专题08 基因和染色体的关系 ：【二轮复习】备战2023年高考生物必备知识大串讲

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专题08 基因和染色体的关系
【考点梳理.逐个击破】
1. 减数分裂：减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生 成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂前，染色体复制 一次 ，而细胞在减数分裂过程中 连续分裂两次 。减数分裂的结果是， 成熟生殖 细胞中的染色体数目比 原始生殖 细胞的减少一半。
例1：右图是某生物的细胞分裂模式图,以下说法错误的是(　　)。
A.该细胞处于减数分裂Ⅱ后期
B.该细胞不含同源染色体
C.该细胞是次级精母细胞或次级卵母细胞
D.该细胞分裂形成的子细胞不一定是两个精细胞

【解析】该细胞分裂模式图中不存在同源染色体,也不存在姐妹染色单体,处于减数分裂Ⅱ后期,故A、B正确;细胞质进行的是均等分裂,则该细胞可能是次级精母细胞或第一极体,故C错误,D正确。故选C


2. 同源染色体：一条来自 父方 ，另一条来自 母方 ，形状和大小 一般相同 ，减数分裂中能 联会 的两条染色体。
3. 联会： 同源染色体两两配对 的现象叫做联会，如图A中的 1和2、3和4 。
4. 四分体：联会后的每对 同源 染色体因含有 4 条染色单体而叫做四分体。
5. 交叉互换： 四分体中的非姐妹染色单体 之间常发生缠绕，并交换一部分片段，
6. 受精作用：一个 卵细胞 和一个 精子 相互识别、融合成为 受精卵 的过程。
例2：下面关于同源染色体的叙述中,错误的是(　　)。
A.同源染色体一条来自父方,一条来自母方
B.同源染色体是由一条染色体经过复制而成的两条染色体
C.同源染色体的形状和大小一般都相同
D.一对联会的同源染色体称为一个四分体
【解析】同源染色体是指在减数分裂中配对的两条染色体,一条来自父方,一条来自母方,形状和大小一般都相同,A、C正确;由一条染色体经复制形成的是两条姐妹染色单体,B错误;联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体,D正确。故选B

7. 基因在染色体上
（1）提出人： 萨顿 ，方法是 总结归纳 （老教材提法：类比推理法）。
①假说内容：基因是由 染色体 携带着从亲代传递给下一代的，即基因在 染色体 上。
②假说依据： 基因 和 染色体 行为存在着明显的平行关系。
（2）证明人： 摩尔根 通过 果蝇 杂交实验证明了基因在染色体上，实验方法是 假说—演绎法 。
8. 果蝇做遗传实验材料的优点： 易饲养；繁殖快；后代数量多；染色体数目少，便于观察分析 等。
9. 摩尔根新发现：基因在染色体上呈 线性 排列，一条染色体上有 许多 个基因。
10. 分离定律的实质： 等位 基因随 同源 染色体的分开而分离。(时间： 后期Ⅰ )
自由组合定律的实质： 同源 染色体上的 等位 基因彼此分离的同时， 非同源 染色体上的 非等位 基因自由组合。(时间： 后期Ⅰ )
11. 伴性遗传：由 性 染色体上的基因控制的、与 性别 相关联的性状遗传，如红绿色盲、血友病、抗维生素D佝偻病、果蝇眼色等性状的遗传。
例3：下列关于孟德尔遗传规律的现代解释的说法,错误的是(　　)。
A.等位基因位于一对同源染色体上,总是成对存在的
B.受精时,雌雄配子的结合是随机的,结合机会相等
C.非同源染色体上的等位基因的分离或组合是互不干扰的
D.控制不同性状的基因的分离和组合互不干扰
【解析】非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的,C错误。故选C


【解题技巧】
1. 有丝分裂和减数分裂细胞图像判别
判断细胞分裂方式常采用“三看法”
2. 数量变化柱状图

三种图例中，数目可以为0的是染色单体；只要有染色单体存在，其数目与DNA数目是一致的，且此时染色体数：染色单体数：DNA数=1：2：2 ；没有染色单体时，染色体数：DNA数=1：1。
3.减数分裂、受精作用与有丝分裂中染色体数、核DNA 含量的变化曲线

（1）有“斜线”的是核 DNA含量 变化，无“斜线”的是 染色体数 变化。
（2）起点与终点相同的是 有丝分裂 分裂，终点减半的是 减数分裂 。
（3）染色体增倍原因是有丝分裂 后 期或减Ⅱ 后 期 着丝点断裂 ，姐妹染色单体分开；但受精作用也会使染色体恢复 倍增 。染色体减半是由于同源染色体均分到两个子细胞中。
4.遗传系谱图中遗传病、遗传方式的判断方法
第一步：判断是否为伴Y遗传（排除伴Y）。
第二步：判断是显性遗传病还是隐性遗传病： 无中生有为隐性，有中生无为显性 （口诀）。
第三步：判断是 常染色体 遗传还是 伴X 遗传。
隐性遗传看 女 病， 父子无病非伴性 。显性遗传看 男 病， 母女有正非伴性 （口诀）。
5.两种遗传病的概率计算方法
当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，若已知患甲病的概率为m，患乙病的概率为n，则各种患病情况如下表：
序号
类型
计算公式
(1)
不患甲病的概率
1－m
(2)
不患乙病的概率
1－n
(3)
只患甲病的概率
m(1－n)
(4)
只患乙病的概率
n(1－m)
(5)
同患两种病的概率
mn
(6)
只患一种病的概率
m＋n－2mn或m(1－n)＋n(1－m)
(7)
患病概率
m＋n－mn或1－不患病概率
(8)
不患病概率
(1－m)(1－n)

【真题重现.精选精炼】
1．（2022·湖北·高考真题）如图为某单基因遗传病的家系图。据图分析，下列叙述错误的是（　　）

A．该遗传病可能存在多种遗传方式
B．若Ⅰ-2为纯合子，则Ⅲ-3是杂合子
C．若Ⅲ-2为纯合子，可推测Ⅱ-5为杂合子
D．若Ⅱ-2和Ⅱ-3再生一个孩子，其患病的概率为1/2
【答案】C
【分析】 基因分离定律：在杂合子细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
【详解】A、可能为常染色体隐性遗传病或常染色体显性遗传病，A正确；
B、若Ⅰ-2为纯合子，则为常染色体显性遗传病，则Ⅲ-3是杂合子，B正确；
C、若Ⅲ-2为纯合子，则为常染色体隐性遗传病，无法推测Ⅱ-5为杂合子，C错误；
D、假设该病由Aa基因控制，若为常染色体显性遗传病，Ⅱ-2为aa，Ⅱ-3为Aa，再生一个孩子，其患病的概率为1/2；若为常染色体隐性遗传病，Ⅱ-2为Aa和Ⅱ-3aa，再生一个孩子，其患病的概率为1/2，D正确。
故选C。
2．（2021·重庆·高考真题）人的一个卵原细胞在减数第一次分裂时，有一对同源染色体没有分开而进入次级卵母细胞，最终形成染色体数目异常的卵细胞个数为（       ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】A
【分析】减数分裂过程：（1）减数分裂前的间期：完成染色体的复制，细胞适度生长。（2）减数第一次分裂：①前期：同源染色体联会，同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换；②中期：同源染色体成对的排列在赤道板上；③后期：同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合；④末期：完成减数第一次分裂，形成两个子细胞。（3）减数第二次分裂：与有丝分裂过程类似，主要发生着丝粒分裂，产生的子染色体移向细胞两极，分配到两个子细胞中。
【详解】一个卵原细胞在减数第一次分裂时，有一对同源染色体没有分开而进入次级卵母细胞，所形成的次级卵母细胞中多了一条染色体，（第一）极体中少了一条染色体。次级卵母细胞完成减数第二次分裂，产生一个卵细胞和一个（第二）极体，细胞中多了一条染色体。故最终形成染色体数目异常的卵细胞个数为1个，A正确。
故选A。

3．（2022·山东·高考真题）减数分裂Ⅰ时，若同源染色体异常联会，则异常联会的同源染色体可进入1个或2个子细胞；减数分裂Ⅱ时，若有同源染色体则同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，若无同源染色体则姐妹染色单体分离。异常联会不影响配子的存活、受精和其他染色体的行为。基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时，仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。上述精原细胞形成的精子与基因型为Aa的卵原细胞正常减数分裂形成的卵细胞结合形成受精卵。已知A、a位于常染色体上，不考虑其他突变，上述精子和受精卵的基因组成种类最多分别为（       ）
A．6；9 B．6；12 C．4；7 D．5；9
【答案】A
【分析】正常情况下，同源染色体在减数第一次分裂后期分离，姐妹染色单体在减数第二次分裂后期分离。
【详解】基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时，仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。（1）若A、a所在的染色体片段发生交换，则A、a位于姐妹染色单体上，①异常联会的同源染色体进入1个子细胞，则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a，经减数第二次分裂，同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,可形成基因型为Aa和不含A、a的精子；②异常联会的同源染色体进入2个子细胞，则子细胞基因组成为Aa，经减数第二次分裂，可形成基因型为A或a的精子；（2）若A、a所在的染色体片段未发生交换，③异常联会的同源染色体进入1个子细胞，则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a，经减数第二次分裂，同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，可形成基因型为AA、aa和不含A、a的精子；④异常联会的同源染色体进入2个子细胞，则子细胞基因组成为AA或aa，经减数第二次分裂，可形成基因型为A或a的精子；综上所述，精子的基因组成包括AA、aa、Aa、A、a和不含A或a，共6种，与基因组成为A或a的卵细胞结合，通过棋盘法可知，受精卵的基因组成包括AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、A、a，共9种。
故选A。

4．（2022·全国·高考真题）依据鸡的某些遗传性状可以在早期区分雌雄，提高养鸡场的经济效益。已知鸡的羽毛性状芦花和非芦花受1对等位基因控制。芦花鸡和非芦花鸡进行杂交，正交子代中芦花鸡和非芦花鸡数目相同，反交子代均为芦花鸡。下列分析及推断错误的是（　　）
A．正交亲本中雌鸡为芦花鸡，雄鸡为非芦花鸡
B．正交子代和反交子代中的芦花雄鸡均为杂合体
C．反交子代芦花鸡相互交配，所产雌鸡均为芦花鸡
D．仅根据羽毛性状芦花和非芦花即可区分正交子代性别
【答案】C
【分析】根据题意可知，正交子代中芦花鸡和非芦花鸡数目相同，反交子代均为芦花鸡，说明控制鸡羽毛性状芦花和非芦花的基因位于Z染色体上，且芦花为显性。设基因A/a控制芦花非芦花。
【详解】A、设基因A/a控制芦花和非芦花性状，根据题意可知，正交为ZaZa（非芦花雄鸡）×ZAW（芦花雌鸡），子代为ZAZa、ZaW，且芦花鸡和非芦花鸡数目相同，反交为ZAZA×ZaW，子代为ZAZa、ZAW，且全为芦花鸡，A正确；
B、正交子代中芦花雄鸡为ZAZa（杂合子），反交子代中芦花雄鸡为ZAZa（杂合子），B正确；
C、反交子代芦花鸡相互交配，即ZAZa×ZAW，所产雌鸡ZAW、ZaW（非芦花），C错误；
D、正交子代为ZAZa（芦花雄鸡）、ZaW（非芦花雌鸡），D正确。
故选C。

5．（2022·全国·高考真题）有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa，若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换，则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的时期是（　　）
A．有丝分裂的后期 B．有丝分裂的末期
C．减数第一次分裂 D．减数第二次分裂
【答案】D
【分析】减数分裂过程包括减数第一次分裂和减数第二次分裂；主要特点是减数第一次分裂前期同源染色体联会，可能发生同源染色体非姐妹单体之间的交叉互换，后期同源染色体分开，同时非同源染色体自由组合，实现基因的重组，减数第二次分裂则为姐妹染色单体的分离。
【详解】AB、有丝分裂过程中不会发生同源染色体联会形成四分体的过程，也不会发生交叉互换，不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象，A、B错误；
CD、根据题意，某动物基因型是Aa，经过间期复制，初级性母细胞中有AAaa四个基因，该动物的某细胞在四分体时期发生交叉互换，涉及A和a的交换，交换后两条同源染色体的姐妹染色单体上均分别具有A和a基因，减数第一次分裂时，同源染色体分开，两组Aa彼此分开进入次级性母细胞，至此减数第一次分裂完成，所以不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a的现象；而在减数第二次分裂时，姐妹染色单体分离，导致其上的等位基因A和a分开进入两个子细胞，C错误，D正确。
故选D。

6．（2022·浙江·高考真题）果蝇（2n=8）杂交实验中，F2某一雄果蝇体细胞中有4条染色体来自F1雄果蝇，这4条染色体全部来自亲本（P）雄果蝇的概率是（       ）
A．1/16 B．1/8 C．1/4 D．1/2
【答案】B
【分析】果蝇为XY型性别决定，雄果蝇的Y染色体来自父本，X染色体来自母本，每对常染色体均为一条来自父方一条来自母方。
【详解】已知F2某一雄果蝇体细胞中有4条染色体来自F1雄果蝇，而F1雄果蝇的这4条染色体中的Y染色体来自亲本的雄性，另外三条常染色体均来自亲本雄果蝇的概率为1/2×1/2×1/2=1/8，即B正确，ACD错误。
故选B。
7．（2022·浙江·高考真题）在“减数分裂模型的制作研究”活动中，先制作4个蓝色（2个5cm、2个8cm）和4个红色（2个5cm，2个8cm）的橡皮泥条，再结合细铁丝等材料模拟减数分裂过程，下列叙述错误的是（       ）
A．将2个5cm蓝色橡皮泥条扎在一起，模拟1个已经复制的染色体
B．将4个8cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排，模拟1对同源染色体的配对
C．模拟减数分裂后期I时，细胞同极的橡皮泥条颜色要不同
D．模拟减数分裂后期II时，细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同
【答案】C
【分析】减数分裂过程：（1）减数第一次分裂间期：染色体的复制。（2）减数第一次分裂：①前期：联会，同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换；②中期：同源染色体成对的排列在赤道板上；③后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合；④末期：细胞质分裂。（3）减数第二次分裂过程：①前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体；②中期：染色体形态固定、数目清晰；③后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；④末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】A、一条染色体上的两条染色单体是经过复制而来，大小一样，故将2个5cm蓝色橡皮泥条扎在一起，模拟1个已经复制的染色体，A正确；
B、同源染色体一般大小相同，一条来自母方，一条来自父方（用不同颜色表示)，故将4个8cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排，模拟1对同源染色体的配对，B正确；
C、减数分裂后期I时，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，细胞同极的橡皮泥条颜色可能相同，可能不同，C错误；
D、减数分裂后期II时，染色体着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，均分到细胞两级，故模拟减数分裂后期II时，细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同，D正确。
故选C。
8．（2021·海南·高考真题）孟德尔的豌豆杂交实验和摩尔根的果蝇杂交实验是遗传学的两个经典实验。下列有关这两个实验的叙述，错误的是（       ）
A．均将基因和染色体行为进行类比推理，得出相关的遗传学定律
B．均采用统计学方法分析实验结果
C．对实验材料和相对性状的选择是实验成功的重要保证
D．均采用测交实验来验证假说
【答案】A
【分析】1、孟德尔发现遗传定律用了假说演绎法，其基本步骤：提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证 (测交实验)→得出结论。
2、萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体的假说，摩尔根运用假说演绎法证明基因在染色体上。
【详解】A、两个实验都是采用的假说演绎法得出相关的遗传学定律，A错误;
B、孟德尔豌豆杂交实验和摩尔根果蝇杂交实验都采用了统计学方法分析实验数据，B正确;
C、孟德尔豌豆杂交实验成功的原因之一是选择了豌豆作为实验材料，并且从豌豆的众多性状中选择了7对性状；摩尔根的果蝇杂交实验成功的原因之一是选择了果蝇作为实验材料，同时也从果蝇的众多性状当中选择了易于区分的白红眼性状进行研究，C正确；
D、这两个实验都采用测交实验来验证假说，D正确。
故选A。
9．（2021·江苏·高考真题）A和a，B和b为一对同源染色体上的两对等位基因。有关有丝分裂和减数分裂叙述正确的是（       ）
A．多细胞生物体内都同时进行这两种形式的细胞分裂
B．减数分裂的两次细胞分裂前都要进行染色质DNA的复制
C．有丝分裂的2个子细胞中都含有Aa，减数分裂 Ⅰ 的2个子细胞中也可能都含有Aa
D．有丝分裂都形成AaBb型2个子细胞，减数分裂都形成AB、Ab、aB、ab型4个子细胞
【答案】C
【分析】1、有丝分裂不同时期的特点：（1）间期：进行DNA的复制和有关蛋白质的合成；（2）前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体；（3）中期：染色体形态固定、数目清晰；（4）后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；（5）末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
2、减数分裂过程：（1）减数第一次分裂间期：染色体的复制．（2）减数第一次分裂：①前期：联会，同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换；②中期：同源染色体成对的排列在赤道板上；③后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合；④末期：细胞质分裂．（3）减数第二次分裂过程：①前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体；②中期：染色体形态固定、数目清晰；③后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；④末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】A、生物体内有些特殊的细胞如生殖器官中的细胞既能进行有丝分裂又能进行减数分裂，但体细胞只进行有丝分裂，A错误；
B、减数分裂只在第一次分裂前进行染色质DNA的复制，B错误；
C、有丝分裂得到的子细胞染色体组成与亲代相同，得到的2个子细胞中都含有Aa；减数分裂 Ⅰ若发生交叉互换，则得到 的2个子细胞中也可能都含有Aa，C正确；
D、有丝分裂得到的子细胞染色体组成与亲代相同，都形成AaBb型2个子细胞；因A和a，B和b为一对同源染色体上的两对等位基因，若不考虑交叉互换，则减数分裂能得到两种类型（AB、ab或Ab、aB）的子细胞，D错误。
故选C。
10．（2022·浙江·高考真题）果蝇的正常眼和星眼受等位基因A、a控制，正常翅和小翅受等位基因B、b控制其中1对基因位于常染色体上。为进一步研究遗传机制，以纯合个体为材料进行了杂交实验，各组合重复多次，结果如下表。
杂交组合
P
F1
♀
♂
♀
♂
甲
星眼正常翅
正常眼小翅
星眼正常翅
星眼正常翅
乙
正常眼小翅
星眼正常翅
星眼正常翅
星眼小翅
丙
正常眼小翅
正常眼正常翅
正常眼正常翅
正常眼小翅

回答下列问题：
(1)综合考虑A、a和B、b两对基因，它们的遗传符合孟德尔遗传定律中的__________。组合甲中母本的基因型为__________。果蝇的发育过程包括受精卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段。杂交实验中，为避免影响实验结果的统计，在子代处于蛹期时将亲本__________。
(2)若组合乙F1的雌雄个体随机交配获得F2，则F2中星眼小翅雌果蝇占____________。果蝇的性染色体数目异常可影响性别，如XYY或XO为雄性，XXY为雌性。若发现组合甲F1中有1只非整倍体星眼小翅雄果蝇，原因是母本产生了不含__________的配子。
(3)若有一个由星眼正常翅雌、雄果蝇和正常眼小翅雌、雄果蝇组成的群体，群体中个体均为纯合子。该群体中的雌雄果蝇为亲本，随机交配产生F1，F1中正常眼小翅雌果蝇占21/200、星眼小翅雄果蝇占49/200，则可推知亲本雄果蝇中星眼正常翅占__________。
(4)写出以组合丙F1的雌雄果蝇为亲本杂交的遗传图解。____________。
【答案】(1)     自由组合定律     AAXBXB     移除
(2)     3/16     X染色体
(3)7/10
(4)

【分析】分析题意可知，甲、乙组中星眼与正常眼杂交，子代全为星眼，说明星眼为显性，且性别与形状无关，A、a基因位于常染色体上；甲组中雌性正常翅与雄性小翅杂交，子代全为正常翅，乙组中雌性小翅与雄性正常翅杂交，子代中雌性为正常翅，雄性为小翅，说明该性状与性别相关联，位于X染色体上，且正常翅为显性。
（1）结合分析可知，A、a位于常染色体，而B、b位于X染色体，两对基因分别位于两对同源染色体，它们的遗传遵循自由组合定律；组合甲中母本为星眼正常翅，均为显性性状，且为纯合子，故基因型为AAXBXB；杂交实验中，为避免影响实验结果的统计，在子代处于蛹期时将亲本移除。
（2）组合乙为♀正常眼小翅（aaXbXb）×♂星眼正常翅（AAXBY），F1基因型为AaXBXb、AaXbY，F1的雌雄个体随机交配获得F2，则F2中星眼（A-）小翅雌果蝇（XbXb）占3/4×1/4=3/16；组合甲基因型为AAXBXB、aaXbY，F1基因型应为AaXBXb、AaXBY，若发现组合甲F1中有1只非整倍体星眼小翅雄果蝇，则该个体基因型可能为AaXbO。原因是母本产生了不含X染色体的配子。
（3）设亲本星眼正常翅雄果蝇在亲本雄果蝇中占比为m，则正常眼小翅雄果蝇在雄果蝇中占比为（1-m）。同理设亲本雌果蝇中正常眼小翅在雌果蝇中占比为n,则星眼正常翅雌果蝇占比为（1-n）。由题意可知，子代正常眼小翅雌果蝇占21/200，即为aaXbXb,1/2×aaXbXb×aaXbY=1/2（1-m）n=21/200，星眼小翅雄果蝇占49/200，即为AaXbY=1/2×AAXBY×aaXbXb=1/2mn=49/200。可算出n=7/10,1-m=3/10,则m=7/10，即亲本星眼正常翅雄果蝇在亲本雄果蝇中占比为7/10。
（4）组合丙的双亲基因型为aaXbXb×aaXBY，F1基因型为aaXBXb、aaXbY，F1的雌雄果蝇为亲本杂交的遗传图解为： 。

【点睛】本题考查学生理解基因分离定律和自由组合定律的实质和使用条件，学会根据子代表现型比例推测亲本基因型及性状偏离比出现的原因，并能结合题意分析作答。