5.2 染色体变异课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
第2节 染色体变异
第五章 基因突变及其他变异
生物种类 体细胞染色体数 体细胞非同源 配子染色体数
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
2. 为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
1. 根据前面所学减数分裂的知识，
试着完成该表格。
香蕉栽培品种体细胞减数分裂时染色体发生联会紊乱。
3.分析表中数据，你还能提出什么问题吗
能形成种子的植物细胞中，染色体数目一定是偶数吗
香蕉体细胞中染色体数目不是偶数,是怎样形成的 又是如何繁殖的
问题探讨
体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，叫染色体变异
个别染色体数目的增加或减少
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
染色体数目变异
染色体结构变异
分子水平的变异，光镜下不可见。
细胞水平的变异，光镜下可见。
基因突变
基因重组
染色体变异
染色体变异
概念
类型
区别
正常果蝇
（2n=8）
增加一条
（8+1）
减少一条
（8-1）
1. 染色体数目变异的类型
（1）个别染色体的增加或减少
染色体数目变异
染色体数目变异
举例
21三体综合征
唐氏综合征,又称先天愚型，由于多了一条21号染色体而导致的疾病。
①减数第一次分裂后期同源染色体未分离
②或减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
原因
1. 染色体数目变异的类型
（2）以染色体组的形式成倍地增加或减少
染色体数目变异
正常果蝇
（2n=8）
增加一套
（3n=12）
减少一套
（n=4）
1. 染色体组概念
二倍体和多倍体
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。
以雄果蝇为例：
体细胞有 对共 条染色体，可分为 组，
每一组中含 条非同源染色体，
4
8
2
4
体细胞含2个染色体组。
方法一、通过染色体形态判断:
大小、形态完全相同的染色体有几个，就有几个染色体组
1个染色体组
4个染色体组
2个染色体组
2个染色体组
方法二、通过基因型判断: 相同字母有几个，就有几个染色体组
AAaaBBbb
AaBb
ABCD
4个染色体组
2个染色体组
1个染色体组
染色体组判断
实战训练　
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
判断细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？
2. 二倍体概念
二倍体和多倍体
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,几乎全部动物和过半数植物都是二倍体。
人类2N=46
玉米2N=20
猫咪2N=38
2n
二倍体(♀)
雌配子
n
减数分裂
2n
二倍体(♂)
受精作用
2n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
2n
二倍体
发育
有丝分裂
二倍体形成原因：
3. 多倍体概念
二倍体和多倍体
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。
多倍体在植物中很常见，在动物中及少见。
普通小麦（六倍体）
菊花（六倍体）
葡萄（三/四倍体）
2n
二倍体(♀)
2n
二倍体(♂)
受精作用
3n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
发育
3n
三倍体
有丝分裂
2n
异常雌配子
减数分裂
出错
4n
四倍体(♀)
2n
二倍体(♂)
受精作用
3n
受精卵
雄配子
n
减数分裂
发育
3n
三倍体
有丝分裂
2n
雌配子
减数分裂
多倍体形成原因：
四倍体番茄(维生素C含量高)
四倍体葡萄
三倍体葡萄
香葱 四倍体
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。
多倍体特点
①方法：
②处理对象：
③原理：
低温处理，
秋水仙素诱发。
目前常用、最有效
萌发的种子或幼苗(进行有丝分裂)
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。（作用于有丝分裂前期）
染色体数加倍
染色体复制
着丝粒分裂
细胞无法正常分裂
无纺缍丝牵引
多倍体育种
由配子直接发育而来，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。
蜜蜂
蜂王
工蜂
雄峰
由受精卵发育而来的二倍体
由卵细胞发育而来单倍体
蜂王 雄蜂 工蜂
2n=32
2n=32
n=16
植株长得弱小
一般高度不育
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
在自然条件下，玉米、高粱、水稻、番茄等二倍体植物，偶尔也会出现单倍体植株。
单倍体不一定只含一个染色体组
单倍体举例
单倍体特点
单倍体概念
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
单倍体育种
技术复杂，需与杂交育种配合
④缺点：
实例：
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）？
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
单倍体育种与多倍体育种的比较
注：用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，叫单倍体育种，若操作对象为正常植株，叫多倍体育种。
单倍体育种 多倍体育种
原理
常用方法
优势
缺点
染色体变异
染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种
染色体变异
染色体组成倍增加
花药离体培养+人工诱导染色体加倍
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
缩短育种年限，得到的植株是纯合子
操作简单
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
单倍体、二倍体、多倍体的比较
项目 单倍体 二倍体 多倍体
概念
发育起点
染色体组的数目
性状表现
由配子发育而来，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
由受精卵发育而来，体细胞中含有2个染色体组的个体
由受精卵发育而来，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体
未受精的配子
受精卵
受精卵
不确定(是正常体细胞染色体组数目的一半)
2个
3个或3个以上
植株矮小，且高度不育(除雄蜂外)
茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低
正常(作为单倍体、多倍体的参照物)
1.实验原理
(1)低温处理:低温处理植物的____________,
能够抑制________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______。
(2)染色体染色:
染色体容易被__________染成深色,用质量浓度为0.01 g/mL的______溶液染色。
分生组织细胞
纺锤体
加倍
碱性染料
甲紫
探究·实践
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
2.材料用具
材料：蒜或洋葱（均为二倍体，体细胞中的染色体数目为16）
用具：培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱
药品：卡诺氏液，质量浓度为0.01g/mL的甲紫（旧称龙胆紫）溶液，质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精。
探究·实践
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
待洋葱长出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。
将蒜（或洋葱）放在装满清水的容器上，让洋葱底部接触水面，室温培养。
培养方法
低温诱导
放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，以固定细胞形态。
剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm
取材
固定
用体积分数为95%的酒精冲洗2次
冲洗
诱导培养
固定细胞
3.实验步骤
（1）诱导培养和固定细胞
探究·实践
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
3.实验步骤
（2）制作装片
包括：解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与观察植物细胞有丝分裂的实验相同。
制片
染色
漂洗
解离
取材
探究·实践
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
3.实验步骤
（3）观察装片
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。
探究·实践
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
4. 实验结果
5. 实验结论
低温能诱导植物细胞染色体数目加倍。
该实验中各种试剂在实验中的作用
试剂 作用
卡诺氏液
95%酒精
解离液
0.01g/mL的甲紫溶液
固定细胞形态
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液
使组织中的细胞相互分离开
使染色体(染色质)着色，便于观察染色体(染色质)的形态、数目和行为
体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液1:1混合
解离液：
(1)选材：应选用能进行分裂的分生组织细胞。
(2)温度：不是越低越好，温度过低对根尖细胞造成伤害，应选择适宜温度。
(3)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，最终在显微镜下看到的是死细胞。
(4)视野中既有正常二倍体细胞（多），也有染色体数目改变的细胞（少）。
(5)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒在有丝分裂后期分裂，与有无纺锤体无关。
(6)两次漂洗的对比：
①时间不同：第一次漂洗在固定之后解离之前，第二次漂洗在解离之后染色之前；②试剂不同：第一次用95%酒精漂洗，第二次用清水漂洗；
③目的不同：第一次是为了洗去多余的卡诺氏液，第二次是为了洗去多余的解离液。
实验易错提醒
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。
猫叫综合征
染色体结构变异类型
结构
变异
缺失
重复
倒位
易位
染色体结构变异
变异前：
a b c d e f
b 丢失
a c d e f
变异后：
（1）缺失
b 重复
（2）重复
a b c d e f
变异前：
a b b c d e f
变异后：
染色体结构变异
（3）易位
（4）倒位
d e f
g h
i j k l
a b c
a b c k l
移接
I
II
g h i j d e f
变异后：
a b c d e f
g h i j k l
I
II
变异前：
位置颠倒
b c d e
a b c d e f
变异前：
a e d c b f
变异后：
项目 染色体易位 交叉互换
图解
区别 位置
原理
观察
非同源染色体之间
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
在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
易位现象与基因重组中的交叉互换很相似，他们一样吗？
缺失
重复
易位
倒位
染色体上基因
数量的改变
染色体上基因
排列顺序的改变
生物性状的改变(变异)
影响：大多数对生物体是不利的，甚至会导致生物体死亡。
在显微镜下观察到
结果
染色体结构变异结果
基因突变 基因重组 染色体结构变异
本质
时期
观察
范围
结果
共同点 比较基因突变、基因重组和染色体变异
基因结构的改变
基因的重新组合
染色体结构或数目发生变化
DNA复制时期
减数分裂I
减数分裂 、有丝分裂
光学显微镜
下无法观察
光学显微镜
下无法观察
光学显微镜下可以观察
任何生物
真核生物
有性生殖的真核生物
产生新的基因
只改变基因型
基因“数量”上发生变化
都是可遗传的变异
染色体变异
染色体数目变异
染色体结构变异
个别染色体增减
以染色体组的形式增减
定义 辨别 二倍体 多倍体 单倍体
缺失
重复
易位
倒位
定义
形成原因
特点
应用