遗传学：2-第二章 遗传的细胞学基础

第二章第二章遗传的细胞学基础遗传的细胞学基础u 染色体的形态、结构和数目染色体的形态、结构和数目u 细胞的有丝分裂和减数分裂细胞的有丝分裂和减数分裂u 动植物雌雄配子形成动植物雌雄配子形成本章重点本章重点1. 染色质染色质(chromatin)染色质染色质：间期细胞核内由：间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组、组蛋白、非组蛋白和少量蛋白和少量RNA组成、易被碱性染料染色的线组成、易被碱性染料染色的线性复合结构。包括性复合结构。包括常染色质常染色质和和异染色质异染色质。 常染色质常染色质(euchromatina) 间期着色浅、螺旋化程度低、较伸展间期着色浅、螺旋化程度低、较伸展。 异染色质异染色质(heterochromatin) 间期着色深、螺旋化程度高、凝集状态间期着色深、螺旋化程度高、凝集状态 一一. . 染色体的形态、结构和数目染色体的形态、结构和数目chromosome2. 染色体的形态特征染色体的形态特征随体随体次缢痕次缢痕短臂短臂主缢痕主缢痕长臂长臂一一. . 染色体的形态、结构和数目染色体的形态、结构和数目 3. 染色体的结构染色体的结构 核小体核小体 nulieosome 超螺线管超螺线管supersolenoid螺线管螺线管 solenoid染色体染色体 chromosome 一级结构一级结构核小体核小体 二级结构二级结构螺线体螺线体 三级结构三级结构超螺线体超螺线体 四级结构四级结构中期染色体中期染色体 ？1974年年R.D.Kornberg提出提出 D.E.Olins证实证实1976年年J.T.Finch证实证实3. 染色体的结构染色体的结构4. 染色体的数目染色体的数目n不同物种存在差异不同物种存在差异n同一物种相对恒定同一物种相对恒定n体细胞中成双体细胞中成双n生殖细胞中成单生殖细胞中成单 水稻水稻2n=24 玉米玉米2n=20 大豆大豆2n=40 小麦小麦2n=42 萝卜萝卜2n=18 番茄番茄2n=245. 染色体组型分析和显带染色体组型分析和显带 n染色体组染色体组：一个生物赖以生存和保证正常生长与发一个生物赖以生存和保证正常生长与发育最低数目的一套染色体。育最低数目的一套染色体。n染色体组型染色体组型：有丝分裂中期染色体的表现，包括一有丝分裂中期染色体的表现，包括一个生物种的染色体数目、形态和组成。个生物种的染色体数目、形态和组成。n染色体显带染色体显带：经过一系列处理和染色，使染色体出经过一系列处理和染色，使染色体出现染色深浅不同的区段。现染色深浅不同的区段。 （Q、G、R、C、N带）带） n染色体组型分析染色体组型分析（核型分析）：对生物核内全部染（核型分析）：对生物核内全部染色体的形态特征所进行的分析。色体的形态特征所进行的分析。正常男人的染色体组型及正常男人的染色体组型及Giemsa显带显带u 同源染色体同源染色体(homologous chromosome)细胞中形态、细胞中形态、结构和功能相同的一对染色体。（一个来自父方，一个来自结构和功能相同的一对染色体。（一个来自父方，一个来自母方）母方）u 非同源染色体非同源染色体(non-homologous chromosome) 细细胞中形态、结构和功能不同的染色体互称为非同源染色体胞中形态、结构和功能不同的染色体互称为非同源染色体u 姊妹染色单体姊妹染色单体(sister chromatid)：染色体通过复制形染色体通过复制形成的由同一着丝粒所连接在一起的两条遗传内容一样的子染成的由同一着丝粒所连接在一起的两条遗传内容一样的子染色体色体u 非姊妹染色单体非姊妹染色单体(non-sister chromatid) ：同源染色体同源染色体中来自父方染色体的单体与来自母方染色体的单体互称为非中来自父方染色体的单体与来自母方染色体的单体互称为非姊妹染色单体姊妹染色单体同源染色体同源染色体非同源染色体非同源染色体姊妹染色单体姊妹染色单体非姊妹染色单体非姊妹染色单体二二. 细胞的有丝分裂和减数分裂细胞的有丝分裂和减数分裂1.细胞周期细胞周期(cell cycle) 上一次细胞分裂结束起到下一次细胞分裂止，细上一次细胞分裂结束起到下一次细胞分裂止，细胞所经历的变化过程和时间。胞所经历的变化过程和时间。 例如：蚕豆根尖例如：蚕豆根尖 19.5小时。小时。 间期间期 分裂期分裂期 G1 S G2 M 5 7.5 5 2 间期间期(interphase)：光学显微镜下，细胞核是均匀一致光学显微镜下，细胞核是均匀一致的，看不到染色体，似乎静止的，看不到染色体，似乎静止 (活跃的代谢状态活跃的代谢状态) 。 间期可分为三个时期：间期可分为三个时期： G1期：期： DNA合成前期合成前期 S 期：期： DNA合成期合成期 G2期：期： DNA合成后期合成后期2.有丝分裂有丝分裂(mitosis) （ 包括前期、中期、后期和末期）包括前期、中期、后期和末期） 染色质不断凝集成染色体，每条染色体包括两条染色质不断凝集成染色体，每条染色体包括两条染色单体，共一个着丝点。核膜核仁逐渐消失。染色单体，共一个着丝点。核膜核仁逐渐消失。前期前期prophase纺锤丝出现，染色体聚集，纺锤丝出现，染色体聚集，着丝点排列在赤道面上。着丝点排列在赤道面上。中期中期metaphase着丝点分开，染色单体分向两极着丝点分开，染色单体分向两极后期后期anaphase染色体到达两极且解螺旋，染色体到达两极且解螺旋，子细胞、核仁核膜逐渐形成。子细胞、核仁核膜逐渐形成。末期末期telophase间期间期早前期早前期晚前期晚前期中期中期后期后期末期末期有有 丝丝 分分 裂裂 ( Mitosis )有丝分裂的意义？有丝分裂的意义？http:/ 3.减数分裂减数分裂(meiosis)： 又称成熟分裂又称成熟分裂 配子形成过程中由性母细胞发生的一种特配子形成过程中由性母细胞发生的一种特殊的有丝分裂。它使细胞染色体数目减半，故殊的有丝分裂。它使细胞染色体数目减半，故又称为减数分裂。又称为减数分裂。 包括两次连续的分裂过程。包括两次连续的分裂过程。第一次分裂第一次分裂前期前期IprophaseI细线期细线期leptotene 染色体细长如丝，首尾难分，染色体细长如丝，首尾难分，彼此缠绕在一起彼此缠绕在一起偶线期偶线期zygotene同源染色体联会形成二价体同源染色体联会形成二价体粗线期粗线期pachytene 二价体凝缩变短变粗呈粗线状二价体凝缩变短变粗呈粗线状可发生非姊妹染色单体的交换。可发生非姊妹染色单体的交换。双线期双线期diplotene 染色体继续变短变粗，同源染色体染色体继续变短变粗，同源染色体开始排斥，有交叉结出现，呈麻花状。开始排斥，有交叉结出现，呈麻花状。 终变期终变期diakinesis 交叉节端化，染色体更粗短，二价交叉节端化，染色体更粗短，二价体分散在核区内靠近核膜，可计数。体分散在核区内靠近核膜，可计数。中期中期metaphaseI 核仁核膜消失，纺锤丝形成，核仁核膜消失，纺锤丝形成， 二二价体着丝粒相对排列在赤道面上，同价体着丝粒相对排列在赤道面上，同源染色体两个成员随机朝向一极。源染色体两个成员随机朝向一极。后期后期IanaphaseI 同源染色体两成员分同源染色体两成员分向两极，实现染色体向两极，实现染色体数目减半。数目减半。末期末期Itelophase I 染色体到达两极，解螺旋，核膜核染色体到达两极，解螺旋，核膜核仁逐渐形成，胞质分裂形成二分体仁逐渐形成，胞质分裂形成二分体。中间期中间期interphase短暂停顿时期，不复制短暂停顿时期，不复制DNA第二次分裂第二次分裂前期前期IIprophase 每条染色体有两个单体，共一个着丝每条染色体有两个单体，共一个着丝点，常呈点，常呈X状。子细胞染色体数目为状。子细胞染色体数目为 n。中期中期IImetophase 核膜核仁消失，纺锤丝出现。每核膜核仁消失，纺锤丝出现。每条染色体以着丝粒排列在赤道面上。条染色体以着丝粒排列在赤道面上。后期后期IIanaphase 每条染色体的着丝粒分裂为二，每条每条染色体的着丝粒分裂为二，每条单体在纺锤丝作用下分别移向两极。单体在纺锤丝作用下分别移向两极。末期末期IItelophase 到达两极的染色体解螺旋，到达两极的染色体解螺旋，核膜核仁相继出现，胞质分裂核膜核仁相继出现，胞质分裂四分体四分体the tetrad 由原来的一个母细胞经过两次连续由原来的一个母细胞经过两次连续的分裂产生四个子细胞，称为四分子。的分裂产生四个子细胞，称为四分子。http:/ 减数分裂的意义？减数分裂的意义？讨论与思考讨论与思考n有丝分裂与减数分裂有何异同有丝分裂与减数分裂有何异同?n它们的遗传学意义如何它们的遗传学意义如何?遗传学意义遗传学意义减数分裂减数分裂： 1. 保持物种染色体数目的稳定保持物种染色体数目的稳定 （通过染色体数目减半和受精过程）（通过染色体数目减半和受精过程） 2.变异的来源之一变异的来源之一 （通过染色体分离、自由组合、交换）（通过染色体分离、自由组合、交换）有丝分裂有丝分裂：维持正常生长：维持正常生长 保证物种稳定保证物种稳定 课后练习课后练习: P31 第第4,5,6,7,8,9,10题题三三. 动植物雌雄配子的形成动植物雌雄配子的形成雌配子体（胚囊）：雌配子体（胚囊）：1个卵细胞个卵细胞2个极核个极核2个助细胞个助细胞3个反足细胞个反足细胞花粉（雄配子体）：花粉（雄配子体）： 2个精核个精核1个营养核个营养核 （花粉管核）（花粉管核）植物的双受精：植物的双受精：卵细胞卵细胞+精核精核 合子合子 2个极核个极核+精核精核 3n胚乳胚乳 有人观察到下列图像有人观察到下列图像,请指出它们是有丝分裂请指出它们是有丝分裂还是减数分裂还是减数分裂?母细胞染色体数是多少？母细胞染色体数是多少？减数分裂减数分裂前期前期2n=6减数分裂减数分裂中期中期2n=4有丝分裂有丝分裂2n=4减数分裂减数分裂中期中期2n=6问题的提出问题的提出?一、杂交育种（遗传学的最初实践）的困难一、杂交育种（遗传学的最初实践）的困难1. 育种人员无法预知杂种和后代的性状育种人员无法预知杂种和后代的性状?2. 为何一些好的性状会消失为何一些好的性状会消失?三、三、Napp的高见的高见 在会议结束的总结性发言中，修道士在会议结束的总结性发言中，修道士Cyril Napp（后成（后成为为Mendel的导师）指出要解决牧羊人的尴尬，必须先回答三的导师）指出要解决牧羊人的尴尬，必须先回答三个根本问题：个根本问题：1.What is inherited?2.How is it inherited?3.What is the role of chance inherited?Mendel 时年时年15岁，岁，29年后他用一种毫不起眼的植年后他用一种毫不起眼的植物物豌豆回答了这三个问题。豌豆回答了这三个问题。孟德尔于孟德尔于1858-1865年以年以豌豆豌豆为主要材料研究植物形态和为主要材料研究植物形态和花的颜色等传给子代的问题花的颜色等传给子代的问题GARDEN PEAS