高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第5章 基因突变及其他变异第2节 染色体变异图文ppt课件

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一、染色体数目的变异1．类型：一类是细胞内的_____________的增加或减少，如21三体综合征；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减少，例如雄蜂。
2．染色体组的概念：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。如图中的雄果蝇体细胞染色体中______________________________就代表一个染色体组，与其_______中的染色体相同。
X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ　
3．二倍体、多倍体(1)二倍体：由_________发育而成，体细胞中含有_______________的个体，包括几乎全部的_______和过半数的___________。(2)多倍体①概念：由_________发育而成，体细胞含_______或___________染色体组的个体。其中，体细胞中含有三个染色体组的叫作_________，含有四个染色体组的叫作_________。
②植株的特点a．_________；b__________________都比较大；c.______________等营养物质的含量有所增加。(3)人工诱导多倍体①方法：目前最常用最有效的方法是用______________处理___________________。②原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制_______________，导致染色体不能_______________，从而引起细胞内_____________加倍。
4．单倍体(1)概念：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，叫做单倍体。(2)特点：由二倍体形成的单倍体与正常植株相比，植株长得_______，且___________。
二、染色体结构的变异1．类型(连线)：
2．结果：导致排列在染色体上的基因的_________________发生改变，而导致_______的变异。3．意义：大多数染色体结构变异对生物体是_______的，有的甚至会导致生物体死亡。
〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)染色体组内染色体的形态和功能可能相同。(　　)(2)染色体组非整倍性变化必然导致新基因产生。(　　)(3)体细胞中含1个染色体组的个体是单倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。(　　)(4)低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的。(　　)(5)同源染色体上相应的片段发生互换属于易位。(　　)
〔思考〕1．蜜蜂中的雄蜂是单倍体吗？提示：是。蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的，为单倍体。2．若一条染色体发生结构变异，则位于该染色体上的基因M能不能变为m？说出你的理由。提示：不能。基因M变为m属于基因突变，不属于染色体结构变异。
3．若某个体两条非同源染色体之间发生了易位，那么该个体产生正常配子的概率是多少？(假设易位不影响原染色体之间的联会)(科学思维)提示：(1/2)×(1/2)＝1/4。4．马铃薯的野生祖先种和栽培品种分别属于几倍体？其配子细胞中有几个染色体组？试推测栽培品种是如何培育而来的。(科学思维)提示：马铃薯的野生祖先种体细胞含有两套非同源染色体，即含有两个染色体组，属于二倍体，其配子中含有一个染色体组；栽培品种含有四个染色体组，属于四倍体，其配子中含有两个染色体组。栽培品种是通过诱导野生祖先种的染色体数目加倍培育形成的。
染色体数目变异及生物变异在育种中的应用
2．单倍体、二倍体和多倍体的判断
(1)如果生物体由受精卵(或合子)发育而来，体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。(2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。
3．生物变异的原理在育种中的应用
[易错提醒]　关于单倍体的三个易错点(1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组；如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。(2)单倍体并非都不育；二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。(3)单倍体是生物个体，而不是配子；精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。
(不定项)(2021·河北省张家口市第一中学高一期末)下列叙述中不正确的是(　　)A．含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体B．生物的精子或卵细胞一定都是单倍体C．基因型是aaaBBBCcc的植株一定是单倍体D．基因型是Abcd的生物体一般是单倍体
[解析]　含有两个染色体组的生物体，若是由受精卵发育而成，则为二倍体，若是由配子发育而成，则是单倍体，A项错误；生物的精子或卵细胞为配子，不是单倍体，B项错误；基因型是aaaBBBCcc的植株，可能是三倍体，也可能是单倍体，C项错误；基因型是Abcd的生物体含有一个染色体组，一般是单倍体，D项正确。
(2021·北京高一学业考试)果蝇的下列细胞中，只含一个染色体组的是(　　)A．体细胞　B．精原细胞C．精子　D．受精卵[解析]　果蝇的受精卵中含有2个染色体组，A项错误；果蝇精原细胞就是特殊的体细胞，含有2个染色体组，B项错误；果蝇的精子是减数分裂形成的，只含有1个染色体组，C项正确；果蝇受精卵中含有2个染色体组，D项错误。
1．实验原理用低温处理植物的分生组织细胞细胞的纺锤体不能形成染色体不能被拉向两极细胞不能分裂成两个子细胞细胞的染色体数目发生变化
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
2．实验中的试剂和作用
在低温诱导植物染色体数目变化实验中，下列说法合理的是(　　)A．剪取0.5～1 cm洋葱根尖放入4 ℃的低温环境中诱导B．待根长至1 cm左右时将洋葱放入卡诺氏液中处理C．材料固定后残留的卡诺氏液用体积分数为95%的酒精冲洗D．经甲紫染液染色后的根尖需用清水进行漂洗
[解析]　将长出1 cm左右不定根的洋葱放入4 ℃的低温环境中诱导培养48～72 h，之后剪取0.5～1 cm洋葱根尖，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，以固定细胞形态，A、B说法不合理；材料固定后残留的卡诺氏液用体积分数为95%的酒精冲洗2次，C说法合理；经解离后的根尖需用清水进行漂洗，D说法不合理。
下列关于低温诱导染色体数目变化实验中制片操作的相关叙述，错误的是(　　)A．解离的目的是为了让组织细胞彼此分离B．可用清水对解离后的根尖进行漂洗C．染色所用的甲紫溶液是一种碱性染料D．制片时的操作顺序为解离→染色→漂洗→制片[解析]　制片时的正确操作顺序为解离→漂洗→染色→制片。
1．染色体结构变异的类型
2．染色体结构变异对染色体上基因的数目和排列顺序的影响(1)图解：
(2)结果：染色体上的基因数目和排列顺序均改变，细胞中基因数目改变(①②)；染色体上基因的数目不变，排列顺序改变(③)；染色体上基因的数目和排列顺序均改变，但细胞中基因数目不变(④)。
3．染色体易位与互换的比较
4．染色体结构变异与基因突变的比较
(2021·吉林市第五十五中学高一期末)图①、②、③、④分别表示不同的变异类型，其中③中的基因片段2由基因片段1变异而来。下列有关说法正确的是(　　)A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失C．图②④中的变异属于染色体结构变异D．图中4种变异能够遗传的是①③
[解析]　图①显示：两条同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换，此过程发生在减数第一次分裂四分体时期，其变异类型属于基因重组，图②的两条非同源染色体之间相互交换片段，这属于染色体结构变异中的易位，A错误；观察并比较分析图③中的基因1和基因2的碱基序列可知，基因2较基因1少了一对碱基：A—T，因此这种变化属于基因突变中的碱基对的缺失，B错误；图④中“环形圈”的出现，是由于两条同源染色体中的上面一条多了一段或是下面一条少了一段，因此属于染色体结构变异中的缺失或重复，而图②属于染色体结构变异中的易位，C正确；图中4种变异都属于可遗传变异，都能够遗传，D错误。
(2021·浙江选考，4)某条染色体经处理后，其结构发生了如图所示的变化。这种染色体结构的变异属于(　　) A．缺失　B．倒位C．重复　D．易位[解析]　分析题图可知，原来基因排列为123456的染色体经过断裂，重新连接形成排列顺序为125436的染色体，可知其中的345片段发生了180°的颠倒，因此此类染色体结构变异为倒位。故选B。
一、细胞中染色体组数目的判断染色体组数目的判断方法(1)根据染色体形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组。如上图中甲细胞含有四个染色体组。
(2)根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(控制1对相对性状的基因)出现几次，则含有几个染色体组。如上图中乙细胞含有四个染色体组。(3)根据染色体数和染色体形态数来推算：染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。如上图中丙细胞中共有8条染色体，染色体形态数(形状、大小均不相同)为2，所以染色体组数为8/2＝4。
如下图为四个不同种生物体细胞的染色体组成，相关叙述错误的是(　　) A．甲和丙生物可能是单倍体B．图中可称作三倍体的是乙、丙C．21三体综合征患者原理与乙类似D．图甲～丁的基因型可依次对应：甲AAAaBBbb、乙AaBbCcc、丙AaaBbb、丁ABCD
[解析]　题图甲所示细胞若由受精卵发育而来，则该种生物为四倍体，若由配子发育而来，则该种生物为单倍体；题图乙所示细胞若由受精卵发育而来，则该种生物为二倍体，若由配子发育而来，则该种生物为单倍体；题图丙所示细胞若由受精卵发育而来，则该种生物为三倍体，若由配子发育而来，则该种生物为单倍体；题图丁所示细胞只含有1个染色体组，只能为单倍体，A叙述正确。题图乙为“三体”，题图丙为三倍体，B叙述错误。21三体综合征患者原理与乙类似，其21号染色体为三条，C叙述正确。根据以上分析可知，题图甲～丁的基因型可依次对应：甲AAAaBBbb、乙AaBbCcc、丙AaaBbb、丁ABCD，D叙述正确。
二、与生物变异有关的几个方法1．生物体倍性的判断方法 (1)判断细胞的发育起点①起点是配子的一定是单倍体。由配子发育而成的个体，不论含有几个染色体组，都称为单倍体。单倍体的体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常的配子。②起点是受精卵的，再根据染色体组数目判断，含有几个染色体组就是几倍体。(2)如果细胞内只含有一个染色体组，则是单倍体。
2．可遗传的变异类型的判断方法(1)DNA分子内的变异一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变则为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺失所致。二看基因位置：若基因种类和基因数目未发生改变，但染色体上的基因位置发生改变，则为染色体结构变异中的易位或倒位。三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目发生改变，则为染色体结构变异中的重复或缺失。
(2)DNA分子间的变异一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体数目的变化情况，确定是整倍性变异还是非整倍性变异。二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未发生改变，但基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的易位。三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体间互换的结果，属于基因重组。
3．可遗传的变异和不可遗传的变异的判断方法(1)两类变异的本质区别是遗传物质是否发生改变，若发生改变则能遗传给后代。由环境引起的性状改变，若遗传物质未发生改变，则不能遗传给后代。(2)若为染色体变异，则可直接借助显微镜观察染色体形态、数目是否发生改变。(3)与原来类型在相同环境中种植，观察变异性状是否消失。若不消失，则为可遗传的变异；反之，则为不可遗传的变异。(4)自交，观察后代是否发生性状分离。
下列关于生物变异的叙述中错误的是(　　)A．基因突变是随机的，可以发生在个体发育的任何时期B．原核生物和真核生物都可发生基因突变，而只有真核生物能发生染色体变异C．染色体变异、基因突变均可以用光学显微镜直接观察D．在有性生殖过程中可发生基因重组[解析]　基因突变不能用光学显微镜直接观察，C错误。
三、与生物变异有关的几个易错点1．变换角度理解三种变异的实质若把基因视为染色体上的一个“点”，染色体视为点所在的“线段”，则基因突变为“点”的变化(点的质变，但量不变)；基因重组为“点”的结合或交换(点的质与量均不变)；染色体变异为“线段”发生结构或数目的变化。
2．利用4个“关于”区分三种变异(1)关于“互换”问题。同源染色体上的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失”问题。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失属于基因突变。
(3)关于“变异的水平”问题。基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。(4)关于变异的“质”和“量”问题。基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。
3．生物体不育的原因生物体不育的标志是不能产生正常的配子。能否产生正常配子的关键是看减数分裂过程中有没有同源染色体的联会以及联会是否正常，若体细胞中没有同源染色体，则该生物不育，如马和驴交配产生的骡子；若体细胞中有同源染色体但数目是奇数，则减数分裂时染色体联会紊乱，也不能产生正常的配子，如无子西瓜。没有同源染色体的生物个体，通过基因突变和基因重组不会出现同源染色体，但是若发生染色体数目加倍，则会出现同源染色体而导致可育。
(2021·大连期中)除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是一对等位基因。下列叙述正确的是(　　)A．突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因B．突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型C．突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型D．抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链
[解析]　突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则除草剂敏感型大豆为杂合子。它缺失的一定是显性敏感基因，体内依旧存在的是隐性抗性基因，A正确；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，而染色体缺失引发的变异是不可逆的，不能恢复原状，B错误；因为基因突变具有不定向性，所以再经诱变可能由抗除草剂型恢复为敏感型，C错误；敏感基因中的单个碱基对替换将发生基因突变，可能使编码的肽链翻译提前终止或延长，不一定不能编码肽链，D错误。
问题探讨☞P871．提示：见表格
2．提示：香蕉是三倍体，减数分裂时无法正常联会，无法正常产生配子。3．提示：由表中数据可知：栽培品种的染色体数目比野生祖先种多，这说明染色体数目和生物性状有什么关系呢？染色体数目的变化会影响生物的性状。
探究·实践☞P89提示：两者都是通过抑制分裂细胞内纺锤体的形成，使染色体不能移向两极而引起细胞内染色体数目加倍。
练习与应用☞P91一、概念检测1．(1)×　体细胞中染色体数目和结构的变化也属于染色体变异。(2)×　体细胞中含有两个染色体组也可能是单倍体，如：一个四倍体通过花药离体培养获得的植株含有两个染色体组，是单倍体。(3)×　单倍体不一定含有一个染色体组，也可能含有多个染色体组。2．D　秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成。3．C　这种变异是非同源染色体之间片段的互换，因此属于染色体结构变异中的易位。
二、拓展应用1．提示：自然状态下，单倍体通常来源于单性生殖，比如未受精的卵细胞发育成的植物体；不能繁殖后代是因为二倍体的单倍体细胞中只有一个染色体组，在减数分裂的时候，无法形成四分体，也就无法正常减数分裂形成配子，所以一般不能繁殖后代。
2．(1)提示：西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。(2)提示：杂交可以获得三倍体植株。产生多倍体的基本途径为秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(3)提示：三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞，该卵细胞可与精子结合形成种子。
(4)提示：有其他的方法可以替代。方法一，进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。
1．下列关于染色体组的叙述，不正确的是(　　)A．一个染色体组中不含同源染色体B．一个染色体组中染色体大小、形态一般不同C．一个配子中的全部染色体构成一个染色体组D．一个染色体组的染色体携带着控制生物生长发育的全套遗传信息[解析]　一个配子中的全部染色体也可能构成多个染色体组，C错。
2．(2021·山东枣庄八中高一期中)下图所示细胞中所含的染色体，下列叙述不正确的是(　　)A．如果图a表示有丝分裂后期，则含有4个染色体组B．如果图b表示体细胞，则其代表的生物是三倍体C．如果图c代表由受精卵发育成生物的体细胞，则该生物是二倍体D．如果图d代表的生物是由卵细胞发育而成的，则该生物是单倍体
[解析]　如果题图a表示有丝分裂后期，则含有4个染色体组，A叙述正确；如果题图b表示体细胞，其代表的生物若是受精卵发育而来，则是三倍体；若是配子发育而来，则是单倍体，B叙述错误；如果题图c代表由受精卵发育成生物的体细胞，且含有2个染色体组，则该生物是二倍体，C叙述正确；如果题图d代表的生物是由卵细胞发育而成的，则该生物是单倍体，D叙述正确。
4．已知西瓜(2n＝22)早熟(A)对晚熟(a)为显性，皮厚(B)对皮薄(b)为显性，沙瓤(C)对紧瓤(c)为显性，控制上述三对性状的基因独立遗传。现有三个纯合的西瓜品种甲(AABBcc)、乙(aabbCC)、丙(AAbbcc)，进行下图所示的育种过程。请分析并回答下列问题：
(1)为获得早熟、皮薄、沙瓤的纯种西瓜，最好选用品种_____和_____进行杂交。
(2)图中_____植株(填数字序号)能代表无子西瓜，该植株体细胞中含有_____个染色体组。(3)获得⑦幼苗常采用的技术手段是_______________；与⑧植株相比，⑩植株的特点是_____________，所以明显缩短育种年限。(4)图中的⑥植株属于新物种，其单倍体_______(填“可育”或“不可育”)。
[解析]　(1)根据性状的显隐性，要获得早熟、皮薄、沙瓢的纯种西瓜，其基因型为AAbbCC，最好选择品种乙(aabbCC)与品种丙(AAbbcc)进行杂交，得到子代后再进行自交，直到选育出所需的优良品种。(2)据图可知，由自然生长的二倍体⑤植株与四倍体⑥植株杂交，得到的⑨植株含有三个染色体组，该植株能代表无子西瓜。(3)图中⑦幼苗是由花药离体培养得到的单倍体，经过秋水仙素诱导染色体加倍后，得到的⑩植株全部为纯合子。(4)图中的⑥植株是由二倍体③植株经过秋水仙素处理后得到的四倍体，其产生的花粉发育成的单倍体植株的体细胞中含有2个染色体组，是可育的。