第21讲 染色体变异 最新考纲 1.染色体结构变异和数目变异() 2.实验:低温诱导染色体加倍考点突破能力培养知识梳理实验探究知识梳理温故串知 重温教材 夯实基础一、染色体结构变异1.染色体结构变异的类型连一连2.结果:使排列在染色体上的基因的 或 发生改变,从而导致性状的变异。【思维激活1】 染色体结构变异与基因突变相比,哪一种变异引起的性状变化较大一些?为什么?提示:每条染色体上含有许多基因,染色体结构变异会引起多个基因的变化,所以引起的性状变化较大一些。二、染色体数目的变异1.类型(1)细胞内 的增加或减少,如21三体综合征。(2)细胞内染色体数目以 的形式成倍地增加或减少,如多倍体、单倍体。数目排列顺序个别染色体染色体组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,但又互相协调,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。(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:。非同源染色体、X或、Y3.比较单倍体、二倍体和多倍体(1)单倍体:体细胞中含有 染色体数目的个体。(2)二倍体:由 发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体。(3)多倍体:由 发育而来,体细胞中含有 染色体组的个体。三、单倍体育种和多倍体育种1.图中和的操作通常是 (或低温)处理,其作用原理是抑制 。2.图中过程是 。3.单倍体育种的优点是 。配子中受精卵受精卵三个或三个以上秋水仙素纺锤体的形成花药离体培养明显缩短育种年限【思维激活2】 多倍体育种时为什么要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,处理成熟的植株可以吗?提示:萌发的种子或幼苗细胞分裂旺盛,而处理成熟的植株不能得到多倍体。建网络图考点突破悟法提能 核心归纳 重点突破染色体结构变异考点一 剖析考点1.染色体结构变异的类型(如下图所示)缺失:染色体中某一片段缺失引起变异,常造成个体生活力下降甚至死亡,不致死的缺失易引起不寻常的性状。重复:染色体中增加某一片段引起变异,多出跟本身相同的某一段,重复片段过大时,个体也不能存活。倒位:染色体中某一片段位置颠倒引起变异。易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。2.染色体结构变异的遗传效应染色体(基因的主要载体)结构改变基因的数目、种类或排列顺序改变导致性状改变,其遗传效应比基因突变大,甚至导致个体的死亡。【典例1】 (2015唐山一中月考)A、a和B、b是控制两对相对性状的两对等位基因,位于1号和2号这一对同源染色体上,1号染色体上有部分来自其他染色体的片段,如图所示。下列有关叙述错误的是( )A.A和a、B和b均遵循基因的分离定律B.可以通过显微镜来观察这种染色体移接现象C.染色体片段移接到1号染色体上的现象称为基因重组D.同源染色体上非姐妹染色单体发生交叉互换后可能产生4种配子解析:A、a和B、b是控制两对相对性状的两对等位基因,所以每对等位基因分别遵循基因分离定律;染色体变异在显微镜下可以观察到;非同源染色体片段移接到1号染色体上的现象叫做易位;同源染色体上非姐妹染色单体发生交叉互换后可能产生4种配子:AB、Ab、aB、ab。答案:C利用三个“关于”区分三种变异(1)关于“互换”:同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换,属于基因重组;非同源染色体之间的互换,属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失或增加”:DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)属于染色体结构变异;DNA分子上若干碱基对的缺失、增添,属于基因突变。(3)关于变异的水平问题。基因突变、基因重组属于分子水平的变化,光学显微镜下观察不到;染色体变异属于细胞水平的变化,光学显微镜下可以观察到。突破方法【跟踪演练1】 (2014沈阳模拟)如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图,图中和,和互为同源染色体,则图a、图b所示的变异( )A.均为染色体结构变异B.基因的数目和排列顺序均发生改变C.均使生物的性状发生改变D.均可发生在减数分裂过程中D解析:由图可知,图a为交叉互换属于基因重组,基因的数目和排列顺序未发生改变,性状可能没有变化;图b是染色体结构变异,基因的数目和排列顺序均发生改变,性状也随之改变;两者均可发生在减数分裂过程中。考点二 染色体数目变异剖析考点1.染色体组的特点由上图可知,要构成一个染色体组应具备以下几条:(1)一个染色体组中不含同源染色体。(2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。(3)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。2.单倍体、二倍体和多倍体【典例2】 (2014唐山模拟)下列是对ah所示的细胞图中各含有几个染色体组的叙述,正确的是( )A.细胞中含有一个染色体组的是图hB.细胞中含有两个染色体组的是图e、gC.细胞中含有三个染色体组的是图a、bD.细胞中含有四个染色体组的是图c、f解析:图中含有一个染色体组的是d、g;含有两个染色体组的是c、h;含有三个染色体组的是a、b;含有四个染色体组的是e、f,答案为C。答案:C染色体组数目的判断方法(1)根据染色体形态判断:细胞内同一形态的染色体共有几条,则该细胞中含有几个染色体组,如上题图a中1号(或2号、3号)相同形态的染色体有3条,此细胞有3个染色体组。(2)根据基因型判断:控制同一性状的基因(读音相同的大、小写字母)出现几次,则含有几个染色体组。如图b中基因型为AaaBBb,任一种基因和其等位基因共有3个,则该细胞中含3个染色体组。(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算,染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。如图c中8条染色体,分为4种形态,则染色体组数目为2。突破方法【跟踪演练2】 如图表示细胞中所含的染色体,下列叙述不正确的是( )A.代表的生物可能是二倍体,其每个染色体组含4条染色体B.代表的生物可能是二倍体,其每个染色体组含3条染色体C.代表的生物可能是单倍体,该植株可育D.代表的生物是单倍体,其每个染色体组含4条染色体B解析:若由受精卵发育而来,则为二倍体,每个染色体组含4条染色 体;代表的是单倍体或三倍体,每个染色体组含2条染色体;代表 的生物是单倍体或四倍体,但无论是哪种,均表现为可育;代表的 生物是单倍体,每个染色体组含4条染色体。能力培养深度过关 活化思维 夺取高分三组变异的图形识别(1) (2)(3)(1)染色体结构变异与基因突变图形辨析图中分别为缺失、重复和倒位,为基因突变,解此类题中的识别要点是基因突变产生了所指的“n”新基因;而属于染色体结构变异;只是原有基因的数目或顺序的改变。(2)易位与交叉互换图形辨析图中甲为易位,乙属于交叉互换,识别的要点是看是否发生在同源染色体之间,若“是”则为交叉互换,若“否”则为易位。(3)三体与三倍体的图形辨析图A为三体,图B是三倍体,两者都属于染色体变异,识别关键看是否每种形态的染色体都是三条,若是为三倍体;若只有一种形态的染色体有三条,而其他均两条,则判断为三体。信息获取与解读解题指导准确把握染色体结构变异、基因重组及基因突变的概念并结合图形找出它们的区别是解答此类问题的关键。【变式体验】 某些类型的染色体结构和数目的变异,可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图,它们依次属于( )A.三倍体、染色体片段增加、三体、交叉互换B.三倍体、染色体片段缺失、三体、易位C.三体、染色体片段增加、三倍体、易位D.染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、易位C解析:A图多了一条染色体,属于三体;B图增加了4片段,属于染色体片段重复;图C有三个染色体组,属于三倍体;图D是非同源染色体之间的片段互换,属于易位。实验探究积累技能 透析实验 分析误差低温诱导植物染色体数目的变化【实验原理】 低温处理植物分生组织细胞 不能形成染色体不被拉向两极细胞不能分裂细胞染色体数目加倍。【实验步骤】实验基础 纺锤体装片制作:解离 染色制片【实验结论】低温能诱导植物染色体数目的变化。漂洗1.为什么选用洋葱(或大葱、蒜)作实验材料?除此之外还可以选用哪种植物?透析:选用实验材料的原则是既要容易获得,又便于观察;常用洋葱(或大葱、蒜)的染色体是2n=16条;若用蚕豆(2n=12条)染色体更便于观察。2.观察染色体数目(变化)时为什么需要先固定?透析:为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构(染色体的数目),必须先将细胞固定。3.“解离液”也有固定作用,为什么还用“卡诺氏液”固定?透析: “解离液”和“卡诺氏液”作用不同:解离液的作用主要是解离,即溶解细胞间的连接物质,将一团紧密的细胞解离成松散甚至单个细胞,便于观察,同时将细胞杀死,并固定;而“卡诺氏液”的重要特性是迅速穿透细胞,将其固定并维持染色体的完整性,还能增强染色体的嗜碱性,达到良好染色的效果。透析实验误差1:没有观察到染色体加倍的细胞。原因分析: (1)选材时离根尖太长,没有分生组织细胞;不分裂的细胞染色体不复制,不会出现染色体加倍情况。(2)低温诱导的温度或时间不正确,染色体未加倍。(3)观察时未移动装片,同一视野中没有观察到染色体加倍的细胞。误差2:能观察到染色体加倍细胞,但染色不清晰,且有重叠。原因分析: (1)试剂使用不当:“卡诺氏液”和“改良苯酚品红染液”应现配现用,效果好;“解离液”应用质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(11),且需解离35 min,呈酥软程度。(2)染色前未充分漂洗:漂洗是用清水漂洗约10 min。误差分析本实验中应用的原理是低温抑制纺锤体的形成,染色体不能被拉向两极,细胞不分裂导致染色体数目加倍。一方面可应用低温诱导染色体加倍进行多倍体育种;另一方面可用于探究减数分裂产生染色体加倍的配子,进而用于多倍体育种,还可以镜检某些有害物质引起染色体变异。迁移应用应用1:探究多倍体育种的最佳温度 四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多,为探究诱导大蒜染色体数目加倍的 最佳低温,特设计如下实验。 (1)实验主要材料:大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒 精、显微镜、改良苯酚品红染液等。 (2)实验步骤 取五个培养皿,编号并分别加入纱布和适量的水。 将培养皿分别放入-4 、0 、 、 的恒 温箱中1 h。 取大蒜随机均分成 组,分别 诱导培养 36小时。 分别取根尖 cm,放入 中固定0.51 h,然后用冲洗2次。 制作装片:解离 制片。 低倍镜检测, ,并记录结果。 (3)实验结果:染色体数目加倍率最高的一组为最佳低温。(4)实验分析设置实验步骤的目的: 。 对染色体染色还可以用 、 等。 除低温外, 也可以诱导染色体数目加倍,原理是 。 解析:本实验目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温,所以温度应设置为变量,不同温度处理是为了进行相互对照,恒温处理1 h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中,以排除其他温度的干扰。但低温并不可能使