5.2 染色体变异-【生物讲堂】2023-2024学年高一生物同步备课课件（人教版2019必修2）

5.2染色体变异 今日热搜 中世纪的西瓜→皮薄肉厚的红西瓜→无籽西瓜 无心恋爱，专注长肉的三倍体生蚝 鲫鱼都是母的？看银鲫如何借精生子 人类染色体变异造成的流产，占自发性流产的50%以上 问题探讨 作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。 讨论： 1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。 12 24 11 33/2？ 野生祖先种香蕉 （有籽） 栽培品种香蕉 （无籽） 栽培品种马铃薯 （一般都为黄色） 野生祖先种马铃薯 （多种颜色） 联会紊乱 染色体变异 易饲养，繁殖快 子代多，可统计 相对性状多且明显 果蝇缺刻翅的形成原因： 染色体的某一片段消失 3 体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 染色体数目的变异 1 2. 分类： 自主学习：仔细阅读课本87页，总结染色体变异的概念、类型、思考其与基因突变和基因重组的区别。 1. 概念： 染色体结构的变异 2 3. 区别： 基因突变、基因重组：光学显微镜下不可见（分子水平） 染色体变异：一般光学显微镜下可见（细胞水平） 染色体变异 一、染色体数目的变异 类型一：个别染色体数目的增加或减少 三体 单体 举例：21三体综合征/唐氏综合征 病因：21号同源染色体由2条增为3条 症状：智力低下，发育迟缓，眼间较宽，外眼角上斜，口常半张，舌外伸，又叫伸舌样痴呆。 非整倍变异 13三体综合征 病因：13号同源染色体由2条增为3条 症状：患者头小，患先天性心脏病，智力远低于常人 一、染色体数目的变异 类型一：个别染色体数目的增加或减少 三体 单体 18三体综合征/爱德华氏综合征 病因：18号同源染色体由2条增为3条症状：患者智能落后、生长发育迟缓、特殊面容，多并发其他部位畸形。 一、染色体数目的变异 类型一：个别染色体数目的增加或减少 三体 单体 男性克氏综合征 病因：多了一条X染色体（XXY） 症状：先天性睾丸发育不全或原发性小睾丸症，患者体型较高、体征女性化、睾丸小、无精子等 一、染色体数目的变异 类型一：个别染色体数目的增加或减少 三体 单体 超雄综合征 病因：多了一条Y染色体（XYY） 症状：身材特别高，易于兴奋，自我克制力差，易产生攻击行为，有狂暴倾向。 一、染色体数目的变异 类型一：个别染色体数目的增加或减少 三体 单体 女性特纳氏综合征 病因：少了一条X染色体（X0） 症状：先天性卵巢发育不全综合征，身体矮小，肘外翻，颈部皮肤松弛为蹼颈。外观虽表现为女性，但卵巢发育不良，乳房不发育，无生育能力。 细胞内个别染色体的增加或减少形成的原因可能是？ 一、染色体数目的变异 原因一 原因二 减Ⅰ后同源染色体未分离 减Ⅱ后姐妹染色单体分开形成的子染色体移向细胞的同一极 类型一：个别染色体数目的增加或减少 形成原因： 一、染色体数目的变异 类型二：以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或减少 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。 （染色体组） 一、染色体数目的变异 染色体组：每套非同源染色体 一套非同源染色体（不含同源染色体，不含等位基因） 各不相同 特征 本质上 1 形态上 2 功能上 3 一个染色体组的染色体有哪些特征（本质？形态？功能？）？ 各不相同 但携带生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息 一、染色体数目的变异 染色体组模拟 一副扑克牌 能分几组？ 结合染色体组概念，说一说以下细胞图中有几个染色体组？每个组几条？ 3个，3条 1个，4条 3个，2条 1 2 3 4 1 1 1 2 2 2 3 3 3 11 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 111 2 2 2 （1）根据“染色体形态”判断 —— 染色体组数 = 同一形态染色体数 每个组染色体数 = 染色体形态数 4个，2条 2个，2条 2个，2条 2个，2条 2个，2条 染色体组的判定方法： 2个，4条 项目         染色体组数 ____ ____ ____ ____ （2）请根据基因型判断染色体组数： 1 3 2 4 控制同一性状的基因（同一英文字母,无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组。 有几种字母出现，一个染色体组中就有几条染色体。 方法二：根据基因型判断 A B C D A A b b ：体细胞中含有2个染色体组 ：体细胞中含有3个及以上染色体组 雌配子 + 雄配子 受精卵 生物体 受精作用 发育 项目 二倍体 多倍体 单倍体 概念 形成过程 发育起点 植株特点 由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体 由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 受精卵 受精卵 配子 （3）二倍体、多倍体和单倍体的比较 二倍体 多倍体 单倍体 单倍体 直接发育成生物体 直接发育成生物体 植株矮小，一般高度不育 正常（作为单倍体、多倍体的参照物） ①茎秆粗壮； ②叶片、果实和种子较大； ③营养物质含量丰富 人体正常体细胞内有几个染色体组呢？像人体这样由受精卵发育而来，细胞中含有2个染色体组的就是二倍体。而普通小麦是多倍体。回顾多倍体、单倍体的概念 17 受精卵 2N=32 蜂王（雌性） 工蜂（雌性） 雄蜂 N=16 2N=32 蜂王 卵 N=16 减数分裂 受精作用 持续获得蜂王浆 获得普通蜂蜜 未受精的卵 自然界中还有一类特殊的生物，如雄蜂——未受精的卵细胞直接发育而来的，那它是几倍体呢？ 单倍体 一. 染色体数目的变异 二倍体的减数分裂出现错误，形成含有两个染色体组的配子，这样的配子与含有一个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有三个染色体组，称作三倍体。 减数分裂Ⅰ后期出现错误 一. 染色体数目的变异 三倍体的形成原因①——减数分裂Ⅰ后期出现错误 减数分裂Ⅱ后期 出现错误 一. 染色体数目的变异 三倍体的形成原因②——减数分裂ⅠⅠ后期出现错误 减数分裂出现错误 ①两个含有两个染色体组的配子结合。 有丝分裂出现错误 ②二倍体在胚或幼苗时期受某种因素影响，体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离。 四倍体的形成原因： 自主学习：请同学们仔细阅读课本P88多倍体育种，及P89与社会联系中的单倍体育种相关内容，总结下列问题： 多倍体育种的方法、原理、过程等 单倍体育种的方法、过程、优点等 人工诱导多倍体、单倍体植物的方法有哪些？作用原理是什么？ （染色体数目变异） 方法 用________________________________诱导或用_______处理 处理对象 _____的种子或幼苗 原理 能够抑制_______的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使细胞内染色体数目_____ 实例 含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜的培育 作用时期 秋水仙素（目前常用、最有效） 低温 萌发 纺锤体 加倍 1. 多倍体育种 细胞分裂前期 染色体数加倍 染色体复制 着丝粒分裂 细胞无法正常分裂 无纺锤体牵引 4条染色体 无纺缍体形成 8个染色体 二. 多倍体育种和单倍体育种 阅读P91，请尝试说出三倍体西瓜培育的过程 第一次：杂交获得三倍体植株的种子 第二次：刺激三倍体植株的子房发育成无子果实 ②为什么要进行两次传粉？ ③为什么给三倍体植株授二倍体的花粉？ 思考：①为什么用一定浓度的秋水仙素滴在 二倍体西瓜的幼苗芽尖？ ④每年制种麻烦，有好方法吗？ 芽尖有丝分裂旺盛，秋水仙素处理能够抑制有丝分裂纺锤体的形成，引起细胞内染色体数目加倍，进而得到四倍体。 进行无性繁殖，将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。 二倍体花粉含少量的生长素，并能刺激三倍体的子房产生生长素。 3.过程: 2. 单倍体育种 （P89） 二. 多倍体育种和单倍体育种 1.方法： 二倍体植株 花药离体培养 单倍体植株 秋水仙素处理 二倍体植株（纯合子） 注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗 2.原理： 染色体变异 思考：现有纯合的高秆抗病的小麦（DDTT）和矮秆不抗病的小麦（ddtt）， 怎样得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？用遗传图解表示出来。 花药离体培养 P F1 配子 DDTT DDtt ddTT ddtt 正常植株（纯合） 秋水仙素 单倍体育种 P 高杆抗病 DDTT × 矮杆感病 ddtt F1 高杆抗病 DdTt F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt ddTT 杂交育种 矮抗 ⊗ 需要的纯合矮抗品种 连续⊗ 第1年 第2年 第3-6年 高杆抗病 DDTT × 矮杆感病 ddtt 高杆抗病 DdTt DT Dt dT dt 单倍体植株 第1年 第2年 DT Dt dT dt 需要的纯合矮抗品种 二. 多倍体育种和单倍体育种 4.优点： （1）明显缩短育种年限 （2）后代都是纯合子，自交后代不会发生性状分离 5.缺点： 技术复杂，需与杂交育种配合 三 低温诱导植物细胞染色体数目的变化（实验） 27 1. 实验原理： ______处理植物的___________细胞，能够____________________，以至影响细胞___________中染色体______________，导致 ______________________________，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）。 低温 分生组织 抑制纺锤体的形成 有丝分裂 被拉向两极 细胞不能分裂成两个子细胞 低温诱导只影响纺锤体的形成，不影响着丝粒的分裂 此细胞不能分裂成两个细胞，于是一个细胞中的染色体就会加倍。 三. 低温诱导植物细胞染色体数目的变化（实验）P89 2. 实验过程： 3. 实验结果： 实验中几种试剂的使用方法和作用 试剂 作用 卡诺氏液 固定细胞的形态 体积分数为95%的酒精溶液 洗去卡诺氏液 质量分数为15%的盐酸 与95%酒精等体积混合成解离液。解离根尖细胞，使细胞相互分离开来 清水 洗去解离液 质量浓度为0.01g/mL的甲紫 使染色体着色 (1)选材：应选用 ，否则不会出现染色体加倍的情况。 (2)并不是所有细胞中染色体均已加倍：只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。 (3)显微镜下观察到的细胞 ，不能观察到染色体数目的连续变化过程。 (4)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒到有丝分裂后期即分裂，无纺锤丝牵引，着丝粒也分裂。 实验注意事项 能进行分裂的分生组织细胞 已经死亡 AGCT-深圳 刘文华 四 染色体结构变异 33 ①概念： 染色体结构变异是指排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，这会导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物死亡。 ② 分类： 缺失、重复、易位、倒位 自主学习：阅读课本P90，总结染色体结构变异的概念及类型。 四. 染色体结构变异 34 ①缺失：染色体的某一片段缺失引起变异。例如: 果蝇缺刻翅的形成 丢失 a b c d e f b a c d e f 影响：缺失片段越大，对个体影响越大。 果蝇正常翅 果蝇缺刻翅 四. 染色体结构变异 基因数目减少 结果： 例如：猫叫综合征 症状： 人的5号染色体部分缺失引起的遗传病。患儿生长发育迟缓，并存在严重的智力障碍，其最明显的特征是哭声轻，音调高，似猫叫。 病因： 人的第5号染色体部分缺失 正常 患者 缺失典例： 项目 染色体片段缺失 碱基对缺失 图解 区别 原理 观察 染色体结构变异 基因突变 在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 比较染色体片段缺失与基因突变碱基对缺失 ②重复：染色体中增加某一片段引起变异。例如：果蝇棒状眼的形成 重复 a b c d e f b b a b c d e f b 四. 染色体结构变异 ③易位：一条染色体某一片段，移接到另一条非同源染色体上引起变异。 例如：果蝇花斑眼的形成 a b c d e f g h i j k l g h i j k l a b c e f d a b c k l g h d e f j i 移接 正常眼 花斑眼 四. 染色体结构变异 比较染色体易位与染色体互换 图解 区别 位置 原理 观察 染色体易位 染色体互换 发生于非同源染色之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 染色体结构变异 基因重组 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 ④倒位：染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。 例如: 果蝇卷翅的形成 正常翅 卷翅 a b c d e f a b c d e f b c d e a f 颠倒 四. 染色体结构变异 思考：下图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象，通过图示 辨析染色体结构变异的类型。 缺失 重复 易位 倒位 总结：上述变异类型中，_____和_____改变了染色体上基因的数量，_____和_____改变了基因在染色体上的排列顺序。 缺失 重复 易位 倒位 核心探讨 四. 染色体结构变异 ①非同源染色体之间相互交换片段； ②非同源染色体之间自由组合； ③同源染色体之间通过互换交换片段； ④染色体中DNA的碱基对增加或缺失发生改变； ⑤染色体缺失或增加片段； 染色体变异 基因重组 基因重组 基因突变 染色体变异 辨析下列变异属哪种变异 A. ①～④的变异均未产生新基因 B. ①～④的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变 C. ①～④的变异均可在光学显微镜下观察到 D. ①、②、③依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位，④的变异应属于基因突变 典例：如下图所示，已知染色体发生了①～④四种变异，则相关叙述正确的是(　　) D 缺失 重复 倒位 基因突变 基因突变 基因重组（互换） 染色体结构变异 类别 基因突变 基因重组 染色体变异 适用范围 类型 发生时期 结果 光学显微镜观察 意义 育种中的应用 所有生物（包括病毒） 自然状态下，发生在真核生物的有性生殖过程中 真核生物 诱发突变、自发突变 交叉互换型、自由组合型（R-S转化实验） 染色体结构变异、染色体数目变异 任何时期，主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 减数第一次分裂前期、减数第一次分裂后期 任何时期，主要发生在细胞分裂时 引起基因碱基序列的改变（产生了新基因） 产生了新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状 使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，不产生新的基因， 不能观察到，属于分子水平 不能观察到，属于分子水平 能观察到，属于细胞水平 新基因产生的途径； 生物变异的根本来源； 为生物的进化提供了丰富的原材料； 生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义 诱变育种 杂交育种 单倍体育种、多倍体育种 三种可遗传变异比较表 生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义 $$