1、33 染色体变异及其应用 教案 苏教版必修23.3 染色体变异及其应用 教案 （苏教版必修2）课标要求1根据有关示意图能准确说出染色体结构变异的类型名称。2结合雌雄果蝇体细胞中染色体及染色体组的分布图解理解染色体组的概念并掌握染色体组的判断方法。3以蜜蜂为实例来分析蜂王、工蜂和雄蜂体内的染色体组数目，理解掌握单倍体、二倍体的概念。能辨别二倍体、多倍体和单倍体。4采用实例分析并结合流程图能准确描述单倍体育种与多倍体育种的原理、操作方法，继而总结出优缺点。课标解读1简述染色体的结构变异和数目变异。2收集染色体变异在育种上应用的事例。教学地位本课时内容是细胞分裂的继续，属于异常的细胞分裂的结果，又是
2、理解单倍体和多倍体育种，染色体异常病的基础。近三年的高考中，对染色体结构变异、数目变异的类型及遗传病的结合的考查尤为突出。教法指导对于染色体结构与数目的变异运用学生展示与小组合作形式。(1)学生上台展示的形式，学生分别绘制出四种染色体变异的形式，让大家通过图示的形式，熟悉结构变异的四种形式。(教师点拨指导)(2)教师：出示5幅图，让小组讨论其染色体组数依次是多少，并尝试总结其中的规律。(3)小组：汇报结果，并且总结规律，不准确或者不完善的，教师补充完善起来。(4)在立足小组掌握了染色体组的概念后，小组开始探索单倍体、二倍体和多倍体的概念。区分三个概念，并举出实例，说出其中的实质区别。3分钟后，
3、同学上台展示成果。新课导入建议1先向学生播放一段有关响彻世界的音乐“天才”舟舟指挥世界名曲的视频，接着展示一段材料介绍，这个音乐“奇才”的长相跟常人不同，他患有21三体综合征即先天性智力障碍，这种病有何引起的呢？引入本课课题。2据报道，在上海第五人民医院降生一猫叫综合征男婴，婴儿面容特殊：小头小脸、眼距宽、塌鼻梁、皮纹改变，生长发育迟缓，智力低下，因哭声像猫而得名，发病率只有十万分之一，解放后全国有记载的仅20 例。研究证明，这是因为人的第5号染色体部分缺失而引起的遗传病。为什么染色体部分缺失就会引起这么严重的后果呢？引出本节内容。教学流程设计课前自主导学：阅读教材P4348，填充“【课前自主
4、导学】知识1、知识2和知识3，完成思考交流1、2”。步骤1：课程导入：选择【新课导入建议】中的三种形式之一激趣导入，引出课题染色体变异。步骤2：(1)学生回答【正误判断】，检测预习情况。(2)课件打出几个细胞图，学生口答含有几个染色体组。步骤3：课件展示四种染色体结构变异类型的图片，由学生观察其差异，结合教材P43图片描述变异类型名称。学生分析回答【例1】。 步骤7：结合教材P46和P47分析单倍体育种和多倍体育种的方法及原理，通过【探究3】比较两种育种方法，并对【例3】进行评析。当堂完成【当堂双基达标】。步骤6：阅读教材P45有关二倍体和单倍体的概念，强调“几倍体”均是对生物体而言，并非对个
5、别细胞而言，“单倍体和二倍体或多倍体”的划分依据在于是否由受精卵发育而成，通过【探究2】的2、3总结，学生分析解答【例2】。步骤5：课件展示几幅不同类型的细胞图，结合【探究1】和知识点2口答图解中的染色体组的数目。步骤4：课件展示果蝇体细胞中的染色体图解，观察哪些为同源染色体，哪些为非同源染色体，引出“染色体组”的概念，结合【探究2】进行解读。 步骤8: 默诵【结论语句】，自主完成教材P48【评价指南】，尝试构建最佳知识网络，课下完成【课时作业】。课标解读重点难点1.简述染色体的结构变异和数目变异。2收集染色体变异在育种上应用的事例。1.区别染色体结构变异的几种类型。(难点)2单倍体和多倍体育
6、种的原理、方法及特点。(重难点)3辨别染色体组、二倍体、多倍体和单倍体。(重点)染色体结构的变异1.原因染色体断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接。2结果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。3影响因素电离辐射、病毒感染或一些化学物质诱导。4对生物影响大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。5实例猫叫综合征，是人的第5号染色体的部分缺失造成的。6类型缺失、重复、倒位、易位。1减数分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于染色体结构变异吗？【提示】不属于，同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换后，染色体的结构并没有改变。染色体数目
7、的变异1.体细胞中的染色体正常情况下，数目都是恒定的，体细胞中的染色体一般都是成对存在的。2染色体组二倍体生物配子中所具有的全部染色体。3概念染色体数目的成倍增加或减少，或者个别染色体的增加或减少等，都称为染色体数目的变异。4类型2所有单倍体都高度不育吗？【提示】不是的。绝大多数生物为二倍体，其单倍体中只含一个染色体组，减数分裂时产生正常配子的几率极小，几乎无法产生，故是高度不育的。但并非所有的单倍体都高度不育，如含有2、4、6等偶数染色体组数目的单倍体，则可产生正常的配子，因而是可育的。染色体变异在育种上的应用1.单倍体育种(1)原理F1花粉单倍体纯合二倍体优良品种(2)优点：后代是纯合子，
8、自交后代不发生性状分离。能明显缩短育种年限。2多倍体育种(1)原理细胞有丝分裂染色体不能移向细胞两极细胞内染色体数目加倍多倍体植株(2)优点：多倍体植株的茎秆粗壮，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也有所增加。(3)实例：三倍体无子西瓜的培育。1染色体结构变异使染色体上基因的数目或排列顺序发生改变。()2一个染色体组中不含同源染色体。()3体细胞中含两个染色体组的生物一定是二倍体。()【提示】可能是四倍体的单倍体(由配子发育来)。4用秋水仙素处理单倍体后得到的一定是二倍体。()【提示】单倍体可能含有二个、三个或四个染色体组。5秋水仙素能促进着丝点分裂，诱导染色体加倍。()【
9、提示】秋水仙素能抑制纺锤体的形成。染色体结构变异的类型比较【问题导思】猫叫综合征患者的病因是由哪种变异引起的？用图形如何表示染色体结构变异？类型概念实例示意图缺失染色体中的某一片段及其带有的基因一起丢失而引起变异的现象猫叫综合征重复染色体上增加了某一片段引起的变异果蝇棒状眼易位染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的夜来香某些类型的变异倒位染色体的某一片段位置颠倒引起的变异普通果蝇3号染色体上的某些基因1易位与交叉互换的区别：易位发生在非同源染色体之间，是指一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上；交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于变异中的基因重组。2染色体结构的
10、变异可以用光学显微镜直接观察。(2012西安高一检测)已知某物种的一条染色体上依次排列着A、B、C、D、E五个基因，下图所示的若干种变化中，不属于染色体结构发生变化的是()【审题导析】将选项染色体与已知的染色体对比，结合染色体结构变异的特点，确定是否发生染色体结构变异。【精讲精析】染色体结构变异的类型主要有4种：染色体中某一片段的缺失(如A项)；染色体中增加了某一片段(如B项)；染色体中某一片段的位置颠倒了180(如C项)；染色体中某一片段移接到另一条非同源染色体上。D图所示为已知染色体的同源染色体，只是所带基因与已知染色体不同。【答案】D染色体组、单倍体、多倍体的判断【问题导思】如何判断染色
11、体组数？染色体组与单倍体、二倍体、多倍体有什么关系？1染色体组数目的判别方法由于一个染色体组内，各染色体的形态、大小均不同，细胞内染色体组数目可按下列两种方法加以判别：(1)细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组，如右图所示细胞中相同的染色体有4条，此细胞有4个染色体组。(2)根据染色体数目和形态推算含有几个染色体组。染色体组数2生物体几倍体的判别方法由于多倍体的生殖细胞内含有不止一个染色体组，而这样的生殖细胞直接发育成的个体是单倍体，所以不能根据细胞内染色体组的数目判断。由此可见，生物是几倍体的判别不能只看细胞内含有多少个染色体组，还要考虑生物个体发育的直接来源。(1)如果生物体由
12、受精卵或合子发育而成，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。3二倍体、多倍体和单倍体的比较二倍体多倍体单倍体概念体细胞中含2个染色体组的个体体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体体细胞中含本物种配子染色体数的个体染色体组23个或3个以上1至多个来源受精卵发育受精卵发育配子发育自然成因正常有性生殖未减数的配子受精；合子染色体数目加倍单性生殖(孤雌生殖或孤雄生殖)植株特点正常果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低植株弱小，高度不育举例几乎全部动物、过半数高等植物香蕉、普通小麦玉米、小麦的单倍体单倍体
13、和一倍体1一倍体、二倍体、多倍体都是根据生物体细胞中染色体组的数目而命名的。体细胞中含1个染色体组的个体叫一倍体。而单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。2一倍体生物的个体均是单倍体，而单倍体个体体细胞中却不一定只含一个染色体组。(2013江苏滨海中学高一质检)如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述不正确的是()A代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含4条染色体B代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体C代表的生物可能是四倍体，其每个染色体组含2条染色体D代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含4条染色体【思维导图】【精讲精析】因题干中未涉及细胞的发育起点，所以一般说“可
14、能是”几倍体，的染色体组数分别是2、3、4、1，所以其代表的生物依次可能是二倍体、三倍体、四倍体、单倍体，当然代表的生物也可能是单倍体。【答案】B染色体变异在育种上的应用【问题导思】单倍体育种与多倍体育种有什么主要区别？单倍体育种的优缺点是什么？1单倍体育种和多倍体育种比较多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的)常用方法秋水仙素处理萌发的种子、幼苗花粉的离体培养后，人工诱导染色体加倍优点操作简单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，须与杂交育种配合2单倍体育种实例分析单倍体育种要经过杂交、花药的离
15、体培养、秋水仙素处理单倍体幼苗等过程。用纯种高秆抗锈病和纯种矮秆不抗锈病的小麦培育矮秆抗锈病新品种，采用单倍体育种方法可以在较短的时间内培育出我们需要的新品种。其过程如下图所示：高杆抗锈病(DDTT)矮秆不抗锈病(ddtt)高秆抗锈病(DdTt) P F1花粉单倍体纯合子矮秆抗锈病是我们需要的新品种，但抗锈病和矮秆两个优良性状在两个个体上，通过单倍体育种，可以在两年时间内培育出矮秆抗锈病的新品种。3多倍体育种实例分析目前多倍体育种的方法有以下几种，但每种方法都涉及秋水仙素的利用。方法一：同种生物经染色体加倍形成的多倍体，如四倍体水稻的形成。二倍体正在萌发的种子或幼苗(2N)四倍体(4N)四倍体
16、(4N)方法二：两种生物杂交，再经染色体加倍形成的多倍体，如下图所示。无籽西瓜的培育过程如下列简图所示，请根据图解，结合你学过的生物学知识，分析回答：(1)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，是因为茎尖具有分生组织，进行_分裂，秋水仙素能抑制细胞分裂_期_的形成，从而形成染色体数目加倍的细胞，这些细胞继续分裂就形成四倍体。(2)以四倍体作母本，二倍体作为父本进行杂交，在四倍体上所结的果实，果皮含有_个染色体组，所结种子的胚含有_个染色体组。(3)将三倍体种子种下，长成的植株是三倍体植株，当三倍体植株开花时，由于_，故不能形成正常的_，这时用二倍体的花粉进行刺激三倍体的子房就会发育为果实，不过这
17、时的果实中是没有种子的。【审题导析】(1)理解图解表示的过程。(2)理解秋水仙素的作用和三倍体不育的原因。【精讲精析】二倍体西瓜幼苗茎尖的分生组织进行的是有丝分裂，有丝分裂的前期形成纺锤体，秋水仙素能抑制纺锤体的形成，此时染色体已经复制过，由于染色体不能移向两极，故形成染色体数目加倍的细胞。四倍体形成的卵细胞中含有2个染色体组，二倍体提供的精子中含有1个染色体组，受精卵中含有3个染色体组，由受精卵发育成的胚也含有3个染色体组，果皮是由子房壁发育来的，故四倍体上所结果实的果皮含有4个染色体组。【答案】(1)有丝前纺锤体(2)43(3)减数分裂过程中染色体联会紊乱卵细胞(或雌配子)本 课 知 识
18、小 结网 络 构 建染色体变异及应用染色体结构变异缺失重复易位倒位染色体变异在育种上的应用单倍体育种多倍体育种染色体数目变异非整倍性变异整倍性变异结 论 语 句1染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位4种类型。2二倍体生物正常配子中的全部染色体是一个染色体组。3由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体。4单倍体并不一定只含一个染色体组。5单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。1(2013江苏仪征中学期中测试)下列变异中不属于染色体结构变异的是()A非同源染色体之间互相交换片段B染色体中DNA的一个碱基发生改变C染色体缺失片段D染色体增加片段
19、【解析】染色体中DNA的一个碱基发生改变属于基因突变。【答案】B2下图是观察到的同源染色体(A1和A2)的配对情况。若A1正常，A2发生的改变可能是()A缺失B倒位C重复 D易位【解析】配对的同源染色体A1和A2，A1正常，A2发生的改变为缺失。【答案】A3一个染色体组应是()A配子中的全部染色体B二倍体生物配子中的全部染色体C体细胞中的一半染色体D来自父方或母方的全部染色体【答案】B4(2013南通高一检测)单倍体植株矮小，育种工作者获得单倍体植株常用的方法是()A用花粉进行离体培养B用叶肉细胞进行离体培养C用X射线照射萌发的种子D用秋水仙素处理幼苗【解析】单倍体是指含有本物种正常体细胞中染
20、色体数目一半的个体，也就是与配子中染色体数目相同，所以对花粉进行离体培养发育而成的个体即为单倍体。【答案】A5(多选)下列有关水稻的叙述，正确的是()A二倍体水稻含有两个染色体组B二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大C二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组D二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变大【解析】由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体。多倍体植株与二倍体植株相比，多倍体植株的茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质含量增加。单倍体植株弱小，高度不育。【答案】ABC6(2013徐州市第三中学高一期末
21、)下列各图表示的是某些植物的体细胞，请根据下列条件判断：(1)肯定是单倍体的是_图，它是由_倍体的生殖细胞直接发育形成的。(2)茎秆较粗壮但不能产生种子的是_图，判断的理由是_。(3)如果都不是由生殖细胞直接发育形成的，则其中肯定是二倍体的是_图。(4)如果C图的植株是由某植物的卵细胞直接发育形成的，那么它是_倍体，形成它的那个植物是_倍体。该植物有性生殖形成种子时，发育中的胚乳细胞内含_个染色体组。【解析】A、B、C、D四图中依次含有的染色体组数是3、2、2、1，含有一个染色体组的一定是单倍体。染色体组数大于或等于3的多倍体植株茎秆较粗壮，染色体组数为奇数的细胞减数分裂时会发生染色体联会紊乱，不能产生生殖细胞，也就不能产生种子。由受精卵发育而来的，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体。由卵细胞直接发育形成的是单倍体，若单倍体细胞中含有两个染色体组，则原体细胞中含有4个染色体组，是四倍体。胚乳是由受精极核发育而来的。【答案】(1)D二(2)A含有三个染色体组，在减数分裂时会因染色体联会紊乱而不能形成生殖细胞，不能产生种子(3)B、C(4)单四6
