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遗传学总结
第二章遗传的细胞学基础—生物遗传变异与全部遗传学的基础
第一节细胞的结构和功能
---根据构成生物体的基本单位，可以将生物分为
--非细胞生物：
包括病毒、噬菌体（细菌病毒），具有前细胞形态的构成单位；
--细胞生物：
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：
-真核生物：
（真核细胞）原生动物、单细胞藻类、真菌、高等植物、动物、人类；
-原核生物：
（原核细胞）细菌、蓝藻（蓝细菌）
真核细胞：
细胞膜、细胞质、细胞核及（植物）细胞壁
一、细胞壁
与动物细胞不同，植物细胞具有细胞壁及穿壁胞间连丝。
==对细胞的形态和结构起支撑和保护作用。
--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的差异（更困难），尤其是在进入分子水平或者说是在进行细胞工程和基因工程研究时，这一点尤其突出。
构成植物细胞壁的化学成分有：
纤维素、半纤维素、果胶质
二、细胞膜
主要由磷脂双分子层和蛋白分子组成。
细胞内的许多其它构成部分也具有膜结构，称为膜相结构；相对地，不具有膜的部分则称为非膜相结构。
膜结构对细胞形态、生理生化功能具有重要作用，如：
-选择性透过某些物质，而大分子物质则通过质膜上的微孔进出细胞；
-提供生理生化反应的场所；
-对细胞内空间进行分隔，形成结构、功能不同又相互协调的区域。
三、细胞质
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，称为细胞器：
如线粒体、质体、核糖体、内质网等。
在此要强调的细胞器是：
-核糖体：
主要成分是蛋白质和rRNA，是合成蛋白质的主要场所，是遗传信息表达的主要途径。
-线粒体和叶绿体：
分别是有氧呼吸和光合作用的场所，但它们含有DNA、RNA等成分，研究表明：
这些核酸分子也具有遗传物质的功能。
四、细胞核
细胞核的形状一般为圆球形，其形状、大小也因生物和组织而异。
植物细胞核一般为5-25m（微米），变动范围可达1m-600m。
细胞核是遗传物质集聚的场所，对细胞发育和性状遗传起着控制作用。
细胞核由四个部分组成：
--1.核膜；2.核液；3.核仁；4.染色质和染色体。
第二节染色体的形态、数目和结构
一、染色质/染色体
染色质：
在细胞尚未进行分裂的核中（间期核），可看到许多用碱性染料染色较深的纤细网状物。
染色体：
在细胞分裂时，核内的染色质便卷曲而呈现为一定数目和形态的染色体。
染色质和染色体是同一物质在细胞分裂过程中所表现的不同形态。
二、着丝点
着丝粒是细胞分裂时，纺锤丝附着的区域，又称为着丝点。
着丝粒不会被染料染色，所以在光学显微镜下表现为染色体上一缢缩部位（无色间隔点），所以又称为主缢痕。
1.长臂；2.主缢痕；3.着丝点；4.短臂；5.次缢痕；6.随体
三、染色体臂
着丝粒所连接的两部分称为染色体臂。
对每条染色体而言，着丝粒在染色体上的相对位置是固定的，根据其位置和两臂的相对长度可以将染色体的形态分为：
染色体的形态表现形式（臂比=长臂长/短臂长）
中间着丝点染色体（等臂）：
V近中着丝点染色体：
L
近端着丝点染色体：
近似棒状端着丝点染色体：
棒状
颗粒状染色体：
颗粒状
四、染色体数目
不同生物物种的染色体数目是相对恒定；
体细胞中染色体成对存在（2n），而配子中染色体数目是体细胞中的一半（n）。
例：
小麦：
42条，水稻：
24条，玉米、高粱：
20条。
桃：
16条，松：
24条，白杨：
38条等。
A染色体：
正常染色体
B染色体：
额外染色体、超数染色体、副染色体
五、同源染色体、非同源染色体
同源染色体：
形态、大小、结构相同的两条染色体
非同源染色体：
形态、大小、结构不同的
性染色体：
形态和所含基因位点不同的一对同源染色体。
染色单体：
一条染色体的两个染色单体互称为姊妹染色单体。
六、核型分析
染色体核型分析（组型分析）：
是对生物单个细胞核内全部染色体的形态特征所进行的分析。
（根据染色体长度、着丝点位置、臂比、随体有无等特点，对各对同源染色体进行分类、编号，研究一个细胞的整套染色体）。
第三节细胞的分裂和细胞周期
一、细胞的分裂方式：
无丝分裂（直接分裂）：
细胞核拉长缢裂成两部分；细胞质分裂，分成两细胞
有丝分裂
二、有丝分裂：
分裂周期包括间期：
细胞的大部分时期均为间期：
遗传物质（DNA）的复制；蛋白质的合成
分裂期：
前期、中期、后期、末期
1.前期
-染色质线螺旋化、卷曲；
-着丝粒尚未复制分裂，两条染色单体由同一个着丝粒联结；
-核仁、核膜逐渐解体，前期结束时核仁消失。
2.中期-
-染色单体进一步螺旋、收缩直至呈最短、最粗状态;
-染色体的着丝粒整齐的排列在赤道板上，染色体臂自由分布在赤道板的两侧。
=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。
3.后期
-着丝粒一分为二；
-每条染色体的两条染色单体，分别由纺锤丝拉向两极；
-两极都具有相同的染色（单）体数。
4.末期
-核膜、核仁重建；
-染色体解螺旋，呈松散状态；
-细胞质分裂或细胞板形成。
三、有丝分裂的遗传学意义
-染色体复制一次，细胞分裂一次，产生的子细胞与母细胞具有相同的染色体数目和组成。
保证了每一种生物染色体数目的稳定性和每一种生物性状的稳定性。
-有丝分裂是无性生殖的基础，植物采用无性繁殖所获得的后代能保持其母本的遗传性状，就在于他们是通过有丝分裂而产生的。
第四节细胞的减数分裂
-减数分裂又称成熟分裂，是生物在有性生殖过程中性母细胞成熟时，配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂。
-其结果是产生染色体数目减半的性细胞，所以称为减数分裂。
-特点：
各对同源染色体在细胞分裂前期配对（或称联会）
细胞在分裂过程中包括两次分裂：
第一次是减数的；第二次是等数的。
一、减数分裂的过程
（一）、间期（前间期）
（二）、减数第一分裂
（三）、中间期
（四）、减数第二分裂
1.前期I：
这一时期细胞内变化复杂，所经历的时间较长，细胞核比有丝分裂前期核要大些。
-根据核内变化特征，可进一步分为五个时期：
（1）.细线期.
（2）.偶线期.（3）.粗线期.（4）.双线期.（5）.终变期.
（1）.细线期（PI1）
-染色体开始螺旋收缩呈细长线状；
-两染色单体由着丝点连接，不能分辨染色单体。
（2）偶线期（PI2）
-同源染色体的对应部位相互开始紧密并列，逐渐沿纵向配对在一起，称为联会现象（synapsis）。
-细胞内2n条染色体可配对形成n对染色体。
联会的一对同源染色体称为二价体（bivalent）。
-细胞内二价体（n）的数目就是同源染色体的对数。
（3）粗线期（PI3）
-同源染色体配对完成，二价体逐渐缩短变粗。
→四联体或四合体。
-姊妹染色单体与非姊妹染色单体；
-非姊妹染色单体间→交换现象→同源染色体间片段交换→发生遗传物质重组。
（4）双线期（PI4）
-染色体继续缩短变粗，交叉现象变得明显。
这种交叉现象就是非姊妹染色单体在粗线期发生交换的结果。
-同源染色体之间的联会吸引力减弱局部开始分开。
-二价体上由于交叉的存在所以形状呈环形或藕形。
（5）终变期（PI5）
-染色体收缩到最大程度；
-同源染色体间排斥力更大，交叉向二价体两端移动，逐渐接近于末端，该过程称为交叉端化（terminalization）。
-二价体在核内分散分布，因而常用以鉴定染色体数目，二价体数目就是同源染色体的对数。
2.中期I（MI）
-核仁和核膜消失，纺锤体形成；
-每个二价体的两同源染色体分布在赤道板的两侧，同源染色体的着丝点分别朝向两极；
-着丝粒取向随机的；
-鉴定染色体数目重要时期之一。
3.后期I（AI）
-同源染色体分别移向两极。
-每极具有一对同源染色体中的一条（共有n条染色体），使得子细胞中染色体数目从2n减半到n。
-此过程并不进行着丝粒分裂，没有发生染色单体分离；每条染色体都仍然具有两个染色单体，并且由着丝粒相连。
4.末期I（TI）
•染色体到达两极之后，松散、伸长、变细；
•核仁、核膜逐渐形成，产生两个子核。
•细胞质也随之分裂，两个子细胞形成，称为二分体。
（三）、中间期
-中间期是减数分裂的两次分裂之间的一个间歇。
-此时期与有丝分裂的间期相比有显著不同：
时间很短暂。
；不进行DNA复制；染色体的螺旋化程度较高。
（四）、减数第二分裂
减数第二分裂是第一分裂所产生的两个子细胞继续进行同步分裂，与有丝分裂没有实质区别,仍可分为前、中、后、末四个时期：
（1）.前期Ⅱ（PⅡ）；
（2）.中期Ⅱ（MⅡ）；（3）.后期Ⅱ（AⅡ）；（4）.末期Ⅱ（PⅡ）。
二、减数分裂的意义
1、减数分裂使有性生殖的真核生物，在世代间保持染色体的恒定性。
精子（n）+卵细胞（n）=2n
2、减数分裂提供了每个亲本产生配子的多样性，丰富变异、利于生物适应和进化。
减数的随机分离和非姊妹染色单体间交换重组
第五节配子形成和受精
生殖方式：
无性生殖、有性生殖
一、无性生殖
通过营养体的分割而产生许多后代个体的生殖方式。
如：
植物块茎（马铃薯）、鳞茎（洋葱）、球茎（秋水仙属植物）、芽眼和枝条等营养体。
二、有性生殖过程
=有性生殖：
通过亲本的雌、雄配子受精而形成合子，由合子发育成新的个体。
1、雄配子形成
雄蕊花药表皮下
↓分化出
孢原组织（2n）
↓若干次有丝分裂
小孢子母细胞（2n）
↓减数分裂
4个小孢子（n）
↓1次有丝分裂
营养细胞（n）和生殖细胞（n）
↓1次有丝分裂
成熟的花粉粒（雄配子体）
2、雌配子形成
雌蕊子房→胚珠→珠心
↓分化为
大孢子母细胞（2n）
↓减数分裂
4个大孢子（n）
↓远离珠孔
连续↓3次有丝分裂
胚囊（雌配子体）
（二）授粉和受精
1、受精：
雄配子与雌配子融合为一个合子。
2、授粉：
成熟的花粉粒落到雌蕊的柱头上。
自花授粉：
同一花内或同株花间
授粉方式常异花授粉：
异花授粉：
不同植株间
3、双受精
授粉后→花粉粒在柱头上萌发→花粉管→穿过花柱、子房和珠口→进入胚囊→破裂→两个精核与花粉管的内含物一同进入胚囊
双精核（n）+卵细胞（n）→合子→胚（2n）
受
精精核（n）+2极核（n）→胚乳核（3n）→胚乳（3n）
被子植物种子、果实各部分遗传来源
染色体数
前体
来源
胚
2n
合子
受精产物
胚乳
3n
胚乳核
受精产物
种皮
2n
珠被
母体组织
果皮
2n
子房壁
母体组织
玉米（Zeamays）籽粒构造与遗传来源
三、直感现象
-花粉直感（胚乳直感）：
双受精时在3n胚乳的性状上由于精核的影响而直接表现父本的某些性状的现象。
-果实直感：
如果种皮或果皮组织在发育过程中由于花粉影响而表现父本的某些性状的现象。
四、无融合生殖
-无融合生殖：
雌雄配子不发生核融合的一种无性生殖方式。
-是有性生殖的一种特殊方式或变态。
-在动物界、高等植物界（藻类和蕨类植物）都存在，并在植物界更为普遍。
无融合生殖类型
营养的无融合生殖
单倍配子体孤雌生殖
孤雄生殖
无融合结子二倍配子体：
珠心细胞
不定胚
单性结实
（无融合生殖的作用：
创造单倍体、固定杂种优势）
无融合生殖的几个概念及理解
-营养体的无融合生殖：
代替有性生殖的营养生殖类型。
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