北师大版必修2 第5章 第3节 染色体变异 学案.doc

第3节染色体变异1染色体结构变异主要有重复、缺失、倒位和易位四种类型。2染色体组是指细胞中在形态和功能上各不相同，但是携带着控制这种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息的一组非同源染色体。3由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。4单倍体是指体细胞中具有本物种配子染色体数目的个体，主要有单元单倍体和多元单倍体两种类型。5单倍体育种常用的方法是花药离体培养技术，其优点是能够明显缩短育种年限。6细胞内个别染色体的增加或减少的变异称为非整倍性变异。 自读教材夯基础1染色体变异和基因突变的区别(1)基因突变是染色体上的某一个位点上基因的改变，是分子水平的变异；染色体变异是染色体结构的改变和染色体数目的增减引起的变异。(2)光学显微镜下可以观察到的是染色体变异。2染色体结构的变异(1)概念：染色体较大范围的结构改变，叫染色体结构变异。(2)类型：重复、缺失、倒位、易位。其中阻碍基因交换的是倒位，造成染色体间基因重排的是易位。(3)遗传效应：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，而导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物是不利的。跟随名师解疑难染色体结构变异的类型及遗传效应类型原因遗传效应图解缺失一条正常染色体断裂后丢失一个片段；同源染色体配对时可形成缺失环缺失片段越大，对个体影响越大。轻则影响个体生活力，重则引起死亡重复染色体上增加了相同的某个区段引起的遗传效应比缺失小，重复部分太大会影响个体生活力倒位一条染色体片段断裂后倒转180后重新接到原位形成配子，大多异常，从而影响个体的生育易位一条染色体臂的一段与另一条非同源染色体结合产生部分异常配子，使配子的可育性降低或产生有遗传病的后代关键一点染色体结构变异是以染色体片段为整体而发生的改变，其基因内部结构并未改变。染色体结构变异涉及多个基因，对生物性状影响较大，有时甚至是致死的，而基因突变一般不会致死。易位发生在非同源染色体之间，而交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。1“猫叫综合征”是人类的第5号染色体部分缺失引起的，这种变异类型是()a基因突变b基因重组c常染色体数目变异 d常染色体结构变异解析：染色体发生的结构变异主要有4种：染色体某一片段的缺失；染色体增加了某一片段；染色体某一片段的位置颠倒；染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。题中第5号染色体部分缺失，应属于染色体结构变异的一种。答案：d2由于某种原因，某生物体内某条染色体上多了几个基因，这种遗传物质的变化属于()a基因内部结构的改变 b染色体数目变异c染色体结构变异 d染色单体的交叉互换解析：染色体上多了几个基因，是染色体自身结构的改变，而染色体数目没有变化。答案：c 自读教材夯基础1类型染色体数目变异可分为整倍性变异和非整倍性变异。2染色体组(1)概念：细胞中在形态和功能上各不相同，但是携带着控制这种生物生长发育、遗传和变异全部信息的一组非同源染色体。(2)举例：右图中的雄果蝇体细胞染色体中x、或y、就代表一个染色体组，与其精子中的染色体相同。3整倍性变异(1)含义：细胞内的染色体数目以染色体组为单位成倍增加或减少。(2)二倍体和多倍体：二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体，包括几乎全部的动物和过半数的植物。多倍体：概念优点缺点由受精卵发育而来；体细胞中含有三个或三个以上染色体组a.茎秆粗壮b.叶片、果实比较大；c.糖类与蛋白质等含量较高结实率低成熟延迟人工诱导多倍体：a原理：细胞核中染色体正常分裂而细胞分裂受阻。b方式c方法：低温处理法、温度激变法、化学诱变法。d应用：多倍体育种，如无子西瓜的培育。(3)单倍体：概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。类型：单元单倍体和多元单倍体。特点：与正常植株相比，植株长得弱小，且高度不育。形成实践应用：利用单倍体植株培育新品种。a方法：花药单倍体植株正常纯合子。b优点：能明显缩短育种年限。4非整倍体变异(1)含义：在染色体正常数目的基础上增加或减少了一条或几条染色体。(2)结果：引起生物性状改变，甚至导致生物体死亡。(3)应用：染色体工程。跟随名师解疑难1染色体组的理解和染色体组数的确认(1)对染色体组的理解：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，在一个染色体组中无同源染色体存在。从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同，可以依此判断给出的染色体是否为一个染色体组。从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长发育的全部遗传信息。从物种类型看，每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组不同。(2)确定生物体细胞中染色体组数目的方法：据形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组，如图甲中与1号(或2号)相同的染色体有4条，此细胞有四个染色体组。据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(读音相同的大小写字母)出现几次，则有几个染色体组，如图乙中，若细胞的基因型为aaaabbbb，任一种基因如a(a)各有四个，则该生物含有四个染色体组。根据染色体的数目和染色体的形态数来推算：染色体组的数目染色体数/染色体形态数。如，果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。2单倍体、二倍体和多倍体的判定和应用(1)生物体倍性判定：发育来源实例倍性配子雄配子花药离体培养植株单倍体雌配子雄蜂受精卵二个染色体组几乎全部动物和过半数的高等植物二倍体三个或三个以上染色体组在植物中很常见在动物中极少见三倍体或多倍体(2)三倍体无子西瓜培育过程中的几个问题：关于两次传粉：第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。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。秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的地下部分根仍为二倍体。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(胚)为三个染色体组。三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，不能产生正常配子。获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。(3)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组成倍增加染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的)常用方法秋水仙素处理萌发的种子、幼苗花药离体培养后，人工诱导染色体加倍优点操作简单明显缩短育种年限缺点适用于植物，在动物方面难以开展技术复杂一些，需与杂交育种配合关键一点判定生物是单倍体、二倍体、多倍体的关键是它的发育起点。如果发育起点是配子，不论其体细胞中含有几个染色体组，都叫单倍体。若发育起点是受精卵，其体细胞有几个染色体组，就叫几倍体。用秋水仙素处理植株使植株染色体数目加倍，若操作处理对象是单倍体植株，叫单倍体育种；若操作处理对象为正常植株，叫多倍体育种，不要认为“染色体数目加倍”就是多倍体育种。另外，诱导染色体数目加倍的方法不仅有秋水仙素等化学方法，还可以用低温等物理方法处理。通常单倍体育种对象为二倍体，其产生的单倍体中只有一个染色体组，诱导加倍后得到的是纯合子。若操作对象为四倍体，最终得到的个体不一定是纯合子。3一个染色体组应是()a配子中的全部染色体b二倍体生物配子中的全部染色体c体细胞中的一半染色体d来自父方或母方的全部染色体解析：染色体组是二倍体生物在生殖细胞中形态和功能各不相同的一组染色体。如果研究对象是多倍体，则a、c、d各项的细胞中可能含有两个或两个以上的染色体组。答案：b4下图的四个细胞中，含两个染色体组的细胞是()解析：染色体组是指一套形态、大小各不相同的、具有控制生物生长发育全部遗传信息的一组染色体。根据此概念的内涵与外延得知，a含有三个染色体组；b为单倍体，含有一个染色体组；c含有两个染色体组；d含有四个染色体组。答案：c 自读教材夯基础1作出假设低温能引起染色体数目变异。2设计实验(1)选择细胞分裂旺盛的实验材料，分成不同的组。(2)实验组进行低温处理，对照组放在室温下，一定时间后，观察不同组细胞中染色体数目变化情况。跟随名师解疑难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，一个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以洋葱根尖为实验材料设计的具体实验步骤洋葱根尖的培养及诱导 取材及固定 观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察结论：适当低温可以诱导细胞中染色体数目加倍3上述实验中几种溶液的作用(1)卡诺氏液：固定细胞的形态。(2)95%的酒精：洗去附着在根尖表面的卡诺氏液。5下列有关“低温对植物染色体数目变异的影响”实验的叙述，正确的是()a低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成b改良苯酚品红液的作用是固定和染色c固定和解离后的漂洗液都是95%酒精d该实验的目的是了解纺锤体的结构解析：实验的目的是认识低温诱导染色体数目的变化，而不是了解纺锤体的结构；固定细胞用的是卡诺氏溶液，染色用的是改良苯酚品红液，漂洗液是95%酒精。答案：a 例1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。下图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、非整倍性变异、染色体片段缺失b三倍体、染色体片段缺失、非整倍性变异、染色体片段增加c非整倍性变异、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、非整倍性变异、染色体片段增加、三倍体解析本题考查染色体变异类型的判断，染色体变异分为染色体结构变异和染色体数目变异，染色体结构变异的判断要从同源染色体的比较入手，染色体数目变异的判断要分析细胞内全部染色体。图a为两个染色体组组成的个体，其中一对同源染色体由2条变为3条，应为个别染色体数目增加；图b中上链多一个基因4，属于结构变异中的片段增加；图c中，同形染色体都是由3条组成，此个体由三个染色体组组成，为三倍体；图d中下链只有1、2、5三个基因，而缺失了3、4两个基因。答案c1已知某物种的一条染色体上依次排列着a、b、c、d、e五个基因，下图列出的若干种变化中，未发生染色体结构变化的是()解析对比正常染色体，a中缺少了d、e 2个基因；b中增加了f；c中d、e位置颠倒，增加了f；d中仍然是5个基因按正常顺序排列，只不过以等位基因形式出现，未发生染色体结构变化。答案d 例2分析下图中各细胞内染色体组成情况，并完成相关问题。(1)一般情况下，一定属于单倍体生物体细胞染色体组成的图是_。(2)由c细胞组成的生物体可育吗？_；如何处理才能产生有性生殖的后代？_。(3)对于有性生殖的生物而言，在何种情况下，由b细胞组成的生物体是二倍体？_；在什么情况下，由b细胞组成的生物体是单倍体？_。_。(4)假若a细胞组成的生物体是单倍体，则其正常物种体细胞内含_个染色体组。解析解答本题首先要明确染色体组的概念，然后分析每个细胞中染色体组的数目。图示中a细胞含四个染色体组，b细胞有两个染色体组，c中有三个染色体组，d细胞中只有一个染色体组。(1)d细胞中只有一个染色体组，一定是由配子发育而来的，是单倍体。(2)c细胞中含有三个染色体组，减数分裂时，染色体不能两两配对，联会紊乱，不能产生正常配子，所以不育。要使其可育，应将染色体加倍。(3)由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体即为二倍体；如果由配子发育而来，不论含有几个染色体组，均为单倍体。(4)单倍体中染色体组数是正常染色体组数的一半。答案(1)d(2)不可育用秋水仙素处理其幼苗，诱导使之发生染色体数目加倍(3)该个体由受精卵发育而来由未受精的有性生殖细胞直接发育而来(4)8判断所给个体是几倍体时，首先看个体来源，如果由受精卵发育而来，细胞内有几个染色体组就是几倍体，如果是由配子发育而来，不论细胞中有几个染色体组，都是单倍体。 例3(2010江苏高考)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解析本题考查多倍体育种方法操作，抑制第一次卵裂导致染色体加倍，培育而成的个体为四倍体，a项错误，用射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后形成的新个体为单倍体，b项错误。c项利用移植方法获得的个体为二倍体，c项错误。极体中含有一个染色体组，受精卵含有两个染色体组，含有极体的受精卵中含有三个染色体组，发育而成的个体为三倍体，d项正确。答案d2在生产实践中，欲想获得无子果实常采用的方法有()人工诱导多倍体育种人工诱变单倍体育种用适当浓度的生长素处理abc d解析：获得无子果实的方法有两种：一是人工诱导多倍体育种；二是用一定浓度的生长素溶液处理未经受粉的雌蕊柱头。前者是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，秋水仙素的作用是抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成，使细胞中的染色体数目加倍；后者染色体数目不加倍。答案：c 例4下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的说法不正确的是()a实验中用洋葱鳞片叶做材料而不能用大肠杆菌等原核生物替代b染色常用的染液为0.01 g/ml的龙胆紫溶液，也可用醋酸洋红替代c最好选用分裂中期的图像进行观察，此时染色体形态最清晰d低温处理与观察不能同时进行解析实验中所用材料应为进行细胞分裂的材料，而洋葱鳞片叶是高度分化的细胞，已不再分裂。龙胆紫和醋酸洋红均为碱性染料，易使染色体着色。染色体在中期时形态最为清晰，易于观察。本实验以染色体数目的变化为指标，而不是以染色体行为作为指标的，所以应先处理后观察。答案a3为了观察到低温诱导植物染色体数目变化，制作洋葱根尖细胞分裂临时装片的程序是()a选材固定解离漂洗染色制片b选材解离固定漂洗染色制片c选材解离漂洗固定染色制片d选材固定解离染色漂洗制片解析：制作洋葱根尖细胞分裂临时装片的程序是选材固定解离漂洗染色制片。答案：a归纳拓展(一)知识整合(二)重点关注1对染色体组概念的理解是学习本节知识的关键。通过对雌雄果蝇体细胞和生殖细胞染色体形态和数目的分析入手，借助辨图的方式理解染色体组的概念。2近几年高考试题中单倍体、多倍体育种是重点，多与减数分裂和遗传基本规律有机结合，染色体的知识与细胞工程的综合也将是命题热点。一、选择题1下列现象中，由染色体结构的变异引起的是()a土壤肥沃的地块庄稼长势优于贫瘠的土地b人类的镰刀型细胞贫血症的发生c一对夫妇所生的四个孩子性状差异很大d人类的猫叫综合征答案：d2关于染色体结构变异的叙述，不正确的是()a外界因素可提高染色体断裂的频率b在光学显微镜下可直接观察到染色体结构变异c倒位改变了染色体上基因顺序的排列，因而会阻碍基因的交换d易位既可以发生在同源染色体之间，也可以发生在非同源染色体之间解析：易位是一条染色体臂的一段移接到另一条非同源染色体的臂上的结构变异，因此只发生在非同源染色体之间。答案：d3如图为染色体结构变异的图解，下列依次排列正确的是()缺失倒位重复易位a bc d解析：图1为染色体丢失一段；图2为一条染色体上某一段的重复；图3为同一条染色体上某一段颠倒了180；图4为染色体断裂的片段移到非同源染色体上。答案：c4下列各项中，属于单倍体的是()a含有三个染色体组的花粉直接培育成的试管幼苗b由玉米种子发育成的幼苗c由蛙的受精卵发育成的蝌蚪d由花粉离体培养成的幼苗再经秋水仙素处理后长成的小麦植株解析：体细胞中含有本物种配子染色体数的个体就是单倍体，凡是由配子直接发育而成的个体，不论含有几个染色体组，都是单倍体。答案：a5甲、乙两图所示细胞中含有的染色体组数目分别是()a5个、4个 b10个、8个c5个、2个 d2.5个、2个解析：由甲图可知，染色体数目为10条，形态为2种，据公式染色体组的数目染色体数/染色体形态数。故图甲的染色体组数为5个。由图乙可知其基因型为aaaabbbb，染色体组数为控制同一性状的相同基因或等位基因出现的次数，染色体组数为4个。答案：a6已知普通小麦是六倍体，含有42条染色体。下列有关普通小麦的叙述中，不正确的是()a它的单倍体植株的体细胞中含有21条染色体b它的每个染色体组中含有7条染色体c它的胚乳中含有3个染色体组d离体培养它的花粉，产生的植株表现为高度不育解析：单倍体虽然有时会含有2个或多个染色体组，但因为它是由配子发育而来的，统称为单倍体。单倍体的染色体数与该物种的配子中的染色体数相同，即21条。每个染色体组的染色体数目为4267(条)。胚乳所含的染色体组数为配子中染色体组数的3倍，即9个染色体组。离体培养它的花粉，所得到的植株含有3个染色体组(无同源染色体)，因此高度不育。答案：c7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，据此现象可以推知产生花药的马铃薯是()a三倍体 b二倍体c四倍体 d六倍体解析：用花药离体培养得到单倍体，单倍体的体细胞中含有本物种配子的染色体数目。单倍体植株进行减数分裂时，染色体两两配对，说明细胞中含有两组同源染色体，据此推知产生花药的马铃薯的体细胞中含有四组同源染色体。答案：c8下列说法错误的是()a多倍体育种可以创造出自然界中没有的作物b所有单倍体植株的体细胞中只含有一个染色体组c培育单倍体常用的方法有花药离体培养和诱发孤雌生殖d染色体工程可以按人们的意愿定向改变生物的遗传性状解析：八倍体小黑麦是人们利用多倍体育种创造的自然界原来没有的作物。单倍体有单元单倍体和多元单倍体，多元单倍体体细胞中含有两个或两个以上染色体组。答案：b9对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，下列叙述错误的是()a处于分裂间期的细胞最多b在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞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在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似解析：因为间期所占周期时间长，所以处于间期的细胞数目就多；可以根据染色体的形态和大小在视野内看到二倍体和四倍体的细胞；因为观察的标本已经是死细胞，所以没法看到动态的变化；低温和秋水仙素诱导染色体变异的原理是一样的。答案：c10帕米尔高原上的高山植物中多倍体很多，下列关于多倍体形成的原因中叙述正确的是(多选)()a该地区自然条件变化剧烈妨碍了细胞内染色体的复制b该地区的植物在外界条件剧变的影响下，细胞的有丝分裂受阻，导致多倍体形成c外界条件的剧变影响减数分裂过程，使配子染色体加倍，这种染色体加倍的配子在受精以后发育成多倍体植物d外界条件的剧变导致染色体复制加倍，形成多倍体细胞解析：自然界中的多倍体植物，主要是受外界条件剧烈变化的影响而形成的。当植物细胞进行有丝分裂时，染色体已经复制了，但由于这些自然条件剧烈变化的影响，有丝分裂受到了阻碍，于是细胞核内的染色体加倍了。也可以发生在减数分裂过程中，形成染色体数目也相应加倍的生殖细胞，由这些生殖细胞结合成的合子进一步发育成的植株，就是多倍体。外界条件的剧变可以使复制后的染色体共存于一个细胞中，但不能导致染色体的复制加倍，也不会阻止染色体复制。答案：bc二、非选择题11如图是两种由受精卵发育成生物的体细胞内染色体及有关基因分布情况示意图。请根据图回答：(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成的生物的体细胞中含有_个染色体组。(3)图乙所示的个体与基因型为aabbcc的个体交配，其f1代最多有_种表现型。解析：由受精卵发育成生物的体细胞内含几个染色体组，就为几倍体。图甲相同形状的染色体有四条，则含四个染色体组，为四倍体生物，每个染色体组含三条染色体。由该生物的卵细胞单独培养成的生物的体细胞中含有2个染色体组。图乙相同形状的染色体有两条，则含两个染色体组，为二倍体生物，基因型为aabbcc，与aabbcc的个体交配，f1代表现型最多为2228。答案：(1)四二(2)32(3)812下列是关于无子番茄和无子西瓜的培育实验：用适当浓度的生长素溶液处理未受粉的番茄花蕾，子房发育成无子番茄。用四倍体和二倍体西瓜，获得三倍体西瓜的植株，给其雌蕊柱头授以二倍体西瓜花粉，子房发育成无子西瓜，试问：(1)用适当浓度的生长素溶液处理未受粉的番茄花蕾，子房发育成无子番茄，番茄的遗传物质是否发生改变_(改变或没有改变)。若取此无子番茄的枝条扦插，长成的植株所结果实中是否有种子_。(2)三倍体西瓜的无性繁殖，无子性状能否遗传_，若取这株枝条扦插，长成的植株子房壁细胞含有_个染色体组，