有关有丝分裂与减数分裂的两个问题例析

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一、有丝分裂、减数分裂与可遗传变异

在有丝分裂和减数分裂过程中都可以发生基因突变和染色体变异，但有丝分裂无基因重组，而减数分裂具有基因重组。

1、基因突变与基因重组

就真核生物而言，基因突变主要发生于有丝分裂间期和减Ⅰ间期DNA复制时，因为此时DNA正在解旋，结构不稳定。但是基因突变不是只能在该时期发生，其他时期亦可，只是在有丝分裂间期和减Ⅰ间期最容易发生而已。

基因重组的类型有四种：交叉互换型（减Ⅰ前期，同源染色体上的非姐妹染色单体上的等位基因交叉互换）、自由组合型（减Ⅰ后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合）、细菌转化和基因工程。而在有性生殖过程中或者是自然状态下，基因重组一般只有前面两种类型，都是在减数分裂过程中才能发生，因此，我们常说有丝分裂无基因重组，减数分裂有基因重组。

例（11年江苏高考）下图为基因型AABb的某动物进行细胞分裂的示意图。相关判断错误的是（ ）

A.此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞

B.此细胞中基因a是由基因A经突变产生

C.此细胞可能形成两种或一种卵细胞

D.此动物体细胞内最多含有四个染色体组

答案：A。解析：该图无同源染色体，为减Ⅱ时期的细胞，此细胞除了可以为次级精母细胞或次级卵母细胞以外，还可以为第一极体，A选项错误。A与a不同的原因可为基因突变和基因重组，但是由于该个体的基因型为AA，因此不可能是交叉互换导致的，只能由基因突变导致，B选项正确。

2、染色体变异

在减数分裂过程中，发生染色体数目变异产生异常的配子是常考的类型。一般分三种情况：若配子中有同源染色体或等位基因，则是减数第一次分裂后期同源染色体未分离导致的；若配子中无同源染色体或无等位基因，则是减数第二次分裂后期着丝点分开而得的染色体未移向细胞两极导致的；上述两种可能性都有。下面就通过举例说明。（着丝点分开而得的染色体不是同源染色体）

例：一色盲女性患者与一正常男性结婚，生了一个基因型为XBXbY的孩子甲；一色盲携带者与一色盲男性婚配，生了一个基因型为XBXBY的孩子乙；一色盲女性患者与一正常男性结婚，生了一个基因型为XbXbY的孩子丙。请问：

（1）形成甲、乙、丙孩子的和卵细胞的基因型分别是

（2）产生甲、乙、丙孩子的原因分别是

。

（3）甲父本在产生形成他的的同时，另外三个的基因型是 ；乙孩子的母本在产生形成他的卵细胞的同时，两外三个第二极体的基因型是 。

（4）甲孩子可以产生 种配子，正常的概率是 。

答案： （1） XBY、Xb；Y、XBXB；Y、XbXb（2）父本形成过程中，减数第一次分裂后期同源染色体XB和Y 未发生分离；母本形成卵细胞时，减数第二次分裂后期，着丝点分开而得的染色体XB、XB未移向细胞两极；母本形成卵细胞时，减数第一次分裂后期同源染色体Xb和Xb 未发生分离或是减数第二次分裂后期，着丝点分开而得的染色体Xb和Xb未移向细胞两极（3）XBY 、0、0；Xb、Xb、0（4）6、1/2。

二、有丝分裂、减数分裂与DNA复制

1、有丝分裂与DNA复制

以2N=20的个体为例，将其DNA全被15N标记的一个体细胞，放在含14N的培养基中培养，让其进行两次有丝分裂的过程中，DNA、染色单体、染色体被标记的情况如图所示：

实际上，在此过程中，只要抓住DNA的复制方式是半保留复制，完成一次有丝分裂DNA就复制一次即可。

2、减数分裂与DNA复制

以2N=20的个体为例，将其DNA全被15N标记的一个精原细胞，放在含14N的培养基中培养，让其进行一次减数分裂的过程中，DNA、染色单体、染色体被标记的情况又是怎样的呢？只要抓住减数分裂DNA只复制了一次，所以每个DNA都是杂合的即可，具体情况如图所示：

3、例题赏析

例1：将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞（染色体数为2N）置于不含3H的培养基中培养，该细胞经过两次连续分裂后形成四个大小相等的子细胞。下列有关说法正确的是（ ）

A.若子细胞中染色体数为2N，则其中含3H的染色体数一定为N

B.若子细胞中染色体数为N，则其中含3H的DNA分子数为N/2

C.若子细胞中染色体都含3H，则细胞分裂过程中会发生基因重组

D.若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离

答案：C。解析：染色体数是2N，则为有丝分裂，其子细胞含3H的染色体数可以为N，也可以为0，还可以介于0到N之间，A选项错误；染色体数是2N，则为减数分裂，其子细胞含3H的数DNA分子数为N，B选项错误；只有进行减数分裂，子细胞才可能一定都有3H，可定会发生自由组合，因此会发生基因重组，C选项正确；子细胞若不含3H，则一定为有丝分裂，而同源染色体的分离是减Ⅰ特有的染色体行为，有丝分裂无，D选项错误。

例2：处于正常细胞分裂后期的某细胞内含有10个DNA分子。下列绝对不可能出现的情况是（ ）

A.该细胞可能处于有丝分裂后期

B.该细胞可能处于减数第一次分裂后期

C.该细胞可能处于减数第二次分裂后期

D.产生该细胞的生物体细胞中的染色体可能是5条或10条

答案：B。解析：分裂后期的某细胞内含有10个DNA分子，若是有丝分裂的后期，那么该个体是N=5，表示如雄蜂等一倍体的有丝分裂；若是减数第一次分裂的后期，则该个体的染色体数是5，但是其不能正常联会，配对，显然不可能；若是减数第二次分裂的后期，该个体是2N=10。

例3：随机选取杂合子黄色圆粒豌豆（YyRr，两对基因独立遗传）的花粉若干粒，均用15N标记所有染色体上的DNA分子（每个DNA的两条链均被标记），以这些花粉粒作为亲代，将其培养在普通的植物组织培养液中连续分裂两次，则第二次分裂后期含15N的染色体数占染色体总数比及第二次分裂完成时含yR非等位基因的细胞数占细胞总数理论比分别为

A.1/4，1/4 B.1/2，1/4

C.1/4，1/2 D.1，1/4

答案：B。解析：花粉组织培养进行有丝分裂，第一次分裂后每个DNA分子的两条链中都有一条是15N，另外一条是14N。第二次分裂DNA复制过后，一半的DNA分子两条链都是14N，另外的一半则是一条14N，一条15N。因此含15N的染色体数占染色体总数比应该是1/2。杂合子黄色圆粒豌豆的花粉应该有四种Yr，yR，YR，yr他们之比为1：1：1：1，有丝分裂的过程中不影响他们的比例关系，因此仍是占1/4。

例4（08年四川高考）假定体细胞的染色体数是10，将体细胞放入含有3H-胸腺嘧啶的培养液中培养，请推测其中一个细胞进行一次DNA复制后，该细胞分裂后期将有 条染色体被标记。

答案：20。解析：进行一次分裂，DNA复制一次，每个DNA分子的两条链都是一条3H，一条1H，后期着丝点分裂，染色体数加倍，因此20条染色体被标记。