5.2染色体变异课件-2025—2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦“染色体变异”核心内容，涵盖数目变异（个别增减、成倍增减）与结构变异（缺失、重复、倒位、易位），结合单倍体、二倍体、多倍体概念及育种应用。以野生与栽培品种性状差异为导入，通过实例分析与问题链引导，衔接减数分裂异常等前置知识，搭建递进式学习支架。 其特色在于立足真实情境（如香蕉无籽、无子西瓜培育）渗透生命观念，通过对比辨析（三体与三倍体、易位与交叉互换）及变异类型比较表发展科学思维，依托“低温诱导染色体加倍”实验培养探究实践能力。分层习题设计适配不同学情，助力学生系统掌握知识，教师可高效开展教学。

第5章 基因突变及其他变异 第2节 染色体变异 本节聚焦 1.染色体数目的变异有哪些类型？ 2.什么是单倍体、二倍体和多倍体？ 3.染色体结构的变异有哪些类型？ 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） 问题探讨 野生祖先种和栽培品种性状差异的原因是什么？ 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 栽培种香蕉的染色体 3n=33 12 24 11 异常 细胞内发生了染色体数目变异 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 生物体的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。 染色体显微图 染色体与DNA和蛋白质的关系示意图 染色体变异： 类型 染色体数目的变异 染色体结构的变异 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 ——染色体片段的缺失、重复、倒位、易位 【注意】①只有真核生物才发生染色体变异；原核生物、病毒无染色体不发生。 ②染色体变异光学显微镜下可观察（细胞水平变异）； 基因突变和基因重组光学显微镜下不可观察（分子水平变异） 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。 3 21三体综合征/唐氏综合征 类型一：个别染色体数目的增加或减少 一、染色体数目变异 （1）实例： 单体果蝇 三体果蝇 响誉世界的音乐指挥家 舟舟 （2n+1） （2n-1） 2+1 4 类型一：个别染色体数目的增加或减少 （2）形成原因： ①减数第一次分裂后期同源染色体未分离 ②减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离 移向细胞的同一极 n n n+1 n+1 n+1 n-1 n-1 n-1 正常配子 一、染色体数目变异 2+1 5 类型二：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 染色体组 2号的两条染色体是什么关系? 2号与3号染色体又是什么关系? 野生马铃薯体细胞中有几条染色体? 有几对同源染色体? 野生马铃薯配子中有几条染色体? 这些染色体的形态和功能有什么特点? 这些染色体之间是什么关系? 如果把配子中的染色体看作一组， 野生马铃薯体细胞中有几组染色体？ 同源染色体 非同源染色体 24条 12对 这些染色体的形态、功能各不相同。互为非同源染色体。 12条 2组 一、染色体数目变异 6 若用餐具模拟细胞内的染色体： 相同的餐具可看作 染色体； 不同餐具可看作是 染色体； 那么一套餐具就是一套 染色体。 同源 非同源 非同源 ×2 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。 染色体组 特征 本质上 1 形态上 2 功能上 3 染色体组 生活中也有很多“套”或“组”的概念 假如人的手指是10条染色体，每只手5条染色体都可以代表一个染色体组 一个染色体组中的染色体具有什么样的特点呢? 7 染色体组数 每个染色体组中的染色体条数 3 2 1 4 2 3 3 4 2 2 【判断方法一】看染色体的形态：染色体组＝__________________________ 染色体组 如何判断染色体组数? 相同形态的染色体的条数 染色体组数 【判断方法二】看（体细胞）基因型：染色体组＝________________________________________ 控制同一性状的基因（同一字母）的个数 （不分大小写） 2 3 1 4 8 正常果蝇 （2n=8） 增加一套 （3n=12） 减少一套 （n=4） 2个染色体组 1个染色体组 3个染色体组 类型二：以染色体组为基数成倍地增加或成套地减少 一、染色体数目变异 9 二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中有两个染色体组的生物。 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，记作2N。 野生马铃薯 2N=24 ♂ 果蝇 2N=8 人类 2N=46 N代表：某物种的一个染色体组 类型二：以染色体组为基数成倍地增加或成套地减少 一、染色体数目变异 果蝇、马铃薯、人类的染色体有什么共同点？ 10 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。 二倍体减数分裂时会出现错误 形成含两个染色体组的配子吗？ 配子 2N 2N 2N 2N N N 2N 减Ⅰ后期 所有同源染色体 未分离 减Ⅱ后期 姐妹染色单体分开 子染色体移向两极 减Ⅰ后期 同源染色体分离 减Ⅱ后期 姐妹染色单体 未分开移向两极 二倍体 减数分裂过程异常 四倍体 结合 三倍体 染色体数目加倍的配子 染色体数目正常的配子 二倍体 四倍体 有丝分裂过程 染色体只复制未分离 染色体加倍 四倍体 二倍体 杂交 三倍体 类型二：以染色体组为基数成倍地增加或成套地减少 一、染色体数目变异 多倍体：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） 类型二：以染色体组为基数成倍地增加或成套地减少 一、染色体数目变异 1．(合格考)下列关于染色体组的叙述，正确的是(　　) A．染色体组内不存在同源染色体 B．体细胞中的一半染色体是一个染色体组 C．配子中的全部染色体是一个染色体组 D．染色体组在减数分裂过程中消失 答案：A 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 14 多倍体：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） 类型二：以染色体组为基数成倍地增加或成套地减少 普通小麦 六倍体 马铃薯 四倍体 栽培香蕉 三倍体 无子西瓜 三倍体 （1）实例： （2）分布： 多倍体在植物中常见，在动物中少见。 在被子植物中，约有33%的物种是多倍体。 一、染色体数目变异 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 15 野生祖先种香蕉 （有籽） 栽培品种香蕉 （无籽） 为什么栽培品种香蕉是没有种子？ 2N=22 3N=33 因为香蕉栽培品是三倍体，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。 多倍体都不育吗？ 具有偶数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中，若染色体能够配对， 一般是可育的。（如四倍体形成含两个染色体组的配子） 具有奇数染色体组的多倍体植物，在减数分裂时发生染色体联会紊乱，因此不能形成可育的配子，一般是不可育的。（如香蕉，三倍体无子西瓜的果实中没有种子） 马铃薯（4n=48） 无籽西瓜（3n=33） 类型二：以染色体组为基数成倍地增加或成套地减少 （4）应用——多倍体育种 多倍体：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） （3）特点： 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； 但发育迟缓，结实率低。 四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。 一、染色体数目变异 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 17 多倍体育种 原理： 方法： 染色体（数目）变异 用 秋水仙素或低温 处理 萌发的种子或幼苗。 原理： 低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。 多倍体 植株 正常 分裂分化 多倍体育种 实例：三倍体无子西瓜的培育 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？ 在无子西瓜培育的过程中两次传粉的目的是什么？ 三倍体无子西瓜的果实中没有种子的原因是什么？ 有时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。 无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？ 阅读课本91页，拓展应用第2题，请尝试说出三倍体西瓜培育的过程，并完成以下思考： 多倍体育种 实例：三倍体无子西瓜的培育 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？ 芽尖细胞正在进行有丝分裂，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两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。 在无子西瓜培育的过程中两次传粉的目的是什么？ 第一次传粉：杂交获得三倍体种子; 第二次传粉：刺激子房发育成果实。 多倍体育种 实例：三倍体无子西瓜的培育 三倍体无子西瓜的果实中没有种子的原因是什么？ 三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 有时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。 三倍体在进行减数分裂时有可能形成了正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。 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。 1、实验原理 【探究实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化 低温处理植物分生组织细胞 → 抑制纺锤体形成→ 染色体不能被拉向两极 → 细胞不能分裂为两个子细胞 → 细胞染色体数目加倍。 2、实验过程 22 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。 5. 先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。 确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。 诱导培养 固定 细胞形态 制作装片 观察 制片 染色 漂洗 解离 2、实验过程 【探究实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化 将无水乙醇和冰醋酸按照3:1的体积比均匀混合。能迅速穿透细胞，将其固定并维持染色体结构的完整性，还能够增强染色体的嗜碱性，达到优良染色效果。使用后细胞会死亡。 23 3、 实验结果 【探究实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化 该实验是使所有的植物细胞中染色体数目都加倍了吗？ 不是，只有部分细胞染色体数目加倍，绝大多数植物细胞染色体没有加倍。 24 实验中几种试剂的使用方法和作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 体积分数为95%的酒精 冲洗卡诺氏液处理过的根尖 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 清水 漂洗解离后的根尖约10 min 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 固定细胞形态 洗去卡诺氏液 解离根尖细胞，使细胞分散开来 洗去解离液，防止解离过度 使染色体着色 【探究实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化 25 2．洋葱是二倍体植物，体细胞中有16条染色体，某同学用低温诱导洋葱根尖细胞染色体加倍获得成功。下列相关叙述不正确的是（　　） A．该同学不会观察到染色体加倍的过程 B．低温诱导细胞染色体加倍时不可能发生基因重组 C．分生组织同时存在染色体数为8、16、32、64的细胞 D．低温诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成 答案：C 体细胞中含_____个染色体组， 仍为____倍体生物。 三体 与 三倍体 的区别？ 二、染色体结构变异 思考•讨论 三体（2n+1） 三倍体（3n） 增加一套 增加一条 体细胞中含_____个染色体组； 2 3 二 可育 高度不育 27 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。 类型二：以染色体组为基数成倍地增加或成套地减少 （2）特点： 蜂王 雄蜂 减数分裂 n=16 卵细胞 直接发育 2n=32 n=16 （1）实例：蜜蜂雄蜂 与正常植株相比，单倍体植株长得弱小； 一般高度不育。 含偶数个染色体组：一般可育 含奇数个染色体组：高度不育 单倍体生物的体细胞中含有几个染色体组？ 1个或多个 一、染色体数目变异 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 28 花粉 ____________ 染色体数目加倍，得到纯合子 人工诱导 花药离体培养 秋水仙素处理 单倍体 （3）应用—— 单倍体育种 原理： 方法： 过程： 染色体（数目）变异 花药（花粉）离体培养 + 人工诱导染色体加倍 单倍体幼苗 【注意】 花药离体培养得到的__________是单倍体； 花药离体培养的原理是:_____________________________； 花药离体培养的过程中_________发生基因重组。 单倍体育种中秋水仙素处理的对象是：________________________ 一定 植物（生殖）细胞的全能性 不会 单倍体幼苗(不是种子） 一、染色体数目变异 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 29 单倍体 （3）应用—— 单倍体育种 实例： P 高杆抗病 DDTT × 矮杆感病 ddtt F1 高杆抗病 DdTt 花药离体培养 DT Dt dT dt 单倍体幼苗 第1年 第2年 花粉（配子） DT Dt dT dt DDTT DDtt ddTT ddtt 正常植株（纯合） 秋水仙素处理 需要的纯合矮抗品种 优点： 明显缩短育种年限，且得到纯合二倍体。 缺点：技术复杂。 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 30 2．(合格考)普通小麦是六倍体，有42条染色体，科学家们用花药离体培养培育出的小麦幼苗是(　　) A．三倍体、21条染色体 B．单倍体、21条染色体 C．三倍体、三个染色体组 D．单倍体、一个染色体组 答案：B 5．二倍体西瓜幼苗（基因型Aa）经低温处理后得到四倍体西瓜，下列有关此四倍体西瓜的说法正确的是（　　） A．四倍体西瓜在减数分裂过程中，细胞里最多含有八个染色体组 B．将四倍体西瓜产生的花粉进行离体培养，获得的植株都是纯合子 C．低温与秋水仙素作用原理相同，都能使细胞中的染色体数目加倍 D．此四倍体西瓜自交后代不发生性状分离，不能为进化提供原材料 答案：C 四种育种方法的比较 类 型 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 育种原理 育种方法 优点 应用 实例 基因突变 染色体变异 基因重组 染色体变异 杂交→自交→选优→自交 物理或化学的方法处理生物 花药离体培养后再用秋水仙素加倍 使不同亲本的优良性状集中于同一个体上 提高变异频率加速育种进程 明显缩短育种年限 器官大型， 营养含量高 培育矮抗小麦 培育青霉素高产菌株 培育矮抗小麦 三倍体无子 西瓜的培育 用秋水仙素 处理萌发的 种子或幼苗 染色体结构变异 在各种射线、化学试剂、温度剧变等外部因素或生物代谢失调、衰老等内部因素的影响下，染色体片段可能发生断裂，而断裂后的片段具有一定的愈合能力，可能发生重接。 资料1 猫叫综合征是一种罕见的先天性疾病，该疾病由5号染色体部分缺失导致。典型症状为患儿特有的、类似猫叫的声音。症状表现因情况而异，具体取决于遗传物质缺失的多少和位置。 资料2 猫叫综合征的变异属于哪种变异类型? 2.染色体结构变异对生物体会产生怎样的影响? 34 缺失 果蝇缺刻翅 果蝇正常翅 二、染色体结构变异 1、类型及实例 （1）缺失 ①含义：染色体某一片段缺失； ②实例：猫叫综合征、果蝇缺刻翅 ③结果：染色体上基因____________ 显微观察的联会异常: 数量减少 35 重复 二、染色体结构变异 1、类型及实例 棒状眼 正常眼 （2）重复 ①含义：染色体增加了某一片段； ②实例：果蝇的棒眼 ③结果：染色体上基因____________ 显微观察的联会异常: 数量增加 36 （3）易位 ①含义：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上；②实例：果蝇的花斑眼 ③结果：染色体上基因染色体上基因____________________ 显微观察的联会异常: 易位 二、染色体结构变异 1、类型及实例 数量和排列顺序改变 正常眼 花斑眼 37 （4）倒位 ①含义：染色体某一片段的位置颠倒； ②实例：果蝇的卷翅 ③结果：染色体上基因________________ 显微观察的联会异常: 倒位 二、染色体结构变异 1、类型及实例 排列顺序改变 正常翅 卷翅 38 2．（合格考）生物体染色体上的等位基因部位可以进行配对联会，非等位基因部位不能配对。某二倍体生物细胞中分别出现图①至图④系列状况，则对图的解释正确的是（　　） A.①为基因突变，②为倒位 B.②可能是重复，④为染色体组加倍 C.①为易位，③可能是缺失 D.②为基因突变，①为染色体结构变异 答案：C 3．（等级考）生物的某些变异可通过细胞分裂过程中某一时期染色体的行为来识别。甲、乙两模式图分别表示细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”、“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。下列有关叙述，正确的是（　　） A.甲、乙两图中两种变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组 B.甲图是个别碱基的增添或缺失导致染色体上基因数目改变的结果 C.乙图是四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换的结果 D.甲、乙两图所示现象常出现在减数分裂Ⅰ前期，染色体数与核DNA数之比为1∶2 答案：D 染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位 染色体上基因 、 的改变 生物 的改变（变异） 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。 3、影响： 数量 排列顺序 性状 二、染色体结构变异 2、结果： 41 染色体片段的缺失属于染色体结构变异，会改变基因的数量，使DNA分子上若干个基因发生缺失，一般对生物性状影响较大； 碱基对的缺失是DNA分子上某个基因内部碱基的缺失，属于基因突变。不改变基因的数量和位置。与染色体变异相比，基因突变对生物性状的影响一般较小。 染色体片段的缺失 与 碱基对的缺失 导致的结果有什么不同？ 二、染色体结构变异 思考•讨论 42 图像 位置 原理 观察 “易位”与“互换”的区别？ 减数第一次分裂前期 发生于 非同源染色体之间 发生于 同源染色体 的 非姐妹染色单体 之间 属于染色体结构变异 属于基因重组 显微镜下能看到 显微镜下看不到 二、染色体结构变异 思考•讨论 43 拓展： 几种常考变异类型产生配子的分析方法 A : O = 1 : 1 AA : a = 1 : 1 A : a : Aa : O = 1 : 1 : 1 : 1 A : O = 1 : 1 AA : a : Aa : A = 1 : 1 : 2 : 2 AA : Aa : aa = 1 : 4 : 1 类别 基因突变 基因重组 染色体变异 对象 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） 互换型、自由组合型 染色体结构变异、 染色体数目变异 任何时期， 主要发生在间期 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 （产生了新基因或等位基因） 产生了新基因型 和性状组合 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 45 4．在植物体细胞有丝分裂的过程中，可能引起的可遗传变异是（　　） ①基因突变　②基因重组　③染色体变异 A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 答案：B (1)关于“互换”：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组； 非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。 (2)关于“缺失或增加”： DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基的缺失、增添(增加)，属于基因突变。 (3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。 (4)关于变异的“质”和“量”：基因突变改变基因的“质”，不改变基因的“量”；基因重组不改变基因的“质”，一般也不改变基因的“量”，但转基因技术会改变基因的“量”；染色体变异不改变基因的“质”，但会改变基因的“量”或改变基因的排列顺序。　　 规律方法 　利用四个“关于”区分三种变异 47 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $