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1、专题三：遗传的细胞学基础专题三：遗传的细胞学基础一、减数分裂一、减数分裂进行进行有性生殖有性生殖有性生殖有性生殖的生物的生物原始生殖细胞原始生殖细胞 成熟成熟生殖细胞生殖细胞细胞细胞连续分裂两次连续分裂两次连续分裂两次连续分裂两次，而染色体而染色体只复制一次只复制一次只复制一次只复制一次对象对象:时期时期:特点特点:结果结果:1.减数分裂的概念减数分裂的概念成熟生殖细胞中的染色体比原始生殖细成熟生殖细胞中的染色体比原始生殖细胞中的染色体数目胞中的染色体数目减少一半减少一半减少一半减少一半有有丝丝分分裂裂精细胞精细胞联会联会四分体四分体精子精子初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精原
2、精原细胞细胞精原精原细胞细胞同源染色同源染色体分离体分离同源染色体同源染色体姐妹染色单体姐妹染色单体一条染色体复制后形成一条染色体复制后形成的两条完全一样的染色的两条完全一样的染色单体，由着丝点连在一单体，由着丝点连在一起。起。配对配对的两个染色体，形的两个染色体，形状和大小一般相同，一状和大小一般相同，一个来自父方，一个来自个来自父方，一个来自母方。母方。aabbccddAABB1个四分体个四分体=对同源染色体对同源染色体=条染色体条染色体=条染色单体条染色单体四分体中的非姐妹染色单体常常发生交叉互换四分体中的非姐妹染色单体常常发生交叉互换124次级精母细胞次级精母细胞2N4N精原细胞精原细
3、胞DNA变变化化曲曲线线初级精母细胞初级精母细胞精子细胞精子细胞次级精母细胞次级精母细胞2N4N精原细胞精原细胞染色体数目变化曲线染色体数目变化曲线初级精母细胞初级精母细胞精子细胞精子细胞减减后期细胞中染色体数与体细胞中的染色体数相等后期细胞中染色体数与体细胞中的染色体数相等课堂思考课堂思考:某生物的体细胞中有某生物的体细胞中有24条染色体，分析：条染色体，分析：（1）有丝分裂中期染色体数是（）有丝分裂中期染色体数是（），染色单），染色单体数是（体数是（），后期的着丝点数是（），后期的着丝点数是（）。）。（2）减数第一次分裂后期，着丝点数是（）减数第一次分裂后期，着丝点数是（），），染色单体数
4、是（染色单体数是（）（3）减数第二次分裂后期，染色体数是（）减数第二次分裂后期，染色体数是（），），减数第二次分裂末期染色体数是（减数第二次分裂末期染色体数是（）24484824482412例某动物减数分裂所产生的一个极体中，染例某动物减数分裂所产生的一个极体中，染色体数为色体数为M个，核个，核DNA分子数为分子数为N个，又已知个，又已知MN，则该动物的一个初级卵母细胞中的染色，则该动物的一个初级卵母细胞中的染色体数和体数和DNA分子数分别是（分子数分别是（）AM和和NB2M和和2NC2M和和4ND4M和和2NB一数一数染染色色体体数数目目奇数奇数偶数偶数二看二看同同源源染染色色体体有同有同源
5、染源染色体色体无同无同源染源染色体色体三判断三判断同同源源染染色色体体行行为为减减减数分裂和有丝分裂图像鉴别减数分裂和有丝分裂图像鉴别技巧：一数二看三判断技巧：一数二看三判断染色体散乱分布染色体散乱分布联会、四分体、交叉互换联会、四分体、交叉互换有丝分裂前期有丝分裂前期减减前期前期染色体的着丝点排列染色体的着丝点排列在赤道板上在赤道板上同源染色体排列在同源染色体排列在赤道板两侧赤道板两侧着丝点分裂，姐妹染着丝点分裂，姐妹染色单体分开色单体分开同源染色体分开，非同同源染色体分开，非同源染色体自由组合源染色体自由组合染色体散乱分布染色体散乱分布着丝点分裂，姐妹着丝点分裂，姐妹染色单体分开染色单体分
6、开染色体的着丝点排染色体的着丝点排列在赤道板上列在赤道板上有丝分裂中期有丝分裂中期减减中期中期减减后期后期有丝分裂后期有丝分裂后期减减前期前期减减中期中期减减后期后期减减前期前期减减前期（四前期（四分体）分体）减减前期前期有丝分裂有丝分裂前期前期判断上图各属于何种分裂？哪个时期？判断上图各属于何种分裂？哪个时期？减数分裂第一次减数分裂第一次分裂后期分裂后期减数分裂第二次减数分裂第二次分裂后期分裂后期有丝分裂后期有丝分裂后期减数分裂减数分裂第一次分第一次分裂中期裂中期减数分裂减数分裂第二次分第二次分裂中期裂中期有丝分裂中期有丝分裂中期精卵细胞产生过程的异同精卵细胞产生过程的异同相同点：染色体的行
7、为变化一致。相同点：染色体的行为变化一致。不同点：不同点：1.细胞质的分配，精细胞两次分裂的后期细胞质均等分配，细胞质的分配，精细胞两次分裂的后期细胞质均等分配，卵细胞两次分裂的后期细胞质卵细胞两次分裂的后期细胞质不均等不均等分配。分配。(第一极体在第一极体在减减后期后期细胞质均等分配。细胞质均等分配。)2.分裂的结果，分裂的结果，1个精原细胞经减数分裂结果产生个精原细胞经减数分裂结果产生4个个2种精细胞，种精细胞，1个卵原细胞经减数分裂结果产生个卵原细胞经减数分裂结果产生1个个1种种卵细胞卵细胞遗传的分子基础遗传的分子基础噬菌体侵染细菌的实验亲代噬菌体亲代噬菌体原宿主细菌原宿主细菌内内子代噬
8、菌体子代噬菌体实验结论实验结论32P标记标记DNA无无32P标记标记DNADNA有有32P标记标记DNA是遗传是遗传物质物质35S标记标记蛋白质蛋白质无无35S标记标记蛋白质蛋白质外壳蛋白外壳蛋白无无35S标记标记1.格里菲斯实验结论：转化中存在某种转化因子格里菲斯实验结论：转化中存在某种转化因子.2.艾弗里实验结论艾弗里实验结论;转化因子是转化因子是DNA（DNA是遗传物质）是遗传物质）而蛋白质不是而蛋白质不是.3.噬菌体侵染细菌实验结论：噬菌体侵染细菌实验结论：DNA是遗传物质，是遗传物质，不能不能说明蛋白质是否是遗传物质说明蛋白质是否是遗传物质.*肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染试验比较：
9、肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染试验比较：1.关键思路相同：都是设法把关键思路相同：都是设法把DNA与其他物质分开，与其他物质分开，单独直接的观察各自的遗传功能单独直接的观察各自的遗传功能.2.处理方式不同：艾弗里实验是把处理方式不同：艾弗里实验是把DNA与多糖、蛋白与多糖、蛋白质等质等直接分离直接分离，噬菌体侵染细菌实验则用同位素标记，噬菌体侵染细菌实验则用同位素标记法法间接分离间接分离.烟草花叶病毒重建实验分离分离结论：结论：RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。规律：（1）非细胞结构的生物体内，只有一种核酸，）非细胞结构的生物体内，只有一种核酸，只有一种遗传
10、物质，只有一种遗传物质，即即DNA或或RNA；（2）在具有细胞结构的生物体内，有）在具有细胞结构的生物体内，有DNA和和RNA两种核酸，但两种核酸，但DNA是是遗传物质；遗传物质；（3）染色体是）染色体是DNA的主要载体；的主要载体；（4）遗传物质控制蛋白质的合成，并由蛋）遗传物质控制蛋白质的合成，并由蛋白质表达遗传信息。白质表达遗传信息。思考：DNA的结构特点及原因1.遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序，位于遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序，位于基因基因(DNA）上，碱基数量多，无）上，碱基数量多，无U，间接决定氨基间接决定氨基酸酸2.密码子：密码子：直接决定直接决定氨基酸，位于氨基酸
11、，位于mRNA上，无上，无T，每，每3个碱基为一个密码，共个碱基为一个密码，共64种（种（2种起始密码，种起始密码，3种终止密码，起始密码同时也决定氨基酸，终止种终止密码，起始密码同时也决定氨基酸，终止密码不决定氨基酸）密码不决定氨基酸）3.反密码：位于反密码：位于tRNA上，识别密码子。无上，识别密码子。无T4.tRNA：61种，一种种，一种tRNA只能转运一种特定的氨只能转运一种特定的氨基酸，一种氨基酸可有基酸，一种氨基酸可有1至几种至几种tRNA转运转运.比较项比较项目目DNA复制复制转录转录翻译翻译逆转录逆转录RNA复制复制场场所所主要在细胞核中主要在细胞核中主要在细胞核主要在细胞核中
12、中核糖体核糖体模模板板DNA的每一条的每一条链链DNA的一条链的一条链mRNARNARNA原原料料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷种核糖核苷酸酸20种氨基酸种氨基酸4种核糖核种核糖核苷酸苷酸4种核糖核种核糖核苷酸苷酸酶酶DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶、聚合酶、DNA连接酶等连接酶等DNA解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶等聚合酶等酶酶逆转录酶、逆转录酶、DNA聚合酶聚合酶DNA连接酶连接酶等等RNA聚合聚合酶等酶等产产物物子代子代DNA分子分子mRNA蛋白质蛋白质(多肽多肽)、水、水DNARNA碱基互碱基互补补配对原配对原则则GC，CGAT，TAGC，CGAU，TAGC，CGAU，UAGC
13、，CGAT，UAGC，CGAU，UA工工具具tRNA实实例例绝大多数生物绝大多数生物绝大多数生物绝大多数生物所有生物所有生物艾滋病病毒艾滋病病毒烟草花叶烟草花叶病毒等病毒等1.基因：有遗传效应的基因：有遗传效应的DNA片段，是遗传物质的结构功片段，是遗传物质的结构功能单位能单位.哪些基因遗传是不符合孟德尔遗传定律？哪些基因遗传是不符合孟德尔遗传定律？2.基因控制性状的两种方式：基因通过控制酶的合成间基因控制性状的两种方式：基因通过控制酶的合成间接控制生物的性状，通过控制蛋白质的合成间接控制生接控制生物的性状，通过控制蛋白质的合成间接控制生物的性状物的性状3.磷酸、脱氧核糖、碱基磷酸、脱氧核糖、
14、碱基四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸基因基因bbDNA染色体染色体4.有些性状由单基因控制，有些由多基因控制有些性状由单基因控制，有些由多基因控制5.生物的性状由基因控制，还受环境条件的影响，即生物的性状由基因控制，还受环境条件的影响，即表现型表现型=基因型基因型+环境条件环境条件这里遗传信息的转移可以分为两类：这里遗传信息的转移可以分为两类：1.第一类用实线箭头表示，包括第一类用实线箭头表示，包括DNA的复制、的复制、RNA的转录和蛋白的转录和蛋白质的翻译，即质的翻译，即DNADNA（复制）（复制）;DNARNA（转录）；（转录）；RNA蛋白质（翻译）。这三种遗传信息的转移方向普遍地存蛋白质（翻
15、译）。这三种遗传信息的转移方向普遍地存在于所有生物细胞中。在于所有生物细胞中。2.第二类用虚线箭头表示，是特殊情况下的遗传信息转移，包括第二类用虚线箭头表示，是特殊情况下的遗传信息转移，包括RNA的复制，的复制，RNA反向转录为反向转录为DNA和从和从DNA直接翻译为蛋白质。直接翻译为蛋白质。即即RNARNA（复制）（复制）;RNADNA（反向转录）（反向转录）;DNA蛋蛋白质。白质。RNA复制只在复制只在RNA病毒中存在。反向转录最初在病毒中存在。反向转录最初在RNA致癌致癌病毒中发现，现在在人的白细胞和胎盘滋养层中也测出了与反向病毒中发现，现在在人的白细胞和胎盘滋养层中也测出了与反向转录有
16、关的反向转录酶的活性。至于遗传信息从转录有关的反向转录酶的活性。至于遗传信息从DNA到蛋白质的到蛋白质的直接转移仅在理论上具可能性，在活细胞中尚未发现。直接转移仅在理论上具可能性，在活细胞中尚未发现。遗传的物质基础中的计算遗传的物质基础中的计算（1）碱基互补配对原则在计算中的作用）碱基互补配对原则在计算中的作用规律一规律一：一个双链：一个双链DNA分子中，分子中，A=T，G=C，A+G=C+T，即嘌呤，即嘌呤碱基总数碱基总数=嘧啶碱基总数嘧啶碱基总数规律二规律二：在双链：在双链DNA分子中，互补的两碱基和（如分子中，互补的两碱基和（如A+T或或C+G）占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基
17、比例的比值，且占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形式的等于其转录形式的mRNA中该种比例的比值。中该种比例的比值。规律三规律三：DNA分子一条链中分子一条链中(A+G)/(C+T)的比值的倒数等于其互补的比值的倒数等于其互补链中该种碱基比例的比值。链中该种碱基比例的比值。规律四规律四：DNA分子一条链中互相配对的碱基和的比值，如分子一条链中互相配对的碱基和的比值，如(A+T)/(G+C)等于其互补链和整个等于其互补链和整个DNA分子中该种碱基比例的比值。分子中该种碱基比例的比值。（2）DNA复制所需的某种碱基（或游离的脱氧复制所需的某种碱基（或游离的脱氧核苷酸）
18、数核苷酸）数=m（2n-1），），m代表所求的该种碱代表所求的该种碱基（或脱氧核苷酸）在已知基（或脱氧核苷酸）在已知DNA分子中的数量，分子中的数量，n代表复制次数。代表复制次数。（3）用同位素标记模板，复制）用同位素标记模板，复制n次后，标记次后，标记DNA分子所占比例为分子所占比例为2/2n，标记链所占的比例，标记链所占的比例为为1/2n；用同位素标记原料，复制；用同位素标记原料，复制n次后，标记次后，标记分子所占比例为分子所占比例为1，标记链所占比例为，标记链所占比例为1-1/2n。例一双链例一双链DNA分子中分子中G+A=140，G+C=240，在以该在以该DNA分子为模板的复制过程中共用去分子为模板的复制过程中共用去140个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则该个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则该DNA分子连续复分子连续复制了几次？（制了几次？（）A1次次B2次次C3次次D4次次C
