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5.2染色体变异 学案(含答案)

1、第第 2 2 节节 染色体变异染色体变异 自主梳理 1.染色体变异 2.二倍体和多倍体 3.单倍体 (1)单倍体育种中,可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗() 提示:单倍体植株可能高度不育,不能形成种子,所以单倍体育种中,只能用秋 水仙素处理单倍体幼苗。 (2)二倍体水稻和四倍体水稻杂交,可获得三倍体,稻穗和籽粒变小() 提示:三倍体不可育,无法获得籽粒。 (3)秋水仙素可抑制纺锤体的形成,导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂,所 以细胞不能分裂,从而使细胞染色体数目加倍() 提示:纺锤体的有无,不影响着丝粒一分为二。 典例 1 下图表示细胞中所含的染色体,的基因型可以表示为( ) A.:AABb

2、 :AAABBb :ABCD :A B.:Aabb :AaBbCc :AAAaBBbb :AB C.:AaBb :AaaBbb :AAaaBBbb :Ab D.:AABB :AaBbCc :AaBbCcDd :ABCD 解析 根据细胞中所含的染色体的类型判断,含有两个染色体组,含有三个 染色体组,含有四个染色体组,含有一个染色体组。 答案 C 对点练 1 (2020 安徽省高二期末)下列关于单倍体的叙述,正确的是( ) A.单倍体一定不可育 B.单倍体一定只含有 1 个染色体组 C.生物的精子和卵细胞都是单倍体 D.经花药离体培养得到的植株是单倍体 解析 单倍体不一定只含有一个染色体组,若单倍

3、体含有两个(偶数个)染色体组, 则该单倍体可育,A、B 错误;单倍体定义的是一个生物体,而不是一个细胞。 精子和卵细胞都是细胞,所以不属于单倍体,C 错误;经花药离体培养获得的植 株是由配子发育而来的,故为单倍体,D 正确。 答案 D 素养提升 单倍体育种与多倍体育种的比较 典例 2 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( ) A.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.四倍体西瓜的根细胞中含有 2 个染色体组 解析 秋

4、水仙素抑制纺锤体的形成,是在有丝分裂的前期;四倍体西瓜的果皮是 由子房壁发育而成的,来自母本,应含有 4 个染色体组;无子西瓜由于不能产生 正常配子,所以不能形成受精卵,而种皮来自母本,所以有种皮,而没有胚;由 于植株的地下部分没有经秋水仙素处理, 四倍体西瓜的根细胞中仍含有 2 个染色 体组。 答案 C 对点练 2 下图表示两种育种方式,请据图思考下列问题: (1)甲图表示的育种方式为_,乙图表示的育种方式为_,二者的 育种原理分别为_和_。 (2) 甲 图 和 乙 图 中 都 有 秋 水 仙 素 诱 导 染 色 体 组 加 倍 , 其 原 理 是 _ 。 甲 图 中 用 秋 水 仙 素 处

5、 理 的 目 的 是 _。 (3)乙图中获得无子西瓜至少需要_年。图乙中有两次传粉过程,它们的 目的分别是_和_。 (4) 甲 图 中 所 示 育 种 方 式 的 优 点 是 _ , 原 因 是 _。 答案 (1)单倍体育种 多倍体育种 染色体数目的变异 染色体数目的变异 (2)秋水仙素能够抑制纺锤体的形成,从而诱导染色体组加倍 使染色体组加倍, 从而变得可育 (3)两 得到三倍体种子 刺激三倍体的子房发育成果实 (4)能明显缩短育种年限 秋水仙素处理单倍体幼苗直接得到纯合子 联想质疑 染色体变异能用显微镜观察到,基因突变无法用显微镜观察。 染色体组数目的判断方法 (1)根据染色体的形态判断:

6、细胞内形态、大小相同的染色体共有几条,则含有 几个染色体组,如图甲中含有 4 个染色体组。 (2)根据基因型判断:控制同一性状的基因出现几次(读音的字母出现几次),则有 几个染色体组,如图乙含有 4 个染色体组。 单倍体、二倍体、多倍体的判断方法 (1)所有的单倍体都不育吗?为什么? 提示: 并非所有的单倍体都是高度不育的。若单倍体的体细胞中染色体组数为奇 数,则其在进行减数分裂形成配子时,同源染色体无法正常联会,不能产生正常 的配子而高度不育; 若单倍体的体细胞中染色体组数为偶数, 则其在减数分裂时, 染色体可正常联会,可能产生正常的配子而可育。 (2)单倍体是否只有一个染色体组? 提示:不

7、一定,四倍体植物的单倍体含有两个染色体组。 蜂王、雄蜂与工蜂 单倍体发育的起点是配子 花药离体培养应用的技术是什么?原理是什么? 提示:植物组织培养技术;植物细胞的全能性。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化(选学) 自主梳理 (1)低温和秋水仙素都可用于诱导染色体数目加倍。() (2)本实验中两次漂洗所用的试剂和目的均不相同。() (3)低温能通过抑制着丝粒的分裂从而诱导染色体加倍。() 提示:低温是通过抑制纺锤体的形成来诱导染色体数目加倍的。 典例 3 (2020 昌乐一中高一期末)在低温诱导植物染色体数目变化实验中,下列 说法合理的是( ) A.剪取 0.51 cm 洋葱根尖放入 4 的低

8、温环境中诱导 B.待根长至 1 cm 左右时将洋葱放入卡诺氏液中处理 C.材料固定后残留的卡诺氏液用 95%的酒精冲洗 D.经龙胆紫染液染色后的根尖需用清水进行漂洗 解析 将长出1 cm左右不定根的洋葱放入4 的低温环境中诱导培养4872 h, 之后剪取 0.51 cm 洋葱根尖, 放入卡诺氏液中浸泡 0.51 h, 以固定细胞形态, A、B 项错误;材料固定后残留的卡诺氏液用体积分数为 95%的酒精冲洗 2 次, C 项正确;经解离后的根尖需用清水进行漂洗,经龙胆紫染液染色后的根尖不需 用清水漂洗,D 项错误。 答案 C 对点练 3 (2020 甘肃省会宁县第一中学高二期末)在“低温诱导植物

9、染色体数目 的变化”实验中,低温处理根尖的目的是( ) A.促进细胞生长 B.抑制 DNA 复制 C.促进染色体配对 D.抑制纺锤体形成 解析 “低温诱导植物染色体数目的变化”实验中,低温处理根尖,作用是抑制 纺锤体形成,导致染色体不能移向两极,从而使细胞内的染色体数目加倍,D 正 确。 答案 D 联想质疑 低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理: (1)有丝分裂前期,低温和秋水仙素都能抑制纺锤体的形成; (2)后期,着丝粒分裂后染色体数目加倍; (3)末期,由于没有纺锤体,染色体不能被牵拉到细胞两极,细胞无法实现一分 为二,从而使得细胞内的染色体数目加倍。 两次漂洗的对比: (1)本实验是否

10、温度越低效果越显著? 提示:不是,必须为“适当低温”,以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。 (2)观察时是否所有细胞中染色体均已加倍? 提示: 不是, 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态。 染色体结构的变异 自主梳理 (1)染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异() 提示: 非同源染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异,而同源染色体之 间发生的片段交换属于基因重组。 (2)X 射线可引起基因突变,也可引起染色体变异() (3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平,是有利变异() 提示:染色体结构变异大多数对生物体是不利的,有的甚至会导致生物体死亡。 典例 4 (

11、2018 海南卷,14)杂合子雌果蝇在形成配子时,同源染色体的非姐妹染 色单体间的相应片段发生对等交换,导致新的配子类型出现,其原因是在配子形 成过程中发生了( ) A.基因重组 B.染色体重复 C.染色体易位 D.染色体倒位 解析 在减数分裂过程中, 同源染色体上的非姐妹染色单体间的相应片段发生对 等交换导致基因重组;在减数分裂后期,非同源染色体的自由组合也能导致基 因重组。染色体重复、染色体易位、染色体倒位属于染色体变异。 答案 A 对点练 4 (2020 浙江省高考真题)某条染色体经处理后,其结构发生了如图所示 的变化。这种染色体结构的变异属于( ) A.缺失 B.倒位 C.重复 D.易

12、位 解析 分析图示可知,原来排列为 123456 的染色体,经过断裂后,重新连接为 125436 的排列顺序,可知其中的 345 片段发生了 180 的颠倒,此类染色体结构 变异为倒位。 答案 B 【归纳总结】 易位与互换的区别 联想质疑 请分析以上各属于哪种变异? 1.缺失 2.重复 3.倒位 4.易位 (1)为什么基因突变在光学显微镜下看不到,而染色体结构变异可以观察到? 提示:基因突变属于分子水平的变化,染色体结构变异属于细胞水平的变化。 (2)易位和交叉互换发生的对象有何区别? 提示: 易位发生在非同源染色体之间,交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色 单体之间。 思维导图 晨读必背 1

13、.生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变 化,称为染色体变异。 2.体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。体细胞 中含有三个或三个以上染色体组的个体,统称为多倍体。 3.与二倍体植株相比, 多倍体植株常常是茎秆粗壮, 叶片、 果实和种子都比较大, 糖类和蛋白质等营养物质的含量都 有所增加。 4.人工诱导多倍体的方法很多,如低温处理、用秋水仙素 诱发等。其中,用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗,是 目前最常用且最有效的方法。 5.体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同 的个体,叫作单倍体。 教材答案与提示 一、问题探讨 1.从上到下依次填写:12、24、11、异常。 2.提示:

14、因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是 33 条,减数分裂时染色体 发生联会紊乱,不能形成正常的配子,因此无法形成受精卵,进而形成种子。 3.提示:能形成种子的植物细胞中,染色体数目一定是偶数吗?香蕉体细胞中的 染色体数目不是偶数,它是怎样形成的呢?又是如何繁殖下一代的? 二、练习与应用 概念检测 1.(1) (2) (3) 2.D 3.C 4. 生物种类 豌豆 普通小麦 小黑麦 体细胞中的染色 体数/条 14 42 56 配子中的染色体 数/条 7 21 28 体细胞中的染色 体组数 2 6 8 配子中的染色体 组数 1 3 4 属于几倍体生物 二倍体 六倍体 八倍体 拓展应用 1.提示:可

15、能的原因是,二倍体植株经减数分裂形成配子后,一些配子可以在离 体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代,是因为它 们的体细胞中只含有一个染色体组,减数分裂时没有同源染色体的联会,就会造 成染色体分别移向细胞两极的紊乱,不能形成正常的配子,因此,就不能繁殖后 代。 2.(1)西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方, 用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝 分裂时形成纺锤体,导致细胞内染色体数目加倍,从而得到四倍体植株。 (2)杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为:用秋水仙素处理萌发的种 子或幼苗。 (3)三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子,因此,不能形成种子。 但是,也有

16、可能在减数分裂时形成正常的卵细胞,从而形成正常的种子,但这种 概率特别小。 (4)有其他方法可以替代。方法一,进行无性生殖,将三倍体植株进行组织培养 获取大量的组培苗,再进行移栽;方法二,利用生长素或生长素类似物处理二倍 体植株未受粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实,同时,在花期全时段要 进行套袋处理,以避免受粉。 随堂检测 1.(2020 甘肃省兰州一中高二期末)下列情况中不属于染色体变异的是( ) A.第 5 号染色体短臂缺失引起的遗传病 B.第 21 号染色体多一条引起的唐氏综合征 C.黄色圆粒豌豆自交后代出现绿色皱粒豌豆 D.用花药培育出的单倍体植株 解析 第 5 号染色体短臂缺失

17、引起的遗传病,属于染色体结构变异;第 21 号染 色体多一条引起的唐氏综合征,属于染色体数目变异;黄色圆粒豌豆自交后代出 现绿色皱粒豌豆,属于杂交的基因重组;用花药培育出的单倍体植株,属于染色 体数目变异。 答案 C 2.已知某二倍体生物的体细胞中含有 8 条染色体,则下列可表示该生物一个染色 体组的是( ) A. B. C. D. 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,均满足上述条件。 答案 C 3.(2020 山东省济南外国语学校高一月考)用秋水仙素处理萌发的种子,可获得多 倍体植株,秋水仙素作用的时期是( )

18、 A.前期 B.间期 C.间期和前期 D.末期 解析 秋水仙素起的作用是抑制纺锤体的形成,而纺锤体在前期形成,因此秋水 仙素作用的时期是前期。 答案 A 4.下列是无子西瓜培育的过程简图,有关叙述错误的是( ) A.过程也可进行低温诱导处理,与秋水仙素的作用原理不同 B.三倍体植株不育的原因是在减数分裂过程中联会发生紊乱 C.培育得到的无子西瓜与二倍体有子西瓜相比个大、含糖量高 D.要得到无子西瓜,需每年制种,很麻烦,所以可用无性繁殖进行快速繁殖 解析 低温诱导和秋水仙素的作用原理相同, 都是抑制有丝分裂前期纺锤体的形 成。 答案 A 5.下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述,错误的是( )

19、 A.一个染色体组中不含同源染色体 B.由受精卵发育成的,体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C.单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组 D.人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 解析 人工诱导多倍体的方法很多, 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;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只 含有一个染色体组,如四倍体的单倍体植株体细胞中含有 2 个染色体组。 答案 D 6.下列各图中,所表示的是某些植物的体细胞,请根据下列条件判断: (1)肯定是单倍体的是_图,它是由_倍体的生殖细胞直接发育形 成的。 (2) 茎 秆 较 粗 壮 但 不 能 产 生 种 子 的 是 _ 图 , 理 由 是 _。 (3)如果都不是由生殖细胞直接发育形成,其中肯定是二倍体的是_图。 (4)如果 C 图中的生物是由某生物的卵细胞直接发育形成的,那么它是几倍体? _。形成它的那个生物是几倍体?_。 答案 (1)D 二 (2)A 含有三个染色体组,但染色体组的数目为奇数,减数分 裂时联会紊乱 (3)B、C (4)单倍体 四倍体