学年高中生物 第5章 遗传信息的改变 第22课时 染色体变异Ⅰ教学案 北师大版.docx
《学年高中生物 第5章 遗传信息的改变 第22课时 染色体变异Ⅰ教学案 北师大版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中生物 第5章 遗传信息的改变 第22课时 染色体变异Ⅰ教学案 北师大版.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
学年高中生物第5章遗传信息的改变第22课时染色体变异Ⅰ教学案北师大版
第22课时 染色体变异（Ⅰ）
[目标导读] 1.结合图5－11，阐明染色体结构变异的类型、结果及应用。
2.理解染色体组、二倍体、多倍体的概念，概述染色体数目的变异。
3.掌握多倍体的成因。
[重难点击] 1.染色体结构变异的类型。
2.染色体组的概念。
3.多倍体的成因。
一 染色体结构的变异
染色体结构变异也是生物可遗传变异的重要来源，结合材料，思考下面的问题。
1．概念
果蝇的棒眼是由于X染色体上的一个小片段重复所造成的。
在这种果蝇的唾腺细胞染色体上可以看到明显的横纹重复。
像这种染色体较大范围的结构改变，叫做染色体结构变异。
2．类型
（1）①图中一条染色体上的某一片段出现两份或两份以上，这种现象称为重复，使位于这个片段上的基因多了一份或几份。
（2）②图中染色体丢失了一个片段，这种现象称为缺失，使得位于这个片段上的基因也随之发生丢失。
（3）③图中在同一染色体上的某一片段做了180°的颠倒，这种现象称为倒位，会造成染色体上基因顺序的重排，会阻碍基因的交换。
（4）④图中一条染色体臂的一段移接到另一条非同源染色体的臂上，这种现象称为易位，会造成染色体间基因的重排。
3．结果
―→生物性状变异→大多数对生物体是不利的
4．应用
在育种工作中需要人工采取各种诱变措施处理生物，促使它们发生染色体结构变异，从而选出有用的变异类型用于遗传研究及动植物品种的改良。
小贴士 染色体变异与基因突变的区别
（1）基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，而染色体变异是比较明显的染色体结构或数目的变异。
（2）在光学显微镜下可观察到染色体变异。
（3）染色体变异牵涉到许多基因改变，因而影响要严重得多。
归纳提炼
交叉互换与染色体易位的区别
交叉互换
染色体易位
图解
区别
发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
发生于非同源染色体之间
属于基因重组
属于染色体结构的变异
在显微镜下观察不到
在显微镜下能观察到
活学活用
1．如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②、③和④互为同源染色体，图a和图b中的部分染色体转移造成的生物变异分别属于（ ）
A．图a和图b均为染色体结构变异
B．图a为基因重组，图b为染色体结构变异
C．图a光学显微镜下能看到，图b光学显微镜下看不到
D．图b的变化对大多数生物是不利的
问题导析
（1）图a发生在同源染色体的非姐妹染色单体间，属于基因重组。
（2）图b发生在非同源染色体间，属于染色体结构变异。
答案 B
解析 图a显示同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换，属于基因重组，而图b所示为③号染色体的某片段移接到非同源染色体②号上，属于染色体结构变异。
二 染色体数目变异类型及染色体组的概念
染色体变异还包括染色体数目的变异，结合提供的材料探究相关内容。
1．染色体数目变异的类型
（1）整倍性变异：
细胞内染色体数目以染色体组为单位成倍地增加或减少（如图1）。
（2）非整倍性变异：
细胞内个别染色体的增加或减少（如图2）。
2．染色体组的概念
如图是雄性果蝇体细胞（如图1）及其精子（如图2）的染色体组成，由图思考：
（1）果蝇体细胞中共有4对同源染色体，其中3对常染色体，1对性染色体。
（2）雄果蝇减数分裂产生精子的过程中，同源染色体分离，因此精子中的染色体组成为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，但携带着控制这种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组。
小贴士 确定某生物体细胞中染色体组数目的方法
（1）根据染色体形态判断：
在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组，如图甲有4个染色体组。
（2）根据基因型判断：
在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组，如图乙该生物含有4个染色体组。
（3）根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。
染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数，如韭菜细胞共有32条染色体，有8种形态，可推出每种形态有4条，进而推出韭菜细胞内应含有4个染色体组，而且染色体形态数就代表着每个染色体组中染色体的条数。
归纳提炼
对染色体组的理解
（1）从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染色体存在。
（2）从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同，做题时可通过观察各染色体的形态、大小来判断是否为一个染色体组。
（3）从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长发育的全部遗传信息。
（4）从物种类型看，每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组的数目、大小、形态不同。
活学活用
2.如图为果蝇体细胞染色体组成示意图，以下说法正确的是（ ）
A．果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y
B．X染色体上的基因控制的性状遗传，均表现为性别差异
C．果蝇体内的细胞，除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X（或Y）四条染色体互相协调，共同控制果蝇生长、发育、遗传和变异
问题导析
（1）果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。
（2）X和Y染色体有同源区段和非同源区段，位于非同源区段上的基因控制的性状遗传，表现为性别差异。
（3）果蝇的体细胞在有丝分裂后期含有4个染色体组。
答案 D
解析 染色体组是没有同源染色体的，而X与Y为一对同源染色体。
X染色体与Y染色体具有同源区段，此区段上基因控制的性状无性别差异。
果蝇体内的细胞有丝分裂后期染色体数目加倍，含有四个染色体组，一个染色体组中含有本物种全套的遗传信息。
三 二倍体与多倍体
体细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍增加就会形成多倍体。
阅读教材P85～86内容，结合材料思考下面的问题。
1．像图A葡萄，其体细胞中含有两个染色体组，这样的生物称为二倍体，几乎所有动物和一半以上的高等植物都是二倍体。
2．自然界中还有一些生物的体细胞中含有三个或三个以上的染色体组，这些生物个体叫做多倍体。
体细胞中含有几个染色体组，就叫做几倍体。
像图B葡萄，其体细胞中含有四个染色体组，故称为四倍体。
多倍体现象在植物界中是非常普遍的。
3．通过图A、图B比较多倍体的优缺点
（1）优点：
茎秆粗壮，叶片、叶片上的细胞、气孔和果实都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量比较高。
（2）缺点：
成熟延迟、结实率低等。
4．多倍体的成因
（1）是由于细胞中染色体加倍而形成的。
（2）染色体加倍现象可以在形成配子的减数分裂过程中发生，产生二倍体的配子。
如果二倍体的配子受精就会发育成多倍体个体。
染色体加倍也可以发生在体细胞的有丝分裂过程中，如果在受精卵发育开始时加倍，则发育成的个体的全部体细胞都含有四个染色体组，即发育成四倍体。
归纳提炼
二倍体和多倍体的比较
比较项目
二倍体
多倍体
发育起点
受精卵
受精卵
染色体组数
含有两个染色体组
含有三个或三个以上的染色体组
自然成因
配子正常受精发育而来
环境条件突然恶化，纺锤体形成受阻
植株特点
正常形态特征
茎秆粗壮，叶片、叶片上的细胞、气孔和果实都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量比较高
可育性
可育，结实率高
可育，结实率低
活学活用
3．下图a～h所示的细胞图中，说明它们各含有几个染色体组，其中正确的是（ ）
A．细胞中含有一个染色体组的是h图
B．细胞中含有二个染色体组的是e、g图
C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图
D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图
问题导析
（1）a、c、e、g图可根据染色体形态判断：
在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组，所以a、c、e、g图分别含3、2、4、1个染色体组。
（2）b、d、f、h图可根据基因型判断：
在细胞的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组，所以b、d、f、h图分别含3、1、4、2个染色体组。
答案 C
解析 在细胞内，形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组。
根据图形判断染色体组数有如下规律：
在细胞内，形态相同的染色体有几条就含有几个染色体组，如图e，每种染色体含有4个，所以是四个染色体组。
在细胞内，含有几个同音字母，就含有几个染色体组，如d图中，同音字母仅有一个，所以该图只有一个染色体组。
由此，我们可知：
a、b图含有三个染色体组，c、h图含有二个染色体组，e、f图含有四个染色体组，d、g图含有一个染色体组。
当堂检测
1．果蝇的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123－456789，“－”代表着丝粒，表中表示了由该正常染色体发生变异后基因顺序变化的情况，有关叙述错误的是（ ）
染色体
基因顺序变化
a
123－476589
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是染色体着丝粒改变引起的
D．d是染色体增加了某一片段引起的
答案 C
解析 将a、b、c、d分别与正常的基因排列顺序123－456789分别作比较可知：
a是5、6、7这3个基因所在片段的位置颠倒引起的；b是5、6这两个基因所在片段缺失引起的；c是23－456这5个基因所在的片段颠倒引起的；d则是增加了6、7这两个基因所在的片段引起的。
2．关于多倍体的叙述，正确的是（ ）
A．植物多倍体不能产生可育的配子
B．多倍体是由于染色体片段重复造成的
C．二倍体植株加倍为四倍体后，营养成分必然增加
D．多倍体在植物中比在动物中更为常见
答案 D
解析 大部分多倍体植物（如四倍体）能产生可育的配子；多倍体是染色体数目整倍性变异的结果；二倍体植株加倍为四倍体后，营养成分的含量有所增加，但种类并没有增加；动物中多倍体很少，而植物中由于低温等环境因素的影响，多倍体较为常见。
3．若某生物正常体细胞中含8条染色体，则图中表示一个染色体组的是（ ）
答案 A
解析 该生物体细胞内有2个染色体组，8条染色体，则每个染色体组含有4条染色体，而构成生物的一个染色体组中的染色体形态、大小一定各不相同。
4．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）图C所示细胞的生物是____________倍体，其中含有________对同源染色体。
（3）图D表示一个有性生殖细胞，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若表示一个有性生殖细胞，它是由____________倍体生物经减数分裂产生的。
每个染色体组含________条染色体。
（5）图A的有丝分裂后期包括________个染色体组。
答案
（1）两 两
（2）二 三 （3）二 一 （4）六 三
（5）四
解析 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；图B中染色体每三个是相同的，故为三倍体，但如果此生物个体是由配子直接发育成的生物个体，则称为单倍体；图C中染色体两两相同，故有两个染色体组，每个染色体组中有三条染色体，有三对同源染色体；D图中染色体的形态、大小各不相同，所以只有一个染色体组。
课时作业
基础过关
知识点一 染色体结构变异
1．染色体中遗传物质的数量不变，但染色体内遗传物质重新排列的变异为（ ）
A．缺失B．重复C．倒位D．易位
答案 C
2．如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。
下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是（ ）
A．①B．②C．③D．④
答案 C
解析 染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、增添、倒位和易位等。
③是基因突变或减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。
3．科学家以玉米为实验材料进行遗传实验，实验过程和结果如图所示，则F1中出现绿株的根本原因是（ ）
A．在产生配子的过程中，等位基因分离
B．射线处理导致配子中的染色体数目减少
C．射线处理导致配子中染色体结构缺失
D．射线处理导致控制茎颜色的基因发生突变
答案 C
解析 从图示看出，F1中出现绿株的根本原因是射线处理导致配子中染色体结构缺失。
知识点二 染色体数目变异类型及染色体组的概念
4．关于植物染色体变异的叙述，正确的是（ ）
A．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加
B．染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生
C．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
D．染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化
答案 D
解析 染色体组整倍性变化导致基因数量变化，不能导致基因种类增加；基因突变导致新基因的产生，染色体变异不能导致新基因产生；染色体片段的缺失和重复导致基因数量增加和减少，不能导致基因种类变化；染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化，故D正确。
5．下图所示细胞代表四个物种的不同时期细胞，其中含有染色体组数最多的是（ ）
答案 D
解析 本题考查染色体组的概念，形态、大小、结构相同的染色体有几条，就有几个染色体组。
在染色体组内不存在同源染色体，A选项同源染色体有3条，应为3个染色体组；B选项同源染色体有3条，也应为3个染色体组；D选项同源染色体有4条（同源染色体最多），应为4个染色体组。
6．一个染色体组应是（ ）
A．配子中的全部染色体
B．二倍体生物配子中的全部染色体
C．体细胞中的一半染色体
D．来自父方或母方的全部染色体
答案 B
解析 一个染色体组应无同源染色体，但具有本物种全套的遗传信息，只有二倍体的配子中含有的是一个染色体组，四倍体个体的配子中含有两个染色体组；而来自父方或母方的全部染色体可以是一个染色体组也可以是多个染色体组。
知识点三 二倍体和多倍体
7．下面是四种生物的体细胞示意图，A、B图中的字母代表细胞中染色体上的基因，C、D图代表细胞中染色体情况，那么最可能属于多倍体的细胞是（ ）
答案 D
解析 根据题图可推知，A、B、C、D中分别具有4个、1个、2个、4个染色体组，则A、D有可能为多倍体，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，而姐妹染色单体上含有相同的基因，则一对同源染色体可能具有相应的4个基因，如A。
综上所述，最可能属于多倍体的细胞是D。
8．韭菜的体细胞中含有32条染色体，这32条染色体有8种形态，韭菜是（ ）
A．二倍体B．四倍体C．六倍体D．八倍体
答案 B
解析
能力提升
9．下图中①和②表示发生在常染色体上的变异。
①和②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
答案 A
解析 ①图表示的是同源染色体形成的四分体发生了非姐妹染色单体的交叉互换，属于基因重组。
②图表示染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，属于染色体结构变异中的易位。
10．如图是某生物细胞减数分裂时，两对联会的染色体之间出现异常的“十”字型结构现象，图中字母表示染色体上的基因。
据此所作的推断中错误的是（ ）
A．此种异常源于染色体结构的变异
B．该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBb
C．该生物基因型为HhAaBb，一定属于二倍体生物
D．此种异常可能会导致生物的生殖能力下降
答案 C
解析 此图表示的是减数分裂过程中的联会，根据同源染色体两两配对的关系可知，H和h所在的染色体为一对同源染色体，剩余的两条染色体为另一对同源染色体，而A和b或B和a的互换导致上述结果，上述互换发生在非同源染色体之间，属于染色体结构的变异；在减数第一次分裂的后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合，所形成的配子有HAa、hBb或HAb、hBa；该个体含有两个染色体组，有可能为二倍体也有可能为单倍体；染色体变异大多数是有害的，有可能导致生物体生殖能力下降。
11．下图中甲、乙、丙、丁表示生物的几种变异类型，下列判断正确的是（ ）
A．图甲是染色体结构变异中的易位
B．图乙是染色体结构变异中的重复
C．图丙是染色体结构变异中的倒位
D．图丁表示的是染色体的数目变异
答案 D
解析 图甲中染色体发生了倒位，图乙中染色体变异属于易位，图丙中染色体变异属于缺失。
12．甲、乙为两种果蝇（2n），如图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是（ ）
A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常
B．甲发生染色体交叉互换形成了乙
C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同
D．图示染色体结构变异为可遗传变异
答案 D
解析 A项，根据题干信息可知，甲、乙是两种果蝇，甲、乙杂交产生的F1虽然含有2个染色体组，但是因为来自甲、乙中的1号染色体不能正常联会配对，所以F1不能进行正常的减数分裂。
B项，根据题图，甲中1号染色体发生倒位形成了乙中的1号染色体。
C项，染色体中某一片段倒位会改变基因的排列顺序。
D项，可遗传变异有基因突变、基因重组和染色体变异。
13．下列关于染色体变异的叙述，正确的是（ ）
A．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异
B．染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力
C．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响
D．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型
答案 D
解析 A项，染色体增加某一片段不一定会提高基因的表达水平，且该基因的大量表达对生物体也不一定是有利的。
B项，若显性基因随染色体的缺失而丢失，可有利于隐性基因表达，但隐性基因的表达不一定能提高个体的生存能力。
C项，染色体易位不改变细胞内基因的数量，可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，并且染色体变异大多对生物体是不利的。
D项，不同物种作物可以通过杂交获得不育的子一代，然后经秋水仙素诱导可得到可育的多倍体，从而培育出作物新类型。
14．下面4幅图是染色体结构变异的4种情况，仔细观察后，回答问题。
（1）A图是____________：
是由于正常染色体断裂后丢失了一个____________，这个片段上的____________也随之失去。
（2）B图是__________：
是由于一条染色体的片段连接到________的另一条染色体上，使另一条同源的染色体多出跟________相同的某一片段。
（3）C图是________：
是指染色体在断裂后，__________后再连接起来，造成这段染色体上__________________的顺序颠倒。
（4）D图是________：
是指染色体断裂后，在________________间错误接合，更换了位置。
答案
（1）缺失 片段 基因
（2）重复 同源 本身
（3）倒位 倒转180° 基因
（4）易位 非同源染色体
15．二倍体动物缺失一条染色体称为单体。
大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体（Ⅳ号染色体）缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。
（1）果蝇群体中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体上，将无眼果蝇个体与纯合野生型个体交配，子代的表现型及比例如下表：
无眼
野生型
F1
0
85
F2
79
245
据此判断，显性性状为________，理由是____________________________________
________________________________________________________________________。
（2）根据上述判断结果，可利用正常无眼果蝇与野生型（纯合）单体果蝇交配，探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上。
请完成以下实验设计：
实验步骤：
让正常无眼果蝇与野生型（纯合）单体果蝇交配，获得子代；统计子代的________________，并记录。
实验结果预测及结论：
①若子代中出现____________________________________________________________，
则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；
②若子代全为____________，说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。
答案
（1）野生型 F1全为野生型（F2中野生型∶无眼为3∶1）
（2）性状表现 ①野生型果蝇和无眼果蝇且比例为1∶1 ②野生型
解析
（1）由表中数据可知，F1全为野生型，F2中野生型∶无眼约为3∶1，所以野生型是显性性状。
（2）要判断无眼基因是否在Ⅳ号染色体上，让正常无眼果蝇与野生型（纯合）Ⅳ号染色体单体果蝇交配，假设控制无眼的基因为b，如果无眼基因位于Ⅳ号染色体上，则亲本为bb×BO（BO表示缺失一条染色体），子代中会出现bO∶Bb＝1∶1，即无眼果蝇和野生型果蝇，且比例为1∶1。
如果无眼基因不在Ⅳ号染色体上，则亲本为bb×BB，子代全为野生型。
个性拓展
16．某二倍体植物宽叶（M）对窄叶（m）为显性，红花（R）对白花（r）为显性。
基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上。
现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，其他同源染色体数目及结构正常。
现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种。
（注：
各型配子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡）
（1）实验步骤：
①__________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②观察、统计后代表现型及比例。
（2）结果预测：
Ⅰ.若_______________________________________________________，
则为图甲所示的基因组成；Ⅱ.若____________________________________________，
则为图乙所示的基因组成；Ⅲ.若____________________________________________，
则为图丙所示的基因组成。
答案 答案一：
（1）①用该宽叶红花突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交，收集并种植种子，长成植株
（2）Ⅰ.子代中宽叶红花∶宽叶白花＝1∶1 Ⅱ.子代中宽叶红花∶宽叶白花＝2∶1 Ⅲ.子代中宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1
答案二：
（1）①用该宽叶红花突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交，收集并种植种子，长成植株
（2）Ⅰ.子代中宽叶红花∶宽叶白花＝3∶1 Ⅱ.子代中全部为宽叶红花植株 Ⅲ.子代宽叶红花∶窄叶红花＝2∶1
解析 确定基因型可用测交的方法，依题意选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株mr与该宽叶红花突变体进行测交。
若为图甲所示的基因组成，即MMRr与moro，后代为MmRr、MoRo、Mmrr、Moro，宽叶红花∶宽叶白花＝1∶1；若为图乙所示的基因组成，即MMRo与moro杂交，后代为MmRr、MoRo、Mmro、Mooo（幼胚死亡）
升级会员 