学年人教版必修二染色体变异教案.docx

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学年人教版必修二染色体变异教案

第2节　染色体变异

课堂互动探究案

举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡

1.认同染色体变异的原理，形成进化与适应的观点。

（生命观念）

2．通过归纳与概括，比较染色体结构变异与数目变异；阐明染色体变异导致遗传物质变化，可能导致生物性状的改变甚至死亡。

（科学思维）

3．通过低温诱导染色体数目加倍的实验，阐释低温可引起可遗传变异。

（科学探究）

4．根据染色体变异原理，结合案例，分析染色体变异在育种上的应用，设计育种方案，指导农业生产。

（社会责任）

设疑激趣

野生香蕉是二倍体，通常有大量的硬子，无法食用。

但在大约1万年前的东南亚，人们发现一种很少见的香蕉品种，这种香蕉无子，是世界上第一种可食用的香蕉，后来人们发现这种无子香蕉是三倍体。

请思考问题：

（1）什么是二倍体和三倍体？

（2）染色体变异在生产中有哪些应用？

夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂

探究点一　染色体数目的变异

【师问导学】

1．分析下列图示：

根据图示判断甲、乙生物细胞中染色体组数并说明判断依据。

（1）甲生物细胞内有几个染色体组？

（2）乙生物细胞内有几个染色体组？

【智涂笔记】

归纳概括

单倍体与多倍体的判断

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。

2．根据单倍体、二倍体和多倍体的概念判断下列说法是否正确，并说明理由。

（1）二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组。

（2）由四倍体、六倍体生物形成的单倍体，其体细胞中含有两个或三个染色体组，可称为二倍体或三倍体。

易错提醒：

关于单倍体的三个易错点

（1）单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组，如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。

（2）单倍体并非都不育：

二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。

（3）单倍体是生物个体，而不是配子：

精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。

3．如果某个体是由受精卵发育而来，则可能是哪种个体？

如果是由配子发育而来呢？

4．从来源和染色体组的数目分析，二倍体和多倍体的相同点和不同点分别是什么？

5．体细胞中有一个染色体组的是否一定是单倍体？

单倍体细胞中可能会有两个染色体组吗？

6．体细胞中有一个染色体组或三个染色体组的个体都是不育的，其原因分别是什么？

【师说核心】

1．染色体组数的判断方法

（1）根据染色体形态判断

①依据：

细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。

②实例：

如图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中有3条，c中两两相同，d中各不相同，则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。

（2）根据基因型判断

①依据：

控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组（每个染色体组内不含等位基因或相同基因）。

②实例：

据图可知，e～h中依次含4、2、3、1个染色体组。

（3）根据染色体数和形态数的比值判断

①依据：

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

②实例：

果蝇体内该比值（8条/4种形态）为2，则果蝇含2个染色体组。

2．单倍体、二倍体和多倍体

（1）如果生物体由受精卵（或合子）发育而成，体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。

（2）如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。

3．对单倍体高度不育的理解

（1）体细胞中染色体组为奇数的单倍体高度不育，原因是同源染色体联会紊乱，不能进行正常的减数分裂，不能产生配子，所以不能进行有性生殖，即高度不育。

（2）体细胞中染色体组为偶数的单倍体能进行正常的减数分裂，是可育的。

4．三倍体无子西瓜的培育过程分析

无子西瓜的培育过程

上图中相关问题的分析：

（1）关于两次传粉：

②过程传粉是为了杂交得到三倍体种子，④过程传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。

（2）用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗成为四倍体，是因为幼苗具有分生能力。

（3）①过程经秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。

（4）四倍体植株上结的西瓜f，种皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子e的胚为三个染色体组。

（5）三倍体西瓜c进行减数分裂时，由于联会紊乱，不能产生正常配子。

（6）获取三倍体种子e是在第一年四倍体植株a上；获取三倍体无子果实g则是在第二年的三倍体植株c上。

5．多倍体育种与单倍体育种比较

多倍体育种

单倍体育种

原理

染色体变异

方法

秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

花药离体培养后的幼苗用秋水仙素处理

优点

器官大、营养物质含量高

缩短育种年限

缺点

动物中难以开展

技术含量较高

【针对检测】

1．下列关于染色体组的叙述，正确的是（　　）

A．染色体组内不存在同源染色体

B．体细胞中的一半染色体是一个染色体组

C．配子中的全部染色体是一个染色体组

D．染色体组在减数分裂过程中消失

2．普通小麦是六倍体，有42条染色体，科学家们用花药离体培养培育出的小麦幼苗是（　　）

A．三倍体、21条染色体　　B．单倍体、21条染色体

C．三倍体、三个染色体组D．单倍体、一个染色体组

3．下列关于单倍体、二倍体、多倍体及染色体组的表述，正确的是（　　）

A．单倍体生物的体细胞中都没有同源染色体

B．唐氏综合征患者的体细胞中有三个染色体组

C．多倍体生物的体细胞中含有3个或3个以上的染色体组

D．单倍体植株都不育，多倍体植株长得较粗壮

4．（等级考选做）如图所示为雄果蝇染色体图，据图能得到的结论是（　　）

①其配子的染色体组是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y　②有丝分裂后期有4个染色体组，染色体有5种不同形态　③减数分裂Ⅱ后期有2个染色体组，染色体有5种不同形态　④该生物进行基因测序应选择5条染色体

A.①②③④B．①②③

C．①②④D．②③④

5．（等级考选做，多选）如图分别表示四个生物的体细胞，有关描述中正确的是（　　）

A.图中是单倍体的细胞有三个

B．图中的丁一定是单倍体的体细胞

C．每个染色体组中含有三条染色体的是乙、丙、丁

D．与乙相对应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等

（等级考选做，多选）普通西瓜（二倍体）每个细胞中含2条染色体。

如图所示为一个三倍体无子西瓜的剖面图。

下列叙述不正确的是（　　）

A．培育无子番茄与培育无子西瓜所利用的原理相同

B．①的细胞中含有22条染色体，②的细胞中含有33条染色体

C．秋水仙素能抑制着丝点的分裂，从而诱导染色体数目加倍

D．图中西瓜不能形成种子的原因是减数分裂过程中染色体联会紊乱

探究点二　低温诱导植物细胞染色体数目的变化

【师问导学】

1．在实验中显微镜下观察到的是死细胞，还是活细胞？

为什么？

2．本实验处理中，可低温处理植物体的任何部位的细胞吗？

为什么？

【智涂笔记】

特别提醒：

低温处理的理解误区：

误认为低温处理时间越长越好。

低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能被拉向两极。

如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至死亡。

3．着丝粒分裂是纺锤丝牵引的结果吗？

4．本实验是否温度越低效果越显著？

5．观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？

6．与秋水仙素相比，该实验用低温诱导染色体加倍有哪些优点？

名师提醒：

（1）抑制纺锤体形成≠着丝粒不分裂。

低温条件下不能形成纺锤体，但着丝粒正常分裂，结果是染色体无法移向细胞两极。

（2）低温处理分生组织细胞≠低温处理任何细胞。

分生组织细胞分裂旺盛，其他细胞不分裂或分裂速度较慢。

警示：

卡诺氏液是一种固定液，其作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并定型，不再发生变化。

【师说核心】

实验中几种溶液的作用

试剂

使用方法

作用

卡诺氏液

将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h

固定细

胞形态

体积分数为

95%的酒精

冲洗用卡诺氏液

处理的根尖

洗去卡

诺氏液

与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖

解离根

尖细胞

质量分数为

15%的盐酸

与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液

解离根

尖细胞

蒸馏水

浸泡解离后的根尖约10min

漂洗根

尖，去除

解离液

甲紫溶液

把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色

使染色

体着色

【针对检测】

1．下列关于低温诱导植物染色体数目变化实验的叙述，不正确的是（　　）

A.固定后要用体积分数95%的酒精进行冲洗2次

B.使用卡诺氏液浸泡，不让细胞的形态发生改变

C.经过低温处理后的根尖只有部分细胞染色体数目发生改变

D.取根尖约0.5～1cm，放入冰箱的低温室内（4℃），进行低温诱导

2．用秋水仙素处理某二倍体植物的愈伤组织，从获得的再生植株中筛选四倍体植株，预实验结果如表，正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是（　　）

秋水仙素浓度（g/L）

再生植株（棵）

四倍体植株（棵）

A.2、3、4、5、6　　　　　　B．4、5、6、7、8

C.6、7、8、9、10D．3、6、9、12、15

探究点三　染色体结构变异

【师问导学】

1．仔细观察教材P90图5－7左下图，结合下图，探究下列问题：

（1）图示过程发生在哪类染色体之间？

属于哪类变异？

（2）发生易位的两条染色体是同源染色体吗？

【智涂笔记】

归纳拓展

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结构变异；DNA分子的基因片段中若干碱基对的缺失，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。

2．结合基因突变，思考染色体结构变异与基因突变有哪些区别？

（填表）

项目

染色体结构变异

基因突变

本质

①________的缺失、重复、易位或倒位

②________的替换、增添或缺失

基因数

目变化

③________

1个

变异水平

④________

⑤________

光镜检测

⑥________

不可见

【师说核心】

1．染色体结构变异对染色体上基因的数目和排列顺序的影响

（1）图解：

（2）结果：

染色体上的基因数目和排列顺序均改变，细胞中基因数目改变（①②）；染色体上基因的数目不变，排列顺序改变（③）；染色体上基因的数目和排列顺序均改变，但细胞中基因数目不变（④）。

2．染色体缺失、重复与基因突变的区别

项目

染色体缺失、重复

基因突变

实质

染色体上基因的缺失或重复

碱基对的替换、增添或缺失

对象

基因

碱基对

结果

基因数目或排列顺序改变

碱基对的数目或排列顺序改变

是否

可见

光学显微镜下可观察到

分子水平、光学显微镜下观察不到

3.染色体易位与交叉互换的区别

项目

染色体易位

交叉互换

图解

区别

发生于非同源染色体之间

发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间

属于染色体结构变异

属于基因重组

可在显微镜下观察到

在显微镜下观察不到

可发生于有丝分裂和减数分裂过程中

只发生于减数分裂Ⅰ的四分体时期

3.观察下列图示，填出变异类型并回答相关问题：

已知的染色体：

，变异后的染色体如下图所示：

（1）图中A、B、C、D分别是哪种变异？

（2）图中哪些变异可以在显微镜下观察到？

（3）图中哪种变异没导致基因数目和排列顺序发生变化？

4．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？

【针对检测】

1．下列关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是（　　）

A.染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异

B.基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察

C.若某植株的基因型为BB，则该植株产生的突变体的基因型只能为Bb

D.X射线照射不仅会引起基因突变，也会引起染色体结构变异

2．生物体染色体上的等位基因部位可以进行配对联会，非等位基因部位不能配对。

某二倍体生物细胞中分别出现图①至④系列状况，则对图的解释正确的是（　　）

A.①为基因突变，②为倒位

B.②可能是重复，④为染色体组加倍

C.①为易位，③可能是缺失

D.②为基因突变，①为染色体结构变异

3．（等级考选做，多选）生物的某些变异可通过细胞分裂过程中某一时期染色体的行为来识别。

甲、乙两模式图分别表示细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”、“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。

下列有关叙述，不正确的是（　　）

A.甲、乙两图中两种变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组

B.甲图是个别碱基的增添或缺失导致染色体上基因数目改变的结果

C.乙图是四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果

D.甲、乙两图所示现象常出现在减数分裂Ⅰ的前期，染色体数与核DNA数之比为1∶2

4．（等级考选做，多选）如图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异（字母表示基因），下列叙述正确的是（　　）

A.个体甲的变异对表型无影响

B.个体乙的细胞在减数分裂时形成的四分体异常

C.个体甲自交的后代，子代性状分离比为3∶1

D.个体乙染色体没有基因缺失，但表型异常

强化落实·学业达标——归纳·提升·素养

网络建构

主干落实

1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。

2．染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。

3．二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。

4．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。

5．单倍体并不一定只含一个染色体组。

6．单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。

7．秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。

高效课堂·实践运用——巩固·达标·反馈

1．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

2．洋葱是二倍体植物，体细胞中有16条染色体，某同学用低温诱导洋葱根尖细胞染色体加倍获得成功。

下列相关叙述不正确的是（　　）

A．该同学不会观察到染色体加倍的过程

B．低温诱导细胞染色体加倍时不可能发生基因重组

C．分生组织同时存在染色体数为8、16、32、64的细胞

D．低温诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成

3．下列变异中，不属于染色体结构变异的是（　　）

A．染色体缺失了某一片段

B．染色体增加了某一片段

C．染色体中DNA的一个碱基发生了改变

D．染色体某一片段位置颠倒了180°

4．在植物体细胞有丝分裂的过程中，可能引起的可遗传变异是（　　）

①基因突变　②基因重组　③染色体变异

A．①②B．①③

C．②③D．①②③

5．下列有关单倍体的叙述中不正确的是（　　）

①由未受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体　②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体　③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体　④基因型为aaaBBBccc的植株一定是单倍体　⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体

A．③④⑤B．②③④

C．①③⑤D．②④⑤

6．如图表示一些细胞中所含的染色体，据图完成下列问题：

（1）图A所示是含________个染色体组的体细胞。

每个染色体组有________条染色体。

（2）若图C所示细胞为体细胞，则其所在的生物是________倍体，其中含有________对同源染色体。

（3）图D表示一个生殖细胞，这是由________倍体生物经减数分裂产生的，内含________个染色体组。

（4）图B若表示一个生殖细胞，它是由________倍体生物经减数分裂产生的，由该生殖细胞直接发育成的个体是________倍体。

每个染色体组含________条染色体。

（5）图A细胞在有丝分裂的后期包括________个染色体组。

疑难解答·全程培优——释疑·解惑·教材

教材第87页►【问题探讨】

1．马铃薯和香蕉的染色体数目表

生物种类

体细胞染

色体数/条

体细胞非同

源染色体/套

配子染色

体数/条

马铃薯

野生祖先种

栽培品种

香蕉

野生祖先种

栽培品种

异常

2.平时吃的香蕉是栽培品种，体细胞中含有3套非同源染色体，即三个染色体组在进行减数分裂时，染色体联会紊乱，不能产生正常配子。

3．开放性问题，答案合理即可。

教材第89页►【探究·实践】

两者都是通过抑制有丝分裂时细胞内纺锤体的形成，使染色体不能被拉向细胞两极，而引起细胞内染色体数目加倍。

教材第91页►【练习与应用】

一、概念检测

1．

（1）×　体细胞中的染色体数目或结构的变化也属于染色体变异。

（2）×　如果是由受精卵发育而成的，体细胞中含两个染色体组的个体是二倍体；如果是由配子发育而成的，体细胞中含有两个染色体组的个体是单倍体。

（3）×　单倍体植株不一定只含1个染色体组，所以用秋水仙素处理后得到的不一定是二倍体。

2．D　秋水仙素抑制纺锤体的形成，当着丝粒分裂后，因为没有纺锤丝的牵引，染色体不能平均移向两极，导致染色体数目加倍，形成多倍体。

3．C　非同源染色体之间互换片段属于染色体结构变异。

4．配子中的染色体数目是体细胞中染色体数目的1/2，配子中的染色体组数目也是体细胞中染色体组数目的1/2，判断生物属于几倍体的依据是看受精卵发育成的个体体细胞中染色体组的数目为多少，有几组就是几倍体。

生物种类

豌豆

普通小麦

小黑麦

体细胞中的染色体数/条

配子中的染色体数/条

体细胞中的染色体组数

配子中的染色体组数

属于几倍体生物

二倍体

六倍体

八倍体

二、拓展应用

1．单倍体是由配子直接发育而来的。

二倍体的单倍体只含1个染色体组，不能产生正常配子，故不能产生后代。

2．

（1）西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成，从而形成四倍体西瓜植株。

（2）四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交可以获得三倍体种子。

多倍体产生的基本途径：

（3）三倍体西瓜的植株在进行减数分裂时，也有可能形成正常的雌配子。

（4）有其他的方法可以替代。

如进行无性繁殖。

将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。

第2节　染色体变异

夯基提能·分层突破

探究点一

【师问导学】

1．

（1）提示：

4个。

细胞内同一种形态的染色体有4条。

（2）提示：

4个。

在乙生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现4次。

2．

（1）提示：

正确。

二倍体的体细胞中含有两个染色体组，在体细胞进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半。

（2）提示：

错误。

尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但由于体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同，只能称为单倍体。

3．提示：

二倍体或多倍体；单倍体。

4．提示：

相同点：

都是由受精卵发育而来；不同点：

染色体组数不同，二倍体有两个染色体组，多倍体有三个或三个以上染色体组。

5．提示：

体细胞中有一个染色体组的一定是单倍体；单倍体细胞中也可能含有两个染色体组，例如四倍体的花粉培养成的单倍体中就含有两个染色体组。

6．提示：

细胞中只有一个染色体组的个体，进行减数分裂时无法联会，所以不能完成减数分裂，导致不能形成正常可育的配子；细胞中有三个染色体组的个体，减数分裂过程中联会紊乱，也可导致不能形成正常可育的配子。

【针对检测】

1．解析：

染色体组内的染色体在形态和功能上各不相同，不存在同源染色体，A正确；四倍体生物的体细胞中的一半染色体是两个染色体组，B错误；一般情况下，配子中的全部染色体是体细胞中染色体数目的一半，但不一定是一个染色体组，C错误；染色体组在有丝分裂和减数分裂过程中都不会消失，D错误。

答案：

2．解析：

花药中的花粉是经过减数分裂发育而成的，由其培育出的幼苗比普通小麦的染色体数减少了一半，含有三个染色体组，体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体叫单倍体。

答案：

3．解析：

多倍体生物形成的单倍体生物的体细胞中存在同源染色体，A错误；唐氏综合征患者的体细胞中有2个染色体组，B错误；多倍体生物的体细胞中含有3个或3个以上的染色体组，C正确；单倍体植株一般不育，但四倍体植株的单倍体植株可育，D错误。

答案：

4．解析：

该图为雄果蝇染色体图，减数第一次分裂产生的子细胞含有4条形态不同的染色体（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y）。

减数分裂Ⅱ后期含2个染色体组，染色体只有4种不同形态。

答案：

5．解析：

判断染色体组是根据每一条染色体形态相同的个数，如甲、乙、丙、丁中分别含有3、3、2、1个染色体组，其中丁图一定是单倍体，而甲、乙、丙可能分别是三倍体、三倍体、二倍体，也可能是单倍体，与乙图对应的应是每个性状都有三个等位基因控制，所以abc、aabbcc这两种基因型是不正确的。

答案：

6．解析：

三倍体无子西瓜的原理是染色体数目变异，培育无子番茄的原理是生长素能够促进果实发育，未改变其遗传物质，两者原理不同，A错误；根据题干信息，如图所示为一个三倍体无子西瓜的剖面图，①是三倍体的部分，染色体数目是33条，B错误；秋水仙素的作用是抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍，C错误；由于三倍体减数分裂紊乱，不能形成正常的生殖细胞，因此不能形成种子，D正确。

答案：

ABC

探究点二

【师问导学】

1．提示：

显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞；植物细胞经卡诺氏液固定后细胞死亡。

2．提示：

不可以，应低温处理分生组织细胞。

因为染色体数目变化发生在细胞分裂时，处理其他细胞不会出现染色体

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学年 人教版 必修二 染色体变异 教案.docx

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