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1课时) 第5章 基因突变及其他变异 野生祖先种 (多种颜色) 栽培品种 (一般都为黄色) 野生祖先种(有籽) 栽培品种(无籽) 作为野生植物的后代,许多栽培植物的染色体数目却与他们的祖先大不相同,如马铃薯和香蕉。 问题 探讨 S z L w h S z L w h S z L w h 作为野生植物的后代,许多栽培植物的染色体数目却与他们的祖先大不相同,如马铃薯和香蕉。 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 1.根据前面所学减数分裂的知识,试着完成该表格。 问题 探讨 S z L w h S z L w h S z L w h 3 2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的? 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,不能形成正常的配子,因此无法形成受精卵,不能形成种子。 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? 形成种子的植物细胞中,染色体数目一定是偶数吗? 香蕉体细胞中的染色体数目不是偶数,它是怎样形成的呢?又是如何繁殖下一代的? 问题 探讨 S z L w h S z L w h S z L w h 4 1.概念:体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 2.分类: 3.区别 染色体结构变异 染色体数目变异 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 一、染色体变异的概念及类型 个别染色体的增加或减少 以以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或减少 正常 增多 减少 S z L w h S z L w h 考点一 一 二、 染色体数目变异 1.非整倍数变异:细胞内个别染色体的增加或减少 响誉世界的音乐指挥家舟舟 45条+XY(47) 实例1: 21三体综合征 正常人 21三体综合征 (唐氏综合症、先天愚型) S z L w h S z L w h 考点一 一 Turner综合征( 性腺发育不良) 少了一条来自父方的X染色体 1.非整倍数变异:细胞内个别染色体的增加或减少 实例2: Turner综合征 二、 染色体数目变异 44条+XO(45条) S z L w h S z L w h 考点一 一 二、 染色体数目变异 2.整倍型变异: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的减少 细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同,但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。 (1)染色体组 特点: 一组非同源染色体 染色体的形态、大小、功能各不相同 含该物种全套遗传信息 S z L w h S z L w h 考点一 一 染色体组模拟 一副扑克牌 能分几组? 思考 探讨 染色体组:在大多数生物的体细胞中,染色体都是两两成对的,也就是含有两套非同源染色体,其中把每套非同源染色体称为一个染色体组。 正常人体细胞有几个染色体组? 思考 探讨 问题1:野生马铃薯体细胞中有几条染色体? 几对同源染色体? 问题2:野生马铃薯配子中有几条染色体? 24条; 12对 问题3: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非同源染色体 思考 探讨 2N=24:2表示: N表示: 有两个染色体组 每组有n条非同源染色体 技能提升 方法一:根据”染色体形态”判断 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。 1个染色体组 1组3条染色体 3个染色体组 1组5条染色体 4个染色体组 1组2条染色体 4个染色体组 1组4条染色体 细胞中染色体组的判断方法 S z L w h 12 方法二:根据“基因型”判断 同一英文字母(无论大小写)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。 例如:AAaaBbbb 同一字母出现4次 4个染色体组 YyRr AABBDD Aaa ABCD 2个染色体组 1组2条染色体 2个染色体组 1组3条染色体 3个染色体组 1组1条染色体 1个染色体组 1组4条染色体 提醒:以上各图不能判定为几倍体,还需要根据来源于配子或者是受精卵再判定。 技能提升 细胞中染色体组的判断方法 S z L w h 13 请判断下列的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 练习与应用 14 下面细胞分别处于什么时期,此时细胞中各有几个染色体组? 减数分裂 后期 有丝中期 有丝后期 减数分裂 后期 4个 2个 2个 2个 练习与应用 15 二倍体:由受精卵发育而成的个体,体细胞中含有两个染色体组的个体 四倍体 三倍体 多倍体:由受精卵发育而成的个体,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 二倍体 (2)二倍体、多倍体 在自然界,几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体 二、 染色体数目变异 ①概念 S z L w h S z L w h 考点一 一 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。 ②多倍体的特点 二、 染色体数目变异 四倍体玫瑰葡萄 多倍体草莓 普通二倍体草莓 四倍体西红柿 四倍体番茄的维生素C含量比二倍体几乎增加了一倍 二倍体平均粒重6克 四倍体平均粒重10克 缺点:发育迟缓,结实率低。 在植物中很常见,在动物中极少见。 S z L w h S z L w h 考点一 一 (1)方法: 低温处理。 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 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 目前常用、最有效 ③应用:多倍体育种(人工诱导多倍体) 二、 染色体数目变异 S z L w h S z L w h 考点一 一 无子西瓜的形成 S z L w h S z L w h 考点一 一 杂交 三倍体 (母本) 无子西瓜 第一年 第二年 二倍体植株 秋水仙素处理 自然长成 杂交 三倍体植株 阅读P91,请尝试说出三倍体西瓜培育的过程 S z L w h S z L w h 考点一 一 人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期,用秋水仙素处理,可以得到四倍体植株。然后,用四倍体植株作母本,用二倍体植株作父本,进行杂交,得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去,就会长出三倍体植株。 注意分析四倍体植株地上地下和种子的染色体组数。 2N 4N 第一年 (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? (2)处理后的植株,各个部位染色体数目是否都为4N? 秋水仙素处理后的茎、叶、花的染色体数目加倍,而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。 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。 2N 母本 父本 无籽西瓜培育 S z L w h S z L w h 考点一 一 21 2N 第一年 2N 4N 杂交获得三倍体 (3)获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交? (4)为什么要用四倍体植株做母本? ①多倍体花粉可育低; ②种子产量高; ③种皮薄,利于播种 无籽西瓜培育 S z L w h S z L w h 考点一 一 22 假授粉 3N 2N 母本 父本 果皮_ 3N ①三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞,因此不能形成种子。 (5)三倍体西瓜为什么没有种子? 真的一颗没有吗? 联会紊乱 ②并不是绝对一颗种子都没有,因为在进行减数分裂时,有可能形成正常的卵细胞。 无籽西瓜培育 第一次传粉目的: 杂交获得三倍体种子 第二次传粉目的: 刺激子房产生生长素,促进子房发育为果实。 (6)为什么要进行两次传粉? S z L w h S z L w h 考点一 一 23 假授粉 (3N) (2N) 母本 父本 果皮 (3N) 无籽西瓜培育 (7)按照一般流程,获得无子西瓜需要几年? ①进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗,再进行移栽。 (8)每年都要制种,很麻烦,有没有替代方法? ②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实。 2年 思考:多倍体育种能用于动物方面吗? 适用于植物,动物方面难以开展,且多倍体植株多发育延迟,结实率低。 S z L w h S z L w h 考点一 一 由于三倍体联会紊乱,无法产生配子,其激素也会收到影响,所以发育迟缓,因此需要花粉去刺激三倍体柱头,使子房发育成西瓜。 24 ①概念: 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 (3)单倍体 二、 染色体数目变异 (3)特点:单倍体在动物中比较少见,植物种较多,单倍体植株长势弱小、 一般高度不育。 单倍体生物的体细胞中一定只含有一个染色体组吗? S z L w h S z L w h 考点一 一 特别提醒 ②单倍体并非都不育: 二倍体的配子发育成的单倍体,表现为高度不育; 多倍体的配子如含有偶数个染色体组,则发育成的单倍体含有 同源染色体及等位基因,可育并能产生后代。 ①单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组, 如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。 ③单倍体是生物个体,而不是配子;精子和卵细胞属于配子, 但不是单倍体。 注意:含有1个染色体组的个体一定是单倍体,单倍体不一定只含一个染色体组 S z L w h S z L w h 考点一 一 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 (3)优点: (1)原理: 染色体数目变异 (2)方法: ①明显缩短育种年限,②所得个体均为纯合子 单倍体植株高度不育 两年 (一般应用于二倍体植物) ②应用:单倍体育种 二、 染色体数目变异 注意:单倍体育种≠花药离体培养 (4)缺点: 技术复杂操作困难 S z L w h S z L w h 考点一 一 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 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。 S z L w h S z L w h 考点一 一 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) 单倍体、二倍体、多倍体的比较 小结1: S z L w h S z L w h 考点一 一 1 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 四种育种方法的比较 小结2: S z L w h S z L w h 考点一 一 30 染色体数目变异 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 S z L w h S z L w h 考点一 一 染色体的某一片段消失引起变异 1.缺失 正常翅 缺刻翅 a b c d e f 实例:①果蝇缺刻翅的形 三、 染色体结构变异 ②人类猫叫综合征 5号染色体部分缺失 结果: 基因数目减少 S z L w h S z L w h 考点一 一 32 染色体中增加某一片段引起变异 2.重复 正常眼 棒状眼 a b c d e f b 实例:果蝇棒状眼的形成 三、 染色体结构变异 基因数目增加 结果: S z L w h S z L w h 考点一 一 33 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 3.易位 正常眼 花斑眼 a b c d e f g h i j k 实例:果蝇花斑眼的形成 人慢性粒细胞白血病 三、 染色体结构变异 基因排列顺序变化 结果: S z L w h S z L w h 考点一 一 34 拓展: 易位后的联会现象 基因排列顺序变化 三、 染色体结构变异 S z L w h S z L w h 考点一 一 35 染色体易位 片段互换 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 在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 三、 染色体结构变异 S z L w h S z L w h 考点一 一 36 染色体的某一片段位置颠倒引起的变异 4.倒位 正常翅 卷翅 c d e f a b a f b c d e b c d e 实例:果蝇卷翅的形成 女性9号染色体倒位后造成习惯性流产 a b c d e f a b c d e f b c d e a f 位置颠倒 三、 染色体结构变异 结果: 基因排列顺序变化 S z L w h S z L w h 考点一 一 37 染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位 染色体上的基因数量、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。 影响 小结 三、 染色体结构变异 S z L w h S z L w h 考点一 一 38 项目 基因突变 基因重组 染色体变异 实质 适用范围 发生时期 结果 应用 比较 基因碱基序列的改变 控制不同性状的基因重新组合 染色体结构或数目的变化 所有生物 真核生物进行有性生殖产生配子时 真核生物 主要在DNA复制时 减 前期和减 后期 产生新基因 产生新的基因型 引起基因数目或排列顺序的变化 诱变育种 杂交育种 单倍体育种、多倍体育种 细胞分裂前的间期或分裂期 S z L w h S z L w h 考点一 一 39 缺失 重复 缺失环 重复环 染色体结构变异后出现的联会异常分析 S z L w h S z L w h 考点一 一 倒位 易位 拓展1:染色体结构变异后出现的联会异常分析 S z L w h S z L w h 考点一 一 1.下图为显微镜观察的变异杂合子染色体联会异常现象,通过图示辨析 染色体结构变异的类型。 缺失 重复 易位 倒位 2.上述变异类型中,_ 和 _ 改变了染色体上基因的数量, _ 和 _ 改变了染色体上基因的排列顺序。 缺失 重复 易位 倒位 2对染色体 1对染色体 考向突破 落实必备知识 强化关键能力 S z L w h S z L w h S z L w h 染色体结构变异是指染色体上 的改变; 基因突变是指基因结构的改变,包括碱基对的 。 基因数目或排列顺序 增添、缺失、替换 染色体结构变异和基因突变结果有什么区别? 拓展2: S z L w h S z L w h 考点一 一 1.实验原理:低温抑制 的形成,以致影响 没有被拉向两极,细胞不能分裂成两个子细胞,于是 。 2.方法步骤:洋葱根尖培养 固定 制作装片(解离 制片) 观察。 纺锤体 染色体 漂洗 染色 3.试剂及用途 (1)卡诺氏液: 。 (2) 95%的酒精: 。 (3)解离液[15%的盐酸和95%的酒精混合液(1∶1)]: 。 (4)甲紫溶液: 。 固定细胞的形态 使染色体着色 使组织细胞分离 染色体数目加倍 洗去多余的固定液 四、低温诱导植物染色体数目变化的实验 S z L w h S z L w h 考点一 一 44 四、低温诱导植物染色体数目变化的实验 S z L w h S z L w h 考点一 一 45 (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 四、低温诱导植物染色体数目变化的实验 S z L w h S z L w h 考点一 一 46 [特别提醒] (1)选材:应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会出现染色体加倍 的情况。 (2)温度不是越低越好:温度过低对根尖细胞造成伤害,应选择适宜温度。 (3)并不是所有细胞中染色体均已加倍: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(处于间期的较多)。 (4)细胞是死的而非活的:显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞, 不能观察到连续变化过程。 (5)着丝粒分裂与纺锤体无关:着丝粒到有丝分裂后期即分裂,无纺锤丝 牵引,着丝粒也分裂。 (6)秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍原理上相似, 不同:低温条件 容易创造和控制,成本低、对人体无害、易于操作 四、低温诱导植物染色体数目变化的实验 S z L w h S z L w h 考点一 一 核心归纳 (1)只有生殖细胞中的染色体数目或结构的变化才属于染色体变异。 ( ) (课本P91) 1.染色体变异包括染色体数目的变异和结构的变异。 判断下列相关表述是否正确。 (2)体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体。( ) (3)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。( ) 练习与应用 49 2.秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是( ) A.促进细胞融合 C.促进染色单体分开,形成染色体 B.诱导染色体多次复制 D.抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成 D 3.慢性髓细胞性白血病是一种恶性疾病,患者骨髓内会出现大量恶性增殖的白细胞。该病是由于9号染色体和22号染色体互换片段所致。这种变异属于 ( ) A.基因突变 C.染色体结构变异 B.基因重组 D.染色体数目变异 C 练习与应用 50 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 42 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 14 1 21 6 56 8 4 二倍体 六倍体 练习与应用 51 5.在二倍体的高等植物中,偶然会长出一 些植株弱小的单倍体。 这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代。单倍体是如何形成的? 为什么不能繁殖后代? 可能原因是,二倍体植株经减数分裂形成配子后,一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代,是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组,减数分裂时没有同源染色体的联会,就会造成染色体分别移向细胞两极时的紊乱,不能形成正常的配子,因此,就不能繁殖后代。 练习与应用 52 FormatFactory : www.pcfreetime.com Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $