遺傳的染色體學(xué)說課件

1、第三章 遺傳的染色體學(xué)說Chapter 3 Chromosome Theory of Heredity 教學(xué)時數(shù)：3學(xué)時一 教學(xué)目的與要求：要求學(xué)生了解遺傳的染色體學(xué)說的內(nèi)容，掌握染色體的形態(tài)、類型與結(jié)構(gòu)，細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂的過程，動植物配子的形成過程，達(dá)到熟練掌握減數(shù)分裂和遺傳的染色體學(xué)說，為今后的學(xué)習(xí)和研究奠定遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。二 教學(xué)重點(diǎn)：染色體的形態(tài)、類型與結(jié)構(gòu),細(xì)胞減數(shù)分裂的過程，動植物配子的形成過程，染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)。三 教學(xué)難點(diǎn)：細(xì)胞減數(shù)分裂的過程，植物雌雄配子形成過程。四 本章主要閱讀文獻(xiàn)資料： 1、P.C. Winner, G.I. Hickey & H.L. Fletc

2、her,Instant Notes in Genetics, BIOS Scientific Publishers Limited,2019.122、王亞馥，戴灼華 主編：遺傳學(xué)，高等教育出版社，2019年6月版。3、賀竹梅 編著：現(xiàn)代遺傳學(xué)教程，中山大學(xué)出版社，2019年3月版。4、朱軍 主編：遺傳學(xué)（第3版），中國農(nóng)業(yè)出版社，2019年1月版。5、李振剛 編著：分子遺傳學(xué)，科學(xué)出版社，2000年1月版。6、張玉靜 主編：分子遺傳學(xué)，科學(xué)出版社，2000年4月版。7、趙壽元，喬守怡 主編：現(xiàn)代遺傳學(xué)，高等教育出版社，2019年8月版。8、蔡紹京，徐珊 主編：醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)，科學(xué)出版社，2019年

3、9月版。9、盧龍斗 主編：普通遺傳學(xué)，科學(xué)出版社，2009年8月版。 本章結(jié)構(gòu)The structure of this chapter第一節(jié) 細(xì)胞第二節(jié) 細(xì)胞分裂第三節(jié) 染色體周史 第四節(jié) 遺傳的染色體學(xué)說一 細(xì)胞的構(gòu)造（一）原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)第一節(jié) 細(xì)胞(cell)細(xì)胞壁(cell wall) 細(xì)胞膜(plasma membrane)擬核(Nucleoid)性纖毛(pili)核糖體(Ribosome)鞭 毛(Flagella)（二）真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)二 遺傳物質(zhì)的主要載體染色體 一個染色體是一條卷曲的、由蛋白質(zhì)包裹的雙鏈DNA。（一）染色體的數(shù)目 每一種生物的染色體數(shù)目是恒定的。多數(shù)高等動植物的身體細(xì)

4、胞中有兩組同樣的染色體稱二倍體，以2n表示。親本的每一配子帶有一組染色體叫單倍體，以n示。例如玉米的二倍體染色體數(shù)2n20，即玉米有10對染色體。人的染色體數(shù)2n46，即有23對染色體。但多數(shù)微生物的營養(yǎng)體是單倍體，如鏈孢霉的單倍體染色體數(shù)是7。 有絲分裂中期是觀察染色體的最佳時期。（二）染色體的形態(tài) 每一物種的染色體都有其特定的形態(tài)，結(jié)構(gòu)，數(shù)目。其形態(tài)，結(jié)構(gòu)，數(shù)目具有穩(wěn)定性，連續(xù)性。在高等動植物中體細(xì)胞染色體具有成對性。 1 2 3 1.中間著絲粒染色體或亞中間著絲粒染色體 (metacentric chromosome or submetacentric chromosome M or S

5、M ) 2.近端著絲粒染色體(subtelocentric chromosome ST) 3.端著絲粒染色體(telocentric chromosome T ) 在任何物種，完整的二倍體染色體組被稱為染色體組型或核型(kayotype)。常染色體體積從大到小逐一編號，性染色體被稱為X和Y染色體。 端粒(temomere)是染色體的特殊結(jié)構(gòu)。它們含有由短小且簡單的DNA組成的多次重復(fù)序列。在人類，這重復(fù)序列為TTAGGG,但在不同的真核生物間會有一些小變化。特殊的蛋白結(jié)合在端粒區(qū)域，可以阻止不同染色體端部之間的重組。每個端粒重復(fù)序列的數(shù)量在生殖細(xì)胞中很高，但在體細(xì)胞中隨年齡增長而減少，這是老化

6、過程的一個分子標(biāo)志。端粒長度由端粒酶(telomerase)維持,該酶含有與端粒重復(fù)DNA序列互補(bǔ)的RNA，可作為端粒伸展的模板。端粒酶在體細(xì)胞中不存在，但會重新出現(xiàn)于腫瘤細(xì)胞中，在腫瘤細(xì)胞中端粒的長度是穩(wěn)定的。著絲粒和端粒著絲粒由三個功能區(qū)組成中部的元件(II)由8090bp組成，A+T含量高，90%；左側(cè)的元件(I)含有PuTCACPuTG順序（Pu是嘌呤），右側(cè)的元件(III)是由26bp組成的保守區(qū)，此區(qū)也是A-T豐富區(qū)。所有真核生物的著絲粒功能都相同，但其DNA卻具有種的特異性。端粒的功能保持染色體的穩(wěn)定使線形DNA的順利復(fù)制影響染色體的行為可能控制細(xì)胞的壽命和核骨架的組成有關(guān)（三）

7、 染色體的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu) 染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)兩類物質(zhì)組成。每一染色單體的骨架是一線形DNA分子，許多蛋白質(zhì)分子結(jié)合在這DNA骨架上，成為DNA蛋白質(zhì)纖絲。 分析染色體上的蛋白質(zhì)組成，有兩類：一類是低分子量的堿性組蛋白，另一類是酸性蛋白質(zhì)，后者的種類和數(shù)量不十分恒定。組蛋白的種類、數(shù)量都很恒定，其含量大致與DNA相等，故人們猜測組蛋白在DNA蛋白質(zhì)纖絲形成中起重要作用。1974年，Kornberg提出染色體超微結(jié)構(gòu)的繩珠模型。 DNA蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是核體，每個核體的核心由8個組蛋白分子組成，呈扁圓形。DNA雙鏈環(huán)繞在核心的外面約1.75圈，計(jì)140個bp。核體與核體之間有DNA連絲

8、約60個bp，連絲上有一組蛋白分子H1。 由于不同H1的相互作用，核體可卷曲盤旋，呈螺線管狀結(jié)構(gòu)。(四）染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)繩珠模型和30nm纖維30nm纖維(直徑30nm)核小體重復(fù)單元核心+連接DNA 約 200bp組蛋白H1核小體連接DNA100bp平均55bp染色體的高級結(jié)構(gòu)10nm的核絲（nucleofilament） 30nm 螺旋管（solenoid）放射環(huán)模型（radeal loop model）螺旋環(huán)模（MarsdenLaemmli,1979,Paulson.,1982）放射環(huán)和螺旋環(huán)共存模型（Rattner和Lin，1985）袢環(huán)模型（J.Painta和D.Coffey,1984）

9、螺旋折疊（helically folded）(Boy de Tour,Ey和Laemmli U.K.1988)等模型側(cè)環(huán)模型30nm螺旋管核小體的結(jié)構(gòu)（五）染色質(zhì)環(huán)的結(jié)構(gòu)核基質(zhì)(Nuclear Matrix)300nm30nm纖維(30nm fiber)The Organization of 30nm fiber into chromosomal loops一 原核細(xì)胞的分裂第二節(jié) 細(xì)胞分裂二 有絲分裂(mitosis)早前期晚前期中期早后期晚后期末期三 減數(shù)分裂(meiosis)細(xì)線期粗線期偶線期雙線期濃縮期中期I中期II后期I末期I后期II第三節(jié) 染色體周史 現(xiàn)在從染色體數(shù)目的變化（2nn

10、 ，n2n）來看生物個體發(fā)育的周史。一 動物生活史初級卵母細(xì)胞2n(Primary oocyte)卵子形成(Oogenesis)精子形成(Spermatogenesis)初級精母細(xì)胞2n(Primary spermatocyte)次級精母細(xì)胞(Secondary spermatocyte)精細(xì)胞（Spermatids）精子（spermatozoa)第一極體(First polar body)卵細(xì)胞(ovum)第二極體n(Second polar body)性原細(xì)胞（gonia)次級母細(xì)胞初級母細(xì)胞次級卵母細(xì)胞（Secondary oocyte)配子(gametes)合子(zygote)III卵

11、原細(xì)胞2n(oogonia)精原細(xì)胞2n(spermatogonia)受精卵(oosperm)胚胎(embryo)動物個體二 植物生活史雄花小孢子母細(xì)胞(2n)小孢子大孢子母細(xì)胞(2n)大孢子(n)減數(shù)分裂減數(shù)分裂花粉成熟花粉精核(n)發(fā)芽花粉胚囊(n)極核 卵核雌花種子胚乳(3n)胚(2n)孟德爾因子 染色體配對分離獨(dú)立分配自由組合A a A aA BA b a Ba b第四節(jié) 遺傳的染色體學(xué)說一 遺傳的染色體學(xué)說二 染色體學(xué)說對分離定律的解釋P:YYYYYYYYYYyyyyyyyyyyF1:F2:雄配子雌配子三 配子形成時染色體和基因的分離YYyyYYyyYYyyYYyy中期I同源染色體配

12、對后期I同源染色體分向兩極末期I形成兩個次級性母細(xì)胞末期II形成四個配子四 配子形成時染色體和基因的自由組合YY yyRR rr中期I同源染色體配對后期I同源染色體分向兩極末期I形成兩個次級性母細(xì)胞末期II形成四個配子YYyyYYyyRRrrRRrrYYyyrrRRYRYRyryrYrYryRyR本章要點(diǎn) 減數(shù)分裂過程中染色體的分離對應(yīng)于等位基因的分離和自由組合，這是遺傳的染色體學(xué)說。位于同源染色體上的兩個等位基因在第一次減數(shù)分裂中隨著染色體的分離而分離，從而導(dǎo)致性狀的分離，這是孟德爾分離定律的物理基礎(chǔ)；由于每個二價體中的染色體獨(dú)立分配，位于不同源染色體上的等位基因也隨之獨(dú)立分配，導(dǎo)致基因的自

13、由組合，從而實(shí)現(xiàn)性狀的 自由組合，這是孟德爾自由組合定律的基礎(chǔ)。本章思考題1 有絲分裂和減數(shù)分裂的區(qū)別在哪里？從遺傳學(xué)角度來看，這兩次分裂各有什么意義？那么，無性生殖會發(fā)生分離嗎？試加說明。 2 水稻的正常孢子體組織，染色體數(shù)目是12對，問下列各組織的染色體數(shù)目是多少（1）胚乳；（2）花粉管的管核；（3）胚囊；（4）葉（5）根端；（6）種子的胚；（7）穎片； 3 用基因型Aabb的玉米花粉給基因型AaBb的玉米雌花授粉，你預(yù)期下一代胚乳的基因型是什么類型，比例如何？ 4 某生物有兩對同源染色體，一對染色體是中間著絲粒，另一對是端部著絲粒，以模式圖方式畫出：（1） 第一次減數(shù)分裂的中期圖。 （2

14、） 第二次減數(shù)分裂的中期圖。5 蠶豆的體細(xì)胞是12個染色體，也就是6對同源染色體（6個來自父本，6個來自母本）。一個學(xué)生說，在減數(shù)分裂時，只有1/4的配子，它們的6個染色體完全來自父或母本，你認(rèn)為他的回答對嗎？ 6 在玉米中（1） 5個小孢子母細(xì)胞能產(chǎn)生多少配子？ （2） 5個大孢子母細(xì)胞能產(chǎn)生多少配子？（3） 5個花粉細(xì)胞能產(chǎn)生多少配子？（4） 5個胚囊能產(chǎn)生多少年個配子7馬的二倍體染色體數(shù)是64，驢的二倍體染色體數(shù)是62。 （1） 馬和驢的雜種染色體數(shù)是多少？（2） 如果馬和驢之間在減數(shù)分裂時很少或沒有配對，你是否能說明馬-驢雜種是可育還是不育？8 玉米中，與糊粉層著色有關(guān)的基因很多，其中三對是A-a，I-i,和Pr-pr。要糊粉層著色，除其他有關(guān)基因必須存在外，還必須有A基因存在，而且