人教版生物高中必修二《染色体变异》教案

染色体变异

一、染色体结构的变异

1.类型［连线］

a.染色体某一片段位置

颠倒

b.染色体某一片段移接到

另一条非同源染色体上

c.染色体某一片段重复

d.染色体某一片段缺失

2.染色体结构的改变，会使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改

变，而导致性状的变异。

3.大多数变异对生物体是不利的,有的甚至会导致生物体死亡。

二、染色体数目的变异

1.染色体组

(1)概念：细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,但又互

相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组染色体。

(2)写出图中的染色体组：X、H、HI、IV或Y、II、III、IV。

XY

2.二倍体、多倍体

项目起点体细胞染色实例

体组数

几乎全部动物和过半数

二倍体受精卵两个

的高等植物

三个或三个三倍体香蕉和四倍体马

多倍体受精卵

以上铃薯

3.染色体数目变异与育种

⑴人工诱导多倍体的方法

⑵单倍体育种的方法

三、低温诱导植物染色体数目的变化实验

重点聚焦

1.染色体结构的变异有哪些类型？

2.什么是单倍体、二倍体和多倍体？

3.什么是染色体组？利用染色体数目变异的育种方法有哪些?

染色体结构的变异

［共研探究］

1.仔细观察下图，回答下列问题:

图1国2

⑴图1表示交叉互换,发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基

因重组。

⑵图2表示易位,发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异。

2.染色体结构变异与基因突变

项目染色体结构变异基因突变

染色体片段的缺失、碱基对的替换、增添

本质

重复、易位或倒位和缺失

发生变化

的基因的1个或多个1个

数目

变异水平细胞分子

光镜检测可见不可见

［总结升华］

1.染色体结构变异类型

类型定义实例Z5意图

一条正常染色体断裂

a

果蝇缺刻翅、猫叫综合b

缺失后丢失某一片段引起c

dd

征ee

的变异E

染色体中增加某一片

段引起的变异。一条染a

ba

cab

色体的某一片段连接dbc

重复果蝇棒状眼ec—d

到同源的另一条染色fde

ef

f

体上，结果后者就有一Hl

段重复基因

续表

类型定义实例不意图

染色体的某一片段移a1a1

某种夜来香经常发生b2b2

易位接到另一条非同源染c3c3

d4d4

e55e

色体上引起的变异66

染色体中某一片段位

置颠倒180°后重新结a

b

普通果蝇3号染色体上a

倒位合到原部位引起的变cb

d-

某些基因

异。基因并不丢失，因;f

此一般生活正常

2.染色体的缺失、重复、倒位与基因突变的区别（如图所示）

MNOpq

已知的染色体产生新基因

MNOMN00pqpq0NMMnOpq

■

缺失重复倒位基因突变

均可在显微镜下观察到（均显微镜下不能观察到

未产生新基因，但却发生了基（基因数目和排列顺序

因数目或排列顺序的变化）均未变化）

【易错易混】染色体易位与交叉互换的比较

染色体易位交叉互换

口

图解*1i8aH3

发生于非同源染色体发生于同源染色体

之间的非姐妹染色单体之间

区别染色体结构变异基因重组

在显微镜下观察不

可在显微镜下观察到

到

［对点演练］

1.下列变异中，不属于染色体结构变异的是()

A.染色体缺失了某一片段

B.染色体增加了某一片段

C.染色体中DNA的一个碱基发生了改变

D.染色体某一片段位置颠倒了180°

解析：选CDNA中一个碱基发生改变，属于基因突变，选项A、B、D依次

属于染色体结构变异的缺失、重复和倒位。

2.图1和图2表示发生在常染色体上的变异，则二者所表示的变异类型分

别属于()

A.重组和易位B.易位和易位

C.易位和重组D.重组和重组

解析：选A图1为同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基

因重组；图2发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。

探究点二染色体数目变异

［共研探究］

1.请根据图示，回答下列问题:

甲乙

(1)图甲有三个染色体组，判断依据是形态大小相同的染色体有几条,就有

几个染色体组。

(2)图乙有四个染色体组，判断依据是控制同一性状的基因出现几次,则有

几个染色体组。

(3)某生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，则该生物的体细胞中含

有生个染色体组，计算公式为染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。

2.单倍体、二倍体和多倍体

(1)①单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。②单倍体不

一定不育：体细胞中染色体组为奇数的单倍体高度不育；体细胞中染色体组为

偶数的单倍体能进行正常的减数分裂，是可育的。

(2)①若甲、乙均是由配子直接发育而来，则甲、乙均为单倍体。②若甲、

乙均是由受精卵发育而来，则甲所示生物为三倍体，乙所示生物为四倍体。

⑶诱导多倍体产生的措施有低温、秋水仙素处理等。

(4)一般情况下，单倍体高度不育，一般无种子，所以在单倍体育种时，用

秋水仙素处理幼苗,以使染色体数目加倍。

［总结升华］

1.判断染色体组和一个染色体组含有几条染色体的方法

(1)根据染色体形态判断

①细胞中同一形态的染色体有几条，该细胞内就含有几个染色体组。

②细胞中染色体共有几种形态，该细胞的一个染色体组中就含有几条染色

体。

(2)根据基因型判断

①在细胞或生物体基因型中，控制同一性状的基因(相同基因或等位基因)

共有几个，该细胞或生物体就含有几个染色体组。

②在细胞或生物体的基因型中，控制不同性状的基因有几个，该细胞或生

物体的一个染色体组中就含有几条染色体。

(3)根据细胞中染色体数及染色体形态数计算

染色体组数=染色体数目/染色体形态数。

2.二倍体、多倍体和单倍体的比较

二倍体多倍体单倍体

来源受精卵发育受精卵发育配子发育

体细胞中含有体细胞中含有体细胞中含有

概念两个染色体组的个三个或三个以上染本物种配子染色体

体色体组的个体数目的个体

染色体三个或三个以不确定(一至多

两个

组数上个)

「5k.丁直接发育成个体……

雄配了4二二单倍体

如花药离体培养

+

发育3k,丁直接发育成个体

雕配子b*,m4**」单倍体

有性生殖＜孤雌生殖,如雄蜂

过程

受精作用

受一卵包生物体匕然

11多倍体

3.单倍体育种

4.多倍体育种

⑴原理

⑵实例（三倍体无子西瓜的培育）

体

四

倍

三

四倍体西瓜无子

郃

r植

西

二倍体¥瓜

瓜

西

体

西瓜幼苗仙素株G

I三倍体种子一?)

传粉传粉

二倍体

西瓜植

株⑺

ra.第一次传粉是为了进行杂交获得三倍体

①两次传粉|种子

b.第二次传粉是为了刺激子房发育成果实

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，种皮和瓜瓢为四个染色体组，而种子的胚为三

个染色体组。

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。

【易错易混】花药离体培养W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，再用秋水仙素处理才能得到可育的纯合子。

［对点演练］

3.判断正误

（1）根据某生物的体细胞基因型为AAaaBBbb,可判断该生物为二倍体生物。

0

（2）体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体，含有两个染色体组的生物

是二倍体。（）

（3）用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍就是多倍体育种。（）

解析：（1）根据某生物的体细胞基因型为AAaaBBbb,可判断该生物可能为四

倍体生物，也可能为单倍体生物。（2）含有两个染色体组的生物如果由配子直接

发育而来就是单倍体。（3）在单倍体育种中也用到了秋水仙素。

答案：⑴X⑵X⑶X

4.如图为A、B两种生物体细胞中的染色体，则其基因型可依次表示为（）

AB

A.DdEeGG；DDEeGgHHMmNN

B.DdEEGg；DddEEEgggHHh

C.DddEEe；DdddeeeeHHHh

D.DDdEee；DdEEGgHhMmNn

解析：选C由图可知，A生物含有两种染色体，且有三个染色体组，A、B

错误，B生物含有三种染色体，且有四个染色体组，D错误。

探究点三低温诱导植物染色体数目的变化

［共研探究］

仔细阅读教材P88“实验”内容，分析探讨下列问题:

1.选材：选择能正常进行有丝分裂的植物分生组织。

2.低温处理时间：实验中必须在洋葱长出1cm左右不定根之后进行低温

处理，因为若在生根前进行低温处理，低温抑制细胞代谢，进而抑制根尖分生

区的形成，从而观察不到根尖分生区的有丝分裂受低温影响的现象。

3.染色：在染色时，除了用改良苯酚品红染色剂外，还可以用龙胆紫染液

或醋酸洋红染液。此时细胞已死亡。

4.观察：洋葱为二倍体，在显微镜下能观察到二倍体细胞、四倍体细胞等。

5.低温诱导和秋水仙素处理在原理上的相似之处：二者都作用于有丝分裂

前期，抑制纺锤体的形成。

6.低温诱导的优点：低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易

于操作。

［总结升华］

1.实验中几种溶液的作用

(1)卡诺氏液：固定细胞的形态。

(2)改良苯酚品红染液：细胞核染色，便于观察染色体的形态。除此之外，

醋酸洋红或龙胆紫都是碱性染料，都可使染色体着色。

(3)质量分数为15%的盐酸溶液：解离，使细胞分散开。

(4)体积分数为95欧的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可

与15%的盐酸溶液混合，解离、分散细胞。

2.本实验的其他问题

(1)低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。

(2)此实验可通过设置不同的温度来探究温度对植物染色体数目变化的影

响。

［对点演练］

5.下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，错误的是()

A.实验原理是低温抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极

B.解离后的洋葱根尖应漂洗后才能进行染色

C.龙胆紫溶液可以使细胞中的染色体着色

D.显微镜下可以看到大多数细胞处在分裂期并且细胞中的染色体数目发生

改变

解析：选D低温处理植物的分生组织细胞，通过抑制纺锤体的形成，使染

色体数目加倍；解离后洋葱根尖经过漂洗可去掉盐酸，有利于染色体着色；洋

葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，因此在显微镜下能观察到染色

体数目发生改变的只是少数细胞。

、学业水平达标

1.在植物体细胞有丝分裂的过程中，可能引起的可遗传变异是()

①基因突变②基因重组③染色体变异

A.①②B.①③

C.②③D.①②③

解析：选B基因重组主要发生在减数分裂形成配子的过程中，基因突变和

染色体变异可发生在个体发育的任何时期。

2.普通小麦是六倍体，有42条染色体，科学家们用花药离体培养培育出

的小麦幼苗是()

A.三倍体、21条染色体B.单倍体、21条染色体

C.三倍体、三个染色体组D.单倍体、一个染色体组

解析：选B花药中的花粉是经过减数分裂发育而成的，由其培育出的幼苗

比普通小麦的染色体数减少了一半，含有三个染色体组，体细胞中含有本物种

配子染色体数目的个体叫单倍体。

3.基因突变和染色体变异的一个重要的区别是()

A.基因突变在光学显微镜下看不见

B.染色体变异是定向的，而基因突变是不定向的

C.基因突变是可以遗传的

D.染色体变异是不能遗传的

解析：选A基因突变是基因内部的碱基种类、数量、排列顺序发生变化而

引起生物变异，属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到。染色体的变化

可在光学显微镜下直接观察到。生物的变异是不定向的，基因突变和染色体变

异均使遗传物质发生改变，都是可遗传的变异。

4.关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是()

A.一个染色体组中不含同源染色体

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不一定含有一个染色体组

D.人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

解析：选D一个染色体组中不含有同源染色体；个体若由受精卵发育而来

则含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有

一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素或低温处理等。

5.已知西瓜的染色体数目2/=22,请根据西瓜育种流程图回答有关问题：

「品种甲位旃・四倍体(辛)

产义三隼体③•无子西瓜A

,葩粉则激一-7

单倍体植株

(1)图中所用的试剂①是

____________________________________________,该试剂的作用是

________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑵培育无子西瓜A的育种方法称为

_________________________________________________________________________________________________________O

(3)③过程中形成单倍体植株所采用的方法是。该过程利用了

植物细胞的性。

(4)为确认某植株是否为单倍体，应在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色

体，观察的最佳时期为o

解析：(1)试剂①为秋水仙素，其作用是抑制纺锤体的形成，使染色体数目

加倍。(2)培育无子西瓜A的育种方法为多倍体育种。(3)单倍体育种的基本流

程是花药离体培养一单倍体植株一秋水仙素处理一筛选以获得纯合子。(4)观察

染色体数目、形态最好的时期是有丝分裂中期。

答案：(1)秋水仙素抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍⑵多倍体育种

⑶花药离体培养全能

(4)有丝分裂中期

，课下能力提升(十五)

【基础题组】

1.由于种种原因，某生物体内某条染色体上多了或少了几个基因，这种遗

传物质的变化属于()

A.基因内部结构的改变B.染色体结构变异

C.染色体数目变异D.染色单体的交叉互换

解析：选B变异发生在某条染色体上，发生的变化是几个基因的增加或减

少，应属于染色体的结构变异。

2.如图显示了染色体及其部分基因，对①和②过程最恰当的表述分别是()

A.交换、缺失B.倒位、缺失

C.倒位、易位D.交换、易位

解析：选C①过程中F与m位置相反，表示染色体的倒位，②过程只有F,

没有m,但多出了一段原来没有的染色体片段，表示染色体的易位。

3.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

解析：选A由配子发育成的植株一定是单倍体。细胞内含有两个染色体组

的生物可能是单倍体，也可能是二倍体。精子或卵细胞是细胞而非个体。三倍

体生物体细胞中含有三个染色体组。

4.单倍体经秋水仙素处理后，得到的()

A.一定是二倍体B.一定是多倍体

C.一定是纯合子D.是纯合子或杂合子

解析：选D多倍体的配子发育成的单倍体，可能是纯合子也可能是杂合子。

5.下列关于染色体组的叙述，不正确的是()

A.起源相同的一组完整的非同源染色体

B.通常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：选D普通小麦是六倍体，其体细胞中含六个染色体组，减数分裂形

成的花粉细胞中应含三个染色体组。

6.某地发现罕见人类染色体异常核型。其46条染色体中有4条变异无法

成对。经研究发现：X染色体上有一个片段“搬”到了1号染色体上，3号染色

体的一个片段插入13号染色体上。上述变化属于染色体结构变异中的()

A.缺失B.片段重复

C.易位D.倒位

解析：选C发生在非同源染色体之间的染色体片段的移接，属于易位。

7.下列有关生物变异的叙述，正确的是()

A.三倍体植物不能由受精卵发育而来

B.观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置

C.在减数分裂中，会由于非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体

结构变异

D.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导致染色体

加倍

解析：选C三倍体植物可以由二倍体和四倍体的配子结合发育而来，故A

错误；基因突变属于分子水平的变异，用显微镜观察不到，故B错误；在减数

分裂过程中，非同源染色体之间的交换属于染色体结构变异，故C正确；低温

能够抑制纺锤体的形成，故D错误。

8.如图是果蝇体细胞的染色体组成，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

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1号染色体上

D.控制不同性状的非等位基因在减数分裂时进行自由组合

解析：选C果蝇的性别决定是XY型，X、Y染色体是一对形态大小不完全相

同、所含遗传信息也不完全相同的同源染色体。3、6为非同源染色体，二者之

间发生的交换属于染色体结构变异。若控制不同性状的非等位基因位于同源染

色体上，则在其减数分裂时不能进行自由组合。

【能力题组】

9.如图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)易感病(e)小麦快速

培育纯合矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图，有关此图叙述不正确的是()

DEDEDDEE

DDEE①DdEe②_DeDeDDeeddFF

ddee-"(F)-"dE-"dE-"ddEE-

dededdee

(花药)(单倍体)

A.图中进行①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起

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分化

D.④过程的实施中通常用一定浓度的秋水仙素

解析：选C题图表示单倍体育种的过程，其中①②③④分别表示杂交、减

数分裂、花药离体培养(植物组织培养)、秋水仙素处理。杂交的目的是将位于

不同亲本上的优良性状集中到同一个体上；减数分裂过程中存在非同源染色体

的自由组合；花药离体培养依据的原理是细胞的全能性；诱导染色体加倍的常

用方法是秋水仙素处理。

10.将二倍体玉米的幼苗用秋水仙素处理，待其长成后用其花药进行离体

培养得到了新的植株，有关新植株的叙述正确的一组是()

①是单倍体②体细胞内没有同源染色体③不能形成可育的配子④体细胞内

有同源染色体⑤能形成可育的配子⑥可能是纯合子也可能是杂合子

⑦一定是纯合子⑧是二倍体

A.④⑤⑦⑧B.①④⑤⑥

C.①②③⑥D.①④⑤⑦

解析：选B二倍体玉米的幼苗用秋水仙素处理，染色体加倍变成四倍体,

对其花药进行离体培养得到单倍体，但其体细胞内含有两个染色体组，故有同

源染色体，仍能进行正常的减数分裂形成可育的配子。若原二倍体玉米是杂合

子，则处理后得到的单倍体可能是纯合子也可能是杂合子。

11.洋葱是二倍体植物，体细胞中有16条染色体，某同学用低温诱导洋葱

根尖细胞染色体加倍获得成功。下列相关叙述不正确的是()

A.该同学不会观察到染色体加倍的过程

B.低温诱导细胞染色体加倍时不可能发生基因重组

C.分生区同时存在染色体数为8、16、32、64的细胞

D.低温诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成

解析：选C制片时经过解离的细胞已经死亡，不会观察到染色体加倍的过

程，故A正确。低温诱导染色体数目加倍发生在有丝分裂中，基因重组发生在

减数分裂过程中，故B正确。分生区有的含2个染色体组，有的含4个染色体

组，但不可能出现8条染色体的情况，因为根尖不进行减数分裂，故C错误。

低温诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极,

导致染色体数目加倍，故D正确。

12.由受精卵发育而来的雌蜂(蜂王)是二倍体(2〃=32),由未受精的卵细

胞发育而来的雄蜂是单倍体(〃=16)。下列相关叙述正确的是()

A.蜜蜂属于XY型性别决定的生物

B.雄蜂是单倍体，因此高度不育

C.由于基因重组，一只雄蜂可以产生多种配子

D.雄蜂体细胞有丝分裂后期含有两个染色体组

解析：选D蜜蜂性别是由细胞中染色体数目来决定的，而不是XY型性别决

定方式；雄蜂可进行假减数分裂产生精子，因此雄蜂是可育的单倍体；雄蜂中

只有一个染色体组，在减数分裂过程中不发生基因重组，一只雄蜂只可以产生

一种与自身基因型相同的精子而不是多种。

13.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)若图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：(1)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；(2)图C中染色体两两相同，故有两个染色体组，如果

是由受精卵发育而来，则该生物为二倍体，如果是由配子发育而来，则该生物

是单倍体。图C所示细胞中，每个染色体组中有三条染色体，共有三对同源染

色体。(3)图D中染色体形态、大小各不相同，则只有一个染色体组。(4)图B

中染色体每三条是相同的，故为三倍体，由配子直接发育成的生物个体，都称

为单倍体。

答案：(1)两两⑵二或单三⑶二一(4)六单三(5)四

14.如图是培育三倍体西瓜的流程图，请据图回答问题。

(1)用秋水仙素处理____________,可诱导多倍体的产生，因为它们的某些

细胞具有的特征，秋水仙素的作用为

⑵三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉，这一操作的目的是

(3)四倍体母本上结出的三倍体西瓜，其果肉细胞为倍体，种子中

的胚为倍体。三倍体植株不能进行减数分裂的原因是

(4)三倍体西瓜高产、优质，这些事实说明染色体组倍增的意义是

;上述过程需要的时间为。

(5)育种过程中，三倍体无子西瓜偶尔有少量子。请从染色体组的角度解释,

其原因是

⑹三倍体无子西瓜的性状（填“能”或“不能”）遗传，请设计一

个简单的实验验证你的结论，并做出实验结果的预期。

解析：（1）用秋水仙素诱导多倍体形成，处理对象多是萌发的种子或幼苗，

萌发的