2013版高考生物一轮精品复习 5.2 染色体变异学案 新人教版必修2

1 第第 2 2 节节 染色体变异染色体变异 高考新动向高考新动向 1 染色体结构变异和数目变异 2 低温诱导植物染色体 考纲全景透析考纲全景透析 一 染色体变异分类一 染色体变异分类 变异类型具体变化结果举例 缺失缺失某一片段 重复增加某一片段 易位某一片段移接到另一条非同源染色体上 染色 体结 构变 异 倒位某一片段位置颠倒 染色体上的基因数目 或排列顺序改变 从 而导致性状变异 猫叫综合症 个别染色体的增加或减少染色体数目变 异染色体组成倍的增加或减少 大量基因增加或减少 性状改变幅度较大 三倍体无籽西 瓜 二 二 染色体数目变异染色体数目变异 1 染色体组 细胞中的一组非同源染色体 它们在形态和功能上各不相同 携带着控制生物生长 发育 遗传和变异的全部遗传信息 2 二倍体 由受精卵发育而成 体细胞中含有两个染色体组 包括几乎全部动物和过半数的高等植 物 3 多倍体 1 概念 由受精卵发育而来 体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体 其中 体细胞中含有 三个染色体组的叫做三倍体 含有四个染色体组的叫做四倍体 例如 香蕉是三倍体 马铃薯是四倍体 2 分布 在植物中常见 在动物中极少见 3 特点 与二倍体植株相比 多倍体植株常常是茎杆粗壮 叶片 果实和种子都比较大 糖类和 蛋白质等营养物质含量丰富 4 应用 人工诱导多倍体 方法 用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗 原理 秋水仙素或低温处理能够抑制纺锤体的形成 导致染色体不能移向细胞两极 引 起细胞内染色体数目加倍 4 单倍体 2 1 概念 由未受精的生殖细胞发育而来 染色体数和染色体组数是正常体细胞的一半 即体细胞 中含有本物种配子染色体数目的个体 2 特点 与正常植株相比 植株长得弱小 且高度不育 3 应用 单倍体育种 过程 花药立体培养形成单倍体植株 经过秋水仙素处理 人工诱导染色体数目加倍 形成正常生殖的纯合子 选择出新品种 优点 明显缩短育种年限 热点难点全析热点难点全析 一 染色体组和染色体组数目的判断一 染色体组和染色体组数目的判断 1 一个染色体组中所含染色体的特点 1 不含同源染色体 2 染色体形态 大小和功能各不相同 3 含有控制一种生物性状的一整套基因 但不能重复 2 确定某生物体细胞中染色体组数目的方法 1 细胞内形态相同的染色体 同源染色体 有几条 含有几个染色体组 如图细胞中相同的染色体有 4 条 此细胞中有 4 个染色体组 2 根据基因型来判断 在细胞或生物体的基因型中 控制同一性状 单位性状 的基因出现几次 则 有几个染色体组 如基因型为 AAaBBb 的细胞或生物体含有 3 个染色体组 也可以记作 同一个字母不分 大小 重复出现几次 就是几个染色体组 控制同一性状的基因位于同源染色体上 所以有几个等位基因就意味着有几条同源染色体 3 根据染色体的数目和染色体的形态数来推算 染色体组的数目 染色体数 染色体形态数 例如 果蝇体细胞中有 8 条染色体 分为 4 种形态 则染色体组的数目为 2 个 二 三种可遗传变异的比较二 三种可遗传变异的比较 3 比较基因重组基因突变染色体变异 变异实质 控制不同性状的基因 重新组合 基因结构的改变染色体结构或数目变化 适用范围 真核生物进行有性生 殖产生配子时 任何生物均可发 生 真核生物核遗传中发生 产生结果 产生新的基因型 未 发生基因的改变 产生新的基因 但基因数目未变 可引起基因数量上的变化 类型 非同源染色体上的 非等位基因的自由组 合 同源染色体上的 非姐妹染色单体之间 的交叉互换 自然突变 人工诱变 染色体结构的变异 染色体数目的变异 意义 形成多样性的重要原 因 对生物进化有十 分重要的意义 生物变异的根本 来源 提供生物 进化的原始材料 对生物进化有一定意义 实例 黄圆与绿皱豌豆 杂交 后代产生黄皱 与绿圆个体 镰刀型细胞贫血 症 普通小麦 六倍体 雄蜂 单倍体玉米 育种应用杂交育种诱变育种单倍体 多倍体育种 三 三 二倍体 多倍体与单倍体的比较二倍体 多倍体与单倍体的比较 二倍体多倍体单倍体 概念 体细胞中含 2 个染色体 组的个体 体细胞中含 3 个或 3 个以 上染色体组的个体 体细胞中含本物种配子染色 体数的个体 染色体组2 个3 个或 3 个以上1 至多个 发育起点受精卵受精卵配子 形成原因受精作用低温诱导 秋水仙素处理直接发育 植物特点正常 果实 种子较大 生长发 育延迟 结实率低 植株弱小 高度不育 举例 几乎全部动物 过半数 高等植物 香蕉 普通小麦玉米 小麦的单倍体 4 发育过程 四 理解染色体结构变异的类型与特点四 理解染色体结构变异的类型与特点 五 染色体变异原理的应用五 染色体变异原理的应用 多倍体育种单倍体育种 原理 染色体数目以染色体组的形式成 倍增加 染色体数目一染色体组的形式成 倍减少 再加倍后获得纯种 常用方法秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养后获得单倍体 再 5 或者低温诱导 用秋水仙素处理 形成纯合子 优点器官大 营养成分含量提高明显缩短育种年限 缺点 适用于植物 在动物方面难以开 展 发育延迟 结实率低 技术复杂 需与杂交育种配合 高考零距离高考零距离 1 1 2012 2012 海南高考 海南高考 玉米糯性与非糯性 甜粒与非甜粒为两对相对性状 一般情况下用纯合非糯 非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时 F1 表现为非糯非甜粒 F2 有 4 种表现型 其数量比为 9 3 3 1 若重复该杂交实验时 偶然发现一个杂交组合 其 F1 仍表现为非糯非甜粒 但某一 F1 植 株自交 产生的 F2 只有非糯非甜粒和糯性甜粒 2 种表现型 对这一杂交结果的解释 理论上最合理的是 A 发生了染色体易位 B 染色体组数目整倍增加 C 基因中碱基对发生了替换 D 基因中碱基对发生了增减 解析 具有两对 或更多对 相对性状的亲本进行杂交 在 F1 产生配子时 在等位基因分离的同 时 非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合 如果两对 或更多对 非等位基因位于一对非同源 染色体上就不会表现出自由组合 从题目可知 发生突变的植株不能进行基因的自由组合 原因最可能 是发生染色体易位 使原来位于非同源染色体上的基因位于一对同源染色体上了 答案 A 2 2 2012 2012 江苏高考 江苏高考 科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中 育成了抗叶 锈病的小麦 育种过程见图 图中 A B C D 表示 4 个不同的染色体组 每组有 7 条染色体 C 染色体 组中含携带抗病基因的染色体 请回答下列问题 6 1 异源多倍体是由两种植物 AABB 与 CC 远源杂交形成的后代 经 方法培育而成 还可用植物细胞工程中 方法进行 培育 2 杂交后代 染色体组的组成为 进行减数分裂时形成 个四分体 体细胞中 含有 条染色体 3 杂交后代 中 C 组的染色体减数分裂时易丢失 这是因为减数分裂时这些染色体 4 为使杂交后代 的抗病基因稳定遗传 常用射线照射花粉 使含抗病基因的染色体片段转接到 小麦染色体上 这种变异称为 解析 1 A B C D 表示 4 个不同的染色体组 植物 AABB 产生 AB 的配子 植物 CC 产生含 C 的 配子 结合后形成 ABC 受精卵并发育为相应的种子 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 形成可育的后 代 AABBCC 还可以利用植物体细胞杂交技术获得 AABBCC 的个体 2 AABBCC 产生的配子为 ABC AABBDD 产生的配子为 ABD 配子结合形成 AABBCD 的受精卵 减数 分裂过程中同染色两两配对形成四分体 C 染色体组和 D 染色体组中无同源染色体 不能形成四分体 两个 A 染色体组可形成 7 个四分体 两个 B 染色体组可形成 7 个四分体 共计 14 个四分体 由于 中有 6 个染色体组 每个染色体组 7 条染色体 共 42 条 3 杂交后代 减数分裂过程中 C 组染色体无同源染色体配对而丢失 4 射线可能会导致 C 染色体断裂 断裂的部分如果含有抗病基因 抗病基因可通过易位的方式转 移到另一条非同源染色体上 这种变异为染色体结构变异 7 答案 1 秋水仙素诱导染色体数目加倍 植物体细胞杂交 2 AABBCD 14 42 3 无同源染色体配对 4 染色体结构变异 3 2011 海南高考 关于植物染色体变异的叙述 正确的是 A 染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B 染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C 染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 D 染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 解析 A 项 染色体组整倍性变化会导致染色体变异 不会导致基因种类的增加 B 项 染色体组非 整倍性增加是染色体数目的增加 不会产生新的基因 C 项 染色体片段的缺失和重复属于染色体变异 不 一定导致基因种类的变化 D 项 染色体的倒位和易位可以导致基因排列顺序的变化 答案 D 4 2011 江苏高考 在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是 A DNA 复制时发生碱基对的增添 缺失或改变 导致基因突变 B 非同源染色体之间发生自由组合 导致基因重组 C 非同源染色体之间交换一部分片段 导致染色体结构变异 D 着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极 导致染色体数目变异 解析 基因突变发生在减数第一次分裂和有丝分裂的间期 A 项正确 基因重组发生在减数第一次 分裂前 后期 B 项错误 减数分裂过程 植物细胞有丝分裂过程 单倍体形成过程均可发生染色体变异 C D 正确 答案 ACD 5 2011 江苏高考 洋葱 2n 16 为二倍体植物 为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数 即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比 的影响 某研究性学习小组进行了相关实验 实验步骤 如下 将洋葱的老根去除 经水培生根后取出 将洋葱分组同时转入质量分数为 0 01 0 1 秋水仙素溶液中 分别培养 24 h 36 h 48 h 秋 水仙素处理停止后再转入清水中分别培养 0 h 12 h 24 h 36 h 剪取根尖 用 Carnoy 固定液 用 3 份无水乙醇 1 份冰乙酸混匀 固定 8 h 然后将根尖浸泡在 1 mol L 盐酸溶液中 5 8 min 将根尖取出 放入盛有清水的培养皿中漂洗 8 用石炭酸 品红试剂染色 制片 镜检 计数 拍照 实验结果 不同方法处理后的细胞分裂指数 如下表 秋水仙素溶液处理清水培养时间 h 质量分 数 时间 h 0122436 2410 7113 6814 1914 46 369 9411 9913 5913 62 0 01 487 9810 0612 2211 97 247 749 0911 0710 86 366 127 879 989 81 0 1 485 976 687 988 56 请分析上述实验 回答有关问题 1 步骤 中 将根尖浸泡在 1 mol L 盐酸溶液中 的作用是 2 步骤 为了获得相应的观察视野 镜检时正确的操作方法是 3 根据所学的知识推测 石炭酸 品红试剂是一种 性染料 4 为了统计数据更加科学 计数时应采取的方法是 5 根据上表结果可以得出如下初步结论 质量分数为 秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高 本实验的各种处理中 提高细胞分裂指数的最佳方法是 6 如图为一位同学在步骤 所拍摄的显微照片 形成细胞 a 的最可能的原因是 解析 实验过程中盐酸的作用是使组织中的细胞相互分离开来 步骤 在显微镜下观察 一定要 先用低倍镜找到所要观察的视野 再换上高倍镜仔细观察 染色体是遗传物质的载体 容易被碱性染料 着色 故石炭酸 品红试剂是一种碱性染料 为了使统计数据更加科学 计数时应采取的方法是每组装片 观察多个视野 由表格可知 质量分数为 0 01 秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高 本实验的各种 处理中 提高细胞分裂指数的最佳方法是 0 01 秋水仙素溶液诱导 24 h 再在清水中培养 36 h 答案 1 使组织中的细胞相互分离开来 9 2 先在低倍镜下观察 缓慢移动装片 发现理想视野后换用高倍镜 3 碱 4 每组装片观察多个视野 5 0 01 0 01 秋水仙素溶液诱导 24 h 再在清水中培养 36 h 6 秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后 6 2010 江苏高考 为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵二出现肉质下降的问题 人们培育出三 倍体牡蛎 利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是 A 利用水压抑制受精卵的第一次卵裂 然后培育形成新个体 B 用被 射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞 然后培育形成新个体 C 将早期胚胎细胞的细胞核植人去核卵细胞中 然后培育形成新个体 D 用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体 然后培育形成新个体 解析 本题考查多倍体育种方法操作 抑制第一次卵裂导致染色体加倍 培育而成的个体为四倍 体 A 项错误 用 射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞 然后形成的新个体为单倍体 B 项错误 C 项 利用移植方法获得的个体为二倍体 C 项错误 极体中含有一个染色体组 受精卵含有两个染色体组 含 有极体的受精卵中含有三个染色体组 发育而成的个体为三倍体 D 项正确 答案 D 考点提升训练考点提升训练 一 选择题 1 基因重组 基因突变和染色体变异的共同点是 A 都能产生可遗传的变异 B 都能产生新的基因 C 产生的变异对生物均不利 D 在显微镜下都可观察到变异状况 解析 能够产生新的基因的只有基因突变 在显微镜下看到的变异是染色体变异 这些变异都是 不定向的 有的有利 但多数有害 答案 A 2 某 2n 生物正常体细胞中含 8 条染色体 则图中表示一个染色体组的是 10 解析 2n 代表该生物体细胞内有 2 个染色体组 即二倍体生物 有 8 条染色体 则每个染色体组 有 4 条染色体 而构成此生物的一个染色体组中的染色体形态 大小一定各不相同 答案 A 3 2012 2012 南通调研 南通调研 遗传和变异是生物进化的内因 下列有关分析正确的是 A 基因型为 Dd 的豌豆在进行减数分裂时 会产生雌 雄两种配子 其数量比约为 1 1 B 在不发生基因突变的情况下 双亲表现正常 可能生出色盲的女儿 C 染色体中构成 DNA 的脱氧核苷酸的数量 种类和序列 三者中有一个发生改变 就会引起染色体 变异 D 将基因型为 Aabb 的玉米植株的花粉授到基因型为 aaBb 的玉米植株上 所结籽粒的胚乳基因型为 AaaBBb Aaabbb aaaBBb aaabbb 解析 A 项产生雌 雄两种配子 数量应为雌少雄多 A 项错误 由色盲女儿 XaXa 知 要生出色 盲女儿 至少父亲为色盲 B 项错误 染色体变异包括染色体结构与数目的变异 DNA 的脱氧核苷酸的数 量 种类和序列改变 不一定引起染色体变异 C 项错误 基因型为 Aabb 的玉米植株产生的花粉为 Ab 或 ab 基因型为 aaBb 的玉米产生的 2 个极核细胞为 aB 或 ab 故所结籽粒的胚乳基因型为 AaaBBb Aaabbb aaaBBb aaabbb D 项正确 答案 D 4 2012 2012 龙岩质检 龙岩质检 引起生物可遗传变异的原因有三种 即基因重组 基因突变和染色体变异 以下几种生物性状的产生 来源 于同一种变异类型的是 果蝇的白眼 豌豆的黄色皱粒 绿色圆粒 八倍体小黑麦的出现 人类的色盲 玉米的高茎皱形叶 人类的镰刀型细胞贫血症 A B C D 解析 果蝇的白眼 人类的色盲及镰刀型细胞贫血症都是来源于基因突变 豌豆的黄色皱粒 绿 色圆粒 玉米的高茎皱形叶都来源于基因重组 八倍体小黑麦的出现则来源于染色体变异 答案 C 5 染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异 下列属于染色体变异的一组是 花药离体培养后长成的植株 11 镰刀型细胞贫血症 非同源染色体的自由组合 四分体中非姐妹染色单体之间相应部位的交叉互换 21 三体综合征 A B C D 解析 是基因突变 为基因重组 答案 C 6 2012 2012 安徽阜阳三中期末 安徽阜阳三中期末 如图是果蝇细胞的染色体组成 以下说法正确的是 A 染色体 1 2 4 5 组成果蝇的一个染色体组 B 染色体 3 6 之间的交换属于基因重组 C 控制果蝇红眼或白眼的基因位于 2 号染色体上 D 果蝇单倍体基因组可由 1 2 3 6 7 的 DNA 分子组成 解析 染色体组中不含有同源染色体 1 2 号染色体是同源染色体 A 项错误 交叉互换发生在 同源染色体的非姐妹染色单体之间 B 项错误 控制果蝇红眼或白眼的基因位于 X 染色体上 C 项错误 由于 X Y 染色体在大小 形态方面表现不同 则果蝇单倍体基因组可由 1 2 3 6 7 的 DNA 分子组成 D 项正确 答案 D 7 与玉米植株颜色有关的一对基因 Pl 紫 和 pl 绿 在第 6 号染色体长臂的外段 纯合紫株玉米与 纯合绿株玉米杂交 F1 植株均表现为紫色 科学家用 X 射线照射纯合紫株玉米的花粉 然后给绿株授粉 734 株 F1 幼苗中出现 2 株绿苗 经细胞学鉴定表明 这是由于第 6 号染色体上载有 Pl 基因的长臂缺失导 致的 这种变异在生物学上称为 A 基因突变 B 基因重组 C 染色体结构变异 D 染色体数目变异 解析 第 6 号染色体上载有 Pl 基因的长臂缺失 属于染色体结构变异中的缺失 12 答案 C 8 萝卜和甘蓝均为二倍体 利用萝卜和甘蓝作为材料经以下不同处理后得到的植株可育的组合是 萝卜 甘蓝 F1 植株 萝卜 甘蓝 F1 经秋水仙素处理加倍植株 萝卜经秋水仙素处理加倍 植株 甘蓝 F1 植株 萝卜与甘蓝经体细胞杂交得到的杂种植株 A B C D 解析 萝卜和甘蓝之间有生殖隔离 所以其杂交后代 不可育 但是染色体加倍 后就可育 了 得到的是三倍体 也不可育 萝卜与甘蓝经体细胞杂交得到的杂种植株 是异源四倍体 是可 育的 答案 C 9 2012 2012 安徽阜阳三中期末 安徽阜阳三中期末 如图表示无子西瓜的培育过程 根据图解 结合生物学知识 判断下列叙述错误的是 A 秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖 主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成 B 四倍体植株所结的西瓜 果皮细胞内含有 4 个染色体组 C 无子西瓜既没有种皮 也没有胚 D 培育无子西瓜通常需要年年制种 用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖 解析 四倍体所结西瓜中 除胚为三倍体外 其余都应为四倍体 无子西瓜有珠被发育成的种皮 但没有胚 C 项错误 因其较软不影响口感 所以叫无子西瓜 答案 C 10 下列关于染色体组的叙述正确的是 一个体细胞中任意两个染色体组之间的染色体形态 数目一定相同 一个染色体组携带着控制 一种生物生长发育 遗传和变异的全部信息 一个染色体组中各个染色体的形态和功能各不相同 互 称为非同源染色体 体细胞含有奇数个染色体组的个体 一般不能产生正常可育的种子 A B C D 解析 本题考查对染色体组概念的理解 染色体组是指细胞中的一组非同源染色体 它们在形态 和功能上各不相同 但是携带着控制一种生物生长发育 遗传和变异的全部信息 若某个体的体细胞含 有奇数个染色体组 则该细胞在减数分裂过程中 染色体联会发生紊乱 不能形成正常可育的配子 答案 D 13 11 某些类型的染色体结构和数目的变异 可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观 察来识别 a b c d 为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图 它们依次属于 A 三倍体 染色体片段增加 个别染色体数目变异 染色体片段缺失 B 三倍体 染色体片段缺失 个别染色体数目变异 染色体片段增加 C 个别染色体数目变异 染色体片段增加 三倍体 染色体片段缺失 D 染色体片段缺失 个别染色体数目变异 染色体片段增加 三倍体 解析 第一个图三对同源染色体 有两对是 2 条染色体 一对是 3 条染色体 说明是个别染色体 数目变异 第二个图一条染色体多一部分 4 属于重复 第三个图同源染色体均为三个 染色体组成倍地 增加为三倍体 第四个图一条染色体缺少一部分 3 所以属于缺失 答案 C 12 下列说法正确的是 水稻 2n 24 一个染色体组有 12 条染色体 但水稻的一个基因组应有 13 条染色体 普通小麦 6n 的花药离体培养后 长成的植株细胞中含三个染色体组 但其不是三倍体 番茄和马铃薯体细胞 杂交形成的杂种植株含两个染色体组 马和驴杂交的后代骡是不育的二倍体 A B C D 解析 本题主要考查单倍体 多倍体等概念的比较 水稻是雌雄同株植物 无性染色体之分 一个染色体组即含有本物种一整套的遗传信息 因此水稻的一个基因组应只有 12 条染色体 花药离体 培养后形成的植株是由配子直接发育而成的 不管细胞中含有几个染色体组 都为单倍体 通过细胞 融合形成的番茄 马铃薯杂种植株 两个染色体组中含有番茄和马铃薯各一套染色体 马和驴是两个 物种 存在生殖隔离 杂交的后代骡是不育的二倍体 答案 B 13 如下图表示无子西瓜的培育过程 根据图解 结合生物学知识 判断下列叙述错误的是 A 秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖 主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成 14 B 四倍体植株所结的西瓜 果皮细胞内含有 4 个染色体组 C 无子西瓜既没有种皮 也没有胚 D 培育无子西瓜通常需要年年制种 用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖 答案 C 14 下图表示在不同处理时间内不同浓度的秋水仙素溶液对黑麦根尖细胞畸变率的影响 秋水仙素浓度 注 细胞畸变率 100 畸变细胞数 细胞总数 以下说法正确的是 A 秋水仙素的浓度越高 黑麦根尖细胞畸变率越高 B 浓度为 0 05 和 0 25 的秋水仙素均有致畸作用 C 黑麦根尖细胞畸变率与秋水仙素的作用时间呈正相关 D 秋水仙素引起细胞畸变的时间为细胞分裂的间期 解析 从题图看出 浓度为 0 05 和 0 25 的秋水仙素处理 细胞畸变率不为零 均有致畸作用 在一定范围内 秋水仙素的浓度越高 黑麦根尖细胞畸变率越高 而在另一范围 秋水仙素的浓度越高 黑麦根尖细胞畸变率越低 黑麦根尖细胞畸变率与秋水仙素的作用时间有关 但不呈正相关 秋水仙素 抑制纺锤体的形成 引起细胞畸变的时间为细胞分裂的前期 答案 B 15 下列情况中不属于染色体变异的是 A 第 5 号染色体短臂缺失引起的遗传病 B 第 21 号染色体多一条引起的 21 三体综合征 C 同源染色体非姐妹染色单体之间交换了对应部分的结构 D 用花药培养出了单倍体植株 解析 A 项中的第 5 号染色体部分缺失引起的遗传病属于染色体结构变异 B 项中的 21 三体综合 征是由细胞中的个别染色体数目增多引起的 属于染色体数目变异 C 项是指减数分裂过程中 同源染色 体上的非姐妹染色单体交叉互换了