減數分裂是高中階段的重要內容,在必修二《遺傳與進化》模塊中。縱觀近幾年的高考試題和各地的模擬試題中,有很多考查減數分裂的題目。在教學中,筆者發現,有一類問題學生感覺難度較大,也就是減數分離異常問題。減數分裂中減數第一次分裂是同源染色體分開,減數第二次分裂是姐妹染色單體分開。如果染色體的數目異常,或者減數分裂異常,我們可以分別從減數第一次分裂和減數第二次分裂來解析。減數第一次分裂異常,也即是同源染色體不能正常分離,同時移向一極,最后到了一個次級性母細胞中。減數第二次分裂異常,也即是姐妹染色單體不能正常分離,同時移向一極,最后到了一個配子中。下面分類來談談。
一、常染色體異常
(一)減數第一次分裂異常
例1(2007年重慶第30題)李振聲院士獲得了2006年度國家最高科技獎。其主要成就是實現了小麥偃麥草的遠緣雜交,培育出了多個小偃麥品種。請回答下列有關小麥育種的問題:
(3)小偃麥有藍粒品種,如果有一藍粒小偃麥變異株,籽粒變為白粒,經檢查,體細胞缺少一對染色體,這屬于染色體變異中的__________變異,如果將這一變異小偃麥同正常小偃麥雜交,得到的F1代自交,請分別分析F2代中出現染色體數目正常與不正常個體的原因:__________________________________________________。
解析 體細胞缺少一條染色體,屬于染色體變異中的數目變異。這一變異小偃麥同正常小偃麥雜交,得到的F1,體細胞缺少一條染色體。F1減數分裂時,成對的同源染色體的分配是正常,不成對的那一條染色體復制后只能分配到一個次級性母細胞中,也就是減數第一次分裂正常。減數第二次分裂正常,最終導致產生了一半染色體數目正常的配子,一半染色體數目異常的配子。
答案 (3)F1代通過減數分裂能產生正常和不正常的兩種配子;正常配子相互結合產生正常F2代;不正常的配子相互結合產生不正常F2代;不正常配子和正常配子相互結合產生不正常F2代。
(二)減數第二次分裂異常
例2(2007年廣東第33題)人21號染色體上的短串聯重復序列(STR,一段核苷酸序列)可作為遺傳標記對21三體綜合癥作出快速的基因診斷(遺傳標記可理解為等位基因),F有一個21三體綜合癥患兒,該遺傳標記的基因型為++一,其父親該遺傳標記的基因型為+一,母親該遺傳標記的基因型為-一。請問:
(1)雙親中哪一位的21號染色體在減數分裂中未發生正常分離? 。在減數分裂過程中,假設同源染色體的配對和分離是正常的,請在圖中A一G處填寫此過程中未發生正常分離一方的基因型(用十、一表示)。
解析 題干要求用+―表示基因型,這與常用的字母表示基因型的方式不一致,要求學生實現知識的遷移?梢约僭O父親的基因型為Aa,則母親的基因型為aa,患兒的基因型則為AAa。從患兒的基因型可以判斷,他是父親產生的基因型為AA的精子與母親產生的基因型為a的卵細胞結合的受精卵發育而來的。
題干指出“假設同源染色體的配對和分離是正常的”,這句話指出染色體的不正常分離發生在減數第二次分裂的過程中。另外從患者為AAa,也可以得出AA應該是復制而來的基因,也可以判斷出減數第二次分裂異常。
答案 (1) 父親
(三)減數第一次分裂和減數第二次分裂均異常
例3一個基因型為AaBB的精原細胞,在減數分裂過程中,由于染色體分配紊亂,產生了一個AAaB的精細胞,則另外三個精細胞的基因型分別是:( )
A.aB,B,B B.aB,aB,B C.AB,aB,B D.AAaB,B,B
解析 從產生的AAaB的精細胞首先可以判斷B基因所在的同源染色體在減數分離中是正常分離的。從AAa的基因組成上,由于A和a同時存在于一個精細胞中,可以判斷A、a所在的同源染色體在減數第一次分裂時沒有分開,進入了同一個次級精母細胞;從A和A同時存在于一個精細胞,可以判斷,A所在的一對姐妹染色單體在減數第二次分裂時沒有分開,進入了同一個精細胞。所以與該精細胞來自同一個次級精母細胞的精細胞基因型為aB,另外兩個精細胞的基因型為B,B。
答案 A
二、性染色體異常
(一)減數第一次分裂異常
例4在人的卵細胞形成過程中,如果兩條X染色體不分離,都進入次級卵母細胞中,那么,形成的卵細胞與正常的精子結合,其受精卵的染色體組成是( )
A. 22AA+XXY B.22AA+XXX
C. 22AA+XXY或22AA+XXX D.22AA+XXY或22AA+XY
解析:正常精子的性染色體為X或Y,解答此題的關鍵是判斷出卵細胞的性染色體組成。兩條X染色體都進入級次卵母細胞,則次級卵母細胞中和極體中性染色體的組成如下圖:
減數第二次分裂正常,則很容易得出卵細胞的性染色體組成為XX。
答案:C
(二)減數第二次分裂異常
例5(2004全國II,2改編)一個初級精母細胞在減數分裂的第一次分裂時,一對性染色體不發生分離;所形成的次級精母細胞的第二次分裂正常。另一個初級精母細胞減數分裂的第一次分裂正常,減數第二次分裂時,在兩個次級精母細胞中,有一個次級精母細胞的1條性染色體的姐妹染色單體沒有分開。以上兩個初級精母細胞可產生染色體數目不正常的配子(以下簡稱不正常配子)。上述兩個初級精母細胞減數分裂的最終結果應當是( )
A.兩者產生的配子全部都不正常
B.前者產生一半不正常的配子,后者產生的配子都不正常
C.兩者都只產生一半不正常的配子
D.前者產生的配子都不正常,后者產生一半不正常的配子
解析 第一個初級精母細胞減數第一次分裂不正常,一對性染色體沒有分開,則產生的一個次級精母細胞中性染色體為XXYY,另一個次級精母細胞中沒有性染色體。減數第二次分裂正常,產生的四個精細胞性染色體組成分別為XY、XY、O、O(O代表沒有性染色體),所以前者產生的配子都不正常。另一個初級精母細胞減數分裂的第一次分裂正常,則產生的兩個次級精母細胞的性染色體組成分別為XX、YY。在兩個次級精母細胞中,有一個次級精母細胞的1條性染色體的姐妹染色單體沒有分開,假設是性染色體組成為XX的次級精母細胞姐妹染色單體沒有分開,則產生的精細胞的性染色體組成為XX、O,另一個正常分裂的次級精母細胞產生的為Y、Y。所以后者產生一半不正常的配子。
答案 D
(三)性染色體異常與基因組合在一起
例5表現型正常的雙親生有一色盲的孩子,其體細胞性染色體組成是XXY,這是由于雙親之一在形成配子時出現了罕見的性染色體不分離現象所致,此現象最可能發生在( )
A.母方減Ⅱ中 B.母方減Ⅰ中 C.父方減Ⅱ中 D. 父方減Ⅰ中
解析 分析可知,該色盲孩子的基因型為XbXbY,父親的表現型正常,他的基因型為XBY,母親的基因型為XBXb ?梢耘袛喑鍪怯捎谀赣H產生了基因型為XbXb的卵細胞,與性染色體為Y的精子結合后發育得到該色盲的孩子。XbXb的卵細胞產生是由于母親在形成卵細胞是減數第二次分裂異常,Xb所在的姐妹染色單體在減數第二次分裂是沒有分開,一起進入了卵細胞。
答案 A
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