遺傳學(xué)-2遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)

第二章遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)

本章重點(diǎn)

1．細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能。

*

2．染色體的形態(tài)特征和數(shù)目。

*3．細(xì)胞的有絲分裂、減數(shù)分裂。

第一節(jié)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能一、原核細(xì)胞1．細(xì)胞組成：

細(xì)胞壁：蛋白聚糖等；

細(xì)胞膜：磷脂、蛋白質(zhì)等；

細(xì)胞質(zhì)：核糖體等；

核區(qū)：DNA、RNA等。2．原核生物：各種細(xì)菌、藍(lán)藻等低等生物由原核細(xì)胞構(gòu)成，統(tǒng)稱為原核生物（prokaryote）。生物

細(xì)胞

原生質(zhì)質(zhì)膜（細(xì)胞膜）原生質(zhì)體

細(xì)胞壁細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)核膜染色質(zhì)

核仁

非膜相結(jié)構(gòu)

核糖體中心體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)線粒體

葉綠體

液泡溶酶體高爾基體

膜相結(jié)構(gòu)

非膜相結(jié)構(gòu)

二、真核細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)真核生物（eukaryote

）三、不同類型細(xì)胞間的比較第二節(jié)染色體的形態(tài)和數(shù)目

蠶豆（2n=12）1．重要性:

(1).幾乎所有生物細(xì)胞中均存在染色體；(2).真核生物染色體均有其特定的形態(tài)特征，在細(xì)胞分裂的中期和早后期最為明顯和典型；(3).中期染色體分散排列在赤道板上，故通常以這個(gè)時(shí)期進(jìn)行染色體形態(tài)的識(shí)別和研究。一、染色體的形態(tài)特征:2．形態(tài):

(1).組成:著絲粒、長(zhǎng)臂和短臂；(2).著絲點(diǎn)對(duì)于細(xì)胞分裂時(shí)染色體向兩極牽引具有決定性作用；(3).次縊痕、隨體是識(shí)別特定染色體的重要標(biāo)志；

(4).某些次縊痕具有組成核仁的特殊功能。5m

蠶豆：有絲分裂中期染色體（排列于赤道面上，箭頭表示兩條大染色體）

。

次縊痕主縊痕3．類型:

4．大小:

(1).各物種差異很大，染色體大小主要指長(zhǎng)度，同一物種染色體寬度大致相同。植物:

長(zhǎng)約0.2~50ｍ、

寬約0.2~2.0ｍ。

大麥（2n=14）但雙子葉植物中牡丹屬和鬼臼屬也具

有較大的染色體。

(2).高等植物中單子葉植物的染色體一般

比雙子葉植物要大些。動(dòng)物的染色體一般比較大，如果蠅和人類等。5ｍ鬼臼芍藥單子葉植物間差異：

玉米、小麥、大麥和黑麥>水稻。10m普通小麥細(xì)胞中期染色體（2n=42）5μm

大麥細(xì)胞中期染色體（2n=14）4μm

4μm

草棉2n=26

中棉2n=26陸地棉2n=52海島棉2n=524μm

4μm

5μm

（2n=38）（2n=20）（2n=24）5μm

(2n=8)人染色體（2n=46）各生物的染色體不僅形態(tài)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，而且其數(shù)目

成對(duì)。

同源染色體：形態(tài)和結(jié)構(gòu)相同的一對(duì)染色體。

異源染色體：這一對(duì)染色體與另一對(duì)形態(tài)結(jié)構(gòu)不同的

染色體，互稱為異源染色體。5．類別:根據(jù)染色體長(zhǎng)度、著絲點(diǎn)位置、長(zhǎng)短

臂比、隨體有無(wú)等特點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。6．染色體編號(hào):10μ

（2n=12）細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)粗線期的染色體長(zhǎng)度人類染色體核型分析特征：嚴(yán)重智力遲鈍、馬鞍鼻和斜視眼,發(fā)生頻率約為1/600~700。二、染色體數(shù)目

長(zhǎng)白山瓶爾小草不同的物種染色體數(shù)目差異很大：染色體數(shù)目最少一種動(dòng)物：螞蟻2n=2染色體數(shù)目最少一種植物：雛菊，2n=4植物：棕櫚2n=596中國(guó)毛冠鹿（2n=46）通過(guò)連續(xù)的易位集中小染色體進(jìn)化成哺乳類動(dòng)物中染色體數(shù)目最少的物種（印度毛冠鹿，2n=7）。兩種鹿的外形較相似。2．體細(xì)胞（2n）是性細(xì)胞（n）的一倍；生物染色體的一般特點(diǎn)：

1．?dāng)?shù)目恒定；3．與生物進(jìn)化的關(guān)系：無(wú)關(guān)。可用于物種間的分類；4．染色體數(shù)目恒定也是相對(duì)的（如單子葉植物的種子胚乳、快速生長(zhǎng)的細(xì)胞等）。三、原核生物的染色體形態(tài)、結(jié)構(gòu)和數(shù)目

通常原核生物細(xì)胞里只有一個(gè)染色體，且DNA含量低于真核生物。例如:

大腸桿菌E.coli只有一個(gè)環(huán)狀染色體：其DNA含核苷酸對(duì)為3×106，長(zhǎng)度1.1mm。

蠶豆配子中染色體(n=6)的核苷酸對(duì)為2×1010，長(zhǎng)度6000mm。

豌豆配子中染色體(n=7)的核苷酸對(duì)為3×1010，長(zhǎng)度10500mm。第三節(jié)細(xì)胞的有絲分裂

間期一、細(xì)胞周期分裂期MG1期：第一個(gè)間隙，主要進(jìn)行細(xì)胞體積的增長(zhǎng)，并為DNA合成作準(zhǔn)備。不分裂細(xì)胞則停留在G1期,也稱為G0期。S期：DNA合成時(shí)期。G2期：DNA合成后至細(xì)胞分裂開始之前的第二個(gè)間隙，為細(xì)胞分裂作準(zhǔn)備。M期：細(xì)胞分裂期。

一般S期時(shí)間較長(zhǎng)，且較穩(wěn)定；G1

和G2

變化也較大。因物種、細(xì)胞種類和生理狀態(tài)的不同而異。

哺乳動(dòng)物離體培養(yǎng)細(xì)

胞的有絲分裂周期,G1為

10小時(shí)，S為9小時(shí),G2為

4小時(shí)，間期共長(zhǎng)23小時(shí)。

而細(xì)胞分裂期

M全長(zhǎng)只

有1小時(shí)。G2二、細(xì)胞分裂過(guò)程

1.

無(wú)絲分裂（amitosis）亦稱直接分裂。

細(xì)胞核拉長(zhǎng)后縊裂為二

細(xì)胞質(zhì)分裂

2個(gè)子細(xì)胞

染色體分裂無(wú)規(guī)律

整個(gè)過(guò)程看不到紡錘絲。高等植物某些生長(zhǎng)迅速部分可以發(fā)生：

小麥莖節(jié)部分和番茄葉腋發(fā)生新枝處；

一些腫瘤和愈傷組織常發(fā)生無(wú)絲分裂。

2.

有絲分裂（mitosis）：

在整個(gè)過(guò)程染色體會(huì)產(chǎn)生有規(guī)律的變化：核分裂為二

細(xì)胞質(zhì)分裂，二個(gè)子細(xì)胞各含一個(gè)核。根據(jù)核分裂的變化特征可以將有絲分裂分為四個(gè)時(shí)期：間期

前期

中期

后期

末期。蕓苔類：絨氈層多核細(xì)胞

3.有絲分裂的特殊情況:正常：間期DNA復(fù)制

2個(gè)染色單體

著絲點(diǎn)裂開

染色體

核分裂

胞質(zhì)分裂

間期DNA復(fù)制。這一過(guò)程發(fā)生異常的后果：

⑴.多核細(xì)胞：細(xì)胞核多次分裂而細(xì)胞質(zhì)

不分裂形成具有很多游離核的多核細(xì)胞。

果蠅幼蟲唾腺細(xì)胞巨型染色體⑵.核內(nèi)有絲分裂：核內(nèi)染色體中染色線連續(xù)復(fù)制，但著絲點(diǎn)不裂開

形成多線染色體。

例如雙翅昆蟲搖蚊、果蠅幼蟲唾腺細(xì)胞出現(xiàn)巨型染色體，

其染色體中染色質(zhì)線可多達(dá)1000條以上，并具有不同的

條紋和條帶。

三、有絲分裂的意義:1.

生物學(xué)意義：*增加細(xì)胞數(shù)目和體積；*

維持個(gè)體正常生長(zhǎng)和發(fā)育、保證物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。2.

遺傳學(xué)意義：

⑴.

復(fù)制的各對(duì)染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個(gè)子細(xì)胞中

子、母細(xì)胞具有同樣質(zhì)量和數(shù)量的染色體；⑵.

核內(nèi)各染色體準(zhǔn)確復(fù)制為二

兩個(gè)子細(xì)胞的遺傳基礎(chǔ)

與母細(xì)胞完全相同。

第四節(jié)細(xì)胞的減數(shù)分裂

1．概念:減數(shù)分裂：性母細(xì)胞成熟時(shí)配子形成過(guò)程中發(fā)生的一種

特殊有絲分裂

使體細(xì)胞染色體數(shù)目減半。一、減數(shù)分裂（meiosis）過(guò)程：例如:水稻2n=24、玉米2n=20、茶樹2n=30

減數(shù)分裂

n=12

n=10

n=15

n（卵）

n（精）

2n（體）

受精作用可保證物種染色體數(shù)恒定。

2．特點(diǎn):

(1).各對(duì)同源染色體在細(xì)胞分裂前期配對(duì)（或聯(lián)會(huì)）；(2).細(xì)胞分裂過(guò)程中包括兩次分裂:

第一次分裂中染色體減數(shù)，這次分裂的前期較復(fù)雜，又可細(xì)分為五期（細(xì)線期→偶線期→粗線期→雙線期→

終變期）；

第二次分裂染色體等數(shù)。細(xì)線期：出現(xiàn)長(zhǎng)如線的染色體，著絲點(diǎn)連著2條染色單體。偶線期：同源染色體配對(duì)，出現(xiàn)聯(lián)會(huì)，聯(lián)會(huì)的一對(duì)染色體稱二價(jià)體。粗線期：進(jìn)一步變短、變粗，二價(jià)體包含4條染色單體，形成四聯(lián)體。雙線期：繼續(xù)縮短變粗，同源染色體出現(xiàn)分離，出現(xiàn)一個(gè)或數(shù)個(gè)交叉。終變期：同源染色體相互分開，二價(jià)體兩端移動(dòng)，分散在整個(gè)核內(nèi)。同源染色體聯(lián)會(huì)、交叉、分離細(xì)線期偶線期粗線期雙線期終變期偶線期局部百合減數(shù)分裂前期I

的5個(gè)時(shí)期聯(lián)

會(huì)復(fù)合體細(xì)線期偶線期粗線期雙線期終變期偶線期局部水稻：粗線期染色體5

玉米減數(shù)分裂粗線期小麥減數(shù)分裂粗線期細(xì)線期

1.生物生活周期和配子形成過(guò)程中必要階段；二、減數(shù)分裂的意義:2.最后形成雌雄性細(xì)胞，各具半數(shù)染色體（n）；

雌雄性細(xì)胞受精（n

n

）

合子（

2n）

全數(shù)染色體

保證親子代間染色體數(shù)目的恒定和

物種的相對(duì)穩(wěn)定性。

3.在中期I

各對(duì)同源染色體排列在赤道板上，在后期I

染色體是隨機(jī)分別拉向二極自由組合。

n對(duì)染色體，非同源染色體分離時(shí)的可能組合數(shù)為2n，如：

水稻n=12，故組合數(shù)為2n=212=4096；

茶n=15，組合數(shù)

為215=32768。

4.

各對(duì)同源染色體的非姐妹染色單體間片斷可發(fā)生各種方式的交換

可為生物變異提供物質(zhì)基礎(chǔ)

利于生物生存及進(jìn)化

為人工選擇提供