遗传的细胞学基础 (6)讲稿.ppt

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1、关于遗传的细胞学基础(6)第一页，讲稿共六十一页哦第二页，讲稿共六十一页哦第三页，讲稿共六十一页哦第四页，讲稿共六十一页哦细胞细胞细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞器细胞器细胞核细胞核叶绿体叶绿体线粒体线粒体核糖体核糖体内质网内质网高尔基体高尔基体液泡液泡溶酶体溶酶体中心体中心体 细胞的基本结构第五页，讲稿共六十一页哦第六页，讲稿共六十一页哦细胞类型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，具有前细胞形前细胞形态态的构成单位的构成单位细胞生物：细胞生物：以细胞为基本单

2、位的生物；根据细胞核和遗传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方式不同又可以分为：质的存在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、：原生动物、单细胞藻类、真菌、高等植物、动物、人类真菌、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)第七页，讲稿共六十一页哦原核细胞与真核细胞区别原核细胞与真核细胞区别原核细胞原核细胞无核膜、核仁、但含核物质无核膜、核仁、但含核物质具有一条具有一条DNA或或RNA，不与蛋白质结合，不与蛋白质结合，多多呈环状呈环状无

3、丝分裂无丝分裂转录，翻译在同一地点转录，翻译在同一地点真核生物真核生物有核膜、核仁有核膜、核仁多条多条DNA或或RNA，与蛋白质结合，与蛋白质结合，多多呈线状呈线状有丝分裂有丝分裂转录，翻译不在同一地点转录，翻译不在同一地点第八页，讲稿共六十一页哦第九页，讲稿共六十一页哦细胞的重要性：细胞的重要性：1）结构单位）结构单位形态构成，细胞的全能性形态构成，细胞的全能性2）功能单位）功能单位新陈代谢，生命最基本的单新陈代谢，生命最基本的单位位3）繁殖单位）繁殖单位产生变异的基本单位产生变异的基本单位第十页，讲稿共六十一页哦二、染色体的结构二、染色体的结构（一）染色体的化学组成（一）染色体的化学组成

4、DNA 染色体染色体 PROTEIN 组蛋白组蛋白 RNA 非组蛋白非组蛋白第十一页，讲稿共六十一页哦染色体由染色体由着丝粒、着丝粒、长短臂、端粒和随长短臂、端粒和随体体构成。构成。(二二)染色体的形态染色体的形态第十二页，讲稿共六十一页哦第十三页，讲稿共六十一页哦（三）染色体的数目染色体数目是染色体数目是物种的特征物种的特征，相对恒，相对恒定；体细胞中染色体成对存在定；体细胞中染色体成对存在(2n)，配子染色体数目是体细胞中的一半，配子染色体数目是体细胞中的一半(n)体细胞内形态结构相同、遗传功能相体细胞内形态结构相同、遗传功能相似的一对染色体称为似的一对染色体称为同源染色体同源染色体(ho

5、mologous chromosome)，分别，分别来自双亲来自双亲形态结构上不同的染色体间互称为形态结构上不同的染色体间互称为非非同源染色体同源染色体(non-homologous chromosome)黑麦体细胞内有14条染色体(2n=14)，即7对同源染色体；配子有7条染色体(n=7)，这7条染色体间就互称为非同源染色体果蝇体细胞有8条染色体(2n=8)，具有4对同源染色体；配子中有4条染色体第十四页，讲稿共六十一页哦人类染色体人类染色体及其编号及其编号2n=46n=23第十五页，讲稿共六十一页哦 各物种的染色体各物种的染色体数目差异很大数目差异很大，染色体数目，染色体数目的多少与该物种

6、的进化程度一般并无关系的多少与该物种的进化程度一般并无关系。但是染色体的数目和形态特征对于但是染色体的数目和形态特征对于鉴定鉴定系系统发育过程中物种间的统发育过程中物种间的亲缘关系亲缘关系，特别是对，特别是对植物植物近缘类型的分类近缘类型的分类，常具有重要的意义。，常具有重要的意义。第十六页，讲稿共六十一页哦(四四)染色体的结构染色体的结构第十七页，讲稿共六十一页哦四级结构模型四级结构模型贝克等贝克等(Bak,A.L.,1977)：染色体：染色体四级结构模型四级结构模型理论能够在理论能够在一定程度上解释染色质状态转变的过程：一定程度上解释染色质状态转变的过程：1.DNA+组蛋白组蛋白核小体核小

7、体+连接丝连接丝2.核小体核小体+连接丝连接丝 螺线体螺线体(solenoid)3.螺线体螺线体超螺线体超螺线体(super-solenoid)4.超螺线体超螺线体染色体染色体第十八页，讲稿共六十一页哦荧光原位杂交荧光原位杂交第十九页，讲稿共六十一页哦第二十页，讲稿共六十一页哦三、细胞周期三、细胞周期第二十一页，讲稿共六十一页哦第二十二页，讲稿共六十一页哦基因如何控制细胞周期基因如何控制细胞周期?第一类基因，主要控制细胞周期过程中所需的关键蛋白质或者酶的第一类基因，主要控制细胞周期过程中所需的关键蛋白质或者酶的合成。合成。第二类基因，直接控制细胞进入细胞周期各个时期。第二类基因，直接控制细胞进

8、入细胞周期各个时期。有二类基因控制细胞周期有二类基因控制细胞周期:G1、S、G2、M等各个时期之间都存在着控制等各个时期之间都存在着控制点，由这些控制点决定细胞是否进入该时期。点，由这些控制点决定细胞是否进入该时期。第二十三页，讲稿共六十一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）四、细胞分裂四、细胞分

9、裂第二十四页，讲稿共六十一页哦abcdefg有丝分裂第二十五页，讲稿共六十一页哦有丝分裂第二十六页，讲稿共六十一页哦有丝分裂图像有丝分裂图像第二十七页，讲稿共六十一页哦（一）有丝分裂过程（一）有丝分裂过程 有丝分裂包含两个紧密相连的过程：先是细胞核分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，即细胞分裂为裂，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。二，各含有一个核。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、中前

10、期、中期、后期和未期。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：第二十八页，讲稿共六十一页哦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。两消失：两消失：核仁、核膜核仁、核膜两出现：两出现：纺锤丝、染色体纺锤丝、染色体第二十九页，讲稿共六十一页哦前期的四个时期模式图前期的四个时期模式图第三十页，讲稿共六十一页哦各个染色体的各个染色体的着丝点均排列在纺锤体中间的赤道面着

11、丝点均排列在纺锤体中间的赤道面上上。着丝粒与纺锤丝相连。着丝粒与纺锤丝相连。染色体具有曲型的形状，因此染色体具有曲型的形状，因此是鉴别和计数的好时期。是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三十一页，讲稿共六十一页哦 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）后期第三十二页，讲稿共六十一页哦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，核仁重新染色体变得松乱细长，核仁重新出现出现。一个细胞内形成两个子核，

12、接着细胞质分裂，在纺锤体的赤道板区。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，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状态。如图：。又恢复为分裂前的间期状态。如图：第三十三页，讲稿共六十一页哦5.中期中期 6.后期后期 7-9.末期末期第三十四页，讲稿共六十一页哦（二）减数分裂（二）减数分裂第三十五页，讲稿共六十一页哦第三十六页，讲稿共六十一页哦减数分裂的过程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，配子形成过程中所称为成熟分裂，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

13、它使体细胞染色体数目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。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：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)，或称联会或称联会(synapsis)。其次是细胞在分裂过程中包括两次分裂：第一次是减数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。的，第二次是等数的。第三十七页，讲稿共六十一页哦前期前期I中期中期I后期后期I末期末期I第一次分裂第一次分裂减减数数分分裂裂过过程程前间期：前间期：G1,S,G2中间期：时间短，中间期：时间短

14、，DNA不复制不复制第二次分裂第二次分裂前期前期后期后期末期末期中期中期第三十八页，讲稿共六十一页哦一、第一分裂一、第一分裂1、前期、前期I(prophase I)可分为以下五个时期可分为以下五个时期（1）细线期）细线期(leptonema)：染色体细长如线，由于间期染色体已经复制，染色体细长如线，由于间期染色体已经复制，每个染色体每个染色体都都是是由由共同的一个着丝点联系的共同的一个着丝点联系的两条染色单体所组成两条染色单体所组成。第三十九页，讲稿共六十一页哦（2）偶线期）偶线期(zygonema)各各同源染色体分别配对同源染色体分别配对，出现联会现象。联会了的一对同源，出现联会现象。联会了

15、的一对同源染染 色体称为色体称为二价体二价体。同源染色体经过配对在偶线期。同源染色体经过配对在偶线期形成联会复合体形成联会复合体。第四十页，讲稿共六十一页哦联会复合体联会复合体(synaptonemal complex)：同源染色体联结在一起的一种特殊的固定结构，其主要成分是自我集同源染色体联结在一起的一种特殊的固定结构，其主要成分是自我集合的碱性蛋白及酸性蛋白，由中央成分的两侧伸出横丝，因而使同源染色合的碱性蛋白及酸性蛋白，由中央成分的两侧伸出横丝，因而使同源染色体得以固定在一起。体得以固定在一起。联会复合体结构联会复合体结构第四十一页，讲稿共六十一页哦（3）粗线期）粗线期(pachynem

16、a)二价体逐渐缩短加粗，因为二价体包含了四条染色体单体，故二价体逐渐缩短加粗，因为二价体包含了四条染色体单体，故又称为四合体或四联体又称为四合体或四联体(tetrad)。如图。如图 二价体中一个染色体的两条染色单体，互称为姊妹染色单体，二价体中一个染色体的两条染色单体，互称为姊妹染色单体，而而 不同染色体的染色单体，则互称为非姊妹染色单体。在粗线期不同染色体的染色单体，则互称为非姊妹染色单体。在粗线期非姊妹染色单体间出现交换，将造成遗传物质的重新组合。如图非姊妹染色单体间出现交换，将造成遗传物质的重新组合。如图第四十二页，讲稿共六十一页哦（4）、双线期）、双线期(diplonema)：四合体继

17、续缩短变粗，各个联会了的二价体虽因四合体继续缩短变粗，各个联会了的二价体虽因非姊妹染色非姊妹染色体相互排斥而松懈体相互排斥而松懈，但仍被一、二个至几个交叉，但仍被一、二个至几个交叉(chiasmata)联结在联结在一起。这种一起。这种交叉现象就是非姊妹染色体之间某些片段在粗线期交叉现象就是非姊妹染色体之间某些片段在粗线期发生交换的结果发生交换的结果。如图：。如图：第四十三页，讲稿共六十一页哦（5）、终变期）、终变期(diakinesis)：染色体变得更为浓缩和粗短。交叉向二价体的两端移动，染色体变得更为浓缩和粗短。交叉向二价体的两端移动，逐渐逐渐接近于未端，接近于未端，出现交叉端化出现交叉端化

18、。此时每个二价体分散在整个核内，。此时每个二价体分散在整个核内，可以一一区分开来。所以是可以一一区分开来。所以是鉴定染色体数目的最好时期。鉴定染色体数目的最好时期。如图：如图：第四十四页，讲稿共六十一页哦2、中期、中期I(metaphase I)核仁和核膜消失，细胞质里出现核仁和核膜消失，细胞质里出现纺锤体纺锤体。纺锤丝与各染色体。纺锤丝与各染色体的着丝点连接，这时也是的着丝点连接，这时也是鉴定染色体数目的最好时期。鉴定染色体数目的最好时期。如图所示：如图所示：从纺锤体的侧面观察，二价体每个同源染体的着丝点是从纺锤体的侧面观察，二价体每个同源染体的着丝点是向着相反向着相反 的两极的，并且的两极

19、的，并且每个同源染色体的着丝点朝向哪一每个同源染色体的着丝点朝向哪一极是随机的。极是随机的。第四十五页，讲稿共六十一页哦3、后期、后期I(anaphase I)由于纺锤丝的索引，各个由于纺锤丝的索引，各个二价体的两个同源染色体各自分开二价体的两个同源染色体各自分开。每一每一级只分到每对同源染色体中的一个，实现了染色体数目减半。级只分到每对同源染色体中的一个，实现了染色体数目减半。由于着由于着丝点没有分裂，丝点没有分裂，每个染色体包含两条染色单体每个染色体包含两条染色单体。如图：。如图：第四十六页，讲稿共六十一页哦4、末期、末期I(telophase I)染色体移到两极后，松散变细，逐渐形成两个

20、子核；同时染色体移到两极后，松散变细，逐渐形成两个子核；同时细胞质分为两部分，于是形成两个子细胞，称为二分体细胞质分为两部分，于是形成两个子细胞，称为二分体(dyad)。如图：如图：第四十七页，讲稿共六十一页哦在末期在末期I后大都有一个短暂停顿时期，称为后大都有一个短暂停顿时期，称为中间期中间期，相，相当于有丝分裂的间期；但有两点显著的不同：当于有丝分裂的间期；但有两点显著的不同：一是时间很短一是时间很短 二是二是DNA不复制不复制 中间期的前后中间期的前后DNA含量没有变化。这一时期在含量没有变化。这一时期在很多很多动物中几乎是没有动物中几乎是没有的，它们在末期的，它们在末期I后紧接着就进入

21、下后紧接着就进入下一次分裂。一次分裂。第四十八页，讲稿共六十一页哦1前期前期II(prophase II)每个染色体有两条染色单体每个染色体有两条染色单体，着丝点仍连接在一起，但染色单，着丝点仍连接在一起，但染色单体彼此体彼此散得很开散得很开。如图：。如图：二、第二次分裂二、第二次分裂 第四十九页，讲稿共六十一页哦2中期中期II(metaphase II)每个染色体的着丝点整齐地排列每个染色体的着丝点整齐地排列在各个分裂细胞的在各个分裂细胞的赤道板上赤道板上。着丝点开始分裂。着丝点开始分裂。第五十页，讲稿共六十一页哦3后期后期II(anaphase II)着丝点分裂为二，各个染色单体由纺锤丝分

22、别拉向两极。着丝点分裂为二，各个染色单体由纺锤丝分别拉向两极。第五十一页，讲稿共六十一页哦4、末期、末期II(telophase II)拉到两级的染色体形成新的子核，同时细胞质又分为两部分。这样经拉到两级的染色体形成新的子核，同时细胞质又分为两部分。这样经过两次分裂，形成四个子细胞，这称为过两次分裂，形成四个子细胞，这称为四分体四分体(tetrad)或四分孢子或四分孢子(tetraspore)。各细胞的核里只有最初细胞的半数染色体，即。各细胞的核里只有最初细胞的半数染色体，即从从2n减数为减数为n。如图：如图：第五十二页，讲稿共六十一页哦（三）减数分裂的遗传学意义（三）减数分裂的遗传学意义保证

23、了亲代与子代间保证了亲代与子代间染色体数目的恒定性染色体数目的恒定性，为，为后代个体的正常发育和性状的稳定遗传提供了后代个体的正常发育和性状的稳定遗传提供了物质基础，同时保证了物种的相对稳定性；物质基础，同时保证了物种的相对稳定性；非同源染色自由组合，同源染色体的非姐妹染非同源染色自由组合，同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段可能出现交换，为生物的色单体之间的片段可能出现交换，为生物的变变异提供了物质基础异提供了物质基础。第五十三页，讲稿共六十一页哦五、高等植物配子的形成与受精五、高等植物配子的形成与受精孢原孢原细胞细胞有丝有丝分裂分裂花粉母花粉母细胞细胞减数减数分裂分裂4个小孢个小孢子子有丝

24、有丝分裂分裂二核花二核花粉粒粉粒营养营养细胞细胞生殖生殖细胞细胞有丝有丝分裂分裂2个精细个精细胞胞三核花三核花粉粒粉粒雄配子雄配子体体第五十四页，讲稿共六十一页哦大孢大孢子母子母细胞细胞减数减数分裂分裂4个大孢个大孢子子8核胚囊核胚囊3次有丝次有丝分裂分裂3个近珠个近珠孔端孔端2个极核个极核3个反足细胞个反足细胞1个远离个远离珠孔端珠孔端1个卵细胞个卵细胞2个助细胞个助细胞雌配子体的形成雌配子体的形成第五十五页，讲稿共六十一页哦第五十六页，讲稿共六十一页哦卵细胞形成过程图卵细胞形成过程图初级卵母细胞初级卵母细胞第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞卵细胞卵细胞第第二二极极体体第五十七页，讲稿共六十一页哦受精受精受精（受精（fertilization）：）：双受精（双受精（double fertilization）:种子种子胚（胚（2n）：受精产物）：受精产物胚乳（胚乳（3n）：受精产物）：受精产物种皮（种皮（2n）：母本的珠被，）：母本的珠被，为为营养组织营养组织第五十八页，讲稿共六十一页哦 六、高等植物染色体周史六、高等植物染色体周史孢子体（孢子体（2n)配子体配子体(n)减数分减数分裂裂交配交配合子体合子体(2n)有丝分有丝分裂裂第五十九页，讲稿共六十一页哦第六十页，讲稿共六十一页哦感谢大家观看第六十一页，讲稿共六十一页哦