遗传学第1章遗传的细胞学基础.ppt

第一章遗传的细胞学基础 遗传学与细胞学 Cytology 细胞学中与遗传学紧密相关的内容 细胞的结构与功能 尤其是细胞核 染色质 染色体 的结构与功能 细胞分裂与生物繁殖行为 包括细胞有丝分裂 减数分裂 配子 体 形成以及细胞 配子 融合过程和机制 遗传学对细胞学基础的要求侧重于 细胞核的结构与功能及染色体的形态 数目和结构 有丝分裂 减数分裂 融合 受精 过程及其染色体行为 有丝分裂 减数分裂及受精的遗传学意义 第一章遗传的细胞学基础 第一节植物细胞的结构和功能第二节染色体的形态 结构和数目第三节细胞分裂第四节染色体在园林植物生活史的周期变化 第一节植物细胞的结构与功能 细胞是生物体结构和功能的基本单位 其大小 形态因物种及不同组织 器官而不一样 但各类细胞的基本结构是十分相似的 真核生物 eukaryote 真核细胞 原生动物 单细胞藻类 真菌 高等植物 动物 人类原核生物 prokaryote 原核细胞 细菌 蓝藻 蓝细菌 真核细胞 细胞膜 细胞质 细胞核及 植物 微生物 细胞壁 三 细胞的重要性 结构单位功能单位繁殖单位 第二节染色体的形态 结构和数目 一 染色体的形态特征二 染色体的结构组成三 染色体的数目四 染色体组型 核型 分析 一 染色体的形态特征 一个完整的染色体由五部分组成 次缢痕 染色体臂 着丝点 着丝点是染色体独立存在的标志 主缢痕和随体 染色体表现出不同的形态 主要分成三种类型 中部着丝点染色体 近中着丝点染色体 近端着丝点染色体 二 染色体的结构 pp39 42 染色体的主要成分是核蛋白 染色体的化学组成DNA 1 染色体组蛋白 1 非组蛋白RNA 0 05 每个染色体就是由一条DNA蛋白质纤丝多次盘绕而形成的 它的基本结构单位是核粒 核小体 每个核粒包括一个由蛋白质分子组成的圆珠状体和绕在上面的一小段DNA分子组成 DNA分子链连续地缠绕着一个个蛋白质圆珠体 形成了绳珠状结构 染色体根据染色反应的不同 可分为异染色质和常染色质 二 染色体的数目 pp13 14 每一种植物细胞核内染色体数目是十分稳定的 而且它们在体细胞中总是成对的 在性细胞中总是成单的 故在染色体数上 体细胞是其性细胞的一倍 通常分别以2n和n来表示 如水稻2n 24 n 12 月季2n 14 n 7 茶2n 30 n 15 菊花2n 54 n 27 四 染色体组型 核型 分析 所谓染色体组型或核型是指一个物种所特有的染色体数目和每一条染色体所特有的形态特征 染色体的长度 着丝点的位置 长短臂的比率 随体的有无 次缢痕的数目 异染色质的分布等等 它是物种中最稳定的性状或标志 通常在体细胞的有丝分裂中期进行染色体核型的分析鉴定 可作为植物分类的重要依据 第三节细胞分裂 一 有丝分裂二 减数分裂三 植物配子的形成和受精结实 一 有丝分裂 一 过程 细胞的有丝分裂包含两个紧密相连的过程 先是细胞核分裂为2个 后是细胞质分裂 一般根据核分裂的变化特征 把有丝分裂分为前 中 后 末四个时期 另外在两次细胞分裂之间的时期为间期 有丝分裂 1 间期 是指细胞连续两次分裂的中间时期 是分裂的准备时期 2 前期 细胞核内出现细长而卷曲的染色体 以后染色体逐渐缩短变粗 染色体已经复制 但着丝点未复制分裂 同时核仁和核膜逐渐消失 3 中期 核仁和核膜消失 出现由纺锤丝构成的纺缍体结构 由微管 微丝纵向成束排列而成 着丝点都排列在纺锤体中央赤道板 此期染色体的形态最为典型 是检查和计数染色体的最佳时期 4 后期 着丝点分裂为二 两条染色单体分别向两极移动5 末期 出现新的核膜 染色体重又变得松散细长 核仁重新出现 有丝分裂过程示意图 二 遗传学意义 1 维持了高等植物个体的正常生长发育2 有丝分裂过程中 核内每条染色体都能准确地复制 且有规律和均等地分配到2个子细胞中 从而保证了2个子细胞与母细胞间 2个子细胞之间的染色体数目和质量上是完全一样的 保证了物种或品种的连续性和稳定性 二 减数分裂 一 过程 减数分裂由两次连续的分裂构成 第一次是减数的 第二次是等数的 第一次分裂 减数分裂的特点主要是由减数第一次分裂呈现的 而且主要表现在前期上 1 前期 经历时间长 变化复杂 可分为五个时期 1 细线期 核内出现细长如线的染色体 2 偶线期 各同源染色体分别准确地配对 出现联会 3 粗线期 二价体逐渐缩短变粗 4 双线期 在相邻的非姐妹染色单体之间常出现交叉现象 5 终变期 染色体变得更为浓缩和粗短 是进行染色体变异和计数的最好时期 2 中期 核膜 核仁消失 细胞质里出现纺缍体 纺缍丝与各染色体的着丝点相连 各二价体 各对同源染色体 整齐的排列在纺缍体中间的赤道板上 而着丝点分别面向两极 3 后期 由于纺缍丝的牵动 把二价体的两条同源染色体分别向两极拉开 每极得到其中的一条同源染色体 实现了染色体数目的减半 这时每条染色体仍包含有两条染色单体 只是着丝点没有分裂 4 末期 染色体到达两极后 逐渐变得松散细长 核膜重建 核仁重新形成 形成两个子核 同时细胞质分裂 于是形成二个子细胞 此时2个子细胞仍连在一起 故称为二分体 此期很短 紧接着就进入下一次分裂 第二次分裂 1 前期 每个染色体含有2个染色单体 仍然由着丝点连接在一起 但染色单体彼此散得很开 2 中期 核膜消失 纺缍体出现 染色体缩短变粗 每个染色体的着丝点整齐地排列在赤道板上 3 后期 着丝点分裂为二 各对姐妹染色单体分开 由纺缍丝分别拉向两极 4 末期 子染色体到达两极 形成新的子核 同时细胞质分裂 形成2个子细胞 二 遗传学意义 1 保证了遗传物质的恒定2 减数分裂是遗传三大基本规律的细胞学基础 三 植物配子的形成和受精结实 一 雌雄配子的形成园林植物的有性生殖过程在花器里进行 由雌蕊和雄蕊内的孢原细胞经过减数分裂 形成雌配子和雄配子 即精子和卵细胞 二 雄配子的形成过程 在雄蕊的花药中分化出孢原组织 再进一步分化为小孢子母细胞 花粉母细胞 2n 经过减数分裂形成四分孢子 n 再发育成4个小孢子 接着各自分开 逐渐长大 并形成较厚的细胞壁 发育成花粉的内外壁 每一成熟的小孢子就是一个单核的花粉粒 三 雌配子的形成过程 在雌蕊的子房中着生胚珠 在胚珠的珠心层靠近珠孔端的一个孢原细胞 2n 分化出大孢子母细胞 胚囊母细胞 2n 由一个大孢子细胞经过减数分裂形成呈直线排列的4个大孢子即四分孢子 其中只有远离珠孔的一个大孢子继续发育 它的核连续进行3次有丝分裂 形成具有8个核的胚囊 n 称为雌配子体 包括3个反足细胞 2个助细胞 2个极核和1个卵细胞 雌配子 四 受精 雌雄生殖细胞即卵细胞和精子互相融合的过程 称为受精 被子植物的双受精现象 就是当2个精核与花粉管内含物一起进入胚囊时 其中一个精核 n 与卵细胞 n 结合成为合子 2n 将来发育成胚 2n 另一个精核 n 与2个极核 n n 受精结合为胚乳核 3n 将来发育成为胚乳 3n 双受精是植物界有性生殖过程中最进化的形式 五 多胚现象 无融合生殖 孤雌生殖 无配子生殖 六 选择受精 植物在不同种或同种花粉混合授粉时 雌蕊和花粉之间相互鉴别选择 表现出亲和力或配合力的大小的选择性现象称为受精选择性 它是植物在长期的自然选择作用下