1、 戴 和 劇醫(yī) 學 遺 傳 學 細胞細胞(cell)是生物體結構和生命活動的基本單位。生是生物體結構和生命活動的基本單位。生物界物界除了病毒和噬菌體除了病毒和噬菌體等最簡單的生物外，所有的植物和等最簡單的生物外，所有的植物和動物，不論低等的還是高等的，都是由細胞構成的。動物，不論低等的還是高等的，都是由細胞構成的。 在生物的生命活動中，在生物的生命活動中，繁殖后代繁殖后代是一個重要的基本特征。是一個重要的基本特征。 第二章遺傳的細胞學基礎第二章遺傳的細胞學基礎繁衍后代繁衍后代 因此，為了深入研究生物遺傳和變異的規(guī)律及其內在因此，為了深入研究生物遺傳和變異的規(guī)律及其內在機理，有必要對機理，有必要

2、對細胞的結構和功能細胞的結構和功能、細胞的分裂方式細胞的分裂方式、以、以及及生物繁殖方式與遺傳表現(xiàn)的關系生物繁殖方式與遺傳表現(xiàn)的關系進行介紹。進行介紹。 無性繁殖無性繁殖有性繁殖有性繁殖一系列的細胞分裂一系列的細胞分裂第一節(jié)第一節(jié) 細胞的結構和功能細胞的結構和功能根據細胞結構的復雜程度，可把生物界的細根據細胞結構的復雜程度，可把生物界的細胞概分為兩類：胞概分為兩類：一、原核細胞一、原核細胞 細胞結細胞結構構A：原核細胞：原核細胞(prokaryotic cell)B：真核細胞：真核細胞(eukaryotic cell)。細胞壁細胞壁(cell wall)細胞膜細胞膜(plasma membra

3、ne) 細胞質細胞質(cytoplasma) 擬核擬核 (nucleoid) 1. 細胞壁成份，細胞壁成份，蛋白聚糖蛋白聚糖是原核生物所特有的化學物質。是原核生物所特有的化學物質。 2. 細胞膜的組成和結構與真核細胞相似。細胞膜的組成和結構與真核細胞相似。 3. 細胞質有細胞質有DNA、RNA、蛋白質、蛋白質及其它小分子物質，及其它小分子物質，不存不存在線粒體在線粒體(mitochondria)、葉綠體、葉綠體(chloroplast)、內質、內質網網(endoplasmic reticulum)、高爾基體、高爾基體(Golgi body)等等有膜的細胞器，有膜的細胞器，僅有核糖體僅有核糖體(

4、ribosome)。 原核細胞組成：原核細胞組成：4. DNA存在的區(qū)域稱作擬核存在的區(qū)域稱作擬核 (nucleoid) 各種細菌、藍藻等低等生物由原核細胞構成，統(tǒng)稱為原核各種細菌、藍藻等低等生物由原核細胞構成，統(tǒng)稱為原核生物生物(prokaryote)。二、真核細胞二、真核細胞 真核細胞不僅含有核物質，而且有核結構，即真核細胞不僅含有核物質，而且有核結構，即核物質核物質被核膜包被在細胞核里被核膜包被在細胞核里。圖示：。圖示： 真核生物還含有線粒體、葉綠體、內質網等各種由膜真核生物還含有線粒體、葉綠體、內質網等各種由膜包被的包被的細胞器細胞器。 除了原核生物以外，所有的高等植物、動物，以及單除

5、了原核生物以外，所有的高等植物、動物，以及單細胞藻類、真菌和原生動物等都細胞藻類、真菌和原生動物等都具有這種真核細胞結構，具有這種真核細胞結構，故統(tǒng)稱為真核生物故統(tǒng)稱為真核生物(eukaryote)。 所有的所有的真核細胞都由細胞膜與外界隔離真核細胞都由細胞膜與外界隔離，細胞內有起，細胞內有起支持作用的支持作用的細胞骨架細胞骨架，以及各種細胞器等。，以及各種細胞器等。 (一一) 細胞膜細胞膜 細胞膜細胞膜:包被細胞內原生質包被細胞內原生質(protoplasm)的一層薄膜，的一層薄膜，簡稱質膜簡稱質膜(plasma membrane或或plasmalemma)。 細胞膜主要由細胞膜主要由蛋白質

6、和磷脂蛋白質和磷脂組成，其中還含有少量的組成，其中還含有少量的糖類物質、固醇類物質及核酸等。糖類物質、固醇類物質及核酸等。 質膜的結構：質膜是質膜的結構：質膜是流動性的嵌有蛋白質的脂質雙分子層流動性的嵌有蛋白質的脂質雙分子層的液態(tài)結構的液態(tài)結構，其厚度約為，其厚度約為70100mm。圖。圖(植物細胞植物細胞) 蛋白質分子蛋白質分子時間：時間：1972年年人物：桑格和人物：桑格和 尼克森尼克森提出：提出：流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型 磷脂雙分子層磷脂雙分子層3 3、磷脂分子是可以運動的，具有流動性。、磷脂分子是可以運動的，具有流動性。（其分子的（其分子的運動有多種形式）運動有多種形式）質膜的功能：能

7、主動而有：能主動而有選擇地通透某些物質。選擇地通透某些物質。對于信對于信息傳遞、能量轉換、代謝調控、細胞識別和癌變等方面，息傳遞、能量轉換、代謝調控、細胞識別和癌變等方面，都具有重要的作用。圖都具有重要的作用。圖(質膜質膜) 被動運輸主動運輸順濃度梯度的擴散逆濃度梯度的運輸自由擴散協(xié)助擴散物質通過簡單的擴散作用進出細胞進出細胞的物質借助載體蛋白的擴散需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。保證活細胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質。小分子物質運輸方向載體能量實例自由擴散協(xié)助擴散主動運輸高低高低低高不需要需要需要不需要不需

8、要需要ATPO2、CO2、水、甘油、苯、乙醇葡萄糖被紅細胞吸收小腸上皮細胞吸收K+胞吞和胞吐（大分子物質）胞吞胞吐(二二) 細胞質細胞質 細胞質是在細胞質是在質膜內環(huán)繞著細胞核外圍的原生質膠質膜內環(huán)繞著細胞核外圍的原生質膠體溶液體溶液，內含許多蛋白質分子、脂肪、溶解在內的氨，內含許多蛋白質分子、脂肪、溶解在內的氨基酸分子和電解質；在細胞質中基酸分子和電解質；在細胞質中分布著分布著蛋白纖絲組成蛋白纖絲組成的的細胞骨架細胞骨架(cytoskeleton)及各種細胞器及各種細胞器(organelle)。 細胞骨架的主要功能：維持細胞的形狀、運動并使細胞器細胞骨架的主要功能：維持細胞的形狀、運動并使細

9、胞器在細胞內保持在適當的位置。在細胞內保持在適當的位置。 細胞器：是指細胞質內除了核以外的一些具有一定形態(tài)、細胞器：是指細胞質內除了核以外的一些具有一定形態(tài)、結構和功能的生物分子組合體。結構和功能的生物分子組合體。A 線粒體線粒體 在光學顯微鏡下，它呈很小的線條狀、棒狀、或球狀；在光學顯微鏡下，它呈很小的線條狀、棒狀、或球狀；線粒體是由內外兩層膜組成，含有多種氧化酶，能進行線粒體是由內外兩層膜組成，含有多種氧化酶，能進行氧化磷酸化，可傳遞和貯存所產生的能量，因而成為細胞里氧化磷酸化，可傳遞和貯存所產生的能量，因而成為細胞里氧化作用和呼吸作用的中心，氧化作用和呼吸作用的中心，是細胞的動力工廠是細

10、胞的動力工廠。含三羧酸。含三羧酸循環(huán)所需的全部酶類。循環(huán)所需的全部酶類。 現(xiàn)已肯定現(xiàn)已肯定線粒體、葉綠體、核糖體和內質網線粒體、葉綠體、核糖體和內質網等具有重要等具有重要的遺傳功能。的遺傳功能。 線粒體含有線粒體含有DNA、RNA和核糖體和核糖體，具有獨立合成蛋白，具有獨立合成蛋白質的能力。線粒體的質的能力。線粒體的DNA與其同一細胞的核內與其同一細胞的核內DNA的堿基的堿基成分有所不同成分有所不同 ，呈環(huán)狀，呈環(huán)狀DNA分子。因此，認為分子。因此，認為線粒體與細線粒體與細胞核是兩個不同的遺傳體系。半自主性的細胞器。圖胞核是兩個不同的遺傳體系。半自主性的細胞器。圖(線粒線粒體體)線粒體線粒體B

11、 葉綠體葉綠體 葉綠體是綠色植物細胞中所特有的一種細胞器。葉綠葉綠體是綠色植物細胞中所特有的一種細胞器。葉綠體的形狀有盤狀、球狀、棒狀和泡狀等。體的形狀有盤狀、球狀、棒狀和泡狀等。主要功能：主要功能：光合作用即利用光能和光合作用即利用光能和CO2合成碳水化合物合成碳水化合物 葉綠體葉綠體含有含有DNA、RNA及核糖體等，及核糖體等，并且能分裂增殖，并且能分裂增殖，也能夠合成蛋白質，還可能發(fā)生的白化突變，這些特征都也能夠合成蛋白質，還可能發(fā)生的白化突變，這些特征都表現(xiàn)葉綠體具有特定的遺傳功能，表現(xiàn)葉綠體具有特定的遺傳功能，是遺傳物質的載體之一是遺傳物質的載體之一。圖示：圖示：C 核糖體核糖體 核

12、糖體是直徑為核糖體是直徑為20nm的微小細胞器，在細胞質中數的微小細胞器，在細胞質中數量很多。它量很多。它是蛋白質合成的主要場所。是蛋白質合成的主要場所。 核糖體是由大約核糖體是由大約40的的蛋白質蛋白質和和60的的RNA所組成，所組成，其中其中RNA主要是核糖體核糖核酸主要是核糖體核糖核酸(rRNA)，故亦稱為核糖，故亦稱為核糖蛋白體。蛋白體。 核糖體可以游離在細胞質中或核里，也可以附著在核糖體可以游離在細胞質中或核里，也可以附著在內質網上。在線粒體和葉綠體中也都含有核糖體。內質網上。在線粒體和葉綠體中也都含有核糖體。 動畫動畫(核糖體核糖體)D內質網內質網 是在真核細胞質中廣泛分布的膜相結

13、構。把質膜和是在真核細胞質中廣泛分布的膜相結構。把質膜和核膜連成一個完整的膜體系，為細胞空間提供了支架作核膜連成一個完整的膜體系，為細胞空間提供了支架作用。用。 內質網是單層膜結構。它在形態(tài)上是多型的，不僅內質網是單層膜結構。它在形態(tài)上是多型的，不僅有管狀，也有一些呈囊腔狀或小泡狀。有管狀，也有一些呈囊腔狀或小泡狀。粗糙內質網粗糙內質網（附有核糖體的內質網），是（附有核糖體的內質網），是蛋白質合成的蛋白質合成的主要場所。主要場所。 平滑型內質網平滑型內質網（不附著核糖體的內質網），可能與某些（不附著核糖體的內質網），可能與某些激素合成有關。圖激素合成有關。圖(內質網內質網)。內質網內質網 E、

14、高爾基體(單層膜)主要是對來自內質網的蛋白質進行加工、分類和包裝的“車間”和“發(fā)送站”。 與動物細胞的細胞分泌物的形成有關；與植物細胞的細胞壁形成有關。 F、 溶酶體 是細胞的“消化車間”，內部含有多種水解酶，能分解衰老、損傷的細胞器、吞噬并殺死侵入細胞的病毒或病菌。G 中心體中心體 中心體是中心體是動物和某些蕨類及裸子植物細胞特有動物和某些蕨類及裸子植物細胞特有的細胞器。的細胞器。與細胞有絲分裂和減數分裂過程中紡錘絲的形成有關。與細胞有絲分裂和減數分裂過程中紡錘絲的形成有關。 (三三) 細胞核細胞核 細胞核簡稱為核細胞核簡稱為核(nuclear) 。一般為圓球形，但在不同。一般為圓球形，但在

15、不同生物和不同組織的細胞中有著很大的差異。核的大小也不生物和不同組織的細胞中有著很大的差異。核的大小也不同，就植物細胞核的直徑計算，小的不到同，就植物細胞核的直徑計算，小的不到1m，大的可達，大的可達600m；一般為；一般為525m。 細胞核是遺傳物質集聚的主要場所，它細胞核是遺傳物質集聚的主要場所，它對控制細胞發(fā)對控制細胞發(fā)育和性狀遺傳都起主導作用。育和性狀遺傳都起主導作用。 細胞核細胞核核膜核膜(nuclear membrane)核仁核仁(nucleolus)：主要是由蛋白質和主要是由蛋白質和RNA聚集而成聚集而成 核液核液(nuclear sap)：核液中含有核仁和染色質核液中含有核仁和

16、染色質 染色質染色質(chromatin)染色質和染色體實際上是染色質和染色體實際上是同一物質在細胞分裂過程中所表同一物質在細胞分裂過程中所表現(xiàn)的不同形態(tài)?，F(xiàn)的不同形態(tài)。 染色質：染色質：染色體在細胞分裂間期所表現(xiàn)的形成，呈纖細的絲染色體在細胞分裂間期所表現(xiàn)的形成，呈纖細的絲狀結構，是狀結構，是DNA和蛋白質復合體。和蛋白質復合體。染色質染色質染色體：染色體：是細胞分裂時出現(xiàn)的，易被堿性染料染色的絲狀是細胞分裂時出現(xiàn)的，易被堿性染料染色的絲狀或棒狀小體，由核酸和蛋白質組成，染色體是生物遺傳物或棒狀小體，由核酸和蛋白質組成，染色體是生物遺傳物質的主要載體。圖：質的主要載體。圖：染色體是核中最重要

17、而穩(wěn)定的成分，它染色體是核中最重要而穩(wěn)定的成分，它具有特定的形態(tài)具有特定的形態(tài)結構和一定的數目結構和一定的數目，具有，具有自我復制自我復制的能力；并且積極參與細的能力；并且積極參與細胞的代謝活動，在細胞分裂過程中能出現(xiàn)連續(xù)而有規(guī)律性的胞的代謝活動，在細胞分裂過程中能出現(xiàn)連續(xù)而有規(guī)律性的變化。變化。 當細胞分裂結束進入間期時，染色體又逐漸松散而回復當細胞分裂結束進入間期時，染色體又逐漸松散而回復為染色質，為染色質， 染色質和染色體是同一物質在細胞分裂過程中所染色質和染色體是同一物質在細胞分裂過程中所表現(xiàn)的不同形態(tài)表現(xiàn)的不同形態(tài)。動畫。動畫: 貝克等貝克等( (BakBak AL, 1977) A

18、L, 1977)：染色體染色體四級結構模型四級結構模型理論理論能夠在一定程度上解釋染能夠在一定程度上解釋染色質狀態(tài)轉化的過程。色質狀態(tài)轉化的過程。1. 核小體核小體+連接絲連接絲2. 螺線體螺線體(solenoid)3. 超螺線體超螺線體(super-solenoid)4. 染色體染色體串珠模型：串珠模型：染色質的基本結構單染色質的基本結構單位是核小體、連接絲位是核小體、連接絲(linker) 。每個基本單位約每個基本單位約180-200個核苷個核苷酸對酸對(堿基對堿基對, bp-base pair)。u 核小體核小體(nucleosome), 又稱紐又稱紐體體( -body)(約約11nm)

19、。u 組蛋白組蛋白：H2A、H2B、H3、H4四種組蛋白各兩分子的八聚體，四種組蛋白各兩分子的八聚體，直徑約直徑約10nm。u DNA鏈鏈：DNA雙螺旋鏈盤繞雙螺旋鏈盤繞于組蛋白八聚體表面于組蛋白八聚體表面1.75圈，約圈，約合合146bp.u 連接絲是長連接絲是長5060bp的的DNA，與組蛋白與組蛋白H1結合。結合。 植物細胞不同于動物細胞植物細胞不同于動物細胞，在其，在其細胞質膜的外圍細胞質膜的外圍有一層由纖維素和果膠質等構成有一層由纖維素和果膠質等構成的的細胞壁細胞壁，對植物細對植物細胞和植物體起保護和支持作用。細胞壁上有許多微孔胞和植物體起保護和支持作用。細胞壁上有許多微孔稱稱胞間連

20、絲胞間連絲，是相鄰細胞間的通道，導致相鄰細胞的，是相鄰細胞間的通道，導致相鄰細胞的原生質的連續(xù)，有利于細胞間的物質轉運原生質的連續(xù)，有利于細胞間的物質轉運 。圖圖(胞間連絲胞間連絲)胞間連絲胞間連絲貝克等貝克等( (BakBak AL, 1977) AL, 1977)：染色體染色體四級結構模型四級結構模型理論理論能夠在一定程度上解釋染能夠在一定程度上解釋染色質狀態(tài)轉化的過程。色質狀態(tài)轉化的過程。1. 核小體核小體+連接絲連接絲2. 螺線體螺線體(solenoid)3. 超螺線體超螺線體(super-solenoid)4. 染色體染色體第二節(jié)人類染色體第二節(jié)人類染色體串珠模型：串珠模型：染色質的

21、基本結構單染色質的基本結構單位是核小體、連接絲位是核小體、連接絲(linker) 。每個基本單位約每個基本單位約180-200個核苷個核苷酸對酸對(堿基對堿基對, bp-base pair)。u 核小體核小體(nucleosome), 又稱紐又稱紐體體( -body)(約約11nm)。u 組蛋白組蛋白：H2A、H2B、H3、H4四種組蛋白各兩分子的八聚體，四種組蛋白各兩分子的八聚體，直徑約直徑約10nm。u DNA鏈鏈：DNA雙螺旋鏈盤繞雙螺旋鏈盤繞于組蛋白八聚體表面于組蛋白八聚體表面1.75圈，約圈，約合合146bp.u 連接絲是長連接絲是長5060bp的的DNA，與組蛋白與組蛋白H1結合。

22、結合。二、染色體的形態(tài)特征二、染色體的形態(tài)特征 染色體是細胞核中最重要的組成部分，在染色體是細胞核中最重要的組成部分，在細胞分裂的細胞分裂的間期，間期，由于染色體分散于細胞核中，故而一般由于染色體分散于細胞核中，故而一般只看到只看到染色染色較深的較深的染色質染色質，而看不到具一定形態(tài)特征的染色體而看不到具一定形態(tài)特征的染色體。 觀察染色體最好的階段觀察染色體最好的階段是是有絲分裂中期有絲分裂中期和和早后期，早后期，因因為這個階段染色體收縮到最粗最短的程度。為這個階段染色體收縮到最粗最短的程度。染色體由染色體由著絲點、長短臂、主次縊痕和隨體著絲點、長短臂、主次縊痕和隨體構成。示構成。示意圖如下：

23、意圖如下：根據著絲點的位置可以將染體色進行分類如下：根據著絲點的位置可以將染體色進行分類如下： 1. 中間著絲點染色體中間著絲點染色體 著絲點位于染色體的中間著絲點位于染色體的中間，成為中間著絲點染色體，成為中間著絲點染色體(metacentric chromosome)，兩臂大致等長。，兩臂大致等長。 2. 近中著絲點染色體近中著絲點染色體 著絲點較近于染色體的一端著絲點較近于染色體的一端，成為近中著絲點染色體，成為近中著絲點染色體(sub-metacentric chromosome)，則兩壁長短不一，形成，則兩壁長短不一，形成為一個長臂和一個短臂為一個長臂和一個短臂 。 著絲點靠近染色體

24、末端著絲點靠近染色體末端，成為近端著絲點染色體，成為近端著絲點染色體(acrocentric chromosome)，則有一個長臂和一個極短的臂，則有一個長臂和一個極短的臂 。3. 近端著絲點染色體近端著絲點染色體 在細胞分裂過程中，在細胞分裂過程中，著絲點對染色體向兩極牽引具有決著絲點對染色體向兩極牽引具有決定性的作用定性的作用。如果某一染色體發(fā)生斷裂而形成染色體的斷片，。如果某一染色體發(fā)生斷裂而形成染色體的斷片，則缺失了著絲點的斷片將不能正常地隨著細胞分裂而分向兩則缺失了著絲點的斷片將不能正常地隨著細胞分裂而分向兩極，因而常會丟失。反之，具有著絲點的斷片將不會丟失。極，因而常會丟失。反之，

25、具有著絲點的斷片將不會丟失。 注意：注意：幾個概念幾個概念主縊痕主縊痕：著絲點所在的區(qū)域的染色體縊縮部分：著絲點所在的區(qū)域的染色體縊縮部分次縊痕：次縊痕：在某些染色體的一個或兩個臂上還常另外有縊縮部在某些染色體的一個或兩個臂上還常另外有縊縮部位，染色較淡。位，染色較淡。隨體隨體：某些染色體次縊痕的末端所具有的圓形或略呈長形的：某些染色體次縊痕的末端所具有的圓形或略呈長形的突出體。如圖：突出體。如圖： 根據人類各對染色體的形態(tài)特征及其染色的顯帶表根據人類各對染色體的形態(tài)特征及其染色的顯帶表現(xiàn)，把它們統(tǒng)一地劃分為現(xiàn)，把它們統(tǒng)一地劃分為7組，分別予以編號。組，分別予以編號。染色體顯帶 第三節(jié)第三節(jié)

26、細胞的增殖細胞的增殖 一、細胞周期一、細胞周期生物保持生長所必須的三個前提：生物保持生長所必須的三個前提： 首先首先 細胞體積的增加細胞體積的增加其次其次 遺傳物質的復制遺傳物質的復制 最后最后 要有一種機制保證遺傳物質能從母細胞精確地要有一種機制保證遺傳物質能從母細胞精確地傳遞傳遞 給子細胞，即細胞分裂。給子細胞，即細胞分裂。所以說所以說細胞分裂是生物進行生長和繁殖的基礎細胞分裂是生物進行生長和繁殖的基礎。細胞分裂的方式：細胞分裂的方式： 1、無絲分裂、無絲分裂(mitosis)： 也叫直接分裂，也叫直接分裂，細胞核拉長，縊裂成兩部分，接著細胞細胞核拉長，縊裂成兩部分，接著細胞質也分裂，從而

27、成為兩個細胞。質也分裂，從而成為兩個細胞。因為在整個分裂過程中看不因為在整個分裂過程中看不到紡錘絲，故稱為無絲分裂，到紡錘絲，故稱為無絲分裂，是低等生物如細菌等的主要分是低等生物如細菌等的主要分裂方式裂方式。2、有絲分裂、有絲分裂(amitosis) 也叫間接分裂，在細胞分裂過程中，由于也叫間接分裂，在細胞分裂過程中，由于有紡綞絲的出現(xiàn)有紡綞絲的出現(xiàn)故稱為有絲分裂。故稱為有絲分裂。高等生物高等生物的細胞分裂主要是以有絲分裂方式的細胞分裂主要是以有絲分裂方式進行。進行。細胞分裂的方式細胞分裂的方式無絲分裂無絲分裂有絲分裂有絲分裂等數分裂（有絲分裂）等數分裂（有絲分裂）減數分裂減數分裂高等植物高等

28、植物細胞周期細胞周期G1(DNA合成前期合成前期)細胞質分裂細胞質分裂間期間期有絲分裂有絲分裂S(DNA合成期合成期)G2(DNA合成后期合成后期)核分裂核分裂(分為前、中、后、末期）分為前、中、后、末期）基因如何控制細胞周期基因如何控制細胞周期?第一類基因，主要控制細胞周期過程中所需的關鍵蛋白質第一類基因，主要控制細胞周期過程中所需的關鍵蛋白質或者酶的合成?；蛘呙傅暮铣伞?第二類基因，直接控制細胞進入細胞周期各個時期。第二類基因，直接控制細胞進入細胞周期各個時期。 有二類基因控制細胞周期有二類基因控制細胞周期: G1、S、G2、M等各個時期之間都存在等各個時期之間都存在著控制點，由這些控制點

29、決定細胞是否進入該著控制點，由這些控制點決定細胞是否進入該時期。時期。 有絲分裂包含兩個緊密相連的過程：先是細胞有絲分裂包含兩個緊密相連的過程：先是細胞核分裂，即核分裂為兩個；后是細胞質分裂，即細核分裂，即核分裂為兩個；后是細胞質分裂，即細胞分裂為二，各含有一個核。胞分裂為二，各含有一個核。 細胞分裂是一個連續(xù)的過程，但為了便于描述細胞分裂是一個連續(xù)的過程，但為了便于描述起見，一般把起見，一般把核分裂核分裂的變化特征分為四個時期，的變化特征分為四個時期，前前期、中期、后期和未期。期、中期、后期和未期。 現(xiàn)把這現(xiàn)把這4個時期描述如下：個時期描述如下： 1、前期、前期 前期：細胞核內出現(xiàn)細長而卷曲

30、的染色體，以后前期：細胞核內出現(xiàn)細長而卷曲的染色體，以后逐漸縮短變粗，逐漸縮短變粗，每個染色體含有兩個染色單體每個染色體含有兩個染色單體。核仁和核膜逐漸模糊不明顯，出現(xiàn)紡綞絲核仁和核膜逐漸模糊不明顯，出現(xiàn)紡綞絲 ?？茨Ｊ綀D看模式圖前期的四個時期模式圖前期的四個時期模式圖核仁和核膜消失核仁和核膜消失，細胞內出現(xiàn)由來自兩極的紡，細胞內出現(xiàn)由來自兩極的紡錘絲所構成的錘絲所構成的紡錘體紡錘體。各個染色體的。各個染色體的著絲點均著絲點均排列在紡錘體中間的赤道面上排列在紡錘體中間的赤道面上。染色體具有曲。染色體具有曲型的形狀，因此型的形狀，因此是鑒別和計數的好時期。是鑒別和計數的好時期。2. 中期中期模式

31、圖模式圖照片照片 每個染色體的每個染色體的著絲點分裂為二著絲點分裂為二，各條染色體單，各條染色體單體各成為一個染色體，由紡錘絲拉向二極。體各成為一個染色體，由紡錘絲拉向二極。3、后期、后期4、末期、末期在兩極圍繞著染色體在兩極圍繞著染色體出現(xiàn)新的核膜出現(xiàn)新的核膜，染色體變得松亂細長，染色體變得松亂細長，核仁重新出現(xiàn)核仁重新出現(xiàn)。一個細胞內形成兩個子核，接著細胞質分裂，。一個細胞內形成兩個子核，接著細胞質分裂，在紡錘體的赤道板區(qū)域形成細胞板，在紡錘體的赤道板區(qū)域形成細胞板，分裂為兩個子細胞分裂為兩個子細胞。又恢。又恢復為分裂前的間期狀態(tài)。如圖：復為分裂前的間期狀態(tài)。如圖：5.中期中期 6.后期后

32、期 7-9.末期末期三、有絲分裂的遺傳學意義三、有絲分裂的遺傳學意義首先是核內每個染色體準確地復制分裂為二，首先是核內每個染色體準確地復制分裂為二，為形成兩個子細胞在遺傳組成上與母細胞完全一樣為形成兩個子細胞在遺傳組成上與母細胞完全一樣提供了基礎。提供了基礎。 其次是復制的各對染色體有規(guī)則而均勻地分配其次是復制的各對染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個子細胞中去，從而使兩個細胞與母細胞具有到兩個子細胞中去，從而使兩個細胞與母細胞具有同樣質量和數量的染色體。同樣質量和數量的染色體。 這種均等方式的有絲分裂既這種均等方式的有絲分裂既維持了個體的正常維持了個體的正常生長和發(fā)育，也保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性

33、生長和發(fā)育，也保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。第四節(jié)細胞的減數分裂第四節(jié)細胞的減數分裂一、減數分裂的過程一、減數分裂的過程減數分裂減數分裂:(meiosis)稱為成熟分裂，是在性母細胞成熟時，配子形成稱為成熟分裂，是在性母細胞成熟時，配子形成過程中所發(fā)生的一種特殊的有絲分裂。因為它使過程中所發(fā)生的一種特殊的有絲分裂。因為它使體細胞染色體數目減半，故稱為減數分裂。體細胞染色體數目減半，故稱為減數分裂。 減數分裂的主要特點：減數分裂的主要特點： 1、首先是各對同源染色體在細胞分裂的前期配對、首先是各對同源染色體在細胞分裂的前期配對(pairing)，或稱聯(lián)會，或稱聯(lián)會(synapsis)。 2、其次是

34、細胞在分裂過程中包括兩次分裂：第一次是減數、其次是細胞在分裂過程中包括兩次分裂：第一次是減數的，第二次是等數的。的，第二次是等數的。 前期前期I細線期細線期(leptonema)偶線期偶線期(zygonema)粗線期粗線期(pachynema)雙線期雙線期(diplonema)終變期終變期(diakinesis)中期中期I后期后期I末期末期I第一次分裂第一次分裂減減數數分分裂裂過過程程前間期前間期：G1,S,G2中間期中間期：時間短，：時間短，DNA不復制不復制第二次分裂第二次分裂前期前期后期后期末期末期中期中期一、第一分裂一、第一分裂1、前期、前期I (prophase I) 可分為以下五個

35、時期可分為以下五個時期 （1）細線期）細線期(leptonema)：染色體細長如線，由于間期染色體已經復制，染色體細長如線，由于間期染色體已經復制，每個染色每個染色體體都是都是由由共同的一個著絲點聯(lián)系的共同的一個著絲點聯(lián)系的兩條染色單體所組成兩條染色單體所組成。（2）、偶線期）、偶線期(zygonema) 各各同源染色體分別配對同源染色體分別配對，出現(xiàn)聯(lián)會現(xiàn)象。聯(lián)會了的一，出現(xiàn)聯(lián)會現(xiàn)象。聯(lián)會了的一對同源染對同源染 色體稱為色體稱為二價體二價體。同源染色體經過配對在偶線期。同源染色體經過配對在偶線期形成聯(lián)會復合體形成聯(lián)會復合體。（3）、粗線期）、粗線期(pachynema) 二價體逐漸縮短加粗，

36、因為二價體包含了四條染色體單二價體逐漸縮短加粗，因為二價體包含了四條染色體單體，故又稱為四分體或四聯(lián)體體，故又稱為四分體或四聯(lián)體(tetrad)。如圖。如圖 二價體中一個染色體的兩條染色單體，互稱為姊妹染二價體中一個染色體的兩條染色單體，互稱為姊妹染色單體，而色單體，而 不同染色體的染色單體，則互稱為非姊妹染色不同染色體的染色單體，則互稱為非姊妹染色單體。在粗線期非姊妹染色單體間出現(xiàn)交換，將造成遺傳單體。在粗線期非姊妹染色單體間出現(xiàn)交換，將造成遺傳物質的重新組合。如圖物質的重新組合。如圖（4）、雙線期）、雙線期(diplonema)： 四分體繼續(xù)縮短變粗，各個聯(lián)會了的二價體雖因四分體繼續(xù)縮短變

37、粗，各個聯(lián)會了的二價體雖因非姊妹非姊妹染色體相互排斥而松懈染色體相互排斥而松懈，但仍被一、二個至幾個交叉，但仍被一、二個至幾個交叉(chiasmata)聯(lián)結在一起。這種聯(lián)結在一起。這種交叉現(xiàn)象就是非姊妹染色體交叉現(xiàn)象就是非姊妹染色體之間某些片段在粗線期發(fā)生交換的結果之間某些片段在粗線期發(fā)生交換的結果。如圖：。如圖： （5）、終變期）、終變期(diakinesis)： 染色體變得更為濃縮和粗短。交叉向二價體的兩端移染色體變得更為濃縮和粗短。交叉向二價體的兩端移動，動， 逐漸接近于未端，逐漸接近于未端，出現(xiàn)交叉端化出現(xiàn)交叉端化。此時每個二價體分。此時每個二價體分散在整個核內，散在整個核內， 可以一

38、一區(qū)分開來。所以是可以一一區(qū)分開來。所以是鑒定染色體數鑒定染色體數目的最好時期。目的最好時期。如圖：如圖： 2、中期、中期I(metaphase I) 核仁和核膜消失，細胞質里出現(xiàn)核仁和核膜消失，細胞質里出現(xiàn)紡錘體紡錘體。紡錘絲與各染。紡錘絲與各染色體的著絲點連接，這時也是色體的著絲點連接，這時也是鑒定染色體數目的最好時期。鑒定染色體數目的最好時期。如圖所示：如圖所示： 從紡錘體的側面觀察，二價體每個同源染體的著絲從紡錘體的側面觀察，二價體每個同源染體的著絲點是向著相反點是向著相反 的兩極的，并且的兩極的，并且每個同源染色體的著絲點每個同源染色體的著絲點朝向哪一極是隨機的。朝向哪一極是隨機的。

39、 3、后期、后期I(anaphase I) 由于紡錘絲的索引，各個由于紡錘絲的索引，各個二價體的兩個同源染色體各自二價體的兩個同源染色體各自分開分開。每一級只分到每對同源染色體中的一個，實現(xiàn)了染色每一級只分到每對同源染色體中的一個，實現(xiàn)了染色體數目減半。體數目減半。 由于著絲點沒有分裂，由于著絲點沒有分裂，每個染色體包含兩條染每個染色體包含兩條染色單體色單體。如圖：。如圖： 4、末期、末期I (telophase I) 染色體移到兩極后，松散變細，逐漸形成兩個子核；同染色體移到兩極后，松散變細，逐漸形成兩個子核；同時細胞質分為兩部分，于是形成兩個子細胞，稱為二分體時細胞質分為兩部分，于是形成兩

40、個子細胞，稱為二分體(dyad)。如圖：。如圖：在末期在末期I后大都有一個短暫停頓時期，稱為后大都有一個短暫停頓時期，稱為中間期中間期，相當于有絲分裂的間期；但有兩點顯著的不同：相當于有絲分裂的間期；但有兩點顯著的不同：一是時間很短一是時間很短 二是二是DNA不復制不復制 中間期的前后中間期的前后DNA含量沒有變化。這一時期在含量沒有變化。這一時期在很多動物中幾乎是沒有很多動物中幾乎是沒有的，它們在末期的，它們在末期I后緊接著后緊接著就進入下一次分裂。就進入下一次分裂。1前期前期II (prophase II) 每個染色體有兩條染色單體每個染色體有兩條染色單體，著絲點仍連接在一起，但，著絲點仍

41、連接在一起，但染色單體彼此染色單體彼此散得很開散得很開。如圖：。如圖： 二、第二次分裂二、第二次分裂 2中期中期II (metaphase II) 每個染色體的著絲點整齊地排列每個染色體的著絲點整齊地排列在各個分裂細胞的在各個分裂細胞的赤道赤道板上板上。著絲點開始分裂。著絲點開始分裂。 3后期后期II (anaphase II) 著絲點分裂為二，各個染色單體由紡錘絲分別拉向兩極。著絲點分裂為二，各個染色單體由紡錘絲分別拉向兩極。 4、末期、末期II (telophase II) 拉到兩級的染色體形成新的子核，同時細胞質又分為兩拉到兩級的染色體形成新的子核，同時細胞質又分為兩部分。這樣經過兩次分

42、裂，形成四個子細胞，這稱為部分。這樣經過兩次分裂，形成四個子細胞，這稱為四分體四分體(tetrad)或四分孢子或四分孢子(tetraspore)。各細胞的核里只有最初。各細胞的核里只有最初細胞的半數染色體，即細胞的半數染色體，即從從2n減數為減數為n。如圖：如圖： 減數分裂過程減數分裂過程(動畫動畫) 二、減數分裂的遺傳學意義二、減數分裂的遺傳學意義 首先，減數分裂后形成的四個子細胞，發(fā)育為首先，減數分裂后形成的四個子細胞，發(fā)育為雌性細胞或雄性細胞，各具有半數的染色體（雌性細胞或雄性細胞，各具有半數的染色體（n）雌）雌雄性細胞受精結合為合子，受精卵（合子），又恢雄性細胞受精結合為合子，受精卵（

43、合子），又恢復為全數的染色體復為全數的染色體zn。保證了親代與子代間染色體保證了親代與子代間染色體數目的恒定性，為后代的正常發(fā)育和性狀遺傳提供數目的恒定性，為后代的正常發(fā)育和性狀遺傳提供了物質基礎；同時保證了物種相對的穩(wěn)定性。了物質基礎；同時保證了物種相對的穩(wěn)定性。 其次，各對染色體中的兩個成員在后期分其次，各對染色體中的兩個成員在后期分向兩極是隨向兩極是隨機的機的，即一對染色體的分離與任何另一對染體的分離不發(fā)生，即一對染色體的分離與任何另一對染體的分離不發(fā)生關聯(lián)，關聯(lián)，各個非同源染色體之間均可能自由組合在一個子細胞各個非同源染色體之間均可能自由組合在一個子細胞里里，n對染色體，就可能有對染色

44、體，就可能有2n種自由組合方式。（種自由組合方式。（ 如圖）如圖） 此外，同源染色體的此外，同源染色體的非妹妹染色單體之間還非妹妹染色單體之間還可能出現(xiàn)各種方式的交換可能出現(xiàn)各種方式的交換，這就更增加了這種差，這就更增加了這種差異的復雜性。異的復雜性。為生物的變異提供了重要的物質基為生物的變異提供了重要的物質基礎。礎。例如，水稻例如，水稻n12，其非同源染色體分離時的可能組合，其非同源染色體分離時的可能組合數為數為212=4096。各個子細胞之間在染色體組成上將可能。各個子細胞之間在染色體組成上將可能出現(xiàn)多種多樣的組合。出現(xiàn)多種多樣的組合。 三、有絲分裂和減數分裂的主三、有絲分裂和減數分裂的主

45、要區(qū)別：要區(qū)別：1.兩者發(fā)生的細胞不同：兩者發(fā)生的細胞不同：前者一般為體細胞分裂，后者是性前者一般為體細胞分裂，后者是性母細胞形成配子時的分裂。母細胞形成配子時的分裂。2.細胞分裂的次數不同細胞分裂的次數不同：一次減數分裂分裂包括兩次細胞分裂。：一次減數分裂分裂包括兩次細胞分裂。 3.染色體活動行為不同：染色體活動行為不同：有絲分裂的前期無聯(lián)會、無交有絲分裂的前期無聯(lián)會、無交換、無交叉等現(xiàn)象發(fā)生。中期換、無交叉等現(xiàn)象發(fā)生。中期2n條染色體彼此獨立地排條染色體彼此獨立地排列在赤道面上。后期同源染色體不分離，只有姐妹染色列在赤道面上。后期同源染色體不分離，只有姐妹染色單體發(fā)生分離。減數分裂的前期單

46、體發(fā)生分離。減數分裂的前期同源染色體聯(lián)會，出同源染色體聯(lián)會，出現(xiàn)交換、交叉等現(xiàn)象。中期現(xiàn)交換、交叉等現(xiàn)象。中期染色體成對地排列在赤道染色體成對地排列在赤道面上。后期面上。后期發(fā)生同源染色體分離。發(fā)生同源染色體分離。4. 細胞分離的結果不同：細胞分離的結果不同：有絲分裂后細胞染色體數目為有絲分裂后細胞染色體數目為2n條，條，其遺傳組成與母細胞相同。一個孢母細胞經減數分裂后產生四個子其遺傳組成與母細胞相同。一個孢母細胞經減數分裂后產生四個子細胞。細胞染色體數目分裂前的細胞。細胞染色體數目分裂前的2n條變成了條變成了n條，實現(xiàn)了染色體數條，實現(xiàn)了染色體數目的減半。分裂后的子細胞之間、子細胞與母細胞之

47、間的遺傳組成目的減半。分裂后的子細胞之間、子細胞與母細胞之間的遺傳組成都存在著一定的差異。都存在著一定的差異。5. 遺傳學意義不同：遺傳學意義不同：有絲分裂有絲分裂所形成的子細胞與母細胞在染色所形成的子細胞與母細胞在染色體數目和內容上完全一致，從而體數目和內容上完全一致，從而保證了個體生長發(fā)育過程中遺傳物保證了個體生長發(fā)育過程中遺傳物質的連續(xù)性和穩(wěn)定性質的連續(xù)性和穩(wěn)定性。而。而減數分裂減數分裂的遺傳意義在于：的遺傳意義在于：A.保證有生殖保證有生殖物種在世代相傳間染色體數目的穩(wěn)定性物種在世代相傳間染色體數目的穩(wěn)定性,即物種相對穩(wěn)定。即物種相對穩(wěn)定。B.為有性為有性生殖過程變異提供了遺傳的物質基

48、礎。生殖過程變異提供了遺傳的物質基礎。C.增加變異的復雜性，有利增加變異的復雜性，有利于生物的適應及進化，為人工選擇提供豐富的材料。于生物的適應及進化，為人工選擇提供豐富的材料。四、配子的形成和受精四、配子的形成和受精 1、無性生殖無性生殖(asexual reproduction)，是通過親本營，是通過親本營養(yǎng)體的分割而產生許多后代個體，這一方式也稱為營養(yǎng)體養(yǎng)體的分割而產生許多后代個體，這一方式也稱為營養(yǎng)體生殖。生殖。 生物的生殖方式生物的生殖方式有兩種：有兩種：2、有性生殖有性生殖(sexual reproduction)，是通過親本的，是通過親本的雌配子和雄配子受精而形成合子，隨后進一步

49、分裂、分雌配子和雄配子受精而形成合子，隨后進一步分裂、分化和發(fā)育而產生后代。這是最普遍而重要的生殖方式，化和發(fā)育而產生后代。這是最普遍而重要的生殖方式，大多數動、植物都是有性生殖的。大多數動、植物都是有性生殖的。 高等生物有性生殖高等生物有性生殖是通過親本是通過親本雌雄配子受精而形雌雄配子受精而形成合子成合子，隨后進一步分裂，分化和發(fā)育而，隨后進一步分裂，分化和發(fā)育而產生后代產生后代。 高等動物雌雄配子形成過程高等動物雌雄配子形成過程（一）精子的發(fā)生（一）精子的發(fā)生 睪丸睪丸曲細精管曲細精管1.發(fā)生部位發(fā)生部位2.發(fā)生時期發(fā)生時期睪丸的曲細精管睪丸的曲細精管初情期初情期生殖機能衰退生殖機能衰退

50、第一階段：第一階段：精原精原細胞細胞有絲分裂有絲分裂初級精初級精母細胞母細胞多個精多個精原細胞原細胞染色體復制染色體復制生長生長第二階段：第二階段：初級初級精母精母細胞細胞聯(lián)會、四分體聯(lián)會、四分體同源染色體分離同源染色體分離次級次級精母精母細胞細胞著絲點分裂著絲點分裂姐妹染色單體分離姐妹染色單體分離精子精子細胞細胞M分裂分裂M分裂分裂3.發(fā)生過程發(fā)生過程第三階段：第三階段： 精子細胞精子細胞變形變形精子精子頂體的發(fā)生頂體的發(fā)生尾的發(fā)育尾的發(fā)育精子頭出現(xiàn)精子頭出現(xiàn)細胞質濃縮細胞質濃縮精子形成精子形成第三階段：第三階段： 精子細胞精子細胞變形變形精子精子1 1 精子分精子分頭、頸、尾頭、頸、尾2 2 頂體是由頂體是由高爾基體高爾基體發(fā)育的發(fā)育的. .3 3 頭部的主要部分是頭部的主要部分是由由細胞核細胞核演變的演變的。4 4 尾部是由尾部是由中心體中心體演變的。演變的。5 5 線粒體線粒體聚集在尾的基部形成線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘膜。鞘膜。6 6 原生質滴原生質滴向后移動，脫落。向后移動，脫落。（二）卵子的發(fā)生（二）卵子的發(fā)生 1.發(fā)生部位發(fā)生部位2.發(fā)生時期發(fā)生時期卵巢