5.2染色體變異課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

第5章基因突變及其他變異

第2節(jié)染色體變異一.生物的變異變異類(lèi)型概述目標(biāo)010203通過(guò)低溫誘導(dǎo)染色體的實(shí)驗(yàn)，理解染色體數(shù)目變化的機(jī)制。（科學(xué)探究）通過(guò)分析染色體組的概念，理解二倍體、多倍體和單倍體的特點(diǎn)和生產(chǎn)中的應(yīng)用。（生命觀(guān)念、社會(huì)責(zé)任）結(jié)合染色體結(jié)構(gòu)變異的示意圖，了解染色體結(jié)構(gòu)變異的常見(jiàn)類(lèi)型。（科學(xué)思維）學(xué)習(xí)目標(biāo)馬鈴薯野生祖先種（多種顏色）野生祖先種和栽培品種性狀差異的原因是什么呢？野生祖先種（有籽）問(wèn)題探討野生祖先種VS栽培品種香蕉野生祖先種VS栽培品種

作為野生植物的后代，許多栽培植物的染色體數(shù)目卻與它們的祖先大不相同，如馬鈴薯和香蕉。討論1、請(qǐng)根據(jù)所學(xué)的減數(shù)分裂的知識(shí)，試著完成該表格。2、嘗試回答野生祖先種和栽培品種性狀的差異的原因？生物種類(lèi)體細(xì)胞染色體數(shù)/條體細(xì)胞非同源染色體/套每套非同源染色體數(shù)/條配子染色體數(shù)/條馬鈴薯野生祖先種242栽培品種484香蕉野生祖先種222栽培品種333122411異?！咎崾尽考?xì)胞內(nèi)發(fā)生了染色體數(shù)目變異。問(wèn)題探討12121111染色體變異P871.概念：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

——染色體變異所有生物都能發(fā)生染色體變異嗎？染色體變異可在顯微鏡下觀(guān)察到嗎？只有真核生物才發(fā)生染色體變異；原核生物、病毒無(wú)染色體不發(fā)生光學(xué)顯微鏡下可觀(guān)察（細(xì)胞水平變異）3.種類(lèi)：染色體數(shù)目的變異染色體結(jié)構(gòu)的變異2.發(fā)生對(duì)象：染色體一.染色體數(shù)目的變異(1)概念：正常染色體組中,丟失或添加了一條或幾條完整的染色體。單體：2n-1三體：2n+1(2)舉例：①21三體綜合征唐氏綜合征,又稱(chēng)先天愚型，由于多了一條21號(hào)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(zhǎng)發(fā)育障礙和多發(fā)畸形。1.個(gè)別染色體的增加或減少一、染色體數(shù)目的變異1.個(gè)別染色體的增加或減少原因一原因二減Ⅰ后同源染色體未分離減Ⅱ后姐妹染色單體分開(kāi)形成的子染色體移向細(xì)胞的同一極形成原因：一.染色體數(shù)目的變異(2)舉例：②性染色體數(shù)目異常【A】:XO單體Turner綜合征(先天性卵巢發(fā)育不全綜合征)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(guān)表現(xiàn)為女性，但性腺發(fā)育不良，沒(méi)有生育能力。44條＋XO（45條）原因:①父方在MⅠ時(shí)X和Y未分離,進(jìn)入同一個(gè)配子中,形成不含性染色體的異常精子。②或母方在MⅠ時(shí)X和X未分離，或MⅡ時(shí)兩條X單體分離后進(jìn)入同一個(gè)配子中，形成不含性染色體的異常卵細(xì)胞。一、染色體數(shù)目的變異相同的餐具可看做

染色體，不同的餐具可看做是

染色體，那么一套餐具就是一套

染色體，稱(chēng)為一個(gè)

。

若將餐具看做細(xì)胞中的染色體：同源非同源非同源染色體組2.以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少一、染色體數(shù)目的變異1.個(gè)別染色體的增加或減少

在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中，染色體都是兩兩成對(duì)的，也就是說(shuō)含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱(chēng)為一個(gè)染色體組。（染色體組）一、染色體數(shù)目的變異一套非同源染色體（不含同源染色體，不含等位基因）各不相同特征本質(zhì)上1形態(tài)上2功能上3一個(gè)染色體組的染色體有哪些特征（本質(zhì)？形態(tài)？功能？）？各不相同但攜帶生物生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異的一整套遺傳信息結(jié)合染色體組概念，說(shuō)一說(shuō)以下細(xì)胞圖中有幾個(gè)染色體組？每個(gè)組幾條？3個(gè)，3條1個(gè)，4條3個(gè)，2條1234111222333112233441122111222（1）根據(jù)“染色體形態(tài)”判斷

4個(gè)，2條2個(gè)，2條2個(gè)，2條2個(gè)，2條2個(gè)，2條染色體組的判定方法：2個(gè)，4條相同形態(tài)的染色體有幾條=有幾個(gè)染色體組有幾種形態(tài)的染色體=一個(gè)染色體組中就有幾條染色體AaaaAABBDDAaaABCD4個(gè)染色體組2個(gè)染色體組3個(gè)染色體組1個(gè)染色體組（2）根據(jù)“基因型”判斷

染色體組的判定方法：同一英文字母（無(wú)論大小寫(xiě)）出現(xiàn)幾次=有幾個(gè)染色體組。有幾種字母出現(xiàn)=一個(gè)染色體組中就有幾條染色體

（1）二倍體：由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中有兩個(gè)染色體組的生物。在自然界中，幾乎全部動(dòng)物和過(guò)半數(shù)的高等植物都是二倍體，記作2N。野生馬鈴薯♀♂果蠅體細(xì)胞人類(lèi)玉米2N=82N=242N=462N=20一、染色體數(shù)目的變異重要概念2：二倍體一般情況下，二倍體通過(guò)減數(shù)分裂形成的配子只有一個(gè)染色體組。牛刀小試1.下列有關(guān)染色體組的說(shuō)法，不正確的是A.X、Y染色體形態(tài)不同，可以存在于同一染色體組中B.二倍體生物的配子中含有的染色體構(gòu)成一個(gè)染色體組C.構(gòu)成一個(gè)染色體組的染色體在形態(tài)、功能上各不相同D.果蠅在減數(shù)分裂Ⅰ后期移向細(xì)胞同一極的染色體構(gòu)成一個(gè)染色體組A多倍體：4n=483n=33由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體（有幾個(gè)染色體組就叫幾倍體）6n=42多倍體在植物中很常見(jiàn)，動(dòng)物中極少見(jiàn)一、染色體數(shù)目的變異菊花（6n=54）葡萄（三/四倍體）番茄（4n=48）棉花（4n=52）在被子植物中，約有33%的物種是多倍體，如：相關(guān)信息：山藥（4n=40）蔥（4n=32）水仙（3n=30）無(wú)籽西瓜（3n=33）二倍體葡萄四倍體葡萄二倍體草莓四倍體草莓多倍體特點(diǎn)：多倍體與二倍體植株相比，有哪些優(yōu)、缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大

糖類(lèi)和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加缺點(diǎn)：生長(zhǎng)發(fā)育遲緩；結(jié)實(shí)率低

“養(yǎng)份多”“成熟遲、結(jié)實(shí)少”（染色體組數(shù)為奇數(shù)的多倍體的植物通常高度不育）受精卵受精卵未受精的卵2n=322n=32n=162n=32蜂王工蜂雄蜂蜂王卵n=16減數(shù)分裂重要概念4：?jiǎn)伪扼w(1)概念：體細(xì)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(gè)體。(2)實(shí)例：雄蜂二倍體單倍體（3）特點(diǎn)植株長(zhǎng)得弱小一般高度不育含偶數(shù)個(gè)染色體組：可育含奇數(shù)個(gè)染色體組：高度不育個(gè)體雌配子受精卵單倍體個(gè)體二倍體/多倍體雄配子

由生殖細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)，無(wú)論體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組一律稱(chēng)為單倍體。是否含有兩個(gè)染色體組的都是二倍體。單倍體都只有一個(gè)染色體組?！痢僚袛囝}單倍體“兩看法”判斷單倍體、二倍體和多倍體一看發(fā)育來(lái)源二看體細(xì)胞染色體組數(shù)二倍體多倍體配子受精卵二個(gè)三個(gè)或以上單倍體

關(guān)于單倍體的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)單倍體的體細(xì)胞中并不一定只有一個(gè)染色體組：如四倍體的配子形成的單倍體的體細(xì)胞中含有兩個(gè)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(gè)染色體組，則發(fā)育成的單倍體含有同源染色體能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂并產(chǎn)生后代。(3)單倍體是生物個(gè)體，而不是配子，精子和卵細(xì)胞屬于配子，但不是單倍體。雜交三倍體（母本）聯(lián)會(huì)紊亂p88無(wú)子西瓜第一年第二年三倍體植株多倍體育種——三倍體無(wú)子西瓜培育過(guò)程P91閱讀課本，思考：1.多倍體育種的方法？2.多倍體育種的作用原理？3.三倍體無(wú)子西瓜培育的過(guò)程？染色體復(fù)制著絲粒自動(dòng)斷裂1.多倍體育種（1）方法：低溫誘導(dǎo)、秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗（最常用）（2）作用機(jī)理：在有絲分裂前期抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍多倍體育種無(wú)子西瓜培育過(guò)程視頻2．下圖是三倍體無(wú)子西瓜的培育過(guò)程圖解。據(jù)圖回答下列問(wèn)題。（1）為什么用一定濃度的秋水仙素溶液滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖？（2）獲得的四倍體西瓜為何要與二倍體雜交？聯(lián)系第1問(wèn)，你能說(shuō)出產(chǎn)生多倍體的基本途徑嗎？西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方,用秋水仙素處理可以抑制細(xì)胞有絲分裂時(shí)形成紡錘體,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍,從而得到四倍體植株。雜交可以獲得三倍體植株。產(chǎn)生多倍體的基本途徑為:用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。（3）有時(shí)可以看到三倍體西瓜中有少量發(fā)育并不成熟的種子，請(qǐng)推測(cè)產(chǎn)生這些種子的原因。方法一,進(jìn)行無(wú)性生殖,將三倍體植株進(jìn)行組織培養(yǎng)獲取大量的組培苗,再進(jìn)行移栽;方法二,利用生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類(lèi)似物處理二倍體植株未受粉的雌蕊,以促進(jìn)子房發(fā)育成無(wú)種子的果實(shí),同時(shí),在花期全時(shí)段要進(jìn)行套袋處理,以避免受粉。（4）無(wú)子西瓜每年都要制種，很麻煩，有沒(méi)有別的替代方法？三倍體植株一般不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂形成配子,因此,不能形成種子。但是,也有可能在減數(shù)分裂時(shí)形成正常的卵細(xì)胞,從而形成正常的種子,但這種概率特別小。單倍體育種用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種，培育矮稈抗病小麥的過(guò)程，如下圖所示：?jiǎn)伪扼w育種單倍體育種的核心步驟為①花藥離體培養(yǎng)

②秋水仙素處理誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍。①與雜交育種相比，單倍體育種能明顯縮短育種年限②子代均為純合子，優(yōu)良性狀能穩(wěn)定遺傳。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜且需與雜交技術(shù)結(jié)合使用。雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異常用方法雜交→自交→選優(yōu)→連續(xù)自交用物理（輻射、激光誘變）或化學(xué)方法處理花藥離體培養(yǎng)→單倍體→秋水仙素處理使染色體數(shù)目加倍→純種秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗優(yōu)點(diǎn)集優(yōu)良性狀于一體，操作簡(jiǎn)便提高變異頻率加速育種進(jìn)程明顯縮短育種年限各種器官大、營(yíng)養(yǎng)成分高、抗性強(qiáng)缺點(diǎn)育種時(shí)間最長(zhǎng)，不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙有利變異少，需大量處理供試材料（盲目性大）技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合只適用于植物，獲得的新品種發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低知識(shí)回顧與拓展實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)2．實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)論剪取上述根尖0.5~1cm→放人卡諾氏液中浸泡0.5~1h,用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次先用低倍鏡尋找,再用高倍鏡觀(guān)察解離→漂洗→染色→制片實(shí)驗(yàn)流程誘導(dǎo)培養(yǎng)固定細(xì)胞形態(tài)培養(yǎng)不定根制作裝片觀(guān)察低溫誘導(dǎo)待蒜長(zhǎng)出約1cm長(zhǎng)的不定根→放人冰箱冷藏室培養(yǎng)48~72h將蒜在冰箱冷藏室內(nèi)(4℃)放置一周→取出后,將蒜置于裝滿(mǎn)清水的容器上方→蒜的底部接觸水面,于室溫25℃進(jìn)行培養(yǎng)現(xiàn)象:視野中既有正常的二倍體細(xì)胞，也有染色體目發(fā)生改變的細(xì)胞

結(jié)論：低溫可以誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：①選材：應(yīng)選擇能進(jìn)行分裂的分生組織細(xì)胞，否則不會(huì)出現(xiàn)染色體加倍的情況。②溫度不是越低越好：溫度過(guò)低對(duì)根尖細(xì)胞造成傷害，應(yīng)選擇適宜溫度。③并不是所有細(xì)胞中染色體均已加倍：只有少部分細(xì)胞實(shí)現(xiàn)“染色體加倍”，大部分細(xì)胞仍為二倍體分裂狀況。④細(xì)胞是死的而非活的：顯微鏡下觀(guān)察到的細(xì)胞是已被解離液殺死的細(xì)胞。⑤著絲點(diǎn)分裂與紡錘體無(wú)關(guān)：著絲點(diǎn)到有絲分裂后期即分裂，無(wú)紡錘絲牽引，著絲點(diǎn)也分裂。二、染色體結(jié)構(gòu)的變異abcdef實(shí)例1：果蠅缺刻翅的形成實(shí)例2：貓叫綜合征正常翅缺刻翅人的5號(hào)染色體部分缺失引起的遺傳病，因?yàn)榛純嚎蘼曒p，音調(diào)高，很像貓叫而得名。貓叫綜合征患者的生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，而且存在嚴(yán)重的智力障礙。①缺失:類(lèi)型：染色體的某一片段缺失引起變異。二、染色體結(jié)構(gòu)的變異abcdefb棒狀眼正常眼實(shí)例：果蠅棒狀眼的形成②重復(fù):染色體中增加某一片段引起變異。③易位:染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上引起變異。abcdefghijk正常眼花斑眼實(shí)例：果蠅花斑眼的形成二、染色體結(jié)構(gòu)的變異染色體易位與交叉互換的比較圖解區(qū)別位置原理觀(guān)察發(fā)生于非同源染色之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間染色體結(jié)構(gòu)變異基因重組可在顯微鏡下觀(guān)察到在顯微鏡下觀(guān)察不到染色體易位交叉互換二、染色體結(jié)構(gòu)的變異cdefabafbcdeedbc正常翅卷翅實(shí)例：果蠅卷翅的形成

女性9號(hào)染色體倒位后造成習(xí)慣性流產(chǎn)④倒位:染色體的某一片段位置顛倒引起變異。二、染色體結(jié)構(gòu)的變異大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，甚至導(dǎo)致生物體死亡。影響結(jié)果思考4：染色體結(jié)構(gòu)變異中基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化了嗎？缺失重復(fù)易位倒位染色體上基因數(shù)量的改變?nèi)旧w上基因排列順序的改變生物性狀的改變(變異)基因突變基因重組染色體變異本質(zhì)時(shí)期觀(guān)察范圍結(jié)果共同點(diǎn)比較基因突變、基因重組和染色體變異基因結(jié)構(gòu)的改變基因的重新組合染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目發(fā)生變化DNA復(fù)制時(shí)期減數(shù)分裂I減數(shù)分裂、有絲分裂光學(xué)顯微鏡下無(wú)法觀(guān)察光學(xué)顯微鏡下無(wú)法觀(guān)察光學(xué)顯微鏡下可以觀(guān)察任何生物真核生物有性生殖的真核生物產(chǎn)生新的基因只改變基因型基因“數(shù)量”上發(fā)生變化都是可遺傳的變異歸納總結(jié)X1、染色體變異包括染色體數(shù)目的變異和結(jié)構(gòu)的變異。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)只有生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化才屬于染色體變異。（

）(2)體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體就是二倍體。（

）（3）用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體。（

）XX概念檢測(cè)2、秋水仙素能誘導(dǎo)多倍體形成的原因是（）A.促進(jìn)細(xì)胞融合B.誘導(dǎo)染色體多次復(fù)制C.促進(jìn)染色單體分開(kāi),形成染色體D.抑制細(xì)胞有絲分裂時(shí)紡錘體的形成D3、慢性髓細(xì)胞性白血病是一種惡性疾病，患者骨髓內(nèi)會(huì)出現(xiàn)大量惡性增殖

的白細(xì)胞。該病是由于9號(hào)染色體和22號(hào)染色體互換片段所致。這種變

異屬于（）A.基因突變B.基因重組C.染色體結(jié)構(gòu)變異D.染色體數(shù)目變異C4、填表比較豌豆、普通小麥、小黑麥的體細(xì)胞和配子中的染色體數(shù)目、染色體組數(shù)目，并且注明它們分別屬于幾倍體生物。生物種類(lèi)豌豆普通小麥小黑麥體細(xì)胞中的染色體數(shù)/條42配子中的染色體數(shù)/條728體細(xì)胞中的染色體組數(shù)2配子中的染色體組數(shù)3屬于幾倍體生物八倍體1456216814二倍體六倍體1.在二倍體的高等植物中，偶然會(huì)長(zhǎng)出一些植株弱小的單倍體。這些單倍體一般不能通過(guò)有性生殖繁殖后代。單倍體是如何形成的？為什么不能繁殖后代？

可能原因是，二倍體植株經(jīng)減數(shù)分裂形成配子后，一些配子可以在離體條件下發(fā)育成單倍體。這些單