高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第2節(jié) 染色體變異學(xué)案及答案

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知識(shí)點(diǎn)一 染色體數(shù)目的變異
1．染色體變異
(1)定義：生物體的eq \(□,\s\up3(01))體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體eq \(□,\s\up3(02))數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化，稱為染色體變異。
(2)類型eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(染色體數(shù)目的變異,染色體結(jié)構(gòu)的變異))
2．染色體數(shù)目的變異類型
(1)細(xì)胞內(nèi)eq \(□,\s\up3(03))個(gè)別染色體的增加或減少
(2)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以eq \(□,\s\up3(04))一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少
3．二倍體和多倍體
(1)染色體組：在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中，染色體都是eq \(□,\s\up3(05))兩兩成對(duì)的，也就是說含有eq \(□,\s\up3(06))兩套非同源染色體，其中eq \(□,\s\up3(07))每套非同源染色體稱為一個(gè)染色體組。
(2)二倍體
①概念：由受精卵發(fā)育而來的，eq \(□,\s\up3(08))體細(xì)胞中含有eq \(□,\s\up3(09))兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫作二倍體。
②常見生物：自然界中，幾乎全部eq \(□,\s\up3(10))動(dòng)物和過半數(shù)的eq \(□,\s\up3(11))高等植物都是二倍體。
(3)三倍體
①概念：由受精卵發(fā)育而來的，eq \(□,\s\up3(12))體細(xì)胞中含有eq \(□,\s\up3(13))三個(gè)染色體組的個(gè)體，稱作三倍體。
②形成過程：如果二倍體的減數(shù)分裂出現(xiàn)錯(cuò)誤，形成含有eq \(□,\s\up3(14))兩個(gè)染色體組的配子，這樣的配子與含有eq \(□,\s\up3(15))一個(gè)染色體組的配子結(jié)合，發(fā)育成的個(gè)體的體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組，稱作三倍體。
(4)四倍體
①概念：由受精卵發(fā)育而來的，eq \(□,\s\up3(16))體細(xì)胞中含有eq \(□,\s\up3(17))四個(gè)染色體組的個(gè)體叫四倍體。
②形成過程：a.如果兩個(gè)含有兩個(gè)染色體組的eq \(□,\s\up3(18))配子結(jié)合，發(fā)育成的個(gè)體的體細(xì)胞中就含有eq \(□,\s\up3(19))四個(gè)染色體組，稱作四倍體。
b．如果二倍體在eq \(□,\s\up3(20))胚或幼苗時(shí)期受某種因素影響，體細(xì)胞在進(jìn)行eq \(□,\s\up3(21))有絲分裂時(shí)，染色體eq \(□,\s\up3(22))只復(fù)制未分離，也會(huì)形成四倍體。
易漏邊角
四倍體可以通過減數(shù)分裂形成含有eq \(□,\s\up3(23))兩個(gè)染色體組的配子。三倍體因?yàn)樵忌臣?xì)胞中有三套eq \(□,\s\up3(24))非同源染色體，減數(shù)分裂時(shí)出現(xiàn)eq \(□,\s\up3(25))聯(lián)會(huì)紊亂，因此不能形成eq \(□,\s\up3(26))可育的配子。香蕉、三倍體無子西瓜的果實(shí)中沒有種子，原因就在于此。
eq \a\vs4\al(問題探究) 一個(gè)染色體組中是否存在等位基因，為什么？
提示：不存在等位基因，因?yàn)榈任换蛭挥谕慈旧w上，而一個(gè)染色體組中無同源染色體。
eq \a\vs4\al(問題探究) 若生物的體細(xì)胞含32條染色體，有8種形態(tài)，該生物體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組？
提示：4個(gè)。
eq \a\vs4\al(易錯(cuò)判斷)
1．體細(xì)胞中含一個(gè)染色體組的生物體一定是單倍體。(√)
2．單倍體生物的體細(xì)胞中一定只含一個(gè)染色體組。(×)
3．體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的生物體一定是三倍體。(×)
4．三倍體生物的體細(xì)胞中一定含三個(gè)染色體組。(×)
5．多倍體植物多表現(xiàn)為莖稈粗，葉、果實(shí)、種子較大，早熟、多籽性狀。(×)
6．蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵細(xì)胞直接發(fā)育而來的。(√)
(5)多倍體
①概念：由受精卵發(fā)育而來的，eq \(□,\s\up3(27))體細(xì)胞中含有eq \(□,\s\up3(28))三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體，稱作多倍體。
②特點(diǎn)：莖稈eq \(□,\s\up3(29))粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較eq \(□,\s\up3(30))大，糖類和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所eq \(□,\s\up3(31))增加。
③多倍體育種
4．單倍體
(1)概念：體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種eq \(□,\s\up3(38))配子染色體數(shù)目相同的個(gè)體。
(2)實(shí)例：蜜蜂中的eq \(□,\s\up3(39))雄蜂。
(3)特點(diǎn)：植株長(zhǎng)得eq \(□,\s\up3(40))弱小，而且高度eq \(□,\s\up3(41))不育。
易漏邊角
單倍體育種(二倍體為例)
獲得植株染色體數(shù)目eq \(□,\s\up3(44))加倍，恢復(fù)到正常植株的染色體數(shù)目。
(2)單倍體育種得到植株：不但能夠eq \(□,\s\up3(45))正常生殖，而且每對(duì)染色體上成對(duì)的基因都是eq \(□,\s\up3(46))純合的，自交的后代eq \(□,\s\up3(47))不會(huì)發(fā)生性狀分離。
(3)優(yōu)點(diǎn)：eq \(□,\s\up3(48))明顯縮短育種年限。
,
eq \a\vs4\al(特別提醒) 秋水仙素在有絲分裂前期起作用，只是抑制紡錘體形成，不能抑制著絲粒分裂。
eq \a\vs4\al(問題探究) 單倍體育種與多倍體育種過程中，均用到秋水仙素處理。在使用秋水仙素時(shí)，操作對(duì)象有何不同？
提示：?jiǎn)伪扼w育種操作對(duì)象是單倍體植株；多倍體育種的操作對(duì)象是正常萌發(fā)的種子或幼苗。
[例1] 基因型為AAbb和aaBB的植株雜交得F1，對(duì)其幼苗用適宜濃度的秋水仙素處理，得到的植株的基因型和染色體倍數(shù)分別是( )
A．AAaaBBbb，二倍體 B．AaBb，二倍體
C．AAaaBBbb，四倍體 D．Aabb，二倍體
解題分析 AAbb和aaBB的植株雜交得到的F1的基因型為AaBb，用秋水仙素處理后得到的植株的基因型為AAaaBBbb，為四倍體，C正確。
答案 C
[例2] 下列關(guān)于染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的敘述，不正確的是( )
A．二倍體生物的一個(gè)配子中的全部染色體為一個(gè)染色體組
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)胞中只含有一個(gè)染色體組
D．多倍體常是二倍體祖先經(jīng)過染色體數(shù)加倍或種間雜交產(chǎn)生的
解題分析 對(duì)于二倍體生物，其單倍體的體細(xì)胞含有一個(gè)染色體組，對(duì)于多倍體生物，其單倍體的體細(xì)胞中含有多于一個(gè)的染色體組，C錯(cuò)誤。
答案 C
技法提升
單倍體、多倍體的判斷方法
知識(shí)點(diǎn)二 低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化
1．實(shí)驗(yàn)原理
用低溫處理植物的eq \(□,\s\up3(01))分生組織細(xì)胞，能夠eq \(□,\s\up3(02))抑制紡錘體的形成，以致影響細(xì)胞eq \(□,\s\up3(03))有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細(xì)胞不能eq \(□,\s\up3(04))分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，植物細(xì)胞的染色體的數(shù)目發(fā)生變化。
2．實(shí)驗(yàn)步驟
3．實(shí)驗(yàn)中幾種溶液的作用
(1)卡諾氏液：eq \(□,\s\up3(16))固定細(xì)胞的形態(tài)。
(2)質(zhì)量濃度為0.01 g/mL的甲紫溶液(舊稱龍膽紫溶液)：eq \(□,\s\up3(17))使染色體著色。
(3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液：與體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精1∶1混合，eq \(□,\s\up3(18))解離，使細(xì)胞分散開。
(4)體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精：可用于洗去附著在根尖表面的eq \(□,\s\up3(19))卡諾氏液，還可與eq \(□,\s\up3(20))15%的鹽酸溶液混合，解離、分散細(xì)胞。
4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論
低溫能誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目加倍。
eq \a\vs4\al(問題探究) 能否只選擇一個(gè)細(xì)胞，觀察其染色體逐漸加倍的過程？
提示：不能，細(xì)胞經(jīng)過固定已經(jīng)被殺死了。
eq \a\vs4\al(問題探究) 與秋水仙素相比，低溫誘導(dǎo)多倍體的形成有哪些優(yōu)點(diǎn)？
提示：低溫條件容易創(chuàng)造和控制，成本低、對(duì)人體無害，易于控制。
,
[例] 有關(guān)“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞(2n＝16)染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)的分析，正確的是( )
A．體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精用于根尖的固定和解離，但作用不同
B．低溫與秋水仙素均能抑制著絲粒分裂而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍
C．應(yīng)設(shè)置常溫培養(yǎng)的對(duì)照組，以確認(rèn)低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍
D．如果顯微觀察到染色體數(shù)為32的細(xì)胞，可判斷低溫誘導(dǎo)成功
解題分析 低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化的實(shí)驗(yàn)中，將根尖放入卡諾氏液中浸泡，目的是固定細(xì)胞形態(tài)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精混合的混合液可以使洋蔥根尖解離，A錯(cuò)誤；低溫與秋水仙素均能抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成，使細(xì)胞分裂后期染色體不能向兩極移動(dòng)而導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍，B錯(cuò)誤；應(yīng)設(shè)置常溫培養(yǎng)的對(duì)照組，以確認(rèn)低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，C正確；有絲分裂后期，著絲粒分裂，染色體數(shù)目暫時(shí)加倍，所以顯微觀察到染色體數(shù)為32的細(xì)胞，還不能判斷低溫誘導(dǎo)成功，D錯(cuò)誤。
答案 C
技法提升
實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
(1)選材：材料應(yīng)選用能進(jìn)行分裂的分生組織細(xì)胞，否則不會(huì)出現(xiàn)染色體數(shù)目加倍的情況。
(2)溫度不是越低越好：溫度過低對(duì)根尖細(xì)胞造成傷害，應(yīng)選擇適宜溫度。
(3)并不是所有細(xì)胞中染色體均加倍：只有少部分細(xì)胞實(shí)現(xiàn)“染色體加倍”，大部分細(xì)胞仍為二倍體分裂狀況。
(4)實(shí)驗(yàn)處理后細(xì)胞是死的而非活的。
(5)著絲粒分裂與紡錘體無關(guān)：著絲粒到有絲分裂后期即分裂，無紡錘絲牽引，著絲粒也分裂。
知識(shí)點(diǎn)三 染色體結(jié)構(gòu)的變異
1．類型
2．結(jié)果
(1)使排列在染色體上的基因的eq \(□,\s\up3(03))數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，而導(dǎo)致性狀的變異。
(2)大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物是eq \(□,\s\up3(04))不利的，有的甚至導(dǎo)致生物體死亡。
eq \a\vs4\al(特別提醒) 1.易位與染色體互換。易位發(fā)生于非同源染色體之間，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異；染色體互換發(fā)生于同源染色體非姐妹染色單體之間，屬于基因重組。
2．基因突變與缺失。基因突變堿基的缺失不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)目和位置；染色體結(jié)構(gòu)變異的缺失會(huì)導(dǎo)致染色體上基因數(shù)目的減少。
[例1] 如圖所示，甲、乙兩圖分別表示變異，丙、丁、戊圖表示某染色體變化的三種情形。則下列敘述正確的是( )
A．甲圖所示變異可以導(dǎo)致戊的形成
B．乙圖所示變異可以導(dǎo)致丙的形成
C．甲圖所示變異可以導(dǎo)致丁或戊兩種情形的產(chǎn)生
D．乙圖所示變異可以導(dǎo)致戊的形成
解題分析 甲圖是同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生互換，結(jié)果是出現(xiàn)基因重組，沒有新基因的出現(xiàn)，可以形成丁但不可能形成戊，A、C錯(cuò)誤；乙圖是非同源染色體之間交換片段，結(jié)果是產(chǎn)生染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，可以形成戊，丙是染色體片段的重復(fù)而導(dǎo)致的染色體結(jié)構(gòu)變異。
答案 D
[例2] 如圖表示某生物細(xì)胞中兩條染色體及其部分基因。下列四種情況的產(chǎn)生不屬于該細(xì)胞染色體結(jié)構(gòu)變異的是( )
A．① B．② C．③ D．④
解題分析 染色體結(jié)構(gòu)變異指的是染色體某一片段的增添、缺失(①)、易位(②)、倒位(④)；③是基因突變或減數(shù)分裂Ⅰ四分體時(shí)期發(fā)生染色體互換所致。
答案 C
1．二倍體黑麥與六倍體普通小麥雜交產(chǎn)生的F1的體細(xì)胞具有( )
A．兩個(gè)染色體組 B．三個(gè)染色體組
C．四個(gè)染色體組 D．八個(gè)染色體組
答案 C
解析 二倍體黑麥的配子含有一個(gè)染色體組，六倍體普通小麥的配子含有三個(gè)染色體組，二者雜交，產(chǎn)生的F1的體細(xì)胞具有四個(gè)染色體組。
2．下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．含有兩個(gè)染色體組的配子結(jié)合，發(fā)育成的個(gè)體為四倍體
B．二倍體的胚或幼苗在低溫影響下也會(huì)形成四倍體
C．三倍體無子西瓜的果實(shí)中沒有種子是因?yàn)闇p數(shù)分裂出現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂
D．用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，使細(xì)胞分裂的后期異常
答案 D
解析 用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，細(xì)胞分裂的前期異常，會(huì)抑制紡錘體的形成，D錯(cuò)誤。
3．某生物興趣小組的同學(xué)將生長(zhǎng)旺盛的大蒜不定根置于4 ℃的冰箱冷藏室中培養(yǎng)48～72 h后，剪取根尖制成臨時(shí)裝片，然后用顯微鏡觀察細(xì)胞中染色體的分裂現(xiàn)象。下列敘述正確的是( )
A．實(shí)驗(yàn)原理是低溫處理能阻斷大蒜根尖細(xì)胞中DNA的復(fù)制
B．用甲紫溶液處理根尖可使染色體著色
C．制作臨時(shí)裝片前可用卡諾氏液維持細(xì)胞的活性
D．低倍鏡視野中所有細(xì)胞染色體數(shù)都已發(fā)生改變
答案 B
解析 實(shí)驗(yàn)原理是低溫處理能抑制大蒜根尖細(xì)胞中紡錘體的形成，A錯(cuò)誤；觀察植物細(xì)胞染色體時(shí)，可用甲紫溶液使染色體著色，B正確；把根尖放在卡諾氏液中浸泡，以固定細(xì)胞的形態(tài)，C錯(cuò)誤；視野中只有少數(shù)細(xì)胞染色體數(shù)發(fā)生改變，D錯(cuò)誤。
4．若細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂，在聯(lián)會(huì)時(shí)一條異常的染色體總是從某一部位凸出來，如圖所示，其原因是( )
A．染色體中某一片段位置顛倒
B．染色體中增加了某一片段
C．染色體中某一片段缺失
D．染色體中某一片段移接到另一條非同源染色體上
答案 B
解析 由題意知，凸出來的那條染色體是異常的染色體，所以屬于第①種情況，B正確。
5．貓叫綜合征的起因是( )
A．基因突變 B．染色體數(shù)目變異
C．基因重組 D．染色體結(jié)構(gòu)變異
答案 D
解析 貓叫綜合征是由人的一條5號(hào)染色體部分缺失引起的遺傳病，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失，故選D。
6．單倍體育種可以明顯地縮短育種年限，原因是( )
A．單倍體雜交后代不發(fā)生性狀分離
B．單倍體經(jīng)染色體加倍后得到的植株自交后代一般不發(fā)生性狀分離
C．單倍體高度不育，不發(fā)生性狀分離
D．單倍體育種免去了費(fèi)時(shí)的雜交程序
答案 B
解析 單倍體育種可以明顯地縮短育種年限，原因是該育種方法得到的生物個(gè)體一般為純合子，自交后代不發(fā)生性狀分離。