高一生物第三節(jié)染色體的變異及其應(yīng)用(一)蘇教版知識精講

1、高一生物第三節(jié)染色體的變異及其應(yīng)用（一）蘇教版【本講教育信息 】一、教學(xué)內(nèi)容第三節(jié)染色體的變異及其應(yīng)用（一）二、學(xué)習(xí)內(nèi)容：染色體結(jié)構(gòu)的變異 染色體數(shù)目的變異 染色體數(shù)目變異的類型 染色體變異在育種上的應(yīng)用三、學(xué)習(xí)目標(biāo)簡述染色體的結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異收集染色體變異在育種上應(yīng)用的事例四、學(xué)習(xí)重點：理解、簡述染色體結(jié)構(gòu)變異的過程和染色體數(shù)目變異的非整倍性、 單倍性和多倍性變異的區(qū)別五、學(xué)習(xí)難點理解染色體數(shù)目變異中單倍性、多倍性變異的區(qū)別以及無子西瓜產(chǎn)生的原因六、學(xué)習(xí)過程染色體是 DNA 的主要載體，染色體會不會變異？變異后的染色體會不會改變個體的性狀？這是人們十分關(guān)注的問題。遺傳學(xué)家從20 世紀(jì)初開始

2、就不斷地發(fā)現(xiàn)染色體的各種變異。1959 年一位醫(yī)生首次發(fā)現(xiàn)一種綜合癥是和染色體數(shù)量增加有關(guān)的，這大大促進(jìn)了人們對染色體變異的研究。染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異統(tǒng)稱為染色體變異。1. 染色體結(jié)構(gòu)的變異 染色體變異包括形態(tài)、結(jié)構(gòu)的變異，這些變異常常可以通過顯微鏡直接觀察到。（ 1）染色體結(jié)構(gòu)的變異主要起因于染色體的斷裂以及斷裂后的片段不正常的重新連接（ a）缺失缺失是一種染色體突變，它導(dǎo)致染色體片段和染色體上遺傳信息的丟失。缺失的片段可以位于染色體的中間或末端。缺失是由于諸如熱、輻射、 病毒、 化合物或由于重組酶等原因引起的染色體斷裂。缺失有可能導(dǎo)致整條染色體從基因組中丟失。（ b）重復(fù) 重復(fù)是由于染色

3、體片段加倍的染色體畸變。重復(fù)片段的大小可以變化很大，可能出現(xiàn)在基因組的不同位置，也可能發(fā)生串聯(lián)重復(fù)。重復(fù)可能導(dǎo)致生物體的致死 。用心愛心專心（ c）倒位倒位是當(dāng)染色體片段發(fā)生斷裂并顛倒180°后重新連接所產(chǎn)生的染色體突變。分為臂內(nèi)倒位和臂間倒位。通常，倒位發(fā)生時遺傳物質(zhì)不會丟失。當(dāng)斷裂點（倒位點）出現(xiàn)在基因內(nèi)或在控制基因表達(dá)的區(qū)段內(nèi)時，會導(dǎo)致表現(xiàn)型的改變。純合倒位會改變倒位片段內(nèi)基因與倒位片段兩旁基因之間的連鎖關(guān)系。（ d）易位 易位是指染色體片段發(fā)生位置改變的染色體突變。簡單易位可以劃分為染色體內(nèi)易位和染色體間易位， 可以是從一條染色體臂到另一條染色體臂， 也可以發(fā)生在同一條染色體

4、臂內(nèi)；還可以從一條染色體轉(zhuǎn)移到另一條染色體上。（ 2）大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)的變異對生物體是不利的，有時甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡（在自然條件或人為因素的影響下，染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生的改變， 都會使染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異）。（ 3）正常情況下，染色體發(fā)生斷裂的頻率是很低的，而當(dāng)細(xì)胞受到電離輻射、病毒感染或一些化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)時，染色體結(jié)構(gòu)變異的機(jī)會增加。（ 4）染色體變異的原因輻射與化學(xué)藥物是導(dǎo)致染色體變異的重要原因。 用硫酸銅溶液（質(zhì)量濃度 300mg/L ）培養(yǎng)蠶豆種子，發(fā)現(xiàn)萌發(fā)的幼苗根尖細(xì)胞中出現(xiàn)微核（正在分裂的細(xì)胞中出現(xiàn)微核，是染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果） 微核是無著絲點的染色

5、體斷片，在有絲分裂后期不能向兩極移動，所以游離于細(xì)胞質(zhì)中。在有絲分裂間期，可在細(xì)胞核附近看到一到幾個很小的圓形結(jié)構(gòu)，這就是微核。 微核是常用的遺傳毒理學(xué)指標(biāo)之一，指示染色體或紡錘體的損傷。微核產(chǎn)生的數(shù)量又可與誘變因子劑量的強(qiáng)弱呈正比，因此可以用微核出現(xiàn)的頻率來評價環(huán)境誘變因子對生物遺傳物質(zhì)的損傷程度。實驗步驟 . 將蠶豆種子洗凈后，25水培 . 待根長到0.5 1.5cm，移入質(zhì)量濃度為300mg L 的硫酸銅溶液中培養(yǎng)6h . 自來水沖洗后，再移入自來水中培養(yǎng) 24h 剪取蠶豆根尖，制作臨時玻片標(biāo)本，用改良堿性品紅染液染色 . 每個根尖計數(shù) 5001000個細(xì)胞，計算微核率（出現(xiàn)微核的細(xì)胞數(shù)

6、除以被計數(shù)的細(xì)胞用心愛心專心總數(shù)）。人的第 5 號染色體的部分缺失會引起貓叫綜合癥（如圖所示）?；疾和蘼曒p，音調(diào)高，兩眼距離較遠(yuǎn)，耳位低下，生長發(fā)育遲緩，而且存在嚴(yán)重的智力障礙。2. 染色體數(shù)目的變異在正常的情況下，每種生物的染色體數(shù)目都是恒定的；不同的物種之間，染色體數(shù)目往往差別很大，少的只有一對，多的可達(dá)數(shù)百對。例如，一種馬蛔蟲的變種只有一對染色體，一種蝴蝶卻有190 對染色體，而瓶爾小草甚至多達(dá)510對染色體。（ 1）染色體組體細(xì)胞中染色體一般都是成對存在的。自然界中的生物大多是二倍體，它們的配子中所具有的全部染色體組成一個染色體組例：人有 46 條染色體，一個染色體組由23 條染色

7、體構(gòu)成洋蔥有 16 條染色體，一個染色體組由8 條染色體構(gòu)成果蠅有 8 條染色體，一個染色體組由4 條染色體構(gòu)成。動物染色體數(shù)目染色體組數(shù)植物染色體數(shù)目染色體組數(shù)金絲猴442大麥142黃牛602普通小麥426豬382玉米202狗782陸地棉524貓382中棉262馬642番茄242驢622豌豆142山羊602蠶豆122綿羊542菜豆222鴨802向日葵342兔442煙草484雞782甘藍(lán)182家蠶562擬南芥62（ 2）染色體數(shù)目變異的類型用心愛心專心一倍性變異整倍性變異多倍性變異染色體數(shù)目變異缺體性變異。丟失一對同源染色體（2n2）單體性變異。丟失單條染色體（2n1）非整倍性變異三體性變異。

8、增加一條額外的染色體 （2n1）四體性變異。增加一對額外的染色體 （2n2）（ 3）非整倍性變異指在正常的染色體組中，丟失或添加了一條或幾條完整的染色體。一般情況下，各種染色體非整倍性變異都會對生物體產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。 動物的非整倍性變異往往是致死的 植物的非整倍性變異產(chǎn)生的影響相對較?。?4）一倍性變異指體細(xì)胞只含有一個染色體組的變異，由此產(chǎn)生的個體稱為一倍體 由于一倍性變異的生物不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂，因此是不育的 單倍性變異和單倍體 指體細(xì)胞含有的染色體數(shù)等于配子染色體數(shù)的變異，由此產(chǎn)生的個體稱為單倍體 . 二倍體生物的一倍性變異就等同于單倍性變異 . 多倍體生物的一倍性變異與單倍性變異的

9、含義不同例：二倍體的擬南芥有 3 對同源染色體，它的一倍體和單倍體都只含有一個染色體組，即 3 條染色體； 而具有 4 個染色體組的擬南芥，其一倍體只有一個染色體組，含 3 條染色體，而單倍體則有2 個染色體組，含6 條染色體。（ 5）多倍性變異指與正常的二倍體細(xì)胞相比，具有更多染色體組的變異與正常的二倍體細(xì)胞相比，具有3 個染色體組的細(xì)胞稱為三倍體具有 4 個染色體組的細(xì)胞稱為四倍體等 多倍體可以自發(fā)產(chǎn)生，也可以誘導(dǎo)產(chǎn)生 具有偶數(shù)染色體組的多倍體植物，如果在減數(shù)分裂過程中染色體能配對，一般是可育的 具有奇數(shù)染色體組的多倍體則一般不可育。 . 普通小麥?zhǔn)橇扼w，它的體細(xì)胞中含有 42 條染色體

10、，分成 6 組，每組 7 條染色體，在減數(shù)分裂過程中產(chǎn)生具有 21 條染色體的配子，這些配子是可育的 . 香蕉是具有奇數(shù)染色體組的多倍體，體細(xì)胞中含有3 個染色體組，由于減數(shù)分裂時染色體聯(lián)會配對紊亂，產(chǎn)生的配子具有不同數(shù)目的染色體，因而香蕉的果實里幾乎沒有種子 多倍體的動物一般是致死性的（多倍性變異常常是人類和動物妊娠早期自然流產(chǎn)的主要原因）多倍體在自然界中分布極為廣泛 . 在被子植物中，多倍體的種數(shù)占 30 35，而禾木科中大約有 70的物種是多倍體。 . 栽培的普通小麥、陸地棉、海島棉、煙草、薺菜等農(nóng)作物，蘋果、梨、櫻桃等果樹，菊花、大理菊、水仙、郁金香等花卉均為多倍體?！镜湫屠}】1.

11、下列關(guān)于染色體結(jié)構(gòu)變異的敘述，不正確的是（）A. 外界因素可提高染色體結(jié)構(gòu)變異的頻率B. 染色體缺失了某段，可使生物性狀發(fā)生變化C. 一條染色體某一段顛倒 180°后，生物性狀不發(fā)生變化D. 染色體結(jié)構(gòu)變異一般可用現(xiàn)代遺傳技術(shù)直接檢驗分析：染色體結(jié)構(gòu)變異是由于某些自然條件或人為因素造成的，這些變化可導(dǎo)致生物性用心愛心專心狀發(fā)生相應(yīng)的改變。雖然倒位是某段染色體的位置顛倒，但是其中的基因位置發(fā)生了改變，也可導(dǎo)致生物性狀發(fā)生變化。答案： C2. 果蠅的一條染色體上， 正?；虻呐帕许樞驗?123 456789，中間的 “”代表著絲粒，下表表示了由該正常染色體發(fā)生變異后基因順序變化的四種情況

12、。有關(guān)敘述錯誤的是（）染色體基因順序變化a 123 476589b 123 4789c 1654 32789d 123 45676789A. a 是染色體某一片段位置顛倒引起的B. b 是染色體某一片段缺失引起的C. c 是染色體著絲粒改變引起的D. d 是染色體增加了某一片段引起的分析： 將 a、 b、c、d 分別與正常的基因排列順序123 456789 分別作比較，可知：a是 5、 6、7 這三個基因所在片段的位置顛倒引起的；b 是 5、 6 這兩個基因所在片段缺失引起的； c 是 2、 3、 4、5、 6 這五個基因所在的片段的位置顛倒而引起的；d 則是增加了6、7這兩個基因所在的片段而

13、引起。答案： C3. 下圖所示細(xì)胞為三倍體的是（）分析：本題考查染色體組的判定方法。解答本題所需的知識依托是：染色體組數(shù)目的判斷方法： （1）根據(jù)染色體的形態(tài)：相同形態(tài)的染色體數(shù)目染色體組數(shù)。（ 2）根據(jù)基因型控制同一性狀的基因數(shù)染色體組數(shù)。（3）根據(jù)染色體數(shù)和形態(tài)數(shù)：染色體組數(shù)目染色體數(shù)形態(tài)數(shù)。解答本題的方法和技巧：三倍體細(xì)胞中應(yīng)含三個染色體組。只有B 圖中形態(tài)相同的染色體數(shù)為3，即染色體組數(shù)為3。答案： B4. 韭菜的體細(xì)胞中含有 32 條染色體，這 32 條染色體有 8 種形態(tài)結(jié)構(gòu)，由此可判定韭菜是（）A. 二倍體B. 四倍體C. 六倍體D. 八倍體解析：一個染色體組內(nèi)的每條染色體形態(tài)大

14、小各不相同，韭菜體細(xì)胞中含有8 種形態(tài)的染色體，所以韭菜的一個染色體組有8 條染色體， 32÷ 8 4 個染色體組。答案： B5. 下圖是果蠅細(xì)胞的染色體組成，以下說法正確的是（）A. 染色體 1、 2、 4、 5 組成果蠅的一個染色體組B. 染色體 3、 6 之間的交換屬于基因重組用心愛心專心C.控制果蠅紅眼或白眼的基因位于2 號染色體上D. 果蠅單倍體基因組可由 1、 2、 3、6、 7 的 DNA 分子組成解析：考查對圖表的分析、判斷能力。 涉及內(nèi)容有染色體的概念、基因重組、 伴性遺傳、染色體組等內(nèi)容。染色體組是由體細(xì)胞中的非同源染色體組成。基因重組可由減數(shù)分裂過程中非同源染色

15、體的自由組合，或同源染色體上的非姐妹染色單體之間交換或基因工程改造而發(fā)生。果蠅眼色（紅、白眼）的遺傳為伴X 遺傳。由于 X 、 Y 染色體攜帶的遺傳信息不同，因此，果蠅的單倍體基因組由1、2、 3、 6、7 的 DNA 分子組成。答案： D6. 從下圖 A H 所示的細(xì)胞圖中，說明它們各含有幾個染色體組。據(jù)圖完成問題：（ 1）細(xì)胞中含有一個染色體組的是圖。（ 2）細(xì)胞中含有兩個染色體組的是圖。（ 3）細(xì)胞中含有三個染色體組的是圖。（ 4）細(xì)胞中含有四個染色體組的是圖。分析：染色體組的判斷方法有兩種：一是根據(jù)染色體來判斷，看同源染色體有幾條就是幾個染色體組；二是看基因型， 等位基因和相同基因有幾

16、個就是幾個染色體組。沒有同源染色體的所有染色體就是一個染色體組。答案： （1） D、 G（ 2）C、 H（ 3） A 、B（4） E、F【模擬試題】（答題時間： 60 分鐘）1. 下圖表示某植物正常體細(xì)胞的染色體組成。下列各選項中，可能是該植物基因型的是（）A. ABCdB. AaaaBbbbC. AaBbCcDdD. AaaBbb2. 下列有關(guān)水稻的敘述，錯誤的是（）A. 二倍體水稻含有兩個染色體組B. 二倍體水稻經(jīng)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(jīng)離體培養(yǎng)，可得到單倍體水稻，稻穗、米粒變大

17、3. 對染色體組的下列表述和實例中不正確的是（）A. 一組完整的非同源染色體B. 通常是指二倍體生物的一個配子中的染色體數(shù)C. 人的體細(xì)胞中有兩個染色體組D. 普通小麥的花粉細(xì)胞中有一個染色體組4. 某地區(qū)一些玉米植株比一般玉米植株早熟，生長整齊而健壯，果穗大，子粒多，因此用心愛心專心這些植株可能是（）A. 單倍體B. 三倍體C. 四倍體D. 雜交種5. 下列各育種方法中，要求兩個親本一定具有很近的親緣關(guān)系的是A. 雜交育種B. 基因工程育種C. 植物體細(xì)胞雜交育種D. 誘變育種和基因工程育種6. 把成年三倍體鯽魚的腎臟細(xì)胞核移植到二倍體鯽魚的去核卵細(xì)胞內(nèi)，培養(yǎng)并獲得的克隆魚是A. 二倍體B.

18、 有性生殖的產(chǎn)物C. 高度不育D. 性狀與三倍體鯽魚完全相同7. 香蕉某一性狀發(fā)生了變異，其變異不可能來自A. 基因重組B. 基因突變C. 染色體變異D. 環(huán)境變化8. 某些類型的染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異，可通過對細(xì)胞有絲分裂中期或減數(shù)第一次分裂時期的觀察來識別。 a、 b、 c、d 為某些生物減數(shù)第一次分裂時期染色體變異的模式圖，它們依次屬于（）A. 三倍體、染色體片段增加、三體、染色體片段缺失B. 三倍體、染色體片段缺失、三體、染色體片段增加C. 三體、染色體片段增加、三倍體、染色體片段缺失D. 染色體片段缺失、三體、染色體片段增加、三倍體9. 已知某物種一條染色體上依次排列著A 、B、 C

19、、 D、 E 五個基因，下面列出的若干種變化中，未發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變化的是（）10. 2004 年 5 月美國科學(xué)雜志刊登了一項“人的卵細(xì)胞可發(fā)育成囊胚”的報道，有人據(jù)此推測隨著科學(xué)的發(fā)展，將來有可能培育出單倍體人。下列有關(guān)單倍體的敘述正確的是A. 未經(jīng)受精的卵細(xì)胞發(fā)育成的植物，一定是單倍體B. 含有兩個染色體組的生物體，一定不是單倍體C. 生物的精子或卵細(xì)胞一定都是單倍體D. 含有奇數(shù)染色體組的個體一定是單倍體11. 先天愚型是一種常見的染色體病，經(jīng)醫(yī)學(xué)檢查，患者體內(nèi)有3 條 21 號染色體。致病的原因是父母在形成生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂過程中A. 一條 21 號染色體斷裂成兩條B. 著絲粒分裂后細(xì)

20、胞分裂受阻C. 聯(lián)會后的第 21 號同源染色體不分離D. 細(xì)胞分裂間期第 21 號染色體連續(xù)復(fù)制兩次12. 人的雙眼皮對單眼皮是顯性，一對雙眼皮的夫婦生了四個孩子，三個單眼皮一個雙眼皮，對這種現(xiàn)象最好的解釋是（）A. 3 ： 1 符合基因的分離定律B. 基因不能正常分離，產(chǎn)生了誤差用心愛心專心C. 這對夫婦都含有單眼皮的基因，在每胎生育中都有出現(xiàn)單眼皮的可能性D. 單眼皮基因與雙眼皮基因發(fā)生了互換13. 根據(jù)下圖中人類遺傳病系譜圖中世代個體的表現(xiàn)型進(jìn)行判斷，下列說法不正確的是（）A. 是常染色體隱性遺傳病B. 最可能是X 染色體隱性遺傳病C. 最可能是X 染色體顯性遺傳病D. 最可能是常染色體

21、顯性遺傳病14. 下列情況中不屬于染色體變異的是A. 第 5 號染色體短臂缺失B. 第 21 號染色體增加一條C. 同源染色體之間交換了對應(yīng)部分D. 用花藥培養(yǎng)出單倍體植株二、非選擇題15. 良種對于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、 品質(zhì)和抗病性等具有重要作用。 目前培育良種有多種途徑，比如：（ 1）選用具有不同優(yōu)點的親本雜交，從其后代中選擇理想的變異類型。該變異主要來源于，選育過程中性狀的遺傳遵循、和連鎖互換等規(guī)律。（ 2）通過射線處理，改變已有品種的個別重要性狀。該變異來源于，實質(zhì)上是細(xì)胞中 DNA 分子上的堿基對發(fā)生改變。（ 3）改變?nèi)旧w數(shù)目，例如用處理植物的分生組織，經(jīng)過培育和選擇能得到植株。16.

22、 番茄是自花授粉植物，已知紅果（R）對黃果（ r）為顯性，正常果形（ F）對多棱果（ f ）為顯性。以上兩對基因分別位于非同源染色體上。現(xiàn)有紅色多棱果品種、黃色正常果形品種和黃色多棱果品種 （三個品種均為純合子） ，育種家期望獲得紅色正常果形的新品種，為此進(jìn)行雜交。試完成下列問題：（ 1）應(yīng)選用以上哪兩個品種作為雜交親本？（ 2）上述兩親本雜交產(chǎn)生的 F1 代具有何種基因型和表現(xiàn)型？（ 3）在 F2 代中紅色正常果形植株出現(xiàn)的比例有多大？F2 代中能穩(wěn)定遺傳的紅色正常果形植株出現(xiàn)的比例有多大？在F2 代中重組類型占的比例有多大？17. 水稻是全球最重要的糧食作物之一，請就下列有關(guān)材料回答問題：

23、（ 1）我國遺傳學(xué)家率先繪制了世界上第一張水稻基因遺傳圖，為水稻基因組計劃作出了重要貢獻(xiàn)。水稻體細(xì)胞中有條染色體，那么水稻基因組計劃要研究的DNA分子數(shù)是個。（ 2）假如水稻的高稈（ D）對矮稈（ d）為顯性，抗稻瘟?。?R）對易感稻瘟?。?r）為顯性?，F(xiàn)有高稈抗稻瘟病、高稈易感稻瘟病、矮稈易感稻瘟病的三個水稻品種，欲培育成矮稈抗稻瘟病新品種，所選取的親本類型是。（ 3）現(xiàn)將高稈抗稻瘟病、矮稈易感稻瘟病作親本雜交，產(chǎn)生的F1 再和隱性類型進(jìn)行測交，結(jié)果如下圖所示：（此兩對基因表現(xiàn)為自由組合）用心愛心專心由圖可知 F1 的基因型為，其比例為，親本中高稈抗稻瘟病水稻的基因型是。18. 基因檢測可以確定胎兒的基因型。 有一對夫婦， 其中一方為 X 染色體上的隱性基因決定的遺傳病患者，另一方表現(xiàn)型正常，妻子懷孕后，想知道所懷的胎兒是否攜帶致病基因，請完成問題：（ 1）丈夫為患者，胎兒是男性時，需要對胎兒進(jìn)行基因檢測嗎？為什么？（ 2）當(dāng)妻子為患者時，表現(xiàn)型正常胎兒的性別應(yīng)該是男性還是女性？為什么？19. 小麥小穗（ D）對大穗（ d）為顯性，抗銹?。?T）對不抗銹病（ t）為顯性，兩對基因獨立遺傳。 現(xiàn)有 3 株小麥 A 、B、C