2024-2025学年新教材高中生物第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异教案新人教版必修2

PAGE13-第2节染色体变异课标内容要求核心素养对接举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的变更甚至死亡。1.生命观念：依据结构和功能观说出染色体结构变异种类及影响。2．科学思维：通过比较、归纳与概括驾驭染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的区分，提升归纳总结的实力。通过分类与比较，明确单倍体育种和多倍体育种的流程。3．科学探究：通过“低温诱导植物染色体数目的变更”试验，提高试验操作实力。一、染色体数目的变异1．染色体变异的概念生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变更。2．变异类型和实例类型实例个别染色体的增加或削减21三体综合征以染色体组形式成倍增减三倍体无子西瓜3.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：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同。4．二倍体和多倍体(1)二倍体(2)多倍体①概念eq\b\lc\{(\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：茎秆粗大，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等养分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：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。(2)特点eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(植株长得弱小,高度不育))(3)应用：单倍体育种。①方法：eq\x(\a\al(花,药))eq\o(,\s\up10(离体),\s\do10(培育))eq\x(\a\al(单倍体,幼苗))eq\o(,\s\up10(人工诱导),\s\do10(用秋水仙素处理))eq\x(\a\al(染色体数目加倍,得到正常纯合子))②优点：明显缩短育种年限。二、低温诱导植物细胞染色体数目的变更1．试验原理2．试验流程及结论eq\a\vs4\al(根尖的培,养及诱导)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①培育方法：将蒜放在装满清水的,容器上方，让蒜的底部接触水面,②诱导时机：待蒜长出约1cm长的,不定根时,③诱导措施：将整个装置放入冰箱冷藏室内，,诱导培育48～72h))↓eq\a\vs4\al(取材及,固定)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①取材：剪取诱导处理的根尖0.5～1cm,②固定：放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，,以固定细胞的形态,③冲洗：用体积分数为95%的酒精冲洗2次))↓eq\a\vs4\al(制作,装片)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(①解离,②漂洗,③染色：运用改良苯酚品红染液,④制片))eq\a\vs4\al(同“视察植物细,胞的有丝分裂”)↓视察：先用低倍镜视察，找到变异细胞，再换用高倍镜视察↓结论：低温能诱导植物细胞染色体数目加倍三、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依次发生变更，而导致性状的变异。(2)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。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．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。 ()2．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。 ()3．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变更。 ()4．猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。 ()5．基因突变、基因重组、染色体变异在光学显微镜下都可以视察到。 ()6．染色体片段的缺失和重复必定导致基因种类的变更。 ()[答案]1．×提示：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。2．×提示：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。3．×提示：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。4．√5．×提示：基因突变和基因重组在光学显微镜下视察不到。6．×提示：染色体片段的重复会导致基因数目增加，基因种类不会变更；染色体片段缺失会导致基因数目削减，还有可能导致基因种类削减。染色体数目的变异1．染色体组数的推断方法(1)依据染色体形态推断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)依据基因型推断①依据：限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)依据染色体数和形态数的比值推断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、二倍体和多倍体的推断方法(1)假如生物体由受精卵(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)假如生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉干脆发育而成，无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。关于单倍体的三个易错点(1)单倍体的体细胞中并不肯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。续表(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．(不定项)如图所示为雄果蝇染色体图，据图能得到的结论是()A．其配子的染色体组是X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、ⅣB．有丝分裂后期有4个染色体组，染色体有5种不同形态C．减数分裂Ⅱ后期有2个染色体组，染色体有5种不同形态D．该生物有丝分裂和减数分裂过程中均可能发生染色体数目变异ABD[该图为雄果蝇染色体图，减数第一次分裂产生的子细胞含有4条形态不同的染色体(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y)。减数分裂Ⅱ后期含2个染色体组，染色体只有4种不同形态。]2．下列有关单倍体的叙述中不正确的是()①由未受精的卵细胞发育成的植物，肯定是单倍体②含有两个染色体组的生物体，肯定不是单倍体③生物的精子或卵细胞肯定都是单倍体④基因型为aaaBBBccc的植株肯定是单倍体⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体A．③④⑤ B．②③④C．①③⑤ D．②④⑤B[由未受精的卵细胞发育而来的个体肯定是单倍体，①正确；含有两个染色体组的生物体，可能是二倍体，也可能是四倍体生物的单倍体，②错误；生物的精子或卵细胞是生殖细胞，不是个体，所以不能称为单倍体，③错误；基因型为aaaBBBccc的植株可能是单倍体，也可能是三倍体，④错误；基因型为Abcd的生物体细胞中只有一个染色体组，一般是单倍体，⑤正确。]单倍体不肯定仅含1个染色体组单倍体一般只含有一个染色体组，但不肯定只含1个染色体组，如四倍体的单倍体含两个染色体组。单倍体可能含同源染色体，可能含等位基因，也可能可育并产生后代。染色体数目变异试验及应用1．“低温诱导植物细胞染色体数目的变更”试验应留意的问题(1)选材：应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的状况。(2)温度不是越低越好：温度过低对根尖细胞造成损害，应选择相宜温度。(3)并不是全部细胞中染色体均已加倍：只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体状况。(4)细胞是死的而非活的：显微镜下视察到的细胞是已被解离液杀死的细胞。(5)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒到有丝分裂后期才分裂，与有无纺锤体无关。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\up10(秋水仙素处理))抑制纺锤体形成eq\o(,\s\up10(导致))染色体不分别eq\o(,\s\up10(导致))细胞中染色体数目加倍eq\o(,\s\up10(正常分裂、分化))多倍体植株。(3)特点：①优点：与二倍体相比，多倍体植株经常是茎秆粗大，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等养分物质的含量都有所增加。②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，牢固率低。(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过程传粉是为了供应生长素刺激子房发育成果实。②获得三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获得三倍体无子果实则是在其次年的三倍体植株上。③无子的缘由：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。3．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花药离体培育和②秋水仙素处理诱导染色体数目加倍。(3)特点①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。②缺点：技术困难且需与杂交技术结合运用。应用实践：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是花药离体培育；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是用肯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。1．下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变更”试验的叙述中，正确的是()A．低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变更B．在视察低温处理的洋葱根尖装片时，通过一个细胞可以看到染色体的变更状况C．利用低温柔秋水仙素处理材料均可抑制纺锤体的形成D．视察洋葱根尖细胞装片时要先在低倍镜下找到所要视察的细胞并移到视野的中心，调整视野的亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清楚C[洋葱根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，A错误；制成装片时细胞已经死亡，所以不能通过一个细胞视察染色体的变更状况，B错误；低温处理和利用秋水仙素处理都是通过抑制纺锤体的形成诱导细胞染色体数目加倍的，C正确；在高倍镜下视察时不能运用粗准焦螺旋，D错误。]2．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如下，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是()A．过程①的作用原理为染色体变异B．过程③必需经过受精作用C．过程④必需运用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D．此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4D[过程①表示杂交，其原理为基因重组。过程③常用的方法为花药离体培育。过程④运用秋水仙素或低温处理幼苗，因为单倍体高度不育，不产生种子。](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肯定是纯合子。(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。染色体结构的变异1．染色体缺失、重复与基因突变的区分项目基因突变染色体缺失、重复实质碱基对的替换、增加或缺失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依次变更基因数目或排列依次变更是否可见分子水平、光学显微镜下视察不到光学显微镜下可视察到2.染色体易位与交叉互换的区分项目染色体易位交叉互换图解区分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视察到在显微镜下视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合作探究：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。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样C．个体甲自交的后代，性状分别比为3∶1D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异样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样，B选项正确；若E、e基因与其他基因共同限制某种性状，则个体甲自交的后代中性状分别比不肯定为3∶1，C选项错误；个体乙虽然染色体没有基因缺失，但是基因的排列依次发生变更，可能引起性状的变更，D选项错误。]2．(不定项)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。下列有关说法错误的是()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①③ABD[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。]“三看法”推断可遗传变异类型(1)DNA分子内的变异：(2)DNA分子间的变异：[课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。2.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。3.单倍体并不肯定只含一个染色体组。单倍体育种包括花药离体培育和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。4.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。5.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。6.染色体结构变异可变更染色体上的基因的数目或排列依次，可在显微镜下视察到。1．(不定项)下列细胞分裂图像中含有2个染色体组的是()ABCDAD[A、D中含有2个染色体组，B中含4个染色体组，C中有1个染色体组。]2．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，而三倍体本身不行育，D项正确。]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