第一章细胞分裂与染色体行为课件

《遗传学》第一章遗传的细胞学基础第一节细胞的结构和功能第二节染色体第三节细胞分裂与细胞周期第四节生物配子形成和受精第五节生活周期根据构成生物体的基本单位，可将生物分为：非细胞生物：具有前细胞形态的构成单位，包括病毒、类病毒、朊病毒（有活性的蛋白质）等；细胞生物：以细胞为基本单位的生物。第一节细胞的结构与功能根据细胞核和遗传物质的存在方式不同，细胞生物又可以分为：原核生物：细菌、蓝细菌等。真核生物：原生动物、单细胞藻类、真菌、高等动植物。细胞壁细胞膜细胞质拟核遗传物质聚集形成一、原核细胞（与原核细胞相比）最根本区别：具有细胞核结构具有核膜包被的细胞核、具有核仁；遗传物质以染色体结构存在、活动。二、真核细胞动物细胞结构细胞膜（Cellmembrane）细胞核(Nucleus)

真核细胞细胞壁（Cellwall）(植物）细胞质（Cytoplasm）、细胞壁由纤维素、半纤维素、果胶质等物质组成。对细胞的形态和结构起支撑和保护作用。使植物遗传研究、操作更困难。尤其在细胞、亚细胞、分子水平细胞壁的去除、细胞膜组成磷脂双分子层蛋白质内膜折叠形成内质网膜结构的基本功能提供生理生化反应场所、信息传递、能量传递、代谢调控、细胞识别、癌变等。、细胞质构成成分基质：蛋白质、脂肪、游离氨基酸和电解质细胞器：线粒体、质体、核糖体、高尔基体等遗传学重要强调的细胞器线粒体和叶绿体：分别是有氧呼吸、光合作用场所；含有，具有遗传功能→特殊的遗传规律。、细胞核形状、大小因生物、组织而异。功能:遗传物质集聚的主要场所。结构:核膜、核液、核仁染色质和染色体、细胞核第二节染色体研究染色体形态、结构与数目的意义真核细胞核内遗传物质的存在、组织形式；形态、数目是物种的特征；染色体在世代间传递行为→基因的传递行为；染色体的状态→遗传信息的状态。染色体携带的基因各不相同区分、识别同一物种（细胞内）各条染色体。一、染色质和染色体染色质（）分裂间期核内能被碱性染料染色的物质。染色体（）细胞分裂期，染色质卷缩而成具有一定形态、结构（数目）同一物质的不同形态。二、染色体的形态观察时期：细胞分裂中期染色体最粗最短、明显、稳定。通常普通光学显微镜下可观察、并用于识别染色体的形态特征主要有：染色体的大小；着丝粒的位置；次缢痕和随体的有无及位置，等。二、染色体的形态、染色体的大小物种间染色体大小差异长度：μ宽度：μ同一物种染色体宽度大致相同长度差异较大染色体识别长度往往是区分同一物种染色体的第一依据：长→短。、着丝粒和染色体臂着丝粒（点）两条染色体交叉区域，细胞分裂时纺锤丝附着该区域。不被染色，呈现为一缢缩（无色间隔）点→主缢痕着丝粒所连接的两部分称为染色体臂。、着丝粒和染色体臂根据着丝粒位置、两臂相对长度（臂比）可将染色体分为：中间着丝粒→后期呈形近中着丝粒→后期呈形近端着丝粒→后期近似棒状顶端着丝粒→后期呈棒状颗粒状、次缢痕和随体次缢痕：除主缢痕外存在另一个染色较淡的缢缩部位，通常在短臂上。随体：次缢痕外端圆形或略呈长形的突出体。次缢痕位置、随体大小相对稳定，可作为染色体识别标志。三、染色体的组成及分子结构（一）染色质的组成成分和基本结构（脱氧核糖核酸）：左右组蛋白：与结合的碱性蛋白、、、和，比例大致为结构稳定，与的含量比例大致相等非组蛋白：可能与染色质结构调节有关少量的（二）染色体的结构模型、染色体的单线性未经复制染色体含一个染色单体；一个染色单体含有一条线性无分支的染色线；一条染色线含有一条双螺旋链。间期分子通过半保留方式复制→两条完全相同的分子。（二）染色体的结构模型、染色体的结构染色质线完全伸展时，其直径不过，而其长度可达几毫米，甚至几厘米；当它盘绕卷曲时，可以收缩得很短；如人最长的一条染色体，分裂间期可伸展长达，中期卷缩后仅为μ长，如何做到？（三）异固缩现象染色反应染料分子与分子结合，在光学显微镜下染料显色。影响染色深浅因素：链存在状态；链的密度。染色质对碱性染料反应异染色质在间期不解旋，染色很深；常染色质在间期解旋松散，染色很浅；中、后期卷缩，染色深。在同一条染色体上常染色质和异染色质经染色后所表现出的这种差异称为异固缩现象。常染色质和异染色质比较两者结构上连续，化学性质没有差异。螺旋化程度不同：异染色质晚复制、早凝缩，间期通常高度螺旋化、紧密卷缩；常染色质间期处于松散状态，染色质密度较低。常染色质带有重要遗传信息，间期活跃表达。异染色质在遗传功能上呈惰性，一般不编码蛋白质，主要维持染色体结构。染色体数目是物种固有的特征同种生物染色体数目恒定；物种间染色体数目（组成）各异；体细胞中染色体成对存在（二倍体）（），配子体染色体数目是体细胞中的一半。四、染色体的数目四、染色体的数目同源染色体（)体细胞中形态结构相同、遗传功能相似的一对染色体，分别来自生物双亲。形态结构不同的染色体间互称为非同源染色体（)。表部分生物的染色体数目超数染色体在某些生物体内，除了正常染色体以外，还会有一些额外的染色体。把正常染色体称为染色体；把额外染色体统称为染色体，也称超数染色体或副染色体。带有遗传信息，一定程度影响生物的性状表现。数目在细胞、世代间都存在很大差异（传递方式不稳定）。黑麦(,)的染色体五、染色体分析及其应用染色体的形态和数目可以反映物种的特征。对生物细胞核内所含的全部染色体的形态、特征，以及配对关系进行分析，称为染色体核型分析或称组型分析。有助于对物种起源及进化的了解，也可以为倍性育种提供参考。染色体形态分析对生物细胞核内所含的全部染色体的长度、长短臂的比率、着丝点的位置、随体的有无等形态特征进行分析，称为染色体形态分析。通过染色体制片、（光学）显微观察，分析细胞核内染色体数目，根据其形态特征进行分类和编号的研究。人类染色体核型分析（男性）人类染色体核型分析（男性）复习思考题、名词解释染色体同源染色体非同源染色体异固缩现象染色体核型分析复习思考题、染色体存在于植物细胞的（）。（）内质网中（）细胞核中（）核糖体中（）叶绿体中复习思考题、在有丝分裂时，观察到染色体呈字形，说明这个染色体的着丝粒位于染色体的（），如果染色体呈字形，则说明这个染色体的着丝粒位于染色体的（）。一端中间第三节细胞分裂与细胞周期细胞分裂是生物生长、繁殖的基础。细胞分裂的方式：无丝分裂有丝分裂减数分裂一、无丝分裂直接分裂，简单快速、不出现纺锤体：低等生物，如细菌衰老细胞、肿瘤组织植物薄壁组织、绒毡层、木质部、胚乳细胞等动物胎膜、填充组织和肌肉组织等草履虫无丝分裂二、有丝分裂与染色体行为（一）细胞周期定义：细胞从前一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的时间。分为：间期（从前一次分裂结束到下一次分裂开始的过程）和分裂期。间期一次分裂结束到下一次分裂开始。染色质解螺旋、松散分布在细胞核中，核仁染色深；在光镜下无明显变化（静止期）；代谢非常旺盛：复制、组蛋白合成、能量准备、其它物质合成。间期合成是间期最重要的准备。根据合成的特点分为：合成前期（）合成期（）合成后期（）间期（二）有丝分裂过程核分裂、细胞质分裂核分裂可分为个时期：前期中期后期末期细胞分裂本身是一个连续的自然过程。根据显微观察的形态、结构和状态特殊变化人为划分分裂时期，是为了便于对其进行描述、研究和交流。、有丝分裂前期当染色体成可见细线标志着细胞进入分裂前期。前期持续过程中（特点与变化）每条染色体包含两条染色质线（染色单体）；姊妹染色单体由一个着丝粒连接；染色质线逐渐螺旋化、卷缩；纺锤丝（纺锤体）逐渐形成；核仁、核膜逐渐解体，前期结束时核仁消失。、有丝分裂中期核仁、核膜完全消失。状态：染色体螺旋化、卷缩至最短、最粗状态；纺锤体完全形成；纺锤丝牵引染色体着丝粒，着丝粒分布在赤道板上，染色体臂自由分布在赤道面两侧。、有丝分裂后期从着丝粒分裂到染色体到达两级的过程。特征：在纺锤丝牵引下，着丝粒分裂；姊妹染色单体→两条独立染色体（数目暂时加倍），分别由纺锤丝拉向两极；两极具有相同的染色体数。、有丝分裂末期染色体到达两极后核膜、核仁重建；染色体解螺旋化；细胞质分裂细胞板形成。植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂（三）有丝分裂的遗传学意义两个子细胞与母细胞具有完全相同的染色体数目和组成，因为：染色体准确复制；姊妹染色单体分裂、均等分配到子细胞中。细胞间遗传组成一致维持了个体的正常生长和发育；保证了物种的连续性和稳定性。三、减数分裂与染色体行为减数分裂()又称为成熟分裂()。在生物性母细胞成熟后形成配子过程中发生的一种特殊的有丝分裂。由于分裂产物中的染色体数目只有母细胞的一半，故称之为减数分裂。减数分裂实例（）玉米的体细胞染色体数，经过减数分裂后形成的雌配子和雄配子都只有原来染色体数的一半。（）水稻的体细胞染色体数，经过减数分裂后形成的雌配子和雄配子都只有原来染色体数的一半。然而，通过受精，雌配子和雄配子相结合，使合子又恢复了体细胞的正常染色体数目（），从而保证了物种染色体数目的恒定性。减数分裂的主要特点（）各对同源染色体在细胞分裂的前期配对()，或称联会。（）染色体复制一次，细胞分裂两次，第一次减数，第二次等数。因而产生的个子细胞染色体数为其母细胞的一半。（）粗线期少量母细胞会发生相邻的非姊妹染色单体间的片段交换。（一）减数分裂过程减数分裂的整个过程，包括间期（同有丝分裂）和分裂期（第一次分裂和第二次分裂）。两次分裂都包括前期、中期、后期和末期。减数第一次分裂（）的四个时期称为前期、中期、后期和末期；减数第二次分裂（）的四个时期称为前期、中期、后期和末期。、减数第一次分裂（）前期染色体的变化十分复杂，表现出许多减数分裂所特有的变化特点，进一步可分为个时期。①细线期（）②偶线期（）③粗线期（）④双线期（）⑤终变期（）①细线期染色体螺旋化、卷缩，呈细长线状。每条染色体：形成一条细线；含两个染色单体，在光镜下不能分辨染色单体。②偶线期（联会）联会：同源染色体配对，同源染色体对应区域开始相互紧密并列，逐渐沿纵向配对在一起。联会的一对同源染色体叫二价体，对同源染色体配对形成个二价体。③粗线期同源染色体完全配对。二价体不断螺旋化而变得粗短，此时可见二价体中含有四条染色单体，又称为四合体。姊妹染色单体：同一条染色体中的两条染色单体互称。非姊妹染色单体：四合体内的一对姊妹染色单体与另一对姊妹染色单体之间互称。染色体继续螺旋化、卷缩。同源染色体相互排斥，局部分开，交叉部位连接。二价体呈两条局部交联的线。随着螺旋化、排斥力增加，交叉向二价体末端移动（交叉端化）。④双线期染色体螺旋化到最粗最短。交叉端化到二价体末端，二价体呈环状链状。二价体在核内分散分布，可以计数二价体（染色体）数目。⑤终变期交叉及其端化核仁、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。两极的纺锤丝分别牵引着每个二价体内的两条同源染色体上的着丝点（随机牵向）。从纺锤体侧面观察，个二价体分散排在赤道板附近，是鉴定染色体数目的最佳时期。（）中期同源染色体彼此分开，分别移向两极。着丝点不分裂，每个染色体仍包含两个染色单体。每一极只分到同源染色体中的一个→染色体数目减半。非同源染色体之间自由组合，个组合。（）后期染色体到达两极之后，解螺旋、松散变细。核膜、核仁逐渐形成，产生两个子核。细胞质也随之分裂。形成两个含有条染色体的子细胞，即二分体。（）末期、中间期中间期是减数分裂两次分裂之间的间歇。与有丝分裂间期有显著不同：时间短暂，在许多动物中，几乎没有明显停顿和间歇存在；不进行复制，的含量没有变化；染色体螺旋化程度仍较高。两个二分体细胞同步分裂，与有丝分裂没有实质区别，分为前、中、后、末四个时期：前期中期后期末期、减数第二次分裂减数第二次分裂过程前期II中期II后期II末期II（二）减数分裂的遗传学意义、世代间染色体数目的稳定性性母细胞（）→减数分裂→性细胞（），染色体数目减半。雌雄配子结合（受精）→合子，恢复该物种固有的染色体数目（），保证物种遗传的相对稳定。、生物变异形成的重要机制（遗传重组）非同源染色体的自由组合：染色体重组。非姊妹染色单体的片段交换：交叉→片段交换，同源染色体上基因间重新组合，为生物变异提供更为重要的机制。保证生物的变异，有利于生物的进化，为自然选择和人选择提供了丰富的材料。（二）减数分裂的遗传学意义（）非同源染色体随机组合（）非姊妹染色单体对应片段交换三、有丝分裂与减数分裂的区别减数分裂是特殊方式的有丝分裂。两者的相同点主要体现在：都发生染色体复制，都出现纺锤丝形成纺锤体。减数分裂的特殊性表现在发生部位、时间、染色体行为、子细胞性质等方面。两者的不同点主要表现在分裂时空、分裂的方式与过程以及分裂的结果与次数等。三、有丝分裂与减数分裂的区别有丝分裂与减数分裂染色体数目和含量比较（假定正常体细胞的细胞核中含量为，染色体数目为）复习思考题、名词解释联会二价体四合体姊妹染色单体非姊妹染色单体复习思考题、水稻体细胞条染色体，有丝分裂结果，子细胞染色体数为（）。（）条（）条（）条（）条复习思考题、一个合子有两对同源染色体和’及和’，在它的生长期间，你预料在体细胞中是下面的哪种组

合（）：（）'（）'（）''（）''''复习思考题、一种（）植株与一种有亲缘关系的植株（）杂交，加倍，产生了一个双二倍体，该个体的染色体数目为（）：（）（）（）（）复习思考题、在有丝分裂中，染色体收缩得最为粗短的时期是（）。（）间期（）早期（）中期（）后期复习思考题、减数分裂染色体的减半过程发生于（）。（）后期Ⅱ（）末期Ⅰ（）后期Ⅰ（）前期Ⅱ复习思考题、玉米体细胞条染色体，经过第一次减数分裂后形成的各子细胞中的染色单体数为（）。（）条（）条（）条（）条复习思考题、一次完整的减数分裂包括两次连续的分裂过程，减数的过程发生在（），联会的过程发生在（），核仁在（）消失，鉴定染色体数目最有利的时期为（）。后期Ⅰ偶线期中期终变期复习思考题、某生物体，其体细胞内有对染色体，其中来自父方，’’’来自母方，减数分裂时可产生（）种不同染色体组成的配子，这时配子中同时含有父方的个染色体比例是（）。第四节生物配子形成和受精一、雌雄配子的形成（一）高等动物雌雄配子的形成（二）高等植物雌雄配子的形成二、植物的授粉与受精三、无融合生殖一、雌雄配子的形成生殖繁殖：生物繁衍产生后代的过程。生物生殖方式包括：无性生殖有性生殖无性生殖无性生殖不经任何有性过程（减数分裂—受精），由亲本营养体增殖分裂产生后代个体。遗传保守：后代与亲代遗传一致，遗传规律相对简单。应用：用营养体产生大量遗传一致的后代→植物材料保存、繁殖和种苗生产等。有性生殖通过有性过程产生后代生物最普遍而重要的生殖方式：大多数动、植物。多数无性生殖生物在一定条件下，也进行有性生殖。具有丰富的遗传变异（遗传重组）机制。有性生殖的遗传、变异是遗传学的主要研究内容。（一）高等动物雌雄配子的形成（二）高等植物雌雄配子的形成雌雄配子差异及意义雌配子含大量细胞质（器），而雄配子只含少量（甚至无）细胞质→细胞质遗传物质（线粒体叶绿体等）主要来自母亲（通过雌配子传递）。（二）高等植物雌雄配子的形成二、植物的授粉与受精（一）授粉授粉是指成熟花粉粒（雄配子）落到雌蕊柱头上的过程。自花授粉异花授粉（二）受精受精，是指雄配子与雌配子融合成合子的过程。被子植物双受精与胚囊发育：花粉管内两个精核进入胚囊；一个精核（）卵细胞（）→合子（）→胚一个精核（）两个极核（）→胚乳核（）→胚乳（二）受精种子由种皮（）、胚乳（）和胚（）部分组成。胚乳和胚是双受精产物，其中胚乳，来自母本，来自父本；胚的遗传组成一半来自母本，一半来自父本。种皮是母本花器的营养组织。种皮和胚乳提供种子萌发和生长所需的营养而逐渐解体，不具遗传效应，只有的胚才具有遗传效应，长成植株。（三）直感现象、胚乳直感在胚乳()的性状上由于花粉的影响而直接表现父本的某些性状，称为胚乳直感或花粉直感。玉米：白粒♀×♂黄粒→当代种子黄色原因：参与受精的花粉中带有控制胚乳性状的显性基因。（花粉参与受精产生的结果）（三）直感现象、果实直感指种皮或果皮组织()在发育过程中由于受花粉影响而表现出父本的某些性状的现象。棉花：短纤维♀×♂长纤维→种子长纤维原因：受花粉影响但不是受精的结果。三、无融合生殖不经雌雄配子融合，而产生胚并形成种子的生殖方式。介于有性生殖和无性生殖间的第三种生殖方式。无融合生殖的遗传特性更接近于无性生殖。无融合生殖有两大类：不可重复（单倍配子）无融合生殖和可重复（二倍配子）无融合生殖。（一）单倍配子无融合生殖定义：雌雄配子体不经过正常受精而产生单倍体胚（）的一种生殖方式，简称单性生殖。由卵细胞未经受精而发育成有机体的生殖方式，成为孤雌生殖。精子进入卵细胞后未与卵核融合即发生退化、解体，因而卵细胞单独发育成单倍体的胚，成为雌核发育。与雌核发育相对的是雄核发育，称为孤雄生殖。（二）二倍配子体无融合生殖二倍配子体无融合生殖是指从二倍的配子体发育成新个体的生殖方式。胚囊是由造孢细胞形成或者由邻近的珠心细胞形成，由于没有经过减数分裂，故胚囊里所有核都是二倍体（）。因此，又称为不减数的单性生殖。（三）不定胚不定胚是直接由胚珠的珠心或珠被的二倍体细胞产生为胚，完全不经过配子阶段。在柑橘中往往是与配子融合同时发生。柑橘类中常出现多胚现象，其中一个胚是正常受精发育而成的，其余的胚则是珠心组织的二倍体的体细胞进入胚囊发育的不定胚。（四）无融合生殖的应用无融合生殖主要效应及其应用单性生殖→获得单倍体胚（种子），产生单倍性（）生物个体，作为遗传研究材料。二倍配子体无融合生殖、不定胚→产生遗传上与亲代一致的二倍体（）种子、果实。优良生物品种高效、大量繁殖，固定杂种优势无性生殖的繁殖组织、器官不便于运输、贮藏（四）无融合生殖的应用无融合生殖主要效应及其应用单性结实→产生无胚（种子、籽粒）的果实用于无籽水果的生产，如：葡萄等第五节生活周期生活周期生活史从合子到个体成熟、死亡所经历的时间（有性生殖动植物）。无性世代与有性世代（高等生物）无性世代孢子体世代（）：合子→孢子体有性世代配子体世代（→→）：性母细胞→配子体→合子世代交替在大多数有性生殖的生物中，生活周期包括一个无性世代和一个有性世代，二者交替发生，称为世代交替。一、低等植物的生活周期红色面包霉的生活周期种子植物的生活周期二、高等植物的生活周期三、高等动物的生活周期复习思考题、名词解释受精双受精胚乳直感果实直感无融合生殖复习思考题、杂合体所产生的同一花粉中的两个精核，其基因型有一种可能是（）。（）和（）和（）和（）和复习思考题、一个大孢子母细胞减数分裂后形成四个大孢子，最后形成（）。（）四个雌配子（）两个雌配子（）一个雌配子（）三个雌配子复习思考题、人的受精卵中有（）条染色体，人的初级精母细胞中有（）条染色体，精子和卵子中有（）条染色体。复习思考题、胚基因型为的种子长成的植株所结种子胚的基因型有（）种，胚乳基因型有（）种。复习思考题、水稻的体细胞为二倍体，具有个染色体，在下列细胞分裂阶段中，每个细胞里下列成分的数目为多少？（假定胞质分裂发生在末期）（）有丝分裂后期的着丝粒；（）后期Ⅰ的着丝粒；（）中期Ⅰ的染色单体；（）有丝分裂后期的染色单体；（）有丝分裂后期的染色体；（）中期Ⅰ的染色体；（）末期Ⅰ结束时的染色体；（）末期Ⅱ结束时的染色体。答：（）（）（）（）（）（）（）（）复习思考题、玉米是一种种子植物，它的体细胞染色体数为。在下列有丝分裂和分裂间期的不同阶段各个细胞里下列成分的数目各为多少？（）前期的着丝粒；（）前期的染色单体；（）前期的染色体；（）期的染色单体；（）期的染色单体。答：（）（）（）（）（）复习思考题、一般认为每一个未复制的染色体中具有一个分子，人的二倍体染色体数为，下列时期中一个细胞或一个核中分子数和二价体数各为多少？（）粗线期；（）双线期；（）终变期；（）末期Ⅰ；（）前期Ⅱ；（）末期Ⅱ。答：人，一条染色体中只有一个分子：分子数二价体数分子数二价体数（）×（）×（）×（）×（）×（）复习思考题、黄牛的体细胞含条染色体，下列细胞中，有多少条染色体？（）成熟卵子；（）第一极体；（）精细胞；（）精子；（）初级精母细胞；（）脑细胞；（）次级卵母细胞；（）精原细胞。答：黄牛（）成熟卵子（）初级精母细胞（）第一极体（）脑细胞（）精细胞（）次级卵母细胞（）精子（）精原细胞复习思考题、一细胞有四对同源染色体，它能产生多少种不同类型的配子？答：有四对同源染色体，，，细胞能产生种不同类型的配子。复习思考题、比较动植物细胞分裂的异同点。植物中配子形成与动物中的有什么不同？（）考虑整体机制；（）考虑染色体机制。答：（）动物经一次有丝分裂和一次减数分裂可形成配子；植物经一次减数分裂和三次有丝分裂形成卵细胞，经一次减数分裂和两次有丝分裂形成精细胞。（）个精原细胞形成个精子，个小孢子母细胞形成个精细胞。复习思考题、有丝分裂和减数分裂各产生什么遗传结果？答：有丝分裂的遗传结果：由一个细胞经有丝分裂产生两个子细胞时，每个子细胞各具有与亲代细胞完全相同的染色体，这是由于核内每个染色体在间期准确地复制，而在分裂中有规律地分配到两个子细胞核中去，这样即维持了个体的正常生产和发育，也保证了物种稳定性。减数分裂的遗传结果：（）保证了有性繁殖的生物世代间染色体数目的恒定性。（）使生物保持多样性。复习思考题、下面各种情况是符合于减数分裂，有丝分裂，还是两者都符合或两者都不符合？（）亲代细胞与子代细胞的染色体数都是相等的；（）二倍体细胞中的染色体会有一个减半的过程；（）分裂终了时，每个细胞中只有每对染色体中的一个；（）在二倍体生物中，子细胞中有每对染色体的两个成员。答：（）有丝分裂（）减数分裂（）减数分裂