第01、02、03章 緒論 遺傳的細(xì)胞學(xué)及分子基礎(chǔ)

1、I am very happy to be the course instructorI am very happy to be the course instructorLets work together to make this course a Lets work together to make this course a great experience in your lifegreat experience in your life遺遺 傳傳 學(xué)學(xué)手機手機: :辦公電話：辦公電話講主講 楊文杰楊文杰第第1 1章章 緒緒 論

2、論是什么？是什么？1如何學(xué)？如何學(xué)？2怎樣才算好？怎樣才算好？3遺傳學(xué)的概念與任務(wù)遺傳學(xué)的概念與任務(wù)多姿多彩的生物界多姿多彩的生物界微生物微生物植物植物動物動物1.1.遺傳遺傳( (heredity) )： 生物與非生物的本質(zhì)區(qū)別之一，是生物能夠自生物與非生物的本質(zhì)區(qū)別之一，是生物能夠自我復(fù)制，通過繁殖產(chǎn)生與自身相似的同種生物，我復(fù)制，通過繁殖產(chǎn)生與自身相似的同種生物，從而構(gòu)成生命的連續(xù)系統(tǒng)。從而構(gòu)成生命的連續(xù)系統(tǒng)。遺傳的概念遺傳的概念 生物親代與子代相似的現(xiàn)象，生物親代與子代相似的現(xiàn)象，稱為稱為遺傳。遺傳。2.2.變異變異(variation)(variation)：親代與子代之間、子代個親

3、代與子代之間、子代個體之間，總是存在著不同程度的差異的現(xiàn)象。體之間，總是存在著不同程度的差異的現(xiàn)象。r 而變異是絕對的、發(fā)展的；沒有變異生物就而變異是絕對的、發(fā)展的；沒有變異生物就不會產(chǎn)生新的性狀，也就不能發(fā)展、進化不會產(chǎn)生新的性狀，也就不能發(fā)展、進化F遺傳與變異是矛盾對立統(tǒng)一的兩個方面遺傳與變異是矛盾對立統(tǒng)一的兩個方面r 遺傳是相對的、保守的，沒有遺傳就沒有物遺傳是相對的、保守的，沒有遺傳就沒有物種的相對穩(wěn)定，也就不存在變異的問題種的相對穩(wěn)定，也就不存在變異的問題 遺傳與變異的關(guān)系遺傳與變異的關(guān)系F 遺傳、變異和選擇是生物進化和新品種選育遺傳、變異和選擇是生物進化和新品種選育的三大因素的三大

4、因素變異變異自然選擇自然選擇生物進化生物進化創(chuàng)造變異創(chuàng)造變異人工選擇人工選擇新品種新品種遺傳遺傳遺傳遺傳F生物與環(huán)境是一對矛盾，其表現(xiàn)與環(huán)境不可分生物與環(huán)境是一對矛盾，其表現(xiàn)與環(huán)境不可分割的、統(tǒng)一的。割的、統(tǒng)一的。澳洲肺魚澳洲肺魚美洲洲肺魚美洲洲肺魚非洲肺魚非洲肺魚重達重達5050斤的太空冬瓜斤的太空冬瓜太空育種紅櫻椒肥美誘人太空育種紅櫻椒肥美誘人太空佛手太空佛手太空絲瓜太空絲瓜太空紫色茄太空紫色茄太空小黃辣椒太空小黃辣椒太空小西瓜太空小西瓜F印度狼孩卡瑪拉印度狼孩卡瑪拉r 1919 1919年，在印度加爾各答被發(fā)現(xiàn)，卡瑪拉像狼那年，在印度加爾各答被發(fā)現(xiàn)，卡瑪拉像狼那樣用四肢爬行，舔食流質(zhì)的東

5、西，吃扔在地上的肉。樣用四肢爬行，舔食流質(zhì)的東西，吃扔在地上的肉。夜深時經(jīng)常發(fā)出狼一樣的嚎叫。夜深時經(jīng)常發(fā)出狼一樣的嚎叫。r 1972 1972年，年，距離印度蘇爾坦普爾距離印度蘇爾坦普爾2020英里的穆薩法哈英里的穆薩法哈納森林中納森林中被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時4 4歲，取名沙姆迪歐。歲，取名沙姆迪歐。 遺傳學(xué)遺傳學(xué)(genetics): (genetics): 是研究是研究生物遺傳和變異的科學(xué)。生物遺傳和變異的科學(xué)。 研究各種生物遺傳信息的傳研究各種生物遺傳信息的傳遞及遺傳信息如何決定生物的遞及遺傳信息如何決定生物的性狀與發(fā)育的。性狀與發(fā)育的。遺傳學(xué)的概念遺傳學(xué)的概念遺傳學(xué)的研究任務(wù)遺傳學(xué)

6、的研究任務(wù)F闡明：闡明：生物遺傳和變異現(xiàn)象生物遺傳和變異現(xiàn)象表現(xiàn)規(guī)律；表現(xiàn)規(guī)律；F探索：探索：遺傳和變異原因遺傳和變異原因 物質(zhì)基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ)內(nèi)在規(guī)律內(nèi)在規(guī)律；F指導(dǎo)：指導(dǎo)：動物、植物和微生物動物、植物和微生物育種育種提高育種水平及醫(yī)學(xué)提高育種水平及醫(yī)學(xué)水平。水平。如何學(xué)？如何學(xué)？ 方法方法2 在理解的基礎(chǔ)上記憶。在理解的基礎(chǔ)上記憶。 學(xué)會利用遺傳學(xué)理論分析解決問題。學(xué)會利用遺傳學(xué)理論分析解決問題。 積極參與實驗，提高動手實驗?zāi)芰退仞B(yǎng)。積極參與實驗，提高動手實驗?zāi)芰退仞B(yǎng)。 知識日新月異，學(xué)會查閱和搜集資料。知識日新月異，學(xué)會查閱和搜集資料。 WebWebFhttp:/ 緒論緒論第二第二/ /

7、三章三章 遺傳的細(xì)胞學(xué)及分子基礎(chǔ)遺傳的細(xì)胞學(xué)及分子基礎(chǔ)第四章第四章 孟德爾遺傳孟德爾遺傳第五章第五章 連鎖遺傳和性連鎖連鎖遺傳和性連鎖第六章第六章 染色體變異染色體變異第七章第七章 細(xì)菌和病毒的遺傳細(xì)菌和病毒的遺傳第十章第十章 基因突變基因突變第十一章第十一章 細(xì)胞質(zhì)遺傳細(xì)胞質(zhì)遺傳第十三章第十三章 數(shù)量遺傳數(shù)量遺傳第十四章第十四章 生物進化與群體遺傳生物進化與群體遺傳一、教學(xué)內(nèi)容一、教學(xué)內(nèi)容如何才算好？如何才算好？3二、理論課成績二、理論課成績1、平時成績（、平時成績（20%）1） 作業(yè)成績作業(yè)成績F 內(nèi)容正確無誤（內(nèi)容正確無誤（80%）F 書寫認(rèn)真工整（書寫認(rèn)真工整（20%）2） 出勤情況出

8、勤情況F 無故曠課無故曠課1次（扣除次（扣除5分分/次）次）F 曠課曠課3次以上（扣除次以上（扣除10分分/次）次）2、期末考試成績（筆試，、期末考試成績（筆試，80%）本學(xué)期實驗安排本學(xué)期實驗安排實驗實驗1 1、植物細(xì)胞有絲分裂的觀察植物細(xì)胞有絲分裂的觀察(3(3課時課時) )一、實驗教學(xué)內(nèi)容一、實驗教學(xué)內(nèi)容實驗實驗2 2、染色體組型分析、染色體組型分析(3(3課時課時) )實驗實驗3 3、高等植物總高等植物總DNADNA的提取和純化的提取和純化(6(6課時課時) )實驗實驗4 4、植物植物DNADNA的瓊脂糖凝膠電泳檢測的瓊脂糖凝膠電泳檢測(3(3課時課時) )實驗實驗5 5、果蠅的觀察及

9、飼養(yǎng)果蠅的觀察及飼養(yǎng)(3(3課時課時) )實驗實驗6 6、利用果蠅檢測生活中的有毒有害物質(zhì)或利用果蠅檢測生活中的有毒有害物質(zhì)或 環(huán)境污染物環(huán)境污染物(12(12課時課時) )二、實驗課成績二、實驗課成績1 1、實驗技能：包括器材使、藥品配制、數(shù)據(jù)記實驗技能：包括器材使、藥品配制、數(shù)據(jù)記 錄與處理、器材使用后整理等；錄與處理、器材使用后整理等； ( (25%25%) ) 2 2、實驗報告：以各次成績平均分計算占；實驗報告：以各次成績平均分計算占；( (25%25%) ) 書寫內(nèi)容正確無誤；書寫內(nèi)容正確無誤； 80%80% 書寫認(rèn)真工整；書寫認(rèn)真工整； 10%10% 內(nèi)容結(jié)構(gòu)完整，條理。內(nèi)容結(jié)構(gòu)完

10、整，條理。 10%10%3 3、期末考試：包括筆試期末考試：包括筆試或或操作操作。 (50(50% %) )4 4、出勤情況：、出勤情況： 曠課曠課1 1次次 （扣除（扣除1010分分/ /次）次） 曠課曠課3 3次以上次以上 （扣除（扣除2020分分/ /次）次）第第1 1節(jié)節(jié) 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能第第2 2節(jié)節(jié) 染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和數(shù)目染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和數(shù)目第第3 3節(jié)節(jié) 細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂第第4 4節(jié)節(jié) 配子的形成和受精配子的形成和受精第第5 5節(jié)節(jié) 生活周期生活周期第第2 2章章 遺傳的細(xì)胞學(xué)及分子基礎(chǔ)遺傳的細(xì)胞學(xué)及分子基礎(chǔ)第第1 1節(jié)節(jié) 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能原

11、核細(xì)胞原核細(xì)胞 (prokaryotic cell)真核細(xì)胞真核細(xì)胞 (eukaryotic cell)細(xì)胞細(xì)胞r細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)集聚的主要場所，它集聚的主要場所，它對控制對控制細(xì)胞發(fā)育細(xì)胞發(fā)育和和性性狀遺傳狀遺傳都起主導(dǎo)作用。都起主導(dǎo)作用。 r細(xì)胞核細(xì)胞核核膜：核膜：核液：核液：核仁：核仁：染色質(zhì)：染色質(zhì)：一、一、染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)二、二、染色體的染色體的分子分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)三、三、染色體的數(shù)目染色體的數(shù)目和和大小大小四、特化染色體四、特化染色體第第2 2節(jié)節(jié) 染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和數(shù)目染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和數(shù)目F細(xì)胞分裂間期，能被堿細(xì)胞分裂間期，能被堿性料染色的纖細(xì)網(wǎng)

12、狀物性料染色的纖細(xì)網(wǎng)狀物染色質(zhì)；染色質(zhì)；F分裂期，染色質(zhì)逐步成分裂期，染色質(zhì)逐步成為有明顯形態(tài)和結(jié)構(gòu)的為有明顯形態(tài)和結(jié)構(gòu)的染染色體。色體。一、一、染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)著絲粒：光學(xué)顯微鏡下光學(xué)顯微鏡下, ,堿堿性染料著色較淺性染料著色較淺, ,并表現(xiàn)縊縮并表現(xiàn)縊縮部位部位( (無色間隔點無色間隔點),),所以又稱所以又稱為主縊痕為主縊痕(primary constriction)。著絲點：在主縊痕區(qū)域在主縊痕區(qū)域, ,由由蛋白質(zhì)參與形成的一種復(fù)合蛋白質(zhì)參與形成的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，為紡錘絲附著的部位。結(jié)構(gòu)，為紡錘絲附著的部位。1.1.特征特征中間著絲點染色體中間著絲點染色體近中著絲點染色體

13、近中著絲點染色體端著絲點染色體端著絲點染色體近端著絲點染色體近端著絲點染色體粒狀染色體粒狀染色體 染色體的形態(tài)類型染色體的形態(tài)類型染色體類型染色體類型符號符號臂比臂比著絲粒著絲粒指數(shù)指數(shù)后期形態(tài)后期形態(tài)中間著絲點染色體中間著絲點染色體Metacentric csM1.001.670.5000.375V近中著絲點染色體近中著絲點染色體Sub-metacentric cs SM1.683.000.3740.250L近端著絲點染色體近端著絲點染色體Sub-telocentric cs ST3.017.000.2490.125I頂端著絲點染色體頂端著絲點染色體Telocentric cs T7.010

14、.1240.000I注：臂比：長臂長度注：臂比：長臂長度/短臂長度；短臂長度短臂長度；短臂長度/染色體總長度染色體總長度次縊痕次縊痕(secondary constriction):某些染色體的一個或兩個臂上往某些染色體的一個或兩個臂上往往還具有另一個染色較淡的縊縮往還具有另一個染色較淡的縊縮部位部位, ,稱為稱為次縊痕，次縊痕，通常在染色體通常在染色體短臂上。短臂上。r隨體隨體(satellite)：次縊痕的末端的次縊痕的末端的圓形或略長形的突出體。圓形或略長形的突出體。次縊痕在細(xì)胞分裂時，緊密地與核仁相聯(lián)系。與核仁的形成次縊痕在細(xì)胞分裂時，緊密地與核仁相聯(lián)系。與核仁的形成有關(guān)，因此也稱為有

15、關(guān)，因此也稱為核仁組織中心核仁組織中心(nucleolus organizer)。普通小麥體細(xì)胞染色體（示隨體染色體）普通小麥體細(xì)胞染色體（示隨體染色體）次縊痕的次縊痕的位置位置、隨體的、隨體的大小大小是相對恒定，可以作為染色是相對恒定，可以作為染色體識別的標(biāo)志。玉米的體識別的標(biāo)志。玉米的6 6；小麥的；小麥的1B,6B1B,6B；人類的；人類的13,14,15,13,14,15,21,2221,22號染色體。號染色體。r染色體組型或核型染色體組型或核型(karyotype)：是指染色體組在有是指染色體組在有絲分裂中期的表型，是染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征絲分裂中期的表型，是染色體數(shù)目、大小、形

16、態(tài)特征的總和。的總和。每一種生物的染色體組型都是特異的。每一種生物的染色體組型都是特異的。2.2.染色體組型分析染色體組型分析r染色體組型分析或核型分析染色體組型分析或核型分析(karyotype analysis)： 按照染色體的數(shù)目、大小和著絲點位置、臂比、次縊按照染色體的數(shù)目、大小和著絲點位置、臂比、次縊痕、隨體等形態(tài)特征，對生物核內(nèi)的染色體進行配對、痕、隨體等形態(tài)特征，對生物核內(nèi)的染色體進行配對、分組、歸類、編號和描述，從而闡明生物染色體組成分組、歸類、編號和描述，從而闡明生物染色體組成的過程。的過程。男性染色體核型分析男性染色體核型分析染色體分帶、顯帶染色體分帶、顯帶( (chrom

17、osome banding) )：通過通過一系列特殊的處理，使得螺旋化程度和收縮方式不一系列特殊的處理，使得螺旋化程度和收縮方式不同的染色體區(qū)段，同的染色體區(qū)段，呈現(xiàn)出不同程度的染色呈現(xiàn)出不同程度的染色 ( (往往是往往是異染色質(zhì)區(qū)段被染色異染色質(zhì)區(qū)段被染色) )的處理和染色方法（的處理和染色方法（G-G-帶、帶、C-C-帶和帶和N-N-帶）。帶）。3.3.染色體帶形分析染色體帶形分析男性體細(xì)胞染色體分帶男性體細(xì)胞染色體分帶G-帶帶黑麥體細(xì)胞染色體分帶黑麥體細(xì)胞染色體分帶C-帶帶小麥體細(xì)胞染色體分帶小麥體細(xì)胞染色體分帶C-帶帶（一）（一）常染色質(zhì)和異染色質(zhì)常染色質(zhì)和異染色質(zhì)異異染色質(zhì)染色質(zhì)：染

18、色質(zhì)線染色質(zhì)線呈高度呈高度螺旋化的緊縮狀態(tài)，且螺旋化的緊縮狀態(tài)，且染色很染色很深的區(qū)段深的區(qū)段。常染色質(zhì)常染色質(zhì)：染色質(zhì)線染色質(zhì)線表現(xiàn)為表現(xiàn)為脫螺旋的松散狀態(tài)，且脫螺旋的松散狀態(tài)，且染色很染色很淺的區(qū)段淺的區(qū)段。二、染色體的分子結(jié)構(gòu)二、染色體的分子結(jié)構(gòu)異異固縮：固縮：在同一染色體上，在同一染色體上，由于核酸的緊縮程度和含量由于核酸的緊縮程度和含量的不同，而導(dǎo)致不同區(qū)段染的不同，而導(dǎo)致不同區(qū)段染色深淺不同的現(xiàn)象。色深淺不同的現(xiàn)象。r異異染色質(zhì)染色質(zhì)在細(xì)胞分裂間期，染色質(zhì)線仍高度螺旋在細(xì)胞分裂間期，染色質(zhì)線仍高度螺旋化而緊密卷縮?；o密卷縮。r常常染色質(zhì)染色質(zhì)在細(xì)胞分裂間期，染色質(zhì)線脫螺旋而呈在

19、細(xì)胞分裂間期，染色質(zhì)線脫螺旋而呈松散狀態(tài)。松散狀態(tài)。常染色質(zhì)常染色質(zhì)間期活躍表達，帶有重要的遺傳信息。間期活躍表達，帶有重要的遺傳信息。功能差異功能差異異染色質(zhì)異染色質(zhì)在遺傳功能上是惰性的，一般不編碼蛋在遺傳功能上是惰性的，一般不編碼蛋白質(zhì)，主要起維持染色體結(jié)構(gòu)完整性的作用。白質(zhì)，主要起維持染色體結(jié)構(gòu)完整性的作用。組成性與兼性異染色質(zhì)組成性與兼性異染色質(zhì)r組成性組成性異染色質(zhì)異染色質(zhì) (constitutive heterochromatin):r 兼性兼性異染色質(zhì)異染色質(zhì)(facultative heterochromatin):構(gòu)成染色體的特殊區(qū)域，如：著構(gòu)成染色體的特殊區(qū)域，如：著絲點部

20、位等；絲點部位等；只與染色體結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般無功只與染色體結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般無功能表達。能表達?？纱嬖谟谌旧w的任何部位；可存在于染色體的任何部位；攜帶組織特異性表達的遺傳信息。攜帶組織特異性表達的遺傳信息。 如：哺乳動物的如：哺乳動物的X X染色體。染色體。（二）染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)（二）染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)化學(xué)組成化學(xué)組成DNADNA：一個雙鏈一個雙鏈DNADNA分子分子蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)少量的少量的RNARNA組蛋白組蛋白(histone)非組蛋白非組蛋白(nonhistone)染色體結(jié)構(gòu)模型染色體結(jié)構(gòu)模型( (貝克等貝克等Bak AL, 1977)Bak AL, 1977) 核小體核小體染色單體染色單體

21、染色質(zhì)線染色質(zhì)線基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)核小體核小體( (nucleosome),), 又稱紐又稱紐體體( ( -body)()(約約11nm)11nm)。組蛋白：組蛋白：H2AH2A、H2BH2B、H3H3、H4H4四四種組蛋白各兩分子的八聚體，直種組蛋白各兩分子的八聚體，直徑約徑約10nm10nm。DNADNA鏈：鏈：DNADNA雙螺旋鏈盤繞于組雙螺旋鏈盤繞于組蛋白八聚體表面蛋白八聚體表面1.751.75圈，約合圈，約合146bp146bp。連接絲：連接絲：長長50-60bp50-60bp的的DNADNA，與組，與組蛋白蛋白H1H1結(jié)合。結(jié)合。H1組蛋白組蛋白H1H1：結(jié)合于連接絲與核小結(jié)合于連接

22、絲與核小體的接合部位。體的接合部位。連接絲連接絲 核小體核小體H2B 核小體核小體H2BH2AH1H3H411nm5.7nm5.7nm染色體卷曲的三個層次染色體卷曲的三個層次第一層次第一層次第二層次第二層次第三層次第三層次2nm11nm30nm300nm1400nm染色體形成過程中長度與寬度的變化染色體形成過程中長度與寬度的變化直徑增加直徑增加長度壓縮長度壓縮第一級第一級DNA核小體核小體5倍倍7倍倍第二級第二級核小體核小體螺線體螺線體3倍倍6倍倍第三級第三級螺線體螺線體 超螺線體超螺線體13倍倍40倍倍第四級第四級超螺線體超螺線體染色體染色體2.5-5倍倍5倍倍500-1000倍倍8400倍

23、倍(8000-10000)真核生物染色體是以真核生物染色體是以DNADNA與堿性蛋白質(zhì)結(jié)合的形式存在。與堿性蛋白質(zhì)結(jié)合的形式存在。原核生物染色體是以原核生物染色體是以 DNADNA裸露的形式存在。裸露的形式存在。真核生物與原核生物真核生物與原核生物染色體的染色體的區(qū)別區(qū)別三三、染色體的染色體的數(shù)目數(shù)目r不同生物物種的染色體數(shù)目是生物不同生物物種的染色體數(shù)目是生物物種的特征，物種的特征，相對恒定。相對恒定。r不同物種之間，染色體數(shù)目差別很大。如：馬不同物種之間，染色體數(shù)目差別很大。如：馬蛔蟲，蛔蟲，2n=22n=2；瓶兒小草屬，；瓶兒小草屬，2n=800-12002n=800-1200核型分析結(jié)

24、果表明，體細(xì)胞中的染色體均為成核型分析結(jié)果表明，體細(xì)胞中的染色體均為成對存在的，記為對存在的，記為2n2n。人類染色體核型分析人類染色體核型分析同源染色體：同源染色體：體細(xì)胞中，體細(xì)胞中，分別來自雙親的、形態(tài)結(jié)分別來自雙親的、形態(tài)結(jié)構(gòu)相同、遺傳功能相似的構(gòu)相同、遺傳功能相似的一對染色體。一對染色體。非同源染色體：非同源染色體：形態(tài)結(jié)構(gòu)、遺傳功能上有所不同形態(tài)結(jié)構(gòu)、遺傳功能上有所不同的染色體。的染色體。果蠅體細(xì)胞染色體果蠅體細(xì)胞染色體4在生物的生命活動中，生長和繁殖是其重要的在生物的生命活動中，生長和繁殖是其重要的基本特征，然而，要使生物體正常的生長和繁殖，基本特征，然而，要使生物體正常的生長和

25、繁殖，則必須有三個前提：則必須有三個前提：細(xì)胞體積的增大和數(shù)目的增加；細(xì)胞體積的增大和數(shù)目的增加；遺傳物質(zhì)的復(fù)制；遺傳物質(zhì)的復(fù)制；遺傳物質(zhì)精確地從母細(xì)胞傳遞至子細(xì)胞。遺傳物質(zhì)精確地從母細(xì)胞傳遞至子細(xì)胞。第第3 3節(jié)節(jié) 細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂 細(xì)胞分裂是生物生長和繁殖的基礎(chǔ)細(xì)胞分裂是生物生長和繁殖的基礎(chǔ) 細(xì)胞分裂的方式細(xì)胞分裂的方式無絲分裂無絲分裂( (amitosis) )有絲分裂有絲分裂( (mitosis) )減數(shù)分裂減數(shù)分裂( (meiosis）一、一、 無絲分裂無絲分裂 無絲分裂簡單快速，分無絲分裂簡單快速，分裂過程中不出現(xiàn)紡錘絲。裂過程中不出現(xiàn)紡錘絲。 高等生物的許多正常組織高等生物的許多

26、正常組織( (如：植物的薄型組織、如：植物的薄型組織、木質(zhì)部細(xì)胞、絨氈層細(xì)胞和胚乳細(xì)胞木質(zhì)部細(xì)胞、絨氈層細(xì)胞和胚乳細(xì)胞) )，也常發(fā)生，也常發(fā)生無絲分裂。無絲分裂。二、有絲分裂二、有絲分裂間期間期早前期早前期晚前期晚前期中期中期后期后期末期末期1 有絲分裂過程有絲分裂過程特征特征染色質(zhì)解螺旋、松散染色質(zhì)解螺旋、松散分布在細(xì)胞質(zhì)中，核分布在細(xì)胞質(zhì)中，核仁染色深。仁染色深。r間期間期( (interphase) )間期間期G1G1期：期：S S期：期：G2G2期：期：細(xì)胞體積迅速增大；物質(zhì)合成迅速，為DNA的合成做準(zhǔn)備。DNA的合成時期,染色體數(shù)目在此期加倍。細(xì)胞分裂所需的高能化合物主要在此期合成

27、。r前期前期( (prophase) )特征特征1.1.染色體開始螺染色體開始螺旋化、卷曲；旋化、卷曲；2.2.核仁、核膜逐核仁、核膜逐漸解體、消失；漸解體、消失；3.3.紡錘絲出現(xiàn)。紡錘絲出現(xiàn)。r中期中期( (metaphase) )特征特征2.2.紡錘絲形成一個三維的結(jié)構(gòu)，稱為紡錘體紡錘絲形成一個三維的結(jié)構(gòu)，稱為紡錘體(spindle)；3.3.染色體著絲點均勻排列于赤道板。染色體著絲點均勻排列于赤道板。1.1.核仁、核膜完全消失；核仁、核膜完全消失；有絲分裂中期染色體形態(tài)圖有絲分裂中期染色體形態(tài)圖r后期后期( (anaphase) )特征特征1.1.著絲點發(fā)生分裂；著絲點發(fā)生分裂；2.2

28、.每條染色體的兩條染色單體，分別由紡錘絲每條染色體的兩條染色單體，分別由紡錘絲拉向兩極。拉向兩極。r末期末期( (telophase) )特征特征1.1.核膜、核仁重建；核膜、核仁重建； 2.2.染色體解螺旋化，染色體解螺旋化，呈松散狀態(tài)；呈松散狀態(tài)；3.3.細(xì)胞質(zhì)分裂，細(xì)細(xì)胞質(zhì)分裂，細(xì)胞板形成。胞板形成。前期前期中期中期后期后期末期末期膜、仁解體現(xiàn)錘絲；膜、仁解體現(xiàn)錘絲；赤道板上排中期；赤道板上排中期；前期前期中期中期后期后期末期末期后期平均分兩極；后期平均分兩極；膜、仁再現(xiàn)定末期。膜、仁再現(xiàn)定末期。小結(jié)小結(jié)有絲分裂過程示意圖有絲分裂過程示意圖ABCDEDBCEA正確順序正確順序:2 2 細(xì)

29、胞周期細(xì)胞周期(cell cycle)r有絲分裂所經(jīng)歷的時有絲分裂所經(jīng)歷的時間，因物種和外界條件間，因物種和外界條件而有所不同。一般可持而有所不同。一般可持續(xù)續(xù)1-21-2小時。小時。細(xì)胞周期：細(xì)胞周期：一次細(xì)胞分一次細(xì)胞分裂結(jié)束后到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束后到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程。3 3 有絲分裂的異?，F(xiàn)象有絲分裂的異常現(xiàn)象 多核細(xì)胞多核細(xì)胞 (multinucleate cell, polykaryocyte) 核內(nèi)有絲分裂核內(nèi)有絲分裂(endomitosis) 染色體加倍：染色體加倍：染色體在間期正常進行復(fù)制，后染色體在間期正常進行復(fù)制，后期著絲點分裂、染色單體分離

30、，但細(xì)胞核本身期著絲點分裂、染色單體分離，但細(xì)胞核本身不分裂。不分裂。多線染色體：多線染色體：染色體在間期正常進行復(fù)制，但染色體在間期正常進行復(fù)制，但未發(fā)生著絲點分裂和染色單體分離，導(dǎo)致一條未發(fā)生著絲點分裂和染色單體分離，導(dǎo)致一條染色體的染色單體數(shù)目成培增長。染色體的染色單體數(shù)目成培增長。特化染色體特化染色體多線染色體多線染色體雙翅目昆蟲雙翅目昆蟲( (搖蚊、果蠅搖蚊、果蠅) )的幼蟲唾液腺、腸、馬氏管的幼蟲唾液腺、腸、馬氏管 等的細(xì)胞中常存在等的細(xì)胞中常存在多線染色體多線染色體, , 也叫也叫巨型染色體巨型染色體(gaint chromosome)。如果蠅的唾腺染色體，就是經(jīng)過如果蠅的唾腺染

31、色體，就是經(jīng)過10-1110-11次內(nèi)源有絲分裂形次內(nèi)源有絲分裂形成的含有成的含有10241024、20482048條染色質(zhì)線的多線染色體。條染色質(zhì)線的多線染色體。 4 4 有絲分裂的遺傳學(xué)意義有絲分裂的遺傳學(xué)意義4 通過有絲分裂保證了物種的通過有絲分裂保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性；連續(xù)性和穩(wěn)定性；并并且維持了生物個體的且維持了生物個體的正常生長和發(fā)育。正常生長和發(fā)育。F核內(nèi)染色體準(zhǔn)確復(fù)制、分裂，核內(nèi)染色體準(zhǔn)確復(fù)制、分裂，為子細(xì)胞和母細(xì)胞為子細(xì)胞和母細(xì)胞 遺傳組成的一致提供了基礎(chǔ)；遺傳組成的一致提供了基礎(chǔ)；F染色體復(fù)制產(chǎn)生的兩條姊妹染色單體染色體復(fù)制產(chǎn)生的兩條姊妹染色單體分別分配到分別分配到 兩

32、個子細(xì)胞中，子細(xì)胞與母細(xì)胞具有相同的染色兩個子細(xì)胞中，子細(xì)胞與母細(xì)胞具有相同的染色 體數(shù)目和組成。體數(shù)目和組成。體細(xì)胞體細(xì)胞(2n)(2n)配子配子(2n)(2n)合子合子(4n)(4n)染色體復(fù)制染色體復(fù)制三、三、 減數(shù)分裂減數(shù)分裂(meiosis)概念概念: :減數(shù)分裂減數(shù)分裂是性母細(xì)胞成熟時，配子形成過程中是性母細(xì)胞成熟時，配子形成過程中所發(fā)生的一種特殊的有絲分裂所發(fā)生的一種特殊的有絲分裂, , 其結(jié)果是產(chǎn)生其結(jié)果是產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的性細(xì)胞，所以稱為減數(shù)分裂染色體數(shù)目減半的性細(xì)胞，所以稱為減數(shù)分裂, ,又稱成熟分裂又稱成熟分裂(maturation division)。染色體減數(shù)的實現(xiàn)

33、染色體減數(shù)的實現(xiàn): : 1. 1.染色體經(jīng)過一次復(fù)制；染色體經(jīng)過一次復(fù)制； 2.2.連續(xù)進行兩次分裂。連續(xù)進行兩次分裂。 (一一) 減數(shù)分裂的過程減數(shù)分裂的過程1. 前前間期間期(preinterphase)2.第一第一次次分裂分裂 (meiosis I)3.中間期中間期 (interkinesis)4.第二第二次次分裂分裂 (meiosis)前期前期I 中期中期I 后期后期I 末期末期I前期前期II 中期中期II 后期后期II 末期末期II1.前前間期間期(preinterphase)性母細(xì)胞進入減數(shù)分裂前的間期稱為前減數(shù)性母細(xì)胞進入減數(shù)分裂前的間期稱為前減數(shù)分裂間期，也稱為分裂間期，也稱為

34、前間期。前間期。這一時期是為性細(xì)這一時期是為性細(xì)胞進入減數(shù)分裂作準(zhǔn)備。胞進入減數(shù)分裂作準(zhǔn)備。持續(xù)時間比有絲分裂間期長，特別是合成期持續(xù)時間比有絲分裂間期長，特別是合成期較長；較長；2 2 第第一次一次分裂分裂(meiosis I)前期前期 I中期中期 I后期后期 I末期末期 I同源染色體平均分配到兩個子細(xì)胞中；同源染色體平均分配到兩個子細(xì)胞中；子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半。子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半。r前期前期 I (prophase I, PI)根據(jù)核內(nèi)變化特征，可進一步分為五個時期：根據(jù)核內(nèi)變化特征，可進一步分為五個時期：(1)(1) 細(xì)線期細(xì)線期(leptotene(leptotene，PIPI1

35、 1) )(2)(2) 偶線期偶線期(zygotene(zygotene，PIPI2 2) )(3)(3) 粗線期粗線期(pachytene(pachytene，PIPI3 3) )(4)(4) 雙線期雙線期(diplotene(diplotene，PIPI4 4) )(5)(5) 終變期終變期(diakinesis(diakinesis，PIPI5 5) )細(xì)線期細(xì)線期(leptotene，PI1) 染色體開始螺旋收縮，染色體開始螺旋收縮， 呈細(xì)長線狀；呈細(xì)長線狀；特征特征 這時每個染色體含有這時每個染色體含有兩條染色單體，由著絲兩條染色單體，由著絲點連接，但鏡下還不能點連接，但鏡下還不能分

36、辨。分辨。偶線期偶線期(zygotene，PI2)形成聯(lián)會復(fù)合體。形成聯(lián)會復(fù)合體。特征特征同源染色體配對，稱為同源染色體配對，稱為 聯(lián)會聯(lián)會( (synapsissynapsis) )。聯(lián)會的兩條同源染色體聯(lián)會的兩條同源染色體 稱為稱為二價體二價體( (bivalentbivalent) )。聯(lián)會復(fù)合體聯(lián)會復(fù)合體(synaptonemal complex)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中間部分以蛋白質(zhì)為中間部分以蛋白質(zhì)為主主, ,也包含部分也包含部分DNADNA稱為稱為橫絲。橫絲。兩條同源染色體的主兩條同源染色體的主要部分要部分( (染色質(zhì)染色質(zhì)DNA)DNA)分布分布在聯(lián)會復(fù)合體的外側(cè)；在聯(lián)會復(fù)合體的外側(cè)；特

37、征特征粗線期粗線期(pachytene，PI3)非姊妹染色單體間出現(xiàn)交非姊妹染色單體間出現(xiàn)交換換(crossing over), ,導(dǎo)致遺傳物導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的質(zhì)的重組重組(recombination)。二價體具有四條染色單體，二價體具有四條染色單體，所以又稱為所以又稱為四合體或四聯(lián)體四合體或四聯(lián)體(tetrad)；特征特征非姊妹染色單體片斷交換非姊妹染色單體片斷交換雙線期雙線期(diplotene，PI4)染色體繼續(xù)縮短變粗；染色體繼續(xù)縮短變粗；特征特征非姊妹染色單體間的交換部位仍非姊妹染色單體間的交換部位仍由橫絲連接，因而同源染色體間仍由橫絲連接，因而同源染色體間仍由一至多個由一至多個交叉交叉

38、(chiasmata)(chiasmata)聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。非姊妹染色單體之間由于螺旋卷非姊妹染色單體之間由于螺旋卷縮而相互排斥，同源染色體局部開縮而相互排斥，同源染色體局部開始分開；始分開；終變期終變期(diakinesis，PI5)染色體進一步濃縮，縮短變粗；染色體進一步濃縮，縮短變粗；交叉向二價體兩端移動，逐漸接交叉向二價體兩端移動，逐漸接 近于末端，該過程稱為近于末端，該過程稱為交叉端化交叉端化 (terminalization)。特征特征細(xì)線期細(xì)線期偶線期偶線期粗線期粗線期雙線期雙線期終變期終變期中期中期 I(metaphase I, MI)著絲點分別朝向相反的兩極；著絲點分別朝向相反的

39、兩極；著絲點取向是隨機的。著絲點取向是隨機的。 著絲點分散在赤道板兩側(cè)，著絲點分散在赤道板兩側(cè)，二價體分散排在赤道板的附近，二價體分散排在赤道板的附近，是鑒定染色體數(shù)目的最佳時期；是鑒定染色體數(shù)目的最佳時期；特征特征 NR98116-9-3 PMC MI（21II） NR98116-9-2CY12 PMC MI XND126 PMC MI（21II） 中期中期 I 二價體的隨機取向二價體的隨機取向非同源染色體在性細(xì)胞中可能有非同源染色體在性細(xì)胞中可能有2n種組合（配子）種組合（配子）AAAAAAAAAAAAAAABBBBBBBBBBBBBBBBA后期后期 I(anaphase I, AI)每極

40、具有一對同源染色體中的每極具有一對同源染色體中的一條一條( (共有共有n條染色體條染色體) )，使得子細(xì)，使得子細(xì)胞中染色體數(shù)目從胞中染色體數(shù)目從2n減半到減半到n n；特征特征同源染色體分別移向兩極；同源染色體分別移向兩極；每條染色體都仍然具有兩個染每條染色體都仍然具有兩個染色單體。色單體。末期末期 I(telophase I, TI)細(xì)胞質(zhì)也隨之分裂，兩個子細(xì)胞質(zhì)也隨之分裂，兩個子細(xì)胞形成，稱為細(xì)胞形成，稱為二分體二分體(dyad)。染色體到達兩極之后，松散、染色體到達兩極之后，松散、伸長、變細(xì)，產(chǎn)生兩個子核；伸長、變細(xì)，產(chǎn)生兩個子核；特征特征二分體二分體3 3 中間期中間期( (inte

41、rkinesis) )與有絲分裂間期的區(qū)別：與有絲分裂間期的區(qū)別：不進行不進行DNADNA復(fù)制，中間期前后細(xì)胞中復(fù)制，中間期前后細(xì)胞中DNADNA的含量的含量 也沒有變化。也沒有變化。染色體的螺旋化程度較高。染色體的螺旋化程度較高。時間很短暫。在許多動物中，甚至沒有明顯的停時間很短暫。在許多動物中，甚至沒有明顯的停 頓和間歇存在。頓和間歇存在。4 減數(shù)第二分裂減數(shù)第二分裂(meiosis)前期前期 中期中期 后期后期 末期末期 著絲點分裂為二，染色單體分開并移向兩極，形成新著絲點分裂為二，染色單體分開并移向兩極，形成新的子核；同時，細(xì)胞質(zhì)分為兩部分，最終形成四個子細(xì)的子核；同時，細(xì)胞質(zhì)分為兩部分，最終形成四個子細(xì) 胞，稱為胞，稱為四分體（四分體（tetradtetrad）。）