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2019-2020年高三生物一輪復習 第二十講 染色體變異學案 考綱要求 1．染色體結構變異和數目變異（Ⅰ）。2.實驗：低溫誘導染色體加倍。 知識梳理 一.染色體結構變異 1.類型 【提示】?、伲螅璬?、冢簦璫?、郏瘢璪?、埽颍璦 2.結果 使排列在染色體上的基因的數目或排列順序發(fā)生改變，從而導致性狀的變異。 二.染色體數目的變異 1.類型 （1）細胞內個別染色體的增加或減少(如21三體綜合征) （2）細胞內染色體數目以染色體組的形式成倍地增加或減少(如多倍體、單倍體) 2.染色體組 （1）概念：細胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同，攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息。 （2）組成：如圖為一雄果蠅的染色體組成，其染色體組可表示為：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。 3.單倍體、二倍體、多倍體 （1）染色體的倍性 ①單倍體：體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體。 ②二倍體：由受精卵發(fā)育而成的，體細胞中含有兩個染色體組的個體。 ③多倍體：由受精卵發(fā)育而成的，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體。 （2）單倍體和多倍體植株的特點 ①單倍體植株特點 與正常植株相比，單倍體植株長得弱小且高度不育。 ②多倍體植株特點 多倍體植株莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養(yǎng)物質含量豐富 （3）單倍體育種與多倍體育種 ①單倍體育種 a．方法：花藥離體培養(yǎng)再經秋水仙素處理，以盡快獲得純合子。 b．意義：明顯縮短育種時間。 ②多倍體育種 a．方法：用秋水仙素或低溫處理萌發(fā)的種子或幼苗。 b．原理：秋水仙素或低溫處理能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，引起細胞內染色體數目加倍。 4.實驗：低溫誘導染色體加倍 （1）原理：低溫可抑制紡錘體的形成，阻止細胞分裂，導致細胞染色體數目加倍。 （2）實驗流程 根尖培養(yǎng)：將洋蔥等材料放在裝滿清水的廣口瓶上，底部接觸水面，置于適宜條件下，使之生根 ↓ 低溫誘導：待不定根長至1 cm時，將整個裝置放入冰箱的低溫室內（4_℃），誘導培養(yǎng)36 h ↓ 材料固定：剪取根尖約0.5～1 cm放入卡諾氏液中浸泡0.5～1 h，固定其形態(tài)，然后用體積分數95%的酒精沖洗2次 ↓ 制作裝片：解離→漂洗→染色→制片（同觀察植物細胞的有絲分裂） ↓ 觀察：先用低倍鏡觀察，找到變異細胞，再換用高倍鏡觀察 要點精析 1.界定染色體結構變異與基因突變 （1）主要區(qū)別 ①染色體結構變異是“線”的變化，變異程度大，在光學顯微鏡下可見?；蛲蛔兪恰包c”的變化，是DNA分子內部堿基對的變化，在光學顯微鏡下不可見。 ②染色體結構變異改變基因的位置或數量，基因突變不改變基因的位置和數量，只是產生了等位基因。 （2）區(qū)別圖示 注意　欲通過顯微鏡觀察法界定基因突變與染色體結構變異需取“分生組織”制片，因不分裂的細胞，并不出現染色體。 2.界定易位與交叉互換 染色體易位 交叉互換 圖解 區(qū)別 染色體角度 發(fā)生于非同源染色體之間 發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間 變異類型 屬于染色體結構變異 屬于基因重組 顯微鏡下是否觀察到 可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到 提醒　兩種變異類型導致的基因變換狀況如下： 3.巧記染色體組數量的判斷方法 （1）根據染色體形態(tài)判定 細胞中形態(tài)、大小完全相同的染色體有幾條，則有幾個染色體組。如圖A中形態(tài)、大小完全相同的染色體為1條，所以有1個染色體組，圖B中彼此相同的（比如點狀的）有3條，故有3個染色體組。同理，圖C中有1個染色體組，圖D中有2個染色體組。 （2）根據基因型判定 在細胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因（包括同一字母的大、小寫）出現幾次，則含有幾個染色體組。如圖甲所示基因型為ABC，所以有1個染色體組。圖乙所示基因型為AAa，A（a）基因有3個，即含有3個染色體組。同理，圖丙中有2個染色體組，圖丁中有3個染色體組。 注：判定染色體組的數目時只需參考其中任意一對等位基因的數量即可。 （3）根據染色體數和染色體的形態(tài)數推算 染色體組數＝染色體數/染色體形態(tài)數。如果蠅體細胞中有8條染色體，分為4種形態(tài)，則染色體組的數目為2。 4.單倍體、二倍體和多倍體的判定方法 注：x為一個染色體組的染色體數，a、b為正整數。 特別提醒 （1）單倍體往往是由配子不經受精作用直接發(fā)育成的生物個體。 （2）單倍體不一定只含1個染色體組，可能含同源染色體，可能含等位基因，也有可能可育并產生后代。 5.低溫誘導染色體加倍 （1）巧記實驗中各種液體的作用 ①卡諾氏液：固定細胞形態(tài)。 ②體積分數為95%的酒精：沖洗附著在根尖表面的卡諾氏液。 ③解離液（體積分數為15%的鹽酸溶液和體積分數為95%的酒精以1∶1混合）：使組織中的細胞相互分離。 ④清水：洗去解離液，防止解離過度影響染色。 ⑤改良苯酚品紅染液：使染色體著色，便于觀察染色體的形態(tài)、數目、行為。 （2）與低溫誘導植物染色體數目變化有關的3個關鍵點 ①顯微鏡下觀察到的細胞是已被鹽酸殺死的細胞。 ②選材應選用能進行分裂的分生組織細胞，否則不會出現染色體數目加倍的情況。 ③對低溫誘導植物染色體數目變化的實驗原理的理解 關鍵信息：低溫處理分生組織細胞、抑制紡錘體形成、染色體不能被拉向兩極、不能形成兩個子細胞。 錯誤理解：將“抑制紡錘體形成”等同于“著絲點不分裂”，低溫處理“分生組織細胞”等同于“任何細胞”。 試題精粹 1.（xx北京海淀期末）下列敘述中屬于染色體變異的是（） ①第5號染色體部分缺失導致貓叫綜合征 ②減數分裂過程中非同源染色體的自由組合 ③聯會的同源染色體之間發(fā)生染色體互換 ④唐氏綜合征患者細胞中多1條21號染色體 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 2.（xx蚌埠檢測）已知a、b、c、d是某細菌DNA片段上的4個基因，如圖中W表示野生型，①②③分別表示三種缺失不同基因的突變體。若分別檢測野生型和各種突變體中某種酶的活性，發(fā)現僅在野生型和突變體①中該酶有活性，則編碼該酶的基因是（） A．基因a B．基因b C．基因c D．基因d 3.與玉米植株顏色有關的一對基因Pl（紫）和pl（綠）位于6號染色體長臂的外段，純合紫株玉米與純合綠株玉米雜交，F1植株均表現為紫色?？茖W家用X射線照射純合紫株玉米的花粉，然后給綠株玉米授粉，734株F1幼苗中出現2株綠苗。經細胞學鑒定表明，這是由6號染色體上載有Pl基因的長臂缺失導致的。這種變異在生物學上稱為（） A．基因突變B．基因重組 C．染色體結構變異 D．染色體數目變異 4.在細胞分裂過程中出現了甲、乙、丙、丁4種變異類型。圖甲中英文字母表示染色體片段。下列有關敘述正確的是（） A．圖甲、乙、丙、丁都發(fā)生了染色體結構變異，增加了生物變異的多樣性 B．甲、乙、丁三圖中的變異類型都可以用顯微鏡觀察檢驗 C．甲、乙、丁三圖中的變異只會出現在有絲分裂過程中 D．乙、丙兩圖中的變異只會出現在減數分裂過程中 5.（xx江蘇揚州?？迹┫聢D甲表示某野生型果蠅一條正常染色體上部分基因的序列，圖乙和圖丙分別表示兩只變異類型果蠅相應染色體上的基因序列。下列相關敘述正確的是（） A．白眼基因和朱紅眼基因是等位基因 B．圖乙表示果蠅發(fā)生了染色體結構變異 C．圖乙和圖丙表示的果蠅發(fā)生的變異均可用顯微鏡檢測 D．圖乙和圖丙表示的果蠅發(fā)生的變異均不可遺傳 6.研究發(fā)現，果蠅的紅眼對白眼為顯性，且控制該性狀的基因位于X染色體上；果蠅翅膀后端邊緣的缺刻性狀是X染色體中某一片段缺失所導致的變異，屬于伴X顯性遺傳。缺刻翅紅眼雌蠅（無白眼基因）與正常翅白眼雄蠅雜交，F1出現了缺刻翅白眼雌蠅且F1中雌雄果蠅的數量比為2∶1，下列敘述錯誤的是（） A．親本X染色體上的紅眼基因恰好位于缺失片段上 B．F1缺刻翅白眼雌蠅的兩條X染色體均出現片段缺失現象 C．缺刻翅雄蠅不能存活，F1雄蠅的成活率比雌蠅少一半 D．X染色體發(fā)生的片段缺失可以用光學顯微鏡直接觀察到 7.關于染色體組的敘述，不正確的有（） ①一個染色體組中不含同源染色體 ②一個染色體組中染色體大小，形態(tài)一般不同 ③人的一個染色體組中應含有24條染色體 ④含有一個染色體組的細胞，一定是配子 A．①③ B．③④ C．①④ D．②④ 8.下列關于單倍體、二倍體和多倍體的敘述中，錯誤的是（） A．利用小麥花粉培育的個體是單倍體 B．二倍體和多倍體都是由受精卵發(fā)育而成的 C．單倍體植株長得粗壯，多倍體植株莖稈一般比較弱小 D．低溫和秋水仙素都可以誘導多倍體的產生 9.如圖是四種生物的體細胞示意圖，A、B中的字母代表細胞中染色體上的基因，C、D代表細胞中染色體情況，那么最可能屬于多倍體的細胞是（） 10.（xx山東濰坊模擬）如圖為果蠅體內某個細胞的示意圖，下列相關敘述正確的是（） A．圖中的染色體1、5、3、7、8可組成一個染色體組 B．圖中標注的三對基因的遺傳符合自由組合定律 C．含有基因B、D的染色體片段發(fā)生交換屬于染色體結構變異 D．若該細胞分裂后產生了一個ABdXX的配子，則一定是減數第一次分裂異常 11.關于低溫誘導洋蔥染色體數目變化的實驗不正確的描述是（） A．處于分裂間期的細胞數目最多 B．在顯微鏡視野內可以觀察到二倍體細胞和四倍體細胞 C．在高倍顯微鏡下可以觀察到細胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過程 D．在誘導染色體數目變化方面，低溫與秋水仙素誘導的原理相似 12.已知傘花山羊草是二倍體，二粒小麥是四倍體，普通小麥是六倍體。為了將傘花山羊草攜帶的抗葉銹病基因轉入小麥，研究人員做了如圖所示的操作。下列有關敘述正確的是（） A．秋水仙素處理雜種P獲得異源多倍體，異源多倍體中沒有同源染色體 B．異源多倍體與普通小麥雜交產生的雜種Q中一定含有抗葉銹病基因 C．射線照射雜種R使抗葉銹病基因的染色體片段移接到小麥染色體上，屬于基因重組 D．雜種Q與普通小麥雜交過程遵循孟德爾遺傳定律 13.（xx北京海淀期末）決定玉米籽粒有色（C）和無色（c）、淀粉質（Wx）和蠟質（wx）的基因位于9號染色體上，結構異常的9號染色體一端有染色體結節(jié)，另一端有來自8號染色體的片段（見圖1）。科學家利用玉米染色體的特殊性進行了圖2所示的研究。請回答問題。 （1）8號染色體片段轉移到9號染色體上的變異現象稱為________。 （2）圖2中的母本在減數分裂形成配子時，這兩對基因所在的染色體________（填“能”或“不能”）發(fā)生聯會。 （3）圖2中的親本雜交時，F1出現了四種表現型，其中表現型為無色蠟質個體的出現，說明親代_______________細胞在減數分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生了________________，產生了基因型為________________的重組型配子。 （4）由于異常的9號染色體上有________________作為C和wx的細胞學標記，所以可在顯微鏡下通過觀察染色體來研究兩對基因的重組現象。將F1表現型為無色蠟質個體的組織細胞制成臨時裝片觀察，觀察到________________的染色體，可作為基因重組的細胞學證據。 14.（xx山東泰安模擬）玉米籽粒的黃色（A）對白色（a）為顯性，非糯性（B）對糯性（b）為顯性，兩對性狀自由組合。請回答。 （1）已知玉米非糯性籽粒及花粉遇碘液變藍色，糯性籽粒及花粉遇碘液變棕色。若用碘液處理雜合的非糯性植株的花粉，則顯微鏡下觀察到花粉顏色及比例為________________。 （2）取基因型雙雜合的黃色非糯性植株的花粉進行離體培養(yǎng)，獲得單倍體幼苗，其基因型為________________；對獲得的幼苗用________________進行處理，得到一批可育的植株，這些植株均自交，所得籽粒性狀在同一植株上表現________________（一致、不一致）。 （3）已知基因A、a位于9號染色體上，且無正常9號染色體的花粉不能參與受精作用?，F有基因型為Aa的植株甲，其細胞中9號染色體如圖一所示。 ①植株甲的變異類型屬于染色體結構變異中的____________。 ②為了確定植株甲的A基因是位于正常染色體上，還是異常染色體上，讓其進行自交產生F1，F1的表現型及比例為________________，證明A基因位于異常染色體上。 ③以植株甲為父本，以正常的白色籽粒植株為母本，雜交產生的F1中，發(fā)現了一株黃色籽粒植株乙，其染色體及基因組成如圖二所示。該植株形成的可能原因是：父本減數分裂過程中________________未分離。 ④若植株乙在減數第一次分裂過程中，3條9號染色體隨機移向細胞兩極，并最終形成含1條和2條9號染色體的配子，那么以植株乙為父本，以正常的白色籽粒植株為母本進行測交，后代的表現型及比例是_______________。 高考真題 1.（xx上海卷）如圖顯示了染色體及其部分基因，對①和②過程最恰當的表述分別是（　?。? A．交換、缺失 B．倒位、缺失 C．倒位、易位 D．交換、易位 2.（xx福建理綜，5）某男子表現型正常，但其一條14號和一條21號染色體相互連接形成一條異常染色體，如圖甲。減數分裂時異常染色體的聯會如圖乙，配對的三條染色體中，任意配對的兩條染色體分離時，另一條染色體隨機移向細胞任一極。下列敘述正確的是（　?。? A．圖甲所示的變異屬于基因重組 B．觀察異常染色體應選擇處于分裂間期的細胞 C．如不考慮其他染色體，理論上該男子產生的精子類型有8種 D．該男子與正常女子婚配能生育染色體組成正常的后代 3.（xx.課標II卷.6）下列關于人類貓叫綜合征的敘述，正確的是（ ） A. 該病是由于特定的染色體片段缺失造成的 B. 該病是由于特定染色體的數目增加造成的 C. 該病是由于染色體組數目成倍增加造成的 D. 該病是由于染色體中增加某一片段引起的 4.（xx.海南卷.21）關于基因突變和染色體結構變異的敘述，正確的是（ ） A．基因突變都會導致染色體結構變異 B．基因突變與染色體結構變異都導致個體表現型改變 C．基因突變與染色體結構變異都導致堿基序列的改變 D．基因突變與染色體結構變異通常都用光學顯微鏡觀察 5.（xx.江蘇卷.10）甲、乙為兩種果蠅（2n）,下圖為這兩種果蠅的各一個染色體組,下列敘述正確的是（ ） A. 甲、乙雜交產生的 F1 減數分裂都正常 B. 甲發(fā)生染色體交叉互換形成了乙 C. 甲、乙1 號染色體上的基因排列順序相同 D. 圖示染色體結構變異可為生物進化提供原材料 6.（xx.江蘇卷.15）經 X 射線照射的紫花香豌豆品種,其后代中出現了幾株開白花植株,下列敘述錯誤的是（ ） A. 白花植株的出現是對環(huán)境主動適應的結果,有利于香豌豆的生存 B. X 射線不僅可引起基因突變,也會引起染色體變異 C. 通過雜交實驗,可以確定是顯性突變還是隱性突變 D. 觀察白花植株自交后代的性狀,可確定是否是可遺傳變異 7.（xx.上海卷.27）下圖顯示一對表型正常的夫婦及其智障兒子細胞中的兩對染色體（不考慮受精和胚胎發(fā)育過程中的任何情況下造成），造成兒子異常的根本原因是（ ） A．父親染色體上的基因發(fā)生突變 B．母親染色體上的基因發(fā)生突變 C．母親染色體發(fā)生缺失 D．母親染色體發(fā)生易位 8.（xx江蘇單科，7）下列關于染色體變異的敘述，正確的是（　　） A．染色體增加某一片段可提高基因表達水平，是有利變異 B．染色體缺失有利于隱性基因表達，可提高個體的生存能力 C．染色體易位不改變基因數量，對個體性狀不會產生影響 D．通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育，培育出作物新類型 9.（xx上海卷）將雜合的二倍體植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素處理，使其能正常開花結果。該幼苗發(fā)育成的植株具有的特征是（　?。? A．能穩(wěn)定遺傳 B．單倍體 C．有雜種優(yōu)勢 D．含四個染色體組 （xx安徽理綜，4）下列現象中，與減數分裂同源染色體聯會行為均有關的是（　?。? ①人類的47，XYY綜合征個體的形成 ②線粒體DNA突變會導致在培養(yǎng)大菌落酵母菌時出現少數小菌落 ③三倍體西瓜植株的高度不育 ④一對等位基因雜合子的自交后代出現3∶1的性狀分離比 ⑤卵裂時個別細胞染色體異常分離，可形成人類的21三體綜合征個體 A．①② B．①⑤ C．③④ D．④⑤ 10.（xx四川理綜，5）大豆植株的體細胞含40條染色體。用放射性60Co處理大豆種子后，篩選出一株抗花葉病的植株X，取其花粉經離體培養(yǎng)得到若干單倍體植株，其中抗病植株占50%。下列敘述正確的是（　?。? A．用花粉離體培養(yǎng)獲得的抗病植株，其細胞仍具有全能性 B．單倍體植株的細胞在有絲分裂后期，共含有20條染色體 C．植株X連續(xù)自交若干代，純合抗病植株的比例逐代降低 D．放射性60Co誘發(fā)的基因突變，可以決定大豆的進化方向 11.（xx.天津卷.4）低溫誘導可使二倍體草魚卵原細胞在減數第一次分裂時不形成紡錘體，從而產生染色體數目加倍的卵細胞，此卵細胞與精子結合發(fā)育成三倍體草魚胚胎。上述過程中產生下列四種細胞，下圖所示四種細胞的染色體行為（以二倍體草魚體細胞含兩對同源染色體為例）可出現的是（） 12.（xx.福建卷.5）綠色熒光標記的X染色體DNA探針（X探針），僅能與細胞內的X染色體DNA的一段特定序列雜交，并使該處呈現綠色熒光亮點。同理，紅色熒光標記的Y染色體DNA探針（Y探針）可使Y染色體呈現一個紅色熒光亮點。同時用這兩種探針檢測體細胞，可診斷性染色體數目是否存在異常。醫(yī)院對某夫婦及其流產胎兒的體細胞進行檢測，結果如圖所示。下列分析正確的是（ ） A.X染色體DNA上必定有一段與X探針相同的堿基序列 B.據圖分析可知妻子患X染色體伴性遺傳病 C.妻子的父母至少有一方患有性染色體數目異常疾病 D.該夫婦選擇生女兒可避免性染色體數目異常疾病的發(fā)生 13.（xx.海南卷.29）（10分）回答下列關于遺傳和變異的問題： （1）高等動物在產生精子或卵細胞的過程中，位于非同源染色體上的基因會發(fā)生＿＿＿＿，同源染色體的非姐妹染色單體之間可能會發(fā)生＿＿＿＿，這兩種情況都可能導致基因重組，從而產生基因組成不同的配子。 （2）假設物種的染色體數目為2n，在其減數分裂過程中，會出現不同的細胞，甲、乙2個模式圖僅表示出了Aa、Bb基因所在的常染色體，那么，圖甲表示的是＿＿＿＿（填“初級精母細胞”、“次級精母細胞”或“精細胞”），圖乙表示的是＿＿＿＿（填“初級精母細胞”、“次級精母細胞”或“精細胞”）。 （3）某植物的染色體數目為2n，其產生的花粉經培養(yǎng)可得到單倍體植株。單倍體是指＿＿＿＿＿＿＿＿。