生物教材梳理第五章第节染色体变异

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精庖丁巧解牛知识·巧学一、染色体结构的变异每个物种染色体的大小、形态和结构都是相对稳定的。但是染色体在某些自然或者人为因素的作用下会发生断裂引起结构变异.染色体结构变异用光学显微镜可以观察到。1。染色体结构变异的类型（1)缺失：是指一条正常的染色体断裂后丢失了一个片段，常造成个体生活力下降甚至死亡，不致死的缺失易引起不寻常的性状。(2）重复：一条染色体的断裂片段连到同源染色体的相应部位.重复的片段过大时，个体不能存活.（3)倒位：同一条染色体上某一片段颠倒了180°，造成染色体重新排列。(4）易位：染色体断裂的片段移到非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域。辨析比较染色体变异和基因突变的重要区别在于：染色体变异是亚细胞水平上的染色体结构和数目的变化,在光学显微镜下是看得见的，而基因突变是DNA分子水平上基因内部的变化,在光学显微镜下是看不见的.染色体变异和基因突变的相同点在于:二者都是遗传物质发生了变化，都属于可遗传的变异类型。2.染色体结构变异对性状的影响染色体结构变异往往会导致性状改变，出现异常性状。如人的猫叫综合征。它是人的第5号染色体部分缺失引起的。再如,果蝇的棒状复眼就是X染色体上的部分重复引起的。难点剖析（1)生物体内的代谢产物、X射线、γ射线或者某些化学药品等可以增加染色体结构变异的频率。（2）染色体结构变异对生物本身往往是不利的,有的甚至会导致生物体死亡.（3）染色体结构的改变会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，从而导致性状变异。（4）如果染色体变异出现在配子中，这种变异就可以通过配子遗传到后代.二、染色体数目的变异1.染色体数目变异的类型（1)细胞内个别染色体的增加或减少。（2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少.2。染色体组的概念绝大多数生物的体细胞中,染色体都是两两成对的.在进行减数分裂产生生殖细胞的过程中,同源染色体分离，非同源染色体自由组合，形成的配子中染色体数目减半，配子中只含有每对同源染色体中的一条，配子中的这一组非同源染色体就是一个染色体组。例如果蝇体细胞中的染色体组成如下图：经过减数分裂产生的配子中染色体组成如下图:配子中的这一组非同源染色体(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y)就组成了一个染色体组。概念：细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同,但携带着控制该生物生长发育的全部遗传信息。这样的一组染色体就叫一个染色体组。难点剖析（1）一个染色体组中的染色体均为非同源染色体。（2)同一个染色体组中的染色体在形状、大小方面肯定不同.(3）一个染色体组几乎包含生物控制生长发育、遗传和变异的全套遗传信息.（4）不同生物的染色体组中染色体数目不同。(5)雌雄异体的生物一个染色体组中肯定含有一条性染色体（X或Y)。（6）一个染色体组中只含有每对同源染色体中的一条。学法一得如何判断染色体组的数目？(1）细胞内形状、大小相同的染色体有几条，就是有几个染色体组。(2)细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次,则有几个染色体组。三、二倍体和多倍体1.二倍体和多倍体的概念由受精卵发育成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫多倍体，其中含有三个染色体组的叫三倍体,含有四个染色体组的叫四倍体，依此类推。几乎所有动物和一半以上的高等植物都是二倍体.香蕉是三倍体，马铃薯是四倍体,普通小麦是六倍体。2.多倍体植株的特点与二倍体相比，多倍体植株常常茎秆粗壮,叶片、果实和种子较大，糖类和蛋白质等营养物质含量有所增加，但成熟延迟，结实率低。3.自然形成多倍体的原因环境条件的剧变(如温度骤变等）使完成复制后的染色体不能正常移向两极,细胞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，以后再进行正常的有丝分裂就形成多倍体。帕米尔高原的高山植物有65%的种类是多倍体。4.人工诱导多倍体的应用多倍体育种常用的方法：用秋水仙素（一种植物碱)处理萌发的种子或幼苗.秋水仙素可抑制细胞分裂前期纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极，引起细胞内染色体数目加倍。染色体加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂,将来就可以发育成多倍体植株。如八倍体小黑麦和三倍体无子西瓜的培育。八倍体小黑麦是我国农业科学工作者鲍文奎等人用六倍体普通小麦与二倍体黑麦杂交培育成的自然界中没有的物种.普通小麦和黑麦属于不同的属，两者的亲缘关系较远，杂交后代是高度不育的，但杂种F1染色体加倍后形成的个体是可育的。简要过程如下图：由于普通小麦和黑麦的亲缘关系较远，彼此之间没有同源染色体，因此杂交得到的杂种F1在产生配子时,染色体不能正常的配对，因此，F1是高度不育的。但经人工处理后得到的小黑麦是纯合子，是可育的,这样的小黑麦属于异源八倍体。小黑麦的优点是耐贫瘠的土壤和寒冷的气候，面粉白，蛋白质含量高,茎秆可作青饲料。四、单倍体1。概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫单倍体。疑点突破(1)单倍体的体细胞中含有本物种配子染色体数目。(2）由配子直接发育成的个体一定是单倍体，它的体细胞中可能含有一个或多个染色体组。(3）由于绝大多数生物是二倍体，因此体细胞中含有一个染色体组的个体一般是单倍体。2.自然形成单倍体的原因：通常是由未受精的卵细胞发育而成。3.单倍体植株的特点:一般表现为植株矮小，生活力较弱，高度不育.4。人工诱导单倍体的应用单倍体育种的常用方法:花药离体培养获得单倍体植株,再经过人工诱导使其染色体数目加倍，基因纯合。由于纯合子自交后代不发生性状分离(称为稳定遗传),因此，可以明显地缩短育种年限，一般需要两年即可完成。此方法与自交导致群体中基因型的纯合作用相比，具有纯合速度快、纯合率高的优势。用此法育种能明显缩短育种年限。单倍体育种的基本步骤:第一年的工作:杂交。即将需要的一些具有不同优良性状的个体作亲本，通过杂交使不同的优良性状集中到同一植物个体上。第二年的工作：先用花药离体培养得到单倍体，然后用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体数目加倍。最后得到的都是纯合子。纯合子的种类和比例与F1产生的配子种类和比例是一致的。通过一定方法从中筛选出所需要的类型。培育过程简要表示如下:如下图：花药离体培养技术方法点拨单倍体与多倍体的判断判断某细胞是几倍体的细胞，首先要考虑具有该细胞的生物是由配子直接发育来的，还是由受精卵发育来的;其次是要确定细胞中含有的染色体组数目，最后进行综合作答。如果是由配子直接发育来的,不论细胞中含有多少个染色体组，具有该细胞的生物一定是单倍体；如果是由受精卵发育来的个体,细胞中含有多少个染色体组就是几倍体。（1)从概念上判断：学习中往往易将单倍体中含有三个或三个以上染色体组的个体误判为多倍体。对单倍体的判断为：由配子发育形成的新个体都为单倍体(不管它含有多少个染色体组).2n=6x=42↓减数分裂n=3x=21（配子）↓发育新个体（单倍体）虽然该新个体细胞中含有3个染色体组,但为单倍体,不是多倍体。(2）从图形上判断：图1中，此体细胞中无相同形状的染色体，肯定为单倍体.图2中，此体细胞中相同形状的染色体有几条，就是含有几个染色体组。由图可知相同形状的染色体对“1"来说有4条，那么就是4个染色体组，对“2”“3”“4”也一样。如果图中细胞是由配子发育形成的,那么图2为单倍体的体细胞.如果图中细胞是由雌、雄配子通过受精作用而由受精卵发育形成的，那么图2为多倍体（四倍体)体细胞。（3)从基因型上判断：①AB，②AaaBbbCCc，③AAaaa。由于单倍体的体细胞中可能含有一个或多个染色体组，因此单从基因型分析，各基因型都有可能是单倍体（如果它们是由配子直接发育来的）；如果某基因型的个体是由受精卵发育来的，那么基因型中决定同一性状的基因有几个就是几倍体.因此①是单倍体；②是三倍体或单倍体；③是五倍体或单倍体。辨析比较（1）单倍体和多倍体的比较比较项目单倍体多倍体概念体细胞中含有物种配子染色体数的个体由受精卵发育而成的体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体自然形成原因由未经受精作用的卵细胞发育而成单倍体由于自然条件剧烈变化的影响，有丝分裂过程受到阻碍，于是细胞核内染色体加倍。通过减数分裂形成染色体数目也相应加倍的生殖细胞再经受精作用形成合子而发育成多倍体人工诱导方法花药离体培养用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植株特点植株弱小、高度不育茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养成分的含量都有所增高,但发育延迟，结实率降低意义单倍体幼苗，用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，可迅速获得纯系植株，缩短育种年限，提高育种效率选育多倍体新品种，如三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦2）单倍体育种和多倍体育种的比较比较项目多倍体育种单倍体育种原理染色体数目变异（染色体组成倍增加)染色体数目变异（染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种)常用方法秋水仙素处理萌发的种子、幼苗花药离体培育后，人工诱导染色体加倍优点器官大，提高产量和营养成分明显缩短育种年限缺点适用于植物，在动物方面难以开展技术复杂一些，必须与杂交育种配合五、实验:低温诱导植物染色体数目的变化1。低温的作用是抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，使完成复制后的染色体不能正常移向两极,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。2。实验材料的选择：洋葱或大葱、大蒜，如果选择其他代用材料应选择细胞分裂旺盛的材料。3。低温与秋水仙素都能诱导染色体数目加倍，其原理都是抑制细胞分裂时纺锤体的形成。4。低温处理时应放在4℃5.该实验应设置对照实验。分别制片、观察经过和没有经过低温（4℃6。制片时要经过解离(固定）、漂洗、染色和制片等几个重要步骤.7.制片时要在盖玻片上覆一层吸水纸，用大拇指垂直向下压片，使根尖分生组织平铺成薄薄的一层,再用吸水纸吸去盖玻片周围的多余液体。8。经过低倍镜检查后，选择理想的分裂细胞,再在这个细胞附近用镊子轻轻敲打.再用低倍镜观察,确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察.选择染色体分散良好，没有或者较少重叠的细胞进行染色。要点提示低温作用的时期是有丝分裂前期.其作用与秋水仙素类似。细胞分裂旺盛时低温处理效果才明显.问题·探究问题1人类基因组计划研究人的多少条染色体？探究：人的体细胞中有23对同源染色体，其中有22对常染色体（共22种形态），有1对性染色体（其中异型的性染色体XY有两种形态)，一共有24种形态。因此，人类基因组计划所研究的人的染色体也应是24条。问题2染色体畸变的原因是什么？探究：染色体畸变是因为先天性染色体数目异常或结构畸变而形成的疾病。人的正常受精卵是由各含一个染色体组的精子和卵子结合而成,因此，受精卵发育形成的体细胞就具有分别来自父、母双方的两个染色体组，即23对染色体,称为二倍体。染色体畸变的原因：（1）母亲受孕时年龄过大：孕母年龄愈大，子代发生染色体病的可能性愈大，可能与母体卵子老化有关.(2)放射线：人类染色体对辐射甚为敏感,孕妇接触放射线后，其子代发生染色体畸变的危险性增加.（3）病毒感染：流行性腮腺炎、风疹和肝炎等病毒都可以引起染色体断裂，造成胎儿染色体畸变。（4)化学因素:许多化学药物、抗代谢药物和毒物都能导致染色体畸变。（5）遗传因素：染色体异常的父母可能遗传给下一代。典题·热题例1下图所示细胞中含有的染色体组的数目分别为（）A.5个、4个B。10个、8个C。5个、2个D。2.5个、2个解析：有以下两种方法可判断细胞内含有的染色体组数目:（1)细胞内形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组.(2)细胞的基因组成中,同一类基因有几个,就有几个染色体组.染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。甲图中的非同源染色体一共5组，每组2条染色体，乙图中的非同源染色体一共4组，每组2条染色体。答案：A例2判断下图中两个体细胞图各属于几倍体生物的细胞。甲为____________，乙为____________.解析：图甲中，此体细胞中无相同形态的染色体,都属于非同源染色体，因此，甲细胞一定是单倍体。图乙中,此体细胞中相同形态的染色体有4条，说明此细胞含有4个染色体组。如果图乙中所示细胞是由配子直接发育形成的，则图乙为单倍体的体细胞，如果图乙是由雌、雄配子通过受精作用而由受精卵发育形成的，则图乙所示细胞为四倍体的体细胞.答案：单倍体单倍体或四倍体方法归纳如果用基因型表示时，判断染色体组数目则是看控制同一性状的基因出现几次就是几个染色体组.例3将基因型为AA和aa的两个植株杂交，得到F1，再将F1作如下处理：试分析完成下列问题：（1)乙植株的基因型是__________,属于__________倍体.（2）用乙植株的花粉直接培养成的植株属于__________倍体，其基因型及比例为__________。(3)丙植株的体细胞内含有__________个染色体组。解析：AA×aa→F1，F1的基因型为Aa,自然生长得到的甲植株的基因型为Aa.F1幼苗用秋水仙素处理后,染色体数目加倍，Aa→AAaa（乙植株），属于四倍体,它产生3种配子：AA、Aa、aa，比为1∶4∶1，Aa×AAaa→丙（三倍体)含有3个染色体组.答案：（1)AAaa四（2）单AA∶Aa∶aa=1∶4∶1（3)三例4普通小麦是六倍体，体细胞的染色体数目是42条,指出