高中生物人教版遺傳與進(jìn)化第5章基因突變及其他變異第2節(jié)染色體變異 精品獲獎(jiǎng)

《染色體變異》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)1、說出染色體結(jié)構(gòu)變異的基本類型。2、說出染色體數(shù)目的變異。3、進(jìn)行低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：染色體數(shù)目的變異。教學(xué)難點(diǎn)⑴染色體組的概念。⑵二倍體、多倍體和單倍體的概念及其聯(lián)系。⑶低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)。教學(xué)工具多媒體教學(xué)過程引言通過細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂以及受精作用的學(xué)習(xí)，我們知道每種生物的染色體數(shù)目及染色體形態(tài)是穩(wěn)定的。從而保持了遺傳性狀的相對(duì)穩(wěn)定性。然而一切事物都是變化的，染色體也不例外，當(dāng)自然條件和人為條件發(fā)生改變時(shí)，染色體的結(jié)構(gòu)或染色體的數(shù)目可以發(fā)生改變，從而引起生物性狀發(fā)生改變。今天，我們來學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容。1．染色體變異的概念問：什么是染色體變異？【敘述】根據(jù)染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變化，染色體變異可分為染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異兩類。在自然條件和人為條件改變的情況下，染色體結(jié)構(gòu)的改變和染色體數(shù)目的增減導(dǎo)致生物性狀的變異。2．染色體結(jié)構(gòu)的變異問：“貓叫綜合征”是怎樣引起的？它屬于哪種染色體變異？問：染色體結(jié)構(gòu)變異有哪4種類型？教師出示染色體結(jié)構(gòu)變異4種類型圖解，再一進(jìn)行解說歸納。缺失：指一條染色體斷裂而失去一個(gè)片段，這個(gè)片段上的基因也隨之丟失。如果失去的基因是顯性的，同源染色體上保留下來的是隱性的，這一本來不能顯出的隱性性狀就能顯出來。重復(fù)：一條染色體的斷裂片段接到同源染色體的相應(yīng)部位，結(jié)果后者就有一段重復(fù)基因。倒位：一條染色體的斷裂片段，位置倒過來后再接上去，造成這段染色體上的基因位置顛倒。易位：染色體發(fā)生斷裂，斷裂片段接到非同源染色體上的現(xiàn)象。易位可使原來不連鎖的基因發(fā)生連鎖。要注意到，染色體結(jié)構(gòu)的改變，嚴(yán)重的可以造成死亡。比如當(dāng)兩個(gè)同源染色體相同部分都缺失時(shí)，某些基因就都不存在，這就可以造成死亡。除了染色體結(jié)構(gòu)變異外，染色體數(shù)目的改變對(duì)生物新類型的產(chǎn)生起著很大的作用，我們一起來探討這一問題。出示果蠅的染色體圖，學(xué)生閱讀教材。3．染色體數(shù)目變異除了染色體結(jié)構(gòu)變異外，染色體數(shù)目的改變對(duì)生物新類型的產(chǎn)生起著很大的作用，我們一起來探討這一問題。出示果蠅的染色體圖，學(xué)生閱讀教材。問：果蠅體細(xì)胞有幾個(gè)染色體？幾對(duì)同源染色體？其中幾對(duì)常染色體和性染色體？問：雄果蠅產(chǎn)生精子時(shí)必須進(jìn)行減數(shù)分裂，精子里有哪幾條染色體？幾種精子？教師用雄果蠅染色體組模型演示。問：兩種精子中染色體數(shù)相等嗎？分別是多少個(gè)？各是什么？問：對(duì)一個(gè)精子而言，染色體形態(tài)大小相同嗎？為什么？教師歸納：像果蠅這樣，二倍體生物配子里的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個(gè)染色體組。由受精卵發(fā)育而成的個(gè)體，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的叫做二倍體。如人、果蠅、玉米是二倍體，幾乎全部動(dòng)物和過半數(shù)的高等植物都是二倍體。學(xué)習(xí)了二倍體的概念后，我們知道，由受精卵發(fā)育而來的個(gè)體，體細(xì)胞中含有3個(gè)或3個(gè)以上染色體組的叫做多倍體。其中體細(xì)胞中含有3個(gè)染色體組的叫做三倍體，如香蕉就是三倍體；體細(xì)胞中含有4個(gè)染色體組的叫做四倍體，如馬鈴薯就是四倍體。此外還有六倍體、八倍體等統(tǒng)稱為多倍體。所以，體細(xì)胞中所含的染色體組數(shù)目是劃分二倍體或者多倍體的依據(jù)。這些都是染色體數(shù)目變異中染色體成倍地增加或減少的一類情況。多倍體產(chǎn)生的原因呢？教師出示植物細(xì)胞有絲分裂過程圖，并提問：植物細(xì)胞有絲分裂的各個(gè)時(shí)期染色體數(shù)目有什么變化？分裂后期有什么特點(diǎn)？這一階段所含染色體數(shù)目和其他時(shí)期是否相同。學(xué)生回答完上述問題后，教師歸納：植物細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂過程中，染色體經(jīng)復(fù)制后已經(jīng)分裂，由于外界環(huán)境條件（如溫度驟變）或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成2個(gè)子細(xì)胞，于是就形成了染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞。這種染色體加倍的細(xì)胞，繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，并且通過減數(shù)分裂，形成了染色體數(shù)目也相應(yīng)加倍的生殖細(xì)胞，再由這些生殖細(xì)胞結(jié)合成合子，進(jìn)一步發(fā)育成的植物，就是多倍體。例如帕米爾高原的高山植物，有65％的種類是多倍體。4．人工誘導(dǎo)多倍體在育種上的應(yīng)用（1）多倍體植株的特點(diǎn)由于染色體數(shù)目的增多，多倍體植株一般表現(xiàn)為莖桿粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。（2）方法和原理問：人工誘導(dǎo)多倍體的方法是什么？用秋水仙素處理能夠獲得多倍體的原理是什么？教師以異源八倍體小黑麥培育過程說明上述方法和原理。出示異源八倍體小黑麥培育過程圖解。教師指著圖解說明：普通小麥?zhǔn)钱愒戳扼w（AABBDD），其雌配子中有三個(gè)染色體組（ABD），共21個(gè)染色體；以黑麥（RR）作父本，雄配子中有一個(gè)染色體組（R），7個(gè)染色體。雜交后子代含四個(gè)染色體組（ABDR），由于是異源的，聯(lián)會(huì)紊亂，是高度不育的。若用一定濃度的秋水仙素處理子代幼苗即可加倍為異源八倍體（AABBDDRR），就能形成正常的雌雄配子，且都能受精、結(jié)實(shí)、繁殖后代，小黑麥的創(chuàng)造，是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鮑文奎教授創(chuàng)造的新作物，它產(chǎn)量高，經(jīng)試驗(yàn)比當(dāng)?shù)匦←溤霎a(chǎn)30%以上，比黑麥增產(chǎn)40%以上；蛋白質(zhì)含量高；抗逆性強(qiáng)，耐瘠薄土壤，耐寒冷氣候。目前小黑麥已在貴州、甘肅等高原地區(qū)引種試種成功，推廣面積約100萬畝以上。（1）單倍體的概念指體細(xì)胞中含有本物種配子的染色體數(shù)目的個(gè)體。教師著重講清“體細(xì)胞”、“本物種”、“配子”3個(gè)生物用詞的含意，并舉例說明。如玉米是二倍體，它的體細(xì)胞中含有二個(gè)染色體組，20個(gè)染色體，它的單倍體植株體細(xì)胞中含有1個(gè)染色體組，10個(gè)染色體。又如普通小麥?zhǔn)橇扼w，它的體細(xì)胞中含有六個(gè)染色體組，42條染色體，它的單倍體植株體細(xì)胞中含有3個(gè)染色體組，21條染色體。問：單倍體、二倍體和多倍體的劃分根據(jù)是什么？教師強(qiáng)調(diào)，雖然二倍體和多倍體的劃分依據(jù)是由合子發(fā)育而來的個(gè)體，其體細(xì)胞中含有的染色體組的數(shù)目是幾就是幾倍體。但是單倍體的確定并不是以體細(xì)胞中含有染色體數(shù)目為依據(jù)的，而應(yīng)是體細(xì)胞含有本物種配子的染色體數(shù)目。由配子直接發(fā)育而來的不同生物單倍體含有染色體組的數(shù)目可以不同，絕不能認(rèn)為單倍體只含有一個(gè)染色體組，也可能有多個(gè)染色體組。如玉米的單倍體只含一個(gè)染色體，棉花的單倍體含有二個(gè)染色體組。（2）單倍體植株的特點(diǎn)與正常植株相比，單倍體植株長得弱小，而且是高度不育的。（3）單倍體在育種上的意義老師強(qiáng)調(diào)，育種工作者常常采用花藥離體培養(yǎng)的方法來獲得單倍體植株，這種植株無生產(chǎn)價(jià)值，但在育種上有特殊的意義。用人工誘導(dǎo)使單倍體植株染色體加倍，重新恢復(fù)到正常植株的染色體數(shù)目，且每對(duì)染色體上的基因都是純合的，自交產(chǎn)生的后代不會(huì)發(fā)生性狀分離。這種方法比雜交育種所需時(shí)間大大縮短，一般只需兩年時(shí)間，就可以得到一個(gè)穩(wěn)定的純系品種。此種方法培養(yǎng)穩(wěn)定的性狀，第二年種植下去的，就是所需的純品種了，不會(huì)發(fā)生性狀分離，和雜交育種相比，明顯縮短了育種年限。染色體變異分染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異。前者主要有缺失、重復(fù)、倒位和易位4種類型；后者分為兩類：一類是細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少，另一類是細(xì)胞中的染色體成倍地增加或減少。像果蠅的生殖細(xì)胞那樣，該細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)、大小和功能上各不相同的一組染色體叫染色體組。凡是由受精卵發(fā)育而成的生物個(gè)體，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫二倍體。多倍體劃分的依據(jù)是體細(xì)胞中含有3個(gè)或3個(gè)以上染色體組；單倍體的確定不是以體細(xì)胞中含有染色組數(shù)目為依據(jù)，而是指體細(xì)胞中是否含有本物種配子的染色體數(shù)目的個(gè)體。由配子直接發(fā)育而來的不同生物單倍體含有染色體組的數(shù)目可以不同，絕不能認(rèn)為單倍體只含有一個(gè)染色體組，它也可能有多個(gè)染色體組。課后習(xí)題1．用馬鈴薯的花藥離體培養(yǎng)出的單倍體植株，可以正常地進(jìn)行減數(shù)分裂，用顯微鏡可以觀察到染色體兩兩配對(duì)形成12對(duì)。據(jù)此現(xiàn)象可推知產(chǎn)生該花藥的馬鈴薯是（）A．三倍體B．二倍體C．四倍體D．六倍體解析：用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株，單倍體的體細(xì)胞中含有本物種配子的染色體數(shù)目，單倍體植株進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，染色體能兩兩配對(duì)，說明細(xì)胞中含有兩組染色體，據(jù)此可推知產(chǎn)生花藥的馬鈴薯的體細(xì)胞中含有四組染色體故為四倍體，所以應(yīng)選C。點(diǎn)評(píng)：單倍體的概念是學(xué)生較難理解的難點(diǎn)，要通過識(shí)記概念并結(jié)合具體的例子來分析理解。2．水稻的某3對(duì)相對(duì)性狀，分別由位于非同源染色體上的3對(duì)等位基因控制。利用它的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，再用濃度適當(dāng)?shù)那锼伤靥幚怼＝?jīng)此種方