成才之路 生物 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 必修2 基因突變及其他變異 第五章 1 1 1集合的概念 第2節染色體變異 第五章 1 1 1集合的概念 1 染色體結構變異包括缺失 重復 倒位和易位等幾種類型 2 染色體結構變異可改變染色體上的基因的數目或排列順序 可在顯微鏡下觀察到 3 二倍體生物正常配子中的一組染色體是一個染色體組 4 單倍體并不一定只含一個染色體組 5 單倍體育種包括花藥離體培養和秋水仙素處理幼苗等階段 能明顯縮短育種年限 6 秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成 從而導致染色體數目加倍 目標預覽 1 舉例說明染色體變異的類型 2 理解染色體組的概念并會計算染色體組數 重 難點 3 區分單倍體 二倍體和多倍體 4 闡述單倍體育種和多倍體育種的方法 重點 情境導入 你吃過無子西瓜嗎 無子西瓜與正常西瓜相比 沒有種子 甜度大 無子西瓜是通過人工改變普通西瓜的染色體數目培育而成的 由此可見染色體數目變異也會引起生物性狀的改變 問題探究 1 染色體變異分為哪幾種 2 為什么染色體變異能改變生物性狀 提示 1 染色體變異包括染色體結構變異和染色體數目變異 2 因為染色體是遺傳物質的載體 所以染色體結構和數目的變異都會影響生物性狀 一 問題探討提示 參見練習中的拓展題 了解無子西瓜的形成過程 二 實驗兩者都是通過抑制分裂細胞內紡錘體的形成 使染色體不能移向細胞兩極 而引起細胞內染色體數目加倍 拓展題1 西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方 用秋水仙素處理有利于抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體 從而形成四倍體西瓜植株 2 雜交可以獲得三倍體植株 多倍體產生的途徑為 秋水仙素處理萌發的種子或幼苗 3 三倍體植株不能進行正常的減數分裂形成生殖細胞 因此 不能形成種子 但并不是絕對一顆種子都沒有 其原因是在進行減數分裂時 有可能形成正常的卵細胞 4 有其他的方法可以替代 方法一 進行無性繁殖 將三倍體西瓜植株進行組織培養獲取大量的組培苗 再進行移栽 方法二 利用生長素或生長素類似物處理二倍體未受粉的雌蕊 以促進子房發育成無種子的果實 在此過程中要進行套袋處理 以避免受粉 一 染色體結構的變異1 類型 連線 倒位a 染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上 易位b 染色體中增加某一片段 缺失c 染色體中某一片段位置顛倒 重復d 染色體中某一片段缺失 2 結果 導致排列在染色體上的基因的 發生改變 而導致 的變異 3 意義 大多數染色體結構變異對生物體是 的 有的甚至會導致生物體死亡 數目或排列順序 性狀 不利 二 染色體數目的變異1 類型 一類是細胞內的 的增加或減少 如21三體綜合征 一類是細胞內染色體數目以 的形式成倍地增加或減少 例如雄蜂 2 染色體組的概念 細胞中的一組 染色體 在 上各不相同 攜帶著控制生物生長和發育的 如右圖中的雄果蠅體細胞染色體中 就代表一個染色體組 與其 中的染色體相同 個別染色體 染色體組 非同源 形態和功能 全部信息 x 或y 精子 3 二倍體 多倍體 1 二倍體 由 發育而成 體細胞中含有 的個體 包括幾乎全部的 和過半數的 2 多倍體 概念 由 發育而成 體細胞含 或 染色體組的個體 其中 體細胞中含有三個染色體組的叫做 含有四個染色體組的叫做 受精卵 兩個染色體組 動物 高等植物 受精卵 三個 三個以上 三倍體 四倍體 植株的特點a b 都比較大 c 等營養物質的含量有所增加 3 人工誘導多倍體 方法 目前最常用最有效的方法是用 處理 原理 當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時 能夠抑制 導致染色體不能 從而引起細胞內 加倍 莖稈粗壯 葉片 果實 種子 糖類和蛋白質 秋水仙素 萌發的種子或幼苗 紡錘體的形成 移向細胞兩極 染色體數目 4 單倍體 1 概念 由 發育而來 染色體數和染色體組數是 的一半 即體細胞中含有 染色體數目的個體 2 特點 與正常植株相比 植株長得 且 配子 體細胞 本物種配子 弱小 高度不育 單倍體植株 單倍體植株 染色體數目 明顯縮短育種年限 1 誘導染色體加倍時要處理萌發的種子或幼苗 為什么要處理萌發的種子 而不是休眠種子 2 蜜蜂中的雄蜂是單倍體嗎 提示 1 萌發的種子細胞分裂旺盛 秋水仙素能發揮作用 2 是 蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵細胞發育而來的 為單倍體 染色體結構的變異主要有以下4種類型 圖解見教材5 5 5 6 1 缺失 是指一個正常染色體斷裂后丟失了一個片段 常造成個體生活力下降以致死亡 不致死的缺失易引起不尋常的性狀 如人的第5號染色體短臂缺失表現出貓叫綜合征 2 重復 是一條染色體的片斷連接到同源的另一條染色體上 多出跟本身相同的某一段 重復片段過大時 個體也不能存活 染色體結構的變異 3 倒位 是指染色體斷裂后倒轉180 重新接合起來 造成這段染色體上的基因位置順序顛倒 從而產生新的表現型 4 易位 又叫轉座 是指染色體斷裂后在非同源染色體間接合 更換了位置 1 上述染色體結構的改變 都會使排列在染色體上的基因的數目 排列順序及表達發生改變 從而導致性狀變異 一般來說是不利的 有的甚至導致生物死亡 2 交叉互換與染色體易位的區別 如圖 和 表示發生在常染色體上的變異 和 所表示的變異類型分別屬于 a 易位和重組b 易位和易位c 重組和易位d 重組和重組 解析 由染色體圖像可判斷出 中的兩條為同源染色體 中的兩條為非同源染色體 是同源染色體的非姐妹染色單體間交換部分染色體片段 屬于基因重組 是在非同源染色體之間交換部分染色體 屬于染色體結構變異中的易位 答案 c 如圖甲是正常的兩條同源染色體 則乙圖所示是指染色體結構的 a 倒位b 缺失c 易位d 重復 答案 b 染色體數目的變異 3 染色體組 1 概念 范圍 細胞中的一組非同源染色體 在形態和功能上各不相同 功能 共同控制生物的生長 發育 遺傳和變異 這樣的一組染色體 叫做一個染色體組 2 圖示 如圖為雄果蠅體細胞的染色體組成 其中的 x或 y就代表一個染色體組 與其配子中的染色體組成相同 4 二倍體 多倍體和單倍體 5 多倍體和單倍體在育種上的應用 1 多倍體育種 多倍體形成的原因 細胞分裂過程中 由于外界條件影響 細胞分裂受阻 但染色體已復制 導致細胞內的染色體加倍 應用 培育新品種 例如 三倍體無子西瓜的培育 過程如下圖 單倍體育種的優點 明顯縮短育種年限 常規的雜交育種方法要6 8年才能獲得一純合品種 而單倍體育種一般只需1 2年即可獲得一純合品種 6 實驗 低溫誘導植物染色體數目的變化 1 原理 用低溫處理植物分生組織細胞 能夠抑制紡錘體的形成 阻止染色體被拉向兩極 細胞也就不能分裂成兩個子細胞 于是 植物細胞染色體數目發生變化 2 實驗中各種試劑的作用 3 方法步驟 1 判斷生物是幾倍體 既要看細胞內含有的染色體組數 還要考慮生物個體發育的起點 1 如果生物體是由受精卵發育而來的 則體細胞中含有幾個染色體組就是幾倍體 2 如果生物是由配子發育而來的 則無論體細胞中含有幾個染色體組 都只能是單倍體 2 實驗中幾種溶液的作用 1 卡諾氏液 固定細胞的形態 2 改良苯酚品紅溶液 細胞核染色 便于觀察染色體的形態 除此之外 醋酸洋紅或龍膽紫都是堿性染料 都可使染色體著色 3 15 的鹽酸溶液 解離 使細胞分散開 4 95 的酒精 可用于洗去附著在根尖表面的卡諾氏液 還可與15 的鹽酸溶液混合解離 分散細胞 3 本實驗的其他問題 1 低溫的作用與秋水仙素的作用基本相似 2 此實驗可通過設置不同的溫度來探究溫度對植物染色體數目變化的影響 關于植物染色體變異的敘述 正確的是 a 染色體組整倍性變化必然導致基因種類的增加b 染色體組非整倍性變化必然導致新基因的產生c 染色體片段的缺失和重復必然導致基因種類的變化d 染色體片段的倒位和易位必然導致基因排列順序的變化 解析 染色體變異不會產生新基因 基因種類不會改變 但會改變基因的數量或排列順序 答案 d 四倍體水稻是重要的糧食作物 下列有關水稻的說法正確的是 a 四倍體水稻的配子形成的子代含兩個染色體組 是二倍體b 二倍體水稻經過秋水仙素加倍后可以得到四倍體植株 表現為早熟 粒多等性狀 c 三倍體水稻的花粉經離體培養 可得到單倍體水稻 稻穗 米粒變小d 單倍體水稻是由配子不經過受精直接形成的新個體 是迅速獲得純合子的重要方法 答案 d 解析 所有配子不經過受精形成的新個體都是單倍體 無論含有幾個染色體組 所以四倍體水稻的配子形成的子代雖然含有兩個染色體組 但仍是單倍體 二倍體水稻經秋水仙素處理 染色體數目加倍 得到四倍體水稻 多倍體植株的特點是其種子粒大 籽粒數目減少 但是發育周期延長 表現為晚熟 三倍體水稻高度不育 不能形成正常配子 所以無法形成單倍體 1 染色體組數的判定方法 1 根據染色體形態判斷 在細胞內任選一條染色體 細胞內與該染色體形態相同的染色體共有幾條 則含有幾個染色體組 如圖甲有四個染色體組 細胞中染色體組數的判定及生物體倍性判定 3 根據染色體數目和染色體的形態數來推算 染色體組的數目 染色體數 染色體形態數 如圖丙所示有8條染色體 染色體形態數 形態 大小均不相同 為2 所以染色體組數為8 2 4 2 生物體倍性的判斷 1 無子西瓜的培育過程 無子西瓜培育過程的分析 2 上圖中相關問題的分析 1 關于兩次傳粉 過程傳粉是為了雜交得到三倍體種子 過程傳粉是為了提供生長素刺激子房發育成果實 2 用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗成為四倍體 是因為幼苗具有分生能力 3 過程秋水仙素處理后 新產生的莖 葉 花的染色體數目加倍 而未處理的根細胞中仍為兩個染色體組 4 四倍體植株上結的西瓜f 種皮和瓜瓤為四個染色體組 而種子e的胚為三個染色體組 5 三倍體西瓜c進行減數分裂時 由于聯會紊亂 不能產生正常配子 6 獲取三倍體種子e是在第一年四倍體植株a上 獲取三倍體無子果實g則是在第二年的三倍體植株c上 7 不以二倍體西瓜為母體的原因分析如果以二倍體西瓜為母本 四倍體西瓜作為父本 也能得到三倍體種子 但這種三倍體種子結的西瓜 珠被會發育成厚硬的種皮 因而達不到 無子 的目的 單倍體育種和多倍體育種的比較 三種可遺傳變異的比較 探究點探究實驗中作出假設的方法 低溫誘導染色體變異 案例 用濃度為2 的秋水仙素處理植物分生組織5 6小時 能夠誘導細胞內染色體加倍 那么 用一定時間的低溫 如4 處理水培的洋蔥根尖時 是否也能誘導細胞內染色體加倍呢 請設計實驗探究這個問題 1 針對以上問題 作出的假設是 提出此假設的依據是 2 低溫處理植物材料時 通常需要較長時間才能產生低溫效應 請根據這個提示列出設計實驗的組合表格 3 按照你的設計思路 以 作為鑒別低溫是否能夠誘導細胞內染色體加倍的依據 為此 你要進行的具體操作是 第一步 剪取根尖0 5cm 1cm 第二步 按照 步驟制作 第三步 顯微鏡觀察 標準答案 1 用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導細胞內染色體加倍低溫能夠影響酶的活性 或紡錘體的形成 著絲點的分裂 使細胞不能正常進行有絲分裂 也可以提出其他假設 只要能夠運用所學的生物知識進行合理的解釋即可 方法警示 得分要點 1 合理即可得分 2 只要設計的表格達到以下兩個要求 均可得分 a 至少設置兩個溫度的對照 常溫和低溫 b 間隔相等的培養時間進行取樣 錯因案例 失分案例 1 假設不明確 如提出以下假設 低溫是否能誘導染色體加倍 2 常見錯誤 時間單位不正確或未體現出時間梯度 低溫設置不合理 技法提煉 1 探究實驗中如何作出假設 假設的內容是由問題決定的 在作出假設前 首先要清楚探究的問題是什么 假設的提出與基本預測有很大的關系 如果基本預測是肯定的 假設就是肯定的 假設在實驗之前沒有正確與錯誤之分 只有可以檢驗的假設和無法檢驗的假設 探究實驗