高中生物 競賽輔導資料 專題六 細胞增殖與遺傳 新人教版

1、專題六:細胞增殖與遺傳競賽要求本專題涉及的主要考點及要求:一、細胞學說與原核細胞的二分裂二、遺傳的細胞學基礎(chǔ)三、細胞周期與有絲分裂(細胞周期概念、染色體復制、分裂過程、細胞分裂的影響因素、癌細胞的產(chǎn)生、有絲分裂的功能四、減數(shù)分裂與交換值(減數(shù)分裂過程、減數(shù)分裂與有絲分裂的區(qū)別五、染色體數(shù)目與結(jié)構(gòu)變異(21三體、減數(shù)分裂突發(fā)變故影響染色體數(shù)、性染色體異常不致死、染色體結(jié)構(gòu)異常引發(fā)先天缺陷與癌變知識梳理一、細胞學說與原核細胞的二分裂1、細胞學說:施萊登和施旺的細胞學說主要有三個方面內(nèi)容:(1細胞是有機體。一切動植物都是由細胞發(fā)育而來,并由細胞和細胞產(chǎn)物所構(gòu)成,動植物的結(jié)構(gòu)有顯著的一致性。(2每個細

2、胞作為一個相對獨立的基本單位,既有它們“自己的”生命,又與其他細胞協(xié)調(diào)地集合,構(gòu)成生命的整體,按共同的規(guī)律發(fā)育,有共同的生命過程。(3新的細胞可以由老的細胞產(chǎn)生。2、原核細胞的二分裂原核細胞的分裂包括兩個方面: (1細胞 DNA的復制和分配,使分裂后的子細胞能得到親代細胞的一整套遺傳物質(zhì); (2細胞質(zhì)分裂,把細胞基本上分成兩等份。原核細胞的DNA分子是環(huán)狀的,無游離端。在一系列酶的催化下,經(jīng)過解旋和半保留式復制,形成了兩個一樣的環(huán)狀DNA分子。復制常是由DNA附著在質(zhì)膜上的部位開始。在DNA分子復制完成之后,便開始了細胞質(zhì)分裂。當然,在開始分裂之前需要細胞生長。細胞分裂時,先由一定部位開始。復

3、制好的兩個DNA分子仍與膜相連;隨著連接處的生長,把DNA分子拉開。在細胞中部,質(zhì)膜環(huán)繞細胞發(fā)生內(nèi)褶,褶中產(chǎn)生了新的壁物質(zhì),形成了隔。隔不斷向中央生長延伸,最后形成了將細胞隔下圖:大腸桿菌的分裂 了大致相等的兩個子細胞。例如:細菌。細菌和其它原核生物一樣,沒有核膜,DNA集中在細胞質(zhì)中的低電子密度區(qū),稱核區(qū)或核質(zhì)體。細菌一般具有1-4個核質(zhì)體,多的可達20余個。核質(zhì)體是環(huán)狀的雙鏈DNA分子,所含的遺傳信息量可編碼20003000種蛋白質(zhì),空間構(gòu)建十分精簡,沒有內(nèi)含子。由于沒有核膜,因此DNA的復制、RNA的轉(zhuǎn)錄與蛋白的質(zhì)合成可同時進行,而不像真核細胞那樣這些生化反應在時間和空間上是嚴格分隔開來

4、的。細菌核區(qū)DNA以外的,可進行自主復制的遺傳因子,稱為質(zhì)粒。質(zhì)粒是裸露的環(huán)狀雙鏈DNA分子,所含遺傳信息量為2200個基因,能進行自我復制,有時能整合到核 DNA中去。質(zhì)粒DNA在遺傳工程研究中很重要,常用作基因重組與基因轉(zhuǎn)移的載體。如圖:細菌一二分裂的方式繁殖。二、遺傳的細胞學基礎(chǔ)染色體是核內(nèi)遺傳物質(zhì)的載體,在細胞分裂中呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。染色體是含有許多基因的自我復制的核酸分子。在細菌中,染色體是一個裸露的雙鏈環(huán)狀DNA分子。在真核生物中,染色體是線形雙鏈DNA分子與蛋白質(zhì)形成的復合物。生物的核基因組分別蘊藏在多條染色體中。不同物種染色體的數(shù)目不同,具有物種專一性的特點。1、染色體的化學組

5、成: DNA是染色體的主要化學成分,也是遺傳信息的載體。染色體還含有大量的蛋白質(zhì),少量 RNA。上述三類組成染色體的化學成分中,蛋白質(zhì)含量約為DNA的二倍,根據(jù)組成蛋白質(zhì)的氨基酸特點分為組蛋白和非組蛋白兩類。RNA含量很少,還不到DNA量的10%。組蛋白是指染色體中的堿性蛋白質(zhì),其特點是富含二種堿性氨基酸(賴氨酸和精氨酸,非組蛋白是指染色體中組蛋白以外的其它蛋白質(zhì),它是一大類種類繁雜的各種蛋白質(zhì)的總稱。2、染色體復制(1染色體的結(jié)構(gòu):核小體是染色體基本結(jié)構(gòu)單位。染色質(zhì)中的DNA雙螺旋鏈,等距離纏繞組蛋白八聚體形成眾多核心顆粒,各顆粒之間為帶有H1組蛋白的連接區(qū)DNA.這種組成染色質(zhì)的重復結(jié)構(gòu)單

6、位就是核小體。如下圖:(2染色體復制的核心內(nèi)容是DNA分子的復制: DNA分子的復制發(fā)生在細胞的有絲分裂或減數(shù)分裂的第一次分裂前的間期。這時候,一個DNA分子雙鏈之間的氫鍵斷裂,兩條鏈彼此分開,各自吸收細胞內(nèi)的核苷酸,按照堿基配對原則合成一條新鏈,然后新舊鏈聯(lián)系起來,各自形成一個完整的DNA分子。復制完畢時,原來的一個DNA分子,即成為兩個DNA分子。因為新合成的每條DNA分子都含有一條原來的鏈和一條新鏈,所以這種復制方式稱為半保留復制。在復制過程中,DNA的兩條母鏈并不是完全解開以后才合成新的子鏈,而是在DNA聚合酶的作用下,邊解開邊合成的,并且這種復制需要RNA作為引物,待DNA復制合成后

7、,由核酸酶切掉引物,經(jīng)DNA聚合酶的修補和連結(jié)酶的“焊接”把它們連結(jié)成完整的DNA鏈。DNA分子能夠人工復制是有重大的生物學意義的。但是,DNA分子的人工復制不能脫離細胞內(nèi)的其他物質(zhì)和條件,如需要原料(4種核苷酸、能量(ATP、酶的作用等等。3、染色體形態(tài)和結(jié)構(gòu)相關(guān)的術(shù)語(1染色單體:中期染色體由兩條染色單體組成,兩者在著絲粒的部位相互結(jié)合,每一條染色單體是由一條DNA雙鏈經(jīng)過螺旋和折疊而形成的,到后期,著絲粒分裂,兩條染色單體分離。(2染色線:前期或間期核內(nèi)的染色質(zhì)細線,代表一條染色單體。(3染色粒:前期染色體上呈線性排列的念珠狀顆粒,是DNA局部收縮形成的,異染色質(zhì)的染色粒一般較大,而常染

8、色粒的染色粒較小,在染色體上位于著絲粒兩邊的染色粒一般較大,而向染色體端部的染色體較小,呈梯度排列。(4主縊痕:中期染色體上一個染色較淺而縊縮的部位,主縊痕處有著絲粒,所以亦稱著絲粒區(qū),由于這一區(qū)域染色線的螺旋化程序低,DNA含量少,所以染色很淺或不著色。(5次縊痕:除主縊痕外,染色體上第二個呈淺縊縮的部分稱次縊痕,次縊痕的位置相對穩(wěn)定,是鑒定染色體個別性的一個顯著特征。(6核仁組織區(qū):是核糖體RNA基因所在的區(qū)域,其精細結(jié)構(gòu)呈燈刷狀。(7隨體:指位于染色體末端的球形染色體節(jié)段,通過次縊痕區(qū)與染色體主體部分相連。位于染色體末端的隨體稱為端隨體,位于兩個次縊痕中間的稱中間隨體。(8端粒:是染色體

9、端部的特化部分。其生物學作用在于維持染色體的穩(wěn)定性。端粒由高度重復的短序列串聯(lián)而成,在進化上高度保守,不同生物的端粒序列都很相似。三、細胞周期與有絲分裂1、細胞周期的概念:細胞周期指由細胞分裂結(jié)束到下一次細胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程,所需的時間叫細胞周期時間。可分為四個階段:G1期,指從有絲分裂完成到期DNA復制之前的間隙時間;S期,指DNA復制的時期,只有在這一時期H3-TDR才能摻入新合成的DNA中;G2期,指DNA復制完成到有絲分裂開始之前的一段時間;M期又稱D期,細胞分裂開始到結(jié)束。從增殖的角度來看,可將高等動物的細胞分為三類:連續(xù)分裂細胞,在細胞周期中連續(xù)運轉(zhuǎn)因而又稱為周期細胞,如表皮生

10、發(fā)層細胞、部分骨髓細胞。休眠細胞暫不分裂,但在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周期,稱G0期細胞,如淋巴細胞、肝、腎細胞等。不分裂細胞,指不可逆地脫離細胞周期,不再分裂的細胞,又稱終端細胞,如神經(jīng)、肌肉、多形核細胞等等。2、分裂過程:有絲分裂過程是一個連續(xù)的過程,為了便于描述人為的劃分為六個時期:間期、前期、前中期、中期、后期和末期。其中間期包括G1期、S期和G2期,主要進行DNA復制等準備工作。(一前期:前期的主要事件是:染色質(zhì)凝縮,分裂極確立與紡錘體開始形成,核仁解體,核膜消失。前期最顯著的特征是染色質(zhì)通過螺旋化和折疊,變短變粗,形成光學顯微鏡下可以分辨的染色體,每條染色體包含2個染色單體。早在

11、S期兩個中心粒已完成復制,在前期移向兩極,兩對中心粒之間形成紡錘體微管,當核膜解體時,兩對中心粒已到達兩極,并在兩者之間形成紡錘體,植物沒有中心粒和星體,其紡錘體叫作無星紡錘體,分裂極的確定機理尚不明確。(二前中期:指由核膜解體到染色體排列到赤道面這一階段。紡錘體微管向細胞內(nèi)部侵入,與染色體的著絲點結(jié)合。(三中期:指從染色體排列到赤道面上,到姊妹染色單體開始分向兩極的一段時間,縱向觀動物染色體呈輻射狀排列。(四后期:指姊妹染色單體分開并移向兩極的時期,當子染色體到達兩極后,標志這一時期結(jié)束。后期可以分為兩個方面后期A,指染色體向兩極移動的過程。體外實驗證明即使在不存在ATP的情況下,染色體著絲

12、點也有連接到正在去組裝的微管上的能力,使染色體發(fā)生移動。后期B,指兩極間距離拉大的過程。(五末期:末期是從子染色體到達兩極,至形成兩個新細胞為止的時期。末期涉及子核的形成和胞質(zhì)分裂兩個方面。1、子核的形成.末期子核的形成,大體經(jīng)歷了與前期相反的過程,即染色體解聚縮,核仁出現(xiàn)和核膜重新形成。2、胞質(zhì)分裂.雖然核分裂與胞質(zhì)分裂是相繼發(fā)生的,但屬于兩個分離的過程。動物胞質(zhì)分裂的一個特點是形成中體。末期紡錘體開始瓦解消失,但在紡錘體的中部微管數(shù)量增加,其中摻雜有高電子密度物質(zhì)和囊狀物,這一結(jié)構(gòu)稱為中體。植物胞質(zhì)分裂的機制不同于動物,后期或末期兩極處微管消失,中間微管保留,并數(shù)量增加,形成桶狀的成膜體。

13、來自于高爾基體的囊泡沿微管轉(zhuǎn)運到成膜體中間,融合形成細胞板。囊泡內(nèi)的物質(zhì)沉積為初生壁和中膠層,囊泡膜形成新的質(zhì)膜,由于兩側(cè)質(zhì)膜來源于共同的囊泡,因而膜間有許多連通的管道,形成胞間連絲。源源不斷運送來的囊泡向細胞板融合,使細胞板擴展,形成完整的細胞壁,將子細胞一分為二。3、細胞分裂的影響因素細胞增殖受到嚴密的調(diào)控機制所監(jiān)控。細胞周期的有序進行涉及多方面的因素:如必須有生長因子及其受體,細胞接受信號后的傳遞系統(tǒng)及最終對信號刺激起反應的原癌基因、抑癌基因、增殖相關(guān)基因、檢驗點及其控制系統(tǒng)的共同參與,協(xié)調(diào)動作,才能對內(nèi)外環(huán)境因子的影響產(chǎn)生相應的反應,維持其正常運轉(zhuǎn)。真核細胞中細胞周期調(diào)控因子種類繁多,

14、相互作用關(guān)系復雜。舉例:M-期激酶、細胞周期蛋白A、細胞周期蛋白B、G1細胞周期蛋白等等。外界環(huán)境條件對有絲分裂的影響:如各種物理因素(溫度、射線、高滲、超聲波等,化學藥劑和毒氣等對細胞有絲分裂的正常進行都有影響。正在進行有絲分裂的材料經(jīng)過不同方法處理后,細胞的分裂會出現(xiàn)促進或抑制現(xiàn)象。一般情況下,如果處理后出現(xiàn)抑制現(xiàn)象,這個處理去除后,細胞分裂會在短期內(nèi)出現(xiàn)超?，F(xiàn)象,經(jīng)過一個短時期才恢復正常。溫度對有絲分裂的影響,表現(xiàn)在對分裂速率的影響上。各種射線對有絲分裂的影響依射線的劑量、強度以及照射的時間長短而定?；瘜W藥劑對有絲分裂的影響,也有各種不同的情況。例如,白頭翁素能將玉米幼苗的有絲分裂阻止在

15、前期;秋水仙素能抑制有絲分裂紡錘體的形成,阻止中期染色體的移動,使有絲分裂不能進入后期。4、癌細胞的產(chǎn)生:現(xiàn)在普遍傾向于認為腫瘤來源于惡性干細胞。(1腫瘤形成的內(nèi)因:惡性腫瘤的形成往往涉及多個基因的改變,如原癌基因的激活和抑癌基因的功能喪失。原癌基因的激活方式多種多樣,但概括起來無非是基因本身或其調(diào)控區(qū)發(fā)生了變異,導致基因的過度表達,或產(chǎn)物蛋白活性增強,使細胞過度增殖,形成腫瘤。(2腫瘤形成的外因:人類腫瘤約80%是由于與外界致癌物質(zhì)接觸而引起的,根據(jù)致癌物的性質(zhì)可將其分為化學、生物和物理致癌物三大類。(一化學致癌物按化學結(jié)構(gòu)可分為:亞硝胺類多環(huán)芳香烴類芳香胺類烷化劑類氨基偶氮類堿基類似物氯乙

16、烯某些金屬。(二生物性致癌因素生物性致癌因素包括病毒、細菌、霉菌等。1.腫瘤病毒:與人類腫瘤發(fā)生關(guān)系密切的有四類病毒:逆轉(zhuǎn)錄病毒、乙型肝炎病毒、乳頭狀瘤病毒和Epstein-Bars病毒,后三類都是DNA病毒。2.霉菌與腫瘤發(fā)生:但除黃曲霉毒素外,對其它的研究都較少。黃曲霉菌廣泛存在于污染的食品中,尤以霉變的花生、玉米及谷類含量最多。黃曲霉毒素有許多種,是一類雜環(huán)化合物,其中黃曲霉毒素B1是已知最強的化學致癌物之一。(三物理因素1.電離輻射。電離輻射可以引起人體各部位發(fā)生腫瘤,輻射可引起染色體、DNA的突變,或激活潛伏的致癌病毒。2.紫外線:紫外線照射可引起細胞DNA斷裂、交聯(lián)和染色體畸變,紫

17、外線還可抑制皮膚的免疫功能,使突變細胞容易逃脫機體的免疫監(jiān)視,這些都有利于皮膚癌和基底細胞癌的發(fā)生。5、有絲分裂的功能:細胞增殖是生物繁育的基礎(chǔ)。單細胞生物,細胞增殖將直接導致生物個體數(shù)量的增加。多細胞生物是由許多單細胞有機結(jié)合在一起而形成的生物體。細胞增殖也是多細胞生物繁殖的基礎(chǔ)。成體生物需要細胞增殖,以彌補代謝過程中的細胞損失。如人體皮膚細胞、血細胞、腸上皮細胞等等。另外,機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復等,都要依賴細胞增殖。四、減數(shù)分裂與交換值1、減數(shù)分裂過程:一、間期有絲分裂細胞在進入減數(shù)分裂之前要經(jīng)過一個較長的間期,稱前減數(shù)分裂間期。前減數(shù)分裂期也可分為G1期、S期和G2期。和有

18、絲分裂不同的是,DNA不僅在S期合成,而且也在前期合成一小部分。二、分裂期(一、減數(shù)分裂I(1前期I:減數(shù)分裂的特殊過程主要發(fā)生在前期I,通常人為劃分為5個時期:細線期合線期粗線期雙線期終變期1細線期: 染色體呈細線狀,具有念珠狀的染色粒。持續(xù)時間最長,占減數(shù)分裂周期的40%。細線期雖然染色體已經(jīng)復制,但光鏡下分辨不出兩條染色單體。由于染色體細線交織在一起,偏向核的一方,所以又稱為凝線期,在有些物種中表現(xiàn)為染色體細線一端在核膜的一側(cè)集中,另一端放射狀伸出,形似花束,稱為花束期。2合線期:持續(xù)時間較長,占有絲分裂周期的20%。亦稱偶線期,是同源染色體配對的時期,這種配對稱為聯(lián)會。這一時期同源染色

19、體間形成聯(lián)會復合體。在光鏡下可以看到兩條結(jié)合在一起的染色體,稱為二價體。每一對同源染色體都經(jīng)過復制,含四個染色單體,所以又稱為四分體。3粗線期:持續(xù)時間長達數(shù)天,此時染色體變短,結(jié)合緊密,在光鏡下只在局部可以區(qū)分同源染色體,這一時期同源染色體的非姊妹染色單體之間發(fā)生交換的時期。4雙線期:染色體進一步變短變粗,聯(lián)會復合體解體,同源染色體分開,交換部位形成交叉,且向兩極移動,稱為交叉端化?？煽吹?條染色單體。5終變期:染色體螺旋化程度更高,是觀察染色體的良好時期。核仁此時開始消失,核被膜解體,但有的植物,如玉米,在終變期核仁仍然很顯著。(2中期I:核仁消失,核膜解體,中期I的主要特點是染色體排列在

20、赤道面上。每條同源染色體由一側(cè)的紡錘絲牽引。(3后期I:在紡錘絲的牽引下,成對的同源染色體分離,移至兩極。所以染色體數(shù)目減半。但每個子細胞的DNA含量仍為2C。同源染色體隨機分向兩極,使母本和父本染色體重所組合,產(chǎn)生基因組的變異。(4末期I:染色體到達兩極后,解旋為細絲狀、核膜重建、核仁形成,同時進行胞質(zhì)分裂。(5減數(shù)分裂間期:在減數(shù)分裂I和II之間的間期很短,不進行DNA的合成,有些生物沒有間期,而由末期I直接轉(zhuǎn)為前期II。(二、減數(shù)分裂II可分為前、中、后、末四個四期,與有絲分裂相似。 3、有絲分裂與減數(shù)分裂的圖形判別 現(xiàn)以二倍體生物(2N為例,說明有絲分裂與減數(shù)分裂的圖形判別方法:注意:

21、上面的圖形判別方法只適合二倍體生物。4、植物的配子發(fā)生(以被子植物為代表雄性配子的發(fā)生稱為小孢子發(fā)生,雌性配子的發(fā)生稱為大孢子的發(fā)生。雄性孢原細胞(2n(1個雌性孢原細胞(2n(1個有絲分裂有絲分裂小孢子母細胞(2n(1個大孢子母細胞(2n(1個減,減減,減小孢子(n(4個大孢子(n(1個核內(nèi)有絲分裂2次核內(nèi)有絲分裂3次成熟花粉粒(4個 8核胚囊(1個(2個雄核+1個營養(yǎng)核(1個卵核+2個極核+3個反足核雙受精 1個雄核+1個卵核胚(2n 1個雄核+2個極核胚乳(3n5、連鎖與交換的遺傳分析連鎖:當兩個或兩個以上的基因位于同一染色體上時,這些基因稱為連鎖基因,它們可在常染色體上也可在性染色體上

22、以連鎖方式遺傳。交換:當位于同一染色體上的兩個或兩個以上的基因,在減數(shù)分裂粗線期由于同源染色體聯(lián)會,非姐妹染色單體間發(fā)生交換,使基因重新組合。由交換產(chǎn)生的減數(shù)分裂配子,稱為重組類型;未發(fā)生交換的配子稱為親本類型。重組頻率與交換值。重組型配子占總配子數(shù)的百分比為重組率(重組值,重組值也稱交換值。嚴格意義上說交換值不能等于重組值,因為非等位基因間若發(fā)生多重交換,特別是偶數(shù)次交換不形成重組型配子,重組值小于交換值。6、遺傳作圖(圖距染色體是基因的載體,各基因在染色體上呈線性順序排列。圖距是指兩個基因在染色體圖上距離的數(shù)量單位?；蜷g距離的單位(圖距單位用有關(guān)兩基因間發(fā)生交換的概率表示。一個圖距單位稱

23、為1cM(厘摩,等于1%交換值。五、染色體畸變(一染色體結(jié)構(gòu)的變異1、缺失:染色體丟失了某一區(qū)段,有如下兩種類型頂端缺失:指缺失的區(qū)域為某臂的外端。若某一整臂缺失即成為頂端(1類型著絲點染色體。中間缺失:指缺失的區(qū)域為某臂的內(nèi)段。由于沒有斷頭外露,比較穩(wěn)定,因而常見的缺失染色體多是中間缺失。(2遺傳效應:大片段缺失雜合體時,配子可育率低或致死;假顯性:如果缺失一部分包括顯性基因與原來不應顯現(xiàn)出來的隱性基因的效應表現(xiàn)出來的現(xiàn)象利用缺失和假顯性可進行基因定位。(3引發(fā)人類疾病:如貓叫綜合癥:5號染色體短臂缺失2、重復:指細胞的染色體組中,存在兩段或兩段以上相同的染色體片段,即染色體多了自己的某一區(qū)

24、段。(1重復的類型:順接重復:某區(qū)段按照自己在染色體上正常直線順序重復。反接重復:某區(qū)段在重復時顛倒了自己在染色體上正常直線順序(2遺傳效應:致死效應比缺失緩和,當重復區(qū)段大時,也會影響個體的生活力;重復可產(chǎn)生特定的表型3、倒位:是指染色體某一區(qū)段的正常直線順序顛倒。(1類型臂內(nèi)倒位:即一側(cè)倒位,倒位區(qū)段在染色體的某一臂的范圍內(nèi)。臂間倒位:即兩側(cè)倒位,倒位區(qū)段內(nèi)有著絲粒,即倒位區(qū)段涉及染色體的兩個臂。(2遺傳效應:倒位雜合體,基因順序改變,交換值變化;倒位雜合體產(chǎn)生半不育配子;倒位雜合體又作為交換抑制因子。由于產(chǎn)生重組配子是重復、或缺失配子,多數(shù)死亡,降低了重組,類似于重組被抑制;倒位雜合體可

25、作為平衡致死品系,保留兩個致死基因。4、易位:是指非同源染色體間發(fā)生節(jié)段轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象,即某染色體的一個區(qū)段移接在非同源的另一條染色體上。(1類型:相互易位:兩條非同源染色體都折斷,而且這兩條折斷的染色體及其斷片交換重接。簡單易位:某染色體的一個臂內(nèi)區(qū)段,嵌入非同源染色體的一個臂內(nèi)(2遺傳效應:易位雜合體產(chǎn)生半不育配子;重組率減低;改變連鎖群;造成染色體融合,導致染色體數(shù)目改變(二染色體數(shù)目的變異1.染色體組:來自生物一個配子的全部染色體稱為一個染色體組。2.整倍體:染色體數(shù)目以染色體組的整數(shù)倍進行增加或減少,稱為整倍體。整倍體中包括單倍體、二倍體、多倍體,多倍體有同源多倍體和異源多倍體。(1單倍

26、體:單倍體是指體細胞內(nèi)具有本物種配子染色體數(shù)目的個體。單倍體是配子未經(jīng)受精而發(fā)育起來的個體,所以又稱一倍體。單倍體有正常的單倍體和非正常的單倍體。正常的單倍體低等植物中的藻類、工蜂、雄蟻等。非正常的單倍體孤雌、孤雄生殖個體,花粉誘導的植株等。遺傳表現(xiàn):比二倍體和多倍體體態(tài)小;由配子產(chǎn)生的個體高度不育,原因是配子中的染色體減數(shù)分裂時隨機向兩極移動,只有到達一極的染色體完全時,配子才是可育的。用途:有利于研究基因的性狀表達;單倍體經(jīng)染色體可使基因型純合,縮短育種年限(2同源多倍體:增加的染色體組來源于同一物種或在原有染色體組的基礎(chǔ)上加倍而成的稱為同源多倍體。(3異源多倍體:增加的染色體組來源于不同

27、種屬。如小麥為異源多倍(AABBDD2n=6x=42,有A、B、D三種不同的染色體組,每個染色體組都有7條染色體。3.非整倍體:染色體組內(nèi)的個別染色體數(shù)目有所增減,使體細胞內(nèi)的染色體數(shù)目不成基數(shù)的整數(shù)倍,這種變異類型稱為非整倍體。單體:二倍體基礎(chǔ)上,某對染色體缺少了一條,使體細胞的染色體數(shù)目為2n-1。往往是許多動物的物種,如許多昆蟲(蝗蟲、蟋蟀的雌性為XX型(即2n,雄性為XO(即2n1。雙單體:從兩對染色體各中缺少了一條染色體,體細胞的染色體數(shù)目為2n-1-1。缺體:某個體缺少了一對染色體,體細胞的染色體數(shù)目為2n-2。缺體幾乎都是活力較差和育性較低的。三體:增加了一條染色體,體細胞的染色

28、體數(shù)目2n+1。雙三體:增加兩條來自不同來源染色體,體細胞的染色體數(shù)目2n+1+1。4.人類染色體數(shù)目異常的機理在細胞分裂時,如果某一染色體的兩條單體在分開后的期不能正常地分開而同時進入某一子細胞,則必然導致該子細胞增多一條染色體而另一子細胞缺少一條染色體,這稱為染色體不分離。如不分離發(fā)生在減數(shù)分裂,所形成的異常配子與正常配子結(jié)合后,就會出現(xiàn)合子細胞中某一染色體的三體性或單體性。不分離可以發(fā)生在第一次減數(shù)分裂,也可以發(fā)生在第二次減數(shù)分開。不分離產(chǎn)生的異常配子在受精后導致合子染色體異常,因此由合子分裂得來的全身細胞都具有該種異常。另一情況是,合子細胞最初是正常的,但在以后的某次有絲分裂時發(fā)生不分

29、離,這也能導致染色數(shù)目異常。這種異常細胞如能存活和繼續(xù)分裂,將構(gòu)成異常的細胞系,并與正常細胞系并存。具有染色體組成不同的兩種或兩種以上細胞系的個體稱為嵌合體。還有一種造成個別染色體數(shù)目異常的原因是染色體丟失。這是由于有絲分裂后期染色單體的遲留所致。導致本應向子細胞移動的某一染色體未能與其它染色體一起移動而進入了細胞,并隨后丟失,這就導致某一子細胞及其后代中該染色體減少一條。典型例題一.選擇題:1.某生物的肝細胞分裂后期有40條染色體,則它的精原細胞在減數(shù)分裂的聯(lián)會期,細胞內(nèi)有染色體和DNA分子數(shù)目依次是A.20,40B.20,20C.40,20D.40,40解析:題目涉及有絲分裂和減數(shù)分裂的知

30、識。欲求減數(shù)分裂的聯(lián)會期細胞內(nèi)染色體數(shù)日和DNA數(shù)目,必須首先知道精原細胞中染色體數(shù),而精原細胞中染色體數(shù)與體細胞染色體數(shù)相同。已知有絲分裂后期有40個染色體,則推知體細胞中有染色體數(shù)2n=20條。所以聯(lián)會期細胞中DNA分子數(shù)為40個(已在間期完成了復制,而染色體仍為20個(與精原細胞相同。答案: A2.某二倍體動物有K對染色體,經(jīng)減數(shù)分裂形成遺傳信息不同的配子,其種類為A.2KB.(1/2KC.K2D.K+解析:在不考慮染色體互換的前提下,根據(jù)減數(shù)分裂“同源染色體分開,非同源染色體自由組合”的特點,可按如下“分枝法”推理:(設A和A,B和B,C和C為同源染色體,可知產(chǎn)生配子為2K種。答案:A

31、 3.西瓜的瓜子殼,西瓜的兩片仁及大豆的豆莢殼,分別由下列哪項發(fā)育而來A.珠被、基細胞、子房壁B.子房壁、頂細胞、子房壁C.珠被、頂細胞、子房壁D.子房壁、基細胞、珠被解析:明確被子植物花的結(jié)構(gòu)與果實形成的關(guān)系。子房發(fā)育成果實,子房壁發(fā)育成果皮,胚珠發(fā)育成種子,珠被發(fā)育成種皮,受精卵發(fā)育成胚,受精極核發(fā)育成胚乳。受精卵經(jīng)一次分裂形成的頂細胞球狀胚體胚;形成的基細胞胚柄。掌握西瓜子是西瓜的種子,西瓜子殼是種皮,由珠被發(fā)育而來,西瓜兩片仁是子葉,由頂細胞發(fā)育而來,大豆的豆莢是果實,豆莢殼是果皮,由子房壁發(fā)育而來。答案:B4.用四倍體水稻作為母方、二倍體水稻(24條染色體作為父方雜交產(chǎn)生的種子中,種

32、皮細胞、胚細胞、胚乳細胞的染色體個數(shù)分別是A.24、38、46B.48、36、60C.36、48、72D.48、36、48解析:二倍體水稻有24條染色體,作為父方產(chǎn)生的精子中染色體數(shù)為12條,四倍體水稻有48條染色體,作為母方產(chǎn)生的卵細胞中有24條染色體。種皮是由母方的珠被發(fā)育成的,珠被是體細胞,染色體數(shù)是48條,經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生種皮細胞中染色體數(shù)仍為48條。胚是由受精卵發(fā)育來的,精子的染色體數(shù)為12條,卵細胞的染色體數(shù)為24條,受精卵的染色體數(shù)為36條。胚乳是由受精極核發(fā)育成,一個精子(12和兩個極核(24×2=48三者融為受精極核,其染色體數(shù)為60,胚乳細胞中染色體數(shù)即為60。答案

33、:B二、簡答題:1.下列是有關(guān)細胞分裂的問題。圖1表示細胞分裂的不同時期與每條染色體DNA含量變化的關(guān)系;圖2表示處于細胞分裂不同時期的細胞圖像。請據(jù)圖回答: (1圖1中AB段形成的原因是_,該過程發(fā)生于細胞分裂的_期。圖1中CD段形成的原因是_。(2圖2中_細胞處于圖1中的BC段,圖2中_細胞處于圖1中的DE段。(3就圖2乙分析可知,該細胞含有_條染色單體,染色體數(shù)與DNA分子數(shù)之比為_。該細胞處于_分裂的_期,其產(chǎn)生的子細胞名稱為_。答案:(1DNA復制(或染色體復制間著絲點分裂(2乙,丙甲(38 1:2 減數(shù)第一次后次級卵母細胞和第一次極體 2.右圖為細胞分裂某一時期的示意圖。(1此細胞

34、處于_分裂時期,此時有四分體_個(2可以和1號染色體組成一個染色體組的是_染色體(3此細胞全部染色體中有DNA分子_個。(4在此細胞分裂后的一個子細胞中,含有同源染色體_對。子細胞染色體的組合為_。答案:(1減數(shù)第一次;2。(23號或4號(答3號和4號不給分,只答3號或只答4號不給分。(38。(40;1、3,2、4或2、3,1、4(“或”答成“和”不給分。3.右圖為一種二倍體高等生物細胞分裂過程中某時期的示意圖。 請回答:(1該細胞所處分裂期為_,它的名稱為_或_(2該生物的體細胞中染色體最多時為_條,染色單體最多時為_條,DNA分子最多時為_個。(3該生物單倍體細胞中染色體為_條。答案:(1

35、 減數(shù)第二次分裂后期次級精母細胞第1極體(220 20 20 (3 54.下圖表示在高等動物的配子生成和融合過程中,細胞核中DNA 的相對數(shù)量隨染色體動態(tài)而發(fā)生的變化。請據(jù)圖回答問題: (1圖中I 過程表示_期,其中導致DNA 數(shù)量發(fā)生A B 變化的原因是 _(2圖中過程表示_期,其中導致DNA 數(shù)量發(fā)生C D 變化的原因是 _(3圖中過程表示_期,其中導致DNA 數(shù)量發(fā)生E F 變化的原因是 _(4圖中表示_過程,其中導致DNA 數(shù)量發(fā)生G H 變化的原因是 _答案:(1減數(shù)分裂間期 復制(2減數(shù)分裂第一次分裂 同源染色體分離形成子細胞(3減數(shù)分裂第二次分裂 著絲點分裂,染色單體彼此分開形成

36、子細胞(4受精過程 精子核和卵細胞核融合5.下圖的五個細胞是某一生物個體的不同細胞的分裂示意圖。請回答以下問題: (1A 、B 、C 、D 、E 中屬于有絲分裂的是_,屬于減數(shù)分裂的是_。(2A 細胞有_條染色體,有_個DNA 分子,屬于_期。(3具有同源染色體的細胞有_。(4染色體與前一時期比,暫時加倍的細胞有_。(5不具有姐妹染色單體的細胞有_。(6A 細胞經(jīng)分裂形成的子細胞是_,染色體有_條。答案:(1AC BDE (28 8 有絲分裂后期 (3ABCE (4AD (5AD(6體細胞 46.假設下圖為某動物精巢內(nèi)的一個精原細胞在減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)量變化的曲線圖。(1為精原細胞的分裂間

37、期。(1請根據(jù)圖中的內(nèi)容回答下列問題:DNA 相對數(shù)量 配子生成和融合過程中DNA 相對數(shù)量變化圖解 圖中24時期的細胞名稱是_,這細胞有_條染色體,有_對同源染色體。圖中8時期,是減數(shù)分裂_期,細胞的名稱是_。圖中4發(fā)展至5時期,染色體數(shù)目發(fā)生變化是由于_分離,并分別進入到兩個子細胞。圖中7發(fā)展至8時期,染色體數(shù)目發(fā)生變化是由于_,并分別進入到兩個子細胞,其子細胞(9的名稱是_。(2請在本題圖的空白座標上畫出該細胞減數(shù)分裂過程DNA分子數(shù)目變化曲線圖。(2分答案:(1 初級精母細胞 20 10 第二次分裂后次級精母細胞同源染色體每條染色體的著絲點分裂,姐妹染色單體分開形成兩條染色體精子細胞

38、7.高等生物的生殖發(fā)育周期如下圖所示,請回答: (1生物的個體發(fā)育是從_開始的。主要進行_分裂。(2個體發(fā)育成熟后通過_ 產(chǎn)生配子,它發(fā)生在植物的_中,動物的_中。(3圖中B過程是_,青蛙的該過程是在_中進行的,人的該過程在_中進行。(4青蛙的C_過程和D_過程合稱為_。(5高等動物胚胎發(fā)育的過程是:卵裂_胚_胚(具有_個胚層_。(6蛙的胚后發(fā)育屬于_。(7A、B兩過程的重要意義是_。解析:生物的個體發(fā)育是從受精卵開始的,從受精卵發(fā)育成幼體的過程稱為胚的發(fā)育,從幼體發(fā)育到成體的過程稱為胚后發(fā)育,在整個發(fā)育過程中,有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用對于維持物種前后代細胞中染色體數(shù)目的穩(wěn)定性和連續(xù)性,對

39、于生物的遺傳和變異都具有重要意義。答案:(1受精卵有絲(2A 減數(shù)分裂花藥、胚珠精巢或卵巢(3受精作用水輸卵管(4胚的發(fā)育胚后發(fā)育個體發(fā)育(5囊原腸三幼體(6變態(tài)發(fā)育(7保持生物前后代細胞中染色體數(shù)目的恒定,對生物的遺傳和變異具有重要意義8.玉米孢子體細胞中有10對染色體,2n=20,請問寫出下列各組織細胞的染色體數(shù)目:根尖,子葉,胚,營養(yǎng)核,胚囊,胚乳,反足細胞,卵細胞。解析:此題旨在考查學生對被子植物的配子發(fā)生,染色體周史和生活史的掌握。主要是植物個體發(fā)育的過程。根尖20,子葉20,胚20,營養(yǎng)核10,胚囊80,胚乳30,反足細胞10,卵細胞109.將基因型為Aabb的玉米的花粉給基因型為

40、aaBb的雌穗受粉。所得到的子粒,其胚乳的基因型有哪幾種?解析:考查學生對植物胚乳的形成過程和遺傳組成的理解。植物的胚乳是有1個精核和2個極核受精形成的三倍體。 10.基因型AAaa的同源四倍體,通過四分體的隨機分配只形成二倍體配子。設位點A離著絲粒很近,所以在該區(qū)的互換可忽略不計。(1確定通過自交產(chǎn)生合子的頻率(2與基因型Aa的自交二倍體比較,該四倍體自交后代的隱性表現(xiàn)型頻率減少到多少?解析:考查同源四倍體的基因分離情況。配子的比例為:AA:Aa:aa=1:4:1。利用棋盤法: 則后代基因型期望比值為:1/36AAAA(四顯性組合:8/36AAAa(三顯性組合: 18/36AAaa(二顯性組

41、合:8/36Aaaa(顯性組合:1/36aaaa(無顯性組合。11.當進行某雜交實驗時,獲得下圖所示結(jié)果:AaBb aaBBAabb aaBb AaBb aaBB42% 42% 8% 8%(1發(fā)生交換和沒有發(fā)生交換的配子類型;(2在這兩個位點之間,四線期交叉的百分率;(3這兩點間的遺傳距離是多少?解析;考查對兩個基因間連鎖交換遺傳的理解。(1此雜交為測交,子代中的類型和比例直接反映被測親本所形成的配子的類型和比例。數(shù)值多的為未交換配子,數(shù)值少的為交換配子。所以,未交換的配子是Ab、aB;交換的配子是AB、ab。28%(2A、B間的重組率:Rf= = 16% = 0.162(42%+8%因為每發(fā)

42、生一次交叉,只有一半發(fā)生交換,所以四線期時A、B發(fā)生的百分率是:216% = 32%。(3A、B間的基因圖距是16cM。知能訓練一、單項選擇題:1.一個成熟的卵細胞內(nèi)有染色體,這些染色體的來源是A.一半為父方,一半為母方B.父方、母方的數(shù)目是隨機的C.父方D.母方2.四倍體西瓜植株與二倍體西瓜雜交,結(jié)出的四倍體西瓜中有250粒種子,形成這250粒種子的過程中發(fā)生受精作用的精子數(shù)目是A.250個B.500個C.750個D.1000個3.下列哪一類群是孢子體發(fā)達,配子體不發(fā)達,但配子體能獨立生活A.被子植物B.裸子植物C.藻類植物D.苔蘚植物4.人體內(nèi)DNA含量與正常體細胞相同,卻不含同源染色體的

43、細胞是A.精細胞B.表皮細胞C.初級精母細胞D.次級卵母細胞5.設某生物的體細胞中的DNA含量為2n,則它的精原細胞、初級精母細胞、次級精母細胞、精子細胞及精子中的DNA含量應依次為A.2n,2n,4n,n,nB.4n,2n,n,n,nC.2n,4n,2n,n,nD.n,4n,2n,n,2n6.下列哪項敘述是同源染色體的特點?A.同對兩染色體上必含等位基因B.形態(tài)、大小基本相同C.有絲分裂后期會分離D.減數(shù)第二次分裂中會分離7.利用精巢作實驗材料,不能觀察到的是A.有絲分裂B.減數(shù)分裂C.極體的形成D.分化的細胞8.人的體細胞有23對同源染色體,在下列情況中,你預料有多少條染色體?(a初級精母

44、細胞(b次級精母細胞(c精原細胞(d極體A.a:46,b:23,c:23,d:46B.a:23,b:46,c:23,d:23C.a:46,b:23,c:46,d:23D.a:23,b:23,c:46,d:239.青蛙的一生中,細胞中同源染色體配對后來自父方的染色單體和來自母方的染色單體交叉互換發(fā)生在A.減數(shù)分裂第一次分裂后期的四分體時期B.減數(shù)分裂第一次分裂前期的四分體時期C.減數(shù)分裂第二次分裂后期的四分體時期D.減數(shù)分裂第二次分裂前期的四分體時期10.動物卵細胞與精子形成不同之處是A.次級卵母細胞進行的是普通有絲分裂B.一個卵原細胞只形成一個初級卵母細胞C.減數(shù)分裂時,染色體復制的時期D.卵

45、細胞不經(jīng)過變態(tài)階段11.卵巢中5個卵原細胞,經(jīng)過兩次連續(xù)的細胞分裂,形成以下哪種結(jié)果A.20個卵細胞B.10個卵細胞和10個極體C.5個卵細胞和5個極體D.5個卵細胞和15個極體12.在正常情況下,人的次級精母細胞與體細胞相比A.染色體數(shù)減少一半,DNA含量不變B.染色體數(shù)減少一半,DNA含量也減少一半C.染色體數(shù)不變,DNA含量也不變D.染色體數(shù)不變,DNA含量減少一半 13.某動物的體細胞中基因組成如右圖,此動物的一個精原細胞經(jīng)減數(shù)分裂形成的精子種類和數(shù)目分別是A.四種和四個B.一種和四個C.兩種和四個D.兩種和兩個14.下列含有同源染色體的細胞是A.精子細胞B.極核C.初級精母細胞D.次

46、級精母細胞15.關(guān)于減數(shù)分裂的描述,下面哪一項是正確的?A.第一次分裂,著絲點不分裂,同源染色體配對B.第一次分裂,著絲點分裂,同源染色體不配對C.第二次分裂,著絲點分裂,同源染色體配對D.第二次分裂,著絲點不分裂,同源染色體不配對16.只有在減數(shù)分裂中發(fā)生,而在有絲分裂中不發(fā)生的現(xiàn)象是A.DNA的復制B.紡錘體的形成C.著絲點分裂D.同源染色體配對17.在顯微鏡下觀察動物組織切片,發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)的染色體數(shù)目有的是體細胞的一半,有的是體細胞的2倍,該切片取自A.人的原腸胚B.家兔胚胎C.綿羊肝臟D.牛卵巢18.下面是水稻花粉母細胞進行減數(shù)分裂的幾個步驟:聯(lián)會同源染色體分離交叉互換染色體復制細胞質(zhì)分

47、裂,其正確的順序是A.B.C.D.19.假設雄蜜蜂的精子細胞中有20個染色體,那么它的初級精母細胞中所含的姐妹染色體的數(shù)目是A.20B.40C.60D.8020.高等動物在減數(shù)分裂的四分體時期,四分體數(shù)目與染色體數(shù)目之比為A.41B.21C.12D.1421.被子植物減數(shù)分裂發(fā)生在A.合子萌發(fā)時B.雌雄配子形成時C.精卵形成時D.大小孢子形成時22.銀杏莖尖細胞含12條染色體,種子中胚乳染色體為A.6條B.12條C.18條D.24條23.植物的配子體世代是由什么產(chǎn)生的A.卵細胞和精細胞的受精作用B.孢子體細胞有絲分裂C.單倍體孢子經(jīng)有絲分裂D.通過減數(shù)分裂24.玉米生長點細胞在分裂后期有40條

48、染色體,則玉米的卵細胞中染色體數(shù)是A.20B.15C.10D.525.一個減數(shù)分裂前期的花粉母細胞有12個二價體,其體細胞2n為A.8B.16C.24D.32 26.右圖出現(xiàn)在減數(shù)分裂的哪一時期A.第一次分裂前期B.第一次分裂中期C.第二次分裂前期D.第二次分裂中期27.右圖為某哺乳動物的一個細胞示意圖,它屬于下列何種細胞 A.肝細胞B.初級卵母細胞C.第一極體D.卵細胞28.在被子植物生活史中,其細胞屬于單倍體的是A.膠囊細胞B.大孢子母細胞C.受精卵D.受精極核29.植物的世代交替生活史中,配子體寄生于孢子體的植物和孢子體寄生在配子體上生活的植物依次是A.種子植物、苔蘚B.藻類植物、苔蘚C

49、.團藻、種子植物D.地衣、蕨類植物30.下圖中(一代表某生物體細胞的細胞核,圖中(二的哪一種圖型不可能是這種生物所產(chǎn)生的配子? 31.花生種子中貯存養(yǎng)料的結(jié)構(gòu)是由什么發(fā)育而成的A.受精極核B.受精卵C.胚柄細胞D.泡狀細胞32.胚和胚乳都在何處發(fā)育A.胚珠B.子房C.果實D.種子33.薺菜的受精卵經(jīng)第一次分裂形成的兩個細胞中,繼續(xù)分裂形成胚的細胞是A.頂細胞B.泡狀細胞C.基細胞D.胚柄細胞34.在被子植物的生活史中,有性世代的起點是A.合子B.配子C.孢子D.孢子母細胞35.在玉米的個體發(fā)育初期,最早出現(xiàn)的是A.胚B.胚乳細胞C.球狀胚體D.游離的胚乳核36.一個二倍體的配子(AA,A為一個

50、染色體組與該物種正常的單倍體配子(A相結(jié)合,其后代是A.異源三倍體B.同源三倍體C.三體D.二倍體37.果蠅中隱性基因a、b和c是性連鎖的。兩個親本雜交產(chǎn)生的F1是a+b+c+和abcY 。若將這兩個F1個體雜交,則正確的結(jié)果是:A.交換值不能根據(jù)產(chǎn)生的F2估算;B.僅按F2中的雄果蠅就可以測定交換值C.可以按產(chǎn)生的所有子代估計交換值D.等位基因a和b在雌性F1是反式排列的38.某植物種子胚乳的基因型是AaaBbb,其父本的基因型為AaBb,母本的基因型是:A.AaBbB.AABBC.aaBbD.aaBB39.基因型為AaBbCc個體,經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生8種配子的類型及比例如下Abc:21% aB

51、c:4% ABc:21% AbC:4% aBC:21% ABC:4% abC:21%abc:4%三對基因在染色體上的正確位置是:( 40.位于常染色體上的基因,有兩對是自由組合的(Aa和Bb,有3對是完全連鎖的(EFG/efg,這種生物產(chǎn)生顯性純合配子的比例是(A.1/2B.1/4C.1/8D.1/3241.在一個涉及果蠅三對等位基因的雜交中,基因型為(AaBbCc的雜種果蠅與一純合隱 A.A、B基因連鎖,與C基因自由組合B.A、C基因連鎖,與B基因自由組合C.A、B、C三個基因不完全連鎖,且基因連鎖的相對順序為A一b一CD.A、B、C三個基因不完全連鎖,且基因連鎖的相對順序為b一A一C42.

52、在某一精母細胞中,有一對染色體中一個單體的基因順序為1234。5678,另一個為1265。4378(中間的“?！北硎局z粒。如果在減數(shù)分裂時在3和4之間發(fā)生了一次交換,在它所形成的四個配子中,這個染色體的構(gòu)成分別是_.(A.1234。5678 1256。3421 8734。5678 1265。4321B.1234。5678 1256。4378 8734。5612 1256。4321C.1234。5678 1265。4321 8734。5678 1265。4378D.1234。5678 1265。4321 1234。5678 8765。4387二、多項選擇題:1.關(guān)于人類遺傳病的敘述,不正確的是

53、A.抗維生素D佝僂病是由X染色體上的一個顯性基因控制的單基因遺傳病B.引起白化病的直接原因是人皮膚、毛發(fā)等處的細胞中缺乏酪氨酸酶C.先天愚型屬于多基因遺傳病,往往具有家族聚集現(xiàn)象D.無腦兒屬于染色體異常遺傳病其病因與孕婦妊娠期接觸的環(huán)境密切相關(guān)2.右圖為正在進行分裂的某二倍體生物細胞,關(guān)于此圖的說法不正確的是A.是次級精母細胞,處于減數(shù)分裂第二次分裂后期 B.含同源染色體2對、DNA分子4個、染色單體0個C.正在進行等位基因分離、非等位基因自由組合D.每個子細胞含一個染色體組,僅1個子細胞具有生殖功能3.下列4種有關(guān)減數(shù)分裂的敘述,正確.的是A.在某一個體中,從父親傳下來A、B、C、D四個著絲點,從母親傳下來a、b、c、d四個著絲點,某一配子從這樣的個體隨機獲得A、b、C、D四個著絲點的概