(江苏专用)2019版高中生物全程练习方略配套资料：染色体变异

第2节染色体变异一、染色体结构的变异(连线相关内容)【点拨】基因突变，名义上是基因在变，其实是基因内部碱基在变，基因的数目和位置都未变；染色体变异，名义上是染色体在变，其实是染色体内部基因在变，基因的数目和位置都可能改变。二、染色体数目的变异1.判断单倍体、二倍体和多倍体(1)单倍体：体细胞中含有___________染色体数目的个体。(2)二倍体：由________发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。(3)多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有___________以上染色体组的个体。本物种配子受精卵三个或三个2.特点(1)单倍体：_________，高度不育。(2)多倍体：茎秆粗壮，_________________较大，_________含量高。3.人工诱导方法(1)单倍体：_________培养；(2)多倍体：秋水仙素处理____________________；____处理植物分生组织细胞。植株弱小叶片、果实、种子营养物质花药离体萌发的种子或者幼苗低温【点拨】高等植物体细胞染色体组数为奇数时，由于同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子，表现为高度不育，如三倍体香蕉。【思维判断】1.细菌的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异。()【分析】细菌没有染色体，不存在染色体变异；细菌不存在有性生殖，不存在基因重组；细菌惟一的可遗传变异形式是基因突变。2.单倍体一定不存在同源染色体。()【分析】单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体马铃薯的单倍体含有两个染色体组，存在同源染色体。××3.人工诱导多倍体的惟一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。()【分析】人工诱导多倍体的方法有很多，最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，低温处理植物分生组织细胞也会产生多倍体。4.体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体。()【分析】体细胞中含有两个染色体组的个体如果由受精卵发育而来，称为二倍体；如果由配子发育而来，则称为单倍体。××染色体结构变异1.染色体结构变异与基因突变的区别：(1)从是否产生新基因上来区别：①染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。②基因突变是基因结构的改变。包括DNA碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致新基因的产生，染色体结构变异未形成新的基因。(2)通过光学显微镜区别：①染色体结构变异可借助光学显微镜观察；②基因突变、基因重组用光学显微镜观察不到。2.染色体结构变异分类变异类型具体变化结果举例染色体结构变异缺失重复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条非同源染色体上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征果蝇的棒状眼人慢性粒细胞白血病【高考警示钟】1.非同源染色体之间交换片段和同源染色体之间交换片段是不同的变异形式。前者属于易位，后者属于基因重组。2.染色体结构变异是基因数目或排列顺序的改变；基因突变是基因内部结构的改变。【典例训练1】(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【解题指南】1.考查实质：染色体变异不改变基因种类，会改变基因的数量和基因在染色体上的排列顺序。2.解题关键：明确基因突变产生新基因，导致基因种类改变。【解析】选D。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,染色体组非整倍性变化是染色体数目的变化，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会导致基因排列顺序的变化。【互动探究】(1)染色体组整倍性增加对基因有什么影响？提示：基因结构不变，但数量增多。分析：基因在染色体上，染色体组增加，导致基因的数量增加，但基因内部结构不变化。(2)导致基因排列顺序变化的变异方式有哪些？提示：交叉互换、染色体变异。分析：交叉互换导致DNA上的基因进行互换，改变了基因的排列顺序；染色体变异中的易位、缺失、重复、倒位都会改变基因的排列顺序。染色体数目变异1.染色体组和基因组的确定(1)染色体组：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、遗传和变异的全部遗传信息。要构成一个染色体组，应具备以下条件：①一个染色体组中不含同源染色体。②一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。③一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。(2)基因组：对于有性染色体的生物(二倍体)，其基因组为常染色体/2+性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。2.多倍体育种和单倍体育种(1)培育三倍体西瓜：①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。②过程：二倍体西瓜幼苗二倍体西瓜幼苗三倍体无子西瓜子房发育三倍体植株（联会紊乱）二倍体植株（第一年）（第二年）三倍体种子花粉刺激子房秋水仙素处理四倍体植株（♀）二倍体植株（♂）×(2)培育抗病高产植株：①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再用秋水仙素处理，形成纯合子。②实例：抗病高产植株(aaBB)的选育过程【技巧点拨台】判断单倍体与二倍体、多倍体的方法(1)由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。(2)由配子发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为单倍体。如八倍体生物的单倍体含有4个染色体组。(3)二倍体生物的配子中只含有一个染色体组。【典例训练2】(2010·江苏高考)为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而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入去核卵细胞中，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【解题指南】1.考查实质：多倍体育种的方法和原理。2.解题关键：(1)明确三倍体育种的原理。(2)理解各项中染色体数目的变化特点。【解析】选D。本题考查多倍体育种的操作，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。用被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。【变式训练】某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按如图所示的程序进行实验。请根据图示实验分析下列哪一项叙述是错误的()

A.在花粉形成过程中发生了等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合B.花粉通过组织培养形成的植株A为单倍体，其特点之一是高度不育C.秋水仙素的作用是在细胞分裂时抑制纺锤体的形成，使细胞内的染色体数目加倍D.在花粉形成过程中一定会发生基因突变【解析】选D。花粉是减数分裂产生的，减数第一次分裂后期同源染色体分离、非同源染色体自由组合，A项正确；二倍体番茄植株的花粉直接发育而成的个体为单倍体，只有一个染色体组，表现为高度不育，B项正确；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，C项正确；基因突变具有随机性，任何时期都可能发生，但由于频率较低，在任一确定时间段内都不一定发生，D项错误。【变式备选】如图表示无子西瓜的培育过程根据图解,结合你学过的生物学知识,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】选C。图示无子西瓜的培育中使用的秋水仙素,其机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成;四倍体植株的体细胞中均含4个染色体组;无子西瓜没有种子,实际操作中会看到发育不完全的种皮,胚是一定没有的;因无子西瓜是三倍体,不能自己繁殖后代,因此需年年制种,可以通过无性繁殖的技术快速繁殖。三种可遗传变异的比较项目基因突变基因重组染色体变异概念基因结构改变，包括DNA碱基对的增添、缺失、替换由于基因重新组合而发生的变异

染色体结构和数目变化而引起的变异

本质产生新基因，发生基因“种类”或“质”的改变，无“量”的改变

只改变基因型，未改变基因，无“质”和“量”的变化

引起基因“数量”上的变化

项目基因突变基因重组染色体变异适用范围任何生物都可以发生真核生物进行有性生殖产生配子时真核生物核遗传中发生意义生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料生物变异的重要来源，产生生物多样性的重要原因对生物进化有一定意义应用诱变育种杂交育种单倍体育种【高考警示钟】基因突变对生物体的影响并不一定比染色体变异小基因突变不改变生物体内基因的数量，染色体变异可以改变生物体内基因的数量。但染色体变异不一定比基因突变对生物的影响大。有的基因突变是致死的，其影响反而比一些染色体变异影响大。下列变异的原理一般认为属于基因重组的是()A.将四倍体植株与正常二倍体植株杂交，产生三倍体植株B.血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病C.两条非姐妹染色单体的A和a基因的交换D.染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上而引起变异【解析】选C。A、B描述的分别属于染色体变异和基因突变，不符合题意。同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交换属于基因重组，C正确；染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上属于染色体变异，D不符合题意。【变式备选】以下情况属于染色体变异的是()①21三体综合征患者细胞中的第21号染色体有3条②同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了相应部位的交叉互换③染色体数目增加或减少④花药离体培养后长成的植株⑤非同源染色体之间的自由组合⑥染色体上DNA碱基对的增添、缺失A.②④⑤B.①③④⑥C.①②③④⑤⑥D.①③④【解析】选D。①是染色体数目变异中个别染色体的增加；②是基因重组；③是染色体数目的变异，包括个别染色体的增减和以染色体组的形式成倍地增减；④是染色体数目变异中染色体组成倍地减少；⑤是基因重组；⑥染色体上DNA碱基对的增添、缺失，引起基因结构的改变，是基因突变。探究实验中作出假设的方法——低温能诱导染色体数目的加倍【案例】用浓度为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请设计实验探究这个问题。

(1)针对以上问题，作出的假设是：________________________________________________________________。提出此假设的依据是__________________________。(2)低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，请根据这个提示列出设计实验的组合表格。(3)按照你的设计思路，以___________作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此，你要进行的具体操作是：第一步：剪取根尖0.5cm～1cm。第二步：按照____→____→____→_____步骤制作________。第三步：显微镜观察。【命题人透析】(1)探究实验中如何作出假设：①假设的内容是由问题决定的，在作假设时，首先要清楚探究的问题是什么。②假设的提出与基本预测有很大的关系。如果基本预测是肯定的，假设就是肯定的假设；③假设在实验之前没有正确与错误之分，只有可以检验的假设和无法检验的假设，探究实验中作出的假设应是可检验的假设。(2)依据类比推理推导假设成立的依据：秋水仙素诱导染色体加倍的原理是破坏纺锤体的形成，但不影响着丝点的分裂，因此导致染色体数目加倍。低温能影响酶的活性，纺锤体的形成需要酶的催化，因而纺锤体的形成受到影响，也会导致染色体的数目加倍。(3)确定表格内项目的方法：①设计表格时要注意题干中的要求是测量低温效应的时间，分别设置温度梯度和时间梯度两个实验变量。考虑到一般植物细胞周期的时间单位为小时，因此表格内培养时间应以小时为单位。②为了保证实验的严谨性，应该设置一组常温下的对照，以排除环境因素的干扰。【标准答案】(1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍低温能够影响酶的活性(或纺锤体的形成、着丝点的分裂)，使细胞不能正常进行有丝分裂(也可以提出其他假设，只要能够运用所学的生物知识进行合理的解释即可)

(2)培养时间培养温度5h10h15h常温4℃0℃(3)在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体数目(或染色体计数)

解离漂洗染色制片细胞有丝分裂装片【阅卷人点评】得分要点(1)合理即可得分。(2)只要设计的表格达到以下两个要求，均可得分：A.至少设置两个温度的对照(常温和低温)；B.间隔相等的培养时间进行取样。失分案例(1)假设不明确：如提出以下假设：“低温是否能诱导染色体加倍”。(2)常见错误：时间单位不正确或未体现出时间梯度，低温设置不合理。(3)第一空答为“染色体数目”。1.下列变异中，属于染色体结构变异的是()A.将人类胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子拼接重组DNAB.染色体中DNA的一个碱基缺失C.果蝇第Ⅱ号染色体上某片段移接到第Ⅲ号染色体上D.同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换【解析】选C。染色体结构变异主要包括如下四类：染色体“增加某片段”，“缺失某片段”，“某片段位置颠倒”及“染色体某片段移接到另一条非同源染色体上”，选项A～D中，A属基因重组，B属基因突变，D属基因重组，只有C选项所述为染色体结构变异中的“移接到另一条非同源染色体上”，故应选C。2.(2012·常州模拟)在培育三倍体无子西瓜的过程中，收获三倍体种子是在()A.第一年、二倍体母本上B.第一年、四倍体母本上C.第二年、三倍体母本上D.第二年、二倍体母本上【解析】选B。人们平常食用的西瓜是二倍体，在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体母本植株，然后与普通二倍体西瓜杂交，其果实为三倍体。3.(2012·无锡模拟)四倍体水稻是重要的粮食作物，下列有关水稻的说法正确的是()A.四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组，是单倍体B.二倍体水稻经过秋水仙素加倍后可以得到四倍体植株，表现为早熟、粒多等性状C.三倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小D.四倍体水稻初级精母细胞中控制同一性状的核基因一般有4个【解析】选A。A项中，所有配子不经过受精形成的新个体，无论含有几个染色体组，都是单倍体，所以四倍体水稻的配子形成的子代虽然含有两个染色体组，但仍然是单倍体。B项中，二倍体水稻经秋水仙素处理，染色体数目加倍，得到四倍体水稻，多倍体植株的特点是其种子粒大，子粒数目减少，但是发育周期延长，表现为晚熟。C项中，三倍体水稻高度不育，不能形成正常配子，所以无法形成单倍体。D项中四倍体水稻初级精母细胞中控制同一性状的核基因一般有8个。4.以下二倍体生物的细胞中含有两个染色体组的是()①有丝分裂中期细胞②有丝分裂后期细胞③减数第一次分裂中期细胞④减数第二次分裂中期细胞⑤减数第一次分裂后期细胞⑥减数第二次分裂后期细胞A.①②③B.①③⑤C.①③⑤⑥D.①④⑤⑥【解析】选C。①③⑤⑥均含有两个染色体组，②含有四个染色体组，④含有一个染色体组。5.如图表示某高等植物卵细胞内染色体数目和染色体形态模式图，此植物胚细胞、叶肉细胞内染色体组和染色体数目分别是()A.12、8和36、24B.6、6和24、24C.8、8和24、24D.8、16和24、48【解析】选B。图示植物卵细胞内，大小、形状相同的染色体各有3条，则有3个染色体组，每个染色体组内有4条染色体，所以体细胞中的染色体组数和染色体总数分别为6组和24条。胚细胞和叶肉细胞都