2020高中生物 第五章 基因突變及其他變異 2 染色體變異學案 新人教版必修2

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1、第2節(jié)　染色體變異 [學習目標]　1.舉例說明染色體結(jié)構(gòu)變異的類型。(重點)2.舉例說明染色體組的概念及判斷。(難點)3.闡述單倍體、二倍體和多倍體的概念及特點。4.比較單倍體育種和多倍體育種的原理、方法、流程和優(yōu)點。(重點)5.進行“低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化”實驗。 知識點1　染色體結(jié)構(gòu)的變異 請仔細閱讀教材第85～86頁，完成下面的問題。 1．基因突變與染色體變異的區(qū)別 2.染色體結(jié)構(gòu)變異 (1)類型 (2)結(jié)果 ①使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，而導致性狀的變異。 ②大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對生物是不利的，有的甚至導致生物體死亡。 知識

2、點2　染色體數(shù)目的變異 請仔細閱讀教材第86～88頁，完成下面的問題。 1．類型 (1)細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少。 (2)細胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少。 2．染色體組 (1)雌果蠅體細胞染色體組成為Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ、X、X，雄果蠅體細胞染色體組成為Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ、X、Y。 (2)果蠅體細胞中共有4對同源染色體，其中3對是常染色體，1對是性染色體。 (3)雄果蠅減數(shù)分裂產(chǎn)生精子的過程中，同源染色體分離，因此配子中的染色體的組成為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y，它們是一組非同源染色體。 (4)像雄果蠅精子中的染色體一樣，細胞中的一組非同源

3、染色體，在形態(tài)和功能上各不相同，但又互相協(xié)調(diào)，共同控制生物的生長、發(fā)育、遺傳和變異，這樣的一組染色體，叫做一個染色體組。 (5)因此果蠅體細胞中含有2個染色體組，每個染色體組含4條染色體。 3．二倍體、多倍體和單倍體 (1)二倍體：由受精卵發(fā)育而來的個體，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫做二倍體。自然界中，幾乎全部動物和過半數(shù)的高等植物都是二倍體。 (2)多倍體 ①概念：由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體。 ②實例：香蕉(三倍體)、馬鈴薯(四倍體)、普通小麥(六倍體)。 ③特點：莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。也

4、存在結(jié)實率低，晚熟等缺點。 (3)單倍體 ①概念：體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。 ②實例：蜜蜂中的雄蜂。 ③特點：植株長得弱小，一般高度不育。但是，利用單倍體植株培育新品種能明顯縮短育種年限。 知識點3　“低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化”實驗 請仔細閱讀教材第88頁，完成下面的問題。 1．實驗原理 (1)正常進行有絲分裂的植物分生組織細胞，在有絲分裂后期著絲點分裂后，子染色體在紡錘絲的作用下分別移向兩極，進而平均分配到兩個子細胞中去。 (2)用低溫處理植物分生組織細胞，能夠抑制細胞分裂時紡錘體的形成，使染色體不能被拉向兩極，這樣細胞不能分裂成兩個子細胞，染色體的數(shù)目就

5、發(fā)生變化。 2．實驗步驟 3．實驗中幾種溶液的作用 (1)卡諾氏液：固定細胞的形態(tài)。 (2)改良苯酚品紅染液：染色體染色，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，都可使染色體著色。 (3)質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸溶液：解離，使細胞分散開。 (4)體積分數(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%的鹽酸溶液混合，解離、分散細胞。 4．實驗結(jié)論：低溫能誘導植物染色體數(shù)目加倍。 要點一　辨析染色體的結(jié)構(gòu)變異1.染色體的缺失、重復、倒位與基因突變的區(qū)別(如圖所示) 2．染色體易位與交叉互換的比較 【典例1】　導致遺傳物質(zhì)變化

6、的原因有很多，圖中字母代表不同基因，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]?、僦猩倭嘶騛和b，多了基因J，應是從非同源染色體上易位而來的；②中基因c、d與基因e位置發(fā)生了顛倒，屬于倒位。 [答案]　D [針對訓練1]　圖1、圖2為某種生物的兩種染色體行為示意圖，其中①和②、③和④互為同源染色體，則兩圖所示的變異(　　) A．均為染色體結(jié)構(gòu)變異 B．均涉及DNA鏈的斷開和重接 C．均發(fā)生在同源染色體之間 D．基因的數(shù)目和排列順序均發(fā)生改變 [解析]　圖1中發(fā)生的是同源染色體的非姐妹染色單體之間的

7、交叉互換，屬于基因重組，不屬于染色體結(jié)構(gòu)變異；圖2中發(fā)生的是一條染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，A、C錯誤。圖1、圖2所示的變異都涉及DNA鏈的斷開和重接，B正確。圖1交叉互換的過程中基因的數(shù)目不發(fā)生改變，D錯誤。 [答案]　B 要點二　染色體組數(shù)目的判斷方法一個染色體組中無同源染色體，且一個染色體組中所含的染色體在形態(tài)、大小和功能上各不相同，它們是一組非同源染色體，含有控制生物性狀的一整套遺傳信息，不能重復、不能缺少。因此，要確定某生物體細胞中染色體組的數(shù)目，可從以下幾個方面考慮： 1．根據(jù)染色體的形態(tài)判斷：細胞中同種形態(tài)的染色體有幾條，細胞內(nèi)就

8、含有幾個染色體組，如下圖甲圖有4個染色體組。 2．根據(jù)基因型判斷：根據(jù)細胞的基因型確定控制某一性狀的基因出現(xiàn)的次數(shù)(包括同一字母的大、小寫)，就等于該細胞的染色體組數(shù)。如基因型為AAaaBBbb的生物體含有4個染色體組，如下圖乙圖所示。判定染色體組的數(shù)目時只需參考其中任意一對等位基因的數(shù)量即可。 3．根據(jù)染色體的數(shù)目和染色體的形態(tài)數(shù)來推算：染色體組的數(shù)目＝染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。如下圖丙圖，共有8條染色體，染色體形態(tài)數(shù)(形態(tài)不相同)為2，所以染色體組數(shù)為8÷2＝4(個)。 4．以生殖細胞中的染色體組數(shù)為標準，判斷體細胞的染色體組數(shù)。體細胞的染色體組數(shù)＝生殖細胞的染色體組數(shù)×2。 【

9、典例2】　如圖分別表示四個生物的體細胞，有關描述中正確的是(　　) A．圖中是單倍體的細胞有三個 B．圖中的丁一定是單倍體的體細胞 C．每個染色體組中含有三條染色體的是甲、乙、丁 D．與乙相對應的基因型可以是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)相同的個數(shù)，如甲、乙、丙、丁中分別含有3、3、2、1個染色體組，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。與乙圖對應的應是每個性狀都由三個等位基因控制，所以abc、aabbcc這兩種基因型是不正確的。 [答案]　B [針對訓練2]

10、　若二倍體生物正常體細胞中含8條染色體，則圖中表示該生物一個染色體組的是(　　) [解析]　該生物是二倍體生物，細胞內(nèi)有2個染色體組，8條染色體，則每個染色體組含有4條染色體，而構(gòu)成生物的一個染色體組中的染色體形態(tài)、大小一定各不相同。 [答案]　A 要點三　與染色體變異有關的概念和類型的比較1.幾個概念的比較 2.二倍體、多倍體、單倍體的比較 3.單倍體育種與多倍體育種的綜合比較 [特別提醒]　(1)三倍體無子西瓜的培育過程中要進行兩次傳粉，第一次傳粉是雜交得到三倍體種子，第二次傳粉是為了刺激子房發(fā)育成果實。三倍體植株與二倍體植株相間種植，二倍體植株的花

11、粉落到三倍體植株的柱頭上，刺激子房發(fā)育成果實。 (2)如果以♀2N×♂4N雜交，盡管同樣可得到3N西瓜，但這種3N西瓜的珠被發(fā)育成厚硬的種皮，像種子一樣，故此方案不可取。 (3)用秋水仙素處理二倍體西瓜使之成為四倍體時，應處理萌發(fā)的種子或幼苗。因為萌發(fā)的種子、幼苗具有分生能力，細胞進行有絲分裂，經(jīng)秋水仙素處理可使產(chǎn)生的新細胞的染色體數(shù)目加倍。 (4)用秋水仙素處理二倍體西瓜的幼苗后，分生組織分裂產(chǎn)生的莖、葉、花的染色體數(shù)目加倍，而未處理的部位，如根部，細胞中的染色體數(shù)目未加倍。 (5)該四倍體植株上結(jié)的西瓜，其果皮、種皮是四倍體，但種子的胚為三倍體。 【典例3】　下列關于單倍體、二倍

12、體及染色體組的表述正確的是(　　) A．21三體綜合征患者的體細胞中有三個染色體組 B．人的初級卵母細胞中的一個染色體組中不可能存在等位基因 C．二倍體西瓜幼苗的芽尖經(jīng)秋水仙素處理后，細胞中都含有4個染色體組 D．單倍體生物的體細胞內(nèi)可能有一個或多個染色體組 [解析]　21三體綜合征患者的體細胞中有兩個染色體組，而21號染色體有三條，A錯誤；人的初級卵母細胞中的一個染色體組在復制時可能發(fā)生基因突變，或在減數(shù)第一次分裂前期發(fā)生交叉互換，從而出現(xiàn)等位基因，B錯誤；多倍體通常是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，使其染色體加倍，但不一定都加倍，另外含有4個染色體組的細胞處于有絲分裂后期時，其細

13、胞中含有8個染色體組，C錯誤；單倍體的體細胞中染色體組數(shù)不確定，如二倍體的單倍體的體細胞中含有一個染色體組，四倍體的單倍體的體細胞中含有兩個染色體組，六倍體的單倍體的體細胞中含有三個染色體組，D正確。 [答案]　D [針對訓練3]　如圖表示無子西瓜的培育過程： 根據(jù)圖解，結(jié)合你學過的生物學知識，判斷下列敘述錯誤的是(　　) A．用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的莖尖，主要是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成 B．四倍體植株所結(jié)的西瓜，果皮細胞內(nèi)含有4個染色體組 C．無子西瓜既沒有種皮，也沒有胚 D．四倍體西瓜的根細胞中含有2個染色體組 [解析]　秋水仙素抑制紡錘體的形成，是在有絲分裂

14、的前期；四倍體西瓜的果皮是由子房壁發(fā)育而成的，來自母本，應含有4個染色體組；無子西瓜由于不能產(chǎn)生正常配子，所以不能形成受精卵，而種皮來自母本，所以有種皮，而沒有胚；由于植株的地下部分沒有經(jīng)秋水仙素的處理，細胞中仍含有2個染色體組。 [答案]　C 要點四　對低溫誘導染色體數(shù)目加倍實驗的理解1.顯微鏡下觀察到的是死細胞，而不是活細胞：植物細胞經(jīng)卡諾氏液固定后已死亡。 2．選擇材料不能隨意：不要將低溫處理“分生組織細胞”等同于“任何細胞”。因為染色體數(shù)目變化發(fā)生在細胞分裂時，處理其他細胞不會出現(xiàn)染色體數(shù)目加倍的情況。 3．低溫處理的理解：不是低溫處理時間越長越好。低溫處理的目的只是抑制紡錘體

15、形成，使染色體不能被拉向細胞兩極。如果低溫持續(xù)時間過長，會影響細胞的各項功能，甚至使細胞死亡。 4．著絲點分裂不是紡錘絲牽引的結(jié)果：“抑制紡錘體形成”不能等同于“著絲點不分裂”。著絲點是自動分裂，不需要紡錘絲牽引。紡錘絲牽引的作用是將染色體拉向細胞的兩極。 【典例4】　下列關于低溫誘導染色體數(shù)目加倍實驗的敘述，正確的是(　　) A．原理：低溫抑制染色體著絲點分裂，使子染色體不能分別移向兩極 B．解離：鹽酸酒精混合液和卡諾氏液都可以使洋蔥根尖解離 C．染色：改良苯酚品紅染液和醋酸洋紅液都可以使染色體著色 D．觀察：顯微鏡下可以看到大多數(shù)細胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變 [解析]　低溫誘導染

16、色體數(shù)目加倍的原理是低溫抑制紡錘體的形成，使子染色體不能分別移向兩極，A錯誤?？ㄖZ氏液用于固定細胞形態(tài)，解離液為鹽酸酒精混合液，B錯誤。改良苯酚品紅染液和醋酸洋紅液都可以用于染色體的染色，C正確。低溫誘導染色體數(shù)目加倍的時期是有絲分裂的前期，而大多數(shù)細胞處于間期，故顯微鏡下觀察不到大多數(shù)細胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變，D錯誤。 [答案]　C [針對訓練4]　有關“低溫誘導洋蔥(2n＝16)染色體數(shù)目的變化”實驗的分析，正確的是(　　) A．體積分數(shù)為95%的酒精用于根尖的固定和解離，但作用不同 B．低溫與秋水仙素均能抑制著絲點分裂而導致染色體數(shù)目加倍 C．應設置常溫培養(yǎng)的對照組，以確認低溫

17、誘導染色體數(shù)目加倍 D．如果顯微觀察到染色體數(shù)為32的細胞，可判斷低溫誘導成功 [解析]　低溫誘導洋蔥染色體數(shù)目的變化的實驗中，將根尖放入卡諾氏液中浸泡，目的是固定細胞形態(tài)，鹽酸和體積分數(shù)為95%的酒精混合液可以使洋蔥根尖解離，A錯誤；低溫與秋水仙素均能抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成，使細胞分裂后期染色體不能向兩極移動而導致染色體數(shù)目加倍，B錯誤；應設置常溫培養(yǎng)的對照組，以確認低溫誘導染色體數(shù)目加倍，C正確；有絲分裂后期，著絲點分裂，染色體數(shù)目暫時加倍，所以顯微觀察到染色體數(shù)為32的細胞，還不能判斷低溫誘導成功，D錯誤。 [答案]　C 課堂歸納小結(jié) [網(wǎng)絡構(gòu)建] 自我校對：缺失

18、　倒位　單倍體　多倍體　數(shù)目　配子　合子　配子　固定　漂洗　染色 [拓展閱讀] 　無子番茄與無子西瓜 無子番茄是用一定濃度的生長素刺激未受粉的雌蕊柱頭或子房而獲得的。而無子西瓜是三倍體，在減數(shù)分裂形成配子的過程中，由于聯(lián)會紊亂，所以不能產(chǎn)生正常的生殖細胞，因而授以二倍體西瓜的花粉也不能受精成功，授予的花粉刺激子房合成大量生長素，促進三倍體子房發(fā)育成無子果實。所以，無子番茄和無子西瓜的形成原理是不同的。無子番茄是由于沒有受粉而無子，而無子西瓜是由于染色體聯(lián)會紊亂不能產(chǎn)生正常生殖細胞而無子。 這兩種變異一樣嗎？哪一種是可遺傳的變異？哪一種是由環(huán)境引起的變異？ 提示：不一樣。無子西瓜遺傳物

19、質(zhì)增加了一半，屬于可遺傳的變異，無子番茄是環(huán)境引起的變異。 [學業(yè)水平合格測試] 1．下列圖示中屬于染色體易位的是(　　) [解析]　讀圖知A屬于缺失，B屬于重復，C屬于倒位，D屬于易位。 [答案]　D 2．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中一個堿基發(fā)生改變，這屬于基因突變，選項A、B、D依次屬于缺失、重復和倒位。 [答案]　C 3．關于染色體組、單倍體和二倍體的敘述，不正確的是(　　) A．一個染色

20、體組中不含同源染色體 B．由受精卵發(fā)育成的，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體 C．單倍體生物體細胞中不一定含有一個染色體組 D．人工誘導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；個體若由受精卵發(fā)育而來則含有幾個染色體組就是幾倍體；單倍體是由配子發(fā)育而成的，不一定只含有一個染色體組；人工誘導多倍體的方法有秋水仙素或低溫處理等。 [答案]　D [學業(yè)水平等級測試] 4．下圖中字母表示真核細胞中所含有的基因，它們不在同一條染色體上。下列有關敘述中，錯誤的是(　　) A．對于A、b基因來說，③⑤一定是純合體 B．③④個體一定是單

21、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]　單倍體是體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體；①②③⑤分別可能是八倍體、四倍體、六倍體、四倍體的單倍體。①③個體細胞中有多個染色體組，也可能是多倍體。①個體可以產(chǎn)生基因型為Aa的配子，②可能是①的單倍體。 [答案]　B 5．某二倍體植物的體細胞中染色體數(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)生的花粉基因型有________種。C是指利用秋水仙素處理，則個體Ⅰ的體細胞中含有________條染色體。 (2)個體Ⅰ與個體Ⅱ基因組成的重要區(qū)別是________________，個體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，則應采用上圖中________(用字母表示)過程進行育種。 [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)是個體發(fā)育。個體Ⅰ是純合子，而個體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，應采用單倍體育種，即A、B、C過程。 [答案]　(1)4　24 (2)個體Ⅰ全部為純合子　1/4 (3)A、B、C 18