8 细胞繁殖和遗传
8.1 细胞的繁殖
8.2 遗传的基本法则
8.3 遗传的染色体学说
8.4 基因的连锁和交换
8.5 性染色体和伴性遗传
生命通过繁殖而延续，
繁殖 是生命最基本的
特征之一。通过繁殖，
生物的基本特征信息
由父母传递给子代，
这种信息传递称为 遗
传 。
8.1 细胞的繁殖
? 细胞分裂的作用
? 一些单细胞生物，如眼虫和变
形虫，一次细胞分裂可形成两
个新生物体。
? 多细胞生物，也是由一个细
胞 ——受精卵或合子经过多次
分裂和分化发育形成
由受精卵或合子经过多次分裂和
分化发育形成多细胞囊胚
? 细胞分裂是细胞繁殖的一种形式。
? 细胞分裂的作用
? 生物的生长也依赖于细胞
分裂，细胞分裂还导致了
多细胞生物的组织分化和
生长发育
? 繁殖与生殖
? 无性繁殖与有性繁殖
? 一个多细胞生物完全长
大以后，仍然需要细胞
分裂的过程。这种分裂
生成的新细胞可用于替
代不断衰老或死亡的细
胞，维持细胞的新陈代
谢，或者用于生物组织
损伤的修复。
? 例如，骨髓细胞可以不
断再生出新的血细胞。
骨髓细胞不断再生出新的血细胞
? 细胞分裂的作用
细菌裂殖时 DNA的复制
? 细胞分裂首先细胞内遗传物质 —DNA要完成复制，
再均等分为两份。
? 基因与染色体的复制
? 在原核生物中，如在细菌
裂殖时，这种 DNA的复制
和二分相对比较简单
? 真核生物具有膜包被的细胞核，其内细长的双链
DNA、蛋白质及少量 RNA结合形成的复合物称为 染
色质,它是一种易被碱性染料着色的遗传物质。
真核细胞分裂的染色体
? 基因与染色体的复制
? 在细胞分裂时期，构成染色
质的长链 DNA分子经过紧密缠
绕、折叠、凝缩，并与蛋白
质结合，形成 染色体 。
? 染色体是真核细胞分裂时期，
在显微镜下可见的具有固定
形态的遗传物质存在形式。
? 基因与染色体的复制
? 每一种生物染色体的数目都是恒定的。
? 多数动物和植物的体细胞是二倍体
? 亲本的每一个配子只带
有一组染色体，叫单倍
体。单倍染色体组所含
有的全部遗传信息称为
基因组。
? 细胞有丝分裂时，复制
后形成的两个染色单体
分开，分配到两个新的
子细胞中
? 有分裂能力的细胞，从一次分裂结束到下一次分裂
结束所经历的一个完整过程称为一个 细胞周期
? 细胞周期与有丝分裂
? 典型的细胞周期可包括 间期 和 细胞分裂期 两部分。
? 间期包括一个（ DNA）合成期（ S期）及 S期前后两个
间隙期（ G1期,G2期）。
? 细胞分裂期则包括有丝分
裂和胞质分裂两个主要过
程。
? 有丝分裂是一个连续的
过程，根据染色体形态
的变化特征可分为前期、
中期、后期和末期。
? 细胞周期与有丝分裂
? 特点：在间期每个染色
体复制成两条相同的染
色单体，在分裂时有规
律地分配到两个子细胞
核中。
? 配子形成与减数分裂
? 在动物和植物中,雌配子 是一个卵细胞,雄配子 是
一个精子细胞（高等植物中称为精核）。雌雄配子
相互融合形成受精卵或称 合子 。合子通常为 二倍体
（ 2n），而配子则为 单倍体 (n)。
? 配子形成与减数分裂
? 由二倍体细胞形成单倍体细胞需要在细胞分裂过程
中染色体数目减半，伴随着染色体数目减半的细胞
分裂称为 减数分裂 。
8.2 遗传的基本法则
? 经典遗传学的创始人 Mendel
? Mendel遗传学第一定律：分离定律
? Mendel遗传学第二定律：自由组合定律
? Mendel遗传学定律的延伸和变化
? 经典遗传学的创始人 Mendel
? Mendel 1822年 出生于奥地利乡村
21岁 修道院进修 中学代课教师
1851-1853 维也纳大学 物理学家 Doppler 科学实验
植物生理学家 植物遗传变异原因
大学毕业 担任神职 中学任教 花园
? 为什么选择豌豆作为实验材料？
（ 1）豌豆是严格的自花受粉植物，市场出售的种子都是纯种。
（ 2）当时已有一些不同品系的豌豆种子，由不同品系种子培育
出的植株具有明显易于比较的性状差别。
（ 3）豌豆的花比较大，便于人工除去原有的雄蕊，并利用另一
植株的花粉做人工异花授粉，进行杂交实验。
（ 4）每次杂交后，产生的后代完全可育，可以追踪观察特定性
状在杂交后代的分离情况，总结出遗传规律
选择豌豆作
为实验材料
的原因
? 经典遗传学的创始人 Mendel
? 经典遗传学的创始人 Mendel
Mendel成功的主要原因：
（ 1） 对科学的热爱和执著的追求，善于从早期的研
究者那里吸取经验和教训。
（ 2） 特别注重实验设计，采用了从简单到复杂的科
学方法。
（ 3） 将数学和统计学应用于遗传学的研究, 对杂交
实验的子代性状进行分类, 计数和数学归纳 。
Mendel敏锐的洞察力和执著的追求终于使他揭示出遗
传的基本法则 。
豌豆单因子杂交实验与分离定律
? 7对差别鲜明的性状：
花的颜色,紫色
/白色；
种子形状,圆形
/皱缩；
种子颜色,黄色
/绿色；
花着生位置,腋生 /顶生；
豆荚形状,饱满
/皱缩；
豆荚颜色,绿色
/黄色；
植株高度,高 /
矮 。
? Mendel遗传学第一定律：分离定律
?Mendel最初实验是对具有
单个相对性状的亲代杂交，
所有杂交产生的 F1代都只
表现一个亲代的性状,F2
代具有一定的比例。
豌豆 7组相对性状分别杂
交实验结果
Mendel按上述方法继
续对 7组相对性状分
别进行杂交实验，统
计了子二代植株显性
与隐性性状之间比例
3,1规律
等位因子
纯合子 /杂合子
显性基因
隐性基因
? Mendel遗传学第一定律：分离定律
?Mendel首创了测交实验方法，
验证了其推断的正确性。
?Mendel建立了遗传学第一定
律，即, 分离定律,,
一对基因在形成配子时完全
按照原样分离到不同的配子
中去，相互不发生影响。
? Mendel遗传学第一定律：分离定律
在分析了一对性状传递规
律的基础上, Mendel进一
步进行了 两对相对性状杂
交 的遗传分析 。 他选择了
这样两个亲本进行杂交：
一个是 双显性 亲本：种子是圆
形的, 种子的颜色为黄色；
一个是 双隐性 亲本：种子是皱
缩的, 种子的颜色为绿色 。
? Mendel遗传学第二定律：自由组合定律
“多对基因的独立
分配和自由组合
定律,,当两对
或更多对基因处
于异质接合状态
时，它们在形成
配子时的分离是
彼此独立不相牵
连的，同时分配
时相互间进行自
由组合。 测交实验结果,1,1,1,1
? Mendel遗传学第二定律：自由组合定律
人类皮肤色素的连续性变化
Mendel遗传学定律不能
代表所有遗传因子表现
的性状及遗传规律
多基因遗传
? Mendel遗传学定律的延伸和变化
8.3 遗传的染色体学说
? 遗传因子及其独立分离
与自由组合特性与染色
体的行为特性有平行性：
基因与染色体的平行关
系 — 基因定位在染色体上
? 染色体和基因成对存在；
? 形成配子时每对染色体
每对基因分离；
? 在配子中，只有每对染
色体一个染色单体，也
只有每对等位基因中一
个基因。
8.4 基因的连锁和交换
? 20世纪初，美国著名的实验
胚胎学家 Morgan及其同事通
过果蝇的杂交试验，确立了
基因在染色体上的连锁和交
换规律，被后人称为 遗传学
第三定律 。
? 基因交换导致基因重组 重组率
? 染色体上各基因间的重组率与基
因位点间的距离成正比
? 三点测交法 遗传学图
8.5 性染色体和伴性遗传
? 与性别相关的特殊形态的一
对同源染色体称为性染色体
? 4种性染色体类型
? 人的体细胞中有 23对染色体
性连锁基因
伴性遗传
X连锁遗传
遗传病
果蝇复眼颜色
的遗传与性连
锁基因定位
8.5 性染色体和伴性遗传
在有些生物中，细胞分裂：繁殖多细胞生物的组织分化和生长
发育，有些分裂，维持机体的新陈代谢。
细胞有丝分裂过程包括在间期每个染色体复制成两条相同的染
色单体，在分裂时有规律地分配到两个子细胞核中。减数分裂时，
配子母细胞（二倍体）通过两次连续的核分裂，但 DNA只复制一次，
因此分裂形成的 4个细胞中，染色体数目比配子母细胞减少了一半。
Mendel遗传学第一定律即, 分离定律,,一对基因在形成配子
时完全按照原样分离到不同的配子中去，相互不发生影响。 Mendel
遗传学第二定律即, 自由组合定律,,当两对或更多对基因处于异
质接合状态时，它们在形成配子时的分离是彼此独立不相牵连的，
分配时相互间进行自由组合。
遗传的染色体学说阐明了基因位于染色体上，成对的染色体及
其位于染色体上的成对基因在细胞减数分裂时分离，独立分配到配
子中，经过有性生殖过程中雌雄配子的结合，它们重新组合配对。
遗传的染色体学说的建立，使人们重新认识到 Mendel遗传学定律的
重要意义。还发现了性连锁基因、伴性遗传现象以及基因的连锁和
交换现象，并由确立了基因的连锁和交换定律，即遗传学第三定律。
本章摘要
8.1 细胞的繁殖
8.2 遗传的基本法则
8.3 遗传的染色体学说
8.4 基因的连锁和交换
8.5 性染色体和伴性遗传
生命通过繁殖而延续，
繁殖 是生命最基本的
特征之一。通过繁殖，
生物的基本特征信息
由父母传递给子代，
这种信息传递称为 遗
传 。
8.1 细胞的繁殖
? 细胞分裂的作用
? 一些单细胞生物，如眼虫和变
形虫，一次细胞分裂可形成两
个新生物体。
? 多细胞生物，也是由一个细
胞 ——受精卵或合子经过多次
分裂和分化发育形成
由受精卵或合子经过多次分裂和
分化发育形成多细胞囊胚
? 细胞分裂是细胞繁殖的一种形式。
? 细胞分裂的作用
? 生物的生长也依赖于细胞
分裂，细胞分裂还导致了
多细胞生物的组织分化和
生长发育
? 繁殖与生殖
? 无性繁殖与有性繁殖
? 一个多细胞生物完全长
大以后，仍然需要细胞
分裂的过程。这种分裂
生成的新细胞可用于替
代不断衰老或死亡的细
胞，维持细胞的新陈代
谢，或者用于生物组织
损伤的修复。
? 例如，骨髓细胞可以不
断再生出新的血细胞。
骨髓细胞不断再生出新的血细胞
? 细胞分裂的作用
细菌裂殖时 DNA的复制
? 细胞分裂首先细胞内遗传物质 —DNA要完成复制，
再均等分为两份。
? 基因与染色体的复制
? 在原核生物中，如在细菌
裂殖时，这种 DNA的复制
和二分相对比较简单
? 真核生物具有膜包被的细胞核，其内细长的双链
DNA、蛋白质及少量 RNA结合形成的复合物称为 染
色质,它是一种易被碱性染料着色的遗传物质。
真核细胞分裂的染色体
? 基因与染色体的复制
? 在细胞分裂时期，构成染色
质的长链 DNA分子经过紧密缠
绕、折叠、凝缩，并与蛋白
质结合，形成 染色体 。
? 染色体是真核细胞分裂时期，
在显微镜下可见的具有固定
形态的遗传物质存在形式。
? 基因与染色体的复制
? 每一种生物染色体的数目都是恒定的。
? 多数动物和植物的体细胞是二倍体
? 亲本的每一个配子只带
有一组染色体，叫单倍
体。单倍染色体组所含
有的全部遗传信息称为
基因组。
? 细胞有丝分裂时，复制
后形成的两个染色单体
分开，分配到两个新的
子细胞中
? 有分裂能力的细胞，从一次分裂结束到下一次分裂
结束所经历的一个完整过程称为一个 细胞周期
? 细胞周期与有丝分裂
? 典型的细胞周期可包括 间期 和 细胞分裂期 两部分。
? 间期包括一个（ DNA）合成期（ S期）及 S期前后两个
间隙期（ G1期,G2期）。
? 细胞分裂期则包括有丝分
裂和胞质分裂两个主要过
程。
? 有丝分裂是一个连续的
过程，根据染色体形态
的变化特征可分为前期、
中期、后期和末期。
? 细胞周期与有丝分裂
? 特点：在间期每个染色
体复制成两条相同的染
色单体，在分裂时有规
律地分配到两个子细胞
核中。
? 配子形成与减数分裂
? 在动物和植物中,雌配子 是一个卵细胞,雄配子 是
一个精子细胞（高等植物中称为精核）。雌雄配子
相互融合形成受精卵或称 合子 。合子通常为 二倍体
（ 2n），而配子则为 单倍体 (n)。
? 配子形成与减数分裂
? 由二倍体细胞形成单倍体细胞需要在细胞分裂过程
中染色体数目减半，伴随着染色体数目减半的细胞
分裂称为 减数分裂 。
8.2 遗传的基本法则
? 经典遗传学的创始人 Mendel
? Mendel遗传学第一定律：分离定律
? Mendel遗传学第二定律：自由组合定律
? Mendel遗传学定律的延伸和变化
? 经典遗传学的创始人 Mendel
? Mendel 1822年 出生于奥地利乡村
21岁 修道院进修 中学代课教师
1851-1853 维也纳大学 物理学家 Doppler 科学实验
植物生理学家 植物遗传变异原因
大学毕业 担任神职 中学任教 花园
? 为什么选择豌豆作为实验材料？
（ 1）豌豆是严格的自花受粉植物，市场出售的种子都是纯种。
（ 2）当时已有一些不同品系的豌豆种子，由不同品系种子培育
出的植株具有明显易于比较的性状差别。
（ 3）豌豆的花比较大，便于人工除去原有的雄蕊，并利用另一
植株的花粉做人工异花授粉，进行杂交实验。
（ 4）每次杂交后，产生的后代完全可育，可以追踪观察特定性
状在杂交后代的分离情况，总结出遗传规律
选择豌豆作
为实验材料
的原因
? 经典遗传学的创始人 Mendel
? 经典遗传学的创始人 Mendel
Mendel成功的主要原因：
（ 1） 对科学的热爱和执著的追求，善于从早期的研
究者那里吸取经验和教训。
（ 2） 特别注重实验设计，采用了从简单到复杂的科
学方法。
（ 3） 将数学和统计学应用于遗传学的研究, 对杂交
实验的子代性状进行分类, 计数和数学归纳 。
Mendel敏锐的洞察力和执著的追求终于使他揭示出遗
传的基本法则 。
豌豆单因子杂交实验与分离定律
? 7对差别鲜明的性状：
花的颜色,紫色
/白色；
种子形状,圆形
/皱缩；
种子颜色,黄色
/绿色；
花着生位置,腋生 /顶生；
豆荚形状,饱满
/皱缩；
豆荚颜色,绿色
/黄色；
植株高度,高 /
矮 。
? Mendel遗传学第一定律：分离定律
?Mendel最初实验是对具有
单个相对性状的亲代杂交，
所有杂交产生的 F1代都只
表现一个亲代的性状,F2
代具有一定的比例。
豌豆 7组相对性状分别杂
交实验结果
Mendel按上述方法继
续对 7组相对性状分
别进行杂交实验，统
计了子二代植株显性
与隐性性状之间比例
3,1规律
等位因子
纯合子 /杂合子
显性基因
隐性基因
? Mendel遗传学第一定律：分离定律
?Mendel首创了测交实验方法，
验证了其推断的正确性。
?Mendel建立了遗传学第一定
律，即, 分离定律,,
一对基因在形成配子时完全
按照原样分离到不同的配子
中去，相互不发生影响。
? Mendel遗传学第一定律：分离定律
在分析了一对性状传递规
律的基础上, Mendel进一
步进行了 两对相对性状杂
交 的遗传分析 。 他选择了
这样两个亲本进行杂交：
一个是 双显性 亲本：种子是圆
形的, 种子的颜色为黄色；
一个是 双隐性 亲本：种子是皱
缩的, 种子的颜色为绿色 。
? Mendel遗传学第二定律：自由组合定律
“多对基因的独立
分配和自由组合
定律,,当两对
或更多对基因处
于异质接合状态
时，它们在形成
配子时的分离是
彼此独立不相牵
连的，同时分配
时相互间进行自
由组合。 测交实验结果,1,1,1,1
? Mendel遗传学第二定律：自由组合定律
人类皮肤色素的连续性变化
Mendel遗传学定律不能
代表所有遗传因子表现
的性状及遗传规律
多基因遗传
? Mendel遗传学定律的延伸和变化
8.3 遗传的染色体学说
? 遗传因子及其独立分离
与自由组合特性与染色
体的行为特性有平行性：
基因与染色体的平行关
系 — 基因定位在染色体上
? 染色体和基因成对存在；
? 形成配子时每对染色体
每对基因分离；
? 在配子中，只有每对染
色体一个染色单体，也
只有每对等位基因中一
个基因。
8.4 基因的连锁和交换
? 20世纪初，美国著名的实验
胚胎学家 Morgan及其同事通
过果蝇的杂交试验，确立了
基因在染色体上的连锁和交
换规律，被后人称为 遗传学
第三定律 。
? 基因交换导致基因重组 重组率
? 染色体上各基因间的重组率与基
因位点间的距离成正比
? 三点测交法 遗传学图
8.5 性染色体和伴性遗传
? 与性别相关的特殊形态的一
对同源染色体称为性染色体
? 4种性染色体类型
? 人的体细胞中有 23对染色体
性连锁基因
伴性遗传
X连锁遗传
遗传病
果蝇复眼颜色
的遗传与性连
锁基因定位
8.5 性染色体和伴性遗传
在有些生物中，细胞分裂：繁殖多细胞生物的组织分化和生长
发育，有些分裂，维持机体的新陈代谢。
细胞有丝分裂过程包括在间期每个染色体复制成两条相同的染
色单体，在分裂时有规律地分配到两个子细胞核中。减数分裂时，
配子母细胞（二倍体）通过两次连续的核分裂，但 DNA只复制一次，
因此分裂形成的 4个细胞中，染色体数目比配子母细胞减少了一半。
Mendel遗传学第一定律即, 分离定律,,一对基因在形成配子
时完全按照原样分离到不同的配子中去，相互不发生影响。 Mendel
遗传学第二定律即, 自由组合定律,,当两对或更多对基因处于异
质接合状态时，它们在形成配子时的分离是彼此独立不相牵连的，
分配时相互间进行自由组合。
遗传的染色体学说阐明了基因位于染色体上，成对的染色体及
其位于染色体上的成对基因在细胞减数分裂时分离，独立分配到配
子中，经过有性生殖过程中雌雄配子的结合，它们重新组合配对。
遗传的染色体学说的建立，使人们重新认识到 Mendel遗传学定律的
重要意义。还发现了性连锁基因、伴性遗传现象以及基因的连锁和
交换现象，并由确立了基因的连锁和交换定律，即遗传学第三定律。
本章摘要
