(江蘇專用)2019版高中生物全程練習方略配套資料：染色體變異

第2節(jié)染色體變異一、染色體結(jié)構(gòu)的變異(連線相關(guān)內(nèi)容)【點撥】基因突變，名義上是基因在變，其實是基因內(nèi)部堿基在變，基因的數(shù)目和位置都未變；染色體變異，名義上是染色體在變，其實是染色體內(nèi)部基因在變，基因的數(shù)目和位置都可能改變。二、染色體數(shù)目的變異1.判斷單倍體、二倍體和多倍體(1)單倍體：體細胞中含有___________染色體數(shù)目的個體。(2)二倍體：由________發(fā)育而來，體細胞中含有兩個染色體組的個體。(3)多倍體：由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有___________以上染色體組的個體。本物種配子受精卵三個或三個2.特點(1)單倍體：_________，高度不育。(2)多倍體：莖稈粗壯，_________________較大，_________含量高。3.人工誘導方法(1)單倍體：_________培養(yǎng)；(2)多倍體：秋水仙素處理____________________；____處理植物分生組織細胞。植株弱小葉片、果實、種子營養(yǎng)物質(zhì)花藥離體萌發(fā)的種子或者幼苗低溫【點撥】高等植物體細胞染色體組數(shù)為奇數(shù)時，由于同源染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子，表現(xiàn)為高度不育，如三倍體香蕉。【思維判斷】1.細菌的變異類型有基因突變、基因重組和染色體變異。()【分析】細菌沒有染色體，不存在染色體變異；細菌不存在有性生殖，不存在基因重組；細菌惟一的可遺傳變異形式是基因突變。2.單倍體一定不存在同源染色體。()【分析】單倍體不一定只含有一個染色體組，如四倍體馬鈴薯的單倍體含有兩個染色體組，存在同源染色體?！痢?.人工誘導多倍體的惟一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。()【分析】人工誘導多倍體的方法有很多，最常用且最有效的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，低溫處理植物分生組織細胞也會產(chǎn)生多倍體。4.體細胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體。()【分析】體細胞中含有兩個染色體組的個體如果由受精卵發(fā)育而來，稱為二倍體；如果由配子發(fā)育而來，則稱為單倍體?！痢寥旧w結(jié)構(gòu)變異1.染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的區(qū)別：(1)從是否產(chǎn)生新基因上來區(qū)別：①染色體結(jié)構(gòu)變異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，從而導致性狀的變異。②基因突變是基因結(jié)構(gòu)的改變。包括DNA堿基對的替換、增添和缺失?；蛲蛔儗е滦禄虻漠a(chǎn)生，染色體結(jié)構(gòu)變異未形成新的基因。(2)通過光學顯微鏡區(qū)別：①染色體結(jié)構(gòu)變異可借助光學顯微鏡觀察；②基因突變、基因重組用光學顯微鏡觀察不到。2.染色體結(jié)構(gòu)變異分類變異類型具體變化結(jié)果舉例染色體結(jié)構(gòu)變異缺失重復易位倒位缺失某一片段增加某一片段某一片段移接到另一條非同源染色體上某一片段位置顛倒染色體上的基因數(shù)目或排列順序改變，從而導致性狀變異貓叫綜合征果蠅的棒狀眼人慢性粒細胞白血病【高考警示鐘】1.非同源染色體之間交換片段和同源染色體之間交換片段是不同的變異形式。前者屬于易位，后者屬于基因重組。2.染色體結(jié)構(gòu)變異是基因數(shù)目或排列順序的改變；基因突變是基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變。【典例訓練1】(2011·海南高考)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致基因種類的增加B.染色體組非整倍性變化必然導致新基因的產(chǎn)生C.染色體片段的缺失和重復必然導致基因種類的變化D.染色體片段的倒位和易位必然導致基因排列順序的變化【解題指南】1.考查實質(zhì)：染色體變異不改變基因種類，會改變基因的數(shù)量和基因在染色體上的排列順序。2.解題關(guān)鍵：明確基因突變產(chǎn)生新基因，導致基因種類改變?！窘馕觥窟xD。A項,染色體組整倍性變化會導致染色體變異，不會導致基因種類的增加;B項,染色體組非整倍性變化是染色體數(shù)目的變化，不會產(chǎn)生新的基因;C項,染色體片段的缺失和重復屬于染色體變異，不一定導致基因種類的變化;D項,染色體的倒位和易位會導致基因排列順序的變化?！净犹骄俊?1)染色體組整倍性增加對基因有什么影響？提示：基因結(jié)構(gòu)不變，但數(shù)量增多。分析：基因在染色體上，染色體組增加，導致基因的數(shù)量增加，但基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變化。(2)導致基因排列順序變化的變異方式有哪些？提示：交叉互換、染色體變異。分析：交叉互換導致DNA上的基因進行互換，改變了基因的排列順序；染色體變異中的易位、缺失、重復、倒位都會改變基因的排列順序。染色體數(shù)目變異1.染色體組和基因組的確定(1)染色體組：染色體組是指細胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息。要構(gòu)成一個染色體組，應(yīng)具備以下條件：①一個染色體組中不含同源染色體。②一個染色體組中所含的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同。③一個染色體組中含有控制生物性狀的一整套基因，但不能重復。(2)基因組：對于有性染色體的生物(二倍體)，其基因組為常染色體/2+性染色體；對于無性染色體的生物，其基因組與染色體組相同。2.多倍體育種和單倍體育種(1)培育三倍體西瓜：①原理：染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍增加。②過程：二倍體西瓜幼苗二倍體西瓜幼苗三倍體無子西瓜子房發(fā)育三倍體植株（聯(lián)會紊亂）二倍體植株（第一年）（第二年）三倍體種子花粉刺激子房秋水仙素處理四倍體植株（♀）二倍體植株（♂）×(2)培育抗病高產(chǎn)植株：①原理：染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍減少，再用秋水仙素處理，形成純合子。②實例：抗病高產(chǎn)植株(aaBB)的選育過程【技巧點撥臺】判斷單倍體與二倍體、多倍體的方法(1)由受精卵發(fā)育而成的個體，含有幾個染色體組，就叫幾倍體。(2)由配子發(fā)育而成的個體，不論含幾個染色體組，都稱為單倍體。如八倍體生物的單倍體含有4個染色體組。(3)二倍體生物的配子中只含有一個染色體組?！镜淅柧?】(2010·江蘇高考)為解決二倍體普通牡蠣在夏季因產(chǎn)卵而出現(xiàn)肉質(zhì)下降的問題，人們培育出三倍體牡蠣。利用普通牡蠣培育三倍體牡蠣合理的方法是()A.利用水壓抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新個體B.用被射線破壞了細胞核的精子刺激卵細胞，然后培育形成新個體C.將早期胚胎細胞的細胞核植入去核卵細胞中，然后培育形成新個體D.用化學試劑阻止受精后的次級卵母細胞釋放極體，然后培育形成新個體【解題指南】1.考查實質(zhì)：多倍體育種的方法和原理。2.解題關(guān)鍵：(1)明確三倍體育種的原理。(2)理解各項中染色體數(shù)目的變化特點?！窘馕觥窟xD。本題考查多倍體育種的操作，抑制第一次卵裂導致染色體加倍，培育而成的個體為四倍體，A項錯誤。用被射線破壞了細胞核的精子刺激卵細胞，然后形成的新個體為單倍體，B項錯誤。C項利用移植方法獲得的個體為二倍體，C項錯誤。極體中含有一個染色體組，受精卵含有兩個染色體組，含有極體的受精卵中含有三個染色體組，發(fā)育而成的個體為三倍體，D項正確?！咀兪接柧殹磕晨萍蓟顒有〗M將二倍體番茄植株的花粉按如圖所示的程序進行實驗。請根據(jù)圖示實驗分析下列哪一項敘述是錯誤的()

A.在花粉形成過程中發(fā)生了等位基因分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合B.花粉通過組織培養(yǎng)形成的植株A為單倍體，其特點之一是高度不育C.秋水仙素的作用是在細胞分裂時抑制紡錘體的形成，使細胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍D.在花粉形成過程中一定會發(fā)生基因突變【解析】選D。花粉是減數(shù)分裂產(chǎn)生的，減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分離、非同源染色體自由組合，A項正確；二倍體番茄植株的花粉直接發(fā)育而成的個體為單倍體，只有一個染色體組，表現(xiàn)為高度不育，B項正確；秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍，C項正確；基因突變具有隨機性，任何時期都可能發(fā)生，但由于頻率較低，在任一確定時間段內(nèi)都不一定發(fā)生，D項錯誤?！咀兪絺溥x】如圖表示無子西瓜的培育過程根據(jù)圖解,結(jié)合你學過的生物學知識,判斷下列敘述錯誤的是()A.秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的莖尖,主要是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成B.四倍體植株所結(jié)的西瓜,果皮細胞內(nèi)含有4個染色體組C.無子西瓜既沒有種皮,也沒有胚D.培育無子西瓜通常需要年年制種,用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以快速進行無性繁殖【解析】選C。圖示無子西瓜的培育中使用的秋水仙素,其機理是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成;四倍體植株的體細胞中均含4個染色體組;無子西瓜沒有種子,實際操作中會看到發(fā)育不完全的種皮,胚是一定沒有的;因無子西瓜是三倍體,不能自己繁殖后代,因此需年年制種,可以通過無性繁殖的技術(shù)快速繁殖。三種可遺傳變異的比較項目基因突變基因重組染色體變異概念基因結(jié)構(gòu)改變，包括DNA堿基對的增添、缺失、替換由于基因重新組合而發(fā)生的變異

染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目變化而引起的變異

本質(zhì)產(chǎn)生新基因，發(fā)生基因“種類”或“質(zhì)”的改變，無“量”的改變

只改變基因型，未改變基因，無“質(zhì)”和“量”的變化

引起基因“數(shù)量”上的變化

項目基因突變基因重組染色體變異適用范圍任何生物都可以發(fā)生真核生物進行有性生殖產(chǎn)生配子時真核生物核遺傳中發(fā)生意義生物變異的根本來源，是生物進化的原始材料生物變異的重要來源，產(chǎn)生生物多樣性的重要原因?qū)ι镞M化有一定意義應(yīng)用誘變育種雜交育種單倍體育種【高考警示鐘】基因突變對生物體的影響并不一定比染色體變異小基因突變不改變生物體內(nèi)基因的數(shù)量，染色體變異可以改變生物體內(nèi)基因的數(shù)量。但染色體變異不一定比基因突變對生物的影響大。有的基因突變是致死的，其影響反而比一些染色體變異影響大。下列變異的原理一般認為屬于基因重組的是()A.將四倍體植株與正常二倍體植株雜交，產(chǎn)生三倍體植株B.血紅蛋白氨基酸排列順序發(fā)生改變，導致某些血紅蛋白病C.兩條非姐妹染色單體的A和a基因的交換D.染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上而引起變異【解析】選C。A、B描述的分別屬于染色體變異和基因突變，不符合題意。同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生局部交換屬于基因重組，C正確；染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上屬于染色體變異，D不符合題意?！咀兪絺溥x】以下情況屬于染色體變異的是()①21三體綜合征患者細胞中的第21號染色體有3條②同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了相應(yīng)部位的交叉互換③染色體數(shù)目增加或減少④花藥離體培養(yǎng)后長成的植株⑤非同源染色體之間的自由組合⑥染色體上DNA堿基對的增添、缺失A.②④⑤B.①③④⑥C.①②③④⑤⑥D(zhuǎn).①③④【解析】選D。①是染色體數(shù)目變異中個別染色體的增加；②是基因重組；③是染色體數(shù)目的變異，包括個別染色體的增減和以染色體組的形式成倍地增減；④是染色體數(shù)目變異中染色體組成倍地減少；⑤是基因重組；⑥染色體上DNA堿基對的增添、缺失，引起基因結(jié)構(gòu)的改變，是基因突變。探究實驗中作出假設(shè)的方法——低溫能誘導染色體數(shù)目的加倍【案例】用濃度為2%的秋水仙素處理植物分生組織5～6小時，能夠誘導細胞內(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，是否也能誘導細胞內(nèi)染色體加倍呢？請設(shè)計實驗探究這個問題。

(1)針對以上問題，作出的假設(shè)是：________________________________________________________________。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)，請根據(jù)這個提示列出設(shè)計實驗的組合表格。(3)按照你的設(shè)計思路，以___________作為鑒別低溫是否誘導細胞內(nèi)染色體加倍的依據(jù)。為此，你要進行的具體操作是：第一步：剪取根尖0.5cm～1cm。第二步：按照____→____→____→_____步驟制作________。第三步：顯微鏡觀察?！久}人透析】(1)探究實驗中如何作出假設(shè)：①假設(shè)的內(nèi)容是由問題決定的，在作假設(shè)時，首先要清楚探究的問題是什么。②假設(shè)的提出與基本預(yù)測有很大的關(guān)系。如果基本預(yù)測是肯定的，假設(shè)就是肯定的假設(shè)；③假設(shè)在實驗之前沒有正確與錯誤之分，只有可以檢驗的假設(shè)和無法檢驗的假設(shè)，探究實驗中作出的假設(shè)應(yīng)是可檢驗的假設(shè)。(2)依據(jù)類比推理推導假設(shè)成立的依據(jù)：秋水仙素誘導染色體加倍的原理是破壞紡錘體的形成，但不影響著絲點的分裂，因此導致染色體數(shù)目加倍。低溫能影響酶的活性，紡錘體的形成需要酶的催化，因而紡錘體的形成受到影響，也會導致染色體的數(shù)目加倍。(3)確定表格內(nèi)項目的方法：①設(shè)計表格時要注意題干中的要求是測量低溫效應(yīng)的時間，分別設(shè)置溫度梯度和時間梯度兩個實驗變量?？紤]到一般植物細胞周期的時間單位為小時，因此表格內(nèi)培養(yǎng)時間應(yīng)以小時為單位。②為了保證實驗的嚴謹性，應(yīng)該設(shè)置一組常溫下的對照，以排除環(huán)境因素的干擾?！緲藴蚀鸢浮?1)用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導細胞內(nèi)染色體加倍低溫能夠影響酶的活性(或紡錘體的形成、著絲點的分裂)，使細胞不能正常進行有絲分裂(也可以提出其他假設(shè)，只要能夠運用所學的生物知識進行合理的解釋即可)

(2)培養(yǎng)時間培養(yǎng)溫度5h10h15h常溫4℃0℃(3)在顯微鏡下觀察和比較經(jīng)過不同處理后根尖細胞內(nèi)染色體數(shù)目(或染色體計數(shù))

解離漂洗染色制片細胞有絲分裂裝片【閱卷人點評】得分要點(1)合理即可得分。(2)只要設(shè)計的表格達到以下兩個要求，均可得分：A.至少設(shè)置兩個溫度的對照(常溫和低溫)；B.間隔相等的培養(yǎng)時間進行取樣。失分案例(1)假設(shè)不明確：如提出以下假設(shè)：“低溫是否能誘導染色體加倍”。(2)常見錯誤：時間單位不正確或未體現(xiàn)出時間梯度，低溫設(shè)置不合理。(3)第一空答為“染色體數(shù)目”。1.下列變異中，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異的是()A.將人類胰島素基因與大腸桿菌DNA分子拼接重組DNAB.染色體中DNA的一個堿基缺失C.果蠅第Ⅱ號染色體上某片段移接到第Ⅲ號染色體上D.同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換【解析】選C。染色體結(jié)構(gòu)變異主要包括如下四類：染色體“增加某片段”，“缺失某片段”，“某片段位置顛倒”及“染色體某片段移接到另一條非同源染色體上”，選項A～D中，A屬基因重組，B屬基因突變，D屬基因重組，只有C選項所述為染色體結(jié)構(gòu)變異中的“移接到另一條非同源染色體上”，故應(yīng)選C。2.(2012·常州模擬)在培育三倍體無子西瓜的過程中，收獲三倍體種子是在()A.第一年、二倍體母本上B.第一年、四倍體母本上C.第二年、三倍體母本上D.第二年、二倍體母本上【解析】選B。人們平常食用的西瓜是二倍體，在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理，可以得到四倍體母本植株，然后與普通二倍體西瓜雜交，其果實為三倍體。3.(2012·無錫模擬)四倍體水稻是重要的糧食作物，下列有關(guān)水稻的說法正確的是()A.四倍體水稻的配子形成的子代含兩個染色體組，是單倍體B.二倍體水稻經(jīng)過秋水仙素加倍后可以得到四倍體植株，表現(xiàn)為早熟、粒多等性狀C.三倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)，可得到單倍體水稻，稻穗、米粒變小D.四倍體水稻初級精母細胞中控制同一性狀的核基因一般有4個【解析】選A。A項中，所有配子不經(jīng)過受精形成的新個體，無論含有幾個染色體組，都是單倍體，所以四倍體水稻的配子形成的子代雖然含有兩個染色體組，但仍然是單倍體。B項中，二倍體水稻經(jīng)秋水仙素處理，染色體數(shù)目加倍，得到四倍體水稻，多倍體植株的特點是其種子粒大，子粒數(shù)目減少，但是發(fā)育周期延長，表現(xiàn)為晚熟。C項中，三倍體水稻高度不育，不能形成正常配子，所以無法形成單倍體。D項中四倍體水稻初級精母細胞中控制同一性狀的核基因一般有8個。4.以下二倍體生物的細胞中含有兩個染色體組的是()①有絲分裂中期細胞②有絲分裂后期細胞③減數(shù)第一次分裂中期細胞④減數(shù)第二次分裂中期細胞⑤減數(shù)第一次分裂后期細胞⑥減數(shù)第二次分裂后期細胞A.①②③B.①③⑤C.①③⑤⑥D(zhuǎn).①④⑤⑥【解析】選C。①③⑤⑥均含有兩個染色體組，②含有四個染色體組，④含有一個染色體組。5.如圖表示某高等植物卵細胞內(nèi)染色體數(shù)目和染色體形態(tài)模式圖，此植物胚細胞、葉肉細胞內(nèi)染色體組和染色體數(shù)目分別是()A.12、8和36、24B.6、6和24、24C.8、8和24、24D.8、16和24、48【解析】選B。圖示植物卵細胞內(nèi)，大小、形狀相同的染色體各有3條，則有3個染色體組，每個染色體組內(nèi)有4條染色體，所以體細胞中的染色體組數(shù)和染色體總數(shù)分別為6組和24條。胚細胞和葉肉細胞都