遗传的染色体学说课件

1、第三章 遗传的染色体学说Chapter 3 Chromosome Theory of Heredity 教学时数：3学时一 教学目的与要求：要求学生了解遗传的染色体学说的内容，掌握染色体的形态、类型与结构，细胞有丝分裂、减数分裂的过程，动植物配子的形成过程，达到熟练掌握减数分裂和遗传的染色体学说，为今后的学习和研究奠定遗传的细胞学基础。二 教学重点：染色体的形态、类型与结构,细胞减数分裂的过程，动植物配子的形成过程，染色体的形态结构。三 教学难点：细胞减数分裂的过程，植物雌雄配子形成过程。四 本章主要阅读文献资料： 1、P.C. Winner, G.I. Hickey & H.L. Fletc

2、her,Instant Notes in Genetics, BIOS Scientific Publishers Limited,2019.122、王亚馥，戴灼华 主编：遗传学，高等教育出版社，2019年6月版。3、贺竹梅 编著：现代遗传学教程，中山大学出版社，2019年3月版。4、朱军 主编：遗传学（第3版），中国农业出版社，2019年1月版。5、李振刚 编著：分子遗传学，科学出版社，2000年1月版。6、张玉静 主编：分子遗传学，科学出版社，2000年4月版。7、赵寿元，乔守怡 主编：现代遗传学，高等教育出版社，2019年8月版。8、蔡绍京，徐珊 主编：医学遗传学，科学出版社，2019年

3、9月版。9、卢龙斗 主编：普通遗传学，科学出版社，2009年8月版。 本章结构The structure of this chapter第一节 细胞第二节 细胞分裂第三节 染色体周史 第四节 遗传的染色体学说一 细胞的构造（一）原核细胞结构第一节 细胞(cell)细胞壁(cell wall) 细胞膜(plasma membrane)拟核(Nucleoid)性纤毛(pili)核糖体(Ribosome)鞭 毛(Flagella)（二）真核细胞结构二 遗传物质的主要载体染色体 一个染色体是一条卷曲的、由蛋白质包裹的双链DNA。（一）染色体的数目 每一种生物的染色体数目是恒定的。多数高等动植物的身体细

4、胞中有两组同样的染色体称二倍体，以2n表示。亲本的每一配子带有一组染色体叫单倍体，以n示。例如玉米的二倍体染色体数2n20，即玉米有10对染色体。人的染色体数2n46，即有23对染色体。但多数微生物的营养体是单倍体，如链孢霉的单倍体染色体数是7。 有丝分裂中期是观察染色体的最佳时期。（二）染色体的形态 每一物种的染色体都有其特定的形态，结构，数目。其形态，结构，数目具有稳定性，连续性。在高等动植物中体细胞染色体具有成对性。 1 2 3 1.中间着丝粒染色体或亚中间着丝粒染色体 (metacentric chromosome or submetacentric chromosome M or S

5、M ) 2.近端着丝粒染色体(subtelocentric chromosome ST) 3.端着丝粒染色体(telocentric chromosome T ) 在任何物种，完整的二倍体染色体组被称为染色体组型或核型(kayotype)。常染色体体积从大到小逐一编号，性染色体被称为X和Y染色体。 端粒(temomere)是染色体的特殊结构。它们含有由短小且简单的DNA组成的多次重复序列。在人类，这重复序列为TTAGGG,但在不同的真核生物间会有一些小变化。特殊的蛋白结合在端粒区域，可以阻止不同染色体端部之间的重组。每个端粒重复序列的数量在生殖细胞中很高，但在体细胞中随年龄增长而减少，这是老化

6、过程的一个分子标志。端粒长度由端粒酶(telomerase)维持,该酶含有与端粒重复DNA序列互补的RNA，可作为端粒伸展的模板。端粒酶在体细胞中不存在，但会重新出现于肿瘤细胞中，在肿瘤细胞中端粒的长度是稳定的。着丝粒和端粒着丝粒由三个功能区组成中部的元件(II)由8090bp组成，A+T含量高，90%；左侧的元件(I)含有PuTCACPuTG顺序（Pu是嘌呤），右侧的元件(III)是由26bp组成的保守区，此区也是A-T丰富区。所有真核生物的着丝粒功能都相同，但其DNA却具有种的特异性。端粒的功能保持染色体的稳定使线形DNA的顺利复制影响染色体的行为可能控制细胞的寿命和核骨架的组成有关（三）

7、 染色体的化学组成和结构 染色体主要由DNA和蛋白质两类物质组成。每一染色单体的骨架是一线形DNA分子，许多蛋白质分子结合在这DNA骨架上，成为DNA蛋白质纤丝。 分析染色体上的蛋白质组成，有两类：一类是低分子量的碱性组蛋白，另一类是酸性蛋白质，后者的种类和数量不十分恒定。组蛋白的种类、数量都很恒定，其含量大致与DNA相等，故人们猜测组蛋白在DNA蛋白质纤丝形成中起重要作用。1974年，Kornberg提出染色体超微结构的绳珠模型。 DNA蛋白质的基本结构单位是核体，每个核体的核心由8个组蛋白分子组成，呈扁圆形。DNA双链环绕在核心的外面约1.75圈，计140个bp。核体与核体之间有DNA连丝

8、约60个bp，连丝上有一组蛋白分子H1。 由于不同H1的相互作用，核体可卷曲盘旋，呈螺线管状结构。(四）染色质的结构绳珠模型和30nm纤维30nm纤维(直径30nm)核小体重复单元核心+连接DNA 约 200bp组蛋白H1核小体连接DNA100bp平均55bp染色体的高级结构10nm的核丝（nucleofilament） 30nm 螺旋管（solenoid）放射环模型（radeal loop model）螺旋环模（MarsdenLaemmli,1979,Paulson.,1982）放射环和螺旋环共存模型（Rattner和Lin，1985）袢环模型（J.Painta和D.Coffey,1984）

9、螺旋折叠（helically folded）(Boy de Tour,Ey和Laemmli U.K.1988)等模型侧环模型30nm螺旋管核小体的结构（五）染色质环的结构核基质(Nuclear Matrix)300nm30nm纤维(30nm fiber)The Organization of 30nm fiber into chromosomal loops一 原核细胞的分裂第二节 细胞分裂二 有丝分裂(mitosis)早前期晚前期中期早后期晚后期末期三 减数分裂(meiosis)细线期粗线期偶线期双线期浓缩期中期I中期II后期I末期I后期II第三节 染色体周史 现在从染色体数目的变化（2nn

10、 ，n2n）来看生物个体发育的周史。一 动物生活史初级卵母细胞2n(Primary oocyte)卵子形成(Oogenesis)精子形成(Spermatogenesis)初级精母细胞2n(Primary spermatocyte)次级精母细胞(Secondary spermatocyte)精细胞（Spermatids）精子（spermatozoa)第一极体(First polar body)卵细胞(ovum)第二极体n(Second polar body)性原细胞（gonia)次级母细胞初级母细胞次级卵母细胞（Secondary oocyte)配子(gametes)合子(zygote)III卵

11、原细胞2n(oogonia)精原细胞2n(spermatogonia)受精卵(oosperm)胚胎(embryo)动物个体二 植物生活史雄花小孢子母细胞(2n)小孢子大孢子母细胞(2n)大孢子(n)减数分裂减数分裂花粉成熟花粉精核(n)发芽花粉胚囊(n)极核 卵核雌花种子胚乳(3n)胚(2n)孟德尔因子 染色体配对分离独立分配自由组合A a A aA BA b a Ba b第四节 遗传的染色体学说一 遗传的染色体学说二 染色体学说对分离定律的解释P:YYYYYYYYYYyyyyyyyyyyF1:F2:雄配子雌配子三 配子形成时染色体和基因的分离YYyyYYyyYYyyYYyy中期I同源染色体配

12、对后期I同源染色体分向两极末期I形成两个次级性母细胞末期II形成四个配子四 配子形成时染色体和基因的自由组合YY yyRR rr中期I同源染色体配对后期I同源染色体分向两极末期I形成两个次级性母细胞末期II形成四个配子YYyyYYyyRRrrRRrrYYyyrrRRYRYRyryrYrYryRyR本章要点 减数分裂过程中染色体的分离对应于等位基因的分离和自由组合，这是遗传的染色体学说。位于同源染色体上的两个等位基因在第一次减数分裂中随着染色体的分离而分离，从而导致性状的分离，这是孟德尔分离定律的物理基础；由于每个二价体中的染色体独立分配，位于不同源染色体上的等位基因也随之独立分配，导致基因的自

13、由组合，从而实现性状的 自由组合，这是孟德尔自由组合定律的基础。本章思考题1 有丝分裂和减数分裂的区别在哪里？从遗传学角度来看，这两次分裂各有什么意义？那么，无性生殖会发生分离吗？试加说明。 2 水稻的正常孢子体组织，染色体数目是12对，问下列各组织的染色体数目是多少（1）胚乳；（2）花粉管的管核；（3）胚囊；（4）叶（5）根端；（6）种子的胚；（7）颖片； 3 用基因型Aabb的玉米花粉给基因型AaBb的玉米雌花授粉，你预期下一代胚乳的基因型是什么类型，比例如何？ 4 某生物有两对同源染色体，一对染色体是中间着丝粒，另一对是端部着丝粒，以模式图方式画出：（1） 第一次减数分裂的中期图。 （2

14、） 第二次减数分裂的中期图。5 蚕豆的体细胞是12个染色体，也就是6对同源染色体（6个来自父本，6个来自母本）。一个学生说，在减数分裂时，只有1/4的配子，它们的6个染色体完全来自父或母本，你认为他的回答对吗？ 6 在玉米中（1） 5个小孢子母细胞能产生多少配子？ （2） 5个大孢子母细胞能产生多少配子？（3） 5个花粉细胞能产生多少配子？（4） 5个胚囊能产生多少年个配子7马的二倍体染色体数是64，驴的二倍体染色体数是62。 （1） 马和驴的杂种染色体数是多少？（2） 如果马和驴之间在减数分裂时很少或没有配对，你是否能说明马-驴杂种是可育还是不育？8 玉米中，与糊粉层着色有关的基因很多，其中三对是A-a，I-i,和Pr-pr。要糊粉层着色，除其他有关基因必须存在外，还必须有A基因存在，而且