学年高中生物 第三章 第三节 染色体变异及其应用课时作业 苏教版必修2.docx
《学年高中生物 第三章 第三节 染色体变异及其应用课时作业 苏教版必修2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中生物 第三章 第三节 染色体变异及其应用课时作业 苏教版必修2.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
学年高中生物第三章第三节染色体变异及其应用课时作业苏教版必修2
第三节染色体变异及其应用
【目标导航】 1.结合教材图文，概述染色体结构变异的类型，探究“环境中化学物质对染色体结构变异的影响”。
2.在阐明染色体组概念的基础上，说出一倍体、单倍体、多倍体的概念。
3.结合实例，概述染色体变异在育种上的应用。
一、染色体结构的变异
1．可见性
许多染色体的变异（包括染色体结构的变异）是可以用显微镜直接观察的。
2．类型
（1）缺失：
染色体中某一片段缺失，片段上的基因也随之失去。
（2）重复：
除了正常染色体以外，多了部分染色体片段，这额外的染色体片段称为重复。
（3）倒位：
一条染色体的片段断裂后倒转180°，又重新接上去。
（4）易位：
一条染色体的一段接到另一条非同源染色体上，如果两条非同源染色体互相交换染色体片段，叫做相互易位。
3．主要原因
染色体的断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接。
4．影响因素
电离辐射、病毒感染或一些化学物质的诱导。
5．对性状的影响
使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
大多数染色体结构的变异对生物体是不利的，有时甚至导致生物体死亡。
6．实例
猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。
二、染色体数目的变异
1．体细胞中的染色体情况
正常情况下，每种生物的染色体数目都是恒定的。
在不同物种之间，染色体数目往往差别很大。
生物体细胞中染色体一般都是成对存在的。
2．染色体组
自然界中的生物大多是二倍体，它们的配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。
3．染色体数目变异的概念
染色体数目的成倍增加或减少，或者个别染色体的增加或减少等，都称为染色体数目的变异。
4．染色体数目变异的类型
分类
三、染色体变异在育种上的应用
1．单倍体育种
（1）方法：
花药
单倍体
纯合二倍体
优良品种
（2）优点：
明显缩短育种年限。
2．多倍体育种
（1）自然作用机理：
当植物体的内外环境发生骤变时，正在分裂的细胞中的纺锤体可能受到破坏，已经复制的染色体不能分配到两极，细胞不能分裂为两个子细胞，于是形成了染色体组加倍的细胞，然后发育成多倍体的个体。
（2）人工诱导
①方法：
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
②机理：
抑制纺锤体的形成，导致细胞内染色体数目加倍。
③植株优点：
茎杆粗壮，所得果实、叶片、种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量有所增加。
判断正误
（1）染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。
（ ）
（2）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。
（ ）
（3）二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。
（ ）
（4）由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。
（ ）
（5）单倍体一定只含一个染色体组。
（ ）
（6）人工诱导多倍体最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
（ ）
（7）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。
（ ）
（8）染色体数目的变异包括染色体数目的成倍增加或减少，或者个别染色体的增加或减少等。
（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）√ （4）√ （5）× （6）√ （7）√ （8）√
一、染色体结构的变异
1．在自然条件或人为因素的影响下，染色体结构发生的改变，都会使染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
2．染色体结构变异的类型
类型
含义
图解
实例
缺失
染色体缺失某一片段，导致该片段基因丢失
猫叫综合征
重复
染色体重复增加某一片段
果蝇棒状眼
倒位
染色体某一片段断裂后倒转180°又重新连接
人第9号染色体长臂内倒位可导致女性习惯性流产
易位
染色体的某一片段连接到另一条非同源染色体上
人慢性粒细胞白血病
3.环境中化学物质对染色体结构变异的影响
（1）实验原理
a．微核是细胞在有丝分裂过程中，各种有害物质使细胞核损伤残留在核外的微小核染色质块。
微核是染色体结构变异的结果。
b．蚕豆根尖细胞进行旺盛的有丝分裂。
c．一定浓度的硫酸铜溶液可诱发产生微核。
（2）实验步骤
培养蚕豆种子：
25℃水培，根长到0.5～1.5cm
↓
处理蚕豆根尖：
移入质量浓度为300mg/L的硫酸铜溶液中培养6h；自来水冲洗后，再移入自来水中培养24h
↓
制作临时装片
↓
染色：
用改良碱性品红染液染色
↓
镜检计算微核率：
每个根尖计数500～1000个细胞
该实验可设计对照：
对蚕豆根尖只用水培而不用硫酸铜溶液处理的平行操作实验。
观察分析下列图示，思考：
（1）图①过程发生在哪类染色体之间？
属于染色体结构变异吗？
答案 发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间；不属于。
（2）图②过程中的两条染色体是同源染色体吗？
属于哪类变异？
答案 不是，是非同源染色体；属于染色体结构变异中的易位。
1.右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
【问题导析】
（1）染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、重复、倒位和易位等；
（2）③是基因突变或是减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。
答案 C
【一题多变】
下列变异中，不属于染色体结构变异的是（ ）
A．染色体缺失了某一片段
B．染色体增加了某一片段
C．染色体中DNA的一个碱基发生了改变
D．染色体某一片段位置颠倒了180°
答案 C
解析 DNA中一个碱基发生改变，不会导致染色体上基因的数目或排列顺序的改变，不属于染色体结构变异，选项A、B、D依次属于缺失、重复和倒位。
二、染色体数目的变异
1．染色体组分析及染色体组数目的确定
（1）一个染色体组所含染色体的特点
①一个染色体组中不含有同源染色体。
②一个染色体组中所含有的染色体形态、大小和功能各不相同。
③一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息（即含一整套基因）。
（2）染色体组数目的确定方法
①根据细胞中染色体的形态判断
细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组，如图甲细胞中同一形态的染色体有4条，则该细胞含4个染色体组，图乙含3个染色体组，图丙含1个染色体组。
②根据基因型来判断
在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因（不分显隐性）出现几次，则有几个染色体组，如图乙细胞基因型为AAaBBb，基因A和a（或B和b）共有3个，则该细胞共有3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＝
，如图甲细胞中有8条染色体，分为2种形态，则染色体组的数目为4个。
2．单倍体、二倍体和多倍体
单倍体
二倍体
多倍体
概念
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
由受精卵发育而来，体细胞含有2个染色体组的个体
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
染色体组
1至多个
2
3个或3个以上
形成
原因
自然原因
单性生殖
正常的有性生殖
外界环境条件剧变
人工诱导
花药离体培养
秋水仙素处理一倍体幼苗
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
形成过程
特点
植株弱小，高度不育
多数生物的普通性状
茎秆粗壮，果实、种子较大，营养物质含量丰富，生长发育延迟，结实率低
举例
蜜蜂的雄蜂
几乎全部的动物和过半数的高等植物
香蕉（三倍体）；马铃薯（四倍体）；八倍体小黑麦
判断染色体组的数目
下面甲是细胞染色体图，乙是细胞基因型：
根据图示判断甲、乙生物细胞中染色体组的数目并说明判断依据。
（1）甲生物细胞内有几个染色体组？
判断依据是什么？
答案 4个。
细胞内同一种形态的染色体有4条。
（2）乙生物细胞内有几个染色体组？
判断依据是什么？
答案 4个。
在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了4次。
（3）丙生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，丙生物细胞中含有几个染色体组？
写出计算的公式。
答案 4个。
计算公式为：
染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。
2．根据图中A～H所示的细胞图回答下列问题。
（1）细胞中含有一个染色体组的是________图。
（2）细胞中含有两个染色体组的是________图。
（3）细胞中含有三个染色体组的是________图，
它________（一定，不一定）是三倍体
（4）细胞中含有四个染色体组的是________图，
它________（可能，不可能）是单倍体
【问题导析】
（1）在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。
（2）在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。
（3）确认是否为单倍体需看发育起点。
答案
（1）D、G
（2）C、H （3）A、B 不一定 （4）E、F 可能
【一题多变】
判断正误
（1）一个染色体组内的染色体其形态、大小和功能两两相同。
（ ）
（2）体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体，含有两个染色体组的生物一定是二倍体。
（ ）
（3）一倍体是单倍体，单倍体不一定是一倍体。
（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）√
三、染色体变异在育种上的应用
1．单倍体育种、多倍体育种、杂交育种的比较
单倍体育种
多倍体育种
杂交育种
原理
染色体变异
染色体变异
基因重组
常用方法
花粉离体培养，然后进行人工诱导使染色体数目加倍，形成纯合子
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
①杂交―→自交―→选种
②杂交―→杂种
续表
优点
明显缩短育种年限
操作简单，可在较短时间获得所需类型
将不同个体的优良性状集中于一个个体上，操作简便
缺点
技术复杂，需与杂交育种配合
适用于植物，在动物方面难以开展
时间长，需及时发现优良品种
举例
2.三倍体无子西瓜的培育过程
1．单倍体育种是不是等于花粉离体培养？
答案 单倍体育种不等于花粉离体培养。
单倍体育种获得的几乎都是纯合子，且有几个染色体组就是几倍体，而花粉离体培养得到的都是单倍体。
2．单倍体育种时，常采用哪种方法人工诱导染色体加倍？
应怎样处理？
答案 单倍体育种过程中，常用秋水仙素人工诱导染色体加倍，处理材料应为“幼苗”而不是“萌发的种子”，因为单倍体往往不育，不能结出种子。
3．亲本的基因型为AABB和aabb的水稻杂交，取F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理，使其长成植株，试问：
（1）这些植株的基因型可能是________________，属于________________倍体植株。
（2）这样培育出来的植株与杂交育种后代不同的是，它们都是________，自交后代不会发生________，这种育种方式的优势是______________。
【问题导析】
（1）杂交后所得的子一代的基因型为AaBb，经减数分裂可形成四种类型的花粉粒：
AB、Ab、aB、ab，再经花药离体培养获得单倍体，最后经秋水仙素处理单倍体幼苗的染色体数目加倍成为纯合的正常植株，基因型分别为AABB、AAbb、aaBB和aabb。
（2）与杂交育种的后代相比，这些植株都是纯合子，自交后代稳定遗传，因此可以大大缩短育种所需的时间。
答案
（1）AABB、AAbb、aaBB和aabb 二
（2）纯合子 性状分离 可以大大缩短育种年限
【一题多变】
现有两个纯种水稻品种，一为高秆（D）、抗锈病（T），另一为矮秆（d）、易染锈病（t），这两对性状独立遗传，用下列育种方法培育矮秆抗锈病的新品种。
（1）方法一的步骤如下：
高秆抗锈病×矮秆不抗锈病
F1
F2
稳定遗传的矮秆抗锈病新品种。
①过程a叫________，过程b叫________。
②过程c的处理方法是________。
③F1的基因型是________，表现型是________，矮秆抗锈病新品种的基因型应是________。
（2）方法二的步骤如下：
高秆抗锈病×矮秆不抗锈病
F1
dT配子
dT幼苗
ddTT植株。
过程d叫________；过程e是指________；过程f是________；过程g是指________，此过程最常用的物质是________。
（3）育种方法一叫________育种，方法二叫________育种。
答案
（1）①杂交 自交 ②不断种植和选择，直到选出稳定的矮秆抗锈病新品种 ③DdTt 高秆抗锈病 ddTT
（2）杂交 减数分裂 花粉离体培养 人工诱导染色体数目加倍 秋水仙素 （3）杂交 单倍体
1．用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上的斑纹基因移到决定雌性的W染色体上，使雌蚕都有斑纹。
再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代凡是雌蚕都有斑纹，凡是雄蚕都无斑纹。
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．交叉互换B．染色体数目的变异
C．染色体结构的变异D．基因互换
答案 C
解析 2号染色体的基因转移到W染色体上，属于非同源染色体间某一基因片段的移动，为染色体结构变异。
2．如图所示的四个细胞中，属于二倍体生物精细胞的是（ ）
答案 D
解析 二倍体生物精细胞中应只有一个染色体组，不含同源染色体，故排除A、B两项；精细胞中不含染色单体，故不会是C选项。
3．一个染色体组应是（ ）
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。
4．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，下列有关图a、图b的叙述正确的是（ ）
A．图a和图b均为染色体结构变异
B．图a和图b均会导致染色体上基因数目的改变
C．图a和图b均仅发生于减数分裂过程中
D．图a和图b均会导致生物产生可遗传的变异
答案 D
解析 图a为同源染色体间交叉互换，仅会导致同源染色体对等片段上相应基因的互换，而不会导致染色体上基因数目的改变，发生于减数第一次分裂前期；图b为染色体结构变异中的易位，会导致染色体上基因的种类及数目的改变，有丝分裂和减数分裂过程中均有可能发生；交叉互换和易位均属于可遗传变异。
5．请据图回答下列问题：
（1）过程④⑤的育种方法是________，E幼苗的获得利用了细胞的________。
（2）若C品种的基因型为AaBb，D植株中能稳定遗传的个体占总数的________________。
（3）⑤过程使染色体数目加倍的方法是用__________处理或________________，这两种方法在原理上的相似之处是____________。
答案
（1）单倍体育种 全能性
（2）
（3）秋水仙素 低温诱导 抑制纺锤体的形成，影响染色体被拉向两极，使细胞不能分裂，从而使染色体加倍
【基础巩固】
1．果蝇的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123－456789，“—”代表着丝点，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是染色体着丝点改变引起的
D．d是染色体增加了某一片段引起的
答案 C
解析 a中5、6、7基因发生颠倒成了765；b缺失了5、6基因；d染色体增添了一片段；c由原来的23－456变成了654－32，发生了颠倒，不是由着丝点改变引起的。
2．下列关于染色体结构变异的叙述中，错误的是（ ）
A．猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的
B．染色体结构的改变，都会使染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变
C．大多数染色体结构变异对生物体是有利的
D．用显微镜可以直接观察到染色体结构变异
答案 C
解析 染色体结构的变异包括缺失、重复、倒位、易位四种类型，猫叫综合征是由于人的第5号染色体部分缺失引起的。
染色体结构的改变不论是哪一种类型，都会使染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，并且大多数染色体结构的变异对生物体是有害的，甚至导致生物死亡。
3．目前科学家进行微核研究的主要目的是（ ）
A．诱导染色体变异培育新品种
B．协助造纸厂治理污水
C．分析检测环境污染程度
D．证实硫酸铜能导致染色体变异
答案 C
4．下列与多倍体形成无关的是（ ）
①染色体结构的变异 ②纺锤体的形成受阻 ③个别染色体的增加 ④非同源染色体自由组合
A．①②③B．①④
C．①③④D．②③
答案 C
解析 自然条件下由于外界环境条件的剧变如高温以及人工诱导都可以形成多倍体。
其原理在于能够阻止细胞分裂时纺锤体的形成，着丝点分裂后加倍的染色体无法实现平均分配，导致细胞内染色体数目成倍增加，而不是染色体结构的变异或个别染色体数目的增加。
非同源染色体自由组合不会增加染色体数目，只能实现基因重组。
5．将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。
该幼苗发育成的植株具有的特征是（ ）
A．能稳定遗传B．单倍体
C．有杂种优势D．含四个染色体组
答案 A
解析 杂合的二倍体植株有两个染色体组，花粉中含有一个染色体组，花药离体培养后得到单倍体植株，再用秋水仙素处理，染色体数目加倍后，基因型为纯合子，由于纯合子自交后代不发生性状分离，即能稳定遗传，故A正确，B、C错误；得到的纯合子植株含有两个染色体组，故D错误。
6．已知某小麦的基因型是AaBbCc，三对基因分别位于三对同源染色体上，利用其花药进行离体培养，获得N株小麦，其中基因型为aabbcc的个体约占（ ）
A.
B.
C.
D．0
答案 D
解析 二倍体的花药进行离体培养，获得的全为含一个染色体组的单倍体，不会出现aabbcc这样的二倍体。
若要获得aabbcc这样的个体，需用秋水仙素处理由abc花粉发育而来的单倍体幼苗。
7．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而来的芝麻是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育的。
四倍体芝麻的配子中有两个染色体组，二倍体芝麻的配子中有一个染色体组，所以四倍体芝麻与二倍体芝麻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。
【巩固提升】
8.下列有关两种生物变异的种类的叙述，不正确的是（ ）
A．图A过程发生在减数第一次分裂时期
B．图A中的变异未产生新的基因，但可以产生新的基因型
C．图B过程表示染色体数目的变异
D．图B中的变异未产生新的基因，但可以改变基因的排列顺序
答案 C
解析 图A表示同源染色体中非姐妹染色单体之间的交叉互换，该过程发生在减数第一次分裂时期，该变异属于基因重组，未产生新的基因，但可以产生新的基因组合。
图B表示染色体结构变异中的易位，虽然未产生新的基因，但由于染色体的结构发生了改变，基因的排列顺序也随之改变了。
9．某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。
a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于（ ）
A．三倍体、染色体片段增加、个别染色体数目变异、染色体片段缺失
B．三倍体、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加
C．个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D．染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体
答案 C
解析 图a为两个染色体组组成的个体，其中一对同源染色体由2条变为3条，应为个别染色体数目增加；图b中上链多一个基因4，属于结构变异中的片段增加；图c中，同型染色体都是由3条组成的，此个体由三个染色体组组成，为三倍体；图d中下链只有1、2、5三个基因，而缺失了3、4两个基因。
10．如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．用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．四倍体西瓜的根细胞中含有2个染色体组
答案 C
解析 秋水仙素抑制纺锤体的形成，是在有丝分裂的前期；四倍体西瓜的果皮是由子房壁发育而成的，来自母本，应含有4个染色体组；无子西瓜是由于不能产生正常配子，所以不能形成受精卵，而种皮来自于母本，所以有种皮，而没有胚；由于植株的地下部分没有经秋水仙素处理，细胞中仍含有2个染色体组。
11．如图表示二倍体或多倍体生物的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所示细胞是________倍体生物的体细胞，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，由该生殖细胞直接发育成的个体是________倍体，每个染色体组含________条染色体。
（5）图A所示细胞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 单 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；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；图D中染色体形态、大小各不相同，则只有一个染色体组。
12．三倍体无子西瓜培育原理及流程如下图。
（1）无子西瓜的培育方法叫________，其理论基础是________。
秋水仙素的作用是__________________。
（2）四倍体植株授以二倍体西瓜的花粉，所结果实各个部分的染色体组数目是：
果皮________，种皮________，胚________。
（3）四倍体母本植株吸收的水分主要用于________。
其吸水的主要部位的细胞中含有________个染色体组。
答案
（1）多倍体育种 染色体变异 抑制细胞分裂时纺锤体的形
升级会员 