第五章 染色体变异.docx
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第五章染色体变异
5.2 染色体变异
[目标] 1.结合教材图5－5，概述染色体结构变异的类型和影响。
2.在理解染色体组概念的基础上，概述二倍体、多倍体和单倍体的概念。
3.通过教材实验：
低温诱导植物染色体数目的变化，了解多倍体育种的原理和操作过程。
[重难] 1.理解染色体组的概念。
2.理解二倍体、多倍体和单倍体的概念。
3.单倍体育种和多倍体育种的原理和过程。
自学案
1．染色体、基因、蛋白质与性状的关系
（1）____________是基因的主要载体，一条染色体一般只含有____个DNA分子，一个DNA分子含有________个基因，基因在染色体上呈________________。
（2）染色体复制后，含____条姐妹染色单体，每条姐妹染色单体含____个DNA。
2．同源染色体是指形状和大小________________，一条来自____方，一条来自____方，减数第一次分裂前期能________的两条染色体。
3．高等动物在减数第一次分裂后期，同源染色体________，非同源染色体________________，因此配子中____同源染色体。
探究案
探究点一 染色体结构的变异
染色体变异是可遗传变异的一种，包括染色体结构的改变和数目的增减，请结合图示分析染色体的结构变异。
1．染色体结构变异的类型
图解
变化
名称
举例
染色体b片段________
缺失
猫叫综合征
染色体b片段________
重复
果蝇的棒眼
染色体断裂的片段（d、g）移接到另一条________________________上
易位
人慢性粒细胞白血病
同一条染色体上某一片段（ab）________________了
倒位
2.染色体结构变异的影响
3．染色体结构变异与基因突变的区别
（1）基因突变是染色体的________________________________的改变，而染色体变异是比较明显的____________________或________的变异。
（2）在光学显微镜下可观察到____________________。
（3）____________________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
在显微镜下可观察到
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，下列叙述正确的是（ ）
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的变化大多数对生物体是有利的
问题导析
（1）图a发生在____________________的非姐妹染色单体之间，属于________________。
（2）图b发生在________________________之间，属于染色体结构变异。
探究点二 染色体数目的变异
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）细胞内____________________的增加或减少（如图1）。
（2）细胞内染色体数目以________________的形式成倍地增加或减少（如图2）。
2．染色体组
（1）果蝇体细胞中共有____对同源染色体，其中____对常染色体，____对性染色体。
（2）雄果蝇减数分裂产生精子的过程中，____________________分离，因此配子中的染色体的组成为____________________________或____________________________，它们是一组____________染色体。
（3）像雄果蝇精子中的染色体一样，细胞中的一组____________染色体，在形态和功能上________________，但又互相协调，共同控制生物的________、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
小贴士 对染色体组的理解
（1）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，也不含有等位基因，因此，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同。
（2）一个染色体组携带着一种生物生长发育所需要的全部遗传信息。
（3）不同种生物染色体组的数目、大小、形态不同。
3．二倍体、多倍体和单倍体
（1）二倍体
由____________发育而来的个体，体细胞中含有____个染色体组的个体叫二倍体。
自然界中，几乎全部________和过半数的________________都是二倍体。
（2）多倍体
①概念：
由____________发育而来，体细胞中含有________________个以上染色体组的个体。
②实例：
香蕉（____倍体）、马铃薯（____倍体）、普通小麦（____倍体）。
③特点
a．茎秆________，叶片、果实和种子都比较____，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所________。
（如图1）
b．也存在结实率低，晚熟等缺点。
（3）单倍体
①概念：
体细胞中含有本物种________染色体数目的个体。
②实例：
蜜蜂中的____蜂。
③特点：
植株长的________，一般高度________（如图2）。
小贴士
（1）单倍体不是只含有一个染色体组，如马铃薯（四倍体）的单倍体含有2个染色体组。
（2）对单倍体高度不育的理解,体细胞中染色体组为奇数的单倍体高度不育，原因是同源染色体联会紊乱，不能进行正常的减数分裂，不能产生配子，所以不能进行有性生殖，即高度不育。
体细胞中染色体组为偶数的单倍体能进行正常的减数分裂，一般是可育的。
归纳提炼
1．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。
2．快速判定生物是几倍体
（1）如果生物体是受精卵发育或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。
（2）如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都不能叫做二倍体、三倍体等，仍然称为单倍体。
（3）单倍体、二倍体和多倍体都是能独立生活的个体，因此精子、卵细胞、花粉属于配子，不能称为单倍体。
活学活用
2．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
探究点三 多倍体育种与单倍体育种
1．结合三倍体西瓜的培育过程，分析多倍体育种技术。
（1）第一年用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗时，处理的部位是芽尖，因为秋水仙素的作用是抑制____________的形成，芽尖________________旺盛，有利于秋水仙素发挥作用，使染色体数目加倍。
（2）两次传粉：
过程②传粉是为了____________________________________，过程④传粉是为了提供生长素____________________________________。
（3）①过程秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花的染色体________________，根细胞中含有____个染色体组。
（4）四倍体植株上结的西瓜f，种皮和瓜瓤为____个染色体组，而种子e的胚为____个染色体组。
（5）三倍体西瓜c进行减数分裂时，由于________________，不能产生正常配子。
（6）获取三倍体种子e是在________________________植株a上；获取三倍体无子果实g则是在____________________________植株c上。
2．单倍体虽然一般高度不育，但是利用单倍体培育新品种却有一定的优势，结合下图分析单倍体育种的过程。
（1）①是某种杂合的二倍体植物（基因型为AaBb，两对基因自由组合），由②→⑥的过程称为________________________，⑥得到的幼苗是____倍体，基因型有____________________________________________。
（2）⑥→⑦过程使用秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，阻止染色体分离，这样得到的植株为____倍体，基因型为____________________________________________________________________________，基因组成均为________的，自交后代不会发生________________。
（3）由此可见，单倍体育种的优点是：
短时间内获得________子，明显缩短了________________。
归纳提炼
单倍体育种和多倍体育种的比较
方式
多倍体育种
单倍体育种
原理
两者都是利用染色体数目变异的原理。
不同的是，多倍体育种是使染色体以染色体组的形式成倍增加；单倍体育种是使染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再加倍后获得纯种
常用方法
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（或低温诱导植物染色体数目加倍）
花药离体培养，然后进行人工诱导染色体加倍（秋水仙素处理萌发的种子或幼苗、低温诱导植物染色体数目加倍），形成纯合子
缺点
适用于植物，在动物方面难以开展
技术复杂，需与杂交育种相结合
实例
三倍体西瓜、甜菜
抗病植株的快速育成
活学活用
3．已知西瓜的染色体数目2N＝22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题：
（1）图中所用的试剂①是________________，该试剂的作用是____________________
________________________________________________________________________。
（2）培育无子西瓜A的育种方法称为_________________________________________。
（3）③过程中形成单倍体植株所采用的方法是________________。
该过程利用了植物细胞的________性。
用试剂①处理该单倍体植株后获得的个体是________。
探究点四 低温诱导植物染色体数目的变化
除了秋水仙素能使染色体数目加倍外，低温也能诱导染色体数目的变化。
分析教材实验，然后归纳多倍体育种的过程。
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____________的形成，使染色体不能被拉向两极，这样细胞不能________________________________，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_____________左右的不定根时，放入冰箱（4℃）________________6h。
（2）固定：
剪取诱导处理的根尖约0.5～1cm，放入____________液中浸泡0.5～1h，固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的________冲洗2次。
（3）制作装片：
按解离、________、________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____倍镜观察，找到视野中既有____倍体细胞，也有____________________________________的细胞。
确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用____倍镜观察。
归纳提炼
实验中各种液体的作用
（1）卡诺氏液：
固定细胞形态。
（2）体积分数为95%的酒精：
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。
（3）解离液（质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精以1∶1混合）：
使组织中的细胞相互分离开来。
（4）清水：
洗去解离液，防止解离过度，便于染色。
（5）改良苯酚品红染液：
使染色体（质）着色，便于观察染色体（质）的形态、数目和行为。
醋酸洋红液或龙胆紫溶液都是碱性染料，都可使染色体着色。
活学活用
4．下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述中，正确的是（ ）
A．低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变化
B．在观察低温处理的洋葱根尖装片时，可以看到细胞中染色体的变化情况
C．低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的
D．观察洋葱根尖装片时要先在低倍镜下找到所要观察的细胞，将所要观察的细胞移到视野的中央，调节视野的亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清晰
训练案
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．基因突变B．染色体数目的变异C．染色体结构的变异D．基因互换
2．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
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
4．用低温处理植物分生组织细胞，能够对细胞产生的影响是（ ）
A．抑制染色体着丝点分裂B．抑制DNA分子复制
C．抑制纺锤体的形成D．抑制DNA的转录
5．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，请回答下列问题：
（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________________________________________。
检测案
基础过关
知识点一 染色体结构的变异
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。
下列有关叙述错误的是（ ）
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
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
知识点二 染色体数目的变异
3．已知某二倍体生物的体细胞中含有8条染色体，则下列可表示该生物一个染色体组的是（ ）
A．①②B．③④C．①③D．②④
4．下列有关单倍体的叙述中，正确的是（ ）
A．未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体
B．含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体
C．生物的精子或卵细胞一定都是单倍体D．含有奇数染色体组的个体一定是单倍体
5．下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是（ ）
A．一个染色体组中不含同源染色体
B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体
C．单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组
D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
知识点三 多倍体育种和单倍体育种
6．普通小麦是六倍体，有42条染色体，科学家们用花药离体培养培育出的小麦幼苗是（ ）
A．三倍体、21条染色体B．单倍体、21条染色体
C．三倍体、三个染色体组D．单倍体、一个染色体组
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
知识点四 低温诱导植物染色体数目的变化
8．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
能力提升
9．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次序
10．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
11．基因型为Aa的幼苗经秋水仙素处理后长成的植株，细胞减数分裂产生的配子的种类及其比例是（ ）
A．AA∶aa＝1∶1B．AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
C．Aa∶Aa＝1∶1D．AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
12．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．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
13．如图是果蝇体细胞的染色体组成，以下说法正确的是（ ）
A．染色体1、2、4、5组成果蝇的一个染色体组
B．染色体3、6之间的交换属于基因重组
C．控制果蝇红眼或白眼的基因位于1号染色体上
D．控制不同性状的非等位基因在减数分裂时进行自由组合
14．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，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的有丝分裂后期包括________个染色体组。
15．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______________________________________________________。
个性拓展
组别
实验处理及处理时间
染色体数目加倍的细胞所占的百分比（%）
组1
0℃
36小时
0
组2
72小时
0
组3
96小时
0
组4
2℃
36小时
5
组5
72小时
20
组6
96小时
24
组7
4℃
36小时
12
组8
72小时
30
组9
96小时
43
组10
6℃
36小时
0
组11
72小时
0
组12
96小时
0
16．某同学在做“低温诱导植物染色体数目的变化”实验时，将大蒜根尖随机分为12组，实验处理和结果如下表所示，请回答有关问题。
（1）低温诱导植物染色体数目加倍的原理是低温会使细胞分裂过程中_____的形成受阻，从而使细胞分裂过程中染色体数目加倍而细胞不分裂。
低温处理与秋水仙素处理相比，具有___等优点。
（2）实验中选择大蒜根尖_____区细胞进行观察，效果最佳，原因是此处的细胞分裂比较________，在显微镜下观察，此处细胞的特点表现为________________。
（3）实验过程中需要用________________对大蒜根尖细胞的染色体进行染色。
（4）由实验结果可知，________________的条件下，加倍效果最为明显。
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