高中生物第一轮复习 实验18 实验设计专题研究系列之交叉互换及减数分裂异常的验证课件

实验设计专题研究系列之(十八)交叉互换及减数分裂异常的验证若卵细胞形成过程中减数第一次分裂正常、减数第二次分裂异常或减数第一次分裂异常、减数第二次分裂正常，则产生XX、O两种异常卵细胞。若正常精子与异常卵细胞结合或异常精子与正常卵细胞结合即可产生多种异常受精卵。【典例示范】请回答下列与减数分裂有关的问题：(1)假设果蝇的一个精原细胞中的一个DNA分子用15N进行标记，正常情况下该细胞分裂形成的精细胞中，含15N的精细胞所占的比例为_。(2)一个基因型为AaXbY的精原细胞，在减数分裂过程中，由于染色体分配紊乱，产生了一个基因型为AAaXb的精子，则另三个精子的基因型分别为_。(3)从减数分裂的角度分析染色体组成为XXY的个体产生的可能原因。_ (4)如图表示一个基因型为AaBb的动物细胞分裂图像，请分析图中染色体3和4上基因产生的可能原因，并说明B、b分离的时期。_。思路分析：(1)以一对同源染色体为例分析，只标记一个DNA分子，其复制形成的2个DNA都被标记，而另一个DNA复制形成的2个DNA均未被标记，经减数分裂形成的4个精子中，有2个被标记。(2)该精子基因型为AAaXb，Aa为同源染色体未分离形成的，AA为姐妹染色单体未分离形成的，因此形成的另三个精子为aXb、Y、Y。(3)基因型为XXY的个体产生的原因可能是由染色体组成为XX的异常卵细胞和Y的正常精子受精作用形成的，也可能是染色体组成为XY的异常精子和X的正常卵细胞受精作用形成的。(4)染色体3和4上的b和B形成的原因可能是基因突变或交叉互换；B、b的分离可发生在减数第一次分裂后期，也可能是如图所示的减数第二次分裂后期。答案：(1)1/2(2)aXb、Y、Y(3)卵细胞形成过程中，减数第一次分裂或减数第二次分裂异常形成了染色体组成为XX的异常卵细胞；精子形成过程中，减数第一次分裂异常形成了染色体组成为XY的异常精子(4)交叉互换或基因突变。减数第一次分裂后期或减数第二次分裂后期。【实战演练】交叉互换若发生在减数分裂过程中，应为减数分裂四分体时期，其结果是产生更多基因型的配子，使后代形成更多的重组类型，关于交叉互换可用下述方法验证。高中生物课本中叙述：在细胞周期中，染色体的两条姐妹染色单体之间可发生部分交换。某生物兴趣小组为了在显微镜下观察这一观象，便进行了研究。同学们在互联网上收集的资料如下。资料一将细胞置于含有某种BrdU的培养基中培养，细胞能不断增殖。当DNA复制时，BrdU可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到DNA子链中。资料二由于BrdU掺入的情况不同，经特殊染色后，着色的深浅也不同。在染色单体中，若DNA只有一条链掺有BrdU，则染色后着色深；若DNA的两条单链都掺有BrdU，则使DNA双螺旋程度降低，染色后着色浅。资料三将处于不同细胞周期的中期细胞进行常规制片，经特殊染色后在显微镜下可观察到每条染色体的姐妹染色单体的着色情况。根据资料生物兴趣小组进行了如下实验操作：(1)此实验的实验原理：一是根据DNA半保留复制原则；二是使用_的方法。(2)实验步骤：_。_。_。(3)实验结果分析：若要观察姐妹染色单体是否发生交换，应选择第二个细胞周期的中期细胞进行观察，请描述可能观察到的现象：_。思路分析：(1)染色体是细胞水平的物质，可用光学显微镜观察染色体的形态。(2)本实验的实验目的是为了观察姐妹染色单体之间发生部分交换。根据DNA半保留复制的实验原理，结合上述资料，本实验是在染色体上进行相互对照，所以设计实验步骤时，实验的准备阶段是配制含BrdU的细胞培养基，实验的进行阶段是将细胞在此培养基中培养，并取中期的细胞制片，因为中期的染色体形态最固定、数目最清晰。实验的最后阶段是进行显微镜观察，结果分析。(3)因为细胞在复制过程中要用到培养基中的BrdU，使子代DNA中着色深浅发生变化，经过半保留复制，在第二个细胞周期的中期细胞的姐妹染色单体中，由于姐妹染色单体发生了交叉互换，结果在着色较深的染色单体上有较浅的部分，在着色较浅的染色单体上有较深的部分。答案：(1)显微镜观察(2)配制含BrdU的细胞培养基将某细胞置于BrdU的培养基上，在适宜条件下培养分别取不同细胞周期的中期细胞制成装片，并特殊染色，以便显微镜观察(3)在染色体的姐妹染色单体中，一条染色单体染色较深的区域中有染色较浅的部分，而在另一条染色单体的染色较浅的区域中有染色较深的部分拓展提升：交叉互换与染色体结构变异位的区别与联系交叉互换染色体易位范围同源染色体之间非同源染色体之间结果等位基因交换，非等位基因重新组合非等位基因交换变异类型基因重组染色体变异相同点都是染色体某一片段位置的改变