高中生物 3.3 染色体变异及其应用同步课件 苏教版必修2.ppt

第三节染色体变异及其应用 课程标准1 简述染色体的结构和数目变异 2 收集染色体变异在育种上应用的事例 课标解读1 列举染色体结构和数目变异类型及特点 2 比较二倍体 多倍体与单倍体 3 举例说明染色体变异在育种上的应用 许多染色体的变异 包括染色体结构的变异 是可以用 直接观察的 1 染色体中某一片段缺失 片段上的基因也随之失去 染色体结构的变异 1 可见性 2 类型 显微 缺失 镜 2 除了正常染色体以外 多了部分染色体片段 这额外的染色体片段称为重复 3 一条染色体的片段断裂后倒转180 又重新接上去 4 一条染色体的一段接到另一条 染色体上 如果两条非同源染色体互相交换染色体片段 叫做相互易位 染色体的 以及 不正常的重新连接 或一些 的诱导 3 主要原因 4 影响因素 重复 倒位 易位 非同源 断裂 断裂后的片段 电离辐射 病毒感染 化学物质 使排列在染色体上的基因的 或 发生改变 从而导致性状的变异 大多数染色体结构的变异对生物体是 有时甚至导致生物体死亡 猫叫综合征是人的 染色体 引起的 易位和四分体时期的交叉互换均发生了染色体片段的移接 二者有何本质区别 提示易位是一条染色体上的某片段移接到了另一条 非同源染色体上 而四分体时期的交叉互换则是 同源染色体非姐妹染色单体间 互换某片段 5 对性状的影响 6 实例 思维激活1 数目 排列顺序 不利的 5号 部分缺失 染色体结构的变异 1 在自然条件或人为因素的影响下 染色体结构发生的改变 都会使染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变 从而导致性状的变异 2 染色体结构变异的类型 续表 3 环境中化学物质对染色体结构变异的影响 实验原理a 微核是细胞在有丝分裂过程中 各种有害物质使细胞核损伤残留在核外的微小核染色质块 微核是染色体结构变异的结果 b 蚕豆根尖细胞进行旺盛的有丝分裂 c 一定浓度的硫酸铜溶液可诱发产生微核 实验步骤培养蚕豆种子 25 水培 根长到0 5 1 5cm处理蚕豆根尖 移入质量浓度为300mg l的硫酸铜溶液中培养6h 自来水冲洗后 再移入自来水中培养24h 制作临时装片染色 用改良碱性品红染液染色镜检计算微核率 每个根尖计数500 1000个细胞该实验可设计对照 对蚕豆根尖只用水培而不用硫酸铜溶液处理的平行操作实验 特别提醒 1 染色体结构变异是染色体本身的变化 是细胞水平的变异 在显微镜下可以观察到 2 重复和易位的区别在于重复是染色体的某一片段连接到其同源染色体上 而易位是染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 3 交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间 4 探究水质污染程度与细胞微核率高低的关系 可用不同浓度的硫酸铜溶液处理蚕豆根尖 对比观察硫酸铜溶液浓度与微核率的关系 并用坐标曲线表示 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发生变化 图甲 图乙分别表示两种染色体之间的交叉互换模式 图丙 丁 戊表示某染色体变化的三种情形 下列有关叙述正确的是 巩固1 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 解析甲图所示属于同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换 乙图属于非同源染色体之间的易位 属于染色体结构变异 丙图是染色体结构变异中的重复 丁图与交换前相比 eh变成了eh 属于发生了交叉互换 戊图是染色体结构变异中的易位 据此分析得出结论 答案d 正常情况下 每种生物的染色体数目都是 的 在不同物种之间 染色体数目往往 生物体细胞中染色体一般都是 存在的 自然界中的生物大多是二倍体 它们的 中所具有的 组成一个染色体组 染色体数目的变异 1 体细胞中的染色体情况 2 染色体组 恒定 差别很大 成对 配子 全部染色体 染色体数目的 或者 等 都称为染色体数目的变异 3 染色体数目变异的概念 4 染色体数目变异的类型 成倍增加或减少 个别染色体的增加 或减少 一倍性变异与单倍性变异有何区别 二者有何联系 提示一倍性变异即体细胞中只含一个染色体组的变异 单倍性变异即体细胞中含有的染色体数等于配子染色体数的变异 对于二倍体生物而言 其一倍性变异等于单倍性变异 对于多倍体生物而言 一倍性变异与单倍性变异的含义不同 思维激活2 1 一个染色体组所含染色体的特点 一个染色体组中不含有同源染色体 一个染色体组中所含有的染色体形态 大小和功能各不相同 一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息 即含一整套基因 2 染色体组数目的确定方法 根据细胞中染色体的形态判断 1 染色体组分析及染色体组数目的确定 细胞内同一形态的染色体有几条 则含有几个染色体组 如图甲细胞中同一形态的染色体有4条 则该细胞含4个染色体组 图乙含3个染色体组 图丙含1个染色体组 根据基因型来判断在细胞或生物体的基因型中 控制同一性状的基因 不分显隐性 出现几次 则有几个染色体组 如图乙细胞基因型为aaabbb 基因a和a 或b和b 共有3个 则该细胞共有3个染色体组 3 根据染色体的数目和染色体的形态数来推算 2 单倍体 二倍体和多倍体 续表 续表 特别提醒体细胞中含1个染色体组的个体为一倍体 也属单倍体的一种 体细胞中含2个或2个以上染色体组的个体是否为二倍体 多倍体或单倍体需依据其发育起点确认 若个体来源于 受精卵 则有几个染色体组即可称作几倍体 若个体来源于配子 则无论含几个染色体组均应称作单倍体 巩固2 下图a h所示的细胞中 说明它们各含有几个染色体组 1 细胞中含有一个染色体组的是 图 2 细胞中含有二个染色体组的是 图 3 细胞中含有三个染色体组的是 图 4 细胞中含有四个染色体组的是 图 5 上图中一定是单倍体的是 图 6 若a由配子发育而来 它应属 倍体 若a由受精卵发育而来 它应属 倍体 解析 1 在细胞内形态相同的染色体有几条 就含有几个染色体组 如图e 每种染色体含有4个 所以是4个染色体组 2 在细胞内 含有同音字母有几个 就是含有几个染色体组 如d图中 同音字母仅有一个 所以该图只有一个染色体组 由此可知 a b图含有三个染色体组 c h图含有二个染色体组 e f图含有四个染色体组 d g图含有一个染色体组 答案 1 d g 2 c h 3 a b 4 e f 5 d g 6 单三 2 优点 明显 1 自然作用机理 当植物体的内外环境发生骤变时 正在分裂的细胞中的 可能受到破坏 已经 的染色体不能 细胞不能 于是形 染色体变异在育种上的应用 离体培养 纯合二倍体 2 多倍体育种 缩短育种年限 纺锤体 复制 分配到两极 分成两个子细胞 成了 的细胞 然后发育成 的个体 2 人工诱导 方法 处理 机理 抑制 的形成 导致细胞内染色体数目 植株优点 茎杆 所得果实 叶片 种子都比较 糖类和蛋白质等营养物质含量有所 染色体组加倍 多倍体 秋水仙素 萌发的种子或幼苗 纺锤体 加倍 粗壮 大 增加 思维激活3 单倍体育种时 常采用哪种方法人工诱导染色体加倍 处理材料应为 萌发的种子或幼苗 对吗 提示单倍体育种过程中 常用秋水仙素人工诱导染色体加倍 处理材料应为 幼苗 而不是 萌发的种子 因为单倍体往往不育 不能结出种子 染色体变异在育种上的应用 1 单倍体育种 多倍体育种 杂交育种的比较 续表 2 三倍体无子西瓜的培育过程 过程 相关知识点分析a 关于两次传粉 第一次传粉是杂交得到三倍体种子 第二次传粉是为了刺激子房发育成果实 b 用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体 秋水仙素应处理幼苗或萌发的种子 因为萌发的种子 幼苗具有分生能力 细胞进行有丝分裂 秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的 c 秋水仙素处理后 分生组织分裂产生的茎 叶 花等染色体数目加倍 而未处理的如根部细胞染色体数目不变 d 四倍体上结四倍体西瓜 四倍体西瓜内的种子的胚有三个染色体组 胚乳有五个染色体组 果皮 种皮均为四个染色体组 特别提醒 1 单倍体育种和多倍体育种均用到秋水仙素处理 但处理的对象不同 2 单倍体育种不等于花粉离体培养 单倍体育种获得的几乎都是纯合子 且有几个染色体组就是几倍体 而花粉离体培养得到的都是单倍体 巩固3 有两个纯种的小麦 一为高秆 d 抗锈病 t 另一为矮秆 d 易染锈病 t 这两对性状独立遗传 用两种育种方法培育矮秆抗锈病的新品种 1 方法一的步骤如下 过程a叫 过程b叫 过程c的处理方法是 f1的基因型是 表现型是 矮秆抗锈病新品种的基因型应是 2 方法二的步骤如下 过程d叫 过程e是指 过程f是 过程g是指 此过程最常用的物质是 3 育种方法一叫 育种 方法二叫 育种 解析由题干获得的信息有 小麦是纯种 高秆对矮秆是显性 抗锈病对易染锈病为显性 且两对性状独立遗传 解答本题时应明确育种的方法及基本步骤等相关知识 再结合每小题作答 由已知性状的亲本定向选育新品种的育种方法有两种 杂交育种和单倍体育种 前者依据基因重组原理 后者依据染色体变异原理 两者不仅原理不同 而且过程和育种周期等均不同 其中单倍体育种周期短 尽管如此 这两种方法均可达到相同的目的 答案 1 杂交自交 不断种植和选择 直到选出稳定的矮秆抗锈病新品种 ddtt高秆抗锈病ddtt 2 杂交减数分裂花粉离体培养人工诱导染色体加倍秋水仙素 3 杂交单倍体 例1 右图表示 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 示例一染色体结构的变异 a b c d 思维导图 深度剖析染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失 易位 倒位 和重复 是基因突变或是减数分裂四分体时期发生交叉互换所致 答案c 归纳提升区分染色体结构变异中的易位与交叉互换 变式拓展 右图所示为某生物细胞减数分裂时 两对联会的染色体之间出现的异常 十字型结构 现象 图中字母表示染色体上的基 因 据此所作推断中 正确的是 多选 a 此种异常源于染色体的结构变异b 该生物产生的异常配子很可能有haa或hbb型c 该生物基因型为hhaabb 一定属于二倍体生物d 此种异常可能会导致生物体育性下降 解析由图中减数分裂时 两对联会的染色体之间出现异常的 十字型结构 现象 判断此种异常源于染色体的易位 a与b或者b与a基因所在染色体易位 那么 该生物产生的异常配子很可能有haa或hbb型 该生物基因型为hhaabb 但不能判断其一定属于二倍体生物 也有可能是单倍体 此种异常可能会导致生物出现遗传病 从而使生物体育性下降 答案abd 例2 如下各图中 所表示的是某些植物的体细胞 请根据下列条件判断 示例二染色体数目的变异 1 肯定是单倍体的是 图 它是由 倍体的生殖细胞直接发育形成的 2 茎秆较粗壮但不能产生种子的是 图 判断的理由是 3 如果都不是由生殖细胞直接发育形成的 则其中肯定是二倍体的是 图 4 如果c图中的植株是由某植物的卵细胞直接发育形成的 那么它是 倍体 形成它的那个植物是 倍体 该植物有性生殖形成种子时 发育中的胚乳细胞内含 个染色体组 思维导图 深度剖析a b c d四图中依次含有的染色体组数是3 2 2 1 含有一个染色体组的一定是单倍体 染色体组数大于等于3的多倍体植株茎秆较粗壮 染色体组数为奇数的细胞减数分裂时会发生联会紊乱 不能产生正常的生殖细胞 也就不能产生种子 由受精卵发育而来的 体细胞中含有几个染色体组就是几倍体 所以图b c表示的是二倍体细胞 由卵细胞直接发育形成的是单倍体 若单倍体细胞中含有两个染色体组 则原体细胞中含有4个染色体组 是四倍体 胚乳是由受精极核发育而来的 含有6个染色体组 答案 1 d二 2 a含有三个染色体组 在减数分裂时会因发生联会紊乱而不能形成正常的生殖细胞 不能产生种子 3 b c 4 单四6 技巧点拨单倍体 二倍体和多倍体的确定方法可由下列图解中提供的方法区分开来 注 x为一个染色体组的染色体数 a b为正整数 单倍体往往是由配子不经受精作用直接发育成的生物个体 例3 如图表示某种农作物 和 两个品种分别培育出 三个品种的过程 示例三染色体变异在育种上的应用 根据上述过程 回答下列问题 1 用 和 培育 所采用的方法 称为 方法 称为 所依据的原理是 2 用 培育出 的常用方法 是 由 培育成 的过程中用化学药剂 处理 的幼苗 方法 和v合称为 育种 其优点是 3 由 培育成 的常用方法 称为 形成的 叫做 依据的原理是 思维导图 深度剖析 1 由图示过程可看出方法 是杂交 方法 是自交 由 和 利用方法 和 培育出 所依据的原理是基因重组 2 用 培育出 所采用的方法 是花粉离体培养 形成ab单倍体 由该单倍体再培育成 通常利用秋水仙素处理 的幼苗 从而得到稳定遗传的新品种 该育种方法称为单倍体育种 优点是明显缩短育种年限 3 由图中 培育出 常用方法是人工诱导产生多倍体 形成的 是多倍体 或四倍体 该育种方法依据的原理是染色体变异 答案 1 杂交自交基因重组 2 花粉离体培养秋水仙素单倍体明显缩短育种年限 3 人工诱导产生多倍体 或四倍体 多倍体染色体变异 易错提醒单倍体育种中 染色体加倍的诱导时机应为单倍体幼苗形成后 如下图所示 粉 用低温处理植物分生组织细胞 能够抑制纺锤体的形成 染色体不能被拉向两极 细胞也不能分裂成两个子细胞 导致细胞染色体数目发生变化 1 洋葱根尖培养将洋葱放在装满清水的广口瓶上 让其底部接触水面 待洋葱长出约1cm左右的不定根时 将整个装置放入冰箱的低温室内 4 诱导培养36h 实验 低温诱导植物染色体数目的变化 技法必备 1 实验原理 2 实验流程 2 取材剪取诱导处理的根尖约0 5 1cm 放入卡诺氏液中浸泡0 5 1h 固定细胞形态 然后用体积分数为95 的酒精冲洗2次 3 制片包括解离 漂洗 染色 制片等步骤 具体操作方法与 观察植物细胞的有丝分裂 相同 4 观察先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相 视野中既有正常的二倍体细胞 也有染色体数目发生改变的细胞 确认某个细胞发生染色体数目变化后 换上高倍镜观察 1 显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞 2 选材应选用能进行分裂的分生组织细胞 否则不会出现染色体加倍的情况 3 实验中各试剂的用途 卡诺氏液用于固定细胞的形态 改良苯酚品红染液使染色体着色 解离液 质量分数为15 的盐酸和体积分数为95 的酒精混合液 1 1 使细胞相互分离 3 注意事项 四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多 为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温 特设计如下实验 实验主要材料 大蒜 培养皿 恒温箱 卡诺氏液 体积分数为95 的酒精溶液 质量分数为15 的盐酸溶液 显微镜 改良苯酚品红染液 实验步骤 1 取五个培养皿 编号并分别加入纱布和适量的水 2 将培养皿分别放入 4 0 的恒温箱中1h 3 能力展示 4 分别取根尖 放入 中固定0 5 1h 然后用 冲洗2次 5 制作装片 解离 制片 6 低倍镜检 并记录结果 实验结果 染色体加倍率最高的一组为最佳低温 实验分析 1 对染色体染色还可以用 等 2 除低温外 也可以诱导染色体数目加倍 原理是 解析欲确认诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温 宜设置系列较低温度进行相互对照 通过选择分生区细胞 观察其染色体数目加倍率 确认最佳温度组别 实验中染色体数目统计与观察 装片制作 染色剂选择等均同有丝分裂装片制作与观察 答案实验步骤 2 4 8 12 3 取大蒜随机均分为五组 分别放入五个培养皿中诱导36h 4 0 5 1cm卡诺氏液体积分数为95 的酒精溶液 5 漂洗染色 6 统计每组视野中的染色体数目加倍率实验分析 1 龙胆紫染液醋酸洋红染液 2 秋水仙素抑制纺锤体形成 1 若二倍体生物正常体细胞中含8条染色体 则下列表示一个染色体组的是 解析该生物是二倍体生物 细胞内有两个染色体组 共8条染色体 则每个染色体组含有4条染色体 且构成一个染色体组中的染色体形态 大小一定各不相同 答案a 2 下列关于染色体组 单倍体和二倍体的叙述 不正确的是 多选 a 一个染色体组不含同源染色体b 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