生物人教版（2019）必修2 5.2染色体变异（共58张ppt1份视频）课件

(共58张PPT)
5.2 染色体变异
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
？
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
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她们的野生祖先有很大差别呢？
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。
一、染色体变异
分类
染色体结构变异
染色体数目变异
基因突变和基因重组是分子水平的变异，光镜下不可见。染色体变 异是细胞水平的变异，光镜下可见。
个别染色体数目变异
以染色体组为单位成倍变化
二、染色体数目的变异
正常
增多
减少
细胞内个别染色体的增加或减少
21三体综合征
唐氏综合征 (21三体综合征)，又称先天愚型，由于多了一条21号染色体而导致的疾病。存活者有明显的智力低下，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。
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
3条21号染色体
精子
卵细胞
1条21号染色体
2条21号染色体
受精卵
+
→
+
1条21号染色体
2条21号染色体
3条21号染色体
→
母方减Ⅰ或减Ⅱ的问题
父方减Ⅰ或减Ⅱ的问题
原因是亲代减数分裂时产生异常配子：同源染色体未分离，或姐妹染色单体未分离。
练习：一对表现正常的夫妇，生了一个XbXbY（色盲）的儿子。如果异常的原因是夫妇中的一方减数分裂产生配子时发生了一次差错之故，则这次差错一定发生在_____方减数第_____次分裂的过程中。
母
二
（二）以染色体组的形式成倍增加或减少
正常
增加两套
减少一套
（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地增加或成套地减少）。
1.染色体组
雄果蝇体细胞有几条染色体？几对同源染色体？分别是？
Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ和Ⅲ，Ⅳ和Ⅳ， X和Y。
8条，4对
像左图中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y这样的一组非同源染色体，即细胞中的每套非同源染色体称为一个染色体组
减数分裂
非同源染色体
非同源染色体
（2）特点：
①全部为 。
②所含染色体形态、大小和功能 各 。
非同源染色体
不相同
③携带该生物体生长、发育、遗传和变异的 一整套遗传信息。
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
染色体组数目的判断
方法一（形态）：形状大小相同的染色体有几条，就是几个染色体组。
2个染色体组
1组2条染色体
2个染色体组
1组3条染色体
3个染色体组
1组1条染色体
1个染色体组
1组4条染色体
方法二（基因型）：同一英文字母（无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组。有几种字母出现，一个染色体组中就有几条非同源染色体。
染色体组数目的判断
方法一（形态）：形状大小相同的染色体有几条，就有几个染色体组。
方法二（基因型）：同一英文字母（无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组。有几种字母出现，一个染色体组中就有几条非同源染色体。
1.请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？
3个
1个
2个
3个
4个
4个
1个
2个
3条
2条
4条
4条
3条
2条
4条
2条
4个
2个
2个
2个
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，称为二倍体。
2.二倍体、三倍体、多倍体
（1）二倍体（2N)
像人和果蝇这样,体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体
概念
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：人2N=46 果蝇2N=8 水稻2N=24 玉米2N=20
生物种类
2N
个体
2N
受精卵
N
精子
N
卵细胞
2N
父本
2N
母本
分裂
分化
受精作用
减数分裂
减数分裂
（2)三倍体(3N）
概念
由含有两个染色体组的配子与含有一个染色体组的配子结合,发育成体细胞中含有三个染色体组的个体。
思考三倍体形成原因是什么？
受精作用
复制
减数分裂I后期异常
二倍体的减数分裂Ⅰ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，即为三倍体。
三倍体形成原因（一）
减数分裂Ⅰ出现错误
减数分裂II后期异常
受精作用
减数分裂I后期正常
二倍体的减数分裂II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。
三倍体形成原因（二）
减数分裂II出现错误
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
无配子
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
三倍体有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱。
四倍体形成原因
减数
分裂Ⅰ
受精
作用
减数
分裂Ⅰ
复制
复制
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
四倍体
有2个含有两个染色体组的配子结合发育而来的个体
四倍体形成原因
4个染色体
8个染色体
无纺锤体形成（前期）
染色体复制
着丝粒分裂
无纺锤丝牵引
若继续进行正常的有丝分裂
染色体加倍的组织或个体
8个染色体
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，形成四倍体。
体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体。(≥3N）（有几个染色体组就叫几倍体）
无子西瓜是三倍体
香蕉是三倍体
多倍体植物中很常见，动物中极少见。在被子植物中，至少有33%的物种是多倍体
概念
存在生物
多倍体
普通小麦是六倍体
多倍体植株的特点
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。
四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多
二倍体葡萄
四倍体葡萄
思考：无籽西瓜和香蕉的野生祖先种如何变成今天的栽培品种？
缺点： 生长发育延迟，结实率低。
人工诱导(多倍体育种)：
①方法：
②处理对象：
③原理：
用低温处理或用秋水仙素诱发等。
萌发的种子或幼苗。（为什么？）
能够抑制纺锤体的形成，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。
多倍体育种
④作用时间：
细胞分裂前期
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
多倍体育种
思考与讨论：
1、为什么用一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
多倍体育种
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？四倍体与二倍体杂交的目的是？
3、四倍体植株上结的西瓜是无子西瓜吗？如果不是，无子西瓜结在几倍体植株上？
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。
无子西瓜的培育
1、为什么用一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
芽尖有丝分裂旺盛，当秋水仙素处理更易得到四倍体西瓜
多倍体育种
：
无子西瓜的培育
无子西瓜
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？
雌配子中含有2个染色体组；
杂交可获得三倍体植株。
多倍体育种
：
无子西瓜
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
3、四倍体植株上结的西瓜是无子西瓜吗？如果不是，无子西瓜结在几倍体植株上？
四倍体植株上结的是四倍体的有子（三倍体种子）西瓜。
三倍体植株由于联会紊乱，不能形成可育的配子。结的西瓜是无子西瓜。
多倍体育种
无子西瓜的培育
第一次传粉：获得三倍体种子
第二次传粉：刺激子房发育成果实
：
无子西瓜
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
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。
三倍体植株不能进行正常的减数分裂，一般情况下不能形成配子，但偶尔也有可能形成配子。
多倍体育种
无子西瓜的培育
：
无子西瓜的培育
无子西瓜
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
5、无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
如：无性繁殖（植物组织培养）
多倍体育种
下面是三倍体西瓜育种及原理的流程图。
(1)用秋水仙素处理 ，可诱导多倍体的产生，秋水仙素的作用时间为 。
(2)三倍体植株需授以二倍体的成熟花粉，这一操作的目的在于__________。
(3)三倍体植株不能进行减数分裂的原因是__________，由此可获得三倍体无子西瓜。
(4)上述过程需要的时间周期为__________。
课堂训练
萌发的种子或幼苗
有丝分裂前期
刺激子房发育成果实
联会紊乱
2年
练习：果蝇的点状染色体（Ⅳ号染色体）多一条（三体）或少一条（单体）的情况下均可存活并繁殖。果蝇正常眼和无眼是一对相对性状，分别受常染色体上的等位基因A/a控制。现将基因型为Aaa的Ⅳ号染色体三体果蝇与无眼果蝇（aa)杂交，则理论上子代表型及比例为____________,子代正常眼中Ⅳ号染色体为三体的果蝇占__________。
代表生物：蜜蜂中的雄蜂是直接由未受精的卵细胞发育而来
有些生物的配子(生殖细胞)能发育成新个体，这些由配子发育而成的生物个 体，体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同，叫做单倍体。
单倍体特点
植株长得弱小，一般高度不育。
3.单倍体
概念
单倍体中不一定只含一个染色体组。
二倍体物种产生的单倍体只含一个染色体组；
多倍体物种产生的单倍体含有两个或多个染色体组。
含偶数个染色体组可育，含奇数个染色体组高度不育。
3.单倍体
注意
纯合正常植株
单倍体育种
二倍体植株
花药离体培养
单倍体幼苗
人工诱导 秋水仙素处理
恢复二倍体植株
（纯合体）
优良性
状纯合体
筛选
YR
yR
Yr
yr
黄色圆粒（YyRr）
花药
（配子）
单倍体植株
正常染色体数目
（纯合体）
YYRR
yyRR
YYrr
yyrr
黄圆
绿圆
黄皱
绿皱
秋 水 仙 素 处 理 幼 苗
YR
yR
Yr
yr
花 药 离 体 培 养
步骤：花药离体培养 + 秋水仙素加倍
注意：秋水仙素只能处理单倍体的幼苗
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
现有纯合高秆抗病小麦（DDTT）和矮秆不抗病小麦（ddtt），怎样得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？用遗传图解表示。
明显缩短育种年限；
获得的都是纯合体，自交后代不会发生性状分离。
单倍体育种的原理：
染色体变异
单倍体育种优点：
类别 杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种
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；秋水仙素处理幼苗（非种子）；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
几种育种方法的比较
一看
发育起点
由配子发育
由受精卵发育
不论有多少个染色体组
染色体组数
二看
二个
三个
四个
均为单倍体
二倍体
三倍体
四倍体
判断单倍体、二倍体、多倍体的方法
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
探究实践
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
（一）实验原理
探究实践
用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液
体积分数为 95%的酒精
质量分数为 15%的盐酸 蒸馏水
质量浓度0.01g/mL的 甲紫溶液
将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h
冲洗2次经用卡诺氏液处理过的根尖
与质量分数为15%的盐酸等体积1:1混合，作为解离液
浸泡解离后的根尖约10 min
把漂洗过的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min
固定细胞的形态
洗去卡诺氏液
漂洗根尖，洗去解离液
使染色体着色
解离根尖细胞，使组织中的细胞相互分离开
（三）材料用具及作用
诱导培养 将蒜（或洋葱）在4℃放置一周（先（通过4℃低温）解除休眠再培养）。取出后，让蒜的底部接触水面，于室温（约25℃）培养。待蒜长出约1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48 ～ 72h。
固定 剪取诱导处理的根尖约0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
制作装片 解离、漂洗、染色、制片，方法同实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同
观察 先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。
（四）方法步骤
洋葱/大蒜根尖培养
低温诱导
固定
制作临时装片
注意：在进行实验的过程中，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死，看到的是死细胞。因此不能观察到连续的变化。
（五）结果
（六）结论
低温可以诱导植物细胞染色体数目发生变化
诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者。
讨论：秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法原理上有什么相似之处？
都是通过抑制纺锤体的形成来使染色体数目加倍的。
2、染色体结构的变异
症状：患儿哭声轻，音调高，很像猫叫。生长发育缓慢，存在着严重的智力障碍。
5号染色体部分缺失
猫叫综合症
染色体变异
（1）缺失：染色体的某一片段缺失引起变异。
（同一条染色体上）
缺刻翅
正常翅
丢失
b
染色体结构变异的类型
a
b
c
d
e
f
a
c
d
e
f
（2）重复：染色体中增加某一片段引起的变异。
（同一条染色体上）
正常眼
棒状眼
染色体结构变异的类型
重复
b
a
b
c
d
e
f
b
a
b
c
d
e
f
b
正常眼
花斑眼
（3）易位（移接）：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（两条非同源染色体）
染色体结构变异的类型
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
结果
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
可在光学显微镜下观察到
在光学显微镜下观察不到
染色体结构变异的类型
（4）倒位：染色体的某一片段位置颠倒引起变异。
（同一条染色体上）
正常翅
卷翅
染色体结构变异的类型
使排列在染色体上的基因数量、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。（多害少利）
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
染色体结构变异对生物性状的影响
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
课堂小结
结构变异 ：缺失 、重复、易位、倒位（联会简图）
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：含个体发育全部遗传信息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：配子直接发育而成
应用：单倍体育种（花药离体培养）
特点：植株一般长得弱小、高度不育
单倍体
1.下列变异中，不属于染色体结构变异的是（ ）
A.染色体缺失某一片断
B.染色体增加了某一片断
C.染色体中DNA的一个碱基发生了改变
D.染色体某一片断位置颠倒了180°。
2.基因重组、基因突变和染色体变异的共同点是( )
A.都能产生可遗传的变异
B.都能产生新的基因
C.产生的变异对生物均不利
D.在显微镜下都可看到变异状况
A
C
课堂练习及作业：
3.某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于(　　)
C
A．三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失
B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复
C．三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失
D．染色体片段缺失、三体、染色体片段重复，三倍体
C
4.如图是细胞中所含染色体，相关叙述不正确的是( )
A.图1代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含一条染色体
B.图2代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体
C.图3代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含三条染色体
D.图4代表的生物可能是单倍体，其一个染色体组含四条染色体
B
5.如图是无子西瓜培育的过程。下列有关叙述错误的是( )
A.①过程也可进行低温诱导处理，与秋水仙素的作用原理不同
B.三倍体植株不育的原因是在减数分裂过程中联会发生紊乱
C.培育得到的无子西瓜与二倍体有子西瓜相比个大、含糖量高
D.要得到无子西瓜，需每年制种，很麻烦，所以可用无性繁殖进行快速繁殖
A
7. 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
A
8.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
D
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 P91
一.概念检测
2．秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是（ ）
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
D
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 （ ）
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
C