1、第2节 染色体变异 教师参考 新课导入 导入1:先向学生播放一段音乐“天才”舟舟指挥世界名曲的视频,接着展示一段材料介绍,这个音乐“天才”的长相跟常人不同,他患有21三体综合征即先天性智力障碍,这种病由何引起的呢?引入本课课题。导入2:基因突变和基因重组均会导致后代遗传物质的改变,从而产生可遗传的变异。大家知道染色体是遗传物质的载体,如果染色体的结构或数目发生改变是否也会产生可遗传的变异呢?这就是我们本节要研究的课题(板书染色体变异)。自主学习要点探究自主学习学习目标:1.说出染色体结构变异的基本类型。2.说出染色体数目的变异。3.进行低温诱导染色体数目变化实验。知识梳理 一、染色体结构的变异
2、 1.类型及概念(1)类型:缺失:染色体中某一片段 引起变异。重复:染色体中某一片段 引起变异。倒位:染色体中某一片段 引起变异。易位:染色体的某一片段移接到另一条 上引起变异。缺失 增加 位置颠倒 非同源染色体 (2)概念:排列在染色体上的基因的 发生改变,从而导致 。2.对生物体的影响 大多数对生物体 ,有的甚至会导致生物体 。选择 关于染色体结构变异的叙述,不正确的是()A.外界因素可提高染色体断裂的频率 B.染色体缺失了某段,可导致生物性状发生改变 C.一条染色体某一段颠倒180后,由于遗传物质并没有减少,因此生物性状一定不发生改变 D.染色体结构变异一般可用显微镜直接检验 数目或排列
3、顺序 性状的变异 不利 死亡 C 二、染色体数目变异 1.类型及实例 类型实例细胞内 的增加或减少人类的 .细胞内染色体数目以 的形式成倍地增加或减少雄蜂、三倍体西瓜个别染色体 染色体组 21三体综合征 2.染色体组(1)概念:细胞中的一组 ,在形态和功能上 ,但又互相协调,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。非同源染色体 各不相同(2)图示 图中的雄果蝇体细胞染色体中 或 就代表一个染色体组,与其 中的染色体组成相同。3.二倍体和多倍体(1)概念 X、Y、配子 项目起点体细胞染 色体组数实例二倍体 .几乎全部 和过 半数的 .多倍体 .三倍体香蕉和 .受
4、精卵 两个 动物 高等植物 受精卵 3个或3个以上 四倍体马铃薯(2)多倍体的特点和诱导方法 特点:粗壮,叶片、果实和种子都比较大,等营养物质的含量都有所增加。人工诱导 茎秆 糖类和蛋白质 方法用 处理或 处理原理能够抑制 的形成,导致染色体不能移向 细胞两极,从而引起细胞内染色体数目 .秋水仙素 低温 纺锤体 加倍 4.单倍体(1)概念:体细胞中含有 染色体数目的个体。(2)特点:与正常植株相比,植株长得弱小且 。本物种配子 高度不育(3)应用:单倍体育种。方法 花药 幼苗 加倍,正常纯合子 单倍体 染色体数目 优点:。明显缩短育种年限 判断 (1)细菌的变异类型有基因突变、基因重组和染色体
5、变异。()(2)体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体,含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。()(3)由配子发育而来的个体,体细胞中无论含有几个染色体组,都是单倍体。()(4)单倍体茎秆粗壮,果实、种子较大,而多倍体则植株矮小,且高度不育。()三、低温诱导染色体数目的变化 1.实验原理 低温处理植物分生组织细胞,能够抑制 的形成,以致影响 被拉向两极,细胞也不能分裂成两个子细胞,结果植物细胞染色体数目发生变化。纺锤体 染色体 2.实验流程 根尖培养将洋葱放在盛有清水的广口瓶上培养,底部接触水面,置于适宜条件下,使之生根 低温诱导待不定根长至约 1 cm 时,将整个装置放入冰箱的低温室内(
6、4),诱导培养 36 h 材料固定剪取根尖约 0.51 cm,放入卡诺氏液中浸泡 0.51 h,固定形态,然后用体积分数为 95%的酒精冲洗 2 次 制作装片解离 染色制片(同观察植物细胞的有丝分裂)观察先用 观察,找到变异细胞,再用 观察 结论低温能诱导植物染色体数目加倍 漂洗 低倍镜 高倍镜 选择 对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验,错误的描述是()A.处于分裂间期的细胞最多 B.在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞 C.在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程 D.在诱导染色体数目变化方面,低温与秋水仙素诱导的原理相似 C 问题引领:1.“易位”与“交叉互换”有哪
7、些区别?2.怎样区分基因突变与染色体结构变异?要点探究 与染色体结构变异易混的两种变异 要点一 教师参考 1.“易位”与“交叉互换”的区别 项目 交叉互换 易位 图解 发生于同源染色体之间 发生于非同源染色体之间 属于基因重组 属于染色体结构变异 在显微镜下观察不到 可在显微镜下观察到 区别 发生在减数第一次 分裂的四分体时期 发生在有丝分裂 和减数分裂过程中 2.基因突变和染色体结构变异的区别 项目基因突变染色体结构变异变化实质基因发生碱基对的 替换、缺失、增添染色体上的基因片段 缺失、重复、倒位及易位对象碱基对基因结果碱基的排列 顺序改变基因数目或 排列顺序改变【典例1】(2014沈阳模拟
8、)如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图,图中和,和互为同源染色体,则图a、图b所示的变异()A.均为染色体结构变异 B.基因的数目和排列顺序均发生改变 C.均使生物的性状发生改变 D.均可发生在减数分裂过程中 解析:由图可知,图a为交叉互换属于基因重组,基因的数目和排列顺序未发生改变,性状可能没有变化;图b是染色体结构变异,基因的数目和排列顺序均发生改变,性状也随之改变;两者均可发生在减数分裂过程中。D 备选例题 如下图所示,已知染色体发生了四种变异,下列相关叙述正确的是()A.发生的变异均未产生新基因 B.发生的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变 C.所发生的变异均可在
9、光学显微镜下观察到 D.依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位,为基因突变 解析:基因突变是指因DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变,染色体结构变异是指染色体的部分片段发生重复、缺失、倒位、易位等变化。据图可知依次为染色体结构变异中的缺失、重复和倒位,中基因n的出现是基因突变的结果。基因突变可以产生新基因,其不能在光学显微镜下观察到。D 方法透析 基因突变与染色体结构变异的判定方法(1)从变异发生的层次看:基因内部个别碱基对的增添、缺失或替换为基因突变;基因数目或排列顺序的改变为染色体结构变异,此改变不深入基因内部。(2)从变异的结果看:染色体上基因的数量和位置不改变产
10、生新的基因(等位基因)为基因突变,基因的数量和排列顺序改变为染色体结构变异。(3)从镜检的结果看:基因突变在显微镜下观察不到,而染色体结构变异可通过显微镜观察到。【题组演练】1.下列变异中不属于染色体结构变异的是()A.同源染色体的两条非姐妹染色单体之间相互交换片段 B.非同源染色体的两条非姐妹染色单体之间相互交换片段 C.一条染色体上的某个片段发生了位置的颠倒 D.某条染色体上的某一小片段发生了缺失 解析:同源染色体的两条非姐妹染色单体之间相互交换片段,这属于基因重组。非同源染色体的两条非姐妹染色单体之间相互交换片段,这属于易位。一条染色体上的某个片段发生了位置上的颠倒,这属于倒位。某条染色
11、体上有一个小片段发生了缺失,这属于缺失。A 2.染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式,丙、丁、戊图表示某染色体变化的几种情形,则下列有关叙述正确的是()A.甲可以导致戊的形成 B.乙可以导致丙的形成 C.甲可以导致丁或戊两种情形的产生 D.乙可以导致戊的形成 解析:由图可知,甲表示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换,乙表示非同源染色体之间的易位。前者的变异类型属于基因重组,发生交叉互换后在原来的位置可能会换为原基因的等位基因,可导致丁的形成;乙属于染色体结构变异,由于是与非同源染色体之间发生的交换,因此易位后
12、原位置的基因被换成控制其他性状的基因,可导致戊的形成。丙属于染色体结构变异中的“重复”。D 问题引领:1.怎样判断某生物体细胞中染色体组数?2.单倍体与二倍体、多倍体的主要区别是什么?3.单倍体、多倍体在育种中有何应用?单倍体、二倍体和多倍体及相关育种的比较 要点二 教师参考 1.二倍体、多倍体和单倍体的比较 二倍体多倍体单倍体染色 体组2个3个或3个以上1至多个发育 起点受精卵受精卵配子植物 特点正常果实、种子较大,生长 发育延迟,结实率低植株弱小,高度不育2.多倍体育种和单倍体育种的比较 多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成倍减少,再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都
13、是纯合的)常用 方法秋水仙素处理萌发的种子、幼苗花药离体培养后,人工诱导染色体数目加倍优点操作简单明显缩短育种年限缺点适用于植物,在动物方面难以操作技术复杂一些,需与杂交育种配合【典例2】(2015福建泉州一中期中)下列各图表示的是某些植物的体细胞,请根据下列条件判断:(1)肯定是单倍体的是 图;某植物的基因型为Aaa,它可能是上述的 图;茎秆粗壮但不能产生种子的是 图,原因是减数分裂时,过程发生紊乱,不能形成可育的配子。(2)体细胞为C图的植株,其减数第二次分裂后期的细胞中含有 个染色体组。(3)假定A是由受精的卵细胞发育而来,则A是 倍体,其每个染色体组含有 条染色体。解析:(1)染色体组
14、可以根据同一形态的染色体来判断,有几个形态相同的染色体就有几个染色体组。由图可知A图中由3个染色体组,B中有2个染色体组,C图中有2个染色体组,D图中有1个染色体组,肯定是单倍体的是D图。某植物的基因型为Aaa,说明含有3个染色体组,它可能是上述的A图。茎秆粗壮应是多倍体的特征,但不能产生种子说明不能产生正常的配子,主要是减数分裂同源染色体联会紊乱,故应是A图。(2)体细胞为C图的植株,在减数第二次分裂中不应有同源染色体,而在减数第二次分裂后期,因为着丝点分裂,此时的细胞中应有2个染色体组。(3)如果A是由受精卵发育而来,含有3个染色体组,A应是三倍体。因为有3种不同形态的染色体,故一个染色体
15、组有3条染色体。答案:(1)D A A 同源染色体联会(2)2 (3)三 3 方法透析 染色体组的判断(1)据染色体形态判断:细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。如下图所示的细胞中,形态相同的染色体a中有3条,b中两两相同,c中各不相同,则可判定它们分别含三个、二个、一个染色体组。(2)根据基因型判断:在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次,该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如:基因型为AaaaBBbb的细胞或生物体,含有四个染色体组。(3)根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。染色体组数=染色体数目染色体形态数 备选例题 D 解析:过程
16、表示杂交,其原理为基因重组。过程常用的方法为花药离体培养。过程使用秋水仙素或低温处理幼苗,因为单倍高度不育,不产生种子,的结果为多倍体属于多倍体育种,和都利用抑制纺锤体的形成导致染色体加倍的原理。用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下,下列有关此育种方法的叙述中,正确的是()A.过程的作用原理为染色体变异 B.过程必须经过受精作用 C.过程必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 D.过程与的原理相同 方法透析 秋水仙素处理两点认识(1)秋水仙素无法处理单倍体的种子,原因是二倍体的单倍体高度不育,一般不结种子。(2)不要一看到“染色体加倍
17、”就认为属于多倍体育种,若秋水仙素处理对象是正常植株,则属于多倍体育种,若处理的是单倍体植株,则属于单倍体育种。A 解析:普通小麦是六倍体,体细胞含有6个染色体组42条染色体,因此减数分裂产生的配子中含有3个染色体组,21条染色体,故A错误;玉米是二倍体,体细胞含有2个染色体组20条染色体,因此减数分裂产生的配子中含有一个染色体组,即10条染色体,故B正确;八倍体小黑麦,体细胞中含有8个染色体组,56条染色体,因此减数分裂产生的配子含有4个染色体组,28条染色体,故C正确;蜜蜂是二倍体,体细胞含有2个染色体组,32条染色体,因此减数分裂产生的配子中含有1个染色体组,即16条染色体,故D正确。【
18、题组演练】1.(2015贵州遵义四中期中)下列四组数据错误的一项是()组别生物名称体细胞中含 染色体个数单倍体体细胞中 含染色体个数A普通小麦(六倍体)427B玉米(二倍体)2010C小黑麦(八倍体)5628D蜜蜂(二倍体)32162.某二倍体植物的体细胞中染色体数为24条,基因型为AaBb,这两对基因分别位于两对同源染色体上。请据图回答问题:(1)该植物产生的花粉基因型有 种。C是指利用秋水仙素处理,则个体的体细胞中含有 条染色体。(2)个体与个体基因组成的重要区别是 ,个体中能稳定遗传的占 。(3)若要尽快获得纯种优良(aaBB)的品种,则应采用上图中 (用字母表示)过程进行育种。解析:基
19、因型为AaBb的植株产生的配子有AB、Ab、aB、ab四种;图中A是减数分裂,B是花药离体培养,C是秋水仙素处理,E是受精作用,F是个体发育。(2)个体是纯合子,而个体为AaBb的自交后代,其中既有纯合子又有杂合子,纯合了占1/4。(3)要想尽快获得纯种优良的品种,应采用单倍体育种,即ABC过程。答案:(1)4 24(2)个体全部为纯合子 1/4(3)ABC 3.无子西瓜的培育过程可用下图表示:(1)用 处理二倍体西瓜(2N)幼苗的地上部分,可得到四倍体西瓜,则该西瓜植株根细胞中的染色体数是 。培育无子西瓜的原理是 。(2)在自然状态下,若二倍体西瓜细胞的基因型由AaBb变为ABb,从染色体变异角度分析,可能原因是 。解析:(1)秋水仙素可抑制纺锤体的形成,导致染色体数目加倍;由于秋水仙素处理的是西瓜的地上部分,故地下部分染色体数目没有发生任何变化,还是二倍体(2N);培育无子西瓜的原理是染色体变异。(2)二倍体西瓜含有2个染色体组,正常情况下,A和a存在于一对同源染色体上,B和b存在于另一对同源染色体上,根据题意,AaBb变为ABb可知,该变异可能是a所在的染色体缺失或染色体部分缺失。答案:(1)秋水仙素 2N 染色体变异(2)缺失1条染色体或染色体部分缺失 点击进入课时训练 谢谢观赏Thanks!
