5.2染色体变异高中生物新人教版必修2

(共42张PPT)
新人教版必修2
《遗传与进化》
第2节染色体变异
第5章基因突变及其他变异
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
野生祖先种VS 栽培品种(马铃薯)
野生祖先种(VS 栽培品种(香蕉)
问 题 · 探 讨
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)
野生祖先种香蕉
( 有 籽 )
栽培品种香蕉
( 无 籽 )
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
12
栽培品种 48 4
24
香蕉 野生祖先种 22 2
11
栽培品种 33 3
异常
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的
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。
问题 ·探讨
公 公 八然
3、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
染色体结构变异
染色体数目变异
增加一条
(光学显微镜下可以观察到)
个别染色体的增加或减少
以染色体组成倍地增加或减少
类型
正常果蝇 (2n=8)
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
减少一条 增加一套 减少一套
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概 念
先天性愚型(21三体综合征):45条+XY(47)
1、细胞内个别染色体的增加或减少
染色体数目的变异
同源染色体：指减数分裂时发生配对的染
色体。
非同源染色体：一对染色体与另一对形态 结构不同的染色体，互称为非同源染色体。
野生马铃薯体细胞含有12对同源染色体，染色体都是两两成对，也就是说含
有两套非同源染色体。其中有每套非同源染色体称为一个染色体组。
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的减少
染色体数目的变异
>一个染色体组中不存在同源染色体
一个染色体组中各个染色体的形态、大小和功能均不相同 >一个染色体组中含有该物种的一整套完整遗传信息
>一个染色体组中不含等位基因
1.染色体组：细胞中的每套非同源染色体。
2I 染色体组的特点
染色体数目的变异
项 目 1 0
染色体组数 3 2 1
4
每个染色体组 内染色体数 3 3 4
2
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；
◆细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。
》》》活动1 细胞中染色体组数的判断
1.根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格。
方法二：根据基因型判断
◆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染色体。
Aaa
3个染色体组 1组1条染色体
2.根据基因型判断染色体组数。 二倍体
》》》活动1 细胞中染色体组数的判断
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
1个染色体组
1组4条染色体
4 1 | 二 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。
2N N
× 2N 2N
2N N
亲代 配子 受精卵 子代
在自然界，几乎全部动物和过半数植物都是二倍体。
染色体数目的变异
染色体数目的变异
4 | 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。
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，但发育迟缓，结实率低。
例：四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多；四倍体番茄的维生素C 含量 比二倍体的几乎增加了一倍。
普通小麦六倍体 菊花六倍体 葡萄三/四倍体 四倍体番茄
染色体数目的变异
多倍体特点
(1)成因：由配 子(如卵细胞、花粉等)直 接发育而来的个体。
(2)代表生物：蜜蜂中的雄蜂
蜂王
由受精卵发育而来
蜜蜂 工蜂 二倍体
雄峰 由卵细胞发育而来单倍体 蜂王 雄蜂
32条 16条
单 倍 体 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。
染色体数目的变异
工蜂
32条
单 倍 体 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。
单倍体生物的体细胞中一定只含有一个染色体组吗
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
植株长得弱小
一般高度不育
染色体数目的变异
3、特点
项目 单倍体 二倍体
多倍体
概念 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
发育起点 未受精的配子 受精卵
受精卵
染色体组 的数目 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
性状表现 植株矮小，且高度不 育(除雄蜂外) 正常(作为单倍体、 多倍体的参照物)
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
单倍体、二倍体、多倍体的比较
染色体数目的变异
方法
用秋水仙素诱发或用低温处理
处理对象
萌发的种子或幼苗
原理
能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞
的两极，从而使细胞内染色体数目加倍
应用
含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜的培育
任务四、阅读Pg ,找出人工诱导多倍体的方法、处理对象、原理及应用，完成下表。
单倍体育种和多倍体育种
形成纺锤体
细胞分裂正常，染色体平均分配到两个子细胞中
不形成纺锤体
内外因素的影响下
细胞分裂异常，导致子细胞染色体加倍
单倍体育种和多倍体育种
1.为什么三倍体植株(又 如：香蕉)不能产生卵细 胞
减数分裂时，联会紊乱
2.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
单倍体育种和多倍体育种
阅读P 1,请尝试说出三 秋水仙素
倍体西瓜培育的过程
年
四倍体 (母本)
三倍体
授粉
联会紊乱
二倍体 (父本)
无子西瓜
二倍体
授粉
第
第
一 年
原理： 染色体变异
高秆：D 矮秆：d 抗病：T 不抗病：t
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。
二单倍体育种和多倍体育种
单倍体育种
过程：二倍体 花药离体培养 单倍体秋水仙素处理 植株 植株
注意：秋水仙素处理萌发的幼苗
染色体数目加倍，
得到正常纯合子
1 9
高杆抗病
DdTt
w
D T D_tt ddT ddtt
矮抗
连续×
花药离体培养
单倍体植株 DT Dt dT dt
秋水仙素
优点：单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子。
高杆抗病 DdTt
DT Dt dT dt
单倍体育种和多倍体育种
P
F
配子
第
1
年
第
矮杆感病 ddtt
正常植株 (纯合)
高杆抗病 DDTT
高杆抗病 DDTT
矮杆感病
ddtt
P
F
F
单倍体育种
第1 年 第2 年
杂交育种
第 3-6 年
DD
tt
DD
TT
dd
tt
ddTT
2 年
正
X
×
(1)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。
(2)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。
(3)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。
二单倍体育种和多倍体育种
染色体变异在育种上的应用
注意
单倍体
二看
体细胞染 色体组数
单倍体、二倍体和多倍体的判断方法
配子
受精卵
两个
三个 或以上
二倍体
多倍体
单倍体育种和多倍体育种
一看发
育来源
1 | 多 倍 体 育 种
1.1实验原理
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。
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
3.剪取诱导处理的根尖05~1 cm, 放人噩诸医液中浸泡0.5~1 h, 以固定细胞 的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
4.解离一漂洗→染色一制片
5 . 先用圆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，再用昌倍镜观察。
1.将洋葱在冰箱冷藏室内放置一周。取出后，放在装满清水的 容器上方，让洋葱的底部接触水面，于室温(约25℃)进行培养。
2.待蒜长出约l cm长的不定根时，将整个装置放入冰 箱冷藏室内，诱导培养8~72。
( 二 )
固定细胞形态
( 三 ) 制作装片
(四)观察
1.2实验过程
(一)
诱导培养
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
培养不定根
低温诱导
核心探讨
探讨点实验注意事项
1.本实验是否温度越低效果越显著 为什么
提示 不是；必须为“适当低温”,以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。
2.观察时是否所有细胞中染色体均已加倍 为什么
提示 不是；只有少部分细胞实现“染色体加倍”,大部分细胞仍为 二倍体分裂状况。
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 冲洗卡诺氏液处理过的根尖
洗去卡诺氏液
与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定处理的根尖
解离根尖细胞
清水 漂洗解离后的根尖约10 min
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3～5 min
使染色体着色
核心归纳
1.实验中几种试剂的使用方法和作用
项目 第一次漂洗
第二次漂洗
时间不同 在固定之后解离之前
在解离之后染色之前
试剂不同 用95%酒精漂洗
用清水漂洗
目的不同 洗去多余的卡诺氏液
洗去多余的解离液
核心归纳
2.两次漂洗的比较
核心归纳
3.低温诱导染色体数目加倍实验中的理解误区
(1)显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后 死亡。
(2)选择材料不能随意：误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。因 为染色体数目变化发生在细胞分裂时，处理其他细胞可能不会出现染色体加 倍的情况。
(3)抑制纺锤体形成≠着丝粒不分裂。低温条件下不能形成纺锤体，但着丝粒 正常分裂，结果是染色体无法移向细胞两极。
染色体结构变异
在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有以下
4种类型。
染色体结
构变异
缺失 重复 易位 倒位
染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因数且或排列顺序发 生改变，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，有的甚至导致生物体死亡
染色体结构变异
1.缺失 染色体的某一片段消 失
a b e f
实例：果蝇缺刻翅的形成
人类猫叫综合征
人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，患儿哭 声轻，音调高，生长发育迟缓，智力严重障碍
染色体结构变异
2.重复 染色体增加了某一片段
a b h e f
实例：果蝇花斑眼的形成
人慢性粒细胞白血病
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
d
g h J k
染色体结构变异
3.易位
染色体易位
染色体互换
图 解
区 别 位置 发生于非同源染色之间
发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
原理 染色体结构变异
基因重组
观察 可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
染色体结构变异
比较染色体易位与染色体互换
染色体结构变异
4.倒位 染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
a b C d e f
a e C b f
实例：果蝇卷翅的形成 a 女性9号染色体倒位后造成习惯性流产
正常翅
位置颠倒
卷翅
e
项 目 基因突变
染色体结构变异
变化 实质 基因发生碱基的替换、缺失、 增添
染色体上的基因片段缺失、重 复、倒位及易位
对象 碱基
基因
结果 碱基的排列顺序改变
基因数目或排列顺序改变
镜检 不可见
可见
核心归纳
染色体结构变异与基因突变的比较
1.辨析下列变异属哪种变异
①非同源染色体之间相互交换片段； 染色体变异
②非同源染色体之间自由组合； 基因重组
③同源染色体之间通过互换交换片段； 基因重组
④染色体中DNA的碱基对增加或缺失发生改变； 基因突变
⑤染色体缺失或增加片段； 染色体变异
落实必备知识强化关键能力
考向突破
1.下列有关染色体组的说法，不正确的是
X、Y染色体形态不同，可以存在于同一染色体组中
B.二倍体生物的配子中含有的染色体构成一个染色体组
C.构成一个染色体组的染色体在形态、功能上各不相同
D.果蝇在减数分裂I 后期移向细胞同一极的染色体构成一个染色体组
落实必备知识强化关键能力
考向突破
图 1 图 2 图3 图4
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
2.如图是细胞中所含染色体，相关叙述不正确的是( B )
落实必备知识强化关键能力
考向突破
37
3.关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验，下列叙述正确的是
.低温能够抑制纺锤体的形成
B.解离后要用体积分数为95%的酒精进行漂洗，以便洗去解离液
C.可用新鲜的菠菜叶肉细胞作为实验材料
D.显微镜下观察到的细胞染色体数目均加倍
落实必备知识强化关键能力
考向突破
4.下列关于染色体变异的叙述，正确的是
A.除病毒外，所有生物都能发生染色体变异
-B. 非同源染色体之间交换部分片段属于染色体结构变异
C.脱氧核苷酸数目和排列顺序发生改变必然导致染色体结构变异
D.用光学显微镜能直接观察到染色体数目变异而不能观察到染色体结构 变异
落实必备知识强化关键能力
考向突破
① ② ③ ④
图①表示互换，②表示易位
B.图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C.图中4种变异能够遗传的是①③
D.图中4种变异均能在光学显微镜下观察到
5.(2022 · 陕西汉中高一期末)如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中③中的基因
片段2由基因片段1变异而来。下列有关说法正确的是
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