人教版高中生物必修2學(xué)案第5章第2節(jié)染色體變異

第2節(jié)染色體變異學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.分析基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異的異同。2.理解染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的概念及特點(diǎn)。(重、難點(diǎn))3.概述單倍體育種與多倍體育種的原理和過程。(重點(diǎn))1.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。2.列表比較二倍體、多倍體和單倍體。3.結(jié)合案例，分析染色體變異在育種上的應(yīng)用。一、染色體結(jié)構(gòu)的變異1．染色體結(jié)構(gòu)變異的類型[連線]2．染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果(1)染色體上基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，而導(dǎo)致性狀的變異。(2)大多數(shù)對生物體是不利的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡。二、染色體數(shù)目變異1．變異類型和實(shí)例類型實(shí)例個(gè)別染色體的增減21三體綜合征以染色體組形式成倍增減三倍體無子西瓜2.染色體組(1)組成寫出上圖雄果蠅體細(xì)胞中一個(gè)染色體組所含的染色體：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(2)組成特點(diǎn)項(xiàng)目特點(diǎn)形態(tài)上細(xì)胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同功能上控制生物生長、發(fā)育、遺傳、變異的一組染色體3.二倍體4．多倍體(1)概念eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(起點(diǎn)：受精卵,染色體組數(shù)：三個(gè)或三個(gè)以上染色體組,實(shí)例：三倍體香蕉、四倍體馬鈴薯))(2)特點(diǎn)：莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。(3)人工誘導(dǎo)(多倍體育種)方法用秋水仙素處理或用低溫處理處理對象萌發(fā)的種子或幼苗原理能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而使染色體數(shù)目加倍5.單倍體(1)概念：體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體。(2)特點(diǎn)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(植株長得弱小,高度不育))(3)應(yīng)用：單倍體育種。②優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限。三、低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化1．實(shí)驗(yàn)原理2．實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)論判斷對錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．貓叫綜合征是人的第5號染色體部分缺失引起的。 ()2．基因突變、基因重組、染色體變異在光學(xué)顯微鏡下都可以觀察到。 ()3．染色體片段的缺失和重復(fù)必然導(dǎo)致基因種類的變化。 ()4．體細(xì)胞中含兩個(gè)染色體組的個(gè)體是二倍體，含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體是多倍體。 ()5．人工誘導(dǎo)多倍體最常用、最有效的方法是用秋水仙素處理休眠的種子。 ()6．經(jīng)低溫誘導(dǎo)后，在顯微鏡下可以看到大多數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變。 ()提示：1.√2．×基因突變和基因重組在光學(xué)顯微鏡下觀察不到。3．×染色體片段的重復(fù)會導(dǎo)致基因數(shù)目增加，基因種類不會變化；染色體片段缺失會導(dǎo)致基因數(shù)目減少，還有可能導(dǎo)致基因種類減少。4．×由配子發(fā)育而來的生物，無論含有幾個(gè)染色體組，都是單倍體。5．×秋水仙素可抑制細(xì)胞分裂過程中紡錘體的形成，誘導(dǎo)染色體加倍，但休眠種子細(xì)胞不進(jìn)行細(xì)胞分裂。6．×由于分裂間期較長，大多數(shù)細(xì)胞處于分裂間期，看不到染色體。染色體結(jié)構(gòu)變異[問題探究]1．如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。2．基因突變與缺失均可以產(chǎn)生新的性狀，請敘述這兩者之間的區(qū)別。提示：基因突變導(dǎo)致新性狀產(chǎn)生的原因是產(chǎn)生新基因，增加了基因的多樣性，從而增加了性狀的多樣性。缺失是由于染色體片段的缺失，造成控制相應(yīng)性狀的基因丟失，從而引起了性狀的改變。[歸納總結(jié)]1．染色體缺失、重復(fù)與基因突變的區(qū)別項(xiàng)目基因突變?nèi)旧w缺失、重復(fù)實(shí)質(zhì)堿基對的替換、缺失和增添染色體上基因的缺失或重復(fù)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2.染色體易位與交叉互換的區(qū)別項(xiàng)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)第一次分裂的四分體時(shí)期1．如圖表示果蠅體細(xì)胞內(nèi)一條染色體發(fā)生的變異，①②表示染色體，字母表示相關(guān)的基因。下列說法中正確的是()A．果蠅的缺刻翅是基因中堿基缺失造成的B．①和②構(gòu)成一對非同源染色體C．該變異能導(dǎo)致新基因的形成D．①和②都能被改良苯酚品紅染液染色D[據(jù)圖分析可知，果蠅的缺刻翅是染色體片段缺失造成的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；②染色體是①染色體中含有基因b的某一片段缺失后形成的，它們?nèi)詾橐粚ν慈旧w，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該變異只能造成基因缺失，不能導(dǎo)致新基因的形成，C項(xiàng)錯(cuò)誤；染色體能被堿性染料染色，所以①和②都能被改良苯酚品紅染液染色，D項(xiàng)正確。]2．如圖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。下列有關(guān)說法正確的是()A．圖①②都表示易位，發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時(shí)期B．圖③中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失C．圖④中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或重復(fù)D．圖中4種變異能夠遺傳的是①③C[圖①表示基因重組中的交叉互換，因?yàn)槠浒l(fā)生在同源染色體之間；圖②表示染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，因?yàn)槠浒l(fā)生在非同源染色體之間；圖③表示基因突變中堿基對的缺失；圖④表示染色體的缺失或重復(fù)。圖中4種變異都是可遺傳的變異。]染色體數(shù)目的變異1.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(gè)染色體組。②實(shí)例：如圖所示的細(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(gè)、3個(gè)、2個(gè)、1個(gè)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(gè)染色體組(每個(gè)染色體組內(nèi)不含等位基因或相同基因)。②實(shí)例：據(jù)圖可知，e～h中依次含4、2、3、1個(gè)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(gè)染色體組。②實(shí)例：果蠅體內(nèi)該比值(8條/4種形態(tài))為2，則果蠅含2個(gè)染色體組。2．單倍體、二倍體和多倍體判斷方法(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(gè)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(gè)染色體組，都稱為單倍體。易錯(cuò)提醒：關(guān)于單倍體的三個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)1單倍體的體細(xì)胞中并不一定只有一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)體，而不是配子：精子和卵細(xì)胞屬于配子，但不是單倍體。1．如圖為A、B兩種生物體細(xì)胞中的染色體，則其基因型可依次表示為()A．DdEeGG；DDEeGgHHMmNNB．DdEEGg；DddEEEgggHHhC．DddEEe；DdddeeeeHHHhD．DDdEee；DdEEGgHhMmNnC[由圖可知，甲生物含有兩種染色體，且有三個(gè)染色體組，A、B錯(cuò)誤，乙生物含有三種染色體，且有四個(gè)染色體組，D錯(cuò)誤。]2．下列有關(guān)單倍體、二倍體和多倍體的敘述，正確的是()A．單倍體只含有一個(gè)染色體組，含有一個(gè)染色體組的就是單倍體B．有兩個(gè)染色體組的受精卵發(fā)育成的個(gè)體一定是二倍體C．體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體一定是多倍體D．用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體B[單倍體是體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體，單倍體不一定含有一個(gè)染色體組，可能含有多個(gè)染色體組，含有一個(gè)染色體組的個(gè)體一定是單倍體，A錯(cuò)誤。有兩個(gè)染色體組的受精卵發(fā)育成的個(gè)體一定是二倍體，B正確。由配子發(fā)育而來的個(gè)體不論有幾個(gè)染色體組都是單倍體。因此體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體也可能是單倍體，如小麥花粉離體培養(yǎng)獲得的植株，雖然含有三個(gè)染色體組，但是屬于單倍體，C錯(cuò)誤。用秋水仙素處理單倍體植株后得到的是二倍體或多倍體，D錯(cuò)誤。]單倍體育種和多倍體育種[問題探究]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(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(gè)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，見下圖：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(diǎn)：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(diǎn)：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eq\o(→,\s\up7(秋水仙素處理))抑制紡錘體形成eq\o(→,\s\up7(導(dǎo)致))染色體不分離eq\o(→,\s\up7(導(dǎo)致))細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍eq\o(→,\s\up7(正常分裂、分化))多倍體植株。(3)優(yōu)點(diǎn)：多倍體和二倍體相比，莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都較大，糖類和蛋白質(zhì)含量都有所增加。缺點(diǎn)：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(shí)率低。(4)實(shí)例：三倍體無子西瓜的培育過程①b過程傳粉是為了雜交得到三倍體種子，c過程傳粉是為了提供生長素刺激子房發(fā)育成果實(shí)。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(shí)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(shí)，由于同源染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。誤區(qū)警示：(1)單倍體育種一般應(yīng)用于二倍體植物，因?yàn)槿魹樗谋扼w植物，通過單倍體育種形成的個(gè)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。1．下圖為三倍體無子西瓜的培育過程。有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A．無子西瓜是由四倍體植株和二倍體植株雜交產(chǎn)生的B．三倍體無子西瓜的培育原理是染色體數(shù)目變異C．三倍體植株不能進(jìn)行細(xì)胞分裂，不能形成種子D．秋水仙素能抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成C[由題圖可知，四倍體植株和二倍體植株雜交產(chǎn)生三倍體的無子西瓜，A正確；無子西瓜的培育原理是染色體數(shù)目變異，B正確；三倍體植株不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞，因此不能形成種子，但能進(jìn)行有絲分裂，C錯(cuò)誤；有絲分裂的前期秋水仙素通過抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，D正確。]2．小麥的高莖(A)對矮莖(a)為顯性，抗病(T)對易感病(t)為顯性。如圖表示培育矮莖抗病優(yōu)良品種的流程，其中高莖抗病親本植株為純合子。下列相關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是()高莖抗病×矮莖易感病→F1eq\o(→,\s\up7(①))花粉eq\o(→,\s\up7(②))幼苗eq\o(→,\s\up7(③))可育植株eq\o(→,\s\up7(④))矮莖抗病優(yōu)良品種A．圖中①過程可能會出現(xiàn)兩種基因重組B．圖中②過程的原理是植物體細(xì)胞的全能性C．圖中③過程常使用秋水仙素處理幼苗D．圖中④過程淘汰的個(gè)體也能穩(wěn)定遺傳B[圖中①過程是減數(shù)分裂形成雄配子的過程，其原理是基因重組，會出現(xiàn)A與T、a與t，或者A與t、a與T兩種基因重組，A正確；圖中②過程的原理是植物生殖細(xì)胞的全能性，B錯(cuò)誤；圖中③過程常使用秋水仙素處理幼苗，使其染色體加倍，變成可育植株，C正確；圖中④過程得到的個(gè)體均為純合子，都能穩(wěn)定遺傳，D正確。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.染色體結(jié)構(gòu)變異包括缺失、重復(fù)、倒位和易位等幾種類型。2．染色體結(jié)構(gòu)變異可改變?nèi)旧w上的基因的數(shù)目或排列順序，可在顯微鏡下觀察到。3．二倍體生物正常配子中的一組染色體是一個(gè)染色體組。4．由受精卵發(fā)育而來的個(gè)體，體細(xì)胞中含幾個(gè)染色體組，就是幾倍體。5．單倍體并不一定只含一個(gè)染色體組。6．單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗等階段，能明顯縮短育種年限。7．秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍。1．如圖中甲、乙兩個(gè)體的一對同源染色體中各有一條發(fā)生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是()A．個(gè)體甲的變異對表型無影響B(tài)．個(gè)體乙的細(xì)胞在減數(shù)分裂的形成的四分體異常C．個(gè)體甲自交的后代，性狀分離比為3∶1D．個(gè)體乙染色體沒有基因缺失，表型無異常B[個(gè)體甲的變異為染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失，缺失了e基因?qū)Ρ硇涂赡苡杏绊?，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；個(gè)體乙的變異為染色體結(jié)構(gòu)變異中的倒位，變異后個(gè)體乙的細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)同源染色體聯(lián)會形成的四分體異常，B選項(xiàng)正確；若E、e基因與其他基因共同控制某種性狀，則個(gè)體甲自交的后代中性狀分離比不一定為3∶1，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；個(gè)體乙雖然染色體沒有基因缺失，但是基因的排列順序發(fā)生改變，可能引起性狀的改變，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．下列細(xì)胞分裂圖像中含有2個(gè)染色體組的是()A．①③B．②④C．①④D．③C[圖中①④含有2個(gè)染色體組，②含有4個(gè)染色體組，③⑤含有1個(gè)染色體組。]3．某二倍體生物的一個(gè)染色體組含有8條染色體，下列相關(guān)說法中不正確的是()A．此生物產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中有8條染色體B．此生物體細(xì)胞內(nèi)一般有8種形態(tài)的染色體C．這8條染色體在減數(shù)分裂中能構(gòu)成4對同源染色體D．這8條染色體包含該生物生長發(fā)育所需的全部遺傳信息C[二倍體生物的體細(xì)胞中有2個(gè)染色體組，產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中一般有1個(gè)染色體組，即8條染色體。一般來說，一個(gè)染色體組中的每一條染色體都是獨(dú)特的，為一組非同源染色體，在一個(gè)染色體組中，同源染色體的對數(shù)為0。一個(gè)染色體組包含了生物體生長發(fā)育所需的全部遺傳信息。]4．關(guān)于無子西瓜的培育的說法，錯(cuò)誤的是()A．用二倍體的花粉為四倍體的植株傳粉可獲得三倍體的種子B．用二倍體的花粉為三倍體的植株傳粉可獲得三倍體的種子C．秋水仙素與低溫使染色體數(shù)目加倍的原理相同D．三倍體西瓜的產(chǎn)生是有性生殖的結(jié)果，但它本身一般不能進(jìn)行有性生殖B[用二倍體的花粉為四倍體的植株傳粉可獲得三倍體的種子，A項(xiàng)正確。三倍體的植株在減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子，因此該植株不會形成種子，用二倍體的花粉為三倍體的植株傳粉的目的是促進(jìn)子房發(fā)育成果實(shí)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。秋水仙素與低溫使染色體數(shù)目加倍的原理都是抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍，C項(xiàng)正確。二倍體和四倍體雜交產(chǎn)生三倍體，即該三倍體是有性生殖的結(jié)果，而三倍體本身不可育，D項(xiàng)正確。]5．已知西瓜的染色體數(shù)目為2n＝22，請根據(jù)下面的西瓜育種流程回答有關(guān)問題。(1)圖中①過程所用的試劑是。(2)培育無子西瓜A的育種方法稱為。(3)③過程中形成單倍體植株所采用的方法是。該過程利用了植物細(xì)胞的性。(