畜禽繁殖与育种-畜禽繁殖与育种课件

畜禽繁殖与改良第第1章章 畜禽遗传基础畜禽遗传基础教学目标教学目标l l1.知道细胞的基本结构和细胞的分裂规律。知道细胞的基本结构和细胞的分裂规律。l l2.运用遗传的三大定律单基因性状的遗传分运用遗传的三大定律单基因性状的遗传分析。析。l l3.具备遗传变异知识指导畜禽遗传改良的实具备遗传变异知识指导畜禽遗传改良的实践能力。践能力。第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础l l一、细胞的基本结构一、细胞的基本结构一、细胞的基本结构一、细胞的基本结构l l 细胞是生物体的基细胞是生物体的基本结构和功能单位。本结构和功能单位。（一）细胞的基本结构（一）细胞的基本结构l l细胞是由细胞膜、细胞质、细胞核三部分组成。细胞是由细胞膜、细胞质、细胞核三部分组成。l l1.1.细胞膜细胞膜 细胞膜又称质膜，是细胞外围的一层薄细胞膜又称质膜，是细胞外围的一层薄膜，主要由蛋白质和类脂构成。它起着保护细胞、膜，主要由蛋白质和类脂构成。它起着保护细胞、控制细胞内外物质交流、感受和传递外部剌激等控制细胞内外物质交流、感受和传递外部剌激等作用。作用。l l2.2.细胞质细胞质 细胞质是细胞膜与细胞核之间的全部物细胞质是细胞膜与细胞核之间的全部物质系统。它是由基质和细胞器构成。基质呈胶体质系统。它是由基质和细胞器构成。基质呈胶体状态，各种不同的细胞器有组织地分布于其中。状态，各种不同的细胞器有组织地分布于其中。细胞器主要有线粒体、核糖体、中心体、高尔基细胞器主要有线粒体、核糖体、中心体、高尔基体、溶酶体、内质网等。体、溶酶体、内质网等。l l3.3.细胞核细胞核 细胞核由核膜、核质（核液）、核仁和细胞核由核膜、核质（核液）、核仁和染色质（或染色体）等组成。核是遗传物质聚积染色质（或染色体）等组成。核是遗传物质聚积的主要场所，对细胞发育和性状遗传起着指导作的主要场所，对细胞发育和性状遗传起着指导作用。用。动物动物细胞结构细胞结构植物植物细胞结构细胞结构细胞膜l l脂质双层结构脂质双层结构一、细胞膜一、细胞膜l l维护细胞内环境的相对稳定；维护细胞内环境的相对稳定；维护细胞内环境的相对稳定；维护细胞内环境的相对稳定；l l与外界环境不断地进行物质交换、与外界环境不断地进行物质交换、与外界环境不断地进行物质交换、与外界环境不断地进行物质交换、能量和信息的传递；能量和信息的传递；能量和信息的传递；能量和信息的传递；l l对细胞的生存、生长、分裂及分化对细胞的生存、生长、分裂及分化对细胞的生存、生长、分裂及分化对细胞的生存、生长、分裂及分化都至关重要。都至关重要。都至关重要。都至关重要。细胞质二、细胞质l l基质是指细胞质内在细胞器基质是指细胞质内在细胞器和内含物以外和内含物以外,较为均质的较为均质的半透明液态部分半透明液态部分 。l l内含物是一些胞质内除细胞内含物是一些胞质内除细胞器以外的有形成分器以外的有形成分 ，如糖原、，如糖原、色素等色素等 。l l细胞器有许多种细胞器有许多种,其中具有其中具有界膜的如内质网、高尔基体、界膜的如内质网、高尔基体、线粒体、溶酶体、微体等线粒体、溶酶体、微体等;不具有界膜的细胞器有核蛋不具有界膜的细胞器有核蛋白体、中心体、微管、微丝白体、中心体、微管、微丝等。等。1、线粒体 可将糖和脂肪酸氧化可将糖和脂肪酸氧化,产生产生能量能量,供给生命活动之用。供给生命活动之用。2、内质网与核糖体内质网：粗糙、光滑内质网内质网：粗糙、光滑内质网核糖体：由核糖核酸核糖体：由核糖核酸(RNA)RNA)和蛋白质和蛋白质所组成的粒状结所组成的粒状结 构构 。核糖体。核糖体是细胞内蛋白质合成的场所。是细胞内蛋白质合成的场所。3、中心体、中心体 中心体位于细胞中心，常靠近细胞核。一般认为中心体与细胞分裂期的纺锤体的形成及排列方向和染色体的移动有密切关系。中心粒超微结构示意图A 中心粒的横断面 B 立体结构l l线粒体、核糖体、中心体等都是与遗传密切相关的细胞器，但是实现细胞遗传必须有其他细胞器的活动相配合。三、细胞核l l核膜由两层单核膜由两层单位膜组成。位膜组成。l l核质由染色质核质由染色质和核液组成。和核液组成。l l核仁是一个形核仁是一个形状不规则的、状不规则的、往往致密而结往往致密而结实的物体。实的物体。（二）染色体的形态、结构和数目（二）染色体的形态、结构和数目l l1.1.染色体的形态与结构染色体的形态与结构l l染色体包括着丝点、主缢痕、染色体包括着丝点、主缢痕、次缢痕、随体和二个臂或一个次缢痕、随体和二个臂或一个臂。臂。l l（1 1）着丝点）着丝点 两条染色单体相两条染色单体相连接的地方，每一个染色体只连接的地方，每一个染色体只有一个着丝点。有一个着丝点。l l（2 2）主缢痕）主缢痕 着丝点处常常缢着丝点处常常缢缩变细，不易着色的部分。缩变细，不易着色的部分。l l（3 3）次缢痕）次缢痕 某些染色体的一某些染色体的一个臂上还有另一个缢缩变细的个臂上还有另一个缢缩变细的部分。部分。l l（4 4）随体）随体 某些染色体次溢痕的末某些染色体次溢痕的末端还附有一个圆形或长形的突出小端还附有一个圆形或长形的突出小体。体。（二）染色体的形态、结构和数目（二）染色体的形态、结构和数目l l2.2.染色体数目染色体数目 各种生物的各种生物的细胞核内都有特定数目的细胞核内都有特定数目的染色体，其数目多少，依染色体，其数目多少，依不同生物种类而异。如猪不同生物种类而异。如猪的的2n=192n=19对对=38=38条。条。l l3.3.染色体组型染色体组型 一种生物的一种生物的体细胞在有丝分裂中期，体细胞在有丝分裂中期，把全部染色体按各对同源把全部染色体按各对同源染色体的长度、着丝点位染色体的长度、着丝点位置以及随体有无，依次排置以及随体有无，依次排列并编号（性染色体列于列并编号（性染色体列于最后），称为染色体组型，最后），称为染色体组型，或称核型。或称核型。l l染色体的形态表现形式染色体的形态表现形式(臂比臂比)中间着丝点染色体中间着丝点染色体(等臂等臂)：V V近中着丝点染色体：近中着丝点染色体：L L近端着丝点染色体：近似棒状近端着丝点染色体：近似棒状端着丝点染色体：棒状端着丝点染色体：棒状颗粒状染色体：颗粒状颗粒状染色体：颗粒状中央着丝粒中央着丝粒中央着丝粒中央着丝粒(1,3,16(1,3,16,19,20)19,20)亚中央着丝粒亚中央着丝粒亚中央着丝粒亚中央着丝粒(2,4-12,17(2,4-12,17,18,X)18,X)近端着丝粒近端着丝粒近端着丝粒近端着丝粒(13,14,15,21,22,Y)(13,14,15,21,22,Y)（三）遗传物质（三）遗传物质l l染色体及细胞器上的染色体及细胞器上的脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（DNADNA）是各种生物）是各种生物共同的遗传物质（少共同的遗传物质（少数病毒不含数病毒不含DNADNA，其，其遗传物质是遗传物质是RNARNA）。）。一、细胞周期一、细胞周期包括包括分裂间期分裂间期和和分裂期分裂期。是指细胞从分裂间期开始到是指细胞从分裂间期开始到细胞分裂期结束所经历细胞分裂期结束所经历的全过程。的全过程。分裂间期：分裂间期：DNA复制、蛋白复制、蛋白质合成质合成。为分裂期作物质和能量准备。为分裂期作物质和能量准备。（二）细胞分裂过程（二）细胞分裂过程1 1 无丝分裂无丝分裂无丝分裂无丝分裂（amitosisamitosis）亦称直接分裂。亦称直接分裂。亦称直接分裂。亦称直接分裂。l l细胞核拉长后缢裂为二细胞核拉长后缢裂为二细胞核拉长后缢裂为二细胞核拉长后缢裂为二 细胞质分裂细胞质分裂细胞质分裂细胞质分裂 2 2个子细胞个子细胞个子细胞个子细胞 染色体分裂无规律染色体分裂无规律染色体分裂无规律染色体分裂无规律 整个过程整个过程整个过程整个过程看不到纺锤丝看不到纺锤丝看不到纺锤丝看不到纺锤丝。2 有丝分裂l l是体细胞增殖的基本形式，在整个过程染色体会产生有规是体细胞增殖的基本形式，在整个过程染色体会产生有规是体细胞增殖的基本形式，在整个过程染色体会产生有规是体细胞增殖的基本形式，在整个过程染色体会产生有规律的变化，律的变化，律的变化，律的变化，包括两个紧密过程包括两个紧密过程包括两个紧密过程包括两个紧密过程：核分裂为二核分裂为二核分裂为二核分裂为二 细胞质分裂，二个子细胞各含一个核。细胞质分裂，二个子细胞各含一个核。细胞质分裂，二个子细胞各含一个核。细胞质分裂，二个子细胞各含一个核。根据核分裂的变化特征可以将有丝分裂分为四个时期：间根据核分裂的变化特征可以将有丝分裂分为四个时期：间根据核分裂的变化特征可以将有丝分裂分为四个时期：间根据核分裂的变化特征可以将有丝分裂分为四个时期：间期期期期 前期前期前期前期 中期中期中期中期 后期后期后期后期 末期。末期。末期。末期。3 减数分裂减数分裂是性母细胞成熟时，配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂，又称成熟分裂(maturation division)。其结果是产生染色体数目减半的性细胞，所以称为减数分裂。减数分裂的特殊性表现在：具有一定的时间性和空间性：生物个体性成熟后，动物性腺和植物造孢组织细胞中进行。连续进行两次分裂：遗传物质经过一次复制，连续两次分裂，导致染色体数目的减半。同源染色体在第一次分裂前期(前期I，PI)相互配对(paring)，也称为联会(synapsis)；并且在同源染色体间发生片段的交换。（3）减数分裂的过程(一)、间期(前间期,preinterphase)(二)、减数第一分裂 (meiosis I)(三)、中间期 (interkinesis)(四)、减数第二分裂 (meiosis)前期I 中期I 后期I 末期I前期II 中期II 后期II 末期II减数分裂的过程 间期间期(interphase)性母细胞进入减数分裂前的间期称为前减数分裂间期，也称为前间期。这一时期是为性细胞进入减数分裂作准备。其准备的内容包括：染色体复制；有丝分裂向减数分裂转化.特征：持续时间比有丝分裂间期长减数分裂的过程 前期期这一时期细胞内变化复杂，所经历的时间较长，细胞核比有丝分裂前期核要大些。根据核内变化特征，可进一步分为五个时期：(1)细线期(2)偶线期(3)粗线期(4)双线期(5)终变期减数分裂的过程 细线期期染色体开始螺旋收缩，在光学显微镜下呈细长线状；有时可以较为清楚地计数染色体数目。这时每个染色体含有两染色单体，由着丝点连接，但在光学显微镜下还不能分辨染色单体。减数分裂的过程 偶线期期同源染色体的对应部位相互开始紧密并列，逐渐沿纵向配对在一起，称为联会。细胞内2n条染色体可配对形成n对染色体。配对的两条同源染色体称为二价体。细胞内二价体(n)的数目就是同源染色体的对数。减数分裂的过程 粗线期期随着染色体的进一步螺旋，二价体逐渐缩短加粗，二价体具有四条染色单体，所以又称为四合体或四联体(tetrad)；联会复合体的结构完全形成；姊妹染色单体与非姊妹染色单体；非姊妹染色单体间成交换，导致同源染色体发生片段交换，导致同源染色体间发生遗传物质重组。粗线期细胞形态图非姊妹染色单体片断交换非姊妹染色单体片断交换减数分裂的过程 双线期期染色体继续缩短变粗；非姊妹染色单体之间由于螺旋卷缩而相互排斥，同源染色体局部开始分开；非姊妹染色单体间的交换部位仍由横丝连接，因而同源染色体间仍由一至二个交叉联结。减数分裂的过程 终变期期染色体进一步浓缩，缩短变粗；同源染色体间排斥力更大，交叉向二价体两端移动，逐渐接近于末端，该过程称为交叉端化。二价体在核内分散分布，因而常用以鉴定染色体数目，二价体数目就是同源染色体的对数。减数分裂的过程 中期期I核仁和核膜消失，纺锤体形成，纺锤丝附着在着丝点上并将二价体拉向赤道板位置。每个二价体的两同源染色体分布在赤道板的两侧，同源染色体的着丝点分别朝向两极，赤道板位置上是将同源染色体相连交叉部分(已经端化)。在二价体趋向赤道板的过程中，两 条同源染色体的排列方向(着丝粒取向)是随机的。从纺锤体的极面观察，n个二价体分散排在赤道板的附近，因而这也是可用于鉴定染色体数目的重要时期之一。减数分裂的过程 后期期I纺锤丝牵引染色体向两极运动，使得同源染色体末端脱开，一对同源染色体分别移向两极。每极具有一对同源染色体中的一条(共有n条染色体)，使得子细胞中染色体数目从2n减半到n。此过程并不进行着丝粒分裂，没有发生染色单体分离；每条染色体都仍然具有两个染色单体，并且由着丝粒相连。减数分裂的过程 末期期I染色体到达两极之后，松散、伸长、变细(但通常并不完全解螺旋)；核仁、核膜逐渐形成(核分裂完成)，产生两个子核。细胞质也随之分裂，两个子细胞形成，称为二分体。减数分裂的过程 末期期I染色体到达两极之后，松散、伸长、变细(但通常并不完全解螺旋)；核仁、核膜逐渐形成(核分裂完成)，产生两个子核。细胞质也随之分裂，两个子细胞形成，称为二分体(dyad)。减数分裂的过程 中间期期中间期是减数分裂的两次分裂之间的一个间歇。此时期与有丝分裂的间期相比有显著不同：时间很短暂。在许多动物之中，甚至没有明显的停顿和间歇存在。不进行DNA复制，中间期前后细胞中DNA的含量也没有变化。染色体的螺旋化程度较高。减数分裂的过程 减数第二次分裂减数第二分裂是第一分裂所产生的两个子细胞继续进行同步分裂，与有丝分裂没有实质区别,仍可分为前、中、后、末四个时期：染色体数目的恒定l l为生物的变异提供了重要的物质基础。为生物的变异提供了重要的物质基础。l l减数分裂中期减数分裂中期 I I，二价体的两个成员排列方向是随机的，二价体的两个成员排列方向是随机的，所以后期所以后期 I I 分别来自双亲的两条同源染色体随机分向分别来自双亲的两条同源染色体随机分向两极，因而所产生的性细胞就可能会有两极，因而所产生的性细胞就可能会有2 2n n种非同源染色种非同源染色体组合形式体组合形式(染色体重组染色体重组)。l l另一方面，非姊妹染色单体间的交叉导致同源染色体另一方面，非姊妹染色单体间的交叉导致同源染色体间的片段交换，使子细胞的遗传组成更加多样化，为间的片段交换，使子细胞的遗传组成更加多样化，为生物变异提供更为重要的物质基础生物变异提供更为重要的物质基础(染色体片断重组染色体片断重组)。这也是连锁遗传规律及基因连锁分析的基础。这也是连锁遗传规律及基因连锁分析的基础。减数分裂的遗传学意义遗传学意义中期I 二价体的随机取向l l如果某生物有两对同源染色体：如果某生物有两对同源染色体：AAAA和和BBBB，产产生的性细胞具有生的性细胞具有AAAA中的一条和中的一条和BBBB中的一条。中的一条。l l非同源染色体在性细胞中可能有非同源染色体在性细胞中可能有2 22 2=4=4种组合。种组合。减数分裂有丝分裂三 遗传信息传递一、核酸是遗传物质1 1、DNA是遗传物质的间接证据2 2、DNA是遗传物质的直接证据(1)细菌转化试验(2)噬菌体侵染与繁殖试验(3)烟草花叶病毒感染和繁殖实验DNA是遗传物质的间接证据 DNA含量的恒定性；DNA代谢的稳定性；存在的普遍性；基因突变与紫外线诱变波长的关系。DNA是遗传物质的直接证据(一)细菌转化试验肺炎双球菌 光滑型（S型）：SI、SII、SIII 有毒性 粗糙型（R型）：RI、RII、RIII 无毒性由于菌株间含有不同的多糖和蛋白质，感染动物以后诱导生成的抗体不同，区分为SI、SII、SIII 等；R型由S型突变而来，相应为RI、RII、RIII 等。1928年Griffith实验：1944年，Avery重复了上述实验，并把SIII型的DNA，Pr，夹膜提取物分别加入RII型培养基，结果只有DNA使少量RII型转化为SIII型，并能稳定的遗传下去。说明引起转化的物质是DNA。上述工作是遗传学和生物化学发展史上的一个里程碑。噬菌体侵染大肠杆菌实验 1952年，Hershey等用放射性同位素标记 32P标记T2噬菌体的 DNA（DNA中无S）35S标记T2噬菌体的 Pr（Pr中无P）烟草花叶病毒（TMV）感染实验烟草花叶病毒（TMV）感染实验 Frankel-Conrat,Singer(1956)试验（二）遗传信息的传递1 遗传信息1953年Watson和 Crick提出DNA分子双螺旋(double helix)模型，是分子遗传学及以之为核心的分子生物学建立的标志。DNA的二级结构(双螺旋)A-T和C-G两种核苷酸对分子链内排列的位置和方向只有四种形式:A-T C-G A-T G-C C-G A-T G-C A-T 假设某一段DNA分子链有1000bp，则该段就可以有41000种不同的排列组合形式，反映出来的就是41000种不同性质的基因。DNA 分子外侧两边核糖和磷酸分子排列相同，不同的只是内侧碱基对的排列顺序。可见，遗传信息实际上是指碱基对的排列顺序。（2）遗传密码核酸的碱基序列和蛋白质的氨基酸序列的对应关系蛋白质由20种氨基酸组成。4 种碱基是如何排列组合起来以决定每一种氨基酸的呢？DNA中的4种核苷酸,每次取3个来进行组合,其组合种数是：43=64种，恰好与蛋白质中氨基酸的种数20相应。破译的遗传密码表（1 1）三联体密码：）三联体密码：3 3个碱基代表个碱基代表1 1种氨基酸种氨基酸 （2 2）通用性：从病毒到高等生物都通用）通用性：从病毒到高等生物都通用（3 3）简并现象：）简并现象：同一种氨基酸具有两个或更多个密码子的现象，如CUU、CUA、CUG（亮氨酸）。（4 4）遗传密码间不能重复利用：）遗传密码间不能重复利用：除少数情况外，一个除少数情况外，一个mRNAmRNA上每个碱基只属于一个密码子上每个碱基只属于一个密码子 （5 5）起始密码子：）起始密码子：AUG GUGAUG GUG 和终止密码子和终止密码子:UAA UAG UGAUAA UAG UGA(6)(6)遗传密码间无逗号遗传密码间无逗号,即在翻译过程中，遗传密码的译读是即在翻译过程中，遗传密码的译读是连续的。连续的。遗传密码的特点3 遗传信息的传递转录翻译复制蛋白质蛋白质RNADNA（1）DNA的（半保留）复制（2）遗传信息的转录遗传信息的转录遗传信息的转录遗传信息的转录遗传信息的转录转录与复制的比较相同之处：（1）都以DNA为模板 （2）都服从碱基配对原则不同之处：（1）碱基配对不同：A=T；A=U （2）酶不同：DNA聚合酶；RNA聚合酶 （3）模板：复制：两条全部DNA分子 转录：一条DNA分子的部分（3）遗传信息的翻译多聚核糖体（3）中心法则（三）基因逆转录逆转录RNADNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译DNA复制RNA复制基因基因性状性状基因型表现型决定结构基因调节基因结构蛋白酶或激素细胞结构细胞代谢性状基因选择信息编码信息基因与性状之间的关系基因与性状之间的关系二、细胞分裂二、细胞分裂l l（一）有丝分裂（一）有丝分裂（一）有丝分裂（一）有丝分裂l l有丝分裂分为间期、前期、中期、后期和末期五个阶段。有丝分裂分为间期、前期、中期、后期和末期五个阶段。l l1.1.间期间期 间期是两次分裂的中间时期。间期是两次分裂的中间时期。l l2.2.前期前期 染色质凝结成染色丝并螺旋化，逐渐变短变粗成为明显的染染色质凝结成染色丝并螺旋化，逐渐变短变粗成为明显的染色体。可见到每个染色体已纵向分裂为两个染色单体，但两个染色单色体。可见到每个染色体已纵向分裂为两个染色单体，但两个染色单体仍由同一个着丝点联结在一起。中心粒一分为二，向核的两极移动体仍由同一个着丝点联结在一起。中心粒一分为二，向核的两极移动并出现纺锤丝。核仁、核膜逐渐消失。并出现纺锤丝。核仁、核膜逐渐消失。l l3.3.中期中期 核仁、核膜消失。染色体开始向赤道板移动，最后在赤道板核仁、核膜消失。染色体开始向赤道板移动，最后在赤道板上排成一圈，纺锤丝和染色体的着丝点连接起来。这时染色体的形态上排成一圈，纺锤丝和染色体的着丝点连接起来。这时染色体的形态结构比较清晰，适宜进行染色体形态和数目观察。结构比较清晰，适宜进行染色体形态和数目观察。l l4.4.后期后期 在纺锤丝的牵引之下，染色体的着丝点分裂开，各条染色单在纺锤丝的牵引之下，染色体的着丝点分裂开，各条染色单体独立，成为一个独立的子染色体。同时，两个独立的子染色体被纺体独立，成为一个独立的子染色体。同时，两个独立的子染色体被纺锤丝拉向两极。锤丝拉向两极。l l5.5.末期末期 染色体到达两极，染色体螺旋结构逐渐消失，最后又恢复成染色体到达两极，染色体螺旋结构逐渐消失，最后又恢复成染色质，纺锤丝逐渐消失，核仁、核膜重新出现，逐步形成两个子细染色质，纺锤丝逐渐消失，核仁、核膜重新出现，逐步形成两个子细胞。子细胞与母细胞在染色体数目、形态结构方面完全相同，有丝分胞。子细胞与母细胞在染色体数目、形态结构方面完全相同，有丝分裂过程完成。裂过程完成。二、细胞分裂二、细胞分裂l l（二）减数分裂（二）减数分裂（二）减数分裂（二）减数分裂l l减数分裂的第一次分裂是减数，即染色体数目减半；第二次分裂是等数，即减数分裂的第一次分裂是减数，即染色体数目减半；第二次分裂是等数，即染色体数目不变。染色体数目不变。l l1.1.减数第一次分裂减数第一次分裂 分前期、中期、后期、末期。分前期、中期、后期、末期。l l（1 1）前期）前期 这一时期较长，可分为以下五个阶段：这一时期较长，可分为以下五个阶段：l l细线期：开始进入分裂期，染色质逐渐浓缩成细线状，交织成网。细线期：开始进入分裂期，染色质逐渐浓缩成细线状，交织成网。l l偶线期：各对同源染色体纵向靠拢，进行准确的配对（又叫联会），这是偶线期：各对同源染色体纵向靠拢，进行准确的配对（又叫联会），这是减数分裂的重要特征。减数分裂的重要特征。l l粗线期：染色体变粗变短，每条染色体已分裂为两条姊妹染色单体，但着粗线期：染色体变粗变短，每条染色体已分裂为两条姊妹染色单体，但着丝点还末分裂，两条染色单体还连在一起。两条配对的同源染色体象一股粗丝点还末分裂，两条染色单体还连在一起。两条配对的同源染色体象一股粗线，实际上是由四条染色单体组成，因此人们把这时每对配对的染色体叫做线，实际上是由四条染色单体组成，因此人们把这时每对配对的染色体叫做四分体。又因为它实际上是一对染色体，所以又叫双价体。四分体。又因为它实际上是一对染色体，所以又叫双价体。l l双线期：染色体继续变粗变短，各对染色体因非姊妹染色单体之间的相互双线期：染色体继续变粗变短，各对染色体因非姊妹染色单体之间的相互排斥、背离，而出现交叉现象。交叉使染色单体发生了部分交换，其中遗传排斥、背离，而出现交叉现象。交叉使染色单体发生了部分交换，其中遗传物质也随着发生交换，从而引起遗传上的变异。物质也随着发生交换，从而引起遗传上的变异。l l终变期：染色体浓缩到最粗最短的程度，并开始向赤道板移动，核仁、核终变期：染色体浓缩到最粗最短的程度，并开始向赤道板移动，核仁、核膜消失，纺锤丝开始出现。此时是检查染色体的最好时机。膜消失，纺锤丝开始出现。此时是检查染色体的最好时机。减数分裂减数分裂l l（2 2）中期）中期 核膜、核仁消失，各对同源染色体整齐地排列核膜、核仁消失，各对同源染色体整齐地排列在赤道板上，两极纺锤丝与着丝点相连，双价体开始分离。在赤道板上，两极纺锤丝与着丝点相连，双价体开始分离。l l（3 3）后期）后期 纺锤丝收缩，各对同源染色体相互分开，分别纺锤丝收缩，各对同源染色体相互分开，分别移向两极。两极中各有每对同源染色体中的一个，这样，移向两极。两极中各有每对同源染色体中的一个，这样，每一极只有每一极只有n n条染色体，实现了染色体数目由条染色体，实现了染色体数目由2n2n到到n n的转变。的转变。所以说在后期染色体发生了减数，但这时着丝点没有分裂，所以说在后期染色体发生了减数，但这时着丝点没有分裂，每一染色体仍含有一个着丝点连接着的两条染色单体。每一染色体仍含有一个着丝点连接着的两条染色单体。l l（4 4）末期）末期 染色体移向两极，形成两个核，同时细胞质分染色体移向两极，形成两个核，同时细胞质分为两部分，核仁、核膜重新形成，形成两个子细胞。在雄为两部分，核仁、核膜重新形成，形成两个子细胞。在雄性，形成两个次级精母细胞；在雌性，则是一个次级卵母性，形成两个次级精母细胞；在雌性，则是一个次级卵母细胞和一个小的极体（第一极体），极体是只有细胞核几细胞和一个小的极体（第一极体），极体是只有细胞核几乎没有细胞质的细胞。乎没有细胞质的细胞。减数分裂减数分裂l l2.减数第二次分裂 比第一次分裂简单得多。前期紧接末期，每根染色体未经纵裂就排裂到赤道板上，然后着丝点分裂，于是两根姊妹染色单体彼此分开（即形成独立的染色体），各向两极移动，到达两极后，组成两个新核。最后，细胞也随之分裂，形成两个子细胞。三、遗传信息及传递三、遗传信息及传递l l（一）遗传信息与遗传密码（一）遗传信息与遗传密码l l1.遗传信息 DNA分子核苷酸对（碱基对）的排列顺序就是遗传信息。l l2.遗传密码 DNA分子中碱基排列顺序决定信使RNA碱基排列顺序，进而决定氨基酸的排列序列。这种碱基的排列序列与氨基酸的排列序列的对应关系叫遗传密码。l l有64种密码子，1966年科学家已经编排出了20种氨基酸的遗传密码表。三、遗传信息及传递三、遗传信息及传递l l（二）遗传信息的传递（二）遗传信息的传递（二）遗传信息的传递（二）遗传信息的传递l l遗传信息的传递实质上就是遗传密码的转录与翻译过程。遗传信息的传递实质上就是遗传密码的转录与翻译过程。l l1.1.转录转录 遗传信息从遗传信息从DNADNA转移到转移到RNARNA的过程叫转录。的过程叫转录。l l2.2.翻译翻译 翻译就是按照翻译就是按照mRNA mRNA 的遗传密码，在核糖体上将的遗传密码，在核糖体上将不同的氨基酸合成特定蛋白质的过程。不同的氨基酸合成特定蛋白质的过程。随堂练习随堂练习随堂练习随堂练习l l3.3.中心法则中心法则 以以DNADNA为模板转录为为模板转录为RNARNA，由，由RNARNA翻译成蛋翻译成蛋白质的信息传递过程以及白质的信息传递过程以及DNADNA自身复制过程，称为自身复制过程，称为“中心中心法则法则”，它是遗传信息传递的一般规律。进一步研究发现，它是遗传信息传递的一般规律。进一步研究发现，某些肿瘤病素某些肿瘤病素RNARNA能以自身在反转录酶的作用下，反向合能以自身在反转录酶的作用下，反向合成成DNADNA（反转录），这是对中心法则的一个补充。（反转录），这是对中心法则的一个补充。第二节第二节 分离规律分离规律l l背景资料背景资料背景资料背景资料l l孟德尔从孟德尔从1856-18711856-1871年进行了大量植物杂交试验研究，曾以豌豆、菜年进行了大量植物杂交试验研究，曾以豌豆、菜豆、玉米、山柳菊为材料进行试验。豌豆杂交试验用时豆、玉米、山柳菊为材料进行试验。豌豆杂交试验用时8 8年（年（1856-1856-18641864），选用），选用7 7对相对性状。提出遗传因子假说及其分离与自由组合对相对性状。提出遗传因子假说及其分离与自由组合规律。规律。l l豌豆是严格自花传粉植物豌豆是严格自花传粉植物(闭花授粉闭花授粉)，就是豌豆自己的花药落到自己，就是豌豆自己的花药落到自己的雌蕊上面受粉，而且这个受粉过程在花开之前完成。这个特性使豌的雌蕊上面受粉，而且这个受粉过程在花开之前完成。这个特性使豌豆可避免外来花粉的混杂，便于人工去雄和授粉，也决定了自然界中豆可避免外来花粉的混杂，便于人工去雄和授粉，也决定了自然界中所有豌豆的基因性都是天然的纯合子。二、具有明显的，易于区分的所有豌豆的基因性都是天然的纯合子。二、具有明显的，易于区分的性状，例如花色的红与白、植株的高与矮、子叶的黄与绿等。三、豌性状，例如花色的红与白、植株的高与矮、子叶的黄与绿等。三、豌豆的豆荚成熟后籽粒都留在豆荚中，便于各种类型籽粒的准确计数。豆的豆荚成熟后籽粒都留在豆荚中，便于各种类型籽粒的准确计数。l l18651865年年2 2月月8 8日和日和3 3月月8 8日先后两次在布尔诺自然科学会例会上宣读发日先后两次在布尔诺自然科学会例会上宣读发表；表；18661866年整理成长达年整理成长达4545页的页的植物杂交试验植物杂交试验一文，发表在一文，发表在布隆布隆自然科学会志自然科学会志第第4 4卷上。卷上。一、孟德尔的豌豆杂交实验一、孟德尔的豌豆杂交实验l l（一）性状（一）性状l l生物所具有的形态结构特征和生理生化特性称为性状。l l（二）单位性状（二）单位性状l l在观察和研究分析各种生物时，需要把生物的性状区分为许多小的单位，每一个具体的性状称为单位性状。l l相对性状相对性状：单位性状内具有相对差异的性状。（三）实验方法（三）实验方法l l1.1.正交正交 P P 红花红花 白花白花 2.2.反交反交 P P 白花白花 红花红花 l l l l F1 F1 红花红花 F1 F1 红花红花 l l 自交自交 自交自交l l F2 F2 红花：白花红花：白花 F2 F2 红花红花 ：白花：白花l l 3 3：1 3 1 3：1 1l l3.3.实验结果分析实验结果分析l lF1F1的一致性：只表现一个亲本性状，另一个亲本性状隐藏。的一致性：只表现一个亲本性状，另一个亲本性状隐藏。l l一对相对性状中在一对相对性状中在F1F1表现出来的性状称为显性性状，在表现出来的性状称为显性性状，在F1F1中未表现出中未表现出来的性状称为隐性性状。来的性状称为隐性性状。l lF2F2分离：分离：F2F2中一些植株表现出这一亲本性状，另一些植株表现为另中一些植株表现出这一亲本性状，另一些植株表现为另一亲本性状。隐性性状在一亲本性状。隐性性状在F1F1中并没有消失，只是被掩盖了，在中并没有消失，只是被掩盖了，在F2F2代显代显性性状和隐性性状都会表现出来，这就是性状分离。性性状和隐性性状都会表现出来，这就是性状分离。l lF2F2群体中显隐性群体中显隐性分离比例分离比例分离比例分离比例大致为大致为3:13:1。二、分离现象的解释二、分离现象的解释l l（一）解释（一）解释（一）解释（一）解释l l1.1.每对相对性状都由一对遗传因子控制，控制显性性状的每对相对性状都由一对遗传因子控制，控制显性性状的叫显性遗传因子，控制隐性性状的叫隐性遗传因子。叫显性遗传因子，控制隐性性状的叫隐性遗传因子。l l2.2.遗传因子在体细胞中是成对存在的，但各自独立，互不遗传因子在体细胞中是成对存在的，但各自独立，互不混杂，在性细胞中是成单存在的。混杂，在性细胞中是成单存在的。l l3.3.成对的遗传因子，一个来自父方，一个来自母方。成对的遗传因子，一个来自父方，一个来自母方。l l4.4.成对的遗传因子在形成配子时，彼此分开，分别进入不成对的遗传因子在形成配子时，彼此分开，分别进入不同的配子。这样导致同的配子。这样导致F1F1形成两种数目相等的配子。形成两种数目相等的配子。l l5.5.配子的结合是随机的。配子的结合是随机的。l l6.6.控制红花的遗传因子和控制白花的遗传因子是同一遗传控制红花的遗传因子和控制白花的遗传因子是同一遗传因子的两种存在形式。控制红花的遗传因子对控制白花的因子的两种存在形式。控制红花的遗传因子对控制白花的遗传因子为显性，即红花因子和白花因子同时存在时，只遗传因子为显性，即红花因子和白花因子同时存在时，只表现红花因子的性状。表现红花因子的性状。二、分离现象的解释二、分离现象的解释l l（二）实质（二）实质（二）实质（二）实质l l位于一对同源染色体上的等位基因在配子形成过位于一对同源染色体上的等位基因在配子形成过程中，彼此分离，各不干扰，各自独立地分配到程中，彼此分离，各不干扰，各自独立地分配到不同配子中去，每个配子只含有一对基因中的一不同配子中去，每个配子只含有一对基因中的一个成员。个成员。l l不是在任何时候，任何情况下分离比都是这个比不是在任何时候，任何情况下分离比都是这个比例。例。l l等位基因：等位基因：等位基因：等位基因：位于一对同源染色体相等的位置上，位于一对同源染色体相等的位置上，并决定一个单位性状的遗传及其相对差异，这样并决定一个单位性状的遗传及其相对差异，这样一对基因称为等位基因。一对基因称为等位基因。二、分离现象的解释二、分离现象的解释l l（三）等位基因分离的细胞学基础（三）等位基因分离的细胞学基础l l1.同源染色体对在减数分裂后期I发生分离，分别进入两个二分体细胞中；l l2.杂合体的性母细胞产生两个各含显性基因和隐性基因的二分体细胞，分别再进行减数第二分裂，每个杂种性母细胞产生含显性基因和隐性基因的四分体细胞各两个，其比例为1:1。三、基因型和表型的概念三、基因型和表型的概念l l19091909年将孟德尔的遗传因子改名为基因。显性基年将孟德尔的遗传因子改名为基因。显性基因用大写字母，隐性基因用小写字母。因用大写字母，隐性基因用小写字母。l l控制某一性状的遗传组成或基因组成叫基因型或控制某一性状的遗传组成或基因组成叫基因型或遗传型，表现出来的具体性状叫表现型（或表型）。遗传型，表现出来的具体性状叫表现型（或表型）。l l等位基因为一对相同基因的基因型称为纯合基因等位基因为一对相同基因的基因型称为纯合基因型，如型，如CCCC和和cccc；这类生物个体称为纯合体。；这类生物个体称为纯合体。l l等位基因为一对不同基因的基因型称为杂合基因等位基因为一对不同基因的基因型称为杂合基因型，如型，如CcCc；这类生物个体称为杂合体。；这类生物个体称为杂合体。四、分离现象的验证四、分离现象的验证l l（一）测交（一）测交（一）测交（一）测交l l测交又称回交，用测交又称回交，用F1F1代杂合体（未知基因型的个代杂合体（未知基因型的个体）与隐性纯合亲本进行杂交，用以测定杂合体体）与隐性纯合亲本进行杂交，用以测定杂合体基因型的方法。基因型的方法。l l因隐性纯合亲本只产生一种含隐性基因的配子，因隐性纯合亲本只产生一种含隐性基因的配子，子代只能表现出另一种配子所含基因的表型，所子代只能表现出另一种配子所含基因的表型，所以它测交的子代就代表了以它测交的子代就代表了F1F1产生配子的种类和比产生配子的种类和比例。例。l l被测个体不仅仅是被测个体不仅仅是F1F1，可以是任一需要确定基因，可以是任一需要确定基因型的生物个体。型的生物个体。l l孟德尔回交试验的实际结果与理论分析的结果相孟德尔回交试验的实际结果与理论分析的结果相符，这说明分离假说是正确的符，这说明分离假说是正确的 。分离规律普遍存在于生物界。在畜禽如牛的有角与无角，猪的白毛与黑毛，绵羊的白毛与黑毛等等，都遵循基因分离规律。猪的毛色遗传如图1-14。F1跟隐性亲本回交 F1跟显性亲本回交 Rr rr Rr RR 配子 R r r R r R r R后代 R Rr 红花 R RR 红花 r rr 白花 r Rr 红花 1红：1白 均为红花图1-13 孟德尔检验遗传因子分离假说的回交实验P 白色WW（）ww黑色（）配子 W wF1 Ww白色F2 卵子精子WwWWW白色Ww白色wWw白色ww黑色 基因型比 WW:Ww:ww=1:2:1 表型比 白色:黑色=3:1图1-14 猪的毛色遗传规律四、分离现象的验证四、分离现象的验证l l（二）自交法（二）自交法（二）自交法（二）自交法l l让让F2F2植株自交产生植株自交产生F3F3株系，然后根据株系，然后根据F3F3的性状表的性状表现来验证现来验证F2F2的基因型。的基因型。l l根据孟德尔的设想，根据孟德尔的设想，F2F2代中呈白花的植株，代中呈白花的植株，F3F3代代应该不会再分离，只产生白花植株；应该不会再分离，只产生白花植株；F2F2代中呈显代中呈显性红花的植株，性红花的植株，2/32/3应该是应该是CcCc杂合体，杂合体，1/31/3应该是应该是CCCC纯合体，在红花植株自交产生纯合体，在红花植株自交产生F3F3代时，代时，2/32/3的的植株在植株在 F3F3代应再分离出代应再分离出3/43/4的红花植株和的红花植株和1/41/4的白的白花植株，而后者花植株，而后者1/31/3的植株在的植株在F3F3代不再分离，全部代不再分离，全部为红色植株。为红色植株。五、分离比实现的条件五、分离比实现的条件l l1.F1代个体形成的两种配子的数目是相等的，不同配子生活力是一样的。l l2.受精时，F1代的两种配子的结合机会是相等的。l l3.3种基因型个体的存活率到观察时是相等的。l l4.显性是完全的。l l5.观察的子代样本数足够多。