1、第三章遗传的染色体学说优选第三章遗传的染色体学说基本概念二倍体细胞具有二套染色体，分别来自于两个亲本，每对染色体的两个成员被称为同源染色体(homologous chromosome)，单倍体真核细胞仅有一套染色体。有丝分裂(mitosis)是二倍体或单倍体真核细胞分裂的过程。有丝分裂产生两个子核，它们含有相同的染色体数和遗传信息。基本概念减数分裂(meiosis)发生在有性生殖的真核细胞中。它是由二倍体细胞或核通过一次DNA复制和二次分裂产生4个单倍体细胞或核的分裂过程。减数分裂的4 个子细胞染色体数比母细胞减少一半。由于父本和母本的染色体的重新组合及染色体的交换，使4 个子细胞所含的遗传信
2、息有一定的差异。遗传的染色体学说指出染色体是基因的载体。2.1 染色体(chromosome)长 臂短 臂随体副缢痕着丝粒中间着丝粒近端着丝粒端着丝粒(a)中间着丝粒(b)近端着丝粒(c)端着丝粒(a)(b)(c)部分生物的染色体数目物 种二倍体数物 种二倍体数人类46水稻24猕猴42小麦42黄牛60玉米20猪38大麦14狗78陆地棉52猫38豌豆14马64烟草48鸡78番茄24鸭80甘蓝18果蝇8洋葱16蜜蜂雌32雄16松242.2 有丝分裂(mitosis)19世纪末，Flemming W(1882)和Boveri T(1891)分别发现了有丝分裂和减数分裂，为遗传的染色体学说提供了理论基
3、础。1)、细线期(leptotene)前期 I 中期 I 染色体数为2n。着丝粒附着在染色体上，染色体向细胞的赤道板(equatorial plane)移动3 后期 II(anaphase II)着丝粒附着在染色体上，染色体向细胞的赤道板(equatorial plane)移动前期I经历时间较长，又可分为五个亚时期。此期染色体呈细长线状，核仁依然存在。后期 I 中期 II 染色体数目由2n n。M是分裂期，通常是细胞周期中最短的时期，约占整个时期的5-10%的时间。一对配对的同源染色体称二价体(bivalent)或四联体(tetrad)。4)、双线期(diplotene)染色体继续变短变粗，双
4、价体中的两条同源染色彼此分开。同源染色体(homologous chromosome)：在二倍体生物中，每对染色体的两个成员中一个来自父方，一个来自母方，其形态大小相同的染色体称为同源染色体。2)、偶线期(zygotene)2)、偶线期(zygotene)第三章遗传的染色体学说此期染色体呈细长线状，核仁依然存在。在细线期和整个的前期中染色体持续地浓缩。q细胞周期(cell cycle)：从一个新产生的细胞到它分裂产生子细胞这一过程称为细胞周期。它可分成四个阶段：M期、S期、G1期和G2期。M是分裂期，通常是细胞周期中最短的时期，约占整个时期的5-10%的时间。DNA的合成发生在S期(systh
5、esis).G1(gap1)和G2(gap2)是S期和M期之间的两个间隙期。G1、S、G2合称为间期(interpahse)。此期染色质均匀地分布于核中，所以在显微镜下看不到染色体。S期,40%2-4nDNAG1期,25%2nDNAG2期,25%4nDNAM期,10%nucleolus间 期(interphase)2.2.1 有丝分裂的过程可分为四个阶段，前期、中期、后期、末期2.2.1.1、前期(prophase)染色体开始逐渐缩短变粗，形成螺旋状。当染色体变得明显可见时，每条当色体已含有两条染色单体(chromatids)，互称为姐妹染色单体(sister chromatids)，通过着丝
6、粒把它们连接在一起。至前期末，核仁(nucleoli)逐渐消失，核膜开始破裂，核质和细胞质融为一体。染色体核仁中心体早前期(early prophase)(图例为洋葱根尖切片)晚前期(late prophase)2.2.1.2 中期(metophase)在此期纺缍体(spindle)逐渐明显，这个鸟笼状的结构在核区形成，由细胞两极间一束平行的纤丝构成。着丝粒附着在染色体上，染色体向细胞的赤道板(equatorial plane)移动每个子细胞遗传信息的组合是不同的。双价体中的同源染色体彼此分开，移向两极，但同源染色体的各个成员各自的着丝粒并不分开。减数分裂(meiosis)发生在有性生殖的真核
7、细胞中。1、前期(prophase)染色体进一步收缩变粗变短，便于分裂时移动。玉米减数分裂 I 示中期、后期、末期和间期染色体开始逐渐缩短变粗，形成螺旋状。前期I经历时间较长，又可分为五个亚时期。同源染色体(homologous chromosome)：在二倍体生物中，每对染色体的两个成员中一个来自父方，一个来自母方，其形态大小相同的染色体称为同源染色体。不属于同一对的染色体称为非同源染色体(nonhomologous chromosome)。2)、偶线期(zygotene)减数分裂是在配子形成过程中的成熟期进行的，包括两次连续的核分裂而染色体只复制一次，每个子细胞核中只有单倍数的染色体的细胞
8、分裂形式。染色体进一步收缩变粗变短，便于分裂时移动。着丝粒附着在染色体上，染色体向细胞的赤道板(equatorial plane)移动4 末期 I(telophase I)19世纪末，Flemming W(1882)和Boveri T(1891)分别发现了有丝分裂和减数分裂，为遗传的染色体学说提供了理论基础。DNA的合成发生在S期(systhesis).后期 II 末期 II 染色体数目为n。玉米减数分裂 I 示中期、后期、末期和间期前期I经历时间较长，又可分为五个亚时期。纺缍丝中 期(metophase)Scanning electron micrograph of the centrome
9、ric region of a metaphase chromosome 2.2.1.3 后期(anaphase)在后期，着丝粒纵裂为二，姐妹染色单体彼此分离，各自移向一极。染色体的两臂由着丝粒拖着移动，这时染色体是单条的，称为子染色体着丝粒后期(anaphase)Fluorescent microscope image of a cultured cell in anaphase.2.2.1.4 末期(telophase)末期子细胞的染色体凝缩为一个新核，在核的四周核膜重新形成，染色体又变为均匀的染色质，核仁又重新出现，又形成了间期核。末期结束时，纺缍体被降解，细胞质被新的细胞膜分隔为两部分
10、，结果产生了两个子细胞，其染色和原来细胞中的完全一样。末期(telophase)早前期晚前期早后期晚后期末期中期间期间期早前期晚前期中期后期末期形成两个子细胞2.3 减数分裂(meiosis)减数分裂是在配子形成过程中的成熟期进行的，包括两次连续的核分裂而染色体只复制一次，每个子细胞核中只有单倍数的染色体的细胞分裂形式。两次连续的核分裂分别称为第一次减数分裂和第二次减数分裂。每次减数分裂都可以分成前、中、后、末四期。其中最复杂和最长的时期是前期I，又可分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。2.3.1 Concerned conceptq同源染色体(homologous chromosom
11、e)：在二倍体生物中，每对染色体的两个成员中一个来自父方，一个来自母方，其形态大小相同的染色体称为同源染色体。不属于同一对的染色体称为非同源染色体(nonhomologous chromosome)。q联会(synapsis)：同源染色体的两个成员侧向连接，像拉链一样地并排配对称为联会。联会始于偶线期，中止在双线期。2.3.1 Concerned conceptq联会复合体(synaptonemal complex,SC)：同源染色体联会过程中形成的一种独特的亚显微的非永久性的复合结构。q交换(crossing over)：非姐妹染色单体间发生遗传物质的局部交换。q交叉(chiasma)：非姐
12、妹染色单体间若干处相互交叉缠结，交叉是染色单体发生交换的结果。2.3.2 减数分裂(meiosis)2.3.2.1 前期 I(prophase I)和有丝分裂一样，DNA的合成发生在S期，但复制的产物直到晚前期I才能看见。前期I经历时间较长，又可分为五个亚时期。1)、细线期(leptotene)此期染色体呈细长线状，核仁依然存在。在细线期和整个的前期中染色体持续地浓缩。2)、偶线期(zygotene)同源染色体开始联会，出现联会复合体。1 染色体(chromosome)可分为四个阶段，前期、中期、后期、末期2 中期(metophase)末期结束时，纺缍体被降解，细胞质被新的细胞膜分隔为两部分，
13、结果产生了两个子细胞，其染色和原来细胞中的完全一样。但每个染色体仍保持有两条染色单体。前期 I 中期 I 染色体数为2n。4 个子细胞形成。在细线期和整个的前期中染色体持续地浓缩。1、前期(prophase)它可分成四个阶段：M期、S期、G1期和G2期。此期染色体呈细长线状，核仁依然存在。玉米减数分裂 I 示中期、后期、末期和间期4 末期 I(telophase I)4 末期(telophase)两次连续的核分裂分别称为第一次减数分裂和第二次减数分裂。第三章遗传的染色体学说染色体完全联会，缩短变粗，但核仁仍存在。前期 I 中期 I 染色体数为2n。其中最复杂和最长的时期是前期I，又可分为细线期
14、、偶线期、粗线期、双线期和终变期。染色体完全联会，缩短变粗，但核仁仍存在。间 期(interphase)3)、粗线期(pachytene)染色体完全联会，缩短变粗，但核仁仍存在。一对配对的同源染色体称二价体(bivalent)或四联体(tetrad)。非姐妹染色单体间可能发生交换。4)、双线期(diplotene)染色体继续变短变粗，双价体中的两条同源染色彼此分开。在非姐妹染色单体间可见交叉结，交叉结的出现是发生过交换的有形结果。交叉数目逐渐减少，在着丝粒两侧的交叉向两端移动，这种现象称为交叉端化。5)、终变期(diakinesis)染色体进一步收缩变粗变短，便于分裂时移动。玉米减数分裂前期
15、I 中的几个亚时期前期 I细线期偶线期粗线期双线期终变期一个来自蝗虫的四联体结构，示5个交叉2.3.2.2 中期 I(metophase I)核仁、核膜消失，各个双价体排列在赤道板上，着丝粒分居于赤道板的两侧，附着在纺缍丝上，而有丝分裂的中期着丝粒位于赤道板上。中期I 着丝粒并不分裂。2.3.2.3 后期 I(anaphase I)双价体中的同源染色体彼此分开，移向两极，但同源染色体的各个成员各自的着丝粒并不分开。2.3.2.4 末期 I(telophase I)此末期和随后的间期也称分裂间期(interkinesis)，并不是普遍存在的，在很多生物中没有这一阶段，也没有核膜重新形成的过程，细
16、胞直接进入第二次减数分裂。在另一些生物中，末期I 和分裂间期是短暂的，但核膜重新形成。在很多情况下，此期不合成DNA，染色体的形状也不发生改变。以着丝点来计算染色体的条数，减数分裂 I 可称为“减数分裂”(reduction division)，而减数分裂 II 则称为“等数分裂”(equational division)。玉米减数分裂 I 示中期、后期、末期和间期2.3.3 减数分裂(meiosis)2.3.3.1 前期 II(prophase II)与有丝分裂的前期一样，每个染色体具有两条染色单体。2.3.3.2 中期 II(metophase II)染色体排列在赤道板上，纺缍丝附着在着丝
17、粒上。染色单体从彼此相联逐渐部分地分离。2.3.3.3 后期 II(anaphase II)着丝粒纵裂，姐妹染色单体由纺缍丝拉向两极。2.3.3.4 末期 II(telophase II)4 个子细胞形成。玉米减数分裂II中期 I后期 I末期 I中期 II后期 II2.3.4 减数分裂的特点具有一定的时空性，也就是说它仅在一定的发育阶段，在生殖细胞中进行。减数分裂经第一次分裂后染色体就进行减半，所以减数分裂的产物是单倍体。前期长而复杂，同源染色体经历了配对、联会、交换，从而使遗传物质进行了重组。每个子细胞遗传信息的组合是不同的。双价体中的同源染色体彼此分开，移向两极，但同源染色体的各个成员各自
18、的着丝粒并不分开。此期染色体呈细长线状，核仁依然存在。1、前期(prophase)2 有丝分裂(mitosis)其中最复杂和最长的时期是前期I，又可分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。在另一些生物中，末期I 和分裂间期是短暂的，但核膜重新形成。Scanning electron micrograph of the centromeric region of a metaphase chromosome它可分成四个阶段：M期、S期、G1期和G2期。3 后期 II(anaphase II)后期 I 中期 II 染色体数目由2n n。每次减数分裂都可以分成前、中、后、末四期。着丝粒附着在染色
19、体上，染色体向细胞的赤道板(equatorial plane)移动在此期纺缍体(spindle)逐渐明显，这个鸟笼状的结构在核区形成，由细胞两极间一束平行的纤丝构成。Fluorescent microscope image of a cultured cell in anaphase.一对配对的同源染色体称二价体(bivalent)或四联体(tetrad)。在此期纺缍体(spindle)逐渐明显，这个鸟笼状的结构在核区形成，由细胞两极间一束平行的纤丝构成。每次减数分裂都可以分成前、中、后、末四期。核仁、核膜消失，各个双价体排列在赤道板上，着丝粒分居于赤道板的两侧，附着在纺缍丝上，而有丝分裂的中期着丝粒位于赤道板上。2.3.5 减数分裂过程中染色体的变迁前期 I 中期 I 染色体数为2n。后期 I 中期 II 染色体数目由2n n。但每个染色体仍保持有两条染色单体。后期 II 末期 II 染色体数目为n。在后期II，每个着丝粒都一分为二，随后每个染色体的单体分开。进入每个子细胞中去的只是一条染色体。2.4 遗传的染色体学说2.4.1 基因和染色体的关系1902年，美国的Walter Sutton和德国的T.Boveri 根据豌豆产生配子时孟德尔因子的行为和减数分裂过程中的染色体行为的平行性，提出了遗传的染色体学说。又称Sutton-Boveri学说。
