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普通遗传学普通遗传学 长江大学第二章第二章 遗传的细胞学根底遗传的细胞学根底第一节 细胞的构造和功能第二节 染色体的形状和数目第三节 细胞的有丝分裂第四节 细胞的减数分裂第五节 配子的构成和受精第六节 生活周期 普通遗传学普通遗传学 长江大学 细胞(cell)：是生物体构造和生命活动的根本单位。除了病毒和噬菌体等生物外，一切的动植物，不论是 低等的还是高等的，都是由细胞构成的。单细胞生物：细菌、一些真菌和藻类以及原生动物；多细胞生物：由许多形状和功能不同的细胞所组成。根据细胞构造的复杂程度，可把细胞分为两类：原核细胞(prokaryotic cell)真核细胞(eukaryotic cell)。普通遗传学普通遗传学 长江大学第一节第一节 细胞的构造和功能细胞的构造和功能一、原核细胞一、原核细胞 1-10m 1-10m 1 1、细胞组成：、细胞组成：细胞壁：蛋白聚糖；细胞壁：蛋白聚糖；细胞膜：细胞膜：细胞质：核糖体等；无膜胞器细胞质：核糖体等；无膜胞器 拟核区：拟核区：DNADNA、RNARNA等；等；2 2、原核生物：、原核生物：各种细菌、蓝藻等低等生物各种细菌、蓝藻等低等生物,由由原核细胞构成，统称为原核生物原核细胞构成，统称为原核生物(prokaryote)(prokaryote)。普通遗传学普通遗传学 长江大学二、真核细胞二、真核细胞非膜相构造细胞细胞壁质膜(细胞膜)原生质细胞质细胞核内质网线粒体线粒体叶绿体叶绿体核糖体高尔基体溶酶体液泡核仁中心体中心体染色质染色质非膜相构造膜相构造核膜 膜相构造核基质核基质真核生物 普通遗传学普通遗传学 长江大学 普通遗传学普通遗传学 长江大学 普通遗传学普通遗传学 长江大学线粒体构造 普通遗传学普通遗传学 长江大学叶绿体叶绿体 普通遗传学普通遗传学 长江大学内质网构造内质网构造 普通遗传学普通遗传学 长江大学溶酶体构造 普通遗传学普通遗传学 长江大学高尔基体构造 普通遗传学普通遗传学 长江大学三、各类型细胞之间的比较三、各类型细胞之间的比较 普通遗传学普通遗传学 长江大学第二节第二节 染色体的形状和数目染色体的形状和数目一、染色体的形状特征一、染色体的形状特征:普通遗传学普通遗传学 长江大学 1 1重要性重要性:(1).(1).几乎一切生物细胞中均存在染几乎一切生物细胞中均存在染色体；色体；(2).(2).各物种染色体均各有其特定的各物种染色体均各有其特定的形状特征，在形状特征，在 细胞分裂的中期和早后期最为细胞分裂的中期和早后期最为明显和典型；明显和典型；(3).(3).中期染色体分散陈列在赤道板中期染色体分散陈列在赤道板上，故通常以上，故通常以 这个时期进展染色体形状的识这个时期进展染色体形状的识别和研讨。别和研讨。普通遗传学普通遗传学 长江大学2 2构造构造:(1).(1).组成组成:着丝粒、长臂和短臂、随着丝粒、长臂和短臂、随体；体；(2).(2).着丝点着丝点(主缢痕主缢痕)：细胞分裂时纺：细胞分裂时纺锤丝于着丝粒的区域，锤丝于着丝粒的区域，对于染色体向对于染色体向两极牵引具有决议性作用；两极牵引具有决议性作用；(3).(3).次缢痕、随体：是识别特定染色次缢痕、随体：是识别特定染色体的重要标志；体的重要标志；(4).(4).某些次缢痕具有组成核仁的特殊某些次缢痕具有组成核仁的特殊功能。功能。普通遗传学普通遗传学 长江大学3 3形状类型形状类型:长臂/短臂染色体形态着丝点位置染色体分类缩写1.001.011.701.713.003.017.00 7.01 长短臂极其粗短V 形V 形L 形L 形棒形 粒形正中中部近中近端端部端部 正中着丝点染色体中着丝点区染色体近中着丝点区染色体近端着丝点区染色体端着丝点区染色体端着丝点染色体MmsmSttT 普通遗传学普通遗传学 长江大学 4 4大小大小:(1).(1).各物种差别很大，染色体大小各物种差别很大，染色体大小主要指长度，主要指长度，同一物种染色体宽度大致一样：同一物种染色体宽度大致一样：植物植物:长约长约0.20-50 0.20-50、宽约宽约0.20-2.00 0.20-2.00 。普通遗传学普通遗传学 长江大学(2).高等植物中单子叶植物的染色体普通 比双子叶植物要大些 单子叶植物中: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。普通遗传学普通遗传学 长江大学 5 5类别类别:各生物的染色体不仅形状构造相各生物的染色体不仅形状构造相对稳定，对稳定，而且其数目成对。而且其数目成对。同源染色体同源染色体:形状和构造一样的一形状和构造一样的一对染色体对染色体,含有一样的基因位点；含有一样的基因位点；异源染色体异源染色体:这一对染色体与另一这一对染色体与另一对形状构造对形状构造 不同的染色体，互称不同的染色体，互称为异源染色体为异源染色体,含有不同的基因位点。含有不同的基因位点。普通遗传学普通遗传学 长江大学 6 6染色体编号染色体编号:根据染色体长度、着丝点位置、根据染色体长度、着丝点位置、长短臂比、长短臂比、随体有无等特点进展编号。随体有无等特点进展编号。普通遗传学普通遗传学 长江大学 人类的23对染色体及其编号 普通遗传学普通遗传学 长江大学二、染色体数目二、染色体数目表表2 2、一些生物的染色体数目、一些生物的染色体数目水稻水稻2424条条(2n)(2n)大豆40条(2n)烟草48条(2n)普通小麦普通小麦4242条条(2n)(2n)蚕豆12条(2n)陆地棉52条(2n)大麦14条(2n)豌豆14条(2n)茶树茶树3030条条(2n)(2n)玉米玉米2020条条(2n)(2n)马铃薯48条(2n)人人4646条条(2n)(2n)高粱20条(2n)甘薯90条(2n)动物动物中某些扁虫只有4条(n=2)线虫类马蛔虫只有2条(n=1)一种蝴蝶(lysanra)有382条(n=191)被子植物被子植物中的一种菊科植物n=2有些植物有些植物n=400n=400600600 普通遗传学普通遗传学 长江大学 生物染色体的普通特点：生物染色体的普通特点：1 1数目恒定；数目恒定；2 2体细胞体细胞(2n)(2n)是性细胞是性细胞(n)(n)的二倍；的二倍；3 3与生物进化的关系：无关，与生物进化的关系：无关，可用于物种间的分类；可用于物种间的分类；4 4染色体数目恒定也是相对的如动染色体数目恒定也是相对的如动物的肝、物的肝、单子叶植物的种子胚乳。单子叶植物的种子胚乳。普通遗传学普通遗传学 长江大学三、原核生物的染色体形状、构造和三、原核生物的染色体形状、构造和数目数目 通常原核生物细胞里只需一个染色体，呈线状或环状，且DNA含量低于真核生物。例如:大肠杆菌 E.coli只需一个环状染色体：其DNA分子 含核苷酸对为3106，长度1.1mm。蚕豆 配子中染色体(n=6)的核苷酸对为21010，长度6000mm。豌豆 配子中染色体(n=7)的核苷酸对为31010，长度10500mm。普通遗传学普通遗传学 长江大学第三节第三节 细胞的有丝分裂细胞的有丝分裂 一、细胞周期一、细胞周期 包括细胞有丝分裂过程和两包括细胞有丝分裂过程和两次分裂之间的次分裂之间的 间期间期(interphase)(interphase)间期：G1期S期G2期 普通遗传学普通遗传学 长江大学G1期：第一个间隙，主要进展细期：第一个间隙，主要进展细胞胞 体积的增长，并为体积的增长，并为DNA 合成合成 作预备。不分裂细胞那么停作预备。不分裂细胞那么停留在留在 G1 期期,也称为也称为G0 期。期。S 期：期：DNA 合成时期，染色体数合成时期，染色体数目目 在此期加倍。在此期加倍。G2期：期：DNA 合成后至细胞分裂合成后至细胞分裂开开 始之前的第二个间隙，为始之前的第二个间隙，为 细胞分裂作预备。细胞分裂作预备。M期：细胞分裂期。期：细胞分裂期。普通遗传学普通遗传学 长江大学 普通S 期时间较长，且较稳定；G1 和G2 的时间较短，变化也较大。因物种、细胞种类和生理形状的不同而异。哺乳动物离体培育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 全长只需1小时。普通遗传学普通遗传学 长江大学二、有丝分裂过程二、有丝分裂过程 在整个过程染色领会产生有规律的变化，包括两个严密过程：核分裂为二 细胞质分裂，二个子细胞中各含一个核。根据核分裂的变化特征，可以将有丝分裂分为四个时期；间期前期中期后期末期。普通遗传学普通遗传学 长江大学 普通遗传学普通遗传学 长江大学分裂间期有丝分裂前期中期 普通遗传学普通遗传学 长江大学中期后期末期细胞质分裂有丝分裂 普通遗传学普通遗传学 长江大学&3.有丝分裂的特殊情况:正常：间期DNA复制 染色单体 着丝点裂开染色体核分裂胞质分裂间期DNA复制.多核细胞：细胞核多次分裂而细胞质不分裂，构成具有很多游离核的多核细胞。芸苔类：绒毡层多核细胞 普通遗传学普通遗传学 长江大学.核内有丝分裂：核内有丝分裂：核内染色体中的染色线延续复制，核内染色体中的染色线延续复制，但着丝点不裂开但着丝点不裂开 构成多线染色体。构成多线染色体。%例如双翅昆虫摇蚊、果蝇幼虫唾腺细胞例如双翅昆虫摇蚊、果蝇幼虫唾腺细胞 出现巨型染色体，其染色体中染色质线可以多出现巨型染色体，其染色体中染色质线可以多达达10001000条以上，并具有不同的条纹和条带。条以上，并具有不同的条纹和条带。普通遗传学普通遗传学 长江大学.4.有丝分裂的意义:.生物学意义：*有丝分裂促进细胞数目和体积添加；*均等方式有丝分裂，能维持个体正常生长和发育，保证物种的延续性和稳定性；.遗传学意义：核内各染色体准确复制为二两个子细胞提供 与母细胞完全一样的遗传根底；复制的各对染色体有规那么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。普通遗传学普通遗传学 长江大学第四节第四节 细胞的减数分裂细胞的减数分裂 普通遗传学普通遗传学 长江大学一、减数分裂一、减数分裂(meiosis)(meiosis)概念概念&减数分裂：减数分裂：是性母细胞成熟时配子构成过程中发生一种是性母细胞成熟时配子构成过程中发生一种特殊的特殊的有丝分裂有丝分裂 使性细胞染色体数目减半。使性细胞染色体数目减半。由于这种分裂方式使子细胞内的染色体由于这种分裂方式使子细胞内的染色体数目比母数目比母细胞减少一半细胞减少一半,因此称为减数分裂因此称为减数分裂 普通遗传学普通遗传学 长江大学例如：水稻2n=24、玉米2n=20、茶树2n=30 减数分裂 水稻n=12、玉米n=10、茶树n=15n(卵)+n(精)2n(体)受精作用可保证物种染色体数恒定。普通遗传学普通遗传学 长江大学二、减数分裂过程二、减数分裂过程 减数分裂前间期 减数分裂期 普通遗传学普通遗传学 长江大学 减数分裂前间期 DNA的合成 其它细胞物质的积累 最大特点:其S期的继续时间较长.普通遗传学普通遗传学 长江大学 减数分裂期减数分裂期包括两次延续进展的细胞分裂 1 减数分裂期:为染色体数目减半的分裂 前期、中期、后期、末期 2 减数分裂期:为等数分裂 前期、中期、后期、末期 普通遗传学普通遗传学 长江大学 普通遗传学普通遗传学 长江大学 1、减数分裂期、减数分裂期(1)前期(prophase)染色体进展配对和基因重组,其形状特点变化复杂,可进一步划分为5 个时期:细线期(leptotene)偶线期(zygotene)粗线期(pachytene)双线期(diplotene)终变期(diakinesis)普通遗传学普通遗传学 长江大学 细线期细线期(leptotene)染色质浓缩为染色体 但染色体仍为细长的线状 普通遗传学普通遗传学 长江大学 偶线期偶线期(zygotene)染色体缩短变粗，同源染色体联会 二价体:发生联会的一对同源染色体，包括 4 条染色单体 联会复合体:在同源染色体联会的部为构成一种 特殊的复合构造，与基因重组有关 普通遗传学普通遗传学 长江大学 粗线期粗线期(pachytene)二价体呈现粗线状 非姐妹染色单体之间发生部分DNA片段的交换 普通遗传学普通遗传学 长江大学 普通遗传学普通遗传学 长江大学 双线期双线期(diplotene)染色体继续缩短变粗，联会的同源染色体相互分别，二价体的不同部位出现交叉结。交叉是发生交换的结果 普通遗传学普通遗传学 长江大学 普通遗传学普通遗传学 长江大学 终变期终变期(diakinesis)染色体收缩到最大程度，短棒状 交叉结端化 核膜裂解，核仁开场消逝.普通遗传学普通遗传学 长江大学(2)中期 核膜、核仁完全消逝.二价体陈列在细胞中央,构成赤道板.细胞内出现纺锤丝,产生纺锤体.每个二价体的着丝粒分别朝向细胞两极.普通遗传学普通遗传学 长江大学(3)后期 两条同源染色体分别,并 分别移向细胞两极.细胞每一极只能得到两条同源染色体中的一条,从而导致子细胞内染色体数目减少一半.移向两极的每一条染色体都包含有同一着丝点相连的两条姐妹染色单体.普通遗传学普通遗传学 长江大学(4)末期 重新构成核膜和核仁.胞质分裂,构成两个子细胞.普通遗传学普通遗传学 长江大学减数分裂期减数分裂期 前期、中期、后期、末期 普通遗传学普通遗传学 长江大学&三减数分裂特点:(1).各对同源染色体在细胞分裂前期配对(或联会)；(2).细胞分裂过程中包括两次分裂:第一次分裂中染色体减数，这次分裂的前期较复杂，又可细分为五期细线期偶线期粗线期 双线期终变期；第二次分裂染色体等数。普通遗传学普通遗传学 长江大学&四减数分裂的遗传学意义:(1).生物生活周期中和配子构成过程中必要阶段；(2).最后构成雌雄性细胞，各具半数染色体(n)；雌雄性细胞受精(n+n 2n)合子 全数染色体 保证亲子代间染色体数目的 恒定和物种的相对稳定性。(3).在中期I 各对同源染色体陈列在赤道板上，在后期I 染色体是随机分别拉向二极自在组合，n 对染色体，非同源染色体分别时的能够组合数为2n。普通遗传学普通遗传学 长江大学(4).各对同源染色体的非姐妹染色单体间的片断可发生各种方式的交换，因此可为生物变异提供物质根底 利于生物生存及进化 为人工选择提供资料。普通遗传学普通遗传学 长江大学(4).有丝分裂与减数分裂的比较有丝分裂与减数分裂的比较 减数分裂前期有同源染色体配对联会；减数分裂前期有同源染色体配对联会；减数分裂遗传物质交换非姐妹染色单体片减数分裂遗传物质交换非姐妹染色单体片段交换；段交换；减数分裂中期后染色体独立分别，而有丝分减数分裂中期后染色体独立分别，而有丝分裂那么裂那么 着丝点裂开后平衡分向两极；着丝点裂开后平衡分向两极；减数分裂完成后染色体数减半；减数分裂完成后染色体数减半；分裂中期着丝点在赤道板上的陈列有差别：分裂中期着丝点在赤道板上的陈列有差别：减数分裂中同源染色体的着丝点分别陈列于减数分裂中同源染色体的着丝点分别陈列于赤道板赤道板两侧，而有丝分裂时那么整齐地陈列在赤道板上。两侧，而有丝分裂时那么整齐地陈列在赤道板上。普通遗传学普通遗传学 长江大学第五节第五节 配子的构成和受精配子的构成和受精 一、雌雄配子一、雌雄配子 的构成：的构成：普通遗传学普通遗传学 长江大学 高等植物雌雄配子高等植物雌雄配子 的构成过的构成过程程 普通遗传学普通遗传学 长江大学二、受精二、受精受精受精(fertilization)(fertilization)：雄配子雄配子(精子精子)与雌配子与雌配子(卵细胞卵细胞)交融为合子，交融为合子，植物在受精前。植物在受精前。植物的授粉方式：植物的授粉方式：自花授粉自花授粉(self-pollination)(self-pollination)：同一朵花内或同株上花朵间的授粉同一朵花内或同株上花朵间的授粉异花授粉异花授粉(cross pollination)(cross pollination)：不同株的花朵间授粉。不同株的花朵间授粉。普通遗传学普通遗传学 长江大学三、直感景象三、直感景象胚乳直感胚乳直感(xenia)(xenia)或花粉直感：或花粉直感：假设在假设在3 X 3 X 胚乳的性状上由于精核胚乳的性状上由于精核的影响而的影响而 直接表现父本的某些性状。直接表现父本的某些性状。一些单子叶植物的种子常出现这种胚一些单子叶植物的种子常出现这种胚乳直感景象。乳直感景象。例如，以玉米黄粒的植株花粉给白粒的例如，以玉米黄粒的植株花粉给白粒的植株授粉，当代植株授粉，当代 所结子即表现父本的黄粒性状。所结子即表现父本的黄粒性状。普通遗传学普通遗传学 长江大学 果实直感果实直感(metaxenia)(metaxenia)：假设种皮或果皮组织在发育过程中假设种皮或果皮组织在发育过程中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。例如，棉花纤维是由种皮细胞延伸例如，棉花纤维是由种皮细胞延伸的。在一些的。在一些 杂交实验中，当代棉籽的发育常因父本杂交实验中，当代棉籽的发育常因父本花粉的影响，花粉的影响，而使纤维长度、纤维着生密度表现出一而使纤维长度、纤维着生密度表现出一定的果实直定的果实直 感景象。感景象。普通遗传学普通遗传学 长江大学四、无交融生殖四、无交融生殖无交融生殖无交融生殖(apomixis):(apomixis):雌雄配子不发生核交融的一种无雌雄配子不发生核交融的一种无性生殖方式。性生殖方式。可分为两大类：可分为两大类：营养的无交融生殖营养的无交融生殖(vegetative(vegetative apomixis)apomixis)：能替代有性生殖的营养生殖类型。例能替代有性生殖的营养生殖类型。例如，大蒜的总状花序上常构成近似种子如，大蒜的总状花序上常构成近似种子的气生小鳞茎，可替代种子而生殖。的气生小鳞茎，可替代种子而生殖。无交融结子无交融结子(agamospermy)(agamospermy)：指能产生种子的无交融生殖。主要指能产生种子的无交融生殖。主要包括三种类型：包括三种类型：.单倍配子体无交融生殖单倍配子体无交融生殖(haploidgametophyte apomixis)(haploidgametophyte apomixis)；.二倍配子体无交融生殖二倍配子体无交融生殖(diploid(diploid gametophyte apomixis)gametophyte apomixis)；.不定胚不定胚(adventitious(adventitious embryony)embryony)。普通遗传学普通遗传学 长江大学第六节生活周期第六节生活周期 一、低等植物的生活周期一、低等植物的生活周期 普通遗传学普通遗传学 长江大学 普通遗传学普通遗传学 长江大学 二、高等植物的生活周期二、高等植物的生活周期 普通遗传学普通遗传学 长江大学 三、三、高高等等动动物物的的生生活活周周期期
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