生物人教版（2019）必修2 5.2 染色体变异（共69张ppt）

(共69张PPT)
染色体变异
chromosomal variation
染色体的变异
基因突变
染色体变异
分子水平
染色体的某一位点上的基因的改变
光学显微镜下无法直接观察到
细胞水平
细胞内染色体结构或者数目的变化
光学显微镜下可直接观察到
染色体的变异
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。
染色体结构的变异
染色体数目的变异
类型
染色体结构的变异
缺刻翅
a
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
正常翅
缺失：染色体的某一片段缺失引起变异。例如果蝇缺刻翅的形成
基因数目减少
猫叫综合征：患儿哭声
轻，音调高，很像猫叫。
是人的第5号染色体部分
片段缺失引起的遗传病
染色体结构的变异
a
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
b
b
正常眼
棒状眼
重复：染色体中增加某一片段引起变异。例如果蝇棒状眼的形成
基因数目增加
染色体结构的变异
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，例如果蝇花斑眼的形成
a
c
d
e
f
b
1
3
4
2
c
d
e
f
1
2
1
3
4
2
a
b
基因排列顺序变化
交叉互换 易位
变异类型
发生时期
发生部位
可见性
同源染色体之间
非同源染色体之间
基因重组
染色体结构变异
减数第一次分裂前期
有丝分裂、减数分裂
不可见
可见
染色体结构的变异
下图中①和②表示发生在常染色体上的变异。①和②所表示的变异类型分别属于（ ）
基因重组和易位
染色体结构的变异
倒位：染色体的某一片段位置颠倒了180°引起变异，例如果蝇卷翅的形成
基因排列顺序变化
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
卷翅（Cy）
染色体结构的变异
染色体结构的变异
缺失
重复
倒位
易位
染色体上基因数目的改变
染色体上基因排列顺序的改变
性状变异
染色体结构的变异
A. ①～④的变异均未产生新基因
B. ①～④的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变
C. ①～④的变异均可在光学显微镜下观察到
D. ①、②、③依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位，④
的变异应属于基因突变
如下图所示，已知染色体发生了①～④四种变异，则相关叙述正确的是(　　)
D
问题探讨
下面两张图展示的是香蕉和香蕉的祖先——野生香蕉，两者差异很大。我们可以清晰地看到野生香蕉其实是有籽的，而且籽还很大。 你在吃香蕉时是否有过这样的疑惑：香蕉为什么没有籽，没有籽它是如何进行繁殖的？
问题探讨
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（见下表）
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异
染色体数目的变异
整组变异
个体变异
类型
细胞内的个别染色体的增加或减少
细胞内染色体数以染色体组的形式成倍的增加或减少
染色体数目的变异
染色体数目的变异
实例
21三体综合征
又叫先天性愚型、唐氏综合征。患者智力低下，身体发育缓慢。患儿常表现出特殊的面容（眼间距宽，外眼角上斜，口常半张舌常伸出口外）。50%的患儿患有先天性心脏病，部分患儿在发育过程中夭折。
染色体数目的变异
实例
特纳(Turner)综合征
1.外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。
2.身高、体重落后，手、足背明显浮肿，颈侧皮肤松弛。
染色体数目的变异的原因
细胞分裂中染色体分配正常
姐妹染色单体移向细胞两极
同源染色体分离
M I后期
M II后期或有丝后期
M I后期同源染色体未分离
M II后期或有丝后期姐妹染色单体移向细胞一极
染色体数目的变异的原因
细胞分裂中染色体分配异常
M I后期同源染色体未分离
M I异常，M I I正常，产生的配子全部异常
染色体数目的变异的原因
细胞分裂中染色体分配异常
M II后期或有丝后期姐妹染色单体移向细胞一极
M I正常，M I I异常，产生的配子一半异常
染色体数目的变异的原因
性染色体异常
异常精子：
减Ⅱ后异常
减Ⅰ后异常
异常卵细胞：
减Ⅰ或减Ⅱ异常
减Ⅰ或减Ⅱ异常
正常男性染色体组型
正常女性染色体组型
正常人体细胞中有多少条染色体？多少对染色体？
46条，23对。
染色体数目的变异
染色体数目的变异
正常男性染色体组型
正常人体细胞中的染色体可以分成几个组？
一个染色体组
染色体数目的变异
果蝇体细胞有几条染色体
雄果蝇体细胞中共有哪几对同源染色体
III号和V号染色体是什么关系
雄果蝇的精子中有哪几条染色体 这些染色体之间是什么关系
若将雄果蝇的精子中的染色体看成一组，那么果蝇体细胞中共有几组染色体
8条
II和II、III和III、IV和IV、X和Y
非同源染色体
II、III、IV、X/Y 非同源染色体
2组
染色体数目的变异
染色体组
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。
染色体数目的变异
染色体组
特点：（1）大小、形态不同
（2）无同源染色体
（3）含有该物种的一整套的遗传信息（携带着控制生物生长发育的全部遗传信息）
染色体数目的变异
假如给你一副牌（除去大小王），直觉上你会分成几组？每组牌的数字有什么特点？
染色体数目的变异
染色体组数的判定
依据1 染色体形态
细胞内形态、大小相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
染色体数目的变异
染色体组数的判定
依据2 基因型
控制同一性状的基因（发音相同的字母）出现几次，就含几个染色体组
染色体数目的变异
染色体组数的判定
依据3
如图表示细胞中所含的染色体，①②③④的基因型可以表示为(　　)
C
A. ①:AABb ②:AAABBb　③:ABCD　 ④:A
B. ①:Aabb ②:AaBbCc ③:AAAaBBbb ④:AB
C. ①:AaBb ②:AaaBbb ③:AAaaBBbb ④:AbCD
D. ①:AABB ②:AaBbCc ③:AaBbCcDd ④:ABCD
染色体数目的变异
二倍体、多倍体、单倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组，称作多倍体（含有几个染色体组就称为几倍体）。
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叫做单倍体。
染色体数目的变异
人和野生马铃薯等生物的体细胞中都有两个染色体组。像这样体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。
野生马铃薯的染色体组成
女性的染色体组成
二倍体、多倍体
染色体数目的变异
二倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。
分布：几乎全部动物和半数以上的高等植物是二倍体。
代表生物：番茄、人、玉米、果蝇
染色体数目的变异
二倍体植株经减数分裂产生的配子中应该有几个染色体组？
一个
染色体数目的变异
若减数分裂时姐妹染色单体未分到细胞两极，配子中应该有几个染色体组？
可能形成含有两个染色体组的配子
减数分裂异常
减数分裂异常
染色体数目的变异
若该异常配子与正常的配子结合后发育成个体，其体细胞中应该含有几个染色体组？
三个
这样的配子与含有一个染色体组的正常配子结合发育成的个体体细胞中含有三个染色体组，称作三倍体。
染色体数目的变异
若两个正常的配子结合后形成的幼苗受到外界环境的影响，进行有丝分裂时，姐妹染色单体未分到细胞两极，则子细胞中有几个染色体组？
四个
由2个含有两个染色体组的配子结合发育成的个体，体细胞中含有4个染色体组，称为四倍体。
有丝分裂异常
染色体数目的变异
多倍体
（2）优点： 茎秆粗壮、果实和种子大
（3）缺点： 生长发育延迟，结实率低
（1）代表生物：在植物中很常见，动物中极少见。
香蕉(三倍体）、马铃薯（四倍体）、普通小麦（六倍体）、 黑麦（八倍体）
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组，称作多倍体（含有几个染色体组就称为几倍体）。
②方法
用低温处理或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
染色体数目的变异
多倍体育种（多倍体形成原因）
① 原理
作用于正在分裂的细胞，抑制纺锤丝的形成，导致染色体不分离，数目加倍。
最常用有效
有丝分裂旺盛，利于抑制纺锤体形成
染色体数目的变异
用基因型为AAdd和aaDD的亲本植株进行杂交，并对其子一代的幼苗用秋水仙素进行处理，该植物的基因型和染色体倍数分别是（ ）
A.AAaaDDDD，四倍体 B.AaDd，二倍体
C.AAdd，二倍体 D.AAaaDDdd，四倍体
大麦的一个染色体组有7条染色体，在四倍体大麦根尖细胞有丝分裂后期，能观察到的染色体数是（ ）
A.7条 B.14条
C.28条 D.56条
D
D
染色体数目的变异
多倍体
（2）优点： 茎秆粗壮、果实和种子大
（3）缺点： 生长发育延迟，结实率低
（4）形成原因：
（5）方法：
秋水仙素作用的机理：在有丝分裂前期抑制纺锤体的形成。
（1）代表生物：在植物中很常见，动物中极少见。
香蕉(三倍体）、马铃薯（四倍体）、普通小麦（六倍体）、 黑麦（八倍体）
纺锤体形成受阻（有丝分裂前期）
低温处理或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
染色体数目的变异
单倍体
蜂王
雄蜂
工蜂
（1）成因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
蜜蜂
蜂王
工蜂
雄峰
由受精卵发育而来，二倍体
（卵细胞发育而来，属于单倍体）
（2）代表生物：蜜蜂中的雄蜂
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叫做单倍体。
（3）特点：枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育。
由生殖细胞直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体。
染色体数目的变异
单倍体
发育起点
配子
受精卵
体细胞中
染色体组数
二倍体
多倍体
=2
>2
（无论有多少个染色体组）
二倍体、多倍体、单倍体
二倍体 含两个染色体组
含两个染色体组的 是二倍体
单倍体 含一个染色体组
含一个染色体组的 是单倍体
一定
一定
不一定
不一定
染色体数目的变异
下列描述正确的是（ ）
A.二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组
B.含有三个染色体组的个体一定是三倍体
C.一个精子或者一个卵细胞就是单倍体
D.较于多倍体，二倍体茎秆粗壮，叶片果实种子大，营养价值过剩
A
如图表示一些细胞中所含的染色体，据图完成下列问题：
(1)图A所示是含_______个染色体组的体细胞。每个染色体组有_______条染色体。
(2)图C所示细胞为体细胞，则其所在的生物是______倍体，其中含有_______对同源染色体。
(3)图D表示一个有性生殖细胞，这是由_______倍体生物经减数分裂产生的，内含________个染色体组。
(4)图B若表示一个有性生殖细胞，它是由_______倍体生物经减数分裂产生的,由该生殖细胞直接发育成的个体是_______倍体。每个染色体组含_______条染色体。
(5)图A细胞在有丝分裂的后期包括_______个染色体组。
蜜蜂的性别决定
雌蜂（蜂后）（2n=32）
雄蜂（n=16）
减数分裂
配子
n=16
雄蜂（n=16）
单倍体（孤雌生殖）
受精
雌蜂（2n=32）
二倍体（两性生殖）
n=16
假减数分裂
蜜蜂的性别决定：雄蜂单倍体、雌蜂二倍体
工蜂
蜂王
多倍体育种
思考：三倍体的生物可育吗？
三倍体
二倍体
单倍体
由于原始生殖细胞中有3套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，不能形成可育的配子。所以三倍体的生物一般不可育。
无籽西瓜培育
多倍体育种
三倍体植株减数分裂时联会紊乱，一般不能形成正常的生殖细胞，因此不能形成种子。
秋水仙素处理
2N
4N
第一年
1.为什么要用秋水仙素处理幼苗的芽尖？
芽尖细胞分裂旺盛，更容易使染色体数目加倍
2.处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
不一定
秋水仙素处理
2N
4N
4N
母本
2N
父本
杂交
2N
果皮____
种子的胚____
种皮____
第一年
4N
3N
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？
①多倍体花粉可育低；
4.为什么要用四倍体植株做母本？
②种子产量高
③种皮薄，利于播种
秋水仙素处理
2N
4N
4N
母本
2N
父本
杂交
2N
果皮____
种子的胚____
种皮____
第一年
第二年
假授粉
联会紊乱
4N
3N
4N
3N
2N
果皮____
3N
无籽西瓜
第二年
假授粉
联会紊乱
3N
2N
果皮____
3N
无籽西瓜
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？
②并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞
6.按照一般流程，获得无籽西瓜需要几年？
2年
第二年
假授粉
联会紊乱
3N
2N
果皮____
3N
无籽西瓜
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
6.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
秋水仙素处理
2N
4N
4N
母本
2N
父本
杂交
2N
果皮____
种子的胚____
种皮____
第一年
第二年
假授粉
联会紊乱
4N
3N
4N
3N
2N
果皮____
3N
无籽西瓜
染色体变异
可遗传变异
多倍体育种-----无籽西瓜
二倍体
秋水仙素处理
四倍体
×
二倍体
三倍体种子
种下去
三倍体植株
授二倍体花粉
联会紊乱
不能形成正常的生殖细胞
无籽西瓜
第一年
　　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：
野生芭蕉
2n
有籽香蕉
4n
加倍
野生芭蕉
2n
无籽香蕉
3n
无籽香蕉培育
多倍体育种
染色体数目的变异
实例：三倍体无籽西瓜培育
三倍体植株减数分裂时联会紊乱，一般不能形成正常的生殖细胞，因此不能形成种子。
授粉
染色体数目的变异
单倍体育种
原理及方法
用花药离体培养的方法获得单倍体植株，然后经过人工诱导染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。
花药离体培养 + 秋水仙素处理加倍
染色体数目的变异
单倍体育种
实例
配子
DT
Dt
dT
dt
↓
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
二倍体植株
↓
↓
↓
↓
秋水仙素处理→
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↑
需要的矮抗品种
第2年
DT
花药离体培养→
Dt
dT
dt
↓
↓
↓
↓
单倍体幼苗→
利用基因型为DDTT（高杆抗病）和ddtt（矮杆感病）的种子，在短时间培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种。
染色体数目的变异
单倍体育种
优点
能明显缩短育种年限。
获得可稳定遗传的新品种。
花药离体培养→
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
配子
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
二倍体植株
秋水仙素处理→
↑
需要的矮抗品种
第1年
第2年
单倍体幼苗→
缺点
技术复杂
往往需要与杂交相结合
染色体数目的变异
单倍体育种
花药
花药离体培养
单倍
体幼苗
秋水仙素处理
纯合体
优良性
状纯合体
筛选
P
AABB×aabb
AB
Ab
aB
ab
AB
AABB
Ab
aB
ab
AAbb
aaBB
aabb
F1
AaBb
请据图回答下列问题：
（1）④过程应用了_______技术，E幼苗的获得利用了细胞的_____________。
（2）过程①③④⑤的育种方法是________。
（3）若C品种的基因型为AaBbdd，D植株中能稳定遗传的个体占总数的___________。
（4）⑤过程使染色体数目加倍的方法是用_______处理或_________，这两种方法在原理上的相似之处是___________。
关于可育、可遗传
2N生物
可育
异源二倍体
不可育
两个染色体组来自不同物种
异源二倍体幼苗
如何处理可育？
秋水仙素处理
4N
3N、5N
高度不育、结实率低
同源多倍体
两个染色体组同源，即来自同一物种
异源多倍体
马铃薯（4N）
可育
小麦（6N）
可育
多倍体植物
同源二倍体
（如：骡子）
原因：联会紊乱
异源多倍体育种
单粒小麦
野山羊草
二粒小麦
×
2N=14
2N=14
2N=14
粗山羊草
×
4N=28
2N=14
3N=21
6N=42
面包小麦
㈡单倍体育种
㈠杂交育种
花药离体
培养→
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
配子
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
纯合体
秋水仙素→
↑
需要的矮抗品种
第1年
第2年
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
第1年
第2年
第3~6年
↓
×
×
↑
需要的矮抗品种
矮抗
低温诱导植物染色体数目的变化
实验原理
1.根尖的培养
低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向细胞两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。
实验步骤
将洋葱放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面，室温培养3~5天。
2.低温诱导
待洋葱长出约１Cm左右的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室内（４℃），诱导培养36h。
因为未长出根前施与低温，
不利其生出不定根
低温诱导植物染色体数目的变化
3.取材固定
剪取诱导处理的根尖约0.5-1cm，放入_________中浸泡0.5-1h，以_____________，然后用体积分数为_____________冲洗２次。
4.制作装片
卡诺氏液
固定细胞的形态
95﹪的酒精
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液
（1）解离：解离液（15%HCl和95%酒精1：1混合）；目的是使______________________；时间3~5min
（2）漂洗：清水洗去解离液，防止解离过度，便于染色
（3）染色：___________________；使染色体（质）着色
（4）制片：盖上盖玻片，再加载玻片，用拇指轻压载玻片
目的使组织细胞分散开来，有利于观察
组织中的细胞相互分离
改良苯酚品红染液
5.观察
（先用低倍镜确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察）
关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，下列描述错误的是（ ）
A.处于分裂间期的细胞最多
B.在显微镜下可以观察到含有四个染色体组的细胞
C.在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
D.低温诱导染色体数目变化与秋水仙素诱导的原理相似
【解析】选C。洋葱为二倍体生物，经低温或秋水仙素诱导后可以形成四倍体，在显微镜下能观察到含有四个染色体组的细胞，由于分裂间期所占的时间较长，所以间期细胞较多，观察时细胞已死亡，不会看到连续分裂的动态过程。
生物变异总结
变异类型
基因突变 基因重组 染色体 结构变异 染色体
数目变异
发生时间
间期
减Ⅰ前期
减Ⅰ后期
有丝分裂
减数分裂
有丝后期
减Ⅰ后期
减Ⅱ后期
原核生物有哪些变异类型？
基因突变
本节思维导图
染色体变异
个别染色体增加或减少
以染色体组的形式成倍的增加或成套的减少
易位
重复
缺失
倒位
二倍体、多倍体、单倍体
染色体数目的变异
染色体结构的变异