第二章遺傳的細胞學(xué)基礎(chǔ)

1、第二章 遺傳的細胞學(xué)基礎(chǔ)關(guān)閉窗口本章習(xí)題1.解釋下列名詞:原核細胞、真核細胞、染色體、染色單體、著絲點、細胞周期、同源染色體、異源染色體、無絲分裂、有絲分裂、單倍體、二倍體、聯(lián)會、胚乳直感、果實直感。答：原核細胞：一般較小，約為110mm。細胞壁是由蛋白聚糖（原核生物所特有的化學(xué)物質(zhì)）構(gòu)成，起保護作用。細胞壁內(nèi)為細胞膜。內(nèi)為DNA、RNA、蛋白質(zhì)及其它小分子物質(zhì)構(gòu)成的細胞質(zhì)。細胞器只有核糖體，而且沒有分隔，是個有機體的整體；也沒有任何內(nèi)部支持結(jié)構(gòu)，主要靠其堅韌的外壁，來維持其形狀。其DNA存在的區(qū)域稱擬核，但其外面并無外膜包裹。各種細菌、藍藻等低等生物由原核細胞構(gòu)成，統(tǒng)稱為原核生物。真核細胞：

2、比原核細胞大，其結(jié)構(gòu)和功能也比原核細胞復(fù)雜。真核細胞含有核物質(zhì)和核結(jié)構(gòu)，細胞核是遺傳物質(zhì)集聚的主要場所，對控制細胞發(fā)育和性狀遺傳起主導(dǎo)作用。另外真核細胞還含有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等各種膜包被的細胞器。真核細胞都由細胞膜與外界隔離，細胞內(nèi)有起支持作用的細胞骨架。染色體：含有許多基因的自主復(fù)制核酸分子。細菌的全部基因包容在一個雙股環(huán)形DNA構(gòu)成的染色體內(nèi)。真核生物染色體是與組蛋白結(jié)合在一起的線狀DNA雙價體；整個基因組分散為一定數(shù)目的染色體，每個染色體都有特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，染色體的數(shù)目是物種的一個特征。染色單體：由染色體復(fù)制后并彼此靠在一起，由一個著絲點連接在一起的姐妹染色體。著絲點：在細胞分裂時

3、染色體被紡錘絲所附著的位置。一般每個染色體只有一個著絲點，少數(shù)物種中染色體有多個著絲點，著絲點在染色體的位置決定了染色體的形態(tài)。細胞周期：包括細胞有絲分裂過程和兩次分裂之間的間期。其中有絲分裂過程分為： （1）DNA合成前期（G1期）；（2）DNA合成期（S期）； （3）DNA合成后期（G2期）；（4）有絲分裂期（M期）。同源染色體：生物體中，形態(tài)和結(jié)構(gòu)相同的一對染色體。異源染色體：生物體中，形態(tài)和結(jié)構(gòu)不相同的各對染色體互稱為異源染色體。無絲分裂：也稱直接分裂，只是細胞核拉長，縊裂成兩部分，接著細胞質(zhì)也分裂，從而成為兩個細胞，整個分裂過程看不到紡錘絲的出現(xiàn)。在細胞分裂的整個有絲分裂：包含兩個緊

4、密相連的過程：核分裂和質(zhì)分裂。即細胞分裂為二，各含有一個核。分裂過程包括四個時期：前期、中期、后期、末期。在分裂過程中經(jīng)過染色體有規(guī)律的和準(zhǔn)確的分裂，而且在分裂中有紡錘絲的出現(xiàn)，故稱有絲分裂。單倍體：具有一組基本染色體數(shù)的細胞或者個體。二倍體：具有兩組基本染色體數(shù)的細胞或者個體。聯(lián)會：減數(shù)分裂中，同源染色體的配對過程。胚乳直感：植物經(jīng)過了雙受精，胚乳細胞是3n，其中2n來自極核，n來自精核，如果在3n胚乳的性狀上由于精核的影響而直接表現(xiàn)父本的某些性狀，這種現(xiàn)象稱為胚乳直感。果實直感：植物的種皮或果皮組織在發(fā)育過程中由于花粉影響而表現(xiàn)父本的某些性狀，稱為果實直感。2.細胞的膜體系包括哪些膜結(jié)構(gòu)？

5、細胞質(zhì)里包括哪些主要的細胞器？各有什么特點？答：細胞的膜體系包括膜結(jié)構(gòu)有：細胞膜、線粒體、質(zhì)體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡、核膜。細胞質(zhì)里主要細胞器有：線粒體、葉綠體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、中心體。各細胞器特點如下：線粒體：在光學(xué)顯微鏡下，呈很小的線條狀、棒狀、或球狀；其體積大小不等，一般直徑為0.51.0mm，長度為13 mm。線粒體是由內(nèi)外兩層膜組成，膜的主要成份是磷脂類。外膜光滑，內(nèi)膜向內(nèi)回旋折疊，形成許多橫隔。線粒體含有多種氧化酶，能進行氧化磷酸化，可傳遞和貯存所產(chǎn)生的能量，成為細胞里氧化作用和呼吸作用的中心，是細胞的動力工廠。線粒體含有DNA、RNA和核糖體，具有獨立合成蛋白質(zhì)的能力。線粒體含

6、有DNA，有獨立的遺傳體系。但試驗證明，線粒體的DNA與其同一細胞的核內(nèi)DNA的堿基成分有所不同，是兩個不同的遺傳體系。線粒體具有分裂增殖的能力，線粒體具有自行加倍和突變的能力。葉綠體：是綠色植物細胞中所特有的一種細胞器。葉綠體的形狀有盤狀、球狀、棒狀核泡狀等。其大小、形狀和分布因植物和細胞類型不同而變化很大。高等植物一般呈扁平的盤狀，長度約為510 mm。細胞內(nèi)葉綠體的數(shù)目在同種植物中是相對穩(wěn)定的。葉綠體也有雙層膜，內(nèi)含葉綠素的基粒由內(nèi)膜的折疊所包被。葉綠體能利用光能和CO2合成碳水化合物。葉綠體含有DNA、RNA及核糖體等，能夠合成蛋白質(zhì)并且能夠分裂增殖，還可以發(fā)生白化突變。這些特征都表明

7、葉綠體具有特定的遺傳功能，是遺傳物質(zhì)的載體之一。核糖體：核糖體是直徑為20mm的微小細胞器，其外面無膜包被，在細胞質(zhì)中數(shù)量很多。它是細胞質(zhì)中一個極為重要的成分，在整個細胞重量上占有很大的比例。核糖體是由大約40%的蛋白質(zhì)和60%的RNA所組成，其中RNA主要是核糖體核糖核酸（rRNA），故亦稱為核糖蛋白體。核糖體可以游離在細胞質(zhì)中或核里，也可附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。已知核糖體是合成蛋白質(zhì)的主要場所。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是在真核細胞質(zhì)中廣泛分布的膜相結(jié)構(gòu)。從切面看，它們好象布滿在細胞質(zhì)里的管道，把質(zhì)膜和核膜連成一個完整膜體系，為細胞空間提供了支架作用，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是單層膜結(jié)構(gòu)。它在形態(tài)上是多型的，不僅有管狀，也有一

8、些呈囊腔狀或小泡狀，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外面附有核糖體的，稱為粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或稱顆粒內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，是蛋白質(zhì)合成的主要場所，并通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)將合成的蛋白質(zhì)運送到細胞的其它部位。不附著核糖體的，稱為平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，它可能與某些激素合成有關(guān)。中心體：中心體是動物和某些蕨類及裸子植物細胞特有的細胞器。其含有一對由微管蛋白組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中心粒。它與細胞的有絲分裂和減數(shù)分裂過程中紡錘絲的形成有關(guān)。3.一般染色體的外部形態(tài)包括哪些部分？ 染色體形態(tài)有哪些類型？答：一般染色體的外部形態(tài)包括：著絲粒、染色體兩個臂、主溢痕、次溢痕、隨體。一般染色體的類型有：V型、L型、棒型、顆粒型。4.植物的10個花粉母細胞可以形成：多少花粉粒？ 多少精核

9、？ 多少管核？ 又10個卵母細胞可以形成：多少胚囊？多少卵細胞？多少極核？多少助細胞？多少反足細胞？答：植物的10個花粉母細胞可以形成：花粉粒：10×4=40個；精核：40×2=80個；管核：40×1=40個。10個卵母細胞可以形成：胚囊：10×1=10個；卵細胞：10×1=10個；極核：10×2=20個；助細胞：10×2=20個；反足細胞：10×3=30個。5.植物的雙受精是怎樣的？用圖表示。答：植物被子特有的一種受精現(xiàn)象。當(dāng)花粉傳送到雌雄柱頭上，長出花粉管，伸入胚囊，一旦接觸助細胞即破裂，助細胞也同時破壞。兩個

10、精核與花粉管的內(nèi)含物一同進入胚囊，這時1個精核（n）與卵細胞（n）受精結(jié)合為合子（2n），將來發(fā)育成胚。同時另1精核（n）與兩個極核（nn）受精結(jié)合為胚乳核（3 n），將來發(fā)育成胚乳。這一過程就稱為雙受精。6.玉米體細胞里有10對染色體，寫出下面各組織的細胞中染色體數(shù)目。答：. 葉 ：2n=20（10對） . 根：2n=20（10對）. 胚乳：3n=30. 胚囊母細胞：2n=20（10對）. 胚：2n=20（10對）. 卵細胞 ：n=10 . 反足細胞n=10 . 花藥壁 ：2n=20（10對）. 花粉管核（營養(yǎng)核）：n=107.假定一個雜種細胞里有3對染色體，其中A、B、C來表示父本、A&#

11、39;、B'、C'來自母本。通過減數(shù)分裂能形成幾種配子？寫出各種配子的染色體組織。答：能形成2n=23=8種配子：ABC ABC' AB'C A'BC A'B'C A'BC' AB'C' A'B'C'8.有絲分裂和減數(shù)分裂有什么不同？用圖表示并加以說明。答：有絲分裂只有一次分裂。先是細胞核分裂，后是細胞質(zhì)分裂，細胞分裂為二，各含有一個核。稱為體細胞分裂。減數(shù)分裂包括兩次分裂，第一次分裂染色體減半，第二次染色體等數(shù)分裂。細胞在減數(shù)分裂時核內(nèi)，染色體嚴(yán)格按照一定的規(guī)律變化，最后分裂成為

12、4個子細胞，發(fā)育成雌性細胞或者雄性細胞，各具有半數(shù)的染色體。也稱為性細胞分裂。減數(shù)分裂偶線期同源染色體聯(lián)合稱二價體。粗線期時非姐妹染色體間出現(xiàn)交換，遺傳物質(zhì)進行重組。雙線期時各個聯(lián)會了的二價體因非姐妹染色體相互排斥發(fā)生交叉互換因而發(fā)生變異。有絲分裂則都沒有。 減數(shù)分裂的中期I 各個同源染色體著絲點分散在赤道板的兩側(cè)，并且每個同源染色體的著絲點朝向哪一板時隨機的，而有絲分裂中期每個染色體的著絲點整齊地排列在各個分裂細胞的赤道板上，著絲點開始分裂。細胞經(jīng)過減數(shù)分裂，形成四個子細胞，染色體數(shù)目成半，而有絲分裂形成二個子細胞，染色體數(shù)目相等。9.有絲分裂和減數(shù)分裂意義在遺傳學(xué)上各有什么意義在遺傳學(xué)上？

13、答：有絲分裂在遺傳學(xué)上的意義：多細胞生物的生長主要是通過細胞數(shù)目的增加和細胞體積的增大而實現(xiàn)的，所以通常把有絲分裂稱為體細胞分裂，這一分裂方式在遺傳學(xué)上具有重要意義。首先是核內(nèi)每個染色體準(zhǔn)確地復(fù)制分裂為二，為形成兩個在遺傳組成上與母細胞完全一樣的子細胞提供了基礎(chǔ)。其次是復(fù)制后的各對染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個子細胞中去，使兩個細胞與母細胞具有同樣質(zhì)量和數(shù)量的染色體。對細胞質(zhì)來說，在有絲分裂過程中雖然線粒體、葉綠體等細胞器也能復(fù)制、增殖數(shù)量。但是它們原先在細胞質(zhì)中分布是不恒定的，因而在細胞分裂時它們是隨機而不均等地分配到兩個細胞中去。由此可見，任何由線粒體、葉綠體等細胞器所決定的遺傳表現(xiàn)，是不

14、可能與染色體所決定的遺傳表現(xiàn)具有同樣的規(guī)律性。這種均等方式的有絲分裂既維持了個體的正常生長和發(fā)育，也保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。植物采用無性繁殖所獲得的后代能保持其母本的遺傳性狀，就在于它們是通過有絲分裂而產(chǎn)生的。減數(shù)分裂在遺傳學(xué)上的意義：在生物的生活周期中，減數(shù)分裂是配子形成過程中的必要階段。這一分裂方式包括兩次分裂，其中第二次分裂與一般有絲分裂基本相似；主要是第一次分裂是減數(shù)的，與有絲分裂相比具有明顯的區(qū)別，這在遺傳學(xué)上具有重要的意義。首先，減數(shù)分裂時核內(nèi)染色體嚴(yán)格按照一定規(guī)律變化，最后經(jīng)過兩次連續(xù)的分裂形成四個子細胞，發(fā)育為雌雄性細胞，但遺傳物質(zhì)只進行了一次復(fù)制，因此，各雌雄性細胞只具有

15、半數(shù)的染色體（n）。這樣雌雄性細胞受精結(jié)合為合子，又恢復(fù)為全數(shù)的染色體（2n），從而保證了親代與子代之間染色體數(shù)目的恒定性，為后代的正常發(fā)育和性狀遺傳提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；同時保證了物種相對的穩(wěn)定性。其次，各對同源染色體在減數(shù)分裂中期I排列在赤道板上，然后分別向兩極拉開，各對染色體中的兩個成員在后期I分向兩極時是隨機的，即一對染色體的分離與任何另一對染色體的分離不發(fā)生關(guān)聯(lián)，各個非同源染色體之間均可能自由組合在一個子細胞里。n對染色體，就可能有2n種自由組合方式。例如，水稻n=12，其非同源染色體分離時的可能組合數(shù)既為212 =4096。這說明各個細胞之間在染色體上將可能出現(xiàn)多種多樣的組合。不僅如此，

16、同源染色體的非姐妹染色單體之間的片段還可能出現(xiàn)各種方式的交換，這就更增加了這種差異的復(fù)雜性。因而為生物的變異提供的重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于生物的適應(yīng)及進化，并為人工選擇提供了豐富的材料。10.何謂無融合生殖？它包含有哪幾種類型？答：無融合生殖是指雌雄配子不發(fā)生核融合的一種無性生殖方式，被認(rèn)為是有性生殖的一種特殊方式或變態(tài)。它有以下幾種類型：. 營養(yǎng)的無融合生殖；. 無融合結(jié)子：包括 . 單倍配子體無融合生殖；. 二倍配子體無融合生殖；. 不定胚；. 單性結(jié)實。11.以紅色面包霉為例說明低等植物真菌的生活周期，它與高等植物的生活周期有何異同？答：紅色面包霉的單倍體世代（n=7）是多細胞的菌絲體和分

17、生孢子。由分生孢子發(fā)芽形成為新的菌絲，屬于其無性世代。一般情況下，它就是這樣循環(huán)地進行無性繁殖。但是，有時也會產(chǎn)生兩種不同生理類型的菌絲，一般分別假定為正（+）和（-）兩種結(jié)合型，它們將類似于雌雄性別，通過融合和異型核的接合而形成二倍體的合子（2n=14），屬于其有性世代。合子本身是短暫的二倍體世代。紅色面包霉的有性過程也可以通過另一種方式來實現(xiàn)。因為其"+"和"-"兩種接合型的菌絲都可以產(chǎn)生原子囊果和分生孢子。如果說原子囊果相當(dāng)于高等植物的卵細胞，則分生孢子相當(dāng)于精細胞。這樣當(dāng)"+"接合型（n）與"-"接合型（n

18、）融合和受精后，便可形成二倍體的合子（2n）。無論上述的那一種方式，在子囊果里子囊的菌絲細胞中合子形成以后，可立即進行兩次減數(shù)分裂（一次DNA復(fù)制和二次核分裂），產(chǎn)生出四個單倍體的核，這時稱為四個孢子。四個孢子中每個核進行一次有絲分裂，最后形成為8個子囊孢子，這樣子囊里的8個孢子有4 個為"+"接合型，另有4個為"-"接合型，二者總是成1：1的比例分離。低等植物和高等植物的一個完整的生活周期，都是交替進行著無性世代和有性世代。它們都具有自己的單倍體世代和二倍體世代，只是低等植物的世代的周期較短（它的有性世代可短到10天），并且能在簡單的化學(xué)培養(yǎng)基上生長。而高等植物的生活周期較長，配子體世代孢子體世代較長，繁殖的方式和過