5.2 染色体变异（第1课时） 人教版2019必修2课件(共52张PPT)

(共52张PPT)
第五章基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
(第一课时)
目标
01
02
03
通过低温诱导染色体的实验，理解染色体数目变化的机制。（科学探究）
通过分析染色体组的概念，理解二倍体、多倍体和单倍体的特点和生产中的应用。
（生命观念、社会责任）
结合染色体结构变异的示意图，了解染色体结构变异的常见类型。（科学思维）
学习目标
情景视频一：
“蚕欲老，箱头作茧丝皓皓。”养蚕业在我国已经有悠久的历史(右图)，雄蚕食桑量少、吐丝早、出丝率高，而且生丝质量好，所以蚕农喜欢专养雄蚕。如果能够早早区分出蚕的性别，就有利于提高蚕丝的产量和品质。科学家通过对家蚕的染色体进行改造，使得雄蚕在孵化前出现一个可以机器识别的独特性状，解决了生产上的一大难题。
姓名：胡一舟
出生：1978.4.1
智商：30 （正常人的最低70）
病因：比正常人多了一条21号染色体
简介：自1999年1月在保利剧场进行第一场指挥表演以来，至今已演出20场，与国内外十余家交响乐团进行过合作。
情景视频二：
马铃薯：野生祖先种 VS 栽培品种
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）
情景材料一：
问题1: 作为野生植物的后代，栽培品种马铃薯和它们的祖先颜色却大不相同，这是为什么呢？
香蕉：野生祖先种 VS 栽培品种
野生祖先种香蕉（有籽）
栽培品种香蕉（无籽）
情景材料一：
问题2: 作为野生植物的后代，为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
情景材料一：
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3: 根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
问题4: 减数分裂和受精作用，能够使生物体亲子代间的染色体数目保持稳定。然而，马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与它们的野生袓先有很大差别？
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。
定 义
类 型
染色体变异
结构变异
数目变异
细胞内个别染色体增加或减少
细胞内染色体组成倍增加或成套减少
二倍体和多倍体
单倍体
一、染色体变异
形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢？
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P87-88，小组合作思考讨论完成问题。
什么是染色体组？有什么特征？判断染色体组的方法有哪些？
什么是二倍体？有几个染色体组？什么是三倍体？有几个染色体组？三倍体可育吗？
什么是“多倍体”成因是什么？多倍体植株的特点是什么？
二、染色体的数目变异
正常：8
增多：8+1
减少：8-1
三体
单体
举例：21三体综合征（唐氏综合征）
（一）个别染色体的增加或减少
问题5: 形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢？
唐氏综合征/21三体综合征
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。
二、染色体的数目变异
原因一
原因二
（一）个别染色体的增加或减少
同源染色体未分离
姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
二、染色体的数目变异
细胞中的一套完整的非同源染色体
（1）染色体组概念：
（2）染色体组分组方法：
显微摄影
凡是大小形态相同的分开（同源染色体分开）
大小形态不同的分到一组（都是非同源染色体）
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。
X
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
X
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
雄果蝇染色体组成
一个染色体组
一个染色体组
（二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少
二、染色体的数目变异
（3）染色体组的特征：
（二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少
特征
本质上
1
形态上
2
功能上
3
一个染色体组不含同源染色体，不含等位基因。
各不相同
各不相同，但携带生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。
二、染色体的数目变异
图示 染色体组数 每1个染色体组的染色体条数 1个染色体组的图示
3
2
2
3
4
1
问题6: 根据我们刚才所学的知识，请完成下表。
（二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少
二、染色体的数目变异
（二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少
（4）染色体组数目的判断方法：
（1）根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
染色体组数
3
4
1
二、染色体的数目变异
（二）以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少
（4）染色体组数目的判断方法：
(2)根据基因型判断：在生物体基因型中，相同基因或等位基因出现几次，则有几个染色体组
4个染色体组
同一字母不分大小写重复出现几次，就含有几个染色体组。
AaBB
AAa
2个染色体组
3个染色体组
AaaaBBbb
二、染色体的数目变异
3个；3条
1个；4条
2个；4条
3个；2条
4个；3条
4个；2条
1个；4条
2个；2条
1.判断细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？
　实战训练　
（三）二倍体
（1）概念：
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
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。例如：果蝇、玉米、洋葱就是二倍体
配子
亲代
×
2N
2N
N
N
受精卵
2N
子代
2N
问题7: 一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子有几个染色体组呢？
二、染色体的数目变异
（三）二倍体
（2）配子染色体组数：
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。
问题8: 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，有会出现错误的吗？
二、染色体的数目变异
（四）三倍体
（1）形成原因一：
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。
减数分裂Ⅰ出现错误
问题9: 三倍体形成只有减数分裂Ⅰ出现错误才会导致吗？
二、染色体的数目变异
（四）三倍体
减数分裂Ⅱ出现错误
问题10: 通过与二倍体生物相比，同学们思考三倍体的生物可育吗？
（1）形成原因二：
二、染色体的数目变异
（四）三倍体
（2）是否可育：
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。
无子西瓜
香蕉
问题11: 若二倍体生物形成两个正常的配子，受精后形成的幼苗受到外界环境的影响，进行有丝分裂时，姐妹染色单体未分离，则子细胞中有几个染色体组？
二、染色体的数目变异
（四）四倍体
如果两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有四个染色体组，称作四倍体。
减数分裂出现错误
有丝分裂出现错误
问题12: 通过与二倍体生物相比，同学们思考四倍体的生物可育吗？
二、染色体的数目变异
（四）四倍体
一般是可育的
马铃薯（4n=48）
棉花（4n=52）
山药（4n=40）
香葱（4n=32）
问题13: 以此类推，由受精卵发育而成，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体统称为几倍体呢？有哪些优点呢？
二、染色体的数目变异
（五）多倍体
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的个体。
小麦（六倍体）
菊花（六倍体）
葡萄（三/四倍体）
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
问题14: 多倍体植物有这么优点，那该如何获得多倍体植株呢？
二、染色体的数目变异
合作探究二：请同学们自主阅读教材P88,小组合作思考讨论完成人工诱导多倍体的方法、处理对象、原理及应用等问题。
二、染色体的数目变异
方法
处理对象
原理
应用
方法：人工诱导多倍体的方法很多，
低温处理：【探究·实践】低温诱导植物细胞染色体数目的变化
秋水仙素诱导：是抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极。
处理对象：萌发的种子或幼苗
举例：含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜等。
作用时间：有丝分裂的前期或减数分裂前期
多倍体育种
（六）多倍体育种
染色体数加倍
染色体复制
着丝点分裂
细胞无法正常分裂
无纺缍丝牵引
二、染色体的数目变异
（六）多倍体育种
无子西瓜的培育
合作探究三：请自主阅读教材P91，请尝试说出三倍体西瓜培育的过程。
二倍体
授粉
二倍体
（父本）
四倍体
（母本）
三倍体
联会紊乱
无子西瓜
秋水仙素
授粉
第一年
第二年
为什么要进行两次传粉？
第一次：
杂交获得三倍体植株的种子
第二次：
刺激子房发育成果实
为什么用四倍体作母本？
无子西瓜一定没有种子吗？
二、染色体的数目变异
（六）多倍体育种
无子西瓜的培育
二、染色体的数目变异
　实战训练　
2.与正常植株相比，多倍体植株所不具备的特点是：
A.茎杆粗壮 B.营养丰富 C.结实减少 D.提前成熟
3.用秋水仙素诱发基因突变和诱导多倍体，起作用的时期分别是（ ）
A.有丝分裂的间期和前期
B.有丝分裂的间期和后期
C.有丝分裂的前期的前期
D.有丝分裂的间期和间期
　实战训练　
4．秋水仙素在诱导产生多倍体过程中的作用是（ ）
A.促进染色体的复制 B.抑制细胞壁的形成
C.干扰纺锤体的形成 D.使染色体配对紊乱
5．二倍体黑麦与六倍体普通小麦杂交产生的 F1 代的体细胞具有（ ）
A.两个染色体组 B.三个染色体组
C.四个染色体组 D.八个染色体组
问题15: 有没有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呢？
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，叫作单倍体。
定 义
与正常植株相比，植株弱小，且高度不育。
特 点
体细胞：2N=32
配　子：
减数分裂
单倍体：
发育
N=16
16（N）
N=16（N）
染色体数相等
（七）单倍体
二、染色体的数目变异
卵
幼虫
受精卵
受精卵
持续获得蜂王浆
未受精的卵
2n=32
2n=32
n=16
n=16
2n=32
蜂王
工蜂
雄蜂
（七）单倍体
二、染色体的数目变异
（七）单倍体
问题16: 单倍体植物植株弱小，且高度不育，那么它有运用何价值呢？
二、染色体的数目变异
（八）单倍体育种
合作探究四：请自主阅读教材P89，请尝试构建出单倍体育种的过程。
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
二倍体植株（纯合子）
2.原理：
染色体变异
3.优点：
（1）明显缩短育种年限
（2）纯合体，自交后代不会发生性状分离
注意：秋水仙素只能处理萌发的幼苗
技术复杂，需与杂交育种配合
4.缺点：
二、染色体的数目变异
（八）单倍体育种
合作探究五：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。
花药离体培养
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素
单倍体育种
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
杂交育种
矮抗

需要的纯合矮抗品种
连续
第1年
第2年
第3-6年
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
高杆抗病
DdTt
DT
Dt
dT
dt
单倍体植株
第1年
第2年
DT
Dt
dT
dt
需要的纯合矮抗品种
二、染色体的数目变异
　实战训练　
6.下列关于单倍体的叙述正确的是（ ）
①单倍体在植株中只含有一个染色体组
②单倍体细胞中含有一个染色体
③单倍体是体细胞中只含有本物种配子染色体数的个体
④单倍体细胞中只含有二个染色体
⑤未受精的配子直接发育成的个体都是单倍体
A．③⑤　　B．②④⑤　　C．①②③　　　D．①③⑤　　　
注意
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。
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。
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。
1
2
3
二、染色体的数目变异
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
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
三、二倍体、多倍体和单倍体的比较
四、单倍体、二倍体和多倍体的判断方法
　实战训练　
7. 右图为果蝇体细胞染色体组成示意图，以下说法正确的是（ ）
A．果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y
B．X 染色体上的基因均与性别决定有关
C．果蝇体内的细胞，除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X（或 Y）四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息
　实战训练　
8. 一对夫妇生了个基因型为 XBXbY 的孩子，已知父亲正常，母亲为色盲基因携带者。下列分析中正确的是（ ）
A.问题可能来自父亲，在减数第一次分裂过程中出现了问题
B.问题可能来自父亲，在减数第二次分裂过程中出现了问题
C.问题一定来自母亲，在减数第一次分裂过程中出现了问题
D.问题一定来自母亲，在减数第二次分裂过程中出现了问题
　实战训练　
9.下列有关多倍体的叙述，正确的是(　　)
A.体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体就是多倍体
B.人工诱导多倍体的方法很多，目前最常用最有效的方法是用低温处理植物分生组织细胞
C.人工诱导多倍体最常用的是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离，从而使染色体数目加倍
　实战训练　
10.二倍体西瓜的染色体组成是2n＝22，如图是培育三倍体无子西瓜的流程图。下列分析正确的是（ ）
A.西瓜细胞一个染色体组含有11条同源染色体
B.①②③表示杂交过程，杂交过程发生基因重组
C.四倍体(♀)提供的生殖细胞含有两个染色体组
D.三倍体(♀)因不能进行减数分裂而不能结出种子
　实战训练　
11.用纯种的高秆抗锈病(DDTT)小麦与矮秆易染锈病(ddtt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述中，正确的是
A.过程①的作用原理为
染色体变异
B.过程③必须经过受精
作用
C.过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4
　实战训练　
12．无籽西瓜是由普通二倍体（2n=22）西瓜与四倍体（4n=44）西瓜杂交后形成的三倍体。下列叙述正确的是（ ）A．四倍体西瓜的配子可发育成二倍体B．无籽西瓜果肉细胞有三个染色体组C．无籽西瓜的培育原理是染色体结构变异D．三倍体植株授以二倍体的成熟花粉，无法刺激其子房发育成果实
　实战训练　
13.14号染色体往往由于细胞分裂后期染色体不分离而出现三体。完全型14号染色体三体指所有有核细胞均含有3条14号染色体；嵌合型14号染色体三体通常是部分细胞形成三体，而另一部分细胞维持正常二倍体，从而形成嵌合体，其原因之一是形成的三体细胞部分发生三体自救，将多余的染色体丢弃而产生了正常细胞系。下列分析正确的是（ ）A．三体是因双亲之一进行减数分裂时14号同源染色体异常分离所致B．完全型14号染色体三体可能是由于三体受精卵有丝分裂异常所致C．嵌合型14号染色体三体可能是由于正常受精卵有丝分裂异常所致D．在三体自救过程中可能出现两条14号染色体来自同一亲本的情况
　实战训练　
14.雌性蝗虫体细胞有两条性染色体，为XX型，雄性蝗虫体细胞仅有一条性染色体，为XO型。关于基因型为AaXRO的蝗虫精原细胞进行减数分裂的过程，不考虑基因突变等变异，下列叙述错误的是（　　）A．该蝗虫体内处于减数第一次分裂后期的细胞仅有一条性染色体B．减数第一次分裂产生的细胞含有的性染色体数为1条或0条C．该蝗虫体内处于减数第二次分裂后期的细胞只有两种基因型D．该蝗虫可产生4种精子，其基因型为AO、aO、AXR、aXR
　实战训练　
15．蜜蜂中的蜂王和工蜂由受精卵发育形成，雄蜂由未受精的卵细胞发育形成。雌蜂是否有生育能力取决于幼虫时期吃蜂王浆的天数，如果幼虫时期能吃蜂王浆5天，它们就能长成可育的蜂王，如果幼虫时期只能吃蜂王浆2~3天，它们只能发育成不育的工蜂。下列说法错误的是（ ）A．蜜蜂中的雄蜂属于单倍体，雌蜂属于二倍体B．雄蜂在形成精子的过程中染色体数目减半C．蜜蜂的性别和其体细胞中染色体的数目有关D．雌蜂是否可育与其所处的环境条件息息相关
　实战训练　
16．为获得果实较大、含糖量较高的四倍体葡萄（4N=76），常用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体葡萄茎段上的芽，然后将茎段扦插栽培成新植株。研究结果显示：新植株中约40%的细胞染色体被诱导加倍。这种植株同时含有2N细胞和4N细胞，称为“嵌合体”。有关“嵌合体”的叙述，正确的是（　　）A．秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理是抑制间期纺锤体的形成B．在生命活动中，4N细胞内染色体组数目最多出现在有丝分裂后期C．“嵌合体”根尖分生区的部分细胞含19条染色体D．若该个体自交，后代中不可能出现三倍体
　实战训练　
17．二倍体生物体细胞中某对同源染色体少一条的个体，称为单体（2n－1）。水稻（2n＝24）中各种单体的配子育性及结实率与二倍体相同，现发现一株野生型水稻的隐性突变体，为确定该突变基因的染色体位置，科研人员构建了一系列缺少不同染色体的野生型单体系水稻，分别与该隐性突变体杂交，留种并单独种植。下列叙述错误的是（ ）A．为了确保获得实验结论，至少要构建11种野生型单体系水稻B．依据某单体系水稻后代是否出现突变型植株，即可达到实验目的C．单体系水稻能产生含12条染色体的配子和含11条染色体的配子D．单体的形成由减数分裂I后期着丝粒分裂后形成的子染色体未分离所致