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新人教（2019）生物必修2同步學(xué)案
5.2　染色體變異
一、染色體數(shù)目的變異
1．染色體變異的概念及種類
(1)概念：生物體的體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化。
(2)種類：染色體數(shù)目的變異和染色體結(jié)構(gòu)的變異。
2．染色體數(shù)目變異的類型
(1)細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少。
(2)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少。
3．二倍體和多倍體
(1)染色體組：在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中，染色體都是兩兩成對(duì)的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個(gè)染色體組。
(2)二倍體：由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體。
(3)三倍體、四倍體的形成過程
(4)多倍體
①概念：由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體。
②特點(diǎn)：常常是莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加，也存在結(jié)實(shí)率低，晚熟等缺點(diǎn)。
③三倍體不育的原因：三倍體的原始生殖細(xì)胞中有三套非同源染色體，減數(shù)分裂時(shí)出現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂，因此不能形成可育的配子。
④人工誘導(dǎo)多倍體的方法
方法 用秋水仙素誘發(fā)或用低溫處理
處理對(duì)象 萌發(fā)的種子或幼苗
原理 能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍
實(shí)例 含糖量高的甜菜和三倍體無子西瓜的培育
4．單倍體
(1)概念：體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個(gè)體。
(2)實(shí)例：蜜蜂中的雄蜂，單倍體的農(nóng)作物。
(3)特點(diǎn)：與正常植株相比，單倍體植株長(zhǎng)得弱小，而且高度不育。
(4)應(yīng)用——單倍體育種
①方法
②優(yōu)點(diǎn)：能明顯縮短育種年限。
(1)單倍體的體細(xì)胞中一定只含一個(gè)染色體組(　　)
(2)體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體一定是二倍體(　　)
(3)單倍體經(jīng)一次秋水仙素處理，可得到二倍體或多倍體(　　)
(4)單倍體育種中，可用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗(　　)
(5)二倍體西瓜幼苗的基因型為Aa，則用秋水仙素處理后形成的四倍體為純合子(　　)
(6)二倍體水稻和四倍體水稻雜交，可獲得三倍體，稻穗和籽粒變小(　　)
(7)秋水仙素可抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致有絲分裂后期著絲粒不能正常分裂，所以細(xì)胞不能分裂，從而使細(xì)胞染色體數(shù)目加倍(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
歸納總結(jié)　(1)由配子發(fā)育而成的個(gè)體為單倍體。單倍體不一定只含一個(gè)染色體組，如六倍體普通小麥單倍體的體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組。
(2)生物是否可育的判斷方法：看減數(shù)分裂時(shí)，染色體能否正常聯(lián)會(huì)，若能正常聯(lián)會(huì)，則可產(chǎn)生正常的配子，則生物是可育的，反之，不可育。如三倍體香蕉不可育；含有一個(gè)染色體組的單倍體不可育；二倍體的騾不可育。
有關(guān)染色體組數(shù)的判斷：
(1)請(qǐng)根據(jù)染色體的形態(tài)判斷染色體組的數(shù)量，并完成表格的填寫。
項(xiàng)目
染色體組數(shù) 3 2 1 4 2
每個(gè)染色體組內(nèi)染色體數(shù) 3 3 4 2 2
規(guī)律：染色體組數(shù)＝形態(tài)相同的染色體的條數(shù)，一個(gè)染色體組中的染色體數(shù)＝不同形態(tài)染色體的種類數(shù)。
(2)請(qǐng)根據(jù)基因型判斷染色體組數(shù)：
項(xiàng)目
染色體組數(shù) 1 3 2 4
規(guī)律：染色體組數(shù)＝控制同一性狀的基因的個(gè)數(shù)。
二、低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化
1．實(shí)驗(yàn)原理
用低溫處理植物的分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細(xì)胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是，植物細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生變化。
2．實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象
(1)實(shí)驗(yàn)步驟
(2)現(xiàn)象：視野中既有正常的二倍體細(xì)胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞。
3．注意事項(xiàng)
(1)在顯微鏡下觀察到的細(xì)胞已經(jīng)死亡，不能觀察到細(xì)胞中染色體數(shù)目的變化過程。
(2)選材只能是分生區(qū)細(xì)胞，不能進(jìn)行細(xì)胞分裂的細(xì)胞不會(huì)出現(xiàn)染色體數(shù)目的變化。
(1)低溫誘導(dǎo)時(shí)溫度越低效果越顯著(　　)
(2)用顯微鏡觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞中染色體均已加倍(　　)
(3)制作根尖細(xì)胞的臨時(shí)裝片時(shí)，制作基本步驟是解離→漂洗→染色→制片(　　)
(4)低溫處理和利用秋水仙素處理材料的原理是相同的(　　)
(5)固定細(xì)胞后所用的沖洗試劑與解離后所用的漂洗試劑是一樣的(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
特別提醒　卡諾氏液和解離液的作用
卡諾氏液是固定液的一種。固定液的作用是固定細(xì)胞形態(tài)以及細(xì)胞內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)，固定之后，細(xì)胞死亡并且定型，不再代謝也不再變化。解離液的作用主要是溶解細(xì)胞間的連接物質(zhì)，將組織中的細(xì)胞分散開來，便于觀察，解離之后細(xì)胞死亡。
三、染色體結(jié)構(gòu)的變異
1．類型
圖解 變化 名稱 舉例
染色體b片段缺失 缺失 果蠅缺刻翅的形成
染色體b片段增加 重復(fù) 果蠅棒狀眼的形成
染色體的某一片段(d、g)移接到另一條非同源染色體上 易位 果蠅花斑眼的形成
同一條染色體上某一片段(a、b)位置顛倒 倒位 果蠅卷翅的形成
2．結(jié)果：染色體結(jié)構(gòu)的改變，會(huì)使排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，導(dǎo)致性狀的變異。
3．對(duì)生物體的影響：大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡。
(1)染色體之間發(fā)生的片段互換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異(　　)
(2)X射線可引起基因突變，也可引起染色體變異(　　)
(3)染色體增加某一片段可提高基因表達(dá)水平，是有利變異(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×
特別提醒　非同源染色體之間發(fā)生的片段互換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，而同源染色體之間發(fā)生的片段互換屬于基因重組。
1．下圖為顯微鏡觀察的變異雜合子染色體聯(lián)會(huì)異?，F(xiàn)象，通過圖示辨析染色體結(jié)構(gòu)變異的類型。
2．上述變異類型中，缺失和重復(fù)改變了染色體上基因的數(shù)量，易位和倒位改變了基因在染色體上的排列順序。
1．染色體組是指細(xì)胞中一套完整的非同源染色體。
2．體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體，叫作單倍體。由受精卵發(fā)育而來的個(gè)體，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫作二倍體；體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體叫作多倍體。
3．與正常植株相比，單倍體植株長(zhǎng)得弱小，而且高度不育。多倍體植株常常是莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。
4．單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗等階段，能明顯縮短育種年限。
5．秋水仙素或低溫能夠抑制紡錘體的形成，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍。
6．染色體結(jié)構(gòu)變異可改變?nèi)旧w上的基因數(shù)目或排列順序，可在顯微鏡下觀察到。
7．基因突變、基因重組和染色體變異都是可遺傳變異的來源，原因是三者均導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)發(fā)生變化。
1．(2019·天津靜海一中高一月考)普通小麥?zhǔn)橇扼w，含有42條染色體，它的單倍體體細(xì)胞中的染色體組數(shù)及染色體形態(tài)種類依次是(　　)
A．3、7 B．1、7　C．3、21 D．7、3
答案　A
解析　體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個(gè)體，叫作單倍體。普通小麥?zhǔn)橇扼w，體細(xì)胞中含有六個(gè)染色體組，共42條染色體，它的單倍體含有三個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組中的染色體數(shù)目為7，A符合題意。
2．(2019·甘肅慶陽一中月考)下列關(guān)于染色體組、二倍體和多倍體的敘述，不正確的是(　　)
A．一個(gè)染色體組中不含同源染色體
B．多倍體在植物中比動(dòng)物中常見
C．二倍體可由受精卵發(fā)育而成，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組
D．人工誘導(dǎo)多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗
答案　D
解析　人工誘導(dǎo)多倍體的方法可以用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，還可以用低溫處理等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3．下列有關(guān)“低溫誘導(dǎo)大蒜(2n＝16)根尖細(xì)胞染色體加倍”的實(shí)驗(yàn)，敘述不正確的是(　　)
A．低溫處理后的實(shí)驗(yàn)材料要先用卡諾氏液固定再用酒精沖洗
B．在顯微鏡視野內(nèi)可能觀察到染色體數(shù)為16、32和64的細(xì)胞
C．用高倍顯微鏡觀察不到根尖細(xì)胞染色體加倍的過程
D．低溫通過促進(jìn)著絲粒分裂導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍
答案　D
解析　低溫通過抑制紡錘體形成導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍，D錯(cuò)誤。
4．用純種的高稈抗銹病(DDTT)小麥與矮稈易染銹病(ddtt)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如圖所示，下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正確的是(　　)
A．過程①的作用原理為染色體變異
B．過程③必須經(jīng)過受精作用
C．過程④必須使用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗
D．此育種方法選出的符合生產(chǎn)要求的品種占1/4
答案　D
解析　題圖中過程①表示雜交，其原理為基因重組；過程③常用的方法為花藥離體培養(yǎng)；過程④可使用秋水仙素或低溫處理幼苗，單倍體高度不育，不產(chǎn)生種子；F1可產(chǎn)生4種雄配子，基因型分別為DT、Dt、dT、dt，經(jīng)秋水仙素處理后染色體數(shù)目加倍，符合生產(chǎn)要求的品種(ddTT)占1/4。
5．生物體染色體上的等位基因部位可以進(jìn)行配對(duì)聯(lián)會(huì)，非等位基因部位不能配對(duì)。某二倍體生物細(xì)胞中分別出現(xiàn)下圖中①至④系列狀況，則對(duì)該圖的解釋正確的是(　　)
A．①為基因突變，②為倒位
B．③可能是重復(fù)，④為染色體組加倍
C．①為易位，③可能是缺失
D．②為基因突變，④為染色體結(jié)構(gòu)變異
答案　C
解析　圖①發(fā)生了染色體片段的改變，且改變的片段不屬于同源染色體的部分，因此屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位；圖②染色體的某一片段發(fā)生了位置顛倒，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的倒位；圖③在同源染色體配對(duì)時(shí)出現(xiàn)“環(huán)”，可能是染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或者重復(fù)；圖④細(xì)胞中有一對(duì)同源染色體多了一條，屬于染色體數(shù)目變異。
6．以下材料選自某同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)的部分記錄。
實(shí)驗(yàn)名稱：低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化。
實(shí)驗(yàn)步驟：
(1)培養(yǎng)固定：將洋蔥在冰箱冷藏室內(nèi)(4 ℃)放置一周。取出后，將洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶上，讓洋蔥的底部接觸水面，于室溫(約25 ℃)進(jìn)行培養(yǎng)。待根長(zhǎng)出1 cm左右，剪取根尖0.5～1 cm，置于盛有清水的培養(yǎng)皿內(nèi)，并在冰箱的冷藏室誘導(dǎo)培養(yǎng)48～72 h。將誘導(dǎo)后的根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1 h，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次。
(2)裝片制作：解離→染色→漂洗→制片。
(3)觀察：先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂象，確認(rèn)某個(gè)細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目變化后，再用高倍鏡觀察。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：低溫條件下根尖所有細(xì)胞染色體數(shù)目都加倍。
問題：
請(qǐng)將上述內(nèi)容中錯(cuò)誤之處予以改正。
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答案?、賾?yīng)將整個(gè)培養(yǎng)裝置放入冰箱的冷藏室內(nèi)，誘導(dǎo)培養(yǎng)48～72 h后再剪取根尖；②裝片制作順序應(yīng)為解離→漂洗→染色→制片；③實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)為部分根尖細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化或沒有細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目變化

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