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，系统阐述染色体结构变异（缺失、重复等）和数目变异（个别增减、整倍体变化），通过“问题探讨”（如香蕉无种子）联系减数分裂知识，搭建从已知到未知的学习支架，帮助学生理解染色体组、二倍体等核心概念。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过餐具类比染色体组、育种方法对比表格等深化概念辨析，低温诱导实验详细步骤及试剂作用解析培养操作能力。既助学生构建结构与功能观，又为教师提供系统教学资源，提升课堂效率。

细胞染色体数目的变化。材料用具，洋葱培养皿、吸水纸、镊子、剪刀、滴管、载玻片、盖玻片、卡诺氏液质量浓度为0.0一克每毫升的甲紫溶液，质量分数为15%的盐酸体积分数为95%的酒精显微镜、烧杯。实验前将洋葱在4摄氏度的冰箱冷藏室内放置一周，取出后将洋葱放在装满清水的烧杯上方，让洋葱的底部接触水面，于是温约25摄氏度进行培养。待洋葱长出约1厘米长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48至72小时，剪取诱导处理的根尖0.5到1厘米，放入卡诺试液中浸泡0.5到1小时，以固定细胞的形态。然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。将处理后的根尖放入一比一的盐酸酒精混合液中，室温下解离3到5分钟，使组织中的细胞相互分离，为了防止解离过度，待根尖软化后用镊子取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗十分钟，漂洗完毕。将根尖放入盛有质量浓度为0.0一克每毫升的甲紫溶液的培养皿中3到5分钟，对根尖细胞中的染色体进行染色。在洁净的载玻片上滴一滴清水，用镊子将染色后的根尖取出，放入滴有清水的载波片上，并用镊子前端将根尖碾碎，盖上盖玻片。然后在装片上盖一张吸水纸，用拇指对准盖玻片的位置，隔着吸水纸轻轻按压，使细胞分散开来，利于观察。先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂项，视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。观察到低温诱导处理后的洋葱根尖细胞出现了染色体数目发生变化的现象。实验结论，用低温处理植物分生组织细胞一段时间后，植物细胞的染色体。 第5章 基因基因突变及其他变异 第2节 染色体变异 必 修二 2课时 工蜂 雄蜂 蜂王 四倍体番茄 一、学习目标 二、重难点 1.说出染色体变异包括染色体数目的变异和染色体结构的变异。 2.阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。 3.进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。 1.染色体数目的变异。 2.染色体组和单倍体的概念。 3.低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。 问题探讨 ... 讨论: 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。 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、请根据所学的减数分裂的知识,试着完成该表格。 2、为什么我们平时吃的香蕉没有种子? 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) 野生祖先种香蕉(有籽) 栽培品种香蕉(无籽) 【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,不能形成正常的配子,因此无法形成受精卵,进而无法形成种子。 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? 【提示】:能形成种子的植物体,其体细胞的染色体数目一定是偶数吗?栽培的香蕉体细胞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? 一 、染色体变异 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 1.概念: 2.类型: 3. 染色体变异与基因突变和基因重组的区别: 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 染色体变异 染色体数目的变异 染色体结构的变异 表型 = 环境 + 基因型 (改变) (改变) 来源 可遗传的变异 (改变) 不可遗传的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 1.种类: (1)细胞内个别染色体的增加或减少 21三体综合征/唐氏综合征 病因:21号同源染色体由2条增为3条 症状:智力低下,发育迟缓,眼间较宽,外眼角上斜,口常半张,舌外伸,又叫伸舌样痴呆。 音乐指挥家舟舟 3条21号染色体 精子 卵细胞 1条21号染色体 2条21号染色体 受精卵 + 母方减数分裂 或减 的问题 父方减数分裂 或减 的问题? 多一条叫三体, 少一条叫单体。 病因:是女性中常见的一种性染色体病,患者缺少 一条X染色体,xo型。 举一反三 性腺发育不良 (特纳氏综合征) 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。 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 1.种类: (2)细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体(染色体组)为基数成倍地增加或成套的减少 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 2.染色体组: (1)概念: 在大多数生物的体细胞中,染色体都是两两成对的,也就是说含有两套非同源染色体。每套非同源染色体称为一个染色体组。 1个染色体组 1个染色体组 2个染色体组 雄果蝇的染色体组成 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 2.染色体组: 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 若用餐具模拟细胞内的染色体: 2 特征 本质上 1 形态上 2 功能上 3 一整套非同源染色体 各不相同 各不相同,但携带生物生长、发育所需的一整套遗传信息。 (2)正确理解染色体组: 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 2.染色体组: (3)染色体组的判断: ①看染色体的形态: 3个 4个 1个 4个 细胞内同一形态的染色体有几条,则含有几个染色体组。 ②根据基因型判断: 例:基因型为AaaBBb 的个体有 个染色体组 基因型为AaBb 的个体有 个染色体组 3 4 个染色体组 2 控制同一性状的基因有几个(不分大小写),就含几个染色体组 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 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 玉米 2N=20 3.二倍体: 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 4.多倍体: 4n=48 3n=33 6n=42 多倍体在植物中很常见,动物中极少见。 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) (1)概念: 三倍体香蕉和 无籽西瓜为何是无籽?培育过程是怎 样的呢? 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 4.多倍体: (2)多倍体形成的原因: ① 二倍体的减数分裂出现错误,形成含有两个染色体组的配子; ② 二倍体的胚或幼苗,体细胞在进行有丝分裂时,染色体只复制未分离。 四倍体水稻平均粒重10克 二倍体平均粒重6克 (3).多倍体的特点: 优点 缺点 ①茎秆粗壮; ②叶片、果实和种子都比较大; ③糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。 ①结实率低,②晚熟 四倍体番茄(维生素C含量高) 如何获得多倍体植株? (与二倍体相比) 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 5.人工诱导多倍体育种: (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等(常用且最有效的方法)。 (2)原理: 低温或 秋水仙素 抑制 纺锤体 的形成 染色体不能移向细胞的两极 导致 染色体数目加倍 导 致 多倍体 继续 有丝分裂 (3)过程: 萌发的种子或幼苗 抑秋水仙素 处理 染色体数目加倍的组织块 多倍体植株 是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶,有剧毒,使用时应当特别注意。 (2)染色体染色: 染色体容易被_ _染成深色,用质量浓度为0.01 g/mL的_溶液染色。 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 探究 实践 . 低温诱导植物染色体数目的变化 (1)低温处理: 用低温处理植物的分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极,导致细胞不能分裂成两个子细胞,于是,植物细胞的染色体数目发生变化。 (一)实验原理: (二)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的作用机制。 (三)材料用具: 蒜或洋葱(均为二倍体,体细胞中的染色体数目为16),培养皿,滤纸,纱布,烧杯,镊子,剪刀.显微镜,载玻片,盖玻片,冰箱,卡诺氏液,质量浓度为0.01 g/mL的甲紫(旧称龙胆紫)溶液,质量分数为15%的盐酸,体积分数为95%的酒精。 无水乙醇:冰醋酸=3:1 碱性染料 甲紫 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 探究 实践 . 低温诱导植物染色体数目的变化 1.低温诱导:将蒜(或洋葱)在冰箱冷藏室内(4 )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25 )进行培养。待蒜长出约1cm长的不定根时,将整个装置放入冰箱冷藏室内,诱导培养48~72h。 2.固定:剪取诱导处理的根尖0.5~1cm,放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h,以固定细胞的形态,然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。 3.制作装片:包括:解离、漂洗、染色和制片4个步骤,具体操作方法与观察植物细胞有丝分裂的实验相同。 4.显微镜观察:先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后,再用高倍镜观察。 结论:将实验结论填写在实验报告册上。 讨论:秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,这两种方法在 原理上有什么相似之处? 冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液 对照 低温诱导72h (放大400倍) 秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,可能都与抑制纺锤体的形成有关,着丝粒分裂后没有纺锤丝的牵引作用,因而不能将染色体拉向细胞的两极,导致细胞中的染色体数目加。 (四)方法步骤: 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 探究 实践 . 低温诱导植物染色体数目的变化 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 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 6.单倍体: (1)概念: (2)实例: 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。 注意:起点如果为未受精的配子,无论有几套染色体组都叫单倍体。 蜂王 蜜蜂 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 (3)特点: 与正常植株相比,单倍体植株长得弱小,而且高度不育。 单倍体的体细胞中不一定只含有一个染色体组, 但体细胞中只含有一个染色体组的个体一定是单倍体。 注意 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 6.单倍体: (4)单倍体育种: ①方法: ②过程: 花药(花粉)离体培养+人工诱导多倍体(秋水仙素处理幼苗) F1花粉 人工诱导秋水仙素 ③优点: 正常纯合植株 单倍体幼苗 不同优点的亲本杂交 离体培养 a.明显缩短育种年限; b.后代都是纯合子,自交后代不会发生性状分离. 现有纯合的高秆抗病的小麦(DDTT)和矮秆不抗病的小麦(ddtt),怎样得到矮秆抗病的优良品种(ddTT)?用遗传图解表示出来。 ④实例: P 高秆抗病 DDTT 矮秆感病 ddtt F1 高秆抗病 DdTt 第1年 配子 DT Dt dT dt 花药离体培养 DT Dt dT dt 单倍体幼苗 秋水仙素 DDTT DDtt ddTT ddtt 第2年 第2年 第2年 需要的纯合矮抗品种 类型 杂交育种 人工诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 原理 常用 方法 优点 缺点 杂交 自交 选优 连续自交,选纯种 用物理或化学 方法处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养;秋水仙素处理诱导染色体加倍 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 ①使不同个体的优良性状集中到一个个体; ②操作简便 提高变异频率,创造新品种 明显缩短育种年限,获得品种为纯合子 器官大型, 提高产量和营养成分 育种时间长,不能克服远缘杂交不亲和的障碍 有利变异少,需要大量处理实验材料,有很大盲目性 技术复杂,需与杂交育种和多倍体育种配合 只适用于植物,所得多倍体一般发育迟缓,结实率低 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组 几种主要育种方法的比较 二 、染色体数目的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 三 、染色体结构的变异 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 1.概念: 问题探讨 资料1: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。 上述两则资料的变异属于哪种变异类型? 资料2: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。 a b c d e f 由染色体结构的改变而引起的变异叫染色体结构的变异。 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 三 、染色体结构的变异 2.类型: ①缺失:染色体的某一片段缺失 实例:果蝇缺刻翅的形成 正常翅 缺刻翅 基因数目减少 结果 : 基因在染色体上 基因数目增加 结果 : ②重复:染色体增加了某一片段 果蝇棒状眼的形成 棒状眼 正常眼 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 三 、染色体结构的变异 2.类型: ③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。 正常眼 花斑眼 例如:果蝇花斑眼的形成 慢性粒细胞白血病 结果:基因的排列顺序发生改变 ④倒位:染色体某一片段位置颠倒 正常翅 卷翅 果蝇卷翅的形成 染 色 体 变 异 Chromosomal variationn 三 、染色体结构的变异 3.结果: 生物性状的变异 染色体结构变异 排列在染色体上的基因的数目和排列顺序改变 大多数对生物体是不利的,甚至会导致生物体死亡。 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 在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 染色体的易位与交叉互换的比较 知识 拓展 课堂练习 1.图①②③④分别表示不同的变异类型,其中③中的基因片段2由基因片段1变异而来。下列有关说法正确的是 ( ) A.图①②都表示移接,发生在减数分裂的四分体时期 B.图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失 C.图②④中的变异属于染色体结构变异 D.图中4种变异能够遗传的是①③ C 拆盲盒,测运气 1 2 3 4 7 10 5 8 11 6 9 12 课堂练习 基因突变和基因重组 Gene Mutation And Gene Recombination 可遗传的变异 不可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 染色体结构变异 非整倍体变异 染色体数目变异 整倍体变异 :缺失/重复/倒位/易位 自由组合 交叉互换 :碱基对的替换、插入、缺失 变异 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。 (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( ) (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。 ( ) 2.秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是( ) A.促进细胞融合 B.诱导染色体多次复制 C.促进染色单体分开,形成染色体 D.抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成 练习与应用 一、概念检测 D 练习与应用 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 B.基因重组 C.染色体结构变异 D.染色体数目变异 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。 C 14 1 二倍体 21 6 六倍体 8 4 56 一、概念检测 练习与应用 二、拓展应用 1.在二倍体的高等植物中,偶然会长出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? 可能的原因是,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的紊乱,不能形成正常的配子,因此,就不能繁殖后代。 2.如图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题: (1)为什么以一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖? (2)获得的四倍体西瓜缘何要和二倍体杂交?产生多倍体途径? 西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方,用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,从而形成四倍体西瓜植株。 (3)三倍体西瓜中有时有少量发育不成熟的种子,试推测原因。 (4)无子西瓜每年都要制种,很麻烦,有没有别的替代方法? 有,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。 杂交可获得三倍体植株。多倍体产生的途径为:秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 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。但有时也会产生种子,其原因是在进行减数分裂时有可能形成正常的卵细胞,但概率很小。 2026.06.02 天镇县第一中学校 TIANZHENXIANDIYIZHONGXUEXIAO 授课人:杨贵平 返回 1.下列有关单倍体的叙述,正确的是( ) A.体细胞中含有一个染色体组的个体 B.体细胞中含有奇数染色体数目的个体 C.体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 D.体细胞中含有奇数染色体组数目的个体 C 课堂练习 返回 2.染色体结构变异的类型主要有: , , , 。 缺失 重复 易位 倒位 课堂练习 返回 3.猫叫综合征的病因是: A.基因突变 B.基因重组 C.表观遗传 D.染色体变异 D 课堂练习 返回 4. 在自然条件或人为因素的影响下,染色体会发生结构变异。如图所示变异类型是染色体某一片段( ) A. 倒位 B. 易位 C. 缺失 D. 重复 B 课堂练习 A.倒位 B.缺失 C.易位 D.重复 返回 课堂练习 5.是正常的两条同源染色体,则图示是指染色体结构的( ) 课堂练习 6.把普通小麦(体细胞中有六个染色体组)的一部分体细胞和它的花粉,通过组织培养,分别培育成两种小麦植株,它们分别是 ( ) A.六倍体、三倍体 B.二倍体、三倍体 C.二倍体、单倍体 D.六倍体、单倍体 D 返回 返回 7. 在自然条件或人为因素的影响下,染色体会发生结构变异。如图所示变异类型是染色体某一片段( ) A. 倒位 B. 易位 C. 缺失 D. 重复 A 课堂练习 8.据下图分析下列关于染色体交叉互换与染色体易位的叙述中,不正确的是( ) A.图甲是交叉互换,图乙是染色体易位 B.交叉互换发生于同源染色体之间,染色体易位发生于非同源染色体之间 C.交叉互换属于基因重组,染色体易位属于染色体结构变异 D.交叉互换与染色体易位在显微镜下都观察不到 D 返回 课堂练习 返回 9.单倍体育种的原理是: A.基因突变 B.染色体变异 C.基因重组 D.细胞的全能性 B 课堂练习 课堂练习 10.某二倍体作物中有矮秆(A)和高秆(a)抗病(B)和不抗病(b)两对相对性状。下图表示用不同方法进行育种的操作设计思路。下列叙述不正确的是 ( ) A.通过①④⑤过程获得新品种的育种方法可以明显缩短育种年限 B.通过⑥过程获得新品种的过程一定有基因发生了碱基的替换 C.通过①②③过程获得新品种的育种方法所依据的原理是基因重组 D.过程⑦和过程⑤可以用秋水仙素处理幼苗使细胞中染色体数目加倍 B 返回 返回 11.单倍体育种与杂交育种相比最明显的特点是: A.明显缩短育种年限 B.后代都是杂合子 C.自交后代会发生性状分离 D.技术比较简单 A 课堂练习 返回 12.单倍体幼苗用( )试剂处理可以获得正常二倍体或多倍体植株? A.低温 B.秋水仙素 C.双缩尿试剂 D.斐林试剂 B 课堂练习 Lavf57.62.100 $孩子哭声像猫叫，称为猫叫综合症，是由于他的五号染色体短臂缺失而造成的。这种病人多半患先天性心脏病，出生后几乎全部消亡。