2023-2024學(xué)年 人教版 必修二染色體變異 學(xué)案

第2節(jié)染色體變異學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.說出染色體變異包括染色體數(shù)目的變異和染色體結(jié)構(gòu)的變異2.闡明二倍體、多倍體和單倍體的概念及其聯(lián)系3.進(jìn)行低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)1.生命觀念：染色體的變異同樣增加了生物多樣性，為學(xué)生進(jìn)化觀的形成做鋪墊2.科學(xué)思維：通過多倍體的形成過程讓學(xué)生理解自然界植物多倍體形成原因3.科學(xué)探究：“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生通過探究去尋找相應(yīng)的答案4.社會(huì)責(zé)任：利用染色體變異的原理來加深對(duì)育種的理解，并能給出一定的理論解釋知識(shí)點(diǎn)1染色體數(shù)目的變異1．染色體變異(1)定義：生物體的eq\x(\s\up1(01))體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體eq\x(\s\up1(02))數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化，稱為染色體變異。(2)類型eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(染色體數(shù)目的變異,染色體結(jié)構(gòu)的變異))2．染色體數(shù)目的變異類型(1)細(xì)胞內(nèi)eq\x(\s\up1(03))個(gè)別染色體的增加或減少。(2)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以eq\x(\s\up1(04))一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少。3．二倍體(1)染色體組：在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中，染色體都是eq\x(\s\up1(05))兩兩成對(duì)的，也就是說含有eq\x(\s\up1(06))兩套非同源染色體，其中eq\x(\s\up1(07))每套非同源染色體稱為一個(gè)染色體組。(2)二倍體①概念：由eq\x(\s\up1(08))受精卵發(fā)育而來的，eq\x(\s\up1(09))體細(xì)胞中含有eq\x(\s\up1(10))兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫作二倍體。②常見生物：自然界中，幾乎全部eq\x(\s\up1(11))動(dòng)物和過半數(shù)的eq\x(\s\up1(12))高等植物都是二倍體。4．多倍體(1)概念：由受精卵發(fā)育而來的，eq\x(\s\up1(13))體細(xì)胞中含有eq\x(\s\up1(14))三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體，統(tǒng)稱為多倍體。(2)三倍體、四倍體的形成過程舉例(3)多倍體植株特點(diǎn)：與二倍體植株相比，多倍體植株常常是莖稈eq\x(\s\up1(15))粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較eq\x(\s\up1(16))大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所eq\x(\s\up1(17))增加。(4)多倍體育種方法eq\x(\s\up1(18))低溫處理或用eq\x(\s\up1(19))秋水仙素誘發(fā)(最常用且最有效)等處理對(duì)象eq\x(\s\up1(20))萌發(fā)的種子或eq\x(\s\up1(21))幼苗原理低溫、秋水仙素能夠抑制eq\x(\s\up1(22))紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目eq\x(\s\up1(23))加倍實(shí)例含糖量高的甜菜和三倍體無子西瓜1．一個(gè)染色體組中是否存在等位基因，為什么？果蠅、人的1個(gè)染色體組中染色體組成分別是什么？提示：不存在等位基因，因?yàn)榈任换蛭挥谕慈旧w上，而一個(gè)染色體組中無同源染色體。果蠅：3＋X或3＋Y(3條常染色體＋1條性染色體)。人：22＋X或22＋Y(22條常染色體＋1條性染色體)。2．三倍體西瓜培育過程中，兩次傳粉的作用分別是什么？提示：三倍體無子西瓜培育過程中，兩次傳粉的作用：第一次是為了完成傳粉受精過程，形成三倍體種子；第二次是為了刺激三倍體植株子房產(chǎn)生生長素促進(jìn)果實(shí)發(fā)育。3．為什么三倍體植物不能形成種子？提示：三倍體因?yàn)樵忌臣?xì)胞中有三套非同源染色體，減數(shù)分裂時(shí)出現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂，因此不能形成可育的配子，就無法發(fā)生受精作用形成種子。5．單倍體(1)概念：體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種eq\x(\s\up1(24))配子染色體數(shù)目相同的個(gè)體，叫作單倍體。(2)實(shí)例：蜜蜂中的eq\x(\s\up1(25))雄蜂。(3)單倍體植株特點(diǎn)：與正常植株相比，單倍體植株長得eq\x(\s\up1(26))弱小，而且高度eq\x(\s\up1(27))不育。(4)單倍體育種(二倍體為例)①方法：eq\x(\s\up1(28))花藥(或花粉)離體培養(yǎng)eq\o(→,\s\up7(獲得))單倍體植株eq\o(→,\s\up7(人工誘導(dǎo)),\s\do10(用\x(\s\up1(29))秋水仙素或低溫處理))獲得染色體數(shù)目eq\x(\s\up1(30))加倍植株，恢復(fù)到正常植株的染色體數(shù)目。②單倍體育種得到的植株，不但能夠eq\x(\s\up1(31))正常生殖，而且每對(duì)染色體上成對(duì)的基因都是eq\x(\s\up1(32))純合的，自交的后代eq\x(\s\up1(33))不會(huì)發(fā)生性狀分離。③優(yōu)點(diǎn)：eq\x(\s\up1(34))明顯縮短育種年限。(1)體細(xì)胞中含一個(gè)染色體組的生物體一定是單倍體。(√)(2)單倍體生物的體細(xì)胞中一定只含一個(gè)染色體組。(×)(3)體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的生物體一定是三倍體。(×)(4)三倍體生物的細(xì)胞中一定含三個(gè)染色體組。(×)(5)蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵細(xì)胞直接發(fā)育而來的。(√)(6)二倍體體細(xì)胞處于有絲分裂后期時(shí)，染色體組為4組。(√)(7)二倍體減數(shù)分裂Ⅱ后期細(xì)胞中有1個(gè)染色體組。(×)(8)單倍體育種時(shí)可以用秋水仙素處理單倍體萌發(fā)的幼苗或種子。(×)(9)“單體”“三體”是分別發(fā)生了以染色體組為單位的成套減少、增加所致。(×)知識(shí)點(diǎn)2染色體結(jié)構(gòu)的變異1．類型圖解變化名稱舉例染色體的某一片段缺失引起變異eq\x(\s\up1(01))缺失貓叫綜合征；果蠅缺刻翅的形成染色體中增加某一片段引起變異重復(fù)果蠅棒狀眼的形成染色體的某一片段移接到另一條eq\x(\s\up1(02))非同源染色體上引起變異易位果蠅花斑眼的形成染色體的某一片段位置顛倒引起變異倒位果蠅卷翅的形成2.結(jié)果(1)使排列在染色體上的基因的eq\x(\s\up1(03))數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，而導(dǎo)致性狀的變異。(2)大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是eq\x(\s\up1(04))不利的，有的甚至導(dǎo)致生物體死亡。知識(shí)點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化1．實(shí)驗(yàn)原理用低溫處理植物的eq\x(\s\up1(01))分生組織細(xì)胞，能夠eq\x(\s\up1(02))抑制紡錘體的形成，以致影響細(xì)胞eq\x(\s\up1(03))有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細(xì)胞不能eq\x(\s\up1(04))分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，植物細(xì)胞的染色體的數(shù)目發(fā)生變化。2．實(shí)驗(yàn)步驟3．實(shí)驗(yàn)中幾種溶液的作用(1)卡諾氏液：eq\x(\s\up1(16))固定細(xì)胞的形態(tài)。(2)質(zhì)量濃度為0.01g/mL的甲紫溶液(舊稱龍膽紫溶液)：eq\x(\s\up1(17))使染色體著色。(3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液：與體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精1∶1混合，eq\x(\s\up1(18))解離，使細(xì)胞分散開。(4)體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精：可用于洗去附著在根尖表面的eq\x(\s\up1(19))卡諾氏液，還可與eq\x(\s\up1(20))質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液混合，解離細(xì)胞。課堂小結(jié)1．(目標(biāo)1)慢性髓細(xì)胞性白血病是一種惡性疾病，患者骨髓內(nèi)會(huì)出現(xiàn)大量惡性增殖的白細(xì)胞。該病是由于9號(hào)染色體和22號(hào)染色體互換片段所致。這種變異屬于()A．基因突變 B．基因重組C．染色體結(jié)構(gòu)變異 D．染色體數(shù)目變異答案C解析根據(jù)題意分析可知，人慢性髓細(xì)胞性白血病，是由于9號(hào)染色體和22號(hào)染色體互換片段所致的，發(fā)生在非同源染色體之間，說明發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。2．(目標(biāo)1)貓叫綜合征的起因是()A．基因突變B．染色體數(shù)目變異C．基因重組D．染色體結(jié)構(gòu)變異答案D解析貓叫綜合征是由人的一條5號(hào)染色體部分缺失引起的遺傳病，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失，故選D。3．(目標(biāo)2)單倍體育種可以明顯地縮短育種年限，原因是()A．單倍體雜交后代不發(fā)生性狀分離B．單倍體經(jīng)染色體加倍后得到的植株自交后代一般不發(fā)生性狀分離C．單倍體高度不育，不發(fā)生性狀分離D．單倍體植株多長得弱小答案B解析單倍體育種可以明顯地縮短育種年限，原因是該育種方法得到的生物個(gè)體一般為純合子，自交后代不發(fā)生性狀分離。4．(目標(biāo)2)下列有關(guān)單倍體、多倍體及染色體組的敘述，錯(cuò)誤的是()A．體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體可能是二倍體B．含有一個(gè)染色體組的細(xì)胞中不含有同源染色體C．體細(xì)胞中只有一個(gè)染色體組的個(gè)體才是單倍體D．八倍體小黑麥的單倍體細(xì)胞中有四個(gè)染色體組答案C解析體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體不一定是二倍體，若該個(gè)體是由受精卵發(fā)育而來的，則為二倍體；若該個(gè)體是由配子直接發(fā)育而來的，則為單倍體，A正確；染色體組是細(xì)胞中的一組非同源染色體，故含有一個(gè)染色體組的細(xì)胞中不含有同源染色體，B正確；由配子直接發(fā)育而來的個(gè)體稱為單倍體，體細(xì)胞中只有一個(gè)染色體組的個(gè)體是單倍體，但單倍體的體細(xì)胞中不一定只含一個(gè)染色體組，C錯(cuò)誤；單倍體是由配子直接發(fā)育而來的，八倍體小黑麥的配子含有四個(gè)染色體組，所以由配子直接發(fā)育形成的單倍體也含有四個(gè)染色體組，D正確。5．(不定項(xiàng))(目標(biāo)3)某生物興趣小組的同學(xué)將生長旺盛的大蒜不定根置于4℃的冰箱冷藏室中培養(yǎng)48～72h后，剪取根尖制成臨時(shí)裝片，然后用顯微鏡觀察細(xì)胞中染色體的分裂現(xiàn)象。下列敘述正確的是()A．實(shí)驗(yàn)原理是低溫處理能阻斷大蒜根尖細(xì)胞中DNA的復(fù)制B．用甲紫溶液處理根尖可使染色體著色C．制作臨時(shí)裝片前可用卡諾氏液固定細(xì)胞形態(tài)D．低倍鏡視野中所有細(xì)胞染色體數(shù)都已發(fā)生改變答案BC解析實(shí)驗(yàn)原理是低溫處理能抑制大蒜根尖細(xì)胞中紡錘體的形成，A錯(cuò)誤；視野中只有少數(shù)細(xì)胞染色體數(shù)發(fā)生改變，D錯(cuò)誤。題型一相關(guān)概念的理解考查[例1]在對(duì)細(xì)胞染色體進(jìn)行測量計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行染色體配對(duì)、分組及形態(tài)分析的過程叫作核型分析。下圖是某種生物的核型分析圖，圖中的數(shù)字表示染色體的編號(hào)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．①和②、⑦和⑧屬于同源染色體B．①④⑤⑧可以組成1個(gè)染色體組C．該生物1個(gè)染色體組中各染色體DNA的堿基序列不同D．該生物共有4個(gè)染色體組，含有常染色體和性染色體解題分析核型分析圖中的染色體已經(jīng)進(jìn)行配對(duì)，故⑦和⑧大小不同，為一對(duì)性染色體，是一對(duì)同源染色體；1個(gè)染色體組中每一條染色體上的DNA堿基排列順序都存在差異；該生物含2個(gè)染色體組。答案D[例2]下列關(guān)于染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的敘述，不正確的是()A．二倍體生物的一個(gè)配子中的全部染色體為一個(gè)染色體組B．由受精卵發(fā)育成的體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫二倍體C．單倍體生物體細(xì)胞中只含有一個(gè)染色體組D．多倍體常是二倍體祖先經(jīng)過染色體數(shù)加倍或種間雜交產(chǎn)生的解題分析對(duì)于二倍體生物，其單倍體的體細(xì)胞含有一個(gè)染色體組，對(duì)于多倍體生物，其單倍體的體細(xì)胞中含有多于一個(gè)的染色體組，C錯(cuò)誤。答案C[例3](不定項(xiàng))如圖所示為細(xì)胞中所含的染色體，下列敘述正確的是()A．圖a細(xì)胞含有2個(gè)染色體組，圖b細(xì)胞含有3個(gè)染色體組B．如果圖b表示體細(xì)胞，則圖b代表的生物一定是三倍體C．如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細(xì)胞，則該生物一定是二倍體D．圖d代表的生物一定是由卵細(xì)胞發(fā)育而成的，是單倍體解題分析分析題圖可知，圖a細(xì)胞含有4個(gè)染色體組，A錯(cuò)誤；圖b細(xì)胞含有3個(gè)染色體組，但若圖b代表的生物由配子發(fā)育而來，則是單倍體，B錯(cuò)誤；圖d細(xì)胞含有1個(gè)染色體組，為單倍體，可能是卵細(xì)胞發(fā)育而來，也可能是精子發(fā)育而來，D錯(cuò)誤。答案C技法提升判斷染色體組數(shù)目的方法(1)根據(jù)染色體形態(tài)、大小判斷細(xì)胞內(nèi)形態(tài)、大小相同的染色體有幾條，就含有幾個(gè)染色體組。(2)根據(jù)基因型判斷控制一對(duì)相對(duì)性狀的基因(包括同一字母的大小寫)出現(xiàn)幾次，就含幾個(gè)染色體組。題型二“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)分析[例4]有關(guān)“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞(2n＝16)染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)的分析，正確的是()A．體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精用于根尖的固定和解離，但作用不同B．低溫與秋水仙素均能抑制著絲粒分裂而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍C．染色處理利于更好的觀察染色體D．如果顯微觀察到染色體數(shù)為32的細(xì)胞，可判斷低溫誘導(dǎo)成功解題分析“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”的實(shí)驗(yàn)中，將根尖放入卡諾氏液中浸泡，目的是固定細(xì)胞形態(tài)，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次，目的是洗去附著在根尖表面的卡諾氏液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精1∶1混合的解離液可以使洋蔥根尖解離，A錯(cuò)誤；低溫與秋水仙素均能抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成，使細(xì)胞分裂后期染色體不能向兩極移動(dòng)而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍，B錯(cuò)誤；有絲分裂后期，著絲粒分裂，染色體數(shù)目暫時(shí)加倍，所以顯微觀察到染色體數(shù)為32的細(xì)胞，還不能判斷低溫誘導(dǎo)成功，D錯(cuò)誤。答案C技法提升實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)(1)選材：材料應(yīng)選用能進(jìn)行分裂的分生組織細(xì)胞，否則不會(huì)出現(xiàn)染色體數(shù)目加倍的情況。(2)溫度不是越低越好：溫度過低會(huì)對(duì)根尖細(xì)胞造成傷害，應(yīng)選擇適宜溫度。(3)并不是所有細(xì)胞中染色體數(shù)目均加倍：只有少部分細(xì)胞實(shí)現(xiàn)“染色體數(shù)目加倍”，大部分細(xì)胞仍為二倍體。(4)實(shí)驗(yàn)處理后細(xì)胞是死的而非活的。(5)著絲粒分裂與紡錘體無關(guān)：著絲粒到有絲分裂后期即分裂，無紡錘絲牽引，著絲粒也分裂。題型三染色體結(jié)構(gòu)變異類型的判斷[例5]人類(2n＝46)14號(hào)與21號(hào)染色體二者的長臂在著絲粒處融合形成14/21平衡易位染色體，該染色體攜帶者具有正常的表型，但在產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過程中會(huì)形成復(fù)雜的聯(lián)會(huì)復(fù)合物(如圖)，在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，該聯(lián)會(huì)復(fù)合物中任意配對(duì)的兩條染色體分離時(shí)，另一條染色體隨機(jī)移向細(xì)胞的任意一極。下列關(guān)于平衡易位染色體攜帶者的敘述，錯(cuò)誤的是()A．圖中所示為染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異B．觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細(xì)胞C．女性攜帶者與正常男性婚配生出表現(xiàn)正常子女的幾率為1/6D．男性攜帶者的初級(jí)精母細(xì)胞含有45條染色體解題分析根據(jù)題干信息可知，14/21平衡易位染色體是由14號(hào)和21號(hào)兩條染色體融合成一條染色體，通過染色體易位和連接形成，發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異，A正確；有絲分裂中期染色體形態(tài)穩(wěn)定、數(shù)目清晰，故觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細(xì)胞，B正確；男性攜帶者含14號(hào)與21號(hào)染色體融合形成的14/21平衡易位染色體，所以其初級(jí)精母細(xì)胞含有45條染色體，D正確。答案C[例6](不定項(xiàng))下列甲～丁圖表示二倍體生物不同的變異類型，其中的字母表示染色體片段。下列敘述正確的是()A．甲變異類型為基因重組，該過程只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中B．乙變異類型中基因的種類、數(shù)量以及排列順序均未發(fā)生改變C．丙圖所示時(shí)期為減數(shù)分裂Ⅰ前期，可代表染色體片段缺失或重復(fù)D．丁圖所示個(gè)體與正常個(gè)體雜交，子代中正常個(gè)體的概率約為1/2解題分析甲變異類型為易位，A錯(cuò)誤；乙為倒位，基因的種類、數(shù)量沒變，但是染色體上基因的排列順序發(fā)生了改變，B錯(cuò)誤；丙圖為同源染色體配對(duì)圖，多出一個(gè)環(huán)，可能是染色體片段缺失或重復(fù)導(dǎo)致，C正確；丁圖所示個(gè)體為三體，產(chǎn)生的配子為1/2正常配子、1/2異常配子，與正常個(gè)體雜交，子代中正常個(gè)體的概率約為1/2，D正確。答案CD技法提升判斷變異類型的方法(1)易位與染色體互換。易位發(fā)生于非同源染色體之間，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異；染色體互換發(fā)生于同源染色體非姐妹染色單體之間，可能會(huì)導(dǎo)致基因重組。(2)基因突變堿基的缺失與染色體變異的缺失。基因突變堿基的缺失不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)目和位置；染色體結(jié)構(gòu)變異的缺失會(huì)導(dǎo)致染色體上基因數(shù)目的減少。(3)通過聯(lián)會(huì)的圖像判斷染色體變異類型①可能發(fā)生了缺失或重復(fù)。②可能發(fā)生了易位。③可能發(fā)生了倒位。題型四有關(guān)育種的分析[例7]研究人員用烏拉爾圖小麥和粗山羊草培育異源四倍體小麥的過程如圖1，其中A和D分別代表兩種植物的一個(gè)染色體組。異源多倍體形成配子時(shí)常出現(xiàn)部分非同源染色體之間通過配對(duì)交叉導(dǎo)致染色體片段交換的現(xiàn)象，如圖2。下列敘述正確的是()A．烏拉爾圖小麥和粗山羊草雜交產(chǎn)生的F1中有兩個(gè)染色體組，但F1不可育B．可以用秋水仙素處理F1的幼苗或