遗传学遗传的细胞学基础精选课件.ppt

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1、关于遗传学 遗传的细胞学基础第一页，本课件共有53页本章内容本章内容细胞结构及遗传物质的分布细胞结构及遗传物质的分布染色体染色体细胞分裂细胞分裂第二页，本课件共有53页大肠杆菌大肠杆菌霍乱菌霍乱菌第三页，本课件共有53页淋病球菌淋病球菌肉毒梭菌肉毒梭菌第四页，本课件共有53页草履虫草履虫眼虫眼虫第五页，本课件共有53页神经细胞神经细胞钟型虫钟型虫第六页，本课件共有53页细胞的一般结构细胞的一般结构真核细胞的结构真核细胞的结构细胞内遗传物质分布细胞内遗传物质分布细胞质遗传体系细胞质遗传体系细胞核遗传体系细胞核遗传体系2.1细胞结构及遗传物质的分布细胞结构及遗传物质的分布第七页，本课件共有53页2

2、.1细胞结构及遗传物质的分布细胞结构及遗传物质的分布 细胞的一般结构细胞的一般结构原核细胞原核细胞(prokaryoticcell)第八页，本课件共有53页2.1细胞结构及遗传物质的分布细胞结构及遗传物质的分布动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞第九页，本课件共有53页真核细胞的结构真核细胞的结构细胞膜（细胞膜（cell membranecell membrane或或plasma membraneplasma membrane）使细胞成为具有一定形态结构的单位，借以调节使细胞成为具有一定形态结构的单位，借以调节使细胞成为具有一定形态结构的单位，借以调节使细胞成为具有一定形态结构的单位，借以调节和维

3、持细胞内微小环境的相对稳定性。和维持细胞内微小环境的相对稳定性。和维持细胞内微小环境的相对稳定性。和维持细胞内微小环境的相对稳定性。选择性物质运输，伴随着能量的传递选择性物质运输，伴随着能量的传递选择性物质运输，伴随着能量的传递选择性物质运输，伴随着能量的传递 激素作用、酶促反应激素作用、酶促反应 细胞识别、电子传递细胞识别、电子传递细胞识别、电子传递细胞识别、电子传递第十页，本课件共有53页真核细胞的结构真核细胞的结构细胞质（细胞质（cytoplasmcytoplasm）指质膜以内细胞核以外的胶体物质，内含许多蛋白质、指质膜以内细胞核以外的胶体物质，内含许多蛋白质、指质膜以内细胞核以外的胶体

4、物质，内含许多蛋白质、指质膜以内细胞核以外的胶体物质，内含许多蛋白质、脂肪等物质，以及各种细胞器。脂肪等物质，以及各种细胞器。脂肪等物质，以及各种细胞器。脂肪等物质，以及各种细胞器。线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体 内质网内质网内质网内质网 高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体 核糖体核糖体核糖体核糖体 溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体 中心体中心体中心体中心体第十一页，本课件共有53页真核细胞的结构真核细胞的结构细胞核（细胞核（nucleusnucleus）主要是由核膜、染色质、核仁和核骨架构成主要是由核膜、染色质、核仁和核骨架构成主要是由核膜、染色质、核仁和核骨架构成主要是由核

5、膜、染色质、核仁和核骨架构成 一般细胞一个细胞核，但是也有多个细胞核的细一般细胞一个细胞核，但是也有多个细胞核的细一般细胞一个细胞核，但是也有多个细胞核的细一般细胞一个细胞核，但是也有多个细胞核的细胞，如骨骼肌细胞胞，如骨骼肌细胞胞，如骨骼肌细胞胞，如骨骼肌细胞遗传物质储存和复制的场所遗传物质储存和复制的场所第十二页，本课件共有53页原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较第十三页，本课件共有53页细胞内遗传物质的分布主要在染色体上主要在染色体上部分在细胞质内部分在细胞质内细胞核遗传细胞核遗传胞质遗传胞质遗传生物的遗传生物的遗传第十四页，本课件共有53页细胞质遗传体系细胞质遗传体系线粒

6、体线粒体(mitochondrion)细胞的细胞的“动力工厂动力工厂”（powerhouse）半自主性细胞器，有半自主性细胞器，有DNA和和RNA叶绿体叶绿体（chloroplast）植物植物植物植物“光合作用光合作用光合作用光合作用”的场所的场所的场所的场所有有DNA，半自主性的细胞器半自主性的细胞器半自主性的细胞器半自主性的细胞器第十五页，本课件共有53页细胞核遗传体系细胞核遗传体系 核膜（nuclear membrane）核仁(nucleolus)核基质(nuclear matrix)染色质(chromatin)第十六页，本课件共有53页细胞核遗传体系细胞核遗传体系核仁（核仁（Nucle

7、olus）由纤维区和颗粒区构成由纤维区和颗粒区构成由纤维区和颗粒区构成由纤维区和颗粒区构成，与，与，与，与RNARNA的合成、加工和核的合成、加工和核的合成、加工和核的合成、加工和核糖体单位的装配有关糖体单位的装配有关糖体单位的装配有关糖体单位的装配有关核仁组织区核仁组织区(nucleolarzone)：细胞周期中形成核仁的染色质的特定部位细胞周期中形成核仁的染色质的特定部位细胞周期中形成核仁的染色质的特定部位细胞周期中形成核仁的染色质的特定部位-核仁组核仁组核仁组核仁组织者（织者（织者（织者（nucleolarorganizernucleolarorganizer）核糖体核糖体RNA基因所在

8、的区域，其精细结构呈灯基因所在的区域，其精细结构呈灯刷状。能够合成核糖体的刷状。能够合成核糖体的28S28S、18S18S和和和和5.8SrRNA5.8SrRNA第十七页，本课件共有53页染色质（染色质（Chromatin）指间期细胞核内由指间期细胞核内由指间期细胞核内由指间期细胞核内由DNADNA、组蛋白、非组蛋白和少量、组蛋白、非组蛋白和少量、组蛋白、非组蛋白和少量、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的线性复合结构，因其易被碱性染料染色而组成的线性复合结构，因其易被碱性染料染色而组成的线性复合结构，因其易被碱性染料染色而组成的线性复合结构，因其易被碱性染料染色而得名。得名。得名。得名。常染色

9、质（常染色质（euchromatin）:指在细胞间期呈指在细胞间期呈松散状，染色较浅而且松散状，染色较浅而且具有转录活性具有转录活性的染色质。的染色质。异染色质异染色质(heterochromatin)：指在细胞间期指在细胞间期呈凝缩状态，而且染色较深，呈凝缩状态，而且染色较深，很少进行转录很少进行转录的染色质。的染色质。染色质与染色体？染色质与染色体？第十八页，本课件共有53页染色体的形态染色体的形态染色体的组成染色体的组成染色体的结构染色体的结构染色体的数目染色体的数目染色体的分类染色体的分类核型和核型分析核型和核型分析2.2染色体染色体第十九页，本课件共有53页1.1.着丝粒着丝粒/主缢

10、痕主缢痕中期染色体由两条姊妹染色单体组成，两条姊妹染色中期染色体由两条姊妹染色单体组成，两条姊妹染色单体通过单体通过着丝粒着丝粒相连，着丝粒处凹陷缩窄，因此也称相连，着丝粒处凹陷缩窄，因此也称为为主缢痕主缢痕（primary constrictionprimary constriction）。着丝粒将染）。着丝粒将染色体分为长短相等或不相等的两个臂，短臂色体分为长短相等或不相等的两个臂，短臂（short armshort arm，p p），长臂（），长臂（long armlong arm，q q）。）。长臂长臂着丝粒着丝粒短臂短臂次缢痕次缢痕随体随体2.2.1染色体的形态染色体的形态第二十页，

11、本课件共有53页第二十一页，本课件共有53页 着丝点（着丝点（kinetochorekinetochore）和着丝粒（）和着丝粒（centromerecentromere）着丝点：着丝点：指指着丝粒着丝粒的两侧各有一个蛋白的两侧各有一个蛋白质构成的三层的盘状质构成的三层的盘状 或球状结构，它与纺或球状结构，它与纺锤丝微管相接触。锤丝微管相接触。着丝粒：着丝粒：指中期染色指中期染色单体相互联系在一起单体相互联系在一起的特殊部位。的特殊部位。第二十二页，本课件共有53页2.2.次缢痕（次缢痕（secondaryconstriction）在有些中期染色体的短臂上可见凹陷缩窄区，称为在有些中期染色体的

12、短臂上可见凹陷缩窄区，称为次缢次缢痕痕次缢痕含有次缢痕含有rDNArDNA基因基因，能合成，能合成rRNArRNA,是负责组织核仁是负责组织核仁的区域。的区域。次缢痕与核仁组织区几乎可作同义词，只是在使用上次缢痕与核仁组织区几乎可作同义词，只是在使用上有差别。通常在对染色体一般形态描述时用次缢痕有差别。通常在对染色体一般形态描述时用次缢痕（指有这样一种结构），而在讨论其功能时常用核仁（指有这样一种结构），而在讨论其功能时常用核仁组织区，表示次缢痕具有组成核仁的特殊功能。组织区，表示次缢痕具有组成核仁的特殊功能。2.2.1染色体的形态染色体的形态第二十三页，本课件共有53页2.2.1染色体的形态

13、染色体的形态3.随体（随体（Satellite）随体随体随体随体是指次缢痕区至染色体末端的部分，有如染是指次缢痕区至染色体末端的部分，有如染色体的小卫星。随体主要由异染色质组成，是高色体的小卫星。随体主要由异染色质组成，是高度重复的度重复的DNADNA序列。序列。序列。序列。随体随体随体随体是识别染色体的主要特征之一。是识别染色体的主要特征之一。第二十四页，本课件共有53页2.2.1染色体的形态染色体的形态4.端粒端粒(Telomere)端粒指染色体的自然末端。不一定有明端粒指染色体的自然末端。不一定有明确的形态特征，对染色体起封口作用，确的形态特征，对染色体起封口作用，使使DNADNA序列终

14、止。序列终止。序列终止。序列终止。端粒是染色体不可缺少的组成部分。保持端粒是染色体不可缺少的组成部分。保持端粒是染色体不可缺少的组成部分。保持端粒是染色体不可缺少的组成部分。保持了染色体的遗传上的独立性，无端粒的染了染色体的遗传上的独立性，无端粒的染了染色体的遗传上的独立性，无端粒的染了染色体的遗传上的独立性，无端粒的染色体与其它无端粒染色体连接起来，造成色体与其它无端粒染色体连接起来，造成色体与其它无端粒染色体连接起来，造成色体与其它无端粒染色体连接起来，造成后期染色体的缺失或重复。后期染色体的缺失或重复。后期染色体的缺失或重复。后期染色体的缺失或重复。第二十五页，本课件共有53页端粒与衰老

15、有关端粒与衰老有关古人已对衰老颇有感触：古人已对衰老颇有感触：“白发三千丈白发三千丈,缘愁似个长。缘愁似个长。不知明镜里，不知明镜里，何处得秋霜何处得秋霜”。一千多年过去了，多少的感叹，多少的一千多年过去了，多少的感叹，多少的无耐，人，总无法了解衰老的真谛！无耐，人，总无法了解衰老的真谛！第二十六页，本课件共有53页1938年，年，Muller发现了端粒（发现了端粒（Telomere）细胞衰老是细胞生命活动的必然规律，细胞衰老是细胞生命活动的必然规律，Hayflick等指出：细胞，至少是培养的细胞，等指出：细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，而是有一定的寿命的；它们的不是不死的，而是有一定的寿

16、命的；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的极限。增殖能力不是无限的，而是有一定的极限。这就是著名的这就是著名的“Hayflick极限极限”。端粒与衰老有关端粒与衰老有关第二十七页，本课件共有53页Hayflick等还发现，细胞的增殖能力与供体的年等还发现，细胞的增殖能力与供体的年龄有关。如从胎儿肺得到的成纤维细胞可在体外龄有关。如从胎儿肺得到的成纤维细胞可在体外条件下传代条件下传代50次，而从成人肺得到的成纤维细胞次，而从成人肺得到的成纤维细胞只能传代只能传代20次，与成人细胞的端粒长度小于胎儿细次，与成人细胞的端粒长度小于胎儿细胞的端粒长度有关。胞的端粒长度有关。端粒与衰老有关端粒与衰老有

17、关第二十八页，本课件共有53页端粒与衰老有关端粒与衰老有关n 比较长的端粒就意味着长寿吗？比较长的端粒就意味着长寿吗？n 犹他大学的遗传学家犹他大学的遗传学家Richard Cawthon及其同事检查及其同事检查了了143名老年男女的端粒长度。名老年男女的端粒长度。n 研究表明，那些端粒短于平均长度的实验参与者研究表明，那些端粒短于平均长度的实验参与者比那些端粒较长的参与者早死到年，而且死于比那些端粒较长的参与者早死到年，而且死于心脏病的几率比后者高倍多。端粒最短的参与者心脏病的几率比后者高倍多。端粒最短的参与者（即正常的）死于传染病的几率比那些端粒（即正常的）死于传染病的几率比那些端粒较长的

18、人高倍多。较长的人高倍多。男性端粒长度缩短略快于女性！男性端粒长度缩短略快于女性！第二十九页，本课件共有53页端粒与衰老有关端粒与衰老有关l 降低身体的新陈代谢速率，少吃少饮。如一盏油灯，火降低身体的新陈代谢速率，少吃少饮。如一盏油灯，火焰小，点得长，火焰大，点得短。这与焰小，点得长，火焰大，点得短。这与Hayflick极限和端粒极限和端粒长度均有关联。长度均有关联。l代谢率高，细胞分裂次数增多，端粒缩短，寿命也短了。代谢率高，细胞分裂次数增多，端粒缩短，寿命也短了。l用药物刺激体内的干细胞，弥补衰老损耗细胞。用药物刺激体内的干细胞，弥补衰老损耗细胞。用什么方法能获得延缓端粒缩短从而达到延缓衰

19、用什么方法能获得延缓端粒缩短从而达到延缓衰老的效果？老的效果？端粒酶端粒酶新研究方向！新研究方向！第三十页，本课件共有53页端粒酶（Telomerase）基本的核蛋白逆转录酶，可将端粒基本的核蛋白逆转录酶，可将端粒DNA加加至真核细胞染色体末端至真核细胞染色体末端。能延长缩短的端粒，增强体外细胞的增殖能力能延长缩短的端粒，增强体外细胞的增殖能力只有在造血细胞、干细胞、生殖细胞和癌细胞只有在造血细胞、干细胞、生殖细胞和癌细胞中具有活性中具有活性.第三十一页，本课件共有53页2.2.1染色体染色体形态形态姐妹染色单体（姐妹染色单体（姐妹染色单体（姐妹染色单体（sisterchromatid)sis

20、terchromatid)着丝粒（着丝粒（centromere)碱性染料着色浅碱性染料着色浅碱性染料着色浅碱性染料着色浅 主缢痕（主缢痕（主缢痕（主缢痕（primaryconstriction)primaryconstriction)连接两个染色单体连接两个染色单体连接两个染色单体连接两个染色单体 长臂长臂长臂长臂(q)、短臂（、短臂（、短臂（、短臂（p)p)次缢痕（次缢痕（次缢痕（次缢痕（secondaryconstriction)secondaryconstriction)染色体上其他浅染缢缩部位染色体上其他浅染缢缩部位染色体上其他浅染缢缩部位染色体上其他浅染缢缩部位 鉴定染色体的标记（位

21、置、数目和鉴定染色体的标记（位置、数目和鉴定染色体的标记（位置、数目和鉴定染色体的标记（位置、数目和大小）大小）大小）大小）着丝粒着丝粒次缢痕次缢痕长臂长臂短臂短臂第三十二页，本课件共有53页中着丝粒中着丝粒染色体染色体近中着丝近中着丝粒染色体粒染色体近端着丝近端着丝粒染色体粒染色体端着丝粒端着丝粒染色体染色体着着丝丝粒粒次缢痕次缢痕随体随体染色体的分类染色体的分类第三十三页，本课件共有53页第三十四页，本课件共有53页第三十五页，本课件共有53页第三十六页，本课件共有53页2.2.2染色体的组成染色体的组成染色体物质组成染色体物质组成DNA 1 组蛋白组蛋白 1非组蛋白非组蛋白 0.051

22、RNA 0.05第三十七页，本课件共有53页2.2.3染色体的结构染色体的结构核小体核小体螺线管螺线管超螺线管超螺线管染色体染色体第三十八页，本课件共有53页2.2.3染色体的结构染色体的结构(1)核小体核小体(nucleosome)140bpDNA140bpDNA，一个组蛋白八聚体，一分子的组蛋白，一个组蛋白八聚体，一分子的组蛋白，一个组蛋白八聚体，一分子的组蛋白，一个组蛋白八聚体，一分子的组蛋白质质质质H1。现在把包括。现在把包括。现在把包括。现在把包括H1在内的核小体称为染色小体在内的核小体称为染色小体在内的核小体称为染色小体在内的核小体称为染色小体(chromatosome)(chro

23、matosome)。这种由核小体串联的。这种由核小体串联的。这种由核小体串联的。这种由核小体串联的11nm的染的染色质纤维称为核丝，色质纤维称为核丝，染色质的初级结构染色质的初级结构。第三十九页，本课件共有53页2.2.3染色体的结构染色体的结构(2)螺线管螺线管(Solenoid)由核小体的长链进一步螺由核小体的长链进一步螺旋缠绕形成直径约旋缠绕形成直径约30nm左右左右的染色质纤维，即螺线管，为的染色质纤维，即螺线管，为染色质的二级结构染色质的二级结构。第四十页，本课件共有53页2.2.3染色体的结构染色体的结构(3)超螺线管超螺线管（supersolenoid）30nm的染色线（螺线管）

24、的染色线（螺线管）进一步压缩形成进一步压缩形成400nm染色染色线，称为超螺线管。超螺线线，称为超螺线管。超螺线管可以看作是染色质的第三管可以看作是染色质的第三级结构。级结构。第四十一页，本课件共有53页2.2.3染色体的结构染色体的结构(4)染色体（染色体（chromosome）超螺线管再次折迭和缠绕形成染色体。由超螺线管再次折迭和缠绕形成染色体。由DNA到核小体到核小体30nm染色质纤维几乎都公染色质纤维几乎都公认是按螺旋方式缩集的，染色体的最高层次结认是按螺旋方式缩集的，染色体的最高层次结构是由构是由300nm左右的染色线以螺旋方式缩集的，左右的染色线以螺旋方式缩集的，这四个等级的演变都

25、是通过螺旋化实现的，因这四个等级的演变都是通过螺旋化实现的，因此称之为多级螺旋模型（此称之为多级螺旋模型（multiplecoilingmodel）。）。第四十二页，本课件共有53页染色体组装示意图染色体组装示意图染色体组装染色体组装 双链双链DNADNA 核小体核小体 螺线管螺线管 超螺线管超螺线管 染色体染色体7倍倍6倍倍40倍倍5倍倍约约10000倍倍第四十三页，本课件共有53页2.2.4染色体的数目染色体的数目同一物种的染色体数目是恒定的，不同物种间同一物种的染色体数目是恒定的，不同物种间染色体数目差异很大，染色体数目的多少不反染色体数目差异很大，染色体数目的多少不反映物种进化的程度映

26、物种进化的程度不同不同组织组织的的细细胞胞,染色体染色体长长度可能有很大差度可能有很大差异异常见物种的染色体数目，人（常见物种的染色体数目，人（46）猪猪（38）鸡（鸡（78）第四十四页，本课件共有53页 一些动物的染色体数目一些动物的染色体数目物种名称物种名称 染色体数目（染色体数目（2n）物种名称物种名称 染色体数目（染色体数目（2n）猪（猪（Sus scrofa）38 猫（猫（Felis catus）38马（马（Equus caballus）64 驴（驴（E.asinus）62黄牛（黄牛（Bos taurus）60 水牛（水牛（Bobalus buffelus）48绵羊（绵羊（Ovia

27、aries）54 山羊（山羊（Capra hircus）60鸭（鸭（Anao platyrhyrcha）80 鸡（鸡（Gallus domesticas）78小小(白白)鼠（鼠（Mus musculus）40 大家鼠（大家鼠（Rattus norvegicus）42豚鼠（豚鼠（Cavia cobaya）64 兔（兔（Oryctolagus cuniculus）44猕猴（猕猴（Macaca mulatta）42 人类（人类（Homo sapiens）46第四十五页，本课件共有53页2.2.5染色体的分类染色体的分类染色体根据分类的标准不同分为：1.同源染色体和非同源染色体2.常染色体和性染色体3

28、.A染色体和B染色体第四十六页，本课件共有53页同源染色体生物的染色体在体细胞内通常是成对存在的，生物的染色体在体细胞内通常是成对存在的，即形态、结构、功能相似的染色体都有即形态、结构、功能相似的染色体都有2条，它条，它们称为们称为同源染色体（同源染色体（homologouschromosome）形态、结构、功能彼此不同的染色体称为形态、结构、功能彼此不同的染色体称为非同源染色体（非同源染色体（non-homologouschromosome）第四十七页，本课件共有53页A-B染色体许多生物的细胞除具有正常数目的染色体外，还会出现额外的染色体，通常我们把正常数目的染色体称为A染色体，而把额外的

29、染色体统称为B染色体。第四十八页，本课件共有53页染色体数目和大小直径：0.2-0.3m长度：0.525m植物染色体动物染色体单子叶植物双子叶植物不同组织的细胞,染色体长度可能有很大差异 如：果蝇外界环境条件对染色体大小也有一定影响第四十九页，本课件共有53页特异染色体巨大染色体(giant chromosome)l l多线染色体多线染色体(poletenechromosome)l l一种缆状的巨大染色体，见于有些生物生命一种缆状的巨大染色体，见于有些生物生命一种缆状的巨大染色体，见于有些生物生命一种缆状的巨大染色体，见于有些生物生命周期的某些阶段里的某些细胞中。由核内有丝分周期的某些阶段里的

30、某些细胞中。由核内有丝分周期的某些阶段里的某些细胞中。由核内有丝分周期的某些阶段里的某些细胞中。由核内有丝分裂产生的多股染色单体平行排列而成。裂产生的多股染色单体平行排列而成。裂产生的多股染色单体平行排列而成。裂产生的多股染色单体平行排列而成。第五十页，本课件共有53页果果蝇蝇唾唾液液腺腺细细胞胞多多线线染染色色体体第五十一页，本课件共有53页特异染色体巨大染色体(giant chromosome)l l多线染色体多线染色体(poletenechromosome)l l灯刷染色体灯刷染色体(lampbrushchromosome):鱼类、鱼类、鱼类、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类的卵母细胞和一些昆

31、虫的精母两栖类、爬行类、鸟类的卵母细胞和一些昆虫的精母两栖类、爬行类、鸟类的卵母细胞和一些昆虫的精母两栖类、爬行类、鸟类的卵母细胞和一些昆虫的精母细胞，在减数分裂双线期中普遍发生染色体伸出大量细胞，在减数分裂双线期中普遍发生染色体伸出大量细胞，在减数分裂双线期中普遍发生染色体伸出大量细胞，在减数分裂双线期中普遍发生染色体伸出大量侧环的现象，其染色体外形类似灯刷，故名。每个灯侧环的现象，其染色体外形类似灯刷，故名。每个灯侧环的现象，其染色体外形类似灯刷，故名。每个灯侧环的现象，其染色体外形类似灯刷，故名。每个灯刷染色体为一对同源染色体，长度可达刷染色体为一对同源染色体，长度可达刷染色体为一对同源染色体，长度可达刷染色体为一对同源染色体，长度可达0.50.51 1毫米毫米毫米毫米 第五十二页，本课件共有53页感谢大家观看第五十三页，本课件共有53页