学年高中生物第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异学案Word下载.docx
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可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
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
以染色体组的形式成倍增减
三倍体无子西瓜
2.染色体组
（1）组成：
下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。
（2）组成特点：
①形态上：
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同。
②功能上：
控制生物生长、发育、遗传和变异的一组染色体。
3．二倍体和多倍体
二倍体
多倍体
概
念
发育起点
受精卵
体细胞
中染色
体组数
两个
三个或三个以上
特点
茎秆粗壮，叶片、果实、种子大，营养物质含量增加
4.人工诱导多倍体
（1）方法：
用秋水仙素或低温处理。
（2）处理对象：
萌发的种子或幼苗。
（3）原理：
5．单倍体
（1）概念：
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
（2）特点
（3）应用——单倍体育种。
①方法：
花药
②优点：
明显缩短育种年限。
1．请判断下图细胞中含有几个染色体组，并总结染色体组数的判断方法。
甲有三个染色体组，乙有四个染色体组。
方法：
形态大小相同的染色体有几条就有几个染色体组（图甲）。
控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组（图乙）。
2．含有四个染色体组的个体一定是四倍体吗？
单倍体一定含有一个染色体组吗？
不一定，如由八倍体生物的配子发育而来的单倍体含四个染色体组。
3．诱导染色体数目加倍，常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
在单倍体育种中应如何处理？
为什么？
用秋水仙素处理幼苗。
因单倍体高度不育，一般无种子。
1．二倍体、多倍体和单倍体的比较
单倍体
来源
受精卵发育
配子发育
概念
体细胞中含有两个染色体组的个体
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
染色体
组数
两个
三个或三个以上
不确定（是正常体细胞染色体组数的一半），一至多个
发育过程
2.单倍体育种
3．多倍体育种
（1）原理：
（2）实例：
三倍体无子西瓜的培育。
②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。
③四倍体植株上结的西瓜，种皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子的胚为三个染色体组。
④三倍体西瓜无子的原因：
三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
[特别提醒] 花药离体培养≠单倍体育种
单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等过程。
花药离体培养只得到单倍体，只有再进行秋水仙素处理才得到纯合子。
低温诱导染色体数目的变化
1．实验原理
低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。
2．实验流程
1．讨论必须在洋葱培养出1cm左右不定根之后才能低温处理的原因。
若生根前就进行低温处理，低温会抑制细胞代谢，进而抑制根尖分生区的形成，不会发生根尖分生区的有丝分裂受低温影响的过程。
2．洋葱为二倍体，在该实验观察时，能看到哪些类型的细胞？
二倍体细胞、四倍体细胞等。
1．实验中几种溶液的作用
（1）卡诺氏液：
固定细胞的形态。
（2）改良苯酚品红染液：
细胞核染色，便于观察染色体的形态。
除此之外，醋酸洋红液或龙胆紫溶液都是碱性染料，都可使染色体着色。
（3）15%的盐酸溶液：
解离，使细胞分散开。
（4）95%的酒精：
可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可与15%的盐酸溶液混合解离、分散细胞。
2．本实验的其他问题
（1）低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。
（2）此实验可通过设置不同的温度来探究温度对植物染色体数目变化的影响。
染色体组的判断
[例1] 下列关于a～h所示的细胞图中所含染色体组数的叙述，正确的是（ ）
A．细胞中含有一个染色体组的是h图
B．细胞中含有两个染色体组的是g、e图
C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图
D．细胞中含有四个染色体组的是f、c图
[解析] 形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组，根据同源染色体的数目或等位基因的数目可判断染色体组数。
a、b图细胞中含有三个染色体组；
c、h图细胞中含有两个染色体组；
d、g图细胞中含有一个染色体组；
e、f图细胞中含有四个染色体组。
[答案] C
规律方法
染色体组的判断
（1）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。
如下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有3条，b中两两相同，c中各不相同，则可判定它们分别含三个、二个、一个染色体组。
（2）根据基因型判断：
在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体中就含有几个染色体组。
例如：
基因型为AaaaBBbb的细胞或生物体，含有四个染色体组。
（3）根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。
染色体组数＝
染色体变异在育种中的应用
[例2] 下图为利用纯合高秆（D）抗病（E）小麦和纯合矮秆（d）染病（e）小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦（ddEE）的示意图，有关此图叙述错误的是（ ）
A．图中进行①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起
B．②过程中发生了非同源染色体的自由组合
C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖
D．④过程的实施中通常用一定浓度的秋水仙素处理
[思路点拨]
[解析] 题中图示为单倍体育种的过程，①过程表示两个亲本杂交，所依据的原理是基因重组，从而达到控制不同优良性状的基因组合到一起；
②过程表示的是F1进行减数分裂产生配子的过程，在减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合；
③过程表示由花药离体培养成单倍体植株的过程，此过程中不但有细胞的分裂还有细胞的分化，所依据的原理主要是植物细胞的全能性；
④过程是诱导染色体数目加倍的过程，一般用一定浓度的秋水仙素处理。
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如下，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是（ ）
A．过程①的作用原理为染色体变异
B．过程③必须经过受精作用
C．过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D．此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4
解析：
选D 过程①表示杂交，其原理为基因重组。
过程③常用的方法为花药离体培养。
过程④使用秋水仙素或低温处理幼苗，因为单倍体高度不育，不产生种子。
1．探究影响纺锤体形成的最适低温。
2．探究不同环境因素对染色体变异的影响。
典例剖析
请回答下列问题：
（1）下图是某生物小组诱导多倍体细胞产生的实验原理，则A可表示______处理，可以抑制________的形成，从而导致染色体数目加倍后无法分开。
（2）依据上题所述原理，完成关于“诱导植物染色体数目变化”实验的步骤：
①将洋葱放在装满清水的广口瓶，让洋葱的底部接触水面。
待洋葱长出________cm左右的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室（4℃）内，诱导培养36h。
②剪去诱导处理的根尖约0.5～1cm，放入________中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态，然后用体积分数约95%的________冲洗2次。
③制作装片，包括________、________、________和________4个步骤，具体操作方法与“__________________”实验相同。
[解析]
（1）利用低温和秋水仙素处理进行分裂的细胞均可通过抑制纺锤体的形成，以达到使染色体数目加倍的目的。
（2）当洋葱长出1cm左右的不定根时可以进行低温或秋水仙素的“加倍”处理；
在低温或秋水仙素处理后，要用卡诺氏液进行固定，并用体积分数约95%的酒精冲洗2次；
与观察植物细胞的有丝分裂的实验制片过程一样，需要进行解离、漂洗、染色、制片4个步骤。
[答案]
（1）低温或秋水仙素 纺锤体
（2）①1 ②卡诺氏液 酒精 ③解离 漂洗 染色 制片 观察植物细胞的有丝分裂
归纳拓展
注意实验中各步骤的时间控制
（1）解离时间：
3～5min，不宜过长也不宜过短。
过长，根尖过于酥软，无法捞起，导致以后的制片工作无法进行；
过短，组织中的细胞没有相互分离开来，给下一步的染色和制片工作造成困难。
（2）漂洗时间：
10min，不宜过短，否则解离液未洗去，染色困难。
（3）染色时间：
时间过长，染色过度，导致细胞中一片颜色（与染色液相同），分不清哪是染色体（质），无法观察；
时间过短，染色体（质）着色浅，也不易区分染色体（质）与其他结构，无法观察。
[随堂基础巩固]
1．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°
选C DNA中一个碱基发生改变，这属于基因突变，选项A、B、D依次属于缺失、重复和倒位。
2．关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，错误的是（ ）
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
选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。
3．下列关于“低温诱导染色体数目的变化”的实验原理及过程的叙述，错误的是（ ）
A．低温诱导植物染色体数目变化的原理是低温能够抑制纺锤体的形成
B．实验中把洋葱根尖分别放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，目的是固定细胞的形态
C．制作装片过程中，用15%的盐酸和95%的酒精混合液（1∶1）解离的目的是使细胞互相分散开来
D．实验中使用酒精的目的是冲洗掉盐酸，有利于染色
选D 实验中使用酒精的目的是冲洗掉卡诺氏液，有利于制作装片。
4．用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上的斑纹基因移接到决定雌性的W染色体上，使雌蚕都有斑纹。
再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代凡是雌蚕都有斑纹，凡是雄蚕都无斑纹。
这样有利于去雌留雄，提高蚕丝的质量。
这种育种方法依据的原理是（ ）
A．基因突变 B．染色体数目的变异
C．染色体结构的变异D．基因互换
选C 由题干信息可知，该变异属于染色体结构变异中的易位。
5．导致遗传物质变化的原因有很多，图中字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是（ ）
A．突变和倒位 B．重组和倒位
C．重组和易位D．易位和倒位
选D 由题图可知，变异类型①中a、b基因被j基因替换，变异类型①为易位；
变异类型②中c、d、e基因发生颠倒，变异类型为倒位。
6．下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）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表示一个有性生殖细胞，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若表示一个有性生殖细胞，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。
图A中染色体是两两相同的，故含有两个染色体组，并且每个染色体组中有两条染色体；
图B中染色体每三条是相同的，故有三个染色体组，由配子直接发育成的生物个体，都称为单倍体；
图C中染色体两两相同，故有两个染色体组，每个染色体组中有三条染色体，共有三对同源染色体；
图D中染色体形态、大小各不相同，则只有一个染色体组。
答案：
（1）两 2
（2）二 3 （3）二 一 （4）六 单 3 （5）四
[课时跟踪检测]
（满分50分 时间25分钟）
一、选择题（每小题4分，共28分）
1．下列属于染色体变异的是（ ）
①花药离体培养后长成的植株 ②染色体上DNA碱基对的增添、缺失 ③非同源染色体的自由组合 ④四分体中非姐妹染色单体之间相应部位的交叉互换 ⑤21三体综合征患者细胞中的第21号染色体有3条
A．①④⑤ B．②④
C．②③④D．①⑤
选D ②为基因突变，③④为基因重组，①和⑤均属于染色体变异。
2．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
选C 基因突变不会导致染色体结构变异；
基因突变不一定会导致个体表现型改变；
基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变；
基因突变在光学显微镜下是不可见的，染色体结构变异可用光学显微镜观察到。
3．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
选C 低温诱导染色体加倍实验的实验原理是：
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核；
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；
洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，因此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。
4．甲、乙为两种果蝇（2n），下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是（ ）
A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常
B．甲发生染色体交叉互换形成了乙
C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同
D．图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料
选D 根据题干信息可知，甲、乙是两种果蝇，甲、乙杂交产生的F1虽然含有2个染色体组，但是因为来自甲、乙中的1号染色体不能正常联会配对，所以F1不能进行正常的减数分裂。
根据题图，甲中1号染色体发生倒位形成了乙中的1号染色体。
染色体中某一片段倒位会改变基因的排列顺序。
可遗传变异如基因突变、基因重组和染色体变异都能为生物进化提供原材料。
5．某二倍体生物在细胞分裂过程中出现了图甲、乙、丙、丁4种类型的变异，图甲中英文字母表示染色体片段。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．图示中的生物变异都是染色体变异
B．如果图乙为精原细胞，则不能产生正常的配子
C．图丁和图丙相比较，图丙所示的变异类型不能产生新的基因，图丁所示的变异类型可以产生新的基因
D．图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生
选D 题图甲、乙、丙、丁中的变异类型分别是重复、染色体数目变异、基因重组和易位；
三体能进行减数分裂产生正常的配子；
只有基因突变能产生新基因，图丙、丁所示的变异类型均不能产生新的基因；
减数分裂过程中四种可遗传变异均可发生。
6．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
选D 染色体增加某一片段不一定是有利的。
若显性基因随染色体的缺失而丢失，可有利于隐性基因表达，但隐性基因的表达不一定能提高个体的生存能力。
染色体易位不改变基因数量，但会对个体性状产生影响，且大多数染色体结构变异对生物体是不利的。
不同物种可以通过杂交获得不育的子一代，然后经秋水仙素诱导得到可育的多倍体，从而培育出生物新品种。
7.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。
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
选C 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。
二、非选择题（共22分）
8．（10分）无子西瓜是由二倍体（2n＝22）与同源四倍体杂交后形成的三倍体。
回答下列问题：
（1）杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的________上，授粉后套袋。
四倍体植株上产生的雌配子含有________条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有________条染色体的合子。
（2）上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。
该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的________分裂。
（3）为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用________的方法。
（1）利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株，由于三倍体植株在减数分裂时联会紊乱，无法形成正常配子，所以在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊（或柱头），刺激子房发育成果实，由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。
四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有22×
2＝44条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体数目为体细胞的一半即22条，二倍体植株产生的雄配子含11条染色体，两者结合形成含有33条染色体的受精卵。
（2）三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而无法形成正常的配子。
（3）利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物植株。
（1）雌蕊（或柱头） 22 33
（2）减数
（3）植物组织培养
9．（12分）某二倍体植物的体细胞中染色体数为24条，基因型为AaBb，这两对基因分别位于两对同源染色体上。
请据图回答问题：
植物
花粉粒B,单倍体幼苗C,个体Ⅰ卵细胞
受精卵
个体Ⅱ
（1）产生的花粉基因型有________种。
C是指利用秋水仙素处理，则个体Ⅰ的体细胞中含有____条染色体。
（2）个体Ⅰ与个体Ⅱ基因组成的重要区别是__________________________，个体Ⅱ中能稳定遗传的占________。
（3）若要尽快获得纯种优良（aaBB）的品种，则应采用上图中________（用字母表示）过程进行育种。
基因型为AaBb的植株产生的配子有AB、Ab、aB、ab四种；
图中A是减数分裂，B是花药离体培养，C是秋水仙素处理，E是受精作用，F是个体发育。
（2）（3）个体Ⅰ是纯合子，而个体Ⅱ中既有纯合子，又有杂合子。
所以要想尽快获得纯种优良的品种，应采用单倍体育种，即A、B、C过程。
（1）4 24
（2）个体Ⅰ全部为纯合子 1/4 （3）A、B、C
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