細胞分裂和染色體行為課件

1、第一章 細胞分裂與染色體行為-2任課教師 徐明磊河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院生物的繁殖以細胞分裂為基礎(chǔ)；對多細胞生物而言，其生長發(fā)育也通過細胞分裂實現(xiàn)。第2節(jié) 細胞分裂與染色體行為河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院體細胞分裂的方式可以分為：一、 無絲分裂(amitosis)二、 有絲分裂(mitosis)三、 減數(shù)分裂(meiosis ）河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院一、 無絲分裂無絲分裂的過程較簡單快速，整個分裂過程中不出現(xiàn)紡錘體。以前人們認為無絲分裂只在低等生物、衰老細胞和病態(tài)組織中;但近年研究發(fā)現(xiàn)高等生物的許多正常組織(如植物的薄型組織、木質(zhì)部細胞、絨氈層細胞和胚乳細胞)，也常發(fā)生無絲分裂。河南質(zhì)量

2、工程職業(yè)學(xué)院無絲分裂蛙的紅細胞植物細胞河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院二、有絲分裂 (mitosis)河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院1、細胞周期(cell cycle)概念：指連續(xù)分裂的細胞，從上一次分裂結(jié)束時開始到下一次分裂完成時為止，叫一個細胞周期(cell cycle)。一個細胞周期包括兩個階段：分裂間期：大約占細胞周期的90%-95%；分裂期：分裂期占5%-10%細胞的種類不同，細胞周期的長短也不相同。河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院ABCDEF思考：（1）上圖有幾個細胞周期？細胞周期河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院指細胞上一次分裂結(jié)束到下一次分裂開始之前的時期。間期的特征：染色質(zhì)解螺旋、松散分布在細胞質(zhì)中，核仁染色深。在光學(xué)顯微

3、鏡下細胞狀態(tài)不發(fā)生明顯變化(早期有人稱之為靜止期)。事實上細胞處于生理、生化反應(yīng)高度活躍的階段，其呼吸和合成代謝都非常旺盛。（1）、細胞分裂間期(interphase)河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院DNA合成是間期最重要的準(zhǔn)備，因此一般根據(jù)DNA合成的特點，將間期分為： 合成前期(G1)、合成期(S)、合成后期(G2)。細胞分裂間期的組成河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院合成前期(G1)：細胞體積迅速增大；物質(zhì)合成迅速，為染色體的復(fù)制做準(zhǔn)備。 例：細胞癌變中的周期蛋白激酶（CDK）失活。合成期(S)：DNA合成期，進行DNA復(fù)制，DNA的含量加倍。合成后期(G2)：細胞體積增大；蛋白質(zhì)和RNA合成活躍，組蛋白含量也加

4、倍，細胞分裂所需的高能化合物主要在此期合成。細胞分裂間期的活動河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院細胞分裂期：細胞一分為二。主要是完成細胞核遺傳物質(zhì)的均分。（占時5 10 %）細胞分裂期劃分的依據(jù)是什么？染色體的形態(tài)著絲粒分離紡錘體、紡錘絲核仁、核膜(2)、細胞分裂期河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 一個染色單體中含有一個DNA分子；染色單體：染色體復(fù)制后仍由同一著絲粒連在一起的兩條子染色體?；シQ為姐妹染色單體。同源染色體中，不共有著絲粒的互稱為非姐妹染色單體。染色體復(fù)制后，出現(xiàn)一個含兩個DNA的染色體，即含2個染色單體。著絲點分裂后，沒有復(fù)合，也沒有了染色單體。染色體數(shù)同著絲粒數(shù)量相等。補充概念河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院有絲

5、分裂的過程分期： 前期、中期、后期、末期。主要注意事件： 1. 核膜的解體和重建2. 染色體的動向3. 紡錘絲、紡錘體形成4. 著絲點的分離河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院前期中期后期末期15前期發(fā)生了什么變化？有什么特點？1、前期前期的特點有“兩現(xiàn)、兩消”兩現(xiàn)： 染色體出現(xiàn) ：染色質(zhì)高度螺旋，變短變粗，變?yōu)樵诓还鈱W(xué)顯微鏡下可見的染色體。紡綞體出現(xiàn)： 在植物細胞的兩極，發(fā)出紡綞絲，形成紡綞體。兩消： 核膜消失。注意：核膜消失后，細胞質(zhì)和細胞核也就沒有了界限。核仁消失 16著絲點中期發(fā)生了什么變化？有什么特點？2、中期中期的特點是染色體的著絲點排列在赤道板的中央。注意：1 是染色體的著絲點排列在赤道板的中央

6、，而不是染色體排列在赤道板的中央。因為染色體漂蕩在液體中，不可能在一個平面上。2 由于染色體的著絲點排列在一個平面上，染色體形態(tài)固定，數(shù)目清楚，因此中期是染色體計數(shù)的最佳時期。 17后期發(fā)生了什么變化？有什么特點？ 后期的特點是著絲點一分為二，原來由一個著絲點連接的兩個染色單體變?yōu)閮蓚€染色體，此時細胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍。紡錘絲牽引染色體移向細胞兩極。核遺傳物質(zhì)DNA均分。3、后期18末期發(fā)生了什么變化？有什么特點？末期的特點有三個 1、兩消：染色體和紡錘體消失2、兩現(xiàn)：核膜重現(xiàn)；核仁重現(xiàn)。3、出現(xiàn)細胞板，形成細胞壁。形成兩個子細胞注意：染色體拉向細胞兩極的動力來自紡錘絲的牽引。 赤道板和細胞板

7、的區(qū)別：赤道板是用來描述位置的根念，而細胞板則是一個真實的結(jié)構(gòu)，將來形成細胞壁。 4、末期192021膜仁消失現(xiàn)兩體；形固數(shù)清赤道齊；點裂數(shù)增均兩極；兩消兩現(xiàn)重開始。分裂期特征記憶順口溜：22前期1、核膜消失，核仁解體2、形成紡錘體3、染色質(zhì)染色體中期后期末期1、染色體形態(tài)最固定，數(shù)目最清晰2、染色體的著絲點整齊排在赤道板上1、著絲點分裂，姐妹染色單體分開，變成兩條染色體2、染色體平均分配到細胞兩極1、染色體染色質(zhì)2、紡錘體消失3、核膜、核仁出現(xiàn)，形成兩個細胞核4、出現(xiàn)細胞板，形成細胞壁分裂期DNA染色體染色單體8488488084042n=4河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院染色體、DNA分子、姐妹染色單

8、體在有絲分裂各時期數(shù)量的變化（體細胞中染色體數(shù)為2N，即2N4）884中期00808染色單體48848DNA分子4844染色體末期后期前期間期4N4N2N004N04N2N4N4N2N4N2N4N2N2N（2n=4）24間 期核 膜核 仁染色質(zhì)中心粒前 期中 期后 期末 期赤道板收縮環(huán)造成的分裂溝動物細胞的有絲分裂有絲分裂過程河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院細胞膜中部向內(nèi)縊裂細胞板 細胞壁末期：細胞質(zhì)分開的方式不同中心體周圍發(fā)出星射線形成紡錘體細胞兩極發(fā)出紡錘絲形成紡錘體前期：紡錘體形成的方式不同不同點1、分裂過程及分期相同；2、核內(nèi)染色體變化相同相同點動物細胞分裂植物細胞分裂動、植物細胞有絲分裂的比較：

9、263 有絲分裂的遺傳學(xué)意義有絲分裂的重要特征：復(fù)制一次，細胞分裂一次，分裂結(jié)果是染色體平均分配到兩個子細胞中。有絲分裂的意義：通過細胞分裂，使子代細胞獲得與親代細胞相同的核遺傳物質(zhì)，從而保證了遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性。27有絲分裂實際圖片辨別他們分別屬于哪個分裂期？河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院練習(xí)1、指出下列各種情況屬于 有絲分裂的哪個時期？ A、核仁消失； B、核膜重新形成； C、著絲點排列在赤道面上； D、微管集聚形成紡錘絲； E、每條染色質(zhì)的DNA復(fù)制； F、染色單體向兩極移動；G、著絲點分離。 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院、通過著絲粒連結(jié)的染色單體叫（ ） A姐妹染色單體 同源染色體 等位基因 雙價染色體河

10、南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院三 、減數(shù)分裂(meiosis)減數(shù)分裂是性母細胞成熟時，配子形成過程中所發(fā)生的一種特殊的有絲分裂，又稱成熟分裂(maturation division)。其結(jié)果是產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的性細胞，所以稱為減數(shù)分裂(meiosis) 。河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院減數(shù)分裂的特殊性表現(xiàn)在：具有一定的時間性和空間性：生物個體性成熟后，動物性腺和植物造孢組織細胞中進行。連續(xù)進行兩次分裂：遺傳物質(zhì)經(jīng)過一次復(fù)制，連續(xù)兩次分裂，導(dǎo)致染色體數(shù)目的減半。同源染色體在第一次分裂前期(前期I，PI)相互配對(paring)，也稱為聯(lián)會(synapsis)；并且在同源染色體間發(fā)生片段的交換。河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院

11、減數(shù)分裂減數(shù)分裂減數(shù)分裂前期中期后期末期細線期偶線期粗線期雙線期終變期前期中期后期末期河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院1.間期(interphase)：間期和細胞的有絲分裂間期相似，細胞核中的染色體完成自我復(fù)制，每一條染色體經(jīng)過自我復(fù)制成為兩條姐妹染色單體。2.前期(prophase I, PI)：此期比較復(fù)雜，減數(shù)分裂許多特有的過程都發(fā)生在此期，可分為以下幾個階段。（一）減數(shù)分裂(meiosis I)河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院a：染色體呈細線狀，相互交織呈網(wǎng)狀，染色質(zhì)絲開始凝縮。b：DNA復(fù)制已完成，每條染色體已形成雙線（每條染色體由兩條染色單體構(gòu)成），但光鏡下仍呈單線狀。c：細胞核和核仁增大。細線期（lep

12、totene stage）：河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 同源染色體發(fā)生配對相互靠攏，相配成對的過程稱聯(lián)會（synapsis）。 偶線期（zygotene stage） 在聯(lián)會的過程中，配對的同源染色體之間形成了一種蛋白質(zhì)的復(fù)合物，稱為聯(lián)會復(fù)合體（synaptonemal complex）， 聯(lián)會的結(jié)果，每對染色體形成一個二價體，如n對染色體的細胞中形成n個二價體（人形成23個二價體）。 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院a. 染色體進一步螺旋化，變粗變短。此時，每一條染色體可看到由兩條染色單體構(gòu)成，一個二價體由4條染色單體構(gòu)成，叫四分體（tetrad）每條染色體的兩條染色單體互稱b. 非姐妹染色單體之間發(fā)生片段的

13、交換，這種 非姐妹染色單體之間發(fā)生的局部交換稱為互換。姐妹染色單體（sister chromatid），同源染色體之間的染色單體，互稱為非姐妹染色單體（non-sister chromatid）。粗線期（pachytone stage）河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院a. 染色體進一步螺旋化而縮短 b. 同源染色體之間的聯(lián)會復(fù)合體解體，同源染色體開始分離 同源染色體的非姐妹染色單體相互排斥趨向分離，使互換后的染色體之間出現(xiàn)交叉（chiasma）。 交叉的存在表明同源染色體的非姐妹染色單體的交換，非姐妹染色單體上往往有一點或多點發(fā)生交叉，交叉的存在表明該處已互換了片段。雙線期（diple

14、otene stage）河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院終變期（diakinesis stage） a. 染色體變得最短粗 b. 交叉漸移至兩端 非姐妹染色單體的交叉隨時間的推移向末端移動，這種現(xiàn)象稱為端化。 c. 核仁核膜消失河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院細線期P1偶線期P2雙線期P4粗線期P3終變期P5河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院3.中期(metaphase I, MI)a. 各四分體排列在赤道板上，紡錘體形成。b. 同源染色體的兩著絲點朝向兩極，與紡錘絲相連。河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院4.后期(anaphase I, AI)a.同源染色體分開，每個四分體形成兩個二分體，分別移向兩極。此時，每一極只獲得同源染色體中的一條，每

15、一條染色體由兩條姐妹染色單體組成。此過程并不進行著絲粒分裂，沒有發(fā)生染色單體分離；每條染色體都仍然具有兩個染色單體，并且由著絲粒相連。b. 非同源染色體隨機組合如人有23對染色體，非同源染色體移向兩極有223種的組合方式。河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院a. 二分體移到兩極，解旋松展，呈細線狀b. 核膜核仁出現(xiàn)，胞質(zhì)分裂，形成兩個子細胞此時兩個子細胞各具有n個二分體（人有23個二分體）5.末期(telophase I,TI)河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院表2 減數(shù)第一次分裂染色體、DNA的數(shù)目變化前期I中期I后期I 末期I染色體數(shù)2N=42N=42N=4N=2DNA量8884著絲粒數(shù)4442河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院1.

16、間期：很短，不進行DNA復(fù)制，此時每條染色體上由兩條染色單體構(gòu)成。2.前期：第二次減數(shù)分裂和細胞的有絲分裂基本上相同，核膜核仁消失，每個細胞只有n個染色體（一個染色體由兩個染色單體成）（二）減數(shù)分裂 (meiosis)河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院3.中期：各染色體排列在細胞中央的赤道板上，形成紡錘體。4.后期：著絲點縱裂，姐妹染色單體分開，并分別移向兩極，形成兩條染色體。 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院5.末期：染色體移到兩極并解螺旋化，核膜核仁出現(xiàn)，胞質(zhì)分裂，形成兩個子細胞，每個細胞含有n條染色體。通過減數(shù)分裂，所形成的精細胞或卵的染色體數(shù)目由2n減為n。a 減數(shù)分裂過程中，分裂后，同源染色體分別進入不同的生

17、殖細胞中；b 非同源染色體隨機進入同一個生殖細胞。河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院減數(shù)第二次分裂(meiosis)河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 如有兩對同源染色體，可形成22=4種染色體組合的不同生殖細胞。 人類23對染色體，則有223 =3388608種染色體組合各不相同的生殖細胞，如果包括互換、重組，通過減數(shù)分裂所形成的生殖細胞種類會更多，這正是有性生殖所表現(xiàn)出來的復(fù)雜遺傳現(xiàn)象的細胞學(xué)基礎(chǔ)。河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院同源染色體：大小形態(tài)相同、結(jié)構(gòu)相似、一條來自父親一條來自母親，上面載有等位基因的一對染色體同源染色體。姐妹染色單體 1和2的染色質(zhì)姐妹染色單體 3和4的染色質(zhì)聯(lián)會復(fù)合體側(cè)生組分中央組分重組節(jié)同源染色體I

18、的2條姐妹染色單體同源染色體II的2條姐妹染色單體同源染色體I的著絲點同源染色體II的著絲點四分體河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院1 .減數(shù)分裂 I-前期間期前期I(細線期)前期I(偶線期)1.同源染色體配對 聯(lián)會2.二價體形成前期I(粗線期)1.二價體四分體2.非姐妹染色單體之間出現(xiàn)交叉。前期I(雙線期)1.聯(lián)會復(fù)合體消失2.同源染色體某些部分分離前期I(終變期)河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院中期I后期I1.同源染色體分離（四分體二分體）2.非同源染色體隨機組合末期I2 . 減數(shù)分裂 II間期前期 II中期 II后期 II1.姐妹染色單體分離（二分體單分體）2.非姐妹染色單體隨機組合。末期 II1. 減數(shù)分裂I河

19、南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院表2 減數(shù)第二次分裂染色體、DNA的數(shù)目變化前期中期后期 末期染色體數(shù)N=2N=22N=4N=2DNA量4442著絲粒數(shù)2242河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院黑麥花粉母細胞的減數(shù)分裂河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院有絲分裂與減數(shù)分裂比較河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院1 .維持了遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定（體細胞2n=46，生殖細胞 配子：精子和卵子 n=23，受精后受精卵為2n=46）2 .是遺傳學(xué)三大定律的細胞學(xué)基礎(chǔ)（分離律、自由組合律、連鎖互換律）3 .是遺傳和變異的細胞學(xué)基礎(chǔ)（同源染色體上的非姐妹染色單體的交換；非同源染色體以及非同源染色體之間的非姐妹染色單體的自由組合。）減數(shù)分裂的生物學(xué)意義

20、河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院例題1. 人體細胞的染色體數(shù)為2n46，在細胞有絲分裂前期的染色體著絲粒數(shù)為_個，有絲分裂后期的著絲粒數(shù)為_個；減數(shù)分裂前期的染色體著絲粒數(shù)為 個，前期的染色體著絲粒數(shù)為個，后期的染色體著絲粒數(shù)為個，后期的染色體著絲粒數(shù)為個。2. 一種植物的染色體數(shù)目2n=10，在減數(shù)第一次分裂中期每一個細胞含有_條染色體，在減數(shù)第二次分裂中期含有_條染色體。3一種植物的染色體數(shù)目2n10。在減數(shù)第一次分裂中期，每個細胞含有的染色單體數(shù)是（ ）： a10 b5 C20 d. 40 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院7、在減數(shù)分裂后期，染色體的兩條染色單體分離分別進入細胞的兩極，實現(xiàn)染色體數(shù)目減半。 （

21、）8、在細胞減數(shù)分裂時，任意兩條染色體都可能發(fā)生聯(lián)會。 （ ）河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院第3節(jié) 配子的形成和受精有性生殖：通過親本的雌配子和雄配子受精而形成為合子，隨后進一步細胞分裂、分化和發(fā)育而產(chǎn)生后代.是最普遍最重要的生殖方式。河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院一、動物雌雄配子的形成河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院精子卵細胞極體（退化）卵原細胞精原細胞河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院動物性細胞的形成性原細胞2n 初級卵母細胞2n次級卵母細胞n卵細胞n; 比例關(guān)系： 1:1:1性原細胞2n 初級精母細胞2n2個次級精母細胞n 4個精細胞n； 比例關(guān)系： 1:2:4有絲分裂有絲分裂第一次減數(shù)分裂第一次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂

22、河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院一、植物雌雄配子的形成河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院胚囊1卵細胞(n)2極核(n)2助細胞(n)3反足細胞(n)花粉粒2精細胞1營養(yǎng)核大孢子母細胞小孢子母細胞減數(shù)分裂孢子有絲分裂大孢子小孢子2n2nn胚囊1卵細胞(n)2極核(n)2助細胞(n)3反足細胞(n)nnnn反足細胞(n)極核(n)+ 精子種胚+ 精子胚乳原細胞河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院植物雌雄配子的形成孢原細胞2n 大孢子母細胞2n4個單倍體大孢子n1個卵細胞n; 比例關(guān)系：1:1孢原細胞2n 小孢子母細胞2n4個單倍體小孢子n 4個花粉粒，8個精細胞n； 比例關(guān)系： 1:4有絲分裂有絲分裂減數(shù)分裂減數(shù)分裂有絲分裂有絲分裂河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院二、受精(fertilization)被子植物的受精過程稱為雙受精(double fertilization)?；ǚ酃軆?nèi)兩個精核進入胚囊；其中一個精核(n)與卵細胞(n)受