遗传的细胞学基础课件

第一节遗传的细胞学基础,第二章园林植物遗传学基础,本章重点,1细胞的结构与功能。2染色体的形态特征和数目。3细胞的有丝分裂、减数分裂。4配子的形成和受精。5低等植物和高等植物的生活周期,一、植物细胞的结构和功能,二、染色体的形态、结构和数目,三、细胞分裂,四、园林植物的生活周期,细胞是构成生物体结构和生命活动的单位。,各种类型的细胞,一、植物细胞的结构和功能,（一）细胞膜,（二）细胞质,（三）细胞核,（一）细胞膜（质膜）,质膜外的细胞壁由纤维素和果胶质等构成，对细胞和植物起保护、支持作用,能够选择性地阻止物质出入,质膜上的有些微孔，是胞间连丝的通道,连接相邻细胞的原生质，有利于物质转运,（二）细胞质,线粒体：动力工厂和遗传物质载体,质体：叶绿体、有色体、白色体。光合作用和遗传物质载体,核糖体：由蛋白质和核糖核酸组成，是合成蛋白质的主要场所,内质网：转运通道，与蛋白质的贮存有关,线粒体、质体、核糖体和内质网是细胞质中具有遗传功能的组成部分,是在质膜内环绕着细胞和外围的原生质，呈粘稠的胶体状态。,其他细胞器：高尔基体和液泡等。,质体：叶绿体、有色体、白色体,叶绿体,（三）细胞核,由核膜、核仁、核质和染色质组成,是遗传物质的主要聚集处，指导细胞发育、控制性状遗传,细胞核表面的微孔-物质出入处,核仁：是核内染色最深通常圆球状的结构。主要由蛋白质的RNA聚集而成，还可能存在类脂和少量的DNA。,染色质和染色体,染色质：在细胞分裂间期的核中,存在着纤细的网状物质，可被碱性染料染色。,染色体：细胞分裂时,染色质折迭,有一定数目和形状,二、染色体的形态、结构和数目,（一）染色体的形态特征,（二）染色体的数目,（四）染色体组型分析,（三）染色体的结构组成,（一）染色体的形态特征,1、重要性(1)几乎所有生物细胞中均可看到染色体的存在；(2)各物种染色体均有其特定的形态特征，在细胞分裂的中期和早后期最为明显和典型；(3)中期染色体分散排列在赤道板上，故通常在这个时期进行染色体形态的识别和研究。,2、形态(1)组成：着丝点、主缢痕、染色体臂、次缢痕和随体；(2)着丝点在细胞分裂时，对于染色体向两极牵引具有决定性作用；(3)次缢痕、随体是识别特定染色体的重要标志；(4)某些次缢痕具有组成核仁的特殊功能。,蚕豆：有丝分裂中期染色体（排列于赤道面上）。箭头示两条大染色体。,3、类型根据着丝点的位置将染色体进行分类。,牵引染色体向细胞两极运动,染色体独立存在的标志,中部着丝点染色体,近中着丝点染色体,近端着丝点染色体,4、大小(1)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；植物:长约0.20-50微米、宽约0.20-2.00微米。,(2)高等植物中单子叶植物的染色体一般比双子叶植物要大些。单子叶植物中如，玉米、小麦、大麦和黑麦水稻。但双子叶植物中的牡丹属和鬼臼属也具有较大的染色体。,（二）染色体的数目,不同物种的染色体数目不同,同一种植物细胞核内的染色体数目稳定；在体细胞中成对存在（2n），在性细胞中（n）成单；月季2n=14、n=7,一些生物染色体的数目：水稻24条(2n)大豆40条(2n)烟草48条(2n)普通小麦42条(2n)蚕豆12条(2n)陆地棉52条(2n)大麦14条(2n)豌豆14条(2n)玉米20条(2n)马铃薯48条(2n)高粱20条(2n)甘薯90条(2n)人46条(2n),细胞中形态结构彼此相同的染色体一般是成对存在，这样一对染色体称同源染色体，功能也相同。,形态结构不同的染色体称非同源染色体，功能也不相同。,（三）染色体的结构组成,主要成分是核蛋白（核酸和蛋白质）,基本结构单位是核粒，包括一个蛋白质圆珠体（8个组蛋白分子）和绕在上面的一小段DNA分子,根据染色反应的不同，分异染色质和常染色质,染色较深,染色较浅,（四）染色体组型分析（核型分析）,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,是物种中最稳定的性状或标志,常在细胞的有丝分裂的中期进行分析鉴定,根据染色体长度、着丝点位置、长短臂比、随体有无等特点进行分类和编号。这种对生物细胞核内全部染色体的形态特征所进行的分析，称为染色体组型分析。,人类染色体组型分析,三、细胞分裂,（一）细胞周期,（二）细胞分裂,（三）植物配子的形成和受精结实,指细胞通过分裂增生子细胞的过程，方式有有丝分裂、无丝分裂、减数分裂等,高等生物的细胞分裂主要以有丝分裂方式进行，细胞周期主要包括有丝分裂过程及两次分裂之间的间期。,G1期：第一个间隙，主要进行细胞体积的增长，并为DNA合成作准备。不分裂细胞则停留在G1期,也称为G0期。S期：DNA合成时期，染色体数目在此期加倍。G2期：DNA合成后至细胞分裂开始之前的第二个间隙，为细胞分裂作准备。M期：细胞分裂期。,（一）细胞周期,离体培养的人体细胞有丝分裂周期,一般S期的时间较长，且较稳定；G1和G2的时间较短，变化也较大。哺乳动物离体培养细胞的有丝分裂周期：G1为10小时，S为9小时，G2为4小时,间期共长23小时。而细胞分裂期M全长只有1小时。,1、无丝分裂,无丝分裂（也称为直接分裂）细胞核拉长，缢裂成两部分，接着胞质分裂2个子细胞，看不到纺锺丝。细菌等原核生物、高等植物一些专化组织或病变组织中发生。如：小麦茎节基部和蕃茄叶腋发生新枝处，以及一些肿瘤和愈伤细胞发生无丝分裂；近年也观察到植物的正常组织也常发生无丝分裂，植物薄壁组织细胞、木质部细胞、绒毡层细胞和胚乳细胞等，动物胚的胎膜、填充组织和肌肉组织等。,（二）细胞分裂,2、有丝分裂,包含两个紧密相连的过程：先是核分裂为二，接着质才分裂2个子细胞。核分裂的变化有明显特征，可进一步划分为四个时期，即前期、中期、后期和末期。,在赤道板处形成细胞膜,（1）有丝分裂的过程,核分裂,间期和分裂期（前、中、后、末）,间期：指细胞连续两次分裂的中间时期,前期：出现染色体、且已复制但着丝点未分裂，核仁和核膜逐渐消失,中期：核膜和核仁已消失，出现纺缍丝和纺缍体，着丝点排列在赤道板上,后期：着丝点分裂，染色单体分别向两极移动,末期：出现新的核膜，染色体重变得松散，核仁重现,有丝分裂示图,（2）有丝分裂的意义,生物学意义：A.有丝分裂促进细胞数目和生物体积增加。B.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。遗传学意义：A.核内各染色体准确复制为二，2个子细胞的遗传基础与母细胞完全相同。B.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。,3、减数分裂,特点：,（2）细胞在分裂过程中包括两次分裂：第一次是减数的，第二次是等数的，其中染色体只复制分裂一次，细胞分裂2次,性母细胞成熟、形成配子的过程中的一种特殊的有丝分裂,（1）各对同源染色体在细胞分裂的前期要配对，称为联会,减数分裂的第一次分裂（）,前期：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期,中期：核膜、核仁消失，出现纺缍体，各二价体排列在赤道板上，着丝点面向两极,后期：纺缍丝牵引两条同源染色体分别向两极运动（每条染色体包含2条染色单体，着丝点未分裂）,末期：染色体逐渐变得松散，核膜重建、核仁重新形成；细胞质分裂，成2个子细胞,（1）减数分裂的过程,细线期,出现细长如线的染色体,着丝点未分裂,每条染色体含2条染色单体,偶线期,各同源染色体出现联会,联会的一对同源染色体称二价体,粗线期,二价体逐渐缩短,每个染色体含有2条染色单体，着丝点未分裂，二价体则含有4条染色单体（四分体）,一个四分体,两个四分体,双线期,二价体中的二条同源染色体开始分开,相邻的非姐妹染色单体之间常出现交叉现象,终变期,染色体更浓缩、粗短,染色体在核的四周均匀地分布，为染色体变异和计数的最好时期,减数分裂的第二次分裂（）,前期：每个染色体含2个染色单体，仍由着丝点连在一起,中期：核膜、核仁消失，出现纺缍体，着丝点排在赤道板上,后期：着丝点分裂为二，各对姐妹染色单体分开，由纺缍丝拉向两极,末期：子染色体到达两极，形成新的子核；细胞质分裂，形成2个子细胞,减数分裂示图,小孢子母细胞,LilyAntherMeiosisI-(pointtoanimageofastagefordescriptivecomments),Interphase,ProphaseI,MetaphasI,AnaphaseI,TelophaseI,ProphaseII,MetaphaseII,AnaphaseII,TelophaseII,（2）减数分裂的遗传意义,（3）,（三）植物配子的形成和受精结实,亲本的雌、雄配子受精融合成合子，分裂、分化、发育而产生后代,1、高等植物雌雄胚子的发育过程,（1）雄配子的形成过程,孢原组织,孢原组织,（2）雌配子的形成过程,2、受精：雌雄生殖细胞融合的过程,双受精现象-被子植物特有的,种子由胚、胚乳和种皮组成,（2n）,（3n）,（2n）,传粉与受精,双受精,双受精：是被子植物花粉粒中的一对精子分别与卵细胞和中央细胞结合的过程。是被子植物所特有的现象。,花粉管从丝状器处进入助细胞,花粉管顶端孔裂，精子、营养核和少量细胞质释放,精子细胞从卵细胞和中央细胞无细胞壁处进入，完成双受精,双受精过程及其生物学意义,一个精子与卵结合形成受精卵并成为二倍体的合子，合子将来发育成为产生新个体的胚另一个精子与中央细胞极核结合，成为三倍体的受精极核并进一步发育成为胚乳这种双受精是被子植物特有的现象，也是植物有性生殖中最进化的形式意义：首先，2个单倍体的雌、雄配子融合在一起，成为二倍体的合子，恢复了植物原有的染色体数目，保持了物种的相对稳定性。其次，双受精在传递亲本遗传性，加强后代的生活力和适应性方面具有较大的意义。,3、直感现象,第二章遗传的细胞学基础,四、园林植物的生活史,种子萌发形成具有根、茎、叶的植物体，形成花芽，经过开花、传粉、受精后，子房发育成果实，胚珠发育成种子。从一代种子开始至新一代种子形成所经历的周期，称为被子植物的生活史。第一阶段是以受精卵开始，直到胚囊母细胞和花粉母细胞分裂前为止。称为二倍体阶段(或称孢子体阶段)。第二阶段是从胚囊母细胞和花粉母细胞经过减数分裂分别形成单核胚囊(大孢子)和单核花粉粒(小孢子)开始，直到各自发育为含卵细胞的成熟胚囊和含精细胞的成熟花粉粒为止。称单倍体阶段(或称配子体阶段)。时间很短，需寄养在二倍体上。在生活史中，孢子体世代(2N)与配子体世代(N)，有规律的相互交替完成生活史的现象，称为世代交替。在被子植物生活史中，减数分裂和双受精作用是整个生活史的关键，也是两种世代交替的转折点。,作业,1、名词解释：染色质、同源染色体、异源染色体、有丝分裂、减数分裂、联会、果实直感2、一般染色体的外部形态包括哪些部分？染色体形态有哪些类型？3、有丝分裂和减