遺傳細胞學基礎(chǔ)

1、關(guān)于遺傳的細胞學基礎(chǔ)第一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 細胞(cell)是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動的基本單位。生物界除了病毒和噬菌體等最簡單的生物外，所有的植物和動物，不論低等的還是高等的，都是由細胞構(gòu)成的。 在生物的生命活動中，繁殖后代是一個重要的基本特征。 第二章遺傳的細胞學基礎(chǔ)繁衍后代 因此，為了深入研究生物遺傳和變異的規(guī)律及其內(nèi)在機理，有必要對細胞的結(jié)構(gòu)和功能、細胞的分裂方式、以及生物繁殖方式與遺傳表現(xiàn)的關(guān)系進行介紹。 無性繁殖有性繁殖一系列的細胞分裂第二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 細胞的結(jié)構(gòu)和功能根據(jù)細胞結(jié)構(gòu)的復雜程度，可把生物界的細胞概分為兩類：A

2、：原核細胞(prokaryotic cell)B：真核細胞(eukaryotic cell)。第三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 細胞壁成份，蛋白聚糖是原核生物所特有的化學物質(zhì)。 2. 細胞膜的組成和結(jié)構(gòu)與真核細胞相似。 3. 細胞質(zhì)有DNA、RNA、蛋白質(zhì)及其它小分子物質(zhì)，僅有核糖體(ribosome), 不存在線粒體(mitochondria)、葉綠體(chloroplast)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum)、高爾基體(Golgi body)等有膜的細胞器，一、原核細胞組成：4. 無真正的核 DNA存在的區(qū)域稱作擬核 (nucleoid) 第四張，P

3、PT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月各種細菌、藍藻等低等生物由原核細胞構(gòu)成，統(tǒng)稱為原核生物(prokaryote)。第五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、真核細胞 真核細胞不僅含有核物質(zhì)，而且有核結(jié)構(gòu)，即核物質(zhì)被核膜包被在細胞核里。圖示： 第六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月真核生物還含有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等各種由膜包被的細胞器。 除了原核生物以外，所有的高等植物、動物，以及單細胞藻類、真菌和原生動物等都具有這種真核細胞結(jié)構(gòu)，故統(tǒng)稱為真核生物(eukaryote)。 所有的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，以及各種細胞器等。 第七張，P

4、PT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 (一) 細胞膜 細胞膜:包被細胞內(nèi)原生質(zhì)(protoplasm)的一層薄膜，簡稱質(zhì)膜(plasma membrane或plasmalemma)。 細胞膜主要由蛋白質(zhì)和磷脂組成，其中還含有少量的糖類物質(zhì)、固醇類物質(zhì)及核酸等。 質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)：質(zhì)膜是流動性的嵌有蛋白質(zhì)的脂質(zhì)雙分子層的液態(tài)結(jié)構(gòu)，其厚度約為70100mm。圖(植物細胞) 第八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)膜的功能：能主動而有選擇地通透某些物質(zhì)。對于信息傳遞、能量轉(zhuǎn)換、代謝調(diào)控、細胞識別和癌變等方面，都具有重要的作用。圖(質(zhì)膜) 第九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 植物細

5、胞不同于動物細胞，在其細胞質(zhì)膜的外圍有一層由纖維素和果膠質(zhì)等構(gòu)成的細胞壁，對植物細胞和植物體起保護和支持作用。細胞壁上有許多微孔稱胞間連絲，是相鄰細胞間的通道，導致相鄰細胞的原生質(zhì)的連續(xù)，有利于細胞間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運 。圖(胞間連絲)第十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月胞間連絲第十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月(二) 細胞質(zhì) 細胞質(zhì)是在質(zhì)膜內(nèi)環(huán)繞著細胞核外圍的原生質(zhì)膠體溶液，內(nèi)含許多蛋白質(zhì)分子、脂肪、溶解在內(nèi)的氨基酸分子和電解質(zhì)；在細胞質(zhì)中分布著蛋白纖絲組成的細胞骨架(cytoskeleton)及各種細胞器(organelle)。 細胞骨架的主要功能：維持細胞的形狀、運動

6、并使細胞器在細胞內(nèi)保持在適當?shù)奈恢谩?細胞器：是指細胞質(zhì)內(nèi)除了核以外的一些具有一定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的物體。第十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月A 線粒體 在光學顯微鏡下，它呈很小的線條狀、棒狀、或球狀；線粒體是由內(nèi)外兩層膜組成，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，因而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。 現(xiàn)已肯定線粒體、葉綠體、核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等具有重要的遺傳功能。 線粒體含有DNA、RNA和核糖體，具有獨立合成蛋白質(zhì)的能力。線粒體的DNA與其同一細胞的核內(nèi)DNA的堿基成分有所不同 ，呈環(huán)狀

7、DNA分子。因此，認為線粒體與細胞核是兩個不同的遺傳體系。圖(線粒體)第十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月線粒體第十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月B 葉綠體 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、棒狀和泡狀等。主要功能：光合作用即利用光能和CO2合成碳水化合物 葉綠體含有DNA、RNA及核糖體等，并且能分裂增殖，也能夠合成蛋白質(zhì)，還可能發(fā)生的白化突變，這些特征都表現(xiàn)葉綠體具有特定的遺傳功能，是遺傳物質(zhì)的載體之一。圖示：第十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月C 核糖體 核糖體是直徑為20nm的微小細胞器，在細胞質(zhì)中數(shù)量很多。

8、它是蛋白質(zhì)合成的主要場所。 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，也可以附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。在線粒體和葉綠體中也都含有核糖體。 動畫(核糖體)第十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月D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)。把質(zhì)膜和核膜連成一個完整的膜體系，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，也有一些呈囊腔狀或小泡狀。粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（附有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)），是蛋白質(zhì)合成的主要場所。 平滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（不附著核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)），可能與某些激素合成有

9、關(guān)。圖(內(nèi)質(zhì)網(wǎng))。第十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月E 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。與細胞有絲分裂和減數(shù)分裂過程中紡錘絲的形成有關(guān)。 (三) 細胞核 細胞核簡稱為核(nuclear) 。一般為圓球形，但在不同生物和不同組織的細胞中有著很大的差異。核的大小也不同，就植物細胞核的直徑計算，小的不到1m，大的可達600m；一般為525m。 細胞核是遺傳物質(zhì)集聚的主要場所，它對控制細胞發(fā)育和性狀遺傳都起主導作用。 第二十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞核核膜(nuclear membr

10、ane)核仁(nucleolus)：主要是由蛋白質(zhì)和RNA聚集而成 核液(nuclear sap)：核液中含有核仁和染色質(zhì) 染色質(zhì)(chromatin)染色質(zhì)和染色體實際上是同一物質(zhì)在細胞分裂過程中所表現(xiàn)的不同形態(tài)。 染色質(zhì)：染色體在細胞分裂間期所表現(xiàn)的形式，呈纖細的絲狀結(jié)構(gòu)，是DNA和蛋白質(zhì)復合體。第二十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月染色質(zhì)第二十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體：是細胞分裂時出現(xiàn)的，易被堿性染料染色的絲狀或棒狀小體，由核酸和蛋白質(zhì)組成，染色體是生物遺傳物質(zhì)的主要載體。圖：第二十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體是核中最重要

11、而穩(wěn)定的成分，它具有特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和一定的數(shù)目，具有自我復制的能力；并且積極參與細胞的代謝活動，在細胞分裂過程中能出現(xiàn)連續(xù)而有規(guī)律性的變化。 當細胞分裂結(jié)束進入間期時，染色體又逐漸松散而回復為染色質(zhì)， 染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細胞分裂過程中所表現(xiàn)的不同形態(tài)。動畫: 第二十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié)染色體的形態(tài)和數(shù)目一、染色體的形態(tài)特征 染色體是細胞核中最重要的組成部分，在細胞分裂的間期，由于染色體分散于細胞核中，故而一般只看到染色較深的染色質(zhì)，而看不到具一定形態(tài)特征的染色體。 觀察染色體最好的階段是有絲分裂中期和早

12、后期，因為這個階段染色體收縮到最粗最短的程度。第二十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月分析染色體形態(tài)特征的主要目的是區(qū)分、識別染色體各物種染色體都具有特定的數(shù)目與形態(tài)特征。同一物種內(nèi)的各染色體間往往也能夠通過其形態(tài)特征加以區(qū)分、識別。經(jīng)過染色在普通光學顯微鏡下能夠觀察分析并用于染色體識別的特征主要有：染色體的大小(主要指長度)；著絲粒的位置(染色體臂的相對長度)；次縊痕和隨體的有無及位置；等。第二十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體由著絲點、長短臂、主次縊痕和隨體構(gòu)成。示意圖如下：第二十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月(一)、 染色體的大小不同物種間

13、染色體的大小差異很大：長度：0.20-50 m寬度：0.20-2.00 m同一物種不同染色體寬度大致相同染色體大小主要對長度而言。 在進行染色體形態(tài)識別研究時，需要首先將同一物種不同染色體進行區(qū)分、編號；在各個染色體形態(tài)特征中，長度往往是染色體編號的第一依據(jù)：通常由長到短排列染色體。例：人類染色體編號。第二十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月人類染色體的編號(pp12-13)1.按染色體的長度進行排列(分組)；2.按長臂長度進行與著絲點位置排列(M，SM，ST，T)；3.按隨體的有無與大小(通常將帶隨體的染色體排在最前面)。第三十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月(二)、

14、著絲粒 (centromere)和染色體臂(arm)著絲粒：細胞分裂時，紡錘絲附著(attachment)的區(qū)域，又稱著絲點。著絲粒不被染料染色，在光學顯微鏡下表現(xiàn)為染色體上一縊縮部位(無色間隔點)，所以又稱為主縊痕(primary constriction)。著絲粒所連接的兩部分稱為染色體臂。每條染色體的著絲粒在染色體上位置相對固定根據(jù)其位置/兩臂相對長度可將染色體的形態(tài)分為：1. 中間著絲粒染色體2. 近中著絲粒染色體3. 近端著絲粒染色體4. 端著絲粒染色體5. 顆粒狀第三十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 中間著絲粒染色體中間著絲粒染色體(M, metacentric

15、 chromosome)：著絲點位于染色體中部，兩臂長度大致相等；細胞分裂后期由于紡錘絲牽引著絲粒向兩極移動，染色體表現(xiàn)為“V”形。 第三十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 近中著絲粒染色體近中著絲粒染色體(SM, sub-metacentric chromosome)：著絲點偏向染色體一端，兩臂長度不等，分別稱為長臂和短臂；在細胞分裂后期染色體呈“L”形。 第三十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 近端著絲粒染色體近端著絲粒染色體(ST, sub-telocentric chromosome)：著絲點接近染色體的一端，染色體兩臂長度相差很大。細胞分裂后期染色

16、體近似棒狀。第三十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 端著絲粒染色體端著絲粒染色體(T, telocentric chromosome)：著絲點位于染色體的一端，因而染色體只有一條臂；細胞分裂后期呈棒狀。但有人認為真正的端著絲粒染色體可能并不存在，只是由于有些染色體的短臂太短，在光學顯微鏡下看不到而已。第三十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月5. 顆粒狀另外，還有一種形態(tài)比較特殊的染色體，稱為顆粒狀或粒狀染色體。兩條臂都極短，所以整個染色體呈顆粒狀。第三十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體的形態(tài)示意圖(有絲分裂后期)染色體臂長度和著絲粒的位置是染色

17、體識別與編號的另一個重要特征。第三十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)、 染色單體 (chromatid)在有絲分裂中期所觀察到的染色體是經(jīng)過間期復制的染色體，均包含有兩條成分、結(jié)構(gòu)和形態(tài)一致的染色單體。一條染色體的兩個染色單體互稱為姊妹染色單體(sister chromatid)。第三十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體的形態(tài)示意圖(有絲分裂中期)第三十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月(四)、 次縊痕(secondary constriction)和隨體(satellite)某些染色體的一個或兩個臂上往往還有另一個染色較淡的縊縮部位，稱為次縊

18、痕，通常在染色體短臂上。次縊痕末端所帶的圓形或略呈長形的突出體稱為隨體。次縊痕、隨體的位置、大小也相對恒定，可作為染色體的識別標志。次縊痕在細胞分裂時，緊密地與核仁相聯(lián)系。可能與核仁形成有關(guān)，也稱為核仁組織中心(nucleolus organizer).第四十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 在細胞分裂過程中，著絲點對染色體向兩極牽引具有決定性的作用。如果某一染色體發(fā)生斷裂而形成染色體的斷片，則缺失了著絲點的斷片將不能正常地隨著細胞分裂而分向兩極，因而常會丟失。反之，具有著絲點的斷片將不會丟失。 注意：幾個概念主縊痕：著絲點所在的區(qū)域的染色體縊縮部分次縊痕：在某些染色體的一個或兩個

19、臂上還常另外有縊縮部位，染色較淡。第四十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月隨體：某些染色體次縊痕的末端所具有的圓形或略呈長形的突出體。如圖： 第四十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月核仁組織中心 ：染色體的次縊痕一般具有組成核仁的特殊功能，在細胞分裂時，它緊密聯(lián)系著核仁，因而稱為核仁組織中心 。 例如，玉米第6對染色體的次縊痕就明顯地聯(lián)系著一個核仁，也有些生物在一個核中有兩個或幾個核仁。 各種生物的染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)不僅是相對穩(wěn)定的，而且大多數(shù)高等生物是二倍體(diploid)，其體細胞內(nèi)染色體數(shù)目一般是成對存在的。第四十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月同源染

20、色體(homologous chromosome) 形態(tài)和結(jié)構(gòu)相同的一對染色體，稱為同源染色體。圖： 第四十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月非同源染色體(non-homologous chromosome) 形態(tài)結(jié)構(gòu)不同的各對染色體之間，則互稱為非同源染色體。如圖： 同源染色體不僅形態(tài)相同，而且它們所含的基因位點也相同。但在許多物種中有一對同源染色體(性染色體)其形態(tài)和所含基因位點往往是不同的。 第四十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月把生物細胞核內(nèi)全部染色體的形態(tài)特征（染色體長度、著絲點位置、長短臂比、隨體有無等）所進行的分析，也稱為染色體組型分析(genome a

21、nalysis) 。 核型分析(analysis of karyotype) 人類的染色體組型分析，對于鑒定和確診染色體疾病具有重要的作用。例如，人類的染色體有23對(2n = 46)，其中22對為常染色體，另一對為性染色體。 第四十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)人類各對染色體的形態(tài)特征及其染色的顯帶表現(xiàn)，把它們統(tǒng)一地劃分為7組，分別予以編號。第四十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 人類男人的核型第四十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、染色體的數(shù)目各種生物的染色體數(shù)目都是恒定的，而且它們在體

22、細胞中是成對的，在性細胞中總是成單的，通常表示為體細胞（2n)、性細胞（n）。 例如，水稻2n = 24，n = 12；普通小麥2n = 42，n = 21；茶樹2n = 30，n = 15；家蠶2n = 56，n = 28；人類2n = 46，n = 23。 例: 蠶豆2n=12 n=6第五十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 各物種的染色體數(shù)目差異很大，染色體數(shù)目的多少與該物種的進化程度一般并無關(guān)系 。但是染色體的數(shù)目和形態(tài)特征對于鑒定系統(tǒng)發(fā)育過程中物種間的親緣關(guān)系，特別是對植物近緣類型的分類，常具有重要的意義?，F(xiàn)將一些生物的染色體數(shù)目列于下表： 第五十一張，PPT共一百四十頁，

23、創(chuàng)作于2022年6月第五十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月主要的熱帶作物染色體數(shù)目巴西橡膠 2n=36中粒種咖啡 2n=22小粒種咖啡 2n=44可可 2n=20木薯 2n=36香茅 2n=20椰子 2n=32 木菠蘿 2n=56西番蓮 2n=18胡椒 2n= 48、52、 104、128 紅毛丹 2n=22香蕉 2n=33第五十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 有些生物的細胞中除了具有正常恒定數(shù)目的染色體以外，還常出現(xiàn)額外的染色體。通常把正常的染色體稱為A染色體；把這種額外染色體統(tǒng)稱為B染色體，也稱為超數(shù)染色體(supernumerary chromosome)

24、。至于B染色體的來源和功能，尚不甚了解。第五十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 原核生物具有染色體，通常為DNA分子(細菌、大多數(shù)噬菌體和大多數(shù)動物病毒)或RNA分子(植物病毒，某些噬菌體和某些動物病毒)，沒有與組蛋白結(jié)合在一起；在形態(tài)上，有些呈線條狀，有些連接成環(huán)狀。通常在原核生物的細胞里只有一個染色體。第五十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 細胞的有絲分裂 一、細胞周期生物保持生長所必須的三個前提： 首先 細胞體積的增加其次 遺傳物質(zhì)的復制 最后 要有一種機制保證遺傳物質(zhì)能從母細胞精確地傳遞 給子細胞，即

25、細胞分裂。所以說細胞分裂是生物進行生長和繁殖的基礎(chǔ)。第五十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞分裂的方式： 1、無絲分裂(mitosis)： 也叫直接分裂，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。因為在整個分裂過程中看不到紡錘絲，故稱為無絲分裂，是低等生物如細菌等的主要分裂方式。2、有絲分裂(amitosis) 也叫間接分裂，在細胞分裂過程中，由于有紡綞絲的出現(xiàn)故稱為有絲分裂。高等生物的細胞分裂主要是以有絲分裂方式進行。細胞周期主要包括有絲分裂過程及其兩次分裂的間期(interphase)第五十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月間期(interp

26、hase)指細胞上一次分裂結(jié)束到下一次分裂開始之前的時期。特征：染色質(zhì)解螺旋、松散分布在細胞質(zhì)中，核仁染色深。在光學顯微鏡下細胞狀態(tài)不發(fā)生明顯變化(早期有人稱之為靜止期)。事實上細胞處于生理、生化反應高度活躍的階段，其呼吸和合成代謝都非常旺盛。為細胞分裂奠定物質(zhì)和能量基礎(chǔ)：DNA的復制組蛋白的合成能量準備其它物質(zhì)的合成DNA合成是間期最重要的準備，因此一般根據(jù)DNA合成的特點，將間期分為：合成前期(G1)、合成期(S)、合成后期(G2)。第五十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月基因如何控制細胞周期?第一類基因，主要控制細胞周期過程中

27、所需的關(guān)鍵蛋白質(zhì)或者酶的合成。 第二類基因，直接控制細胞進入細胞周期各個時期。 有二類基因控制細胞周期: G1、S、G2、M等各個時期之間都存在著控制點，由這些控制點決定細胞是否進入該時期。 第六十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、有絲分裂過程 有絲分裂包含兩個緊密相連的過程：先是細胞核分裂，即核分裂為兩個；后是細胞質(zhì)分裂，即細胞分裂為二，各含有一個核。 細胞分裂是一個連續(xù)的過程，但為了便于描述起見，一般把核分裂的變化特征分為四個時期，前期、中期、后期和未期。 現(xiàn)把這4個時期描述如下： 第六十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2

28、022年6月 當染色體呈可見的細線時標志著細胞分裂開始，進入細胞分裂前期。前期可以觀察到細胞內(nèi)發(fā)生下列變化：每個染色體兩條染色質(zhì)線(染色單體)開始螺旋化、卷曲；著絲粒尚未復制分裂，因而螺旋、卷曲逐漸可見的兩條染色單體同一個著絲粒聯(lián)結(jié)；核仁、核膜逐漸解體，前期結(jié)束時核仁消失。 有絲分裂過程1.前期(prophase)第六十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 核仁、核膜消失標志著細胞分裂中期開始。主要特征：染色單體進一步螺旋、收縮直至呈最短、最粗的狀態(tài);紡錘絲形成一個三維的結(jié)構(gòu)，稱為紡錘體(spindle)；紡錘絲與染色體的著絲點附著，并牽引染色體，使其著絲粒均勻分成在垂直于兩極的一個

29、平面上，常將這個平面稱為赤道板(或赤道面)染色體臂自由分布在赤道面的兩側(cè)。染色體形態(tài)穩(wěn)定，排列均勻，是研究染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期。有絲分裂過程2.中期(metaphase)第六十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月有絲分裂中期染色體形態(tài)圖第六十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1有絲分裂過程3.后期(anaphase)后期就是從著絲粒分裂到染色單體到達兩極的過程。特征：由于紡錘絲的牽引作用，著絲粒發(fā)生分裂；每條染色體的兩條染色單體，分別由紡錘絲拉向兩極；兩極都具有相同的染色(單)體數(shù)。第六十八張，PPT共一百四十頁，

30、創(chuàng)作于2022年6月有絲分裂過程4.末期(telophase)染色體到達兩極后核膜、核仁重建；染色體解螺旋化，呈松散狀態(tài)；細胞質(zhì)分裂，細胞板形成。第六十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月有絲分裂過程示意圖第七十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月動物細胞有絲分裂的模式圖第七十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月實際上，細胞分裂是一個連續(xù)的過程：間期復制，前期螺旋，中期排列，后期分裂，末期子細胞形成。2n2n 核分裂四個時期的動畫過程：第七十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月有絲分裂過程中的一些特殊情況： 1、細胞核進行多次重復的分裂，而細胞質(zhì)卻不分裂，

31、因而形成具有很多游離核的多核細胞。 2、核內(nèi)染色體分裂，即染色體中的染色線連續(xù)復制，但其細胞核本身不分裂，結(jié)果加倍了的這些染色體都留在一個核里，這就稱為核內(nèi)有絲分裂(endomitosis)。第七十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月核內(nèi)有絲分裂動畫：第七十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 核內(nèi)有絲分裂的另一種情況是染色體中的染色線連續(xù)復制后，其染色體并不分裂，后緊密聚集在一起，因而形成多線染色體。（動畫) 果蠅唾腺染色體，就是典型的多線染色體。 唾腺染色體比一般細胞的染色體粗10002000倍，長100200 倍，染色體上呈現(xiàn)許多深淺明顯不同的模紋和條帶。 這種巨型染

32、色體的條帶結(jié)構(gòu)在遺傳學的研究上具有重大的意義。 第七十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、有絲分裂的遺傳學意義可從兩個方面來理解： 核內(nèi)染色體準確復制、分裂，為兩個子細胞的遺傳組成與母細胞完全一樣打下基礎(chǔ)； 染色體復制產(chǎn)生的兩條姊妹染色單體分別分配到兩個子細胞中，子細胞與母細胞具有相同的染色體數(shù)目和組成。通過有絲分裂維持了生物個體的正常生長和發(fā)育(組織及細胞間遺傳組成的一致性)；并且保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性(單細胞生物及無性繁殖生物個體間及世代間的遺傳組成的一致性)。第七十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié)細胞的減數(shù)分裂(meiosis)減數(shù)分裂是性母細胞成熟

33、時，配子形成過程中所發(fā)生的一種特殊的有絲分裂，又稱成熟分裂(maturation division)。其結(jié)果是產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的性細胞，所以稱為減數(shù)分裂。減數(shù)分裂的特殊性表現(xiàn)在：具有一定的時間性和空間性：生物個體性成熟后，動物性腺和植物造孢組織細胞中進行。連續(xù)進行兩次分裂：遺傳物質(zhì)經(jīng)過一次復制，連續(xù)兩次分裂，導致染色體數(shù)目的減半。同源染色體在第一次分裂前期(前期I，PI)相互配對(paring)，也稱為聯(lián)會(synapsis)；并且在同源染色體間發(fā)生片段的交換。第七十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 一、 減數(shù)分裂的過程(一)、間期(前間期, preinterphase)(二)

34、、減數(shù)第一分裂 (meiosis I)(三)、中間期 (interkinesis)(四)、減數(shù)第二分裂 (meiosis)前期I 中期I 后期I 末期I前期II 中期II 后期II 末期II第七十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程 間期(interphase)性母細胞進入減數(shù)分裂前的間期稱為前減數(shù)分裂間期，也稱為前間期。這一時期是為性細胞進入減數(shù)分裂作準備。其準備的內(nèi)容包括：染色體復制；有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化.特征：持續(xù)時間比有絲分裂間期長，特別是合成期較長；合成期間往往僅有約99.7%的DNA完成合成，而其余的0.3%在偶線期合成。 第七十九張，PPT共一百四

35、十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程前期 I (prophase I, PI)這一時期細胞內(nèi)變化復雜，所經(jīng)歷的時間較長，細胞核比有絲分裂前期核要大些。根據(jù)核內(nèi)變化特征，可進一步分為五個時期：(1). 細線期(leptotene，PI1).(2). 偶線期(zygotene，PI2).(3). 粗線期(pachytene，PI3).(4). 雙線期(diplotene，PI4).(5). 終變期(diakinesis，PI5).第八十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程細線期(leptonene，PI1)染色體開始螺旋收縮，在光學顯微鏡下呈細長線狀；有時可以

36、較為清楚地計數(shù)染色體數(shù)目。這時每個染色體含有兩染色單體，由著絲點連接，但在光學顯微鏡下還不能分辨染色單體。第八十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程偶線期(zygotene，PI2)同源染色體的對應部位相互開始緊密并列，逐漸沿縱向配對在一起，稱為聯(lián)會(synapsis)。細胞內(nèi)2n條染色體可配對形成n對染色體。配對的兩條同源染色體稱為二價體(bivalent)。細胞內(nèi)二價體(n)的數(shù)目就是同源染色體的對數(shù)。第八十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月聯(lián)會復合體(synaptonemal complex)的結(jié)構(gòu)兩條同源染色體在聯(lián)會時形成一種特殊的結(jié)構(gòu)聯(lián)會復合

37、體，其構(gòu)成如圖所示：兩條同源染色體的主要部分(染色質(zhì)DNA)分布在聯(lián)會復合體的外側(cè)；中間部分(中央成分，central element)以蛋白質(zhì)為主，也包含部分DNA (稱為橫絲) 。第八十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程粗線期(pachytene，PI3)隨著染色體的進一步螺旋，二價體逐漸縮短加粗，二價體具有四條染色單體，所以又稱為四合體或四聯(lián)體(tetrad)；聯(lián)會復合體的結(jié)構(gòu)完全形成； 姊妹染色單體與非姊妹染色單體； 非姊妹染色單體間成交換，導致同源染色體發(fā)生片段交換(exchange)，導致同源染色體間發(fā)生遺傳物質(zhì)重組(recombination)。第

38、八十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月粗線期細胞形態(tài)圖第八十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月非姊妹染色單體片斷交換第八十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月非姊妹染色單體片斷交換第八十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1一、 減數(shù)分裂的過程雙線期(diplotene，PI4)染色體繼續(xù)縮短變粗；非姊妹染色單體之間由于螺旋卷縮而相互排斥，同源染色體局部開始分開；非姊妹染色單體間的交換部位仍由橫絲連接，因而同源染色體間仍由一至二個交叉(chiasmata)聯(lián)結(jié)。第八十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于

39、2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程終變期(diakinesis，PI5)染色體進一步濃縮，縮短變粗；同源染色體間排斥力更大，交叉向二價體兩端移動，逐漸接近于末端，該過程稱為交叉端化(terminalization)。二價體在核內(nèi)分散分布，因而常用以鑒定染色體數(shù)目，二價體數(shù)目就是同源染色體的對數(shù)。第九十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體交叉動態(tài)變化第九十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程中期 I(metaphase I, MI)核仁和核膜消失，紡錘體形成，紡錘絲附著在著絲點上并將二價體拉向赤道板位

40、置。每個二價體的兩同源染色體分布在赤道板的兩側(cè)，同源染色體的著絲點分別朝向兩極，赤道板位置上是將同源染色體相連交叉部分(已經(jīng)端化)。在二價體趨向赤道板的過程中，兩 條同源染色體的排列方向(著絲粒取向)是隨機的。從紡錘體的極面觀察，n個二價體分散排在赤道板的附近，因而這也是可用于鑒定染色體數(shù)目的重要時期之一。第九十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月中期 I 二價體的隨機取向如果某生物有兩對同源染色體：AA和BB，產(chǎn)生的性細胞具有AA中的一條和BB中的一條。非同源染色體在性細胞中可能有22=4種組合（配子）。第九十五張，PPT共一百四

41、十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程后期 I(anaphase I, AI)紡錘絲牽引染色體向兩極運動，使得同源染色體末端脫開，一對同源染色體分別移向兩極。每極具有一對同源染色體中的一條(共有n條染色體)，使得子細胞中染色體數(shù)目從2n減半到n。此過程并不進行著絲粒分裂，沒有發(fā)生染色單體分離；每條染色體都仍然具有兩個染色單體，并且由著絲粒相連。第九十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程末期 I(telophase I, TI)染色體到達兩極之后，松散、伸長、變細(但通常并不完全解螺旋)；核仁、核膜逐漸形成

42、(核分裂完成)，產(chǎn)生兩個子核。細胞質(zhì)也隨之分裂，兩個子細胞形成，稱為二分體(dyad)。第九十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程 中間期(interkinesis)中間期是減數(shù)分裂的兩次分裂之間的一個間歇。此時期與有絲分裂的間期相比有顯著不同：時間很短暫。在許多動物之中，甚至沒有明顯的停頓和間歇存在。不進行DNA復制，中間期前后細胞中DNA的含量也沒有變化。染色體的螺旋化程度較高。第一百張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 減數(shù)分裂的過程 減數(shù)第二分裂(meiosis)減數(shù)第二分裂是第一分裂所產(chǎn)生的

43、兩個子細胞繼續(xù)進行同步分裂，與有絲分裂沒有實質(zhì)區(qū)別, 仍可分為前、中、后、末四個時期：第一百零一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1前期II (prophase II) 每個染色體有兩條染色單體，著絲點仍連接在一起，但染色單體彼此散得很開。如圖： 第二次分裂 第一百零二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2中期II (metaphase II) 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。 第一百零三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月3后期II (anaphase II) 著絲點分裂為二，各個染色單體由紡錘絲分別拉向兩極。 第一百零四張，P

44、PT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月4、末期II (telophase II) 拉到兩級的染色體形成新的子核，同時細胞質(zhì)又分為兩部分。這樣經(jīng)過兩次分裂，形成四個子細胞，這稱為四分體(tetrad)或四分孢子(tetraspore)。各細胞的核里只有最初細胞的半數(shù)染色體，即從2n減數(shù)為n。如圖： 第一百零五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月減數(shù)分裂過程(動畫) 第一百零六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百零七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月動物細胞減數(shù)分裂的模式圖第一百零八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 減數(shù)分裂的遺傳學意義（1）保證了親

45、代與子代之間染色體數(shù)目的恒定性。雙親性母細胞(2n)經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生性細胞(n)，實現(xiàn)了染色體數(shù)目的減半；雌雄性細胞融合產(chǎn)生的合子(及其所發(fā)育形成的后代個體)就具有該物種固有的染色體數(shù)目(2n)，保持了物種的相對穩(wěn)定。子代的性狀遺傳和發(fā)育得以正常進行。第一百零九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）為生物的變異提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。減數(shù)分裂中期 I，二價體的兩個成員的排列方向是隨機的，所以后期 I 分別來自雙親的兩條同源染色體隨機分向兩極，因而所產(chǎn)生的性細胞就可能會有2n種非同源染色體的組合形式(染色體重組，recombination of chromosome)。另一方面，非姊妹

46、染色單體間的交叉導致同源染色體間的片段交換(exchange of segment)，使子細胞的遺傳組成更加多樣化，為生物變異提供更為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)(染色體片斷重組，recombination of segment)。同時這也是連鎖遺傳規(guī)律及基因連鎖分析的基礎(chǔ)。二、 減數(shù)分裂的遺傳學意義第一百一十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 動畫第一百一十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié)配子的形成和受精 1、無性生殖(asexual reproduction)，是通過親本營養(yǎng)體的分割而產(chǎn)生許多后代個體，這一方式也稱為營養(yǎng)體生殖。 生物的生殖方式有兩種：2、有性生殖(sexu

47、al reproduction)，是通過親本的雌配子和雄配子受精而形成合子，隨后進一步分裂、分化和發(fā)育而產(chǎn)生后代。這是最普遍而重要的生殖方式，大多數(shù)動、植物都是有性生殖的。 高等生物有性生殖是通過親本雌雄配子受精而形成合子，隨后進一步分裂，分化和發(fā)育而產(chǎn)生后代。 第一百一十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 雄性個體從其生殖腺中生成精原細胞（2n)，通過有絲分裂、減數(shù)分裂 形成四個精子（n) 。 一、雌雄配子的形成1. 高等動物都是雌雄異體的 雌性個體從其生殖腺中生成卵原細胞（2n)，通過有絲分裂、減數(shù)分裂 形成一個卵細胞（n) 和三個極體（解體） 。第一百一十三張，PPT共一百四

48、十頁，創(chuàng)作于2022年6月高等動物雌雄配子形成過程第一百一十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2.高等植物有性生殖的全部過程都是在花器里進行的。 包括減數(shù)分裂產(chǎn)生卵細胞和精子，也包括受精結(jié)合為合子，還包括合子經(jīng)過一系列有絲分裂產(chǎn)生種子。第一百一十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月雄蕊和雌蕊內(nèi)的孢原細胞經(jīng)過一系列的有絲分裂和分化，最后經(jīng)過減數(shù)分裂發(fā)育成為雄性配子和雌性配子，即精子和卵細胞。如圖：第一百一十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 授粉過程就是指成熟的花粉粒落在雌蕊柱頭上。1、自花授粉同一朵花內(nèi)或同株上花朵間的授粉。 2、異花授粉不同株的花朵間授粉。

49、二、受精受精：雄配子 (精子) 與雌配子 (卵細胞) 融合為一個合子。植物在受精前有一個授粉的過程授粉方式可分為兩大類：第一百一十七張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月植物雙受精： 成熟的花粉粒落在雌蕊柱頭上，花粉粒萌發(fā)出花粉管，穿過花柱、子房和 珠孔，伸入胚囊，一個精核(n)與卵細胞(n)受精結(jié)合為合子(2n)，將來發(fā)育成胚，另一精核(n)與兩個極核(n)受精結(jié)合為胚乳核(3n)，將來發(fā)育成胚乳的過程。（動畫） 通過雙受精后發(fā)育成種子，種子的主要組成部分是胚，胚乳和種皮。胚和胚乳都是通過受精而形成的，但種皮或果皮，它們都是母本花朵的營養(yǎng)組織，與雙受精過程并沒有聯(lián)系。一個正常種子胚，胚

50、乳和種皮的染色體數(shù)目分別為2，3和2 。第一百一十八張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、直感現(xiàn)象根據(jù)雙受精過程，已知胚乳細胞是3n，其中2n來自極核(母本），n來自精核（父本）。例如，以玉米黃粒的植株花粉給白粒的植株授粉，當代所結(jié)子即表現(xiàn) ？ 粒性狀。 1. 胚乳直感(xenia)或花粉直感在3n胚乳的性狀上由于精核的影響而直接表現(xiàn)父本的某些性狀的現(xiàn)象。單子葉植物的種子常出現(xiàn)這種胚乳直感現(xiàn)象。父本的黃第一百一十九張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 果實直感 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。例如，棉花纖維是由種皮細胞延伸的。在一些雜交試驗中，

51、當代棉籽的發(fā)育常因父本花粉的影響，而使纖維長度、纖維著生密度表現(xiàn)出一定的果實直感現(xiàn)象。 四、無融合生殖 雌雄配子不發(fā)生核融合的一種無性生殖方式，稱為無融合生殖(apomixis)。它被認為是有性生殖的一種特殊方式或變態(tài)。第一百二十張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月無融合生殖可以概分為兩大類 （一）營養(yǎng)無融合生殖 營養(yǎng)的無融合生殖包括那些代替有性生殖的營養(yǎng)生殖類型。例如，大蒜的總狀花序上常形成近似種子的氣生小鱗莖，可代替種子而生殖。 （二）無融合結(jié)子 無融合結(jié)子是指能產(chǎn)生種子的無融合生殖。主要包括單倍配子體無融合生殖(haploid gametophyte apomixis)、二倍配子

52、體無融合生殖(diploid gametophyte apomixis)和不定胚(adventitious embryony)三種類型。 第一百二十一張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1單倍配子體無融合生殖（也稱單性生殖）指雌雄配子體不經(jīng)過正常受精而產(chǎn)生單倍體胚(n)的一種生殖方式。 孤雌生殖過程中授粉是必要的條件。卵細胞雖然沒有受精，而能發(fā)育成單倍體胚，但它的極核細胞卻必須受精才能發(fā)育成胚乳。 (1)孤雌生殖：從 未經(jīng)受精卵細胞發(fā)育成個體的現(xiàn)象。(2)孤雄生殖：在傳粉之后，卵細胞消失，由精核單獨 發(fā)育成單倍體植株。精子入卵后尚未與卵核融合，而卵核即發(fā)生退化、解體，雄核取代了卵核地位

53、，在卵細胞質(zhì)內(nèi)發(fā)育成僅具有父本染色體的胚。（二）無融合結(jié)子類型 第一百二十二張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月孤雌生殖過程第一百二十三張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2二倍配子體無融合生殖 指從二倍體的配子體發(fā)育而成孢子體的那些無融合生殖類型。3不定胚 不定胚是最簡單的一種方式。它直接由珠心或珠被的二倍體細胞產(chǎn)生為胚，完全不經(jīng)過配子階段。這種現(xiàn)象在柑桔類中往往是與配子融合同時發(fā)生的。 （二）無融合結(jié)子類型 第一百二十四張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）單性結(jié)實它是在卵細胞沒有受精，但在花粉的刺激下，果實也能正常發(fā)育的現(xiàn)象 。葡萄和柑桔的一些品系常有自然發(fā)生

54、的單性結(jié)實。利用生長素代替花粉的刺激也可能誘導單性結(jié)實，番茄、煙草和辣椒等植物就有這種現(xiàn)象。第一百二十五張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月在上述的各種無融合生殖的方式中，有些可形成單倍體的胚，從而分離出各種遺傳組成的后代；有些可以形成二倍體的胚，從而產(chǎn)生與親本遺傳組成相同的后代。因此，在植物育種工作，如何利用無融合生殖特點，大量培育單倍體植株，或固定雜種優(yōu)勢的遺傳組成，已經(jīng)成為一項重要的研究課題。 第一百二十六張，PPT共一百四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第六節(jié) 生活周期（不要求掌握、自學） 即個體發(fā)育全過程。一般有性生殖的動物和植物的生活周期就是指從合子到個體成熟和死亡所經(jīng)歷的一系列發(fā)育階段。各種生物的生活周期是不相同的。 世代交替：生物的無性世代與有性世代交替出現(xiàn)的現(xiàn)象 有性生殖的生物的生活周期大多數(shù)是包括一個有性世代和一個無性世代，這樣二者交替發(fā)生，圖（世代交替） 。生活周期(life cycle)，即個體發(fā)育全過程。任何生物都具有一定