第一章 遗传的细胞学基础

第一章

遗传的细胞学基础授课教师：E-mail:内容提要第一节、细胞概述第二节、遗传物质的主要载体——染色体第三节、染色体在细胞分裂中的传递第四节、配子的发生和染色体周史

根据细胞结构的复杂程度，可把细胞分为原核细胞和真核细胞。1、原核细胞细胞壁：细胞壁酸和肽聚糖（原核生物特有）细胞膜：蛋白质和磷脂，流动，与真核细胞相似细胞质：DNA、RNA、Pr等，除核糖体外没有细胞器的分化

拟核：没有核膜和核仁，没有真正的细胞核。

DNA裸露，不与蛋白质结合，每个细胞内只有一条DNA第一节细胞概述2、真核细胞细胞壁：纤维素，植物细胞，保护

细胞膜：蛋白质和磷脂，选择透过性，信息传递、能量转换、代谢调控、细胞识别

线粒体：酶，氧化磷酸化，氧化和呼吸作用中心，细胞动力工厂；DNA，半自主细胞质：质体：叶绿体，光合作用；DNA，半自主

核糖体：RNA，蛋白质的加工厂

内质网：连接质膜与核膜，运转蛋白质合成原料和产物的通道

核膜：核孔，核质物质交流、遗传信息流向细胞核：核液：与蛋白质合成有关（主导）核仁：DNA、RNA、Pr，细胞分裂过程中，分散，重聚，合成rRNA。

染色质和染色体：同一种物质在细胞分裂过程中表现的不同形态，遗传物质的主要载体

遗传物质的分布主要在染色体上细胞质内细胞核遗传细胞质遗传生物的遗传（所以说，染色体是遗传物质的主要载体）例：紫茉莉叶色的遗传遗传物质主要存在于细胞核内即染色质/染色体上

染色质：在细胞尚未进行分裂的核中，可看到许多用碱性染料染色较深的纤细网状物染色体：细胞分裂时，核内出现的用碱性染料染色较深的结构，是遗传物质的主要载体。染色质和染色体是同一种物质在细胞分裂过程中的不同表现形式。第二节、遗传物质的主要载体（染色体）中期染色体形态1长臂2着丝点3主缢痕4短臂5次缢痕6随体1、染色体的形态特征染色体的形态表现形式(臂比)中间着丝点染色体(等臂)：V近中着丝点染色体：L近端着丝点染色体：近似棒状端着丝点染色体：棒状颗粒状染色体：颗粒状图染色体的形态2、染色体数目每种生物细胞中的染色体数目是相对恒定的，体细胞的染色体数目用2n表示，性细胞中的染色体数目用n表示。同源染色体：形态、结构相同非同源染色体：形态、结构不同水稻2n=24，小麦2n=42玉米2n=20果蝇2n=8人类2n=46洋葱2n=16蚕豆2n=12大蒜2n=16不同物种间染色体数目差别很大。物种染色体数目的多少与该物种的进化程度无关。染色体组型分析（核型分析）：根据染色体长度、着丝点位置、臂比、随体有无等特点，对各对同源染色体进行分类、编号，研究一个细胞的整套染色体。图人类染色体核型一、原核细胞的分裂二、真核细胞的有丝分裂三、真核细胞的减数分裂第三节、染色体在细胞分裂中的传递二、真核细胞的有丝分裂1、间期2、分裂期

前期中期后期末期

间期

(interphase)1、间期2、分裂期：前期、中期、后期、末期

（1）前期(prophase)

晚前期(lateprophase)(图例为洋葱根尖切片)染色体核仁中心体早前期(earlyprophase)(图例为洋葱根尖切片)（2）中期(metophase)中期(metophase)纺缍丝（3）后期(anaphase)着丝粒后期(anaphase)（4）末期(telophase)末期(telophase)早前期晚前期早后期晚后期末期中期间期间期早前期晚前期中期后期末期形成两个子细胞3、有丝分裂的遗传学意义核内每个染色体准确的复制，然后有规则而均匀地分配到两个子细胞中，从而使两个子细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体。维持了个体的正常生长和发育。保证了遗传物质在世代间的连续性和稳定性。三、真核细胞的减数分裂1、分裂过程又称成熟分裂，是有性生殖生物在性成熟时产生性细胞过程中的一种特殊的有丝分裂方式。其中染色体复制一次，核分裂两次，因此形成染色体减数的配子。主要特点：1）前期I联会

2）两次分裂第一次减数第二次等数图植物减数分裂模式图减数第一次分裂

前期Ｉ根据染色体的形态，可分为5个阶段：〖细线期〗细胞核内出现细长、线状染色体，每条染色体含有两条姐妹染色单体。〖偶线期〗又称配对期。细胞内的同源染色体两两侧面紧密相连进行配对，这一现象称作联会。〖粗线期〗染色体连续缩短变粗，同时,四分体中的非姐妹染色单体之间发生了DNA的片断交换，从而导致了父母基因的互换，产生了基因重组，但每个染色单体上仍都具有完全相同的基因。〖双线期〗发生交叉的染色单体开始分开。由于交叉常常不止发生在一个位点，因此，染色体呈现V、X、8、O等各种形状。〖终变期〗(又叫浓缩期）染色体变得更为浓缩和粗短。这一时期交叉向染色体两端移动，并逐渐接近于末端，该过程叫交叉的端化。中期Ｉ：各成对的同源染色体双双移向细胞中央的赤道板，着丝点成对排列在赤道板两侧，细胞质中形成纺锤体。后期Ｉ：由纺锤丝的牵引，使成对的同源染色体各自发生分离，并分别移向两极。末期Ｉ：到达两极的同源染色体又聚集起来，重现核膜、核仁，然后细胞分裂为两个子细胞。这两个子细胞的染色体数目，只有原来的一半。重新生成的细胞紧接着发生第二次分裂。注：1.染色体复制是在的第一次分裂间期进行的，一旦复制完成，精原细胞就称作初级精母细胞。2.一个初级精母细胞经过第一次减数分裂成为两个次级精母细胞，一个初级卵母细胞经过第一次减数分裂成为一个次级卵母细胞和一个极体。3.减数第一次分裂的目的是实现同源染色体的分离，染色体数目减半。DNA分子数目减半。（相对于复制后而言）减数第二次分裂与减数第一次分裂紧接，也可能出现短暂停顿。染色体不再复制。前期Ⅱ染色体首先是散乱地分布于细胞之中。而后再次聚集，核膜、核仁再次消失，再次形成纺锤体。中期Ⅱ

染色体的着丝点排列到细胞中央赤道板上。注意此时已经不存在同源染色体了。后期Ⅱ

每条染色体的着丝点一分为二，两条姊妹染色单体也随之分开，成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别移向细胞的两极。末期Ⅱ

重现核膜、核仁，到达两极的染色体，分别进入两个子细胞。两个子细胞的染色体数目与初级精母细胞相比减少了一半。至此，第二次分裂结束。注：1.第二次减数分裂的目的是着丝点分裂，实现染色单体分离。分裂结果是染色体数目不变，DNA分子数目减半。2.两个次级精母细胞经过第二次减数分裂成为四个精细胞，精细胞必须再经历一系列复杂的形态变化才成为精子。结果是一个精原细胞经过减数分裂和一系列的形态发育并最终成为四个精子。3.一个次级卵母细胞经过第二次减数分裂成为一个卵细胞和一个极体；第一次分裂产生的一个极体再分为两个极体。不久，三个极体都会退化消失。结果是一个卵原细胞经过减数分裂最终只成为一个卵细胞。2、减数分裂的遗传学意义

（1）、精子(n)+卵细胞(n)=2n

染色体数目恒定性、物种相对稳定性（2）、非姊妹染色单体间交换、后期I同源染色体随机分离

变异、生物进化

第四节、配子的发生和染色体周史一、高等动物配子的发生和生活史（生物个体发育的全过程）二、高等植物配子的发生和世代交替以玉米为例高等植物雌雄配子形成过程1、孢子体时期成熟的玉米种子长出的绿色植株称孢子体。玉米生长到一定时期就产生雄花序和雌花序，雌雄同株异花植物。2、小孢子发生与雄配子体的形成

雄花序着生在茎的顶端，雄花里雄蕊花药的表皮下出现孢原细胞，孢原细胞经几次分裂成为小孢子母细胞（2n）,小孢子母细胞经过减数分裂的连续两次分裂形成四个小孢子（n）——单核花粉粒。小孢子经过一次有丝分裂，产生一个小的生殖核（n）和一个大的营养核（n）的双核花粉粒，生殖核再经过一次有丝分裂，产生两个精核（n），这个三核花粉粒就是雄配子体。3、大孢子发生和雌配子体的形成雌花序着生在植株上部叶腋处。雌花里雌蕊基部的子房中出现孢原细胞。经过一次有丝分裂产生两个细胞，其中一个发育为大孢子母细胞（2n）。大孢子母细胞经过减数分裂形成四个子细胞（n），其中三个退化，留下来的大孢子又经过三次有丝分裂，形成8个单倍体核的胚囊，即雌配子体。其中，近珠孔一端的三个核发育成三个细胞，中间一个是卵细胞，旁边两个是助细胞，与卵细胞相对的一端是三个反足细胞，另外，两个核从两端移向中央，成为极核，以后融合发育成二倍体的极细胞。4、授粉与受精成熟的花粉粒落在雌蕊的柱头上，经过萌发，