人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第5章 基因突变及其他变异第2节 染色体变异说课ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第5章 基因突变及其他变异第2节 染色体变异说课ppt课件，共59页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，学习目标，非同源染色体，非姐妹染色单体，基因重组等内容，欢迎下载使用。

一、染色体数目的变异
【微思考】 不含有同源染色体的一组染色体一定是一个染色体组吗?为什么?单倍体只含有一个染色体组吗?提示 不一定;一个染色体组必须是含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。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、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三、染色体结构的变异1.类型
2.结果: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。3.对生物体的影响: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。
自我检测1.判断下列有关染色体数目变异及应用的叙述是否正确。(1)细胞中含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。(　　)(2)单倍体的体细胞中不存在同源染色体。(　　) (3)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。(　　)(4)秋水仙素诱导幼苗成为多倍体的机理是抑制了有丝分裂前的间期纺锤体的形成。(　　)
2.关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述,不正确的是(　　)A.一个染色体组中不含同源染色体B.由受精卵发育成的,体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体C.单倍体生物体细胞中不一定含有一个染色体组D.人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗答案 D解析 一个染色体组中不含有同源染色体;由受精卵发育成的个体,体细胞中含有几个染色体组,则该个体就是几倍体;单倍体是由配子发育而成的,不一定只含有一个染色体组;人工诱导多倍体的方法有秋水仙素诱发或低温处理等。
3.下列有关多倍体的叙述,正确的是(　　)A.体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体就是多倍体B.人工诱导多倍体的方法很多,目前最常用最有效的方法是用低温处理植物的分生组织细胞C.与二倍体植株相比,多倍体植株中糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加D.秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促使染色单体分离,从而使染色体数目加倍
答案 C解析 体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体可能是单倍体;人工诱导多倍体最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗;与二倍体植株相比,多倍体植株器官较大,营养物质的含量有所增加;秋水仙素抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞的两极,使细胞内染色体数目加倍。
4.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,使染色体不能分别移向细胞的两极B.解离:盐酸和酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C.染色:甲紫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的原理是低温抑制纺锤体的形成,使染色体不能分别移向细胞的两极;卡诺氏液用于固定细胞形态,解离液为盐酸和酒精混合液;甲紫溶液和醋酸洋红液都可以用于染色体的染色;低温诱导染色体加倍时,发挥作用的时期是在有丝分裂的前期,而大多数细胞处于分裂间期。
【情境探究】1.[材料分析] 染色体数目变异的相关知识许多栽培植物都是野生植物的后代,但是体细胞内的染色体数目却与它们的祖先大不相同。下表是马铃薯和香蕉与其野生祖先种的染色体数目,请讨论分析下列问题。
(1)为什么说在大多数高等动植物的体细胞内,染色体都是两两配对,含有两套非同源染色体?请联系减数分裂和受精作用知识分析说明。提示 高等动植物个体发育的起点是受精卵,受精卵中的染色体一半来自精子,一半来自卵细胞。精子和卵细胞都是经过减数分裂形成的,在减数分裂过程中,同源染色体分开,非同源染色体自由组合,因此精子和卵细胞中各有一套非同源染色体,受精作用完成后,受精卵中就有两套非同源染色体。
(2)马铃薯的野生祖先种和栽培品种分别属于几倍体?其配子细胞中有几个染色体组?试推测栽培品种是如何培育出来的?提示 马铃薯的野生祖先种体细胞中含有两套非同源染色体,即含有2个染色体组,属于二倍体,其配子中含有1个染色体组;马铃薯的栽培品种体细胞中含有4个染色体组,属于四倍体,其配子中含有2个染色体组。由以上分析推测,马铃薯栽培品种是通过诱导野生祖先种的染色体数目加倍培育形成的。
(3)香蕉的野生祖先种和栽培品种分别属于几倍体?其配子细胞中有几个染色体组?试推测栽培品种是如何培育出来的。提示 香蕉的野生祖先种体细胞中含有两套非同源染色体,即含有2个染色体组,属于二倍体,其配子中含有1个染色体组;香蕉的栽培品种体细胞中含有3个染色体组,属于三倍体,三倍体品种在减数分裂时,同源染色体联会紊乱,不能产生正常配子。香蕉的栽培品种的培育,首先通过诱导野生祖先种的染色体数目加倍培育形成四倍体,然后使四倍体与野生祖先种杂交而形成栽培品种。
2.[生命观念] 自然界一些生物由于染色体数目发生了改变,其性状也发生了改变,产生染色体数目变异的原因是什么?提示 由于低温等条件,导致纺锤体没有形成,使同源染色体没有分离、姐妹染色单体分开后没有分离及染色体数目加倍之后没有分裂等原因产生了染色体数目变异。3.[科学思维] 生物的变异分为可遗传变异和不可遗传变异,“可遗传”是否等同于“可育性”?提示 “可遗传”≠“可育性”:三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的配子发育成的单倍体等,均属于可遗传变异,但它们均表现为“不育”,因为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。
4.[模式图分析]染色体组数目判断
【归纳提升】1.对染色体组的理解
2.单倍体、二倍体和多倍体的比较
【探究应用】1.某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而健壮,果穗大、籽粒多,因此这些植株可能是(　　)A.单倍体B.三倍体C.四倍体D.杂交种
答案 D解析 玉米的单倍体植株矮小、瘦弱、高度不育,A项错误;三倍体植株减数分裂时会出现联会紊乱,所以不能产生配子,更没有籽粒产生,B项错误;四倍体玉米为多倍体植株,其特点是产量和营养成分都有提高,但发育迟缓、结实率低,C项错误;杂交种具备两个亲本的优良性状,具有杂种优势,因此这些植株可能是杂交种,D项正确。
2.用秋水仙素处理幼苗可诱导形成多倍体植物,秋水仙素的主要作用是(　　)A.使染色体再次复制B.使染色体着丝粒不分裂C.抑制纺锤体的形成D.使细胞稳定在间期阶段答案 C解析 秋水仙素能够抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,这样细胞中的染色体虽然完成了复制,但染色体不能移向细胞两极,导致细胞中的染色体数目加倍。
3.下列a~h所示的细胞图中,有关它们所含染色体组的描述,正确的是(　　)A.细胞中含有一个染色体组的是h图B.细胞中含有两个染色体组的是e、g图C.细胞中含有三个染色体组的是a、b图D.细胞中含有四个染色体组的是c、f图
答案 C解析 形态、大小和功能各不相同的染色体组成一个染色体组,根据同源染色体的数目或等位基因的数目可判断染色体组数。a、b图细胞中含有三个染色体组;c、h图细胞中含有两个染色体组;d、g图细胞中含有一个染色体组;e、f图细胞中含有四个染色体组。
【情境探究】1.[过程图分析] 育种分析图中甲、乙表示水稻两个品种,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表示培育水稻新品种的过程,请分析并回答下列问题。
(1)图中哪种途径为单倍体育种?提示 图中①③⑤过程表示单倍体育种。(2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理?应如何处理?提示 ⑤⑥两处需用秋水仙素处理。图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗,诱导染色体加倍,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的育种原理分别是什么?提示 ④的育种原理为基因突变,⑥的育种原理为染色体变异。
2.[生命观念] 诱变育种与杂交育种都可培育出优良的品种,从遗传本质分析,为什么诱变育种更具有前景?提示 诱变育种与杂交育种相比,前者能产生前所未有的新基因,创造变异新类型;后者不能产生新基因,只是实现原有基因的重新组合。3.[科学思维] 在单倍体育种过程中得到的单倍体,都是不可育的吗?提示 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,其可育并能产生后代。
4.[社会责任] 随着我国航天技术的日趋成熟,太空育种正在兴起,它的两个优势分别是什么?提示 ①太空失重、真空的状态,将很多在地球重力场中无法完成的育种实验变为现实;②太空高辐射环境为动、植物、微生物发生基因突变提供良好条件。
【归纳提升】杂交育种、诱变育种与其他育种方式的比较
【探究应用】1.(多选)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细胞分裂前期和中期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2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能明显缩短育种年限,植株B纯合的概率为25%
答案 CD解析 图中过程②为花药的形成,其在减数分裂过程会发生基因重组;过程③为有丝分裂,染色体在细胞分裂前的间期复制,结果是每条染色体含有两条染色单体,染色单体在细胞分裂后期分离,后期无染色单体,A项正确;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,导致染色体不能移向细胞两极,引起染色体数目加倍,B项正确;植株A为二倍体,其体细胞进行有丝分裂,体细胞在有丝分裂后期有4个染色体组;植株C由配子直接发育而来,为单倍体,C项错误;利用幼苗2进行育种的最大优点是能明显缩短育种年限,得到的植株B全部为纯合子,D项错误。
2.下列有关育种的叙述,正确的是(　　)A.杂交育种所选双亲必须是纯合子B.诱变所得植株若不出现预期性状就应丢弃C.多倍体育种时可用秋水仙素处理幼苗D.单倍体育种依据的遗传学原理是基因突变答案 C解析 杂交育种的双亲可以为杂合子,A项错误;诱变育种所得到的植株若不出现预期性状,可能为杂合子,在其子代中有可能会出现预期性状,B项错误;多倍体植株的获得常用方法有低温诱导植物的分生组织细胞和秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,C项正确;单倍体育种的原理为染色体变异,D项错误。
3.下图是无子西瓜培育的过程简图,下列有关叙述不正确的是(　　)A.①过程也可进行低温诱导处理,与秋水仙素的作用原理不同B.三倍体植株不育的原因是在减数分裂过程中联会发生紊乱C.培育得到的无子西瓜与二倍体有子西瓜相比果实大、含糖量高D.每年培育无子西瓜的过程较复杂,所以可用无性繁殖进行快速繁殖答案 A解析 低温诱导和秋水仙素的作用原理相同,都是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成。
4.育种工作者将长穗偃麦草(2n=14,记为14E)中的抗病、高产基因转移到普通小麦(6n=42,记为42W)中,培育成了“小麦二体异附加系”,流程如图所示(假定每种个体所产各种类型配子均可育)。下列相关叙述错误的是(　　)A.F1是通过有性生殖获得的,含有4个染色体组B.过程①可使用秋水仙素处理,也能通过植物体细胞杂交技术获得甲C.过程②会发生染色体变异,丙的染色体组成可能是21W+0~7ED.丁的自交后代中,含有2条偃麦草染色体的植株约占1/4
答案 C解析 F1是普通小麦(6n=42)与长穗偃麦草(2n=14)杂交获得的,因此含有3+1=4个染色体组,A项正确;过程①可用秋水仙素处理,也能通过植物体细胞杂交技术获得甲,B项正确;过程②为乙和普通小麦杂交获得丙,由于乙减数分裂过程中7E染色体会随机分配到细胞两极,因此得到的丙的染色体组成可能是42W十0~7E,该过程发生了染色体数目变异,C项错误;丁形成的配子含E的概率为1/2,所以自交产生的子代中,含有2E的植株戊约占后代的1/2×1/2=1/4,D项正确。
【情境探究】1.观察下列变异图解,请分析回答下列问题。
(1)图甲、图乙均发生了某些片段的交换,其交换对象分别是什么?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交换,图乙发生的是同源染色体非姐妹染色单体间相应片段的交换。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变异类型分别为染色体片段缺失、染色体片段易位、基因突变、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,其只是产生了新基因,即改变了基因的结构,而基因的数量和排列顺序均未发生改变。
2.染色体易位与互换的比较
3.[生命观念] 为什么有的染色体发生了片段缺失后,导致生物体无法生存?提示 丢失了控制生物体正常生命活动所必需的基因。4.[科学思维] 有的染色体结构变异会导致生物体死亡,为何还称为可遗传的变异?提示 染色体结构变异可使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,即由遗传物质的变化引起的变异就称为可遗传的变异。
【归纳提升】1.基因突变与染色体结构变异的比较
知识总结染色体结构变异类型的判断(1)看染色体上基因的数目是否变化。如果发生变化,则可能是重复、缺失或易位。(2)看染色体上基因的排列顺序是否变化。如果发生变化,则可能是倒位。
2.生物变异的类型(1)不可遗传变异的特点①一般只在当代表现出来;②不能遗传给后代;③这种变异一般是定向的。(2)可遗传变异的特点①可以在当代表现,也可在后代中出现;②变异一旦发生,就有可能遗传给后代;③这类变异是不定向的。
(3)不同生物的可遗传变异①病毒的可遗传变异来源:基因突变;②真核生物进行无性生殖时的可遗传变异来源:基因突变、染色体变异;③真核生物进行有性生殖时的可遗传变异来源:基因突变、基因重组、染色体变异。(4)真核细胞不同分裂时期发生的变异①基因突变:发生在所有分裂(无丝分裂、有丝分裂和减数分裂)时期;②基因重组:发生在减数分裂Ⅰ过程中;③染色体变异:发生在有丝分裂和减数分裂过程中。
【探究应用】1.(多选)图甲、乙、丙、丁分别表示不同的变异类型,其中图丙中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是(　　)A.图甲、乙都表示染色体结构变异中的易位,发生在减数分裂Ⅰ的前期B.图丙表示染色体结构变异中的缺失C.图丁可能表示染色体结构变异中的缺失或重复D.如图所示的4种变异都能够遗传
答案 CD解析 图甲表示同源染色体的非姐妹染色单体间的互换,发生在减数分裂Ⅰ的四分体时期,属于基因重组,A项错误;图丙中基因2与基因1相比,多了1个碱基对,属于基因突变,B项错误;图丁中弯曲的部位表示在其同源染色体上没有配对的片段,可能是上面的染色体重复了一段基因,或下面的染色体缺失了一段基因,C项正确;图中4种变异都能够遗传,D项正确。
2.(多选)染色体变异可以用光学显微镜明显地观察到染色体的变化,甲、乙两模式图分别表示在细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”和“十字形结构”现象,图中字母表示染色体上的基因。下列有关叙述正确的是(　　)
A.甲图属于染色体结构变异的倒位,乙图属于染色体结构变异中的易位B.两图中发生的现象均未改变染色体上基因的种类和数量,因此不会改变生物性状C.甲、乙两图中的现象均发生在减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会时D.在细胞有丝分裂过程中,不会发生甲、乙两图所示的染色体结构变异
答案 AC解析 图甲其中一条染色体上的基因的排列顺序发生了改变,即染色体发生了倒位。图乙非同源染色体上出现了同源区段,进而发生了联会现象,该种变异属于染色体结构变异中的易位,A项正确;两图中发生的现象均未改变染色体上基因的种类和数量,但改变了基因的顺序,因此可能会改变生物性状,B项错误;甲、乙两图中同源染色体两两配对,均发生在减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会时,C项正确;在细胞有丝分裂过程中,会发生甲、乙两图所示的染色体结构变异,只是没有进行同源染色体的联会,不会出现“环形圈”和“十字形结构”现象,D项错误。
3.下图表示某种生物的部分染色体上发生的四种变异,请回答以下问题。(1)甲、乙、丙、丁的变异类型分别属于　　　　　　　。 (2)基因的数目和排列顺序均未变化的是图　　,该变异类型可采用　　　　　　　　的方法进行检测。 (3)可在显微镜下观察到的是图　　　　　　,一般选用正在分裂的细胞做成装片,观察处于分裂　　期的细胞。 (4)若某DNA分子中丢失了一个碱基对(基因中),则该变异为　　　　　　　　;若某DNA分子中丢失了一个基因,则称为　　　　　　　　　　变异。