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必修二 第5章 染色體變異
教材基礎(chǔ)知識填空：
生物體的體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi) 染色體數(shù)目目目目目目結(jié)構(gòu)的變化 ，稱為染色體變異。
染色體數(shù)目的變異可以分為兩類：一類是 染色體的增加或減少，另一類是細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以 為基數(shù)成倍地增加或成套地減少。
在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中，染色體都是兩兩成對的，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 。
由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有 的個體叫作二倍體，體細(xì)胞中含有 的個體叫作多倍體。
三倍體因為原始生殖細(xì)胞中有三套非同源染色體，減數(shù)分裂時出現(xiàn) ，因此不能形成 。香蕉、三倍體無子西瓜的果實中沒有種子，原因就在于此。
在自然界，兒乎全部動物和過半數(shù)的高等植物都是二倍體。多倍體在植物中很常見，在動物中極少見。
多倍體植株特點：莖稈 粗壯 、葉片、果實和種子 比量量較大 ，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量 含量量量量量量 。
人工誘導(dǎo)多倍體的方法很多，如量量量量量、用量量量量量誘發(fā)等：其中，用秋水仙素來處理量量量量量量量量量, 是目前最常用且最有效的方法。當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時，能夠量量量量量量量量量量，導(dǎo)致量量量量量量量量量量量量量量量，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。
由配子直接發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有本物種 配子 染色體數(shù)目的個體叫單倍體。
與正常植株相比，單倍體植株長得 弱小 ，且高度 不育 。
利用單倍體植株培育新品種，能弱弱弱弱弱弱弱弱弱弱。 。 釆用弱弱弱弱弱弱的方法來獲得單倍體植株，然后人工誘導(dǎo)使這些植株的染色體數(shù)目弱弱弱, 恢復(fù)到正常植株的染色體數(shù)目。用這種方法培育得到的植株，不但能夠正常生殖，而且每對染色體上成對的基因都是弱弱弱弱的，自交的后代不會發(fā)生弱弱弱弱弱。
12. 染色體結(jié)構(gòu)變異
類型 概念 圖示 結(jié)果 對生物的影響
缺失 染色體某一片段缺失，如人的 貓叫綜合 征 染色體上基因的 數(shù) 改變 大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對生物體是 有害 的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體 死亡
重復(fù) 染色體中某一片段重復(fù)
易位 染色體某一片段移接到另一條 非同源 染色體上 染色體上基因的 置 改變
倒位 染色體中某一片段位置顛倒180°
13.染色體結(jié)構(gòu)的改變，使排列在染色體上的基因 數(shù)目或排列列列列順序 發(fā)生改變，導(dǎo)致性狀的變異。
14、【實驗】低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化
（1）原理：低溫處理植物 分生組織 細(xì)胞，能夠抑制 紡錘體 的形成，以致影響 染色體 被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個子細(xì)胞，結(jié)果植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。
（2）步驟：根尖培養(yǎng)(不定根長至 1 cm)→低溫誘導(dǎo)( 4 ℃)→材料固定(試劑為 卡諾氏液 )→沖洗(試劑為 體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精 ，洗去卡諾氏液)→制作裝片(步驟為 解離 → 漂洗 → 染色 →制片)→觀察(先低后高)。
（3）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(少數(shù))。
判斷訓(xùn)練
細(xì)胞增殖過程中，只發(fā)生基因突變，而不發(fā)生染色體變異。( )
破傷風(fēng)芽孢桿菌屬于原核生物，不能發(fā)生染色體變異。( )
對二倍體水稻的花藥進行離體培養(yǎng)得到的植株可能有單倍體、二倍體。( )
染色體數(shù)目變異中，既可發(fā)生以染色體組為單位的變異，也可發(fā)生以染色體為單位的變異。( )
染色體組整倍性變化必然導(dǎo)致基因種類的增加。( )
染色體片段缺失可能導(dǎo)致原本為雜合子的個體表現(xiàn)隱性性狀。( )
染色體增加某一片段提高了基因表達水平，是有利變異。( )
染色體易位或倒位不改變基因數(shù)量，對個體性狀不會產(chǎn)生影響。( )
染色體片段的缺失可改變基因的數(shù)目及排列順序。( )
單倍體的體細(xì)胞中不一定只有一個染色體組，也可能含有同源染色體。 (　　)
染色體片段的缺失和重復(fù)必然導(dǎo)致基因種類的變化。(　　)
一個染色體組中染色體數(shù)就是體細(xì)胞染色體數(shù)目的一半。(　　)
體細(xì)胞中含兩個染色體組的個體是二倍體，含有三個或三個以上染色體組的個體是多倍體。(　　)
一條染色體的姐妹染色單體如果存在等位基因，一定來自基因突變(　 　)
八倍體小黑麥?zhǔn)怯善胀ㄐ←?六倍體)和黑麥(二倍體)雜交后再經(jīng)過染色體加倍后選育，它的花藥經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株是可育的。( )
自然狀態(tài)下產(chǎn)生的單倍體都是不可育的。( )
三倍體植物不能由受精卵發(fā)育而來。( )
四倍體水稻的配子形成的子代含兩個染色體組，是二倍體。( )
秋水仙素處理幼苗，成功使染色體數(shù)目加倍后，一定會得到純合子(　 　)
多倍體形成過程增加了非同源染色體重組的機會。(　　)
由二倍體加倍后產(chǎn)生的四倍體，與原來的二倍體是同一個物種。(　　)
單倍體細(xì)胞中只含有一個染色體組，因此都是高度不育的；多倍體是否可育取決于細(xì)胞中染色體組數(shù)是否成雙，如果染色體組數(shù)是偶數(shù)則可育，如果是奇數(shù)則不可育。(　　)
二倍體花粉離體培養(yǎng)成單倍體植株過程中，發(fā)生了有絲分裂、減數(shù)分裂和細(xì)胞分化(　)
低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化實驗.
(1)原理：低溫抑制染色體的著絲點分裂，使子染色體不能分別移向兩極。(　　)
(2)解離：鹽酸酒精混合液和卡諾氏液都可以使洋蔥根尖解離。(　　)
(3)染色：甲紫溶液和醋酸洋紅溶液都可以使染色體著色。(　　)
(4)觀察：顯微鏡下可以看到大多數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變。(　　)
(5)處于分裂間期的細(xì)胞最多。(　　)
(6)在顯微鏡視野內(nèi)可以觀察到二倍體細(xì)胞和四倍體細(xì)胞。(　 　)
(7)低溫誘導(dǎo)大蒜根尖時間過短，可能導(dǎo)致難以觀察到染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞。( )
(8)在低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化實驗中，在高倍顯微鏡下可以觀察到細(xì)胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過程。( )
三、邊練邊講
練習(xí)1. 染色體變異
1、下列關(guān)于染色體組、單倍體和二（多）倍體的敘述，不正確的是(　　)
A．體細(xì)胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體
B．單倍體一般高度不育的原因是在減數(shù)分裂過程中，由于染色體不能聯(lián)會或聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生可育的配子
C．多倍體具有“高、大、遲、低”的特點，其中“高”指的是營養(yǎng)物質(zhì)的含量高
D．人工培育多倍體也可以用細(xì)胞融合的方法，只是植物細(xì)胞需先去除細(xì)胞壁
2.除草劑敏感型的大豆經(jīng)輻射獲得抗性突變體，且敏感基因與抗性基因是一對等位基因。下列敘述正確的是( )
A.突變體若為1條染色體的片段缺失所致，則該抗性基因一定為隱性基因
B.突變體若為1對同源染色體相同位置的片段缺失所致，則再經(jīng)誘變可恢復(fù)為敏感型
C.突變體若為基因突變所致，則再經(jīng)誘變不可能恢復(fù)為敏感型
D.抗性基因若為敏感基因中的單個堿基對替換所致，則該抗性基因一定不能編碼肽鏈
3、用四倍體西瓜與二倍體西瓜雜交所得的子一代植株開花后,經(jīng)適當(dāng)處理,則(　　)。
A.能產(chǎn)生正常配子,結(jié)出種子形成果實 B.結(jié)出的果實為五倍體
C.能產(chǎn)生正常配子,可形成無子西瓜 D.結(jié)出的果實為三倍體
4、二倍體動物某個精原細(xì)胞形成精細(xì)胞過程中，不同時期細(xì)胞的核DNA 相對含量和染色體數(shù)目依時間順序如圖所示（甲圖表示精原細(xì)胞）．下列敘述錯誤的是（　　）
A. 甲乙丙丁各個時期中，沒有染色單體的只有甲、丁
B. 甲→乙過程中要完成DNA的復(fù)制和相關(guān)蛋白的合成
C. 乙→丙過程中同源染色體分離
D. 丙→丁過程中姐妹染色單體變成單獨的染色體分到兩個子細(xì)胞
E. 乙→丙過程中可發(fā)生基因重組和基因突變
F. 甲→乙過程中DNA復(fù)制前需要合成RNA聚合酶
5、動物中缺失一條染色體的個體叫單體(2n－1)。大多數(shù)動物的單體不能存活，但在黑腹果蠅(2n＝8)中，點狀染色體(4號染色體)缺失一條也可以存活，而且能夠繁殖后代，可以用來進行遺傳學(xué)研究。
(1)果蠅群體中存在短肢個體，短肢基因位于常染色體上，將短肢果蠅個體與純合正常肢個體交配得F1，F(xiàn)1自由交配得F2，子代的表現(xiàn)型及比例如表所示。據(jù)表判斷，顯性性狀為__________，理由是____________________。
短肢 正常肢
F1 0 85
F2 79 245
(2)根據(jù)判斷結(jié)果，可利用非單體的短肢果蠅與正常肢(純合)4號染色體單體果蠅交配，探究短肢基因是否位于4號染色體上。請完成以下實驗設(shè)計。實驗步驟：
①讓非單體的短肢果蠅個體與正常肢(純合)4號染色體單體果蠅交配，獲得子代；
②統(tǒng)計子代的性狀表現(xiàn)，并記錄。
實驗結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：
①若___________________________________________，則說明短肢基因位于4號染色體上；
②若_________________________________________，則說明短肢基因不位于4號染色體上。
講解1：
1．染色體結(jié)構(gòu)的變異
（1）染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及實例
類型 圖解 顯微觀察的聯(lián)會異常 舉例
缺失 貓叫綜合征、果蠅的缺刻翅
重復(fù) 果蠅的棒狀眼
易位 人慢性粒細(xì)胞白血病、夜來香
倒位 果蠅的正常翅和卷翅
（2）染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果
使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異。
2．染色體數(shù)目的變異
(1)類型
(2)染色體組(根據(jù)果蠅染色體組歸納)
①從染色體來源看，一個染色體組中不含同源染色體。
②從形態(tài)、大小和功能看，一個染色體組中所含的染色體各不相同。
③從所含的基因看，一個染色體組中含有控制本物種生物性狀的一整套基因，但不能重復(fù)。
(3)單倍體、二倍體和多倍體
項目 單倍體 二倍體 多倍體
概念 體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體 體細(xì)胞中含有兩個染色體組的個體 體細(xì)胞中含有三個或三個以上染色體組的個體
發(fā)育起點 配子 受精卵（若是無性生殖也可是體細(xì)胞） 受精卵（若是無性生殖也可是體細(xì)胞）
植株特點 ①植株弱?。?②高度不育 正?？捎?①優(yōu)點：營養(yǎng)物質(zhì)含量高，葉片、果實和種子較大； ②缺點：發(fā)育延遲，結(jié)實率低
體細(xì)胞染色體組數(shù) ≥1 2 ≥3
形成過程 雄配子單倍體 ?。?雌配子單倍體 ↓受精作用 受精卵生物體
形成 原因 自然原因 單性生殖 正常的有性生殖 外界環(huán)境條件劇變(如低溫)
人工誘導(dǎo) 花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素處理單倍體幼苗 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗
舉例 蜜蜂的雄蜂 幾乎全部的動物和過半數(shù)的高等植物 香蕉(三倍體)；馬鈴薯(四倍體)；八倍體小黑麥
3、提醒：
不育≠不可遺傳變異
單倍體是否都不可育？
高度不育的原因：在減數(shù)分裂中，不能聯(lián)會（無同源染色體）或聯(lián)會紊亂（有3條以上的奇數(shù)條同源染色體），不能產(chǎn)生可育的配子。
無子西瓜的培育：不是一個新物種。
小麥和小黑麥的培育和多倍體的育性
①小麥：
AA×BB→AB（不可育）（二倍體）→加倍→AABB×CC→ABC（不可育）（三倍體）→加倍→AABBCC(小麥)（可育）
②小黑麥：
AABBCC(小麥)×DD→ABCD（不可育）（四倍體）→加倍→AABBCCDD(小黑麥)（可育）
低溫和秋水仙素作用于細(xì)胞分裂的前期，不影響后期著絲點的分裂。
蜜蜂群體的生殖及假減數(shù)分裂。
4、三種可遺傳變異的辨析
(1)染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的區(qū)別
易位與交叉互換的區(qū)別
項目 交叉互換 易位
圖解
區(qū)別 染色體間關(guān)系 發(fā)生于同源染色染色體之間 發(fā)生于非同源染色體染色體之間
變異類型 屬于基因重組 變異 屬于染色體結(jié)構(gòu)變異
時期 重組 分裂重組 時期 重組 分裂重組 時期
結(jié)果 染色體上基因的數(shù)目和排列排列順序不變，性狀不一定改變 染色體上基因的數(shù)目和排列順序 改變 ，性狀不一定改變
觀察 可在顯微鏡下觀察到 在光學(xué)顯微鏡下觀察不到
總結(jié)：關(guān)于變異的“質(zhì)”和“量”問題：基因突變改變基因的質(zhì)，不改變基因的量；基因重組不改變基因的質(zhì)，一般也不改變基因的量，但轉(zhuǎn)基因技術(shù)會改變基因的量；染色體變異不改變基因的質(zhì)，但會改變基因的量或改變基因的排列順序。
5、“三法”判定染色體組
(1)根據(jù)染色體形態(tài)判定
細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。
(2)根據(jù)基因型判定
在細(xì)胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因(包括同一字母的大、小寫)出現(xiàn)幾次，則含有幾個染色體組。
(3)根據(jù)染色體數(shù)和染色體的形態(tài)數(shù)推算
染色體組數(shù)＝染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。如果蠅體細(xì)胞中有8條染色體，分為4種形態(tài)，則染色體組的數(shù)目為2。
6．細(xì)胞分裂圖像中染色體組數(shù)的判斷方法
以生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，判斷題目中所給圖像中的染色體組數(shù)。如圖所示：
(1)圖a為處于減數(shù)第一次分裂的前期的細(xì)胞，含染色體4條，生殖細(xì)胞中含染色體2條，該細(xì)胞中有2個染色體組，每個染色體組有2條染色體。
(2)圖b為處于減數(shù)第二次分裂前期的細(xì)胞，含染色體2條，生殖細(xì)胞中含染色體2條，該細(xì)胞中有1個染色體組，染色體組中有2條染色體。
(3)圖c為處于減數(shù)第一次分裂的后期的細(xì)胞，含染色體4條，生殖細(xì)胞中含染色體2條，該細(xì)胞中有2個染色體組，每個染色體組有2條染色體。
(4)圖d為處于有絲分裂后期的細(xì)胞，含染色體8條，生殖細(xì)胞中含染色體2條，該細(xì)胞中有4個染色體組，每個染色體組有2條染色體。
★總結(jié)：細(xì)胞分裂過程中的染色體數(shù)目的變化曲線如下，你能否依此得出染色體組數(shù)目的曲線？
染色體變異、基因突變、基因重組有什么區(qū)別
細(xì)胞分裂 細(xì)胞或生物 項目
二分裂 有絲分裂 無絲分裂 減數(shù)分裂 病毒 細(xì)菌 分生區(qū)細(xì)胞 精原細(xì)胞 基因種類 基因數(shù)量 基因型 表現(xiàn)型 基因的排列順序 堿基排列順序 光鏡下可見
基因突變
基因重組
染色體變異
練習(xí)2. “低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實驗
1.下列有關(guān)“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實驗的敘述，正確的是(　　)
低溫誘導(dǎo)染色體加倍的原理和秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍的原理一致
甲紫染液的作用是固定和染色
固定和解離后的漂洗液都是體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精
在高倍顯微鏡下可以觀察到細(xì)胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過程
洋蔥的不定根在冰箱的低溫室內(nèi)誘導(dǎo)36h，可抑制細(xì)胞分裂中染色體的著絲點分裂
經(jīng)過解離、漂洗、染色和制片，在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目都加倍
G．在顯微鏡視野內(nèi)處于間期的細(xì)胞最多
2．以下材料選自某同學(xué)所做實驗的部分記錄。
實驗名稱：低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化。
實驗步驟：
培養(yǎng)固定：將洋蔥在冰箱冷藏室內(nèi)放置一周，取出后將洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶上，待根長出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。
裝片制作：解離→染色→漂洗→制片。
觀察：先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂象，確認(rèn)某個細(xì)胞染色體發(fā)生數(shù)目變化后，再用高倍鏡觀察。
實驗結(jié)論：低溫條件下根尖所有細(xì)胞染色體數(shù)目都加倍。
(1)請將上述內(nèi)容中錯誤之處予以改正。
①____________________________________________________________；
②___________________________________________________________；
③______________________________________________________________。
(2)低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目加倍的原因是________________________。如果要探究誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目變化的最適溫度，請寫出簡單的設(shè)計思路：______________________________________________________________________________。
講解2：
實驗提醒：
①卡諾氏液的作用： 固定細(xì)胞的形態(tài) 。
②能將染色體染成深色的試劑有： 龍膽溶液 、 醋酸洋液 、 改良苯酚品紅溶液 。
③低溫和秋水仙素作用于細(xì)胞分裂的前期，不影響后期著絲點的分裂。

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