2023-2024學年 人教版　染色體變異 課件（82張）

第2節(jié)染色體變異第5章基因突變及其他變異舉例說明染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異都可能導致生物性狀的改變甚至死亡。核心素養(yǎng)對接課標內(nèi)容要求1.通過理解染色體變異的基本原理，建立進化與適應的觀點。2．理解染色體組的概念、明確染色體組的特征。比較二倍體、多倍體和單倍體，分析它們的特點。3．通過“低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化”的實驗探究，培養(yǎng)實驗設計和分析能力。必備知識·自主預習儲備01一、染色體數(shù)目的變異1．染色體變異的概念及種類(1)概念：生物體的________________內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化。(2)種類：染色體數(shù)目的變異和染色體結(jié)構(gòu)的變異。2．染色體數(shù)目變異的類型(1)細胞內(nèi)__________的增加或減少。(2)細胞內(nèi)染色體數(shù)目以____________________________成倍地增加或成套地減少。體細胞或生殖細胞個別染色體一套完整的非同源染色體為基數(shù)3．染色體組在大多數(shù)生物的體細胞中，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________________稱為一個染色體組。4．二倍體和多倍體(1)二倍體(如圖)野生馬鈴薯體細胞中有兩個染色體組，每個染色體組包括12條形態(tài)和功能不同的____________。像這樣，______________________________叫作二倍體。每套非同源染色體非同源染色體體細胞中含有兩個染色體組的個體(2)三倍體、四倍體的形成過程(3)多倍體①概念：由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有______________染色體組的個體。②特點：常常是莖稈____，葉片、果實和種子都比較__，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。③三倍體不育的原因：三倍體的原始生殖細胞中有三套非同源染色體，減數(shù)分裂時出現(xiàn)________，因此不能形成可育的配子。三個或三個以上粗壯大聯(lián)會紊亂④人工誘導多倍體的方法方法用________誘發(fā)或____處理處理對象萌發(fā)的__________原理能夠抑制______的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目____實例含糖量高的甜菜和三倍體無子西瓜秋水仙素低溫種子或幼苗紡錘體加倍微思考二倍體生物正常有絲分裂后期的細胞中含有幾個染色體組？為什么？提示：4個。有絲分裂后期著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，一個染色體組的染色體數(shù)目是一定的，所以染色體組數(shù)目在后期也加倍。5．單倍體(1)概念：體細胞中的染色體數(shù)目與本物種____染色體數(shù)目相同的個體。配子

(3)應用：單倍體育種。②優(yōu)點：________________。秋水仙素明顯縮短育種年限微思考所有的單倍體一定只含一個染色體組嗎？提示：不一定。二倍體生物形成的單倍體只含一個染色體組。多倍體生物形成的單倍體中含有兩個或兩個以上染色體組。二、染色體結(jié)構(gòu)的變異1．染色體結(jié)構(gòu)變異的類型圖解特點類型舉例染色體b片段____缺失果蠅缺刻翅的形成

染色體b片段____重復果蠅棒狀眼的形成缺失增加圖解特點類型舉例

染色體的某一片段(kl或def)移接到另一條____________上易位果蠅花斑眼的形成非同源染色體圖解特點類型舉例

同一條染色體上某一片段(bc與de)________倒位果蠅卷翅的形成位置顛倒2.染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果(1)染色體上的基因_______________發(fā)生改變，導致性狀的變異。(2)大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對生物體是_______的，有的甚至會導致生物體死亡。數(shù)目或排列順序不利微思考某種染色體結(jié)構(gòu)變異的示意圖如下，圖中字母表示不同的染色體片段。請分析其變異類型。提示：兩條非同源染色體之間發(fā)生相應片段的交換，屬于易位。判一判(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．體細胞中含有兩個染色體組的個體是二倍體，含有三個或三個以上染色體組的個體是多倍體。 (

)提示：由配子發(fā)育而來的生物，無論含有幾個染色體組，都是單倍體。2．人工誘導多倍體最常用、最有效的方法是用秋水仙素處理休眠的種子。 (

)提示：秋水仙素可抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成，誘導染色體加倍，但休眠的種子細胞不進行細胞分裂?！痢?．易位只可以發(fā)生在同源染色體之間。 (

)提示：易位只可以發(fā)生在非同源染色體之間。4．單倍體缺少生長發(fā)育所需的全部遺傳信息，植株弱小，種子和果實比較少。 (

)提示：單倍體含有生長發(fā)育所需的全部遺傳信息，植株弱小，高度不育。5．貓叫綜合征是人的第5號染色體部分缺失引起的。 (

)××√6．基因突變、基因重組、染色體變異在光學顯微鏡下都可以觀察到。 (

)提示：基因突變和基因重組在光學顯微鏡下觀察不到。7．染色體片段的缺失和重復必然導致基因種類的變化。 (

)提示：染色體片段的重復會導致基因數(shù)目增加，基因種類不會變化；染色體片段缺失會導致基因數(shù)目減少，還有可能導致基因種類減少?！痢陵P(guān)鍵能力·重難探究達成02核心點一染色體數(shù)目的變異核心點二染色體變異在育種中的應用核心點三染色體結(jié)構(gòu)的變異核心點一染色體數(shù)目的變異果蠅(2n＝8)是一種科研經(jīng)常使用的模式動物，其正常染色體組成如圖1所示。在研究過程中發(fā)現(xiàn)幾種性染色體異常果蠅的性別、育性等如圖2所示。1．圖1雄果蠅的體細胞有幾個染色體組？分別是什么？提示：2個；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。2．圖2果蠅發(fā)生的變異類型是什么？提示：染色體數(shù)目變異。3．圖2中性染色體組成為XXY的果蠅是三倍體嗎？為什么？提示：不是，因為它的體細胞含有2個染色體組，只是個別染色體多了一條。1．染色體組數(shù)的判斷方法(1)根據(jù)染色體形態(tài)判斷①依據(jù)：細胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。②實例：如圖所示的細胞中，形態(tài)相同的染色體a中有4條，b中有3條，c中兩兩相同，d中各不相同，則可判定它們分別含4個、3個、2個、1個染色體組。(2)根據(jù)基因型判斷①依據(jù)：控制同一性狀的基因出現(xiàn)幾次，就含有幾個染色體組(每個染色體組內(nèi)不含等位基因或相同基因)。②實例：據(jù)圖可知，e～h中依次含4、2、3、1個染色體組。(3)根據(jù)染色體數(shù)和形態(tài)數(shù)的比值判斷①依據(jù)：染色體數(shù)與形態(tài)數(shù)的比值意味著每種形態(tài)染色體數(shù)目的多少，每種形態(tài)的染色體有幾條，即含幾個染色體組。②實例：玉米體細胞內(nèi)該比值(20條/10種形態(tài))為2，則玉米含有2個染色體組。2．單倍體、二倍體和多倍體的判斷方法(1)如果生物體由受精卵(或合子)發(fā)育而成，體細胞中含有幾個染色體組，該生物就稱為幾倍體。(2)如果生物體是由生殖細胞——卵細胞或花粉直接發(fā)育而成，無論體細胞中含有幾個染色體組，都稱為單倍體。1．如圖表示處于4個不同分裂時期的某動物細胞，其中染色體組數(shù)量最多的是(

)ABCD√A

[由題圖分析，A處于有絲分裂后期，細胞中有4個染色體組；B處于減數(shù)分裂Ⅰ后期，細胞中有2個染色體組；C處于有絲分裂中期，細胞中有2個染色體組；D處于減數(shù)分裂Ⅱ后期，細胞中有2個染色體組；故染色體組數(shù)量最多的是A細胞。]2．如圖中字母代表正常細胞中所含有的基因，下列說法正確的是(

)

A．③為多倍體，通常莖稈粗壯、子粒較大B．④為單倍體，植株莖稈弱小、高度不育C．若①和②雜交，后代基因型有3種D．①②③④細胞所代表的個體分別是四倍體、二倍體、三倍體和單倍體√B

[③含有三個染色體組，若為受精卵發(fā)育而來的，則為三倍體，通常莖稈粗壯，但三倍體所結(jié)果實中沒有種子，A錯誤。④只有一個染色體組，為單倍體，通常莖稈弱小、高度不育，沒有子粒，B正確。①含有四個染色體組(AAaa)，經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生3種配子，其基因型及比例為AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1；②含有兩個染色體組(Aa)，經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生2種配子，其基因型及比例為A∶a＝1∶1，它們雜交所得后代的基因型為AAA、AAa、Aaa、aaa，共4種，C錯誤。若①②③都是由配子發(fā)育而來，則①②③也都是單倍體，D錯誤。]易錯提醒

關(guān)于單倍體的三個易錯點(1)單倍體的體細胞中并不一定只有一個染色體組，如四倍體的配子形成的單倍體的體細胞中含有兩個染色體組。(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(xiàn)為高度不育；多倍體的配子如含有偶數(shù)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(chǎn)生后代。(3)單倍體是生物個體，而不是配子；精子和卵細胞屬于配子，但不是單倍體。核心點二染色體變異在育種中的應用材料1下圖中甲、乙表示水稻(含12對染色體)的兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑥表示培育水稻品種的過程。材料2中國女科學家屠呦呦獲2019年“共和國勛章”，她從青蒿(二倍體)中提取的抗瘧藥青蒿素挽救了數(shù)百萬人的生命。四倍體青蒿中青蒿素的含量比二倍體高。1．①③④⑤育種過程最大的優(yōu)點是什么？提示：明顯縮短育種的年限。2．水稻新品種丁中，一個原始生殖細胞減數(shù)分裂產(chǎn)生Abb雄配子的原因是什么？提示：減數(shù)分裂Ⅰ后期含有b的同源染色體移向細胞同一極，或減數(shù)分裂Ⅱ后期含有b的子染色體移向細胞的同一極。3．請設計一個方案，培育四倍體青蒿，以提高青蒿素的產(chǎn)量。提示：用低溫或秋水仙素處理二倍體青蒿萌發(fā)的種子或幼苗，抑制紡錘體形成，從而得到四倍體青蒿。

(3)特點①優(yōu)點：與二倍體相比，多倍體植株常常是莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。②缺點：多倍體育種適用于植物，在動物方面難以開展，且多倍體植物往往發(fā)育遲緩，結(jié)實率低。(4)實例：三倍體無子西瓜的培育過程①b過程傳粉是為了雜交得到三倍體種子，c過程傳粉是為了提供生長素刺激子房發(fā)育成果實。②獲取三倍體種子是在第一年四倍體植株上；獲取三倍體無子果實則是在第二年的三倍體植株上。③無子的原因：三倍體西瓜進行減數(shù)分裂時，由于同源染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。2．單倍體育種(1)原理：染色體數(shù)目變異。(2)過程用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種，培育矮稈抗病小麥的過程，見右圖：其中單倍體育種的核心步驟為①(花藥離體培養(yǎng))和②(秋水仙素處理誘導染色體數(shù)目加倍)。(3)特點①優(yōu)點：與雜交育種相比，單倍體育種能明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進程。②缺點：技術(shù)復雜且需與雜交技術(shù)結(jié)合使用。注：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。3．普通小麥是目前世界各地普遍栽培的糧食作物，其培育過程如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．擬二粒小麥的體細胞中一般有14條染色體B．雜種二有三個染色體組，不含同源染色體，屬于單倍體C．可利用秋水仙素處理雜種一產(chǎn)生的種子，誘導其染色體數(shù)目加倍D．擬二粒小麥和普通小麥均屬于多倍體，莖稈粗壯、營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富√D

[由于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，而擬二粒小麥屬于四倍體，故其體細胞中一般有4×7＝28條染色體，A錯誤；雜種二由受精卵發(fā)育而來，有三個染色體組，稱為三倍體，B錯誤；雜種一無同源染色體，不能產(chǎn)生種子，C錯誤；擬二粒小麥屬于四倍體，普通小麥屬于六倍體，都屬于多倍體，多倍體莖稈粗壯、營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，D正確。]4．下圖為利用玉米幼苗芽尖細胞探究育種方法的實驗，

據(jù)圖判斷下列有關(guān)說法錯誤的是(

)A．基因重組發(fā)生在②過程中，可用萌發(fā)的種子替換芽尖細胞，但不能替換幼苗2B．通過幼苗2獲得植株B的過程最大的優(yōu)點是明顯縮短育種年限C．植株C稱為單倍體D．①和花藥離體培養(yǎng)過程均利用了細胞的全能性，生殖方式都是無性生殖√D

[過程②是產(chǎn)生花藥的過程，為減數(shù)分裂過程，可以發(fā)生基因重組，幼苗2為花藥離體培養(yǎng)得到的單倍體植株，萌發(fā)的種子為二倍體，A正確；通過幼苗2獲得植株B的過程為單倍體育種，可以明顯縮短育種年限，B正確；植株C為花藥發(fā)育來的，稱為單倍體，C正確；花藥離體培養(yǎng)過程利用了生殖細胞，為有性生殖，D錯誤。]核心點三染色體結(jié)構(gòu)的變異觀察下列變異圖解。1．圖甲、圖乙均發(fā)生了某些片段的互換，其互換對象分別是什么？它們屬于哪種變異？提示：圖甲發(fā)生了非同源染色體間片段的互換，圖乙發(fā)生的是同源染色體非姐妹染色單體間相應片段的互換。圖甲屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的“易位”，圖乙則屬于基因重組。2．圖丙①～④的結(jié)果中哪些是由染色體變異引起的？它們分別屬于哪種變異？能在光學顯微鏡下觀察到的是哪幾個？提示：①②④均為染色體變異。①～④的變異類型分別為①染色體片段缺失；②染色體片段易位；③基因突變；④染色體片段倒位。①②④可在光學顯微鏡下觀察到，③為基因突變，在光學顯微鏡下觀察不到。3．圖丙①～④中哪種變異沒有改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量和排列順序？提示：圖丙①～④中③屬于基因突變，只是產(chǎn)生了新基因，即改變了基因的結(jié)構(gòu)，基因的數(shù)量和排列順序均未發(fā)生改變。1．基因突變與染色體缺失、重復的區(qū)別項目基因突變?nèi)旧w缺失、重復實質(zhì)堿基的替換、增添或缺失染色體上基因的缺失或重復對象堿基基因結(jié)果堿基的數(shù)目或排列順序改變基因數(shù)目改變是否可見光學顯微鏡下觀察不到(分子水平)光學顯微鏡下可觀察到2．染色體易位與互換的區(qū)別項目染色體易位互換圖解

項目染色體易位互換區(qū)別發(fā)生于非同源染色體之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間屬于染色體結(jié)構(gòu)變異屬于基因重組可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到可發(fā)生于有絲分裂和減數(shù)分裂過程中只發(fā)生于減數(shù)分裂Ⅰ的四分體時期對點練習5．下圖中，甲、乙分別表示兩種果蠅的一個染色體組，丙表示果蠅的X染色體及其攜帶的部分基因。下列有關(guān)敘述正確的是(

)甲乙丙A．甲、乙兩種果蠅雜交產(chǎn)生的F1減數(shù)分裂都正常B．甲、乙果蠅的細胞中1號染色體上的基因排列順序相同C．丙中①過程，可能是發(fā)生在X和Y染色體的非姐妹染色單體之間的易位D．丙中①②所示變異都可歸類于染色體結(jié)構(gòu)變異√D

[與甲相比，乙中的1號染色體發(fā)生了倒位，所以甲、乙兩種果蠅雜交產(chǎn)生的F1減數(shù)分裂過程中1號染色體不能正常聯(lián)會，不能產(chǎn)生正常配子，A錯誤；因為乙中的1號染色體發(fā)生了倒位，所以甲、乙果蠅的細胞中1號染色體上的基因排列順序不完全相同，B錯誤；丙中①過程基因的位置發(fā)生顛倒，屬于倒位，②過程染色體片段發(fā)生改變，①②都屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，C錯誤，D正確。]6．如圖甲是某二倍體生物體細胞染色體組成模式圖，①～⑥是細胞發(fā)生變異后的染色體組成模式圖。下列敘述正確的是(

)A．①～⑥中一定發(fā)生染色體變異的是②③④⑤⑥B．①②③的變異方式分別為基因重組、易位、倒位C．①～⑥都能引起染色體上基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變D．甲→⑤過程可通過自交或花藥離體培養(yǎng)來實現(xiàn)√B

[①～⑥中發(fā)生染色體變異的是②③④⑥，①的變異方式為基因重組，⑤不一定是染色體變異，A錯誤；①②③的變異方式分別為基因重組、易位、倒位，B正確；①～⑥都能引起染色體上基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變的是②(易位)、③(倒位)，C錯誤；甲產(chǎn)生⑤的過程可通過自交或花藥離體培養(yǎng)后再加倍來實現(xiàn)，D錯誤。]方法技巧

“三看法”判斷可遺傳變異類型(1)DNA分子內(nèi)的變異(2)DNA分子間的變異應用創(chuàng)新·問題情境探究03石刁柏(幼莖俗稱蘆筍，2n＝20)號稱“蔬菜之王”，為XY型性別決定的雌雄異株植物。野生型石刁柏葉片窄、產(chǎn)量低，在野生種群中，發(fā)現(xiàn)生長著少數(shù)幾株闊葉石刁柏(突變型)，雌株、雄株均有，且雄株產(chǎn)量高于雌株。通過對幾種常見育種方式的綜合分析和比較，應選擇的合理方案為無性繁殖及單倍體育種，從而提高經(jīng)濟效益。建構(gòu)遺傳圖解可體現(xiàn)親子代之間的內(nèi)在聯(lián)系。(1)突變型的闊葉石刁柏，其雄株的產(chǎn)量超過雌株，請你從提高經(jīng)濟效益的角度考慮，提出單倍體育種方案，并寫出相關(guān)遺傳圖解。提示：利用單倍體育種方法得到XX和YY植株，再讓其雜交產(chǎn)生大量植株。遺傳圖解：(2)有人認為闊葉突變型株是具有雜種優(yōu)勢或具有多倍體特點的緣故。請設計一個簡單實驗來鑒定突變型的出現(xiàn)是否是染色體加倍所致。提示：取根尖分生區(qū)制成裝片，顯微鏡觀察有絲分裂中期細胞內(nèi)染色體數(shù)目。若觀察到染色體數(shù)目加倍，則屬于染色體加倍所致；否則不是。1．單倍體：體細胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個體。2．由受精卵發(fā)育而來的個體，體細胞中含幾個染色體組，就是幾倍體。3．單倍體并不一定只含一個染色體組。單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗等階段，能明顯縮短育種年限。4．秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成，從而導致染色體數(shù)目加倍。5．染色體結(jié)構(gòu)變異包括缺失、重復、倒位和易位等幾種類型。6．染色體結(jié)構(gòu)變異可改變?nèi)旧w上的基因的數(shù)目或排列順序，可在顯微鏡下觀察到。學習效果·隨堂評估自測041．下列關(guān)于高等生物細胞中染色體組的敘述，錯誤的是(

)A．正常情況下，一個染色體組中不含有等位基因B．二倍體植物的正常配子中只含有一個染色體組C．人的生殖細胞中有23條染色體，含有22條常染色體和1條性染色體D．每個染色體組所含有的基因一定是相同的D

[由于同源染色體相同位置的基因未必是相同基因，故每個染色體組所含的基因不完全相同，D錯誤。]12345√2．果蠅的棒狀眼是由染色體中增加某一片段而引起的變異，皺粒豌豆是由淀粉分支酶基因中插入一段外來DNA序列而引起的變異。關(guān)于這兩種變異的敘述正確的是(

)A．都屬于染色體變異 B．都具有不定向性C．都屬于基因突變 D．都屬于基因重組B

[DNA片段重復屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，

插入的外來DNA序列使淀粉分支酶基因的堿基序列發(fā)生了改變，因此從一定程度上使基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，該變異屬于基因突變，基因突變和染色體變異都具有隨機性和不定向性，B正確。]12345√3．著絲粒蛋白F(CENPF)參與紡錘絲附著位點的組成，與染色體的運動和分離密切相關(guān)。下列變異屬于CENPF缺失引起的是(

)12345√A

BC

DC

[著絲粒蛋白F(CENPF)參與紡錘絲附著位點的組成，與染色體的運動和分離密切相關(guān)，若CENPF缺失，染色體的運動和分離異常，會導致細胞發(fā)生染色體數(shù)目變異，圖C出現(xiàn)染色體數(shù)目變異，C符合題意。]123454．某生物興趣小組為探究“低溫對細胞內(nèi)染色體數(shù)目的影響是否與秋水仙素的影響相同”進行實驗。下列有關(guān)實驗的敘述正確的是(

)A．應該選用洋蔥根尖成熟區(qū)細胞作為實驗材料B．該實驗應設置室溫下、－4℃的冰箱中、2%的秋水仙素溶液中3組實驗C．在顯微鏡下觀察和比較經(jīng)過不同處理的根尖細胞內(nèi)染色體數(shù)目D．若低溫處理結(jié)果大部分細胞染色體數(shù)目不變，則低溫不能誘導細胞染色體數(shù)目加倍12345√C

[選材時，應該選用洋蔥根尖正常分裂的分生組織細胞，A錯誤；將3組生長狀況相同的洋蔥根尖分別放入3個培養(yǎng)皿中，其中1號放在室溫下，2號放在4℃的冰箱中，3號放在滴加了2%的秋水仙素的溶液中，B錯誤；將3組根尖分別制成裝片后，在顯微鏡下觀察和比較經(jīng)過不同處理的根尖細胞內(nèi)染色體數(shù)目，C正確；低溫誘導染色體加倍的原理是抑制前期紡錘體的形成，若低溫處理結(jié)果大部分細胞染色體數(shù)目不變，是因為絕大多數(shù)細胞處于有絲分裂間期，D錯誤。]123455．下圖1表示不同細胞內(nèi)染色體組成情況。西瓜是單性花、雌雄同株的植物，下圖2為培育三倍體西瓜的方法，分析并回答下列問題：12345(1)圖1中，一般情況下，一定屬于單倍體生物體細胞染色體組成的是圖________。圖A所示細胞中含________個染色體組，若由C細胞組成的生物體是單倍體，則其正常物種體細胞內(nèi)含________個染色體組。(2)圖2中，二倍體與四倍體雜交的基本步驟為_________________________________________