第4章 遗传的细胞学基础.ppt

第四章遗传的细胞学基础,重点：染色体的形态结构、数目和类型；有丝分裂、减数分裂的过程、特点及其遗传学意义；遗传的染色体学说。难点：遗传的染色体学说。,第一节细胞,一、细胞结构二、与遗传直接有关的细胞器三、染色体,一、细胞结构,原核细胞和真核细胞的比较,二、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,三、染色体,染色质染色质：是在间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的，易被碱性染料着色的一种无定形物质。细胞分裂期染色质染色体细胞分裂间期,染色质的类型常染色质：是构成染色质的主要成分，折叠压缩程度低，染色较浅且着色均匀。常染色质是进行活跃转录的部位，并非所有基因都具有转录活性。异染色质：折叠压缩程度高,处于聚缩状态，碱性染料染色时着色较深的染色质组分。在异染色质中的基因没有转录活性。,染色体染色体：是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质聚缩而成的具有固定形态的遗传物质的存在形式。染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的形态结构。每一物种的染色体都具有特定的形态特征。染色体的着丝粒位置恒定，因而着丝粒的位置直接关系染色体的形态特征。,着丝粒（初缢痕）臂比值=长臂/短臂次缢痕随体：常在短臂；位置恒定；染色体组的标志；核仁形成,染色体的形态特征,染色体核型分析定义：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：系统发育亲缘关系疾病诊断,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）,染色体的结构,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,核小体,数目恒定其在体细胞中成对，在性细胞中成单。,染色体的数目,ConceptsSummary,Aprokaryoticcellpossessesasimplestructure,withnonuclearenvelopeandusuallyasingle,circularchromosome.Aeukaryoticcellpossessesamorecomplexstructure,withanucleusandmultiplelinearchromosomesconsistingofDNAcomplexedtohistoneproteins.,Eachfunctionalchromosomeconsistsofacentromere,atelomere,andmultipleoriginsofreplication.Centromeresarethepointsatwhichkinetochoresassembleandtowhichmicrotubulesattach.Telomeresarethestableendsofchromosomes.Afterachromosomeiscopied,thetwocopiesremainattachedatthecentromere,formingsisterchromatids.,第二节细胞分裂,一、无丝分裂二、有丝分裂三、减数分裂,一、无丝分裂,无丝分裂：在细胞分裂形成两个子细胞过程中不出现染色体也不形成纺锤体，细胞核直接一分为二，随后细胞质分裂成两个子细胞的分裂类型。多见之于某些原生生物，如纤毛虫等。特点：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。,二、有丝分裂,细胞分裂周期：由一次细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程。细胞周期可分为以下4个阶段：G1期：指从有丝分裂完成到DNA复制之前的间隙时间；S期：DNA复制时期；G2期：指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间；M期：分裂期。,各阶段时间分配,有丝分裂中的染色体行为前期：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。,细胞分裂周期（间期、前期、前中期）,细胞分裂周期（中期、后期、末期）,有丝分裂的遗传学意义：有丝分裂使染色体精确地分配到子细胞，使子细胞含有与母细胞相等的遗传信息。,三、减数分裂,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的有丝分裂，包括两次连续的核分裂而染色体只复制一次，结果造成配子细胞中染色体数目减半。特点：两次分裂联会、交换,减数分裂过程第一次分裂（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,细：染色质细长如丝偶：联会；联会复合体；二价体前期I粗：交换双：交叉，端化终：交叉完全端化,减数分裂的遗传学意义遗传：2nn2n变异:粗线期交换；后期I，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。,习题1,一个细胞在G1期有8条染色体，在下列时期每个细胞有多少条染色体？有多少条DNA分子？G2、有丝分裂中期、有丝分裂后期、有丝分裂胞质分裂后、减数分裂中期1、减数分裂中期II和减数分裂II胞质分裂后。,习题2,下图显示的是处于有丝分裂和减数分裂不同时期的细胞，这些细胞来源于同样的植物品种，问该植物二倍体有多少条染色体？给出每个细胞的分裂时期。,ConceptsSummary,Cellreproductionrequiresthecopyingofthegeneticmaterial,separationofthecopies,andcelldivision.Inaprokaryoticcell,thesinglechromosomereplicates,andeachcopyattachestotheplasmamembrane;growthoftheplasmamembraneseparatesthetwocopies,whichisfollowedbycelldivision.,Ineukaryoticcells,reproductionismorecomplexthaninprokaryoticcells,requiringmitosisandmeiosistoensurethatacompletesetofgeneticinformationistransferredtoeachnewcell.Theusualresultofmitosisistheproductionoftwogeneticallyidenticalcells.,Sexualreproductionproducesgeneticallyvariableprogenyandallowsforacceleratedevolution.Itincludesmeiosis,inwhichhaploidsexcellsareproduced,andfertilization,thefusionofsexcells.Meiosisincludestwocelldivisions.InmeiosisI,crossingoveroccursandhomologouschromosomesseparate.InmeiosisII,chromatidsseparate.,Theusualresultofmeiosisistheproductionoffourhaploidcellsthataregeneticallyvariable.Geneticvariationinmeiosisisproducedbycrossingoverandbytherandomdistributionofmaternalandpaternalchromosomes.,第三节遗传的染色体学说,一、遗传的染色体学说的证据二、孟德尔定律的实质,一、遗传的染色体学说的证据,每一个细胞包含每一染色体的两份拷贝以及每一基因的两份拷贝。全套染色体，如同全套基因一样，在从亲代传递给后代时并没有改变。减数分裂时，同源染色体分离，伴随着等位基因分离。,每一对同源染色体的分离是独立的，各对不同的等位基因也是独立分配的。受精时，来自卵细胞的一套染色体随机与所遇到的一套来自精子的染色体结合，从一个亲本获得的所有基因也会随机地和从其另一亲本获得的所有基因结合。从受精卵分裂得到的所有细胞，其染色体的一半和基因的一半起源于母本，另一半起源于父本。,二、孟德尔定律的实质,分离定律的实质：在第一次减数分裂时，由于同源染色体的分离，使位于同源染色体上的等位基因分离，从而导致性状的分离。,孟德尔分离定律的染色体基础,自由组合定律的实质：由于决定不同性状的两对非等位基因分别位于两对非同源染色体上，非同源染色体上的非等位基因以同等的机会在配子内自由组合，从而实现性状的自由组合。,孟德尔自由组合定律的染色体基础：,第四节染色体周史,一、高等动物的生活史二、高等植物的生活史三、真菌类的生活史,一、高等动物的生活史,1个初级精母细胞(2n)减数分裂4个精子(n)1个初级卵母细胞(2n)减数分裂1个卵细胞(n)精子和卵细胞结合形成合子，合子进一步发育成为个体。,果蝇的生活周期,二、高等植物的生活史,1个小孢子母细胞(2n)减数分裂4个雄配子(n)1个大孢子母细胞(2n)减数分裂1个雌配子(n)雌雄配子结合形成合子，合子进一步发育成为胚，胚发育为个体。,玉米生活周期,三、真菌类的生活史,链孢霉有无性繁殖和有性繁殖两种繁殖方式。链孢霉有两种结合型：A型和a型。分生孢子（A）和分生孢子（a）结合，形成二倍体合子。合子再经过一次减数分裂和一次有丝分裂，形成8个单倍体的子囊孢子。类似于孤雌生殖。子囊孢子萌发形成菌丝体，菌丝体又可形成分生孢子。,ConceptsSummary,Inplants,diploidmicrosporocytesinthestamensundergomeiosis,eachmicrosporocyteproducingfourhaploidmicrospores.Eachmicrosporedividesmitoticallytoproducetwohaploidspermcells.,Intheovary,diploidmegasporocytesundergomeiosis,eachmegasporocyteproducingfourhaploidmacrospores,onlyoneofwhichsurvives.Thesurvivingmegasporedividesmitoticallythreetimestoproduceeighthaploidnuclei,oneofwhichformstheegg.Duringpollination,onespermfertilizestheeggcellandtheotherfuseswithtwohaploidnucleitoforma3nendosperm.,Inanimals,diploidspermatogoniainitiatemeiosisandbecomediploidprimaryspermatocytes,whichthencompletemeiosisI,producingtwohaploidsecondaryspermatocytes.EachsecondaryspermatocyteundergoesmeiosisII,producingatotaloffourhaploidspermcellsfromeachprimaryspermatocyte.,