【高考生物】2026步步高大一轮复习讲义第四单元　细胞的生命历程第四单元　专题突破4　减数分裂与可遗传变异的关系含答案

【高考生物】2026步步高大一轮复习讲义第四单元细胞的生命历程第四单元专题突破4减数分裂与可遗传变异的关系课标要求1.阐明性原细胞经过减数分裂产生染色体数目减半的精细胞或卵细胞。2.说明进行有性生殖的生物体的遗传信息通过配子传递给子代。考情分析减数分裂与可遗传变异2024·浙江1月选考·T192024·广东·T92024·山东·T62023·湖南·T92023·山东·T62023·河北·T152022·重庆·T202022·山东·T82021·河北·T72021·重庆·T82021·广东·T162021·浙江6月选考·T242020·天津·T7题型一减数分裂与基因突变基本模型在减数分裂前的间期，DNA分子复制过程中，若复制出现差错，则可能会引起基因突变，可导致一条染色体的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。典例1(2023·湖南，9)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基因发生了突变典例2(2025·海口模拟)某基因组成为AaXBXb的卵原细胞经减数分裂产生了一个基因组成为aXB的卵细胞和三个基因组成均不同的极体，该减数分裂过程中某一时期的细胞如图所示。若发生基因突变，只能发生一次。下列有关叙述正确的是()A．图示细胞可能是次级卵母细胞或第一极体B．该卵原细胞在产生卵细胞时发生了基因突变C．三个极体的基因组成分别为aXB、aXb、AXbD．基因B和b的分离仅发生在减数分裂Ⅰ后期题型二减数分裂与基因重组基本模型1.非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组。例如，A与B或A与b组合。2．同源染色体非姐妹染色单体间片段的互换导致基因重组。例如，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。典例3(2024·咸宁期末)某雄果蝇减数分裂过程中，某时期细胞内两对同源染色体的行为变化如图所示(其余两对同源染色体未呈现)，其中数字代表染色体，字母代表相关基因。不考虑突变，下列相关叙述错误的是()A．该果蝇的配子中，基因型为Mn的配子多于基因型为MN的配子B．等位基因M/m和N/n控制的性状在遗传上均不与性别相关联C．图示现象是基因重组，该细胞在图示时期之后还可发生基因重组D．图示现象会导致该细胞完成减数分裂后，含N的配子增多典例4(2021·浙江6月选考，24)某高等动物的一个细胞减数分裂过程如图所示，其中①～⑥表示细胞，基因未发生突变。下列叙述错误的是()A．⑥的形成过程中发生了染色体变异B．若④的基因型是AbY，则⑤是abYC．②与③中均可能发生等位基因分离D．①为4个染色体组的初级精母细胞题型三减数分裂与染色体变异基本模型1．减数分裂异常导致配子种类变化的规律(1)如果减数分裂Ⅰ异常，则所形成的配子全部不正常。如图所示：从基因型的角度分析：若减数分裂Ⅰ异常，则染色体数目增多的细胞内会存在等位或相同基因。(2)如果减数分裂Ⅱ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：从基因型的角度分析：若减数分裂Ⅱ异常，则染色体数目增多的细胞内会存在相同基因。2．XXY与XYY异常个体的成因分析(1)XBXb×XBY→形成XbXbY的原因可能为：次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期时含有b的X染色体着丝粒分裂形成的两条X染色体进入同一子细胞，最终产生了含有XbXb的卵细胞。(2)XBXb×XBY→形成XBXBY的原因可能为：①初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期时，X、Y同源染色体未分离，最终产生了含有XBY的精细胞，最终与XB的卵细胞结合。②次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期时，含有B的X染色体着丝粒分裂形成的两条X染色体未移向细胞两极，产生了含有XBXB的卵细胞，最终与Y的精细胞结合。(3)XBXb×XBY→形成XBYY的原因可能为：次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期时，Y染色体着丝粒分裂形成的两条Y染色体未移向细胞两极，最终产生了含有YY的精细胞，最终与XB的卵细胞结合。典例5(2021·河北，7)图中①、②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细胞减数分裂Ⅰ前期两对同源染色体联会B．②细胞经减数分裂形成的配子有一半正常C．③细胞减数分裂Ⅰ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细胞和②细胞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典例6(2024·山东，6)某二倍体生物通过无性繁殖获得二倍体子代的机制有3种：①配子中染色体复制1次；②减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂；③减数分裂Ⅰ细胞不分裂，减数分裂Ⅱ时每个四分体形成的4条染色体中任意2条进入1个子细胞。某个体的1号染色体所含全部基因如图所示，其中A1、A2为显性基因，a1、a2为隐性基因。该个体通过无性繁殖获得了某个二倍体子代，该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等。已知发育为该子代的细胞在四分体时，1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组。不考虑突变，获得该子代的所有可能机制为()A．①②B．①③C．②③D．①②③答案精析题型一典例1B[假设X染色体上的显性致病基因为A，非致病基因为a，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染色体片段互换，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，从而生出基因型为XaYY的不患该病的男孩，B符合题意；因为基因突变是不定向的，母亲的卵细胞形成时SHOX基因可能已经突变成显性致病基因，从而生出基因型为XAY的患病男孩，C不符合题意；若SHOX基因突变成显性致病基因发生在男孩胚胎发育早期，也可能导致该男孩出现XAY的基因型，D不符合题意。]典例2D[图示细胞无同源染色体，着丝粒未分裂，由于产生的卵细胞基因型为aXB，同时还产生三个基因组成均不同的极体，则图示细胞为次级卵母细胞，且在减数分裂Ⅰ前期发生了互换，即第一极体基因型为AaXbXb，另外三个极体基因型为AXB、aXb、AXb，A、C错误；由题图可知，B/b基因所在染色体未发生基因突变和互换，则基因B和b的分离仅发生在减数分裂Ⅰ后期，D正确。]题型二典例3D[图中部分细胞因Mn和mN所在的非姐妹染色单体发生互换而产生的基因型为MN的配子比较少，而正常产生的基因型为Mn的配子更多，A正确；1、2两条同源染色体的形态、大小完全相同，是果蝇的常染色体，其上的等位基因M/m和N/n控制的性状在遗传上均不与性别相关联，B正确；图示1、2两条同源染色体上的非姐妹染色单体发生互换现象属于基因重组，此时细胞处于减数分裂Ⅰ前期，之后减数分裂Ⅰ后期还可发生基因重组中的自由组合，C正确；图示只是发生了同源染色体非姐妹染色单体的互换现象，不能使含N的配子增多，D错误。]典例4D[⑥是由③次级精母细胞经过减数分裂Ⅱ形成的，已知的一个精细胞染色体数目异常，有两条X染色体，说明③次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期X染色单体分离后移向同一极，则⑥中应该缺少一条X染色体，故形成过程中发生了染色体变异(染色体数目变异)，A正确；④和⑤是由②次级精母细胞经过减数分裂Ⅱ形成的，若④的基因型是AbY，对比精原细胞中的染色体上的基因组成，应在减数分裂Ⅰ发生过同源染色体非姐妹染色单体的交换，即产生了同时含有Ab基因和ab基因的两条姐妹染色单体的染色体的次级精母细胞，即②次级精母细胞的基因型AabbYY，分裂后产生的两个子细胞基因型分别为AbY和abY，故⑤的基因组成是abY，B正确；根据B选项的分析可知，若减数分裂Ⅰ过程中发生过同源染色体非姐妹染色单体的交换，②次级精母细胞的基因型AabbYY，③次级精母细胞的基因型为AaBBXX，故②与③中姐妹染色单体上均含有等位基因，故在减数分裂Ⅱ时可能发生等位基因分离，C正确；由分析可知，精原细胞的基因型为AaBbXY，含有2个染色体组，①为经过减数分裂前的间期染色体复制后的初级精母细胞，染色体数目不变，因此①含有2个染色体组，D错误。]题型三典例5C[①细胞中有四条染色体，为两对同源染色体，在减数分裂Ⅰ前期两对同源染色体联会，A正确；②细胞中多了一条含a的染色体，经减数分裂形成的配子有一半正常，一半异常，B正确；③细胞减数分裂Ⅰ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，配子基因型为AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR，C错误；①细胞发生了染色体结构变异中的易位，②细胞发生了染色体数目变异，理论上通过光学显微镜观察细胞中染色体的结构和细胞中的染色体数目就可以，D正确。]典例6B[据题干条件，复制、互换发生后，初级性母细胞的染色体及其基因可能如图所示。若通过机制①获得该个体，则减数分裂Ⅱ正常产生的4个配子的基因组成分别为A1A2、a1A2、A1a2、a1a2，其中配子a1A2、A1a2中染色体复制1次，获得二倍体子代的基因组成分别为a1a1A2A2、A1A1a2a2，符合题目要求。若通过机制②获得该个体，则形成的细胞基因型为A1A1A2a2、a1a1A2a2或A1a1A2A2、A1a1a2a2，均不符合题意。若通过机制③获得该个体，则若四分体形成的4条染色体中未互换的两条染色体进入同一个子细胞或两条均发生互换行为的染色体同时进入同一个细胞即满足题目要求。综上所述，不考虑突变，获得该子代的所有可能机制为①③，B符合题意。]专题突破5DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题1．DNA分子半保留复制图像及解读2．有丝分裂中核DNA和染色体的标记情况分析有丝分裂过程中DNA复制一次，细胞分裂一次，如图为连续分裂两次的过程图(以一条染色体为例)。由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0～2n(以体细胞染色体数为2n为例)。3．减数分裂中核DNA和染色体的标记情况分析在减数分裂过程中，DNA复制一次，细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。跟踪训练1．(2019·浙江4月选考，25)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察(以一条模板DNA观察)。下列推测错误的是()A．1/2的染色体荧光被抑制B．1/4的染色单体发出明亮荧光C．全部DNA分子被BrdU标记D．3/4的DNA单链被BrdU标记2．将正常生长的小鼠精原细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成一个细胞周期后，再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，让其再完成一个细胞周期。此时获得的子细胞内DNA分子不可能为(只考虑其中一对同源染色体上的DNA分子)()A．③④B．①C．③D．②3．将某二倍体动物精原细胞(2n＝38)全部DNA中的一条单链被32P标记后置于不含32P的培养液中培养，经过减数分裂最终得到4个子细胞，检测相应细胞中标记的情况。若不考虑染色体互换和染色体变异，下列叙述错误的是()A．最终可能出现2个子细胞中含32P、2个不含32P的情况B．最终可能出现3个子细胞中含32P、1个不含32P的情况C．减数分裂Ⅰ得到的2个子细胞均含有32PD．减数分裂Ⅱ后期细胞中全部染色体均含32P4．(2024·浙江6月选考，18)某二倍体动物(2n＝4)精原细胞DNA中的P均为32P，精原细胞在不含32P的培养液中培养，其中1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数分裂Ⅰ后，产生甲～丁4个细胞。这些细胞的染色体和染色单体情况如图所示。不考虑染色体变异的情况下，下列叙述正确的是()A．该精原细胞经历了2次DNA复制和2次着丝粒分裂B．4个细胞均处于减数分裂Ⅱ前期，且均含有一个染色体组C．形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和交换D．4个细胞完成分裂形成8个细胞，可能有4个细胞不含32P“四步法”解决细胞分裂中的染色体标记问题第一步画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记第二步画出复制一次、分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示第三步再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况第四步若继续推测后期情况，可想象着丝粒分裂，染色单体分开的局面，进而推测子细胞染色体的情况答案精析跟踪训练1．D[第一个细胞周期结束，每条染色体DNA都是一条链为旧链，一条链为新链，发荧光；第二个细胞周期结束时，有一半染色体的DNA两条链都是新链，荧光被抑制(记作甲类型)，有一半染色体DNA一条链是旧链、一条链是新链，发荧光(记作乙类型)；这样的染色体再次进入下一个细胞周期，在中期时，甲类型的染色体上有一条染色单体发荧光，一条应该被抑制；乙类型的染色体上两条染色单体都是荧光被抑制，所以有一半的染色体荧光被抑制，A正确；染色单体发出明亮荧光的比例为1/2×1/2＝1/4，B正确；所有DNA分子都含有新合成的DNA链，所以全部DNA分子被BrdU标记，C正确；亲本单链所占的比例为1/8，所以新合成单链被BrdU标记的比例为1－1/8＝7/8，D错误。]2．D[依据DNA的半保留复制方式可知，正常生长的小鼠精原细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成1个细胞周期后，每个子细胞中的核DNA分子均为1条链含3H,1条链不含3H；再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，在细胞分裂的间期，每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中，有1个DNA的1条链含3H，另1条链不含3H，另一个DNA分子的2条链都不含有3H，这2个DNA分子分别位于每条染色体的2条姐妹染色单体上，在有丝分裂的后期，着丝粒分裂，2条姐妹染色单体分开成为2条染色体，由于染色体