第21講染色體變異 返回目錄 返回目錄 1 染色體結構變異和數目變異 2 實驗 低溫誘導染色體加倍 考綱要求 第21講染色體變異 知識梳理 一 染色體變異的類型1 染色體結構變異 1 概念 由 的改變而引起的變異 2 種類 缺失 染色體中 缺失引起的變異 重復 染色體中 某一片段引起的變異 易位 染色體的某一片段移接到另一條 上引起的變異 倒位 染色體中某一片段 引起的變異 返回目錄 染色體結構 某一片段 增加 非同源染色體 位置顛倒 第21講染色體變異 3 結果 使排列在染色體上的基因 或 發生改變 從而導致性狀的變異 舉例 貓叫綜合征 是由于人的第5號染色體部分 引起的遺傳病 返回目錄 數目 排列順序 缺失 第21講染色體變異 2 染色體數目變異 1 概念 由 而引起的變異 2 類型 細胞內 的增加或減少 細胞內的染色體數目以 的形式成倍增加或減少 3 結果 使基因的數量增加或減少 返回目錄 染色體數目改變 個別染色體 染色體組 第21講染色體變異 二 與染色體數目變異有關的概念1 染色體組 細胞中的一組染色體 它們在 和 上各不相同 攜帶著控制生物生長發育的全部遺傳信息 2 二倍體 由 發育而成 體細胞中含有 染色體組 包括幾乎全部動物和過半數的高等植物 返回目錄 形態 功能 受精卵 兩個 第21講染色體變異 3 多倍體 1 概念 由 發育而來 體細胞中含 或 染色體組的個體 2 分布 在 中常見 在 中極少見 3 特點 與二倍體植株相比 多倍體植株常常是莖稈 葉片 果實和種子都比較大 等營養物質含量豐富 返回目錄 受精卵 三個 三個以上 植物 動物 粗壯 糖類和蛋白質 第21講染色體變異 4 單倍體 1 概念 由 發育而來 染色體數和染色體組數是正常體細胞的一半 即體細胞中含有 染色體數目的個體 2 特點 單倍體植株弱小 且 返回目錄 配子 本物種配子 高度不育 第21講染色體變異 三 人工誘導多倍體與單倍體育種1 人工誘導多倍體 1 方法 用 處理萌發的種子或幼苗 2 過程導思 人工誘導多倍體最常用的方法是什么 其多倍體產生的原理是什么 請翻閱教材必修2p87 二倍體和多倍體 返回目錄 秋水仙素 萌發的種子或幼苗 第21講染色體變異 2 單倍體育種 1 過程 2 優點 得到的往往都是純種 返回目錄 單倍體幼苗 秋水仙素 明顯縮短育種年限 網絡構建 返回目錄 第21講染色體變異 基礎自測 判斷正誤 對的打 錯的打 1 2012 海南卷 三倍體植株不能通過有性生殖進行繁殖 解析 三倍體植株在減數分裂產生配子時 聯會紊亂不能產生正常配子 所以不能通過有性生殖進行繁殖 而只能通過無性生殖方式進行繁殖 2 2012 浙江卷 科學家對白化苗的研究發現 控制其葉綠素合成的基因缺失了一段dna 導致無法合成葉綠素 該變異屬于染色體結構變異 解析 基因中缺失一段dna 屬于基因中堿基對缺失 屬于基因突變 返回目錄 第21講染色體變異 3 2012 江蘇卷 將抗葉銹病基因轉移到普通小麥中 并與小麥細胞內的染色體相整合 該變異屬于染色體結構變異 解析 抗葉銹病基因與小麥細胞內的染色體相整合后 使該染色體上增加某一片段 基因的數目增加 屬于染色體結構變異 4 2011 廣東卷 超級細菌 可通過染色體交換從其他細菌獲得耐藥基因 解析 超級細菌屬于原核生物 沒有染色體 所以不會通過染色體交換從其他細菌獲得耐藥基因 返回目錄 第21講染色體變異 5 2011 海南卷 染色體片段的倒位和易位必然導致基因排列順序的變化 解析 染色體片段的倒位是指染色體中某一片段顛倒引起的基因排列順序的變化 易位是一條染色體某一片段移接到另一條非同源染色體上引起的染色體上基因的數目和排列順序變化 6 2010 福建卷 在低溫誘導染色體數目變化的實驗中 顯微鏡下可以看到大多數細胞的染色體數目發生改變 解析 因為間期時間較長 顯微鏡下可以看到大多數細胞處于間期 看不到染色體 由于突變具有低頻性 所以只有少數細胞染色體會加倍 返回目錄 第21講染色體變異 考點一幾種染色體結構變異類型的比較 返回目錄 第21講染色體變異 返回目錄 第21講染色體變異 結果 染色體結構變異引起染色體上基因的數目或排列順序改變 一般可以通過光學顯微鏡觀察到 染色體結構變異對生物本身往往是不利的 有時甚至會導致生物個體死亡 返回目錄 第21講染色體變異 拓展 1 基因突變和染色體結構變異的區別 1 從是否產生新基因上來區別 染色體結構變異使排列在染色體上的基因的數目或排列順序發生改變 從而導致性狀的變異 其變化的基本單位是基因 基因突變是基因結構內部的改變 包括dna堿基對的替換 增添和缺失 基因突變導致新基因的產生 使染色體上基因的種類改變而基因的數量沒有改變 染色體結構變異未形成新的基因 2 通過光學顯微鏡區別 染色體結構變異可借助光學顯微鏡觀察 基因突變 基因重組用光學顯微鏡觀察不到 鐮刀型細胞貧血癥可以通過用顯微鏡觀察紅細胞的形狀來判斷 但突變的基因本身用光學顯微鏡是看不到的 返回目錄 第21講染色體變異 2 基因重組和染色體結構變異中易位的區別 1 圖7 21 1中 所示屬于基因重組 染色體片段的交換是發生在同源染色體的非姐妹染色單體之間 2 圖7 21 1中 所示屬于染色體結構變異 染色體片段的交換是發生在非同源染色體之間 返回目錄 第21講染色體變異 圖7 21 1 例1 2012 海南卷 玉米糯性與非糯性 甜粒與非甜粒為兩對相對性狀 一般情況下 用純合非糯非甜粒與糯性甜粒兩種親本進行雜交時 f1表現為非糯非甜粒 f2有4種表現型 其數量比為9 3 3 1 若重復該雜交實驗時 偶然發現一個雜交組合 其f1仍表現為非糯非甜粒 但某一f1植株自交 產生的f2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2種表現型 對這一雜交結果的解釋 理論上最合理的是 a 發生了染色體易位b 染色體組數目成倍增加c 基因中堿基對發生了替換d 基因中堿基對發生了增減 返回目錄 第21講染色體變異 答案 a 解析 根據 f1為非糯非甜 可判斷非糯和非甜均為顯性性狀 根據 f2中表現型比例為9 3 3 1 可判斷 控制兩對性狀的基因位于兩對同源染色體上 且f1為雙雜合子 偶然發現的雜交組合f1仍表現為非糯非甜 可判斷f1基因型仍為雙雜合子 設為aabb 其自交后代f2中有非糯非甜粒和糯性甜粒2種表現型 可見控制這些性狀的基因都存在 產生該結果的原因不可能是基因突變 c d兩項都屬于基因突變 排除c d項 染色體組數目成倍性增加 不會影響f2中表現型的種類 排除b項 若兩對基因所在的染色體發生某一片段的交換 導致a b和a b位于 返回目錄 第21講染色體變異 同一對同源染色體上 f1減數分裂產生配子時 不發生基因重組 f2產生非糯非甜粒和糯性甜粒2種表現型 a項符合題意 點評 解答本題需明確以下幾點 染色體組成倍性變化導致基因數量變化 不能導致基因種類增加 基因突變導致新基因的產生 染色體變異不能導致新基因產生 染色體片段的重復和缺失導致基因數量增加和減少 不能導致基因種類變化 染色體片段的倒位和易位導致基因排列順序的變化 返回目錄 第21講染色體變異 探究 1 染色體組數目成倍性增加對基因有什么影響 2 導致基因排列順序變化的變異方式有哪些 1 基因在染色體上 染色體組增加 導致基因的數量增加 但基因內部結構不變化 2 交叉互換導致染色體上的基因進行互換 改變了基因的排列順序 染色體變異中的易位 缺失 重復 倒位都會改變基因的排列順序 返回目錄 第21講染色體變異 變式題染色體之間的交叉互換可能導致染色體的結構或基因序列的變化 圖7 21 2中甲 乙兩圖分別表示兩種染色體之間的交叉互換模式 丙 丁 戊圖表示某染色體變化的三種情形 下列有關敘述正確的是 返回目錄 第21講染色體變異 圖7 21 2 a 甲可以導致戊的形成b 乙可以導致丙的形成c 甲可以導致丁或戊兩種情形的產生d 乙可以導致戊的形成 返回目錄 第21講染色體變異 答案 d 解析 由圖可知 甲表示同源染色體的非姐妹染色單體之間發生的交叉互換 乙表示非同源染色體之間交換片段 前者的變異類型屬于基因重組 發生交叉互換后在原來的位置可能會換為原基因的等位基因 可導致丁的形成 后者屬于染色體結構變異 由于是與非同源染色體之間發生的交換 因此易位后原位置的基因被換成控制其他性狀的基因 可導致戊的形成 丙屬于染色體結構變異中的 重復 返回目錄 第21講染色體變異 考點二染色體組的概念和辨析1 染色體組概念的理解 1 不含同源染色體 沒有等位基因 2 染色體形態 大小和功能各不相同 3 含有控制一種生物性狀的一整套基因 但不能重復 返回目錄 第21講染色體變異 2 染色體組數量的判斷方法 1 據細胞分裂圖像進行識別判斷 適用于二倍體 返回目錄 第21講染色體變異 返回目錄 第21講染色體變異 2 據染色體形態判斷細胞內形態相同的染色體有幾條 則含有幾個染色體組 如圖7 21 3所示的細胞中 形態相同的染色體a中有3條 b中兩兩相同 c中各不相同 則可判定它們分別含3個 2個 1個染色體組 返回目錄 第21講染色體變異 圖7 21 3 3 據基因型判斷控制同一性狀的基因出現幾次 就含幾個染色體組 每個染色體組內不含等位或相同基因 如圖7 21 4所示 d g中依次含4 2 3 1個染色體組 返回目錄 第21講染色體變異 圖7 21 4 4 據染色體數與形態數的比值判斷染色體數與形態數比值意味著每種形態染色體數目的多少 每種形態染色體有幾條 即含幾個染色體組 如果蠅該比值為8條 4種形態 2 則果蠅含2個染色體組 返回目錄 第21講染色體變異 3 單倍體 二倍體和多倍體可由下列圖解中提供的方法區分開來注 x為一個染色體組的染色體數 a b為正整數 圖7 21 5單倍體是由配子不經受精作用直接發育成的生物個體 返回目錄 第21講染色體變異 拓展 判斷單倍體 二倍體和多倍體時首先看其來源 如果由未受精的配子發育而來一定是單倍體 而由受精卵發育而來 則含有幾個染色體組就是幾倍體 二倍體的單倍體只含一個染色體組 含一個染色體組的個體是單倍體 四倍體的單倍體含兩個染色體組 六倍體的單倍體含三個染色體組 所以單倍體可能只含一個染色體組或幾個染色體組 可能含同源染色體和等位基因 也有可能產生可育后代 返回目錄 第21講染色體變異 例2下列據圖敘述不正確的是 a 代表的生物可能是二倍體 其每個染色體組含一條染色體b 代表的生物可能是二倍體 其每個染色體組含三條染色體 返回目錄 第21講染色體變異 圖7 21 6 c 代表的生物可能是二倍體 其每個染色體組含三條染色體d 代表的生物可能是單倍體 其每個染色體組含四條染色體 返回目錄 第21講染色體變異 答案 b 解析 分析簡圖可知 圖 細胞中含有2個染色體組 每個染色體組含一條染色體 則代表的生物可能是二倍體 圖 細胞中含有3個染色體組 每個染色體組含兩條染色體 則代表的生物可能是三倍體 圖 細胞中含有2個染色體組 每個染色體組含三條染色體 則代表的生物可能是二倍體 圖 細胞中含有1個染色體組 每個染色體組含四條染色體 則代表的生物可能是單倍體 返回目錄 第21講染色體變異 點評 染色體組與基因組的區別 1 染色體組應該具有的特點 從本質上看 全為非同源染色體 無同源染色體 從形態上看 所有染色體形態和大小各不相同 從功能上看 攜帶著控制一種生物生長 發育 遺傳和變異的全部遺傳信息 從物種類型上看 每種生物的染色體數目 大小 形態都與其他物種不同 2 基因組 對于有性染色體的生物 二倍體 其基因組為常染色體 2 性染色體 對于無性染色體的生物 其基因組與染色體組相同 返回目錄 第21講染色體變異 變式題有關單倍體和多倍體的敘述 正確的是 a 玉米受精卵發育成的植株不可能是單倍體b 四倍體水稻花藥直接培育成的植株是二倍體c 含一個染色體組的個體不一定是單倍體d 凡染色體數目為奇數的個體都是單倍體 返回目錄 第21講染色體變異 答案 a 解析 由受精卵發育而來的個體為二倍體或多倍體 由配子直接發育而來的個體是單倍體 a項正確 四倍體水稻花藥直接培育成的植株是單倍體 受精卵由雌雄配子受精而來 至少含兩個染色體組 所以含一個染色體組的個體一定是單倍體 染色體數目為奇數的個體可能不是單倍體 如三倍體西瓜 返回目錄 第21講染色體變異 考點三多倍體育種和單倍體育種的比較 返回目錄 第21講染色體變異 返回目錄 第21講染色體變異 拓展 多倍體育種常用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗 而單倍體育種只能用秋水仙素處理單倍體幼苗 因為由二倍體花藥培養成的單倍體不能產生種子 返回目錄 第21講染色體變異 例3科學家將培育的異源多倍體的抗葉銹病基因轉移到普通小麥中 育成了抗葉銹病的小麥 育種過程見圖7 21 7 圖中a b c d表示4個不同的染色體組 每組有7條染色體 c染色體組中含攜帶抗病基因的染色體 請回答下列問題 返回目錄 第21講染色體變異 返回目錄 第21講染色體變異 圖7 21 7 1 異源多倍體是由兩種植物aabb與cc遠緣雜交形成的后代 經 方法培育而成 此方法的原理是 2 雜交后代 染色體組的組成為 進行減數分裂時形成 個四分體 體細胞中含有 條染色體 3 雜交后代 中c組的染色體減數分裂時易丟失 這是因為減數分裂時這些染色體 4 為使雜交后代 的抗病基因穩定遺傳 常用射線照射花粉 使含抗病基因的染色體片段轉接到小麥染色體上 這種變異稱為 返回目錄 第21講染色體變異 答案 1 秋水仙素誘導染色體數目加倍秋水仙素抑制有絲分裂前期紡錘體的形成 使染色體不能移到細胞的兩極 從而引起細胞內染色體數目加倍 2 aabbcd1442 3 無同源染色體配對 4 染色體結構變異 解析 本題考查染色體變異原理及其在育種實踐中的應用 考查學生分析 理解能力 1 兩種植物aabb與cc雜交的后代為abc 是不育的 需經秋水仙素誘導染色體加倍后成為異源多倍體aabbcc 秋水仙素可抑制有絲分裂前期紡錘體的形成 使染色體不能移到細胞的兩極 從而引 返回目錄 第21講染色體變異 起細胞內染色體數目加倍 2 異源多倍體產生的生殖細胞為abc 普通小麥產生的生殖細胞為abd 因此雜交后代 的染色體組成為aabbcd 進行減數分裂時可形成7個aa四分體和7個bb四分體 體細胞中共6個染色體組 42條染色體 3 雜交后代 中來自c組的染色體條數是隨機的 在減數分裂過程中無同源染色體配對 因此在減數分裂過程中易丟失 4 染色體片段在不同染色體間的轉接屬于染色體結構變異 返回目錄 第21講染色體變異 點評 生物體是否可育關鍵是看其減數分裂過程中是否能正常進行同源染色體配對 或聯會 并產生配子 若不能正常進行同源染色體配對 則不能產生正常配子 不可育 若能正常進行同源染色體配對 則能產生正常配子 可育 返回目錄 第21講染色體變異 變式題圖7 21 8中甲 乙表示水稻兩個品種 a a和b b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因 表示培育水稻新品種的過程 則下列說法錯誤的是 返回目錄 第21講染色體變異 圖7 21 8 a 過程簡便 原理是基因重組b 和 的變異都發生于有絲分裂間期c 過程可明顯縮短育種年限 常用的方法是花藥離體培養d 過程與 過程的育種原理相同 返回目錄 第21講染色體變異 答案 b 解析 分析題圖 過程為雜交育種過程 目的是獲得aabb個體 雜交育種操作簡便 但培育周期長 和 過程都是用秋水仙素處理 其發生的染色體變異是由于秋水仙素抑制有絲分裂前期紡錘體的形成而產生的 表示單倍體育種過程 其優點是明顯縮短育種年限 其中 過程常用的方法是花藥離體培養 單倍體育種與多倍體育種的原理都是染色體數目變異 返回目錄 第21講染色體變異 實驗低溫誘導植物染色體數目的變化1 實驗原理通過低溫處理植物 使根尖分生區的細胞分裂時紡錘體的形成受到抑制 以致染色體的著絲點分裂后 子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極 細胞也不能分裂成兩個子細胞 于是 細胞中染色體數目加倍 如圖7 21 9 返回目錄 第21講染色體變異 圖7 21 9 2 實驗步驟培養根尖 低溫誘導 固定根尖 制作裝片 觀察裝片 1 培養根尖實驗課前的3 5d 把洋蔥放在盛滿清水的廣口瓶上 讓洋蔥底部接觸瓶內的水面 2 低溫誘導當根長到1cm左右時 把材料分成2份 一份放入冰箱內4 低溫下培養 另一份仍留在25 下培養 共處理36h 返回目錄 第21講染色體變異 3 固定根尖剪取以上2種處理過的根尖 每個根尖為0 5 1cm 分別放入卡諾氏液中固定0 5 1h 然后用體積分數為95 的酒精沖洗兩次 用體積分數為70 的酒精保存于低溫處 貼好標簽 4 制作裝片取固定好的根尖 進行解離 漂洗 染色和制片4個步驟 具體操作方法與實驗 觀察植物細胞的有絲分裂 相同 5 觀察裝片用顯微鏡找出處于細胞分裂中期的細胞 進行染色體計數 返回目錄 第21講染色體變異 3 注意事項 1 選材 選用的實驗材料既要容易獲得 又要便于觀察 常用的觀察材料有蠶豆 染色體較洋蔥少故首選 洋蔥 大蒜等 2 試劑及用途 返回目錄 第21講染色體變異 3 根尖培養 培養不定根 要使材料濕潤以利生根 低溫誘導 應設常溫 低溫4 0 三種 以作對照 否則實驗設計不嚴謹 返回目錄 第21講染色體變異 4 制作裝片按觀察有絲分裂裝片制作過程進行 沖洗載玻片時水的流速要盡量慢一些 忌直接用水龍頭沖洗 防止細胞被水流沖走 5 在用顯微鏡觀察時 先用低倍鏡尋找染色體形態較好的分裂期 再換上高倍鏡并調節細準焦螺旋和反光鏡 使物像清晰 仔細觀察 辨認哪些細胞發生染色體數目變化 找出處于細胞分裂中期的細胞 進行染色體計數 返回目錄 第21講染色體變異 例4用濃度為2 的秋水仙素處理植物分生組織5 6h 能夠誘導細胞內染色體加倍 那么 用一定時間的低溫 如4 處理水培的洋蔥根尖 2n 16條 時 是否也能誘導細胞內染色體加倍呢 請對這個問題進行實驗探究 1 針對以上的問題 你作出的假設是 你作出此假設的依據是 2 低溫處理植物材料時 通常需要較長時間才能產生低溫效應 根據這個提示將你設計的實驗組合以表格的形式列出來 返回目錄 第21講染色體變異 3 按照你的設計思路 以 作為鑒別低溫是否誘導細胞內染色體加倍的依據 為此你要進行的具體操作是 第一步 剪取根尖2 3mm 第二步 按照 的操作順序對根尖進行處理 第三步 將洋蔥根尖制成臨時裝片 在顯微鏡下用一個分裂期的細胞觀察染色體加倍的動態變化過程 根據該同學的實驗設計回答 返回目錄 第21講染色體變異 該同學設計的實驗步驟有一處明顯的錯誤 請指出錯誤所在 并加以改正 4 解離所用的試劑是 其作用是 5 顯微鏡下觀察到的細胞中染色體數可能為 返回目錄 第21講染色體變異 答案 1 用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖 能夠誘導細胞內染色體加倍低溫能夠影響酶的活性 或紡錘絲的形成 著絲點的分裂 使細胞不能正常進行有絲分裂 2 注 設計的表格要達到以下兩個要求 至少做兩個溫度的對照 間隔相等的培養時間進行取樣 返回目錄 第21講染色體變異 3 在顯微鏡下觀察和比較經過不同處理后根尖細胞內染色體的數目解離漂洗染色解離時細胞已被殺死 在第三步中不能觀察到染色體加倍的動態變化 4 用質量分數為15 的鹽酸和體積分數為95 的酒精1 1混合固定細胞的分裂相 以盡可能保持原來的結構供觀察 5 2n 16 4n 32 8n 64 加倍后的細胞有絲分裂后期 返回目錄 第21講染色體變異 解析 1 探究實驗中 假設是由探究的問題決定的 該實驗探究的問題是低溫是否也能誘導細胞內染色體加倍 由此得出該探究實驗的假設 根據低溫能夠影響酶的活性 或紡錘絲的形成 著絲點的分裂 而推斷低溫狀態下細胞不能正常進行有絲分裂 所以提出 低溫能誘導細胞內染色體數目加倍 的假設 2 設計表格時要注意題干中的要求是測量低溫效應的時間 分別設置溫度梯度和時間梯度兩個實驗變量 考慮到一般植物細胞周期的時間單位為小時 因此表格內培養時間應以小時為單位 3 通過觀察細胞內染色體的數目并和不經過低溫處理的正常根尖細胞內染色體數目進行比較 從而得出實驗結論 制作裝 返回目錄 第21講染色體變異 片的步驟是解離 漂洗 染色 制片 由于在解離時已經殺死根尖細胞 所以不會再觀察到細胞分裂的動態變化 4 解離液是用質量分數為15 的鹽酸和體積分數為95 的酒精1 1混合而成 解離液可使細胞的原生質凝固不發生變化 固定細胞的分裂相 以盡可能保持原來的結構供觀察 5 由于根尖內大部分細胞沒有發生染色體加倍 其染色體數目仍為2n 16條 部分細胞進行正常的有絲分裂 并處于后期 其染色體數目加倍 為4n 32條 還有個別染色體加倍后的細胞 進行有絲分裂 并處于后期 其細胞內染色體數目為8n 64條 返回目錄 第21講染色體變異 點評 對照原則是中學實驗設計中最常用的原則 通過設置對照實驗 既可排除無關變量的干擾 又可增加實驗結果的可信度和說服力 所以實驗中常常要設計實驗組和對照組 并保證單一變量 返回目錄 第21講染色體變異 高中生物實驗中不同濃度酒精的使用 返回目錄 第21講染色體變異 返回目錄 第21講染色體變異 返回目錄 第21講染色體變異 例5下列是關于酒精的鑒定及酒精在相關實驗中運用的敘述 其中正確的是 用橙色的重鉻酸鉀溶液直接鑒定酒精 溶液顏色變成灰綠色 在提取綠葉中的色素時可用酒精作為提取劑提取色素 解離洋蔥根尖時 將其放入質量分數為15 的鹽酸和質量分數為65 的酒精 1 1 混合液中 用蘇丹 染液鑒定花生子葉中的脂肪需要用酒精洗去浮色a 一項b 兩項c 三項d 四項 返回目錄 第21講染色體變異 答案 b 解析 橙色的重鉻酸鉀溶液鑒定酒精需要在酸性環境下 溶液顏色由橙色變為灰綠色 錯誤 色素不溶于水 而易溶于酒精 所以可用酒精作為提取劑 正確 解離洋蔥根尖時 解離液是用質量分數為15 的鹽酸和體積分數為95 的酒精 按照1 1比例配制而成 錯誤 蘇丹 染液鑒定脂肪時 需要用體積分數為50 的酒精洗去浮色 正確 點評 本題考查酒精的應用 熟記酒精在