细胞分裂染色体学说演示文稿

细胞分裂染色体学说演示文稿当前1页，总共88页。（优选）细胞分裂染色体学说当前2页，总共88页。(一)染色质的结构及类型

1.化学组成DNA：遗传物质蛋白质组蛋白(histone)：呈碱性，结构稳定；与DNA结合，维持染色质结构，与DNA含量呈一定的比例。非组蛋白(nonhistone)：呈酸性，种类和含量不稳定；可能与染色质结构调节有关，在DNA遗传信息的表达中有重要作用。可能存在少量的RNA当前3页，总共88页。2.基本结构单位：核小体(nucleosome)

组蛋白:(H2A-H2B-H3-H4)2组蛋白八聚体，直径约10nm。DNA链：DNA双螺旋链盘绕于组蛋白八聚体表面1.75圈，约146bp。连接丝(linker)：核小体间的连接部分，两个核小体之间的DNA双链；长约50-60bp。组蛋白H1：结合于连接丝与核小体的接合部位。当前4页，总共88页。当前5页，总共88页。当前6页，总共88页。当前7页，总共88页。3.染色质的高级结构二级结构：核小体螺旋化，每周6个，形成外径30nm、内径10nm，螺距11nm的螺线管。三级结构：螺线管进一步螺旋化，形成直径为300nm的圆筒状超螺线管。四级结构：超螺线管进一步螺旋折叠，形成长2～10m的染色单体。当前8页，总共88页。当前9页，总共88页。宽度增加长度压缩第一级DNA+组蛋白核小体5倍7倍第二级核小体螺线管3倍6倍第三级螺线管超螺线管13倍40倍第四级超螺线管染色体2.5-5倍5倍500-1000倍8400倍

(8000-10000)染色体形成过程中长度与宽度的变化当前10页，总共88页。4.染色质的类型①常染色质：在间期细胞核内，对碱性染料着色浅、染色质纤维折叠压缩程度低，处于较为伸展状态的染色质。②异染色质：在间期细胞核内，对碱性染料着色深、染色质纤维折叠压缩程度高，处于聚缩状态的染色质。

组成型异染色质：整个细胞周期内都处于凝聚状态。

兼性异染色质：在一定时期呈现凝聚状态。当前11页，总共88页。两种染色质的区别常染色质异染色质部位核中央核周缘染色浅亮深纤维直径10nm25nm螺旋化低、伸展DNA高、颗粒状DNA单一或中度重复高度重复转录活性有无复制早晚当前12页，总共88页。(二)染色体的形态、数目和结构当前13页，总共88页。染色体的电镜照片当前14页，总共88页。1.染色体的形态类型按着丝粒位置划分：中间着丝粒染色体近中着丝粒染色体近端着丝粒染色体端着丝粒染色体当前15页，总共88页。

中间着丝粒染色体着丝粒位于染色体中部，两臂长度大致相等；细胞分裂后期由于纺锤丝牵引着丝粒向两极移动，染色体表现为“V”形。

当前16页，总共88页。近中着丝粒染色体着丝粒偏向染色体的一端，两臂长度不等，分别称为长臂和短臂；在细胞分裂后期染色体呈“L”形。当前17页，总共88页。近端着丝粒染色体着丝粒接近染色体的一端，染色体两臂长度相差很大。细胞分裂后期染色体近似棒状。当前18页，总共88页。端着丝粒染色体着丝粒位于染色体的一端，因而染色体只有一条臂，细胞分裂后期呈棒状。有人认为真正的端着丝粒染色体可能并不存在，观察到的端着丝粒染色体可能只是由于短臂太短，在光学显微镜下不能观察到而已。当前19页，总共88页。粒状染色体两条臂都极短，整个染色体呈颗粒状。当前20页，总共88页。由着丝粒位置划分染色体的标准当前21页，总共88页。2.染色体的数目和大小（1）染色体数目各种生物的染色体数目都是相对恒定的。如体细胞内染色体数目为2n，配子细胞中为n。当前22页，总共88页。（2）染色体大小染色体大小主要指长度，各物种差异很大，同一物种染色体宽度大致相同。长约0.25～30μｍ。单子叶植物一般比双子叶植物的染色体大；植物的染色体一般比动物的染色体大。当前23页，总共88页。3.巨大染色体多线染色体灯刷染色体当前24页，总共88页。多线染色体发现：1881年，意大利的巴尔比安尼(Balbiani)在双翅目昆虫摇蚊幼虫的唾腺细胞中发现。后来其他学者又分别在果蝇和其它蝇类幼虫的唾腺细胞里观察到。产生原因：由于染色体连续复制而细胞不分裂造成，通常由500～1000条以上的染色质丝聚集而成。当前25页，总共88页。细胞分裂间期多线染色体的形态由于成百上千的染色质丝并排，就使染色体由于不同区段的螺旋化程度差异而在间期呈现清晰的带纹。当前26页，总共88页。果蝇幼虫唾液腺多线染色体当前27页，总共88页。当前28页，总共88页。灯刷染色体发现：鱼类、两栖类、爬行类、鸟类及某些无脊椎动物的卵母细胞中发现。形态特点：染色体中轴的两侧有许多精细而对称的环状突出，形似灯刷。形成：它是一对同源染色体，之间有一个或多个交叉；螺旋化的染色质构成灯刷染色体的中轴。环状突起是由于部分染色质没有螺旋化，或者螺旋化的程度较低。当前29页，总共88页。灯刷染色体当前30页，总共88页。(三)核型分析与染色体显带核型：一个细胞中全套的中期染色体，也称染色体组型，包括染色体的数目、大小、形态特征等。核型分析：按照染色体的数目、大小和着丝粒位置、臂比、次缢痕、随体等形态特征，对生物核内的染色体进行配对、分组、归类、编号等分析的过程，又称为染色体组型分析。染色体显带：通过特殊的染色方法对染色体进行染色，使染色体上出现明显而稳定的染色条带，从而对核型进行分析鉴定。当前31页，总共88页。当前32页，总共88页。人类的染色体核型当前33页，总共88页。人类染色体Q带带型分析当前34页，总共88页。人类染色体G带带型分析当前35页，总共88页。二、有丝分裂(mitosis)G1

期S期间期（interphase）

细胞周期G2期前期(prophase)M期中期(metaphase)后期(anaphase)

末期(telophase)

当前36页，总共88页。当前37页，总共88页。当前38页，总共88页。间期(interphase)指细胞上一次分裂结束到下一次分裂开始之前的时期。特征：染色质解螺旋、松散分布在细胞质中，核仁染色深。在光学显微镜下细胞状态不发生明显变化(早期有人称之为静止期)。事实上细胞处于生理、生化反应高度活跃的阶段，其呼吸和合成代谢都非常旺盛。当前39页，总共88页。根据DNA合成的特点，将间期分为：G1期：

DNA合成前期，有丝分裂结束与DNA合成开始前的间隙，为复制准备原料，RNA和蛋白质合成。S期：

DNA合成期，DNA加倍，RNA和蛋白质继续合成，但程度降低。G2期：DNA合成后期，DNA合成结束与有丝分裂开始前的间隙。这个时期是储积有丝分裂所需能量。当前40页，总共88页。

前期(prophase)当染色体呈可见的细线时标志着细胞分裂开始，进入细胞分裂前期。特征：每个染色体两条染色质线(染色单体)开始螺旋化、卷曲；两条染色单体同一个着丝粒联结；核仁、核膜逐渐解体，前期结束时核仁消失。当前41页，总共88页。

中期(metaphase)核仁、核膜消失标志着细胞分裂中期开始。主要特征：染色单体进一步螺旋、收缩直至呈最短、最粗的状态;纺锤丝形成一个三维的结构，称为纺锤体(spindle)；染色体的着丝粒均匀排列在纺锤体的赤道板上，姊妹染色体两臂自由伸展在赤道板的两侧。染色体形态稳定，排列均匀，是研究染色体形态和数目的最佳时期。当前42页，总共88页。后期(anaphase)后期就是从着丝粒分裂到染色单体到达两极的过程。特征：由于纺锤丝的牵引作用，着丝粒发生分裂；每条染色体的两条姊妹染色单体，分别由纺锤丝拉向两极；两极都具有相同的染色(单)体数。当前43页，总共88页。末期(telophase)染色体到达两极后：核膜、核仁重建；染色体螺旋解体，呈松散状态；细胞质分裂，细胞板形成，分裂为两个子细胞。当前44页，总共88页。有丝分裂过程示意图当前45页，总共88页。当前46页，总共88页。

有丝分裂的遗传学意义

有丝分裂前期，每个染色体的两条染色单体在体积和形态上一样，末期时两个子细胞内染色体在数目和形态上也完全一样。这就保证了间期复制的另一套遗传物质精确地分配到子细胞去，从而也保证了生物在生长发育过程中遗传性状的稳定。当前47页，总共88页。三、减数分裂(meiosis)减数分裂：配子形成过程中发生的细胞分裂。特点：连续进行两次核分裂，而染色体只复制一次，结果形成四个核，每个核只含有单倍数的染色体，即染色体数目减少一半。是性母细胞成熟时，配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂，又称成熟分裂。当前48页，总共88页。减数分裂的过程细线期偶线期前期I粗线期中期I双线期后期I浓缩期（终变期）

末期I前期II

中期II减数分裂II后期II

末期II减数分裂I当前49页，总共88页。1.前期I：(1)细线期(leptonene)染色体开始螺旋收缩，在光学显微镜下呈细长线状；有时可以较为清楚地计数染色体数目。这时每个染色体含有两个染色单体，由着丝粒连接，但在光学显微镜下还不能分辨染色单体。当前50页，总共88页。(2)偶线期(zygotene)同源染色体彼此靠拢，进行准确的配对，称为联会(synapsis)。细胞内2n条染色体可配对形成n对染色体。配对的两条同源染色体称为二价体(bivalent)。当前51页，总共88页。联会复合体(SC)的结构两条同源染色体在联会时形成一种特殊的结构——联会复合体，其构成如图所示：两条同源染色体的主要部分(染色质DNA)分布在联会复合体的外侧；中间部分(中央成分，centralelement)以蛋白质为主，也包含部分DNA(称为横丝)。当前52页，总共88页。(3)粗线期(pachytene)染色体进一步缩短变粗，二价体具有四条染色单体，又称为四分体（tetrad)；联会复合体的结构完全形成；姊妹染色单体与非姊妹染色单体；非姊妹染色单体间会发生交换，导致同源染色体间发生遗传物质重组(recombination)。当前53页，总共88页。(4)双线期(diplotene)染色体继续缩短变粗，在光学显微镜下四个染色单体均可见；非姊妹染色单体之间由于螺旋卷缩而相互排斥，同源染色体局部开始分开；非姊妹染色单体间的交换部位仍由横丝连接，因而同源染色体间仍由一至二个交叉联结。当前54页，总共88页。染色体的交换与交叉当前55页，总共88页。(5)终变期(浓缩期diakinesis)染色体进一步浓缩，缩短变粗；同源染色体间排斥力更大，交叉向二价体两端移动，逐渐接近于末端，该过程称为交叉端化(terminalization)。二价体在核内分散分布，因而常用以鉴定染色体数目，二价体数目就是同源染色体的对数。当前56页，总共88页。同源染色体联会时的交换和交叉当前57页，总共88页。2.中期

I(metaphaseI)核仁和核膜消失，纺锤体形成，纺锤丝附着在着丝点上并将二价体拉向赤道板位置。每个二价体的两同源染色体分布在赤道板的两侧，同源染色体的着丝点分别朝向两极，交叉端化点排列在赤道板上。当前58页，总共88页。3.后期

I(anaphaseI)纺锤丝牵引染色体向两极运动，使得同源染色体末端脱开，一对同源染色体分别移向两极。每极具有一对同源染色体中的一条(共有n条染色体)，使得子细胞中染色体数目从2n减半到n。此过程并不进行着丝粒分裂，没有发生染色单体分离；每条染色体都仍然具有两个染色单体，并且由着丝粒相连。当前59页，总共88页。4.末期

I(telophaseI,TI)染色体到达两极之后，解螺旋变为细丝；核仁、核膜逐渐形成，产生两个子核。细胞板形成，细胞质分裂，两个子细胞形成，称为二分体。当前60页，总共88页。减数第二分裂(meiosisⅡ)减数第二分裂是第一分裂所产生的两个子细胞继续进行同步分裂，与有丝分裂没有实质区别,仍可分为前、中、后、末四个时期。当前61页，总共88页。减数分裂过程示意图当前62页，总共88页。减数分裂的遗传学意义当前63页，总共88页。减数分裂的遗传学意义在减数分裂过程中发生了两种方式的遗传重组:◆同源染色体的部分交换（基因重组或染色体片段重组）◆染色体分离时的自由组合（染色体重组）。当前64页，总共88页。非姊妹染色单体交叉与片段交换当前65页，总共88页。减数分裂中染色体的自由组合当前66页，总共88页。三、染色体周史定义：进行有性生殖的生物在其个体发育过程中表现染色体数目上的周期性变化称为染色体周史。动物的生活史植物的生活史真菌类的生活史当前67页，总共88页。高等动物的配子发生当前68页，总共88页。高等植物的生活史当前69页，总共88页。真菌类的染色体周史当前70页，总共88页。四、遗传的染色体学说1902年，由美国的W.Sutton和德国的T.Boveri各自独立地认识到：产生配子时，遗传因子(基因)的行为与减数分裂过程中染色体的行为有着平行的关系，表现在：染色体可在显微镜下看到，有一定的形态结构；基因是遗传单位，每对基因在杂交中仍保持它们的完整性和独立性。当前71页，总共88页。基因是成对存在的(等位基因)；染色体也是成对出现的(同源染色体)。在配子中每对基因只有一个，而每对同源染色体也只有一个。个体中成对的基因一个来自父本，一个来自母本；两个同源染色体也是分别来自父本和母本。配子形成时，等位基因相互分离，分别进入不同的配子中；一对同源染色体在第一次减数分裂时也互相分开，移向细胞的两极。不同的基因在形成配子时，自由组合地进入配子；非同源染色体在减数分裂后期的分离，也是如此。当前72页，总共88页。遗传的染色体学说萨顿（Sutton）等就在1903年提出了遗传的染色体学说，认为基因是在染色体上。萨顿指出：“假定基因在染色体上，那么就可十分圆满地解释孟德尔的分离定律和自由组合定律。”当前73页，总共88页。遗传的染色体学说图解孟德尔分离定律一对基因杂合形成配子时，染色体的分离和基因的分离当前74页，总共88页。遗传的染色体学说图解孟德尔自由组合定律两对基因杂合体形成配子时，染色体的独立分配和基因的自由组合当前75页，总共88页。当前76页，总共88页。2.5连锁与交换定律一、性状连锁遗传现象的发现1906年，W.Bateson和R.C.Punnett香豌豆的二对性状杂交试验当前77页，总共88页。第一个试验P:紫花长粒(PPLL)×红花圆粒(ppll)↓F1:紫、长(PpLl)↓

F2:紫长(P_L_)紫圆(P_ll)红长(ppL_)

红长(ppll)实际个体数：48313903931338按9:3:3:1推算的理论数：

3910.51303.51303.5434.5当前78页，总共88页。第二个试验P:紫花圆粒(PPll)×红花长粒(ppLL)↓F1:紫、长(PpLl)↓

F2:紫长(P_L_)

紫圆(P_ll)红长(ppL_)红圆(ppll)

实际个体数：22695971按9:3:3:1推算的理论数：

235.778.678.626.2当前79页，总共88页。连锁遗传：亲本所具有的两个性状，在F2中连系在一起遗传的现象。互引相：甲乙两个显性性状的基因处于一条染色体上，而它们的两个隐性性状的基因处于其同源染色体上的组合。如：PL/pl。互斥相：甲的显性性状基因和乙的隐性性状基因处于一条染色体上，而乙的显性性状基因和甲的隐性性状基因处于其同源染色体上的组合。如：Pl/pL。当前80页，总共88页。二、完全连锁与不完全连锁1909年，摩尔根用果蝇为试验材料进行研究，首次发现性连锁遗传规律，并进一步提出遗传学的第三大规律—连锁与互换规律。当前81页，总共88页。P灰身长翅黑身残翅(BBVV)(bbvv)×灰身长翅(BbVv)×F1测交雄雌黑身残翅(bbvv)灰身长翅黑身残翅(BbVv)50%(bbvv)50%测交后代当前82页，总共88页。P灰身长翅

×黑身残翅(BBVV)(bbvv)灰身长翅(BbVv)雌F1测交×黑身残翅(bbvv)雄测交后代