1、第五章 基因突变及其他变异第2节 染色体变异新人新人教版教版 必修二必修二 遗传和进化遗传和进化学习目标1.结合染色体结构变异的示意图，了解染色体结构变异的常见类型。（科学思维）2.通过分析染色体组的概念，理解二倍体、多倍体和单倍体的特点和生产中的应用。（社会观念）3.通过低温诱导染色体的实验，理解染色体数目变化的机制。（科学探究）u帕米尔高原的植物65%的种类是多倍体。u猜测可能原因是低温条件下染色体数目增加的结果（1）原理 _处理植物的_细胞，能够_，以致影响细胞_中染色体_，导致 _，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）。低温分生组织抑制纺锤体的形成 有丝分裂被拉向两极细胞不能分裂
2、成两个子细胞二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化（2）材料用具及作用试剂使用方法作用卡诺氏液浸泡诱导处理过的根尖0.5-1h体积分数为95%的酒精冲洗2次经卡诺氏液处理过的根尖体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液1:1混合配制解离液蒸馏水浸泡解离后的根尖约10min质量浓度为0.01g/mL的甲紫溶液对漂洗干净的根尖染色35 min固定细胞的形态漂洗根尖，洗去药液，防止解离过度二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液使组织中的细胞相互分离开使染色体(染色质)着色，便于观察染色体(染色质)的形态、数目和行为（3）方法步骤蒜根尖的培养取材 将蒜（或洋葱）在
3、冰箱冷藏室内（_）放置一周；取出后，将蒜放在装满清水的容器上方，让蒜的底部接触水面，于室温（约_）进行培养；待蒜长出约_cm长的不定根时，将_放入冰箱冷藏室内，诱导培养_h。4251整个装置48-72 剪取诱导处理的根尖_cm，放入_中浸泡_h，以_，然后用_冲洗_次。0.5-1卡诺氏液0.5-1固定细胞形态体积分数为95%的酒精2因为未长出根前施与低温，不利其生出不定根因为未长出根前施与低温，不利其生出不定根二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化制作装片包括：_个步骤。解离、漂洗、染色、制片（1）解离：
4、解离液（体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液1：1混合），目的是使_；时间3-5min。组织中的细胞相互分离（2）漂洗：清水洗去解离液，防止解离过度，便于染色。（3）染色：_；使染色体（质）着色。质量浓度为0.01g/mL的甲紫溶液或改良苯酚品红染液（4）制片：镊子取镊子取根根 放在载玻片放在载玻片上，滴一滴上，滴一滴清水清水 镊子尖弄碎根尖镊子尖弄碎根尖 盖上盖玻片盖上盖玻片 再加载玻片再加载玻片 用拇指轻压载玻片用拇指轻压载玻片制片目的：_。使组织细胞分散开来，有利于观察二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化制作装片观察先用_寻找染色体形态好的分裂象；视野中既有_，也有_；
5、确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用_观察。低倍镜正常的二倍体细胞染色体数目发生改变的细胞高倍镜（4）结果：a、诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者。低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化b、解离之后，细胞失去活性，因此不能观察到连续的变化。低温诱导植物染色体数目变化和用秋水仙素低温诱导植物染色体数目变化和用秋水仙素处理萌发处理萌发中的种子或幼苗使中的种子或幼苗使细胞中染色体变化的细胞中染色体变化的原理原理相似相似：u抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的抑制细胞有丝分裂过
6、程中纺锤体的形成，影响染色体形成，影响染色体不能被拉向不能被拉向两极，细两极，细胞胞也不能分裂成两个子也不能分裂成两个子细胞，结果细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。植物细胞染色体数目发生变化。n不同之处不同之处是：是：低温低温条件容易创造和条件容易创造和控制，成本控制，成本低低、对、对人体无害、易于操作人体无害、易于操作。二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化（5）注意事项：u 培养根长到培养根长到1cm(1cm(有丝分裂长到有丝分裂长到5cm)5cm)，剪取长度，剪取长度0.5-1 cm(0.5-1 cm(有丝分裂有丝分裂2-3mm2-3mm）u 根尖培养根尖培养培养不定根：要使材料湿润以
7、利生根；培养不定根：要使材料湿润以利生根；低温诱导：应设常温、低温低温诱导：应设常温、低温4 4、0 0 三种，以作对照，否则实验设计不三种，以作对照，否则实验设计不严密。严密。u 固定：用卡诺氏液固定：用卡诺氏液(无水酒精无水酒精3 3份份冰醋酸冰醋酸1 1份或无水乙醇份或无水乙醇6 6份份氯仿氯仿3 3份份冰冰醋酸醋酸1 1份份)是为了杀死固定细胞，使其停留在一定的分裂时期以利于观察。是为了杀死固定细胞，使其停留在一定的分裂时期以利于观察。u 制作装片：按有丝分裂过程进行。冲洗载玻片时水的流速要尽量慢一些，制作装片：按有丝分裂过程进行。冲洗载玻片时水的流速要尽量慢一些，忌直接用水龙头冲洗，
8、防止细胞被水流冲走。忌直接用水龙头冲洗，防止细胞被水流冲走。二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化（5）注意事项：洋葱根尖培养洋葱根尖培养低温诱导低温诱导固定固定制作装片（解离制作装片（解离漂洗漂洗染色染色制片）制片）观察观察 u 在在进行实验的过程中，与进行实验的过程中，与“观察植物细胞的有丝分裂观察植物细胞的有丝分裂”一样，所观察的一样，所观察的细胞已经被卡诺氏液等杀死，最终在显微镜下看到的是细胞已经被卡诺氏液等杀死，最终在显微镜下看到的是死死细胞细胞。u 解离时间：解离时间：3 3-5 min5 min，不宜过长也不宜过短。过长，根尖过于酥软，无，不宜过长也不宜过短。过长，根尖过于酥软，无
9、法捞起，导致以后的制片工作无法进行；过短，组织中的细胞没有相互法捞起，导致以后的制片工作无法进行；过短，组织中的细胞没有相互分离开来，给下一步的染色和制片工作造成困难。分离开来，给下一步的染色和制片工作造成困难。u 漂洗时间：漂洗时间：10 min10 min，不宜过短，否则解离液未洗去，染色困难。，不宜过短，否则解离液未洗去，染色困难。u 染色时间：染色时间：3-3-5 min5 min，不宜过长也不宜过短。时间过长，染色过度，导致，不宜过长也不宜过短。时间过长，染色过度，导致观察到的细胞一片颜色观察到的细胞一片颜色(与染色液相同与染色液相同)，分不清哪是染色体，分不清哪是染色体(质质)，无
10、法，无法观察；时间过短，染色体观察；时间过短，染色体(质质)着色浅，也不易区分染色体着色浅，也不易区分染色体(质质)与其他结与其他结构，无法观察。构，无法观察。二、低温诱导植物细胞染色体数目的变化（5）注意事项：u 观察：换用高倍镜观察材料时，只能用细准焦螺旋进行调焦，切不可动粗观察：换用高倍镜观察材料时，只能用细准焦螺旋进行调焦，切不可动粗准焦螺旋。准焦螺旋。u 由于显微镜观察到的是一个平面，而细胞是一个立体结构，观察时染色体由于显微镜观察到的是一个平面，而细胞是一个立体结构，观察时染色体之间可能相互重叠，因此只能观察到染色体数目的增加，增加具体数目不之间可能相互重叠，因此只能观察到染色体数
11、目的增加，增加具体数目不容易确定。容易确定。对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，不正确的描述（）A处于分裂间期的细胞最多B在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞C在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程D在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似习题巩固C 染色体结构变异是指排列在，这会导致性状的变异。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死亡。缺失、重复、易位、倒位三、染色体结构变异缺失：染色体的某一片段缺失引起变异。例如，果蝇缺刻翅的形成缺失u 指一条染色体断裂而失去一个片段，这个片段上的基因也随之丢失。三、染色体结构变异-缺失果蝇正常翅
12、果蝇缺刻翅u 影响：缺失片段越大，对个体影响越大。染色体结构的变异染色体结构的变异基因数目减少结果：例如：猫叫综合征症状：人的5号染色体部分缺失引起的遗传病。患儿生长发育迟缓，并存在严重的智力障碍，其最明显的特征是哭声轻，音调高，似猫叫。病因：人的第5号染色体部分缺失患者患者三、染色体结构变异-缺失重复：染色体中增加某一片段引起变异，例如，果蝇棒状眼的形成重复一段染色体重复三、染色体结构变异-重复正正常常眼眼棒棒状状眼眼u 增加的片段来自同源染色体，增加的一般是相同基因或等位基因，因此又叫做重复。u 结果：基因数目增加u 影响：重复引起的效应比缺失小。易位：一条染色体某一片段，移接到另一条非同
13、源染色体上引起变异。例如：果蝇花斑眼的形成易位片段接到非同源染色体上非同源染色体三、染色体结构变异-易位u 影响：产生部分异常配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代。人22号和14号染色体易位慢性粒细胞白血病u 结果：基因排列顺序变化根据字母判断染色体的关系：同源染色体还是非同源染色体三、染色体结构变异-易位与交叉互换的比较正常翅正常翅倒位：染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。例如，果蝇卷翅的形成染色体的某一片段位置颠倒180o颠倒结果：基因排列顺序变化人9号染色体倒位习惯性流产三、染色体结构变异-倒位卷翅卷翅变异类型定义实例结果缺失染色体的某一片段缺失猫叫综合征果蝇缺刻翅基因数目发生改
14、变（增加或减少）重复染色体增加了某一片段果蝇棒状眼的形成易位染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上果蝇花斑眼的形成基因排列顺序变化倒位染色体发生断裂后，某一染色体片段发生180倒转后，再与原来的片段重新接合而成。果蝇卷翅的形成三、染色体结构变异-基因的数目和种类没有变化，基因排列顺序发生改变习题巩固基因突变基因突变基因重组基因重组图中字母表示基因图中字母表示基因习题巩固基因突变和染色体结构变异的比较基因突变染色体结构变异变异范围不同基因突变是在DNA分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变染色体结构的变异涉及染色体的某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因显微镜下观察 不可见可
15、见变异方式碱基的替换、增添、缺失染色体片段的缺失、重复、倒位、易位变异水平分子水平细胞水平实质碱基对变化导致基因结构改变染色体片段变化导致染色体结构改变结果基因突变引起基因结构的改变，基因数目未变，生物的性状不一定改变染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，基因的数目和生物的性状发生改变染色体上基因的数目或排列顺序改变染色体结构变异生物性状的变异多数不利甚至致死缺失重复染色体上基因数目改变易位倒位染色体上基因排列顺序改变三、染色体结构变异三、结果类别 基因突变基因重组染色体变异适用范围类型发生时期结果光学显微镜观察意义育种中的应用所有生物（包括病毒）自然状态下，发生在真
16、核生物的有性生殖过程中真核生物诱发突变、自发突变或（显性突变、隐性突变）交叉互换型、自由组合型（基因工程、转化实验）染色体结构变异、染色体数目变异任何时期，主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前期、减数第一次分裂后期任何时期，主要发生在细胞分裂时引起基因碱基序列的改变（产生了新基因）产生了新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，不产生新的基因，不能观察到，属于分子水平 不能观察到，属于分子水平能观察到，属于细胞水平新基因产生的途径；生物变异的根本来源；为生物的进化提供了丰富的原材料；生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的
17、意义诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种三种可遗传变异比较表生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义课堂小结结构变异：缺失（例：猫叫综合症）、重复、易位、倒位染色体变异 数目变异 个别增减（例：21三体综合征）成倍增减染色体组概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体分类二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组 多倍体特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦）成因：自然或人为（秋水仙素）使染色体加倍概念：配子直接发育来的个体成因：未经受精的配子直接发育而成应用：单倍体育种；花药离体培养法特点：植株一
18、般较弱小、不育单倍体X1、染色体变异包括染色体数目的变异和结构的变异。判断下列相关表述是否正确。(1)只有生殖细胞中的染色体数目或结构的变化才属于染色体变异。（）(2)体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体。（）（3）用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。（）XX习题巩固2、秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是（）A.促进细胞融合B.诱导染色体多次复制C.促进染色单体分开,形成染色体D.抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成D3、慢性髓细胞性白血病是一种恶性疾病，患者骨髓内会出现大量恶性增殖 的白细胞。该病是由于9号染色体和22号染色体互换片段所致。这种变 异属于（）A.基因突变 B.基因重组C
19、.染色体结构变异 D.染色体数目变异C4、填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配子中的染色体数目、染色体组数目，并且注明它们分别属于几倍体生物。生物种类豌豆普通小麦小黑麦体细胞中的染色体数/条42配子中的染色体数/条728体细胞中的染色体组数2配子中的染色体组数3属于几倍体生物八倍体1456216814二倍体二倍体六倍体六倍体5.在二倍体的高等植物中，偶然会长出一 些植株弱小的单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代。单倍体是如何形成的？为什么不能繁殖后代？可能原因是，二倍体植株经减数分裂形成配子后，一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代，是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组，减数分裂时没有同源染色体的联会，就会造成染色体分别移向细胞两极时的紊乱，不能形成正常的配子，因此，就不能繁殖后代。
