遗传的染色体学说(1)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 遗传的染色体学说,Chapter 3 Chromosome,Theory of Heredity,教学时数：,3,学时,一 教学目的与要求：要求学生了解遗传的染色体学说的内容，掌握染色体的形态、类型与结构，细胞有丝分裂、减数分裂的过程，动植物配子的形成过程，达到熟练掌握减数分裂和遗传的染色体学说，为今后的学习和研究奠定遗传的细胞学基础。,二 教学重点：染色体的形态、类型与结构,细胞减数分裂的过程，动植物配子的形成过程，染色体的形态结构。,三 教学难点：细胞减数分裂的过程，植物雌雄配子形成过程。,四 本章主要阅读文献资料：,1,、,P.C.Winner,G.I.Hickey&H.L.Fletcher,Instant Notes in Genetics,BIOS Scientific Publishers Limited,1998.12,2,、,王亚馥，戴灼华 主编：,遗传学,，高等教育出版社，,1999,年,6,月版。,3,、贺竹梅 编著：,现代遗传学教程,，中山大学出版社，,2002,年,3,月版。,4,、朱军 主编：,遗传学,（第,3,版），中国农业出版社，,2002,年,1,月版。,5,、李振刚 编著：,分子遗传学,，科学出版社，,2000,年,1,月版。,6,、张玉静 主编：,分子遗传学,，科学出版社，,2000,年,4,月版。,7,、赵寿元，乔守怡 主编：,现代遗传学,，高等教育出版社，,2001,年,8,月版。,8,、蔡绍京，徐珊 主编：,医学遗传学,，科学出版社，,2001,年,9,月版。,9,、卢龙斗 主编：,普通遗传学,，科学出版社，,2009,年,8,月版。,本章结构,The structure of this chapter,第一节,细胞,第二节,细胞分裂,第三节,染色体周史,第四节,遗传的染色体学说,一 细胞的构造,（一）原核细胞结构,第一节 细胞,(cell),细胞壁,(cell wall),细胞膜,(plasma membrane),拟核,(,Nucleoid,),性纤毛,(,pili,),核糖体,(Ribosome),鞭 毛,(Flagella),（二）真核细胞结构,二 遗传物质的主要载体染色体,一个染色体是一条卷曲的、由蛋白质包裹的双链,DNA,。,（,一）染色体的数目,每一种生物的染色体数目是恒定的。多数高等动植物的身体细胞中有两组同样的染色体称二倍体，以,2n,表示。亲本的每一配子带有一组染色体叫单倍体，以,n,示。例如玉米的二倍体染色体数,2n,20,，,即玉米有,10,对染色体。人的染色体数,2n,46,，,即有,23,对染色体。但多数微生物的营养体是单倍体，如链孢霉的单倍体染色体数是,7,。,有丝分裂中期是观察染色体的最佳时期。,（二）染色体的形态,每一物种的染色体都有其特定的形态，结构，数目。其形态，结构，数目具有稳定性，连续性。在高等动植物中体细胞染色体具有成对性,。,1 2 3,1.,中间着丝粒染色体或亚中间着丝粒染色体,(,metacentric,chromosome or,submetacentric,chromosome M or SM),2.,近端着丝粒染色体,(,subtelocentric,chromosome ST),3.,端着丝粒染色体,(,telocentric,chromosome T),在任何物种，完整的二倍体染色体组被称为染色体组型或核型,(,kayotype,),。,常染色体体积从大到小逐一编号，性染色体被称为,X,和,Y,染色体。,端粒,(,temomere,),是染色体的特殊结构。它们含有由短小且简单的,DNA,组成的多次重复序列。在人类，这重复序列为,TTAGGG,但在不同的真核生物间会有一些小变化。特殊的蛋白结合在端粒区域，可以阻止不同染色体端部之间的重组。每个端粒重复序列的数量在生殖细胞中很高，但在体细胞中随年龄增长而减少，这是老化过程的一个分子标志。端粒长度由,端粒酶,(telomerase),维持,该酶含有与端粒重复,DNA,序列互补的,RNA,，,可作为端粒伸展的模板。端粒酶在体细胞中不存在，但会重新出现于肿瘤细胞中，在肿瘤细胞中端粒的长度是稳定的。,着丝粒和端粒,着丝粒,由三个功能区组成,中部的元件,(II),由,8090bp,组成，,A+T,含量高，,90%,；,左侧的元件,(I),含有,PuTCACPuTG,顺序（,Pu,是嘌呤），,右侧的元件,(III),是由,26bp,组成的保守区，此区也是,A-T,丰富区。,所有真核生物的着丝粒功能都相同，但其,DNA,却具有种的特异性。,端粒的功能,保持染色体的稳定,使线形,DNA,的顺利复制,影响染色体的行为,可能控制细胞的寿命,和核骨架的组成有关,（三）染色体的化学组成和结构,染色体主要由,DNA,和蛋白质两类物质组成。每一染色单体的骨架是一线形,DNA,分子，许多蛋白质分子结合在这,DNA,骨架上，成为,DNA,蛋白质纤丝。,分析染色体上的蛋白质组成，有两类：一类是低分子量的碱性组蛋白，另一类是酸性蛋白质，后者的种类和数量不十分恒定。组蛋白的种类、数量都很恒定，其含量大致与,DNA,相等，故人们猜测组蛋白在,DNA,蛋白质纤丝形成中起重要作用。,1974,年，,Kornberg,提出染色体超微结构的绳珠模型。,DNA,蛋白质的基本结构单位是核体，每个核体的核心由,8,个组蛋白分子组成，呈扁圆形。,DNA,双链环绕在核心的外面约,1.75,圈，计,140,个,bp,。,核体与核体之间有,DNA,连丝约,60,个,bp,，,连丝上有一组蛋白分子,H1,。,由于不同,H1,的相互作用，核体可卷曲盘旋，呈螺线管状结构。,(,四）染色质的结构,绳珠模型和,30nm,纤维,30nm,纤维,(,直径,30nm,),核小体重复单元,核心,+,连接,DNA,约,200bp,组蛋白,H1,核小体,连接,DNA,100bp,平均,55bp,染色体的高级结构,10nm,的,核丝,（,nucleofilament,）,30nm,螺旋管,（,solenoid,）,放射环模型（,radeal,loop model,）,螺旋环模（,MarsdenLaemmli,1979,Paulson.,1982,）,放射环和螺旋环共存模型（,Rattner,和,Lin,，,1985,）,袢环模型（,J.Painta,和,D.Coffey,1984,）,螺旋折叠（,helically folded,）,(Boy de,Tour,Ey,和,Laemmli,U.K.1988),等模型,侧环模型,30nm,螺旋管,核小体的结构,（五）染色质环的结构,核基质,(Nuclear Matrix),300nm,30nm,纤维,(30nm fiber),The Organization of 30nm fiber into chromosomal loops,一 原核细胞的分裂,第二节 细胞分裂,二 有丝分裂,(mitosis),早前期,晚前期,中期,早后期,晚后期,末期,三 减数分裂,(meiosis),细线期,粗线期,偶线期,双线期,浓缩期,中期,I,中期,II,后期,I,末期,I,后期,II,第三节 染色体周史,现在从染色体数目的变化（,2nn,，,n2n,）,来看生物个体发育的周史。,一 动物生活史,初级卵母细胞,2n,(Primary,oocyte,),卵子形成,(,Oogenesis,),精子形成,(Spermatogenesis,),初级精母细胞,2n,(Primary,spermatocyte,),次级精母细胞,(Secondary,spermatocyte,),精细胞,（,Spermatids,）,精子,（,spermatozoa),第一极体,(First polar body),卵细胞,(ovum),第二极体,n,(Second polar body),性原细胞,（,gonia,),次级母细胞,初级母细胞,次级卵母细胞,（,Secondary,oocyte,),配子,(gametes),合子,(zygote),I,II,卵,原细胞,2n,(,oogonia,),精原细胞,2n,(,spermatogonia,),受精卵,(oosperm),胚胎,(embryo),动物个体,二 植物生活史,雄花,小孢子母细胞,(2n),小孢子,大孢子母细胞,(2n),大孢子,(n),减数分裂,减数分裂,花粉,成熟花粉,精核,(n),发芽花粉,胚囊,(n),极核,卵核,雌花,种子,胚乳,(3n),胚,(2n),孟德尔因子 染色体,配对,分离,独立分配,自由组合,A a,A,a,A B,A b,a B,a b,第四节 遗传的染色体学说,一 遗传的染色体学说,二 染色体学说对分离定律的解释,P:,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,y,y,y,y,y,y,y,y,y,y,F1:,F2:,雄配子,雌配子,三 配子形成时染色体和基因的分离,Y,Yy,y,Y,Y,y,y,Y,Y,y,y,Y,Y,y,y,中期,I,同源染色体配对,后期,I,同源染色体分向两极,末期,I,形成两个次级性母细胞,末期,II,形成四个配子,四 配子形成时染色体和基因的自由组合,Y,Y y,y,R,R r,r,中期,I,同源染色体配对,后期,I,同源染色体分向两极,末期,I,形成两个次级性母细胞,末期,II,形成四个配子,Y,Yy,y,Y,Y,y,y,R,R,r,r,R,R,r,r,Y,Y,y,y,r,r,R,R,Y,R,Y,R,y,r,y,r,Y,r,Y,r,y,R,y,R,本章要点,减数分裂过程中染色体的分离对应于等位基因的分离和自由组合，这是遗传的染色体学说。位于同源染色体上的两个等位基因在第一次减数分裂中随着染色体的分离而分离，从而导致性状的分离，这是孟德尔分离定律的物理基础；由于每个二价体中的染色体独立分配，位于不同源染色体上的等位基因也随之独立分配，导致基因的自由组合，从而实现性状的 自由组合，这是孟德尔自由组合定律的基础。,本章思考题,1,有丝分裂和减数分裂的区别在哪里？从遗传学角度来看，这两次分裂各有什么意义？那么，无性生殖会发生分离吗？试加说明。,2,水稻的正常孢子体组织，染色体数目是,12,对，问下列各组织的染色体数目是多少,（,1,）胚乳；（,2,）花粉管的管核；（,3,）胚囊；（,4,）叶,（,5,）根端；（,6,）种子的胚；（,7,）颖片；,3,用基因型,Aabb,的玉米花粉给基因型,AaBb,的玉米雌花授粉，你预期下一代胚乳的基因型是什么类型，比例如何？,4,某生物有两对同源染色体，一对染色体是中间着丝粒，另一对是端部着丝粒，以模式图方式画出：,（,1,）第一次减数分裂的中期图。,（,2,）第二次减数分裂的中期图。,5,蚕豆的体细胞是,12,个染色体，也就是,6,对同源染色体（,6,个来自父本，,6,个来自母本）。一个学生说，在减数分裂时，只有,1/4,的配子，它们的,6,个染色体完全来自父或母本，你认为他的回答对吗？,6,在玉米中,（,1,）,5,个小孢子母细胞能产生多少配子？,（,2,）,5,个大孢子母细胞能产生多少配子？,（,3,）,5,个花粉细胞能产生多少配子？,（,4,）,5,个胚囊能产生多少年个配子,7,马的二倍体染色体数是,64,，驴的二倍体染色体数是,62,。,（,1,）马和驴的杂种染色体数是多少？,（,2,）如果马和驴之间在减数分裂时很少或没有配对，你是否能说明马,-,驴杂种是可育还是不育？,8,玉米中，与糊粉层着色有关的基因很多，其中三对是,A-a,，,I-i,和,Pr-pr,。,要糊粉层着色，除其他有关基因必须存在外，还必须有,A,基因存在，而且不能有,I,基因存在。如有,Pr,存在，糊粉层紫色。如果基因型是,pr pr,，,糊粉层是红色。假使在一个隔离的玉米试验区中，基因型,AaprprII,的种子在偶数行，基因型,aa