第2節(jié)染色體變異一、染色體結(jié)構(gòu)的變異1．概念：由

的改變而引起的變異。2．種類(1)缺失：染色體中

缺失引起的變異。(2)重復(fù)：染色體中

某一片段引起的變異。(3)易位：染色體的某一片段移接到另一條

上引起的變異。(4)倒位：染色體中某一片段

引起的變異。①染色體結(jié)構(gòu)②某一片段③增加④非同源染色體⑤位置顛倒3．結(jié)果：使排列在染色體上的基因的

或

發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異。4．舉例：貓叫綜合征，是由于人的第5號染色體部分

引起的遺傳病。⑥數(shù)目⑦排列順序⑧缺失二、染色體數(shù)目的變異1．細(xì)胞內(nèi)

的增加或減少。如21三體綜合征。2．細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目以

的形式成倍的增加或減少。如三倍體無子西瓜等。(1)染色體組：細(xì)胞中的一組

染色體，它們在

和

上各不相同，攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息。(2)二倍體：由

發(fā)育而成，體細(xì)胞中含有

染色體組，包括幾乎全部動(dòng)物和過半數(shù)的高等植物。⑨個(gè)別染色體數(shù)目⑩染色體組?非同源?形態(tài)?功能?受精卵?兩個(gè)(3)多倍體：由

發(fā)育而來，體細(xì)胞中含

或

染色體組的個(gè)體；成因是

形成受到破壞，染色體數(shù)目加倍；與二倍體植株相比，多倍體植株常常是莖桿

，葉片、果實(shí)和種子都

，

等營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富。(4)單倍體：由

直接發(fā)育而成，體細(xì)胞中含有

染色體數(shù)目的個(gè)體，其特點(diǎn)是：與正常植株相比，植株長得

，且

。?受精卵?三個(gè)?三個(gè)以上?紡錘體?粗壯比較大糖類和蛋白質(zhì)配子本物種配子弱小高度不育1．如何確認(rèn)生物發(fā)生了染色體變異？2.含有1個(gè)染色體組的個(gè)體一定是單倍體嗎？單倍體一定含一個(gè)染色體組嗎？三、低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)原理：低溫抑制

的形成，以致影響

被拉向兩極，細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是染色體數(shù)目改變。2．方法步驟：洋蔥根尖培養(yǎng)→固定→制作裝片(解離→

→

→制片)→觀察。紡錘體染色體漂洗染色3．試劑及用途(1)卡諾氏液：

。(2)改良苯酚品紅染液：

。(3)解離液[15%的鹽酸和95%的酒精混合液(1∶1)]:

。固定細(xì)胞的形態(tài)使染色體著色使細(xì)胞分散

思考探討提示：1．染色體變異中的結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異都屬于細(xì)胞水平上的變化，在光學(xué)顯微鏡下能夠看到，因此通過觀察該生物具有分裂增生能力的組織中有絲分裂中期細(xì)胞中染色體的變化，結(jié)合相應(yīng)癥狀就能確認(rèn)。2．一定；不一定，如小麥的單倍體含有三個(gè)染色體組。一、三種可遺傳變異的比較比較基因重組基因突變?nèi)旧w變異變異實(shí)質(zhì)控制不同性狀的基因重新組合，產(chǎn)生新的基因型基因分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生新的基因染色體組成倍增加或減少，產(chǎn)生新的基因型或染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生變異產(chǎn)生過程減數(shù)分裂形成配子時(shí)，位于同源染色體上的非等位基因的自由組合，或等位基因的互換復(fù)制過程中，基因中脫氧核苷酸的增、減和改變?nèi)旧w復(fù)制后，不能形成兩個(gè)子細(xì)胞或配子不經(jīng)受精作用，而單獨(dú)發(fā)育成個(gè)體或染色體結(jié)構(gòu)的變異比較基因重組基因突變?nèi)旧w變異類型①非同源染色體上的非等位基因的自由組合②同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換①自然突變②人工誘變①染色體結(jié)構(gòu)的變異②染色體數(shù)目的變異特點(diǎn)發(fā)生在真核生物進(jìn)行有性生殖中，后代中重新產(chǎn)生的變異類型有一定的比例規(guī)律任何生物都可發(fā)生，頻率低，有害變異多，是變異的主要來源，進(jìn)化的重要因素發(fā)生在真核生物核遺傳中，多倍體植株器官大，養(yǎng)分多，成熟遲，結(jié)實(shí)少；單倍體植株弱小，高度不育；染色體結(jié)構(gòu)變異在人體遺傳病中是比較嚴(yán)重的遺傳病實(shí)例黃圓與綠皺豌豆雜交，后代產(chǎn)生黃皺與綠圓個(gè)體鐮刀型細(xì)胞貧血癥普通小麥(六倍體)雄蜂、單倍體玉米同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換屬于基因重組，而非同源染色體之間的互換或某一片段移接到另一條非同源染色體上引起的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。1．引起生物可遺傳變異的原因有三種，即基因重組、基因突變和染色體變異。以下幾種生物性狀的產(chǎn)生，來源于同一種變異類型的是 (

)①果蠅的白眼②豌豆的黃色皺粒、綠色圓粒③八倍體小黑麥的出現(xiàn)④人類的紅綠色盲⑤玉米的高莖皺形葉⑥人類的鐮刀型細(xì)胞貧血癥A．①②③ B．④⑤⑥C．①④⑥ D．②③⑤【解析】

果蠅的白眼、人類的紅綠色盲及鐮刀型細(xì)胞貧血癥都來源于基因突變；豌豆的黃色皺粒、綠色圓粒，玉米的高莖皺形葉都來源于基因重組；八倍體小黑麥的出現(xiàn)則來源于染色體變異?！敬鸢浮?/p>

C2．某些類型的染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異，可通過對細(xì)胞有絲分裂中期或減數(shù)第一次分裂時(shí)期的觀察來識別。a、b、c、d為某些生物減數(shù)第一次分裂時(shí)期染色體變異的模式圖，它們依次屬于 (

)A．三倍體、染色體片段增加、三體、染色體片段缺失B．三倍體、染色體片段缺失、三體、染色體片段增加C．三體、染色體片段增加、三倍體、染色體片段缺失D．染色體片段缺失、三體、染色體片段增加、三倍體【解析】

本題考查生物染色體變異的類型。圖a只有一組同源染色體為3條，其余均2條，是三體；圖b染色體上增加了一片段；圖c含三個(gè)染色體組；圖d染色體缺失片段3和4。【答案】

C二、染色體組與染色體數(shù)目的判斷1．染色體組與染色體組數(shù)目的判別(1)染色體組是指細(xì)胞中形態(tài)和功能各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息的一組非同源染色體。要構(gòu)成一個(gè)染色體組應(yīng)具備以下幾條：①一個(gè)染色體組中不含同源染色體。②一個(gè)染色體組中所含的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同。③一個(gè)染色體組中含有控制一種生物性狀的一整套基因，但不能重復(fù)。(2)要確定某生物體細(xì)胞中染色體組的數(shù)目，可從以下幾個(gè)方面考慮：①細(xì)胞中同源染色體有幾條，細(xì)胞內(nèi)就含有幾個(gè)染色體組。(如圖一)②根據(jù)基因型判斷細(xì)胞中的染色體組數(shù)目，根據(jù)細(xì)胞的基因型確定控制每一性狀的基因出現(xiàn)的次數(shù)，該次數(shù)就等于染色體組數(shù)(如圖二)。如基因型AAaaBBbb的細(xì)胞生物體含有4個(gè)染色體組，也可記作：同一個(gè)字母不分大小寫重復(fù)出現(xiàn)幾次，就是幾倍體生物。③根據(jù)染色體的數(shù)目和染色體的形態(tài)數(shù)來推算，染色體組的數(shù)目＝染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。2．單倍體、二倍體、多倍體的比較概念染色體組形成原因特點(diǎn)舉例單倍體體細(xì)胞中含本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體1至多個(gè)單性生殖(孤雌生殖或孤雄生殖)植株弱小，高度不育蜜蜂的雄峰，玉米、小麥的單倍體二倍體由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞含有2個(gè)染色體組的個(gè)體2正常的有性生殖幾乎全部的動(dòng)物和過半數(shù)的高等植物多倍體由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞含3個(gè)或3個(gè)以上染色體組的個(gè)體3個(gè)或3個(gè)以上未減數(shù)的配子受精或合子染色體數(shù)加倍果實(shí)、種子較大，生長發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低香蕉(三倍體)、馬鈴薯(四倍體)、八倍體小黑麥

單倍體與二倍體、多倍體的判定(1)由受精卵發(fā)育而成的個(gè)體，含有幾個(gè)染色體組，就叫做幾倍體。(2)由配子發(fā)育而成的個(gè)體，不論含幾個(gè)染色體組，都稱為單倍體。如八倍體生物的單倍體含有4個(gè)染色體組。單倍體個(gè)體的體細(xì)胞染色體組數(shù)一般為奇數(shù)，當(dāng)其進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時(shí)，由于同源染色體無法正常聯(lián)會(huì)或聯(lián)會(huì)紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子。(3)二倍體生物的配子中只含有一個(gè)染色體組。(4)含奇數(shù)倍染色體(如3組染色體的三倍體和單倍體)的個(gè)體不能產(chǎn)生正常的配子。3．(2009年浙江模擬題)下圖是甲、乙兩種生物的體細(xì)胞內(nèi)染色體情況示意圖，則染色體數(shù)與圖示相同的甲、乙兩種生物體細(xì)胞的基因型可依次表示為 (

)A．甲：AaBb 乙：AAaBbbB．甲：AaaaBBbb 乙：AaBBC．甲：AAaaBbbb 乙：AaaBBbD．甲：AaaBbb 乙：AAaaBbbb【解析】

從圖可知，甲生物體細(xì)胞內(nèi)染色體相同的為四條，甲生物為四倍體；乙生物體細(xì)胞內(nèi)染色體相同的為三條，乙生物為三倍體；則甲、乙兩種生物體細(xì)胞的基因型可依次表示為甲：AAaaBbbb；乙：AaaBBb。【答案】

C4．(2010年南京調(diào)研)下列說法不正確的是(

)A．水稻(2n＝24)一個(gè)染色體組有12條染色體B．普通小麥(6n＝42)的花藥離體培養(yǎng)后，長成的植株細(xì)胞中含三個(gè)染色體組，但不是三倍體C．番茄和馬鈴薯體細(xì)胞雜交后形成的雜種植株細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組D．馬和驢雜交的后代騾是不育的二倍體，而蜂群中的雄蜂是可育的單倍體【解析】

番茄和馬鈴薯體細(xì)胞雜交后形成的雜種植株細(xì)胞中含有四個(gè)染色體組?！敬鸢浮?/p>

C三、染色體變異的應(yīng)用多倍體育種單倍體育種原理染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍增加染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍減少，加倍后獲得純種常用方法秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗(或低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目加倍)花藥離體培養(yǎng)，然后進(jìn)行人工誘導(dǎo)染色體加倍(秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗、低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目加倍)，形成純合子優(yōu)點(diǎn)器官大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分含量明顯縮短育種年限缺點(diǎn)適用于植物，在動(dòng)物方面難以開展；發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合例子三倍體西瓜、甜菜抗病植株的快速育成(1)人工誘導(dǎo)多倍體強(qiáng)調(diào)“處理萌發(fā)的種子或幼苗”的原因：萌發(fā)的種子或幼苗是植物體分生組織的部位，或者說是細(xì)胞有絲分裂旺盛的部位，通過秋水仙素處理后，才能使植物體產(chǎn)生的新細(xì)胞染色體數(shù)目加倍，從而形成多倍體。(2)低溫誘導(dǎo)多倍體和秋水仙素的作用原理相同，都是抑制細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成、使細(xì)胞的染色體數(shù)目加倍。5．下列有關(guān)水稻的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．二倍體水稻含2個(gè)染色體組B．二倍體水稻經(jīng)秋水仙素處理，可得到四倍體水稻，稻穗、米粒變大C．二倍體水稻與四倍體水稻雜交，可得到三倍體水稻，含3個(gè)染色體組D．二倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)，可得到單倍體水稻，結(jié)實(shí)率不變，稻穗、米粒變小【解析】

二倍體水稻的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)，可得到單倍體水稻，由于植株高度不育，不會(huì)出現(xiàn)米粒。【答案】

D(2009年高考江蘇卷)在細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)了甲、乙2種變異，甲圖中英文字母表示染色體片段。下列有關(guān)敘述正確的是 (

)①甲圖中發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異，增加了生物變異的多樣性②乙圖中出現(xiàn)的這種變異屬于染色體變異③甲、乙兩圖中的變化只會(huì)出現(xiàn)在有絲分裂中④甲、乙兩圖中的變異類型都可以用顯微鏡觀察檢驗(yàn)A．①③③ B．②③④C．①②④ D．①③④【解析】

本題考查的是染色體變異。甲圖中發(fā)生的是染色體變異，屬于染色體中某一片段位置顛倒，屬于結(jié)構(gòu)的變異；乙圖中屬于在著絲點(diǎn)分裂時(shí)，兩條姐妹染色單體移向了同一級，使子細(xì)胞中染色體多了一條，也屬于染色體變異。染色體可以用顯微鏡觀察到，因此選C。而③選項(xiàng)中乙圖只會(huì)出現(xiàn)在有絲分裂中，甲圖可是減數(shù)分裂也可是有絲分裂?！敬鸢浮?/p>

C(2009年高考福建卷)細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂都可能產(chǎn)生可遺傳的變異，其中僅發(fā)生在減數(shù)分裂過程的變異是 (

)A．染色體不分離或不能移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異B．非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組C．染色體復(fù)制時(shí)受誘變因素影響，導(dǎo)致基因突變D．非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異

【解析】

有絲分裂和減數(shù)分裂都可以發(fā)生染色體不分離或不能移向兩極，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目變異；非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中；有絲分裂和減數(shù)分裂的間期都發(fā)生染色體復(fù)制，受誘變因素影響，可導(dǎo)致基因突變；非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異可發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中。因此選B?！敬鸢浮?/p>

B

下圖所示細(xì)胞代表四個(gè)物種的不同時(shí)期細(xì)胞，其中可能是四倍體物種的是 (

)【解析】

根據(jù)圖中細(xì)胞染色體的形態(tài)和數(shù)目可以判斷出：A、B、C、D種所含染色體組數(shù)分別為3、3、1、4，只有D中含有4個(gè)染色體組，故可以代表四倍體?！敬鸢浮?/p>

D解答此類題目時(shí)應(yīng)注意：(1)細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，就含幾個(gè)染色體組；(2)含有幾個(gè)染色體組不一定是幾倍體，關(guān)鍵要看個(gè)體的發(fā)育來源：由受精卵發(fā)育而成的個(gè)體，含有幾個(gè)染色體組，就叫做幾倍體；由配子發(fā)育而成的個(gè)體，不論含幾個(gè)染色體組，都稱為單倍體。探究影響染色體加倍因素的實(shí)驗(yàn)：(1)影響染色體加倍的因素——秋水仙素或低溫；(2)常用實(shí)驗(yàn)材料——根尖；(3)方法思路——借助有絲分裂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作觀察；(4)重要工具——顯微鏡；(5)描述指標(biāo)——發(fā)生染色體變異的細(xì)胞數(shù)目或比例；(6)注意問題——設(shè)置對照。1．用濃度為2%的秋水仙素處理植物分生組織5～6h，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍。那么，用一定時(shí)間的低溫(如4℃)處理水培的洋蔥根尖時(shí)，是否也能誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍呢？請對這個(gè)問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。(1)針對以上問題，你作出的假設(shè)是______________.你提出此假設(shè)的依據(jù)是_______________________。(2)低溫處理植物材料時(shí)，通常需要較長時(shí)間才能產(chǎn)生低溫效應(yīng)，根據(jù)這個(gè)提示將你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)組合以表格的形式列出來。(3)按照你的設(shè)計(jì)思路，以_____________作為鑒別低溫是否誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍的依據(jù)。為此你要進(jìn)行的具體操作是：第一步：剪取根尖2～3mm。第二步：按照____→____→____→___步驟制作__?！窘馕觥?/p>

提出的假設(shè)應(yīng)該具有一定的科學(xué)根據(jù)，提出的假設(shè)應(yīng)該是最有可能的而不是隨意猜測，所以探究的課題在題干中具有一定的指向性。在設(shè)計(jì)表格的時(shí)候要注意題干的要求是測量低溫效應(yīng)的時(shí)間，考慮到一般植物的細(xì)胞周期時(shí)間的單位應(yīng)該以小時(shí)為單位比較合適。為了保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，應(yīng)該做一組常溫下的對照組，以排除環(huán)境因素的干擾?！敬鸢浮?/p>

(1)用一定時(shí)間的低溫處理水培的洋蔥根尖，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)染色體加倍低溫能夠影響酶的活性(或紡錘絲的形成或著絲點(diǎn)的分裂)，使細(xì)胞不能正常進(jìn)行有絲分裂(2)

培養(yǎng)時(shí)培養(yǎng)溫度5h10h15h20h常溫4℃0℃注：設(shè)計(jì)的表格要達(dá)到以下兩個(gè)要求：①至少做兩個(gè)溫度的對照；②間隔相等的培養(yǎng)時(shí)間進(jìn)行取樣。(3)在顯微鏡下觀察和比較經(jīng)過不同處理后根尖細(xì)胞內(nèi)染色體的數(shù)目解離漂洗染色制片細(xì)胞有絲分裂臨時(shí)裝片2．(2010年浙江聯(lián)考)如下圖表示在不同處理時(shí)間內(nèi)不同濃度的秋水仙素溶液對黑麥根尖細(xì)胞畸變率的影響。細(xì)胞畸變率(%)＝ ×100%。以下說法正確的是 (

)A．秋水仙素的濃度越高，黑麥根尖細(xì)胞畸變率越高B．濃度為0.05%和0.25%的秋水仙素均有致畸作用C．黑麥根尖細(xì)胞畸變率與秋水仙素的作用時(shí)間呈正相關(guān)D．秋水仙素引起細(xì)胞畸變的時(shí)間為細(xì)胞分裂的間期【答案】

B1．(2009年高考上海卷)下圖中①和②表示發(fā)生在常染色體上的變異。①和②所表示的變異類型分別屬于(

)A．重組和易位B．易位和易位C．易位和重組 D．重組和重組【解析】

由染色體圖像可判斷①中兩條為同源染色體②中兩條為非同源染色體，①是同源染色體的非姐妹染色單體間交換部分染色體片段屬于重組，②是在非同源染色體之間交換部分染色體屬于易位?！敬鸢浮?/p>

A2．(2008年高考廣東理基卷)關(guān)于多倍體的敘述，正確的是 (

)A．植物多倍體不能產(chǎn)生可育的配子B．八倍體小黑麥?zhǔn)怯没蚬こ碳夹g(shù)創(chuàng)造的新物種C．二倍體植株加倍為四倍體后，營養(yǎng)成分必然增加D．多倍體在植物中比在動(dòng)物中更為常見【解析】

大部分的多倍體植物(如四倍體)能產(chǎn)生可育的配子；八倍體小黑麥的培育屬于多倍體育種；二倍體植株加倍為四倍體，營養(yǎng)物質(zhì)的含量有所增加，但種類并沒有增加；動(dòng)物中多倍體很少，而植物中由于低溫等環(huán)境因素的影響，多倍體較為常見?！敬鸢浮?/p>

D3．(2008年高考廣東卷)對于低溫誘導(dǎo)洋蔥染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)，正確的描述是(多選) (

)A．處于分裂間期的細(xì)胞最多B．在顯微鏡視野內(nèi)可以觀察到二倍體細(xì)胞和四倍體細(xì)胞C．在高倍顯微鏡下可以觀察到細(xì)胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過程D．在誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化方面，低溫與秋水仙素誘導(dǎo)的原理相似【解析】

觀察染色體數(shù)目，先用解離液殺死細(xì)胞，在高倍顯微鏡下可以觀察到二倍體細(xì)胞和四倍體細(xì)胞，不能觀察到細(xì)胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過程；分裂間期在整個(gè)細(xì)胞周期中最長，處于分裂間期的細(xì)胞最多；在誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化方面，低溫與秋水仙素誘導(dǎo)的原理相似，抑制有絲分裂前期紡錘體的形成?！敬鸢浮?/p>

ABD4．(2009年東城模擬)通過單倍體的途徑培育小麥新品種可以大大縮短育種年限，培育單倍體幼苗所用的花藥應(yīng)取自于 (

)A．某一優(yōu)良品種 B．被確定為父本的植株C．F1 D．F2【答案】