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

5.2 染色体变异 2课时 问题探讨 野生祖先种马铃薯 （多种颜色） 栽培品种马铃薯 （一般都为黄色） 野生祖先种 栽培品种（马铃薯） 野生祖先种香蕉 （有籽） 栽培品种香蕉 （无籽） 野生祖先种 栽培品种（香蕉） 问题1: 作为野生植物的后代，栽培品种马铃薯和它们的祖先颜色却大不相同，这是为什么呢？ 问题2: 作为野生植物的后代，为什么平时吃的香蕉是没有种子的？ 问题3: 野生品种是如何演化成栽培品种的？ 这些性状都可以遗传给后代吗？为什么？ 你能提出哪些问题？ 2 生物种类 体细胞染色体总数/条 体细胞非同源染色体/套 配子染色体数/条 马铃薯 野生祖先种 24 2 栽培品种 48 4 香蕉 野生祖先种 22 2 栽培品种 33 3 12 24 11 异常 【思考】：根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格 2、野生祖先种和栽培品种性状差异的原因是什么？ 细胞内发生了染色体数目变异 1、为什么平时吃的香蕉是没有种子的？ 因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条，减数分裂时染色体发生联会紊乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子。 栽培种香蕉的染色体 3n=33 染色体数目变化有没有什么规律/ 以什么规律在增加 3 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 2.染色体变异： 3.类型 染色体数目的变异 染色体结构的变异 （光学显微镜下可以观察到） 一.染色体变异 1. 染色体 染色体显微图 染色体与DNA和蛋白质的关系示意图 缺失、重复、倒位、易位 基因突变是分子水平的变异，这种变异类型无法通过显微镜观察。 4 正常：8 增多：8+1 减少：8-1 三体 单体 (1)个别染色体的增加或减少 举例：唐氏综合征/21三体综合征 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。 二.染色体的数目变异 1.类型 (2)以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或减少 5 (2)特征： 2.染色体组： (1)定义：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，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。 X Ⅱ Ⅲ Ⅳ Y Ⅱ Ⅲ Ⅳ X Y Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅲ 雄果蝇染色体组成 一个染色体组 一个染色体组 二.染色体的数目变异 本质上 1 形态上 2 功能上 3 一整套非同源染色体 各不相同 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。 项目 染色体组数 每个染色体组中染色体数 3 3 2 3 1 4 4 2 2 2 (3)染色体组数的判断 ①请根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格的填写 看染色体的形态： 细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。 二.染色数目变异 7 ②请根据基因型判断染色体组数 项目 染色体组数 2 3 1 4 看同一字母出现的次数： 同一字母（不分大小写）重复出现几次，则含有几个染色体组。 二.染色数目变异 (3)染色体组数的判断 8 3.二倍体 由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。 在自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。例如：果蝇、玉米、洋葱就是二倍体 配子 亲代 × 2N 2N N N 受精卵 2N 子代 2N 二.染色体数目变异 由于原始生殖细胞中有3套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，不能形成可育的配子。所以三倍体的生物一般不可育。 无子西瓜 香蕉 4.三倍体 二.染色体数目变异 如果两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有四个染色体组，称作四倍体。 减数分裂出现错误 有丝分裂出现错误 5.四倍体 二.染色体数目变异 6.多倍体：(1)定义：由受精卵发育而来，体细胞中有三个或三个以上染色体组的生物，统称为多倍体。（有几个染色体组就叫几倍体） 4n=48 3n=33 6n=42 多倍体在植物中很常见，动物中极少见。 二.染色数目变异 多倍体在植物中很常见，动物中极少见 为什么栽培品种一般都是多倍体，多倍体有什么优势呢 12 四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。 四倍体水稻平均粒重10克 二倍体平均粒重6克 （2）多倍体的特点： 优点 缺点 ①茎秆粗壮； ②叶片、果实和种子都比较大； ③糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。 ①结实率低， ②晚熟 二.染色数目变异 育种过程中，为什么要把二倍体培育出多倍体 13 多倍体植物的诱导方法有哪些？作用原理是什么？ 资料1：低温诱导自然界中的高等植物，较容易形成多倍体，特别是一些环境条件剧烈变化的地方，如帕米尔高原的高山植物，有65%的种类是多倍体。形成多倍体的主要原因是低温能抑制纺锤体的形成，使这些植物幼苗的体细胞在进行有丝分裂时受阻，使细胞内染色体数目加倍。 资料2: 秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使细胞内 染色体数目加倍. 1.低温等极端环境→抑制纺锤丝形成，阻止细胞分裂 2.秋水仙素→抑制纺锤丝形成，阻止细胞分裂 二.染色数目变异 时期：有丝分裂前期 抑制纺锤丝的形成，不处于分裂期的细胞不受影响 14 如图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题： 1.为什么用一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？ 芽尖有丝分裂旺盛，秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，引起细胞内染色体数目加倍。 二倍体 授粉 二倍体 （父本） 四倍体 （母本） 三倍体 联会紊乱 无子西瓜 秋水仙素 授粉 第一年 第二年 2.在无子西瓜培育的过程中用二倍体给三倍体传粉的目的是什么？ 促进子房发育成果实。 3.无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？ 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.染色数目变异 15 体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。 (1)定 义 与正常植株相比，植株弱小，且高度不育。 (2)特 点 体细胞：2N=32 配　子： 减数分裂 单倍体： 发育 N=16 16（N） N=16（N） 染色体数相等 7.单倍体 二.染色体数目变异 7.单倍体 (3)应用——单倍体育种 ①.过程： 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） ②.原理： 染色体变异 ③.优点： （1）明显缩短育种年限 （2）纯合体，自交后代不会发生性状分离 注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗 技术复杂，需与杂交育种配合 ④.缺点： 二.染色体数目变异 探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化 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，染色体数目加倍。 1.实验原理 2.实验过程 （一） 诱导培养 （二） 固定细胞形态 培养不定根 低温诱导 1.将洋葱在冰箱冷藏室内放置一周。取出后,放在装满清水的容器上方,让洋葱的底部接触水面,于室温(约25°C )进行培养。 2.待蒜长出约1 cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72 h。 取材 剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm 固定 放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，以固定细胞形态。 冲洗 用体积分数为95%的酒精冲洗2次 包括：解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与观察植物细胞有丝分裂的实验相同。 （三） 制作装片 解离液（盐酸：酒精=1:1）解离3~5min 清水漂洗约10min 甲紫溶液染色3~5min 制片 解离目的：使组织中的细胞相互分离开来 漂洗目的：洗去解离液，防止解离过度 压片目的：使细胞分散开来，有利于观察 先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。 （四）观察 【深入思考】 选染色体数目变化发生在细胞分裂时，分生区细胞分裂能力强。 植物细胞经卡诺氏液固定后死亡，显微镜下观察到的是死细胞，观察不到到细胞分裂的连续变化。 2、为什么是处理分生区不是其他区细胞？ 3、低温处理时间是不是越长越好？ 1、可以看到细胞分裂的连续变化过程吗？ 时间过长会影响细胞的各项功能，甚至死亡 4.秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？ 原理：都与抑制纺锤体的形成有关，着丝点分裂后，没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，导致细胞中的染色体数目加倍。 该实验低温条件更容易创造和控制，对人体无害 1.缺失 染色体的某一片段缺失引起变异 a b c d e f a c d e f b c d e f ②果蝇缺刻翅的形成 举例： ①人类的猫叫综合征:5号染色体部分缺失 正常翅 缺刻翅 结果： 基因数目减少 三.染色体结构变异 2.重复 染色体中增加某一片段引起的变异 a b c d e f b a c d e f b 果蝇棒状眼的形成 正常眼 棒状眼 举例： 结果： 基因数目增加 三.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引起（两条非同源） a b c d e f h i j k a b c d e f g h i j k g 举例： ②果蝇花斑眼的形成 ①人慢性粒细胞白血病 正常眼 花斑眼 基因数目、排列顺序改变 结果 ： 三.染色体结构变异 染色体结构变异中易位现象与基因重组中交叉互换很相似，他们一样吗？ 项目 染色体易位 交叉互换 图解 区别 位置 原理 观察 非同源染色体之间 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 光学显微镜下观察到 光学显微镜下观察不到 三.染色体结构变异 3.易位 4.倒位 染色体的某一片段位置颠倒引起变异 a c d e f b a f c d e b c d e b 基因排列顺序发生改变 正常翅 卷翅 结果： 注意：倒位发生在一条染色体中 三.染色体结构变异 缺失 重复 倒位 类型 易位 基因数目增加 结果 ： 基因数目减少 结果 ： 基因排列顺序改变 结果 ： 基因数目、排列顺序改变 结果 ： 染色体上基因数目、排列顺序发生改变 结果：性状变异（改变）(大多数染色体结构变异有害） 三.染色体的结构变异 $$