5.2染色体变异课件(共53张PPT3个视频)-2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共53张PPT)
染色体变异
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 栽培品种
（马铃薯）
野生祖先种香蕉
（有籽）
栽培品种香蕉
（无籽）
野生祖先种 栽培品种
（香蕉）
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。
讨论
请根据所学的减数分裂的知识，试着完成该表格。
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
异常
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
2. 分类：
自主学习：仔细阅读课本87页，总结染色体变异的概念、类型、及与基因突变和基因重组的区别（光学显微镜下是否可见）。
1. 概念：
染色体结构的变异
b
3. 区别：
基因突变、基因重组：光学显微镜下不可见（分子水平）
染色体变异：光学显微镜下可见（细胞水平）
染色体数目的变异可以分为两类
类型二
细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体(染色体组)为基数成倍地增加或者成套地减少。
类型一
细胞内个别染色体的增加或减少。
1、细胞内个别染色体的增加或减少
病因：21号同源染色体由2条增为3条。
症状：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。
21三体综合征（唐氏综合征）
P93
1、细胞内个别染色体的增加或减少
病因：缺少一条X染色体。
症状：身体矮小，肘外翻，颈部皮肤松弛为蹼颈，外观为女性，但乳房不发育，无生育能力。
特纳综合征
(先天性卵巢发育不全综合征)
18三体综合征，亦称爱德华氏综合征，主要症状是智能落后、生长发育迟缓、特殊面容，多并发其他部位畸形。
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、细胞内个别染色体的增加或减少
原 因
2、细胞以染色体组为基数成倍的增加或减少
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。
雌果蝇染色体组成
一个染色体组
一个染色体组中不存在同源染色体
一个染色体组中不含等位基因
染色体组：
细胞中的每套非同源染色体。
染色体的形态、大小、功能各不相同
含该物种全套遗传信息
两套
增加一套（12）
减少一套（4）
正常（8）
染色体组在生活中的模拟类比
1个染色体组
2个染色体组
染色体组在生活中的模拟类比
染色体组在生活中的模拟类比
4个染色体组
方法一：根据染色体形态判断
细胞中同一形态的染色体（即同源染色体）有几条就含有几个染色体组；
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。
1个染色体组
1组3条染色体
3个染色体组
1组5条染色体
4个染色体组
1组2条染色体
4个染色体组
1组2条染色体
染色体组数=染色体数/染色体形态数
判断染色体组数目的方法
方法二：根据基因型判断
控制同一性状的基因（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。
eg. AAaaBbbb→同一字母出现4次→4个染色体组
YyRr
AABBDD
Aaa
ABCD
2个染色体组
每组有2条
2个染色体组
每组有3条
3个染色体组
每组有1条
1个染色体组
每组有4条
染色体组数=字母数/字母种数
判断染色体组数目的方法
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。
在自然界，几乎全部动物和过半数植物都是二倍体。例如：果蝇、玉米、人等
配子
亲代
×
2N
2N
N
N
受精卵
2N
子代
2N
人
三倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个染色体组的个体。
例如：无子西瓜、香蕉等
……
体细胞
3个染色体组
三倍体
三倍体是否可育
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。
无子西瓜(三倍体)
香蕉（三倍体）
四倍体
由受精卵发育而来，体细胞中含有四个染色体组的个体。（一般可育）
例如：棉花、马铃薯、山药等
体细胞
4个染色体组
四倍体
……
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
多倍体在植物中广泛存在，而在动物中则较少见。
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。
特点：
四倍体草莓
二倍体草莓
缺点：
生长发育延迟,结实率低。
多倍体形成的原因
以三倍体、四倍体为例
二倍体
四倍体
二倍体
杂交
三倍体
二倍体
减数分裂过程异常
染色体数目加倍的配子
染色体数目正常的配子
三倍体
四倍体
结合
有丝分裂过程染色体加倍
思考
多倍体生物是否一定能形成可育配子？
具有偶数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中，若染色体能够配对， 一般是可育的。
具有奇数染色体组的多倍体植物，在减数分裂中染色体不能正常配对，一般是不可育的。
异源二倍体由于联会紊乱也不可育（骡子、马和驴的生殖隔离）。
①概念：由配子发育而来，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。
③特点：
枝叶茎杆弱小，一般高度不育。
1.一倍体（体细胞中含一个染色体组的个体）一定是单倍体。
2.单倍体的体细胞中只含一个染色体组。
√
×
3.基因型为AAabbb的个体一定为三倍体。
×
单倍体
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
二倍体生物的配子发育而来的个体，其体细胞中只含一个染色体组。
如果是四倍体、六倍体生物的配子发育而来的个体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体。
单倍体中可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组。
个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体。
精子和卵细胞是单倍体；
单倍体一定不可育；
辨析：判断以下关于“倍体”的说法
√
×
√
×
×
×
体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体。
二倍体水稻和四倍体水稻杂交,可获得三倍体,三倍体水稻的稻穗和籽粒变小。
四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多,且营养物质更丰富。
与正常植株相比,单倍体植株长得弱小,而且高度不育。
辨析：判断以下关于“倍体”的说法
×
√
×
√
（染色体数目变异）
方法 用________________________________诱发或用_______处理
处理对象 _____的种子或幼苗
原理 能够抑制_______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_____
实例 含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜的培育
作用时期
秋水仙素（目前常用、最有效）
低温
萌发
纺锤体
加倍
细胞分裂前期（有丝分裂前期或减数第一次分裂前期）
染色体数加倍
染色体复制
着丝粒分裂
细胞无法正常分裂
无纺锤体牵引
4条染色体
无纺缍体形成
8个染色体
诱导率低
剧毒，从秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱
多倍体育种
不同点
低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。
相同点
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后，没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，导致洗吧中的染色体数目加倍。
多倍体育种
秋水仙素诱导
多倍体育种——无籽西瓜
二倍体西瓜幼苗（♀）
二倍体西瓜幼苗（♂）
三倍体无子西瓜
子房发育
三倍体植株
（联会紊乱）
二倍体植株（♂）
（第一年）
（第二年）
三倍体种子
花粉（生长激素）刺激子房
秋水仙素处理
四倍体植株（♀）
二倍体植株（♂）
×
无子西瓜是三倍体,体细胞有三个染色体组,减数分裂产生配子时同源染色体联会紊乱,不能形成可育配子,所以不育。P91
多倍体育种——无籽西瓜
多倍体育种
1) 为什么处理的是萌发的种子或幼苗？
萌发的种子或幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂。
2) 秋水仙素抑制纺锤体的形成，会不会影响着丝粒的分裂？
着丝粒的分裂不是由纺锤丝的牵拉引起的。
3) 多倍体育种的不足？
适用于植物，动物方面难以开展，且多倍体植株多发育延迟，结实率低。
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。
野生芭蕉
2n
有子香蕉
4n
加倍
野生芭蕉
2n
无子香蕉
3n
香蕉的培育过程如下：
多倍体育种——无籽香蕉
可培育出新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。
优点
结实率低，发育延迟。
缺点
四倍体西红柿
巨玫瑰葡萄
多倍体育种
关于可育、可遗传
2N生物
可育
异源二倍体
不可育
两个染色体组来自不同物种
异源二倍体幼苗
如何处理可育？
秋水仙素处理
4N
3N、5N
高度不育、结实率低
同源多倍体
两个染色体组同源，即来自同一物种
异源多倍体
马铃薯（4N）
可育
小麦（6N）
可育
多倍体植物
同源二倍体
（如：骡子）
原因：联会紊乱
P88下
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
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）所得个体均为纯合体，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
技术复杂，需与杂交育种配合
④缺点：
单倍体育种
单倍体植株高度不育
【思考1】单倍体育种中能用秋水仙素处理萌发的种子吗？
不能，因为单倍体往往高度不育，没有种子，育种操作的对象一般是单倍体幼苗
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过程。
【思考2】花药离体培养=单倍体育种吗？
1. 实验原理：
______处理植物的___________细胞，能够____________________，以至影响细胞___________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
低温诱导只影响纺锤体的形成，不影响着丝粒的分裂
此细胞不能分裂成两个细胞，于是一个细胞中的染色体就会加倍。
培养诱导： 蒜或洋葱→冰箱4℃放置一周→取出置于培养皿，底部触水→长出不定根1cm→整个装置放入冰箱4℃冷藏室内→培养48~72h。
固定细胞形态：剪取诱导处理的根0.5~1cm →卡诺氏液浸泡0.5~1h→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。
观察： 先用低倍镜观察，再用高倍镜观察。
未长出根前施与低温，打破根的休眠期，促进生根
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液
解离：解离液（15% HCl和 95%酒精 1：1混合）；目的是使组织中的细胞相互分离；时间3~5 min
漂洗：清水洗去解离液，防止解离过度，便于染色
染色：甲紫染液使染色体（质）着色
2. 实验过程：
3. 实验结果：
(1)选材：应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的情况。
(2)并不是所有细胞中染色体均已加倍：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。
(3)细胞是死的而非活的：显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞。
(4)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒到有丝分裂后期即分裂，无纺锤丝牵引，着丝粒也分裂。
实验注意事项
两次漂洗的比较
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
①概念：
染色体结构变异是指排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，这会导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物死亡。
② 分类：
缺失、重复、易位、倒位
自主学习：阅读课本P90，总结染色体结构变异的概念及类型。
染色体的某一片段消失
1.缺失
正常翅
缺刻翅
a
b
c
d
e
f
实例：果蝇缺刻翅的形成
人类猫叫综合征
结果：导致部分基因数目增加
影响：缺失片段越大，对个体影响越大。
项目 染色体片段缺失 碱基对缺失
图解
区别 原理
观察
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
比较染色体片段缺失与基因突变碱基对缺失
染色体增加了某一片段
2.重复
正常眼
棒状眼
a
b
c
d
e
f
b
实例：果蝇棒状眼的形成
结果：导致部分基因数目增加
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
3.易位
正常眼
花斑眼
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
实例：果蝇花斑眼的形成
人慢性粒细胞白血病
结果：导致部分基因顺序改变
比较染色体易位与染色体互换
图解
区别 位置
原理
观察
染色体易位
染色体互换
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
染色体结构变异
基因重组
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
4.倒位
正常翅
卷翅
c
d
e
f
a
b
a
f
b
c
d
e
b
c
d
e
实例：果蝇卷翅的形成
女性9号染色体倒位后造成习惯性流产
a
b
c
d
e
f
a
b
c
d
e
f
b
c
d
e
a
f
位置颠倒
结果：导致部分基因顺序改变
①非同源染色体之间相互交换片段；
②非同源染色体之间自由组合；
③同源染色体之间通过互换交换片段；
④染色体中DNA的碱基对增加或缺失发生改变；
⑤染色体缺失或增加片段；
染色体变异
基因重组
基因重组
基因突变
染色体变异
辨析下列变异属哪种变异
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
交叉互换型、自由组合型（R-S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
染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位
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。
影响
结果
染色体结构变异中基因的结构发生变化了吗？
多数不利
1. 染色体上某个基因的丢失属于基因突变
2. DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异
3. 染色体易位或倒位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响
4. 非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中
5. 体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体
6. 染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加
7. 水稻(2n＝24)一个染色体组有12条染色体，水稻单倍体基因组有12条染色体
8. 用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体
9. 单倍体含有的染色体组数都是奇数
10. 单倍体一定不含同源染色体，不含等位基因
×
×
√
×
×
×
×
×
×
×