第二章 遗传的细胞学基础课件.ppt

第二章 遗传的细胞学基础1第1页，此课件共36页哦遗传的细胞学基础遗传的细胞学基础第一节、细胞的基本结构第一节、细胞的基本结构第二节、细胞增殖与分裂第二节、细胞增殖与分裂第三节、人类染色体第三节、人类染色体第2页，此课件共36页哦第一节 细胞的基本结构l根据构成生物体的基本单位，可以将生物分为根据构成生物体的基本单位，可以将生物分为 非细胞生物：非细胞生物：包括病毒、噬菌体包括病毒、噬菌体(细菌病毒细菌病毒)，具有前细胞形态的构成单，具有前细胞形态的构成单位；位；细胞生物：细胞生物：以细胞为基本单位的生物；根据细胞核和遗传物质的存在以细胞为基本单位的生物；根据细胞核和遗传物质的存在方式不同又可以分为：方式不同又可以分为：真核生物真核生物(eukaryote)(真核细胞真核细胞)：原生动物、单细胞藻类、真菌、：原生动物、单细胞藻类、真菌、高等植物、动物、人类高等植物、动物、人类原核生物原核生物(prokaryote)(原核细胞原核细胞)：细菌、蓝藻：细菌、蓝藻(蓝细菌蓝细菌)l真核细胞：真核细胞：细胞膜、细胞质、细胞核及细胞膜、细胞质、细胞核及(植物、微生物植物、微生物)细胞壁细胞壁第3页，此课件共36页哦P6图2-1 原核细胞的结构第4页，此课件共36页哦P8图2-2 动物和植物细胞的比较第5页，此课件共36页哦一、细胞膜(plasmamembrane)l主要由磷脂双分子层和蛋白分子主要由磷脂双分子层和蛋白分子组成。组成。l细胞内的许多其它构成部分也具细胞内的许多其它构成部分也具有膜结构，称为有膜结构，称为膜相结构膜相结构(membranousstructure)；相对；相对地，不具有膜的部分则称为地，不具有膜的部分则称为非非膜相结构膜相结构(non-membranousstructure)。l膜结构对细胞形态、生理生化膜结构对细胞形态、生理生化功能具有重要作用，如：功能具有重要作用，如：l选择性透过某些物质，选择性透过某些物质，而大分子物质则通过膜而大分子物质则通过膜地的微孔进出细胞；地的微孔进出细胞；l提供生理生化反应的场提供生理生化反应的场所；所；l对细胞内空间进行分隔，对细胞内空间进行分隔，形成结构、功能不同又形成结构、功能不同又相互协调的区域。相互协调的区域。第6页，此课件共36页哦二、细胞质(cytoplasm)l细胞质的构成成分除了由蛋白分子、脂肪、游离细胞质的构成成分除了由蛋白分子、脂肪、游离氨基酸和电解质组成的基质外，具有许多重要的氨基酸和电解质组成的基质外，具有许多重要的结构，称为结构，称为细胞器细胞器(organelle)：如线粒体如线粒体(mitochondria)、质体、质体(plastid)、核糖体、核糖体(ribosome)、内质、内质网网(endoplasmicreticulum)等等。l在此要强调的细胞器是：在此要强调的细胞器是：核糖体：主要成分是蛋白质和主要成分是蛋白质和rRNA，是合成蛋白质的，是合成蛋白质的主要场所，是主要场所，是遗传信息表达的主要途径。线粒体和叶绿体：分别是分别是有氧呼吸有氧呼吸和和光合作用光合作用的场所，的场所，但它们含有但它们含有DNA、RNA等成分，研究表明：这些核酸分等成分，研究表明：这些核酸分子也子也具有遗传物质的功能。第7页，此课件共36页哦三、细胞核(nucleus)l细胞核的形状一般为圆球形，其形状、大小也因生物和组细胞核的形状一般为圆球形，其形状、大小也因生物和组织而异。织而异。l植物细胞核一般为植物细胞核一般为5-25 m，变动范围可达，变动范围可达1-600 m。l遗传物质集聚的场所，控制细胞发育和性状遗传。遗传物质集聚的场所，控制细胞发育和性状遗传。l细胞核组成：细胞核组成：1.核膜；核膜；2.核液；核液；3.核仁；核仁；4.染色质和染色体。染色质和染色体。第8页，此课件共36页哦1.核膜(nuclear membrane)l核膜是双层膜，对核与核膜是双层膜，对核与质间起重要的分隔作用；质间起重要的分隔作用；l但不是完全隔绝，核但不是完全隔绝，核膜上分布有一些直径膜上分布有一些直径约约40-70nm的核孔的核孔(nuclearpore)，以利，以利于质与核间进行大分子于质与核间进行大分子物质的交换。物质的交换。l核膜在细胞分裂过程中核膜在细胞分裂过程中存在一个存在一个“解体解体-重建重建”的过程，并可作为细胞的过程，并可作为细胞分裂阶段划分的标志。分裂阶段划分的标志。进入细胞分裂中期：进入细胞分裂中期：核膜解体；核膜解体；进入细胞分裂末期：核进入细胞分裂末期：核膜重建。膜重建。第9页，此课件共36页哦2.核液(nuclear sap)l充满核内的液体状物质称为充满核内的液体状物质称为核液核液，也称为，也称为核浆核浆或或核内基核内基质质。l核液主要成分为蛋白质、核液主要成分为蛋白质、RNA、酶等。、酶等。l其中存在一种与核糖体大小类似的颗粒，据推测可能与核其中存在一种与核糖体大小类似的颗粒，据推测可能与核内蛋白质的合成有关。内蛋白质的合成有关。l核仁核仁和和染色质染色质存在于核液中。存在于核液中。第10页，此课件共36页哦3.核仁(nucleolus)l一个或几个、折光率高、呈球形、外无被膜。一个或几个、折光率高、呈球形、外无被膜。l主要成分是蛋白质和主要成分是蛋白质和RNA，还可能存在少量的类，还可能存在少量的类脂和脂和DNA。l细胞分裂过程中也会暂时分散细胞分裂过程中也会暂时分散(周期与核膜相近周期与核膜相近)。l功能功能：可能与核糖体和核内的蛋白质合成有关。：可能与核糖体和核内的蛋白质合成有关。第11页，此课件共36页哦4.染色质(chromatin)和染色体(chromosome)l是同一物质在细胞分裂过程中所是同一物质在细胞分裂过程中所表现的不同形态。表现的不同形态。l采用碱性染料对未进行分裂的细采用碱性染料对未进行分裂的细胞核胞核(间期核间期核)染色，其中染色较染色，其中染色较深的、纤细的网状物，称为深的、纤细的网状物，称为染色染色质质。l在细胞分裂过程，核内的染色质在细胞分裂过程，核内的染色质便卷缩而呈现为一定数目和形态便卷缩而呈现为一定数目和形态的的染色体染色体。l染色体：染色体：是遗传信息的主要载体；是遗传信息的主要载体；具有稳定的、特定的形态结构具有稳定的、特定的形态结构和数目；和数目；具有自我复制能力；具有自我复制能力；在细胞分裂过程中数目与结在细胞分裂过程中数目与结构呈连续而有规律的变化。构呈连续而有规律的变化。第12页，此课件共36页哦第一节、细胞的结构第一节、细胞的结构细胞是生物（人）体进行生命活动的基本结构和功能单位细胞是生物（人）体进行生命活动的基本结构和功能单位细胞是生物（人）体进行生命活动的基本结构和功能单位细胞是生物（人）体进行生命活动的基本结构和功能单位l细胞质细胞质l高尔基体高尔基体l细胞膜细胞膜：液态镶嵌，嵌有蛋液态镶嵌，嵌有蛋白，脂质双层白，脂质双层l溶酶体溶酶体l线粒体线粒体l内质网内质网核膜核膜l细胞核细胞核核仁核仁染色质染色质（碱性染料着色（碱性染料着色,遗传信息的载体遗传信息的载体,遗传的物质基础）遗传的物质基础）第13页，此课件共36页哦第二节第二节 细胞的增殖与分裂细胞的增殖与分裂 一、细胞周期一、细胞周期生物保持生长所必须的三个前提：生物保持生长所必须的三个前提：首先首先 细胞体积的增加细胞体积的增加其次其次 遗传物质的复制遗传物质的复制 最后最后 要有一种机制保证遗传物质能从母细胞精确地传递要有一种机制保证遗传物质能从母细胞精确地传递 给给子细胞，即细胞分裂。子细胞，即细胞分裂。所以说所以说细胞分裂是生物进行生长和繁殖的基础细胞分裂是生物进行生长和繁殖的基础。第14页，此课件共36页哦细胞分裂的方式：细胞分裂的方式：1、无丝分裂、无丝分裂(mitosis)：也叫直接分裂，也叫直接分裂，细胞核拉长，缢裂成两部分，接着细胞质也分细胞核拉长，缢裂成两部分，接着细胞质也分裂，从而成为两个细胞。裂，从而成为两个细胞。因为在整个分裂过程中看不到纺锤丝，故因为在整个分裂过程中看不到纺锤丝，故称为无丝分裂，称为无丝分裂，是低等生物如细菌等的主要分裂方式是低等生物如细菌等的主要分裂方式。2、有丝分裂、有丝分裂(amitosis)也叫间接分裂，在细胞分裂过程中，由于也叫间接分裂，在细胞分裂过程中，由于有纺缍丝的出现有纺缍丝的出现故称故称为有丝分裂。为有丝分裂。高等生物高等生物的细胞分裂主要是以有丝分裂方式进行。的细胞分裂主要是以有丝分裂方式进行。第15页，此课件共36页哦细胞分裂的方式细胞分裂的方式无丝分裂无丝分裂有丝分裂有丝分裂等数分裂（有丝分裂）等数分裂（有丝分裂）减数分裂减数分裂高等植物高等植物细胞周期细胞周期G1(DNA合成前期合成前期)细胞质分裂细胞质分裂间期间期有丝分裂有丝分裂S(DNA合成期合成期)G2(DNA合成后期合成后期)核分裂核分裂(分为前、中、后、末期）分为前、中、后、末期）第16页，此课件共36页哦第17页，此课件共36页哦二、有丝分裂过二、有丝分裂过程程 有丝分裂包含两个紧密相连的过程：先是细胞核分裂，有丝分裂包含两个紧密相连的过程：先是细胞核分裂，即核分裂为两个；后是细胞质分裂，即细胞分裂为二，各即核分裂为两个；后是细胞质分裂，即细胞分裂为二，各含有一个核。含有一个核。细胞分裂是一个连续的过程，但为了便于描述起细胞分裂是一个连续的过程，但为了便于描述起见，一般把见，一般把核分裂核分裂的变化特征分为四个时期，的变化特征分为四个时期，前期、前期、中期、后期和未期。中期、后期和未期。现把这现把这4个时期描述如下：个时期描述如下：第18页，此课件共36页哦1、前期、前期 前期：细胞核内出现细长而卷曲的染色体，以后逐前期：细胞核内出现细长而卷曲的染色体，以后逐渐缩短变粗，渐缩短变粗，每个染色体含有两个染色单体每个染色体含有两个染色单体。核仁和核仁和核膜逐渐模糊不明显，出现纺缍丝核膜逐渐模糊不明显，出现纺缍丝。看模式图看模式图第19页，此课件共36页哦前期的四个时期模式图前期的四个时期模式图第20页，此课件共36页哦核仁和核膜消失核仁和核膜消失，细胞内出现由来自两极的纺锤丝所，细胞内出现由来自两极的纺锤丝所构成的构成的纺锤体纺锤体。各个染色体的。各个染色体的着丝点均排列在纺锤着丝点均排列在纺锤体中间的赤道面上体中间的赤道面上。染色体具有曲型的形状，因此。染色体具有曲型的形状，因此是是鉴别和计数的好时期。鉴别和计数的好时期。2.中期中期模式图模式图照片照片第21页，此课件共36页哦 每个染色体的每个染色体的着丝点分裂为二着丝点分裂为二，各条染色体单体各成为，各条染色体单体各成为一个染色体，由纺锤丝拉向二极。一个染色体，由纺锤丝拉向二极。3、后期、后期第22页，此课件共36页哦4、末期、末期在两极围绕着染色体在两极围绕着染色体出现新的核膜出现新的核膜，染色体变得松乱细长，核仁重染色体变得松乱细长，核仁重新出现新出现。一个细胞内形成两个子核，接着细胞质分裂，在纺锤体的。一个细胞内形成两个子核，接着细胞质分裂，在纺锤体的赤道板区域形成细胞板，赤道板区域形成细胞板，分裂为两个子细胞分裂为两个子细胞。又恢复为分裂前的间期。又恢复为分裂前的间期状态。如图：状态。如图：第23页，此课件共36页哦5.中期中期 6.后期后期 7-9.末期末期第24页，此课件共36页哦有丝分裂过程中的一些特殊情况：有丝分裂过程中的一些特殊情况：1、细胞、细胞核核进行多次进行多次重复的分裂重复的分裂，而，而细胞质却不分裂细胞质却不分裂，因而形成具有，因而形成具有很多游离核的很多游离核的多核细胞多核细胞。2、核内染色体分裂，即染色体中的、核内染色体分裂，即染色体中的染色线连续复制染色线连续复制，但其，但其细胞细胞核本身不分裂核本身不分裂，结果加倍了的这些染色体都留在一个核里，这，结果加倍了的这些染色体都留在一个核里，这就就称为核内有丝分裂称为核内有丝分裂(endomitosis)。第25页，此课件共36页哦三、有丝分裂的遗传学意义三、有丝分裂的遗传学意义首先是核内每个染色体准确地复制分裂为二，为形成两首先是核内每个染色体准确地复制分裂为二，为形成两个子细胞在遗传组成上与母细胞完全一样提供了基础。个子细胞在遗传组成上与母细胞完全一样提供了基础。其次是复制的各对染色体有规则而均匀地分配到两个其次是复制的各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞中去，从而使两个细胞与母细胞具有同样质量和数子细胞中去，从而使两个细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体。量的染色体。这种均等方式的有丝分裂既这种均等方式的有丝分裂既维持了个体的正常生长和维持了个体的正常生长和发育，也保证了物种的连续性和稳定性发育，也保证了物种的连续性和稳定性。第26页，此课件共36页哦第四节细胞的减数分裂第四节细胞的减数分裂一、减数分裂的过程一、减数分裂的过程减数分裂减数分裂:(meiosis)称为成熟分裂，是在性母细胞成熟时，配子形成过程中称为成熟分裂，是在性母细胞成熟时，配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂。因为它使体细胞染色体所发生的一种特殊的有丝分裂。因为它使体细胞染色体数目减半，故称为减数分裂。数目减半，故称为减数分裂。减数分裂的主要特点：减数分裂的主要特点：1、首先是各对同源染色体在细胞分裂的前期配对、首先是各对同源染色体在细胞分裂的前期配对(pairing)，或，或称联会称联会(synapsis)。2、其次是细胞在分裂过程中包括两次分裂：第一次是减数的，、其次是细胞在分裂过程中包括两次分裂：第一次是减数的，第二次是等数的。第二次是等数的。第27页，此课件共36页哦二、减数分裂的遗传学意义二、减数分裂的遗传学意义 首先，减数分裂后形成的四个子细胞，发育为雌首先，减数分裂后形成的四个子细胞，发育为雌性细胞或雄性细胞，各具有半数的染色体（性细胞或雄性细胞，各具有半数的染色体（n）雌雄性）雌雄性细胞受精结合为合子，受精卵（合子），又恢复为全数细胞受精结合为合子，受精卵（合子），又恢复为全数的染色体的染色体zn。保证了亲代与子代间染色体数目的恒定性，为保证了亲代与子代间染色体数目的恒定性，为后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础；同时保证了物种后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础；同时保证了物种相对的稳定性。相对的稳定性。第28页，此课件共36页哦 其次，各对染色体中的两个成员在后期分其次，各对染色体中的两个成员在后期分向两极是随机的向两极是随机的，即一对染色体的分离与任何另一对染体的分离不发生关联，即一对染色体的分离与任何另一对染体的分离不发生关联，各个非各个非同源染色体之间均可能自由组合在一个子细胞里同源染色体之间均可能自由组合在一个子细胞里，n对染色体，就可对染色体，就可能有能有2n种自由组合方式。（种自由组合方式。（如图）如图）第29页，此课件共36页哦此外，同源染色体的此外，同源染色体的非妹妹染色单体之间还可能出非妹妹染色单体之间还可能出现各种方式的交换现各种方式的交换，这就更增加了这种差异的复杂性。，这就更增加了这种差异的复杂性。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。例如，水稻例如，水稻n12，其非同源染色体分离时的可能组合数为，其非同源染色体分离时的可能组合数为212=4096。各个子细胞之间在染色体组成上将可能出现多种多样。各个子细胞之间在染色体组成上将可能出现多种多样的组合。的组合。第30页，此课件共36页哦四人类的配子发生四人类的配子发生 配子发生：精子和卵子的形成过程。配子发生：精子和卵子的形成过程。第31页，此课件共36页哦 授粉过程就是指成熟的花粉粒落在雌蕊柱头上。授粉过程就是指成熟的花粉粒落在雌蕊柱头上。1、自花授粉同一朵花内或同株上花朵间的授粉。、自花授粉同一朵花内或同株上花朵间的授粉。2、异花授粉不同株的花朵间授粉。、异花授粉不同株的花朵间授粉。二、受精二、受精受精：雄配子受精：雄配子(精子精子)与雌配子与雌配子(卵细胞卵细胞)融合为一个合子。融合为一个合子。植物在受精前有一个授粉的过程植物在受精前有一个授粉的过程授粉方式可分为两大类：授粉方式可分为两大类：第32页，此课件共36页哦l染色质染色质：是细胞间期核内伸展开的：是细胞间期核内伸展开的DNA蛋白蛋白质纤维。质纤维。l染色质染色质DNA(deoxyribonucleicacid)蛋白质蛋白质:组蛋白组蛋白（H1、H2A、H2B、H3、H4）非组蛋白非组蛋白l染色质染色体染色质染色体（分裂间期）（分裂间期）（分裂期）（分裂期）螺旋化螺旋化第三节、染色质与染色体第三节、染色质与染色体第33页，此课件共36页哦基本单位：基本单位：核小体核小体l核心颗粒：核心颗粒：四种组蛋白（四种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）构成八聚体，）构成八聚体，外面围绕外面围绕13/4周的核心周的核心DNAl连连接接区：区：相邻两个核小体由相邻两个核小体由60bp的的DNA相连，相连，H1位于表面位于表面 染色体（染色体（23对，对，46条）条）DNA链链总长总长2米米细胞核直径细胞核直径0.006mm第34页，此课件共36页哦l四级结构四级结构:由超螺线管在缠绕折由超螺线管在缠绕折叠叠中期染色体中期染色体（两条染色单（两条染色单体体）（直径）（直径1400nm,5）l三级结构：螺线管进一步折叠三级结构：螺线管进一步折叠螺旋化螺旋化超螺线管超螺线管（直径（直径0.4.4m,m,40)l二级结构：二级结构：串珠进一步螺旋化，串珠进一步螺旋化，每每6个核小体一个螺旋个核小体一个螺旋螺线管螺线管（直径（直径30nm,6)l一级结构：一级结构：无数个核小体通过一条无数个核小体通过一条DNA分子串联起来分子串联起来串珠状串珠状纤维纤维（7）染色体形成动画染色体形成动画第35页，此课件共36页哦第三节第三节 常染色质和异染色质常染色质和异染色质 间期细胞核间期细胞核染色质染色质状态状态染色染色活性活性常染色质常染色质松散松散染色浅，染色浅，具有转录活性。具有转录活性。异染色质异染色质凝缩凝缩染色深，染色深，转录活性低或不转录，转录活性低或不转录，是遗传惰性区，通常是遗传惰性区，通常含有不表达的基因，含有不表达的基因，复制晚于其它染色质复制晚于其它染色质区。区。第36页，此课件共36页哦