《染色体变异》教学设计

1、第2节染色体变异一、教学目标1.识记染色体结构变异的 4种类型。2 .识记染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念。3 .识记单倍体和多倍体的特点、形成原因及其在育种上的意义。4 .识记人工诱导多倍体在育种上的应用及成就。二、教学重点和难点1. 教学重点（1）染色体组的概念。（2）二倍体、多倍体和单倍体的概念。（3）多倍体育种原理及在育种上的应用。2. 教学难点（1）多倍体的形成原因。（2）区分单倍体与二倍体及多倍体划分的依据。（3）理解单倍体可能只有一个染色体组，也可能有多个染色体组。三、教学方法：讲授法，讨论法。四、教学课时2五、教学过程教学内容教师组织和引导学生活动教学意图引言1染色 体变

2、异 的种类2.染色体结构的变异（是内因和外因共同作用的结果）通过细胞有丝分裂、减数分裂以及受精作用的学习，我们知 道每种生物的染色体数目及染色体形态是稳定的。从而保持了 遗传性状的相对稳定性。然而变是绝对的，不变是相对的，染 色体也不例外，当自然条件和人为条件发生改变时，染色体的 结构或染色体的数目可以发生改变，从而引起生物性状发生改 变。今天，我们来学习这方面的内容。【叙述】染色体变异可分为染色体结构变异和染色体数目变异 两类。染色体变异是可以用显微镜直接观察到的。在自然条件和人为条件改变的情况下，染色体结构的改变 和染色体数目的增减导致生物性状的变异。问：“猫叫综合征”是怎样引起的？它属于

3、哪种染色体变异？ 问：染色体结构变异有哪4种类型？教师利用课本染色体结构变异 4种类型图解，进行解说归纳。 缺失：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。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。 增加（重复）：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。颠倒：一条染色体的断裂片段，位置倒过来后再接上去，造成 这段染色体上的基因位置颠倒。易位：染色体发生断裂，断裂片段接到非同源染色体上的 现象。要注意到，染色体结构的改变，严重的可以造成死亡。比 如当两个同源染色体相同部分都缺失时，某些基因

4、就都不存在， 这就可以造成死亡。除了染色体结构变异外，染色体数目的改变对生物新类型听讲回答看书第85 86页后回 答。是人 的第5号 染色体 部分缺 失引起 的遗传 病，属染 色体结 构变异。3染色体数目变异(1)染色体组(2) 倍体(3) 倍体的 概念及 其形成 的原因回(略)回答 相等，分 别是4 个，应 为：n、 川、W和 X及n、 川、W和 丫。不同，因 为经同 源染色 体分离， 二种精 子里都 不含同 源染色 体。的产生起着很大的作用，我们一起来探讨这一问题。学生阅读教材果蝇体细胞的染色体图解。问：果蝇体细胞有几个染色体？几对同源染色体？其中几对 常染色体和性染色体？问：雄果蝇产生精

5、子时必须进行减数分裂，精子里有哪几条 染色体？几种精子？教师用课本雄果蝇染色体组图解。问：两种精子中染色体数相等吗？分别是多少个？各是什 么？问：对一个精子而言，染色体形态大小相同吗？为什么？教 师归纳：像果蝇这样，二倍体生物配子里的一组非同源染色体， 它们在形态和功能上各不相同，但携带着控制一种生物生长、 发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个 染色体组。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 做二倍体。如人、果蝇、玉米是二倍体(2N=20),几乎全部动 物和过半数的高等植物都是二倍体。学习了二倍体的概念后，我们知道，由受精卵发育而来的个 体，体细胞中含有3个或

6、3个以上染色体组的叫做多倍体。其中 体细胞中含有3个染色体组的叫做三倍体，如香蕉就是三倍体； 体细胞中含有4个染色体组的叫做四倍体，如马铃薯就是四倍 体。此外还有六倍体(普通小麦)、八倍体(小黑麦)等统称为 多倍体。所以，体细胞中所含的染色体组数目是划分二倍体或 者多倍体的依据。这些都是染色体数目变异中染色体成倍地增 加的情况。自然界多倍体产生的原因是什么呢？教师引导学生回忆植 物细胞有丝分裂过程，并提问：植物细胞有丝分裂的各个时期 染色体数目有什么变化？分裂后期有什么特点？这一阶段所含 染色体数目和其他时期是否相同。教师回答：体细胞或性细胞在分裂过程中，由于异常因素的 影响而导致染色体加倍。

7、即：(1)植物细胞进行有丝分裂过程中，染色体经复制后已 经分裂，由于外界环境条件(如温度骤变)或生物内部因素的 干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极， 细胞也不能分裂成2个子细胞，于是就形成了染色体数目加倍 的细胞。这种染色体加倍的细胞，继续进行正常的有丝分裂， 并且通过减数分裂，形成了染色体数目也相应加倍的生殖细胞， 再由这些生殖细胞结合成合子，进一步发育成的植物，就是多 倍体。例如被子植物中，有33%的种类是多倍体。(2)自然界多倍体植物形成的另一个原因：植物大多雌雄同4.人工诱 导多倍 体在育 种上的 应用5.单倍体株，两性配子可能同时发生减数分裂异常，结果使配子中染色

8、体数目不减半，然后通过自交形成多倍体。多倍体在动物中少见，因为动物大多雌雄异体，染色体稍微 不平衡就容易引起不育，甚至个体不能生存。自然条件下，同源三倍体的出现大多是因为减数分裂不正常， 由未经减数分裂的配子与正常的配子结合而形成的。香蕉是天 然的三倍体，它一般只有果实，种子退化，以营养体进行无性 繁殖。(1)多倍体植株的特点由于染色体数目的增多，多倍体植株一般表现为茎杆粗壮， 叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量 都有所增加。(2)方法和原理问：人工诱导多倍体的方法是什么？用秋水仙素处理能够 获得多倍体的原理是什么？详见课本 87页叙述。(1) 单倍体的概念指体细胞中含有本

9、物种配子的染色体数目的个体。教师着重讲清“体细胞”“本物种”、“配子” 3个生物用词的含意， 细胞中含有二个染色体组，20个染色体， 组，10个染色体。又如普通小麦是六倍体， 条染色体，它的单倍体植株体细胞中含有阅读教材第54页后回 答并举例说明。如玉米是二倍体，它的体 它的单倍体植株体细胞中含有 1个染色体 它的体细胞中含有六个染色体组， 3个染色体组，21条染色体。42问：单倍体、二倍体和多倍体的划分根据是什么？教师强调,虽然二倍体和多倍体的划分依据是由合子发育而来的个体，其体细胞中含有的染色体组的数目是几就是几倍体。 但是单倍体的确定并不是以体细胞中 含有染色体数目为依据的，而应是体细胞

10、含有本物种配子的染色体数目。由配子直接发育而来的不同生物单倍体含有染色体组的数目可以不同，绝不能认为单倍体只含有一个染色体组，也可能有多个染色体组。如玉米的单倍体只含一个染色体组， 普通小麦的单倍体含有三个染色体组。教师继续补充教参119页的几个问题以及后面的解释。(2) 单倍体植株的特点与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且是高度不育的。(3) 单倍体在育种上的意义老师强调，育种工作者常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株,这种植株无生产价值，但在育种上有特殊的意义。用人工诱导使单倍体植株染色体加倍， 重新恢复到正常植株的染色体数目， 且每对染色体上的基因都是纯合的， 自交产生 的后代

11、不会发生性状分离。这种方法比杂交育种所需时间大大缩短， 一般只需两年 时间，就可以得到一个稳定的纯系品种。现举例如下：两对基因YvRr的杂合豌豆，要想获得 YYrr品种，如何运用单倍方法培育?总结厂RYVtr计-所需品种此种方法培养稳定的性状，第二年种植下去的，就是所需的纯品种了，不会发生性 状分离，和杂交育种相比，明显缩短了育种年限。染色体变异分染色体结构变异和染色体数目变异。前者主要有缺失、重复、倒位和 易位4种类型；后者分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是 细胞中的染色体成倍地增加或减少。像果蝇的生殖细胞那样，该细胞中的一组非同源染色体，它们在形态、大小和功能上各不相同

12、的一组染色体叫染色体组。凡是由受精卵发育而成的生物个体， 体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体。多倍体划分的依据是体细胞中含有3个或3个以上染色体组；单倍体的确定不是 以体细胞中含有染色组数目为依据， 而是指体细胞中是否含有本物种配子的染色体 数目的个体。由配子直接发育而来的不同生物单倍体含有染色体组的数目可以不 同，绝不能认为单倍体只含有一个染色体组，它也可能有多个染色体组。我们已经学习了人工诱导多倍体育种和单倍体育种等遗传育种的方法，现将 它们列表比较如下（可用银幕显示）：详见全优61页表格。总结我们已经学过的育种方式：共有 4种杂交育种的原理是基因重组；诱变育种的原理是用物理或化学的方

13、法人工诱导 基因发生突变；单倍体育种的原理是先用花药（配子）培育成单倍体，然后用秋水 仙素处理萌发的种子或幼苗得到染色体数目加倍的纯合体；多倍体育种的原理用秋水仙素抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成使染色体数目加倍。幼不同类型YiyR重tfeiS羔 经秋水仙素处理染色体丿成单倍体加倍形成不同类型純合体恒硃1作业染色体数目变异的几种判断（见全优60页）一、染色体组的判断染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但携带着控制一种生物生长发育、 遗传和变异的全部遗传信息的一组非同源染色体。要构成一个染色体组应具备以下几点。1 .一个染色体组中不含有同源染色体。2. 一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能

14、各不相同。3. 个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。二、染色体组数目的判断要确定某生物体细胞中染色体组的数目，可从以下几个方面判断。1. 根据染色体形态判断细胞内形态、大小相同的染色体有几条，则该细胞中就含有几个染色体组。如下图所示，细胞中每种形态相同的染色体有 4条，则此细胞中含有4个染色体组。©2. 根据基因型判断在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次， 该细胞或生物体就含有几个染色体组，如基因型为 AaaaBBbb的细胞或生物体含有 4个染色体组。3. 根据染色体的数目和染色体的形态数推算染色体组的数目=染色色形态数例如，玉米体

15、细胞中有20条染色体，分为10种形态，则染色体组的数目为 2 组。三、生物倍体的判断1.注意：含性染色体的按特例处理。单倍体、二倍体、多倍体是能够独立生活的个体。染色体组是上述这些个体中染色体类别组成的计量单位。只有二倍体生物形成的单倍体细胞中的所有染色体才能称为一个染色体组。2.3.二倍体的“二”、三倍体的“三”、多倍体的“多”，都是指染色体组的数目。多倍体的生殖细胞内含有不止一个染色体组，但由这样的生殖细胞直接发育成 的个体是单倍体，而不能根据细胞内染色体组数目叫做几倍体。所以生物几倍体的 判断不能只看细胞内含有多少个染色体组，还要考虑到生物的个体发育和直接来 源。（1）如果生物体由受精卵

16、或合子发育而成，那么生物体细胞内有几个染色体 组就叫几倍体。（2）如果生物体是由生殖细胞（卵细胞或花粉）直接发育而成的，无论细胞 内含有几个染色体组，都只能叫单倍体。染色体组倍性变化是：染色体组数目倍性减半-形成单倍体；染色体组数目成 倍增加-形成多倍体。四、例题分析例1:把普通小麦的花粉和一部分体细胞，通过组织培养，分别培育与两种小 麦植株，它们分别是（）A.单倍体、二倍体B .三倍体、六倍体 C.单倍体、六倍体D.二倍体、单倍体解析：对花粉进行组织培养，是把精子培育成新的生物体，属于单倍体；把普 通小麦的体细胞组织培育成新的生物体，属于生物的营养生殖。普通小麦的体细胞 是受精卵通过有丝分裂

17、形成的，其体细胞中含有 6个染色体组，因此属于多倍体。 答案：C例2:普通小麦的细胞在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，染色体组数分 别是（）【板书设计】第2节1. 染色体变异的类型2. 染色体结构的变异：3. 染色体数目变异：（A. 6组和1组和6组解析：普通小麦属于六倍体，体细胞中含有 6个染色体组，有丝分裂后期着丝 点分裂，姐妹染色单体分离，细胞内染色体数目加倍，所以染色体组数是12组;在减数第二次分裂后期细胞内同源染色体已经分离，此时着丝点分裂，姐妹染色单 体分离，细胞内染色体数目与体细胞相等，仍为 6个染色体组。答案：D 课本课后题；全优练习（学习能力有限同学做一半）；预习第3节人类

18、遗传病内容, 填全优填空题。染色体变异C .12组和3组D. 12 组4种类型：缺失 重复 倒位 易位1）染色体组（2） 二倍体（3）多倍体的概念及其形成的原因1）多倍体植株的特点（2）方法和原理4人工诱导多倍体在育种上的应用：（5单倍体：（1）单倍体的概念（2）单倍体植株的特点（3）单倍体在育种上的意义 【典型例题】1.用马铃薯的花药离体培养出的单倍体植株，可以正常地进行减数分裂，用显微镜可以观察到染色体两两配对形成12对。据此现象可推知产生该花药的马铃薯是（）A.三倍体 B .二倍体C .四倍体 D .六倍体解析：用花药离体培养得到单倍体植株，单倍体的体细胞中含有本物种配子的染色体数目，单

19、倍体植株进行 减数分裂时，染色体能两两配对，说明细胞中含有两组染色体，据此可推知产生花药的马铃薯的体细胞中含 有四组染色体故为四倍体，所以应选 Co点评：单倍体的概念是学生较难理解的难点，要通过识记概念并结合具体的例子来分析理解。2.水稻的某3对相对性状，分别由位于非同源染色体上的 养，再用浓度适当的秋水仙素处理。经此种方法培育出的水稻植株，A .1 种 B .4种 C. 8种 D . 16种解析：由于水稻为3对等位基因的遗传，因此产生配子基因型为3对等位基因控制。利用它的花药进行离体培 其表现型最多可有（）32 =8种，用花药离体培养获得的单倍体植物基因型亦为8种， 它们的表现型亦为点评：本

20、题综合考查基因的自由组合定律、单倍体育种。3.用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开化后，经适当处理，则（ A .能产生正常配子，结出种子形成果实B .结出的果实为五倍体C.不能产生正常配子，但可形成无籽西瓜D .结出的果实为三倍体解析：四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的子一代西瓜植株是三倍体，由于其染色体组数为奇数，在减数分 裂时同源染色体配对紊乱，因而不能产生正常生殖细胞，故不能结种子。若经适当处理，如用二倍体花粉刺 激其子房，可结出无籽西瓜。该果实仅由果皮构成，由于果皮细胞属于三倍体西瓜植株的体细胞，故该果实 为三倍体。答案：CD点评：三倍体无籽西瓜的培育过程较复杂，应利用课本插图

21、加深理解。4. 用基因型为DdTt 一植株所产生的花粉粒，经分别离体培养成幼苗，再用秋水仙素处理，使其成为二倍体，这些幼苗长成后的自交后代（）A .全部为纯合体B .全部为杂合体C. 1/16为纯合体D . 4/16为纯合体解析：经二倍体植物的花药离体培养形成的单倍体，经秋水仙素处理后形成的个体均是纯合体。无论上述纯 合体基因型如何，纯合体自交的后代均为纯合体。答案：点评：基因型为DdTt植株产生的花粉的基因型有 ddTT、ddtt的植株，全部为纯合体。5. 到右图为果蝇的原始生殖细胞示意图。图中， n、n体; B b、V、V、W w分别表示控制不同性状基因。试据图该单倍体用秋水仙素处理得到的

22、正常植株，基因型亦为 8种。答案：C8种，由于它们皆是纯合体，因此,ADT Dt、dT、dt四种，经秋水仙素处理得到1、1'表示染色4、4'< *DDTT DDtt、(1)(2)(3)(4)(5)(6)此原始生殖细胞是 细胞；图中的 属常染色体上，而 属性染色体；此原始生殖细胞中有二个染色体组，它们分别是 该细胞中有个DNA分子；该果蝇基因型可写成 经减数分裂它可产生种配子。I）4和4 '是一对性染色体，从图观察可知此细胞为卵原细胞，因为4和4和4'属性染色体；（3）果蝇属二 、4'（或由非同源染色体自由组合DNA分子数；（5）基因型为VvBbWw

23、解析：解答本题要从观察着手，（4'形态和大小相同；（2）1和1'、2和2'、3和3'都属常染色体， 倍体生物，含二个染色体组，它们分别是：1、2、3、4与1'、2'、3'形成的其他两组染色体组合）；（4）细胞不处在分裂期时染色体的个数即为（6）经减数分裂形成的配子数为：2*2*2=8。答案：（I ）卵原；（2）I、1'、2、2 '、3、3'、4、4' ；（ 3） （或由非同源染色体自由组合形成的其他两组染色体组合）；（4）8；I、2、3、4 与 1'、2 '、3'、4'(5)

24、VvBbWw( 6)8。点评：本题考查的考点有：减数分裂、性染色体、常染色体、染色体组等概念、基因自由组合定律等， 涉及面广、综合性强，属综合能力试题。学习时，要以本习题为例，对相关知识进行分析，比较、归纳整理, 提高发散思维与聚会思维能力。备课资料:、基因突变、基因重组和染色体变异基因突变基因重组染色体变异本质基因的分子结构发生改变，产 生新的基因，出现了新的性状不同基因的重新组合，不产生 新基因，而是产生新的基因型， 使性状重新组合染色体的数目和结构发生变 化，不产生新的基因，引起性 状的变化发生 时间 及原因细胞分裂间期DNA分子复制 时，由于外界理化因素和自身 因素引起的碱基互补配对差

25、错 或碱基对的丢失减数第一次分裂过程中，冋源 染色体的非姐妹染色单体间交 叉互换，以及非同源染色体上 的基因自由组合有丝分裂新间期，纺锤体的形 成受到破坏，以致染色体加倍 后不能被拉向两极，细胞不分 裂成两个子细胞，及减数分裂 中产生染色体数目加倍的配子条件外界条件的剧变和内部因素的 相互作用不同个体之间的杂交，有性生 殖过程中的减数分裂和受精作 用细胞受到外界条件或生物内部 因素的干扰发生 可能可能性很小非常普遍在被子植物中，至少 33%的物 种是多倍体；在帕米尔高原， 65%的植物是多倍体实例镰刀型细胞贫血症豌豆杂交实验二倍体无子西瓜二、杂交育种、人工诱变育种、单倍体育种与多倍体育种类型杂

26、交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种原理基因重组基因突变染色体组成倍减少染色体组成倍增加常用 方法将具有不同优良性状 的两个亲本杂交用物理或化学方法处理生物花药离体培养，使花粉 直接发育成单倍体植 株，再经过人工诱导使 染色体加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗优点使位于不同个体的优 良性状集中于一个个 体上提高变异频率，加速育 种进程明显缩短育种年限，自 交后代不发生性状分 离茎秆粗壮，叶片、果实 和种子比较大，营养成 分高缺点育种时间长有利变异少，需大量处 理供试材料技术复杂，需与杂交育 种配合只适用于植物，发育缓 慢，结实率低三、关于种皮、果皮和子叶的遗传分析种皮、果皮和子叶的遗传情况，必

27、须结合三者的发育情况。种皮是由母本的珠被发育而来的，果皮 是由母本的子房壁发育而来的，因此，种皮和果皮的基因型应与母本的基因型相同，种皮和果皮的遗传仍属 细胞核的遗传。子叶是胚的一部分，胚是受精卵发育而来的，因此子叶的基因型应与受精卵的基因型相同， 受精卵的基因型又取决于雌、雄配子的基因型。例2:已知豌豆种皮灰色（G）对白色（g）为显性。子叶黄色（丫）对绿色（y）为显性。如以基因型 ggyy 的豌豆为母本，与基因型 GgYy 的豌豆杂交，则母本植株所结子粒的表现型（）答案： DA 全是灰种皮黄子叶B .灰种皮黄子叶，灰种皮绿子叶，白种皮黄子叶，白种皮绿子叶C .全是白种皮黄子叶D.白种皮黄子叶

28、，白种皮绿子叶解析：本题尽管涉及到两对相对性状，但考虑到种皮和子叶的遗传的特殊性，解题时不能用常规的自由 组合定律去解题，基因型 ggyy 的豌豆为母本，与基因型 GgYy 的豌豆杂交。种皮的表现型主要取决于母本的 基因型（gg）,为白种皮。子叶的表现型取决于受精卵的基因型，即yy X Yy Yy或yy，基因型Yy表现为黄色，基因型yy表现为绿色。四、关于胚和胚乳的遗传胚的遗传取决于受精卵的基因型，胚乳的遗传取决于受精极核的基因型。在被子植物的双受精中，极核的基因型和孵细胞的基因型相同，因为它们的来源相同。来自同一个花粉的两个精子的基因型相同。例 3：一个基因型为乳的基因型可能为（Rr 的玉米

29、植株去雄后，接受基因型为 rr 的玉米植株的花粉，则其所结种子的胚、胚 ）答案: AA Rr 和 RRrB Rr 和 rrrC rr 和 RRrD Rr 和 Rrr解析:根据题意可知，为 Rr 、 RRr 或者是 rr 、rrr。精子的基因型是r，卵细胞的基因型为 R或r，则受精卵和受精极核的基因型分别异源八倍体小黑麦培育方法和原理。异源多倍体是指不同物种杂交产生的杂种后代经过染色体加倍形成的多倍体。常见的多倍 体植物大多属于异源多倍体，例如，小麦、燕麦、棉、烟草、苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁 金香等。普通小麦是异源六倍体（ AABBDD ），其雌配子中有三个染色体组（ ABD ），共 21个

30、染色体； 以黑麦（RR）作父本，雄配子中有一个染色体组（R）, 7个染色体。杂交后子代含四个染色体 组（ ABDR ），由于是异源的，联会紊乱，是高度不育的。若用一定浓度的秋水仙素处理子代幼 苗即可加倍为异源八倍体（ AABBDDRR ），就能形成正常的雌雄配子，且都能受精、结实、繁 殖后代，如图。（见下页）普通小多AABBDt>11麦配子子代100万亩以上。用一足浓S秋水，仙琵址理幼苗AABRDDHR异八倍体黒麦小黑麦的创造，是中国农业科学院鲍文奎教授创造的新作物，它产量高，经试验比当地小 麦增产30%以上，比黑麦增产40%以上；蛋白质含量高；抗逆性强，耐瘠薄土壤，耐寒冷气候。 目前小黑麦已在贵州、甘肃等高原地区引种试种成功，推广面积约1、花药离体培养