細(xì)胞繁殖和遺傳

1、生命通過繁殖而延續(xù)，繁殖是生命最基本的特征之一。通過繁殖，生物的基本特征信息由父母?jìng)鬟f給子代，這種信息傳遞稱為遺傳。8.1 細(xì)胞的繁殖n 細(xì)胞分裂的作用 一些單細(xì)胞生物，如眼蟲和變形蟲，一次細(xì)胞分裂可形成兩個(gè)新生物體。 多細(xì)胞生物，也是由一個(gè)細(xì)胞受精卵或合子經(jīng)過多次分裂和分化發(fā)育形成由受精卵或合子經(jīng)過多次分裂和分化發(fā)育形成多細(xì)胞囊胚l 細(xì)胞分裂是細(xì)胞繁殖的一種形式。n 細(xì)胞分裂的作用l 生物的生長(zhǎng)也依賴于細(xì)胞分裂，細(xì)胞分裂還導(dǎo)致了多細(xì)胞生物的組織分化和生長(zhǎng)發(fā)育 繁殖與生殖 無性繁殖與有性繁殖l 一個(gè)多細(xì)胞生物完全長(zhǎng)大以后，仍然需要細(xì)胞分裂的過程。這種分裂生成的新細(xì)胞可用于替代不斷衰老或死亡的細(xì)

2、胞，維持細(xì)胞的新陳代謝，或者用于生物組織損傷的修復(fù)。 例如，骨髓細(xì)胞可以不斷再生出新的血細(xì)胞。骨髓細(xì)胞不斷再生出新的血細(xì)胞n 細(xì)胞分裂的作用細(xì)菌裂殖時(shí)DNA的復(fù)制 細(xì)胞分裂首先細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)DNA要完成復(fù)制，再均等分為兩份。n 基因與染色體的復(fù)制 在原核生物中，如在細(xì)菌裂殖時(shí)，這種DNA的復(fù)制和二分相對(duì)比較簡(jiǎn)單 真核生物具有膜包被的細(xì)胞核，其內(nèi)細(xì)長(zhǎng)的雙鏈DNA、蛋白質(zhì)及少量RNA結(jié)合形成的復(fù)合物稱為染色質(zhì)，它是一種易被堿性染料著色的遺傳物質(zhì)。真核細(xì)胞分裂的染色體n 基因與染色體的復(fù)制 在細(xì)胞分裂時(shí)期，構(gòu)成染色質(zhì)的長(zhǎng)鏈DNA分子經(jīng)過緊密纏繞、折疊、凝縮，并與蛋白質(zhì)結(jié)合，形成染色體。 染色體是真核

3、細(xì)胞分裂時(shí)期，在顯微鏡下可見的具有固定形態(tài)的遺傳物質(zhì)存在形式。n 基因與染色體的復(fù)制 每一種生物染色體的數(shù)目都是恒定的。 多數(shù)動(dòng)物和植物的體細(xì)胞是二倍體 親本的每一個(gè)配子只帶有一組染色體，叫單倍體。單倍染色體組所含有的全部遺傳信息稱為基因組。 細(xì)胞有絲分裂時(shí)，復(fù)制后形成的兩個(gè)染色單體分開，分配到兩個(gè)新的子細(xì)胞中 有分裂能力的細(xì)胞，從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的一個(gè)完整過程稱為一個(gè)細(xì)胞周期n 細(xì)胞周期與有絲分裂 典型的細(xì)胞周期可包括間期和細(xì)胞分裂期兩部分。 間期包括一個(gè)（DNA）合成期（S期）及S期前后兩個(gè)間隙期（G1期，G2期）。 細(xì)胞分裂期則包括有絲分裂和胞質(zhì)分裂兩個(gè)主要過程。 有絲

4、分裂是一個(gè)連續(xù)的過程，根據(jù)染色體形態(tài)的變化特征可分為前期、中期、后期和末期。n 細(xì)胞周期與有絲分裂 特點(diǎn)：在間期每個(gè)染色體復(fù)制成兩條相同的染色單體，在分裂時(shí)有規(guī)律地分配到兩個(gè)子細(xì)胞核中。n 配子形成與減數(shù)分裂 在動(dòng)物和植物中，雌配子是一個(gè)卵細(xì)胞，雄配子是一個(gè)精子細(xì)胞（高等植物中稱為精核）。雌雄配子相互融合形成受精卵或稱合子。合子通常為二倍體（2n），而配子則為單倍體(n)。n 配子形成與減數(shù)分裂 由二倍體細(xì)胞形成單倍體細(xì)胞需要在細(xì)胞分裂過程中染色體數(shù)目減半，伴隨著染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂稱為減數(shù)分裂。8.2 遺傳的基本法則n 經(jīng)典遺傳學(xué)的創(chuàng)始人Mendeln Mendel遺傳學(xué)第一定律：分離定

5、律n Mendel遺傳學(xué)第二定律：自由組合定律n Mendel遺傳學(xué)定律的延伸和變化n 經(jīng)典遺傳學(xué)的創(chuàng)始人Mendel Mendel 1822年 出生于奧地利鄉(xiāng)村21歲 修道院進(jìn)修 中學(xué)代課教師1851-1853 維也納大學(xué) 物理學(xué)家Doppler 科學(xué)實(shí)驗(yàn)植物生理學(xué)家 植物遺傳變異原因大學(xué)畢業(yè) 擔(dān)任神職 中學(xué)任教 花園（1）豌豆是嚴(yán)格的自花受粉植物，市場(chǎng)出售的種子都是純種。（2）當(dāng)時(shí)已有一些不同品系的豌豆種子，由不同品系種子培育出的植株具有明顯易于比較的性狀差別。（3）豌豆的花比較大，便于人工除去原有的雄蕊，并利用另一植株的花粉做人工異花授粉，進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。（4）每次雜交后，產(chǎn)生的后代完全可

6、育，可以追蹤觀察特定性狀在雜交后代的分離情況，總結(jié)出遺傳規(guī)律選擇豌豆作為實(shí)驗(yàn)材料的原因n 經(jīng)典遺傳學(xué)的創(chuàng)始人Mendeln 經(jīng)典遺傳學(xué)的創(chuàng)始人MendelMendel成功的主要原因：（1） 對(duì)科學(xué)的熱愛和執(zhí)著的追求，善于從早期的研究者那里吸取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。（2） 特別注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的科學(xué)方法。（3） 將數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用于遺傳學(xué)的研究，對(duì)雜交實(shí)驗(yàn)的子代性狀進(jìn)行分類、計(jì)數(shù)和數(shù)學(xué)歸納。豌豆單因子雜交實(shí)驗(yàn)與分離定律 7對(duì)差別鮮明的性狀： 花的顏色：紫色/白色； 種子形狀：圓形/皺縮； 種子顏色：黃色/綠色； 花著生位置：腋生/頂生； 豆莢形狀：飽滿/皺縮； 豆莢顏色：綠色/黃色； 植株

7、高度：高/矮。n Mendel遺傳學(xué)第一定律：分離定律 Mendel最初實(shí)驗(yàn)是對(duì)具有單個(gè)相對(duì)性狀的親代雜交，所有雜交產(chǎn)生的F1代都只表現(xiàn)一個(gè)親代的性狀，F(xiàn)2代具有一定的比例。豌豆7組相對(duì)性狀分別雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Mendel按上述方法繼續(xù)對(duì)7組相對(duì)性狀分別進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)了子二代植株顯性與隱性性狀之間比例3：1規(guī)律 等位因子 純合子/雜合子顯性基因隱性基因n Mendel遺傳學(xué)第一定律：分離定律 Mendel首創(chuàng)了測(cè)交實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證了其推斷的正確性。 Mendel建立了遺傳學(xué)第一定律，即“分離定律”： 一對(duì)基因在形成配子時(shí)完全按照原樣分離到不同的配子中去，相互不發(fā)生影響。n Mendel遺傳學(xué)第一

8、定律：分離定律在分析了一對(duì)性狀傳遞規(guī)律的基礎(chǔ)上，Mendel進(jìn)一步進(jìn)行了兩對(duì)相對(duì)性狀雜交的遺傳分析。他選擇了這樣兩個(gè)親本進(jìn)行雜交：一個(gè)是雙顯性親本：種子是圓形的，種子的顏色為黃色；一個(gè)是雙隱性親本：種子是皺縮的，種子的顏色為綠色。n Mendel遺傳學(xué)第二定律：自由組合定律“多對(duì)基因的獨(dú)立分配和自由組合定律”：當(dāng)兩對(duì)或更多對(duì)基因處于異質(zhì)接合狀態(tài)時(shí)，它們?cè)谛纬膳渥訒r(shí)的分離是彼此獨(dú)立不相牽連的，同時(shí)分配時(shí)相互間進(jìn)行自由組合。測(cè)交實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1：1：1：1n Mendel遺傳學(xué)第二定律：自由組合定律人類皮膚色素的連續(xù)性變化Mendel遺傳學(xué)定律不能代表所有遺傳因子表現(xiàn)的性狀及遺傳規(guī)律多基因遺傳n Me

9、ndel遺傳學(xué)定律的延伸和變化8.3 遺傳的染色體學(xué)說l 遺傳因子及其獨(dú)立分離與自由組合特性與染色體的行為特性有平行性：基因與染色體的平行關(guān)系基因定位在染色體上 染色體和基因成對(duì)存在； 形成配子時(shí)每對(duì)染色體每對(duì)基因分離； 在配子中，只有每對(duì)染色體一個(gè)染色單體，也只有每對(duì)等位基因中一個(gè)基因。8.4 基因的連鎖和交換 20世紀(jì)初，美國(guó)著名的實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家Morgan及其同事通過果蠅的雜交試驗(yàn)，確立了基因在染色體上的連鎖和交換規(guī)律，被后人稱為遺傳學(xué)第三定律。基因交換導(dǎo)致基因重組 重組率 染色體上各基因間的重組率與基因位點(diǎn)間的距離成正比三點(diǎn)測(cè)交法 遺傳學(xué)圖 8.5 性染色體和伴性遺傳 與性別相關(guān)的特殊形

10、態(tài)的一對(duì)同源染色體稱為性染色體 4種性染色體類型 人的體細(xì)胞中有23對(duì)染色體性連鎖基因伴性遺傳X連鎖遺傳遺傳病果蠅復(fù)眼顏色的遺傳與性連鎖基因定位8.5 性染色體和伴性遺傳 在有些生物中，細(xì)胞分裂：繁殖多細(xì)胞生物的組織分化和生長(zhǎng)發(fā)育，有些分裂，維持機(jī)體的新陳代謝。 細(xì)胞有絲分裂過程包括在間期每個(gè)染色體復(fù)制成兩條相同的染色單體，在分裂時(shí)有規(guī)律地分配到兩個(gè)子細(xì)胞核中。減數(shù)分裂時(shí)，配子母細(xì)胞（二倍體）通過兩次連續(xù)的核分裂，但DNA只復(fù)制一次，因此分裂形成的4個(gè)細(xì)胞中，染色體數(shù)目比配子母細(xì)胞減少了一半。 Mendel遺傳學(xué)第一定律即“分離定律”：一對(duì)基因在形成配子時(shí)完全按照原樣分離到不同的配子中去，相互不發(fā)生影響。Mendel遺傳學(xué)第二定律即“自由組合定律”：當(dāng)兩對(duì)或更多對(duì)基因處于異質(zhì)接合狀態(tài)時(shí)，它們?cè)谛纬膳渥訒r(shí)的分離是彼此獨(dú)立不相牽連的，分配時(shí)相互間進(jìn)行自由組合。 遺傳的染色體學(xué)說闡明了基因位于染色