范文一:遗传的细胞学基础
关键术语:
Ⅰ类:减数分裂,同源染色体,联会,交叉互换,自由组合
Ⅱ类:精原细胞,卵原细胞,初级精母细胞,初级卵母细胞,次级精母细胞,次级卵母细胞,精细胞,卵细胞,精子,卵子,极体,受精作用,成熟生殖细胞,原始生殖细胞
Ⅲ类:魏斯曼,马蛔虫,黑腹果蝇,曲细精管,睾丸,卵巢,蝗虫,21三体综合征
重要概念:
1、减数分裂是指进行有性生殖的生物,在产生成熟生殖细胞时,进行的染色体数目减半的细胞分裂。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。
2、受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目,其中一半的染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
3、同源染色体两两配对的现象,叫做联会。
4、减数分裂过程中染色体数目的减半发生在键鼠第一次分裂。
思维导图:
范文二:遗传的细胞学基础
第一章 遗传的细胞学基础
一、细胞的结构和功能
1、原核细胞:染色体→ DNA/RNA
DNA
2 叶绿体:DNA
线粒体:DNA
核糖体:40% pro
pro 合成场所 60% RNA
二、染色质/染色体
遗传物质主要存在于细胞核内染色质/染色体上
染色质:在细胞尚未进行分裂的核中,可看到许多用碱性染料染色较深的纤细网状物 染色体:细胞分裂时,核内出现的用碱性染料染色较深的结构,是遗传物质的主要载体。 异染色质(区):染色很深的区段
常染色质(区):染色很浅的区段,转录活跃
(核酸的紧缩程度及含量不同 ,异染色质的复制时间总是迟于常染色质 ) 异固缩现象
染色体的形态:
染色体的形态表现形式(臂比) :
中间着丝点染色体(等臂) :V
近中着丝点染色体:L
近端着丝点染色体:近似棒状
端着丝点染色体:棒状
颗粒状染色体:颗粒状
同源染色体:形态、结构相同
非同源染色体:形态、结构不同
染色体组型分析(核型分析):根据染色体长度、着丝点位置、臂比、随体有无等特点,对各对同源染色体进行分类、编号,研究一个细胞的整套染色体
1、染色体分子结构
(1)原核生物染色体:与真核生物相比,原核生物的染色体要简单得多,其染色体通常只有一个核酸分子(DNA或RNA)
(2)真核生物染色体
2、染色质的基本结构
重量)
染色质 少量
1H 1、2H 2A 、2H 2B 、2H 3和2H 4 (重量相当于DNA )
染色质基本结构单位:
核小体: 2H 2A 、2H 2B 、2H 3、2H 4 --- 八聚体
连接丝:串联两个核小体
1H 1:结合于连接丝与核小体的接合部位
3、染色体的高级结构
染色体→染色单体—1DNA+pro — 染色质线是单线
在细胞分裂过程中染色质线到底是怎样卷缩成为一定形态结构的染色体? 现在认为至少存在三个层次的卷缩:核小体→螺旋管→超螺旋管→染色体
卷缩机理不清楚
4、染色体数目
就一物种,其染色体数目是恒定的
表1-3 (P15) :熟记主要生物的染色体数
A 染色体:正常染色体
B 染色体:额外染色体、超数染色体、副染色体
三、细胞的分裂与细胞周期
间期:G1, S, G2
1、细胞周期
分裂期 M:核分裂、胞质分裂
第一类基因主要控制细胞周期中的关键蛋白质或酶合成
细胞周期基因控制 第二类基因直接控制细胞进入各个时期
(控制点-失控-肿瘤)
2、有丝分裂
无丝分裂(直接)
细胞分裂
有丝分裂
有丝分裂过程:
前期、中期、后期、末期
各时期的主要特点,特别是DNA 量的变化
染色体计数时期,举例说明
有丝分裂遗传学意义:
形成的二子细胞与母细胞的遗传组成、染色体数量与质量完全相同,保证物种的连续性和稳定性
多核细胞:核分裂、质不分裂
多倍染色体:染色体分裂,核不分裂(核内有丝分裂)
丝分裂 多线染色体:染色线连续复制,染色体不分裂
3、细胞的减数分裂
减数分裂(成熟分裂)主要特点:
1)前期 I 联会
2)两次分裂:第一次减数,第二次等数
减数分裂遗传学意义:
1)精子(n) +卵细胞(n)= 2n,保证染色体数目恒定性、物种相对稳定性
2)非姊妹染色单体间交换、后期 I 同源染色体随机分离,创造变异、生物进化
四、配子的形成和受精
无性生殖(繁殖),
1、生殖方式 有性生殖(繁殖)
2、雌雄配子的形成
重点说明高等动植物雌雄配子形成
性母细胞与配子数目的关系,雌雄配子体及性细胞
3、植物授粉与受精
自花授粉:同一花朵或同株异花 授粉方式
异花授粉:不同植株间
受精:雄配子+雌配子 → 合子
精核(n)+卵细胞(n) →胚 (2n)
双受精
精核(n)+2极核(n) →胚乳(3n)
4、直感现象
花粉直感(胚乳直感):3n 胚乳
果实直感:种皮、果皮(由母体发育而来)
5、无融合生殖
营养的无融合生殖
单倍配子体:孤雌生殖,孤雄生殖 无融合结子 二倍配子体
不定胚
单性结实 : 子房不经受精发育成果实(无籽果实)
作用:创造单倍体、固定杂种优势
五、生活周期
生活周期:生物个体发育的全过程
世代交替:有性世代/无性世代,配子体世代/孢子体世代
低等植物 (红色面包霉),注意单倍体世代与二倍体世代 高等植物 (种子植物)
高等动物 (果蝇)
范文三:遗传的细胞学基础
第一章 遗传的细胞学基础
一、 名词解释
1.异固缩
2、染色质
3、染色体
4、端粒
5、B染色体
6、细胞周期
7、联会
8、二价体
9、姐妹染色单体
10、联会复合体
11、胚乳直感、
12、果实直感。
13、体联会
二、 是非题
1、在细胞分裂中期,被碱性染料着色较浅的是常染色质。 ( )
2、几乎所有生物细胞中,包括噬菌体在内,均存在染色体。 ( )
3、染色质和染色体都是由同样的物质构成的。 ( )
4、灯刷染色体出现于唾腺细胞减数分裂的双线期。 ( )
5、有丝分裂使亲代细胞和子代细胞的染色体数都相等。 ( )
6、联会的每一对同源染色体的两个成员,在减数分裂的后期Ⅱ时发生分离,各自移向一极,于是分裂结果就形成单倍染色体的大孢子或小孢子。 ( )
7、在减数分裂后期Ⅰ,染色体的两条染色单体分离分别进入细胞的两极,实现染色体数目减半。 ( )
8、在细胞减数分裂时,任意两条染色体都可能发生联会。 ( )
9、光学显微镜下可观察到细线期染色体已完成复制,每条染色体包含两条染色单体的双重结构。 ( )
三、 填空题
1、次缢痕末端具有的圆形或略成长形的染色体节段称为 。
2、多线染色体是存在于双翅目昆虫幼虫的 中、有丝分裂 期核中的、一种可
见的、巨大的染色体。
3、在有丝分裂时,观察到染色体呈L字形,说明这个染色体的着丝粒位于染色体
的 ,如果染色体呈V字形,则说明这个染色体的着丝粒位于染色体的 。
4、有丝分裂包括两个紧密相连的过程: 、 。
5、 减数第一次分裂的前期I可细分为 、 、 、 、 五个时期。
6、减数分裂中后期Ⅰ发生的事件是 , , ,后期Ⅱ发生的事件
是 , 。
7、在玉米中,5个小孢子母细胞可以产生 20 个配子,5个大孢子母细胞可产生 个
配子,5个花粉细胞可产生 个配子,5个胚囊中包含有 个配子。
8、小鼠的5个初级精母细胞可产生 个配子,5个次级精母细胞可产生 个配子,5个初级卵母细胞可产生 个配子,5个次级卵母细胞可
产生 个配子。
9.非同源染色体上的非等位基因在形成配子的过程中进行
10、在减数分裂过程中,如果某基因与着丝点之间没有发生交换,则随着同源染色体的彼此
分离,该等位基因就发生了 。
四、选择题
1、分裂间期相应于细胞周期的( )部分
A.G0+S+G1 B.S C.G1+S+G2 D.G1+S+G2+M
2、通过着丝粒连结的染色单体叫( )
A.姐妹染色单体 B.同源染色体 C.等位基因 D.双价染色体
3、某生物的基因型为AaBb,已知Aa和Bb两对等位基因分别位于两对同源染色体上,那么,
该生物的体细胞,在有丝分裂的后期,基因的走向是( )
A.A与B走向一极,a与b走向另一极 B.A与b走向一极,a与B走向另一极
C.A与a走向一极,B与b走向另一极 D.走向两极的均为A、a、B、b
4、联会现象出现在减数分裂前期I的( )。
A.细线期 B.偶线期 C.粗线期 D.双线期
5、非姐妹染色单体间的交换发生在减数分裂前期I的( )
A.细线期 B.偶线期 C.粗线期 D.双线期
6、减数分裂染色体的减半过程发生于( )
A.后期Ⅱ B.末期Ⅰ C.后期Ⅰ D.前期Ⅱ
7、下列各项哪项不发生在减数分裂的前期Ⅰ( )
A.染色体浓缩 B.同源染色体配对 C.交叉形成
D.交叉的端化 E.同源染色体的分离
8、一种植物的染色体数目是2n=10。在减数第一次分裂中期I,每个细胞含有多少条染色单
体( )
A.10 B.5 C.20 D.40
9、水稻体细胞2n=24条染色体,有丝分裂结果,子细胞染色体数为( )
A.6条 B.12条 C.24条 D.48条
10、马是二倍体,共有64条染色体,驴也是二倍体,共有62条染色体。骡是由母驴和雄马
杂交而生成的,它能生存但无生育能力,骡的细胞中有多少条染色体?( )
A.62 B.63 C.64 D.32
11、一个大孢子母细胞减数分裂后形成四个大孢子,最后形成( )
A.四个雌配子 B.两个雌配子 C.一个雌配子 D.三个雌配子
12.涉及分析基因是如何从亲代传递给子代以及基因重组的遗传学分支是:( )
A) 分子遗传学 B) 植物遗传学
C) 传递遗传学 D) 种群遗传学
五、简答题
1、.简述真核细胞和原核细胞的主要区别
2、唾腺染色体的特点?
3、简述细胞有丝分裂和减数分裂各自的遗传学意义?
4、下列事件是发生在有丝分裂,还有减数分裂?或者两者都发生,还是都不发生?
1)、子细胞染色体数与母细胞相同,2)、染色体复制, 3)、染色体联会,
4)、染色体发生向两极移动,5)、子细胞中含有一对同源染色体的一个
6)、子细胞中含有一对同源染色体的两个成员,7)、着丝点分裂
5、植物的双受精是怎样的?
6、.玉米体细胞里有10对染色体,写出下面各组织的细胞中染色体数目。
7、假定一个杂种细胞里有3对染色体,其中A、B、C来表示父本、A'、B'、C'来自母本。通过减数分裂能形成几种配子?写出各种配子的染色体组织。
8、高等植物与高等动物的生活周期有什么主要差异?
9、.简述真核细胞和原核细胞的主要区别
10、假定一个染色体数为n的单倍体生物,其减数分裂发生在二倍体过渡期。一个有减数分裂产生的单倍体细胞有一套完全亲本的着丝粒(即一组完全从亲本之一获得的着丝粒)的概率是多少?
11、某种生物的初级卵母细胞中有16条染色体,那么(1)在第一次减数分裂前期有多少四分体?(2)在减数分裂的前期Ⅱ含有几个二分体?(3)减数分裂后期Ⅱ各有几条染色体移向细胞的两极。
12.有一株玉米的基因型是Dd,当授给dd或Dd基因型植株的花粉时,其子代胚乳的基因型有哪些?
13.豚鼠的体细胞有64条染色体,试问下列各种细胞中的染色体数是多少?
(1)第一极体; (2)成熟的卵子 (3)精细胞;
(4)初级精母细胞; (5)次级卵母细胞; (6)精原细胞。
14.大麦的正常的孢子体细胞中有染色体14条,问下列各器官组织细胞中的染色体数目知是多少?
(1) 胚乳;(2)花粉管的管核;(3)胚囊的卵细胞;(4)叶;(5)根尖;(6)胚;
15、 某物种细胞染色体数为2n=24,分别指出下列各细胞分裂时期中的有关数据:
(1)有丝分裂后期染色体的着丝点数
(2)减数分裂后期I染色体着丝点数
(3)减数分裂中期I染色体着丝点数
(4)减数分裂末期II的染色体数
16、兔子的卵没有受精,经过刺激,发育成兔子。在这种孤雌生殖的兔子中,其中某些兔子对有些基因是杂合的。你怎样解释?(提示:极体受精。)
17、在玉米中,与糊粉层着色有关的基因很多,其中三对是A—a,I—i,和Pr—pr。要糊粉层着色,除其他有关基因必须存在外,还必须有A基因存在,而且不能有Ⅰ基因存在。如有Pr存在,糊粉层紫色。如果基因型是prpr,糊粉层是红色。假使在一个隔离的玉米试验区中,基因型 AaprprII的种子种在偶数行,基因型 aaPrprii的种子种在奇数行。植株长起来时,允许天然授粉,问在偶数行生长的植株上的果穗的糊粉层颜色怎样?在奇数行上又怎样?(糊粉层是胚乳一部份,所以是3n)。
18.许多植物可以通过分根、扦插、压条等进行营养繁殖,也可以通过相互传粉受精进行有性繁殖。营养繁殖的后代和有性繁殖的后代在遗传上有何不同?为什么?
19.极体的形成有什么意义?
不杀生是不可能的,我们吃的肉就是杀了牛羊猪的生,而适当地杀这些非频临动物而且繁殖快的动物,对环境并无大碍。
保护生物圈的意义很大,把它们统统归纳起来,一句话,就是为了人类自己的生存。
生物圈被破坏,即使人类能够侥幸活下来,没有了其它生物,人类不仅立刻失去了食物来源,而且,因为生物平衡被打破,生物多样性失去,造成空气污染、水污染等一系列连锁反应,人类就会慢慢地挂掉。人不是主宰地球的生物,不能称霸于其它生物,因为我们要赖它们以生存。
人靠其它生物生存,其它动物要靠环境生存。一批又一批的频临生物灭绝,归根到底是人类大肆破坏它们生存的环境,但也无可避免地,环境也会遭到火山爆发等自然因素的破坏。所以,我们能够做的,不仅仅是只顾着保护最频临的动物——最重要的是管理好未被破坏的环境,已破坏的环境修理好,这样才能避免更多的动物灭绝。
我们能做的,不是什么惊世大事,而是身边随手的事。少扔一块纸巾,口渴时路过商店忍忍口,少浪费一个铝罐或塑料瓶,少吐一块口香糖,多走几步路少用机动车,这些都是我们容易做、应该做的事。
保护环境,从你我开始,从随手小事开始。一切并非人类慷慨地为了整个地球,自私一点说,人类保护环境是为了人类自己
范文四:遗传的细胞学基础
1. 某同学总结了四点有关减数分裂、染色体、 DNA 的知识点,其中不正确的是
A .次级精母细胞中的核 DNA 分子正好和正常体细胞的核 DNA 分子数目相同
B .减数分裂第二次分裂后期,细胞中染色体的数等于正常体细胞中的染色体数
C .次级精母细胞中染色体的数目和 DNA 分子数目一定相同
D .每个细胞中染色体的数目和着丝点数目一定相同
2.
下面是有关细胞分裂的图像,据图分析正确的是
A .若图甲为二倍体生物的细胞,则上一时期为四分体时期
B. 若图乙属于有丝分裂,则图示阶段会形成细胞板
C. 若图乙属于减数分裂,则图示阶段细胞中含有同源染色体
D. 若图丙为果蝇精巢内的细胞,则 a 组细胞一定发生了着丝点分裂
3. 下图甲、乙均为二倍体生物的细胞分裂模式图,图丙为每条染色体的 含量在细胞 分裂各时期的变化, 图丁为细胞分裂各时期染色体与 分子的相对含量。 下列叙述不正 确的是 ( )
A. 甲、乙两图细胞都有 2个染色体组
B. 甲、乙两图细胞所处时期分别对应丙图 段和 段
C. 图丁 时期可对应图丙的 段;图丁 时期的细胞可以是图乙的细胞
D. 有丝分裂和减数分裂过程中细胞内每条染色体的 变化均可用图丙表示
4. 下列关于配子基因型异常发生时期的判断,正确的是 ( )
5. 下列有关细胞分裂的叙述正确的是()
A .洋葱根尖细胞内有 12对同源染色体,则其分裂时可形成 12个四分体
B .某细胞在减数分裂后期有 16条染色体,正常情况下,该生物体的体细胞中至少有 8条 形态、大小不完全相同的染色体
C . 一个组成为 AaX B Y 的精原细胞产生了一个基因组成为 AAX B 的精子,则另三个精子的基因
组成为 aaX B 、 Y 、
Y
D .减数第一次分裂,非同源染色体自由组合,所有非等位基因之间发生自由组合
6. 有关减数分裂和受精作用的描述,正确的是()
A .受精卵中的遗传物质一半来自于卵细胞,一半来自于精子
B .减数分裂过程中,着丝点分裂伴随着非同源染色体的自由组合
C .减数分裂过程中,着丝点分裂伴随着等位基因的分离
D .染色体的自由组合不是配子多样的唯一原因
7. 下列甲、乙、丙图分别是基因型为 AaBB 的某个生物的细胞的染色体组成和分裂过程中 物质或结构变化的相关模式图。请据图回答问题:
(1)图甲中细胞④的名称是 __________,该图中同时出现 B 、 b 的原因是 ____________。 ⑵图甲中细胞①处于图乙 __________段,图甲中,处于图乙 HI 阶段的是 ________________ (填数字) 。
图丙 a 、 b 、 c 中表示 DNA 分子的是 __________, 图甲中对应图丙Ⅱ时期的细胞是 ____________,
图丙中Ⅱ →I ,完成了图乙中的 ___________段的变化。
⑷现有某药物秋水仙素能专一性地抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成, 则使用此药物后, 细 胞的分裂将停留在图乙中 ___________段。
8. 下列关于细胞分裂有关的说法不正确的是()
A .一个被 32P 标记的 1对同源染色体的细胞,放在 31P 的培养液中经两次有丝分裂后,所形 成的 4个细胞中, 每个细胞含标记的染色体个数为可能是 0、 1、 2, 含有标记细胞数为 2、 3、 4
B .在某动物在精子形成过程中,若姐妹染色单体未分离,则可形成染色体组成为 XXY 的后 代
C . 二倍体动物在细胞分裂后期含有 10条染色体, 则该细胞很可能处于减数第二次分裂的后 期
D .某二倍体正常分裂中的细胞若含有两条 Y 染色体,则该细胞一定不可能是初级精母细胞
9.
如图是细胞有丝分裂过程中一条染色体上的 DNA 含量变化图解, 下列叙述正确的是 ()
A .在 AB 段主要进行蛋白质的合成,细胞生长速度快
B .出现 CD 段变化的原因是细胞质分裂
C .该细胞中,在 BC 段始终有染色单体存在
D .若该细胞是植物细胞,则 CD 段高尔基体和内质网活动非常活跃
10. 下列是某高等二倍体动物体内处于不同时期的细胞分裂图象, 相关叙述正确的是 ()
A .甲细胞不可能代表精原或卵原细胞
B .乙细胞中有两个染色体组,两条较大的染色体为一对同源染色体
C .丙细胞的子细胞可能为卵细胞和极体或者全为极体
D .丁细胞中正发生 A 和 B 、 a 和 b 基因的自由组合
11. 某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验, 下列关于该实验的叙述正确的 是()
A. 盐酸和酒精混合液主要起固定作用
B. 碘液可用于染色体染色
C. 在高倍显微镜下可观察到分裂末期细胞内的细胞板向四周扩展形成新的细胞壁
D. 细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据
12. 图甲是某生物细胞分裂各阶段的染色体 DNA 和细胞质中 mRNA 含量的变化曲线,图乙是 该生物细胞分裂过程中的某一时期图象.请据图回答下列问题:
(1)细胞处于图甲的 ______阶段(填图中字母)时,最易受到致癌因子影响,导致癌变.
A .人体各器官表达的基因数目有差异是细胞内基因选择性表达形成的
B .血细胞所表达的基因数目最多说明其遗传物质相对含量较高
C .人体各器官表达的基因数目有差异说明细胞中所含蛋白质有差异
D .不同功能的细胞表达的基因不相同,这与细胞具有不同功能相适应
范文五:遗传的细胞学基础
第三章 遗传的细胞学基础
教学目标及基本要求:
1、 掌握染色体一般结构与超微结构;
2、理解有丝分裂与减数分裂的过程、区别与遗传学意义;
3、掌握高等动植物雌雄配子的形成过程;
4、了解遗传的染色体学说
主要内容:染色体与细胞分裂,染色体周史,染色体与基因之间的平行现象。
重难点:染色体的超微结构,减数分裂的过程,染色体周史。
学时分配:4
授课内容:
第一节 细胞与染色体
一、细胞的基本结构 细胞膜
线粒体
核糖体
溶酶体
细胞质 高尔基体
中心粒
内质网 白色体
质 有色体
核膜 叶绿体
细胞核 核液:核内不能染色或染色很浅的基质,含RNA,蛋白质、酶等。 核仁:主要成分是蛋白质、RNA和DNA,主要功能是合成rRNA。
染色质:是指核内易于被碱性染料着色的无定形物质,是由DNA、组蛋白、非
组蛋白及少量RNA组成的复合体,以纤丝状存在于核膜内面。根据着
色程度的不同,
常染色质:着色较浅,呈松散状,分布在靠近核的中心部分,是遗传的活性部位。 又分为
异染色质:着色较深,呈致密状,分布在靠近核内膜处,是遗传的惰性部位。又分结构异染色质或组成型异染色质和兼性异染色质。前者存在于染色体的着丝点区及核仁组织区,后者在间期时仍处于浓缩状态,如人类女性细胞中的两个X染色体,其中一个处于常染色质状态,另一个在胚胎发生的第16-18天发生收缩,失去遗传活性,变成惰性的兼性异染色质,在间期核中形成光镜下可见的X染色质,又称巴氏小体,后来发现无论细胞中有多少X染色体,只有一个X染色体保留常染色质状态,其余X染色体均失活变成巴氏小体,并在该个体整个生命中,永远如此,但在生殖细胞中又可变成不收缩,在受精时,仍起着正常X染色体的作用。
二、染色体
是哈佛迈特在研究紫鸭趾草花粉母细胞时(1848)发现并加以描绘的。1888年瓦尔德尔将它命名为染色体,当细胞分裂时,核内的染色质凝集成为一定数目和形态的染色体,在细胞分裂结束进入间期时,染色体又逐渐松散回复成染色质。由此可见,染色体和染色质实际上是同一物质在细胞分裂过程中表现的不同形态。核内遗传物质就集中在这染色体上。 ㈠大小和数目
不同生物染色体的大小差别悬殊,在同种生物甚至同一细胞内的染色体有些也相差很大,小型的染色体长约0.25um,而较大的染色体接近30um。
各种生物的染色体数目也是相对恒定的。高等动植物多数是二倍体,即每一体细胞中含有两组同样的染色体,用2n表示,这种染色体是成对的,但在生殖细胞中染色体不成对,只含有一组染色体,叫单倍体,用n表示。如玉米2n=20,n=10,不同物种之间染色体数目往往有很大差异,p50-52表3-1列举了各种生物的染色体数。示人染色体图。
染色体数目的多少并不反映物种进化的程度,但数目和形态特征对鉴别物种间的亲缘关系很有用。
㈡形态和结构
染色体模式图
1、 一般形态
染色体形状因着丝粒所在的位置而异。一个典型的染色体由两条染色单体组成,包括着丝粒、次缢痕、随体和端粒。
A、着丝粒
是染色体上一个不着色的狭窄区域,其所在地往往表现为一个缢痕,称主缢痕或初级缢痕。由于着丝粒位置不同,将染色体分成两臂,根据臂比值将染色体分成4种类型:中间着丝粒染色体(1-1.7)、近中间着丝粒染色体(1.7-3.0)、近端部着丝粒染色体(3.0-7.0)、端部着丝粒染色体(7.0以上),分别用m、sm、st、t表示。不同染色体着丝粒的位置是相对恒定的,因此可将之作为识别染色体形态的一个标志。有些染色体除了主缢痕外,还有一个次级缢痕。
B、次缢痕
位于染色体臂上的一个不太着色的狭窄区,在细胞分裂将结束时,核内出现一个到几个核仁,核仁总是出现在次缢痕处,所以次缢痕又叫核仁形成区,但不是所有的次缢痕都叫核仁形成区。其数目、位置和大小是相对恒定的,可以作为鉴定染色体的标记。
C、随体
染色体末端的一个棒状或球状的结构,与次缢痕的外端连接。不同生物染色体的随体的大小可发生变化,但一定染色体的随体在大小和形态上是恒定的。
D、端粒
每个染色体的末端部位称端粒,它封闭了染色体的两端。防止末端粘连,保持染色体稳定。
2、超微结构
染色体是由DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA组成的复合物,DNA分子的平均长度为几厘米,而染色体的平均长度只有几个微米(1厘米=104微米),那么长长的DNA分子如何压缩成光镜下可见的染色体呢?为了说明这个问题,从50年代末到70年代初,许多学者提出过种种模型,但都缺乏充分的证据。1974年Kornberg等人根据染色质的酶切降解和电镜观察,发现核小体是染色质包装的基本结构单位,提出染色质结构的“串珠”模型, 据此Baldwin(波尔得文)和Bak(拜克)分别与1975、1977年提出从染色质到染色体的四级结构模型。
A、一级结构-核小体
是染色质的基本结构单位,直径10nm,其核心是由四种组蛋白(H2A、H2B、H3、H4 各2分子共8分子)构成的扁球体,DNA双链约140bp绕在组蛋白核心外面1.75圈,相邻两核小体之间由长约50-60bp的DNA连接,称为连接线,在连接线部位结合着一个组蛋白分子H1,这样就构成了DNA蛋白质纤丝。绕核心及连接线的DNA共长200bp,相当于70nm,缠绕在直径10nm的核心上时,压缩了7倍。
B、二级结构-螺线体
由核小体串连而成的DNA蛋白质纤丝经螺旋化形成外径30nm、内径10nm、相邻螺
旋间距11nm的中空线状体结构称为螺线体。螺线体的每一周螺旋包括6个核小体,因此DNA的长度在这又压缩了6倍。
C、三级结构-超螺线体
螺线体进一步螺旋就形成一条直径为400nm的圆筒状结构称为超螺线体,超螺线体相邻螺旋间距30nm,长约2-10um。(400/30×30/11=39)从螺线体到超螺线体DNA长度又压缩了40倍。
D、四级结构-染色体
超螺线体进一步折叠盘绕就成为染色体,这一级DNA压缩了5倍(超螺线体长约11-60um,染色体长约2-10um)
四级结构模型DNA的压缩率为7×6×40×5=8400(倍)
㈢巨型染色体
由意大利细胞学家巴尔比安尼(Balbiani)于1881年在双翅目昆虫摇蚊幼虫的唾腺细胞中发现的。1933年 其它学者又在果蝇及其它双翅目昆虫的幼虫唾腺细胞中观察到。它比一般细胞的染色体粗1000-2000倍,长100-200倍。由于染色体连续复制而细胞不分裂造成的,通常由500-1000条以上的染色线聚集而成,所以又称多线染色体,如被碱性染料着色,可显示其上的带纹,这种带纹在同种生物中,其形态和位置都是固定的。
另一类巨型染色体叫灯刷染色体,它是鱼类、两栖类、爬行类、鸟类卵母细胞中长时间停留在减数分裂双线期前后的一种染色体,其特点主体呈柱状体,其表面伸出许多毛状突起,形似灯刷。故称灯刷染色体。同源染色体之间由一个或多个交叉的联系起来;螺旋化的染色质构成灯刷染色体的柱状主体;毛状突起是由于部分染色质没有螺旋化,或者螺旋化的程度较低。
㈣染色体核型及核型分析
一个物种染色体的形态大小和数目反映了种属的特异性。通常把有丝分裂中期染色体的形态、大小和数目称为核型,通过细胞学观察,取得分散良好的细胞分裂照片,就可测定染色体数目、长度、着丝粒位置、臂比、随体有无等特征,对染色体进行分类和编号,这种测定和分析称为核型分析。
染色体是遗传物质的载体,它向下代传递是通过细胞分裂进行的。
第二节 细胞分裂
生命的延续,亲代与子代间遗传物质的传递,还有细胞的增殖,都依赖于细胞分裂。
一、细菌的有丝分裂(图)
二、真核类的有丝分裂
是真核生物无性繁殖的方式,过程较复杂。它的分裂有一个周期,叫细胞周期,指一次细胞分裂结束后,细胞开始生长到下一次细胞分裂结束所经历的过程。一般将细胞周期分为间期和分裂期。
G1期:DNA合成前期,DNA含量不变,2c,RNA和蛋白质合成 间期 S期:DNA合成期,DNA含量增加1倍,4c,RNA和蛋白质继续合
成,但程度降低
细胞周期 G2期:DNA合成后期,4c
前期
中期
分裂期 后期
末期
间期:细胞从一次分裂结束到下次分裂开始前的一段时期。
分裂期是一个连续的过程,为了叙述的方便,分为四个时期。
1、前期
染色体开始缩短变粗,核仁逐渐消失,核膜开始解体,出现纺锤体。每一染色体含有纵向并列的两条染色单体,它们互称姊妹染色单体。在动物中,中心粒分裂为二,并移向两极,在两中心粒间形成纺锤体,高等植物细胞内看不到中心粒,但仍有纺锤体的出现。
2、中期
染色体移动到细胞的赤道板部位,每一染色体的着丝粒区域排列在赤道板上,此时染色体具有典型的形态,数目清晰可数,所以中期是染色体鉴别和计数的最好时期。
3、后期
每一染色体的着丝粒分裂为二,每个染色体的两个染色单体都有了自己的着丝粒,并分别向两极移动,成为两条子染色体。
4、末期
两组子染色体到达两极,染色体解旋,出现核仁,重建核膜,子核形成后,接着进行胞质分裂,此时分裂成两个子细胞。这样完成一个细胞周期,每个子细胞的染色体数目与它们的母细胞相同。其结果是遗传物质从母细胞均等地分向两个子细胞,新形成的两个子细胞在遗传物质上跟原来的母细胞完全相同,这样保证了染色体数目的恒定,维持了个体的正常生长和发育,保证了遗传物质在世代间的连续性和稳定性。即遗传学意义。
三、减数分裂
是生物体的生殖细胞成熟时所特有的分裂,故又称成熟分裂。包括两次连续的分裂,减数第一次分裂,减数第二次分裂,过程十分复杂,为了叙述的方便,人为地划分为几个时期。 减 细线期
数 偶线期
第 粗线期
一 双线期
次 终变期
分 中期Ⅰ
裂 后期Ⅰ
末期Ⅰ
前期Ⅱ
减数第二次分裂 中期Ⅱ
后期Ⅱ
末期Ⅱ
㈠过程 减数分裂前有一个间期,与有丝分裂前的间期相似。
减数第一次分裂
1、前期Ⅰ:经历时间长,变化复杂,根据染色体变化顺序,依次分为5个时期。 细线期:染色体细长如线,每一染色体已含有两染色单体,但还辨别不出双重性。
偶线期:是同源染色体开始配对的时期,分别来自父母本的同源染色体逐渐成对靠拢配对,这种同源染色体的配对称为联会。联会的一对同源染色体叫二价体(四分体),2n个染色体变成了n对染色体,联会既可从染色体的两端开始,也可从染色体全长的各个点上同时进行。 粗线期:联会在此期完成,染色体进一步缩短变粗,二价体的每一染色体含有两条染色单体,因此每一二价体含四条染色单体。在二价体中,同一染色体上的两条染色单体互称姊妹染色单体,不同染色体之间的染色单体互称非姊妹染色单体。二价体相互绞纽在一起,非姊妹染色单体间可发生交换。交换与重组发生在此期。
双线期:二价体中同源染色体开始分离,但分开不完全,在两同源染色体之间仍有若干处发
生交叉而相互连接,这时同源染色体常呈现x、v、8、0等形状。经试验知道,交叉的地方是非姊妹染色单体发生了交换的结果。随着时间的推移,交叉数目逐渐减少,并沿着染色体向端部移动,此现象称交叉端化。端化过程一直进行到中期,正因如此,交叉的位置并不一定是交换的位置。
终变期:也叫浓缩期,染色体缩的更短,螺旋化达到最高程度,交叉端化仍在进行,二价体较均匀地分散在核内,是计数的好时期,核仁、核膜开始消失。
2、中期Ⅰ
二价体聚集在赤道板上,每个二价体的两个着丝粒并列在赤道板的两侧(有丝分裂是着丝粒区域排列在赤道板上),交叉端化已完成,从侧面看,交叉端化排列在赤道板上。也是计数的好时期。
3、后期Ⅰ
二价体的两条同源染色体分开,分别向两极移动,每一染色体有一着丝粒带着两条染色单体,这样每极得到n条染色体,染色体数目在此期减半。(有丝分裂是着丝粒一分为二)
4、末期Ⅰ
染色体到达两极后解旋为染色质即进入末期。核膜、核仁重新出现,形成两个子核,接着进行胞质分裂,成为两个子细胞。
减数第二次分裂,分为前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ。其全过程与一般有丝分裂相似,p65
㈡特点
1、连续进行两次分裂,而染色体只复制一次,结果形成的四个子细胞的染色体数目只有母细胞的一半。
2、前期Ⅰ特别长,而且变化复杂,包括同源染色体的配对、交换、分离、重组等过程。
3、减数是有规律的,减掉的各半为同源的染色体,即父源染色体必须与母源染色体相互分离。因此,同源染色体必须先联会,然后才能相互分离。
4、在联会过程中,父源与母源染色体还形成交叉结,,在交叉的地方,同源染色体发生了局部交换,这样,分离后的染色体不论父源或母源均不是联会前的那样了,从而增加了后代的变异性。
从DNA含量上看,一个二倍体细胞其DNA含量是2c(c代表精子或卵子中DNA的含量),有丝分裂时,由于间期DNA的复制,含量增加到4c,在后期染色单体分离以后,又恢复到2c。减数分裂时,由于间期的复制,DNA的含量也增加到4c,后期Ⅰ,同源染色体的分离,含量减少到2c,后期Ⅱ,染色单体的分离,含量变为1c。由此可见,染色体数目和DNA含量都达到单倍的程度是在后期Ⅱ。
㈢意义
1、性母细胞(2n)经减数分裂形成四个染色体数目减半的子细胞,由之发育成精子或卵子(n),精卵受精结合成合子(2n),这样就恢复了亲本原有的染色体数(2n),从而保证了进行有性生殖的生物亲代和子代间染色体数目的恒定,为后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础,保持了种的连续性和稳定性。
2、前期Ⅰ同源染色体间进行交换,可以产生遗传物质的重新组合,由此所形成的配子,有可能出现新的性状,为生物的变异提供了重要的物质基础。
3、非同源染色体间可进行自由组合,形成含有不同染色体的各种配子,由精卵随机结合形成的合子在遗传上就有差异,后代表型各不相同,使生物产生各种变异,为进化提供材料。 ㈣与有丝分裂的区别
1、相似点
A、染色体均复制一次
B、均可划分为前、中、后、末四个时期
2、主要区别
有丝分裂
A、一次细胞分裂,产生两个子细胞
B、染色体的数目不变(2n)
C、染色体不配对
D、没有重组
E、是体细胞产生体细胞的分裂方式
F、前期短,每一染色体含两条染色单体 减数分裂 两次细胞分裂,产生四个子细胞 染色体的数目减半(n) 同源染色体在前期Ⅰ配对 同源染色体间发生交换,产生重组 是性母细胞产生配子的分裂方式 前期Ⅰ长而复杂,每一二价体含四条染色单
体
G、中期着丝粒排列在赤道板上 中期Ⅰ二价体排列在赤道板上,着丝粒并列
在赤道板的两侧
H、后期着丝粒纵裂为二,染色单体分离 着丝粒不分裂,同源染色体的分离
I、末期染色体数为2n,每个染色体含有一条末期Ⅰ染色体数为n,每个染色体含有两条染染色单体 色单体
通过减数分裂,染色体数目从2n→n,通过精卵受精结合,染色体数目又从n→2n,这种染色体数目从的变化过程和规律就是染色体周史。
第三节 染色体周史
染色体周史即是生物的一种生活史。
一、高等动物的生活史
㈠精子的发生
高等动物雄性生殖腺中有精原细胞,染色体数目为2n,生长分化为初级精母细胞(2n),经减数分裂Ⅰ产生两个次级精母细胞(n), 再经减数分裂Ⅱ产生四个精细胞(n),经一系列变化形成精子。
㈡卵子的发生
雌性生殖腺中有卵原细胞(2n),它生长分化为初级卵母细胞(2n),经减数分裂Ⅰ产生大小悬殊的两个细胞,大的是次级卵母细胞(n),小的是第一极体(n),次级卵母细胞再经减数分裂Ⅱ又产生大小不同的两个细胞,大的为卵细胞(n),小的为第二极体(n),一个 初级卵母细胞经减数分裂只形成一个有功能的卵细胞。
经过受精作用,精卵结合成受精卵,称之为合子(2n),又恢复了二倍体染色体数,合子经有丝分裂产生新一代个体的体细胞(2n),从而实现了染色体周史的循环。P66
二、高等植物的生活史
以玉米为例。
㈠雄配子的产生
在雄蕊花药的表皮下出现孢原细胞(2n),孢原细胞经过若干有丝分裂成为小孢子母细胞(2n),经减数分裂形成四个小孢子(n)—单核花粉粒。小孢子经一次有丝分裂产生一个营养核(n)和一个生殖核(n)—二核花粉粒。生殖核再经一次有丝分裂产生两个雄核(n)—雄配子。含有一个营养核和两个雄核的花粉粒称为雄配子体,或三核花粉粒(成熟花粉粒)。 ㈡雌配子的产生
在雌蕊基部的子房中出现孢原细胞(2n),由之发育成大孢子母细胞(2n),经减数分裂形成四个单倍体核(n),其中三个退化,一个成为大孢子(n),大孢子经三次有丝分裂形成8个单倍体核的胚囊—即雌配子体,其中二个核移至中央,成为极核,三个核移至顶部形成反足细胞,另三个核移至底部(珠孔端),形成二个助细胞,一个卵细胞,卵细胞称为雌
配子。
㈢双受精现象
成熟花粉粒落到雌蕊柱头上萌发出花粉管,雄核从花粉管进入胚囊,其中一个雄核与卵细胞结合发育成胚(2n),另一雄核与两极核结合发育成胚乳(3n),这种2个雄核分别与卵细胞和极核结合的过程称为双受精。
胚和胚乳合在一起构成种子,种子发芽长成新的植株,从而完成了染色体周史的循环。
三、动植物生活史的比较
雌 雄
动物 植物 动物 植物
卵原细胞 孢原细胞 精原细胞 孢原细胞
↓ ↓ ↓ ↓
初级卵母细胞 大孢子母细胞 初级精母细胞 小孢子母细胞 ↓减数分裂 ↓减数分裂 ↓减数分裂 ↓减数分裂
一个卵细胞 一个大孢子 四个精子 四个小孢子(单核花粉
粒)
↓有丝分裂3次 ↓有丝分裂1次 8核胚囊(1个卵核, 1个生殖核,1个营养核
2个极核) (2核花粉粒)
↓有丝分裂1次 2个雄核
第四节 遗传的染色体学说
染色体与基因之间有平行现象,表现在以下几个方面:
1、染色体可在显微镜下看到,有一定的形态结构。基因是遗传学的单位,每对基因在杂交中仍保持它们的完整性和独立性。
2、染色体成对存在,基因也是成对的,在配子中,每对基因只有一个,而每对同源染色体也只有一个。
3、个体中成对的基因一个来自母本,一个来自父本,染色体也是如此,两条同源染色体一个来自母本,一个来自父本。
4、不同对基因在形成配子时的分离与不同对染色体在减数分裂后期的分离,都是独立分配的。
由此,1903年,Sutton和Boveri提出遗传的染色体学说,认为基因在染色体上。根据基因在染色体上,可圆满解释分离定律与自由组合定律。P72-75图。
小结:本章主要介绍染色体的一般形态和结构,染色体的超微结构,染色体的数目和大小等。细胞的增殖依靠细胞分裂,细胞分裂主要包括有丝分裂与减数分裂。细胞周期和雌雄配子的形成及受精作用。生活周期与世代交替。
思考题:
1、染色体的化学组成、一般结构和超微结构是什么?
2、染色体的常染色质区和异染色质区有什么功能,区别是什么?
3、什么叫染色体核型及核型分析?
4、高等动植物雌雄配子是怎样产生的?
作业:教材p75:2,3,4,6,7