第5章 2(精品）课件PPT

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第五章　基因突变及其他变异2　染色体变异课前· 新知导学1．类型(1)细胞内___________的增加或减少。(2)细胞内染色体数目以_________________________为基数成倍地增加或成套地减少。染色体数目的变异个别染色体一套完整的非同源染色体2．二倍体、多倍体和单倍体(1)染色体组的概念①从组成上看：组成一个染色体组的所有染色体，互为______________，在一个染色体组中无__________存在。②从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的________________各不相同。非同源染色体　同源染色体　形态、大小(2)二倍体和多倍体①概念：②多倍体的特点：茎秆粗壮，________________都比较大，____________等营养物质的含量都有所增加。叶片、果实和种子　糖类和蛋白质　两个三个或三个以上③多倍体的形成原因：在________或________处理的情况下，抑制了________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，将来就可能发育成多倍体植株。(3)单倍体①概念：体细胞中的染色体数目与本物种___________数目相同的个体。②特点：________________________________________________。低温　秋水仙素　纺锤体植株长得弱小，而且高度不育配子染色体　3．染色体变异与生物育种(1)多倍体育种①育种原理：____________________________________________。②处理材料：_____________________________________________。③处理方法：_____________________________________________。④实例：三倍体无子西瓜的培育过程染色体变异　萌发的种子或幼苗用秋水仙素或低温处理　三倍体(2)单倍体育种①原理：_________________________________________________。②方法：③优点：所得个体均为________，明显________________。④缺点：需要和________育种配合使用，技术复杂。染色体变异　秋水仙素　纯合子　缩短育种年限杂交提示：不是。单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等过程；花药离体培养只得到单倍体，只有再进行秋水仙素处理才能得到可育的纯合子。花药离体培养和单倍体育种是一回事吗？ 判断下列叙述的正误。(1)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。 (　　)(2)用秋水仙素处理某高等植物连续分裂的细胞群体，分裂期细胞的比例会减少。 (　　)(3)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。 (　　)(4)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。 (　　)(5)水稻(2n＝24)一个染色体组有12条染色体，水稻单倍体基因组有12条染色体。 (　　)(6)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。(　　)【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ (6)×1．实验原理用低温处理植物________细胞，能够抑制________的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向细胞两极，导致细胞不能____________ ______，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。低温诱导植物染色体数目的变化实验分生组织　纺锤体　 分裂成两个子细胞 2．实验步骤【答案】②1 cm　③冷藏室　①0.5～1 cm　②卡诺氏液　③酒精　漂洗　低倍镜提示：死细胞。该实验中最终观察到的细胞是死细胞还是活细胞？3．实验现象：视野中既有正常的二倍体细胞，也有__________发生改变的细胞。染色体数目 下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述，正确的是 (　　)A．原理：低温抑制染色体着丝粒分裂，使子染色体不能分别移向两极B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C．染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色D．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【答案】C　【解析】低温诱导染色体数目加倍实验的实验原理是低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而产生染色体数目加倍的细胞，A错误；卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖解离，B错误；染色体易被碱性染料染成深色，改良苯酚品红溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色，C正确；洋葱根尖装片中的细胞大部分处于分裂间期，因此在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞，D错误。1．类型染色体结构的变异缺失重复　非同源染色体　倒位2．结果排列在染色体上的基因的________或________发生改变，而导致______________。3．对生物体的影响：大多数对生物体是________，有的甚至会导致生物体________。数目排列顺序　性状的变异不利的　死亡提示：染色体结构变异。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体结构变异；基因中若干碱基对的缺失属于基因突变。DNA分子上若干基因发生了缺失，这属于基因突变还是染色体结构变异？为什么？ 判断下列叙述的正误。(1)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。(　　)(2)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。 (　　)(3)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。(　　)(4)染色体上某个基因的丢失属于基因突变。 (　　)(5)DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异。(　　)(6)非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。(　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× (6)×课堂 · 素养初培1．染色体组的概念及图示分析(1)概念染色体数目的变异[知识归纳](2)图示分析右图中的雄果蝇体细胞染色体中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y就代表一个染色体组，与其精子中的染色体组成相同。2．染色体组数的判断(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：下图所示的细胞中，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：据下图可知，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：果蝇体内该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含2个染色体组。3．单倍体、二倍体和多倍体的判断1．染色体组：下图为雌雄果蝇的染色体图解，请据图思考下列问题：(1)请写出图中的一个染色体组。(2)为什么“Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ”不能算是一个染色体组？提示：(1)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(2)缺少一条性染色体，缺少部分基因，不能控制生物的生长、发育、遗传和变异。2．下图a～h所示的细胞图中，有一个染色体组的是________，有两个染色体组的是________，有三个染色体组的是________，有四个染色体组的是________。提示：d、g　c、h　a、b　e、f3．思考下列关于二倍体、多倍体和单倍体的相关问题：(1)如果某个体是由受精卵发育而来，则可能是哪种个体？如果是由配子发育而来呢？(2)从来源和染色体组的数目分析，二倍体和多倍体的相同点和不同点分别是什么？(3)体细胞中有一个染色体组的是否一定是单倍体？单倍体细胞中可能会有两个染色体组吗？(4)体细胞中有一个染色体组或三个染色体组的个体都是不育的，其原因分别是什么？提示：(1)二倍体或多倍体；单倍体。(2)相同点：都是由受精卵发育而来；不同点：染色体组数不同，二倍体有两个染色体组，多倍体有三个或三个以上染色体组。(3)体细胞中有一个染色体组的一定是单倍体。单倍体细胞中也可能含有两个染色体组，例如四倍体的花粉培育成的单倍体中就含有两个染色体组。(4)细胞中只有一个染色体组的个体，进行减数分裂时无法联会，所以不能完成减数分裂，导致不能形成正常可育的配子；细胞中有三个染色体组的个体，减数分裂过程中联会紊乱，也导致不能形成正常可育的配子。[对点精练]1．下图表示细胞中所含的染色体，①②③④的基因型可以表示为 (　　)A．①：AABb ②：AAABBb ③：ABCD ④：AB．①：Aabb ②：AaBbCc ③：AAAaBBbb ④：ABC．①：AaBb ②：AaaBbb ③：AAaaBBbb ④：AbD．①：AABB ②：AaBbCc ③：AaBbCcDd ④：ABCD【答案】C　【解析】根据细胞中所含的染色体的类型判断，①含有两个染色体组，②含有三个染色体组，③含有四个染色体组，④含有一个染色体组。2．下图所示为四个物种不同时期的细胞，其中含有染色体组数最多的是 (　　)【答案】D　【解析】根据细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组，则A、B细胞中均含有3个染色体组，C细胞中含有1个染色体组，D细胞中含有4个染色体组。综上所述，D符合题意。1．低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理有丝分裂前期，低温和秋水仙素都能抑制纺锤体的形成；后期，着丝粒分裂后染色体数目加倍；末期，由于没有纺锤体，染色体不能被牵拉到细胞两极，细胞无法实现一分为二，从而使得细胞内的染色体数目加倍。当温度恢复正常或秋水仙素被细胞代谢消耗完全之后，染色体数目加倍的细胞又通过正常的有丝分裂产生更多的染色体数目加倍的子代细胞。染色体数目的变异实验与应用[知识归纳]2．低温诱导植物染色体数目的变化实验应注意的问题(1)选材：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。常用的观察材料有蚕豆(首选，因其染色体比洋葱少)、洋葱、大蒜等。(2)温度不是越低越好：温度过低对根尖细胞造成伤害，应选择合适温度。(3)并不是所有细胞中染色体均已加倍：只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体状况。(4)细胞是死的而非活的：显微镜下观察到的细胞是已被解离液杀死的细胞。(5)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒到有丝分裂后期才分裂，与有无纺锤体无关。(6)两次漂洗的对比：①时间不同：第一次漂洗在固定之后解离之前，第二次漂洗在解离之后染色之前；②试剂不同：第一次用95%酒精漂洗，第二次用清水漂洗；③目的不同：第一次是为了洗去多余的卡诺氏液，第二次是为了洗去多余的解离液。3．试剂的使用方法及作用4.三倍体无子西瓜的培育流程分析上图中相关问题的分析：(1)关于两次传粉：②过程传粉是为了杂交得到三倍体种子，④过程传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。(2)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗成为四倍体，是因为幼苗具有分生能力。(3)①过程经秋水仙素处理后，新产生的茎、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。(4)四倍体植株上结的西瓜f，种皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子e的胚为三个染色体组。(5)三倍体西瓜c进行减数分裂时，由于联会紊乱，不能产生正常配子。(6)获取三倍体种子e是在第一年四倍体植株a上；获取三倍体无子果实g则是在第二年的三倍体植株c上。下图表示两种育种方式，请据图思考下列问题：(1)甲图和乙图分别表示哪种育种方式？它们的育种原理是否相同？(2)甲图和乙图中都有秋水仙素诱导染色体组加倍，其原理是什么？甲图中为什么要用秋水仙素处理？(3)乙图中获得无子西瓜至少需要几年？图中有两次传粉过程，它们的目的分别是什么？(4)为什么甲图中的育种方式能大大缩短育种年限？提示：(1)甲图表示的是单倍体育种，乙图表示的是多倍体育种。它们的育种原理都是染色体数目的变异。(2)秋水仙素能抑制纺锤体的形成，从而诱导染色体组加倍。由于甲图中花药离体培养得到的单倍体中只有一个染色体组，所以是不育的，需要通过秋水仙素处理使染色体组加倍，从而变成可育的。(3)两年。第一次传粉的目的是得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激三倍体的子房发育成果实。(4)秋水仙素处理单倍体幼苗直接得到纯合体。【归纳总结】单倍体育种和多倍体育种的比较[对点精练]1．用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种方法的叙述中，正确的是 (　　)A．过程①的作用原理为染色体变异B．过程③必须经过受精作用C．过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D．此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4【答案】D　【解析】过程①表示杂交，其原理为基因重组，A错误；过程③常用的方法为花药离体培养，B错误；过程④使用秋水仙素或低温处理幼苗，单倍体高度不育，不产生种子，C错误；F1植株的基因型为DdTt，产生的配子及发育成的单倍体植株基因型为DT、Dt、dT、dt，经秋水仙素加倍，基因型为ddTT的植株符合生产要求，占1/4，D正确。2．下图是利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析不正确的是 (　　)A．基因重组发生在图中②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成C．植株A为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组；植株C属于单倍体，其发育起点为配子D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25%【答案】D　【解析】基因重组发生于减数分裂过程中，即发生在图中②过程；有丝分裂过程中，间期染色体复制形成染色单体，后期着丝粒分裂，染色单体消失，因此在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期，A正确。多倍体育种常用秋水仙素处理，原理是能够抑制纺锤体的形成，使得染色体数目加倍，B正确。玉米为二倍体，体细胞内含有两个染色体组，在有丝分裂后期着丝粒分裂，含有4个染色体组；植株C发育起点为配子，属于单倍体，C正确。利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为100%，D错误。1．染色体易位与交叉互换的区别染色体结构的变异[知识归纳]2.染色体结构的变异与基因突变的区别(1)图中A、B、C、D分别属于哪种变异？(2)图中哪些变异可以在显微镜下观察到？(3)图中哪种变异没导致基因数目和排列顺序发生变化？提示：(1)A属于缺失，B属于重复，C属于倒位，D属于基因突变。(2)A、B、C。(3)D。2．根据图示辨析染色体的易位与交叉互换(1)图中哪个属于易位？哪个属于交叉互换？你做出判断的依据是什么？(2)图1和图2分别属于哪种可遗传的变异？提示：(1)图1属于易位，因为交换的两条染色体属于非同源染色体；图2属于交叉互换，因为交换的两条染色体是同源染色体上的非姐妹染色单体。(2)图1属于染色体结构的变异，图2属于基因重组。【归纳提升】利用四个“关于”区分三种变异(1)关于“互换”：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失、增添，属于基因突变。(3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，不能在光学显微镜下观察到；染色体变异属于细胞水平的变化，可以在光学显微镜下观察到。(4)关于变异的“质”和“量”：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般不改变基因的量，转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，会改变基因的量或基因的排列顺序。[对点精练]1．下图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②、③和④互为同源染色体，下列叙述正确的是 (　　)A．图a和图b均为染色体结构变异B．图a为基因重组，图b为染色体结构变异C．图a在光学显微镜下能看到，图b在光学显微镜下看不到D．图b的变化大多数对生物体是有利的【答案】B　【解析】图a显示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，属于基因重组，而图b所示为③号染色体的某片段移到非同源染色体的②号上，属于染色体结构变异。2．下图中的甲、乙为染色体配对时出现的一种现象，丙、丁是染色体交叉互换的现象，①至④是对这些现象出现的原因或结果的解释，正确的是 (　　)①图甲的一条染色体可能有片段缺失②图乙的一条染色体可能有片段倒位③图丙会导致染色体片段重复④图丁会导致基因重组A．①③ B．②④C．①②③ D．①②④【答案】D　【解析】图甲为染色体片段的缺失或重复，①正确；图乙为染色体片段的倒位，②正确；图丙为染色体易位，③错误；图丁为同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，导致基因重组，④正确。课堂·延伸提分 易错易混1：误认为单倍体只含一个染色体组或含多个染色体组的均为多倍体单倍体强调的是由配子发育而来的个体，其细胞中染色体组数取决于配子中所含染色体组数，可能为1组、2组或多组。含多个染色体组的个体是单倍体还是多倍体取决于其发育起点是配子还是受精卵，若为前者，一定是单倍体；若为后者，一定是多倍体。 易错易混2：混淆“可遗传变异”与“可育”的概念“可遗传变异”≠“可育”：三倍体如无子西瓜、骡子，二倍体形成的单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状——这与仅由环境引起的不可遗传的变异有着本质区别。 易错易混3：混淆育种中“最简便”与“最快”“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”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，单就花粉培养成幼苗已很难实现。 易错易混4：四倍体AAaa(由Aa秋水仙素诱导后形成)产生的配子类型及比例(AA∶Aa∶aa)应为1∶2∶1还是1∶4∶1?AAaa产生配子状况可按下图分析，由于染色体①～④互为同源染色体，减数分裂时四条染色体分配至细胞两极是“随机”的，故最终产生的子细胞染色体及基因状况应为①②与③④(AA与aa)、①③与②④(Aa与Aa)、①④与②③(Aa与Aa)。由此可见，AAaa产生的配子类型及比例为1AA∶4Aa∶1aa而不是AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1。例1　下列说法正确的是 (　　)A．体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体B．八倍体小麦的单倍体有四个染色体组C．六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体D．体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体【答案】B　【解析】单倍体的染色体组数与该生物配子的染色体组数相同，不一定只含有一个染色体组，如八倍体小麦的单倍体有四个染色体组，A错误、B正确；由配子发育成的个体细胞中不管有几个染色体组，都属于单倍体，C、D错误。例2　簇毛麦(二倍体)具有许多普通小麦(六倍体)不具有的优良基因，如抗白粉病基因。为了改良小麦品种，育种工作者将簇毛麦与普通小麦杂交，过程如下。下列判断错误的是 (　　)A．杂交产生的F1是四倍体，其染色体组为ABDVB．对F1的配子进行花药离体培养可得若干种单倍体植株C．将簇毛麦1条染色体上的抗白粉病基因移到普通小麦染色体上后得到某可育植株，该变异属于染色体结构变异D．可育植株某些细胞的特定时期会出现16个染色体组【答案】B　【解析】六倍体普通小麦和二倍体簇毛麦杂交，产生的F1的体细胞含有4个染色体组，其染色体组为ABDV，是四倍体，A正确；F1在产生配子时，来自簇毛麦和普通小麦的染色体不能正常联会，不能形成可育的配子，因此对F1的配子进行花药离体培养，不能获得单倍体植株，B错误；将簇毛麦1条染色体上的抗白粉病基因移到普通小麦染色体上后得到某可育植株，该变异属于染色体结构变异中的易位，C正确；可育植株的染色体组的组成为AABBDDVV，含有8个染色体组，其中某些细胞处于有丝分裂后期时，着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，所以细胞中会出现16个染色体组，D正确。小练 · 素养达成1．一个染色体组应是 (　　)A．配子中的全部染色体B．二倍体生物配子中的全部染色体C．体细胞中的一半染色体D．来自父方或母方的全部染色体【答案】B　【解析】一个染色体组应无同源染色体，但具有本物种全套的遗传信息，只有二倍体的配子中含有的是一个染色体组，四倍体个体的配子中含有两个染色体组；而来自父方或母方的全部染色体可以是一个染色体组也可以是多个染色体组。2．下图中①和②表示发生在常染色体上的变异。①和②所表示的变异类型分别属于 (　　)A．重组和易位 B．易位和易位C．易位和重组 D．重组和重组【答案】A　【解析】①图表示的是同源染色体形成的四分体发生了非姐妹染色单体的交叉互换，属于基因重组。②图表示染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，属于染色体结构变异中的易位。3．将某马铃薯品种的花药进行离体培养获得幼苗，在幼苗细胞中发现了12对染色体，此幼苗个体属于几倍体，马铃薯的体细胞含染色体数是多少 (　　)A．单倍体，48 B．二倍体，24C．四倍体，48 D．四倍体，24【答案】A　【解析】花药中的花粉粒的染色体数目只有体细胞中的一半，花药离体培养获得的植株，无论细胞中含几个染色体组，都是单倍体；单倍体幼苗有12对染色体即24条，则马铃薯为四倍体，含48条染色体。4．普通小麦是六倍体，有42条染色体，科学家们用花药离体培养培育出的小麦幼苗是 (　　)A．三倍体、21条染色体B．单倍体、21条染色体C．三倍体、三个染色体组D．单倍体、一个染色体组【答案】B　【解析】花药中的花粉是经过减数分裂发育而成的，由其培育出的幼苗比普通小麦的染色体数减少了一半，含有三个染色体组，而体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫单倍体。5．下图为利用某植物(基因型为 AaBb)进行单倍体育种获得aaBB植株的过程，下列叙述不正确的是 (　　)A．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，植株B为二倍体B．植株A的基因型为aaBB的可能性为1/4C．过程①常用花药离体培养，发育成的植物体是单倍体D．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限【答案】B　【解析】植株A是单倍体，其基因型是AB或Ab或aB或ab，经过秋水仙素处理后得到的植株B才可能是aaBB。6．下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是 (　　)A．用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成B．洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 ℃冰箱中，诱导36 hC．卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态D．装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤 【答案】B　【解析】低温诱导的原理也是抑制纺锤体的形成；当洋葱根尖长出约1 cm时，才能开始诱导，这样有利于根的形成，而且不能剪下，否则会使其失去生命力；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。| 课后提能集训|