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1、第第1010讲讲 染色体变异染色体变异 一、 染色体变异的类型 1. 染色体结构变异类型及图解续表 2. 遗传效应 3. 染色体数目变异类型 (1)细胞内的个别染色体增加或减少。(2)细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。(1)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，则该细胞中就含有几个染色体组。如图：每种形态的染色体有3条，则该细胞中含有3个染色体组。 4. 染色体组数的判定 (2)根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如：基因型为AaaaBBbb的细胞或生物体，含有4个染色体组
2、。也可以记作：同一个字母不分大小写重复出现几次，就是几倍体生物。 (3)根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。染色体组数如图：共有8条染色体，染色体形态数(形态大小不相同)为2，所以染色体组数为824(个)。 【例1】已知某物种的一条染色体上依次排列着M、N、O、P、Q五个基因，如下图列出的若干种变化中，不属于染色体结构发生变化的是() D 【解析】 D选项属于基因突变。【例2】(双选)下列有关同源染色体的叙述中，正确的是() AX染色体和Y染色体大小、形状不同，因此不属于同源染色体 B生殖细胞中不可能存在同源染色体 C同源染色体的同一位置可能存在相同基因 D一个染色体组中一定不含有
3、同源染色体CD【解析】同一细胞中一条来自父方，一条来自母方的染色体，大小、形状一般相同；在减数分裂时，能发生联会的染色体互称为同源染色体。X染色体和Y染色体大小、形状虽然不同，但由于在减数分裂时能发生联会，因此也属于同源染色体。在多倍体的生殖细胞中可能存在同源染色体。细胞中的一组非同源染色体，形态和功能各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组。 二、单倍体、二倍体、多倍体及其育种 二倍体多倍体单倍体概念体细胞中含2个染色体组的个体体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体体细胞中含本物种配子染色体数目的个体染色体组2个3个或3个以上1至多个发育起点受精卵受精
4、卵配子植物特点正常果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低植株弱小，高度不育举例几乎全部动物、过半数高等植物香蕉、无子西瓜玉米、小麦的单倍体 1二倍体、多倍体、单倍体的比较 2单倍体育种与多倍体育种的比较单倍体育种多倍体育种原理染色体数目以染色体组形式成倍减少，然后再加倍后获得每对染色体上的成对基因都纯合的个体染色体数目以染色体组形式成倍增加方法花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗续表单倍体育种多倍体育种优点明显缩短育种年限器官大，营养物质含量高，产量增加缺点技术复杂，需要与杂交育种配合适用于植物，动物难以开展。多倍体植物生长周期延长，结实率降低举例【例3
5、】(双选)关于单倍体、二倍体、三倍体和八倍体的叙述，正确的是()A体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体B体细胞中含有两个染色体组的个体不一定是二倍体C六倍体小麦经花药离体培养所得个体是三倍体D八倍体小黑麦的单倍体有四个染色体组BD 【解析】单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数的个体，所以单倍体不一定只有一个染色体组，如普通小麦(六倍体)的单倍体细胞中含有3个染色体组。由马铃薯(四倍体)产生的配子发育而成的个体，其体细胞中含有两个染色体组，但不叫二倍体，而叫单倍体。 【例4】下列几种育种方法中，只产生出与亲代相同基因型品种的育种方式是() A杂交育种 B单倍体育种 C植物的组织培养 D人工
6、诱变育种 C【解析】植物的组织培养能保证亲代和子代的遗传物质完全相同，故是一种保持亲代优良性状的育种方法。 三、三种可遗传变异的比较续表 【例5】下列有关可遗传变异的叙述，正确的是() A大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡 B基因重组可以通过产生新的基因表现出性状的重新组合 C三倍体无子西瓜的培育过程运用了生长素促进果实发育的原理 D若DNA中某碱基对改变，则其控制合成的蛋白质分子结构肯定会发生改变A 【解析】染色体结构的变异会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。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡，染色体结
7、构变异导致的遗传病在人类遗传病中是比较严重的遗传病。基因重组不能产生新的基因，但基因重新组合会导致性状的重新组合。三倍体无子西瓜的培育过程运用了多倍体育种的原理。由于一种氨基酸不一定只由一种密码子决定，所以DNA发生基因突变时，其控制合成的蛋白质分子结构不一定发生改变。 四、低温诱导植物染色体数目的变化(实验) 1实验原理 (1)进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。 (2)低温可抑制纺锤体的形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。 2实验流程 3.基本技术要求 (1)为了能观察到细胞在生
8、活状态下的内部结构，必须先将细胞固定。 (2)在进行本实验的过程中，与观察植物细胞的有丝分裂一样，所观察的细胞已经被杀死了，最终在显微镜下看到的是死细胞。 (3)选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织细胞，不分裂的细胞染色体不复制，不会出现染色体加倍的情况。 【例6】用浓度为2%的秋水仙素，处理植物分生组织56 h，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4 )处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。 (1)针对以上问题，你作出的假设是_。 你提出此假设的依据是_。 (2)低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将
9、你设计的实验组合以表格形式列出来。 (3)按照你的设计思路，以_，作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此，你要进行的具体操作是： 第一步：剪取根尖23 mm。 第二步：按照_步骤，制作_。 【解析】提出的假设应该具有一定的科学根据，提出的假设应该是最有可能的而不是随意猜测，所以探究的课题在题干中具有一定的指向性。在设计表格的时候要注意题干的要求是测量低温效应的时间，考虑到一般植物的细胞周期时间，应该以小时为单位比较合适。为了保证实验的严谨性，应该做一组常温下的对照组，以排除环境因素的干扰。 【答案】 (1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍低温能够影响酶的活
10、性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂)，使细胞不能正常进行有丝分裂 (2)注：设计的表格要达到以下两个要求。 至少做两个温度的对照；间隔相等的培养时间进行取样。 (3)在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体的数目解离漂洗染色制片细胞有丝分裂临时装片1易位与交叉互换的区别易位发生在非同源染色体之间，是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。2一个染色体组内的各条染色体在形态、结构、功能上都各不相同，它们是一组非同源染色体。不同生物的一个染色体组中所含的染色体数目不一定相同，但同种生物的一个染色体组所含的染色体数目一定相同。3判断某个体是
11、否为单倍体的依据为个体发育的起点，而不是其体细胞中所含的染色体组的数目。4基因突变、染色体变异并不一定能遗传给后代。染色体结构变异与基因突变的区别：染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。基因突变是基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失或替换。基因突变导致新基因的产生，染色体结构变异未形成新的基因。基因突变、基因重组是DNA分子水平上的变化，借助显微镜无法观察；但染色体变异是染色体结构或数目的变异，属细胞水平上的变化，借助显微镜可以观察。1.(2011海南)关于植物染色体变异的叙述，正确的是( )A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B染色体
12、组非整倍性变化必然导致新基因的产生C染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化D2.(2011江苏) (多选)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是( )ADNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变B非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组C非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异D着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异ACD【解析】有丝分裂中可发生基因突变、染色体结构和数目变异；减数分裂过程中可发生基因突变、基因重组、染色体结构和数目变异。 3.(2009福建)细胞的有丝分裂和减数分裂都可
13、能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是( ) A染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异 B非同源染色体自由组合，导致基因重组 C染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变 D非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异B【解析】有丝分裂和减数分裂都可以发生染色体不分离或不能移向两极，从而导致染色体数目变异；非同源染色体自由组合，导致基因重组只能发生在减数分裂过程中；有丝分裂和减数分裂的间期都发生染色体复制，受诱变因素影响，可导致基因突变；非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异可发生在有丝分裂和减数分裂过程中。因此选B。4.(2011广州模拟)变异是生物的基因特征之一，下列
14、不属于细菌产生的可遗传变异有( )基因突变基因重组染色体变异环境条件的变化染色单体互换非同源染色体上非等位基因自由组合 A B C DC【解析】细菌属于原核生物，没有染色体，进行无性生殖，因此细菌产生的可遗传变异只有基因突变，没有其他的。5.(2010惠州模拟)(双选)下列有关单倍体的叙述中，不正确的是( )A未经受精的卵细胞发育成的个体，一定是单倍体B细胞内有两个染色体组的生物体，一定是二倍体C由生物的雄配子发育成的个体一定都是单倍体D基因型是aaaBBBCcc的植物一定是单倍体【解析】由配子发育成的个体一定是单倍体。细胞内含有两个染色体组的生物可能是单倍体，也可能是二倍体。D中该基因型植物
15、也可能是三倍体。BD6.(2010汕头二模)(双选)下图为某生物细胞减数分裂时，两对配对的染色体之间出现异常的“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因，数字代表染色体。据此所作推断中正确的是( )BDA该图中有四条姐妹染色单体，且非姐妹染色单体间发生了片段互换B此种异常源于染色体的结构变异C在随后的过程中，1与3或4之间将发生自由组合D如果该生物基因型为HhAaBb，也不一定属于二倍体生物【解析】从图中基因H、h可知，1、3为一对同源染色体，2、4为另一对同源染色体(见下图)。可见，该图中有四条姐妹染色单体，发生了非同源染色体之间的片段互换。1与3之间将发生分离，1与2或4之间将发生自由
16、组合。7.(2011江苏)洋葱(2n16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数(即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比)的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。将洋葱分组同时转入质量分数为0.01%、0.1%的秋水仙素溶液中，分别培养24 h、36 h、48 h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0 h、12 h、24 h、36 h。剪取根尖，用Carnoy固定液(用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀)固定8 h，然后将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中58 min。将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。用石炭酸品红试剂染色。
17、制片、镜检；计数、拍照。实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。请分析上述实验，回答有关问题：(1)步骤中“将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中”的作用是 。(2)步骤为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是 。(3)根据所学的知识推测，石炭酸品红试剂是一种 性染料。使组织中的细胞相互分离开来先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜碱(4)为了使统计数据更加科学，计数时应采取的方法是 。每组装片观察多个视野(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：质量分数为 秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是 。0.01%0.
18、01%秋水仙素溶液诱导24 h，再在清水中培养36 h(6)右面为一位同学在步骤所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是 。秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后【解析】(1)有丝分裂装片制作过程中，盐酸的作用是使植物根尖组织细胞相互分离。(2)用显微镜进行观察的顺序为先在低倍镜下观察找到物像，并在低倍镜下将该物像移到视野中央，再换高倍镜，进行仔细观察。(3)为细胞核中染色体或染色质染色的染色剂为碱性染料。(4)为使统计数据更科学，计数时需对同一组装片的多个视野进行统计、计数并取其平均值。(5)由表格数据的比较即可知。(6)图示细胞a中的染色体并未加倍，说明秋水仙素处理应在上一个细胞周期纺锤体形成后，从而才使该细胞中的染色体没有发生加倍。
