遺傳學遺傳細胞學基礎

第二章遺傳的細胞學根底第一頁，共55頁。本章重點

1．細胞的構造與功能。*2．染色體的形態(tài)特征和數目。*3．細胞的有絲分裂、減數分裂。

第二頁，共55頁。第一節(jié)細胞的構造和功能第三頁，共55頁。一、原核細胞1．細胞組成：細胞壁：蛋白聚糖等；細胞膜：磷脂、蛋白質等；細胞質：核糖體等；核區(qū)：DNA、RNA等。2．原核生物：各種細菌、藍藻等低等生物由原核細胞構成，統(tǒng)稱為原核生物〔prokaryote〕。第四頁，共55頁。生物細胞原生質質膜〔細胞膜〕原生質體

細胞壁細胞核細胞質核膜染色質核仁

非膜相構造核糖體中心體內質網線粒體葉綠體液泡溶酶體高爾基體

膜相構造非膜相構造二、真核細胞動物細胞結構植物細胞結構真核生物〔eukaryote〕第五頁，共55頁。三、不同類型細胞間的比較第六頁，共55頁。第二節(jié)染色體的形態(tài)和數目

第七頁，共55頁。蠶豆〔2n=12〕1．重要性:

(1).幾乎所有生物細胞中均存在染色體；(2).真核生物染色體均有其特定的形態(tài)特征，在細胞分裂的中期和早后期最為明顯和典型；(3).中期染色體分散排列在赤道板上，故通常以這個時期進行染色體形態(tài)的識別和研究。一、染色體的形態(tài)特征:第八頁，共55頁。2．形態(tài):

(1).組成:著絲粒、長臂和短臂；(2).著絲點對于細胞分裂時染色體向兩極牽引具有決定性作用；(3).次縊痕、隨體是識別特定染色體的重要標志；(4).某些次縊痕具有組成核仁的特殊功能。第九頁，共55頁。5m

蠶豆：有絲分裂中期染色體（排列于赤道面上，箭頭表示兩條大染色體）

。

次縊痕主縊痕第十頁，共55頁。3．類型:

第十一頁，共55頁。4．大小:

(1).各物種差異很大，染色體大小主要指長度，同一物種染色體寬度大致一樣。植物:長約0.2~50ｍ、寬約ｍ。大麥〔2n=14〕第十二頁，共55頁。但雙子葉植物中牡丹屬和鬼臼屬也具有較大的染色體。

(2).高等植物中單子葉植物的染色體一般比雙子葉植物要大些。動物的染色體一般比較大，如果蠅和人類等。5ｍ鬼臼芍藥單子葉植物間差異：玉米、小麥、大麥和黑麥>水稻。第十三頁，共55頁。10m普通小麥細胞中期染色體〔2n=42〕第十四頁，共55頁。5μm

大麥細胞中期染色體〔2n=14〕第十五頁，共55頁。4μm

4μm

草棉2n=26

中棉2n=26陸地棉2n=52海島棉2n=524μm

4μm

第十六頁，共55頁。5μm

第十七頁，共55頁?！?n=38〕〔2n=20〕〔2n=24〕5μm

第十八頁，共55頁。(2n=8)第十九頁，共55頁。人染色體〔2n=46〕第二十頁，共55頁。各生物的染色體不僅形態(tài)構造相對穩(wěn)定，而且其數目

成對。

同源染色體：形態(tài)和構造一樣的一對染色體。

異源染色體：這一對染色體與另一對形態(tài)構造不同的

染色體，互稱為異源染色體。5．類別:第二十一頁，共55頁。根據染色體長度、著絲點位置、長短

臂比、隨體有無等特點進展編號。6．染色體編號:10μ

〔2n=12〕第二十二頁，共55頁。細胞減數分裂時粗線期的染色體長度第二十三頁，共55頁。人類染色體核型分析第二十四頁，共55頁。第二十五頁，共55頁。特征：嚴重智力遲鈍、馬鞍鼻和斜視眼,發(fā)生頻率約為1/600~700。第二十六頁，共55頁。二、染色體數目

第二十七頁，共55頁。長白山瓶爾小草不同的物種染色體數目差異很大：第二十八頁，共55頁。染色體數目最少一種動物：螞蟻2n=2染色體數目最少一種植物：雛菊，2n=4植物：棕櫚2n=596第二十九頁，共55頁。中國毛冠鹿〔2n=46〕通過連續(xù)的易位集中小染色體進化成哺乳類動物中染色體數目最少的物種〔印度毛冠鹿，2n=7〕。兩種鹿的外形較相似。第三十頁，共55頁。2．體細胞（2n）是性細胞（n）的一倍；生物染色體的一般特點：

1．數目恒定；3．與生物進化的關系：無關?？捎糜谖锓N間的分類；4．染色體數目恒定也是相對的（如單子葉植物的種子胚乳、快速生長的細胞等）。第三十一頁，共55頁。三、原核生物的染色體形態(tài)、構造和數目第三十二頁，共55頁。

通常原核生物細胞里只有一個染色體，且DNA含量低于真核生物。例如:

大腸桿菌E.coli只有一個環(huán)狀染色體：其DNA含核苷酸對為3×106，長度1.1mm。

蠶豆配子中染色體(n=6)的核苷酸對為2×1010，長度6000mm。

豌豆配子中染色體(n=7)的核苷酸對為3×1010，長度10500mm。第三十三頁，共55頁。第三節(jié)細胞的有絲分裂

第三十四頁，共55頁。間期一、細胞周期分裂期MG1期：第一個間隙，主要進行細胞體積的增長，并為DNA合成作準備。不分裂細胞則停留在G1期,也稱為G0期。S期：DNA合成時期。G2期：DNA合成后至細胞分裂開始之前的第二個間隙，為細胞分裂作準備。M期：細胞分裂期。第三十五頁，共55頁。

一般S期時間較長，且較穩(wěn)定；G1

和G2

變化也較大。因物種、細胞種類和生理狀態(tài)的不同而異。哺乳動物離體培養(yǎng)細

胞的有絲分裂周期,G1為

10小時，S為9小時,G2為

4小時，間期共長23小時。

而細胞分裂期M全長只

有1小時。G2第三十六頁，共55頁。二、細胞分裂過程第三十七頁，共55頁。1.無絲分裂〔amitosis〕亦稱直接分裂。細胞核拉長后縊裂為二細胞質分裂2個子細胞染色體分裂無規(guī)律整個過程看不到紡錘絲。高等植物某些生長迅速部分可以發(fā)生：小麥莖節(jié)部分和番茄葉腋發(fā)生新枝處；一些腫瘤和愈傷組織常發(fā)生無絲分裂。第三十八頁，共55頁。

2.

有絲分裂（mitosis）：

在整個過程染色體會產生有規(guī)律的變化：核分裂為二

細胞質分裂，二個子細胞各含一個核。根據核分裂的變化特征可以將有絲分裂分為四個時期：間期

前期

中期

后期

末期。第三十九頁，共55頁。第四十頁，共55頁。蕓苔類：絨氈層多核細胞

3.有絲分裂的特殊情況:正常：間期DNA復制

2個染色單體著絲點裂開染色體

核分裂

胞質分裂

間期DNA復制。這一過程發(fā)生異常的后果：⑴.多核細胞：細胞核多次分裂而細胞質不分裂形成具有很多游離核的多核細胞。第四十一頁，共55頁。果蠅幼蟲唾腺細胞巨型染色體⑵.核內有絲分裂：核內染色體中染色線連續(xù)復制，但著絲點不裂開形成多線染色體。

例如雙翅昆蟲搖蚊、果蠅幼蟲唾腺細胞出現巨型染色體，其染色體中染色質線可多達1000條以上，并具有不同的條紋和條帶。第四十二頁，共55頁。

三、有絲分裂的意義:1.生物學意義：*增加細胞數目和體積；*維持個體正常生長和發(fā)育、保證物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。2.遺傳學意義：⑴.復制的各對染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個子細胞中

子、母細胞具有同樣質量和數量的染色體；⑵.核內各染色體準確復制為二

兩個子細胞的遺傳基礎與母細胞完全相同。

第四十三頁，共55頁。第四節(jié)細胞的減數分裂第四十四頁，共55頁。

1．概念:減數分裂：性母細胞成熟時配子形成過程中發(fā)生的一種特殊有絲分裂

使體細胞染色體數目減半。一、減數分裂（meiosis）過程：例如:水稻2n=24、玉米2n=20、茶樹2n=30

減數分裂

n=12

n=10

n=15

n（卵）

n（精）

2n（體）

受精作用可保證物種染色體數恒定。第四十五頁，共55頁。

2．特點:

(1).各對同源染色體在細胞分裂前期配對（或聯會）；(2).細胞分裂過程中包括兩次分裂:第一次分裂中染色體減數，這次分裂的前期較復雜，又可細分為五期（細線期→偶線期→粗線期→雙線期→

終變期）；第二次分裂染色體等數。第四十六頁，共55頁。細線期：出現長如線的染色體，著絲點連著2條染色單體。偶線期：同源染色體配對，出現聯會，聯會的一對染色體稱二價體。粗線期：進一步變短、變粗，二價體包含4條染色單體，形成四聯體。雙線期：繼續(xù)縮短變粗，同源染色體出現別離，出現一個或數個穿插。終變期：同源染色體互相分開，二價體兩端挪動，分散在整個核內。第四十七頁，共55頁。同源染色體聯會、穿插、別離第四十八頁，共55頁。細線期偶線期粗線期雙線期終變期偶線期局部百合減數分裂前期I的5個時期聯會復合體細線期偶線期粗線期雙線期終變期偶線期局部第四十九頁，共55頁。水稻：粗線期染色體5

玉米減數分裂粗線期小麥減數分裂粗線期第五十頁，共55頁。細線期第五十一頁，共55頁。

1.生物生活周期和配子形成過程中必要階段；二、減數分裂的意義:2.最后形成雌雄性細胞，各具半數染色體（n）；雌雄性細胞受精（nn）

合子（

2n）

全數染色體

保證親子代間染色體數目的恒定和

物種的相對穩(wěn)定性。第五十二頁，共55頁。3.在中期I各對同源染色體排列在赤道板上，在后期I染色體是隨機分別拉向二極自由組合。n對染色體，非同源染色體別離時的可能組合數為2n，如：水稻n=12，故組合數為2n=212=4096；茶n=15，組合數為215=32768。第五十三頁，共55頁。

4.各對同源染色體的非姐妹染色單體間片斷可發(fā)生各種方式的交換可為生物變異提供物質根底利于生物生存及進化