第二章遗传的细胞学基础

现已肯定线粒体、叶绿体、核糖体和内质网等具有重要
的遗传功能。 A 线粒体
在光学显微镜下，它呈很小的线条状、棒状、或球状；
线粒体是由内外两层膜组成，含有多种氧化酶，能进行 氧化磷酸化，可传递和贮存所产生的能量，因而成为细胞里 氧化作用和呼吸作用的中心，是细胞的动力工厂。 线粒体含有DNA、RNA和核糖体，具有独立合成蛋白 质的能力。线粒体的DNA与其同一细胞的核内DNA的碱基 成分有所不同 ，呈环状DNA分子。因此，认为线粒体与细 胞核是两个不同的遗传体系。图(线粒体)

细胞分裂后期染色体近似
棒状。
4. 端着丝粒染色体

端着丝粒染色体(T,
telocentric chromosome)：
着丝点位于染色体的一端，
因而染色体只有一条臂；

细胞分裂后期呈棒状。 但有人认为真正的端着丝粒 染色体可能并不存在，只是 由于有些染色体的短臂太短，
5. 颗粒状

另外，还有一种形态 比较特殊的染色体， 称为颗粒状或粒状染 色体。


各物种染色体都具有特定的数目与形态特征。
同一物种内的各染色体间往往也能够通过其形态特征 加以区分、识别。

经过染色在普通光学显微镜下能够观察分析并用于染色体 识别的特征主要有：

染色体的大小(主要指长度)； 着丝粒的位置(染色体臂的相对长度)； 次缢痕和随体的有无及位置；等。
染色体由着丝点、长短臂、主次缢痕和随体构成。示 意图如下：
色单体互称为姊妹染
染色体的形态示意图(有丝分裂中期)
(四)、 次缢痕(secondary constriction)和随体 (satellite)

某些染色体的一个或两个臂上往 往还有另一个染色较淡的缢缩部 位，称为次缢痕，通常在染色体 短臂上。

次缢痕末端所带的圆形或略呈长 形的突出体称为随体。
染色质
染色体：是细胞分裂时出现的，易被碱性染料染色的丝状 或棒状小体，由核酸和蛋白质组成，染色体是生物遗传物 质的主要载体。图：
染色体是核中最重要而稳定的成分，它具有特定的形态 结构和一定的数目，具有自我复制的能力；并且积极参与细 胞的代谢活动，在细胞分裂过程中能出现连续而有规律性的 变化。 当细胞分裂结束进入间期时，染色体又逐渐松散而回复 为染色质， 染色质和染色体是同一物质在细胞分裂过程中所 表现的不同形态。动画:
因此，为了深入研究生物遗传和变异的规律及其内在 机理，有必要对细胞的结构和功能、细胞的分裂方式、以 及生物繁殖方式与遗传表现的关系进行介绍。
第一节 细胞的结构和功能
根据细胞结构的复杂程度，可把生物界
的细胞概分为两类： A：原核细胞(prokaryotic cell) B：真核细胞(eukaryotic cell)。


1.
2. 3. 4. 5.
中间着丝粒染色体
近中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体 端着丝粒染色体 颗粒状
1. 中间着丝粒染色体

中间着丝粒染色体(M,
metacentric
chromosome)：着丝点
位于染色体中部，两臂
长度大致相等；

细胞分裂后期由于纺锤
丝牵引着丝粒向两极移
动，染色体表现为“V”
2. 近中着丝粒染色体

近中着丝粒染色体(SM,
sub-metacentric chromosome)： 着丝点偏向染色体一端， 两臂长度不等，分别称为 长臂和短臂；

在细胞分裂后期染色体呈
3. 近端着丝粒染色体

近端着丝粒染色体(ST, sub-telocentric chromosome)： 着丝点接近染色体的一端， 染色体两臂长度相差很大。
(一)、 染色体的大小

不同物种间染色体的 大小差异很大：


在进行染色体形态识别研 究时，需要首先将同一物 种不同染色体进行区分、
长度：0.20-50 m

宽度：0.20-2.00 m

编号；
在各个染色体形态特征中，

同一物种不同染色体


宽度大致相同
染色体大小主要对长
长度往往是染色体编ห้องสมุดไป่ตู้的
形态结构不同的各对染色体之间，则互称为非同源染
色体。如图：
核型分析(analysis of karyotype)
把生物细胞核内全部染色体的形态特征（染色体长度、
着丝点位置、长短臂比、随体有无等）所进行的分析，也称 为染色体组型分析(genome analysis) 。
原生质的连续，有利于细胞间的物质转运 。
图(胞间连丝)
胞间连丝
(二) 细胞质
细胞质是在质膜内环绕着细胞核外围的原生质胶 体溶液，内含许多蛋白质分子、脂肪、溶解在内的氨 基酸分子和电解质；在细胞质中分布着蛋白纤丝组成 的细胞骨架(cytoskeleton)及各种细胞器(organelle)。 细胞骨架的主要功能：维持细胞的形状、运动并使细胞器 在细胞内保持在适当的位置。 细胞器：是指细胞质内除了核以外的一些具有一定形态、 结构和功能的物体。
各种细菌、蓝藻等低等生物由原核细胞构成，统称为原核
生物(prokaryote)。
二、真核细胞
真核细胞不仅含有核物质，而且有核结构，即核物质 被核膜包被在细胞核里。图示：
真核生物还含有线粒体、叶绿体、内质网等各种由膜 包被的细胞器。 除了原核生物以外，所有的高等植物、动物，以及单 细胞藻类、真菌和原生动物等都具有这种真核细胞结构， 故统称为真核生物(eukaryote)。 所有的真核细胞都由细胞膜与外界隔离，细胞内有起 支持作用的细胞骨架，以及各种细胞器等。
次缢痕、随体的位置、大小也相 对恒定，可作为染色体的识别标 志。 次缢痕在细胞分裂时，紧密地与 核仁相联系。可能与核仁形成有


注意：
在细胞分裂过程中，着丝点对染色体向两极牵引具有决
定性的作用。如果某一染色体发生断裂而形成染色体的断片， 则缺失了着丝点的断片将不能正常地随着细胞分裂而分向两 极，因而常会丢失。反之，具有着丝点的断片将不会丢失。 几个概念 主缢痕：着丝点所在的区域的染色体缢缩部分 次缢痕：在某些染色体的一个或两个臂上还常另外有缢缩部 位，染色较淡。
(一) 细胞膜 细胞膜:包被细胞内原生质(protoplasm)的一层薄膜， 简称质膜(plasma membrane或plasmalemma)。
细胞膜主要由蛋白质和磷脂组成，其中还含有少量的 糖类物质、固醇类物质及核酸等。 质膜的结构：质膜是流动性的嵌有蛋白质的脂质双分子层 的液态结构，其厚度约为70－100mm。图(植物细胞)
随体：某些染色体次缢痕的末端所具有的圆形或略呈长形的
突出体。如图：
核仁组织中心 ：
染色体的次缢痕一般具有组成核仁的特殊功能，在细 胞分裂时，它紧密联系着核仁，因而称为核仁组织中心 。
例如，玉米第6对染色体的次缢痕就明显地联系着一个
核仁，也有些生物在一个核中有两个或几个核仁。
各种生物的染色体形态结构不仅是相对稳定的，而且大
C
核糖体 核糖体是直径为20nm的微小细胞器，在细胞质中数
量很多。它是蛋白质合成的主要场所。
核糖体是由大约40％的蛋白质和60％的RNA所组成，
其中RNA主要是核糖体核糖核酸(rRNA)，故亦称为核糖
蛋白体。 核糖体可以游离在细胞质中或核里，也可以附着在 动画(核糖体) 内质网上。在线粒体和叶绿体中也都含有核糖体。

两条臂都极短，所以 整个染色体呈颗粒状。
染色体的形态示意图(有丝分裂后 期)

染色体臂长度和着丝粒的位置是染色体识别与编 号的另一个重要特征。
(三)、 染色单体 (chromatid)

在有丝分裂中期所观 察到的染色体是经过
间期复制的染色体，
均包含有两条成分、
结构和形态一致的染
色单体。

一条染色体的两个染
D
内质网 是在真核细胞质中广泛分布的膜相结构。把质膜和
核膜连成一个完整的膜体系，为细胞空间提供了支架作 用。 内质网是单层膜结构。它在形态上是多型的，不仅 有管状，也有一些呈囊腔状或小泡状。 粗糙内质网（附有核糖体的内质网），是蛋白质合成的 主要场所。 平滑型内质网（不附着核糖体的内质网），可能与某些 激素合成有关。图(内质网)。

着丝粒：细胞分裂时， 纺锤丝附着 (attachment)的区域， 又称着丝点。 着丝粒不被染料染色， 在光学显微镜下表现为 染色体上一缢缩部位 (无色间隔点)，所以又 称为主缢痕(primary

每条染色体的着丝粒在 染色体上位置相对固定
根据其位置/两臂相对 长度可将染色体的形态 分为：


第二章 遗传的细胞学基础
第一节
第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
细胞的结构和功能
染色体的形态和数目 细胞的有丝分裂 细胞的减数分裂 配子的形成和受精 生活周期
第二章 遗传的细胞学基础
细胞(cell)是生物体结构和生命活动的基本单位。生 物界除了病毒和噬菌体等最简单的生物外，所有的植物和 动物，不论低等的还是高等的，都是由细胞构成的。 在生物的生命活动中，繁殖后代是一个重要的基本特征。 无性繁殖 一系列的细胞分裂 有性繁殖 繁衍后代
质膜的功能：能主动而有选择地通透某些物质。对于信息 传递、能量转换、代谢调控、细胞识别和癌变等方面，都 具有重要的作用。图(质膜)
植物细胞不同于动物细胞，在其细胞质膜的外围 有一层由纤维素和果胶质等构成的细胞壁，对植物细 胞和植物体起保护和支持作用。细胞壁上有许多微孔
称胞间连丝，是相邻细胞间的通道，导致相邻细胞的
内质网
E
中心体 中心体是动物和某些蕨类及裸子植物细胞特有的细胞器。
与细胞有丝分裂和减数分裂过程中纺锤丝的形成有关。 (三) 细胞核
细胞核简称为核(nuclear) 。一般为圆球形，但在不同
生物和不同组织的细胞中有着很大的差异。核的大小也不 同，就植物细胞核的直径计算，小的不到1μm，大的可达
600μm；一般为5－25μm。
第二节 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分，在细胞分裂的
间期，由于染色体分散于细胞核中，故而一般只看到染色 较深的染色质，而看不到具一定形态特征的染色体。 观察染色体最好的阶段是有丝分裂中期和早后期，因 为这个阶段染色体收缩到最粗最短的程度。

分析染色体形态特征的主要目的是区分、识别染色体
第一依据：通常由长到短
度而言。

排列染色体。
例：人类染色体编号。
人类染色体的编号(pp12-13)
1.按染色体的长度进行
排列(分组)； 2.按长臂长度进行与着 丝点位置排列(M，SM， ST，T)；
3.按随体的有无与大小
(通常将带随体的染色
体排在最前面)。
(二)、着丝粒 (centromere)和染色体臂(arm)
细胞核是遗传物质集聚的主要场所，它对控制细胞发 育和性状遗传都起主导作用。
核膜(nuclear membrane) 细胞核 核液(nuclear sap)：核液中含有核仁和染色质 核仁(nucleolus)：主要是由蛋白质和RNA聚集而成 染色质(chromatin) 染色质和染色体实际上是同一物质在细胞分裂过程中所表 现的不同形态。 染色质：染色体在细胞分裂间期所表现的形式，呈纤细的丝 状结构，是DNA和蛋白质复合体。
多数高等生物是二倍体(diploid)，其体细胞内染色体数目一 般是成对存在的。
同源染色体(homologous chromosome) 形态和结构相同的一对染色体，称为同源染色体。图：
同源染色体不仅形态相同，而且它们所含的基因位点也 相同。但在许多物种中有一对同源染色体(性染色体)其形态 和所含基因位点往往是不同的。 非同源染色体(non-homologous chromosome)
一、原核细胞组成：
1. 细胞壁成份，蛋白聚糖是原核生物所特有的化学物质。
2. 细胞膜的组成和结构与真核细胞相似。
3. 细胞质有DNA、RNA、蛋白质及其它小分子物质，仅有 核糖体(ribosome), 不存在线粒体(mitochondria)、叶 绿体(chloroplast)、内质网(endoplasmic reticulum)、 高尔基体(Golgi body)等有膜的细胞器， 4. 无真正的核 DNA存在的区域称作拟核 (nucleoid)
线粒体
B
叶绿体
叶绿体是绿色植物细胞中所特有的一种细胞器。叶绿 体的形状有盘状、球状、棒状和泡状等。 主要功能：光合作用即利用光能和CO2合成碳水化合物 叶绿体含有DNA、RNA及核糖体等，并且能分裂增殖， 也能够合成蛋白质，还可能发生的白化突变，这些特征都 表现叶绿体具有特定的遗传功能，是遗传物质的载体之一。 图示：