遗传的细胞基础课件

第二章遗传的细胞基础第二章遗传的细胞基础1主要内容一、染色质与染色体二、有丝分裂与减数分裂三、精子与卵子发生四、性别决定主要内容一、染色质与染色体2光镜下结构细胞膜细胞质细胞核电镜下结构膜相结构非膜相结构细胞膜内质网高尔基复合体线粒体溶酶体过氧化氢体核膜核糖体中心粒微管微丝中等纤维细胞质基质核仁染色质核基质第一节真核细胞的结构光镜下结构细胞膜细胞质细胞核电镜下结构膜相结构非膜相结构细胞3第二节染色质与染色体

一、染色质和染色体染色质（chromatin）定义：间期细胞核内均匀着色的物质，化学本质是DNA和蛋白质。第二节染色质与染色体

一、染色质和染色体4染色质的类型分类异染色质（浓缩染色质、非功能性染色质）螺旋化程度高呈凝集状、染色深、功能上不很活跃、重复顺序DNA、复制时间晚。组成型、兼性异染色质常染色质（伸展染色质、功能性染色质）螺旋化程度低呈松散状、染色浅、有转录功能、单一顺序DNA。

染色质的类型分类异染色质（浓缩染色质、非功5染色体（chromosome）定义：细胞分裂期细胞核中被碱性染料染成兰色的棒状小体；化学本质是DNA和蛋白质。染色质与染色体：同一种物质在细胞不同时期的两种表现形式。染色体（chromosome）定义：细胞分裂期细胞核中被6中期染色体的形态结构染色单体主缢痕（初级缢痕）次缢痕着丝粒centromere短臂（p）长臂（q）主要成分蛋白质含高度重复DNA外层中层内层纺锤体微管姐妹着丝点（动原粒）随体常染色质区异染色质区染色质与染色体是同一物质在不同时期的表现形式中期染色体的形态结构染色单体主缢痕（初级缢痕）次缢痕着丝7遗传的细胞基础课件8

染色体端粒

染色体端粒9二、染色质包装（一）染色质的四级结构一级结构-----核小体二级结构---------螺旋管三级结构---------超螺旋管四级结构-----染色单体二、染色质包装（一）染色质的四级结构10遗传的细胞基础课件111。核小体（nucleosome）——一级结构

遗传的细胞基础课件12球状组蛋白核心H4DNA双螺旋(140-160bp、1.75圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B10nm连接DNA（50-60bp）H1H1核小体核心部连接部DNA分子：组蛋白:八聚体组蛋白H1DNA分子：50—60bp核小体球状组蛋白核心H4DNA双螺旋(140-160bp、1.751310nm

2。螺旋管——二级结构6个核小体缠绕一圈形成的中空性管，外30nm;内10nm,组蛋白H1位于螺旋管内侧内10nm外30nm组蛋白10nm2。螺旋管——二级结构内10nm外30n143.超螺旋管--三级结构：是由螺旋管进一步盘曲而形成直径0.4微米。螺旋管长度压缩40倍。4.染色单体--四级结构：进一步折叠又被压缩了5-6倍。DNA分子长度压缩总计：10×6×40×5=1/8000~1/10000）染色单体着丝点着丝点丝3.超螺旋管--三级结构：是由螺旋管进一步盘曲而形成直径1510倍6倍40倍5倍10倍16遗传的细胞基础课件17（二）袢环结构模型学说螺线管折叠成袢环沿染色体纵轴伸出放射环非组蛋白支架上18个袢环形成微带106个微带构成染色单体（二）袢环结构模型学说螺线管折叠成袢环沿染色体纵轴伸出放射环18袢环模型（loopmodel）染色体支架（非组蛋白）袢环（30nm螺旋管）总长520nm30000~100000万个bp123456789101112131415161718微带一条染色单体约有106个微带。染色单体着丝点着丝点丝袢环模型（loopmodel）染色体支架（非组蛋白）袢环（19二、性染色质（sexchromatin）：间期细胞核中染色体的异染色质部分显示出来的一种特殊结构（一）X染色质1949年Barr等人雌猫神经元细胞核浓缩小体X染色质或Barr小体正常女性间期细胞核中紧贴核膜内缘有一个染色较深，大小为1um的椭圆形小体女性口腔上皮细胞毛囊鞘细胞硫堇染色光镜观察二、性染色质（sexchromatin）：（一）X染色质120X染色体=X染色质+11961年MaryLyon提出X染色体失活假说：1.雌性哺乳动物体细胞有一条X染色体有活性，另一条X失活2.失活在人妊娠第16天3.X染色体的失活是随机的X染色体的剂量补偿：雌性细胞中有一条X染色体发生异固缩，失去转录活性，保证雌雄两性细胞中有一条X染色体保持转录活性，使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平X染色体=X染色质+11961年MaryLyon提21（二）Y染色质正常男性间期细胞荧光染料染色荧光显微镜观察细胞核内荧光小体（0.3um）Y染色质Y染色体=Y染色质（二）Y染色质正常男性间期细胞荧光染料染色荧光显微镜观察细胞22第三节细胞分裂细胞周期：细胞从一次有丝分裂结束开始，下一次有丝分裂结束为止所经历的全过程。G0期细胞周期间期有丝裂期（M期）DNA合成前期（G1期）DNA合成期（S期）DNA合成后期（G2期）前期中期后期末期细胞周期中的细胞G1期G2期S期M期第三节细胞分裂细胞周期：细胞从一次有丝分裂结束开始，下一23间期前期中期后期末期一、有丝分裂﹝体细胞的增殖方式﹞间期前期中期后期末期一、有丝分裂﹝体细胞的增殖方式24遗传的细胞基础课件25二、减数分裂定义：生殖细胞在形成过程中特殊的分裂方式，细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，结果产生染色体数目减半的生殖细胞（配子：精子或卵子）。二、减数分裂定义：生殖细胞在形成过程中特殊的分26减数分裂第一次减数分裂第二次减数分裂前期中期后期末期前期中期后期末期细线期偶线期粗线期双线期终变期减数分裂第一次减数分裂第二次减数分裂前期中期后期末期前期中期27（一）减数分裂I间期细线期偶线期1.同源染色体配对联会2.二价体形成粗线期1.二价体四分体2.非姐妹染色单体之间出现交换。双线期1.联会复合体消失2.同源染色体某些部分分离-交叉终变期中期I后期I1.同源染色体分离（四分体二分体）2.非同源染色体随机组合末期I（一）减数分裂I间期细线期偶线期1.同源染色体配对联28同源染色体：大小形态相同、结构相似，一条来自父亲一条来自母亲，上面载有等位基因的一对染色体。同源染色体：大小形态相同、结构相似，一条来自父亲一条来自母亲29遗传的细胞基础课件30（二）减数分裂II中期II后期II1.姐妹染色单体分离（二分体单分体）2.非姐妹染色单体随机组合。末期II前期II（二）减数分裂II中期II后期II1.姐妹染色单体分离（31减数分裂的生物学意义1.维持了遗传物质的稳定（体细胞2n=46，生殖细胞配子：精子和卵子n=23，受精后受精卵为2n=46）2.是遗传学三大定律的细胞学基础（分离律、自由组合律、连锁互换律）3.是遗传和变异的细胞学基础（同源染色体上的非姐妹染色单体的交换；非同源染色体以及非同源染色体之间的非姐妹染色单体的自由组合。）减数分裂的生物学意义1.维持了遗传物质的稳定（体细胞2n=32

减数分裂与有丝分裂的比较减数分裂与有丝分裂的比较33有丝分裂

减数分裂细胞类型

DNA复制细胞分裂次数子细胞数目染色体数目前期Ⅰ后期Ⅰ中期Ⅰ

一次

一次一次二次子细胞二个子细胞四个减半不变无联会、互换有联会、互换体细胞生殖细胞有丝分裂减数分裂细胞类型

DNA复制细胞分裂次数子细34第四节精子和卵子的发生

一、精子的发生1、部位：睾丸曲精细管上皮

2、过程：(1)增殖期：精原细胞(2n)，有丝分裂(2)生长期：体积增大为初级精母细胞(2n)(3)成熟期：（减数分裂）第一次：2个次级精母细胞（n）第二次：4个精细胞(n)(4)变形期：雄性个体性成熟后，连续进行（二个月左右）3、时间：第四节精子和卵子的发生一、精子的发生1、部位：3546XY46XY46XY46XY46XY46XY46XY46XY23X23Y23X23X23Y23Y23X23X23Y23Y精子发生精原细胞(2n)初级精母细胞(2n)次级精母细胞(n)精细胞(n)精子(n)增殖期生长期成熟期减数分裂变形期46XY46XY46XY46XY46XY46XY46XY4636二、卵子的发生1.部位：卵巢生发上皮2.过程：(1)增殖期：卵原细胞(2n)(2)生长期：初级卵母细胞（2n）(3)成熟期：减数分裂第一次：一个次级卵母细胞、一个第一级体(n)

第二次：一个卵细胞(n)、三个第二级体(n)二、卵子的发生1.部位：卵巢生发上皮2.过程：(1)增殖期：3746XX46XX46XX46XX46XX46XX46XX46XX23X23X卵子发生卵原细胞(2n)初级卵母细胞(2n)次级卵母细胞(n)卵细胞(n)23X23X23X23X第一极体(n)第二极体(n)增殖期生长期成熟期减数分裂46XX46XX46XX46XX46XX46XX46XX46383.时间：卵原细胞增殖在胚胎早期进行400-500万个，6个月初级卵母细胞前期Ⅰ双线期(停顿)400个性成熟后，每月排放一个卵泡中期Ⅱ

受精后，则继续发育未受精，则退化消失成年女子排卵之前36-48小时由前期I双线期继续分裂中期Ⅱ3.时间：卵原细胞增殖在胚胎早期进行400-500万个39卵细胞的形成过程卵细胞的形成过程40性别决定：人类性别是细胞中的性染色体所决定的。第四节人类性别决定的染色体机制男性为XY产生含有X、Y染色体两种精子女性为XX只能形成一种含X染色体的卵子人类的男女比例大致保持1：1。受精时:卵子XY的受精卵发育成男性Y型精子卵子XX的受精卵发育成女性X型精子性别决定：人类性别是细胞中的性染色体所第四节人类性别决定41Y染色体在性别决定中起主导作用基因定位于Yp11.3有一个决定睾丸决定因子（testcs-determiningfactor，TDF）基因，无论有几条X染色体都将有睾丸而发育成男性。人类Y染色体由拟常染色体区域和Y-特异区域。

X染色体和Y染色体之间在拟常染色体区域重组。Y染色体特异区域在减数分裂中作为一个整体分离并编码几个基因，这些基因对性腺分化及男性生育能力为必须的。Y染色体在性别决定中起主导作用人类Y染色体由拟常染色体42

1990年Sinclair等发现了一个新基因SRY（sex—determiningregionofYchromosome），越来越多的证据表明SRY和人类性别决定确有关系。最近的研究表明，SRY可能与睾丸发育的启动相关。

X染色体短臂上的SRVX基因可抑制SRY作用。5号和9号染色体臂上的转录因子SRA则可激活SRY。所以，性别决定可能受多重基因的影响。1990年Sinclair等发现了一个新基因SRY（s43小结一、染色质与染色体二、有丝分裂与减数分裂三、精子与卵子发生四、性别决定的染色体机制小结一、染色质与染色体44三基要求一、基本概念染色质与染色体常染色质与异染色质结构异染色质、兼性异染色质(x染色质)二、问题细胞周期各时相的事件精子、卵子发生的异同减数分裂的生物学意义三基要求一、基本概念45第二章遗传的细胞基础第二章遗传的细胞基础46主要内容一、染色质与染色体二、有丝分裂与减数分裂三、精子与卵子发生四、性别决定主要内容一、染色质与染色体47光镜下结构细胞膜细胞质细胞核电镜下结构膜相结构非膜相结构细胞膜内质网高尔基复合体线粒体溶酶体过氧化氢体核膜核糖体中心粒微管微丝中等纤维细胞质基质核仁染色质核基质第一节真核细胞的结构光镜下结构细胞膜细胞质细胞核电镜下结构膜相结构非膜相结构细胞48第二节染色质与染色体

一、染色质和染色体染色质（chromatin）定义：间期细胞核内均匀着色的物质，化学本质是DNA和蛋白质。第二节染色质与染色体

一、染色质和染色体49染色质的类型分类异染色质（浓缩染色质、非功能性染色质）螺旋化程度高呈凝集状、染色深、功能上不很活跃、重复顺序DNA、复制时间晚。组成型、兼性异染色质常染色质（伸展染色质、功能性染色质）螺旋化程度低呈松散状、染色浅、有转录功能、单一顺序DNA。

染色质的类型分类异染色质（浓缩染色质、非功50染色体（chromosome）定义：细胞分裂期细胞核中被碱性染料染成兰色的棒状小体；化学本质是DNA和蛋白质。染色质与染色体：同一种物质在细胞不同时期的两种表现形式。染色体（chromosome）定义：细胞分裂期细胞核中被51中期染色体的形态结构染色单体主缢痕（初级缢痕）次缢痕着丝粒centromere短臂（p）长臂（q）主要成分蛋白质含高度重复DNA外层中层内层纺锤体微管姐妹着丝点（动原粒）随体常染色质区异染色质区染色质与染色体是同一物质在不同时期的表现形式中期染色体的形态结构染色单体主缢痕（初级缢痕）次缢痕着丝52遗传的细胞基础课件53

染色体端粒

染色体端粒54二、染色质包装（一）染色质的四级结构一级结构-----核小体二级结构---------螺旋管三级结构---------超螺旋管四级结构-----染色单体二、染色质包装（一）染色质的四级结构55遗传的细胞基础课件561。核小体（nucleosome）——一级结构

遗传的细胞基础课件57球状组蛋白核心H4DNA双螺旋(140-160bp、1.75圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B10nm连接DNA（50-60bp）H1H1核小体核心部连接部DNA分子：组蛋白:八聚体组蛋白H1DNA分子：50—60bp核小体球状组蛋白核心H4DNA双螺旋(140-160bp、1.755810nm

2。螺旋管——二级结构6个核小体缠绕一圈形成的中空性管，外30nm;内10nm,组蛋白H1位于螺旋管内侧内10nm外30nm组蛋白10nm2。螺旋管——二级结构内10nm外30n593.超螺旋管--三级结构：是由螺旋管进一步盘曲而形成直径0.4微米。螺旋管长度压缩40倍。4.染色单体--四级结构：进一步折叠又被压缩了5-6倍。DNA分子长度压缩总计：10×6×40×5=1/8000~1/10000）染色单体着丝点着丝点丝3.超螺旋管--三级结构：是由螺旋管进一步盘曲而形成直径6010倍6倍40倍5倍10倍61遗传的细胞基础课件62（二）袢环结构模型学说螺线管折叠成袢环沿染色体纵轴伸出放射环非组蛋白支架上18个袢环形成微带106个微带构成染色单体（二）袢环结构模型学说螺线管折叠成袢环沿染色体纵轴伸出放射环63袢环模型（loopmodel）染色体支架（非组蛋白）袢环（30nm螺旋管）总长520nm30000~100000万个bp123456789101112131415161718微带一条染色单体约有106个微带。染色单体着丝点着丝点丝袢环模型（loopmodel）染色体支架（非组蛋白）袢环（64二、性染色质（sexchromatin）：间期细胞核中染色体的异染色质部分显示出来的一种特殊结构（一）X染色质1949年Barr等人雌猫神经元细胞核浓缩小体X染色质或Barr小体正常女性间期细胞核中紧贴核膜内缘有一个染色较深，大小为1um的椭圆形小体女性口腔上皮细胞毛囊鞘细胞硫堇染色光镜观察二、性染色质（sexchromatin）：（一）X染色质165X染色体=X染色质+11961年MaryLyon提出X染色体失活假说：1.雌性哺乳动物体细胞有一条X染色体有活性，另一条X失活2.失活在人妊娠第16天3.X染色体的失活是随机的X染色体的剂量补偿：雌性细胞中有一条X染色体发生异固缩，失去转录活性，保证雌雄两性细胞中有一条X染色体保持转录活性，使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平X染色体=X染色质+11961年MaryLyon提66（二）Y染色质正常男性间期细胞荧光染料染色荧光显微镜观察细胞核内荧光小体（0.3um）Y染色质Y染色体=Y染色质（二）Y染色质正常男性间期细胞荧光染料染色荧光显微镜观察细胞67第三节细胞分裂细胞周期：细胞从一次有丝分裂结束开始，下一次有丝分裂结束为止所经历的全过程。G0期细胞周期间期有丝裂期（M期）DNA合成前期（G1期）DNA合成期（S期）DNA合成后期（G2期）前期中期后期末期细胞周期中的细胞G1期G2期S期M期第三节细胞分裂细胞周期：细胞从一次有丝分裂结束开始，下一68间期前期中期后期末期一、有丝分裂﹝体细胞的增殖方式﹞间期前期中期后期末期一、有丝分裂﹝体细胞的增殖方式69遗传的细胞基础课件70二、减数分裂定义：生殖细胞在形成过程中特殊的分裂方式，细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，结果产生染色体数目减半的生殖细胞（配子：精子或卵子）。二、减数分裂定义：生殖细胞在形成过程中特殊的分71减数分裂第一次减数分裂第二次减数分裂前期中期后期末期前期中期后期末期细线期偶线期粗线期双线期终变期减数分裂第一次减数分裂第二次减数分裂前期中期后期末期前期中期72（一）减数分裂I间期细线期偶线期1.同源染色体配对联会2.二价体形成粗线期1.二价体四分体2.非姐妹染色单体之间出现交换。双线期1.联会复合体消失2.同源染色体某些部分分离-交叉终变期中期I后期I1.同源染色体分离（四分体二分体）2.非同源染色体随机组合末期I（一）减数分裂I间期细线期偶线期1.同源染色体配对联73同源染色体：大小形态相同、结构相似，一条来自父亲一条来自母亲，上面载有等位基因的一对染色体。同源染色体：大小形态相同、结构相似，一条来自父亲一条来自母亲74遗传的细胞基础课件75（二）减数分裂II中期II后期II1.姐妹染色单体分离（二分体单分体）2.非姐妹染色单体随机组合。末期II前期II（二）减数分裂II中期II后期II1.姐妹染色单体分离（76减数分裂的生物学意义1.维持了遗传物质的稳定（体细胞2n=46，生殖细胞配子：精子和卵子n=23，受精后受精卵为2n=46）2.是遗传学三大定律的细胞学基础（分离律、自由组合律、连锁互换律）3.是遗传和变异的细胞学基础（同源染色体上的非姐妹染色单体的交换；非同源染色体以及非同源染色体之间的非姐妹染色单体的自由组合。）减数分裂的生物学意义1.维持了遗传物质的稳定（体细胞2n=77

减数分裂与有丝分裂的比较减数分裂与有丝分裂的比较78有丝分裂

减数分裂细胞类型

DNA复制细胞分裂次数子细胞数目染色体数目前期Ⅰ后期Ⅰ中期Ⅰ

一次

一次一次二次子细胞二个子细胞四个减半不变无联会、互换有联会、互换体细胞生殖细胞有丝分裂减数分裂细胞类型

DNA复制细胞分裂次数子细79第四节精子和卵子的发生

一、精子的发生1、部位：睾丸曲精细管上皮

2、过程：(1)增殖期：精原细胞(2n)，有丝分裂(2)生长期：体积增大为初级精母细胞(2n)(3)成熟期：（减数分裂）第一次：2个次级精母细胞（n）第二次：4个精细胞(n)(4)变形期：雄性个体性成熟后，连续进行（二个月左右）3、时间：第四节精子和卵子的发生一、精子的发生1、部位：8046XY46XY46XY46XY46XY46XY46XY46XY23X23Y23X23X23Y23Y23X23X23Y23Y精子发生精原细胞(2n)初级精母细胞(2n)次级精母细胞(n)精细胞(n)精子(n)增殖期生长期成熟期减数分裂变形期46XY46XY46XY46XY46XY46XY46XY4681二、卵子的发生1.部位：卵巢生发上皮2.过程：(1)增殖期：卵原细胞(2n)(2)生长期：初级卵母细胞（2n）(3)成熟期：减数分裂第一次：一个次级卵母细胞、一个第一级体(n)

第二次：一个卵细胞(n)、三个第二级体(n)二、卵子的发生1.部位：卵巢生发上皮2.过程：(1)增殖期：8246XX46XX46XX46XX46XX46XX46XX46XX23X23X卵子发生卵原细胞(2n)初级卵母细胞(2n)次级卵母细胞(n)卵细胞(n)23X23X23X23X第一极体(n)第二极体(n)增殖期生长期成熟期减数分裂46XX46XX46XX46XX46XX46XX46XX46833.时间：卵原细胞增殖在胚胎早期进行400-500万个