高中生物第三节染色体变异及其应用第2课示范教案 苏教版

1、第二课时染色体数目的变异课件展示：性腺发育不良患者图片资料性腺发育不良又称特纳氏综合征，是女性中常见的一种遗传病，发病率是1/3 500。性腺发育不良患者主要的外部特征是：身体比较矮小(身高120140 cm)，肘常外翻，颈部皮肤松弛为蹼颈。外观表现为女性，但是，其性腺发育不良，乳房不发育，没有生育能力，并且，这种患者大约有30%伴有先天性心脏病。师:性腺发育不良的发病病因是什么呢？学生活动：观察、讨论、分析、交流。师:性腺发育不良是一种性染色体遗传病，发病病因是患者缺少一条X染色体。板书：二、染色体数目的变异师:在生物进行有性生殖的过程中，通过减数分裂和受精作用，能保持生物体前后代之间染色体

2、数目的稳定。师:谁能说出几种常见生物正常的染色体数是多少？ 学生活动：思考、讨论、交流。生甲:人体细胞内有23对共46条染色体。生乙:水稻有12对共24条染色体。生丙:果蝇有4对共8条染色体。生丁:洋葱细胞内有8对共16条染色体。学生活动：观察教材P42表33一些生物的染色体数目表。师:通过观察表中所示生物的染色体数目，从各种生物的染色体数目上看能得到什么结论？学生活动：观察、比较、讨论、交流。生甲:不同生物的染色体数目不同。生乙:各种生物的染色体数目都是偶数。师:大多数真核生物细胞中的染色体数目是成对存在的。染色体是遗传物质的主要载体。只有生物体染色体数目保持恒定性，才能表现出遗传性状的相对

3、稳定性。然而一切事物都是变化的，染色体也不例外。在一定的自然条件和人为因素影响下，染色体数目也可能发生改变，从而引起生物性状发生改变，我们把这种变异叫做染色体数目变异。师:染色体数目变异可能有哪几种情况？学生活动：阅读教材P4243，讨论、分析、交流。生甲:生物体细胞染色体数目成倍增加或减少。生乙:生物体细胞中个别染色体数目增加或减少。师:染色体数目的变异可以分为非整倍性变异和整倍性变异，整倍性变异又可以分为一倍性变异和多倍性变异。板书：1非整倍性变异师:什么叫非整倍性变异？它对生物有什么影响？学生活动：阅读教材P43非整倍性变异，讨论、分析、交流。生甲:非整倍性变异是指在正常的染色体组中，丢

4、失或添加了一条或几条完整的染色体。生乙:各种生物的染色体的非整倍性变异对生物会产生严重后果。大多数情况下，在动物中是致死的，但对植物的影响相对较小。课件展示：(1)先天愚型的图片资料，并显示下列材料：先天愚型，也称Downs综合征。它是最常见的一种人类染色体病，也是最常见的智力低下的原因。在新生儿中的发生率平均为1/650。与母亲妊娠年龄有密切关系，25岁以下的母亲，生产患儿的机会是1/2 000,35岁时为1/450，大于44岁为1/40。 (2)患者严重智力低下，头小而圆，鼻梁低平，眼裂小而外侧上斜，眼距宽，口半开，舌常伸于口外，耳低位(双耳上缘在两眼水平线以下)；颈短粗；指(趾)短、指内

5、弯，小指褶纹一节，通贯手；拇趾球部出现近侧弓状纹，拇趾与第二足趾间距离增宽呈“草鞋足”。常伴生殖器官、心脏、消化道、骨骼畸形；免疫力低下，急性白血病的发生率较一般儿童高20倍左右。30%的患儿在出生后1年内死亡，50%可存活至5岁，8%可活到40岁以上。 (3)患者有特殊的染色体核型，即第21号染色体多出一条，因此先天愚型也叫做21三体综合征。雌雄果蝇的染色体图，接着，演示雌雄果蝇细胞减数分裂的过程，特别显示精子和卵细胞中染色体形态图形。学生活动：观察果蝇的染色体图及雌雄果蝇细胞减数分裂的过程，特别是精子和卵细胞中染色体形态图形。师:果蝇体细胞中有几条染色体？有几对同源染色体？其中几对常染色体

6、和性染色体？生:8条染色体，4对同源染色体。其中3对常染色体，1对性染色体(雌果蝇为XX，雄果蝇为XY)。师:雄果蝇形成精子时必须进行减数分裂，减数分裂时同源染色体的变化特点是什么？生:同源染色体要发生分离，非同源染色体要发生自由组合。课件展示：果蝇原始生殖细胞中同源染色体经减数分裂分别进入两个配子的过程。师:两个配子中染色体数相等吗？分别是多少条？各是什么？生:两个配子中染色体数相等，分别是4条，染色体的组成是X、或Y、。师:在一个配子中，染色体形态、大小相同吗？为什么？生:在一个配子中，4条染色体形态、大小不相同。因为不含同源染色体。师:象果蝇生殖细胞那样，形态、大小不同的一组染色体叫做染

7、色体组。教师活动：演示人的体细胞和有性生殖细胞中染色体组成。师:人的体细胞中，有几个染色体组？一个染色体组含有几条染色体？形态、大小是否相同？生:在人的体细胞中，有2个染色体组，一个染色体组含有23条染色体，形态、大小不相同。师:生物的体细胞中有两个染色体组的个体称为二倍体；不同种的生物，每个染色体组所含的染色体数目和形态是不同的。师:正常情况下，生物一般是由受精卵发育来的，但是，玉米、水稻等高等植物中，偶尔也有一些植株是由未受精的卵细胞发育来的。师:由未受精的卵细胞发育来的玉米植株体细胞中有几个染色体组？有几条染色体？学生活动：查阅教材P42表33，讨论、交流。生:由未受精的卵细胞发育来的玉

8、米植株体细胞中有1个染色体组。有10条染色体。师:上述玉米变异类型属于什么变异？学生活动：阅读教材P43一倍性变异，思考、讨论、交流。生上述玉米变异类型属于一倍性变异。板书：2一倍性变异课件展示：一倍性变异玉米、水稻的生长状况。师:一倍性变异属于致死性变异，自然界中一般不能生存。而且，一倍性变异的生物细胞中没有同源染色体，不能进行减数分裂，因此，是不育的。板书：3多倍性变异师:什么叫做多倍性变异？ 学生活动：阅读教材P43多倍性变异，思考、讨论、交流。生:多倍性变异是指与正常的二倍体细胞相比，具有更多染色体组的变异。师:举例说出几种多倍体生物？学生活动：阅读教材，思考、讨论、交流。生甲:香蕉是

9、三倍体。生乙:普通小麦是六倍体。生丙:马铃薯是四倍体。师:香蕉的果实中有种子吗？小麦能结种子吗？为什么？学生活动：思考、讨论、交流。生甲:香蕉的果实中没有种子，小麦能结种子，因为，香蕉没有进行有性生殖；小麦能结种子，因为，小麦能自交。生乙:香蕉的果实中没有种子，小麦能结种子，因为，香蕉进行无性生殖；小麦能结种子，因为，小麦进行有性生殖。师:香蕉的细胞中有几个染色体组呢？能产生正常的生殖细胞吗？为什么？生:香蕉的细胞中有3个染色体组，不能产生正常的生殖细胞。师:香蕉的体细胞中有3个染色体组，由于减数分裂产生的配子具有不同数目的染色体，因此，香蕉的果实中没有种子。师:小麦的体细胞中有几个染色体组呢

10、？能产生正常的生殖细胞吗？为什么？生:小麦的体细胞中有六个染色体组。减数分裂时细胞中同源染色体能正常配对，所以，能产生正常的生殖细胞。对于植物而言，具有奇数染色体组的多倍体一般是不可育的，具有偶数染色体组的多倍体一般是可育的。对于动物而言，多倍性变异一般是致死的，多倍性变异也是人类和动物妊娠早期自然流产的主要原因。二、染色体数目的变异1非整倍性变异2一倍性变异3多倍性变异1同源多倍体同一物种经过染色体加倍形成的多倍体，称为同源多倍体。同源多倍体在植物界是比较常见的。由于大多数植物是雌雄同株的，两性配子可能有同时发生异常减数分裂的机会，使配子中染色体数目不减半，然后通过自交形成多倍体。多倍体在动

11、物中比较少见。这是因为动物大多数是雌雄异体，染色体稍微不平衡，就容易引起不育，甚至使个体不能生存，所以多倍体动物个体通常只能依靠无性生殖来传代。例如，在甲壳动物中有一种丰年鱼，它的二倍体个体进行有性生殖，而四倍体个体则进行无性生殖。此外，在蝾螈、蛙以及家蚕等动物中，也发现过三倍体和四倍体的个体，但是都没有能够连续传代。同源多倍体中最常见的是同源四倍体和同源三倍体。同源四倍体是正常二倍体通过染色体加倍形成的。例如，马铃薯就是一个天然的同源四倍体。人为地用化学药剂秋水仙素等处理发芽的水稻种子，可以获得人工同源四倍体水稻。大麦、烟草、油菜等用化学药剂处理，也可以获得同源四倍体。同源四倍体与二倍体相比

12、，大多表现出细胞体积的增大，有时出现某些器官的巨型化。这种巨型化一般都表现在花瓣、果实和种子等有限生长的器官上。但是多倍体化却很少导致整个植株的巨型化，有时甚至相反。这是因为植株的体积不仅取决于细胞的体积，还取决于生长期间所产生的细胞的数目。通常情况下，同源多倍体的生长速率比二倍体亲本低，因而大大限制了生长过程中细胞数目的增加。在自然条件下，同源三倍体的出现，大多是由于减数分裂不正常，由未经减数分裂的配子与正常的配子结合而形成的。香蕉是天然的三倍体植物。它一般只有果实，种子退化，以营养体进行无性繁殖。人们采用人工的方法，在同种植物中将同源四倍体与正常二倍体杂交，可以获得同源三倍体植物。三倍体植

13、物由于染色体的配对发生紊乱，不能正常地进行减数分裂。在分裂前期，每种染色体有三条，组成三价体(三条染色体连在一起)，或者组成二价体(两条染色体连在一起)和单价体(一条染色体单独存在)。在分裂后期，二价体分离正常，但是三价体一般是两条染色体进入一极，一条进入另一极。单价体有两种可能，或是随机进入某一极，或是停留在赤道板上，随后在细胞质中消失。无论是哪一种方式，最终得到全部染色体都是成对的配子的概率只有(1/2)n(n代表一个染色体组中所有染色体的数目)，而得到全部染色体都是一个的配子的概率也只有(1/2)n，这些配子是有功能、能受精的，但是这样的配子很少。绝大多数配子都是染色体数目不平衡的配子，

14、不能正常地受精结实。因此，三倍体是高度不育的。三倍体的西瓜、香蕉和葡萄与二倍体的品种相比，不仅果实大、品质好，而且无子便于食用。在农业生产中，可以通过人工诱导培育出三倍体的优良品种。2异源多倍体异源多倍体是指不同的种杂交产生的杂种后代，经过染色体加倍形成的多倍体。多倍体植物中大多数是异源多倍体。常见的异源多倍体有小麦、燕麦、棉、烟草、苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁金香等。异源多倍体可以通过人工的方法进行培育。例如，萝卜和甘蓝是十字花科中不同属的植物，它们的染色体都是18条(2n18)，但是二者的染色体间没有对应关系。将它们杂交，得到杂种F1。F1在产生配子时，由于萝卜和甘蓝的染色体之间不能配对，

15、不能产生可育的配子，因而F1是高度不育的。但是如果由F1的染色体数目没有减半的配子受精，或者用秋水仙素处理，人工诱导F1的染色体加倍，就可以得到异源四倍体。在异源四倍体中，由于两个种的染色体各具有两套，因而又叫做双二倍体。这种双二倍体既不是萝卜，也不是甘蓝，它是一个新种，叫做萝卜甘蓝。很可惜，萝卜甘蓝的根像甘蓝，叶像萝卜，没有经济价值。但是，这却提供了种间或属间杂交在短期内(只需两代)创造新种的方法。通过这种方法，人们已经培育出越来越多的异源多倍体新种。我国已故遗传育种学家鲍文奎经过30多年的研究，在20世纪六七十年代用普通小麦(六倍体)与黑麦(二倍体)杂交，成功地培育出异源八倍体小黑麦新物种

16、。普通小麦和黑麦分别属于不同的属，两个属的物种一般是难以杂交的。但是也有少数的普通小麦品种含有可杂交基因，称为“桥梁品种”。桥梁品种之间的杂交一代及其后代都很容易与黑麦杂交。非桥梁品种也可以先与桥梁品种杂交，将可杂交基因传给后代，这样就可以广泛利用小麦资源与黑麦杂交了。用普通小麦作母本，雌配子中有3个染色体组(ABD)，共21条染色体，用黑麦作父本，雄配子中有1个染色体组(R)，7条染色体，杂交后的子一代包括4个染色体组(ABDR)。这4个染色体组来自不同属的种，因此，子一代不能进行正常的减数分裂，需要用人工的方法将子一代的染色体加倍，形成正常的雌、雄配子，才能受精、结实，繁殖后代。由普通小麦

17、和黑麦杂交，杂种子一代染色体加倍产生的小黑麦具有56(4214)条染色体，是7的八倍，这些染色体组又来自不同属的物种，因此，把这种小黑麦称为异源八倍体小黑麦。小黑麦具有穗大、粒重、抗病性强、耐瘠性强、抗逆性强和营养品质好等优点，已经在我国西北、西南高寒地区试种成功，并且正在进一步推广。3. 单倍体单倍体可以分为两大类，一类是一倍体，即二倍体物种产生的单倍体；另一类是多单倍体，即多倍体物种产生的单倍体。单倍体在动物中比较少见，而且一般很难存活。在果蝇中出现的一些单倍体个体，生活力大大降低。在蛙、小鼠和鸡中出现的单倍体，生理上很不正常，在胚胎发育过程中死亡。但是在某些昆虫(如蜜蜂)中，单倍体个体是正常的，而且与性别有关，由未受精的单倍体卵发育成雄性个体，受精后的二倍体卵发育成雌性个体。在植物界，在棉、水稻、咖啡、甜菜、大麦、大麻、可可、油菜、西红柿、芦笋和小麦等作物中，都发现过自发产生的单倍体。某些低等的生物，如酵母、霉菌和苔藓等，以单倍体为主要的生活世代。产