5.2 染色体变异课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

5.2 染色体变异 1 教学目标 01 结合染色体结构变异的示意图，了解染色体结构变异的常见类型。（科学思维） 02 通过低温诱导染色体的实验，理解染色体数目变化的机制。（科学探究） 03 通过分析染色体组的概念，理解二倍体、多倍体和单倍体的特点和生产中的应用。 51PPT模板网，幻灯片演示模板及素材免费下载！ 51PPT模板网 唯一访问网址：www.51pptmoban.com 2 情景资料一 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 根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。 问题: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，进而无法形成种子。 问题:分析表中数据，你还能提出什么问题吗? 减数分裂和受精作用，能够使生物体亲子代间的染色体数目保持稳定。 然而，马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与它们的野生祖先有很大差别呢？ 野生香蕉 野生马铃薯 栽培马铃薯 染色体变异: 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 野生香蕉 栽培香蕉 野生马铃薯(左)VS栽培马铃薯(右) ______通过显微镜观察到，属于______水平的变异； 1.概念： 生物体的_______或___________内染色体______或_______的变化 体细胞 生殖细胞 数目 结构 2.染色体变异类型 类型一：染色体数目的变异 类型二：染色体结构的变异 3.能否通过显微镜观察 可以 细胞 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。 染色体变异 染色体变异 生殖细胞 体细胞 染色体结构的变异 染色体数目的变异 发生在 包括 染色体数目变异 01 6 01 染色体数目变异 正常果蝇 （2n=8） 个别异常 成套异常 增加一条 增加 减少一条 减少 1.染色体数目变异的类型 ①细胞内个别染色体的增加或减少 ②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地增加或成套地减少 7 01 染色体数目变异 正常：8 增多：8+1 减少：8-1 三体 单体 举例：21三体综合征（唐氏综合征） （一）个别染色体的增加或减少 问题5: 形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢？ 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。 8 01 染色体数目变异 原因一 原因二 （一）个别染色体的增加或减少 同源染色体未分离 姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极 9 01 染色体数目变异 细胞中的一套完整的非同源染色体 （1）染色体组概念： （2）染色体组分组方法： 显微摄影 凡是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） 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。 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）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少 10 01 染色体数目变异 （3）染色体组的特征： （二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少 特征 本质上 1 形态上 2 功能上 3 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，但携带生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。 11 01 染色体数目变异 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 问题6: 根据我们刚才所学的知识，请完成下表。 （二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少 12 01 染色体数目变异 （二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少 （4）染色体组数目的判断方法： （1）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。 染色体组数 3 4 1 13 01 染色体数目变异 （二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少 （4）染色体组数目的判断方法： (2)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 4个染色体组 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 14 01 染色体数目变异 （二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少 （4）染色体组数目的判断方法： (3) 根据染色体数目和染色体形态数确定染色体组的数目 染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数 比值是几，即含几个染色体组。 16条/4种形态=4个染色体组 15 01 染色体数目变异 （三）二倍体 （1）概念： 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 问题: 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？ 16 01 染色体数目变异 （三）二倍体 （2）配子染色体组数： 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。 问题: 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，有会出现错误的吗？ 17 01 染色体数目变异 （四）三倍体 （1）形成原因一： 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出现错误 问题: 三倍体形成只有减数分裂Ⅰ出现错误才会导致吗？ 18 01 染色体数目变异 （四）三倍体 减数分裂Ⅱ出现错误 问题: 通过与二倍体生物相比，同学们思考三倍体的生物可育吗？ （1）形成原因二： 19 01 染色体数目变异 （四）三倍体 （2）是否可育： 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 问题: 若二倍体生物形成两个正常的配子，受精后形成的幼苗受到外界环境的影响，进行有丝分裂时，姐妹染色单体未分离，则子细胞中有几个染色体组？ 20 01 染色体数目变异 （四）四倍体 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 问题12: 通过与二倍体生物相比，同学们思考四倍体的生物可育吗？ 21 01 染色体数目变异 （四）四倍体 一般是可育的 马铃薯（4n=48） 棉花（4n=52） 山药（4n=40） 香葱（4n=32） 问题: 以此类推，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几倍体呢？有哪些优点呢？ 22 01 染色体数目变异 （五）多倍体 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。 小麦（六倍体） 菊花（六倍体） 葡萄（三/四倍体） 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 问题: 多倍体植物有这么优点，那该如何获得多倍体植株呢？ 23 01 染色体数目变异 （六）多倍体育种 秋水仙素诱发 ▲人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理或用秋水仙素诱发等 ▲是目前最常用且最有效的方法 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 ▲方法： 当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍 ▲秋水仙素的作用原理 ▲目前世界各国利用人工诱导多倍体的方法已经培育出不少新品种，如含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜等。 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。它是白色或淡黄色粉末或针状结晶，有剧毒。 24 01 染色体数目变异 （六）多倍体育种 无子西瓜的培育 合作探究三：请自主阅读教材P91，请尝试说出三倍体西瓜培育的过程。 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 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 为什么用四倍体作母本？ 如果以二倍体为母本，四倍体为父本进行杂交，也能得到三倍体的种子，但是这种种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，达不到“无籽”的目的。 25 01 染色体数目变异 Q1: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。 Q2: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植株。多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 （六）多倍体育种 无子西瓜的培育 26 01 染色体数目变异 （六）多倍体育种 无子西瓜的培育 Q3:有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，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（染色体联会紊乱），因此，不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的配子，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。 思考：三倍体真的完全不育吗？ 不是，只是可育的概率太低，即高度不育；而且植物能进行无性生殖。 01 染色体数目变异 Q4: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。 （六）多倍体育种 无子西瓜的培育 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 29 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 1.原理 ________处理植物的___________细胞，能够___________________，以致影响细胞__________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 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 2.方法步骤 诱导培养→固定→制片→观察。 （1）诱导培养 将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（____℃）放置一周；取出后，将蒜放在装满清水的容器上方，让蒜的底部接触水面，于室温（约____℃）进行培养；待蒜长出约___cm长的不定根时，将_________放入冰箱冷藏室内，诱导培养________h； 4 25 1 整个装置 48-72 （2）固定 剪取诱导处理的根尖_____cm，放入________中浸泡______h，以_____________，然后用_____________________冲洗____次； 0.5-1 卡诺氏液 0.5-1 体积分数为95%的酒精 2 固定细胞形态 取材、固定及冲洗 选材只能是分生区细胞，不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 包括______、______、______、_______4个步骤； 解离 漂洗 染色 制片 解离目的： 漂洗目的： 染色目的： 制片目的： 用药液使组织中的细胞相互分离开来 洗去药液，防止解离过度 甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色 使细胞分散开来，有利于观察 2.方法步骤 诱导培养→固定→制片→观察。 （3）制片 （4）观察 先用______寻找染色体形态好的分裂图象；视野中既有__________________，也有_______ _______；确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用______观察。 低倍镜 正常的二倍体细胞 染色体数目发生改变的细胞 高倍镜 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 注意： 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。 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）。 3.结果 低温可以诱导植物细胞染色体数目发生变化 4.结论 探究·实践——低温诱导植物细胞染色体数目的变化 5.实验试剂及其作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h 固定细胞形态 体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液 与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞 质量分数为15%的盐酸 与体积分数为95%的酒精混合，作为解离液 解离根尖细胞 蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10min 漂洗根尖，洗去解离液 甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的 玻璃皿中染色3~5min 使染色体着色 1.下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验不正确的是( ) A.用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成 B.洋葱根尖长出约1cm时，剪下，置于4℃冰箱中，诱导36h C.卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态. D.装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤 01 染色体数目变异 卵 幼虫 受精卵 受精卵 持续获得蜂王浆 未受精的卵 2n=32 2n=32 n=16 n=16 2n=32 蜂王 工蜂 雄蜂 （七）单倍体 01 染色体数目变异 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。 定 义 与正常植株相比，植株弱小，且高度不育。 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 （七）单倍体 01 染色体数目变异 （八）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： 单倍体育种与多倍体育种中秋水仙素处理的对象有何不同？ 单倍体育种和多倍体育种都可用秋水仙素处理使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，属于多倍体育种。 01 染色体数目变异 利用高茎皱粒豌豆和矮茎圆粒豌豆培育高茎圆粒豌豆为例说明单倍体育种方法： 高皱 DDtt 杂合高圆DdTt 矮圆ddTT 花药离体培养 高圆DT 矮皱dt 高皱Dt 矮圆dT 纯合高圆DDTT 纯合矮皱ddtt 纯合高皱DDtt 纯合矮圆ddTT 单倍体植株 单倍体植株 单倍体植株 单倍体植株 染色体数目加倍 秋水仙素处理 染色体数目加倍 秋水仙素处理 染色体数目加倍 秋水仙素处理 染色体数目加倍 秋水仙素处理 花药离体培养≠单倍体育种：单倍体育种一般包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 发育起点 染色体组的数目 性状表现 由配子发育而来，体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体 由受精卵发育而来，体细胞中含有2个染色体组的个体 由受精卵发育而来，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体 未受精的配子 受精卵 受精卵 不确定(是正常体细胞染色体组数目的一半) 2个 3个或3个以上 植株矮小，且高度不育(除雄蜂外) 茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低 正常(作为单倍体、多倍体的参照物) 单倍体、二倍体和多倍体的比较 染色体结构变异 02 42 02 染色体结构变异 （一）缺失 染色体的某一片段缺失引起变异 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 缺刻翅 结果： 基因数目减少 a b c d e f b a c d e f 正常翅 02 染色体结构变异 （一）缺失 染色体的某一片段缺失引起变异 问题: 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 02 染色体结构变异 （二）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 棒状眼 正常眼 举例： 结果： 基因数目增加 02 染色体结构变异 （三）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 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 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 02 染色体结构变异 （三）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 问题: 染色体结构变异中的易位现象与基因重组中的交叉互换很相似，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 在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 02 染色体结构变异 （四）倒位 染色体的某一片段位置颠倒引起变异 染色体片段位置颠倒，使染色体上的基因排列顺序发生改变，影响了某些基因的表达，从而引起性状改变。 正常翅 卷翅 结果： 注意：倒位发生在一条染色体中 a b c d e f a b c d e f b c d e a f 02 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 ： 基因排列顺序改变 结果 ： 02 染色体结构变异 缺失 重复 易位 倒位 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对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。 2.结果 3.对生物体的影响 三种可遗传变异的比较 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 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 生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义 类别 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 原理 常用 方法 优点 缺点 基因重组 杂交→自交→选优→自交 将不同品种的优良性状集中于同一个体上 不能产生新基因；育种进程缓慢、过程复杂 基因突变 用物理或化学方法处理生物 提高突变率，可以在较短的时间内获得更多的优良变异类型 有利变异少，需大量处理实验材料（具有不定向性、低频性） 染色体变异 花药离体培养;秋水仙素处理幼苗;选择 明显缩短育种年限；得到的植株都是纯合子 染色体变异 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 不同育种方法的比较 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 操作简单 练习与应用 03 53 03 练习与应用 1．染色体变异包括染色体数目的变异和结构的变异。判断下列相关表述是否正确。 （1）只有生殖细胞中的染色体数目或结构的变化才属于染色体变异。（ ） （2）体细胞中含有2个染色体组的个体就是二倍体。（ ） （3）用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体（ ） 2．秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是(　　) A. 促进细胞融合 B. 诱导染色体多次复制 C. 促进染色单体分开，形成染色体 D.抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成 一、概念检测 D × × × 03 练习与应用 3．慢性髓细胞性白血病是一种恶性疾病，患者骨髓内会出现大量恶性增殖的白细胞。该病是由于9号染色体和22号染色体互换片段所导致。这种变异属于（ ） 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 4.填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配子中的染色体数目、染色体组数目，并注明他们分别属于几倍体生物。 生物种类 豌豆 普通小麦 小黑麦 体细胞中的染色体数/条 42 配子中的染色体数/条 7 28 体细胞中的染色体组数 2 配子中的染色体组数 3 属于几倍体生物 八倍体 8 4 56 21 6 六倍体 1 二倍体 14 C 谢谢观看 56 Lavf57.25.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$