人教版高中生物必修2学案第5章第2节染色体变异

第2节染色体变异学习目标核心素养1.分析基因突变和染色体结构变异的异同。2.理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念及特点。(重、难点)3.概述单倍体育种与多倍体育种的原理和过程。(重点)1.阐明染色体变异导致遗传物质变化，可能导致生物性状的改变甚至死亡。2.列表比较二倍体、多倍体和单倍体。3.结合案例，分析染色体变异在育种上的应用。一、染色体结构的变异1．染色体结构变异的类型[连线]2．染色体结构变异的结果(1)染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。(2)大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。二、染色体数目变异1．变异类型和实例类型实例个别染色体的增减21三体综合征以染色体组形式成倍增减三倍体无子西瓜2.染色体组(1)组成写出上图雄果蝇体细胞中一个染色体组所含的染色体：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(2)组成特点项目特点形态上细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同功能上控制生物生长、发育、遗传、变异的一组染色体3.二倍体4．多倍体(1)概念eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(起点：受精卵,染色体组数：三个或三个以上染色体组,实例：三倍体香蕉、四倍体马铃薯))(2)特点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。(3)人工诱导(多倍体育种)方法用秋水仙素处理或用低温处理处理对象萌发的种子或幼苗原理能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍5.单倍体(1)概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。(2)特点eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(植株长得弱小,高度不育))(3)应用：单倍体育种。②优点：明显缩短育种年限。三、低温诱导植物染色体数目的变化1．实验原理2．实验流程及结论判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。 ()2．基因突变、基因重组、染色体变异在光学显微镜下都可以观察到。 ()3．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。 ()4．体细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。 ()5．人工诱导多倍体最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理休眠的种子。 ()6．经低温诱导后，在显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。 ()提示：1.√2．×基因突变和基因重组在光学显微镜下观察不到。3．×染色体片段的重复会导致基因数目增加，基因种类不会变化；染色体片段缺失会导致基因数目减少，还有可能导致基因种类减少。4．×由配子发育而来的生物，无论含有几个染色体组，都是单倍体。5．×秋水仙素可抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，诱导染色体加倍，但休眠种子细胞不进行细胞分裂。6．×由于分裂间期较长，大多数细胞处于分裂间期，看不到染色体。染色体结构变异[问题探究]1．如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②、③和④互为同源染色体，这两种变异分别属于哪一种可遗传变异？图a图b提示：图a发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图b发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异。2．基因突变与缺失均可以产生新的性状，请叙述这两者之间的区别。提示：基因突变导致新性状产生的原因是产生新基因，增加了基因的多样性，从而增加了性状的多样性。缺失是由于染色体片段的缺失，造成控制相应性状的基因丢失，从而引起了性状的改变。[归纳总结]1．染色体缺失、重复与基因突变的区别项目基因突变染色体缺失、重复实质碱基对的替换、缺失和增添染色体上基因的缺失或重复对象碱基对基因结果碱基对的数目或排列顺序改变基因数目或排列顺序改变是否可见分子水平、光学显微镜下观察不到光学显微镜下可观察到2.染色体易位与交叉互换的区别项目染色体易位交叉互换图解区别发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间属于染色体结构变异属于基因重组可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到可发生于有丝分裂和减数分裂过程中只发生于减数第一次分裂的四分体时期1．如图表示果蝇体细胞内一条染色体发生的变异，①②表示染色体，字母表示相关的基因。下列说法中正确的是()A．果蝇的缺刻翅是基因中碱基缺失造成的B．①和②构成一对非同源染色体C．该变异能导致新基因的形成D．①和②都能被改良苯酚品红染液染色D[据图分析可知，果蝇的缺刻翅是染色体片段缺失造成的，A项错误；②染色体是①染色体中含有基因b的某一片段缺失后形成的，它们仍为一对同源染色体，B项错误；该变异只能造成基因缺失，不能导致新基因的形成，C项错误；染色体能被碱性染料染色，所以①和②都能被改良苯酚品红染液染色，D项正确。]2．如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是()A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复D．图中4种变异能够遗传的是①③C[图①表示基因重组中的交叉互换，因为其发生在同源染色体之间；图②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；图③表示基因突变中碱基对的缺失；图④表示染色体的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传的变异。]染色体数目的变异1.染色体组数的判断方法(1)根据染色体形态判断①依据：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。②实例：如图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中有3条，c中两两相同，d中各不相同，则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。(2)根据基因型判断①依据：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组(每个染色体组内不含等位基因或相同基因)。②实例：据图可知，e～h中依次含4、2、3、1个染色体组。(3)根据染色体数和形态数的比值判断①依据：染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态的染色体有几条，即含几个染色体组。②实例：果蝇体内该比值(8条/4种形态)为2，则果蝇含2个染色体组。2．单倍体、二倍体和多倍体判断方法(1)如果生物体由受精卵(或合子)发育而成，体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。(2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。易错提醒：关于单倍体的三个易错点1单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组，如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。2单倍体并非都不育：二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。3单倍体是生物个体，而不是配子：精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。1．如图为A、B两种生物体细胞中的染色体，则其基因型可依次表示为()A．DdEeGG；DDEeGgHHMmNNB．DdEEGg；DddEEEgggHHhC．DddEEe；DdddeeeeHHHhD．DDdEee；DdEEGgHhMmNnC[由图可知，甲生物含有两种染色体，且有三个染色体组，A、B错误，乙生物含有三种染色体，且有四个染色体组，D错误。]2．下列有关单倍体、二倍体和多倍体的叙述，正确的是()A．单倍体只含有一个染色体组，含有一个染色体组的就是单倍体B．有两个染色体组的受精卵发育成的个体一定是二倍体C．体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体一定是多倍体D．用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体B[单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，单倍体不一定含有一个染色体组，可能含有多个染色体组，含有一个染色体组的个体一定是单倍体，A错误。有两个染色体组的受精卵发育成的个体一定是二倍体，B正确。由配子发育而来的个体不论有几个染色体组都是单倍体。因此体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体也可能是单倍体，如小麦花粉离体培养获得的植株，虽然含有三个染色体组，但是属于单倍体，C错误。用秋水仙素处理单倍体植株后得到的是二倍体或多倍体，D错误。]单倍体育种和多倍体育种[问题探究]如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析：1．F1能产生几种雄配子？提示：F1的基因型是DdTt，能产生四种雄配子：DT、dT、Dt、dt。2．过程③是哪种处理？其原理是什么？提示：过程③是花药离体培养；原理是细胞的全能性。3．过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？提示：过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。处理后基因型为ddTT的个体占的比例为1/4。[归纳总结]1．单倍体育种(1)原理：染色体数目变异。(2)过程用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程，见下图：其中单倍体育种的核心步骤为①花药离体培养和②秋水仙素处理诱导染色体数目加倍。(3)优点：与杂交育种相比，单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程。缺点：技术复杂且需与杂交技术结合使用。2．多倍体育种(1)原理：染色体数目变异。(2)多倍体育种的过程正在萌发的种子或幼苗eq\o(→,\s\up7(秋水仙素处理))抑制纺锤体形成eq\o(→,\s\up7(导致))染色体不分离eq\o(→,\s\up7(导致))细胞中染色体数目加倍eq\o(→,\s\up7(正常分裂、分化))多倍体植株。(3)优点：多倍体和二倍体相比，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都较大，糖类和蛋白质含量都有所增加。缺点：多倍体育种适用于植物，在动物方面难以开展，且多倍体植物往往发育迟缓，结实率低。(4)实例：三倍体无子西瓜的培育过程①b过程传粉是为了杂交得到三倍体种子，c过程传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。②获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。③无子的原因：三倍体西瓜进行减数分裂时，由于同源染色体联会紊乱，不能产生正常配子。误区警示：(1)单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。(2)单倍体育种和多倍体育种中都用到秋水仙素，但单倍体育种中是用秋水仙素处理单倍体幼苗，而多倍体育种中是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。1．下图为三倍体无子西瓜的培育过程。有关分析错误的是()A．无子西瓜是由四倍体植株和二倍体植株杂交产生的B．三倍体无子西瓜的培育原理是染色体数目变异C．三倍体植株不能进行细胞分裂，不能形成种子D．秋水仙素能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成C[由题图可知，四倍体植株和二倍体植株杂交产生三倍体的无子西瓜，A正确；无子西瓜的培育原理是染色体数目变异，B正确；三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此不能形成种子，但能进行有丝分裂，C错误；有丝分裂的前期秋水仙素通过抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍，D正确。]2．小麦的高茎(A)对矮茎(a)为显性，抗病(T)对易感病(t)为显性。如图表示培育矮茎抗病优良品种的流程，其中高茎抗病亲本植株为纯合子。下列相关叙述，错误的是()高茎抗病×矮茎易感病→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))矮茎抗病优良品种A．图中①过程可能会出现两种基因重组B．图中②过程的原理是植物体细胞的全能性C．图中③过程常使用秋水仙素处理幼苗D．图中④过程淘汰的个体也能稳定遗传B[图中①过程是减数分裂形成雄配子的过程，其原理是基因重组，会出现A与T、a与t，或者A与t、a与T两种基因重组，A正确；图中②过程的原理是植物生殖细胞的全能性，B错误；图中③过程常使用秋水仙素处理幼苗，使其染色体加倍，变成可育植株，C正确；图中④过程得到的个体均为纯合子，都能稳定遗传，D正确。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。2．染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。3．二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。4．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。5．单倍体并不一定只含一个染色体组。6．单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。7．秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。1．如图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是()A．个体甲的变异对表型无影响B．个体乙的细胞在减数分裂的形成的四分体异常C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常B[个体甲的变异为染色体结构变异中的缺失，缺失了e基因对表型可能有影响，A选项错误；个体乙的变异为染色体结构变异中的倒位，变异后个体乙的细胞在减数分裂时同源染色体联会形成的四分体异常，B选项正确；若E、e基因与其他基因共同控制某种性状，则个体甲自交的后代中性状分离比不一定为3∶1，C选项错误；个体乙虽然染色体没有基因缺失，但是基因的排列顺序发生改变，可能引起性状的改变，D选项错误。]2．下列细胞分裂图像中含有2个染色体组的是()A．①③B．②④C．①④D．③C[图中①④含有2个染色体组，②含有4个染色体组，③⑤含有1个染色体组。]3．某二倍体生物的一个染色体组含有8条染色体，下列相关说法中不正确的是()A．此生物产生的生殖细胞中有8条染色体B．此生物体细胞内一般有8种形态的染色体C．这8条染色体在减数分裂中能构成4对同源染色体D．这8条染色体包含该生物生长发育所需的全部遗传信息C[二倍体生物的体细胞中有2个染色体组，产生的生殖细胞中一般有1个染色体组，即8条染色体。一般来说，一个染色体组中的每一条染色体都是独特的，为一组非同源染色体，在一个染色体组中，同源染色体的对数为0。一个染色体组包含了生物体生长发育所需的全部遗传信息。]4．关于无子西瓜的培育的说法，错误的是()A．用二倍体的花粉为四倍体的植株传粉可获得三倍体的种子B．用二倍体的花粉为三倍体的植株传粉可获得三倍体的种子C．秋水仙素与低温使染色体数目加倍的原理相同D．三倍体西瓜的产生是有性生殖的结果，但它本身一般不能进行有性生殖B[用二倍体的花粉为四倍体的植株传粉可获得三倍体的种子，A项正确。三倍体的植株在减数分裂时联会紊乱，不能产生正常的配子，因此该植株不会形成种子，用二倍体的花粉为三倍体的植株传粉的目的是促进子房发育成果实，B项错误。秋水仙素与低温使染色体数目加倍的原理都是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，C项正确。二倍体和四倍体杂交产生三倍体，即该三倍体是有性生殖的结果，而三倍体本身不可育，D项正确。]5．已知西瓜的染色体数目为2n＝22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题。(1)图中①过程所用的试剂是。(2)培育无子西瓜A的育种方法称为。(3)③过程中形成单倍体植株所采用的方法是。该过程利用了植物细胞的性。(