分析同源染色體與等位基因

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1、. 分析同源染色體與等位基因 [2016-03-30] 同源染色體與等位基因是減數(shù)分裂和遺傳規(guī)律的基本概念，卻不易真正弄懂這兩個(gè)概念，在學(xué)習(xí)中感到困惑，下面對(duì)同源染色體與等位基因的概念進(jìn)行辨析。 一、對(duì)同源染色體的來源、大小與形態(tài)的理解 作為同源染色體，對(duì)于常染色體來說，形態(tài)、結(jié)構(gòu)、遺傳組成基本相同，但對(duì)于 性染色體來說，大小與形態(tài)卻往往不相同。 同源染色體雖然有 “同源 ”兩字， 但其來源可理解為在受精作用過程中由于父母雙方各提供一個(gè)染色體組 （對(duì)于二倍體生物而言） ，因此在受精卵中就具有了一個(gè)來自父方、一個(gè)來自母方的同源染色體。但是 同源

2、染色體不一定都是一個(gè)來自父方一個(gè)來自母方，如對(duì)于單倍體生物通過自然或秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍后，得到的兩條大小形態(tài)一樣具有聯(lián)會(huì)能力 的染色體也稱為同源染色體。 但是，在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期， 由于著絲點(diǎn)分裂原來的姐妹染色單體分 開后形成的兩個(gè)大小形態(tài)完全一樣的染色體不叫同源染色體。 例 1 對(duì)性腺組織細(xì)胞進(jìn)行熒光標(biāo)記，等位基因 A、 a 都被標(biāo)記為黃色，等位基因 B、 b 都被標(biāo)記為綠色，在熒光顯微鏡下觀察處于四分體時(shí)期的細(xì)胞。下列有關(guān)推測(cè)合理的是（） A．若這 2 對(duì)基因在 1 對(duì)同源染色體上，則有 1 個(gè)四分體中出現(xiàn) 2 個(gè)黃色、 2 個(gè)綠色

3、熒 光點(diǎn) B．若這 2 對(duì)基因在 1 對(duì)同源染色體上，則有 1 個(gè)四分體中出現(xiàn) 4 個(gè)黃色、 4 個(gè)綠色熒 光點(diǎn) C．若這 2 對(duì)基因在 2 對(duì)同源染色體上，則有 1 個(gè)四分體中出現(xiàn) 2 個(gè)黃色、 2 個(gè)綠色熒 光點(diǎn) D．若這 2 對(duì)基因在 2 對(duì)同源染色體上，則有 1 個(gè)四分體中出現(xiàn) 4 個(gè)黃色、 4 個(gè)綠色熒 光點(diǎn) 解析本題以熒光標(biāo)記為手段， 考查減數(shù)分裂過程中四分體的相關(guān)知識(shí)。 由于染色體經(jīng)過 復(fù)制，基因也隨之加倍，使每個(gè)四分體上的同名基因含有 4 個(gè)，即 2 個(gè) A 和 2 個(gè) a 或 2 個(gè) B 和 2 個(gè) b ，若

4、2 對(duì)等位基因位于一對(duì)同源染色體上，則 1 個(gè)四分體中將出現(xiàn) 4 個(gè)黃色和 4 個(gè)綠色熒光點(diǎn)，若 2 對(duì)等位基因位于 2 對(duì)同源染色體上，則每個(gè)四分體中將出現(xiàn) 4 個(gè)黃色 或 4 個(gè)綠色熒光點(diǎn)。 答案 B 二、對(duì)同源染色體行為的理解 作為同源染色體，最重要的特征之一就是在減數(shù)分裂中具有聯(lián)會(huì)能力，并形成四分體，在四分體時(shí)期可能會(huì)發(fā)生交叉互換。注意的是，交叉互換只能發(fā)生在一對(duì)同源染色體內(nèi)部， 即只能在一對(duì)同源染色體的兩個(gè)非姐妹染色單體之間進(jìn)行， 彼此交換的是等位基因或相同基因，屬于基因重組。 這與染色體變異中的易位不同， 染色體結(jié)構(gòu)的易位發(fā)生在非同源染色體之間，

5、彼此交換的是控制不同生物性狀的基因。 在減數(shù)第一次分裂的中期， 同源染色體成對(duì)排列在赤道板的位置。 在減數(shù)第一分裂的后期，同源染色體彼此分離，分別移向細(xì)胞兩極，產(chǎn)生的次級(jí)精母細(xì)胞（或次級(jí)卵母細(xì)胞、第 一極體）中不存在同源染色體（以二倍體生物為例）。 在有絲分裂中， 沒有同源染色體的聯(lián)會(huì)過程， 但卻仍然存在有同源染色體 （以二倍體生物為例）。在有絲分裂后期，隨著著絲點(diǎn)的分裂，兩組染色體分別移向細(xì)胞兩極，并且在每 一極仍然存在有同源染色體。 例 2 下列各項(xiàng)所進(jìn)行的細(xì)胞分裂，不出現(xiàn)同源染色體配對(duì)現(xiàn)象的有（ D） 1 / 4 .

6、①將柳枝扦插，長成柳樹②由蛙的受精卵發(fā)育成蝌蚪③小鼠骨髓瘤細(xì)胞與淋巴細(xì)胞融合，得到的融合細(xì)胞大量繁殖④雄蜂產(chǎn)生精子的過程 A①③ B．②④ C．①②③ D. ①②③④ 解析① ~ ③中細(xì)胞通過有絲分裂增殖，④中的雄蜂體細(xì)胞只有一個(gè)染色體組，通過減數(shù)分裂形成精子，都無同源染色體配對(duì)。 答案 D 三、同源染色體與染色體組、生物幾倍體的關(guān)系 在一個(gè)染色體組中不可能存在有同源染色體。對(duì)于像雄蜂等只有一個(gè)染色體組的生物， 體細(xì)胞中及在有絲分裂過程中都不存在同源染色體。 對(duì)于同源多倍體來說， 大小形態(tài)相同的幾個(gè)染色體互為同源染色體， 因?yàn)樗鼈儽舜酥g

7、 具有相互聯(lián)會(huì)的能力。如對(duì)于基因型為 AAaa 的同源四倍體來說，由于互為同源染色體的四 條染色體中的任意兩條都具聯(lián)會(huì)的能力與可能，所以它產(chǎn)生的配子比例為 1AA : 4Aa : 1a a。又如對(duì)于三倍體無子西瓜來說，由于大小形態(tài)相同的互為同源染色體的三條染色體中任 意兩兩之間都具聯(lián)會(huì)能力， 因此說同源染色體的聯(lián)會(huì)配對(duì)會(huì)發(fā)生紊亂， 造成染色體很難平均 分配到子細(xì)胞中去， 結(jié)果得到的絕大多數(shù)配子是染色體數(shù)目不均衡的配子， 不能正常的受精 結(jié)實(shí)，只有極少數(shù)的配子為正常配子，而概率僅為 1/2n （ n 代表一個(gè)染色體組中所有染色 體的數(shù)目），所以說三倍體無

8、子西瓜是高度不育的。 對(duì)于同源四倍體或同源八倍體來說，它們的配子中存在有同源染色體。 四、等位基因與同源染色體的關(guān)系 對(duì)于真核生物來說， 基因在同源染色體上都是成對(duì)存在的， 在同源染色體上占據(jù)相同位 置的控制某一性狀的不同基因稱為等位基因。 而在同源染色體上相同座位上的兩個(gè)一樣的基 因則稱為相同的基因。經(jīng)過基因突變產(chǎn)生的新的基因與原基因?qū)儆诘任换颉? 在一個(gè)物種內(nèi)， 基因如果存在多種等位基因的形式， 這種現(xiàn)象就稱為復(fù)等位基因。 但任 何一個(gè)二倍體個(gè)體只存在復(fù)等位基因中的二個(gè)相同或不同的基因。下面再說明幾點(diǎn)： （ 1）同源染色體相同位置上存在的并非

9、都是等位基因。 對(duì)于純合子來說， 同源染色體相同位置上存在的都是相同的基因。 而同源染色體相同位 置上只要存在有等位基因的個(gè)體則一定是雜合子。 （ 2）同源染色體某一位置上可能只存在一對(duì)等位基因中的一個(gè)基因。 人類的 X 染色體比 Y 染色體大得多，但二者仍是同源染色體，在 X 染色體的非同源區(qū) 段上存在著的基因在 Y 染色體上沒有與之對(duì)應(yīng)的基因存在。 另外，如果發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)的缺失， 則缺失部位沒有與另一條同源染色體相對(duì)應(yīng)的等位 基因或相同基因。 （ 3）等位基因并非只存在于同源染色體上。 一般情況下， 等位基因只能存在于一對(duì)同源染色體上

10、， 但還可能存在于同一條染色體的 兩條姐妹染色單體或同一條染色體的著絲點(diǎn)分裂后產(chǎn)生的子染色體上。 以上兩種情況如果來 自有絲分裂， 則等位基因的來源是由于基因突變產(chǎn)生的。 如果是來自減數(shù)分裂， 則等位基因 的來源可能是基因突變或四分體時(shí)期的交叉互換。 （ 4）非等位基因并非只存在于非同源染色體上。 非等位基因的存在有三種情況： 非同源染色體上的基因控制的不是相對(duì)性狀， 這些基因不是等位基因； 同源染色體上不同位置的基因， 控制的也不是相對(duì)性狀， 它們也不屬于等位基因；此外，同一條染色體上的不同位置的基因也不屬于等位基因。 例 3 下圖為某二倍體生物細(xì)胞分裂某

11、一時(shí)期， 1、 2 、 3、 4 代表染色體， a、 a 、 b、 b 代表染色單體。且不考慮基因突變和同源染色體之間的交叉互換，則 2 / 4 . （） A．該細(xì)胞中有四分體 4 個(gè)、 DNA 分子 8 個(gè) B．如果 a 上有 E 基因， a′相同位置上的基因是 E 或 e C．由于非同源染色體自由組合，此細(xì)胞分裂完成將得到四種子細(xì)胞 D．由于同源染色體分離，分裂后 a 與 b 不能共存于同一個(gè)子細(xì)胞 解析該圖中有２對(duì)同源染色體，因此有２個(gè)四分體共有８條 DNA 分子。在不考慮基因 突變與交叉互換情況下， 姐妹染色

12、單體應(yīng)是完全相同的， 相同部分存在的是相同的基因。 該時(shí)期是減數(shù)第一次分裂， 產(chǎn)生的是兩個(gè)次級(jí)性母細(xì)胞。 由于在減數(shù)第一次分裂的后期同源染色體的分開， a 與 b 不能共存于同一個(gè)子細(xì)胞。 答案 D 鞏固訓(xùn)練 1. 以下細(xì)胞中既有同源染色體，又含染色單體的是（） ①有絲分裂中期細(xì)胞 ②有絲分裂后期細(xì)胞 ③減數(shù)第一次分裂中期細(xì)胞 ④減數(shù)第二次分裂中期細(xì)胞 ⑤減數(shù)第一次分裂后期細(xì)胞 ⑥減數(shù)第二次分裂后期細(xì)胞 A.①③⑤ B．②④⑥ C．①②③ D．④⑤⑥ 2. 下列敘述的關(guān)于細(xì)胞增殖過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象中不正確的是 （）

13、 ①進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞沒有同源染色體和同源染色體的聯(lián)會(huì) ②進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞有同源染色體，但無同源染色體的聯(lián)會(huì) ③進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞出現(xiàn)同源染色體和同源染色體的聯(lián)會(huì) ④進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞出現(xiàn)同源染色體，但同源染色體不聯(lián)會(huì) A．①③ B．①④ C．②④ D．②③ 3. 關(guān)于下圖的敘述中，正確的有（） Ⅰ . 因?yàn)榧?xì)胞中有中心體⑨，所以可以斷定該細(xì)胞不是高等植物細(xì)胞 Ⅱ . ④是一條染色體，包含兩條染色單體①和③，兩條染色單體由一個(gè)著絲點(diǎn)②相連 Ⅲ . 細(xì)胞中有兩對(duì)同源染色體， 即④和⑦為一對(duì)同源染色體， ⑤和⑥為另一對(duì)同源染色 體

14、Ⅳ . 在后期時(shí)，移向同一極的染色體有同源染色體 A．1 項(xiàng) B．2 項(xiàng) C．3 項(xiàng) D．4 項(xiàng) 4. 大量事實(shí)表明，孟德爾發(fā)現(xiàn)的基因遺傳行為與染色體的行為是平行的。據(jù)此做出如下推測(cè)，哪一項(xiàng)是沒有說服力的（） A. 基因在染色體上 B. 同源染色體分離導(dǎo)致等位基因分離 C. 每條染色體上都有許多基因 D. 非同源染色體自由組合使非等位基因重組 5. 在細(xì)胞正常分裂的情況下，雄性果蠅精巢中一定含有兩個(gè) Y 染色體的細(xì)胞是（） A. 減數(shù)第一次分裂的初級(jí)精母細(xì)胞 B. 有絲分裂中期的精原細(xì)胞 C. 減數(shù)第二次分裂的次級(jí)精母細(xì)胞

15、 D. 有絲分裂后期的精原細(xì)胞 3 / 4 . 6. 根據(jù)孟德爾遺傳規(guī)律推斷，下列結(jié)構(gòu)中可能含有等位基因的是（）①四分體 ②姐妹染色單體 ③一個(gè) DNA 分子的兩條脫氧核苷酸鏈 ④非同源染色體 A.②③ B.① C.②④ D. ①③ 7. 某種昆蟲長翅（ A）對(duì)殘翅（ a）為顯性，直翅（ B）對(duì)彎翅（ b）為顯性，有刺剛毛（D）對(duì)無刺剛毛（ d ）為顯性，控制這 3 對(duì)性狀的基因均位于常染色體上。現(xiàn)有這種昆蟲，個(gè)體基因型如下圖所示，請(qǐng)回答下列問題。 （ 1）長翅與殘翅、直翅與彎翅兩對(duì)相對(duì)性狀的遺傳是否遵循基因自由組合

16、定律，并說 明理由。 _______________________________________ 。 （ 2）該昆蟲一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞所產(chǎn)生的精細(xì)胞的基因型為 _______________ 。 （ 3）該昆蟲細(xì)胞有絲分裂后期，移向細(xì)胞同一極的基因有 _____________ 。 （ 4）該昆蟲細(xì)胞分裂中復(fù)制形成的兩個(gè) D 基因發(fā)生分離的時(shí)期有 ___________ 。 （ 5）為驗(yàn)證基因自由組合定律，可用來與該昆蟲進(jìn)行交配的異性個(gè)體的基因型分別是 ______________ 。 答案 1. A2. B3. D4. C5. D6. B 7. （ 1 ）不遵循，控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于一對(duì)同源染色體上（ 2）AbD 、 abd 或 Abd 、 abD （ 3）A、 a、b 、 b 、D、 d （ 4）有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期 （ 5）aabbdd 、aaBBdd 、 AabbDd 、 AaBBDd 4 / 4