2021高考生物人教版一轮教师用书第七单元第21讲　染色体变异

第21讲　染色体变异

考点一　染色体结构变异

1.染色体结构变异

(1)类型和特点(连线)

提示:(1)①—Ⅲ—D　②—Ⅳ—C　③—Ⅰ—B　④—Ⅱ—A

(2)结果: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。

2.辨析易位与交叉互换

(1)图1是易位,图2是交叉互换。

(2)发生对象:图1发生于非同源染色体之间,图2发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间。

(3)变异类型:图1属于染色体(结构)变异,图2属于基因重组。

[纠误诊断]

(1)染色体易位不改变细胞中基因数量,对个体性状不会产生影响。(　×　)

提示:染色体易位一般不改变细胞中基因数量,但一般会对生物性状产生不利影响。

(2)染色体上某个基因的缺失属于基因突变。(　×　)

提示:基因突变不会导致染色体上基因的缺失,染色体上某个基因的缺失属于染色体结构变异中的缺失。

(3)非同源染色体某片段移接,仅发生在减数分裂过程中。(　×　)

提示:非同源染色体某片段的移接,是染色体易位,可以发生在减数分裂或有丝分裂过程中。

(4)基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变。(　×　)

提示:基因突变与染色体结构变异都有可能改变个体表现型。

(5)染色体缺失有利于隐性基因的表达,可提高个体的生存能力。(　×　)

提示:染色体缺失也有可能导致隐性基因丢失,不利于隐性基因的表达。

1.辨析三种染色体互换现象

上图三种情况各属于哪类可遗传变异?并说明判断的依据。

提示:①属于基因重组,因为发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。②③属于易位,因为②发生在非同源染色体之间,③发生在同源染色体的非姐妹染色单体的非对等部分之间。

2.基因突变中碱基对的增添、缺失与染色体结构变异中的重复、缺失有何区别?

提示:(1)基因突变中碱基对的增添、缺失是基因内部结构的变化,该基因还存在,只是变为原来的等位基因;而染色体结构变异中的重复、缺失是某个基因或染色体片段重复出现或减少。(2)基因突变中碱基对的增添、缺失属于分子水平的变化,在光学显微镜下观察不到;染色体结构变异中的重复、缺失属于细胞水平的变化,在光学显微镜下能观察到。

[深度思考]

任何一种类型的染色体结构变异发生后,排列在染色体上的基因的种类、数目及排列顺序都发生改变,这种说法你赞同吗?请用文字描述理由。

提示:不赞同。若基因种类和基因数目未变,但染色体上的基因排列顺序发生改变,则为倒位。若基因的种类和排列顺序未变,但基因的数目改变,则为重复。若基因的种类和数目发生改变,则为缺失。

题型　染色体结构变异类型的分析与判断

1.某二倍体生物细胞中分别出现下图①至④系列状况,则对图中的解释正确的是(　C　)

A.①为基因突变,②为倒位

B.③可能是重复,④为染色体组加倍

C.①为易位,③可能是缺失

D.②为基因突变,④为染色体结构变异

解析:据图分析,①发生了染色体片段的改变,且改变后的片段不属于同源染色体的部分,因此属于染色体结构变异中的易位;②染色体右侧发生了染色体上片段的倒位,属于染色体结构的变异;③在同源染色体片段中间出现了未配对现象,可能是缺失或重复;④细胞中有一对同源染色体多了一条,属于染色体数目的变异。

2.如图为某动物细胞的一对同源染色体,其中一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是(　B　)

A.该变异与基因突变都可用显微镜直接观察

B.变异染色体上基因的排列顺序发生了改变

C.染色体上没有基因缺失,表现型一定正常

D.若该细胞进行减数分裂,能形成正常的四分体

解析:由图可知,该变异属于染色体结构的变异,在光学显微镜下可直接观察,而基因突变在光学显微镜下观察不到;由图可知,变异染色体上基因的排列顺序发生了改变;染色体上没有基因缺失,但基因的排列顺序发生改变,因此表现型不一定正常;图示同源染色体中的一条发生了染色体结构变异(倒位),因此若该细胞进行减数分裂,则不能形成正常的四分体。

考点二　染色体数目变异

1.染色体数目变异

2.三种方法确定染色体组数量

(1)染色体形态法

同一形态的染色体→有几条就有几个染色体组,如图中有4个染色体组。

(2)等位基因个数法

控制同一性状的等位基因→有几个就有几个染色体组,如AAabbb个体中有3个染色体组。

(3)公式法

染色体组数=,如图中有4个染色体组。

[纠误诊断]

(1)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。(　√　)

(2)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增减。(　×　)

提示:染色体组整倍性增加会导致基因的数量增加,但基因的种类不变。

(3)二倍体生物花药离体培养后即可得到纯合子。(　×　)

提示:二倍体生物花药离体培养得到单倍体,经秋水仙素加倍后才得到纯合子。

(4)单倍体的细胞中含有的染色体组数都是一个。(　×　)

提示:四倍体的单倍体染色体组数是两个,单倍体的细胞中并非只含有一个染色体组。

(5)体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体。(　×　)

提示:由受精卵发育而来的,体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体。

同源四倍体减数分裂形成配子的种类及比例

同源四倍体(基因型为AAaa)产生配子时染色体以图示的情况排列在赤道板的两侧,从而形成不同基因型的配子。

根据上述推导过程,可知:

(1)若同源四倍体的基因型为Aaaa,则产生的配子类型及比例:Aa∶aa=1∶1。

(2)若同源四倍体的基因型为AAAa,则产生的配子类型及比例:AA∶Aa=1∶1。

(3)若同源四倍体的基因型为AAaa,则产生的配子类型及比例:AA∶Aa∶aa=1∶4∶1。

[深度思考]

让某品系的豌豆自交,子代出现了性状分离,但分离比并不是预期的3∶1,而是出现了高∶矮=35∶1。请分析产生这一现象最可能的原因。(假设茎的高度由一对等位基因D、d控制)

提示:原因可能是染色体加倍形成了四倍体的豌豆DDdd。DDdd减数分裂产生配子种类和比例为DD∶Dd∶dd=1∶4∶1,雌雄配子随机结合,产生的后代高∶矮=35∶1。

题型一　染色体组及生物体倍性的判断

1.下列有关染色体组和染色体变异的叙述,正确的是(　A　)

A.不同物种的染色体组中可能含有相同数目的染色体

B.染色体组整倍性的变化必然会导致基因种类的增加

C.染色体之间部分片段的交换属于染色体结构的变异

D.进行有性生殖的生物配子中的染色体为一个染色体组

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;非同源染色体之间片段的交换属于染色体结构变异;若生物为多倍体,则其产生的配子可能含有一个以上染色体组。

2.下列是对a～h所示的生物体细胞图中各含有几个染色体组的叙述,正确的是(　C　)

A.细胞中含有一个染色体组的是h图,该个体是单倍体

B.细胞中含有两个染色体组的是e、g、d图,该个体是二倍体

C.细胞中含有三个染色体组的是a、b图,但该个体未必是三倍体

D.细胞中含有四个染色体组的是c、f图,该个体一定是四倍体

解析:形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组,由此我们可知:a、b图含有三个染色体组,c、h图含有两个染色体组,g图含有一个染色体组。e、f、d图含有四个染色体组。确认单倍体、二倍体、三倍体必须先看发育起点——若由配子发育而来,无论含几个染色体组均属单倍体;若由受精卵发育而来,有几个染色体组即为几倍体。

题型二　染色体变异的实验设计与分析

3.已知西瓜的果皮深色B对浅色b是显性。四倍体和二倍体西瓜间行种植时,四倍体植株上所结的西瓜中的种子将来发育成的既有四倍体植株(自花传粉),又有三倍体植株(杂交)。现有纯合的果皮深色和果皮浅色二倍体西瓜,请选择合适的品种间行种植,以便从子代果皮(其细胞的基因组成与母体体细胞一致)的颜色就可辨别出是四倍体西瓜还是三倍体西瓜。

(1)写出你所选择的品种的表现型:父本　                 ,母本　　　　　　　　　。 

(2)请用文字简要说明。

                                       　。 

解析:(1)若以果皮深色的品种(BB)为母本,果皮浅色(bb)为父本,用秋水仙素处理基因型为BB的二倍体植株幼苗,获得基因型为BBBB的四倍体植株,其自交后代表现为果皮深色。其接受基因型为bb的花粉,子代的基因型为BBb,也表现为深色。因此应选择的亲本为父本:果皮深色,母本:果皮浅色。

(2)对选择好的父本(BB)与母本(bb)可进行以下操作,以便从子代果皮的颜色就可辨别出是四倍体西瓜还是三倍体西瓜。用适宜浓度的秋水仙素处理基因型为bb的二倍体植株幼苗,获得基因型为bbbb的四倍体植株。bbbb的四倍体植株和BB的二倍体植株间行种植。若bbbb自交,则子代为bbbb,所结西瓜果皮为浅色,若bbbb做母本,BB做父本,则子代为Bbb,所结西瓜果皮为深色。所以四倍体植株上所获得的种子发育成的植株所结的西瓜,深色果皮的为无子西瓜,浅色果皮的为四倍体西瓜。

答案:(1)果皮深色　果皮浅色　(2)用适宜浓度的秋水仙素处理基因型为bb的二倍体植株幼苗,获得基因型为bbbb的四倍体植株。bbbb的四倍体植株和BB的二倍体植株间行种植。若bbbb自交,则子代为bbbb,所结西瓜果皮为浅色,若bbbb做母本,BB做父本,则子代为Bbb,所结西瓜果皮为深色。所以四倍体植株上所获得的种子发育成的植株所结的西瓜,深色果皮的为无子西瓜,浅色果皮的为四倍体西瓜

考点三　实验:低温诱导植物染色体数目的变化

1.实验原理

低温处理植物分生组织细胞→纺锤体不能形成→染色体不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。

2.方法步骤

3.实验结论

适宜的低温处理植物分生组织细胞可诱导其染色体数目加倍。

1.材料选用及培养

(1)选用的实验材料既要容易获得,又要便于观察。

(2)常用的观察材料有蚕豆(染色体数目比洋葱少,故首选)、洋葱、大蒜等。

(3)选择材料不能随意:误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。因为染色体数目变化发生在细胞分裂时,处理其他细胞不会出现染色体加倍的情况。

2.实验中各种试剂的作用

(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1∶1混合):使组织中的细胞相互分离。

(4)清水:洗去解离液,防止解离过度影响染色。

(5)改良苯酚品红染液:使染色体着色,便于观察染色体的形态、数目。

题型一　实验试剂的使用方法及作用

1.(2019·广东广州模拟)下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验试剂使用的叙述,错误的是(　B　)

①低温:与“多倍体育种”中的“秋水仙素”作用机理相同

②酒精:与“叶绿体色素的提取与分离”中的使用目的相同

③卡诺氏液:与“探究酵母菌细胞呼吸方式”中“NaOH”作用相同

④改良苯酚品红染液:与“观察细胞有丝分裂”中“醋酸洋红染液”使用目的相同

A.①② B.②③ C.②④ D.③④

解析:“在低温诱导植物染色体数目的变化”实验中的酒精有洗去卡诺氏液和解离的作用,“叶绿体色素的提取与分离”中使用酒精的目的是溶解叶绿体中各种色素,②错误;在“低温诱导植物染色体数目的变化”实验中的卡诺氏液的作用是固定根尖细胞,“探究酵母菌细胞呼吸方式”中“NaOH”是用于吸收空气中CO2,③错误。

题型二　实验原理、步骤及结果分析

2.(2019·湖南永州月考)对于“低温诱导植物染色体数目变化”的实验,错误的叙述是(　D　)

A.不可能出现三倍体细胞

B.多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期

C.在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞

D.多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会

解析:“低温诱导植物染色体数目变化”的实验中,可能会出现四倍体细胞和二倍体细胞,但是不会出现三倍体细胞;多倍体细胞的形成是染色体数目加倍后没有分裂成两个子细胞导致的,因此无完整的细胞周期;显微镜下可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞;多倍体形成过程中只进行了有丝分裂,不进行减数分裂,因此不存在非同源染色体重组。

 [构建知识网络]

[强化思维表达]

1.染色体变异的两种类型

(1)染色体结构变异:缺失、重复、倒位和易位。

(2)染色体数目变异:个别染色体数目的增加或减少;以染色体组的形式成倍地增加或减少。

2.三个概念

(1)一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,但又相互协调,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异,该组染色体为一个染色体组。

(2)由受精卵发育来的个体,细胞中含有几个染色体组,就叫几倍体。

(3)由配子发育来的个体,不管含有几个染色体组,都只能叫单倍体。

3.两个原理

花药离体培养的原理:植物细胞具有全能性。

低温和秋水仙素诱导多倍体的原理:抑制有丝分裂前期纺锤体的形成。