1、第2节 染色体变异,第5章 基因突变及其他变异,学习导航 1.结合图55，阐明染色体结构变异的类型和结果。 2.结合教材实例，简述二倍体、多倍体和单倍体的概念。 3.通过教材实验，了解多倍体育种的原理和操作过程。 重难点击 1.理解染色体组的概念。 2.理解二倍体、多倍体和单倍体的概念。 3.单倍体育种和多倍体育种的原理和过程。,课堂导入 舟舟， 1978年4月1日出生在中国的武汉。他是个先天性 愚型患者，智力只相当于几岁的小孩子。舟舟从小偏爱 指挥，当音乐响起时，舟舟就会拿起指挥棒，挥动短短 的手臂，惟妙惟肖地做出标准的指挥动作，直到曲终。 研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是：第21
2、号染色体比常人多了1条。那么染色体都有哪些变异，对生物有什么影响呢？本节课我们来学习染色体变异。,一、染色体结构的变异,当堂检测,二、染色体数目的变异,内容索引,三、低温诱导植物染色体数目的变化及育种,一、染色体结构的变异,基础梳理,1.含义 染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的 或 发生改变，而导致 的变异。 2.类型,数目,排列顺序,性状,丢失,增加,非同,源染色体,位置颠倒,3.结果 大多数染色体结构变异对生物体是 的，有的甚至会导致生物体死亡。,不利,下图分别表示不同的变异类型，其中图中的基因2由基因1变异而来。据此分析：,答案 图发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因
3、重组； 图发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。,问题探究,答案,1.图和图的变异分别发生在哪种染色体之间？属于哪类变异？,答案 图是易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变； 图是基因突变，只是改变基因的结构，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序。,2.图和图相比，二者对染色体上基因的数目或排列顺序的影响有什么不同？,答案,答案 能在光学显微镜下观察到的是。,3.图中能在光学显微镜下观察到的是哪种？,答案,答案 不能。若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失；若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复。,4.能确定图中的变异具体属于哪种染色体
4、结构变异吗？,知识整合,同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换属于基因重组，非同源染色体之间的片段交换属于染色体结构变异中的易位；基因突变在光学显微镜下都观察不到，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序；染色体变异可以在光学显微镜下观察到，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变。,拓展应用,1.如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是,答案,解析,A. B. C. D.,解析 染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、增添、倒位和易位等。是基因突变或减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。,2.下列关于染色体变异和基因突变的主要区别的叙述
5、，错误的是 A.染色体结构变异是染色体的一个片段缺失、重复、倒位或易位等，而 基因突变则是DNA分子中碱基对的替换、增加或缺失 B.原核生物与真核生物均可以发生基因突变，但只有真核生物能发生染色体变异 C.基因突变一般是微小突变，其对生物体影响较小，而染色体结构变异是较大的变异，其对生物体影响较大 D.多数染色体结构变异可通过显微镜观察进行鉴别，而基因突变则不能,答案,解析,解析 基因突变是分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基对的改变，在光学显微镜下观察不到，原核生物和真核生物都可以发生；染色体结构变异是染色体的一个片段的变化，只有真核生物可以发生。基因突变和染色体结构变异都可能对生物
6、的性状产生较大影响。,四个方面区分三种变异 (1) “互换”方面：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。 (2) “缺失” 方面：DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。 (3)变异的水平方面：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。,(4)变异的“质”和“量” 方面：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因
7、的排列顺序。,二、染色体数目的变异,基础梳理,1.类型,细胞内 的增加或减少 细胞内染色体数目以 的形式成倍地增加或减少,个别染色体,染色体组,2.染色体组,(1)果蝇体细胞中共有 对同源染色体，其中 对是常染色体， 对是性染色体。,4,3,1,(2)雄果蝇减数分裂产生精子的过程中， 分离，因此配子中的染色体的组成为 或 ，它们是一组_染色体。 (3)像雄果蝇精子中的染色体一样，细胞中的一组 染色体，在形态和功能上 ，但又互相协调，共同控制生物的 、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个 。,同源染色体,、X,、Y,非同源,非同源,各不相同,生长,染色体组,3.二倍体、多倍体和单倍体 (
8、1)二倍体：由 发育而来的个体,体细胞中含有 个染色体组的个体叫做二倍体。自然界中,几乎全部 和过半数的 都是二倍体。 (2)多倍体 概念：由 发育而来，体细胞中含有 个以上染色体组的个体。 实例：香蕉( 倍体)、马铃薯( 倍体)、普通小麦( 倍体)。 特点：茎秆 ，叶片、果实和种子都比较 ，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所 。也存在结实率低，晚熟等缺点。,受精卵,两,动物,高等植物,受精卵,三个或三,三,四,六,粗壮,大,增加,(3)单倍体 概念：体细胞中含有本物种 染色体数目的个体。 实例：蜜蜂中的 蜂。 特点：植株长得 ，一般高度 。但是，利用单倍体植株培育新品种能明显缩短育种年限。,
9、配子,雄,弱小,不育,下面甲表示细胞染色体图，乙表示细胞基因型，据图分析：,答案 4个。细胞内同一种形态的染色体有4条。,问题探究,答案,2.乙生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？,答案 4个。在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了4次。,1.甲生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？,答案 4个。,3.若丙生物的体细胞含32条染色体,有8种形态,丙生物细胞中含有几个染色体组？,答案 单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体的单倍体含有2个染色体组，因此判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。如果生
10、物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。,4.单倍体是不是一定只含有一个染色体组？如何区分单倍体和多倍体？,答案,知识整合,判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。如果生物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。,拓展应用,3.下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是 A.一个染色体组中不含同源染色体 B.由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C.单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组 D.人工诱导多倍体的唯一方法是用
11、秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,答案,解析,解析 染色体组是不含有同源染色体的；个体若由受精卵发育而来，含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素处理或低温处理等。,(1)细胞中含有一个染色体组的是_图。 (2)细胞中含有两个染色体组的是_图。 (3)细胞中含有三个染色体组的是_图，它_(一定，不一定)是三倍体。 (4)细胞中含有四个染色体组的是_图，它_(可能，不可能)是单倍体。,4.根据图中AH所示的细胞图回答下列问题：,答案,解析,D、G,C、H,A、B,不一定,E、F,可能,解析 在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有
12、几个染色体组。在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。确认是否为单倍体需看发育起点。,染色体组数的判断方法 (1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 (2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组。 (3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。,三、低温诱导植物染色体数目的变化及育种,基础梳理,1.实验原理：用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制细胞分裂时_的形成，使染色体不能被拉向两极，这样细胞不能_ _，染色体的数目就发生变化。 2.实验操作
13、步骤 (1)培养：将洋葱放在清水中培养，待长出约 左右的不定根时，放入冰箱(4 ) 36 h。 (2)固定：剪取诱导处理的根尖约0.51 cm，放入 液中浸泡0.51 h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的 冲洗2次。,纺锤体,分裂成两个子,细胞,1 cm,诱导培养,卡诺氏,酒精,(3)制作装片：按解离、 、 和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。 (4)观察：先用 倍镜观察，找到既有 倍体细胞，也有_ _的细胞的视野。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用_倍镜观察。,漂洗,染色,低,二,染色体数目发,生改变,高,1.下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析回
14、答下列问题：,答案 过程是用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，产生四倍体的过程，其原理是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。,问题探究,答案,(1)过程是哪种处理过程？其原理是什么？,答案 不是。地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍，含有四个染色体组；根细胞没有加倍，只含有两个染色体组。,答案 传粉是为了杂交得到三倍体种子，传粉是为了刺激子房产生生长素促进果实发育。,(2)和都是传粉，目的有什么不同？,(3)过程处理后，新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？,答案,答案 西瓜f的瓜瓤来自母本，含有四个染色体组，而种子e的胚含有三个染色体组。,(4)西瓜f的瓜瓤、种子e的胚分别含有几个染色
15、体组？,答案 三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，一般不能产生正常配子。,(5)为什么三倍体西瓜没有种子？,答案,答案 F1的基因型是DdTt，能产生四种配子：DT、dT、Dt、dt。,2.如图表示用纯种的高秆(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，据图分析：,答案,(1)F1能产生几种雄配子？,答案 过程是花药离体培养过程。原理是细胞的全能性。,(2)过程是哪种处理？其原理是什么？,答案 过程是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。处理后ddTT占的比例为1/4。,(3)过程是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？,答案,拓展应用,5.下
16、列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是 A.用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成 B.洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 冰箱中，诱导36 h C.卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态 D.装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤,答案,解析,解析 低温诱导的原理是抑制纺锤体的形成；剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。,6.将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到的四倍体芝麻 A.对花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻 B.产生
17、的配子没有同源染色体，所以无遗传效应 C.与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻 D.秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期,答案,解析,解析 二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到的是同源四倍体，体细胞内有4个染色体组，而且每个染色体组之间都有同源染色体。由四倍体的配子发育来的芝麻是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育的。四倍体的配子中有两个染色体组，二倍体的配子中有一个染色体组，所以四倍体与二倍体杂交产生的是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不育。秋水仙素诱导染色体加倍时，起作用的时期是细胞分裂的前期，抑制纺
18、锤体的形成。,课堂小结,缺失,倒位,单倍体,多倍体,数目,配子,合子,配子,固定,漂洗,染色,当堂检测,1.如图为一对同源染色体在减数分裂时的配对行为，表明该细胞发生了,2,3,4,5,1,答案,解析,A.基因突变 B.染色体变异 C.基因重组 D.碱基互补配对,解析 根据图示推测其产生的过程为：,2,3,4,5,1,这是染色体倒位发生后引起的变化，属于染色体结构变异。,2.基因突变和染色体变异的一个重要的区别是 A.基因突变在光学显微镜下看不见 B.染色体变异是定向的，而基因突变是不定向的 C.基因突变是可以遗传的 D.染色体变异是不能遗传的,答案,2,3,4,1,5,解析 基因突变是DNA
19、分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体的变异可在光学显微镜下直接观察到；生物的变异是不定向的；基因突变和染色体变异其遗传物质均发生改变，都是可遗传的变异。,解析,2,3,4,1,5,3.下列关于染色体组的叙述，正确的是 A.体细胞中的一半染色体是一个染色体组 B.配子中的全部染色体是一个染色体组 C.本物种配子中的一半染色体是一个染色体组 D.二倍体生物配子中的全部染色体是一个染色体组,答案,解析,解析 一个染色体组内各条染色体大小、形态各不相同，是一组非同源染色体。只有二倍体产生的配子中含有一套非同源染色体，才是一个染色体
20、组。,2,3,4,1,5,4.双子叶植物大麻(2n20)为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，再将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是 A.18XY B.18YY C.9X或9Y D.18XX或18YY,答案,解析 由题知2n20，性别决定为XY型，则花药的染色体组成为9X或9Y，将其培育成单倍体后再利用秋水仙素处理，诱导染色体加倍后，植株的染色体组成是18XX或18YY。,解析,5.已知二倍体西瓜的体细胞中含有22条染色体，西瓜的绿皮(A)对白皮(a)为显性，大子(B)对小子(b)为显性，这两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现对一批纯种绿皮大子与白皮小子西瓜种子进行了
21、下列操作： a.将这批种子播种，并用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗，使之成为四倍体； b.当被处理后的绿皮大子西瓜植株开花后，将白皮小子西瓜植株的花粉授予绿皮大子植株，使之杂交获得F1。 (1)亲本杂交当年结_(选填“有子”或“无子”)西瓜，其果皮颜色为_。,2,3,4,1,5,答案,解析,有子,绿皮,(2)秋水仙素的作用是_ _。,抑制有丝分裂时纺锤体的形成，使细胞中的染色体,数目加倍,解析 纯种绿皮大子西瓜基因型为AABB，白皮小子西瓜基因型为aabb，用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗后基因型为AAAABBBB，其和aabb杂交后形成受精卵AAaBBb，发育为种子，所以母本
22、结的是有子西瓜。因果实由母本的子房发育而成，果皮来自子房壁，母本基因型为AAAABBBB，所以果皮颜色为绿皮。,2,3,4,1,5,(3)由于工作人员的疏忽，进行a操作时，其中有一株幼苗没有用秋水仙素处理，其通过杂交获得了有子西瓜。第二年，工作人员将该种子(F1)播种，用一定浓度的秋水仙素处理其幼苗，并让F1与白皮小子西瓜植株杂交获得F2。(提示：F1进行减数分裂时，每4条同源染色体等量随机分配到配子中去，其产生的配子可育) F1减数第二次分裂后期细胞中含有_个DNA分子，_个染色体组，_对同源染色体。,2,3,4,1,5,答案,解析,44,4,22,2,3,4,1,5,解析 幼苗没有用秋水仙
23、素处理，基因型为AABB，其和aabb杂交后形成子代基因型为AaBb，用秋水仙素处理后为AAaaBBbb，染色体数为44，染色体组为4组。减数第一次分裂同源染色体分离后，减数第二次分裂后期着丝点分开，DNA分子数为44，染色体数为44，染色体组为4组，同源染色体为22对。,从F2中可以选出白皮小子的西瓜品种吗？为什么？ _ _。,2,3,4,1,5,不能，因为F2是三倍体，其减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子(或F2是三倍体，其高度不育),答案,解析 AAaaBBbb和白皮小子西瓜植株aabb杂交后得到F2为三倍体，因为减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子，所以形成的三倍体高度不育，不能作为品种得以保留。,解析,若只考虑种皮这一对相对性状的遗传，则F2的基因型及比例为_。,2,3,4,1,5,解析 AAaa在四条同源染色体上，在分离时随机分配，因此有AA、Aa、aa三种组合，比例为141，和a一种配子随机结合后得到的F2的基因型及其比例为AAaAaaaaa141。,答案,解析,AAaAaaaaa141,
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