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1、第2章 遗传的细胞学基础一、染色体结构与功能 学时二、细胞分裂与遗传 学时三、遗传的染色体学说 学时四、生物繁殖与遗传(自学)学时五、生物生活周期(自学) 学时0.5目目 录录一、概念一、概念Chromosome：细胞分裂期：细胞分裂期,有一定有一定形态、结构和功能形态、结构和功能，易被碱，易被碱性染料性染料着色着色的遗传的遗传物质物质Chromatin:细胞分裂间期，能被碱性染料染色的纤细网状物质细胞分裂间期，能被碱性染料染色的纤细网状物质 一、染色一、染色质与与 染色体染色体 染色体由三部分组成染色体由三部分组成 主溢痕、次溢痕和随体1.主溢痕(primary constriction)
2、着色浅、内陷深的区段，又名着丝粒(centromere) 。主要功能： 着生纺锤丝； 决定单体分配； 决定染色体形态，将染色体分为中间、近中、近端、端部（m,sm,st,t）染色体。染色体类型染色体类型符号符号臂比臂比着丝粒指数着丝粒指数后期形态后期形态中间着丝粒染色体中间着丝粒染色体M1.001.670.5000.375V近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体SM1.683.000.3740.250L近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体ST3.017.000.2490.125I顶端着丝粒染色体顶端着丝粒染色体T7.010.1240.000I臂比=染色体长臂短臂 ;着丝粒指数=短臂/染色体全长 (二二)
3、染色体形态染色体形态 一、染色一、染色质与与 染色体染色体2.次溢痕(secondary constriction) 着色较浅,内陷较深的区段,又名核仁组织区(nucleolar oganizer)。主要功能:使核仁重现,仅部分染色体有次缢痕。3.随体（satellite） 染色体远端的突起。是物种鉴别标志。玉米, 6；小麦，1B, 6B；人类，13，14，15，21，22。(二二)染色体形态染色体形态 一、染色一、染色质与与 染色体染色体1.染色质（染色质（chromatin）一级结构）一级结构 细胞分裂间期，能被碱性染料染色的纤细网状物。细胞分裂间期，能被碱性染料染色的纤细网状物。 光学镜
4、下为一团核液，电镜下由核小体光学镜下为一团核液，电镜下由核小体(nucleosome)及连接及连接丝丝(linker)组成，连接丝绕核小体个圈连接。组成，连接丝绕核小体个圈连接。连接丝H1组蛋白组成由H2A H2B H3H4八聚体组成（三）染色体结构（三）染色体结构 一、染色一、染色质与与 染色体染色体2.动态结构（动态结构（dynamic） 人染色体人染色体4万万 m(4cm)，细胞直径约，细胞直径约1010m，缩短后才能分裂；，缩短后才能分裂；间期解旋才能复制，所以呈动态结构。间期解旋才能复制，所以呈动态结构。四级动态结构四级动态结构核小体核小体(nucleosome)：200bp 70
5、m 长，转长，转1.75圈后圈后10 m长，缩短长，缩短7倍。倍。螺旋体螺旋体(solenoid)：6个核小体卷成个核小体卷成一个一个solenoid，缩短，缩短6倍。倍。超螺旋体超螺旋体(super-solenoid)：40个螺个螺旋体卷成一筒，缩短旋体卷成一筒，缩短40倍倍染色体染色体(chromosome)：5个超螺旋体个超螺旋体卷一团，缩卷一团，缩5倍。共缩短倍。共缩短76405 =8400倍。倍。间期解旋，延长间期解旋，延长1万倍，万倍，DNA复制。复制。核小体 染色体螺旋体 超螺旋体（三）染色体结构（三）染色体结构 一、染色一、染色质与与 染色体染色体3.染色单体（染色单体（chr
6、omatids） 姊妹染色体姊妹染色体(sister chromosome)：共一个着丝点的，如：共一个着丝点的，如1-2。非姊妹染色体非姊妹染色体(nonsister chromosome) 同源染色体内异着丝点之间的染色体，如同源染色体内异着丝点之间的染色体，如1-3。同源染色体同源染色体(homologous chromosome) 形态结构功能相同，分别来自父母的染色体，如形态结构功能相同，分别来自父母的染色体，如AB。非同源染色体非同源染色体(nonhomologous chromosome ) 同源染色体之间的染色体，如同源染色体之间的染色体，如AC。4.染色线（染色线（chrom
7、onema） 染色单体上易着色的物质，即染色单体上易着色的物质，即DNA线。线。1 2 3 4A B C（三）染色体结构（三）染色体结构 一、染色一、染色质与与 染色体染色体1.各生物种的染色体数目恒定特有。如稻、棉、麦恒定为各生物种的染色体数目恒定特有。如稻、棉、麦恒定为24、52、422.体细胞内呈双，记为体细胞内呈双，记为2n ；性细胞内呈单，记为；性细胞内呈单，记为n。（四）染色体数目（四）染色体数目 一、染色一、染色质与与 染色体染色体3.染色体基数染色体基数 构成生命不可缺少的基本染色体数，记为构成生命不可缺少的基本染色体数，记为x。 小麦小麦2n=42是一粒麦、斯卑尔托山羊草、方
8、穗山羊草是一粒麦、斯卑尔托山羊草、方穗山羊草3物种进化成，物种进化成，每个物种每个物种(2n=14)花培均能产生后代，则染色体基数花培均能产生后代，则染色体基数x=7。4.染色体组（染色体组（genome） 基本染色体构成的组别。如小麦染基本染色体构成的组别。如小麦染色体色体 2n有有6个染色体组，个染色体组，genome=65.生物倍性生物倍性一倍体一倍体(monoploid): 2n内一组内一组genome；二倍体二倍体(diploid): 2n仅二组仅二组genome ；多倍体多倍体(polyploid): 2n内多组内多组genome。如职蜂、水稻、棉花、小麦为何倍体？如职蜂、水稻、棉
9、花、小麦为何倍体？（四）染色体数目（四）染色体数目 一、染色一、染色质与与 染色体染色体 按染色体数目、大小和着丝粒位置、臂比、次缢痕、随体等按染色体数目、大小和着丝粒位置、臂比、次缢痕、随体等形态特征，对核内染色体进行配对、分组、归类、编号分析的过形态特征，对核内染色体进行配对、分组、归类、编号分析的过程，称为染色体组型分析或核型分析（程，称为染色体组型分析或核型分析（karyotype analysiskaryotype analysis）。）。6 6、染色体组型分析、染色体组型分析（四）染色体数目（四）染色体数目 一、染色一、染色质与与 染色体染色体1 1、灯刷染色体、灯刷染色体（五）染
10、色体类型（五）染色体类型 一、染色一、染色质与与 染色体染色体 1882，Flemming，美西螈卵巢中观察。特点：减数双线期出现，可持续数月；形态巨大，400-800m,是一般染色体长30倍；染色质浓缩成串珠，纤丝连接；侧环是RNA转录环，是基因转录研究材料；一点多环是基因扩增的证据。2、多线染色体 1881，Balbiani,昆虫唾腺中观察。特点：多线性：DNA复制210-215次有1024-32768条线体联会：2n=8=4条染色体；横纹环：1个环为1个基因；疏松结构：基因转录后出现转录环。 （一）（一）有丝分裂与染色体有丝分裂与染色体1 1、间期（、间期（inter phaseinte
11、r phase）G G1 1期期: :细胞体积迅速增大，物质合成迅速；细胞体积迅速增大，物质合成迅速；S S 期期: : 以老链为摸版进行以老链为摸版进行DNADNA复制；复制；G G2 2期：蛋白质、高能化合物多、期：蛋白质、高能化合物多、RNARNA合成活跃合成活跃 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体2、分裂期（、分裂期（division phase）前期（前期（prophaseprophase） 染色体细长如丝。染色体细长如丝。中期中期(metaphase) (metaphase) 着丝点中央排队；复制但着丝点中央排队；复制但未纵裂。未纵裂。 后期后期(anaphase)(anap
12、hase) 着丝点纵裂；单体分向二极。着丝点纵裂；单体分向二极。末期（末期（telophasetelophase） 胞质割裂，形成子细胞。胞质割裂，形成子细胞。 水稻水稻2n=24,2n=24,有丝分裂前、中、有丝分裂前、中、后期的着丝点数目是多少？后期的着丝点数目是多少？ （一）（一）有丝分裂与染色体有丝分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体3、有丝分裂与遗传（、有丝分裂与遗传（mitosis and heredity）细胞数增多，染色体数不变，维持染色体数目恒定。为什么？细胞数增多，染色体数不变，维持染色体数目恒定。为什么？(后期染色单体分开，间期染色单体复制，单体数目未变
13、后期染色单体分开，间期染色单体复制，单体数目未变)细胞数增多，染色体结构不变，维持遗传物质恒定。为什么？细胞数增多，染色体结构不变，维持遗传物质恒定。为什么？(染色单体的形态、结构、功能相同，细胞间遗传物质全同染色单体的形态、结构、功能相同，细胞间遗传物质全同) 所以，有丝分裂是生物个体发育，遗传物质恒定、传递必不所以，有丝分裂是生物个体发育，遗传物质恒定、传递必不可少的细胞分裂。系统发育？可少的细胞分裂。系统发育？ （一）（一）有丝分裂与染色体有丝分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体 是性母细胞成熟时的一种特殊的细胞分裂，称成熟分裂是性母细胞成熟时的一种特殊的细胞分裂，称成
14、熟分裂(maturation division)；因产生染色体数目减半，又称减数分；因产生染色体数目减半，又称减数分裂裂(meiosis) 。 特殊性表现在：特殊性表现在：时空性。个体性成熟后；性腺或造孢组织细胞中才有。时空性。个体性成熟后；性腺或造孢组织细胞中才有。核分裂两次核分裂两次DNA复制一次。导致染色体数减半。复制一次。导致染色体数减半。前期前期I同源染色体配对、片段交换产生连锁遗传；中期同源染色体配对、片段交换产生连锁遗传；中期染色体随机取向产生独立遗传。染色体随机取向产生独立遗传。 （二）（二）减数分裂与染色体减数分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体1、减数第一
15、次分裂、减数第一次分裂前期前期I：细线期细线期(leptotene)：染色体细长如丝：染色体细长如丝,首尾难辨首尾难辨,且可长期停顿且可长期停顿偶线期偶线期(zygotene)：同源染色体联会：同源染色体联会(synapsis),靠异性相引配靠异性相引配对。对。细线期细线期 偶线期偶线期 联会复合体，联会复合体， DNA在复合体外侧 （二）（二）减数分裂与染色体减数分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体前期前期I：粗线期粗线期(pachytene):联会完全，形成双价体联会完全，形成双价体(bivalent)；染色体片；染色体片 断交换断交换(fragment crossove
16、r)，产生，产生Morgan遗传。遗传。双线期双线期(diplotene)：同源染色体：同源染色体 彼此分开彼此分开,在交换处产生交叉在交换处产生交叉(chiasmata)，是，是Morgan遗传的证据。遗传的证据。 （二）（二）减数分裂与染色体减数分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体1、减数第一次分裂、减数第一次分裂前期前期I：终变期终变期(diakinesis)：交叉端化：交叉端化(chiasmata teminalization)，产生，产生环状染色体环状染色体,是是Morgan遗传的证据。染色体分散遗传的证据。染色体分散,是最佳计数期。是最佳计数期。 前期染色体交叉变
17、化见下图：前期染色体交叉变化见下图： 终变期终变期 A双线期双线期 B终变期终变期 C中期中期 D后期后期 （二）（二）减数分裂与染色体减数分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体1、减数第一次分裂、减数第一次分裂中期中期I：同源染色体端部中央同源染色体端部中央对齐，着丝点不复制，对齐，着丝点不复制，导致染体数目减半。导致染体数目减半。同源染色体随机取向，同源染色体随机取向，导致基因随机重组导致基因随机重组,产生产生Mendel遗传遗传减数分裂中期减数分裂中期I 有丝分裂中期有丝分裂中期I （二）（二）减数分裂与染色体减数分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体1、
18、减数第一次分裂、减数第一次分裂后期后期I：同源染色体分开，实现染色体数目减半。：同源染色体分开，实现染色体数目减半。末期末期I：染色体到达两极；形成细胞隔板。因每条染色体都有两：染色体到达两极；形成细胞隔板。因每条染色体都有两条单体，没有分裂间期，直接进入第二次核分裂。条单体，没有分裂间期，直接进入第二次核分裂。 （二）（二）减数分裂与染色体减数分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体1、减数第一次分裂、减数第一次分裂前期前期 ：染色体细：染色体细长如丝；长如丝；中期中期 ：着丝点排：着丝点排队、复制；队、复制；后期后期 ：着丝点纵：着丝点纵裂；单体分开；裂；单体分开；末期末期：
19、细胞质割：细胞质割裂，形成四分体裂，形成四分体 （二）（二）减数分裂与染色体减数分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体2、减数第二次分裂、减数第二次分裂后期后期染色体数染色体数目减半目减半,受精恢复受精恢复原数原数,世代间恒定世代间恒定 粗线期染色体粗线期染色体片断交换，产生片断交换，产生Morgan遗传。遗传。中期中期I同源染色同源染色体随机取向，产生体随机取向，产生Mendel遗传。遗传。3、减数分裂的意义、减数分裂的意义 （二）（二）减数分裂与染色体减数分裂与染色体 二、二、细胞分裂与染色体细胞分裂与染色体gene 相对基因成对相对基因成对相对基因相对基因 彼此分离彼此分
20、离 非相对基因非相对基因随机结合随机结合 chromosome同源染色体配对同源染色体配对同源染色体同源染色体彼此分开彼此分开非同源染色体非同源染色体随机取向随机取向（一）成对的基因位于成对的同源染色体上（一）成对的基因位于成对的同源染色体上 1902年（美）、（德）年（美）、（德）三、遗传的染色体学说遗传的染色体学说孟德尔分离规律孟德尔分离规律 独立分配规律独立分配规律相对基因彼此分离相对基因彼此分离 相对基因彼此分离相对基因彼此分离产生等数配子产生等数配子 非相对基因随机结合非相对基因随机结合，等数配子，等数配子（二）独立基因与非同源染色体（二）独立基因与非同源染色体三、遗传的染色体学说遗
21、传的染色体学说减数差异减数差异 1个初个初级卵母细级卵母细胞经过减胞经过减、后后形成形成1个个卵细胞，卵细胞， 1个初个初级精母细级精母细胞形成胞形成4个精细胞。个精细胞。1 1、动物生殖与性细胞形成、动物生殖与性细胞形成、动物生殖与性细胞形成、动物生殖与性细胞形成 四、生物生殖与性四、生物生殖与性细胞形成胞形成2 2、植物生殖与性细胞形成、植物生殖与性细胞形成、植物生殖与性细胞形成、植物生殖与性细胞形成 减数分裂差异减数分裂差异 1个大孢子母细个大孢子母细胞形成胞形成1个大孢子，个大孢子，1个小孢子母细胞形个小孢子母细胞形成成4个小孢子。个小孢子。配子发育差异配子发育差异 大孢子大孢子3次有
22、丝次有丝分裂，形成分裂，形成8核雌配核雌配子体，小孢子仅子体，小孢子仅2次次不对等有丝分裂，不对等有丝分裂，形成形成3核雄配子体。核雄配子体。 四、生物生殖与性四、生物生殖与性细胞形成胞形成紫色紫色(Aa)稻胚乳花粉与无色胚乳品种受精基因型怎样？稻胚乳花粉与无色胚乳品种受精基因型怎样？3 3、植物双受精、植物双受精、植物双受精、植物双受精 四、生物生殖与性四、生物生殖与性细胞形成胞形成 五、五、生物的生活周期生物的生活周期世代交替(alternation of generations)配子体(n)世代=单倍体世代=无性世代；孢子体(2n)世代=二倍体世代=有性世代；单倍配子体无性世代与二倍孢子
23、体有性世代交替。孢子体(2n,有性世代)寄生在配子体(n,无性世代)上1、低等生物的生活史2、高等植物的生活史配子体(n,有性世代)寄生在孢子体(2n,无性世代)上孢子体世代=二倍体世代=无性世代；配子体世代=单倍体世代=有性世代；二倍孢子体无性世代与单倍配子体有性世代交替。 五、五、生物的生活周期生物的生活周期3、高等动物的生活史配子体(n,有性世代)寄生于孢子体(2n,无性世代)上孢子体世代=二倍体世代=无性世代；配子体世代=单倍体世代=有性世代；二倍孢子体无性世代与单倍配子体有性世代交替。 五、五、生物的生活周期生物的生活周期第第2章作业题及复习题章作业题及复习题一、作业一、作业 P28
24、-29 二、复习题二、复习题（一）名词注释名词注释1、genetics 8、 male gametophyte 2、chromosome 9、 chromonema3、homologous chromosome 10、cell specification4、sister chromosome 11、chromatin5、chromatids 12、 genome6、primary constriction 13、satellite7、centromere 14、mitosis（二）填空（二）填空1、遗传学自( )年宣告诞生以来，一直都是遵循( )学说而发展。2、水稻2n=24，取根尖及单核花粉
25、制片观察，染色体数目分别为( )、( )。3、小麦毛颖(显性P)与光颖(隐性p)杂交后代中，毛、光颖个体各占50%，则毛、光颖亲本的基因型分别为( )、( )4、染色体主缢痕有三大作用。其一，决定染色体形态。其二、三分别为 ( )、( )5、染色体四级空间结构是指（ ）、（ ）、（ ）及（ ）。6、玉米抵抗某种霉菌的能力是由基因h决定的。他对易感基因H呈完全隐性。如果抗病植株（）接受易感纯和植株（）的花粉，精子、极核、胚乳、珠心表皮的基因型分别是（ ）、（ ）、（ ）及（ ）。（三）选择填空1、人体细胞2n=2x=46,在细胞分裂过程中能观察到46条染色体的时期有( )a、次级精母细胞； b、
26、有丝分裂前期c、减数分裂后期；d、精细胞2、番茄茎尖细胞2n=2x=24，细胞分裂过程中单个细胞内有48个着丝粒的时期有( )。a、有丝分裂前期； b、减数分裂中期c、减数分裂前期； c、有丝分裂中期3、普通小麦体细胞染色体数目为42。他的染色体组内基本染色体数目数为( )。a、21 b、14 c、7 d、424、减数分裂中期主要特点是( )。a、着丝粒复制； b、着丝粒在细胞中央排队c、着丝粒不复制；d、染色单体复制5.间期相应于细胞周期的( )部分a.有丝分裂; b. S;c. G1SG2; d. G1SG2M;6. 通过着丝粒连结的染色单体叫( )a 姐妹染色单体 ; b 同源染色体 ;
27、c 等位基因 ; d 双价染色体;6. 下列各项哪项不发生在减数分裂的前期( )。a 染色体浓缩； b 同源染色体配对;c 交叉端化； d 同源染色体分离（四）是非题（正确题画（四）是非题（正确题画、错误画、错误画）1、细胞减数中期、染色体着丝粒均在细胞中央排队。( )2、生物性细胞内染色体次缢痕的数目总是大于等于1。( )3、植物雄配子体是多个细胞构成的复合体。( )4、合子细胞和体细胞中的染色体数目不同。( )5、单倍体生物有单倍体合子。( )6、来自同一个男子的所有精子在遗传上是相同的。( )（五）思考题（五）思考题1、蚕豆2n=2x=12，即6对同源染色体。一个学生说，减数分裂时，蚕豆
28、6条染色体全来自父本或母本的配子，只占1/4，该答案正确吗？2、细胞减数分裂与遗传重组有关的时期有哪些？有何遗传意义？3、基因型为Aabb的玉米植株的花粉落在植株为aaBb的柱头上，根据胚乳的基因型，预期将形成些什么样的籽粒？4、牛有30对染色体，蛛猴有17对染色体，而负鼠则有11对染色体。（1）此三中动物各产生多少种精子或卵子？（2）假设此三种动物的雌性个体和雄性个体有完全不同的染色体，那么三种动物最多能产生多少种合子？5、马是二倍体，共有64条染色体驴也是二倍体，共有62条染色体。骡是由母驴和雄马杂交而生成的，它能生存但无生育能力，骡的细胞中有多少条染色体？6、玉米孢子体细胞中有10对染色体（2n=20）请写出下列各组织细胞染色体数目：(1) 根尖 （2）子叶 （3）胚（）营养核（）胚囊（）胚乳（）反足细胞 （）卵细胞
