遺傳學(xué) 第2章 遺傳的細胞學(xué)基礎(chǔ)

1、第第二二章章遺傳的細胞學(xué)基礎(chǔ)遺傳的細胞學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 染色體的結(jié)構(gòu)和功能染色體的結(jié)構(gòu)和功能一一 染色質(zhì)染色質(zhì)染色質(zhì)：染色質(zhì)：在間期細胞核內(nèi)由在間期細胞核內(nèi)由DNADNA、組蛋白、非組蛋白和少量、組蛋白、非組蛋白和少量RNARNA 組成的，易被堿性染料著色的物質(zhì)。組成的，易被堿性染料著色的物質(zhì)。常染色質(zhì)：常染色質(zhì)：染色淺，分散而伸展。染色淺，分散而伸展。 異染色質(zhì)：異染色質(zhì)：染色深，折疊壓縮程度高。染色深，折疊壓縮程度高。二二 染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目1 1染色體的形態(tài)染色體的形態(tài)染色體：染色體：染色質(zhì)在細胞分裂過程中經(jīng)過緊密纏繞、折疊、凝縮、染色質(zhì)在細胞分裂過程中經(jīng)過緊

2、密纏繞、折疊、凝縮、精巧包裝而形成的具有固定形態(tài)結(jié)構(gòu)的遺傳物質(zhì)的存在形式。精巧包裝而形成的具有固定形態(tài)結(jié)構(gòu)的遺傳物質(zhì)的存在形式。染色體組成染色體組成: : 著絲粒、長臂、短臂，以及端粒；著絲粒、長臂、短臂，以及端粒；次溢痕，隨體；次溢痕，隨體； 隨體：隨體：是識別特定染色是識別特定染色體的重要標志；體的重要標志；次縊痕：次縊痕：次縊痕具有組成核仁的特殊功能；次縊痕具有組成核仁的特殊功能；端粒：端粒：染色體臂末端特化而成，對堿性染料著染色體臂末端特化而成，對堿性染料著 色深，維持染色體的完整性和穩(wěn)定性色深，維持染色體的完整性和穩(wěn)定性. 中著絲粒中著絲粒 近中著絲粒近中著絲粒 近端著絲粒近端著絲粒

3、 端著絲粒端著絲粒 著絲粒：著絲粒：位置恒定，對于細胞分裂時染色體位置恒定，對于細胞分裂時染色體向兩極牽引具有決向兩極牽引具有決定性作用；著絲粒的位置決定染色體的形態(tài)特征定性作用；著絲粒的位置決定染色體的形態(tài)特征 特殊染色體：特殊染色體：燈刷染色體，多線染色體燈刷染色體，多線染色體 燈刷染色體燈刷染色體：形如燈刷狀，是未成熟的卵母細胞進行第一次：形如燈刷狀，是未成熟的卵母細胞進行第一次減數(shù)分裂停留在雙線期的染色體，是同源染色體配對形成的減數(shù)分裂停留在雙線期的染色體，是同源染色體配對形成的含有含有 4條染色單體的二價體。條染色單體的二價體。多線染色體多線染色體：核內(nèi)有絲分裂時染色體多次復(fù)制而不分

4、離：核內(nèi)有絲分裂時染色體多次復(fù)制而不分離， 伴隨體細胞聯(lián)會，即同源染色體緊密配對。伴隨體細胞聯(lián)會，即同源染色體緊密配對。 2 2染色體的結(jié)構(gòu)染色體的結(jié)構(gòu)染色質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位：染色質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位：核小體核小體166bp DNA組蛋白八聚體組蛋白八聚體（H2A、H2B、H3、H4）2DNA雙螺旋雙螺旋染色質(zhì)的染色質(zhì)的“串珠串珠”形形式式30nm染色染色質(zhì)纖維質(zhì)纖維染色體的染色體的伸展形式伸展形式染色體的染色體的致密部分致密部分中期染色體中期染色體從從DNA到到染染色色體體染染色色體體的的包包裝裝方方式式3 3染色體的數(shù)目染色體的數(shù)目染色體數(shù)目：在染色體數(shù)目：在體體細胞中細胞中成對成對存在，以存在，以

5、2n表示；表示； 在在性性(生殖生殖)細胞中細胞中成單成單存在，以存在，以n表示表示一些生物的染色體數(shù)目一些生物的染色體數(shù)目長白山瓶爾小草長白山瓶爾小草如瓶爾小草如瓶爾小草染色體數(shù)目染色體數(shù)目最少一種最少一種 動物動物：螞蟻螞蟻2n=2植物：植物：棕棕櫚櫚2n=596染色體數(shù)目染色體數(shù)目最少一種最少一種 植物：植物：雛菊雛菊，2n=4第二節(jié)第二節(jié) 染色體在細胞分裂中的行為染色體在細胞分裂中的行為 一細胞周期一細胞周期G1期：期：有絲分裂完成到有絲分裂完成到DNA復(fù)復(fù)制前的間隙。也稱為制前的間隙。也稱為G0 期。期。 S 期：期：DNA 合成合成時期。時期。 G2期：期：DNA 合成后至有絲分裂

6、合成后至有絲分裂開始之前的第二個間隙，開始之前的第二個間隙，為為細胞分裂作準備細胞分裂作準備。 M期：期：細胞細胞分裂分裂期。期。細胞周細胞周期：期：細胞分裂結(jié)束到下一細胞分裂結(jié)束到下一次細胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程。次細胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程。 在整個過程染色體會產(chǎn)生有規(guī)律的變化，包括兩個緊密在整個過程染色體會產(chǎn)生有規(guī)律的變化，包括兩個緊密過程過程：即：即核分裂核分裂和和胞質(zhì)分裂胞質(zhì)分裂。 根據(jù)核分裂的變化特征可以將有絲分裂分為四個時期根據(jù)核分裂的變化特征可以將有絲分裂分為四個時期：間期間期 前期前期 中期中期 后期后期 末期。末期。 二有絲分裂中的染色體行為二有絲分裂中的染色體行為 細胞是否進

7、入細胞是否進入S期期的的控制點控制點存在于存在于G1 中期中期 ： 細胞接收信息后細胞接收信息后G1 期期 細胞周期蛋白細胞周期蛋白與與CDK（酶）（酶）共同作用共同作用調(diào)控細胞是否調(diào)控細胞是否能夠通過該控制點能夠通過該控制點。 細胞通過該控制點細胞通過該控制點細胞細胞進入下一輪進入下一輪DNA 復(fù)制。復(fù)制。 細胞對該控制點的調(diào)控非細胞對該控制點的調(diào)控非常精確，常精確，該控制點失控往往會該控制點失控往往會導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。酶酶洋蔥根尖壓片洋蔥根尖壓片1.生物學(xué)意義生物學(xué)意義： * 增加增加細胞數(shù)目和體積；細胞數(shù)目和體積； * 維持維持個體正常生長和發(fā)育、個體正常生長和發(fā)育、保證保證

8、物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 有絲分裂的意義有絲分裂的意義2. 遺傳學(xué)意義：遺傳學(xué)意義：核內(nèi)各染色體準確復(fù)制為二核內(nèi)各染色體準確復(fù)制為二 兩個子細胞的兩個子細胞的遺傳基礎(chǔ)遺傳基礎(chǔ)與與母細胞完全母細胞完全相同相同. 減數(shù)分裂：減數(shù)分裂：性母細胞成熟時配子形成過程中發(fā)生的性母細胞成熟時配子形成過程中發(fā)生的 一種特殊有絲分裂一種特殊有絲分裂 使體細胞的使體細胞的染色體染色體 數(shù)目減半數(shù)目減半。例如。例如: 受精作用可保證物種染色體數(shù)恒定。受精作用可保證物種染色體數(shù)恒定。 減數(shù)分裂減數(shù)分裂 n=12n=10n=15 n(卵卵) + n (精精) 2n (體體) 水稻水稻2n=24、玉米

9、、玉米2n=20、茶樹、茶樹2n=30 三減數(shù)分裂中的染色體行為三減數(shù)分裂中的染色體行為減數(shù)分裂減數(shù)分裂 模式圖模式圖（一）減數(shù)分裂（一）減數(shù)分裂I：第一次減數(shù)分裂：第一次減數(shù)分裂前期前期I：細線期：細線期 偶線期偶線期 粗線期粗線期 雙線期雙線期 濃縮期濃縮期細線期：細線期：染色質(zhì)濃縮為細線，含有兩條染色單體，染色質(zhì)濃縮為細線，含有兩條染色單體， 但看不出雙重性；但看不出雙重性；偶線期：偶線期：同源染色體同源染色體開始開始聯(lián)會聯(lián)會，出現(xiàn)聯(lián)會復(fù)合體出現(xiàn)聯(lián)會復(fù)合體；同源染色體：同源染色體：體細胞中形態(tài)結(jié)構(gòu)相同，遺傳功能相似的體細胞中形態(tài)結(jié)構(gòu)相同，遺傳功能相似的 一對染色體。一對染色體。聯(lián)會：聯(lián)會

10、：在減數(shù)分裂的偶線期，各對同源染色體彼此靠攏，在減數(shù)分裂的偶線期，各對同源染色體彼此靠攏， 進行準確的配對，這種現(xiàn)象稱為聯(lián)會。進行準確的配對，這種現(xiàn)象稱為聯(lián)會。二價體：二價體：聯(lián)會的一對同源染色體，稱為二價體。聯(lián)會的一對同源染色體，稱為二價體。雙線期：雙線期：同源染色體分開，交叉端化；同源染色體分開，交叉端化；濃縮期：濃縮期：也稱終變期，染色體變粗變短。也稱終變期，染色體變粗變短。非姊妹染色單體：非姊妹染色單體：二價體中不同染色體的染色單體互稱非姊妹二價體中不同染色體的染色單體互稱非姊妹 染色單體。染色單體。粗線期：粗線期：同源染色體配對完成，同源染色體配對完成，非姊妹染色單體非姊妹染色單體間

11、可能發(fā)生交換間可能發(fā)生交換聯(lián)聯(lián) 會會 復(fù)復(fù) 合合 體體細胞減數(shù)分裂細胞減數(shù)分裂前期前期I 的的5 個時期個時期水稻：粗線期染色體水稻：粗線期染色體玉米減數(shù)分裂粗線期玉米減數(shù)分裂粗線期小麥減數(shù)分裂粗線期小麥減數(shù)分裂粗線期中期中期I：雙價體排列在赤道板上，紡錘絲將著絲粒拉向兩極；雙價體排列在赤道板上，紡錘絲將著絲粒拉向兩極；后期后期I：同源染色體彼此分開，移向兩極；同源染色體彼此分開，移向兩極；末期末期I：染色體解螺旋變成細絲狀；染色體解螺旋變成細絲狀；間期：間期：時間極短，沒有時間極短，沒有DNA合成及染色體復(fù)制。合成及染色體復(fù)制。前期前期II：中期中期II: 后期后期II 末期末期II:（二）

12、減數(shù)分裂（二）減數(shù)分裂II：第二次減數(shù)分裂：第二次減數(shù)分裂同有絲分裂同有絲分裂細線期細線期減數(shù)分裂的意義：減數(shù)分裂的意義：1. 生物生活周期和配子形成過程中生物生活周期和配子形成過程中必要階段必要階段；2. 最后形成最后形成雌雄性細胞雌雄性細胞，各具半數(shù)染色體（，各具半數(shù)染色體（n）；）； 雌雄性細胞受精（雌雄性細胞受精（n n 2n） 合子合子 全數(shù)染色體全數(shù)染色體 保證親子代間染色體數(shù)目的恒定和保證親子代間染色體數(shù)目的恒定和物種的相對穩(wěn)定性。物種的相對穩(wěn)定性。 3. 在在中期中期I 各對同源染色體排列在赤道板上，在各對同源染色體排列在赤道板上，在后期后期I 染色體是隨機分別拉向二極染色體是

13、隨機分別拉向二極, 非同源染色體自由組合非同源染色體自由組合。n 對染色體，非同源染色體分離時的可能組合數(shù)為對染色體，非同源染色體分離時的可能組合數(shù)為2n，如：如： 水稻水稻n=12，故組合數(shù)為，故組合數(shù)為2n = 212 = 4096； 茶茶n=15，組合數(shù)，組合數(shù) 為為215 = 32768。4.各對同源染色體的各對同源染色體的非姐妹非姐妹 染色單體間染色單體間片段可發(fā)生各種方式片段可發(fā)生各種方式 的的交換交換可為可為生物變異生物變異提供物質(zhì)基礎(chǔ)提供物質(zhì)基礎(chǔ) 利于生物利于生物 生存及進化生存及進化 為人工選擇提供材料。為人工選擇提供材料。 有絲分裂與減數(shù)分裂的比較有絲分裂與減數(shù)分裂的比較

14、減數(shù)分裂前期有同源染色體減數(shù)分裂前期有同源染色體配對配對（聯(lián)會）；（聯(lián)會）； 減數(shù)分裂遺傳物質(zhì)減數(shù)分裂遺傳物質(zhì)交換交換（非姐妹染色單體片段交換）（非姐妹染色單體片段交換）； 減數(shù)分裂中期染色體減數(shù)分裂中期染色體獨立分離獨立分離，而有絲分裂則，而有絲分裂則著絲點裂開著絲點裂開 后均衡分向兩極后均衡分向兩極； 減數(shù)分裂完成后染色體數(shù)減數(shù)分裂完成后染色體數(shù)減半減半； 分裂中期著絲點在赤道板上的排列有差異：分裂中期著絲點在赤道板上的排列有差異：減數(shù)分裂中同源染色體的著絲點分別排列于赤道板兩側(cè)，減數(shù)分裂中同源染色體的著絲點分別排列于赤道板兩側(cè)， 而而有絲分裂時則整齊地排列在赤道板上。有絲分裂時則整齊地排

15、列在赤道板上。染色體和基因之間的平行現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾點：染色體和基因之間的平行現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾點：1、染色體成對存在，基因也是成對的。在配子中每對基因、染色體成對存在，基因也是成對的。在配子中每對基因 只有一個，而每對同源染色體也只有一個。只有一個，而每對同源染色體也只有一個。2、全套染色體，同全套基因一樣，在從親代傳遞給子代時、全套染色體，同全套基因一樣，在從親代傳遞給子代時 并無改變。并無改變。3、個體中成對的基因一個來自母本，一個來自父本；染色、個體中成對的基因一個來自母本，一個來自父本；染色 體也是如此，兩個同源染色體也是分別來自父本和母本。體也是如此，兩個同源染色體也是分別來

16、自父本和母本。4、減數(shù)分裂時配對的同源染色體分離，非同源染色體自由、減數(shù)分裂時配對的同源染色體分離，非同源染色體自由 組合，等位基因在形成配子時分離，非等位基因則自由組合。組合，等位基因在形成配子時分離，非等位基因則自由組合。四遺傳的染色體學(xué)說四遺傳的染色體學(xué)說1）分離定律）分離定律 C C c c C c C c C c C C C C c c C c c c2）自由組合定律自由組合定律P Y Y y y R R r rG Y y R Y y rF1 R r Y y R rG Y Y y y R r R r第三節(jié)第三節(jié) 生物體的有性生殖與無性生殖生物體的有性生殖與無性生殖一有性生殖一有性生殖

17、（一）（一）動物精子和卵子的發(fā)生動物精子和卵子的發(fā)生（二）植物大小孢子的發(fā)生和雌雄配子的形成（二）植物大小孢子的發(fā)生和雌雄配子的形成1個花粉母細胞可以形成個花粉母細胞可以形成4個雄配子體和個雄配子體和8個精細胞；個精細胞；1個大孢子母細胞可以形成個大孢子母細胞可以形成1個雌配子體，個雌配子體，1個卵細胞，個卵細胞，2個極核，個極核，2個助細胞，個助細胞，3個反足細胞。個反足細胞。(三三) 受精受精受精：雌雄配子結(jié)合為一個合子的過程。受精：雌雄配子結(jié)合為一個合子的過程。 被子植物的雄配子體即花粉形成的兩個精子，一個與卵被子植物的雄配子體即花粉形成的兩個精子，一個與卵融合形成二倍體的合子，另一個與

18、中央細胞的極核（通常兩融合形成二倍體的合子，另一個與中央細胞的極核（通常兩個）融合形成初生胚乳核的現(xiàn)象。雙受精后由個）融合形成初生胚乳核的現(xiàn)象。雙受精后由合子發(fā)育成胚合子發(fā)育成胚，初生胚乳核發(fā)育成胚乳初生胚乳核發(fā)育成胚乳.針對二倍體生物：針對二倍體生物：精子和卵子是單倍體；精子和卵子是單倍體；合子及體細胞是二倍體；合子及體細胞是二倍體；胚乳細胞是三倍體。胚乳細胞是三倍體。二無性生殖二無性生殖無性生殖：無性生殖：不經(jīng)過生殖細胞的結(jié)合，由親體直接產(chǎn)生新個體的不經(jīng)過生殖細胞的結(jié)合，由親體直接產(chǎn)生新個體的 生殖方式。生殖方式。方式：分裂生殖、孢子生殖、出芽生殖和營養(yǎng)生殖。方式：分裂生殖、孢子生殖、出芽生殖和營養(yǎng)生殖。優(yōu)點：保持親本的性狀。優(yōu)點：保持親本的性