畜禽遗传的物质基础

1、畜禽遗传的物质畜禽遗传的物质基础基础 遗传：遗传： 生物学上把生物学上把后代后代与其亲代相与其亲代相 似的现象，叫做遗传。似的现象，叫做遗传。 授课授课: 陈佩斯和父亲陈佩斯和父亲成龙父子成龙父子 像不像 葛优和父亲葛优和父亲 李宇春和母亲李宇春和母亲 张国立父子张国立父子 生物界中其他生物是否也有遗传的现象生物界中其他生物是否也有遗传的现象? ? 说明了什么？说明了什么？ 后代与亲代相似的现象后代与亲代相似的现象 遗传现象在生物界中遗传现象在生物界中普遍存在普遍存在 思考：思考： 结论：结论： 思考：思考：遗传物质存在于哪儿呢？遗传物质存在于哪儿呢？ 结论结论： 生物的遗传物质主要存在于生物

2、的遗传物质主要存在于 细胞中细胞中 地球上约有150万种生物，这些生物 在形态、结构和特性上千差万别，但构 成他们身体的基本单位都是一样的细 胞。除了病毒和噬菌体等简单生命体类 型外，细胞是地球上所有生物体的基本 单位。 生物的全部生命活动过程中，繁殖后代是生物 得以世代延续的一个重要环节，任何繁殖过程 都与细胞的功能分不开。 生物的繁殖方式有几种？ 细胞对于生物体来说，肩负着结构、代谢 和遗传三重责任。为了研究生物遗传和变异的 规律及其机制，我们必须首先了解细胞的结构 和功能，细胞增殖的方式及其与遗传的关系。 思考：思考： 一、细胞 细胞的分类： 原核细胞和真核细胞的区别？ 思考：思考： 大

3、小真核细胞通常比原核细胞大 本质区别原核细胞无成形的细胞核 细胞壁真核细胞的细胞壁由纤维素和果胶构成， 而原核细胞的细胞壁由肽聚糖构成 细胞质原核细胞只有一种细胞器核糖体 细胞核原核细胞没有成形的细胞核只有DNA 分子存在于一定区域 原核细胞没有染色体 真核细胞：多细胞生物，如高等植物和高 等动物 原核细胞：蓝藻，放线菌，支原体，衣原 体都是原核细胞 细胞的形态与大小 细胞的形态多种多样，有圆形、方形。椭 圆形。多角形、扁平形等，所他们所处 的解剖部位和生理机能的不同而异。 游离的细胞圆形或椭圆形 血细胞和卵细胞扁平、方形、柱形 神经细胞-多为多角形 细胞一般很小，在显微镜下才能看到，通 常以

4、微米计算。 细胞的机能： 1、细胞能够利用和转化能量，能将化学能 转变为热能和机械能等，以维持生物的 生命活动。 2、细胞具有生物合成的能力，把小分子的 简单物质合成大分子复杂物质如蛋白质、 核酸。 3、细胞具有自我复制和分裂繁殖的能力， 细胞由细胞膜、细胞质和细胞核构成。 1.细胞膜 也称为质膜 细胞膜由蛋白 质分子和磷脂 双层分子组成 的薄膜 细胞膜的功能 1、细胞膜能够维持细胞的形状 2、细胞膜具有选择性的渗透性膜 3、哺乳动物细胞表面存在各种表面抗原 2、细胞质 又称为胞液，是细胞膜以内、细胞器和内含物 以外的、均质半透明的液态胶状物质。 主要成分有：蛋白质、脂肪、糖类、水、无机离 子

5、等 细胞质的功能： （1）细胞质是整个细胞运动的主要场所 （2）细胞质是维持细胞骨架，是细胞的主要结 构成分，对维持细胞的形态、运动以及细胞内 容物质的运输和能量传递有着重要的作用 细胞质中间经过染色以后，会有一些小 的细的物质，就是细胞器。 细胞器主要有：线粒体、内质网、高尔 基体、中心体。 （1）内质网 通过电镜观察发现，内质网呈管状， 是连接成网状的具单层膜机构的细胞器， 其内腔是相同的。 粗面内质网 ： 内质网外有核 糖体附着。 内质网分 滑面内质网：内质网没有核糖 体附着 参与蛋白质的合成和运输， 对脂类分子的合成起着调节作用 与脂类合成、糖原、 糖原代谢有关 （2）高尔基体 位于细

6、胞核附近，有单层膜围成的扁平囊 泡，有大炮和小泡组成。 高尔基体可以储存、加工和浓缩一 些分泌颗粒，合成糖类物质，形成糖蛋 白，可以运出细胞核供细胞外使用。 是糖蛋白合成的主要场所，并对糖 蛋白具有修饰加工的作用， （3）线粒体（动力工厂） 线粒体是动物细胞中重要的细胞器。 线粒体通常呈线状或颗粒状。 线粒体是一个内外两层膜构成的封闭的 囊状机构，有内膜、外膜、膜间隙和基 质组成。内膜是进行氧化磷酸化的场所。 糖、蛋白质、脂肪等分子在线粒体中经 过氧化磷酸化作用，将储存的能量转化 为化学能，为生物体的生命活动提供能 量。 （4）溶酶体 是由一层生物膜围城的球形小体。 主要功能溶解和消化一些外来

7、的物质， 还能对一些细胞老化的物质也能溶解， 维持细胞的正常机能。 （5）核糖核蛋白体 又称核糖体，是合成蛋白质的重要场所。 （6）中心体 位于细胞中央 分两部分：中心粒 中心球 中心体的功能：和细胞的有丝分裂有关 3、细胞核 细胞核是细胞生命活动的调控中心， 是遗传物质储存 、复制和转录的场所， 细胞的生长、发育、繁殖、调控和分化 的中枢。 细胞核的结构：核膜、核质、核仁、 染色质 科学研究表明，生物的 遗传物质主要存在于细 胞核中，控制遗传现象 的遗传信息就储存在这 些遗传物质中。因此说， 。 细胞核细胞核 （遗传信息库） 你没有咱这 样的细胞核！ 我要长 高 （1）核膜 在电子显微镜下是

8、双层的、多孔的一层薄膜。 （2）核质 膜内充满均匀透明的胶状物质，在细胞间期最明 显，呈圆形或椭圆形的颗粒状结构。 （3）核仁 核仁多而大，是形成核糖体的部位。 大多数细胞可以有14个核仁 （4）染色质 当细胞固定染色后，核质中被染成深色的呈网状 丝状的物质就是染色质。 染色质是细胞中遗传物质存在的主要形式。 二、染色体 染色体与染色质的关系 染色体是指细胞分裂过程中，由染色质聚 缩而呈现出的一定数目和形态的复合结 构，实际上染色质和染色体在化学组成 上没有本质的差别，只是在细胞周期的 不同阶段，她们显示不同的结构。 常染色质常染色质是指在细胞间期处于解螺旋状态的具有转录活性的染色 质，呈松散

9、状，染色较浅，着色均匀； 异染色质异染色质则指在细胞间期处于凝缩状态，很少进行转录或无转录 活性的染色质，染色较深。 异固缩：同一染色体不同区段在细胞的不同分裂异固缩：同一染色体不同区段在细胞的不同分裂 时期，染色差异（异相）现象。时期，染色差异（异相）现象。 异染色质 常染色质 正在进行分裂的细胞核 染色体染色体： 细胞核中易被细胞核中易被碱性染料碱性染料 染成深色染成深色的物质。的物质。 一、染色体一、染色体 在体细胞内的存在特点：在体细胞内的存在特点： * *数目数目 * *形态形态 * *存在方式存在方式 成对成对 男性男性 女性女性 同种生物的染色体，数目相同，形态相似。不同种生物，

10、数目、形态则不一样。同种生物的染色体，数目相同，形态相似。不同种生物，数目、形态则不一样。 （一一）染色体的大小：）染色体的大小：差别悬殊。差别悬殊。 绝对长度绝对长度：一般为：一般为125m。最短的长度为。最短的长度为0.25m， 最长的长度是最长的长度是30m。 相对长度相对长度：某一染色体绝对长度占该染色体组绝对长度：某一染色体绝对长度占该染色体组绝对长度 的百分数。的百分数。 染色体染色体的的大小大小 染染 色色 体体 染色体的形态特征染色体的形态特征: : 1 主缢痕 着丝粒不会被染料染色，所 以在光学显微镜下表现为染色 体上一缢缩部位(无色间隔点)， 所以又称为主缢痕(primar

11、y constriction)。 着丝粒：一种盘状结构，2条 染色单体连接的部位。 着丝点：主缢痕处的一种内 部结构，纺锤丝接触的部位。 各染色体着丝粒的位置相对稳定，因而根各染色体着丝粒的位置相对稳定，因而根 据着丝粒的位置将染色体分为：据着丝粒的位置将染色体分为： 中间着丝粒染色体中间着丝粒染色体 近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体 端着丝粒染色体端着丝粒染色体 粒状染色体粒状染色体 chromosome的着丝点的着丝点 位于染色体中部，两位于染色体中部，两 臂长度大致相等；臂长度大致相等； 细胞分裂后期由于纺细胞分裂后期由于纺 锤丝牵引着丝粒向两锤丝牵引着

12、丝粒向两 极移动，染色体表现极移动，染色体表现 中间着丝点染色体中间着丝点染色体(M, metacentric为为“V”形。形。 近中着丝点染色体近中着丝点染色体 (SM, sub- metacentric chromosome)的着的着 丝点偏向染色体的丝点偏向染色体的 一端，两臂长度不一端，两臂长度不 等，分别称为长臂等，分别称为长臂 和短臂；和短臂； 在细胞分裂后期染在细胞分裂后期染 色体呈色体呈“L”形形。 近端着丝点染色体近端着丝点染色体(ST, sub-telocentric chromosome)的着丝点的着丝点 接近染色体的一端，接近染色体的一端， 染色体两臂长度相差染色体两臂

13、长度相差 很大。很大。 细胞分裂后期染色体细胞分裂后期染色体 近似棒状。近似棒状。 端着丝点染色体端着丝点染色体(T, telocentric chromosome)的的 着丝点位于染色体的一端，着丝点位于染色体的一端， 因而染色体只有一条臂，细因而染色体只有一条臂，细 胞分裂后期呈棒状。胞分裂后期呈棒状。 但是有人认为真正的端着丝但是有人认为真正的端着丝 点染色体可能并不存在。点染色体可能并不存在。人人 们所观察到的端着丝粒染色们所观察到的端着丝粒染色 体可能只是由于短臂太短，体可能只是由于短臂太短， 在光学显微镜下不能观察到在光学显微镜下不能观察到 而已。而已。 染色体的形态类型 染色体类

14、型染色体类型符号符号臂比臂比 着丝粒指数着丝粒指数 后期形态后期形态 中间着丝粒染色体中间着丝粒染色体M1.001.670.5000.375V 近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体SM1.683.000.3740.250L 近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体ST3.017.000.2490.125I 顶端着丝粒染色体顶端着丝粒染色体T7.010.1240.000I 注：注：臂比：长臂长度臂比：长臂长度/ /短臂长度；短臂长度；短臂长度短臂长度/ /染色体总长度染色体总长度 某些染色体的一个或两个臂上往往还具 有另一个染色较淡的缢缩部位，称为次缢 痕(secondary constriction) ，

15、通常在 染色体短臂上。次缢痕的末端的圆形或略 长形的突出体，称为随体（satellite） 次缢痕在细胞分裂时，紧密地与核仁相 联系。与核仁的形成有关，因此也称为核 仁组织中心(nucleolus organizer)。 次缢痕、随体的位置、大小也相对恒定， 可以作为染色体识别的标志。 不是所有染色体都有次缢痕。 2 次缢痕与随体 3 端粒 端体/端粒(telomere)：端粒是染色体臂末端的特 化部分。端粒在染色体中没有明显的外部形态特 征，但往往表现对碱性染料着色较深。 对染色体DNA分子末端起封闭、保护作用； 防止DNA酶酶切； 防止发生DNA分子间融合； 保持DNA复制过程中的完整性。

16、 46条条 16条条 20条条 每一种生物的细胞内，染每一种生物的细胞内，染 色体的数目是一定的色体的数目是一定的 23对对 8对对 10对对 通常情况下，染色体在通常情况下，染色体在不同种生物体细胞不同种生物体细胞中有什么规律？中有什么规律？ 果蝇果蝇体细胞体细胞内内 有有对对染色体染色体 雌蝗虫雌蝗虫体细胞体细胞内内 有有12对对染色体染色体 豌豆豌豆体细胞体细胞内内 有有7对对染色体染色体 玉米玉米体细胞体细胞内内 有有10对对染色体染色体 不同种生物不同种生物体细胞内的体细胞内的染色体染色体成对存在成对存在,数目不同数目不同. 分析：分析： 结论：结论： 通常情况下，染色体在通常情况下

17、，染色体在不同种生物体细胞不同种生物体细胞中有什么规律？中有什么规律？ 分析：分析： 果蝇的果蝇的4对染色体对染色体人的人的23对染色体对染色体 不同种生物不同种生物体细胞内的体细胞内的染色体染色体形态、数目形态、数目、结构结构不不 同同 结论：结论： 通常情况下，染色体在通常情况下，染色体在同种生物体细胞同种生物体细胞中有什么规律？中有什么规律？ 果蝇的果蝇的4对染色体对染色体 人的人的23对染色体对染色体 同种生物同种生物体细胞内体细胞内染色体染色体成对存在成对存在，数目相同数目相同和和 形态相似，结构不同。形态相似，结构不同。 雌果蝇雌果蝇雄果蝇雄果蝇 女人女人男人男人 分析：分析： 结

18、论：结论： （1）不同种生物不同种生物体细胞中体细胞中染色体染色体成对存在成对存在， 数目、形态和结构不同数目、形态和结构不同 。 （2）同种生物同种生物的体细胞中的体细胞中染色体染色体成对存在成对存在， 数目相同，形态相似数目相同，形态相似 ，结构不同，结构不同。 结论：结论： 不同物种具有不同数目的染色体，每一 物种的染色体数目是恒定的。人类正常 二倍体细胞中有46条染色体（2n46）， 其中22对为常染色体，1对为性染色体。 女性的两条性染色体为XX染色体，男性 只有一条X染色体和一条较小的Y染色体。 正常生殖细胞（配子）中有23条染色体 （n23） 。 水稻24条(2n)大豆40条(2

19、n)烟草48条(2n) 普通小麦42条(2n)蚕豆12条(2n)陆地棉52条(2n) 大麦14条(2n)豌豆14条(2n)茶树30条(2n) 玉米20条(2n)马铃薯48条(2n)人46条(2n) 高粱20条(2n)甘薯90条(2n) 动动物物中某些扁虫只有4条(n=2) 线虫类马蛔虫只有2条(n=1) 一种蝴蝶(lysanra)有382条(n=191) 被被子子植植物物中的一种菊科植物n=2 有些植物n=400-600 一些生物的染色体数目一些生物的染色体数目 照片中的照片中的 这位小朋友这位小朋友 因为因为多了一多了一 条染色体条染色体， 就远不如别就远不如别 的小朋友那的小朋友那 么聪明

20、伶俐么聪明伶俐 了。了。 体细胞体细胞与与性细胞性细胞 同源染色体与非同源染色体同源染色体与非同源染色体 常常染色体与染色体与性性染色体染色体 *染色体组型分析 染色体组型：染色体组型：每一种生物染色体数目、大小及形态都是特异的，每一种生物染色体数目、大小及形态都是特异的， 这种特定的染色体组成称为染色体组型。这种特定的染色体组成称为染色体组型。 染色体组型分析：染色体组型分析：根据染色体数目、大小和着丝粒位置、臂比、根据染色体数目、大小和着丝粒位置、臂比、 次缢痕、随体等形态特征，对生物核内染色体进行配对、分组、次缢痕、随体等形态特征，对生物核内染色体进行配对、分组、 归类、编号、进行分析的

21、过程。归类、编号、进行分析的过程。 染色体组型分析意义：染色体组型分析意义：研究生物的遗传变异、物种间的亲缘关系、研究生物的遗传变异、物种间的亲缘关系、 生物的系统演化，远缘杂交、染色体工程、辐射的遗传效应和人生物的系统演化，远缘杂交、染色体工程、辐射的遗传效应和人 类染色体疾病等，都具有十分重要的意义。类染色体疾病等，都具有十分重要的意义。 通过一系列特殊的处理，使得螺旋化程度和收通过一系列特殊的处理，使得螺旋化程度和收 缩方式不同的染色体区段发生不同的反应，再经缩方式不同的染色体区段发生不同的反应，再经 过染色，使其呈现不同程度的染色区段过染色，使其呈现不同程度的染色区段( (往往是异往往

22、是异 染色质区段被染色染色质区段被染色) )。称为染色体分带、显带。称为染色体分带、显带 (chromosome banding) (chromosome banding) 。 染色体分带技术：染色体分带技术： 男性分带男性分带模式图 原理原理: :染料分子与染色质线中染料分子与染色质线中DNADNA分子结合，使染色质线在分子结合，使染色质线在 光学显微镜下呈一定的颜色。光学显微镜下呈一定的颜色。DNADNA链的密度不同，一定区链的密度不同，一定区 域内结合染料分子的量不同，染色深浅也将有所不同。域内结合染料分子的量不同，染色深浅也将有所不同。 女女 男男 二、 染色体的分子结构 化学组成 D

23、NA 约占30%，每条染色体一个双链DNA分子。是遗传 信息的载体，也就是所谓的遗传物质. (2)蛋白质 组蛋白(histone)：呈碱性，结构稳定；与DNA结合 形成并维持染色质结构； 非组蛋白：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不 完全清楚，可能与基因表达的调控有关。 (3)可能存在少量的RNA （二）染色体的超微结构（真核生物）（二）染色体的超微结构（真核生物） 包括：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。包括：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。 1.1.一级结构一级结构：由核小体组成的细纤丝。：由核小体组成的细纤丝。 核小体核小体（核体）：（核体）：核心核心（8 8个组蛋白分子）

24、个组蛋白分子）, ,组蛋白有组蛋白有5 5种：种：H H1 1、H H2 2A A、 H H2 2B B、H H3 3、H H4 4，DNADNA就缠绕就缠绕1.751.75圈，构成核粒（核心加上外圈的圈，构成核粒（核心加上外圈的DNADNA）；核）；核 粒之间有连接粒之间有连接DNADNA连接，叫连接，叫连接线连接线。 DNADNA压缩压缩7 7倍倍 （二）染色体的超微结构（真核生物）（二）染色体的超微结构（真核生物） 2.2.二级结构二级结构（螺旋管（螺旋管）：）：每圈每圈6 6个核小体，直径个核小体，直径30 nm30 nm、内径、内径10 nm10 nm，间距，间距11 11 nmnm

25、，DNADNA压缩了压缩了6 6倍倍，成为染色质粗纤丝。，成为染色质粗纤丝。 3.3.三级结构三级结构（超螺线管）：染色质粗纤丝继续螺旋化，形成超螺线管。直（超螺线管）：染色质粗纤丝继续螺旋化，形成超螺线管。直 径径400nm400nm，长度，长度111160 60 m m。 DNADNA压缩压缩4040倍倍 4.4.四级结构四级结构（染色单体（染色单体）：）：超螺线管再次压缩成光镜下可见的超螺线管再次压缩成光镜下可见的210m210m的的 染色体，染色体，DNADNA压缩压缩5 5倍。倍。 总计压缩倍数总计压缩倍数=7=76 640405= 84005= 8400倍倍 DNA DNA 核小体核小体 螺旋管螺旋管 超螺线管超螺线管 染色单体染色单体 7 6 40 5 7 6 40 5 染色体的包装方式染色体的包装方式 一级一级 二级二级 三级三级 四级四级 1 2 4 细胞核细胞核 染色体染色体 DNA 基因基因 3 描述：描述： 细胞核、染色体、细胞核、染色体、DNA、基因之间的位置和数量关系。、基因之间的位置和数量关系。 位置关系：位置关系： 染色体染色体是位于是位于细胞核细胞核中，中，DNA是是染色体染色体的组成部分，的组成部分， 基因基因是位于是位于DNA上。上。 数量关系：数量关系： 细胞核细胞核内有内有多条多条染色体染色体，一条一条染色体染色体通常有