版高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种与进化第二讲染色体变异学案新人教版.docx

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版高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种与进化第二讲染色体变异学案新人教版

第二讲　染色体变异

[考纲展示]

1．染色体结构变异和数目变异（Ⅱ）　2.实验：

低温诱导染色体加倍

授课提示：

对应学生用书第139页

一、染色体结构变异

变异类型

具体变化

结果

举例

染色体结构变异

缺失

缺失某一片段

排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变

猫叫综合征

重复

增加某一片段

果蝇的

棒状眼

易位

某一片段移接到

另一条非同源染

色体上

人慢性粒

细胞白血病

倒位

某一片段位置颠倒

二、染色体数目变异

1．类型

类型

实例

个别染色体的增减

21三体综合征

以染色体组形式成倍增减

三倍体无子西瓜

2.染色体组

实例

分析

图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为：

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y

组成

特点

形态上

是细胞中的一组非同源染色体，形态各不相同

功能上

是控制生物生长、发育、遗传和变异的一组染色体

3．单倍体、二倍体和多倍体

项目

单倍体

二倍体

多倍体

发育起点

配子

受精卵

特点

①植株弱小

②高度不育

正常植株

①茎秆粗壮

②叶、果实、种子较大

③营养物质含量丰富

体细胞染

色体组数

1或多（个）

2（个）

大于或等于3（个）

应用

单倍体育种

多倍体育种

三、低温诱导植物染色体数目的变化

1．实验原理

用低温处理植物分生组织细胞，如根尖分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是植物细胞染色体数目加倍。

2．方法步骤

洋葱根尖培养（待洋葱长出约1cm的不定根时，低温诱导培养36h）→取材→制作装片（解离→漂洗→染色→制片）→观察。

3．实验结论

适当低温可以诱导染色体数目加倍。

1．染色体变异的实质是基因数目和位置的改变。

2．染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。

3．体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫单倍体。

与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，并且高度不育。

4．由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。

多倍体植株常常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量较高。

5．两个原理两种方法

（1）花药离体培养的原理：

植物细胞具有全能性。

低温和秋水仙素诱导多倍体的原理：

抑制有丝分裂前期纺锤体的形成。

（2）花药离体培养法：

得到的是单倍体植株，是单倍体育种的一个环节。

秋水仙素处理法：

在多倍体时处理萌发的种子或幼苗；在单倍体育种时处理单倍体植株的幼苗。

关于染色体变异的2个易混易错点

（1）将“可遗传”理解成了“可育”

“可遗传”≠“可育”：

三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属于可遗传变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状，这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别。

如无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状是不可以保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”。

（2）对单倍体、二倍体及多倍体的判断分辨不清

授课提示：

对应学生用书第140页

考点一　变异的类型以及三种变异辨析

[核心考点通关]

1．正确区分可遗传变异与不可遗传变异

可遗传变异

不可遗传变异

区别

遗传物质

是否变化

发生变化

不发生变化

遗传情况

变异性状能在后代中重新出现

变异性状仅限于当代表现

来源

基因突变、基因重组、染色体变异

环境条件的影响

应用价值

是育种的原始材料，生物进化的主要原因，能从中选育出符合人类需要的新类型或新品种

无育种价值，但在生产上可用优良环境条件以影响性状的表现，获取高产优质产品

联系

2.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析

（1）染色体结构变异与基因突变的判断

（2）“缺失”问题关键词区别不同变异

（3）变异水平问题

染色体变异→细胞水平变异—显微镜下可见

（4）关于不同生物发生的可遗传变异的类型问题。

病毒的可遗传变异的唯一来源是基因突变；细菌等原核生物不含染色体，所以不存在染色体变异，自然状态下也不存在基因重组；在大多真核生物中，基因突变、基因重组、染色体变异三种类型都存在。

3．染色体易位与交叉互换的区别

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

[易混易错]　关于变异类型的2个易混易错点

（1）并非“互换”就是易位：

同源染色体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）关于变异的“质”和“量”问题：

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，但转基因技术会改变基因的量；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。

[题组突破演练]

题组一　关于生物变异类型的分析

1．下列与染色体变异有关的说法中不正确的是（　　）

A．染色体变异包括染色体结构的改变和染色体数目的改变

B．两条染色体相互交换片段都属于染色体变异

C．猫叫综合征的患者与正常人相比，第5号染色体发生部分缺失

D．染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变

解析：

染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，A正确；非同源染色体之间相互交换片段属于染色体结构变异（易位），而同源染色体的非姐妹染色单体相互交换片段属于基因重组，B错误；猫叫综合征是人类第5号染色体缺失一部分所致，C正确；染色体结构变异会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，D正确。

答案：

2．下列有关生物变异的叙述中，正确的是（　　）

A．三倍体植物不能由受精卵发育而来

B．观察细胞有丝分裂中期染色体的形态可判断基因突变发生的位置

C．在有丝分裂和减数分裂的过程中，会由于非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异

D．低温抑制染色体着丝点的分裂，使子染色体不能分别移向两极导致染色体数目加倍

解析：

三倍体西瓜的植株是由二倍体与四倍体杂交获得的含有三个染色体组的种子发育成的，是由受精卵发育形成的，A错误。

基因突变不能在显微镜下观察到，B错误。

低温抑制纺锤体的形成，而不是抑制染色体着丝点的分裂，D错误。

答案：

题组二　染色体结构变异分析判断

3．某种染色体结构变异的示意图如下，图中字母表示不同的染色体片段。

该变异类型为（　　）

A．缺失　　　　　　　B．易位

C．重复D．倒位

解析：

两条非同源染色体之间发生相应片段的交换，属于染色体结构变异中的易位，B正确。

答案：

4．下列有关图示两种生物变异的叙述，正确的是（　　）

A．图A过程发生在减数第一次分裂后期

B．图A中的变异未产生新的基因，但可以产生新的基因型

C．图B过程表示染色体数目的变异

D．图B中的变异未产生新的基因，也不改变基因的排列次序

解析：

图A是同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，发生在减数第一次分裂的前期，A错误；图A属于基因重组，没有产生新基因，但是可以产生新的基因型，B正确；图B是非同源染色体之间的易位，属于染色体结构变异，C错误；分析题图可知，图B中改变了染色体上的基因排列次序，D错误。

答案：

考点二　二倍体、多倍体、单倍体的比较及应用

[核心考点通关]

一、染色体组数的判断方法

1．一个染色体组所含染色体的特点

（1）一个染色体组中不含有同源染色体。

（2）一个染色体组中所含有的染色体形态、大小和功能各不相同。

（3）一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息（即含一整套基因）。

2．染色体组数量的判断方法

（1）染色体形态法

同一形态的染色体→有几条就有几组。

如图中有4个染色体组。

（2）等位基因个数法

控制同一性状的等位基因→有几个就有几组。

如AAabbb个体中有3个染色体组。

（3）公式法

染色体组数＝

，如图中染色体组数为

＝4。

二、单倍体、二倍体与多倍体的不同

单倍体

二倍体

多倍体

形成

过程

形成原因

自然

成因

单性生殖

正常的有性生殖

外界环境条件剧变（如低温）

人工

诱导

花药离

体培养

秋水仙素处理单倍体幼苗

秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

举例

蜜蜂的雄蜂

几乎全部的动物和过半数的高等植物

香蕉（三倍体）；马铃薯（四倍体）；八倍体小黑麦

[易混易错]

关于单倍体的2个易错点

（1）单倍体中不一定只含一个染色体组。

单倍体可以分为两大类：

一类是二倍体物种产生的单倍体，另一类是多倍体物种产生的单倍体，因此单倍体细胞中也可能含有同源染色体和等位基因。

如基因型为AAaa的四倍体生物产生的单倍体基因型就有3种：

AA、Aa和aa。

（2）并非所有的单倍体都高度不育。

若单倍体的体细胞中染色体组数为奇数，则其在进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常的配子而高度不育；若单倍体的体细胞中染色体组数为偶数，则其在进行减数分裂形成配子时，同源染色体正常联会，产生正常的配子而可育。

三、多倍体育种和单倍体育种的比较

多倍体育种

单倍体育种

原理

染色体数目以染色体组的形式成倍增加

染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再加倍后获得纯种

常用方法

秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（或低温诱导植物染色体数目加倍）

花药离体培养后获得单倍体幼苗，再用秋水仙素处理幼苗，形成纯合子

优点

器官大，营养成分含量提高

明显缩短育种年限

缺点

适用于植物，在动物方面难以开展；发育延迟，结实率低

技术复杂，需与杂交育种配合

实例

[题组突破演练]

题组一　单倍体、二倍体及多倍体分析判断

5．将二倍体玉米的幼苗用秋水仙素处理，待其长成后用其花药进行离体培养得到了新的植株，下列有关新植株的叙述正确的一组是（　　）

（1）是单倍体　

（2）体细胞内没有同源染色体

（3）不能形成可育的配子　（4）体细胞内有同源染色体

（5）能形成可育的配子　（6）可能是纯合子也有可能是杂合子　（7）一定是纯合子　（8）是二倍体

A．（4）（5）（7）（8）　　　　　B．

（1）（4）（5）（6）

C．

（1）

（2）（3）（6）D．

（1）（4）（5）（7）

解析：

假设该二倍体玉米的基因型是Aa，用秋水仙素处理后基因型为AAaa，产生的花粉有AA、aa、Aa，经花药离体培养得到的单倍体有AA、aa、Aa，既有纯合子，也有杂合子，该单倍体植株有同源染色体，能产生可育配子，B正确。

答案：

6．如图示细胞中所含的染色体，下列叙述正确的是（　　）

A．图a含有2个染色体组，图b含有3个染色体组

B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体

C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体

D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体

解析：

图a含有4个染色体组，A错误；图b代表的生物是单倍体或三倍体，B错误；由受精卵发育而来的体细胞中含两个染色体组的个体一定是二倍体，C正确；图d代表的生物也可能是由雄配子发育而成的，D错误。

答案：

题组二　染色体变异的应用分析

7．（2017·河南洛阳统考）下列叙述中，正确的有几项（　　）

①三倍体西瓜不结籽的性状可以遗传，但它不是一个新物种　②多倍体在植物中比在动物中更为常见　③八倍体小黑麦是用基因工程技术创造的新物种　④马和驴杂交的后代骡子是不育的二倍体，而雄蜂是可育的单倍体　⑤多倍体的形成可因有丝分裂过程异常造成　⑥单倍体育种常用一定浓度的秋水仙素处理单倍体的种子　⑦秋水仙素溶液处理休眠种子是诱发多倍体形成的有效方法

A．三项B．四项

C．五项D．六项

解析：

八倍体小黑麦是用普通小麦与黑麦杂交后再使染色体数目加倍得到的，原理是染色体变异。

单倍体育种常用一定浓度的秋水仙素处理单倍体的幼苗。

秋水仙素溶液处理萌发种子是诱发多倍体形成的有效方法，③、⑥、⑦错误。

答案：

8．如图为果蝇体细胞染色体的示意图。

请回答下列问题：

（1）果蝇作为常用的遗传学材料，具有__________________________的特点，果蝇的体细胞内有__________个染色体组，一个精子细胞内的染色体组成可表示为________________________（用图中序号表示）。

测定果蝇基因组需要检测____________条染色体。

研究发现果蝇性别由X染色体数目与常染色体组数之比（性指数）决定，性指数≥1时发育为雌性，性指数≤0.5发育为雄性，请推测性染色体是XYY、XXY的果蝇分别发育成____________。

这种性染色体变异称为____________。

（2）在黑腹果蝇中，点状染色体（Ⅳ号染色体）缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。

果蝇有眼和无眼是一对相对性状，相关基因位于常染色体上，且无眼基因为隐性基因，为探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上，请完成以下实验：

实验步骤：

①让正常二倍体无眼果蝇与纯合有眼单体果蝇交配，获得F1；

②统计F1的子代的性状表现，并记录。

实验结果预测及结论：

①若F1________，则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；

②若F1________，则说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。

解析：

（1）果蝇作为常用的遗传学材料的优点有：

染色体数目少，相应基因数目也少、相对性状差异明显、产生的子代多、容易饲养等。

果蝇的体细胞中同源染色体是成对的，因此，其体细胞中含有2个染色体组。

在精子细胞中只含有成对的同源染色体中的一条，因此，精子细胞中的染色体组成为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。

检测果蝇基因组需要检测常染色体Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各1条和性染色体X、Y，一共需要检测5条染色体。

XYY果蝇的性指数为1/2＝0.5，它发育为雄性；XXY果蝇的性指数为2/2＝1，它发育为雌性，形成这两种个体是由于发生了染色体数目变异。

（2）假设控制有眼、无眼的基因为A和a。

如果纯合有眼单体果蝇的基因A位于Ⅳ号染色体上，则其产生的配子有两种：

一种含有A，一种不含有A，则该个体与正常无眼果蝇（aa）交配，后代的基因型有Aa、a，其中a表现为无眼，因此，如果后代中出现了无眼个体，就说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；如果纯合有眼单体果蝇的基因A不位于Ⅳ号染色体上，则其基因型为AA，它与正常无眼果蝇（aa）杂交，后代只有有眼果蝇，因此，如果后代全为有眼果蝇，说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。

答案：

（1）染色体（基因）数目少、相对性状差异明显、产生的子代多、容易饲养等　2　Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y　5　雄性、雌性　染色体数目变异

（2）①出现无眼果蝇　②全为有眼果蝇

染色体数目非整倍性变异原因的分析

假设某生物体细胞中含有2n条染色体，减数分裂时，某对同源染色体没有分开或者姐妹染色单体没有分开，导致产生含有（n＋1）、（n－1）条染色体的配子，如图所示：

性染色体数目的增加或减少与精子、卵细胞形成过程中的染色体分配的异常有关。

减数第一次分裂和减数第二次分裂染色体分配异常，产生的结果不同，现总结如下：

时期

卵原细胞减数分裂异常（精原细胞减数分裂正常）

精原细胞减数分裂异常（卵原细胞减数分裂正常）

不正常

卵细胞

不正常

子代

不正常

精子

不正常

子代

减Ⅰ时

异常

XXX，XXY

XXY

XO，YO

减Ⅱ时

异常

XXX，XXY

XXX

XO，YO

XYY

－

考点三　低温诱导植物染色体数目的变化（实验探究）

[核心考点通关]

1．实验原理

低温可抑制纺锤体形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。

2．实验步骤与现象

3．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用

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

清水

浸泡解离后的根尖约10min

漂洗根尖，

去掉解离液

改良苯酚

品红染液

把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5min

使染色体着色

[易混易错]

（1）与低温诱导植物染色体数目变化有关的2个易错点

①显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。

②选材时应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体数目加倍的情况。

（2）低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的操作步骤比较

[易混易错]

项

目

低温诱导植物染色体数目的变化

观察根尖分生组织细胞的有丝分裂

培

养

待洋葱长出1cm左右不定根时4℃低温培养

适宜温度下培养

固

定

解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次

不用固定

染

色

用改良苯酚品红染液

用醋酸洋红液或龙胆紫溶液

[题组突破演练]

题组　低温诱导染色体变化原理及步骤分析

9．（2017·宁夏银川检测）下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是（　　）

A．原理：

低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极

B．解离：

盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离

C．染色：

改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色

D．观察：

显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变

解析：

低温诱导染色体加倍实验的原理是：

低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而产生染色体数目加倍的细胞；卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖解离；改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色；洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞。

答案：

10．（2017·陕西五校联考）某同学在做“低温诱导植物染色体数目的变化”实验时，将大蒜根尖随机分为12组，实验处理和结果如下表所示，请回答有关问题。

组别

实验处理及处理时间

染色体数目加倍的细

胞所占的百分比（%）

组1

0℃

36小时

组2

72小时

组3

96小时

组4

2℃

36小时

组5

72小时

组6

96小时

组7

4℃

36小时

组8

72小时

组9

96小时

组10

6℃

36小时

组11

72小时

组12

96小时

（1）低温诱导植物染色体数目加倍的原理是低温会使细胞分裂过程中________的形成受阻，从而使细胞分裂过程中染色体数目加倍而细胞不分裂。

低温处理与秋水仙素处理相比，具有______________等优点。

（2）实验中选择大蒜根尖________区细胞进行观察，效果最佳，原因是此处的细胞分裂比较________，在显微镜下观察，此处细胞的特点表现为____________________

________________________________________________________________________。

（3）实验过程中需要用______________对大蒜根尖细胞的染色体进行染色。

（4）由实验结果可知，______________的条件下，加倍效果最为明显。

解析：

（1）低温能够抑制纺锤体的形成，实现染色体数目的加倍；用秋水仙素诱导染色体数目加倍，操作较为烦琐，且秋水仙素有毒，而低温诱导操作简单，安全无毒。

（2）植物根尖分生区细胞呈正方形，排列紧密，且分裂较为旺盛，故观察时应选择根尖分生区细胞。

（3）染色体可以被碱性染料（如醋酸洋红、龙胆紫等）着色。

（4）由表中信息可知，在温度为4℃的条件下处理96小时，细胞中染色体数目加倍效果最佳。

答案：

（1）纺锤体　操作简单、安全无毒

（2）分生　旺盛　呈正方形，排列紧密

（3）碱性染料（或醋酸洋红或龙胆紫）

（4）4℃、96小时

授课提示：

对应学生用书第144页

练全国高考真题——知考查重点

1．（2015·高考全国卷Ⅱ）下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是（　　）

A．该病是由于特定的染色体片段缺失造成的

B．该病是由于特定染色体的数目增加造成的

C．该病是由于染色体组数目成倍增加造成的

D．该病是由于染色体中增加某一片段引起的

解析：

人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，A项正确。

答案：

2．（2016·高考江苏卷）下图中甲、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．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常

C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1

D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常

解析：

据图可知个体甲的变异是缺失，个体乙的变异是倒位，均会导致表型异常，A和D选项错误。

个体甲自交，后代可能出现缺失染色体纯合个体致死现象，后代性状分离比不一定是3∶1，C项错误。

个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常，B项正确。

答案：

3．（2015·高考海南卷）关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是（　　）

A．基因突变都会导致染色体结构变异

B．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变

C．基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变

D．基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察

解析：

基因突变的实质是基因中碱基对序列的改变，结果是产生等位基因，不会导致染色体结构变异，A项错误；基因突变不一定引起个体表现型的改变，B项错误；由于染色体是DNA的主要载体，染色体结构变异会引起DNA碱基序列的改变，C正确；基因突变在光学显微镜下是看不见的，D项错误。

答案：

4．（2014·高考江苏卷）下列关于染色体变异的叙述，正确的是（　　）

A．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异

B．染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力

C．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响

D．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型

解析：

染色体片段的增加、缺失和易位等结构变异，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，C错误；大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡，A、B错误；远缘杂交得到的F1是不育的，通过诱导使其染色体数目加倍进而可育，由此可以培育作物新类型，D正确。

答案：

练各地市模拟——知命题热点

5．（2017·安徽合肥质检）下列关于遗传变异的说法，正确的是（　　）

A．三倍体西瓜因进行减数分裂时染色

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