中图版必修2 染色体变异对性状的影响 学案.docx
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中图版必修2染色体变异对性状的影响学案
第二章 染色体变异对性状的影响
第一节
染色体数目变异对性状的影响
（教师用书独具）
●课标要求
简述染色体数目的变异。
●课标解读
1．根据实例，了解染色体组、单倍体、二倍体、多倍体的概念与特点。
2．通过举例，说明染色体数目变异的类型及对性状的影响。
3．掌握单倍体育种和多倍体育种的原理及过程。
●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，又是理解单倍体和多倍体育种、染色体异常病的基础。
近三年的高考中，对数目变异的类型与遗传病结合的考查尤为突出。
●教法指导
对于染色体结构与数目的变异，运用学生展示与小组合作形式。
（1）教师：
出示5幅图，让小组讨论其染色体组数依次是多少，并尝试总结其中的规律。
（2）小组：
汇报结果，并且总结规律，不准确或者不完善的，教师补充完善起来。
（3）在立足小组掌握了染色体组的概念后，小组开始探索单倍体、二倍体和多倍体的概念。
区分三个概念，并且举出实例，说出其中的实质区别。
3分钟后，同学上台展示成果。
（教师用书独具）
●新课导入建议
先向学生播放一段有关响彻世界的音乐“天才”舟舟指挥世界名曲的视频，接着展示一段材料介绍，这个音乐“奇才”的长相跟常人不同，他患有21三体综合征即先天性智力障碍，这种病由何引起的呢？
引入本课课题。
●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】激趣导入，引出课题——染色体数目变异。
⇒步骤2：
课件展示果蝇体细胞中的染色体图解，观察哪些为同源染色体，哪些为非同源染色体，引出“染色体组”的概念，结合【探究1】进行解读。
⇒步骤3：
课件展示几幅不同类型的细胞图，结合【探究1】的知识点2口答图解中的染色体组的数目，完成【例1】的解答。
⇓
步骤7:
默诵【结论语句】，尝试构建最佳知识网络，课下完成【课时作业】。
⇐步骤6：
结合【实验探究】“制作并观察根尖染色体加倍的装片”，动画展示低温诱导实验植物染色体数目变化的过程，总结实验原理、材料等。
对【例2】的【审题导析】进行点拨，学生作答【例2】。
⇐步骤5：
阅读【探究2】分析多倍体育种的方法及原理，并与单倍体育种进行比较，以【例2】进行评析。
当堂完成【当堂双基达标】⇐步骤4：
阅读教材有关二倍体和单倍体的概念，强调“几倍体”均是对生物体而言，并非对个别细胞而言，“单倍体和二倍体或多倍体”的划分依据在于是否由受精卵发育而成。
课 标 解 读
重 点 难 点
1.根据实例，了解染色体组、单倍体、二倍体、多倍体的概念与特点。
2．通过举例，说明染色体数目变异的类型及对性状的影响。
3．掌握单倍体育种和多倍体育种的原理及过程。
1.解释染色体组的概念，明确单倍体、二倍体和多倍体的关系。
（重难点）
2．单倍体育种与多倍体育种的原理与过程。
（重点）
染色体数目与染色体组
1.染色体组
（1）二倍体生物一个正常配子所含的染色体。
（2）形态和功能互不相同的非同源染色体。
（3）含本物种一整套遗传信息，共同控制生物的生长和发育、遗传和变异。
2．二倍体
发育起点
受精卵
染色体组数
体细胞中含有两个染色体组
实例
几乎全部动物和过半数的高等植物
3.人类染色
体组成
1．体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体吗？
【提示】 不一定。
必须是由受精卵发育来的。
染色体数目变异对性状的影响
1.染色体数目变异的类型
（1）整倍性改变
）
（2）非整倍性改变：
如单体、缺体、三体、双三体等。
2．多倍体的成因及特点
（1）形成原因：
环境条件的剧变（如温度骤变等）、秋水仙素等化学物质的影响，可以使完成复制后的染色体不能正常移向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，形成了染色体数目加倍的细胞，以后再进行正常的有丝分裂就形成多倍体。
（2）优点：
茎秆粗壮、叶片及其气孔增大、种子和果实增大。
（3）缺点：
叶子皱缩、分蘖减少、生长缓慢、育性降低等。
3．单倍体的成因及特点
（1）形成原因：
由未受精的卵细胞或精子直接发育而成。
（2）特点：
个体矮小，生活力较弱，高度不育等。
2．香蕉香甜可口，人人爱吃，那么香蕉能用种子繁殖吗？
【提示】 香蕉不能用种子繁殖，因为香蕉是三倍体植物，减数分裂产生配子时同源染色体联会紊乱，不能产生正常配子，不能结种子。
染色体数目变异在实践中的应用
1.单倍体育种
（1）方法：
花药离体培养。
（2）过程：
花药离体培养→单倍体植株→人工诱导染色体加倍→正常生殖的纯合体。
（3）优点：
明显缩短育种年限。
2．多倍体育种
（1）方法：
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
（2）优点：
培育的植株抗逆能力强、穗大、子粒蛋白含量高，生长优势强。
3．人工诱导多倍体为何要处理萌发的种子或幼苗？
【提示】 萌发的种子或幼苗是植物细胞有丝分裂旺盛的部位，易于诱导染色体数目的加倍。
1．一个染色体组内的所有染色体的形态、结构和功能各不相同。
（√）
2．单倍体细胞中一定不存在同源染色体。
（×）
【提示】 含有两个或两个以上染色体组的单倍体细胞中可能含有同源染色体。
3．普通小麦的花药培育成的植株是三倍体。
（×）
【提示】 植株是单倍体。
4．在诱导形成多倍体时常用秋水仙素处理休眠的种子。
（×）
【提示】 常用秋水仙素处理萌发的种子。
染色体组及单倍体、二倍体和
多倍体
【问题导思】
①一个染色体组中的染色体的形态相同吗？
②如何判断细胞中染色体组数？
③如何判断生物为几倍体？
1．染色体组的理解
（1）从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体互为非同源染色体，即在一个染色体组中无同源染色体存在。
（2）从形式上看，一个染色体组中所有染色体的形态、大小各不相同，可以根据各染色体的形态、大小来判断是否为一个染色体组。
（3）从功能上看，一个染色体组携带着控制一种生物生长和发育、遗传和变异的全套遗传信息，但不能重复。
（4）从物种类型上看，每种生物一个染色体组的染色体的数目、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组的染色体的大小、形态都是不同的，但数目可能相同。
2．染色体组数目的判定方法
（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，a中形态相同的染色体有3条，b中两两相同，c中各不相同，则可判定它们分别含3个、2个、1个染色体组。
（2）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＝
。
3．单倍体与多倍体的区别
（1）概念不同。
单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体；多倍体是由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
（2）发育的起点不同。
单倍体是本物种配子未经受精作用在某种因素的刺激下发育成的个体；多倍体是由受精卵发育而来的。
（3）染色体组的数目不同。
单倍体不一定含一个染色体组，有的单倍体的体细胞含一个染色体组，有的含两个或两个以上的染色体组，但是单倍体体细胞中染色体组的数目都是本物种正常体细胞染色体组数目的一半；多倍体体细胞中则含有三个或三个以上的染色体组。
单倍体、二倍体、多倍体的判定技巧
1．判定方法
2．判定步骤
（1）先看发育起点，再看染色体组数。
（2）若由受精卵发育而成有几个染色体组就是几倍体；若由配子发育而成不论有几个染色体组都是单倍体。
如图表示某些植物的体细胞，请据图回答问题：
（1）肯定是单倍体的是________图，它是由________倍体的生殖细胞直接发育形成的。
（2）茎秆较粗壮但不能产生种子的是________图，判断的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是________图。
（4）如图C图植株是由甲植物的卵细胞直接发育形成的，那么C图植株是________倍体，形成它的甲植物是________倍体，甲植物有性生殖形成种子时，发育中的胚乳细胞内含________个染色体组。
【审题导析】 本题的解题关键是首先要根据细胞中染色体的形态判断细胞中含有几个染色体组：
A、B、C、D四图所含有的染色体组数分别是3个、2个、2个和1个；然后再从形成的来源上看是属于几倍体。
【精讲精析】
（1）A、B、C、D四图中依次含有的染色体组数是3、2、2、1，含有一个染色体组的一定是单倍体。
（2）染色体组数大于等于三的植株茎秆较粗壮，染色体组数为奇数的植物在减数分裂时会联会紊乱，不能产生生殖细胞，也就不能产生种子。
（3）由受精卵发育而来的，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体，所以B、C图表示的是二倍体细胞。
（4）由卵细胞直接发育形成的是单倍体，单倍体细胞中含有两个染色体组，则原体细胞中含有四个染色体组，是四倍体。
胚乳是由受精极核发育而来的，含有六个染色体组。
【答案】
（1）D 二
（2）A 含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而不能形成生殖细胞，不能产生种子 （3）B、C （4）单 四 六
多倍体、单倍体在育种上的应用
【问题导思】
①无子西瓜的形成过程是利用什么原理？
这种育种方法还有哪些应用？
②单倍体育种为什么能够缩短育种年限？
用到了哪些技术操作？
1．单倍体育种流程
AABB
×
aabb→AaBb
亲代 F1 配子 单倍体幼苗 稳定品种
2．多倍体育种
（1）原理：
已完成染色体复制，刚进入分裂期外界环境条件
如温度骤变的干扰―→,
抑制了纺锤体的形成
染色体加倍的配子
染色体加倍的合子
染色体加倍的体细胞
多倍体
（2）实例：
三倍体无子西瓜的培育。
二倍体
西瓜幼苗
四倍体（♀）
→无子西瓜
三倍体西瓜
植株（♀）
二倍体
西瓜植
株（♂）传粉 传粉
（3）注意问题
①两次传粉
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，只有胚细胞内含有三个染色组。
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。
1．单倍体并不一定只含有一个染色体组。
二倍体生物形成的单倍体只含一个染色体组，四倍体生物形成的单倍体则含有两个染色体组。
2．花药离体培养不等于单倍体育种。
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一个稳定的品种。
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，有关此图叙述不正确的是（ ）
DDEE
×
ddee
DdEe
（F1）
DE
De
dE
de
（花药）
DE
De
dE
de
（单倍体）
DDEE
DDee
ddEE
ddee
ddEE
A．图中进行①过程的主要目的是让控制不同优良性状的非同源染色体组合到一起
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
【审题导析】
（1）单倍体育种的过程。
（2）减数分裂与配子的形成过程。
（3）人工诱导染色体数目加倍的方法。
【精讲精析】
选项
分析判断
A
①过程表示两亲本杂交，从而实现控制不同优良性状的非同源染色体组合在一起，A项正确
B
②过程表示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，B项正确
C
③过程表示花药离体培养形成单倍体植株过程，该过程不仅有细胞的增殖而且还有细胞的分化，所依据原理主要是植物细胞的全能性，C项错误
D
④过程是诱导染色体数目加倍过程，常用一定浓度的秋水仙素处理，D项正确
【答案】 C
制作并观察根尖染色体加倍的装片
【问题导思】
①低温诱导染色体数目加倍的原理是什么？
②怎样制作临时装片？
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，染色体不能被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，导致细胞内染色体数目加倍。
2．实验步骤
低温处理根尖：
将培养根尖的装置放入冰箱的低温室
（4℃）中诱导培养36h
解离固定
取材及制片
观察：
先用低倍显微镜找到理想的分裂细胞，再用高倍镜观察
3．实验结论
适当低温可以诱导细胞中染色体数目加倍。
4．注意事项
（1）解离固定时间不宜过长。
（2）制片时，取材不宜太多，压片时用力要均匀。
（3）选择染色体分散良好，没有或者较少重叠的细胞进行染色体计数。
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：
3～5min，不宜过长也不宜过短。
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。
研究表明：
温度骤变以及秋水仙素等理化因素都会使植物细胞染色体数目加倍。
某同学为验证低温能诱导洋葱（2N＝16）根尖细胞染色体数目加倍，开展了相关的研究。
请分析回答：
（1）实验原理：
低温处理根尖细胞，能够抑制________期________的形成，以致染色体不能移向两极，细胞也不分裂。
（2）材料用具：
洋葱，冰箱，________________________________________________________________________
（显微操作器材），解离液和碱性染料等。
（3）方法步骤：
①培养洋葱根尖，待不定根长至1cm左右时，在冰箱的低温室内（4℃）诱导培养40h；
②制作装片：
解离→________→染色→制片；
③显微观察并绘图：
该同学用低倍镜能清楚观察到细胞，但不能顺利换上高倍镜，最可能的原因是________________________________________________________________________
____________。
（4）计数：
若常温下的装片中，分裂期细胞占细胞总数的10%，细胞周期总时间为20h，则分裂间期经历________h；该实验中处于分裂中期的细胞含有________条染色体。
【审题导析】
（1）低温诱导染色体数目加倍的原因是抑制根尖细胞有丝分裂前期纺锤体的形成。
（2）制作临时装片的方法和步骤。
（3）根据处于不同分裂时期细胞的计数，计算分裂间期和分裂期的方法。
【精讲精析】
（1）低温能抑制纺锤体的形成，洋葱根尖进行有丝分裂，故为有丝分裂的前期。
（2）显微镜操作的器材不能只考虑显微镜，制作临时装片一定要有载玻片、盖玻片等。
（3）步骤②依据观察植物细胞有丝分裂实验中装片制作步骤来回答。
而步骤③，低倍镜能清楚观察到细胞，但不能顺利换上高倍镜，可见显微镜本身没有问题，可能是装片的问题导致焦距不合适。
（4）依据处于某时期的细胞数与该时期时间长短成正相关来计算。
后一问要注意的是在4℃下诱导培养40h，不一定每个细胞都发生了染色体数目的加倍，故染色体数目有的是16，有的是加倍后的32。
如果能看到32条染色体，可能是这个细胞第一次分裂过程中，受到低温影响，染色体已经加倍，加倍后的细胞（4N＝32）在第二次分裂中期染色体有32条。
【答案】
（1）有丝分裂前 纺锤体
（2）显微镜、盖玻片、载玻片 （3）漂洗 将装片的盖玻片放在了下面
（4）18 16或32本课知识小结
网络构建
染色体数目变异非整倍性改变单体缺体三体/双三体四体整倍性改变
单倍体
二倍体
多倍体
结论语句
1．染色体组中不含同源染色体，携带着控制某种生物生长和发育、遗传和变异的全部信息。
2．二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。
3．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组，就是几倍体。
4．单倍体并不一定只含一个染色体组。
5．染色体数目变异包括整倍性改变和非整倍性改变。
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。
1．对染色体组的下列表述和实例中不正确的是（ ）
A．一组完整的非同源染色体
B．通常是指二倍体生物的一个配子中的染色体
C．人的体细胞中有两个染色体组
D．普通小麦的花粉细胞中有一个染色体组
【解析】 普通小麦是六倍体，其花粉细胞中有三个染色体组。
【答案】 D
2．下列字母均代表生物体细胞中的染色体组成，请分析何种生物细胞中仅仅含有一个染色体组（ ）
A．AAA B．ABC
C．AABBD．AABBCC
【解析】 染色体组中不含同源染色体，而只有B项不含同源染色体。
【答案】 B
3．（2012·济宁高一检测）已知普通小麦是六倍体，含42条染色体。
用其花药培育出来的植株是（ ）
A．三倍体，含三个染色体组
B．多倍体，营养物质含量高
C．单倍体，高度不育
D．单倍体，每个染色体组含21条染色体
【解析】 由于普通小麦为六倍体，共42条染色体，所以每个染色体组中只含有7条染色体，由配子发育成的个体，不管含有几个染色体组均为单倍体，而此时的单倍体小麦中含有三个染色体组，减数分裂时发生紊乱，不能产生正常配子，所以高度不育。
【答案】 C
4．（2013·潍坊期末）下列有关“一定”的说法正确的是（ ）
①生物的生殖细胞中含有的全部染色体一定就是一个染色体组 ②经花药离体培养得到的单倍体植株再经秋水仙素处理后一定得到纯合子 ③体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体 ④体细胞中含有奇数染色体组的个体一定是单倍体
A．全部正确B．①④
C．③④D．全部不对
【解析】 如果此生物体是二倍体，其生殖细胞中含有的全部染色体一定就是一个染色体组，如果是四倍体，则配子中含两个染色体组。
如果单倍体中还有等位基因，则经秋水仙素处理后得到的是杂合子。
如果生物体是由受精卵发育而来的，而且体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体。
由配子不经过受精作用，直接发育而成的生物个体，叫单倍体。
【答案】 D
5．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）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。
【解析】 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，故含有三个染色体组；由配子直接发育成的生物个体，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 两
（2）二或单倍体 三 （3）二 一 （4）六 单 三 （5）四
课时作业（三） 染色体数目变异对性状的影响
一、选择题
1．下图所示细胞代表四个物种的不同时期细胞，其中含有染色体组数最多的是（ ）
【解析】 本题考查染色体组的概念。
在染色体组内不存在同源染色体，A选项同源染色体有3条，应为3个染色体组；B选项3条同源染色体，也应为3个染色体组；C中无同源染色体，为一个染色体组，D选项同源染色体有4条（同源染色体最多），应为4个染色体组。
【答案】 D
2．（2012·大连期中）用花药离体培养出马铃薯单倍体植株，当它进行减数分裂时，观察到染色体两两配对，形成12对染色体，且每对形态互不相同，据此现象可推知产生花药的马铃薯是（ ）
A．二倍体 B．三倍体
C．四倍体D．六倍体
【解析】 首先必须理解单倍体的概念和特点：
单倍体是由本物种配子直接发育成的个体，但本物种的配子不一定只有一个染色体组，可以是两个，甚至多个；其次必须明确在减数分裂过程中两两配对的染色体一定是同源染色体。
本题中由于单倍体马铃薯在进行减数分裂时可观察到12对同源染色体，且每对之间形态不同，可见发育成该单倍体的配子中含有两个染色体组，故原母本体细胞中有四个染色体组，为四倍体。
【答案】 C
3．普通小麦的卵细胞中有三个染色体组。
用这种小麦的胚芽细胞、花粉分别进行离体培养，发育成的植株分别是（ ）
A．六倍体、单倍体B．六倍体、三倍体
C．二倍体、三倍体D．二倍体、单倍体
【解析】 胚芽细胞为体细胞，培育成的个体为六倍体，花粉细胞为生殖细胞，培育成的个体为单倍体。
本题极易将该花粉植株当作三倍体而误选B。
【答案】 A
4．下列叙述中正确的是（ ）
A．二倍体西瓜的体细胞中含两对同源染色体
B．二倍体西瓜的体细胞经离体培养，可得到单倍体西瓜植株
C．二倍体西瓜的花粉经离体培养，可得到无子西瓜
D．二倍体西瓜幼苗经秋水仙素处理，可得到四倍体西瓜植株
【解析】 二倍体西瓜的体细胞中含有两个染色体组；其花粉经离体培养，可得到单倍体幼苗；秋水仙素的作用为抑制纺锤体的形成，从而使细胞中染色体数目加倍，二倍体幼苗经秋水仙素处理，可得到四倍体植株。
【答案】 D
5．（2013·济阳期末）在培育三倍体无子西瓜的过程中，收获三倍体种子是在（ ）
A．第一年、二倍体母本上
B．第一年、四倍体母本上
C．第二年、三倍体母本上
D．第二年、二倍体母本上
【解析】 四倍体西瓜作母本，二倍体西瓜作父本，杂交形成三倍体无子西瓜，其种子是在第一年、四倍体母本上。
【答案】 B
6．如下图所示四个细胞中，属于二倍体生物精细胞的是（ ）
【解析】 二倍体生物精细胞中只含有一个染色体组，不含同源染色体，故A、B两项错误，精细胞中不含有姐妹染色单体，故C项也错误。
【答案】 D
7．下列图示细胞中所含染色体的有关叙述不正确的是（ ）
甲 乙 丙 丁
A．甲代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含一条染色体
B．乙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体
C．丙代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体
D．丁代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含四条染色体
【解析】 乙代表的生物可能是三倍体，因每条染色体的同源染色体共三条。
【答案】 B
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