2025版高考生物一轮总复习第7单元生物的变异育种与进化第21课染色体变异教师用书

第21课染色体变异►学业质量水平要求◄1．通过对染色体变异基本原理及其在生物学中意义的理解，建立起进化与适应的观点。(生命观念)2．通过三种可遗传变异的比较，培育归纳与概括实力。(科学思维)3．通过低温诱导植物染色体数目的变更、生物变异类型的推断与试验探究，培育试验设计及结果分析的实力。(科学探究)考点一染色体数目变异1．类型2．染色体组(依据果蝇染色体组成图归纳)(1)组成。图中雄果蝇体细胞中的一个染色体组可表示为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(2)组成特点。①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。②功能上：限制生物生长、发育、遗传和变异的一组染色体。③从所含的基因看：一个染色体组中含有限制本物种生物性状的一整套基因，但不重复。3．单倍体、二倍体和多倍体项目单倍体二倍体多倍体概念由配子发育而来的，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体由受精卵发育而来的，体细胞中含有两个染色体组的个体由受精卵发育而来的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体发育起点配子受精卵受精卵植株特点①植株弱小；②高度不育正常可育①茎秆粗大；②叶片、果实和种子较大；③养分物质含量丰富体细胞染色体组数≥12≥3形成过程形成缘由自然缘由单性生殖正常的有性生殖外界环境条件剧变(如低温)人工诱导花药离体培育秋水仙素处理单倍体幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗举例蜜蜂的雄蜂几乎全部的动物和多数的高等植物香蕉(三倍体)；八倍体小黑麦4．低温诱导植物细胞染色体数目的变更1．细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又相互协调，共同限制生物的生长、发育、遗传、变异，这样的一组染色体为一个染色体组。 (√)2．多倍体植株常茎秆粗大，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等养分物质含量都有所增加。 (√)3．剪取诱导处理的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态。 (√)4．秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极。 (√)【教材细微环节命题】1．(必修2P87正文拓展)原核生物是否也有染色体变异？原核生物无染色体，不行能发生染色体变异。2．(必修2P88正文拓展)单倍体肯定不育吗？不肯定。为什么？单倍体体细胞中若含有奇数个染色体组一般不行育，若含有偶数个染色体组一般可育。1．“三法”判定染色体组数目(1)依据染色体形态判定。细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。(2)依据基因型判定。在细胞或生物体的基因型中，限制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。(3)依据染色体数和染色体的形态数推算。染色体组数＝染色体数/染色体形态数。假如蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。2．“两看法”推断单倍体、二倍体和多倍体3．低温诱导植物细胞染色体数目的变更试验与视察根尖分生区组织细胞的有丝分裂试验的比较项目低温诱导植物细胞染色体数目的变更视察根尖分生区组织细胞的有丝分裂培育待蒜长出1cm左右不定根时，低温(4℃)培育相宜温度下培育固定解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次不用固定染色甲紫溶液用醋酸洋红液或甲紫溶液4．低温诱导植物细胞染色体数目的变更试验中的试剂(1)卡诺氏液：固定细胞形态。(2)体积分数为95%的酒精。①洗去卡诺氏液。②与质量分数为15%的盐酸等体积混合，作为解离液，解离根尖细胞。(3)蒸馏水：洗去解离液，防止解离过度。(4)甲紫溶液：使染色体着色。考向1|染色体组数目的判定1．视察图中a～h所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是()A．细胞中含有一个染色体组的是h图B．细胞中含有两个染色体组的是e、g图C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图C解析：图中所示细胞中有一个染色体组的是d、g，有两个染色体组的是c、h，有三个染色体组的是a、b，有四个染色体组的是e、f，C正确，A、B、D错误。2．下图甲为某哺乳动物的细胞分裂图像，乙为该细胞分裂时相关物质或结构数量变更的部分曲线图。下列有关叙述正确的是()A．图甲细胞发生的变异是基因突变，细胞中含有两个四分体B．若发生有丝分裂，则图乙Ⅰ和Ⅱ时期中，细胞内都存在A基因C．图乙中曲线变更可表示减数分裂某段时期染色单体数的变更D．若图乙表示产生精原细胞的分裂过程中染色体组的数目变更，则a值为1C解析：图甲细胞进行的是有丝分裂，姐妹染色单体上存在a基因，故发生的变异是基因突变，有丝分裂不形成四分体，A错误；若发生有丝分裂，则图乙Ⅰ表示有丝分裂后期，Ⅱ表示有丝分裂末期，由于甲细胞中只含有一个A基因，所以分裂末期形成的两个子细胞中只有一个子细胞含有A基因，另一个子细胞不含A基因，B错误；图乙中曲线变更可表示减数分裂中由减数分裂Ⅰ到减数分裂Ⅱ前期和中期姐妹染色单体数的变更，C正确；产生精原细胞的分裂方式为有丝分裂，精原细胞中含有两个染色体组，有丝分裂后期含有4个染色体组，有丝分裂的其他时期含有两个染色体组，所以若图乙表示产生精原细胞的分裂过程中染色体组的数目变更，则a值为2，D错误。考向2|单倍体、二倍体和多倍体的成因及特点3．下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是()A．组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体B．由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体C．含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组D．人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D解析：一个染色体组中的染色体是非同源染色体，减数分裂中能联会的染色体是同源染色体，A正确；二倍体指的是由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组的个体，B正确；含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组，例如六倍体小麦的单倍体含有三个染色体组，C正确；人工诱导多倍体的方法是用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，D错误。4．(2024·江苏扬州模拟)人们目前所食用的香蕉均来自三倍体香蕉植株，下图所示为三倍体香蕉的培育过程。下列叙述正确的是()A．无子香蕉的培育过程主要运用了基因重组的原理B．图中染色体加倍的主要缘由是有丝分裂中期纺锤体不能形成C．二倍体与四倍体杂交能产生三倍体，它们之间不存在生殖隔离D．三倍体香蕉无子的缘由是其在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱D解析：四倍体有子香蕉、二倍体野生香蕉经减数分裂分别形成含两个染色体组、一个染色体组的配子，二者结合后形成的无子香蕉即为含三个染色体组的三倍体，该培育方法为多倍体育种，主要运用的是染色体变异的原理，A错误；图中染色体加倍的主要缘由是有丝分裂前期纺锤体的形成受阻，B错误；二倍体与四倍体杂交虽然能产生后代(三倍体无子香蕉)，但三倍体是不育的，所以它们之间存在生殖隔离，C错误；三倍体香蕉之所以无子是因为其体细胞中含有三个染色体组，在其有性生殖器官内的减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能产生正常配子，因而也就不能形成种子，D正确。考向3|低温诱导染色体加倍5．将洋葱(2n＝16)放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触水面。待洋葱长出约1cm的不定根时，再将整个装置放入4℃环境下接着培育48～72h，然后取根尖制作成临时装片放在显微镜下视察。下列与此相关的叙述中，正确的是()A．卡诺氏液的作用是使洋葱根尖的组织细胞相互分别开来B．显微镜视野中可以视察到16、32或64条染色体的细胞C．显微镜视野中可以视察到四分体和同源染色体分别现象D．4℃的低温通过抑制着丝粒的分裂而使细胞染色体数目加倍B解析：卡诺氏液的作用是固定细胞形态，解离液的作用是使组织细胞相互分别开来，A错误；由于低温诱导，洋葱根尖部位有的细胞中染色体数目加倍，有的仍为正常二倍体，加倍后染色体数目为32条，没有加倍的细胞中染色体数目在有丝分裂后期为32条，加倍后的染色体在有丝分裂后期为64条，正常细胞中染色体数目为16条，B正确；同源染色体联会形成四分体以及同源染色体分别是减数分裂Ⅰ的特征，有丝分裂没有此现象，C错误；低温不是抑制着丝粒的分裂，而是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，无纺锤体的牵引，染色体无法向两极移动而保留在一个细胞中，从而使染色体数目加倍，D错误。考点二染色体结构变异1．类型及实例类型图解显微视察的联会异样举例缺失果蝇缺刻翅重复果蝇的棒状眼易位果蝇的花斑眼倒位果蝇卷翅2．结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列依次发生变更，从而导致性状的变异。1．染色体上某个基因的丢失属于基因突变。 (×)2．DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异。 (×)3．染色体易位或倒位不变更基因数量，对个体性状不会产生影响。 (×)4．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。 (×)5．染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存实力。 (×)【教材细微环节命题】1．(必修2P90正文拓展)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对数目不同，前者所涉及的数目比后者少的缘由是基因突变是基因结构中碱基的替换、增加或缺失，而染色体变异能变更排列在染色体上的基因的数目和排列依次。2．(必修2P90正文拓展)染色体易位不变更基因数量，对个体性状会不会产生影响？染色体易位虽不变更基因数量，但却变更了基因在染色体上的位置，导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。1．染色体结构变异与基因突变的推断2．易位与互换重组的区分项目染色体易位互换重组图解位置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原理染色体结构变异基因重组视察可在显微镜下视察到在显微镜下视察不到考向1|染色体结构变异1．(2024·广东卷)人类(2n＝46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成困难的联会复合物。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑交叉互换)，下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是()A．视察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体D．女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)C解析：有丝分裂中期是便于视察染色体的时期，而平衡易位染色体是由染色体变异导致的，可以在显微镜下视察到，因此视察平衡易位染色体可选择有丝分裂中期细胞，A正确；正常男性的初级精母细胞含有46条染色体，而男性携带者的初级精母细胞中一条14号和一条21号染色体融合成一条染色体，所以只含有45条染色体，B正确；若只考虑题图中的3种染色体，由于该染色体携带者的联会复合物遵循同源染色体分别、非同源染色体自由组合的规律，因此产生的配子有只含21号染色体的、只含14号染色体的、只含14/21平衡易位染色体的、含14号染色体和21号染色体的、含14号和14/21平衡易位染色体的、含21号染色体和14/21平衡位染色体的，共6种，其中染色体数目最多为23条，最少为22条，C错误，D正确。2．(2024·广东深圳一模)某男孩的18号染色体中一条染色体变成环状，环状染色体的形成如下图所示。不考虑其他变异，下列说法错误的是()A．该环状染色体可用显微镜进行视察B．该男孩的染色体数目与正常人相同C．染色体环状化必定伴随着基因突变D．环状染色体可能由父方染色体形成C解析：通过碱性染料染色可视察到呈环状的染色体，A正确；变异未造成染色体数目变更，B正确；染色体环化不肯定有基因突变，C错误；环状染色体可能由来自父方或母方的染色体形成，D正确。3．下图表示雄性猕猴体内某细胞分裂示意图(只显示部分染色体)，下列有关叙述错误的是()A．该细胞为初级精母细胞B．该细胞发生了染色体结构变异C．该生物减数分裂过程中细胞中的四分体是三个D．该细胞分裂形成的配子基因型为aBX、aBXA、AbY、bYC解析：该细胞中同源染色体分别，正处于减数分裂Ⅰ的后期，且该动物为雄性，所以是初级精母细胞，A正确；由于两个A基因位于非同源染色体上，所以发生了染色体结构变异中的易位，B正确；图中只显示猕猴的部分染色体，由于不清晰该生物的染色体数目，所以四分体数目不确定，C错误；据图分析可知，同源染色体分别，姐妹染色单体分开，所以该细胞分裂形成的配子的基因型为aBX、aBXA、AbY、bY，D正确。考向2|生物体变异类型推断分析4．基因突变、基因重组和染色体变异统称为可遗传变异。下列叙述错误的是()A．基因突变具有不定向性，也是生物界中普遍存在的可遗传变异B．基因重组可得到新的基因型，主要发生在有性生殖过程中C．染色体结构变异中的易位就是减数分裂过程中的互换D．某生物发生了染色体数目变异，其完整的染色体组数可能不变C解析：基因突变具有不定向性、随机性等特点，在生物界中普遍存在，属于可遗传变异，A正确；基因重组主要发生在有性生殖过程中，可以产生新的基因型，B正确；减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体间的互换属于基因重组，不属于染色体结构变异中的易位，C错误；某生物发生了染色体数目变异，其完整的染色体组数可能不变，如个别染色体数目的增加，D正确。5．(2024·浙江名校联考)图中乙、丙、丁为某二倍体生物甲(雄性)细胞分裂过程中出现变异的细胞，每个细胞只发生一种类型的变异。下列叙述正确的是()A．乙、丙、丁中依次发生的是基因突变、染色体结构变异和基因重组B．乙细胞中有4个染色体组，该过程中可能发生等位基因的分别C．丙细胞中同源染色体的非姐妹染色单体之间由于交叉而发生染色体结构变异D．丁细胞出现了异样的联会，减数分裂结束后产生4种异样的子细胞B解析：乙细胞中有同源染色体，且发生着丝粒分裂，说明该细胞处于有丝分裂后期；丙细胞中同源染色体以“双排”的形式排列在细胞中心，说明该细胞处于减数分裂Ⅰ中期；丁细胞中正在发生染色体的两两配对，且出现“十字”结构，说明该细胞处于减数分裂Ⅰ前期，乙、丙、丁中发生的变异依次是基因突变、基因重组和染色体结构变异，A错误。乙细胞处于有丝分裂后期，含有4个染色体组，在有丝分裂间期发生过基因突变，则该过程中可发生等位基因的分别，B正确。丙细胞中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的互换属于基因重组，C错误。丁细胞出现了异样的联会(出现“十字”结构)，减数分裂结束后产生4个异样的子细胞，但只有2种类型，D错误。【方法规律】利用四个“关于”区分三种变异(1)关于“互换”：同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上基因中若干碱基的缺失、增加，属于基因突变。(3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变更，在光学显微镜下视察不到；染色体变异属于细胞水平的变更，在光学显微镜下可以视察到。(4)关于变异的“质”和“量”：基因突变变更基因的质，不变更基因的量；基因重组不变更基因的质，一般也不变更基因的量；染色体变异不变更基因的质，但会变更基因的量或基因的排列依次。考向3|变异与育种6．(2024·广东卷)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是()A．Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组B．将Bc作为育种材料，能缩短育种年限C．秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株D．自然状态下Bc因配子发育异样而高度不育A解析：白菜型油菜为二倍体植株，由未受精的卵细胞发育形成的植株Bc为单倍体，故Bc体细胞中有一个染色体组，A错误；Bc作为育种材料能明显缩短育种年限，B正确；秋水仙素可诱导细胞染色体加倍，故Bc幼苗经秋水仙素处理，可以获得纯合植株，C正确；因该单倍体植株体细胞中无同源染色体，故其无法产生正常的配子，从而表现为高度不育，D正确。7．(2024·湖南名校联考)人类社会的进步离不开生物育种技术的发展。下列有关说法正确的是()A．青霉素高产菌株的选育原理和培育太空椒、杂交水稻的原理相同B．通过杂交育种技术选育的小麦既能结合双亲的优点，又能大幅度改良性状C．六倍体一般小麦和二倍体黑麦杂交后，选择子代花粉进行离体培育就能得到八倍体小黑麦D．基因工程育种的实现基于细胞生物的遗传物质都是DNA，且共用一套遗传密码D解析：青霉素高产菌株的选育原理以及太空椒的培育原理都是基因突变，培育杂交水稻的原理是基因重组，A错误；杂交育种不能大幅度改良性状，诱变育种可大幅度改良某些性状，B错误；八倍体小黑麦是由六倍体一般小麦和二倍体黑麦杂交，再经过秋水仙素处理子代幼苗培育而来的，用C项所述方法不能得到八倍体小黑麦，C错误；基因工程育种的原理是基因重组，一种细胞生物的基因能在另一种生物细胞中存在、表达，是因为它们的遗传物质都是DNA，而且共用一套遗传密码，D正确。8．假设D、e代表豌豆的优良基因，这两种基因是独立遗传的。现有DDEE、ddee两个品种，为培育出优良品种DDee，可采纳以下两种方法，下列叙述正确的是()方法一：DDEE×ddee→F1→F2……→DDee植株方法二：DDEE×ddee→F1eq\o(→,\s\up10(花药离体培育))F2eq\o(→,\s\up10(秋水仙素处理))DDee植株A．方法一育种过程中要对F1去雄，从F2起先筛选B．方法一操作简便，育种过程中不会发生基因突变C．方法二中花药离体培育得到的幼苗细胞不能形成四分体D．方法二中秋水仙素作用于F2幼苗细胞减数分裂的前期C解析：豌豆是自花传粉植物，F1的基因型为DdEe，F1自交后得到的子代(F2)中存在基因型为DDee的植株，故不用对F1去雄，从F2起先筛选，直至得到DDee纯合植株，A错误；方法一是杂交育种，操作简便，基因突变具有随机性，可发生在生物个体发育的任何时期，在育种过程中可能会发生基因突变，B错误；花药离体培育得到的是单倍体豌豆幼苗，其细胞内不存在同源染色体，不能形成四分体，C正确；秋水仙素作用于有丝分裂前期，抑制纺锤体的形成，D错误。【方法规律】育种技术中的“四最”和“一明显”特点育种方法优缺点最简便杂交育种耗时较长最具预见性DNA重组技术或基因工程育种技术含量高，有可能引发生态危机最盲目诱变育种可获得新基因，性状可较快稳定，需处理大量材料最能提高产量多倍体育种养分器官增大，但发育迟缓可明显缩短育种年限单倍体育种技术较困难，须要与杂交育种协作【命题动态】通常会结合日常生产、生活情境考查染色体结构变异的类型特点、细胞学机理，结合育种过程考查染色体组、单倍体和多倍体的特点及应用。现代生命科学在此领域也多有新进展，这也为命题供应了素材。选择题、非选择题都有涉及，难度中档。1．(2024·浙江1月选考)野生果蝇的复眼由正常眼变成棒眼和超棒眼，是由于某个染色体中发生了如图所示变更，a、b、c表示该染色体中的不同片段。棒眼和超棒眼的变异类型属于染色体畸变(变异)中的()A．缺失 B．重复C．易位 D．倒位[思维培育]B解析：染色体上增加了某个相同片段的现象为重复。2．(2024·全国卷Ⅱ)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是()A．二倍体植物的配子只含有一个染色体组B．每个染色体组中的染色体均为非同源染色体C．每个染色体组中都含有常染色体和性染色体D．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同[思维培育]C解析：二倍体植物体细胞中含有两个染色体组，减数分裂形成配子时染色体数目减半，即配子只含一个染色体组，A正确；每个染色体组中全部染色体均为非同源染色体，不含同源染色体，B正确；不是全部生物都有性别之分，有性别之分的生物的性别不肯定由性染色体确定，因此不是全部细胞中都有性染色体和常染色体之分，C错误；一个染色体组中的全部染色体在形态和功能上各不相同，因此一个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同，D正确。1．(生活、学习和实践情境)在某基因型为aa的二倍体水稻根尖中，发觉一个如图所示的细胞(图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞中的部分染色体，其他染色体均正常)，以下分析合理的是()A．A基因产生的缘由可能是发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换B．该细胞肯定发生了染色体变异，肯定没有发生基因自由组合C．该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下干脆视察到D．该细胞的Ⅱ号染色体有三条，故该细胞中含有三个染色体组B解析：分析题干信息可知，该细胞是水稻根尖细胞(体细胞)，体细胞不会发生减数分裂，且该水稻的基因型为aa，故A基因的产生是a基因发生基因突变的结果，A错误；Ⅱ号染色体有三条，说明亲代细胞在有丝分裂后期，着丝粒分裂后三条Ⅱ号染色体移向细胞的一极，一条Ⅱ号染色体移向细胞的另一极，发生了染色体数目变异，由于根尖细胞是体细胞，不能进行减数分裂，因此肯定没有发生基因自由组合，B正确；由上述分析可知，该根尖细胞发生了基因突变和染色体变异，基因突变在光学显微镜下不能被干脆视察到，C错误；该细胞的Ⅱ号染色体有三条，但其他同源染色体均为两条，因此，该细胞中的染色体组数不为三，D错误。2．(科学实践和探究情境)油菜中基因G和g限制菜籽的芥酸含量，而芥酸会降低菜籽油的品质。探讨人员拟利用高芥酸油菜品种(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品种(GGRR)，育种过程如图所示。下列叙述错