第五章

基因突變及其他變異第2節(jié)

染色體變異（第2課時(shí)）低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化染色體結(jié)構(gòu)變異（一）實(shí)驗(yàn)原理

用低溫處理植物的分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細(xì)胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是植物細(xì)胞中的染色體數(shù)目發(fā)生變化。一、低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化探究.實(shí)驗(yàn)1.誘導(dǎo)培養(yǎng)和固定細(xì)胞待長(zhǎng)出1cm長(zhǎng)的不定根時(shí)，將整個(gè)裝置放入冰箱冷藏（4℃），誘導(dǎo)培養(yǎng)48~72h，室溫再培養(yǎng)12h以上。將蒜（或洋蔥）放在裝滿清水的容器上，讓洋蔥底部接觸水面，室溫培養(yǎng)。培養(yǎng)方法低溫誘導(dǎo)（二）實(shí)驗(yàn)步驟放入卡諾氏液中浸泡0.5~1h，以固定細(xì)胞形態(tài)。剪取誘導(dǎo)處理的根尖0.5~1cm取材固定用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次沖洗誘導(dǎo)培養(yǎng)固定細(xì)胞低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化探究.實(shí)驗(yàn)2.制作裝片（二）實(shí)驗(yàn)步驟

包括：解離、漂洗、染色和制片4個(gè)步驟，具體操作方法與觀察植物細(xì)胞有絲分裂的實(shí)驗(yàn)相同。制片染色漂洗解離取材（固定）低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化探究.實(shí)驗(yàn)3.觀察裝片（二）實(shí)驗(yàn)步驟先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂象。視野中既有正常的二倍體細(xì)胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞。確認(rèn)某個(gè)細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目變化后，再用高倍鏡觀察。誘導(dǎo)率不是百分之百，因此視野中既有二倍體細(xì)胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞，且前者數(shù)目多于后者。（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，這兩種方法在原理上有什么相似之處？234

1合作探究一：請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P89，小組合作思考討論完成問題。

該實(shí)驗(yàn)中各種試劑在實(shí)驗(yàn)中的作用分別是什么？能否觀察到細(xì)胞分裂的連續(xù)變化？為什么？視野中能否看到正常染色體數(shù)的細(xì)胞？這說明什么？低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化探究.實(shí)驗(yàn)秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，這兩種方法在原理上有什么相似之處？不同點(diǎn)低溫條件容易創(chuàng)造和控制，成本低、對(duì)人體無害、易于操作。相同點(diǎn)秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，都與抑制紡錘體的形成有關(guān)，著絲粒分裂后，沒有紡錘體的牽引作用，因而不能將染色體拉向細(xì)胞的兩極，導(dǎo)致細(xì)胞中的染色體數(shù)目加倍。低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化探究.實(shí)驗(yàn)試劑使用方法作用卡諾氏液將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1h固定細(xì)胞形態(tài)95%的酒精沖洗卡諾氏液處理過的根尖洗去卡諾氏液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸等體積混合，浸泡經(jīng)固定處理的根尖解離根尖細(xì)胞清水漂洗解離后的根尖約10min洗去解離液甲紫溶液把漂洗干凈的根尖放進(jìn)盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5min使染色體著色低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化探究.實(shí)驗(yàn)兩次漂洗的比較項(xiàng)目第一次漂洗第二次漂洗時(shí)間不同在固定之后解離之前在解離之后染色之前試劑不同用95%酒精漂洗用清水漂洗目的不同洗去多余的卡諾氏液洗去多余的解離液低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化探究.實(shí)驗(yàn)低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化探究.實(shí)驗(yàn)判斷正誤(1)低溫誘導(dǎo)時(shí)溫度越低效果越顯著(

)(2)用顯微鏡觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞中染色體均已加倍(

)(3)低溫處理和利用秋水仙素處理材料的原理是相同的(

)(4)固定細(xì)胞后所用的沖洗試劑與解離后所用的漂洗試劑是一樣的(

)(5)在高倍顯微鏡下可以觀察到細(xì)胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過程(

)××√××情境導(dǎo)入：貓叫綜合征

貓叫綜合征是一種罕見的先天性疾病，該疾病由5號(hào)染色體部分缺失導(dǎo)致。典型癥狀為患兒特有的、類似貓叫的聲音。癥狀表現(xiàn)因情況而異，具體取決于遺傳物質(zhì)缺失的多少和位置。思考:1.貓叫綜合征的變異屬于哪種變異類型?2.染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響?1類型（1）缺失：“貓叫綜合征”患者第5號(hào)染色體短臂缺失，為最常見的缺失綜合征，因嬰兒時(shí)有貓叫樣啼哭而得名染色體的某一片段消失abcdef正常翅缺刻翅二、染色體結(jié)構(gòu)的變異abcdef等代表染色體片段1類型（2）重復(fù)：染色體增加了某一片段abcdefb正常眼棒狀眼實(shí)例：果蠅棒狀眼的形成二、染色體結(jié)構(gòu)的變異1類型（3）易位：染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上abcdefghijk正常眼花斑眼實(shí)例：果蠅花斑眼的形成二、染色體結(jié)構(gòu)的變異1類型（4）倒位：cdefabafbcdebcdeabcdefabcdefbcdeaf位置顛倒實(shí)例：果蠅卷翅的形成正常翅卷翅二、染色體結(jié)構(gòu)的變異1類型缺失重復(fù)倒位類型易位基因數(shù)目增加結(jié)果：基因數(shù)目減少結(jié)果：基因排列順序改變結(jié)果：基因排列順序改變結(jié)果：二、染色體結(jié)構(gòu)的變異細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少二倍體和多倍體單倍體染色體易位染色體互換圖解區(qū)別位置原理觀察發(fā)生于非同源染色體之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間染色體結(jié)構(gòu)變異基因重組可在顯微鏡下觀察到不可在顯微鏡下觀察到二、染色體結(jié)構(gòu)的變異二、染色體結(jié)構(gòu)的變異項(xiàng)目染色體片段缺失堿基對(duì)缺失圖解區(qū)別原理觀察染色體結(jié)構(gòu)變異基因突變可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到二、染色體結(jié)構(gòu)的變異2結(jié)果：

使排列在染色體上的基因________或__________發(fā)生改變，

導(dǎo)致_________________。

大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對(duì)生物體是_________，有的甚至?xí)?dǎo)致生物體________。數(shù)目排列順序性狀的變異不利的死亡3對(duì)生物體的影響：①非同源染色體之間相互交換片段；②非同源染色體之間自由組合；③同源染色體之間通過互換交換片段；④染色體中DNA的堿基對(duì)增加或缺失發(fā)生改變；⑤染色體缺失或增加片段；染色體變異基因重組基因重組基因突變?nèi)旧w變異辨析下列變異屬哪種變異二、染色體結(jié)構(gòu)的變異項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異本質(zhì)發(fā)生時(shí)期觀察適用范圍產(chǎn)生結(jié)果共同點(diǎn)基因突變、基因重組和染色體變異的比較基因結(jié)構(gòu)的改變基因的重新組合染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目發(fā)生變化DNA復(fù)制時(shí)期減數(shù)分裂Ⅰ減數(shù)分裂

、有絲分裂光學(xué)顯微鏡下無法觀察光學(xué)顯微鏡下無法觀察光學(xué)顯微鏡下可以觀察任何生物真核生物、有性生殖真核生物產(chǎn)生新的基因只改變基因型基因“數(shù)量”上發(fā)生變化都是可遺傳的變異二、染色體結(jié)構(gòu)的變異項(xiàng)目基因突變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)變異變化實(shí)質(zhì)對(duì)象結(jié)果鏡檢染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變的比較基因發(fā)生堿基的替換、增添或缺失染色體上的基因片段缺失、重復(fù)、倒位及易位堿基基因基因中堿基的排列順序改變基因數(shù)目或排列順序改變不可見可見小結(jié)染色體變異染色體數(shù)目變異染色體結(jié)構(gòu)變異個(gè)別染色體增減以染色體組的形式增減定義

辨別

二倍體多倍體

單倍體類型

結(jié)果缺失重復(fù)易位倒位定義形成原因特點(diǎn)

應(yīng)用普通小麥?zhǔn)钱愒戳扼w，含有六個(gè)染色體組，這些染色體組來自三個(gè)物種：一粒小麥（AA，A表示一個(gè)染色體組，含7條染色體）、山羊草（BB，B表示一個(gè)染色體組，B含有7條染色體）和節(jié)節(jié)草（DD，D表示一個(gè)染色體組，D含有7條染色體）。低溫誘導(dǎo)低溫誘導(dǎo)八倍體小黑麥的培育過程異源四倍體（ABDR）普通小麥（AABBDD）八倍體小黑麥（AABBDDRR）秋水仙素處理小黑麥（RR）aaAaAAaaaaAAaaaaaaaAA2Aa+2a2A+2aa2Aa+2a2A+2aa2Aa+2a2Aa+2a8Aa：4A：8a：4aa2Aa：1A：2a：1aa三體產(chǎn)生配子分析解法二：不看過程，只看結(jié)果。這三條同源染色體記為1（A）、2（a）、3(a)，減數(shù)分裂后，這3條同源染色體在配子中的分配情況只能是：一半配子含3條中的兩條，另一半配子中含有3條中的另一條。第一種可能：一半配子中含1（A）和2（a），一半配子中含3（a）。第二種可能：一半配子中含1（A）和3（a），一半配子中含2（a）。第三種可能：一半配子中含2（a）和3（a），一半配子中含1（A）。上述三種可能的概率相同。2Aa：1A：2a：1aaaaAaAAaAAaaa2Aa+2Aa2AA+2aa22AA+2aaaAAaAAaaaAAaAAaaaAA1342134312441232Aa+2Aa2Aa+2Aa16Aa：4AA：4aa2Aa+2Aa4Aa：1AA：1aa四倍體產(chǎn)生配子分析

解法二：從數(shù)學(xué)角度分析。從結(jié)果上看，配子中必定含有4條同源染色體中的兩條，也即，配子中必然含有A、A、a、a這4個(gè)基因中的兩個(gè)。AA配子的概率為：1/2（A、A、a、a這4個(gè)基因中選出一個(gè)A）乘以1/3（A、a、a這3個(gè)基因中再選出一個(gè)A）=1/6aa配子的概率為：1/2（A、A、a、a這4個(gè)基因中選出一個(gè)a）乘以1/3（A、A、a