遺傳學細胞基礎

關于遺傳學細胞基礎第1頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三遺傳學與細胞學(Cytology)遺傳學對細胞學基礎的要求側重于：細胞核的結構與功能及染色體的形態(tài)、數(shù)目和結構有絲分裂、減數(shù)分裂、融合(受精)過程及染色體行為有絲分裂、減數(shù)分裂及受精的遺傳學意義第2頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)細胞的結構和功能一、原核細胞二、真核細胞

1、細胞膜

2、細胞質

3、細胞核第3頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三真核細胞與原核細胞根據(jù)構成生物體的基本單位，可以將生物分為非細胞生物：細胞生物：以細胞為基本單位的生物:

真核生物(eukaryote)(真核細胞)

：原生動物、單細胞藻類、真菌、高等植物、動物、人類原核生物(prokaryote)(原核細胞)：細菌、藍藻(藍細菌)真核細胞：細胞膜、細胞質、細胞核及細胞壁(植物、一些微生物)第4頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三真核細胞(eukaryoticcell)的基本結構第5頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三原核生物染色體化學組成：核酸分子：通常只有一個DNA或RNA分子，是遺傳信息的載體蛋白質：DNA-bindingprotein，小分子、富于帶正電荷氨基酸，與核酸分子結合以保持其結構的穩(wěn)定性形態(tài)結構：單鏈/雙鏈環(huán)狀/線性在DNA結合蛋白、染色體外RNA的共同作用下以負超螺旋的方式裝配成染色體細菌染色體：多為雙鏈環(huán)狀DNA分子第6頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三原核生物染色體第7頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三細胞質(cytoplasm)遺傳體系細胞質的成分除了由蛋白分子、脂肪、游離氨基酸和電解質組成的基質外，還具有：線粒體(mitochondria)、質體(plastid)、核糖體(ribosome)、內質網(endoplasmicreticulum)等細胞器(organelle)在此要強調的細胞器是：核糖體：主要成分是蛋白質和rRNA，是合成蛋白質的主要場所，是遺傳信息表達的主要途徑線粒體和葉綠體：分別是有氧呼吸和光合作用的場所，但它們含有DNA、RNA等成分，研究表明：這些核酸分子也具有遺傳物質的功能第8頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三細胞核(nucleus)遺傳物質集聚的場所，控制細胞發(fā)育和性狀遺傳細胞核的形狀一般為圓球形，其形狀、大小也因生物、組織而異細胞核的構成：核膜核液核仁染色質/染色體第9頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三一、核膜(nuclearmembrane)核膜是雙層膜，對核與質間起重要分隔作用核膜上分布有一些直徑約40-70nm的核孔(nuclearpore)，以利于質-核間進行大分子物質交換核膜在細胞分裂過程中存在一個“解體-重建”過程，并可作為細胞分裂階段劃分的標志進入細胞分裂中期：核膜解體進入細胞分裂末期：核膜重建第10頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三二、核液(nuclearsap)充滿核內的液體狀物質稱為核液也稱為核漿或核內基質核液主要成分為蛋白質、RNA、酶等可能以蛋白質為主體形成一個網架結構體系(nuclearmatrix)核仁和染色質存在于核液中第11頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三三、核仁(nucleolus)一個或幾個、折光率較高、呈球形、外無被膜主要成分是蛋白質和RNA，還可能存在少量的類脂和DNA細胞分裂過程中也會暫時分散(周期與核膜相近)功能：與核糖體和核內蛋白質合成有關第12頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三四、染色質(chromatin)、染色體(chromosome)是同一物質在細胞分裂過程中所表現(xiàn)的不同形態(tài)采用堿性染料對未進行分裂的細胞核(間期核)染色，其中染色較深的、纖細的網狀物，稱為染色質在細胞分裂過程，染色質螺旋化卷縮而呈現(xiàn)為一定數(shù)目和形態(tài)的染色體第13頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三研究染色體形態(tài)、數(shù)目的意義染色體形態(tài)特征與數(shù)目是生物物種的特征染色體的形態(tài)結構與數(shù)目在細胞分裂過程中有一系列規(guī)律性變化觀察染色體形態(tài)特征、統(tǒng)計染色體數(shù)目的最佳時期是細胞有絲分裂中期和早后第14頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)染色體的形態(tài)和數(shù)目區(qū)分、識別染色體不同物種的染色體同一物種的各條染色體第15頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三一、染色體的形態(tài)特征經過染色在普通光學顯微鏡下能夠觀察分析并用于染色體識別的特征主要有：染色體的大小(主要指絕對長度)著絲粒的位置(染色體臂的相對長度)次縊痕和隨體的有無及位置第16頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三1、染色體的大小不同物種間染色體的大小差異很大：長度：0.20-50m寬度：0.20-2.0

m同一物種不同染色體寬度大致相同染色體大小主要對長度在進行染色體形態(tài)識別研究時，需要首先將細胞內染色體進行區(qū)分、編號在各個染色體形態(tài)特征中，長度往往是染色體編號的第一依據(jù)：通常由長到短排列染色體通常不考慮染色體寬度上的差異第17頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三二、著絲粒(centromere)和染色體臂(arm)著絲粒：細胞分裂時，紡錘絲附著(attachment)的區(qū)域，又稱著絲點著絲粒不被染料染色，在光學顯微鏡下表現(xiàn)為染色體上一縊縮部位(淺色間隔點)，所以又稱為主縊痕(primaryconstriction)著絲粒所連接的兩部分稱為染色體臂每條染色體的著絲粒在染色體上的位置相對固定根據(jù)其位置/兩臂相對長度可將染色體的形態(tài)分為：中間著絲粒染色體近中著絲粒染色體近端著絲粒染色體端著絲粒染色體顆粒狀第18頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(一)中間著絲粒染色體M,metacentricchromosome：著絲點位于染色體中部，兩臂長度大致相等(表2-2：臂比1.00~1.67/著絲粒指數(shù)0.500~0.375)細胞分裂后期由于紡錘絲牽引著絲粒向兩極移動，染色體表現(xiàn)為“V”形第19頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(二)近中著絲粒染色體SM,sub-metacentricchromosome：

著絲點偏向染色體一端，兩臂長度不等，分別稱為長臂和短臂在細胞分裂后期染色體呈“L”形第20頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(三)近端著絲粒染色體ST,subtelocentric/acrocentricchromosome：

著絲點接近染色體的一端，染色體兩臂長度相差很大細胞分裂后期染色體近似棒狀第21頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(四)端著絲粒染色體T,telocentricchromosome：

著絲點位于染色體的一端，因而染色體只有一條臂細胞分裂后期呈棒狀但有人認為真正的端著絲粒染色體可能并不存在，只是由于有些染色體的短臂太短，在光學顯微鏡下看不到而已第22頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(五)顆粒狀染色體另外，還有一種形態(tài)比較特殊的染色體，稱為顆粒狀或粒狀染色體兩條臂都極短，所以整個染色體呈顆粒狀第23頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體的形態(tài)示意圖(有絲分裂后期)染色體臂長度和著絲粒的位置是染色體識別與編號的另一個重要特征第24頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色單體(chromatid)(p24)在有絲分裂中期所觀察到的染色體是經過間期復制的染色體，均包含有兩條成分、結構和形態(tài)一致的染色單體一條染色體的兩個染色單體互稱為姊妹染色單體(sisterchromatid)第25頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體的形態(tài)示意圖(有絲分裂中期)第26頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三三、次縊痕(secondaryconstriction)和隨體(satellite)某些染色體的一個或兩個臂上往往還有另一個染色較淡的縊縮部位，稱為次縊痕，通常在染色體短臂上次縊痕末端所帶的圓形或略呈長形突出體稱為隨體次縊痕、隨體的位置、大小也相對恒定，可作為染色體的識別標志次縊痕在細胞分裂時，緊密地與核仁相聯(lián)系?？赡芘c核仁形成有關，也稱為核仁組織中心(nucleolusorganizer）第27頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三人類染色體的編號1.按染色體的長度進行排列(分組)2.按長臂長度進行/著絲點位置排列(M，SM，ST，T)3.按隨體的有無與大小(通常將帶隨體的染色體排在最前面)第28頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體的數(shù)目染色體數(shù)目是物種的特征，相對恒定；體細胞中染色體成對存在(2n)，配子染色體數(shù)目是體細胞中的一半(n)體細胞內形態(tài)結構相同、遺傳功能相似的一對染色體稱為同源染色體(homologouschromosome)，分別來自雙親形態(tài)結構上不同的染色體間互稱為非同源染色體(non-homologouschromosome)黑麥體細胞內有14條染色體(2n=14)，即7對同源染色體；配子有7條染色體(n=7)，這7條染色體間就互稱為非同源染色體果蠅體細胞有8條染色體(2n=8)，具有4對同源染色體；配子中有4條染色體掌握常見物種的染色體數(shù)目第29頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體的結構一、染色質的基本結構二、染色體的結構模型三、著絲粒和端體四、常染色質和異染色質五、染色體組型分析與帶型分析第30頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體的單線性未經復制的染色體含有一個染色單體一個染色單體含有一條線性無分支的染色質線一條染色質線含有一條雙螺旋DNA分子鏈間期DNA分子通過半保留方式復制后就產生兩條完全相同的雙螺旋DNA分子鏈第31頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色質的化學組成DNA：約占30%，每條染色體一個雙鏈DNA分子遺傳信息的載體，也就是所謂的遺傳物質蛋白質組蛋白(histone)：呈堿性，結構穩(wěn)定；與DNA結合形成、維持染色質結構，與DNA含量呈一定比例非組蛋白：呈酸性，種類、含量不穩(wěn)定；作用不完全清楚，可能與染色質結構調節(jié)有關，在DNA遺傳信息表達中有重要作用可能存在少量的RNA第32頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三五、染色體組型分析與帶型分析染色體組型分析(genomeanalysis)，又稱核型分析(analysisofkaryotype):在細胞學制片(光學)顯微觀察，統(tǒng)計細胞內染色體數(shù)目、根據(jù)染色體的長度、著絲粒的位置、次縊痕和隨體等特征區(qū)分、識別物種全部染色體的研究第33頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三人類染色體的編號計數(shù)染色體數(shù)目1.按染色體的長度進行排列(分組)2.按長臂長度進行/著絲點位置排列(M，SM，ST，T)3.按隨體的有無與大小(通常將帶隨體的染色體排在最前面)第34頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第35頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第36頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體帶型分析

染色體帶形：通過一系列特殊處理，使得螺旋化程度和收縮方式不同的染色體區(qū)段發(fā)生不同的反應，再經過染色，使其呈現(xiàn)不同程度的染色區(qū)段(往往是異染色質區(qū)段被染色)而這些精心設計的處理和染色方法稱為分帶、顯帶(chromosomebanding)或分染(differtialstainingofchromosome)技術不同的處理方法往往可以得到不同的染色體帶形由于染色體的部分螺旋化方式、程度是特定的，因此一種好的分帶程序能夠使染色體呈現(xiàn)豐富而穩(wěn)定的帶形帶型分析：利用染色體帶形進一步區(qū)分、識別染色體的工作第37頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三黑麥(Secalecereale,2n=14)染色體GiemsaC-帶第38頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第39頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第40頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三常規(guī)染色技術與顯帶技術的結果第41頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三特殊類型的染色體一、B染色體二、多線染色體)三、燈刷染色體)第42頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三有絲分裂與細胞周期生物的繁殖以細胞分裂為基礎；對多細胞生物而言，其生長發(fā)育也通過細胞分裂實現(xiàn)體細胞分裂的方式可以分為無絲分裂、有絲分裂兩種。關于這兩種分裂方式的過程、特征和異同已學過，在此作一簡單回顧：一、無絲分裂(amitosis)二、有絲分裂(mitosis)三、細胞周期(cellcycle)第43頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三一、無絲分裂(amitosis)無絲分裂的分裂過程較簡單快速，整個分裂過程中不出現(xiàn)紡錘體以前人們認為無絲分裂只在衰老細胞和病態(tài)組織中近年研究發(fā)現(xiàn)高等生物的許多正常組織(如：植物的薄型組織、木質部細胞、絨氈層細胞和胚乳細胞)，也常發(fā)生無絲分裂第44頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三二、有絲分裂(一)、有絲分裂的過程有絲分裂包括兩個緊密相連的過程：核分裂、細胞質分裂。通常有絲分裂主要是指核分裂，特別是在遺傳學有絲分裂過程可分為五個時期，即：

間期、前期、中期、后期、末期注意：

有絲分裂過程本身是一個連續(xù)的自然過程。細胞分裂時期是人為劃分的，是根據(jù)所觀察到整個有絲分裂過程中的各種形態(tài)、結構和狀態(tài)的差異而進行的劃分；其目的是便于對整個過程進行研究、描述第45頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三間期(interphase)指細胞上一次分裂結束到下一次分裂開始之前特征：染色質解螺旋、松散分布在細胞質中，核仁染色深在光學顯微鏡下細胞狀態(tài)不發(fā)生明顯變化(早期稱之為靜止期)事實上細胞處于生理、生化反應高度活躍的階段，其呼吸和合成代謝都非常旺盛為細胞分裂奠定物質和能量基礎：DNA的復制組蛋白的合成能量準備其它物質的合成DNA合成是間期最重要的準備，因此一般根據(jù)DNA合成的特點，將間期分為：合成前期(G1)、合成期(S)、合成后期(G2)第46頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三前期(prophase)當染色體呈可見的細線時標志著細胞分裂開始，進入細胞分裂前期前期可以觀察到細胞內發(fā)生下列變化：每條染色體兩個染色質線(染色單體)開始螺旋化、卷曲著絲粒尚未復制分裂，因而螺旋、卷曲逐漸可見的兩條染色單體同一個著絲粒聯(lián)結（即姐妹染色單體出現(xiàn)）核仁、核膜逐漸解體，前期結束時核仁消失第47頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三中期(metaphase)核仁、核膜消失標志著細胞分裂中期開始主要特征：染色單體進一步螺旋、收縮直至呈最短、最粗的狀態(tài)紡錘絲形成一個三維的結構，稱為紡錘體(spindle)紡錘絲與染色體的著絲點附著，并牽引染色體，使其著絲粒均勻分成在垂直于兩極的一個平面上，常將這個平面稱為赤道板(或赤道面)染色體臂自由分布在赤道面的兩側染色體形態(tài)穩(wěn)定，排列均勻，是研究染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期第48頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三有絲分裂中期染色體形態(tài)圖普通小麥(Triticumaestivum,2n=42)有絲分裂中期染色體圖第49頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第50頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三大麥根尖細胞：中期染色體蠶豆染色體油菜與蘿卜遠緣雜種后代：68條第51頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三后期(anaphase)特征：由于紡錘絲的牽引作用，著絲粒發(fā)生分裂每條染色體的兩條染色單體成為兩條獨立的染色體，分別由紡錘絲拉向兩極兩極都具有相同的染色體數(shù)后期就是從著絲粒分裂到染色單體到達兩極的過程第52頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三末期(telophase)染色體到達兩極后：核膜、核仁重建染色體螺旋化，呈松散狀態(tài)細胞質分裂或細胞板形成(物理性)第53頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三有絲分裂過程示意圖第54頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體的形態(tài)變化周期第55頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(二)、有絲分裂的遺傳學意義可從兩個方面來理解：染色體準確復制、著絲粒準確分裂，為兩個子細胞的遺傳組成與母細胞完全一樣打下基礎兩條姊妹染色單體均等分配到兩個子細胞中，子細胞與母細胞具有相同的染色體數(shù)目和組成能夠維持生物個體的正常生長和發(fā)育(組織及細胞間遺傳組成的一致性)；并且保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性(單細胞生物及無性繁殖生物個體間及世代間遺傳組成一致性)細胞質遺傳：線粒體和葉綠體中DNA也具有遺傳物質的功能，并且能夠復制、分配到子細胞中細胞器在細胞質中分布不均勻，在質分裂時分配不是均等的細胞質遺傳物質與染色體具有不同的遺傳規(guī)律第56頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(三)、有絲分裂的異?，F(xiàn)象內源有絲分裂*多次有絲分裂*體細胞聯(lián)會第57頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三細胞分裂間期多線染色體的形態(tài)第58頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第59頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三三、細胞周期(cellcycle)概念：一次細胞分裂結束后到下一次細胞分裂結束所經歷的過程稱為細胞周期(cellcycle)通常，有絲分裂期在整個細胞周期中所占的時間很短由于細胞分裂是多細胞生物生長發(fā)育的基礎，要從一個細胞——受精卵生長、發(fā)育形成一個生物個體，必須不斷地進行細胞分裂在分生組織中細胞分裂間期和分裂期是周期性交替進行第60頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三細胞有絲分裂周期示意圖第61頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三細胞的減數(shù)分裂(meiosis）減數(shù)分裂是性母細胞成熟時，配子形成過程中所發(fā)生的一種特殊的有絲分裂，又稱成熟分裂(maturationdivision)產生染色體數(shù)目減半的性細胞其特殊性表現(xiàn)在：時間性和空間性：生物個體性成熟后，動物性腺和植物造孢組織細胞中進行連續(xù)進行兩次分裂：遺傳物質經過一次復制，連續(xù)兩次分裂，導致染色體數(shù)目的減半同源染色體在第一次分裂前期(前期I，PI)相互配對(paring)/聯(lián)會(synapsis)；同源染色體間發(fā)生片段交換第62頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三一、減數(shù)分裂的過程(一)、間期(前間期,

preinterphase)(二)、減數(shù)第一分裂

(meiosisI)(三)、中間期

(interkinesis)(四)、減數(shù)第二分裂

(meiosisⅡ)前期I(prophaseI,PI),中期I(metaphaseI,MI)后期I(anaphaseI,AI)末期I(telophaseI,TI)前期II(prophaseII,PII),中期II(metaphaseII,MII)后期II(anaphaseII,AII)末期II(telophaseII,TII)第63頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(一)、間期(interphase)性母細胞進入減數(shù)分裂前的間期稱為前減數(shù)分裂間期，間稱前間期這一時期是為性母細胞進入減數(shù)分裂作準備：染色體復制有絲分裂向減數(shù)分裂轉化特征：持續(xù)時間比有絲分裂間期長，特別是合成期較長合成期間往往僅有約99.7%的DNA完成合成，而其余的0.3%在偶線期合成第64頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三前期I(prophaseI,PI)這一時期細胞內變化復雜，所經歷的時間較長，細胞核比有絲分裂前期核要大些根據(jù)核內變化特征，可進一步分為五個時期：(1).細線期(leptotene，PI1)(2).偶線期(zygotene，PI2)(3).粗線期(pachytene，PI3)(4).雙線期(diplotene，PI4)(5).終變期(diakinesis，PI5)第65頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(1).細線期(leptonene，PI1)染色體開始螺旋收縮，呈細長線狀；有時可以較為清楚地計數(shù)染色體數(shù)目每條染色體含有兩個染色單體，仍由著絲點結合，但在光學顯微鏡下還不能分辨染色單體第66頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(2).偶線期(zygotene，PI2)同源染色體對應部位開始相互緊密并列，逐漸沿縱向配對在一起，稱為聯(lián)會(synapsis)現(xiàn)象細胞內2n條染色體可配對形成n對染色體。配對的兩條同源染色體稱為二價體(bivalent)細胞內二價體數(shù)目就是同源染色體對數(shù)(n)第67頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三聯(lián)會復合體(synaptonemalcomplex)的結構同源染色體聯(lián)會時形成特殊的結構：同源染色體的主要部分(DNA)分布在聯(lián)會復合體外側中間部分(中央成分，centralelement)以蛋白質為主，也包含部分DNA(橫絲)第68頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(3).粗線期(pachytene，PI3)進一步螺旋化，二價體縮短變粗，含四條染色單體，所以又稱為四合體或四聯(lián)體(tetrad)；聯(lián)會復合體的結構完全形成姊妹染色單體/非姊妹染色單體非姊妹染色單體間會形成交叉(chiasmata)或交換(crossingover)現(xiàn)象，導致同源染色體發(fā)生片段交換(exchange)，最終導致遺傳物質重組(recombination)第69頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三粗線期細胞形態(tài)圖第70頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(4).雙線期(diplotene，PI4)繼續(xù)縮短變粗，光學顯微鏡下四個染色單體均可見非姊妹染色單體之間由于螺旋卷縮而相互排斥，同源染色體局部開始分開非姊妹染色單體間的交換部位仍由橫絲連接，即同源染色體間仍由一至二個交叉聯(lián)結第71頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(5).終變期(diakinesis，PI5)染色體進一步濃縮，縮短變粗同源染色體間排斥力更大，交叉向二價體兩端移動，逐漸接近末端交叉端化(terminalization)二價體在核內分散分布，因而可以鑒定染色體數(shù)目第72頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體交叉第73頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三中期I(metaphaseI,MI)核仁和核膜消失，紡錘體形成，每個二價體的兩條同源染色體分布在赤道板兩側，著絲點分別朝向兩極，著絲粒取向是隨機的從紡錘體極面觀察，n個二價體分散排在赤道板的附近，因而也是鑒定染色體數(shù)目的時期之一第74頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第75頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三后期I(anaphaseI,AI)紡錘絲牽引染色體向兩極運動，使得同源染色體分離，一對同源染色體分別移向兩極每極具有一對同源染色體中的一條(共n條)，使得子細胞中染色體數(shù)目從2n減半到n此過程并不進行著絲粒分裂第76頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三末期I(telophaseI,TI)染色體到達兩極之后，松散、伸長、變細核仁、核膜逐漸形成(核分裂完成)，產生兩個子核細胞質也隨之分裂，兩個子細胞形成，稱為二分體(dyad)第77頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(三)、中間期(interkinesis)中間期是減數(shù)分裂的兩次分裂之間的一個間歇此時期與有絲分裂的間期相比有顯著不同：時間很短暫。在許多動物之中，甚至沒有明顯停頓和間歇存在不進行DNA復制染色體螺旋化程度仍較高第78頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(四)、減數(shù)第二分裂(meiosisⅡ)減數(shù)第二分裂是第一分裂所產生的兩個子細胞繼續(xù)進行同步分裂，與有絲分裂沒有實質區(qū)別,仍可分為前、中、后、末四個時期：(1).前期Ⅱ(prophaseⅡ,PⅡ)(2).中期Ⅱ(metaphaseⅡ,MⅡ)(3).后期Ⅱ(anaphaseⅡ,AⅡ)(4).末期Ⅱ(telephaseⅡ,PⅡ)第79頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第80頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第81頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三第82頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三二、減數(shù)分裂的遺傳學意義減數(shù)分裂是有性生殖生物產生性細胞所進行的細胞分裂方式；而兩性性細胞受精結合(細胞融合)產生合子是后代個體的起始點減數(shù)分裂不僅是生物有性繁殖必不可少的環(huán)節(jié)之一，也具有極為重要的遺傳學意義保證了親子代染色體數(shù)目恒定雙親性母細胞(2n)經過減數(shù)分裂產生性細胞(n)，實現(xiàn)了染色體數(shù)目減半雌雄性細胞融合產生的合子(及其發(fā)育形成的后代個體)具有該物種固有的染色體數(shù)目(2n)，保持了物種的相對穩(wěn)定，子代的性狀遺傳和發(fā)育得以正常進行第83頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三染色體數(shù)目的恒定第84頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三二、減數(shù)分裂的遺傳學意義為生物的變異提供了重要的物質基礎減數(shù)分裂中期I，二價體的兩個成員排列方向是隨機的，所以后期I兩條同源染色體隨機分向兩極，因而所產生的性細胞就可能會有2n種非同源染色體組合形式(染色體重組，recombinationofchromosome)另一方面，交叉導致同源染色體間的片段交換(exchangeofsegment)，使子細胞的遺傳組成更加多樣化，為生物變異提供更為重要的物質基礎(染色體片段重組，recombinationofsegment)。這也是連鎖遺傳規(guī)律及基因連鎖分析的基礎第85頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三中期I二價體的隨機取向第86頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三非同源染色體自由組合第87頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三非姊妹染色單體交叉與片斷交換第88頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三生物的生殖生物生殖(reproduction)，也稱為繁殖，是指生物繁衍后代的過程本節(jié)主要包括以下幾個方面的問題：一、生殖方式與遺傳二、無性生殖三、有性生殖過程與直感現(xiàn)象四、無融合生殖第89頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三一、生殖方式與遺傳不同生物繁衍后代的方式并不完全一致，可以概括為：無性生殖(asexualreproduction)有性生殖(sexualreproduction)無融合生殖(apomixis)生物遺傳和變異并不是靜態(tài)的生物現(xiàn)象，它是生物性狀世代繁衍過程表現(xiàn)出來的動態(tài)現(xiàn)象顯然，不同的生殖方式可能具有不同的遺傳、變異現(xiàn)象與規(guī)律，可以說每種生殖方式的生物都有一部獨特的遺傳學重點掌握各種生殖方式、特點及其總體遺傳特征第90頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三二、無性生殖(asexualproduction)無性生殖指不經任何有性過程(減數(shù)分裂—受精)，由親本營養(yǎng)體增殖分裂產生后代個體的生殖行為進行無性生殖的親本營養(yǎng)體可以是一個細胞、一團組織、一個營養(yǎng)器官如：植物塊莖(馬鈴薯)、鱗莖(洋蔥)、球莖(秋水仙屬植物)、芽眼和枝條等細胞增殖、后代個體生長發(fā)育都通過有絲分裂完成，因此后代個體與親本遺傳組成一致是一種保守的生殖方式，幾乎不發(fā)生遺傳重組，也少有發(fā)生親子代變異，其遺傳規(guī)律相對簡單可以利用營養(yǎng)體產生大量遺傳一致的后代群體，因而常用于植物材料保存和繁殖、種苗生產等方面第91頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三三、有性生殖過程與直感現(xiàn)象有性生殖(sexualreproduction)：由親本性母細胞經減數(shù)分裂及配子形成過程產生單倍配子(體)，受精結合產生二倍體合子，合子進一步分裂、分化、發(fā)育產生后代個體的生殖方式是生物最普遍而重要的生殖方式通常的無性生殖生物往往也并非不能進行有性生殖，在一定條件下，它們也進行有性生殖經過減數(shù)分裂和受精過程，因而其遺傳上也與無性生殖有很大的差別，會表現(xiàn)出復雜的遺傳重組現(xiàn)象(非同源染色體的自由組合、非姊妹染色單體的片段互換)這是遺傳學研究的主要內容第92頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(一)、雌雄配子的形成高等動植物配子(體)形成過程的核心內容是減數(shù)分裂，并且動植物基本相同注意掌握以下幾個方面的內容：動植物性母細胞的形成(包括動植物的雌雄性母細胞的特定名稱等)減數(shù)分裂四分體雌雄配子(體)的過程與特征雌雄配子中細胞質(細胞器)含量差異及意義：雌配子中往往含有較多的細胞質(器)，而雄配子只含有少量的細胞質，甚至不含有細胞質。所以細胞質遺傳物質(線粒體與質體DNA)主要是通過雌配子傳遞，后代的細胞質性狀的遺傳物質主要來源于母本課后復習、學習!第93頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(二)、受精(fertilization)(1)受精的概念及一般過程(2)被子植物的雙受精過程與胚囊的發(fā)育被子植物的受精過程稱為雙受精(doublefertilization)花粉管內兩個精核進入胚囊其中一個精核(n)與卵細胞(n)受精結合形成合子(2n)將來發(fā)育成胚另一個精核(n)與兩個極核(n+n)受精結合為胚乳核(3n)，將來發(fā)育成胚乳第94頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三被子植物種子、果實各部分的遺傳來源第95頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三玉米(Zeamays)籽粒構造與遺傳來源第96頁，講稿共105頁，2023年5月2日，星期三(3)植物的授粉(pollination)方式授粉：植物在受精前成熟花粉粒落在雌蕊柱頭上的過程根據(jù)授粉時