【人教版】高中生物必修二《 5_2 染色体变异》课件 31页

第二节 染色体变异 一、基因突变与染色体变异的区别 1.基因突变是染色体的 彩 的改变，是 水平的变异，而染色体变异是比较明显的 或 的变异。 2.在光学显微镜下可观察到 。 染色体变异 某一个位点上基因 分子 染色体结构 数目 二、染色体结构的变异 图示 类型 染色体中 引起变异 染色体中 引起变异 染色体的某一片段移接到另一条 上引起变异 染色体中某一片段 引起变异 位置颠倒 某一片段缺失 增加某一片段 非同源染色体 1.类型 2.共性 使排列在染色体上的基因的 发生改变，从而导致 。 3.对生物体的影响：大多数对生物体是 。例如，人的猫叫综合征是 引起的。 三、染色体数目的变异 （1）细胞内 的增加或减少 实例：21三体综合征 （2）细胞内染色体数目以 的形式 成倍增加或减少 实例：雄蜂 1.类型 2.染色体组 （1）概念：细胞中的一组 ，在 上各不相同，但又互相协调，共同控制生物生长、发育、遗传和变异的一组染色体。 形态和功能 数目或排列顺序 性状的变异 不利的 第5号染色体部分缺失 个别染色体 染色体组 非同源染色体 （2）图示分析 图中的雄果蝇体细胞染色体中 或 表示一个染色体组，与其 中的染色体相同。 3.二倍体、多倍体 （1）二倍体：由 发育而来，体细胞中含有 的个体，包括几乎全部的 和过半数的 。 （2）多倍体的概念及植株特点 粗壮 都比较大 等营养物质的含量有所 增加 a.概念 发育起点： 染色体组数目： b.植株特点 糖类和蛋白质 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y 精子 受精卵 两个染色体组 动物 高等植物 受精卵 三个或三个以上 茎秆 叶片、果实和种子 （3）人工诱导多倍体 a.方法 多倍体 秋水仙素 萌发的种子或幼苗 处理 形成 多倍体 植株 b.原理 分裂的 细胞 秋水仙素 处理 抑制 纺锤体形成 导致 不能移向两极，从而引起细胞内 染色体 染色体 数目加倍 形成 4.单倍体 （1）概念及特点 a.概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。 b.优点： 。 b.特点： 植株长得 高度 （2）应用：单倍体育种 a.方法 花药 培养 明显缩短育种年限 弱小 不育 离体 单倍体幼苗 人工诱导 用 处理 秋水仙素 加倍，正常纯合子 染色体数目 Content 类型 遗传效应 图解 实例 缺 失 缺失片段越多，对个体影响越大。轻则影响个体生活力，重则死亡 猫叫 综合征 学点一 染色体结构的变异 1.染色体结构变异的结果：染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致生物性状的变异。 2.染色体结构变异的类型 类型 遗传效应 图解 实例 重 复 引起的遗传效应比缺失小，重复部分太多会影响个体生活力 果蝇的 棒状眼 倒 位 形成的配子大多是异常的，从而影响个体生育 易 位 产生部分异常配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代 某种 夜来香 说明： ①染色体结构的改变可引起染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，对生物个体往往是不利的，有的甚至会致死。 ②每个物种所具有的染色体的大小、形态和结构都是相对稳定的。 Content 【例1】 图中①和②表示发生在常染色体上的变异,①和②所表示的变异 类型分别属于 ( ) A.重组和易位 B.易位和易位 C.易位和重组 D.重组和重组 A 【解析】考查基因重组与染色体变异的区别及图像识别分析能力。由题图可看出，①表示同源染色体互换同源区段，是交叉互换，属于基因重组； ②表示两条非同源染色体交换了片段，属于染色体结构变异中的易位。 Content 1.同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段属于 ，非同源染色体之间互换染色体片段属于 。 2.染色体结构变异不会使 内部的结构发生改变，可以使排列在染色体上的基因的 和 发生改变，从而导致性状变异。 排列顺序 基因重组 染色体结构变异 基因 数目 Content 染色体 基因顺序变化 a 123 — 476589 b 123 — 4789 c 1654 — 32789 d 123 — 45676789 1.果蝇的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123—456789，“—” 代表着丝点，表中表示了该正常染色体发生变异后基因顺序变化的情 况。有关叙述错误的是 ( ) A.a是染色体某一片段位置颠倒 引起的 B.b是染色体某一片段缺失引起 的 C.c是染色体着丝点改变引起的 D.d是染色体增加了某一片段引起的 C 学点二 染色体数目的变异 1.染色体数目变异的种类 （1）细胞内个别染色体的增加或减少。 例如，人类21号染色体正常情况下只有一对同源染色体，而由于某种原因变成了3条，则会导致21三体综合征；女性缺少1条X染色体，会导致性腺发育不良。 （2）细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。 2.染色体组 （1）概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。 （2）理解 ①从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染色体存在。 ②从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同，做题时可通过观察各染色体的形态、大小来判断是否为一个染色体组。 ③从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长发育的全部遗传信息。 ④从物种类型看，每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组的数目、大小、形态不同。 3.二倍体 （1）概念：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体称为二倍体。 （2）举例：二倍体在自然界中比较普遍，几乎全部的动物和过半数的高等植物均是二倍体。 4.多倍体 （1）概念：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，称为多倍体。 说明：二倍体和多倍体都是指由受精卵发育而成的个体。另外，由体细胞培育而获得的个体，也依据体细胞中染色体组的数目称为二倍体或多倍体。 （2）举例：香蕉是三倍体，马铃薯是四倍体，普通小麦是六倍体等。 （3）多倍体植株的特点 ①茎秆粗壮，叶片、种子和果实都较大。 ②糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。 ③缺点是发育迟缓，结实率低。 说明：多倍体的利用价值尤其体现在人们利用其营养器官的植物（如甜菜、甘蔗和烟草等）上。 （4）应用——多倍体育种 ①人工诱导多倍体的方法：可以采用低温、化学药剂如秋水仙素等处理。目前最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 ②秋水仙素的作用：秋水仙素作用于正在分裂的细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。 5.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，叫做单倍体。 说明：单倍体中不一定只含一个染色体组。单倍体分为两大类，一类是一倍体，即二倍体物种产生的单倍体；一类是多单倍体，即多倍体物种产生的单倍体。 （2）举例：通常是由未经受精作用的卵细胞直接发育而成（也叫单性生殖）。例如工蜂、蚜虫在夏天进行的孤雌生殖。高等植物开花传粉后，因低温影响延迟受粉，也可以形成单倍体。 （3）单倍体植株的特点：单倍体含有本物种配子的染色体数目，也就是有生活必需的全套基因，因此在适宜条件下，能正常生长。但因为所含染色体仅是正常体细胞的一半，一般表现为：①植株弱小，②高度不育，③染色体一经加倍，即得到纯合的正常植物体。 （4）应用——单倍体育种 ①人工获得单倍体的方法：花药离体培养。 ②单倍体育种的基本步骤： F 1 花粉 单倍体 二倍体（或多倍体）纯系 所需性状 筛选 培养 组织 染色体加倍 人工诱导 说明：此处人工诱导染色体加倍的方法多是用秋水仙素处理单倍体幼苗。注意，不是用秋水仙素处理萌发的种子，因为单倍体是高度不育的，很难结出种子。 ③实例：两对等位基因分别位于两对同源染色体上，基因型为AaBb的杂合小麦F 1 ，利用单倍体育种法获得aaBB新品种的培育过程： ④优点：能大大缩短育种年限。 用秋水仙素使染色体加倍所得后代都是正常的纯合子，自交后代不会发生性状分离，因此能大大缩短育种年限。 花粉 所需品种(aaBB) AaBb 减数分裂 AB Ab aB ab 花药 离体培养 单倍体苗 AB Ab aB ab 秋水仙素 处理 纯合植株 AABB AAbb aaBB aabb 筛选 Content 多倍体育种 单倍体育种 原理 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种（指每对染色体上成对的基因都是纯合的） 都属于染色体数目的变异 常用 方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花药离体培养后，人工诱导染色体加倍 优点 器官大，可提高产量和营养成分 明显缩短育种年限 缺点 适用于植物，在动物方面难以开展 技术较复杂，需与杂交育种配合 6.单倍体育种与多倍体育种的比较 Content 【例2】 韭菜的体细胞中含有３２条染色体，这３２条染色体有８种形 态结构，韭菜是 （ ） A.二倍体 B.四倍体 C.六倍体 D.八倍体 Ｂ 【解析】一个染色体组内的每条染色体大小、形态各不相同，韭菜体细胞中含有８种形态的染色体，说明韭菜的一个染色体组有８条染色体，３２÷８＝４个染色体组。 Content 1.染色体组数的判定方法 （1）根据染色体形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态 的染色体共有几条，则含有 个染色体组，如图甲有四个染色体组。 （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 出现几次，则有 染色体组，如图乙含有四个染色体组。 （3）根据染色体的数目和染色体的形态数来推算，染色体组的数目= 。 如图丙，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（个）。 甲 丙 相同 几个 基因 几个 染色体数/染色体形态数 Content 2.所有的单倍体都高度不育吗？ 不是的。绝大多数生物为二倍体，其单倍体中只含有一个染色体组，减数分裂时产生正常配子的几率极小，几乎无法产生，故是高度不育的。但并非所有的单倍体都高度不育，如含有2、4、6等偶数染色体组的单倍体，则可产生正常的配子，因而是可育的。 Content 2.自然界中，多倍体植物形成的一般过程是 ( ) ①减数分裂受阻 ②细胞染色体加倍 ③产生加倍的配子 ④形成加倍的合子 ⑤有丝分裂受阻 A.①②③④ B.⑤②③④ C.⑤①②④ D.⑤③②④ Ｂ 学点三 低温诱导植物染色体数目的变化 1.实验原理 低温处理植物分生组织细胞，能够抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，这样的细胞不能继续分裂，从而产生染色体数目加倍的核。若染色体加倍的细胞继续分裂，就会形成多倍性的组织，由多倍性组织分化产生的性细胞所产生的配子是多倍性的，因而也可通过有性繁殖方法把多倍体繁殖下去。 2.实验操作步骤 培养：将洋葱放在清水中培养，待长出约1 cm左右的不定根，放入冰箱（1～4 ℃）诱导培养36 h。 固定：取诱导处理好的根尖约0.5～1 cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。 制作装片：按解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。 观察：先用低倍镜观察，找到视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞的区域。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。 Content 3.注意事项 （1）低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。与秋水仙素相比，低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。但通过显微镜观察时，只能观察到染色体数目的增加，增加的具体数目不容易确定。 （2）设置温度梯度分组进行培养，目的是探究不同温度诱导时植物染色体数目的变化。 （3）染色体加倍后必须进行鉴别。同源多倍体主要是根据形态特性来判断：如叶色、叶形及气孔和花粉粒的大小。最为可靠的方法是待收获大粒种子后，再将这些大粒种子萌发后制片，然后检查细胞内的染色体数目，只有染色体数目加倍了，才能证明植株已诱变成多倍体。 Content 【例3】 低温诱导染色体数目变异的原因是 （ ） A.诱导染色体连续复制两次 B.促使染色单体分开，形成了染色体 C.促进细胞两两融合 D.抑制细胞分裂时纺锤体的形成 Ｄ 【解析】本题考查染色体数目变异的原因及细胞分裂的相关知识，旨在加强学生对低温诱导多倍体形成过程的理解。低温等环境条件的剧烈变化或人工使用秋水仙素等可抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，使细胞中分开的染色体单体不能移向两极，从而导致细胞中染色体数目加倍。 Content 1.在显微镜下观察染色体数目时，应选择处于 期的细胞进行观察。 2.由于 经历的时间最长，因此，在观察细胞时会发现绝大多数细胞处于 。 3.有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是 ( ) A.可能出现三倍体细胞 B.多倍体细胞形成的比例常达100% C.多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期 D.多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会 中 间期 间期 C Content 1.自然界中多倍体形成的原因是什么？ 在自然界中，由于环境条件的剧烈变化干扰了细胞正常的有丝分裂，染色体以染色体组为单位成倍地增加，形成多倍体。多倍体在植物中广泛存在，在动物中较少见。具体形成原因有： （1）体细胞在有丝分裂的过程中染色体加倍 染色体 已复制 环境 剧变 纺锤体 不能形成 细胞不 能分裂 细胞染色体 数目加倍 染色体加倍 的组织或个体 有丝 分裂 Content 1.自然界中多倍体形成的原因是什么？ （2）染色体数目加倍也可以发生在配子形成的减数分裂过程中，产生染色体数目加倍的配子，染色体数目加倍的配子在受精以后也会发育成多倍体。 染色体加 倍的个体 原始生殖细胞的 染色体已经复制 环境 剧变 纺锤体 不能形成 减数分裂 无法进行 细胞染色体 数目加倍 染色体加 倍的配子 正常条件 减数分裂 受精 染色体加 倍的合子 发育 Content 返回 2.利用所学知识尝试构建本学案三维知识体系。