第二章 遗传的细胞学基础 授课人：赵雪松 淮北卫生学校

掌握人类染色体的形态结构及非显带染色体核型，有丝分裂、减数分裂各期的特点，染色体畸变的类型，基因的概念，基因突变特性及类型。 教学目标 掌握人类染色体的形态结构及非显带染色体核型，有丝分裂、减数分裂各期的特点，染色体畸变的类型，基因的概念，基因突变特性及类型。 了解人类显带染色体核型，X染色质和Y染色质，受精及胚胎早期发生，基因的表达。 学会学会鉴别人类染色体的形态特征和核型分析，表述人类精子和卵子发生、受精与胚胎发育简单过程。 淮北卫生学校

人体的基本单位是细胞；生命活动在细胞内完成。 人类遗传病的发生和病理过程都有其细胞学基础 遗传病的发生和细胞内的染色体、DNA密切相关 （回顾） 人体的基本单位是细胞；生命活动在细胞内完成。 人类遗传病的发生和病理过程都有其细胞学基础 遗传病的发生和细胞内的染色体、DNA密切相关 淮北卫生学校

第一节 遗传的细胞学基础 概述 核酸：DNA RNA 染色体与染色质 基因与染色体、 DNA的关系 淮北卫生学校

人类染色体 （一）形态结构 【介绍 】姐妹染色单体 、着丝粒与动粒、长（短）臂、主缢痕 、端粒、次缢痕、随体 淮北卫生学校

（二）类型 根据着丝粒的位置分 ： 根据染色体的功能分：常染色体和性染色体 淮北卫生学校

（三）数目 每一种生物染色体的数目都是恒定的 人类正常体细胞中含有23对（46条）染色体 22对常染色体，1对性染色体 人类正常生殖细胞的染色体数目为23条 精子：一种23，X；另一种为23，Y 卵子：仅23，X一种 【说明】1956年，美籍华裔遗传学家Joe Hin Tjio (蒋有兴)和Levan首次发现人的体细胞的染色体数目为46条，标志着人类细胞遗传学的建立 淮北卫生学校

（四）核型 1、【概念】一个体细胞中的全部染色体所构成的图像即称核型（20世纪20年代由苏联学者T. A. Levzky等提出） 2、人类非显带染色体核型 Denver体制（丹佛体制） 按各对染色体的大小和着丝粒位置的不同将22对染色体由大到小依次编为1～22号，并分为A、B、C、D、E、F、G共7个组，X和Y染色体分别归入C组和G组。 淮北卫生学校

人类正常核型 核型的描述方法 ①染色体总数，②逗号，③性染色体的组成 如：正常男性的核型：46，XY ；正常女性：46，XX。 淮北卫生学校

核型分析(karyotype analysis) 核型分析：将待测细胞 的全部染色体按照 Denver 体制配对、排列后，分析 确定其是否与正常核型 一致，就叫核型分析； 淮北卫生学校

【说明】60年代后期发现荧光染料可使染色体显示明暗相间的结构 。 对染色体标本处理方法的不同，目前显带染色体有Q带、R带、G带、C带 3、人类显带染色体及显带技术 显带染色体：经过显带技术处理的染色体。 【说明】60年代后期发现荧光染料可使染色体显示明暗相间的结构 。 对染色体标本处理方法的不同，目前显带染色体有Q带、R带、G带、C带 1971年在巴黎召开的国际遗传学会议上，制定了人类细胞遗传学命名的国际体制（ISCN） 淮北卫生学校

人类显带染色体 界标、区、带、亚带 带的表述： ①染色体号；②臂的符号； ③区号；④该区内的带号 【举例】1p31 表示1号染色体短臂3区1带 淮北卫生学校

（五）性染色质 【释义】性染色质是细胞间期核中性染色体存在的一种结构，包括X染色质和Y染色质。 1、X染色质 1949年Barr等人在雌猫的神经元细胞核中发现一种浓缩小体，在雄猫中没有，以后便将这一小体称为巴氏小体 （Barr小体）。 1961年，Mary Lyon提出了X染色体失活假说 淮北卫生学校

赖昂假说 *女性体细胞内仅有一条X染色体是有活性的，另一（或多）条失活（即X染色质或巴氏小体 ）； 【举例】核型为46，XX的女性有一个X染色质； 而核型为47，XXX的女性则有两个X染色质； 【说明】剂量补偿：正常女性的一条X染色体失活，无转录活性，就使得X染色体连锁的基因产物的量或酶的活性在男性和女性细胞或机体中保持相同水平，这种效应称为X染色质的剂量补偿效应。 *失活是随机的，既可来自父方的、也来自母方； *失活发生在胚胎发育早期 。 淮北卫生学校

2、Y染色质 正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，在细胞核内可见一个圆形或椭圆形的强荧光小体，称Y染色质， 【说明】 *为男性间期细胞特有的结构 *细胞中Y 染色质的数目与Y染色体的数目相同； 【举例】核型为46，XY的男性有一个Y染色质； 而核型为47，XYY的男性则有两个Y染色质。 淮北卫生学校

二、染色体畸变 染色体畸变：指染色体发生数目和结构上的改变，包括数目异常和结构畸变两大类 【原因】自发突变 ；诱发突变 （一）染色体数目畸变 染色体组：一个正常配子（精子或卵）所含的全部染色体，称为一个染色体组 ； 1.整倍性改变：染色体数目在细胞内整组的增加或减少； 【说明】含一个染色体组的细胞或个体称单倍体，n； 含二个染色体组的细胞或个体称二倍体，2n…… 淮北卫生学校

多倍体：含有3个（或以上）染色体组的细胞或个体成多倍体 【举例】无籽西瓜；人类三倍体流产儿 。 染色体数目畸变 1.整倍性改变 多倍体：含有3个（或以上）染色体组的细胞或个体成多倍体 【举例】无籽西瓜；人类三倍体流产儿 。 2.非整倍性改变：个体细胞内染色体数目比二倍体增加或减少一条或数条 。 亚二倍体， 如：45，X； 超二倍体 ，如：47，XX，+21； 【说明】在超二倍体中，多出一条染色体的称某号染色体的三体。如：21-三体 【原因】染色体的不分离和染色体的丢失 淮北卫生学校

个体中同时存在有两种（或以上）核型的细胞系（克隆）。 如：46，XY/47，XY,+21 【原因】有丝分裂中出现染色体不分离现象； 3、嵌合体 个体中同时存在有两种（或以上）核型的细胞系（克隆）。 如：46，XY/47，XY,+21 【原因】有丝分裂中出现染色体不分离现象； 【临床意义】1、常导致性状异常 2、肿瘤发生的基础 淮北卫生学校

【原因】染色体在多种因素作用下，发生断裂后丢失或异常重接等导致染色体结构畸变。 种类：缺失、重复、倒位、易位 （二） 染色体的结构畸变 【原因】染色体在多种因素作用下，发生断裂后丢失或异常重接等导致染色体结构畸变。 种类：缺失、重复、倒位、易位 淮北卫生学校

染色体的结构畸变 ①相互易位是指两条非同源染色体发生断裂，相互交换不含着丝粒的断片后重新连接，形成两条异常的染色体。 易位：某染色体断下的片段连接到另一染色体上 ①相互易位是指两条非同源染色体发生断裂，相互交换不含着丝粒的断片后重新连接，形成两条异常的染色体。 ②罗伯逊易位是指两条近端着丝粒染色体在着丝粒或着丝粒附近断裂后，长臂和长臂重接形成一条染色体，短臂和短臂重接形成一条小的染色体。 结构畸变染色体的核型描述：①染色体总数，②性染色体的组成，③畸变类型符号，④畸变染色体序号，⑤断裂点的臂区带号。 如：46，XX(XY)，del(1)(q21)； 46，XX(XY)，t(14；21)（p11；q11）。 淮北卫生学校

三、细胞增殖及配子发生 【概述 】回顾）细胞的增殖 生命的基本特征 分裂方式 ：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂 【概述 】回顾）细胞的增殖 生命的基本特征 分裂方式 ：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂 *无丝分裂：分裂过程中没有纺锤丝出现，过程简单 *有丝分裂：分裂过程中有纺锤丝出现，过程比较复杂，——真核细胞常见的分裂方式 *减数分裂：生殖细胞（配子）形成过程中的分裂方式，为特殊的有丝分裂 【意义】增加细胞数量；延续种族 ； 医学研究意义 淮北卫生学校

（一）细胞增殖周期 【概念】细胞增殖周期简称细胞周期，指细胞从一次有丝分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。 淮北卫生学校

细胞周期 分期：间期和分裂期 间期：DNA合成前期（G1期） DNA合成期（S期） DNA合成后期（G2期） 分裂期： 前期 （M期） 中期 分裂期： 前期 （M期） 中期 后期 末期 细胞周期时间（TC）：细胞周期所经历的时间 淮北卫生学校

1、分裂间期 【间期】细胞从一次分裂结束到下一次分裂开始之前的时期 DNA复制和物质合成 G1期 ：rRNA、mRNA、tRNA，蛋白质大量合成 细胞外观 ：体积增大 【说明】①限制点（R点） 可控制细胞是否继续增殖 淮北卫生学校

分裂间期 G1期哺乳动物细胞分为三类： 保持分裂能力（周期中细胞） 暂时离开细胞周期（静止期细胞或G0期细胞 ） 终末分化细胞 淮北卫生学校

分裂间期 S期：DNA复制，少量组蛋白、非组蛋白合成 DNA分子数量变化：n→2n 染色体数量变化：N → 2N 【说明】 ①此期一旦启动，细胞常要将分裂进行下去； ②形成的染色质为二分体； ③临床上可用药物阻断此期以控制肿瘤细胞增殖 淮北卫生学校

分裂间期 G2 期：蛋白质（微管蛋白、促进因子等）合成； 染色质螺旋化，凝集 淮北卫生学校

2、有丝分裂期 主要变化是将染色体均等地分配给两个子细胞 时间：0.5—2小时 淮北卫生学校

细胞的有丝分裂需经前、中、 后、末期，是一个连续变化过程 一个母细胞分裂成为两个子细胞 有丝分裂期 细胞的有丝分裂需经前、中、 后、末期，是一个连续变化过程 一个母细胞分裂成为两个子细胞 淮北卫生学校

两个中心体向相反方向移动，形成两极；纺锤丝出现； 核仁逐渐消失，核被膜瓦解 （1） 前期（prophase） 染色质→染色体 两个中心体向相反方向移动，形成两极；纺锤丝出现； 核仁逐渐消失，核被膜瓦解 淮北卫生学校

染色体移到细胞的赤道平面，染色体附着在着丝点。 【说明】染色体呈短粗棒状或发夹状，形态稳定 中期是观察染色体形态结构、数目的最佳时期 （2） 中期（metaphase） 染色体移到细胞的赤道平面，染色体附着在着丝点。 【说明】染色体呈短粗棒状或发夹状，形态稳定 中期是观察染色体形态结构、数目的最佳时期 淮北卫生学校

着丝粒纵裂，染色体的两条姐妹染色单体分开 染色单体分别向相反方向移动，染色单体遂分为两组 外观变化：细胞被拉长，细胞呈哑铃形 （3） 后期（anaphase） 着丝粒纵裂，染色体的两条姐妹染色单体分开 染色单体分别向相反方向移动，染色单体遂分为两组 外观变化：细胞被拉长，细胞呈哑铃形 淮北卫生学校

组胞赤道部缩窄加深，最后完全分裂为两个2倍体的子细胞。 （4）末期（telophase） 染色单体逐渐解螺旋，重新出现染色质丝 核仁、核被膜重现； 组胞赤道部缩窄加深，最后完全分裂为两个2倍体的子细胞。 淮北卫生学校

细胞增殖周期 （回顾） 淮北卫生学校

【小结】 淮北卫生学校

回顾 淮北卫生学校

*细胞的生长、发育、衰老和死亡是生命维持和延续的基本条件 生命问题→聚集到细胞周期 疾病的诊断与治疗 细胞增殖与肿瘤 （简介）细胞增殖与医学 【导学】 细胞周期与医学关系分析 *细胞增殖是生命的重要特征 *细胞的生长、发育、衰老和死亡是生命维持和延续的基本条件 生命问题→聚集到细胞周期 疾病的诊断与治疗 细胞增殖与肿瘤 淮北卫生学校

利兰·哈特韦尔发现大量控制细胞周期的基因 保罗·纳斯发现细胞周期蛋白依赖激酶(CDK) 蒂莫西·亨特的贡献是发现细胞周期蛋白 细胞周期调控 利兰·哈特韦尔发现大量控制细胞周期的基因 保罗·纳斯发现细胞周期蛋白依赖激酶(CDK) 蒂莫西·亨特的贡献是发现细胞周期蛋白 淮北卫生学校

细胞周期调控因子的发现，几乎所有癌基因、抑癌基因的生物学效应，最终都会聚集到细胞周期机制上来，许多癌基因、抑癌基因直接参与细胞周期的调控 淮北卫生学校

驱动机制破坏（“油门与刹车”，突变基因积累） 界面机制破坏 【结果】 增殖失控 凋亡障碍：因此，有学者认为肿瘤是一类细胞周期疾病。 细胞周期破坏 表现在三个层面： 监控机制破坏（监测点）， 驱动机制破坏（“油门与刹车”，突变基因积累） 界面机制破坏 【结果】 增殖失控 凋亡障碍：因此，有学者认为肿瘤是一类细胞周期疾病。 淮北卫生学校

细胞增殖与肿瘤 细胞周期与肿瘤细胞的生长 肿瘤细胞群体分类 增殖细胞群 暂不增殖细胞群 不增殖细胞群 淮北卫生学校

细胞周期与肿瘤治疗 肿瘤治疗常规措施 手术：尽量“清扫”干净 放疗：G1期、G2期细胞敏感 化疗：S期细胞敏感 淮北卫生学校

（二）减数分裂 【概述】 减数分裂：配子形成时的特殊有丝分裂。 特征 遗传物质复制一次，细胞连续分裂两次→染色体数目减半 特征 遗传物质复制一次，细胞连续分裂两次→染色体数目减半 意义①保证物种稳定： 亲代（2N） →配子1（N）→子代（2N） 配子2（N） ②推动进化 亲代（2N） →配子1、配子2、……，配子n 淮北卫生学校

减数分裂的过程 减数分裂分两个阶段：间期和分裂期 间期：G1期、S期和G2期 分裂期：减数第一次分裂 （减数分裂Ⅰ） 减数第二次分裂 （减数分裂Ⅱ） 有各分为前、中、后、末四期， 表示为： 前期Ⅰ 、中期Ⅰ 、后期Ⅰ 、末期Ⅰ 前期Ⅱ 、中期Ⅱ 、后期Ⅱ 、末期Ⅱ 淮北卫生学校

1．减数第一次分裂（减数分裂Ⅰ） （1）前期Ⅰ 【特点】长而复杂，可分为5个阶段： 细线期：细胞核内出现细长、线状染色体 ，每条染色体（二分体）含有两条姐妹染色单体 偶线期：又称配对期 ①联会：细胞内的同源染色体两两侧面紧密相进行配对的现象 ②四分体：配对的一对同源染色体中含有四条染色单体，故称为四分体（或“二联体”） 淮北卫生学校

减数分裂Ⅰ 前期Ⅰ：【姐妹染色单体 】由1个DNA分子复制而形成、共用一个着丝粒的两条染色单体 【同源染色体】 淮北卫生学校

减数分裂Ⅰ 前期Ⅰ：联会 淮北卫生学校

减数分裂Ⅰ 前期Ⅰ：【粗线期】染色体连续缩短变粗， 四分体中的非姐妹染色单体之间发生 DNA的片断交换 淮北卫生学校

减数分裂Ⅰ 前期Ⅰ：【双线期】 由于交叉常不止发生在一个位点，染色体呈现V、X、8、O等形状 淮北卫生学校

减数分裂Ⅰ 前期Ⅰ：【终变期 】(又叫浓缩期） 染色体形成并向核周围靠近，核膜、核仁消失，纺锤丝形成 淮北卫生学校

减数分裂Ⅰ 中期Ⅰ：同源染色体移向赤道板 ，成对排列在赤道板两侧 淮北卫生学校

减数分裂Ⅰ 后期Ⅰ：纺锤丝牵引使同源染色体发生分离，分别移向两极 → 淮北卫生学校

减数分裂Ⅰ 末期Ⅰ：染色体（二分体）到达两极，核膜、核仁重现，纺锤丝消失，胞质分裂后形成2个细胞 【结果】1个细胞形成2个子细胞，子细胞中染色体数目只有原来的一半——“减数分裂” 的来源 【说明】减数分裂Ⅰ *染色体复制发生在第一分裂间期，完成后，精原细胞就被称为初级精母细胞； *1个初级精母细胞经过减数分裂Ⅰ形成2个次级精母细胞，1个初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ形成1个次级卵母细胞和1个第一极体 淮北卫生学校

2.减数第二次分裂（减数分裂Ⅱ） 减数第二次分裂与减数第一次分裂紧接，或短暂停顿；染色体不再复制 【说明】 *姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极 、并形成2个新细胞； *其过程类似有丝分裂。 前期Ⅱ 染色体形成，核膜、核仁消失，纺锤丝形成 淮北卫生学校

中期Ⅱ：染色体（二分体）的着丝点在赤道板排列 【注意】此时已经不存在同源染色体！ 减数分裂Ⅱ 中期Ⅱ：染色体（二分体）的着丝点在赤道板排列 【注意】此时已经不存在同源染色体！ 淮北卫生学校

后期Ⅱ：两条姐妹染色单体分开，成为两条染色体（单体）；在纺锤丝的牵引下，分别移向细胞的两极 减数分裂Ⅱ 后期Ⅱ：两条姐妹染色单体分开，成为两条染色体（单体）；在纺锤丝的牵引下，分别移向细胞的两极 淮北卫生学校

末期Ⅱ：染色体到达两极；核膜、核仁重现；胞质分裂形成2个子细胞 减数分裂Ⅱ 末期Ⅱ：染色体到达两极；核膜、核仁重现；胞质分裂形成2个子细胞 【说明】减数第二分裂与普通有丝分裂类似 淮北卫生学校

减数第二分裂是姐妹染色单体分离，结果是染色体数目不变，DNA分子数目减半； 减数分裂Ⅱ的结果 减数第二分裂是姐妹染色单体分离，结果是染色体数目不变，DNA分子数目减半； 1个次级精母细胞经过减数第二分裂形成2个精细胞，再经形态变化才成为精子；结果是1个精原细胞经过减数分裂和形态发育最终形成4个精子 1个次级卵母细胞经过减数第二分裂形成1个卵细胞和1个第二极体；不久，三个极体都会退化；结果是1个卵原细胞经过减数分裂最终只形成1个卵细胞。 淮北卫生学校

有丝分裂与减数分裂的区别 淮北卫生学校

有丝分裂与减数分裂 淮北卫生学校

3.减数分裂生物学意义 保证了有性繁殖生物个体世代之间染色体数目的稳定性 （即：种的稳定性） 减数分裂是遗传规律的细胞学基础 同源染色体分离→等位基因→分离律的细胞学基础 非姐妹染色单体之间交叉、交换→非等位基因组合变化 →连锁互换规律的细胞学基础 遗传复杂性的物质基础 非同源染色体之间随机组合 非姐妹染色单体片段的交换 淮北卫生学校

（三）人类的配子发生(gametogenesis) 【概念】人类的精子和卵子形成过程称为配子发生 配子分卵（ova,或egg）和精子（sperm） 【过程】经历三个时期：增殖期、生长期和成熟期 增殖期：有丝分裂 生长期：减数分裂的间期 成熟期：减数分裂的第一、二次分裂 淮北卫生学校

1、精子的发生 精子发生发生在睾丸的曲细精管（ seminiferous tubles ）中的生精细胞 淮北卫生学校

精原细胞分裂增殖→精原细胞→初级精母细胞 →次级精母细胞→精细胞 → （变形）→精子 精子的发生 精原细胞分裂增殖→精原细胞→初级精母细胞 →次级精母细胞→精细胞 → （变形）→精子 淮北卫生学校

精子的发生 减数第一次分裂前期大概持续 1 ～ 3 周，而减数第一次分裂的其他阶段和减数第二次分裂在 1 ～ 2 天之内完成 【说明】睾丸组织中：生精细胞及管周细胞和支持细胞 ； *生精细胞的增殖和分化过程有严格的模式（生精上皮按照程序成功完成每一个发育阶段称为生精上皮周期，每个周期需要 16 天），人类的精子发育到成熟必须经过四个周期，可以推测起码需要 64 天，约70天。 淮北卫生学校

2、卵子的发生(oogenesis) 【特点】卵子发生(oogenesis)从胚胎发育早期开始，经过胚胎期、出生、直至性成熟才完成 【过程】原始生殖细胞→卵原细胞→初级卵母细胞→（原始卵泡→初级卵泡→成熟排卵） →→成熟卵细胞 淮北卫生学校

卵子发生 【说明】 *前期Ⅰ被延长，主要是让卵母细胞生长到足够的体积、携带足够的营养；青春期经激素刺激后进入中期Ⅱ、排卵 *停滞于中期Ⅱ的“卵”要经受精作用刺激才能形成真正的卵子 淮北卫生学校

精子的发生 淮北卫生学校

卵的发生 淮北卫生学校

配子发生小结 精子的发生 卵子的发生 淮北卫生学校

【小结】 人类中期染色体最清晰、形态特征最典型，其形态结构包括着丝粒、臂、缢痕等。根据着丝粒的位置人类染色体可分为近端着丝粒染色体、中央着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体3种类型。人类正常体细胞中含有23对（46条）染色体，其中22对为常染色体，1对为性染色体。根据ISCN，人类染色体可以进行系统地分组、编号，并组成一个图形，称之为核型，正常男性核型为46，XY、女性为46，XX；性染色质是细胞间期核中性染色体存在的一种结构，包括X染色质和Y染色质。 染色体畸变是指染色体发生数目和结构上的改变，人类染色体染色体畸变包括数目异常和结构畸变两大类。数目畸变比较常见为非整倍性改变，而结构畸变常见有缺失、重复、到位、异位等类型。 淮北卫生学校

【小结】 人类细胞增殖方式主要为有丝分裂，1个细胞经过一个增殖周期后可以形成4个与亲代细胞相同的细胞。减数分裂是人类配子形成时发生的特殊有丝分裂，减数分裂结束，最后一个母细胞形成4个不同的子细胞，每个子细胞中染色体数目为23条，是母细胞的一半。 精子和卵子形成过程称为配子发生，一般都要经过增殖、生长、成熟等时期，精子的发生还有变形期。一个初级精母细胞经减数分裂形成4个精细胞，每个精细胞中染色体都含有23条，其中有两个含有X染色体，另两个含有Y染色体；一个初级卵母细胞最终形成1个卵细胞和3个第二极体。 淮北卫生学校

名词解释 核型、非整倍性改变、超二倍体、亚二倍体、细胞周期 简述染色体畸变有哪些类型？引起染色体畸变的原因是什么？ 【作业】 名词解释 核型、非整倍性改变、超二倍体、亚二倍体、细胞周期 简述染色体畸变有哪些类型？引起染色体畸变的原因是什么？ 试比较有丝分裂与减数分裂的异同。 人类的精子发生和卵子发生有何异同？ 淮北卫生学校