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成才之路 生物 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 必修2 基因突變及其他變異 第五章 第2節(jié)染色體變異 第五章 1 染色體結(jié)構(gòu)變異包括缺失 重復(fù) 倒位和易位等幾種類型 2 染色體結(jié)構(gòu)變異可改變?nèi)旧w上的基因的數(shù)目或排列順序 可在顯微鏡下觀察到 3 二倍體生物正常配子中的一組染色體是一個(gè)染色體組 4 單倍體并不一定只含一個(gè)染色體組 5 單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗等階段 能明顯縮短育種年限 6 秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成 從而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍 目標(biāo)導(dǎo)航 1 舉例說明染色體變異的類型 2 理解染色體組的概念并會(huì)計(jì)算染色體組數(shù) 重 難點(diǎn) 3 區(qū)分單倍體 二倍體和多倍體 4 闡述單倍體育種和多倍體育種的方法 重點(diǎn) 情境導(dǎo)入 你吃過無子西瓜嗎 無子西瓜與正常西瓜相比 沒有種子 甜度大 無子西瓜是通過人工改變普通西瓜的染色體數(shù)目培育而成的 由此可見染色體數(shù)目變異也會(huì)引起生物性狀的改變 問題探究 1 染色體變異分為哪幾種 2 為什么染色體變異能改變生物性狀 提示 1 染色體變異包括染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異 2 因?yàn)槿旧w是遺傳物質(zhì)的載體 所以染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異都會(huì)影響生物性狀 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 2 結(jié)果 導(dǎo)致排列在染色體上的基因的 發(fā)生改變 而導(dǎo)致 的變異 3 意義 大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是 的 有的甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡 數(shù)目或排列順序 性狀 不利 個(gè)別染色體 染色體組 非同源 形態(tài)和功能 全部信息 X 或Y 精子 3 二倍體 多倍體 1 二倍體 由 發(fā)育而成 體細(xì)胞中含有 的個(gè)體 包括幾乎全部的 和過半數(shù)的 2 多倍體 概念 由 發(fā)育而成 體細(xì)胞含 或 染色體組的個(gè)體 其中 體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的叫做 含有四個(gè)染色體組的叫做 受精卵 兩個(gè)染色體組 動(dòng)物 高等植物 受精卵 三個(gè) 三個(gè)以上 三倍體 四倍體 植株的特點(diǎn)a b 都比較大 c 等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量有所增加 3 人工誘導(dǎo)多倍體 方法 目前最常用最有效的方法是用 處理 原理 當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí) 能夠抑制 導(dǎo)致染色體不能 從而引起細(xì)胞內(nèi) 加倍 莖稈粗壯 葉片 果實(shí) 種子 糖類和蛋白質(zhì) 秋水仙素 萌發(fā)的種子或幼苗 紡錘體的形成 移向細(xì)胞兩極 染色體數(shù)目 配子 體細(xì)胞 本物種配子 弱小 高度不育 單倍體植株 單倍體植株 染色體數(shù)目 明顯縮短育種年限 1 誘導(dǎo)染色體加倍時(shí)要處理萌發(fā)的種子或幼苗 為什么要處理萌發(fā)的種子 而不是休眠種子 2 蜜蜂中的雄蜂是單倍體嗎 提示 1 萌發(fā)的種子細(xì)胞分裂旺盛 秋水仙素能發(fā)揮作用 2 是 蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而來的 為單倍體 思維激活 一 問題探討提示 參見練習(xí)中的拓展題 了解無子西瓜的形成過程 二 實(shí)驗(yàn)兩者都是通過抑制分裂細(xì)胞內(nèi)紡錘體的形成 使染色體不能移向細(xì)胞兩極 而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍 三 拓展題1 西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方 用秋水仙素處理有利于抑制細(xì)胞有絲分裂時(shí)形成紡錘體 從而形成四倍體西瓜植株 2 雜交可以獲得三倍體植株 多倍體產(chǎn)生的途徑為 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 3 三倍體植株不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞 因此 不能形成種子 但并不是絕對(duì)一顆種子都沒有 其原因是在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí) 有可能形成正常的卵細(xì)胞 4 有其他的方法可以替代 方法一 進(jìn)行無性繁殖 將三倍體西瓜植株進(jìn)行組織培養(yǎng)獲取大量的組培苗 再進(jìn)行移栽 方法二 利用生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類似物處理二倍體未受粉的雌蕊 以促進(jìn)子房發(fā)育成無種子的果實(shí) 在此過程中要進(jìn)行套袋處理 以避免受粉 染色體結(jié)構(gòu)的變異主要有以下4種類型 圖解見教材5 5 5 6 1 缺失 是指一個(gè)正常染色體斷裂后丟失了一個(gè)片段 常造成個(gè)體生活力下降以致死亡 不致死的缺失易引起不尋常的性狀 如人的第5號(hào)染色體短臂缺失表現(xiàn)出貓叫綜合征 染色體結(jié)構(gòu)的變異 要點(diǎn)歸納 2 重復(fù) 是一條染色體的片斷連接到同源的另一條染色體上 多出跟本身相同的某一段 重復(fù)片段過大時(shí) 個(gè)體也不能存活 3 倒位 是指染色體斷裂后倒轉(zhuǎn)180 重新接合起來 造成這段染色體上的基因位置順序顛倒 從而產(chǎn)生新的表現(xiàn)型 4 易位 又叫轉(zhuǎn)座 是指染色體斷裂后在非同源染色體間接合 更換了位置 1 上述染色體結(jié)構(gòu)的改變 都會(huì)使排列在染色體上的基因的數(shù)目 排列順序及表達(dá)發(fā)生改變 從而導(dǎo)致性狀變異 一般來說是不利的 有的甚至導(dǎo)致生物死亡 2 交叉互換與染色體易位的區(qū)別 2015 蘇北調(diào)研 圖1 圖2表示某種生物的部分染色體發(fā)生變異的示意圖 和 和 互為同源染色體 則兩圖所示的變異 典例導(dǎo)析 A 均為染色體結(jié)構(gòu)變異B 基因的數(shù)目和排列順序均發(fā)生改變C 均使生物的性狀發(fā)生改變D 均可發(fā)生在減數(shù)分裂過程中 解析 根據(jù)題干信息 可知發(fā)生在圖1中 和 之間的交叉互換所引起的變異為基因重組 而發(fā)生在圖2中 之間的易位屬于染色體結(jié)構(gòu)變異 故A錯(cuò) 前者不改變基因數(shù)目和排列順序 故B錯(cuò) 前者若是純合子 則不會(huì)引起性狀改變 故C錯(cuò) 前者一定發(fā)生在減數(shù)分裂過程中 后者既可發(fā)生在減數(shù)分裂過程中 也可發(fā)生在有絲分裂過程中 故D正確 答案 D 如圖甲是正常的兩條同源染色體 則乙圖所示是指染色體結(jié)構(gòu)的 A 倒位B 缺失C 易位D 重復(fù) 答案 B 解析 染色體數(shù)目的變異 要點(diǎn)歸納 3 理解 4 二倍體 多倍體和單倍體 5 多倍體和單倍體在育種上的應(yīng)用 1 多倍體育種 多倍體形成的原因 細(xì)胞分裂過程中 由于外界條件影響 細(xì)胞分裂受阻 但染色體已復(fù)制 導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的染色體加倍 應(yīng)用 培育新品種 例如 三倍體無子西瓜的培育 過程如下圖 2 單倍體育種 單倍體的形成 由未經(jīng)受精作用的生殖細(xì)胞單獨(dú)發(fā)育而成 單倍體育種流程 單倍體育種的優(yōu)點(diǎn) 明顯縮短育種年限 常規(guī)的雜交育種方法要6 8年才能獲得一純合品種 而單倍體育種一般只需1 2年即可獲得一純合品種 6 實(shí)驗(yàn) 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 1 原理 用低溫處理植物分生組織細(xì)胞 能夠抑制紡錘體的形成 阻止染色體被拉向兩極 細(xì)胞也就不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞 于是 植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化 2 方法步驟 1 判斷生物是幾倍體 既要看細(xì)胞內(nèi)含有的染色體組數(shù) 還要考慮生物個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn) 1 如果生物體是由受精卵發(fā)育而來的 則體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組就是幾倍體 2 如果生物是由配子發(fā)育而來的 則無論體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組 都只能是單倍體 2 實(shí)驗(yàn)中幾種溶液的作用 1 卡諾氏液 固定細(xì)胞的形態(tài) 2 改良苯酚品紅溶液 細(xì)胞核染色 便于觀察染色體的形態(tài) 除此之外 醋酸洋紅或龍膽紫都是堿性染料 都可使染色體著色 3 15 的鹽酸溶液 解離 使細(xì)胞分散開 4 95 的酒精 可用于洗去附著在根尖表面的卡諾氏液 還可與15 的鹽酸溶液混合解離 分散細(xì)胞 3 本實(shí)驗(yàn)的其他問題 1 低溫的作用與秋水仙素的作用基本相似 2 此實(shí)驗(yàn)可通過設(shè)置不同的溫度來探究溫度對(duì)植物染色體數(shù)目變化的影響 下列關(guān)于染色體組 單倍體和二倍體的敘述 不正確的是 A 一個(gè)染色體組中不含同源染色體B 由受精卵發(fā)育成的 體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫二倍體C 單倍體生物體細(xì)胞中不一定含有一個(gè)染色體組D 人工誘導(dǎo)多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 典例導(dǎo)析 解析 人工誘導(dǎo)多倍體的方法很多 最常用且最有效的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 染色體組是一組非同源染色體 單倍體生物體細(xì)胞中不一定含有一個(gè)染色體組 如四倍體的單倍體植株體細(xì)胞中含2個(gè)染色體組 答案 D 2015 中山檢測(cè) 某二倍體生物正常體細(xì)胞的染色體數(shù)目為8 下列四項(xiàng)中 能表示一個(gè)染色體組的是 答案 C 解析 細(xì)胞內(nèi)的一個(gè)染色體組中 一定沒有形態(tài)相同的染色體 即一個(gè)染色體組中各條染色體應(yīng)互為非同源染色體 又因二倍體正常體細(xì)胞中含8條染色體 故一個(gè)染色體組含4條染色體 1 染色體組數(shù)的判定方法 1 根據(jù)染色體形態(tài)判斷 在細(xì)胞內(nèi)任選一條染色體 細(xì)胞內(nèi)與該染色體形態(tài)相同的染色體共有幾條 則含有幾個(gè)染色體組 如圖甲有四個(gè)染色體組 細(xì)胞中染色體組數(shù)的判定及生物體倍性判定 2 生物體倍性的判斷 1 無子西瓜的培育過程 無子西瓜培育過程的分析 2 上圖中相關(guān)問題的分析 1 關(guān)于兩次傳粉 過程傳粉是為了雜交得到三倍體種子 過程傳粉是為了提供生長(zhǎng)素刺激子房發(fā)育成果實(shí) 2 用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗成為四倍體 是因?yàn)橛酌缇哂蟹稚芰?3 過程秋水仙素處理后 新產(chǎn)生的莖 葉 花的染色體數(shù)目加倍 而未處理的根細(xì)胞中仍為兩個(gè)染色體組 4 四倍體植株上結(jié)的西瓜f 種皮和瓜瓤為四個(gè)染色體組 而種子e的胚為三個(gè)染色體組 5 三倍體西瓜c進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí) 由于聯(lián)會(huì)紊亂 不能產(chǎn)生正常配子 6 獲取三倍體種子e是在第一年四倍體植株a上 獲取三倍體無子果實(shí)g則是在第二年的三倍體植株c上 7 不以二倍體西瓜為母體的原因分析如果以二倍體西瓜為母本 四倍體西瓜作為父本 也能得到三倍體種子 但這種三倍體種子結(jié)的西瓜 珠被會(huì)發(fā)育成厚硬的種皮 因而達(dá)不到 無子 的目的 單倍體育種和多倍體育種的比較 三種可遺傳變異的比較 探究點(diǎn)探究實(shí)驗(yàn)中作出假設(shè)的方法 低溫誘導(dǎo)染色體變異 案例 用濃度為2 的秋水仙素處理植物分生組織5 6小時(shí) 能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍 那么 用一定時(shí)間的低溫 如4 處理水培的洋蔥根尖時(shí) 是否也能誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍呢 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究這個(gè)問題 1 針對(duì)以上問題 作出的假設(shè)是 提出此假設(shè)的依據(jù)是 2 低溫處理植物材料時(shí) 通常需要較長(zhǎng)時(shí)間才能產(chǎn)生低溫效應(yīng) 請(qǐng)根據(jù)這個(gè)提示列出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的組合表格 3 按照你的設(shè)計(jì)思路 以 作為鑒別低溫是否能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍的依據(jù) 為此 你要進(jìn)行的具體操作是 第一步 剪取根尖0 5cm 1cm 第二步 按照 步驟制作 第三步 顯微鏡觀察 標(biāo)準(zhǔn)答案 1 用一定時(shí)間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍低溫能夠影響酶的活性 或紡錘體的形成 著絲點(diǎn)的分裂 使細(xì)胞不能正常進(jìn)行有絲分裂 也可以提出其他假設(shè) 只要能夠運(yùn)用所學(xué)的生物知識(shí)進(jìn)行合理的解釋即可 2 3 在顯微鏡下觀察和比較經(jīng)過不同處理后根尖細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目 或染色體計(jì)數(shù) 解離漂洗染色制片細(xì)胞有絲分裂裝片 方法警示 得分要點(diǎn) 1 合理即可得分 2 只要設(shè)計(jì)的表格達(dá)到以下兩個(gè)要求 均可得分 A 至少設(shè)置兩個(gè)溫度的對(duì)照 常溫和低溫 B 間隔相等的培養(yǎng)時(shí)間進(jìn)行取樣 錯(cuò)因案例 失分案例 1 假設(shè)不明確 如提出以下假設(shè) 低溫是否能誘導(dǎo)染色體加倍 2 常見錯(cuò)誤 時(shí)間單位不正確或未體現(xiàn)出時(shí)間梯度 低溫設(shè)置不合理 技法提煉 1 探究實(shí)驗(yàn)中如何作出假設(shè) 假設(shè)的內(nèi)容是由問題決定的 在作出假設(shè)前 首先要清楚探究的問題是什么 假設(shè)的提出與基本預(yù)測(cè)有很大的關(guān)系 如果基本預(yù)測(cè)是肯定的 假設(shè)就是肯定的 假設(shè)在實(shí)驗(yàn)之前沒有正確與錯(cuò)誤之分 只有可以檢驗(yàn)的假設(shè)和無法檢驗(yàn)的假設(shè) 探究實(shí)驗(yàn)中作出的假設(shè)應(yīng)是可檢驗(yàn)的假設(shè) 2 依據(jù)類比推理推導(dǎo)假設(shè)成立的依據(jù) 秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍的原理是破壞紡錘體的形成 但不影響著絲點(diǎn)的分裂 因此導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍 低溫能影響酶的活性 紡錘體的形成需要酶的催化 因而紡錘體的形成受到影響 也會(huì)導(dǎo)致染色體的數(shù)目加倍 3 確定表格內(nèi)項(xiàng)目的方法 設(shè)計(jì)表格時(shí)要注意題干中的要求是測(cè)量低溫效應(yīng)的時(shí)間 分別設(shè)置溫度梯度和時(shí)間梯度兩個(gè)實(shí)驗(yàn)變量 考慮到一般植物細(xì)胞周期的時(shí)間單位為小時(shí) 因此表格內(nèi)培養(yǎng)時(shí)間應(yīng)以小時(shí)為單位 為了保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性 應(yīng)該設(shè)置一組常溫下的對(duì)照 以排除環(huán)境因素的干擾