2 第二章 遗传的细胞学基础.ppt
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1、第二章 遗传的细胞学基础,第一节 细胞概说 第二节 遗传物质的载体染色体 第三节 染色体在细胞分裂中的传递 第四节 配子的发生和染色体周史,第一节 细胞概说,一、细胞分类 构成细胞的生活物质称原生质,根据原生质的差异和遗传物质的存在方式把细胞分为两类:原核细胞和真核细胞 原核细胞和真核细胞对比,原核细胞和真核细胞的对比,二、真核细胞的结构,细胞,细胞壁,原生质,质膜(细胞膜),细胞质,内质网 线粒体 叶绿体 液泡 溶酶体 高尔基体 核糖体 中心体,膜相结构,非膜相结构,细胞核,核膜 染色质 核仁,非膜相结构,膜相结构,动物细胞和植物细胞的比较,微绒毛 微体 中心粒 内质网 溶酶体 游离核糖体
2、脂滴 高尔基体 核仁 细胞核 染色体 核膜 线粒体 细胞质膜 细胞质,细胞膜 线粒体 内质网 细胞核 细胞质 核仁 溶酶体 叶绿体 高尔基体 液泡 细胞壁,(一)细胞膜 (二)细胞质 线粒体: 线粒体内膜有呼吸链酶系,在细胞呼吸和能量转化上有重要作用。 线粒体内含有自身DNA(线粒体DNA,不同于核DNA),具有独立合成蛋白质和自我复制的能力,是一个相对独立的遗传系统。,线粒体DNA和核DNA,叶绿体 进行光合作用 含有自身DNA(叶绿体DNA),也能独立合成蛋白质,并具有分裂增殖的能力,也是一个独立的遗传系统。 核糖体:由蛋白质和rRNA构成,是蛋白质合成的部位。 内质网:转运蛋白质合成原料
3、和合成产物的通道。,(三)细胞核,由核膜、核液、核仁、染色体组成。 核膜:核与细胞质临界的膜,膜上有核孔,核孔是核与细胞质间物质交流的窗口,遗传信息流出的通道。 核液:充满于核内。 核仁:呈球状体,在有丝分裂过程中可暂时分散,以后又重新聚集。 核仁是核糖体(ribosome)RNA(rRNA)合成和贮存的区域。,染色体和染色质:同一物质在细胞分裂的不同时期表现的不同形态。 在细胞分裂期,光镜下数目和形态清晰可见的(以有丝分裂的中期最明显),称染色体;在分裂间期,呈松散状,光镜下不可见的,称染色质。 染色体是遗传物质的主要载体。,(三)细胞核,第二节遗传物质的载体染色体,一、染色体的一般形态结构
4、 形态研究的依据:细胞分裂中期和早后期的染色体。,唐氏综合症,21三体型,也称先天愚型,发生率1.5,40岁以上高龄产妇易生。,(一)着丝粒和染色体臂,在染色体的一定部位,有一向内凹陷,不易被染色的狭小区域,称主缢痕(初级缢痕) 这一部位也是细胞分裂时两条染色单体相连的部位和纺锤丝附着的部位,也称着丝粒。 着丝粒两侧的染色体区域,称染色体臂。 每个正常的染色体只有一个着丝粒,而且位置固定。,(一)着丝粒和染色体臂,着丝粒和着丝点: 着丝粒是细胞分裂时,两条染色单体相连的部位。 着丝点是着丝粒上与纺锤丝接触的特殊结构。,(一)着丝粒和染色体臂,根据着丝粒在染色体上的位置,可将染色体分为4类:见P
5、16 图23 端部着丝粒染色体 亚端着丝粒染色体 亚中着丝粒染色体 中部着丝粒染色体,(二)次缢痕和核仁组织区,在某些染色体的一个或两个臂上,可以看到另一个向内凹陷,着色较浅的部位,称次缢痕(副缢痕) 次缢痕在染色体上的位置和范围大小也是固定的。 某些染色体的次缢痕区是核糖体DNA(rRNA基因)集中的位置,可以进行rRNA的转录合成,形成核仁,也称核仁组织区。,(三)随体,有些染色体的次缢痕外端连有一小段圆形或棒状的染色体,称随体。 (四)端粒 染色体末端的一段高度重复的DNA片段。 端粒对染色体起保护作用,可防止染色体断裂、重排。 端粒长度随细胞分裂的进行不断缩短。 端粒是有丝分裂的生物钟
6、,决定着细胞的寿命。 人的端粒由串联的TTAGGG重复几千次构成,随体 次缢痕 主缢痕 次缢痕 端粒,短臂,长臂,染色体形态模式图,蚕豆:有丝分裂中期染色体(排列于赤道面上)。箭头示两条大染色体。,二、染色体的超微结构四级结构模型,1973年奥斯利发现染色体结构的念珠模型。 1977年贝克提出了从DNA到染色体的四级结构模型。,(一)一级结构核小体,核小体,核心颗粒,八聚体组蛋白 (H2A、H2B、H3、H4各2分子) 外绕DNA双螺旋(146bp,1.75圈),连接线,54bpDNA(0.25圈) 组蛋白H1,核小体中DNA的长度为200bp,缠绕2圈。 核小体的直径为11nm,外绕DNA螺
7、距为5.5nm,即核小体的高度为11nm。 DNA长度压缩倍数计算: 200bpDNA展开长度:2000.3468nm 形成核小体后,200bp碱基对压缩为:11nm 压缩倍数:7倍,(一)一级结构核小体,(二)二级结构螺线体,6个核小体绕成一圈(称一个空心螺线管)螺线体 螺线体的直径为30nm,螺距11nm。 压缩倍数计算 6个核小体线性排列:61166nm 6个核小体形成螺线管后:11nm 压缩倍数:6倍,120个螺线管绕行一圈超螺线管超螺线体。 超螺线体直径为0.4um,螺距30nm。 压缩倍数: 120个螺线管:120111320 形成超螺线管后:30nm 压缩倍数:44倍,(二)三级
8、结构超螺线体,(四)染色单体四级结构,超螺线体进一步折叠和压缩光镜下可见染色单体 压缩倍数:5倍,DNA包装视频,DNA双螺旋,核小体一级结构,螺线体二级结构,超螺线体三级结构,染色单体四级结构,1/7,1/6,1/44,1/5,螺旋化,螺旋化,螺旋化,折叠和螺旋化,共计:1/9240,三、特化染色体巨型染色体,类型,多线染色体染色体多次连续复制而着丝粒不分裂造成的,每一染色体通常由5001000条染色质线聚集而成。 灯刷染色体特点是中轴两侧由许多精细而对称的环状凸起,状似灯刷。 侧环实际是DNA分子解旋,进行RNA转录合成的部位。,四、染色体的大小和数目,(一)染色体的数目 特点: 1、数目
9、恒定。 2、体细胞中染色体都是成对的。 同源染色体形态和结构相同的一对染色体。 异源染色体两对形态和结构不同的染色体,互称异源染色体。 3、体细胞(2n)是性细胞(n)的二倍。 4、与生物进化的关系:无关 5、染色体数目恒定也是相对的。(如单子叶植物的胚乳3n)。,一些生物的染色体数目,(二)染色体的大小,各物种染色体大小差异很大。 染色体大小主要指长度,同一物种染色体宽度大致相同。 单子叶植物双子叶植物,植物动物。,10um,5um,五、染色体分析核型分析,对生物正常体细胞的全部染色体,根据长度、着丝粒位置、臂比、随体有无等特征,进行配对、分类、编号,得到的全部染色体的形象资料,称核型或组型
10、;对生物的核型进行分析,称核型分析。,第三节 染色体在细胞分裂中的传递,原核细胞和真核细胞的无丝分裂 细胞的有丝分裂 细胞的减数分裂,一、原核细胞的分裂和真核细胞的无丝分裂,(一)原核细胞的分裂 P24 图29 (二)真核细胞的无丝分裂(直接分裂) 细胞核拉长后缢裂为二 细胞质分裂 2个子细胞 染色体分裂无规律 整个过程看不到纺锤丝。 高等植物某些生长迅速部分可以发生:* 小麦茎节部分和番茄叶腋发生新枝处;* 一些肿瘤和愈伤组织常发生无丝分裂。,一、原核细胞的分裂,二、细胞的有丝分裂,细胞周期:细胞每分裂一次都要经过一个间期和一个分裂期,总称为细胞周期或有丝分裂周期。,(一)间期,概念:两次分
11、裂的间隔时期,即细胞从一次分裂结束到下一次分裂开始前的一段时间。 间期分为,G1期DNA合成前期 S 期DNA合成期 G2期DNA合成后期,G1期 主要进行细胞体积的增大,并为DNA合成作准备。 在G1期存在着细胞是否进入S期的控制点: 通过该控制点,细胞就进入S期,进行DNA复制,不断分裂。反之,则停留在G1期,也称G0期,不再分裂增殖。 细胞对该控制点的调控非常精确,该控制点的失控往往导致肿瘤发生。,S期DNA合成期。 DNA进行一次复制,含量增加一倍。以DNA为主体的染色体也进行复制,染色体由原来的一条变为两条并列的、在着丝粒区相连的染色单体。 G2期DNA合成后期。DNA的复制完毕,主
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