5.2 染色体变异课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

染色体变异 第5章 基因突变及其他变异 学习目标： 理解染色体组和单倍体的概念 掌握染色体变异的类型 掌握低温诱导植物细胞染色体数目变化的过程和原理 野生祖先种 VS 栽培品种 栽培品种（一般黄色） 野生祖先种（多种颜色） 栽培品种（无籽） 野生祖先种（有籽） 马铃薯 香蕉 新知探究 现在我们吃的一些蔬菜水果，都不是他们最开始的样子 2 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(见右表)。 生物种类 体细胞染色体数/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 新知探究 讨论：为什么我们平时吃的香蕉没有种子？ 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。 我们前面讲过，配子是怎么形成的，通过减数分裂使染色体的数目是体细胞的一半，那这里33条染色体怎么变成一半，16.5，所以是不能形成正常的配子 3 染色体变异（chromosomal variation）：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 染色体数目变异 染色体结构变异 基因突变 基因重组 染色体变异 分子水平的变异，光镜下不可见。 细胞水平的变异，光镜下可见。 类型 区别 新知探究 染色体变异分为两种， 与上节课学习的基因突变和基因重组，在观察上有什么区别，基因突变和基因重组是不是一些基因的片段发生了改变，一个长几亿个碱基对变了几个能不能看出来 但是染色体假如数量多了几个，或者缺了一截长了一截都能通过显微镜观察到 4 细胞内个别染色体数目的增加或减少 细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或成套的减少 分类 正常雌果蝇体细胞 染色体（2n=8） 个别异常 增加一条 减少一条 成套异常 增加二套 减少一套 染色体数目的变异 01 先来看一看数目变异，数目变异又可以分为两种，增加或减少一两条染色体，另一种就是成套减少，后面详细解释什么是成套 5 唐氏综合征/21三体综合征—多了一条21号染色体 Turner综合征性腺发育不良—少了一条X染色体 患者比正常人多一条染色体——21号染色体是三条。其症状表现为智力低下，身体发育缓慢等。 患者比正常人少一条染色体——性染色体是一条X。症状表现为颈蹼[pǔ]，肘外翻、部分患者智力轻度低下。有的患者伴有心、肾、骨骼等先天畸形。外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。 染色体数目的变异 01 个别染色体数目增加或减少 6 导致个别染色体的增加或减少原因是什么呢？ 原因分析 减数分裂Ⅰ后期：同源染色体未分离 减数分裂Ⅱ后期：姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极 染色体数目的变异 01 个别染色体数目增加或减少 7 染色体组：细胞中的每套非同源染色体。 染色体组的特点： 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 本质上：是一组非同源染色体，无同源染色体，无等位基因。 形态上：一个染色体组中的染色体形态、大小各不相同。 功能上：一个染色体组中染色体功能各不相同；一个染色体组携带着该生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。 染色体组模拟 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 染色体组数目的判断方法： 根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。 3个 （每组5条） 4个 （每组2条） 1个 （每组3条） 4个 （每组4条） 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 数有几个相同的有几个不同的 10 染色体组数目的判断方法： 根据基因型判断：在生物体基因型中，相同基因或等位基因出现几次，则有几个染色体组。 AaBB AAa AaaaBBbb 同一字母不分大小写重复出现几次，就含有几个染色体组。 2个 每组2条 3个 每组1条 4个 每组2条 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 11 3个；3条 1个；4条 请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？ 2个；4条 3个；2条 4个；3条 4个；2条 1个；4条 2个；2条 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 二倍体： 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。 野生马铃薯 ♀ ♂ 果蝇体细胞 人类 玉米 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 通常由受精卵发育而成，体细胞中含有2个染色体组的个体。 13 一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子有几个染色体组呢？ 一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 14 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，其体细胞含有几个染色体组？ 受精卵 2n=32 卵细胞 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 雄蜂 n=16 2n=32 蜂王 工蜂（雌性） 蜂王（雌性） 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 15 单倍体：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。 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。 单倍体成因： 与正常植株比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。 单倍体特点（二倍体产生的单倍体）： 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 16 多倍体：通常由受精卵发育而成，体细胞中含有三个或三个以上 染色体组的个体统称为多倍体。 四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体品种几乎增加了一倍 四倍体平均粒重10克 二倍体平均粒重6克 四倍体玫瑰葡萄 多倍体草莓 四倍体西红柿 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 17 多倍体特点 优点： 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都有所增加。 缺点： 结实率低，晚熟等缺点。 多倍体植物具有很多优点，那该如何获得多倍体植株呢？ 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 18 1.人工诱导多倍体（多倍体育种） （1）方法： （2）原理： a.低温诱导 b.秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（目前常用、最有效 ） 抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍 染色体数加倍 作用时期： 有丝分裂的前期 染色体数目的变异 01 染色体成倍的增加或成套的减少 19 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 1.多倍体育种 第一年 第二年 （以三倍体无子西瓜为例） 为什么要进行两次传粉？ 第一次： 杂交获得三倍体植株的种子 第二次： 刺激子房发育成果实 无子西瓜一定没有种子吗？ 染色体数目的变异 01 “无籽西瓜”并非没有种子的所有部分，只是没有种子的胚和胚乳而已，种子的种皮还是有的。 20 染色体数目的变异 01 秋水仙素处理 花药离 体培养 (1)方法： 单倍体幼苗 正常纯合子 (3)优点： 明显缩短育种年限 两年 (2)原理： 染色体变异 一般应用于二倍体植物 二倍体植株 2.单倍体育种 染色体数目的变异 01 单倍体植株高度不育 22 (4)过程： 染色体数目的变异 01 单倍体育种 多倍体育种 原理 常用方法 优势 缺点 多倍体育种和单倍体育种的比较 染色体变异 染色体变异 花药离体培养后 人工诱导染色体数目加倍 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 明显缩短育种年限 得到的植株是纯合子 操作简单 技术复杂一些， 需与杂交育种配合 适用于植物， 在动物方面难以操作 染色体数目的变异 01 缺失：染色体的某一片段消失引起的变异。 a b c d e f 正常翅 缺刻翅 实例： 果蝇缺刻翅的形成 人类的猫叫综合征（5号染色体部分缺失） 染色体结构的变异 02 染色体结构变异中的缺失现象与基因突变中的碱基对的缺失现象很相似，他们对生物的影响一样吗？ 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 染色体结构的变异 02 重复：染色体增加了某一片段引起的变异。 实例： 果蝇棒状眼的形成 a b c d e f b 正常眼 棒状眼 染色体结构的变异 02 **增加的片段来自同源染色体，增加的一般是相同基因或等位基因，因此又叫做重复； 易位：染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异。 a b c d e f g h i j k 实例： 果蝇花斑眼的形成 人慢性粒细胞白血病 正常眼 花斑眼 染色体结构的变异 02 *该过程的关键在于，移接的片段来自非同源染色体。 染色体结构变异中的易位现象与基因重组中的交叉互换区别？ 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 在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 染色体结构的变异 02 倒位：染色体的某一片段位置颠倒引起变异。 实例： 果蝇卷翅的形成 正常翅 卷翅 c d e f a b a f b c d e e d c b 注意：倒位发生在一条染色体中 染色体结构的变异 02 *该过程一般不会改变基因的种类，只改变基因的顺序。 结果： 对生物体的影响： 染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位 染色体上的基因数量、排列顺序的改变 生物性状的改变（变异） 大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至导致生物体死亡。 染色体结构的变异 02 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、自发突变或（显性突变、隐性突变） 交叉互换型、自由组合型（基因工程、转化实验） 染色体结构变异、染色体数目变异 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 生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义 小结 实验原理： 实验目的： 学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。 理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 03 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，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）。 33 材料用具 实验材料：蒜或洋葱（均为二倍体，体细胞中的染色体数目为16）。 实验仪器：培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱等。 实验试剂：卡诺氏液，质量浓度为0.01 g/mL的甲紫（旧称龙胆紫）溶液，质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 03 34 实验方法步骤 诱导培养 将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周； 取出后，于室温（约25℃）进行培养； 蒜长出约1cm长的不定根时，将装置放入冰箱冷藏室诱导培养48-72h。 取材固定 剪取根尖0.5-1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5-1h，以固定细胞形态， 然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 03 35 实验方法步骤 制作装片 解离目的：用药液使组织中的细胞相互分离开来。 漂洗目的：洗去药液，防止解离过度。 压片目的：使细胞分散开来，有利于观察。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 03 36 结果与分析： 视野中既有正常的二倍体细胞（多），也有染色体数目发生改变的细胞（少）。 对照 低温诱导72h 蒜根尖细胞染色体数目加倍的显微照片 （放大400倍） 结论： 低温可以诱导植物细胞染色体数目发生变化。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 03 相同：抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，影响染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。 讨论：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？ 不同：低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 03 讨论：实验过程中能肉眼观察到细胞的连续变化吗 在进行实验的过程中，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死，看到的是死细胞。因此不能观察到连续的变化。 当堂检测 27．下列属于染色体结构变异的是（　　） ①染色体缺失　②染色体重复　③染色体易位　④染色体倒位　⑤碱基对替换 A．①②③⑤ B．①②④⑤C．①②③④ D．②③④⑤ 27．人体正常精子的染色体组数为（ ） A．1个 B．2个 C．23个 D．46个 26．袁隆平率领的科研团队不忘初心，努力实现“杂交水稻覆盖全球梦”。杂交水稻是二倍体生物，体细胞中含有的染色体组数是（ ） A．1 B．2 C．偶数 D．不确定 C A B 当堂检测 27．用秋水仙素诱发多倍体的实验中，一般用秋水仙素处理植物的： （　　） A．休眠的种子 B．花药 C．果实 D．幼苗 27．一项关于唐氏综合征（21 三体综合征）的调查结果如下表，以下叙述错误的是 A．抽样调查时应兼顾地区差异等因素，以增大取样的随机性 B．新生儿患唐氏综合征只与母亲年龄有关，与其他因素无关 C．减数第一次分裂后期 21 号染色体未分离可使子代患唐氏综合征 D．应加强 35 岁以上孕妇的产前诊断以降低唐氏综合征患儿出生率 D B 一般用秋水仙素溶液处理植物的幼苗和萌发的种子。 40 当堂检测 27. 洋葱是二倍体生物，洋葱的卵细胞中含有的染色体组数是（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 26.生物育种的方法有很多，如杂交育种，诱变育种，单倍体育种，基因工程育种等，其中诱变育种依据的原理是（ ） A. 基因突变 B. 基因重组 C. 染色体结构变异 D. 染色体数目变异 A D 24. 在高产、不抗病水稻和低产、抗病水稻杂交的后代中，选择高产、抗病水稻连续自交得到优良品种。该育种方法是（ ） A. 诱变育种 B. 单倍体育种 C. 杂交育种 D. 多倍体育种 C 当堂检测 22. 由未受精的卵细胞发育成的个体称为（ ） A. 单倍体 B. 二倍体 C. 三倍体 D. 多倍体 18. 下列属于染色体异常遗传病的是（ ） A. 艾滋病 B. 非典型性肺炎（SARS） C. 白化病 D. 猫叫综合征 A D 下节课见 43 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$