2024年高中生物新教材同步必修第二冊(cè) 第5章　第2節(jié)　第2課時(shí)　單倍體和染色體結(jié)構(gòu)變異

第2課時(shí)單倍體和染色體結(jié)構(gòu)變異[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.舉例說(shuō)明什么是單倍體。2.概述單倍體育種的原理及方法。3.辨別不同類型的染色體結(jié)構(gòu)變異。一、單倍體及單倍體育種1．單倍體(1)概念：體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個(gè)體。(2)實(shí)例：蜜蜂中的雄蜂，單倍體的農(nóng)作物。(3)特點(diǎn)：與正常植株相比，單倍體植株長(zhǎng)得弱小，而且高度不育。2．單倍體育種的原理和操作過(guò)程(1)原理：染色體數(shù)目變異。(2)過(guò)程用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種，培育矮稈抗病小麥的過(guò)程如圖所示：其中單倍體育種的核心步驟為①花藥離體培養(yǎng)、②秋水仙素處理單倍體幼苗誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍。(3)優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)伪扼w育種能明顯縮短育種年限，子代均為純合子。判斷正誤(1)由配子發(fā)育而來(lái)的個(gè)體，一定是單倍體()(2)體細(xì)胞中含一個(gè)染色體組的生物，一定是單倍體()(3)單倍體的體細(xì)胞中一定只含有一個(gè)染色體組()答案(1)√(2)√(3)×易錯(cuò)辨析對(duì)單倍體認(rèn)識(shí)的三個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)單倍體的體細(xì)胞中并不一定只有一個(gè)染色體組，如四倍體的配子形成的單倍體的體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組。(2)單倍體并非都不育：如多倍體的配子含有偶數(shù)個(gè)染色體組，則發(fā)育成的單倍體含有同源染色體，可育并能產(chǎn)生后代。(3)單倍體是生物個(gè)體，而不是配子；精子和卵細(xì)胞屬于配子，但不是單倍體。1．如圖所示細(xì)胞中所含的染色體，下列敘述正確的是()A．圖a細(xì)胞含有2個(gè)染色體組，圖b細(xì)胞含有3個(gè)染色體組B．如果圖b表示體細(xì)胞，則圖b代表的生物一定是三倍體C．如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細(xì)胞，則該生物一定是二倍體D．圖d代表的生物一定是由卵細(xì)胞發(fā)育而成的單倍體答案C解析由題圖可知，圖a細(xì)胞中大小形態(tài)相同的染色體有4條，含有4個(gè)染色體組，圖b細(xì)胞中含有3個(gè)染色體組，A錯(cuò)誤；圖b細(xì)胞中含有3個(gè)染色體組，如果圖b表示體細(xì)胞，則該生物可能是三倍體，也可能是單倍體，B錯(cuò)誤；圖c細(xì)胞中含有2個(gè)染色體組，如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細(xì)胞，則該生物一定是二倍體，C正確；圖d細(xì)胞中含有一個(gè)染色體組，可能是由卵細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的單倍體，也可能是由精子發(fā)育而來(lái)的單倍體，D錯(cuò)誤。2．用純種的高稈抗銹病(DDTT)小麥與矮稈易染銹病(ddtt)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如圖所示。下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正確的是()A．過(guò)程①的作用原理為染色體變異B．過(guò)程③必須經(jīng)過(guò)受精作用C．過(guò)程④必須使用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗D．此育種方法選出的符合生產(chǎn)要求的品種占1/4答案D解析題圖中過(guò)程①表示雜交，其原理為基因重組；過(guò)程③常用的方法為花藥離體培養(yǎng)；過(guò)程④可使用秋水仙素或低溫處理幼苗，單倍體高度不育，不產(chǎn)生種子；F1可產(chǎn)生4種雄配子，基因型分別為DT、Dt、dT、dt，經(jīng)秋水仙素處理后染色體數(shù)目加倍，符合生產(chǎn)要求的品種(ddTT)占1/4。二、染色體結(jié)構(gòu)的變異1．類型圖解變化名稱舉例染色體b片段缺失缺失果蠅缺刻翅的形成染色體b片段增加重復(fù)果蠅棒狀眼的形成染色體的某一片段(d、g)移接到另一條非同源染色體上易位果蠅花斑眼的形成同一條染色體上某一片段(a、b)位置顛倒倒位果蠅卷翅的形成2.結(jié)果：染色體結(jié)構(gòu)的改變，會(huì)使排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，導(dǎo)致性狀的變異。3．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。判斷正誤(1)染色體之間發(fā)生的片段互換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異()(2)X射線可引起基因突變，也可引起染色體變異()(3)染色體增加某一片段可提高基因表達(dá)水平，是有利變異()答案(1)×(2)√(3)×解析(1)染色體之間發(fā)生的片段互換如發(fā)生于同源染色體之間則屬于基因重組；如發(fā)生于非同源染色體之間，則屬于易位。(3)大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的。任務(wù)：辨析染色體結(jié)構(gòu)變異的類型1．如圖為顯微鏡觀察到的變異雜合子染色體聯(lián)會(huì)異?，F(xiàn)象，通過(guò)圖示辨析染色體結(jié)構(gòu)變異的類型。2．上述變異類型中，缺失和重復(fù)改變了染色體上基因的數(shù)量，易位和倒位改變了基因在染色體上的排列順序。1．染色體易位與互換的比較項(xiàng)目染色體易位互換圖解區(qū)別發(fā)生在非同源染色體之間發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間屬于染色體結(jié)構(gòu)變異屬于基因重組2.染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的比較項(xiàng)目基因突變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)變異變化實(shí)質(zhì)基因發(fā)生堿基的替換、缺失、增添染色體上的基因片段缺失、重復(fù)、倒位及易位對(duì)象堿基基因結(jié)果堿基排列順序改變基因數(shù)目或排列順序改變鏡檢不可見(jiàn)可見(jiàn)3．下列關(guān)于染色體變異的敘述，正確的是()A．除病毒外，所有生物都能發(fā)生染色體變異B．非同源染色體之間交換部分片段屬于染色體結(jié)構(gòu)變異C．脫氧核苷酸數(shù)目和排列順序發(fā)生改變必然導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異D．用光學(xué)顯微鏡能直接觀察到染色體數(shù)目變異而不能觀察到染色體結(jié)構(gòu)變異答案B解析除病毒外，原核生物也沒(méi)有染色體結(jié)構(gòu)，不可能發(fā)生染色體變異，A錯(cuò)誤；基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變才會(huì)導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異，C錯(cuò)誤；用光學(xué)顯微鏡既能直接觀察到染色體數(shù)目變異，也能觀察到染色體結(jié)構(gòu)變異，D錯(cuò)誤。4．生物體染色體上的等位基因部位可以進(jìn)行配對(duì)聯(lián)會(huì)，非等位基因部位不能配對(duì)。某二倍體生物細(xì)胞中分別出現(xiàn)如圖中①～④系列狀況，則對(duì)該圖的解釋正確的是()A．①為基因突變，②為倒位B．③可能是重復(fù)，④為染色體組加倍C．①為易位，③可能是缺失D．②為基因突變，④為染色體結(jié)構(gòu)變異答案C解析圖①發(fā)生了染色體片段的改變，且改變的片段不屬于同源染色體的部分，因此屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位；圖②染色體的某一片段發(fā)生了位置顛倒，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的倒位；圖③在同源染色體配對(duì)時(shí)出現(xiàn)“環(huán)”，可能是染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或者重復(fù)；圖④細(xì)胞中有一對(duì)同源染色體多了一條，屬于染色體數(shù)目變異。題組一單倍體及單倍體育種1．用四倍體棉花的花粉進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)，獲得的植株是()A．二倍體 B．三倍體C．單倍體 D．四倍體答案C解析不論含有幾個(gè)染色體組，只要是由生殖細(xì)胞(配子)直接發(fā)育而來(lái)的個(gè)體都稱為單倍體。2．下列關(guān)于單倍體、二倍體和多倍體的敘述不正確的是()A．由受精卵發(fā)育成的生物體細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組就叫幾倍體B．由配子發(fā)育成的生物體，細(xì)胞中無(wú)論有幾個(gè)染色體組都叫單倍體C．多倍體一般莖稈粗壯，果實(shí)、種子較大D．單倍體一般高度不育，多倍體一定可育答案D3．(2023·河北保定高一統(tǒng)考)下列關(guān)于高等植物細(xì)胞中單倍體、二倍體及染色體組的敘述，正確的是()A．單倍體生物的體細(xì)胞中只含有一個(gè)染色體組B．體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體都是二倍體C．二倍體植物的配子中只含有一個(gè)染色體組D．每個(gè)染色體組中都含有常染色體和性染色體答案C解析體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個(gè)體，叫作單倍體，但單倍體不一定只含有一個(gè)染色體組，如由四倍體的配子形成的單倍體含有兩個(gè)染色體組，A錯(cuò)誤；由受精卵發(fā)育成的體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫二倍體，若由配子直接發(fā)育形成的個(gè)體無(wú)論含有幾個(gè)染色體組都是單倍體，B錯(cuò)誤；二倍體生物含有兩個(gè)染色體組，其一個(gè)配子中的全部染色體為一個(gè)染色體組，C正確；不是所有生物都有性別之分，有性別之分的生物的性別也不一定由性染色體決定，因此不是所有細(xì)胞中都有性染色體和常染色體，D錯(cuò)誤。4．如圖表示某種二倍體農(nóng)作物不同的育種方法，據(jù)圖判斷，下列相關(guān)敘述不正確的是()A．⑤過(guò)程中也可用秋水仙素處理E的種子獲得F植株B．D植株的后代可能發(fā)生性狀分離C．通過(guò)①③④⑤途徑培育新品種的過(guò)程為單倍體育種D．④過(guò)程體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性答案A解析⑤過(guò)程是用秋水仙素或者低溫處理E幼苗，該農(nóng)作物是二倍體，E幼苗是單倍體，只含一個(gè)染色體組，高度不育，不能產(chǎn)生種子，A錯(cuò)誤。題組二染色體結(jié)構(gòu)的變異5．(2020·浙江1月選考，4)某條染色體經(jīng)處理后，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了如圖所示的變化。這種染色體結(jié)構(gòu)的變異屬于()A．缺失B．倒位C．重復(fù)D．易位答案B解析分析圖示可知，原來(lái)排列為123456的染色體，經(jīng)過(guò)斷裂后，重新連接為125436的排列順序，可知其中的345片段發(fā)生了180°的顛倒，此類染色體結(jié)構(gòu)變異為倒位。6．(2023·江蘇鎮(zhèn)江高一期末)某種染色體變異如圖所示。下列有關(guān)該變異的敘述，錯(cuò)誤的是()A．只能發(fā)生在減數(shù)分裂的過(guò)程中B．是染色體結(jié)構(gòu)變異的一種類型C．屬于可遺傳的變異，在顯微鏡下可見(jiàn)D．發(fā)生于非同源染色體之間答案A解析染色體變異既能發(fā)生在有絲分裂過(guò)程中，也能發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中，圖中表示非同源染色體上非姐妹染色單體交換，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，A錯(cuò)誤，B、D正確；圖示變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，屬于可遺傳變異，在顯微鏡下是可見(jiàn)的，C正確。7．下列關(guān)于染色體結(jié)構(gòu)變異的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．外界因素可能提高染色體斷裂的概率B．大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是有利的C．染色體結(jié)構(gòu)的改變，會(huì)使排列在染色體上的基因數(shù)目和排列順序發(fā)生改變D．用顯微鏡可以觀察到染色體結(jié)構(gòu)變異答案B解析外界因素可能誘發(fā)染色體變異，提高染色體斷裂的概率，A正確；大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，B錯(cuò)誤。8．如圖為豌豆某條染色體部分基因的排布示意圖。①②③④分別代表四個(gè)基因序列，最短的序列包括2000個(gè)堿基對(duì)。下列相關(guān)敘述正確的是()A．如果①基因序列整體缺失，則最有可能發(fā)生了基因突變B．如果在射線誘導(dǎo)下②與③發(fā)生了位置互換，則屬于基因重組C．②基因序列中的某個(gè)堿基發(fā)生替換，但未引起性狀的改變，也屬于基因突變D．如果③基因序列中缺失了20個(gè)堿基對(duì)，則屬于染色體結(jié)構(gòu)變異答案C解析如果①基因序列整體缺失，最有可能發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異，A錯(cuò)誤；同一條染色體上的基因位置互換，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異(倒位)，B錯(cuò)誤；發(fā)生在基因內(nèi)部的堿基排列順序的改變都是基因突變，但由于密碼子的簡(jiǎn)并性，基因突變不一定會(huì)引起生物性狀的改變，C正確；基因內(nèi)部堿基缺失屬于基因突變，D錯(cuò)誤。9．(2022·湖南，9)大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上。某個(gè)體測(cè)交后代表型及比例為黑眼黑毛∶黑眼白化∶紅眼黑毛∶紅眼白化＝1∶1∶1∶1。該個(gè)體最可能發(fā)生了下列哪種染色體結(jié)構(gòu)變異()答案C解析分析題意可知，大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上，兩對(duì)等位基因?yàn)檫B鎖關(guān)系，正常情況下，測(cè)交結(jié)果只能出現(xiàn)兩種表型，但題干中某個(gè)體測(cè)交后代表型及比例為黑眼黑毛∶黑眼白化∶紅眼黑毛∶紅眼白化＝1∶1∶1∶1，類似于基因自由組合定律的結(jié)果，推測(cè)該個(gè)體可產(chǎn)生四種數(shù)目相等的配子，且控制兩對(duì)性狀的基因遵循自由組合定律，即兩對(duì)等位基因被易位到兩條非同源染色體上，C符合題意。10．(2023·江蘇泰州高一?？?下列關(guān)于染色體變異在育種中應(yīng)用的敘述，正確的是()A．花藥離體培養(yǎng)得到的植株都是純合子，大大縮短了育種年限B．單倍體的體細(xì)胞中不一定只含有一個(gè)染色體組C．與正常植株相比，所有單倍體植株都有弱小且高度不育的特點(diǎn)D．人工誘導(dǎo)染色體加倍，用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗是最有效、也是唯一的方法答案B解析花藥離體培養(yǎng)得到的植株都是單倍體，不一定是純合子，如基因型為AAaa的植株經(jīng)花藥離體培養(yǎng)后可形成Aa的單倍體，A錯(cuò)誤；單倍體的體細(xì)胞中不一定只含有一個(gè)染色體組，如由四倍體植株的配子形成的單倍體含有兩個(gè)染色體組，B正確；單倍體植株若含有偶數(shù)個(gè)染色體組，則可育，C錯(cuò)誤；低溫處理和秋水仙素處理都可使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，D錯(cuò)誤。11．如圖是利用玉米(2n＝20)的幼苗芽尖細(xì)胞(基因型為BbTt)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的流程示意圖。下列相關(guān)分析正確的是()A．基因重組發(fā)生在圖中②過(guò)程，③過(guò)程中能夠在顯微鏡下看到染色單體的時(shí)期只有前期B．秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制紡錘體的形成C．植株A為二倍體，其體細(xì)胞內(nèi)最多有2個(gè)染色體組；植株C屬于單倍體，其發(fā)育起點(diǎn)為配子D．利用幼苗2進(jìn)行育種的最大優(yōu)點(diǎn)是能明顯縮短育種年限，植株B純合的概率為25%答案B解析圖中②過(guò)程為經(jīng)減數(shù)分裂形成花藥的過(guò)程，會(huì)發(fā)生基因重組；③過(guò)程為有絲分裂，染色體在分裂間期復(fù)制，結(jié)果每條染色體含2條染色單體，染色單體在后期分離，故能看到染色單體的時(shí)期是前期和中期，A錯(cuò)誤；秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，B正確；植株A為二倍體，其體細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，體細(xì)胞在有絲分裂后期有4個(gè)染色體組；植株C是由配子直接發(fā)育而來(lái)的，為單倍體，C錯(cuò)誤；利用幼苗2進(jìn)行育種的最大優(yōu)點(diǎn)是能明顯縮短育種年限，得到的植株B全部為純合子，D錯(cuò)誤。12．精原細(xì)胞中的一對(duì)同源染色體在聯(lián)會(huì)時(shí)形成特殊的“染色體橋”結(jié)構(gòu)，如圖所示(白色染色體為正常染色體，字母表示基因)?！叭旧w橋”在減數(shù)分裂Ⅰ后期隨機(jī)斷裂，其后的分裂過(guò)程正常進(jìn)行。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．圖中的“染色體橋”結(jié)構(gòu)中存在染色體同源區(qū)段B．形成該精原細(xì)胞的過(guò)程中可能發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異C．該精原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生的精子中，含正常染色體的精子約為1/4D．在光學(xué)顯微鏡下不能觀察到“染色體橋”結(jié)構(gòu)答案D解析精原細(xì)胞中的一對(duì)同源染色體在聯(lián)會(huì)時(shí)形成特殊的“染色體橋”結(jié)構(gòu)，聯(lián)會(huì)是同源染色體的配對(duì)行為，故圖中的“染色體橋”結(jié)構(gòu)中存在染色體同源區(qū)段，A正確；圖示細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅰ后期隨機(jī)斷裂，丟失一部分染色體片段，該精原細(xì)胞在分裂過(guò)程中發(fā)生了染色體倒位和片段缺失，B正確；由于圖中同源染色體發(fā)生變異后，相連的片段隨機(jī)斷裂，因此該精原細(xì)胞產(chǎn)生含有正常染色體的配子比例為1/4，異常染色體的精子占3/4，C正確。13．(2023·甘肅蘭州高一檢測(cè))已知蜜蜂中的蜂王和工蜂都是二倍體(2n＝32)，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)雄蜂是由卵細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有________條染色體，屬于________倍體。(2)受精卵發(fā)育成蜂王的過(guò)程中，有絲分裂后期的細(xì)胞中含有______________條染色體；蜂王產(chǎn)生卵細(xì)胞的過(guò)程中，一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞中形成的四分體有________個(gè)。(3)雄蜂產(chǎn)生的精子中染色體數(shù)是________。(4)一雄蜂和一蜂王交配后產(chǎn)生的F1中工蜂的基因型是AaBb、Aabb、aaBb、aabb，則父本的基因型為________，母本的基因型為________，F(xiàn)1中雄蜂的基因型為__________________。答案(1)16單(2)6416(3)16(4)abAaBbAB、Ab、aB、ab解析(1)根據(jù)題意可知，蜂王的染色體為2n＝32，而雄蜂是由蜂王產(chǎn)生的卵細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)，卵細(xì)胞中染色體數(shù)目減半，因此雄蜂體細(xì)胞中含有16條染色體，屬于單倍體。(2)受精卵中含有32條染色體，在發(fā)育成蜂王的過(guò)程中進(jìn)行有絲分裂，有絲分裂后期由于著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，含有64條染色體；蜂王產(chǎn)生卵細(xì)胞的過(guò)程中，由于細(xì)胞中有16對(duì)同源染色體，因此一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞中形成的四分體有16個(gè)。(4)一雄蜂和一蜂王交配后產(chǎn)生的F1中工蜂的基因型是AaBb、Aabb、aaBb、aabb，由于雄蜂只能產(chǎn)生一種精子，因此分析F1基因型可知，父本基因型為ab，母本基因型為AaBb；由于母本能夠產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab四種類型的卵細(xì)胞，因此F1中雄蜂的基因型為AB、Ab、aB、ab。14．果蠅具有4對(duì)同源染色體，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)紅眼雄果蠅(XBY)和白眼雌果蠅(XbXb)雜交所產(chǎn)生的大量子一代中出現(xiàn)了一只白眼雌果蠅。有分析認(rèn)為，該白眼雌果蠅出現(xiàn)的原因有三種：親本果蠅在產(chǎn)生配子過(guò)程中發(fā)生了基因突變或染色體片段缺失，以及染色體數(shù)目異常(注：B和b基因都缺失時(shí)，胚胎致死；各類型配子活力相同。XXY的個(gè)體為