高考生物一轮复习 第四单元 基因的表达 第2讲 染色体变异课件 新人教版必修2.ppt

第2讲染色体变异 一 染色体结构变异1 类型 2 结果 使排列在染色体上的基因的 或 发生改变 从而引起性状的变异 知识梳理 二 染色体数目变异1 染色体组 细胞中的一组 在形态和功能上各不相同 携带着控制生物生长发育的全部遗传信息 2 二倍体 由受精卵发育而来 内含有两个染色体组的个体 3 多倍体 1 概念 由受精卵发育而来 体细胞内含有 染色体组的个体 2 特点 植株茎秆粗壮 都比较大 糖类和蛋白质等营养物质的含量相对高 3 人工诱导多倍体 方法 用 处理萌发的种子或幼苗 原理 秋水仙素能够抑制 形成 导致染色体不分离 引起细胞内 加倍 4 单倍体 1 概念 由配子发育而来的个体 体细胞中含有 染色体数目的个体 2 特点 植株矮小 而且 3 单倍体育种 自主核对 一 1 某一片段缺失增加某一片段位置颠倒另一条非同源染色体2 数目排列顺序二 1 非同源染色体2 体细胞3 三个或三个以上叶片 果实 种子秋水仙素纺锤体染色体4 本物种配子高度不育单倍体植株明显缩短育种年限 1 怎样区别基因突变与染色体结构变异 2 染色体变异有哪些应用 考点1染色体变异1 染色体结构变异的类型 考点突破 应用指南1 易位与交叉互换的区别 1 易位属于染色体结构变异 发生在非同源染色体之间 是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 2 交叉互换属于基因重组 发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间 如下图所示 2 染色体结构变异与基因突变的区别 1 变异范围不同 基因突变是在dna分子水平上的变异 只涉及基因中一个或几个碱基的改变 这种变化在光学显微镜下观察不到 染色体结构的变异是在染色体水平上的变异 涉及到染色体的某一片段的改变 这一片段可能含有若干个基因 这种变化在光学显微镜下可观察到 2 变异的方式不同基因突变包括基因中碱基对的增添 缺失或替换三种类型 染色体结构变异包括染色体片段的缺失 重复 倒位和易位 它们的区别可用下图表示 3 变异的结果不同 基因突变引起基因结构的改变 基因数目未变 生物的性状不一定改变 染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变 基因的数目和生物的性状发生改变 例1下列情况引起的变异属于基因重组的是 非同源染色体上非等位基因的自由组合 一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交换 dna分子中发生碱基对的增添 缺失或改变a b c d 解析 基因重组有两种情况 一是在减数第一次分裂的四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换 二是减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因的自由组合 答案 c 对点训练1下列有关变异的说法正确的是 a 染色体中dna的一个碱基对缺失属于染色体结构变异b 染色体变异 基因突变均可以用光学显微镜直接观察c 同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组d 染色体变异只发生于有丝分裂过程中解析 dna分子中碱基对的缺失属于基因突变 染色体变异可以用光学显微镜观察 而基因突变是dna分子水平的改变 不能直接用光学显微镜观察到 染色体变异可发生于有丝分裂或减数分裂过程中 交叉互换属于基因重组 答案 c 考点2染色体数目的变异1 染色体组 染色体组是指细胞中的一组非同源染色体 它们在形态和功能上各不相同 但是携带着控制一种生物生长发育 遗传和变异的全部遗传信息 要构成一个染色体组 应具备以下条件 一个染色体组中不含同源染色体 一个染色体组中所含的染色体形态 大小和功能各不相同 一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因 但不能重复 2 单倍体与多倍体的比较 3 单倍体与多倍体的形成 多倍体形成a 自然多倍体 b 人工诱导多倍体 c 规律 不论是自然多倍体还是人工诱导多倍体 各种影响因素均在分裂前期抑制了纺锤体形成 最终导致细胞中染色体数目加倍 单倍体产生a 自然单倍体 由未受精的卵细胞直接发育而来 如雄蜂 b 人工诱导单倍体 花药离体培养 c 规律 不论自然单倍体还是人工诱导单倍体 均是由未受精的有性生殖细胞发育而成 为单性生殖 应用指南1 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 2 根据基因型来判断 在细胞或生物体的基因型中 控制同一性状的基因出现几次 则有几个染色体组 如基因型为aaaabbbb的细胞或生物体含有4个染色体组 3 根据染色体的数目和染色体的形态数来推算 染色 例2某些类型的染色体结构和数目的变异 可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别 a b c d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图 它们依次属于 a 三倍体 染色体片段增加 个别染色体数目变异 染色体片段缺失b 三倍体 染色体片段缺失 个别染色体数目变异 染色体片段增加 c 个别染色体数目变异 染色体片段增加 三倍体 染色体片段缺失d 染色体片段缺失 个别染色体数目变异 染色体片段增加 三倍体 解析 第一个图三对同源染色体 有两对是2条染色体 一对是3条染色体 说明是个别染色体数目变异 第二个图一条染色体多一部分4 属于重复 第三个图同源染色体均为三个 染色体组成倍地增加为三倍体 第四个图一条染色体缺少一部分3 所以属于缺失 答案 c 对点训练2下图是两种生物的体细胞内染色体及有关基因分布情况示意图 请据图回答 1 甲是 倍体生物 乙是 倍体生物 2 甲的一个染色体组含有 条染色体 如果由该生物的卵细胞单独培养出一生物个体 则其体细胞中含有 个染色体组 是 倍体 3 图乙所示的个体与基因型为aabbcc的个体交配 其f1最多有 种表现型 答案 1 四或单二或单 2 32单 3 8 考点3三种可遗传变异的关系 应用指南1 基因突变 基因重组 染色体变异都会引起遗传物质的改变 均可传给后代 生物变异的联系如下 2 基因突变是dna分子水平上的变化 染色体变异是染色体结构或数目的变异 属于细胞水平上的变化 3 同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换 只是改变了非等位基因间的连锁关系 实现了基因重组 并未改变染色体形态 大小及基因数目 所以不是染色体结构变异 例3 2010 潍坊质检 用x射线处理蚕蛹 使其第2号染色体的斑纹基因易位于w染色体上 使雌体都有斑纹 再将雌蚕与白体雄蚕交配 其后代雌蚕都有斑纹 雄蚕都无斑纹 这样有利于去雌留雄 提高蚕丝的质量 这种育种方法所依据的原理是 a 染色体结构的变异b 染色体数目的变化c 基因突变d 基因重组 解析 x射线处理使蚕蛹的第2号染色体的斑纹基因易位于w染色体 故为染色体结构的变异 答案 a 对点训练3回答下列两个问题 随着除草剂的广泛使用 杂草逐渐出现了抗药性 下表是苋菜抗 莠去净 一种除草剂 品系的pbs基因和对除草剂敏感品系的正常基因的部分碱基序列 以及相应蛋白质中的部分氨基酸序列 请分析回答问题 1 抗除草剂品系的出现 是由于正常的敏感品系发生了基因突变 导致 2 从部分dna碱基的变化 可推知密码子的变化是 3 若抗除草剂品系基因控制合成蛋白质的mrna成分如下表 则mrna中含有 个尿嘧啶 控制蛋白质合成的基因中腺嘌呤和鸟嘌呤共有 个 mrna形成场所是 某育种学家在农田中发现一株大穗不抗病的小麦 控制麦穗大与小的基因分别用d d表示 控制不抗病与抗病的基因分别用t t表示 自花传粉后获得160粒种子 这些种子发育成的小麦中有30株为大穗抗病 有x x 0 株为小穗抗病 其余都不抗病 分析回答下列问题 1 30株大穗抗病小麦的基因型为 其中从理论上推测能稳定遗传的约为 株 2 上述育种方法是 利用该株大穗不抗病小麦选育能稳定遗传的大穗抗病小麦的过程经常采用的育种方法是 其具体步骤是 a b c 3 采用 方法可以鉴定出抗病植株 解析 1 抗除草剂品系的出现 是由于基因突变导致基因所控制合成的蛋白质发生改变的缘故 即第228位上的氨基酸的替换 或丝氨酸被丙氨酸替换 2 dna转录形成了信使rna 根据部分dna碱基的变化 可以推知密码子的变化 3 根据mrna中碱基数量关系知a g 3300 u 6600 c 1100 所以控制蛋白质合成的基因中a g mrna中的所有碱基之和 11000 1 根据题意 大穗不抗病的植株自花传粉后得到的后代有大穗抗病 小穗抗病和不抗病等植株 可以推知其基因型为ddtt 其子代中的大穗抗病的基因型为d tt 为ddtt或ddtt 在d tt中 能稳定遗传的个体占1 3 约有10株 2 单倍体育种中 先要采集花药进行离体培养 形成单倍体幼苗 然后用一定浓度的秋水仙素溶液处理幼苗使其染色体数目加倍 待加倍后的植株成熟后 选大穗抗病的个体即可 3 要想鉴定抗病植株 可以采用病原体侵染的方法进行 答案 1 第228位上的氨基酸的替换 或丝氨酸被丙氨酸替换 2 uca gca 3 660011000细胞核 1 ddtt或ddtt10 2 杂交育种单倍体育种a 采集该株小麦的花药 或花粉 进行离体培养获得单倍体幼苗b 用一定浓度的秋水仙素溶液处理幼苗使其染色体加倍c 选出大穗抗病个体 3 病原体感染 考点4实验面面观 低温诱导植物染色体数目的变化1 实验原理 1 正常进行有丝分裂的组织细胞 在分裂后期着丝点分裂后 子染色体在纺锤体作用下分别移向两极 进而平均分配到两个子细胞中去 2 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 实验流程根尖培养 将洋葱等材料放在装满清水的广口瓶上 底部接触水面 置于适宜条件下 使之生根低温诱导 待不定根长至1cm时 将整个装量放入冰箱的低温室内 4 诱导培养36h材料固定 剪取根尖约0 5 1cm 放入卡诺氏固定液中浸泡0 5 1h 固定其形态 然后用95 酒精冲洗2次 制作装片 解离 漂洗 染色 制片 同观察植物细胞的有丝分裂 观察 先用低倍镜观察 找到变异细胞 再换用高倍镜观察 应用指南1 为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构 必须先将细胞固定 2 在进行本实验的过程中 和观察植物细胞的有丝分裂一样 所观察的细胞已经被盐酸杀死了 最终在显微镜下看到的是死细胞 3 选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织细胞 不分裂的细胞染色体不复制 不会出现染色体加倍的情况 例4有关 低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍 的实验 正确的叙述是 a 可能出现三倍体细胞b 多倍体细胞形成的比例常达100 c 多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期d 多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会 解析 本题考查教材 低温诱导植物染色体数目的变化 的实验 意在考查考生对实验结果的分析能力 b错误 并非所有的细胞的染色体都被加倍 d错误 大蒜根尖细胞进行的是有丝分裂 有丝分裂过程中没有非同源染色体的重组 答案 c 对点训练4下列关于 低温诱导洋葱染色体数目变化 的实验 描述错误的是 a 处于分裂间期的细胞最多b 在显微镜下可以观察到含有四个染色体组的细胞c 在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程d 低温诱导染色体数目变化与秋水仙素诱导的原理相似解析 本实验要用到解离液 解离液可杀死细胞 因此不可能在高倍显微镜下观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程 答案 c 例题下列有关水稻的叙述 错误的是 a 二倍体水稻含有两个染色体组b 二倍体水稻经秋水仙素处理 可得到四倍体水稻 稻穗 米粒变大c 二倍体水稻与四倍体水稻杂交 可得到三倍体水稻 含三个染色体组d 二倍体水稻的花粉经离体培养 可得到单倍体水稻 稻穗 米粒变小错因分析本题易错在忽略了单倍体植株高度不育的特点上 答案d 典例1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 考查角度低温诱导染色体加倍解析低温诱导染色体加倍的原理 抑制纺锤体的形成 使子染色体不能分别移向两极 卡诺氏液用于染色体的固定 解离液为盐酸酒精混合液 低温诱导染色体加倍的时期是前期 大多数细胞处于间期 改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以用于染色体的染色 答案c点评本题考查低温诱导染色体加倍的过程分析 属于基础性题目 解题关键是识记低温诱导染色体加倍的过程 条件 典例2为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题 人们培育出三倍体牡蛎 利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是 a 利用水压抑制受精卵的第一次卵裂 然后培育形成新个体b 用被 射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞 然后培育形成新个体c 将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中 然后培育形成新个体d 用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体 然后培育形成新个体 考查角度染色体数目变异的应用解析a b c项分别得到四倍体 单倍体和二倍体 选项d中 化学试剂阻止了次级卵母细胞的正常分裂 生成含有两个染色体组的卵细胞 与精子 含一个染色体组 结合后 受精卵含三个染色体组 经培育形成三倍体牡蛎 故正确答案为d 答案d点评三倍体牡蛎培育的关键技术是首先获得含三个染色体组的合子 本题意在考查动物细胞有丝分裂 减数分裂 受精作用 核移植技术等方面的知识 属于考纲理解和应用层次 难度较大 典例3回答下列问题 为提高小麦的抗旱性 有人将大麦的抗旱基因 hva 导入小麦 筛选出hva基因成功整合到染色体上的高抗旱性t0植株 假定hva基因都能正常表达 1 某t0植株体细胞含一个hva基因 让该植株自交 在所得种子中 种皮含hva基因的种子所占比例为 胚含hva基因的种子所占比例为 2 某些t0植株体细胞含两个hva基因 这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型 黑点表示hva基因的整合位点 将t0植株与非转基因小麦杂交 若子代高抗旱性植株所占比例为50 则两个hva基因的整合位点属于图 类型 若子代高抗旱性植株所占的比例为100 则两个hva基因的整合位点属于图 类型 让图c所示类型的t0植株自交 子代中高抗旱性植株所占比例为 考查角度可遗传变异综合解析 1 若t0植株含一个hva基因 则在减数分裂过程中 与hva基因所在染色体配对的另一条染色体上的相应位点没有该基因 此植株基因型可写做ao hva基因用a表示 o表示没有相应基因 遗传中遵循基因的分离定律 其自交所得种子的胚的基因型及比例为1aa 2ao 1oo 所以胚含hva基因的种子占的比例为75 种皮由珠被发育而来 其基因型与母本相同 种皮含hva基因的种子占的比例为100 2 t0植株体细胞含两个hva基因 假设两个hva基因用a1 a2表示 如果这两个基因位于一对同源染色体的不同位点上 如图a 该个体基因型可写做a1a2 与非转基因小麦 无hva基因 用00表示 杂交 子代基因型为a1o a2o 均含有hva基因 子代高抗旱性植株所占的比例为100 若两个hva基因位于同一条染色体上 如图b 此植株经减数分裂形成的配子有1 2含hva基因 与非转基因小麦杂交 子代中有50 表现为高抗旱性 若两个hva基因位于两对同源染色体上 如图c 在遗传中遵循基因的自由组合定律 t0植株自交后代的基因型通式及比例为9a1 a2 3a1 oo 3ooa2 1oooo 子代中高抗旱植株所占比例为15 16 1 变异是生物的基本特征之一 下列不属于细菌产生的可遗传变异有 基因突变 基因重组 染色体变异 环境条件的变化 染色单体互换 非同源染色体上非等位基因自由组合a b c d 答案 c 随堂过关 2 2010 锦州二模 纯种红花紫茉莉 rr 与纯种白花紫茉莉 rr 杂交得f1 取f1的花药进行离体培养 然后将幼苗用秋水仙素处理 使染色体加倍得f2 f2的基因型及比例是 a rr rr 1 1b rr rr 3 1c rr rr 1 1d rr rr rr 1 2 1答案 a 3 在细胞分裂过程中出现了甲 乙2种变异 甲图中英文字母表示染色体片段 下列有关叙述正确的是 甲图中发生了染色体结构变异 增加了生物变异的多样性 乙图中出现的这种变异属于染色体变异 甲 乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中 甲 乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验a b c d 解析 由甲图染色体上的基因排序变化可知 染色体发生了结构变异 该变异既可以发生在减数分裂过程 也可以发生在有丝分裂过程中 乙图是发生在有丝分裂后期 染色体没有平均分配而导致的染色体数目变异 染色体结构变异和数目变异均可在显微镜下直接观察到 答案 c 4 细胞的有丝分裂与减数分裂都可能产生可遗传的变异 其中仅发生在减数分裂过程的变异是 a 染色体不分离或不能移向两极 导致染色体数目变异b 非同源染色体自由组合 导致基因重组c 染色体复制时受诱变因素影响 导致基因突变d 非同源染色体某片段移接 导致染色体结构变异解