2019-2020学年高中生物 第5章 基因突变及其他变异 第2节 染色体变异学案 新人教版必修2

第2节染色体变异1．分析基因突变和染色体结构变异的异同。2.理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念及特点。(重、难点)3．概述单倍体育种与多倍体育种的原理和过程。(重点)知识点一染色体结构的变异[学生用书P62]阅读教材P85～P861．类型名称图解变化举例缺失染色体b片段缺失果蝇的缺刻翅重复染色体b片段增加果蝇的棒状眼易位染色体断裂的片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上人慢性粒细胞白血病倒位同一条染色体上某一片段(a、b)位置颠倒2.结果：排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。3．对生物体的影响：大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。1．染色体结构变异与基因突变项目染色体结构变异基因突变本质染色体片段的缺失、重复、易位或倒位碱基对的替换、增添和缺失发生变化的基因的数目1个或多个1个变异水平细胞分子光镜检测可见不可见2.易位与交叉互换的比较染色体易位交叉互换图解区别发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间属于染色体结构变异属于基因重组可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到[提醒](1)DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；(2)DNA分子上若干碱基对的缺失、增添，属于基因突变。1．(高考上海卷)下图显示了染色体及其部分基因，对①和②过程最恰当的表述分别是()A．交换、缺失B．倒位、缺失C．倒位、易位D．交换、易位解析：选C。①过程中F与m位置相反，表示的是染色体结构变异中的倒位，②过程只有F，没有m，但多出了一段原来没有的染色体片段，表示的是染色体结构变异中的易位，故C正确。2．(2019·郑州高一检测)下图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．①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期B．③中的变异属于染色体结构变异中的缺失C．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解析：选C。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；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；③表示基因突变中碱基对的缺失；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。知识点二染色体数目的变异[学生用书P63]阅读教材P86～P871．染色体数目的变异类型个别染色体增减，例如：21三体综合征以染色体组的形式成倍地减少或增加，例如：雄蜂、三倍体西瓜2．染色体组(1)概念①范围：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同。②功能：相互协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。(2)图示分析图中的雄果蝇体细胞染色体中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y就代表一个染色体组，与其精子中的染色体组成相同。3．二倍体4.多倍体(1)概念起点：受精卵染色体组数：含三个或三个以上染色体组实例：三倍体香蕉、四倍体马铃薯(2)特点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。(3)人工诱导(多倍体育种)①方法：用秋水仙素处理或用低温处理。②处理对象：萌发的种子或幼苗。③原理：能够抵制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍。5.单倍体(1)概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。(2)特点植株长得弱小高度不育1．染色体组的特点2．生物体细胞中染色体组数目的判断(1)根据染色体形态判断：细胞内形态、大小相同的染色体有几条，该细胞中就含有几个染色体组。如右图，每种形态的染色体都有2条，则该细胞中含有2个染色体组。(2)根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如，基因型为AAaBBB的细胞或生物体中含有3个染色体组。(3)根据染色体数目和染色体形态种类数推算含有几个染色体组。染色体组数＝染色体数目染色体形态种类数下图中共有8条染色体，染色体形态数(形态、大小不相同)为2，所以染色体组数为8÷2＝4。3．二看法判断单倍体、二倍体和多倍体：一看发育起点；二看体细胞中含有几个染色体组。(1)配子――→发育单倍体(2)受精卵――→发育二倍体或多倍体[提醒]单倍体并不一定只含一个染色体组(1)二倍体生物形成的单倍体只含一个染色体组。(2)多倍体生物形成的单倍体中含有两个或两个以上染色体组。1．下图所示细胞含三个染色体组的是()答案：D2．下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，错误的是()A．一个染色体组中不含同源染色体B．由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体C．含一个染色体组的个体是单倍体，单倍体不一定含一个染色体组D．由六倍体普通小麦花药离体培育出来的个体是三倍体解析：选D。染色体组是由一组非同源染色体组成的；由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体，而由配子发育而来的个体，体细胞中不管含有几个染色体组都是单倍体，所以由六倍体普通小麦花药离体培育出来的个体为单倍体。3．下列有关多倍体的叙述，正确的是()A．体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体就是多倍体B．人工诱导多倍体的方法很多，目前最常用最有效的方法是用低温处理植物分生组织细胞C．与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加D．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离，从而使染色体数目加倍解析：选C。体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体可能是单倍体，如六倍体对应的单倍体；人工诱导多倍体最有效的方法是用秋水仙素处理分生组织细胞；多倍体植株器官较大，营养物质的含量有所增加；秋水仙素抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。知识点三染色体变异与生物育种[学生用书P64]阅读教材P88～P891．多倍体育种(1)育种原理：染色体变异。(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。(3)处理方法：用秋水仙素或低温处理。分裂的细胞――→秋水仙素或低温处理抑制纺锤体形成――→导致染色体不能移向两极，使染色体数目加倍(4)实例：三倍体无子西瓜培育。培育过程：①两次传粉第一次传粉：杂交获得三倍体种子第二次传粉：刺激子房发育成果实②三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。2．单倍体育种(1)原理：染色体(数目)变异。(2)方法花药――→离体培养单倍体幼苗――→人工诱导用秋水仙素处理染色体数目加倍，得到正常纯合子(3)优点：所得个体均为纯合子，明显缩短育种年限。(4)缺点：需和杂交育种配合使用，技术复杂。多倍体育种和单倍体育种的比较项目多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种(每对染色体上成对的基因都是纯合的)常用方法秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养后，人工诱导染色体加倍优点操作简单明显缩短育种年限缺点适用于植物，在动物方面难以操作技术复杂一些，需与杂交育种配合[提醒](1)花药离体培养≠单倍体育种：单倍体育种一般包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。(2)“可遗传变异”≠“可育”：三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状——这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别。1．下图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，有关此育种方法的叙述错误的是()A．过程①可使育种所需的优良基因由亲本进入F1B．过程②为减数分裂C．过程③是利用组织培养技术获得单倍体幼苗D．过程④必须使用秋水仙素处理解析：选D。过程①是杂交，通过基因重组使优良的性状集中到同一个体上；过程②是通过减数分裂产生配子；过程③是对花药的离体培养；过程④为人工诱导染色体加倍，除秋水仙素外，低温也可达到诱导染色体加倍的目的。2．下图表示无子西瓜的培育过程，下列相关叙述中错误的是()二倍体西瓜幼苗――→秋水仙素四倍体（♀）二倍体（）―→三倍体（♀）二倍体（）―→无子西瓜A．无子西瓜比普通西瓜品质好，产量高B．四倍体植株所结的西瓜种子即为三倍体种子C．无子西瓜培育过程中，以二倍体西瓜作母本，四倍体西瓜作父本，可以得到同样的结果D．培育无子西瓜通常需要年年制种，用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖解析：选C。无子西瓜的培育过程中，如果以二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本，则得到的三倍体种子所结西瓜的珠被发育成厚硬的种皮，不能达到“无子”的目的。因无子西瓜是三倍体，不能自己繁殖后代，因此需年年制种，但可以通过植物组织培养技术来快速繁殖。知识点四低温诱导植物染色体数目的变化[学生用书P65]阅读教材P881．实验原理(1)正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分裂后，子染色体在纺锤体的作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。(2)低温可抑制纺锤体的形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。2．实验流程根尖培养：将洋葱等材料放在装满清水的广口瓶上，底部接触水面，置于适宜条件下，使之生根低温诱导：等不定根长至1cm时，将整个装置放入冰箱的低温室内(4℃)，诱导培养36h材料固定：剪取根尖约0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，固定其形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次制作装片：解离→漂洗→染色→制片(同观察植物细胞的有丝分裂)观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察3．实验现象：视野中既有正常二倍体的细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。低温诱导染色体加倍实验中的理解误区(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细胞死亡。(2)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。(3)低温处理的理解误区：误认为低温处理时间越长越好。低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能被拉向两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至死亡。(4)着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”。着丝点是自动分裂，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．下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，错误的是()A．实验原理是低温抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极B．解离后的洋葱根尖应漂洗后才能进行染色C．龙胆紫溶液可以使细胞中的染色体着色D．显微镜下可以看到大多数细胞处在分裂期且染色体数目发生了改变解析：选D。低温诱导染色体数目加倍实验的原理是低温能抑制细胞分裂前期纺锤体形成，导致细胞中染色体不能移向细胞两极；解离后要用清水漂洗根尖残留的盐酸以防止影响着色；龙胆紫溶液可将细胞中的染色体染成紫色；显微镜下可看到大多数细胞处于分裂间期，部分细胞染色体数目加倍。2．(2019·大连二十四中期末)用秋水仙素处理某二倍体植物的愈伤组织，从获得的再生植株中筛选四倍体植株，预实验结果如表，正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是()秋水仙素浓度(g/L)再生植株(棵)四倍体植株(棵)0480244443786281181851092A.0、2、3、4、5、6B．0、4、5、6、7、8C．0、6、7、8、9、10D．0、3、6、9、12、15解析：选B。预实验结果表明用浓度为6g/L的秋水仙素处理愈伤组织，诱导形成的四倍体植株数目最多，诱导率最高，所以正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是0、4、5、6、7、8g/L。核心知识小结[要点回眸][规范答题]染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。单倍体并不一定只含一个染