遺傳學(xué)：2-第二章 遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)

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1、第二章第二章遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)u 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u 細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂u 動植物雌雄配子形成動植物雌雄配子形成本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)1. 染色質(zhì)染色質(zhì)(chromatin)染色質(zhì)染色質(zhì)：間期細(xì)胞核內(nèi)由：間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組、組蛋白、非組蛋白和少量蛋白和少量RNA組成、易被堿性染料染色的線組成、易被堿性染料染色的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)。包括性復(fù)合結(jié)構(gòu)。包括常染色質(zhì)常染色質(zhì)和和異染色質(zhì)異染色質(zhì)。 常染色質(zhì)常染色質(zhì)(euchromatina) 間期著色淺、螺旋化程度低、較伸展間期著色淺、螺旋化程度低、較伸展。 異染色質(zhì)異染色

2、質(zhì)(heterochromatin) 間期著色深、螺旋化程度高、凝集狀態(tài)間期著色深、螺旋化程度高、凝集狀態(tài) 一一. . 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chromosome2. 染色體的形態(tài)特征染色體的形態(tài)特征隨體隨體次縊痕次縊痕短臂短臂主縊痕主縊痕長臂長臂一一. . 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 3. 染色體的結(jié)構(gòu)染色體的結(jié)構(gòu) 核小體核小體 nulieosome 超螺線管超螺線管supersolenoid螺線管螺線管 solenoid染色體染色體 chromosome 一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)核小體核小體 二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)螺線體螺線體 三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)超螺線體超螺

3、線體 四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)中期染色體中期染色體 ？1974年年R.D.Kornberg提出提出 D.E.Olins證實(shí)證實(shí)1976年年J.T.Finch證實(shí)證實(shí)3. 染色體的結(jié)構(gòu)染色體的結(jié)構(gòu)4. 染色體的數(shù)目染色體的數(shù)目n不同物種存在差異不同物種存在差異n同一物種相對恒定同一物種相對恒定n體細(xì)胞中成雙體細(xì)胞中成雙n生殖細(xì)胞中成單生殖細(xì)胞中成單 水稻水稻2n=24 玉米玉米2n=20 大豆大豆2n=40 小麥小麥2n=42 蘿卜蘿卜2n=18 番茄番茄2n=245. 染色體組型分析和顯帶染色體組型分析和顯帶 n染色體組染色體組：一個生物賴以生存和保證正常生長與發(fā)一個生物賴以生存和保證正常生長與發(fā)育最

4、低數(shù)目的一套染色體。育最低數(shù)目的一套染色體。n染色體組型染色體組型：有絲分裂中期染色體的表現(xiàn)，包括一有絲分裂中期染色體的表現(xiàn)，包括一個生物種的染色體數(shù)目、形態(tài)和組成。個生物種的染色體數(shù)目、形態(tài)和組成。n染色體顯帶染色體顯帶：經(jīng)過一系列處理和染色，使染色體出經(jīng)過一系列處理和染色，使染色體出現(xiàn)染色深淺不同的區(qū)段。現(xiàn)染色深淺不同的區(qū)段。 （Q、G、R、C、N帶）帶） n染色體組型分析染色體組型分析（核型分析）：對生物核內(nèi)全部染（核型分析）：對生物核內(nèi)全部染色體的形態(tài)特征所進(jìn)行的分析。色體的形態(tài)特征所進(jìn)行的分析。正常男人的染色體組型及正常男人的染色體組型及Giemsa顯帶顯帶u 同源染色體同源染色體(

5、homologous chromosome)細(xì)胞中形態(tài)、細(xì)胞中形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能相同的一對染色體。（一個來自父方，一個來自結(jié)構(gòu)和功能相同的一對染色體。（一個來自父方，一個來自母方）母方）u 非同源染色體非同源染色體(non-homologous chromosome) 細(xì)細(xì)胞中形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的染色體互稱為非同源染色體胞中形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的染色體互稱為非同源染色體u 姊妹染色單體姊妹染色單體(sister chromatid)：染色體通過復(fù)制形染色體通過復(fù)制形成的由同一著絲粒所連接在一起的兩條遺傳內(nèi)容一樣的子染成的由同一著絲粒所連接在一起的兩條遺傳內(nèi)容一樣的子染色體色體u 非姊妹染色單體

6、非姊妹染色單體(non-sister chromatid) ：同源染色體同源染色體中來自父方染色體的單體與來自母方染色體的單體互稱為非中來自父方染色體的單體與來自母方染色體的單體互稱為非姊妹染色單體姊妹染色單體同源染色體同源染色體非同源染色體非同源染色體姊妹染色單體姊妹染色單體非姊妹染色單體非姊妹染色單體二二. 細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂1.細(xì)胞周期細(xì)胞周期(cell cycle) 上一次細(xì)胞分裂結(jié)束起到下一次細(xì)胞分裂止，細(xì)上一次細(xì)胞分裂結(jié)束起到下一次細(xì)胞分裂止，細(xì)胞所經(jīng)歷的變化過程和時(shí)間。胞所經(jīng)歷的變化過程和時(shí)間。 例如：蠶豆根尖例如：蠶豆根尖 19.5小時(shí)。小時(shí)。 間

7、期間期 分裂期分裂期 G1 S G2 M 5 7.5 5 2 間期間期(interphase)：光學(xué)顯微鏡下，細(xì)胞核是均勻一致光學(xué)顯微鏡下，細(xì)胞核是均勻一致的，看不到染色體，似乎靜止的，看不到染色體，似乎靜止 (活躍的代謝狀態(tài)活躍的代謝狀態(tài)) 。 間期可分為三個時(shí)期：間期可分為三個時(shí)期： G1期：期： DNA合成前期合成前期 S 期：期： DNA合成期合成期 G2期：期： DNA合成后期合成后期2.有絲分裂有絲分裂(mitosis) （ 包括前期、中期、后期和末期）包括前期、中期、后期和末期） 染色質(zhì)不斷凝集成染色體，每條染色體包括兩條染色質(zhì)不斷凝集成染色體，每條染色體包括兩條染色單體，共一個

8、著絲點(diǎn)。核膜核仁逐漸消失。染色單體，共一個著絲點(diǎn)。核膜核仁逐漸消失。前期前期prophase紡錘絲出現(xiàn)，染色體聚集，紡錘絲出現(xiàn)，染色體聚集，著絲點(diǎn)排列在赤道面上。著絲點(diǎn)排列在赤道面上。中期中期metaphase著絲點(diǎn)分開，染色單體分向兩極著絲點(diǎn)分開，染色單體分向兩極后期后期anaphase染色體到達(dá)兩極且解螺旋，染色體到達(dá)兩極且解螺旋，子細(xì)胞、核仁核膜逐漸形成。子細(xì)胞、核仁核膜逐漸形成。末期末期telophase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有有 絲絲 分分 裂裂 ( Mitosis )有絲分裂的意義？有絲分裂的意義？http:/ 3.減數(shù)分裂減數(shù)分裂(meiosis

9、)： 又稱成熟分裂又稱成熟分裂 配子形成過程中由性母細(xì)胞發(fā)生的一種特配子形成過程中由性母細(xì)胞發(fā)生的一種特殊的有絲分裂。它使細(xì)胞染色體數(shù)目減半，故殊的有絲分裂。它使細(xì)胞染色體數(shù)目減半，故又稱為減數(shù)分裂。又稱為減數(shù)分裂。 包括兩次連續(xù)的分裂過程。包括兩次連續(xù)的分裂過程。第一次分裂第一次分裂前期前期IprophaseI細(xì)線期細(xì)線期leptotene 染色體細(xì)長如絲，首尾難分，染色體細(xì)長如絲，首尾難分，彼此纏繞在一起彼此纏繞在一起偶線期偶線期zygotene同源染色體聯(lián)會形成二價(jià)體同源染色體聯(lián)會形成二價(jià)體粗線期粗線期pachytene 二價(jià)體凝縮變短變粗呈粗線狀二價(jià)體凝縮變短變粗呈粗線狀可發(fā)生非姊妹染

10、色單體的交換?？砂l(fā)生非姊妹染色單體的交換。雙線期雙線期diplotene 染色體繼續(xù)變短變粗，同源染色體染色體繼續(xù)變短變粗，同源染色體開始排斥，有交叉結(jié)出現(xiàn)，呈麻花狀。開始排斥，有交叉結(jié)出現(xiàn)，呈麻花狀。 終變期終變期diakinesis 交叉節(jié)端化，染色體更粗短，二價(jià)交叉節(jié)端化，染色體更粗短，二價(jià)體分散在核區(qū)內(nèi)靠近核膜，可計(jì)數(shù)。體分散在核區(qū)內(nèi)靠近核膜，可計(jì)數(shù)。中期中期metaphaseI 核仁核膜消失，紡錘絲形成，核仁核膜消失，紡錘絲形成， 二二價(jià)體著絲粒相對排列在赤道面上，同價(jià)體著絲粒相對排列在赤道面上，同源染色體兩個成員隨機(jī)朝向一極。源染色體兩個成員隨機(jī)朝向一極。后期后期Ianaphase

11、I 同源染色體兩成員分同源染色體兩成員分向兩極，實(shí)現(xiàn)染色體向兩極，實(shí)現(xiàn)染色體數(shù)目減半。數(shù)目減半。末期末期Itelophase I 染色體到達(dá)兩極，解螺旋，核膜核染色體到達(dá)兩極，解螺旋，核膜核仁逐漸形成，胞質(zhì)分裂形成二分體仁逐漸形成，胞質(zhì)分裂形成二分體。中間期中間期interphase短暫停頓時(shí)期，不復(fù)制短暫停頓時(shí)期，不復(fù)制DNA第二次分裂第二次分裂前期前期IIprophase 每條染色體有兩個單體，共一個著絲每條染色體有兩個單體，共一個著絲點(diǎn)，常呈點(diǎn)，常呈X狀。子細(xì)胞染色體數(shù)目為狀。子細(xì)胞染色體數(shù)目為 n。中期中期IImetophase 核膜核仁消失，紡錘絲出現(xiàn)。每核膜核仁消失，紡錘絲出現(xiàn)。每

12、條染色體以著絲粒排列在赤道面上。條染色體以著絲粒排列在赤道面上。后期后期IIanaphase 每條染色體的著絲粒分裂為二，每條每條染色體的著絲粒分裂為二，每條單體在紡錘絲作用下分別移向兩極。單體在紡錘絲作用下分別移向兩極。末期末期IItelophase 到達(dá)兩極的染色體解螺旋，到達(dá)兩極的染色體解螺旋，核膜核仁相繼出現(xiàn)，胞質(zhì)分裂核膜核仁相繼出現(xiàn)，胞質(zhì)分裂四分體四分體the tetrad 由原來的一個母細(xì)胞經(jīng)過兩次連續(xù)由原來的一個母細(xì)胞經(jīng)過兩次連續(xù)的分裂產(chǎn)生四個子細(xì)胞，稱為四分子。的分裂產(chǎn)生四個子細(xì)胞，稱為四分子。http:/ 減數(shù)分裂的意義？減數(shù)分裂的意義？討論與思考討論與思考n有絲分裂與減數(shù)分

13、裂有何異同有絲分裂與減數(shù)分裂有何異同?n它們的遺傳學(xué)意義如何它們的遺傳學(xué)意義如何?遺傳學(xué)意義遺傳學(xué)意義減數(shù)分裂減數(shù)分裂： 1. 保持物種染色體數(shù)目的穩(wěn)定保持物種染色體數(shù)目的穩(wěn)定 （通過染色體數(shù)目減半和受精過程）（通過染色體數(shù)目減半和受精過程） 2.變異的來源之一變異的來源之一 （通過染色體分離、自由組合、交換）（通過染色體分離、自由組合、交換）有絲分裂有絲分裂：維持正常生長：維持正常生長 保證物種穩(wěn)定保證物種穩(wěn)定 課后練習(xí)課后練習(xí): P31 第第4,5,6,7,8,9,10題題三三. 動植物雌雄配子的形成動植物雌雄配子的形成雌配子體（胚囊）：雌配子體（胚囊）：1個卵細(xì)胞個卵細(xì)胞2個極核個極核2

14、個助細(xì)胞個助細(xì)胞3個反足細(xì)胞個反足細(xì)胞花粉（雄配子體）：花粉（雄配子體）： 2個精核個精核1個營養(yǎng)核個營養(yǎng)核 （花粉管核）（花粉管核）植物的雙受精：植物的雙受精：卵細(xì)胞卵細(xì)胞+精核精核 合子合子 2個極核個極核+精核精核 3n胚乳胚乳 有人觀察到下列圖像有人觀察到下列圖像,請指出它們是有絲分裂請指出它們是有絲分裂還是減數(shù)分裂還是減數(shù)分裂?母細(xì)胞染色體數(shù)是多少？母細(xì)胞染色體數(shù)是多少？減數(shù)分裂減數(shù)分裂前期前期2n=6減數(shù)分裂減數(shù)分裂中期中期2n=4有絲分裂有絲分裂2n=4減數(shù)分裂減數(shù)分裂中期中期2n=6問題的提出問題的提出?一、雜交育種（遺傳學(xué)的最初實(shí)踐）的困難一、雜交育種（遺傳學(xué)的最初實(shí)踐）的困

15、難1. 育種人員無法預(yù)知雜種和后代的性狀育種人員無法預(yù)知雜種和后代的性狀?2. 為何一些好的性狀會消失為何一些好的性狀會消失?三、三、Napp的高見的高見 在會議結(jié)束的總結(jié)性發(fā)言中，修道士在會議結(jié)束的總結(jié)性發(fā)言中，修道士Cyril Napp（后成（后成為為Mendel的導(dǎo)師）指出要解決牧羊人的尷尬，必須先回答三的導(dǎo)師）指出要解決牧羊人的尷尬，必須先回答三個根本問題：個根本問題：1.What is inherited?2.How is it inherited?3.What is the role of chance inherited?Mendel 時(shí)年時(shí)年15歲，歲，29年后他用一種毫不起眼的植年后他用一種毫不起眼的植物物豌豆回答了這三個問題。豌豆回答了這三個問題。孟德爾于孟德爾于1858-1865年以年以豌豆豌豆為主要材料研究植物形態(tài)和為主要材料研究植物形態(tài)和花的顏色等傳給子代的問題花的顏色等傳給子代的問題GARDEN PEAS