备战高考生物一轮复习优质课件 第20讲 染色体变异

这是一份备战高考生物一轮复习优质课件 第20讲 染色体变异，共60页。PPT课件主要包含了变异在育种中的应用，染色体变异，染色体结构的变异，染色体数目的变异，染色体数目变异，Turner综合征，1XO单体，2XYY三体，3XXY三体，4XXX三体等内容，欢迎下载使用。

染色体变异的判断与分析
实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
染色体变异的判断与分析
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。
细胞内个别染色体的增加或减少
细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套的减少
缺失、重复、倒位、易位
光学显微镜下可以观察到
1.个别染色体的增加或减少
唐氏综合征 (21三体综合征)，又称先天愚型，由于多了一条21号染色体而导致的疾病。存活者有明显的智能落后、特殊面容、生长发育障碍和多发畸形。
21-三体综合征的成因
①减数第一次分裂后期同源染色体未分离
②减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离
44条＋XO（45条）
症状：颈蹼，肘外翻、部分患者智力轻度低下。有的患者伴有心、肾、骨骼等先天畸形。外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。
(先天性卵巢发育不全综合征)
父方在MⅠ时X和Y未分离，进入同一个配子中，形成不含性染色体的异常精子。
或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成不含性染色体的异常卵细胞。
一种人类男性的性染色体疾病，比正常的男性多出一条Y染色体，所以又称“超雄综合征”。
父方在MⅡ时两条Y染色单体分离后，进入同一个配子中，产生YY的异常精子。
父方在MⅠ时X和Y未分离，进入同一个配子中，形成XY的异常精子。
具有XXY染色体的人通常表现为XY男性的生理特征，同时可能出现不同程度的女性化第二性征。
或母方在MⅠ时X和X未分离，或MⅡ时两条X单体分离后进入同一个配子中，形成XX的异常卵细胞。
大多数X三体个体表型正常，但发育较早，平均身高较正常女性高，平均智商比正常人群低10-15。
父方在MⅡ时两条X染色单体分离后，进入同一个配子中，产生XX的异常精子。
2.以染色体组形式成倍的增加或减少
1） 一组非同源染色体；
2） 染色体的形态、大小、功能 各不相同；
3） 含有该物种生长、发育、遗传、变异的 全套遗传信息。
细胞中的每套非同源染色体。
（2）染色体组数目的确定方法
1）根据“染色体形态”判断 ——细胞内同种形态染色体有几条就含几个染色体组
2）根据“基因型”判断 ——控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组
（3）染色体组的内涵：
一个染色体组中不存在同源染色体
一个染色体组中各个染色体的形态和功能均不相同
一个染色体组中含有该物种的全部遗传信息
一个染色体组中不含有等位基因
由生殖细胞直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体。
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。
枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育（不是全部）。
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。
由受精卵发育而来，体细胞中有两个染色体组的生物称为二倍体。
一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。
由受精卵发育而来，体细胞中有三或三个以上染色体组的生物，统称为多倍体。（如香蕉、马铃薯、普通小麦等，多见于植物，动物中很少见）
生长发育迟缓，结实率低。
植株、果实、种子等粗大，糖类、蛋白质等营养物质的含量高。
单倍体、二倍体、多倍体
体细胞中含有2个染色体组
体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同
体细胞中含有3个或3个以上染色体组
正常体细胞染色体组数目的一半
植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）
茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低
在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有以下4种类型。
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至导致生物体死亡。
染色体上基因数目、排列顺序发生改变
结果：性状变异（改变）
染色体的某一片段缺失引起变异。例如五号染色体缺失引起的猫叫综合征、果蝇的缺刻翅。
缺失的片段 (如上图中的B片段) ，由于没有着丝粒，在细胞分裂过程中没有纺锤丝的牵引，而丢失。
（2）缺失后的联会现象：
染色体中增加某一片段引起变异，例如，果蝇棒状眼的形成
重复的片段(如上图中的B片段)来自其同源染色体的缺失的片段。
增加的一般是相同基因或等位基因。
果蝇的复眼结构相当复杂，有的复眼有成百上千的小眼结构，有的复眼中的小眼数量很少，整个复眼呈短棒状，称为棒眼。
（2）重复后的联会现象：
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。
易位发生在两条非同源染色体之间。
染色体片段易位，使染色体上的基因排列顺序发生改变，影响了某些基因的表达，从而引起性状改变。
（2）易位后的联会现象：
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
染色体的某一片段位置颠倒引起变异。例如，果蝇卷翅的形成
染色体片段位置颠倒，使染色体上的基因排列顺序发生改变，影响了某些基因的表达，从而引起性状改变。
（2）倒位后的联会现象：
A. ①～④的变异均未产生新基因B. ①～④的变异依次是染色体倒位、缺失、重复与基因突变C. ①～④的变异均可在光学显微镜下观察到D. ①、②、③依次为染色体结构变异中的缺失、重复、倒位，④ 的变异应属于基因突变
1.如下图所示，已知染色体发生了①～④四种变异，则相关叙述正确的是(　　)
2.下图中图1为等位基因Aa间的转化关系图，图2为黑腹果蝇(2n＝8)的单体图，图3为某动物的精原细胞形成的四个精细胞的示意图，则图1、2、3分别发生何种变异(　　)
A. 基因突变 染色体变异 基因重组B. 基因突变 染色体变异 染色体变异C. 基因重组 基因突变 染色体变异D. 基因突变 基因重组 基因突变
基因突变、基因重组和染色体变异的比较
基因突变与染色体变异的区别
基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下看不到碱基对的改变，但由基因突变引起的某些性状改变还是可以借助光学显微镜检查的，如镰状细胞贫血，可根据观察红细胞形态来区分。
结构变异 ：缺失 （例 ：猫叫综合症） 、重复、易位、倒位
个别增减 （例：21三体综合征）
概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体
连续自交，不断选种。（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子）
①目的性强，通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个 个体上。
②操作简单，技术要求不高。
②只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。
P 抗倒易病　 易倒抗病
F1　 抗倒易病
抗倒易病 抗倒抗病 易倒易病 易倒抗病
连续自交，直至不出现性状分离为止。
选择后代不发生性状分离的亲本即为BBee
（1）植物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用多次 自交选种；
（2）动物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用测交， 选择测交后代不发生性状分离的亲本；
（3）如果优良性状是隐性，直接在F2中选出即为纯合体。
利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。从中筛选有利变异。
①提高突变率，加速育种进程。
②大幅度改良某些性状，创造人们所需要的优良变异类型。
①有利变异少，需大量处理实验材料；
②诱变的方向和性质不能控制，具有盲目性。
单倍体育种≠花药离体培养
单倍体幼苗：DT Dt dT dt
正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt
DDTT（♀）× ddtt（♂）
DT Dt dT dt
低温处理或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
野生芭蕉 2n
有籽香蕉 4n
无籽香蕉 3n
卵细胞（1个）+ 精子（1个）
极核（2个）+ 精子（1个）
（1）为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
（2）处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
秋水仙素处理后的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。
芽尖细胞正在进行有丝分裂，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
（3）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
（4）为什么要用四倍体植株做母本？
①三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此不能形成种子。
（5）三倍体西瓜为什么没有种子？ 真的一颗没有吗？
②并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。
刺激子房产生生长素，促进子房发育为果实。
（6）按照一般流程，获得无子西瓜需要几年？
①进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的 组培苗，再进行移栽。
（7）每年都要制种，很麻烦，有没有替代方法？
②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊， 以促进子房发育成无种子的果实。
实例1：普通小麦的形成过程
这里的A、B、D代表的是染色体组，而不是基因。
异源二倍体：两个染色体组来自不同物种，联会紊乱，不可育。
异源二倍体幼苗如何处理使其可育？
实例2：八倍体小黑麦的培育过程
注意：这里的A、B、D、R代表的是染色体组，而不是基因。所以，异源四倍体（ABDR）是不可育的。
杂交→自交→选优→自交
物理或化学的方法处理生物
花药离体培养后再用秋水仙素加倍
使不同亲本的优良性状集中于同一个体上
提高变异频率加速育种进程
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
①“可遗传”与“可育”
可遗传≠可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，但它们均属于可遗传变异。
②“最简便”与“最快速”
最简便着重于技术含量应为易操作，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。但最快速则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。
③“单倍体育种”与“花药离体培养”
单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程；花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。
基因工程又叫______________或_______________，指按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，_________生物的遗传特性。
A.DNA是遗传物质的证明
B.DNA双螺旋结构和中心法则的确立
C.基因是遗传的结构和功能单位
D.遗传密码的破译(一切生物几乎共用一套遗传密码)
①基因的剪刀：___________________
②基因的针线：____________
③基因的载体：_____、_______和_____________
定向地改变生物遗传性状；目的性强；育种周期短；克服远缘杂交不亲和的障碍。
技术复杂，安全性问题多。
目的基因与运载体的结合
将目的基因导入受体细胞
基因工程及植物细胞工程
1.根据育种程序图识别育种名称和过程。
2.番茄是二倍体植物。有一种三体，其6号染色体的同源染色体有3条，在减数分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会形成一个二价体，另1条同源染色体不能配对而形成一个单价体。减数第一次分裂的后期，组成二价体的同源染色体正常分离，组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他染色体正常配对、分离。(1)从变异类型的角度分析，三体的形成属于_______________。
(2)若三体番茄的基因型为AABBb，则其产生的花粉的基因型及其比例为__________________________，其根尖分生区一细胞连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为 。
ABB∶ABb∶AB∶Ab＝1∶2∶2∶1
3.2018年10月10日,在新疆喀什地区岳普湖县巴依阿瓦提乡4村,袁隆平院士团队培育的“海水稻”首茬开镰,进行实地收割测产,测产实际产量为549.63公斤,达到了预期产量的要求。对于水稻的培育,我们国家从未停止。下图中甲、乙表示水稻两个品种,A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因,①~⑥表示培育水稻新品种的过程,请分析:
(1)图中哪种途径为单倍体育种?　　　　(填数字标号) 其为什么能缩短育种年限?　　　　　　
用花药离体培养获得的单倍体植株，经人工诱导染色体数目加倍后，植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离，因此缩短了育种年限。
(2)图中哪些标号处需用秋水仙素处理?　　　(填数字标号) 处理部位有何区别?
图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗,从而获得纯合子;⑥处常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,以诱导染色体加倍。
(3)④⑥的育种原理分别是　　　　 、　　　 　　。 (4)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是　　　　、　　　(填数字标号)。 (5)杂交育种选育从F2开始的原因是　　　　　　　　　　　　。 (6)原核生物常选哪种育种方式?　　　　　　(填名称),为什么?　　　　　　　　　　　
从F2开始发生性状分离
原核生物无减数分裂,不能进行杂交育种,所以一般选诱变育种。
4.白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)，为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是（ ）A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组B.将Bc作为育种材料，能缩短育种年限C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
5.研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n＝14)的优良性状导入普通小麦(2n＝42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉，10天后只发现两个杂种幼胚，将其离体培养，产生愈伤组织，进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是（ ）A.簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离B.培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化C.杂种植株减数分裂时染色体能正常联会D.杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株
一、人工诱导多倍体的方法
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。
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。
（1）将蒜/洋葱在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。取出后将蒜/洋葱放在装满清水的容器上方，让它的底部接触水面，于室温（约25℃）培养。待蒜/洋葱长出约1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72h。
（2）剪取诱导处理的根尖0.5~1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h。（卡诺氏液：固定细胞的形态），然后用体积分数为95%的酒精 冲洗2次。
（3）制作装片（同有丝分裂实验）
盐酸和酒精混合液（1：1混合），目的是使组织中的细胞相互分离开来。
清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。
用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。
放在载玻片上，加清水并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻轻地按压盖玻片完成制片。
先用 寻找染色体形态好的分裂象；视野中既有 ，也有 ；确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用 观察；
染色体数目发生改变的细胞
当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，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。
秋水仙素（C22H25O6N）是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。