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專題22 染色體變異 1．染色體結構變異和數目變異(Ⅰ)。 2．實驗：低溫誘導染色體加倍。 熱點題型一 染色體結構變異 例1、（2017年海南卷，22）甲、乙、丙、丁4個系譜圖依次反映了a、b、c、d四種遺傳病的發(fā)病情況，若不考慮基因突變和染色體變異，那么，根據系譜圖判斷，可排除由X染色體上隱性基因決定的遺傳病是 A. a B. b C. c D. d 【答案】D 【解析】X染色體上隱性基因決定的遺傳病，如果女兒患病，父親一定患病，故D可以排除。 【變式探究】某些類型的染色體結構和數目的變異可通過對細胞有絲分裂中期或減數第一次分裂時期的觀察來識別。a、b、c、d為某種生物減數第一次分裂時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 【答案】C 【解析】圖a中多了一條染色體為三體，圖b為染色體片段增加，圖c有三個染色體組為三倍體，圖d為染色體片段缺失。 【提分秘籍】 (1)基因突變，名義上是基因在變，其實是基因內部堿基在變，基因的數目和位置都未變；染色體變異，名義上是染色體在變，其實是染色體內部基因在變，基因的數目和位置都改變。 (2)基因突變、基因重組、染色體變異都會引起遺傳物質的改變均可遺傳給后代。 (3)基因突變是基因內部堿基對的改變，屬于DNA分子水平上的變化；染色體變異是染色體結構或數目的變異。 (4)一條染色體上的基因模式圖 ①若是有絲分裂(如根尖分生區(qū)細胞、受精卵等)，圖中B、b只能是基因突變造成的。 ②若為減數分裂，則原因是基因突變(間期)或基因重組(減數第一次四分體時期的交叉互換)。 【舉一反三】 下圖①②③④分別表示不同的變異類型，其中圖③中的基因2由基因1變異而來。有關說法正確的是(　　) A．圖①②都表示易位，發(fā)生在減數分裂的四分體時期 B．圖③中的變異屬于染色體結構變異中的缺失 C．圖④中的變異屬于染色體結構變異中的缺失或重復 D．圖中4種變異能夠遺傳的是①③ 【答案】C 【解析】圖①表示交叉互換，發(fā)生在減數分裂的四分體時期，圖②表示易位，A錯誤；圖③中的變異屬于基因突變中的堿基對的缺失，B錯誤；圖④中，若染色體3正常，染色體4則發(fā)生染色體結構變異中的缺失，若4正常，染色體3則發(fā)生染色體結構變異中的重復，C正確；圖中4種變異原因都是遺傳物質的改變，都能夠遺傳，D錯誤。 熱點題型二 染色體數目的變異 例2、如圖是細胞中所含染色體，下列敘述不正確的是 (　　) A．a代表的生物可能是二倍體，其每個染色體組含一條染色體 B．b代表的生物可能是二倍體，其每個染色體組含三條染色體 C．c代表的生物可能是二倍體，其每個染色體組含三條染色體 D．d代表的生物可能是單倍體，其一個染色體組含四條染色體 【答案】B 【提分秘籍】單倍體認識的三點提醒 (1)單倍體的體細胞中并非只有一個染色體組，因為大部分的生物是二倍體，所以有時認為單倍體的體細胞中只含有一個染色體組，但是多倍體的配子形成的單倍體的體細胞中含有不只一個染色體組。 (2)單倍體并非都不育。二倍體的配子發(fā)育成的單倍體，表現為高度不育；多倍體的配子如含有偶數個染色體組，則發(fā)育成的單倍體含有同源染色體及等位基因，可育并能產生后代。 (3)單倍體與多倍體育種過程不同。單倍體育種要經過花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理；多倍體育種只用秋水仙素處理這一步驟。 【舉一反三】 已知西瓜紅色瓤(R)對黃色瓤(r)為顯性。圖中A是黃瓤瓜種子(rr)萌發(fā)而成的，B是紅瓤瓜種子(RR)長成的。據圖作答： (1)秋水仙素的作用是_____________。 (2)G瓜瓤是____色，其中瓜子胚的基因型是__________。 (3)H瓜瓤是________色，H中無子的原理是____________。 (4)生產上培育無子西瓜的原理是_____________， 而培育無子番茄應用的原理是__________________。 【答案】(1)抑制細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成，使染色體數目加倍　(2)黃　Rrr　(3)紅　三倍體植株減數分裂過程中，染色體聯(lián)會紊亂，不能形成正常的生殖細胞　(4)染色體數目變異　生長素促進果實發(fā)育 熱點題型三 實驗：低溫誘導植物染色體數目變化 例3．對于低溫誘導洋蔥染色體數目變化的實驗，錯誤的描述是 (　　) A．處于分裂間期的細胞最多 B．在顯微鏡視野內可以觀察到二倍體細胞和四倍體細胞 C．在高倍顯微鏡下可以觀察到細胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過程 D．在誘導染色體數目變化方面，低溫與秋水仙素誘導的原理相似 【答案】C 【提分秘籍】實驗注意的五個問題 (1)為了觀察到細胞在生活狀態(tài)下的內部結構，必須先將細胞固定。 (2)在進行本實驗的過程中，和觀察植物細胞的有絲分裂一樣，所觀察的細胞已經被鹽酸殺死了，最終在顯微鏡下看到的是死細胞。 (3)選材的時候必須選用能夠進行分裂的分生組織細胞，不分裂的細胞染色體不復制，不會出現染色體加倍的情況。常用的觀察材料有蠶豆(染色體較洋蔥少故首選)、洋蔥、大蒜等。 (4)著絲點分裂與紡錘體無關：誤將“抑制紡錘體形成”等同于“著絲點不分裂”。著絲點是自動分裂，無紡錘絲牽引，著絲點也分裂。 (5)根尖培養(yǎng) ①培養(yǎng)不定根：要使材料濕潤以利生根。 ②低溫誘導：應設常溫、低溫4℃、0℃三種，以作對照，否則實驗設計不嚴密。 【舉一反三】 下列有關低溫誘導植物染色體數目的變化實驗，說法不正確的是 (　　) A．原理是作用于正在分裂的細胞，能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍 B．該實驗臨時裝片制作的程序為：選材→固定→解離→漂洗→染色→制片 C．實驗試劑及作用分別為：卡諾氏液→固定，改良苯酚品紅染液→染色，質量分數為15%的鹽酸和體積分數為95%的酒精混合液→解離 D．如果以洋蔥幼苗為實驗材料，顯微鏡下觀察到某細胞染色體數目加倍，則說明實驗成功，該幼苗長成植物體之后所有細胞的染色體數目都實現了加倍 【答案】D 【解析】D項中，只是部分細胞染色體數目加倍，多數細胞染色體數目沒有加倍。 1．（2018浙江卷，19）下列關于基因和染色體的敘述，錯誤的是（　?。? A．體細胞中成對的等位基因或同源染色體在雜交過程中保持獨立性 B．受精卵中成對的等位基因或同源染色體一半來自母方，另一半來自父方 C．減數分裂時，成對的等位基因或同源染色體彼此分離分別進入不同配子 D．雌雄配子結合形成合子時，非同源染色體上的非等位基因自由組合 【答案】D 2．（2018江蘇卷，25）下圖為一只果蠅兩條染色體上部分基因分布示意圖，下列敘述正確的是（　　） A．朱紅眼基因cn、暗栗色眼基因cl為一對等位基因 B．在有絲分裂中期，X染色體和常染色體的著絲點都排列在赤道板上 C．在有絲分裂后期，基因cn、cl、v、w會出現在細胞的同一極 D．在減數第二次分裂后期，基因cn、cl、v、w可出現在細胞的同一極 【答案】BCD 【解析】據圖分析，朱紅眼基因cn、暗栗色眼基因cl位于同一條常染色體上，辰砂眼基因v和白眼基因w都位于X染色體上。根據以上分析已知，朱紅眼基因cn、暗栗色眼基因cl位于同一條常染色體上，而等位基因應該位于同源染色體上，A錯誤；在有絲分裂中期，所有染色體的著絲點都排列在赤道板上，B正確；在有絲分裂后期，著絲點分裂、姐妹染色單體分離，分別移向細胞的兩極，兩極都含有與親本相同的遺傳物質，因此兩極都含有基因cn、cl、v、w，C正確；在減數第二次分裂后期， X染色體與常染色體可以同時出現在細胞的同一極，因此基因cn、cl、v、w可出現在細胞的同一極，D正確。 3．（2018天津卷，4）果蠅的生物鐘基因位于X染色體上，有節(jié)律（XB）對無節(jié)律（Xb）為顯性；體色基因位于常染色體上，灰身（A）對黑身（a）為顯性。在基因型為AaXBY的雄蠅減數分裂過程中，若出現一個AAXBXb類型的變異組胞，有關分析正確的是（　?。? A．該細胞是初級精母細胞 B．該細胞的核DNA數是體細胞的一半 C．形成該細胞過程中，A和a隨姐妹染色單體分開發(fā)生了分離 D．形成該細胞過程中，有節(jié)律基因發(fā)生了突變 【答案】D 1．（2017年海南卷，22）甲、乙、丙、丁4個系譜圖依次反映了a、b、c、d四種遺傳病的發(fā)病情況，若不考慮基因突變和染色體變異，那么，根據系譜圖判斷，可排除由X染色體上隱性基因決定的遺傳病是 A. a B. b C. c D. d 【答案】D 【解析】X染色體上隱性基因決定的遺傳病，如果女兒患病，父親一定患病，故D可以排除。 2．（2017年江蘇卷，27）研究人員在柑橘中發(fā)現一棵具有明顯早熟特性的變異株，決定以此為基礎培育早熟柑橘新品種。 請回答下列問題: 　　　　　　　　　　 （1）要判斷該變異株的育種價值，首先要確定它的_______________物質是否發(fā)生了變化。 （2）在選擇育種方法時，需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個別基因的突變體，則可采用育種方法①，使早熟基因逐漸_______________，培育成新品種1。為了加快這一進程，還可以采集變異株的_______________進行處理，獲得高度純合的后代，選育成新品種2，這種方法稱為_______________育種。 （3）如果該早熟植株屬于染色體組變異株，可以推測該變異株減數分裂中染色體有多種聯(lián)會方式，由此造成不規(guī)則的_______________，產生染色體數目不等、生活力很低的______________，因而得不到足量的種子。即使得到少量后代，早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下，可考慮選擇育種方法③，其不足之處是需要不斷制備_______________，成本較高。 （4）新品種1與新品種3均具有早熟性狀，但其他性狀有差異，這是因為新品種1選育過程中基因發(fā)生了多次_______________，產生的多種基因型中只有一部分在選育過程中保留下來。 【答案】（1）遺傳 （2）純合　　花藥　　單倍體 （3）染色體分離　　配子　　組培苗 （4）重組 結果不能完成受精作用，得不到足量的種子。育種③是植物組織培養(yǎng)，需不斷制備組培苗，成本較高。（4）新品種1的形成是通過雜交育種培育形成，屬于有性生殖，是基因重組的結果，新品種3是植物組織培養(yǎng)的結果，屬于無性繁殖，基因沒有重組，所以前者產生的多種基因型中只有一部分保留下來，后者全部保留下來。 1.（2016北京卷.31）（16分）嫁接是我國古代勞動人民早已使用的一項農業(yè)生產技術，目前也用于植物體內物質轉運的基礎研究。研究者將具有正常葉形的番茄（X）作為接穗，嫁接到葉形呈鼠耳形的番茄（M）砧木上，結果見圖1. （1）上述嫁接體能夠成活，是因為嫁接部位的細胞在恢復分裂、形成 組織后，經 形成上下連通的輸導組織。 （2）研究者對X和M植株的相關基因進行了分析，結果見圖2。由圖可知，M植株的P基因發(fā)生了類似于染色體結構變異中的 變異，部分P基因片段與L基因發(fā)生融合，形成PL基因（PL）。以P-L為模板可轉錄出 ，在 上翻譯出蛋白質，M植株鼠耳葉形的出現可能與此有關。 （3）嫁接體正常葉形的接穗上長出了鼠耳形的新葉。為探明原因，研究者進行了相關檢測，結果見下表。 實驗材料 檢測對象 M植株的葉 X植株的葉 接穗新生葉 PL mRNA 有 無 有 PL DNA 有 無 無 ①檢測PL mRNA需要先提取總RNA，再以mRNA為模板 出cDNA，然后用PCR技術擴增的片段。 ②檢測PL DNA需要提取基因組DNA，然后用PCR技術對圖2中 （選填序號）位點之間的片段擴增。 a. Ⅰ~Ⅱ b. Ⅱ~Ⅲ c. Ⅱ~Ⅳ d. Ⅲ~Ⅳ （4）綜合上述實驗，可以推測嫁接體中PL基因的mRNA 。 【答案】 （1） 愈傷 細胞分化 （2） 重復 mRNA 核糖體 （3） ①逆轉錄 ②C （4） 從砧木運輸到接穗新生葉中，發(fā)揮作用，影響新生葉的形態(tài) ②I～II片段和II～III的位點之間僅僅包含P基因片段，而III～IV的位點之間僅僅包含L基因片段，II～IV片段的位點之間包含了P基因和L基因片段，因此要檢測到融合后的P-L基因，只能選擇II～IV的位點之間的片段進行擴增。 （4）觀察表格可知M植株同時含有P-LmRNA和P-LDNA，接穗新生葉含有P-LmRNA但不含P-LDNA，X植株葉兩種物質均不含有，所以它的mRNA是在M植株中轉錄形成的，經嫁接部位運輸到接穗的新生葉翻譯出相關蛋白質從而使接穗上出現了鼠耳形的新葉。 1.（2015海南卷.21）關于基因突變和染色體結構變異的敘述，正確的是（ ） A．基因突變都會導致染色體結構變異 B．基因突變與染色體結構變異都導致個體表現型改變 C．基因突變與染色體結構變異都導致堿基序列的改變 D．基因突變與染色體結構變異通常都用光學顯微鏡觀察 【答案】C 【解析】基因突變不會導致染色體結構變異，A錯誤；基因突變與染色體結構變異都有可能導致個體表現型改變，B錯誤；基因突變與染色體結構變異都導致堿基序列的改變，C正確；基因突變在光學顯微鏡下是不可見的，染色體結構變異可用光學顯微鏡觀察到，D錯誤。 2.（2015江蘇卷.10）甲、乙為兩種果蠅(2n),下圖為這兩種果蠅的各一個染色體組,下列敘述正確的是（ ） A. 甲、乙雜交產生的 F1 減數分裂都正常 B. 甲發(fā)生染色體交叉互換形成了乙 C. 甲、乙1 號染色體上的基因排列順序相同 D. 圖示染色體結構變異可為生物進化提供原材料 【答案】D 3.（2015江蘇卷.15）經 X 射線照射的紫花香豌豆品種,其后代中出現了幾株開白花植株,下列敘述錯誤的是（ ） A. 白花植株的出現是對環(huán)境主動適應的結果,有利于香豌豆的生存 B. X 射線不僅可引起基因突變,也會引起染色體變異 C. 通過雜交實驗,可以確定是顯性突變還是隱性突變 D. 觀察白花植株自交后代的性狀,可確定是否是可遺傳變異 【答案】A 【解析】白花植株的出現是基因突變的結果，是不定向的，環(huán)境起選擇作用，不是對環(huán)境主動適應的結果，A錯誤；X射線可能引起基因突變，也可能引起染色體變異，B正確；通過雜交實驗可知該突變是顯性突變還是隱性突變，若子代表現為突變性狀，則為顯性突變，若子代表現為正常性狀，則為隱性突變，C正確；若白花植株自交后代出現突變性狀，則為可遺傳變異，若后代無突變性狀，則為不可遺傳變異，D正確。 4.（2015天津卷.4）低溫誘導可使二倍體草魚卵原細胞在減數第一次分裂時不形成紡錘體，從而產生染色體數目加倍的卵細胞，此卵細胞與精子結合發(fā)育成三倍體草魚胚胎。上述過程中產生下列四種細胞，下圖所示四種細胞的染色體行為（以二倍體草魚體細胞含兩對同源染色體為例）可出現的是（ ） 【答案】B 【解析】由“低溫誘導可使二倍體草魚卵原細胞在減數第一次分裂時不形成紡錘體，從而產生染色體數目加倍的卵細胞”及減數分裂知識可知：低溫誘導后染色體加倍的細胞中同源染色體對數不變，只是變成4條染色體互為同源，減數第一次分裂后期細胞的每一極有4條染色體且存在同源染色體；A錯誤。染色體加倍后的細胞進行減數分裂產生的卵細胞中的染色體情況同加倍前的卵原細胞，即卵細胞中存在2對同源染色體，4條染色體；C錯誤。含有兩對同源染色體的卵細胞與不含同源染色體的精子結合形成的受精卵中含有6條染色體，且3條互為同源染色體，受精卵發(fā)育成胚胎進行的是有絲分裂和分化，分化不會改變遺傳物質，有絲分裂產生的子細胞與體細胞一樣，而圖示胚胎細胞雖說含6條染色體，但是2條互為同源；D錯誤。 5．（2015上海卷.27）圖9顯示一對表型正常的夫婦及其智障兒子細胞中的兩對染色體（不考慮受精和胚胎發(fā)育過程中的任何情況下造成），造成兒子異常的根本原因是（ ） A．父親染色體上的基因發(fā)生突變 B．母親染色體上的基因發(fā)生突變 C．母親染色體發(fā)生缺失 D．母親染色體發(fā)生易位 【答案】D 1．（2014四川卷）下列有關實驗方法或檢測試劑的敘述，正確的是(　　) A．用改良苯酚品紅染色觀察低溫誘導的植物染色體數目變化 B．用健那綠和吡羅紅染色觀察DNA和RNA在細胞中的分布 C．用紙層析法提取菠菜綠葉中的色素和鑒定胡蘿卜素提取粗品 D．用標志重捕法調查田鼠種群密度及農田土壤小動物的豐富度 【答案】A　 【解析】改良苯酚品紅染液是觀察細胞分裂時染色體形態(tài)的優(yōu)良染色劑，可用于染色體數目的觀察，A項正確。健那綠是活細胞中線粒體染色的專一性染料，B項錯誤。紙層析法可用來分離色素，而不能提取色素，C項錯誤。土壤小動物由于個體小，活動力強，不宜用標志重捕法，常用取樣器取樣的方法進行采集、調查，D項錯誤。 2．（2014四川卷）油菜物種甲(2n＝20)與乙(2n＝16)通過人工授粉雜交，獲得的幼胚經離體培養(yǎng)形成幼苗丙，用秋水仙素處理丙的頂芽形成幼苗丁，待丁開花后自交獲得后代戊若干。下列敘述正確的是(　　) A．秋水仙素通過促進著絲點分裂，使染色體數目加倍 B．幼苗丁細胞分裂后期，可觀察到36或72條染色體 C．丙到丁發(fā)生的染色體變化，決定了生物進化的方向 D．形成戊的過程未經過地理隔離，因而戊不是新物種 【答案】B　 3．（2014山東卷）下列有關實驗操作的描述，正確的是(　　) A．鑒定待測樣液中的蛋白質時，先加NaOH溶液，振蕩后再加CuSO4溶液 B．制作細胞的有絲分裂裝片時，洋蔥根尖解離后直接用龍膽紫溶液染色 C．低溫誘導染色體加倍實驗中，將大蒜根尖制成裝片后再進行低溫處理 D．探究溫度對酶活性的影響時，將酶與底物溶液在室溫下混合后于不同溫度下保溫 【答案】A　 【解析】鑒定蛋白質的試劑為雙縮脲試劑，該試劑使用時應先加NaOH溶液，再加CuSO4溶液，A項正確。制作洋蔥根尖細胞有絲分裂裝片的正確順序是：解離→漂洗→染色→制片，B項錯誤。低溫誘導染色體加倍實驗中，應首先對大蒜根尖低溫處理，誘導分生區(qū)細胞染色體加倍，再制作裝片，C項錯誤。探究溫度對酶活性的影響時，不同組的酶和底物混合前應先保溫到實驗溫度，若在室溫下混合再在不同溫度下保溫，則達到實驗溫度時，反應可能已發(fā)生，D項錯誤。 4．（2014江蘇卷）下列關于染色體變異的敘述，正確的是(　　) A．染色體增加某一片段可提高基因表達水平，是有利變異 B．染色體缺失有利于隱性基因表達，可提高個體的生存能力 C．染色體易位不改變基因數量，對個體性狀不會產生影響 D．通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育，培育出作物新類型 【答案】D　 【解析】變異的有利或有害，取決于能否增強其適應環(huán)境的能力從而使其生存力增強，不在于提高基因表達水平，A項錯誤。染色體的缺失導致基因數目變少，不利于個體的生存，B項錯誤。染色體易位會使非同源染色體上的基因排列順序發(fā)生變化，部分染色體的片段移接時也可能造成部分基因無法表達，會對個體性狀產生影響，C項錯誤。誘導多倍體的方法可培育出作物新類型，可克服遠緣雜交不育，D項正確。 5．（2014江蘇卷）為了獲得植物次生代謝產物，先用植物外植體獲得愈傷組織，然后在液體培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)。請回答下列問題： (1)外植體經誘導后形成愈傷組織的過程稱為________。 (2)在愈傷組織懸浮培養(yǎng)時，細胞干重、蔗糖濃度和pH的變化如圖所示。細胞干重在12 d后下降的原因有__________________；培養(yǎng)液中蔗糖的作用是________、____________。 (3)多倍體愈傷組織細胞產生的次生代謝產物量常高于二倍體。二倍體愈傷組織細胞經________處理，會產生染色體加倍的細胞。為檢測愈傷組織細胞染色體數目，壓片前常用纖維素酶和________酶解離愈傷組織。若愈傷組織細胞(2n)經誘導處理后，觀察到染色體數為8n的細胞。合理的解釋是 ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (4)為了更好地獲得次生代謝產物，生產中采用植物細胞的固定化技術，其原理與酵母細胞固定化類似。下列說法正確的有________(填序號)。 ①選取旺盛生長的愈傷組織細胞包埋　 ②必須在光照條件下培養(yǎng)?、叟囵B(yǎng)過程中需通空氣?、芄潭ɑ笾参锛毎L會變慢 【答案】 (1)脫分化　(2)蔗糖濃度下降，pH 降低　提供能源　調節(jié)滲透壓　(3)秋水仙素(低溫)　果膠　經加倍到4n的細胞處于有絲分裂后期　經加倍到8n 的細胞處于有絲分裂中期　(4)①③④ (3)多倍體形成常用的方法是低溫處理或者秋水仙素處理正在分裂的細胞，抑制其紡錘體形成從而使其染色體數目加倍。壓片前用酶解法來解離愈傷組織，可以用纖維素酶和果膠酶。愈傷組織細胞(2n)誘導多倍體時，誘導后加倍為4n的體細胞，其在有絲分裂后期，著絲點分裂，染色體數暫時為8n；或是誘導后加倍為8n的體細胞處在有絲分裂中期。 (4)細胞個體大難以吸附和化學結合，宜用包埋法，①正確；脫分化為愈傷組織過程是避光進行的，②錯誤；植物細胞呼吸需要氧氣，③正確；細胞固定化后與培養(yǎng)液的接觸面變小，營養(yǎng)吸收相對減少，生長會變慢，④正確。