《创新课堂》第5章第2节 第2课时 实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化染色体结构的变异 讲义（教师版）-高中生物学必修2（人教版）同步讲练测

第2课时　实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化染色体结构的变异
[课标内容]
1．设计和实施低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。　2.运用结构与功能观，理解染色体结构变异的类型和特点。
一、实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理
低温可抑制____________的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞。
2．方法步骤
3．实验现象：视野中既有正常的__________细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。
　 INCLUDEPICTURE "箭头b.TIF" INCLUDEPICTURE "箭头b.TIF" \* MERGEFORMAT 只有少部分细胞染色体数目会加倍
二、染色体结构的变异
1．类型
名称 图解 变化 举例
缺失 染色体中b片段__________ 果蝇缺刻翅的形成
______ 染色体中b片段增加 INCLUDEPICTURE "箭头E.TIF" INCLUDEPICTURE "箭头E.TIF" \* MERGEFORMAT 多出的片段来自同源染色体 果蝇棒状眼的形成
易位 染色体断裂的片段(d、g)移接到另一条______________上 果蝇花斑眼的形成
______ 同一条染色体上某一片段(a、b)位置颠倒 果蝇的卷翅　
2.结果：使排列在染色体上的基因_____________或___________发生改变，导致_________。
3．对生物体的影响：大多数染色体结构变异对生物体是__________，有的甚至会导致生物体________。
[答案自填] 纺锤体　1　卡诺氏液　酒精
二倍体　缺失　重复　非同源染色体
倒位　数目　排列顺序　性状的变异
不利的　死亡
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(1)低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验中，用显微镜观察时发现所有细胞中染色体数目均已加倍。(　　)
(2)低温诱导染色体数目加倍时，温度越低效果越显著。(　　)
(3)染色体之间发生的片段互换属于染色体结构变异。(　　)
(4)猫叫综合征是人的5号染色体部分缺失引起的。(　　)
(5)染色体结构的变异不仅可改变基因数目与排列顺序，还会改变基因结构。(　　)
(6)基因突变与染色体变异均可用显微镜观察到。(　　)
提示：(1)×　只有少部分细胞中的染色体数目加倍。
(2)×　温度过低(低于0 ℃)会使细胞内的水结冰，冻伤(死)细胞，从而影响实验结果。
(3)×　片段互换如果发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，则属于基因重组；如果发生在非同源染色体之间，则属于染色体结构变异。
(4)√
(5)×　染色体结构的改变能改变染色体上基因的数目或排列顺序，不改变基因结构。
(6)×　基因突变是分子水平上的变异，显微镜下不可见，体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化称为染色体变异，可以用显微镜观察到。
【知识框架】
INCLUDEPICTURE "课堂合作探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂合作探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
核心点一　实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化[学生用书P109]
INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
结合教材实验，完成以下问题。
(1)实验设计思路
①对照实验
对照组：室温下培养。
实验组：________________。
②分析结果，得出结论
(2)变量分析
项目 培养条件
自变量及其控制 自然条件下培养 低温处理
因变量 __________________
无关变量(不同实验组中等同原则) 举例：①不定根的长度 ②适宜的pH
(3)问题分析
①实验解离前冲洗和解离后漂洗的目的有什么不同？
②实验结束后，看不到染色体数目加倍的细胞。试分析常见原因有哪些。
提示：(1)①低温下培养　②既有二倍体细胞，也有染色体数目加倍的细胞
(2)细胞中染色体数目
(3)①解离前冲洗的目的是洗去卡诺氏液，同时为解离做准备；解离后漂洗的目的是洗去解离药液，防止解离过度。
②没有剪取分生区；低温诱导时间不足；解离不充分或漂洗不彻底；染色时间控制不当；直接用高倍镜进行观察。
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实验过程的总结归纳
(1)抑制纺锤体形成≠着丝粒不分裂。低温条件下不能形成纺锤体，但着丝粒正常分裂，结果是染色体无法移向细胞两极。
(2)低温处理分生组织细胞≠低温处理任何细胞。分生组织细胞分裂旺盛，其他细胞分裂速度较慢或不分裂。
(3)低温处理时间不是越长越好。低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能移向细胞的两极。低温持续时间过长会影响细胞的各项功能，甚至导致细胞死亡。
(4)显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞；植物细胞经卡诺氏液固定后死亡。
INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．(教材P89“探究·实践”改编)下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述，错误的是(　　)
A．用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成
B．洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 ℃冰箱中，诱导培养48～72 h
C.卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态
D．装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤
解析：选B。低温诱导染色体数目加倍的原理是低温抑制纺锤体的形成，A项正确；当洋葱根尖长出约1 cm长的不定根时，才能开始诱导，这样有利于根的形成，但不能剪下，因为这样会使其失去生命力，B项错误；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态，C项正确；制作装片的过程和观察植物细胞有丝分裂的实验相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤，D项正确。
2．选取生理状况相同的二倍体草莓(2n＝14)幼苗若干，随机分组，每组30株，用不同浓度的秋水仙素溶液处理幼芽，得到的实验结果如下图所示。据图分析，下列有关叙述正确的是(　　)
A．该实验的自变量是诱导成功率，因变量是秋水仙素溶液的浓度
B．本实验中秋水仙素处理二倍体草莓幼芽的时间属于无关变量
C．秋水仙素处理幼芽导致染色体的着丝粒在有丝分裂后期不能分裂
D．诱导草莓体细胞中染色体数目加倍宜用质量分数为0.2%的秋水仙素处理1 d
解析：选D。由题图可知，该实验的自变量是秋水仙素溶液的浓度和处理时间，因变量是诱导成功率，A、B错误；秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，但不影响着丝粒的正常分裂，C错误；由题图可知，用质量分数为0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1 d，诱导成功率较高，故诱导草莓体细胞中染色体数目加倍宜用质量分数为0.2%的秋水仙素处理1 d，D正确。
核心点二　染色体结构的变异[学生用书P110]
INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
[探究1] 下图表示变异杂合子染色体联会异常现象，结合图示回答下列问题。
(1)正常染色体为abcdef，图中四种变异分别是什么？
(2)图中变异类型中，改变了染色体上基因的数量的是哪几种？改变了基因在染色体上的排列顺序的是哪几种？
提示：(1)①缺失、②重复、③易位、④倒位。
(2)①②③。①②③④。
[探究2] (1)染色体易位与互换的比较
项目 染色体易位 互换
图解
区别 发生于______________之间 发生于______________之间
属于________的变异 属于______________
可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到
(2)基因突变与染色体结构变异的比较
项目 基因突变 染色体结构变异
变化实质 基因中碱基的________________ 染色体上片段的____________________
对象 碱基对 基因
结果 碱基的____________改变 基因的__________________改变
是否可见 光学显微镜下观察不到 光学显微镜下可观察到
提示：(1)非同源染色体　同源染色体的非姐妹染色单体　染色体结构　基因重组
(2)替换、增添或缺失　缺失、重复、倒位及易位　排列顺序　数目或排列顺序
INCLUDEPICTURE "归纳深化LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "归纳深化LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
三种可遗传变异的比较
变异类型 变异水平 可发生的细胞分裂方式
基因突变 分子水平 有丝分裂、减数分裂
基因重组 减数分裂
染色体变异 细胞水平 有丝分裂、减数分裂
INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．野生果蝇的复眼由正常眼变成棒眼和超棒眼，是由于某染色体中发生了下图所示变化，a、b、c表示该染色体中的不同片段。棒眼和超棒眼的变异类型属于染色体变异中的(　　)
A．缺失　　　　　　　 B．重复
C．易位 D．倒位
解析：选B。分析题图可知，棒眼和超棒眼的出现是该染色体上的b片段重复导致的，该变异类型属于染色体变异中的重复，B符合题意。
2．(2024·广东茂名高一检测)下图中不属于染色体结构变异的是(　　)
解析：选D。D图中发生了同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组，D符合题意。
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂效果检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂效果检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5([学生用书P111]))
1．关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验，下列叙述正确的是(　　)
A．解离液由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精配制而成
B．制作装片时将根尖放在载玻片上，盖上盖玻片再滴清水
C．可用新鲜的菠菜叶肉细胞作为实验材料
D．染色时用酸性染料甲紫溶液进行染色
解析：选A。解离液由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精配制而成，A正确；制作装片时将根尖放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片，B错误；菠菜叶肉细胞已高度分化，不再分裂，所以不可用新鲜的菠菜叶肉细胞作为实验材料，C错误；甲紫溶液是碱性染料，D错误。
2．下列有关低温诱导洋葱(2n＝16)细胞染色体数目的变化实验的分析，正确的是(　　)
A．体积分数为95%的酒精只用于漂洗掉卡诺氏液
B．低温与秋水仙素均能抑制着丝粒分裂而导致染色体数目加倍
C．如果显微镜观察到染色体数为32的细胞，可判断低温诱导成功
D．应设置常温培养的对照组，以确认低温诱导染色体数目加倍
解析：选D。体积分数为95%的酒精除了用于漂洗掉卡诺氏液之外，还可以和盐酸配成解离液使洋葱根尖解离，A错误；低温与秋水仙素均能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，使细胞分裂后期染色体不能向两极移动而导致染色体数目加倍，但着丝粒可正常分裂，B错误；如果显微镜观察到染色体数为32的细胞，也不能说明低温诱导成功，因为有丝分裂后期的细胞中染色体数目为32条，C错误；为了使实验更具有说服力，应设置常温培养的对照组，以确认低温诱导染色体数目加倍，D正确。
3．(2024·河北邢台高一期末)下列关于染色体结构变异的叙述，正确的是(　　)
A．只有生殖细胞内能发生染色体结构变异
B．只有在有丝分裂过程中才能发生染色体结构变异
C．慢性髓细胞性白血病是由9号染色体和22号染色体互换片段所致，这属于染色体结构变异
D．染色体结构变异对生物体都是不利的，甚至会导致生物体死亡
解析：选C。体细胞和生殖细胞内均可发生染色体结构变异，A错误；有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生染色体结构变异，B错误；慢性髓细胞性白血病是由9号染色体和22号染色体互换片段所致，这属于染色体结构变异，C正确；大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡，D错误。
4．在观察细胞减数分裂过程中发现一个细胞中染色体的配对出现如图甲所示的“环”状结构，另一个细胞中出现如图乙所示的“环”状结构，且相应细胞中都只有一对染色体出现这样的异常配对情况。下列相关叙述正确的是　(　　)
A．图甲和图乙所示的变异都发生在减数分裂Ⅰ后期
B．图甲出现的原因是染色体①发生了重复
C．图乙出现的原因是染色体③或④发生了倒位
D．发生图乙所示变异的细胞形成的子细胞中都有异常染色体
解析：选C。图甲和图乙所示的变异都发生在同源染色体配对之前，A错误；图甲出现的原因可能是染色体①发生了重复或染色体②发生了缺失，B错误；图乙出现的原因是染色体③或④发生了倒位，C正确；发生图乙所示变异的细胞形成的子细胞中有一半存在异常染色体，D错误。
5．(2024·湖北荆门高一期末)研究者在家猪(2n＝38)群体中发现一种变异，如下图所示，图中的13号染色体、17号染色体易位，染色体残片丢失。易位染色体纯合公猪的体细胞无正常13、17号染色体，易位纯合公猪与正常母猪交配产生的后代均为易位杂合子。下列相关叙述错误的是(　　)
A．上述变异现象能通过光学显微镜观察到
B．易位杂合子减数分裂会形成17个正常的四分体
C．易位杂合子不可能产生染色体组成正常的配子
D．13号染色体和17号染色体易位，染色体残片丢失，导致染色体结构和数目均异常
解析：选C。题述变异属于染色体变异，能通过光学显微镜观察到，A项正确；易位染色体纯合公猪的体细胞无正常13、17号染色体，其与正常母猪(2n＝38)交配产生的后代均为易位杂合子，故易位杂合子减数分裂会形成38÷2－2＝17(个)正常的四分体，B项正确；易位杂合子含有易位染色体和正常13、17号染色体，其有可能产生染色体组成正常的配子，C项错误；13号染色体和17号染色体易位，染色体残片丢失，导致染色体结构和数目均异常，D项正确。