染色体变异及其应用

    第三节  一、教学目的： 1、使学生明确掌握染色体组、单倍体、二倍体的概念，单倍体的特点及其在育种上的意义。 2、使学生明确多倍体的概念，形成原因及其特点。3、使学生了解人工诱导多倍体在育种上的应用和成就。 4、染色体结构变异的的形式 5、染色体结构变异对生物性状的影响 6、染色体结构变异在生产中的应用 二、教学重点、难点： 教学重点：     多倍体育种原理及在生产上的应用。染色体结构变异对生物性状的影响 教学难点： 区分单倍体和二倍体或多倍体划分的依据。染色体结构变异在生产中的应用 三、板书设计： 一、染色体数目变异 1、整倍性 2、非整倍性 二、染色体组概念 三、应用 四、染色体形态结构及变异      1、染色体形态      2、变异 五、结构变异对性状的影响 六、在育种上的应用 四、教学过程： 引言：记得我们在第一章学习细胞有丝分裂时，根据有丝分裂的特点，明确每一种生物都含有一定数目的染色体，这样就保证了染色体上的遗传物质在亲子两代间的连续性，从而表现出遗传性状的相对稳定性。然而，一切事物都是变化的，染色体也不例外。当自然或人为条件发生改变时，会使一些生物的染色体在数目和结构上也发生变化，从而引起生物性状发生改变，我们把这种变异叫做染色体变异。 讲述：一般来说，生物体细胞中染色体数目能保持稳定，但在某些特殊情况下，如受到外界环境条件或生物内部因素如自然和人为因素等，生物体细胞中的染色体数目会发生改变，从而产生可遗传的变异。 染色体数目变异 非整倍体：细胞内个别染色体增加或减少。 讲述：这种个别染色体数目的增减会打破原有遗传物质的平衡，从而影响生物体正常的生长发育：如①先天性愚型（21三体综合症）②性腺发育不良（X0）③单发性小睾丸症（XXY）  例题1（投影） 整倍体：细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。  ⑴染色体组 讲述：生物体细胞中的染色体通常是成对存在的，如人23对，果蝇4对 投影：雌雄果蝇体细胞染色体组成示意图 提问： ●果蝇体细胞中有多少对同源染色体？ ●其中常染体有多少对？性染色体有多少对？分别是哪几对？ 投影：雌雄染色体组图解 讲述：观察雄果蝇精子中一组染色体，不难发现，其中的每条染色体在形状、大小上各不相同，是一套完整的非同源染色体，这一组染色体就是一个染色体组。 投影：雌雄果蝇体细胞的染色体组成图 提问：如果把果蝇体细胞中的8条染色体分组，每一组的染色体形状大小各不相同，可以分成几组？哪几组？果蝇体细胞中有几个染色体组？ 染色体数目变异的基本类型 类型 公式 染色体组 整倍数染色体变异 　 　 单倍体 n (ABCD) 二倍体 2n (ABCD)(ABCD) 三倍体 3n (ABCD)(ABCD)(ABCD) 同源四倍体 4n (ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD) 异源多倍体 4n (ABCD)(ABCD)(A'B'C'D')(A'B'C'D') 非整倍数染色体变异 　 　 单体 2n-1 (ABCD)(ABC) 三体 2n+1 (ABCD)(ABCD)(A) 四体 2n+2 (ABCD)(ABCD)(AA)  ①染色体组的概念 让学生观察果蝇的染色体图（图5-8、图5-9），并阅读染色体组的部分内容。 在此基础上用多媒体教学出示制作的雄果蝇染色体组图解活动课件，银幕显示图5-9所示雄果蝇体细胞中染色体组成图。 老师问：果蝇体细胞中有几个染色体，几对同源染色体？其中几对常染色体和性染色体？ 学生答：8个染色体，4个同源染色体。　 3对常染色体（ Ⅱ Ⅱ、ⅢⅢ、ⅣⅣ），1对性染色体（雌果蝇为XX，雄果蝇为XY）。 老师问：雄果蝇形成精子时必须进行减数分裂，请同学们回忆一下，减数分裂时同源染色体的变化特点是什么？ 学生答：同源染色体要发生分离，非同源染色体要发生自由组合。 接着银幕显示图74示意果蝇体细胞经减数分裂分别进入两个配子。 老师问：两个配子中染色体数相等吗？分别是多少个？各是什么？ 学生答：相等。分别是4个，应该是X、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ和Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。 老师问：对一个配子而言，染色体形态大小相同吗？为什么？ 学生答：不同。一条一个样。因为不含同源染色体。 教师归纳：象果蝇生殖细胞那样，形态、大小不同的一组染色体叫做染色体组。并由此得出：不同种的生物，每个染色体组所含的染色体数目和形态是不同的。 讨论：为什么人类基因组计划研究的是24条染色体呢？ 讲述：如何根据染色体形态来判断染色体组数目呢？ ②染色体组数目的判断 ●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？如 含三个染色体组。 细胞内控制同一性状的基因有几个，就是有几个染色体组，如 AaaBbb含三个染色体组  例题2（投影） 提问：人和果蝇的体细胞分别含多少个染色体组？ 讲述：像人、果蝇、玉米这样的生物，凡是由受精卵发育而成的体细胞中含2个染色体组的个体叫二倍体。 ⑵二倍体 二倍体概念（投影） 讲述：由此推下去：由受精卵发育而成的个体，体细胞含三个染色体组的个体叫三倍体如香蕉，四倍体：马铃薯，六倍体：普通小麦。像香蕉，马铃薯，普通小麦这样的生物，凡是由受精卵发育而成的个体，体细胞中含三个或三个以上染色体组的叫多倍体。 （3）三倍体 ①多倍体概念（投影） 讲述：多倍体在动物中很罕见，但在高等植物中，到少有三分之一以上是多倍体。 投影：二倍体和四倍体水稻体细胞染色体组成图 总结：判断生物是几倍体的主法：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含水量几个染色体组就是几倍体。 例题3，例题5（投影） 讲述：在自然界中多倍体是怎样形成的呢？ ②多倍体产生原因 讲述：通过资料“帕米尔高原上的高山植物有65%左右是多倍体”得出外界环境剧烈变化如温度骤变是形成多倍体的主要诱因。 投影：多倍体形成原因及示意图 讲述：如上述染色体数目加倍发生在减数分裂过程中，就会形成染色体数目也相应加倍的配子，这样的配子受精后就发育成多倍体植株。 例题4（投影） 讲述：在自然条件下，能产生多倍体，毫无疑问，在人为条件下当然也能诱导多倍体的形成 ③人工诱导多倍体在育种上的应用 多倍体的特点 讲述：与二倍体相比，多倍体植株的茎、叶、果实等器官明显增大，糖类、蛋白质等营养物质的含量增多，因此多倍体本身在生产上有它的应用价值。 人工诱导多倍体 投影展示人工诱 四、染色体结构及变异 阅读课本，学生观察染色体的类型， 教师总结： 中着丝粒染色体，亚中着丝粒染色体，近着丝粒染色体，具随体的染色体 那么染色体是不是结构不改变的呢，今天我们介绍一下色体结构的改变： 染给出染色体结构变异的图解，逐个讲解。⑴染色体缺某一片段；⑵染色体增加某一片段；⑶染色体的某一片段接到另一非同源染色体上；⑷染色体某一片段位置颠倒。 讲述：染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。大多数染色体结构的变异对生物是有害的，但也有少数变异是有利的，人们研究染色体结构的变异可以为生产实践服务，也可以为人类健康服务。   讲述：在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有4种：     1．染色体中某一片段的缺失（上图1）；     2．染色体中增加了某一片段（上图2）；     3．染色体某一片段的位置颠倒了180。（上图3）；     4．染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上（上图4） 问：染色体的结构发生了改变，会出现什么结果呢？对生物有何影响？ 答：染色体是基因的载体，基因是生物性状的控制者。会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而导致生物性状的变异。 问：染色体变异与基因突变有何不同？ 引导学生从两者的变异类型出发进行比较说明。染色体变异是染色体片段出现了缺失、增添、倒位和易位，涉及到多个基因，但每个基因却没有突变，肉眼在显微镜下是可以观察到的。而基因突变是碱基对的缺失、增添和替换，显微镜下是不能看到的。 问：有什么相同吗？答：DNA分子中碱基排序即遗传信息发生了改变。但因为染色体变异涉及多个基因，故生物的性状改变很大，是多方面的，借此说明人体细胞中第5号染色体部分缺失引起的遗传病叫猫叫综合“征”，而不是“症”。引起学生对“征”和“症”的注意。 讲述：染色体除了结构的改变外，在自然因素或人为因素的作用下，有可能发生数目的变化。染色体数目的变化可以分为两类：一类是细胞中个别染色体数目的增加可减少；另一类是细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。 引导学生分析下表，培养学生获取信息的能力和图文转化的能力。 五、对性状的影响 一般认为，染色体的结构变异起因于染色体或染色单体的断裂，每一个断裂产生两个断裂端，它们将沿着三条途径发展： 1、保持原状，不愈合，最终丢失不含着丝粒的片段————缺失。 2、同一个断裂的两个断裂端重新愈合，回复到原来的结构。————不发生变异。 3、某一个断裂的一个或两个断裂端与另一个断裂产生的断裂端连接，引起变异。 名称 图解 现象 缺失     染色体上的某一区段及其所带有的基因一起丢失，从而引起变异的现象。 重复     染色体上增加了相同的某个区段而引起变异的现象。 　倒位 染色体发生两个断裂以后，某一区段连同它带有的基因顺序发生180度的倒转又重新接合并引起变异的现象 易位     非同源染色体间相互交换染色体片段 以上的各种结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序，甚至基因的结构发生改变，从而导致性状的变异，其中大多数的变异是对生物体不利的，有的甚至是致死的。 猫叫综合征：五号染色体缺失 果蝇的榜眼现象：X染色体重复 六、应用： 阅读课本，主要应用于家蚕的选育工作，根据生物的表现形不同来选育性别。 七、总结 现在我们来总结一下：①象果蝇的生殖细胞那样，形态、大小和数目都不相同的染色体叫染色体组。以染色体组的数目为依据来划分，凡是体细胞有两个染色体组的个体为二倍体，凡是体细胞中有三个以上的染色体组的个体为多倍体。②多倍体形成的外因是外界条件（自然条件或人为条件）的剧烈变化，内因是染色体复制后细胞分裂受阻，使细胞核染色体加倍 导多倍体的常用方法和秋水仙素的作用原理