生物人教版（2019）必修2 5.2染色体变异（共59张ppt1个视频）

(共59张PPT)
5.2染色体变异
学习目标
理解染色体变异包括染色体数目变异和结构变异。
01
阐明二倍体、三倍体和多倍体的概念及联系。
02
阐述染色体结构变异的基本类型。
03
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(见右表)。
根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
为什么平时吃的香蕉是没有种子的
分析表中数据，你还能提出什么问题吗
12
24
11
？
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，进而无法形成种子。
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
问题探讨
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祖先有很大差别呢？
野生香蕉
野生马铃薯
栽培马铃薯
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。
野生香蕉
栽培香蕉
野生马铃薯(左)VS栽培马铃薯(右)
问题探讨
______通过显微镜观察到，属于______水平的变异；
1.概念：
生物体的_______或___________内染色体______或_______的变化
体细胞
生殖细胞
数目
结构
2.染色体变异类型
类型一：染色体数目的变异
类型二：染色体结构的变异
3.能否通过显微镜观察
可以
细胞
基因突变是分子水平的变异，这种变异类型无法通过显微镜观察。
染色体变异
正常果蝇
（2n=8）
个别异常
成套异常
增加一条
增加
减少一条
减少
①细胞内个别染色体的增加或减少
②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
染色体数目的变异——染色体数目变异的类型
①个别染色体的增加或减少
患者比正常人多一条染色体——21号染色体是三条，其症状表现为智力低下，身体发育缓慢等。
实例1：21三体综合征(唐氏综合征)
45条＋XY或XX（47条）
染色体数目的变异
减数第一次分裂后期
减数第二次分裂后期
①个别染色体的增加或减少
实例1：21三体综合征(唐氏综合征)
染色体数目的变异
①个别染色体的增加或减少
实例2：Turner综合征(先天性卵巢发育不全综合征)
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。
病因：单一的X染色体来自母亲，失去的X染色体是由于父亲的精母细胞性染色体未分离造成的。
44条＋XO（45条）
染色体数目的变异
②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
X
Y
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
雄果蝇体细胞
染色体组成图解
Q1. 果蝇体细胞中含有几条染色体？几对同源染色体？
Q3.Ⅲ号和Ⅳ号染色体是什么关系？
8；4
Q2.写出所有同源染色体？
Ⅱ和Ⅱ,Ⅲ和Ⅲ,Ⅳ和Ⅳ,X和Y
Q4.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和Y为一套完整的非同源染色体吗？
非同源染色体
不是
Q5.写出所有非同源染色体的集合？
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和X Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Y
每套非同源染色体称为一个染色体组
染色体数目的变异
(1)一个染色体组不含同源染色体，不含等位基因。
(2)一个染色体组所含的染色体大小、形态和功能各不相同，均为非同源染色体。(3)一个染色体组中含有控制生物生长、发育、遗传和变异的全套遗传信息。
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）
X
Y
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
染色体组
思考：人的体细胞有多少个染色体组？染色体组和基因组分别是什么？
人的体细胞有两个染色体组
一个染色体组是__________________
22+X或22+Y
一个基因组是____________
22+XY
染色体组
判断染色体组数目的方法
方法一：根据染色体形态判断
细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
1个染色体组
3个染色体组
4个染色体组
4个染色体组
染色体组
方法二：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
同一字母不分大小写，重复出现几次，就含有几个染色体组。
Aaaa
AABBDD
Aaa
ABCD
4个染色体组
2个染色体组
3个染色体组
1个染色体组
染色体组
判断染色体组数目的方法
方法三：根据染色体数目和染色体形态数确定染色体组的数目
染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数
比值是几，即含几个染色体组。
16条/4种形态=4个染色体组
染色体组
判断染色体组数目的方法
①二倍体
体细胞中含有两个染色体组的个体
果蝇染色体组成
在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。
人类染色体组成
染色体数目的变异——二倍体和多倍体
Ⅱ
Ⅹ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
Y
果蝇
（卵原细胞）
♀
减数分裂
♂
减数分裂
（精原细胞）
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅹ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Y
精子
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子中只有一个染色体组
Ⅹ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅹ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅳ
生殖细胞
卵细胞
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅹ
染色体数目的变异——二倍体和多倍体
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？
减数分裂异常
可能形成含有两个染色体组的配子
染色体数目的变异——二倍体和多倍体
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。
染色体数目的变异——二倍体和多倍体
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。
减数分裂异常
有丝分裂异常
如果二倍体在胚或幼苗时期受到某种因素影响，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——二倍体和多倍体
②多倍体
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。
三倍体香蕉
六倍体小麦
三倍体无子西瓜
染色体数目的变异——二倍体和多倍体
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。因此，人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体植株，培育新品种。
缺点：生长发育延迟，结实率低。
②多倍体
染色体数目的变异——二倍体和多倍体
低温处理、秋水仙素诱发等。用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗是目前最常用、最有效的方法。
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。它是白色或淡黄色粉末或针状结晶，有剧毒。
染色体数目的变异——多倍体育种
着丝粒分裂
染色体复制
无纺缍丝牵引
若继续进行正常的有丝分裂
①原理：
秋水仙素作用于正在______的细胞时，能抑制________的形成，导致_______不能_________，从而引起细胞内染色体__________。染色体数目加倍的细胞继续进行_______分裂，将来就可能发育成 ________植株。
分裂
纺锤体
染色体
移向两极
数目加倍
有丝
多倍体
4条染色体
8条染色体
无纺缍体形成
染色体加倍
的组织或个体
染色体数目的变异——多倍体育种
秋水仙素只影响纺锤体的形成，不影响着丝粒的分裂（着丝粒的分裂是自发的，不是由纺锤丝的牵拉导致的）；低温处理和秋水仙素诱发的原理是一样的。
②作用时期：
有丝分裂前期
Q1：秋水仙素抑制纺锤体形成，那么着丝粒能否正常分裂
Q2：染色体加倍于什么时期？
有丝分裂后期
注意：无完整的细胞周期
Q3：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株可以不？
因为萌发的种子和幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。
Q4：处理后植物体的所有体细胞染色体都加倍吗？
不一定。若处理茎尖则只有地上部分加倍，若处理种子则有可能全部加倍。
染色体数目的变异——多倍体育种
③实例：
三倍体无子西瓜的形成
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.
染色体数目的变异——多倍体育种
被子植物花的结构
拓展：被子植物的双受精过程
双受精作用的过程
花开放以后，通过传粉，花粉粒被传送到雌蕊的柱头上，不久，花粉粒萌发并长出花粉管，里面的两个精子通过花粉管到达胚囊：一个精子和卵细胞结合形成受精卵；另一个精子和两个极核结合形成受精极核，这种受精方式——双受精。
被子植物子房的结构及双受精过程
(1个)
卵细胞
极核
(2个)
胚囊
拓展：被子植物的双受精过程
子房
胚珠
胚囊
珠被
1个卵细胞
2个极核
子叶
胚芽
胚轴
胚根
胚
受精极核
胚乳
种皮
种
子
果
皮
果
实
2N
2N
2N
2N
3N
3N
2N
2N
受
精
卵
+1个精子
+ 1精子
N + N
2N + N
被子植物的种子和果实的形成
子房壁
拓展：被子植物的双受精过程
跟踪练习——被子植物不同结构基因型判断
1.若母本 AA，父本 aa，判断下列基因型
则子代种皮
果皮
胚
胚乳
子叶
Aa
AA
AAa
AA
即种皮、果皮取决于母本。胚、胚乳取决于亲本双方,卵细胞与极核基因型一致。
Aa
染色体数目的变异——三倍体无子西瓜的培育
二倍体西瓜幼苗或萌发的种子2n
四倍体植株4n
加倍的配子2n
二倍体西瓜2n
减数分裂
二倍体花粉n
减数分裂
受精作用
结出果实
果肉4n
种子：胚3n
萌发生长
三倍体植株3n
花粉刺激子房发育成果实
无子西瓜3n
×
抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍
秋水仙素处理
♀
♂
×
不是真正的受精，真正的目的是刺激子房发育成果实，由于没有真正的受精，所以果实中没有种子。
3N果肉
注意：如果以二倍体为母本，四倍体为父本进行杂交，也能得到三倍体的种子，但是这种种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，达不到“无籽”的目的。
二倍体西瓜幼苗（2n）
四倍体西瓜
（♀ 4n）
秋水仙素处理
二倍体西瓜幼苗（2n）
二倍体西瓜
（♂2n）
不处理
X
三倍体种子（3n）
第一年
生长 发育
三倍体植株（♀3n）
二倍体植株（♂2n）
花粉（第二次）
结出三倍体无子西瓜（果实）
第二年
两次传粉：
第一次传粉杂交获得三倍体种子；第二次传粉刺激子房发育成果实。
秋水仙素处理后,新产生的四倍体,各部分细胞都含有四个染色体组吗
不是。地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍,含有四个染色体组;根细胞没有加倍,只含有两个染色体组。
染色体数目的变异——三倍体无子西瓜的培育
第一年所结的果实 第二年所结的果实
（三倍体）
果实的位置
果皮的染色体组数
种皮的染色体组数
胚中染色体组数
胚乳中染色体组数
四倍体植株上
三倍体植株上
4
4
3
3
3
5
无
无
染色体数目的变异——三倍体无子西瓜的培育
Q1: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
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。
③实例：
三倍体无子西瓜的形成
Q2: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。
染色体数目的变异——三倍体无子西瓜的培育
Q3:有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，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（染色体联会紊乱），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配子，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。
思考：三倍体真的完全不育吗？
不是，只是可育的概率太低，即高度不育；而且植物能进行无性生殖。
③实例：
三倍体无子西瓜的形成
染色体数目的变异——三倍体无子西瓜的培育
Q4: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。
③实例：
三倍体无子西瓜的形成
染色体数目的变异——三倍体无子西瓜的培育
利用高茎皱粒豌豆和矮茎圆粒豌豆培育高茎圆粒豌豆为例说明单倍体育种方法：
高皱
DDtt
杂合高圆DdTt
矮圆ddTT
花药离体培养
高圆DT
矮皱dt
高皱Dt
矮圆dT
纯合高圆DDTT
纯合矮皱ddtt
纯合高皱DDtt
纯合矮圆ddTT
单倍体植株
单倍体植株
单倍体植株
单倍体植株
染色体数目加倍
秋水仙素处理
染色体数目加倍
秋水仙素处理
染色体数目加倍
秋水仙素处理
染色体数目加倍
秋水仙素处理
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，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。
染色体数目的变异——单倍体育种
2.杂合高茎豌豆（Dd）自交，子代出现高茎和矮茎。
3.携带A基因精子和携带B基因的卵子结合形成受精卵。
不属于
不属于
跟踪训练
单倍体育种 多倍体育种
原理
常用方法
优势
缺点
染色体组成倍增加
染色体数目变异
染色体数目变异
染色体组成倍减少
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
得到的植株是纯合子
操作简单；多倍体植株器官大，营养物质含量高
技术复杂一些，需与杂交育种配合；成活率较低且高度不育
适用于植物，在动物方面难以操作；发育迟缓，结实率低
多倍体育种和单倍体育种的比较
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;选择
明显缩短育种年限；得到的植株都是纯合子
染色体变异
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
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
操作简单
不同育种方法的比较
________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
探究·实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化——原理
方法步骤：诱导培养→固定→制片→观察。
（1）诱导培养
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
（2）固定
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
体积分数为95%的酒精
2
固定细胞形态
取材、固定及冲洗
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
探究·实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
包括______、______、______、_______4个步骤；
解离
漂洗
染色
制片
解离目的：
漂洗目的：
染色目的：
制片目的：
用药液使组织中的细胞相互分离开来
洗去药液，防止解离过度
甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色
使细胞分散开来，有利于观察
（3）制片
（4）观察
先用______寻找染色体形态好的分裂图象；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
方法步骤：诱导培养→固定→制片→观察。
探究·实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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。
视野中既有正常的二倍体细胞（多），也有染色体数目发生改变的细胞（少）。
结果
低温可以诱导植物细胞染色体数目发生变化
结论
探究·实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验试剂及其作用
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液
将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h
固定细胞形态
体积分数为95%的酒精
冲洗用卡诺氏液处理的根尖
洗去卡诺氏液
与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖
解离根尖细胞
质量分数为15%的盐酸
与体积分数为95%的酒精混合，作为解离液
解离根尖细胞
蒸馏水
浸泡解离后的根尖约10min
漂洗根尖，洗去解离液
甲紫溶液
把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的
玻璃皿中染色3~5min
使染色体着色
探究·实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
跟踪练习
4.下列有关单倍体、多倍体及染色体组的叙述，错误的是( )
A.体细胞中含有两个染色体组的个体可能是二倍体
B.含有一个染色体组的细胞中不含有同源染色体
C.体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体
D.八倍体小黑麦的单倍体细胞中有四个染色体组
√
跟踪练习
5.用适宜浓度的秋水仙素处理某二倍体植株A的幼芽可获得同源四倍体A′。下列有关叙述错误的是( )
A.鉴定四倍体时可用植株A′的根尖分生区做材料观察细胞中染色体数
B.同源四倍体因减数分裂时联会紊乱，形成较多染色体数目异常的配子
C.秋水仙素处理时间过长有可能出现八倍体或染色体数更多的细胞
D.秋水仙素能特异性抑制纺锤体的形成，使分裂后的染色体不能移向两极
√
猫叫综合征
人类的许多疾病是由染色体结构改变引起的
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。
染色体结构的变异还有哪些类型呢？
染色体结构的变异
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
丢失
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
正常翅
缺刻翅
基因数目减少
结果 ：
染色体结构的变异——类型
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
a
b
c
d
e
f
b
b
a
b
c
d
e
f
b
正常眼
棒状眼
基因数目增加
结果 ：
染色体结构的变异——类型
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
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
g
h
i
j
k
l
a
b
c
e
f
d
a
b
c
k
l
g
h
d
e
f
j
i
移接
正常眼
花斑眼
基因排列顺序变化
结果 ：
染色体结构的变异——类型
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。
正常翅
卷翅
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
颠倒
基因排列顺序变化
结果 ：
染色体结构的变异——类型
缺失 重复 易位 倒位
染色体上基因数目、排列顺序发生改变
结果：性状变异（改变）
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。
对生物体的影响
染色体结构的变异——结果
染色体的缺失、重复、倒位与基因突变的区别
均可在显微镜下观察到（均未产生新基因，但却发生了基因数目或排列顺序的变化）
显微镜下不能观察到（产生新基因，但基因数目和排列顺序均未变化）
染色体结构的变异——结果
染色体的易位与交叉互换的比较
染色体易位 交叉互换
图解
区别
发生在非同源染色体之间
发生在同源染色体之间
属于染色体变异
属于基因重组
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
染色体结构的变异——结果
跟踪训练
6.关于染色体结构变异的叙述，不正确的是( )
A.外界因素可提高染色体断裂的频率
B.染色体缺失了某段，可导致生物性状发生改变
C.一条染色体某一段颠倒180°后生物性状不发生改变
D.染色体结构变异一般可用显微镜直接检验
√
7.如图是果蝇两条染色体间发生的变化，下列说法错误的是( )
A.该变异不能在光学显微镜下观察到
B.该变异属于染色体结构变异中的易位
C.该变异改变了染色体上的基因排列顺序
D.该变异可以发生在有丝分裂或者减数分裂的过程中
√
感谢使用