2018版高中生物 第五章 基因突變及其他變異 第2節(jié) 染色體變異學(xué)案 新人教版必修2

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1、 第2節(jié)　染色體變異 1．分析基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異的異同。 2．理解染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的概念及特點(diǎn)。(重、難點(diǎn)) 3．概述單倍體育種與多倍體育種的原理和過程。(重點(diǎn)) 　　　　　　　　　　　染 色 體 結(jié) 構(gòu) 的 變 異 1．染色體結(jié)構(gòu)變異的類型[連線] 提示：①－b－Ⅲ?、冢璫－Ⅳ?、郏璦－Ⅱ?、埽璬－Ⅰ 2．染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果 (1)染色體上基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，而導(dǎo)致性狀的變異。 (2)大多數(shù)對生物體是不利的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡。 探討：已知染色體上發(fā)生了①～④四種變異： 分析上述變異中，①②③

2、④發(fā)生的變異依次是哪種類型？ 提示：染色體缺失、重復(fù)、倒位、基因突變。 探討：觀察分析圖示，思考回答下列問題： 　　　　 ①　　　　　　　?、? (1)圖①過程發(fā)生在哪類染色體之間？屬于哪類變異？ (2)圖②過程中的兩條染色體是同源染色體嗎？屬于哪類變異？ 提示：(1)發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間；屬于基因重組。 (2)不是，是非同源染色體；屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。 1．染色體結(jié)構(gòu)變異對染色體上基因的影響： (1)圖解： 　　　　　　?、偃笔А　　　　　　　　、谥貜?fù) 　　　　　　?、鄣刮弧　　　　　　　　、芤孜? (2)結(jié)

3、果：染色體上的基因數(shù)目和排列順序均改變，細(xì)胞中基因數(shù)目改變(①②)；染色體上基因的數(shù)目不變，排列順序改變(③)；染色體上基因的數(shù)目和排列順序均改變，但細(xì)胞中基因數(shù)目不變(④)。 2．易位與交叉互換的比較 項(xiàng)目 染色體易位 交叉互換 圖解 區(qū)別 發(fā)生于非同源染色體之間 發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間 屬于染色體結(jié)構(gòu)變異 屬于基因重組 可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到 3.染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的辨析 項(xiàng)目 染色體結(jié)構(gòu)變異 基因突變 本質(zhì) 染色體片段的缺失、重復(fù)、易位和倒位 堿基對的替換、增添或缺失 基因數(shù)目變化 1個(gè)或多個(gè) 1個(gè)

4、 變異水平 細(xì)胞 分子 光鏡檢測 可見 不可見 1．導(dǎo)致遺傳物質(zhì)變化的原因有很多，下圖字母代表不同基因，其中變異類型①和②依次是(　　) A．突變和倒位　　　　　 B．重組和倒位 C．重組和易位 D．易位和倒位 【解析】　①中少了基因ab，多了基因J，是非同源染色體間發(fā)生了片段交換，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位；②cde基因位置發(fā)生了顛倒，屬于倒位。 【答案】　D 2．(2016·江蘇高考)下圖中甲、乙兩個(gè)體的一對同源染色體中各有一條發(fā)生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是(　　) A．個(gè)體甲的變異對表型無影響 B．個(gè)體乙細(xì)胞減數(shù)分裂形成的四分體異常

5、C．個(gè)體甲自交的后代，性狀分離比為3∶1 D．個(gè)體乙染色體沒有基因缺失，表型無異常 【解析】　個(gè)體甲的變異為染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失，由于基因互作，缺失了e基因?qū)Ρ硇涂赡苡杏绊?，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；個(gè)體乙的變異為染色體結(jié)構(gòu)變異中的倒位，變異后個(gè)體乙細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)同源染色體聯(lián)會(huì)形成的四分體異常，B選項(xiàng)正確；若E、e基因與其他基因共同控制某種性狀，則個(gè)體甲自交的后代性狀分離比不一定為3∶1，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；個(gè)體乙雖然染色體沒有基因缺失，但是基因的排列順序發(fā)生改變，可能引起性狀的改變，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　B 染 色 體 數(shù) 目 變 異 1．變異類型和實(shí)例 類型 實(shí)例 個(gè)別染色體的增減

6、 21三體綜合征 以染色體組形式成倍增減 三倍體無子西瓜 2.染色體組 (1)組成： 寫出上圖雄果蠅體細(xì)胞中一個(gè)染色體組所含的染色體：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。 (2)組成特點(diǎn)： 項(xiàng)目 特點(diǎn) 形態(tài)上 細(xì)胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同 功能上 控制生物生長、發(fā)育、遺傳、變異的一組染色體 3.二倍體 4．多倍體 (1)概念 (2)特點(diǎn)：莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。 (3)人工誘導(dǎo)(多倍體育種)： 方法 用秋水仙素處理或用低溫處理 處理對象 萌發(fā)的種子或幼苗 原理 能夠抑制紡錘

7、體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而使染色體數(shù)目加倍 5.單倍體 (1)概念：體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體。 (2)特點(diǎn) (3)應(yīng)用——單倍體育種。 ①方法： ②優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限。 探討：觀察下圖分析： 　　　　　　　　 　甲　　　　　乙 (1)圖甲中有幾個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組有幾條染色體？判斷染色體組數(shù)的依據(jù)是什么？ (2)圖乙中有幾個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組有幾條染色體？判斷染色體組數(shù)的依據(jù)是什么？ 提示：(1)3，3。細(xì)胞內(nèi)同一種形態(tài)的染色體有3條。 (2)4，2。控制同一種性狀的基因出現(xiàn)了4次。 探討：如圖表示用純

8、種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法，據(jù)圖分析： (1)F1能產(chǎn)生幾種雄配子？ (2)過程③是哪種處理？其原理是什么？ (3)過程④是哪種處理？處理后符合要求的植株占的比例是多少？ 提示：(1)F1的基因型是DdTt，能產(chǎn)生四種配子：DT、dT、Dt、dt。 (2)過程③是花藥離體培養(yǎng)過程。原理是植物細(xì)胞的全能性。 (3)過程④是用一定濃度的秋水仙素或低溫處理單倍體幼苗。處理后ddTT占的比例為1/4。 1．對染色體組概念的理解 (1)從本質(zhì)上看，組成一個(gè)染色體組的所有染色體，互為非同源染色體，在一個(gè)染色體組中無同源

9、染色體的存在。 (2)從形式上看，一個(gè)染色體組中的所有染色體的形態(tài)、大小各不相同?？梢来藖砼袛嗳旧w組的數(shù)目。 (3)從功能上看，一個(gè)染色體組攜帶著一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息。 (4)從物種類型上看，每種生物染色體組都是固定的。 2．二看法判斷單倍體、二倍體和多倍體 一看發(fā)育起點(diǎn)；二看體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組。 (1)配子單倍體 3．單倍體育種 →AaBb 　親代　 F1　　　配子　　單倍體幼苗　　正常植株 [特別提醒]　花藥離體培養(yǎng)≠單倍體育種 單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗等過程。花藥離體培養(yǎng)只得到單倍體，只有再進(jìn)行秋水仙素處理才能得

10、到可育的純合子。 1．如圖分別表示四個(gè)生物的體細(xì)胞，有關(guān)描述中正確的是(　　) 　 甲　　　 乙　　　丙　　　丁 A．圖中是單倍體的細(xì)胞有三個(gè) B．圖中的丁一定是單倍體的體細(xì)胞 C．每個(gè)染色體組中含有三條染色體的是甲、乙、丁 D．與乙相對應(yīng)的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等 【解析】　判斷染色體組是根據(jù)每一條染色體形態(tài)相同的個(gè)數(shù)，如甲、乙、丙、丁中分別含有3、3、2、1個(gè)染色體組，其中丁圖一定是單倍體，而甲、乙、丙可能分別是三倍體、三倍體、二倍體，也可能是單倍體。與乙圖對應(yīng)的應(yīng)是每個(gè)性狀都有三個(gè)等位基因控

11、制，所以abc、aabbcc這兩種基因型是不正確的。 【答案】　B 2．下列有關(guān)水稻的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：10090130】 A．二倍體水稻含兩個(gè)染色體組 B．二倍體水稻經(jīng)秋水仙素處理，可得到四倍體水稻，稻穗、米粒變大 C．二倍體水稻與四倍體水稻雜交，可得到三倍體水稻，含三個(gè)染色體組 D．二倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)，可得到單倍體水稻，稻穗、米粒變小 【解析】　由受精卵發(fā)育而成的植株，細(xì)胞內(nèi)含幾個(gè)染色體組就是幾倍體，因此二倍體水稻細(xì)胞內(nèi)應(yīng)含兩個(gè)染色體組；二倍體水稻與四倍體水稻雜交生成的受精卵中含三個(gè)染色體組，它發(fā)育形成的植株含三個(gè)染色體組，叫三倍體；秋水仙素

12、能抑制紡錘體的形成，使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)加倍，二倍體水稻經(jīng)秋水仙素處理，就可得到四倍體水稻，四倍體水稻的特點(diǎn)是莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加；二倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的單倍體水稻一般是不育的，不可能產(chǎn)生稻穗、米粒。 【答案】　D 　低 溫 誘 導(dǎo) 染 色 體 數(shù) 目 變 化 1．實(shí)驗(yàn)原理 2．實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)論 　 　 　 觀察：先用低倍鏡觀察，找到變異細(xì)胞，再換用高倍鏡觀察 　 結(jié)論：低溫能誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目加倍 探討：討論必須在洋蔥培養(yǎng)出1 cm左右不定根之后才能低溫處理的原因。 提示：若

13、生根前就進(jìn)行低溫處理，低溫會(huì)抑制細(xì)胞代謝，進(jìn)而抑制根尖分生區(qū)的形成，不會(huì)發(fā)生根尖分生區(qū)的有絲分裂受低溫影響的過程。 探討：在染色時(shí)，除了用上述染色劑外，還可以用哪幾種染色劑？此時(shí)細(xì)胞處于哪種生理狀態(tài)(死亡還是存活)? 提示：龍膽紫染液或醋酸洋紅染液，此時(shí)細(xì)胞已死亡。 探討：洋蔥為二倍體，在該實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)，能看到哪些類型的細(xì)胞？ 提示：二倍體細(xì)胞、四倍體細(xì)胞等。 探討：與秋水仙素相比，低溫誘導(dǎo)多倍體的形成有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 提示：低溫條件容易創(chuàng)造和控制，成本低，對人體無害，易于操作。 1．實(shí)驗(yàn)中幾種溶液的作用 (1)卡諾氏液：固定細(xì)胞的形態(tài)。 (2)改良苯酚品紅染液：對染色體染色，

14、便于觀察染色體的形態(tài)。除此之外，醋酸洋紅或龍膽紫都是堿性染料，都可以使染色體著色。 (3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸：解離，使細(xì)胞分散開。 (4)體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精：可用于洗去附著在根尖表面的卡諾氏液，還可與15%的鹽酸混合解離、分散細(xì)胞。 2．本實(shí)驗(yàn)的其他問題 (1)低溫的作用與秋水仙素的作用基本相似。 (2)此實(shí)驗(yàn)可通過設(shè)置不同的溫度來探究溫度對植物染色體數(shù)目變化的影響。 1．下列關(guān)于低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)原理是低溫抑制紡錘體的形成，使子染色體不能移向兩極 B．解離后的洋蔥根尖應(yīng)漂洗后才能進(jìn)行染色 C．龍膽紫溶液可以使細(xì)胞中的染色體著

15、色 D．顯微鏡下可以看到大多數(shù)處在分裂期細(xì)胞中的染色體數(shù)目發(fā)生改變 【解析】　低溫處理植物的分生組織細(xì)胞，抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍；解離后洋蔥根尖經(jīng)過漂洗可去掉鹽酸，有利于染色體著色；洋蔥根尖裝片中的細(xì)胞大部分處于有絲分裂間期，因此在顯微鏡下能觀察到染色體數(shù)目發(fā)生改變的只是少數(shù)細(xì)胞。 【答案】　D 2．下列關(guān)于低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)的敘述，不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：10090131】 A．用低溫處理植物分生組織細(xì)胞，能抑制紡錘體的形成 B．洋蔥根尖長出約1 cm時(shí)，剪下，置于4 ℃冰箱中，誘導(dǎo)36 h C．卡諾氏液浸泡根尖，固定細(xì)胞的形態(tài) D．裝片制作包

16、括解離、漂洗、染色和制片4個(gè)步驟 【解析】　低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的原理是抑制紡錘體的形成；當(dāng)洋蔥根尖長出約1 cm時(shí)，才能開始誘導(dǎo)，這樣有利于根的形成，而不能剪下，這樣會(huì)使其失去生命力；卡諾氏液的作用是固定細(xì)胞的形態(tài)；在制作裝片時(shí)，過程和“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”相同，包括解離、漂洗、染色和制片4個(gè)步驟。 【答案】　B 1．下列變異中，不屬于染色體結(jié)構(gòu)變異的是 (　　) A．染色體缺失了某一片段 B．染色體增加了某一片段 C．染色體中DNA的一個(gè)堿基發(fā)生了改變 D．染色體某一片段位置顛倒了180° 【解析】　DNA中一個(gè)堿基發(fā)生改變，這屬于基因突變，選項(xiàng)A、B、D依次屬于

17、缺失、重復(fù)和倒位。 【答案】　C 2．關(guān)于染色體組、單倍體和二倍體的敘述，不正確的是(　　) A．一個(gè)染色體組中不含同源染色體 B．由受精卵發(fā)育成的，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫二倍體 C．單倍體生物體細(xì)胞中不一定含有一個(gè)染色體組 D．人工誘導(dǎo)多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 【解析】　染色體組中不含有同源染色體；個(gè)體若由受精卵發(fā)育而來則含有幾個(gè)染色體組就是幾倍體；單倍體是由配子發(fā)育而成的，不一定只含有一個(gè)染色體組；人工誘導(dǎo)多倍體的方法有秋水仙素或低溫處理等。 【答案】　D 3．下圖中字母表示真核細(xì)胞中所含有的基因，它們不在同一條染色體上。下列有關(guān)敘述中，

18、錯(cuò)誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：10090132】 A．對于A、b基因來說，③⑤一定是純合體 B．③④個(gè)體一定是單倍體 C．①③可能是單倍體，也可能是多倍體 D．②可能是①的單倍體 【解析】　單倍體是體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體；①②③⑤分別可能是八倍體、四倍體、六倍體、四倍體的單倍體。①③個(gè)體細(xì)胞中有多個(gè)染色體組，也可能是多倍體。①個(gè)體可以產(chǎn)生基因型為Aa的配子，②可能是①的單倍體。 【答案】　B 4．某二倍體植物的體細(xì)胞中染色體數(shù)為24條，基因型為AaBb，這兩對基因分別位于兩對同源染色體上。請據(jù)圖回答問題： (1)產(chǎn)生的花粉

19、基因型有________種。C是指利用秋水仙素處理，則個(gè)體Ⅰ的體細(xì)胞中含有________條染色體。 (2)個(gè)體Ⅰ與個(gè)體Ⅱ基因組成的重要區(qū)別是______________，個(gè)體Ⅱ中能穩(wěn)定遺傳的占________。 (3)若要盡快獲得純種優(yōu)良(aaBB)的品種，則應(yīng)采用上圖中________(用字母表示)過程進(jìn)行育種。 【解析】　基因型為AaBb的植株產(chǎn)生的配子有AB、Ab、aB、ab四種；圖中A是減數(shù)分裂，B是花藥離體培養(yǎng)，C是秋水仙素處理，E是受精作用，F(xiàn)是個(gè)體發(fā)育。個(gè)體Ⅰ是純合子，而個(gè)體Ⅱ中既有純合子，又有雜合子。所以要想盡快獲得純種優(yōu)良的品種，應(yīng)采用單倍體育種，即A、B、C過程。 【答案】　(1)4　24　 (2)個(gè)體Ⅰ全部為純合子　1/4 　(3)A、B、C 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.染色體結(jié)構(gòu)變異包括缺失、重復(fù)、倒位和易位等幾種類型。 2.染色體結(jié)構(gòu)變異可改變?nèi)旧w上的基因的數(shù)目或排列順序，可在顯微鏡下觀察到。 3.二倍體生物正常配子中的一組染色體是一個(gè)染色體組。 4.由受精卵發(fā)育而來的個(gè)體，體細(xì)胞中含幾個(gè)染色體組，就是幾倍體。 5.單倍體并不一定只含一個(gè)染色體組。 6.單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗等階段，能明顯縮短育種年限。 7.秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍。 11