遗传学（第二章 — 遗传物质的细胞学基础 ）— 基础

此思维导图有遗传学-遗传物质的细胞学基础的名词解释，还有染色体、配子形成、植物授粉等知识，快来通过简单知识快速构建遗传框架！

遗传学（第二章 — 遗传物质的细胞学基础 ）

• 名词解释（本章重点🔺🔺🔺)
  • 细 胞(cell) ：是生物体结构和生命活动的基本单位。生物界除了病毒和噬菌体等最简单的生物外所有的植物和动物，不论低等的还是高等的，都是由细胞构成的。（🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 同源染色体: 形态结构相同，功能相似的一对染色体称为同源染色体，其中一条来自父方，一条来自母方。（🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 核型分析: 对生物细胞核内全部染色体的形态特征所进行的分析，称为染色体组型分析，或称核型分析 （🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 无丝分裂: 又称接分裂，低等动物，如细菌。目前高等动物一些细胞分裂分裂方式也是无丝分裂。（🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 有丝分裂: 又称间接分裂，高等生物主要以有丝分裂方式进行繁殖。（🔺🔺🔺🔺）
  • 多核细胞: 细胞核进行多次重复的分裂，而细胞质却不分裂，因而形成具有很多游离核的多核细胞（🔺🔺🔺）
  • 核内有丝分裂: 核内染色体分裂，即染色体中的染色线连续复制，但其细胞核本身不分裂，结果加倍了的这些染色体都留在一个核里，这就称为核内有丝分裂。（🔺🔺🔺🔺）
  • 无性生殖: 也称营养性生殖，通过亲本营养体的分割而产生许多后代个体。有性生殖:通过亲本的雌配子和雄配子受精而形成合子，随后进一步分裂、分化和发育而产生后代。最普遍而重要的生殖方式太多数动、植物都是有性生殖的。（🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 高等动物配子的形成: 高等动物都是雌雄异体的，雌性性腺里为卵原细胞，雄性性腺里有精原细胞。它们都是通过有丝分裂产生,所以其染色体数目与其他体细胞相同。（🔺🔺🔺） 受精:雄配子(精子)与雌配子(卵细胞)融合为1个合子的过程。换句话说就是雌雄配子结合形成受精卵的过程。对于植物来说:具体是指成熟的花粉粒落在雌蕊柱头上。
  • 双受精:两个精核与花粉管的内含物一同进入胚囊，此时1个精核(n)与卵细胞(n)受精结合为合子(2n)，将来发育成胚。同时另1精核(n)与两个极核(n+n)受精结合为胚乳核(3n)，将来发育成胚乳。（🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 胚乳直感: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。胚乳直感仅仅影响到杂种有机体的本身（🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 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。（🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 无融合生殖:雌雄配子不发生核融合的一种无性生殖方式，称为无融合生殖。（🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 生活周期:任何生物都具有一定的生活周期(lifecycle)即个体发育全过程。一般有性生殖的动物和植物的生活周期就是指从合子到个体成熟和死亡所经历的一系列发育阶段。（🔺🔺🔺🔺🔺）
• 染色体形态特征 （选择/填空/简答/判断🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 染色体形态结构主要包括六个部分:
    • ①长臂
    • ②短臂
    • ③着丝点:在细胞分裂期纺锤丝附着的点。
    • ④主缢痕:着丝点所在的区域
    • ⑤次缢痕:具有核仁的相关功能，被称为核仁组织中心。
    • ⑥随体
• 染色体的数目特征 （选择/填空/简答/判断🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 各种生物的染色体数目都是恒定的，在体细胞中是成对的。
  • 生物的体细胞的染色体数目是其性细胞的两倍。
  • 各物种的染色体数目往往差异很大。
  • 染色体数目的多少与该物种的进化程度一般并无关系
  • 染色体的数目和形态特征对于鉴定系统发育过程中物种间的亲缘关系，特别是对植物近缘类型的分类，具有重要的意义。
  • 有些生物的细胞中除了具有正常恒定数目的染色体以外，还常出现额外的染色体。通常把正常的染色体称为A染色体;把这种额外染色体统称为B染色体，也称为超数染色体或副染色体。
• 细胞的有丝分裂 (填空/简答/判断🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 不管是单细胞生物，还是多细胞生物，要保持其生长必须有三个前提。
    • 首先，是细胞体积的增加;
    • 其次，遗传物质的复制;
    • 最后，是要有一种机制保证遗传物质能从母细胞精确地传递给子细胞，即细胞分裂。
    • 因此，细胞分裂是生物进行生长和繁殖的基础。
  • 有丝分裂过程 (简答🔺🔺🔺🔺🔺）
    • 前期:核膜核仁逐渐消失，中心体一分为二移向两极，出现纺锤丝。
    • 中期:核膜核仁消失，染色体整齐的排列在赤道板上，是观察染色体数目和形态的最佳时期。
    • 后期:每个染色体的着丝点分裂为=，各条染色单体已各成为一个染色体，每极具有原来细胞相同的染色体数目。
    • 末期:核膜核仁重现，细胞一分为二，成为两个子细胞。
  • 有丝分裂的意义 (简答🔺🔺🔺🔺🔺）
    • ①核内每个染色体准确地复制分裂为二，为形成两个子细胞在遗传组成上与母细胞完全一样提供了基础。
    • ②复制的各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞中去，从而使两个细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体。
    • ③对于细胞质来说，在有丝分裂过程中虽然线粒体、叶绿体等细胞器也能复制，也能增殖数量。但是它们原先在细胞质中分布是不均匀的，数量也是不恒定的，因而在细胞分裂时它们是随机而不均等地分配到两个子细胞中去。
    • 这种均等方式的有丝分裂既维持了个体的正常生长和发育，也保证了物种的连续性和稳定性。
  • 细胞周期主要包括 （选择/判断/填空🔺🔺🔺）
    • 细胞 间期
      • 细胞分裂间期主要包括：
        • G1期:为合成DNA进行物质准备。
        • S期:DNA复制加倍时期，一般时间较长。
        • G2期:为有丝分裂期进行物质准备。
    • 细胞 分裂期
• 细胞的减数分裂 （选择/判断/填空🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 特点:
    • ①各对同源染色体在细胞分裂的前期配对(pairing)，或称联会(synapsis)
    • ②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。细胞的减数分裂
    • 第一次分裂的前期较为复杂，又可细分为5个时期，如下:减I前期主要包括细线期:核内出现细长如线的染色体，每个染色体都是由共同的一个着丝点联系的两条染色单体所组成。
  • 减数分裂前期I （选择/判断/填空🔺🔺🔺🔺🔺）
    • 细线期（leptotene stage）：染色质逐渐凝集成光镜下可见的细长染色体丝，DNA虽已复制，但分辨不出染色单体的双线结构。由于小区域浓缩的结果，染色体细丝上有许多粒状结构，称为染色粒（chromomere）。此期染色体端部与核膜紧密相连，这样有利于同源染色体配对。核仁及核均膨大。
    • 偶线期（zygotene stage）：成对的同源染色体开始配对，这一过程称为联会（synapsis），并形成联会复合体（synaptonemal complex）。由于同源染色体联会的结果，使每对染色体形成一个紧密相伴的二价体（bivalent）。但此时染色体细长，看不清数目。
    • 粗线期（pachytene stage）：染色体进一步螺旋化，明显变粗变短。光镜下可见细胞中有n个二价体，每一条染色体都由两条染色单体构成，因此，二价体又称四分体（tetrad）。每条染色体的两条染色单体之间互称为姐妹染色单体，同源染色体的染色单体之间互称为非姐妹染色单体。在粗线期，非姐妹染色单体的相对位置之间可发生片段互换，称交换（crossing over），可使同源染色体之间的基因产生部分重新组合，即重组（recombination）。
    • 双线期（diplotene stage）：染色体进一步缩短，联会复合体解体。同源染色体开始分离，使交换后的染色体之间出现交叉（chiasma）。一般认为，交叉是非姐妹染色单体之间发生了交换的表现，随着时间的推移，交叉点向末端移动的现象称为交叉端化。人和许多动物的双线期经历时间比较长。如人的卵母细胞在五个月胎儿已达双线期，至12~50岁的排卵年龄期间，卵子的生成一直停留在双线期。 [1]
    • 终变期（diakinesis）：染色体变得更加短粗，交叉渐移至两端，核仁、核膜消失，纺锤体开始形成
  • 减数分裂中期I:
    • 核仁和核膜消失，细胞质里出现纺锤体，纺锤丝与各染色体的着丝点连接。各二价体分散排列在赤道板的近旁。
    • 这时也是鉴定染色体数目的最好时期。
  • 减数分裂后期I:同源染色体分离，每极只分到每对同源染色体中的1个，实现了2n数目的减半(n)。这时每个染色体还是包含两条染色单体，因为它们的着丝点并没有分裂。
  • 减数分裂末期I:染色体移到两极后，松散变细，逐渐形成两个子核;同时细胞质分为两部分，于是形成两个子细胞，称为二分体。
  • 减数分裂II各个时期特点: （选择/判断/填空🔺🔺🔺🔺🔺）
    • 前期II:每个染色体有两条染色单体，着丝点仍连接在一起，但染色单体彼此散得很开。
    • 中期II:每个染色体的着丝点整齐地排列在各个分裂细胞的赤道板上，着丝点开始分裂。
    • 后期II:着丝点分裂为二，各个染色单体由纺锤丝分别拉向两极。
    • 末期II:拉到两级的染色体形成新的子核，细胞质又分为两部分。这样经过两次分裂，形成四个子细胞，这称为四分体或四分孢子。各细胞的核里只有最初细胞的半数染色体，即从2n减数为n。
  • 细胞减数分裂的遗传学意义
    • ①各雌雄性细胞只具有半数的染色体(n)这样雌雄性细胞受精结为合子(n+n=2n),又恢复为全数的染色体(2n)，从而保证了亲代与子代之间染色体数目的恒定性，为后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础;同时保证了物种相对的稳定性。
    • ②各对染色体中的两个成员在后期1分向两极时是随机的，同源染色体的非姊妹染色单体之间的片段在粗线期时可能出现各种方式的交换，增加了差异的复杂性。因而为生物的变异提供了重要的物质基础，有利于生物的适应及进化，并为人工选择提供了丰富的材料。
• 配子的形成 （选择/判断/填空🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 高等动物配子的形成
    • 雌配子
      • 初级卵母细胞的发展过程
        • 初级卵母细胞发生减数分裂，但当细胞在完成前期1的双线期后，分裂过程暂时停止。在此期间，卵母细胞发生一系列的变化，进行营养物质的积累，为继续分裂和受精做准备。
        • 随着性的成熟，暂时停止的减数分裂继续进行，初级卵母细胞发生第一次不对称分裂，形成2个单倍体的细胞，各含有一整套染色体，1个细胞含有极大部分的细胞质称为次级卵母细胞，另1个细胞只含极少部分细胞质，称为极体。随后，2个细胞都进行第二次分裂，形成4个单倍体子细胞;次级卵母细胞的胞质再次发生不对称分裂，其中一个细胞得到几乎全部的细胞质，发育成为卵细胞，而另1个细胞成为极体。
        • 因此在减数分裂形成的4个子细胞中只有1个细胞发育成为卵细胞，另3个极体细胞则成为极体而最终解体。
    • 雄配子
      • 初级精母细胞的发展过程:
        • 随着性的成熟,雄性个体的初级精母细胞发生减数分裂,通过减数第一次分裂，形成两个各含有半数染色体(n)的次级精母细胞。
        • 再经过减数分裂第二次分裂形成4个单倍体的精细胞，再经过一系列的变化，发育成为成熟的精子。
  • 高等被子植物配子的形成
    • 雄配子
      • 雄蕊的花药中分化出孢原组织，进一步分化为花粉母细胞(2n),经过减数分裂形成为四分孢子(n),从而发育成4个小孢子，并进一步发育成4个单核花粉粒。在花粉粒的发育过程中，它经过1次有丝分裂,形成营养细胞和生殖细胞;而生殖细胞又经过1次有丝分裂,才形成1个成熟的花粉粒，其中包括2个精细胞(n)和1个营养核(n)。这样1个成熟的花粉粒在植物学上称为雄配子体。
    • 雌配子
      • 雌蕊子房里着生胚珠，在胚珠的珠心组织里分化为大孢子母细胞或胚囊母细胞，由一个大孢子母细胞(2n)经过减数分裂形成呈直线排列的4个大孢子(n),即四分孢子。其中有一个远离珠孔的大胞子继续发育,最后成为胚囊，其余3个大孢子的养分被吸收而自然地解体。能继续发育的大孢子的核通过连续3次有丝分裂,形成含有8个核(n)的胚囊,其中包含1个卵细胞，3个反足细胞，2个助细胞，2个极核，共同组成1个细胞。这样由8个核所组成的胚囊，在植物学上称为雌配子体。
• 植物授粉 （选择/判断/填空🔺🔺🔺🔺🔺）
  • 植物的授粉方式根据花粉的来源不同分为以下两种:
    • ①自花授粉:同一朵花内或同株上花朵间的授粉
    • ②闭花授粉:不同株的花朵间授粉
  • 影响天然异花授粉百分率因素:
    • ①内在因素:遗传基础和花器构造等决定
    • ②外界环境:受开花时的，如风力、昆虫、光照、温度等因素的影响而有一定的变化。
• 双受精 （选择/判断/填空）
  • 双受精（概念）:两个精核与花粉管的内含物一同进入胚囊，此时1个精核(n)与卵细胞(n)受精结合为合子(2n)，将来发育成胚。同时另1精核(n)与两个极核(n+n)受精结合为胚乳核(3n)，将来发育成胚乳。
  • 双受精过程
    • 胚:1个精核(n)与1个卵细胞(n)结合形成合子(2n)，将来发育为胚。
    • 胚乳:1个精核(n)与2个极核(n+n)结合形成胚乳核(3n),将来发育为胚乳。