小初高学习高中生物第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异学案.docx

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小初高学习高中生物第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异学案

第2节　染色体变异

[学习目标]　1.简述染色体变异的类型及特点。

2.了解染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念及区别。

一、染色体结构的变异

1．类型

图解

变化

名称

举例

染色体b片段丢失

缺失

猫叫综合征；果蝇缺刻翅的形成

染色体b片段增加

重复

果蝇的棒状眼

染色体断裂的片段（d、g）移接到另一条非同源染色体上

易位

人慢性粒细胞白血病

同一条染色体上某一片段（ab）位置颠倒了

倒位

略

2.结果

染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。

3．对生物体的影响

大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。

例1　若图甲中①和②为一对同源染色体，③和④为另一对同源染色体，图中字母表示基因，“〇”表示着丝点，则图乙～图戊中染色体结构变异的类型依次是（　　）

A．缺失、重复、倒位、易位

B．缺失、重复、易位、倒位

C．重复、缺失、倒位、易位

D．重复、缺失、易位、倒位

答案　A

解析　图乙中②号染色体丢失了D基因，形成缺失；图丙中①号染色体多了一个C基因，形成重复；图丁中①号染色体上的“BC”基因位置发生颠倒，形成倒位；图戊中②号染色体与③号染色体间相互交换了部分片段，产生易位。

例2　（2018·郑州一中月考）如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。

下列有关说法正确的是（　　）

A．①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期

B．③中的变异属于染色体结构变异中的缺失

C．④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复

D．图中4种变异能够遗传的是①③

答案　C

解析　①表示基因重组中的交叉互换，因为其发生在同源染色体之间；②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；③表示基因突变中碱基对的缺失；④表示染色体的缺失或重复。

图中4种变异都是可遗传的变异。

拓展提升　易位与交叉互换的比较

项目

染色体易位

交叉互换

图解

区别

发生于非同源染色体之间

发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间

属于染色体结构变异

属于基因重组

二、染色体数目的变异

1．类型

2．染色体组

（1）果蝇体细胞中共有4对同源染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体。

（2）雄果蝇减数分裂产生精子的过程中，同源染色体分离，因此配子中的染色体的组成为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y，它们是一组非同源染色体。

（3）像雄果蝇精子中的染色体一样，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，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

3．二倍体

由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。

自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。

4．多倍体

（1）概念：

由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。

（2）实例：

香蕉（三倍体）、马铃薯（四倍体）、普通小麦（六倍体）。

（3）特点：

茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加，也存在结实率低，晚熟等缺点。

（4）人工诱导（多倍体育种）

①方法：

用低温处理或用秋水仙素处理。

②处理对象：

正在萌发的种子或幼苗。

③原理：

能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍。

5．单倍体

（1）概念：

体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。

（2）实例：

蜜蜂中的雄蜂。

（3）特点：

植株长得弱小，一般高度不育。

（4）应用——单倍体育种。

①方法

②优点：

明显缩短育种年限。

例3　下列关于染色体组的叙述，正确的是（　　）

A．体细胞中的一半染色体是一个染色体组

B．配子中的全部染色体是一个染色体组

C．本物种配子中的一半染色体是一个染色体组

D．二倍体生物配子中的全部染色体是一个染色体组

答案　D

解析　一个染色体组内各条染色体大小、形态各不相同，是一组非同源染色体。

只有二倍体产生的配子中含有一套非同源染色体，才是一个染色体组。

例4　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的四倍体芝麻（　　）

A．对花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻

B．产生的配子没有同源染色体，所以无遗传效应

C．与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻

D．秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期

答案　C

解析　二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到的是同源四倍体，体细胞内有4个染色体组，而且每个染色体组之间都有同源染色体；由四倍体的配子发育来的芝麻是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育的；四倍体的配子中有两个染色体组，二倍体的配子中有一个染色体组，所以四倍体与二倍体杂交产生的是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不育；秋水仙素诱导染色体加倍时，起作用的时期是细胞分裂的前期，抑制纺锤体的形成。

三、低温诱导植物染色体数目的变化

1．实验原理：

用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，这样细胞不能分裂成两个子细胞，染色体的数目就发生变化。

2．实验操作步骤

（1）培养：

将洋葱放在清水中培养，待长出约1_cm左右的不定根时，放入冰箱（4℃）诱导培养36h。

（2）固定：

剪取诱导处理的根尖约0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。

（3）制作装片：

按解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。

（4）观察：

先用低倍镜观察，找到既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞的视野。

确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。

例5　下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是（　　）

A．用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成

B．洋葱根尖长出约1cm时，剪下，置于4℃冰箱中，诱导36h

C．卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态

D．装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤

答案　B

解析　低温诱导的原理是抑制纺锤体的形成；剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。

例6　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

答案　C

解析　制片时经过了解离的细胞已经死亡，不会观察到染色体加倍的过程，A正确；低温诱导染色体数目加倍发生在有丝分裂过程中，基因重组发生在减数分裂过程中，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，因为根尖细胞不进行减数分裂，C错误；低温诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成，染色体不能移向细胞两极，导致染色体数目加倍，D正确。

1．判断正误

（1）猫叫综合征是人的第5号染色体数目减少引起的遗传病（　　）

（2）基因突变和染色体结构变异中的缺失是一样的，都是碱基对的缺失（　　）

（3）染色体结构变异不改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到（　　）

（4）含有三个染色体组的个体就是三倍体（　　）

（5）秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍（　　）

（6）单倍体的体细胞中不存在同源染色体（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×

2．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

答案　B

解析　某条染色体上多了或少了几个基因是由染色体结构变异中的重复或缺失所致。

3．下图所示细胞含三个染色体组的是（　　）

答案　D

4．下列有关多倍体的叙述，正确的是（　　）

A．体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体就是多倍体

B．人工诱导多倍体的方法很多，目前最常用最有效的方法是用低温处理植物分生组织细胞

C．与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加

D．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离，从而使染色体数目加倍

答案　C

解析　体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体可能是单倍体，如六倍体对应的单倍体；人工诱导多倍体最有效的方法是用秋水仙素处理分生组织细胞；多倍体植株器官较大，营养物质的含量有所增加；秋水仙素抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。

5．四倍体大蒜比二倍体大蒜的产量高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，特设计如下实验。

请分析回答下列问题：

（1）实验主要材料：

大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精溶液、显微镜、改良苯酚品红染液。

（2）实验步骤：

①取5个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。

②将培养皿分别放入－4℃、0℃、________、________、________的恒温箱中1h。

③________________________________________________________________________。

④分别取根尖________cm，放入________中固定0.5～1h，然后用________________________冲洗2次。

⑤制作装片：

解离→________→________→制片。

⑥低倍镜检测，统计____________________________________________，并记录结果。

（3）实验结果：

染色体加倍率最高的一组为最佳低温。

（4）实验分析：

a．设置实验步骤②的目的是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

b．对染色体染色还可以用________________________、____________等。

c．除低温外，________也可以诱导染色体数目加倍，原理是____________________。

答案　

（2）②4℃　8℃　12℃　③取大蒜随机均分为5组，分别放入5个培养皿中诱导36h　④0.5～1　卡诺氏液　体积分数为95%的酒精溶液　⑤漂洗　染色

⑥每组视野中的染色体加倍率　（4）a.进行相互对照；恒温处理1h是为了排除室温对实验结果的干扰　b．龙胆紫染液　醋酸洋红染液　c．秋水仙素　抑制纺锤体形成

解析　

（2）本实验的目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，所以温度应设置为变量，可设置－4℃、0℃、4℃、8℃、12℃等温度。

选取根尖0.5～1cm，不可过长，主要取分生区的组织细胞。

将根尖放入卡诺氏液中固定，然后用体积分数为95%的酒精溶液冲洗。

装片制作包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤。

低温并不能使所有细胞染色体加倍，所以要统计加倍率来确定最佳低温。

（4）不同温度处理是为了进行相互对照，在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他