02普通遗传学遗传的细胞学基础.ppt
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1、,第二章 遗传的细胞学基础,本章内容: 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。,第一节 细胞的结构和功能,细胞(cell):是生物体结构和生命活动的基本单位。,原核细胞(prokaryotic cell) 细胞 真核细胞(eukaryotic cell),原核细胞和真核细胞的组成与区别? 动物细胞与植物细胞的组成与区别?,?,一、原核细胞 1细胞组成: 细胞壁:蛋白聚糖等; 细胞膜:磷脂、蛋白质等; 细胞质:核糖体等; 核区:DNA、RNA等。 2原核生物: 各种细菌、蓝藻等低等生物 由原核
2、细胞构成,统称为原核生 物(prokaryote)。,图2-1,细胞壁 内质网 质膜(细胞膜) 线粒体 叶绿体 膜相结构 液泡 生物细胞 细胞质 溶酶体 高尔基体 核糖体 非膜相结构 原生质 中心体 核膜 膜相结构 细胞核 染色质 非膜相结构 核仁,二、真核细胞,细胞核(nucleus) 一般为球形或椭圆形,由核膜、核液、核仁和染色质所组成。核是遗传物质聚集的主要场所,对细胞发育和性状遗传起着指导作用。,图2-7,染色质(chromatin): 是尚未进行分裂的细胞核内能够被碱性染料染色的纤细网状物。 染色体(chromosome): 细胞分裂时,核内出现的用碱性染料染色较深的结构,是遗传物质
3、的主要载体。,三、不同类型细胞间的比较,图2-8 动物细胞结构,图2-9 植物细胞结构,第二节 染色体的形态和数目,一、染色体的形态特征,染色体是细胞核中最重要的部分,它对生物的繁殖和遗传信息的传递具有十分重要的作用。因此,它是从细胞学方面进行遗传研究的主要对象。,1、染色体(chromosome), 几乎所有生物细胞中均存在染色体; 真核生物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; 中期染色体分散排列在赤道板上,故通 常以这个时期进行染色体形态的识别和 研究。,2、组成: 组成:着丝粒、长臂和短臂; 着丝点对于细胞分裂时染色体 向两极牵引具有决定性作用; 次缢
4、痕、随体是识别特定染色 体的重要标志; 某些次缢痕具有组成核仁的特 殊功能。,图2-10 中期染色体 形态示意图,3、染色体的形态:,4、大小: (1) 不同物种差异很大,染色体大小主要指长度,同一物种染色体宽度大致相同。 植物: 长约0.250、 宽约0.22.0。 (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。 (3) 大型染色体(macrochromosome)和 小型染色体(microchromosome),图2-11 芍药染色体,图2-12 普通小麦细胞分裂中期染色体形态2n=42,10m,草棉 2n=26,中棉 2n=26,陆地棉 2n=52,海岛棉 2n=52,4m
5、,4m,4m,4m,4m,图2-13 棉花染色体形态,图2-14,5、类别:,同源染色体(homologous chromosome):形态和结构相同的一对染色体; 异源染色体( non-homologous chromosome ):这一对染色体与另一对形态结构不同的染色体,互称为异源染色体。,6、染色体的编号:,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编号。,10,图2-15,图2-16 人类染色体核型(2n=46),对生物细胞核内全部染色体的形态特征进行的分析,成为染色体组型(karyotype)分析,或核型分析。,图2-17 人类染色体组型分析,二、染色体的数目:,各种
6、生物的细胞核内都有特定数目的染色体,其数目的多少,依不同生物的“种”而异。 A-正常染色体(A chromosome):正常核型范围内的染色体。 B-超数染色体(supernumerary chromosome):细胞里多于正常核型以外的染色体。,生物染色体的一般特点: 1数目恒定。 2体细胞(2n)是性细胞(n)的一倍。 3与生物进化的关系:无关。可用于物种 间的分类。 4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)。,表2-1 部分动、植物的染色体数目,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色体, 且DNA含量低于真核生物。 例如: 大肠杆菌E
7、.coli只有一个环状染色体: 其DNA含核苷酸对为3106,长度1.1mm。 对比 豌豆配子中染色体(n=7)的核苷酸对为31010, 长度10500mm。,第三节 细胞的有丝分裂,细胞分裂是生物生长和繁殖的基础。通过细胞分裂,生物细胞得到增殖,生物体得到生长;遗传物质从母细胞传给子细胞,从亲代传给子代。,细胞分裂的方式可以分为无丝分裂(amitosis)和有丝分裂(mitosis)两大类。高等生物的细胞分裂主要是有丝分裂。,一、细胞周期(cell cycle),分为M期、S期、G1期和G2 。 M期为分裂期(synthesis)。 S期、G1期和G2合称为间期(interphase )。,
8、间期,图2-24 有丝分裂周期,细胞分裂间期细胞内的生化活动活跃: 1.遗传物质的复制 间期结束时,DNA的含量比间期开始时增加一倍; 2.能量准备核在间期的呼吸作用很低,以便为分裂准备足够的易于使用的能量; 3.细胞在间期生长,使核体积和细胞质体积达到最适的平衡状态。,图2-26,图2-27,二、细胞分裂过程:,1. 无丝分裂(amitosis)亦称直接分裂。 细胞核拉长后缢裂为二 细胞质分裂 2个子细胞染色体分裂无规律 整个过程看不到纺锤丝。 高等植物某些生长迅速部分可以发生: 小麦茎节部分和番茄叶腋发生新枝处; 一些肿瘤和愈伤组织常发生无丝分裂。,2. 有丝分裂(mitosis): 在整
9、个过程染色体会产生有规律的变化,包括两个紧密过程: 核分裂为二 细胞质分裂,二个子细胞各含一个核。 根据核分裂的变化特征可以将有丝分裂分为四个时期: 间期 前期 中期 后期 末期。,图2-29,3. 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。,芸苔类:绒毡层多核细胞,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。,图2-30 多核细胞, 核内有丝分裂:核内染色体中染色线连续复制,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多达1000条以上,并具
10、有不同的条纹和条带。,图2-31 果蝇幼虫唾腺细胞巨型染色体,1.生物学意义: (1)有丝分裂促进细胞数目和体积增加; (2) 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。,三、有丝分裂的意义:,第四节 细胞的减数分裂,一、减数分裂过程:,1概念: 减数分裂(meiosis):又称为成熟分裂,是性母细胞成熟时配子形成过程中发生的一种特殊有丝分裂,使体细胞的染色体数目减半。例如: 水稻2n
11、=24、玉米2n=20、茶树2n=30 减数分裂 n=12 n=10 n=15 n (卵) + n (精) 2n (体) 受精作用可保证物种染色体数恒定。, (1) 各对同源染色体在细胞分裂前期配对(或联会); (2)细胞分裂过程中包括两次分裂: 第一次分裂中染色体减数,这次分裂的前期较复杂,又可细分为五期(细线期偶线期粗线期双线期终变期); 第二次分裂染色体等数。,2特点:,2-32 减数分裂模式图,图2-33 细胞减数分裂前期I 的5 个时期,第一次分裂 1.前期I(第一前期)这一时期为时较长,可分为以下五个时期: 细线期(leptotene): 开始进入分裂期,染色质逐渐浓缩成细线状,交
12、织成网。 偶线期(zygotene): 各对同源染色体纵向靠拢,进行准确地配对(又叫联会),粗线期 (pachytene) 四联体(tetrad) : 姊妹染色单体(sisterchromatids ) :由同一个染色体复制成的两根染色单体。 染色体交换(cross over):在非姊妹染色单体之间常发生染色体某些区段的交换。,图3-34 粗线期,双线期 (diplotene) 交叉(chiasmata):这种现象是由于非姊妹染色单体之间发生了某些染色体片断交换造成的。,图3-35 双线期,终变期(diakinesis) 交叉端化(terminalizationg):交叉向二价体的两端移动,逐
13、渐到达末端。,图3-36 终变期,2.中期(metaphase) 核仁、核膜消失,出现纺锤丝并与各染色体的着丝点相连接。各对同源染色体整齐地排列在赤道板上,着丝粒排在赤道版两侧,与有丝的中期区别。,图2-37 中期I,中期I和前期I的终变期是观察鉴定染色体的最好时期。,3.后期I (anaphase) 由于纺锤丝的牵引,各对同源染色体相互分开,分别移向两极。两极中各有每对同源染色体中的一个,实现了染色体数目由2n到n的转变。,图2-38 后期I,4.末期I (telophase) 染色体移向两极,形成两个核,同时细胞质分为两部分,形成两个子细胞,称为二分子。,图3-39 末期I,第二次分裂 前
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