染色质和染色体

长 臂
染色体数目是生物物种的特征性标志之一
人染色体
果蝇染色体 4对
有丝分裂(mitosis)
细胞周期(cell cycle)：从一个新产生的细胞到它 分裂产生子细胞这一过程称为细胞周期。它可 分成四个阶段：M期、S期、G1期和G2期。 M是分裂期，通常是细胞周期中最短的时期， 约占整个时期的5-10%的时间。 DNA的合成发生在S期(systhesis). G1(gap1)和G2(gap2)是S期和M期之间的两个间 隙期。G1、S、G2合称为间期(interpahse)。此 期染色质均匀地分布于核中，所以在显微镜下 看不到染色体。
◎末期：分裂结果形成
四个精细胞
◎ 变形：精细胞变形形成四个蝌蚪
状的精子
◎ 中期：染色体的着丝
点排列在赤道板上 ◎ 后期：着丝点分裂， 染色体一分为二，姐妹染 色体向两极移动
◎末期：分裂结果形成
四个精细胞
◎ 变形：精Hale Waihona Puke Baidu胞变形形成四个蝌蚪
状的精子
◎ 中期：染色体的着丝
点排列在赤道板上 ◎ 后期：着丝点分裂， 染色体一分为二，姐妹染 色体向两极移动
交叉(chiasma)：非姐妹染色单体间若干处相互交叉 缠结，交叉是染色单体发生交换的结果。
交换(crossing over)：非姐妹染色单体间发生遗传物 质的局部交换。
四分体中的非姐妹染色单体间常交换部分片段。
a a’b b’
c c’d d’
A B
C D
初级精母细胞 A 联会 A a a
• 多核细胞：细胞核进行多次重复分裂， 细胞质不分裂，形成一个细胞中（质） 具有多个核。 • 核内染色体分裂：核内染色体分裂 （染色线连续复制），而细胞核不分 裂，形成多线染色体或巨型染色体。 如果蝇的唾腺染色体。
果 蝇 唾 腺 染 色 体
减数分裂
概 念： 对象： 进行有性生殖的生物 范围： 原始生殖细胞 成熟生殖细胞
基本概念
细胞(cell)是多细胞生物最小的“建筑”单位，细胞只可能 由另一个细胞通过分裂而产生。 原核生物(prokaryote)是最简单的单细胞生物，如细菌。 原核生物缺乏由膜包被的核，以二等分裂(binary fission)来 繁殖。原核生物的遗传物质是单个环状的DNA分子，DNA 上结合有少量的蛋白质。 真核生物(eukaryote)的细胞中，遗传物质位于有膜包被的 核中，遗传物质分布在各条线状染色体上，每条染色体都 由很多蛋白质和DNA组成。
◎ 同源染色体排
列在赤道板两侧
◎ 同源染色体排
列在赤道板两侧
◎ 同源染色体排
列在赤道板两侧
◎ 同源染色体排
列在赤道板两侧
减Ⅰ中期
同源染色体排列 在赤道板两侧
返回
◎ 同源染色体的
分离
◎ 同源染色体的
分离
◎ 同源染色体的
分离
◎ 同源染色体的
分离
◎ 同源染色体的
分离
减Ⅰ后期
同源染色体的分离 非同源染色体自由组合
精子
n
精 子 形 成 过 程
1个精原细胞
DNA复制，蛋白质合成
减
Ⅰ
1个初级精母细胞
同源染色体联会，出现四分体
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
2个次级精母细胞
减
Ⅱ
着丝点分裂
同有丝分裂
姐妹染色单体分开
4个精细胞
变形作用
4个精子
同源染色体：
配对的两条染色体， 形状和大小一般都相同， 一条来自父方，一条来自 母方。遗传信息有差异
二、染色体的形态和数目
• 一染色体的形态特征: • 染色体是细胞核中最重要的组成部份。几乎所有 的生物细胞中，包括噬菌体在内，在光学显微镜 或电子显微镜下都能看到染色体的存在。 • 染色体是遗传物质的载体。 • 各物种的染色体都有特定的形态特征。 • 有丝分裂的中期，染色体收缩得最粗最短，也最 明显和典型，是观察染色体的最好时期 。
两次连续的核分裂分别称为第一次分裂和第二 次分裂。每次分裂都可以分成前、中、后、末 四期。其中最复杂和最长的时期是前期I，又可 分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变 期。
精子的形成过程
1 、产生部位：睾丸的曲细精管 精原细胞 2 、过程：
2n
减数分裂
减 数 第 一 次 分 裂 减 数 第 二 次 分 裂
◎末期：分裂结果形成
四个精细胞
◎ 变形：精细胞变形形成四个蝌蚪
状的精子
◎ 中期：染色体的着丝
点排列在赤道板上 ◎ 后期：着丝点分裂， 染色体一分为二，姐妹染 色体向两极移动
◎末期：分裂结果形成
四个精细胞
◎ 变形：精细胞变形形成四个蝌蚪
纺缍丝
中 期(metophase)
Scanning electron micrograph of the centromeric region of a metaphase chromosome
后期(anaphase)
在后期，着丝粒纵裂为二，姐妹染 色单体彼此分离，各自移向一极。染色 体的两臂由着丝粒拖着移动，这时染色 体是单条的，称为子染色体
末期(telophase)
早前期
晚前期
中期
间期
末期
晚后期
早后期
间期
早前期
晚前期
中期
形成两个子细胞
末期
后期
有丝分裂的意义 •保持生物的遗传稳定性 •有丝分裂是生物进化的产物，是一种比较 完善和理想的细胞分裂方式，促进了生物 由低级向高级的进化发展。
•维持了个体的正常生长和发育。
有丝分裂的特殊性
染色质与染色体
• 染色质： 真核细胞间期细胞核内伸 展开的DNA蛋白质纤维。 • 染色体： 真核细胞有丝分裂期高度 螺旋化的DNA蛋白质纤维， 是间期染色质进一步紧密 盘绕折叠的结果。 • 染色质和染色体是真核细 胞内遗传物质DNA分子的存 在形式；这种结构形式对 遗传信息的稳定、传递和 表达都有极为重要的影响。
b b
B B
精子形成过程
A
b
A
b
次级精母细胞 精细胞 a B 精子
a B
◎ 精原细胞体积
增大，染色体复制， 初级精母细胞形成
◎ 精原细胞体积
增大，染色体复制， 初级精母细胞形成
◎ 精原细胞体积
增大，染色体复制， 初级精母细胞形成
◎ 精原细胞体积
增大，染色体复制， 初级精母细胞形成
间期
◎ 精原细胞体积
状的精子
◎ 中期：染色体的着丝
点排列在赤道板上 ◎ 后期：着丝点分裂， 染色体一分为二，姐妹染 色体向两极移动
◎末期：分裂结果形成
四个精细胞
◎ 变形：精细胞变形形成四个蝌蚪
状的精子
◎ 中期：染色体的着丝
点排列在赤道板上 ◎ 后期：着丝点分裂， 染色体一分为二，姐妹染 色体向两极移动
◎末期：分裂结果形成
四个精细胞
◎ 变形：精细胞变形形成四个蝌蚪
状的精子
◎ 中期：染色体的着丝
点排列在赤道板上 ◎ 后期：着丝点分裂， 染色体一分为二，姐妹染 色体向两极移动
◎末期：分裂结果形成
四个精细胞
◎ 变形：精细胞变形形成四个蝌蚪
状的精子
减II中期
染色体的着丝点 排列在赤道板上
再来一次
◎ 中期：染色体的着丝
点排列在赤道板上 ◎ 后期：着丝点分裂， 染色体一分为二，姐妹染 色体向两极移动
1 3
联会：
同源染色体 两两配对的现象。 联会始于偶线期， 中止在双线期。
同源染色体
4
2
同源染色体
非同源染色体：形状和大小不同，不能联会的染
色体。其来源不限，如：1和3，1和4，2和3，2和4。
四分体：联会后的每对同源染色体会有4条染色单体。
1个四分体 = 1对同源染色体 = 2条染色体 = 4条单体 = 4个DNA
特点： 细胞连续分裂两次，而染色体只复制 一次 结果： 成熟生殖细胞中的染色体数目减少一半
注：第一次分裂称为减数第一次分裂；第二次称为减数第二次分裂。
减数分裂(meiosis)
减数分裂（又称成熟分裂）：是在配子形成过 程中进行的一种特殊的有丝分裂。包括两次连 续的核分裂而染色体只复制一次，每个子细胞 核中只有单倍数的染色体的细胞分裂形式。
中心体
核仁
染色体
早前期(early prophase) (图例为洋葱根尖切片)
晚前期(late prophase)
中期(metophase)
在此期纺缍体(spindle)逐渐明显， 这个鸟笼状的结构在核区形成，由细胞 两极间一束平行的纤丝构成。着丝粒附 着在染色体上，染色体向细胞的赤道板 (equatorial plane)移动
◎ 同源染色体联
会， 四分体出现
◎ 同源染色体联
会， 四分体出现
◎ 同源染色体联
会， 四分体出现
◎ 同源染色体联
会， 四分体出现
减Ⅰ前期
同源染色体联 会，四分体出现
◎ 同源染色体排
列在赤道板两侧
◎ 同源染色体排
列在赤道板两侧
◎ 同源染色体排
列在赤道板两侧
◎ 同源染色体排
列在赤道板两侧
染色体的分类：
• • • • • 1、中间着丝点染色体：“V型” 2、近中着丝点染色体：“L型” 3、近端着丝点染色体：“棒状” 4、端着丝点染色体：“棒状” 5、粒状染色体：“颗粒状”
染色体(chromosome)
随体 副缢痕
短 臂
着丝粒 中 间 着 丝 粒 近 端 着 丝 粒 端 着 丝 粒
染色质和染色体
复习细胞结构和功能
• 一 原核细胞：没有核结构，各种细菌、蓝 藻等低等生物由原核细胞构成。 • 二 真核细胞：不仅含有核物质，还有核结 构，所有的高等生物，以及单细胞藻类、 真菌和原生动物等都属此类。 • 真核细胞的结构：（1）细胞膜；（2）细 胞质；（3）细胞核。 • 具有重要遗传功能的细胞器：线粒体、叶 绿体、核糖体和内质网。
基本概念
二倍体细胞具有二套染色体，分别来自于两个 亲本，每对染色体的两个成员被称为同源染色 体(homologous chromosome)，单倍体真核细胞 仅有一套染色体。
有丝分裂(mitosis)是二倍体或单倍体真核细胞分 裂的过程。有丝分裂产生两个子核，它们含有 相同的染色体数和遗传信息。
返回
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
染色体中的关键结构
染色体和染色单体 每一个染色体由两条染色单体组成.每一 条染色单体中有一条DNA分子；
着丝粒（主缢痕）： 由特殊的重复DNA序列和蛋白质结构构成， 是细胞有丝分裂时的重要结构；着丝粒把 染色体分为长臂和短臂；
端粒：由特殊的重复DNA序列和相应的蛋白质 构成，起着稳定染色质和染色体结构的作 用。 常染色质和异染色质： 用碱性染料处理中期染色体，染色体上部 分区域着色较深，称为异染色质。
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
◎ 形成两个次级
精母细胞，染色体 数目减半
减Ⅰ末期
形成两个次级 精母细胞，染色体 数目减半，但不是平分
返回 再来一次
◎ 中期：染色体的着丝
点排列在赤道板上 ◎ 后期：着丝点分裂， 染色体一分为二，姐妹染 色体向两极移动
◎末期：分裂结果形成
四个精细胞
◎ 变形：精细胞变形形成四个蝌蚪
着丝粒
后期(anaphase)
Fluorescent microscope image of a cultured cell in anaphase.
末期(telophase)
末期子细胞的染色体凝缩为一个新核， 在核的四周核膜重新形成，染色体又变为 均匀的染色质，核仁又重新出现，又形成 了间期核。末期结束时，纺缍体被降解， 细胞质被新的细胞膜分隔为两部分，结果 产生了两个子细胞，其染色和原来细胞中 的完全一样。
G2期,25% 4nDNA S期,40% 2-4nDNA M期,10%
G1期,25% 2nDNA
有丝分裂的过程
可分为四个阶段，前期、中期、后期、末期
前期(prophase)
染色体开始逐渐缩短变粗，形成螺旋状。当 染色体变得明显可见时，每条染色体已含有两 条染色单体 (chromatids)，互称为姐妹染色单体 (sister chromatids)，通过着丝粒把它们连接在一 起。至前期末，核仁(nucleoli)逐渐消失，核膜开 始破裂，核质和细胞质融为一体。
增大，染色体复制， 初级精母细胞形成
间期
◎ 精原细胞体积
增大，染色体复制， 初级精母细胞形成
间期
◎ 精原细胞体积
增大，染色体复制， 初级精母细胞形成
间期
◎ 精原细胞体积
增大，染色体复制， 初级精母细胞形成
间期
染色体复制， 精原细胞体积增大， 姐妹染色单体形成
返回 再来一次
◎ 同源染色体联
会， 四分体出现