第一章 遗传的细胞学基础
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(一)染色体的形态结构
——在普通光学显微镜下观察需要对染色体染色。 ——通常是采用染色体染色效果好,但细胞质着色少的碱 性染料,如醋酸洋红、醋酸地衣红、吉姆萨、浮尔根 ——识别染色体的形态特征的最佳时期是细胞有丝分裂中 期和早后期。这时染色体收缩程度最大,形态最稳定,并 且分散排列、易于计数。
组成:
2、为生物的变异提供了极丰富的物质基础
(1) 在中期I 各对同源染色体排列在赤道板上,在后期I染色体是随机 分别拉向二极自由组合。n 对染色体,非同源染色体分离时的可能组合 数为2n。
(2)粗线期各对同源染色体的非姐妹染色单体间片断可发生各种方式 的交换,可为生物变异提供物质基础,利于生物生存及进化,为人工选 择提供材料。
七、 高等植物的生活周期
合子到个体成熟和死亡所经历 的一系列发育阶段。 生活周期包括:
1个有性世代(配子体世代)( n ) 1个无性世代(孢子体世代)( 2n )
2、叶绿体:
生理功能 ?
遗传功能:细胞质遗传
DNA、RNA、核糖体组成,具有独立合成蛋白质及分裂增 殖的能力;可发生白化突变。细胞质基因。
3、核糖体:
遗传功能:合成蛋白质
40%蛋白质、60%RNA。 合成蛋白质的“车间”。
4、内质网:
遗传功能:蛋白质合成与加工
粗糙型(RER):蛋白质合成、蛋白质的修饰与加工(糖基化、羟基化、酰 基化、二硫键形成等 )、新生肽链的折叠、组装和运输 。
第一章 遗传的细胞学基础
1、具有遗传学功能的细胞器 2、细胞分裂中染色体的行为及细胞分裂的生物学意义 3、染色体的概念、形态、分类 4、植物雌雄配子的形成及双受精
一、原核细胞与真核细胞 区别:
相同点:?
二、具有遗传学功能的细胞器
1、线粒体:
生理功能 ?
遗传功能:细胞质遗传
DNA、RNA、核糖体组成,具有独立合成蛋白质及分裂增 殖的能力;环状DNA不与组蛋白结合。细胞质基因。
(三)特化染色体
存在于某些生物的特定组织,或某些群体。 两类:暂时性的、永久性的。 暂时性的与正常染色体之间存在严格的对应关系,是正 常染色体的临时性结构和形态变化。如多线染色体、灯刷 染色体等。 永久性的是生物在进化过程中适应特殊的遗传功能而分 化出来的,具备特殊遗传机制而保留在群体中的一类染色 体。如性染色体。
暂时性特化染色体代表——多线染色体:
存在于双翅目幼虫的唾腺及神经细胞、蚊子幼虫的肠细 胞中。
利用多线染 色体可鉴别染色 体结构和数目的 变化,也可研究 个体发育中的基 因调控现象。
五、有丝分裂
(一)细胞周期
间期(G1-S-G2) 分裂期(前-中-后-末)
(二)有丝分裂的过程
(三)有丝分裂的意义
减数分裂第二次分裂过程和有丝分裂过程完全一样!
减 数 分 裂 与 有 丝 分 裂 的 区 别
(二)减数分裂的遗传学意义 1、 是保证染色体稳定的重要机制
减数分裂最后形成雌雄性细胞,各具半数染色体(n);雌雄性细胞受 精(n + n =2n) →合子(全数染色体2n),保证亲子代间染色体数目的 恒定和物种的相对稳定性。
双线期(diplotene,PI4):
染色体继续缩短变粗,在光学显微镜下四个染色单体均可见; 非姊妹染色单体之间由于螺旋卷缩而相互排斥,同源染色体局部开始分开; 非姊妹染色单体间的交换部位仍由横丝连接,因而同源染色体间仍由一至
二个交叉联结。
终变期(diakinesis,PI5):
染色体进一步浓缩,缩短变粗; 同源染色体间排斥力更大,交叉向二价体两端移动,逐渐接近于末端,该
光滑型(SER):参与类固醇、脂类的合成与运输,糖代谢及激素的灭活等
5、高尔基体:
遗传功能:将内质网合成的蛋白质进行加工、 对比分类、与包装,然后分
门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外
6、中心体:
存在于动物与低等植物中。 遗传功能:重要的微管组织中心,决定细胞微管的极性、数目及分布,有
丝分裂中起着确定纺锤体的关键功能。当中心体功能障碍时,可能引起染色体 的分裂异常,并导致恶性肿瘤的发生。
(三) 植物雌雄配子的形成及双受精
双受精:
1个精细胞(n)+1个卵细胞(n)合子(2n) 胚(2n) 1个精细胞(n)+ 2个极核(n+n) 胚乳合(3n) 胚乳(3n)
直感现象:
指杂交授粉后,父本使母本所结杂交种子的胚以外组织直接表现父本性状的现 象,或称当代显性。可分为种子直感和果实直感。
三、遗传物质的分布和存在形式
1、细胞核遗传体系(主导)
染色质(染色质线,chromatin):间期核内遗传物质的存在 形式。由DNA、组蛋白(H1、H2A、H2B、H3、H4)、非组蛋 白和少量RNA组成.
染色体(chromosome):分裂期核内遗传物质的存在形式,染 色体高度螺旋化。
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常染色质:间期核内染色质纤维折叠压缩程度低,处于伸展状态,用碱性 染料染色时着色浅的那些染色质 。常染色质是基因具有转录活性的必 备条件。
G 带:处于分裂中期的细胞经胰酶或碱、热、尿素等处理后,再经 吉姆萨染料 染色后所呈现的区带 。
C 带:中期染色体先经盐酸,后经碱(如氢氧化钡)处理,再用吉 姆萨染色,显示的是紧邻着丝粒的异染色质区 。
R带:中期染色体不经盐酸水解或不经胰酶处理的情况下,经吉姆 萨染色后所呈现的区带。
T带:是染色体的端粒部位经吉姆萨和吖啶橙染色后所呈现的区带 。
此过程并不进行着丝粒分裂,没有发生染色单体分 离;每条染色体都仍然具有两个染色单体,并且由 着丝粒相连。
4、 末期 I(telophase I, TI)
染色体到达两极之后,松散、伸长、变细(但通常并不完全 解螺旋);
核仁、核膜逐渐形成(核分裂完成),产生两个子核。 细胞质也随之分裂,两个子细胞形成,称为二分体(dyad)。
六、减数分裂
概念:
特点:
(一)减数分裂过程 1、前期 I (prophase I, PI)
细线期(leptonene,PI1):
染色体开始螺旋收缩,在光学显微镜下呈细长线状;有时可以较为清楚 地计数染色体数目。
这时每个染色体含有两染色单体,由着丝点连接,但在光学显微镜下还 不能分辨染色单体。
过程称为交叉端化(terminalization)。 二价体在核内分散分布,因而常用以鉴定染色体数目,二价体数目就是同
源染色体的对数。
2、中期 I(metaphase I, MI)
核仁和核膜消失,纺锤体形成,纺锤丝附着在着丝点上 并将二价体拉向赤道板位置。
每个二价体的两同源染色体分布在赤道板的两侧,同源 染色体的着丝点分别朝向两极,但同源染色体的排列方 向(着丝粒取向)是随机的。
通过特殊处理,使得染色体不同区段螺旋化程度和收 缩方式不同,染色后就会出现染色程度不同的带形。
由于染色体的部分螺旋化方式、程度是特定的,因此 一种好的分带程序能够使染色体呈现丰富而稳定的带形。
利用细胞内各染色体带形进一步区分、识别染色体。
染色体带型主要有:
Q 带(Q banding):中期染色体经芥子喹吖因染色后在紫外线照 射下所呈现的荧光带。
偶线期(zygotene,PI2):
同源染色体的对应部位相互开始紧密并列,逐渐沿纵向配对在一起,称为 联会现象(synapsis)。
细胞内2n条染色体可配对形成n对染色体。配对的两条同源染色体称为二 价体(bivalent)。
细胞内二价体(n)的数目就是同源染色体的对数。
粗线期(pachytene,PI3):
➢ 着丝点 ➢ 染色体臂 ➢ 主缢痕 ➢ 次缢痕 ➢ 随体
识别染色体的特征有:
➢ 染色体的大小(主要是指长度) ➢ 着丝点的位置(或长短臂的比例) ➢ 次缢痕和随体的有无及位置
(二)染色体的类型
同源染色体与异源染色体: 二倍体生物体细胞染色体都是成对存在的 同源染色体:形态结构大小相同的一对染色体。一 个来自父本、一个来自母本。 异源染色体:形态结构大小不同的染色体,互称为 异源染色体。
从纺锤体的极面观察,n个二价体分散排在赤道板的附 近,因而这也是可用于鉴定染色体数目的重要时期之一。
3、后期 I(anaphase I, AI)
纺锤丝牵引染色体向两极运动,使得同源染色体末 端脱开,一对同源染色体分别移向两极。
每极具有一对同源染色体中的一条(共有n条染色体), 使得子细胞中染色体数目从2n减半到n。
二价体逐渐缩短加粗,二价体具有四条染色单体,所以又称为四合体或四 联体(tetrad);联会复合体的结构完全形成;
姊妹染色单体与非姊妹染色单体; 非姊妹染色单体间会形成交叉(chiasmata)或交换(crossing over)现象,导致
同源染色体发生片段交换(exchange),最终导致同源染色体间发生遗传物 质重组(recombination)。
异染色质:细胞间期及早前期时仍处于凝集状态的染色质。具有强嗜碱性, 染色深,染色质丝包装折叠紧密,与常染色质相比,异染色质是转录 不活跃部分,多在晚S期复制。
结构异染色质:是指各类细胞在整个细胞周期内处于凝集状态的染色质,多定位 于着丝粒区、端粒区。
兼性异染色质:只在一定细胞类型或在生物一定发育阶段凝集,如雌性哺乳动物 含一对X染色体,其中一条始终是常染色质,但另一条在胚胎发育的第16~18 天变为凝集状态的异染色质,该条凝集的X染色体在间期形成染色深的颗粒, 称为巴氏小体(Barr body)。
种子直感(胚乳直感、花粉直感):
指杂交的3n胚乳(或子叶)组织直接表现父本同种组织的显性性状的现象。 如, 以玉米黄粒的植株花粉给白粒的植株授粉,当代所结籽粒即表现父本的黄粒性 状。
果实直感:
果皮或种皮在发育过程中由于受花粉影响而表现父本的某些性状。如棉花纤维。
❖ 直感现象对认识植物的受精过程、鉴别杂交种子的真伪和生产上利用 表现直感现象的经济性状等,都具有一定意义。
核仁:1个或几个折光率很强的球形物体,无膜包被;与rRNA合成、加 工及核糖体大亚基装配有关。
核仁组织中心:细胞周期中形成核仁的染色体部位。
2、细胞质遗传体系
线粒体DNA 叶绿体DNA
四、染色体
– 是遗传信息的主要载体; – 具有稳定的、特定的形态结构和数目; – 具有自我复制能力; – 细胞分裂过程中数目与结构呈连续而有规律性变化。 – 细胞遗传学的主要研究对象。
染色体组型分析:
➢在细胞学制片(光学)显微观察基础上,统计细胞内染色体数 目、并根据染色体的长度、着丝粒的位置、次缢痕和随体等 特征区分、识别物种全部染色体的研究。主要包括同源染色
体配对、编号等工作。 ➢组型分析对于研究物种的起源与进化、亲缘关系、分类及鉴
定具有重要参考价值。
染色体带型分析: