2019-2020年高中生物《5.2 染色体变异》学案(1)新人教版必修2

2019-2020年高中生物《5.2 染色体变异》学案（1）新人教版必修2教学目标 1.了解染色体结构变异的几种类型。2.掌握染色体数目变异的几种类型。3.掌握染色体组、单倍体和多倍体的概念。

一、染色体结构的变异

1．基因突变与染色体变异的区别

(1)基因突变是____________上某一位点上________的改变，是微小区段的变异，是

____________的变异；染色体变异是比较明显的染色体________或________的变异。

染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。基因突变是基因结构的改变，包括DNA碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致________________。染色体结构变异________________________。

(2)在光学显微镜下观察到的变异是________________，看不见的是____________。2．染色体结构的变异

(1)概念：由________________改变引起的变异。如________________是由人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，而果蝇的棒状眼是由于染色体中________________引起的变异。

(2)种类：染色体结构的变异可分为染色体中某一片段的________、________、________、________四种。

(3)结果：使排列在染色体上的________________或__________________发生改变，导致________的变异。大多数染色体结构变异对生物体是__________的，有的甚至导致生物体死亡。

3．易位与交叉互换的区别

易位发生在非同源染色体之间，是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上；交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。

二、染色体数目的变异

1．类型：一类是细胞内________________的增加或减少。另一类是细胞内染色体数目以________________的形式成倍地增加或减少。

2．染色体组的概念：细胞中的一组________________，在________和________上各不相同，携带着控制生物生长发育、遗传和变异的一整套________________。

3．二倍体、多倍体和单倍体

(1)二倍体：由____________发育而成，体细胞含有______个染色体组的个体，包括几乎全部的动物和过半数的高等植物。

(2)多倍体

①概念：由____________发育而成，体细胞含________________染色体组的个体。其中，体细胞中含有三个染色体组的个体叫做____________，含有四个染色体组的个体叫做

____________。

②分布：在植物中很常见，在动物中极少见。

③优点：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是________________，叶片、________和种子都比较大，________和____________等营养物质的含量都有所增加。

④缺点：发育________，________________。

(3)单倍体

①概念：由________直接发育而来，染色体数目是正常体细胞的________，即体细胞中含有____________________的个体。

②特点：与正常植株相比，植株长得________，且一般____________。

4．染色体组数的判断

(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相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组，如图甲有四个染色体组。

(2)根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组，如图乙有四个染色体组。

(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。染色体组的数目＝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的条数。

课时训练

1．关于染色体结构变异的叙述，不正确的是( ) A．外界因素可提高染色体断裂的频率

B．染色体缺失了某段，可使生物性状发生变化

C．一条染色体某一段颠倒180°后，生物性状不发生变化

D．染色体结构变异一般可用现代遗传技术直接检验

2．猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的，这种变异属于染色体结构变异中的( )

A．染色体缺失片段

B．染色体增加片段

C．染色体某一片段位置颠倒180°

D．染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上

3．基因突变和染色体变异的一个重要区别是( ) A．基因突变在光镜下看不见

B．染色体变异是定向的，基因突变是不定向的

C．基因突变是可以遗传的

D．染色体变异是不能遗传的

4．一个染色体组应是( ) A．配子中的全部染色体

B．二倍体生物配子中的全部染色体

C．体细胞中的一半染色体

D．来自父方或母方的全部染色体

5．用秋水仙素诱发基因突变和诱导多倍体，起作用的时期分别是( ) A．有丝分裂的间期和前期

B．有丝分裂的间期和后期

C．有丝分裂的前期和后期

D．有丝分裂的间期和间期

6．含两个染色体组的配子直接发育成的个体应该叫( ) A．二倍体B．配子体 C．多倍体D．单倍体

7．下列说法正确的是( ) A．凡是细胞中含有两个染色体组的就叫做二倍体

B．单倍体就是体细胞中含有一个染色体组的个体

C．多倍体在植物界中比较常见，几乎全部的动物都是二倍体

D．在育种过程中单倍体肯定可育，其优点是稳定遗传、后代不发生性状分离

8．下列有关变异的说法正确的是( ) A．染色体中DNA的一个碱基对缺失属于染色体结构变异

B．染色体变异、基因突变均可以用光学显微镜直接观察

C．同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组

D．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促进染色单体分离使染色体加倍

9．用X射线处理蚕，使其第2号染色体上的斑纹基因移动到决定雌性的W染色体上，使雌性都有斑纹。再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代凡是雌蚕都有斑纹，凡是雄蚕都无斑纹。这样有利于去雌留雄，提高蚕丝的质量。这种育种方法所依据的原理是( ) A．基因突变B．染色体数目的变异

C．染色体结构的变异D．基因互换

10．右图为果蝇体细胞染色体组成示意图，以下说法正确的是( )

A．果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y

B．X染色体上的基因控制的性状遗传，均表现为性别差异

C．果蝇体内的细胞，除生殖细胞外都只含有两个染色体组

D．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的全部

遗传信息

11．右图是果蝇的染色体组成，请根据图回答下面的问题：

(1)这是________性果蝇。

(2)图中共有______个染色体组，是______倍体。

(3)图中有________对同源染色体，________对常染色体，__________

对等位基因。1和3是________染色体，B和b是________基因，W和B

是________基因。在产生配子时，含VBw的配子占________。

(4)图中不能表示果蝇哪一类细胞中的染色体组成( ) A．受精卵B．精原细胞

C．体细胞D．卵原细胞

12．育种工作者在大田中发现了几株阔叶且产量高的变异小麦，关于这些变异小麦：(1)若已确定它们的变异是可遗传的，那么这种变异是由于基因突变引起的，还是由于染色体变异引起的？请设计实验来鉴定。

第一步：分别取阔叶、窄叶茎部的________细胞制成装片。

第二步：用显微镜观察有丝分裂________细胞中的染色体。

预期结果及结论：

①_____________________________________________________________________。

②_____________________________________________________________________。

(2)若已确定阔叶变异是由基因突变导致，请设计一个实验来判断这种突变是显性突变还是隐性突变？

①方法：选取多株阔叶小麦，__________。

②结果及结论：

a．若子代均表现为阔叶性状，则为隐性突变。

b．_____________________________________________________________________。(3)假如上述突变是显性突变，如何在短时间内获得纯合的突变类型？

________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________。

答案

一、1.(1)染色体基因分子水平结构数目新基因的产生未形成新的基因

(2)染色体变异基因突变

2．(1)染色体结构猫叫综合征增加某一片段 (2)缺失重复易位倒位(3)基因的数目排列顺序性状不利

二、1.个别染色体染色体组

2．非同源染色体形态功能遗传信息

3．(1)受精卵两(2)①受精卵三个或三个以上三倍体四倍体③茎秆粗壮果实糖类蛋白质④迟缓结实率低(3)①配子一半配子染色体数目②弱小

高度不育

课时训练

1．C [染色体结构变异是由于某些自然条件或人为因素造成的，这些变化可导致生物性状发生相应的改变。倒位是某段染色体的位置颠倒，会使其中的基因位置发生改变，也可导致生物性状发生变化。]

2．A [四个选项中所述情况都属于染色体结构变异。猫叫综合征是由于人类第5号染色体的短臂缺失造成的一种遗传病。]

3．A [基因突变是由于基因内部的碱基对的替换、增添或缺失引起的碱基排列顺序发生改变，从而改变了遗传信息。这种变化属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到。基因突变和染色体变异都引起了遗传物质的改变，都是可遗传的变异，并且都是不定向的。] 4．B [一个染色体组应无同源染色体，但具有本物种全套的遗传信息，只有二倍体的配子中含有的是一个染色体组，四倍体个体的配子中含有两个染色体组；而来自父方或母方的全部染色体可以是一个染色体组也可以是多个染色体组。]

5．A [秋水仙素既可以诱导基因突变又可以抑制有丝分裂中纺锤体的形成。前者作用于间期DNA复制时，后者作用于分裂前期纺锤体的形成时。]

6．D [配子未经受精作用直接发育成的个体是单倍体。]

7．C [A项中的二倍体是指由受精卵发育成的生物个体。单倍体细胞中也可能含有两个染色体组，所以不正确。单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的生物个体，所以B项不正确。单倍体育种的后代是纯合子，能稳定遗传，后代不出现性状分离，可明显缩短育种年限，但是单倍体需要通过秋水仙素处理后才可育，所以D项不正确。]

8．C [染色体变异是引起基因数目或排列顺序的改变，而碱基对的变化为基因突变，是分子水平上的，用显微镜不易观察到。秋水仙素诱导形成多倍体是抑制了纺锤体的形成，从而使染色体加倍。]

9．C [2号染色体的基因转移到W 染色体上，属于非同染色体间的移动，应为染色体结构变异。]

10．D [选项A ，染色体组是没有同源染色体的，而X 与Y 为一对同源染色体；选项B ，X 染色体与Y 染色体具有同源区段，此区段上基因控制的性状无性别差异；选项C ，果蝇体内的细胞有的处于有丝分裂状态，此过程后期的细胞含有四个染色体组；选项D ，一个染色体组中含有发育成果蝇个体的全套遗传信息。]

11．(1)雌 (2)2 二 (3)4 3 3 非同源 等位 非等位 1/8 (4)B

12．(1)分生组织 中期

①若二者的染色体形态结构和数目相同，则变异是由基因突变导致

②若二者的染色体不同，则是由染色体变异导致

(2)①分别让其自交

②b .若后代有阔叶和窄叶两种性状，则为显性突变

(3)取其花粉进行离体培养，对幼苗用秋水仙素处理，选择阔叶类型

解析 (1)在显微镜下可观察到染色体变异，而不能观察到基因突变。(2)确定是显性突变还是隐性突变的方法，是让其自交，观察后代是否发生性状分离。若发生性状分离则为显性突变，否则为隐性突变。(3)快速获得纯合子的方法是单倍体育种。

2019-2020年高中生物《5.2 染色体变异》学案（2）新人教版必修2 教学目标 1.了解染色体变异在育种上的应用。2.理解单倍体育种和多倍体育种的方法、原理。3.进行低温诱导染色体数目变化的实验。

一、多倍体育种、单倍体育种

1．多倍体育种

(1)方法：目前最常用且最有效的方法是用____________处理________________或________。

(2)原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制________________，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内________________加倍。

(3)过程：萌发的________________――→秋水仙素处理染色体数目加倍――→发育__________植株。

2．单倍体育种

(1)过程：花药――→离体培养____________植株――→人工诱导正常纯合子――→选择新品种。

(2)优点：明显缩短____________，后代都是____________。

3．两种育种方式的比较

(1)关于两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。

(2)为何不以二倍体西瓜为母本？

如果以二倍体西瓜作为母本，四倍体西瓜作为父本，也能得到三倍体种子，但这种三倍体种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，达不到“无子”的目的。

(3)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗。因为萌发的种子、幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，用秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。

(4)秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的(如根部)细胞染色体数仍为二倍体。

(5)四倍体植株上结的西瓜，种皮和瓜瓤为四倍体，里面的种子为三倍体。

(6)三倍体西瓜进行减数分裂时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常配子。

二、实验：低温诱导植物染色体数目的变化

1．实验原理：用低温处理植物____________细胞，能够抑制____________的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成2个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。

2．各试剂的作用

(1)卡诺氏液：________________；

(2)95%酒精：______________________________________；

(3)解离液：使组织中的细胞________________；

(4)清水：洗去__________，防止______________，便于染色；

(5)改良苯酚品红染液：使________________着色，便于观察染色体(质)的形态、数目、行为。

3．步骤：根尖培养→________→____________→观察。

4．与秋水仙素相比，____________容易创造和控制，成本低、对人体________、易于________。但通过显微镜观察时，只能观察到染色体数目的增加，增加的具体数目不容易确定。

5．拓展

(1)实验时为什么先培养出根尖后再低温诱导？能否直接诱导洋葱鳞片叶？

因为未长出根尖前施予低温不利于其生出不定根。不可直接诱导洋葱鳞片叶，因为这种叶的细胞已分化，不会再进行有丝分裂。

(2)低温诱导的植物染色体数目变化情况是怎样的？

①若低温诱导植物的萌发的种子或幼苗，则整个植株的染色体数目均加倍。

②若低温诱导植物正在生长发育的某一器官的部分细胞，则由这一器官的部分细胞发育而成的结构的染色体数目加倍。

课时训练

1．单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是( ) A．单倍体杂交后代不发生性状分离

B．单倍体经染色体加倍后自交后代不发生性状分离

C．单倍体高度不育，不发生性状分离

D．单倍体育种免去了费时的杂交程序

2．已知某小麦的基因型是AaBbCc，三对基因分别位于三对同源染色体上，利用其花药进行离体培养，获得N株小麦，其中基因型为aabbcc的个体约占( ) A．N/4 B．N/8 C．N/16 D．0

3．马(2N＝64)和驴(2N＝62)杂交形成的骡子是高度不育的，原因是( ) A．马和驴的染色体不能共存

B．染色体结构发生了变化

C．减数分裂中同源染色体联会紊乱

D．马和驴的遗传物质有本质区别

4．将二倍体玉米的幼苗用秋水仙素处理，待其长成后用其花药进行离体培养得到了新的植株。下列有关新植株的叙述，正确的一组是( ) ①是单倍体②体细胞内没有同源染色体③不能形成可育的配子④体细胞内有同源染色体⑤能形成可育的配子⑥可能是纯合子也可能是杂合子⑦一定是纯合子⑧是二倍体

A．④⑤⑦⑧B．①④⑤⑥

C．①②③⑥D．①④⑤⑦

5．遗传学检测两个人的体细胞中两种基因组成，发现甲为AaB，乙为AABb。对于甲缺少一个基因的原因分析，错误的是( ) A．染色体结构变异B．染色体数目变异

C．基因突变D．可能是男性

能力提升

6．下列关于二倍体、单倍体和多倍体的说法中，错误的是( ) A．水稻(2n＝24)一个染色体组有12条染色体，水稻基因组是测定12条染色体的DNA全部碱基序列

B．普通小麦的花药离体培养后，长成的植株细胞中含三个染色体组，但不是三倍体C．单倍体幼苗用秋水仙素处理得到的植株，不一定是纯合的二倍体

D．人工诱导多倍体的惟一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

7．下图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)易染病(e)小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图，有关此图叙述不正确的是

( )

A．图中进行①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起

B．②过程中发生了非同源染色体的自由组合

C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖

D．④过程的实施中通常用一定浓度的秋水仙素处理

8．有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是( ) A．可能出现三倍体细胞

B．多倍体细胞形成的比例常达100%

C．多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期

D．多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会

9.某二倍体植物的体细胞中染色体数为24，基因型为AaBb。请根据下图完成问题：

(1)图中A所示的细胞分裂方式主要是_____________________________________。

(2)产生的花粉粒基因型有__________种，由花粉粒发育成的单倍体有哪几种基因型？_____________________________________________________________________。

(3)若C处是指用秋水仙素处理，则个体①的体细胞中含染色体____条，它是纯合子还是杂合子？ ______________。

(4)若该植物进行自花传粉，在形成的以个体②组成的群体中可能有几种基因型？

__________。

(5)若A表示水稻的高秆，a表示水稻的矮秆；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，这两对基因按自由组合定律遗传。那么该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病的个体所占比例是________。若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆抗病的水稻进行自交，在自交的后代中B显性纯种的矮秆抗病水稻所占比例为__________。

(6)若要尽快获得纯种的矮秆抗病水稻，则应采用上图中__________(用字母表示)过程进行育种，这种育种方法称为____________。

10．下图为普通小麦的形成过程示意图，请根据图示材料分析并回答以下问题：

(1)二倍体的一粒小麦和二倍体的山羊草杂交产生甲。甲的体细胞中含有______个染色体组。由于甲的体细胞中无________，所以甲不育。

(2)自然界中不育的甲成为可育的丙的原因可能是___________________________。

(3)假如从播种到收获种子需1年时间，且所有的有性杂交都从播种开始。理论上从一粒小麦和山羊草开始到产生普通小麦的幼苗至少需______年时间。

(4)从图示过程看，自然界形成普通小麦的遗传学原理主要是__________________。

答案

一、1.(1)秋水仙素萌发的种子幼苗(2)纺锤体的形成染色体数目(3)种子或幼苗多倍体

2．(1)单倍体(2)育种年限纯合子

二、1.分生组织纺锤体

2．(1)固定细胞形态(2)冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液(3)相互分离开来(4)解离液解离过度 (5)染色体(质)

3．取材制作装片

4．低温条件无害操作

课时训练

1．B [单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是该过程得到的生物个体为纯合子，自交后代不发生性状分离。]

2．D [本题重在审题，二倍体的花药进行离体培养，获得的全为含一个染色体组的单倍体，不会出现aabbcc这样的二倍体。若要获得aabbcc这样的个体，需用秋水仙素处理由abc花粉发育而来的单倍体幼苗。]

3．C [马和驴的染色体数目、形态和结构有一定区别，但马和驴的遗传物质并没有本质区别，都是以DNA作为遗传物质，不育的原因是联会紊乱不能产生正常的生殖细胞。] 4．B [二倍体幼苗经秋水仙素处理后得到四倍体植株，其花药进行离体培养长成的植株属于单倍体，含有两个染色体组，即含有同源染色体，能形成可育的配子，由于不知二倍体玉米是否为纯合子，因此形成的新植株可能是纯合子也有可能是杂合子。]

5．C [缺少一个基因可能是该基因在X染色体上，Y染色体上没有相应的基因或等位基因，也可能是染色体的缺失，还有一种可能是该细胞中缺少了一条染色体。基因突变只能改变基因的类型而不能改变基因的数目。]

6．D [水稻是雌雄同体的生物，不存在性染色体，所以每一对染色体都是相同的，在测定基因组时只测定12条染色体即可；普通小麦是六倍体，其花药离体培养后，所得个体是单倍体；单倍体幼苗用秋水仙素处理得到的植株是不是纯合子，主要看此单倍体中含有几个染色体组，若含有一个染色体组，处理后是纯合子，若单倍体中含有两个或两个以上染色体组，则加倍处理后不一定是纯合子；人工诱导多倍体的方法可以用低温处理，也可用秋水仙素处理。]

7．C [题中图示单倍体育种的过程，①表示两个亲本杂交，所依据的原理是基因重组，从而使控制不同优良性状的基因组合到一起；②过程表示的是F1进行减数分裂产生配子的过程，在减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合；③过程表示由花药发育成单倍体植株的过程，此过程中不但有细胞的分裂还有细胞的分化，所依据的原理主要是细胞的全能性；④过程是诱导染色体数目加倍的过程，一般用一定浓度的秋水仙素处理。]

8．C [用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，进而影响染色体向两极移动，使细胞不能正常分裂形成两个子细胞，导致植物细胞内染色体组数目加倍，形成多倍体植物，故染色体组数只能为偶数。多倍体细胞形成的原理是抑制纺锤体的形成，阻止

细胞的分裂，所以细胞周期是不完整的。整个过程中不存在减数分裂，故不会出现非同源染色体的重组。]

9．(1)减数分裂(2)4 AB、Ab、aB、ab (3)24 纯合子(4)9种(5)3/16 1/2 (6)ABC 单倍体育种

解析植物产生花粉或卵细胞也要经过减数分裂，由于基因型为AaBb，所以能产生4种花粉，将花粉经花药离体培养产生的单倍体也应该有4种基因型：AB、Ab、aB、ab。花粉中染色体是母体细胞的一半，即12条，经秋水仙素处理后的纯合子染色体应该为24条。基因型为AaBb的个体自交，后代应该有9种基因型。矮秆抗病的个体基因型有两种：aaBB 和aaBb，在后代中所占比例是1/16(aaBB)＋2/16(aaBb)＝3/16。当矮秆抗病的水稻进行自交，纯合子(aaBB)是1/3，而杂合子(aaBb)是2/3，自交的后代中B显性纯合子比例为2/3×1/4＝1/6，所以矮秆抗病的水稻进行自交，后代中矮秆抗病纯合子所占比例为1/3＋1/6＝1/2。

10．(1)2 同源染色体(2)低温等自然恶劣条件的影响，导致染色体数目加倍(3)4 (4)染色体变异

解析自然界形成二倍体普通小麦的原理是染色体变异，其原因是自然状况下，低温等恶劣环境导致染色体数目变异。