【課件】染色體變異課件高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

第2節(jié)

染色體變異

人教版/必修2遺傳與進(jìn)化/第5章基因突變及其他變異/學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)1、說出染色體變異的類型2、辨別不同呈現(xiàn)形式的染色體組，說明單倍體、二倍體、多倍體的含義3、辨別不同類型的染色體結(jié)構(gòu)變異4、概述單倍體、多倍體的原理及方法作為野生植物的后代，許多栽培植物的染色體數(shù)目卻與它們的祖先大不相同，如馬鈴薯和香蕉。討論1、請(qǐng)根據(jù)所學(xué)的減數(shù)分裂的知識(shí)，試著完成該表格。2、為什么我們平時(shí)吃的香蕉沒有種子？因?yàn)橄憬对耘嗥贩N體細(xì)胞中的染色體數(shù)目是33條，減數(shù)分裂時(shí)染色體發(fā)生聯(lián)會(huì)紊亂，不能形成正常的配子，因此無法形成受精卵，進(jìn)而形成種子。生物種類體細(xì)胞染色體數(shù)/條體細(xì)胞非同源染色體/套配子染色體數(shù)/條馬鈴薯野生祖先種242栽培品種484香蕉野生祖先種222栽培品種333122411異常馬鈴薯和香蕉的染色體數(shù)目為什么與它們的野生袓先有很大差別？3、分析表中數(shù)據(jù)，你還能提出什么問題嗎？能否發(fā)揮想象力作出一些推測(cè)呢？染色體變異（P87）生物體的體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體

或

的變化，稱為染色體變異。數(shù)目結(jié)構(gòu)1.概念：染色體

的變異；染色體

的變異。數(shù)目結(jié)構(gòu)2.種類：染色體變異在光學(xué)顯微鏡下可見生物變異可遺傳變異不可遺傳變異來源基因突變基因重組染色體變異染色體數(shù)目變異染色體結(jié)構(gòu)變異3.發(fā)生時(shí)期:4.適用范圍:個(gè)體生長發(fā)育的任何時(shí)期，主要發(fā)生在細(xì)胞分裂時(shí)。真核生物核基因的遺傳。一、染色體數(shù)目的變異1.染色體數(shù)目變異的類型（1）細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體增加或減少（2）以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍的增加或成套的減少。正常果蠅（2n=8）三體增加一條減少一條單體實(shí)例：性腺發(fā)育不良（特納氏綜合征）人類21三體綜合癥。染色體組：在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中，染色體都是兩兩成對(duì)的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個(gè)染色體組。2.二倍體和多倍體染色體組的解讀：①一個(gè)染色體組不含同源染色體，不含等位基因。②一個(gè)染色體組所含的染色體大小、形態(tài)和功能各不相同，均為非同源染色體。③一個(gè)染色體組中含有控制生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的全套遺傳信息。④同種生物具有相同的染色體組，不同物種的染色體組不同。正常男性染色體組型正常女性染色體組型正常人體細(xì)胞中有多少條染色體？多少對(duì)染色體？46條，23對(duì)。正常男性染色體組型正常人體細(xì)胞中的染色體可以分成幾個(gè)組？一個(gè)染色體組共兩個(gè)染色體組

人和野生馬鈴薯等生物的體細(xì)胞中都有兩個(gè)染色體組。像這樣體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫做二倍體。野生馬鈴薯的染色體組成人體內(nèi)染色體組成二倍體:二倍體植株經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子中應(yīng)該有幾個(gè)染色體組？一個(gè)染色體組若減數(shù)分裂時(shí)姐妹染色單體未分離，配子中應(yīng)該有幾個(gè)染色體組？可能形成含有兩個(gè)染色體組的配子。減數(shù)分裂正常減數(shù)分裂異常還有哪種情況也可能形成含有兩個(gè)染色體組的配子？兩個(gè)染色體組若減數(shù)分裂時(shí)同源染色體未分離，也可能形成含有二個(gè)染色體組的配子減數(shù)分裂異常減數(shù)分裂正常兩個(gè)染色體組若該異常配子(含2個(gè)染色體組）與正常配子(含1個(gè)染色體組）結(jié)合后發(fā)育成個(gè)體，其體細(xì)胞中應(yīng)該含有幾個(gè)染色體組？三個(gè)染色體組含兩個(gè)染色體組的配子與含有一個(gè)染色體組的正常配子結(jié)合發(fā)育成的個(gè)體，體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組，稱作三倍體。三倍體：若含兩個(gè)染色體組的配子相互結(jié)合，發(fā)育成個(gè)體，其體細(xì)胞中應(yīng)該含有幾個(gè)染色體組？四個(gè)染色體組由兩個(gè)含兩個(gè)染色體組的配子結(jié)合發(fā)育成的個(gè)體，體細(xì)胞中含有四個(gè)染色體組，稱作四倍體。四倍體：若二倍體的胚或幼苗時(shí)期受到某種因素的影響，體細(xì)胞在有絲分裂時(shí)，染色體只復(fù)制未分離（姐妹染色單體未分離），也會(huì)形成四倍體。有絲分裂異常（姐妹染色單體未分離）四個(gè)染色體組體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體，統(tǒng)稱為多倍體。多倍體：體細(xì)胞小麥（六倍體）菊花（六倍體）葡萄（三/四倍體）四倍體番茄棉花（4n=52）馬鈴薯（4n=48）四倍體草莓二倍體草莓在被子植物中，約有33%的物種是多倍體，如：相關(guān)信息：思考1：四倍體的生物可育嗎？思考2：三倍體的生物可育嗎？由于原始生殖細(xì)胞中有3套非同源染色體，減數(shù)分裂時(shí)會(huì)出現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂，不能形成可育的配子。所以不能產(chǎn)生種子，且三倍體的生物一般不可育。四倍體可以通過減數(shù)分裂形成含有兩個(gè)染色體組的配子，

一般是可育的。聯(lián)會(huì)紊亂思考3：多倍體與二倍體植株相比，有哪些優(yōu)、缺點(diǎn)？四倍體草莓二倍體草莓①莖稈粗壯；②葉片、果實(shí)和種子都比較大；③糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。多倍體植株的缺點(diǎn)：生長發(fā)育延遲、晚熟、結(jié)實(shí)率低等缺點(diǎn)。多倍體植株的優(yōu)點(diǎn)有：因此，人們常用人工誘變多倍體的方法來獲得多倍體植株，培育新品種。思考4：如何判斷染色體組數(shù)目？1個(gè)染色體組3個(gè)染色體組4個(gè)染色體組4個(gè)染色體組細(xì)胞內(nèi)同種形態(tài)染色體（即同源染色體）有幾條就含幾個(gè)染色體組；細(xì)胞中有幾種形態(tài)的染色體，一個(gè)染色體組中就有幾條染色體。(1)方法一：根據(jù)染色體形態(tài)判斷(2)方法二：根據(jù)基因型判斷AaaaAABBDDAaaABCD4個(gè)染色體組2個(gè)染色體組3個(gè)染色體組1個(gè)染色體組控制同一性狀的基因（無論大小寫）出現(xiàn)幾次，就含有幾個(gè)染色體組；有幾種字母出現(xiàn)，一個(gè)染色體組中就有幾條染色體。受精卵2n=32蜂王（雌性）工蜂（雌性）雄蜂n=162n=32蜂王卵n=16減數(shù)分裂受精作用持續(xù)獲得蜂王漿獲得普通蜂蜜未受精的卵思考5：自然界中還有一類特殊的生物，如雄蜂——未受精的卵細(xì)胞直接發(fā)育而來的，那它是幾倍體呢？3.單倍體體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個(gè)體。②成因：③特點(diǎn)：由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成。枝葉莖桿弱小，一般高度不育?！獭痢梁紨?shù)個(gè)染色體組：可育含奇數(shù)個(gè)染色體組：高度不育1.一倍體（體細(xì)胞中含一個(gè)染色體組的個(gè)體）一定是單倍體。2.單倍體的體細(xì)胞中只含一個(gè)染色體組。3.基因型為AAabbb的個(gè)體一定為三倍體。4.一個(gè)精子或者一個(gè)卵細(xì)胞就是單倍體。5.四倍體物種形成的單倍體，其體細(xì)胞含有兩個(gè)染色體組，可稱為二倍體。6.單倍體可以只有一個(gè)染色體組，也可以有多個(gè)染色體組?！獭痢立俑拍睿旱蜏卣T導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化實(shí)驗(yàn)原理：用低溫處理植物的分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細(xì)胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞

。于是植物細(xì)胞中的染色體數(shù)目發(fā)生變化（加倍）。試劑及用途：固定細(xì)胞形態(tài)；使染色體著色；浸泡誘導(dǎo)處理過的根尖0.5-1h；對(duì)漂洗干凈的根尖染色3～5min；沖洗2次經(jīng)卡諾氏液處理過的根尖；沖洗附著在根尖表面的卡諾氏液；體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液1:1混合配制；使組織中的細(xì)胞相互分離開；卡諾氏液：甲紫溶液：體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精：解離液：蒸餾水：浸泡解離后的根尖約10min；漂洗根尖，洗去藥液，防止解離過度。方法步驟：1.誘導(dǎo)培養(yǎng)：將蒜（或洋蔥）在冰箱冷藏室內(nèi)（4℃）放置一周；取出后，于室溫（約25℃）進(jìn)行培養(yǎng)；蒜長出約1cm長的不定根時(shí)，將裝置放入冰箱冷藏室誘導(dǎo)培養(yǎng)48-72h。2.固定：剪取根尖0.5-1cm，放入卡諾氏液中浸泡0.5-1h，以固定細(xì)胞形態(tài);然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次。3.制片：包括______、______、______、_______4個(gè)步驟；解離漂洗染色制片解離目的：漂洗目的：制片目的：用解離液使組織中的細(xì)胞相互分離開來；便于壓片。使細(xì)胞分散開來，有利于觀察。用清水洗去解離液，防止解離過度，便于染色。染色目的：用甲紫溶液使染色體（質(zhì)）著色；便于觀察。4.觀察：先用__________尋找染色體形態(tài)好的分裂象；視野中既有___________________，也有_______________________________；確認(rèn)某個(gè)細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目變化后，再用__________觀察。低倍鏡正常的二倍體細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞高倍鏡5.結(jié)果：視野中既有正常的二倍體細(xì)胞（多），也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞（少）;解離之后，細(xì)胞失去活性，因此不能觀察到連續(xù)的變化。6.結(jié)論：低溫可以誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。討論：

低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化和用秋水仙素處理萌發(fā)中的種子或幼苗使細(xì)胞中染色體變化的原理相似：抑制細(xì)胞有絲分裂過程中紡錘體的形成，影響染色體不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，結(jié)果植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。不同之處是：低溫條件容易創(chuàng)造和控制，成本低、對(duì)人體無害、易于操作。秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，這兩種方法在原理上有什么相似之處？注意事項(xiàng)：根尖培養(yǎng)①培養(yǎng)不定根：要使材料濕潤以利生根；②低溫誘導(dǎo)：應(yīng)設(shè)常溫、低溫4℃、0℃三種，以作對(duì)照，否則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不嚴(yán)密。固定：用卡諾氏液(無水酒精3份∶冰醋酸1份或無水乙醇6份∶氯仿3份∶冰醋酸1份)是為了殺死固定細(xì)胞，使其停留在一定的分裂時(shí)期以利于觀察。制作裝片：按有絲分裂過程進(jìn)行。沖洗載玻片時(shí)水的流速要盡量慢一些，忌直接用水龍頭沖洗，防止細(xì)胞被水流沖走。解離時(shí)間：3-5min，不宜過長也不宜過短。過長，根尖過于酥軟，無法撈起，導(dǎo)致以后的制片工作無法進(jìn)行；過短，組織中的細(xì)胞沒有相互分離開來，給下一步的染色和制片工作造成困難。漂洗時(shí)間：10min，不宜過短，否則解離液未洗去，染色困難。染色時(shí)間：3-5min，不宜過長也不宜過短。時(shí)間過長，染色過度，導(dǎo)致觀察到的細(xì)胞一片顏色(與染色液相同)，分不清哪是染色體(質(zhì))，無法觀察；時(shí)間過短，染色體(質(zhì))著色淺，也不易區(qū)分染色體(質(zhì))與其他結(jié)構(gòu)，無法觀察。觀察：換用高倍鏡觀察材料時(shí)，只能用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋進(jìn)行調(diào)焦，切不可動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋。低溫誘導(dǎo)、或秋水仙素（最有效）處理萌發(fā)的種子或幼苗。②作用原理：能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行有絲分裂，將來就可能發(fā)育成多倍體植株。③作用時(shí)期：有絲分裂前期④例子：含糖量高的甜菜、三倍體無子西瓜。人工誘導(dǎo)多倍體①方法：單倍體育種（花藥離體培養(yǎng)+秋水仙素處理加倍）

育種工作者常采用花藥（或花粉）離體培養(yǎng)的方法來獲得單倍體植株，然后人工誘導(dǎo)使這些植株的染色體數(shù)目加倍，恢復(fù)到正常植株染色體數(shù)目。過程：花藥單倍體幼苗純合體植株優(yōu)良性狀純合體離體培養(yǎng)秋水仙素處理篩選優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限；獲得的都是純合子，自交后代不會(huì)發(fā)生性狀分離。缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合。減數(shù)分裂PAABB×aabbABAbaBabABAABBAbaBabAAbbaaBBaabb花藥離體培養(yǎng)得單倍體幼苗秋水仙素處理得二倍體植株F1

AaBb染色體變異原理：(基因重組、植物細(xì)胞全能性）花藥離體培養(yǎng)PF1配子DDTTDDttddTTddtt正常植株（純合）秋水仙素單倍體育種P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTtF2D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種矮抗?需要的純合矮抗品種連續(xù)?第1年第2年第3-6年高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddtt高桿抗病

DdTtDTDtdTdt單倍體植株第1年第2年DTDtdTdt需要的純合矮抗品種

優(yōu)點(diǎn)：

缺點(diǎn)：

操作復(fù)雜，需與雜交育種配合明顯縮短育種年限，快速獲得純合體植株。單倍體育種和雜交育種的比較培育矮桿抗病小麥多倍體育種三倍體無子西瓜培育過程（P91）二倍體西瓜幼苗（♀）三倍體西瓜子房發(fā)育三倍體植株二倍體植株（♂）（第二年）三倍體種子花粉刺激子房秋水仙素處理四倍體植株（♀）二倍體植株（♂）×秋水仙素處理二倍體四倍體♀三倍體西瓜種子三倍體♀第一年第二年二倍體♂自然長成雜交授粉二倍體♂聯(lián)會(huì)紊亂（第一年）（聯(lián)會(huì)紊亂）(無子)秋水仙素處理二倍體四倍體♀三倍體西瓜種子三倍體♀第一年第二年二倍體♂自然長成雜交授粉二倍體♂聯(lián)會(huì)紊亂果實(shí)類型比較項(xiàng)目第一年所結(jié)果實(shí)第二年所結(jié)果實(shí)果實(shí)位置果皮染色體組數(shù)種皮染色體組數(shù)種子胚染色體組數(shù)四倍體植株上三倍體植株上43433無第一次傳粉目的：得到三倍體的種子第二次傳粉目的：促進(jìn)子房發(fā)育成果實(shí)果皮是母本的子房壁發(fā)育而來，胚是受精卵發(fā)育而來，種皮是母本的珠被發(fā)育而來。（1）為什么用一定濃度的秋水仙素溶液滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖？（2）獲得的四倍體為什么與二倍體雜交？聯(lián)系第1問，能說出產(chǎn)生多倍體的基本途徑嗎？雜交可以獲得三倍體植株。途徑：用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。為什么要用四倍體植株做母本？多倍體花粉可育低；種子產(chǎn)量高；種皮薄，利于播種。練習(xí)與應(yīng)用（P91）二、拓展應(yīng)用2.人們平常食用的西瓜是二倍體。┅┅秋水仙素處理后，分生組織分裂產(chǎn)生的莖、葉、花的細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍，變成四個(gè)染色體組；而未處理的如根部細(xì)胞中染色體數(shù)仍為兩個(gè)染色體組。

芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理可以抑制細(xì)胞有絲分裂時(shí)形成紡錘體，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，從而得到四倍體植株。（3）有時(shí)可以看到三倍體西瓜有少量發(fā)育不成熟的種子，請(qǐng)推測(cè)產(chǎn)生這些種子的原因？

三倍體植株一般不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂形成配子，因此不能形成種子。但是，也有可能在減數(shù)分裂時(shí)形成正常的卵細(xì)胞，從而形成正常的種子，但這種概率特別小。（4）無籽西瓜每年都要制種，很麻煩，有沒有別的替代方法？減數(shù)分裂過程中，兩組染色體移向一極，另一組移到另一極，這樣就可以產(chǎn)生含兩個(gè)染色體組和含一個(gè)染色體組的生殖細(xì)胞，那么它在接受二倍體植物產(chǎn)生的花粉以后，就可以完成受精作用，形成含三個(gè)染色體組和含兩個(gè)染色體組的受精卵，將來就可以形成三倍體和二倍體的種子。方法一：進(jìn)行無性生殖，將三倍體植株進(jìn)行組織培養(yǎng)獲取大量組培苗，再進(jìn)行移栽；方法二：利用生長素或生長素類似物處理二倍體植株未受粉的雌蕊，以促進(jìn)子房發(fā)育成無子果實(shí)，同時(shí)，在花期全時(shí)段要進(jìn)行套袋處理，以避免受粉。多倍體育種單倍體育種舉例適用于植物，動(dòng)物難以開展。多倍體植物生長周期延長，結(jié)實(shí)率降低技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合缺點(diǎn)器官大，營養(yǎng)成分含量高，產(chǎn)量增加明顯縮短育種年限優(yōu)點(diǎn)秋水仙素處理正在萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體，再用秋水仙素處理幼苗方法染色體數(shù)目變異染色體數(shù)目變異原理單倍體育種與多倍體育種的比較二、染色體結(jié)構(gòu)的變異1.概念：染色體結(jié)構(gòu)變異是指排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，這會(huì)導(dǎo)致性狀的變異。大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物死亡。2.分類：(1)缺失:染色體的某一片段缺失。abcdef正常翅缺刻翅實(shí)例：果蠅缺刻翅的形成；人類貓叫綜合征。(2)重復(fù)：染色體增加了某一片段。abcdefb實(shí)例：果蠅棒狀眼的形成。正常眼棒狀眼(3)易位:染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上abcdefghijk實(shí)例：果蠅花斑眼的形成；人慢性粒細(xì)胞白血病。染色體易位交叉互換圖解區(qū)別位置原理觀察發(fā)生于非同源染色之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間染色體結(jié)構(gòu)變異基因重組可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到(4)倒位:染色體的某一片段位置顛倒引起的變異實(shí)例：果蠅卷翅的形成；女性9號(hào)染色體倒位后造成習(xí)慣性流產(chǎn)。cdefabafbcdeedbc正常翅卷翅思考：染色體結(jié)構(gòu)變異中基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化了嗎？染色體結(jié)構(gòu)上的缺失、重復(fù)、易位和倒位染色體上的基因數(shù)量、排列順序的改變生物性狀的改變（變異）大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，甚至導(dǎo)致生物體死亡。(1)只有生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化才屬于染色體變異。（）X1、染色體變異包括染色體數(shù)目的變異和結(jié)構(gòu)的變異。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(2)體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體就是二倍體。（）(3)用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體。（）XX練習(xí)與應(yīng)用（P91）2、秋水仙素能誘導(dǎo)多倍體形成的原因是（）A.促進(jìn)細(xì)胞融合B.誘導(dǎo)染色體多次復(fù)制C.促進(jìn)染色單體分開,形成染色體D.抑制細(xì)胞有絲分裂時(shí)紡錘體的形成D一、概念檢測(cè)3、慢性髓細(xì)胞性白血病是一種惡性疾病，患者骨髓內(nèi)會(huì)出現(xiàn)大量惡性增殖的白細(xì)胞。該病是由于9號(hào)染色體和22號(hào)染色體互換片段所致。這種變異屬于（）A.基因突變

B.基因重組C.染色體結(jié)構(gòu)變異D.染色體數(shù)目變異C4、填表比較豌豆、普通小麥、小黑麥的體細(xì)胞和配子中的染色體數(shù)目、染色體組數(shù)目，并且注明它們分別屬于幾倍體生物。生物種類豌豆普通小麥小黑麥體細(xì)胞中的染色體數(shù)/條42配子中的染色體數(shù)/條728體細(xì)胞中的染色體組數(shù)2配子中的染色體組數(shù)3屬于幾倍體生物八倍體1456216814二倍體六倍體1.在二倍體的高等植物中，偶然會(huì)長出一些植株弱小的