版高中生物第1单元遗传与变异的细胞学基础第2章染色体变异对性状的影响第2节染色体结构变异对性状.docx
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版高中生物第1单元遗传与变异的细胞学基础第2章染色体变异对性状的影响第2节染色体结构变异对性状
第二节 染色体结构变异对性状的影响
1．简述染色体结构变异的类型。
（重点）
2．理解染色体结构变异对生物性状的影响。
（重难点）
3．了解染色体结构变异在生产实践中的应用。
染色体结构变异对性状的影响
一、染色体形态结构及变异
1．染色体的形态
除上述染色体外，某些染色体具有一个随体如人的13号染色体。
2．染色体结构变异
（1）影响因素：
生物体内某些代谢作用的产物、X射线、γ射线或者某些化学药品。
（2）类型
①缺失：
染色体丢失了片段。
②重复：
一条染色体的断裂片段连到同源染色体的相应部位。
③倒位：
同一条染色体上某一片段颠倒了180°，造成染色体内的重新排列。
④易位：
染色体断裂的片段移到非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域。
二、染色体结构变异对性状的影响及在育种中的应用
1．染色体结构变异对性状的影响
（1）影响案例
①染色体结构变异一般会引起异常性状的出现，如猫叫综合征。
②染色体某些区域的重复可以产生特定的效应，如果蝇的棒眼现象。
（2）染色体病：
由染色体结构变异引起的遗传病，与染色体数目变异引起的疾病一起称为染色体病。
（3）后果：
染色体结构变异对生物往往不利，有的甚至会导致生物体死亡。
若变异发生在配子中，可经受精作用遗传给后代。
2．染色体结构变异在育种中的应用
（1）农业上育种：
①方法：
辐射或化学物质加以诱导。
②原理：
染色体结构变异。
③实例：
在家蚕育种中，人们常采用辐射诱变的方法，在蚕卵阶段根据颜色获得农业生产需要的雄蚕以提高蚕丝产量和质量。
（2）医学上：
人的染色体断裂与致癌作用和衰老有关，某些抗氧化剂可以降低染色体断裂的频率。
[合作探讨]
探讨1：
选择何种细胞适宜观察染色体的形态结构？
可否选择人口腔上皮细胞作观察材料？
提示：
细胞有丝分裂中期的染色体形态、结构最为典型，故常被选作染色体形态结构、数目的观察材料，由于人口腔上皮细胞是高度分化的细胞，已不进行细胞分裂，故不适宜于观察染色体形态结构。
探讨2：
易位与四分体时期的交叉互换有何区别？
提示：
四分体时期的交叉互换仅发生于同源染色体非姐妹染色单体间，而易位则发生于非同源染色体间或同一条染色体的不同区域间。
探讨3：
日常生活中某些环境因素可能会导致生物的染色体结构发生改变，下列是几种可能诱发染色体结构变异的因素，其中哪项不正确？
（1）射线辐射
（2）激光照射
（3）某些化学药物处理
（4）花药离体培养
提示：
（4）花药离体培养，它可引发染色体组成倍减少，从而形成单倍体，而不引起染色体结构变异。
[思维升华]
1．染色体结构变异类型图示
2．区别交叉互换和染色体易位
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
可导致等位基因互换
可改变基因排列顺序
属于基因重组
属于染色体结构变异
在显微镜下观察不到
可在显微镜下观察到
3.染色体结构变异特点
（1）染色体是DNA的主要载体，染色体结构的变异可引起染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，必然导致生物体遗传物质的改变，使生物产生变异。
（2）染色体结构的变异对生物往往是不利的，有的甚至致死。
1．（2013·福建高考改编）某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。
减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。
下列叙述正确的是（ ）
A．图甲所示的变异属于染色体数目变异
B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞
C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种
D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代
【解析】 图甲所示的变异为染色体结构（而不是数目）变异，观察异常染色体应选择处于分裂中期的细胞；如不考虑其他染色体，理论上该男子可产生含14号和21号，含14号＋21号，只含14号，含21号和14号＋21号，只含21号，含14号和14号＋21号共6种精子；由于该男子可以产生含正常染色体的配子，所以其与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代。
故D项正确。
【答案】 D
2．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．①②③ B．②③④
C．①②④D．①③④
【解析】 本题考查的是染色体变异。
甲图中发生的是染色体结构变异，属于倒位，即染色体中某一片段位置颠倒；乙图中发生的是在着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体移向了同一极，将来会使子细胞中的染色体多了一条或少了一条，属于染色体数目变异。
染色体变异可以用显微镜观察到，因此选C。
乙图所示现象只会出现在有丝分裂中，甲图所示现象可以出现在减数分裂过程中也可出现在有丝分裂过程中。
【答案】 C
1．下列变异中不属于染色体结构变异的是（ ）
A．染色体缺失某一片段
B．染色体中增加了某一片段
C．染色体中DNA的一个碱基对发生了改变
D．染色体某一片段的位置颠倒180°
【解析】 染色体结构变异包括：
（1）缺失；
（2）重复；（3）倒位；（4）易位，C项染色体中DNA的一对碱基发生了改变属于基因突变而不属于染色体结构变异。
【答案】 C
2．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（ ）
【解析】 染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失（选项A）、增添（选项B）、倒位（选项D）；选项C是基因突变或是减数分裂四分体时期发生交换所致。
【答案】 C
3．如图表示发生在常染色体上的变异。
该变异类型属于（ ）
【导学号：
73730012】
A．易位 B．倒位
C．重复D．缺失
【解析】 由染色体图像可判断图中两条染色体为非同源染色体，在非同源染色体之间交换部分片段属于易位。
【答案】 A
4．如图为细胞内染色体状态示意图。
这种染色体状态表示已发生（ ）
A．染色体易位
B．非姐妹染色单体之间的交叉互换
C．染色体倒位
D．姐妹染色单体之间的交换
【解析】 本题主要考查染色体的结构变异，准确识图是解题的关键。
图中两条染色体的大小、形态相同，应为同源染色体，发生交叉互换的染色单体是两条不同染色体上的染色单体，属于非姐妹染色单体之间的交叉互换，为基因重组，B正确、D错误；染色体易位是非同源染色体之间的交叉互换，倒位是一条染色体上部分片段的位置颠倒，与图示不符，A、C错误。
【答案】 B
5．关于染色体变异，正确的观点是（ ）
A．染色体变异是指染色体结构的变异
B．染色体数目变异是指染色体数目个别的增加或减少
C．以染色体组的形式成倍地增加或减少不属于染色体变异
D．染色体变异可以用显微镜直接观察到
【解析】 染色体变异包括染色体结构变异和数目变异两种情况，染色体数目变异包括染色体数目个别的增加或减少和染色体以染色体组的形式成倍地增加或减少两种情况。
【答案】 D
学业分层测评（四）
（建议用时：
45分钟）
[学业达标]
1．下列关于染色体形态和大小的叙述不正确的是（ ）
A．人细胞中的染色体形态和大小不尽相同
B．亚中着丝粒将染色体区分出短臂和长臂
C．人的有些染色体具有随体，有些染色体为端着丝粒染色体
D．每个物种染色体的大小、形态和结构都是相对稳定的
【解析】 人的有些染色体具有随体，但人体细胞中无端着丝粒染色体。
【答案】 C
2．如图表示某人体细胞中染色体的组成情况，则其产生的正常生殖细胞所占比例为（ ）
A．1/4 B．3/4
C．1/2D．1
【解析】 此题考查减数分裂和分离规律。
减数分裂过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，因此产生的生殖细胞为：
正常7和正常9、正常7和异常9、异常7和正常9、异常7和异常9，正常7和正常9为正常生殖细胞，所占的比例为1/4。
【答案】 A
3．关于染色体结构变异的叙述，不正确的是（ ）
A．外界因素可提高染色体断裂的频率
B．染色体缺失了某段，可导致生物性状发生改变
C．一条染色体某一段颠倒180°后生物性状不发生改变
D．染色体结构变异一般可用显微镜直接检验
【解析】 染色体变异是由于某些自然条件或人为因素造成的，这些变化可以导致生物性状发生相应的改变。
虽然倒位是某段染色体的位置颠倒，但是其中的基因位置发生了改变，也可导致生物性状发生变化。
【答案】 C
4．（2015·全国卷Ⅱ）下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是（ ）
A．该病是由于特定的染色体片段缺失造成的
B．该病是由于特定染色体的数目增加造成的
C．该病是由于染色体组数目成倍增加造成的
D．该病是由于染色体中增加某一片段引起的
【解析】 猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，是常见的染色体异常遗传病，因为患病儿童哭声轻、音调高，很像猫叫而得名，A项正确。
【答案】 A
5．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
【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645－32，发生了颠倒，不是由着丝粒改变引起的。
【答案】 C
6．科学家用人工合成的染色体片段，成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段，得到的重组酵母菌能存活，未见明显异常。
关于该重组酵母菌的叙述，错误的是（ ）
A．还可能发生变异
B．表现型仍受环境的影响
C．增加了酵母菌的遗传多样性
D．改变了酵母菌的染色体的结构和数目
【解析】 重组后的酵母菌可发生各种变异，表现型仍受环境的影响，A、B项正确；重组酵母菌发生了染色体结构的变异，增加了遗传的多样性，C项正确；酵母菌的染色体结构发生改变，而数目没有改变，D项错误。
【答案】 D
7．“猫叫综合征”是第5号染色体短臂缺失引起的遗传病，某患者体内一个处于四分体时期的初级卵母细胞中的DNA分子数、染色体数、四分体数分别是（ ）
A．46,46,46B．91,45,22
C．92,46,23D．46,46,23
【解析】 “猫叫综合征”是由染色体结构变异引起的，不是染色体数目的变异。
患者体细胞中依然有46条染色体，处于四分体时期的初级卵母细胞中有46条染色体，92个DNA分子，23个四分体。
【答案】 C
8．用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上包含斑纹基因的片段易位于与性别有关的一条染色体上，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．染色体数目的变异
C．同源染色体间交叉互换
D．非同源染色体间自由组合
【解析】 本题中所采用的育种方法依据的原理可以由“第2号染色体上包含斑纹基因的片段易位于与性别有关的一条染色体上”来判断，这属于染色体结构变异中的易位。
【答案】 A
9．（2014·江苏高考）下列关于染色体变异的叙述，正确的是（ ）
【导学号：
73730013】
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
【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，从而培育出生物新类型。
【答案】 D
10．观察下列染色体的变化，回答下列问题。
（1）染色体按着丝粒位置可分为__________、___________________、
________、________；染色体1、2分别属于________、______________。
（2）染色体结构变异主要有________、______、___________、________。
A、B变异分别属于________、________。
（3）人类猫叫综合征是由于图中________（填字母）所示变异所致；果蝇的棒眼现象是由于图中______（填字母）所示变异所致。
【答案】
（1）中着丝粒染色体 亚中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体 端着丝粒染色体 中着丝粒染色体 亚中着丝粒染色体
（2）倒位 易位 重复 缺失 缺失 重复
（3）A B
[能力提升]
11．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，同源染色体分离
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．射线处理导致染色体与DNA比例发生改变
【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。
【答案】 C
12．（2016·济南高二检测）如图为染色体结构变异的图解，下列排列正确的是（ ）
①缺失 ②倒位 ③重复 ④易位
A．①②③④B．②①③④
C．①③②④D．①③④②
【解析】 染色体结构变异有如下四种：
（1）缺失：
染色体丢失一段；
（2）重复：
一条染色体的断裂片段连到同源染色体的相应部位；（3）倒位：
同一条染色体上某一片段颠倒了180°，造成染色体的重新排列；（4）易位：
染色体断裂的片段移到非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域。
【答案】 C
13．（2015·江苏高考）甲、乙为两种果蝇（2n），下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是（ ）
【导学号：
73730014】
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可为生物进化提供原材料
【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，可遗传变异如基因突变、基因重组和染色体变异都能为生物进化提供原材料。
【答案】 D
14．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（ ）
图a
图b
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在光学显微镜下能看到，图b在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
【解析】 图a显示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，属于基因重组，而图b所示为③号染色体的某片段移到②号的非同源染色体上，属于染色体结构变异。
【答案】 B
15．科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见下图。
图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。
请回答下列问题：
（1）异源多倍体是由两种植物AABB与CC远源杂交形成的后代，经_______方法培育而成。
（2）杂交后代①染色体组的组成为________，进行减数分裂时形成________个四分体，体细胞中含有________条染色体。
（3）杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体_________________________________________。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为________________。
【解析】
（1）植物AABB和CC远源杂交得到的植株ABC高度不育需诱导其染色体数目加倍，得到AABBCC的异源多倍体。
（2）异源多倍体AABBCC经减数分裂得到的配子为ABC，普通小麦AABBDD植株经减数分裂得到的配子是ABD，所以杂交后代①的染色体组的组成为AABBCD；题干中指出A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，杂交后代①AABBCD在减数分裂时AA能形成7个四分体，BB能形成7个四分体，CD因为是非同源关系，不能形成四分体；杂交后代①AABBCD中含有的染色体条数为6×7＝42。
（3）在减数分裂时，C组染色体因为没有同源染色体配对，联会紊乱，所以在减数分裂时易丢失。
（4）染色体结构变异主要包括4种类型：
①缺失，②重复，③倒位，④易位，含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异属于染色体结构变异中的易位。
【答案】
（1）诱导染色体数目加倍
（2）AABBCD 14 42
（3）无同源染色体配对
（4）染色体结构变异
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