新教材浙科版高中生物必修2學(xué)案第4章第3節(jié)染色體畸變可能引起性狀改變

第三節(jié)染色體畸變可能引起性狀改變課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接舉例說明染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變異都可能導(dǎo)致生物性狀的改變甚至死亡。1.通過討論能夠判斷染色體畸變的類型及染色體組。(生命觀念)2．能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)論證三種可遺傳變異的來源。(科學(xué)思維、科學(xué)探究)3．能夠理清單倍體育種、多倍體育種的實(shí)驗(yàn)程序。(生命觀念、社會(huì)責(zé)任)一、染色體畸變1．概念染色體畸變是指生物細(xì)胞中染色體在數(shù)目和結(jié)構(gòu)上發(fā)生的變化，也稱為染色體變異。2．形成原因每種生物的染色體數(shù)目與結(jié)構(gòu)是相對(duì)恒定的，但在自然條件或人工因素的影響下，染色體可能發(fā)生數(shù)目與結(jié)構(gòu)的變化，從而導(dǎo)致生物的變異。3．分類染色體畸變包括染色體數(shù)目變異和染色體結(jié)構(gòu)變異。4．與基因突變的區(qū)別基因突變是染色體的某一個(gè)位點(diǎn)上基因的改變，這種改變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下是無法直接觀察到的。而染色體畸變是可以用顯微鏡直接觀察到的。二、染色體結(jié)構(gòu)變異可能導(dǎo)致生物性狀的改變1．概念染色體結(jié)構(gòu)變異是指染色體發(fā)生斷裂后，在斷裂處發(fā)生錯(cuò)誤連接而導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)不正常的變異。2．類型根據(jù)染色體斷裂后片段連接的方式，染色體的結(jié)構(gòu)變異分為如下4種類型：(1)缺失：染色體片段的丟失，引起片段上所帶基因也隨之丟失的現(xiàn)象。(2)重復(fù)：染色體上增加了某個(gè)相同片段的現(xiàn)象。(3)倒位：一個(gè)染色體上的某個(gè)片段的正常排列順序發(fā)生180°顛倒的現(xiàn)象。(4)易位：染色體的某一片段移接到另一非同源染色體上的現(xiàn)象。3．遺傳效應(yīng)染色體結(jié)構(gòu)的變異，使位于染色體上的基因的數(shù)目和排列順序也發(fā)生改變。大多數(shù)的染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，甚至?xí)?dǎo)致生物體的死亡。4．誘發(fā)染色體結(jié)構(gòu)變異的因素經(jīng)研究表明，凡是能誘發(fā)基因突變的因素，都可能引起染色體結(jié)構(gòu)變異。三、染色體數(shù)目變異能導(dǎo)致生物性狀的改變1．染色體數(shù)目變異的概念、類型(1)概念染色體數(shù)目變異是指生物細(xì)胞中染色體數(shù)目的增加或減少。(2)類型可分為：①整倍體變異，體細(xì)胞中的染色體數(shù)目是以染色體組的形式成倍增加或減少的。②非整倍體變異，體細(xì)胞中個(gè)別染色體的增加或減少。2．染色體組(1)概念一般將二倍體生物的一個(gè)配子中的全部染色體稱為染色體組。(2)特點(diǎn)①包含了該種生物的一整套遺傳物質(zhì)；②染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能各不相同；③互相協(xié)調(diào)、共同控制生物正常的生命活動(dòng)。3．二倍體、多倍體、單倍體(1)二倍體①概念由體細(xì)胞發(fā)育而來，具有兩個(gè)染色體組的個(gè)體稱為二倍體。②類型在自然界中，絕大多數(shù)的動(dòng)物和半數(shù)以上的高等植物都是二倍體。在常見的植物中，如水稻、玉米就是二倍體。哺乳類(包括人類)也屬二倍體。(2)多倍體①概念通常把體細(xì)胞中所含染色體組數(shù)超過兩個(gè)的生物稱為多倍體。②類型多倍體普遍存在于植物界，已知被子植物中有1/3或更多的物種是多倍體植物。③產(chǎn)生多倍體常是二倍體祖先經(jīng)過染色體數(shù)加倍或種間雜交產(chǎn)生的。(3)單倍體①概念由配子不經(jīng)受精，直接發(fā)育而來，其體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體稱為單倍體。②類型昆蟲中的雄蜂、雄蟻等就是正常的單倍體生物，它們是由未受精的卵發(fā)育而成。相對(duì)于動(dòng)物，植物的單倍體較為多見。4．非整倍體變異(1)遺傳效應(yīng)體細(xì)胞中個(gè)別染色體的增加或減少，也會(huì)引起生物性狀的改變。(2)產(chǎn)生原因個(gè)別染色體的增加或減少往往是減數(shù)分裂過程中染色體的不正常分離引發(fā)的。四、染色體變異可應(yīng)用于單倍體育種和多倍體育種1．單倍體育種(1)單倍體的植株特點(diǎn)單倍體的植株小而弱，而且高度不育。(2)單倍體育種的概念利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的可育純合子的育種方法稱為單倍體育種。(3)單倍體育種的主要特點(diǎn)第一，縮短育種年限。第二，能排除顯隱性干擾，提高效率。(4)單倍體育種程序包括：①用雜交方法獲得雜種F1。②將F1的花藥放在人工培養(yǎng)基上進(jìn)行離體培養(yǎng)，花粉細(xì)胞經(jīng)多次分裂形成愈傷組織，誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗。③用秋水仙素處理幼苗，染色體加倍后成為可育的純合植株。2．多倍體育種(1)多倍體的植株特點(diǎn)多倍體主要存在于植物界。多倍體的細(xì)胞通常比二倍體的細(xì)胞大，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的含量高、抗逆性強(qiáng)，在生產(chǎn)上具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。(2)人工誘導(dǎo)培育多倍體人們利用物理、化學(xué)因素來誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生，目前效果較好的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗等，使它們的染色體加倍。因?yàn)榍锼伤啬芤种萍?xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成，因此染色體雖已復(fù)制，但不能分離，最終導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍。(3)三倍體西瓜——無籽西瓜的培育一般西瓜是二倍體，在二倍體西瓜的苗期用秋水仙素處理，使染色體加倍，得到四倍體西瓜。將四倍體作為母本，二倍體作為父本，雜交后在四倍體的植株上可結(jié)出三倍體的種子。種子種下后長成三倍體植株，但它高度不育，采用與二倍體西瓜間作栽培的方法，在開花時(shí)將二倍體的花粉傳到三倍體植株的雌花上，可以刺激子房發(fā)育成無籽西瓜。五、生物變異的分類生物的變異可分為不遺傳的變異和可遺傳的變異。引起生物變異的原因主要有三種：一是環(huán)境條件的改變引起的，不涉及遺傳物質(zhì)的變化，其變異只限當(dāng)代的表型改變，屬不遺傳變異。二是在強(qiáng)烈的物理、化學(xué)因素影響下發(fā)生的基因突變和染色體畸變。三是有性生殖過程中形成配子時(shí)，由于非同源染色體的自由組合和同源染色體的非姐妹染色單體間的片段交換而引起的基因重組。后兩種變異屬可遺傳的變異，只有這兩種變異的產(chǎn)物才能成為生物進(jìn)化和培育新品種的材料。判斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．染色體之間發(fā)生的片段交換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。 ()提示：×發(fā)生在非同源染色體之間的片段交換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。2．果蠅的復(fù)眼由正常的橢圓形變成條形的“棒眼”，屬于染色體缺失。 ()提示：×屬于果蠅X染色體上某個(gè)片段發(fā)生重復(fù)。3．X射線可引起基因突變，也可引起染色體變異。 ()提示：√4．果蠅的一個(gè)染色體組含有體細(xì)胞中8條染色體中的任意4條。 ()提示：×果蠅的體細(xì)胞中有8條染色體，包含兩個(gè)染色體組，每組染色體含有每對(duì)染色體中的一條染色體，其中3條為常染色體、1條為性染色體。5．利用單倍體育種則可縮短為2年。 ()提示：√染色體結(jié)構(gòu)的變異1．染色體結(jié)構(gòu)的變異項(xiàng)目變化圖解實(shí)例缺失缺失某一片段貓叫綜合征重復(fù)增加某一片段果蠅的棒狀眼倒位某一片段位置顛倒人類9號(hào)染色體長臂倒位可導(dǎo)致習(xí)慣性流產(chǎn)易位某一片段移接到另一條非同源染色體上某種夜來香的染色體經(jīng)常發(fā)生易位結(jié)果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2.染色體易位與交叉互換的比較項(xiàng)目染色體易位交叉互換圖解位置發(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原理染色體結(jié)構(gòu)變異基因重組觀察可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到合作探究：據(jù)圖分析相關(guān)變異的原因及類型甲乙丙(1)圖甲、圖乙均發(fā)生了某些片段的交換，其交換對(duì)象分別是什么？它們屬于何類變異？提示：圖甲發(fā)生了非同源染色體間片段的交換，圖乙發(fā)生了同源染色體非姐妹染色單體間相應(yīng)片段的交換，前者屬染色體結(jié)構(gòu)變異中的“易位”，后者則屬于交叉互換型基因重組。(2)圖丙①～④的結(jié)果中哪些是由染色體變異引起的？它們分別屬于何類變異？能在光學(xué)顯微鏡下觀察到的是________。提示：與圖中兩條染色體上的基因相比推知：①為染色體片段缺失，②為染色體片段的易位，③為基因突變，④為染色體中片段倒位。①②④均為染色體變異，可在光學(xué)顯微鏡下觀察到，③為基因突變，不能在顯微鏡下觀察到。(3)圖丙①～④中哪類變異沒有改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量和排列順序？提示：圖丙①～④中③的基因突變只是產(chǎn)生了新基因，即改變基因的質(zhì)，并未改變基因的量，故染色體上基因的數(shù)量和排列順序均未發(fā)生改變。1．雜合體雌果蠅在形成配子時(shí)，同源染色體的非姐妹染色單體間的相應(yīng)片段發(fā)生對(duì)等交換，導(dǎo)致新的配子類型出現(xiàn)，其原因是在配子形成過程中發(fā)生了()A．基因重組 B．染色體重復(fù)C．染色體易位 D．染色體倒位A[在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的非姐妹染色單體間的相應(yīng)片段發(fā)生對(duì)等交換導(dǎo)致基因重組；在減數(shù)分裂Ⅰ后期，非同源染色體的自由組合也能導(dǎo)致基因重組。染色體重復(fù)、染色體易位、染色體倒位屬于染色體變異。]2．導(dǎo)致遺傳物質(zhì)變化的原因有很多，下圖字母代表不同基因，其中變異類型①和②依次是()A．突變和倒位 B．重組和倒位C．重組和易位 D．易位和倒位D[染色體的結(jié)構(gòu)變異包括缺失、重復(fù)、易位和倒位，①a、b基因的位置出現(xiàn)新的j基因，則只能為易位(染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上)；②染色體臂上的c基因和d、e基因發(fā)生了倒位(染色體中某一片段位置顛倒)，D正確。]染色體數(shù)目的變異1．三種方法確定染色體組數(shù)量(1)染色體形態(tài)法同一形態(tài)的染色體→有幾條就有幾組。如圖中有4個(gè)染色體組。(2)等位基因個(gè)數(shù)法控制同一性狀的等位基因→有幾個(gè)就有幾組。如AAabbb個(gè)體中有3個(gè)染色體組。(3)公式法染色體組數(shù)＝eq\f(染色體數(shù),染色體形態(tài)數(shù))，如圖中有4個(gè)染色體組。2．單體體、二倍體和多倍體的比較項(xiàng)目單倍體二倍體多倍體發(fā)育起點(diǎn)配子受精卵受精卵特點(diǎn)(1)植株弱小(2)高度不育(1)莖稈粗壯(2)葉、果實(shí)、種子較大(3)營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富體細(xì)胞染色體組數(shù)1或多個(gè)2個(gè)≥3個(gè)3.單倍體育種與多倍體育種的比較多倍體育種單倍體育種原理染色體組成倍增加染色體組成倍減少，再加倍后得到純種(指每對(duì)染色體上成對(duì)的基因都是純合的)常用方法秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)后，人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍優(yōu)點(diǎn)操作簡單明顯縮短育種年限缺點(diǎn)適用于植物，在動(dòng)物方面難以操作技術(shù)復(fù)雜一些，需與雜交育種配合合作探究：下圖中丁是某二倍體生物體細(xì)胞染色體模式圖，戊、己、庚是發(fā)生變異后的不同個(gè)體的體細(xì)胞中的染色體組成模式圖，據(jù)圖回答：丁戊己庚(1)若果蠅的某細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂后期X染色體和Y染色體沒有分離，最終形成的精子中含有的是不是一個(gè)染色體組？為什么？提示：不是，因?yàn)閄染色體和Y染色體是同源染色體，一個(gè)染色體組中的染色體都是非同源染色體。(2)上圖中戊所示個(gè)體減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子種類及比例如何？圖己所示個(gè)體在減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)時(shí)，3條同源染色體中的任意2條配對(duì)聯(lián)會(huì)，另1條同源染色體不能配對(duì)，減數(shù)第一次分裂的后期配對(duì)的同源染色體正常分離，而不能配對(duì)的1條染色體隨機(jī)移向細(xì)胞的任意一極，則其減數(shù)分裂時(shí)可產(chǎn)生的配子種類和比例如何？提示：b∶B∶ab∶aB＝1∶1∶1∶1；aB∶ab∶AB∶Ab∶AaB∶Aab∶AAB∶AAb＝1∶1∶2∶2∶2∶2∶1∶1。(3)讀上圖辨析“三體”等于“三倍體”嗎？提示：三體是二倍體(含兩個(gè)染色體組)，只是其中某形態(tài)的染色體“多出了一條”，其余染色體均為兩兩相同(如上圖己)；三倍體則是指由受精卵發(fā)育而來的體細(xì)胞中含三個(gè)染色體組的個(gè)體，其每種形態(tài)的染色體為“三三相同”(如圖庚)。1．如圖所示細(xì)胞中所含的染色體，下列有關(guān)敘述正確的是()abcdA．圖a含有2個(gè)染色體組，圖b含有3個(gè)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C[圖a為有絲分裂后期，含有4個(gè)染色體組；圖b有同源染色體，含有3個(gè)染色體組，如果圖b生物是由配子發(fā)育而成的，則圖b代表的生物是單倍體，如果圖b生物是由受精卵發(fā)育而成的，則圖b代表的生物是三倍體，A、B錯(cuò)誤；圖c中有同源染色體，含有2個(gè)染色體組，若是由受精卵發(fā)育而成的，則該細(xì)胞所代表的生物一定是二倍體，C正確；圖d中只含1個(gè)染色體組，一定是單倍體，可能是由雄性配子或雌性配子發(fā)育而成的，D錯(cuò)誤。]2．下列關(guān)于單倍體、二倍體及染色體組的表述，正確的是()A．單倍體生物的體細(xì)胞內(nèi)都無同源染色體B．21-三體綜合征患者的體細(xì)胞中有三個(gè)染色體組C.人的初級(jí)卵母細(xì)胞中的一個(gè)染色體組中可能存在等位基因D．用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的細(xì)胞中都含有4個(gè)染色體組C[單倍體是體細(xì)胞中含本物種配子染色體數(shù)的個(gè)體，二倍體生物的單倍體只含一個(gè)染色體組，而多倍體生物的單倍體則可以含多個(gè)染色體組，存在同源染色體，A錯(cuò)誤；21-三體綜合征患者的體細(xì)胞中21號(hào)染色體有三條，兩個(gè)染色體組，B錯(cuò)誤；人的初級(jí)卵母細(xì)胞中的基因已經(jīng)復(fù)制，如果發(fā)生基因突變或交叉互換，則在一個(gè)染色體組中可能存在等位基因，C正確；多倍體通常是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，使其染色體加倍，但不一定均加倍，另外含有4個(gè)染色體組的細(xì)胞處于有絲分裂后期時(shí)則含有8個(gè)染色體組，D錯(cuò)誤。]3．豌豆種群中偶爾會(huì)出現(xiàn)一種三體植株(多1條2號(hào)染色體)，減數(shù)分裂時(shí)2號(hào)染色體的任意兩條移向細(xì)胞一極，剩下一條移向另一極。下列關(guān)于某三體植株(基因型AAa)的敘述，正確的是()A．該植株與人類貓叫綜合征都屬于染色體數(shù)目變異B．該植株正常體細(xì)胞中含3個(gè)染色體組C．三體豌豆植株能產(chǎn)生四種配子，比例為1∶1∶1∶1D．三體豌豆植株自交，子代中出現(xiàn)隱性性狀個(gè)體的概率為1/36D[該植株變異類型屬于染色體數(shù)目變異，而人類貓叫綜合征屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，A錯(cuò)誤；該植株正常體細(xì)胞中含2個(gè)染色體組，B錯(cuò)誤；基因型為AAa的三體豌豆植株產(chǎn)生的配子的類型及比例為AA∶a∶Aa∶A＝1∶1∶2∶2，C錯(cuò)誤；三體豌豆植株自交，子代中出現(xiàn)隱性性狀個(gè)體(aa)的概率為1/6×1/6＝1/36，D正確。][課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.基因突變是染色體的某一個(gè)位點(diǎn)上基因的改變，這種改變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下是無法直接觀察到的。而染色體畸變是可以用顯微鏡直接觀察到的。2.根據(jù)染色體斷裂后片段連接的方式，染色體的結(jié)構(gòu)變異分為缺失、重復(fù)、倒位、易位4種類型。3.一般將二倍體生物的一個(gè)配子中的全部染色體稱為染色體組。4.由體細(xì)胞發(fā)育而來，具有兩個(gè)染色體組的個(gè)體稱為二倍體。通常把體細(xì)胞中所含染色體組數(shù)超過兩個(gè)的生物稱為多倍體。由配子不經(jīng)受精，直接發(fā)育而來，其體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體稱為單倍體。5.單倍體的植株特點(diǎn)是植株小而弱，而且高度不育。6.利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的可育純合子的育種方法稱為單倍體育種。7.單倍體育種的主要特點(diǎn)：第一，縮短育種年限。第二，能排除顯隱性干擾，提高效率。8.多倍體的植株特點(diǎn)：多倍體的細(xì)胞通常比二倍體的細(xì)胞大，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的含量高、抗逆性強(qiáng)，在生產(chǎn)上具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。9.人工誘導(dǎo)培育多倍體是人們利用物理、化學(xué)因素來誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生，目前效果較好的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗等，使它們的染色體加倍。1．果蠅X染色體上某個(gè)片段比正常果蠅多出現(xiàn)了一次，其復(fù)眼由橢圓形變成條形。這屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的()A．缺失 B．重復(fù)C．倒位 D．易位B[果蠅X染色體上某個(gè)片段比正常果蠅多出現(xiàn)了一次，其復(fù)眼由橢圓形變成條形，這屬于染色體變異的重復(fù)。]2．基因結(jié)構(gòu)改變和染色體變異的共同點(diǎn)是()A．在光學(xué)顯微鏡下都不可檢測(cè)B．染色體變異是定向的，基因結(jié)構(gòu)改變是不定向的C．基因和染色體的結(jié)構(gòu)改變都是可以遺傳的變異D．染色體變異不涉及堿基數(shù)目的改變C[基因結(jié)構(gòu)改變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下不可檢測(cè)，染色體變異在光學(xué)顯微鏡下可檢測(cè)，A錯(cuò)誤；染色體變異和基因結(jié)構(gòu)改變都是不定向的，B錯(cuò)誤；基因和染色體的結(jié)構(gòu)改變都是可以遺傳的，C正確；染色體變異也會(huì)涉及堿基數(shù)目的改變，D錯(cuò)誤。]3．如圖是雄果蠅體細(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(gè)染色體組B．染色體3、6之間的交換屬于基因重組C．控制果蠅紅眼或白眼的基因位于2號(hào)染色體上D．雄果蠅由受精卵發(fā)育而成，屬于二倍體D[題圖中1和2、3和4、5和6、7和8各屬于一對(duì)同源染色體，所以染色體1、3、5、7(或2、4、6、8)組成果蠅的一個(gè)染色體組，A錯(cuò)誤；染色體3和6屬于非同源染色體，它們之間的交換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，B錯(cuò)誤；控制果蠅紅眼或白眼的基因位于X染色體上，題圖中的1號(hào)染色體是X染色體(2號(hào)是Y染色體)，C錯(cuò)誤；二倍體是指由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有2個(gè)染色體組的生物，果蠅是二倍體生物，D正確。]4．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(duì)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