5.2染色體變異課件-高一下學期生物人教版（2019）必修2

導入視頻

第2節(jié)染色體變異第五章

基因突變及其他變異作為野生植物的后代，許多栽培植物的染色體數(shù)目卻與它們的祖先大不相同。野生祖先種（多種顏色）栽培品種（一般都為黃色）野生祖先種（有籽）栽培品種（無籽）討論：1、請根據(jù)所學的減數(shù)分裂的知識，試著完成該表格。2、為什么我們平時吃的香蕉沒有種子？生物種類體細胞染色體數(shù)/條體細胞非同源染色體/套配子染色體數(shù)/條馬鈴薯野生祖先種242栽培品種484香蕉野生祖先種222栽培品種333122411異常

因為香蕉栽培品種體細胞中的染色體數(shù)目是33條，減數(shù)分裂時染色體無法正常聯(lián)會，就不能形成正常的配子，因此無法形成受精卵。減數(shù)分裂和受精作用，能夠使生物體親子代間的染色體數(shù)目保持穩(wěn)定。然而，

馬鈴薯和香蕉的染色體數(shù)目為什么與它們的野生袓先有很大差別？本節(jié)聚焦1.染色體數(shù)目的變異有哪些類型？2.什么是單倍體、二倍體和多倍體？3.染色體結構的變異有哪些類型？一、染色體變異的概念及類型二、染色體數(shù)目變異目錄三、染色體結構變異一、染色體變異的概念及類型1.概念：生物體的體細胞或生殖細胞內(nèi)染色體數(shù)目或結構的變化。2.類型：染色體變異個別染色體數(shù)目的增加或減少以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍的增加或或成套的減少染色體數(shù)目變異染色體結構變異染色體片段的缺失、重復、倒位、易位區(qū)別基因突變基因重組染色體變異分子水平的變異，光鏡下不可見。細胞水平的變異，光鏡下可見。形成個別染色體的增加或減少原因是什么呢？234

1合作探究：請同學們自主閱讀教材P87-88，小組合作思考討論完成問題。

什么是染色體組？有什么特征？判斷染色體組的方法有哪些？什么是二倍體？有幾個染色體組？什么是三倍體？有幾個染色體組？三倍體可育嗎？什么是“多倍體”成因是什么？多倍體植株的特點是什么？二、染色體數(shù)目變異正常：8增多：8+1減少：8-1三體單體舉例：21三體綜合征（唐氏綜合征）問題:形成個別染色體的增加或減少原因是什么呢？唐氏綜合征/21三體綜合征病因：21號同源染色體由2條增為3條。癥狀：智力低下，發(fā)育遲緩，眼間較寬，外眼角上斜，口常半張，舌外伸，又叫伸舌樣癡呆。二、染色體數(shù)目變異1.細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少原因一原因二同源染色體未分離姐妹染色單體分離后移向細胞的同一極二、染色體數(shù)目變異1.細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少二、染色體數(shù)目變異由于多了一條21號染色體而導致的疾病。存活者有明顯的智能落后、特殊面容、生長發(fā)育障礙和多發(fā)畸形。原因：①產(chǎn)生精子或卵細胞時，減數(shù)第一次分裂后期21號染色體同源染色體未分離②產(chǎn)生精子或卵細胞時，減數(shù)第二次分裂后期21號染色體姐妹染色單體分離后移向細胞的同一極實例：21三體綜合征

（唐氏綜合癥）1.細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少二、染色體數(shù)目變異先天性卵巢發(fā)育不全綜合征，頸蹼，肘外翻。部分患者智力輕度低下。有的患者伴有心、腎、骨骼等先天畸形。外觀表現(xiàn)為女性，但性腺發(fā)育不良，沒有生育能力。實例：XO單體

（Turner綜合征）原因：①父方在減Ⅰ后期XY未分離,或減Ⅱ后期時兩條X單體分離后進入同一個配子中，形成不含性染色體的異常精子。②或母方在減Ⅰ后期X和X未分離，或減Ⅱ后期時兩條X單體分離后進入同一個配子中，形成不含性染色體的異常卵細胞。1.細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少二、染色體數(shù)目變異2.以一套完整的非同源染色體（染色體組）為基數(shù)的形式成倍增加或減少正常果蠅（2n=8）增加一套（3n=12）減少一套（n=4）二、染色體數(shù)目變異染色體組：細胞中每套完整的非同源染色體。以雄果蠅為例：體細胞有

對共

條染色體，可分為

組，每一組中含

條非同源染色體，4824體細胞含2個染色體組。像上圖中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y這樣的一組非同源染色體，稱為一個染色體組。二、染色體數(shù)目變異對染色體組的理解：①一個染色體組中不存在同源染色體②一個染色體組中各個染色體的形態(tài)和功能均不相同③一個染色體組中含有該物種的一整套完整遺傳信息染色體組數(shù)的判斷方法1：根據(jù)染色體的形態(tài)判斷染色體組的數(shù)量ABC___個染色體組，___個染色體組，___個染色體組，每1個染色體組有__條每1個染色體組有___條每1個染色體組有___條322341細胞中有幾種形態(tài)的染色體，一個染色體組中就有幾條染色體。（不考慮異型性染色體的區(qū)別）細胞中同一形態(tài)的染色體有幾條，則含有幾個染色體組；染色體組數(shù)的判斷方法2：根據(jù)基因型判斷染色體組數(shù)染色體組數(shù)：

4231同一英文字母（無論大小寫）出現(xiàn)幾次，就含有幾個染色體組AaaaAABBDDAaaABCD3個染色體組；3條1個染色體組；4條2個染色體組；4條3個染色體組；2條4個染色體組；3條4個染色體組；2條1個染色體組；4條2個染色體組；2條判斷細胞含幾個染色體組？每組有幾條染色體？（非等位基因位于非同源染色體上）判斷細胞含幾個染色體組？每組有幾條染色體？2個染色體組；2條4個染色體組；2條2個染色體組；2條2個染色體組；2條1個染色體組；2條二、染色體數(shù)目變異3.二倍體由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有兩個染色體組的個體。（記作2N，2：兩個染色體組；N：一個染色體組中染色體數(shù)）人類2N=46玉米2N=20貓2N=38在自然界,幾乎全部動物和過半數(shù)植物都是二倍體。二、染色體數(shù)目變異4.多倍體由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體。一般來說含有幾個染色體組就叫幾倍體。普通小麥（六倍體）菊花（六倍體）香蕉（三倍體）馬鈴薯（四倍體）多倍體在植物中很常見，在動物中及少見。含有兩個染色體組的異常配子減Ⅰ后期出現(xiàn)錯誤同源染色體不分離減Ⅱ后期出現(xiàn)錯誤含有兩個染色體組的異常配子著絲粒分裂后，姐妹染色單體未分離多倍體形成的原因異常配子（2個染色體組）異常配子與正常的配子結合后，發(fā)育成的個體的體細胞中有幾個染色體組？＋異常配子與含有一個染色體組的正常配子結合發(fā)育成的個體的體細胞中含有三個染色體組，稱作三倍體。正常配子（1個染色體組）三倍體（3個染色體組）多倍體形成的原因異常配子（2個染色體組）異常配子與正常的配子結合后，發(fā)育成的個體的體細胞中有幾個染色體組？如果兩個含有兩個染色體組的配子結合，發(fā)育成的個體的體細胞中就含有四個染色體組，稱作四倍體。異常配子（2個染色體組）四倍體（4個染色體組）+=?多倍體形成的原因多倍體形成的原因帕米爾高原資料:帕米爾高原多倍體植物種類的比例高達65%。帕米爾高原屬嚴寒的強烈大陸性高山氣候，這里冬季漫長(10月至翌年4月)，在海拔3600米左右，1月平均氣溫-17.8℃，絕對最低氣溫-50℃，7月平均氣溫13.9℃，最高不超過20℃。作出假設：二倍體低溫等環(huán)境四倍體多倍體形成的原因方法：低溫處理或秋水仙素誘發(fā)等，用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗是目前最常用且最有效的方法。當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體復制著絲點分裂進入下一個周期無紡錘體形成無紡錘絲牽引染色體加倍的體細胞多倍體特點四倍體葡萄三倍體葡萄二倍體草莓四倍體草莓優(yōu)點：莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養(yǎng)物質的含量都有所增加。缺點：發(fā)育遲緩，結實率低。一般是可育的四倍體的生物可育嗎？下面兩張圖展示的是香蕉和香蕉的祖先——野生香蕉，兩者差異很大。我們可以清晰地看到野生香蕉其實是有籽的，而且籽還很大。你在吃香蕉時是否有過這樣的疑惑：香蕉為什么沒有籽，沒有籽它是如何進行繁殖的？三倍體的生物可育嗎？三價體二價體單價體由于原始生殖細胞中有3套非同源染色體，減數(shù)分裂時會出現(xiàn)聯(lián)會紊亂，不能形成可育的配子。所以三倍體的生物一般不可育。三倍體的生物可育嗎？無子西瓜的培育人工誘導多倍體實例--三倍體無籽西瓜P91人工誘導多倍體實例--三倍體無籽西瓜P91（1）為什么用一定濃度的秋水仙素溶液滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖？芽尖有絲分裂旺盛，有秋水仙素處理可以抑制紡錘體的形成，導致染色體數(shù)目加倍，得到四倍體植株。（2）獲得的四倍體西瓜為何要與二倍體雜交？聯(lián)系第1問，你能說出產(chǎn)生多倍體的基本途徑嗎？雜交可以獲得三倍體植株?；就緩剑河们锼伤靥幚砻劝l(fā)的種子或幼苗。（3）有時可以看到三倍體西瓜中有少量發(fā)育并不成熟的種子，請推測產(chǎn)生的原因。偶然形成正常的配子，從而形成種子，但這種概率特別小。（4）無子西瓜每年都要制種，很麻煩，有沒有別的替代方法？無性生殖：三倍體植株組織培養(yǎng)；第一次傳粉：獲得三倍體種子第二次傳粉：促進子房發(fā)育成果實二、染色體數(shù)目變異5.單倍體體細胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個體。成因：由配子（如卵細胞、花粉等）直接發(fā)育而來的個體。蜜蜂蜂王工蜂雄峰由受精卵發(fā)育而來二倍體由卵細胞發(fā)育而來單倍體蜂王

工蜂

雄蜂

2n=32條

2n=32條

n=16條特點：植株長得弱小一般高度不育含偶數(shù)個染色體組：可育含奇數(shù)個染色體組：高度不育單倍體、二倍體、多倍體的比較項目單倍體二倍體多倍體概念發(fā)育起點染色體組的數(shù)目性狀表現(xiàn)體細胞的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個體，一般由配子發(fā)育而來由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有2個染色體組的個體由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有3個或3個以上染色體組的個體一般是未受精的配子受精卵受精卵不確定(是正常體細胞染色體組數(shù)目的一半)2個3個或3個以上植株矮小，且高度不育(雄蜂例外)莖稈粗壯，葉片、果實、種子較大，營養(yǎng)豐富，但發(fā)育遲緩，結實率低正常(作為單倍體、多倍體的參照物)單倍體運用實例--單倍體育種①過程：二倍體植株花藥離體培養(yǎng)單倍體植株秋水仙素處理②原理：染色體變異③優(yōu)點：明顯縮短育種年限；技術復雜，需與雜交育種配合④缺點：二倍體植株（純合子）單倍體育種A.過程：花藥離體培養(yǎng)PF1配子DDTTDDttddTTddtt秋水仙素處理高桿抗病DDTT×矮桿感病ddtt高桿抗病

DdTtDTDtdTdt單倍體植株DTDtdTdt需要的純合矮抗品種雜交（誘導染色體數(shù)加倍）【思考1】單倍體育種中秋水仙素處理萌發(fā)的種子嗎？不能，因為單倍體往往高度不育，育種操作的對象一般是單倍體幼苗篩選注意：單倍體育種和多倍體育種中都用到秋水仙素，但單倍體育種中是用秋水仙素處理單倍體幼苗，而多倍體育種中是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。花藥離體培養(yǎng)≠單倍體育種：單倍體育種一般包括雜交、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理和篩選4個過程，不能簡單地認為花藥離體培養(yǎng)就是單倍體育種的全部。B.原理：染色體數(shù)目變異C.優(yōu)點:a.明顯縮短育種年限得到的植株不僅能夠正常生殖，而且每對染色體上成對的基因都是純合的，自交后代不發(fā)生性狀分離。b.快速獲得純合子【思考2】用秋水仙素處理單倍體一定能夠獲得純合子嗎？不一定，若親本為二倍體，則獲得的品種一定為純合子，如：

如果單倍體體細胞中基因型為AB，經(jīng)秋水仙素處理后基因型為AABB，是純合子；單倍體育種D.缺點：技術復雜，需與雜交育種配合。如果單倍體體細胞中基因型為Aa，經(jīng)秋水仙素處理后基因型為AAaa，是雜合子。若親本為多倍體，則獲得的品種不一定為純合子，如：【思考2】用秋水仙素處理單倍體一定能夠獲得純合子嗎？單倍體育種例1.現(xiàn)有兩小麥品種：矮稈感病(ddrr)，高稈抗病(DDRR)，如何獲得矮稈抗病的優(yōu)良品種(ddRR)？雜交育種P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTtF2D_T_D_ttddT_ddttddTT矮抗?需要的純合矮抗品種連續(xù)?第1年第2年第3年及之后優(yōu)點：能將多個親本的優(yōu)良性狀集于一體缺點：育種時間太長花藥離體培養(yǎng)PF1配子DDTTDDttddTTddtt正常植株（純合）秋水仙素高桿抗病DDTT×矮桿感病ddtt高桿抗病DdTtDTDtdTdt單倍體植株第1年第2年DTDtdTdt需要的純合矮抗品種單倍體育種單倍體育種多倍體育種原理常用方法優(yōu)勢缺點多倍體育種和單倍體育種的比較染色體組成倍增加染色體變異染色體變異染色體組成倍減少,再加倍后得到純種花藥離體培養(yǎng)后人工誘導染色體數(shù)目加倍秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗明顯縮短育種年限得到的植株是純合子操作簡單技術復雜一些，需與雜交育種配合適用于植物，在動物方面難以操作用秋水仙素處理植株使染色體數(shù)目加倍,若操作對象是單倍體植株,叫單倍體育種,若操作對象為正常植株,叫多倍體育種,不要一看到“染色體數(shù)目加倍”就認為是多倍體育種。低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化根冠分生區(qū)伸長區(qū)成熟區(qū)(根毛區(qū))根尖、莖尖等分生區(qū)(1)高等植物的分生組織有絲分裂較旺盛。(2)高等植物細胞有絲分裂過程分為分裂間期和分裂期（前、中、后、末）?？稍诟弑讹@微鏡下根據(jù)各個時期內(nèi)染色體的變化情況。(3)染色體易被堿性染料染成深色。醋酸洋紅\甲紫\改良苯酚品紅染液低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化1.實驗原理用低溫處理植物的

細胞，能夠抑制

的形成，以致影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導致細胞不能

，于是，植物細胞的染色體數(shù)目發(fā)生變化。分生組織紡錘體分裂成兩個子細胞低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化2.實驗步驟與現(xiàn)象(1)實驗步驟(2)現(xiàn)象：視野中既有正常的二倍體細胞，也有

發(fā)生改變的細胞。4℃卡諾氏液95%漂洗染色染色體數(shù)目3.實驗結果：4.實驗結論：低溫能誘導植物細胞染色體數(shù)目加倍。低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化5.實驗易錯提醒(1)選材：選材只能是分生區(qū)細胞，不能進行細胞分裂的細胞不會出現(xiàn)染色體數(shù)目的變化。(2)溫度：不是越低越好，溫度過低對根尖細胞造成傷害，應選擇適宜溫度。(3)在進行實驗的過程中，所觀察的細胞已經(jīng)被卡諾氏液等殺死，最終在顯微鏡下看到的是死細胞。(4)誘導率不是百分之百，視野中既有正常二倍體細胞（多），也有染色體數(shù)目改變的細胞（少）。(5)著絲粒分裂與紡錘體無關：著絲粒在有絲分裂后期分裂，與有無紡錘體無關。(6)兩次漂洗的對比：①時間不同：第一次漂洗在固定之后解離之前，第二次漂洗在解離之后染色之前；②試劑不同：第一次用95%酒精漂洗，第二次用清水漂洗；③目的不同：第一次是為了洗去多余的卡諾氏液，第二次是為了洗去多余的解離液。低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化實驗中幾種試劑的使用方法和作用試劑使用方法作用卡諾氏液將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1h固定細胞形態(tài)體積分數(shù)為95%的酒精沖洗卡諾氏液處理過的根尖洗去卡諾氏液與質量分數(shù)為15%的鹽酸等體積混合，浸泡經(jīng)固定處理的根尖解離根尖細胞清水漂洗解離后的根尖約10min洗去解離液甲紫溶液把漂洗干凈的根尖放進盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5min使染色體著色在自然條件或人為因素的影響下，染色體發(fā)生的結構變異主要有以下4種類型。染色體結構變異缺失重復易位倒位

染色體結構的改變，會使排列在染色體上的基因____或_______發(fā)生改變，導致性狀的變異；大多數(shù)染色體結構變異對生物體是不利的，有的甚至導致生物體死亡數(shù)目排列順序三、染色體結構變異染色體的某一片段消失正常翅缺刻翅abcdef實例：果蠅缺刻翅的形成

人類貓叫綜合征1.缺失人的5號染色體部分缺失引起的遺傳病，患兒哭聲輕，音調(diào)高，生長發(fā)育遲緩，智力嚴重障礙染色體增加了某一片段正常眼棒狀眼abcdefb實例：果蠅棒狀眼的形成2.重復三、染色體結構變異染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上正常眼花斑眼abcdefghijk實例：果蠅花斑眼的形成

人慢性粒細胞白血病3.易位染色體的某一片段位置顛倒引起的變異cdefabafbcdebcde實例：果蠅卷翅的形成

女性9號染色體倒位后造成習慣性流產(chǎn)4.倒位卷翅正常翅三、染色體結構變異項目染色體易位交叉互換圖解區(qū)別位置非同源染色體之間同源染色體的非姐妹染色單體之間原理染色體結構變異基因重組觀察可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到比較易位與互換項目染色體片段缺失堿基對缺失圖解區(qū)別原理染色體結構變異基因突變觀察可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到比較染色體片段缺失與堿基對缺失1．下圖為顯微鏡觀察的變異雜合子染色體聯(lián)會異?，F(xiàn)象，通過圖示辨析染色體結構變異的類型。缺失

重復

易位

倒位辨析染色體結構變異的類型辨析染色體結構變異的類型染色體結構上的缺失、重復、易位和倒位染色體上的基因數(shù)量、排列順序的改變生物性狀的改變（變異）大多數(shù)染色體結構變異對生物體是不利的，有的甚至導致生物體死亡。影響結果2.染色體結構變異中基因的結構發(fā)生變化了嗎？項目基因突變基因重組染色體變異本質發(fā)生時期觀察適用范圍