2024届高考生物一轮总复习第七单元生物的变异和进化第20讲染色体变异课件

这是一份2024届高考生物一轮总复习第七单元生物的变异和进化第20讲染色体变异课件，共49页。PPT课件主要包含了例如果蝇染色体组，续上表，2易位与互换，答案C，答案D，答案B等内容，欢迎下载使用。

第20讲　染色体变异【课标要求】　举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。
考点一　染色体变异及变异与育种
1．染色体变异体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。(1)染色体数目变异。①类型及原因。a．细胞内个别染色体的增加或减少。
原因：细胞分裂后期，染色体没有平均分配到细胞两极，如21三体综合征。
b．细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。
原因：细胞分裂过程中，纺锤体的形成受到抑制或由配子直接发育成个体等，如三倍体西瓜。②染色体组。在大多数生物的体细胞中含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
a．如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。b．组成特点。形态上：细胞中的一套非同源染色体，在形态上各不相同。功能上：含有控制本物种生长、发育、遗传和变异的一套染色体，在功能上各不相同。来源上：一个染色体组中不含同源染色体。
提醒：染色体组≠基因组。①染色体组：二倍体生物配子中的染色体数目。②基因组：对于有性染色体的生物(二倍体)，其基因组为常染色体/2＋性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。
(2)单倍体、二倍体和多倍体。①三者比较。
提醒：单倍体不一定只含1个染色体组，可能含同源染色体，可能含等位基因，也可能可育并产生后代，如马铃薯产生的单倍体。②人工诱导多倍体。a．方法：用秋水仙素诱发或低温处理等。b．处理对象：萌发的种子或幼苗。c．原理：能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。d．举例：含糖量高的甜菜和三倍体无籽西瓜。
(3)染色体结构的变异。①类型及实例。
②结果：使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。③影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。2．变异在育种中的应用(1)杂交育种。①原理：基因重组。②过程。a．培育杂合子品种。选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)。
c．培育显性纯合子品种。植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。③优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。④缺点：获得新品种的周期长。(2)诱变育种。①原理：基因突变。②过程。选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。
③优点。a．可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。b．大幅度地改良某些性状。④缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。(3)单倍体育种。①原理：染色体(数目)变异。②过程。
③优点：明显缩短育种年限，且得到纯合二倍体。④缺点：技术复杂。(4)多倍体育种。①方法：用秋水仙素或低温处理。②处理材料：萌发的种子或幼苗。③原理：染色体(数目)变异。④实例：三倍体无籽西瓜的培育。
b．用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。c．产生三倍体西瓜无籽的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
提醒：①单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。②单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。③用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。④单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
1．染色体组数目的判定(1)根据染色体形态判定：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
(2)根据基因型判定：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。
(3)根据染色体数和染色体的形态数推算。染色体组数＝染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，4种形态，则染色体组的数目为2。
2．染色体结构变异与基因突变的区别(1)主要区别。①染色体结构变异是“线”的变化，变异程度大，在光学显微镜下可见；基因突变是“点”的变化，是DNA分子内部碱基的变化，在光学显微镜下不可见。②染色体结构变异改变基因的位置或数量；基因突变不改变基因的位置和数量。(2)图示。
3．三种可遗传变异的辨析(1)缺失或增添。
4.几种常考变异类型产生配子的分析方法
提醒：分析三体产生的配子类型时，为了避免混淆，可以进行标号，如AAa可以记为A1A2a，则染色体的三种分离方式为1A1A2、1a，1A1、1A2a，1A2、1A1a，最后把A合并即可得到各种配子的比例。
考向1　结合染色体数目变异，考查科学思维1．(2022·深圳一模)某男孩的18号染色体中一条染色体变成环状，环状染色体的形成如下图所示。不考虑其他变异，下列说法错误的是(　　)
A．该环状染色体可用显微镜进行观察B．该男孩的染色体数目与正常人相同C．染色体环状化必定伴随着基因突变D．环状染色体可能由父方染色体形成
解析：通过碱性染料染色可观察到呈环状的染色体，A项正确；变异未造成染色体数目变化，B项正确；染色体环化不一定有基因突变，C项错误；环状染色体可能由来自父方或母方的染色体形成，D项正确。
考向2　结合染色体结构的变异，考查科学思维2．(2022·广东茂名)猫叫综合征是人类(2n＝46)的第5号染色体短臂断裂缺失引起的遗传病。某表型正常女性的5号染色体中的一条断裂后，短臂部分与8号染色体连接。在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物(见下图)。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律，已知具有完整的染色体组的配子可育，具有缺失或重复的染色体不可育，不考虑其他变异情况。下列关于该女性的叙述错误的是(　　)
A．次级卵母细胞中可能含有46条染色体B．某卵母细胞产生的配子可能都不育C．产生的卵细胞中染色体数目不同D．用光学显微镜可镜检该女性染色体是否变异
解析：该女性的染色体结构发生了变异，但染色体数目并没有发生改变，处于减数第二次分裂后期的次级卵母细胞染色体数目会加倍，故次级卵母细胞可能含46条染色体，A项正确；该女性某卵母细胞在进行减数分裂时，可能产生的配子(用5－表示缺失的5号染色体、8＋表示增添的8号染色体)有5/8＋、5－/8、5/5－、8＋/8、5/8、5－/8＋，其中某卵母细胞产生的配子可能是5/8＋(含重复染色体，不育)、5－/8(含缺失染色体，不育)、5/5－(含重复染色体，不育)、8＋/8(含重复染色体，不育)，而5/8、5－/8＋产生的配子可育，因此某卵母细胞产生的配子可能都不育，B项正确；
易位只是导致染色体的结构发生改变，染色体的数目并没有改变，因此该女性产生的卵细胞染色体数目都是23条，C项错误；该女性染色体发生的变异是5号染色体中的一条断裂后，短臂部分与8号染色体连接，属于染色体结构变异，可用光学显微镜观察到，D项正确。
考向3　结合变异类型的实验，考查科学探究3．(2022·广东梅州)科研人员研发了两个水稻新品种：一是把吸镉的基因敲除的“低镉稻”，二是耐盐碱的“海水稻”。有关遗传分析见下表。回答下列问题：
注：B＋表示转入的耐盐基因，R－表示吸镉基因被敲除，B＋对B－显性，R＋R－为中镉稻。低镉水稻的基因型用B－B－R－R－表示。(1)“低镉稻”形成属于的可遗传变异类型是_______________________________。
(2)据上表分析，普通水稻的基因型为__________，一株中镉耐盐水稻自交，后代表型及比例为__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)水稻的抗稻瘟病是由基因D控制的，基因D与不抗稻瘟病基因d位于7号染色体上。水稻至少有一条正常的7号染色体才能存活，研究人员发现一株染色体异常稻(基因型为Dd，体细胞中7号染色体如下图所示)。请设计实验以确定该植株的基因D是位于正常还是异常的7号染色体上。写出实验思路，并预测结果：_______________________________________________________________________________________。
解析：(1)题意显示，“低镉稻”的形成是将其细胞中吸镉的基因敲除后形成的，进而导致了染色体中基因的缺失，属于染色体结构变异中的片段缺失。(2)普通水稻没有转入耐盐基因，且相应的吸镉基因也没有被敲除，则其基因型为B－B－R＋R＋，中镉耐盐水稻的基因型为B＋B－R＋R－，一株中镉耐盐水稻自交，由于相关基因的遗传符合基因的自由组合定律，且关于吸镉性状表现有三种类型，耐盐性状有两种类型，因此，后代表型及比例为高镉耐盐∶中镉耐盐∶低镉耐盐＝1∶2∶1或高镉耐盐∶中镉耐盐∶低镉耐盐∶高镉不耐盐∶中镉不耐盐：低镉不耐盐＝3∶6∶3∶1∶2∶1。(3)确定该植株的基因D是位于正常还是异常的7号染色体上，实际是检测该水稻的基因型，由于水稻是自花传粉植物，因此可先考虑自交，自交不能区别出来时再考虑杂交，据此，实验设计思路为：让该植株自交，统计子代植株的表型及比例。若该植株的D基因是位于正常的7号染色体上，则后代全为
抗稻瘟病个体，因为携带异常染色体的配子结合后产生的不抗稻瘟病的个体不能存活；若该植株的D基因是位于异常的7号染色体上，则后代中抗稻瘟病个体与不抗稻瘟病个体的比例为2∶1，因为携带异常染色体的配子结合后产生的抗稻瘟病纯合个体不能存活。
答案：(1)染色体(结构)变异(2)B－B－R＋R＋　高镉耐盐∶中镉耐盐∶低镉耐盐＝1∶2∶1或高镉耐盐∶中镉耐盐∶低镉耐盐∶高镉不耐盐∶中镉不耐盐∶低镉不耐盐＝3∶6∶3∶1∶2∶1(3)实验思路：让该植株自交，统计子代植株的表型及比例。预测实验结果：若子代均为抗稻瘟病植株，则D基因在7号正常染色体上；若子代中抗稻瘟病植株∶不抗稻瘟病植株＝2∶1，则D基因在7号异常染色体上
考向4　结合变异在育种中的应用，考查科学思维与社会责任4．(2022·山东潍坊)普通西瓜(2n＝22)为单性花，雌雄同株。下图为培育三倍体无籽西瓜的流程图。据图分析，下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中育种过程利用了染色体变异的原理B．秋水仙素抑制了纺锤体的形成，诱导产生了新物种C．四倍体母本所结的西瓜的种子胚细胞内含有三个染色体组D．由于同源染色体联会紊乱，商品果实中一定没有种子
解析：题图中获得三倍体无籽西瓜的过程，利用了染色体数目变异的原理，A项正确；秋水仙素抑制了纺锤体的形成，使得二倍体西瓜变成四倍体西瓜，而二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交产生的后代三倍体西瓜高度不育，说明四倍体西瓜和二倍体西瓜具有生殖隔离，是两个物种，B项正确；四倍体西瓜植株做母本与二倍体西瓜植株杂交，所结出的西瓜为四倍体，但其中的种子为三倍体，即胚细胞含有三个染色体组，C项正确；三倍体西瓜的植株在进行减数分裂时，细胞中染色体联会紊乱，因此难以产生正常的可育配子，但也可能产生极少数种子，D项错误。
考点二　实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理低温抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是染色体数目加倍。2．实验步骤
3．实验现象视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。4．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。5．实验注意事项(1)显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后已死亡。(2)选择材料不能随意：低温处理的是“分生组织细胞”而不是“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数目加倍的情况。(3)着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果：着丝粒是自动分裂，不需要纺锤丝牵引。纺锤丝牵引的作用是将染色体拉向两极。
1．实验中的试剂使用方法及作用
2.教材实验中不同浓度酒精的作用
考向　结合实验的原理、过程及应用，考查科学探究1．(2021·1月八省联考江苏卷改编)栽培苹果品种以二倍体为主，通过离体培养苹果成熟胚(2n)，可诱导再生获得品质改良的四倍体苹果。下列叙述错误的是(　　)A．可通过低温或秋水仙素诱导处理获得四倍体B．经诱导获得的再生苗都为纯合体C．诱导获得的植株需经染色体倍性鉴定D．通过二倍体的体细胞杂交方法也可获得四倍体植株
解析：低温或秋水仙素处理均可以抑制纺锤体的形成，使染色体加倍成为四倍体，A项正确；经诱导获得的再生苗可能为纯合体也可能为杂合体，如原基因型为Aa，染色体加倍后基因型为AAaa，仍为杂合子，B项错误；可以利用染色体倍性鉴定法验证经诱导后的再生苗是否为四倍体，C项正确；两个二倍体的体细胞杂交后的细胞内含有四个染色体组，可以获得四倍体，D项正确。
2．(2022·湖北孝感)对于低温诱导洋葱(2n＝16)染色体数目变化的实验，不正确的描述是(　　)A．在显微镜视野内观察发现处于分裂间期的细胞最多B．在显微镜视野内可能观察到处于分裂中期的细胞中，有的含有2个染色体组，有的含有4个染色体组C．在高倍显微镜下不会观察到细胞染色体数加倍的动态过程D．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理不同
解析：由于在一个细胞周期中，分裂间期所处的时间占95%左右，因此在显微镜视野内观察发现处于分裂间期的细胞最多，A项正确；在显微镜视野内可能观察到处于分裂中期的细胞中有的含有2个染色体组(正常体细胞)，有的含有4个染色体组(染色体加倍后的体细胞)，B项正确；由于解离时已将细胞杀死，细胞将固定在某
一时期，因此在高倍显微镜下不会观察到细胞染色体数加倍的动态过程，C项正确；在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似，都是在有丝分裂前期抑制纺锤体的形成，D项错误。
高考真题体验1.(2021·广东卷)人类(2n＝46)14号与21号染色体的长臂在着丝粒处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物(见下图)。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑同源染色体非姐妹染色单体的互换)，下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是(　　)
A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体D．女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
解析：14/21平衡易位染色体是通过染色体易位形成的，属于染色体变异，可通过显微镜观察到，而有丝分裂中期染色体形态固定，故观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞，A项正确；由题干信息可知，14/21平衡易位染色体是由14号和21号两条染色体融合成的一条染色体，故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体，B项正确；由于形成14/21平衡易位染色体，该女性携带者初级卵母细胞中含有45条染色体，经过减数分裂，该女性的卵子最多含23种形态不同的染色体，C项错误；女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)，分别是含
有14号、21号染色体的正常卵细胞，仅含有14/21平衡易位染色体的卵细胞，含有14/21平衡易位染色体和21号染色体的卵细胞，仅含有14号染色体的卵细胞，含有14/21平衡易位染色体和14号染色体的卵细胞，仅含有21号染色体的卵细胞，D项正确。
2．(2022·湖北卷)为了分析某21三体综合征患儿的病因，对该患儿及其父母的21号染色体上的A基因(A1～A4)进行PCR扩增，经凝胶电泳后，结果如下图所示。关于该患儿致病的原因叙述错误的是(　　)
A．考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂时21号染色体分离异常B．考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第二次分裂时21号染色体分离异常C．不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂时21号染色体分离异常D．不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第二次分裂时21号染色体分离异常
解析：患儿含有来自母亲的基因A2、A3，如果发生交叉互换，A2、A3所在的两条染色体可能是同源染色体，卵原细胞减数第一次分裂时21号染色体分离异常，A项正确；考虑同源染色体交叉互换，也可能是同源染色体非姐妹染色单体发生交叉互换，卵原细胞减数第二次分裂时21号染色体分离异常，B项正确；不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂时21号染色体分离异常，C项正确。不考虑同源染色体交叉互换，患儿含有三个不同的等位基因，不可能是卵原细胞减数第二次分裂时21号染色体分离异常，D项错误。
3．(2022·湖南卷)大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上。某个体测交后代表型及比例为：黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异(　　)