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1、第二章第二章 遗传的细胞学根底遗传的细胞学根底本章重点本章重点第二章 遗传的细胞学根底 1细胞的构造与功能。 2染色体的形状特征和数目。 3细胞的有丝分裂、减数分裂。 4配子的构成和受精。 5低等植物和高等植物的生活周期 第一节细胞的构造与功能第一节细胞的构造与功能第二章 遗传的细胞学根底各种各种类型的型的细胞胞非细胞生物：包括病毒、噬菌体非细胞生物：包括病毒、噬菌体非细胞生物：包括病毒、噬菌体非细胞生物：包括病毒、噬菌体( (细菌病毒细菌病毒细菌病毒细菌病毒) )、朊病毒有、朊病毒有、朊病毒有、朊病毒有活性的蛋白质，具有前细胞形状的构成单位。活性的蛋白质，具有前细胞形状的构成单位。活性的蛋白
2、质，具有前细胞形状的构成单位。活性的蛋白质，具有前细胞形状的构成单位。病毒的构造1.细胞组成细胞壁：蛋白聚糖细胞膜：其组成和构造与真核细胞类似细胞质：DNA、RNA、蛋白质及其它小分子组成，不存在线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等有膜的细胞器，仅有核糖体核区：拟核2.原核生物各种细菌、蓝藻等低等生物由原核细胞构成。第二章 遗传的细胞学根底二、真核细胞二、真核细胞第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底动动物物细细胞的胞的组组成：成：细细胞膜、胞膜、细细胞胞质质和和细细胞核三部分胞核三部分组组成成植植物物细细胞胞的的组组成成：细细胞胞壁壁、细细胞胞膜膜、细细胞胞质质和和细细胞胞核核四四部
3、部分分组组成成 ( (一一) )、细细胞壁胞壁 cell wallcell wall 植物植物细细胞特有构造胞特有构造 在在细细胞最外胞最外层层 由由纤维纤维素和果胶素和果胶质质等构成等构成“巩固巩固 构造构造 起起维护维护和支架作用和支架作用 壁上有使相壁上有使相邻邻两个两个细细胞相通的胞相通的“胞胞间连丝间连丝构造构造正正是是由由于于存存在在这这一一独独特特的的构构造造，使使得得植植物物遗遗传传的的研研讨讨与与动动物物遗遗传传研研讨讨有有了了比比较较大大的的差差别别( (更更困困难难) )，尤尤其其是是在在进进入入分分子子程程度度或或者者说说是是在在进进展展细细胞胞工工程程和和基基因因工工
4、程程研研讨讨时时，这这一一点点尤尤其其突出。突出。第二章 遗传的细胞学根底( (二二) )、细胞膜胞膜plasma membraneplasma membrane亦称亦称质膜膜 在在细胞壁内、胞壁内、细胞胞质外的薄膜外的薄膜 多种功能：物多种功能：物质运运输、信息、信息传送、能量送、能量转换、代射、代射调控、控、细胞胞识别等。等。第二章 遗传的细胞学根底( (三三) )、细胞胞质cytoplasmcytoplasm 在在质膜之内核之外呈胶体溶液的原生膜之内核之外呈胶体溶液的原生质。 内含多种物内含多种物质蛋白蛋白质、脂肪等；多种、脂肪等；多种细胞。胞。 主要主要细胞器有：胞器有： 线粒体：粒体
5、：动力工厂和力工厂和遗传物物质载体体 质体：叶体：叶绿体、有色体、白色体。光体、有色体、白色体。光协作用和作用和遗传物物质载体体 核糖体：合成蛋白核糖体：合成蛋白质场所所 其他其他细胞器：内胞器：内质网、高网、高尔基体和液泡等。基体和液泡等。第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底(四、细胞核组成：由核膜和核液组成，核液中含有核仁和染色质。染色质和染色体：是细胞处于分裂间期一种形状，它是核内由于碱性染料染色较深的、纤细的网状物。当细胞处于分裂时，染色质卷缩构成具一定形状构造的染色体。核仁：是核内染色最深通常圆球状的构造。主要由蛋白质的RNA聚集而成，还能够存在类脂和少量的DNA。功能：
6、主要的遗传物质所在地，所以承当主要的遗传功能。第二章 遗传的细胞学根底第二节染色体的形状和数目第二节染色体的形状和数目染色质染色质(chromatin)和染色体和染色体(chromosome)染色染色质质( (包括常染色包括常染色质质和异和异染色染色质质 ：细细胞分裂胞分裂间间期核期核内内对对碱性染料着色均匀的碱性染料着色均匀的网状、网状、丝丝状的物状的物质质。染色体：染色体：细细胞分裂期，核胞分裂期，核内染色内染色质质高度螺旋化，折高度螺旋化，折叠叠盘盘曲而成的杆状小体。曲而成的杆状小体。其形状构造相其形状构造相对稳对稳定定染色染色质和染色体是同一物和染色体是同一物质在在细胞周期的不同胞周期
7、的不同时期期不同的形状表不同的形状表现。染色质和染色体染色质和染色体染色质与染色体染色质与染色体染色质与染色体1 1重要性重要性(1) (1) 几乎一切生物细胞中均可看到染色体的存在；几乎一切生物细胞中均可看到染色体的存在；(2) (2) 各物种染色体均有其特定的形状特征，在细胞分各物种染色体均有其特定的形状特征，在细胞分裂的中期和早后期最为明显和典型；裂的中期和早后期最为明显和典型；(3) (3) 中期染色体分散陈列在赤道板上，故通常在这个中期染色体分散陈列在赤道板上，故通常在这个时期进展染色体形状的识别和研讨。时期进展染色体形状的识别和研讨。 第二章 遗传的细胞学根底2 2形状形状(1)
8、(1) 组成组成: :着丝粒、长着丝粒、长臂和短臂；臂和短臂；(2) (2) 着丝点在细胞分着丝点在细胞分裂时，对于染色体向两极裂时，对于染色体向两极牵引具有决议性作用；牵引具有决议性作用；(3) (3) 次缢痕、随体是次缢痕、随体是识别特定染色体的重要标识别特定染色体的重要标志；志；(4) (4) 某些次缢痕具有某些次缢痕具有组成核仁的特殊功能。组成核仁的特殊功能。 第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底蚕豆：有丝分裂中期染色体陈列于赤道面上。箭头示两条大染色体。 二、染色体的组成及构造染色质=蛋白质+DNA组蛋白: H1 2H2A 2H2B 2H3 2H4高度保守进展乙酰化、磷酸
9、化及甲基化等修饰而改动基因的转录活性 非组蛋白:种类多有种属和组织特异性为转录调控因子一染色一染色质的化学的化学组成成二染色质的构造二染色质的构造 染色染色质质的构造的构造: “: “串珠构造：串珠构造：组组蛋白八聚体蛋白八聚体(2H2A+ 2H2B+2H3+2H4)(2H2A+ 2H2B+2H3+2H4)构成中心。构成中心。中心外中心外缠绕约缠绕约146bp146bp的的DNADNA片段构成中心片段构成中心颗颗粒。粒。中心中心颗颗粒与粒与DNADNA衔衔接部接部( (约约60bp60bp的的DNADNA片段和片段和H1)H1)构成核构成核小体。小体。 核小体核小体(nucleosome)(n
10、ucleosome)是染色是染色质质的根本的根本单单位位核小体核小体三染色体的构造三染色体的构造一级构造二级构造l三级构造三级构造l四级构造四级构造染色体构造染色体构造核小体碱基对DNA双螺旋染色质组装为染色体染色质组装为染色体DNA双螺旋双螺旋“串珠串珠“螺旋管螺旋管“袢袢环“放射放射环中期染色体中期染色体一级构造一级构造二级构造二级构造三三级构造构造“超螺旋管超螺旋管四级构造四级构造74056袢环模型：袢环、微带与染色体袢环模型：袢环、微带与染色体3 3类型类型 根据着丝点的位置根据着丝点的位置将染色体进展分类。将染色体进展分类。长臂/短臂染色体形状着丝点位置染色体分类缩写1.00V形正中
11、正中着丝点染色体M1.01-1.70V形中部中着丝点区染色体m1.71-3.00L形近中近中着丝点区染色体sm3.01-7.00L形近端近端着丝点区染色体st7.01棒形端部端着丝点区染色体t长短臂极其粗短粒形端部端着丝点染色体T第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底4.4.大小大小(1)(1)各物种差别很大，染色体大小主要指长度，同一各物种差别很大，染色体大小主要指长度，同一物种染色体宽度大致一样；物种染色体宽度大致一样；植物植物: : 长约长约0.20-500.20-50微米、宽约微米、宽约0.20-2.000.20-2.00微米。微米。 第二章 遗传的细胞学根底(2)高等植物中
12、单子叶植物的染色体普通比双子叶植物要大些。单子叶植物中如，玉米、小麦、大麦和黑麦 水稻。但双子叶植物中的牡丹属和鬼臼属也具有较大的染色体。 人类的染色体组型第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底5.5.类别类别各生物的染色体不仅形状构造相对稳定，而且其数目各生物的染色体不仅形状构造相对稳定，而且其数目成对。成对。 * * 同源染色体同源染色体: :形状和构造一样的一对染色体；形状和构造一样的一对染色体； * * 异源染色体异源染色体: :这一对染色体与另一对形状构造不同这一对染色体与另一对形状构造不同的染色体，互称为异源染色体。的染色体，互称为异源染色体。6.6.染色体组型分析核型分
13、析染色体组型分析核型分析根据染色体长度、着丝点位置、长短臂比、随体有无根据染色体长度、着丝点位置、长短臂比、随体有无等特点进展分类和编号。这种对生物细胞核内全部染色体等特点进展分类和编号。这种对生物细胞核内全部染色体的形状特征所进展的分析，称为染色体组型分析。的形状特征所进展的分析，称为染色体组型分析。 第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底人类染色体组型的分类人类染色体组型的分类第二章 遗传的细胞学根底结果染色体组型分析系统计算机自动染色体核型分析系统计算机自动染色体核型分析系统方式图的绘制方式图的绘制特殊的染色体:1.多线染色体2、灯刷染色体3.B染色体二
14、、染色体数目二、染色体数目第二章 遗传的细胞学根底 一些生物染色体的数目：一些生物染色体的数目： 水稻水稻2424条条(2n)(2n)大豆大豆4040条条(2n)(2n)烟草烟草4848条条(2n)(2n)普通小麦普通小麦4242条条(2n)(2n) 蚕豆蚕豆1212条条(2n)(2n)陆地棉地棉5252条条(2n)(2n) 大麦大麦1414条条(2n)(2n)豌豆豌豆1414条条(2n) (2n) 玉米玉米2020条条(2n) (2n) 马铃薯薯4848条条(2n) (2n) 高高粱粱2020条条(2n) (2n) 甘薯甘薯9090条条(2n) (2n) 人人4646条条(2n) (2n)
15、动物中某些扁虫只需物中某些扁虫只需4 4条条(n=2)(n=2)线虫虫类马蛔虫只需蛔虫只需2 2条条(n=1)(n=1)，一种，一种蝴蝶蝴蝶(lysanra)(lysanra)有有382382条条(n=191)(n=191)。被子植物中的一种菊科植物被子植物中的一种菊科植物n=2n=2有些植物有些植物n=400-600n=400-600。 第二章 遗传的细胞学根底真核生物染色体数目的普通特点：真核生物染色体数目的普通特点：1.1.数目恒定。数目恒定。2.2.体细胞体细胞(2n)(2n)是性细胞是性细胞(n)(n)的两倍。的两倍。3.3.与生物进化的关系与生物进化的关系: :无关。可用于物种间的
16、分类。无关。可用于物种间的分类。4.4.染色体数目恒定也是相对的如动物的肝、单子叶染色体数目恒定也是相对的如动物的肝、单子叶植物的种子胚乳植物的种子胚乳) )。第二章 遗传的细胞学根底三、原核生物的染色体形状、构造和数目三、原核生物的染色体形状、构造和数目通常原核生物细胞里只需一个染色体，且通常原核生物细胞里只需一个染色体，且DNA含含量远低于真核生物。量远低于真核生物。例如例如:*大肠杆菌大肠杆菌E.coli只需一个环状染色体，只需一个环状染色体，其其DNA分子含核苷酸对为分子含核苷酸对为300万，长度万，长度1.1mm。*蚕豆配子中染色体蚕豆配子中染色体(n=6)的核苷酸对为的核苷酸对为2
17、00亿，长度亿，长度6000mm。*豌豆配子中染色体豌豆配子中染色体(n=7)的核苷酸对为的核苷酸对为300亿，长度亿，长度10500mm第三节细胞的有丝分裂第三节细胞的有丝分裂1.细胞周期细胞周期高等生物的细胞分裂主要以有丝分裂方式进展，细胞周期主要包括有丝分裂过程及两次分裂之间的间期。G1期：第一个间隙，主要进展期：第一个间隙，主要进展细胞体积的增长，并为细胞体积的增长，并为DNA合合成作预备。不分裂细胞那么停留成作预备。不分裂细胞那么停留在在G1期期,也称为也称为G0期。期。S期：期：DNA合成时期，染色体合成时期，染色体数目在此期加倍。数目在此期加倍。G2期：期：DNA合成后至细胞分裂
18、合成后至细胞分裂开场之前的第二个间隙，为细胞开场之前的第二个间隙，为细胞分裂作预备。分裂作预备。M期：细胞分裂期。期：细胞分裂期。离体培育的人体细胞有丝分裂周期第二章 遗传的细胞学根底 普通S的时间较长，且较稳定；G1和G2的时间较短，变化也较大。 哺乳动物离体培育细胞的有丝分裂周期：G1为10小时，S为9小时，G2为4小时,间期共长23小时。而细胞分裂期M全长只需1小时。 现发现有两类基因控制细胞周期。一类基因主要是控制细胞周期过程中所需蛋白质或的合成；二类即直接控制细胞进入细胞周期各个时期的基因。第二章 遗传的细胞学根底决议细胞能否进展入S期的控制点存在于G1中期：细胞接纳内外的信息后，在
19、G1期细胞周期蛋白及CDK酶共同作用下，调控细胞能否可以经过该控制点。如在G1后期，发生营养缺乏或DNA损伤等，都可影响G1期细胞周期蛋白及其CDK的作用，阻止细胞进入S期。当细胞经过该控制点，细胞就进入下一轮DNA复制。细胞对该控制点的调控非常准确，该控制点失控往往会导致肿瘤的发生。二、细胞分裂过程二、细胞分裂过程1.1.无丝分裂无丝分裂无无丝分裂也称分裂也称为直接分裂直接分裂 细胞胞核核拉拉长，缢裂裂成成两两部部分分，接接着着胞胞质分分裂裂22个个子子细胞胞，看看不不到到纺锺丝。细菌等原核生物、高等植物一些菌等原核生物、高等植物一些专化化组织或病或病变组织中中发生。生。 如如：小小麦麦茎茎
20、节基基部部和和蕃蕃茄茄叶叶腋腋发生生新新枝枝处，以以及及一一些些肿瘤瘤和和愈愈伤细胞胞发生生无无丝分分裂裂；近近年年也也察察看看到到植植物物的的正正常常组织也也常常发生生无无丝分分裂裂，植植物物薄薄壁壁组织细胞胞、木木质部部细胞胞、绒毡毡层细胞胞和和胚胚乳乳细胞胞等等，动物物胚胚的的胎胎膜膜、填填充充组织和肌肉和肌肉组织等。等。第二章 遗传的细胞学根底2.2.有丝分裂有丝分裂第二章 遗传的细胞学根底根本特征根本特征包含两个包含两个严密相密相连的的过程：程： 先是核分裂先是核分裂为二，接着二，接着质才分裂才分裂22个子个子细胞。胞。 核分裂的核分裂的变化有明化有明显特征，可特征，可进一步划分一步
21、划分为四个四个时期，期，即前期、中期、后期和末期。即前期、中期、后期和末期。第二章 遗传的细胞学根底动物物体体细胞胞有有丝分分裂裂早前期早前期晚末期晚末期早末期早末期中后期中后期早后期早后期中中期期中前期中前期2.有丝分裂的特殊情况有丝分裂的特殊情况正常：间期DNA复制染色单体着丝点裂开染色体核分裂胞质分裂间期DNA复制.多核细胞：细胞核多次分裂而细胞质不分裂，构成具有很多游离核的多核细胞。第二章 遗传的细胞学根底 核内有丝分裂：核内染色体中的染色线延续复制，但着丝点不裂开，构成多线染色体。* 例如双翅目昆虫摇蚊、果蝇幼虫唾腺细胞出现巨型染色体，其染色体中染色质线可以多达1000条以上，并具有
22、不同的条纹和条带。 第二章 遗传的细胞学根底多线染色体4 4、有丝分裂的意义、有丝分裂的意义第二章 遗传的细胞学根底1.生物学意义：.有丝分裂促进细胞数目和生物体积添加。.均等方式的有丝分裂，能维持个体正常生长和发育，保证物种的延续性和稳定性。2.遗传学意义：.核内各染色体准确复制为二 两个子细胞的遗传根底与母细胞完全一样。.复制的各对染色体有规那么而均匀地分配到两个子细胞中 子母细胞具有同样质量和数量的染色体。 第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的
23、细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底细细胞胞的的有有丝丝分分裂裂和和减减数数分分裂裂第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底一、雌雄配子的构成一、雌雄配子的构成动物生殖细胞的构成第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底一受精作用的形状学过程一受精作用的形状学过程花粉和胚囊构成后，就可进展授粉受精.花粉落在雌蕊柱头上，一定条件下萌生花粉管沿着花柱向子房生长花柱中空或者中实花粉粒内含物向花粉管前端挪动。三核花粉生殖细胞以精子形状进入到达下方经过珠孔进入胚囊，花二核花粉在花粉管内再分裂为二个精子粉管顶端破裂，二个精子释出一个与卵细胞结合受
24、精卵双受精一个与极核结合发育成胚乳被子植物特有景象完成受精所需求时间与作物种类、种类及当时的外界条件有关，假设条件不适宜，花粉即使落在柱头上也能够不萌生。第二章 遗传的细胞学根底二受精作用的生理过程表列花粉粒、花粉管和柱头的不同生理生化特性小麦目的雌雄花粉粒花粉管柱头顶端基部PH5.56.57.58.06.57.06.0Rh2深兰色浅兰色兰色绿色蓝绿色等位点酸度4.04.52.63.03.23.6淀粉+单糖+蛋白质+脂肪+抗坏血酸+SH基化合物+过氧化酶+花粉落到柱头上，从相互识别开场，直到受精终了，一直是一个代谢过程，有着一系列的生理变化。花粉粒与柱头的生理生化差别，有利于双方物质交换和相互
25、作用，同时可以解释选择受精景象三.花粉与柱头的识别反响主要在于花粉的壁蛋白与柱头的蛋白质表膜的亲和性.利用这一点可以经过“蒙蔽的方法来诱导,提高远缘杂交的胜利率.还有柱头麻醉、多次授粉等第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底多胚景象：多胚景象：指一个胚囊中有一个以上的胚，其中一个胚是以正常有性方式发育的，而其他的胚那么以无性生殖方式产生。第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底第二章 遗传的细胞学根底
