122染色体结构变异对性状的影响 教案中图版必修2.docx
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122染色体结构变异对性状的影响教案中图版必修2
第二节
染色体结构变异对性状的影响
●课标要求
简述染色体结构的变异。
●课标解读
1．简述染色体结构变异的类型。
2．了解染色体结构变异对生物性状的影响。
3．了解染色体结构变异在生产实践中的应用。
●教学地位
本课时内容是细胞分裂的继续，属于异常的细胞分裂的结果，又是理解染色体异常病的基础，为现代生物进化理论的学习奠定基础。
近三年的高考中，对染色体结构变异和遗传病的结合的考查尤为突出。
●教法指导
对于染色体结构的变异，运用学生展示与小组合作形式，学生分别以纸绘制出四种染色体变异的形式，让大家通过辨别图示的形式，熟稔染色体结构变异的四种形式。
●新课导入建议
某晚报报道，在上海第五人民医院降生一猫叫综合征男婴，婴儿面容特殊：
小头小脸、眼距宽、塌鼻梁、皮纹改变，生长发育迟缓，智力低下，因哭声像猫而得名，发病率只有十万分之一，解放后全国有记载的仅20例。
研究证明，这是因为人的第5号染色体部分缺失而引起的遗传病。
为什么染色体部分缺失就会引起这么严重的后果呢？
由本思考题，引出本节内容。
●教学流程设计
课前自主导学：
阅读教材相关内容，填写【课前自主导学】，完成“思考交流”。
⇒步骤1：
课程导入：
选择【新课导入建议】创设情境导入，引出课题——染色体结构变异。
⇒步骤2：
阅读教材相关内容，结合【探究】内容
（1），让学生讨论学习染色体的四种形态，即时完成【当堂双基达标】第5题
（1）问。
⇒步骤3：
课件展示四种染色体结构变异类型的图片，由学生观察其差异，结合【探究】内容
（2）描述变异类型名称。
⇓
步骤5:
默诵【结论语句】，课下完成【课时作业】和课后作业题。
⇐步骤4：
课件展示几幅不同类型的细胞染色体图示，结合【探究】的知识点，辨析染色体结构变异类型，引导学生分析【例题】审题导析，完成【例题】的解答。
课 标 解 读
重 点 难 点
1.简述染色体结构变异的类型。
2．了解染色体结构变异对生物性状的影响。
3．了解染色体结构变异在生产实践中的应用。
染色体结构变异的类型及对生物性状的影响。
（重难点）
染色体形态结构及变异
1.形态结构
（1）类型
（2）观察的最佳时期是有丝分裂中期。
2．结构变异
（1）影响因素：
生物体内某些代谢作用的产物、X射线、γ射线或者某些化学药品。
（2）类型（连线）
类型 概念 图示
①倒位
②易位
③缺失
④重复
a．染色体某一
片段缺失
b．染色体某一片
段位置颠倒
c．染色体某一片
段移接到另一
条非同源染色体上
d．染色体某一
片段重复
【提示】 ①—b—Ⅲ ②—c—Ⅳ ③—a—Ⅱ ④—d—Ⅰ
1．人类染色体病是指染色体结构变异引起的疾病吗？
【提示】 还包括染色体数目变异引起的疾病。
染色体结构变异对性状的影响
及在育种中的应用
1．染色体结构变异对性状的影响
（1）染色体结构变异一般会引起异常性状的出现，如猫叫综合征。
染色体某些区域的重复可以产生特定的效应，如果蝇的棒眼现象。
（2）染色体病：
由染色体结构变异引起的遗传病，与染色体数目变异引起的疾病一起称为染色体病。
（3）染色体结构变异对生物往往不利，有的甚至会导致生物体死亡。
若变异发生在配子中，可经受精作用遗传给后代。
2．染色体结构变异在育种中的应用
（1）在家蚕育种中，人们常采用辐射诱变的方法，在蚕卵阶段根据颜色获得农业生产需要的雄蚕，以提高蚕丝产量和质量。
（2）人类适量服用某些抗氧化剂如维生素C和维生素E有助于预防癌症和延缓衰老，这是因为抗氧化剂可以降低染色体断裂的频率。
2．染色体结构变异对生物都是不利的，不利于生物的进化。
这种说法对吗？
【提示】 不对。
染色体结构变异对生物往往是不利的，但有些改变对生物是有利的，有利于生物的进化。
1．生物体内代谢作用的产物不会引起染色体断裂和结构改变。
（×）
【提示】 代谢作用的产物会引起染色体结构的变异。
2．同源染色体非姐妹染色单体间对等片段的交换移接属于染色体结构变异中的易位。
（×）
【提示】 两条非同源染色体间片段移接或同一条染色体内片段移接属于染色体结构变异中的易位。
3．染色体变异都能在显微镜下观察到。
（√）
4．染色体结构变异对生物往往是不利的，且一定能够遗传到后代。
（×）
【提示】 不一定。
若变异出现在配子中，将可能遗传到后代。
染色体的形态结构及变异
【问题导思】
①染色体的形态可分为几种类型？
②染色体结构变异有哪些类型？
各有什么特点？
1．染色体的形态
分类
着丝粒位置
模式图
中着丝粒染色体
1/2～5/8
亚中着丝粒染色体
5/8～7/8
近端着丝粒染色体
7/8～末端
端着丝粒染色体
末端
2.染色体结构变异
类
型
概念
遗传效应
图解
实例
缺
失
染色体片段丢失，引起片段上所带基因随之丢失
缺失片段越大，对个体影响越大。
轻则影响个体生活力，重则引起死亡
猫叫
综合
征
重
复
一条染色体的断裂片段连到同源染色体的相应部位
引起的遗传效应比缺失小，重复部分太大会影响个体生活力
果蝇
的“棒
眼”
倒
位
同一条染色体上某一片段颠倒了180°
形成的配子大多异常，从而影响个体的生育
易
位
染色体断裂的片段移到非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域
产生部分异常配子，使配子的可育性降低或产生有遗传病的后代
人慢
性粒
细胞
白血
病
1．染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位。
染色体数目变异包括个别染色体数目增加或减少和以染色体组为单位成倍增加或减少。
染色体变异发生在有丝分裂或减数分裂过程中。
2．交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属基因重组。
染色体结构变异中的易位发生在非同源染色体之间或同一条染色体的不同区域。
在细胞分裂过程中出现了甲、乙2种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。
下列有关叙述不正确的是（ ）
甲 乙
A．甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性
B．乙图中出现的这种变异属于染色体变异
C．甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中
D．甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验
【审题导析】
（1）染色体变异包括染色体数目变异和染色体结构变异。
（2）染色体数目变异包括整倍性改变和非整倍性改变。
（3）染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位。
【精讲精析】
选项
分析判断
A
甲图中发生的是染色体结构变异，属于倒位，变异可以增加生物变异的多样性，A正确。
B
乙图中表示在着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体移向了同一极，所产生的子细胞中染色体就会多一条或少一条，属于染色体数目变异，B正确。
C
乙图所示现象只会出现在有丝分裂中，甲图所示现象在减数分裂和有丝分裂过程中均可出现，故C项错误
D
染色体变异可以借助显微镜观察到，D项正确
【答案】 C本课知识小结
网络构建
代谢产物某些射线化学药品
染色体结构变异——在实践上的应用类型缺失
猫叫综
合征重复
果蝇
棒状眼倒位易位
结论语句
1．根据着丝粒的位置不同，染色体可分为中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、近端着丝粒染色体和端着丝粒染色体、具有随体的染色体。
2．染色体结构变异的影响因素包括生物体内的某些代谢产物、X射线、γ射线或某些化学药品。
3．染色体结构变异主要有缺失、重复、倒位和易位四种类型。
4．染色体结构的变异往往会导致性状发生改变，引起异常性状的出现。
5．染色体结构变异对生物往往是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
1．如图表示发生在常染色体上的变异。
该变异类型属于（ ）
A．易位 B．倒位
C．重复D．缺失
【解析】 由染色体图像可判断图中两条染色体为非同源染色体，在非同源染色体之间交换部分片段属于易位。
【答案】 A
2．（2013·济宁期末）染色体变异不包括（ ）
A．个别染色体的增减变化
B．染色体组的倍性变化
C．染色体解螺旋
D．染色体结构变异
【解析】 本题考查染色体变异的种类。
染色体变异包括结构变异和数目变异。
结构变异包括染色体上的片段的增添、缺失、倒位和易位；染色体数目变异包括个别染色体的增减和以染色体组为单位成倍的增减。
染色体解螺旋是其形态的改变，不是变异。
【答案】 C
3．下列关于染色体形态和大小的叙述不正确的是（ ）
A．人细胞中的染色体形态和大小一般不同
B．亚中着丝粒将染色体区分出短臂和长臂
C．人的有些染色体具有随体，但人没有端着丝粒染色体
D．有些染色体可能会没有着丝粒
【解析】 每条染色体都含有着丝粒，没有不含有着丝粒的染色体。
人体细胞中不存在端着丝粒染色体。
【答案】 D
4．（2012·上海高考改编）如图为细胞内染色体状态示意图。
这种染色体状态表示已发生（ ）
A．染色体易位
B．非姐妹染色单体之间的交叉互换
C．染色体倒位
D．姐妹染色单体之间的交换
【解析】 本题主要考查染色体的结构变异，准确识图是解题的关键。
图中两条染色体的大小、形态相同，应为同源染色体，发生交叉互换的染色单体是两条不同染色体上的染色单体，属于非姐妹染色单体之间的交叉互换，为基因重组，B正确、D错误；染色体易位是非同源染色体之间的交叉互换，倒位是一条染色体上部分片段的位置颠倒，与图示不符，A、C错误。
【答案】 B
5．观察下列染色体的变化，回答下列问题。
（1）染色体按着丝粒位置可分为__________、______、________、________；染色体1、2分别属于________、______________。
（2）染色体结构变异主要有________、______、______、________。
A、B变异分别属于________、________。
（3）人类猫叫综合征是由于图中________（填字母）所示变异所致；果蝇的棒眼现象是由于图中______（填字母）所示变异所致。
【答案】
（1）中着丝粒染色体 亚中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体 端着丝粒染色体 中着丝粒染色体 亚中着丝粒染色体
（2）倒位 易位 重复 缺失 缺失 重复
（3）A B
课时作业（四） 染色体结构变异对性状的影响
一、选择题
1.
甲 乙
如图表示已经复制的两条染色体，它们的形态结构属于（ ）
A．甲是中着丝粒染色体，乙是亚中着丝粒染色体
B．甲是中着丝粒染色体，乙是近端着丝粒染色体
C．甲是亚中着丝粒染色体，乙是端着丝粒染色体
D．甲是亚中着丝粒染色体，乙是近端着丝粒染色体
【解析】 甲的着丝粒把染色体分为长臂和短臂，是亚中着丝粒染色体；乙的着丝粒在染色体的一端，是端着丝粒染色体。
【答案】 C
2．（2012·济南高一检测）如图为染色体结构变异的图解，下列排列正确的是（ ）
①缺失 ②倒位 ③重复 ④易位
A．①②③④ B．②①③④
C．①③②④D．①③④②
【解析】 染色体结构变异有如下四种：
1.缺失，染色体丢失一段；2.重复，一条染色体的断裂片段连到同源染色体的相应部位；3.倒位，同一条染色体上某一片段颠倒了180°，造成染色体的重新排列；4.易位，染色体断裂的片段移到非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域。
【答案】 C
3．以下叙述不正确的是（ ）
A．每个物种染色体数目、大小、形态和结构都是相对稳定的
B．染色体由于某些自然条件或者人为因素的作用发生断裂可能引起结构变异
C．染色体病既包括染色体结构变异引起的遗传病，也包括染色体数目变异引起的遗传病
D．染色体结构变异都是不利的，有的甚至导致死亡
【解析】 染色体作为遗传物质的载体，具有种的特异性，每个物种的染色体无论是数目还是大小、形态和结构都是相对稳定的。
染色体结构变异可能是由于某些自然条件或者人为因素的作用使染色体断裂而引起的。
人类的许多遗传病都是由染色体结构变异引起的，与染色体数目变异引起的疾病一起称为染色体病。
染色体结构变异对生物往往是不利的，有的甚至会导致生物体死亡，但染色体结构变异并非全都是不利的，例如在农业生产上就有很多的利用，人们往往能通过辐射或化学物质加以诱导，有目的地把染色体结构变异应用于实践。
【答案】 D
4．（2013·郑州期末）染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，下列不属于染色体结构变异的是（字母代表染色体的相关基因，“·”代表着丝粒）（ ）
A．abc·def→abc·f
B．abc·def→abc·DEf
C．abc·def→abcbc·def
D．abc·def→aed·cbf
【解析】 A项属于染色体结构变异中的缺失，C项属于染色体结构变异中的重复，D项属于染色体结构变异中的倒位。
B项不属于染色体结构变异。
【答案】 B
5．果蝇的一条染色体上正常基因的排列顺序为123—456789，中间的“—”代表着丝粒，下表表示了由正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种情况。
有关叙述不正确的是（ ）
染色体
基因顺序变化
a
123－476589
b
123－4789
c
1654－32789
d
123－45676789
A.a是由染色体某一片段位置颠倒引起的
B．b是由染色体某一片段缺失引起的
C．c是由染色体着丝粒分裂引起的
D．d是由染色体增加了某一片段引起的
【解析】 c是由染色体发生了倒位引起的。
【答案】 C
6．（2013·长清高一期末）某生物体细胞如图甲所示，分析下列说法中不正确的是（ ）
甲 乙 丙 丁 戊
A．有丝分裂形成乙的过程中3号染色体发生易位，该变异对生物发育一般无严重影响
B．图甲细胞减数分裂完全正常，则可以产生如戊的正常配子
C．图丙配子正常受精后导致三体综合征
D．在形成图丁细胞时，可能发生了同源染色体交叉互换或非同源染色体间的染色体易位
【解析】 染色体结构变异对生物往往是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
【答案】 A
7．“猫叫综合征”是第5号染色体短臂缺失引起的遗传病，某患者体内一个处于四分体时期的初级卵母细胞中的DNA、染色体、四分体数分别是（ ）
A．46、46、46B．91、45、22
C．92、46、23D．46、46、23
【解析】 “猫叫综合征”是由染色体结构变异引起的，不是染色体数目的变异。
患者体细胞中依然有46条染色体，处于四分体时期的初级卵母细胞中有46条染色体，92个DNA分子，23个四分体。
【答案】 C
8．（2012·西安高一检测）某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。
a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于（ ）
A．三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失
B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复
C．三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失
D．染色体片段缺失、三体、染色体片段重复、三倍体
【解析】 本题考查染色体结构和数目的变异。
染色体数目的变异包括两种类型：
一类是非整倍性改变，另一类是整倍性改变，显然a图属于前一种变异类型，c图属于后一种变异类型。
染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位，b图属于染色体片段的重复，而d图属于染色体片段的缺失，故C项正确。
【答案】 C
甲 乙
9．染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。
右图中的甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，下图中的丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。
下列有关叙述正确的是（ ）
交换前某染色体 丙 丁 戊
A．甲可以导致戊的形成
B．乙可以导致丙的形成
C．甲可以导致丁的形成
D．乙可以导致丁或戊两种情形的产生
【解析】 甲属于同源染色体的交叉互换，会导致同源染色体上的等位基因发生基因重组，如丁；乙属于易位，由非同源染色体之间的交叉互换引起，会导致戊的形成。
【答案】 C
10．（2011·海南高考）关于植物染色体变异的叙述，正确的是（ ）
A．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加
B．染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生
C．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
D．染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化
【解析】 染色体结构的变异包括缺失、重复、易位和倒位，可以改变基因的数量和排列顺序，但不能产生新的基因。
【答案】 D
二、非选择题
11．下图为几种生物细胞内染色体示意图，请回答下列问题。
甲
乙 丙 丁
（1）甲图为科研机构对某人染色体进行的分析结果。
请指出该人的性别是________，从染色体组成看，该人是否患病？
________。
如果患病，则患________________________________________________________________________。
（2）普通小麦的染色体组成可表示为AABBDD（如乙图所示），则一个染色体组的染色体数为________条。
若丙图表示四倍体水稻的染色体数，则由其生殖细胞直接发育成的个体叫________。
（3）丁为人工培育的八倍体小黑麦染色体图，其培育方法是用普通小麦和黑麦（2n＝14）杂交，然后用________处理得到的；与二倍体植物相比，多倍体的显著特点是________________________________________________________________________。
（4）若将乙、丙、丁的花药离体培养成幼苗，能产生正常后代的是________。
（5）马和驴杂交产生的骡子，不能繁殖后代的原因是
________________________________________________________________________。
【解析】
（1）甲图由于性染色体是XX，所以性别为女性，从图中不难看出21号染色体有3条，说明该人患21三体综合征（先天性愚型）。
（2）普通小麦的染色体组成可表示为AABBDD，是六倍体小麦，染色体数目/6＝42/6＝7，则普通小麦每个染色体组的染色体数为7条；根据单倍体的概念可知，由生殖细胞发育而成的个体，不管含有多少个染色体组都只能叫单倍体。
（3）丁为人工培育的八倍体小黑麦染色体图，其培育方法是用普通小麦和黑麦（2n＝14）杂交得到四倍体小麦，再用秋水仙素处理得到八倍体小黑麦；与二倍体植物相比，多倍体的显著特点是茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，糖类、蛋白质等营养物质含量增加。
（4）乙、丙、丁的花药离体培养成幼苗，能产生正常后代的是丙，乙、丁的花药离体培养成幼苗由于细胞染色体联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞，从而不能产生正常的后代。
（5）马和驴杂交产生的骡子，不能繁殖后代的原因是细胞中无同源染色体；联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞（或不同物种间存在生殖隔离）。
【答案】
（1）女 患病 21三体综合征（先天性愚型）
（2）7 单倍体（答二倍体不可） （3）秋水仙素 茎秆粗壮；叶片、果实、种子都比较大；糖类、蛋白质等营养物质含量增加（答出两条即可） （4）丙 （5）细胞中无同源染色体；联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞（或不同物种间存在生殖隔离）
12．[实验探究] 某中学教师想利用烟草内某些化学物质引起细胞的染色体变异，供学生清晰地观察，以说明吸烟有害健康。
教师选用的实验材料是蚕豆干种子10粒（蚕豆染色体数为12，蚕豆根尖在常温的条件下，一个细胞周期所占时间大约19.8小时）。
并准备了烟草浸出液（烟丝在蒸馏水中浸泡后提取）、蒸馏水、培养器、剪刀、镊子、清水、盐酸、染液、显微镜、载玻片等实验材料和用具。
请根据提供的材料用具，帮助教师完成制作细胞临时装片的课前准备工作。
（1）第一步 根尖培养：
将10粒种子放在盛有蒸馏水的培养器中，并使蒸馏水不浸没蚕豆种子。
这样处理的原因是________________________________________________________________________。
（2）第二步 材料培养：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）第三步 取材：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
此后学生即在实验课中进行：
解离→染色→制片→观察的实验步骤。
（4）请纠正学生在实验课中的不正确操作步骤。
________________________________________________________________________。
（5）预计学生在显微镜下检查时，可能观察到的染色体变异类型有____________________________。
要清晰地观察染色体是否变异，最好都寻找________期的细胞进行观察。
【解析】 此类试题考查学生的实验综合能力。
可同时考查多个方面，如实验改错、完成实验步骤、分析实验结果、得出实验结论等。
【答案】
（1）让干种子吸水萌发生根，并保持充足的氧气
（2）分别各取5粒萌发种子放在盛蒸馏水的培养器和烟草浸出液的培养器中培养20小时以上
（3）分别从蒸馏水培养器和烟草浸出液培养器中取出蚕豆根尖，并切取根尖2～3mm
（4）解离后应用清水漂洗根尖约10分钟再染色
（5）染色体结构改变和染色体数目改变 有丝分裂中
染色体数目变异
正常情况下，细胞中的染色体是很稳定的。
但有时染色体的结构和数目也会发生变化，尽管频率很低。
这些染色体水平上的变化可以在光学显微镜下发现。
其中染色体数目变异在生产生活实际中应用较广泛，是本部分内容的重点。
1．几个重要概念
在染色体组、单倍体、二倍体和多倍体几个概念中，染色体组的概念最难理解。
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长和发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
同种生物的一个染色体组中的染色体大小、形态各不相同，不同种生物染色体组中染色体的数目、形态、大小不一样。
二倍体、多倍体均是由受精卵发育而来，可以是自然界正常的物种。
单倍体是由配子发育而来，不论其体细胞中含几个染色体组均称为单倍体，它不能看做独立的物种。
2．育种中的应用
多倍体育种
单倍体育种
原理
染色体组成倍增加
染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种（指能稳定遗传的品种）
常用
方法
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
花药离体培养后，人工诱导染色体加倍
优点
操作简单
明显缩短育种年限
缺点
适用于植物，在动物方面
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