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02 模块一 遗传物质.1.ppt

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本课件讲解细胞的基本结构与遗传信息传递,依次介绍细胞膜、细胞质、细胞核与染色体的形态类型,比较无丝分裂、有丝分裂与减数分裂的过程差异,并说明DNA是遗传物质的证据、遗传密码特点以及复制、转录、翻译与中心法则。

主要内容,说明本页要点等内容
第一节细胞的基本结构要点列举,包括一、细胞膜、二、细胞质、三、细胞核等内容
动物细胞结构植物细胞结构,说明本页要点等内容
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第1页:主要内容

  • 主要内容|一细胞的基本结构|二细胞分裂|三遗传信息传递

第2页:第一节细胞的基本结构

  • 第一节细胞的基本结构
  • 一、细胞膜
  • 二、细胞质
  • 三、细胞核
  • 四、染色体

第3页:动物细胞结构植物细胞结构

  • 动物细胞结构植物细胞结构

第4页:一、细胞膜

  • 一、细胞膜|维护细胞内环境的相对稳定;|与外界环境不断地进行物质交换、能量和信息的传递;|对细胞的生存、生长、分裂及分化

第5页:二、细胞质

  • 二、细胞质|基质是指细胞质内在细胞器和内含物以外,较为均质的半透明液态部分。|内含物是一些胞质内除细胞

第6页:1、线粒体可将糖和脂肪酸氧化,产生能

  • 1、线粒体可将糖和脂肪酸氧化,产生能量,供给生命活动之用

第7页:2、内质网与核糖体内质网

  • 2、内质网与核糖体内质网:粗糙、光滑内质网核糖体:由核糖核酸(RNA)和蛋白质所组成的粒状结构。核

第8页:3、中心体位于细胞中心

3、中心体中心体位于细胞中心,常靠近细胞核。

一般认为中心体与细胞分裂期的纺锤体的形成及排列方向和染色体的移动有密切关系。

中心粒超微结构示意图A中心粒的横断面B立体结构

第9页:

第10页:三、细胞核

  • 三、细胞核|核膜由两层单位膜组成。|核质由染色质和核液组成。|核仁是一个形状不规则的、往往致密而结实的物体

第11页:遗传物质主要存在于细胞核内即染色质/

  • 遗传物质主要存在于细胞核内即染色质/染色体上|染色质:在细胞尚未进行分裂的核中,可看到许多用碱

第12页:四、染色体

  • 四、染色体
  • 1、染色体的重要性|几乎所有生物细胞中均存在染色体;|真核生物染色体均有其特定的形态特征,在细胞分裂的中期和早后期最为明显和典型;|中期染色体分散排列在赤道板

第13页:2、形态

  • 2、形态
  • (1)组成:着丝粒、长臂和短臂
  • (2)着丝点对于细胞分裂时染色体向两极牵引具有决定性作用
  • (3)次缢痕、随体是识别特定染色体的重要标志
  • (4)某些次缢痕具有组成核仁的特殊功能

第14页:染色体类型与形态表现(按着丝粒位置划分

染色体类型与形态表现(按着丝粒位置划分):下表列出相关数据。

染色体类型与形态表现(按着丝粒位置划分)
染色体类型形态表现形式(臂比)
中间着丝点染色体(等臂)V 型
近中着丝点染色体L 型
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
  • 3、类型|染色体的形态表现形式(臂比)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

第15页:染色单体

染色单体(chromatid)|在有丝分裂中期所观察到的染色体是经过间期复制的染色体,均包含有两条成分、结构和形态一致的染色单体。

|一条染色体的两个染色单体互称为姊妹染色单体(sisterchromatid)

第16页:4、类别

4、类别|各生物的染色体不仅形态结构相对稳定,而且其数目成对。

|同源染色体:形态和结构相同的一对染色体。

|异源染色体:这一对染色体与另一对形态结构不同的染色体,互称为异源染色体。

|染色体组:性细胞中含有的染色体数(1n)|性染色体:决定动物的性别,如X、Y型

第17页:6、染色体组型

  • 6、染色体组型|将有丝分裂中期的全部染色体按各对同源染色体长

第18页:

第19页:7、染色体数目

  • 7、染色体数目|就一物种,其染色体数目是恒定的

第20页:

第21页:二细胞分裂

  • 二细胞分裂

第22页:一、细胞周期包括分裂间期和分裂期

一、细胞周期包括分裂间期和分裂期。

是指细胞从分裂间期开始到细胞分裂期结束所经历的全过程。

分裂间期:DNA复制、蛋白质合成。

为分裂期作物质和能量准备

第23页:(二)细胞分裂过程

  • (二)细胞分裂过程

第24页:整个过程

1无丝分裂(amitosis)亦称直接分裂。

|细胞核拉长后缢裂为二|细胞质分裂|2个子细胞|染色体分裂无规律|整个过程看不到纺锤丝

第25页:2有丝分裂

2有丝分裂|是体细胞增殖的基本形式,在整个过程染色体会产生有规律的变化,包括两个紧密过程:核分裂为二|细胞质分裂,二个子细胞各含一个核

第26页:

第27页:

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第29页:

第30页:有丝分裂的意义

有丝分裂的意义:|生物学意义:增加细胞数目和体积;维持个体正常生长和发育、保证物种的连续性和稳定性。

|遗传学意义:核内各染色体准确复制为二|两个子细胞的遗传基础与母细胞完全相同;复制的各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞中|子、母细胞具有同样质量和数量的染色体

第31页:3减数分裂

3减数分裂|(1)概念:减数分裂:性母细胞成熟时配子形成过程中发生的一种特殊有丝分裂|使体细胞的染色体数目减半。

例如:猪2n=38、牛2n=60、山羊2n=60|减数分裂n=19n=30n=30n(卵)+n(精)→2n(体)|受精作用可保证物种染色体数恒定

第32页:(2)特点

  • (2)特点
  • (1)各对同源染色体在细胞分裂前期配对(或联会)
  • (2)细胞分裂过程中包括两次分裂:第一次分裂中染色体减数,这次分裂的前期较复杂,又可细分为五期(细线期→偶线期→粗线期→双线期→终变期);第二次分裂染色体等数

第33页:减数分裂是性母细胞成熟时

减数分裂是性母细胞成熟时,配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂,又称成熟分裂(maturationdivision)。

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。

减数分裂的特殊性表现在:|具有一定的时间性和空间性:生物个体性成熟后,动物性腺和植物造孢组织细胞中进行。

|连续进行两次分裂:遗传物质经过一次复制,连续两次分裂,导致染色体数目的减半。

|同源染色体在第一次分裂前期(前期I,PI)相互配对(paring),也称为联会(synapsis);并且在同源染色体间发生片段的交换

第34页:(3)减数分裂的过程

  • (3)减数分裂的过程
  • (一)、间期(前间期,preinterphase)
  • (二)、减数第一分裂(meiosisI)
  • (三)、中间期(interkinesis)
  • (四)、减数第二分裂(meiosisⅡ)前期I中期I后期I末期I前期II中期II后期II末期II

第35页:这一时期

减数分裂的过程——间期(interphase)|性母细胞进入减数分裂前的间期称为前减数分裂间期,也称为前间期。

|这一时期是为性细胞进入减数分裂作准备。

其准备的内容包括:染色体复制;有丝分裂向减数分裂转化.|特征:持续时间比有丝分裂间期长

第36页:减数分裂的过程——前期

  • 减数分裂的过程——前期|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

第37页:减数分裂的过程——细线期

减数分裂的过程——细线期|染色体开始螺旋收缩,在光学显微镜下呈细长线状;有时可以较为清楚地计数染色体数目。

|这时每个染色体含有两染色单体,由着丝点连接,但在光学显微镜下还不能分辨染色单体

第38页:减数分裂的过程——偶线期

减数分裂的过程——偶线期|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。

|细胞内2n条染色体可配对形成n对染色体。

配对的两条同源染色体称为二价体。

|细胞内二价体(n)的数目就是同源染色体的对数

第39页:减数分裂的过程

减数分裂的过程——粗线期随着染色体的进一步螺旋,二价体逐渐缩短加粗,二价体具有四条染色单体,所以又称为四合体或四联体(tetrad);联会复合体的结构完全形成;|姊妹染色单体与非姊妹染色单体;|非姊妹染色单体间成交换,导致同源染色体发生片段交换,导致同源染色体间发生遗传物质重组

第40页:粗线期细胞形态图

  • 粗线期细胞形态图

第41页:非姊妹染色单体片断交换

  • 非姊妹染色单体片断交换

第42页:非姊妹染色单体片断交换(续2

  • 非姊妹染色单体片断交换

第43页:减数分裂的过程——双线期

减数分裂的过程——双线期|染色体继续缩短变粗;|非姊妹染色单体之间由于螺旋卷缩而相互排斥,同源染色体局部开始分开;|非姊妹染色单体间的交换部位仍由横丝连接,因而同源染色体间仍由一至二个交叉联结

第44页:减数分裂的过程——终变期

减数分裂的过程——终变期|染色体进一步浓缩,缩短变粗;|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。

|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

第45页:减数分裂的过程——中期

减数分裂的过程——中期I|核仁和核膜消失,纺锤体形成,纺锤丝附着在着丝点上并将二价体拉向赤道板位置。

|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,赤道板位置上是将同源染色体相连交叉部分(已经端化)。

|在二价体趋向赤道板的过程中,两条同源染色体的排列方向(着丝粒取向)是随机的。

|从纺锤体的极面观察,n个二价体分散排在赤道板的附近,因而这也是可用于鉴定染色体数目的重要时期之一

第46页:减数分裂的过程——后期

减数分裂的过程——后期I|纺锤丝牵引染色体向两极运动,使得同源染色体末端脱开,一对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

第47页:减数分裂的过程——末期

减数分裂的过程——末期I|染色体到达两极之后,松散、伸长、变细(但通常并不完全解螺旋);|核仁、核膜逐渐形成(核分裂完成),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

第48页:减数分裂的过程——末期(续2

减数分裂的过程——末期I|染色体到达两极之后,松散、伸长、变细(但通常并不完全解螺旋);|核仁、核膜逐渐形成(核分裂完成),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(dyad)

第49页:减数分裂的过程(续2

减数分裂的过程——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。

在许多动物之中,甚至没有明显的停顿和间歇存在。

|不进行DNA复制,中间期前后细胞中DNA的含量也没有变化。

|染色体的螺旋化程度较高

第50页:末四个时期

减数分裂的过程——减数第二次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:

第51页:

第52页:(4)减数分裂的遗传学意义

(4)减数分裂的遗传学意义|减数分裂是有性生殖生物产生性细胞所进行的细胞分裂方式;而两性性细胞受精结合(细胞融合)产生合子是后代个体的起始点。

|减数分裂不仅是生物有性繁殖必不可少的环节之一,也具有极为重要的遗传学意义。

|保证了亲代与子代之间染色体数目的恒定性。

|双亲性母细胞(2n)经过减数

第53页:染色体数目的恒定

  • 染色体数目的恒定

第54页:为生物的变异提供了重要的物质基础

为生物的变异提供了重要的物质基础。

|减数分裂中期I,二价体的两个成员排列方向是随机的,所以后期I分别来自双亲的两条同源染色体随机分向两极,因而所产生的性细胞就可能会有2n种非同源染色体组合形式(染色体重组)。

|另一方面,非姊妹染色单体间的交叉导致同源染色体间的片段交换,使子细胞的遗传组成更加多样化,为

第55页:中期I二价体的随机取向

中期I二价体的随机取向|如果某生物有两对同源染色体:AA’和BB’,产生的性细胞具有AA’中的一条和BB’中的一条。

|非同源染色体在性细胞中可能有22=4种组合

第56页:非姊妹染色单体交叉与片断交换

  • 非姊妹染色单体交叉与片断交换

第57页:减数分裂有丝分裂

  • 减数分裂有丝分裂

第58页:三遗传信息传递

  • 三遗传信息传递

第59页:(1)细菌转化试验

  • 一、核酸是遗传物质1、DNA是遗传物质的间接证据2、DNA是遗传物质的直接证据
  • (1)细菌转化试验
  • (2)噬菌体侵染与繁殖试验
  • (3)烟草花叶病毒感染和繁殖实验

第60页:DNA是遗传物质的间接证据

  • DNA是遗传物质的间接证据|DNA含量的恒定性;|DNA代谢的稳定性;|存在的普遍性;|基因突变与紫外线诱变波长的关系

第61页:DNA是遗传物质的直接证据

  • DNA是遗传物质的直接证据
  • (一)细菌转化试验|肺炎双球菌光滑型(S型):SI、SII、SIII有毒性粗糙型(R型):RI、RII、RIII无毒性|由于菌株间含有不同的多糖和蛋白质,感染动物以后诱导生成的抗体不同,区分为SI、SII、SIII等;R型由S型突变而来,相应为RI、RII、RIII等。1928年Griffith实验:

第62页:1944年,Avery重复了上述实验

1944年,Avery重复了上述实验,并把SIII型的DNA,Pr,夹膜提取物分别加入RII型培养基,结果只有DNA使少量RII型转化为SIII型,并能稳定的遗传下去。

说明引起转化的物质是DNA。

|上述工作是遗传学和生物化学发展史上的一个里程碑

第63页:噬菌体侵染大肠杆菌实验1952年

噬菌体侵染大肠杆菌实验1952年,Hershey等用放射性同位素标记32P标记T2噬菌体的DNA(DNA中无S)35S标记T2噬菌体的Pr(Pr中无P)

第64页:烟草花叶病毒(TMV)感染实验

  • 烟草花叶病毒(TMV)感染实验

第65页:烟草花叶病毒(TMV)感染实验(续2

  • 烟草花叶病毒(TMV)感染实验Frankel-Conrat,Singer(1956)试验

第66页:(二)遗传信息的传递1遗传信息

(二)遗传信息的传递1遗传信息|1953年Watson和Crick提出DNA分子双螺旋(doublehelix)模型,是分子遗传学及以之为核心的分子生物学建立的标志

第67页:DNA的二级结构

  • DNA的二级结构(双螺旋)

第68页:A-T和C-G两种核苷酸对分子链内排

A-T和C-G两种核苷酸对分子链内排列的位置和方向只有四种形式:A---TC---GA---TG---CC---GA---TG---CA---T假设某一段DNA分子链有1000bp,则该段就可以有41000种不同的排列组合形式,反映出来的就是41000种不同性质的基因

第69页:DNA分子外侧两边核糖和磷酸分子排列相同

  • DNA分子外侧两边核糖和磷酸分子排列相同,不同的只是内侧碱基对的排列顺序。可见,遗传信息实际上是指碱基对的排列顺序

第70页:种氨基酸组成

(2)遗传密码核酸的碱基序列和蛋白质的氨基酸序列的对应关系蛋白质由20种氨基酸组成。

4种碱基是如何排列组合起来以决定每一种氨基酸的呢?DNA中的4种核苷酸,每次取3个来进行组合,其组合种数是:43=64种,恰好与蛋白质中氨基酸的种数20相应。

破译的遗传密码表

第71页:(1)三联体密码

(1)三联体密码:3个碱基代表1种氨基酸(2)通用性:从病毒到高等生物都通用(3)简并现象:同一种氨基酸具有两个或更多个密码子的现象,如CUU、CUA、CUG(亮氨酸)。

(4)遗传密码间不能重复利用:除少数情况外,一个mRNA上每个碱基只属于一个密码子(5)起始密码子:AUGGUG和终止密码子:UAAUAGUGA(6)遗传密码间无逗号,即在翻译过程中,遗传密码的译读是连续的。

遗传密码的特点

第72页:3遗传信息的传递转录翻译复制蛋白质

  • 3遗传信息的传递转录翻译复制蛋白质RNADNA(1)DNA的(半保留)复制

第73页:(2)遗传信息的转录

  • (2)遗传信息的转录

第74页:遗传信息的转录

  • 遗传信息的转录

第75页:遗传信息的转录(续2

  • 遗传信息的转录

第76页:遗传信息的转录(续2

  • 遗传信息的转录

第77页:

第78页:遗传信息的转录(续2

  • 遗传信息的转录

第79页:转录与复制的比较相同之处

转录与复制的比较相同之处:(1)都以DNA为模板(2)都服从碱基配对原则不同之处:(1)碱基配对不同:A=T;A=U(2)酶不同:DNA聚合酶;RNA聚合酶(3)模板:复制:两条全部DNA分子转录:一条DNA分子的部分

第80页:(3)遗传信息的翻译

  • (3)遗传信息的翻译

第81页:

第82页:

第83页:(3)中心法则

  • (3)中心法则

第84页:(三)基因

  • (三)基因

第85页:

第86页:基因型表现型决定结构

逆转录RNADNA蛋白质转录翻译DNA复制RNA复制基因性状基因型表现型决定结构基因调节基因结构蛋白酶或激素细胞结构细胞代谢性状基因选择信息编码信息基因与性状之间的关系

第87页:Theend

  • Theend
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