5.2染色体变异课件(共37张PPT)-2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共37张PPT)
第2节 染色体变异
第5章 基因突变及其他变异
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）
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。
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
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？
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袓先有很大差别？
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。
2.类型
染色体数目的变异
染色体结构的变异
一、染色体数目的变异
1、细胞内个别染色体的增加或减少
唐氏综合征 (21三体综合征)，又称先天愚型，由于多了一条21号染色体而导致的疾病。存活者有明显的智能落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形。
形成原因
同源染色体未分离
姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
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。
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。
2.染色体组的特点
①无同源染色体（无等位基因）
②所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同
③含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复， 不能缺少。
2N=24中 2表示： N表示：
有两个染色体组
每组有n条非同源染色体
染色体组数目的判断
3个染色体组
1个染色体组
2个染色体组
1、染色体形态：
细胞内形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。
3个染色体组
2个染色体组
1个染色体组
AaaBbb
AbC
Aa
2、基因型：
在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因,不分大小写，有几个基因，那该细胞或生物体中就含有几个染色体组。
3、公式推断
根据染色体组数=“染色体数/染色体形态数”值判断
现学现用：
YyRr
A
D
C
B
A:有 个染色体组、每组有 条染色体
B:有 个染色体组、每组有 条染色体
C:有 个染色体组、每组有 条染色体
D:有 个染色体组、每组有 条染色体
4
4
4
2
2
4
3
2
这两张图各有多少个染色体组？每组有多少条染色体？
请同学们阅读教材P87-88，找到二倍体、三倍体、四倍体、多倍体的概念
由受精卵发育而成的，体细胞中含有2个染色体组的个体。
二倍体：
三倍体：
由受精卵发育而成的，体细胞中含有3个染色体组的个体。
四倍体：
由受精卵发育而成的，体细胞中含有4个染色体组的个体。
多倍体：
由受精卵发育而成的，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体。
在自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。
多倍体在植物中很常见，在动物中极少
马铃薯是四倍体
无子西瓜是三倍体
普通小麦是六倍体
香蕉是三倍体
多倍体植株的特点:
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。但发育迟缓，结实率低。
四倍体的产生
若含两个染色体组的配子相互结合，发育成个体，即为四倍体
若二倍体的胚或幼苗时期受到某种因素的影响，体细胞在有丝分裂时，染色体只复制未分离（姐妹染色单体未分离），也会形成四倍体。
三倍体的产生
思考：三倍体的生物可育吗？
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。
若该异常配子(含2个染色体组）与正常配子(含1个染色体组）结合后发育成个体，其体细胞中应该含3个染色体组，即三倍体
人工诱导多倍体的形成
方法：1、低温处理 2、秋水仙素诱发
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
当秋水仙素作用于正在______的细胞时，能够抑制___________的形成，从而引起细胞内染色体数目的_____。 染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，就可能发育成多倍体植株。
分裂
纺锤体
加倍
注：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。
两者原理相同
多倍体育种
三倍体无子西瓜培育过程（P91）
二倍体西瓜幼苗（♀）
三倍体西瓜
子房发育
三倍体植株
二倍体植株（♂）
（第二年）
三倍体种子
花粉刺激子房
秋水仙素处理
四倍体植株（♀）
二倍体植株（♂）
×
秋水仙素处理
二倍体
四倍体♀
三倍体
西瓜种子
三倍体♀
第一年
第二年
二倍体♂
自然长成
杂交
授粉
二倍体♂
联会紊乱
（第一年）
（联会紊乱）
(无子)
第一次传粉目的：得到三倍体的种子
第二次传粉目的：促进子房发育成果实
　　　果实类型 比较项目 第一年 所结果实 第二年
所结果实
果实位置
果皮染色体组数
种皮染色体组数
种子胚染色体组数
四倍体植株上
三倍体植株上
4
3
4
3
3
无
果皮是母本的子房壁发育而来，胚是受精卵发育而来，种皮是母本的珠被发育而来。
自然界中还有一类特殊的生物，如雄蜂——未受精的卵细胞直接发育而来的，那它是几倍体呢？
由配子直接发育而成，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
2、特点：
与正常二倍体植株比较，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
思考：单倍体生物的体细胞中一定只含有一个染色体组吗？
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，因此一般表现出高度不育。
如马铃薯是四倍体，其配子发育而成的单倍体的体细胞中有两个染色体组。
普通小麦是六倍体，其配子发育而成的单倍体的体细胞中有三个染色体组。
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）
不同品种的小麦，一个品种抗倒伏但易染条锈病（AABB）；另一个品种易倒伏但能抗条锈病（aabb），怎样获得既抗倒伏又抗条锈病的种子？
方案一：杂交育种。将这两个品种的小麦杂交，在F2中就会出现新的类型，如AAbb或Aabb。继续繁育它们，经过选择和培育，就可以得到既抗倒伏又抗条锈病的纯种（AAbb）
方案二：单倍体育种。
单倍体育种
（花药离体培养 + 秋水仙素处理加倍）
育种工作者常采用花药（或花粉）离体培养的方法来获得单倍体植株，然后人工诱导使这些植株的染色体数目加倍，恢复到正常植株染色体数目。
优点：
明显缩短育种年限；获得的都是纯合子，自交后代不会发生性状分离。
缺点：
技术复杂，需与杂交育种配合。
诱变育种
杂交育种
举例
有利变异少，需大量处理实验材料（具有不定向性、低频性）
不能产生新基因；育种进程缓慢、过程复杂。
缺点
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
使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上
优点
用物理或化学的方法处理生物
杂交→自交→选优→自交
方法
基因突变
基因重组
原理
培育青霉
素高产菌株
多倍体育种
单倍体育种
举例
适用于植物，动物难以开展。多倍体植物生长周期延长，结实率降低
技术复杂，需要与杂交育种配合
缺点
器官大，营养成分含量高，产量增加
明显缩短育种年限
优点
秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗
花药离体培养获得单倍体，
再用秋水仙素处理幼苗
方法
染色体数目变异
染色体数目变异
原理
低温诱导植物染色体数目变化
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）。
（2）材料用具及作用
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 浸泡诱导处理过的根尖0.5-1h
体积分数为95%的酒精 冲洗2次经卡诺氏液处理过的根尖
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混合配制解离液
蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10min
质量浓度为0.01g/mL的甲紫溶液 对漂洗干净的根尖染色3～5 min
固定细胞的形态
漂洗根尖，洗去药液，防止解离过度
二、 低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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
方法步骤：
1.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。
2.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。
3.制片：
包括______、______、______、_______4个步骤；
解离目的：
漂洗目的：
制片目的：
用解离液使组织中的细胞相互分离开来；便于压片。
使细胞分散开来，有利于观察。
用清水洗去解离液，防止解离过度，便于染色。
染色目的：
用甲紫溶液使染色体（质）着色；便于观察。
解离
漂洗
染色
制片
4.观察：
先用__________寻找染色体形态好的分裂象；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
5.结果：
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）
解离之后，细胞失去活性，因此不能观察到连续的变化。
6.结论：
低温可以诱导植物细胞染色体数目发生变化。
二、染色体结构的变异
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。
正常翅
缺刻翅
2.分类：
(1)缺失:
染色体的某一片段缺失。
实例：果蝇缺刻翅的形成；人类猫叫综合征。
c
d
e
f
a
b
(2)重复：
染色体增加了某一片段。
实例：果蝇棒状眼的形成。
a
b
c
d
e
f
b
正常眼
棒状眼
(3)易位:
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
实例：果蝇花斑眼的形成。
a
b
c
d
e
f
h
i
j
k
g
(4)倒位:
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异
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。
c
d
e
f
a
b
a
f
b
c
d
e
e
d
b
c
正常翅
卷翅
思考：染色体结构变异中基因的结构发生变化了吗？
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。
染色体易位 交叉互换
图解
区别 位置
原理
观察
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
项目 基因重组 基因突变 染色体变异
实质
适用范围
结果
类型
意义
控制不同性状的基因重新组合
基因结构的改变
染色体结构或数目的变化
真核生物进行有性生殖时
任何生物均可发生
真核生物核遗传中发生
产生新的基因型
产生新的基因
引起基因数目或顺序的变化
交叉互换型、自由组合型
自然诱变、人工诱变
结构变异、数目变异
生物变异来源，对生物进化有重要意义
生物变异根本来源，进化原材料
对生物进化有一定意义
(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。（ ）
X
1、、判断下列相关表述是否正确。
(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。（ ）
X
X
练习与应用（P91）
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
一、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
C
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。
生物种类 豌豆 普通小麦 小黑麦
体细胞中的染色体数/条 42
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
14
56
21
6
8
1
4
二倍体
六倍体