染色體變異人教版必修二《遺傳與進(jìn)化》

第五章基因突變及其他變異第二節(jié)（第一課時(shí)）問(wèn)題討論香蕉和香蕉的祖先——野生香蕉野生祖先種VS栽培品種（馬鈴薯）野生祖先種馬鈴薯（多種顏色）栽培品種馬鈴薯（一般都為黃色）問(wèn)題討論作為野生植物的后代，許多栽培植物的染色體數(shù)目卻與他們的祖先大不相同，如馬鈴薯和香蕉（見下表）122411異常1.根據(jù)前面所學(xué)減數(shù)分裂的知識(shí)，試著完成該表格。2.為什么平時(shí)吃的香蕉是沒有種子的?3.減數(shù)分裂和受精作用能夠使生物體親子代間的染色體數(shù)目保持穩(wěn)定，然而馬鈴薯和香蕉的染色體數(shù)目為什么與它們的野生祖先有這么大差別呢？染色體數(shù)目的變異——三倍體三倍體因?yàn)樵忌臣?xì)胞中有三套非同源染色體，減數(shù)分裂時(shí)出現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂，因此不能形成可育的配子。香蕉、三倍體無(wú)子西瓜的果實(shí)中沒有種子，原因就在于此。三倍體任務(wù)1：探索無(wú)籽西瓜的培育過(guò)程西瓜內(nèi)富含人體必需的次生代謝物質(zhì),如番茄紅素、1-瓜氨酸、維生素C(Vc)等，下表為集品腫甲、乙、丙西瓜成熟果實(shí)中各種成分的數(shù)值，圖為甲、乙、丙細(xì)胞核中染色體的組成情況(核型)注:可溶性固形物是指果實(shí)汁液中所含能溶于水的糖類、有機(jī)酸、纖維素、可性蛋白、色素和礦物質(zhì)等物質(zhì)。任務(wù)1：探索無(wú)籽西瓜的培育過(guò)程(1)綜合表格中的數(shù)據(jù)，你會(huì)選擇購(gòu)買哪種西瓜食用?(2)觀察甲、乙、丙三種西瓜核型，回答以下問(wèn)題:①三者體細(xì)胞中染色體組成有什么相同、不同之處?②根據(jù)染色體組成情況推測(cè):甲、乙、丙細(xì)胞中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量不同的原因是什么?

學(xué)生從表中可知，丙西瓜中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量及甜度相對(duì)較高，是食用的首選對(duì)象。相同點(diǎn)：三者體細(xì)胞均含有相同成套的非同源染色體；多倍體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量增加的原因是當(dāng)染色體組成倍增加之后、產(chǎn)生了兩種效應(yīng)：一種是同一位點(diǎn)基因劑量加倍導(dǎo)致表達(dá)增強(qiáng)，另外一種是遺傳雜合性增加導(dǎo)致的雜種優(yōu)勢(shì)。不同點(diǎn)：甲含有兩套非同源染色體，乙含有三套，丙含有四套。染色體組的概念細(xì)胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同，但又相互協(xié)調(diào)，共同控制生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異的一組染色體。雜交三倍體（母本）聯(lián)會(huì)紊亂無(wú)子西瓜第一年第二年三倍體植株三倍體無(wú)籽西瓜的培育過(guò)程三倍體無(wú)籽西瓜的培育過(guò)程1、在二倍體西瓜幼苗的芽尖滴加秋水仙素的目的是什么？依據(jù)的原理是什么？2、四倍體西瓜植株做母本產(chǎn)生的雌配子中含有幾個(gè)染色體組？獲得的四倍體西瓜為何要與二倍體雜交？3、四倍體植株上結(jié)的西瓜是無(wú)籽西瓜嗎？當(dāng)秋水仙素作用于芽尖時(shí),它能滲入分生組織正在進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞里面,抑制紡錘絲的形成,導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極。但不影響染色體的復(fù)制,復(fù)制后的染色體共存于該細(xì)胞中,進(jìn)而經(jīng)有絲分裂形成染色體加倍的細(xì)胞。2個(gè)；雜交可以獲得三倍體植株。有籽西瓜任務(wù)1：探索無(wú)籽西瓜的培育過(guò)程(4)

有時(shí)可以看到三倍體西瓜中有少量發(fā)育并不成熟的種子，請(qǐng)推測(cè)產(chǎn)生這些種子的原因。無(wú)籽西瓜屬同源三倍體植株(3n=33),共有11種非同源染色體,在減數(shù)分裂過(guò)程中,遵循自由組合規(guī)律,產(chǎn)生的生殖細(xì)胞的染色體數(shù)大多在2n=22與n=11之間。由于生殖細(xì)胞沒有完整的染色體組,具有不平衡性,它是不育性的,從而決定了胚珠具有高度不孕性。這就是三倍體西瓜一般不結(jié)種子(癟子)的原因。從表中我們也能看出,極少數(shù)生殖細(xì)胞里的染色體數(shù)為2n=22或n=11,具有完整的染色組數(shù),唯此是可育性的。三倍體二倍體的減數(shù)分裂出現(xiàn)錯(cuò)誤，形成含有兩個(gè)染色體組的配子，這樣的配子與含有一個(gè)染色體組的配子結(jié)合，發(fā)育成的個(gè)體的體細(xì)胞中就含有三個(gè)染色體組，稱作三倍體。減數(shù)分裂Ⅰ出現(xiàn)錯(cuò)誤什么是四倍體？它是如何形成的？由2個(gè)含有兩個(gè)染色體組的配子結(jié)合發(fā)育成的個(gè)體，體細(xì)胞中含有4個(gè)染色體組，稱為四倍體。四倍體的成因有兩種：一是有2個(gè)含有兩個(gè)染色體組的配子結(jié)合發(fā)育而來(lái)的；二是，二倍體在胚或幼苗時(shí)期受某種因素影響，體細(xì)胞在進(jìn)行有絲分裂時(shí)，染色體只復(fù)制未分離，也會(huì)形成四倍體。四倍體減數(shù)分裂II出現(xiàn)錯(cuò)誤多倍體【多倍體】體細(xì)胞中含有3個(gè)或3個(gè)以上染色體組的個(gè)體統(tǒng)稱為多倍體。【特點(diǎn)】莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加；也存在結(jié)實(shí)率低，晚熟等缺點(diǎn)。因此人們常常采用人工誘導(dǎo)多倍體的方法來(lái)獲得多倍體植株培育新品種。【人工誘導(dǎo)多倍體的方法】低溫處理、用秋水仙素誘發(fā)。其中用秋水仙素來(lái)處理萌發(fā)的種子或幼苗是目前最常用且最有效的方法；染色體數(shù)目的變異——多倍體秋水仙素使染色體數(shù)目加倍的基本原理：當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí)，能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行，有絲分裂就可能發(fā)育成多倍體植株。用低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目變化的基本原理：進(jìn)行正常有絲分裂的植物分生組織細(xì)胞，在有絲分裂后期，染色體的著絲粒分裂，子染色體在紡錘絲的作用下，分別移向細(xì)胞兩極，最終被平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去。用低溫處理植物分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，染色體不能被正常拉向細(xì)胞的兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，結(jié)果導(dǎo)致植物細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生變化。單倍體由配子發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體。（即含有本物種體細(xì)胞染色體數(shù)一半的個(gè)體）。受精卵發(fā)育卵細(xì)胞發(fā)育32條32條16條蜂王工蜂雄蜂花藥單倍體植株花藥離體培養(yǎng)技術(shù)染色體數(shù)目變異的應(yīng)用：成因生殖細(xì)胞未受精，直接發(fā)育而成。技術(shù)①方法：②原理：③技術(shù)：④優(yōu)點(diǎn)：細(xì)胞的全能性。花藥離體培養(yǎng)。植物組織培養(yǎng)。a.后代是純合子b.明顯縮短育種年限。外植體單倍體植株純合正常植株離體培養(yǎng)秋水仙素染色體數(shù)目加倍過(guò)程植株弱小，高度不孕。單倍體育種ddtt

DDTTddtt第1年高桿抗病

DdTt第2年ddT_第3年ddT_第4年

雜交育種單倍體育種花藥離體培養(yǎng)→DTDTDDTT↓↓DtDtDDtt↓↓dTdTddTT↓↓dtdtddtt↓↓秋水仙素→↑

需要的矮抗品種第2年P(guān)F1高桿抗病DDTT矮桿抗病ddtt第1年高桿抗病DdTt配子純合體用DDTT和ddtt經(jīng)單倍體育種培育純種普通小麥ddTT個(gè)別染色體數(shù)目增加或減少

唐氏綜合征（21-三體綜合征）

45條＋XY（47條）分析21-三體綜合征形成的原因減數(shù)第一次分裂后期21號(hào)同源染色體未分離減數(shù)第二次分裂后期姐妹染色單體分離后移向細(xì)胞的同一極任務(wù)2：染色體結(jié)構(gòu)變異的實(shí)例分析黑腹果蠅的眼睛通常呈紅色卵圓形，由近800只小眼組成。在遺傳學(xué)家的實(shí)驗(yàn)中，偶然發(fā)現(xiàn)了一種眼型為棒狀的果蠅，其小眼以棒狀集中分布，復(fù)眼中僅有68只小眼存在。是什么原因?qū)е鹿壋霈F(xiàn)棒眼性狀呢？果蠅的遺傳物質(zhì)發(fā)生了什么變化？任務(wù)2：染色體結(jié)構(gòu)變異的實(shí)例分析在光學(xué)顯微鏡下無(wú)法直接觀察到基因結(jié)構(gòu)的改變，但某些染色體結(jié)構(gòu)的變異有可能被觀察到。1.重復(fù)：染色體中增加某一片段引起變異。例如果蠅棒狀眼的形成。正常眼棒狀眼任務(wù)2：染色體結(jié)構(gòu)變異的實(shí)例分析2.缺失：染色體的某一片段缺失引起變異。例如果蠅缺刻翅的形成。正常翅缺刻翅3.易位：染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上引起的變異，例如果蠅花斑眼的形成。正常眼花斑眼染色體結(jié)構(gòu)變異1、概念：染色體結(jié)構(gòu)變異是指排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，這會(huì)導(dǎo)致性狀的變異。大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物死亡。2、分類：缺失、重復(fù)、易位、倒位染色體結(jié)構(gòu)變異的實(shí)例資料4：人的ABL酪氨酸激酶基因位于9號(hào)染色體長(zhǎng)臂上，與正常代謝包括黑色素合成等有關(guān)。當(dāng)9號(hào)染色體的長(zhǎng)臂與22號(hào)染色體易位后，ABL基因會(huì)與22號(hào)染色體上的BCR基因相連，導(dǎo)致ABL基因的表達(dá)增強(qiáng)。這會(huì)使得細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶活性異常升高，從而造成白細(xì)胞異常增殖，引發(fā)慢性粒細(xì)胞白血病。資料3：人體傷口愈合需要多種凝血因子共同作用，其中包括凝血因子Ⅷ。血友病患者由于缺乏某種凝血因子，止血和傷口愈合能力受到障礙，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致患者死亡。在臨床上，50%以上的重度甲型血友病是由于染色體倒位引起的，這會(huì)使得凝血因子Ⅷ無(wú)法正常表達(dá)。資料2：人類遺傳病貓叫綜合征是由于第5號(hào)染色體短臂缺失引起的，其主要特征是患兒發(fā)出類似貓叫一樣的特殊哭聲，并伴有智力和身體的嚴(yán)重?fù)p害，導(dǎo)致多數(shù)患者在幼年時(shí)期不幸去世。資料1：果蠅X染色體上某個(gè)區(qū)段發(fā)生二次重復(fù)時(shí)，果蠅的復(fù)眼由正常的橢圓形變成條形的“棒眼”，某片段發(fā)生三次重復(fù)時(shí)則形成重棒眼。重復(fù)缺失倒位易位自主閱讀教材P90，小組合作思考討論完成以下問(wèn)題：染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失現(xiàn)象與基因突變中的堿基對(duì)的缺失現(xiàn)象很相似，他們對(duì)生物的影響一樣嗎？01不一樣。1、染色體結(jié)構(gòu)缺失的影響：（1）影響范圍廣且嚴(yán)重：多數(shù)情況下對(duì)生物體有害，甚至導(dǎo)致死亡。（2）可能產(chǎn)生新性狀：極少數(shù)情況下，若缺失的片段無(wú)重要功能，可能不產(chǎn)生明顯影響，或偶然出現(xiàn)新性狀。2、基因突變中堿基對(duì)缺失的影響：影響范圍小且多樣：僅發(fā)生在單個(gè)基因內(nèi)部，可能導(dǎo)致該基因編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或功能改變，但通常不影響其他基因。自主閱讀教材P90，小組合作思考討論完成以下問(wèn)題：染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位現(xiàn)象與基因重組中的交換很相似，有何不同？02染色體易位非姐妹染色單體的交換圖解區(qū)別位置原理觀察發(fā)生于非同源染色體之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間染色體結(jié)構(gòu)變異基因重組可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到自主閱讀教材P90，小組合作思考討論完成以下問(wèn)題：染色體的結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果是什么？對(duì)生物的生存有何影響？03使排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，導(dǎo)致性狀的變異。大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是不利的，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡。自主閱讀教材P90，小組合作思考討論完成以下問(wèn)題：請(qǐng)列表歸納比較基因突變、基因重組、染色體變異的異同。04項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異本質(zhì)發(fā)生時(shí)期觀察適用范圍產(chǎn)生結(jié)果共同點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)的改變基因的重新組合染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目發(fā)生變化DNA復(fù)制時(shí)期減數(shù)分裂Ⅰ減數(shù)分裂

、有絲分裂光學(xué)顯微鏡下無(wú)法觀察光學(xué)顯微鏡下無(wú)法觀察光學(xué)顯微鏡下可以觀察任何生物真核生物、有性生殖真核生物產(chǎn)生新的基因只改變基因型基因“數(shù)量”上發(fā)生變化都是可遺傳的變異染色體結(jié)構(gòu)變異的應(yīng)用家蠶的性別決定方式是ZW型，雄性家蠶和性染色體分別為ZZ和ZW。雄蠶的吐絲量較高，卵殼顏色的基因在10號(hào)染色體，若想要專門選育出吐絲量高的雄蠶，請(qǐng)思考如何通過(guò)卵殼判斷雌雄。科學(xué)家將10號(hào)染色體上帶有標(biāo)記基因片段易位到W染色體上，從而使得雌蠶體現(xiàn)斑紋特征。再通過(guò)蠶幼蟲是否具有斑紋來(lái)進(jìn)行篩選，迅速識(shí)別雄性個(gè)體，獲得高品質(zhì)、高產(chǎn)量蠶絲。實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目的變化(1)低溫處理:低溫處理植物的____________,能夠抑制________的形成,導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極,從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目______。(2)染色體染色:染色體容易被__________染成深色,用質(zhì)量濃度為0.01g/mL的______(舊稱龍膽紫)溶液染色。分生組織細(xì)胞紡錘體加倍堿性染料甲紫1、實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目的變化2、實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目的變化3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)中幾種試劑的使用方法和作用試劑使用方法作用卡諾氏液將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1h固定細(xì)胞形態(tài)體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗卡諾氏液處理過(guò)的根尖洗去卡諾氏液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸等體積混合，浸泡經(jīng)固定處理的根尖解離根尖細(xì)胞清水漂洗解離后的根尖約10min洗去解離液甲紫溶液把漂洗干凈的根尖放進(jìn)盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5min使染色體著色實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目的變化兩次漂洗的比較項(xiàng)目第一次漂洗第二次漂洗時(shí)間不同在固定之后解離之前在解離之后染色之前試劑不同用95%酒精漂洗用清水漂洗目的不同洗去多余的卡諾氏液洗去多余的解離液判