高中生物 第5章 第2节 染色体变异课时作业 新人教版必修2 (2)

染色体变异【目标导航】1.结合教材P85图55，阐明染色体结构的变异类型和结果。2.结合教材实例，简述二倍体、多倍体和单倍体的概念。3.通过教材实验，了解多倍体育种的原理和操作过程。一、染色体结构的变异(阅读P8586)1含义染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。2结果大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。3类型(1)缺失：染色体中某一片段缺失，如猫叫综合征；(2)重复：染色体中增加了某一片段，如果蝇棒状眼的形成；(3)易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上；(4)倒位：染色体中某一片段位置颠倒。二、染色体数目的变异(阅读P8688)1类型2染色体组(1)概念的理解：对象：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同。关系：互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。(2)图示分析：写出其中代表一个染色体组的染色体：X、或Y、。一个染色体组与其精子中的染色体数目的关系：相同(“相同”或“不相同”)。3二倍体4多倍体(1)概念(2)特点：茎杆粗壮，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)人工诱导(多倍体育种)：方法用秋水仙素处理或用低温处理处理对象萌发的种子或幼苗原理能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍5.单倍体概念及特点：概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。特点三、实验：低温诱导染色体数目的变化(阅读P88)1实验原理低温处理植物分生组织细胞，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，结果植物细胞染色体数目发生变化。2实验流程(1)根尖的培养及诱导(4)观察(5)结论判断正误：(1)染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。()(2)染色体结构变异不改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。()(3)二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。()(4)由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。()(5)单倍体一定只含一个染色体组。()(6)单倍体育种指花药离体培养，能明显缩短育种年限。()(7)秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)一、染色体结构变异1染色体的缺失、重复、倒位与基因突变的区别(如下图所示)2易位与交叉互换的比较染色体易位交叉互换图解区别发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体间属于染色体结构变异属于基因重组可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到3.染色体结构变异与基因突变的辨析项目染色体结构变异基因突变本质染色体片段的缺失、重复、易位和倒位碱基对的增添、缺失和替换基因数目变化1个或多个1个变异水平细胞分子光镜检测可见不可见观察分析图示，思考：1易位与交叉互换的区别(1)图过程发生在哪类染色体之间？属于哪类变异？答案发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间；属于基因重组。(2)图过程中的两条染色体是同源染色体吗？属于哪类变异？答案不是，是非同源染色体；属于染色体结构变异中的易位。2染色体结构的变异和基因突变均导致遗传物质发生改变，试分析这两种变异的本质相同吗？答案不相同。染色体结构变异的本质是基因发生改变，而基因突变的本质是碱基对发生改变。1如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是()ABC D【问题导析】(1)染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、增添、倒位和易位等；(2)是基因突变或是减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。答案C【一题多变】下列变异中，不属于染色体结构变异的是()A染色体缺失了某一片段B染色体增加了某一片段C染色体中DNA的一个碱基发生了改变D染色体某一片段位置颠倒了180答案C二、染色体数目变异1单倍体与多倍体的比较单倍体多倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体成因自然成因单性生殖的结果外界环境条件剧变人工诱导花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子或幼苗发育过程发育起点配子受精卵或者合子判断方法发育起点为配子发育起点为受精卵或者合子植株特点植株弱小，生长发育快植株粗大、营养物质含量高，生长发育迟缓，结实率低可育性高度不育可育应用单倍体育种多倍体育种2.单倍体育种AaBb亲代 F1 配子 单倍体幼苗纯合子3多倍体育种(1)原理：(2)实例：三倍体无子西瓜的培育。两次传粉秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。四倍体植株上结的西瓜，种皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子的胚为三个染色体组。三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。1.判断染色体组的数目下面甲是细胞染色体图，乙是细胞基因型：根据图示判断甲、乙生物细胞中染色体组的数目并说明判断依据。(1)甲生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？答案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？答案4个。在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了4次。(3)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？写出计算的公式。答案4个。计算公式为：染色体组的数目染色体数/染色体形态数。2判断单倍体、二倍体和多倍体判断下列说法是否正确。(1)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。判断：正确(填“正确”或“错误”)(2)由四倍体、六倍体生物形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，可称为二倍体或三倍体。判断：错误(填“正确”或“错误”)(3)含有一个染色体组的生物体一定是单倍体，单倍体一定含有一个染色体组。判断：错误(填“正确”或“错误”)2根据图中AH所示的细胞图回答下列问题。(1)细胞中含有一个染色体组的是_图。(2)细胞中含有两个染色体组的是_图。(3)细胞中含有三个染色体组的是_图，它_(一定，不一定)是三倍体。(4)细胞中含有四个染色体组的是_图，它_(可能，不可能)是单倍体。【问题导析】(1)在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。(2)在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。(3)确认是否为单倍体需看发育起点。答案(1)D、G(2)C、H(3)A、B不一定(4)E、F可能【一题多变】(1)一个染色体组内的染色体其形态、大小和功能两两相同。()(2)体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体，含有两个染色体组的生物一定是二倍体。()(3)一个染色体组中不含同源染色体。()(4)体细胞含有两个染色体组的个体不一定是二倍体。()(5)单倍体不一定只含一个染色体组。()(6)人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)三、实验：低温诱导染色体数目的变化1实验中几种溶液的作用(1)卡诺氏液：固定细胞的形态。(2)改良苯酚品红染液：细胞核染色，便于观察染色体的形态。除此之外，醋酸洋红或龙胆紫都是碱性染料，都可以使染色体着色。(3)15%的盐酸溶液：解离，使细胞分散开。(4)95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可与15%的盐酸溶液混合解离、分散细胞。2本实验的其他问题(1)低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。(2)此实验可通过设置不同的温度来探究温度对植物染色体数目变化的影响。诱导染色体数目变化措施(1)常用的诱导多倍体产生的措施有哪些？答案低温或秋水仙素处理。(2)思考低温诱导和秋水仙素处理诱导多倍体的作用时期和实质分别是什么。答案二者都是作用于有丝分裂前期，抑制纺锤体的形成。(3)与秋水仙素相比，低温诱导多倍体的形成有哪些优点？答案低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。3下列关于低温诱导植物染色体数目变化的实验的叙述，不正确的是()A用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成B洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 冰箱中，诱导36 hC卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态D装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤【问题导析】(1)低温诱导的原理是抑制纺锤体的形成；(2)剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂；(3)卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；(4)在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。答案B【一题多变】判断下列关于低温诱导染色体数目变化的说法的正误：(1)原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使染色体不能分别移向两极。()(2)解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离。()(3)染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色。()(4)观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。()答案(1)(2)(3)(4)1.据下图分析下列关于染色体交叉互换与染色体易位的叙述中，不正确的是()A图甲是交叉互换，图乙是染色体易位B交叉互换发生于同源染色体之间，染色体易位发生于非同源染色体之间C交叉互换属于基因重组，染色体易位属于染色体结构变异D交叉互换与染色体易位在显微镜下都观察不到答案D解析图甲是非姐妹染色单体之间交叉互换，在四分体时期发生，属于基因重组；染色体易位指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异，属于染色体结构变异；交叉互换在显微镜下观察不到，而染色体易位在显微镜下能观察到。2.关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是()A一个染色体组中不含同源染色体B由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体C单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组D人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗答案D解析染色体组是不含有同源染色体的；个体若由受精卵发育而来含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素处理或低温处理等。3.将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到的四倍体芝麻()A对花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻B产生的配子没有同源染色体，所以无遗传效应C与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻D秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期答案C解析二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到的是同源四倍体，体细胞内有4个染色体组，而且每个染色体组之间都有同源染色体。由四倍体的配子发育来的芝麻是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育的。四倍体的配子中有两个染色体组，二倍体的配子中有一个染色体组，所以四倍体与二倍体杂交产生的是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不育。秋水仙素诱导染色体加倍时，起作用的时期是细胞分裂的前期，抑制纺锤体的形成。4.下图表示某些植物的体细胞，请据图回答：(1)肯定是单倍体的是_图，它是由_倍体的生殖细胞直接发育形成的。(2)茎秆较粗壮但不能产生种子的是_图，判断的理由是_。(3)如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是_图。(4)如果C图中的植株是由某植物的卵细胞直接发育形成的，那么它是_倍体。形成它的那个植物是_倍体，原来植物有性生殖形成种子时，发育中的胚乳细胞内含_个染色体组。答案(1)D二(2)A含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而不能形成生殖细胞，不能产生种子(3)B、C(4)单四6【基础巩固】1基因突变和染色体变异的一个重要的区别是()A基因突变在光学显微镜下看不见B染色体变异是定向的，而基因突变是不定向的C基因突变是可以遗传的D染色体变异是不能遗传的答案A解析基因突变是基因内部的碱基种类、数量、排列次序的变化而引起的生物变异，属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到。染色体的变化可在光学显微镜下直接观察到。生物的变异是不定向的，基因突变和染色体变异其遗传物质均发生改变，都是可遗传的变异。2普通小麦是六倍体，有42条染色体，科学家们用花药离体培养培育出的小麦幼苗是()A三倍体、21条染色体B单倍体、21条染色体C三倍体、三个染色体组 D单倍体、一个染色体组答案B解析花药中的花粉是经过减数分裂发育而成的，由其培育出的幼苗比普通小麦的染色体数减少了一半，含有三个染色体组，而体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫单倍体。3双子叶植物大麻(2N20)为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，再将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是()A18XY B18YYC9X或9Y D18XX或18YY答案D解析2N20，性别决定为XY型的双子叶植物大麻产生的花药的染色体组成为9X或9Y，将其培育成单倍体后再利用秋水仙素处理，诱导染色体加倍后，植株的染色体组成是18XX或18YY。4关于植物染色体变异的叙述，正确的是()A染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化答案D解析染色体变异不会产生新基因，基因种类不会改变，但会改变基因的数量或排列顺序。5如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中和、和互为同源染色体，图a和图b中的部分染色体转移造成的生物变异分别属于()A图a和图b均为染色体结构变异B图a为基因重组，图b为染色体结构变异C图a为染色体结构变异，图b为基因重组D图a和图b均为基因重组答案B解析图a显示同源染色体非姐妹染色单体间交叉互换，应属基因重组，而图b所示为号染色体的某片段移到号一非同源染色体上，应属染色体结构变异。6用花药离体培养出马铃薯单倍体植株，当它进行减数分裂时，观察到染色体两两配对，形成12对染色体，且每对形态互不相同，据此现象可推知产生花药的马铃薯是()A二倍体 B三倍体C四倍体 D六倍体答案C【巩固提升】7有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍”的实验，正确的叙述是()A可能出现三倍体细胞B多倍体细胞形成的比例常达100%C多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期D多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会答案C解析低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍，不应出现三倍体；低温诱导不能使所有细胞染色体数目都加倍；根尖细胞的分裂为有丝分裂，而非同源染色体重组发生在减数分裂过程中，不能增加重组机会；多倍体细胞形成的原理是抑制纺锤体的形成，阻止细胞的分裂，所以细胞周期是不完整的。8下列有关“一定”的说法正确的是()生物的生殖细胞中含有的全部染色体一定就是一个染色体组经花药离体培养得到的单倍体植株再经秋水仙素处理后一定得到纯合子体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体体细胞中含有奇数染色体组的个体一定是单倍体A全部正确 BC D全部不对答案D解析如果此生物体是二倍体，其生殖细胞中含有的全部染色体一定就是一个染色体组，如果是四倍体，则配子中含两个染色体组。如果单倍体中还有等位基因，则经秋水仙素处理后得到的是杂合子。如果生物体是由受精卵发育而来的，而且体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体。由于配子不经过受精作用，直接发育而成的生物个体，叫单倍体。9染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中，甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是()A甲可以导致戊的形成B乙可以导致丙的形成C甲可以导致丁或戊两种情形的产生D乙可以导致戊的形成答案D解析甲是交叉互换，乙是易位，丙是重复，丁是交叉互换，戊是易位。10下图分别表示四个生物的体细胞，有关描述中正确的是()A图中是单倍体的细胞有三个B图中的D一定是单倍体的体细胞C每个染色体组中含有三条染色体的是A、B、DD与B相对应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等答案B解析染色体组数是根据形态相同的染色体个数确定的，如A、B、C、D中分别含有3、3、2、1个染色体组，其中D图一定是单倍体，而A、B、C可能分别是三、三、二倍体，也可能是单倍体；与B图对应的应是每个性状都有三个等位基因控制，所以abc、aabbcc这两种基因型是不正确的。11某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞分裂时期的观察来识别。图中a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于()A三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失B三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复C三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失D染色体片段缺失、三体、染色体片段重复、三倍体答案C解析a图是染色体数目变异中个别染色体的增加，属于三体；b图为染色体结构变异中4号染色体片段的重复；c图细胞中含三个染色体组，可能为三倍体；d图为染色体结构变异中染色体片段3和4的缺失。12.如图是某生物细胞减数分裂时，两对联会的染色体之间出现异常的“十”字型结构现象，图中字母表示染色体上的基因。据此所作推断中错误的是()A此种异常源于染色体结构的变异B该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBbC该生物基因型为HhAaBb，一定属于二倍体生物D此种异常可能会导致生物体生殖能力下降答案C解析此图表示的是减数分裂过程中的联会，根据同源染色体两两配对的关系可知，H和h所在的染色体为一对同源染色体，剩余的两条染色体为另一对同源染色体，而A和b或B和a的互换导致上述结果，上述互换是发生在非同源染色体之间，属于染色体结构的变异；在减数第一次分裂的后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合，所形成的配子有HAa、hBb或HAb、hBa；该个体含有两个染色体组，有可能为二倍体也有可能为单倍体；染色体变异大多数是有害的，有可能导致生物体生殖能力下降。13猫是XY型性别决定的二倍体生物，当猫细胞中存在两条或两条以上X染色体时，只有1条X染色体上的基因能表达，其余X染色体高度螺旋化失活成为巴氏小体，如下图所示。请回答下面的问题。(1)利用显微镜观察巴氏小体可用_染色。巴氏小体能用来区分正常猫的性别，理由是_。(2)性染色体组成为XXX的雌猫体细胞的细胞核中应有_个巴氏小体。高度螺旋化的染色体上的基因由于_过程受阻而不能表达。(3)控制猫毛皮颜色的基因A(橙色)、a(黑色)位于X染色体上，基因型为XAY的猫毛皮颜色是_。现观察到一只橙黑相间的雄猫体细胞核中有一个巴氏小体，则该雄猫的基因型为_；若该雄猫的亲本基因型为XaXa和XAY，则产生该猫是由于其_(填“父方”或“母方”)形成了异常的生殖细胞，导致出现这种异常生殖细胞的原因是_。答案(1)碱性染料(改良苯酚品红染液或龙胆紫染液或醋酸洋红染液)正常雄猫体细胞中没有巴氏小体，正常雌猫体细胞中有巴氏小体(2)2转录(3)橙色XAXaY父方减数第一次分裂时XA、Y染色体没有分离解析(1)巴氏小体的本质仍属于染色体，所以仍可用染色体染色剂(醋酸洋红、龙胆紫等)染色。猫是二倍体生物，体细胞中只能有两条性染色体XY或XX，根据题意细胞只能保留一条X染色体，多出的X染色体变成为巴氏小体，所以正常雄猫体细胞中没有巴氏小体，而雌猫体细胞中有两条X染色体，其中一条X染色体转变成为巴氏小体。(2)一个巴氏小体是一条X染色体转变而来，性染色体组成为XXX的，则形成2个巴氏小体。基因的表达分为先转录后翻译两个阶段，染色体高度螺旋化必然影响转录过程。(3)雄猫的X染色体上基因能正常表达，所以XAY表现为橙色；橙黑相间的雄猫体细胞中有一个巴氏小体，说明体内同时存在橙色和黑色基因，其基因型为XAXaY；由于母亲只有Xa一种染色体，所以子代雄猫的三条性染色体XA、Xa、Y中XA、Y两条染色体只能同时来自父亲，故父方形成了异常精子，由于X、Y是一对同源染色体，故异常精子XAY的形成必然是减数第一次分裂后期XA、Y染色体没有分离造成的。【走进高考】14(2014江苏卷，7)下列关于染色体变异的叙述，正确的是()A染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异B染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力C染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响D通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型答案D解析染色体变异导致生物性状的改变包括有利和不利变异，是否有利取决于能否更好的适应环境，与基因表达水平的提高无直接联系，故A错误；染色体缺失也有可能导致隐性基因丢失，这时便不利隐性基因的表达，所以B错误；染色体易位不改变基因的数量，但染色体易位有可能会影响基因的表达，从而导致生物的性状发生改变，所以C选项错误；远缘杂交获得杂种，其染色体可能无法联会而导致不育，经秋水仙素等诱导成可育的异源多倍体从而培育出生物新品种类型，故D选项正确。15(2014上海卷，16)如图显示了染色体及其部分基因，对和过程最恰当的表述分别是()A交换、缺失 B倒位、缺失C倒位、易位 D交换、易位答案C解析过程使该染色体上的基因F与m所在的染色体片段发生了倒转，因此过程为倒位；过程使染色体缺少了基因m所在的片段，但获得了一段新非同源段，因此过程为易位，C项正确。16(2012海南卷)无子西瓜是由二倍体(2n22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的_上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有_条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有_条染色体的合子。(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的_分裂。(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用_的方法。答案(1)雌蕊(或柱头)2233(2)减数(3)植物组织培养解析(1)利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株，由于三倍体植株在减数分裂时联会紊乱，无法形成正常配子，所以在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊(或柱头)，刺激子房发育成果实，由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有22244条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体数目为体细胞的一半即22条，二倍体植株产生的雄配子含11条染色体，两者结合形成含有33条染色体的受精卵。(2)三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而无法形成正常的配子。(3)利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物植株。