第二章 遗传的染色体学说
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第二章 遗传的染色体学说. 第一节 染色质和染色体 第二节 染色体的行为 第三节 遗传的染色体学说. 第一节 染色质和染色体. 染色质 (chromatin) 是存在于真核细胞间期核内,呈丝状网络结构,易被碱性染料着色的一种无定型物质;是以完整的 DNA 双连为骨架辅以组蛋白、非组蛋白和少量 RNA 所组成的稳定成分。 在分裂期染色质丝经多级螺旋化形成一种有固定形态的复杂的立体结构 —— 染色体 ( chromosome) 染色质又可分为常染色质和异染色质。. 一、常染色质和 异染色质 二、 染色体的四级结构模型 三、染色体的光学结构

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第二章 遗传的染色体学说

第一节 染色质和染色体

第二节 染色体的行为

第三节 遗传的染色体学说

Prof.XM Gu, Guizhou Normal University


第一节 染色质和染色体

  • 染色质(chromatin)是存在于真核细胞间期核内,呈丝状网络结构,易被碱性染料着色的一种无定型物质;是以完整的DNA双连为骨架辅以组蛋白、非组蛋白和少量RNA所组成的稳定成分。

  • 在分裂期染色质丝经多级螺旋化形成一种有固定形态的复杂的立体结构——染色体 (chromosome)

  • 染色质又可分为常染色质和异染色质。

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一、常染色质和异染色质

  • 常染色质(euchromatin):染色体DNA的主体;在间期,常染色质呈高度分散状态,伸展而折叠疏松;常染色质含单一或部分重复系列的DNA。在细胞分裂期中期,常染色质螺旋化程度极高,染色较深。

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  • 异染色质(heterchromatin):在细胞生活周期中表现异固缩行为的染色质叫异染色质。

  • 异固缩(heteropycnosis):即染色体DNA在细胞分裂时,某条染色体或染色体的某些区域的螺旋化固缩(pycnosis) 与其他染色体或区域不同步(可快可慢)。

  • 异染色质可分为结构异染色质和兼性异染色质两种类型:

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  • 结构异染色质(constitutive heterchromatin):

  • 既通常所说的异染色质,一种永久性的异染色质;间期时仍保持螺旋化状态,着色深,在光镜下可看见并鉴别。

  • 结构异染色质在染色体上的位置较为恒定(着丝粒、端粒、近着丝粒等),可以作为识别染色体的一个标志。

  • 一般说,异染色质在遗传上是惰性的 。

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  • 兼性异染色质(facultative heterchromatin)即X性染色质,具有常染色质的全部功能。在个体发育的特殊阶段它可以转化为异染色质,获得异染色质的属性(异固缩、迟复制、基因失活等)

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二、染色体的四级结构模型

  • 1、模型图

  • 2、动画H:\MGA0201N.MOV

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  • 要点:

  • DNA 1/7 核小体 1/6 螺线管 1/40 超螺线管 1/5 染色体

  • 每个核小体由直径10nm的核心颗粒(core particle)和连接其间的连接DNA(Linker DNA)组成。

  • 核心颗粒由H2A,H2B,H3和H4各2个分子构成的八聚体,及其表面缠绕的核心DNA(core DN A,1.75圈140核苷酸)组成。

  • 每个核小体由约50~60个核苷酸的连接DNA连接起来,就形成一条串珠状的DNA·蛋白质 纤丝,亦称染色质纤维。

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三、染色体的光学结构

  • 一般形态 (见上图)

  • 类型

    依据着丝粒的位置划分。

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四、染色体数目

  • 2n :动物植物体细胞中的两两成对的染色体

  • n:生殖细胞中成单存在的染色体

  • 同源染色体(homologus chromosome):体细胞中成对的染色体,在形态、大小、结构和功能上一般都基本相同,称同源染色体(同源染色体的两个成员,一个来自父方,一个来自母方)。

  • 非同源染色体 (nonhomologus chromosome) :不同对的染色体在形态、大小、结构和功能上都不同,称非同源染色体。

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  • 染色体组(genome):二倍体生物生殖细胞中的一整套染色体称为一个染色体组。

  • 染色体基数(basic number):一个染色体组内的全部染色体数目叫做染色体基数(basic number),用x代表。

  • x和n 的关系:二倍体生物中,x=n;多倍体生物中,n是x的倍数。

    例如:人是二倍体:2n=2X=46,n=x;

    小麦是六倍体,2n=6x=42,n=3x=21 ,x=7.

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  • B染色体:正常染色体数之外,数目不等的超数染色体 。

    B染色体常比A染色体小,常由异染色质组成,其上有控制细胞分裂时染色体不分离的基因,此外未发现有较大遗传效应的基因。

    B染色体的遗传行为是非孟德尔式遗传。

    部分生物染色体的数目(表2-7)

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第二节 染色体的行为

  • 一、有丝分裂过程中染色体的行为

  • 二 、减数分裂过程中染色体的行为 

    三、特定生命周期中染色体数目的

    周期性变化

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一、有丝分裂过程中染色体的行为

  • 有丝分裂的过程

  • 有丝分裂的意义:保证了两个子细胞都得到了同母细胞一样数量和质量的染色体,从而保持了生物正常的生长发育和遗传的稳定性,促进了生物的进化发展。

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二、减数分裂过程中染色体的行为

  • 减数分裂的过程

  • 减数分裂I

  • 前期I 细线期 偶线期 粗线期 双线期 终变期

  • 中期I

  • 后期I

  • 末期I

  • 减数分裂II

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  • 减数分裂的意义:

  • 通过非姐妹染色单体的交换和非同源染色体的自由组合,使有性生殖生物的后代产生更多的变异,有利于生物的进化 ;

  • 同源染色体的分离,非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的节段交换 为遗传的三大定律提供了细胞学上的证据;

  • 形成染色体数目减半的配子,既保证了有性生殖生物所形成的每一个配子都含有一组对于生物生长发育所必须的最基本的染色体或基因,又保证了有性生殖生物染色体数目在世代相传中的相对稳定。

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减数分裂过程中染色体的变迁

  • 前期I到中期I:染色体数2n。注意由于联会,同源染色体配对,形成二价体(四分体);

  • 后期I到中期II:染色体减数(后期I)配对的同源染色体分开,进入子细胞中的染色体数由2n 变为 n ,但每个染色体各自的着丝粒尚未分开,仍保留有两条染色单体;

  • 后期II到末期II:后期II,每个着丝粒一分为二,随后每个染色体的染色单体分开进入每个子细胞中的只是一条染单体。

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三、特定生命周期中染色体数目的周期性变化

  • 特定生命周期:指从减数分裂产生配子,经受精、发育,再到减数分裂这个特定周期 。

  • 经减数分裂变成 n,再经受精过程由n变成2n的循环变化过程,称染色体周史。

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1、二倍性生物的生命周期和染色体周史

  • 人、高等动物和某些藻类是二倍性生物。在这些生物的特定生命周期中,二倍性阶段比单倍性阶段更为重要。

  • 这些生物的减数分裂产物是配子。配子(n)经受精产生合子(2n)。 合子经有丝分裂,分化发育成成熟个体(2n),再经减数分裂变成配子(n)。(图2-14)

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2、二倍单倍性生物的生命周期和染色体周史

  •  高等植物,许多藻类和真菌是典型的二倍单倍性生物。它们的减数分裂不像高等动物那样立即形成配子,而是在配子与减数分裂产物之间插入一种叫做配子体的寄生结构,由配子体产生配子。

  • 一个典型的植物,其生命周期由两个独立的世代,即孢子生长的世代(孢子体世代,2n)和配子生长的世代(配子体世代,n)组成。

  • 这两个世代,在不同的植物类群中又有所不同。 例如在种子植物中,是孢子体占优势,且独立存在,持续时间一年或几年不等;而配子体极小,并寄生于孢子体内,寿命仅几天至几周。(图2-15)

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染色体行为和遗传因子行为的平行性)

参考姚世鸿等(2001)

孟德尔因子 染色体

A

a

配 对

A

a

分 离

A B A b

a b a B

独立分配

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习题

  •  1、水稻的正常的孢子体组织,染色体数目是12对,问下列各组织的染色体数目是多少?   (1)胚乳;(2)花粉管的管核;(3)胚囊;(4)叶;(5)根端;(6)种子的胚;(7)颖片.

  • 2、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。)

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  • 3、蚕豆的体细胞是12个染色体,也就是6对同源染色体(6个来自父本,6个来自母本)。一个学生说,在减数分裂时,只有1/4的配子,它们的6个染色体完全来自父本或母本,你认为他的回答对吗?

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  • 1.答;(1)36;(2)12;(3)12*8;(4)24;(5)24;(6)24;(7)24;1.答;(1)36;(2)12;(3)12*8;(4)24;(5)24;(6)24;(7)24;

  • 2.答:动物孤雌生殖的类型有一种是:雌性二倍体通过减数分裂产生单倍体卵和极核,卵和极核融合形成二倍体卵,再发育成二倍体个体。例如,AaBb通过减数分裂可产生AB、Ab、aB、ab四种卵和极核,AB卵和AB极核来自同一个次级卵母细胞,二者融合形成AABB卵,这是纯合的。如果是AB卵和aB极核融合,则个体对A位点是杂合的。如果是AB卵和Ab极核融合,则个体对B位点是杂合的。如果是Ab卵和aB极核融合,则个体对A位点和B位点都是杂合的。  可能是第二极体与卵细胞结合,有些基因才有可能是杂合的。

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  • 主要参考文献:3.答:不对。因为在减数分裂时,来自父本或母本的某一条染色体进入某个配子的概率是

  • 姚世鸿,王景佑,陈庆富,主编,2001:遗传学。贵州人民出版社

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