《绪言、第二章遗传的细胞学基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《绪言、第二章遗传的细胞学基础（125页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、杨进文,遗 传 学,(第三版）,第一章 绪 言,&1.1 遗传学研究的对象和任务 &1.2 遗传学的发展 &1.3 遗传学在科学和生产发展中的作用,&1.1 遗传学研究的对象和任务,遗传学(Genetics)是研究生物遗传和变异的科学。,遗传和变异是生物界最普遍和最基本的两个特征。,以微生物、植物、动物、人类为对象，研究它们的遗传 和变异。,一、遗传学研究对象,变异(variation)指亲代与子代之间、子代个体间的不相同的方面.,遗传(heredity)：指亲代与子代相似的现象。,遗传和变异的表现都与环境具有不可分割的关系。,遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。,生物有遗传特性
2、，才能繁衍后代，保持物种的相对稳定。 生物有变异，才能使物种不断发展和进化。经过人工选 择，才能育成适应生产需要的各种新品种。,遗传是相对的、保守的，而变异是绝对的、发展的。,二、遗传学研究的任务,1. 阐明生物遗传和变异的现象及其表现的规律。 2. 深入探索遗传和变异的原因及其物质基础，揭露其内在的规律。 3. 指导动物、植物和微生物的育种实践，提高医学水平。,即，不仅要认识生物遗传和变异的客观规律，而且要能动地运用这些规律，使之成为改造生物的有力武器。,三、遗传学的特点,1、 理论性和哲理性较强 2、研究方法复杂而先进 3、涉及的知识面广,&1.2 遗传学的发展简史,特点：1.对遗传现象的
3、认识很早，但对遗传规律阐明很迟。,一、19世纪以前，人们对遗传、变异的认识和研究,2.遗传学学科的形成很晚，但形成后发展很快。,处于无意识选种阶段，并没有对遗传、变异的理论和规律进行过研究。,二、19世纪以后，人们对遗传、变异的认识和研究,1、拉马克 用进废退和获得性状遗传等学说。 2、达尔文发表物种起源著作，提出自然选择和人工选择的进化学说。 3、孟德尔首次提出分离和独立分配两个遗传基本规律 。 1900年两规律的重新发现，被公认为是遗传学建立和开始发展的一年。但是，遗传学是贝特生于1906首先提出的。 4. 狄弗里斯于1901- 1903年发表了“突变学说”。 5. 贝特生等在香豌豆杂交试
4、验中发现性状连锁现象。,6. 约翰生于1909年发表了“纯系学说”，最先提出“基因” 一词 。 7. 1910年以后，摩尔根等用果蝇为材料 ，提出连锁遗传规律 。 8. 在二十世纪三十年代，提出了杂种优势的遗传假说。 9. 1930年至1932年费希尔等人，奠定了数量遗传学和群体遗传学的数学分析基础。 11. 20世纪五十年代前后，证实了染色体是由DNA、蛋白质和少量RNA所组成，其中DNA是主要的遗传物质。,10. 1941年比德尔(Beadle，G. W.)等人提出“一个基因 一个酶”的假说， 从而发展了微生物遗传学和生化遗 传学。,13. 20世纪七十年代初，分子遗传学已成功地进行人工
5、分离基因和人工合成基因，开始建立了遗传工程这 一个新的研究领域。,14. 20世纪90年代初美国率先实施的”人类基因组计划”， 进入”后基因组时代”。,12. 1953年瓦特森和克里克，提出DNA分子结构模式理 论 。（转折点）,&1.3 遗传学在科学和生产发展中的作用,遗传学的深入研究，不仅直接关系到遗传学本身的发展；而且在理论上对于探索生命的本质和生物的进化，对于推动整个生物科学和有关科学的发展都有着巨大的作用。,1.遗传学在自然科学中作用，认识和阐述生命现象和提示生命本质，特别是对生物进化的机理有重要的作用。 生命本质：蛋白质与核酸组成的DNA的自我复制。,2.遗传学来源于微生物、动植物
6、生产实践，又指导于运用于微生物、动植物育种工作。在生产实际上，遗传学对农业科学起着直接的指导作用。,3. 遗传学在医学中也同样起着重要的指导作用。,由于遗传学所研究的对象是生物的一个最基本的特征，在揭露生命的本质方面以及在改造生物方面具在特别重要的意义，所以现在它已成为生物科学的中心，也是生物科学中学术思想最活跃的一个领域。,第二章 遗传的细胞学基础,第一节 细胞的结构和功能,第二节 染色体的形态和数目,第三节 细胞的有丝分裂,第四节 细胞的减数分裂,第五节 配子的形成和受精,第六节 生活周期,细胞(cell)是生物体结构和生命活动的基本单位。生物界除了病毒和噬菌体等最简单的生物外，所有的植物
7、和动物，不论低等的还是高等的，都是由细胞构成的。,在生物的生命活动中，繁殖后代是一个重要的基本特征。,第二章 遗传的细胞学基础,繁衍后代,因此，为了深入研究生物遗传和变异的规律及其内在机理，有必要对细胞的结构和功能、细胞的分裂方式、以及生物繁殖方式与遗传表现的关系进行介绍。,第一节 细胞的结构和功能,根据细胞结构的复杂程度，可把生物界的细胞概分为两类：,一、原核细胞,细胞结构,A：原核细胞(prokaryotic cell),B：真核细胞(eukaryotic cell)。,细胞壁(cell wall),细胞膜(plasma membrane),细胞质(cytoplasma),拟核 (nucl
8、eoid),1. 细胞壁成份，蛋白聚糖是原核生物所特有的化学物质。,2. 细胞膜的组成和结构与真核细胞相似。,3. 细胞质有DNA、RNA、蛋白质及其它小分子物质，不存在线粒体(mitochondria)、叶绿体(chloroplast)、内质网(endoplasmic reticulum)、高尔基体(Golgi body)等有膜的细胞器，仅有核糖体(ribosome)。,原核细胞组成：,4. DNA存在的区域称作拟核 (nucleoid),各种细菌、蓝藻等低等生物由原核细胞构成，统称为原核生物(prokaryote)。,二、真核细胞,真核细胞不仅含有核物质，而且有核结构，即核物质被核膜包被在
9、细胞核里。图示：,真核生物还含有线粒体、叶绿体、内质网等各种由膜包被的细胞器。,除了原核生物以外，所有的高等植物、动物，以及单细胞藻类、真菌和原生动物等都具有这种真核细胞结构，故统称为真核生物(eukaryote)。,所有的真核细胞都由细胞膜与外界隔离，细胞内有起支持作用的细胞骨架，以及各种细胞器等。,(一) 细胞膜,细胞膜:包被细胞内原生质(protoplasm)的一层薄膜，简称质膜(plasma membrane或plasmalemma)。,细胞膜主要由蛋白质和磷脂组成，其中还含有少量的糖类物质、固醇类物质及核酸等。,质膜的结构：质膜是流动性的嵌有蛋白质的脂质双分子层的液态结构，其厚度约为
10、70100mm。图(植物细胞),质膜的功能：能主动而有选择地通透某些物质。对于信息传递、能量转换、代谢调控、细胞识别和癌变等方面，都具有重要的作用。图(质膜),植物细胞不同于动物细胞，在其细胞质膜的外围有一层由纤维素和果胶质等构成的细胞壁，对植物细胞和植物体起保护和支持作用。细胞壁上有许多微孔称胞间连丝，是相邻细胞间的通道，导致相邻细胞的原生质的连续，有利于细胞间的物质转运 。,图(胞间连丝),胞间连丝,(二) 细胞质,细胞质是在质膜内环绕着细胞核外围的原生质胶体溶液，内含许多蛋白质分子、脂肪、溶解在内的氨基酸分子和电解质；在细胞质中分布着蛋白纤丝组成的细胞骨架(cytoskeleton)及各
11、种细胞器(organelle)。,细胞骨架的主要功能：维持细胞的形状、运动并使细胞器在细胞内保持在适当的位置。,细胞器：是指细胞质内除了核以外的一些具有一定形态、结构和功能的物体。,A 线粒体,在光学显微镜下，它呈很小的线条状、棒状、或球状；,线粒体是由内外两层膜组成，含有多种氧化酶，能进行氧化磷酸化，可传递和贮存所产生的能量，因而成为细胞里氧化作用和呼吸作用的中心，是细胞的动力工厂。,现已肯定线粒体、叶绿体、核糖体和内质网等具有重要的遗传功能。,线粒体含有DNA、RNA和核糖体，具有独立合成蛋白质的能力。线粒体的DNA与其同一细胞的核内DNA的碱基成分有所不同 ，呈环状DNA分子。因此，认为
12、线粒体与细胞核是两个不同的遗传体系。图(线粒体),线粒体,B 叶绿体,叶绿体是绿色植物细胞中所特有的一种细胞器。叶绿体的形状有盘状、球状、棒状和泡状等。,主要功能：光合作用即利用光能和CO2合成碳水化合物,叶绿体含有DNA、RNA及核糖体等，并且能分裂增殖，也能够合成蛋白质，还可能发生的白化突变，这些特征都表现叶绿体具有特定的遗传功能，是遗传物质的载体之一。图示：,C 核糖体,核糖体是直径为20nm的微小细胞器，在细胞质中数量很多。它是蛋白质合成的主要场所。,核糖体是由大约40的蛋白质和60的RNA所组成，其中RNA主要是核糖体核糖核酸(rRNA)，故亦称为核糖蛋白体。,核糖体可以游离在细胞质
13、中或核里，也可以附着在内质网上。在线粒体和叶绿体中也都含有核糖体。,D 内质网,是在真核细胞质中广泛分布的膜相结构。把质膜和核膜连成一个完整的膜体系，为细胞空间提供了支架作用。,内质网是单层膜结构。它在形态上是多型的，不仅有管状，也有一些呈囊腔状或小泡状。,粗糙内质网（附有核糖体的内质网），是蛋白质合成的主要场所。,平滑型内质网（不附着核糖体的内质网），可能与某些激素合成有关。图(内质网)。,内质网,E 中心体,中心体是动物和某些蕨类及裸子植物细胞特有的细胞器。与细胞有丝分裂和减数分裂过程中纺锤丝的形成有关。,(三) 细胞核,细胞核简称为核(nuclear) 。一般为圆球形，但在不同生物和不同
14、组织的细胞中有着很大的差异。核的大小也不同，就植物细胞核的直径计算，小的不到1m，大的可达600m；一般为525m。,细胞核是遗传物质集聚的主要场所，它对控制细胞发育和性状遗传都起主导作用。,染色质和染色体实际上是同一物质在细胞分裂过程中所表现的不同形态。,染色质：染色体在细胞分裂间期所表现的形成，呈纤细的丝状结构，是DNA和蛋白质复合体。,染色质,染色体：是细胞分裂时出现的，易被碱性染料染色的丝状或棒状小体，由核酸和蛋白质组成，染色体是生物遗传物质的主要载体。图：,染色体是核中最重要而稳定的成分，它具有特定的形态结构和一定的数目，具有自我复制的能力；并且积极参与细胞的代谢活动，在细胞分裂过程
15、中能出现连续而有规律性的变化。,当细胞分裂结束进入间期时，染色体又逐渐松散而回复为染色质， 染色质和染色体是同一物质在细胞分裂过程中所表现的不同形态。动画:,第二节 染色体的形态和数目,一、染色体的形态特征,染色体是细胞核中最重要的组成部分，在细胞分裂的间期，由于染色体分散于细胞核中，故而一般只看到染色较深的染色质，而看不到具一定形态特征的染色体。,观察染色体最好的阶段是有丝分裂中期和早后期，因为这个阶段染色体收缩到最粗最短的程度。,染色体由着丝点、长短臂、主次缢痕和随体构成。示意图如下：,根据着丝点的位置可以将染体色进行分类如下：,1. 中间着丝点染色体,着丝点位于染色体的中间，成为中间着丝
16、点染色体(metacentric chromosome)，两臂大致等长。,2. 近中着丝点染色体,着丝点较近于染色体的一端，成为近中着丝点染色体(sub-metacentric chromosome)，则两壁长短不一，形成为一个长臂和一个短臂 。,着丝点靠近染色体末端，成为近端着丝点染色体(acrocentric chromosome)，则有一个长臂和一个极短的臂 。,3. 近端着丝点染色体,在细胞分裂过程中，着丝点对染色体向两极牵引具有决定性的作用。如果某一染色体发生断裂而形成染色体的断片，则缺失了着丝点的断片将不能正常地随着细胞分裂而分向两极，因而常会丢失。反之，具有着丝点的断片将不会丢失。,注意：,几个概念,主缢痕：着丝点所在的区域的染色体缢缩部分,次缢痕：在某些染色体的一个或两个臂上还常另外有缢缩部位，染色较淡。,随体：某些染色体次缢痕的末端所具有的圆形或略呈长形的突出体。如图：,核仁组织中心 ：,染色体的次缢痕一般具有组成核仁的特殊功能，在细胞分裂时，它紧密联系着核仁，因而称为核仁组织中心 。,例如，玉米第6对染色体的
