2024-2025學(xué)年高中生物第5章遺傳信息的改變第3節(jié)染色體變異第1課時(shí)染色體結(jié)構(gòu)變異與染色體數(shù)目變異一學(xué)案北師大版必修2

PAGEPAGE1第1課時(shí)染色體結(jié)構(gòu)變異與染色體數(shù)目變異(一)1．闡明染色體結(jié)構(gòu)變異的類型和結(jié)果。2．理解染色體組、二倍體和多倍體的概念及特點(diǎn)。一、染色體結(jié)構(gòu)變異1．概念：染色體較大范圍的結(jié)構(gòu)變更，叫做染色體結(jié)構(gòu)變異。2．類型：重復(fù)、缺失、倒位、易位。其中阻礙基因交換的是倒位，造成染色體間基因重排的是易位。3．遺傳效應(yīng)(1)染色體結(jié)構(gòu)的變更，會(huì)使排列在染色體上的基因的數(shù)目和排列依次發(fā)生變更，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)生物是不利的。二、染色體數(shù)目變異1．類型：整倍性變異和非整倍性變異。2．染色體組(1)概念：細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們?cè)谛螒B(tài)和功能上各不相同，但是攜帶著限制這種生物生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳和變異的全部信息。(2)舉例：圖中的雄果蠅體細(xì)胞染色體中X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ就代表一個(gè)染色體組，與其精子中的染色體相同。3．整倍性變異(1)含義：細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目以染色體組為單位成倍增加或削減。(2)二倍體、多倍體①二倍體：體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體。②多倍體：體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上的染色體組。③多倍體的形成a．原理：細(xì)胞核中染色體正常分裂而細(xì)胞分裂受阻。b．方式eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(發(fā)生于配子形成時(shí)產(chǎn)生二倍體配子,發(fā)生于體細(xì)胞有絲分裂過(guò)程，產(chǎn)生多倍體植株))④多倍體的特點(diǎn)莖稈粗大，葉片、果實(shí)和種子較大，糖類和蛋白質(zhì)等養(yǎng)分物質(zhì)的含量有所增加，成熟延遲，牢固率低。判一判(1)果蠅的棒狀眼是基因重復(fù)造成的。(√)(2)倒位會(huì)導(dǎo)致染色體上基因的重排。(√)(3)易位是基因重組的一種。(×)(4)果蠅的一個(gè)染色體組包括兩對(duì)染色體。(×)(5)二倍體生物的生殖細(xì)胞中的全部染色體就是一個(gè)染色體組。(√)染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及遺傳效應(yīng)類型緣由遺傳效應(yīng)圖解實(shí)例缺失一條正常染色體斷裂后丟失一個(gè)片段；同源染色體配對(duì)時(shí)可形成缺失環(huán)缺失片段越大，對(duì)個(gè)體影響越大。輕則影響個(gè)體生活力，重則引起死亡玉米白化苗和褐色中脈重復(fù)染色體上增加了相同的某個(gè)區(qū)段引起的遺傳效應(yīng)比缺失小，重復(fù)部分太大會(huì)影響個(gè)體生活力果蠅的棒狀眼倒位一條染色體片段斷裂后倒轉(zhuǎn)180°后重新接到原位形成的配子大多異樣，從而影響個(gè)體的生育易位一條染色體臂的一段移接到另一條非同源染色體的臂上的結(jié)構(gòu)變異產(chǎn)生部分異樣配子，使配子的可育性降低或產(chǎn)生有遺傳病的后代人慢性粒細(xì)胞白血病1．基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異的比較(1)從變異的范圍看基因內(nèi)部個(gè)別堿基對(duì)的增加、缺失和替換?基因突變，即變更發(fā)生于“基因內(nèi)部”，從而變更了基因結(jié)構(gòu)；“基因”數(shù)目或排列依次的變更?染色體結(jié)構(gòu)變異，即變更發(fā)生于基因數(shù)目或排序，不曾深化基因內(nèi)部。(2)從變異的結(jié)果看eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(染色體上基因的數(shù)量和位置不變更?基因突變,基因的數(shù)量和排列依次變更?染色體結(jié)構(gòu)變異))(3)從鏡檢的結(jié)果看：基因突變?cè)陲@微鏡下視察不到，而染色體結(jié)構(gòu)變異可通過(guò)顯微鏡視察到。2．易位與交叉互換的比較染色體易位交叉互換圖解區(qū)別發(fā)生于非同源染色體之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體間屬于染色體結(jié)構(gòu)變異屬于基因重組可在顯微鏡下視察到在顯微鏡下視察不到1．在減數(shù)第一次分裂前的間期，某些緣由導(dǎo)致果蠅Ⅱ號(hào)染色體上的DNA分子：(1)缺失了一個(gè)基因，(2)缺失了一對(duì)堿基。它們分別屬于()A．染色體變異、基因突變B．基因突變、染色體變異C．染色體變異、染色體變異D．基因突變、基因突變解析：選A?；蛲蛔冏兏氖腔虻膬?nèi)部分子結(jié)構(gòu)，不變更基因的數(shù)目和位置；染色體結(jié)構(gòu)變異可變更基因的數(shù)目和排列依次。2．如圖①②③④分別表示不同的變異類型，其中圖③中的基因2由基因1變異而來(lái)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．①②都表示易位，發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時(shí)期B．③中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失C．④中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或重復(fù)D．圖中4種變異能夠遺傳的是①③解析：選C。①表示基因重組中的交叉互換，因?yàn)槠浒l(fā)生在同源染色體之間；②表示染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，因?yàn)槠浒l(fā)生在非同源染色體之間；③表示基因突變中堿基對(duì)的缺失；④表示染色體的缺失或重復(fù)。圖中4種變異都是可遺傳的變異。eq\a\vs4\al()染色體結(jié)構(gòu)變異的兩個(gè)錯(cuò)誤相識(shí)(1)錯(cuò)誤1：染色體變異對(duì)生物體都是不利的。染色體結(jié)構(gòu)變異并不都是不利的，有的是中性的，極少數(shù)是有利的。(2)錯(cuò)誤2：染色體結(jié)構(gòu)變異和基因突變都屬于分子層次的變異。前者屬于細(xì)胞層次，后者屬于分子層次。染色體組與二倍體和多倍體1．對(duì)染色體組概念的理解(1)從本質(zhì)上看，組成一個(gè)染色體組的全部染色體，互為非同源染色體，在一個(gè)染色體組中無(wú)同源染色體的存在。(2)從形式上看，一個(gè)染色體組中的全部染色體的形態(tài)、大小各不相同?？梢来藖?lái)推斷染色體組的數(shù)目。(3)從功能上看，一個(gè)染色體組攜帶著一種生物生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息。(4)從物種類型上看，每種生物染色體組都是固定的。2．染色體組數(shù)的推斷(1)結(jié)合染色體的形態(tài)推斷：細(xì)胞內(nèi)某形態(tài)染色體共有幾條，則含有幾個(gè)染色體組，如圖細(xì)胞有四個(gè)染色體組。(2)結(jié)合基因型推斷：在細(xì)胞或生物體中，限制同一性狀的基因出現(xiàn)幾次，則有幾個(gè)染色體組，如圖細(xì)胞含有四個(gè)染色體組。(3)結(jié)合染色體數(shù)目和染色體形態(tài)數(shù)推斷：染色體組的數(shù)目＝染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)，如圖所示共有8條染色體，染色體形態(tài)數(shù)為4，所以染色體組數(shù)為2。3．二倍體和多倍體的比較比較項(xiàng)目二倍體多倍體發(fā)育起點(diǎn)受精卵受精卵染色體組數(shù)含有兩個(gè)染色體組含有三個(gè)或三個(gè)以上的染色體組自然成因配子正常受精發(fā)育而來(lái)環(huán)境條件突然惡化，紡錘體形成受阻植株特點(diǎn)正常形態(tài)特征莖稈粗大，葉片、葉片上的細(xì)胞、氣孔和果實(shí)都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等養(yǎng)分物質(zhì)的含量比較高可育性可育，牢固率高可育，牢固率低1．如圖為果蠅體細(xì)胞染色體組成示意圖，以下說(shuō)法正確的是()A．果蠅的一個(gè)染色體組含有的染色體是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、YB．X染色體上的基因限制的性狀遺傳，均表現(xiàn)為性別差異C．果蠅體內(nèi)的細(xì)胞，除生殖細(xì)胞外都只含有兩個(gè)染色體組D．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)四條染色體攜帶了限制果蠅生長(zhǎng)發(fā)育所需的全部遺傳信息解析：選D。一個(gè)染色體組是沒(méi)有同源染色體的，而X與Y為一對(duì)同源染色體。X染色體與Y染色體具有同源區(qū)段，此區(qū)段上基因限制的性狀無(wú)性別差異。果蠅體內(nèi)的細(xì)胞有的處于有絲分裂狀態(tài)，此過(guò)程后期的細(xì)胞含有四個(gè)染色體組。一個(gè)染色體組中含有發(fā)育成個(gè)體的全套遺傳信息。2．如圖表示某植物正常體細(xì)胞的染色體組成，Aa、Bb、Cc、Dd代表四對(duì)同源染色體。下列各選項(xiàng)中，可能是該植物染色體組成的是()A．ABCd B．AaaaC．AaBbCcDd D．AaaBbb解析：選B。由圖可以看出，同源染色體出現(xiàn)了四次，該植物屬于四倍體，故染色體組成可能是Aaaa。核心學(xué)問(wèn)小結(jié)[要點(diǎn)回眸][規(guī)范答題]1．染色體結(jié)構(gòu)變異包括缺失、重復(fù)、倒位和易位等幾種類型。2．染色體結(jié)構(gòu)變異可變更染色體上的基因的數(shù)目或排列依次，可在顯微鏡下視察到。3．二倍體生物正常配子中的一組染色體是一個(gè)染色體組。4．由受精卵發(fā)育而來(lái)的個(gè)體，體細(xì)胞中含幾個(gè)染色體組，就是幾倍體。[隨堂檢測(cè)]1．已知某物種一條染色體上依次排列著A、B、C、D、E五個(gè)基因，下面列出的幾種變更狀況中，未發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變更的是()解析：選D。已知染色體上含A、B、C、D、E五個(gè)基因，A選項(xiàng)中缺失了D、E基因；B選項(xiàng)中增加了E基因；C選項(xiàng)中基因E、D顛倒，上述三種狀況分別為染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失、重復(fù)、倒位；D選項(xiàng)中屬于基因突變。2．某男子表現(xiàn)型正常，但其一條14號(hào)和一條21號(hào)染色體相互連接形成一條異樣染色體，如圖甲。減數(shù)分裂時(shí)異樣染色體的聯(lián)會(huì)如圖乙，配對(duì)的三條染色體中，隨意配對(duì)的兩條染色體分別時(shí)，另一條染色體隨機(jī)移向細(xì)胞任一極。下列敘述正確的是()A．圖甲所示的變異屬于基因重組B．視察異樣染色體應(yīng)選擇處于分裂間期的細(xì)胞C．如不考慮其他染色體，理論上該男子產(chǎn)生的精子類型有8種D．該男子與正常女子婚配能生育染色體組成正常的后代解析：選D。由題意可知，一條14號(hào)染色體和一條21號(hào)染色體相互連接形成一條異樣染色體，并丟失一個(gè)小片段，此變異屬于染色體變異，A項(xiàng)錯(cuò)誤；分裂中期染色體螺旋化程度最高，該時(shí)期是視察異樣染色體的最佳時(shí)期，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若不考慮其他染色體，依據(jù)染色體分別的不同狀況，該男子產(chǎn)生的精子類型有6種，即僅具有異樣染色體、同時(shí)具有14號(hào)和21號(hào)染色體、同時(shí)具有異樣染色體＋14號(hào)染色體、僅具有21號(hào)染色體、同時(shí)具有異樣染色體＋21號(hào)染色體、僅具有14號(hào)染色體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因該男子可產(chǎn)生同時(shí)具有14號(hào)和21號(hào)染色體的正常精子，故與正常女子婚配能生育染色體組成正常的后代，D項(xiàng)正確。3．某生物正常體細(xì)胞的染色體數(shù)目為8條，如圖能表示有一個(gè)染色體組的是()解析：選C。圖中含有一個(gè)染色體組的為B和C，其中B中每個(gè)染色體組含有3條染色體，體細(xì)胞中不行能為8條染色體，因此B錯(cuò)誤。4．一株同源四倍體玉米的基因型為Aaaa，其異樣聯(lián)會(huì)形成的部安排子也可受精形成子代。下列相關(guān)敘述正確的是()A．上圖表示的過(guò)程發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期B．自交后代會(huì)出現(xiàn)染色體數(shù)目變異的個(gè)體C．該玉米單穗上的籽?；蛐拖嗤珼．該植株花藥培育加倍后的個(gè)體均為純合子解析：選B。圖示的聯(lián)會(huì)過(guò)程發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前期，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由異樣聯(lián)會(huì)圖示可知，同源染色體中的三條染色體可移到一個(gè)細(xì)胞中，而另一條染色體可移到另一個(gè)細(xì)胞中，因此，減數(shù)分裂后形成的配子中有的染色體數(shù)目異樣，自交后代會(huì)出現(xiàn)染色體數(shù)目變異的個(gè)體，B項(xiàng)正確；該玉米單穗上的籽粒可由不同基因型的配子結(jié)合形成，因此基因型可能不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該植株形成的配子中有的基因型為Aa，含這種配子的花藥培育加倍后形成的個(gè)體是雜合子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．在某基因型為AA的二倍體水稻根尖中，發(fā)覺(jué)一個(gè)如圖所示的細(xì)胞(圖中Ⅰ、Ⅱ表示該細(xì)胞中部分染色體，其他染色體均正常)，以下分析合理的是()A．a(chǎn)基因產(chǎn)生的緣由可能是其親代產(chǎn)生配子時(shí)發(fā)生了基因突變B．該細(xì)胞肯定發(fā)生了染色體變異，肯定沒(méi)有發(fā)生基因自由組合C．該細(xì)胞產(chǎn)生的各項(xiàng)變異均可在光學(xué)顯微鏡下干脆進(jìn)行視察D．該細(xì)胞的變異均為可遺傳變異，都可通過(guò)有性生殖傳給后代解析：選B。水稻根尖細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，可能是該過(guò)程中發(fā)生了基因突變，A錯(cuò)誤；細(xì)胞中Ⅱ號(hào)染色體是3條，肯定發(fā)生了染色體變異，基因的自由組合發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中，B正確；基因突變不能用光學(xué)顯微鏡干脆進(jìn)行視察，C錯(cuò)誤；水稻根尖細(xì)胞是體細(xì)胞，發(fā)生的變異不能通過(guò)有性生殖傳給后代，D錯(cuò)誤。6．如圖是果蠅的染色體圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題：(1)寫(xiě)出與性別有關(guān)的染色體的名稱：________。(2)此果蠅是________倍體，一個(gè)染色體組有________條染色體，同一個(gè)染色體組里的每條染色體上的DNA分子所攜帶的遺傳信息是________。(3)圖中含有________對(duì)同源染色體。(4)圖中含有________條常染色體。(5)圖中含有________條性染色體。(6)此種果蠅的一特性原細(xì)胞進(jìn)行染色體復(fù)制后能產(chǎn)生________個(gè)初級(jí)性母細(xì)胞、________個(gè)次級(jí)性母細(xì)胞、________個(gè)生殖細(xì)胞。解析：由X、Y一對(duì)異型性染色體的存在推斷這是雄性果蠅的染色體組成。其中的X、Y染色體雖然形態(tài)、大小不同，但減數(shù)分裂中能夠配對(duì)，故也是一對(duì)同源染色體。依據(jù)圖解還可推斷出此果蠅是二倍體，因?yàn)槠浼?xì)胞內(nèi)有兩個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組包含4條染色體。同時(shí)，由于這4條染色體各不相同，故每條染色體上的DNA分子所攜帶的遺傳信息也各不相同。據(jù)圖可知，此果蠅共含有4對(duì)同源染色體，其中3對(duì)是常染色體，1對(duì)是性染色體。這只果蠅是雄性，它的1個(gè)精原細(xì)胞能產(chǎn)生1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞、2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞及4個(gè)精子。答案：(1)X、Y(2)二4不同的(3)4(4)6(5)2(6)124[課時(shí)作業(yè)]1．一條正常染色體的基因排列依次為ABCD·EFGH，“·”表示著絲粒，字母代表不同基因，下列哪種基因的排列依次發(fā)生了倒位，且倒位片段包含著絲粒()A．ABCFE·DGH B．ABCD·EFEFGHC．CDAB·EFGH D．ABCD·GHEF答案：A2．下列生命活動(dòng)可能會(huì)使DNA分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變更的是()①同源染色體分別②非同源染色體自由組合③基因突變④同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換⑤染色體結(jié)構(gòu)變異⑥染色體數(shù)目變異A．①②③ B．②③④C．③④⑤ D．③④⑥解析：選C。基因突變是DNA分子中發(fā)生的堿基對(duì)的變更、增加或缺失，引起基因結(jié)構(gòu)的變更；同源染色體上非姐妹染色單體間的交叉互換使一對(duì)同源染色體的兩條非姐妹染色單體各變更了一個(gè)基因；染色體結(jié)構(gòu)變異變更的是多個(gè)基因及基因排列依次，三者均使DNA分子結(jié)構(gòu)變更。3．以下二倍體生物的細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的是()①有絲分裂中期細(xì)胞②有絲分裂后期細(xì)胞③減數(shù)第一次分裂中期細(xì)胞④減數(shù)其次次分裂中期細(xì)胞⑤減數(shù)第一次分裂后期細(xì)胞⑥減數(shù)其次次分裂后期細(xì)胞A．①②③ B．①③⑤C．①③⑤⑥ D．①④⑤⑥解析：選C。有絲分裂后期細(xì)胞中有四個(gè)染色體組。減數(shù)其次次分裂中期細(xì)胞中含一個(gè)染色體組。4．下列關(guān)于人類貓叫綜合征的敘述，正確的是()A．該病是由于特定的染色體片段缺失造成的B．該病是由于特定染色體的數(shù)目增加造成的C．該病是由于染色體組數(shù)目成倍增加造成的D．該病是由于染色體中增加某一片段引起的解析：選A。貓叫綜合征是人的第5號(hào)染色體部分缺失引起的遺傳病，是常見(jiàn)的染色體異樣遺傳病，因?yàn)榛疾和蘼曒p、音調(diào)高，很像貓叫而得名，A項(xiàng)正確。5．下列現(xiàn)象中，由染色體結(jié)構(gòu)變異引起的是()A．土壤肥沃的地塊莊稼長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于貧瘠的土地B．人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的發(fā)生C．一對(duì)夫婦所生的四個(gè)孩子性狀差異很大D．果蠅的棒眼解析：選D。果蠅的棒眼是由于X染色體上的一個(gè)小片段重復(fù)所造成的，故D符合題意。6．果蠅的一條染色體上，正常染色體片段的排列為123-456789，中間的“-”代表著絲粒，下表表示了由正常染色體發(fā)生變異后基因依次變更的四種狀況。有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()染色體基因依次變更a123-476589b123-4789c1654-32789d123-45676789A．a(chǎn)是染色體某一片段位置顛倒引起的B．b是染色體某一片段缺失引起的C．c是染色體著絲粒變更引起的D．d是染色體增加了某一片段引起的解析：選C。正?；虻呐帕幸来螢?23-456789，a中5和67發(fā)生了倒位，即某一片段位置顛倒引起的，A正確；而b為123-4789，缺失了56基因，為染色體某一片段缺失引起的，B正確；c為1654-32789，23和456發(fā)生了倒位，即某一片段位置顛倒引起的，而不是著絲粒變更引起的，C錯(cuò)誤；d為123-45676789，增加了67片段引起的，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異的重復(fù)，D正確。7．在自然界中，多倍體形成過(guò)程中的依次是()①減數(shù)分裂過(guò)程受到阻礙②細(xì)胞核內(nèi)染色體數(shù)目加倍③形成染色體數(shù)目加倍的生殖細(xì)胞④有絲分裂過(guò)程受到阻礙⑤形成染色體數(shù)目加倍的合子⑥染色體復(fù)制過(guò)程受到阻礙A．①②⑤③ B．④⑤③⑥C．⑥②③⑤ D．④②③⑤解析：選D。在自然界中，多倍體產(chǎn)生的主要緣由是體細(xì)胞在有絲分裂過(guò)程中，染色體完成了復(fù)制，但細(xì)胞受到外界環(huán)境條件或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，染色體不能被拉向兩極，于是形成染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞，發(fā)育成個(gè)體。8．基因突變和染色體變異的一個(gè)重要的區(qū)分是()A．基因突變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下看不見(jiàn)B．染色體變異是定向的，而基因突變是不定向的C．基因突變是可以遺傳的D．染色體變異是不能遺傳的解析：選A?；蛲蛔兪腔騼?nèi)部的堿基種類、數(shù)目、排列依次的變更而引起的生物的變異，屬于分子水平的變更，光學(xué)顯微鏡下視察不到。染色體的變更可在光學(xué)顯微鏡下干脆視察到。生物的變異是不定向的?；蛲蛔兒腿旧w變異都是可遺傳的。9．某植株的一條染色體發(fā)生缺失突變，獲得該缺失染色體的花粉不育，缺失染色體上具有紅色顯性基因B，正常染色體上具有白色隱性基因b(如圖)。如以該植株為父本，測(cè)交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀。下列說(shuō)