1、人教版学年高中生物第5章基因突变及其他变异第2节基因重组染色体变异学案必修2第2节基因重组 染色体变异学习目标导引核心素养对接关键术语1.阐明基因重组是导致出现变异的主要原因；2.简述染色体结构变异和数目变异；3.简述基因重组、染色体变异在育种上的应用；4.实验：低温诱导染色体数目加倍。1.生命观念认同染色体变异的原理，形成进化与适应的观点；2.科学思维通过归纳与概括，比较染色体结构变异与数目变异；3.科学探究通过低温诱导染色体数目加倍的实验，阐释低温可引起可遗传变异；4.社会责任根据染色体变异原理，设计育种方案，指导农业生产。基因重组染色体组染色体变异单倍体、多倍体育种|预知概念|一、基因重
2、组(1)概念发生的过程：生物体进行有性生殖的过程中。实质：控制不同性状的基因的重新组合。(3)基因重组意义基因重组是生物变异的重要来源之一，对生物进化具有重要意义，能产生新的基因型。二、染色体结构变异1.类型（连线）2.结果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。3.对生物体的影响大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。三、染色体数目变异1.染色体组（1）范围：细胞中一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同。（2）功能：共同控制生物体的生长、发育、遗传和变异。 2.二倍体和多倍体（1）概念：（2）多倍体的特点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等
3、营养物质的含量都有所增加。（3）诱导多倍体的方法：方法用秋水仙素处理或低温处理原理抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍3.单倍体（1）概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。（2）特点：植株长得弱小，而且高度不育。（3）应用：单倍体育种。过程：优点：明显缩短育种年限。|过程评价|1猫叫综合征是由于5号染色体片段重复引起的（）2三倍体不能由受精卵发育而来，且不能联会（）3染色体数目变异都是以染色体组的形式增加或减少（）4染色体上部分基因缺失引起的性状的改变，属于基因突变（）5二倍体指的是体细胞中有两个染色体组的个体（）6单倍体是由配子不经受精直接发育而
4、成（）答案1.2.3.4.5.6.|联想质疑|基因重组的三种类型染色体变异能用显微镜观察到，基因突变无法用显微镜观察。单倍体发育的起点是配子（1）含有两个染色体组的个体是否就是二倍体？提示：不一定，如果该个体是由受精卵发育而来，则为二倍体；如果是由配子发育而来，则为单倍体。（2）形态、大小相同的染色体就是同源染色体吗？提示：不一定，例如在减数第二次分裂后期的细胞中就有大小、形态相同的染色体，但它们是由姐妹染色单体变成的，不能联会，不是一条来自父方一条来自母方，所以不是同源染色体。（3）对于二倍体而言，减数第二次分裂不会出现同源染色体，但如果是四倍体呢？提示：四倍体的减数第二次分裂中会出现同源染
5、色体。科学探究1基因重组1下图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，据图思考：（1）a图和b图所示的都是基因重组，两种类型的基因重组分别发生于减数第一次分裂的哪个时期？提示：a发生于减数第一次分裂的前期（四分体时期），b发生于减数第一次分裂后期。（2）a图和b图所示的基因重组发生的原因分别是什么？提示：a图发生基因重组的原因是：同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换。b图发生基因重组的原因是：非等位基因随非同源染色体自由组合。2下图是基因型为AaBb的高等动物体内某个初级精母细胞可能发生的变化，请据图分析：（1）如果没有发生交叉互换，该初级精母细胞形成的精细胞有几种？基因组成分别是怎样的？提示
6、：有2种。AB和ab。（2）发生交叉互换后，该初级精母细胞形成的精细胞有几种？基因组成分别是怎样的？提示：4种。AB、Ab、aB和ab。【探究应用】下图是某二倍体动物细胞分裂示意图，其中字母表示基因。据图判断（）A此细胞含有8条染色体，8个核DNA分子B此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDdC此细胞发生的一定是显性突变dDD此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组解析图示细胞有4条染色体，8个核DNA分子；细胞中正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上非等位基因的自由组合，即基因重组；其中一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因为D和d，其对应的同源染色体上含有d、d，但不能确定的是D突变成d，
7、还是d突变成D，故可能发生的是隐性突变，也可能发生的是显性突变。答案D【一题多变】（1）该细胞处于哪种分裂的哪个时期？判断的理由是什么？提示：减数第一次分裂的后期。因为正在分开的染色体含姐妹染色单体。（2）该细胞的名称是什么？判断的理由是什么？提示：初级精母细胞 。因为处于减数第一次分裂后期，而且细胞质发生的是均等分裂。科学探究2染色体的结构变异1观察下列图示，填出变异类型并回答相关问题：已知的染色体：变异后的染色体如下列图所示：（1）图中A、B、C、D分别是哪种变异？提示：A是缺失，B是重复，C是倒位，D是基因突变。（2）图中哪些变异可以在显微镜下观察到？提示：ABC。（3）图中哪种变异没导
8、致基因数目和排列顺序发生变化？提示：D。2下图分别表示不同的变异类型，其中图中的基因2由基因1变异而来。据此分析：（1）图和图的变异分别发生在哪种染色体之间？属于哪类变异？提示：图发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。（2）图和图相比，二者对染色体上基因的数目或排列顺序的影响有什么不同？提示：图是易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变；图是基因突变，只是改变基因的结构，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序。（3）图中能在光学显微镜下观察到的是哪种？提示：能在光学显微镜下观察到的是。（4）能确定图中的变异具体属于
9、哪种染色体结构变异吗？提示：不能。若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失；若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复。【探究应用】下列关于染色体变异和基因突变的主要区别的叙述，错误的是（）A染色体结构变异是染色体的片段缺失、重复、倒位或易位等，而基因突变则是DNA分子中碱基对的替换、增加或缺失B原核生物与真核生物均可以发生基因突变，但只有真核生物能发生染色体变异C基因突变一般是微小突变，其对生物体影响较小，而染色体结构变异是较大的变异，其对生物体影响较大D多数染色体结构变异可通过显微镜观察进行鉴别，而基因突变则不能解析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
10、基对的改变，在光学显微镜下观察不到，原核生物和真核生物都可以发生；染色体结构变异是染色体的一个片段的变化，只有真核生物可以发生。基因突变和染色体结构变异都可能对生物的性状产生较大影响。答案C【一题多变】（1）基因突变中的缺失与染色体结构变异中的缺失有何区别？提示：DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子的基因片段中若干碱基对的缺失，属于基因突变。（2）染色体变异能产生新基因吗？提示：不能，只有基因突变能产生新基因。四个方面区分三种变异（1）“互换”方面：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，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）“缺失” 方面
11、：DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子的基因片段中若干碱基对的缺失，属于基因突变。（3）变异的水平方面：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）变异的“质”和“量” 方面：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；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。科学探究3染色体数目的变异下面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？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
12、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。【探究应用】下图表示细胞中所含的染色体，的基因型可以表示为（）A：AABb：AAABBb：ABCD：AB：Aabb：AaBbCc：AAAaBBbb：ABC：AaBb：AaaBbb：AAaaBBbb：AbD：AABB：AaBbCc：AaBbCcDd：ABCD解析根据细胞中所含的染色体的类型判断，含有两个染色体组，含有三个染色体组，含有四个染色体组，含有一个染色体组。答案C【一题多变】（1）图中哪个细胞中的染色体组数目最多？
13、提示：细胞中的染色体组最多，有四个染色体组。（2）图中哪个细胞中的染色体组数目最少呢？提示：细胞中染色体组最少，有一个染色体组。染色体组数量的判断方法（1）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）控制同一性状的等位基因有几个就有几组。如AAabbb个体中有3个染色体组。（3）染色体组数，如图中染色体组数为4。科学探究4二倍体、多倍体和单倍体的辨析1如果某个体是由受精卵发育而来，则可能是哪种个体？如果是由配子发育而来呢？提示：二倍体或多倍体；单倍体。2从来源和染色体组的数目分析，二倍体和多倍体的相同点和不同点分别是什么？提示：相同点：都是由受精卵发育而来；不同点：染色体组数不
14、同，二倍体有两个染色体组，多倍体有三个或三个以上染色体组。3体细胞中有一个染色体组的是否一定是单倍体？单倍体细胞中可能会有两个染色体组吗？提示：体细胞中有一个染色体组的一定是单倍体。单倍体细胞中也可能含有两个染色体组，例如四倍体的花粉培养成的单倍体中就含有两个染色体组。4体细胞中有一个染色体组或三个染色体组的个体都是不育的，其原因分别是什么？提示：细胞中只有一个染色体组的个体，进行减数分裂时无法联会，所以不能完成减数分裂，导致不能形成正常可育的配子；细胞中有三个染色体组的个体，减数分裂过程中联会紊乱，也导致不能形成正常可育的配子。【探究应用】下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是（
15、）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只含有一个染色体组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解析人工诱导多倍体的方法很多，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；染色体组是一组非同源染色体，单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组，如四倍体的单倍体植株体细胞中含有2个染色体组。答案D【一题多变】低温诱导和秋水仙素诱导多倍体的原理相同吗？提示：相同。均是通过抑制纺锤体形成达到目的。判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有
16、几个染色体组都是单倍体。如果生物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。科学探究4单倍体育种和多倍体育种下图表示两种育种方式，请据图思考下列问题：（1）甲图和乙图分别表示哪种育种方式？它们的育种原理是否相同？提示：甲图表示的是单倍体育种，乙图表示的是多倍体育种。它们的育种原理都是染色体数目的变异。（2）甲图和乙图中都有秋水仙素诱导染色体组加倍，其原理是什么？甲图中为什么要用秋水仙素处理？提示：秋水仙素抑制纺锤体的形成，从而诱导染色体组加倍。由于甲图中花药离体培养得到的单倍体中只有一个染色体组，所以是不育的，需要通过秋水仙素处理使染色体组加倍，从而变成可育的。（3）乙
17、图中获得无子西瓜至少需要几年？图中有两次传粉过程，它们的目的分别是什么？提示：两年。第一次传粉的目的是得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激三倍体的子房发育成果实。（4）为什么甲图中的育种方式能大大缩短育种年限？提示：秋水仙素处理单倍体幼苗直接得到纯合体。【探究应用】如图表示无子西瓜的培育过程：根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是（）A秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成B四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组C无子西瓜既没有种皮，也没有胚D四倍体西瓜的根细胞中含有2个染色体组解析秋水仙素抑制纺锤体的形成，是在有丝分裂的前期；四倍体西瓜
18、的果皮是由子房壁发育而成的，来自母本，应含有4个染色体组；无子西瓜由于不能产生正常配子，所以不能形成受精卵，而种皮来自于母本，所以有种皮，而没有胚；由于植株的地下部分没有经秋水仙素处理，四倍体西瓜的根细胞中仍含有2个染色体组。答案C【一题多变】（1）图中培育三倍体的过程中，如果以二倍体为母本，四倍体为父本，能否培育出三倍体？提示：能。（2）图中的三倍体接受了二倍体的花粉后，为什么能结出无子西瓜？提示：因为三倍体不能产生卵细胞，所以不会受精形成受精卵，故不会产生种子。但二倍体的花粉可以刺激三倍体的子房发育成果实。单倍体育种和多倍体育种的比较多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成倍减少
19、，再加倍后得到纯种（指每对染色体上成对的基因都是纯合的）常用方法秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养后，人工诱导染色体加倍优点操作简单明显缩短育种年限缺点适用于植物，在动物方面难以操作技术复杂一些，需与杂交育种配合【运用概念】1下列关于染色体结构变异的叙述中，错误的是（）A猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的B染色体结构的改变，都会使染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变C大多数染色体结构变异对生物体是有利的D用显微镜可以直接观察到染色体结构变异解析染色体结构的变异包括缺失、重复、倒位、易位四种类型，猫叫综合征是由于人的第5号染色体部分缺失引起的。染色体结构的改变不论是哪一种类型，都
20、会使染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，并且大多数染色体结构的变异对生物体是有害的，有的甚至会导致生物体死亡。答案C2已知某二倍体生物的体细胞中含有8条染色体，则下列可表示该生物一个染色体组的是（）A B. C. D.解析由于是二倍体生物，且体细胞中含有8条染色体，所以每个染色体组中含有4条染色体，且一定不含有同源染色体，均满足上述条件。答案C3基因突变和基因重组的共同点是（）A都可以产生新的基因 B都对生物体有利C均可增加基因的数目 D都能产生可遗传的变异解析基因重组不能产生新基因；基因突变具有多害少利性；基因重组不能增加基因的数目，基因突变和基因重组均属于可遗传的变异。答案D【科学思维】
21、4.下列是无子西瓜培育的过程简图，有关叙述不正确的是（）A.过程也可进行低温诱导处理，与秋水仙素的作用原理不同B.三倍体植株不育的原因是在减数分裂过程中联会发生紊乱C.培育得到的无子西瓜与二倍体有子西瓜相比个大、含糖量高D.要得到无子西瓜，需每年制种，很麻烦，所以可用无性繁殖进行快速繁殖解析低温诱导和秋水仙素的作用原理相同，都是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成。答案A5.下图表示某些植物的体细胞，请根据下列条件判断：（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
22、）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。解析A、B、C、D四图中依次含有的染色体组数是3、2、2、1，含有1个染色体组的一定是单倍体。染色体组数大于等于3的多倍体植株茎秆较粗壮，染色体成单的减数分裂时会联会紊乱，不能产生正常生殖细胞，也就不能产生种子。由受精卵发育而来的，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体，所以B、C图表示的是二倍体细胞。C图植株是由卵细胞直接发育形成的，是单倍体，单倍体细胞中含有2个染色体组，则原体细胞含有4个染色体组，是四倍体。C图植株的胚乳是由受精极核发育而来的，
23、含有6个染色体组。答案（1）D二（2）A含有3个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而不能形成正常生殖细胞，不能产生种子（3）B、C（4）单四6课时提升训练（时间：30分钟满分：50分）【运用概念】1下面有关基因重组的说法，错误的是（）A基因重组发生在减数分裂过程中B基因重组产生原来没有的新基因C基因重组是生物变异的重要来源D基因重组能产生原来没有的新性状组合解析基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程，即减数分裂过程中，控制不同性状的原有基因的重新组合，可产生新的基因型，从而控制新的表现型，是生物变异的重要来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一，对于生物的进化具有十分重要的意义。但是，基因重组
24、不会产生新的基因。答案B2.下列关于染色体组的表述，不正确的是（）A.起源相同的一组完整的非同源染色体B.通常指二倍体生物的一个配子中的染色体C.人的体细胞中有两个染色体组D.普通小麦的花粉细胞中有一个染色体组解析普通小麦是六倍体，其体细胞中含六个染色体组，减数分裂形成的花粉细胞中应含三个染色体组。答案D3.用秋水仙素处理幼苗可诱导形成多倍体植物，秋水仙素的主要作用是（）A.使染色体再次复制B.使染色体着丝点不分裂C.抑制纺锤体的形成D.使细胞稳定在间期阶段解析秋水仙素能够抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，这样细胞中的染色体虽然完成了复制，但染色体不能被拉向两极，导致细胞中的染色体数目加倍。答案
25、C4.四倍体水稻的花粉经离体培养得到的植株是（）A.单倍体；含1个染色体组 B.单倍体；含2个染色体组C.二倍体；含1个染色体组 D.二倍体；含2个染色体组解析由配子直接发育成的个体是单倍体，四倍体水稻有4个染色体组，其配子中含2个染色体组。答案B5.下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是（）A.改良苯酚品红染液的作用是固定和染色B.低温诱导能抑制细胞分裂时纺锤体的形成C.固定和解离后的漂洗液都是95%酒精D.该实验的目的是了解纺锤体的结构解析改良苯酚品红染液的作用是使染色体着色，固定细胞形态的液体是卡诺氏液，固定后用95%酒精溶液冲洗，而解离后用清水漂洗；实验的目的是理
26、解低温诱导植物细胞染色体数目变化的机理。答案B6.韭菜的体细胞中含有32条染色体，这32条染色体有8种不同的形态结构，韭菜是（）A.二倍体 B.四倍体C.六倍体 D.八倍体解析韭菜的体细胞中含有32条染色体，有8种不同的形态结构，那么相同形态的染色体有32/84（条），即韭菜体细胞中含有4个染色体组，韭菜是四倍体。答案B7.如图为某植物的体细胞中染色体示意图，将其花粉经花药离体培养得到的植株的基因型最可能是（）A.AaBb B.ABC.ab D.AaaaBBbb解析题图细胞中含有四个染色体组，其花粉培育成的个体含有两个染色体组。答案A8多代均为红眼的果蝇群体中，出现了一只白眼雄性果蝇。将红眼雌
27、果蝇与此白眼雄果蝇交配，子二代又出现了白眼果蝇。两次出现白眼果蝇的原因分别是（）A基因突变、基因突变B基因突变、性状分离C基因重组、基因重组D基因重组、基因突变解析“多代均为红眼的果蝇群体”说明是纯合子，后代出现白眼的原因为基因突变；红眼雌果蝇与此白眼雄果蝇交配，子二代又出现了白眼果蝇，是性状分离的结果。答案B9.下列关于染色体结构变异和基因突变的主要区别的叙述，错误的是（）A.基因突变是由于DNA分子发生碱基对改变而引起的基因结构的变化B.染色体结构变异是染色体上较大片段的改变C.基因突变一般是微小突变，其遗传效应小，染色体结构变异是较大变异，其遗传效应大D.多数染色体结构变异可通过显微镜观
28、察进行鉴别，而基因突变则不能解析基因突变一般是微小突变，但是能产生新基因，可能改变生物的性状；甚至导致个体死亡，所以其遗传效应不一定小。答案C10下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于（）A基因重组，不可遗传变异B基因重组，基因突变C基因突变，不可遗传变异D基因突变，基因重组解析甲图中的“a”基因是从“无”到“有”，属于基因突变；而乙图中的A、a、B、b基因是已经存在的，只是进行了重新组合。答案D【科学思维】11.用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上的斑纹基因移到决定雌性的W染色体上，使雌蚕都有斑纹。再将雌蚕与白体雄蚕交配，其后代凡是雌蚕都有斑纹，凡是雄蚕都无斑纹。这样有利于去雌留雄
29、，提高蚕丝的质量。这种育种方法所依据的原理是（）A.基因突变 B.染色体数目的变异C.染色体结构的变异 D.基因互换解析2号染色体的基因转移到W染色体上，属于非同源染色体间某一基因片段的移动，为染色体结构变异。答案C12.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而来的芝麻是单倍体，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
