细胞繁殖和遗传

8细胞繁殖和遗传8.1细胞的繁殖8.2遗传的基本法则8.3遗传的染色体学说8.4基因的连锁和交换8.5性染色体和伴性遗传生命通过繁殖而延续，繁殖是生命最基本的特征之一。通过繁殖，生物的基本特征信息由父母传递给子代，这种信息传递称为遗传。8.1细胞的繁殖细胞分裂的作用一些单细胞生物，如眼虫和变形虫，一次细胞分裂可形成两个新生物体。多细胞生物，也是由一个细胞——受精卵或合子经过多次分裂和分化发育形成由受精卵或合子经过多次分裂和分化发育形成多细胞囊胚细胞分裂是细胞繁殖的一种形式。细胞分裂的作用生物的生长也依赖于细胞分裂，细胞分裂还导致了多细胞生物的组织分化和生长发育繁殖与生殖无性繁殖与有性繁殖一个多细胞生物完全长大以后，仍然需要细胞分裂的过程。这种分裂生成的新细胞可用于替代不断衰老或死亡的细胞，维持细胞的新陈代谢，或者用于生物组织损伤的修复。例如，骨髓细胞可以不断再生出新的血细胞。骨髓细胞不断再生出新的血细胞细胞分裂的作用细菌裂殖时DNA的复制细胞分裂首先细胞内遗传物质—DNA要完成复制，再均等分为两份。基因与染色体的复制在原核生物中，如在细菌裂殖时，这种DNA的复制和二分相对比较简单真核生物具有膜包被的细胞核，其内细长的双链DNA、蛋白质及少量RNA结合形成的复合物称为染色质，它是一种易被碱性染料着色的遗传物质。真核细胞分裂的染色体基因与染色体的复制在细胞分裂时期，构成染色质的长链DNA分子经过紧密缠绕、折叠、凝缩，并与蛋白质结合，形成染色体。染色体是真核细胞分裂时期，在显微镜下可见的具有固定形态的遗传物质存在形式。基因与染色体的复制每一种生物染色体的数目都是恒定的。多数动物和植物的体细胞是二倍体亲本的每一个配子只带有一组染色体，叫单倍体。单倍染色体组所含有的全部遗传信息称为基因组。细胞有丝分裂时，复制后形成的两个染色单体分开，分配到两个新的子细胞中有分裂能力的细胞，从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的一个完整过程称为一个细胞周期细胞周期与有丝分裂典型的细胞周期可包括间期和细胞分裂期两部分。间期包括一个（DNA）合成期（S期）及S期前后两个间隙期（G1期，G2期）。细胞分裂期则包括有丝分裂和胞质分裂两个主要过程。有丝分裂是一个连续的过程，根据染色体形态的变化特征可分为前期、中期、后期和末期。细胞周期与有丝分裂特点：在间期每个染色体复制成两条相同的染色单体，在分裂时有规律地分配到两个子细胞核中。配子形成与减数分裂在动物和植物中，雌配子是一个卵细胞，雄配子是一个精子细胞（高等植物中称为精核）。雌雄配子相互融合形成受精卵或称合子。合子通常为二倍体（2n），而配子则为单倍体(n)。配子形成与减数分裂由二倍体细胞形成单倍体细胞需要在细胞分裂过程中染色体数目减半，伴随着染色体数目减半的细胞分裂称为减数分裂。8.2遗传的基本法则经典遗传学的创始人MendelMendel遗传学第一定律：分离定律Mendel遗传学第二定律：自由组合定律Mendel遗传学定律的延伸和变化经典遗传学的创始人MendelMendel1822年出生于奥地利乡村21岁修道院进修中学代课教师1851-1853维也纳大学物理学家Doppler科学实验植物生理学家植物遗传变异原因大学毕业担任神职中学任教花园为什么选择豌豆作为实验材料？（1）豌豆是严格的自花受粉植物，市场出售的种子都是纯种。（2）当时已有一些不同品系的豌豆种子，由不同品系种子培育出的植株具有明显易于比较的性状差别。（3）豌豆的花比较大，便于人工除去原有的雄蕊，并利用另一植株的花粉做人工异花授粉，进行杂交实验。（4）每次杂交后，产生的后代完全可育，可以追踪观察特定性状在杂交后代的分离情况，总结出遗传规律选择豌豆作为实验材料的原因经典遗传学的创始人Mendel经典遗传学的创始人MendelMendel成功的主要原因：（1）对科学的热爱和执著的追求，善于从早期的研究者那里吸取经验和教训。（2）特别注重实验设计，采用了从简单到复杂的科学方法。（3）将数学和统计学应用于遗传学的研究，对杂交实验的子代性状进行分类、计数和数学归纳。Mendel敏锐的洞察力和执著的追求终于使他揭示出遗传的基本法则。豌豆单因子杂交实验与分离定律7对差别鲜明的性状：花的颜色：紫色/白色；种子形状：圆形/皱缩；种子颜色：黄色/绿色；花着生位置：腋生/顶生；豆荚形状：饱满/皱缩；豆荚颜色：绿色/黄色；植株高度：高/矮。Mendel遗传学第一定律：分离定律Mendel最初实验是对具有单个相对性状的亲代杂交，所有杂交产生的F1代都只表现一个亲代的性状，F2代具有一定的比例。豌豆7组相对性状分别杂交实验结果Mendel按上述方法继续对7组相对性状分别进行杂交实验，统计了子二代植株显性与隐性性状之间比例3：1规律等位因子纯合子/杂合子显性基因隐性基因Mendel遗传学第一定律：分离定律Mendel首创了测交实验方法，验证了其推断的正确性。Mendel建立了遗传学第一定律，即“分离定律”：一对基因在形成配子时完全按照原样分离到不同的配子中去，相互不发生影响。Mendel遗传学第一定律：分离定律在分析了一对性状传递规律的基础上，Mendel进一步进行了两对相对性状杂交的遗传分析。他选择了这样两个亲本进行杂交：一个是双显性亲本：种子是圆形的，种子的颜色为黄色；一个是双隐性亲本：种子是皱缩的，种子的颜色为绿色。Mendel遗传学第二定律：自由组合定律“多对基因的独立分配和自由组合定律”：当两对或更多对基因处于异质接合状态时，它们在形成配子时的分离是彼此独立不相牵连的，同时分配时相互间进行自由组合。测交实验结果：1：1：1：1Mendel遗传学第二定律：自由组合定律人类皮肤色素的连续性变化Mendel遗传学定律不能代表所有遗传因子表现的性状及遗传规律多基因遗传Mendel遗传学定律的延伸和变化8.3遗传的染色体学说遗传因子及其独立分离与自由组合特性与染色体的行为特性有平行性：基因与染色体的平行关系—基因定位在染色体上染色体和基因成对存在；形成配子时每对染色体每对基因分离；在配子中，只有每对染色体一个染色单体，也只有每对等位基因中一个基因。8.4基因的连锁和交换20世纪初，美国著名的实验胚胎学家Morgan及其同事通过果蝇的杂交试验，确立了基因在染色体上的连锁和交换规律，被后人称为遗传学第三定律。•基因交换导致基因重组重组率•染色体上各基因间的重组率与基因位点间的距离成正比•三点测交法遗传学图8.5性染色体和伴性遗传与性别相关的特殊形态的一对同源染色体称为性染色体4种性染色体类型人的体细胞中有23对染色体性连锁基因伴性遗传X连锁遗传遗传病果蝇复眼颜色的遗传与性连锁基因定位8.5性染色体和伴性遗传在有些生物中，细胞分裂：繁殖多细胞生物的组织分化和生长发育，有些分裂，维持机体的新陈代谢。细胞有丝分裂过程包括在间期每个染色体复制成两条相同的染色单体，在分裂时有规律地分配到两个子细胞核中。减数分裂时，配子母细胞（二倍体）通过两次连续的核分裂，但DNA只复制一次，因此分裂形成的4个细胞中，染色体数目比配子母细胞减少了一半。Mendel遗传学第一定律即“分离定律”：一对基因在形成配子时完全按照原样分离到不同的配子中去，相互不发生影响。Mendel遗传学第二定律即“自由组合定律”：当两对或更多对基因处于异质接合状态时，它们在形成配子时的分离是彼此独立不相牵连的，分配时相互间进行自由组合。遗传的染色体学说阐明了基因位于染色体上，成对的染色体及其位于染色体上的成对基因在细胞减数分裂时分离，独立分配到配子中，经过有性生殖过程中雌雄配子的结合，它们重新组合配对。遗传的染色体学说的建立，使人们重新认识到Mendel遗传学定律的重要意义。还发现了性连锁基因、伴性遗传现象以及基因的连锁和交换现象，并由确立了基因的连锁和交换定律，即遗传学第三定律。本章摘要