第五章基因突變及其他變異

第五章基因突變及其他變異第2節(jié)染色體變異教學目標目標010203通過低溫誘導染色體的實驗，理解染色體數目變化的機制。（科學探究）通過分析染色體組的概念，理解二倍體、多倍體和單倍體的特點和生產中的應用。（生命觀念、社會責任）結合染色體結構變異的示意圖，了解染色體結構變異的常見類型。（科學思維）野生祖先種馬鈴薯（多種顏色）栽培品種馬鈴薯（一般都為黃色）野生祖先種香蕉（有籽）栽培品種香蕉（無籽）野生祖先種VS栽培品種問題探討生物種類體細胞染色體數/條體細胞非同源染色體/套配子染色體數/條馬鈴薯野生祖先種242栽培品種484香蕉野生祖先種222栽培品種3331.請根據所學的減數分裂的知識，試著完成該表格。122411異常2.為什么我們平時吃的香蕉沒有種子？問題探討無籽香蕉提示：因為香蕉栽培品種體細胞中的染色體數目是33條，減數分裂時染色體發(fā)生聯(lián)會紊亂，不能形成正常的配子，因此無法形成受精卵，進而形成種子。1.概念：體細胞或生殖細胞內染色體數目或結構的變化。染色體數目的變異a染色體結構的變異b2.分類：染色體變異3.區(qū)別

基因突變、基因重組：分子水平的變異，光鏡下不可見染色體變異：細胞水平的變異，光鏡下可見細胞內個別染色體數目的增加或減少細胞內染色體數目以一套完整的非同源染色體為基數成倍的增加或成套的減少分類增多減少正常個別增減成倍增減（1）

個別染色體的增加或減少唐氏綜合征/21三體綜合征—多了一條21號染色體Turner綜合征性腺發(fā)育不良—少了一條X染色體姓名：胡一舟出生：1978.4.1智商：30（正常人的最低70）病因：比正常人多了一條21號染色體簡介：自1999年1月在保利劇場進行第一場指揮表演以來，至今已演出20場，與國內外十余家交響樂團進行過合作?；颊弑日Ｈ硕嘁粭l染色體——21號染色體是三條。其癥狀表現(xiàn)為智力低下，身體發(fā)育緩慢等。①同源染色體未分離②姐妹染色單體分離后移向細胞的同一極（1）

個別染色體的增加或減少的原因染色體組：細胞中的每套非同源染色體。（2）.以一套完整的非同源染色體為基數成倍地增加或成套地減少正常（8）增加一套（12）減少一套（4）染色體組：1）一組非同源染色體2）染色體的形態(tài)、大小、功能各不相同3）含有該物種生長、發(fā)育、遺傳、變異的全套遺傳信息根據對染色體組的學習，嘗試完成下表：圖示染色體組數每1個染色體組的染色體條數1個染色體組的圖示322341染色體組數目的判斷方法：根據染色體的形態(tài)判斷：細胞內同一形態(tài)的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。3個（每組5條）4個（每組2條）1個（每組3條）4個（每組4條）染色體組數目的判斷方法：根據染色體的形態(tài)判斷：細胞內同一形態(tài)的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。染色體組數目的判斷方法：根據基因型判斷：在生物體基因型中，相同基因或等位基因出現(xiàn)幾次，則有幾個染色體組。AaBBAAaAaaaBBbb同一字母不分大小寫重復出現(xiàn)幾次，就含有幾個染色體組。

2個每組2條3個每組1條

4個每組2條隨堂練習請判斷下列的幾個細胞含幾個染色體組？每組有幾條染色體？3個；3條1個；4條2個；4條3個；2條4個；3條4個；2條1個；4條2個；2條二倍體自然界中，幾乎全部的動物和過半數的高等植物都是二倍體。

通常由受精卵發(fā)育而成，體細胞中含兩個染色體組的個體叫做二倍體。二倍體一般情況下，二倍體通過減數分裂形成的配子有幾個染色體組呢？有一個染色體組體細胞中有無三個染色體組的生物？參考二倍體有性生殖過程，思考三倍體生物形成原因？二倍體的減數分裂出現(xiàn)錯誤，形成含有兩個染色體組的配子，這樣的配子與含有一個染色體組的配子結合，發(fā)育成的個體的體細胞中就含有三個染色體組，稱作三倍體。減數分裂Ⅰ出現(xiàn)錯誤由于原始生殖細胞中有3套非同源染色體，減數分裂時會出現(xiàn)聯(lián)會紊亂，不能形成可育的配子。所以三倍體的生物一般不可育。三無子西瓜香蕉馬鈴薯是四倍體香蕉是三倍體普通小麥是六倍體通常由受精卵發(fā)育而成，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體，統(tǒng)稱為多倍體。多倍體通常由受精卵發(fā)育而成，體細胞中含有三個染色體組的個體，叫三倍體。通常由受精卵發(fā)育而成，體細胞中含有四個染色體組的個體，叫四倍體。三倍體四倍體染色體組數是偶數可育，是奇數則不可育。莖稈粗壯。葉片、果實和種子都比較大。糖類和蛋白質等營養(yǎng)物質的含量都有所增加。生長緩慢，結實率低。優(yōu)點缺點多倍體四倍體番茄的維生素C的含量比二倍體品種幾乎增加了一倍如何獲得多倍體人工低溫可以誘導多倍體的形成秋水仙素可以誘導多倍體的形成自然帕米爾高原多倍體植物多達85%北極的柯爾古耶夫島上多倍體植物多達92%多倍體人工誘導多倍體（多倍體育種）方法處理對象：能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍。染色體數目加倍的細胞繼續(xù)進行有絲分裂，將來就可能發(fā)育成多倍體植株。著絲點分裂染色體復制染色體數加倍細胞無法正常分裂無紡綞絲牽引

4條染色體無紡綞體形成8條染色體萌發(fā)的種子或幼苗作用原理：低溫處理秋水仙素誘發(fā)等雄峰是單倍體體細胞中的染色體數目與本物種配子染色體數目相同的個體，叫做單倍體。單倍體成因：由配子（如卵細胞、花粉等）直接發(fā)育而來的個體。910111213141516

12345678

12345678910111213141516同源染色體非同源染色體蜂王雄蜂單倍體蜜蜂的性別決定雌蜂（蜂王）（2n=32）雄蜂（n=16）減數分裂配子n=16n=16雄峰（n=16）單倍體受精雌蜂（2n=32）二倍體n=16假減數分裂工蜂蜂王單倍體思考：體細胞中含有一個染色體組的生物一定是單倍體嗎？單倍體的體細胞中一定只含有一個染色體組嗎？一定不一定(3)單倍體特點：

大多數單倍體體細胞中染色體組數為奇數，減數分裂時聯(lián)會紊亂，無法形成正常的配子，因此一般長得弱小且高度不育。①玉米的體細胞中2n=20，由離體的玉米花粉直接發(fā)育成的個體含有_____條染色體。該個體是單倍體還是二倍體？②普通小麥是六倍體，體細胞中有_____個染色體組，其配子中有____個染色體組。③由普通小麥的配子發(fā)育而成的個體，體細胞中有___個染色體組。該個體是單倍體還是二倍體？④如何判斷單倍體和多倍體？10單倍體633單倍體看起點，由配子發(fā)育而成的個體是單倍體，由受精卵發(fā)育而成的個體是多倍體。隨堂練習秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)(1)方法：單倍體幼苗正常純合子(3)優(yōu)點：明顯縮短育種年限兩年(2)原理：染色體變異二倍體植株單倍體植株高度不育1.單倍體育種純合體，自交后代不會發(fā)生性狀分離技術復雜，需與雜交育種配合(4)缺點：花藥離體培養(yǎng)→P高桿抗病DDTT×矮桿感病ddttF1高桿抗病

DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓純合體秋水仙素→↑需要的矮抗品種單倍體育種第1年第2年P：高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1：高桿抗病

DdTt↓F2：D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種第1年第2年第3~6年↓××↑需要的矮抗品種矮抗優(yōu)點：明顯縮短育種年限，子代均為純合體，不發(fā)生性狀分離單倍體無子西瓜的形成二倍體授粉二倍體（父本）四倍體（母本）三倍體聯(lián)會紊亂無子西瓜秋水仙素授粉2.多倍體育種第一年第二年（以三倍體無子西瓜為例）為什么要進行兩次傳粉？第一次：雜交獲得三倍體植株的種子第二次：刺激子房發(fā)育成果實無子西瓜一定沒有種子嗎？(1)花藥離體培養(yǎng)≠單倍體育種：單倍體育種一般包括：雜交、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理和篩選4個過程。(2)單倍體育種的選擇時機：不能選擇特定基因型的花粉，因為花粉不能表現(xiàn)出相關性狀，應在秋水仙素處理后獲得的純合子中選擇具有所需性狀的個體。(3)單倍體育種與多倍體育種的操作對象不同：①由于單倍體往往高度不育，育種操作的對象一般是單倍體幼苗，通過組織培養(yǎng)得到純合子植株。②多倍體育種操作的對象是正常萌發(fā)的種子或幼苗。染色體變異在育種上的應用注意探究·實踐實驗原理：用低溫處理植物的分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導致細胞不能分裂成兩個子細胞，于是植物細胞中的染色體數目發(fā)生變化（加倍）。實驗目的：學習低溫誘導植物細胞染色體數目變化的方法。理解低溫誘導植物細胞染色體數目變化的作用機制。低溫誘導植物細胞染色體數目的變化探究·實踐材料用具實驗材料：蒜或洋蔥（均為二倍體，體細胞中的染色體數目為16）。實驗儀器：培養(yǎng)皿，濾紙，紗布，燒杯，鑷子，剪刀，顯微鏡，載玻片，蓋玻片，冰箱等。實驗試劑：卡諾氏液，質量濃度為0.01g/mL的甲紫（舊稱龍膽紫）溶液，質量分數為15%的鹽酸，體積分數為95%的酒精。探究·實踐實驗方法步驟還原糖是指具有還原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麥芽糖等誘導培養(yǎng)將蒜（或洋蔥）在冰箱冷藏室內（4℃）放置一周；取出后，于室溫（約25℃）進行培養(yǎng)；蒜長出約1cm長的不定根時，將裝置放入冰箱冷藏室誘導培養(yǎng)48-72h。取材固定剪取根尖0.5-1cm，放入卡諾氏液中浸泡0.5-1h，以固定細胞形態(tài)，然后用體積分數為95%的酒精沖洗2次。用藥液使組織中的細胞相互分離開來。還原糖是指具有還原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麥芽糖等解離目的：漂洗目的：染色目的：制片目的：包括______、______、______、_______4個步驟；解離漂洗染色制片使染色體著色使細胞分散開來，有利于觀察。制作裝片洗去藥液，防止解離過度探究·實踐結果與分析：視野中既有正常的二倍體細胞（多），也有染色體數目發(fā)生改變的細胞（少）。對照低溫誘導72h蒜根尖細胞染色體數目加倍的顯微照片（放大400倍）結論：低溫可以誘導植物細胞染色體數目發(fā)生變化。注意事項：在進行實驗的過程中，所觀察的細胞已經被卡諾氏液等殺死，看到的是死細胞。因此不能觀察到連續(xù)的變化。探究·實踐抑制紡錘體的形成，影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導致細胞不能分裂成兩個子細胞，而使得植物細胞染色體數目發(fā)生變化。討論：秋水仙素與低溫都能誘導染色體數目加倍，這兩種方法在原理上有什么相似之處？不同：低溫條件容易創(chuàng)造和控制，成本低、對人體無害、易于操作。1．普通小麥成熟花粉粒中含有三個染色體組，用這種花粉粒培育成的植株是

A．單倍體

B．二倍體

C．六倍體

D．三倍體2．某品種水稻由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有48條染色體，具有四個染色體組。則此品種水稻屬于

A．四倍體B．三倍體

C．二倍體D．單倍體實戰(zhàn)訓練

3．如圖是果蠅細胞的染色體組成，以下說法正確的是()

A.染色體1、2、4、5組成果蠅的一個染色體組

B.果蠅的一個染色體組有8條染色體

C.控制果蠅紅眼或白眼的基因位于2號染色體上

D.果蠅的體細胞內有2個染色體組。

染色體的某一片段缺失引起變異abcdefacdefbcdef1.缺失②果蠅缺刻翅的形成三染色體結構的變異類型舉例：①人類的貓叫綜合征:5號染色體部分缺失正常翅缺刻翅項目染色體片段缺失堿基對缺失圖解區(qū)別原理觀察合作探究：染色體結構變異中的缺失現(xiàn)象與基因突變中的堿基對的缺失現(xiàn)象很相似，他們對生物的影響一樣嗎？染色體結構變異基因突變在光學顯微鏡下觀察到在光學顯微鏡下觀察不到染色體中增加某一片段引起的變異abcdefbacdefb果蠅棒狀眼的形成正常眼棒狀眼2.重復三染色體結構的變異類型舉例：染色體某一片段移接到另一條非同源染色體上引起的abcdefhijkabcdefghijkg果蠅花斑眼的形成正常眼花斑眼3.易位舉例：三染色體結構的變異類型人慢性粒細胞白血病項目染色體易位交叉互換圖解區(qū)別位置原理觀察三染色體結構的變異類型非同源染色體之間同源染色體的非姐妹染色單體之間染色體結構變異基因重組在光學顯微鏡下觀察到在光學顯微鏡下觀察不到合作探究：染色體結構變異中的易位現(xiàn)象與基因重組中的交叉互換很相似，他們一樣嗎？染色體的某一片段位置顛倒引起變異acdefbafcdebcdeb4.倒位三染色體結構的變異類型正常翅卷翅注意：倒位發(fā)生在一條染色體中缺失重復倒位類型易位基因數目增加結果：基因數目減少結果：基因排列順序改變結果：基因排列順序改變結果：三染色體結構的變異類型缺失重復

易位

倒位染色體上基因數目、排列順序發(fā)生改變結果：性狀變異（改變）大多數染色體結構變異對生物體是不利的，有的甚至會導致生物體死亡。1.結果2.對生物體的影響染色體結構的變異結果和影響類別

基因突變基因重組染色體變異適用范圍類型發(fā)生時期結果光學顯微鏡觀察意義育種中的應用所有生物（包括病毒）自然狀態(tài)下，發(fā)生在真核生物的有性生殖過程中真核生物誘發(fā)突變、自發(fā)突變或（顯性突變、隱性突變）交叉互換型、自由組合型（基因工程、轉化實驗）染色體結構變異、染色體數目變異任何時期，主要發(fā)生在有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期減數第一次分裂前期、減數第一次分裂后期任何時期，主要發(fā)生在細胞分裂時引起基因堿基序列的改變（產生了新基因）產生了新基因型和性狀組成、不能產生新的基因和性狀使排列在染色體上基因的數目或排列順序發(fā)生改變，不產生新的基因，不能觀察到，屬于分子水平不能觀察到，屬于分子水平能觀察到，屬于細胞水平新基因產生的途徑；生物變異的根本來源；為生物的進化提供了豐富的原材料；生物變異的來源之一，對生物進化具有重要的意義誘變育種雜交育種單倍體育種、多倍體育種三種可遺傳變異比較表生物變異的來源之一，對生物進化具有重要的意義3練習與應用.

3.1概念檢測1.染色體變異包括染色體數目的變異和結構的變異。判斷下列相關表述是否正確。（1）只有生殖細胞中的染色體數目或結構的變化才屬于染色體變異。

（

）（2）體細胞中含有兩個染色體組的個體就是二倍體。（

）（3）用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體。（

）???.

2.秋水仙素能誘導多倍體形成的原因是

（

）A.促進細胞融合B.誘導染色體多次復制C.促進染色單體分開，形成染色體D.抑制細胞有絲分裂時紡錘體的形成D3.1概念檢測.

3.慢性髓細胞性白血病是一種惡性疾病，患者骨髓內會出現(xiàn)大量惡性增殖的白細胞。該病是由于9號染色體和22號染色體互換片段所致。這種變異屬于

（

）A.基因突變B.基因重組C.染色體結構變異D.染色體數目變異D3.1概念檢測.

4.填表比較豌豆、普通小麥、小黑麥的體細胞和配子中的染色體數目、染色體組數目，并且注明它們分別屬于幾倍體生物。3.1概念檢測生物種類豌豆普通小麥小黑麥體細胞中的染色體數/條配子中的染色體數/條728體細胞中的染色體組數2配子中的染色體組數3屬于幾倍體生物八倍體21141二倍體六倍體4265684.

3.2拓展應用1.在二倍體的高等植物