2020-2021学年第2节 染色体变异导学案

这是一份2020-2021学年第2节 染色体变异导学案，共11页。学案主要包含了学习目标，当堂检测案等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1.通过比较正常个体与某些变异个体的染色体组成,列举染色体变异的类型;运用结构与功能观,说明染色体变异可能导致生物性状的改变甚至死亡。
2.通过对细胞中染色体形态和数目的观察与统计,概括染色体组的概念。
3.通过对二倍体、多倍体、单倍体的发育起点及体细胞中染色体组数的分析和比较,阐明二倍体、多倍体、单倍体的概念。
4.根据染色体的变异原理、设计育种方案,指导农业生产。
【预习案】染色体数目的变异
生物体的 内染色体 的变化,称为染色体变异。
1.染色体数目的变异类型(1)一类是细胞内 染色体的增加或减少。(2)另一类是细胞内染色体数目以 为基数 。
2.染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
3.二倍体和多倍体(1)概念:由受精卵发育而来, 细胞中含有两个 的个体叫作二倍体。由此类推,体细胞中含有 的个体叫作三倍体。如果二倍体在 时期受某种因素影响,体细胞在进行有丝分裂时,染色体 ,也会形成四倍体。一般把体细胞中含有 染色体组的个体统称为多倍体。
(2)多倍体与二倍体相比的优点:茎秆粗壮, 都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
(3)多倍体育种①方法:目前最常用且最有效的方法是用 。
②原理:当秋水仙素作用于 的细胞时,能够 的形成,导致染色体不能 ,从而引起细胞内染色体数目加倍。
4.单倍体(1)概念:像蜜蜂的雄蜂这样,体细胞中的染色体数目与 染色体数目相同的个体,叫作单倍体。
(2)单倍体的植株特点:与正常植株相比,单倍的植株长得 ,而且 。
(3)获得单倍体通常用的方法: .
(4)单倍体育种的过程: 培养→单倍体植株→ 染色体加倍→正常纯合子。
(5)单倍体育种的优点: 。
【探究案】
【探究1】阅读教材P88内容,思考下列问题:
1.如何确定单倍体,依据染色体组数吗?
2.二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中只含有一个染色体组,这种说法对吗?为什么?
3.如果是四倍体、六倍体物种的配子直接发育来的个体,其体细胞中就含有两个或三个染色体组,我们称它为二倍体或三倍体,这种说法对吗?
【探究2】(1)请根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格的填写。
(2)请根据基因型判断染色体组数：
(3)如图甲表示细胞染色体图,乙表示细胞基因型,据图分析:
1.甲生物细胞内有几个染色体组?判断依据是什么?
2.乙生物细胞内有几个染色体组?判断依据是什么?
3.若丙生物的体细胞含32条染色体,有8种形态,丙生物细胞中含有几个染色体组?
【练习】1.下列有关单倍体的叙述①由未受精的卵细胞发育成的植物,一定是单倍体 ②含有两个染色体组的生物体,一定不是单倍体 ③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 ④基因型为aaaBBBccc的植株一定是单倍体 ⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体。不正确的是
( ) A.③④⑤ B.②③④ C.①③⑤ D.②④⑤
( )2.下图中字母代表正常细胞中所含有的基因,下列说法错误的是
A.①可以表示经过秋水仙素处理后四倍体西瓜体细胞的基因组成
B.②可以表示果蝇体细胞的基因组成
C.③可以表示21三体综合征患者(21号染色体有3条)体细胞的基因组成
D.④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成
【探究3】 下图是三倍体西瓜的培育过程,据图分析回答下列问题:
1.①过程是用什么试剂处理?其原理是什么?
2.②和④都是传粉,目的一样吗?为什么?
3.①过程处理后,新产生的四倍体,各部分细胞都含有四个染色体组吗?
4.为什么三倍体西瓜没有种子?

【探究4】如图甲、乙表示水稻两个品种,A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因,①～⑥表示培育水稻新品种的过程,请思考下列问题:
1.图中哪种途径为单倍体育种?
2.图中哪一标号处需用秋水仙素处理?应如何处理?
3.④、⑥的育种原理分别是什么?
【探究5】单倍体育种和多倍体育种的比较
【探究6】单倍体育种最后形成的都是纯合子吗?
【当堂检测案】
1.判断下列表述是否正确，并说明理由
（ ）(1)染色体数目变异都是以染色体组的形式增加或减少。
（ ）(2)一个染色体组中可能有同源染色体。
（ ）(3)单倍体是由配子不经受精直接发育而成。
（ ）(4)二倍体指的是体细胞中有两个染色体组的个体。
（ ）(5)单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组
（ ）(6)体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体
（ ）(7)单倍体经一次秋水仙素处理，可得到二倍体或多倍体
（ ）(8)单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
（ ）(9)二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子
（ ）(10)二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小
（ ）(11)秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数目加倍
( )2.在细胞分裂过程中出现了下图甲、乙、丙、丁4种变异类型,图甲中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是
A.图示中的生物变异都是染色体变异
B.图示中的变异类型都能用光学显微镜观察检验
C.图中所示的变异类型在减数分裂过程中均可能发生
D.如果图乙为一个精原细胞,则它一定不能产生正常的配子
( )3.某二倍体生物的一个染色体组含有8条染色体,下列相关说法不正确的是
A.此生物产生的生殖细胞中有8条染色体 B.此生物体细胞内一般有8种形态的染色体
C.这8条染色体在减数分裂中能构成4对同源染色体
D.该生物体中符合自由组合定律的基因远大于8对
( )4.如图为果蝇体细胞染色体组成示意图,下列有关说法正确的是
A.果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y
B.X染色体上的基因控制的性状,均表现为性别差异
C.果蝇体内的细胞,除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)四条染色体互相协调,共同控制果蝇的生长、发育、遗传和变异
( )5.我国科学家以兴国红鲤(2N=100)为母本、草鱼(2N=48)为父本进行杂交,杂种子一代染色体自动加倍发育为异源四倍体鱼。杂种子一代与草鱼进行正反交,子代均为三倍体。据此分析细胞内的染色体数目及组成,下列说法不正确的是
A.兴国红鲤的初级卵母细胞可有200条姐妹染色单体
B.杂种子一代产生的卵细胞和精子均含有74条染色体
C.三倍体鱼的三个染色体组两个来自草鱼、一个来自鲤鱼
D.三倍体鱼产生的精子或卵细胞均含有49条染色体
( )6.用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述,正确的是
A.过程①的作用原理为染色体变异
B.过程③必须经过受精作用
C.过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.此育种方法选出的符合生产要求的品种约占1/4
7.已知二倍体西瓜的体细胞中含有22条染色体,西瓜的绿皮(A)对白皮(a)为显性,大子(B)对小子(b)为显性,这两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现对一批纯种绿皮大子与白皮小子西瓜种子进行下列操作:a.将这批种子播种,并用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗,使之成为四倍体。b.当被处理后的绿皮大子西瓜植株开花后,将白皮小子西瓜植株的花粉授予绿皮大子植株,使之杂交获得F1。
(1)亲本杂交当年结 (填“有子”或“无子”)西瓜,其果皮颜色为 。
(2)秋水仙素的作用是 。
(3)由于工作人员的疏忽,进行a操作时,其中有一株幼苗没有用秋水仙素处理,其通过杂交获得了有子西瓜。第二年,工作人员将该种子(F1)播种,用一定浓度的秋水仙素处理其幼苗,并让其F1与白皮小子西瓜植株杂交获得F2。(提示:F1进行减数分裂时,每4条同源染色体等量随机分配到配子中去,其产生的配子可育)
①F1减数分裂Ⅱ后期细胞中含有 个DNA分子, 个染色体组, 对同源染色体。
②从F2中可以选出白皮小子的西瓜品种吗?为什么? 。
③若只考虑种皮这一对相对性状的遗传,则F2的基因型及比例为 。
第五章 第2节《染色体变异》导学案(1) 答案
【预习案】体细胞或生殖细胞 数目或结构
1.(1)个别染色体
(2)另一类是细胞内染色体数目以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。
2.染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
3.二倍体和多倍体
(1)概念:由受精卵发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。由此类推,体细胞中含有三个染色体组的个体叫作三倍体,含有四个染色体组的个体叫作四倍体。如果二倍体在胚或幼苗时期受某种因素影响,体细胞在进行有丝分裂时,染色体只复制未分离,也会形成四倍体。一般把体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体统称为多倍体。
(2)多倍体与二倍体相比的优点:茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
(3)多倍体育种
①方法:目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
②原理:当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞的两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。
4.单倍体
(1)概念:像蜜蜂的雄蜂这样,体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体,叫作单倍体。
(2)单倍体的植株特点:与正常植株相比,单倍的植株长得弱小,而且高度不育。
(3)获得单倍体通常用的方法:花药(或花粉)离体培养。
(4)单倍体育种的过程:花药(或花粉)离体培养→单倍体植株→人工诱导染色体加倍→正常纯合子。
(5)明显缩短育种年限。
【探究案】
【探究1】1.如何确定单倍体,依据染色体组数吗?
提示:如果有一个染色组,一定是单倍体,如果含有不止一个染色体组,则应该根据发育的起点看,只要是由配子直接发育而成的个体一定是单倍体。
2.二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中只含有一个染色体组,这种说法对吗?为什么?
提示:对。因为二倍体生物体细胞中含有两个染色体组,在进行减数分裂形成的配子中只含有一个染色体组。
3.提示:不对。尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组,但因为是正常配子所形成的个体,因此,只能称为单倍体。
【探究2】
1.甲生物细胞内有几个染色体组?判断依据是什么?
提示:4个。细胞内同一种形态的染色体有4条。
2.乙生物细胞内有几个染色体组?判断依据是什么?
提示:4个。在乙的基因型中,控制同一性状的基因出现了4次。
3.若丙生物的体细胞含32条染色体,有8种形态,丙生物细胞中含有几个染色体组?
提示:4个。
【练习】1. ( B )解析:由未受精的卵细胞发育而来的个体一定是单倍体,①正确;含有两个染色体组的生物体,可能是二倍体,也可能是四倍体生物的单倍体,②错误;生物的精子或卵细胞是生殖细胞,不是个体,所以不能称为单倍体,③错误;基因型为aaaBBBccc的植株可能是单倍体,也可能是三倍体,④错误;基因型为Abcd的生物体细胞中只有一个染色体组,一般是单倍体,⑤正确。
2.( A )解析:秋水仙素处理的结果为染色体数目加倍,基因数目也加倍,四倍体的基因型可能为AAAA或aaaa或AAaa而图①细胞的基因型为AAAa,不能表示秋水仙素处理后的基因组成;果蝇为二倍体生物,②的基因型可表示果蝇体细胞的基因组成;21三体综合征患者多1条第21号染色体,③中的基因型可以表示其基因组成;雄性蜜蜂是由未受精的卵细胞直接发育成的个体,为单倍体,④中的基因型可以表示其体细胞的基因组成。
【探究3】1.提示:秋水仙素。其原理是抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍。
2.提示:不一样。②传粉是为了杂交得到三倍体种子,④传粉是为了刺激子房促进果实发育。
3.提示:不是。地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍,含有四个染色体组;根细胞没有加倍,只含有两个染色体组。
4.提示:三倍体西瓜进行减数分裂时,由于联会紊乱,一般不能产生正常配子。
【探究4】1提示:图中①③⑤过程表示单倍体育种。
2.提示:图中⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗,从而获得纯合子;⑥处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,以诱导染色体数目加倍。
3.提示:④的育种原理为基因突变,⑥的育种原理为染色体变异。
【探究5】单倍体育种和多倍体育种的比较
【探究6】提示:单倍体育种一般应用于二倍体植物,最后形成的是纯合二倍体植物。若利用四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
【当堂检测案】
1.(1)( × )提示:染色体数目变异包括个别染色体的增加或减少和以染色体组的形式成倍地增加或成套地减少。
(2)( × )(3)( √ )
(4)( × )提示:二倍体是指由受精卵发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体。
(5)× (6)× (7)√ (8)× (9)× (10)× (11)×
2. ( C )解析:题图中的甲、乙和丁属于染色体变异,丙属于基因重组;图示中的变异类型只有属于染色体变异的甲、乙和丁能用光学显微镜观察检验;减数分裂过程中既可发生染色体变异也可发生基因重组,故图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生;若图乙为一个精原细胞,其减数分裂过程中,可能会产生正常的配子和异常的配子。
3.C解析:二倍体生物的体细胞中有2个染色体组,产生的生殖细胞中一般有1个染色体组,即8条染色体;一般来说,一个染色体组中的每一条染色体都是独特的,为一组非同源染色体,在一个染色体组中,同源染色体的对数为0;符合自由组合定律的是位于非同源染色体上的非等位基因,而一条染色体上的基因数量很多,因此符合自由组合定律的基因一定远大于同源染色体的对数。
4.D解析:染色体组中是不包含同源染色体的,而X与Y为一对同源染色体;X染色体与Y染色体具有同源区段,此区段上基因控制的性状不一定表现出性别差异;果蝇体内的细胞在有丝分裂后期染色体数目加倍,含有四个染色体组;一个染色体组中含有一整套非同源染色体,含有控制本物种性状的全部遗传信息。
5. ( D )解析:兴国红鲤的体细胞中共有100条染色体,经过减数分裂前的间期复制,初级卵母细胞可有200条姐妹染色单体;兴国红鲤的卵细胞含有50条染色体,草鱼的精子含有24条染色体,杂种子一代染色体自动加倍发育为异源四倍体鱼,此时含有148条染色体,因此杂种子一代产生的卵细胞、精子均含有74条染色体;杂种子一代产生的配子中含有鲤鱼的一个染色体组和草鱼的一个染色体组,与草鱼杂交,子代三倍体的三个染色体组两个来自草鱼,一个来自鲤鱼;三倍体鱼减数分裂时出现联会紊乱,高度不育,不能产生正常的精子和卵细胞。
6. ( D )解析:过程①表示杂交,其原理为基因重组;过程③常用的方法为花药离体培养而不是正常的受精作用;过程④使用秋水仙素或低温处理幼苗,因为单倍体高度不育,所以不产生种子;F1产生四种类型的雄配子,即DT、Dt、dT、dt,各约占1/4,dT的雄配子形成的单倍体幼苗经秋水仙素或低温处理后得到ddTT的个体符合要求,约占后代的1/4。
7.解析:(1)(2)纯种绿皮大子西瓜基因型为AABB,白皮小子西瓜基因型为aabb,秋水仙素的作用是抑制有丝分裂时纺锤体的形成,使细胞中的染色体数目加倍,用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗后基因型为AAAABBBB,其和aabb杂交后形成受精卵AAaBBb,发育为种子,所以亲本杂交当年结的是有子西瓜。因果实由母本的子房发育而成,果皮来自子房壁,母本基因型为AAAABBBB,所以果皮颜色为绿皮。
(3)①某株幼苗没有用秋水仙素处理,基因型为AABB,其和aabb杂交后形成子代基因型为AaBb,用秋水仙素处理后为AAaaBBbb,染色体数为44,染色体组为4组。减数分裂Ⅰ同源染色体分离后,减数分裂Ⅱ后期着丝粒分开,DNA分子数为44,染色体数为44,染色体组为4组,同源染色体为22对。②AAaaBBbb和白皮小子西瓜植株aabb杂交后得到F2为三倍体,因为减数分裂时同源染色体联会紊乱,不能形成正常配子,所以形成的三倍体高度不育,不能作为品种得以保留。③AAaa在四条同源染色体上,在分离时随机分配,因此有AA、Aa、aa三种组合,比例为1∶4∶1,和a一种配子随机结合后得到的F2的基因型及其比例为AAa∶Aaa∶aaa=1∶4∶1。
答案:(1)有子 绿皮
(2)抑制有丝分裂时纺锤体的形成,使细胞中的染色体数目加倍
(3)①44 4 22
②不能。因为F2是三倍体,其减数分裂时同源染色体联会紊乱,不能形成正常配子(或F2是三倍体,其高度不育),不能作为品种得以保留 ③AAa∶Aaa∶aaa=1∶4∶1
案例分析,总结出遗传咨询的一般过程和主要的优生措
项目
染色体组数
每个染色体组内染色体数
项目
染色体组数
多倍体育种
单倍体育种
遗传学原理
常用方法
优点
能培育出茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,营养物质含量高的作物新品种
缺点
适用于植物,在动物方面难以操作,且培育的作物结实率低,发育迟缓
技术复杂一些,需与杂交育种配合
项目
染色体组数
3
2
1
4
2
每个染色体组内染色体数
3
3
4
2
2
多倍体育种
单倍体育种
遗传学原理
染色体变异
染色体变异
常用方法
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
花药(或花粉)离体培养后,人工诱导染色体数目加倍
优点
能培育出茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,营养物质含量高的作物新品种
明显缩短育种年限
缺点
适用于植物,在动物方面难以操作,且培育的作物结实率低,发育迟缓
技术复杂一些,需与杂交育种配合