生物人教版 (2019)第2节 染色体变异导学案

第2节　染色体变异

研习1　染色体数目的变异

[梳理教材]

1．染色体变异的概念及种类

(1)概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体________或________的变化。

(2)种类：染色体________的变异和染色体________的变异。

2．染色体数目变异的类型

(1)细胞内________的增加或减少。

(2)细胞内染色体数目以________________成倍地增加或成套地减少。

3．二倍体和多倍体

(1)染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中________称为一个染色体组。

(2)二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有________染色体的________。

(3)三倍体、四倍体的形成过程

(4)多倍体

①概念：由受精卵发育而来，体细胞中含有________染色体组的个体。

②特点：常常是茎秆________，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________，也存在结实率低、晚熟等缺点。

③三倍体不育的原因：三倍体的原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现________，因此不能形成可育的配子。

④人工诱导多倍体的方法

4.单倍体

(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种________染色体数目相同的个体。

(2)实例：蜜蜂中的________蜂，单倍体的农作物。

(3)特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。

(4)应用——单倍体育种

①方法

②优点：____________________。

答案：

1．(1)数目　结构　(2)数目　结构

2．(1)个别染色体　(2)一套完整的非同源染色体为基数

3．(1)每套非同源染色体　(2)两个　个体　(4)①三个或三个以上　②粗壮　大　增加　③联会紊乱　④秋水仙素　低温　萌发　纺锤体　加倍

4．(1)配子　(2)雄　(4)①秋水仙素　加倍　②能明显缩短育种年限

[拓展提升]

一、染色体组及个体倍性的分析

1．染色体组的理解和判断

(1)染色体组的理解

(2)染色体组的判断

2．二倍体、多倍体和单倍体的比较

二、单倍体育种和多倍体育种

1．单倍体育种——以选育抗病高产(aaBB)品种为例

[特别提醒]

花药离体培养≠单倍体育种

单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等过程。花药离体培养只得到单倍体，只有再进行秋水仙素处理才得到纯合子。

2．多倍体育种

(1)原理

(2)实例：三倍体无子西瓜的培育

②秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。

③四倍体植株上结的西瓜，种皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子的胚为三个染色体组。

④三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。

1．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。

2．单倍体育种和多倍体育种的比较

[即时练习]

1．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)四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息

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。果蝇体内的细胞有的处于有丝分裂状态，此过程后期的细胞含有四个染色体组。一个染色体组中含有发育成个体的全套遗传信息。

2．下图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图，有关此图叙述不正确的是(　　)

ddEE

A．图中进行①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起

B．②过程中发生了非同源染色体的自由组合

C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞分化

D．④过程的实施中通常用一定浓度的秋水仙素处理植株幼苗

答案：C　解析：图中表示的是单倍体育种的过程，其中①②③④的含义分别是杂交、减数分裂、花药离体培养、秋水仙素处理；其中杂交的目的是将位于不同亲本上的优良性状集中到同一个体上；减数分裂过程中存在非同源染色体的自由组合；花药离体培养过程的原理是细胞的全能性；诱导染色体加倍的常用方法是用秋水仙素处理植株幼苗。

研习2　低温诱导植物细胞染色体数目的变化(选学)

[梳理教材]

1．实验原理

用低温处理植物的________细胞，能够抑制________的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。

2．方法步骤

(1)培养、诱导：将长出约1 cm长不定根的蒜整个放入冰箱的冷藏室内，诱导培养48～72 h。

(2)固定、漂洗：剪取诱导处理的根尖0.5～1 cm，放入________中浸泡0.5～1 h，以________，然后用________________冲洗2次。

(3)制片、观察：制作装片包括解离、________、________和制片4个步骤；观察时先用____倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用________倍镜观察。

答案：

1．分生组织　纺锤体

2．(2)卡诺氏液　固定细胞的形态　体积分数为95%的酒精　(3)漂洗　染色　低　高

[即时练习]

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

答案：C　解析：洋葱根尖成熟区细胞不再进行细胞分裂；制成的洋葱根尖装片，细胞已经死亡，看到的只是细胞分裂某一时期的瞬间图像，看不到细胞分裂的连续变化情况；低温处理和用秋水仙素处理材料都可以抑制细胞分裂时纺锤体的形成；用高倍镜观察装片时，应该用细准焦螺旋将物像调清晰。

研习3　染色体结构的变异

[梳理教材]

1．类型(连线)

2．结果

排列在染色体上的基因______________发生改变，导致________。

3．对生物体的影响

大多数对生物体是________，有的甚至会导致生物体________。

答案：

1．①－c－Ⅰ　②－d－Ⅱ　③－a－Ⅳ　④－b－Ⅲ

2．数目或排列顺序　性状的变异

3．不利的　死亡

[拓展提升]

1．易位与交叉互换的区别

2．基因突变与染色体结构变异的判断方法

(1)从变异发生的层次看：基因内部个别碱基对的增添、缺失或替换为基因突变；基因数目或排列顺序的改变为染色体结构变异，此改变不深入基因内部。

(2)从变异的结果看：染色体上基因的数目和位置不改变，产生新的基因(等位基因)为基因突变；基因的数目和排列顺序改变为染色体结构变异。

(3)从镜检的结果看：基因突变在显微镜下观察不到，而染色体结构变异可通过显微镜观察到。

3．染色体结构变异的类型

基因突变和染色体结构变异的区别

如图所示，B为DNA分子上的一个基因，而其上为B基因一段的放大部分，分析基因突变与染色体结构变异区别如下表：

[即时练习]

1．判断

(1)染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异。(　　)

(2)X射线可引起基因突变，也可引起染色体变异。(　　)

答案：(1)×　非同源染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异，而同源染色体之间发生的片段交换属于基因重组。

(2)√

2．如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是(　　)

A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期

B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失

C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复

D．图中4种变异能够遗传的是①③

答案：C　解析：图①表示基因重组中的交叉互换，因为其发生在同源染色体之间；图②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；图③表示基因突变中碱基对的缺失；图④表示染色体的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传的变异。

【解题探究】

(1)抓准题眼：基因2与基因1对比少了________个碱基对，①中两条染色体形态________，②中两条染色体形态________。

(2)扫清障碍：形态相同的是________，其非姐妹染色单体之间交换片段叫________，形态不同的是________，其之间交换片段叫________。

答案：(1)1　相同　不同　(2)同源染色体　基因重组　非同源染色体　易位

【互动探究】

图④中的变异为什么属于缺失或重复？

答案：图④中，若上面那条染色体正常，则为缺失，若下面那条染色体正常，则为重复。

[巩固提升]

1．下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，错误的是(　　)

A．低温：抑制纺锤体形成

B．酒精：促进细胞分裂

C．卡诺氏液：固定细胞形态

D．改良苯酚品红染液：将染色体染色

答案：B

2．下列有关生物变异的叙述，正确的是(　　)

A．染色体上某个基因的丢失属于基因突变

B．基因中发生碱基对替换，生物性状仍可以保持不变

C．通过显微镜观察可以比较基因突变前后的差异

D．非同源染色体间发生片段交换属于基因重组

答案：B

3．普通小麦为六倍体，有42条染色体，科学家用其花药离体培养得到的小麦幼苗是(　　)

A．三倍体，含3个染色体组，21条染色体

B．单倍体，含3个染色体组，21条染色体

C．六倍体，含6个染色体组，42条染色体

D．单倍体，含1个染色体组，21条染色体

答案：B　解析：花粉是普通的六倍体小麦的雄性生殖细胞，其含有体细胞一半的染色体，即为21条，3个染色体组。由花药离体培养出的小麦为单倍体。

4．下列关于单倍体、二倍体及染色体组的表述，正确的是(　　)

A．单倍体生物的体细胞中都没有同源染色体

B．21三体综合征患者的体细胞中有三个染色体组

C．人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因

D．用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的细胞中都含有4个染色体组

答案：C　解析：单倍体是体细胞中含本物种配子染色体数的个体，若是多倍体生物的单倍体，则可以含多个染色体组，存在同源染色体，A项错误；21三体综合征患者的体细胞中有两个染色体组，21号染色体有三条，B项错误；人的初级卵母细胞中的基因已经复制，如果发生基因突变或交叉互换，则在一个染色体组中可能存在等位基因，C项正确；多倍体通常是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使其染色体数加倍，但不一定都加倍，D项错误。

5．分析下图中各细胞内染色体组成情况，并完成相关问题。

(1)一般情况下，一定属于单倍体生物体细胞染色体组成的图是________。

(2)由C细胞组成的生物体可育吗？________。怎样处理才能产生有性生殖的后代？________________________________________________________________________

(3)对于有性生殖的生物而言，在何种情况下，由B细胞组成的生物体是二倍体？______________________；在何种情况下，由B细胞组成的生物体是单倍体？____________________。

(4)假若A细胞组成的生物体是单倍体，则其正常物种体细胞内含________个染色体组。

答案：(1)D　(2)不可育　用秋水仙素处理其幼苗，诱导使之发生染色体数目加倍　(3)该个体由受精卵发育而来　由配子直接发育而来　(4)8

解析：(1)根据图示分析，D只有一个染色体组，一定属于单倍体生物。(2)C细胞中染色体组数是奇数，减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，故C细胞组成的生物体不可育。用秋水仙素处理其幼苗使染色体数目加倍后可育。(3)B细胞组成的生物体，若是由受精卵发育而来的是二倍体生物；若是由配子发育而来的是单倍体。(4)A细胞中有4个染色体组，且为单倍体，则正常物种体细胞内含8个染色体组。