人教版必修二 染色体变异 学案(1)

第2节 染色体变异

课前导引

情景导入

你吃过无子西瓜吗？无子西瓜和正常的西瓜相比没有成熟的种子。那么，它是怎

样形成的呢？有的同学认为是由于卵细胞没有受精而形成的；有的同学认为是因为受精卵没有正常发育而形成的。到底谁的观点是正确的呢？还是这两种观点都不对呢？各物种在长期的进化过程中形成的物种的染色体数目和结构通常都是稳定的，但在某些情况下可能会发生变异。由于染色体是遗传物质的载体，所以染色体的变异必然对生物的性状有重大的影响。无子西瓜就是由于染色体的变化而形成的。

知识预览

一、基因突变和染色体变异的比较

基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的。而染色体变异是可以用显微镜直接观察到的，如染色体结构的改变、染色体数目的增减等。

二、染色体结构的变异

1.人类的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号染色体部分缺失引起的遗传病。

2.在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有以下4种类型：

资源%库ziyuanu.com 资源%库ziyuanku.comZiyuanku.com Ziyuanku.com （1）染色体中某一片段缺失引起变异。例如，果蝇缺刻翅的形成。 （2）染色体中增加某一片段引起变异。例如，果蝇棒状眼的形成。

（3）染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。如一种夜来香经常发生这种类型的变异。

（4）染色体中某一片段位置颠倒也可以引起变异。

3.染色体结构的改变，都会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。

三、染色体数目的变异

1.染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。

2.染色体组

在大多数生物的体细胞中，染色体是两两成对的。细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

3.二倍体和多倍体

（1）由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体；体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。其中，体细胞中含有三个染色体组的叫做三倍体；体细胞中含有四个染色体组的叫做四倍体。例如，人、果蝇、玉米是二倍体，香蕉是三倍体，马铃薯是四倍体。自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。

（2）与二倍体植株相比，多倍体的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的含量都有所增加。

（3）人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体，培育新品种。人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理等。目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素来处理萌发的

WWW.ziyuanku.com Ziyanku.com ziyuanku.com 种子或幼苗。当其作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，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。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。

4.单倍体

（1）在生物的体细胞中，染色体的数目不仅可以成倍地增加，还可以成倍地减少。例如，蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。像蜜蜂的雄蜂这样，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。

（2）与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。 （3）利用单倍体植株培育新品种却能明显缩短育种年限。

育种工作者常常采用花药（花粉）离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。用这种方法培育得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。

课堂互动

三点剖析

一、染色体结构变异

染色体结构的变异是指细胞中原有的染色体结构发生了不正常的变化，这首先取决于染色体断裂，然后才可能形成染色体（某一片段）的缺失、重复、倒位和易位四种类型。这些变异可以通过现代遗传学技术进行直接检验。

1.缺失是一条正常染色体断裂后丢失了一个片段，常造成个体生活力下降

以致死亡。不致死的缺失易引起不正常的性状。

2.重复是一条染色体的片段连接到同源的另一条染色体上，多出与本身相同的某一段。重复片段过大的个体也不能存活。

3.倒位是指染色体在断裂后倒转180°重新结合起来，造成这段染色体上的基因位置顺序颠倒，从而产生新的表现型。

4.易位是指断裂的染色体片段移到非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域。 上述染色体结构的变异，都会使排列在染色体上的基因的数目、排列顺序以及表达发生改变，从而导致性状变异，一般来说是不利的，有的甚至导致生物死亡。但也有很少数对人类有益的个体出现，因此染色体结构变异也可用于育种工作中。

二、染色体组

1.染色体是针对体细胞中含有2个染色体组的二倍体生物而言的。它对四倍体、六倍体、八倍体等生物就不适用。

2.染色体组数目的判别

由于一个染色体组内，各染色体的形态、大小均不同，细胞内染色体组数目可按下列两种方法加以判别：

(1)细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组，如图的细胞中相同的染色体有4条，此细胞有4个染色体组。

(2)在细胞或生物体的基因型中，同一种基因出现几次，则有几个染色体组，如基因型为AAaaBBbb的细胞或生物体中含有4个染色体组，因为AAaaBBbb可用基因和染色体共同表示为下图。

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3.染色体组倍性变化

(1)染色体组数目倍性减半→形成单倍体。如：植物的花药离体培养形成单倍体植株；蜜蜂的孤雌生殖发育成雄蜂。

(2)染色体组数目成倍增加→形成多倍体

三、多倍体形成的原理

1.自然界中产生多倍体的主要原因是体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，但是受外界环境因素（如温度骤降）或生物内部因素的干扰，使细胞的分裂过程受到抑制，于是就形成了染色体加倍的细胞。当然染色体数目加倍也可以发生在减数分裂过程中，形成比正常配子中加倍的染色体数的配子，受精后发育为多倍体。

2.无子西瓜和无子番茄，虽然都是无子果实，但培育原理却是不一样的。

（1）无子番茄是用一定浓度的人工合成的生长素来处理没有受粉的番茄花蕾，则子房发育成果实(无子)。

(2)无子西瓜是由于三倍体植株在减数分裂中同源染色体联会紊乱(即同源染色体无法正常配对)，因而不能形成正常的生殖细胞，当然就不会有种子。用二倍体西瓜成熟花粉授粉的目的，是刺激子房发育成果实，并不是受精作用。

3.无子西瓜培育图解及注意事项 (1)无子西瓜的培育图解

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(2)必须以四倍体西瓜为母本，以二倍体西瓜为父本进行传粉，方可得到无子西瓜。反之，珠被形成的种皮厚硬，达不到“无子”的目的。

4.无性生殖、有性生殖中遗传物质的变化

（1）基因突变发生于DNA复制过程中，DNA复制发生于有丝分裂间期和减数分裂间期。

（2）基因重组发生于形成有性生殖细胞的减数分裂过程中；有丝分裂与减数分裂中都有可能发生染色体数目的变化，所以遗传物质的变化与生殖种类的对应关系可表示为：

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5.生物体几倍体的判别

由于多倍体的生殖细胞内含有不止一个染色体组，由这样的生殖细胞直接发育成的个体是单倍体，而不能根据细胞内染色体组的数目叫做几倍体。由此可见，生物几倍体的判别不能只看细胞内含有多少个染色体组，还要考虑到生物个体发育的直接来源：

(1)如果生物体由受精卵或合子发育而成，生物体细胞内有几个染色体组就叫几倍体。 (2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，无论细胞内含有几个染色体组，都不能叫几倍体，而只能叫单倍体。

学以致用

【例1】如图为染色体结构变异的图解，下列依次排列正确的是（）

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①缺失 ②倒位 ③重复 ④易位 A.①②③④ B.②①③④ C.①③②④ D.①③④②

解析：本题主要考查染色体结构变异的主要类型，考查对染色体结构变异的理解能力。图1为染色体丢失一段；图2为一条染色体上某一段的重复；图3为同一条染色体上某一段颠倒了180°；图4位染色体断裂的片段移到非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域。

WWW.ziyuanku.comZiyuanku.com 答案：C

【例2】下列关于染色体组的正确叙述是（） A.染色体组内不存在同源染色体 B.染色体组只存在于生殖细胞中 C.染色体组只存在于体细胞中

D.染色体组在减数分裂过程中消失

解析：二倍体生物生殖细胞中的一组染色体就叫一个染色体组。对于每种生物来说，每个染色体组所包括的染色体在形态、大小方面各不相同，也就不存在同源染色体。 答案：A

【例3】马(2N＝64)和驴(2N＝62)杂交形成的骡子是高度不育的，原因是（）

A.马和驴的染色体不能共存 B.染色体结构发生了变化

C.减数分裂中同源染色体联会紊乱 D.马和驴的遗传物质有本质区别

解析：马和驴的染色体数目、形态和结构有一定区别，但马和驴的遗传物质并没有本质区别，都是以DNA作为遗传物质，不育的原因是联会紊乱不能产生正常的生殖细胞。

答案：C

【例4】在生产实践中，欲想获得无子果实常采用的方法有（）

①人工诱导多倍体育种 ②人工诱变 ③单倍体育种④用适当浓度的生长素处理 A.①②B.②③C.①④D.③④

解析：获得无子果实的方法有两种：一是人工诱导多倍体育种；二是用一定浓度的生长素溶液处理未经受粉的雌蕊柱头。前者是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，秋水仙素的作用是抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成，使加倍的染色体存在于一个细胞中，因而染色体数目加倍；后者染色体数目不加倍。

答案：C

【例5】用马铃薯的花药离体培养出的单倍体植株，可以正常地进行减数分裂，用显微镜可以观察到染色体两两配对形成12对。据此现象可推知产生该花药的马铃薯是（）

A.三倍体B.二倍体C.四倍体D.六倍体 解析：用花药离体培养得到单倍体植株，单倍体的体细胞中含有本物种配子的染色体数目，单倍体植株进行减数分裂时，染色体能两两配对，说明细胞中含有两组染色体，据此可推知产生花药的马铃薯的体细胞中含有四组染色体，故为四倍体，所以应选C。

答案：C

【例6】亲本基因型为AABB和aabb的植株进行杂交，对其子一代的幼苗用秋水仙素处理，产生了多倍体，其基因型是（）

A.AaBb B.AABB

C.AAaaBBbb D.AAAAbbbb

解析：亲本基因型为AABB的个体产生的配子基因型为AB，aabb的个体产生的配子的基因型为ab，合子的基因型为AaBb，其幼苗用秋水仙素处理后染色体加倍，则基因型为AAaaBBbb。

答案：C

【例7】分析下图中各细胞内染色体组成情况，并完成相关问题。

(1)一般情况下，一定属于单倍体生物体细胞染色体组成的图是___________。 (2)由C细胞组成的生物体能育吗? ___________； 如何处理才能产生有性生殖的后代? ___________。

(3)对于有性生殖的生物而言，在何种情况下，由B细胞组成的生物体是二倍体? ___________；在什么情况下，由B细胞组成的生物体是单倍体? ___________。

(4)假若A细胞组成的生物体是单倍体，则其正常物种体细胞内含___________个染色体组。

解析：解答本题的关键是明确染色体组的概念。是单倍体还是多倍体要看生物个体发育的来源。多倍体染色体是否正常联会，决定了生物的可育性。 答案：(1)D (2)不能育 用秋水仙素处理其幼苗，诱导使之发生染色体数目加倍 (3)该个体由受精卵发育而来 由未受精的有性生殖细胞直接发育而来 (4)8

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