染色体组

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染色体组

细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同,但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。  

染色体组

genome,genom

染色体组指配子中所包含的染色体或基因的总和,现已作为专门的术语广泛使用。H.Winkler(1920)最初提出,单倍体的一整套染色体即为一个染色体组。这一组染色体与从属于它的原生质一起应成为分类学上的一个单位。这是最先所给与染色体组的基本概念。木原均(1980)又赋于此概念以功能上的含义,即把各种生物为保持其生活机能协调谐和而不可或缺的一组染色体作为一个染色体组。在一个染色体组为A的二倍体生物中,体细胞与生殖细胞的染色体组分别为A和AA。单倍体的产生证明了仅一套染色体组即能维持生物的生存。在二套染色体中如其所包含的所有染色体彼此两两相同时称为同源染色体组,相反,如所有染色体都不相同,则称异源染色体。处于二者之间则为部分同源染色体病毒原核生物中的细菌的染色体是单链的DNA(或RNA)大分子,具有各个种的特定大小,因为决定一个种的遗传信息全部贮存在一组核酸分子中,其染色体核酸分子也就是一个染色体组(或基因组),因此,所谓多瘤病毒的染色体组,大肠杆菌的染色体组等,常常意味着就是它们各自的染色体DNA分子。

在大多数生物的体细胞中染色体是两两成对的。例如果蝇有4对共8条染色体,这4对染色体可以分成两组,每一组中包括3条常染色休和1条性染色体。就雄果蝇来说,其中的一组包括X、II、III 、IV。另一组包括Y、II、III 、IV。在精子形成过程中:经过减数分裂染色体的数目减半,所以雄果蝇的精子中只含有一组染色体(X、II、III 、IV或 Y、II、III 、IV)这组染色体中的4条染色体,形状和大小各不相同。像雄果蝇的精子中的4条染色体这样,一个生殖细胞中的全部染色体,在形态和功能上各不相同,但是包含了控制生物体生长发育、遗传和变异的全部信息,这样的一组完整的非同源染色体组,叫一个染色体组,人们常用染色体组型分析方法,来描述染色体组在有丝分裂中期的特征。

图为雄果蝇染色体组图解  

二倍体和多倍体

体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体,如人、玉米、果蝇等。几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体,其中体细胞中含有三个染色体组的个体叫三倍体。比如香蕉。体细胞中含有四个染色体组的个体叫四倍体。比如马铃薯。多倍体在植物中广泛地存在着,在动物中比较少见。在被子植物中,至少有1/3的物种是多倍体。例如,普通小麦棉花、烟草、苹果、梨、菊、水仙等都是多倍体,帕米尔高原的高山植物,有65%的种类是多倍体。多倍体产生的主要原因,是体细胞在有丝分裂的过程中,染色体完成了复制,但是细胞受到外界环境条件(如温度骤变)或生物内部因素的干扰,纺锤体的形成受到破坏以致染色体不能被拉向两极,细胞也不能分裂成两个子细胞,于是就形成染色体数目加倍的细胞,如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂,就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。

染色体数目加倍也可以发生在配子形成的减数分裂过程中,这样就会产生染色体数目加倍的配子,染色体数目加倍的配子在受精以后也会发育成多倍体。

生物体几倍体的判别 多倍体的生殖细胞内不只含有一个染色体组,但由这样的生殖细胞直接发育成的个体都叫单倍体。不能只是根据细胞内染色体组的数目简单地叫做几倍体,即生物的几倍体的判别,不能只看细胞内含有多少个染色体组,还要考虑到生物个体发育的直接来源:①如果生物体由受精卵(或合子)发育而成,生物体细胞内有几个染色体组,此生物就叫几倍体;②如果生物体由生殖细胞(卵细胞花粉)直接发育而成,无论细胞内含有几个染色体组,此生物体都不能叫几倍体,而只能叫单倍体。另外,还要考虑染色体组倍性的变化:若染色体组数目倍性减半,则形成单倍体,如植物的花药离体培养形成单倍体植株,蜜蜂孤雌生殖发育成雄蜂;若染色体组数目成倍增加形成多倍体,如八倍体的小黑麦等。  

单倍体

单倍体是由配子发育而成的生物

在生物的体细胞中,染色体的数目不仅可以成倍地增加,还可以成倍地减少。例如,蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体,而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。像蜜蜂的雄蜂这样,体细胞中含有本物种配子的染色体数目的个体,叫做单倍体。

对于二倍体生物而言,它的单倍体的体细胞中只含有一个染色体组,例如,玉米是二倍体,它的体细胞中含有两个染色体组、20条染色体,它的单倍体植株的体细胞中含有1个染色体组、10条染色体,但是有的单倍体生物的体细胞中不只含有一个染色体组。例如:普通小麦是六倍体,它的体细胞中含有6个染色体组、42条染色体,而它的单倍体植株的体细胞中则含有3个染色体组、21条染色体。

在自然条件下,玉米、高粱、水稻、番茄等高等植物,偶尔也会出现单倍体植株。与正常的植株相比,单倍体植株长得弱小而且是高度不育的。但是,它们在育种上有特殊的意义。育种工作者常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株,然后经过人工诱导使染色体数目加倍,重新恢复到正常植株的染色体数目。用这种方法得到的植株,不仅能够正常生殖,而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的,自交产生的后代不会发生性状分离,因此利用单倍体植株培育新品种,只需要两年时间,就可以得到一个稳定的纯系品种。与常规的杂交育种方法相比,明显地缩短了育种年限。

细胞内个别染色体的增加或减少,也会引起生物性状的改变,甚至导致生物体死亡。例如,对玉米和番茄来说,细胞内缺少了一条染色体就不能成活:,又如,在黑腹果蝇中,细胞内多一条或者少一条性染色体都会影响果蝇的生育力;多一条或者少一条II、III染色体,都会导致果蝇死亡。  

人类的染色体组

在有丝分裂中期的染色体最典型,此时细胞经过分裂见间期的复制,具有两个相同结构的染色单体并由着丝点主缢痕)相连。根据着丝点的位置而定,可将中期染色体分为四种:中着丝粒染色体亚中着丝粒染色体端着丝粒染色体近端着丝粒染色体

人类染色体组型是指人的一个体细胞中全部染色体的数目、大小和形态特征。进行人类染色体组型分析就是根据上述特征对人类染色体进行分组、排列和配对。生物的染色体组型代表了生物的种属特征,所以,进行染色体组型分析,对于探讨人类遗传病的发病机理、动植物的起源、物种间的亲缘关系等都具有重要意义。

人类男性体细胞的正常染色体组型具有46条染色体,同源染色体配对后并按体积从大到小逐一编号,其中1~22号为常染色体,性染色体被称为X和Y染色体。

体细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同,但是,携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。

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