2023-2024学年 人教版 必修二染色体变异 学案

第2节染色体变异学习目标核心素养1.说出染色体变异包括染色体数目的变异和染色体结构的变异2.阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系3.进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验1.生命观念：染色体的变异同样增加了生物多样性，为学生进化观的形成做铺垫2.科学思维：通过多倍体的形成过程让学生理解自然界植物多倍体形成原因3.科学探究：“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验，需要学生通过探究去寻找相应的答案4.社会责任：利用染色体变异的原理来加深对育种的理解，并能给出一定的理论解释知识点1染色体数目的变异1．染色体变异(1)定义：生物体的eq\x(\s\up1(01))体细胞或生殖细胞内染色体eq\x(\s\up1(02))数目或结构的变化，称为染色体变异。(2)类型eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(染色体数目的变异,染色体结构的变异))2．染色体数目的变异类型(1)细胞内eq\x(\s\up1(03))个别染色体的增加或减少。(2)细胞内染色体数目以eq\x(\s\up1(04))一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。3．二倍体(1)染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是eq\x(\s\up1(05))两两成对的，也就是说含有eq\x(\s\up1(06))两套非同源染色体，其中eq\x(\s\up1(07))每套非同源染色体称为一个染色体组。(2)二倍体①概念：由eq\x(\s\up1(08))受精卵发育而来的，eq\x(\s\up1(09))体细胞中含有eq\x(\s\up1(10))两个染色体组的个体叫作二倍体。②常见生物：自然界中，几乎全部eq\x(\s\up1(11))动物和过半数的eq\x(\s\up1(12))高等植物都是二倍体。4．多倍体(1)概念：由受精卵发育而来的，eq\x(\s\up1(13))体细胞中含有eq\x(\s\up1(14))三个或三个以上染色体组的个体，统称为多倍体。(2)三倍体、四倍体的形成过程举例(3)多倍体植株特点：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆eq\x(\s\up1(15))粗壮，叶片、果实和种子都比较eq\x(\s\up1(16))大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所eq\x(\s\up1(17))增加。(4)多倍体育种方法eq\x(\s\up1(18))低温处理或用eq\x(\s\up1(19))秋水仙素诱发(最常用且最有效)等处理对象eq\x(\s\up1(20))萌发的种子或eq\x(\s\up1(21))幼苗原理低温、秋水仙素能够抑制eq\x(\s\up1(22))纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目eq\x(\s\up1(23))加倍实例含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜1．一个染色体组中是否存在等位基因，为什么？果蝇、人的1个染色体组中染色体组成分别是什么？提示：不存在等位基因，因为等位基因位于同源染色体上，而一个染色体组中无同源染色体。果蝇：3＋X或3＋Y(3条常染色体＋1条性染色体)。人：22＋X或22＋Y(22条常染色体＋1条性染色体)。2．三倍体西瓜培育过程中，两次传粉的作用分别是什么？提示：三倍体无子西瓜培育过程中，两次传粉的作用：第一次是为了完成传粉受精过程，形成三倍体种子；第二次是为了刺激三倍体植株子房产生生长素促进果实发育。3．为什么三倍体植物不能形成种子？提示：三倍体因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子，就无法发生受精作用形成种子。5．单倍体(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种eq\x(\s\up1(24))配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。(2)实例：蜜蜂中的eq\x(\s\up1(25))雄蜂。(3)单倍体植株特点：与正常植株相比，单倍体植株长得eq\x(\s\up1(26))弱小，而且高度eq\x(\s\up1(27))不育。(4)单倍体育种(二倍体为例)①方法：eq\x(\s\up1(28))花药(或花粉)离体培养eq\o(→,\s\up7(获得))单倍体植株eq\o(→,\s\up7(人工诱导),\s\do10(用\x(\s\up1(29))秋水仙素或低温处理))获得染色体数目eq\x(\s\up1(30))加倍植株，恢复到正常植株的染色体数目。②单倍体育种得到的植株，不但能够eq\x(\s\up1(31))正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是eq\x(\s\up1(32))纯合的，自交的后代eq\x(\s\up1(33))不会发生性状分离。③优点：eq\x(\s\up1(34))明显缩短育种年限。(1)体细胞中含一个染色体组的生物体一定是单倍体。(√)(2)单倍体生物的体细胞中一定只含一个染色体组。(×)(3)体细胞中含有三个染色体组的生物体一定是三倍体。(×)(4)三倍体生物的细胞中一定含三个染色体组。(×)(5)蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育而来的。(√)(6)二倍体体细胞处于有丝分裂后期时，染色体组为4组。(√)(7)二倍体减数分裂Ⅱ后期细胞中有1个染色体组。(×)(8)单倍体育种时可以用秋水仙素处理单倍体萌发的幼苗或种子。(×)(9)“单体”“三体”是分别发生了以染色体组为单位的成套减少、增加所致。(×)知识点2染色体结构的变异1．类型图解变化名称举例染色体的某一片段缺失引起变异eq\x(\s\up1(01))缺失猫叫综合征；果蝇缺刻翅的形成染色体中增加某一片段引起变异重复果蝇棒状眼的形成染色体的某一片段移接到另一条eq\x(\s\up1(02))非同源染色体上引起变异易位果蝇花斑眼的形成染色体的某一片段位置颠倒引起变异倒位果蝇卷翅的形成2.结果(1)使排列在染色体上的基因的eq\x(\s\up1(03))数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。(2)大多数染色体结构变异对生物体是eq\x(\s\up1(04))不利的，有的甚至导致生物体死亡。知识点3实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化1．实验原理用低温处理植物的eq\x(\s\up1(01))分生组织细胞，能够eq\x(\s\up1(02))抑制纺锤体的形成，以致影响细胞eq\x(\s\up1(03))有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能eq\x(\s\up1(04))分裂成两个子细胞，植物细胞的染色体的数目发生变化。2．实验步骤3．实验中几种溶液的作用(1)卡诺氏液：eq\x(\s\up1(16))固定细胞的形态。(2)质量浓度为0.01g/mL的甲紫溶液(旧称龙胆紫溶液)：eq\x(\s\up1(17))使染色体着色。(3)质量分数为15%的盐酸溶液：与体积分数为95%的酒精1∶1混合，eq\x(\s\up1(18))解离，使细胞分散开。(4)体积分数为95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的eq\x(\s\up1(19))卡诺氏液，还可与eq\x(\s\up1(20))质量分数为15%的盐酸溶液混合，解离细胞。课堂小结1．(目标1)慢性髓细胞性白血病是一种恶性疾病，患者骨髓内会出现大量恶性增殖的白细胞。该病是由于9号染色体和22号染色体互换片段所致。这种变异属于()A．基因突变 B．基因重组C．染色体结构变异 D．染色体数目变异答案C解析根据题意分析可知，人慢性髓细胞性白血病，是由于9号染色体和22号染色体互换片段所致的，发生在非同源染色体之间，说明发生了染色体结构变异中的易位。2．(目标1)猫叫综合征的起因是()A．基因突变B．染色体数目变异C．基因重组D．染色体结构变异答案D解析猫叫综合征是由人的一条5号染色体部分缺失引起的遗传病，属于染色体结构变异中的缺失，故选D。3．(目标2)单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是()A．单倍体杂交后代不发生性状分离B．单倍体经染色体加倍后得到的植株自交后代一般不发生性状分离C．单倍体高度不育，不发生性状分离D．单倍体植株多长得弱小答案B解析单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是该育种方法得到的生物个体一般为纯合子，自交后代不发生性状分离。4．(目标2)下列有关单倍体、多倍体及染色体组的叙述，错误的是()A．体细胞中含有两个染色体组的个体可能是二倍体B．含有一个染色体组的细胞中不含有同源染色体C．体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体D．八倍体小黑麦的单倍体细胞中有四个染色体组答案C解析体细胞中含有两个染色体组的个体不一定是二倍体，若该个体是由受精卵发育而来的，则为二倍体；若该个体是由配子直接发育而来的，则为单倍体，A正确；染色体组是细胞中的一组非同源染色体，故含有一个染色体组的细胞中不含有同源染色体，B正确；由配子直接发育而来的个体称为单倍体，体细胞中只有一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体的体细胞中不一定只含一个染色体组，C错误；单倍体是由配子直接发育而来的，八倍体小黑麦的配子含有四个染色体组，所以由配子直接发育形成的单倍体也含有四个染色体组，D正确。5．(不定项)(目标3)某生物兴趣小组的同学将生长旺盛的大蒜不定根置于4℃的冰箱冷藏室中培养48～72h后，剪取根尖制成临时装片，然后用显微镜观察细胞中染色体的分裂现象。下列叙述正确的是()A．实验原理是低温处理能阻断大蒜根尖细胞中DNA的复制B．用甲紫溶液处理根尖可使染色体着色C．制作临时装片前可用卡诺氏液固定细胞形态D．低倍镜视野中所有细胞染色体数都已发生改变答案BC解析实验原理是低温处理能抑制大蒜根尖细胞中纺锤体的形成，A错误；视野中只有少数细胞染色体数发生改变，D错误。题型一相关概念的理解考查[例1]在对细胞染色体进行测量计算的基础上，进行染色体配对、分组及形态分析的过程叫作核型分析。下图是某种生物的核型分析图，图中的数字表示染色体的编号。下列叙述错误的是()A．①和②、⑦和⑧属于同源染色体B．①④⑤⑧可以组成1个染色体组C．该生物1个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同D．该生物共有4个染色体组，含有常染色体和性染色体解题分析核型分析图中的染色体已经进行配对，故⑦和⑧大小不同，为一对性染色体，是一对同源染色体；1个染色体组中每一条染色体上的DNA碱基排列顺序都存在差异；该生物含2个染色体组。答案D[例2]下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述，不正确的是()A．二倍体生物的一个配子中的全部染色体为一个染色体组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只含有一个染色体组D．多倍体常是二倍体祖先经过染色体数加倍或种间杂交产生的解题分析对于二倍体生物，其单倍体的体细胞含有一个染色体组，对于多倍体生物，其单倍体的体细胞中含有多于一个的染色体组，C错误。答案C[例3](不定项)如图所示为细胞中所含的染色体，下列叙述正确的是()A．图a细胞含有2个染色体组，图b细胞含有3个染色体组B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体解题分析分析题图可知，图a细胞含有4个染色体组，A错误；图b细胞含有3个染色体组，但若图b代表的生物由配子发育而来，则是单倍体，B错误；图d细胞含有1个染色体组，为单倍体，可能是卵细胞发育而来，也可能是精子发育而来，D错误。答案C技法提升判断染色体组数目的方法(1)根据染色体形态、大小判断细胞内形态、大小相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。(2)根据基因型判断控制一对相对性状的基因(包括同一字母的大小写)出现几次，就含几个染色体组。题型二“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验分析[例4]有关“低温诱导植物细胞(2n＝16)染色体数目的变化”实验的分析，正确的是()A．体积分数为95%的酒精用于根尖的固定和解离，但作用不同B．低温与秋水仙素均能抑制着丝粒分裂而导致染色体数目加倍C．染色处理利于更好的观察染色体D．如果显微观察到染色体数为32的细胞，可判断低温诱导成功解题分析“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验中，将根尖放入卡诺氏液中浸泡，目的是固定细胞形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次，目的是洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精1∶1混合的解离液可以使洋葱根尖解离，A错误；低温与秋水仙素均能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，使细胞分裂后期染色体不能向两极移动而导致染色体数目加倍，B错误；有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，所以显微观察到染色体数为32的细胞，还不能判断低温诱导成功，D错误。答案C技法提升实验的几点注意事项(1)选材：材料应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体数目加倍的情况。(2)温度不是越低越好：温度过低会对根尖细胞造成伤害，应选择适宜温度。(3)并不是所有细胞中染色体数目均加倍：只有少部分细胞实现“染色体数目加倍”，大部分细胞仍为二倍体。(4)实验处理后细胞是死的而非活的。(5)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒到有丝分裂后期即分裂，无纺锤丝牵引，着丝粒也分裂。题型三染色体结构变异类型的判断[例5]人类(2n＝46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表型，但在产生生殖细胞的过程中会形成复杂的联会复合物(如图)，在进行减数分裂时，该联会复合物中任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞的任意一极。下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是()A．图中所示为染色体结构变异和染色体数目变异B．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞C．女性携带者与正常男性婚配生出表现正常子女的几率为1/6D．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体解题分析根据题干信息可知，14/21平衡易位染色体是由14号和21号两条染色体融合成一条染色体，通过染色体易位和连接形成，发生了染色体结构变异和染色体数目变异，A正确；有丝分裂中期染色体形态稳定、数目清晰，故观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞，B正确；男性携带者含14号与21号染色体融合形成的14/21平衡易位染色体，所以其初级精母细胞含有45条染色体，D正确。答案C[例6](不定项)下列甲～丁图表示二倍体生物不同的变异类型，其中的字母表示染色体片段。下列叙述正确的是()A．甲变异类型为基因重组，该过程只能发生在减数分裂过程中B．乙变异类型中基因的种类、数量以及排列顺序均未发生改变C．丙图所示时期为减数分裂Ⅰ前期，可代表染色体片段缺失或重复D．丁图所示个体与正常个体杂交，子代中正常个体的概率约为1/2解题分析甲变异类型为易位，A错误；乙为倒位，基因的种类、数量没变，但是染色体上基因的排列顺序发生了改变，B错误；丙图为同源染色体配对图，多出一个环，可能是染色体片段缺失或重复导致，C正确；丁图所示个体为三体，产生的配子为1/2正常配子、1/2异常配子，与正常个体杂交，子代中正常个体的概率约为1/2，D正确。答案CD技法提升判断变异类型的方法(1)易位与染色体互换。易位发生于非同源染色体之间，属于染色体结构变异；染色体互换发生于同源染色体非姐妹染色单体之间，可能会导致基因重组。(2)基因突变碱基的缺失与染色体变异的缺失。基因突变碱基的缺失不改变染色体上基因的数目和位置；染色体结构变异的缺失会导致染色体上基因数目的减少。(3)通过联会的图像判断染色体变异类型①可能发生了缺失或重复。②可能发生了易位。③可能发生了倒位。题型四有关育种的分析[例7]研究人员用乌拉尔图小麦和粗山羊草培育异源四倍体小麦的过程如图1，其中A和D分别代表两种植物的一个染色体组。异源多倍体形成配子时常出现部分非同源染色体之间通过配对交叉导致染色体片段交换的现象，如图2。下列叙述正确的是()A．乌拉尔图小麦和粗山羊草杂交产生的F1中有两个染色体组，但F1不可育B．可以用秋水仙素处理F1的幼苗或