资源简介 (共58张PPT)第五章基因突变及其他变异第2节 染色体变异教学目标目标010203通过低温诱导染色体的实验,理解染色体数目变化的机制。(科学探究)通过分析染色体组的概念,理解二倍体、多倍体和单倍体的特点和生产中的应用。(生命观念、社会责任)结合染色体结构变异的示意图,了解染色体结构变异的常见类型。(科学思维)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)野生祖先种香蕉(有籽)栽培品种香蕉(无籽)野生祖先种 栽培品种(香蕉)课本P87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。讨论1. 请根据所学的减数分裂的知识,试着完成该表格。2. 为什么我们平时吃的香蕉没有种子?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 3122411异常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。问题探讨课本P87一、染色体及染色体变异类型1.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,称为染色体变异。(2)类型:②染色体结构变异①染色体数目变异(光学显微镜下可以观察到)课本P87①个别染色体数目的增加或减少②以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少①缺失②增加③易位④倒位课本P90二、染色体数目的变异课本P871.染色体数目变异类型(1)个别染色体的增加或减少举例1:21三体综合征(唐氏综合征)21-三体综合征患者(♂)的染色体组成正常人(♂)的染色体组成44条+XY(46条)45条+XY(47条)(21号染色体多一条)合作探究二:同学们思考,形成个别染色体的增加或减少原因是什么呢?原因一原因二(一)个别染色体的增加或减少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二、染色体的数目变异二、染色体数目的变异课本P871.染色体数目变异类型(2)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(以染色体组的形式成倍增加或减少)问题1:雄果蝇的体细胞中有几条染色体?问题2:II号和II号染色体是什么关系?III号和IV号染色体是什么关系?问题3:雄果蝇的体细胞中有几对同源染色体?问题4:雄果蝇的配子中有几条染色体?这些染色体形态、功能有何特点?这些染色体之间是什么关系?问题5:如果把配子中的染色体看作一组,雄果蝇的体细胞中有几组染色体?8条同源染色体非同源染色体4对4条各不相同非同源染色体两组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、XⅡ、Ⅲ、Ⅳ、YⅣⅡⅡⅢⅢXY体细胞配子雄果蝇的染色体组成图解ⅡⅢXⅣⅡⅢⅣY细胞中的每套完整的非同源染色体(1)染色体组概念:(2)染色体组分组方法:显微摄影凡是大小形态相同的分开(同源染色体分开)大小形态不同的分到一组(都是非同源染色体)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。XⅡⅢⅣYⅡⅢⅣXYⅡⅢⅣⅡⅢ雄果蝇染色体组成一个染色体组一个染色体组(二)以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或或成套的减少二、染色体的数目变异课本P87(3)染色体组特征本质上1形态上2功能上3一个染色体组不含同源染色体,不含等位基因。各不相同各不相同,但携带生物生长、发育、遗传和变异的一整套遗传信息。二、染色体的数目变异课本P87细胞中的一套完整的非同源染色体如何判断细胞中染色体组数?32____个染色体组,每个染色体组有____条①②____个染色体组,每个染色体组有____条③____个染色体组,每个染色体组有____条2341(1)根据“染色体形态”判断细胞内同种形态染色体有几条,就含几个染色体组;细胞中有几种形态的染色体,一个染色体组中就有几条染色体。如何判断细胞中染色体组数?YyRrAABBDDAaaABCD个染色体组每组 条染色体个染色体组每组 条染色体个染色体组每组 条染色体个染色体组每组 条染色体(2)根据“基因型”判断同一英文字母(无论大小写)出现几次,就含有几个染色体组。有几种字母出现,一个染色体组中就有几条染色体。AAaaBbbb → 同一字母出现4次 → 4个染色体组22233114下图是甲、乙、丙三种生物体细胞内染色体情况示意图,则对应的基因型可依次表示为 ( )A.AaBb,AAaBbb,AaaaB.AaaaBBbb,Aaa,AABBC.AAaaBbbb,AaaBBb,AaBbD.AaaaBbbb,AAabbb,ABCDD如何判断细胞中染色体组数?表示方法:2n (2→有两个染色体组,n→每组有n条非同源染色体)二、染色体数目的变异课本P873.二倍体概念:由受精卵发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体,叫做二倍体。实例:几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体野生马铃薯的染色体组成2n=24一般情况下,二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。雌配子n减数分裂2n二倍体(♂)受精作用2n受精卵雄配子n减数分裂2n二倍体发育有丝分裂2n二倍体(♀)减数分裂Ⅰ受精作用♀♂减数分裂Ⅰ复制复制减数分裂Ⅱ减数分裂Ⅱ二倍体二倍体正常的减数分裂(示两对同源染色体)二倍体如果二倍体在减数分裂Ⅰ后期,同源染色体不分离,所产生的配子中有几个染色体组?减数分裂Ⅰ复制减数分裂Ⅱ二倍体配子如果二倍体在减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂后,姐妹染色单体不分离,而是进入同一个子细胞,所产生的配子中有几个染色体组?两个减数分裂Ⅱ减数分裂Ⅰ复制二倍体配子两个2n二倍体2n配子减数分裂出错这样的配子与含有一个染色体组的配子结合,发育成的个体的体细胞中含有几个染色体组?二倍体的减数分裂出现错误,形成含有两个染色体组的配子。二、染色体数目的变异课本P884.三倍体2n二倍体(♂)受精作用3n受精卵雄配子n减数分裂3n发育有丝分裂2n二倍体(♀)雌配子2n减数分裂出错三倍体♂减数分裂受精作用三倍体♀减数分裂二倍体出错概念:由受精卵发育而来,体细胞中含有三个染色体组的个体,叫做三倍体。表示方法:3n实例:香蕉、三倍体无子西瓜三倍体为何不能形成种子?原因:三倍体因为原始生殖细胞中有三套同源染色体,减数分裂时出现联会紊乱,因此不能形成可育配子。课本P88二、染色体数目的变异课本P885.四倍体2n二倍体(♂)受精作用4n受精卵雄配子2n减数分裂4n发育有丝分裂2n二倍体(♀)雌配子2n减数分裂出错四倍体♂减数分裂受精作用四倍体♀减数分裂二倍体出错概念:由受精卵发育而来,体细胞中含有四个染色体组的个体,叫做四倍体。表示方法:4n出错出错成因:①两个含有两个染色体组的配子结合二、染色体数目的变异课本P885.四倍体2n二倍体(♂)受精作用2n受精卵雄配子n减数分裂4n有丝分裂出错2n二倍体(♀)雌配子n减数分裂四倍体成因:②二倍体在胚或幼苗时期受某种因素影响,体细胞在进行有丝分裂时,染色体只复制未分离。染色体复制,未分离二、染色体数目的变异课本P886.多倍体概念:由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体,统称为多倍体。实例:植物中很常见,动物中极少见特点:(1)优点①茎秆粗壮,叶片、果实、种子都比较大②糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加四倍体番茄维生素C的含量 比二倍体品种几乎增加一倍(2)缺点:生长发育延迟,结实(种子)率低课本P91练习与应用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141二倍体六倍体2165684二、染色体数目的变异课本P888.单倍体雄蜂(N=16)蜂王(2N=32)工蜂(2N=32)概念:由配子(生殖细胞)直接发育而来,体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体,叫作为单倍体。实例:蜜蜂中的雄峰蜜蜂蜂王工蜂雄峰雌蜂由受精卵发育而来(二倍体)——由卵细胞直接发育而来(单倍体)成因特点:①植株弱小②高度不育二、染色体数目的变异课本P898.单倍体单倍体一定只含一个染色体组吗?如何判断是几倍体?思考发育起点配子受精卵无论有几个染色体组单倍体细胞中染色体组数两个二倍体三个或三个以上多倍体染色体组数:1个或多个【例1】下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述,错误的是( )A.一个染色体组中不含同源染色体B.体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体C.由配子直接发育得到的个体称为单倍体D.二倍体生物中的一个染色体组携有控制该物种生长发育的全部遗传信息B【例2】(2024·广东韶关)将某品种马铃薯的花药进行离体培养获得幼苗,在幼苗细胞中发现了12对染色体,此幼苗个体属于几倍体及马铃薯的体细胞中含染色体数是多少 ( )A.单倍体,48 B.二倍体,24C.四倍体,48D.四倍体,24A归纳总结1:二倍体、多倍体、单倍体的比较项目 二倍体 多倍体 单倍体发育起点体细胞 染色体组数成因特点 正常可育 ①茎秆粗壮 ②叶、果实、种子较大 ③营养物质含量丰富 ①植株弱小②高度不育实例 人、果蝇、玉米 香蕉、马铃薯 蜜蜂的雄蜂受精卵受精卵配子2个3个或3个以上不确定(1个或多个)有丝分裂或减数分裂染色体不分离配子直接发育而成二、染色体数目的变异课本P887.人工诱导多倍体(1)方法:① 、② 。低温处理秋水仙素诱发(2)处理对象: .目前最常用且最有效(3)作用原理:萌发的种子或幼苗纺锤体染色体细胞分裂旺盛有丝分裂前期染色体复制着丝粒自动分裂无纺锤丝牵引染色体不能移向两极前期无纺锤丝形成细胞不能分裂成两个子细胞二倍体染色体数目加倍四倍体课本P91练习与应用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课本P91(4)实例:三倍体无子西瓜的培育二倍体西瓜幼苗二倍体西瓜幼苗滴加秋水仙素1.为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖?秋水仙素 处理四倍体西瓜植株自然 长成二倍体西瓜植株西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方,用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,导致细胞内染色体数目加倍,从而得到四倍体植株。2.处理后的植株,每个部位染色体数目是否都为4N?分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍(4N),而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变(2N)。第一年课本P91(4)实例:三倍体无子西瓜的培育二倍体西瓜幼苗二倍体西瓜幼苗滴加秋水仙素秋水仙素 处理四倍体西瓜植株自然 长成二倍体西瓜植株3.获得的四倍体为何与二倍体杂交?联系第一问,你能说出产生多倍体的基本途径吗?(母本)(父本)杂交杂交可以获得三倍体植株用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗果皮____果肉____种子____第一年4N4N3N第一次传粉三倍体①多倍体花粉可育低;②种子产量高;③种皮薄,利于播种4.为什么要用四倍体植株做母本?(四倍体有子西瓜:含三倍体种子)课本P91(4)实例:三倍体无子西瓜的培育二倍体西瓜幼苗二倍体西瓜幼苗滴加秋水仙素秋水仙素 处理四倍体西瓜植株自然 长成二倍体西瓜植株(母本)(父本)杂交果皮____果肉____种子____第一年4N4N3N第一次传粉三倍体第二年三倍体西瓜植株(母本)二倍体西瓜植株(父本)第二次传粉联会紊乱无子西瓜三倍体用二倍体花粉:刺激子房产生生长素,促进子房发育为果实。果皮____果肉____3N3N课本P91(4)实例:三倍体无子西瓜的培育第二年三倍体西瓜植株(母本)二倍体西瓜植株(父本)第二次传粉联会紊乱无子西瓜三倍体5.有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子,请推测产生这些种子的原因。三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子,因此,不能形成种子。但是,也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞,从而形成正常的种子,但这种概率特别小。6.无子西瓜每年都要制种,很麻烦,有没有别的替代方法?①进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗,再进行移栽。②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实。同时,在花期全时段要进行套袋处理,以避免受粉。课本P91(4)实例:三倍体无子西瓜的培育第一次传粉目的:杂交获到三倍体种子第二次传粉目的:刺激子房发育成果实——多倍体育种原理:染色体变异二、染色体数目的变异课本P89 与社会的联系8.单倍体应用:单倍体育种②方法及过程:正常植株花药(或花粉)离体培养单倍体幼苗人工诱导染色体加倍秋水仙素处理正常植株原理:植物细胞全能性原理:抑制纺锤体形成纯合子③优点:缺点:明显缩短育种年限;子代全是纯合子,不发生性状分离。技术复杂,需与杂交育种配合。= ①花药离体培养 + ②秋水仙素处理①原理:染色体变异归纳总结2:单倍体育种与多倍体育种的比较多倍体育种 单倍体育种原理常用方法优点缺点染色体变异染色体变异秋水仙素处理花药离体培养 + 秋水仙素处理明显缩短育种年限;子代都是纯合子。各种器官大;营养丰富技术复杂;需与杂交育种配合生长发育延迟;需与杂交育种配合8.研究人员将基因型为Hh的二倍体西瓜幼苗用秋水仙素处理后获得植株甲,再以植株甲为母本,基因型为Hh的二倍体西瓜植株为父本,进行杂交,获得植株乙。下列有关叙述正确的是( )A.秋水仙素能使植株的染色体数目加倍,故植株甲为纯合的四倍体B.植株甲接受二倍体西瓜植株的花粉后,其所结的西瓜为三倍体无子西瓜C.植株乙的基因型及比例为HHH∶HHh∶Hhh∶hhh=1∶5∶5∶1D.植株乙所结的果实通常不含种子的原因是减数分裂时染色体不能复制C其所结的西瓜为有子西瓜联会发生紊乱,不能产生正常的配子三、染色体结构的变异课本P901.猫叫综合征(1)病因:人的5号染色体部分缺失引起的遗传病(2)症状:患儿哭声轻,音调高,很像猫叫。生长发育缓慢,存在着严重的智力障碍。三、染色体结构的变异课本P902.类型(1)缺失——染色体的某一片段缺失引起的变异 (发生在同一条染色体上)实例:猫叫综合征、果蝇缺刻翅的形成果蝇正常翅果蝇缺刻翅项目 染色体片段缺失 碱基对缺失图解区别 原理观察比较染色体片段缺失与碱基对缺失染色体结构变异基因突变可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到三、染色体结构的变异课本P902.类型(2)重复——染色体中增加某一片段引起的变异 (发生在同一条染色体上)实例:果蝇棒状眼的形成棒状眼正常眼三、染色体结构的变异课本P902.类型(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。(发生在两条非同源条染色体之间的片段互换)实例:果蝇花斑眼的形成正常眼花斑眼项目 染色体易位 交叉互换图解区别 位置原理观察比较易位与交叉互换非同源染色体之间同源染色体的非姐妹染色单体之间染色体结构变异可在显微镜下观察到基因重组在显微镜下观察不到三、染色体结构的变异课本P902.类型(4)倒位——染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。(发生在同一条染色体上)实例:果蝇卷翅的形成正常翅卷翅颠倒180o缺失重复倒位类型易位基因数目增加结果 :基因数目减少结果 :基因排列顺序改变结果 :基因排列顺序改变结果 :一染色体结构的变异类型三、染色体结构的变异课本P903.结果Q:为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变 染色体结构上的缺失、重复、易位、倒位基因数量、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,甚至导致死亡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导致。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. 染色体数目变异课本P91练习与应用C非同源染色体之间易位染色体结构变异【例3】下列关于染色体结构变异的叙述,正确的是 ( )A.染色体之间的交换属于染色体结构变异B.只有在有丝分裂过程中才能发生染色体结构变异C.猫叫综合征是人的5号染色体部分缺失引起的一种遗传病D.染色体结构变异对生物体都是不利的,甚至会导致生物体死亡C【例4】下图是一个正常染色体上基因序列的示意图,染色体在细胞增殖过程中可能发生结构变异。下列属于染色体缺失的是( )A. B.C. D.C重复倒位易位探究·实践(P89)—— 低温诱导植物细胞染色体数目的变化1. 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。2. 过程: 诱导培养 → 固定 → 制片 → 观察生根后,冷藏室,诱导培养48-72h卡诺氏液浸泡,以固定细胞形态95%酒精冲洗2次①解离:解离液,使组织细胞相互分离②漂洗:清水③染色:甲紫溶液④制片:使细胞分散先低倍后高倍分生区细胞:排列紧密,呈正方形视野中大多数是正常的二倍体细胞,少数是染色体数目发生改变的细胞。3. 结论:或醋酸洋红液实验中的试剂及其作用探究·实践(P89)—— 低温诱导植物细胞染色体数目的变化试剂 使用方法 作用卡诺氏液体积分数为95%的酒精质量分数为15%的盐酸蒸馏水(清水)甲紫溶液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1 h冲洗用卡诺氏液处理的根尖与质量分数为15%的盐酸等体积混合,作为解离液与体积分数为95%的酒精等体积混合,作为解离液浸泡解离后的根尖约10 min把漂洗过的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3~5 min固定细胞形态洗去卡诺氏液解离根尖细胞解离根尖细胞漂洗根尖,洗去解离液使染色体着色1.下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述,错误的是( )A.用盐酸和酒精混合液解离根尖后即可染色B.染色常用的染液为甲紫溶液,也可用醋酸洋红液替代C.最好选用分裂中期的细胞进行观察,此时染色体形态最清晰D.低温处理与观察不能同时进行A①解离 ②漂洗 ③染色 ④制片3.下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述,正确的是 ( )A.原理:低温抑制着丝粒分裂,使染色单体不能移向两极B.解离:盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C.染色:甲紫溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色D.观察:显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目加倍C低温抑制纺锤体的形成,导致着丝粒分裂后染色体不能移向细胞两极,细胞不能分裂卡诺氏液能固定细胞的形态根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期,而低温抑制纺锤体的形成主要影响前期,因此在显微镜下观察到染色体数目加倍的只是少数细胞4.下图是某学生用二倍体植物(2n=20)做低温诱导染色体加倍实验时所拍摄的显微照片,下列说法正确的是( )A.该学生通过构建物理模型来研究低温诱导染色体加倍的过程B.在图中N时期,一定有4个染色体组C.低温发挥作用的时期是图中M所示的时期D.图中看不到由N→M时期的连续变化过程D拍摄的显微照片,属于放大后的图像N时期为分裂中期,2或4低温抑制纺锤体的形成,而纺锤体形成是在分裂前期课本P91练习与应用一、概念检测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( )×体细胞或生殖细胞×受精卵发育而来×不一定二、拓展应用1. 在二倍体的高等植物中,偶然会长出一些植株弱小的单倍体,这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代。单倍体是如何形成的?为什么不能繁殖后代?【提示】可能的原因是,二倍体植株经减数分裂形成配子后,一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代,是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组,减数分裂时没有同源染色体的联会,就会造成染色体分别移向细胞两极的紊乱,不能形成正常的配子。因此,就不能繁殖后代。课本P91练习与应用基因突变、基因重组和染色体变异的比较项 目 基因突变 基因重组 染色体变异本 质 基因结构的改变 基因的重新组合 染色体结构或数目发生变化发生时期 主要DNA复制时期 减数分裂Ⅰ前期和后期 细胞分裂期观 察 光学显微镜下无法观察 光学显微镜下无法观察 光学显微镜下可以观察适用范围 任何生物 真核生物、有性生殖 真核生物产生结果 产生新的基因 只改变基因型 基因“数量”或排列上发生变化共同点 都是可遗传的变异 归纳总结(背)染色体变异个别增减:染色体组二倍体概念特征多倍体单倍体分类数目变异以染色体组形式成倍增减缺失、 重复、 易位、倒位结构变异21三体综合征特征、育种、实验特征、育种小结 展开更多...... 收起↑ 资源预览