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1、第2节染色体变异 教案目标 1 说出染色体结构变异的基本类型 2 说出染色体数目的变异 3 进行低温诱导染色体数目变化的实验 一只蜜蜂怎么可以让一个男人变成女人呢 令丽恩做梦也没有想到的是 他们一家的平静生活竟被一只蜜蜂彻底改变了 接受变性手术前的泰德 课前导入 血液测试结果发现 泰德患有 克林菲尔特综合征 克林菲尔特综合征 是一种染色体异常症 通常女性的性染色体是由两条X染色体组成 男性的性染色体则由一条X染色体和一条Y染色体组成 但 克林菲尔特综合征 患者的性染色体却是由两条X染色体和一条Y染色体组成 该综合征的副作用之一 就是患者的睾丸激素水平要比普通男性低很多 如今 丽恩不知道自己是该
2、继续将克洛伊当成 丈夫 看待 还是违心地将 她 视作 同性伴侣 据 法制晚报 蜜蜂的叮蜇已经从本质上重新改变了他的内分泌系统 使得他开始向真正的女性转变 基因突变和染色体变异的区别 染色体上某一个位点上基因的改变 光学显微镜下不可见 可用显微镜直接观察到的比较明显的染色体变化 染色体变异 类型 染色体结构变异 染色体数目变异 个别染色体增减 染色体成倍增减 基因突变 基因突变与基因重组属于分子水平的变化 电镜下才能看到 染色体的某一片段缺失 消失 1 缺失 果蝇缺刻翅的形成 如果失去的基因是显性的 同源染色体上保留下来的是隐性的 这一本来不能显出的隐性性状就能显出来 猫叫综合症 症状 两眼距离
3、较远 耳位低下 生长发育缓慢 存在着严重的智力障碍 患儿哭声轻 音调高 很像猫叫 5号染色体部分缺失 染色体结构变异 染色体中增加某一片段 重复 重复 果蝇棒状眼的形成 一条染色体的断裂片段接到同源染色体的相应部位 结果后者就有一段重复基因 例如 果蝇的棒状眼 果蝇的卵圆眼和棒状眼 野生型 卵圆眼 变异型 棒状眼 染色体的某一片段位置颠倒 3 倒位 颠倒 移接 断片接到非同源染色体上 易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 注意 必须强调是非同源染色体之间的染色体交换 同源染色体之间的交叉互换属于基因重组 对生物的变异是有利的 染色体结构变异 染色体上的基因的数目和排列顺序改变 生物
4、性状的变异 多数不利 染色体结构的改变对生物性状的影响 14 例1 已知某生物的一条染色体上依次排列着M N O p q5个基因 如下图列出的若干种变化中 不属于染色体结构发生变异的是 D 请讨论 Q1 染色体结构变异对生物都是有害的吗 大多有害 少数有利 Q2 染色体变异与基因突变相比 哪一种变异对引起的性状变化较大一些 为什么 每条染色体上含有许多基因 染色体变异会引起多个基因的变化 所以引起的性状变化较大一些 染色体结构的变异 1 易位与交叉互换的区别 1 易位属于染色体结构变异 发生在非同源染色体之间 是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 2 交叉互换属于基因重组 发生在同源
5、染色体的非姐妹染色单体之间 Content 例 图中 和 表示发生在常染色体上的变异 和 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 A 2 染色体变异与基因突变的区别 1 变异范围不同 基因突变是在DNA分子水平上的变异 在光学显微镜下观察不到 染色体变异是在细胞水平上的变异 在光学显微镜下可观察到 2 变异的结果不同 基因突变引起基因结构的改变 基因中一个或几个碱基的改变 基因数目未变 生物的性状不一定改变 染色体变异 基因的数目或排列顺序发生改变 生物的性状发生改变 但是基因结构并不改变 正常 增多 减少 个别染色体的增加或减少 以染色体组的形式成
6、倍的增加或减少 二 染色体数目的变异 指细胞内染色体数目增添或缺失的改变 响誉世界的著名 天才 音乐指挥家舟舟 一 个别染色体的增加或减少 二 染色体数目的变异 1 例 舟舟是一个先天智力障碍 21三体综合症 患者病因 常染色体变异 比正常人多了一条21号染色 21三体综合症病因 性腺发育不良 特纳氏综合症 性腺发育不良病因 性染色体变异 比正常人少了一条X染色体 染色体数为 44 X 人21号多一条 21三体综合征 人13号多一条 智力迟钝 男性多一条Y 超雄性 人18号多一条 所有器官畸形 女性少一条X 性腺发育不良 X Y 果蝇体细胞染色体图解 二 染色体组 请思考 1 果蝇体细胞有几条
7、染色体 8条 2 和 号染色体是什么关系 号和 号呢 同源染色体 非同源染色体 减数分裂 3 雄果蝇产生的精子中有哪几条染色体 这些染色体在形态 结构和功能上有什么特点 这些染色体之间是什么关系 它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息 细胞中的一组 染色体 它们在 和 上各不相同 但是携带着控制生物生长发育的 这样的一组染色体 叫做一个染色体组 1 染色体组的概念 非同源 形态 功能 全部信息 染色体组的内涵 一个染色体组中不存在同源染色体 互为非同源染色体一个染色体组中各个染色体的形态大小和功能均不相同一个染色染色体组中含有该物种生长发育 遗传变异的全部遗传信息一个染色体组中不含有等位
8、基因 2 染色体组数目的判断 a 细胞内形态相同的染色体有几条 则含有几个染色体组 如图 细胞中形状相同的染色体有4条 此细胞有4个染色体组 b 控制同一性状的基因 不分大小写 有几个 就有几个染色体组 如基因型为AAaBBbCCc的细胞 可以用右图表示 根据方法1我们可以知道此细胞有3个染色体组 三 二倍体和多倍体 1 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叫二倍体 记作2N N表示一个染色体组所包含的染色体数目 番茄是二倍体 葡萄是二倍体 几乎全部的动物和过半的高等植物都是二倍体 1 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叫多倍体 2 多倍体 2
9、香蕉 三倍体马铃薯 四倍体普通小麦 六倍体小黑麦 八倍体帕米尔高原的植物65 的种类是多倍体 马铃薯是四倍体 普通小麦是六倍体 香蕉是三倍体 3 多倍体的特征 多倍体植株茎秆粗壮 叶片 果实 种子都比较大 糖类和蛋白质等营养物质的含量都增加 但发育延迟 结实率低 多倍体在植物中较多存在 而在动物中则较少见 细胞分裂时 染色体完成复制 但细胞受外界环境条件 如温度骤变 或生物内部因素的干扰 纺锤体不能正常形成 以致染色体不能被拉向两极 细胞也不能分裂成两个子细胞 于是就形成了染色体数目加倍的细胞 4 多倍体产生的主要原因 为什么要处理萌发的种子或幼苗 处理成熟的植株可以不 不行 秋水仙素的作用对
10、象是正在有丝分裂的细胞 成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂 四 单倍体 1 概念 由本物种配子发育而来的个体 2 成因 生殖细胞未受精直接发育成的个体 3 举例雄蜂 它是由卵细胞未经过受精作用直接发育而来的 它的体细胞染色体 配子染色体数 4 单倍体植株的特点 植株弱小 高度不育 并非所有单倍体 生物几倍体判别不能只看细胞内含有多少个染色体组 还要考虑生物个体发育的直接来源 A 如果生物体由受精卵发育而成 生物体细胞内有几个染色体组就叫几倍体 B 如果生物体是由配子 卵细胞或花粉直接发育而成 无论细胞内含有几个染色体组 都叫单倍体 几倍体判别 注意 1 体细胞中含一个染色体组的个体一定是单倍体
11、2 单倍体的体细胞中不一定含一个染色体组 3 体细胞中含有两个或三个染色体组的个体不一定就是二倍体或三倍体 也可能是单倍体 三 基因重组 基因突变 染色体变异的比较 有性生殖 间期 有丝分裂期 单性生殖时 减数分裂和受精作用 碱基顺序改变 分裂受阻 配子直接发育 没有产生 产生 没有产生 没有产生 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 基因突变 基因重组 发生机理 生物可遗传变异来源总结 1 病毒可遗传变异来源 基因突变 2 原核生物可遗传变异来源 基因突变 3 真核生物可遗传变异来源 1 无性生殖时 基因突变和染色体变异 2 有性生殖时 基因突变 基因重组 染色体变异 卵细胞精子 单倍
12、体 受精卵 生物体 2N二倍体3N三倍体4N四倍体6N六倍体 直接发育 玉米是二倍体 它的体细胞中含有染色体组 20个染色体 它的单倍体植株体细胞含染色体组 染色体 又如普通小麦是六倍体 它的体细胞中含有染色体组 42个染色体 它的单倍体植株体细胞中含有染色体组 染色体 二个 1个 10个 六个 3个 21 四 人工诱导多倍体的产生 无子西瓜的培育过程 四 多倍体育种 2n 2n 4n 2n 3n 为什么三倍体植株 又如 香蕉 不能产生卵细胞 减数分裂时 联会紊乱 2n 用二倍体花粉 刺激子房发育为果实 二倍体幼苗 四倍体植株 秋水仙素处理 染色体加倍 二倍体植株 授粉 发育 三倍体种子 二倍
13、体植株 花粉刺激 三倍体植株 第二年 第一年 三倍体无籽西瓜 植物育不育的特征是是否结种子 思考 第一年所结西瓜的种子中 胚 胚乳种皮及果皮细胞中的染色体组数分别是多少 3 5 4 4 1 常用方法 A 常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗B 有时低温诱导 2 秋水仙素作用抑制纺锤体形成 导致染色体不分离 从而引起细胞内染色体数目加倍 3 过程 秋水仙素作用于正在 的细胞时 能够抑制 的形成 导致 不 从而引起细胞内染色体 染色体目加倍的细胞继续进行 分裂 将来就可能发育 植株 分裂 纺锤丝 染色体 移向两极 数目加倍 有丝 多倍体 多倍体育种 7 举例 三倍体无籽西瓜的培育 5 优点 操作简便
14、易行 4 原理 染色体变异 6 缺点 适用于植物 动物难开展 不行 秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞 成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂 为什么要处理萌发的种子或幼苗 处理成熟的植株可以不 多倍体育种成果 多倍体植物有生长旺盛 各器官粗壮 种子少或不产生种子的特性 凡是不以种子为收获目标的植物都可以考虑进行多倍体育种 观赏或用材植物 某些水果 非种子农作物 五 单倍体育种 1 方法花药 花粉 离体培养 2 过程 花药离体培养 秋水仙素 3 优点 明显缩短育种年限 得到的植株都是纯合体 方法复杂 要与杂交育种配合 成活率较低 成本高 恢复正常植株 纯合体 单倍体植株 4 缺点 5 原理 染色
15、体变异 6 单倍体育种的措施 以利用高茎皱粒豌豆和矮茎圆粒豌豆培育高茎圆粒豌豆为例说明单倍体育种方法 纯合高圆DDTT 纯合矮皱ddtt 纯合高皱DDtt 纯合矮圆ddTT F1AaBb F2A B A bbaaB aabb F3A bbaabb 配子ABAbaBab AABBAAbbaaBBaabb 思考 现有高秆抗病和矮秆感病的两小麦纯种 请分别用杂交育种和单倍体育种两种方法培育矮秆抗病的纯种 比较育种年限 用秋水仙素处理种子或幼苗 花药离体培养 抑制细胞分裂中纺锤体的形成 使染色体数目加倍后不能形成两个细胞 诱导配子直接发育成植株 再用秋水仙素加倍成纯合体 器官大 营养物质含量高 但发育
16、延迟 结实率低 缩短育种年限 但方法复杂 成活率较低 三倍体西瓜 八倍体小黑麦 抗病植株的育成 萌发的种子或幼苗 单 多倍体育种 用秋水仙素来处理 染色体数目变异 秋水仙素 秋水仙素 单倍体育种处理 多倍体育种处理 单倍体幼苗 诱导基因突变 诱导染色体变异育种 间期 前期 实验 低温诱导植物染色体数目的变化 实验原理 低温处理植物分生组织细胞 能够抑制纺锤体的形成 以致影响染色体被拉向两极 细胞也不能分裂成两个子细胞 于是 植物细胞染色体数目发生变化 2 低温诱导 温度 时间 3 固定根尖 取根尖 cm 放入 内浸泡0 5 1h 4 冲洗根尖 用体积分数为 冲洗 次 5 制作装片 操作同实验 包括 6 观察 先低倍镜后高倍镜 视野中会有 细胞 1 培养根尖 常用材料 方法步骤 将洋葱 或大葱 大蒜 放在装满清水的广口瓶上 让洋葱的底部接触水面 待洋葱长出约 Cm左右的不定根时 将整个装置放入冰箱的低温室内 诱导培养 h 剪取诱导处理的根尖约 cm 放入卡诺氏液中浸泡 h 以固定细胞的形态 然后用体积分数为 的酒精冲洗 次 制作装片 包括 解离 漂洗 染色和制片 个步骤 先用低倍镜寻找染
