細胞繁殖和遺傳

1、生命通過繁殖而延續(xù)，繁殖是生命最基本的特征之一。通過繁殖，生物的基本特征信息由父母傳遞給子代，這種信息傳遞稱為遺傳。8.1 細胞的繁殖n 細胞分裂的作用 一些單細胞生物，如眼蟲和變形蟲，一次細胞分裂可形成兩個新生物體。 多細胞生物，也是由一個細胞受精卵或合子經(jīng)過多次分裂和分化發(fā)育形成由受精卵或合子經(jīng)過多次分裂和分化發(fā)育形成多細胞囊胚l 細胞分裂是細胞繁殖的一種形式。n 細胞分裂的作用l 生物的生長也依賴于細胞分裂，細胞分裂還導(dǎo)致了多細胞生物的組織分化和生長發(fā)育 繁殖與生殖 無性繁殖與有性繁殖l 一個多細胞生物完全長大以后，仍然需要細胞分裂的過程。這種分裂生成的新細胞可用于替代不斷衰老或死亡的細

2、胞，維持細胞的新陳代謝，或者用于生物組織損傷的修復(fù)。 例如，骨髓細胞可以不斷再生出新的血細胞。骨髓細胞不斷再生出新的血細胞n 細胞分裂的作用細菌裂殖時DNA的復(fù)制 細胞分裂首先細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)DNA要完成復(fù)制，再均等分為兩份。n 基因與染色體的復(fù)制 在原核生物中，如在細菌裂殖時，這種DNA的復(fù)制和二分相對比較簡單 真核生物具有膜包被的細胞核，其內(nèi)細長的雙鏈DNA、蛋白質(zhì)及少量RNA結(jié)合形成的復(fù)合物稱為染色質(zhì)，它是一種易被堿性染料著色的遺傳物質(zhì)。真核細胞分裂的染色體n 基因與染色體的復(fù)制 在細胞分裂時期，構(gòu)成染色質(zhì)的長鏈DNA分子經(jīng)過緊密纏繞、折疊、凝縮，并與蛋白質(zhì)結(jié)合，形成染色體。 染色體是真核

3、細胞分裂時期，在顯微鏡下可見的具有固定形態(tài)的遺傳物質(zhì)存在形式。n 基因與染色體的復(fù)制 每一種生物染色體的數(shù)目都是恒定的。 多數(shù)動物和植物的體細胞是二倍體 親本的每一個配子只帶有一組染色體，叫單倍體。單倍染色體組所含有的全部遺傳信息稱為基因組。 細胞有絲分裂時，復(fù)制后形成的兩個染色單體分開，分配到兩個新的子細胞中 有分裂能力的細胞，從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的一個完整過程稱為一個細胞周期n 細胞周期與有絲分裂 典型的細胞周期可包括間期和細胞分裂期兩部分。 間期包括一個（DNA）合成期（S期）及S期前后兩個間隙期（G1期，G2期）。 細胞分裂期則包括有絲分裂和胞質(zhì)分裂兩個主要過程。 有絲

4、分裂是一個連續(xù)的過程，根據(jù)染色體形態(tài)的變化特征可分為前期、中期、后期和末期。n 細胞周期與有絲分裂 特點：在間期每個染色體復(fù)制成兩條相同的染色單體，在分裂時有規(guī)律地分配到兩個子細胞核中。n 配子形成與減數(shù)分裂 在動物和植物中，雌配子是一個卵細胞，雄配子是一個精子細胞（高等植物中稱為精核）。雌雄配子相互融合形成受精卵或稱合子。合子通常為二倍體（2n），而配子則為單倍體(n)。n 配子形成與減數(shù)分裂 由二倍體細胞形成單倍體細胞需要在細胞分裂過程中染色體數(shù)目減半，伴隨著染色體數(shù)目減半的細胞分裂稱為減數(shù)分裂。8.2 遺傳的基本法則n 經(jīng)典遺傳學的創(chuàng)始人Mendeln Mendel遺傳學第一定律：分離定

5、律n Mendel遺傳學第二定律：自由組合定律n Mendel遺傳學定律的延伸和變化n 經(jīng)典遺傳學的創(chuàng)始人Mendel Mendel 1822年 出生于奧地利鄉(xiāng)村21歲 修道院進修 中學代課教師1851-1853 維也納大學 物理學家Doppler 科學實驗植物生理學家 植物遺傳變異原因大學畢業(yè) 擔任神職 中學任教 花園（1）豌豆是嚴格的自花受粉植物，市場出售的種子都是純種。（2）當時已有一些不同品系的豌豆種子，由不同品系種子培育出的植株具有明顯易于比較的性狀差別。（3）豌豆的花比較大，便于人工除去原有的雄蕊，并利用另一植株的花粉做人工異花授粉，進行雜交實驗。（4）每次雜交后，產(chǎn)生的后代完全可

6、育，可以追蹤觀察特定性狀在雜交后代的分離情況，總結(jié)出遺傳規(guī)律選擇豌豆作為實驗材料的原因n 經(jīng)典遺傳學的創(chuàng)始人Mendeln 經(jīng)典遺傳學的創(chuàng)始人MendelMendel成功的主要原因：（1） 對科學的熱愛和執(zhí)著的追求，善于從早期的研究者那里吸取經(jīng)驗和教訓(xùn)。（2） 特別注重實驗設(shè)計，采用了從簡單到復(fù)雜的科學方法。（3） 將數(shù)學和統(tǒng)計學應(yīng)用于遺傳學的研究，對雜交實驗的子代性狀進行分類、計數(shù)和數(shù)學歸納。豌豆單因子雜交實驗與分離定律 7對差別鮮明的性狀： 花的顏色：紫色/白色； 種子形狀：圓形/皺縮； 種子顏色：黃色/綠色； 花著生位置：腋生/頂生； 豆莢形狀：飽滿/皺縮； 豆莢顏色：綠色/黃色； 植株

7、高度：高/矮。n Mendel遺傳學第一定律：分離定律 Mendel最初實驗是對具有單個相對性狀的親代雜交，所有雜交產(chǎn)生的F1代都只表現(xiàn)一個親代的性狀，F(xiàn)2代具有一定的比例。豌豆7組相對性狀分別雜交實驗結(jié)果Mendel按上述方法繼續(xù)對7組相對性狀分別進行雜交實驗，統(tǒng)計了子二代植株顯性與隱性性狀之間比例3：1規(guī)律 等位因子 純合子/雜合子顯性基因隱性基因n Mendel遺傳學第一定律：分離定律 Mendel首創(chuàng)了測交實驗方法，驗證了其推斷的正確性。 Mendel建立了遺傳學第一定律，即“分離定律”： 一對基因在形成配子時完全按照原樣分離到不同的配子中去，相互不發(fā)生影響。n Mendel遺傳學第一

8、定律：分離定律在分析了一對性狀傳遞規(guī)律的基礎(chǔ)上，Mendel進一步進行了兩對相對性狀雜交的遺傳分析。他選擇了這樣兩個親本進行雜交：一個是雙顯性親本：種子是圓形的，種子的顏色為黃色；一個是雙隱性親本：種子是皺縮的，種子的顏色為綠色。n Mendel遺傳學第二定律：自由組合定律“多對基因的獨立分配和自由組合定律”：當兩對或更多對基因處于異質(zhì)接合狀態(tài)時，它們在形成配子時的分離是彼此獨立不相牽連的，同時分配時相互間進行自由組合。測交實驗結(jié)果：1：1：1：1n Mendel遺傳學第二定律：自由組合定律人類皮膚色素的連續(xù)性變化Mendel遺傳學定律不能代表所有遺傳因子表現(xiàn)的性狀及遺傳規(guī)律多基因遺傳n Me

9、ndel遺傳學定律的延伸和變化8.3 遺傳的染色體學說l 遺傳因子及其獨立分離與自由組合特性與染色體的行為特性有平行性：基因與染色體的平行關(guān)系基因定位在染色體上 染色體和基因成對存在； 形成配子時每對染色體每對基因分離； 在配子中，只有每對染色體一個染色單體，也只有每對等位基因中一個基因。8.4 基因的連鎖和交換 20世紀初，美國著名的實驗胚胎學家Morgan及其同事通過果蠅的雜交試驗，確立了基因在染色體上的連鎖和交換規(guī)律，被后人稱為遺傳學第三定律。基因交換導(dǎo)致基因重組 重組率 染色體上各基因間的重組率與基因位點間的距離成正比三點測交法 遺傳學圖 8.5 性染色體和伴性遺傳 與性別相關(guān)的特殊形

10、態(tài)的一對同源染色體稱為性染色體 4種性染色體類型 人的體細胞中有23對染色體性連鎖基因伴性遺傳X連鎖遺傳遺傳病果蠅復(fù)眼顏色的遺傳與性連鎖基因定位8.5 性染色體和伴性遺傳 在有些生物中，細胞分裂：繁殖多細胞生物的組織分化和生長發(fā)育，有些分裂，維持機體的新陳代謝。 細胞有絲分裂過程包括在間期每個染色體復(fù)制成兩條相同的染色單體，在分裂時有規(guī)律地分配到兩個子細胞核中。減數(shù)分裂時，配子母細胞（二倍體）通過兩次連續(xù)的核分裂，但DNA只復(fù)制一次，因此分裂形成的4個細胞中，染色體數(shù)目比配子母細胞減少了一半。 Mendel遺傳學第一定律即“分離定律”：一對基因在形成配子時完全按照原樣分離到不同的配子中去，相互不發(fā)生影響。Mendel遺傳學第二定律即“自由組合定律”：當兩對或更多對基因處于異質(zhì)接合狀態(tài)時，它們在形成配子時的分離是彼此獨立不相牽連的，分配時相互間進行自由組合。 遺傳的染色體學說闡明了基因位于染色