行了减数分裂D．若3个子细胞中含32P，则该精原细胞一定进行了有丝分裂答案：C

解析：DNA进行半保留复制，若该精原细胞进行两次连续的有丝分裂，第一次分裂产生的子细胞中1号、2号染色体所含有的DNA均为一条链被标记，进行第二次分裂时，中期时一条染色体中一个DNA被标记，一个DNA未被标记，着丝粒分开后，姐妹染色单体分开，随机移向细胞两极，产生的4个子细胞中可能有2、3、4个细胞含有32P；若该精原细胞进行减数分裂，DNA复制一次，若1号、2号染色体减数分裂

Ⅰ

时进入细胞的同一极，产生的4个子细胞中有2个细胞含有32P，若1号、2号染色体减数分裂

Ⅰ

时进入不同的子细胞，则产生的4个子细胞中均含有32P，A、B正确。由A、B选项分析可知，若4个子细胞中均含32P，则该精原细胞可能进行了有丝分裂或减数分裂，C错误。由A、B选项分析可知，若3个子细胞中含32P，则该精原细胞一定进行了有丝分裂，D正确。5