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

第2节 染色体变异 第五章 基因突变及其他变异 基因突变与基因重组对比 优化设计105页 项目 基因突变 基因重组 适用范围 变异实质 发生时间 结果 联系 所有生物（包括病毒） 进行有性生殖的真核生物 产生新基因，控制新性状 不产生新基因产生新的基因型 基因碱基序列发生改变 原有的基因重新组合 可发生在生物个体发育的任何时期，通常发生在细胞分裂前的间期 减数分裂Ⅰ的前期和后期 ①都使生物产生可遗传变异；②在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因重组使突变的基因以多种形式传递；③两者均产生新的基因型，可能产生新的表型 除了基因突变和基因重组这两种可遗传变异方式之外，还有没有其他类型的可遗传变异？ 1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成上表。 2.为什么我们平时吃的香蕉没有种子？ 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 【提示】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，难以形成正常可育的配子，因此无法形成受精卵，进而不能形成种子。 问题探讨： 体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，叫染色体变异 1、概念： 2、类型 个别染色体数目的增加或减少 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 区别 基因突变 基因重组 染色体变异 一 、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。 21三体综合征：先天愚型或Down综合征 形成原因 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 1.个别染色体增加或减少 二、染色体数目的变异 正常 增多 减少 三体 单体 举例：21三体综合征（唐氏综合征） 1.个别染色体增加或减少 二、染色体数目的变异 原因：亲代减数分裂时减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离 或减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体未分离，移向同一级 细胞中的一套________染色体，它们在_____和______上各不相同，但是携带着控制生物生长、发育、遗传、变异 _________，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。 2.染色体组 非同源 形态 功能 全部信息 X Ⅱ Ⅲ Ⅳ Y Ⅱ Ⅲ Ⅳ X Y Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅲ 二、染色体数目的变异 增多 减少 三体 单体 四倍体 单倍体 正常 二倍体 个别染色体的增加或减少 以染色体组的形式成倍的增加或减少 二、 染色体数目的变异 3个 4个 1个 3.染色体组数目的确定方法 （1）根据“染色体形态”判断： 细胞内同种形态染色体有几条就含几个染色体组 2个 4个 二、染色体数目的变异 9 （2）根据“基因型”判断： 控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组 YyRr AABBDD Aaa 二个染色体组 二个染色体组 三个染色体组 一个染色体组 ABCD 3.染色体组数目的确定方法 二 染色体数目的变异 10 15/5=3个 8/2=4个 3/3=1个 3.染色体组数目的确定方法 （3）染色体组的数目=染色体数/染色体形态数 二、染色体数目的变异 11 雌配子 受精卵发育起点 雄配子 二倍体/多倍体 4.二倍体与多倍体 野生马铃薯 二、染色体数目的变异 由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体；如：几乎全部的动物和过半数的植物是二倍体 由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体统称为多倍体；如：香蕉(三倍体)、马铃薯(四倍体)多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。 多倍体的特征 多倍体植株茎秆粗壮、叶片、果实、种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都增加。 染色体数加倍 染色体复制 着丝点分裂 细胞无法正常分裂 无纺缍丝牵引 多倍体育种（人工诱导多倍体） 方法 低温处理 秋水仙素诱发处理 处理对象 萌发的种子或幼苗 原理 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 作用时期 有丝分裂的前期或减数分裂前期 二 、染色体数目的变异 多倍体育种的实例 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纺锤体的形成，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株； ②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 多倍体育种的实例 西瓜食用的果实部分是什么发育而来的？ 种子的胚是什么发育来的？ 种子的种皮是什么发育而来的？ 母本的子房壁（母本的体细胞） 受精卵 母本的珠被（母本的体细胞） 多倍体育种的实例 补充：被子植物的双受精作用 珠被 卵细胞（1个） 极核（2个） 子房壁 两个极核细胞与卵细胞的基因组成是一样的 发育成果皮 发育成种皮 与精子结合形成受精极核，最终形成胚乳 与精子结合形成受精卵，最终形成胚 子房 子房壁 胚珠 胚囊 珠被 1个卵细胞 2个极核 子叶 胚芽 胚轴 胚根 胚 受精极核 胚乳 种皮 种 子 果 皮 果 实 2N 2N 2N 2N 3N 3N 2N 2N 受 精卵 +1个精子 +1精子 N + N 2N + N ③为什么三倍体西瓜是无籽的？ 因为三倍体的（同源）染色体联会紊乱，无法形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而无法形成种子； 多倍体育种的实例 ④无籽西瓜偶尔有发育并不成熟的种子？ 极少数联会后产生配子 A A a A1 A2 a A1a A2a A2 A1 A1A2 a 1/3Aa 1/3A 1/6AA 1/6a 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？ ⑤三倍体西瓜没有种子，因此每年都要制种，很麻烦，有没有其他更简便的遗传方法？ 可以通过无性生殖，用三倍体植株的组织细胞进行植物组织培养，获取大量的组培苗，再进行移栽； 多倍体育种的实例 个体 雌配子 雄配子 单倍体 个体 体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫做单倍体。 5.单倍体 蜂王 雄蜂 工蜂 32条 16条 32条 二、染色体数目的变异 雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育来的，这种生殖现象叫做孤雌生殖；雌性的蜂王和工蜂是受精卵发育而来的；所以，雄蜂是单倍体，蜂王和工蜂是二倍体； ＊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 。 单倍体可能含一个或多个染色体组 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？ 二、染色体数目的变异 单倍体特点: 与正常植株相比，单倍体植株弱小，而且高度不育 应用：单倍体育种 （1）方法 （2）原理 （3）单倍体育种的优点*** 思考：为什么单倍体育种可以明显缩短育种年限？ 包括花药（或花粉）离体培养和人工诱导染色体加倍两个步骤 染色体数目的变异 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； 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 连续⊗ 第1年 第2年 第3-6年 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 杂交育种和单倍体育种过程对比 需要的纯合矮抗品种 补充：异源多倍体 普通六倍体小麦的形成过程： 一粒小麦 （AA） × 拟斯卑尔脱山羊草 （BB） 异源二倍体（AB） （不育） 染色体数目加倍 AABB (二粒小麦） （可育） × 粗山羊草 （CC） 异源三倍体（ABC） （不育） 染色体数目加倍 普通小麦（AABBCC） 异源六倍体 （可育） 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（非种子）选择； 明显缩短育种年限；(得到的植株都是纯合子；) 技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术 染色体变异 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量有所增加 发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物 补充：不同育种方法的比较 6.低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验 （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 6.低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验 （2）目的要求 ①学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法 ②理解低温诱导植物细胞染色体数目变化 （3）材料用具及作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 浸泡诱导处理过的根尖0.5-1h 体积分数为95%的酒精 冲洗2次经卡诺氏液处理过的根尖 体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液 1:1混合配制解离液 蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10min 质量浓度为0.01g/mL的甲紫溶液 对漂洗干净的根尖染色3～5 min 固定细胞的形态 冲洗掉卡诺氏液 使组织中的细胞相互分离开来 漂洗根尖，洗去药液，防止解离过度 使染色体着色 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； （3）方法步骤 ①蒜根尖的培养 ②取材 4 25 1 整个装置 48-72 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 固定细胞形态 体积分数为95%的酒精 2 6.低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验 ③制作装片 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 ④观察 先用 ______寻找染色体形态好的分裂象；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 注意： a.诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者； b.解离之后，细胞失去活性，因此不能观察到连续的变化； 三、染色体结构的变异 1.分类 （1）缺失：染色体的某一片段_____引起变异 a b c d e f a c d e f b c d e f 缺失 实例： 猫叫综合征 该病是人的___号染色体__________引起的遗传病，因为婴儿哭声轻，音调高，很像猫叫而得名； 猫叫综合征的症状：患儿生长发育_____，存在严重的_________； 5 部分缺失 迟缓 智力障碍 果蝇缺刻翅的形成 增加 （2）重复：染色体增加了某一片段 a b c d e f b b a b c d e f b 果蝇棒状眼的形成 实例： 三、染色体结构的变异 （3）易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。 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 实例：果蝇花斑眼的形成 移接 i j 夜来香的变异 三、染色体的结构变异 项目 互换 易位 图解 区别 染色体易位与互换的区别 发生于非同源 染色体之间 发生于四分体中的 非姐妹染色单体之间 属于染色体结构变异 属于基因重组 不可在显微镜下观察到 可在显微镜下观察到 38 4.倒位：染色体的某一片段位置颠倒（染色体的某一片段位置颠倒180o） a b c d e f a b c d e f b c d e a f 位置颠倒 实例：果蝇卷翅的形成 正常翅 卷翅 三、染色体结构的变异 三、染色体的结构变异 缺失 重复 易位 倒位 染色体结构上的变异 基因数目、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。 2.结果 三、染色体的结构变异 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（显显性突变、隐性突变） 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 小结 生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义 $