新教材高中生物第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异教学案新人教版必修第二册

- 1 - 第2节 染色体变异

学

习

目 标 核 心 素 养

1.理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念及特点。(重、难点)

2.概述单倍体育种与多倍体育种的原理和过程。(重点)

3.概述染色体变异的类型。 1.列表比较二倍体、多倍体和单倍体。

2.结合案例,分析染色体变异在育种上的应用。

3.阐明染色体变异导致遗传物质变化,可能导致生物性状的改变甚至死亡。

一、染色体变异

指生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。

二、染色体数目变异

1．变异类型和实例

类型 实例

个别染色体的增加或减小 21三体综合征

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 三倍体无子西瓜

2.染色体组的组成

细胞中的一套非同源染色体。

3．二倍体

4．多倍体

(1)概念起点：受精卵染色体组数：三个或三个以上染色体组实例：三倍体香蕉、四倍体马铃薯

(2)特点：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。

(3)人工诱导多倍体(多倍体育种)

方法 用秋水仙素处理或用低温处理

处理对象 萌发的种子或幼苗 - 2 - 原理

能够抑制纺锤体的形成,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

5.单倍体

(1)概念：体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。

(2)特点植株长得弱小高度不育

(3)应用：单倍体育种。

①方法：花药――→离体培养单倍体幼苗――→人工诱导用秋水仙素处理染色体数目加倍得到正常纯合子

②优点：明显缩短育种年限。

二、染色体结构变异

1．染色体结构变异的类型[连线]

2．染色体结构变异的结果

(1)使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变,而导致性状的变异。

(2)大多数染色体结构变异对生物体是不利的,有的甚至会导致生物体死亡。

三、低温诱导植物染色体的数目变化

1．实验原理

2．实验流程及结论 - 3 - 根尖的培养及诱导①培养方法：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面②诱导时机：待洋葱长出 1 cm左右的不定根时③诱导措施：将整个装置放入冰箱的冷藏室内（4 ℃），诱导培养36 h

↓

取材及固定①取材：剪取诱导处理的根尖 0.5～1 cm②固定：放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h， 以固定细胞的形态③冲洗：用体积分数为95%的酒精冲洗2次

↓

制作装片①解离②漂洗③染色：使用改良苯酚品红染液④制片与“观察植物细胞的有丝分裂”实验的相同

↓

观察：先用低倍镜观察,找到变异细胞,再换用高倍镜观察

↓

结论：低温能诱导植物染色体数目加倍

判断对错(正确的打“√”,错误的打“×”)

1．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。( )

2．人工诱导多倍体最常用、最有效的方法是用秋水仙素处理休眠的种子。( )

3．猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。( )

4．基因突变、基因重组、染色体变异在光学显微镜下都可以观察到。( )

5．染色体片段的缺失和增加必然导致基因种类的变化。( )

6．经低温诱导后,在显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。( )

提示：1.× 由配子发育而来的生物,无论含有几个染色体组,都是单倍体。

2．× 秋水仙素可抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,诱导染色体加倍,但休眠种子细胞不进行细胞分裂。

3．√

4．× 基因突变和基因重组在光学显微镜下观察不到。

5．× 染色体片段的增加会导致基因数目增加,基因种类不会变化；染色体片段缺失会 - 4 - 导致基因数目减少,还有可能导致基因种类减少。

6．× 由于分裂间期较长,大多数细胞处于间期,看不到染色体。

染色体数目的变异

[归纳总结]

1．染色体组的理解

(1)果蝇染色体的组成

项目 性别 染色

体数目 同源

染色体 常染

色体 性染

色体 染色体组

甲 8 4对 Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、

Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ XY Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y

乙 ♀ 8 4对 Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、

Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ XX Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X

(2)染色体组的特点

2．染色体组数的判断方法

(1)根据染色体形态判断

①依据：细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。

②实例：如下图所示的细胞中,形态相同的染色体a中有4条,b中有3条,c中两两相同,d中各不相同,则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。

(2)根据基因型判断

①依据：控制同一性状的基因出现几次,就含几个染色体组(每个染色体组内不含等位或 - 5 - 相同基因)。

②实例：据图可知,e～h中依次含4、2、3、1个染色体组。

(3)根据染色体数和形态数的比值判断

①依据：染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少,每种形态的染色体有几条,即含几个染色体组。

②实例：果蝇体内该比值为8条染色体/4种形态＝2,则果蝇含2个染色体组。

3．单倍体、二倍体和多倍体

(1)比较

项目 单倍体 二倍体 多倍体

染色体组 一个或多个 两个 三个或三个以上

来源 配子发育 受精卵发育 受精卵发育

特点 植株弱小,高度不育 正常 茎秆粗壮,叶、果实、种子较大,营养物质多,发育延迟,结实率低

实例 玉米、水稻的单倍体 几乎全部动物和过半数的高等植物 香蕉、普通水稻

(2)判断方法

①如果生物体由受精卵(或合子)发育而成,体细胞中含有几个染色体组,该生物就称为几倍体。

②如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成,无论体细胞中含有几个染色体组,都称为单倍体。

易错提醒：关于单倍体的三个易错点

(1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组,如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。

(2)单倍体并非都不育：二倍体的配子发育成的单倍体,表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组,则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因,可育并能产生后代。 - 6 - (3)单倍体是生物个体,而不是配子：精子和卵细胞属于配子,但不是单倍体。

1．右图所示为雄果蝇染色体图,据图能得到的结论是( )

①其配子的染色体组是X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ ②有丝分裂后期有4个染色体组,染色体有5种不同形态 ③减数分裂Ⅱ后期有2个染色体组,染色体有5种不同形态 ④该生物进行基因测序应选择5条染色体

A．①②③④ B．①②③

C．①②④ D．②③④

C [该图为雄果蝇染色体图,减数第一次分裂产生的子细胞含有4条形态不同的染色体(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y)。减数第二次分裂后期含有2个染色体组,染色体只有4种不同形态。]

2．下列有关单倍体的叙述,不正确的是( )

①由未受精的卵细胞发育成的植物,一定是单倍体

②含有两个染色体组的生物体,一定不是单倍体 ③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 ④基因型为aaaBBBccc的植株一定是单倍体 ⑤基因型为Abcd的生物体一般是单倍体

A．③④⑤ B．②③④

C．①③⑤ D．②④⑤

B [由未受精的卵细胞发育而来的个体一定是单倍体,①正确；含有两个染色体组的生物体,可能是二倍体,也可能是四倍体生物的单倍体,②错误；生物的精子或卵细胞是生殖细胞,不是个体,所以不能称为单倍体,③错误；基因型为aaaBBBccc的植株可能是单倍体,也可能是三倍体,④错误；基因型为Abcd的生物体细胞中只有一个染色体组,一般是单倍体,⑤正确。]

染色体结构变异

[问题探究]

下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①和②、③和④互为同源染色体,这两种变异分别属于哪一种可遗传变异？

图a

图b - 7 - 提示：图a发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间,属于基因重组；图b发生在非同源染色体之间,属于染色体结构变异。

[归纳总结]

1．染色体结构变异类型的比较

类型 具体变化 图解 实例

缺失 染色体某一片段缺失引起的变异

猫叫综合征

重复 一条染色体的断裂片段接到其同源染色体的相应部位,结果后者就有一段重复基因

果蝇的棒状眼

倒位 一条染色体的断裂片段,位置倒过来后再接上去,造成这段染色体上的基因位置颠倒 果蝇3号染色体上猩红眼—桃色眼—三角翅脉

易位 染色体发生断裂,断裂片段接到非同源染色体上的现象

人慢性粒细胞白血病

2.结果

染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,而导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的,有的甚至会导致生物体死亡。

3．染色体缺失、重复与基因突变的区别

项目 基因突变 染色体缺失、重复

实质 碱基对的替换、缺失和增添 染色体上基因的增加或缺失

对象 碱基对 基因

结果 碱基对的数目或排列顺序改变 基因数目或排列顺序改变

是否可见 分子水平、光学显微镜下观察不到 光学显微镜下可观察到

4.染色体易位与交叉互换的区别

项目 染色体易位 交叉互换

图解

区别 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间

属于染色体结构变异 属于基因重组

可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到

可发生于有丝分裂和减数分裂只发生于减数分裂Ⅰ的四分体时期