2023-2024学年 人教版　染色体变异 课件（82张）

第2节染色体变异第5章基因突变及其他变异举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。核心素养对接课标内容要求1.通过理解染色体变异的基本原理，建立进化与适应的观点。2．理解染色体组的概念、明确染色体组的特征。比较二倍体、多倍体和单倍体，分析它们的特点。3．通过“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验探究，培养实验设计和分析能力。必备知识·自主预习储备01一、染色体数目的变异1．染色体变异的概念及种类(1)概念：生物体的________________内染色体数目或结构的变化。(2)种类：染色体数目的变异和染色体结构的变异。2．染色体数目变异的类型(1)细胞内__________的增加或减少。(2)细胞内染色体数目以____________________________成倍地增加或成套地减少。体细胞或生殖细胞个别染色体一套完整的非同源染色体为基数3．染色体组在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中________________称为一个染色体组。4．二倍体和多倍体(1)二倍体(如图)野生马铃薯体细胞中有两个染色体组，每个染色体组包括12条形态和功能不同的____________。像这样，______________________________叫作二倍体。每套非同源染色体非同源染色体体细胞中含有两个染色体组的个体(2)三倍体、四倍体的形成过程(3)多倍体①概念：由受精卵发育而来，体细胞中含有______________染色体组的个体。②特点：常常是茎秆____，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增加。③三倍体不育的原因：三倍体的原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现________，因此不能形成可育的配子。三个或三个以上粗壮大联会紊乱④人工诱导多倍体的方法方法用________诱发或____处理处理对象萌发的__________原理能够抑制______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____实例含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜秋水仙素低温种子或幼苗纺锤体加倍微思考二倍体生物正常有丝分裂后期的细胞中含有几个染色体组？为什么？提示：4个。有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍，一个染色体组的染色体数目是一定的，所以染色体组数目在后期也加倍。5．单倍体(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种____染色体数目相同的个体。配子

(3)应用：单倍体育种。②优点：________________。秋水仙素明显缩短育种年限微思考所有的单倍体一定只含一个染色体组吗？提示：不一定。二倍体生物形成的单倍体只含一个染色体组。多倍体生物形成的单倍体中含有两个或两个以上染色体组。二、染色体结构的变异1．染色体结构变异的类型图解特点类型举例染色体b片段____缺失果蝇缺刻翅的形成

染色体b片段____重复果蝇棒状眼的形成缺失增加图解特点类型举例

染色体的某一片段(kl或def)移接到另一条____________上易位果蝇花斑眼的形成非同源染色体图解特点类型举例

同一条染色体上某一片段(bc与de)________倒位果蝇卷翅的形成位置颠倒2.染色体结构变异的结果(1)染色体上的基因_______________发生改变，导致性状的变异。(2)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。数目或排列顺序不利微思考某种染色体结构变异的示意图如下，图中字母表示不同的染色体片段。请分析其变异类型。提示：两条非同源染色体之间发生相应片段的交换，属于易位。判一判(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。 (

)提示：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．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。 (

)提示：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，但休眠的种子细胞不进行细胞分裂。××3．易位只可以发生在同源染色体之间。 (

)提示：易位只可以发生在非同源染色体之间。4．单倍体缺少生长发育所需的全部遗传信息，植株弱小，种子和果实比较少。 (

)提示：单倍体含有生长发育所需的全部遗传信息，植株弱小，高度不育。5．猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。 (

)××√6．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。 (

)提示：基因突变和基因重组在光学显微镜下观察不到。7．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。 (

)提示：染色体片段的重复会导致基因数目增加，基因种类不会变化；染色体片段缺失会导致基因数目减少，还有可能导致基因种类减少。××关键能力·重难探究达成02核心点一染色体数目的变异核心点二染色体变异在育种中的应用核心点三染色体结构的变异核心点一染色体数目的变异果蝇(2n＝8)是一种科研经常使用的模式动物，其正常染色体组成如图1所示。在研究过程中发现几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图2所示。1．图1雄果蝇的体细胞有几个染色体组？分别是什么？提示：2个；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。2．图2果蝇发生的变异类型是什么？提示：染色体数目变异。3．图2中性染色体组成为XXY的果蝇是三倍体吗？为什么？提示：不是，因为它的体细胞含有2个染色体组，只是个别染色体多了一条。1．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，就含有几个染色体组(每个染色体组内不含等位基因或相同基因)。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：玉米体细胞内该比值(20条/10种形态)为2，则玉米含有2个染色体组。2．单倍体、二倍体和多倍体的判断方法(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。1．如图表示处于4个不同分裂时期的某动物细胞，其中染色体组数量最多的是(

)ABCD√A

[由题图分析，A处于有丝分裂后期，细胞中有4个染色体组；B处于减数分裂Ⅰ后期，细胞中有2个染色体组；C处于有丝分裂中期，细胞中有2个染色体组；D处于减数分裂Ⅱ后期，细胞中有2个染色体组；故染色体组数量最多的是A细胞。]2．如图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法正确的是(

)

A．③为多倍体，通常茎秆粗壮、子粒较大B．④为单倍体，植株茎秆弱小、高度不育C．若①和②杂交，后代基因型有3种D．①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体√B

[③含有三个染色体组，若为受精卵发育而来的，则为三倍体，通常茎秆粗壮，但三倍体所结果实中没有种子，A错误。④只有一个染色体组，为单倍体，通常茎秆弱小、高度不育，没有子粒，B正确。①含有四个染色体组(AAaa)，经减数分裂可产生3种配子，其基因型及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1；②含有两个染色体组(Aa)，经减数分裂可产生2种配子，其基因型及比例为A∶a＝1∶1，它们杂交所得后代的基因型为AAA、AAa、Aaa、aaa，共4种，C错误。若①②③都是由配子发育而来，则①②③也都是单倍体，D错误。]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。(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。核心点二染色体变异在育种中的应用材料1下图中甲、乙表示水稻(含12对染色体)的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻品种的过程。材料2中国女科学家屠呦呦获2019年“共和国勋章”，她从青蒿(二倍体)中提取的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。四倍体青蒿中青蒿素的含量比二倍体高。1．①③④⑤育种过程最大的优点是什么？提示：明显缩短育种的年限。2．水稻新品种丁中，一个原始生殖细胞减数分裂产生Abb雄配子的原因是什么？提示：减数分裂Ⅰ后期含有b的同源染色体移向细胞同一极，或减数分裂Ⅱ后期含有b的子染色体移向细胞的同一极。3．请设计一个方案，培育四倍体青蒿，以提高青蒿素的产量。提示：用低温或秋水仙素处理二倍体青蒿萌发的种子或幼苗，抑制纺锤体形成，从而得到四倍体青蒿。

(3)特点①优点：与二倍体相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，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。②缺点：多倍体育种适用于植物，在动物方面难以开展，且多倍体植物往往发育迟缓，结实率低。(4)实例：三倍体无子西瓜的培育过程①b过程传粉是为了杂交得到三倍体种子，c过程传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。②获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。③无子的原因：三倍体西瓜进行减数分裂时，由于同源染色体联会紊乱，不能产生正常配子。2．单倍体育种(1)原理：染色体数目变异。(2)过程用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程，见右图：其中单倍体育种的核心步骤为①(花药离体培养)和②(秋水仙素处理诱导染色体数目加倍)。(3)特点①优点：与杂交育种相比，单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程。②缺点：技术复杂且需与杂交技术结合使用。注：A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体。3．普通小麦是目前世界各地普遍栽培的粮食作物，其培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是(

)A．拟二粒小麦的体细胞中一般有14条染色体B．杂种二有三个染色体组，不含同源染色体，属于单倍体C．可利用秋水仙素处理杂种一产生的种子，诱导其染色体数目加倍D．拟二粒小麦和普通小麦均属于多倍体，茎秆粗壮、营养物质含量丰富√D

[由于A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体，而拟二粒小麦属于四倍体，故其体细胞中一般有4×7＝28条染色体，A错误；杂种二由受精卵发育而来，有三个染色体组，称为三倍体，B错误；杂种一无同源染色体，不能产生种子，C错误；拟二粒小麦属于四倍体，普通小麦属于六倍体，都属于多倍体，多倍体茎秆粗壮、营养物质含量丰富，D正确。]4．下图为利用玉米幼苗芽尖细胞探究育种方法的实验，

据图判断下列有关说法错误的是(

)A．基因重组发生在②过程中，可用萌发的种子替换芽尖细胞，但不能替换幼苗2B．通过幼苗2获得植株B的过程最大的优点是明显缩短育种年限C．植株C称为单倍体D．①和花药离体培养过程均利用了细胞的全能性，生殖方式都是无性生殖√D

[过程②是产生花药的过程，为减数分裂过程，可以发生基因重组，幼苗2为花药离体培养得到的单倍体植株，萌发的种子为二倍体，A正确；通过幼苗2获得植株B的过程为单倍体育种，可以明显缩短育种年限，B正确；植株C为花药发育来的，称为单倍体，C正确；花药离体培养过程利用了生殖细胞，为有性生殖，D错误。]核心点三染色体结构的变异观察下列变异图解。1．图甲、图乙均发生了某些片段的互换，其互换对象分别是什么？它们属于哪种变异？提示：图甲发生了非同源染色体间片段的互换，图乙发生的是同源染色体非姐妹染色单体间相应片段的互换。图甲属于染色体结构变异中的“易位”，图乙则属于基因重组。2．图丙①～④的结果中哪些是由染色体变异引起的？它们分别属于哪种变异？能在光学显微镜下观察到的是哪几个？提示：①②④均为染色体变异。①～④的变异类型分别为①染色体片段缺失；②染色体片段易位；③基因突变；④染色体片段倒位。①②④可在光学显微镜下观察到，③为基因突变，在光学显微镜下观察不到。3．图丙①～④中哪种变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序？提示：图丙①～④中③属于基因突变，只是产生了新基因，即改变了基因的结构，基因的数量和排列顺序均未发生改变。1．基因突变与染色体缺失、重复的区别项目基因突变染色体缺失、重复实质碱基的替换、增添或缺失染色体上基因的缺失或重复对象碱基基因结果碱基的数目或排列顺序改变基因数目改变是否可见光学显微镜下观察不到(分子水平)光学显微镜下可观察到2．染色体易位与互换的区别项目染色体易位互换图解

项目染色体易位互换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过程中只发生于减数分裂Ⅰ的四分体时期对点练习5．下图中，甲、乙分别表示两种果蝇的一个染色体组，丙表示果蝇的X染色体及其携带的部分基因。下列有关叙述正确的是(

)甲乙丙A．甲、乙两种果蝇杂交产生的F1减数分裂都正常B．甲、乙果蝇的细胞中1号染色体上的基因排列顺序相同C．丙中①过程，可能是发生在X和Y染色体的非姐妹染色单体之间的易位D．丙中①②所示变异都可归类于染色体结构变异√D

[与甲相比，乙中的1号染色体发生了倒位，所以甲、乙两种果蝇杂交产生的F1减数分裂过程中1号染色体不能正常联会，不能产生正常配子，A错误；因为乙中的1号染色体发生了倒位，所以甲、乙果蝇的细胞中1号染色体上的基因排列顺序不完全相同，B错误；丙中①过程基因的位置发生颠倒，属于倒位，②过程染色体片段发生改变，①②都属于染色体结构变异，C错误，D正确。]6．如图甲是某二倍体生物体细胞染色体组成模式图，①～⑥是细胞发生变异后的染色体组成模式图。下列叙述正确的是(

)A．①～⑥中一定发生染色体变异的是②③④⑤⑥B．①②③的变异方式分别为基因重组、易位、倒位C．①～⑥都能引起染色体上基因数目或排列顺序发生改变D．甲→⑤过程可通过自交或花药离体培养来实现√B

[①～⑥中发生染色体变异的是②③④⑥，①的变异方式为基因重组，⑤不一定是染色体变异，A错误；①②③的变异方式分别为基因重组、易位、倒位，B正确；①～⑥都能引起染色体上基因数目或排列顺序发生改变的是②(易位)、③(倒位)，C错误；甲产生⑤的过程可通过自交或花药离体培养后再加倍来实现，D错误。]方法技巧

“三看法”判断可遗传变异类型(1)DNA分子内的变异(2)DNA分子间的变异应用创新·问题情境探究03石刁柏(幼茎俗称芦笋，2n＝20)号称“蔬菜之王”，为XY型性别决定的雌雄异株植物。野生型石刁柏叶片窄、产量低，在野生种群中，发现生长着少数几株阔叶石刁柏(突变型)，雌株、雄株均有，且雄株产量高于雌株。通过对几种常见育种方式的综合分析和比较，应选择的合理方案为无性繁殖及单倍体育种，从而提高经济效益。建构遗传图解可体现亲子代之间的内在联系。(1)突变型的阔叶石刁柏，其雄株的产量超过雌株，请你从提高经济效益的角度考虑，提出单倍体育种方案，并写出相关遗传图解。提示：利用单倍体育种方法得到XX和YY植株，再让其杂交产生大量植株。遗传图解：(2)有人认为阔叶突变型株是具有杂种优势或具有多倍体特点的缘故。请设计一个简单实验来鉴定突变型的出现是否是染色体加倍所致。提示：取根尖分生区制成装片，显微镜观察有丝分裂中期细胞内染色体数目。若观察到染色体数目加倍，则属于染色体加倍所致；否则不是。1．单倍体：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。2．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含几个染色体组，就是几倍体。3．单倍体并不一定只含一个染色体组。单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。4．秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。5．染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。6．染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序，可在显微镜下观察到。学习效果·随堂评估自测041．下列关于高等生物细胞中染色体组的叙述，错误的是(

)A．正常情况下，一个染色体组中不含有等位基因B．二倍体植物的正常配子中只含有一个染色体组C．人的生殖细胞中有23条染色体，含有22条常染色体和1条性染色体D．每个染色体组所含有的基因一定是相同的D

[由于同源染色体相同位置的基因未必是相同基因，故每个染色体组所含的基因不完全相同，D错误。]12345√2．果蝇的棒状眼是由染色体中增加某一片段而引起的变异，皱粒豌豆是由淀粉分支酶基因中插入一段外来DNA序列而引起的变异。关于这两种变异的叙述正确的是(

)A．都属于染色体变异 B．都具有不定向性C．都属于基因突变 D．都属于基因重组B

[DNA片段重复属于染色体结构变异，

插入的外来DNA序列使淀粉分支酶基因的碱基序列发生了改变，因此从一定程度上使基因的结构发生了改变，该变异属于基因突变，基因突变和染色体变异都具有随机性和不定向性，B正确。]12345√3．着丝粒蛋白F(CENPF)参与纺锤丝附着位点的组成，与染色体的运动和分离密切相关。下列变异属于CENPF缺失引起的是(

)12345√A

BC

DC

[着丝粒蛋白F(CENPF)参与纺锤丝附着位点的组成，与染色体的运动和分离密切相关，若CENPF缺失，染色体的运动和分离异常，会导致细胞发生染色体数目变异，图C出现染色体数目变异，C符合题意。]123454．某生物兴趣小组为探究“低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素的影响相同”进行实验。下列有关实验的叙述正确的是(

)A．应该选用洋葱根尖成熟区细胞作为实验材料B．该实验应设置室温下、－4℃的冰箱中、2%的秋水仙素溶液中3组实验C．在显微镜下观察和比较经过不同处理的根尖细胞内染色体数目D．若低温处理结果大部分细胞染色体数目不变，则低温不能诱导细胞染色体数目加倍12345√C

[选材时，应该选用洋葱根尖正常分裂的分生组织细胞，A错误；将3组生长状况相同的洋葱根尖分别放入3个培养皿中，其中1号放在室温下，2号放在4℃的冰箱中，3号放在滴加了2%的秋水仙素的溶液中，B错误；将3组根尖分别制成装片后，在显微镜下观察和比较经过不同处理的根尖细胞内染色体数目，C正确；低温诱导染色体加倍的原理是抑制前期纺锤体的形成，若低温处理结果大部分细胞染色体数目不变，是因为绝大多数细胞处于有丝分裂间期，D错误。]123455．下图1表示不同细胞内染色体组成情况。西瓜是单性花、雌雄同株的植物，下图2为培育三倍体西瓜的方法，分析并回答下列问题：12345(1)图1中，一般情况下，一定属于单倍体生物体细胞染色体组成的是图________。图A所示细胞中含________个染色体组，若由C细胞组成的生物体是单倍体，则其正常物种体细胞内含________个染色体组。(2)图2中，二倍体与四倍体杂交的基本步骤为_________________________________________