遗传的细胞学基础 (2)ppt课件

1、第二章第二章 遗传的细胞学根底遗传的细胞学根底第一节第一节 细胞概说细胞概说第二节第二节 遗传物质的载体染色体遗传物质的载体染色体第三节第三节 染色体在细胞分裂中的传送染色体在细胞分裂中的传送第四节第四节 配子的发生和染色体周史配子的发生和染色体周史第一节第一节 细胞概说细胞概说一、细胞分类一、细胞分类 构成细胞的生活物质称原生质，根据原构成细胞的生活物质称原生质，根据原生质的差别和遗传物质的存在方式把细胞生质的差别和遗传物质的存在方式把细胞分为两类：原核细胞和真核细胞分为两类：原核细胞和真核细胞 原核细胞和真核细胞对比原核细胞和真核细胞对比原核细胞和真核细胞的对比原核细胞和真核细胞的对比类别

2、原核细胞真核细胞细胞大小很小110微米较大10100微米细胞核无核膜和核仁，无真正的细胞核。有核膜和核仁，有真正的细胞核。染色体裸露的DNA分子，不与蛋白质结合，每个细胞内只需一条大型环状DNA(染色体.DNA与蛋白质结合，构成染色体，每个细胞内有两条以上的线状染色体。DNA、RNA和蛋白质的合成DNA、RNA和蛋白质的合成都在细胞质里进展。DNA、RNA的合成在核内合成，蛋白质的合成在细胞质内。细胞质无细胞器分化有细胞器分化细胞壁主要由细胞壁酸及氨基糖组成主要由纤维素组成限于植物细胞生物种类细菌、蓝绿藻和放线菌真菌和原生动物以上的一切动植物二、真核细胞的构造二、真核细胞的构造细胞细胞壁原生质

3、质膜细胞膜细胞质内质网线粒体叶绿体液泡溶酶体高尔基体核糖体中心体膜相构造非膜相构造细胞核核膜染色质核仁非膜相构造膜相构造动物细胞和植物细胞的比较 植物细胞动物细胞细胞壁叶绿体液泡中心体 有果胶质和纤维素有有，成熟细胞普通有中央大液泡。无 无 无 无或小 有微绒毛微体中心粒内质网溶酶体游离核糖体脂滴高尔基体核仁细胞核染色体核膜线粒体细胞质膜细胞质细胞膜线粒体内质网细胞核细胞质核仁溶酶体叶绿体高尔基体液泡细胞壁一细胞膜一细胞膜二细胞质二细胞质线粒体：线粒体： 线粒体内膜有呼吸链酶系，在细胞呼吸线粒体内膜有呼吸链酶系，在细胞呼吸和能量转化上有重要作用。和能量转化上有重要作用。 线粒体内含有本身线粒体

4、内含有本身DNA(线粒体线粒体DNA，不同于核不同于核DNA),具有独立合成蛋白质和自我具有独立合成蛋白质和自我复制的才干，是一个相对独立的遗传系统。复制的才干，是一个相对独立的遗传系统。 线粒体DNA和核DNA线粒体DNA核DNA外形环状线状染色体裸露的DNA，不与蛋白质结合。与蛋白质结合，构成染色体。叶绿体叶绿体 进展光协作用进展光协作用 含有本身含有本身DNA叶绿体叶绿体DNA，也能独立，也能独立合成蛋白质，并具有分裂增殖的才干，也是合成蛋白质，并具有分裂增殖的才干，也是一个独立的遗传系统。一个独立的遗传系统。核糖体：由蛋白质和核糖体：由蛋白质和rRNA构成，是蛋白质合构成，是蛋白质合成

5、的部位。成的部位。内质网：转运蛋白质合成原料和合成产物的通内质网：转运蛋白质合成原料和合成产物的通道。道。三细胞核三细胞核由核膜、核液、核仁、染色体组成。核膜：核与细胞质临界的膜，膜上有核孔，核孔是核与细胞质间物质交流的窗口，遗传信息流出的通道。核液：充溢于核内。核仁：呈球状体，在有丝分裂过程中可暂时分散，以后又重新聚集。 核仁是核糖体ribosomeRNArRNA)合成和储存的区域。染色体和染色质：同一物质在细胞分裂的不染色体和染色质：同一物质在细胞分裂的不同时期表现的不同形状。同时期表现的不同形状。在细胞分裂期，光镜下数目和形状明晰可见在细胞分裂期，光镜下数目和形状明晰可见的以有丝分裂的中

6、期最明显，称染色的以有丝分裂的中期最明显，称染色体；在分裂间期，呈松散状，光镜下不可体；在分裂间期，呈松散状，光镜下不可见的，称染色质。见的，称染色质。染色体是遗传物质的主要载体。染色体是遗传物质的主要载体。三细胞核三细胞核第二节遗传物质的载体染色体第二节遗传物质的载体染色体一、染色体的普通形状构造一、染色体的普通形状构造形状研讨的根据：细胞分裂中期和早后期的形状研讨的根据：细胞分裂中期和早后期的染色体。染色体。唐氏综合症，21三体型，也称先天愚型，发生率1.5，40岁以上高龄产妇易生。一着丝粒和染色体臂一着丝粒和染色体臂 在染色体的一定部位，有一向内凹陷，不易被染色的狭小区域，称主缢痕初级缢

7、痕 这一部位也是细胞分裂时两条染色单体相连的部位和纺锤丝附着的部位，也称着丝粒。 着丝粒两侧的染色体区域，称染色体臂。 每个正常的染色体只需一个着丝粒，而且位置固定。一着丝粒和染色体臂一着丝粒和染色体臂 着丝粒和着丝点： 着丝粒是细胞分裂时，两条染色单体相连的部位。 着丝点是着丝粒上与纺锤丝接触的特殊构造。一着丝粒和染色体臂一着丝粒和染色体臂 根据着丝粒在染色体上的位置，可将染色体分为4类：见P16 图23 端部着丝粒染色体 亚端着丝粒染色体 亚中着丝粒染色体 中部着丝粒染色体(二次缢痕和核仁组织区二次缢痕和核仁组织区 在某些染色体的一个或两个臂上，可以看到另一个向内凹陷，着色较浅的部位，称次

8、缢痕副缢痕 次缢痕在染色体上的位置和范围大小也是固定的。 某些染色体的次缢痕区是核糖体DNArRNA基因)集中的位置，可以进展rRNA的转录合成，构成核仁，也称核仁组织区。三随体三随体 有些染色体的次缢痕外端连有一小段圆形或棒状的染色体，称随体。 四端粒 染色体末端的一段高度反复的DNA片段。 端粒对染色体起维护作用，可防止染色体断裂、重排。 端粒长度随细胞分裂的进展不断缩短。 端粒是有丝分裂的生物钟，决议着细胞的寿命。 人的端粒由串联的TTAGGG反复几千次构成随体次缢痕主缢痕次缢痕端粒短臂长臂染色体形状方式图蚕豆：有丝分裂中期染色体陈列于赤道面上。箭头示两条大染色体。 二、染色体的超微构造

9、四级构造模型二、染色体的超微构造四级构造模型 1973年奥斯利发现染色体构造的念珠模型。 1977年贝克提出了从DNA到染色体的四级构造模型。一一级构造核小体一一级构造核小体核小体中心颗粒八聚体组蛋白H2A、H2B、H3、H4各2分子外绕DNA双螺旋146bp，1.75圈衔接线54bpDNA(0.25圈组蛋白H1 核小体中DNA的长度为200bp，缠绕2圈。 核小体的直径为11nm，外绕DNA螺距为5.5nm，即核小体的高度为11nm。 DNA长度紧缩倍数计算： 200bpDNA展开长度：2000.3468nm 构成核小体后，200bp碱基对紧缩为：11nm 紧缩倍数：7倍一一级构造核小体一一

10、级构造核小体二二级构造螺线体二二级构造螺线体 6个核小体绕成一圈称一个空心螺线管螺线体 螺线体的直径为30nm，螺距11nm。 紧缩倍数计算 6个核小体线性陈列：61166nm 6个核小体构成螺线管后：11nm 紧缩倍数：6倍 120个螺线管绕行一圈超螺线管超螺线体。 超螺线体直径为0.4um，螺距30nm。 紧缩倍数： 120个螺线管：120111320 构成超螺线管后：30nm 紧缩倍数：44倍二三级构造超螺线体二三级构造超螺线体四染色单体四级构造四染色单体四级构造 超螺线体进一步折叠和紧缩光镜下可见染色单体 紧缩倍数：5倍DNA包装视频DNA双螺旋核小体一级构造螺线体二级构造超螺线体三级

11、构造染色单体四级构造1/71/61/44 1/5 螺旋化螺旋化螺旋化折叠和螺旋化合计：1/9240三、特化染色体巨型染色体三、特化染色体巨型染色体 类型多线染色体染色体多次延续复制而着丝粒不分裂呵斥的，每一染色体通常由5001000条染色质线聚集而成。灯刷染色体特点是中轴两侧由许多精细而对称的环状凸起，状似灯刷。侧环实践是DNA分子解旋，进展RNA转录合成的部位。四、染色体的大小和数目四、染色体的大小和数目一染色体的数目特点：1、数目恒定。2、体细胞中染色体都是成对的。同源染色体形状和构造一样的一对染色体。异源染色体两对形状和构造不同的染色体，互称异源染色体。3、体细胞2n是性细胞n的二倍。4

12、、与生物进化的关系：无关5、染色体数目恒定也是相对的。如单子叶植物的胚乳3n。一些生物的染色体数目一些生物的染色体数目水稻24条(2n)大豆40条(2n)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) 动物中某些扁虫只需4条(n=2)线虫类马蛔虫只需2条(n=1)一种蝴蝶(lysanra)有382条(n=191) 被子植物中的一种菊科植物n=2有些植物n=400-600 二染色体的大小二染色体的大小 各物种染色体大小差

13、别很大。 染色体大小主要指长度，同一物种染色体宽度大致一样。 单子叶植物双子叶植物，植物动物。10um5um五、染色体分析核型分析五、染色体分析核型分析 对生物正常体细胞的全部染色体，根据长度、着丝粒位置、臂比、随体有无等特征,进展配对、分类、编号，得到的全部染色体的笼统资料，称核型或组型；对生物的核型进展分析，称核型分析。 染色体编号水稻玉米全长(微米) 长臂/短臂全长(微米) 长臂/短臂1790172824013024752166650125347012362002004385208587816053052055982110627540048737107265103467828082301

14、7047783209210320432418010210600369328011205156-12180300-第三节第三节 染色体在细胞分裂中的传送染色体在细胞分裂中的传送 原核细胞和真核细胞的无丝分裂 细胞的有丝分裂 细胞的减数分裂一、原核细胞的分裂和真核细胞的无丝分裂一、原核细胞的分裂和真核细胞的无丝分裂一原核细胞的分裂 P24 图29二真核细胞的无丝分裂直接分裂 细胞核拉长后缢裂为二 细胞质分裂 2个子细胞 染色体分裂无规律 整个过程看不到纺锤丝。 高等植物某些生长迅速部分可以发生：* 小麦茎节部分和番茄叶腋发生新枝处；* 一些肿瘤和愈伤组织常发生无丝分裂。 一、原核细胞的分裂一、原核

15、细胞的分裂二、细胞的有丝分裂二、细胞的有丝分裂 细胞周期：细胞每分裂一次都要经过一个细胞周期：细胞每分裂一次都要经过一个间期和一个分裂期，总称为细胞周期或有间期和一个分裂期，总称为细胞周期或有丝分裂周期。丝分裂周期。一间期一间期概念：两次分裂的间隔时期，即细胞从一次分裂终了到下一次分裂开场前的一段时间。间期分为G1期DNA合成前期S 期DNA合成期G2期DNA合成后期G1期期 主要进展细胞体积的增大，并为主要进展细胞体积的增大，并为DNA合成合成作预备。作预备。在在G1期存在着细胞能否进入期存在着细胞能否进入S期的控制点：期的控制点：经过该控制点，细胞就进入经过该控制点，细胞就进入S期，进展期

16、，进展DNA复制，复制，不断分裂。反之，那么停留在不断分裂。反之，那么停留在G1期，也称期，也称G0期，期，不再分裂增殖。不再分裂增殖。细胞对该控制点的调控非常准确，该控制点的失控细胞对该控制点的调控非常准确，该控制点的失控往往导致肿瘤发生。往往导致肿瘤发生。S期期DNA合成期。合成期。 DNA进展一次复制，含量添加一倍。以进展一次复制，含量添加一倍。以DNA为主体的染色体也进展复制，染色体由原来为主体的染色体也进展复制，染色体由原来的一条变为两条并列的、在着丝粒区相连的染色的一条变为两条并列的、在着丝粒区相连的染色单体。单体。G2期期DNA合成后期。合成后期。DNA的复制终了，主要的复制终了

17、，主要进展进展RNA的转录合成，整个细胞的代谢程度显著的转录合成，整个细胞的代谢程度显著提高，为进入有丝分裂作最后的预备。提高，为进入有丝分裂作最后的预备。二有丝分裂过程分裂期二有丝分裂过程分裂期M期期分为前期、中期、后期、末期。分为前期、中期、后期、末期。前期：前期：染色体经螺旋化缩短变粗，在光镜下明晰可见，同染色体经螺旋化缩短变粗，在光镜下明晰可见，同时可以看到每条染色体由在着丝粒区衔接的两条时可以看到每条染色体由在着丝粒区衔接的两条染色单体组成互称姐妹染色单体；染色单体组成互称姐妹染色单体；核仁和核膜逐渐模糊不清；核仁和核膜逐渐模糊不清；动物细胞中的中心体分裂为二，并向两极分开，每动物细

18、胞中的中心体分裂为二，并向两极分开，每个中心体周围出现星射线，并逐渐构成纺锤丝，个中心体周围出现星射线，并逐渐构成纺锤丝，高等植物没有中心体，只从两极出现纺锤丝。高等植物没有中心体，只从两极出现纺锤丝。主要变化：染色体凝缩，核仁核膜开场解体，纺锤主要变化：染色体凝缩，核仁核膜开场解体，纺锤丝出现。丝出现。中期：中期： 核仁、核膜消逝。 纺锤丝构成了明晰可见的纺锤体。 纺锤丝分两种：极纤丝作用为使两极间间隔增大和着丝点纤丝； 染色体缩到最粗最短的程度，具有典型的形状，是染色体鉴定和计数最正确时期，特别是从极的方向察看。 染色体的着丝粒区均排在细胞的赤道板上，姐妹染色单体的两臂伸展在赤道板的两侧。

19、后期：后期：这一时期的主要标志是姐妹染色单体的彼此这一时期的主要标志是姐妹染色单体的彼此分别：分别：每个染色体的着丝粒分裂为二每个染色体的着丝粒分裂为二被纺锤丝分被纺锤丝分别拉向两极别拉向两极两条姐妹染色单体彼此分别两条姐妹染色单体彼此分别独立的两条子染色体。丝牵点裂向两极独立的两条子染色体。丝牵点裂向两极在极纤丝的作用下，细胞两极间的间隔增大。在极纤丝的作用下，细胞两极间的间隔增大。结果：细胞的每一极都具有与母细胞同样数结果：细胞的每一极都具有与母细胞同样数目的染色体。目的染色体。末期：末期：两组子染色体抵达纺锤体细胞的两极两组子染色体抵达纺锤体细胞的两极细胞核细胞核开场重建：开场重建：染色

20、体解旋染色体解旋细丝状的染色质细丝状的染色质出现新的核仁紧靠核仁组织区、核膜出现新的核仁紧靠核仁组织区、核膜构成两构成两个子核。个子核。细胞质分裂，原来的纺锤体一部分参与核膜构成，细胞质分裂，原来的纺锤体一部分参与核膜构成，一部分构成细胞板，将一个母细胞分割为两个子细一部分构成细胞板，将一个母细胞分割为两个子细胞。胞。有丝分裂过程动画1有丝分裂动画2有丝分裂的周期因物种、细胞种类和生理形状的不同而异。普通间期较长，分裂期很短。哺乳动物离体培育细胞的有丝分裂周期：G1为10小时，S期为9小时，G2为4小时，间期共23小时，而细胞分裂期M只需1小时。有丝分裂三有丝分裂的特殊情况三有丝分裂的特殊情况

21、 正常情况：间期DNA复制一条染色体两条染色单体着丝粒裂开独立的两条子染色体核分裂胞质分裂三有丝分裂的特殊情况三有丝分裂的特殊情况 特殊情况：1、多核细胞：细胞核多次分裂而细胞质不分裂，构成具有很多游离核的多核细胞。2、多线染色体：核内染色体中的染色质线延续复制，但着丝点不裂开，细胞核不分裂，构成多线染色体。* 例如双翅目昆虫摇蚊、果蝇幼虫唾腺细胞中的巨型染色体，其染色体中染色质线可以多达1000条以上，并具有不同的条纹和条带。(四有丝分裂的遗传学特点和意义四有丝分裂的遗传学特点和意义 1.特点 有丝分裂是一种均等式的分裂方式： 首先是核内每条染色体准确地复制为二，然后均等地分配到两个子细胞中

22、，从而使子细胞具有与母细胞同样数量和质量的染色体，即子细胞与母细胞的遗传组成完全一样。 2.意义 这种分裂方式既维持了个体的的正常生长和和发育，又保证了遗传物质在世代间的传送。如人的个体发育：如人的个体发育： 受精卵胚胎胎儿婴儿成年人 1个细胞 1014细胞经过有丝分裂，产生的一直是人体细胞：223三、细胞的减数分裂三、细胞的减数分裂 又称成熟分裂，是有性生殖的生物，在性成熟时，产生性细胞的过程中进展的一种特殊的有丝分裂使细胞染色体数目减半。减数分裂过程：减数分裂前间期减数第一次分裂分裂减数分裂间期(短或无，不进展DNA的复制减数第二次分裂分裂G1期DNA合成前期S期DNA合成期DNA复制和染

23、色体复制一条染色体变为两条姐妹单体G2期DNA合成后期一减数分裂过程一减数分裂过程减数分裂减数分裂：分为前、中、后、末四个时期。：分为前、中、后、末四个时期。1、前期、前期：时间长，变化复杂，分为：时间长，变化复杂，分为5个时期个时期1细线期细线期 染色体开场凝缩和螺旋化，在光镜下逐渐可染色体开场凝缩和螺旋化，在光镜下逐渐可以看到，但仍是细长如线，看不到染色体的双重以看到，但仍是细长如线，看不到染色体的双重性。性。2偶线期偶线期 各对同源染色体分别配对，也称联会。各对同源染色体分别配对，也称联会。 同源染色体：是指一个来自父本，一个来自母本，同源染色体：是指一个来自父本，一个来自母本，形状构造

24、类似，代谢和遗传功能一样的一对染色形状构造类似，代谢和遗传功能一样的一对染色体。否那么称非同源染色体异源染色体。体。否那么称非同源染色体异源染色体。 联会的一对同源染色体称一个二价体联会的一对同源染色体称一个二价体同源染同源染色体对数二价体个数色体对数二价体个数 联会可以从染色体的两端开场，也可以从全长联会可以从染色体的两端开场，也可以从全长的各个不同部分开场，然后扩展到染色体全长。的各个不同部分开场，然后扩展到染色体全长。3粗线期粗线期 同源染色体配对终了，中间构成联会复合体蛋白质构成的物质 染色体明显缩短和变粗，可以看出每一染色体包含两条染色单体一个二价体包含四条单体称一个四分体四分染色体

25、联会的同源染色体二价体四分体 二价体中，由着丝粒区相连的两条单体，互称姐妹单体，反之，称非姐妹单体 非姐妹单体间发生片段交换，但不能看到，经过双线期的交叉可以判别。姐妹单体姐妹单体非姐妹单体一对同源染色体一个二价体一个四分体4双线期双线期 染色体进一步缩短变粗 各个二价体因同源染色体的相互排斥而逐渐松解中间可以看到一处或几处交叉交叉是非姐妹染色单体发生片段交换的位置 交叉点逐渐从着丝粒区向染色体的两个末端挪动，这种景象称交叉端化。着丝粒染色单体交叉5终变期终变期染色体最大程度地凝缩和螺旋化，在光镜下明晰可见。交叉端化尚未终了，二价体均匀分布于核中，是鉴别染色体数目的最适宜时期。中期中期 核仁、

26、核膜解体是进入中期的标志 每个二价体的两个着丝粒分别排在赤道板的两侧，交叉端化点排在赤道板上。 两个着丝粒哪个排在这一侧,哪个排在另一侧，都是随机的。 纺锤体构成，纺锤丝与着丝粒相连。后期后期 在纺锤丝的牵引下，每一对同源染色体开场彼此分别，并分别向纺锤体的两极挪动。 一对同源染色体中，哪一条分向哪一极也是随机的。 分配的结果每极只需每对同源染色体中的一个成员每极染色体数目由2n变为n减数。末期末期 染色体分向两极后解螺旋为细丝核仁、核膜重新出现构成两个子核 同时在赤道板处构成细胞板将细胞质分为两部分两个子细胞连在一同，称二分细胞体末期与有丝分裂末期的区别末期有丝分裂末期染色体数每一染色体包含的单体数n22n1减数分裂 普通的有丝分裂 姐妹染色单体分别，分别进入一个子细胞 染色体数目不变：nn 分为前期中期后期末期减数分裂影片二减数分裂的特点二减数分裂的特点1、染色体复制一次，核分裂两次，因此构成染色体减数的配子2nn： 分裂同源染色体分别，染色体数目减半，由2nn。 分裂姐妹染色单体分别，染色体数目不变，nn。2、前期特别长，而且变化复杂： 分为五期：细线期偶线期粗线期双线期终变期。 包括同源染色体配对、交换和分别。偶线期偶线期粗线期粗线期双线期双线期双线期双线期终变期终变期三减数分裂的遗传学意义三减数分裂的遗传学意义1.减数分裂构成的雌雄性细胞，各具半数染