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第5章 基因突变及其他变异
第2节 染色体变异 教案
★教学目标
【生命观念】说出染色体变异包括染色体数目的变异和染色体结构的变异。
【科学思维】阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。
【科学探究】进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。
★教学难点
【教学重点】染色体数目的变异。
【教学难点】1.染色体组和单倍体的概念；2.低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。
★教学过程
【新课导入】
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它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉（见下表）。
讨论：
1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
提示：通过太空高辐射、微重力（或无重力）的特殊环境提高作物基因突变的频率，从而筛选出人们需要的品种。具体而言，在太空的特殊环境中，细胞分裂进行DNA复制时，由于受到高辐射或微重力（或无重力）的影响，配对的碱基容易出现差错而发生基因突变。
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。
3.分析表中数据，你还能提出什么问题吗？能否发挥想象力作出一些推测呢？
学生：在教师引导下，归纳概括染色体变异的概念，说出染色体变异的类型。
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。
变异类型：
类型一：染色体数目的变异
类型二：染色体结构的变异
【新课讲授】
一、染色体数目的变异
类型：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（以染色体组形式成倍增加或减少）。
1.细胞内个别染色体的增加或减少
先天性愚型（21三体综合征）患者比正常人多一条染色体——21号染色体是三条，其症状表现为智力低下，身体发育缓慢，并且表现出特殊的面容等。45＋XX或XY（47）。
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地减少（以染色体组形式成倍增加或减少）
（1）染色体组：一套非同源染色体（一组完整的非同源染色体）
教师：组织学生阅读教材P87-88页，对染色体组相关知识进行归纳总结。（本环节采用教师提问，学生抢答的方式进行）
学生：阅读教材，自主学习，归纳概括。
①一个染色体组中不存在同源染色体；
②一个染色体组中各染色体的形态和功能均不相同；
③一个染色体组中含有该物种的全部遗传信息；
④一个染色体组中不含有等位基因。
染色体组数的判断方法：
根据染色体形态判定：形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
2个 4个 2个 3个
根据相同或等位基因个数判定：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的等位基因或相同基因有几个，则含有几个染色体组。
AaaBbb Aa AAAaBBBB AaBB
3个 2个 4个 2个
（2）二倍体和多倍体
教师：以人和野生马铃薯的染色体组成为例，引导学生归纳概括二倍体的概念。
师生共同归纳总结得出：
二倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。
几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。
三倍体：含有两个染色体组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三个染色体组，称作三倍体。
四倍体：两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有四个染色体组，称作四倍体。如果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，也会形成四倍体。
多倍体：由受精卵发育而成的，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。
教师：组织学生阅读教材P88页和相关信息，引导学生结合课本内容，通过查询资料，归纳概括多倍体育种的方法、优点、原理和该过程的变异类型。
学生：归纳概括。
①多倍体植株的优点：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。
②常用的诱导产生多倍体的方法：用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。
③常用的诱导方法的作用原理：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。
无子西瓜的培育过程：
两次传粉：第一次传粉杂交获得三倍体种子；第二次传粉刺激子房发育成果实。
三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
PPT动画展示无子西瓜的培育过程
（3）单倍体
单倍体：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，叫做单倍体。
单倍体育种：
①单倍体植株的特点：植株弱小，高度不育。
②单倍体育种的过程：
③单倍体育种的优点：明显缩短育种年限。
【思考】单倍体一定含有一个染色体组吗？如何判断是几倍体？
学生思考后回答：体细胞中有一个染色体组的一定是单倍体。单倍体细胞中也可能含有两个或多个染色体组，例如四倍体的花粉培养成的单倍体中就含有两个染色体组。
单倍体育种和多倍体育种的比较：
学生：以小组为单位，填写表格，组组互评，共同完成表格内容。
多倍体育种 单倍体育种
原理 染色体变异（染色体组成倍增加） 染色体变异（染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种）
方法 秋水仙素（或低温）处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养后，人工诱导染色体加倍
优点 器官大，营养物质含量高 明显缩短育种年限
缺点 发育延迟，结实率低，适用于植物，在动物方面难以操作 技术复杂一些，需与杂交育种配合
【探究 实践】：低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验
教师：组织学生先阅读教材P89页的探究实践，然后对照课件内容，完成课件中空白处的填写，进而归纳概括低温诱导植物细胞染色体数目变化实验的原理、材料用具及作用、方法步骤等。
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（卡诺氏液）→制片→观察。
3.结论：
讨论：秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，可能都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后，没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，导致细胞中的染色体数目加倍。
二、染色体结构的变异
教师：展示具体实例和图片，引导学生归纳概括染色体结构变异的类型。
1.缺失：染色体的某一片段缺失。如果蝇缺刻翅的形成、猫叫综合征。
猫叫综合征是人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，患儿哭声轻，音调高，很像猫叫，生长发育迟缓，而且存在严重的智力障碍。
2.重复：染色体中增加某一片段。如果蝇棒状眼的形成。
3.易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。如果蝇花斑眼的形成。
4.倒位：染色体的某一片段位置颠倒。如果蝇卷翅的形成。
5.染色体结构变异的结果
染色体结构变异 染色体上基因的数目或排列顺序改变 生物的性状变异 大多数不利，有的甚至会导致生物体死亡
6.易位与互换的区别
教师：比较染色体易位与交叉互换。
学生：以表格的形式进行总结。
类型不同 时间不同 对象不同
易位 染色体结构变异 任何时间 非同源染色体之间
互换 基因重组 减数第一次分裂的四分体时期 同源染色体的非姐妹染色单体
【课堂作业】
1.下列关于染色体组的概念，错误的是（ ）
A.二倍体生物配子中的全部染色体
B.一个染色体组中无形态、大小、结构相同的染色体
C.不同生物的染色体组内染色体的数目、形态、大小一般不同
D.卵细胞或精子中的所有染色体
2。下列有关多倍体的叙述中，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.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
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
3.下列有关单倍体的叙述中，正确的是（ ）
A.未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体
B.含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体
C.生物的精子或卵细胞一定都是单倍体
D.含有奇数染色体组的个体一定是单倍体
4.下列变异中，不属于染色体结构变异的是（ ）
A.染色体缺失了某一片段 B.染色体增加了某一片段
C.染色体中DNA的一个碱基发生了改变 D.染色体某一片段位置颠倒了180°
参考答案:DCAC

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