1、第一章 遗传的细胞学基础Chapter 1 Cytologic Foundation of Heredity 全部遗传与遗传学的基础G1、S、G2胞质遗传胞质遗传核遗传核遗传基因、染色体变异基因、染色体变异基因重组、连锁遗传基因重组、连锁遗传染色体自由组合、基因独立分配染色体自由组合染色体自由组合线粒体DNA突变遗传和变异疾病环境、表型遗传细胞基础环境因子环境因子环境因子遗传分子基础遗传分子基础配子自由组合配子自由组合第二章 遗传的细胞学基础v第一节第一节 细胞的结构和功能细胞的结构和功能v第二节第二节 染色体的形态、数目和结构染色体的形态、数目和结构v第三节第三节 体细胞分裂与细胞周期体细胞
2、分裂与细胞周期v第四节第四节 细胞的减数分裂细胞的减数分裂v第五节第五节 生殖细胞的发生生殖细胞的发生第一节 细胞的结构与功能v根据构成生物体的基本单位，可以将生物分为根据构成生物体的基本单位，可以将生物分为 非细胞生物非细胞生物：细胞生物细胞生物：以细胞为基本单位的生物；根据细胞：以细胞为基本单位的生物；根据细胞核和遗传物质的存在方式不同又可以分为：核和遗传物质的存在方式不同又可以分为：包括病毒、噬菌体包括病毒、噬菌体(细菌病毒细菌病毒)，具有前细胞形态，具有前细胞形态的构成单位；的构成单位；v真核生物真核生物(eukaryote)：(真核细胞真核细胞)原生动物、单原生动物、单细胞藻类、真菌
3、、高等植物、动物、人类细胞藻类、真菌、高等植物、动物、人类v原核生物原核生物(prokaryote)：(原核细胞原核细胞)细菌、蓝藻细菌、蓝藻(蓝细菌蓝细菌)一、细胞壁(cell wall)v 与动物细胞不同，植物细胞具有细胞壁及穿壁胞间连丝与动物细胞不同，植物细胞具有细胞壁及穿壁胞间连丝(plasmodesma)。v 细胞壁作用细胞壁作用:1.维持细胞形状，控制细胞生长维持细胞形状，控制细胞生长 2.物质运输与信息传递物质运输与信息传递 3.防御与抗性防御与抗性 正是因为存在这一独特的结构，使得植物遗传的研究与动物遗传研究正是因为存在这一独特的结构，使得植物遗传的研究与动物遗传研究有了比较大
4、的差异有了比较大的差异(更困难更困难)，尤其是在进入分子水平或者说是在，尤其是在进入分子水平或者说是在进行细胞进行细胞工程和基因工程工程和基因工程研究时，这一点尤其突出。研究时，这一点尤其突出。构成植物细胞壁的化学成分有：？构成植物细胞壁的化学成分有：？纤维素、半纤维素、果胶质纤维素、半纤维素、果胶质、木质素木质素、蛋白质与酶蛋白质与酶、矿质等矿质等二、细胞膜(plasma membrane/plasmalemma)v 组成组成:主要由磷脂双分子层和蛋主要由磷脂双分子层和蛋白分子组成。白分子组成。v 细胞膜和细胞内膜系统总称为细胞膜和细胞内膜系统总称为生物膜，具有相同的基本结构生物膜，具有相同
5、的基本结构特征。细胞内的许多其它构成特征。细胞内的许多其它构成部分也具有膜结构，称为部分也具有膜结构，称为膜相膜相结构结构(membranous structure)；相对地，不具有膜的部分则称相对地，不具有膜的部分则称为为非膜相结构非膜相结构(non-membranous structure)。v 膜结构对细胞形态、生理生化膜结构对细胞形态、生理生化功能具有功能具有重要作用重要作用，如：，如：三、细胞质(cytoplasm)v 细胞质的构成成分除了由蛋白分子、脂肪、游离氨基酸和电解细胞质的构成成分除了由蛋白分子、脂肪、游离氨基酸和电解质组成的基质外，具有许多重要的结构，称为质组成的基质外，具
6、有许多重要的结构，称为细胞器细胞器 1.线粒体线粒体:动力工厂动力工厂（p231-255）v 2.内质网：内质网：光面内质网、粗面内质网，物质合成光面内质网、粗面内质网，物质合成v 3.核糖体：核糖体：rRNA及蛋白质构成，物质合成场所（及蛋白质构成，物质合成场所（p54-57）v 4.高尔基体高尔基体：扁平囊泡，加工、合成、修复：扁平囊泡，加工、合成、修复v 5.质体质体(植物细胞特有植物细胞特有):白色体、有色体、叶绿体白色体、有色体、叶绿体（p231-255）v 6.溶酶体：溶酶体：单层小泡，含各种水解酶单层小泡，含各种水解酶v 7.微体：过氧化物酶体、乙醛酸循环体，代谢微体：过氧化物酶
7、体、乙醛酸循环体，代谢v 8.中心粒、鞭毛、纤毛：运动、参与细胞分裂中心粒、鞭毛、纤毛：运动、参与细胞分裂v 9.液泡液泡(植物细胞特有植物细胞特有)：内容有机物、色素等：内容有机物、色素等v在此要强调的细胞器是：在此要强调的细胞器是：核糖体：核糖体：主要成分是蛋白质和主要成分是蛋白质和rRNA，是合成蛋白，是合成蛋白质的主要场所，是质的主要场所，是遗传信息表达的主要途径遗传信息表达的主要途径。线粒体和叶绿体：线粒体和叶绿体：分别是分别是有氧呼吸有氧呼吸和和光合作用光合作用的的场所，但它们含有场所，但它们含有DNA、RNA等成分，研究表明：等成分，研究表明：这些核酸分子也这些核酸分子也具有遗传
8、物质的功能具有遗传物质的功能v细胞核的形状一般为圆球细胞核的形状一般为圆球形，其形状、大小也因生形，其形状、大小也因生物和组织而异。物和组织而异。细胞核是遗传物质集细胞核是遗传物质集聚的场所，对细胞发育和聚的场所，对细胞发育和性状遗传起着控制作用。性状遗传起着控制作用。v四、四、细胞核细胞核(nucleus)v细胞核由四个部分组成：细胞核由四个部分组成：v1.核膜；核膜；v2.核液；核液；v3.核仁；核仁；v4.染色质和染色体。染色质和染色体。1.核膜(nuclear membrane)v核膜是双层膜，对核与核膜是双层膜，对核与质间起重要的分隔作用；质间起重要的分隔作用；v但是细胞核与细胞质又
9、但是细胞核与细胞质又不是完全隔离的，核膜不是完全隔离的，核膜上分布有一些直径约上分布有一些直径约40-70nm的的核孔核孔(nuclear pore)，以利于质与核间以利于质与核间进行大分子物质的交换进行大分子物质的交换。v核膜在细胞分裂过程中核膜在细胞分裂过程中存在一个存在一个“解体解体-重建重建”的过程，并可作为细胞的过程，并可作为细胞分裂阶段划分的标志。分裂阶段划分的标志。进入细胞分裂中期：进入细胞分裂中期：核膜解体；核膜解体；进入细胞分裂末期：进入细胞分裂末期：核膜重建。核膜重建。2.核液(nuclear sap)v充满核内的液体状物质称为充满核内的液体状物质称为核液核液，也称为，也称
10、为核浆核浆或或核内核内基质基质。v核液主要成分为蛋白质、核液主要成分为蛋白质、RNA、酶等。、酶等。v其中存在一种与核糖体大小类似的颗粒，据推测可能其中存在一种与核糖体大小类似的颗粒，据推测可能与核内蛋白质的合成有关。与核内蛋白质的合成有关。v核仁和染色质存在于核液中。核仁和染色质存在于核液中。3.核仁(nucleolus)v一个或几个；折光率高；呈球形；外无被膜。一个或几个；折光率高；呈球形；外无被膜。v主要成分是蛋白质和主要成分是蛋白质和RNA，还可能存在少量的类脂和，还可能存在少量的类脂和DNA（rRNA，rDNA和核糖核蛋白和核糖核蛋白）。）。v细胞分裂过程中也会暂时分散。细胞分裂过程
11、中也会暂时分散。v功能：与核糖体和核内的蛋白质合成有关功能：与核糖体和核内的蛋白质合成有关。4.染色质(chromatin)和染色体(chromosome)v采用碱性染料对未进行分裂采用碱性染料对未进行分裂的细胞核的细胞核(间期核间期核)染色，会染色，会发现其中具有染色较深的、发现其中具有染色较深的、纤细的网状物，称为纤细的网状物，称为染色质染色质。v在细胞分裂过程，核内的染在细胞分裂过程，核内的染色质便卷缩而呈现为一定数色质便卷缩而呈现为一定数目和形态的目和形态的染色体。染色体。v染色质和染色体是同一物质染色质和染色体是同一物质 在细胞分裂过程中所在细胞分裂过程中所 表现的不同形态。表现的不
12、同形态。v染色体：染色体：是遗传信息的主要载体；是遗传信息的主要载体；具有具有稳定的稳定的、特定的特定的形形态结构和数目；态结构和数目；具有自我复制能力；具有自我复制能力；在细胞分裂过程中数目在细胞分裂过程中数目与结构呈连续而有规律与结构呈连续而有规律性的变化。性的变化。五、原核细胞(prokaryotic cell)的基本结构 v 主要从原核细胞与真核细胞的区别上来认识原核细胞。第二节 染色体的形态、数目和结构v一、一、染色体的形态特征染色体的形态特征v二、二、染色体的数目染色体的数目v三、三、染色体的结构染色体的结构v四四、核型分析、核型分析第一章 遗传的细胞学基础一、染色体的形态特征 v
13、分析染色体形态特征的主要目的是区分、识别染色体。分析染色体形态特征的主要目的是区分、识别染色体。v经过染色在普通光学显微镜下能够观察分析并用于染经过染色在普通光学显微镜下能够观察分析并用于染色体识别的特征主要有：色体识别的特征主要有：v1.染色体的大小染色体的大小(主要是指长度主要是指长度)；v2.着丝粒的位置着丝粒的位置(染色体臂的相对长度染色体臂的相对长度)；v3.次缢痕和随体的有无及位置次缢痕和随体的有无及位置；等。；等。(一)、染色体的大小 v不同物种间不同物种间染色体的大染色体的大小差异很大，长度的变小差异很大，长度的变幅为幅为(0.20-50 m)，宽度，宽度的变幅为的变幅为(0.
14、20-2.00 m)。v同一物种同一物种不同染色体宽不同染色体宽度大致相同，其染色体度大致相同，其染色体大小主要对大小主要对长度长度而言。而言。v 在进行染色体形态识别研究在进行染色体形态识别研究时，需要首先将同一物种不时，需要首先将同一物种不同染色体进行区分、编号；同染色体进行区分、编号；v 在各个染色体形态特征中，在各个染色体形态特征中，染色体长度往往是编号的第染色体长度往往是编号的第一依据。通常由长到短对染一依据。通常由长到短对染色体进行编号。色体进行编号。v 例：人类染色体例：人类染色体编号。编号。(二)、着丝粒(centromere)和染色体臂(arm)v着丝粒着丝粒是细胞分裂时，纺
15、是细胞分裂时，纺锤丝附着锤丝附着(attachment)的区的区域，不会被染料染色，所域，不会被染料染色，所以在光学显微镜下表现为以在光学显微镜下表现为染色体上一缢缩部位染色体上一缢缩部位(无色无色间隔点间隔点)，所以又称为，所以又称为主缢主缢痕痕(primary constriction)。v着丝粒所连接的两部分称着丝粒所连接的两部分称为为染色体臂染色体臂(p：短臂，：短臂，q：长臂长臂)。v对每条染色体而言，着丝对每条染色体而言，着丝粒在染色体上的相对位置粒在染色体上的相对位置是固定的，根据其位置和是固定的，根据其位置和两臂的相对长度可以将两臂的相对长度可以将染染色体的形态分为：色体的形态
16、分为：1.中间着丝中间着丝粒粒染色体染色体2.近中着丝近中着丝粒粒染色体染色体3.近端着丝近端着丝粒粒染色体染色体4.端着丝端着丝粒粒染色体染色体1.中间着丝点染色体v中间着丝点染色体中间着丝点染色体(M,metacentric chromosome)的着丝点位于染色体中部，的着丝点位于染色体中部，两臂长度大致相等；两臂长度大致相等；v细胞分裂后期由于纺锤丝细胞分裂后期由于纺锤丝牵引着丝粒向两极移动，牵引着丝粒向两极移动，染色体表现为染色体表现为“V”形。形。v着丝粒位置：着丝粒位置：1/2-5/8 2.近中着丝点染色体v近中着丝点染色体近中着丝点染色体(SM,sub-metacentric
17、chromosome)的的着丝点偏向染色体的一端，着丝点偏向染色体的一端，两臂长度不等，分别称为长两臂长度不等，分别称为长臂和短臂；臂和短臂；v在细胞分裂后期染色体呈在细胞分裂后期染色体呈“L”形。形。v着丝粒位置：着丝粒位置：5/8-7/83.近端着丝点染色体v近端着丝点染色体近端着丝点染色体(ST,sub-telocentric chromosome)的着丝点接的着丝点接近染色体的一端，染色体近染色体的一端，染色体两臂长度相差很大。两臂长度相差很大。v细胞分裂后期染色体近似细胞分裂后期染色体近似棒状。棒状。v着丝粒位置：着丝粒位置：7/8-末端末端4.端着丝点染色体v 端着丝点染色体端着丝
18、点染色体(T,telocentric chromosome)的着丝点位于染色体的的着丝点位于染色体的一端，因而染色体只有一条臂，细胞一端，因而染色体只有一条臂，细胞分裂后期呈棒状。分裂后期呈棒状。v 但是有人认为真正的端着丝点染色体但是有人认为真正的端着丝点染色体可能并不存在，人们所观察到的端着可能并不存在，人们所观察到的端着丝粒染色体可能只是由于短臂太短，丝粒染色体可能只是由于短臂太短，在光学显微镜下不能观察到而已。在光学显微镜下不能观察到而已。v 着丝粒位置：末端着丝粒位置：末端5.颗粒状v另外，还有一种形态比另外，还有一种形态比较特殊的染色体，称为较特殊的染色体，称为颗粒状或粒状染色体。
19、颗粒状或粒状染色体。v其两条臂都极短，所以其两条臂都极短，所以整个染色体呈颗粒状。整个染色体呈颗粒状。染色体的形态示意图(有丝分裂后期)v 染色体臂长度和着丝粒的位置是染色体识别与编号的另一个重染色体臂长度和着丝粒的位置是染色体识别与编号的另一个重要特征。要特征。(四)、次缢痕(secondary constriction)和随体(satellite)v某些染色体的一个或两个臂上往往某些染色体的一个或两个臂上往往还具有另一个染色较淡的缢缩部位，还具有另一个染色较淡的缢缩部位，称为称为次缢痕次缢痕，通常在染色体短臂上。，通常在染色体短臂上。v次缢痕末端所带有的圆形或略呈长次缢痕末端所带有的圆形或
20、略呈长形的突出体称为形的突出体称为随体随体。v次缢痕、随体的次缢痕、随体的位置、大小位置、大小也相对也相对恒定，可以作为染色体识别的标志。恒定，可以作为染色体识别的标志。v次缢痕在细胞分裂时，紧密地与核次缢痕在细胞分裂时，紧密地与核仁相联系。可能与核仁的形成有关，仁相联系。可能与核仁的形成有关，因此也称为因此也称为核仁组织中心核仁组织中心(nucleolus organizer).二、染色体的数目 v 不同生物物种的染色体数目是生不同生物物种的染色体数目是生物物物种的特征物种的特征，相对恒定；体细，相对恒定；体细胞中染色体成对存在胞中染色体成对存在(2n)，而配子，而配子中染色体数目是体细胞中
21、的一半中染色体数目是体细胞中的一半(n)。v 体细胞中形态结构相同、遗传功体细胞中形态结构相同、遗传功能相似的一对染色体称为能相似的一对染色体称为同源染同源染色体色体(homologous chromosome)。两条同源染色体分别来自生物双两条同源染色体分别来自生物双亲。（亲。（P47）v 形态结构上有所不同的染色体间形态结构上有所不同的染色体间互称为互称为非同源染色体非同源染色体(non-homologous chromosome)。v 黑麦体黑麦体 (2n=14)(2n=14)v 蚕蚕 豆豆 (2n=12)(2n=12)v 玉玉 米米 (2n=20)(2n=20)v 水稻水稻 (2n=2
22、4)(2n=24)v 蝗蝗 虫虫 (2n=24)(2n=24)v 果果 蝇蝇 (2n=8)(2n=8)v 狗狗 (2n=78)(2n=78)v 黄牛黄牛 (2n=60)(2n=60)v 猫猫 (2n=38)(2n=38)v 马马 (2n=64)(2n=64)v 兔兔 (2n=44)(2n=44)P15三、染色体的结构(一一)、原核生物染色体原核生物染色体(二二)、真核生物真核生物 1、染色质的基本结构染色质的基本结构 2、染色体的结构模型染色体的结构模型 3、着丝粒和端体着丝粒和端体 4、常染色质和异染色质常染色质和异染色质(一)、原核生物染色体 v化学组成：化学组成：核酸分子：通常只有一个核
23、酸分子：通常只有一个DNA分子，是遗传信息的载分子，是遗传信息的载体。体。蛋白质：蛋白质：DNA-binding protein，小分子、富于带正电，小分子、富于带正电荷氨基酸，与核酸分子结合以保持其结构的稳定性。荷氨基酸，与核酸分子结合以保持其结构的稳定性。v形态结构：形态结构：单链单链/双链；双链；环状环状/线性；线性；在在DNA结合蛋白及结合蛋白及染色体外染色体外RNA的共同作用下以负超的共同作用下以负超螺旋的方式装配成染色体。螺旋的方式装配成染色体。细菌染色体多为双链环状DNA分子(一)、原核生物染色体(二)、染色质的基本结构(真核细胞)染色质是染色体在细胞分裂间期所表现的形态，呈纤染
24、色质是染色体在细胞分裂间期所表现的形态，呈纤细的丝状结构，也称为细的丝状结构，也称为染色质线染色质线(chromatin fiber)v1.化学组成化学组成(1).DNA：约约占占30%，每条染色体一个双链每条染色体一个双链DNA分子分子是遗传信息的载体，也就是所谓的遗传物质是遗传信息的载体，也就是所谓的遗传物质(2).蛋白质蛋白质组蛋白组蛋白(histone)：呈碱性，结构稳定；与：呈碱性，结构稳定；与DNA结合形成、结合形成、维持染色质结构，与维持染色质结构，与DNA含量呈一定的比例含量呈一定的比例非组蛋白非组蛋白：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不完全：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不
25、完全清楚，可能与染色质结构调节有关，在清楚，可能与染色质结构调节有关，在DNA遗传信息的遗传信息的表达中有重要作用表达中有重要作用(3).另外，可能存在另外，可能存在少量的少量的RNA(二)、染色质的基本结构 v 2.基本结构单位基本结构单位.串珠模型：串珠模型：染色质的基本结构单位是染色质的基本结构单位是核小体核小体：核心颗核心颗粒、连接丝粒、连接丝(linker)、组蛋白、组蛋白H1。每个基本单位约每个基本单位约180-200个核苷酸个核苷酸对对(碱基对碱基对,bp-base pair).组蛋白：组蛋白：H2A、H2B、H3、H4四种组蛋白各两分子的八四种组蛋白各两分子的八聚体，直径约聚体
26、，直径约10nm).DNA链链：DNA双螺旋链盘绕于组蛋白八聚体表面双螺旋链盘绕于组蛋白八聚体表面1.75圈，圈，约合约合146bp.(三)、染色体的结构模型v染色质的不同状态：染色质的不同状态：在在DNA进行复制或转录时进行复制或转录时(主要在间期主要在间期)，必须，必须(局部局部)以以DNA单链状态存在，所以核小体的结构也必须解开单链状态存在，所以核小体的结构也必须解开(染染色质呈色质呈松弛状态松弛状态)；而在细胞分裂中期，染色质呈高度而在细胞分裂中期，染色质呈高度螺旋化状态螺旋化状态，并且，并且每条染色体都呈现其每条染色体都呈现其固有的形态特征固有的形态特征。很显然这两种状态间的转换不是
27、随机、无序的卷缩，很显然这两种状态间的转换不是随机、无序的卷缩，而应该是按照一定的规律转换的。而应该是按照一定的规律转换的。(三)、染色体的结构模型v贝克等贝克等(Bak,A.L.,1977)：染色体：染色体四级结构模型理论四级结构模型理论能够在一定程度上解释染色质状态转化的过程能够在一定程度上解释染色质状态转化的过程1.DNA+组蛋白组蛋白核小体核小体+连接丝连接丝2.核小体核小体螺线体螺线体(solenoid)3.螺线体螺线体超螺线体超螺线体(super-solenoid)4.超螺线体超螺线体染色体染色体DNA+组蛋白组蛋白核小体核小体6核小体核小体螺线螺线管管(solenoid)螺线螺线
28、管管超螺线超螺线管管(super-solenoid)超螺线超螺线管管染色体染色体*染色体形成过程中长度与宽度的变化 (四)、着丝粒和端体 v着丝粒着丝粒(centromere)：缺少着丝粒的染色体缺少着丝粒的染色体片段在细胞分裂过程片段在细胞分裂过程中不能正确分配到子中不能正确分配到子细胞中，因此经常发细胞中，因此经常发生丢失生丢失(微核微核)；同一物种染色体间着同一物种染色体间着丝粒的结构和功能没丝粒的结构和功能没有本质区别，可以互有本质区别，可以互换；换；*由两端保守边界序列由两端保守边界序列和中间富含和中间富含A+T序列序列(约约90bp)构成。构成。v端体端体/端粒端粒(telomer
29、e)：对染色体对染色体DNA分子末分子末端起封闭、保护作用；端起封闭、保护作用；防止防止DNA酶酶切；酶酶切；防止发生防止发生DNA分子分子间融合；间融合；保持保持DNA复制过程复制过程中的完整性。中的完整性。*端粒长度可能与细胞端粒长度可能与细胞寿命有关。寿命有关。端粒酶端粒酶(性母细胞性母细胞).(五)、常染色质和异染色质 v通常根据间期染色反应，可以将染色质分为通常根据间期染色反应，可以将染色质分为异染色质和常染色质异染色质和常染色质。异染色质异染色质(heterochromatin)：在细胞间期：在细胞间期染色质线中，染色很深的区段。染色质线中，染色很深的区段。常染色质常染色质(euc
30、hromatin)：染色质线中染：染色质线中染色很浅的区段。色很浅的区段。常染色质和异染色质v 结构差异结构差异:两者结构上连续，化学两者结构上连续，化学性质上没有差异，只是核酸性质上没有差异，只是核酸螺旋化程度螺旋化程度(密度密度)不同。不同。异染色质在间期的复制异染色质在间期的复制晚于常染色质，间期仍然高晚于常染色质，间期仍然高度螺旋化状态，紧密卷缩度螺旋化状态，紧密卷缩(异异固缩固缩,heteropycnosis)，所以，所以染色很深；染色很深；而常染色质区处于松散而常染色质区处于松散状态，染色质密度较低，因状态，染色质密度较低，因此染色较浅。此染色较浅。v 功能差异功能差异:遗传信息的
31、表达遗传信息的表达(转录转录)主要主要在间期进行，并需要染色质在间期进行，并需要染色质(局部局部)处于解螺旋状态。处于解螺旋状态。异染色质在遗传功能上异染色质在遗传功能上是惰性的，一般不编码蛋白是惰性的，一般不编码蛋白质，主要起维持染色体结构质，主要起维持染色体结构完整性的作用。完整性的作用。常染色质间期活跃表达，常染色质间期活跃表达，带有重要的遗传信息。带有重要的遗传信息。常染色质和异染色质差异 常染色质 异染色质1、染色特点差异 均匀浅染 深染2、结构特点差异 疏松折叠 异固缩3、功能特点差异 基因有活性 大部分基因关闭4、复制时期差异 S期早中期完成 S期晚期才完成组成性异染色质与兼性异
32、染色质v兼性兼性(facultative).可存在于染色体的任何部位；可存在于染色体的任何部位；在一些组织中不表现异固缩在一些组织中不表现异固缩现象现象(象常染色质一样正常表象常染色质一样正常表达达)，而在其它组织中表现异，而在其它组织中表现异固缩现象固缩现象(完全不表达完全不表达)；携带组织特异性表达的遗传携带组织特异性表达的遗传信息。信息。v组成性组成性(constitutive).构成染色体的特殊区构成染色体的特殊区域，如：着丝点部位域，如：着丝点部位等；等；在所有组织、细胞中在所有组织、细胞中均表现异固缩现象；均表现异固缩现象；只与染色体结构有关，只与染色体结构有关，一般无功能表达；一
33、般无功能表达；*主要是卫星主要是卫星DNA。性染色质性染色质 是在间期细胞核中染色体的异染色质部分是在间期细胞核中染色体的异染色质部分显示出来的一种特殊结构。显示出来的一种特殊结构。可分为：可分为：X染色质（染色质（X chromatin）Y染色质（染色质（Y chromatin）X染色质（染色质（X chromatin）v女性两条女性两条X染色体的基因产物，为什么不比半合子的染色体的基因产物，为什么不比半合子的男性的多？男性的多？v为什么为什么X连锁的突变基因纯合女性的病情并不比半合连锁的突变基因纯合女性的病情并不比半合子的男性严重？子的男性严重？vBarr（1949年）发现雌猫神经元间期细
34、胞核中有一深年）发现雌猫神经元间期细胞核中有一深染浓缩小体，其它雌性哺乳动物也有，称染浓缩小体，其它雌性哺乳动物也有，称X染色质或染色质或巴氏小体（巴氏小体（Barr body）X染色体失活假说染色体失活假说Lyon假说假说 1）雌性哺乳动物体细胞中两条）雌性哺乳动物体细胞中两条X染色体中仅一条在遗染色体中仅一条在遗传上有活性；另一条失活，在间期细胞核中螺旋化传上有活性；另一条失活，在间期细胞核中螺旋化异固缩为异固缩为X染色质；染色质；2）失活发生在胚胎发育早期，人类在妊娠第）失活发生在胚胎发育早期，人类在妊娠第16天；天；3）失活是随机的，又是恒定的，一旦那一条失活，）失活是随机的，又是恒定
35、的，一旦那一条失活，其克隆子代细胞都表现为该条失活；其克隆子代细胞都表现为该条失活；4）X染色体连锁的杂合子基因雌性个体表现为嵌合体；染色体连锁的杂合子基因雌性个体表现为嵌合体；X染色体的剂量补偿效应 雌性哺乳动物体内，只有一条雌性哺乳动物体内，只有一条X染色体具有活性，染色体具有活性，其余形成异固缩的其余形成异固缩的X染色质；使得雌雄两性细胞中染色质；使得雌雄两性细胞中X连锁基因产物的遗传效应基本保持一致的效应连锁基因产物的遗传效应基本保持一致的效应剂剂量补偿效应。量补偿效应。X染色质总数染色质总数=X染色体总数染色体总数-1应注意：失活应注意：失活X染色体部分基因仍具有转录活性。染色体部分
36、基因仍具有转录活性。Y染色质（染色质（Y chromatin）正常男性的间期细胞用荧光染料（阿的平或芥子正常男性的间期细胞用荧光染料（阿的平或芥子阿的平）染色后，在细胞核内任何部位可出现一个圆阿的平）染色后，在细胞核内任何部位可出现一个圆形或椭圆形的强荧光小体，直径为形或椭圆形的强荧光小体，直径为0.3um，称为，称为Y染染色质（色质（Y染色体长臂远侧段）。染色体长臂远侧段）。Y染色质数目染色质数目=Y染色体数目染色体数目五、染色体组型分析与带型分析 v 染色体组型分析染色体组型分析(genome analysis)，又称核，又称核型分析型分析(analysis of karyotype):对
37、待测细胞的染色体数目、形态对待测细胞的染色体数目、形态特征进行分析，确定其与正常核型是特征进行分析，确定其与正常核型是否完全一致的过程称为核型分析。否完全一致的过程称为核型分析。v genome染色体组基因组v 一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组 标本标本制备制备显微镜观察染色体数目、长度、染色体数目、长度、着丝粒位置、次缢着丝粒位置、次缢痕和随体有无，特痕和随体有无，特征性带型或区带等征性带型或区带等核型分析方法丹佛体制丹佛体制v1.1.按染色体的长度进行排列；按染色体的长度进行排列；v2.2.按长臂长度进行与着丝点位置排列按长臂长度进行与着丝点位置排列(M(M，SMSM，ST
38、ST，T)T)；(三个参数三个参数:臂比臂比=p/q,=p/q,着丝粒指数着丝粒指数=p/(p+q),=p/(p+q),相对长度相对长度=(p+q)/genome length=(p+q)/genome length)(分组分组)v3.3.按随体的有无与大小按随体的有无与大小(通常将带随体的染色通常将带随体的染色体排在最前面体排在最前面)。核型分析 方法1）常规的形态分析常规的形态分析2）带型分析（有哪些带型？原理？带型命名？）带型分析（有哪些带型？原理？带型命名？）4）定量细胞化学方法）定量细胞化学方法 3）荧光原位杂交荧光原位杂交*染色体组型分析与带型分析 v 染色体带形：染色体带形：显带
39、技术是通过特殊的染色方法使染色体的不同区域着色，显带技术是通过特殊的染色方法使染色体的不同区域着色，使染色体在光镜下呈现出明暗相间的带纹。每个染色体都使染色体在光镜下呈现出明暗相间的带纹。每个染色体都有特定的带纹，甚至每个染色体的长臂和短臂都有特异性。有特定的带纹，甚至每个染色体的长臂和短臂都有特异性。根据染色体的不同带型，可以更细致而可靠地识别染色体根据染色体的不同带型，可以更细致而可靠地识别染色体的个性。的个性。而这些精心设计的处理和染色方法就称为而这些精心设计的处理和染色方法就称为染色体分带、显带染色体分带、显带(chromosome banding)或或染色体分染染色体分染(diffe
40、rtial staining of chromosome)。不同的处理方法往往可以得到不同的染色体带形。由于染色体的部分不同的处理方法往往可以得到不同的染色体带形。由于染色体的部分螺旋化方式、程度是特定的，因此一种好的分带程序能够使染色体呈螺旋化方式、程度是特定的，因此一种好的分带程序能够使染色体呈现丰富而稳定的带形。现丰富而稳定的带形。v 带型分析：带型分析：利用细胞内各染色体带型进一步区分、识别染色体的工作。利用细胞内各染色体带型进一步区分、识别染色体的工作。染色体显带技术：v Q带、带、G带、带、R带、带、C带、带、T带、带、N带带，各带的染色试剂以及在染色体上所呈，各带的染色试剂以及在
41、染色体上所呈现的区带特征如下：现的区带特征如下：v Q带：喹吖因荧光染色技术，显示中期染色体经氮芥因喹吖染色以后，带：喹吖因荧光染色技术，显示中期染色体经氮芥因喹吖染色以后，在紫外线照射下所呈现的亮带和暗带，一般富含在紫外线照射下所呈现的亮带和暗带，一般富含AT碱基的碱基的DNA区段表现为区段表现为亮带，富含亮带，富含GC碱基的区带表现为暗带。碱基的区带表现为暗带。v G带：带：Giemsa带，将中期染色体制片经胰酶或碱、尿素、去污剂等处带，将中期染色体制片经胰酶或碱、尿素、去污剂等处理后再用理后再用Giemsa进行染色后所呈现的染色体区带，一般与进行染色后所呈现的染色体区带，一般与Q带相符；
42、带相符；v R带：中期染色体经磷酸盐缓冲液保湿处理，以吖啶橙或带：中期染色体经磷酸盐缓冲液保湿处理，以吖啶橙或Giemsa染色，染色，显示与显示与G带明暗相间带型正好相反，所以又称反带；带明暗相间带型正好相反，所以又称反带；v C带：碱处理后带：碱处理后Giemsa染色，主要显示丝粒结构异染色质以及其它染染色，主要显示丝粒结构异染色质以及其它染色体区段的异染色质部分色体区段的异染色质部分 v T带：又称末端带，是染色体端粒部分经吖啶橙染色后所呈现的区带带：又称末端带，是染色体端粒部分经吖啶橙染色后所呈现的区带 v N带：又称带：又称Ag-As染色法，主要用于核仁组织区的酸性蛋白质染色染色法，主
43、要用于核仁组织区的酸性蛋白质染色 vhttp:/www.google.ca/imgres?imgurl=http:/ 带：亮、暗部分；界标：具有重要意义、稳定的、有显著 形态学识别特征 的指标；区：两个相邻界标之 间的部分；特定带描述需要写明需要写明4个内容：个内容：1）染色体序号）染色体序号2）臂的符合）臂的符合3）区号）区号4）带号）带号例如：例如：1p36表示第表示第1号染色体，短臂，号染色体，短臂，3区，区，6带。带。高分辨显带染色体 中期染色体带纹仅320条带；Yunis等采用早中期、前中期、晚前期染色体制备标本，染色体更长，带纹更多，可显550-850条带，这种技术称为高分辨显带技
44、术，这种染色体称为高分辨显带染色体；命名：小数点后数字为亚带及次亚带如：1p32.13人类染色体国际命名符号及术语：http:/ 体细胞分裂与细胞周期 v生物的生物的繁殖繁殖以细胞分裂为基础；对多细胞生物而言，以细胞分裂为基础；对多细胞生物而言，其其生长发育生长发育也通过也通过细胞分裂细胞分裂实现。实现。v体细胞分裂的方式可以分为无丝分裂和有丝分裂两种。体细胞分裂的方式可以分为无丝分裂和有丝分裂两种。关于这两种分裂方式的过程、特征和异同已学过，在关于这两种分裂方式的过程、特征和异同已学过，在此作一简单回顾：此作一简单回顾：一、一、无丝分裂无丝分裂(amitosis)；二、二、有丝分裂有丝分裂(
45、mitosis)；三、三、细胞周期细胞周期(cell cycle)。一、无丝分裂(amitosis)v无丝分裂的分裂过程较简单快速，整个分裂过无丝分裂的分裂过程较简单快速，整个分裂过程中不出现纺锤体。程中不出现纺锤体。v以前人们认为无丝分裂只在衰老细胞和病态组以前人们认为无丝分裂只在衰老细胞和病态组织中，但近年研究发现高等生物的许多正常组织中，但近年研究发现高等生物的许多正常组织织(如：植物的薄型组织、木质部细胞、绒毡如：植物的薄型组织、木质部细胞、绒毡层细胞和胚乳细胞层细胞和胚乳细胞)，也常发生无丝分裂。，也常发生无丝分裂。二、有丝分裂 v(一一)、有丝分裂的过程有丝分裂的过程有丝分裂包括两
46、个紧密有丝分裂包括两个紧密相连的过程：相连的过程：核分裂、核分裂、细胞质分裂细胞质分裂。通常有丝。通常有丝分裂主要是指核分裂分裂主要是指核分裂v 应当注意的是：有丝分裂过程本身是一个连续的自然过程。细胞分裂时期是人为划分的，是根据所观察到整个有丝分裂过程中的各种形态、结构和状态的差异而进行的划分；其目的是便于对整个过程进行研究的描述。有丝分裂过程可分为五个时有丝分裂过程可分为五个时期，即：期，即：间期、前期、中期、后期、间期、前期、中期、后期、末期末期v(一).有丝分裂各时期有丝分裂各时期v(二).有丝分裂的遗传学意义有丝分裂的遗传学意义v(三).有丝分裂异常现象有丝分裂异常现象(一).有丝分
47、裂各时期1.间期(interphase)v 指细胞上一次分裂结束到下指细胞上一次分裂结束到下一次分裂开始之前的时期。一次分裂开始之前的时期。v 特征：特征：染色质解螺旋、松散分布染色质解螺旋、松散分布在细胞质中，核仁染色深。在细胞质中，核仁染色深。在光学显微镜下细胞状态在光学显微镜下细胞状态不发生明显变化不发生明显变化(早期有人早期有人称之为静止期称之为静止期)。事实上细胞处于生理、生事实上细胞处于生理、生化反应高度活跃的阶段，化反应高度活跃的阶段，其呼吸和合成代谢都非常其呼吸和合成代谢都非常旺盛。旺盛。v 为细胞分裂奠定物质和能量为细胞分裂奠定物质和能量基础：基础：1)DNA的复制的复制2)
48、组蛋白的合成组蛋白的合成3)能量准备能量准备4)其它物质的合成其它物质的合成v DNA合成是间期最重要的准合成是间期最重要的准备，因此一般根据备，因此一般根据DNA合成合成的特点，将间期分为：合成的特点，将间期分为：合成前期前期(G1)、合成期、合成期(S)、合成、合成后期后期(G2)。2.前期(prophase)v当染色体呈可见的细线时标志着细胞分裂开始，进入当染色体呈可见的细线时标志着细胞分裂开始，进入细胞分裂前期。细胞分裂前期。v前期可以观察到细胞内发生下列变化：前期可以观察到细胞内发生下列变化：每个染色体两条染色质线每个染色体两条染色质线(染色单体染色单体)开始螺旋化、开始螺旋化、卷曲
49、；卷曲；着丝粒尚未复制分裂，因而螺旋、卷曲逐渐可见着丝粒尚未复制分裂，因而螺旋、卷曲逐渐可见的两条染色单体同一个着丝粒联结；的两条染色单体同一个着丝粒联结；核仁、核膜逐渐解体，前期结束时核仁消失。核仁、核膜逐渐解体，前期结束时核仁消失。3.中期(metaphase)v核仁、核膜消失标志着细胞分裂中期开始。核仁、核膜消失标志着细胞分裂中期开始。v主要特征：主要特征：染色单体进一步螺旋、收缩直至呈最短、最粗的状态染色单体进一步螺旋、收缩直至呈最短、最粗的状态;纺锤丝形成一个三维的结构，称为纺锤体纺锤丝形成一个三维的结构，称为纺锤体(spindle)；纺锤丝与染色体的着丝点附着，并牵引染色体，使其纺
50、锤丝与染色体的着丝点附着，并牵引染色体，使其着丝粒均匀分成在垂直于两极的一个平面上，常将这着丝粒均匀分成在垂直于两极的一个平面上，常将这个平面称为赤道板个平面称为赤道板(或赤道面或赤道面)染色体臂自由分布在赤道染色体臂自由分布在赤道面的两侧。面的两侧。v染色体形态稳定，排列均匀，是研究染色体形态和数染色体形态稳定，排列均匀，是研究染色体形态和数目的最佳时期。目的最佳时期。4.后期(anaphase)v特征：特征：由于纺锤丝的牵引作用，着丝粒发生分裂；由于纺锤丝的牵引作用，着丝粒发生分裂；每条染色体的两条染色单体，分别由纺锤丝拉向每条染色体的两条染色单体，分别由纺锤丝拉向两极；两极；两极都具有相
