遗传学第二章遗传细胞学基础.pptx

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1、本章重点本章重点第二章 遗传的细胞学基础 1细胞的结构与功能。2染色体的形态特征和数目。3细胞的有丝分裂、减数分裂。4配子的形成和受精。5低等植物和高等植物的生活周期 第1页/共102页第一节细胞的结构与功能第一节细胞的结构与功能第二章 遗传的细胞学基础第2页/共102页各种类型的细胞第3页/共102页非细胞生物：包括病毒、噬菌体(细菌病毒)、朊病毒（有活性的蛋白质），具有前细胞形态的构成单位。病毒的结构第4页/共102页一、原核细胞（prokaryotic cell)1.细胞组成细胞壁：蛋白聚糖细胞膜：其组成和结构与真核细胞相似细胞质：DNA、RNA、蛋白质及其它小分子组成，不存在线粒体、叶

2、绿体、内质网、高尔基体等有膜的细胞器，仅有核糖体核区：拟核2.原核生物各种细菌、蓝藻等低等生物由原核细胞构成。第二章 遗传的细胞学基础第5页/共102页二、真核细胞二、真核细胞第二章 遗传的细胞学基础第6页/共102页植物细胞结植物细胞结构构第二章 遗传的细胞学基础动物细胞结构动物细胞结构第7页/共102页动物细胞动物细胞的组成：细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成的组成：细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成植植物物细细胞胞的的组组成成：细细胞胞壁壁、细细胞胞膜膜、细细胞胞质质和和细细胞胞核核四四部分组成部分组成 (一一)、细胞壁（、细胞壁（cell wallcell wall）植物细胞特有结构植物细

3、胞特有结构 在细胞最外层在细胞最外层 由纤维素和果胶质等构成由纤维素和果胶质等构成“坚硬坚硬”结构结构 起保护和支架作用起保护和支架作用 壁上有使相邻两个细胞相通的壁上有使相邻两个细胞相通的“胞间连丝胞间连丝”结构结构正是因为存在这一独特的结构，使得植物遗传的研究与动物遗传研究有了比较大的差异(更困难)，尤其是在进入分子水平或者说是在进行细胞工程和基因工程研究时，这一点尤其突出。第二章 遗传的细胞学基础第8页/共102页(二二)、细胞膜（、细胞膜（plasma membraneplasma membrane）亦称质膜）亦称质膜 在细胞壁内、细胞质外的薄膜在细胞壁内、细胞质外的薄膜 多种功能：物

4、质运输、信息传递、能量转多种功能：物质运输、信息传递、能量转换、代射调控、细胞识别等。换、代射调控、细胞识别等。第二章 遗传的细胞学基础第9页/共102页(三三)、细胞质（、细胞质（cytoplasmcytoplasm）在质膜之内核之外呈胶体溶液的原生质。在质膜之内核之外呈胶体溶液的原生质。内含多种物质（蛋白质、脂肪等）；多种细胞。内含多种物质（蛋白质、脂肪等）；多种细胞。主要细胞器有：主要细胞器有：线粒体：动力工厂和遗传物质载体线粒体：动力工厂和遗传物质载体 质体：叶绿体、有色体、白色体。光合作用质体：叶绿体、有色体、白色体。光合作用和遗传物质载体和遗传物质载体 核糖体：合成蛋白质场所核糖体

5、：合成蛋白质场所 其他细胞器：内质网、高尔基体和液泡等。其他细胞器：内质网、高尔基体和液泡等。第二章 遗传的细胞学基础第10页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第11页/共102页(四）、细胞核四）、细胞核组组成成：由由核核膜膜和和核核液液组组成成，核核液中含有核仁和染色质。液中含有核仁和染色质。染染色色质质和和染染色色体体：是是细细胞胞处处于于分分裂裂间间期期一一种种形形态态，它它是是核核内内由由于于碱碱性性染染料料染染色色较较深深的的、纤纤细细的的网网状状物物。当当细细胞胞处处于于分分裂裂时时，染染色色质质卷卷缩缩形形成成具具一一定定形态结构的染色体形态结构的染色体。核仁：是核内染色最深

6、通常核仁：是核内染色最深通常圆球状的结构。主要由蛋白质圆球状的结构。主要由蛋白质的的RNARNA聚集而成，还可能存在类聚集而成，还可能存在类脂和少量的脂和少量的DNADNA。功能：主要的遗传物质所在功能：主要的遗传物质所在地，所以承担主要的遗传功能。地，所以承担主要的遗传功能。第二章 遗传的细胞学基础第12页/共102页细胞、动物与植物之比较第13页/共102页第二节染色体的形态和数目第二节染色体的形态和数目第14页/共102页 染色质(chromatin)和染色体(chromosome)染色质(包括常染色质和异染色质）：细胞分裂间期核内对碱性染料着色均匀的网状、丝状的物质。染色体：细胞分裂期

7、，核内染色质高度螺旋化，折叠盘曲而成的杆状小体。其形态结构相对稳定染色质和染色体是同一物质在细胞周期的不同时期不同的形态表现。第15页/共102页染色质和染色体第16页/共102页染色质与染色体染色质与染色体第17页/共102页一、染色体的形态特征1 1重要性重要性(1)(1)几乎所有生物细胞中均可看到染色体的存在；几乎所有生物细胞中均可看到染色体的存在；(2)(2)各物种染色体均有其特定的形态特征，在细胞分裂的中期和早后各物种染色体均有其特定的形态特征，在细胞分裂的中期和早后期最为明显和典型；期最为明显和典型；(3)(3)中期染色体分散排列在赤道板上，故通常在这个时期进行染色体中期染色体分散

8、排列在赤道板上，故通常在这个时期进行染色体形态的识别和研究。形态的识别和研究。第二章 遗传的细胞学基础第18页/共102页2 2形态形态(1)(1)组成组成:着丝粒、着丝粒、长臂和短臂；长臂和短臂；(2)(2)着丝点在细胞分着丝点在细胞分裂时，对于染色体向两极裂时，对于染色体向两极牵引具有决定性作用；牵引具有决定性作用；(3)(3)次缢痕、随体是次缢痕、随体是识别特定染色体的重要标识别特定染色体的重要标志；志；(4)(4)某些次缢痕具有某些次缢痕具有组成核仁的特殊功能。组成核仁的特殊功能。第二章 遗传的细胞学基础第19页/共102页第20页/共102页第二章 遗传的细胞学基础蚕豆：有丝分裂中期

9、染色体（排列于赤道面上）。箭头示两条大染色体。第21页/共102页二、染色体的组成及结构第22页/共102页染色质=蛋白质+DNA组蛋白:H1 2H2A 2H2B 2H3 2H4高度保守进行乙酰化、磷酸化及甲基化等修饰而改变基因的转录活性 非组蛋白:种类多有种属和组织特异性为转录调控因子（一）染色质的化学组成（一）染色质的化学组成第23页/共102页（二）染色质的结构（二）染色质的结构 染色质的结构:“串珠结构”：组蛋白八聚体(2H2A+2H2B+2H3+2H4)构成核心。核心外缠绕约146bp的DNA片段构成核心颗粒。核心颗粒与DNA连接部(约60bp的DNA片段和H1)构成核小体。核小体(

10、nucleosome)是染色质的基本单位第24页/共102页核小体第25页/共102页（三）染色体的结构一级结构二级结构l三级结构l四级结构第26页/共102页染色体结构核小体碱基对DNA双螺旋第27页/共102页染色质组装为染色体染色质组装为染色体DNA双螺旋“串珠”“螺旋管”“袢环”“放射环”中期染色体一级结构二级结构三级结构“超螺旋管”四级结构74056第28页/共102页袢环模型：袢环、微带与染色体袢环模型：袢环、微带与染色体第29页/共102页第30页/共102页3 3类型类型 根据着丝点的位根据着丝点的位置将染色体进行分类。置将染色体进行分类。长臂/短臂染色体形态着丝点位置染色体分

11、类缩写1.00V形正中正中着丝点染色体M1.01-1.70V形中部中着丝点区染色体m1.71-3.00L形近中近中着丝点区染色体sm3.01-7.00L形近端近端着丝点区染色体st7.01棒形端部端着丝点区染色体t长短臂极其粗短粒形端部端着丝点染色体T第二章 遗传的细胞学基础第31页/共102页第二章 遗传的细胞学基础4.4.大小大小(1)(1)各物种差异很大，染色体大小主要指长度，同各物种差异很大，染色体大小主要指长度，同一物种染色体宽度大致相同；一物种染色体宽度大致相同；植物植物:长约长约0.20-500.20-50微米、宽约微米、宽约0.20-2.000.20-2.00微米。微米。第32

12、页/共102页第二章 遗传的细胞学基础(2)高等植物中单子叶植物的染色体一般比双子叶植物要大些。单子叶植物中如，玉米、小麦、大麦和黑麦 水稻。但双子叶植物中的牡丹属和鬼臼属也具有较大的染色体。第33页/共102页人类的染色体组型第二章 遗传的细胞学基础第34页/共102页第二章 遗传的细胞学基础5.5.类别类别各生物的染色体不仅形态结构相对稳定，而且其数各生物的染色体不仅形态结构相对稳定，而且其数目成对。目成对。*同源染色体同源染色体:形态和结构相同的一对染色体；形态和结构相同的一对染色体；*异源染色体异源染色体:这一对染色体与另一对形态结构不这一对染色体与另一对形态结构不同的染色体，互称为异

13、源染色体。同的染色体，互称为异源染色体。第35页/共102页6.6.染色体组型分析（核型分析）染色体组型分析（核型分析）根据染色体长度、着丝点位置、长短臂比、随体有根据染色体长度、着丝点位置、长短臂比、随体有无等特点进行分类和编号。这种对生物细胞核内全部染无等特点进行分类和编号。这种对生物细胞核内全部染色体的形态特征所进行的分析，称为染色体组型分析。色体的形态特征所进行的分析，称为染色体组型分析。第二章 遗传的细胞学基础第36页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第37页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第38页/共102页人类染色体组型的分类第39页/共102页第40页/共102页第二章

14、遗传的细胞学基础结果第41页/共102页染色体组型分析系统染色体组型分析系统第42页/共102页计算机自动染色体（核型）分析系统第43页/共102页模式图的绘制第44页/共102页特殊的染色体:1.多线染色体第45页/共102页 2、灯刷染色体第46页/共102页3.B染色体第47页/共102页二、染色体数目二、染色体数目第二章 遗传的细胞学基础 一些生物染色体的数目：一些生物染色体的数目：水稻水稻2424条条(2n)(2n)大豆大豆4040条条(2n)(2n)烟草烟草4848条条(2n)(2n)普通小麦普通小麦4242条条(2n)(2n)蚕豆蚕豆1212条条(2n)(2n)陆地棉陆地棉525

15、2条条(2n)(2n)大麦大麦1414条条(2n)(2n)豌豆豌豆1414条条(2n)(2n)玉米玉米2020条条(2n)(2n)马铃薯马铃薯4848条条(2n)(2n)高粱高粱2020条条(2n)(2n)甘薯甘薯9090条条(2n)(2n)人人4646条条(2n)(2n)动物中某些扁虫只有动物中某些扁虫只有4 4条条(n=2)(n=2)线虫类马蛔虫只有线虫类马蛔虫只有2 2条条(n=1)(n=1)，一种蝴蝶一种蝴蝶(lysanra)(lysanra)有有382382条条(n=191)(n=191)。被子植物中的一种菊科植物被子植物中的一种菊科植物n=2n=2有些植物有些植物n=400-600

16、n=400-600。第48页/共102页第二章 遗传的细胞学基础真核生物染色体数目的一般特点：真核生物染色体数目的一般特点：1.1.数目恒定。数目恒定。2.2.体细胞体细胞(2n)(2n)是性细胞是性细胞(n)(n)的两倍。的两倍。3.3.与生物进化的关系与生物进化的关系:无关。可用于物种间的分类。无关。可用于物种间的分类。4.4.染色体数目恒定也是相对的（如动物的肝、单子染色体数目恒定也是相对的（如动物的肝、单子叶植物的种子胚乳叶植物的种子胚乳)。第49页/共102页第二章 遗传的细胞学基础三、原核生物的染色体形态、结构和数目三、原核生物的染色体形态、结构和数目 通常原核生物细胞里只有一个染

17、色体，且通常原核生物细胞里只有一个染色体，且DNADNA含量远低于真核含量远低于真核生物。生物。例如例如:*大肠杆菌（大肠杆菌（E.coliE.coli）只有一个环状染色体，其）只有一个环状染色体，其DNADNA分子含分子含核苷酸对为核苷酸对为300300万，长度万，长度1.1mm1.1mm。*蚕豆配子中染色体蚕豆配子中染色体(n=6)(n=6)的核苷酸对为的核苷酸对为 200200亿，长度亿，长度6000mm6000mm。*豌豆配子中染色体豌豆配子中染色体(n=7)(n=7)的核苷酸对为的核苷酸对为 300300亿，长度亿，长度10500mm 10500mm 第50页/共102页第三节细胞的

18、有丝分裂第三节细胞的有丝分裂第51页/共102页1.细胞周期高等生物的细胞分裂主要以有丝分裂方式进行，细胞周期主要包括有丝分裂过程及两次分裂之间的间期。G1期：第一个间隙，主要进行细胞体积的增长，并为DNA合成作准备。不分裂细胞则停留在G1期,也称为G0期。S期：DNA合成时期，染色体数目在此期加倍。G2期：DNA合成后至细胞分裂开始之前的第二个间隙，为细胞分裂作准备。M期：细胞分裂期。第52页/共102页离体培养的人体细胞有丝分裂周期离体培养的人体细胞有丝分裂周期第二章 遗传的细胞学基础 一般S的时间较长，且较稳定；G1和G2的时间较短，变化也较大。哺乳动物离体培养细胞的有丝分裂周期：G1为

19、10小时，S为9小时，G2为4小时,间期共长23小时。而细胞分裂期M全长只有1小时。第53页/共102页2.细胞周期的遗传控制现发现有两类基因控制细胞周期。一类基因主要是控制细胞周期过程中所需蛋白质或的合成；二类即直接控制细胞进入细胞周期各个时期的基因。第二章 遗传的细胞学基础决定细胞是否进行入S期的控制点存在于G1中期：细胞接收内外的信息后，在G1期细胞周期蛋白及CDK（酶）共同作用下，调控细胞是否能够通过该控制点。如在G1后期，发生营养缺乏或DNA损伤等，都可影响G1期细胞周期蛋白及其CDK的作用，阻止细胞进入S期。当细胞通过该控制点，细胞就进入下一轮DNA复制。细胞对该控制点的调控非常精

20、确，该控制点失控往往会导致肿瘤的发生。第54页/共102页二、细胞分裂过程二、细胞分裂过程第55页/共102页1.1.无丝分裂无丝分裂无丝分裂（也称为直接分裂）无丝分裂（也称为直接分裂）细细胞胞核核拉拉长长，缢缢裂裂成成两两部部分分，接接着着胞胞质质分分裂裂2 2个个子子细细胞胞，看看不不到到纺锺丝。细菌等原核生物、高等植物一些专化组织或病变组织中发生。纺锺丝。细菌等原核生物、高等植物一些专化组织或病变组织中发生。如如：小小麦麦茎茎节节基基部部和和蕃蕃茄茄叶叶腋腋发发生生新新枝枝处处，以以及及一一些些肿肿瘤瘤和和愈愈伤伤细细胞胞发发生生无无丝丝分分裂裂；近近年年也也观观察察到到植植物物的的正正

21、常常组组织织也也常常发发生生无无丝丝分分裂裂，植植物物薄薄壁壁组组织织细细胞胞、木木质质部部细细胞胞、绒绒毡毡层层细细胞胞和和胚胚乳乳细细胞胞等等，动动物物胚胚的胎膜、填充组织和肌肉组织等。的胎膜、填充组织和肌肉组织等。第二章 遗传的细胞学基础第56页/共102页2.2.有丝分有丝分裂裂第二章 遗传的细胞学基础基本特征基本特征包含两个紧密相连的过程：包含两个紧密相连的过程：先是核分裂为二，接着质才分裂先是核分裂为二，接着质才分裂2 2个子细胞。个子细胞。核核分分裂裂的的变变化化有有明明显显特特征征，可可进进一一步步划划分分为为四四个个时时期期，即前期、中期、后期和末期。，即前期、中期、后期和末

22、期。第57页/共102页第二章 遗传的细胞学基础有丝分裂示图第58页/共102页动物体细胞有丝分裂早前期晚末期早末期中后期早后期中 期中前期第59页/共102页2.有丝分裂的特殊情况正常：间期DNA复制 染色单体 着丝点裂开 染色体 核分裂 胞质分裂 间期DNA复制.多核细胞：细胞核多次分裂而细胞质不分裂，形成具有很多游离核的多核细胞。第二章 遗传的细胞学基础第60页/共102页 核内有丝分裂：核内染色体中的染色线连续复制，但着丝点不裂开，形成多线染色体。*例如双翅目昆虫摇蚊、果蝇幼虫唾腺细胞出现巨型染色体，其染色体中染色质线可以多达1000条以上，并具有不同的条纹和条带。第二章 遗传的细胞学

23、基础第61页/共102页多线染色体第62页/共102页4 4、有丝分裂的意义、有丝分裂的意义第二章 遗传的细胞学基础1.生物学意义：.有丝分裂促进细胞数目和生物体积增加。.均等方式的有丝分裂，能维持个体正常生长和发育，保证物种的连续性和稳定性。2.遗传学意义：.核内各染色体准确复制为二 两个子细胞的遗传基础与母细胞完全相同。.复制的各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞中 子母细胞具有同样质量和数量的染色体。第63页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第64页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第65页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第66页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第67页/

24、共102页减数分裂示图第二章 遗传的细胞学基础第68页/共102页第69页/共102页第70页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第71页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第72页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第73页/共102页第二章 遗传的细胞学基础细胞的有丝分裂和减数分裂第74页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第75页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第76页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第77页/共102页一、雌雄配子的形成一、雌雄配子的形成动物生殖细胞的形成第78页/共102页高等植物雌雄配子体的形成第二章 遗传的细胞学基础第79页/共102页第二章 遗传的细胞学

25、基础第80页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第81页/共102页（一）受精作用的形态学过程（一）受精作用的形态学过程花粉和胚囊形成后，就可进行授粉受精.花粉落在雌蕊柱头上，一定条件下萌发花粉管沿着花柱向子房生长（花柱中空或者中实）花粉粒内含物向花粉管前端移动。（三核花粉生殖细胞以精子形态进入）到达下方经过珠孔进入胚囊，花 （二核花粉在花粉管内再分裂为二个精子）粉管顶端破裂，二个精子释出 一个与卵细胞结合受精卵双受精一个与极核结合发育成胚乳（被子植物特有现象）完成受精所需要时间与作物种类、品种及当时的外界条件有关，如果条件不适宜，花粉即使落在柱头上也可能不萌发。第82页/共102页第二章 遗

26、传的细胞学基础第83页/共102页（二）受精作用的生理过程（二）受精作用的生理过程表列花粉粒、花粉管和柱头的不同生理生化特性（小麦）指标雌 雄 花粉粒 花粉管 柱 头 顶端 基部 PH 5.5-6.5 7.5-8.0 6.5-7.0 6.0 Rh2 深兰色 浅兰色 兰色（绿色）蓝绿色 等位点酸度 -4.0-4.5 2.6-3.0 3.2-3.6 淀粉 +-单糖 +蛋白质 +脂肪 +抗坏血酸 +SH基化合物 +过氧化酶 +-花粉落到柱头上，从相互识别开始，直到受精结束，始终是一个代谢过程，有着一系列的生理变化。第84页/共102页 花粉粒与柱头的生理生化差异，有利于双方物质交换和相互作用，同时可

27、以解释选择受精现象第85页/共102页（三）（三）.花粉与柱头的识别反应花粉与柱头的识别反应 主要在于花粉的壁蛋白与柱头的蛋白质表膜的亲和性.利用这一点可以通过“蒙蔽”的方法来诱导,提高远缘杂交的成功率.还有柱头麻醉、多次授粉等 第86页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第87页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第88页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第89页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第90页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第91页/共102页多胚现象：指一个胚囊中有一个以上的胚，其中一个胚是以正常有性方式发育的，而其他的胚则以无性生殖方式产生。第92页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第93页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第94页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第95页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第96页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第97页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第98页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第99页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第100页/共102页第二章 遗传的细胞学基础第101页/共102页感谢您的观看！第102页/共102页