高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 染色体变异学案及答案

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知识点一 染色体数目的变异
1．染色体变异
(1)定义：生物体的eq \(□,\s\up3(01))体细胞或生殖细胞内染色体eq \(□,\s\up3(02))数目或结构的变化，称为染色体变异。
(2)类型eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(染色体数目的变异,染色体结构的变异))
2．染色体数目的变异类型
(1)细胞内eq \(□,\s\up3(03))个别染色体的增加或减少
(2)细胞内染色体数目以eq \(□,\s\up3(04))一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少
3．二倍体和多倍体
(1)染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是eq \(□,\s\up3(05))两两成对的，也就是说含有eq \(□,\s\up3(06))两套非同源染色体，其中eq \(□,\s\up3(07))每套非同源染色体称为一个染色体组。
(2)二倍体
①概念：由受精卵发育而来的，eq \(□,\s\up3(08))体细胞中含有eq \(□,\s\up3(09))两个染色体组的个体叫作二倍体。
②常见生物：自然界中，几乎全部eq \(□,\s\up3(10))动物和过半数的eq \(□,\s\up3(11))高等植物都是二倍体。
(3)三倍体
①概念：由受精卵发育而来的，eq \(□,\s\up3(12))体细胞中含有eq \(□,\s\up3(13))三个染色体组的个体，称作三倍体。
②形成过程：如果二倍体的减数分裂出现错误，形成含有eq \(□,\s\up3(14))两个染色体组的配子，这样的配子与含有eq \(□,\s\up3(15))一个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中含有三个染色体组，称作三倍体。
(4)四倍体
①概念：由受精卵发育而来的，eq \(□,\s\up3(16))体细胞中含有eq \(□,\s\up3(17))四个染色体组的个体叫四倍体。
②形成过程：a.如果两个含有两个染色体组的eq \(□,\s\up3(18))配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有eq \(□,\s\up3(19))四个染色体组，称作四倍体。
b．如果二倍体在eq \(□,\s\up3(20))胚或幼苗时期受某种因素影响，体细胞在进行eq \(□,\s\up3(21))有丝分裂时，染色体eq \(□,\s\up3(22))只复制未分离，也会形成四倍体。
易漏边角
四倍体可以通过减数分裂形成含有eq \(□,\s\up3(23))两个染色体组的配子。三倍体因为原始生殖细胞中有三套eq \(□,\s\up3(24))非同源染色体，减数分裂时出现eq \(□,\s\up3(25))联会紊乱，因此不能形成eq \(□,\s\up3(26))可育的配子。香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子，原因就在于此。
eq \a\vs4\al(问题探究) 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。
eq \a\vs4\al(问题探究) 若生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，该生物体细胞中含有几个染色体组？
提示：4个。
eq \a\vs4\al(易错判断)
1．体细胞中含一个染色体组的生物体一定是单倍体。(√)
2．单倍体生物的体细胞中一定只含一个染色体组。(×)
3．体细胞中含有三个染色体组的生物体一定是三倍体。(×)
4．三倍体生物的体细胞中一定含三个染色体组。(×)
5．多倍体植物多表现为茎秆粗，叶、果实、种子较大，早熟、多籽性状。(×)
6．蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育而来的。(√)
(5)多倍体
①概念：由受精卵发育而来的，eq \(□,\s\up3(27))体细胞中含有eq \(□,\s\up3(28))三个或三个以上染色体组的个体，称作多倍体。
②特点：茎秆eq \(□,\s\up3(29))粗壮，叶片、果实和种子都比较eq \(□,\s\up3(30))大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所eq \(□,\s\up3(31))增加。
③多倍体育种
4．单倍体
(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种eq \(□,\s\up3(38))配子染色体数目相同的个体。
(2)实例：蜜蜂中的eq \(□,\s\up3(39))雄蜂。
(3)特点：植株长得eq \(□,\s\up3(40))弱小，而且高度eq \(□,\s\up3(41))不育。
易漏边角
单倍体育种(二倍体为例)
获得植株染色体数目eq \(□,\s\up3(44))加倍，恢复到正常植株的染色体数目。
(2)单倍体育种得到植株：不但能够eq \(□,\s\up3(45))正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是eq \(□,\s\up3(46))纯合的，自交的后代eq \(□,\s\up3(47))不会发生性状分离。
(3)优点：eq \(□,\s\up3(48))明显缩短育种年限。
,
eq \a\vs4\al(特别提醒) 秋水仙素在有丝分裂前期起作用，只是抑制纺锤体形成，不能抑制着丝粒分裂。
eq \a\vs4\al(问题探究) 单倍体育种与多倍体育种过程中，均用到秋水仙素处理。在使用秋水仙素时，操作对象有何不同？
提示：单倍体育种操作对象是单倍体植株；多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。
[例1] 基因型为AAbb和aaBB的植株杂交得F1，对其幼苗用适宜浓度的秋水仙素处理，得到的植株的基因型和染色体倍数分别是( )
A．AAaaBBbb，二倍体 B．AaBb，二倍体
C．AAaaBBbb，四倍体 D．Aabb，二倍体
解题分析 AAbb和aaBB的植株杂交得到的F1的基因型为AaBb，用秋水仙素处理后得到的植株的基因型为AAaaBBbb，为四倍体，C正确。
答案 C
[例2] 下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述，不正确的是( )
A．二倍体生物的一个配子中的全部染色体为一个染色体组
B．由受精卵发育成的体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体
C．单倍体生物体细胞中只含有一个染色体组
D．多倍体常是二倍体祖先经过染色体数加倍或种间杂交产生的
解题分析 对于二倍体生物，其单倍体的体细胞含有一个染色体组，对于多倍体生物，其单倍体的体细胞中含有多于一个的染色体组，C错误。
答案 C
技法提升
单倍体、多倍体的判断方法
知识点二 低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理
用低温处理植物的eq \(□,\s\up3(01))分生组织细胞，能够eq \(□,\s\up3(02))抑制纺锤体的形成，以致影响细胞eq \(□,\s\up3(03))有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能eq \(□,\s\up3(04))分裂成两个子细胞，植物细胞的染色体的数目发生变化。
2．实验步骤
3．实验中几种溶液的作用
(1)卡诺氏液：eq \(□,\s\up3(16))固定细胞的形态。
(2)质量浓度为0.01 g/mL的甲紫溶液(旧称龙胆紫溶液)：eq \(□,\s\up3(17))使染色体着色。
(3)质量分数为15%的盐酸溶液：与体积分数为95%的酒精1∶1混合，eq \(□,\s\up3(18))解离，使细胞分散开。
(4)体积分数为95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的eq \(□,\s\up3(19))卡诺氏液，还可与eq \(□,\s\up3(20))15%的盐酸溶液混合，解离、分散细胞。
4．实验结论
低温能诱导植物染色体数目加倍。
eq \a\vs4\al(问题探究) 能否只选择一个细胞，观察其染色体逐渐加倍的过程？
提示：不能，细胞经过固定已经被杀死了。
eq \a\vs4\al(问题探究) 与秋水仙素相比，低温诱导多倍体的形成有哪些优点？
提示：低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害，易于控制。
,
[例] 有关“低温诱导植物细胞(2n＝16)染色体数目的变化”实验的分析，正确的是( )
A．体积分数为95%的酒精用于根尖的固定和解离，但作用不同
B．低温与秋水仙素均能抑制着丝粒分裂而导致染色体数目加倍
C．应设置常温培养的对照组，以确认低温诱导染色体数目加倍
D．如果显微观察到染色体数为32的细胞，可判断低温诱导成功
解题分析 低温诱导植物细胞染色体数目的变化的实验中，将根尖放入卡诺氏液中浸泡，目的是固定细胞形态，质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合的混合液可以使洋葱根尖解离，A错误；低温与秋水仙素均能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，使细胞分裂后期染色体不能向两极移动而导致染色体数目加倍，B错误；应设置常温培养的对照组，以确认低温诱导染色体数目加倍，C正确；有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，所以显微观察到染色体数为32的细胞，还不能判断低温诱导成功，D错误。
答案 C
技法提升
实验的几点注意事项
(1)选材：材料应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体数目加倍的情况。
(2)温度不是越低越好：温度过低对根尖细胞造成伤害，应选择适宜温度。
(3)并不是所有细胞中染色体均加倍：只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。
(4)实验处理后细胞是死的而非活的。
(5)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒到有丝分裂后期即分裂，无纺锤丝牵引，着丝粒也分裂。
知识点三 染色体结构的变异
1．类型
2．结果
(1)使排列在染色体上的基因的eq \(□,\s\up3(03))数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。
(2)大多数染色体结构变异对生物是eq \(□,\s\up3(04))不利的，有的甚至导致生物体死亡。
eq \a\vs4\al(特别提醒) 1.易位与染色体互换。易位发生于非同源染色体之间，属于染色体结构变异；染色体互换发生于同源染色体非姐妹染色单体之间，属于基因重组。
2．基因突变与缺失。基因突变碱基的缺失不改变染色体上基因的数目和位置；染色体结构变异的缺失会导致染色体上基因数目的减少。
[例1] 如图所示，甲、乙两图分别表示变异，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列叙述正确的是( )
A．甲图所示变异可以导致戊的形成
B．乙图所示变异可以导致丙的形成
C．甲图所示变异可以导致丁或戊两种情形的产生
D．乙图所示变异可以导致戊的形成
解题分析 甲图是同源染色体的非姐妹染色单体发生互换，结果是出现基因重组，没有新基因的出现，可以形成丁但不可能形成戊，A、C错误；乙图是非同源染色体之间交换片段，结果是产生染色体结构变异中的易位，可以形成戊，丙是染色体片段的重复而导致的染色体结构变异。
答案 D
[例2] 如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是( )
A．① B．② C．③ D．④
解题分析 染色体结构变异指的是染色体某一片段的增添、缺失(①)、易位(②)、倒位(④)；③是基因突变或减数分裂Ⅰ四分体时期发生染色体互换所致。
答案 C
1．二倍体黑麦与六倍体普通小麦杂交产生的F1的体细胞具有( )
A．两个染色体组 B．三个染色体组
C．四个染色体组 D．八个染色体组
答案 C
解析 二倍体黑麦的配子含有一个染色体组，六倍体普通小麦的配子含有三个染色体组，二者杂交，产生的F1的体细胞具有四个染色体组。
2．下列说法错误的是( )
A．含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体为四倍体
B．二倍体的胚或幼苗在低温影响下也会形成四倍体
C．三倍体无子西瓜的果实中没有种子是因为减数分裂出现联会紊乱
D．用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使细胞分裂的后期异常
答案 D
解析 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，细胞分裂的前期异常，会抑制纺锤体的形成，D错误。
3．某生物兴趣小组的同学将生长旺盛的大蒜不定根置于4 ℃的冰箱冷藏室中培养48～72 h后，剪取根尖制成临时装片，然后用显微镜观察细胞中染色体的分裂现象。下列叙述正确的是( )
A．实验原理是低温处理能阻断大蒜根尖细胞中DNA的复制
B．用甲紫溶液处理根尖可使染色体着色
C．制作临时装片前可用卡诺氏液维持细胞的活性
D．低倍镜视野中所有细胞染色体数都已发生改变
答案 B
解析 实验原理是低温处理能抑制大蒜根尖细胞中纺锤体的形成，A错误；观察植物细胞染色体时，可用甲紫溶液使染色体着色，B正确；把根尖放在卡诺氏液中浸泡，以固定细胞的形态，C错误；视野中只有少数细胞染色体数发生改变，D错误。
4．若细胞进行减数分裂，在联会时一条异常的染色体总是从某一部位凸出来，如图所示，其原因是( )
A．染色体中某一片段位置颠倒
B．染色体中增加了某一片段
C．染色体中某一片段缺失
D．染色体中某一片段移接到另一条非同源染色体上
答案 B
解析 由题意知，凸出来的那条染色体是异常的染色体，所以属于第①种情况，B正确。
5．猫叫综合征的起因是( )
A．基因突变 B．染色体数目变异
C．基因重组 D．染色体结构变异
答案 D
解析 猫叫综合征是由人的一条5号染色体部分缺失引起的遗传病，属于染色体结构变异中的缺失，故选D。
6．单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是( )
A．单倍体杂交后代不发生性状分离
B．单倍体经染色体加倍后得到的植株自交后代一般不发生性状分离
C．单倍体高度不育，不发生性状分离
D．单倍体育种免去了费时的杂交程序
答案 B
解析 单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是该育种方法得到的生物个体一般为纯合子，自交后代不发生性状分离。