高考生物一轮复习 第24课时 染色体变异精品学案.docx

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高考生物一轮复习第24课时染色体变异精品学案

第24课时染色体变异

知识网络

基础梳理

一、染色体结构变异

1、染色体结构变异包括____________、____________、易位和倒位四种类型。

2、这些结构改变，会使___________________________________发生改变，从而导致性状的变异。

二、染色体数目的变异

1、染色体组是细胞中的一组非同源染色体，在__________和___________上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的__________、__________、___________和__________。

2、由__________发育成的个体，根据体细胞中的____________可划分为二倍体和多倍体。

3、含有____________________的个体，叫单倍体。

单倍体是由_____________________发育而成的。

三、人工诱导多倍体育种和单倍体育种

1、人工诱导多倍体的方法有________________、_________________。

培育出的多倍体具有茎杆_______，叶片、种子和果实________，营养物质的含量_______等特点。

2、人工培育单倍体包括___________________和________________两个过程，若最初的育种材料是二倍体，则培养出的植株特点是__________________________。

考点突破

考点一、染色体变异的类型和特点

染色体变异包括结构变异和数目变异两大类，在答题过程中，要注意准确答出是结构变异还是数目变异。

题目没有特殊要求，不需要答出具体的哪种结构变异。

染色体变异，一般都能用高倍显微镜观察，这是与基因突变和基因重组不同的地方。

特别是染色体的数目变异。

染色体结构变异中，缺失和重复用显微镜也是可以观察到的。

考点二、染色体组、单倍体、二倍体、多倍体的判断

1、判断染色体组，根据概念中关键点——细胞中的一组非同源染色体、形态各不相同——可进行判断，一根据形态，二根据染色体上携带的基因。

同一个染色体组内没有形态相同的，同一个染色体组内没有相同基因或等位基因。

可由此判断细胞内有几个染色体组和一个染色体组内有几个染色体。

2、若已知某生物体细胞中有几个染色体组，可判断在细胞分裂不同时期的染色体组数。

例如对二倍体生物来说，体细胞有丝分裂后期，细胞内有四个染色体组，减数分裂第二次分裂中期，有一个染色体组，减数分裂第二次分裂后期，有两个染色体组。

3、判断某生物是单倍体、二倍体、多倍体，首先根据生物体的来源，若是由受精卵发育而成，或由体细胞无性生殖而来，根据细胞内染色体组数判断，有几个染色体组就是几倍体。

注意在答题中，是多倍体的，要填上具体是几倍体，如含有四个染色体组，不能答多倍体，应写四倍体。

若是由生殖细胞单独发育而成，不论细胞中有几个染色体组，均为单倍体。

例1在细胞分裂过程中出现了甲、乙2种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。

下列有关叙述正确的是

①甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性

②乙图中出现的这种变异属于染色体变异

③甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中

④甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验

A.①③③B．②③④

C．①②④D．①③④

【解析】甲图中发生的是染色体变异，属于染色体中某一片段位置颠倒，属于结构的变异；乙图中属于在着丝点分裂时，两条姐妹染色单体移向了同一级，使子细胞中染色体多了一条，也属于染色体变异。

染色体可以用显微镜中观察到，因此选C。

而C选项中乙图只会出现在有丝分裂中，甲图可是减数分裂也可是有丝分裂。

【答案】C

变式1、21—三体综合征又叫先天愚型，是一种染色体异常遗传病。

下列各图为减数第一次分裂时期的染色体变异模式图，先天愚型的染色体异常与哪个模式图相符

【解析】21—三体是个别染色体数目增加引起的，是图中的a。

b和d都是染色体结构变异，c是染色体数目成倍增加。

【答案】A

考点三、低温诱导植物染色体数目变化的实验观察

1、实验中低温诱导是在冰箱的低温室中进行的，温度为4℃，时间为36h。

2、制作装片的步骤和必修一观察植物细胞有丝分裂的实验相似，但使用了专一的固定液——卡诺氏液，时间为0.5—1h，固定后用95%的酒精冲洗，然后再进行解离—漂洗—染色—制片。

这个实验中的染色剂使用改良苯酚品红染液，特点和作用原理和龙胆紫、醋酸洋红一样。

3、处理后的洋葱根尖的细胞染色体并未完全加倍，因此，用低倍显微镜观察，既可以看到正常的有两个染色体组的细胞，又可能看到染色体数目加倍的含有四个染色体组的细胞。

4、可以设置对照实验，制作处理的和未处理的两个装片进行对比观察。

例2、有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是

A．可能出现三倍体细胞                  

B．多倍体细胞形成的比例常达100%

C．多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期  

D．多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会

【解析】低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍后形成的诱导株为四倍体；在低温诱导的过程中，不能使所有细胞染色体数目都加倍；非同源染色体重组发生在减数分裂过程中，有丝分裂过程不能增加重组机会。

多倍体细胞的形成是通过抑制纺锤体的形成阻止细胞分裂而实现的，所以细胞周期不完整。

【答案】C

变式2．对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，正确的描述是

A．处于分裂间期的细胞最多

B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞

C．在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程

D．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似

【解析】细胞经解离处理后已经死亡，不可能观察到任何的变化过程。

【答案】C

考点四、人工诱导多倍体育种的过程

1、不论采用何种方法，都需要在细胞分裂过程中进行处理，因为诱导染色体数目加倍的原理是细胞内DNA分子已完成复制，染色单体已经形成，但细胞未分裂，从而使染色体数目加倍。

2、秋水仙素的作用是抑制细胞内纺锤体的形成，因此，作用时期是在有丝分裂的前期。

注意，细胞分裂后期着丝点的分裂与纺锤丝无关，到了后期，无论是否存在纺锤丝，着丝点总是要分裂的，这与细胞分裂间期合成的酶有关。

但如果纺锤体没有形成，细胞分裂过程就会终止，这样，细胞内染色体将会出现加倍。

秋水仙素处理的对象，可以是萌发的种子，也可以是形成的幼苗。

3、低温诱导染色体数目加倍，也是影响纺锤体的形成。

一般情况下，低温处理适合对萌发的种子。

4、培育成的多倍体，若自然情况下可育，就是一个新物种，如四倍体西瓜、八倍体小黑麦。

若自然情况下不育，则不是一个物种，谈不上和原来的生物是否属于一个物种，如三倍体无子西瓜、小麦和黑麦杂交产生的四倍体植株。

5、培育多倍体，一般有三种途径：

（1）将自然界中现有的二倍体培育成四倍体或八倍体来种植。

（2）得到四倍体或八倍体后，再培育其它类型的植株，如三倍体无子西瓜。

三部体西瓜不能形成种子的原因是同源染色体不是成对出现，因此在进行减数分裂时无法联会配对，这样也就不能形成生殖细胞，无法受精形成种子。

而果实的发育需要种子提供生长素，无子西瓜的果实发育也需要，方法是用二倍体西瓜的花粉刺激。

由于三倍体西瓜没有卵细胞，也就不用担心涂上花粉后会发生受精作用。

（3）培育种间杂交植株，由于存在生殖隔离，种间杂交植株是不育的，原因是在形成配子时，染色体无法进行正常的联会配对，但若将它进行染色体加倍，则可解决这个问题。

考点五、单倍体育种的过程

1、单倍体育种的第一步，首先是获得单倍体。

除了材料是含有生殖细胞的花粉粒，而不是体细胞外，方法和过程和植物组织培养相同。

2、第二步，是诱导染色体数目加倍，时期是组织培养到幼苗期时，方法一般采用秋水仙素处理。

3、选出符合需要的个体。

这个环节一般是到了培育成熟个体后才进行的，有些甚至还要等到自交形成种子后才可选出。

因为绝大多数性状在花粉粒时期和幼苗期是体现不出来的。

例3、与玉米植株颜色有关的一对基因P（紫）和p（绿）在第6染色体长臂的外段，纯合紫株玉米与纯合绿株玉米杂交，F1植株均表现为紫色。

科学家用X射线照射纯合紫株玉米的花粉，然后给绿株授粉，734株F1幼苗中出现2株绿苗。

经细胞学鉴定表明，这是由于第6染色体上载有P基因的长臂缺失导致的。

这种变异在生物学上称为

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

【解析】注意不要看到题目中有“用X射线处理”就认为是基因突变，要认真审题，题目有“载有P基因的长臂缺失”一个关键叙述，可确认发生了染色体结构变异。

变式3、将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到四倍体芝麻，此四倍芝麻

A．与原来的二倍体芝麻相比，在理论上已经是一个新物种了

B．产生的配子中由于没有同源染色体，所以配子无遗传效应

C．产生的配子中有同源染色体，用秋水仙素诱导成的单倍体可育

D．将此四倍体芝麻产生的花粉进行离体培养长成的芝麻属于二倍体

【解析】四倍体是一个新的物种，配子中有两个染色体组，存在同源染色体，即使没有同源染色体，也具有遗传效应，B项的两句话之间没有因果关系，培育单倍体的方法是花药离体培养，而不是用秋水仙素，秋水仙素处理是培育多倍体的方法，花药离体培养的结果是单倍体，不能因为含有两个染色体组就说是二倍体。

【答案】A

例4、某育种试验基地要培育优良的水稻品种，采用了多种育种方法。

其中的三种育种方法可用下面图解表示：

（1）图中a、b两种育种方法所依据的遗传学原理依次是___________、_____________。

（2）若要在短时间内培育出优良的水稻品种，可采用上述__________种育种方法，此方法从理论上获得yyRR的机率为________。

（3）要获得符合要求的品种yyRR，b过程需要进行_____________________。

（4）c过程常用试剂是秋水仙素，它的作用机理是_____________________________。

（5）如果在育种过程中要想提高突变率，创造人类需要的变异类型。

你认为最好应该采用的育种方法是_________________________________。

【解析】

（1）a过程中发生了染色体的减半和加倍过程，原理是染色体变异，b过程是YyRr自交后进行筛选得到的，是基因重组。

（2）短时间获得所需要类型，应采用单倍体育种，也就是方法a，最终可获得四种纯合体，每种占25%。

（3）b过程是选出符合需要的表现型连续自交

（4）秋水仙素的作用是在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成

（5）采用人工诱变，可提高突变率。

【答案】

（1）染色体变异，基因重组。

（2）a，25%。

（3）选出符合需要的表现型连续自交

（4）在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成

（5）人工诱变

变式4、李振声院士获得了2006年度国家最高科技奖，其主要成就是实现了小麦同偃麦草的远缘杂交，培育出了多个小偃麦品种，请回答下列有关小麦遗传育种的问题。

（1）如果小偃麦早熟（A）对晚熟（a）是显性，抗干热（B）对不抗干热（b）是显性（两对基因自由组合），在研究这两对相对性状的杂交实验中，以某亲本与双隐性纯合子杂交，F1代性状分离比为1∶1，请写出此亲本可能的基因型：

______________________________________。

（2）如果决定小偃麦抗寒与不抗寒的一对基因在叶绿体DNA上，若以抗寒晚熟与不抗寒早熟的纯合亲本杂交，要得到抗寒早熟个体，需用表现型为____________的个体作母本，该纯合的抗寒早熟个体最早出现在________代。

（3）小偃麦有蓝粒品种，如果有一蓝粒小偃麦变异株，籽粒变为白粒，经检查，体细胞缺少一对染色体，这属于染色体变异中的________变异，如果将这一变异小偃麦同正常小偃麦杂交，得到的F1代自交，请分别分析F2代中出现染色体数目正常与不正常个体的原因：

________________________________________________________________________________________________________。

【答案】

（1）aaBb、Aabb、AABb、AaBB

（2）抗寒晚熟，子二

（3）染色体数目，子一代产生染色体数目正常的配子和染色体数目异常的配子，染色体数目正常的配子结合，产生的子二代是正常的，染色体数目不正常的配子相互结合或染色体数目正常的配子和染色体数目异常的配子结合，子二代都是不正常的。

课时作业

1．下列情况中不属于染色体变异的是（）

A．第五号染色体短臂缺失引起的遗传病

B．多一条第21号染色体的唐氏综合病

C．同源染色体之间交换了对应部分的结构

D．用花药培养出了单倍体植株

【解析】染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，结构变异包括缺失、重复、倒位、易位；数目变异包括增加或减少某条染色体及以染色体组的形式成倍地增加或减少。

C是基因重组。

【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“—”代表着丝点，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

154—326789

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是染色体的着丝点改变引起的

D．d是染色体增加了某一片段引起的

【解析】染色体结构变异有4种：

缺失——染色体中某一片段的缺失；重复——染色体中增加了某一段；倒位——染色体上某一片段的位置颠倒了180°；易位——染色体的某一片段移接到了另一非同源染色体上。

按照以上原理，对照正常基因的排列顺序可知：

a为倒位，b为缺失，c为倒位，d为重复。

【答案】C

3.（2010·潍坊质检）用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体的斑纹基因易位于W染色体上，使雌体都有斑纹。

再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代雌蚕都有斑纹，雄蚕都无斑纹。

这样有利于去雌留雄，提高蚕丝的质量。

这种育种方法所依据的原理是（）

A.染色体结构的变异B.染色体数目的变化

C.基因突变D.基因重组

【解析】X射线处理使蚕蛹的第2号染色体的斑纹基因易位于W染色体，故为染色体结构的变异。

【答案】A

4.下图是四种生物的体细胞示意图，A、B图中的每一个字母代表细胞的染色体上的基因，C、D图代表细胞的染色体情况，那么最可能属于多倍体的细胞是（）

【解析】一般情况下，细胞中具有同一形态的染色体有几条，或控制某一相对性状的基因有几个，则表示细胞含有几个染色体组，如图A、B、C、D中一般可认为分别具有4个、1个、2个、4个染色体组。

但有丝分裂过程的前期和中期，每条染色体上含有两条姐妹染色单体，而每条染色单体上含有相同的基因，则一对同源染色体则可能具有相应的4个基因，如图A。

故最可能属于多倍体的细胞是图D所示的细胞。

【答案】D

5.下列有关单倍体的叙述中不正确的是（）

①未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体④含有奇数染色体组的个体一定是单倍体⑤基因型是Abcd的生物体一般是单倍体

⑥基因型是aaaBBBCcc的植株一定是单倍体

A.①③④⑤B.②③④⑥

C.①③④⑥

D.①②⑤⑥

【解析】单倍体是含有本物种配子染色体数的个体，四倍体生物的单倍体就含有两个染色体组，②错；单倍体是指生物个体，而不是指生殖细胞，③错；含有奇数染色体组的个体可能是多倍体，不一定是单倍体，如香蕉含有三个染色体组，它是三倍体植物，④错；基因型为aaaBBBCcc的植株可能是单倍体，也可能是三倍体，⑥错。

【答案】B

6．育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下列对这五种育种的说法正确的是（）

A．涉及的原理有：

基因突变、基因重组、染色体变异

B．都不可能产生定向的可遗传变异

C．都在细胞水平上进行操作

D．都不能通过产生新基因从而产生新性状

【解析】杂交育种和基因工程育种的原理为基因重组，单倍体、多倍体育种的原理为染色体变异，诱变育种的原理为基因突变。

【答案】A

7．用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦与矮秆（d）易染锈病（t）小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种方法的叙述不正确的是（）

A．过程①需要经过杂交

B．过程②为减数分裂

C．过程③必须经过花药离体培养

D．过程④必须使用生长素处理

【解析】过程④应使用秋水仙素处理，而不是生长素

8.某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验。

请根据图中所示实验，分析下列哪一项叙述是错误的（）

A.在花粉形成过程中发生了等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合

B.花粉通过组织培养形成的植株A为单倍体，其特点之一是具有不孕性

C.秋水仙素的作用是在细胞分裂时抑制纺锤体的形成，使细胞内的染色体数目加倍

D.在花粉形成过程中一定会发生基因突变，从而导致生物性状的改变

【解析】基因突变的自然突变率低，具不确定性，且即使基因发生突变，生物性状也有可能不改变。

【答案】D

9.已知番茄茎的高蔓（A）对矮蔓（a）为显性，感病（B）对抗病（b）为显性，控制两对相对性状的等位基因独立遗传。

为获得纯合高蔓抗病番茄植株，现采用

了下图所示的两种方法。

据图分析，不正确的是（）

①过程a把两个品种的优良性状集中在F1，F1的基因型是AaBb

②过程b的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越低

③过程c可以取F1任一植株的适宜花药作培养材料

④过程d常用的方法是用秋水仙素来处理幼苗

A.①②B.②③

C.①④D.①③

【解析】过程a是把两个亲本的高蔓和抗病基因（而不是性状）集中到一个个体上来，故①错误；过程b的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株所占比例会越来越高，故②错误。

【答案】A

10.下图表示无子西瓜的培育过程

根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是（）

A.秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成

B.四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组

C.无子西瓜既没有种皮，也没有胚

D.培育无子西瓜通常需要年年制种，用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖

【解析】三倍体植物不能产生配子，因此不能完成受精作用，也就无胚，但种皮是由珠被发育而来的，因此有种皮。

11.果蝇的卵原细胞在减数分裂形成卵细胞过程中常常发生染色体不分开的现象，因此常出现性染色体异常的果蝇，并产生不同的表现型，如下表所示：

受精卵中异常的性染色

体组成方式

表现型

XXX

在胚胎期致死，不能发育为

成虫

YO（体细胞中只

有一条Y

染色体，没有X染色体）

在胚胎期致死，不能发育为

成虫

XXY

表现为雌性可育

XYY

表现为雄性可育

XO（体细胞中只有一条X

染色体，没有Y染色体）

表现为雄性不育

（1）经分析出现异常受精卵XXY的原因，可能是由于雌果蝇次级卵母细胞减数分裂第二次分裂后期着丝点分裂后，两条XX没有平均分配到两极，产生异常卵细胞XX，与正常精子Y结合后形成异常受精卵XXY；还可能是___________________。

（答出一种即可）

（2）在探究果蝇控制眼色的基因是否位于X染色体上的实验中，蒂更斯（Dikens）在摩尔根实验的基础上，用白眼雌蝇与红眼雄果蝇交配，子代大多数雄果蝇都是白眼，雌果蝇都是红眼，但有少数例外，大约每2000个子代个体中，有一个白眼雌蝇或红眼雄蝇（不育）。

①根据上表信息，我们可以判断出实验中出现的少数例外的白眼雌蝇或红眼雄蝇（不育）的基因型为___________、______________

（控制眼色的基因用B、b表示），这种性状的出现是由于____________________（变异方式）引

起的。

②上述少数例外个体产生的原因，可利用光学显微镜，通过实验观察的方法来进一步得到验证，请写出简单思路，并预测结果。

________________________________________________________________________________________________________。

【解析】出现受精卵异常的原因是形成该受精卵的雌配子或雄配子异常引起的。

例如，XXY的受精卵可能是XX的雌配子和Y的雄配子受精而来，也可能是X的雌配子和XY的雄配子受精而来。

XX的雌配子可能是减数第一次分离后期同源染色单体未分离，也可能是减数第二次分离后期姐妹染色单体未分离，而XY的雄配子是由于减数第一次分离后期同源染色体未分开。

出现题干中这些异常受精卵是染色体变异引起的，如果控制白眼的基因在X染色体上，则XbXbY的异常受精卵发育来的个体就会表现为白眼雌蝇，而XBO的异常受精卵发育来的个体就会表现为红眼雄蝇（不育）。

【答案】

（1）雌果蝇初级卵母细胞减数分裂第一次分裂后期同源染色体XX没有分离，产生异常卵细胞XX，与正常精子Y结合后形成异常受精卵XXY（或雄果蝇次级精母细胞减数分裂第一次分裂后期同源染色体XY没有分离，产生异常精子XY，与正常卵细胞X结合后形成异常受精卵XXY）

（2）①XbXbYXBO染色体（数目）变异②取例外的果蝇分裂期的体细胞，制作有丝分裂装片，在光学显微镜下观察，找出有丝分裂中期的性染色体。

在白眼雌蝇装片中可观察到XXY的性染色体组成，在红眼雄果蝇中只能观察到一条X染色体。

12.低温（如4℃）处理水培的洋葱根尖时，能诱导细胞内染色体加倍。

有同学想探究温度和处理时间对诱导染色体加倍的影响。

（1）你认为处理温度对诱导染色体加倍有影响吗？

为什么？

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

（2）低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验组合以表格的形式列出来。

（3）按照你的设计思路，以_________________________作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。

为此你要进行的具体操作是：

第一步：

剪取根尖2～3mm。

第二步：

按照_____________→_____________→____________→_______________步骤制作_________。

【解析】提出的假设应该具有一定的科学根据，提出的假设应该是最有可能的而不是随意猜测，所以探究的课题在题干中具有一定的指向性。

在设计表格的时候要注意题干的要求是测量低温效应的时间，考虑到一般植物的细胞周期时间的单位应该以小时为单位比较合适。

为了保证实验的严谨性，应该做一组常温下的对照组，以排除环境因素的干扰。

【答案】

（1）有影响，不同温度的低温对酶的活性影响不同，从而对细胞分裂的影响程度也有所不同。

（2）

培养时间

培养温度

5h

10h

15h

20h

常温

4℃

0℃

注：

设计的表格要达到以下两个要求：

①至少做两个温度的对照（常温和低温）