高中生物基因突變及其他變異染色體變異新人教必修

高中生物基因突變及其他變異染色體變異新人教必修第1頁/共54頁學習導航

1.結合圖5－5，闡明染色體結構變異的類型和結果。2.結合教材實例，簡述二倍體、多倍體和單倍體的概念。3.通過教材實驗，了解多倍體育種的原理和操作過程。重難點擊

1.理解染色體組的概念。2.理解二倍體、多倍體和單倍體的概念。3.單倍體育種和多倍體育種的原理和過程。第2頁/共54頁課堂導入舟舟，1978年4月1日出生在中國的武漢。他是個先天性愚型患者，智力只相當于幾歲的小孩子。舟舟從小偏愛指揮，當音樂響起時，舟舟就會拿起指揮棒，揮動短短的手臂，惟妙惟肖地做出標準的指揮動作，直到曲終。研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是：第21號染色體比常人多了1條。那么染色體都有哪些變異，對生物有什么影響呢？本節(jié)課我們來學習染色體變異。第3頁/共54頁一、染色體結構的變異當堂檢測二、染色體數目的變異內容索引三、低溫誘導植物染色體數目的變化及育種第4頁/共54頁一、染色體結構的變異第5頁/共54頁基礎梳理1.含義染色體結構的改變，會使排列在染色體上的基因的

或

發(fā)生改變，而導致

的變異。2.類型圖解變化名稱舉例染色體b片段______缺失貓叫綜合征；果蠅缺刻翅數目排列順序性狀丟失第6頁/共54頁染色體b片段____重復果蠅的棒狀眼染色體斷裂的片段(d、g)移接到另一條_____________上易位人慢性粒細胞白血病同一條染色體上某一片段(ab)

了倒位略增加非同源染色體位置顛倒第7頁/共54頁3.結果大多數染色體結構變異對生物體是

的，有的甚至會導致生物體死亡。不利第8頁/共54頁下圖①②③④分別表示不同的變異類型，其中圖③中的基因2由基因1變異而來。據此分析：答案圖①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②發(fā)生在非同源染色體之間，屬于染色體結構變異中的易位。

問題探究答案1.圖①和圖②的變異分別發(fā)生在哪種染色體之間？屬于哪類變異？第9頁/共54頁答案圖②是易位，會使排列在染色體上的基因的數目或排列順序發(fā)生改變；圖③是基因突變，只是改變基因的結構，不改變染色體上的基因的數目或排列順序。2.圖②和圖③相比，二者對染色體上基因的數目或排列順序的影響有什么不同？答案第10頁/共54頁答案能在光學顯微鏡下觀察到的是②。3.圖①②③中能在光學顯微鏡下觀察到的是哪種？答案答案不能。若染色體3正常，染色體4則發(fā)生染色體結構變異中的缺失；若染色體4正常，染色體3則發(fā)生染色體結構變異中的重復。4.能確定圖④中的變異具體屬于哪種染色體結構變異嗎？第11頁/共54頁知識整合同源染色體的非姐妹染色單體間的片段交換屬于基因重組，非同源染色體之間的片段交換屬于染色體結構變異中的易位；基因突變在光學顯微鏡下都觀察不到，不改變染色體上的基因的數目或排列順序；染色體變異可以在光學顯微鏡下觀察到，會使排列在染色體上的基因的數目或排列順序發(fā)生改變。第12頁/共54頁拓展應用1.如圖表示某生物細胞中兩條染色體及其部分基因。下列四種情況的產生不屬于該細胞染色體結構變異的是答案解析A.① B.② C.③ D.④解析染色體結構變異指的是染色體某一片段的缺失、增添、倒位和易位等。③是基因突變或減數分裂四分體時期發(fā)生交叉互換所致。第13頁/共54頁2.下列關于染色體變異和基因突變的主要區(qū)別的敘述，錯誤的是A.染色體結構變異是染色體的一個片段缺失、重復、倒位或易位等，而

基因突變則是DNA分子中堿基對的替換、增加或缺失B.原核生物與真核生物均可以發(fā)生基因突變，但只有真核生物能發(fā)生染

色體變異C.基因突變一般是微小突變，其對生物體影響較小，而染色體結構變異

是較大的變異，其對生物體影響較大D.多數染色體結構變異可通過顯微鏡觀察進行鑒別，而基因突變則不能答案解析第14頁/共54頁解析基因突變是分子水平上的變異，只涉及基因中一個或幾個堿基對的改變，在光學顯微鏡下觀察不到，原核生物和真核生物都可以發(fā)生；染色體結構變異是染色體的一個片段的變化，只有真核生物可以發(fā)生?；蛲蛔兒腿旧w結構變異都可能對生物的性狀產生較大影響。第15頁/共54頁題后歸納四個方面區(qū)分三種變異(1)“互換”方面：同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換，屬于基因重組；非同源染色體之間的互換，屬于染色體結構變異中的易位。(2)“缺失”

方面：DNA分子上若干基因的缺失屬于染色體變異；DNA分子上若干堿基對的缺失，屬于基因突變。(3)變異的水平方面：基因突變、基因重組屬于分子水平的變化，光學顯微鏡下觀察不到；染色體變異屬于亞細胞水平的變化，光學顯微鏡下可以觀察到。第16頁/共54頁(4)變異的“質”和“量”

方面：基因突變改變基因的質，不改變基因的量；基因重組不改變基因的質，一般也不改變基因的量；染色體變異不改變基因的質，但會改變基因的量或改變基因的排列順序。第17頁/共54頁二、染色體數目的變異第18頁/共54頁基礎梳理1.類型細胞內

的增加或減少細胞內染色體數目以

的形式成倍地增加或減少個別染色體染色體組2.染色體組(1)果蠅體細胞中共有

對同源染色體，其中

對是常染色體，

對是性染色體。

431第19頁/共54頁(2)雄果蠅減數分裂產生精子的過程中，

分離，因此配子中的染色體的組成為

或

，它們是一組______染色體。(3)像雄果蠅精子中的染色體一樣，細胞中的一組

染色體，在形態(tài)和功能上

，但又互相協(xié)調，共同控制生物的

、發(fā)育、遺傳和變異，這樣的一組染色體，叫做一個

。同源染色體Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、XⅡ、Ⅲ、Ⅳ、Y非同源非同源各不相同生長染色體組第20頁/共54頁3.二倍體、多倍體和單倍體(1)二倍體：由

發(fā)育而來的個體,體細胞中含有

個染色體組的個體叫做二倍體。自然界中,幾乎全部

和過半數的

都是二倍體。(2)多倍體①概念：由

發(fā)育而來，體細胞中含有

個以上染色體組的個體。②實例：香蕉(

倍體)、馬鈴薯(

倍體)、普通小麥(

倍體)。③特點：莖稈

，葉片、果實和種子都比較

，糖類和蛋白質等營養(yǎng)物質的含量都有所

。也存在結實率低，晚熟等缺點。

受精卵兩動物高等植物受精卵三個或三三四六粗壯大增加第21頁/共54頁(3)單倍體①概念：體細胞中含有本物種

染色體數目的個體。②實例：蜜蜂中的

蜂。③特點：植株長得

，一般高度

。但是，利用單倍體植株培育新品種能明顯縮短育種年限。配子雄弱小不育第22頁/共54頁下面甲表示細胞染色體圖，乙表示細胞基因型，據圖分析：答案4個。細胞內同一種形態(tài)的染色體有4條。問題探究答案2.乙生物細胞內有幾個染色體組？判斷依據是什么？答案4個。在乙的基因型中，控制同一性狀的基因出現(xiàn)了4次。1.甲生物細胞內有幾個染色體組？判斷依據是什么？第23頁/共54頁答案4個。3.若丙生物的體細胞含32條染色體,有8種形態(tài),丙生物細胞中含有幾個染色體組？

答案單倍體不一定只含有一個染色體組，如四倍體的單倍體含有2個染色體組，因此判斷單倍體和多倍體時，首先看發(fā)育的起點，如果生物體是由生殖細胞——卵細胞或花粉直接發(fā)育而成，不論細胞內含有幾個染色體組都是單倍體。如果生物體是受精卵或合子發(fā)育形成的，生物體細胞內有幾個染色體組就叫做幾倍體。4.單倍體是不是一定只含有一個染色體組？如何區(qū)分單倍體和多倍體？答案第24頁/共54頁知識整合判斷單倍體和多倍體時，首先看發(fā)育的起點，如果生物體是由生殖細胞——卵細胞或花粉直接發(fā)育而成，不論細胞內含有幾個染色體組都是單倍體。如果生物體是受精卵或合子發(fā)育形成的，生物體細胞內有幾個染色體組就叫做幾倍體。第25頁/共54頁拓展應用3.下列關于染色體組、單倍體和二倍體的敘述，不正確的是A.一個染色體組中不含同源染色體B.由受精卵發(fā)育成的，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體C.單倍體生物體細胞中不一定只含有一個染色體組D.人工誘導多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗答案解析解析染色體組是不含有同源染色體的；個體若由受精卵發(fā)育而來，含有幾個染色體組就是幾倍體；單倍體是由配子發(fā)育而成的，不一定只含有一個染色體組；人工誘導多倍體的方法有秋水仙素處理或低溫處理等。第26頁/共54頁(1)細胞中含有一個染色體組的是________圖。(2)細胞中含有兩個染色體組的是________圖。(3)細胞中含有三個染色體組的是_______圖，它________(一定，不一定)是三倍體。(4)細胞中含有四個染色體組的是______圖，它______(可能，不可能)是單倍體。4.根據圖中A～H所示的細胞圖回答下列問題：答案解析D、GC、HA、B不一定E、F可能第27頁/共54頁解析在細胞內，形態(tài)相同的染色體有幾條，就含有幾個染色體組。在細胞內，含有幾個同音字母，就是含有幾個染色體組。確認是否為單倍體需看發(fā)育起點。第28頁/共54頁方法鏈接染色體組數的判斷方法(1)根據染色體形態(tài)判斷：細胞內形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。(2)根據基因型判斷：控制同一性狀的基因出現(xiàn)幾次，就含幾個染色體組。(3)根據染色體數與形態(tài)數的比值判斷：染色體數與形態(tài)數比值意味著每種形態(tài)染色體數目的多少，每種形態(tài)染色體有幾條，即含幾個染色體組。第29頁/共54頁三、低溫誘導植物染色體數目的變化及育種第30頁/共54頁基礎梳理1.實驗原理：用低溫處理植物分生組織細胞，能夠抑制細胞分裂時_______的形成，使染色體不能被拉向兩極，這樣細胞不能_________________，染色體的數目就發(fā)生變化。2.實驗操作步驟(1)培養(yǎng)：將洋蔥放在清水中培養(yǎng)，待長出約

左右的不定根時，放入冰箱(4℃)

36h。(2)固定：剪取誘導處理的根尖約0.5～1cm，放入

液中浸泡0.5～1h，以固定細胞的形態(tài)，然后用體積分數為95%的

沖洗2次。紡錘體分裂成兩個子細胞1cm誘導培養(yǎng)卡諾氏酒精第31頁/共54頁(3)制作裝片：按解離、

、

和制片4個步驟，具體操作方法與實驗“觀察植物細胞的有絲分裂”相同。(4)觀察：先用

倍鏡觀察，找到既有

倍體細胞，也有____________________的細胞的視野。確認某個細胞發(fā)生染色體數目變化后，再用____倍鏡觀察。漂洗染色低二染色體數目發(fā)生改變高第32頁/共54頁1.下圖是三倍體西瓜的培育過程，據圖分析回答下列問題：答案①過程是用秋水仙素處理二倍體西瓜的幼苗，產生四倍體的過程，其原理是抑制紡錘體的形成，使染色體數目加倍。問題探究答案(1)①過程是哪種處理過程？其原理是什么？第33頁/共54頁答案不是。地上部分的莖、葉、花的染色體數目加倍，含有四個染色體組；根細胞沒有加倍，只含有兩個染色體組。答案②傳粉是為了雜交得到三倍體種子，④傳粉是為了刺激子房產生生長素促進果實發(fā)育。(2)②和④都是傳粉，目的有什么不同？(3)①過程處理后，新產生的四倍體，各部分細胞都含有四個染色體組嗎？答案第34頁/共54頁答案西瓜f的瓜瓤來自母本，含有四個染色體組，而種子e的胚含有三個染色體組。(4)西瓜f的瓜瓤、種子e的胚分別含有幾個染色體組？答案三倍體西瓜進行減數分裂時，由于聯(lián)會紊亂，一般不能產生正常配子。(5)為什么三倍體西瓜沒有種子？答案第35頁/共54頁答案F1的基因型是DdTt，能產生四種配子：DT、dT、Dt、dt。2.如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，據圖分析：答案(1)F1能產生幾種雄配子？答案過程③是花藥離體培養(yǎng)過程。原理是細胞的全能性。(2)過程③是哪種處理？其原理是什么？第36頁/共54頁答案過程④是用一定濃度的秋水仙素處理單倍體幼苗。處理后ddTT占的比例為1/4。(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？答案第37頁/共54頁拓展應用5.下列關于“低溫誘導植物染色體數目的變化”實驗的敘述，不正確的是A.用低溫處理植物分生組織細胞，能抑制紡錘體的形成B.洋蔥根尖長出約1cm時，剪下，置于4℃冰箱中，誘導36hC.卡諾氏液浸泡根尖，固定細胞的形態(tài)D.裝片制作包括解離、漂洗、染色和制片4個步驟

答案解析解析低溫誘導的原理是抑制紡錘體的形成；剪下根尖，會使其失去生命力，細胞不再分裂；卡諾氏液的作用是固定細胞的形態(tài)；在制作裝片時，過程和“觀察植物細胞的有絲分裂”相同，包括解離、漂洗、染色和制片4個步驟。第38頁/共54頁6.將二倍體芝麻的種子萌發(fā)成的幼苗用秋水仙素處理后得到的四倍體芝麻A.對花粉進行離體培養(yǎng)，可得到二倍體芝麻B.產生的配子沒有同源染色體，所以無遺傳效應C.與原來的二倍體芝麻雜交，產生的是不育的三倍體芝麻D.秋水仙素誘導染色體加倍時，最可能作用于細胞分裂的后期答案解析第39頁/共54頁解析二倍體芝麻幼苗用秋水仙素處理，得到的是同源四倍體，體細胞內有4個染色體組，而且每個染色體組之間都有同源染色體。由四倍體的配子發(fā)育來的芝麻是單倍體，含兩個染色體組，所以該單倍體芝麻是可育的。四倍體的配子中有兩個染色體組，二倍體的配子中有一個染色體組，所以四倍體與二倍體雜交產生的是三倍體芝麻，由于三倍體芝麻在減數分裂過程中同源染色體聯(lián)會紊亂，不能形成正常的配子，所以不育。秋水仙素誘導染色體加倍時，起作用的時期是細胞分裂的前期，抑制紡錘體的形成。第40頁/共54頁課堂小結缺失倒位單倍體多倍體數目配子合子配子固定漂洗染色第41頁/共54頁當堂檢測第42頁/共54頁1.如圖為一對同源染色體在減數分裂時的配對行為，表明該細胞發(fā)生了23451答案解析A.基因突變B.染色體變異C.基因重組D.堿基互補配對√第43頁/共54頁解析根據圖示推測其產生的過程為：23451這是染色體倒位發(fā)生后引起的變化，屬于染色體結構變異。第44頁/共54頁2.基因突變和染色體變異的一個重要的區(qū)別是A.基因突變在光學顯微鏡下看不見B.染色體變異是定向的，而基因突變是不定向的C.基因突變是可以遺傳的D.染色體變異是不能遺傳的√答案23415解析基因突變是DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變，屬于分子水平的變化，光學顯微鏡下觀察不到；染色體的變異可在光學顯微鏡下直接觀察到；生物的變異是不定向的；基因突變和染色體變異其遺傳物質均發(fā)生改變，都是可遺傳的變異。解析第45頁/共54頁234153.下列關于染色體組的敘述，正確的是A.體細胞中的一半染色體是一個染色體組B.配子中的全部染色體是一個染色體組C.本物種配子中的一半染色體是一個染色體組D.二倍體生物配子中的全部染色體是一個染色體組√答案解析解析一個染色體組內各條染色體大小、形態(tài)各不相同，是一組非同源染色體。只有二倍體產生的配子中含有一套非同源染色體，才是一個染色體組。第46頁/共54頁234154.雙子葉植物大麻(2n＝20)為雌雄異株，性別決定為XY型，若將其花藥離體培養(yǎng)，再將幼苗用秋水仙素處理，所得植株的染色體組成應是A.18＋XY B.18＋YYC.9＋X或9＋Y D.18＋XX或18＋YY答案√解析由題知2n＝20，性別決定為XY型，則花藥的染色體組成為9＋X或9＋Y，將其培育成單倍體后再利用秋水仙素處理，誘導染色體加倍后，植株的染色體組成是18＋XX或18＋YY。解析第47頁/共54頁5.已知二倍體西瓜的體細胞中含有22條染色體，西瓜的綠皮(A)對白皮(a)為顯性，大子(B)對小子(b)為顯性，這兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上?，F(xiàn)對一批純種綠皮大子與白皮小子西瓜種子進行了下列操作：a.將這批種子播種，并用一定濃度的秋水仙素處理純種綠皮大子幼苗，使之成為四倍體；b.當被處理后的綠皮大子西瓜植株開花后，將白皮小子西瓜植株的花粉授予綠皮大子植株，使之雜交獲得F1。(1)親本雜交當年結______(選填“有子”或“無子”)西瓜，其果皮顏色為_____。23415答案解析有子綠皮(2)秋水仙素的作用是_____________________________________________________。抑制有絲分裂時紡錘體的形成，使細胞中的染色體數目加倍第48頁/共54頁解析純種綠皮大子西瓜基因型為AABB，白皮小子西瓜基因型為aabb，用一定濃度的秋水仙素處理純種綠皮大子幼苗后基因型為AAAABBBB，其和aabb雜交后形成受精卵AAaBBb，發(fā)育為種子，所以母本結的是有子西瓜。因果實由母本的子房發(fā)育而成，果皮來自子房壁，母本基因型為AAAABBBB，所以果皮顏色為綠皮。23415第49頁/共54頁(3)由于工作人員的疏忽，進行a操作時，其中有一株幼苗沒有用秋水仙素處理，其通過雜交獲得了有子西瓜。第二年，工作人員將該種子(F1)播種，用一定濃度的秋水仙素處理其幼苗，并讓