遺傳學遺傳細胞學基礎(chǔ)

第二章遺傳的細胞學根底第一頁，共55頁。本章重點

1．細胞的構(gòu)造與功能。*2．染色體的形態(tài)特征和數(shù)目。*3．細胞的有絲分裂、減數(shù)分裂。

第二頁，共55頁。第一節(jié)細胞的構(gòu)造和功能第三頁，共55頁。一、原核細胞1．細胞組成：細胞壁：蛋白聚糖等；細胞膜：磷脂、蛋白質(zhì)等；細胞質(zhì)：核糖體等；核區(qū)：DNA、RNA等。2．原核生物：各種細菌、藍藻等低等生物由原核細胞構(gòu)成，統(tǒng)稱為原核生物〔prokaryote〕。第四頁，共55頁。生物細胞原生質(zhì)質(zhì)膜〔細胞膜〕原生質(zhì)體

細胞壁細胞核細胞質(zhì)核膜染色質(zhì)核仁

非膜相構(gòu)造核糖體中心體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)線粒體葉綠體液泡溶酶體高爾基體

膜相構(gòu)造非膜相構(gòu)造二、真核細胞動物細胞結(jié)構(gòu)植物細胞結(jié)構(gòu)真核生物〔eukaryote〕第五頁，共55頁。三、不同類型細胞間的比較第六頁，共55頁。第二節(jié)染色體的形態(tài)和數(shù)目

第七頁，共55頁。蠶豆〔2n=12〕1．重要性:

(1).幾乎所有生物細胞中均存在染色體；(2).真核生物染色體均有其特定的形態(tài)特征，在細胞分裂的中期和早后期最為明顯和典型；(3).中期染色體分散排列在赤道板上，故通常以這個時期進行染色體形態(tài)的識別和研究。一、染色體的形態(tài)特征:第八頁，共55頁。2．形態(tài):

(1).組成:著絲粒、長臂和短臂；(2).著絲點對于細胞分裂時染色體向兩極牽引具有決定性作用；(3).次縊痕、隨體是識別特定染色體的重要標志；(4).某些次縊痕具有組成核仁的特殊功能。第九頁，共55頁。5m

蠶豆：有絲分裂中期染色體（排列于赤道面上，箭頭表示兩條大染色體）

。

次縊痕主縊痕第十頁，共55頁。3．類型:

第十一頁，共55頁。4．大小:

(1).各物種差異很大，染色體大小主要指長度，同一物種染色體寬度大致一樣。植物:長約0.2~50ｍ、寬約ｍ。大麥〔2n=14〕第十二頁，共55頁。但雙子葉植物中牡丹屬和鬼臼屬也具有較大的染色體。

(2).高等植物中單子葉植物的染色體一般比雙子葉植物要大些。動物的染色體一般比較大，如果蠅和人類等。5ｍ鬼臼芍藥單子葉植物間差異：玉米、小麥、大麥和黑麥>水稻。第十三頁，共55頁。10m普通小麥細胞中期染色體〔2n=42〕第十四頁，共55頁。5μm

大麥細胞中期染色體〔2n=14〕第十五頁，共55頁。4μm

4μm

草棉2n=26

中棉2n=26陸地棉2n=52海島棉2n=524μm

4μm

第十六頁，共55頁。5μm

第十七頁，共55頁。〔2n=38〕〔2n=20〕〔2n=24〕5μm

第十八頁，共55頁。(2n=8)第十九頁，共55頁。人染色體〔2n=46〕第二十頁，共55頁。各生物的染色體不僅形態(tài)構(gòu)造相對穩(wěn)定，而且其數(shù)目

成對。

同源染色體：形態(tài)和構(gòu)造一樣的一對染色體。

異源染色體：這一對染色體與另一對形態(tài)構(gòu)造不同的

染色體，互稱為異源染色體。5．類別:第二十一頁，共55頁。根據(jù)染色體長度、著絲點位置、長短

臂比、隨體有無等特點進展編號。6．染色體編號:10μ

〔2n=12〕第二十二頁，共55頁。細胞減數(shù)分裂時粗線期的染色體長度第二十三頁，共55頁。人類染色體核型分析第二十四頁，共55頁。第二十五頁，共55頁。特征：嚴重智力遲鈍、馬鞍鼻和斜視眼,發(fā)生頻率約為1/600~700。第二十六頁，共55頁。二、染色體數(shù)目

第二十七頁，共55頁。長白山瓶爾小草不同的物種染色體數(shù)目差異很大：第二十八頁，共55頁。染色體數(shù)目最少一種動物：螞蟻2n=2染色體數(shù)目最少一種植物：雛菊，2n=4植物：棕櫚2n=596第二十九頁，共55頁。中國毛冠鹿〔2n=46〕通過連續(xù)的易位集中小染色體進化成哺乳類動物中染色體數(shù)目最少的物種〔印度毛冠鹿，2n=7〕。兩種鹿的外形較相似。第三十頁，共55頁。2．體細胞（2n）是性細胞（n）的一倍；生物染色體的一般特點：

1．數(shù)目恒定；3．與生物進化的關(guān)系：無關(guān)?？捎糜谖锓N間的分類；4．染色體數(shù)目恒定也是相對的（如單子葉植物的種子胚乳、快速生長的細胞等）。第三十一頁，共55頁。三、原核生物的染色體形態(tài)、構(gòu)造和數(shù)目第三十二頁，共55頁。

通常原核生物細胞里只有一個染色體，且DNA含量低于真核生物。例如:

大腸桿菌E.coli只有一個環(huán)狀染色體：其DNA含核苷酸對為3×106，長度1.1mm。

蠶豆配子中染色體(n=6)的核苷酸對為2×1010，長度6000mm。

豌豆配子中染色體(n=7)的核苷酸對為3×1010，長度10500mm。第三十三頁，共55頁。第三節(jié)細胞的有絲分裂

第三十四頁，共55頁。間期一、細胞周期分裂期MG1期：第一個間隙，主要進行細胞體積的增長，并為DNA合成作準備。不分裂細胞則停留在G1期,也稱為G0期。S期：DNA合成時期。G2期：DNA合成后至細胞分裂開始之前的第二個間隙，為細胞分裂作準備。M期：細胞分裂期。第三十五頁，共55頁。

一般S期時間較長，且較穩(wěn)定；G1

和G2

變化也較大。因物種、細胞種類和生理狀態(tài)的不同而異。哺乳動物離體培養(yǎng)細

胞的有絲分裂周期,G1為

10小時，S為9小時,G2為

4小時，間期共長23小時。

而細胞分裂期M全長只

有1小時。G2第三十六頁，共55頁。二、細胞分裂過程第三十七頁，共55頁。1.無絲分裂〔amitosis〕亦稱直接分裂。細胞核拉長后縊裂為二細胞質(zhì)分裂2個子細胞染色體分裂無規(guī)律整個過程看不到紡錘絲。高等植物某些生長迅速部分可以發(fā)生：小麥莖節(jié)部分和番茄葉腋發(fā)生新枝處；一些腫瘤和愈傷組織常發(fā)生無絲分裂。第三十八頁，共55頁。

2.

有絲分裂（mitosis）：

在整個過程染色體會產(chǎn)生有規(guī)律的變化：核分裂為二

細胞質(zhì)分裂，二個子細胞各含一個核。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

前期

中期

后期

末期。第三十九頁，共55頁。第四十頁，共55頁。蕓苔類：絨氈層多核細胞

3.有絲分裂的特殊情況:正常：間期DNA復制

2個染色單體著絲點裂開染色體

核分裂

胞質(zhì)分裂

間期DNA復制。這一過程發(fā)生異常的后果：⑴.多核細胞：細胞核多次分裂而細胞質(zhì)不分裂形成具有很多游離核的多核細胞。第四十一頁，共55頁。果蠅幼蟲唾腺細胞巨型染色體⑵.核內(nèi)有絲分裂：核內(nèi)染色體中染色線連續(xù)復制，但著絲點不裂開形成多線染色體。

例如雙翅昆蟲搖蚊、果蠅幼蟲唾腺細胞出現(xiàn)巨型染色體，其染色體中染色質(zhì)線可多達1000條以上，并具有不同的條紋和條帶。第四十二頁，共55頁。

三、有絲分裂的意義:1.生物學意義：*增加細胞數(shù)目和體積；*維持個體正常生長和發(fā)育、保證物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。2.遺傳學意義：⑴.復制的各對染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個子細胞中

子、母細胞具有同樣質(zhì)量和數(shù)量的染色體；⑵.核內(nèi)各染色體準確復制為二

兩個子細胞的遺傳基礎(chǔ)與母細胞完全相同。

第四十三頁，共55頁。第四節(jié)細胞的減數(shù)分裂第四十四頁，共55頁。

1．概念:減數(shù)分裂：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

使體細胞染色體數(shù)目減半。一、減數(shù)分裂（meiosis）過程：例如:水稻2n=24、玉米2n=20、茶樹2n=30

減數(shù)分裂

n=12

n=10

n=15

n（卵）

n（精）

2n（體）

受精作用可保證物種染色體數(shù)恒定。第四十五頁，共55頁。

2．特點:

(1).各對同源染色體在細胞分裂前期配對（或聯(lián)會）；(2).細胞分裂過程中包括兩次分裂:第一次分裂中染色體減數(shù)，這次分裂的前期較復雜，又可細分為五期（細線期→偶線期→粗線期→雙線期→

終變期）；第二次分裂染色體等數(shù)。第四十六頁，共55頁。細線期：出現(xiàn)長如線的染色體，著絲點連著2條染色單體。偶線期：同源染色體配對，出現(xiàn)聯(lián)會，聯(lián)會的一對染色體稱二價體。粗線期：進一步變短、變粗，二價體包含4條染色單體，形成四聯(lián)體。雙線期：繼續(xù)縮短變粗，同源染色體出現(xiàn)別離，出現(xiàn)一個或數(shù)個穿插。終變期：同源染色體互相分開，二價體兩端挪動，分散在整個核內(nèi)。第四十七頁，共55頁。同源染色體聯(lián)會、穿插、別離第四十八頁，共55頁。細線期偶線期粗線期雙線期終變期偶線期局部百合減數(shù)分裂前期I的5個時期聯(lián)會復合體細線期偶線期粗線期雙線期終變期偶線期局部第四十九頁，共55頁。水稻：粗線期染色體5

玉米減數(shù)分裂粗線期小麥減數(shù)分裂粗線期第五十頁，共55頁。細線期第五十一頁，共55頁。

1.生物生活周期和配子形成過程中必要階段；二、減數(shù)分裂的意義:2.最后形成雌雄性細胞，各具半數(shù)染色體（n）；雌雄性細胞受精（nn）

合子（

2n）

全數(shù)染色體

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。第五十二頁，共55頁。3.在中期I各對同源染色體排列在赤道板上，在后期I染色體是隨機分別拉向二極自由組合。n對染色體，非同源染色體別離時的可能組合數(shù)為2n，如：水稻n=12，故組合數(shù)為2n=212=4096；茶n=15，組合數(shù)為215=32768。第五十三頁，共55頁。

4.各對同源染色體的非姐妹染色單體間片斷可發(fā)生各種方式的交換可為生物變異提供物質(zhì)根底利于生物生存及進化