5.2染色体变异课件(共58张PPT1个视频)-2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共58张PPT)
第五章基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
教学目标
目标
01
02
03
通过低温诱导染色体的实验，理解染色体数目变化的机制。（科学探究）
通过分析染色体组的概念，理解二倍体、多倍体和单倍体的特点和生产中的应用。
（生命观念、社会责任）
结合染色体结构变异的示意图，了解染色体结构变异的常见类型。（科学思维）
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）
野生祖先种VS栽培品种
问题探讨
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
1. 请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。
12
24
11
异常
2. 为什么我们平时吃的香蕉没有种子？
问题探讨
无籽香蕉
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。
1.概念：体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体数目的变异
a
染色体结构的变异
b
2.分类：
染色体变异
3.区别
基因突变、基因重组：分子水平的变异，光镜下不可见
染色体变异：细胞水平的变异，光镜下可见
细胞内个别染色体数目的增加或减少
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的增加或成套的减少
分类
增多
减少
正常
个别增减
成倍增减
（1） 个别染色体的增加或减少
唐氏综合征/21三体综合征—多了一条21号染色体
Turner综合征性腺发育不良—少了一条X染色体
姓名：胡一舟
出生：1978.4.1
智商：30 （正常人的最低70）
病因：比正常人多了一条21号染色体
简介：自1999年1月在保利剧场进行第一场指挥表演以来，至今已演出20场，与国内外十余家交响乐团进行过合作。
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。
①同源染色体未分离
②姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
（1） 个别染色体的增加或减少的原因
染色体组：细胞中的每套非同源染色体。
（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
正常（8）
增加一套（12）
减少一套（4）
染色体组：
1） 一组非同源染色体
2） 染色体的形态、大小、功能各不相同
3） 含有该物种生长、发育、遗传、变异的全套遗传信息
根据对染色体组的学习，尝试完成下表：
图示 染色体组数 每1个染色体组的染色体条数 1个染色体组的图示
3
2
2
3
4
1
染色体组数目的判断方法：
根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
3个
（每组5条）
4个
（每组2条）
1个
（每组3条）
4个
（每组4条）
染色体组数目的判断方法：
根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
染色体组数目的判断方法：
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。
AaBB
AAa
AaaaBBbb
同一字母不分大小写重复出现几次，就含有几个染色体组。
2个
每组2条
3个
每组1条
4个
每组2条
随堂练习
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；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
二倍体
自然界中，几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。
通常由受精卵发育而成，体细胞中含两个染色体组的个体叫做二倍体。
二倍体
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子有几个染色体组呢？
有一个染色体组
体细胞中有无三个染色体组的生物？参考二倍体有性生殖过程，思考三倍体生物形成原因？
二倍体的减数分裂出现错误，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。
减数分裂Ⅰ出现错误
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。
三
无子西瓜
香蕉
马铃薯是四倍体
香蕉是三倍体
普通小麦是六倍体
通常由受精卵发育而成，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。
多倍体
通常由受精卵发育而成，体细胞中含有三个染色体组的个体，叫三倍体。
通常由受精卵发育而成，体细胞中含有四个染色体组的个体，叫四倍体。
三倍体
四倍体
染色体组数是偶数可育，是奇数则不可育。
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。
生长缓慢，结实率低。
优
点
缺
点
多倍体
四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体品种几乎增加了一倍
如何获得多倍体
人
工
低温可以诱导多倍体的形成
秋水仙素可以诱导多倍体的形成
自
然
帕米尔高原多倍体植物多达85%
北极的柯尔古耶夫岛上多倍体植物多达92%
多倍体
人工诱导多倍体（多倍体育种）方法
处理对象：
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。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。
着丝点分裂
染色体复制
染色体数加倍
细胞无法正常分裂
无纺缍丝牵引
4条染色体
无纺缍体形成
8条染色体
萌发的种子或幼苗
作用原理：
低温处理
秋水仙素诱发等
雄峰是单倍体
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。
单倍体
成因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来的个体。
9 10 11 12 13 14 15 16
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
同源染色体
非同源染色体
蜂王
雄蜂
单倍体
蜜蜂的性别决定
雌蜂（蜂王）（2n=32）
雄蜂（n=16）
减数分裂
配子
n=16
n=16
雄峰（n=16）
单倍体
受精
雌蜂（2n=32）
二倍体
n=16
假减数分裂
工蜂
蜂王
单倍体
一定
不一定
(3)单倍体特点：
大多数单倍体体细胞中染色体组数为奇数，减数分裂时联会紊乱，无法形成正常的配子，因此一般长得弱小且高度不育。
①玉米的体细胞中2n=20，由离体的玉米花粉直接发育成的个体含有_____条染色体。该个体是单倍体还是二倍体？
②普通小麦是六倍体，体细胞中有_____个染色体组，其配子中有____个染色体组。
③由普通小麦的配子发育而成的个体，体细胞中有___个染色体组。该个体是单倍体还是二倍体？
④如何判断单倍体和多倍体？
10
单倍体
6
3
3
单倍体
看起点，由配子发育而成的个体是单倍体，由受精卵发育而成的个体是多倍体。
随堂练习
秋水仙素处理
花药离
体培养
(1)方法：
单倍体幼苗
正常纯合子
(3)优点：
明显缩短育种年限
两年
(2)原理：
染色体变异
二倍体植株
单倍体植株高度不育
1.单倍体育种
纯合体，自交后代不会发生性状分离
技术复杂，需与杂交育种配合
(4)缺点：
花药离体培养→
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
配子
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
纯合体
秋水仙素→
↑
需要的矮抗品种
单倍体育种
第1年
第2年
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
第1年
第2年
第3~6年
↓
×
×
↑
需要的矮抗品种
矮抗
优点：明显缩短育种年限，子代均为纯合体，不发生性状分离
单倍体
无子西瓜的形成
二倍体
授粉
二倍体
（父本）
四倍体
（母本）
三倍体
联会紊乱
无子西瓜
秋水仙素
授粉
2.多倍体育种
第一年
第二年
（以三倍体无子西瓜为例）
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
无子西瓜一定没有种子吗？
(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。
染色体变异在育种上的应用
注意
探究·实践
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，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）。
实验目的：
学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。
理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
探究·实践
材料用具
实验材料：蒜或洋葱（均为二倍体，体细胞中的染色体数目为16）。
实验仪器：培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，显微镜，载玻片，盖玻片，冰箱等。
实验试剂：卡诺氏液，质量浓度为0.01 g/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
实验方法步骤
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等
诱导培养
将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周；
取出后，于室温（约25℃）进行培养；
蒜长出约1cm长的不定根时，将装置放入冰箱冷藏室诱导培养48-72h。
取材固定
剪取根尖0.5-1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5-1h，以固定细胞形态，
然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
用药液使组织中的细胞相互分离开来。
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等
解离目的：
漂洗目的：
染色目的：
制片目的：
包括______、______、______、_______4个步骤；
解离
漂洗
染色
制片
使染色体着色
使细胞分散开来，有利于观察。
制作装片
洗去药液，防止解离过度
探究·实践
结果与分析：
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）。
对照
低温诱导72h
蒜根尖细胞染色体数目加倍的显微照片
（放大400倍）
结论：
低温可以诱导植物细胞染色体数目发生变化。
注意事项：
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。
探究·实践
抑制纺锤体的形成，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，而使得植物细胞染色体数目发生变化。
讨论：秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？
不同：低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。
1．普通小麦成熟花粉粒中含有三个染色体组，用这种花粉粒培育成的植株是
A．单倍体 B．二倍体
C．六倍体 D．三倍体
2．某品种水稻由受精卵发育而来，体细胞中含有48条染色体，具有四个染色体组。则此品种水稻属于
A．四倍体 B．三倍体
C．二倍体 D．单倍体
　实战训练　
3．如图是果蝇细胞的染色体组成，以下说法正确的是 ( )
A.染色体1、2、4、5组成果蝇的一个染色体组
B.果蝇的一个染色体组有8条染色体
C.控制果蝇红眼或白眼的基因位于2号染色体上
D.果蝇的体细胞内有2个染色体组。
染色体的某一片段缺失引起变异
a
b
c
d
e
f
a
c
d
e
f
b
c
d
e
f
1.缺失
②果蝇缺刻翅的形成
三
染色体结构的变异类型
举例：
①人类的猫叫综合征:
5号染色体部分缺失
正常翅
缺刻翅
项目 染色体片段缺失 碱基对缺失
图解
区别 原理
观察
合作探究：染色体结构变异中的缺失现象与基因突变中的碱基对的缺失现象很相似，他们对生物的影响一样吗？
染色体结构变异
基因突变
在光学显微镜下观察到
在光学显微镜下观察不到
染色体中增加某一片段引起的变异
a
b
c
d
e
f
b
a
c
d
e
f
b
果蝇棒状眼的形成
正常眼
棒状眼
2.重复
三
染色体结构的变异类型
举例：
染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的
a
b
c
d
e
f
h
i
j
k
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
g
果蝇花斑眼的形成
正常眼
花斑眼
3.易位
举例：
三
染色体结构的变异类型
人慢性粒细胞白血病
项目 染色体易位 交叉互换
图解
区别 位置
原理
观察
三
染色体结构的变异类型
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
在光学显微镜下观察到
在光学显微镜下观察不到
合作探究：染色体结构变异中的易位现象与基因重组中的交叉互换很相似，他们一样吗？
染色体的某一片段位置颠倒引起变异
a
c
d
e
f
b
a
f
c
d
e
b
c
d
e
b
4.倒位
三
染色体结构的变异类型
正常翅
卷翅
注意：倒位发生在一条染色体中
缺失
重复
倒位
类型
易位
基因数目增加
结果 ：
基因数目减少
结果 ：
基因排列顺序改变
结果 ：
基因排列顺序改变
结果 ：
三
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。
1.结果
2.对生物体的影响
染色体结构的变异结果和影响
类别 基因突变 基因重组 染色体变异
适用范围
类型
发生时期
结果
光学显微镜观察
意义
育种中的应用
所有生物（包括病毒）
自然状态下，发生在真核生物的有性生殖过程中
真核生物
诱发突变、自发突变或（显性突变、隐性突变）
交叉互换型、自由组合型（基因工程、转化实验）
染色体结构变异、染色体数目变异
任何时期，主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
减数第一次分裂前期、减数第一次分裂后期
任何时期，主要发生在细胞分裂时
引起基因碱基序列的改变（产生了新基因）
产生了新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状
使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，不产生新的基因，
不能观察到，属于分子水平
不能观察到，属于分子水平
能观察到，
属于细胞水平
新基因产生的途径；
生物变异的根本来源；
为生物的进化提供了丰富的原材料；
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
诱变育种
杂交育种
单倍体育种、多倍体育种
三种可遗传变异比较表
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
3
练习与应用
.
3.1 概念检测
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。（ ）



.
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
3.1 概念检测
.
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
D
3.1 概念检测
.
4.填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配子中的染色体数目、染色体组数目，并且注明它们分别属于几倍体生物。
3.1 概念检测
生物种类 豌豆 普通小麦 小黑麦
体细胞中的染色体数/条
配子中的染色体数/条 7 28
体细胞中的染色体组数 2
配子中的染色体组数 3
属于几倍体生物 八倍体
21
14
1
二倍体
六倍体
42
6
56
8
4
.
3.2 拓展应用
1.在二倍体的高等植物中，偶然会长出些植株弱小的单倍体，这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代。单倍体是如何形成的？为什么不能繁殖后代
可能的原因是，二倍体植株经减数分裂形成配子后，一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代，是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组，减数分裂时没有同源染色体的联会，就会造成染色体分别移向细胞两极的紊乱，不能形成正常的配子，因此，就不能繁殖后代。
.
4.2 拓展应用
2.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。下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。
（1）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。
.
4.2 拓展应用
（2）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。多倍体产生途径：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
（3）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，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卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。
.
4.2 拓展应用
（4）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？
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。