2020新教材高中生物第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异课件 人教版必修第二册 39页

第 2 节　染色体变异 一、染色体数目的变异 1 . 类型 (1) 个别染色体数目变化 : 细胞内 个别染色体 的增加或减少。 (2) 染色体成套变化 : 细胞内染色体以一套完整的 非同源染色体 为基数增加或减少。 2 . 二倍体和多倍体 (1) 染色体组 : 在大多数生物的体细胞中 , 染色体都是两两成对的 , 也就是说含有两套非同源染色体 , 其中 每套非同源染色体 称为一个染色体组。 (2) 二倍体 : 体细胞中含有 两个 染色体组的个体。 (3) 多倍体 : 体细胞中含有 三个或三个以上 染色体组的个体。 【思考讨论】 与二倍体植株相比 , 多倍体有哪些特点 ? 答案 : 多倍体植株茎秆粗壮 , 叶片、果实和种子都比较大 , 糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。 (4) 人工诱导多倍体技术。 ① 方法 : 用 秋水仙素 或低温处理萌发的种子或幼苗。 ② 原理 : 秋水仙素或低温处理能够抑制 纺锤体 的形成 , 导致染色体不能移向细胞两极 , 引起细胞内 染色体数目 加倍。 ③ 应用 : 多倍体育种。 3 . 单倍体 (1) 概念 : 体细胞中含有 本物种配子 染色体数目的个体。 (2) 特点 : 与正常植株相比 , 单倍体植株长得 弱小 , 且 高度不育 。 (3) 应用 : 单倍体育种。 ① 方法 : 采用 花药 ( 花粉 ) 离体培养 的方法来获得单倍体植株 , 然后经过人工诱导使 染色体数目 加倍。 ③ 优点 : 明显 缩短 育种年限 ; 获得稳定遗传的 纯合子 , 自交后代不发生 性状分离 。 预习反馈 1 . 判断正误。 (1) 体细胞中含有三个染色体组的个体就是三倍体。 ( × ) (2) 单倍体的体细胞中不存在同源染色体。 ( × ) (3) 染色体组非整倍性变化必然导致新基因产生。 ( × ) (4) 体细胞中含 1 个染色体组的个体是单倍体 , 含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。 ( × ) 2 . 单倍体生物的体细胞中染色体数应是 ( 　　 ) A. 只含一条染色体 B. 只含一个染色体组 C. 染色体数是单数 D. 含本物种配子的染色体数 解析 : 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 , 叫作单倍体。如果是多倍体 , 其单倍体生物体细胞应含有不止一个染色体组。 答案 : D 3 . 下列有关多倍体的叙述 , 正确的是 ( 　　 ) A. 体细胞中含有 3 个或 3 个以上染色体组的个体就是多倍体 B. 人工诱导多倍体的方法很多 , 目前最常用最有效的方法是用低温处理植物分生组织细胞 C. 与二倍体植株相比 , 多倍体植株中糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加 D. 秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离 , 从而使染色体数目加倍 解析 : 体细胞中含有 3 个或 3 个以上染色体组的个体可能是单倍体 , 如六倍体对应的单倍体 ; 人工诱导多倍体最有效的方法是用秋水仙素处理分生组织细胞 ; 多倍体植株器官较大 , 营养物质的含量有所增加 ; 秋水仙素抑制纺锤体的形成 , 使染色体数目加倍。 答案 : C 二、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 分生组织 细胞 , 能够抑制 纺锤体 的形成 , 以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极 , 导致细胞不能分裂成两个子细胞。于是 , 植物细胞的染色体数目发生变化。 2. 实验步骤 预习反馈 下列是低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验相关说法 , 请判断正误。 (1) 低温诱导时温度越低效果越显著。 ( × ) (2) 用显微镜观察时会发现所有细胞中染色体均已加倍。 ( × ) (3) 制作根尖细胞的临时装片时 , 制作基本步骤是解离 → 漂洗 → 染色 → 制片。 ( √ ) (4) 本实验可以看到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程。 ( × ) (5) 低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的。 ( √ ) 三、染色体结构的变异 预习反馈 连线。 探究点一 探究点二 探究点三 染色体组及生物体倍性的判断 问题情景 许多栽培植物都是野生植物的后代 , 但是体细胞内的染色体数目却与它们的祖先大不相同。下表是马铃薯和香蕉与其野生祖先种的染色体数目 , 请讨论分析下列问题。 探究点一 探究点二 探究点三 1 . 为什么说在大多数生物的体细胞内 , 染色体都是两两配对 , 含有两套非同源染色体 ? 请联系减数分裂和受精作用知识分析说明。 提示 : 高等动植物个体发育的起点是受精卵 , 受精卵中的染色体一半来自精子 , 一半来自卵细胞。精子和卵细胞都是经过减数分裂形成的 , 在减数分裂过程中 , 同源染色体分开 , 非同源染色体自由组合 , 因此精子和卵细胞中各有一套非同源染色体 , 受精作用完成后 , 受精卵中就有两套非同源染色体。 2 . 马铃薯的野生祖先种和栽培品种分别属于几倍体 ? 其配子细胞中有个染色体组 ? 试推测栽培品种是如何培育而来的。 提示 : 马铃薯的野生祖先种体细胞含有两套非同源染色体 , 即含有 2 个染色体组 , 属于二倍体 , 其配子中含有 1 个染色体组 ; 栽培品种含有 4 个染色体组 , 属于四倍体 , 其配子中含有 2 个染色体组。栽培品种是通过诱导野生祖先种的染色体数目加倍培育形成的。 探究点一 探究点二 探究点三 3 . 香蕉的野生祖先种和栽培品种分别属于几倍体 ? 其配子细胞中有个染色体组 ? 试推测栽培品种是如何培育而来的。 提示 : 香蕉的野生祖先种体细胞含有两套非同源染色体 , 即含有 2 个染色体组 , 属于二倍体 , 其配子中含有 1 个染色体组 ; 栽培品种含有 3 个染色体组 , 属于三倍体 , 三倍体品种在减数分裂时 , 同源染色体联会紊乱 , 不能产生正常配子。栽培品种首先通过诱导野生祖先种的染色体数目加倍培育形成四倍体 , 然后使四倍体与野生祖先种杂交而形成。 探究点一 探究点二 探究点三 归纳提升 1 . 生物体细胞中染色体组数目的判断 (1) 根据染色体形态判断 : 细胞内形态、大小相同的染色体有几条 , 该细胞中就含有几个染色体组。如右图 , 每种形态的染色体都有 2 条 , 则该细胞中含有 2 个染色体组。 (2) 根据基因型判断 : 在细胞或生物体的基因型中 , 控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次 , 该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如 , 基因型为 AAaBBB 的细胞或生物体中含有 3 个染色体组。 探究点一 探究点二 探究点三 (3) 根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。 如下图 , 共有 8 条染色体 , 染色体形态数 ( 形态、大小不相同 ) 为 2, 所以染色体组数为 8 ÷ 2=4 。 探究点一 探究点二 探究点三 2 . 单倍体、二倍体和多倍体的判断 (2) 无性生殖 : 体细胞发育成新个体 → 与亲本倍性相同。 探究点一 探究点二 探究点三 典例剖析 下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述 , 错误的是 ( 　　 ) A. 一个染色体组中不含同源染色体 B. 由受精卵发育而来的 , 体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C. 含一个染色体组的个体是单倍体 , 单倍体不一定含一个染色体组 D. 由六倍体普通小麦的花药离体培养出来的个体是三倍体 解析 : 染色体组是由一组非同源染色体组成的 ; 由受精卵发育而来的个体 , 体细胞中含有几个染色体组就是几倍体 , 而由配子发育而来的个体 , 不管体细胞中含有几个染色体组都是单倍体 , 所以由六倍体普通小麦的花药离体培养出来的个体为单倍体。 答案 : D 探究点一 探究点二 探究点三 活学活练 1 . 用秋水仙素处理幼苗可诱导形成多倍体植物 , 秋水仙素的主要作用是 ( 　　 ) A. 使染色体再次复制 B. 使染色体着丝点不分裂 C. 抑制纺锤体的形成 D. 使细胞稳定在间期阶段 解析 : 秋水仙素能够抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成 , 这样细胞中的染色体虽然完成了复制 , 但染色体不能被拉向两极 , 导致细胞中的染色体数目加倍。 答案 : C 探究点一 探究点二 探究点三 2 . 下列 a~h 所示的细胞图中 , 有关它们所含染色体组的描述 , 正确的是 ( 　　 ) A. 细胞中含有一个染色体组的是 h 图 B. 细胞中含有两个染色体组的是 g 、 e 图 C. 细胞中含有三个染色体组的是 a 、 b 图 D. 细胞中含有四个染色体组的是 f 、 c 图 探究点一 探究点二 探究点三 解析 : 其形态、大小和功能各不相同的染色体组成一个染色体组 , 根据同源染色体的数目或等位基因的数目可判断染色体组数。 a 、 b 图细胞中含有三个染色体组 ;c 、 h 图细胞中含有两个染色体组 ;d 、 g 图细胞中含有一个染色体组 ;e 、 f 图细胞中含有四个染色体组。 答案 : C 探究点一 探究点二 探究点三 染色体变异与育种 问题情景 图中甲、乙表示水稻两个品种 ,A 、 a 和 B 、 b 表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因 , ① ~ ⑥ 表示培育水稻新品种的过程 , 请分析并回答下列问题。 探究点一 探究点二 探究点三 1 . 图中哪种途径为单倍体育种 ? 提示 : 图中 ①③⑤ 过程表示单倍体育种。 2 . 图中哪一标号处需用秋水仙素处理 ? 应如何处理 ? 提示 : ⑤⑥ 两处需用秋水仙素处理。图示 ⑤ 处需用秋水仙素处理单倍体幼苗 , 从而获得纯合子 , ⑥ 处常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 , 以诱导染色体加倍。 3 . ④⑥ 的育种原理分别是什么 ? 提示 : ④ 的育种原理为基因突变 , ⑥ 的原理为染色体变异。 探究点一 探究点二 探究点三 归纳提升 1 . 单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程 , 不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。筛选在最后一个环节 , 一般不会先筛选出合适的花药再进行培养 , 或者从单倍体中筛选出合适的类型再用秋水仙素处理。 2 . 单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同。两种育种方式都出现了染色体加倍情况 , 但操作对象不同。单倍体育种操作的对象是单倍体幼苗 ; 多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。 探究点一 探究点二 探究点三 典例剖析 下图是利用玉米 (2 n =20) 的幼苗芽尖细胞 ( 基因型 BbTt) 进行实验的流程示意图。下列分析不正确的是 ( 　　 ) A. 基因重组发生在图中 ② 过程 , 过程 ③ 中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期 B. 秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成 C. 植株 A 为二倍体 , 其体细胞内最多有 4 个染色体组 ; 植株 C 属于单倍体 , 其发育起点为配子 D. 利用幼苗 2 进行育种的最大优点是明显缩短育种年限 , 植株 B 纯合的概率为 25% 探究点一 探究点二 探究点三 解析 : 图中 ② 为花药的形成 , 减数分裂过程会发生基因重组 ; 过程 ③ 为有丝分裂 , 染色体在间期复制 , 结果每条染色体含两条染色单体 , 染色单体在后期分离 , 后期无染色单体 ,A 项正确 ; 秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成 , 导致染色体不能移向细胞两极 , 引起染色体数目加倍 ,B 项正确 ; 植株 A 为二倍体 , 其体细胞进行有丝分裂 , 体细胞在有丝分裂后期有 4 个染色体组 ; 植株 C 由配子直接发育而来 , 为单倍体 ,C 项正确 ; 利用幼苗 2 进行育种的最大优点是能明显缩短育种年限 , 得到的植株 B 全部为纯合子 ,D 项错误。 答案 : D 探究点一 探究点二 探究点三 活学活练 1 . 下列有关育种的叙述 , 正确的是 ( 　　 ) A. 杂交育种所选双亲必须是纯合子 B. 诱变所得植株若不出现预期性状就应丢弃 C. 多倍体育种时可用秋水仙素处理幼苗 D. 单倍体育种依据的遗传学原理是基因突变 解析 : 杂交育种的双亲可以为杂合子 ,A 项错误 ; 诱变育种所得的植株若不出现预期性状 , 可能为杂合子 , 子代有可能会出现预期性状 ,B 项错误 ; 多倍体的获得方法有低温诱导和秋水仙素处理 ,C 项正确 ; 单倍体育种的原理为染色体变异 ,D 项错误。 答案 : C 探究点一 探究点二 探究点三 2 . 下列是无子西瓜培育的过程简图 , 有关叙述不正确的是 ( 　　 ) A. ① 过程也可进行低温诱导处理 , 与秋水仙素的作用原理不同 B. 三倍体植株不育的原因是在减数分裂过程中联会发生紊乱 C. 培育得到的无子西瓜与二倍体有子西瓜相比个大、含糖量高 D. 要得到无子西瓜 , 需每年制种 , 很麻烦 , 所以可用无性繁殖进行快速繁殖 解析 : 低温诱导和秋水仙素的作用原理相同 , 都是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成。 答案 : A 探究点一 探究点二 探究点三 染色体结构的变异 问题情景 观察下列变异图解 , 请分析回答下列问题。 探究点一 探究点二 探究点三 1 . 图甲、图乙均发生了某些片段的交换 , 其交换对象分别是什么 ? 它们属于哪种变异 ? 提示 : 图甲发生了非同源染色体间片段的交换 , 图乙发生的是同源染色体非姐妹染色单体间相应片段的交换。图甲属于染色体结构变异中的 “ 易位 ”, 图乙则属于互换 ( 基因重组 ) 。 2 . 图丙 ① ~ ④ 的结果中哪些是由染色体变异引起的 ? 它们分别属于哪种变异 ? 能在光镜下观察到的是哪几个 ? 提示 : ①②④ 均为染色体变异。 ① ~ ④ 变异类型分别为 ① 染色体片段缺失 ; ② 染色体片段易位 ; ③ 基因突变 ; ④ 染色体片段倒位。 ①②④ 可在光学显微镜下观察到 , ③ 为基因突变 , 在显微镜下观察不到。 探究点一 探究点二 探究点三 3 . 图丙 ① ~ ④ 中哪种变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序 ? 提示 : 图丙 ① ~ ④ 中 ③ 属于基因突变只是产生了新基因 , 即改变了基因的结构 , 基因的数量和排列顺序均未发生改变。 探究点一 探究点二 探究点三 归纳提升 1 . 基因突变和染色体结构变异的区别 探究点一 探究点二 探究点三 2 . 染色体易位与互换的比较 知识总结染色体结构变异类型的判断 (1) 看染色体上基因的数目是否变化。如果发生变化 , 则可能是增添、缺失或易位。 (2) 看染色体上基因的排列顺序是否变化。如果发生变化 , 则可能是倒位。 探究点一 探究点二 探究点三 典例剖析 下图 ①②③④ 分别表示不同的变异类型 , 基因 a 、 a' 仅有图 ③ 所示片段的差异。下列相关叙述正确的是 ( 　　 ) A. 图中 4 种变异中能够遗传的变异是 ①②④ B. ③ 中的变异属于染色体结构变异中的缺失 C. ④ 中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复 D. ①② 都表示同源染色体上非姐妹染色单体的互换 , 发生在减数第一次分裂的前期 探究点一 探究点二 探究点三 解析 : ① 表示同源染色体上非姐妹染色单体间的互换 ( 发生在减数第一次分裂的四分体时期 ), 属于基因重组。 ② 表示非同源染色体间互换片段 , 发生的是染色体结构变异。 ③ 表示基因突变 , 是由碱基对的增添引起的。 ④ 表示染色体中某一片段缺失或重复 , 属于染色体结构变异。 ①②③④ 遗传物质都发生了改变 , 都是可遗传的变异。 答案 : C 探究点一 探究点二 探究点三 活学活练 下图表示某种生物的部分染色体上发生的四种变异的示意图 , 请回答以下问题。 探究点一 探究点二 探究点三 (1) 甲、乙、丙、丁的变异类型分别属于 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 基因的数目和排列顺序均未变化的是图 　　　 , 该变异类型可采用 　　　　　　　　 的方法进行检测。   (3) 可在显微镜下观察到的是图 　　　　　　　　 , 一般选用正在分裂的细胞做成装片 , 观察处于分裂 　　　 期的细胞。   (4) 若某 DNA 分子中丢失了一个碱基对 ( 基因中 ), 则该变异为 　　　　　　　　 ; 若某 DNA 分子中丢失了一个基因 , 则称为 　　　　　　　　　　 变异。   答案 : (1) 缺失、重复、倒位、基因突变　 (2) 丁　基因诊断　 (3) 甲、乙、丙　中　 (4) 基因突变　染色体结构