第4章遺傳的細胞學基礎

第四章遺傳的細胞學基礎重點：染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、數(shù)目和類

型；有絲分裂、減數(shù)分裂的過程、

特點及其遺傳學意義；遺傳的染

色體學說。難點：遺傳的染色體學說。

第一節(jié)細胞一、細胞結(jié)構(gòu)二、與遺傳直接有關的細胞器三、染色體一、細胞結(jié)構(gòu)

原核細胞和真核細胞的比較真核細胞原核細胞包括植物細胞和動物細胞包括細菌和藍綠藻含有一個細胞核和許多膜包裹的細胞器無細胞核或膜包裹的細胞器具有特定功能，多細胞單細胞，且結(jié)構(gòu)相似動物細胞直徑10-30微米，植物細胞10-100微米直徑1-10微米二、與遺傳直接有關的細胞器

線粒體：mtdna/rna/核糖體

葉綠體：cpdna/rna/核糖體

核糖體：rrna（60%）＋蛋白質(zhì)（40%）

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：蛋白質(zhì)合成原料、產(chǎn)物的通道

細胞核：dna復制、轉(zhuǎn)錄三、染色體

染色質(zhì)

染色質(zhì)：是在間期細胞核內(nèi)由dna、組蛋白、非組蛋白和少量rna組成的，易被堿性染料著色的一種無定形物質(zhì)。

細胞分裂期

染色質(zhì)

染色體

細胞分裂間期

染色質(zhì)的類型

常染色質(zhì)：是構(gòu)成染色質(zhì)的主要成分，折疊壓縮程度低，染色較淺且著色均勻。

常染色質(zhì)是進行活躍轉(zhuǎn)錄的部位，并非所有基因都具有轉(zhuǎn)錄活性。

異染色質(zhì)：折疊壓縮程度高,處于聚縮狀態(tài)，堿性染料染色時著色較深的染色質(zhì)組分。

在異染色質(zhì)中的基因沒有轉(zhuǎn)錄活性。染色體

染色體：是指細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中,由染色質(zhì)聚縮而成的具有固定形態(tài)的遺傳物質(zhì)的存在形式。

染色質(zhì)與染色體是在細胞周期不同的功能階段可以相互轉(zhuǎn)變的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

每一物種的染色體都具有特定的形態(tài)特征。染色體的著絲粒位置恒定，因而著絲粒的位置直接關系染色體的形態(tài)特征。著絲粒（初縊痕）臂比值=

長臂/短臂次縊痕隨體：

常在短臂；

位置恒定；染色體組的標志；核仁形成染色體的形態(tài)特征染色體核型分析定義：

根據(jù)染色體的長度、著絲粒的位置、臂比、隨體的有無，并借助染色體分帶技術(shù)對某一生物的染色體進行分析、比較、排序、編號。意義：

系統(tǒng)發(fā)育親緣關系疾病診斷染色體分帶技術(shù)：

特殊的染料、染色方法，使同一染色體的不同區(qū)段呈現(xiàn)不同的染色效果－帶型，一般帶型是相對穩(wěn)定的。人類染色體核型分析（q帶）染色體的結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)：核小體(nucleosome)二級結(jié)構(gòu)：螺線管(selenoid)–h1三級結(jié)構(gòu)：scaffold四級結(jié)構(gòu)：染色體核小體數(shù)目恒定其在體細胞中成對，在性細胞中成單。染色體的數(shù)目conceptssummaryaprokaryoticcellpossessesasimplestructure,withnonuclearenvelopeandusuallyasingle,circularchromosome.aeukaryoticcellpossessesamorecomplexstructure,withanucleusandmultiplelinearchromosomesconsistingofdnacomplexedtohistoneproteins.eachfunctionalchromosomeconsistsofacentromere,atelomere,andmultipleoriginsofreplication.centromeresarethepointsatwhichkinetochoresassembleandtowhichmicrotubulesattach.telomeresarethestableendsofchromosomes.afterachromosomeiscopied,thetwocopiesremainattachedatthecentromere,formingsisterchromatids.第二節(jié)細胞分裂一、無絲分裂二、有絲分裂三、減數(shù)分裂一、無絲分裂

無絲分裂：在細胞分裂形成兩個子細胞過程中不出現(xiàn)染色體也不形成紡錘體，細胞核直接一分為二，隨后細胞質(zhì)分裂成兩個子細胞的分裂類型。多見之于某些原生生物，如纖毛蟲等。

特點：在分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體的變化。二、有絲分裂

細胞分裂周期：

由一次細胞分裂結(jié)束到下一次細胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程。

細胞周期可分為以下4個階段：g1期：指從有絲分裂完成到dna復制之前的

間隙時間；s期：dna復制時期；g2期：指dna復制完成到有絲分裂開始之前

的一段時間；m期：分裂期。

各階段時間分配有絲分裂中的染色體行為前期：染色質(zhì)細長如絲、開始濃縮，核

膜、核仁變淡。中期：染色體，著絲粒排列，紡錘體形

成。后期：著絲粒一分為二。末期：兩極分離子細胞形成。細胞分裂周期（間期、前期、前中期）細胞分裂周期（中期、后期、末期）有絲分裂的遺傳學意義：

有絲分裂使染色體精確地分配到

子細胞，使子細胞含有與母細胞相等的遺傳信息。

三、減數(shù)分裂

減數(shù)分裂(meiosis)：是性母細胞成熟時，配子形成過程中發(fā)生的一種特殊的有絲分裂，包括兩次連續(xù)的核分裂而染色體只復制一次，結(jié)果造成配子細胞中染色體數(shù)目減半。

特點：兩次分裂

聯(lián)會、交換

減數(shù)分裂過程第一次分裂（mi）發(fā)生減數(shù)前期i中期i后期i末期i第二次分裂（mii）同有絲分裂前期ii中期ii后期ii末期ii

細：染色質(zhì)細長如絲

偶：聯(lián)會；聯(lián)會復合體；二價體前期i

粗：交換

雙：交叉，端化

終：交叉完全端化減數(shù)分裂的遺傳學意義

遺傳：2nn2n

變異:

粗線期交換；

后期i，非同源染色體自由組合分配到子細胞中時，有2n種組合方式。習題1一個細胞在g1期有8條染色體，在下列時期每個細胞有多少條染色體？有多少條dna分子？g2、有絲分裂中期、有絲分裂后期、有絲分裂胞質(zhì)分裂后、減數(shù)分裂中期1、減數(shù)分裂中期ii和減數(shù)分裂ii胞質(zhì)分裂后。習題2下圖顯示的是處于有絲分裂和減數(shù)分裂不同時期的細胞，這些細胞來源于同樣的植物品種，問該植物二倍體有多少條染色體？給出每個細胞的分裂時期。conceptssummarycellreproductionrequiresthecopyingofthegeneticmaterial,separationofthecopies,andcelldivision.inaprokaryoticcell,thesinglechromosomereplicates,andeachcopyattachestotheplasmamembrane;growthoftheplasmamembraneseparatesthetwocopies,whichisfollowedbycelldivision.ineukaryoticcells,reproductionismorecomplexthaninprokaryoticcells,requiringmitosisandmeiosistoensurethatacompletesetofgeneticinformationistransferredtoeachnewcell.theusualresultofmitosisistheproductionoftwogeneticallyidenticalcells.sexualreproductionproducesgeneticallyvariableprogenyandallowsforacceleratedevolution.itincludesmeiosis,inwhichhaploidsexcellsareproduced,andfertilization,thefusionofsexcells.meiosisincludestwocelldivisions.inmeiosisi,crossingoveroccursandhomologouschromosomesseparate.inmeiosisii,chromatidsseparate.theusualresultofmeiosisistheproductionoffourhaploidcellsthataregeneticallyvariable.geneticvariationinmeiosisisproducedbycrossingoverandbytherandomdistributionofmaternalandpaternalchromosomes.第三節(jié)遺傳的染色體學說一、遺傳的染色體學說的證據(jù)二、孟德爾定律的實質(zhì)一、遺傳的染色體學說的證據(jù)

每一個細胞包含每一染色體的兩份拷貝以及每一基因的兩份拷貝。

全套染色體，如同全套基因一樣，在從親代傳遞給后代時并沒有改變。

減數(shù)分裂時，同源染色體分離，伴隨著等位基因分離。

每一對同源染色體的分離是獨立的，各對不同的等位基因也是獨立分配的。

受精時，來自卵細胞的一套染色體隨機與所遇到的一套來自精子的染色體結(jié)合，從一個親本獲得的所有基因也會隨機地和從其另一親本獲得的所有基因結(jié)合。

從受精卵分裂得到的所有細胞，其染色體的一半和基因的一半起源于母本，另一半起源于父本。二、孟德爾定律的實質(zhì)

分離定律的實質(zhì)：

在第一次減數(shù)分裂時，由于同源染色體的分離，使位于同源染色體上的等位基因分離，從而導致性狀的分離。孟德爾分離定律的染色體基礎自由組合定律的實質(zhì)：

由于決定不同性狀的兩對非等位基因分別位于兩對非同源染色體上，非同源染色體上的非等位基因以同等的機會在配子內(nèi)自由組合，從而實現(xiàn)性狀的自由組合。孟德爾自由組合定律的染色體基礎：第四節(jié)染色體周史一、高等動物的生活史二、高等植物的生活史三、真菌類的生活史一、高等動物的生活史1個初級精母細胞(2n)減數(shù)分裂4個精子(n)1個初級卵母細胞(2n)減數(shù)分裂1個卵細胞(n)

精子和卵細胞結(jié)合形成合子，合子進一步發(fā)育成為個體。果蠅的生活周期二、高等植物的生活史1個小孢子母細胞(2n)減數(shù)分裂4個雄配子(n)1個大孢子母細胞(2n)減數(shù)分裂1個雌配子(n)

雌雄配子結(jié)合形成合子，合子進一步發(fā)育成為胚，胚發(fā)育為個體。玉米生活周期三、真菌類的生活史

鏈孢霉有無性繁殖和有性繁殖兩種繁殖方式。

鏈孢霉有兩種結(jié)合型：a型和a型。

分生孢子（a）和分生孢子（a）結(jié)合，形成二倍體合子。合子再經(jīng)過一次減數(shù)分裂和一次有絲分裂，形成8個單倍體的子囊孢子。類似于孤雌生殖。子囊孢子萌發(fā)形成菌絲體，菌絲體又可形成分生孢子。conceptssummaryinplants,diploidmicrosporocytesinthestamensundergomeiosis,eachmicrosporocyteproducingfourhaploidmicrospores.eachmicrosporedividesmitoticallytoproducetwohaploidspermcells.intheovary,diploidmegasporocytesundergomeiosis,eachmegasporocyteproducingfourhaploidmacrospores,onlyoneofwhichsurvives.thesurvivingmegasporedividesmitoticallythreetimestoproduceeighthaploidnuclei,oneofwhichformstheegg.duringpollination,onespermfertilizestheeggcellandtheotherfuseswithtw