生物竞赛 遗传学 第1章 遗传的细胞学基础

1、第第1章章 遗传的细胞学基础遗传的细胞学基础第第1节节 细胞的结构和功能细胞的结构和功能 细胞质细胞质 ( (Cytoplasm)Cytoplasm) 细胞膜（细胞膜（Cell membraneCell membrane）细胞核细胞核 ( (cleuscleus ) ) 动物细胞结构模型动物细胞结构模型植物细胞结构模型植物细胞结构模型原核细胞原核细胞细胞质细胞质细胞质细胞质细胞质基质细胞质基质溶酶体溶酶体 lysosmelysosme 细胞器细胞器organelleorganelle 线粒体线粒体 mitochondriamitochondria 质质 体体 plastidplastid 核糖

2、体核糖体 ribosomeribosome 高尔基体高尔基体 GolgiGolgi body body 中心体中心体 Central bodyCentral body 液液 泡泡 Vacuole Vacuole 叶绿体叶绿体chloroplastchloroplast内质网内质网 endoplasmic reticulm 细细 胞胞 器器溶酶体溶酶体 lysosmelysosme 细胞器细胞器organelleorganelle 线粒体线粒体 mitochondriamitochondria 质质 体体 plastidplastid 核糖体核糖体 ribosomeribosome 高尔基体高尔

3、基体 Golgi body Golgi body 中心体中心体 Central bodyCentral body 液液 泡泡 Vacuole Vacuole 叶绿体叶绿体chloroplastchloroplast细胞核细胞核 nucleus核仁核仁 nucleolusnucleolus 细胞核细胞核核膜核膜 nuclear membrane nuclear membrane 核质核质 nuclear sapnuclear sap 染色质染色质chromatinchromatin和染色体和染色体chromosome chromosome 第第2节节 染色体染色体染色质染色质 染色质染色质chr

4、omatinchromatin：间期细胞核内能被碱间期细胞核内能被碱性染料着色的物质。性染料着色的物质。 组成：组成：DNADNA、组蛋白、非组蛋白组蛋白、非组蛋白 染色质丝：染色质丝：1010nmnm，含有一条含有一条DNADNA分子分子染色质的基本结构单元染色质的基本结构单元 核小体核小体 nuclesomenuclesome 8 8个组蛋白分子组成核小个组蛋白分子组成核小体的核心体的核心 （H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4） DNADNA在八聚体缠绕在八聚体缠绕1.751.75圈，圈，大约大约146146bpbp 组蛋白组蛋白H H1 1结合在结合在DN

5、ADNA分子分子的出口和入口处的出口和入口处 两个核小体之间有连接两个核小体之间有连接DNADNA，8 8114bp114bp染色质丝示意与电镜图染色质丝示意与电镜图鸡红细胞核内染色质电镜图鸡红细胞核内染色质电镜图真核生物染色体真核生物染色体 chromosome 在真核生物分裂期间，在真核生物分裂期间，在光学显微镜下可以清在光学显微镜下可以清楚地看到染色体楚地看到染色体。 主缢痕（着丝粒）主缢痕（着丝粒） 次缢痕次缢痕 染色体臂染色体臂着丝粒的位置决定染色体的形态着丝粒的位置决定染色体的形态有丝分裂中期染色体有丝分裂中期染色体染染色色质质和和染染色色体体染色体微结构示意图染色体微结构示意图染

6、色体的数目染色体的数目 绝大多数物种的染色体数目都是固定的绝大多数物种的染色体数目都是固定的 在体细胞中，染色体都是成对存在的在体细胞中，染色体都是成对存在的（2 2n n） 成对的染色体称为同源染色体成对的染色体称为同源染色体homologous chromosomehomologous chromosome 性细胞中的染色体数目只有体细胞的一性细胞中的染色体数目只有体细胞的一半（半（n n）常见物种的染色体数目常见物种的染色体数目物种物种染色体数目染色体数目物种物种染色体数目染色体数目人人4646猪猪3838马马6464鸡鸡7878家蚕家蚕5656小白鼠小白鼠4040水稻水稻2424普通小

7、麦普通小麦4242大麦大麦1414玉米玉米2020烟草烟草4848陆地棉陆地棉5252大豆大豆4040西瓜西瓜2222第第3节节 细胞周期和细胞分裂细胞周期和细胞分裂细胞的分类细胞的分类 永久分化细胞永久分化细胞 休眠细胞休眠细胞 连续分裂的细胞连续分裂的细胞细胞周期细胞周期 连续分裂的细胞又称为周期中细胞连续分裂的细胞又称为周期中细胞（cycling cellcycling cell） 细胞周期：细胞周期： 细胞从前一次分裂结束到下一次分裂细胞从前一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的时间结束所经历的时间分为：间期、分裂期分为：间期、分裂期细胞分裂间期细胞分裂间期 interphase 从前一

8、次分裂结束到下一次分裂开始的从前一次分裂结束到下一次分裂开始的过程过程 G1G1SSG2G2MM细胞周期的控制点细胞周期的控制点(G1/S and G2/M)(G1/S and G2/M)细胞的无丝分裂细胞的无丝分裂 也称为直接分裂（也称为直接分裂（direct divisiondirect division） 不产生纺锤丝，因而称为无丝分裂不产生纺锤丝，因而称为无丝分裂 是原核生物的主要分裂方式是原核生物的主要分裂方式 真核生物中也存在无丝分裂真核生物中也存在无丝分裂 无丝分裂不能保证遗传物质的均等分配无丝分裂不能保证遗传物质的均等分配有丝分裂有丝分裂 亲代和子代细胞表现一样，也就是说亲代和

9、子代细胞表现一样，也就是说子代细胞得到了和亲代细胞一样的子代细胞得到了和亲代细胞一样的_.遗传物质遗传物质遗传物质平均分配遗传物质平均分配遗传物质复制遗传物质复制分裂间期分裂间期分裂期分裂期细胞的有丝分裂细胞的有丝分裂 为研究方便起见，分为：为研究方便起见，分为： 前期前期 prophaseprophase 中期中期 metaphasemetaphase 后期后期 anaphaseanaphase 末期末期 telophasetelophase前期前期中期中期后后期期间期间期末期末期有丝分裂的遗传学意义有丝分裂的遗传学意义 子代细胞核精确地含有和亲代细胞核完子代细胞核精确地含有和亲代细胞核完全

10、相同的遗传物质。全相同的遗传物质。 这种均亲分裂的方式，保证了遗传物质这种均亲分裂的方式，保证了遗传物质在同一世代内稳定存在和传递。在同一世代内稳定存在和传递。 保证了物种的连续性和遗传稳定性。保证了物种的连续性和遗传稳定性。 细胞的减数分裂细胞的减数分裂 meiosis 是生物性母细胞成熟后形成配子过程中是生物性母细胞成熟后形成配子过程中发生的特殊有丝分裂。发生的特殊有丝分裂。 分裂产物中的染色体数目只有母细胞的分裂产物中的染色体数目只有母细胞的一半，所以称为减数分裂。一半，所以称为减数分裂。减数分裂过程减数分裂过程 第一次分裂：前期第一次分裂：前期I I 中期中期I I 后期后期I I 末

11、期末期I I 中间期（中间期（interkinesisinterkinesis） 第二次分裂：前期第二次分裂：前期IIII 中期中期IIII 后期后期IIII 末期末期II II 减减数数分分裂裂减数分裂前期减数分裂前期I I 经历的时间最长，过程最复杂，与遗传学关系经历的时间最长，过程最复杂，与遗传学关系最密切最密切粗线期（粗线期（pachytenepachytene）：）：交换交换 crossing overcrossing over 细线期（细线期（leptoteneleptotene）：）：每个染色体有每个染色体有2 2个染色单体个染色单体 偶线期（偶线期（zygotenezygote

12、ne）：）：联会联会 synapsissynapsis双线期（双线期（diplotenediplotene）：）：交叉交叉chiasmachiasma 终变期（终变期（diakinesisdiakinesis）：）：端化端化 terminalizationterminalization 减数分裂双线期的交叉减数分裂双线期的交叉减数分裂的特点减数分裂的特点1 1、包括连续的两次分裂，第一次分裂染色、包括连续的两次分裂，第一次分裂染色体是减数的，第二次分裂染色体是等数的。体是减数的，第二次分裂染色体是等数的。最终分裂产物中染色体数减半。最终分裂产物中染色体数减半。2 2、DNADNA复制一次，细胞

13、分裂两次，子细胞复制一次，细胞分裂两次，子细胞中的中的DNADNA量只有母细胞的二分之一。量只有母细胞的二分之一。3 3、同源染色体在前期、同源染色体在前期I I联会，非姊妹染色联会，非姊妹染色单体发生交换。单体发生交换。 减数分裂的遗传学意义减数分裂的遗传学意义q染色体数减半，保证了亲子代间染色体数染色体数减半，保证了亲子代间染色体数目的恒定性，保证了物种的相对稳定性。目的恒定性，保证了物种的相对稳定性。q为生物的变异提供了重要的遗传物质基础，为生物的变异提供了重要的遗传物质基础，有利于生物的适应和进化，并为人工选择有利于生物的适应和进化，并为人工选择提供了丰富的材料。提供了丰富的材料。 后

14、期后期I I同源染色体的两个成员随机分向两极，各同源染色体的两个成员随机分向两极，各个非同源染色体可以自由组合在一个子细胞中。个非同源染色体可以自由组合在一个子细胞中。 n n对染色体就有对染色体就有2 2n n种组合方式。种组合方式。 前期前期I I同源染色体的非姊妹染色单体之间的片段互同源染色体的非姊妹染色单体之间的片段互换。换。第第4节节 配子的形成和受精配子的形成和受精生殖方式生殖方式v营养繁殖营养繁殖 vegetative propagation v无性生殖无性生殖 asexual reproductionasexual reproductionv有性生殖有性生殖 sexual re

15、productionsexual reproduction 同配生殖同配生殖 isogamyisogamy 异配生殖异配生殖 heterogamyheterogamy 卵式生殖卵式生殖 oogamyoogamy高高等等动动物物配配子子形形成成过过程程示示意意图图高高等等植植物物配配子子形形成成过过程程示示意意图图植物的授粉与受精植物的授粉与受精 授粉授粉 pollinationpollination：成熟的花粉粒落到成熟的花粉粒落到柱头上并开始萌发的过程。柱头上并开始萌发的过程。 自花授粉自花授粉 异花授粉（风媒、虫媒）异花授粉（风媒、虫媒） 常异花授粉常异花授粉 受精受精 fertiliza

16、tionfertilization：雌雄配子融合成雌雄配子融合成为合子的过程。为合子的过程。被子植物的双受精被子植物的双受精 1 1898898年俄国科学家纳瓦兴发现了被子植物年俄国科学家纳瓦兴发现了被子植物的双受精现象的双受精现象 double fertilizationdouble fertilization。 一个精核与卵细胞融合成合子（一个精核与卵细胞融合成合子（2 2n n） 一个精核与一个精核与2 2个极核融合形成胚乳核（个极核融合形成胚乳核（3 3n n）种子的结构种子的结构 种子：胚、胚乳、种皮、（果皮）种子：胚、胚乳、种皮、（果皮） 果皮：由子房壁发育而来果皮：由子房壁发育而

17、来 种皮：来自胚珠的珠被种皮：来自胚珠的珠被 胚（胚（2n） 胚乳（胚乳（3n）母体组织的母体组织的一部分（一部分（2 2n n）受精产物受精产物直感现象直感现象 胚乳直感（胚乳直感（xeniaxenia）：）：3n3n胚乳直接表现父胚乳直接表现父本的某些性状本的某些性状 玉米玉米 白粒白粒黄粒黄粒 当代种子黄色当代种子黄色 果实直感（果实直感（metaxeniametaxenia）：）：2n2n种皮或果皮种皮或果皮由于花粉影响而表现父本的某些性状由于花粉影响而表现父本的某些性状 棉花棉花 短纤维短纤维长纤维长纤维种子长纤维种子长纤维无融合生殖无融合生殖 无融合生殖无融合生殖 apomixisapomixis：不经过受精过不经过受精过程而形成胚和种子。程而形成胚和种子。 实质：无性生殖实质：无性生殖 但是，在性器官中发生但是，在性器官中发生单倍体无融合生殖单倍体无融合生殖 又称单性生殖。又称单性生殖。 减数分裂产物未经受精直接发育成胚（减数分裂产物未经受精直接发育成胚（n n）。）。 孤雌生殖孤雌生殖 孤雄生殖孤雄生殖 无配子生殖无配子生殖 花粉培养花粉培养二倍体无融合生殖二倍体无融合生殖 胚囊中的细胞不经过减数分裂直接发育胚囊中的细胞不经过减数分裂直接发育成胚。成胚。不定胚不定胚 体细胞直接发育成胚。体细胞直接发育成胚。 多是珠心、珠被或其邻近的