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1、 第2章遗传的细胞学基础 第1节真核细胞的基本结构体系第2节细胞周期与有丝分裂第3节减数分裂第4节配子发生和性别决定 学习目标 区分生物膜与细胞膜 载体与受体 细胞外基质与核基质 染色质与染色体 同源染色体与姐妹染色单体等名词概念 比较有丝分裂与减数分裂的异同并掌握其生物学意义简述精子和卵的发生过程及染色体数目的变化特点 第一节真核细胞的基本结构体系 电镜下结构 真核细胞的三大结构体系 生物膜系统细胞骨架系统遗传信息表达系统 一 生物膜系统 概念 细胞膜 核膜以及内质网 高尔基体 线粒体等细胞器 都是由膜构成的 这些膜的化学组成相似 基本结构大致相同 统称为生物膜 单层膜 双层膜 线粒体 叶绿
2、体 核膜 细胞膜 内质网 高尔基体 液泡膜 溶酶体 单层膜 双层膜 线粒体 叶绿体 核膜 细胞膜 内质网 高尔基体 液泡膜 溶酶体 单层膜 双层膜 线粒体 叶绿体 核膜 功能特点 一定的流动性 选择透过性 糖蛋白分子 生物膜的液态镶嵌模型 一 细胞膜 细胞的外表面包被有一层单位膜 使细胞具有了一定的形态 这就是细胞膜或称质膜 细胞膜主要由蛋白质和脂类组成 细胞膜是细胞的边界 它限定细胞的范围 与细胞的渗透 识别 信息传递等特性有关 二 线粒体 动力工厂 线粒体是细胞进行有氧呼吸和供能的场所电镜下由内外两层膜围成 是动物细胞中核外唯一含有DNA的细胞器 三 内膜系统1 内质网 物质运输的通道 内
3、质网是由一层单位膜构成的网状结构 广泛分布在细胞质中 分为两类 即粗面内质网和滑面内质网 内质网与核膜外层相连 内质网腔与两层核膜之间的腔相通 内质网与细胞膜相连 滑面内质网与脂质 糖类代谢有关粗面内质网主要与蛋白质的合成有关 2 高尔基体 加工 包装车间 1 结构是由一层单位膜构成的扁平囊 小囊泡 大囊泡组成的圆盘状结构 2 高尔基体的功能 与细胞分泌有关 合成和运输多糖 糖脂和糖蛋白 还与溶酶体的形成有关 3 溶酶体 细胞内的消化器官 结构 是由一层单位膜包围着的 含有多种酸性水解酶的囊泡状结构的细胞器 功能 溶酶体在细胞内具有消化 防御和保护作用 是细胞内的消化器官 肿瘤 类风湿性关节炎
4、 休克 发热和矽肺等疾病均与溶酶体有关 核糖体 蛋白质的合成场所 核糖体为非膜相结构 是细胞中数量最多 体积最小的细胞器 电镜下 为椭圆形结构 由大亚基和小亚基构成 核糖体既可以游离在细胞质中 也可以附着在内质网上 二 细胞骨架 细胞为什么能维持一定的形态 推测有细胞骨架存在 人 有一定的形态是由于有骨骼系统作为支架 细胞骨架是指真核细胞中由微管 微丝和中等纤维等蛋白质成分构成的一个复合的网架系统 细胞骨架 核骨架 细胞骨架的功能 细胞的骨架是指真核细胞中的蛋白纤维网架体系 包括微管 微丝和中等纤维等 是无膜的结构 主要功能是维持细胞的一定形态 保持细胞内部结构的有序性 还与细胞运动 物质运输
5、 能量转换 信息传递 细胞分裂和分化等生命活动密切相关 三 遗传信息表达系统 DNA 蛋白质 RNA 蛋白质复合体是细胞遗传信息载体与表达系统 构成了细胞遗传信息储存与复制 核酸转录与蛋白质翻译的体系 一 染色质和染色体 染色质 细胞间期核内伸展开的DNA 蛋白质纤维 染色体 有丝分裂阶段 染色质高度螺旋化 紧密盘绕折叠的产物 DNA deoxyribonucleicacid 组蛋白 H1 H2A H2B H3 H4 蛋白质非组蛋白染色质 染色体 分裂间期 分裂期 螺旋化 染色质和染色体是同一遗传物质在细胞间期和分裂期的两种不同形态 染色体的基本单位是核小体 核小体由核心颗粒和DNA长链构成
6、核心颗粒 由四种组蛋白 H2A H2B H3 H4 各2个分子构成八聚体 外面围绕约140碱基对组成的DNA链缠绕1 75圈形成扁圆形核小体 连接区 相邻两个核小体间由50 60bp的DNA相连 其上还结合1个组蛋白H1 细胞核 d 6 m 染色体 2n 46 DNA 总长2m 四级结构 由超螺线管再缠绕折叠 中期染色体 两条染色单体 直径1400nm 5 三级结构 螺线管进一步折叠螺旋化 超螺线管 直径0 4 m 40 二级结构 串珠进一步螺旋化 每6个核小体一个螺旋 螺线管 直径30nm 6 一级结构 无数个核小体通过一条DNA分子串联起来 串珠状纤维 7 螺线管和超级螺线管 螺线管进一步
7、折叠螺旋化 超螺线管三级结构 每六个核小体围成1个螺旋二级结构 四级结构 中期染色体 长度压缩万倍 使大量的遗传信息在细胞分裂过程中 储藏在有限的空间中 常染色质和异染色质 二 核仁 核糖体 核基质 细胞核是细胞的真核细胞中体积最大 功能最重要的细胞器 主要功能是储存和复制遗传信息 控制细胞的代谢 生长 分化和繁殖等活动 核内除了染色质以外 还有核仁核基质 核膜外还有核糖体 核仁 主要功能是核糖体亚单位装配和rRNA转录核基质 又称核液 无定形物质 与DNA复制关系密切 核糖体 蛋白质的合成场所 核糖体为非膜相结构 是细胞中数量最多 体积最小的细胞器 电镜下 为椭圆形结构 由大亚基和小亚基构成
8、 核糖体既可以游离在细胞质中 也可以附着在内质网和核膜上 第二节细胞周期与有丝分裂 有丝分裂是人类及其他真核生物细胞增殖的基本形式 组成生物体的所有细胞都来自受精卵细胞无数次的有丝分裂 细胞分裂是有周期性的 细胞从上一次有丝分裂结束开始到下一次有丝分裂结束为止所经历的过程称为细胞增殖周期 细胞周期包括间期和分裂期 间期分为G1 S期和G2 分裂期包括前期 中期 后期和末期 一 有丝分裂 Mitosis 有丝分裂 一个细胞分裂产生两个在遗传上与亲代完全相同的细胞的过程 特点 DNA 染色体复制1次 细胞分裂1次 产生2个子细胞 染色体数目仍是2n 意义 子代细胞保持了与亲代细胞相同的遗传物质 从
9、而保证了机体所有细胞的染色体数目恒定 细胞从上一个有丝分裂结束到下一个有丝分裂结束的全过程 细胞周期 cellcycle G1期 RNA和蛋白质合成 是进入S期的前提 S期 DNA合成复制 G2期 加速合成RNA和蛋白质 为M期准备 分裂期 前期中期后期末期 间期 前期 prophase 染色质折叠变粗 核仁 核膜消失 中期 metaphase 典型染色体 排列于赤道板 纺锤体形成 并与染色体着丝粒相连 后期 anaphase 着丝粒纵裂 染色单体分别移向两极 末期 telephase 染色体移至两极并分散成染色质 核膜 核仁再现 细胞膜凹陷 有丝分裂的荧光显微图像 有丝分裂的特征和意义 有丝
10、分裂的特征 染色体复制1次 细胞分裂1次 遗传物质平均分配给2个子细胞 有丝分裂的重要意义 使子细胞间与母细胞的遗传物质保持一致 保证了机体各细胞间染色体形态 结构和数目的相对恒定 即保证了遗传的连续性和稳定性 第三节减数分裂 减数分裂 meiosis 是指有性繁殖过程中 生殖细胞在成熟阶段发生的一种特殊的有丝分裂 故又称为成熟分裂 基本特征是染色体复制一次而细胞连续分裂两次 结果1个母细胞产生了4个子细胞 每个子细胞的染色体数为母细胞的一半 因此称为减数分裂 减数分裂 Meiosis 减数分裂 生殖细胞的分裂方式 由此产生男性和女性的配子 即精子和卵子 特点 生殖细胞形成过程中 成熟分裂 染
11、色体 DNA复制1次 细胞连续2次分裂 形成精子或卵细胞 染色体数目减半 2n 1n 单倍体 包括 减数分裂 减数分裂 减数分裂 前期 分五段 细线期 偶线期 粗线期 双线期 终变期 中期 四分体排列形成赤道板 纺锤丝与着丝粒相连并朝向两极 后期 同源染色体彼此分离 分离律 非同源染色体随机分配到子细胞中去 自由组合律 末期 染色体达两极 核膜 仁重新出现 形成两个子细胞 N 减数分裂前期I 1 细线期 leptotenestage 特点 1 染色质 螺旋化 染色体 呈细丝状 2 染色体已复制 但看不到双重性 3 染色体端粒开始与核膜附着斑相连 核膜 仁 核 2 偶线期 zygotenesta
12、ge NO二价体特点 1 同源染色体发生配对 联会 synapsis 联会复合体 二价体 同源染色体 homologouschromosome 是指大小 形态结构相同 一条来自父方 一条来自母方的一对染色体 3 粗线期 pachytenestage 特点 1 染色体变粗 二价体 四分体 tetrad 2 非姐妹染色单体之间发生交换 交叉 染色体重组 基因重组 互换的细胞学基础 NO 四分体 4 双线期 dipleoidstage NO交叉端化特点 1 联会的同源染色体相互排斥 并分离 2 互换后的染色体之间仍存交叉 交叉端化 5 终变期 diakinnesisstage CM特点 1 染色体高
13、度螺旋化 短 粗 2 核仁 核膜消失 纺锤体形成 3 交叉移至末端 互换片段 中期I中心体纺锤体特点 1 四分体排列形成赤道板2 纺锤体与染色体着丝粒盘连接 后期I特点 1 同源染色体彼此分离 分离律 2 非同源染色体随机分配到子细胞 自由组合律 自由组合 223 末期INO特点 1 两组染色体分别到达两极 2 一个细胞变成两个细胞 染色体数目减半 3 核仁 核膜重新出现 减数分裂II 减数分裂I完成后 经过暂短的间期 或不经过间期 不经染色体复制而进入减数分裂II 与细胞的有丝分裂过程相似 减数分裂 前期II 核仁 核膜消失 每个C中有n个二分体 中期II 各二分体排列在赤道板上 后期II
14、二分体着丝粒纵裂 姐妹染色单体分离 移向两极 末期II 单分体到达两极 形成两个 四个 子细胞 减数分裂的意义 保证人类染色体数目在遗传中的恒定 精子和卵染色体减半为23条 精子和卵子结合形成受精卵 受精卵又恢复为46条染色体 是遗传学规律的细胞学基础 同源染色体分离 是孟德尔分离定律的细胞学基础 非同源染色体的随机组合 是孟德尔自由组合律的细胞学基础 同源染色体中非姐妹染色单体的交换是摩尔根连锁互换规律的细胞学基础 是遗传复杂性的细胞学基础 第四节 配子发生和性别决定 精子发生 三阶段 1 有丝分裂增殖期 2 减数分裂期 3 精子形成 分化 卵子发生 三阶段 1 增殖期 2 生长期 3 成熟
15、期 精子 卵子发生比较 出生后至青春期前 排卵后至受精前 受精 Fertilization 受精 指成熟获能后的精子与卵细胞结合形成受精卵的过程 发生部位 输卵管壶腹部 二 人类性别决定人类性别是细胞中的性染色体决定的 但决定个体的表型性别是Y染色体 y上有一个睾丸决定因子 在短臂上 基因 testisdeterminingfactor TDF 有男性化的强烈作用 是性别决定的关键基因 人类的性别决定示意图 性染色异常的个体 核型为47 XXY或核型为48 XXXY 他们的表型均为男性 但是一个不正常的男性 没有Y染色体的个体 如核型为45 0X 其表型为女性 但是一个不正常的女性 目标检测
16、细胞内的动力工厂指的是 A 线粒体B 高尔基体C 溶酶体D 内质网蛋白质合成运输的通道指的是 A 线粒体B 高尔基体C 溶酶体D 内质网有丝分裂前期正常人体细胞含 条染色体 A 23B 46C 92D 22同源染色体联会发生在 A 有丝分裂前期B 有丝分裂中期C 减数分裂前期 D 减数分裂 中期 A D B C 果蝇的体细胞有8条染色体 它的初级卵母细胞 次级卵母细胞和卵细胞的染色体数是 A 8 8 2B 16 8 4C 16 8 8D 8 4 4在正常情况下 高等动物成对的染色体存在于 A 配子B 卵子C 初级卵母细胞D 次级卵母细胞一个初级卵母细胞经过成熟分裂形成 A 4个卵细胞B 2个卵细和2个极体C 3个卵细胞和1个极体D 1个卵细胞和3个极体卵原细胞经过有丝分裂而增殖形成的子细胞是 A 初级卵母细胞B 次级卵母细胞C 卵原细胞D 卵细胞有丝分裂末期的正常人体细胞含 条染色体 A 23B 46C 92D 22 D C D C B
