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1、第21讲 染色体变异,【考纲解读】,考点一 染色体结构变异,研析教材 内化基本概念,1.类型(如下图),属于染色体结构变异中的 ,例如人类的 。 属于染色体结构变异中的 ,例如果蝇棒状眼的形成。 分别属于染色体结构变异中的 、 。,缺失,猫叫综合征,重复,倒位,易位,2.辨析易位与交叉互换,易位,(1)图1是 ,图2是 。 (2)发生对象:图1发生于 之间,图2发生于同源染色体的 之间。 (3)变异类型:图1属于 ,图2属于 。,交叉互换,非同源染色体,非姐妹染色单体,染色体(结构)变异,基因重组,思考探究 培养科学思维,1.辨析三种染色体互换现象,提示:属于基因重组,因为发生在同源染色体的非
2、姐妹染色单体之间。属于易位,因为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的非对等部分之间。,上图三种情况各属于哪类可遗传变异?并说明判断的依据。,2.染色体结构变异与基因突变的判断,剖析题型 提升核心素养,题型 染色体结构变异类型的分析与判断 1.(2015全国卷)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,A,解析:人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。,2.如图为某动物细胞的一对同源染色体,
3、其中一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是( ) A.该变异与基因突变都可用显微镜直接观察 B.变异染色体上基因的排列顺序发生了改变 C.染色体上没有基因缺失,表现型一定正常 D.若该细胞进行减数分裂,能形成正常的四分体,B,解析:由图可知,该变异属于染色体结构变异,在光学显微镜下可直接观察,而基因突变在光学显微镜下观察不到;由图可知,变异染色体上基因的排列顺序发生了改变;染色体上没有基因缺失,但基因的排列顺序发生改变,因此表现型不一定正常;图示同源染色体中的一条发生了染色体结构变异(倒位),因此若该细胞进行减数分裂,则不能形成正常的四分体。,考点二 染色体数目变异,研析教材 内化基本
4、概念,1.染色体数目变异的类型及实例 (1) 的增加或减少,如21三体综合征。 (2)以 形式成倍地增加或减少,如三倍体无子西瓜。 2.染色体组 (1)概念 细胞中的一组 ,在形态和功能上各不相同,但又相互协调, 。,个别染色体,染色体组,非同源染色体,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异,(2)组成 如图为一雄果蝇的染色体组成,其染色体组可表示为 . 。,、X或、,、Y,【深挖教材】 一个染色体组中是否存在等位基因?为什么?,提示:不存在等位基因,因为等位基因位于同源染色体上,而一个染色体组中无同源染色体。,(3)有关染色体组的判断方法 根据染色体形态判断:细胞内形态、大小相同的染色体有几条
5、,则含有几个染色体组。 实例:下图所示的细胞中所含的染色体组数分别是图1为 个,图2为 个,图3为 个。,3,2,1,根据基因型判断:基因型中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基因或相同基因。 实例:下图所示的细胞中,它们所含染色体组数分别是图4为 个,图5为 个,图6为 个,图7为 个。,4,2,3,1,根据染色体数与形态数的比值判断:染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少,每种形态染色体有几条,即含几个染色体组。实例:玉米的体细胞中共有20条染色体,10种形态,则玉米含有 个染色体组。,2,3.二倍体、多倍体和单倍体的比较,受精卵,受精卵,配子,染
6、色体,高度不育,4.单倍体育种和多倍体育种过程,(1)图中a和c的操作通常是用 处理,其作用原理是 。 (2)图中b过程是 。 (3)单倍体育种的优点是 。 (4)单倍体育种和多倍体育种的遗传学原理是 。,秋水仙素,抑制纺锤体的形成,花药离体培养,明显缩短育种年限,染色体数目变异,【深挖教材】 为什么单倍体育种能缩短育种年限?,提示:采用花药离体培养获得的单倍体植株,经人工诱导染色体加倍后,植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的,自交后代不会发生性状分离,因此缩短了育种年限。,思考探究 培养科学思维,三体产生配子种类及比例 (1)常染色体三体产生配子种类及比例 若为纯合子AAA或aaa,则产生
7、的配子分别为AAA= 或aaa= 。 若为杂合子AAa,则产生四种配子AaAaAA=2121。 (2)性染色体三体产生配子的类型及比例(以XXY的雄性果蝇为例) 若三条性染色体任意两条联会概率相等,则XXY个体会产生的配子类型及比例是XYXYXX=2121。 原因分析:三体产生配子时,两条染色体分离分别移向细胞两极,第三条染色体则随机移向一极。,11,11,【深度思考】 在某二倍体西瓜(基因型为Aa)幼苗期,用秋水仙素处理得四倍体植株,其产生的配子种类及比例为多少?,提示:AAAaaa=141。,剖析题型 提升核心素养,题型一 染色体组与生物体倍性的判断 1.(2018山东日照三模)下列有关染
8、色体组和染色体变异的叙述,正确的是( ) A.不同物种的染色体组中可能含有相同数目的染色体 B.染色体组整倍性的变化必然会导致基因种类的增加 C.染色体之间部分片段的交换属于染色体的结构变异 D.进行有性生殖的生物配子中的染色体为一个染色体组,A,解析:染色体组整倍性变化导致基因数量变化,不能导致基因种类增加;非同源染色体片段之间的交换属于染色体结构变异;若生物为多倍体,则其产生的配子可能含有一个以上染色体组。,2.(2019湖北武汉月考)如图表示四个体细胞的染色体组成。下列据图所作出的判断中,正确的是( ) A.图中可能是单倍体的细胞有三个 B.图中的D一定是单倍体的体细胞 C.每个染色体组
9、中含有三条染色体的是A、B、D D.与B相适应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等,B,解析:凡是由配子发育而来的个体均为单倍体,图中四个细胞都可能是单倍体;仅有一个染色体组的生物一定是单倍体,故图中的D一定是单倍体的体细胞;染色体组中为非同源染色体,染色体大小、形态一般不同,故细胞中染色体有几种形态,则一个染色体组中含有几条染色体,故图中B、C、D细胞中每个染色体组中含有三条染色体;B中含有3个染色体组,故与B相适应的基因型可以是aaa和AaaBBBcccDDd,abc只含一个染色体组,aabbcc含两个染色体组。,题后提升 单倍体、多倍体的判断方法,题型二
10、 单倍体育种和多倍体育种的分析 3.将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗,然后用秋水仙素处理,使其能正常开花结果产生子代,则子代植株具有的特征是( ) A.单倍体 B.具有杂种优势 C.性状能稳定遗传 D.含有四个染色体组,解析:杂合的二倍体植株的花粉培育成单倍体植株,用秋水仙素处理后成为纯合的二倍体,不具有杂种优势;自交后代不发生性状分离,即能稳定遗传,得到的纯合子植株含有两个染色体组。,C,4.(2018河北唐山月考)关于无子西瓜的培育的说法错误的是( ) A.用二倍体的花粉为四倍体的植株传粉可获得三倍体的种子 B.用二倍体的花粉为三倍体的植株传粉可获得三倍体的种子 C.秋水仙素与低温使
11、染色体数目加倍的原理相同 D.三倍体西瓜的产生是有性生殖,但它本身一般不能进行有性生殖,解析:用二倍体的花粉为四倍体的植株传粉可获得三倍体的种子,即该三倍体是有性生殖的结果;三倍体植株不含同源染色体,减数分裂时联会紊乱,不能产生正常的配子,该植株不会形成种子,即三倍体本身不可育,不能进行有性生殖,用二倍体的花粉为三倍体的植株传粉的目的是促进子房发育成果实;秋水仙素与低温使染色体数目加倍的原理都是抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍。,B,题型三 染色体变异的实验设计与分析 5.已知西瓜的果皮深色B对浅色b是显性。四倍体和二倍体西瓜间行种植时,四倍体植株上所结的西瓜中的种子将来发育成的既有四倍体植
12、株(自花传粉),又有三倍体植株(杂交)。现有纯合的果皮深色和果皮浅色二倍体西瓜,请选择合适的品种间行种植,以便从子代果皮(其细胞的基因组成与母体体细胞一致)的颜色就可辨别出是四倍体西瓜还是三倍体西瓜。 (1)写出你所选择的品种的表现型:父本 , 母本 。,解析:(1)若以果皮深色的品种(BB)为母本,果皮浅色(bb)为父本,用秋水仙素处理基因型为BB的二倍体植株幼苗,获得基因型为BBBB的四倍体植株,其自交后代表现为果皮深色。其接受基因型为bb的花粉,子代的基因型为BBb,也表现为深色。因此应选择的亲本为父本:果皮深色,母本:果皮浅色。,答案:(1)果皮深色 果皮浅色,(2)请用文字简要说明。
13、 。,解析:(2)对选择好的父本(BB)与母本(bb)可进行以下操作,以便从子代果皮的颜色就可辨别出是四倍体西瓜还是三倍体西瓜。用适宜浓度的秋水仙素处理基因型为bb的二倍体植株幼苗,获得基因型为bbbb的四倍体植株。bbbb的四倍体植株和BB的二倍体间行种植。如bbbb自交,则子代为bbbb,所结西瓜果皮为浅色,若bbbb做母本,BB做父本,则子代为Bbb,所结西瓜果皮为深色。所以四倍体植株上所获得的种子发育的植株所结的西瓜,深色果皮的为无子西瓜,浅色果皮的为四倍体西瓜。,答案:(2)用适宜浓度的秋水仙素处理基因型为bb的二倍体植株幼苗,获得基因型为bbbb的四倍体植株。bbbb的四倍体植株和
14、BB的二倍体间行种植。如bbbb自交,则子代为bbbb,所结西瓜果皮为浅色,若bbbb做母本,BB做父本,则子代为Bbb,所结西瓜果皮为深色。所以四倍体植株上所获得的种子发育的植株所结的西瓜,深色果皮的为无子西瓜,浅色果皮的为四倍体西瓜,考点三 实验:低温诱导植物染色体数目的变化,实验基础,1.实验原理 低温处理植物分生组织细胞 不能形成 不能被拉向两极细胞不能分裂细胞染色体数目加倍。,纺锤体,染色体,2.方法步骤,底部,冰箱(4),卡诺氏液,95%酒精,漂洗,制片,低,高,3.实验结论 适宜的低温处理植物分生组织细胞可诱导其染色体数目加倍。,重点透析,1.材料选用及培养 (1)选用的实验材料
15、既要容易获得,又要便于观察。 (2)常用的观察材料有蚕豆(染色体数目比洋葱少,故首选)、洋葱、大蒜等。 (3)选择材料不能随意:误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。因为染色体数目变化发生在细胞分裂时,处理其他细胞不会出现染色体加倍的情况。 2.实验中各种试剂的作用 (1)卡诺氏液:固定细胞形态。,(2)体积分数为95%的酒精:冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。 (3)解离液(质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精11混合):使组织中的细胞相互分离。 (4)清水:洗去解离液,防止解离过度影响染色。 (5)改良苯酚品红染液:使染色体着色,便于观察染色体的形态、数目和行为。,题型演练
16、,题型一 实验试剂的使用方法及作用 1.(2019河北石家庄月考)下列关于低温诱导植物染色体数目变化的实验中,部分试剂的使用方法及其作用的叙述,不正确的是( ),A,解析:卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构,固定之后,细胞死亡并且定型;体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸等体积混合后即为解离液,可使细胞分散开,便于观察;蒸馏水的作用是漂洗根尖,去除解离液,便于染色;改良苯酚品红染液是一种碱性染料,能使染色体着色。,题型二 考查实验原理、步骤及结果分析等 2.(2019河北石家庄月考)下列关于“低温诱导植物染色体数目加倍”实验的操作及表述,正确的是(
17、 ) A.低温抑制染色体着丝点分裂,使染色体不能分别移向两极 B.制作临时装片的程序为解离染色漂洗制片 C.在高倍显微镜下观察到大多数细胞的染色体数目发生了改变 D.若低温诱导根尖时间过短,可能难以观察到染色体数目加倍的细胞,解析:低温抑制纺锤体的形成,不能抑制着丝点分裂;制作临时装片的程序为解离漂洗染色制片;在高倍显微镜下观察只能看到少数细胞的染色体数目发生了改变。,D,3.科学工作者在研究不同浓度的秋水仙素对科优527和博优128两种水稻品种染色体加倍的影响时得到的数据如下表。请回答下列问题:,解析:(1)据表中信息可知,该实验的自变量是秋水仙素的浓度和水稻的品种。选取芽尖生长点作为处理对
18、象,理由是芽尖生长点部分细胞分裂能力强,易发生变异。 (2)在诱导染色体加倍的过程中,在药物的作用下,高尔基体遭到破坏影响细胞壁的形成,从而使加倍的染色体存在于一个细胞中。,(1)该实验的自变量为 ; 实验选择芽作为处理对象的原因是 。 (2)利用秋水仙素处理或用药物破坏水稻芽尖生长点细胞中的高尔基体都可以使细胞内染色体数目加倍,但二者的原理不同,前者是不能形成纺锤体,后者是 。,答案:(1)秋水仙素的浓度和水稻的品种 芽尖生长点细胞分裂旺盛,易发生变异 (2)不能形成细胞壁,解析:(3)依据表中数据可知,对于同一品种水稻来说,随着秋水仙素浓度的增大,芽成活率降低,染色体加倍比率增大。不同品种
19、的水稻对秋水仙素的敏感程度不同,从而导致同一浓度秋水仙素对不同品种水稻染色体加倍比率不同。,(3)分析表中数据可知,对于同一品种水稻来说,秋水仙素浓度与芽成活率、染色体加倍比率的关系为 ; 同一浓度的秋水仙素对不同品种水稻染色体加倍比率的影响不同,原因可能是 。,答案:(3)随着秋水仙素浓度的增大,芽尖成活率降低,染色体加倍比率增大 不同品种水稻对秋水仙素反应的敏感程度不同,课堂小结,【构建知识网络】,【记忆核心要点】,1.染色体变异的两种类型 (1)染色体结构变异:缺失、重复、倒位和易位。 (2)染色体数目变异:个别染色体数目的增加或减少;以染色体组的形式成倍地增加或减少。 2.三个概念 (1)一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异,该组染色体为一个染色体组。 (2)由受精卵发育来的个体,细胞中含有几个染色体组,就叫几倍体。 (3)由配子发育来的个体,不管含有几个染色体组,都只能叫单倍体。,3.两个原理 花药离体培养的原理:植物细胞具有全能性。 低温和秋水仙素诱导多倍体的原理:抑制有丝分裂前期纺锤体的形成。,