Genetics2遗传的细胞学基础.ppt

李学宝教授 遗传学 第2章遗传的细胞学基础 一 染色体的概念染色体是于1848年在紫鸭砣草花粉母细胞中发现并描述 因其能被碱性染料染色而于1888年被正式命名为染色体 最初概念 指细胞核内能够被碱性染料染色的物质在细胞分裂过程中缩短变粗 在光学显微镜下可见的棒状或线状结构 现在概念 泛指任何一种基因或遗传信息的特定序列的连锁结构 存在于一切生物中 是生命生长 发育 遗传 变异和进化的物质基础 二 染色体的类别根据染色体的现代概念和染色体的化学成分 形态 结构可以将其分成病毒染色体 Viruschromosome 原核生物染色体 Prokaryoticchromosome 和真核生物染色体 Eukaryoticchromosome 三 染色体的化学成分病毒染色体 成分单一 只有DNA或RNA 原核生物染色体 成分单一 只有DNA 真核生物染色体 成分复杂 除了DNA和RNA外 还有组蛋白 非组蛋白和无机物质等 而DNA和组蛋白是其基本组成物质 四 染色质与染色体染色质是染色体在分裂间期的存在状态 其基本结构单位是核小体 DNA 核小体 螺线管 超螺线管 染色体1 71 61 401 5即从染色质到染色体 DNA长度共被压缩了8400倍 一 染色质染色质存在的两种状态 常染色质 euchromatin 和异染色质 heterochromatin 组成性异染色质兼性异染色质永久性 大小和位置恒定X性染色质 源于常染色质 常染色质和异染色质 功能差异 遗传信息的表达 转录 主要在间期进行 并需要染色质 局部 处于解螺旋状态 异染色质在遗传功能上是惰性的 一般不编码蛋白质 主要起维持染色体结构完整性的作用 常染色质间期活跃表达 带有重要的遗传信息 结构差异 两者结构上连续 化学性质相同 核酸螺旋化程度 密度 不同 异染色质在间期的复制晚于常染色质 间期仍然高度螺旋化状态 紧密卷缩 所以染色很深 常染色质区处于松散状态 染色质密度较低 染色较浅 组成性异染色质与兼性异染色质 组成性 constitutive 构成染色体的特殊区域 如 着丝点部位等 在所有组织 细胞中均表现异固缩现象 只与染色体结构有关 一般无功能表达 主要是卫星DNA 兼性 facultative 可存在于染色体的任何部位 在一些组织中不表现异固缩现象 象常染色质一样正常表达 而在其它组织中表现异固缩现象 携带组织特异性表达的遗传信息 染色体是染色质在细胞分裂过程中经过紧密缠绕 折叠 凝缩而成 且每一种生物的染色体数是恒定的 染色体复制后 含有两条染色单体 chromatid 由着丝粒 centromere 联在一起 表根据着丝粒位置划分的染色体类型及其形态 CentromerePosition 1 中间着丝点染色体 chromosome 的着丝点位于染色体中部 两臂长度大致相等 细胞分裂后期由于纺锤丝牵引着丝粒向两极移动 染色体表现中间着丝点染色体 M metacentric为 V 形 2 近中着丝点染色体 近中着丝点染色体 SM sub metacentricchromosome 的着丝点偏向染色体的一端 两臂长度不等 分别称为长臂和短臂 在细胞分裂后期染色体呈 L 形 3 近端着丝点染色体 近端着丝点染色体 ST sub telocentricchromosome 的着丝点接近染色体的一端 染色体两臂长度相差很大 细胞分裂后期染色体近似棒状 4 端着丝点染色体 端着丝点染色体 T telocentricchromosome 的着丝点位于染色体的一端 因而染色体只有一条臂 细胞分裂后期呈棒状 但是有人认为真正的端着丝点染色体可能并不存在 人们所观察到的端着丝粒染色体可能只是由于短臂太短 在光学显微镜下不能观察到而已 染色体形态 灯刷染色体 多线染色体 染色体的结构 染色质是染色体在分裂间期的存在状态 其基本结构单位是核小体 DNA 核小体 螺线管 超螺线管 染色体从染色质到染色体 DNA长度共被压缩了8400倍 染色体数目 各种生物染色体数目是恒定的 二倍体生物染色体在体细胞中是成对存在的 称为同源染色体 而在性细胞中只有其中的一条同源染色体 五 染色体在有丝分裂中的行为 细胞周期 cellcycle 有丝分裂 mitosis 间期 interphase 前期 prophase 1期中期 metaphase 期后期 anaphase 2期末期 telophase 特点 细胞分裂一次 染色体复制一次 遗传物质均分到两个子细胞中 p19 有丝分裂的意义 1 生物学意义 有丝分裂促进细胞数目和体积增加 均等方式的有丝分裂 能维持个体正常生长和发育 保证物种的连续性和稳定性 2 遗传学意义 核内各染色体准确复制为二 两个子细胞的遗传基础与母细胞完全相同 复制的各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞中 子 母细胞具有同样质量和数量的染色体 六 染色体在减数分裂中的行为 1 概念 减数分裂 meiosis 是性母细胞成熟时配子形成过程中发生的一种特殊有丝分裂 使体细胞的染色体数目减半 例如 水稻2n 24 玉米2n 20 茶树2n 30减数分裂水稻n 12 玉米n 10 茶树n 15n 卵 n 精 2n 体 受精作用可保证物种染色体数恒定 2 特点 1 各对同源染色体在细胞分裂前期配对 或联会 在二倍体生物中 每对染色体的两个成员中一个来自父方 一个来自母方 其形态大小相同的染色体称为同源染色体 2 细胞分裂过程中包括两次分裂 第一次分裂 减数分裂 中染色体减数 这次分裂的前期较复杂 又可细分为五期 细线期 偶线期 粗线期 双线期 浓缩期或终变期 第二次分裂 减数分裂 染色体等数 3 减数分裂的意义 1 一个细胞周期 两次连续的核分裂 2 减数 并非随机 而是配对的同源染色体分开 3 非姊妹染色单体间发生对等片段的交换交换在前 交叉在后 交叉是交换的结果 4 减数分裂过程中染色体的变迁 A 前期 中期 染色体为2nB 后期 中期 减数发生在后期 染色体数由2nn 但每条染色体仍保持有两条染色单体C 后期 末期 染色体为n 有丝分裂与减数分裂的比较 1 减数分裂前期有同源染色体配对 联会 2 减数分裂遗传物质交换 非姐妹染色单体片段交换 3 减数分裂中期后染色体独立分离 而有丝分裂则着丝点裂开后均衡分向两极 4 减数分裂完成后染色体数减半 5 分裂中期着丝点在赤道板上的排列有差异 减