資源簡介

5.2染色體變異 學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.認(rèn)同染色體變異的原理，形成進(jìn)化與適應(yīng)的觀點。(生命觀念)
2.通過歸納與概括，比較染色體結(jié)構(gòu)變異與數(shù)目變異；闡明染色體變異導(dǎo)致遺傳物質(zhì)變化，可能導(dǎo)致生物性狀的改變甚至死亡。(科學(xué)思維)
3.通過低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的實驗，闡釋低溫可引起可遺傳變異。(科學(xué)探究)
4.根據(jù)染色體變異原理，結(jié)合案例，分析染色體變異在育種上的應(yīng)用，設(shè)計育種方案，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。(社會責(zé)任)
【學(xué)習(xí)重難點】
（一）學(xué)習(xí)重難點
1、教學(xué)重點
（1）染色體數(shù)目變異的類型
（2）染色體組、二倍體、多倍體、單倍體的判斷
（3）三倍體香蕉的培育過程
2、教學(xué)難點
（1）染色體組、二倍體、多倍體、單倍體的判斷
（2）三倍體香蕉的培育過程
【預(yù)習(xí)新知】
（一）染色體數(shù)目的變異
1．類型
(1)細(xì)胞內(nèi)________的增加或減少。實例：21三體綜合征。
(2)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以________的形式成倍增加或減少。實例：雄蜂的形成。
2．染色體組
(1)概念：細(xì)胞中的一組____________，在形態(tài)和功能上各不相同，但又互相協(xié)調(diào)，共同控制生物的生長、發(fā)育、________和________的一組染色體。
(2)寫出圖中的染色體組：______________。
3.二倍體、多倍體
(1)概念辨析
項目 起點 體細(xì)胞染色體組數(shù) 實例
二倍體 ______ ______ 幾乎全部______和過半數(shù)的______
多倍體 ______ 3個或3個以上 三倍體香蕉和四倍體馬鈴薯
(2)植株特點：與二倍體植株相比，多倍體植株常常是________，葉片、________都比較大；________等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。
(3)人工誘導(dǎo)多倍體
①方法
②原理：秋水仙素能夠抑制________的形成，導(dǎo)致染色體不分離，引起細(xì)胞內(nèi)________________加倍。
4．單倍體
(1)概念：體細(xì)胞中含有__________染色體數(shù)目的個體。
(2)特點(以植物為例)：與正常植株相比，植株長得弱小，且__________。
(3)實踐應(yīng)用：利用單倍體植株培育新品種。
①方法
②優(yōu)點：____________。
（一）染色體結(jié)構(gòu)的變異
1.貓叫綜合征：貓叫綜合征是人的5號染色體部分 引起的遺傳病，因為患兒哭聲輕，音調(diào)高，很像貓叫而得名。貓叫綜合征患者的生長發(fā)育遲緩，而且存在嚴(yán)重的 。
2.類型
（1）染色體某一片段 引起的變異（如：果蠅缺刻翅的形成）
（2）染色體中 某一片段引起的變異（如：果蠅棒狀眼的形成）
（3）染色體 引起變異（如：果蠅花斑眼的形成）
（4）染色體的 引起的變異（如：果蠅卷翅的形成）
3.染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果： 。
4.染色體結(jié)構(gòu)變異對生物性狀的影響：大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對生物體是 的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體 。
【易錯提示】
（一）易錯提示
關(guān)于單倍體的三個易錯點
(1)單倍體的體細(xì)胞中并不一定只有一個染色體組；如四倍體的配子形成的單倍體的體細(xì)胞中含有兩個染色體組。
(2)單倍體并非都不育；二倍體的配子發(fā)育成的單倍體，表現(xiàn)為高度不育；多倍體的配子如含有偶數(shù)個染色體組，則發(fā)育成的單倍體含有同源染色體及等位基因，可育并能產(chǎn)生后代。
(3)單倍體是生物個體，而不是配子；精子和卵細(xì)胞屬于配子，但不是單倍體。
(1)單倍體育種一般應(yīng)用于二倍體植物，因為若為四倍體植物，通過單倍體育種形成的個體不一定是純合子。
(2)單倍體育種和多倍體育種中都用到秋水仙素，但單倍體育種中是用秋水仙素處理單倍體幼苗，而多倍體育種中是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。
【深化探究】
（一）深化探究
一、染色體數(shù)目的變異
歸納總結(jié)：
1．染色體組的理解
(1)果蠅染色體的組成
項目 性別 染色 體數(shù)目 同源 染色體 常染 色體 性染 色體 染色體組
甲 8 4對 Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、 Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ XY Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
乙 ♀ 8 4對 Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、 Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ XX Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X
(2)染色體組的特點
2．染色體組數(shù)的判斷方法
(1)根據(jù)染色體形態(tài)判斷
①依據(jù)：細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。
②實例：如下圖所示的細(xì)胞中，形態(tài)相同的染色體a中有4條，b中有3條，c中兩兩相同，d中各不相同，則可判定它們分別含4個、3個、2個、1個染色體組。
(2)根據(jù)基因型判斷
①依據(jù)：控制同一性狀的基因出現(xiàn)幾次，就含幾個染色體組(每個染色體組內(nèi)不含等位或相同基因)。
②實例：據(jù)圖可知，e～h中依次含4、2、3、1個染色體組。
(3)根據(jù)染色體數(shù)和形態(tài)數(shù)的比值判斷
①依據(jù)：染色體數(shù)與形態(tài)數(shù)的比值意味著每種形態(tài)染色體數(shù)目的多少，每種形態(tài)的染色體有幾條，即含幾個染色體組。
②實例：果蠅體內(nèi)該比值為8條染色體/4種形態(tài)＝2，則果蠅含2個染色體組。
3．單倍體、二倍體和多倍體
(1)比較
項目 單倍體 二倍體 多倍體
染色體組 一個或多個 兩個 三個或三個以上
來源 配子發(fā)育 受精卵發(fā)育 受精卵發(fā)育
特點 植株弱小，高度不育 正常 莖稈粗壯，葉、果實、種子較大，營養(yǎng)物質(zhì)多，發(fā)育延遲，結(jié)實率低
實例 玉米、水稻的單倍體 幾乎全部動物和過半數(shù)的高等植物 香蕉、普通水稻
(2)判斷方法
①如果生物體由受精卵(或合子)發(fā)育而成，體細(xì)胞中含有幾個染色體組，該生物就稱為幾倍體。
②如果生物體是由生殖細(xì)胞——卵細(xì)胞或花粉直接發(fā)育而成，無論體細(xì)胞中含有幾個染色體組，都稱為單倍體。
二、染色體結(jié)構(gòu)變異
[問題探究]
下圖表示某種生物的部分染色體發(fā)生了兩種變異的示意圖，圖中①和②、③和④互為同源染色體，這兩種變異分別屬于哪一種可遺傳變異？
圖a
圖b
提示：圖a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；圖b發(fā)生在非同源染色體之間，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。
歸納總結(jié)：
1．染色體結(jié)構(gòu)變異類型的比較
類型 具體變化 圖解 實例
缺失 染色體某一片段缺失引起的變異 貓叫綜合征　
重復(fù) 一條染色體的斷裂片段接到其同源染色體的相應(yīng)部位，結(jié)果后者就有一段重復(fù)基因 果蠅的棒狀眼
倒位 一條染色體的斷裂片段，位置倒過來后再接上去，造成這段染色體上的基因位置顛倒 果蠅3號染色體上猩紅眼—桃色眼—三角翅脈
易位 染色體發(fā)生斷裂，斷裂片段接到非同源染色體上的現(xiàn)象 人慢性粒細(xì)胞白血病
2.結(jié)果
染色體結(jié)構(gòu)的改變，會使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，而導(dǎo)致性狀的變異。大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對生物體是不利的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡。
3．染色體缺失、重復(fù)與基因突變的區(qū)別
項目 基因突變 染色體缺失、重復(fù)
實質(zhì) 堿基對的替換、缺失和增添 染色體上基因的增加或缺失
對象 堿基對 基因
結(jié)果 堿基對的數(shù)目或排列順序改變 基因數(shù)目或排列順序改變
是否可見 分子水平、光學(xué)顯微鏡下觀察不到 光學(xué)顯微鏡下可觀察到
4.染色體易位與交叉互換的區(qū)別
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(jié)構(gòu)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
可發(fā)生于有絲分裂和減數(shù)分裂過程中 只發(fā)生于減數(shù)分裂Ⅰ的四分體時期
三、單倍體育種和多倍體育種
[問題探究]
下圖表示用純種的高稈(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(chǎn)生幾種雄配子？
提示：F1的基因型是DdTt，能產(chǎn)生四種雄配子：DT、dT、Dt、dt。
2．過程③是哪種處理？其原理是什么？
提示：過程③是花藥離體培養(yǎng)；原理是細(xì)胞的全能性。
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：過程④是用一定濃度的秋水仙素處理單倍體幼苗。處理后基因型為ddTT的個體占的比例為1/4。
歸納總結(jié)：
1．單倍體育種
(1)原理：染色體數(shù)目變異。
(2)過程
用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種，培育矮稈抗病小麥的過程，如下圖所示：
其中單倍體育種的核心步驟為①花藥離體培養(yǎng)和②秋水仙素處理誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍。
(3)優(yōu)點：與雜交育種相比，單倍體育種能明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進(jìn)程。
缺點：技術(shù)復(fù)雜且需與雜交技術(shù)結(jié)合使用。
2．多倍體育種
(1)原理：染色體數(shù)目變異。
(2)多倍體育種的過程：
正在萌發(fā)的種子或幼苗抑制紡錘體形成染色體不分離細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍多倍體植株。
(3)優(yōu)點：多倍體和二倍體相比，莖稈粗壯，葉片、果實和種子都較大，糖類和蛋白質(zhì)含量都有所增加。
缺點：多倍體育種適用于植物，在動物方面難以開展，且多倍體植物往往發(fā)育遲緩，結(jié)實率低。
(4)實例：三倍體無子西瓜的培育過程
①過程b傳粉是為了雜交得到三倍體種子，過程c傳粉是為了提供生長素刺激子房發(fā)育成果實。
②獲取三倍體種子是在第一年四倍體植株上；獲取三倍體無子果實則是在第二年的三倍體植株上。
③無子的原因：三倍體西瓜進(jìn)行減數(shù)分裂時，由于同源染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。
【鞏固訓(xùn)練】
（一）鞏固訓(xùn)練
1.豌豆為二倍體（2n=14）植物，某研究小組發(fā)現(xiàn)某豌豆的染色體組成如圖所示，其中1、2為染色體編號，2上無對應(yīng)于I的同源區(qū)段，Ⅱ為1、2染色體的同源區(qū)段，下列敘述正確的是( )
A.1、2是一對性染色體，1號是X染色體
B.I區(qū)段可能來自2號染色體片段的易位
C.若2號是正常染色體，則1發(fā)生了染色體片段重復(fù)
D.若1號是正常染色體，則2發(fā)生了染色體片段缺失
2.下圖所示為利用玉米（2N=20）的幼苗芽尖細(xì)胞（基因型為BbTt）進(jìn)行實驗的流程示意圖。下列分析不正確的是( )
A.基因重組發(fā)生在圖中過程②，過程③中能夠在顯微鏡下看到染色單體的時期是前期和中期
B.秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制紡錘體的形成
C.植株A為二倍體，其體細(xì)胞內(nèi)最多有4個染色體組，植株C屬于單倍體，其發(fā)育起點為配子
D.利用幼苗2進(jìn)行育種的最大優(yōu)點是明顯縮短育種年限，植株B純合的概率為25%
3.蝴蝶被譽為“會飛的花朵”，是一類非常美麗的昆蟲。蝴蝶的性別決定類型為ZW型，已知基因B使觸角為棒狀，基因b使觸角為錘狀。用X射線處理雌蝴蝶，實驗流程如圖所示，下列敘述錯誤的是( )
A.X射線可使蝴蝶發(fā)生基因突變或染色體變異
B.用丙與正常錘狀觸角雄蝴蝶雜交，后代為丁的概率是1/2
C.可通過顯微鏡觀察丙發(fā)生的變異類型
D.用丁與正常錘狀觸角雄蝴蝶雜交，可根據(jù)子代性狀區(qū)分性別
4.關(guān)于變異的敘述，正確的是( )
A.若基因突變使mRNA序列延長，則其編碼的多肽鏈一定會延長
B.利用花藥離體培養(yǎng)技術(shù)培育出的單倍體玉米可提高玉米產(chǎn)量
C.栽培香蕉與其祖先的染色體數(shù)目不同，二者的性狀差異僅與染色體變異有關(guān)
D.血紅蛋白基因中胞嘧啶脫氨基轉(zhuǎn)化為尿嘧啶屬于基因突變
5.下列對染色體組的敘述，正確的是( )
A. 染色體組在減數(shù)分裂過程中消失 B. 生殖細(xì)胞中只有一個染色體組
C. 染色體組內(nèi)不存在同源染色體 D. 單倍體生物均只含一個染色體組
6.如圖為栽培棉的培育過程，字母A、D、E均代表一個染色體組，每組有13條染色體。下列敘述錯誤的是( )
A.栽培棉為五倍體，含65條染色體
B.秋水仙素抑制染色體的著絲粒分裂
C.栽培棉減數(shù)分裂時可形成26個四分體
D.栽培棉有絲分裂時最多有10個染色體組
7.下列關(guān)于低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化實驗的敘述，正確的是( )
A.原理：低溫抑制著絲粒分裂，使染色單體不能移向兩極
B.解離：鹽酸酒精混合液和卡諾氏液都可以使洋蔥根尖解離
C.染色：甲紫溶液和醋酸洋紅液都可以使染色體著色
D.觀察：顯微鏡下可以看到大多數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目加倍
8.下圖表示細(xì)胞中所含的染色體，下列有關(guān)敘述正確的是( )
a b c d
A.圖a細(xì)胞含有2個染色體組，圖b細(xì)胞含有3個染色體組
B.如果圖b表示體細(xì)胞，則圖b代表的生物一定是三倍體
C.如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細(xì)胞，則該生物一定是二倍體
D.圖d代表的生物一定是由卵細(xì)胞發(fā)育而成的，是單倍體
9.下列有關(guān)單倍體、多倍體及染色體組的敘述，錯誤的是( )
A.體細(xì)胞中含有兩個染色體組的個體可能是二倍體
B.含有一個染色體組的細(xì)胞中不含有同源染色體
C.體細(xì)胞中只有一個染色體組的個體才是單倍體
D.八倍體小黑麥的單倍體細(xì)胞中有四個染色體組
10.關(guān)于基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異的敘述，正確的是( )
A.基因突變都會導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)的變異
B.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都一定會導(dǎo)致個體表型的改變
C.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都會導(dǎo)致堿基序列的改變
D.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異通常都可用光學(xué)顯微鏡觀察到
參考答案
1.答案：D
解析：A、因為豌豆為雌雄同花，自花傳粉植物，1、2染色體雖然有差異，但不是一對性染色體，A錯誤；
B、根據(jù)題意，1、2染色體中，2上無對應(yīng)于I的同源區(qū)段，Ⅱ為1、2染色體的同源區(qū)段，說明1染色體的非同源染色體區(qū)段，可能是易位或2號染色體缺失所致，但肯定不是來自于2染色體，因為易位是非同源染色體間發(fā)生的，B錯誤；
C、若2號是正常染色體，則1可能發(fā)生了非同源染色體間的易位，C錯誤；
D、若1號是正常染色體，則2發(fā)生了染色體片段缺失，D正確。
故選D。
2.答案：D
解析：基因重組有自由組合和交叉互換兩類。前者發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的后期(非同源染色體的自由組合)，后者發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的四分體(同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換)，則發(fā)生在圖中②過程，有絲分裂過程中，間期染色體復(fù)制形成染色單體，后期著絲點分裂，染色單體消失，因此在顯微鏡下看到染色單體的時期是前期和中期，A正確；多倍體育種常用秋水仙素處理，原理是能夠抑制紡錘體的形成，使得染色體數(shù)目加倍，B正確；玉米為二倍體，體細(xì)胞內(nèi)含有2個染色體組，在有絲分裂后期著絲點分裂，含有4個染色體組，植株c發(fā)育起點為配子，屬于單倍體，C正確；利用幼苗2進(jìn)行育種的最大優(yōu)點是明顯縮短育種年限，植株b純合的概率為100%，過程：植株A(基因型BbTt)減數(shù)分裂花粉(BT、Bt、bT、bt)花藥的離體培養(yǎng)單倍體(BT、Bt、bT、bt)秋水仙素純合的二倍體(BBTT、BBtt、bbTT、bbtt)，D錯誤。
3.答案：B
解析：分析題圖可知，X射線處理之后，與甲相比，乙發(fā)生了基因突變，丙發(fā)生了缺失、易位，A敘述正確；假設(shè)用字母O表示缺失基因，用丙（bOZWB）與正常錘狀觸角雄蝴蝶（bbZZ）雜交，后代為丁（bbZWB）的概率為1/2×1/2=1/4，B敘述錯誤；丙發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異，染色體變異在顯微鏡下可見，故可通過顯微鏡觀察到丙發(fā)生的變異類型，C敘述正確；用丁（bbZWB）與正常錘狀觸角雄蝴蝶（bbZZ）雜交，子代雄蝴蝶的基因型為bbZZ，觸角都表現(xiàn)為錘狀，雌蝴蝶的基因型為bbZWB，觸角都表現(xiàn)為棒狀，故可根據(jù)子代性狀區(qū)分性別，D敘述正確。
4.答案：D
解析：基因突變使mRNA序列延長，其編碼的多肽鏈不一定會延長，如終止密碼子提前出現(xiàn)，A錯誤；利用花藥離體培養(yǎng)技術(shù)培育出的單倍體玉米高度不育，不能提高玉米產(chǎn)量，B錯誤；栽培香蕉與其祖先的染色體數(shù)目不同，二者的性狀差異與染色體變異有關(guān)，也與基因突變有關(guān)，C錯誤；血紅蛋白基因中胞嘧啶脫氨基轉(zhuǎn)化為尿嘧啶，導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，屬于基因突變，D正確。
5.答案：C
解析：A、染色體組在減數(shù)分裂過程中不會消失，A錯誤；
B、多倍體如四倍體的生殖細(xì)胞中含有2個染色體組，B錯誤；
C、同一個染色體組內(nèi)沒有同源染色體，C正確；
D、單倍體生物的體細(xì)胞中含有一個或幾個染色體組，D錯誤。
故選C。
6.答案：B
解析：識圖分析可知，圖示是兩個二倍體品種先雜交,后經(jīng)秋水仙素加倍處理，因此屬于多倍體育種，A錯誤;AADD與EE雜交,其中A、D、E各代表一個染色體組,所得F1染色體組成為ADE,秋水仙素處理得到的F2為AADDEE,F2與AADD雜交，最終得到的栽培棉染色體組成應(yīng)為AADDE,A、D、E所代表的每一個染色體組中各含13條染色體,故栽培棉AADDE應(yīng)含有5個染色體組,共65條染色體,B正確;秋水仙素的作用原理是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，染色體著絲粒分裂并未被抑制,C錯誤;根據(jù)以上分析可知,栽培棉染色體組成為AADDE,減數(shù)分裂時AA、DD可各自正常聯(lián)會，共形成13+13=26個四分體,而E只有一個染色體組,減數(shù)分裂時無法聯(lián)會,故栽培棉減數(shù)分裂時可形成26個四分體,D錯誤。
7.答案：C
解析：低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目加倍實驗的實驗原理是低溫抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致著絲粒分裂后染色體不分離，從而使染色體數(shù)目加倍，A錯誤；卡諾氏液能固定細(xì)胞的形態(tài)，鹽酸酒精混合液可以使洋蔥根尖細(xì)胞解離，B錯誤；甲紫溶液和醋酸洋紅液都可以使染色體著色，C正確；洋蔥根尖裝片中的細(xì)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)目加倍的只是少數(shù)細(xì)胞，D錯誤。
8.答案：C
解析：A、圖a含有4個染色體組，圖b含有3個染色體組，A錯誤；B、體細(xì)胞中含有3個染色體組的生物不一定是三倍體，也可能是單倍體；如果由受精卵發(fā)育而來，則為三倍體；如果由配子發(fā)育而來，則為單倍體，B錯誤；C、由于圖c中含有2個染色體組，且由受精卵發(fā)育成的生物的體細(xì)胞，所以該生物一定是二倍體，C正確；D、圖d代表的生物是由精子或卵細(xì)胞發(fā)育而成的，是單倍體，D錯誤。故選：C。
9.答案：C
解析：體細(xì)胞中含有兩個染色體組的個體不一定是二倍體，若該個體是由受精卵發(fā)育而來的，則為二倍體；若該個體是由配子直接發(fā)育而來的，則為單倍體，A正確。染色體組是細(xì)胞中的一組非同源染色體，故含有一個染色體組的細(xì)胞中不含有同源染色體，B正確。由配子直接發(fā)育而來的個體稱為單倍體，體細(xì)胞中只有一個染色體組的個體是單倍體，但單倍體的體細(xì)胞中不一定只含一個染色體組，C錯誤。單倍體是由配子直接發(fā)育而來的，八倍體小黑麥的配子含有四個染色體組，所以由配子直接發(fā)育形成的單倍體也含有四個染色體組，D正確。
10.答案：C
解析：基因突變是基因中堿基的增添、缺失或重復(fù)，一般不會導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)的變異，A錯誤；基因突變不一定導(dǎo)致個體表型的改變，在光學(xué)顯微鏡下也觀察不到，B、D錯誤。

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