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1、2020/9/6,1,第二章 遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ),第一節(jié) 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能 第二節(jié) 染色體的形態(tài)和數(shù)目 第三節(jié) 細(xì)胞的有絲分裂 第四節(jié) 細(xì)胞的減數(shù)分裂 第五節(jié) 配子的形成和受精 第六節(jié) 生活周期,2020/9/6,2,細(xì)胞(cell)：是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動的基本單位。 除了病毒和噬菌體等生物外，所有的動植物，不論是 低等的還是高等的，都是由細(xì)胞構(gòu)成的。 單細(xì)胞生物：細(xì)菌、一些真菌和藻類以及原生動物； 多細(xì)胞生物 ：由許多形態(tài)和功能不同的細(xì)胞所組成 。 根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，可把細(xì)胞分為兩類： 原核細(xì)胞(prokaryotic cell) 真核細(xì)胞(eukaryotic cell
2、)。,2020/9/6,3,第一節(jié) 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能,一、原核細(xì)胞 1-10m 1、細(xì)胞組成： 細(xì)胞壁：蛋白聚糖； 細(xì)胞膜： 細(xì)胞質(zhì)：核糖體等；無膜胞器 擬核區(qū)：DNA、RNA等； 2、原核生物： 各種細(xì)菌、藍(lán)藻等低等生物,由原核細(xì)胞構(gòu)成，統(tǒng)稱為原核生物(prokaryote)。,2020/9/6,4,二、真核細(xì)胞,非膜相結(jié)構(gòu),細(xì)胞,細(xì)胞壁,質(zhì)膜(細(xì)胞膜),原生質(zhì),細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞核,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),線粒體,葉綠體,,,核糖體,高爾基體,溶酶體,液泡,核仁,中心體,染色質(zhì),非膜相結(jié)構(gòu),膜相結(jié)構(gòu),核膜 膜相結(jié)構(gòu),,,,,,核基質(zhì),真核 生物,2020/9/6,5,,,,2020/9/6,6,,,
3、2020/9/6,7,,,線粒體結(jié)構(gòu),2020/9/6,8,葉綠體,2020/9/6,9,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu),2020/9/6,10,,溶酶體結(jié)構(gòu),2020/9/6,11,,,高爾基體結(jié)構(gòu),2020/9/6,12,三、各類型細(xì)胞之間的比較,,,,2020/9/6,13,第二節(jié) 染色體的形態(tài)和數(shù)目,一、染色體的形態(tài)特征:,,2020/9/6,14,1重要性: (1).幾乎所有生物細(xì)胞中均存在染色體； (2).各物種染色體均各有其特定的形態(tài)特征，在 細(xì)胞分裂的中期和早后期最為明顯和典型； (3).中期染色體分散排列在赤道板上，故通常以 這個時期進(jìn)行染色體形態(tài)的識別和研究。,2020/9/6,
4、15,2結(jié)構(gòu): (1).組成: 著絲粒、長臂和短臂、隨體； (2).著絲點(主縊痕)：細(xì)胞分裂時紡錘絲于著絲粒的區(qū)域， 對于染色體向兩極牽引具有決定性作用； (3).次縊痕、隨體：是識別特定染色體的重要標(biāo)志； (4).某些次縊痕具有組成核仁的特殊功能。,,2020/9/6,16,3形態(tài)類型:,2020/9/6,17,4大小: (1).各物種差異很大，染色體大小主要指長度， 同一物種染色體寬度大致相同： 植物: 長約0.20-50 、 寬約0.20-2.00 。,,2020/9/6,18,(2).高等植物中單子葉植物的染色體一般 比雙子葉植物要大些 單子葉植物中: 玉米、小麥、大
5、麥和黑麥 水稻。 但, 雙子葉植物中的牡丹屬和鬼臼屬也具有 較大的染色體。,,2020/9/6,19,5類別: 各生物的染色體不僅形態(tài)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定， 而且其數(shù)目成對。 同源染色體:形態(tài)和結(jié)構(gòu)相同的一對染色體, 含有相同的基因位點； 異源染色體:這一對染色體與另一對形態(tài)結(jié)構(gòu) 不同的染色體，互稱為異源染色體, 含有不同的基因位點。,2020/9/6,20,6染色體編號: 根據(jù)染色體長度、著絲點位置、長短臂比、 隨體有無等特點進(jìn)行編號。,,2020/9/6,21,人類的23對染色體及其編號,2020/9/6,22,二、染色體數(shù)目,表2、一些生物的染色體數(shù)目,2020/9/
6、6,23,生物染色體的一般特點： 1數(shù)目恒定； 2體細(xì)胞(2n)是性細(xì)胞(n)的二倍； 3與生物進(jìn)化的關(guān)系：無關(guān)， 可用于物種間的分類； 4染色體數(shù)目恒定也是相對的（如動物的肝、 單子葉植物的種子胚乳）。,2020/9/6,24,三、原核生物的染色體形態(tài)、結(jié)構(gòu)和數(shù)目,通常原核生物細(xì)胞里只有一個染色體，呈線狀或環(huán)狀，且DNA含量低于真核生物。 例如: 大腸桿菌 E.coli只有一個環(huán)狀染色體：其DNA分子 含核苷酸對為3106，長度1.1mm。 蠶豆 配子中染色體(n=6)的核苷酸對為21010， 長度6000mm。 豌豆 配子中染色體(n=7)的核苷酸對為31010，
7、 長度10500mm。,2020/9/6,25,第三節(jié) 細(xì)胞的有絲分裂,一、細(xì)胞周期 包括細(xì)胞有絲分裂過程和兩次分裂之間的 間期(interphase),間期：,G1期 S期 G2期,2020/9/6,26,G1期：第一個間隙，主要進(jìn)行細(xì)胞 體積的增長，并為DNA 合成 作準(zhǔn)備。不分裂細(xì)胞則停留在 G1 期, 也稱為G0 期。 S 期：DNA 合成時期，染色體數(shù)目 在此期加倍。 G2期：DNA 合成后至細(xì)胞分裂開 始之前的第二個間隙，為 細(xì)胞分裂作準(zhǔn)備。 M期：細(xì)胞分裂期。,2020/9/6,27,一般S 期時間較長，且較穩(wěn)定；G1 和G2 的時間較短，變化也較大。因物
8、種、細(xì)胞種類 和生理狀態(tài)的不同而異。 哺乳動物離體培養(yǎng)細(xì)胞的有絲分裂周期, G1為10小時，S為9小時,G2為4小時，間期共 長23小時。而細(xì)胞分裂期M 全長只有1小時。,2020/9/6,28,二、有絲分裂過程,在整個過程染色體會產(chǎn)生有規(guī)律的變化，包括 兩個緊密過程： 核分裂為二 細(xì)胞質(zhì)分裂， 二個子細(xì)胞中各含一個核。 根據(jù)核分裂的變化特征，可以將有絲分裂分為 四個時期；間期前期中期后期末期。,2020/9/6,29,2020/9/6,30,,分裂間期,有絲分裂,前期,中期,2020/9/6,31,,,中期,后期,末期,細(xì)胞質(zhì)分裂,有絲分裂,2020/9/6,32,& 3. 有絲分
9、裂的特殊情況: 正常：間期DNA復(fù)制 染色單體 著絲點裂開染色體核分裂胞質(zhì)分裂間期DNA復(fù)制 .多核細(xì)胞： 細(xì)胞核多次分裂而細(xì)胞質(zhì)不分裂，形成具有很多游離核的多核細(xì)胞。 蕓苔類：絨氈層多核細(xì)胞,2020/9/6,33,.核內(nèi)有絲分裂： 核內(nèi)染色體中的染色線連續(xù)復(fù)制， 但著絲點不裂開 形成多線染色體。 % 例如雙翅昆蟲搖蚊、果蠅幼蟲唾腺細(xì)胞 出現(xiàn)巨型染色體，其染色體中染色質(zhì)線可以多達(dá)1000條以上，并具有不同的條紋和條帶。,2020/9/6,34,. 4. 有絲分裂的意義: .生物學(xué)意義： *有絲分裂促進(jìn)細(xì)胞數(shù)目和體積增加； *均等方式有絲分裂，能維持個體正常生長和發(fā)育， 保證物種的連
10、續(xù)性和穩(wěn)定性； .遺傳學(xué)意義： 核內(nèi)各染色體準(zhǔn)確復(fù)制為二兩個子細(xì)胞提供 與母細(xì)胞完全相同的遺傳基礎(chǔ)； 復(fù)制的各對染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個子 細(xì)胞中子母細(xì)胞具有同樣質(zhì)量和數(shù)量的染色體。,2020/9/6,35,第四節(jié) 細(xì)胞的減數(shù)分裂,,2020/9/6,36,一、減數(shù)分裂(meiosis)概念 & 減數(shù)分裂： 是性母細(xì)胞成熟時配子形成過程中發(fā)生一種特殊的 有絲分裂使性細(xì)胞染色體數(shù)目減半。 由于這種分裂方式使子細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目比母 細(xì)胞減少一半, 因此稱為減數(shù)分裂,2020/9/6,37,例如： 水稻2n=24、玉米2n=20、茶樹2n=30 減數(shù)分裂 水稻n=12、 玉米n=1
11、0、 茶樹n=15 n(卵) + n(精) 2n(體) 受精作用可保證物種染色體數(shù)恒定。,2020/9/6,38,二、減數(shù)分裂過程, 減數(shù)分裂前間期 減數(shù)分裂期,2020/9/6,39, 減數(shù)分裂前間期,DNA的合成 其它細(xì)胞物質(zhì)的積累 最大特點: 其S期的持續(xù)時間較長.,2020/9/6,40, 減數(shù)分裂期,包括兩次連續(xù)進(jìn)行的細(xì)胞分裂 1 減數(shù)分裂期: 為染色體數(shù)目減半的分裂 前期 、 中期 、 后期 、末期 2 減數(shù)分裂期: 為等數(shù)分裂 前期 、中期 、 后期 、 末期,2020/9/6,41,,,2020/9/6,42,1、減數(shù)分裂期,(1) 前期(prophase
12、 ) 染色體進(jìn)行配對和基因重組, 其形態(tài)特點變化復(fù)雜, 可進(jìn)一步劃分為5 個時期: 細(xì)線期(leptotene) 偶線期(zygotene) 粗線期(pachytene) 雙線期(diplotene) 終變期(diakinesis),2020/9/6,43, 細(xì)線期(leptotene),,染色質(zhì)濃縮為染色體 但染色體仍為細(xì)長的線狀,2020/9/6,44, 偶線期(zygotene),,染色體縮短變粗，同源
13、染色體聯(lián)會 二價體: 發(fā)生聯(lián)會的一對同源染色體， 包括 4 條染色單體 聯(lián)會復(fù)合體: 在同源染色體聯(lián)會的部為形成一種 特殊的復(fù)合結(jié)構(gòu)，與基因重組有關(guān),2020/9/6,45, 粗線期(pachytene),,二價體呈現(xiàn)粗線狀 非姐妹染色單體之間發(fā)生部分DNA片段的交換,2020/9/6,46,,,2020/9/6,47, 雙線期(diplotene),,染色體繼續(xù)縮短變粗， 聯(lián)會的同源染色體相互分離， 二價體的不同部位出現(xiàn)交叉結(jié)。 交叉是發(fā)生交換的結(jié)果,2020/9/6,48,,2020/9/6,49, 終變期(diakinesis),,,染色體收縮到最大程度， 短棒狀 交
14、叉結(jié)端化 核膜裂解，核仁開始消失.,2020/9/6,50,(2)中期,,核膜、核仁完全消失. 二價體排列在細(xì)胞中央,形成赤道板. 細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)紡錘絲, 產(chǎn)生紡錘體. 每個二價體的著絲粒分別朝向細(xì)胞兩極.,2020/9/6,51,(3)后期,兩條同源染色體分離,并 分別移向細(xì)胞兩極. 細(xì)胞每一極只能得到兩條同源染色體中的一條,從而導(dǎo)致子細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目減少一半. 移向兩極的每一條染色體都包含有同一著絲點相連的兩條姐妹染色單體.,2020/9/6,52,(4)末期,重新形成核膜和核仁. 胞質(zhì)分裂,形成兩個子細(xì)胞.,2020/9/6,53,減數(shù)分裂期,前期 、 中期 、 后期 、 末期,20
15、20/9/6,54,&三減數(shù)分裂特點: (1). 各對同源染色體在細(xì)胞分裂前期配對(或聯(lián)會)； (2). 細(xì)胞分裂過程中包括兩次分裂: 第一次分裂中染色體減數(shù)，這次分裂的前期 較復(fù)雜，又可細(xì)分為五期（細(xì)線期偶線期粗線期 雙線期終變期）； 第二次分裂染色體等數(shù)。,2020/9/6,55,& 四減數(shù)分裂的遺傳學(xué)意義: (1). 生物生活周期中和配子形成過程中必要階段； (2). 最后形成雌雄性細(xì)胞，各具半數(shù)染色體(n)； 雌雄性細(xì)胞受精 ( n + n 2n) 合子 全數(shù)染色體 保證親子代間染色體數(shù)目的 恒定和物種的相對穩(wěn)定性。 (3). 在中期I 各對同源染色體排列在
16、赤道板上，在后期I 染色體是隨機(jī)分別拉向二極自由組合，n 對染色體， 非同源染色體分離時的可能組合數(shù)為2n 。,2020/9/6,56,(4). 各對同源染色體的非姐妹染色單體間的片斷可發(fā)生各種方式的交換，因而可為生物變異提供物質(zhì)基礎(chǔ) 利于生物生存及進(jìn)化 為人工選擇提供材料。,2020/9/6,57,(4). 有絲分裂與減數(shù)分裂的比較 減數(shù)分裂前期有同源染色體配對（聯(lián)會）； 減數(shù)分裂遺傳物質(zhì)交換（非姐妹染色單體片段交換）； 減數(shù)分裂中期后染色體獨立分離，而有絲分裂則 著絲點裂開后均衡分向兩極； 減數(shù)分裂完成后染色體數(shù)減半； 分裂中期著絲點在赤道板上的排列有差異： 減數(shù)分裂中同源染色體
17、的著絲點分別排列于赤道板 兩側(cè)，而有絲分裂時則整齊地排列在赤道板上。,2020/9/6,58,第五節(jié) 配子的形成和受精,一、雌雄配子 的形成：,2020/9/6,59,高等植物雌雄配子 的形成過程,,2020/9/6,60,二、受精 受精(fertilization)： 雄配子( 精子) 與雌配子( 卵細(xì)胞) 融合為合子， 植物在受精前。 植物的授粉方式： 自花授粉(self-pollination)： 同一朵花內(nèi)或同株上花朵間的授粉 異花授粉(cross pollination)： 不同株的花朵間授粉。,,2020/9/6,61,三、直感現(xiàn)象 胚乳直感(xenia)或花粉直感：
18、如果在3 X 胚乳的性狀上由于精核的影響而 直接表現(xiàn)父本的某些性狀。 一些單子葉植物的種子常出現(xiàn)這種胚乳直感現(xiàn)象。 例如，以玉米黃粒的植株花粉給白粒的植株授粉，當(dāng)代 所結(jié)子即表現(xiàn)父本的黃粒性狀。,,2020/9/6,62,果實直感(metaxenia)： 如果種皮或果皮組織在發(fā)育過程中由于花粉影響而表現(xiàn)父本的某些性狀。 例如，棉花纖維是由種皮細(xì)胞延伸的。在一些 雜交試驗中，當(dāng)代棉籽的發(fā)育常因父本花粉的影響， 而使纖維長度、纖維著生密度表現(xiàn)出一定的果實直 感現(xiàn)象。,2020/9/6,63,四、無融合生殖 無融合生殖(apomixis): 雌雄配子不發(fā)生核融合的一種無性生殖方式。 可分為
19、兩大類： 營養(yǎng)的無融合生殖(vegetative apomixis)： 能代替有性生殖的營養(yǎng)生殖類型。例如，大蒜的總狀花序上常形成近似種子的氣生小鱗莖，可代替種子而生殖。 無融合結(jié)子(agamospermy)： 指能產(chǎn)生種子的無融合生殖。主要包括三種類型： . 單倍配子體無融合生殖(haploidgametophyte apomixis) ； . 二倍配子體無融合生殖(diploid gametophyte apomixis) ； . 不定胚(adventitious embryony) 。,2020/9/6,64,第六節(jié)生活周期,一、低等植物的生活周期,2020/9/6,65,,,2020/9/6,66,二、高等植物的生活周期,2020/9/6,67,三、 高 等 動 物 的 生 活 周 期,,
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