高一生物第三节 染色体的变异及其应用（一）苏教版知识精讲

用心 爱心 专心 高一生物第三节高一生物第三节 染色体的变异及其应用 一 苏教版染色体的变异及其应用 一 苏教版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容一 教学内容 第三节 染色体的变异及其应用 一 二 学习内容 二 学习内容 染色体结构的变异 染色体数目的变异 染色体数目变异的类型 染色体变异在育种 上的应用 三 学习目标三 学习目标 简述染色体的结构变异和数目变异 收集染色体变异在育种上应用的事例 四 学习重点 四 学习重点 理解 简述染色体结构变异的过程和染色体数目变异的非整倍性 单倍性和多倍性变 异的区别 五 学习难点五 学习难点 理解染色体数目变异中单倍性 多倍性变异的区别以及无子西瓜产生的原因 六 学习过程六 学习过程 染色体是 DNA 的主要载体 染色体会不会变异 变异后的染色体会不会改变个体的 性状 这是人们十分关注的问题 遗传学家从 20 世纪初开始就不断地发现染色体的各种变 异 1959 年一位医生首次发现一种综合症是和染色体数量增加有关的 这大大促进了人们 对染色体变异的研究 染色体结构和数目的变异统称为染色体变异 1 染色体结构的变异 染色体变异包括形态 结构的变异 这些变异常常可以通过显微 镜直接观察到 1 染色体结构的变异主要起因于染色体的断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接 a 缺失 缺失 缺失是一种染色体突变 它导致染色体片段和染色体上遗传信息的丢失 缺失的片段可以位于染色体的中间或末端 缺失是由于诸如热 辐射 病毒 化合物或由缺失是由于诸如热 辐射 病毒 化合物或由 于重组酶等原因引起的染色体断裂于重组酶等原因引起的染色体断裂 缺失有可能导致整条染色体从基因组中丢失 b 重复 重复 重复是由于染色体片段加倍的染色体畸变 重复片段的大小可以变化很大 可能出现在基因组的不同位置 也可能发生串联重复 重复可能导致生物体的致死重复可能导致生物体的致死 用心 爱心 专心 c 倒位 倒位 倒位是当染色体片段发生断裂并颠倒 180 后重新连接所产生的染色体突 变 分为臂内倒位和臂间倒位 通常 倒位发生时遗传物质不会丢失 当断裂点 倒位点 出现在基因内或在控制基因表达的区段内时 会导致表现型的改变 纯合倒位会改变倒位 片段内基因与倒位片段两旁基因之间的连锁关系 d 易位 易位 易位是指染色体片段发生位置改变的染色体突变 简单易位可以划分为染 色体内易位和染色体间易位 可以是从一条染色体臂到另一条染色体臂 也可以发生在同 一条染色体臂内 还可以从一条染色体转移到另一条染色体上 2 大多数染色体结构的变异对生物体是不利的 有时甚至会导致生物体死亡 在自然条件或人为因素的影响下 染色体结构发生的改变 都会使染色体上的基因 的数目或排列顺序发生改变 从而导致性状的变异 3 正常情况下 染色体发生断裂的频率是很低的 而当细胞受到电离辐射 病毒感 染或一些化学物质诱导时 染色体结构变异的机会增加 4 染色体变异的原因 辐射与化学药物是导致染色体变异的重要原因 用硫酸铜溶液 质量浓度 300mg L 培养蚕豆种子 发现萌发的幼苗根尖细胞中出 现微核 正在分裂的细胞中出现微核 是染色体结构变异的结果正在分裂的细胞中出现微核 是染色体结构变异的结果 微核是无着丝点的染色体断片 在有丝分裂后期不能向两极移动 所以游离于细胞 质中 在有丝分裂间期 可在细胞核附近看到一到几个很小的圆形结构 这就是微核 微核是常用的遗传毒理学指标之一 指示染色体或纺锤体的损伤 微核产生的数量 又可与诱变因子剂量的强弱呈正比 因此可以用微核出现的频率来评价环境诱变因子对生 物遗传物质的损伤程度 实验步骤 将蚕豆种子洗净后 25 水培 待根长到 0 5 1 5cm 移入质量浓度为 300mg L 的硫酸铜溶液中培养 6h 自来水冲洗后 再移入自来水中培养 24h 剪取蚕豆根尖 制作临时玻片标本 用 改良碱性品红染液染色 每个根尖计数500 1000个细胞 计算微核率 出现微核的细胞数除以被计数的细胞 用心 爱心 专心 总数 人的第 5 号染色体的部分缺失会引起猫叫综合症 如图所示 患病儿童哭声轻 音 调高 两眼距离较远 耳位低下 生长发育迟缓 而且存在严重的智力障碍 2 染色体数目的变异 在正常的情况下 每种生物的染色体数目都是恒定的 不同的物种之间 染色体数目往往差别很大 少的只有一对 多的可达数百对 例如 一种马蛔虫的变种只有一对染色体 一种蝴蝶却有 190 对染色体 而瓶尔小草甚至多达 510 对染色体 1 染色体组 体细胞中染色体一般都是成对存在的 自然界中的生物大多是二倍体 它们的配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组 例 人有 46 条染色体 一个染色体组由 23 条染色体构成 洋葱有 16 条染色体 一个染色体组由 8 条染色体构成 果蝇有 8 条染色体 一个染色体组由 4 条染色体构成 动物染色体数目染色体组数植物染色体数目染色体组数 金丝猴442大麦142 黄牛602普通小麦426 猪382玉米202 狗782陆地棉524 猫382中棉262 马642番茄242 驴622豌豆142 山羊602蚕豆122 绵羊542菜豆222 鸭802向日葵342 兔442烟草484 鸡782甘蓝182 家蚕562拟南芥62 2 染色体数目变异的类型 用心 爱心 专心 染色体数目变异 非整倍性变异 缺体性变异 丢失一对同源染色体 2n 2 四体性变异 增加一对额外的染色体 2n 2 整倍性变异 一倍性变异 多倍性变异 单体性变异 丢失单条染色体 2n 1 三体性变异 增加一条额外的染色体 2n 1 3 非整倍性变异 指在正常的染色体组中 丢失或添加了一条或几条完整的染色体 一般情况下 各种染色体非整倍性变异都会对生物体产生严重的后果 动物的非整倍性变异往往是致死的 植物的非整倍性变异产生的影响相对较小 4 一倍性变异 指体细胞只含有一个染色体组的变异 由此产生的个体称为一倍体 由于一倍性变异的生物不能进行正常的减数分裂 因此是不育的 单倍性变异和单倍体 指体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异 由此 产生的个体称为单倍体 二倍体生物的一倍性变异就等同于单倍性变异 多倍体生物的一倍性变异与单倍性变异的含义不同 例 二倍体的拟南芥有 3 对同源染色体 它的一倍体和单倍体都只含有一个染色体组 即 3 条染色体 而具有 4 个染色体组的拟南芥 其一倍体只有一个染色体组 含 3 条染色 体 而单倍体则有 2 个染色体组 含 6 条染色体 5 多倍性变异 指与正常的二倍体细胞相比 具有更多染色体组的变异 与正常的二倍体细胞相比 具有 3 个染色体组的细胞称为三倍体 具有 4 个染色体组的细胞称为四倍体等 多倍体可以自发产生 也可以诱导产生 具有偶数染色体组的多倍体植物 如果在减数分裂过程中染色体能配对 一般是可 育的 具有奇数染色体组的多倍体则一般不可育 普通小麦是六倍体 它的体细胞中含有 42 条染色体 分成 6 组 每组 7 条染色体 在减数分裂过程中产生具有 21 条染色体的配子 这些配子是可育的 香蕉是具有奇数染色体组的多倍体 体细胞中含有 3 个染色体组 由于减数分裂 时染色体联会配对紊乱 产生的配子具有不同数目的染色体 因而香蕉的果实里几乎没有 种子 多倍体的动物一般是致死性的 多倍性变异常常是人类和动物妊娠早期自然流产的 主要原因 多倍体在自然界中分布极为广泛 在被子植物中 多倍体的种数占 30 35 而禾木科中大约有 70 的物种是多 倍体 栽培的普通小麦 陆地棉 海岛棉 烟草 荠菜等农作物 苹果 梨 樱桃等 果树 菊花 大理菊 水仙 郁金香等花卉均为多倍体 典型例题典型例题 1 下列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结构变异的频率 B 染色体缺失了某段 可使生物性状发生变化 C 一条染色体某一段颠倒 180 后 生物性状不发生变化 D 染色体结构变异一般可用现代遗传技术直接检验 用心 爱心 专心 分析 分析 染色体结构变异是由于某些自然条件或人为因素造成的 这些变化可导致生物 性状发生相应的改变 虽然倒位是某段染色体的位置颠倒 但是其中的基因位置发生了改 变 也可导致生物性状发生变化 答案 答案 C 2 果蝇的一条染色体上 正常基因的排列顺序为 123 456789 中间的 代表着丝 粒 下表表示了由该正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种情况 有关叙述错误的 是 染色体 基因顺序变化 a 123 476589 b 123 4789 c 1654 32789 d 123 45676789 A a 是染色体某一片段位置颠倒引起的 B b 是染色体某一片段缺失引起的 C c 是染色体着丝粒改变引起的 D d 是染色体增加了某一片段引起的 分析 分析 将 a b c d 分别与正常的基因排列顺序 123 456789 分别作比较 可知 a 是 5 6 7 这三个基因所在片段的位置颠倒引起的 b 是 5 6 这两个基因所在片段缺失引 起的 c 是 2 3 4 5 6 这五个基因所在的片段的位置颠倒而引起的 d 则是增加了 6 7 这两个基因所在的片段而引起 答案 答案 C 3 下图所示细胞为三倍体的是 分析 分析 本题考查染色体组的判定方法 解答本题所需的知识依托是 染色体组数目的 判断方法 1 根据染色体的形态 相同形态的染色体数目 染色体组数 2 根据基 因型控制同一性状的基因数 染色体组数 3 根据染色体数和形态数 染色体组数目 染色体数 形态数 解答本题的方法和技巧 三倍体细胞中应含三个染色体组 只有 B 图 中形态相同的染色体数为 3 即染色体组数为 3 答案 答案 B 4 韭菜的体细胞中含有 32 条染色体 这 32 条染色体有 8 种形态结构 由此可判定韭菜 是 A 二倍体 B 四倍体 C 六倍体 D 八倍体 解析 解析 一个染色体组内的每条染色体形态大小各不相同 韭菜体细胞中含有 8 种形态 的染色体 所以韭菜的一个染色体组有 8 条染色体 32 8 4 个染色体组 答案 答案 B 5 下图是果蝇细胞的染色体组成 以下说法正确的是 A 染色体 1 2 4 5 组成果蝇的一个染色体组 用心 爱心 专心 B 染色体 3 6 之间的交换属于基因重组 C 控制果蝇红眼或白眼的基因位于 2 号染色体上 D 果蝇单倍体基因组可由 1 2 3 6 7 的 DNA 分子组成 解析 解析 考查对图表的分析 判断能力 涉及内容有染色体的概念 基因重组 伴性遗 传 染色体组等内容 染色体组是由体细胞中的非同源染色体组成 基因重组可由减数分 裂过程中非同源染色体的自由组合 或同源染色体上的非姐妹染色单体之间交换或基因工 程改造而发生 果蝇眼色 红 白眼 的遗传为伴 X 遗传 由于 X Y 染色体携带的遗 传信息不同 因此 果蝇的单倍体基因组由 1 2 3 6 7 的 DNA 分子组成 答案 答案 D 6 从下图 A H 所示的细胞图中 说明它们各含有几个染色体组 据图完成问题 1 细胞中含有一个染色体组的是 图 2 细胞中含有两个染色体组的是 图 3 细胞中含有三个染色体组的是 图 4 细胞中含有四个染色体组的是 图 分析 分析 染色体组的判断方法有两种 一是根据染色体来判断 看同源染色体有几条就 是几个染色体组 二是看基因型 等位基因和相同基因有几个就是几个染色体组 没有同 源染色体的所有染色体就是一个染色体组 答案 答案 1 D G 2 C H 3 A B 4 E F 模拟试题模拟试题 答题时间 60 分钟 1 下图表示某植物正常体细胞的染色体组成 下列各选项中 可能是该植物基因型的 是 A ABCd B AaaaBbbb C AaBbCcDd D AaaBbb 2 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 米粒变大 3 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数 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 用心 爱心 专心 4 某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟 生长整齐而健壮 果穗大 子粒多 因此 这些植株可能是 A 单倍体 B 三倍体 C 四倍体 D 杂交种 5 下列各育种方法中 要求两个亲本一定具有很近的亲缘关系的是 A 杂交育种 B 基因工程育种 C 植物体细胞杂交育种 D 诱变育种和基因工程育种 6 把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵细胞内 培养并获得的克 隆鱼是 A 二倍体 B 有性生殖的产物 C 高度不育 D 性状与三倍体鲫鱼完全相同 7 香蕉某一性状发生了变异 其变异不可能来自 A 基因重组 B 基因突变 C 染色体变异 D 环境变化 8 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 三体 染色体片段缺失 B 三倍体 染色体片段缺失 三体 染色体片段增加 C 三体 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 三体 染色体片段增加 三倍体 9 已知某物种一条染色体上依次排列着 A B C D E 五个基因 下面列出的若干种 变化中 未发生染色体结构变化的是 10 2004 年 5 月美国 科学 杂志刊登了一项 人的卵细胞可发育成囊胚 的报道 有 人据此推测随着科学的发展 将来有可能培育出单倍体人 下列有关单倍体的叙述正确的 是 A 未经受精的卵细胞发育成的植物 一定是单倍体 B 含有两个染色体组的生物体 一定不是单倍体 C 生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 D 含有奇数染色体组的个体一定是单倍体 11 先天愚型是一种常见的染色体病 经医学检查 患者体内有 3 条 21 号染色体 致病 的原因是父母在形成生殖细胞的减数分裂过程中 A 一条 21 号染色体断裂成两条 B 着丝粒分裂后细胞分裂受阻 C 联会后的第 21 号同源染色体不分离 D 细胞分裂间期第 21 号染色体连续复制两次 12 人的双眼皮对单眼皮是显性 一对双眼皮的夫妇生了四个孩子 三个单眼皮一个双 眼皮 对这种现象最好的解释是 用心 爱心 专心 A 3 1 符合基因的分离定律 B 基因不能正常分离 产生了误差 C 这对夫妇都含有单眼皮的基因 在每胎生育中都有出现单眼皮的可能性 D 单眼皮基因与双眼皮基因发生了互换 13 根据下图中人类遗传病系谱图中世代个体的表现型进行判断 下列说法不正确的 是 A 是常染色体隐性遗传病 B 最可能是 X 染色体隐性遗传病 C 最可能是 X 染色体显性遗传病 D 最可能是常染色体显性遗传病 14 下列情况中不属于染色体变异的是 A 第 5 号染色体短臂缺失 B 第 21 号染色体增加一条 C 同源染色体之间交换了对应部分 D 用花药培养出单倍体植株 二 非选择题 15 良种对于提高农作物产量 品质和抗病性等具有重要作用 目前培育良种有多种途 径 比如 1 选用具有不同优点的亲本杂交 从其后代中选择理想的变异类型 该变异主要来 源于 选育过程中性状的遗传遵循 和连锁互换等规律 2 通过射线处理 改变已有品种的个别重要性状 该变异来源于 实质上是 细胞中 DNA 分子上的 碱基对发生改变 3 改变染色体数目 例如用 处理植物的分生组织 经过培育和选择能得到 植株 16 番茄是自花授粉植物 已知红果 R 对黄果 r 为显性 正常果形 F 对多棱果 f 为显性 以上两对基因分别位于非同源染色体上 现有红色多棱果品种 黄色正常果 形品种和黄色多棱果品种 三个品种均为纯合子 育种家期望获得红色正常果形的新品 种 为此进行杂交 试完成下列问题 1 应选用以上哪两个品种作为杂交亲本 2 上述两亲本杂交产生的 F1代具有何种基因型和表现型 3 在 F2代中红色正常果形植株出现的比例有多大 F2代中能稳定遗传的红色正常 果形植株出现的比例有多大 在 F2代中重组类型占的比例有多大 17 水稻是全球最重要的粮食作物之一 请就下列有关材料回答问题 1 我国遗传学家率先绘制了世界上第一张水稻基因遗传图 为水稻基因组计划作出 了重要贡献 水稻体细胞中有 条染色体 那么水稻基因组计划要研究的 DNA 分子数 是 个 2 假如水稻的高秆 D 对矮秆 d 为显性 抗稻瘟病 R 对易感稻瘟病 r 为显性 现有高秆抗稻瘟病 高秆易感稻瘟病 矮秆易感稻瘟病的三个水稻品种 欲培育 成矮秆抗稻瘟病新品种 所选取的亲本类型是 3 现将高秆抗稻瘟病 矮秆易感稻瘟病作亲本杂交 产生的 F1再和隐性类型进行 测交 结果如下图所示 此两对基因表现为自由组合 用心 爱心 专心 由图可知 F1的基因型为 其比例为 亲本中高秆抗稻瘟病水稻的基因 型是 18 基因检测可以确定胎儿的基因型 有一对夫妇 其中一方为 X 染色体上的隐性基因 决定的遗传病患者 另一方表现型正常 妻子怀孕后 想知道所怀的胎儿是否携带致病基 因 请完成问题 1 丈夫为患者 胎儿是男性时 需要对胎儿进行基因检测吗 为什么 2 当妻子为患者时 表现型正常胎儿的性别应该是男性