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1、染色体互换规律 首先要明确的是有丝分裂过程同源染色体一般不会交叉换。只有减数分裂才会。减数分裂,交换以后,先同源染色体分离,减数第一次分裂结束,减数第二次分裂着丝点一分为二。有丝分裂偶然也会交叉互换,其实你可以这样理解:交叉互换跟交叉互换,其他的规律没有变化。!需要注意的是:有丝分裂后期姐妹染色单体分开,向两极移动,同源染色体没有分开,你仔细观察有丝分裂后期的图,在移向细胞两极的每侧染色体中你都可找到形态大小两两一致的染色体,它们就是同源染色体(注意不是两极彼此之间的,那是由姐妹染色单体分开的子染色体)。我们继续了解一下有丝分裂:比如:1、有丝分裂后期,姐妹染色体以分离,为什么还会有同源染色体
2、?因为同源染色体是形态大小相同,它分别来自父方和母方的一对染色体.有丝分裂后期姐妹染色体分离,但是分离后的染色体依然符合同源染色体的定义.所以同源染色体依然存在.2、有丝分裂.减数分裂同源染色体的行为分别是什么?在有丝分裂过程中有同源染色体,但是同源染色体没有什么具体的变化,就是在有丝分裂后期姐妹染色单体分开,形成 新的染色体,末期分裂成两个细胞染色体数恢复到正常值。减数分裂过程中只有减数第一次分裂有同源染色体的变化,在减数第二次分裂没有同源染色体。在减数第一次分裂中,同源染色体是先联会形成四分体(此时可以发生同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换)接着同源染色体排列在赤道板两侧,后期的时候同源
3、染色体向两极移动,末期形成同源染色体分离分别进入两个子细胞中。同源染色体的相关知识 定义 1:形态相同、在减数分裂中能配对的两条染色体 定义 2:二倍体细胞中染色体以成对的方式存在,一条来自父本,一条来自母本,且形态、大小相同,并在减数分裂前期相互配对的染色体。含相似的遗传信息。定义 3:一条来自父本,一条来自母本,且形态、大小相同,在减数分裂前期相互配对的染色体。是在二倍体生物细胞中,形态、结构基本相同的染色体,并在减数第一次分裂(参考减数分裂)的四分体时期中彼此联会(若是三倍体及其他奇数倍体生物细胞,联会时会发生紊乱),最后分开到不同的生殖细胞(即精子、卵细胞)的一对染色体,在这一对染色体
4、中一个来自母方,另一个来自父方。同源染色体(homologous chromosomes)是有丝分裂中期看到的长度和着丝点位置相同的两个染色体,或减数分裂时看到的两两配对的染色体。同源染色体一个来自父本,一个 来自母本;它们的形态、大小和结构相同。由于每种生物染色体的数目是一定的,所以它们的同源染色体的对数也一定。例如豌豆有 14 条染色体,7 对同源染色体。同源染色体上常含有不同的等位基因,减数分裂时又进行了交换并随机地分配到不同的性细胞中去,这对于遗传重组有重要意义。正常细胞中,一对同源染色体若表示为由两条染色体 A、B 组成,在减数分裂中变成“AA”组和“BB”组,两组联会形成四分体;有
5、丝分裂中变成“AA”组和“BB”组,但两组不联会,在有丝分裂中期染色体的着丝点整齐排列在赤道板上,着丝点分开后染色体平均分配到两个子细胞。在生物体的有性生殖过程中,有性生殖细胞是通过细胞分裂的一种减数分裂形成的。在减数分裂的分裂间期,精原细胞的体积略微增大,染色体进行复制,成为初级精母细胞。复制后的每条染色体都含有两条姐妹染色体,这两条姐妹染色单体并列在一起,由同一个着丝点连接着。分裂期开始后不久,初级精母细胞中原来分散存在的染色体进行配对。而在减数第二次分裂过程中不存在同源染色体。区分同源染色体与姐妹染色单体:姐妹染色单体是由一个着丝点连着的并行的两条染色单体,是在细胞分裂的间期由同一条染色
6、体经复制后形成的由一条染色体复制形成的两条子染色体不是同源染色体,因为它们尽管形状大小相同,但它们并非一条来自父方、一条来自母方。不仅只有减数分裂有同源染色体的存在,有丝分裂也有。所有的只要有一对染色体存在的都会存在。举例:同源染色体分离,某细胞复制后染色体为以下 AAA*A *BBB*B*,因为某些原因把它分解成这样,AA 与 A*A*为相同基因.我们看看他的分离过程变化。在减数第一次分裂前期,同源染色体联会,形成四分体(因其含有四条染色单体而得名)。到了中期,四分体排列在赤道板上(着丝点位于同一平面内)。进入后期,中心体发出的纺锤丝牵引着四分体中的一对同源染色体,使它们分别移向细胞两极,这
7、样就完成了一对同源染色体的分离。例如上述细胞复制,AAaaBBbb 分离,AA 和 aa 必须分离,BB 和 bb 也必须分离,但是至于是 AA 与 BB 进入一个细胞还是 AA 与 bb 或 aa 与 BB 以及 aa 与 bb 进入一个细胞就是随机的了。比如得到的次级性母细胞基因型可以是 AABB、AAbb、aaBB、aabb。1、同源染色体在减数分裂中分离共几次?就一次。是在减数第一次分裂的后期。之后就没有同源染色体了,开始减数第二次分裂。减数第二次分裂后期是姐妹染色单体分离。2、同源染色体交叉互换 正常发生,属于基因重组的一种类型,应该是频繁发生 四分体时期非姐妹染色单体之间的交叉互换
8、,是指等位基因 的交换,属于基因重组。如一条为 AB 的染色体和一条 ab 的染色体在交换后可得到 Ab 及 aB 两条新基因型的染色体,基因发生重新组合。减数分裂 减数分裂是生物细胞中染色体数目减半的分裂方式。性细胞分裂时,染色体只复制一次,细胞连续分裂两次,这是染色体数目减半的一种特殊分裂方式。减数分裂不仅是保证物种染色体数目稳定的机制,同时也是物种适应环境变化不断进化的机制。在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞分裂两次。减数分裂的结果是:成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。减数分裂(Meiosis)范围是进行有性生殖的生物;时期是从原始生殖细胞发展到成熟生殖细胞。分
9、裂过程:注:减数分裂可以分为两个阶段,间期和分裂期,其中分裂期又分为减数第一次分裂期(减一),减数第二次分裂期(减二)。在高中知识范围内,减一的末期和减二的前期可以看作同一个时期,我们一般将其称为减一的末期。(减一末期与减二前期间有间期但很短可以忽略)1.细胞分裂前的间期,进行 DNA 和染色体的复制,染色体数目不变,DNA 数目变为原细胞的两倍。2.减一前期同源染色体联会.形成四分体(或“二联体”),核仁核膜消失。3.减一中期.出现纺锤体,同源染色体着丝点对称排列在赤道板两端。(与动物细胞的有丝分裂大致相同,动物细胞有丝分裂为着丝点排列在赤道板上)4.减一后期,同源染色体分离,非同源染色体自
10、由组合,移向细胞两极。5.减一末期细胞一分为二,形成次级精母细胞或形成次级卵母细胞和第一极体。6.减二前期次级精母细胞中染色体再次聚集,再次形成纺锤体。7.减二中期染色体着丝点排在赤道板上。8.减二后期染色体着丝点分离,染色体移向两极。9.减二末期,细胞一分为二,精原细胞形成精细胞,卵原细胞形成卵细胞和第二极体。减数第一次分裂 间期 可以分为三个阶段:G1 期、S 期、G2 期。根据现代细胞生物学的研究,细胞分裂的间期分为三个阶段:第一间隙期,称为 G1 期;合成期,称为 S 期;第二间隙期,称为 G2 期。其 中 G1 和 G2 期主要是合成有关蛋白质和 RNA,S 期则完成 DNA 的复制
11、。G1 期 G1 期的特点:G1 期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。G1 期是一个生长期。在这一时期主要进行 RNA 和蛋白质的生物合成,并且为下阶段 S 期的 DNA 合成做准备。如合成各种与 DNA 复制有关的酶,线粒体、核糖体等都增多了,内质网在更新扩大,来自内质网的高尔基体、溶酶体等也增加了。动物细胞的 2 个中心粒也彼此分离并开始复制。也就是说为 S 期储备物质和能量。S 期 S 期的特点:从 G1 期进入 S 期是细胞增殖的关键。S 期最主要的特征是 DNA 的合成,DNA 分子的复制就是在这个时期进行的。通常只要 DNA 的合成一开始,细胞增殖活动就会进行下去,直到分裂成两个
12、子细胞。G2 期 G2 期的特点:G2 期又叫做“有丝分裂的准备期”因为它主要为后面的分裂期(M 期)做准备。在 G2 期中,DNA 的合成终止,但是还有 RNA 和蛋白质的合成,不过合成量逐渐减少。特别是微管蛋白的合成,为分裂期(M 期)纺锤体微管的组装提供原料。在 G2 期中心粒完成复制而成 2 对中心粒。前期 根据染色体的形态,可分为 5 个阶段:细线期 细胞核内出现细长、线状染色体,细胞核和核仁体积增大。每条染色体含有两条姐妹染色单体。偶线期 又称配对期。细胞内的同源染色体两两侧面紧密相进行配对,这一现象称作联会。由于配对的一对同源染色体中有 4 条染色单体,称为四分体(或“二联体”)
13、粗线期 染色体连续缩短变粗,同时,四分体中的非姐妹染色单体之间发生了 DNA 的片断交换,从而导致了父母基因的互换,产生了基因重组,但每个染色单体上仍都具有完全相同的基因。双线期发生交叉的染色单体开始分开。由于交叉常常不止发生在一个位点,因此,染色体呈现 V、X、8、O 等各种形状。终变期(又叫浓缩期)染色体变成紧密凝集状态并向核的周围靠近。以后,核膜、核仁消失,最后形成纺锤体。中期 各成对的同源染色体双双移向细胞中央的赤道板,着丝点成对排列在赤道板两侧,细胞质中形成纺锤体。后期 由纺锤丝的牵引,使成对的同源染色体各自发生分离,并分别移向两极。末期 到达两极的同源染色体又聚集起来,重现核膜、核
14、仁,然后细胞分裂为两个子细胞。这两个子细胞的染色体数目,只有原来的一半。重新生成的细胞紧接着发生第二次分裂。注意:1.染色体复制是在第一次分裂间期进行的,一旦复制完成,精原细胞就称作初级精母细胞。2.一个初级精母细胞经过第一次减数分裂成为两个次级精母细胞,一个初级卵母细胞经过第一次减数分裂成为一个次级卵母细胞和第一极体。3.减数第一次分裂的目的是实现同源染色体的分离,染色体数目减半(每对姐妹染色单体用着丝点粘合,只算一个染色体,单体数是染色体数的两倍)。DNA 分子数目减半。(相对于复制后而言)减数第二次分裂 减数第二次分裂与减数第一次分裂紧接,也可能出现短暂停顿。染色体不再复制。每条染色体的
15、着丝点分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极,有时还伴随细胞的变形。前期 染色体首先是散乱地分布于细胞之中。而后再次聚集,核膜、核仁再次消失,再次形成纺锤体。中期 染色体的着丝点排列到细胞中央赤道板上。注意此时已经不存在同源染色体了。后期 每条染色体的着丝点分离,两条姊妹染色单体也随之分开,成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下,这两条染色体分别移向细胞的两极。末期 重现核膜、核仁,到达两极的染色体,分别进入两个子细胞。两个子细胞的染色体数目与初级精母细胞相比减少了一半。至此,第二次分裂结束。注:1.第二次减数分裂的目的是着丝点分裂,实现染色单体分离。分裂结果是染色体数目不变,DNA 分子数目减半。2.两个次级精母细胞经过第二次减数分裂成为四个精细胞,精细胞必须再经历一系列复杂的形态变化才成为精子。结果是一个精原细胞经过减数分裂和一系列的形态发育并最终成为四个精子。一个次级卵母细胞经过第二次减数分裂成为一个卵细胞和一个第二极体;第一次分裂产生的一个极体再分为两个极体。不久,三个极体都会退化消失。结果是一 个卵原细胞经过减数分裂最终只成为一个卵细胞。所以当卵原细胞和精原细胞数目相同时,生成的精子和卵细胞的数目比为41