第2节
染色体变异
一、染色体结构变异
1.类型:
名称 图解 变化 举例
缺失 染色体b
片段_____
果蝇的
缺刻翅缺失
名称 图解 变化 举例
_____ 染色体b片段增加 果蝇的
棒状眼
易位
染色体断裂的
片段(d、g)移
接另一条
_____________上
人慢性
粒细胞
白血病非同源染色体
重复
名称 图解 变化 举例
_____
同一条染色体
上某一片段
(ab)位置颠倒
倒位
2.结果:排列在染色体上的基因的_____或_________
发生改变,而导致___________。
3.对生物体的影响:大多数对生物体是_______,
有的甚至会导致生物体_____。
数目 排列顺序
性状的变异
不利的
死亡
二、染色体数目变异
1.细胞内___________的增加或减少。个别染色体
2.细胞内染色体数目以_________的形式成倍增加或减少。
(1)染色体组:
染色体组
①图中的染色体包括常染色体和性染色体。其中
___________属于常染色体,_____属于性染色体。
②甲为___性,因为它含有___染色体;乙为___性,因为
它含有___染色体。
③对于甲而言,一个染色体组是________________
______________。
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ X、Y
雄 XY 雌
XX
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
④染色体组概念:细胞中的一组_____________,在形
态和功能上各不相同,但又互相协调,共同控制生物
的_______________________。
非同源染色体
生长、发育、遗传和变异
(2)二倍体和多倍体:
①概念:
②多倍体的特点:茎秆粗壮,_________________都比
较大,_____________等营养物质的含量都有所增加。
③多倍体形成原因:在_____或_________处理的情况下,
抑制了_______的形成,导致染色体不能移向细胞两极,
从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的
细胞继续进行有丝分裂,将来就可能发育成多倍体植
株。
叶片、果实和种子
糖类和蛋白质
低温 秋水仙素
纺锤体
(3)单倍体:
①概念:体细胞中含有本物种___________数目的个体。
②特点:__________________________。
配子染色体
植株长得弱小,而且高度不育
3.染色体变异与生物育种:
(1)多倍体育种:
①育种原理:___________。
②处理材料:_________________。
③处理方法:_____________________。
染色体变异
萌发的种子或幼苗
用秋水仙素或低温处理
④实例:三倍体无子西瓜培育过程
(2)单倍体育种:
①原理:___________。染色体变异
②方法:
③优点:所得个体均为_______,明显_____________。
④缺点:需要和_____育种配合使用,技术复杂。
纯合子 缩短育种年限
杂交
三、低温诱导植物染色体数目的变化实验
1.实验步骤:
2.实验要点:
结合低温诱导染色体数目变化的实验,判断下列说法
的正误:
(1)低温抑制纺锤体形成,使着丝点无法分裂,子染色
体不能移向两极。 ( )
提示:低温只是抑制纺锤体的形成,但不影响着丝点分
裂。
×
(2)实验中所用的染料为品红溶液。 ( )
提示:染料为改良苯酚品红染液。
×
(3)实验中所用的材料只要是活细胞即可。 ( )
提示:只有分裂细胞在诱导下,才有可能实现染色体数
目加倍。
×
(4)卡诺氏液的作用是使细胞分散。 ( )
提示:卡诺氏液的作用是固定细胞形态。
×
(5)观察时要先用低倍镜找到目标,再换用高倍镜观
察。 ( )√
知识点一 染色体结构变异
1.染色体易位与交叉互换的区别:
染色体易位 交叉互换
图解
染色体易位 交叉互换
区别
发生在非同源染色体
之间
发生在同源染色体的非
姐妹染色单体之间
属于染色体变异 属于基因重组
可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到
2.染色体结构变异与基因突变的区别:
项目 染色体结构变异 基因突变
实质 染色体片段变化导致
染色体结构改变
碱基对变化导致基因
结构改变
对象 染色体片段 碱基对
结果 基因数目、排列顺序
改变
碱基排列顺序不同,
导致基因种类改变
显微镜
下观察 可见 不可见
【思考·讨论】
1.若某个体两条非同源染色体之间发生了易位,那么该
个体产生正常配子的概率是多少?(假设易位不影响原
染色体之间的联会)(科学思维)
提示:1/2×1/2=1/4。
2.某生物个体(含2对染色体)两个四分体之间均可以发
生交叉互换,则该个体可以产生多少种配子?(同源染色
体之间有多个基因差异,互换的部分含等位基因)(科学
思维)
提示:假设一对同源染色体含AaBb,另一对同源染色体
含CcDd。考虑第一对染色体,可以产生4种配子;考虑第
二对染色体,可以产生4种配子。总共可以产生4×4=16
种配子。
【素养案例】
如图表示果蝇体细胞内一条染色体发生的变异,①②
表示染色体,字母表示相关的基因。下列说法中正确
的是 ( )
A.果蝇的缺刻翅是基因b丢失造成的
B.①和②构成一对同源染色体
C.该变异能导致新基因的形成
D.①和②都能被龙胆紫溶液染色
【解题导引】
(1)审清题意:图中字母代表的是基因,不是染色体片段。
(2)掌握关键:新基因的产生只与基因突变有关。
【解析】选D。据图分析可知,果蝇的缺刻翅是染色体
缺失造成的,缺失的染色体区段中含有基因b,A项错误
;②染色体是①染色体中含有基因b的某一片段缺失后
形成的,所以它们不能构成一对同源染色体,B项错误;
该变异只能造成基因缺失,不能导致新基因的形成,C项
错误;染色体能被碱性染料染色,所以①和②都能被龙
胆紫溶液染色,D项正确。
【素养·探究】——母题追问
(1)生命观念——结构与功能观
基因突变与缺失均可以产生新的性状,试述这两者之间
的区别。
提示:基因突变导致新性状产生的原因是产生新基因,
增加了基因的多样性,从而增加了性状的多样性。缺失
是由于染色体片段的缺失,造成控制相应性状的基因丢
失,从而引起了性状的改变。
(2)科学思维——演绎与推理
假如上题中该染色体缺失类型的雌雄果蝇杂交,且染色
体缺失导致1/2雄配子致死。请分析后代的表现型及比
例。
提示:利用棋盘法(A表示正常、O表示缺失)
2/3A 1/3O
1/2A 1/3 AA(正常翅) 1/6 AO(正常翅)
1/2O 1/3 AO(正常翅) 1/6 OO(缺刻翅)
所以后代中正常翅∶缺刻翅=5∶1。
【素养·迁移】
(2015·全国卷Ⅱ)下列关于人类猫叫综合征的叙述,正
确的是 ( )
A.该病是由于特定的染色体片段缺失造成的
B.该病是由于特定染色体的数目增加造成的
C.该病是由于染色体组数目成倍增加造成的
D.该病是由于染色体中增加某一片段引起的
【解析】选A。猫叫综合征是患者第5号染色体部分缺
失引起的,属于染色体结构变异,因婴儿时有猫叫样啼
哭而得名,故A正确,B、C、D错误。
【补偿训练】
如图是蝗虫细胞中同源染色体(A1和A2)的配对情况。
下列判断错误的是 ( )
A.若A1正常,则A2可能发生了染色体片段的缺失
B.若A2正常,则A1可能发生了染色体片段的重复
C.图中的变异可以通过光学显微镜观察到
D.该变异不能通过有性生殖遗传给下一代
【解析】选D。若A1正常,则A2可能发生了染色体结构变
异中的缺失,A正确;若A2正常,则A1可能发生了染色体结
构变异中的重复,B正确;染色体可用龙胆紫或者醋酸洋
红液进行染色,所以染色体变异可通过光学显微镜观察
,C正确;染色体结构变异属于可遗传的变异,能通过有
性生殖遗传给下一代,D错误。
知识点二 染色体数目变异
1.染色体组概念的理解:
2.染色体组数的判断:
(1)根据染色体形态判断:
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)根据基因型判断:
①依据:控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)根据染色体数和形态数的比值判断:
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:果蝇体内该比值为8条/4种形态=2,则果蝇含2
个染色体组。
3.单倍体、二倍体和多倍体的判断:
【思考·讨论】
某男性个体(XY)在减数分裂中发生了一次性染色体未
分离,用染色体表示产生配子的情况。(科学思维)
1.若减数第一次分裂时XY未分离,减数第二次分裂正常,
产生两种配子:22条常染色体+XY染色体、___________
___。
22条常染色
体
2.若减数第一次分裂时正常,减数第二次分裂时姐妹染
色单体X和X未分离,产生3种配子:__________________
_____、_____________、_____________________;
当Y和Y未分离时,产生3种配子:______________________、
_____________、_____________________。
22条常染色体+XX染
色体 22条常染色体 22条常染色体+Y染色体
22条常染色体+YY染色体
22条常染色体 22条常染色体+X染色体
【素养案例】
如图分别表示4个生物的体细胞,下列有关描述正确的
是 世纪金榜导学号( )
A.图中是单倍体的细胞有3个
B.图中的④一定是单倍体的体细胞
C.每个染色体组中含有3条染色体的是①②④
D.与②相对应的基因型可以是aaa、abc、
AaaBBBcccDDd、aabbcc等
【解题导引】
(1)审清题意:观察一个细胞中同种形态的染色体有几
条。
(2)厘清关系:①染色体组数与单倍体的关系;②染色体
组数与基因型的关系。
【解析】选B。凡是由配子直接发育而来的个体,均称
为单倍体,故题图中可能是单倍体的细胞有4个,A项错
误;仅有一个染色体组的生物体一定是单倍体,所以题
图中的④一定是单倍体的体细胞,B项正确;①的每个染
色体组中含有1条染色体,②③④的每个染色体组中均
含有3条染色体,C项错误;图②细胞中含有3个染色体组,
故与②相对应的基因型可以是aaa和AaaBBBcccDDd,
而基因型是abc的个体体细胞中含有1个染色体组,基因
型为aabbcc的个体体细胞中含有2个染色体组,D项错误。
【素养·探究】——情境迁移
已知单倍体与三倍体都是高度不育。假如某单倍体生
物含有7条染色体,三倍体生物含有21条染色体。请回
答相关问题。
(1)单倍体与三倍体高度不育的原因是否完全相同?为
什么?(科学思维)
提示:不完全相同。前者在减数第一次分裂时没有联会,
后者是联会紊乱。
(2)该单倍体产生正常配子的概率是多少?(科学思维)
提示:(1/2)×(1/2)×(1/2)×(1/2)×(1/2)×(1/2)
×(1/2)=1/27。
【素养·迁移】
在显微镜下,通常根据染色体的形态和大小来判断一个
细胞中染色体组的数目。对如图所示细胞中染色体组
和基因的判断正确的是 ( )
A.在该细胞中,①②③④属于一个染色体组
B.在该细胞中,控制同一性状的基因有2个(一对)
C.在该细胞中,含有控制生物性状的2套基因
D.在该细胞中,含有控制生物性状的4套基因
【解析】选D。题图中①②③④形态大小相同,属于同
源染色体,一个染色体组中的染色体形态大小各不相同
;同源染色体的同一位置上存在着控制同一性状的基因,
在该细胞中,控制同一性状的基因有4个,含有控制生物
性状的4套基因,D项正确。
【补偿训练】
下列有关染色体组、单倍体和多倍体的相关叙述,
说法错误的是 ( )
A.水稻(2n=24)一个染色体组中有12条染色体
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.马铃薯(4n=48)的单倍体高度不育
D.马和驴杂交的后代骡是不育的二倍体,而雄蜂是可育
的单倍体
【解析】选C。水稻(2n=24)中含有两个染色体组,一个
染色体组中有12条染色体,A项正确;普通小麦的花药离
体培养后,长成的植株属于单倍体,B项正确;马铃薯
(4n=48)的单倍体含有同源染色体,是可育的,C项错误;
马和驴杂交的后代骡的细胞中不含有同源染色体,不能
产生可育的配子,雄蜂由卵细胞发育而来,是可育的单
倍体,D项正确。
知识点三 染色体数目变异实验与应用
1.低温诱导植物染色体数目的变化实验应注意的问题:
(1)选材:应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会
出现染色体加倍的情况。
(2)温度不是越低越好:温度过低对根尖细胞造成伤害,
应选择适宜温度。
(3)并不是所有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:显微镜下观察到的细胞是已
被解离液杀死的细胞。
(5)着丝点分裂与纺锤体无关:着丝点到有丝分裂后期
即分裂,无纺锤丝牵引,着丝点也分裂。
2.多倍体育种与单倍体育种比较:
多倍体育种 单倍体育种
原理 染色体变异 染色体变异
方法 秋水仙素处理萌发的种子或
幼苗 花药离体培养后加倍
优点 器官大、营养物质含量高 缩短育种年限
缺点 动物中难以开展 成活率低,只适用于植
物
举例 三倍体西瓜 抗病植株的培育
【思考·讨论】
人们利用萝卜(2N=18)和甘蓝(2N=18)杂交,可以得到
杂交后代。
1.萝卜和甘蓝杂交产生的后代为几倍体?是否可育?为
什么?(生命观念)
提示:二倍体,不可育。因为后代细胞中的两个染色体
组来自两个不同的物种,没有同源染色体,减数分裂时
联会紊乱,不能产生正常的可育配子。
2.如何使萝卜甘蓝的杂交后代可育?(科学思维)
提示:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使其染色体
数目加倍。这样在减数分裂过程中,可以正常联会,产
生可育配子。
【素养案例】
在三倍体西瓜的培育过程中,用秋水仙素溶液处理二倍
体西瓜(2N=22)的幼苗,获得四倍体植株。经过研究发
现,四倍体植株中有的体细胞含2N条染色体,有的含有
4N条染色体。下列有关该四倍体植株的叙述,错误的是
世纪金榜导学号( )
A.可能产生含22条染色体的精子和卵细胞
B.该植株的不同花之间传粉可以产生三倍体的子代
C.该植株体细胞染色体数目不同的原因之一是细胞分
裂不同步
D.该植株根尖分生区产生的子细胞含有44条染色体
【解题导引】(1)审清题意:该四倍体植株的“来源”。
(2)理清概念:二倍体、四倍体所指的对象是个体而不
是细胞。对细胞的表述是:该细胞含有几个染色体组。
【解析】选D。四倍体植株中,有的细胞含有4N条染色
体,即44条染色体,则这些细胞减数分裂形成的精子或
卵细胞的染色体数目是22条,A正确;由于四倍体植株同
时含有2N条染色体的细胞和4N条染色体的细胞,产生的
配子中有的含11条染色体,有的含22条染色体,所以该
植株的不同花之间相互传粉,会产生2、3、4共3种不同
染色体组数的子代,即产生的后代可能是二倍体、
三倍体或四倍体,B正确;该植株体细胞染色体数目不同
的原因之一是细胞分裂不同步,C正确;四倍体植株的根
尖分生区未接触到秋水仙素,所以产生的子细胞中染色
体数目仍然是22条,D错误。
【素养·迁移】
下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的
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
的变化
B.在观察低温处理的洋葱根尖装片时,通过一个细胞可
以看到染色体的变化情况
C.利用低温和秋水仙素处理材料均可抑制纺锤体形成
D.观察洋葱根尖细胞装片时要先在低倍镜下找到所要
观察的细胞并移到视野的中央,调节视野的亮度,再转
动粗准焦螺旋直至物像清晰
【解析】选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
细胞观察染色体的变化情况,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;在高倍镜下观察时不能使用粗准
焦螺旋,D错误。
【课堂回眸】
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