高中生物必修二 染色體變異第二課時(shí) 知識(shí)清單

高中生物必修二染色體變異第二課時(shí)知識(shí)清單一、染色體結(jié)構(gòu)變異的深度剖析與辨析（一）染色體結(jié)構(gòu)變異的類型與實(shí)質(zhì)【核心】【高頻考點(diǎn)】染色體結(jié)構(gòu)變異是指在自然條件或人為因素的影響下，染色體發(fā)生斷裂后，在斷裂處發(fā)生錯(cuò)誤連接而導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)不正常的變異。這種變異可以在光學(xué)顯微鏡下直接觀察到【2】【5】。其具體類型包括以下四種：1、缺失：染色體中某一片段缺失引起的變異。例如，人類的貓叫綜合征就是由于第5號(hào)染色體部分缺失所致，患者表現(xiàn)為智力低下、生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、面容特殊【2】。果蠅的缺刻翅也是缺失導(dǎo)致的典型實(shí)例，由于翅緣部分缺失，翅緣缺刻【8】?！铩局匾咳笔У膶?shí)質(zhì)是基因數(shù)目的減少，但基因本身可能并未改變。2、重復(fù)：染色體中增加了某一片段引起的變異。由于同源染色體間的不等交換或斷裂融合橋機(jī)制，導(dǎo)致一條染色體上多出一段片段。例如，果蠅的棒狀眼就是由于X染色體上的特定區(qū)段重復(fù)所致，導(dǎo)致復(fù)眼中的眼面數(shù)減少，形成棒狀眼【2】【8】?！铩局匾恐貜?fù)的實(shí)質(zhì)是基因數(shù)目的增加。3、易位：染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上引起的變異【8】。這包括相互易位和單向易位。例如，人慢性粒細(xì)胞白血病就是由于22號(hào)染色體與9號(hào)染色體之間發(fā)生了易位，形成了異常的費(fèi)城染色體【8】?！倦y點(diǎn)】【高頻考點(diǎn)】易位與基因重組中的交叉互換有本質(zhì)區(qū)別：易位發(fā)生在非同源染色體之間，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異；而交叉互換發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間，屬于基因重組【1】【5】。4、倒位：染色體中某一片段的位置顛倒了180度，使得該片段上的基因排列順序發(fā)生逆轉(zhuǎn)【2】。例如，果蠅的卷翅性狀就是由倒位引起的【8】。★【重要】倒位的實(shí)質(zhì)是基因的排列順序發(fā)生改變，但基因數(shù)目通常不變。（二）染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果與對(duì)生物體的影響【基礎(chǔ)】1、結(jié)果：無(wú)論是缺失、重復(fù)、易位還是倒位，都會(huì)導(dǎo)致染色體上基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變【2】【5】。這種改變進(jìn)而引起生物性狀的變異。2、對(duì)生物體的影響：大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡【5】【8】。這是因?yàn)榛虻膭┝啃?yīng)（如重復(fù)）或位置效應(yīng)（如倒位、易位）會(huì)破壞生物體長(zhǎng)期進(jìn)化形成的基因平衡與協(xié)調(diào)關(guān)系。但也有少數(shù)變異在中性或有利的，在生物進(jìn)化過(guò)程中具有一定意義。（三）染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的比較【必考】【易錯(cuò)點(diǎn)】項(xiàng)目染色體結(jié)構(gòu)變異基因突變變異本質(zhì)染色體片段的改變（缺失、重復(fù)、易位、倒位）基因中堿基對(duì)的增添、缺失或替換【3】變異水平細(xì)胞水平（亞顯微結(jié)構(gòu)），可用光學(xué)顯微鏡觀察分子水平，光學(xué)顯微鏡下不可見【2】對(duì)基因影響改變基因的數(shù)目或排列順序，一般不產(chǎn)生新基因產(chǎn)生新基因（等位基因），不改變基因數(shù)目實(shí)例貓叫綜合征、果蠅缺刻翅（缺失）鐮刀型細(xì)胞貧血癥、白化?。ㄋ模┤旧w結(jié)構(gòu)變異與基因重組的比較（易位vs交叉互換）【難點(diǎn)】【高頻考點(diǎn)】比較項(xiàng)目易位（染色體結(jié)構(gòu)變異）交叉互換（基因重組）發(fā)生范圍非同源染色體之間【5】同源染色體的非姐妹染色單體之間【5】發(fā)生過(guò)程染色體斷裂后錯(cuò)誤連接到非同源染色體上減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)發(fā)生交換對(duì)基因影響改變基因的數(shù)目和排列順序【5】不改變基因的數(shù)目和排列順序，只重組基因組合顯微鏡觀察可觀察到染色體形態(tài)或長(zhǎng)度的改變不可直接觀察，屬于分子水平二、染色體數(shù)目變異的系統(tǒng)梳理（第二課時(shí)核心）（一）染色體數(shù)目變異的兩種類型【基礎(chǔ)】染色體數(shù)目變異分為兩類：1、細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少：例如，人類的21三體綜合征（比正常人多一條21號(hào)染色體）和Turner綜合征（性腺發(fā)育不良，少一條X染色體）【2】。2、細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少：例如，三倍體香蕉、四倍體馬鈴薯、六倍體普通小麥等【2】。（二）染色體組——核心概念的理解【重中之重】【難點(diǎn)】【必考】1、概念：細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們?cè)谛螒B(tài)和功能上各不相同，但又互相協(xié)調(diào)，共同控制生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異【1】【5】?！铩局匾扛拍罱庾x的三大要點(diǎn)：（1）從來(lái)源看：是一個(gè)染色體組中不含同源染色體【6】。（2）從組成看：包含每對(duì)同源染色體中的一條，即包含了控制該生物性狀的一整套遺傳信息【1】。（3）從功能看：是一個(gè)完整而協(xié)調(diào)的基因組，任何染色體組的缺失或增加都會(huì)導(dǎo)致性狀異常。2、染色體組數(shù)的判定方法【高頻考點(diǎn)】【解題關(guān)鍵】：（1）根據(jù)染色體形態(tài)判定：細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個(gè)染色體組【1】【2】。（2）根據(jù)基因型判定：在細(xì)胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因（不分大小寫）出現(xiàn)幾次，則有幾個(gè)染色體組【1】【2】。例如，基因型為AAaaBBbb的細(xì)胞，含有四個(gè)染色體組。（3）根據(jù)染色體數(shù)目與形態(tài)數(shù)的比值判定：染色體組數(shù)=染色體總數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。例如，果蠅體細(xì)胞有8條染色體，有4種形態(tài)，則染色體組數(shù)為2。（三）二倍體、多倍體與單倍體的概念及比較【核心】【必考】1、二倍體：概念：由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體【2】。實(shí)例：幾乎全部動(dòng)物、過(guò)半數(shù)高等植物（如果蠅、玉米、人）。2、多倍體：概念：由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體【2】。實(shí)例：三倍體香蕉、四倍體馬鈴薯、六倍體普通小麥、八倍體小黑麥。特點(diǎn)：【記憶口訣】“大、壯、多、晚、差”——莖稈粗壯，葉片、果實(shí)、種子較大，營(yíng)養(yǎng)成分（糖類、蛋白質(zhì)等）含量高；但發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低【2】。3、單倍體：概念：由配子（精子或卵細(xì)胞）直接發(fā)育而來(lái)的個(gè)體，其體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體【2】【5】?！铩境?jí)易錯(cuò)點(diǎn)】單倍體并非一定只含一個(gè)染色體組！例如，六倍體普通小麥的配子含有三個(gè)染色體組，由其發(fā)育成的單倍體植株體細(xì)胞中就含有三個(gè)染色體組【5】【6】。特點(diǎn)：植株弱小，且高度不育【2】。4、三者的判別標(biāo)準(zhǔn)：【解題核心】判別關(guān)鍵在于“發(fā)育起點(diǎn)”：若生物體是由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組就是幾倍體；若是由配子發(fā)育而來(lái)，無(wú)論體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組，都只能稱為單倍體【2】【5】。三、染色體變異在育種中的應(yīng)用（理論與實(shí)踐）（一）多倍體育種【高頻考點(diǎn)】【實(shí)踐應(yīng)用】1、原理：染色體數(shù)目變異（以染色體組的形式成倍增加）。2、常用方法：（1）低溫處理：用低溫誘導(dǎo)植物分生組織細(xì)胞【2】【8】。（2）秋水仙素處理：秋水仙素能夠抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體后不能移向兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍【2】。通常處理萌發(fā)的種子或幼苗。3、典型案例——三倍體無(wú)子西瓜的培育【必考】【綜合分析】：培育流程：二倍體西瓜幼苗（2n）經(jīng)秋水仙素處理→四倍體植株（4n）（作母本）與二倍體植株（2n）（作父本）雜交→得到三倍體種子（3n）。三倍體種子種下去后，開花時(shí)需授以二倍體植株的花粉（刺激產(chǎn)生生長(zhǎng)素），子房發(fā)育成無(wú)子西瓜（3n）。★【難點(diǎn)解析】為什么三倍體無(wú)子西瓜沒有種子？答：三倍體植株在減數(shù)分裂時(shí)，因同源染色體有三條，聯(lián)會(huì)紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子，因此不能通過(guò)受精作用形成種子【2】。果實(shí)是由子房壁發(fā)育而來(lái)，屬于母體的一部分，所以三倍體植株的子房壁能發(fā)育成果實(shí)，但胚珠中無(wú)正常受精卵發(fā)育成的種子。（二）單倍體育種【高頻考點(diǎn)】【優(yōu)勢(shì)明顯】1、原理：染色體數(shù)目變異（以染色體組的形式成倍減少）和受精作用。2、常用方法：花藥（花粉）離體培養(yǎng)【2】。3、技術(shù)流程：取F1植株的花粉（花藥）進(jìn)行離體培養(yǎng)→獲得單倍體植株→用秋水仙素處理單倍體幼苗→使染色體數(shù)目加倍，獲得純合正常植株。4、顯著優(yōu)點(diǎn)：【記憶點(diǎn)】“短、純”——明顯縮短育種年限（一般只需2年即可獲得純合子），且獲得的個(gè)體都是純合子，自交后代不發(fā)生性狀分離【2】。四、實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化【實(shí)驗(yàn)與探究】【熱點(diǎn)】（一）實(shí)驗(yàn)原理【基礎(chǔ)】用低溫處理植物分生組織細(xì)胞（如根尖、芽尖），能夠抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，以致影響染色體被拉向兩極，細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍【8】。（二）實(shí)驗(yàn)步驟與關(guān)鍵操作【必考】1、誘導(dǎo)培養(yǎng)：洋蔥根尖長(zhǎng)出至1cm左右時(shí)，置于冰箱冷藏室（4℃）誘導(dǎo)培養(yǎng)3648小時(shí)【2】【8】。2、固定細(xì)胞：剪取誘導(dǎo)處理的根尖約0.51cm，放入卡諾氏液中浸泡0.51小時(shí)，以固定細(xì)胞形態(tài)【2】【8】。3、沖洗：用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次，洗去卡諾氏液【2】【8】。4、制作裝片：解離→漂洗→染色→制片?！铩局匾拷怆x液為鹽酸和酒精1:1混合液，目的使組織細(xì)胞相互分離開來(lái)【2】?！铩局匾咳旧珓楦牧急椒悠芳t染液（或甲紫溶液、醋酸洋紅液），使染色體著色【2】【8】。5、觀察：先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂象。視野中既有正常的二倍體細(xì)胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞【2】。（三）實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵問題分析【難點(diǎn)】【解題要點(diǎn)】1、為什么視野中既有正常細(xì)胞又有加倍細(xì)胞？【答】低溫誘導(dǎo)并不能使所有細(xì)胞都成功抑制紡錘體形成，誘導(dǎo)成功率不是100%，因此觀察到的大部分細(xì)胞仍是正常二倍體，少數(shù)為加倍的細(xì)胞【8】。2、能否觀察到細(xì)胞分裂的連續(xù)過(guò)程？【答】不能。因?yàn)榻怆x過(guò)程已將細(xì)胞殺死，固定在了某一時(shí)刻的分裂狀態(tài)，顯微鏡下觀察到的只是一個(gè)靜態(tài)的、不同細(xì)胞所處不同分裂期的圖像，而非一個(gè)細(xì)胞的連續(xù)動(dòng)態(tài)過(guò)程【8】。3、秋水仙素與低溫誘導(dǎo)加倍的原理異同？【答】相同點(diǎn)：都是通過(guò)抑制紡錘體的形成，使染色體后不能移向兩極，從而引起染色體數(shù)目加倍。不同點(diǎn)：低溫條件容易創(chuàng)造和控制，成本低、對(duì)人體無(wú)害、易于操作【8】。五、可遺傳變異的綜合比較與考點(diǎn)歸納（一）三種可遺傳變異的全方位比較【綜合思維】【高頻考點(diǎn)】比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異發(fā)生時(shí)期DNA時(shí)（有絲分裂間期、減I間期）減I前期（交叉互換）、減I后期（自由組合）細(xì)胞分裂過(guò)程中（有絲分裂、減數(shù)分裂）本質(zhì)基因結(jié)構(gòu)改變（堿基對(duì)增減、替換）基因重新組合（不改變基因本身）染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目改變適用范圍所有生物（包括病毒）真核生物有性生殖真核生物產(chǎn)生結(jié)果產(chǎn)生新基因（等位基因）產(chǎn)生新基因型（新性狀組合）基因數(shù)目、排列順序改變，或基因組成倍增減顯微鏡觀察不可見（分子水平）不可見（分子水平）可見（細(xì)胞水平）【5】【8】對(duì)生物意義生物變異的根本來(lái)源，為進(jìn)化提供原材料【8】生物變異的重要來(lái)源，有利于生物進(jìn)化【8】對(duì)生物進(jìn)化有一定意義，通常有害育種應(yīng)用誘變育種雜交育種單倍體育種、多倍體育種（二）常見易錯(cuò)點(diǎn)與解題陷阱【易錯(cuò)點(diǎn)】【必糾】1、【陷阱】誤認(rèn)為單倍體只有一個(gè)染色體組?！菊狻繂伪扼w的染色體組數(shù)取決于原物種的倍性。二倍體的單倍體含一個(gè)組，四倍體的單倍體含兩個(gè)組。2、【陷阱】誤認(rèn)為由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中有幾個(gè)組就是幾倍體，此說(shuō)法無(wú)錯(cuò)，但忽略前提?！菊狻看苏f(shuō)法正確，但需強(qiáng)調(diào)“由受精卵發(fā)育而來(lái)”是判斷幾倍體的前提。3、【陷阱】混淆易位與交叉互換。【正解】看對(duì)象：易位——非同源染色體；交叉互換——同源染色體。4、【陷阱】誤認(rèn)為染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失、重復(fù)與基因突變中的堿基對(duì)缺失、增添是一回事?！菊狻壳罢呤侨旧w片段的改變，涉及多個(gè)基因，顯微鏡可見；后者是分子內(nèi)部堿基變化，涉及一個(gè)基因內(nèi)部，顯微鏡不可見【8】。5、【陷阱】所有染色體變異都可用顯微鏡觀察?！菊狻拷Y(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異可觀察，但染色體數(shù)目的變化（如非整倍體）需通過(guò)核型分析觀察，細(xì)胞內(nèi)細(xì)微的化學(xué)變化不可見。（三）典型考查方式與解題步驟【應(yīng)試策略】1、圖形辨析題：給出染色體結(jié)構(gòu)圖，判斷變異類型?！窘忸}步驟】一看是否發(fā)生片段交換——若是，判斷是同源還是非同源（前者為重組，后者為易位）。二看是否發(fā)生片段缺失（缺失）、增加（重復(fù)）、顛倒（倒位）。2、染色體組數(shù)判斷題：給出基因型或染色體圖。【解題步驟】基因型法——看同一個(gè)字母（不分大小寫）出現(xiàn)幾次；形態(tài)法——看同形態(tài)染色體有幾條；公式法——總條數(shù)÷形態(tài)種類數(shù)。3、育種流程圖題：給出育種過(guò)程，判斷育種原理及步驟名稱?！窘忸}步驟】第一步：識(shí)別關(guān)鍵操作（如“花藥離體培養(yǎng)”為單倍體育種；“秋水仙素處理”為多倍體或單倍體育種的關(guān)鍵一步）。第二步：根據(jù)最終結(jié)果判斷——若得純合子且時(shí)間短，為單倍體育種；若得器官大、營(yíng)養(yǎng)豐富但結(jié)實(shí)率低的個(gè)體，為多倍體育種。4、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：低溫誘導(dǎo)或秋水仙素處理實(shí)驗(yàn)?！窘忸}步驟】明確原理（抑制紡錘體形成）→步驟順序（誘導(dǎo)→固定→沖洗→制片→觀察）→現(xiàn)象分析（為什么有正常和異常細(xì)胞）→結(jié)論推導(dǎo)。六、高頻考點(diǎn)與易錯(cuò)點(diǎn)集中突破（一）【高頻考點(diǎn)1】染色體組的判斷與應(yīng)用考查形式：多以選擇題、非選擇題填空形式，要求判斷某生物有幾個(gè)染色體組，或判斷某生物是幾倍體。解題要點(diǎn)：牢記“先看起點(diǎn)，后數(shù)組數(shù)”。發(fā)育起點(diǎn)為配子，必是單倍體；發(fā)育起點(diǎn)為受精卵，則看其體細(xì)胞中含幾個(gè)染色體組。【例】某普通小麥體細(xì)胞中有42條染色體，其配子中有21條染色體，有3種形態(tài)，則普通小麥?zhǔn)菐妆扼w？其單倍體植株有幾個(gè)染色體組？【解析】配子中21條染色體有3種形態(tài)，說(shuō)明一個(gè)染色體組由7條（21÷3）不同形態(tài)的染色體構(gòu)成，即一個(gè)染色體組含7條染色體。配子中含有3個(gè)染色體組（21÷7）。由于普通小麥?zhǔn)怯墒芫寻l(fā)育而來(lái)，且其配子含3個(gè)組，則體細(xì)胞含6個(gè)組，是六倍體。其單倍體由配子發(fā)育而來(lái)，所以含3個(gè)染色體組。（二）【高頻考點(diǎn)2】可遺傳變異在育種中的應(yīng)用考查形式：結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，如無(wú)子西瓜、無(wú)子番茄、太空椒、雜交水稻等，要求分析育種原理、過(guò)程及優(yōu)缺點(diǎn)。解題要點(diǎn)：無(wú)子西瓜——染色體數(shù)目變異（多倍體育種），原理是三倍體減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)紊亂。無(wú)子番茄——生長(zhǎng)素促進(jìn)