年高中生物第五章第22课时染色体变异课时作业必修2

第22课时染色体变异
[目标导读] 1.结合教材图5－5，概述染色体构造变异类型与影响。

2.在理解染色体组概念根底上，概述二倍体、多倍体与单倍体概念。

3.通过教材实验：低温诱导植物染色体数目变化，了解多倍体育种原理与操作过程。

[重难点击] 1.理解染色体组概念。

2.理解二倍体、多倍体与单倍体概念。

3.单倍体育种与多倍体育种原理与过程。

1．染色体、基因、蛋白质与性状关系
(1)染色体是基因主要载体，一条染色体一般只含有1个DNA分子，一个DNA分子含有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。

(2)染色体复制后，含2条姐妹染色单体，每条姐妹染色单体含1个DNA。

2．同源染色体是指形状与大小一般一样，一条来自父方，一条来自母方，减数第一次分裂前期能联会两条染色体。

3．高等动物在减数第一次分裂后期，同源染色体别离，非同源染色体自由组合，因此配子中无同源染色体。

课堂导入
舟舟，1978年4月1日出生在中国武汉。

他是个先天性愚型患者，智力只相当于几岁小孩子。

舟舟从小偏爱指挥，当音乐响起时，舟舟就会拿起指挥棒，挥动短短手臂，惟妙惟肖地做出标准指挥动作，直到曲终。

研究说明舟舟身材矮小、智力低下根本原因是：第21号染色体比常人多了1条。

那么染色体还有哪些变异，对生物有什么影响
呢？本节课我们来学习染色体变异。

探究点一染色体构造变异
染色体变异是可遗传变异一种，包括染色体构造改变与数目增减，请结合图示分析染色体构造变异。

1．染色体构造变异类型
图解变化名称举例
染色体b片段丧失缺失猫叫综合征
染色体b片段增加重复果蝇棒眼染色体断裂片段(d、g)移
接到另一条非同源染色体上易位
人慢性粒
细胞白血
病
同一条染色体上某一片
段(ab)位置颠倒了
倒位
3．染色体构造变异与基因突变区别
(1)基因突变是染色体某一个位点上基因改变，而染色体变异是比拟明显染色体构造或数目变异。

(2)在光学显微镜下可观察到染色体变异。

(3)染色体变异牵涉到许多基因改变，因而影响要严重得多。

归纳提炼
穿插互换与染色体易位区别
穿插互换染色体易位
图解
区别发生于同源染色体
非姐妹染色单体之
间
发生于非同源染色体
之间
属于基因重组属于染色体构造变异在显微镜下观察不
到
在显微镜下可观察到
活学活用
1．如图表示某种生物局部染色体发生了两种变异示意图，图中①与②、③与④互为同源染色体，以下表达正确是( )
A．图a与图b均为染色体构造变异
B．图a为基因重组，图b为染色体构造变异
C．图a光学显微镜下能看到，图b光学显微镜下看不到
D．图b变化大多数对生物体是有利
问题导析(1)图a发生在同源染色体非姐妹染色单体之间，属于基因重组。

(2)图b发生在非同源染色体之间，属于染色体构造变异。

答案B
解析图a显示同源染色体非姐妹染色单体之间发生穿插互换，属于基因重组，而图b所示为③号染色体某片段移到②号非同源染色体上，属于染色体构造变异。

探究点二染色体数目变异
染色体变异还包括染色体数目变异，结合提供材料探究相关内容。

1．染色体数目变异类型
(1)细胞内个别染色体增加或减少(如图1)。

(2)细胞内染色体数目以染色体组形式成倍地增加或减少(如图2)。

2．染色体组
(1)果蝇体细胞中共有4对同源染色体，其中3对常染色体，1对性染色体。

(2)雄果蝇减数分裂产生精子过程中，同源染色体别离，因此配子中染色体组成为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y，它们是一组非同源染色体。

(3)像雄果蝇精子中染色体一样，细胞中一组非同源染色体，在形态与功能上各不一样，但又互相协调，共同控制生物生长、发育、遗传与变异，这样一组染色体，叫做一个染色体组。

小贴士对染色体组理解
1组成一个染色体组所有染色体，互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染色体存在，也不含有等位基因，因此，一个染色体组中所有染色体形态、大小各不一样。

2一个染色体组携带着一种生物生长发育所需要全部遗传信息。

3不同种生物染色体组数目、大小、形态不同。

3．二倍体、多倍体与单倍体
(1)二倍体
由受精卵发育而来个体，体细胞中含有两个染色体组个体叫二倍体。

自然界中，几乎全部动物与过半数高等植物都是二倍体。

(2)多倍体
①概念：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组个体。

②实例：香蕉(三倍体)、马铃薯(四倍体)、普通小麦(六倍体)。

③特点
a．茎秆粗壮，叶片、果实与种子都比拟大，糖类与蛋白质等营养物质含量都有所增加。

(如图1)
b．也存在结实率低，晚熟等缺点。

(3)单倍体
①概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目个体。

②实例：蜜蜂中雄蜂。

③特点：
植株长弱小，一般高度不育(如图2)。

小贴士1单倍体不是只含有一个染色体组，如马铃薯四倍体单倍体含有2个染色体组。

2对单倍体高度不育理解,体细胞中染色体组为奇数单倍体高度不育，原因是同源染色体联会紊乱，不能进展正常减数分裂，不能产生配子，所以不能进展有性生殖，即高度不育。

体细胞中染色体组为偶数单倍体能进展正常减数分裂，一般是可育。

归纳提炼
1．确定某生物体细胞中染色体组数目方法
(1)根据染色体形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态一样染色体共有几条，那么含有几个染色体组，如图甲有4个染色体组。

(2)根据基因型判断：在细胞或生物体基因型中，控制同一性状基因出现几次，那么有几个染色体组，如图乙该生物含有4个染色体组。

(3)根据染色体数目与染色体形态数来推算。

染色体组数目＝染色体数/染色体形态数，如韭菜细胞共32条染色体，有8种形态，可推出每种形态有4条，进而推出韭菜细胞内应含4个染色体组，而且染色体形态数就代表着每个染色体组中染色体条数。

2．快速判定生物是几倍体
(1)如果生物体是受精卵发育或合子发育形成，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。

(2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，不管细胞内含有几个染色体组都不能叫做二倍体、三倍体等，仍然称为单倍体。

(3)单倍体、二倍体与多倍体都是能独立生活个体，因此精子、卵细胞、花粉属于配子，不能称为单倍体。

活学活用
2．以下图a～h所示细胞图中，说明它们各含有几个染色体组，其中正确是( )
A．细胞中含有一个染色体组是h图
B．细胞中含有二个染色体组是e、g图
C．细胞中含有三个染色体组是a、b图
D．细胞中含有四个染色体组是c、f图
答案C
解析在细胞内，形态、大小各不一样染色体组成一个染色体组。

根据图形判断染色体组数有如下规律：在细胞内，形态一样染色体有几条就含有几个染色体组，如图e，每种染色体含有4个，所以是四个染色体组。

在细胞内，含有几个同音字母，就含有几个染色体组，如d图中，同音字母仅有一个，所以该图只有一个染色体组。

由此，我们可知：a、b图含有三个染色体组，c、h图含有二个染色体组，e、f图含有四个染色体组，d、g图含有一个染色体组。

探究点三多倍体育种与单倍体育种
1．结合三倍体西瓜培育过程，分析多倍体育种技术。

(1)第一年用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗时，处理部位是芽尖，因为秋水仙素作用是抑制纺锤体形成，芽尖有丝分裂旺盛，有利于秋水仙素发挥作用，使染色体数目加倍。

(2)两次传粉：过程②传粉是为了杂交得到三倍体种子，过程④传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。

(3)①过程秋水仙素处理后，新产生茎、叶、花染色体数目加倍，根细胞中含有两个染色体组。

(4)四倍体植株上结西瓜f，种皮与瓜瓤为四个染色体组，而种子e胚为三个染色体组。

(5)三倍体西瓜c进展减数分裂时，由于联会紊乱，不能产生正常配子。

(6)获取三倍体种子e是在第一年四倍体植株a上；获取三倍体无子果实g那么是在第二年三倍体植株c上。

2．单倍体虽然一般高度不育，但是利用单倍体培育新品种却有一定优势，结合以下图分析单倍体育种过程。

(1)①是某种杂合二倍体植物(基因型为AaBb，两对基因自由组合)，由②→⑥过程称为花药离体培养，⑥得到幼苗是单倍体，基因型有AB、ab、Ab、aB。

(2)⑥→⑦过程使用秋水仙素作用是抑制纺锤体形成，阻止染色体别离，这样得到植株为二倍体，基因型为AABB、aabb、AAbb、aaBB，基因组成均为纯合，自交后代不会发生性状别离。

(3)由此可见，单倍体育种优点是：短时间内获得纯合子，明显缩短了育种年限。

归纳提炼
单倍体育种与多倍体育种比拟
方式多倍体育种单倍体育种
原理两者都是利用染色体数目变异原理。

不同是，多倍体育种是使染色体以染色体组形式成倍增加；单倍体育种是使染色体数目以染色体组形式成倍减少，再加倍后获得纯种
常用方法秋水仙素处理萌发种子或
幼苗(或低温诱导植物染色
体数目加倍)
花药离体培养，然后进
展人工诱导染色体加倍
(秋水仙素处理萌发种
子或幼苗、低温诱导植物染色体数目加倍)，形成纯合子
缺点适用于植物，在动物方面难
以开展
技术复杂，需与杂交育
种相结合
实例三倍体西瓜、甜菜抗病植株快速育成
活学活用
3．西瓜染色体数目2N＝22，请根据下面西瓜育种流程答复有关问题：(1)图中所用试剂①是________________，该试剂作用是____________________
____________________________________________________________ ____________。

(2)培育无子西瓜A育种方法称为_________________________________________。

(3)③过程中形成单倍体植株所采用方法是________________。

该过程利用了植物细胞________性。

用试剂①处理该单倍体植株后获得个体是________。

答案(1)秋水仙素抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍(2)多倍体育种(3)花药离体培养全能纯合子
解析(1)试剂①为秋水仙素，其作用是抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍。

(2)培育无子西瓜A育种方法应为多倍体育种。

(3)单倍体育种根本流程是：花药离体培养→单倍体植株→秋水仙素加倍→筛选获
得纯合子。

探究点四低温诱导植物染色体数目变化
除了秋水仙素能使染色体数目加倍外，低温也能诱导染色体数目变化。

分析教材实验，然后归纳多倍体育种过程。

1．实验原理
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制细胞分裂时纺锤体形成，使染色体不能被拉向两极，这样细胞不能分裂成两个子细胞，染色体数目就发生变化。

2．实验操作步骤
(1)培养：将洋葱放在清水中培养，待长出约1_cm左右不定根时，放入冰箱(4 ℃)诱导培养6 h。

(2)固定：剪取诱导处理根尖约0.5～1 cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，固定细胞形态，然后用体积分数为95%酒精冲洗2次。

(3)制作装片：按解离、漂洗、染色与制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞有丝分裂〞一样。

(4)观察：先用低倍镜观察，找到视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变细胞。

确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。

归纳提炼
实验中各种液体作用
(1)卡诺氏液：固定细胞形态。

(2)体积分数为95%酒精：冲洗附着在根尖外表卡诺氏液。

(3)解离液(质量分数为15%盐酸与体积分数为95%酒精以1∶1混合)：使组织中细胞相互别离开来。

(4)清水：洗去解离液，防止解离过度，便于染色。

(5)改进苯酚品红染液：使染色体(质)着色，便于观察染色体(质)形态、数目与行为。

醋酸洋红液或龙胆紫溶液都是碱性染料，都可使染色体着色。

活学活用
4．以下关于“低温诱导植物染色体数目变化〞实验表达中，正确是( )
A．低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目变化
B．在观察低温处理洋葱根尖装片时，可以看到细胞中染色体变化情况
C．低温处理与利用秋水仙素处理材料原理是一样
D．观察洋葱根尖装片时要先在低倍镜下找到所要观察细胞，将所要观察细胞移到视野中央，调节视野亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清晰
答案C
解析洋葱根尖成熟区细胞不再进展细胞分裂。

制成洋葱根尖装片，细胞已经死亡，看到只是细胞分裂某一时期瞬间图像，看不到细胞分裂连续变化情况。

低温处理与用秋水仙素处理材料都可以抑制细胞分裂时纺锤体形成。

用高倍镜观察装片时，应该用细准焦螺旋将物像调清晰。

1．用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上斑纹基因移到决定雌性W染色体上，使雌蚕都有斑纹。

再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代但凡雌蚕都有斑纹，但凡雄蚕都无斑纹。

这样有利于去雌留雄，提高蚕丝质量。

这种育种方法所依据原理是( )
A．基因突变B．染色体数目变异
C．染色体构造变异D．基因互换
答案C
解析2号染色体基因转移到W染色体上，属于非同源染色体间某一基因片段移动，为染色体构造变异。

2．以下图中①与②表示发生在常染色体上变异。

①与②所表示变异类型分别属于( )
A．重组与易位B．易位与易位
C．易位与重组D．重组与重组
答案A
解析①图表示是同源染色体形成四分体发生了非姐妹染色单体穿插互换，属于基因重组。

②图表示染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上，属于染色体构造变异中易位。

3．一个染色体组应是( )
A．配子中全部染色体
B．二倍体生物配子中全部染色体
C．体细胞中一半染色体
D．来自父方或母方全部染色体
答案B
解析一个染色体组应无同源染色体，但具有本物种全套遗传信息，只有二倍体配子中含有是一个染色体组，四倍体个体配子中含有两个染色体组；而来自父方或母方全部染色体可以是一个染色体组也可以是多个染色体组。

4．用低温处理植物分生组织细胞，能够对细胞产生影响是( ) A．抑制染色体着丝点分裂
B．抑制DNA分子复制
C．抑制纺锤体形成
D．抑制DNA转录
答案C
解析低温仅能抑制纺锤体形成，使复制后染色体虽然能别离，但不能被拉向两极，使细胞不分裂、染色体加倍，与DNA复制、着丝点分裂无关。

5．亲本基因型为AABB与aabb水稻杂交，取F1花药进展离体培养，再用秋水仙素处理，使其长成植株，请答复以下问题：
(1)这些植株基因型可能是________________________________，属于__________倍体植株。

(2)这样培育出来植株与杂交育种后代不同是，它们都是________，自交后代不会发生__________，这种育种方式优势是________________________________________。

答案(1)AABB、AAbb、aaBB与aabb 二(2)纯合子性状别离
可以大大缩短育种年限
解析根据题意，杂交后所得子一代基因型为AaBb，经减数分裂可形成四种类型花粉粒：AB、Ab、aB、ab，经秋水仙素处理后，单倍体幼苗染色体数目加倍成为纯合正常植株，基因型分别为AABB、AAbb、aaBB与aabb。

与杂交育种后代相比，这些植株都是纯合子，自交后代能稳定遗传，因此可以大大缩短育种所需时间。

根底过关
知识点一染色体构造变异
1．果蝇一条染色体上，正常基因排列顺序为123－456789，“—〞代表着丝点，表中表示了由该正常染色体发生变异后基因顺序变化情况。

以下有关表达错误是( )
染色体基因顺序变化
a 123－476589
b123－4789
c 1654－32789
d 123－45676789
B．b是染色体某一片段缺失引起C．c是染色体着丝点改变引起
D．d是染色体增加了某一片段引起
答案C
解析a中5、6、7基因发生颠倒成了765；b缺失了5、6基因；d染色体增添了一片段；c由原来23－456变成了654－32，发生了颠倒，不是由着丝点改变引起。

2．以下关于染色体构造变异表达中，错误是( )
A．猫叫综合征是人第5号染色体局部缺失引起
B．染色体构造改变，都会使染色体上基因数目或排列顺序发生改变C．大多数染色体构造变异对生物体是有利
D．用显微镜可以直接观察到染色体构造变异
答案C
解析染色体构造变异包括缺失、重复、倒位、易位四种类型，猫叫综合征是由于人第5号染色体局部缺失引起。

染色体构造改变不管是哪一种类型，都会使染色体上基因数目或排列顺序发生改变，并且大多数染色体构造变异对生物体是有害，甚至导致生物死亡。

知识点二染色体数目变异
3．某二倍体生物体细胞中含有8条染色体，那么以下可表示该生物一个染色体组是( )
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案C
解析由于是二倍体生物，且体细胞中含有8条染色体，所以每个染色体组中含有4条染色体，且一定不含有同源染色体，①③均满足上
述条件。

4．以下有关单倍体表达中，正确是( )
A．未经受精卵细胞发育成植物，一定是单倍体
B．含有两个染色体组生物体，一定不是单倍体
C．生物精子或卵细胞一定都是单倍体
D．含有奇数染色体组个体一定是单倍体
答案A
解析由配子发育成植株一定是单倍体。

细胞内含有两个染色体组生物可能是单倍体，也可能是二倍体。

精子或卵细胞是细胞而非个体。

三倍体生物体细胞中含有三个染色体组。

5．以下关于染色体组、单倍体与二倍体表达，不正确是( ) A．一个染色体组中不含同源染色体
B．由受精卵发育成，体细胞中含有两个染色体组个体叫二倍体C．单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组
D．人工诱导多倍体唯一方法是用秋水仙素处理萌发种子或幼苗
答案D
解析人工诱导多倍体方法很多，最常用且最有效方法是用秋水仙素处理萌发种子或幼苗；染色体组是一组非同源染色体，单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组，如四倍体单倍体植株体细胞中含2个染色体组。

知识点三多倍体育种与单倍体育种
6．普通小麦是六倍体，有42条染色体，科学家们用花药离体培养培
育出小麦幼苗是( )
A．三倍体、21条染色体
B．单倍体、21条染色体
C．三倍体、三个染色体组
D．单倍体、一个染色体组
答案B
解析花药中花粉是经过减数分裂发育而成，由其培育出幼苗比普通小麦染色体数减少了一半，含有三个染色体组，而体细胞中含有本物种配子染色体数目个体叫单倍体。

7．将二倍体芝麻种子萌发成幼苗用秋水仙素处理后得到四倍体芝麻( )
A．对花粉进展离体培养，可得到二倍体芝麻
B．产生配子没有同源染色体，所以无遗传效应
C．与原来二倍体芝麻杂交，产生是不育三倍体芝麻
D．秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂后期
答案C
解析二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到是同源四倍体，体细胞内有4个染色体组，而且每个染色体组之间都有同源染色体。

由四倍体配子发育而来芝麻是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育。

四倍体配子中有两个染色体组，二倍体配子中有一个染色体组，所以四倍体与二倍体杂交产生是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子，所以不育。

秋水仙素诱导染色体加倍时，起作用时期是细胞分裂前期，抑制纺锤体形成。

知识点四低温诱导植物染色体数目变化
8．以下关于低温诱导植物染色体数目变化实验表达，不正确是( ) A．用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体形成
B．洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 ℃冰箱中，诱导36 h C．卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞形态
D．装片制作包括解离、漂洗、染色与制片4个步骤
答案B
解析低温诱导原理也是抑制纺锤体形成；当洋葱根尖长出约1 cm 时，才能开场诱导，这样有利于根形成，而不能剪下，这样会使其失去生命力，卡诺氏液作用是固定细胞形态；在制作装片时，过程与“观察植物细胞有丝分裂〞一样，包括解离、漂洗、染色与制片4个步骤。

能力提升
9．以下有关两种生物变异种类表达，不正确是( )
A．图A过程发生在减数第一次分裂时期
B．图A中变异未产生新基因，但可以产生新基因型
C．图B过程表示染色体数目变异
D．图B中变异未产生新基因，但可以改变基因排列次序
答案C
解析图A表示同源染色体中非姐妹染色单体之间穿插互换，该过程发生在减数第一次分裂时期，该变异属于基因重组，未产生新基因，
但可以产生新基因组合。

图B表示染色体构造变异中易位，虽然未产生新基因，但由于染色体构造发生了改变，基因排列次序也随之改变了。

10．某些类型染色体构造与数目变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期观察来识别。

a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异模式图，它们依次属于( )
A．三倍体、染色体片段增加、个别染色体数目变异、染色体片段缺失
B．三倍体、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加
C．个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D．染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体
答案C
解析图a为两个染色体组组成个体，其中一对同源染色体由2条变为3条，应为个别染色体数目增加；图b中上链多一个基因4，属于构造变异中片段增加；图c中，同型染色体都是由3条组成，此个体由三个染色体组组成，为三倍体；图d中下链只有1、2、5三个基因，而缺失了3、4两个基因。

11．基因型为Aa幼苗经秋水仙素处理后长成植株，细胞减数分裂产生配子种类及其比例是( )
A．AA∶aa＝1∶1
B．AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
C．Aa∶Aa＝1∶1
D．AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
答案D
解析基因型为Aa幼苗经秋水仙素处理后长成植株基因型为AAaa，减数分裂时，A与A组合为AA，A与a组合为Aa，a与a组合为aa，结果AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。

12．如图表示无子西瓜培育过程：
根据图解，结合你学过生物学知识，判断以下表达错误是( ) A．秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体形成
B．四倍体植株所结西瓜，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．四倍体西瓜根细胞中含有2个染色体组
答案C
解析秋水仙素抑制纺锤体形成，是在有丝分裂前期，四倍体西瓜果皮是由子房壁发育而成，来自母本，应含有4个染色体组，无子西瓜是由于不能产生正常配子，所以不能形成受精卵，而种皮来自于母本，所以有种皮，而没有胚，由于植株地下局部没有经秋水仙素处理，细胞中仍含有2个染色体组。

13．如图是果蝇体细胞染色体组成，以下说法正确是( )。