生物人教版（2019）必修2 5.2染色体变异（共58张ppt）

(共58张PPT)
第五章 基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
问题探讨
野生祖先种（多种颜色）
栽培品种（一般为黄色）
野生祖先种（有籽）
栽培品种（无籽）
问题探讨
生物种类 体细胞染色体数/条 配子染色体数/条
马铃薯 野生祖先种 24
栽培品种 48
香蕉 野生祖先种 22
栽培品种 33
1、请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。
12
24
11
异常
生物种类 体细胞染色体数/条 配子染色体数/条
马铃薯 野生祖先种 24
栽培品种 48
香蕉 野生祖先种 22
栽培品种 33
12
24
11
异常
2、为什么我们平时吃的香蕉没有种子？
问题探讨
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，难以形成正常可育的配子，因此无法形成受精卵，进而不能形成种子。
一、染色体变异——可通过显微镜观察
1、概念
染色体结构变异
染色体数目变异
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的增加或成套的减少
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
3、分类
个体生长发育的任何时期，主要发生在细胞分裂期
2、时间
(一）细胞内个别染色体的增加或减少
实例1
21三体综合征（即先天性愚型）
多了一条21号染色体
二、染色体数目变异
唐氏综合征 ，存活者有明显的智能落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形
原因：
减数第一次分裂后期
21号同源染色体未分离
减数第二次分裂后期
姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
①21三体综合征
(一）细胞内个别染色体的增加或减少
实例2
性腺发育不良(Turner综合征)
少了一条X染色体
二、染色体数目变异
（一)细胞内个别染色体的增加或减少
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、染色体数目变异
（一)细胞内个别染色体的增加或减少
原因：
减数第一次分裂后期
同源染色体未分离
减数第二次分裂后期
姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
1、染色体组：
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
二、染色体数目变异
（二）细胞内染色体组为基数成倍的增加或减少
特点：
一个染色体组
正常
增多
减少
二、染色体数目变异
（二）细胞内染色体组为基数成倍的增加或减少
果蝇的一个染色体组是______________或_______________。
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y
果蝇的一个基因组是_______________________。
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y（3+XY）
人体细胞的一个染色体组含_______条染色体
人体细胞含_______个染色体组。
23
2
（二）细胞内染色体组为基数成倍的增加或减少
2、染色体组的判断方法
方法一：根据染色体形态判断
染色体组数=相同形态的染色体条数（同源染色体条数）
一个染色体组的染色体数=不同形态染色体种类数
项目
染色体组数 __ __ __ __ __
每个染色体组内染色体数 __ __ __ __ __
3
2
1
4
2
3
3
4
2
2
方法二：根据基因型判断
染色体组数=控制同一性状的基因数
一个染色体组的染色体数=非等位基因的种类
例如： AAaaBbbb→同一字母出现4次，有两种字母→4个染色体组
YyRr
AABBDD
Aaa
ABCD
2组
每组有2条
2组
每组有3条
3组
每组有1条
1组
每组有4条
2、染色体组的判断方法
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
1、二倍体:
自然界几乎全部动物和过半数高等植物都是二倍体。
二、染色体数目变异
（三）二倍体与多倍体
野生马铃薯的染色体组成
人体内染色体组成
含_______个染色体组。
2
2N=46
2、三倍体:
由受精卵发育而来，体细胞中
含有三个染色体组的个体。
如：无子西瓜、香蕉（没有种子）
二、染色体数目变异
（三）二倍体与多倍体
二、染色体数目变异
（三）二倍体与多倍体
3、多倍体:
由受精卵发育而来，体细胞中含有
三个及三个以上染色体组的个体。
在植物中很常见，在动物中极少见
小麦 （六倍体）
菊花 （六倍体）
葡萄（三/四倍体）
【思考】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？
一个染色体组
4、多倍体形成原因
（三）二倍体与多倍体
可能形成含有两个染色体组的配子
4、多倍体形成原因
（三）二倍体与多倍体
（1）减数分裂异常，形成含两个染色体组的配子
2n
二倍体(♀)
2n
二倍体(♂)
受精作用
3n
三倍体
n
雌配子
减数分裂
正常
雄配子
2n
减数分裂
出错
2n
二倍体(♀)
雌配子
2n
减数分裂
出错
受精作用
4n
四倍体
不可育
可遗传（无性繁殖）
可育
产生的配子均含两个染色体组
4、多倍体形成原因
（三）二倍体与多倍体
（2）有丝分裂异常，形成四倍体
染色体只复制，未分离
2n
二倍体(♀)
4n
四倍体(♂)
受精作用
3n
三倍体
n
雌配子
减数分裂
雄配子
2n
减数分裂
4n
四倍体(♀)
雌配子
2n
减数分裂
受精作用
4n
四倍体
二
倍
体
水
稻
四
倍
体
水
稻
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、多倍体特点
（三）二倍体与多倍体
多倍体草莓
野生状态草莓
缺点：发育迟缓，结实率低
5、人工诱导多倍体（多倍体育种）
（1）方法：
a.低温诱导
b.秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
（目前最常用、最有效 ）
（三）二倍体与多倍体
秋水仙素（C22H25O6N）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，它是白色或淡黄色粉末或针状结晶，有剧毒。
（2）原理：
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
染色体数加倍
有丝分裂前期
5、人工诱导多倍体（多倍体育种）
（三）二倍体与多倍体
不行，秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。
结合其原理，秋水仙素处理成熟的植株可不可以？
1、形成原因：
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、特点：
单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
原因：体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子。
蜂王
雄峰
二、染色体数目变异
（四）单倍体
如果四倍体的配子形成后未经过受精作用就直接发育成新个体
新个体的体细胞中有几个染色体组？
新个体属于几倍体呢？
单倍体
两个
注：只要由配子发育而来的生物体，都叫做单倍体（可能含多个染色体组）
由受精卵发育而来的个体，
含有几个染色体组，就叫做几倍体。
二、染色体数目变异
（四）单倍体
项目 二倍体 多倍体 单倍体
概念
发育起点
染色体组的数目
性状表现
比较
体细胞中含有2个染色体组的个体
体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体
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
受精卵
受精卵
未受精的配子
2个
3个或3个以上
不确定
正常
茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富
植株矮小，高度不育
（1）过程：
二倍体植株
花药
离体培养
单倍体植株
秋水仙素
处理（幼苗）
二倍体植株
（四）单倍体
3、单倍体育种
人工诱导使这些植株的染色体数目加倍，恢复到正常植株染色体数目。
减数
分裂
P
AABB×aabb
AB
Ab
aB
ab
AB
AABB
Ab
aB
ab
AAbb
aaBB
aabb
花药离
体培养
获得
单倍体
秋水仙素处
理单倍体幼苗
F1
AaBb
（四）单倍体
3、单倍体育种
①获得的都是纯合子，自交后代不会发生性状分离
②明显缩短育种年限。
（3）优点：
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
探究·实践
1、原理
______处理植物的___________细胞，能够_____________________，以致影响细胞__________中染色体_____________，导致 ___________________________，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）。
低温
分生组织
抑制纺锤体的形成
有丝分裂
被拉向两极
细胞不能分裂成两个子细胞
三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
2、方法步骤
①蒜根尖的培养
②取材
将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（____℃）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____℃）进行培养；待蒜长出约___cm长的不定根时，将____________放入冰箱冷藏室内，诱导培养________h。
4
25
1
整个装置
48-72
剪取诱导处理的根尖________cm，放入_________中浸泡________h，以_____________，然后用________________________冲洗_______次。
0.5-1
卡诺氏液
0.5-1
固定细胞形态
体积分数为95%的酒精
2
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液
三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
3、制作装片
包括：_________________________________４个步骤。
解离、漂洗、染色、制片
（1）解离：解离液（体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液
1：1混合），目的是使_________________________________；时间3-5min。
组织中的细胞相互分离
（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。
质量浓度为0.01g/mL的甲紫溶液或改良苯酚品红染液
（4）制片：
压片目的：______________________________________。
使组织细胞分散开来，有利于观察
三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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
三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
4、观察
诱导率不是百分之百
视野中既有二倍体细胞多于染色体数目发生改变的细胞
细胞中染色体数可能是16、32、64
5、结果
三、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
低温诱导植物染色体数目变化和用秋水仙素处理萌发中的种子
或幼苗使细胞中染色体变化的原理相似
不同之处是：
低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。
1、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
缺失
果蝇正常翅
果蝇缺刻翅
基因数目减少
四、染色体结构变异
结果：
染色体结构的变异
基因数目减少
结果：
例如：猫叫综合征
症状：
人的5号染色体部分缺失引起的遗传病。患儿生长发育迟缓，并存在严重的智力障碍，其最明显的特征是哭声轻，音调高，似猫叫。
病因：
人的第5号染色体部分缺失
正常
患者
四、染色体结构变异
2、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
重复一段染色体
重复
正常眼
棒状眼
影响：重复引起的效应比缺失小。
四、染色体结构变异
基因数目增加
结果：
3、易位：一条染色体某一片段，移接到另一条非同源染色体上引起变异。
例如：果蝇花斑眼的形成
易位
片段接到非同源染色体上
非同源染色体
人22号和14号染色体易位→慢性粒细胞白血病
基因排列顺序变化
四、染色体结构变异
结果：
四、染色体结构变异
正常翅
4、倒位：染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。
例如，果蝇卷翅的形成
染色体的某一片段位置颠倒180o
颠倒
基因排列顺序变化
人9号染色体倒位→习惯性流产
卷翅
四、染色体结构变异
结果：
染色体上基因的数
目或排列顺序改变
染色体结构变异
生物性状的变异
多数不利
甚至致死
缺失
重复
染色体上基
因数目改变
易位
倒位
染色体上基因
排列顺序改变
四、染色体结构变异
染色体结构变异会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，这会导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物死亡。
四、染色体结构变异
5、类型：
缺失、重复、易位、倒位
6、结果：
变异类型 定义 实例 结果
缺失 染色体的某一片段缺失 猫叫综合征 果蝇缺刻翅 基因数目发生改变（增加或减少）
重复 染色体增加了某一片段 果蝇棒状眼的形成
易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 果蝇花斑眼的形成 基因排列顺序变化
倒位 染色体发生断裂后，某一染色体片段发生180°倒转后，再与原来的片段重新接合而成。 果蝇卷翅的形成
染色体结构变异----总结
三倍体无子西瓜
花粉刺激子房
三倍体无子西瓜
子房发育
三倍体植株
（联会紊乱）
二倍体西瓜幼苗（♀）
二倍体西瓜幼苗（♂）
二倍体植株（♂）
（第一年）
（第二年）
三倍体种子
秋水仙素处理
四倍体植株（♀）
二倍体植株（♂）
×
西瓜幼苗的芽尖
三倍体无子西瓜的形成
无子西瓜一定没有种子吗？
有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，
形成正常的种子，但这种概率特别小。
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）？
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
矮抗
自交
连续 自交
第1年
第2年
第3-6年
杂交育种
单倍体育种
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

秋水仙素
第1年
第2年
单倍体
植株
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
(1)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 。
(2)单倍体育种的选择时机：
不能选择特定基因型的花粉，因为花粉不能表现出相关性状，
应在秋水仙素处理后获得的纯合子中选择具有所需性状的个体。
(3)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同：
①由于单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗，
通过组织培养得到纯合子植株。
②多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗。
注意
染色体数目变异
个别
增减
由受精卵发育，含三个以上染色体组
器官大、营养丰富，发育延迟，结实率低
低温诱导或秋水仙素使染色体加倍
配子（生殖细胞）直接发育来的个体
未经受精的配子直接发育而成
植株一般长得弱小、高度不育
课堂小结
成倍
增减
由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
多倍体
单倍体
二倍体
1、概念：
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体数目的变异
染色体结构的变异
2、类型
染色体变异
个别染色体的增减
染色体组增减
3、区别
基因突变、基因重组：光镜下不可见
染色体变异：光镜下可见
习题巩固
2、如图所示细胞含三个染色体组的是(　　)
B
1、如图表示某植物正常体细胞的染色体组成，下列可能是该植物基因型的是（ ）
A.ABCd B.Aaaa
C.AaBbCcDd D.AaaBbb
B
习题巩固
2、图示某二倍体生物正在进行分裂的细胞，
关于此图的说法正确的是( )
A.是次级精母细胞，处于减数第二次分裂后期
B.含同源染色体2对、DNA分子4个、染色单体0个
C.正在进行等位基因分离、非等位基因自由组合
D.该细胞的每个子细胞含一个染色体组，仅1个具有生殖功能
D
3.体细胞中有3个染色体组的生物一定是三倍体生物？（ ）
×
单倍体育种和多倍体育种的比较
单倍体育种 多倍体育种
原理
常用方法
优势
缺点
二、染色体数目的变异
染色体变异
染色体变异
花药离体培养后人工
诱导染色体数目加倍
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
明显缩短育种年限
得到的植株是纯合体
操作简单，植物器官大，提高产量和营养成分
技术复杂一些，需与杂交育种配合
适用于植物，在动物方面难以操作
类别 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
原理
常用 方法
优点
缺点
基因重组
杂交→自交→选优→自交
将不同品种的优良性状集中于同一个体上
不能产生新基因；育种进程缓慢、过程复杂；
基因突变
用物理或化学方法处理生物
提高突变率，可以在较短的时间内获得更多的优良变异类型
有利变异少，需大量处理实验材料（具有不定向性、低频性）
染色体变异
花药离体培养；
秋水仙素处理；选择；
明显缩短育种年限；(得到的植株都是纯合子；)
技术性强，需结合杂交育种和人工诱导染色体加倍技术
染色体变异
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量有所增加
发育延迟，结实率降低，一般只适用于植物
补充：不同育种方法的比较
基因重组
将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中
能定向改造生物的遗传性状
有可能引发生态危机