5.2 染色体变异 课件(共62张PPT) 2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第二册

(共62张PPT)
5.2 染色体变异
第五章 基因突变及其他变异
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？
野生祖先种VS栽培品种（马铃薯）
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）
野生祖先种VS栽培品种
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。
讨论
1、请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。
2、为什么我们平时吃的香蕉没有种子？
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
【提示】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。
2n=28
2n=42
普通小麦
野生小麦
野生小麦
2n=14
我们食用的小麦最初由野生小麦杂交而来，一般来说，这两种小麦杂交的后代是不可育的，但如果意外地发生了染色体数目加倍，就变成了可育品种，也就是我们现在吃的小麦。你知道这是怎么回事吗？
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
杂交
生物变异
（环境引起，不改变遗传物质）
不可遗传的变异
可遗传的变异
（改变遗传物质）
基因突变
基因重组
染色体变异
染色体数目变异：
个别染色体的增加或减少
染色体组成倍的增加或减少
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。
（光学显微镜下可以观察到）
(1)染色体数目的变异
(2)染色体结构的变异
2.变异类型:
3.发生时期:
4.适用范围:
个体生长发育的任何时期，主要发生在细胞分裂时
真核生物核基因的遗传
染色体数目的变异
染色体数目变异分为两类：
① 还有一类是细胞内个别染色体的增加或减少。
② 一类是细胞内的染色体以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少；
正常果蝇
（2n=8）
个别异常
成套异常
增加一条
减少一条
增加一套
减少一套
唐氏综合征
唐氏综合征又称21三体综合征，患者的智力低于常人，身体发育缓慢，并且表现出特殊的面容。对患者进行染色体检查，可以看到患者的21号染色体比正常人多了1条。
1.个别染色体增加或减少
原因：亲代减数分裂时同源染色体未分离，或姐妹染色单体未分离。
症状：
先天性卵巢发育不全综合征，颈蹼，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。
Turner综合征
病因：
性染色体组成XO。单一的X染色体来自母亲，失去的X染色体由于父亲的精母细胞性染色体未分离造成的。
Ⅱ号和Ⅱ号染色体是 ，
Ⅲ号和Ⅳ号染色体是 。
同源染色体
非同源染色体
2.以染色体组的形式成倍增加或减少
其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y这样的一组非同源染色体，称为一个染色体组
（1）大小、形态和功能不同
（2）无同源染色体
（3）含有该物种的一整套的遗传信息
特点：
细胞内形状大小相同的染色体有几条，就有几个染色体组。
染色体组数目的判断
3组 3条
4组 4条
（1）根据染色体形态判断：
（2）根据基因型判断:
基因型中相同基因或者等位基因有几个，就是有几个染色体组。
Aa AaBb AAaBbb
2个
2个
3个
A
B
C
____个染色体组，
____个染色体组，
____个染色体组，
每1个染色体组有___条
每1个染色体组有____条
每1个染色体组有____条
3
2
2
3
4
1
AAAaBbbb
YyRr
Aaa
ABCD
2组
每组有2条
3组
每组有1条
1组
每组有4条
4组
每组有2条
例题：下图表示某植物正常体细胞的染色体组成，下列选项中，可能是该植物基因型的是 ( )
A. ABcd
B. Aaaa
C. AaBbCcDd
D. AaaBbb
B
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。
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。
3.二倍体和多倍体：
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
人体内染色体组成
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
若减数分裂时姐妹染色单体未分离，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
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。
无子西瓜
香蕉
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，姐妹染色单体未分离，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
马铃薯
（4n=48）
棉花
（4n=52）
山药（4n=40）
香葱（4n=32）
六倍体小麦
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体统称为多倍体。
思考：四倍体的生物可育吗？
一般是可育的
思考：三倍体的生物可育吗？
三价体
二价体
单价体
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。
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。
1. 二倍体
2. 多倍体
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体统称为多倍体。
3.二倍体和多倍体：
与二倍体植株相比，多倍体植株的特点有：
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。
缺点：
生长发育延迟，
结实率低。
4.人工诱导多倍体：
利用低温处理、用秋水仙素诱发等方法来诱导多倍体的产生。
低温诱导
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。
对照
低温诱导72h
秋水仙素
秋水仙
秋水仙素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。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
4.人工诱导多倍体：
利用低温处理、用秋水仙素诱发等方法来诱导多倍体的产生。
秋水仙素诱导
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
1. 在二倍体西瓜幼苗的芽尖滴加秋水仙素的目的是什么？依据的原理是什么？
抑制纺锤体的形成
4.人工诱导多倍体：
利用低温处理、用秋水仙素诱发等方法来诱导多倍体的产生。
秋水仙素诱导
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
2. 四倍体西瓜植株做母本产生的雌配子中含有 几个染色体组？获得的四倍体西瓜为何要与 二倍体杂交？
3. 四倍体植株上结的西瓜是无籽西瓜吗？
4. 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。
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
5.单倍体：
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。
2. 特点：
与正常二倍体植株比较，单倍体植株长得弱小，而且一般高度不育。
1. 概念：
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
6.单倍体育种：
花药离体培养 + 秋水仙素处理加倍
育种工作者常采用花药（或花粉）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，恢复到正常植株染色体数目。
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
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
单倍体育种有什么优点 ？
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。
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
优点：
缺点：
操作复杂，需与杂交育种配合
明显缩短育种年限，
快速获得纯合体植株。
发育
单倍体、二倍体、多倍体的区别
二倍体
多倍体
生物体
受精卵
直接发育成生物体：单倍体
雌配子
直接发育成生物体：单倍体
雄配子
①由受精卵发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体；
②而由配子直接发育来的，不管有几个染色体组，都叫单倍体 。
单倍体育种与多倍体育种比较
单倍体育种 多倍体育种
原理
方法
优点
缺点
举例
染色体数目变异
染色体数目变异
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、器官大，营养高
技术复杂，需与杂交育种配合
适用于植物，不适用于动物。
优良性状的选育
无籽西瓜、八倍体小麦
实验：低温诱导植物染色体数目的变化
1.实验原理：
低温抑制纺锤体的形成（作用机理同秋水仙素）
3.方法步骤：
洋葱根尖培养→低温诱导→固定→制作装片（解离→漂洗→染色→制片）→观察
2.试剂及用途
（1）卡诺氏液：
（2）甲紫溶液：
固定细胞形态
使染色体着色
卡诺氏液
甲紫溶液
生物变异
（环境引起，不改变遗传物质）
不可遗传的变异
可遗传的变异
（改变遗传物质）
基因突变
基因重组
染色体变异
染色体数目变异：
个别染色体的增加或减少
染色体组成倍的增加或减少
染色体结构变异：
缺失、重复、易位、倒位
一.概念：
染色体结构的变异
染色体结构变异是指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。
二.分类：
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。
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。
正常眼
棒状眼
正常翅
缺刻翅
卷翅
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的变异，例如果蝇花斑眼的形成。
正常眼
花斑眼
4. 倒位：
正常翅
染色体某一片段位置颠倒引起变异，例如果蝇卷翅的形成。
比较染色体易位与交叉互换
染色体易位 交叉互换
图解
区别 位置
原理
观察
发生于非同源染色体之间
发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
染色体结构变异
基因重组
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
一.概念：
染色体结构的变异
染色体结构变异是指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。
二.分类：
缺失、重复、易位、倒位
为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
基因数量、排列顺序的改变
生物性状的改变（变异）
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至导致生物体死亡。
1. 一个染色体组中染色体其形态和功能是（ ）
A. 相同的
B. 各不相同的
C. 有的相同，有的不同
D.除XY染色体外，其余均相同
B
2. 秋水仙素诱导染色体数目加倍的原因是（ ）
A. 诱导染色体连续复制两次
B. 促使染色单体分开，形成了染色体
C. 促进细胞两两融合
D. 抑制细胞分裂时纺锤体的形成
D
3. 下列有关单倍体的叙述，正确的是（ ）
A. 相同的
B. 体细胞含有奇数染色体数目的个体
C. 体细胞含有本物种配子染色体数目的个体
D. 体细胞含有奇数染色体组数目的个体
C
4. 下列有关叙述正确的是（ ）
A. 单倍体的染色体数是该物种体细胞的1/2
B. 体细胞含有两个染色体组的个体一定是二倍体
C. 六倍体小麦的花粉离体培养成的个体是三倍体
D. 无子西瓜是单倍体
A
5. 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
课堂小结
结构变异 ：缺失 、重复、易位、倒位
染色体变异
数目变异
个别增减 （例：21三体综合征）
成倍增减
染色体组
概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体
分类
二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组
多倍体
特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低
应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦）
成因：低温诱导或秋水仙素使染色体加倍
概念：配子（生殖细胞）直接发育来的个体
成因：未经受精的配子直接发育而成
应用：单倍体育种
特点：植株一般长得弱小、高度不育
单倍体
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
2. 下图中图1为等位基因Aa间的转化关系图，图2为黑腹果蝇(2n＝8)
的单体图，图3为某动物的精原细胞形成的四个精细胞的示意图，
则图1、2、3分别发生何种变异(　　)
A
A. 基因突变 染色体变异 基因重组
B. 基因突变 染色体变异 染色体变异
C. 基因重组 基因突变 染色体变异
D. 基因突变 基因重组 基因突变
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
THANKS