第一章染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)詳解演示文稿

第一章染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)詳解演示文稿當前1頁，總共70頁。優(yōu)選第一章染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)當前2頁，總共70頁。

2.1.1Chromatin(DNA，組蛋白，非組蛋白，少量RNA)

chromatin：是存在于真核生物間期細胞核內(nèi)的一種易被堿性染料著色的無定形物質(zhì)，是伸展開的DNA蛋白質(zhì)纖維，每一條染色質(zhì)是由一個線性的、完整的、雙螺旋的DNA分子，加上圍繞其中的組蛋白和非組蛋白所組成的，是細胞分裂間期遺傳物質(zhì)的存在形式。

Euchromatin(常染色質(zhì))

chromatin

heterochromatin(異染色質(zhì))當前3頁，總共70頁。3.異染色質(zhì)

（1）結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)或組成性異染色質(zhì)通常所指的染色質(zhì)，是一種永久性異染色質(zhì)，在染色體上的位置大小都較恒定，在間期，仍保持螺旋化狀態(tài)，染色很深，因而在光學顯微鏡下可以鑒別。B染色體（超數(shù)染色體）：是某些動、植物細胞核中除正常染色體（A染色體）外的一類數(shù)目不定的染色體，多為組成性異染色質(zhì)組成。（2）兼性異染色質(zhì)（X性染色質(zhì)）

某些染色質(zhì)及其區(qū)段可在某一細胞環(huán)境中由常染色質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惾旧|(zhì)。異染色質(zhì)的異固縮現(xiàn)象（heteropycnosis）。

當前4頁，總共70頁。：則是染色質(zhì)在細胞分裂過程中經(jīng)過緊密纏繞、折疊、凝縮、精巧包裝而成的具有固定形態(tài)的遺傳物質(zhì)存在形式，是高度螺旋化的DNA蛋白質(zhì)纖維。染色質(zhì)和染色體是同類物質(zhì)在細胞周期中不同階段的兩種運動形態(tài)。1.ShapeofChromosome當前5頁，總共70頁。(1)chromatids（染色單體）和sisterchromatid（姊妹染色單體）有絲分裂中期的染色體，是由兩條染色單體組成的。由于它們在細胞分裂間期經(jīng)一條染色體復制而成，故稱姊妹染色單體。

(2)centromere（著絲粒）染色體復制以后，含有縱向并列的兩個染色單體，只有著絲粒區(qū)域仍聯(lián)在一起，著絲粒在染色體上的位置是固定的，染色較淡，著絲粒所在的地方往往表現(xiàn)為一個縊痕，稱為primaryconstriction(初級縊痕或主縊痕)。著絲粒兩側(cè)的染色體稱為arms

（臂），臂粗，染色深，由于著絲粒的位置不同，把染色體分成大致相等或長短不等的兩臂。當前6頁，總共70頁。Centromerelocationsanddesignationschromosomesbasedoncentromerelocation.Notethatshapeofthechromosomeduringanaphaseisdeterminedbythepositionofthecentromere當前7頁，總共70頁。染色體的類型當前8頁，總共70頁。當前9頁，總共70頁。(4)secondaryconstriction(次縊痕)和satellite(隨體)(i)有些染色體上，除了初級縊痕以外，還有一個次級縊痕，連上一個叫做隨體的遠端染色體小段，位置也是固定的。(ii)在細胞分裂將結(jié)束時，核內(nèi)出現(xiàn)一個到幾個核仁，而核仁總是出現(xiàn)在次縊痕的地方，所以次縊痕也叫核仁形成區(qū)(nucleolusorganizerregion,NOR)。(5)telomere(端粒)：端粒是染色體端部的一種加大的染色粒，是染色體不可缺少的組成部分，不與斷裂染色體的斷口愈合。當前10頁，總共70頁。當前11頁，總共70頁。4.karyotype(核型)

是指一個物種的一組染色體所具有的特定的染色體的大小，形態(tài)和數(shù)目。(1)識別：根據(jù)有絲分裂中期染色體的研究，發(fā)現(xiàn)不同物種之間的染色體的數(shù)目和大小，形態(tài)上都有明顯的差異，而同一物種則比較一致。(i)用秋水仙素或其他紡錘絲抑制處理可以增強凝縮的程度，使染色體散開，停留在中期。(ii)研究一些昆蟲和其他生物在有絲分裂前期的唾腺染色體。(iii)研究一些生物粗線期染色體：a.常染色質(zhì)和異染色質(zhì)。b.核仁形成區(qū).

當前12頁，總共70頁。Ametaphasepreparationofchromosomesderivedfromadividingcellofahumanmale當前13頁，總共70頁。(2)StructureofChromosome當前14頁，總共70頁。當前15頁，總共70頁。當前16頁，總共70頁。當前17頁，總共70頁。當前18頁，總共70頁。(3)NumbersofChromosome(i)各種生物的細胞中，染色體數(shù)目一般是垣定的。玉米20，人46，蠶56，蠶豆12，豌豆14，洋蔥16，馬蛔蟲2～4，真蕨綱瓶爾小草屬1024。

(ii)體細胞內(nèi)的染色體可分為數(shù)目和形態(tài)相同的兩個組，通常用2n來表示。配子只有體細胞的一半，一組染色體。

(iii)幾乎所有的染色體在體細胞中都是成對的，我們把大小形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能上相似，在減數(shù)分裂中配對的染色體叫做homologouschromosomes（同源染色體）。當前19頁，總共70頁。染色體的大小(i)在同一個物種內(nèi)，根據(jù)有絲分裂中期圖象所確定的染色體大小是比較垣定的。然而：a.同一細胞內(nèi)的不同染色體大小有差別;b.一個物種的不同組織的染色體大小也會出現(xiàn)差異。(ii)不同物種：單子葉植物>雙子葉植物。長度：0.25(真菌)～30微米(百合科)直徑：0.2～3微米。(iii)說明：a.環(huán)境因素影響染色體大小。b.染色體的大小與這個染色體所含基因的數(shù)目并不成正比，如果蠅Y。當前20頁，總共70頁。Section2BehaviorofChromosomeinCellDivision2.2.1CellCycle2.2.2BehaviorofChromosomeinMitosis2.2.3BehaviorofChromosomeinMeiosis2.2.4ChromosomeTheoryofInheritance當前21頁，總共70頁。2.2.1CellCycle當前22頁，總共70頁。2.2.2BehaviorofChromosomeinMitosis

1.細菌的有絲分裂

細菌屬原核類(prokaryote)。每一原核類細胞中通常只有一個染色體，染色體的結(jié)構(gòu)簡單，是一個裸露的DNA分子。根據(jù)電鏡觀察，細菌染色體附著在一個稱為間體(mesomere)的圓形結(jié)構(gòu)上，這一結(jié)構(gòu)是由細胞質(zhì)膜內(nèi)陷而成的。染色體分裂為二后，原有染色體和新復制的染色體分別附著在與膜相連的間體上(圖)。細菌分裂時，細胞延長，帶著原有染色體的細胞膜部分與帶著新復制的染色體的另一細胞膜部分彼此遠離，當兩染色體充分分開時，中間發(fā)生凹陷，細菌細胞分成兩個，這樣每一染色體處在各自的細胞中。當前23頁，總共70頁。當前24頁，總共70頁。Color-enhancedelectronmicrographofE.coliundergoingcelldivision.

當前25頁，總共70頁。2.真核類的有絲分裂因為真核類的細胞所含有的染色體數(shù)目往往較多，因而其細胞分裂也更為復雜。從一個細胞的任何一個分期階段到子細胞的同等階段稱為—個cellcycle(細胞周期)(圖)。有絲分裂過程是一個連續(xù)的過程，但為說明的方便起見，通常將其分成前期、中期、后期和末期四個時期，在兩次有絲分裂中間的時期稱為間期。當前26頁，總共70頁。當前27頁，總共70頁。Interphase(間期)間期時的細胞核中一般看不到染色體結(jié)構(gòu)，DNA是在間期進行復制合成的，因而以DNA為主體的染色體也由原來的一條成為兩條并列的染色單體。間期又可細分為三個時期，即合成前期(G1)，這時DNA沒有合成；進入合成期(S)時DNA才開始合成，即染色體開始復制；然后是合成后期(G2)。間期結(jié)束后，進入分裂期(M)。當前28頁，總共70頁。(1)

prophase(前期)：間期核內(nèi)的染色體細絲開始螺旋化，縮短變粗，染色體逐漸清晰起來。每一染色體含有縱向并列的兩條染色單體，前期快結(jié)束時，染色體縮得很短。(2)metaphase(中期)：中期開始時，核膜崩解，核質(zhì)(nucleoplasm)與胞質(zhì)混和。紡錘體的細絲——紡錘絲(spindlefibers)與染色體的著絲粒區(qū)域連接。染色體向赤道面移動，著絲粒區(qū)域排列在赤道板上。這時最為容易計算染色體的數(shù)目。

當前29頁，總共70頁。(3)anaphase(后期)：每一染色體的著絲粒已分裂為二，相互離開。著絲粒離開后，即被紡錘絲拉向兩極，同時并列的染色單體也跟著分開，分別向兩極移動。這時染色體又是單條了，也可叫做子染色體。

(4)telophase(末期)和cytokinesis(胞質(zhì)分割)：兩組子染色體到達兩極，染色體的螺旋結(jié)構(gòu)逐漸消失，又出現(xiàn)核的重建過程。兩個子核形成后，接著便發(fā)生細胞質(zhì)的分割過程，把母細胞分隔成兩個子細胞，細胞分裂結(jié)束(圖)。

當前30頁，總共70頁。圖:真核生物有過分裂過程示意圖當前31頁，總共70頁。特點：染色體復制一次，細胞分裂一次，兩個子細胞中的遺傳物質(zhì)不變，含有與母細胞相等的遺傳信息。在有絲分裂過程中染色體的變遷是這樣的：從間期的S期前期中期，每個染色體具有兩根染色單體(即具兩條完整的DNA雙鏈)；從后期末期下一個細胞周期的G1期，在這些階段中，所謂的染色體實質(zhì)上只有一根染色單體(即只有一條DNA雙鏈)。當前32頁，總共70頁。2.2.3BehaviorofChromosomeinMeiosis

meiosis(減數(shù)分裂):是一種特殊方式的細胞分裂，是在配子形成過程中發(fā)生的，包括兩次連續(xù)的核分裂，但染色體只復制一次，因而在形成的四個子細胞核中，每個核只含有單倍數(shù)的染色體，即染色體數(shù)減少一半，所以把它叫做減數(shù)分裂。

兩次連續(xù)的核分裂分別稱為第一次減數(shù)分裂(減數(shù)分裂I，meiosisI)和第二次減數(shù)分裂(減數(shù)分裂II，meiosisII)，在兩次減數(shù)分裂中都能區(qū)分出前期、中期、后期和末期(圖)。

當前33頁，總共70頁。當前34頁，總共70頁。

1細線期

2偶線期

3粗線期

4雙線期

5終變期

6中期I

7后期I

8末期I

9前期II

10中期II

11后期II

12末期II當前35頁，總共70頁。(1)prophaseI：

第一次減數(shù)分裂的前期特別長，包括細線期、偶線期、粗線期、雙線期、濃縮期。leptonema細線期：雖然染色體已在間期時復制，每一染色體已含有兩染色單體，但在細線期還看不出它的雙重性。當前36頁，總共70頁。(1)prophaseI：zygonema偶線期：兩個同源染色體開始配對。當前37頁，總共70頁。(1)prophaseI：pachynema粗線期：染色體繼續(xù)縮短變粗，兩條同源染色體配對完畢。因此原來是2n條染色體，經(jīng)配對后形成n組染色體，每一組合有2條同源染色體，這種配對的染色體叫做雙價體(二價體)。當前38頁，總共70頁。(1)prophaseI：diplonema雙線期：雙價體中的兩條同源染色體開始分開，但分開不完全，并不形成兩個獨立的單價體，而是在兩個同源染色體之間仍有若干處發(fā)生交叉而相互連接。交叉的地方實際上是染色單體發(fā)生了交換的結(jié)果。當前39頁，總共70頁。(1)prophaseI

：diakinesis終變期：兩條同源染色體仍有交叉聯(lián)系著，所以仍為n個雙價體。染色體變得更為粗短，螺旋化達到最高度，雙價體開始向赤道面移動，分裂進入中期I。當前40頁，總共70頁。(2)MetaphaseI

各個雙價體排列在赤道面上，兩個同源染色體上的著絲粒逐漸遠離，雙價體開始分離，但仍有交叉聯(lián)系著。當前41頁，總共70頁。(2)中期I：有絲分裂中期減數(shù)分裂中期I和后期I當前42頁，總共70頁。。當前43頁，總共70頁。(3)anaphase

I

雙價體中的兩條同源染色體分開，分別向兩極移動，每一染色體有兩個染色單體，在著絲粒區(qū)相連(相當于有絲分裂前期的一條染色體)。這樣，每一極得到n條染色體，即在后期I時染色體數(shù)目減半。雙價體中哪一條染色體移向哪一極是完全隨機的。當前44頁，總共70頁。(4)telophaseI：

核膜重建，核仁重新形成，接著進行胞質(zhì)分裂，成為兩個子細胞。注意：末期I的染色體只有n個，但每個染色體具有兩條染色單體；而有絲分裂末期的染色體數(shù)為2n個，每個染色體只有一條染色單體。當前45頁，總共70頁。(5)減數(shù)間期：

在第一次分裂之末，兩個子細胞進入間期，這時細胞核的形態(tài)與有絲分裂間期相似，但有許多生物沒有間期，后期染色體直接進入第二次減數(shù)分裂的晚前期，染色體仍舊保持原來的濃縮狀態(tài)。不過不論有沒有間期，在兩次減數(shù)分裂之間都沒有DNA的合成及染色體的復制。

當前46頁，總共70頁。(6)prophaseII、Metaphase

II、anaphase

IIandtelophaseII

前期II、中期II、后期II和末期II的情況和有絲分裂過程完全一樣，也是每一染色體具有兩條染色單體，所不同的是染色體在第一次分裂過程中已經(jīng)減數(shù)，只有n個染色體了。當前47頁，總共70頁。當前48頁，總共70頁。(1)ConceptinMeiosis1.homologouschromosome(同源染色體)：大小、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能相似，在減數(shù)分裂中配對的染色體叫做同源染色體。2.synapsis(聯(lián)會)：同源染色體的兩個成員側(cè)向連接，象拉鏈一樣并排配對稱為聯(lián)會，適于偶線期，終止在雙線期。3.synaptonemalcomplex,SC(聯(lián)會復合體)：同源染色體聯(lián)會過程中形成的一種獨特的亞顯微的非永久性的復合結(jié)構(gòu)。由配對的同源染色體的對立面各產(chǎn)生一個側(cè)結(jié)構(gòu)，叫l(wèi)aterralelements(側(cè)體)，兩個側(cè)結(jié)構(gòu)在中央并合成為centralelements(中體)。當前49頁，總共70頁。當前50頁，總共70頁。4.crossingover(交換)：非姊妹染色單體間發(fā)生遺傳物質(zhì)的局部交換。5.chiasma(交叉結(jié))：非姊妹染色單體間若干處交叉纏結(jié)，交叉是染色單體發(fā)生交換的結(jié)果。6.terminalizationofchiasmata（交叉端化）：著絲粒兩側(cè)的交叉向兩端移動，這種現(xiàn)象稱為交叉端化-交叉的部位未必是交換的位置。當前51頁，總共70頁。(2).TheSignificanceofMeiosis

（1）染色體數(shù)目的恒定當前52頁，總共70頁。(2)基因重組：為生物界的遺傳和進化準備了條件。

a：染色體重組;b：基因重組（由交換而發(fā)生的重組）當前53頁，總共70頁。非姊妹染色單體交叉與片斷交換當前54頁，總共70頁。2.2.4ChromosomeTheoryofInheritance*TheRelationshipBetweenChromosomeandgeneWalterSutton(US),TheodorBoveri(German)suggestedthatChromosomescontaintheunitsofheredity（P22）

1.在真核生物中基因是成對存在的(等位基因)，染色體也是成對存在的(同源染色體)；

2.在形成配子時，等位基因相互分離，分別進入不同的配子中，一對同源染色體在第一次減數(shù)分裂時也相互分離，移向細胞的兩極；

3.非等位基因在形成配子時，是自由組合地進入配子的，非同源染色體亦如此。

當前55頁，總共70頁。當前56頁，總共70頁。圖：用染色體學說圖解孟德爾分離定律當前57頁，總共70頁。當前58頁，總共70頁。圖：用染色體學說圖解孟德爾定律當前59頁，總共70頁。Section3SexualReproductionandAsexual

ReproductionofOrganism

2.3.1SexualReproduction

(1)動物精子和卵子的發(fā)生

多細胞動物的性腺中有許多性原細胞(gonia)。在雄性性腺中有精原細胞(spermatogonia)，在雌性性腺中有卵原細胞(oogonia)，它們的染色體數(shù)目與一般細胞一樣，因為它們也是通過有絲分裂而產(chǎn)生的。性原細胞經(jīng)過多次有絲分裂后停止分裂，開始長大，分別成為初級母細胞，在雄性稱為初級精母細胞(primaryspermatocyte)，在雌性稱為初級卵母細胞(primaryoocyte)。

當前60頁，總共70頁。*初級精母細胞(2n)通過第一次減數(shù)分裂而產(chǎn)生兩個次級精母細胞(secondaryspermatocyte)(n)，再通過第二次減數(shù)分裂而產(chǎn)生4個精細胞(spermatids)(n)。精細胞通過一系列的變化，包括細胞質(zhì)和細胞器的變化，細胞核不再變化而形成精子，這個過程叫做精子形成(spermatogenesis)。

當前61頁，總共70頁。*初級卵母細胞(2n)經(jīng)過第一次分裂，產(chǎn)生兩個細胞，它們在體積上大小懸殊，大的一個叫做次級卵母細胞(secondaryoocyte)(n)，小的一個叫做第一極體(firstpolarbody)(n)。次級卵母細胞再經(jīng)過一次分裂，也產(chǎn)生兩個大小懸殊的細胞，大的叫卵細胞(n)，小的叫第二極體(secondpolarbody)(n)。第一極體也有再分裂一次的，也有不分裂的，跟第二極體在一起，都退化了。所以每個初級卵母細胞經(jīng)過兩次減數(shù)分裂，只產(chǎn)生一個有效的配子——卵細胞(n)。當前62頁，總共70頁。Zygote:在受精時，精子進入卵細胞內(nèi)，使卵細胞成為受精卵，也就是合子。精子的細胞核和卵子的核融合，成為合子的細胞核。精細胞核內(nèi)的單倍體染色體數(shù)和卵細胞內(nèi)的單倍體染色體數(shù)相加而成為合子核內(nèi)的二倍體染色體數(shù)。合子經(jīng)過有絲分裂而產(chǎn)生下一代個體的全身細胞，這些細胞也都是雙倍體細胞。

當前63頁，總共70頁。當前64頁，總共70頁。(2)雄配子和雌配子體的形成

雄配子體即成熟花粉粒中含有三個單倍體核。雌配子體(胚囊)由八個單倍體核組成，在這八個核中，位于頂端的三個核繼續(xù)分裂，為反足細胞(antipo