第二章-遗传的细胞学基础

第二章遗传的细胞学基础[3、4、6、7、10]本章习题1.解释下列名词：原核细胞、真核细胞、染色体、染色单体、着丝点、细胞周期、同源染色体、异源染色体、无丝分裂、有丝分裂、单倍体、二倍体、联会、胚乳直感、果实直感。2.细胞的膜体系包括哪些膜结构？细胞质里包括哪些主要的细胞器？各有什么特点？3.一般染色体的外部形态包括哪些部分？染色体形态有哪些类型？4.植物的10个花粉母细胞可以形成：多少花粉粒？多少精核？多少管核？又10个卵母细胞可以形成：多少胚囊？多少卵细胞？多少极核？多少助细胞？多少反足细胞？5.植物的双受精是怎样的？用图表示。6.玉米体细胞里有10对染色体，写出叶、根、胚乳、胚囊母细胞、胚、卵细胞、反足细胞、花药壁、花粉管核（营养核）各组织的细胞中染色体数目。7.假定一个杂种细胞里有3对染色体，其中A、B、C来表示父本、A'、B'、C'来自母本。通过减数分裂能形成几种配子？写出各种配子的染色体组织。8.有丝分裂和减数分裂有什么不同？用图表示并加以说明。9.有丝分裂和减数分裂意义在遗传学上各有什么意义？10.何谓无融合生殖？它包含有哪几种类型？11.以红色面包霉为例说明低等植物真菌的生活周期，它与高等植物的生活周期有何异同？12.高等植物与高等动物的生活周期有什么主要差异？用图说明。参考答案[关闭窗口]第二章遗传的细胞学基础[关闭窗口]参考答案1.解释下列名词：原核细胞、真核细胞、染色体、染色单体、着丝点、细胞周期、同源染色体、异源染色体、无丝分裂、有丝分裂、单倍体、二倍体、联会、胚乳直感、果实直感。答：原核细胞：一般较小，约为1~10mm。细胞壁是由蛋白聚糖（原核生物所特有的化学物质）构成，起保护作用。细胞壁内为细胞膜。内为DNA、RNA、蛋白质及其它小分子物质构成的细胞质。细胞器只有核糖体，而且没有分隔，是个有机体的整体；也没有任何内部支持结构，主要靠其坚韧的外壁，来维持其形状。其DNA存在的区域称拟核，但其外面并无外膜包裹。各种细菌、蓝藻等低等生物由原核细胞构成，统称为原核生物。真核细胞：比原核细胞大，其结构和功能也比原核细胞复杂。真核细胞含有核物质和核结构，细胞核是遗传物质集聚的主要场所，对控制细胞发育和性状遗传起主导作用。另外真核细胞还含有线粒体、叶绿体、内质网等各种膜包被的细胞器。真核细胞都由细胞膜与外界隔离，细胞内有起支持作用的细胞骨架。染色体：含有许多基因的自主复制核酸分子。细菌的全部基因包容在一个双股环形DNA构成的染色体内。真核生物染色体是与组蛋白结合在一起的线状DNA双价体；整个基因组分散为一定数目的染色体，每个染色体都有特定的形态结构，染色体的数目是物种的一个特征。染色单体：由染色体复制后并彼此靠在一起，由一个着丝点连接在一起的姐妹染色体。着丝点：在细胞分裂时染色体被纺锤丝所附着的位置。一般每个染色体只有一个着丝点，少数物种中染色体有多个着丝点，着丝点在染色体的位置决定了染色体的形态。细胞周期：包括细胞有丝分裂过程和两次分裂之间的间期。其中有丝分裂过程分为：（1）DNA合成前期（G1期）；（2）DNA合成期（S期）；（3）DNA合成后期（G2期）；（4）有丝分裂期（M期）。同源染色体：生物体中，形态和结构相同的一对染色体。异源染色体：生物体中，形态和结构不相同的各对染色体互称为异源染色体。无丝分裂：也称直接分裂，只是细胞核拉长，缢裂成两部分，接着细胞质也分裂，从而成为两个细胞，整个分裂过程看不到纺锤丝的出现。在细胞分裂的整个过程中，不象有丝分裂那样经过染色体有规律和准确的分裂。有丝分裂：包含两个紧密相连的过程：核分裂和质分裂。即细胞分裂为二，各含有一个核。分裂过程包括四个时期：前期、中期、后期、末期。在分裂过程中经过染色体有规律的和准确的分裂，而且在分裂中有纺锤丝的出现，故称有丝分裂。单倍体：具有一组基本染色体数的细胞或者个体。二倍体：具有两组基本染色体数的细胞或者个体。联会：减数分裂中，同源染色体的配对过程。胚乳直感：植物经过了双受精，胚乳细胞是3n，其中2n来自极核，n来自精核，如果在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，这种现象称为胚乳直感。果实直感：植物的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，称为果实直感。2.细胞的膜体系包括哪些膜结构？细胞质里包括哪些主要的细胞器？各有什么特点？答：细胞的膜体系包括膜结构有：细胞膜、线粒体、质体、内质网、高尔基体、液泡、核膜。细胞质里主要细胞器有：线粒体、叶绿体、核糖体、内质网、中心体。各细胞器特点如下：线粒体：在光学显微镜下，呈很小的线条状、棒状、或球状；其体积大小不等，一般直径为0.5~1.0mm，长度为1~3mm。线粒体是由内外两层膜组成，膜的主要成份是磷脂类。外膜光滑，内膜向内回旋折叠，形成许多横隔。线粒体含有多种氧化酶，能进行氧化磷酸化，可传递和贮存所产生的能量，成为细胞里氧化作用和呼吸作用的中心，是细胞的动力工厂。线粒体含有DNA、RNA和核糖体，具有独立合成蛋白质的能力。线粒体含有DNA，有独立的遗传体系。但试验证明，线粒体的DNA与其同一细胞的核内DNA的碱基成分有所不同，是两个不同的遗传体系。线粒体具有分裂增殖的能力，线粒体具有自行加倍和突变的能力。叶绿体：是绿色植物细胞中所特有的一种细胞器。叶绿体的形状有盘状、球状、棒状核泡状等。其大小、形状和分布因植物和细胞类型不同而变化很大。高等植物一般呈扁平的盘状，长度约为5~10mm。细胞内叶绿体的数目在同种植物中是相对稳定的。叶绿体也有双层膜，内含叶绿素的基粒由内膜的折叠所包被。叶绿体能利用光能和CO2合成碳水化合物。叶绿体含有DNA、RNA及核糖体等，能够合成蛋白质并且能够分裂增殖，还可以发生白化突变。这些特征都表明叶绿体具有特定的遗传功能，是遗传物质的载体之一。核糖体：核糖体是直径为20mm的微小细胞器，其外面无膜包被，在细胞质中数量很多。它是细胞质中一个极为重要的成分，在整个细胞重量上占有很大的比例。核糖体是由大约40%的蛋白质和60%的RNA所组成，其中RNA主要是核糖体核糖核酸（rRNA），故亦称为核糖蛋白体。核糖体可以游离在细胞质中或核里，也可附着在内质网上。已知核糖体是合成蛋白质的主要场所。内质网：内质网是在真核细胞质中广泛分布的膜相结构。从切面看，它们好象布满在细胞质里的管道，把质膜和核膜连成一个完整膜体系，为细胞空间提供了支架作用，内质网是单层膜结构。它在形态上是多型的，不仅有管状，也有一些呈囊腔状或小泡状，在内质网外面附有核糖体的，称为粗糙内质网或称颗粒内质网，是蛋白质合成的主要场所，并通过内质网将合成的蛋白质运送到细胞的其它部位。不附着核糖体的，称为平滑内质网，它可能与某些激素合成有关。中心体：中心体是动物和某些蕨类及裸子植物细胞特有的细胞器。其含有一对由微管蛋白组成的结构复杂的中心粒。它与细胞的有丝分裂和减数分裂过程中纺锤丝的形成有关。3.一般染色体的外部形态包括哪些部分？染色体形态有哪些类型？答：一般染色体的外部形态包括：着丝粒、染色体两个臂、主溢痕、次溢痕、随体。一般染色体的类型有：V型、L型、棒型、颗粒型。4.植物的10个花粉母细胞可以形成：多少花粉粒？多少精核？多少管核？又10个卵母细胞可以形成：多少胚囊？多少卵细胞？多少极核？多少助细胞？多少反足细胞？答：植物的10个花粉母细胞可以形成：花粉粒：10×4=40个；精核：40×2=80个；管核：40×1=40个。10个卵母细胞可以形成：胚囊：10×1=10个；卵细胞：10×1=10个；极核：10×2=20个；助细胞：10×2=20个；反足细胞：10×3=30个。5.植物的双受精是怎样的？用图表示。答：植物被子特有的一种受精现象。当花粉传送到雌雄柱头上，长出花粉管，伸入胚囊，一旦接触助细胞即破裂，助细胞也同时破坏。两个精核与花粉管的内含物一同进入胚囊，这时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。这一过程就称为双受精。6.玉米体细胞里有10对染色体，写出叶、根、胚乳、胚囊母细胞、胚、卵细胞、反足细胞、花药壁、花粉管核（营养核）各组织的细胞中染色体数目。答：⑴.叶：2n=20（10对）⑵.根：2n=20（10对）⑶.胚乳：3n=30⑷.胚囊母细胞：2n=20（10对）⑸.胚：2n=20（10对）⑹.卵细胞：n=10⑺.反足细胞n=10⑻.花药壁：2n=20（10对）⑼.花粉管核（营养核）：n=107.假定一个杂种细胞里有3对染色体，其中A、B、C来表示父本、A'、B'、C'来自母本。通过减数分裂能形成几种配子？写出各种配子的染色体组织。答：能形成2n=23=8种配子：ABCABC'AB'CA'BCA'B'CA'BC'AB'C'A'B'C'8.有丝分裂和减数分裂有什么不同？用图表示并加以说明。答：有丝分裂只有一次分裂。先是细胞核分裂，后是细胞质分裂，细胞分裂为二，各含有一个核。称为体细胞分裂。减数分裂包括两次分裂，第一次分裂染色体减半，第二次染色体等数分裂。细胞在减数分裂时核内，染色体严格按照一定的规律变化，最后分裂成为4个子细胞，发育成雌性细胞或者雄性细胞，各具有半数的染色体。也称为性细胞分裂。减数分裂偶线期同源染色体联合称二价体。粗线期时非姐妹染色体间出现交换，遗传物质进行重组。双线期时各个联会了的二价体因非姐妹染色体相互排斥发生交叉互换因而发生变异。有丝分裂则都没有。减数分裂的中期I各个同源染色体着丝点分散在赤道板的两侧，并且每个同源染色体的着丝点朝向哪一板时随机的，而有丝分裂中期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。细胞经过减数分裂，形成四个子细胞，，染色体数目成半，而有丝分裂形成二个子细胞，染色体数目相等。9.有丝分裂和减数分裂意义在遗传学上各有什么意义？答：有丝分裂在遗传学上的意义：多细胞生物的生长主要是通过细胞数目的增加和细胞体积的增大而实现的，所以通常把有丝分裂称为体细胞分裂，这一分裂方式在遗传学上具有重要意义。首先是核内每个染色体准确地复制分裂为二，为形成两个在遗传组成上与母细胞完全一样的子细胞提供了基础。其次是复制后的各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞中去，使两个细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体。对细胞质来说，在有丝分裂过程中虽然线粒体、叶绿体等细胞器也能复制、增殖数量。但是它们原先在细胞质中分布是不恒定的，因而在细胞分裂时它们是随机而不均等地分配到两个细胞中去。由此可见，任何由线粒体、叶绿体等细胞器所决定的遗传表现，是不可能与染色体所决定的遗传表现具有同样的规律性。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。植物采用无性繁殖所获得的后代能保持其母本的遗传性状，就在于它们是通过有丝分裂而产生的。减数分裂在遗传学上的意义：在生物的生活周期中，减数分裂是配子形成过程中的必要阶段。这一分裂方式包括两次分裂，其中第二次分裂与一般有丝分裂基本相似；主要是第一次分裂是减数的，与有丝分裂相比具有明显的区别，这在遗传学上具有重要的意义。首先，减数分裂时核内染色体严格按照一定规律变化，最后经过两次连续的分裂形成四个子细胞，发育为雌雄性细胞，但遗传物质只进行了一次复制，因此，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合为合子，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。其次，各对同源染色体在减数分裂中期I排列在赤道板上，然后分别向两极拉开，各对染色体中的两个成员在后期I分向两极时是随机的，即一对染色体的分离与任何另一对染色体的分离不发生关联，各个非同源染色体之间均可能自由组合在一个子细胞里。n对染色体，就可能有2n种自由组合方式。例如，水稻n=12，其非同源染色体分离时的可能组合数既为212=4096。这说明各个细胞之间在染色体上将可能出现多种多样的组合。不仅如此，