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第二章基因和染色体的关系
第一节减数分裂和受精作用
知识结构:
精子的形成过程
减数分裂
卵细胞形成过程
减数分裂和受精作用
配子中染色体组合的多样性
受精作用
受精作用的过程和实质
、染色单体、同源染色体和四分体
(1)染色体和染色单体:细胞分裂间期,染色体经过复制成由一个着丝点连着的两条姐妹染色单体。所以此时染色体数目要根据着丝点判断,即一个着丝点就代表一条染色体。
(2)同源染色体和四分体:同源染色体指形态、大小一般相同,一条来自母方,一条来自父方,且能在减数第一次分裂过程中可以两两配对的一对染色体(有丝分裂中也有同源染色体,但不联会)。四分体指减数第一次分裂同源染色体联会后每对同源染色体中含有四条姐妹染色单体。
(3)一对同源染色体=一个四分体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子。
同源染色体:上面已经有了
联会:同源染色体两两配对的现象。
四分体:上面已经有了
交叉互换:指四分体时期,非姐妹染色单体发生缠绕,并交换部分片段的现象。
减数分裂:是有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。
:复制一次,分裂两次。
结果:染色体数目减半(染色体数目减半实际发生在减数第一次分裂,第二次分裂类似有丝分裂)。
场所:***官内(动物的精巢、卵巢;植物的花药、胚珠;精巢、卵巢内既有有丝分裂,又有减数分裂)
过程:
精子的形成过程:卵细胞的形成过程:
1个精原细胞(2n)1个卵原细胞(2n)
↓间期:染色体复制↓间期:染色体复制
1个初级精母细胞(2n)1个初级卵母细胞(2n)
↓前期:联会、四分体、交叉互换(2n)↓前期:联会、四分体…(2n)
中期:同源染色体排列在赤道板上(2n)中期:(2n)
后期:配对的同源染色体分离(2n)后期:(2n)
末期:细胞质均等分裂末期:细胞质不均等分裂(2n)
2个次级精母细胞(n)1个次级卵母细胞+1个极体(n)
↓前期:(n)↓前期:(n)
中期:(n)中期:(n)
后期:染色单体分开成为两组染色体(2n)后期:(2n)
末期:细胞质均等分离(n)末期:(n)
4个精细胞:(n)1个卵细胞:(n)+3个极体(n)
↓变形
4个精子(n)
比较项目
不同点
相同点
精子的形成
卵细胞的形成
染色体复制
复制一次
第一次分裂
一个初级精母细胞(2n)产生两个大小相同的次级精母细胞(n)
一个初级卵母细胞(2n)(细胞质不均等分裂)产生一个次级卵母细胞(n)和一个第一极体(n)
同源染色体联会,形成四分体,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞质分裂,子细胞染色体数目减半
第二次分裂
两个次级精母细胞形成四个同样大小的精细胞(n)
一个次级卵母细胞(细胞质不均等分裂)形成一个大的卵细胞(n)和一个小的第二极体。第一极体分裂(均等)成两个第二极体
着丝点分裂,姐妹染色单体分开,分别移向两极,细胞质分裂,子细胞染色体数目不变
有无变形
精细胞变形形成精子
无变形
分裂结果
产生四个有功能的精子(n)
只产生一个有功能的卵细胞(n)
精子和卵细胞中染色体数目均减半
注:卵细胞形成无变形过程,而且是只形成一个卵细胞,卵细胞体积很大,细胞质中存有大量营养物质,为受精卵发育准备的。
(要求掌握)
比较项目
减数分裂
有丝分裂
染色体复制次数及时间
一次,减数第一次分裂的间期
一次,有丝分裂的间期
细胞分裂次数
二次
一次
联会四分体是否出现
出现在减数第一次分裂
不出现
同源染色体分离
减数第一次分裂后期
无分离(有同源染色体)
着丝点分裂
发生在减数第二次分裂后期
后期
子细胞的名称及数目
性细胞,精细胞4个或卵1个、极体3个
体细胞,2个
子细胞中染色体变化
减半,减数第一次分裂
不变
子细胞间的遗传组成
不一定相同
一定相同
:(检索表以二倍体生物为例)
……减数第二次分裂
、形成四分体、排列于赤道板或相互分离
……减数第一次分裂
例题:判断下列各细胞分裂图属何种分裂何时期图。
[解析]:
甲图细胞的每一端均有成对的同源染色体,但无联会、四分体、分离等行为,且每一端都有一套形态和数目相同的染色体,故为有丝分裂的后期。
乙图有同源染色体,且同源染色体分离,非同源染色体自由组合,故为减数第一次分裂的后期。
丙图不存在同源染色体,且每条染色体的着丝点分开,姐妹染色单体成为染色体移向细胞两极,故为减数第二次分裂后期。
:指卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
意义:通过减数分裂和受精作用,保证了进行有性生殖的生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,从而保证了遗传的稳定和物种的稳定;在减数分裂中,发生了非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的交叉互换,增加了配子的多样性,加上受精时卵细胞和精子结合的随机性,使后代呈现多样性,有利于生物的进化,体现了有性生殖的优越性。
由于染色体组合的多样性,使配子也多种多样,根据染色体组合多样性的形成的过程,所以配子的种类可由同源染色体对数决定,即含有n对同源染色体的精(卵)原细胞产生配子的种类为2n种。
第二节基因在染色体上
萨顿假说推论:基因在染色体上,也就是说染色体是基因的载体。因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
研究方法:类比推理
摩尔根果蝇眼色的实验:(A—红眼基因a—白眼基因X、Y——果蝇的性染色体)
P:红眼(雌)×白眼(雄)P:XAXA×XaY
↓↓
F1:红眼F1:XAXa×XAY
↓F1雌雄交配↓
F2:红眼(雌雄)白眼(雄)F2:XAXAXAXaXAYXaY
,且这多个基因在染色体上呈线性排列
萨顿假说
:基因在染色体上(染色体是基因的载体)
:基因与染色体行为存在着明显的平行关系。
①在杂交中保持完整和独立性②成对存在
③一个来自父方,一个来自母方④形成配子时自由组合
:果蝇的限性遗传
红眼XWXWX白眼XwY
XWY红眼XWXw
红眼XWXW:红眼XWXw:红眼XWY:白眼XwY
①一条染色体上有许多个基因;②基因在染色体上呈线性排列。
①分离定律:等位基因随同源染色体的分开独立地遗传给后代。
②自由组合定律:非同源染色体上的非等位基因自由组合。
口诀:无中生有为隐性,隐性遗传看女病。父子患病为伴性。
有中生无为显性,显性遗传看男病。母女患病为伴性。
三、伴性遗传的特点与判断
遗传病的遗传方式
遗传特点
实例
常染色体隐性遗传病
隔代遗传,患者为隐性纯合体
白化病、苯***尿症、
常染色体显性遗传病
代代相传,正常人为隐性纯合体
多/并指、软骨发育不全
伴X染色体隐性遗传病
隔代遗传,交叉遗传,患者男性多于女性
色盲、血友病
伴X染色体显性遗传病
代代相传,交叉遗传,患者女性多于男性
抗VD佝偻病
伴Y染色体遗传病
传男不传女,只有男性患者没有女性患者
人类中的毛耳
第三节伴性遗传
(别)遗传的概念:此类性状的遗传控制基因位于性染色体上,因而总是与性别相关联。
人类红绿色盲症(伴X染色体隐性遗传病)
①致病基因Xa正常基因:XA
②患者:男性XaY女性XaXa
正常:男性XAY女性XAXAXAXa(携带者)
③遗传特点:
⑴男性患者多于女性患者。
⑵交叉遗传。即男性(父亲)→女性(女儿携带者)→男性(儿子)。
⑶一般为隔代遗传。
抗维生素D佝偻病(伴X染色体显性遗传病)
①致病基因XA正常基因:Xa
②患者:男性XAY女性XAXAXAXa
正常:男性XaY女性XaXa
③遗传特点:
⑴女性患者多于男性患者。
⑵代代相传。
⑶交叉遗传现象:男性→女性→男性
:人类毛耳现象遗传特点:基因位于Y染色体上,仅在男性个体中遗传
5、伴性遗传在生产实践中的应用:根据毛色辨别小鸡的雌、雄
6、人类遗传病的判定方法
口诀:无中生有必为隐,生女有病为常隐;有中生无必为显,生女有病为常显。
解释:父母无病,子女有病——隐性遗传(无中生有)父母无病,女儿有病——常、隐性遗传;
父母有病,子女无病——显性遗传(有中生无)父母有病,女儿无病——常、显性遗传
注:如果家系图中患者全为男性(女全正常),且具有世代连续性,应首先考虑伴Y遗传,无显隐之分。