生物 第五章 5.3 染色体变异教学 北师大版必修2.ppt

第3节染色体变异学习目标：学习目标：1举例说明染色体结构变异和数目变异的形式。举例说明染色体结构变异和数目变异的形式。2理解并解释染色体组的含义。理解并解释染色体组的含义。3能运用染色体变异的知识对一些自然现象作能运用染色体变异的知识对一些自然现象作出解释。出解释。20102010年年7 7月月2929日，中央电视台科技频日，中央电视台科技频道报道了这样一则让人惊奇的消息：道报道了这样一则让人惊奇的消息：近日，美国乔治亚州北部的切斯塔近日，美国乔治亚州北部的切斯塔提野生动物园，诞生了一匹罕见的提野生动物园，诞生了一匹罕见的斑斑马马驴驴。该该园园的的技技术术人人员员给给它它取取名名为为“爱爱克克莉莉斯斯”。“爱爱克克莉莉斯斯”是是由由该该园园唯唯一一的的一一匹匹斑斑马马与与驴驴杂杂交交产产生生的的后后代代，其其体体形形很很像像驴驴，但但其其细细长长的的脸脸和和四四肢肢上上均均长长有有与与斑斑马马类类似似的条形花斑。的条形花斑。思考：这匹斑马驴能产生后代吗？为什么？思考：这匹斑马驴能产生后代吗？为什么？提提示示：不不能能。因因为为斑斑马马和和驴驴是是两两个个不不同同的的物物种种，其其染染色色体体组组在在形形态态、结结构构和和数数目目三三方方面面均均存存在在着着很很大大差差异异，故故杂杂种种生生物物斑斑马马驴驴在在通通过过减减数数分分裂裂形形成成配配子子时时，同同源源染染色色体体的的联联会会必必然然紊紊乱乱，几几乎乎无无法法产产生生有有生生育育能能力力的的配子。配子。基础梳理基础梳理一、染色体的结构变异一、染色体的结构变异1染色体变异和基因突变的区别染色体变异和基因突变的区别(1)基因突变是染色体上的基因突变是染色体上的_基因的改基因的改变，是变，是_水平的变异，染色体变异是染色体结构水平的变异，染色体变异是染色体结构的改变和染色体的改变和染色体_引起的变异。引起的变异。(2)光学显微镜下可以观察到的是光学显微镜下可以观察到的是_。某一个位点上某一个位点上分子分子数目的增减数目的增减染色体变异染色体变异2染色体结构的变异染色体结构的变异(1)概念：染色体较大范围的结构改变，叫染色体结构变异。概念：染色体较大范围的结构改变，叫染色体结构变异。(2)类型：类型：_、缺失、缺失、_、易位。其中阻碍、易位。其中阻碍基因交换的是基因交换的是_，造成染色体间基因重排的是，造成染色体间基因重排的是_。重复重复倒位倒位倒位倒位易位易位(3)遗传效应遗传效应染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目和目和_发生改变，而导致发生改变，而导致_的变异。的变异。大多数染色体结构变异对生物是不利的。大多数染色体结构变异对生物是不利的。排列顺序排列顺序性状性状二、染色体数目的变异二、染色体数目的变异1类型：类型：_变异和非整倍性变异。变异和非整倍性变异。2染色体组染色体组(1)概念：细胞中在形态和功能上各不相同，但是携概念：细胞中在形态和功能上各不相同，但是携带着控制这种生物生长发育、遗传和变异全部信息带着控制这种生物生长发育、遗传和变异全部信息的一组的一组_染色体。染色体。整倍性整倍性非同源非同源(2)举例举例图中的雄果蝇体细胞染色体中图中的雄果蝇体细胞染色体中_就代表一就代表一个染色体组，与其个染色体组，与其_中的染色体相同。中的染色体相同。X、或或Y、精子精子3整倍性变异整倍性变异(1)含义：细胞内的染色体数目以含义：细胞内的染色体数目以_为单位为单位成倍增加或减少。成倍增加或减少。(2)二倍体、多倍体二倍体、多倍体二倍体：由二倍体：由_发育而来，体细胞中含有发育而来，体细胞中含有_的个体，包括几乎全部的动物和过的个体，包括几乎全部的动物和过半数的半数的_。染色体组染色体组受精卵受精卵两个染色体组两个染色体组植物植物多倍体多倍体概念概念优点优点缺点缺点由由_发育发育而来；体细胞中含而来；体细胞中含有有_染色体组染色体组茎秆粗壮；叶片、茎秆粗壮；叶片、果实比较大；糖类果实比较大；糖类与蛋白质等含量较与蛋白质等含量较高高成熟延迟成熟延迟结实率低结实率低受精卵受精卵三个或三个以上三个或三个以上人工诱导多倍体人工诱导多倍体二倍体二倍体有丝分裂有丝分裂c方法：低温处理法、温度激变法、方法：低温处理法、温度激变法、_。d应用：多倍体育种，如无子西瓜的培育。应用：多倍体育种，如无子西瓜的培育。化学诱变法化学诱变法(3)单倍体单倍体概念：体细胞中含有本物种概念：体细胞中含有本物种_染色体数目染色体数目的个体。的个体。类型：类型：_和和_。特点：与正常植株相比，植株长得特点：与正常植株相比，植株长得_，且，且_。单元单倍体单元单倍体配子配子多元单倍体多元单倍体弱小弱小高度不育高度不育未受精卵未受精卵花药离体花药离体孤雌孤雌染色体染色体单倍体植株单倍体植株实践应用：利用实践应用：利用_培育新品种。培育新品种。单倍体植株单倍体植株b优点：能明显优点：能明显_育种年限。育种年限。缩短缩短4非整倍体变异非整倍体变异(1)含义：在染色体正常数目的基础上增加或减少了含义：在染色体正常数目的基础上增加或减少了一条或几条染色体。一条或几条染色体。(2)结果：引起生物结果：引起生物_改变，甚至导致生物体改变，甚至导致生物体死亡。死亡。(3)应用：染色体工程。应用：染色体工程。性状性状三、探究低温对植物染色体数目变异的影响三、探究低温对植物染色体数目变异的影响1作出假设：低温能引起染色体数目变异。作出假设：低温能引起染色体数目变异。2设计试验设计试验(1)选择细胞选择细胞_的试验材料，分成不同的组。的试验材料，分成不同的组。(2)试验组进行试验组进行_处理，对照组放在室温下，一处理，对照组放在室温下，一定时间后，观察不同组细胞中定时间后，观察不同组细胞中_变化变化情况。情况。分裂旺盛分裂旺盛低温低温染色体数目染色体数目一、染色体结构的变异一、染色体结构的变异染色体结构变异的类型及遗传效应染色体结构变异的类型及遗传效应类类型型原因原因遗传效应遗传效应图解图解实例实例缺缺失失一条正常染色一条正常染色体断裂后丢失体断裂后丢失一个片段；同一个片段；同源染色体配对源染色体配对时可形成缺失时可形成缺失环环缺失片段越大，缺失片段越大，对个体影响越对个体影响越大。轻则影响大。轻则影响个体生活力，个体生活力，重则引起死亡重则引起死亡猫叫猫叫综合征综合征要点突破要点突破类类型型原因原因遗传效应遗传效应图解图解实例实例重重复复染色体上增加染色体上增加了相同的某个了相同的某个区段区段引起的遗传引起的遗传效应比缺失效应比缺失小，重复部小，重复部分太大会影分太大会影响个体生活响个体生活力力果蝇果蝇的的棒状棒状眼眼倒倒位位一条染色体片一条染色体片段断裂后倒转段断裂后倒转180后重新接后重新接到原位到原位形成配子，形成配子，大多异常，大多异常，从而影响个从而影响个体的生育体的生育类类型型原因原因遗传效应遗传效应图解图解实例实例易易位位一条染色一条染色体臂的一体臂的一段与另一段与另一条非同源条非同源染色体结染色体结合合产生部分异产生部分异常配子，使常配子，使配子的可育配子的可育性降低或产性降低或产生有遗传病生有遗传病的后代的后代人慢性人慢性粒细胞粒细胞白血病白血病特别提醒特别提醒(1)(1)染色体结构变异是以染色体片段为整体发生改变，染色体结构变异是以染色体片段为整体发生改变，其基因内部结构并未改变。其基因内部结构并未改变。(2)(2)染色体结构变异涉及多个基因，对生物性状影响较染色体结构变异涉及多个基因，对生物性状影响较大，有时甚至是致死的，而基因突变一般不会致死。大，有时甚至是致死的，而基因突变一般不会致死。(3)(3)易位发生在非同源染色体之间，而交叉互换发生在易位发生在非同源染色体之间，而交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。同源染色体的非姐妹染色单体之间。“猫叫综合征猫叫综合征”是人类的第是人类的第5号染色体部分缺失引号染色体部分缺失引起的，这种变异类型是起的，这种变异类型是 ()A基因突变基因突变B基因重组基因重组C常染色体数目变异常染色体数目变异 D常染色体结构变异常染色体结构变异例例1：【答案答案】D【解析解析】染色体发生的结构变异主要有染色体发生的结构变异主要有4种：染色种：染色体某一片段的缺失；染色体增加了某一片段；染色体某一片段的缺失；染色体增加了某一片段；染色体某一片段的位置颠倒；染色体的某一片段移接到体某一片段的位置颠倒；染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。题中第另一条非同源染色体上。题中第5号染色体部分缺失，号染色体部分缺失，应属于染色体结构变异的一种。应属于染色体结构变异的一种。二、染色体数目的变异二、染色体数目的变异1染色体组的理解和染色体组数的确认染色体组的理解和染色体组数的确认(1)对染色体组的理解对染色体组的理解从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体，从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体，互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染色体存在；色体存在；从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同，可以依此判断给出的染色体是否为、大小各不相同，可以依此判断给出的染色体是否为一个染色体组；一个染色体组；从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长发从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长发育的全部遗传信息；育的全部遗传信息；从物种类型看，每种生物一个染色体组的染色体数从物种类型看，每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组不目、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组不同。同。(2)确定生物体细胞中染色体组数目的方法确定生物体细胞中染色体组数目的方法据形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与据形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组，如图甲中与色体组，如图甲中与1号号(或或2号号)相同的染色体有相同的染色体有4条，条，此细胞有四个染色体组。此细胞有四个染色体组。据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因同一性状的基因(读音相同的大小写字母读音相同的大小写字母)出现几次，出现几次，则有几个染色体组，如图乙中，若细胞的基因型为则有几个染色体组，如图乙中，若细胞的基因型为AaaaBBbb，任一种基因如，任一种基因如A(a)各有四个，则该生物含各有四个，则该生物含有四个染色体组。有四个染色体组。根据染色体的数目和染色体的形态数来推算：染色根据染色体的数目和染色体的形态数来推算：染色体组的数目染色体数体组的数目染色体数/染色体形态数。如，果蝇体细染色体形态数。如，果蝇体细胞中有胞中有8条染色体，分为条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目种形态，则染色体组的数目为为2个。个。2单倍体、二倍体和多倍体的判定和应用单倍体、二倍体和多倍体的判定和应用(1)生物体倍性判定生物体倍性判定发育来源发育来源实例实例倍性倍性配配子子雄配子雄配子花药离体培养植株花药离体培养植株单倍体单倍体雌配子雌配子雄蜂雄蜂受受精精卵卵二个染色体组二个染色体组几乎全部动物和过几乎全部动物和过半数的高等植物半数的高等植物二倍体二倍体三个或三个三个或三个以上染色体组以上染色体组在植物中很常见在植物中很常见在动物中极少见在动物中极少见三倍体或三倍体或多倍体多倍体(2)三倍体无子西瓜培育过程中的几个问题三倍体无子西瓜培育过程中的几个问题关于两次传粉：第一次传粉是为了杂交得到三倍体关于两次传粉：第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了提供生长素刺激子房发育成种子，第二次传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。果实。用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗成为四倍体，是因用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗成为四倍体，是因为幼苗具有分生能力。为幼苗具有分生能力。秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花染色体数目秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的地下部分根仍为二倍体。加倍，而未处理的地下部分根仍为二倍体。四倍体植株上结的西瓜，种皮和瓜瓤为四个染色四倍体植株上结的西瓜，种皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子为三个染色体组。体组，而种子为三个染色体组。三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，不三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，不能产生正常配子。能产生正常配子。获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获取获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。(3)多倍体育种和单倍体育种的比较多倍体育种和单倍体育种的比较多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种原理原理染色体组成倍增加染色体组成倍增加染色体组成倍减少，再加染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种倍后得到纯种(指每对染指每对染色体上成对的基因都是纯色体上成对的基因都是纯合的合的)常用常用方法方法秋水仙素处理萌发的种秋水仙素处理萌发的种子、幼苗子、幼苗花药离体培养后，人工诱花药离体培养后，人工诱导染色体加倍导染色体加倍优点优点操作简单操作简单明显缩短育种年限明显缩短育种年限缺点缺点适用于植物，在动物方适用于植物，在动物方面难以开展面难以开展技术复杂一些，需与杂交技术复杂一些，需与杂交育种配合育种配合特别提醒特别提醒(1)(1)判定生物是单倍体、二倍体、多倍体的关键是它判定生物是单倍体、二倍体、多倍体的关键是它的发育起点。如果发育起点是配子，不论其体细胞的发育起点。如果发育起点是配子，不论其体细胞中含有几个染色体组，都叫单倍体。若发育起点是中含有几个染色体组，都叫单倍体。若发育起点是受精卵，其体细胞有几个染色体组，就叫几倍体。受精卵，其体细胞有几个染色体组，就叫几倍体。(2)(2)用秋水仙素处理植株使植株染色体数目加倍，若操用秋水仙素处理植株使植株染色体数目加倍，若操作处理对象是单倍体植株，叫单倍体育种；若操作处作处理对象是单倍体植株，叫单倍体育种；若操作处理对象为正常植株，叫多倍体育种，不要认为理对象为正常植株，叫多倍体育种，不要认为“染色染色体数目加倍体数目加倍”就是多倍体育种。另外，诱导染色体数就是多倍体育种。另外，诱导染色体数目加倍的方法不仅有秋水仙素等化学方法，还可以用目加倍的方法不仅有秋水仙素等化学方法，还可以用低温等物理方法处理。低温等物理方法处理。(3)(3)通常单倍体育种对象为二倍体，其产生的单倍体中通常单倍体育种对象为二倍体，其产生的单倍体中只有一个染色体组，诱导加倍后得到的是纯合子。若只有一个染色体组，诱导加倍后得到的是纯合子。若操作对象为四倍体，最终得到的个体不一定是纯合子。操作对象为四倍体，最终得到的个体不一定是纯合子。一个染色体组应是一个染色体组应是()A配子中的全部染色体配子中的全部染色体B二倍体生物配子中的全部染色体二倍体生物配子中的全部染色体C体细胞中的一半染色体体细胞中的一半染色体D来自父方或母方的全部染色体来自父方或母方的全部染色体例例2：【答案答案】B【解析解析】染色体组是二倍体生物在生殖细胞中形染色体组是二倍体生物在生殖细胞中形态和功能各不相同的一组染色体。如果研究对象是态和功能各不相同的一组染色体。如果研究对象是多倍体，则多倍体，则A、C、D各项的细胞中可能含有两个或各项的细胞中可能含有两个或两个以上的染色体组。两个以上的染色体组。1试验原理：低温处理植物分生组织细胞，能够抑试验原理：低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，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。数目发生变化。三、试验：探究低温对植物染色体数目变异的影响三、试验：探究低温对植物染色体数目变异的影响2以洋葱根尖为试验材料设计的具体试验步骤以洋葱根尖为试验材料设计的具体试验步骤3上述试验中几种溶液的作用上述试验中几种溶液的作用(1)卡诺氏液：固定细胞的形态。卡诺氏液：固定细胞的形态。(2)改良苯酚品红染液：细胞核染色，便于观察染色体改良苯酚品红染液：细胞核染色，便于观察染色体的形态。除此之外，醋酸洋红或龙胆紫都是碱性染料，的形态。除此之外，醋酸洋红或龙胆紫都是碱性染料，都可使染色体着色。都可使染色体着色。(3)15%的盐酸溶液：解离、使细胞分散开。的盐酸溶液：解离、使细胞分散开。(4)95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可与液，还可与15%的盐酸溶液混合解离、分散细胞。的盐酸溶液混合解离、分散细胞。下列有关下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化低温诱导植物染色体数目的变化”试验的叙述，正确的是试验的叙述，正确的是()A低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成B改良苯酚品红液的作用是固定和染色改良苯酚品红液的作用是固定和染色C固定和解离后的漂洗液都是固定和解离后的漂洗液都是95%酒精酒精D该试验的目的是了解纺锤体的结构该试验的目的是了解纺锤体的结构例例3：【答案答案】A【解析解析】试验的目的是认识低温诱导染色体数目试验的目的是认识低温诱导染色体数目的变化，而不是了解纺锤体的结构；固定细胞用的的变化，而不是了解纺锤体的结构；固定细胞用的是卡诺氏溶液，染色用的是改良苯酚品红液，漂洗是卡诺氏溶液，染色用的是改良苯酚品红液，漂洗液是液是95%酒精。酒精。