染色体变异高一生物人教版必修2

第2节染色体变异第5章基因突变及其他变异xiaomoLee,1染色体数目的变异2低温诱导植物细胞染色体数目的变化

3染色体结构的变异

染色体变异定

义生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。类

型细胞内个别染色体增加或减少二倍体和多倍体单倍体数目变异结构变异细胞内染色体组成

倍增加或成套减少染色体变异染色体数目变异的类型(1)非整倍性变异：细胞内个别染色体增加或减少(2)整倍性变异：以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或成套的减少。

(以染色体组的形式增加或减少)个别异常成套异常染色体变异正常果蝇(2n=8)三体：2n+1单体：2

n-1增

加

一

条减

少

一

条增

加

一

套减

少

一

套染色体组：形态和功能不同的一套非同源染色体。1、染色体数目的变异野生马铃薯的染色体组成(红色为荧光标记)1011128

9

10d166211、染色体数目的变异人类染色体组图形法字母法提醒：以上各图不能判定为几倍体，还需要根据来源于

配子或者是受精卵再判定。2个

3个

4个

1个染色体组

染色体组

染色体组

染色体组1、染色体数目的变异AABbccDd

AAaBbb

AAaaBBBBaBCD染色体组的判断618

6210

11

12(一)细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体(染色体组)

为基数成倍地增加或成套地减少。1、染色体数目的变异栽培马铃薯的染色体组成(刘思泱，2010)1、染色体数目的变异二倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体多倍体

：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体1

川

(

111

S

8862栽培香蕉的染色体组成(郭计华，2012)栽培马铃薯的染色体组成(刘思泱，2010)三倍体

四倍体7

8

9

10

11

12野生马铃薯的染色体组成(红色为荧光标记)二倍体1、染色体数目的变异二倍体正常的减数分裂(示两对同源染色体)减数

分

裂减数分裂减数分

裂减数分裂复制复制XXX受

精

作

用二倍体减数分裂受精作用四倍体减数分裂受精作用三倍体减数分裂二倍体的减数分裂出现错误，形成含有两个染色体组的配子；1、染色体数目的变异①多倍体的成因：二倍体在胚或幼苗时期受某种因素影响，体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离。复

制

X四倍体二倍体1、染色体数目的变异①多倍体的成因：5会减数分裂受

精

作

用四倍体三

倍

体生物种类体细胞染

色体数/条染色体组配子染色

体数/条马

铃

薯野生祖先种24212栽培品种48424香蕉野生祖先种22211栽培品种333?三倍体减数分裂时同源染色体发生联会紊乱，不能形成可育配子，因此无

法形成受精卵，进而形成种子。11U11)(IIi

1111

2

3

4计

1

1

1

1

1

1

1

1

!4

B1、染色体数目的变异1、染色体数目的变异②多倍体的特点：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。在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体

在植物中很常见，在动物中极少见。二倍体葡萄

四倍体葡萄

二倍体草莓

四倍体草莓当秋水仙素作用于分裂前期的细胞，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。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，就可能发育成多倍体植株。染色体×*低温处理秋水仙素诱发秋水仙浑身上下都富含一种大名鼎

鼎的生物碱——秋水仙素。正常细胞分裂添加秋水仙素1、染色体数目的变异③多倍体育种在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以成倍地增加，还可以成套地减

少。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。M720

从9

10

11A

力

C13

14

15蜂王工蜂1、染色体数目的变异1

A5C138《

12166

人

1216雄蜂21U141581、染色体数目的变异①单倍体植株的特点：长得弱小，而且高度不育。(A)

流式细胞仪检测是否为单倍体。(B)染色体传播，玉米二倍体有20

条染色体，而单倍体有10条。(C)

单倍体植物株型矮小。(D)

单倍体植株不育，没有花药。A256Fluorescence

intensityCDDiploid

HaploidFluorescence

intensityNuclei

countNuclei

countB②单倍体育种：现有高杆抗病(DDTT)

和矮杆不抗病(ddtt)

小麦品种培育。如何得到抗倒伏抗条锈病纯种小麦?F₂

D

T

D

tt

ddT

ddtt连续的自交直至不发生性状分离高茎抗病

矮茎不抗病DDTT

ddttDdTt传统杂交育种缺点：育种周期长1、染色体数目的变异选出ddTTPF₁F₃DDTT

×

ddttF₁

DdTt(

种

子

)播种DdTt

(植物体)减数

分裂花药离体培养

dt

(

花

粉

)(单倍体幼苗)秋水仙素处理DDTT

DDtt

ddtt

(二倍体纯合植株)1、染色体数目的变异②

单

倍

体

育

种

：子代都是纯合子，明显缩短育种年限第

一

年

第

二

年1、染色体数目的变异(二)细胞内个别染色体的增加或减少。实例1:唐氏综合征即21三体综合征(又称先天性愚型或Down

综合征)病因：多了一条21号染色体表现：智力低于常人特殊面容生长发育障碍多发畸形【C81818Ji了s68621

22X1、染色体数目的变异21三体综合征产生的原因是什么?21号染色体复制异常个体的体细胞(含3条21号染色体)减数分裂I减数分裂Ⅱ21号染色体复制同源染色

体未分离1、染色体数目的变异21三体综合征产生的原因是什么?21号染色体复制姐妹染色体不分离异常个体的体细胞(含3条21号染色体)21号染色体复

制减数分裂Ⅱ减数分裂I1、染色体数目的变异(二)细胞内个别染色体的增加或减少。实例2:男性Klinefelter

综合征病因：多了一条X染色体表现：身材较高性腺发育不良

有女性特征19018017016015014013012068880830

8822

X00000088

B884211、染色体数目的变异(二)细胞内个别染色体的增加或减少。③实例：女性Turner

综合征病因：少了一条X染色体表现：身材较矮性腺发育不良60060

6888088888

021

221901801701601501401301202、低温诱导植物细胞染色体数目的变化(1)提出问题：低温能诱导植物染色体数目的变化吗?(2)作出假设：低温能诱导植物染色体数目的变化(3)制订计划：①选取什么样的材料能观察到染色体数目的变化?根尖分生区②如何设置对照实验?一组大蒜根尖置于4℃冷藏冰箱培养，作为

实验组

一组置于室温(约25℃)培养，作为

对照组

O将蒜(或洋葱)在冰箱冷藏室内(4℃)放置一

周。取出后，将蒜放在装满清水的容器上方，让

蒜的底部接触水面，于室温(约25℃)进行培养。待蒜长出约1cm

长的不定根时，将整个装置放入

冰箱冷藏室内，诱导培养48~72

h。(3)制订计划：③选择的洋葱或大蒜等材料如何诱导培养?2、低温诱导植物细胞染色体数目的变化培养不定根诱导

培养低温诱导剪取诱导处理的根尖0.5~1cm,

放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h,

以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。解离

漂洗染色制片(3)制订计划：④如何固定细胞?⑤制作根尖分生区有丝分裂装片的步骤有哪些?2、低温诱导植物细胞染色体数目的变化具体操作方法与观察植物细胞有丝分裂的实验相同。先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。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，再用高倍镜观察。(3)制订计划：⑥如何用显微镜观察实验结果?2、低温诱导植物细胞染色体数目的变化2、低温诱导植物细胞染色体数目的变化(4)实施计划：(5)得出结论：蒜根尖细胞染色体数目加倍的显微照片(放大400倍)低温能诱导植物染

色体数目的增多低温诱导72h对照【实验原理】用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，

以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。低温能诱导植物染色体数目的增多2、低温诱导植物细胞染色体数目的变化秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，可能都与抑制纺锤

体的形成有关，着丝粒分裂后没有纺锤丝的牵引作用，因而不

能将染色体拉向细胞的两极，导致细胞中的染色体数目加倍。讨

论

：秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上

有什么相似之处?秋水仙素处理幼苗↓2、低温诱导植物细胞染色体数目的变化试剂使用方法作用卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h固定细胞形态体积分数为95%的酒精冲洗用卡诺氏液处理的根尖洗去卡诺氏液质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合

作为解离液解离根尖细胞蒸馏水浸泡解离后的根尖约10min洗去药液，防止解离过度甲紫(龙胆紫)溶液把漂洗干净的根尖放进盛有质量浓度

为0.01g/mL的甲紫(龙胆紫)溶液使染色体着色2、低温诱导植物细胞染色体数目的变化小结1

低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用3、染色体结构的变异猫叫综合征是人的5号染色体

部分缺失引起的遗传病，因为

患儿哭声轻，音调高，很像猫

叫而得名。猫叫综合征患者的

生长发育迟缓，而且存在严重

的智力障碍。染

色

体

结

构

的

改

变，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，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。C891818

i8821

22X①缺失染色体的某一片段缺失引起变异。例如，果蝇缺刻翅的形成。缺失A

BCE

F3、染色体结构的变异缺刻翅正常翅②重复

染色体中增加某一片段引起变异。例如，果蝇棒状眼的形成。3、染色体结构的变异棒状眼E

F

G

HM

N

O

P

QR正常眼易

位BF

G

H花斑眼3、染色体结构的变异③易位

染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。

例如，果蝇花斑眼的形成。·属于染色体结构变异，能再显微镜下看到·

发生在非同源染色体之间·

交换的是非等位基因·

易位能发生于有丝分裂和减数分裂·属于基因重组，在显微镜下看不到·

同源染色体的非姐妹染色单体之间·

交换的是等位基因·

只能发生在减数分裂过程中

3、染色体结构的变异易位和交叉互换的区别交叉互换易位3、染色体结构的变异④倒位

染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。例如，果蝇卷翅的形成A

BC

D

E

F

GH

倒位

正常翅A

D

C

B

E

F

G

H

卷翅ab

c

d

e

f同源染色体重复联会{BK

k联

会c

da

bc

d

e同源染

色

体A

B

D

E

F缺失f联

会FdB

E

f联会{F3、染色体结构的变异baA类别基因突变基因重组染色体变异适用范围所有生物(包括病毒)自然状态下，发生在真核生

物的有性生殖过程中真核生物类型诱发突变、自发突变或(显

性突变、隐性突变)交叉互换型、自由组合型(基因工程、转化实验)染色体结构变异、染色体数目变异发生时期任何时期，主要发生在有丝

分裂间期和减数第一次分裂

前的间期减数第一次分裂前期、

减数第一次分裂后期任何时期，主要发生在细

胞分裂时结果引起基因碱基序列的改变

(

产生了新基因)产生了新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状使排列在染色体上基因的数

目或排列顺序发生改变，不

产生新的基因，光学显微镜观

察不能观察到，属于分子水平不能观察到，属于分子水平能观察到，属于细胞水平意义新基因产生的途径；生物变异的根本来源；为生物的进化提供了丰富的

原材料

；生物变异的来源之一，对生

物进化具有重要的意义生物变异的来源之一，对生

物进化具有重要的意义育种中的应用诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种三种可遗传变异的比较类别杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异常用方法杂交→

自交→选优→

自交用物理或化学方法处理生物花药离体培养；秋

水仙素处理幼苗(

非种子);选择；用秋水仙素处理萌发的种子或幼

苗优点将不同品种的优良

性状集中于同一个

体