高中生物人教版必修2 第五章 基因突变及其它变异 第2节 染色体变异 课件(共52张PPT)

(共52张PPT)

一只蜜蜂怎么可以让一个男人变成女人呢？
接受变性手术前的泰德
泰德变成了“性感女郎”克洛伊
新课导入
血液测试结果发现，泰德患有“克林菲尔特综合征”。“克林菲尔特综合征”是一种染色体异常症，通常女性的性染色体是由两条X染色体组成，男性的性染色体则由一条X染色体和一条Y染色体组成，但“克林菲尔特综合征”患者的性染色体却是由两条X染色体和一条Y染色体组成，该综合征的副作用之一，就是患者的睾丸激素水平要比普通男性低很多。
蜜蜂的叮蜇已经从本质上重新改变了他的内分泌系统,使得他开始向真正的女性转变。
第2节 染色体变异
一、染色体结构变异
二、染色体数目的变异
1.掌握染色体变异的概念、特点和应用。
2.区分染色体组和同源染色体，并能够正确理解单倍体。
3.使学生了解人工诱导多倍体在育种上的应用及单倍体在育种上的意义。
教学目标
知识目标
1.以猫叫综合症产生原因为例，引出染色体结构变异的四种类型；以果蝇的染色体为例，引出染色体组的概念，训练学生由具体到抽象的思维能力。
　 2.通过单倍体、二倍体和多倍体分类依据的学习、对学生进行比较、分类思维能力的训练。
　 3.通过对单倍体和多倍体的概念、原理、应用的学习，训练学生演绎思维能力。
能力目标
1.通过单倍体和多倍体育种学习,对学生进行科学价值观教育。
2.可介绍我国科学家在染色体变异方面取得的成就，培养学生勇于探索、仔细观察、勤于思考、实事求是、严谨论证的科学态度和钻研精神。
3.鼓励学生利用网络，搜集相关知识，对所学的内容有初步的了解，满足学生的求知欲，培养学生的信息素养,学会查找信息，利用信息。
情感态度与价值观目标
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。
染色体数目的变异。
新课导入
重点
难点
一 染色体结构变异
缺失 重复
倒位 易位
(一)染色体结构变异的种类









缺失











重复










倒位
















移位










正常


　 (1)缺失的类型：
　　缺失：染色体的某一区段丢失。
　　类型
　　顶端缺失：染色体某臂的外端缺失。
　　中间缺失：染色体某臂的内段缺失。
　　顶端着丝点染色体缺失：染色体整条臂的丢失。
1.缺失
①缺失对个体的生长和发育不利：
　 a.缺失纯合体很难存活；
　 b.缺失杂合体的生活力很低；
　 c.含缺失染色体的配子一般败育；
　 d.缺失染色体主要是通过雌配子传递。
②含缺失染色体的个体遗传反常（假显性）McClintock（1931年），进行玉米X射线辐射试验。
(2)缺失的遗传效应：
在人类中，第5染色体短臂杂合缺失称为猫叫综合症，最明显的特征是患儿哭声轻，音调高，常发出咪咪声。


McClintock（1931 ），进行玉米X射线辐射试验
(1)重复的类型：
重复:染色体多了与自己相同的某一区段。
类型：
顺接重复:指某区段按照自己在染色体上的正常顺序重复。
反接重复:指某区段在重复时颠倒了自己在染色体上的正常直线顺序。
着丝点所在区段重复:会形成双着丝点染色体,将继续发生结构变异，难以稳定成型。
2.重复
①扰乱基因的固有平衡体系：
　 如果蝇的眼色遗传：红色(V+)对朱红色(V)为显性，但V+V显示红色，V+VV显示朱红色，说明2个隐性基因的作用大于 1个显性等位基因，改变了原来一个显性基因与一个隐性基因的关系。
②重复引起表现型变异（如果蝇的棒眼遗传）：
　 a.基因的剂量效应：细胞内某基因出现次数越多，表现型效应越显著。
　 b.基因的位置效应：基因的表现型效应因其所在的染色体不同位置而有一定程度的改变。
(2)重复的遗传效应
果蝇16A区段重复
果蝇x 染色体16区A段的重复与棒眼变异的关系
倒位
倒位
(1)倒位的类型：
倒位 ：染色体某一区段的正常顺序颠倒了。
类型：
臂内倒位：倒位区段发生在染色体的某一臂上。
臂间倒位：倒位区段涉及染色体的两个臂，倒位区段内有着丝点。
3.倒位
(2)倒位的遗传效应:
a.倒位杂合体的部分不育：含交换染色单体的孢子大多数是不育的。
b.位置效应：倒位区段内、外各个基因之间的物理距离发生改变，其遗传距离一般也改变。
c.降低倒位杂合体上连锁基因的重组率：产生的交换型配子数明显减少，故重组率降低。
d.倒位可以形成新种，促进生物进化：倒位会改变基因间相邻关系造成遗传性状变异,种与种之间的差异常由多次倒位所形成。
指染色体一个区段移接在非同源的另一个染色体上。
4.易位
①半不育是易位杂合体的突出特点。
a.相邻式分离：
产生重复、缺失染色体，配子不育。
b.交替式分离：
染色体具有全部基因，配子可育。
(1)易位的遗传效应
②降低邻近易位接合点基因之间的重组率。
　　如玉米：T5-9a是第5染色体长臂的外侧一小段染色体和第9色体短臂包括Wx在内的一大段染色体的易位。
③易位可以改变原来的基因连锁群基因。
④造成染色体融合而改变染色体数。


结论：染色体结构的变化，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，从而导致性状的改变。大多数的结构变异对生物都是不利的，甚至可能导致生物的死亡。
二 染色体数目的变异
染色体数目变异的种类：
1.细胞内个别染色体的增加或减少
2.细胞染色体组的增加或减少
（一）染色体组
染色体组：
　 指细胞中的一组在形态和功能上都不相同，但携带着控制生物生长发育全部遗传信息的非同源染色体，或称为基因组，以X表示。
　例：小麦属物种，X=7。
⑴一粒小麦、野生一粒小麦：2n=2X=2×7=14，即二倍体。
⑵二粒小麦、野生二粒小麦、硬粒小麦、圆锥小麦、提莫菲维小麦、波兰小麦： 2n=4X=4×7=28，即四倍体。
⑶普通小麦、斯卑尔脱小麦：2n=6X=6×7=42，即六倍体。
果蝇的染色体组
(二) 二倍体和多倍体
1.二倍体：指生物的体细胞中含有二个染色体组。如人、果蝇、玉米。
玉米染色体组
二倍体玉米
2.多倍体：指生物的体细胞中含有三个或三个以上染色体组。如香蕉三倍体、马铃薯四倍体。
(1)多倍体植株的特点：
植株大多是粗壮，叶片和果实都比较大，所含糖类、蛋白质营养物质都较多。 但生长较慢，成熟比较迟，结实率低。
野生草莓
染色体加倍草莓
四倍体番茄
四倍体玫瑰香
(3)人工诱导多倍体
(2)自然突变
受环境影响，在减数第一次分裂分裂时期，同源染色体没有分离，这样形成的配子的染色体数就和原来这种物种的体细胞数一样，就是多配体。

物理诱变:低温冷冻、各种射线（包括X射线、激光等）
化学诱变：秋水仙素、硫酸二乙酯
人工诱变的主要方法：
应用：多倍体育种最常用、最有效的多倍体育种方法是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，但不影响染色体的复制，使细胞不能形成两个子细胞，而染色数目加倍。得到的植株果实大而且营养丰富，但是生长较慢。
类似的试验在棉花、芸苔属、西洋李、烟草等植物都进行成功，为物种起源提供了有力的根据。
我国农业科学家培育的小黑麦是异源多倍体新种。小麦有42个染色体(6n=42)，黑麦有14个染色体(2n=14)。小麦与黑麦杂交产生含21+7个染色体的杂种。由于染色体不能配对，杂种不育。但是用秋水仙素处理，使染色体数目加倍 (42＋14)，这样就成了有繁殖能力的异源八倍体的小黑麦新种了。
高糖甜菜
无子西瓜
(三) 单倍体
1.概念
单倍体指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
2.单倍体植株的特点
单倍体育种选育的小麦
高度不孕，且植株矮小瘦弱，成活率低。但是利用单倍体植株培育新品种却能明显缩短育种年限。
（1）快速获得纯合基因型个体,缩短育种年限。
（2）单倍体是研究基因性质及其作用的良好材
料。单倍体的每一种基因都只有一个，每
个基因都能发挥自己对性状发育的作用。
（3）不管是显性的或是隐性的，研究各个染色
体组之间的同源或部分同源的关系。
3.单倍体的作用
4.单倍体育种
单倍体育种指利用花药培养等方法诱导产生单倍体，并使其单一的染色体各自加倍成对，成为有活力、能正常结实的纯合体，从而选育出新的品种。
（1）单倍体育种的优点：
此方法获得的植株不仅能正常生殖，而且每对染色体上的基因都是纯合的，自交产生的后代不会产生性状分离。此方法可大大缩减育种年限。
（3）单倍体育种的应用：
F1花粉
单倍体
人工诱导加倍
二倍体(多倍体)纯系
杂交
组织培养
（2）单倍体育种的过程：
中国首先应用单倍体育种法改良作物品种，已育成了一些烟草、水稻、小麦等优良品种。
小麦花药培养

小麦单倍体植株

单倍体育种获得的小麦
小麦花药的离体培养过程
结构变异 ：缺失 (例 ：猫叫综合征) ，增加，颠倒，移接。

染色体变异
数目变异

个别增减 (例：21号三体综合征)
成倍增减

染色体组
二倍体：由合子发育来，含两个染色体组的个体
概念：由合子发育，含三个以上染色体组。

分类

多倍体
特点：巨大丰富型，发育延迟，结实率低。
应用：例：无籽西瓜、香蕉、小麦。
成因：自然或人为(秋水仙素)使染色体加倍。

概念：由配子直接发育而来。
成因：未经受精的配子单独发育而成。
应用：花药离体培养法 。
特征：弱小、不育。

概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体。
特征：形态、大小、结构各不相同


单倍体
课堂小结
针对练习
1、在细胞分裂过程中出现了甲、乙2种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是 （ ）

甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性
乙图中出现的这种变异属于染色体变异
③甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中
④甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验
A.①③③ B．②③④ C．①②④ D．①③④
C
2、右图中①和②表示发生在常染色体上的变异. ①和②所表示的变异类型分别属于（ ）
A. 重组和易位
B. 易位和易位
C. 易位和重组
D. 重组和重组
解析：由染色体图像可判断①中两条为同源染色体②中两条为非同源染色体，①是同源染色体的非姐妹染色单体间交换部分染色体片段属于重组，②是在非同源染色体之间交换部分染色体属于易位。
A
1. 普通小麦是六倍体，其花药离体培养所得植株应是（??? ）
A.六倍体??? B. 三倍体???
C. 二倍体??? D. 单倍体
D
2. 下列哪项不是多倍体植物的特点（??? ）
A. 器官大型化
B. 发育延迟，结实率降低
C. 糖和蛋白质含量提高
D. 植株弱小，高度不育
D
课堂练习
3. 下列各细胞中，只含有1个染色体组的是（??? ）
A. 果蝇的体细胞
B. 人的卵细胞
C. 单倍体普通小麦的体细胞
D. 普通小麦的体细胞
B
4. 单倍体育种能明显缩短育种年限这是由于（??? ）
A. 育苗成活率高
B. 培养技术操作简便
C. 单倍体植株生长迅速
D. 自交后代不发生性状分离
D
5. 野生果蝇约有0.1%突变个体是宇宙中短波辐射引起的，这种突变为（??? ）
A.大突变??? B. 微突变???
C. 诱发突变??? D. 自然突变
C
6. 生物变异的主要来源是（??? ）
A.环境改变??? B. 基因重组???
C. 基因突变??? D. 染色体变异
B
7. 染色体变异不包括（??? ）
A. 个别染色体的增减变化
B. 染色体组的倍性变化
C. 染色体解螺旋
D. 染色体结构畸变
C
8. 认为基因突变是生物变异的主要来源，其主要原因是（??? ）
A. 突变产生许多异质性等位基因
B. 突变可以获得具有新功能的非等位基因
C. 突变基因的表现型效应与原有基因不同
D. 突变打破原有遗传基础的均衡性
A
芭芭拉·麦克林托克
课外扩展
芭芭拉·麦克林托克是一位女科学家。她于1902年6月16日出生于美国康涅狄格州的哈特福德。1923年在康乃尔大学农学院获理学学士学位，1927年获植物学博士学位。在20世纪20~30年代，麦克林托克主要在康乃尔大学从事玉米遗传学的研究。以埃默森为首的玉米遗传研究小组与摩尔根的果蝇研究小组，可以说是当时蓬勃兴起的遗传研究的两支劲旅。麦克林托克是玉米研究小组的主要骨干成员。
她一生未婚，但对玉米可以说是情有独钟。有关玉米染色体遗传变异的许多重大发现（如易位、倒位、缺失、环状染色体、双着丝粒染色体、断裂-融合-桥周期和核仁组织区功能等）都与她有关，她还成功地阐明了脉孢菌减数分裂的全过程。可以说，她以玉米遗传学的研究成果推动和促进了细胞遗传学这一遗传学分支学科的建立。但是，真正使她名垂科学史册的却是她在玉米中对可移动基因——转座基因（俗称“跳跃基因”）的研究。