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1、第三章 遗传的细胞学基础,Chapter 3 Cytological Foundation of Heredity,3-1 Cell3-2 Mitosis(有丝分裂)&Meiosis(减数分裂)3-3 Life Cycle3-4 Chromosome theory of heredity,细胞是遗传性状表达的基本场所，也是遗传信息纵向和横向传递的基本单位。细胞核（nucleus）,染色质（Chromatin）chromatin is the protein DNA complex,which exist in the nucleus(细胞核)；the physical state of chr
2、omosomes during interphase（间期）during metaphase（中期）,chromatin(which is a relatively loose&spread-out structure)condenses into the familiar metaphase chromosomes 染色质和染色体是同一物质不同时期的名称。,1、染色质和染色体,2、染色体的形态结构,(1)染色单体和姊妹染色单体(2)着丝粒(主缢痕)：纺锤丝的附着位点(3)次缢痕和随体：核仁形成区(4)常染色质和异染色质(5)端粒(6)染色体的类型,端粒,异染色质,着丝粒,常染色质,姐妹染色单
3、体,短臂petite,长臂,染色质的组成是非均一的,常染色质(euchromatin)comprises all of the genome in the interphase nucleus except for the heterochromatin.异染色质：(hetrochromatin)describes regions of the genome that are permanently in a highly condensed condition（高度浓缩）are not transcribed（不转录）,and are late-replicating（复制晚一些）.组成性异
4、染色质兼性异染色质（X性染色质）,Telomeres(端粒):染色体的末端；含有重复序列：TTAGGG,染色体 DNA 的关键序列：,Centromere（着丝粒）Telomere（端粒）Origin（复制起点）,染色体的类型,根据着丝粒在染色体上的相对位置，将染色体分为以下4类（Chromosomes are categorized by the relative location of their centromere.）,中部着丝粒,近中着丝粒,近端着丝粒,端着丝粒,染色体的类型,Levan A.et al.Nomenclature for centromeric posiotion o
5、n chromosomes.Hereditas,1964(52):201220.,3、染色体的核型(karyotype),是指一个物种的一组染色体所具有的特定的染色体的大小，形态和数目。,4、染色体的形成：四级结构模型,基本结构单位是核小体（nucleosome）,Nucleosome(核小体),8个组蛋白分子（H2A、H2B、H3、H4各两个），外绕140bp DNA。直径11nm。,核小体的结构要点,DNA与组蛋白构成直径为11nm的重复单位，这种染色质基本单位称为核小体组蛋白有5种成分，H2A、H2B、H3、H4各两个分子组成8聚体核心；绕在8聚体核心上的DNA为核心DNA，约140bp
6、，联系两个核小体的DNA为联系者DNA，约60bp；H1结合在联系者DNA部分，可能与染色质的进一步螺旋化有关；DNA链在形成核小体时，其压缩比约等于7,6:1,40:1,5:1,7:1,3-2 Cell Division细胞分裂,无丝分裂有丝分裂减数分裂,原核细胞分裂方式：无丝分裂（Amitosis）,不产生纺锤丝,Mitosis（有丝分裂）,Cell cycle（细胞周期）,分裂间期,分裂期,前,中,后,末,染色体在有丝分裂中的行为,(一)间期（interphase）1、G1期，合成期前或复制准备期。特点：细胞增大，RNA和蛋白质合成。2、S期,DNA合成期特点：DNA加倍，组蛋白合成，R
7、NA和蛋白质继续合成但程度减弱；3、G2期,合成后期。特点：DNA不再增加，有丝分裂所需能量储积，纺锤体微管可能在这时间合成。,(二)分裂期(M phase),Progress through Mitosis(M phase)involves four major phases.Prophase(前期)Metaphase(中期)Anaphase(后期)Telophase(末期)These terms come from the Greek:(pro-before;meta-mid;ana-back;telo-end).,The stages of mitotic cell division i
8、n an animal cell.,后期,末期,中期,前期,晚前期,G2期,植物细胞分裂期各期特点,前期,晚前期,中期,早前期,间期,末期,后期,Figure Mitosis in a plant cell,植物和动物细胞有丝分裂的主要区别,纺锤丝的形成 植物：两极产生纺锤丝 动物：中心粒移向两极，发出星射线胞质分裂的方式 植物：细胞板分割（cell plate）动物：缢缩（Constriction of the cytoplasm）,有丝分裂遗传学意义,每个子细胞具有与亲代细胞在数目和形态上完全相同的染色体。（nuclear division that results in 2 daught
9、er cells each containing the same number and type of chromosomes as the parents）,染色体在减数分裂中的行为,特点：遗传物质复制一次，连续分裂两次，第一次分裂染色体减数，第二次分裂是等数。,（一）减数分裂过程,减数分裂I前期：细胞内变化复杂，经历的时间较长，又可分为五个时期 细线期(leptotene)偶线期(zygotene)粗线期(pachytene)双线期(diplotene)终变期(diakinesis)中期后期末期减数间期减数分裂 前期 中期 后期 末期,Meiosis I,偶线期，同源染色体发生联会配对粗
10、线期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生片段的交换双线期，可以观察到交叉(Chiasma)后期I，同源染色体发生分离。,Meiosis I:Homologs pair(同源配对）,联会复合体SC,侧体,中体,SC出现在偶线期，成熟于粗线期，消失于双线期,联会（synasis),The stages of meiotic cell division:Meiosis I,二价体,核膜,染色质,中心体,染色体复制,交叉,纺锤体,着丝粒,The stages of meiotic cell division:Meiosis II,减数分裂过程,（二）Basic Terms,同源染色体（homologo
11、us chromosomes）(homologues):chromosomes from different parents that are of the same type(contain similar information)联会（synapsis）The point-by-point pairing of homologous chromosomes during zygotene（偶线期）“zipper”together in a process called synapsis，Pairing of homologous chromosomes during meiosis.联会复
12、合体（synaptonemal complex）A complex structure that unites homologous chromosomes during the prophase of meiosis.二价体（bivalent）each synapsed chromosome pair called a bivalent.交换（crossing-over）Genetic exchange between nonsister chromatids of a homologous pair,occurs Exchange is called Crossing-over.交叉（ch
13、iasma）During diplotene（双线期）,the bivalent（二价体）appears to pull apart slightly,but remains connected at crossover sites,called chiasma.交叉端化,（三）减数分裂的遗传学意义,配子的染色体数目减少一半，合子又恢复到亲代的染色体数目，使生物类型的染色体数目和遗传性状保持相对稳定。基因重组，为生物的遗传和进化准备了条件。染色体重组基因重组（由交换而发生的重组）,Comparison,Mitosis(有丝分裂)produces 2 daughter cellsdaughter
14、s are clones of the parentdaughter cells are diploid(二倍体)growth,replacement,repair,Meiosis(减数分裂)produces up to 4 daughter cellsdaughters are distinct from parentsdaughter cells are haploid(单倍体)generation of gametes(sex cells):egg(卵)&sperm(精细胞),生活周期（life cycle）：生物个体发育的全过程，也称生活史。指从合子到个体成熟和死亡所经历的一系列发育阶
15、段。世代交替（alternation of generations）：有性生殖生物的生活周期包括一个有性世代和一个无性世代，这样二者交替发生就称为世代交替。孢子体世代（sporophyte generation）：也称无性世代，从合子发育成为孢子体（到减数分裂之前）的世代（合子开始-减数分裂开始之前）。配子体世代（gametophyte generation）：也称有性世代，减数分裂形成配子开始至卵细胞受精前的世代。,3-3 生活周期 Life Cycle,高等植物：精子 生长(2n)meiosis(n)生殖核 精子孢原细胞小孢子母细胞 4小孢子(花药内)营养核 覆盖细胞(外)孢原 3细胞退化
16、(近珠孔)细胞 造孢细胞胚囊母细胞4细胞(子房内)3次有丝分裂7细胞 8核胚囊,(2n),(n),（大孢子母细胞）,胚乳,合子,双受精,减数分裂,减数分裂,胚囊,卵,花粉管,有丝分裂,7细胞8核,花粉粒,有丝分裂,小孢子,孢子体,大孢子,花药,胚珠,子房,胚囊内发生核融合,花柱,花粉管,二倍体动物的世代交替alternation of generations,雄性个体,雌性个体,减数分裂,精子,卵子,合子(受精卵),发育,受精,（2n）,（2n）,（n）,（n）,（2n）,精子发生和卵子发生过程比较,精原细胞,卵原细胞,初级精母细胞,初级卵母细胞,分化,次级精母细胞,次级卵母细胞,第一极体,第
17、二极体,精子,卵子,链孢霉（Neurospora crassa）,3-4 遗传的染色体学说Chromosome Theory of Heredity,In 1902,Walter Sutton,after comparing chromosome migration data with Mendels data concluded that genetic factors(genes)are located on the cells chromosomes.,(1)在遗传中都具有完整性和独立性。(2)在体细胞中成对存在，在配子中只有一个。(3)等位基因和同源染色体都分别来自父本和母本。(4)非
18、等位基因和非同源染色体在减数分裂中的分离都是独立的。,染色体和基因间的平行现象,染色体和基因间的平行现象,Walter Sutton first discovered the Chromosome Theory of Heredity.genes are located on the chromosomes and each gene occupies a specific place on a chromosome.A gene may exist in several forms,or alleles.Each chromosome,however,contains just one of the alleles for each of its genes.,Locus(基因座位)Alleles(等位基因),homologous chromosomes(同源染色体),A or a gametes results in the AA,2Aa,aa or 3:1 Mendel law,Heterozygote2 traits AaBb,Possible gametesAB,Ab aB and ab,本章重点,染色质和染色体有丝分裂的过程和遗传学意义减数分裂的过程、特点和遗传学意义,谢 谢！,
