4.3染色体畸变可能引起性状改变课件-2025-2026学年高一下学期生物浙科版必修2

该高中生物学课件聚焦染色体畸变，系统阐述染色体结构变异（缺失、重复、倒位、易位）和数目变异（染色体组、单倍体、多倍体）及其对性状的影响。以21-三体综合征情境导入，衔接基因突变和基因重组，构建知识关联的学习支架。 其亮点在于通过对比表格（如染色体缺失与基因突变、易位与交叉互换）培养科学思维，结合单倍体育种、三倍体无子西瓜培育等实例促进探究实践，强化结构与功能观的生命观念。帮助学生系统掌握知识，教师教学更直观高效。

第三节 染色体畸变可能引起性状改变 第四章 生物的变异 本章学习目标 1.概述产生生物变异的原因。 2.解释基因重组引起生物多样性的原因。 3.阐明基因突变的机理。 4.举例说明染色体畸变的类别及其引起的性状改变。 5.以单倍体、多倍体育种和转基因技术为例说明生物变异在生产上的应用。 21-三体综合征，又称唐氏综合征，是由多了一条21号染色体而导致的疾病。60%的患儿在胚胎发育早期即流产，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。这种遗传变异与基因突变和基因重组有何差异？ 情境导入 染色体变异 染色体畸变：是指生物细胞中染色体在数目和结构上发生的变化，也称为染色体变异。每种生物的染色体数目与结构是相对恒定的，但在自然条件或人工因素的影响下，染色体可能发生数目与结构的变化，从而导致生物的变异。染色体畸变包括染色体数目变异和染色体结构变异。 染色体结构变异是指染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接而导致染色体结构不正常的变异。根据染色体断裂后片段连接的方式，染色体的结构变异分为如下4种类型： 染色体结构变异可能导致生物性状的改变 1.缺失：染色体片段的丢失，引起片段上所带基因也随之丢失的现象。 果蝇缺刻翅的形成 正常翅 缺刻翅 猫叫综合征：5号染色体部分缺失 基因数目减少 结果 ： 染色体结构变异可能导致生物性状的改变 a b c d e f b a b c d e f 正常眼 棒状眼 B基因重复 联会 基因数目增加 结果 ： 2.重复：染色体上增加了某个相同片段的现象。 染色体结构变异可能导致生物性状的改变 3.倒位：一个染色体上的某个片段的正常排列顺序发生180°颠倒的现象。 果蝇卷翅的形成 人9号染色体倒位导致习惯性流产 基因排列顺序改变 结果 ： a b c d e f a b c d e f b c d e a f 位置颠倒 染色体结构变异可能导致生物性状的改变 4.易位：染色体的某一片段移接到另一非同源染色体上的现象。 基因排列顺序改变 结果 ： 染色体结构变异可能导致生物性状的改变 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，有的甚至会导致生物体死亡。 结果 影响 染色体结构变异可能导致生物性状的改变 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 染色体结构变异可能导致生物性状的改变 易位现象与基因重组中的交叉互换很相似，它们一样吗？ 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 染色体结构变异可能导致生物性状的改变 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，称为一个染色体组。 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。 特征 染色体数目变异能导致生物性状的改变 染色体组 像上图中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X这样的一组非同源染色体，称为一个染色体组。 在多数生物的体细胞中，染色体总是成双存在的。体细胞内成双的染色体可以分成两组，经减数分裂后所形成的配子只有其中的一组染色体。一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组。 减数 分裂 果蝇的一个染色体组 Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅲ Ⅲ X X X 染色体数目变异能导致生物性状的改变 X Y Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅳ X Ⅱ Ⅲ Ⅳ Y Ⅱ Ⅲ Ⅳ 染色体组特点：(笔记) 1. 不含同源染色体 2. 染色体形态、大小、功能各不相同 3. 含有控制该生物的一整套遗传信息 染色体数目变异能导致生物性状的改变 项目 染色体组数 每个染色体组中染色体数 3 3 2 3 1 4 4 2 2 2 染色体组数的判断 1．请根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格的填写 看染色体的形态：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。 染色体数目变异能导致生物性状的改变 染色体组数的判断 2.请根据基因型判断染色体组数 项目 染色体组数 2 3 1 4 看同一字母出现的次数：同一字母（不分大小写）重复出现几次，则含有几个染色体组。 染色体数目变异能导致生物性状的改变 概念： 染色体结构变异 染色体数目变异 个别染色体的增加或减少 以染色体组成倍地增加或减少 类型 非整倍变异 整倍变异 光学显微镜下可见 正常果蝇 （2n=8） 染色体数目变异是指生物细胞中染色体数目的增加或减少， 增加一条 减少一条 增加一套 减少一套 缺少一截 染色体数目变异能导致生物性状的改变 个体 雌配子 受精卵 雄配子 ①由受精卵发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体； ②而由配子直接发育来的,不管含有几个染色体，都只能叫单倍体 。 判断 单倍体 个体 二倍体/多倍体 是否含有两个染色体组的都是二倍体？ 是否单倍体都只有一个染色体组？ 由雌配子或雄配子直接发育而成的生物体 几乎全部的动物和过半数的植物是二倍体 香蕉(三倍体)、马铃薯(四倍体) 雄蜂（单倍体） 单倍体、二倍体与多倍体 蜂王 雄蜂 工蜂 32条 16条 32条 染色体数目变异能导致生物性状的改变 整倍性变异 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。 蜜蜂 蜂王 工蜂 雄峰 由受精卵发育而来的二倍体 由卵细胞发育而来单倍体 蜂王 雄蜂 工蜂 2n=32 2n=32 n=16 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 在自然条件下，玉米、高粱、水稻、番茄等二倍体植物，偶尔也会出现单倍体植株。 单倍体不一定只含一个染色体组 染色体数目变异能导致生物性状的改变 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 ♀ ♂ 果蝇体细胞 人类 2N=8 2N=24 2N=46 N代表： 某物种的一个染色体组 整倍性变异 染色体数目变异能导致生物性状的改变 类型 ①二倍体 由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。 2N 2:含有两个染色体组 N:每个染色体组中有N条染色体。 例:人类的染色体可表示为2N =46 二倍体生物有性生殖过程如下： 2N 二倍体(♀) 减数分裂 N 雌配子 2N 二倍体(♂) 减数分裂 N 雄配子 受精作用 发育 2N 2N 受精卵 二倍体 在自然界,几乎全部动物和过半数植物都是二倍体。 染色体数目变异能导致生物性状的改变 整倍性变异 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） 4n=48 3n=33 6n=42 多倍体在植物中很常见，动物中极少见。 染色体数目变异能导致生物性状的改变 整倍性变异 21三体综合征 原因 减数第一次分裂后期21号同源染色体未分离 或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 举例 染色体数目变异能导致生物性状的改变 非整倍性变异 性染色体数目异常 XO单体 Turner综合征 (先天性卵巢发育不全综合征) 症状：颈蹼，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。 44条＋XO（45条） 原因 ①父方在MⅠ时X和Y未分离,进入同一个配子中,形成不含性染色体的异常精子。 ②或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成不含性染色体的异常卵细胞。 举例 染色体数目变异能导致生物性状的改变 非整倍性变异 举例 性染色体数目异常 XYY三体 一种人类男性的性染色体疾病，比正常的男性多出一条Y染色体，所以又称“超雄综合征” 原因： 父方在MⅡ时两条Y染色单体分离后，进入同一个配子中，产生YY的异常精子。 XXY三体 具有XXY染色体的人通常表现为XY男性的生理特征，同时可能出现不同程度的女性化第二性征。 原因： ①父方在MⅠ时X和Y未分离，进入同一个配子中，形成XY的异常精子。 ②或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成XX的异常卵细胞。 XXX三体 大多数X三体个体表型正常，但发育较早，平均身高较正常女性高，平均智商比正常人群低10-15. 原因： ①父方在MⅡ时两条X染色单体分离后，进入同一个配子中，产生XX的异常精子。 ②或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成XX的异常卵细胞。 染色体数目变异能导致生物性状的改变 花药离体培养： 单倍体植株 单倍体植株特点 植株小而弱 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 秋水仙素 多倍体植株 雄配子 染色体变异可应用于单倍体育种和多倍体育种 连续⊗ 花药离体培养 P F1 配子 DDTT DDtt ddTT ddtt 正常植株（纯合） 秋水仙素 单倍体育种 P 高杆抗病 DDTT × 矮秆感病 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 第1年 第2年 第3~6年 高杆抗病 DDTT × 矮秆感病 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 染色体数目变异能导致生物性状的改变 使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上（“集优”），操作简单； 育种时间长 基因重组 原理： 方法： 缺点： 优点： 杂交育种 杂交→自交→筛选，连续自交，直到不再发生性状分离为止； 明显缩短育种年限，自交后代不发生性状分离； 操作复杂，需与杂交育种配合 染色体数目变异 单倍体育种 花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理单倍体幼苗→染色体数目加倍的纯合体； 染色体数目变异能导致生物性状的改变 染色体数目变异能导致生物性状的改变 概括：培育三倍体无子西瓜的关键步骤有哪些？ 分析 三倍体西瓜没有种子的原因。 推理 根据上述无子西瓜的培育过程，推理自然环境下形成三倍体香蕉的过程。 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 染色体数目变异能导致生物性状的改变 关于小麦的演化有多种学说，但传统观，点是，野生一粒小麦染色体组的组成为AA，经驯化演变为栽培一粒小麦（AA）。二倍体野生一粒小麦与染色体组成为BB的二倍体拟斯卑尔脱山羊草发生天然杂交，其杂种经染色体自然加倍后，产生染色体组成为AABB的野生二粒小麦，经别化演变为栽培二粒小麦 （AABB）。栽培二粒小麦再演化成为其他四倍体小麦。野生二粒小麦与染色体组成为DD的二倍体节节麦发生天然杂交，其杂种经染色体自然加倍后，产生了普通小麦（AABBDD），如图所示。 14 14 × 7+7 28 加倍 小资料：小麦的演化与染色体数目变异 多倍体育种 单倍体育种 原理 常用 方法 优点 缺点 染色体数量变异 染色体数量变异 低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 茎秆粗壮，叶片、果实、种子大，营养成分含量高 ①明显缩短育种年限 ①适用于植物，在动物方面难以开展 ②得到的植株都是纯合体 ②发育延迟，结实率低 ①方法复杂，要与杂交育种配合 ②成活率较低，成本高 花药离体培养，然后人工诱导染色体数量加倍，形成纯合子 染色体数目变异能导致生物性状的改变 四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。 四倍体水稻平均粒重10克 二倍体平均粒重6克 优点 ①茎秆粗壮； ②叶片、果实和种子都更大； ③糖类和蛋白质等营养物质的含量更高。 ④具有耐寒、耐旱、抗病等优良性状。 铁皮石斛的花和茎都可以入药 染色体数目变异能导致生物性状的改变 结构变异 ：缺失 、重复、易位、倒位 染色体变异 数目变异 个别增减 （例：21三体综合征） 成倍增减 染色体组 概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体 分类 二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体 概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组 多倍体 特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低 应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦） 成因：低温诱导或秋水仙素使染色体加倍 概念：配子（生殖细胞）直接发育来的个体 成因：未经受精的配子直接发育而成 应用：单倍体育种 特点：植株一般长得弱小、高度不育 单倍体 课堂小结 随堂小测 1.下列有关染色体变异及生产应用的叙述，正确的是(   ) A.用单倍体育种的方法可以克服生殖隔离的限制，培育作物新品种 B.染色体的结构变异和数目变异都可能发生在有丝分裂和减数分裂过程中 C.染色体变异是指染色体结构变异和染色体数目以染色体组的形式成倍变化 D.用生长素处理获得的无籽番茄和培育三倍体无籽西瓜的过程都有染色体变异 答案：B 解析：A、单倍体育种不能克服生殖隔离，生殖隔离是不同物种间不能杂交或杂交后代不育的现象，单倍体育种用于同一物种内的育种，A错误； B、染色体的结构变异和数目变异都可能发生在有丝分裂和减数分裂过程中，如有丝分裂后期染色体数目加倍，减数分裂前期可能发生染色体片段交换，B正确； C、染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，染色体数目变异包括个别染色体增减和以染色体组形式成倍变化，C错误； D、用生长素处理获得无子番茄，没有改变染色体数目，无染色体变异；培育三倍体无子西瓜的过程中，染色体数目发生改变，存在染色体变异，D错误。故选B。 随堂小测 2.两条非同源染色体间相互交换染色体片段称为相互易位（图a中数字表示染色体区段）。某相互易位的花粉母细胞杂合体分裂过程中会出现十字形图像（图b）。随着分裂过程的进行染色体会形成环形或8字形图，根据图b中4条染色体的位置，它们在两两分离时分为两种类型，分别为邻近离开（图c）和交互离开（图d），且这两种类型出现的概率相等。已知某种植物形成的配子中染色体片段重复或缺失会引起配子不育。下列说法正确的是(   ) A.图示分裂过程可能是有丝分裂或减数分裂Ⅰ B.图b中存在两对同源染色体和4个核DNA分子 C.该种植物相互易位的花粉母细胞杂合体通过减数分裂形成的花粉粒1/2是可育的 D.该种植物相互易位的花粉母细胞杂合体通过有丝分裂产生的子细胞有1/2正常 答案：C 解析：染色体变异、减数分裂过程分析。图示分裂过程中有同源染色体联会和分离，因此该过程为减数分裂Ⅰ，A错误；图b中同源染色体发生了联会，含有两对同源染色体、4条染色体、8个核DNA分子，B错误；根据题意，若染色体为邻近离开，则据图c可知形成的配子中均会缺少部分基因，同时也会出现部分基因的重复，因此这些配子均不育，而图d中的染色体分离方式可导致形成的配子中均含有一套完整的细胞核中的基因，因此形成的配子均可育，故该种植物相互易位的花粉母细胞杂合体通过减数分裂形成的花粉粒1/2是可育的，C正确；有丝分裂时所有染色体复制再平分，因此相互易位的花粉母细胞通过有丝分裂产生的子细胞都不正常，D错误。 随堂小测 3.西瓜可消暑解渴，深受人们喜爱。如图是新品种西瓜的两种培育过程，A~I为相关过程。下列叙述正确的是(   ) A.A和I过程可用秋水仙素处理，抑制纺锤体的形成 B.D和E过程都需要人工授粉，两次授粉目的相同 C.G过程中雌雄配子结合发生了基因重组 D.无子西瓜与二倍体西瓜属于不同的物种 答案：A 解析：秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，A过程和I过程可用秋水仙素处理，A正确；D过程中的人工授粉是为了通过受精作用得到三倍体，E过程中的人工授粉是为了刺激三倍体植株的子房发育成果实，B错误；基因重组可发生在减数分裂过程中，G过程中雌雄配子的结合不属于基因重组，C错误；无子西瓜为三倍体，其原始生殖细胞中含有三个染色体组，减数分裂时联会紊乱，不能形成可育的配子，因此无子西瓜不是一个新物种，D错误。 随堂小测 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