周 偉

(湖南省耒陽(yáng)市第一中學(xué) 421800)

“減數(shù)分裂”是高中生物學(xué)中遺傳變異知識(shí)的一個(gè)重要交匯點(diǎn)，也是聯(lián)系各項(xiàng)知識(shí)的重要媒介?？v觀近幾年生物學(xué)高考，基于減數(shù)分裂命制的試題以其新穎性、綜合性而成為高考試題中的熱點(diǎn)，常見(jiàn)類(lèi)型歸納如下。

1 減數(shù)分裂+自由組合定律

在減數(shù)分裂過(guò)程中，自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是第一減數(shù)分裂前期，等位基因隨同源染色體的分離而分離的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合。減數(shù)第一次分裂時(shí)，因?yàn)橥慈旧w分離，非同源染色體自由組合，所以一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞能產(chǎn)生2個(gè)基因型不同的次級(jí)精母細(xì)胞；減數(shù)第二次分裂類(lèi)似于有絲分裂，因此每個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞產(chǎn)生2個(gè)基因型相同的精細(xì)胞。

例1 (2017年新課標(biāo)Ⅱ卷)已知某種細(xì)胞有4條染色體，且兩對(duì)等位基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。某同學(xué)用示意圖表示這種細(xì)胞在正常減數(shù)分裂過(guò)程中可能產(chǎn)生的細(xì)胞。其中表示錯(cuò)誤的是(D)

A

B

C

D

解析：由選項(xiàng)所示的細(xì)胞類(lèi)型可知，這種細(xì)胞是精原細(xì)胞，在不考慮基因突變和交叉互換的情況下，減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分離，其上的等位基因隨之分離(如等位基因G與g、H與h分離)，非等位基因隨著非同源染色體的自由組合而自由組合(如非等位基因G與H組合、g與h組合或G與h、g與H組合)，減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生互補(bǔ)的2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞，A項(xiàng)與B項(xiàng)均正確；減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的4個(gè)精細(xì)胞應(yīng)該兩兩相同，每個(gè)精細(xì)胞中不含同源染色體(不含等位基因)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

2 減數(shù)分裂+染色體數(shù)目變異

減數(shù)分裂發(fā)生異常，則會(huì)產(chǎn)生染色體數(shù)目不正常的配子，會(huì)導(dǎo)致子代體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的改變。染色體數(shù)目異常細(xì)胞產(chǎn)生的原因歸納如下：①紡錘體形成受阻(低溫或秋水仙素所致)導(dǎo)致子細(xì)胞染色體加倍；②減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體未分離導(dǎo)致全部配子異常；③減數(shù)第二次分裂后期，姐妹染色單體不分離導(dǎo)致本次級(jí)性母細(xì)胞產(chǎn)生的配子異常(另一次級(jí)性母細(xì)胞產(chǎn)生的配子可能正常)

例2 (2015年天津卷)低溫誘導(dǎo)可使二倍體草魚(yú)卵原細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂時(shí)不形成紡錘體，從而產(chǎn)生染色體數(shù)目加倍的卵細(xì)胞，此卵細(xì)胞與精子結(jié)合發(fā)育成3倍體草魚(yú)胚胎。上述過(guò)程中產(chǎn)生下列4種細(xì)胞，下圖所示4種細(xì)胞的染色體行為(以2倍體草魚(yú)體細(xì)胞含兩對(duì)同源染色體為例)可出現(xiàn)的是(B)

A

B

C

D

解析：根據(jù)題干信息可知，卵原細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂時(shí)不形成紡錘體，因此同源染色體不能移向細(xì)胞兩極，A項(xiàng)不符合；由于減數(shù)第一次分裂時(shí)不形成紡錘體，所以形成的次級(jí)卵母細(xì)胞中的染色體數(shù)目與體細(xì)胞相同，即次級(jí)卵母細(xì)胞在減數(shù)第二次分裂后期含有8條染色體，B項(xiàng)符合；減數(shù)第二次分裂形成的卵細(xì)胞中染色體數(shù)目為4條，C不符合；染色體數(shù)目加倍的卵細(xì)胞與精子結(jié)合發(fā)育成3倍體草魚(yú)胚胎，因此胚胎細(xì)胞有絲分裂中期應(yīng)含有6條染色體，3個(gè)染色體組，D不符合。

3 減數(shù)分裂+染色體結(jié)構(gòu)變異

染色體結(jié)構(gòu)變異是由于外界因素作用，染色體發(fā)生斷裂和重新組合而造成染色體結(jié)構(gòu)變化，改變遺傳信息。若這種變異發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中，則能隨配子遺傳給子代。

例3 (2013年福建卷)某男子表現(xiàn)型正常，但其1條14號(hào)和1條21號(hào)染色體相互連接形成1條異常染色體，如圖甲。減數(shù)分裂時(shí)異常染色體的聯(lián)會(huì)如圖乙，配對(duì)的3條染色體中，任意配對(duì)的兩條染色體分離時(shí)，另一條染色體隨機(jī)移向細(xì)胞任—極。下列敘述正確的是(D)

圖甲

圖乙

A.圖甲所示的變異屬于基因重組

B.觀察異常染色體應(yīng)選擇處于分裂間期的細(xì)胞

C.如不考慮其他染色體，理論上該男子產(chǎn)生的精子類(lèi)型有8種

D.該男子與正常女子婚配能生育染色體組成正常的后代

解析：在非同源染色體之間染色體片段的移接稱(chēng)作染色體結(jié)構(gòu)變異(易位)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；分裂期染色體高度螺旋化，顯微鏡下易于觀察，因此觀察異常染色體通常在分裂期進(jìn)行觀察，分裂間期染色質(zhì)呈細(xì)絲狀不易觀察，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于圖乙中配對(duì)的3條染色體在減數(shù)分裂時(shí)其中的1條染色體可以隨機(jī)移向細(xì)胞任一極，故可形成以下6種配子：14號(hào)、14—21號(hào)與21號(hào)、21號(hào)、14—21號(hào)與14號(hào)、14—21號(hào)、14號(hào)與21號(hào)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于該男子可以形成只含14號(hào)與21號(hào)兩條未變異染色體的配子，因此與正常女子婚配能生育染色體組成正常的后代，D項(xiàng)正確。

4 減數(shù)分裂+連鎖互換定律

在減數(shù)分裂過(guò)程中，連鎖互換律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)的是減數(shù)第一分裂前期，同源非姐妹染色單體的長(zhǎng)臂或短臂上的局部交叉，以后隨著同源染色體相互排斥而最終導(dǎo)致片段互換。以基因型為AaBb的一個(gè)精原細(xì)胞為例，若無(wú)交叉互換，則能產(chǎn)生2種配子(AB和ab或Ab和aB)；若有交叉互換，只有兩對(duì)基因在一對(duì)同源染色體上時(shí)，且交換的區(qū)段有相關(guān)基因時(shí)，才能產(chǎn)生4種配子。

例4 (2013年北京卷)斑馬魚(yú)的酶D由17號(hào)染色體上的D基因編碼。具有純合突變基因(dd)的斑馬魚(yú)胚胎會(huì)發(fā)出紅色熒光。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將綠色熒光蛋白(G)基因整合到斑馬魚(yú)17號(hào)染色體上。帶有G基因的胚胎能夠發(fā)出綠色熒光。未整合G基因的染色體的對(duì)應(yīng)位點(diǎn)表示為g。用個(gè)體M和N進(jìn)行如下雜交實(shí)驗(yàn)。

雜交后，出現(xiàn)紅·綠熒光(既有紅色又有綠色熒光)胚胎的原因是親代________(填“M”或“N”)的初級(jí)精(卵)母細(xì)胞在減數(shù)分裂過(guò)程中，同源染色體的________發(fā)生了交換，導(dǎo)致染色體上的基因重組。通過(guò)記錄子代中紅·綠熒光胚胎數(shù)量與胚胎總數(shù)，可計(jì)算得到該親本產(chǎn)生的重組配子占其全部配子的比例，算式為_(kāi)_______。

解析：根據(jù)題圖可知，M的基因型為D_gg，N的基因型為D_G_，子代基因型分別為：D_G_、ddgg、D_gg、ddG_，由于子代中有ddgg出現(xiàn)，所以M的基因型為Ddgg，N的基因型為DdGg。由于個(gè)體N的基因型為DdGg，如果不發(fā)生交叉互換，其產(chǎn)生的配子只有DG、dg 2種，而M產(chǎn)生的配子有Dg、dg兩種，兩者雜交只有綠色熒光、無(wú)熒光和紅色熒光3種，而雜交子代出現(xiàn)了紅·綠熒光，說(shuō)明親代出現(xiàn)了交叉互換。假設(shè)M出現(xiàn)了交叉互換，其配子種類(lèi)仍然是Dg、dg 2種，對(duì)子代性狀無(wú)影響，因此發(fā)生交叉互換的是個(gè)體N，其互換后產(chǎn)生的配子為：DG、dg、Dg和dG 4種(注意：交叉互換發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間)。假設(shè)個(gè)體N中發(fā)生交叉互換的比率為x，則產(chǎn)生dG的概率為x/2，而M個(gè)體產(chǎn)生dg的概率為1/2，則子代中紅·綠熒光胚胎出現(xiàn)的概率為x/4，因而通過(guò)記錄子代中紅·綠熒光胚胎數(shù)量與胚胎總數(shù)，可計(jì)算得到該親本產(chǎn)生的重組配子占其全部配子的比例，即為4×紅·綠熒光胚胎數(shù)∕胚胎總數(shù)。參考答案：N 非姐妹染色單體 4×紅·綠熒光胚胎數(shù)∕胚胎總數(shù)。

5 減數(shù)分裂+基因突變

在減數(shù)第一次分裂前的間期，DNA分子復(fù)制過(guò)程中，如復(fù)制出現(xiàn)差錯(cuò)，則會(huì)引起基因突變，此時(shí)可導(dǎo)致姐妹染色單體上含有等位基因，這種突變能通過(guò)配子傳遞給下一代。

例5 (2016年四川卷)某果蠅染色體及部分基因組成如甲所示，觀察該果蠅某器官切片，發(fā)現(xiàn)了如乙、丙所示細(xì)胞，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

丙細(xì)胞的名稱(chēng)是________，正常情況下，乙細(xì)胞？處的基因應(yīng)為_(kāi)_______，丙細(xì)胞中出現(xiàn)A和a的原因可能是________。

解析：丙細(xì)胞不含同源染色體，處于減數(shù)第二次分裂后期，且細(xì)胞質(zhì)不均等分裂，稱(chēng)為次級(jí)卵母細(xì)胞，已知細(xì)胞中(同一極)有一條染色體含有D基因，根據(jù)甲圖中的基因組成(Dd)可知，乙細(xì)胞？處的基因應(yīng)為d，丙細(xì)胞中上下兩條相同的染色體是間期復(fù)制形成的，它們所含的基因應(yīng)該完全相同，即都應(yīng)該是a基因，出現(xiàn)A的原因可能是減數(shù)第一次分裂間期發(fā)生了基因突變。

參考答案：次級(jí)卵母細(xì)胞 d 分裂過(guò)程中發(fā)生了基因突變。

(基金項(xiàng)目：湖南省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度湖南省教育科學(xué)研究基地專(zhuān)項(xiàng)課題，No.XJK015BJD024)