第一章细胞分裂和染色体行为.

第一章细胞分裂与染色体行为NO01细胞是生物体结构和生命活动的基本单位。不同生物的繁殖方式是不同的,然而无论是无性繁殖还是有性繁殖,都必须通过一系列的细胞分裂才能完成。NO02第一节染色体第二节细胞分裂与染色体行为第三节配子的形成和受精第四节生活周期NO03第一节染色体一、细胞的主要结构与功能NO04（一）细胞膜细胞膜是指包被着细胞内原生质的一层薄膜,简称质膜。NO051、质膜结构质膜是流动性的嵌有蛋白质的脂质双分子层的液晶态结构。2、细胞膜的功能（1）维持细胞结构细胞膜使细胞成为具有一定形态结构的单位,借以调节和维持细胞内徽小环境的相对稳定性。（2）选择通透性主动而有选择地通透某些物质,既能阻止细胞内许多有机物质的渗出同时又能调节细胞外一些营养物质的渗入。（3）质膜对物质运输、信息传递、能量转换、代谢调控、细胞识别、癌变等方面,都具有重要的作用。NO063、植物细胞与动物细胞是不同（1）细胞壁（2）胞间连丝NO07（二）细胞质细胸质是在质膜内环绕着细胞核外围的原生质,是含有许多蛋白质、脂肪、电解质和各种细胞器)的胶体溶液。细胞器是指细胞质内除了核以外的一些具有一定形态、结构和功能的徽结构、微器官。主要包括线粒体(mitochondria)、质体(plastid)、核糖体(ribosome)、内质网(endoplasmicreticulum〉、高尔基体(Golgibody)、中心体(centralbody)、溶酶体(lysomme)和液泡(vacuole)等。其中中心体只是动物和一些蕨类植物及裸子植物所特有。质体（叶绿体等〉只是绿色植物所特有。现已肯定,线拉体、叶绿体、核糖体和内质网等都具有重要的遗传功能。NO081、线粒体（1）结构线拉体线粒体是由光滑的外膜和向内回旋折叠的内膜组成的双膜结构。（2）功能：①是细胞里进行氧化作用和呼吸作用的中心,是细胞的“动力工厂”。②是具有遗传功能,因它含有DNA,具有自我复制能力,并且具有独立合成蛋白质的能力,是细胞质内遗传物质的载体之一。NO09线粒体NO102.质体质体包括叶绿体(chloroplast)、有色体(chromoplast〉和白色体(leucoplast)3种,其中最主要的是叶绿体,它是绿色植物所特有的一种细胞器。叶绿体的主要功能:（1）是进行光合作用,合成碳水化合物等有机物质,供植物生长发育所需;（2）是具有遗传功能,也是细胞质内遗传物质的载体之一。因它含有DNA、RNA和核糖体等,故既能分裂增殖,又能合成蛋白质,还能发生白化突变。NO11细胞叶绿体NO123、核糖体核糖体是由大小两个亚基构成的微小细胞器。主要存在于粗糙型内质网上,在线粒体和叶绿体中也有,它是合成蛋白质的主要场所。NO134、内质网内质网分粗糙型和光滑型两种。内质网主要是转运蛋白质合成的原料和最终合成产物的通道。NO14(三)细胞核原核细胞：细菌和蓝绿藻，其细胞中由于没有核膜，所以不能把核物质和细胞质分开,看不到核结构,这样的细胞称为原核细胞。这些生物被称为原核生物。真核细胞：具有核结构,即核物质被核膜包被在细胞质里,故称为真核细胞。除了原核生物以外的所有高等植物、动物,以及单细胞藻类、真菌和原生动物统称真核生物。NO15细胞核核膜核液核仁染色质染色体双层膜、膜上有核孔含有核仁外,还含有染色质RNA和蛋白质组成，蛋白质合成的主要场所遗传物质的主要载体NO16二、染色体的形态1、结构（1）着丝点（2）长臂（3）短臂（4）缢痕（5）次缢痕（6）随体NO172、大小长：0.2～50.0μm宽：0.2～2.0μm一般染色体数目少的体积大，植物大于动物，单子叶植物大于双子叶植物。NO183、染色体分类（1）中间着丝点染色体（V型）（2）近端着丝点染色体（L型）（3）近端着丝点染色体（4）粒状染色体NO194、同源染色体与非同源染色体同源染色体：形态和结构相同的一对染色体,称为同源染色体。非同源染色体：形态结构不同的各对染色体之间,则互称为非同源染色体。水稻共有12对同源染色体,这12对同源染色体彼此间互称为非同源染色体。NO20三、染色体的结构(一)染色质的组成成分和基本结构真核生物中,染色质是脱氧核糖核酸(DNA)和蛋白质及少量核糖核酸(RNA)组成的复合物。DNA的含量约占染色质重量的30%。蛋白质包括组蛋白和非组蛋白两类。染色质的基本结构单位是核小体、连接丝和一个分子的组蛋白。NO21（二）染色体的结构模型NO22染色体的结构第一个层次是DNA分子超螺旋化形成核小体,产生直径约为10nm的间期染色线,在此过程中组蛋白H2A、H2B、H3和H4参与作用。第二个层次是核小体的长链进一步螺旋化形成直径约为3Onm的超微螺旋,称为螺线管,此过程中组蛋白Hl参与作用。最后是染色体螺旋管进一步卷缩,并附着于由非组蛋白形成的骨架或者称中心上面成为一定形态的染色体。NO23(三)异固缩现象由于染色体上各部分的染色质组成不同,对碱性染料的反应也不同。染色较深的染色质是异染色质,这个部位叫异染色质区;染色较淡的染色质是常染色质,这个部位叫常染色质区。常染色质与异染色质相比,只是DNA的紧缩程度及含量不同。在细胞分裂间期,一般异染色质区的染色线不解旋,仍然紧密卷曲,故染色较深;而常染色质区的染色线解旋变得松散,故染色很浅,不易看到。在同一染色体上所表现的这种差别称为异固缩现象。染色体的这种结构与功能、活性密切相关。常染色质可经转录表现出活跃的遗传功能,而异染色质在遗传上表现惰性,一般不编码蛋白质,只是维持染色体结构的完整性。NO24四、染色体的数目同种生物的染色体数目都是恒定的。而且他们在体细胞中是成对的,用2n表示。在性细胞中是成单的,用n表示。也就是说,生物的体细胞染色体数目是其性细胞的两倍。有些生物的细胞中除了具有正常恒定数目的染色体以外,还常出现一些额外的染色体。通常把正常的染色体称为A染色体;把额外染色体统称为B染色体,也称为超数染色体或副染色体。NO25五、染色体分析及其应用染色体核型分析：对生物细胞核内所含的全部染色体的形态、特征,以及配对关系进行分析,称为染色体核型分析或称组型分析。染色体核型分析有助于对物种起源及进化的了解,也可以为倍性育种提供参考。常用的染色体组型分析的方法有染色体形态分析和染色体显带分析。另外还有染色体着色区段分析和染色体定量分析。NO27（一）染色体形态分析染色体形态分析：对生物细胞核内所含的全部染色体的长度、长短臂的比率、着丝点的位置、随体的有无等形态特征进行分析,称为染色体形态分析。在实验中,首先对分裂着的细胞进行特殊的处理、染色并制片;然后进行镜检、显微照相和测微长度;最后把照片上的染色体逐个剪下来,按照一定的顺序贴在纸上。NO29(二)染色体显带分析使用物理、化学方法对染色体进行处理,使染色体呈现出亮暗相间或深浅不同的稳定带纹。对带型进行分析,可以更细微而可靠地识别染色体的特性。带型分析分为:荧光带型分析和吉姆萨带型分析。1.荧光带型（Q带）用荧光染料荠子煃丫因处理蚕豆、中国田鼠和人类的分裂中期染色体染色，在荧光显微镜下,经紫外线照射后，使染色体上清楚呈现亮暗相间的荧光带纹。NO312.吉姆萨带型各种生物的染色体被吉姆萨染液染上的带纹不一,这对分析各物种之间的亲缘关系、染色体结构变异、鉴定远缘杂交等起了很大作用。吉姆萨是一种复合染料。由于染色前进行的前处理和所用化学药物的不同,经吉姆萨染色后,便可以得到R、G、C、T带等。植物上常用的是C带。NO33(三)染色体着色区段分析染色体经低温、KCl和酶解,再经HCl或HCl与醋酸混合液处理后制片能使染色体出现异固缩反应,从而产生不同着色区段,使异染色质区段可见。这种着色区具有特殊性,且较为稳定。在同源染色体之间着色区基本相同,而在非同源染色体之间则有差别。因此用着色区段可以帮助识别染色体。作为染色体组型分析的一种方法,目前在部分植物中试验已取得了成功。NO35(四)染色体定量分析染色体定量分析：是指根据细胞核、染色体组或每一个染色体的DNA含量以及其他化学特性去鉴定染色体。第二节细胞分裂与染色体行为无丝分裂：也称直接分裂,其过程是一个活细胞首先伸长,然后核纵裂成两部分,接着细胞质也分裂,从而形成两个子细胞。因为在整个分裂过程中看不到纺锤丝,故称为无丝分裂。无丝分裂是低等生物(如细菌等)的主要分裂方式。有丝分裂：在分裂过程中有纺锤丝出现,故称之为有丝分裂。而减数分裂是生物在有性过程中发生的一种特殊的有丝分裂方式。高等生物的细胞分裂还是主要以有丝分裂方式进行的。NO37一、有丝分裂与染色体行为(一)细胞周期细胞周期：包括细胞有丝分裂过程及其两次分裂之间的间期。有丝分裂期（M期）间期①DNA合成前期,简称GI期②DNA合成期,简称S期③DNA合成后期,简称G2期细胞周期的控制：有两类基因控制细胞周期。第一类基因主要控制细胞周期过程中所需的关键蛋白质或者酶的合成,如控制DNA合成的酶中缺少任何一个亚基都会影响DNA的复制,从而阻断细胞分裂周期的发生。第二类基因,即直接控制细胞进入细胞周期各个时期的基因。研究发现,在细胞周期中,G1、S、G2、M等各个时期之间都存在着控制点由这些控制点决定细胞是否进入该时期。细胞周期蛋白及依赖于周期蛋白的激酶CDK共同调控。NO39（二）有丝分裂有丝分裂：又称体细胞分裂，包含两个紧密相连的过程.先是细胞核分裂,即核分裂为两个;后是细胞质分裂,即细胞分裂为二,各含一个核。根据核分裂的变化特征分为4个时期:前期、中期、后期和末期。NO411.前期细胞核内出现细长而卷曲的染色体,以后逐渐缩短变粗。每个染色体含有两个染色单体,但着丝点还未分裂。核仁、核膜逐渐模糊。在两极逐渐形成丝状的纺锤丝。2.中期核仁和核膜均已消失,核与细胞质已无可见的界限,细胞内清晰可见来自两极纺锤丝所构成的纺锤体(spinae)。各个染色体的着丝点均排列在纺锤体中央的赤道面上,而其两臂则自由地分散在赤道面的两侧。NO433.后期每个染色体的着丝点已分裂为二,故每个染色单体就成为一个染色体。随着纺锤丝的牵引每个染色体分别移向两极,因而两极各具有与原来细胞同样数目的染色体。4.未期在两极围绕着染色体出现新的核膜,染色体又变得松散细长,核仁重新出现。于是在一个母细胞内形成两个子核。接着细胞质分裂,在纺锤体的赤道板区域形成细胞板,分裂为两个子细胞,又恢复为分裂前的间期状态。NO45未期（三）有丝分裂的意义1、核内每个染色体准确地复制并分裂为二，为形成的两个子细胞在遗传上上与母细胞完全一致提供了基础。2、复制的各对染色体在分裂中有规则而均匀的分配到两个子细胞中，从而使两个子细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体。这种均等式的有丝分裂既维持了个体的正常生长和发育,也保证了物种稳定性。二、减数分裂与染色体行为(一)减数分裂过程减数分裂,又称成熟分裂,是在性母细胞成熟后,配子形成过程中(动物)或配子体形成过程中(植物)所发生的一种特殊的有丝分裂。因为这种细胞分裂所形成的子细胞核内染色体数目减少一半,故称为减数分裂。例如,玉米的体细胞染色体数2n=20,经过减数分裂后形成的大孢子和小孢子的染色体数都只是原来抱母细胞的一半,即n=10。NO47减数分裂的基本特点:①各对同源染色体在细胞分裂的前期配对，或称联会。后期I同源染色体彼此分开，分别移向两极，非同源染色体之间可自由组合；②染色体复制一次，细胞分裂两次，第一次减数，第二次等数，因而产生的4个子细胞染色体数为其母细胞的一半；③粗线期少量母细胞会发生相邻的非姊妹染色单体间的片段交换。减数分裂的过程减数分裂分裂期间期（染色体复制）中间期第一次分裂第二次分裂前期I中期I后期I末期I前期II中期II后期II末期IINO491.第一次分裂(l)前期I细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期