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 作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。 1、根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。 12 24 11 异常 2、为什么平时吃的香蕉是没有种子的？ 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，进而形成种子。 3、分析表中数据，你还能提出什么问题吗？能否发挥想象力作出一些推测呢？ 香蕉体细胞中的染色体数目不是偶数,是怎样形成的? 香蕉又是如何繁殖下一代的? 讨论 染色体变异 1.概念 2.分类 染色体数目的变异 染色体结构的变异 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 细胞内个别染色体的增加或减少 细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数（染色体组）成倍地增加或成套的减少 缺失、重复、倒位、易位 光学显微镜下可以观察到 一、染色体数目变异 1.个别染色体的增加或减少 增加 减少 21三体综合征（先天性愚型或唐氏综合征） 增多 减少 正常 病因：21号同源染色体由2条增为3条。 症状：60%患儿在胎内早期即夭折流产，存活者有明显的智力落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形。眼间较宽，外眼角上斜，口常半张，舌外伸，又叫伸舌样痴呆。 ①减数第一次分裂后期同源染色体未分离 21号染色体 异常配子 正常配子 1.个别染色体的增加或减少 一、染色体数目变异 产生的原因： ②减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离 异常配子 21号染色体 1.个别染色体的增加或减少 正常配子 一、染色体数目变异 产生的原因： ①Ⅱ号和Ⅱ号染色体是 ， ②Ⅲ号和Ⅳ号染色体是 。 同源染色体 非同源染色体 减数分裂 问题1：配子中染色体在形态和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？ 形态和功能各不相同的一组非同源染色体。 每套非同源染色体称为一个染色体组，其形态和功能各不相同。 2.染色体组 ③雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体? Ⅱ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅲ、Ⅳ和Ⅳ、X和Y （1）概念 一、染色体数目变异 （2）染色体组的特点： ①一组非同源染色体 ②染色体的形态、大小、功能各不同 ③不含等位基因或者相同基因 ④含有该物种生长、发育、繁殖和遗传的全套遗传信息 2.染色体组 一、染色体数目变异 人类基因组测定的24条染色体 人的一个染色体组（23条） 补充：区分染色体组和基因组 染色体组： 基因组： Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和Y （3）染色体组数目的确定方法 3个 4个 1个 ①根据“染色体形态”判断 ——细胞内形态大小相同的染色体有几条就含几个染色体组 2个 4个 2.染色体组 一、染色体数目变异 2个染色体组 2个染色体组 4个染色体组 2个染色体组 形态指染色体大小，与颜色无关 ②根据“基因型”判断 ——控制同一性状的基因（相同基因或等位基因）(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 AABbDd 2个 2个 3个 1个 ABCD 2个 2.染色体组 （3）染色体组数目的确定方法 一、染色体数目变异 ③根据染色体数和染色体形态数计算： 2.染色体组 （3）染色体组数目的确定方法 染色体数 染色体形态数 染色体组的数目= 一、染色体数目变异 实战训练：请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？ 3个 1个 2个 3个 4个 4个 1个 2个 3条 2条 4条 4条 3条 2条 4条 2条 由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。 通常可用2n表示 2表示2个染色体组; n表示每个染色体组有n条染色体。 如右图为人类的染色体(2n=46) 一、染色体数目变异 3. 二倍体 （1）概念： （2）代表生物： ♀ ♂ 果蝇体细胞 几乎全部的动物和过半数的植物是二倍体 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。 （2）成因： 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 （3）代表生物： 蜂王 雄蜂 工蜂 32条 16条 32条 （4）特点： 一、染色体数目变异 3. 单倍体 （1）概念： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来。 动物中少（蜜蜂中的雄蜂）植物较多， 单倍体植株长得弱小、高度不育 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） 小麦（六倍体） 植物中常见，动物中极少见。 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含量比二倍体几乎增加了一倍。 一、染色体数目变异 4. 多倍体 （1）概念： （2）代表生物： （3）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。 （4）缺点： 发育迟缓，结实率低。 17 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） 小结： 正常染色体组中,丢失或添加了一条或几条完整的染色体。 单体：2n-1 三体：2n+1 注意：单体和三体也是二倍体，均可进行减数分裂，产生配子，配子育况，见具体实例。 补充：非整倍变异 育 种 多倍体育种 单倍体育种 杂交育种 马铃薯（4n=48） 棉花（4n=52） 山药（4n=40） 香葱（4n=32） （1）方法： ①低温处理。 ②秋水仙素诱发。 处理萌发的种子或幼苗。 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 （2）原理： (3)作用时期： 有丝分裂的前期或减数分裂的前期 目前常用、最有效 多倍体育种（人工诱导多倍体） 染色体数加倍 染色体复制 着丝粒分裂 细胞无法正常分裂 无纺缍丝牵引 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。 无子西瓜的培育 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 （1）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 （2）三倍体无子西瓜的原因 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 （3）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? 西瓜幼苗的芽尖有丝分裂旺盛，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。 (4)无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法? 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调节剂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。 (5)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，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卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。 三 野生芭蕉 2n 有子香蕉 4n 加倍 野生芭蕉 2n 无子香蕉 3n 香蕉的形成 香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。 香蕉的培育过程如下： 花药(或花粉）离体培养、人工诱导加倍 二倍体植株 花药离体培养 单倍体幼苗 人工诱导 秋水仙素处理 恢复二倍体植株 （1）原理： 染色体数目变异 （2）方法： 单倍体植株高度不育 单倍体育种 【思考1】单倍体育种中能用秋水仙素处理萌发的种子吗？ 不能，因为单倍体往往高度不育，没有种子，育种操作的对象一般是单倍体幼苗 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过程。 【思考2】花药离体培养=单倍体育种吗？ 单倍体育种 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） 六倍体 补充： 单倍体育种 多倍体育种 原理 常用方法 优势 缺点 小结：多倍体育种和单倍体育种的比较 染色体组成倍增加 染色体数目变异 染色体数目变异 染色体组成倍减少,再加倍 花药离体培养后 秋水仙素处理单倍体幼苗 低温处理、秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 明显缩短育种年限 得到的植株是纯合子 操作简单 技术较复杂，需与杂交育种配合 适用于植物，在动物方面难以操作 判断方法：是否花药离体培养 1.实验原理 用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体(不能）被拉向两极，导致细胞不能分裂成2个子细胞 三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化 （1）卡诺氏液 （2）95%的酒精冲洗2次 （3）95%的酒精与15%的盐酸混合成药液（1：1混合） （4）甲紫溶液（龙胆紫溶液）或醋酸洋红液 固定细胞形态 使细胞分散开来 洗去卡诺氏液 使染色体着色（染色剂） 2.试剂 3.实验步骤 (1)低温诱导培养 (2)固定细胞形态 (3)制作装片 (4)观察 解离→漂洗→染色→制片 a. 4℃冷藏室放置一周 b. 25℃室温培养长出约1cm的不定根 c. 再4℃冷藏室诱导培养48-72小时 剪取诱导处理的的根尖0.5~1cm，放入卡诺氏液0.5-1h，后用95%酒精冲洗2次 大多数是二倍体，只有少数细胞是四倍体 三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化 清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。 解离液：使组织中的细胞分离开来。 4.实验结果 大多数是二倍体， 只有少数细胞是四倍体 三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化 酒精的使用 ①50%的酒精： ②无水乙醇： ③95%的酒精和15%的盐酸1:1混合： ④95%的酒精： （脂肪的鉴定）洗去浮色 提取色素（可用95%的酒精+无水碳酸钠代替） （观察细胞分裂） 冲洗2次，洗去卡诺氏液 药液，使细胞分散 补充： 缺失 重复 倒位 易位 三、染色体结构的变异 1. 缺失：染色体的某一片段缺失引起的变异 实例 ：猫叫综合征， 患儿哭声轻，音调高，像猫叫。生长发育迟缓，而且存在严重的智力障碍。 病因 ：人的5号染色体部分缺失引起的遗传病 基因数量改变 三、染色体结构的变异 37 缺失后的联会现象： 三、染色体结构的变异 2. 重复：染色体增加某一片段引起的变异 染色体增加某一片段引起变异。 例如，果蝇棒状眼的形成（以上两图为电镜照片） 重复后的联会现象： 基因数量改变 三、染色体结构的变异 39 3. 倒位：染色体的某一片段位置颠倒引起的变异 基因排列顺序改变 倒位后的联会现象： 正常翅 卷翅 三、染色体结构的变异 40 4. 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的变异。 注意： 发生在两条非同源染色体上 基因排列顺序改变 三、染色体结构的变异 41 易位后的联会现象： 三、染色体结构的变异 细胞内个别染色体的增加或减少 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 二倍体和多倍体 单倍体 合作探究1：区分易位与互换 染色体易位 染色体互换 图解 区别 位置 原理 观察 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 染色体结构变异 基因重组 可在显微镜下观察到 不可在显微镜下观察到 项目 染色体片段缺失 碱基对缺失 图解 区别 原理 染色体结构变异 基因突变 观察 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 合作探究2：比较染色体片段缺失与碱基对缺失 为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变? 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，甚至导致生物体死亡。（多害少利） 一.概念检测 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，并且注明它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 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 21 14 1 二倍体 六倍体 42 6 56 8 4 练习与应用（P91） $