必修2--第10講-染色體變異

1、 一、 染色體變異的類型 1. 染色體結(jié)構(gòu)變異類型及圖解續(xù)表 2. 遺傳效應(yīng) 3. 染色體數(shù)目變異類型 (1)細(xì)胞內(nèi)的個別染色體增加或減少。(2)細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少。(1)根據(jù)染色體形態(tài)判斷：細(xì)胞內(nèi)形態(tài)、大小相同的染色體有幾條，則該細(xì)胞中就含有幾個染色體組。如圖：每種形態(tài)的染色體有3條，則該細(xì)胞中含有3個染色體組。 4. 染色體組數(shù)的判定 (2)根據(jù)基因型判斷：在細(xì)胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的相同基因或等位基因出現(xiàn)幾次，該細(xì)胞或生物體中就含有幾個染色體組。例如：基因型為AaaaBBbb的細(xì)胞或生物體，含有4個染色體組。也可以記作：同一個字母不分大小寫重復(fù)

2、出現(xiàn)幾次，就是幾倍體生物。 (3)根據(jù)染色體數(shù)目和染色體形態(tài)推算含有幾個染色體組。染色體組數(shù)如圖：共有8條染色體，染色體形態(tài)數(shù)(形態(tài)大小不相同)為2，所以染色體組數(shù)為824(個)。 【例1】已知某物種的一條染色體上依次排列著M、N、O、P、Q五個基因，如下圖列出的若干種變化中，不屬于染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的是() D 【解析】 D選項屬于基因突變。【例2】(雙選)下列有關(guān)同源染色體的敘述中，正確的是() AX染色體和Y染色體大小、形狀不同，因此不屬于同源染色體 B生殖細(xì)胞中不可能存在同源染色體 C同源染色體的同一位置可能存在相同基因 D一個染色體組中一定不含有同源染色體CD【解析】同一細(xì)胞中一條來

3、自父方，一條來自母方的染色體，大小、形狀一般相同；在減數(shù)分裂時，能發(fā)生聯(lián)會的染色體互稱為同源染色體。X染色體和Y染色體大小、形狀雖然不同，但由于在減數(shù)分裂時能發(fā)生聯(lián)會，因此也屬于同源染色體。在多倍體的生殖細(xì)胞中可能存在同源染色體。細(xì)胞中的一組非同源染色體，形態(tài)和功能各不相同，攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息，這樣的一組染色體叫做一個染色體組。 二、單倍體、二倍體、多倍體及其育種 二倍體多倍體單倍體概念體細(xì)胞中含2個染色體組的個體體細(xì)胞中含3個或3個以上染色體組的個體體細(xì)胞中含本物種配子染色體數(shù)目的個體染色體組2個3個或3個以上1至多個發(fā)育起點(diǎn)受精卵受精卵配子植物特點(diǎn)正常果實、種子較大，生長

4、發(fā)育延遲，結(jié)實率低植株弱小，高度不育舉例幾乎全部動物、過半數(shù)高等植物香蕉、無子西瓜玉米、小麥的單倍體 1二倍體、多倍體、單倍體的比較 2單倍體育種與多倍體育種的比較單倍體育種多倍體育種原理染色體數(shù)目以染色體組形式成倍減少，然后再加倍后獲得每對染色體上的成對基因都純合的個體染色體數(shù)目以染色體組形式成倍增加方法花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體，再用秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理正在萌發(fā)的種子或幼苗續(xù)表單倍體育種多倍體育種優(yōu)點(diǎn)明顯縮短育種年限器官大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高，產(chǎn)量增加缺點(diǎn)技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合適用于植物，動物難以開展。多倍體植物生長周期延長，結(jié)實率降低舉例【例3】(雙選)關(guān)于單倍體、二倍體、三倍體和

5、八倍體的敘述，正確的是()A體細(xì)胞中只有一個染色體組的個體才是單倍體B體細(xì)胞中含有兩個染色體組的個體不一定是二倍體C六倍體小麥經(jīng)花藥離體培養(yǎng)所得個體是三倍體D八倍體小黑麥的單倍體有四個染色體組BD 【解析】單倍體是體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)的個體，所以單倍體不一定只有一個染色體組，如普通小麥(六倍體)的單倍體細(xì)胞中含有3個染色體組。由馬鈴薯(四倍體)產(chǎn)生的配子發(fā)育而成的個體，其體細(xì)胞中含有兩個染色體組，但不叫二倍體，而叫單倍體。 【例4】下列幾種育種方法中，只產(chǎn)生出與親代相同基因型品種的育種方式是() A雜交育種 B單倍體育種 C植物的組織培養(yǎng) D人工誘變育種 C【解析】植物的組織培養(yǎng)能保

6、證親代和子代的遺傳物質(zhì)完全相同，故是一種保持親代優(yōu)良性狀的育種方法。 三、三種可遺傳變異的比較續(xù)表 【例5】下列有關(guān)可遺傳變異的敘述，正確的是() A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 B基因重組可以通過產(chǎn)生新的基因表現(xiàn)出性狀的重新組合 C三倍體無子西瓜的培育過程運(yùn)用了生長素促進(jìn)果實發(fā)育的原理 D若DNA中某堿基對改變，則其控制合成的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)肯定會發(fā)生改變A 【解析】染色體結(jié)構(gòu)的變異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，從而導(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，染色體結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致的遺傳病在人類遺傳病中是比較

7、嚴(yán)重的遺傳病?；蛑亟M不能產(chǎn)生新的基因，但基因重新組合會導(dǎo)致性狀的重新組合。三倍體無子西瓜的培育過程運(yùn)用了多倍體育種的原理。由于一種氨基酸不一定只由一種密碼子決定，所以DNA發(fā)生基因突變時，其控制合成的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不一定發(fā)生改變。 四、低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化(實驗) 1實驗原理 (1)進(jìn)行正常有絲分裂的植物分生組織細(xì)胞，在有絲分裂后期，染色體的著絲點(diǎn)分裂，子染色體在紡錘絲的作用下分別移向兩極，進(jìn)而平均分配到兩個子細(xì)胞中去。 (2)低溫可抑制紡錘體的形成，阻止細(xì)胞分裂，導(dǎo)致細(xì)胞染色體數(shù)目加倍。 2實驗流程 3.基本技術(shù)要求 (1)為了能觀察到細(xì)胞在生活狀態(tài)下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，必須先將細(xì)胞固定。

8、 (2)在進(jìn)行本實驗的過程中，與觀察植物細(xì)胞的有絲分裂一樣，所觀察的細(xì)胞已經(jīng)被殺死了，最終在顯微鏡下看到的是死細(xì)胞。 (3)選材的時候必須選用能夠進(jìn)行分裂的分生組織細(xì)胞，不分裂的細(xì)胞染色體不復(fù)制，不會出現(xiàn)染色體加倍的情況。 【例6】用濃度為2%的秋水仙素，處理植物分生組織56 h，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍。那么，用一定時間的低溫(如4 )處理水培的洋蔥根尖時，是否也能誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍呢？請對這個問題進(jìn)行實驗探究。 (1)針對以上問題，你作出的假設(shè)是_。 你提出此假設(shè)的依據(jù)是_。 (2)低溫處理植物材料時，通常需要較長時間才能產(chǎn)生低溫效應(yīng)，根據(jù)這個提示將你設(shè)計的實驗組合以表格形式列出來。 (

9、3)按照你的設(shè)計思路，以_，作為鑒別低溫是否誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍的依據(jù)。為此，你要進(jìn)行的具體操作是： 第一步：剪取根尖23 mm。 第二步：按照_步驟，制作_。 【解析】提出的假設(shè)應(yīng)該具有一定的科學(xué)根據(jù)，提出的假設(shè)應(yīng)該是最有可能的而不是隨意猜測，所以探究的課題在題干中具有一定的指向性。在設(shè)計表格的時候要注意題干的要求是測量低溫效應(yīng)的時間，考慮到一般植物的細(xì)胞周期時間，應(yīng)該以小時為單位比較合適。為了保證實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性，應(yīng)該做一組常溫下的對照組，以排除環(huán)境因素的干擾。 【答案】 (1)用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍低溫能夠影響酶的活性(或紡錘絲的形成、著絲點(diǎn)的分裂)，使

10、細(xì)胞不能正常進(jìn)行有絲分裂 (2)注：設(shè)計的表格要達(dá)到以下兩個要求。 至少做兩個溫度的對照；間隔相等的培養(yǎng)時間進(jìn)行取樣。 (3)在顯微鏡下觀察和比較經(jīng)過不同處理后根尖細(xì)胞內(nèi)染色體的數(shù)目解離漂洗染色制片細(xì)胞有絲分裂臨時裝片1易位與交叉互換的區(qū)別易位發(fā)生在非同源染色體之間，是指染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。交叉互換發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間。2一個染色體組內(nèi)的各條染色體在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能上都各不相同，它們是一組非同源染色體。不同生物的一個染色體組中所含的染色體數(shù)目不一定相同，但同種生物的一個染色體組所含的染色體數(shù)目一定相同。3判斷某個體是否為單倍體的依據(jù)為個體發(fā)育的起點(diǎn)，而不

11、是其體細(xì)胞中所含的染色體組的數(shù)目。4基因突變、染色體變異并不一定能遺傳給后代。染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的區(qū)別：染色體結(jié)構(gòu)變異使排列在染色體上的基因的數(shù)目和排列順序發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異?；蛲蛔兪腔蚪Y(jié)構(gòu)的改變，包括DNA堿基對的增添、缺失或替換?；蛲蛔儗?dǎo)致新基因的產(chǎn)生，染色體結(jié)構(gòu)變異未形成新的基因?；蛲蛔?、基因重組是DNA分子水平上的變化，借助顯微鏡無法觀察；但染色體變異是染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的變異，屬細(xì)胞水平上的變化，借助顯微鏡可以觀察。1.(2011海南)關(guān)于植物染色體變異的敘述，正確的是( )A染色體組整倍性變化必然導(dǎo)致基因種類的增加B染色體組非整倍性變化必然導(dǎo)致新基因的產(chǎn)生C染

12、色體片段的缺失和重復(fù)必然導(dǎo)致基因種類的變化D染色體片段的倒位和易位必然導(dǎo)致基因排列順序的變化D2.(2011江蘇) (多選)在有絲分裂和減數(shù)分裂的過程中均可產(chǎn)生的變異是( )ADNA復(fù)制時發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變，導(dǎo)致基因突變B非同源染色體之間發(fā)生自由組合，導(dǎo)致基因重組C非同源染色體之間交換一部分片段，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異D著絲點(diǎn)分裂后形成的兩條染色體不能移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異ACD【解析】有絲分裂中可發(fā)生基因突變、染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目變異；減數(shù)分裂過程中可發(fā)生基因突變、基因重組、染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目變異。 3.(2009福建)細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂都可能產(chǎn)生可遺傳的變異，其中僅發(fā)生在減數(shù)分

13、裂過程的變異是( ) A染色體不分離或不能移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異 B非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組 C染色體復(fù)制時受誘變因素影響，導(dǎo)致基因突變 D非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異B【解析】有絲分裂和減數(shù)分裂都可以發(fā)生染色體不分離或不能移向兩極，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目變異；非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中；有絲分裂和減數(shù)分裂的間期都發(fā)生染色體復(fù)制，受誘變因素影響，可導(dǎo)致基因突變；非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異可發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中。因此選B。4.(2011廣州模擬)變異是生物的基因特征之一，下列不屬于細(xì)菌產(chǎn)生的可遺傳變異有( )基因

14、突變基因重組染色體變異環(huán)境條件的變化染色單體互換非同源染色體上非等位基因自由組合 A B C DC【解析】細(xì)菌屬于原核生物，沒有染色體，進(jìn)行無性生殖，因此細(xì)菌產(chǎn)生的可遺傳變異只有基因突變，沒有其他的。5.(2010惠州模擬)(雙選)下列有關(guān)單倍體的敘述中，不正確的是( )A未經(jīng)受精的卵細(xì)胞發(fā)育成的個體，一定是單倍體B細(xì)胞內(nèi)有兩個染色體組的生物體，一定是二倍體C由生物的雄配子發(fā)育成的個體一定都是單倍體D基因型是aaaBBBCcc的植物一定是單倍體【解析】由配子發(fā)育成的個體一定是單倍體。細(xì)胞內(nèi)含有兩個染色體組的生物可能是單倍體，也可能是二倍體。D中該基因型植物也可能是三倍體。BD6.(2010汕頭

15、二模)(雙選)下圖為某生物細(xì)胞減數(shù)分裂時，兩對配對的染色體之間出現(xiàn)異常的“十字形結(jié)構(gòu)”現(xiàn)象，圖中字母表示染色體上的基因，數(shù)字代表染色體。據(jù)此所作推斷中正確的是( )BDA該圖中有四條姐妹染色單體，且非姐妹染色單體間發(fā)生了片段互換B此種異常源于染色體的結(jié)構(gòu)變異C在隨后的過程中，1與3或4之間將發(fā)生自由組合D如果該生物基因型為HhAaBb，也不一定屬于二倍體生物【解析】從圖中基因H、h可知，1、3為一對同源染色體，2、4為另一對同源染色體(見下圖)?？梢?，該圖中有四條姐妹染色單體，發(fā)生了非同源染色體之間的片段互換。1與3之間將發(fā)生分離，1與2或4之間將發(fā)生自由組合。7.(2011江蘇)洋蔥(2n16)為二倍體植物。為比較不同處理方法對洋蔥根尖細(xì)胞分裂指數(shù)(即視野內(nèi)分裂期細(xì)胞數(shù)占細(xì)胞總數(shù)的百分比)的影響，某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了相關(guān)實驗，實驗步驟如下：將洋