第一章 遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)

根據(jù)構(gòu)成生物體的基本單位，可以將生物分為

非細(xì)胞生物：病毒、噬菌體(細(xì)菌病毒)；細(xì)胞生物：原核生物(prokaryote)：細(xì)菌、藍(lán)藻(藍(lán)細(xì)菌)真核生物(eukaryote)：原生動物、單細(xì)胞藻類、真菌、高等植物、動物、人類當(dāng)前1頁，總共59頁。第一節(jié)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能

當(dāng)前2頁，總共59頁。一、原核細(xì)胞（P7）細(xì)胞組成:

細(xì)胞壁：肽葡聚糖等；

細(xì)胞膜：磷脂和蛋白質(zhì)等;

細(xì)胞質(zhì)：核酸、蛋白質(zhì)、核糖體等；

擬核：環(huán)狀DNA分子等

原核生物:它們沒有真正的細(xì)胞核.當(dāng)前3頁，總共59頁。細(xì)胞細(xì)胞膜

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

線粒體質(zhì)體（葉綠體）核糖體……核膜核仁染色質(zhì)核液

細(xì)胞壁(植物特有)二、真核細(xì)胞（P8）當(dāng)前4頁，總共59頁。在此要強調(diào)的細(xì)胞器是：核糖體：主要成分是蛋白質(zhì)和rRNA，是合成蛋白質(zhì)的主要場所，是遺傳信息表達(dá)的主要途徑。線粒體和葉綠體：分別是有氧呼吸和光合作用的場所，但它們含有DNA、RNA等成分，研究表明：這些核酸分子也具有遺傳物質(zhì)的功能。當(dāng)前5頁，總共59頁。典型的核結(jié)構(gòu)包括：核膜、核仁、染色體、核液。

細(xì)胞核當(dāng)前6頁，總共59頁。第二節(jié)染色體

染色體是指細(xì)胞核中能被一些堿性染劑染色的由DNA、蛋白質(zhì)和少量RNA所組成的線狀體，是遺傳物質(zhì)的主要載體。當(dāng)前7頁，總共59頁。染色質(zhì)(chromatin)：細(xì)胞分裂間期所表現(xiàn)出的形態(tài)，呈纖細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)。染色體(chromosome)：在細(xì)胞分裂過程中，染色質(zhì)的收縮。螺旋化

一、染色體與染色質(zhì)（P9）

染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細(xì)胞分裂過程中所表現(xiàn)的不同形態(tài)。

當(dāng)前8頁，總共59頁。染色質(zhì)（根據(jù)堿性染料反應(yīng)的差異）常染色質(zhì)：間期細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)中染色較淺的區(qū)域，這個部位叫為常染色質(zhì)區(qū)，是染色質(zhì)中轉(zhuǎn)錄活躍部位。異染色質(zhì)：間期細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)中染色較深的區(qū)域，這個部位叫為異染色質(zhì)區(qū)，無轉(zhuǎn)錄活性。兩者主要區(qū)別在于DNA的緊縮程度及含量不同。當(dāng)前9頁，總共59頁。異染色質(zhì)：組成性異染色質(zhì)：指除復(fù)制期外均處于聚縮狀態(tài)的染色質(zhì)。如著絲粒區(qū)域功能性異染色質(zhì)：指在某些細(xì)胞內(nèi)或其發(fā)育的某階段，原來的常染色質(zhì)卷縮、喪失轉(zhuǎn)錄活性變?yōu)楫惾旧|(zhì)。如X染色體當(dāng)前10頁，總共59頁。二、染色體的形態(tài)特征（P10）當(dāng)前11頁，總共59頁。經(jīng)過染色在普通光學(xué)顯微鏡下能夠觀察分析并用于染色體識別的特征主要有：染色體的大小(主要指長度)著絲粒的位置(染色體臂的相對長度)次縊痕和隨體的有無及位置當(dāng)前12頁，總共59頁。(一)染色體的大小不同物種間染色體的大小差異很大：長度：0.20-50m寬度：0.20-2.00m同一物種不同染色體寬度大致相同染色體大小主要對長度而言。當(dāng)前13頁，總共59頁。(二)著絲粒(centromere)和染色體臂(arm)著絲粒：細(xì)胞分裂時，紡錘絲附著的區(qū)域，著絲粒不被染料染色，在光學(xué)顯微鏡下表現(xiàn)為染色體上一縊縮部位，所以又稱為主縊痕(primaryconstriction)。著絲粒所連接的兩部分稱為染色體臂。當(dāng)前14頁，總共59頁。當(dāng)前15頁，總共59頁。(三)次縊痕(secondaryconstriction)和隨體(satellite)次縊痕、隨體的位置、大小也相對恒定，可作為染色體的識別標(biāo)志。次縊痕在細(xì)胞分裂時，緊密地與核仁相聯(lián)系。可能與核仁形成有關(guān)，也稱為核仁組織中心(nucleolusorganizer).當(dāng)前16頁，總共59頁。(四)染色單體(chromatid)在有絲分裂中期所觀察到的染色體是經(jīng)過間期復(fù)制的染色體，均包含有兩條成分、結(jié)構(gòu)和形態(tài)一致的染色單體。一條染色體的兩個染色單體互稱為姊妹染色單體(sisterchromatid)。當(dāng)前17頁，總共59頁。同源染色體：二倍體生物的體細(xì)胞中成對存在的，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能上相似的成對染色體。（P11）非同源染色體：不同對染色體之間，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能上不相似。（P11）

當(dāng)前18頁，總共59頁。核型分析：對生物細(xì)胞核內(nèi)全部染色體的形態(tài)特征所進(jìn)行的分析。(五)染色體核型分析(analysisofkaryotype)當(dāng)前19頁，總共59頁。三、染色體的化學(xué)組成及分子結(jié)構(gòu)當(dāng)前20頁，總共59頁。（一）原核生物的染色體

與真核生物相比，原核生物的染色體要簡單得多，其染色體通常只有一個核酸分子(DNA或RNA)。

大腸桿菌的染色體當(dāng)前21頁，總共59頁。（二）真核生物染色體1、染色質(zhì)的化學(xué)組成(P13)

DNA:30%(重量)

RNA:

少量染色質(zhì)組蛋白：與DNA結(jié)合的堿性蛋白

1H1、2H2A、2H2B、2H3和2H4(重量相當(dāng)于DNA）

非組蛋白：具有組織特異,可能與基因的調(diào)控有關(guān)當(dāng)前22頁，總共59頁。2、染色質(zhì)分子結(jié)構(gòu)

核小體：2H2A、2H2B、2H3、2H4----八聚體

連接絲：串聯(lián)兩個核小體

1H1：結(jié)合于連接絲與核小體的接合部位

核小體結(jié)構(gòu)模型當(dāng)前23頁，總共59頁。染色質(zhì)→染色體，被壓縮8000-10000倍

當(dāng)前24頁，總共59頁。四、染色體的數(shù)目(一)染色體數(shù)目是物種的特征，相對恒定；體細(xì)胞中染色體成對存在(2n)，配子染色體數(shù)目是體細(xì)胞中的一半(n)。(二)水稻、小麥、大麥、玉米、棉花、人等(P15)當(dāng)前25頁，總共59頁。無絲分裂(amitosis):是一種最簡單的細(xì)胞分裂，因整個的分裂過程看不到紡錘絲，故稱無絲分裂。有絲分裂(mitosis):是體細(xì)胞產(chǎn)生體細(xì)胞時所進(jìn)行的細(xì)胞分裂，因在分裂過程中有紡錘絲出現(xiàn)，故稱有絲分裂。減數(shù)分裂(meiosis):是生物在有性過程中發(fā)生的一種特殊的有絲分裂方式。第三節(jié)細(xì)胞的分裂和細(xì)胞周期細(xì)胞分裂方式可分為無絲分裂和有絲分裂兩種(P16)當(dāng)前26頁，總共59頁。定義：從母細(xì)胞第一次分裂結(jié)束到下一次子細(xì)胞分裂結(jié)束所需要的時間。細(xì)胞周期主要包括細(xì)胞有絲分裂過程及其兩次分裂之間的間期(P16)。一、細(xì)胞周期（一）基本概念當(dāng)前27頁，總共59頁。細(xì)胞有絲分裂周期示意圖在蠶豆中:G1(5h);S(7.5h);G2(5h);M(2h).當(dāng)前28頁，總共59頁。在細(xì)胞周期中：G1、S、G2、M等各個時期之間都存在著控制點(checkpoint)。控制點由細(xì)胞周期蛋白及依賴于周期蛋白的激酶。最重要的控制點是決定細(xì)胞是否進(jìn)入S期，該控制點存在于G1中期。（二）細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)換點及其調(diào)控當(dāng)前29頁，總共59頁。G0期細(xì)胞：指那些不分裂只停留在G1期的細(xì)胞周期細(xì)胞：指那些能夠進(jìn)行連續(xù)分裂的細(xì)胞分化細(xì)胞：指那些不可逆地脫離了細(xì)胞周期，失去分裂能力的細(xì)胞（三）細(xì)胞的分類（細(xì)胞按是否處于增殖或分裂狀態(tài)）當(dāng)前30頁，總共59頁。二、細(xì)胞的有絲分裂（一）分裂過程（P18）當(dāng)前31頁，總共59頁。間期前期：細(xì)胞核內(nèi)出現(xiàn)細(xì)長而卷曲的染色體，以后逐漸縮短變粗，每個染色體含有兩個染色單體。核仁和核膜逐漸模糊不明顯。合成前期（G1）：細(xì)胞分裂周期第一個間隙，它為DNA合成作準(zhǔn)備。DNA合成期（S）：DNA復(fù)制，DNA含量增加1倍合成后期（G2）：DNA合成后期至核分裂開始之間的第二個間隙當(dāng)前32頁，總共59頁。后期：每個染色體的著絲粒分裂為二，各條染色體單體各成為一個染色體，由紡錘絲拉向二極。中期：核仁和核膜消失，細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)由來自兩極的紡錘絲所構(gòu)成的紡錘體。各個染色體的著絲粒均排列在紡錘體中間的赤道面上。末期：核仁和核膜重新出現(xiàn)，染色體又變得松散細(xì)長,一個母細(xì)胞內(nèi)形成兩個子核.接著細(xì)胞質(zhì)分裂，在紡錘體的赤道板區(qū)域形成細(xì)胞板，分裂為兩個子細(xì)胞。當(dāng)前33頁，總共59頁。百合,Griffith,1999當(dāng)前34頁，總共59頁。（二）特殊情況：

⑴多核細(xì)胞：

細(xì)胞核多次分裂而細(xì)胞質(zhì)不分裂，形成具有很多游離核的多核細(xì)胞。

⑵核內(nèi)有絲分裂：

核內(nèi)染色體中的染色線連續(xù)復(fù)制，但著絲點不裂開，形成多線染色體。

*例如雙翅目昆蟲搖蚊、果蠅幼蟲唾腺細(xì)胞出現(xiàn)巨型染色體，其染色體中染色質(zhì)線可以多達(dá)1000條以上。當(dāng)前35頁，總共59頁。1、核內(nèi)每個染色體，準(zhǔn)確地復(fù)制，為形成的兩個子細(xì)胞在遺傳組成上與母細(xì)胞完全一樣提供了基礎(chǔ)。2、復(fù)制的各對染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個子細(xì)胞的核,從而使兩個子細(xì)胞與母細(xì)胞具有同樣質(zhì)量和數(shù)量的染色體。3、既維持了個體的正常生長發(fā)育,也保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。（三）有絲分裂的遺傳意義（P20）當(dāng)前36頁，總共59頁。（一）概念（P20）又稱成熟分裂。在性母細(xì)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。因為它使細(xì)胞染色體數(shù)目減半，故稱為減數(shù)分裂。三、細(xì)胞的減數(shù)分裂當(dāng)前37頁，總共59頁。（二）分裂過程（P23）減數(shù)分裂

間期：同有絲分裂，主要是進(jìn)行染色體復(fù)制。

分裂期

第一次分裂

第二次分裂

中間期：很短，DNA不復(fù)制。

當(dāng)前38頁，總共59頁。前期Ｉ

細(xì)線期：染色體細(xì)長如線，由于間期染色體已經(jīng)復(fù)制，每個染色體含有兩個染色單體。偶線期：同源染色體聯(lián)會，形成二價體（四合體）。

粗線期：二價體縮短加粗，非姊妹染色單體間出現(xiàn)交換。

雙線期：各個聯(lián)會了的二價體雖因非姊妹染色單體相互排斥而松解，但仍被一、二個以至幾個交叉聯(lián)結(jié)在一起。

終變期：染色體變得更為濃縮和粗短。交叉向二價體的兩端移動，出現(xiàn)交叉端化。當(dāng)前39頁，總共59頁。中期Ｉ:核仁和核膜消失，出現(xiàn)紡錘體。二價體每個同源染色體的著絲粒是向著相反的兩極的,并且每個同源染色體的著絲粒朝向哪一極是隨機的。

末期Ｉ:形成二分體。

后期Ｉ:

聯(lián)會的二價體瓦解,同源染色體彼此分開,染色體數(shù)目減半.非同源色體自由組合(2n種配子).當(dāng)前40頁，總共59頁。A：間期B：細(xì)胞期C：偶線期D：粗線期E：雙線期F：終變期G：中期IH：后期II：末期I水稻減數(shù)第一次分裂當(dāng)前41頁，總共59頁。減數(shù)第二次分裂：同有絲分裂四分體當(dāng)前42頁，總共59頁。1.核分裂兩次，染色體復(fù)制一次，染色體數(shù)目減半。

（三）、減數(shù)分裂的特點和遺傳學(xué)意義特點：當(dāng)前43頁，總共59頁。2.前期I各對同源染色體配對聯(lián)會。后期I同源染色體分開。后期I非同源染色體隨機的組合。n對染色體有2n種配子組合類型。

當(dāng)前44頁，總共59頁。3.粗線期同源染色體內(nèi)非姊妹染色單體的交換.當(dāng)前45頁，總共59頁。意義(P23):1.保證了有性生殖生物個體世代之間染色體數(shù)目的穩(wěn)定性2.為有性生殖過程中創(chuàng)造變異提供了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)當(dāng)前46頁，總共59頁。第四節(jié)配子的形成和受精一、生物的繁殖方式1、無性繁殖(asexualreproduction)

：通過營養(yǎng)體的分割產(chǎn)生后代。也稱營養(yǎng)體生殖。（P24）

2、有性繁殖(sexualreproduction)：由于雌雄配子受精結(jié)合形成合子，隨后進(jìn)一步分裂、分化和發(fā)育而產(chǎn)生后代的繁殖方式。（P24）

3、無融合生殖(apomixis)：是雌、雄配子不發(fā)生核融合，便又能形成種子的一種特殊生殖方式。（P28）

當(dāng)前47頁，總共59頁。二、雌雄配子的形成1、高等動物雌雄配子的形成（自學(xué)，P25）

2、高等植物雌雄配子的形成（P26）當(dāng)前48頁，總共59頁。高等植物花器

個體發(fā)育雄蕊

雌蕊

孢原細(xì)胞孢原細(xì)胞成熟（花粉母細(xì)胞）（胚囊母細(xì)胞）雄配子

雌配子

當(dāng)前49頁，總共59頁。雄配子的形成

2n小孢子母細(xì)胞（花粉母細(xì)胞）nn二分體減數(shù)分裂(第一次分裂)nnnn四分體(第二次分裂)nnnn小孢子nnnnnnnn管核生殖核nnnnnnnnnnnn花粉粒2精核(n)1營養(yǎng)核(n)有絲分裂(第一次分裂)(第二次分裂)當(dāng)前50頁，總共59頁。雌配子的形成

2n大孢子母細(xì)胞nn二分體減數(shù)分裂(第一次分裂)四分體(第二次分裂)nnnn有絲分裂(第一次分裂)(第二次分裂)n大孢子(其它三個退化)nnnnnnnnnnnnnn(第三次分裂)胚囊1卵細(xì)胞(n)2極核(n)2助細(xì)胞(n)3反足細(xì)胞(n)（胚囊母細(xì)胞）當(dāng)前51頁，總共59頁。三、植物的授粉與受精1、授粉：指成熟的花粉粒落到雌蕊柱頭上的過程。（P27）

2、受精：雌雄配子融合為一個合子稱為受精。（P27）3、雙受精：對于被子植物而言，花粉粒落在柱頭上、發(fā)芽，形成長形芽，進(jìn)入胚中。一個精核與卵細(xì)胞結(jié)合為合子，將來發(fā)育為胚(2n)；一個精核與兩個極核結(jié)合發(fā)育為胚乳(3n)

的過程。（P27）當(dāng)前52頁，總共59頁。染色體數(shù)前體來源胚2n合子受精產(chǎn)物胚乳3n胚乳核受精產(chǎn)物種皮2n珠被母本組織果皮2n子房壁母本組織4、種子的形成（P27）