遗传学1遗传的细胞学基础

第一章遗传的细胞学基础,生物结构和功能的基本单位细胞的分裂与生长生物繁殖与遗传,第一节与遗传直接有关的细胞器,线粒体：mtDNA/RNA/核糖体叶绿体：cpDNA/RNA/核糖体核糖体：rRNA（60%）蛋白质（40%）内质网：蛋白质合成原料、产物的通道细胞核：DNA复制、转录,第二节染色体遗传物质的载体,基因（gene）：控制生物性状的遗传物质单位染色质（Chromatin）：染色体（Chromosome）：中期，具有固定的性状、大小。,一、染色体的形态特征:,着丝粒（初缢痕）臂：臂比长/短次缢痕随体：a.常在短臂；b.位置恒定；c.染色体组的标志；d.核仁形成：随体染色体核仁形成中心染色体,各物种差异很大，染色体大小主要指长度，同一物种染色体宽度大致相同；长:0.20-50微米、宽:0.20-2.00微米。单子叶植物双子叶植物,二、染色体的大小,定义：根据染色体的长度、着丝粒的位置、臂比、随体的有无，并借助染色体分带技术对某一生物的染色体进行分析、比较、排序、编号。意义：（1）系统发育（2）亲缘关系（3）疾病诊断,三、染色体核型分析,什么是染色体分带技术,特殊的染料、染色方法，使同一染色体的不同区段呈现不同的染色效果带型，一般带型是相对稳定的。,人类染色体核型分析（Q带）,女,男,Eg蚕豆的核型分析,2n=12，染色体长度：大小臂比：大小带型：同源编号,表1-1水稻和玉米在细胞减数分裂的粗线期染色体的长度,四、同源染色体与非同源染色体,同源染色体:长度、形态、结构（核型）相同的一对染色体非同源染色体:属于不同对的染色体，互称非同源染色体,五、染色体数目,A染色体：生物体内数目、形状、大小恒定，增减有害B染色体（副染色体、超数染色体）：小异染色质能复制，数目不稳定增减对生物影响小，太多则有害,一些生物的染色体数目,生物染色体的一般特点：1数目恒定。2体细胞(2n)是性细胞(n)的二倍。3与生物进化程度无关。但可用于物种分类。4染色体数目恒定也是相对的（如动物的肝、植物的种子胚乳）。,第三节染色体的结构,一、原核生物的染色体,1组成(1)单个的DNA分子（单链/双链）:如细菌、多数噬菌体和多数动物病毒；(2)单个的RNA分子（单链/双链）:如植物病毒、某些噬菌体和某些动物病毒。2.结构:以前认为是“裸露”的与RNA和碱性蛋白（）结合在一起。,大肠杆菌的染色体,二、真核生物染色体,1常染色质与异染色质,常染色质异染色质异固缩：同一染色体不同区段在细胞的不同分裂时期，染色差异（异相）现象。,一级结构：核小体(nucleosome)二级结构：螺线管(selenoid)H1三级结构：Scaffold四级结构：染色体,2.染色体的结构模型,核小体,组蛋白:H153个氨基酸H2A129个氨基酸H2B125个氨基酸H3133个氨基酸H4102个氨基酸1个核小体(146bpDNA1.75圈)连接丝（46bp）约200bpDNA*组蛋白在进化上很保守。,J.Painta&D.Coffey(1984)提出的“染色体骨架放射环结构模型”,长度压缩800010000倍,着丝粒与端粒结构,着丝粒：酿酒酵母：端粒：定义：真核生物染色体末端，含有重复序列，并结合蛋白质功能：染色体末端的保护性“帽子”参与间期核三维结构的建立有利于染色体末端的复制,保守序列ATrich中间序列保守序列,第四节细胞的有丝分裂Mitosis,一细胞周期,、,细胞周期的调控,研究十分活跃：细胞分裂、增殖、分化与癌变等生命现象的最基本问题需要两种因子：CDK（Cyclindependentkinase）：细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶催化亚基Cyclin：细胞周期蛋白CyclinABCDE调节亚基细胞分裂的两个控制点：即G1S和G2M,细胞一旦通过了这两个转折点,就开始了DNA的复制和细胞的分裂.,MPFCDK4/6CyclinD,MPF=CDK2+CyclinE+CyclinADNA复制延续,G2CyclinE分解CyclinB合成P34cdc2P34cdc2磷酸化失活,cdc25基因表达P34cdc2脱磷酸化活化细胞分裂有关的蛋白质磷酸化进入分裂期,二、有丝分裂过程,前期：染色质细长如丝、开始浓缩，核膜核仁变淡。中期：染色体，着丝粒排列，纺锤体形成。后期：着丝粒一分为二。末期：两极分离子细胞形成。,三、有丝分裂的特殊情况,DNA复制染色体分裂核分裂细胞质分裂,核内有丝分裂：1)多线染色体，巨型染色体（果蝇唾腺染色体）2)多倍体细胞（组培细胞）,？,多核细胞（绒毡层细胞）,果蝇幼虫唾细胞巨型染色体,X染色体,芸苔绒毡层多核细胞,四、有丝分裂的意义:,核均等分裂：遗传物质质分裂不均一：组织分化,第五节细胞的减数分裂Meiosis,一、概念,减数分裂(meiosis)：是性母细胞成熟时配子形成过程中发生一种特殊的有丝分裂特点：1)联会、交换2)两次分裂,二、减数分裂的过程,第一次分裂（MI）发生减数前期I中期I后期I末期I第二次分裂（MII）同有丝分裂前期II中期II后期II末期II,第一次分裂,前期I：（核特大、时间特长、功能多）细：染色质细长如丝偶：联会；联会复合体；二价体粗：交换双：交叉，端化终：交叉完全端化,联会复合体,只存在于偶线期、粗线期与联会相联系的临时细胞器,交换,1,2,3,4,染色体：着丝粒染色单体：DNA、C姐妹染色单体：12；34非姐妹染色单体：13/14；23/24,中期I：端化的交叉排列在赤道板上。后期I：同源染色体彼此分离染色体数减半末期I：染色体分向二级。,三、遗传学意义,遗传：2nn2n变异:变异来源：1）粗线期交换；2）后期I，同源染色体彼此分离时，非同源染色体自由组合分配到子细胞中时，有2n种组合方式。,第六节配子的形成和受精,一、高等动物雌雄配子的形成,二、高等植物雌雄配子的形成,三、植物的双受精,双受精种子嵌合体嵌合体：遗传来源或组成不同的组织、器官或者个体。种皮2n：来源于母本的珠被种子胚乳3n：2n母本；n父本胚2n：n母本；n父本直感现象：胚乳直感、果实直感（区别）,无