第二章遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)

1、第二章 遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)關(guān)閉窗口本章習(xí)題1.解釋下列名詞:原核細(xì)胞、真核細(xì)胞、染色體、染色單體、著絲點(diǎn)、細(xì)胞周期、同源染色體、異源染色體、無絲分裂、有絲分裂、單倍體、二倍體、聯(lián)會(huì)、胚乳直感、果實(shí)直感。答：原核細(xì)胞：一般較小，約為110mm。細(xì)胞壁是由蛋白聚糖（原核生物所特有的化學(xué)物質(zhì)）構(gòu)成，起保護(hù)作用。細(xì)胞壁內(nèi)為細(xì)胞膜。內(nèi)為DNA、RNA、蛋白質(zhì)及其它小分子物質(zhì)構(gòu)成的細(xì)胞質(zhì)。細(xì)胞器只有核糖體，而且沒有分隔，是個(gè)有機(jī)體的整體；也沒有任何內(nèi)部支持結(jié)構(gòu)，主要靠其堅(jiān)韌的外壁，來維持其形狀。其DNA存在的區(qū)域稱擬核，但其外面并無外膜包裹。各種細(xì)菌、藍(lán)藻等低等生物由原核細(xì)胞構(gòu)成，統(tǒng)稱為原核生物。真核細(xì)胞：

2、比原核細(xì)胞大，其結(jié)構(gòu)和功能也比原核細(xì)胞復(fù)雜。真核細(xì)胞含有核物質(zhì)和核結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)集聚的主要場所，對(duì)控制細(xì)胞發(fā)育和性狀遺傳起主導(dǎo)作用。另外真核細(xì)胞還含有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等各種膜包被的細(xì)胞器。真核細(xì)胞都由細(xì)胞膜與外界隔離，細(xì)胞內(nèi)有起支持作用的細(xì)胞骨架。染色體：含有許多基因的自主復(fù)制核酸分子。細(xì)菌的全部基因包容在一個(gè)雙股環(huán)形DNA構(gòu)成的染色體內(nèi)。真核生物染色體是與組蛋白結(jié)合在一起的線狀DNA雙價(jià)體；整個(gè)基因組分散為一定數(shù)目的染色體，每個(gè)染色體都有特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，染色體的數(shù)目是物種的一個(gè)特征。染色單體：由染色體復(fù)制后并彼此靠在一起，由一個(gè)著絲點(diǎn)連接在一起的姐妹染色體。著絲點(diǎn)：在細(xì)胞分裂時(shí)

3、染色體被紡錘絲所附著的位置。一般每個(gè)染色體只有一個(gè)著絲點(diǎn)，少數(shù)物種中染色體有多個(gè)著絲點(diǎn)，著絲點(diǎn)在染色體的位置決定了染色體的形態(tài)。細(xì)胞周期：包括細(xì)胞有絲分裂過程和兩次分裂之間的間期。其中有絲分裂過程分為： （1）DNA合成前期（G1期）；（2）DNA合成期（S期）； （3）DNA合成后期（G2期）；（4）有絲分裂期（M期）。同源染色體：生物體中，形態(tài)和結(jié)構(gòu)相同的一對(duì)染色體。異源染色體：生物體中，形態(tài)和結(jié)構(gòu)不相同的各對(duì)染色體互稱為異源染色體。無絲分裂：也稱直接分裂，只是細(xì)胞核拉長，縊裂成兩部分，接著細(xì)胞質(zhì)也分裂，從而成為兩個(gè)細(xì)胞，整個(gè)分裂過程看不到紡錘絲的出現(xiàn)。在細(xì)胞分裂的整個(gè)有絲分裂：包含兩個(gè)緊

4、密相連的過程：核分裂和質(zhì)分裂。即細(xì)胞分裂為二，各含有一個(gè)核。分裂過程包括四個(gè)時(shí)期：前期、中期、后期、末期。在分裂過程中經(jīng)過染色體有規(guī)律的和準(zhǔn)確的分裂，而且在分裂中有紡錘絲的出現(xiàn)，故稱有絲分裂。單倍體：具有一組基本染色體數(shù)的細(xì)胞或者個(gè)體。二倍體：具有兩組基本染色體數(shù)的細(xì)胞或者個(gè)體。聯(lián)會(huì)：減數(shù)分裂中，同源染色體的配對(duì)過程。胚乳直感：植物經(jīng)過了雙受精，胚乳細(xì)胞是3n，其中2n來自極核，n來自精核，如果在3n胚乳的性狀上由于精核的影響而直接表現(xiàn)父本的某些性狀，這種現(xiàn)象稱為胚乳直感。果實(shí)直感：植物的種皮或果皮組織在發(fā)育過程中由于花粉影響而表現(xiàn)父本的某些性狀，稱為果實(shí)直感。2.細(xì)胞的膜體系包括哪些膜結(jié)構(gòu)？

5、細(xì)胞質(zhì)里包括哪些主要的細(xì)胞器？各有什么特點(diǎn)？答：細(xì)胞的膜體系包括膜結(jié)構(gòu)有：細(xì)胞膜、線粒體、質(zhì)體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡、核膜。細(xì)胞質(zhì)里主要細(xì)胞器有：線粒體、葉綠體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、中心體。各細(xì)胞器特點(diǎn)如下：線粒體：在光學(xué)顯微鏡下，呈很小的線條狀、棒狀、或球狀；其體積大小不等，一般直徑為0.51.0mm，長度為13 mm。線粒體是由內(nèi)外兩層膜組成，膜的主要成份是磷脂類。外膜光滑，內(nèi)膜向內(nèi)回旋折疊，形成許多橫隔。線粒體含有多種氧化酶，能進(jìn)行氧化磷酸化，可傳遞和貯存所產(chǎn)生的能量，成為細(xì)胞里氧化作用和呼吸作用的中心，是細(xì)胞的動(dòng)力工廠。線粒體含有DNA、RNA和核糖體，具有獨(dú)立合成蛋白質(zhì)的能力。線粒體含

6、有DNA，有獨(dú)立的遺傳體系。但試驗(yàn)證明，線粒體的DNA與其同一細(xì)胞的核內(nèi)DNA的堿基成分有所不同，是兩個(gè)不同的遺傳體系。線粒體具有分裂增殖的能力，線粒體具有自行加倍和突變的能力。葉綠體：是綠色植物細(xì)胞中所特有的一種細(xì)胞器。葉綠體的形狀有盤狀、球狀、棒狀核泡狀等。其大小、形狀和分布因植物和細(xì)胞類型不同而變化很大。高等植物一般呈扁平的盤狀，長度約為510 mm。細(xì)胞內(nèi)葉綠體的數(shù)目在同種植物中是相對(duì)穩(wěn)定的。葉綠體也有雙層膜，內(nèi)含葉綠素的基粒由內(nèi)膜的折疊所包被。葉綠體能利用光能和CO2合成碳水化合物。葉綠體含有DNA、RNA及核糖體等，能夠合成蛋白質(zhì)并且能夠分裂增殖，還可以發(fā)生白化突變。這些特征都表明

7、葉綠體具有特定的遺傳功能，是遺傳物質(zhì)的載體之一。核糖體：核糖體是直徑為20mm的微小細(xì)胞器，其外面無膜包被，在細(xì)胞質(zhì)中數(shù)量很多。它是細(xì)胞質(zhì)中一個(gè)極為重要的成分，在整個(gè)細(xì)胞重量上占有很大的比例。核糖體是由大約40%的蛋白質(zhì)和60%的RNA所組成，其中RNA主要是核糖體核糖核酸（rRNA），故亦稱為核糖蛋白體。核糖體可以游離在細(xì)胞質(zhì)中或核里，也可附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。已知核糖體是合成蛋白質(zhì)的主要場所。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是在真核細(xì)胞質(zhì)中廣泛分布的膜相結(jié)構(gòu)。從切面看，它們好象布滿在細(xì)胞質(zhì)里的管道，把質(zhì)膜和核膜連成一個(gè)完整膜體系，為細(xì)胞空間提供了支架作用，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是單層膜結(jié)構(gòu)。它在形態(tài)上是多型的，不僅有管狀，也有一

8、些呈囊腔狀或小泡狀，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外面附有核糖體的，稱為粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或稱顆粒內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，是蛋白質(zhì)合成的主要場所，并通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)將合成的蛋白質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞的其它部位。不附著核糖體的，稱為平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，它可能與某些激素合成有關(guān)。中心體：中心體是動(dòng)物和某些蕨類及裸子植物細(xì)胞特有的細(xì)胞器。其含有一對(duì)由微管蛋白組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中心粒。它與細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂過程中紡錘絲的形成有關(guān)。3.一般染色體的外部形態(tài)包括哪些部分？ 染色體形態(tài)有哪些類型？答：一般染色體的外部形態(tài)包括：著絲粒、染色體兩個(gè)臂、主溢痕、次溢痕、隨體。一般染色體的類型有：V型、L型、棒型、顆粒型。4.植物的10個(gè)花粉母細(xì)胞可以形成：多少花粉粒？ 多少精核

9、？ 多少管核？ 又10個(gè)卵母細(xì)胞可以形成：多少胚囊？多少卵細(xì)胞？多少極核？多少助細(xì)胞？多少反足細(xì)胞？答：植物的10個(gè)花粉母細(xì)胞可以形成：花粉粒：10×4=40個(gè)；精核：40×2=80個(gè)；管核：40×1=40個(gè)。10個(gè)卵母細(xì)胞可以形成：胚囊：10×1=10個(gè)；卵細(xì)胞：10×1=10個(gè)；極核：10×2=20個(gè)；助細(xì)胞：10×2=20個(gè)；反足細(xì)胞：10×3=30個(gè)。5.植物的雙受精是怎樣的？用圖表示。答：植物被子特有的一種受精現(xiàn)象。當(dāng)花粉傳送到雌雄柱頭上，長出花粉管，伸入胚囊，一旦接觸助細(xì)胞即破裂，助細(xì)胞也同時(shí)破壞。兩個(gè)

10、精核與花粉管的內(nèi)含物一同進(jìn)入胚囊，這時(shí)1個(gè)精核（n）與卵細(xì)胞（n）受精結(jié)合為合子（2n），將來發(fā)育成胚。同時(shí)另1精核（n）與兩個(gè)極核（nn）受精結(jié)合為胚乳核（3 n），將來發(fā)育成胚乳。這一過程就稱為雙受精。6.玉米體細(xì)胞里有10對(duì)染色體，寫出下面各組織的細(xì)胞中染色體數(shù)目。答：. 葉 ：2n=20（10對(duì)） . 根：2n=20（10對(duì)）. 胚乳：3n=30. 胚囊母細(xì)胞：2n=20（10對(duì)）. 胚：2n=20（10對(duì)）. 卵細(xì)胞 ：n=10 . 反足細(xì)胞n=10 . 花藥壁 ：2n=20（10對(duì)）. 花粉管核（營養(yǎng)核）：n=107.假定一個(gè)雜種細(xì)胞里有3對(duì)染色體，其中A、B、C來表示父本、A&#

11、39;、B'、C'來自母本。通過減數(shù)分裂能形成幾種配子？寫出各種配子的染色體組織。答：能形成2n=23=8種配子：ABC ABC' AB'C A'BC A'B'C A'BC' AB'C' A'B'C'8.有絲分裂和減數(shù)分裂有什么不同？用圖表示并加以說明。答：有絲分裂只有一次分裂。先是細(xì)胞核分裂，后是細(xì)胞質(zhì)分裂，細(xì)胞分裂為二，各含有一個(gè)核。稱為體細(xì)胞分裂。減數(shù)分裂包括兩次分裂，第一次分裂染色體減半，第二次染色體等數(shù)分裂。細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)核內(nèi)，染色體嚴(yán)格按照一定的規(guī)律變化，最后分裂成為

12、4個(gè)子細(xì)胞，發(fā)育成雌性細(xì)胞或者雄性細(xì)胞，各具有半數(shù)的染色體。也稱為性細(xì)胞分裂。減數(shù)分裂偶線期同源染色體聯(lián)合稱二價(jià)體。粗線期時(shí)非姐妹染色體間出現(xiàn)交換，遺傳物質(zhì)進(jìn)行重組。雙線期時(shí)各個(gè)聯(lián)會(huì)了的二價(jià)體因非姐妹染色體相互排斥發(fā)生交叉互換因而發(fā)生變異。有絲分裂則都沒有。 減數(shù)分裂的中期I 各個(gè)同源染色體著絲點(diǎn)分散在赤道板的兩側(cè)，并且每個(gè)同源染色體的著絲點(diǎn)朝向哪一板時(shí)隨機(jī)的，而有絲分裂中期每個(gè)染色體的著絲點(diǎn)整齊地排列在各個(gè)分裂細(xì)胞的赤道板上，著絲點(diǎn)開始分裂。細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂，形成四個(gè)子細(xì)胞，染色體數(shù)目成半，而有絲分裂形成二個(gè)子細(xì)胞，染色體數(shù)目相等。9.有絲分裂和減數(shù)分裂意義在遺傳學(xué)上各有什么意義在遺傳學(xué)上？

13、答：有絲分裂在遺傳學(xué)上的意義：多細(xì)胞生物的生長主要是通過細(xì)胞數(shù)目的增加和細(xì)胞體積的增大而實(shí)現(xiàn)的，所以通常把有絲分裂稱為體細(xì)胞分裂，這一分裂方式在遺傳學(xué)上具有重要意義。首先是核內(nèi)每個(gè)染色體準(zhǔn)確地復(fù)制分裂為二，為形成兩個(gè)在遺傳組成上與母細(xì)胞完全一樣的子細(xì)胞提供了基礎(chǔ)。其次是復(fù)制后的各對(duì)染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去，使兩個(gè)細(xì)胞與母細(xì)胞具有同樣質(zhì)量和數(shù)量的染色體。對(duì)細(xì)胞質(zhì)來說，在有絲分裂過程中雖然線粒體、葉綠體等細(xì)胞器也能復(fù)制、增殖數(shù)量。但是它們?cè)仍诩?xì)胞質(zhì)中分布是不恒定的，因而在細(xì)胞分裂時(shí)它們是隨機(jī)而不均等地分配到兩個(gè)細(xì)胞中去。由此可見，任何由線粒體、葉綠體等細(xì)胞器所決定的遺傳表現(xiàn)，是不

14、可能與染色體所決定的遺傳表現(xiàn)具有同樣的規(guī)律性。這種均等方式的有絲分裂既維持了個(gè)體的正常生長和發(fā)育，也保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。植物采用無性繁殖所獲得的后代能保持其母本的遺傳性狀，就在于它們是通過有絲分裂而產(chǎn)生的。減數(shù)分裂在遺傳學(xué)上的意義：在生物的生活周期中，減數(shù)分裂是配子形成過程中的必要階段。這一分裂方式包括兩次分裂，其中第二次分裂與一般有絲分裂基本相似；主要是第一次分裂是減數(shù)的，與有絲分裂相比具有明顯的區(qū)別，這在遺傳學(xué)上具有重要的意義。首先，減數(shù)分裂時(shí)核內(nèi)染色體嚴(yán)格按照一定規(guī)律變化，最后經(jīng)過兩次連續(xù)的分裂形成四個(gè)子細(xì)胞，發(fā)育為雌雄性細(xì)胞，但遺傳物質(zhì)只進(jìn)行了一次復(fù)制，因此，各雌雄性細(xì)胞只具有

15、半數(shù)的染色體（n）。這樣雌雄性細(xì)胞受精結(jié)合為合子，又恢復(fù)為全數(shù)的染色體（2n），從而保證了親代與子代之間染色體數(shù)目的恒定性，為后代的正常發(fā)育和性狀遺傳提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；同時(shí)保證了物種相對(duì)的穩(wěn)定性。其次，各對(duì)同源染色體在減數(shù)分裂中期I排列在赤道板上，然后分別向兩極拉開，各對(duì)染色體中的兩個(gè)成員在后期I分向兩極時(shí)是隨機(jī)的，即一對(duì)染色體的分離與任何另一對(duì)染色體的分離不發(fā)生關(guān)聯(lián)，各個(gè)非同源染色體之間均可能自由組合在一個(gè)子細(xì)胞里。n對(duì)染色體，就可能有2n種自由組合方式。例如，水稻n=12，其非同源染色體分離時(shí)的可能組合數(shù)既為212 =4096。這說明各個(gè)細(xì)胞之間在染色體上將可能出現(xiàn)多種多樣的組合。不僅如此，

16、同源染色體的非姐妹染色單體之間的片段還可能出現(xiàn)各種方式的交換，這就更增加了這種差異的復(fù)雜性。因而為生物的變異提供的重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于生物的適應(yīng)及進(jìn)化，并為人工選擇提供了豐富的材料。10.何謂無融合生殖？它包含有哪幾種類型？答：無融合生殖是指雌雄配子不發(fā)生核融合的一種無性生殖方式，被認(rèn)為是有性生殖的一種特殊方式或變態(tài)。它有以下幾種類型：. 營養(yǎng)的無融合生殖；. 無融合結(jié)子：包括 . 單倍配子體無融合生殖；. 二倍配子體無融合生殖；. 不定胚；. 單性結(jié)實(shí)。11.以紅色面包霉為例說明低等植物真菌的生活周期，它與高等植物的生活周期有何異同？答：紅色面包霉的單倍體世代（n=7）是多細(xì)胞的菌絲體和分

17、生孢子。由分生孢子發(fā)芽形成為新的菌絲，屬于其無性世代。一般情況下，它就是這樣循環(huán)地進(jìn)行無性繁殖。但是，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生兩種不同生理類型的菌絲，一般分別假定為正（+）和（-）兩種結(jié)合型，它們將類似于雌雄性別，通過融合和異型核的接合而形成二倍體的合子（2n=14），屬于其有性世代。合子本身是短暫的二倍體世代。紅色面包霉的有性過程也可以通過另一種方式來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槠?quot;+"和"-"兩種接合型的菌絲都可以產(chǎn)生原子囊果和分生孢子。如果說原子囊果相當(dāng)于高等植物的卵細(xì)胞，則分生孢子相當(dāng)于精細(xì)胞。這樣當(dāng)"+"接合型（n）與"-"接合型（n

18、）融合和受精后，便可形成二倍體的合子（2n）。無論上述的那一種方式，在子囊果里子囊的菌絲細(xì)胞中合子形成以后，可立即進(jìn)行兩次減數(shù)分裂（一次DNA復(fù)制和二次核分裂），產(chǎn)生出四個(gè)單倍體的核，這時(shí)稱為四個(gè)孢子。四個(gè)孢子中每個(gè)核進(jìn)行一次有絲分裂，最后形成為8個(gè)子囊孢子，這樣子囊里的8個(gè)孢子有4 個(gè)為"+"接合型，另有4個(gè)為"-"接合型，二者總是成1：1的比例分離。低等植物和高等植物的一個(gè)完整的生活周期，都是交替進(jìn)行著無性世代和有性世代。它們都具有自己的單倍體世代和二倍體世代，只是低等植物的世代的周期較短（它的有性世代可短到10天），并且能在簡單的化學(xué)培養(yǎng)基上生長。而高等植物的生活周期較長，配子體世代孢子體世代較長，繁殖的方式和過