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(共55张PPT)
第2节 染色体变异（第一课时）
第5章 基因突变及其他变异
教学目标
说出染色体变异包括染色体数目变异和染色体结构变异。
阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。
举例说明染色体数目和结构变异都可能导致生物的性状改变甚至死亡。
问题探讨
作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与他们的祖先大不相同，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
讨论：
1. 根据前面所学减数分裂的知识试着完成表格
2. 为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条，减数分裂时染色体发生联会紊乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子
12
24
11
异常
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与它们的野生袓先却有很大差别。
1.染色体变异概念：体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
2.分类：
染色体数目变异
染色体变异
个别染色体的增加或减少
以一套完整的非同源染色体为基数（染色体组）成倍地增加或减少
染色体结构变异
类型：缺失、重复、易位、倒位
姓名：胡一舟
出生：1978.4.1
智商：30 （正常人的最低70）
病因：比正常人多了一条21号染色体
简介：自1999年1月在保利剧场进行第一场指挥表演以来，至今已演出20场，与国内外十余家交响乐团进行过合作。
一、 染色体数目变异
一、 染色体数目变异
1.细胞内个别染色体的增加或减少
响誉世界的音乐指挥家舟舟
先天性愚型（21三体综合征）：45条＋XY（47）
实例：
21三体综合征
21三体综合征（先天性愚型）产生的原因
减数分裂Ⅰ后期
同源染色体未分离
减数分裂Ⅱ后期
姐妹染色单体分离后移向细胞的同一极
体细胞
配子
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的减少
问题1：果蝇体细胞中有几条染色体？几对同源染色体？
问题2：果蝇配子中有几条染色体？
问题3：配子中染色体在形态和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？
形态和功能各不相同的一组非同源染色体。
染色体组的特点：
一组非同源染色体
染色体的形态、大小和功能各不相同
含有该物种的全套遗传信息
不含等位基因
根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
3个
（每组5条）
4个
（每组2条）
1个
（每组3条）
4个
（每组4条）
染色体组数目的判断方法
根据染色体的形态判断：细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。
染色体组数目的判断方法
AaBB
AAa
AaaaBBbb
同一字母不分大小写重复出现几次，就含有几个染色体组。
2个
每组2条
3个
每组1条
4个
每组2条
根据基因型判断：在生物体基因型中，相同基因或等位基因出现几次，则有几个染色体组。
染色体组数目的判断方法
请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？
3个；3条
1个；4条
2个；4条
3个；2条
4个；3条
4个；2条
1个；4条
2个；2条
现学现用：
下面细胞分别处于什么时期，此时细胞中各有几个染色体组？
减数分裂Ⅰ后期
有丝中期
有丝后期
减数分裂Ⅱ后期
4个
2个
2个
2个
【 练 一 练 】
本质上：是一组非同源染色体，无同源染色体，无等位基因。
形态上：一个染色体组中的染色体形态、大小各不相同。
功能上：一个染色体组中染色体功能各不相同；一个染色体
组携带着该生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。
小结：染色体组
染色体数目变异
个别染色体的增加或减少（21三体综合征）
以一套完整的非同源染色体为基数(染色体组)成倍地增加或减少（如二倍体，多倍体）
二倍体：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
四倍体(4N)
三倍体(3N)
多倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
二倍体（2N）
二、 单倍体、二倍体、多倍体
1.二倍体、多倍体概念
在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体
2.多倍体的特点
多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。
四倍体番茄的维生素C含量比二倍体几乎增加了一倍。
四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多。
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。
（1）方法：
Ⅰ低温处理。
Ⅱ秋水仙素诱发。
处理萌发的种子或幼苗。
抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍
（2）原理：
(3)作用时期：
有丝分裂的前期或减数分裂的前期
目前常用、最有效
3.多倍体育种（人工诱导多倍体）
染色体数加倍
染色体复制
着丝点分裂
细胞无法正常分裂
无纺缍丝牵引
3多倍体育种
无子西瓜的培育
合作探究：请自主阅读教材P91，请尝试说出三倍体西瓜培育的过程。
二倍体
授粉
二倍体
（父本）
四倍体
（母本）
三倍体
联会紊乱
无子西瓜
秋水仙素
授粉
第一年
第二年
为什么要进行两次传粉？
第一次：
杂交获得三倍体植株的种子
第二次：
刺激子房发育成果实
为什么用四倍体作母本？
无子西瓜一定没有种子吗？
3多倍体育种
无子西瓜的培育
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
无子香蕉培育
香蕉的培育过程如下：
单倍体
由配子直接发育而来，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。
（1）成因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来的个体。
蜜蜂
蜂王
工蜂
雄峰
由受精卵发育而来
二倍体
由卵细胞发育而来单倍体
（2）代表生物：蜜蜂中的雄蜂
蜂王 雄蜂 工蜂
32条 16条 32条
4.单倍体
4.单倍体
单倍体生物特点？
一般高度不育
含偶数个染色体组：可育
含奇数个染色体组：高度不育
单倍体：由配子直接发育而来，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。
特点：单倍体在动物中比较少见，植物种较多，单倍体植株长势弱小、一般高度不育
花药(或花粉）离体培养、人工诱导加倍
二倍体植株
花药离体培养
单倍体幼苗
人工诱导 秋水仙素处理
恢复二倍体植株
（3）优点：
（1）原理：
染色体数目变异
（2）方法：
明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子
单倍体植株高度不育
两年
一般应用于二倍体植物
5.单倍体育种
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
优点：单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子。
单倍体、二倍体、多倍体的比较
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）
小结：
单倍体、二倍体、多倍体的判断
①由配子发育而来，不管有几个染色体组，都称为单倍体。
②由受精卵发育而来，体细胞中有几个染色体组就是几倍体。
③单倍体不一定只含有一个染色体组，只有一个染色体组的个体一定是单倍体。
④二倍体一定含两个染色体组，含两个染色体组的不一定是二倍体。
单倍体、二倍体、多倍体的判断
⑤单倍体并非都不育，如四倍体的配子含有2个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育能产生后代；
⑥单倍体是生物个体，而不是配子，精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。
染色体数目变异
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
分类
二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体
概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组
多倍体
特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低
应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦）
成因：低温诱导或秋水仙素使染色体加倍
概念：配子（生殖细胞）直接发育来的个体
成因：未经受精的配子直接发育而成
应用：单倍体育种
特点：植株一般长得弱小、高度不育
单倍体
课堂小结
　实战训练　
7. 右图为果蝇体细胞染色体组成示意图，以下说法正确的是（ ）
A．果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y
B．X 染色体上的基因均与性别决定有关
C．果蝇体内的细胞，除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X（或 Y）四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息
　实战训练　
8. 一对夫妇生了个基因型为 XBXbY 的孩子，已知父亲正常，母亲为色盲基因携带者。下列分析中正确的是（ ）
A.问题可能来自父亲，在减数第一次分裂过程中出现了问题
B.问题可能来自父亲，在减数第二次分裂过程中出现了问题
C.问题一定来自母亲，在减数第一次分裂过程中出现了问题
D.问题一定来自母亲，在减数第二次分裂过程中出现了问题
　实战训练　
9.下列有关多倍体的叙述，正确的是(　　)
A.体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体就是多倍体
B.人工诱导多倍体的方法很多，目前最常用最有效的方法是用低温处理植物分生组织细胞
C.人工诱导多倍体最常用的是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离，从而使染色体数目加倍
　实战训练　
10.二倍体西瓜的染色体组成是2n＝22，如图是培育三倍体无子西瓜的流程图。下列分析正确的是（ ）
A.西瓜细胞一个染色体组含有11条同源染色体
B.①②③表示杂交过程，杂交过程发生基因重组
C.四倍体(♀)提供的生殖细胞含有两个染色体组
D.三倍体(♀)因不能进行减数分裂而不能结出种子
　实战训练　
11.用纯种的高秆抗锈病(DDTT)小麦与矮秆易染锈病(ddtt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述中，正确的是
A.过程①的作用原理为
染色体变异
B.过程③必须经过受精
作用
C.过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4
　实战训练　
12．无籽西瓜是由普通二倍体（2n=22）西瓜与四倍体（4n=44）西瓜杂交后形成的三倍体。下列叙述正确的是（ ）A．四倍体西瓜的配子可发育成二倍体B．无籽西瓜果肉细胞有三个染色体组C．无籽西瓜的培育原理是染色体结构变异D．三倍体植株授以二倍体的成熟花粉，无法刺激其子房发育成果实
第2节 染色体变异（第二课时）
第5章 基因突变及其他变异
教学目标
1、染色体结构的变异（重.难点）。
2、进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。
探究实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
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，染色体数目加倍。
实验原理
实验过程
（一）
诱导培养
（二）
固定细胞形态
培养不定根
低温诱导
1.将洋葱在冰箱冷藏室内放置一周。取出后,放在装满清水的容器上方,让洋葱的底部接触水面,于室温(约25°C )进行培养。
2.待蒜长出约1 cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72 h。
取材
剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm
固定
放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h，以固定细胞形态。
冲洗
用体积分数为95%的酒精冲洗2次
包括：解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与观察植物细胞有丝分裂的实验相同。
（三）
制作装片
解离液（盐酸：酒精=1:1）解离3~5min
清水漂洗约10min
甲紫溶液染色3~5min
制片
解离目的：使组织中的细胞相互分离开来
漂洗目的：洗去解离液，防止解离过度
压片目的：使细胞分散开来，有利于观察
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。
（四）观察
深入思考
选择材料使用低温处理“分生组织细胞”。染色体数目变化发生在细胞分裂时，处理其他细胞可能不会出现染色体加倍的情况。
植物细胞经卡诺氏液固定后死亡，显微镜下观察到的是死细胞，观察不到到细胞分裂的连续变化。
2、为什么是处理分生区不是其他区细胞？
3、低温处理时间是不是越长越好？
1、可以看到细胞分裂的连续变化过程吗？
时间过长会影响细胞的各项功能，甚至死亡
4、实验过程中有几次漂洗？目的是什么？
两次， 用酒精洗去卡诺试液 ，用清水洗去解离液
探究.实验
低温诱导植物染色体数目的变化
小结: 该实验中各种试剂在实验中的作用分别是什么？
试剂 作用
卡诺氏液
95%酒精
解离液
0.01g/mL的甲紫溶液
固定细胞形态
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
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
解离液：
能否观察到细胞分裂的连续变化？为什么？
不能，显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞
情景视频一：猫叫综合征
情景视频二：我不是药神
问题1: 以上两种病的形成与染色体数目还是结构有关？有几种类型呢？
染色体的结构变异
结构
变异
缺失
重复
倒位
易位
染色体的某一片段缺失
a
b
c
d
e
f
结果：基因数目减少
1.缺失
类型：缺失、重复、易位、倒位
实例：猫叫综合征
病因 ：人的5号染色体某一片段缺失引起
症状 ：患儿哭声轻，音调高，像猫叫。
四、染色体结构变异
染色体增加了某一片段
a
b
c
d
e
f
b
结果：基因数目增加
2.重复
棒状眼
正常眼
染色体增加某一片段引起变异。例如，果蝇棒状眼的形成（以上两图为电镜照片）
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
结果：
染色体上基因的排列顺序发生改变
3.易位
正常眼
花斑眼
注意：发生在两条非同源染色体上
细胞内个别染色体的增加或减少
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
二倍体和多倍体
单倍体
小组合作：染色体结构的变异
染色体易位 染色体互换
图解
区别 位置
原理
观察
发生于非同源染色体之间
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
不可在显微镜下观察到
c
d
e
f
a
b
a
f
b
c
d
e
e
d
b
c
染色体的某一片段位置颠倒引起的变异（同一条染色体上）
结果：染色体上基因的排列顺序发生改变。
4.倒位
正常翅
卷翅
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。
结果
影响
四、染色体结构变异
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
1.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、自发突变或（显性突变、隐性突变）
交叉互换型、自由组合型（基因工程、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
生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义
小组合作三种可遗传变异比较表
染色体变异
结构变异
数目变异
细胞内个别染色体增加或减少
细胞内染色体组成倍增加或成套减少
缺失
重复
易位
倒位
单倍体
二倍体
多倍体
21三体综合征
染色体的某一片段缺失引起变异
染色体中增加某一片段引起的变异
染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的
染色体的某一片段位置颠倒引起变异
课堂小结
1．染色体变异包括染色体数目的变异和结构的变异。判断下列相关表述是否正确。
（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。（ ）
（2）体细胞中含有2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
X
课后练习
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
育种方式和原理的总结
杂交育种 基因重组
诱变育种 基因突变
多倍体育种 染色体变异
单倍体育种 染色体变异

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