第2节 染色体变异（第1课时）
教学目标
1．说出染色体结构变异的基本类型。
2．说出染色体数目的变异。
3．进行低温诱导染色体数目变化的实验。
教学重难点
【教学重点】
染色体数目的变异。
【教学难点】
1．染色体组的概念。
2．二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。
3．低温诱导染色体数目变化的实验。
教学过程
一、导入新课
教师引导学生分析课本P87页马铃薯和香蕉的染色体数目表并完成表格。思考问题：为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
引出染色体变异的概念和类型。生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。染色体变异包括染色体的数目变异和结构变异。
二、讲授新课
（一）染色体数目的变异
染色体数目包括两种：一种个别染色体数目增加或减少（教师展示21三体综合征患者的染色体组成），另一类是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（结合导入过程中提到的香蕉和马铃薯的染色体变化进行分析）。
1．染色体“个别数目”的增加或减少，它只是染色体数目变异的一种类型。
原因：亲代减数分裂时同源染色体未分离，或姐妹染色单体未分离。
例如，人类有一种叫“21三体综合征”的遗传病，患者比正常人多一条染色体——21号染色体是三条，其征状表现为智力低下，身体发育缓慢等（展示患者症状以及染色体组成）；
再如，人类的另一种遗传病叫“性腺发育不良（Turner综合征）”，患者少了一条X染色体，外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。（展示患者症状以及染色体组成）
2．染色体数目变异的另一种类型是染色体数目以“染色体组”为单位成倍增加或减少，这种类型的变异在实践中的应用更为普遍。因此，我们重点介绍后一种类型的染色体数目变异。
（1）染色体组
教师展示动物精子形成过程图，组织学生观察、归纳、总结：
①在减数分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂两次，结果生殖细胞中的染色体数减少了一半。
②精原细胞和体细胞中的染色体是成对存在的，精子中因同源染色体的分离而使染色体成单存在。
③由于同源染色体的分离，使得生殖细胞中所含染色体成为大小、形状各不相同的非同源染色体。
教师出示野生马铃薯的染色体组成图。
学生观察图片中的染色体组成并分析。
观察说明：野生马铃薯有24条染色体，共12对同源染色体。这样一个生殖细胞中的全部染色体即为一个染色体组。
师生总结染色体的概念：细胞中的一组非同源染色体在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。一个染色体组内的染色体大小、形状均各不相同，但却包含了控制生物体生长发育、遗传和变异的全部信息。
教师展示雌雄果蝇的染色体组成，学生分析。（建议使用知识卡片：【知识解析】染色体组数量的判断方法）
（2）二倍体和多倍体
人、果蝇、玉米体细胞中各含两个染色体组，都属于二倍体。在自然界中，几乎全部的动物和过半数的高等植物均是二倍体。（结合野生马铃薯的染色体组成图）
师生共同总结二倍体的概念：二倍体指的是体细胞中含有两个染色体组的个体。
依此类推，体细胞中含三个染色体组的个体该称为三倍体，如香蕉、无籽西瓜等；体细胞中含四个染色体组的个体被称为四倍体，如马铃薯。
多倍体：我们把体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体称为多倍体。三倍体、四倍体都属于多倍体。（展示香蕉、马铃薯、小麦等的图片）
多倍体个体在植物中广泛存在，动物中较少见。
①多倍体成因
体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成复制，但是细胞受到外界环境条件（如温度骤变）或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是形成染色体数目加倍的细胞。
②多倍体植株特点
与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，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。
③人工诱导多倍体在育种上的应用
用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，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。（建议使用卡片：【生物世界】秋水仙素的诱变机理）
（3）单倍体
在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以成倍增加，也可以成倍减少。
例如，蜜蜂中的工蜂和蜂王由受精卵发育而成，而雄蜂由未受精卵直接发育而成（展示蜜蜂的蜂王、工蜂和雄蜂的图片）。因此，雄蜂体细胞中的染色体数是工蜂和蜂王的一半。像这样，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，称为单倍体。
一个个体是单倍体还是几倍体，关键看它是由受精卵发育而成的个体，还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育而成的个体叫几倍体，由配子发育而成的个体叫单倍体。
①单倍体植株的特点
单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
②单倍体育种
单倍体育种常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。其优点是用这种方法培育得到的植株，不仅能够正常生殖，而且是纯种，自交产生的后代不会发生性状分离，能明显缩短育种年限。
（二）染色体结构的变异
染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。染色体发生的结构变异主要有以下四种：
①缺失：染色体中某一片段缺失引起变异。
②重复：染色体中增加某一片段引起变异。
③易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。（建议使用知识卡片：【知识解析】比较染色体易位与交叉互换）
④倒位：染色体中某一片段位置颠倒引起变异。
三、课堂反馈
1．下列关于染色体组的正确叙述是（ A ）
A．染色体组内不存在同源染色体
B．染色体组只存在于生殖细胞中
C．染色体组只存在于体细胞中
D．染色体组在减数分裂过程中消失
2．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是（ B ）
A．诱导染色体多次复制
B．抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成
C．促使染色单体分开，形成染色体
D．促进细胞融合
3．分析对照图，从A B C D中确认出表示包含一个染色体组的细胞，是图中的（ B ）
4．下列有关单倍体的叙述，正确的是（ C ）
A．体细胞中含有一个染色体组的个体
B．体细胞中含有奇数染色体数目的个体
C．体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
D．体细胞中含有奇数染色体组数目的个体
5．据下图分析下列关于染色体交叉互换与染色体易位的叙述中，不正确的是（ D ）
A．图甲是交叉互换，图乙是染色体易位
B．交叉互换发生于同源染色体之间，染色体易位发生于非同源染色体之间
C．交叉互换属于基因重组，染色体易位属于染色体结构变异
D．交叉互换与染色体易位在显微镜下都观察不到
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲，教师边板书，或通过课件展示。
五、拓展延伸
染色体数目变异部分，建议使用知识卡片：【生物世界】小麦的形成过程-异源多倍体、活动卡片：【活动设计】先天智力障碍与染色体异常的关系。
染色体结构变异部分，建议使用知识卡片：【生物世界】果蝇唾腺细胞染色体、【活动设计】模拟染色体结构的变异、【活动设计】探究染色体结构变异的类型、【活动设计】研究环境中的化学物质对染色体结构变异的影响。
第2节 染色体变异（第2课时）
教学目标
1．说出染色体结构变异的基本类型。
2．说出染色体数目的变异。
3．进行低温诱导染色体数目变化的实验。
教学重难点
【教学重点】
染色体数目的变异。
【教学难点】
1．染色体组的概念。
2．二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。
3．低温诱导染色体数目变化的实验。
教学过程
一、导入新课
复习导入：复习染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念，以及多倍体和单倍体育种的原理、操作方法和优点。同时复习“观察植物细胞的有丝分裂”的实验步骤，为本实验打好基础。（建议使用知识卡片：【知识解析】辨析单倍体、二倍体和多倍体、【知识解析】不同育种方式总结）
二、讲授新课
实验：低温诱导染色体数目的变化
1．作出假设
要探究问题，首先得提出假设，你作出的假设是什么？（低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化。）
2．根据假设让学生分组讨论、设计实验方案
（1）你选择的实验材料是：
洋葱（2n=16）、大葱（2n=16）、蒜（2n=16）、蚕豆（2n=12）。
（2）你选择的实验器具和试剂是：
冰箱、显微镜、载玻片、盖玻片、培养皿、剪刀、镊子、吸水纸、滴管、小烧杯、卡诺氏固定液、盐酸酒精解离液、质量浓度为0.01 g/mL的甲紫溶液。（建议使用知识卡片：【知识解析】低温诱导植物染色体数目变化实验中的试剂）
注意：盐酸有刺激性和腐蚀性，应小心使用，避免与皮肤和眼睛接触。
（3）实验步骤
①培养根尖
实验课前将洋葱或蒜在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。把洋葱放在盛满水的广口瓶上，让它的底部接触瓶内的水面。
其他方案：方案1：实验课前的3～5 d，取蒜瓣剥去其外围干燥的膜质鳞片叶，放在盛有少量水的培养皿中培养；方案2：把50颗干燥的蚕豆种子浸在清水中一昼夜，使它们吸胀萌发，放在盛有少量水的培养皿中培养。
②低温诱导
当根长到1 cm时，把数个装置连同放入冰箱内4℃低温下培养共处理48~72 h（也可以多设置几种温度）。
③固定根尖
剪取以上3种处理的根尖，每个根尖为0.5～1cm，分别放入卡诺氏固定液中固定30 min，然后用体积分数为95％的酒精洗两次，用体积分数为70％的酒精保存于低温处，贴好标签。
④制作装片
取固定好的根尖，进行解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。
⑤观察装片
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相，再换上高倍镜并调节细准焦螺旋和反光镜，使物像清晰，仔细观察，辨认哪些细胞发生染色体数目变化，找出处于细胞分裂中期的细胞，进行染色体计数。
（4）自己设计的实验记录表格：
3．老师指定几组实验方案设计较好的组，派代表到讲台读设计方案，请老师和同学提出意见。其他各组设计方案等老师认可后开始做实验。
4．实施实验
按实验方案从步骤③开始（前面步骤已经由教师预先分类做好，学生只要根据自己设定的方案选择材料即可）进行操作，仔细观察，认真记录。
5．分析与结论
根据实验结果得出本小组结论。
6．表达与交流
与其他小组交流。然后，各小组代表用简明、科学的语言，在班里说出本小组的同学观察不同温度处理的根尖装片，比较其诱导染色体数目变化的效果。
三、课堂反馈
1．下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是（ D ）
A．原理：低温可诱导着丝点分裂，使染色体数目加倍
B．解离：用卡诺氏液浸泡根尖1 h，使组织细胞分离开
C．染色：可用酒精代替甲紫染液
D．观察：镜检发现视野中少数细胞染色体数目增加
2．下图是某二倍体植物细胞有丝分裂过程中秋水仙素作用原理的示意图，①②③④分别代表处在不同时期的细胞。下列说法错误的是（ A ）
A．秋水仙素在细胞分裂的③时期起作用
B．④时期的细胞可正常分裂发育成多倍体植株
C．图中所示过程是新物种形成的途径之一
D．低温处理与用秋水仙素处理的作用原理相似
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲，教师边板书，或通过课件展示。
课件29张PPT。第2节 染色体变异第5章 基因突变及其他变异一、导入新课 为什么平时吃的香蕉是没有种子的？马铃薯和香蕉的染色体数目表一、导入新课 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，
称为染色体变异。染色体结构的变异 染色体数目的变异 二、讲授新课（一）染色体数目的变异个别染色体增加或减少马铃薯野生品种
（24条染色体）
马铃薯栽培品种（48条染色体）染色体成倍增加或减少二、讲授新课（一）染色体数目的变异1．个别染色体增加或减少 原因：亲代减数分裂时同源染色体未分离，或姐妹染色
单体未分离。21-三体综合征患者的染色体组成21-三体综合征患者舟舟二、讲授新课（一）染色体数目的变异2．以染色体组的形式成倍增加或减少什么是染色体组？ 细胞中的一组非同源染色体在形态和
功能上各不相同，携带着控制生物生长发
育的全部遗传信息，其中每套非同源染色
体称为一个染色体组。野生马铃薯的染色体组成野生马铃薯有2个染色体组。二、讲授新课（一）染色体数目的变异雌雄果蝇的染色体组成 果蝇体细胞内含_____个染色体组，每个染色体组有______条染色体。24二、讲授新课（一）染色体数目的变异3．二倍体和多倍体野生马铃薯的染色体组成 二倍体：由受精卵发育成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。 几乎全部动物和过半数的高等植物是二倍体。二、讲授新课（一）染色体数目的变异3．二倍体和多倍体 多倍体：由受精卵发育成的个体，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体叫作多倍体。四倍体三倍体六倍体二、讲授新课（一）染色体数目的变异多倍体的成因： 成因1：二倍体生物有丝分裂时，染色体已复制，但因温度骤降或秋水仙素处理等原因抑制了纺锤体的形成，导致细胞变成四倍体细胞。 成因2：二倍体生物减数分裂发生错误，形成的配子是二倍体。……二、讲授新课（一）染色体数目的变异多倍体植株的特点：生长期长，器官大，营养物质含量高。奇数倍体减数分裂时联会紊乱，高度不育。染色体数目加倍后的草莓野生草莓二、讲授新课（一）染色体数目的变异多倍体育种——人工诱导多倍体①方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。③过程：萌发的种子或幼苗 秋水仙素
多倍体植株 ②原理：秋水仙素抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使染色体加倍。二、讲授新课（一）染色体数目的变异滴加秋水仙素杂交二倍体四倍体（母本）二倍体（父本）第一年第二年三倍体联会紊乱无子西瓜无子西瓜的形成秋水仙素的诱变机理 秋水仙素（C22H25O6N）是1937年发现的，是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，易溶于冷水、酒精和氯仿，难溶于热水、乙醚等，熔点为155℃。一般多使用它的水溶液。此药有剧毒，使用时应当特别注意。
在细胞分裂时，一方面使染色体的着丝粒延迟分裂，虽然染色单体欲分离，但着丝粒仍连在一起；另一方面能引起分裂中期的纺锤丝断裂，或抑制纺锤体的形成，结果导致分裂后的染色体不能移向两极而重组成一个具有双倍性细胞核的细胞。这样，细胞中染色体数目就增加了。针对不同植物，应使用不同浓度的秋水仙素溶液。特点性质作用机理二、讲授新课（一）染色体数目的变异4．单倍体 单倍体：有些生物的配子能发育成新个体，这些体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体。蜂王 雄蜂 工蜂 染色体数目 32条 16条 32条二、讲授新课（一）染色体数目的变异单倍体特点特点弱小高度不育染色体数目为体细胞染色体数目的的一半含偶数个染色体组：可育含奇数个染色体组：高度不育二、讲授新课（一）染色体数目的变异单倍体的应用——单倍体育种方法：低温、秋水仙素处理单倍体植株的幼苗植株单倍体植株正常植株原理：染色体变异优点：明显缩短育种年限二、讲授新课（二）染色体结构的变异1．缺失 一条染色体断裂而失去一个片段，这个片段上的基因也随之丢失。
举例：猫叫综合症（人的第5号染色体部分缺失）
果蝇缺刻翅的形成二、讲授新课（二）染色体结构的变异2．重复 一条染色体的断裂片段接到相应部位，结果就有一段重复基因。
举例：果蝇的棒状眼二、讲授新课（二）染色体结构的变异3．易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。
举例：果蝇花斑眼的形成比较染色体易位与交叉互换二、讲授新课（二）染色体结构的变异4．倒位染色体的某一片段位置颠倒引起的变异。
举例：果蝇卷翅的形成三、课堂反馈1．下列关于染色体组的正确叙述是（ ）
A．染色体组内不存在同源染色体
B．染色体组只存在于生殖细胞中
C．染色体组只存在于体细胞中
D．染色体组在减数分裂过程中消失 A三、课堂反馈2．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是（ ）
A．诱导染色体多次复制
B．抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成
C．促使染色单体分开，形成染色体
D．促进细胞融合B三、课堂反馈3．分析对照图，从A B C D中确认出表示包含一个染色体组的细胞，是图中的（ ）B A B C D对照三、课堂反馈4．下列有关单倍体的叙述，正确的是（ ）
A．体细胞中含有一个染色体组的个体
B．体细胞中含有奇数染色体数目的个体
C．体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
D．体细胞中含有奇数染色体组数目的个体C三、课堂反馈5．据下图分析下列关于染色体交叉互换与染色体易位的叙述中，不正确的是（ ）DA．图甲是交叉互换，图乙是染色体易位
B．交叉互换发生于同源染色体之间，染色体易位发生于非同源染色体之间
C．交叉互换属于基因重组，染色体易位属于染色体结构变异
D．交叉互换与染色体易位在显微镜下都观察不到四、课堂小结结构变异 ：缺失 （例 ：猫叫综合症） 、重复、易位、倒位染色体变异 数目变异 个别增减 （例：21三体综合征）成倍增减染色体组概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体单倍体再见课件15张PPT。第2节 染色体变异第5章 基因突变及其他变异一、导入新课 细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的染色体组叫做一个染色体组。 染色体组一、导入新课 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体称为二倍体。 二倍体 多倍体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。一、导入新课 有些生物的配子能发育成新个体，这些体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体。 单倍体辨析单倍体、二倍体和多倍体一、导入新课二、讲授新课 低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成，影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，使细胞染色体数目加倍。实验原理二、讲授新课 实验步骤材料（根1cm）根尖
（0.5～1cm）固定形态冲洗卡诺氏液浸泡0.5～1 h95%酒精解离15%盐酸和95%酒精漂洗清水 染色甲紫溶液制片镜检二、讲授新课 观察结果蒜根尖细胞染色体数目加倍的显微照片（放大400倍）低温诱导72 h对照低温诱导植物染色体数目变化实验中的试剂二、讲授新课低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的比较三、课堂反馈1．下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是（ ）
A．原理：低温可诱导着丝点分裂，使染色体数目加倍
B．解离：用卡诺氏液浸泡根尖1 h，使组织细胞分离开
C．染色：可用酒精代替甲紫染液
D．观察：镜检发现视野中少数细胞染色体数目增加
D三、课堂反馈2．下图是某二倍体植物细胞有丝分裂过程中秋水仙素作用原理的示意图，①②③④分别代表处在不同时期的细胞。下列说法错误的是（ ）
A．秋水仙素在细胞分裂的③时期起作用
B．④时期的细胞可正常分裂发育成多倍体植株
C．图中所示过程是新物种形成的途径之一
D．低温处理与用秋水仙素处理的作用原理相似A四、课堂小结再见
