5.2染色体变异

nullnull第2节 染色体变异2013届高考一轮生物复习（人教版）null一、染色体结构的变异(连线相关内容)null【点拨】基因突变，名义上是基因在变，其实是基因内部碱基在变，基因的数目和位置都未变；染色体变异，名义上是染色体在变，其实是染色体内部基因在变，基因的数目和位置都改变。 null二、染色体数目的变异 1.判断单倍体、二倍体和多倍体 (1)单倍体：体细胞中含有___________染色体数目的个体。 (2)二倍体：由_______发育而来，体细胞中含有两个染色体组 的个体。 (3)多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有___________以 上染色体组的个体。本物种配子受精卵三个或三个null2.特点 (1)单倍体：__________，高度不育。 (2)多倍体：茎秆粗壮，_________________较大，_________含 量高。 3.人工诱导方法 (1)单倍体：_________培养； (2)多倍体：秋水仙素处理____________________；______处理 植物分生组织细胞。植株弱小叶片、果实、种子营养物质花药离体萌发的种子或者幼苗低温null三、低温诱导植物染色体数目的变化null1.实验原理 用低温处理植物分生组织细胞，如根尖分生组织细胞，能够 抑制_____________，以致影响染色体被拉向两极，细胞不能 分裂成____________，使植物细胞___________加倍。纺锤体的形成两个子细胞染色体数目null2.方法步骤 洋葱根尖培养→取材→ __________(解离→漂洗→_____→制 片)→观察 3.实验结论 适当低温可以诱导___________加倍。 制作装片染色染色体数目null【思维判断】 1.细菌的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异。( ) 【分析】细菌没有染色体，不存在染色体变异；细菌不存在有性 生殖，不存在基因重组；细菌惟一的可遗传变异形式是基因突 变。 2.单倍体一定不存在同源染色体。( ) 【分析】单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体马铃薯的 单倍体含有两个染色体组，存在同源染色体。××null3.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。( ) 【分析】人工诱导多倍体的方法有很多，最常用且最有效的方 法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，低温处理植物分生组 织细胞也会产生多倍体。 4.体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体。( ) 【分析】体细胞中含有两个染色体组的个体如果由受精卵发育 而来，称为二倍体；如果由配子发育而来，则称为单倍体。 ××null 染色体结构变异 1.染色体结构变异与基因突变的区别 (1)从是否产生新基因上来区别： ①染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。 ②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。基因突变导致新基因的产生，染色体结构变异未形成新的基因。null(2)通过光学显微镜区别： ①染色体结构变异可借助光学显微镜观察； ②基因突变、基因重组用光学显微镜观察不到。null2.染色体结构变异分类缺失某一片段增加某一片段某一片段移接到 另一条非同源染 色体上某一片段位置颠倒染色体上的基因数目或排列顺序改变，从而导致性状变异猫叫 综合征果蝇的 棒状眼人慢性粒 细胞白血病null【高考警示钟】 1.非同源染色体之间交换片段和同源染色体之间交换片段是不同的变异形式。前者属于易位，后者属于基因重组。 2.染色体结构变异是基因数目或排列顺序的改变；基因突变是基因内部结构的改变。null【典例训练1】(2011·海南高考)关于植物染色体变异的叙述，正确的是( ) A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 【解题】 1.考查实质：染色体变异不改变基因种类，会改变基因的数量和基因在染色体上的排列顺序。 2.解题关键：明确基因突变产生新基因，导致基因种类改变。null【解析】选D。A项,染色体组整倍性变化会导致染色体变异，不会导致基因种类的增加;B项,染色体组非整倍性变化是染色体数目的变化，不会产生新的基因；C项,染色体片段的缺失和重复属于染色体变异，不一定导致基因种类的变化；D项,染色体的倒位和易位会导致基因排列顺序的变化。null【互动探究】(1)染色体组整倍性增加对基因有什么影响？ 提示：基因结构不变，但数量增多。 分析：基因在染色体上，染色体组增加，导致基因的数量增加，但基因内部结构不变化。 (2)导致基因排列顺序变化的变异方式有哪些？ 提示：交叉互换、染色体变异。 分析：交叉互换导致DNA上的基因进行互换，改变了基因的排列顺序；染色体变异中的易位、缺失、重复、倒位都会改变基因的排列顺序。null【变式备选】能在细胞分裂间期起作用的措施是( ) ①农作物的诱变育种 ②用秋水仙素使染色体数目加倍 ③肿瘤的治疗 ④花粉离体培养 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 【解析】选A。细胞分裂间期能进行DNA复制,基因突变主要发生在DNA复制时,化疗原理是抑制DNA复制。因此①③符合题意。null 染色体数目变异 1.染色体组和基因组的确定 (1)染色体组：染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息。要构成一个染色体组，应具备以下条件： ①一个染色体组中不含同源染色体。 ②一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。 ③一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。null(2)基因组：对于有性染色体的生物(二倍体)，其基因组为常染色体/2+性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。 2.多倍体育种和单倍体育种 (1)培育三倍体西瓜： ①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。null②过程：二倍体西瓜幼苗二倍体西瓜幼苗三倍体植株 （联会紊乱）null(2)培育抗病高产植株： ①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再用秋水仙素处理，形成纯合子。 ②实例：抗病高产植株(aaBB)的选育过程null【技巧点拨台】 判断单倍体与二倍体、多倍体的方法 (1)由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。 (2)由配子发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为单倍体。如八倍体生物的单倍体含有4个染色体组。 (3)二倍体生物的配子中只含有一个染色体组。null【典例训练2】图中，甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是( )nullA.①→②过程简便，原理是基因重组 B.②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期 C.③过程常用的方法是花药离体培养 D.③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同 【解题指南】 1.考查实质：杂交育种、单倍体育种、多倍体育种的原理。 2.解题关键：(1)明确各过程的育种原理。 (2)分析每个过程染色体是否加倍或减半，如发生加倍或减半，则该过程发生了染色体变异。null【解析】选B。分析题图，①→②过程和①→④→⑤过程为杂 交育种过程，但培养目标不同，前者是为了获得AAbb个体，后者是为了获得aaBB个体。杂交育种操作简便，但培育周期长；⑦过程是多倍体育种过程，其发生的染色体变异是由于秋水仙素抑制有丝分裂前期纺锤体的形成而产生的；③→⑥表示单倍体育种过程，其中③过程常用的方法是花药离体培养，单倍体育种与多倍体育种的原理都是染色体变异。 null【互动探究】(1)⑦过程通常采用什么方法？ 提示：用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。 分析：秋水仙素和低温处理，都有抑制纺锤体形成的作用，使细胞内染色体数目加倍。 (2)①→③→⑥整个过程需要几年时间？ 提示：2年。 分析：①过程获得AaBb(以种子形式存在)需要1年时间，第2年把种子种下去，取花粉进行离体培养形成单倍体，用秋水仙素处理单倍体幼苗，就会获得AAbb。null【变式备选】如图表示无子西瓜的培育过程： 根据图解,结合你学过的生物学知识,判断下列叙述错误的是 ( )nullA.秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖,主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成 B.四倍体植株所结的西瓜,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.培育无子西瓜通常需要年年制种,用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖null【解析】选C。图示无子西瓜的培育中使用的秋水仙素,其机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成；四倍体植株的体细胞中均含4个染色体组；无子西瓜没有种子,实际操作中会看到发育不完全的种皮,胚是一定没有的；因无子西瓜是三倍体,不能自己繁殖后代,因此需年年制种,可以通过无性繁殖的技术快速繁殖。null三种可遗传变异的比较nullnull【高考警示钟】 基因突变对生物体的影响并不一定比染色体变异小 基因突变不改变生物体内基因的数量，染色体变异可以改变生物体内基因的数量。但不要误以为染色体变异一定比基因突变对生物的影响大。有的基因突变是致死的，其影响反而比一些染色体变异影响大。null下列变异的原理一般认为属于基因重组的是( ) A.将四倍体植株与正常二倍体植株杂交，产生三倍体植株 B.血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病 C.两条非姐妹染色单体的A和a基因的交换 D.染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上而引起变异 【解析】选C。A、B描述的分别属于染色体变异和基因突变，不符合题意。同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交换属于基因重组，C正确；染色体的某一片段移接到另一 条非同源染色体上属于染色体变异，D不符合题意。null【变式备选】(2012·河源模拟)以下情况属于染色体变异的是 ( ) ①21三体综合征患者细胞中的第21号染色体有3条 ②同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了相应部位的交叉互换 ③染色体数目增加或减少 ④花药离体培养后长成的植株 ⑤非同源染色体之间的自由组合 ⑥染色体上DNA碱基对的增添、缺失 A.②④⑤ B.①③④⑥ C.①②③④⑤⑥ D.①③④null【解析】选D。①是染色体数目变异中个别染色体的增加；②是基因重组；③是染色体数目的变异，包括个别染色体的增减和以染色体组的形式成倍地增减；④是染色体数目变异中染色体组成倍地减少；⑤是基因重组；⑥染色体上DNA碱基对的增添、缺失，引起基因结构的改变，是基因突变。 null 探究实验中作出假设的方法 ——低温能诱导染色体数目的加倍 【案例】用浓度为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请设计实验探究这个问题。null(1)针对以上问题，作出的假设是：______________________ ___________________________________________________。 提出此假设的依据是_________________________________。 (2)低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，请根据这个提示列出设计实验的组合表格。 (3)按照你的设计思路,以_____________作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此,你要进行的具体操作是： 第一步：剪取根尖0.5 cm～1 cm。 第二步：按照____→____ →____→____步骤制作_______。 第三步：显微镜观察。null【命题人透析】 (1)探究实验中如何作出假设： ①假设的内容是由问题决定的，在作假设时，首先要清楚探究的问题是什么。 ②假设的提出与基本预测有很大的关系。如果基本预测是肯定的，假设就是肯定的假设； ③假设在实验之前没有正确与错误之分，只有可以检验的假设和无法检验的假设，探究实验中作出的假设应是可检验的假设。null(2)依据类比推理推导假设成立的依据： 秋水仙素诱导染色体加倍的原理是破坏纺锤体的形成，但不影响着丝点的分裂，因此导致染色体数目加倍。低温能影响酶的活性，纺锤体的形成需要酶的催化，因而纺锤体的形成受到影响，也会导致染色体的数目加倍。 (3)确定表格内项目的方法： ①设计表格时要注意题干中的要求是测量低温效应的时间，分别设置温度梯度和时间梯度两个实验变量。考虑到一般植物细胞周期的时间单位为小时，因此表格内培养时间应以小时为单位。null②为了保证实验的严谨性，应该设置一组常温下的对照，以排除环境因素的干扰。 【】 (1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍 低温能够影响酶的活性(或纺锤体的形成、着丝点的分裂)，使细胞不能正常进行有丝分裂(也可以提出其他假设，只要能够运用所学的生物知识进行合理的解释即可)null(2)(3)在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体数目(或染色体计数) 解离 漂洗 染色 制片 细胞有丝分裂装片 null【阅卷人点评】 得分要点 (1)合理即可得分。 (2)只要设计的表格达到以下两个要求，均可得分： A.至少设置两个温度的对照(常温和低温)； B.间隔相等的培养时间进行取样。null失分案例 (1)假设不明确：如提出以下假设：“低温是否能诱导染色体加倍”。 (2)常见错误：时间单位不正确或未体现出时间梯度，低温设置不合理。 (3)第一空答为“染色体数目”。null1.下列变异中，属于染色体结构变异的是( ) A.将人类胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子拼接重组DNA B.染色体中DNA的一个碱基缺失 C.果蝇第Ⅱ号染色体上某片段移接到第Ⅲ号染色体上 D.同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换 【解析】选C。染色体结构变异主要包括如下四类：染色体“增加某片段”，“缺失某片段”，“某片段位置颠倒”及“染色体某片段移接到另一条非同源染色体上”，选项A～D中，A属基因重组，B属基因突变，D属基因重组，只有C选项所述为染色体结构变异中的“移接到另一条非同源染色体上”，故应选C。null2.用基因型为DdTt的植株所产生的花粉分别经离体培养成幼苗，再用秋水仙素处理使其成为二倍体，这些幼苗成熟后自交后代( ) A.全部为纯合子 B.全部为杂合子 C.1/4为纯合子 D.1/16为纯合子 【解析】选A。二倍体植株花粉先经离体培养得到单倍体，单倍体再经染色体加倍得到二倍体的纯合子，纯合子自交不会出现性状分离(后代仍为纯合子)。 null3.(2012·无锡模拟)四倍体水稻是重要的粮食作物，下列有关水稻的说法正确的是( ) A.四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组，是单倍体 B.二倍体水稻经过秋水仙素加倍后可以得到四倍体植株，表现为早熟、粒多等性状 C.三倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小 D.四倍体水稻初级精母细胞中控制同一性状的核基因一般有4个null【解析】选A。A项中，所有配子不经过受精形成的新个体，无论含有几个染色体组，都是单倍体，所以四倍体水稻的配子形成的子代虽然含有两个染色体组，但仍然是单倍体。B项中，二倍体水稻经秋水仙素处理，染色体数目加倍，得到四倍体水稻，多倍体植株的特点是其种子粒大，子粒数目减少，但是发育周期延长，表现为晚熟。C项中，三倍体水稻高度不育，不能形成正常配子，所以无法形成单倍体。D项中四倍体水稻初级精母细胞中控制同一性状的核基因一般有8个。null4.（2012·安徽联考）用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上的斑纹基因易位于W染色体上，使雌体都有斑纹。再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代雌蚕都有斑纹，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．染色体结构变异 B．基因突变 C．染色体数目变异 D．基因重组 【解析】选A。题中描述用X射线处理蚕蛹，且第2号染色体上的斑纹基因易位于W染色体上，说明这一变异属于染色体结构变异。null5.一细胞有丝分裂过程中发生了如下变化，请分析，推测下列说法错误的是( ) A.发生了染色体结构变异 B.正常的着丝点分裂，姐妹染色单体分离，没有发生变异 C.一条染色体变成了两条染色体 D.DNA分子数目没有发生变化null【解析】选B。A项和B项中，正常的着丝点分裂，应该形成两条 如图所示的染色体： 。图中的着丝点异常分裂属于 染色体结构变异。C项中，着丝点分裂，染色体加倍。D项中，着丝点分裂，DNA分子数目不变，前后都是两个DNA分子。null6.如图所示，下列是四个基因型不同的生物体细胞，请分析回答： (1)图甲所示是含______个染色体组的体细胞，每个染色体组有______条染色体。null(2)图乙若表示一个有性生殖细胞，它是由_______倍体生物经过减数分裂产生的，由该生殖细胞发育而成的个体是______倍体。每个染色体组含有______条染色体。 (3)图丙细胞发育成的生物是_____倍体,含有_____个染色体组。 (4)图丁所示是含______个染色体组的体细胞，每个染色体组有_____条染色体。 【解析】(1)图甲中染色体是两两相同的，故含有2个染色体组，且每个染色体组含有4条染色体。 (2)图乙中染色体每3个是相同的，则含有3个染色体组，若表示有性生殖细胞，则是由六倍体生物经过减数分裂产生的。null(3)图丙中4条染色体大小与形状均不同，则表示只有1个染色体组，由该细胞发育成的生物为单倍体。 (4)图丁染色体每4个是相同的，则含有4个染色体组，每个染色体组含有3条染色体。 答案：(1)2 4 (2)六 单 3 (3)单 1 (4)4 3null实验方法：低温诱导植物染色体数目的 变化的实验设计思路 【理论指导】 1.实验原理 通过低温处理植物，使根尖分生区的细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍(如图)。 null2.实验步骤 培养根尖→低温诱导→固定根尖→制作装片→观察装片。null【典例分析】“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验设计思路如下： (1)培养根尖： 实验课前的3 d～5 d，把洋葱放在盛满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触瓶内的水面。 (2)低温诱导： 当根长到1 cm左右时，放入冰箱内4 ℃低温下培养，处理 36 h。null(3)固定根尖： 剪取以上处理过的根尖0.5 cm～1 cm，放入卡诺氏液中固定0.5 h～1 h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次，用体积分数为70%的酒精保存于低温处，贴好标签。 (4)制作装片： 取固定好的根尖，进行解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。 (5)观察装片： 用显微镜找出处于细胞分裂中期的细胞，进行染色体计数。null【分析】 (1)为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构，必须先将细胞固定。 (2)在进行实验的过程中，与观察植物细胞的有丝分裂一样，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死了，最终在显微镜下看到的是死细胞。 (3)选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织，不分裂的细胞染色体不复制，不会出现染色体数目加倍的情况。null【拓展】 (1)除低温诱导外，还有哪些常用的诱导染色体数目加倍的方法？试简述其原理。 提示：除低温诱导外，生产上还常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗来诱导染色体数目加倍。其原理是：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。 (2)若该实验不用洋葱而用干燥的蚕豆，如何来培养根尖？ 提示：把50颗干燥的蚕豆种子浸在清水中一昼夜，使其吸胀萌发，然后放在盛有少量清水的培养皿中培养。