202X年高中生物第三章遗传和染色体3.3染色体变异及其应用课件苏教版必修2

1、第三节第三节染色体变异及其应用染色体变异及其应用一二三一、染色体构造变异 一二三二、染色体数目变异(一)染色体组:细胞中形态和功能各不一样,但互相协调、共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体,称为一个染色体组。(二)染色体数目变异:染色体数目以染色体组的方式成倍地增加或减少,个别染色体的增加或减少,都称为染色体数目的变异。1.非整倍性变异:在正常染色体组中,丧失或添加了一条或几条完整的染色体。一二三2.整倍性变异整倍性变异:细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。减少。(1)单倍性变异单倍性变异:指体细胞含有的染色体数等于配

2、子染色体数的变异。指体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异。(2)多倍性变异多倍性变异概念概念:多倍性变异是指与同种的二倍体细胞相比多倍性变异是指与同种的二倍体细胞相比,具更多染色体组具更多染色体组的变异。的变异。特点特点:具有偶数染色体组的多倍体植物具有偶数染色体组的多倍体植物,在减数分裂中染色体假设在减数分裂中染色体假设能配对能配对,一般可育一般可育;具有奇数染色体组的多倍体植物具有奇数染色体组的多倍体植物,在减数分裂中在减数分裂中染色体不能配对染色体不能配对,那么是不可育的。那么是不可育的。自主思考自主思考染色体变异能通过显微镜观察吗染色体变异能通过显微镜观察吗?染色体变异与基因有染

3、色体变异与基因有什么关系什么关系?提示提示:染色体变异一般都能通过显微镜观察确认染色体变异一般都能通过显微镜观察确认,染色体变异将会导染色体变异将会导致许多基因发生变化。致许多基因发生变化。一二三三、染色体变异在育种上的应用染色体构造和数目的改变统称为染色体变异,染色体变异在育种上有广泛的应用。1.单倍体育种(1)单倍体植株弱小,高度不育。(2)方法:花药离体培养单倍体幼苗 纯合二倍体。(3)优点:明显缩短育种年限。一二三2.多倍体育种(1)多倍体植株:茎秆粗壮,叶片、果实和种子较大,糖类、蛋白质等营养物质的含量也较高。(2)方法:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(3)成因:秋水仙素抑制纺锤体

4、的形成。(5)实例:三倍体无子西瓜的培育。自主思考无子西瓜没有种子而且很甜,它是几倍体?可育吗?提示:无子西瓜是三倍体,不可育,原因是减数分裂时同源染色体联会紊乱不能形成正常的生殖细胞。探究点一探究点二易错点排查实验设计探究点三当堂检测染色体变异染色体变异问题导引问题导引染色体构造变异是否产生了新基因染色体构造变异是否产生了新基因?提示提示:染色体构造变异可引起基因数量的增加、减少或基因排列顺染色体构造变异可引起基因数量的增加、减少或基因排列顺序的改变序的改变,并未产生新基因。并未产生新基因。探究点一探究点二易错点排查实验设计探究点三当堂检测名师精讲1.染色体变异探究点一探究点二易错点排查实验

5、设计探究点三当堂检测探究点一探究点二易错点排查实验设计探究点三当堂检测探究点一探究点二易错点排查实验设计探究点三当堂检测2.染色体构造变异的原因染色体构造变异的原因染色体构造的变异是内因和外因共同作用的结果。外因是指电染色体构造的变异是内因和外因共同作用的结果。外因是指电离射线、化学物质、温度的骤变和病毒的感染等离射线、化学物质、温度的骤变和病毒的感染等,内因是指生物体内因是指生物体内代谢过程的失调、衰老等。在这些因素的作用下内代谢过程的失调、衰老等。在这些因素的作用下,染色体可能发染色体可能发生断裂生断裂,断裂端具有愈合与重接的能力。当染色体在不同区段发生断裂端具有愈合与重接的能力。当染色体

6、在不同区段发生断裂后断裂后,在同一条染色体内或不同的染色体之间以不同的方式重接在同一条染色体内或不同的染色体之间以不同的方式重接时时,就会导致各种构造变异的出现。就会导致各种构造变异的出现。探究点一探究点二易错点排查实验设计探究点三当堂检测典例剖析【例题1】果蝇的一条染色体上,正常基因的排列顺序为123-456789,中间的“-代表着丝点,下表表示由该正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种情况。以下有关表达错误的选项是()是染色体某一段位置颠倒引起的是染色体某一段缺失引起的是染色体着丝点改变引起的是染色体增加了某一片段引起的探究点一探究点二易错点排查实验设计探究点三当堂检测解析:将a、b、c、

7、d分别与正常的基因排列顺序123-456789分别作比较,可知:a是5、6、7这三个基因所在片段的位置颠倒引起的;b是5、6这两个基因所在片段缺失引起的;c是2、3、4、5、6这五个基因所在的片段颠倒而引起的;d那么是增加了6、7这两个基因所在的片段而引起的。答案:C探究点一探究点二易错点排查实验设计探究点三当堂检测变式训练变式训练1某些类型的染色体构造和数目的变异某些类型的染色体构造和数目的变异,可通过对细胞可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物为某些生物(由受精卵发育而来由受精卵发育而来)减数第一次分

8、裂时期染色体变异减数第一次分裂时期染色体变异的模式图的模式图,它们依次属于它们依次属于 () A.三倍体、染色体片段增加、个别染色体数目变异、染色体片三倍体、染色体片段增加、个别染色体数目变异、染色体片段缺失段缺失B.三倍体、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片三倍体、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加段增加C.个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失段缺失D.染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体三倍体探究点一探究点二易错点排查

9、实验设计探究点三当堂检测解析:染色体数目的变异包括两种类型:一类是细胞内个别染色体的增加或减少,另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少,显然a图属于前者,c图属于后者。染色体构造变异包括缺失、重复、倒位和易位,b图属于染色体片段的增添造成的重复,d图属于染色体片段的缺失。答案:C探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测染色体组、单倍体、多倍体与二倍体的比较染色体组、单倍体、多倍体与二倍体的比较问题导引问题导引含有四个染色体组的个体一定是四倍体吗含有四个染色体组的个体一定是四倍体吗?单倍体一定是一倍体单倍体一定是一倍体吗吗?提示提示:(1)不一定不一定,如由八倍体生物

10、的配子发育而来的单倍体就含有如由八倍体生物的配子发育而来的单倍体就含有四个染色体组。四个染色体组。(2)一倍体一定是单倍体一倍体一定是单倍体,但单倍体不一定是一倍体。但单倍体不一定是一倍体。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测名师精讲染色体组、 单倍体、多倍体与二倍体的比较1.染色体组的概念及确认条件、方法(1)概念细胞中形态和功能各不一样,但是互相协调、共同控制生物生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体,称为一个染色体组。(2)染色体组的判别要构成一个染色体组应具备以下几个条件: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、大小和功能各不一样;一个染色体组

11、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,不能重复)。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测(3)某生物体细胞中染色体组数目的判断根据染色体形态判断:细胞内形态、大小一样的染色体有几条,那么该细胞中就含有几个染色体组。如右图,每种形态的染色体有3条,那么该细胞中含有3个染色体组。根据基因型判断:在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的一样基因或等位基因出现几次,该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如,基因型为AAaaBBBB的细胞或生物体,含有4个染色体组。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。如以下图,共

12、有8条染色体,染色体形态数(形态、大小不一样)为2,所以染色体组数为82=4(个)。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测2.单倍体、多倍体、二倍体比较单倍体、多倍体、二倍体比较 探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测典型方法生物体属于几倍体的判别方法由于多倍体的生殖细胞内含有不止一个染色体组,而这样的生殖细胞直接发育成的个体是单倍体,所以不能根据细胞内染色体组的数目判断。生物是几倍体的判别不能只看细胞内含有多少个染色体组,还要考虑生物个体发育的直接来源。(1)如果生物体

13、由受精卵或合子发育而成,生物体细胞内有几个染色体组就叫几倍体。(2)如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而成的,无论细胞内含有几个染色体组,都只能叫单倍体。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测典例剖析【例题2】以下图表示一些细胞中所含的染色体,据图答复以下问题。(1)图A所示是含个染色体组的体细胞,每个染色体组有条染色体。(2)图C所示细胞的生物假设由受精卵发育而来,那么是倍体,其中含有对同源染色体。(3)图D表示一个有性生殖细胞,它是由倍体生物经减数分裂产生的,含个染色体组。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测(4)假设图B表示一个有性生殖细胞,它是由倍体生

14、物经减数分裂产生的,由该生殖细胞直接发育成的个体是倍体,每个染色体组含条染色体。(5)图A处于有丝分裂后期时包括个染色体组。画出该时期的分裂示意图。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测解析:图A中染色体是两两一样的,故含有2个染色体组,并且每个染色体组有2条染色体;图B中染色体每三个是一样的,故含有3个染色体组,但如果此生物个体是由配子直接发育成的,那么为单倍体;图C中染色体两两一样,故有2个染色体组,每个染色体组有3条染色体,有3对同源染色体;图D中染色体形态、大小各不一样,那么只有1个染色体组。答案:(1)22(2)二3(3)二1(4)六单3(5)4示意图如下探究点一探究点二

15、探究点三易错点排查实验设计当堂检测反思领悟正确分析图中各细胞所含有的染色体、同源染色体及染色体组数目是解答此题的关键,然后再结合单倍体、二倍体、多倍体的概念来解答此题。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测变式训练变式训练2以下有关水稻的表达以下有关水稻的表达,错误的选项是错误的选项是()A.二倍体水稻的体细胞含有两个染色体组二倍体水稻的体细胞含有两个染色体组B.二倍体水稻经秋水仙素处理二倍体水稻经秋水仙素处理,可得到四倍体水稻可得到四倍体水稻,稻穗、米粒稻穗、米粒变大变大C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交二倍体水稻与四倍体水稻杂交,可得到三倍体水稻可得到三倍体水稻,含三个染含三个染色

16、体组色体组D.二倍体水稻的花粉经离体培养二倍体水稻的花粉经离体培养,可得到单倍体水稻可得到单倍体水稻,稻穗、米稻穗、米粒变小粒变小解析解析:单倍体植株弱小单倍体植株弱小,且高度不育且高度不育,故二倍体水稻的花粉经离体故二倍体水稻的花粉经离体培养培养,所得到的单倍体植株不能结出米粒。所得到的单倍体植株不能结出米粒。答案答案:D探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测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问题导引问题导引多倍体植物营养物质丰富的原因是什么多倍体植物营养物质丰富的原因是什么?提示提示:多倍体植物与二倍体植物比较所含有的基因增多了多倍体植物与二倍体植物比较所

17、含有的基因增多了,基因控基因控制合成的糖类和蛋白质的量增加制合成的糖类和蛋白质的量增加,使植株长得粗壮。使植株长得粗壮。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测名师精讲1.多倍体育种2.单倍体育种 探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测3.比较比较 探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测特别提醒单倍体育种和多倍体育种均用到秋水仙素处理,假设处理对象是单倍体植株,那么为单倍体育种;假设处理对象为正常植株,那么为多倍体育种。单倍体育种不等于花药离体培养。单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍两个过程,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

18、体,而花药离体培养得到的都是单倍体。多倍体所结果实的不同局部所含染色体组数可能不同,需依据父本和母本的染色体组数来确定。单倍体育种一般应用于二倍体植株,因为假设为四倍体植株,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。如四倍体植株AAaa产生的配子有三种类型:AA、Aa、aa。由配子Aa发育成的单倍体再经秋水仙素处理得到的植株基因型为AAaa,后代会发生性状别离。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测4.三倍体无子西瓜的培育过程 探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测(1)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。(2)用秋水仙素处理

19、二倍体西瓜使之成为四倍体,秋水仙素应处理萌发的种子或幼苗。因为萌发的种子或幼苗具有分生能力,细胞进展有丝分裂,秋水仙素处理后可到达使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。(3)秋水仙素处理后,分生组织分裂、分化形成的茎、叶、花等染色体数目加倍,而未处理的根部细胞等染色体数目不变。(4)四倍体上结的西瓜内的种子的胚含有3个染色体组;果皮、种皮均含有4个染色体组。三倍体西瓜的果皮、种皮分别由三倍体植株的子房壁和珠被发育来,故均含有3个染色体组。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测典例剖析【例题3】请据图答复以下问题。(1)过程的育种方法是 ,依据的遗传学原理是。(2)假设C品种的基因型为

20、AaBbdd,D植株中能稳定遗传的个体占总数的,D植株含个染色体组,是倍体,F植株为倍体。(3)过程使染色体数目加倍的方法是用处理或,这两种方法在原理上的相似之处是。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测解析:(1)为单倍体育种过程,其原理为染色体变异。(2)AaBbdd个体中dd这对基因是纯合的,而AaBb自交后代中有1/4是纯合的;D植株细胞含2个染色体组,是二倍体;F植株是由C的花药直接发育成的单倍体经秋水仙素处理后形成的二倍体。(3)低温诱导和秋水仙素处理的原理都是通过抑制纺锤体形成使染色体数目加倍。答案:(1)单倍体育种染色体变异(2)1/42二二(3)秋水仙素低温诱导抑

21、制纺锤体的形成,影响染色体被拉向两极,使细胞不能分裂,染色体数目加倍探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测变式训练变式训练3四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开花后花后,经适当处理经适当处理,那么那么()A.能产生正常配子能产生正常配子,结出种子形成果实结出种子形成果实B.结出的果实为五倍体结出的果实为五倍体C.能产生正常配子能产生正常配子,可形成无子西瓜可形成无子西瓜D.结出的果实为三倍体结出的果实为三倍体解析解析:四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的子一代西瓜植株是三四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的子一代西瓜植株是三倍体倍体,由于

22、其染色体组数为奇数由于其染色体组数为奇数,在减数分裂时同源染色体联会紊在减数分裂时同源染色体联会紊乱乱,因而不能产生正常生殖细胞因而不能产生正常生殖细胞,所以不能结种子。假设经适当处所以不能结种子。假设经适当处理理,如用二倍体花粉刺激其子房如用二倍体花粉刺激其子房,可结出三倍体无子西瓜可结出三倍体无子西瓜,该西瓜的该西瓜的果皮由三倍体植株的子房壁发育而来果皮由三倍体植株的子房壁发育而来,因此该果实为三倍体。因此该果实为三倍体。答案答案:D探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测判断正误(正确的画“,错误的画“)。1.染色体构造变异中的缺失是碱基对的缺失。()提示:染色体构造变异中的缺

23、失是染色体的某一片段缺失。2.在正常情况下,每种生物的染色体数目都是恒定的,在不同物种之间,染色体数目往往差异很大。()提示:3.生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。()提示:染色体组是一组非同源染色体,配子中可含有多个染色体组。4.正常情况下,一个染色体组中一定不含同源染色体,也不存在等位基因。()提示:探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测5.一个染色体组内的染色体其形态、大小和功能两两一样。一个染色体组内的染色体其形态、大小和功能两两一样。()提示提示:一个染色体组内的染色体互为非同源染色体一个染色体组内的染色体互为非同源染色体,其形态、其形态、大小和功能各不一样。

24、大小和功能各不一样。6.体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体,含有两个染色体含有两个染色体组的生物一定是二倍体。组的生物一定是二倍体。()提示提示:由配子发育成的个体由配子发育成的个体,不管体细胞内含有几个染色体不管体细胞内含有几个染色体组组,都是单倍体都是单倍体;由受精卵发育成的个体由受精卵发育成的个体,其体细胞内含有几个染色其体细胞内含有几个染色体组体组,就是几倍体。故含有两个染色体组的生物可能是单倍体就是几倍体。故含有两个染色体组的生物可能是单倍体,也也可能是二倍体。可能是二倍体。7.秋水仙素作用于正在分裂的细胞时秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能

25、够抑制纺锤体的形成能够抑制纺锤体的形成,导导致染色体不能分配到两个子细胞中致染色体不能分配到两个子细胞中,从而引起细胞内染色体数目加从而引起细胞内染色体数目加倍。倍。()提示提示:探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测低温诱导植物染色体数目加倍【实验指导】1.实验原理(1)进展正常有丝分裂的植物分生组织细胞,在有丝分裂后期,染色体的着丝点分裂,子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极,最终被平均分配到两个子细胞中去。(2)用低温处理植物组织细胞,使纺锤体的形成受到抑制,导致染色体不能被拉向两极,细胞也不能分裂成两个子细胞,于是,植物细胞染色体数目加倍。2.实验目的(1)学习低温诱导植物

26、染色体数目加倍的方法。(2)理解低温诱导植物细胞染色体数目加倍的作用机制。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测3.实验过程低温诱导:培养蚕豆根,待蚕豆根长至1.01.5cm时,将培养装置放入冰箱的低温室内(4),诱导培养36h固定形态:剪取诱导处理的根尖约5mm,放入卡诺氏固定液中浸泡0.51h以固定细胞的形态,然后用体积分数为95%的乙醇溶液冲洗23次制作装片:解离漂洗染色制片观察:用显微镜观察,并寻找染色体数目发生了变化的细胞探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测4.本卷须知本卷须知除低温诱导外除低温诱导外,生产上还常用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗生产上还常用秋

27、水仙素来处理萌发的种子或幼苗,诱导染色体数目加倍。其原理是当秋水仙素作用于正在分裂的细诱导染色体数目加倍。其原理是当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时胞时,能够抑制纺锤体的形成能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向两极导致染色体不能移向两极,从而使细从而使细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进展有丝分裂胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进展有丝分裂,将来就可能发育成多倍体植株。将来就可能发育成多倍体植株。探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测【设计体验】【设计体验】以下关于低温诱导染色体数目加倍实验的表达以下关于低温诱导染色体数目加倍实验的表达,正确的选项是正确的

28、选项是()A.原理原理:低温抑制染色体着丝点分裂低温抑制染色体着丝点分裂,使子染色体不能分别移向使子染色体不能分别移向两极两极B.解离解离:盐酸酒精混合液和卡诺氏固定液都可以使洋葱根尖解离盐酸酒精混合液和卡诺氏固定液都可以使洋葱根尖解离C.染色染色:改进苯酚品红染液和醋酸洋红液都可以使染色体着色改进苯酚品红染液和醋酸洋红液都可以使染色体着色D.观察观察:显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变解析解析:低温诱导染色体数目加倍的原理是低温抑制纺锤体的形成低温诱导染色体数目加倍的原理是低温抑制纺锤体的形成,使子染色体不能分别移向两极使子染色体不能

29、分别移向两极;卡诺氏固定液用于细胞的固定卡诺氏固定液用于细胞的固定,盐盐酸酒精混合液为解离液酸酒精混合液为解离液;改进苯酚品红染液和醋酸洋红液都可以用改进苯酚品红染液和醋酸洋红液都可以用于染色体的染色于染色体的染色;低温诱导染色体加倍的时期是有丝分裂的前期低温诱导染色体加倍的时期是有丝分裂的前期,而大多数细胞处于间期。而大多数细胞处于间期。答案答案:C探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测1.假设图甲中和为一对同源染色体假设图甲中和为一对同源染色体,和为另一对同源染色和为另一对同源染色体体,图中字母表示基因图中字母表示基因,“ 表示着丝点表示着丝点,那么图乙那么图乙图戊中染色体图戊

30、中染色体构造变异的类型依次是构造变异的类型依次是() A.缺失、重复、倒位、易位缺失、重复、倒位、易位B.缺失、重复、易位、倒位缺失、重复、易位、倒位C.重复、缺失、倒位、易位重复、缺失、倒位、易位D.重复、缺失、易位、倒位重复、缺失、易位、倒位答案答案:A探究点一探究点二探究点三易错点排查实验设计当堂检测2.以下有关单倍体的表达以下有关单倍体的表达,正确的有正确的有()A.未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体B.含有含有2个染色体组的生物体一定不是单倍体个染色体组的生物体一定不是单倍体C.生物的精子或卵细胞一定都是单倍体生物的精子或卵细胞一定都是单倍体D.基因型是基因型是aaaBBBCcc的植物一定是