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必修二 第5章 染色体变异
教材基础知识填空：
生物体的体细胞或生殖细胞内 染色体数目目目目目目结构的变化 ，称为染色体变异。
染色体数目的变异可以分为两类：一类是 染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以 为基数成倍地增加或成套地减少。
在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为 。
由受精卵发育而来，体细胞中含有 的个体叫作二倍体，体细胞中含有 的个体叫作多倍体。
三倍体因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现 ，因此不能形成 。香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子，原因就在于此。
在自然界，儿乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。
多倍体植株特点：茎秆 粗壮 、叶片、果实和种子 比量量较大 ，糖类和蛋白质等营养物质的含量 含量量量量量量 。
人工诱导多倍体的方法很多，如量量量量量、用量量量量量诱发等：其中，用秋水仙素来处理量量量量量量量量量, 是目前最常用且最有效的方法。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够量量量量量量量量量量，导致量量量量量量量量量量量量量量量，从而引起细胞内染色体数目加倍。
由配子直接发育而来，体细胞中含有本物种 配子 染色体数目的个体叫单倍体。
与正常植株相比，单倍体植株长得 弱小 ，且高度 不育 。
利用单倍体植株培育新品种，能弱弱弱弱弱弱弱弱弱弱。 。 釆用弱弱弱弱弱弱的方法来获得单倍体植株，然后人工诱导使这些植株的染色体数目弱弱弱, 恢复到正常植株的染色体数目。用这种方法培育得到的植株，不但能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是弱弱弱弱的，自交的后代不会发生弱弱弱弱弱。
12. 染色体结构变异
类型 概念 图示 结果 对生物的影响
缺失 染色体某一片段缺失，如人的 猫叫综合 征 染色体上基因的 数 改变 大多数染色体结构变异对生物体是 有害 的，有的甚至会导致生物体 死亡
重复 染色体中某一片段重复
易位 染色体某一片段移接到另一条 非同源 染色体上 染色体上基因的 置 改变
倒位 染色体中某一片段位置颠倒180°
13.染色体结构的改变，使排列在染色体上的基因 数目或排列列列列顺序 发生改变，导致性状的变异。
14、【实验】低温诱导植物染色体数目的变化
（1）原理：低温处理植物 分生组织 细胞，能够抑制 纺锤体 的形成，以致影响 染色体 被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。
（2）步骤：根尖培养(不定根长至 1 cm)→低温诱导( 4 ℃)→材料固定(试剂为 卡诺氏液 )→冲洗(试剂为 体积分数为95%的酒精 ，洗去卡诺氏液)→制作装片(步骤为 解离 → 漂洗 → 染色 →制片)→观察(先低后高)。
（3）现象：视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞(少数)。
判断训练
细胞增殖过程中，只发生基因突变，而不发生染色体变异。( )
破伤风芽孢杆菌属于原核生物，不能发生染色体变异。( )
对二倍体水稻的花药进行离体培养得到的植株可能有单倍体、二倍体。( )
染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以染色体为单位的变异。( )
染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。( )
染色体片段缺失可能导致原本为杂合子的个体表现隐性性状。( )
染色体增加某一片段提高了基因表达水平，是有利变异。( )
染色体易位或倒位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。( )
染色体片段的缺失可改变基因的数目及排列顺序。( )
单倍体的体细胞中不一定只有一个染色体组，也可能含有同源染色体。 (　　)
染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。(　　)
一个染色体组中染色体数就是体细胞染色体数目的一半。(　　)
体细胞中含两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。(　　)
一条染色体的姐妹染色单体如果存在等位基因，一定来自基因突变(　 　)
八倍体小黑麦是由普通小麦(六倍体)和黑麦(二倍体)杂交后再经过染色体加倍后选育，它的花药经离体培养得到的植株是可育的。( )
自然状态下产生的单倍体都是不可育的。( )
三倍体植物不能由受精卵发育而来。( )
四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组，是二倍体。( )
秋水仙素处理幼苗，成功使染色体数目加倍后，一定会得到纯合子(　 　)
多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会。(　　)
由二倍体加倍后产生的四倍体，与原来的二倍体是同一个物种。(　　)
单倍体细胞中只含有一个染色体组，因此都是高度不育的；多倍体是否可育取决于细胞中染色体组数是否成双，如果染色体组数是偶数则可育，如果是奇数则不可育。(　　)
二倍体花粉离体培养成单倍体植株过程中，发生了有丝分裂、减数分裂和细胞分化(　)
低温诱导植物染色体数目的变化实验.
(1)原理：低温抑制染色体的着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极。(　　)
(2)解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离。(　　)
(3)染色：甲紫溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色。(　　)
(4)观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。(　　)
(5)处于分裂间期的细胞最多。(　　)
(6)在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞。(　 　)
(7)低温诱导大蒜根尖时间过短，可能导致难以观察到染色体数目加倍的细胞。( )
(8)在低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验中，在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程。( )
三、边练边讲
练习1. 染色体变异
1、下列关于染色体组、单倍体和二（多）倍体的叙述，不正确的是(　　)
A．体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体
B．单倍体一般高度不育的原因是在减数分裂过程中，由于染色体不能联会或联会紊乱，不能产生可育的配子
C．多倍体具有“高、大、迟、低”的特点，其中“高”指的是营养物质的含量高
D．人工培育多倍体也可以用细胞融合的方法，只是植物细胞需先去除细胞壁
2.除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是一对等位基因。下列叙述正确的是( )
A.突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因
B.突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型
C.突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型
D.抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链
3、用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开花后,经适当处理,则(　　)。
A.能产生正常配子,结出种子形成果实 B.结出的果实为五倍体
C.能产生正常配子,可形成无子西瓜 D.结出的果实为三倍体
4、二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中，不同时期细胞的核DNA 相对含量和染色体数目依时间顺序如图所示（甲图表示精原细胞）．下列叙述错误的是（　　）
A. 甲乙丙丁各个时期中，没有染色单体的只有甲、丁
B. 甲→乙过程中要完成DNA的复制和相关蛋白的合成
C. 乙→丙过程中同源染色体分离
D. 丙→丁过程中姐妹染色单体变成单独的染色体分到两个子细胞
E. 乙→丙过程中可发生基因重组和基因突变
F. 甲→乙过程中DNA复制前需要合成RNA聚合酶
5、动物中缺失一条染色体的个体叫单体(2n－1)。大多数动物的单体不能存活，但在黑腹果蝇(2n＝8)中，点状染色体(4号染色体)缺失一条也可以存活，而且能够繁殖后代，可以用来进行遗传学研究。
(1)果蝇群体中存在短肢个体，短肢基因位于常染色体上，将短肢果蝇个体与纯合正常肢个体交配得F1，F1自由交配得F2，子代的表现型及比例如表所示。据表判断，显性性状为__________，理由是____________________。
短肢 正常肢
F1 0 85
F2 79 245
(2)根据判断结果，可利用非单体的短肢果蝇与正常肢(纯合)4号染色体单体果蝇交配，探究短肢基因是否位于4号染色体上。请完成以下实验设计。实验步骤：
①让非单体的短肢果蝇个体与正常肢(纯合)4号染色体单体果蝇交配，获得子代；
②统计子代的性状表现，并记录。
实验结果预测及结论：
①若___________________________________________，则说明短肢基因位于4号染色体上；
②若_________________________________________，则说明短肢基因不位于4号染色体上。
讲解1：
1．染色体结构的变异
（1）染色体结构变异的类型及实例
类型 图解 显微观察的联会异常 举例
缺失 猫叫综合征、果蝇的缺刻翅
重复 果蝇的棒状眼
易位 人慢性粒细胞白血病、夜来香
倒位 果蝇的正常翅和卷翅
（2）染色体结构变异的结果
使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
2．染色体数目的变异
(1)类型
(2)染色体组(根据果蝇染色体组归纳)
①从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。
②从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。
③从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不能重复。
(3)单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
概念 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
发育起点 配子 受精卵（若是无性生殖也可是体细胞） 受精卵（若是无性生殖也可是体细胞）
植株特点 ①植株弱小； ②高度不育 正常可育 ①优点：营养物质含量高，叶片、果实和种子较大； ②缺点：发育延迟，结实率低
体细胞染色体组数 ≥1 2 ≥3
形成过程 雄配子单倍体 　＋ 雌配子单倍体 ↓受精作用 受精卵生物体
形成 原因 自然原因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变(如低温)
人工诱导 花药离体培养 秋水仙素处理单倍体幼苗 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
举例 蜜蜂的雄蜂 几乎全部的动物和过半数的高等植物 香蕉(三倍体)；马铃薯(四倍体)；八倍体小黑麦
3、提醒：
不育≠不可遗传变异
单倍体是否都不可育？
高度不育的原因：在减数分裂中，不能联会（无同源染色体）或联会紊乱（有3条以上的奇数条同源染色体），不能产生可育的配子。
无子西瓜的培育：不是一个新物种。
小麦和小黑麦的培育和多倍体的育性
①小麦：
AA×BB→AB（不可育）（二倍体）→加倍→AABB×CC→ABC（不可育）（三倍体）→加倍→AABBCC(小麦)（可育）
②小黑麦：
AABBCC(小麦)×DD→ABCD（不可育）（四倍体）→加倍→AABBCCDD(小黑麦)（可育）
低温和秋水仙素作用于细胞分裂的前期，不影响后期着丝点的分裂。
蜜蜂群体的生殖及假减数分裂。
4、三种可遗传变异的辨析
(1)染色体结构变异与基因突变的区别
易位与交叉互换的区别
项目 交叉互换 易位
图解
区别 染色体间关系 发生于同源染色染色体之间 发生于非同源染色体染色体之间
变异类型 属于基因重组 变异 属于染色体结构变异
时期 重组 分裂重组 时期 重组 分裂重组 时期
结果 染色体上基因的数目和排列排列顺序不变，性状不一定改变 染色体上基因的数目和排列顺序 改变 ，性状不一定改变
观察 可在显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到
总结：关于变异的“质”和“量”问题：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。
5、“三法”判定染色体组
(1)根据染色体形态判定
细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
(2)根据基因型判定
在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。
(3)根据染色体数和染色体的形态数推算
染色体组数＝染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。
6．细胞分裂图像中染色体组数的判断方法
以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目中所给图像中的染色体组数。如图所示：
(1)图a为处于减数第一次分裂的前期的细胞，含染色体4条，生殖细胞中含染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。
(2)图b为处于减数第二次分裂前期的细胞，含染色体2条，生殖细胞中含染色体2条，该细胞中有1个染色体组，染色体组中有2条染色体。
(3)图c为处于减数第一次分裂的后期的细胞，含染色体4条，生殖细胞中含染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。
(4)图d为处于有丝分裂后期的细胞，含染色体8条，生殖细胞中含染色体2条，该细胞中有4个染色体组，每个染色体组有2条染色体。
★总结：细胞分裂过程中的染色体数目的变化曲线如下，你能否依此得出染色体组数目的曲线？
染色体变异、基因突变、基因重组有什么区别
细胞分裂 细胞或生物 项目
二分裂 有丝分裂 无丝分裂 减数分裂 病毒 细菌 分生区细胞 精原细胞 基因种类 基因数量 基因型 表现型 基因的排列顺序 碱基排列顺序 光镜下可见
基因突变
基因重组
染色体变异
练习2. “低温诱导植物染色体数目的变化”实验
1.下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是(　　)
低温诱导染色体加倍的原理和秋水仙素诱导染色体加倍的原理一致
甲紫染液的作用是固定和染色
固定和解离后的漂洗液都是体积分数为95%的酒精
在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
洋葱的不定根在冰箱的低温室内诱导36h，可抑制细胞分裂中染色体的着丝点分裂
经过解离、漂洗、染色和制片，在显微镜下观察，发现所有细胞内的染色体数目都加倍
G．在显微镜视野内处于间期的细胞最多
2．以下材料选自某同学所做实验的部分记录。
实验名称：低温诱导植物细胞染色体数目的变化。
实验步骤：
培养固定：将洋葱在冰箱冷藏室内放置一周，取出后将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出1 cm左右，剪取根尖0.5～1 cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养48～72 h，将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
装片制作：解离→染色→漂洗→制片。
观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象，确认某个细胞染色体发生数目变化后，再用高倍镜观察。
实验结论：低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
(1)请将上述内容中错误之处予以改正。
①____________________________________________________________；
②___________________________________________________________；
③______________________________________________________________。
(2)低温诱导植物细胞染色体数目加倍的原因是________________________。如果要探究诱导植物细胞染色体数目变化的最适温度，请写出简单的设计思路：______________________________________________________________________________。
讲解2：
实验提醒：
①卡诺氏液的作用： 固定细胞的形态 。
②能将染色体染成深色的试剂有： 龙胆溶液 、 醋酸洋液 、 改良苯酚品红溶液 。
③低温和秋水仙素作用于细胞分裂的前期，不影响后期着丝点的分裂。

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