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关于细胞遗传学关于细胞遗传学第1页，讲稿共52张，创作于星期三 原核生物的染色体的复制原核生物的染色体的复制 有丝分裂时的染色体有丝分裂时的染色体 减数分裂时的染色体减数分裂时的染色体第2页，讲稿共52张，创作于星期三第一节 细胞的结构细胞的结构第3页，讲稿共52张，创作于星期三1 1每种生物都是由每种生物都是由1 1个或多个细胞组成个或多个细胞组成的的 2 2细胞是生命的最小单位细胞是生命的最小单位3 3生命的延续是以单个细胞的生长和分生命的延续是以单个细胞的生长和分裂为基础的裂为基础的1 1 生命的细胞理论生命的细胞理论第4页，讲稿共52张，创作于星期三4 4可独自生存或具此潜力可独自生存或具此潜力 5 5可进行高度有序的代谢可进行高度有序的代谢6 6可感受并对环境的变化可感受并对环境的变化作出反应作出反应7 7具有繁殖的潜力具有繁殖的潜力第5页，讲稿共52张，创作于星期三2 2 细胞的结构细胞的结构(Structure of(Structure of Cells)Cells)原核原核(Prokaryotic)(Prokaryotic)细胞细胞真核真核(Eukaryotic)(Eukaryotic)细胞细胞 第6页，讲稿共52张，创作于星期三2.1 真核细胞(Eukaryotic Cells)具有细胞核和其他细胞器具有细胞核和其他细胞器(Have a(Have a nucleus and other organelles)nucleus and other organelles)真核生物真核生物(Eukaryotic organisms)(Eukaryotic organisms)植物植物(Plants)(Plants)动物动物(Animals)(Animals)原生生物原生生物(Protistans)(Protistans)真菌真菌(Fungi)(Fungi)第7页，讲稿共52张，创作于星期三高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体核糖体核糖体细胞核细胞核核仁核仁染色体染色体叶绿体叶绿体基粒基粒浆膜浆膜核膜核膜内质网内质网线粒体线粒体内吞小泡内吞小泡滤泡滤泡第8页，讲稿共52张，创作于星期三动物细胞动物细胞(Animal Cells)(Animal Cells)质膜质膜质膜质膜Plasma membranePlasma membranePlasma membranePlasma membrane 细胞核细胞核细胞核细胞核NucleusNucleusNucleusNucleus 核糖体核糖体核糖体核糖体RibosomesRibosomesRibosomesRibosomes 内质网内质网内质网内质网Endoplasmic Endoplasmic reticulumreticulum高尔基体高尔基体Golgi bodyGolgi bodyGolgi bodyGolgi body 小泡小泡小泡小泡VesiclesVesicles 线粒体线粒体线粒体线粒体MitochondriaMitochondria溶酶体溶酶体LysosomeLysosomeLysosomeLysosome细胞骨架细胞骨架细胞骨架细胞骨架CytoskeletonCytoskeletonCytoskeletonCytoskeleton第9页，讲稿共52张，创作于星期三动物细胞示意图动物细胞示意图中心粒中心粒第10页，讲稿共52张，创作于星期三复合体复合体嵴嵴线粒体结构示意图线粒体结构示意图第11页，讲稿共52张，创作于星期三微管微管中心粒中心粒细胞核细胞核细胞骨架示意图细胞骨架示意图第12页，讲稿共52张，创作于星期三第13页，讲稿共52张，创作于星期三第14页，讲稿共52张，创作于星期三细胞支架的功能：与DNA复制有关，是DNA复制的支架与基因表达有关，基因只有结合于核骨架上才能进行转录与染色体的构建和核的重建有关第15页，讲稿共52张，创作于星期三与细胞分裂、分化、癌变有关病毒在宿主细胞内的DNA复制、RNA的转录等均依赖于核骨架。癌基因的表达是在核骨架上进行的。第16页，讲稿共52张，创作于星期三细胞核细胞核(Nucleus)(Nucleus)第17页，讲稿共52张，创作于星期三核孔复合体核孔复合体 核孔：将细胞核孔：将细胞核内外膜融合形成核内外膜融合形成的小孔。的小孔。(nuclear(nuclear pores)pores)核孔在核膜上的核孔在核膜上的密度很大，一个典密度很大，一个典型的哺乳动物细胞型的哺乳动物细胞核膜上有核膜上有3000-3000-40004000个核孔。个核孔。第18页，讲稿共52张，创作于星期三 核仁：核仁：光镜下能见的结构，球形，光镜下能见的结构，球形，数目不等，位置不定。数目不等，位置不定。第19页，讲稿共52张，创作于星期三由致密纤维包围的纤维中心由致密纤维包围的纤维中心 是是rDNArDNA存在的地方，这类存在的地方，这类DNADNA编码编码的基因是的基因是rRNArRNA，它转录下来的，它转录下来的rRNArRNA构构成了核仁纤维区的主要成分，这部成了核仁纤维区的主要成分，这部分分DNADNA称为称为核仁组织者核仁组织者(nucleolar(nucleolar organizer)organizer)。由致密的细纤维构成的致密纤维组分由致密的细纤维构成的致密纤维组分由核糖核蛋白构成的颗粒成分由核糖核蛋白构成的颗粒成分 第20页，讲稿共52张，创作于星期三人类的人类的rDNArDNA分布在分布在1010条染色体上，条染色体上，分别是分别是1313、1414、1515、2121、2222。核仁。核仁组织区定位在核仁染色体组织区定位在核仁染色体次缢痕部次缢痕部位位，它们共同构成的区域称为，它们共同构成的区域称为核仁核仁组织区组织区。它包含有从。它包含有从5 5对核仁染色体对核仁染色体上核仁组织区来的上核仁组织区来的DNADNA袢环，这些袢袢环，这些袢环上含有核糖体核糖核酸（环上含有核糖体核糖核酸（rRNArRNA）的基因。的基因。第21页，讲稿共52张，创作于星期三核仁的功能核仁的功能核仁是细胞核中核仁是细胞核中rRNArRNA合成的中心合成的中心核仁是核仁是rRNArRNA加工成熟的区域加工成熟的区域 人的人的rRNArRNA转录初的前体物质是转录初的前体物质是45S 45S rRNArRNA，要经过剪接，形成，要经过剪接，形成28S rRNA28S rRNA、18S rRNA18S rRNA和和5.8S rRNA5.8S rRNA。此外，在核仁。此外，在核仁组织区之外还有编码组织区之外还有编码5S5S的的rDNArDNA序列。序列。第22页，讲稿共52张，创作于星期三 核仁是核糖体大小亚基装配的核仁是核糖体大小亚基装配的工厂工厂 在核仁的颗粒区，是核糖体前在核仁的颗粒区，是核糖体前体物质组装的地方，即合成好体物质组装的地方，即合成好RNARNA与胞质中合成的蛋白质在此组装与胞质中合成的蛋白质在此组装成颗粒。成颗粒。第23页，讲稿共52张，创作于星期三植物细胞植物细胞(Plant Cells)(Plant Cells)细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁Cell wallCell wall中央液泡中央液泡中央液泡中央液泡Central Central Central Central vacuolevacuolevacuolevacuole叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体ChloroplastChloroplast质膜质膜Plasma membranePlasma membranePlasma membranePlasma membrane 细胞核细胞核细胞核细胞核NucleusNucleus 核糖体核糖体核糖体核糖体RibosomesRibosomes 内质网内质网内质网内质网Endoplasmic Endoplasmic Endoplasmic Endoplasmic reticulumreticulumreticulumreticulum高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体Golgi bodyGolgi bodyGolgi bodyGolgi body 小泡小泡小泡小泡VesiclesVesicles线粒体线粒体MitochondriaMitochondriaMitochondriaMitochondria 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体LysosomeLysosomeLysosomeLysosome细胞骨架细胞骨架CytoskeletonCytoskeletonCytoskeletonCytoskeleton第24页，讲稿共52张，创作于星期三原核细胞与真核细胞的区别原核细胞与真核细胞的区别 原核细胞原核细胞 真核细胞真核细胞核膜核膜染色体数目染色体数目核小体结构核小体结构核仁核仁遗传交换遗传交换内质网内质网高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体线粒体线粒体叶绿体叶绿体核糖体大小核糖体大小无无 有有1 1无无 有有 无无 有有质粒介导，单向质粒介导，单向 配子融合配子融合 无无 有有无无 有有无无 有有无无 有有无无 植物中有植物中有70s 80s细胞壁细胞壁有有 植物有植物有 第25页，讲稿共52张，创作于星期三真核细胞和原核细胞比较图真核细胞和原核细胞比较图第26页，讲稿共52张，创作于星期三须注意的是：成熟的哺乳动物血红细胞没有细胞核；禽类的血红细胞却含有细胞核。第27页，讲稿共52张，创作于星期三第二节第二节 原核生物的染色体一般结构、原核生物的染色体一般结构、超微结构与数目、染色体复制超微结构与数目、染色体复制 真核生物：高等动植物、原生动物、真核生物：高等动植物、原生动物、真菌以及一些藻类。真菌以及一些藻类。原核生物：细菌、病毒以及蓝藻。原核生物：细菌、病毒以及蓝藻。第28页，讲稿共52张，创作于星期三噬菌体噬菌体(感染细菌的病毒感染细菌的病毒)和病毒既不是和病毒既不是原核生物，也不是真核生物，只是一种原核生物，也不是真核生物，只是一种超分子的亚细胞生命形式，必须在寄主超分子的亚细胞生命形式，必须在寄主体内进行繁殖，噬菌体适应了原核生物体内进行繁殖，噬菌体适应了原核生物的遗传战略，动物的病毒和植物病毒使的遗传战略，动物的病毒和植物病毒使用真核生物的遗传法则。用真核生物的遗传法则。第29页，讲稿共52张，创作于星期三原核生物染色体：原核生物染色体：原核生物的遗原核生物的遗传物质只以裸露的核酸分子存在，传物质只以裸露的核酸分子存在，虽与少量蛋白质结合，但不形成虽与少量蛋白质结合，但不形成染色体结构，但习惯上也被称为染色体结构，但习惯上也被称为染色体染色体，为环状。为环状。1 1 原核生物的染色体一般结构原核生物的染色体一般结构第30页，讲稿共52张，创作于星期三大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌第31页，讲稿共52张，创作于星期三原核生物的染色体原核生物的染色体DNADNA包括包括2 2部分：部分：环状基因组环状基因组DNADNA （双链环状（双链环状-大肠杆菌）。大肠杆菌）。DNADNA集中在细胞质集中在细胞质中的低电子密度区，称核区或核中的低电子密度区，称核区或核质体（质体（nuclear bodynuclear body），），DNADNA高高度紧密地卷曲和缠绕度紧密地卷曲和缠绕。第32页，讲稿共52张，创作于星期三环状质粒环状质粒 DNADNA（Plasmid Plasmid）：是是染色体外能够进行自主复制的遗传染色体外能够进行自主复制的遗传单位或遗传因子，为裸露的闭合环单位或遗传因子，为裸露的闭合环状状DNADNA分子分子(简称简称cccDNA)cccDNA)。细菌质细菌质粒的相对分子质量一般较小，约为粒的相对分子质量一般较小，约为细菌染色体的细菌染色体的0.5%0.5%3%3%。所含遗传。所含遗传信息量为信息量为2 2200200个基因，能进行自个基因，能进行自我复制，有时能整合到核我复制，有时能整合到核DNADNA中去。中去。第33页，讲稿共52张，创作于星期三基因组基因组DNADNA质粒质粒DNADNA质粒质粒DNADNA根据根据拷贝数的多少拷贝数的多少可可以分为以分为松弛型质粒和严谨型松弛型质粒和严谨型质粒。质粒。严谨型质粒的拷贝在严谨型质粒的拷贝在1-101-10之间，松弛型质粒的之间，松弛型质粒的拷贝数在拷贝数在10-10010-100之间，甚至之间，甚至更多。更多。质粒的不相容性：质粒的不相容性：同一种宿主细同一种宿主细胞中不能同时含有胞中不能同时含有2 2种不同的质粒种不同的质粒DNADNA，其中一种必然会随着宿主细，其中一种必然会随着宿主细胞的传代而发生丢失现象。胞的传代而发生丢失现象。第34页，讲稿共52张，创作于星期三2 原核生物的染色体超微结构原核生物的染色体超微结构（以大肠杆菌为例）（以大肠杆菌为例）类核类核类核类核（nucleoidnucleoid）DNA DNA DNA DNA 并非散布在整并非散布在整并非散布在整并非散布在整个细胞中，而是集中在一个细胞中，而是集中在一个细胞中，而是集中在一个细胞中，而是集中在一小区域，形成小区域，形成小区域，形成小区域，形成类核类核类核类核（包括（包括（包括（包括DNADNADNADNA、RNARNARNARNA和蛋白质），呈脚和蛋白质），呈脚和蛋白质），呈脚和蛋白质），呈脚手架结构。该支架手架结构。该支架手架结构。该支架手架结构。该支架 (scafford(scafford(scafford(scafford）由）由）由）由 100100个个个个DNADNADNADNA环组成，每个环长环组成，每个环长40Kb40Kb，1313微米，为负超螺旋结构，微米，为负超螺旋结构，两端点被蛋白质固定。两端点被蛋白质固定。类类核核的的结结构构第35页，讲稿共52张，创作于星期三大肠杆菌和染色体（大肠杆菌大肠杆菌和染色体（大肠杆菌经过裂解以后染色体释放出来）经过裂解以后染色体释放出来）DNA DNA结合结合蛋白（该蛋白（该部分还包部分还包含含RNA）第36页，讲稿共52张，创作于星期三第37页，讲稿共52张，创作于星期三E.coli E.coli 2.4102.4109 9 DaDa，42000 42000 KbKb（13001300微微米米），闭合环状，约编码，闭合环状，约编码20002000个基因。个基因。每每200bp200bp就就有有一一个个负负超超螺螺旋旋（=0.05=0.05）,即即基基因因组中含组中含5%5%的负超螺旋。的负超螺旋。超螺旋以两种状态存在：超螺旋以两种状态存在：（1 1）自由状态的超螺旋，可在环内传递张力。）自由状态的超螺旋，可在环内传递张力。（2 2）超螺旋受到束缚，不能传递张力）超螺旋受到束缚，不能传递张力。原核生物染色体的数目：原核生物染色体的数目：第38页，讲稿共52张，创作于星期三原核生物染色体特点：原核生物染色体特点：染色体简单；染色体简单；遗传信息含量少；遗传信息含量少；多数为双螺旋结构，少数单链形式多数为双螺旋结构，少数单链形式存在；存在；核酸多数为环状，少数为线状。核酸多数为环状，少数为线状。第39页，讲稿共52张，创作于星期三3 3 原核生物的染色体的复制原核生物的染色体的复制 第40页，讲稿共52张，创作于星期三21341 1 单一染色体单一染色体附着在细胞膜附着在细胞膜间体上间体上2 2 染色体复制，两个子染色体染色体复制，两个子染色体分别附着在间体上，两间体将分别附着在间体上，两间体将的细胞膜延伸的细胞膜延伸3 3 每一子染色体（每一子染色体（daughter daughter chromosomeschromosomes）进入子细胞（）进入子细胞（daughter cellsdaughter cells）4 4 形成形成2 2个子细菌细胞，个子细菌细胞，各有一染色体附着在细胞各有一染色体附着在细胞膜间体上膜间体上3.1 3.1 细菌的细胞分裂细菌的细胞分裂注：间体是由于细胞质膜内陷而成的第41页，讲稿共52张，创作于星期三在无丝分裂过程中不形成染色体，分裂速度快，在无丝分裂过程中不形成染色体，分裂速度快，消耗能量较少，在分裂过程中可继续执行细胞的消耗能量较少，在分裂过程中可继续执行细胞的功能，因而具有适应意义。功能，因而具有适应意义。无丝分裂多出现在动、植物生长旺盛的组织器官中。无丝分裂多出现在动、植物生长旺盛的组织器官中。如动物的上皮组织、疏松结缔组织、肝细胞；植物的薄如动物的上皮组织、疏松结缔组织、肝细胞；植物的薄壁组织、表皮、生长点和胚乳等壁组织、表皮、生长点和胚乳等。第42页，讲稿共52张，创作于星期三3.2 3.2 原核的复制起点和方向原核的复制起点和方向 E.coli E.coli：定点、双向等速复制。定点、双向等速复制。T7T7：在近一端的在近一端的1717处开始，向两端延处开始，向两端延伸。伸。枯草杆菌：枯草杆菌：有固定的起始点，双向不对有固定的起始点，双向不对称复制。称复制。质粒质粒R R6K6K：早期为单向复制，复制了约早期为单向复制，复制了约1/51/5基因组进行时双向复制基因组进行时双向复制。质粒质粒ColColE1E1：有固定起始点，但却为单向有固定起始点，但却为单向复制。复制。第43页，讲稿共52张，创作于星期三原核生物特殊的复制类型原核生物特殊的复制类型第44页，讲稿共52张，创作于星期三3.3 3.3 复制起始区的结构特点复制起始区的结构特点富富含含A-TA-T，这这可可能能和和双双链链易易于于解解开开起起始，与复制有关；始，与复制有关；含有多个回文结构（含有多个回文结构（9 91414个个GATCGATC），），8 8个个GATCGATC较较保保守守，GATCGATC中中的的“A A”已已甲基化甲基化;第45页，讲稿共52张，创作于星期三具具有有 4 4个个反反向向重重复复顺顺序序，作作为为蛋蛋白结合白结合 位点；位点；此此顺顺序序的的右右侧侧毗毗邻邻区区域域有有两两个个启启动动子子，其其可可能能的的作作用用是是：转转录录产产生生引引物物；产产生生复复制制必必要要的的蛋蛋白白；产产生生调调节节功功能能的的RNARNA；起起转录激活作用。转录激活作用。第46页，讲稿共52张，创作于星期三3.4 3.4 原核生物复制的酶系统原核生物复制的酶系统DNA合成酶合成酶DNA聚合酶的共同特点是：（1）需要提供合成模板；（2）不能起始新的DNA链，必须要有引 物提供3OH；（3）合成的方向都是53；（4）除聚合DNA外还有其它功能。第47页，讲稿共52张，创作于星期三E.coli 中的中的3种种DNA多聚酶多聚酶 DNApolDNApolDNApol结构分子量109KD90KD900KD构成单体单体异多聚体分子数/细胞400？10-20酶活性53聚合酶+35外切酶+53外切酶+(可切单链)突变体突变位点polApolBpolC(dnaE),dnaN,dnaZX,dnaQ,dnaT突变表型修复有缺陷能修复阻止复制第48页，讲稿共52张，创作于星期三3.4.2 单链结合蛋白（Single-strand DNA Binding protein，SSB）又称为双螺旋去稳定蛋白（helix destabilizinghelix destabilizing protein protein）由由177177个个aaaa组成组成在E.coli 中以四聚存在中以四聚存在分子量为分子量为74KDa74KDa在原核中SSB与与DNA结合表现出协同效应。结合表现出协同效应。（1）SSBSSB之间的相互作用；之间的相互作用；（2 2）第一个）第一个SSBSSB和DNA的结合改变了的结合改变了DNADNA的结构。的结构。第49页，讲稿共52张，创作于星期三3.4.3 3.4.3 解旋酶解旋酶(helicase(helicase，螺旋酶，螺旋酶)第50页，讲稿共52张，创作于星期三3.5 3.5 复制的终止复制的终止E.coliE.coli的复制终止：现现已已发发现现有有两两个个终终止止区区域域（terE,D,AterE,D,AterE,D,AterE,D,A和ter ter ter ter C,BC,BC,BC,B），位位于于相相遇遇点点的的另另一一侧侧100Kb100Kb处处。每每一一终终止止顺顺序序对对某某一一方方向向移移动的复制叉来说是特异的。动的复制叉来说是特异的。terter顺序有一个23bp的的区区域域，在在体体外外可可导导致致复复制制的的终终止止，但其功能显示了一定的方向性。但其功能显示了一定的方向性。终终止止需需要要tustustustus(terminus utilization substance)基基因因的的产产物物Tus(36kD)(36kD)，Tus能能识识别别terter保保守守顺顺序序，并并阻阻止复制叉继续前进。止复制叉继续前进。terter-Tus复合物可能通过抑制螺旋酶螺旋酶来实行终止。来实行终止。第51页，讲稿共52张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第52页，讲稿共52张，创作于星期三