遗传优生学第二章课件.ppt
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1、关于遗传优生学第二章现在学习的是第1页,共100页第一节第一节人类遗传的细胞学基础人类遗传的细胞学基础一、细胞概述一、细胞概述细胞是人体生命活动的基本组成单位,细胞是人体生命活动的基本组成单位,一般一般由细胞膜、细胞核和细胞质构成。细胞核是由细胞膜、细胞核和细胞质构成。细胞核是细胞内最重要的细胞器,核内包含有遗传物细胞内最重要的细胞器,核内包含有遗传物质的载体质的载体染色体。染色体或染色质的主要染色体。染色体或染色质的主要化学成分是化学成分是DNA、组蛋白、非组蛋白组蛋白、非组蛋白和少量的和少量的RNA。人体的生长主要是通过细胞体积的增大和细胞人体的生长主要是通过细胞体积的增大和细胞数目的增加
2、而实现的。因此,细胞分裂是生物数目的增加而实现的。因此,细胞分裂是生物体进行生长发育和繁殖后代的基础。体进行生长发育和繁殖后代的基础。现在学习的是第2页,共100页每一种生物的细胞内,染色体的数量是一定的,例如:水稻24条、大豆40条、烟草48条、普通小麦42条、蚕豆12条、陆地棉52条、大麦14条、豌豆14条、茶树30条、玉米20条、马铃薯48条、人46条、高粱20条、甘薯90条现在学习的是第3页,共100页组蛋白是指所有真核生物的核中,组蛋白是指所有真核生物的核中,与与DNADNA结合存在的碱性蛋白质的总结合存在的碱性蛋白质的总称。非组蛋白是指细胞核中组蛋称。非组蛋白是指细胞核中组蛋白以外
3、的酸性蛋白质。白以外的酸性蛋白质。现在学习的是第4页,共100页二、细胞有丝分裂二、细胞有丝分裂1.细胞周期细胞周期细胞从一次有丝分裂结束至下一次有丝分裂结束的时期,称细胞从一次有丝分裂结束至下一次有丝分裂结束的时期,称为一个细胞周期为一个细胞周期。DNA合成前期(合成前期(G1期)期)有丝分裂间期有丝分裂间期 DNA合成期(合成期(S期)期)细胞周期细胞周期 DNA合成后期(合成后期(G2期)期)前期前期 有丝分裂期(有丝分裂期(M期)期)中期中期 后期后期 末期末期 现在学习的是第5页,共100页有丝分裂间期有丝分裂间期(1)DNA合成前期(合成前期(G1期):从上次细胞分裂完成期):从上
4、次细胞分裂完成到到DNA合成开始前的阶段为合成开始前的阶段为G1期。期。主要进行细胞体积主要进行细胞体积的增长,并为的增长,并为DNA的合成做准备的合成做准备。(2)DNA合成期(合成期(S期)期):从从DNA合成开始到合成开始到DNA合合成结束的全过程。染色体的数目在这个时期加倍。成结束的全过程。染色体的数目在这个时期加倍。(3)DNA合成后期合成后期(G2期):从期):从DNA合成结束到合成结束到有丝分裂期开始之前的阶段。为进入有丝分裂期做准有丝分裂期开始之前的阶段。为进入有丝分裂期做准备。备。现在学习的是第6页,共100页现在学习的是第7页,共100页有丝分裂期有丝分裂期:是DNA、染色
5、质等已经复制完成的细胞,将染色染色质等已经复制完成的细胞,将染色质加工、包装成染色体,并把它们均等的分成两份质加工、包装成染色体,并把它们均等的分成两份,形成两个形成两个子细胞的过程。子细胞的过程。(1)前期:这一时期的主要表现为染色体凝集,分裂极出现、)前期:这一时期的主要表现为染色体凝集,分裂极出现、核膜、核仁的解体、消失。核膜、核仁的解体、消失。(2)中期:这一时期主要是纺锤体形成,染色体在纺锤丝的牵)中期:这一时期主要是纺锤体形成,染色体在纺锤丝的牵引下排列在细胞的赤道面上,形成赤道板。引下排列在细胞的赤道面上,形成赤道板。(3)后期:每个染色体的着丝粒分裂为二,每条染色体的两条)后期
6、:每个染色体的着丝粒分裂为二,每条染色体的两条染色单体各自分开而成为两条独立的染色体,并在纺锤丝的染色单体各自分开而成为两条独立的染色体,并在纺锤丝的牵引下分别移向两极。牵引下分别移向两极。(4)末期:细胞核重新形成,细胞质发生分裂并形成两个子细)末期:细胞核重新形成,细胞质发生分裂并形成两个子细胞的阶段。胞的阶段。现在学习的是第8页,共100页染色体染色体凝集,凝集,分裂极分裂极出现、出现、核膜、核膜、核仁的核仁的解体、解体、消失。消失。现在学习的是第9页,共100页纺锤体形纺锤体形成,染色成,染色体在纺锤体在纺锤丝的牵引丝的牵引下排列在下排列在细胞的赤细胞的赤道面上,道面上,形成赤道形成赤
7、道板板每个染色体的着丝粒分裂为二,每条染色体的两条每个染色体的着丝粒分裂为二,每条染色体的两条染色单体各自分开而成为两条独立的染色体,并在染色单体各自分开而成为两条独立的染色体,并在纺锤丝的牵引下分别移向两极。纺锤丝的牵引下分别移向两极。末期:末期:细胞核细胞核重新形重新形成,细成,细胞质发胞质发生分裂生分裂并形成并形成两个子两个子细胞的细胞的阶段。阶段。现在学习的是第10页,共100页现在学习的是第11页,共100页有丝分裂的遗传学意义有丝分裂的遗传学意义从从遗传学的观点看,有丝分裂的重要意义就遗传学的观点看,有丝分裂的重要意义就在于其分裂产物都是相同的,它们精确地在于其分裂产物都是相同的,
8、它们精确地含有和亲代细胞核完全相同的遗传物质。含有和亲代细胞核完全相同的遗传物质。这种均亲分裂的方式是遗传物质在同一世这种均亲分裂的方式是遗传物质在同一世代内稳定存在和传递的根本保证。代内稳定存在和传递的根本保证。现在学习的是第12页,共100页三、减数分裂三、减数分裂减数分裂也是有丝分裂的一种,是发生在特殊器官,减数分裂也是有丝分裂的一种,是发生在特殊器官,特殊时期的特殊的有丝分裂。减数分裂是在精子特殊时期的特殊的有丝分裂。减数分裂是在精子或卵子的发生过程中,精母细胞(或卵母细胞)或卵子的发生过程中,精母细胞(或卵母细胞)只进行一次只进行一次DNA复制,而发生两次连续的细胞复制,而发生两次连
9、续的细胞分裂,形成四个精子(或一个卵子和三个极体的分裂,形成四个精子(或一个卵子和三个极体的过程),结果是在成熟的配子中,染色体数目减过程),结果是在成熟的配子中,染色体数目减少一半。少一半。现在学习的是第13页,共100页1.1.减数第一次分裂的基本过程减数第一次分裂的基本过程被分为前期被分为前期I I,中期,中期I I,后期,后期I I,末期,末期I I 前期前期I I:分为:分为5 5个时期。个时期。(1 1)细线期,染色体完成复制,开始凝集)细线期,染色体完成复制,开始凝集(2 2)偶线期,各同源染色体分别配对)偶线期,各同源染色体分别配对 ,称为联,称为联会。配对的两条同源染色体分别
10、由会。配对的两条同源染色体分别由4 4条染色单体条染色单体组成,称为四分体。组成,称为四分体。现在学习的是第14页,共100页同源染色体是指形态、大小、结构相同的一对染色体,它们一条来自父方,一条来自母方。现在学习的是第15页,共100页(3 3)粗线期,同源染色体配对后,染色体明显变)粗线期,同源染色体配对后,染色体明显变短变粗,结合紧密,同源染色体之间发生短变粗,结合紧密,同源染色体之间发生DNADNA交交换,导致染色体重组。换,导致染色体重组。(4 4)双线期,联会复合体逐渐消失,同源染色体逐)双线期,联会复合体逐渐消失,同源染色体逐渐分开,但仍有几点相连。渐分开,但仍有几点相连。(5
11、5)终变期)终变期 ,染色体变成紧密凝集状态,核仁消失,染色体变成紧密凝集状态,核仁消失,染色体凝集成短棒状,开始形成纺锤体。染色体凝集成短棒状,开始形成纺锤体。现在学习的是第16页,共100页现在学习的是第17页,共100页中期中期I:核膜破裂,分散于核中的四分体在纺锤丝作用:核膜破裂,分散于核中的四分体在纺锤丝作用下向纺锤丝中部移动,最后排列到赤道板上。下向纺锤丝中部移动,最后排列到赤道板上。后期后期I:同源染色体分离并向两极移动,每一极获得单:同源染色体分离并向两极移动,每一极获得单倍数量的染色体,每条染色体含有两条染色单体。同倍数量的染色体,每条染色体含有两条染色单体。同时,非同源染色
12、体在分向两极时相互独立,父方和母时,非同源染色体在分向两极时相互独立,父方和母方来源的非同源染色体实现了自由组合。方来源的非同源染色体实现了自由组合。末期末期I:新的核膜重新形成,纺锤体消失,同时细胞质:新的核膜重新形成,纺锤体消失,同时细胞质分裂,形成两个子细胞,分裂,形成两个子细胞,每个子细胞中染色体数目比每个子细胞中染色体数目比体细胞减少了一半。体细胞减少了一半。现在学习的是第18页,共100页2.减数第二次分裂减数第二次分裂减数第一次分裂完成后,并不进行减数第一次分裂完成后,并不进行DNA复制,而复制,而是直接进入又一次分裂。其基本过程与有丝分是直接进入又一次分裂。其基本过程与有丝分裂
13、期基本相同。裂期基本相同。现在学习的是第19页,共100页末期现在学习的是第20页,共100页减数分裂的遗传学意义减数分裂的遗传学意义 减数分裂使染色体数减半,这样使雌雄配子受减数分裂使染色体数减半,这样使雌雄配子受精结合为合子时,其染色体数仍为精结合为合子时,其染色体数仍为2n,从而保,从而保证了亲子代间染色体数目的恒定性,保证了证了亲子代间染色体数目的恒定性,保证了物种的相对稳定性。物种的相对稳定性。同时,减数分裂为生物的变异提供了重要的同时,减数分裂为生物的变异提供了重要的遗传物质基础,有利于生物的适应和进化,遗传物质基础,有利于生物的适应和进化,并为人工选择提供了丰富的材料。并为人工选
14、择提供了丰富的材料。现在学习的是第21页,共100页(三)人类的配子发生(三)人类的配子发生1.精子的发生精子的发生精子的发生起源于男性睾丸曲细精管上皮中的精子的发生起源于男性睾丸曲细精管上皮中的精原细胞,可分为增殖期、生长期、成熟期精原细胞,可分为增殖期、生长期、成熟期和变形期四个时期。和变形期四个时期。(1)增殖期:睾丸内的精原细胞通过有丝分)增殖期:睾丸内的精原细胞通过有丝分裂大量增殖而使其数目增加。精原细胞内染裂大量增殖而使其数目增加。精原细胞内染色体数目与体细胞一样。色体数目与体细胞一样。现在学习的是第22页,共100页(2)生长期:精原细胞经过多次有丝分裂后,细)生长期:精原细胞经
15、过多次有丝分裂后,细胞体积增大,成长为初级精母细胞,初级精母细胞体积增大,成长为初级精母细胞,初级精母细胞染色体仍为二倍体。胞染色体仍为二倍体。(3)成熟期(减数分裂期):每个初级精母细胞)成熟期(减数分裂期):每个初级精母细胞经过第一次减数分裂形成两个次级精母细胞,经过第一次减数分裂形成两个次级精母细胞,每每个次级精母细胞中含有个次级精母细胞中含有23条染色体条染色体。每个次。每个次级精母细胞再经过第二次减数分裂,各形成级精母细胞再经过第二次减数分裂,各形成2个精细胞。其中个精细胞。其中2个精细胞中含有个精细胞中含有X染色体,染色体,2个精细胞中含有个精细胞中含有Y染色体,每一个精细胞中都染
16、色体,每一个精细胞中都含有含有23条染色体。条染色体。现在学习的是第23页,共100页(4)变形期:精细胞经过一系列形态和生理变化,发育成为具有头、颈、尾的精子。父亲年龄效应:男性在性成熟后,精原细胞不断父亲年龄效应:男性在性成熟后,精原细胞不断增殖、生长,并通过减数分裂,变形后形成精子。增殖、生长,并通过减数分裂,变形后形成精子。精子的数量很大,每次排精,达精子的数量很大,每次排精,达3亿到亿到5亿个精子,亿个精子,细胞经过数百次减数分裂,同样,细胞经过数百次减数分裂,同样,DNA需进行数百次需进行数百次复制。对于一个男性而言,年龄越大,复制。对于一个男性而言,年龄越大,DNA复制的数复制的
17、数目也越大,发生目也越大,发生DNA编码错误的风险也越高,因此,编码错误的风险也越高,因此,子代患单基因遗传病及点突变的风险也越高。此即为子代患单基因遗传病及点突变的风险也越高。此即为父亲年龄效应。父亲年龄效应。现在学习的是第24页,共100页2.卵子的发生卵子的发生(1)增殖期:卵巢生发上皮细胞的卵原细胞,)增殖期:卵巢生发上皮细胞的卵原细胞,经过有丝分裂大量增殖使卵原细胞数目增加。经过有丝分裂大量增殖使卵原细胞数目增加。人的卵原细胞有人的卵原细胞有23对染色体。卵原细胞的增对染色体。卵原细胞的增殖在胚胎期殖在胚胎期6个月左右就已经完成了。个月左右就已经完成了。(2)生长期:卵原细胞进入生长
18、期,体积明显)生长期:卵原细胞进入生长期,体积明显增大成长为初级卵母细胞,初级卵母细胞仍为增大成长为初级卵母细胞,初级卵母细胞仍为二倍体。二倍体。现在学习的是第25页,共100页(3)成熟期(减数分裂期):初级卵母细胞)成熟期(减数分裂期):初级卵母细胞进行减数分裂,经过第一次减数分裂,形成进行减数分裂,经过第一次减数分裂,形成一个体积较大的次级卵母细胞和一个体积很一个体积较大的次级卵母细胞和一个体积很小的极体。它们的染色体数是小的极体。它们的染色体数是23条。次级卵条。次级卵母细胞接着进行第二次分裂,形成一个体积母细胞接着进行第二次分裂,形成一个体积较大的卵细胞和一个体积较小的第二极体。较大
19、的卵细胞和一个体积较小的第二极体。同时,第一极体也进行减数分裂,形成两个同时,第一极体也进行减数分裂,形成两个第二极体。第二极体。现在学习的是第26页,共100页这样一个初级卵母细胞经过减数分裂形成一个卵这样一个初级卵母细胞经过减数分裂形成一个卵细胞和三个极体,极体不发育退化消失。卵细细胞和三个极体,极体不发育退化消失。卵细胞里含有胞里含有23条染色体,经过减数分裂形成的卵条染色体,经过减数分裂形成的卵细胞不经过变形即是成熟的卵。细胞不经过变形即是成熟的卵。现在学习的是第27页,共100页初级初级次级次级现在学习的是第28页,共100页现在学习的是第29页,共100页母亲年龄效应:母亲年龄效应
20、:从女婴出生到青春期,从女婴出生到青春期,卵巢中的初级卵母细胞始终停留在第一次减卵巢中的初级卵母细胞始终停留在第一次减数分裂前期,部分初级卵母细胞停留的时间数分裂前期,部分初级卵母细胞停留的时间更长,可达更长,可达50年之久。随着母亲年龄的增高,年之久。随着母亲年龄的增高,初级卵母细胞经历更多环境因素的影响,可能造初级卵母细胞经历更多环境因素的影响,可能造成减数分裂的异常,如染色体不分离,导致卵细成减数分裂的异常,如染色体不分离,导致卵细胞染色体数目的异常,受精后发育成染色体异常胞染色体数目的异常,受精后发育成染色体异常的后代。因此,母亲年龄增高,出生染色体异常的后代。因此,母亲年龄增高,出生
21、染色体异常患儿的可能性增高,此为母亲年龄效应。患儿的可能性增高,此为母亲年龄效应。现在学习的是第30页,共100页第二节第二节人类染色体人类染色体现在学习的是第31页,共100页一、人类染色体的数目和结构一、人类染色体的数目和结构1.1956,蒋有兴首先确定人的正常体细胞有染色,蒋有兴首先确定人的正常体细胞有染色体体46条,男性为条,男性为46,XY,女性为,女性为46,XX。精。精子和卵子各有子和卵子各有23条染色体,精子为条染色体,精子为22+X或或22+Y,卵子为卵子为22+X。染色体的形态一般以细胞有丝分裂中期的染色体为染色体的形态一般以细胞有丝分裂中期的染色体为标准,称为中期染色体。
22、标准,称为中期染色体。现在学习的是第32页,共100页现在学习的是第33页,共100页现在学习的是第34页,共100页现在学习的是第35页,共100页1.2.染色体形态和结构相关的术语染色体形态和结构相关的术语 染色单体:两条染色单体通过着丝粒相联染色单体:两条染色单体通过着丝粒相联主缢痕(着丝粒区):着丝粒处浅染内缢,称为主缢痕(着丝粒区):着丝粒处浅染内缢,称为主缢痕。着丝粒将染色体分为短臂(主缢痕。着丝粒将染色体分为短臂(p)和长臂)和长臂(q)端粒:在短臂和长臂的末端分别有一特化部位端粒:在短臂和长臂的末端分别有一特化部位成为端粒。成为端粒。副缢痕:在某些染色体臂上的非着丝粒区也能副缢
23、痕:在某些染色体臂上的非着丝粒区也能见到浅染内缢的区域,称为副缢痕。见到浅染内缢的区域,称为副缢痕。现在学习的是第36页,共100页随体:位于染色体末端的球形染色体节段,通随体:位于染色体末端的球形染色体节段,通过副缢痕区与染色体主体部分相连。过副缢痕区与染色体主体部分相连。每条染色体最主要的形态特征是染色体的相每条染色体最主要的形态特征是染色体的相对长度和着丝粒的位置。对长度和着丝粒的位置。现在学习的是第37页,共100页3.人类染色体的类型人类染色体的类型根据着丝粒的位置不同,人类染色体可根据着丝粒的位置不同,人类染色体可分为三种类型:中央着丝粒染色体、分为三种类型:中央着丝粒染色体、亚中
24、着丝粒染色体、近端着丝粒染色亚中着丝粒染色体、近端着丝粒染色体。体。现在学习的是第38页,共100页现在学习的是第39页,共100页二二.人类染色体核型人类染色体核型核型是细胞分裂中期染色体特征的总和,包括核型是细胞分裂中期染色体特征的总和,包括染色体的数目、大小和形态特征等方面。染色体的数目、大小和形态特征等方面。现在学习的是第40页,共100页核型的表达:首先写出染色体总数,随之用逗号隔开,再写核型的表达:首先写出染色体总数,随之用逗号隔开,再写出性染色体的组成。若为染色体数目或结构的异常,则加上出性染色体的组成。若为染色体数目或结构的异常,则加上逗号,再写明这些特殊的改变的情况。逗号,再
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