5.2 染色体变异-2024-2025学年高一生物下学期同步授课课件（人教版2019必修2）

第五章 基因突变及其他变异 第2节 染色体变异 【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。 【染色体变异的种类】 个别染色体增加或减少 以染色体组的形式成倍的增加或成套的减少 二倍体、多倍体、单倍体 染色体数目的变异 染色体变异的概念及种类 正常果蝇 （2n=8） 增加一条 减少一条 增加一套 减少一套 染色体结构的变异 基因突变 分子水平的变异，光镜下不可见。 染色体变异 细胞水平的变异，光镜下可见。 基因重组 区别 原核生物和病毒会发生染色体变异吗？为什么？ 不会，因为没有染色体。 染色体数目变异 ①细胞内 染色体增加或减少。 个别 ②以 为基数成倍地增加或成套地减少。 正常果蝇 （2n=8） 增加一条 减少一条 增加一套 减少一套 类型 一套完整的非同源染色体 实例1：唐氏综合征即21三体综合征 (又称先天性愚型或Down综合征) 细胞内个别染色体的增加或减少 唐氏综合征 (21三体综合征)，又称先天愚型，由于多了一条21号染色体而导致的疾病。存活者有明显的智能落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形。 21三体综合征形成的原因？ 减数第一次分裂后期21号同源染色体未分离 减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极 染色体组 在大多数生物的体细胞中，染色体都是 的，也就是说含 有两套非同源染色体，其中 称为一个染色体组。 两两成对 每套非同源染色体 果蝇配子中染色体 正常果蝇 染色体组有何特点？ 一个染色体组中不存在同源染色体 一个染色体组中各个染色体的形态、大小和功能均不相同 一个染色体组中含有该物种的一整套完整遗传信息 一个染色体组中不含等位基因 染色体组特点？ 染色体组数的判断 方法一： 根据染色体形态判断 根据基因型判断 方法二： 细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组； 细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。 同一英文字母（不区分大小写）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。 二倍体与多倍体 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，几乎全部动物和过半数植物都是二倍体。 多倍体 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。 多倍体在植物中广泛存在，而在动物中则较少见。 二倍体 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 葡萄 三、四倍体 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：发育迟缓，结实率低。 四倍体番茄 四倍体马铃薯 三倍体香蕉 单倍体 由配子直接发育而来，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。 （1）成因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来的个体。 蜜蜂 蜂王 工蜂 雄峰 由受精卵发育而来 二倍体 由卵细胞发育而来单倍体 （2）代表生物：蜜蜂中的雄蜂 蜂王 雄蜂 工蜂 32条 16条 32条 单倍体生物的体细胞中一定只含有一个染色体组吗？ 单倍体特点 植株长得弱小 一般高度不育 含偶数个染色体组：可育 含奇数个染色体组：高度不育 单倍体、二倍体、多倍体的比较 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） “两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体 03 减数分裂 过程异常 含 个染色体组 的配子 含 个染色体组 的配子 受精作用 受精卵 二倍体 减数分裂 过程异常 倍体 有丝分裂 过程正常 2 2 四 四倍体能形成可育配子吗？ 可以，四倍体减数分裂过程中，能正常联会，产生含有两个染色体组的配子。 四倍体的形成过程 三倍体是如何形成的呢？ 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？ 无子西瓜一定没有种子吗？ 染色体变异在育种上的应用 一、染色体数目变异 【思考1】用秋水仙素处理二倍体西瓜的干种子，能成功获得四倍体西瓜植株吗？ 【思考2】当细胞分裂进行到有丝分裂中期时用秋水仙素处理，能使细胞内染色体数 目加倍吗？ 处理萌发的种子或幼苗才能成功 秋水仙素在前期抑制纺锤体形成 温度、湿度等自然条件剧变，导致细胞分裂受阻，纺锤体的形成受到抑制，着丝粒分裂后，染色体不能拉向两极，细胞不能分裂为两个子细胞。 植物细胞进行有丝分裂时（染色体已完成复制） 多倍体细胞 （核内染色体加倍） 多倍体植物 正常分裂 分化发育 （1）外因：温度等骤变是产生多倍体的主要诱因。 （2）内因：植物细胞分裂过程中，纺锤体的形成受抑制。 提示：温度骤变对细胞的作用时期为前期——纺锤体形成 人工诱导多倍体 1.1实验原理 用低温处理植物的_________细胞，能够抑制_______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_________________，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。 分生组织 纺锤体 分裂成两个子细胞 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 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。 3.剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm,放人卡诺氏液中浸泡0.5~1 h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。 4.解离→漂洗→染色→制片 5. 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。 （一） 诱导培养 （二） 固定细胞形态 （三） 制作装片 （四）观察 1.2 实验过程 核心探讨 　实验注意事项 1.本实验是否温度越低效果越显著？为什么？ 提示　不是；必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。 2.观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？为什么？ 提示　不是；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。 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态 体积分数为 95%的酒精 冲洗卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液 与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定处理的根尖 解离根尖细胞 清水 漂洗解离后的根尖约10 min 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3～5 min 使染色体着色 实验中几种试剂的使用方法和作用 二倍体植株 花药离 体培养 单倍体植株 秋水仙素 处理幼苗 二倍体植株（纯合子） 单倍体育种=花药离体培养＋秋水仙素处理 ①过程： ②原理： 染色体变异 ③优点： 1）每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离。 单倍体育种 花药离体培养 P F1 配子 DD TT DD tt dd TT dd tt 正常植株（纯合） 秋水仙素 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 优点：单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子。 单倍体育种 染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位 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。 为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变? 易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。 重复：染色体中增加某一片段引起变异。 缺失：染色体的某一片段缺失引起变异。 染色体结构变异 倒位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。 部分基因顺序改变 部分基因数目增加，基因种类不变 基因数目减少，基因种类减少 易位 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 染色体结构的变异 基因重组 可在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 染色体结构变异 比较易位与互换 基因突变 染色体变异 变化的实质 染色体上的某一位点上的 改变 染色体 的变化 层次 水平 水平 能否用光学 显微镜观察 基因结构 结构和数目 分子 细胞 否 是 基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下看不到碱基对的改变，但由基因突变引起的某些性状改变还是可以借助光学显微镜检查的，如镰状细胞贫血，可根据观察红细胞形态来区分。 基因突变和染色体变异的比较 项 目 基因突变 基因重组 染色体变异 本 质 主要发生 时期 显微镜下能否观察的到 适用范围 产生结果 共同点 基因结构的改变 基因的重新组合 染色体结构或数目发生变化 DNA复制时 减数分裂Ⅰ 减数分裂 、有丝分裂 否 否 可以 任何生物 真核生物有性生殖 真核生物 产生新的基因 只改变基因型 基因数目和排列顺序发生改变 都是可遗传的变异 总结比较：基因突变、基因重组和染色体变 1．普通小麦是六倍体，含有42条染色体，它的单倍体体细胞中的染色体组数 及染色体形态种类依次是(　　) A．3、7 B．1、7 C．3、21 D．7、3 A 课堂练习 2.(2023·黑龙江大庆高一月考)为获得果实较大、含糖量较高的四倍体 葡萄(4n＝76)，常用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体葡萄茎段上的 芽，然后将茎段扦插栽培成新植株。研究结果显示：新植株中约40% 的 细胞染色体被诱导加倍。这种植株同时含有2n细胞和4n细胞，称为 “嵌合体”。有关“嵌合体”的叙述，正确的是（ ） A.秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理是抑制间期纺锤体的形成 B.在生命活动中，4n细胞内染色体组数目最多出现在有丝分裂后期 C.“嵌合体”根尖分生区的部分细胞含19条染色体 D.若该个体自交，后代中不可能出现三倍体 B 3.(2022·福建厦门高一期末)关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验(以洋葱为例)，下列叙述不正确的是（ ） A.观察到的细胞中处于分裂间期的细胞最多 B.在显微镜视野内可观察到二倍体细胞和四倍体细胞 C.在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程 D.在诱导染色体数目变化方面，低温处理与秋水仙素诱导的原理相似 C 4．下列有关染色体组的说法，不正确的是(　　) A．X、Y染色体形态不同，可以存在于同一染色体组中 B．二倍体生物的配子中含有的染色体构成一个染色体组 C．构成一个染色体组的染色体在形态、功能上各不相同 D．果蝇在减数分裂Ⅰ后期移向细胞同一极的染色体构成一个染色体组 A Lavf58.20.100 Lavf60.4.100 $$