高中生物必修2精品学案52染色体变异.docx

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高中生物必修2精品学案52染色体变异

第2节　染色体变异

[学习导航]　1.结合图5－5，阐明染色体结构变异的类型和结果。

2.结合教材实例，简述二倍体、多倍体和单倍体的概念。

3.通过教材实验，了解多倍体育种的原理和操作过程。

[重难点击]　1.理解染色体组的概念。

2.理解二倍体、多倍体和单倍体的概念。

3.单倍体育种和多倍体育种的原理和过程。

一、染色体结构的变异

1．含义

染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的________或________________发生改变，而导致________的变异。

2．类型

图解

变化

名称

举例

染色体b片段________

缺失

猫叫综合征；果蝇缺刻翅

染色体b片段________

重复

果蝇的棒状眼

染色体断裂的片段（d、g）移接到另一条________上

易位

人慢性粒细胞白血病

同一条染色体上某一片段（ab）________了

倒位

略

3.结果

大多数染色体结构变异对生物体是________的，有的甚至会导致生物体死亡。

下图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。

据此分析：

1．图①和图②的变异分别发生在哪种染色体之间？

属于哪类变异？

2．图②和图③相比，二者对染色体上基因的数目或排列顺序的影响有什么不同？

3．图①②③中能在光学显微镜下观察到的是哪种？

4．能确定图④中的变异具体属于哪种染色体结构变异吗？

知识整合　同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换属于基因重组，非同源染色体之间的片段交换属于染色体结构变异中的易位；基因突变在光学显微镜下都观察不到，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序；染色体变异可以在光学显微镜下观察到，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变。

1．如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。

下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是（　　）

A．①B．②C．③D．④

2．下列关于染色体变异和基因突变的主要区别的叙述，错误的是（　　）

A．染色体结构变异是染色体的一个片段缺失、重复、倒位或易位等，而基因突变则是DNA分子中碱基对的替换、增加或缺失

B．原核生物与真核生物均可以发生基因突变，但只有真核生物能发生染色体变异

C．基因突变一般是微小突变，其对生物体影响较小，而染色体结构变异是较大的变异，其对生物体影响较大

D．多数染色体结构变异可通过显微镜观察进行鉴别，而基因突变则不能

题后归纳

　四个方面区分三种变异

（1）“互换”方面：

同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。

（2）“缺失”方面：

DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。

（3）变异的水平方面：

基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。

（4）变异的“质”和“量”方面：

基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。

二、染色体数目的变异

1．类型

2．染色体组

（1）果蝇体细胞中共有____对同源染色体，其中____对是常染色体，____对是性染色体。

（2）雄果蝇减数分裂产生精子的过程中，__________分离，因此配子中的染色体的组成为__________或__________，它们是一组________染色体。

（3）像雄果蝇精子中的染色体一样，细胞中的一组__________染色体，在形态和功能上________________，但又互相协调，共同控制生物的________、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个________________。

3．二倍体、多倍体和单倍体

（1）二倍体：

由________发育而来的个体，体细胞中含有____个染色体组的个体叫做二倍体。

自然界中，几乎全部________和过半数的________________都是二倍体。

（2）多倍体

①概念：

由__________发育而来，体细胞中含有____________个以上染色体组的个体。

②实例：

香蕉（____倍体）、马铃薯（____倍体）、普通小麦（____倍体）。

③特点：

茎秆________，叶片、果实和种子都比较______，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所________。

也存在结实率低，晚熟等缺点。

（3）单倍体

①概念：

体细胞中含有本物种______染色体数目的个体。

②实例：

蜜蜂中的____蜂。

③特点：

植株长得________，一般高度________。

但是，利用单倍体植株培育新品种能明显缩短育种年限。

下面甲表示细胞染色体图，乙表示细胞基因型，据图分析：

1．甲生物细胞内有几个染色体组？

判断依据是什么？

2．乙生物细胞内有几个染色体组？

判断依据是什么？

3．若丙生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，丙生物细胞中含有几个染色体组？

4．单倍体是不是一定只含有一个染色体组？

如何区分单倍体和多倍体？

知识整合　判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。

如果生物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。

3．下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是（　　）

A．一个染色体组中不含同源染色体

B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体

C．单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组

D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

4．根据图中A～H所示的细胞图回答下列问题：

（1）细胞中含有一个染色体组的是________图。

（2）细胞中含有两个染色体组的是________图。

（3）细胞中含有三个染色体组的是________________图，它________（一定，不一定）是三倍体。

（4）细胞中含有四个染色体组的是________________图，它________（可能，不可能）是单倍体。

方法链接

　染色体组数的判断方法

（1）根据染色体形态判断：

细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。

（2）根据基因型判断：

控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组。

（3）根据染色体数与形态数的比值判断：

染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。

三、低温诱导植物染色体数目的变化及育种

1．实验原理：

用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制细胞分裂时__________的形成，使染色体不能被拉向两极，这样细胞不能________________________________，染色体的数目就发生变化。

2．实验操作步骤

（1）培养：

将洋葱放在清水中培养，待长出约________左右的不定根时，放入冰箱（4℃）________________36h。

（2）固定：

剪取诱导处理的根尖约0.5～1cm，放入__________液中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的________冲洗2次。

（3）制作装片：

按解离、________、________和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。

（4）观察：

先用______倍镜观察，找到既有______倍体细胞，也有______________________的细胞的视野。

确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用____倍镜观察。

1．下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析回答下列问题：

（1）①过程是哪种处理过程？

其原理是什么？

（2）②和④都是传粉，目的有什么不同？

（3）①过程处理后，新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？

（4）西瓜f的瓜瓤、种子e的胚分别含有几个染色体组？

（5）为什么三倍体西瓜没有种子？

2．如图表示用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦与矮秆（d）易染锈病（t）小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析：

（1）F1能产生几种雄配子？

（2）过程③是哪种处理？

其原理是什么？

（3）过程④是哪种处理？

处理后符合要求的植株占的比例是多少？

5．下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是（　　）

A．用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成

B．洋葱根尖长出约1cm时，剪下，置于4℃冰箱中，诱导36h

C．卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态

D．装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤

6．将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到的四倍体芝麻（　　）

A．对花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻

B．产生的配子没有同源染色体，所以无遗传效应

C．与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻

D．秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期

1．如图为一对同源染色体在减数分裂时的配对行为，表明该细胞发生了（　　）

A．基因突变

B．染色体变异

C．基因重组

D．碱基互补配对

2．基因突变和染色体变异的一个重要的区别是（　　）

A．基因突变在光学显微镜下看不见

B．染色体变异是定向的，而基因突变是不定向的

C．基因突变是可以遗传的

D．染色体变异是不能遗传的

3．下列关于染色体组的叙述，正确的是（　　）

A．体细胞中的一半染色体是一个染色体组

B．配子中的全部染色体是一个染色体组

C．本物种配子中的一半染色体是一个染色体组

D．二倍体生物配子中的全部染色体是一个染色体组

4．双子叶植物大麻（2n＝20）为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，再将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是（　　）

A．18＋XYB．18＋YY

C．9＋X或9＋YD．18＋XX或18＋YY

5．已知二倍体西瓜的体细胞中含有22条染色体，西瓜的绿皮（A）对白皮（a）为显性，大子（B）对小子（b）为显性，这两对等位基因分别位于两对同源染色体上。

现对一批纯种绿皮大子与白皮小子西瓜种子进行了下列操作：

a．将这批种子播种，并用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗，使之成为四倍体；

b．当被处理后的绿皮大子西瓜植株开花后，将白皮小子西瓜植株的花粉授予绿皮大子植株，使之杂交获得F1。

（1）亲本杂交当年结__________（选填“有子”或“无子”）西瓜，其果皮颜色为__________。

（2）秋水仙素的作用是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）由于工作人员的疏忽，进行a操作时，其中有一株幼苗没有用秋水仙素处理，其通过杂交获得了有子西瓜。

第二年，工作人员将该种子（F1）播种，用一定浓度的秋水仙素处理其幼苗，并让F1与白皮小子西瓜植株杂交获得F2。

（提示：

F1进行减数分裂时，每4条同源染色体等量随机分配到配子中去，其产生的配子可育）

①F1减数第二次分裂后期细胞中含有________个DNA分子，________个染色体组，________对同源染色体。

②从F2中可以选出白皮小子的西瓜品种吗？

为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③若只考虑种皮这一对相对性状的遗传，则F2的基因型及比例为________________________________________________________________________。

答案精析

一、基础梳理

1．数目　排列顺序　性状

2．丢失　增加　非同源染色体　位置颠倒

3．不利

问题探究

1．图①发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图②发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。

2．图②是易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变；图③是基因突变，只是改变基因的结构，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序。

3．能在光学显微镜下观察到的是②。

4．不能。

若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失；若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复。

拓展应用

1．C　[染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、增添、倒位和易位等。

③是基因突变或减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。

]

2．C　[基因突变是分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基对的改变，在光学显微镜下观察不到，原核生物和真核生物都可以发生；染色体结构变异是染色体的一个片段的变化，只有真核生物可以发生。

基因突变和染色体结构变异都可能对生物的性状产生较大影响。

]

二、基础梳理

1．个别染色体　染色体组

2．

（1）4　3　1　

（2）同源染色体　Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X　Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y　非同源　（3）非同源　各不相同　生长　染色体组

3．

（1）受精卵　两　动物　高等植物　

（2）①受精卵　三个或三　②三　四　六　③粗壮　大　增加　（3）①配子　②雄　③弱小　不育

问题探究

1．4个。

细胞内同一种形态的染色体有4条。

2．4个。

在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了4次。

3．4个。

4．单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体的单倍体含有2个染色体组，因此判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。

如果生物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。

拓展应用

3．D　[染色体组是不含有同源染色体的；个体若由受精卵发育而来，含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素处理或低温处理等。

]

4．

（1）D、G　

（2）C、H　（3）A、B　不一定　（4）E、F　可能

解析　在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。

在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。

确认是否为单倍体需看发育起点。

三、基础梳理

1．纺锤体　分裂成两个子细胞

2．

（1）1cm　诱导培养　

（2）卡诺氏　酒精　（3）漂洗　染色

（4）低　二　染色体数目发生改变　高

问题探究

1．

（1）①过程是用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，产生四倍体的过程，其原理是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。

（2）②传粉是为了杂交得到三倍体种子，④传粉是为了刺激子房产生生长素促进果实发育。

（3）不是。

地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍，含有四个染色体组；根细胞没有加倍，只含有两个染色体组。

（4）西瓜f的瓜瓤来自母本，含有四个染色体组，而种子e的胚含有三个染色体组。

（5）三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，一般不能产生正常配子。

2．

（1）F1的基因型是DdTt，能产生四种配子：

DT、dT、Dt、dt。

（2）过程③是花药离体培养过程。

原理是细胞的全能性。

（3）过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。

处理后ddTT占的比例为1/4。

拓展应用

5．B　[低温诱导的原理是抑制纺锤体的形成；剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。

]

6．C

课堂小结　缺失　倒位　单倍体　多倍体　数目　配子　合子　配子　固定　漂洗　染色

当堂检测

1．B　[根据图示推测其产生的过程为：

这是染色体倒位发生后引起的变化，属于染色体结构变异。

]

2．A　[基因突变是DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体的变异可在光学显微镜下直接观察到；生物的变异是不定向的；基因突变和染色体变异其遗传物质均发生改变，都是可遗传的变异。

]

3．D　[一个染色体组内各条染色体大小、形态各不相同，是一组非同源染色体。

只有二倍体产生的配子中含有一套非同源染色体，才是一个染色体组。

]

4．D　[由题知2n＝20，性别决定为XY型，则花药的染色体组成为9＋X或9＋Y，将其培育成单倍体后再利用秋水仙素处理，诱导染色体加倍后，植株的染色体组成是18＋XX或18＋YY。

]

5．

（1）有子　绿皮　

（2）抑制有丝分裂时纺锤体的形成，使细胞中的染色体数目加倍　（3）①44　4　22

②不能，因为F2是三倍体，其减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子（或F2是三倍体，其高度不育）　③AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1

解析　纯种绿皮大子西瓜基因型为AABB，白皮小子西瓜基因型为aabb，用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗后基因型为AAAABBBB，其和aabb杂交后形成受精卵AAaBBb，发育为种子，所以母本结的是有子西瓜。

因果实由母本的子房发育而成，果皮来自子房壁，母本基因型为AAAABBBB，所以果皮颜色为绿皮。

第（3）小题所说幼苗没有用秋水仙素处理，基因型为AABB，其和aabb杂交后形成子代基因型为AaBb，用秋水仙素处理后为AAaaBBbb，染色体数为44，染色体组为4组。

减数第一次分裂同源染色体分离后，减数第二次分裂后期着丝点分开，DNA分子数为44，染色体数为44，染色体组为4组，同源染色体为22对。

AAaaBBbb和白皮小子西瓜植株aabb杂交后得到F2为三倍体，因为减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子，所以形成的三倍体高度不育，不能作为品种得以保留。

AAaa在四条同源染色体上，在分离时随机分配，因此有AA、Aa、aa三种组合，比例为1∶4∶1，和a一种配子随机结合后得到的F2的基因型及其比例为AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1。