2018版高中生物 第五章 基因突變及其他變異 第2節(jié) 染色體變異學案 新人教版必修2

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1、 第2節(jié)　染色體變異 1．分析基因突變和染色體結構變異的異同。 2．理解染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的概念及特點。(重、難點) 3．概述單倍體育種與多倍體育種的原理和過程。(重點) 　　　　　　　　　　　染 色 體 結 構 的 變 異 1．染色體結構變異的類型[連線] 提示：①－b－Ⅲ?、冢璫－Ⅳ?、郏璦－Ⅱ?、埽璬－Ⅰ 2．染色體結構變異的結果 (1)染色體上基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，而導致性狀的變異。 (2)大多數(shù)對生物體是不利的，有的甚至會導致生物體死亡。 探討：已知染色體上發(fā)生了①～④四種變異： 分析上述變異中，①②③

2、④發(fā)生的變異依次是哪種類型？ 提示：染色體缺失、重復、倒位、基因突變。 探討：觀察分析圖示，思考回答下列問題： 　　　　 ①　　　　　　　?、? (1)圖①過程發(fā)生在哪類染色體之間？屬于哪類變異？ (2)圖②過程中的兩條染色體是同源染色體嗎？屬于哪類變異？ 提示：(1)發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間；屬于基因重組。 (2)不是，是非同源染色體；屬于染色體結構變異中的易位。 1．染色體結構變異對染色體上基因的影響： (1)圖解： 　　　　　　?、偃笔А　　　　　　　　、谥貜? 　　　　　　?、鄣刮弧　　　　　　　　、芤孜? (2)結

3、果：染色體上的基因數(shù)目和排列順序均改變，細胞中基因數(shù)目改變(①②)；染色體上基因的數(shù)目不變，排列順序改變(③)；染色體上基因的數(shù)目和排列順序均改變，但細胞中基因數(shù)目不變(④)。 2．易位與交叉互換的比較 項目 染色體易位 交叉互換 圖解 區(qū)別 發(fā)生于非同源染色體之間 發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間 屬于染色體結構變異 屬于基因重組 可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到 3.染色體結構變異與基因突變的辨析 項目 染色體結構變異 基因突變 本質 染色體片段的缺失、重復、易位和倒位 堿基對的替換、增添或缺失 基因數(shù)目變化 1個或多個 1個

4、 變異水平 細胞 分子 光鏡檢測 可見 不可見 1．導致遺傳物質變化的原因有很多，下圖字母代表不同基因，其中變異類型①和②依次是(　　) A．突變和倒位　　　　　 B．重組和倒位 C．重組和易位 D．易位和倒位 【解析】?、僦猩倭嘶騛b，多了基因J，是非同源染色體間發(fā)生了片段交換，屬于染色體結構變異中的易位；②cde基因位置發(fā)生了顛倒，屬于倒位。 【答案】　D 2．(2016·江蘇高考)下圖中甲、乙兩個體的一對同源染色體中各有一條發(fā)生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是(　　) A．個體甲的變異對表型無影響 B．個體乙細胞減數(shù)分裂形成的四分體異常

5、C．個體甲自交的后代，性狀分離比為3∶1 D．個體乙染色體沒有基因缺失，表型無異常 【解析】　個體甲的變異為染色體結構變異中的缺失，由于基因互作，缺失了e基因對表型可能有影響，A選項錯誤；個體乙的變異為染色體結構變異中的倒位，變異后個體乙細胞減數(shù)分裂時同源染色體聯(lián)會形成的四分體異常，B選項正確；若E、e基因與其他基因共同控制某種性狀，則個體甲自交的后代性狀分離比不一定為3∶1，C選項錯誤；個體乙雖然染色體沒有基因缺失，但是基因的排列順序發(fā)生改變，可能引起性狀的改變，D選項錯誤。 【答案】　B 染 色 體 數(shù) 目 變 異 1．變異類型和實例 類型 實例 個別染色體的增減

6、 21三體綜合征 以染色體組形式成倍增減 三倍體無子西瓜 2.染色體組 (1)組成： 寫出上圖雄果蠅體細胞中一個染色體組所含的染色體：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。 (2)組成特點： 項目 特點 形態(tài)上 細胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同 功能上 控制生物生長、發(fā)育、遺傳、變異的一組染色體 3.二倍體 4．多倍體 (1)概念 (2)特點：莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養(yǎng)物質的含量都有所增加。 (3)人工誘導(多倍體育種)： 方法 用秋水仙素處理或用低溫處理 處理對象 萌發(fā)的種子或幼苗 原理 能夠抑制紡錘

7、體的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而使染色體數(shù)目加倍 5.單倍體 (1)概念：體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。 (2)特點 (3)應用——單倍體育種。 ①方法： ②優(yōu)點：明顯縮短育種年限。 探討：觀察下圖分析： 　　　　　　　　 　甲　　　　　乙 (1)圖甲中有幾個染色體組，每個染色體組有幾條染色體？判斷染色體組數(shù)的依據(jù)是什么？ (2)圖乙中有幾個染色體組，每個染色體組有幾條染色體？判斷染色體組數(shù)的依據(jù)是什么？ 提示：(1)3，3。細胞內同一種形態(tài)的染色體有3條。 (2)4，2?？刂仆环N性狀的基因出現(xiàn)了4次。 探討：如圖表示用純

8、種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法，據(jù)圖分析： (1)F1能產生幾種雄配子？ (2)過程③是哪種處理？其原理是什么？ (3)過程④是哪種處理？處理后符合要求的植株占的比例是多少？ 提示：(1)F1的基因型是DdTt，能產生四種配子：DT、dT、Dt、dt。 (2)過程③是花藥離體培養(yǎng)過程。原理是植物細胞的全能性。 (3)過程④是用一定濃度的秋水仙素或低溫處理單倍體幼苗。處理后ddTT占的比例為1/4。 1．對染色體組概念的理解 (1)從本質上看，組成一個染色體組的所有染色體，互為非同源染色體，在一個染色體組中無同源

9、染色體的存在。 (2)從形式上看，一個染色體組中的所有染色體的形態(tài)、大小各不相同?？梢来藖砼袛嗳旧w組的數(shù)目。 (3)從功能上看，一個染色體組攜帶著一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息。 (4)從物種類型上看，每種生物染色體組都是固定的。 2．二看法判斷單倍體、二倍體和多倍體 一看發(fā)育起點；二看體細胞中含有幾個染色體組。 (1)配子單倍體 3．單倍體育種 →AaBb 　親代　 F1　　　配子　　單倍體幼苗　　正常植株 [特別提醒]　花藥離體培養(yǎng)≠單倍體育種 單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗等過程?；ㄋ庪x體培養(yǎng)只得到單倍體，只有再進行秋水仙素處理才能得

10、到可育的純合子。 1．如圖分別表示四個生物的體細胞，有關描述中正確的是(　　) 　 甲　　　 乙　　　丙　　　丁 A．圖中是單倍體的細胞有三個 B．圖中的丁一定是單倍體的體細胞 C．每個染色體組中含有三條染色體的是甲、乙、丁 D．與乙相對應的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等 【解析】　判斷染色體組是根據(jù)每一條染色體形態(tài)相同的個數(shù)，如甲、乙、丙、丁中分別含有3、3、2、1個染色體組，其中丁圖一定是單倍體，而甲、乙、丙可能分別是三倍體、三倍體、二倍體，也可能是單倍體。與乙圖對應的應是每個性狀都有三個等位基因控

11、制，所以abc、aabbcc這兩種基因型是不正確的。 【答案】　B 2．下列有關水稻的敘述，錯誤的是(　　) 【導學號：10090130】 A．二倍體水稻含兩個染色體組 B．二倍體水稻經秋水仙素處理，可得到四倍體水稻，稻穗、米粒變大 C．二倍體水稻與四倍體水稻雜交，可得到三倍體水稻，含三個染色體組 D．二倍體水稻的花粉經離體培養(yǎng)，可得到單倍體水稻，稻穗、米粒變小 【解析】　由受精卵發(fā)育而成的植株，細胞內含幾個染色體組就是幾倍體，因此二倍體水稻細胞內應含兩個染色體組；二倍體水稻與四倍體水稻雜交生成的受精卵中含三個染色體組，它發(fā)育形成的植株含三個染色體組，叫三倍體；秋水仙素

12、能抑制紡錘體的形成，使細胞內染色體數(shù)加倍，二倍體水稻經秋水仙素處理，就可得到四倍體水稻，四倍體水稻的特點是莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養(yǎng)物質的含量都有所增加；二倍體水稻的花粉經離體培養(yǎng)得到的單倍體水稻一般是不育的，不可能產生稻穗、米粒。 【答案】　D 　低 溫 誘 導 染 色 體 數(shù) 目 變 化 1．實驗原理 2．實驗流程及結論 　 　 　 觀察：先用低倍鏡觀察，找到變異細胞，再換用高倍鏡觀察 　 結論：低溫能誘導植物染色體數(shù)目加倍 探討：討論必須在洋蔥培養(yǎng)出1 cm左右不定根之后才能低溫處理的原因。 提示：若

13、生根前就進行低溫處理，低溫會抑制細胞代謝，進而抑制根尖分生區(qū)的形成，不會發(fā)生根尖分生區(qū)的有絲分裂受低溫影響的過程。 探討：在染色時，除了用上述染色劑外，還可以用哪幾種染色劑？此時細胞處于哪種生理狀態(tài)(死亡還是存活)? 提示：龍膽紫染液或醋酸洋紅染液，此時細胞已死亡。 探討：洋蔥為二倍體，在該實驗觀察時，能看到哪些類型的細胞？ 提示：二倍體細胞、四倍體細胞等。 探討：與秋水仙素相比，低溫誘導多倍體的形成有哪些優(yōu)點？ 提示：低溫條件容易創(chuàng)造和控制，成本低，對人體無害，易于操作。 1．實驗中幾種溶液的作用 (1)卡諾氏液：固定細胞的形態(tài)。 (2)改良苯酚品紅染液：對染色體染色，

14、便于觀察染色體的形態(tài)。除此之外，醋酸洋紅或龍膽紫都是堿性染料，都可以使染色體著色。 (3)質量分數(shù)為15%的鹽酸：解離，使細胞分散開。 (4)體積分數(shù)為95%的酒精：可用于洗去附著在根尖表面的卡諾氏液，還可與15%的鹽酸混合解離、分散細胞。 2．本實驗的其他問題 (1)低溫的作用與秋水仙素的作用基本相似。 (2)此實驗可通過設置不同的溫度來探究溫度對植物染色體數(shù)目變化的影響。 1．下列關于低溫誘導染色體加倍實驗的敘述，錯誤的是(　　) A．實驗原理是低溫抑制紡錘體的形成，使子染色體不能移向兩極 B．解離后的洋蔥根尖應漂洗后才能進行染色 C．龍膽紫溶液可以使細胞中的染色體著

15、色 D．顯微鏡下可以看到大多數(shù)處在分裂期細胞中的染色體數(shù)目發(fā)生改變 【解析】　低溫處理植物的分生組織細胞，抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍；解離后洋蔥根尖經過漂洗可去掉鹽酸，有利于染色體著色；洋蔥根尖裝片中的細胞大部分處于有絲分裂間期，因此在顯微鏡下能觀察到染色體數(shù)目發(fā)生改變的只是少數(shù)細胞。 【答案】　D 2．下列關于低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化實驗的敘述，不正確的是(　　) 【導學號：10090131】 A．用低溫處理植物分生組織細胞，能抑制紡錘體的形成 B．洋蔥根尖長出約1 cm時，剪下，置于4 ℃冰箱中，誘導36 h C．卡諾氏液浸泡根尖，固定細胞的形態(tài) D．裝片制作包

16、括解離、漂洗、染色和制片4個步驟 【解析】　低溫誘導染色體數(shù)目加倍的原理是抑制紡錘體的形成；當洋蔥根尖長出約1 cm時，才能開始誘導，這樣有利于根的形成，而不能剪下，這樣會使其失去生命力；卡諾氏液的作用是固定細胞的形態(tài)；在制作裝片時，過程和“觀察植物細胞的有絲分裂”相同，包括解離、漂洗、染色和制片4個步驟。 【答案】　B 1．下列變異中，不屬于染色體結構變異的是 (　　) A．染色體缺失了某一片段 B．染色體增加了某一片段 C．染色體中DNA的一個堿基發(fā)生了改變 D．染色體某一片段位置顛倒了180° 【解析】　DNA中一個堿基發(fā)生改變，這屬于基因突變，選項A、B、D依次屬于

17、缺失、重復和倒位。 【答案】　C 2．關于染色體組、單倍體和二倍體的敘述，不正確的是(　　) A．一個染色體組中不含同源染色體 B．由受精卵發(fā)育成的，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體 C．單倍體生物體細胞中不一定含有一個染色體組 D．人工誘導多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 【解析】　染色體組中不含有同源染色體；個體若由受精卵發(fā)育而來則含有幾個染色體組就是幾倍體；單倍體是由配子發(fā)育而成的，不一定只含有一個染色體組；人工誘導多倍體的方法有秋水仙素或低溫處理等。 【答案】　D 3．下圖中字母表示真核細胞中所含有的基因，它們不在同一條染色體上。下列有關敘述中，

18、錯誤的是(　　) 【導學號：10090132】 A．對于A、b基因來說，③⑤一定是純合體 B．③④個體一定是單倍體 C．①③可能是單倍體，也可能是多倍體 D．②可能是①的單倍體 【解析】　單倍體是體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體；①②③⑤分別可能是八倍體、四倍體、六倍體、四倍體的單倍體。①③個體細胞中有多個染色體組，也可能是多倍體。①個體可以產生基因型為Aa的配子，②可能是①的單倍體。 【答案】　B 4．某二倍體植物的體細胞中染色體數(shù)為24條，基因型為AaBb，這兩對基因分別位于兩對同源染色體上。請據(jù)圖回答問題： (1)產生的花粉

19、基因型有________種。C是指利用秋水仙素處理，則個體Ⅰ的體細胞中含有________條染色體。 (2)個體Ⅰ與個體Ⅱ基因組成的重要區(qū)別是______________，個體Ⅱ中能穩(wěn)定遺傳的占________。 (3)若要盡快獲得純種優(yōu)良(aaBB)的品種，則應采用上圖中________(用字母表示)過程進行育種。 【解析】　基因型為AaBb的植株產生的配子有AB、Ab、aB、ab四種；圖中A是減數(shù)分裂，B是花藥離體培養(yǎng)，C是秋水仙素處理，E是受精作用，F(xiàn)是個體發(fā)育。個體Ⅰ是純合子，而個體Ⅱ中既有純合子，又有雜合子。所以要想盡快獲得純種優(yōu)良的品種，應采用單倍體育種，即A、B、C過程。 【答案】　(1)4　24　 (2)個體Ⅰ全部為純合子　1/4 　(3)A、B、C 課堂小結： 網絡構建 核心回扣 1.染色體結構變異包括缺失、重復、倒位和易位等幾種類型。 2.染色體結構變異可改變染色體上的基因的數(shù)目或排列順序，可在顯微鏡下觀察到。 3.二倍體生物正常配子中的一組染色體是一個染色體組。 4.由受精卵發(fā)育而來的個體，體細胞中含幾個染色體組，就是幾倍體。 5.單倍體并不一定只含一個染色體組。 6.單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗等階段，能明顯縮短育種年限。 7.秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成，從而導致染色體數(shù)目加倍。 11