高中生物 染色体变异复习笔记 新人教版必修2

- 1 - 第二节染色体变异

考点一、染色体变异

变异类型： 1、染色体结构变异 2、染色体数目变异

1、染色体结构变异

概念：由染色体结构的改变而引起的变异。

基因突变是染色体上某一位点基因的改变，是微小区段的变异，是分子水平的变异，而染色体变异是比较明显的染色体结构或数目的变异，染色体变异中的结构变异和数目变异都属于细胞水平上的变化。

2．种类：

(1)缺失：染色体中某一片段 缺失引起的变异。

(2)重复：染色体中增加某一片段引起的变异。

(3)易位：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。

(4)倒位：染色体中某一片段位置颠倒引起的变异

3．结果：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。

4．举例：猫叫综合征，是由于人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。

注 意：

1．基因突变只是基因碱基对的替换、增添或缺失，不改变基因的数量和排列顺序；而染色体结构的改变，引起染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，对生物个体往往是不利的，有的甚至会致死。

2．每个物种染色体的大小、形态和结构都是相对稳定的。

3．染色体变异可以用显微镜直接观察。 而基因突变在光学显微镜下不可见。

4.易位发生在非同源染色体之间，是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，属于染色体结构变异。交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组

考点二、染色体数目的变异

一、染色体数目的变异

1.类型：

（1）细胞内个别染色体数的增加或减少。如21三体综合征。

（2）细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少。如三倍体无子西瓜等。

2.染色体组的概念： - 2 - 细胞中在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育遗传、变异的全部遗传信息的一组非同源染色体。

3、构成一个染色体组应具备的条件

①一个染色体组中不含同源染色体。

②一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。

③一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。

4、要确定某生物体细胞中染色体组的数目，可从以下几个方面考虑

①细胞中同源染色体有几条，细胞内就含有几个染色体组 。(如图一)

②根据基因型判断细胞中的染色体组数目，根据细胞的基因型确定控制每一性状的基因出现的次数，该次数就等于染色体组数(如图二)。如基因型AAaaBBbb的细胞生物体含有4个染色体组，也可记作：同一个字母不分大小写重复出现几次，就是几倍体生物。

③根据染色体的数目和染色体的形态数来推算，染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。

3．二倍体、多倍体和单倍体

(1)二倍体：由

受精卵

发育而成，体细胞含有

两个

染色体组，包括几乎全部的动物和过半数的高等植物。

(2)多倍体

①概念：由

受精卵 发育而成，体细胞含 三个或三个以上 染色体组。其中，体细胞中含有 三个染色体 的叫做三倍体，含有 四个染色体组 的叫四倍体。

②分布：在植物中很常见，在动物中极少见。

③优点：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实、种子 都比较大， 糖类和脂肪 等营养物质的含量都有所增加。

4．多倍体育种

(1)方法：目前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。

(2)原理：当秋水仙素 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，而引起细胞内染色体数目加倍。

(3)过程：萌发的种子或幼苗 染色体数目加倍 多倍体植株。

5．单倍体育种

概念：由 配子 直接发育而成，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。

特点：与正常植株相比，植株长得 弱小 ，且高度不育。

优点：明显缩短了育种年限

过程：

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6．单倍体、二倍体、多倍体的比较

概念 染色体组 形成原因 特点 举例

单倍体 体细胞中含本物种配子染色体数目的个体 1至多个 单性生殖(孤雌生殖或孤雄生殖) 植株弱小，高度不育 蜜蜂的雄蜂；玉米、小麦的单倍体

二倍体 由受精卵发育而来，体细胞含有2个染色体组的个体 2 正常的有性生殖 正常 几乎全部的动物和过半数的高等植物

多倍体 由受精卵发育而来，体细胞含3个或3个以上染色体组的个体 3个或3个以上 未减数的配子受精或合子染色体数加倍 果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低 香蕉(三倍体)，马铃薯(四倍体)、八倍体小黑麦

7.单倍体与二倍体、多倍体的判定

(1)由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫做几倍体。

(2)由配子发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为单倍体。单倍体个体的体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常的配子。

(3)二倍体生物的配子中只含有一个染色体组。

(4)含奇数倍染色体(如3组染色体的三倍体和单倍体)的个体不能产生正常的配子。

8.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 染色体数目以染色体组的形式成倍增加 染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再加倍后获得纯种

常用

方法 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(或低温诱导植物染色体数目加倍) 花药离体培养，然后进行人工诱导染色体加倍(秋水仙素处理萌发的种子或幼苗、低温诱导植物染色体数目加倍)，形成纯合子

优点 器官大，提高产量和营养成分含量增加 明显缩短育种年限 - 4 - 缺点

适用于植物，在动物方面难以开展，发育延迟，结实率低 技术复杂，需与杂交育种配合；一般不育

例子 三倍体西瓜、甜菜 抗病植株的快速育成

单倍体育种 多倍体育种

9.三种可遗传的变异的比较

变异类型

比较项目 基因重组 基因突变 染色体变异

概念 因基因的重新组合而发生的变异 基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失和替换 染色体结构或数目变化而引起的变异

类型 ①非同源染色体上的非等位基因自由组合②同源染色体上的非姐妹染色单体之间交叉互换 ①自然状态下发生的——自然突变

②人为条件下发生的——诱发突变 ①染色体结构变异

②染色体数目变异

适用范围 真核生物进行有性生殖产生配子时在核遗传中发生 任何生物均可发生(包括原核、真核生物及非细胞结构的生物) 真核生物核遗传中发生

变异类型

比较项目 基因重组 基因突变 染色体变异

产生结果 只改变基因型，未发生基因的改变，既无“质”的变化，也无“量”的变化 产生新的基因，发生基因“种类”的改变或“质”的改变，但量未变 可引起基因“数量”上的变化 - 5 - 意义 形成多样性的重要原因，对生物进化有十分重要的意义 生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料 对生物进化有一定意义

育种应用 杂交育种 诱变育种 单倍体、多倍体育种

低温诱导植物染色体数目的变化实验

一、实验原理：

(1)正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分裂后，子染色体在纺锤体作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。

(2)低温可抑制纺锤体形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。

二、实验中几种液体的作用：

(1)卡诺氏液：固定细胞形态。

(2)95%酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。

(3)解离液：(质量分数为15%HCI和体积分数为95%酒精1∶1混合)使组织中的细胞相互分离开来。

(4)清水：洗去解离液，防止解离过度，便于染色。

(5)改良苯酚品红染液：使染色体(质)着色，便于观察染色体(质)的形态、数目、行为。

实验流程：

根尖培养：将洋葱等材料放在装满清水的广口瓶上，底部接触

↓ 水面，置于适宜条件下，使之生根

低温诱导：待不定根长至1 cm时，将整个装置放入冰箱的低

↓ 温室内(4 ℃)，诱导培养36 h

材料固定：剪取根尖约0.5～1 cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，

↓ 固定其形态，然后用95%酒精冲洗2次

制作装片：解离→漂洗→染色→制片(同观察植物细胞的有丝

↓ 分裂)

观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察

无子西瓜的培育——多倍体育种考查

【例1】已知西瓜红色瓤(R)对黄色瓤(r)为显性。图中A是黄瓤瓜种子(rr)萌发而成的，B是红瓤瓜种子(RR)长成的。据图作答：

(1)秋水仙素的作用是_抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，使染色体数目加倍。

(2)G瓜瓤是 黄 色，其中瓜子胚的基因型是 Rrr 。

(3)H瓜瓤是 红 色，H中无子的原理是：三倍体植株减数分裂过程中，染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞。 - 6 - 请判断下列细胞中各有多少个染色体组？(4)生产上培育无子西瓜的原理是:染色体数目变异，而培育无子番茄应用的原理是:

生长素促进果实发育。

果实各部分染色体分析

果实类型

比较项目 第一年所

结果实 第二年所结果实

(三倍体西瓜)

果实位置 四倍体植株上 三倍体植株上

果皮染色体组数 4 3

种皮染色体组数 4 3

种子中染色体组数 3 无

无子番茄和无子西瓜培育过程及遗传特点比较

原理 化学试剂 无子原因 能否遗传

无子

西瓜 染色体

变异 秋水仙素 联会紊乱不能产生配子 能，后代仍无子

无子

番茄 生长素

处理 生长素 未受精 不能，后代有子

【例2】从下图a～h所示的细胞图中，说明它们各含有几个染色体组。正确答案为( )

A．细胞中含有一个染色体组的是h图

B．细胞中含有二个染色体组的是g、e图

C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图

D．细胞中含有四个染色体组的是f、c图

答案C