5.2.2染色体结构变异导学案-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

本文围绕“染色体变异（第2课时）”展开，核心知识点为低温诱导染色体数目变化及染色体结构变异。承接遗传变异相关知识，为生物育种等后续内容奠基。通过实验分析、对比讨论等环节，培养学生生命观念、科学思维、探究实践及态度责任等核心素养。 本设计创新点在于以问题驱动引导思考，特色教法有小组讨论、实例分析。既为教师提供清晰授课路径，又能提升学生批判性思维，有效突破教学难点，增强课堂互动性。

第 5 章第 2 节 染色体变异(第 2 课时) 【学习目标】 1.理解“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的原理、方法和步骤。 2.说出染色体结构变异的类型和可能的后果,了解其在育种中的应用。 3.列表比较三种可遗传的变异 【重难点】染色体结构变异的类型和结果,列表比较三种可遗传的变异 【基础感知】 一、实验:低温诱导植物细胞染色体数目的变化 1.实验原理: 用低温处理植物的 细胞,能够 ,以致影响细胞 中染色体被拉向两 级,导致细胞不能 ,于是植物细胞的染色体发生变化。 2.实验步骤: 3.实验中几种溶液的作用 (1) 卡诺氏液: 。 (2) 质量浓度为 0.01g/ml 的甲紫溶液(旧称 ): (3) 质量分数为15%的盐酸溶液:与体积分数为95%的酒精1:1 混合,制成解离液:用于 。 (4) 体积分数 95 的酒精:可用于洗去附着在根尖表面的 ,还可以与 混合,制成 ,使组织细胞分散开。 4.实验结论: 。 问题一: 1.选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织,为什么呢? 2.能否只选择一个细胞,观察其染色体逐渐加倍的过程? 3.先用低倍镜观察目的是什么?显微镜下观察到的细胞染色体数目都加倍了吗? 4.与秋水仙素相比,低温诱导多倍体的形成有什么优点?是不是温度越低越好呢? 5.秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,这两种方法在原理上有什么相似之处? 6.“抑制纺锤体形成”是否等同于“着丝点不分裂”? 二、染色体结构变异 1.典例: 是人的 引起的遗传病。因为哭声轻,音调高,像猫叫而得名。患者的 迟缓,而且存在严重的智力障碍。 2.类型 名称 图解 变化 举例 ① 染色体 b 片段③ 果蝇的⑥ ② 染色体 b 片段④ 果蝇的⑦ 易位 染色体断裂的片段 (d、g)移接到另一条⑤ 上 果蝇的⑧ 倒位 同一条染色体上的某一片段(ab)位置 颠倒 果蝇的⑨ 结果: (1)使排列在染色体上的基因 发生改变,导致 的变异。 (2)多数染色体结构变异对生物是 ,有的甚至会导致生物体死亡。 问题二: 1、易位和互换有何区别? 项目 易位 互换 变异类型 范围 互换的基因 2、基因突变和染色体结构变异有何区别? 项目 基因突变 染色体结构变异 实质 类型 光镜下是否可见 3.基因突变、基因重组、染色体变异区别 基因突变 基因重组 染色体变异 变异实质 适用范围 产生结果 类型 【应用巩固】实例:三倍体无子西瓜的培育 流程展示:(课本P91拓展应用第二题)获得 秋水仙素 无子西瓜 获得 三倍体西瓜植株( ) 三倍体种子 四倍体西瓜植株( ) 二倍体西瓜幼苗 传粉 传粉 二倍体西瓜植株( ) 【问题三】 1. 为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖? _ 2. 两次传粉的目的? _ 3. 获得三倍体种子是在第几年?获取三倍体无子果实是在第几年? _ 4. 三倍体西瓜无子的原因是什么?有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子,请推测产生这些种子的原因。 _ _【常识提醒】 植株(母本植株 AA、父本植株 aa)、果实、种子知识说明: (1)果实包括果皮和种子(种皮+胚+胚乳(双子叶植物无胚乳)。 (2)果皮和种皮由母本植株发育而来,基因组成同母本为 AA。 (3)胚是受精卵发育而来,基因组成来自于父本和母本即 Aa。胚乳由受精极核发育(2 个精子和 1 个极核结合形成) 而来,基因组成为 Aaa 。这是植株特有的双受精现象。 (4)四倍体植株结合二倍体花粉形成的果实,则果皮, 种皮均为四倍体,胚为三倍体。 (5)第二年的无子西瓜,果皮、种皮均为三倍体,无子西瓜 中偶见白色,形如种子,应是种皮,为三倍体。胚无。 【课堂检测】 1.四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多,为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温,特设计如 下实验。实验主要材料:大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为 95%的酒精、显微镜、改良苯酚品红染液等。 (1) 实验步骤 ①取五个培养皿,编号并分别加入纱布和适量的水。 ②将培养皿分别放入-4 、0 、 、 、 的恒温箱中 1 h。 ③取大蒜随机均分成 组,分别 诱导培养 36 小时。 ④分别取根尖 cm,放入 中固定 0.5~1 h,然后用 冲洗 2次。 ⑤制作装片:解离 制片。 ⑥低倍镜检测, ,并记录结果。 实验结果:染色体数目加倍率最高的一组为最佳低温。 (2)实验分析 a.设置实验步骤②的目的: 。 b.对染色体染色还可以用 、 等。除低温外, 也可以诱导染色体数目加倍,原理 _。 【课堂小结】 1.实验注意事项:(整理课本或笔记上) (1) 选材:材料应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会出现染色体数目加倍的情况。 (2) 温度不是越低越好:温度过低对根尖细胞造成伤害,应选择适宜低温(4 )。 (3) 本实验需要设置对照组,否则实验不严谨。应设置常温、低温 4_ 、0_ 三种,以作对照。 (4) 并不是所有细胞中染色体均加倍:只有少部分细胞实现染色体加倍,大部分细胞仍为二倍体分裂状况。即诱导变异的频率并不是高。 (5) 实验处理后细胞是死细胞而非活的,不能只连续观察一个细胞中染色体加倍的过程。 (6) 着丝粒分裂与纺锤体的形成无关:无纺锤体的形成,着丝点在有丝分裂后期也正常分裂,只是无纺锤丝牵引,染色体不能移向细胞的两极。 2. 第 1页共 3页 学科网(北京)股份有限公司 第 5 章第 2 节 染色体变异(第 2 课时)导学案答案 【基础感知】问题一: 1.分生组织细胞进行旺盛的有丝分裂。不分裂的细胞染色体不复制,不会出现染色体数目加倍的情况。 2.不能,细胞经过固定处理已经被杀死了。我们显微镜观察到的是死细胞。 3. 寻找染色体形态较好的细胞,确认某个细胞发生染色体数目变化,再用高倍镜观察;并不是所有的细胞染色体数目都加倍。视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞。 4.低温条件容易创造和控制,成本低,对人体无害,易于控制。 5.秋水仙素或低温都是通过抑制正在分裂的细胞中纺锤体的形成,影响细胞有丝分裂中染色体被拉 向两极,从而导致细胞不能分裂成两个子细胞。 6. 不等同,无纺锤体的形成,着丝粒在有丝分裂后期也正常分裂,只是无纺锤丝牵引,染色体不能移向细胞的两极。 问题二: 1. 易位和互换有何区别 项目 易位 互换 变异类型 染色体结构变异 基因重组 范围 非同源染色体之间 同源染色体内部的非姐妹染色单体 互换的基因 非等位基因 等位基因 2. 基因突变和染色体结构变异有何区别 项目 基因突变 染色体结构变异 实质 碱基对变化导致基因结构的改变 染色体片段变化导致染色体结构的改变 结果 染色体上基因的数目或排列顺序不变,产生新基因,可产生新性状 染色体上基因的数目或排列顺序改变, 未产生新基因,可产生新性状 光镜下是否可见 不可见 可见 3. 基因突变、基因重组、染色体变异区别 基因突变 基因重组 染色体变异 变异实质 基因碱基序列的改变 控制不同性状的基因重新组合 染色体结构或数目变化 适用范围 任何生物均可发生 真核生物有性生殖产生配子时 真核生物细胞核遗传中发生 产生结果 产生新基因,但基因 数目不变 产生新的基因型,未发生基因 的改变 可引起基因数目或排列顺序 的改变 类型 自然突变,诱发突变 自由组合型,互换型 染色体结构变异和染色体数 目变异 【课堂检测】 【解析】本实验目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温,所以温度应设置为变量,不同 温度处理是为了进行相互对照,恒温处理 1h 是为了在 DNA 复制时尽可能使细胞处于设定温度中, 以排除其他温度的干扰。但低温并不可能使所有细胞染色体数目均加倍,所以要统计加倍率来确定最佳低温。 【答案】(2)②4 8 12 ③五 放入五个培养皿中 ④0.5~1 卡诺氏液 体积分数为 95%的酒精 ⑤漂洗 染色 ⑥统计每组视野中的染色体数目加倍率 (2) a.将培养皿放在不同温度下恒温处理,是为了进行相互对照;恒温处理 1 h 是为了排除室温对实验结果的干扰 b. 龙胆紫溶液 醋酸洋红液 c. 秋水仙素 抑制纺锤体的形成 图解.三倍体西瓜育种过程 【问题三】 1. 提示:西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方,用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成 纺锤体,从而形成四倍体西瓜植株。 2. 提示:第一次传粉是为了杂交获得三倍体种子,第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。 3. 获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上;获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。 4. 无子原因:提示:三倍体西瓜在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,不能产生正常配子,因 此不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都无法生成,其原因是在进行减数分裂时,有可能形成正 常卵细胞,该细胞可与精子结合形成种子。 $$