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1、第二章第二章 遗传的细胞学基础遗传的细胞学基础 第一节第一节 细胞的结构细胞的结构和功能和功能 根据细胞的基本结构和进化程度，可把根据细胞的基本结构和进化程度，可把细胞分为两大类：细胞分为两大类：原核细胞原核细胞和和真核细胞真核细胞。细胞是结构和生命活动的基本单位。细胞是结构和生命活动的基本单位。病毒、噬菌体非细胞生物。其他均由细胞构成。病毒、噬菌体非细胞生物。其他均由细胞构成。一一、原核细胞的结构、原核细胞的结构原核细胞原核细胞（Prokaryatic cell）:如细菌、兰藻、绿藻等这类细胞属原核细胞。如细菌、兰藻、绿藻等这类细胞属原核细胞。由原核细胞组成的生物为原核生物。由原核细胞组成的
2、生物为原核生物。原核细胞的结构特点原核细胞的结构特点:1.原核细胞外围有原核细胞外围有110微米的微米的细胞壁细胞壁,由蛋白聚糖组由蛋白聚糖组成；成；细胞膜同真核细胞相似；细胞膜同真核细胞相似；2 染色体为染色体为裸露的裸露的DNA分子分子，没有蛋白质结合没有蛋白质结合或或带带有很少蛋白质有很少蛋白质,形状为环状的也有链状的；形状为环状的也有链状的；3细胞质和细胞核之间没有界限细胞质和细胞核之间没有界限,混为一体；混为一体；拟核，拟核，无膜无膜膜相细胞器膜相细胞器绿绿体体.内质网等内质网等,仅有核糖体。仅有核糖体。主要靠细主要靠细胞壁维持形状胞壁维持形状。二二、真核细胞的结构、真核细胞的结构
3、真核细胞真核细胞（Eukaryotic cell）：具有）：具有完整的细胞结构，细胞质与细胞核之间完整的细胞结构，细胞质与细胞核之间界限明显，在细胞周期过程中具有明显界限明显，在细胞周期过程中具有明显的形态指标。如动物、高等植物、真菌的形态指标。如动物、高等植物、真菌等。等。这类生物也就称为这类生物也就称为真核生物真核生物。动物细胞结构图动物细胞结构图：植物细胞结构图植物细胞结构图 其结构为：其结构为：细胞膜：细胞膜：细胞质以外一种膜相结构细胞质以外一种膜相结构,植物细植物细胞外围还有一种结构胞外围还有一种结构,即细胞壁。即细胞壁。细胞质：细胞膜以内，核膜以外的物质。细胞质：细胞膜以内，核膜以
4、外的物质。这些物质主要有两大类，这些物质主要有两大类，一是细胞骨架一是细胞骨架，二二是细胞器是细胞器。细胞骨架主要是支撑和维持细胞。细胞骨架主要是支撑和维持细胞的空间构型，保持各种细胞器所处的的空间构型，保持各种细胞器所处的位置位置。细胞器有多种细胞器有多种,不同的物种细胞器有时会有差不同的物种细胞器有时会有差别。一般有线粒体、质体、核糖体、内质网、别。一般有线粒体、质体、核糖体、内质网、高尔基高尔基体、中心体、溶酶体、液泡。体、中心体、溶酶体、液泡。细胞核细胞核：核膜、核液、核仁、染色质或称：核膜、核液、核仁、染色质或称染色体。染色体。染色质染色质或或染色体染色体：在细胞核内，能被碱性：在细
5、胞核内，能被碱性染料染色的纤细的网状物质染料染色的纤细的网状物质,为核糖核蛋白复为核糖核蛋白复合体。合体。染色质和染色体是染色质和染色体是同一种物质在不同时期同一种物质在不同时期的不同存在形式。的不同存在形式。植物细胞与动物细胞的差异？植物细胞与动物细胞的差异？植物细胞有细胞壁、液泡、叶绿体，动物细植物细胞有细胞壁、液泡、叶绿体，动物细胞没有，但有中心体。胞没有，但有中心体。第二节（第二节（真核生物真核生物）染色体的形态和数目染色体的形态和数目一、染色体的形态特征一、染色体的形态特征染色体的形态结构：染色体的形态结构：在细胞分裂在细胞分裂中期中期，染，染色体变得最短最粗，用普通的光学显微镜就色
6、体变得最短最粗，用普通的光学显微镜就可以看到染色体的形态特征。根据细胞学观可以看到染色体的形态特征。根据细胞学观察，察，每个染色体都有一个着丝粒和被每个染色体都有一个着丝粒和被着丝粒分开的两个臂，有些着丝粒分开的两个臂，有些染色体末端有随体染色体末端有随体和随体相连的为次缢痕。和随体相连的为次缢痕。根据着丝粒所在的位置，把染色体分成根据着丝粒所在的位置，把染色体分成四种四种类型：类型：1.“V”形：长臂与短臂长度相当，为中间着丝粒染色形：长臂与短臂长度相当，为中间着丝粒染色体，臂比体，臂比1（臂比长臂短臂臂比长臂短臂）。）。2.“L”形：长臂是短臂的形：长臂是短臂的23倍。为近中着丝粒染倍。为
7、近中着丝粒染色体，臂比色体，臂比23。3.“i”形：长臂是短臂的形：长臂是短臂的3倍以上。为近端着丝粒染倍以上。为近端着丝粒染色体，臂比在色体，臂比在3以上。以上。4.“O”形：为小染色体，也称粒形染色体。形：为小染色体，也称粒形染色体。着丝粒和端粒着丝粒和端粒1.着丝粒：着丝粒：在细胞分裂中,染色体复制以后，要准确的进入两个子细胞中，必须有纺缍丝牵引，而纺缍丝附着在着丝粒着丝粒的的着丝点上着丝点上，很多生物在一个着丝粒上附着多条纺缍丝，有些只附着一条纺缍丝，这个特点和着丝粒这个特点和着丝粒的的DNA序列序列有关。有关。这个部位的这个部位的DNA序列一般序列一般是高度重复的是高度重复的，所以可
8、以附着多条纺缍丝可以附着多条纺缍丝。2.端粒：端粒是端粒：端粒是每条染色体每条染色体末端末端 的一种特殊结构的一种特殊结构,它可以保持它可以保持 染色体的稳定性。染色体的稳定性。(1)防止染色体末端被酶切断防止染色体末端被酶切断.(2)防止染色体结构变异防止染色体结构变异,丢失了端粒的染色体会发生丢失了端粒的染色体会发生结构变异，如：和别的染色体相接形成结构变异，如：和别的染色体相接形成双着丝粒的双着丝粒的染色体染色体，或自身首尾相接形成，或自身首尾相接形成环状染色体环状染色体。(3)使染色体准确复制使染色体准确复制,若没有端粒若没有端粒,复制后形成的复制后形成的DNA就会逐渐减短。就会逐渐减
9、短。常染色质和异染色质常染色质和异染色质染色体对染色体对碱性碱性染料的反应不一样，染料的反应不一样，有些部位染色深，有些部位染色深，异染色质异染色质有些部位染色浅，有些部位染色浅，常染色质常染色质异固缩现象异固缩现象：同一染色体不同区段在细胞的同一染色体不同区段在细胞的不同分裂时期，染色差异（异相）现象。不同分裂时期，染色差异（异相）现象。常染色质区在遗传上是活跃的常染色质区在遗传上是活跃的，这个部位的基因可以决定，这个部位的基因可以决定生物的性状，生物的性状，异染色质区的基因是惰性的，异染色质区的基因是惰性的，处于沉默状态，处于沉默状态，对性状一般不起作用。对性状一般不起作用。结构上结构上：
10、常染色质折叠压缩程度低，：常染色质折叠压缩程度低，处于伸展状态；异染色质折叠压缩程度高，处于聚缩状态。处于伸展状态；异染色质折叠压缩程度高，处于聚缩状态。功能上功能上：常染色质转录比较活跃；异染色质没有转录活性。常染色质转录比较活跃；异染色质没有转录活性。异染色质又有两种异染色质又有两种:组成性异染色质组成性异染色质:永久性异染色质永久性异染色质.兼性异染色质兼性异染色质:兼有常染色质和异染色质两种性质兼有常染色质和异染色质两种性质,有时有时候表现为常染色质候表现为常染色质，所载基因表达所载基因表达,有时候表现为异染色质，有时候表现为异染色质，所载基因不表达所载基因不表达.兼性异染色质兼性异染
11、色质可以存在于染色体的任何部可以存在于染色体的任何部位，其基因可以在某类细胞中表达，而在另一类细胞内则位，其基因可以在某类细胞中表达，而在另一类细胞内则完全不表达，所以兼有常染色质与异染色质两种性质，叫完全不表达，所以兼有常染色质与异染色质两种性质，叫兼性异染色质。兼性异染色质。同源染色体同源染色体和非和非同源染色体同源染色体 体细胞内形态结构及基因位点体细胞内形态结构及基因位点一般一般相同的相同的一对染色体一对染色体称为称为同源染色体同源染色体。同源染色体一同源染色体一条来自父本，一条来自母本条来自父本，一条来自母本，因而体细胞的，因而体细胞的全部染色体也是全部染色体也是1/2来自来自，1/
12、2来来。许多物种中，有一对形态和所含基因位点不许多物种中，有一对形态和所含基因位点不同的同源染色体，称为同的同源染色体，称为性染色体性染色体。形态结构不同的各对染色体之间称为形态结构不同的各对染色体之间称为非同源非同源染色体或染色体或异源染色体异源染色体。同源染色体同源染色体不能组合在一起，不能组合在一起，异源染色体异源染色体可可自由组合在一起。所以性细胞的染色体是体自由组合在一起。所以性细胞的染色体是体细胞的细胞的1/2。A染色体：生物体内数目、形状、大小恒染色体：生物体内数目、形状、大小恒定，增减有害定，增减有害B染色体（副染色体、超数染色体）：染色体（副染色体、超数染色体）：a)小小b)
13、异染色质异染色质c)能复制，数目不稳定能复制，数目不稳定d)增减对生物影响小，太多则有害增减对生物影响小，太多则有害染色体组型与物种特异性染色体组型与物种特异性染色体组型（染色体组型（Kazyotype）：）：一个物种体细胞内染一个物种体细胞内染色体形态特征和数目的总和。色体形态特征和数目的总和。染色体组型（染色体组型（Kazyotype）分析或核型分析分析或核型分析：根据根据染色体的长度、染色体的长度、着丝粒的位置、臂比、随体的有无，着丝粒的位置、臂比、随体的有无，并借助并借助染色体分带技术染色体分带技术对某一生物的染色体进行分对某一生物的染色体进行分析、比较、排序、编号。析、比较、排序、编
14、号。物种物种：一：一个能相互交配，并能正常繁育后代的集合个能相互交配，并能正常繁育后代的集合体。体。一个物种一个组型，同一个物种的组型相同，不因一个物种一个组型，同一个物种的组型相同，不因不同的世代而异，也不因不同的品种和个体而异。不同的世代而异，也不因不同的品种和个体而异。如玉米如玉米 2n20甲自交系甲自交系乙自交系乙自交系 F1F1代组型不变，体细胞内的染色体两两相同，互为同源染色体，但一条来自甲，另一条来自乙。什么是染色体分带技术什么是染色体分带技术 特殊的染料、染色方法，使同一染色体特殊的染料、染色方法，使同一染色体的不同区段呈现不同的染色效果带型，的不同区段呈现不同的染色效果带型，
15、各种分带技术各种分带技术C、G、Q、R、N的的出现，为出现，为染色体的精确鉴别提供了一条崭新的途径。染色体的精确鉴别提供了一条崭新的途径。人类染色体核型分析（人类染色体核型分析（Q带）带）女女男男Eg 蚕豆的核型分析蚕豆的核型分析2n=122n=12，染色体长度：大染色体长度：大染色体长度：大染色体长度：大小小小小 臂比：臂比：臂比：臂比：大大大大小小小小 带型：同源编号带型：同源编号带型：同源编号带型：同源编号 二、染色体的数目二、染色体的数目不同的物种体细胞内有不同的染色体数。用“2n”表示体细胞的染色体数表示体细胞的染色体数。用“n”表示性细胞的染色体数表示性细胞的染色体数。如如 果蝇2
16、n8 人类2n46 玉米2n20 n4 n23 n10普通小麦2n42 陆地棉 2n52 n21 n26 第三节第三节 细胞的有丝细胞的有丝分裂分裂 多细胞的生物由小到大多细胞的生物由小到大,繁殖后代都需要细繁殖后代都需要细胞分裂胞分裂,单细胞生物分裂就意味着繁殖后代，单细胞生物分裂就意味着繁殖后代，也要分裂，也要分裂，无丝分裂和无丝分裂和有丝分裂有丝分裂？这里主要这里主要讲讲真核生物的细胞分裂真核生物的细胞分裂。一、细胞周期的概念一、细胞周期的概念细胞周期细胞周期（Cell cycle）：活细胞由一个细胞形成）：活细胞由一个细胞形成两个细胞所经历的全过程。两个细胞所经历的全过程。包括有丝分裂
17、和两次有包括有丝分裂和两次有丝分裂之间的间期。丝分裂之间的间期。真核生物的细胞周期具有明显的形态学指标，根据真核生物的细胞周期具有明显的形态学指标，根据形态特征可分为形态特征可分为间期（间期（G1期、期、S期、期、G2期期）、分裂分裂期（期（M期期）。G1期期：前次细胞分裂过后到：前次细胞分裂过后到DNA合成前合成前的的一段时间。一段时间。G1早期早期主要合成氨基酸，主要合成氨基酸，RNA（三种（三种RNA）通过核孔进入到细胞质中。通过核孔进入到细胞质中。G1晚期晚期主要是维管蛋白合成。这个时期主要是维管蛋白合成。这个时期为为DNA 复制、染色体复制作准备。复制、染色体复制作准备。S期期：DN
18、A合成期。合成期。DNA、染色单体在此复制，一、染色单体在此复制，一个个DNA分子形成两个分子形成两个DNA分子，一个染色单体形成分子，一个染色单体形成两个染色单体。两个染色单体。G2期期：DNA合成以后到细胞分裂开始所经历合成以后到细胞分裂开始所经历的过程。主要的过程。主要为细胞分裂做准备。这个时期为细胞分裂做准备。这个时期主要是大量维管蛋白形成，贮存足够的能量。主要是大量维管蛋白形成，贮存足够的能量。这三个时期的长短因物种、细胞种类和生这三个时期的长短因物种、细胞种类和生理状态的不同而不同。一般理状态的不同而不同。一般S 的时间较长，的时间较长，且较稳定；且较稳定；G1和和G2的时间较短，
19、变化也较大。的时间较短，变化也较大。M期期：细胞分裂期，这个时期：细胞分裂期，这个时期染色体复制细染色体复制细胞也复制胞也复制，（由一个细胞形成两个细胞），（由一个细胞形成两个细胞），一个细胞周期结束，经过短暂的停顿立即进一个细胞周期结束，经过短暂的停顿立即进入下一个周期。入下一个周期。在细胞周期中，不同的生物所经历的时间不在细胞周期中，不同的生物所经历的时间不同。同。细胞周期的调控细胞周期的调控 是研究是研究细胞分裂、增殖、分化与癌变等生命现细胞分裂、增殖、分化与癌变等生命现象的最基本问题象的最基本问题。有有两类基因两类基因控制细胞周期：控制细胞周期：1、控制细胞周期过程中、控制细胞周期过程
20、中关键蛋白质关键蛋白质或者或者酶酶的形成：的形成：2、直接控制细胞、直接控制细胞进入细胞周期进入细胞周期各个时期的基因：各个时期的基因：细胞周期的各个时期都有控制点，由其决定细胞是细胞周期的各个时期都有控制点，由其决定细胞是否进入该时期。在这里起关键作用的否进入该时期。在这里起关键作用的有两种因子有两种因子：1）CDK（Cyclin dependent kinase）：）：2）Cyclin：二、有丝分裂及其遗传学意义二、有丝分裂及其遗传学意义有丝分裂的过程有丝分裂的过程有丝分裂：由一个有丝分裂：由一个2n细胞形成两个细胞形成两个2n细胞的过程。细胞的过程。一次正常的有丝分裂要经历一个完整的细胞
21、周期，一次正常的有丝分裂要经历一个完整的细胞周期，间期（三个时期）染色单体复制以后、再分裂即间期（三个时期）染色单体复制以后、再分裂即M期。期。1.前期：前期：出现细长而卷曲的染色体，出现细长而卷曲的染色体，2条染色单体条染色单体 2.中期：中期：核膜核仁消失，纺锤体（丝）出现，染色体排核膜核仁消失，纺锤体（丝）出现，染色体排列在赤道板列在赤道板 3.后期：后期：着丝点一分为二，染色单体变成着丝点一分为二，染色单体变成2条染色体条染色体 4.末期：染色体末期：染色体移向两级，核膜核仁出现，细胞质分裂。移向两级，核膜核仁出现，细胞质分裂。染色体数目的变化：染色体数目的变化：染色体数不变染色体数不
22、变 有丝分裂的特征和遗传学的有丝分裂的特征和遗传学的意义意义特征特征：染色体、细胞同步分裂染色体、细胞同步分裂，亲，亲子细胞之间染色体数目一致。子细胞之间染色体数目一致。意义意义：2点点第四节第四节 减数分裂减数分裂水稻减数分裂水稻减数分裂小麦减数分裂小麦减数分裂减数分裂前间期；减数第一次分裂减数分裂前间期；减数第一次分裂（前（前细：偶：粗：双：终；中：二价体排列在赤面上，每个二价体有两种取向，导致2n种染色体组合。后：同源染色体彼此分离。末期：染色体在两极聚集，形成两个子细胞，由2nn。（二分体）中间期（中间期（静止的，和有丝分裂的间期不同）；减数第二次分裂；减数第二次分裂nn第二次分裂：（
23、同有丝分裂第二次分裂：（同有丝分裂）前：染色体变粗短中：单个染色体（每个染色体包括两个染色单体）排列在赤道面上 后：姊妹染色体彼此分离末：四分体染色体数目的变化：前后 2n 前2n末 n 末末 n染色单体数的变化：前后 4n，末后 2n 末 n 联会复联会复联会复联会复合体：合体：合体：合体：存在于存在于存在于存在于偶线期、偶线期、偶线期、偶线期、粗线期粗线期粗线期粗线期细胞减数分裂前期细胞减数分裂前期 I 的的5个时期个时期减数分裂的特征和遗传学意义：细胞和染色体、DNA的复制不同步。细胞分裂两次，染色体和DNA各复制一次，导致染色体数目从2nn减半。同源染色体在偶线期彼此相互联会成二价体。
24、非姊妹染色单体在粗线期形成交叉，可以相互交换。非同源染色体：在后期可以自由组合。（也可参照课本）（也可参照课本）：染色体从2nn减半，在雌雄配子结合时，又恢复2n，保证了世代间染色体数目的稳定性。联会是非姊妹染色单体交换和非同源染色体自由组合的前提，联会为遗传物质重组提供了条件。粗线期交换，双线期交叉。可以使父母本的遗传物质发生交换。后非同源染色体自由组合，可以使父母本的遗传物质自由组合。有丝分裂和减数分裂的不同体细胞增殖的一种形式。减数分裂是为了形成性细胞（目的不同）。同步分裂，亲子细胞之间染色体数目相同（等数分裂）。减数分裂染色体和细胞的分离是不同步的。子细胞染色体数目减半（结果不同）没有
25、同源染色体联合，也没有交叉、交换和自由组合的产生（分裂后的染色体和基因相同）。减数分裂偶线期联会，粗线期非姊妹染色单体交换，双线期交叉，后非同源染色体之间自由组合。有丝分裂中期以染色体为单位排列在赤道面上，减数分裂中，以二价体为单位排列在赤道面上。（过程不同）第五节第五节 雌雄配子的形成与受精雌雄配子的形成与受精生殖方式：无性？、有性？、无融合生殖？1.雌雄配子的形成 动物雌雄配子的形成动物雌雄配子的形成动物生殖细胞分化很早，在胚胎发育早期就形成了，卵原细胞和精原细胞分别在生殖腺里经过许多次的有丝分裂后，停止分裂，开始体积增大，形成初级卵母细胞和精母细胞。,1：4精细胞（精子）。,1：1卵细胞
26、（3个极体）。植物雌雄配子的形成植物雌雄配子的形成，1：4的花粉粒。，1：1的胚囊。.授粉和受精授粉和受精 一、授粉和受精一、授粉和受精授粉和受精是一个事物的两个方面，授粉是前提，受精是结果。授粉：植物花粉落在柱头上（有两种：自花授粉和异花授粉）。受精：雌雄配子融合成结合子。双受精：被子植物作用：受精为合子。刺激子房膨大。胚(2n)胚、各12 双受精的产物 种子 胚乳(3n)胚乳13、23 种皮或果皮(2n)全部为（母体细胞发育而成）二、直感二、直感现象现象花粉直感花粉直感：在母本植株上在母本植株上当代当代就表现出就表现出父本的性状父本的性状。糯非糯，植株的籽粒为非糯；甜作母本非甜，为非甜玉米
27、。如果是受精产物表现出直感，为胚乳直感，如玉米籽粒。果实果实直感直感：有些不是受精产物也表现出倾向的现象（种皮直感，果皮直感）。如棉花种皮棉花种皮的直感，短长受精后，刺激种皮，为长纤维。两者的区别？两者的区别？三、无融合生殖三、无融合生殖无融合生殖无融合生殖 :雌雄配子不发生核融合雌雄配子不发生核融合而由而由单性发育单性发育繁殖后代的一种繁殖后代的一种特殊生殖特殊生殖方式方式。即不同于有性生殖，也不同于无性生殖，而是一种特殊的生殖方式生殖方式。(不能说是无性生殖方式）单倍体的无融合生殖单倍体的无融合生殖：雌雄配子不经过核融合，而形成单倍体的胚，胚乳还是受精的产物（要经过有性过程，类似有性生殖）
28、。孤雌生殖孤雌生殖：卵细胞未经过受精发育成单倍体的胚（雌核发育属孤雌生殖的范畴，产生单倍体的后代，胚乳还是受精产物）。孤雄生殖孤雄生殖：精子进入卵细胞以后，卵核解体，雄核发育成单倍体的胚，（产生单倍体的后代，胚乳也是受精的产物）。二倍体的无融合生殖二倍体的无融合生殖：由母本不减数的造孢细胞或 珠心细胞直接发育成胚和种子的一种生殖方式，产生二倍体的后代，因而胚囊中的核是二倍体。不定胚不定胚：不经过配子体阶段，直接由双倍体珠心细胞或珠被细胞发育成胚（如柑橘）4单性结实单性结实：不经过受精，在花粉的刺激下 产生果实，如无籽西瓜等。三倍体西瓜的雌配子和雄配子都是高度不育的，自交授粉或品种间授粉，花粉不能萌发，不能产生激素供子房生长发育，因而不能结实，但用有子西瓜的可育花粉（雄配子）给三倍体雌花授粉，能结果实但不形成种子。这是因为可育花粉在雌花的柱头上萌发及花粉管在花柱和子房中生长及受精过程中产生激素刺激子房生长发育形成果实。但由于三倍体西瓜的雌配子是不育的，不能正常受精形成合子因而不能形成种子。