2021高三统考人教生物一轮（经典版）学案：必修2第7单元　第23讲　第1课时　染色体变异

第23讲　染色体变异与育种

[考纲明细]　1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)　2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)　3.转基因食品的安全(Ⅰ)　4.实验：低温诱导染色体加倍

第一课时　染色体变异

课前自主检测

判断正误并找到课本原文

1．染色体变异在光学显微镜下是无法直接观察到的。(必修2 P85—正文)(×)

2．人类许多遗传病是由染色体结构改变引起的。例如，猫叫综合征是人的第5号染色体缺失引起的遗传病。(必修2 P85—正文)(√)

3．细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传、变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。(必修2 P86—正文)(√)

4．多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量都有所增加。(必修2 P87—正文)(√)

5．被子植物中，约有33%的物种是多倍体。(必修2 P87—相关信息)(√)

6．秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。(必修2 P87—相关信息)(√)

7．秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极。(必修2 P87—正文)(√)

8．体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。(必修2 P87—正文)(×)

9．体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。(必修2 P87—正文)(√)

10．剪取诱导处理的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，以固定细胞的形态。(必修2 P88—实验)(√)

真题重组　判断正误

(1)(2015·海南高考)基因突变与染色体结构变异都可导致碱基序列的改变。(√)

(2)(2014·四川高考)秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍。(×)

(3)(2014·江苏高考)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。(×)

(4)(2014·江苏高考)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。(×)

知识自主梳理

一　染色体结构变异

1．类型及实例

2．结果：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。

二　染色体数目的变异

1．类型

(1)细胞内个别染色体的增加或减少，如21三体综合征。

(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，如多倍体、单倍体。

2．染色体组

(1)概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

(2)组成：如图为一雄果蝇的染色体组成，其染色体组可表示为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。

a．从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。

b．从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。

c．从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因。

3．二倍体、多倍体和单倍体的比较

三　低温诱导植物染色体数目的变化

1．实验原理：用低温处理植物分生组织细胞，如根尖分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，使植物细胞染色体数目发生变化。

2．方法步骤：洋葱根尖培养→取材及细胞固定(卡诺氏液)→制作装片(解离→漂洗→染色→制片)→观察。

3．实验结论：适当低温可以诱导染色体数目加倍。

1．基因突变与缺失。基因突变中碱基对的缺失不改变染色体上基因的数目和位置；染色体结构变异中的缺失会导致染色体上基因数目的减少。

2．易位与交叉互换。易位发生于非同源染色体之间，属于染色体结构变异；交叉互换发生于同源染色体非姐妹染色单体之间，属于基因重组。

1．二倍体中个别染色体的增、减，可形成三体或单体。(√)

2．一个染色体组就是一个基因组。(×)

3．染色体组最大的特点是无同源染色体。(√)

1．体细胞中含一个染色体组的生物体一定是单倍体。(√)

2．单倍体生物的体细胞中一定只含一个染色体组。(×)

3．体细胞中含有三个染色体组的生物体一定是三倍体。(×)

4．三倍体生物的体细胞中一定含三个染色体组。(×)

5．多倍体植物多表现为茎秆粗，叶、果实、种子较大，早熟、多籽性状。(×)

6．蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育而来的。(√)

7．秋水仙素抑制纺锤体的形成，使着丝点不能分裂，染色体数目加倍。(×)

考点题型突破

考点　染色体的结构和数目变异

题型一 染色体结构变异类型

1．(2019·临沂模拟)某二倍体生物在细胞分裂过程中出现了甲、乙、丙、丁4种类型的变异，图甲中字母表示染色体片段。下列叙述错误的是(　　)

A．图示中的生物变异都属于染色体变异

B．若图乙为一性原细胞，其可能产生正常的配子

C．与图丙相比较，图丁产生不利变异的可能性更大

D．图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生

答案　A

解析　甲、乙和丁属于染色体变异，丙属于基因重组，A错误；若图乙为一性原细胞，其减数分裂过程中可能产生正常的配子和异常的配子，B正确；图丁和图丙相比较，图丁属于染色体结构变异中的易位，其产生不利变异的可能性更大，C正确；图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生，D正确。

2．(2019·河南八市重点高中3月测评)玉米某条染色体上部分基因的分布如图甲所示，该条染色体经变异后部分基因的分布如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A．只有在有丝分裂和减数分裂的分裂期才能发生该种染色体变异

B．DNA的断裂、错接是图乙异常染色体形成的根本原因

C．该染色体上的所有基因在玉米的所有细胞中都能表达

D．甲→乙发生的变异类型为易位

答案　B

解析　甲→乙发生的变异属于染色体结构变异，染色体结构变异也可能发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误；甲→乙发生的变异类型为倒位，其根本原因是DNA的断裂、错接，B正确、D错误；在不同细胞中，选择性表达的基因不完全相同，因此该染色体上的所有基因不一定能在玉米的所有细胞中都表达，C错误。

题型二 染色体组数及生物倍性的判断

3．观察图中a～h所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是(　　)

A．细胞中含有一个染色体组的是h图，该个体是单倍体

B．细胞中含有二个染色体组的是e、g图，该个体是二倍体

C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图，该个体未必是三倍体

D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图，该个体一定是四倍体

答案　C

解析　形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组。由图可知，a、b图含有三个染色体组，c、h图含有两个染色体组，d、g图含有一个染色体组，e、f图含有四个染色体组。确认单倍体、二倍体、三倍体等必须先看发育起点，若由配子发育而来，则无论含几个染色体组均属于单倍体，若由受精卵发育而来，则有几个染色体组即为几倍体。

1.三种方法确定染色体组数量

(1)染色体形态法

同一形态的染色体→有几条就有几组。如图中有4个染色体组。

(2)等位基因个数法

控制同一性状的基因(包括同一字母的大小写)→有几个就有几组。如AAabbb个体中有3个染色体组。

(3)公式法

染色体组数＝，如图染色体组数为4。

2．“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体

题型三 单倍体、二倍体和多倍体的成因及特点

4．下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是(　　)

A．组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体

B．由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体

C．含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组

D．人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

答案　D

解析　一个染色体组中的染色体是非同源染色体，减数分裂中能联会的染色体是同源染色体，A正确；二倍体指的是由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体，B正确；含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组，例如六倍体小麦的单倍体含有三个染色体组，C正确；人工诱导多倍体的方法是用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，D错误。

5．(2019·甘肃白银一中第二学期模拟)下列有关单倍体、二倍体及多倍体的叙述正确的是(　　)

A．单倍体生物的体细胞内可以存在同源染色体

B．二倍体生物的细胞中一定存在同源染色体

C．多倍体生物细胞内含有多个染色体组，通常是不可育的

D．用普通小麦(六倍体)的花药离体培养获得三倍体植株

答案　A

解析　单倍体生物的体细胞中，含有本物种配子染色体数目，可能含有多个染色体组，所以可能存在同源染色体，A正确；二倍体生物的细胞中不一定存在同源染色体，如二倍体生物的精子、卵细胞中只含有一个染色体组，不存在同源染色体，B错误；含偶数个染色体组的多倍体植物由于在减数分裂过程中能够配对，因而一般是可育的，而具有奇数染色体组的多倍体一般是不可育的，C错误；用普通小麦(六倍体)的花药离体培养获得的是单倍体植株，D错误。

关于单倍体与多倍体的两个易误点

(1)单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组

因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。

(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。

题型四 变异类型比较及判断

6．(2019·甘肃、青海、宁夏上学期期末联考)下列有关生物变异的叙述，正确的是(　　)

A．酵母菌能发生基因突变，但不能发生染色体变异

B．染色体片段的缺失和易位会导致遗传信息发生变化

C．X射线可诱发基因突变，但不会导致染色体结构变异

D．减数分裂过程中，控制不同性状的基因之间都能自由组合

答案　B

解析　酵母菌是真核生物，既能发生基因突变，也能发生染色体变异，A错误；染色体片段的缺失和易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，进而导致遗传信息发生变化，B正确；X射线可诱发基因突变，也可能会导致染色体结构变异，C错误；减数分裂过程中，位于非同源染色体上的控制不同性状的非等位基因之间才能自由组合，位于同源染色体或同一条染色体上的控制不同性状的基因不能自由组合，D错误。

7．(2019·青海师大附中高三期末)已知某DNA片段上有基因A、无效片段和基因B，其分布如图所示，现将某外来DNA片段(m)插入位点a或b，下列关于变异类型的说法正确的是(　　)

A．若m为无效片段且插入位点a，则发生了基因突变

B．若m为无效片段且插入位点b，则发生了染色体变异

C．若m为有效片段且插入位点a，则发生了基因重组

D．若m为有效片段且插入位点b，则发生了染色体变异

答案　C

解析　若m为无效片段且插入原DNA中无效片段内的位点a，没有破坏原基因，所以没有发生基因突变，A错误；若m为无效片段且插入原DNA中基因B内的位点b，导致原基因B结构被破坏，这属于基因突变，B错误；若m为有效片段且插入原DNA无效片段的位点a，原基因无影响，原基因表达，插入基因也表达，这属于基因重组，C正确；若m为有效片段且插入基因B内的位点b，导致基因B结构被破坏，若插入基因表达，则发生了基因重组与基因突变，D错误。

1.染色体结构变异与基因突变的区别

(1)变异范围不同

①基因突变：是分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。

②染色体结构的变异：是在细胞水平上的变异，涉及染色体某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。

(2)变异的方式不同

基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失和替换三种类型；染色体结构的变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。

(3)变异的结果不同

①染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的改变，但未形成新的基因。

②基因突变是基因结构的改变，包括DNA碱基对的替换、增添和缺失，基因突变导致新基因的产生，但基因数目不变，生物的性状不一定改变。

2．易位与交叉互换的区别

题型五 变异类型的实验探究

8．果蝇为XY型性别决定，与人的性别决定方式不同的是，果蝇由受精卵中的X染色体的数目决定雌性或雄性。如表为果蝇受精卵中性染色体组成及发育情况。

已知果蝇中红眼(A)对白眼(a)为显性，基因位于X染色体某一片段上，若该片段缺失则X染色体记为X－，其中XX－为可育雌果蝇，X－Y因缺少相应基因而死亡。用红眼雄果蝇(XAY)与白眼雌果蝇(XaXa)杂交得到F1，发现F1中有一只例外白眼雌果蝇。现将该白眼雌果蝇与正常红眼雄果蝇杂交产生F2。根据F2性状判断该白眼雌果蝇产生的原因：

(1)若子代________________________________，则是由亲代配子基因突变所致；

(2)若子代________________________________，则是由X染色体片段缺失所致；

(3)若子代________________________________，则是由染色体数目变异所致。

答案　(1)白眼雄果蝇∶红眼雌果蝇＝1∶1

(2)红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝2∶1

(3)红眼雌果蝇∶白眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇＝4∶1∶1∶4(或雌雄个体中均有红眼和白眼两种性状)

解析　利用代入法解题，将结论代入后再推相应现象。用红眼雄果蝇(XAY)与白眼雌果蝇(XaXa)杂交得到F1，正常情况下F1的雌果蝇眼色的基因型为XAXa，表现型为红眼。白眼雌果蝇的出现可能有三种原因，基因突变所致、X染色体片段缺失所致、性染色体数目变异所致。

(1)若为基因突变所致，则白眼雌果蝇的基因型为XaXa，与正常红眼雄果蝇杂交产生F2，即XaXa×XAY，子代的表现型及比例为红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1。

(2)若是由X染色体片段缺失所致，则白眼雌果蝇的基因型为X－Xa，与正常红眼雄果蝇杂交产生F2，即X－Xa×XAY，由于X－Y因缺少相应基因而死亡，所以子代的表现型及比例为红眼雌果蝇(XAX－、XAXa)∶白眼雄果蝇(XaY)＝2∶1。

(3)若是由性染色体数目变异所致，根据表格雌果蝇的染色体组成可知，白眼果蝇的染色体组成为XXY，所以基因型为XaXaY，产生的配子为XaXa∶XaY∶Xa∶Y＝1∶2∶2∶1。正常红眼雄果蝇产生的配子为XA∶Y＝1∶1，结合表格中个体的发育情况可知，子代红眼雌果蝇(XAXaY、XAXa)∶白眼雌果蝇(XaXaY)∶红眼雄果蝇(XAY)∶白眼雄果蝇(XaY、XaYY)＝4∶1∶1∶4。

变异类型实验探究题的答题模板

实验10　低温诱导植物染色体数目的变化

1．关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验不正确的描述是(　　)

A．处于分裂间期的细胞数目最多

B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞

C．若细胞中出现四个染色体组，说明该细胞染色体数目已加倍

D．低温处理洋葱根尖后不会引起成熟区细胞染色体数目的变化

答案　C

解析　分裂间期持续时间最长，所以处于该时期的细胞数目最多，A正确；低温处理只能使部分细胞染色体数目加倍，所以在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞，B正确；细胞中出现四个染色体组，也可能是二倍体细胞处于有丝分裂后期，C错误；洋葱根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，因此不会发生染色体数目加倍的现象，D正确。

2．(2019·湖北荆州第一次质检)下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验条件和试剂使用的叙述中，错误的一组是(　　)

①低温：与“多倍体育种”中“秋水仙素”的作用机理相同

②酒精：与在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”中的使用方法相同　③卡诺氏液：与“探究酵母菌细胞呼吸的方式”中“NaOH溶液”的作用相同　④改良苯酚品红染液：与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”的使用目的相同

A．①②   B．①④ 

C．②③   D．③④

答案　C

解析　低温和秋水仙素都可抑制纺锤体的形成，①正确；检测生物组织的脂肪的实验中酒精的作用是洗去浮色，在低温诱导植物染色体数目变化的实验中，使用酒精的目的是冲洗残留的卡诺氏液及酒精与盐酸混合用于解离根尖细胞，②错误；卡诺氏液用于固定细胞的形态，在探究酵母菌细胞呼吸方式实验中，NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，③错误；改良苯酚品红染液和醋酸洋红液的使用目的都是将染色体着色，④正确。

(1)显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。

(2)选材应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的情况。

(3)着丝点是在相关酶的作用下分开的，无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。