遺傳的細胞學基礎

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1、第三章遺傳的細胞學基礎教學目標及基本要求：1、掌握染色體一般結構與超微結構；2、理解有絲分裂與減數(shù)分裂的過程、區(qū)別與遺傳學意義；3、掌握高等動植物雌雄配子的形成過程；4、了解遺傳的染色體學說主要內容：染色體與細胞分裂，染色體周史，染色體與基因之間的平行現(xiàn)象。重難點：染色體的超微結構，減數(shù)分裂的過程，染色體周史。學時分配：4授課內容：第一節(jié)細胞與染色體一、細胞的基本結構細胞膜線粒體核糖體溶酶體細胞質高爾基體中心粒內質網白色體質體有色體核膜葉綠體細胞核核液：核內不能染色或染色很淺的基質，含RNA，蛋白質、酶等。核仁：主要成分是蛋白質、RNA和DNA，主要功能是合成rRNA。染色質：是指核內

2、易于被堿性染料著色的無定形物質，是由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的復合體，以纖絲狀存在于核膜內面。根據(jù)著色程度的不同，常染色質：著色較淺，呈松散狀，分布在靠近核的中心部分，是遺傳的活性部位。又分為異染色質：著色較深，呈致密狀，分布在靠近核內膜處，是遺傳的惰性部位。又分結構異染色質或組成型異染色質和兼性異染色質。前者存在于染色體的著絲點區(qū)及核仁組織區(qū)，后者在間期時仍處于濃縮狀態(tài)，如人類女性細胞中的兩個X染色體，其中一個處于常染色質狀態(tài)，另一個在胚胎發(fā)生的第16-18天發(fā)生收縮，失去遺傳活性，變成惰性的兼性異染色質，在間期核中形成光鏡下可見的X染色質，又稱巴氏小體，后來發(fā)現(xiàn)無論

3、細胞中有多少X染色體，只有一個X染色體保留常染色質狀態(tài)，其余X染色體均失活變成巴氏小體，并在該個體整個生命中，永遠如此，但在生殖細胞中又可變成不收縮，在受精時，仍起著正常X染色體的作用。二、染色體是哈佛邁特在研究紫鴨趾草花粉母細胞時（1848）發(fā)現(xiàn)并加以描繪的。1888年瓦爾德爾將它命名為染色體，當細胞分裂時，核內的染色質凝集成為一定數(shù)目和形態(tài)的染色體，在細胞分裂結束進入間期時，染色體又逐漸松散回復成染色質。由此可見，染色體和染色質實際上是同一物質在細胞分裂過程中表現(xiàn)的不同形態(tài)。核內遺傳物質就集中在這染色體上。㈠大小和數(shù)目不同生物染色體的大小差別懸殊，在同種生物甚至同一細胞內的染色體有

4、些也相差很大，小型的染色體長約0.25um，而較大的染色體接近30um。各種生物的染色體數(shù)目也是相對恒定的。高等動植物多數(shù)是二倍體，即每一體細胞中含有兩組同樣的染色體，用2n表示，這種染色體是成對的，但在生殖細胞中染色體不成對，只含有一組染色體，叫單倍體，用n表示。如玉米2n＝20，n＝10，不同物種之間染色體數(shù)目往往有很大差異，p50-52表3-1列舉了各種生物的染色體數(shù)。示人染色體圖。染色體數(shù)目的多少并不反映物種進化的程度，但數(shù)目和形態(tài)特征對鑒別物種間的親緣關系很有用。㈡形態(tài)和結構染色體模式圖1、一般形態(tài)染色體形狀因著絲粒所在的位置而異。一個典型的染色體由兩條染色單體組成，包括著絲

5、粒、次縊痕、隨體和端粒。A、著絲粒是染色體上一個不著色的狹窄區(qū)域，其所在地往往表現(xiàn)為一個縊痕，稱主縊痕或初級縊痕。由于著絲粒位置不同，將染色體分成兩臂，根據(jù)臂比值將染色體分成4種類型：中間著絲粒染色體（1-1.7）、近中間著絲粒染色體（1.7-3.0）、近端部著絲粒染色體（3.0-7.0）、端部著絲粒染色體（7.0以上），分別用m、sm、st、t表示。不同染色體著絲粒的位置是相對恒定的，因此可將之作為識別染色體形態(tài)的一個標志。有些染色體除了主縊痕外，還有一個次級縊痕。B、次縊痕位于染色體臂上的一個不太著色的狹窄區(qū)，在細胞分裂將結束時，核內出現(xiàn)一個到幾個核仁，核仁總是出現(xiàn)在次縊痕處，所以

6、次縊痕又叫核仁形成區(qū)，但不是所有的次縊痕都叫核仁形成區(qū)。其數(shù)目、位置和大小是相對恒定的，可以作為鑒定染色體的標記。C、隨體染色體末端的一個棒狀或球狀的結構，與次縊痕的外端連接。不同生物染色體的隨體的大小可發(fā)生變化，但一定染色體的隨體在大小和形態(tài)上是恒定的。D、端粒每個染色體的末端部位稱端粒，它封閉了染色體的兩端。防止末端粘連，保持染色體穩(wěn)定。2、超微結構染色體是由DNA、組蛋白、非組蛋白、少量RNA組成的復合物，DNA分子的平均長度為幾厘米，而染色體的平均長度只有幾個微米（1厘米＝104微米），那么長長的DNA分子如何壓縮成光鏡下可見的染色體呢？為了說明這個問題，從50年代末到70年代

7、初，許多學者提出過種種模型，但都缺乏充分的證據(jù)。1974年Kornberg等人根據(jù)染色質的酶切降解和電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)核小體是染色質包裝的基本結構單位，提出染色質結構的“串珠”模型，據(jù)此Baldwin（波爾得文）和Bak（拜克）分別與1975、1977年提出從染色質到染色體的四級結構模型。A、一級結構－核小體是染色質的基本結構單位，直徑10nm，其核心是由四種組蛋白（H2A、H2B、H3、H4各2分子共8分子）構成的扁球體，DNA雙鏈約140bp繞