2020版高中生物 第五章 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

2020版高中生物 第五章 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)‎ ‎　　　　　　　　　　　染 色 体 结 构 的 变 异 ‎1．染色体结构变异的类型[连线]‎ 提示：①－b－Ⅲ　②－c－Ⅳ　③－a－Ⅱ　④－d－Ⅰ ‎2．染色体结构变异的结果 ‎(1)染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。‎ ‎(2)大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。‎ 探讨：已知染色体上发生了①～④四种变异：‎ 11‎ 分析上述变异中，①②③④发生的变异依次是哪种类型？‎ 提示：染色体缺失、重复、倒位、基因突变。‎ 探讨：观察分析图示，思考回答下列问题：‎ ‎　　　　 ①　　　　　　　　②‎ ‎(1)图①过程发生在哪类染色体之间？属于哪类变异？‎ ‎(2)图②过程中的两条染色体是同源染色体吗？属于哪类变异？‎ 提示：(1)发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间；属于基因重组。‎ ‎(2)不是，是非同源染色体；属于染色体结构变异中的易位。‎ ‎1．染色体结构变异对染色体上基因的影响：‎ ‎(1)图解：‎ ‎　　　　　　　①缺失　　　　　　　　　②重复 ‎　　　　　　　③倒位　　　　　　　　　④易位 ‎(2)结果：染色体上的基因数目和排列顺序均改变，细胞中基因数目改变(①②)；染色体上基因的数目不变，排列顺序改变(③)；染色体上基因的数目和排列顺序均改变，但细胞中基因数目不变(④)。‎ ‎2．易位与交叉互换的比较 项目 染色体易位 交叉互换 11‎ 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 ‎3.染色体结构变异与基因突变的辨析 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、易位和倒位 碱基对的替换、增添或缺失 基因数目变化 ‎1个或多个 ‎1个 变异水平 细胞 分子 光镜检测 可见 不可见 ‎1．导致遗传物质变化的原因有很多，下图字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是(　　)‎ A．突变和倒位　　　　　 B．重组和倒位 C．重组和易位 D．易位和倒位 ‎【解析】　①中少了基因ab，多了基因J，是非同源染色体间发生了片段交换，属于染色体结构变异中的易位；②cde基因位置发生了颠倒，属于倒位。‎ ‎【答案】　D ‎2．(2016·江苏高考)下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是(　　)‎ A．个体甲的变异对表型无影响 B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常 C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1‎ D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常 11‎ ‎【解析】　个体甲的变异为染色体结构变异中的缺失，由于基因互作，缺失了e基因对表型可能有影响，A选项错误；个体乙的变异为染色体结构变异中的倒位，变异后个体乙细胞减数分裂时同源染色体联会形成的四分体异常，B选项正确；若E、e基因与其他基因共同控制某种性状，则个体甲自交的后代性状分离比不一定为3∶1，C选项错误；个体乙虽然染色体没有基因缺失，但是基因的排列顺序发生改变，可能引起性状的改变，D选项错误。‎ ‎【答案】　B 染 色 体 数 目 变 异 ‎1．变异类型和实例 类型 实例 个别染色体的增减 ‎21三体综合征 以染色体组形式成倍增减 三倍体无子西瓜 ‎2.染色体组 ‎(1)组成：‎ 写出上图雄果蝇体细胞中一个染色体组所含的染色体：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。‎ ‎(2)组成特点：‎ 项目 特点 形态上 细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同 功能上 控制生物生长、发育、遗传、变异的一组染色体 ‎3.二倍体 ‎4．多倍体 ‎(1)概念 ‎(2)特点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，‎ 11‎ 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)：‎ 方法 用秋水仙素处理或用低温处理 处理对象 萌发的种子或幼苗 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 ‎(3)应用——单倍体育种。‎ ‎①方法： ‎②优点：明显缩短育种年限。‎ 探讨：观察下图分析：‎ ‎　　　　　　　　 　甲　　　　　乙 ‎(1)图甲中有几个染色体组，每个染色体组有几条染色体？判断染色体组数的依据是什么？‎ ‎(2)图乙中有几个染色体组，每个染色体组有几条染色体？判断染色体组数的依据是什么？‎ 提示：(1)3，3。细胞内同一种形态的染色体有3条。‎ ‎(2)4，2。控制同一种性状的基因出现了4次。‎ 探讨：如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，据图分析：‎ ‎(1)F1能产生几种雄配子？‎ ‎(2)过程③是哪种处理？其原理是什么？‎ ‎(3)过程④是哪种处理？处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，能产生四种配子：DT、dT、Dt、dt。‎ 11‎ ‎(2)过程③是花药离体培养过程。原理是植物细胞的全能性。‎ ‎(3)过程④是用一定浓度的秋水仙素或低温处理单倍体幼苗。处理后ddTT占的比例为1/4。‎ ‎1．对染色体组概念的理解 ‎(1)从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体，互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染色体的存在。‎ ‎(2)从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同。可依此来判断染色体组的数目。‎ ‎(3)从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息。‎ ‎(4)从物种类型上看，每种生物染色体组都是固定的。‎ ‎2．二看法判断单倍体、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)配子单倍体 ‎3．单倍体育种 →AaBb ‎　亲代　 F1　　　配子　　单倍体幼苗　　正常植株 ‎[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能得到可育的纯合子。‎ ‎1．如图分别表示四个生物的体细胞，有关描述中正确的是(　　)‎ ‎　 甲　　　 乙　　　丙　　　丁 A．图中是单倍体的细胞有三个 11‎ B．图中的丁一定是单倍体的体细胞 C．每个染色体组中含有三条染色体的是甲、乙、丁 D．与乙相对应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等 ‎【解析】　判断染色体组是根据每一条染色体形态相同的个数，如甲、乙、丙、丁中分别含有3、3、2、1个染色体组，其中丁图一定是单倍体，而甲、乙、丙可能分别是三倍体、三倍体、二倍体，也可能是单倍体。与乙图对应的应是每个性状都有三个等位基因控制，所以abc、aabbcc这两种基因型是不正确的。‎ ‎【答案】　B ‎2．下列有关水稻的叙述，错误的是(　　) 【导学号：10090130】‎ A．二倍体水稻含两个染色体组 B．二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大 C．二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组 D．二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小 ‎【解析】　由受精卵发育而成的植株，细胞内含几个染色体组就是几倍体，因此二倍体水稻细胞内应含两个染色体组；二倍体水稻与四倍体水稻杂交生成的受精卵中含三个染色体组，它发育形成的植株含三个染色体组，叫三倍体；秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使细胞内染色体数加倍，二倍体水稻经秋水仙素处理，就可得到四倍体水稻，四倍体水稻的特点是茎秆粗壮，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；二倍体水稻的花粉经离体培养得到的单倍体水稻一般是不育的，不可能产生稻穗、米粒。‎ ‎【答案】　D ‎　低 温 诱 导 染 色 体 数 目 变 化 ‎1．实验原理 ‎2．实验流程及结论 11‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察 ‎　‎ 结论：低温能诱导植物染色体数目加倍 探讨：讨论必须在洋葱培养出‎1 cm左右不定根之后才能低温处理的原因。‎ 提示：若生根前就进行低温处理，低温会抑制细胞代谢，进而抑制根尖分生区的形成，不会发生根尖分生区的有丝分裂受低温影响的过程。‎ 探讨：在染色时，除了用上述染色剂外，还可以用哪几种染色剂？此时细胞处于哪种生理状态(死亡还是存活)?‎ 提示：龙胆紫染液或醋酸洋红染液，此时细胞已死亡。‎ 探讨：洋葱为二倍体，在该实验观察时，能看到哪些类型的细胞？‎ 提示：二倍体细胞、四倍体细胞等。‎ 探讨：与秋水仙素相比，低温诱导多倍体的形成有哪些优点？‎ 提示：低温条件容易创造和控制，成本低，对人体无害，易于操作。‎ ‎1．实验中几种溶液的作用 11‎ ‎(1)卡诺氏液：固定细胞的形态。‎ ‎(2)改良苯酚品红染液：对染色体染色，便于观察染色体的形态。除此之外，醋酸洋红或龙胆紫都是碱性染料，都可以使染色体着色。‎ ‎(3)质量分数为15%的盐酸：解离，使细胞分散开。‎ ‎(4)体积分数为95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可与15%的盐酸混合解离、分散细胞。‎ ‎2．本实验的其他问题 ‎(1)低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。‎ ‎(2)此实验可通过设置不同的温度来探究温度对植物染色体数目变化的影响。‎ ‎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处在分裂期细胞中的染色体数目发生改变 ‎【解析】　低温处理植物的分生组织细胞，抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍；解离后洋葱根尖经过漂洗可去掉盐酸，有利于染色体着色；洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，因此在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞。‎ ‎【答案】　D ‎2．下列关于低温诱导植物染色体数目的变化实验的叙述，不正确的是(　　) 【导学号：10090131】‎ A．用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成 B．洋葱根尖长出约‎1 cm时，剪下，置于‎4 ℃‎冰箱中，诱导36 h C．卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态 D．装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤 ‎【解析】　低温诱导染色体数目加倍的原理是抑制纺锤体的形成；当洋葱根尖长出约‎1 cm时，才能开始诱导，这样有利于根的形成，而不能剪下，这样会使其失去生命力；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。‎ ‎【答案】　B ‎1．下列变异中，不属于染色体结构变异的是 (　　)‎ A．染色体缺失了某一片段 11‎ B．染色体增加了某一片段 C．染色体中DNA的一个碱基发生了改变 D．染色体某一片段位置颠倒了180°‎ ‎【解析】　DNA中一个碱基发生改变，这属于基因突变，选项A、B、D依次属于缺失、重复和倒位。‎ ‎【答案】　C ‎2．关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是(　　)‎ A．一个染色体组中不含同源染色体 B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C．单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组 D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 ‎【解析】　染色体组中不含有同源染色体；个体若由受精卵发育而来则含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素或低温处理等。‎ ‎【答案】　D ‎3．下图中字母表示真核细胞中所含有的基因，它们不在同一条染色体上。下列有关叙述中，错误的是(　　) 【导学号：10090132】‎ A．对于A、b基因来说，③⑤一定是纯合体 B．③④个体一定是单倍体 C．①③可能是单倍体，也可能是多倍体 D．②可能是①的单倍体 ‎【解析】　单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体；①②③⑤分别可能是八倍体、四倍体、六倍体、四倍体的单倍体。①③个体细胞中有多个染色体组，也可能是多倍体。①个体可以产生基因型为Aa的配子，②可能是①的单倍体。‎ ‎【答案】　B ‎4．某二倍体植物的体细胞中染色体数为24条，基因型为AaBb，这两对基因分别位于两对同源染色体上。请据图回答问题：‎ ‎(1)产生的花粉基因型有________种。C是指利用秋水仙素处理，则个体Ⅰ 11‎ 的体细胞中含有________条染色体。‎ ‎(2)个体Ⅰ与个体Ⅱ基因组成的重要区别是______________，个体Ⅱ中能稳定遗传的占________。‎ ‎(3)若要尽快获得纯种优良(aaBB)的品种，则应采用上图中________(用字母表示)过程进行育种。 ‎ ‎【解析】　基因型为AaBb的植株产生的配子有AB、Ab、aB、ab四种；图中A是减数分裂，B是花药离体培养，C是秋水仙素处理，E是受精作用，F是个体发育。个体Ⅰ是纯合子，而个体Ⅱ中既有纯合子，又有杂合子。所以要想尽快获得纯种优良的品种，应采用单倍体育种，即A、B、C过程。‎ ‎【答案】　(1)4　24　 (2)个体Ⅰ全部为纯合子　1/4 　(3)A、B、C 课堂小结：‎ 网络构建 核心回扣 ‎1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。‎ ‎2.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。‎ ‎3.二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。‎ ‎4.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。‎ ‎5.单倍体并不一定只含一个染色体组。‎ ‎6.单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。‎ ‎7.秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。‎ 11‎