高三生物一輪復(fù)習(xí)課件 【基礎(chǔ)梳理+考點(diǎn)探究】染色體變異及其應(yīng)用

第21講染色體變異及其應(yīng)用

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.準(zhǔn)確理解染色體變異的類型、產(chǎn)生后果、成因，并能舉出具體事例；2.準(zhǔn)確理解染色體組的概念；3.能準(zhǔn)確說出各種育種方法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)；4.能識圖辨別各種變異類型并進(jìn)行比較分析；4.能從遺傳的信息觀角度理解變異對生物進(jìn)化的意義。聚焦高考生物體的體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化，稱為染色體變異。概念：基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變P112基因突變?nèi)旧w變異變化的實(shí)質(zhì)染色體上的某一位點(diǎn)上的

改變

染色體

的變化

層次

水平

水平

能否用光學(xué)顯微鏡觀察

基因堿基序列結(jié)構(gòu)和數(shù)目分子細(xì)胞否是提醒：基因突變是分子水平的變異，在光學(xué)顯微鏡下看不到堿基對的改變，但由基因突變引起的某些性狀改變還是可以借助光學(xué)顯微鏡檢查的，如鐮狀細(xì)胞貧血，可根據(jù)觀察紅細(xì)胞形態(tài)來區(qū)分一.染色體結(jié)構(gòu)變異染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列基因通過其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制生物的性狀在自然條件或人為因素的影響下，染色體發(fā)生的結(jié)構(gòu)變異主要有缺失、重復(fù)、倒位、易位4種類型。結(jié)果：染色體結(jié)構(gòu)的改變，會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)致性狀的變異思考：基因突變中堿基對的增添和缺失與染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失和重復(fù)有什么區(qū)別？

基因重組中的互換與染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位有什么區(qū)別？實(shí)例2：果蠅缺刻翅的形成實(shí)例1：人的5號染色體片段缺失實(shí)例：果蠅棒狀眼的形成正常眼棒狀眼實(shí)例：果蠅卷翅的形成正常翅卷翅實(shí)例:果蠅花斑眼的形成正常眼花斑眼倒位易位典例1.人類（2n=46）14號與21號染色體二者的長臂在著絲粒處融合形成14/21平衡易位染色體，該染色體攜帶者具有正常的表型，但在產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過程中，其細(xì)胞中形成復(fù)雜的聯(lián)會復(fù)合物（如圖）。在進(jìn)行減數(shù)分裂時，若該聯(lián)會復(fù)合物的染色體遵循正常的染色體行為規(guī)律（不考慮交叉互換），下列關(guān)于平衡易位染色體攜帶者的敘述，錯誤的是（）A.觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細(xì)胞B.男性攜帶者的初級精母細(xì)胞含有45條染色體C.女性攜帶者的卵子最多含24種形態(tài)不同的染色體D.女性攜帶者的卵子可能有6種類型（只考慮圖中的3種染色體）C典例2.在細(xì)胞分裂過程中，末端缺失的染色體因失去端粒而不穩(wěn)定，其姐妹染色單體可能會連接在一起，著絲點(diǎn)分裂后向兩極移動時出現(xiàn)“染色體橋”結(jié)構(gòu)，如圖所示。若某細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時，出現(xiàn)“染色體橋”并在兩著絲點(diǎn)間任一位置發(fā)生斷裂，形成的兩條子染色體移到細(xì)胞兩極。不考慮其他變異，關(guān)于該細(xì)胞的說法錯誤的是（）A.可在分裂后期觀察到“染色體橋”結(jié)構(gòu)B.其子細(xì)胞中染色體的數(shù)目不會發(fā)生改變C.其子細(xì)胞中有的染色體上連接了非同源染色體片段D.若該細(xì)胞基因型為Aa，可能會產(chǎn)生基因型為Aaa的子細(xì)胞C二.染色體數(shù)目變異減數(shù)分裂和受精作用，能夠使生物體親子代間的染色體數(shù)目保持穩(wěn)定。1.三體與單體三體：2n+1唐氏綜合征

(21三體綜合征)，又稱先天愚型，由于多了一條21號染色體而導(dǎo)致的疾病。存活者有明顯的智能落后、特殊面容、生長發(fā)育障礙和多發(fā)畸形。克氏綜合征先天性睪丸發(fā)育不全又稱曲細(xì)精管發(fā)育不全或原發(fā)小睪丸癥或Klinefelter綜合征，是男性不育中最常見的染色體異常。1942年由Klinefelter等描述，1959年Jacobs等發(fā)現(xiàn)該病患者性染色體為47，XXY，即比正常男性多了1條X染色體，因此該病稱為47，XXY綜合征。其根本缺陷是男性多一條X染色體。資料分析思考：1.分析患克氏綜合征的原因；2.如果夫婦雙方均正常，生育了一個患紅綠色盲且有克氏綜合征的孩子，請分析其病因并寫出遺傳圖解；3.有一種人類男性的性染色體疾病，比正常的男性多出一條Y染色體，所以又稱“超雄綜合征”，請分析其病因。單體：2n-1特納綜合征癥狀：頸蹼，肘外翻、部分患者智力輕度低下。有的患者伴有心、腎、骨骼等先天畸形。外觀表現(xiàn)為女性，但性腺發(fā)育不良，沒有生育能力。思考：三體和單體與三倍體和單倍體是一樣的嗎？有什么區(qū)別？二.染色體數(shù)目變異2.染色體組果蠅染色體圖解精子思考：1.Ⅱ號和Ⅱ號染色體是什么關(guān)系？Ⅲ號和Ⅳ號染色體是什么關(guān)系？判斷依據(jù)是什么？2.雄果蠅的體細(xì)胞中共有哪幾對同源染色體？3.果蠅的精子中有哪幾條染色體？這些染色體在形態(tài)、大小和功能上有什么特點(diǎn)？①定義：在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中，染色體都是兩兩成對的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個染色體組。②特征：A.一個染色體組不含同源染色體，不含等位基因。B.一個染色體組所含的染色體大小、形態(tài)和功能各不相同，均為非同源染色體。C.一個染色體組中含有控制生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的全套遺傳信息。概念辨析果蠅的一個染色體組是______________或_______________。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、XⅡ、Ⅲ、Ⅳ、Y果蠅的一個基因組是_______________________。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y（3+XY）二倍體馬鈴薯（2n=24)馬鈴薯的一個染色體組含_______條染色體，馬鈴薯的一個基因組含_______條染色體。1212典例3.關(guān)于高等植物細(xì)胞中染色體組的敘述，錯誤的是（）A.二倍體植物的配子只含有一個染色體組B.每個染色體組中的染色體均為非同源染色體C.每個染色體組中都含有常染色體和性染色體D.每個染色體組中各染色體DNA的堿基序列不同C③判斷方法：A.根據(jù)“染色體形態(tài)”判斷------細(xì)胞內(nèi)同種形態(tài)染色體有幾條就含幾個染色體組；B.根據(jù)“基因型”判斷------控制同一性狀的基因(包括同一字母的大、小寫)出現(xiàn)幾次，則含有幾個染色體組。3個4個1個2個4個YyRrAABBDDAaaAABbD2個2個3個1個ABCD2個二.染色體數(shù)目變異3.染色體組的形式成倍的增加或減少（1）單倍體、二倍體與多倍體個體雌配子受精卵雄配子單倍體個體二倍體/多倍體由雌配子或雄配子直接發(fā)育而成的生物體幾乎全部的動物和過半數(shù)的植物是二倍體①由受精卵發(fā)育來的個體，細(xì)胞中含有幾個染色體組，就叫幾倍體；②而由配子直接發(fā)育來的,不管含有幾個染色體，都只能叫單倍體。判斷(2)單倍體和多倍體的特點(diǎn)單倍體特點(diǎn):個體弱小，高度不育（不是所有）雄峰n=16(2)單倍體和多倍體的特點(diǎn)多倍體特點(diǎn):優(yōu)：植株、果實(shí)、種子等粗大，糖類、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的

含量高缺：結(jié)實(shí)率低生長發(fā)育遲緩?fù)哂胁挥择R鈴薯（4n=48）棉花（4n=52）無籽西瓜（3n=33）拓展香蕉（3n=33）多倍體在動物界極少發(fā)生，在植物界卻相當(dāng)普遍。被子植物中約有40%以上是多倍體。小麥、燕麥、棉花、煙草、甘蔗、香蕉、蘋果、梨、水仙等都是多倍性的。多倍體的形成有2種方式，一種是本身由于某種未知的原因而使染色體復(fù)制之后，細(xì)胞不隨之分裂，結(jié)果細(xì)胞中染色體成倍增加，從而形成同源多倍體；另一種是由不同物種雜交產(chǎn)生的多倍體，稱為異源多倍體。這是物種形成的另一種方式，是一種只經(jīng)過一二代就能產(chǎn)生新物種的方式。由于多倍體生物一旦形成，它和原來的物種就發(fā)生生殖隔離，因而它成了新種，所以這種方式被稱為爆發(fā)式的。染色體加倍的機(jī)理低溫或秋水仙素抑制紡錘體的形成染色體不能移向細(xì)胞的兩極導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍導(dǎo)致多倍體繼續(xù)分裂拓展秋水仙素的作用1.用于細(xì)胞周期同步化（濃度較高）作用機(jī)理：秋水仙素能將動植物細(xì)胞阻斷在中期，從而使細(xì)胞周期同步化。有資料認(rèn)為在較高濃度的秋水仙素的作用下，細(xì)胞周期被阻斷在中期。這是因?yàn)?，分裂中期存在檢驗(yàn)點(diǎn)，檢驗(yàn)紡錘體是否組裝完成，著絲點(diǎn)是否正確連接到紡錘體上。如果不能通過檢驗(yàn)，細(xì)胞周期將停止在檢驗(yàn)點(diǎn)處。此處所說的中期并非典型意義的中期，此時，染色體高度濃縮，但是因?yàn)闆]有紡錘絲的牽引和推動，著絲粒并沒有位于赤道面上。動物的染色體組型圖的制作就利用了這個原理。拓展秋水仙素的作用2.用于誘變植物多倍體（濃度較低）作用部位：常用于處理種子、莖生長點(diǎn)、幼芽、花芽、花粉粒和卵細(xì)胞等作用機(jī)理：秋水仙素是一種生物堿，最初從百合科植物秋水仙中提取出來。秋水仙素有劇毒，能誘發(fā)基因突變。秋水仙素能抑制微管蛋白的聚合，從而阻止紡錘體的形成，或解體已形成的紡錘體。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)行分裂時，其引起分裂中期的紡錘絲斷裂，或抑制紡錘體的形成，這時候，細(xì)胞加大而不分裂，或者分裂成一個無細(xì)胞核的子細(xì)胞和一個有雙倍性細(xì)胞核的子細(xì)胞。經(jīng)過一個時期以后，這種染色體數(shù)目加倍了的細(xì)胞再分裂增長時，就構(gòu)成了雙倍性的細(xì)胞和組織。①秋水仙素處理法的具體做法是什么？②為什么要處理萌發(fā)的種子或幼苗，處理成熟的植株可以不？思考：

(3)人工誘導(dǎo)多倍體二.染色體數(shù)目變異3.染色體組的形式成倍的增加或減少對照低溫誘導(dǎo)72h思考下列問題：1.人工誘導(dǎo)多倍體的常用的方法是什么？2.實(shí)驗(yàn)中是否溫度越低效果越顯著？3.觀察時是否所有細(xì)胞中染色體均已加倍？4.“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”與“觀察細(xì)胞的有絲分裂”實(shí)驗(yàn)的不同之處有哪些？三.變異在育種中的應(yīng)用1.誘變育種方法原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)利用物理因素（如X射線，紫外線，激光等）化學(xué)因素（如亞硝酸等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變從中篩選有利變異基因突變①提高基因突變頻率,加速育種進(jìn)程②產(chǎn)生新基因,大幅度地改良某些性①難以控制突變方向，具有一定的盲目性；②有利個體少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料。黑龍江農(nóng)科院用輻射方法處理大豆，培育成“黑農(nóng)五號”大豆品種，含油量比原來的品種提高了2.5%，大豆產(chǎn)量提高了16%。1943年從自然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素20單位/mL。后來人們對青霉菌多次進(jìn)行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已達(dá)到50000～60000單位/mL。太空育種，也稱空間誘變育種，是將作物種子或誘變材料送到太空，利用太空各種輻射、失重、宇宙粒子、弱地磁，高真空等綜合作用，產(chǎn)生地面上難以實(shí)現(xiàn)的變異。再返回地面培育作物新品種的育種新技術(shù)。三.變異在育種中的應(yīng)用2.雜交育種方法原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)雜交自交選種多次自交選種優(yōu)良性狀的純合體基因重組①目的性強(qiáng)，通過雜交使位于不同個體上的優(yōu)良性狀集中于一個個體上（“集優(yōu)”）②操作簡單，技術(shù)要求不高①育種所需時間較長②只能利用已有的基因重組，不能創(chuàng)造新的基因例2：利用長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee）培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee)例1：三.變異在育種中的應(yīng)用2.雜交育種總結(jié)：①植物雜交育種中，優(yōu)良性狀的純合子獲得一般采用多次自交選種。②動物雜交育種中，優(yōu)良性狀的純合子獲得一般采用測交，選擇測交后代不發(fā)生性狀分離的親本。③如果優(yōu)良性狀是隱性，直接在F2中選出即為純合體。雜交育種是一種最簡單的一種方法三.變異在育種中的應(yīng)用3.單倍體育種（1）原理：染色體(數(shù)目)變異（2）方法：①花藥離體培養(yǎng)②人工誘導(dǎo)染色體加倍(如:秋水仙素處理)（3）優(yōu)點(diǎn)：①明顯縮短育種時間②所得個體均為純合體（4）缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜花藥離體培養(yǎng)→P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓純合體秋水仙素→

↑

需要的矮抗品種單倍體育種第1年第2年P(guān)高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種↓第1年第2年第3~6年××

↑需要的矮抗品種矮抗典例4.白菜型油菜（2n=20）的種子可以榨取食用油（菜籽油）。為了培育高產(chǎn)新品種，科學(xué)家誘導(dǎo)該油菜未受精的卵細(xì)胞發(fā)育形成完整植株Bc。下列敘述錯誤的是（）A.Bc成熟葉肉細(xì)胞中含有兩個染色體組B.將Bc作為育種材料，能縮短育種年限C.秋水仙素處理Bc幼苗可以培育出純合植株D.自然狀態(tài)下Bc因配子發(fā)育異常而高度不育A三.變異在育種中的應(yīng)用4.多倍體育種香蕉的祖先為野生芭蕉（2N），個小而多種子，無法食用。如何獲得可食用的、品質(zhì)高的香蕉？提出問題：野生芭蕉

2n有籽香蕉

4n加倍野生芭蕉

2n無籽香蕉

3n無性生殖無籽香蕉

3n秋水仙素處理或低溫誘導(dǎo)染色體(數(shù)目)變異果實(shí)大、營養(yǎng)豐富等結(jié)實(shí)率,發(fā)育遲緩（1）方法：（3）優(yōu)點(diǎn)：（4）缺點(diǎn)：（2）原理：異源多倍體育種單粒小麥野山羊草×2N=142N=142N=14二粒小麥粗山羊草×4N=282N=143N=216N=42面包小麥拓展典例5.普通小麥?zhǔn)悄壳笆澜绺鞯卦耘嗟闹匾Z食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過程，如圖所示（其中A、B、D分別代表不同物種的一個染色體組，每個染色體組均含7條染色體）。在此基礎(chǔ)上，人們又通過雜交育種培育出許多優(yōu)良品種?；卮鹣铝袉栴}：（1）在普通小麥的形成過程中，雜種一是高度不育的，原因是______________________________。已知普通小麥?zhǔn)请s種二染色體加倍形成的多倍體，普通小麥體細(xì)胞中有_____條染色體。一般來說，與二倍體相比，多倍體的優(yōu)點(diǎn)是____________________（答出2點(diǎn)即可）。無同源染色體，不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂42營養(yǎng)物質(zhì)含量高，莖稈粗壯，葉片和果實(shí)都比較大（2）若要用人工方法使植物細(xì)胞染色體加倍，可采用的方法有____________________（答出1點(diǎn)即可）。秋水仙素處理或低溫誘導(dǎo)（3）現(xiàn)有甲、乙兩個普通小麥品種（純合體），甲的表現(xiàn)型是抗病易倒伏，乙的表現(xiàn)型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲得抗病抗倒伏且穩(wěn)定遺傳的新品種，請簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路。讓甲、乙兩個品種雜交，F(xiàn)1自交，選取F2中既抗病