5.2染色体变异第1课时课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第5章 基因突变及其他变异 虎不仅是亚洲特有的珍稀动物,而且是起源于我国黄河中游的大型猛兽。虎的体色一般是黄底黑纹的,但也有白底黑纹的——白虎。白虎是患了白化病吗?我国科学家研究发现,同橘黄色的普通虎相比,白虎的一个色素基因——SLC45A2 发生了突变,抑制了背景毛色黑色素的合成,但不影响条纹部分黑色素的另一条合成通路,因此,白虎体表仍有较浅的黑色条纹。 什么是基因突变?基因突变是怎样发生的?基因突变对生物的生存是有利的还是有害的? 除基因突变外,染色体的数目和结构会不会发生改变呢? 人类的遗传病是怎样产生的?又该怎样检测和预防呢? 1 第2节 染色体变异 第1课时 说出染色体变异包括染色体数目的变异和染色体结构的变异。 目标 01 02 03 阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。 进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。 教学目标 3 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 问题探讨 4 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)。 1、请根据所学的减数分裂的知识,试着完成该表格。 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 讨论: 2、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,进而不能形成种子。 问题探讨 5 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 讨论: 3、分析表中数据,你还能提出什么问题吗?能否发挥想象力作出一 些推测呢? (1)能形成种子的植物细胞中,染色体数目一定是偶数吗? (2)栽培香蕉体细胞中的染色体数目不是偶数,它是怎样形成的呢? 又是如何繁殖下一代的? 问题探讨 6 体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化,称为染色体变异 1.概念: 2.类型 细胞内个别染色体的增加或减少 细胞内的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 染色体数目变异 染色体结构变异 3.与其它 变异的 区别 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。 一、染色体变异 1.细胞内个别染色体的增加或减少 (1)举例:21三体综合征(唐氏综合征) 个别染色体的增加或减少的原因是什么呢? 二、染色体数目变异 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 三体 单体 唐氏综合征/21三体综合征—多了一条21号染色体 染色体组成:_ 。 45+XY或45+XX (一)分类: 8 ①同源染色体未分离 ②姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极 (2)个别染色体的增加或减少形成原因 1.细胞内个别染色体的增加或减少 二、染色体数目变异 + + 三体 单体 9 二、染色体数目变异 2.细胞内的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 细胞中的一套完整的非同源染色体 ⑴染色体组概念: 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。 一个染色体组是_ 或_ 、 、 、X(3+X) 、 、 、Y(3+Y) **果蝇的一个基因组是_ _ 、 、 、X、Y(3+X+Y) (2)组成(以果蝇为例) (一)分类: 10 思考:若以人为例呢?染色体组和基因组分别是什么? 一个染色体组是_ 22+X或22+Y 一个基因组是_ 22+X+Y (3)染色体组特点: ①本质上: ②形态上: ③功能上: 一个染色体组不含同源染色体,不含等位基因。 各不相同 各不相同,但携带着生物生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。 二、染色体数目变异 (4)分组方法: 大小形态相同的分开(同源染色体分开) 大小形态不同的分到一组(都是非同源染色体) 图示 染色体组数 每1个染色体组的染色体条数 1个染色体组的图示 3 2 2 3 4 1 根据我们刚才所学的知识,完成下表: 二、染色体数目变异 染色体组数 ①根据染色体的形态判断:细胞内同一形态的染色体(同源染色体)有 几条,则含有几个染色体组 (5)染色体组数目的判断方法: 3 4 1 二、染色体数目变异 2 4 1 2 1 ②根据基因型判断:在生物体的基因型中,相同基因或等位基因出现几次, 则有几个染色体组。 4个染色体组 即同一字母不分大小写重复出现几次,就含有几个染色体组。 AaBB AAa 2个染色体组 3个染色体组 AaaaBBbb 二、染色体数目变异 (5)染色体组数目的判断方法: 4个染色体组 ③根据染色体数目和染色体形态数确定染色体组数: 染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态种类数 _个染色体组 每个染色体组_条染色体 4 3 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,则韭菜体细胞中含有染色体组数为 ( ) A、2 B、4 C、6 D、 8 B 二、染色体数目变异 (5)染色体组数目的判断方法: 随堂练习 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? 3个;3条 1个;4条 2个;4条 3个;2条 4个;3条 4个;2条 1个;4条 2个;2条 1、概念: 2、发育起点: 由_发育而来的个体,_细胞中含有_的个体叫做二倍体; 由 发育而来的个体, 细胞中含有_ 的个体统称为多倍体; 受精卵 体 两个染色体组 受精卵 体 三个或三个以上染色体组 **简单来说,由受精卵发育来的,体细胞中有几个染色体组就是几倍体 一般情况下,二倍体通过减数分裂形成的配子只有 染色体组。如果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_个染色体组,称作_; 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_个染色体组,称作_; 二倍体和多倍体的发育起点都是_ 三 三倍体 四 四倍体 受精卵 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 (1)二倍体: 一个 (2)多倍体: 3、分布(物种类群) (1)二倍体: (2)多倍体: 在自然界,_动物和_的高等植物都是二倍体; 几乎全部 过半数 多倍体在_中很常见,约有_的被子植物是多倍体; 多倍体在_中极少见; 植物 33% 动物 常见多倍体例子:普通小麦是六倍体、栽培马铃薯是四倍体、栽培香蕉是三倍体 4、多倍体生物的特点: 优点:与二倍体植株相比,多倍体植株常常_,_和 _都比较大,_等_的含量都有所增加; 茎秆粗壮 叶片、果实 种子 糖类和蛋白质 营养物质 实例:四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多; 四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍; 因此,人们常常采用人工诱导多倍体的方法来培育多倍体植株,培育新品种; (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 缺点: 生长慢,发育延迟(晚熟),结实率低。 (2)原理: 其中,用_来处理_是目前最常用且最有效的方法 5、多倍体育种(人工诱导多倍体) (1)人工诱导多倍体的方法: _处理或用_ _ 低温 秋水仙素诱发 萌发的种子或幼苗 秋水仙素 秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够_,导致 _,从而引起_,染色 体数目加倍的细胞继续进行_,就可能发育成多倍体植株; 抑制纺锤体的形成 染色体不能移向细胞两极 细胞内染色体数目的加倍 有丝分裂 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 细胞无法正常分裂 染色体数加倍 染色体复制 着丝点分裂 无纺缍丝牵引 4条染色体 无纺缍体形成 8条染色体 (3)低温和秋水仙素的作用时期: **秋水仙素只抑制纺锤体的形成,不影响着丝粒的分裂; **低温处理和秋水仙素诱发的原理是一样的; 主要作用于有丝分裂的前期 5、多倍体育种(人工诱导多倍体) (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 染色体(数目)变异 (4)多倍体育种的原理: 细胞无法正常分裂 染色体数加倍 染色体复制 着丝点分裂 无纺缍丝牵引 4条染色体 无纺缍体形成 8条染色体 无子西瓜的培育 22 二倍体西瓜幼苗 二倍体西瓜幼苗 秋水仙素处理 二倍体西瓜植株 四倍体西瓜植株 联会紊乱 三倍体西瓜种子 三倍体 无子西瓜 杂交 授粉 自然长成 二倍体西瓜植株 第一年 第二年 三倍体西瓜植株 用二倍体花粉:刺激子房产生生长素,促进子房发育为果实。 (5)多倍体育种实例: 5、多倍体育种 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 三倍体无子西瓜的培育 第一次授粉是为了获得三倍体杂交西瓜,第二次刺激子房产生生长素,促进子房发育为果实。 (5)多倍体育种实例: ①为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在 二倍体西瓜幼苗的芽尖? 西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方; 用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,导致细胞内染色体数目加倍,从而得到四倍体植株。 5、多倍体育种 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 三倍体无子西瓜的培育 思考题:秋水仙素处理过芽尖之后,得到的四倍体植株, 整个植株的所有细胞都是四个染色体组吗? 秋水仙素处理后,分生组织分裂产生的茎、叶、花的细胞中染色体数目加倍,变成四个染色体组;而未处理的如根部细胞中染色体数仍为两个染色体组; (5)多倍体育种实例: 5、多倍体育种 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 ②获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交? 联系第1问,你能说出产生多倍体的基本途径吗? 杂交可以获得三倍体; 产生多倍体的基本途径就是:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 三倍体无子西瓜的培育 (5)多倍体育种实例: 5、多倍体育种 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 ③图中有两次传粉,两次传粉的目的一样吗? 不一样; 第一次传粉的目的: _; 第二次传粉的目的: _ _ 杂交获得三倍体 让花粉刺激子房,使子房发育成果实(刺激子房发育成果实) 三倍体无子西瓜的培育 (5)多倍体育种实例: 5、多倍体育种 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 ④为什么三倍体西瓜是无籽的? 因为三倍体植株的细胞减数分裂时同源染色体联会紊乱,不能形成正常的生殖细胞,因此不能形成种子。 三倍体无子西瓜的培育 (5)多倍体育种实例: 5、多倍体育种 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 ⑤有时候可以看到三倍体西瓜中有少量发育并 不成熟的种子, 请推测产生这些种子的原因; 三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子,因此,不能形成种子。但是,也有可能在减数分裂时(两组染色体移向一极,另一组移到另一极)形成正常的卵细胞,从而形成正常的种子,但这种概率特别小。 三倍体无子西瓜的培育 (5)多倍体育种实例: 5、多倍体育种 (二)二倍体和多倍体: 二、染色体数目变异 ⑥无子西瓜每年都要制种,很麻烦,有没有 别的替代方法? 有其他方法可以替代: 方法一:进行无性生殖,将三倍体植株进行组织培养获取大量的组培苗,再进行移栽; 方法二:利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实,同时,在花期全时段要进行套袋处理,以避免受粉。 三倍体无子西瓜的培育 思考题:若一个三倍体恰好能形成正常配子,则下面这个基因型 的生物,可形成几种可能的配子,比例是多少? A A a A1 A2 a A1a A2a A2 A1 A1A2 a 1/3Aa 1/3A 1/6AA 1/6a A A a a 现学现用: 1.写出下图对应基因型的生物能产生配子的种类及比例 2.该生物与基因型为Aa的生物杂交,后代的基因型及比例是什么? 配子: AA:Aa:aa=1:4:1 后代基因型及比例: AAA:AAa:Aaa:aaa=1:5:5:1 自然界中还有一类特殊的生物,如雄蜂——由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) (三)单倍体: 二、染色体数目变异 33 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。 2、成因: (三)单倍体: 二、染色体数目变异 1、概念: **简单来说,是配子发育来的,体细胞中无论有几个染色体组,都是单倍体; 体细胞中有几个染色体组不一定是几倍体,还要看它的发育起点是受精卵还是配子; 思考: ①体细胞中含有一个染色体组的生物一定是单倍体吗? ②单倍体的体细胞中一定只含有一个染色体组吗? ③体细胞中有四个染色体组的个体一定是四倍体吗? 一定 不一定 如:马铃薯是四倍体,其配子发育而成的单倍体的体细胞中有两个染色体组; 普通小麦是六倍体,其配子发育而成的单倍体的体细胞中有三个染色体组; 不一定,若是受精卵发育而来的就是四倍体,若是配子发育而来的就是单倍体 34 3、分布(实例) ①动物中,例如_; ②植物中,自然条件下,_、_、_、_等 二倍体植株,偶尔也会出现单倍体植株; 雄蜂 玉米 高粱 水稻 番茄 雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育来的; 雌性的蜂王和工蜂是受精卵发育而来的; 雄蜂是单倍体,蜂王和工蜂是二倍体; (三)单倍体: 二、染色体数目变异 4、单倍体植株特点: 与正常植株相比,单倍体植株长得_,而且_; 弱小 高度不育 思考: ①单倍体植株一定不育吗? 不一定; 如雄蜂,可以通过假减数分裂形成正常的精子,则是可育的; 如某些藻类植物、苔藓植物、蕨类植物的单倍体,可以通过无性生殖繁衍后代; 如多倍体的配子如果含有偶数个染色体组,发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因, 则可能产生后代; ②一般情况下,单倍体植株高度不育,原因是什么? 大多数单倍体的体细胞中染色体组数为奇数,减数分裂时联会紊乱,无法形成正常的配子,因此一般表现出高度不育; (三)单倍体: 二、染色体数目变异 骡2n=63 马2n=64 驴2n=62 n=32 n=31 不一定; 除无性生殖的生物外,判断一个真核生物可育与否的关键是能否形成正常的配子,而形成正常配子的关键是同源染色体能够正常联会; 如某些异源二倍体或多倍体,染色体无法联会,也会造成不育,例如骡子; 4、单倍体植株特点: 与正常植株相比,单倍体植株长得_,而且_; 弱小 高度不育 思考: ③二倍体或染色体组为偶数的多倍体就一定 可育吗? (三)单倍体: 二、染色体数目变异 **单倍体是生物个体,而不是配子; 精子和卵细胞属于配子,但不是单配体。 单倍体育种 (1)方法: (2)原理: 包括_和_两个步骤; 花药离体培养 人工诱导染色体加倍 染色体数目变异 (三)单倍体: 二、染色体数目变异 5、应用: 花药离体培养 单倍体 人工诱导染色体加倍 秋水仙素/低温处理单倍体幼苗 纯合子 高秆:D 矮秆:d 抗病:T 不抗病:t 现有纯合的高秆抗病的小麦(DDTT)和矮秆不抗病的小麦(ddtt),怎样得到纯合矮秆抗病的优良品种(ddTT)? 用遗传图解表示出来。 (3)实例: 单倍体一般无种子 新品种 选择 花药离体培养 P F1 配子 DDTT DDtt ddTT ddtt 正常植株(纯合) 秋水仙素诱导 单倍体育种 P 高杆抗病 DDTT 矮杆不抗病 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 矮杆不抗病 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 杂交育种和单倍体育种过程对比 需要的纯合矮抗品种 优点_ _ 缺点_ _ 单倍体育种 (4)优点和缺点: 思考:为什么单倍体育种可以明显缩短育种年限? 明显缩短育种年限 用单倍体育种得到的植株,不仅能正常生殖,而且每对染色体上成对的基因都是纯合的,自交产生的后代不会发生性状分离,因此与杂交育种相比,单倍体育种明显缩短了育种年限; 技术性强,需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术 (三)单倍体: 二、染色体数目变异 5、应用: 谢谢聆听! 同学们辛苦啦! 41 $$