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1、贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,1,第1节 核酸是遗传物质 第2节 染色体的形态、结构和数目 第3节 细胞分裂 第4节 配子的形成和受精 第5节 生活周期,第2章 遗传物质的存在形式其传递,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,2,一、 DNA是遗传物质的间接证据 二、 DNA是遗传物质的直接证据 (一)、 细菌转化试验 (二)、 噬菌体侵染与繁殖试验 (三)、 烟草花叶病毒感染和繁殖实验,第1节 核酸是遗传物质,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,3, DNA含量的恒定性； DNA代谢的稳定性； 存在的普遍性； 基因突变与紫外线诱变波长的关系。,一、 DNA是遗传物质的间接证据,贵州
2、大学生科院 谢爱林,2007.8,4,(一)、 细菌转化试验 肺炎双球菌 光滑型（S型）：SI、SII、SIII 有毒性 粗糙型（R型）：RI、RII、RIII 无毒性 由于菌株间含有不同的多糖和蛋白质，感染动物以后诱导生成的抗体不同，区分为SI、SII、SIII 等；R型由S型突变而来，相应为RI、RII、RIII 等。 1928年Griffith实验：,二 DNA是遗传物质的直接证据,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,5, 1944年，Avery重复了上述实验，并把SIII型的DNA，Pr，夹膜提取物分别加入RII型培养基，结果只有DNA使少量RII型转化为SIII型，并能稳定的遗传下
3、去。说明引起转化的物质是DNA。 上述工作是遗传学和生物化学发展史上的一个里程碑。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,6,1952年，Hershey等用放射性同位素标记 32P标记T2噬菌体的 DNA（DNA中无S） 35S标记T2噬菌体的 Pr（Pr中无P）,（二）噬菌体侵染大肠杆菌实验,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,7,（三） 烟草花叶病毒（TMV）感染实验,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,8,（三） 烟草花叶病毒（TMV）感染实验 Frankel-Conrat, Singer (1956) 试验,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,9,第2节 染色体的形态、结构和数目
4、,生物的遗传 子代与亲代相似 雌雄配子起到桥梁作用 含父本和母本的染色体 染色体携带亲本的遗传信息,因此，了解染色体对于深入认识遗传规律具有重要意义,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,10,一、染色体的形态结构 二、染色体的分子结构 三、染色体的数目和大小 四、特化染色体,第2节 染色体的形态、结构和数目,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,11,细胞分裂间期，能被碱性染料染色的纤细网状物染色质；,一、染色体的形态结构,分裂期，染色质逐步成为有明显形态和结构的染色体。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,12,真核生物染色体是以DNA与碱性蛋白质结合的形式存在。,原核生物染色体是以DN
5、A裸露的形式存在。,一、染色体的形态结构,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,13,染色体的形态结构与数目在细胞分裂过程中有一系列规律性变化。,识别染色体的形态特征的最佳时期是细胞有丝分裂中期和早后期。这时染色体收缩程度最大，形态最稳定，并且分散排列、易于计数。,一、染色体的形态结构,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,14,一、染色体的形态结构,主缢痕 臂 次缢痕 随体,染色单体 染色质线,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,15,1 主缢痕,着丝粒不会被染料染色，所以在光学显微镜下表现为染色体上一缢缩部位(无色间隔点)，所以又称为主缢痕(primary constriction)。
6、着丝粒：一种盘状结构，2条染色单体连接的部位。 着丝点：主缢痕处的一种内部结构，纺锤丝接触的部位。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,16,各染色体着丝粒的位置相对稳定，因而根据着丝粒的位置将染色体分为：,中间着丝粒染色体 近中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体 端着丝粒染色体 粒状染色体,1 主缢痕,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,17,染色体的形态类型,注：臂比：长臂长度/短臂长度；短臂长度/染色体总长度,1 主缢痕,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,18,某些染色体的一个或两个臂上往往还具有另一个染色较淡的缢缩部位，称为次缢痕(secondary constriction) ，
7、通常在染色体短臂上。次缢痕的末端的圆形或略长形的突出体，称为随体（satellite） 次缢痕在细胞分裂时，紧密地与核仁相联系。与核仁的形成有关，因此也称为核仁组织中心(nucleolus organizer)。 次缢痕、随体的位置、大小也相对恒定，可以作为染色体识别的标志。 不是所有染色体都有次缢痕 玉米, 6；小麦，1B, 6B；人类，13，14，15，21，22,2 次缢痕与随体,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,19,3 臂染色体的主体,染色是染料分子与染色质线中DNA分子结合，使染色质线在光学显微镜下呈一定的颜色。,如果DNA链存在状态不同，与染料间反应也将有所不同； DNA链的
8、密度不同，一定区域内结合染料分子的量不同，染色深浅也将有所不同。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,20,通常根据间期染色反应，染色质分为异染色质和常染色质。 异染色质(heterochromatin)：在细胞间期染色质线中，染色很深的区段。 常染色质(euchromatin)：染色质线中染色很浅的区段。,3 臂染色体的主体,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,21,常染色质和异染色质比较,结构差异:两者结构上连续，化学性质上没有差异，只是核酸螺旋化程度(密度)不同。异染色质在间期的复制晚于常染色质，间期仍然高度螺旋化状态，紧密卷缩 所以染色很深；而常染色质区处于松散状态，染色质密度较低
9、，因此染色较浅。 这种同一染色体染色深浅不同的现象称为异固缩(heteropycnosis),功能差异:遗传信息的表达(转录)主要在间期进行，并需要染色质局部解螺旋态。 常染色质间期活跃表达，带有重要的遗传信息。 异染色质在遗传功能上是惰性的，一般不编码蛋白质，主要起维持染色体结构完整性的作用。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,22,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,23,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,24,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,25,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,26,组成性异染色质与兼性异染色质,组成性(constitutive). 构成染色体的特
10、殊区域，如：着丝点部位等； 在所有组织、细胞中均表现异固缩现象； 只与染色体结构有关，一般无功能表达；,兼性(facultative). 可存在于染色体的任何部位； 在一些组织中不表现异固缩现象(象常染色质一样正常表达)，而在其它组织中表现异固缩现象(完全不表达)； 携带组织特异性表达的遗传信息 例如，哺乳动物的X染色体。其中一条X染色体表现为异染色质，完全不表达其功能，而另一条X染色体则表现为功能活跃的常染色质。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,27,4 端粒,端体/端粒(telomere)：端粒是染色体臂末端的特化部分。端粒在染色体中没有明显的外部形态特征，但往往表现对碱性染料着色较
11、深。 对染色体DNA分子末端起封闭、保护作用； 防止DNA酶酶切； 防止发生DNA分子间融合； 保持DNA复制过程中的完整性。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,28,二、 染色体的分子结构,化学组成 (1) DNA：约占30%，每条染色体一个双链DNA分子。是遗传信息的载体，也就是所谓的遗传物质 (2)蛋白质：组蛋白(histone)：呈碱性，结构稳定；与DNA结合形成并维持染色质结构； 非组蛋白：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不完全清楚，可能与基因表达的调控有关。 (3)可能存在少量的RNA,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,29,二、 染色体的分子结构,贝克等(Bak AL,
12、1977)：染色体四级结构模型理论能够在一定程度上解释染色质状态转化的过程,核小体+连接丝 螺线体(solenoid) 超螺线体(super-solenoid) 染色体,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,30,二、 染色体的分子结构,串珠模型：染色质的基本结构单位是核小体、连接丝(linker) 。每个基本单位约180-200个核苷酸对(碱基对, bp-base pair)。 核小体(nucleosome), 又称纽体(-body)(约11nm)。 组蛋白：H2A、H2B、H3、H4四种组蛋白各两分子的八聚体，直径约10nm。 DNA链：DNA双螺旋链盘绕于组蛋白八聚体表面1.75圈，约合
13、146bp. 连接丝是长5060bp的DNA，与组蛋白H1结合。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,31,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,32,二、染色体的分子结构,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,33,染色体形成过程中长度与宽度的变化,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,34,不同生物物种的染色体数目是生物物种的特征，相对恒定；体细胞中染色体成对存在(2n)，而配子中染色体数目是体细胞中的一半(n)。,三、 染色体的数目和大小,体细胞中形态结构相同、遗传功能相似的一对染色体称为同源染色体(homologous chromosome)。两条同源染色体分别来自生物双亲。 形态结
14、构上有所不同的染色体间互称为非同源染色体(non-homologous chromosome)。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,35,黑麦体细胞中具有14条染色体(2n=14)，即7对同源染色体；配子中则有7条染色体(n=7)，这7条染色体间就互称为非同源染色体。,三、 染色体的数目和大小,马蛔虫，2n=2；瓶儿小草属，2n=8001200,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,36,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,37,染色体数目一般与物种进化程度没有关系；但对鉴别亲缘关系有重要意义。 如小麦属：2n=14，28，42。其近缘属也是7的倍数关系。,三、 染色体的数目和大小,贵州
15、大学生科院 谢爱林,2007.8,38,不同物种间染色体的大小差异很大，长度的变幅为(0.2-50 m)，宽度的变幅为(0.2-2.0 m)。 同一物种不同染色体宽度大致相同，其染色体大小主要对长度而言。,三、 染色体的数目和大小,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,39,每一生物的染色体数目、大小及其形态特征都是特异的，这种特定的染色体组成称为染色体组型或核型（karyotype）。,*染色体组型分析,按照染色体的数目、大小和着丝粒位置、臂比、次缢痕、随体等形态特征，对生物核内的染色体进行配对、分组、归类、编号、进行分析的过程称为染色体组型分析或核型分析（karyotype analysi
16、s）。,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,40,染色体带形分析：通过一系列特殊的处理，使得螺旋化程度和收缩方式不同的染色体区段发生不同的反应，再经过染色，使其呈现不同程度的染色区段(往往是异染色质区段被染色)。而这些处理和染色方法就称为染色体分带、显带(chromosome banding) 或 染色体分染(differtial staining of chromosome)。,*染色体组型分析,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,41,男性分带G带,*染色体组型分析,模式图,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,42,原位杂交,贵州大学生科院 谢爱林,2007.8,43,四、 特化染色体多线染色体,双翅目昆虫(摇蚊、果蝇)的幼虫唾液腺、肠、马氏管等的细胞中存在巨
