遗传的细胞学基础.ppt

1、,细胞,细胞壁,细胞膜,细胞质,细胞器,细胞核,叶绿体,线粒体,核糖体,内质网,高尔基体,液泡,溶酶体,中心体,细胞的基本结构,细胞类型,根据构成生物体的基本单位，可以将生物分为 非细胞生物：包括病毒、噬菌体(细菌病毒)，具有前细胞形态的构成单位 细胞生物：以细胞为基本单位的生物；根据细胞核和遗传物质的存在方式不同又可以分为： 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),原核细胞与真核细胞区别,原核细胞,无核膜、核仁、但含核物质 具有一条DNA或RNA，不与蛋白质结合，

2、 多呈环状 无丝分裂 转录，翻译在同一地点,真核生物,有核膜、核仁 多条DNA或RNA，与蛋白质结合， 多呈线状 有丝分裂 转录，翻译不在同一地点,细胞的重要性： 1）结构单位形态构成，细胞的全能性 2）功能单位新陈代谢，生命最基本的单位 3）繁殖单位产生变异的基本单位,二、染色体的结构,（一）染色体的化学组成 DNA 染色体 PROTEIN 组蛋白 RNA 非组蛋白,染色体由着丝粒、长短臂、端粒和随体构成。,(二)染色体的形态,（三）染色体的数目,染色体数目是物种的特征，相对恒定；体细胞中染色体成对存在(2n)，配子染色体数目是体细胞中的一半(n) 体细胞内形态结构相同、遗传功能相似的一对染

3、色体称为同源染色体(homologous chromosome)，分别来自双亲 形态结构上不同的染色体间互称为非同源染色体(non-homologous chromosome),黑麦体细胞内有14条染色体(2n=14)，即7对同源染色体；配子有7条染色体(n=7)，这7条染色体间就互称为非同源染色体 果蝇体细胞有8条染色体(2n=8)，具有4对同源染色体；配子中有4条染色体,人类染色体 及其编号 2n=46 n=23,各物种的染色体数目差异很大，染色体数目的多少与该物种的进化程度一般并无关系 。 但是染色体的数目和形态特征对于鉴定系统发育过程中物种间的亲缘关系，特别是对植物近缘类型的分类，常具

4、有重要的意义。,(四)染色体的结构,四级结构模型,贝克等(Bak, A. L., 1977)：染色体四级结构模型理论能够在一定程度上解释染色质状态转变的过程： 1. DNA+组蛋白核小体+连接丝 2. 核小体 +连接丝 螺线体(solenoid) 3. 螺线体超螺线体(super-solenoid) 4. 超螺线体染色体,荧光原位杂交,三、细胞周期,基因如何控制细胞周期?,第一类基因，主要控制细胞周期过程中所需的关键蛋白质或者酶的合成。,第二类基因，直接控制细胞进入细胞周期各个时期。,有二类基因控制细胞周期:,G1、S、G2、M等各个时期之间都存在着控制点，由这些控制点决定细胞是否进入该时期。

5、,细胞分裂的方式,无丝分裂,有丝分裂,等数分裂（有丝分裂）,减数分裂,高等植物 细胞周期,G1(DNA合成前期),细胞质分裂,间期,有丝分裂,S(DNA合成期),G2(DNA合成后期),核分裂(分为前、中、后、末期）,四、细胞分裂,a,b,c,d,e,f,g,有丝分裂,有丝分裂,有丝分裂图像,（一）有丝分裂过程,有丝分裂包含两个紧密相连的过程：先是细胞核分裂，即核分裂为两个；后是细胞质分裂，即细胞分裂为二，各含有一个核。,细胞分裂是一个连续的过程，但为了便于描述起见，一般把核分裂的变化特征分为四个时期，前期、中期、后期和未期。 现把这4个时期描述如下：,1）前期,前期：细胞核内出现细长而卷曲的

6、染色体，以后逐渐缩短变粗，每个染色体含有两个染色单体。核仁和核膜逐渐模糊不明显，出现纺缍丝 。 两消失：核仁、核膜 两出现：纺锤丝、染色体,前期的四个时期模式图,各个染色体的着丝点均排列在纺锤体中间的赤道面上。着丝粒与纺锤丝相连。 染色体具有曲型的形状，因此是鉴别和计数的好时期。,2）中期,模式图,照片,每个染色体的着丝点分裂为二，各条染色体单体各成为一个染色体，由纺锤丝拉向二极。,3）后期,4）末期,在两极围绕着染色体出现新的核膜，染色体变得松乱细长，核仁重新出现。一个细胞内形成两个子核，接着细胞质分裂，在纺锤体的赤道板区域形成细胞板，分裂为两个子细胞。又恢复为分裂前的间期状态。如图：,5.

7、中期 6.后期 7-9.末期,（二）减数分裂,减数分裂的过程,减数分裂: (meiosis),称为成熟分裂，是在性母细胞成熟时，配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂。因为它使体细胞染色体数目减半，故称为减数分裂。,减数分裂的主要特点：,首先是各对同源染色体在细胞分裂的前期配对(pairing)，或称联会(synapsis)。,其次是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。,前期I,中期I,后期I,末期I,第一次分裂,减 数 分 裂 过 程,前间期：G1,S,G2,中间期：时间短，DNA不复制,第二次分裂,一、第一分裂,1、前期I (prophase I) 可分为以下五

8、个时期,（1）细线期(leptonema)：,染色体细长如线，由于间期染色体已经复制，每个染色体都是由共同的一个着丝点联系的两条染色单体所组成。,（2）偶线期(zygonema),各同源染色体分别配对，出现联会现象。联会了的一对同源染 色体称为二价体。同源染色体经过配对在偶线期形成联会复合体。,联会复合体(synaptonemal complex) ：,同源染色体联结在一起的一种特殊的固定结构，其主要成分是自我集合的碱性蛋白及酸性蛋白，由中央成分的两侧伸出横丝，因而使同源染色体得以固定在一起。,联会复合体结构,（3）粗线期(pachynema),二价体逐渐缩短加粗，因为二价体包含了四条染色体单

9、体，故又称为四合体或四联体(tetrad)。如图,二价体中一个染色体的两条染色单体，互称为姊妹染色单体，而 不同染色体的染色单体，则互称为非姊妹染色单体。在粗线期非姊妹染色单体间出现交换，将造成遗传物质的重新组合。如图,（4）、双线期(diplonema)：,四合体继续缩短变粗，各个联会了的二价体虽因非姊妹染色体相互排斥而松懈，但仍被一、二个至几个交叉(chiasmata)联结在一起。这种交叉现象就是非姊妹染色体之间某些片段在粗线期发生交换的结果。如图：,（5）、终变期(diakinesis)：,染色体变得更为浓缩和粗短。交叉向二价体的两端移动， 逐渐接近于未端，出现交叉端化。此时每个二价体分

10、散在整个核内， 可以一一区分开来。所以是鉴定染色体数目的最好时期。如图：,2、中期I(metaphase I),核仁和核膜消失，细胞质里出现纺锤体。纺锤丝与各染色体的着丝点连接，这时也是鉴定染色体数目的最好时期。 如图所示：,从纺锤体的侧面观察，二价体每个同源染体的着丝点是向着相反 的两极的，并且每个同源染色体的着丝点朝向哪一极是随机的。,3、后期I(anaphase I),由于纺锤丝的索引，各个二价体的两个同源染色体各自分开。每一级只分到每对同源染色体中的一个，实现了染色体数目减半。 由于着丝点没有分裂，每个染色体包含两条染色单体。如图：,4、末期I (telophase I),染色体移到两

11、极后，松散变细，逐渐形成两个子核；同时细胞质分为两部分，于是形成两个子细胞，称为二分体(dyad)。如图：,在末期I后大都有一个短暂停顿时期，称为中间期，相当于有丝分裂的间期；但有两点显著的不同：,一是时间很短 二是DNA不复制 中间期的前后DNA含量没有变化。这一时期在很多动物中几乎是没有的，它们在末期I后紧接着就进入下一次分裂。,1前期II (prophase II),每个染色体有两条染色单体，着丝点仍连接在一起，但染色单体彼此散得很开。如图：,二、第二次分裂,2中期II (metaphase II),每个染色体的着丝点整齐地排列在各个分裂细胞的赤道板上。着丝点开始分裂。,3后期II (a

12、naphase II),着丝点分裂为二，各个染色单体由纺锤丝分别拉向两极。,4、末期II (telophase II),拉到两级的染色体形成新的子核，同时细胞质又分为两部分。这样经过两次分裂，形成四个子细胞，这称为四分体(tetrad)或四分孢子(tetraspore)。各细胞的核里只有最初细胞的半数染色体，即从2n减数为n。如图：,（三）减数分裂的遗传学意义,保证了亲代与子代间染色体数目的恒定性，为后代个体的正常发育和性状的稳定遗传提供了物质基础，同时保证了物种的相对稳定性； 非同源染色自由组合，同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段可能出现交换，为生物的变异提供了物质基础。,五、高等植物配子的形成与受精,孢原细胞,有丝分裂,花粉母细胞,减数分裂,4个小孢子,有丝分裂,二核花粉粒,营养细胞,生殖细胞,有丝分裂,2个精细胞,三核花粉粒,