5.2染色体变异课件-2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2 课件(共45张PPT)

(共45张PPT)
2.染色体变异
第五章 基因突变及其他变异
本节目录
问题探讨
染色体变异
染色体组数目的确认方法
染色体数目的变异
单倍体、二倍体和多倍体的比较
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
染色体结构的变异
课堂小结
练习与应用
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它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉（见下表）
讨论：
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
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
问题探讨
讨论：
2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
3.分析表中数据，你还能提出什么问题？能否发挥想象力作出一些推测呢？
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，进而形成种子。
能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？
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称为染色体变异。
染色体组数目的确认方法
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，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。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，但是携带着控制生物生长发育的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
雄果蝇染色体图解
染色体组数目的确认方法
根据“染色体形态”判断——细胞内同种形态染色体有几条就含几个染色体组
3 2 4 2
染色体组数＝形态相同的染色体条数
一个染色体组中的染色体数＝ 不同形态染色体的种类数
染色体组数目的确认方法
根据“基因型”判断——控制同一性状的基因有几个就含几个染色体组
1 3 2 4
染色体组数＝控制同一性状的基因的个数
染色体数目的变异
野生马铃薯体细胞中有两个染色体组，每个染色体组包括12条形态和功能不同的非同源染色体。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（红色为荧光标记）
染色体数目的变异
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。如果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，这样的配子与含有一个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有三个染色体组，称作三倍体。
染色体数目的变异
三倍体因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子。
香蕉、三倍体无子西瓜的果实中没有种子，原因就在于此。
三倍体
染色体数目的变异
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；
四倍体的成因有两种：一是有2个含有两个染色体组的配子结合发育而来的；二是，二倍体在胚或幼苗时期受某种因素影响，体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离，也会形成四倍体。
染色体数目的变异
多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
多倍体特点：植株常常是茎秆粗壮，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有所增加。也存在结实率低，晚熟等缺点。例如，四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多，四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。
获得多倍体的方法：采用人工诱导法，如低温处理、用秋水仙素诱发（是目前最常用且最有效的方法）等。
染色体数目的变异
秋水仙素：是从百合科植物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。
秋水仙素使染色体数目加倍的基本原理：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，染色体数目加倍的细胞继续进行，有丝分裂就可能发育成多倍体植株。
染色体数目的变异
当秋水仙素作用于芽尖时,它能渗入分生组织正在进行有丝分裂的细胞里面,抑制纺锤丝的形成,导致染色体不能移向细胞两极。但不影响染色体的复制,复制后的染色体共存于该细胞中,进而经有丝分裂形成染色体加倍的细胞。
染色体数目的变异
四倍体西瓜植株做母本产生的雌配子中含有2个染色体组。获得的四倍体西瓜与二倍体杂交可以获得三倍体植株。四倍体植株上结的西瓜是无籽西瓜。
染色体数目的变异
在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以以染色体组的形式成倍的增加，还可以成套的减少。蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。像蜜蜂的雄蜂这样，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。
蜂王
雄蜂
工蜂
染色体数目的变异
蜜蜂的蜂王会先经过减数分裂产生卵细胞，卵细胞若不受精，则孵化为雄性个体，即雄蜂；卵细胞受精后产生的受精卵则孵化为雌性个体，即蜂王和工蜂。
染色体数目的变异
与正常二倍体植株比较，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
利用单倍体植株培育新品种，能明显缩短育种年限。
常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后人工诱导使这些植株的染色体数目加倍，恢复到正常植株的染色体数目。用这种方法培育得到的植株，不但能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。
单倍体、二倍体和多倍体的比较
单倍体 二倍体 多倍体
概念 体细胞中含本物种配子染色体数的个体 体细胞中含2个染色体组的个体 体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体
染色体组 1至多个 2个 3个或3个以上
发育起点 配子 受精卵 受精卵
自然成因 单性生殖 正常有性生殖 未减数的配子受精：合子染色体数目加倍
植物特点 植株弱小，高度不育 正常 果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低
举例 玉米，小麦的单倍体 几乎全部动物、过半数高等植物 香蕉、普通小麦
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
用低温诱导植物细胞染色体数目变化的基本原理：进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝粒分裂，子染色体在纺锤丝的作用下，分别移向细胞两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，染色体不能被正常拉向细胞的两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果导致植物细胞的染色体数目发生变化。
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
4 ℃
卡诺氏液
95%
漂洗
染色
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验现象：视野中既有染色体数目未发生改变的细胞，也有染色体数目发生改变的细胞
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
主要实验试剂总和：
卡诺氏液：固定细胞形态
改良苯酚品红染液：使染色体着色
解离液：使组织中的细胞相互分离
注意事项：
在显微镜下观察到的细胞已经死亡，不能观察到细胞中染色体数目的变化过程。
选材只能是分生区细胞，不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化。
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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？
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体的牵引作用，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倍。
染色体结构的变异
人类的许多遗传病是由染色体结构改变引起的。例如，猫叫综合征是人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，因为患儿哭声轻，音调高，很像猫叫而得名。猫叫综合征患者的生长发育迟缓，而且存在严重的智力障碍。
染色体结构的变异
在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有以下4种类型。
①缺失：染色体的某一片段缺失引起变异
例如猫叫综合征、果蝇缺刻翅的形成
染色体结构的变异
②增加：染色体上增加某一片段引起变异。例如果蝇棒状眼的形成
染色体结构的变异
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变异。例如果蝇花斑眼的形成
染色体结构的变异
④倒位：染色体的某一片段位置颠倒引起变异。例如果蝇卷翅的形成
染色体结构的变异
染色体结构的变异
染色体结构的变化，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，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体死亡。
课堂小结
练习与应用
一、概念检测
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。 （×）
练习与应用
一、概念检测
2. 秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是（D）
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
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 （C）
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
练习与应用
一、概念检测
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。
练习与应用
一、概念检测
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。
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。
练习与应用
二、拓展应用
2. 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。
下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。
练习与应用
二、拓展应用
（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？下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。
西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株。
练习与应用
二、拓展应用
（2）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？联系第1问，你能说出产生多倍体的基本途径吗？
杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
练习与应用
二、拓展应用
（3）有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。
三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此，不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。
练习与应用
二、拓展应用
（4）无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
有其他方法可以替代。方法一，进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽；方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。
谢谢观看
第五章 基因突变及其他变异