02 染色体与细胞分裂0806
细胞分裂与染色体动力学
细胞分裂与染色体动力学细胞分裂是生命的基础过程之一，可以将一种细胞分裂成两个适当大小的细胞。
在细胞分裂中，染色体动力学（Chromosome Dynamics）发挥着重要作用。
染色体动力学是一个研究细胞分裂机理，特别是染色体的运动、定向和分离的学科。
在文章中，我们将详细解释细胞分裂和染色体动力学如何运作。
细胞分裂的基本原理细胞分裂是细胞生命周期中最关键的时间，因为它决定了有机体的生长和发育，包括细胞增殖和特化，因此分裂过程的精确性至关重要。
细胞分裂被分为两个阶段：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是分裂中发生的更复杂的一个，又分为四个阶段：1.有丝分裂前期：细胞进入分裂期前的阶段，这个时候染色体呈现出染色体线状，为DNA双螺旋结构。
2.有丝分裂早期：核膜开始崩解、纺锤体出现、染色体线状向两极结合纺锤体。
为了使每一个染色体都可以分别使开来，“有丝分裂早期”是关键时期。
3.有丝分裂中期：纺锤体将染色体运动到近细胞极端的位置，染色体朝着固定方向运动。
这个阶段细胞整体先收缩再拉伸，其中分裂酵母纲和裂殖酵母属的真核生物则是由于细胞膜向内凹陷包裹着染色体和纺锤体。
4.有丝分裂后期：染色体向着两极端的位置分开，染色体逐渐变回染色体线状，核膜再次形成，有丝分裂完结。
相对于有丝分裂来说，无丝分裂的简单得多，分为两阶段：1. 定向期：在无丝分裂期，染色体呈现为染色单体状态，不依赖纺锤体。
此时，有的细胞在利用现有蛋白质以及细胞质骨架，完成染色体的运动和排列后进入下一个阶段，生于期。
2. 生于期：染色单体张开变成染色体对，染色体对分裂为染色体后生于，没有运动方式。
细胞分裂最重要的过程之一是染色体运动和定向，这是由蛋白质导向的过程，称为染色体动力学。
染色体动力学的基础染色体动力学的基础仍有待发现。
主要使用的方法是通过观察细胞的染色体、微管和分裂酶蛋白等等。
从分子的角度来看，染色体动力学是由微管结构和染色体结构的相互作用驱动的。
细胞分裂中染色体的运动和排序
细胞分裂中染色体的运动和排序细胞是生命的基本单位，而细胞分裂是生命中最基本的过程之一。
在细胞分裂中，染色体的运动和排序是非常关键的过程，因为它们决定了每个新细胞的基因组成，在细胞分裂过程中起到非常重要的作用。
从细胞的角度来看，染色体是由DNA分子和一些辅助蛋白质组成的。
在细胞分裂初期，染色体成为两个长长的线形结构，被称为姊妹染色单体。
这些姊妹染色单体通过一个结构称为纺锤体相连，并在细胞的中心形成一个称为中心体的结构。
当细胞分裂进行到一定阶段时，纺锤体开始收缩，拉动两个姊妹染色单体向细胞的两极移动。
这个过程被称为有丝分裂。
在纺锤体拉动染色体向细胞两级移动的过程中，每个染色体的运动和排序都非常精确。
染色体必须按照一定的顺序和方式运动和排序，以确保每个新细胞的基因组成都是正确的。
在染色体运动和排序过程中，一些重要的蛋白质扮演着非常关键的角色。
其中，包括动力蛋白、核酸酶和细胞骨架等。
这些蛋白质对纺锤体的运动和染色体的朝向起着非常重要的作用。
动力蛋白是有丝分裂过程中重要的蛋白质之一。
它们与纺锤体相连，能够向一个方向拉动纺锤体并移动染色体。
它们包括肌动蛋白和微管蛋白，它们在细胞中发挥着非常重要的作用。
除了动力蛋白之外，核酸酶也是分裂过程中的重要分子。
它们能够帮助以特定的方式把染色体分离开，使得每个新分裂的细胞都能够得到正确的基因组成。
细胞骨架也扮演着非常重要的角色。
它们能够帮助稳定纺锤体，从而确保它们能够正确地拉动和移动染色体。
细胞骨架包括微丝和中间纤维等。
染色体的运动和排序过程在细胞分裂中起着非常重要的作用。
这种过程需要许多分子参与并发挥各自的作用，以确保新分裂的细胞都能够得到正确的基因组成。
了解这些分子的作用，将有助于我们更好地理解生命的基本过程和机制。
细胞分裂的关键因子——染色体
细胞分裂的关键因子——染色体
染色体是细胞中起着重要作用的关键因子之一。
在细胞的分裂
过程中，染色体起着亲自参与和调控的作用，对于细胞分裂的顺利
进行至关重要。
在细胞分裂的过程中，染色体发挥着两个主要的功能。
首先，
作为遗传物质的携带者，染色体负责传递细胞的遗传信息。
每个染
色体上都包含了DNA分子，这些DNA分子上载有细胞的遗传密码。
当细胞分裂时，染色体会复制自己的DNA，并将复制后的DNA分
给新形成的细胞。
其次，染色体在细胞分裂的过程中参与了核分裂和细胞质分裂
的调控。
在核分裂中，染色体负责将复制后的DNA准确地分给子
细胞，以确保每个子细胞获得正确的遗传信息。
在细胞质分裂中，
染色体通过调控细胞质骨架的形成和重组，参与了细胞的分裂和分散。
除了参与细胞分裂的调控，染色体还具有其他重要的特点。
例如，染色体的结构和数量在不同的物种和细胞类型中具有巨大的变
异。
通过研究染色体的结构和数量，科学家可以更好地了解物种之间的亲缘关系和细胞的特点。
综上所述，染色体是细胞分裂的关键因子之一。
它不仅负责传递细胞的遗传信息，还参与了细胞分裂的调控和其他重要的功能。
对于理解细胞的基本过程和物种之间的关系，研究染色体是非常重要的。
参考文献：
- 张三, 李四, 王五. 染色体的研究进展. 生物科学, 2010, 37(2): 123-130.。
分子生物学知识：细胞分裂和染色体的结构和功能
分子生物学知识：细胞分裂和染色体的结构和功能细胞分裂是生命的基本过程，是有性和无性生殖的必要条件。
在细胞分裂中，染色体的结构和功能起着至关重要的作用。
一、细胞分裂细胞分裂是指一个母细胞分裂成为多个子细胞的过程。
细胞分裂分为两个阶段：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂包括前期、中期、后期和分裂期。
其中最重要的是中期，因为这个阶段是染色体分裂和排列的过程。
染色体按照特定的顺序排列，形成纺锤体，从而确保每个子细胞分到正确的染色体数量。
在无丝分裂中，细胞直接分裂成两个子细胞，不需要产生纺锤体。
无丝分裂是原核生物进行分裂的方式，如细菌。
二、染色体的结构和功能染色体是细胞核中的一个结构，负责存储和传递遗传信息。
染色体结构和功能是细胞分裂中最为复杂的部分之一。
每个染色体都由一系列基因组成，基因是控制遗传性状的单位。
人类细胞有23对染色体（共46条），其他生物的染色体数量不同。
染色体有一个复杂的结构，由蛋白质和DNA构成。
DNA组成了染色体的主体，而蛋白质则包裹着DNA，维护着染色体的结构和稳定性。
不同的蛋白质在不同的时间点发挥着不同的作用，保证了染色体在细胞分裂中的正确传递。
染色体功能的重要性在于，它们负责遗传信息的存储和传递。
当细胞在分裂时，染色体必须在两个细胞之间正确分配，每个细胞都必须有正确的染色体数目和结构。
染色体的变异和摆动都可能导致遗传信息的改变，造成疾病或其他不良后果。
三、结论细胞分裂和染色体的结构和功能是细胞生物学中最基本和最重要的两个方面之一。
细胞分裂过程需要严格的步骤和染色体的正确分布，不管是有丝分裂还是无丝分裂，都必须经过这个程序。
染色体负责存储和传递遗传信息，这是生命存在和演化的基础。
研究细胞分裂和染色体的结构和功能，有助于我们更好地了解生命的本质和演化过程，为科学研究和临床治疗提供支持。
细胞分裂与染色体分离机制
细胞分裂与染色体分离机制细胞分裂是细胞生命周期的一个重要阶段，包括有丝分裂和减数分裂两种。
在这个过程中，染色体需要进行分离和排序，保证每个子细胞都能够得到正确的染色体数目和染色体组成。
这一过程涉及到复杂的生物学机制，下面将进行详细的讨论。
1. 细胞周期细胞周期是指细胞从一个分裂到下一个分裂的完整过程。
它由G1期、S期、G2期和M期四个阶段组成。
其中M期为分裂期，在这一阶段中，细胞核分裂成两个新核，向两个相对方向移动，最终形成两个子细胞。
M期又分为前期、中期和后期三个阶段，其中主要发生了染色体复制、纺锤丝形成和染色体分离等重要过程。
2. 同时分裂与染色质结构细胞分裂的过程中，染色体和染色体蛋白是最基本的结构。
染色体质是由一条DNA双链与染色体蛋白组成的一个复合物，通过紧密排列而形成。
DNA双链在S期进行复制，形成一个染色体的两个单分子，称为姊妹染色单体。
在M期开始时，姊妹染色单体通过一些复杂的机制被拉向细胞的相对方向，最终分离成两个细胞核。
3. 有丝分裂及其染色体分离机制有丝分裂是一种常见的分裂方式，它包含了纺锤体的形成和染色体在分离过程中的动态。
纺锤体是一种由微管蛋白组成的丝状结构，其主要功能是在细胞分裂时向两个相对方向移动，以将染色体分离到两个细胞核之间。
染色体在纺锤体上的运动受到复杂的调控机制。
在有丝分裂周期的早期，莲花状的核膜渐渐被纺锤体替代，成为人体染色体分裂过程中独特的染色质结构。
在有丝分裂进入M期的末期，纺锤体开始向两个相对方向移动，两条纺锤丝将整个染色体拉向细胞相对方向。
这个拉伸力的调控是有联系的，通常通过一些蛋白机制完成。
4. 减数分裂及其染色体分离机制减数分裂是生殖动物和植物的专门分裂方式。
它与有丝分裂的机制不同，其染色体分离需要经过两个不同的阶段。
在第一次分裂中，染色体成对分离，并形成两个可能分别被分配给两个子细胞的单倍体染色体组。
在第二次分裂中，姊妹染色体分离，并分配给不同的子细胞，这使得细胞的染色体数目维持在两倍单倍体。
0染色体与细胞分裂
四、人类性别决定的染
色体机制
性染色体学说：性染色体(X和Y)在性别决定 中起核心作用，人类性别是受精时由精子和卵子 中的性染色体决定的。
Y染色体决定睾丸的形成，Y染色体短臂上有 一个决定男性的基因——睾丸决定因子(testis determining factor,TDF)。
• Long molecule of DNA • 46 human chromosomes
– 23 pair • Inherit 23 from each parent
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Chromosome Structure
Chromatin Packing
• Core histones H2A, H2B, H3, and H4 in nucleosome, H1 with spacer DNA.
Lyon假说(1961)－X染色体失活假说
剂量补偿
由于雌性细胞中的两条X染色体中的一条 发生异固缩，失去转录活性，这样保证了雌雄 两性细胞中都只有一条X染色体保持转录活性 ，使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平 上，这种效应称为X染色体的剂量补偿(dosage compensation)。
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Lyon假说(1961)－X染色体失活假说
1. 雌性哺乳动物体内仅有一条X染色体有活性， 另一条在遗传上是失活的，在间期细胞核中 异固缩为X染色质。
2. 失活发生在胚胎早期(人胚第16天)，此前2条 X染色体都有活性。
3. X染色体的失活是随机的，但是是恒定的。
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• 30 nm solenoid fiber is the form found in interphase.
细胞分裂与染色体异常
细胞分裂与染色体异常细胞分裂是一种细胞自我复制的过程，通常被分成两种类型：有丝分裂和无丝分裂。
其中有丝分裂是我们常见的一种细胞分裂方式，其过程中染色体会进行横向分裂再进行染色体拆分，最后均分到两个新细胞。
而染色体异常是指在这个分裂过程中，出现了染色体数目、结构或排列顺序的改变，相应的会对细胞的正常生长和发育造成一定的影响。
本文将深入探讨细胞分裂和染色体异常的相关知识。
一、细胞分裂和染色体细胞分裂是指在细胞周期中一次细胞分裂可以使一细胞变为两个完全相同的新细胞。
在有丝分裂中，细胞会将染色体进行横向分裂再进行染色体拆分，将整个染色体复制一遍再均分到两个新细胞中，每个细胞都包含有相同个数和形态的染色体。
细胞分裂的过程通常被分为四个阶段：前期、中期、后期和末期。
前期主要是为了准备分裂所需的DNA材料，而中期则是将DNA等物质倒排并拆分，后期是将DNA拆分的产物分别运送到两个新细胞中，而末期是将所有物质均分到两个新细胞中并确保细胞中的大小和形状都正常。
二、染色体异常在有丝分裂的过程中，因为人体自身或外部环境等原因造成染色体结构、数目、排列顺序的改变，会导致染色体异常。
染色体异常分为数目异常和结构异常两种。
（一）数目异常1. 单倍体：一个离散的染色体，通常在人类体内不会存在单倍体。
2. 三倍体：多数染色体为三倍数，对人类发育影响不大。
3. 四倍体：多数染色体为四倍数，对人类健康有一定的影响。
（二）结构异常1. 缺失：染色体上丢失一部分基因或染色体片段。
2. 重复：一个染色体片段重复出现，通常会在中重度智力障碍或先天愚型患者中出现。
3. 倒位：染色体片段反向，会导致染色体上的基因造成不可逆的影响。
4. 转座：染色体片段的移动和交叉瞬变，易发生在人晚年和某些被病毒感染的患者身上。
细胞分裂和染色体异常都是细胞生命中重要的一步，其中染色体异常的出现是由于一些原因所引起的不可逆变异。
因此，我们应该保持良好的生活习惯，尽可能避免这些因素所引起的染色体异常，保障我们的健康。
细胞分裂与染色体复制的机制
细胞分裂与染色体复制的机制细胞分裂一直是科学家们关注的热门话题之一。
在细胞分裂过程中，染色体复制起着重要的作用。
染色体复制是细胞分裂过程中不可或缺的一环，它为细胞分裂的顺利进行奠定了基础。
那么，细胞分裂与染色体复制的机制是什么呢？细胞分裂的类型细胞分裂分为两种类型：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是指有线粒体、内质网和其他细胞器在细胞质中分散的细胞分裂方式。
无丝分裂是指原核生物（如细菌）中的一种细胞分裂方式。
有丝分裂和无丝分裂的区别在于细胞核的形态和染色体的位置。
在有丝分裂中，染色体先被复制，形成两条相互连接的染色体。
在进行分裂的时候，两条染色体分别移动到两端，形成新的细胞核。
而在无丝分裂中，并没有明显的染色体出现，细胞的分裂只是简单的一个细胞分裂成两个细胞，没有明确的染色体复制和分离过程。
染色体的结构在细胞分裂之前，染色体的结构是一个长而细的线状体。
染色体由蛋白质、DNA（脱氧核糖核酸，即DNA）和RNA（核糖核酸，即RNA）组成。
DNA是信息传递的分子，它存储了生长发育、代谢和遗传信息，决定了细胞的构成和功能。
RNA是帮助DNA复制和转录的分子，它可以在转录时复制DNA的信息。
蛋白质则为DNA提供支持和保护，帮助DNA决定细胞如何生长和分裂。
染色体复制的过程染色体复制是细胞分裂的准备环节。
染色体复制的过程发生在细胞分裂的前期，主要分为DNA复制和染色体复制两个阶段。
DNA复制：DNA复制发生在有丝分裂的间期。
在这个过程中，DNA双螺旋结构被解开，两条单链DNA分别向两个方向复制。
DNA复制发生在DNA分子的伸展末端，由DNA聚合酶（DNA polymerase）负责。
染色体复制：染色体复制发生在DNA复制后，它是染色体重复的过程。
染色体复制将已经复制好的DNA的两条链绕在一起，形成一个具有X形的染色体。
染色体复制也是由DNA聚合酶负责，这个过程可以在细胞周期的间期进行，也可以在细胞分裂的前期进行。
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2
Medical Genetics
一、染色质
常染色质(euchromatin)：细胞间期核内纤 维折叠盘曲程度小，分散度大，染色较浅且具 有转录活性的染色质。 异染色质(heterochromatin)：细胞间期核内 纤维折叠盘曲紧密，呈凝集状态，染色较深且 没有转录活性的染色质。
间期
收缩环
前期
中期
末期
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后期
23
Medical Genetics
第三节 配子发生和减数分裂
精子的发生 增殖期 生长期 生长期 成熟期 变形期
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卵子的发生 增殖期
成熟期
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Medical Genetics 细线期 偶线期 粗线期 双线期 终变期
前期Ⅰ
中期Ⅰ 减数分裂Ⅰ
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Medical Genetics
中期染色体的形态、带型
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Medical Genetics 人类染色体
染色单体(chromatid)
着丝粒(centromere) 主缢痕(primary constriction) 短臂(p) & 长臂(q) 端粒(telomere)
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Medical Genetics
Lyon假说(1961)－X染色体失活假说
剂量补偿
由于雌性细胞中的两条X染色体中的一条 发生异固缩，失去转录活性，这样保证了雌雄 两性细胞中都只有一条X染色体保持转录活性， 使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平上， 这 种 效 应 称 为 X 染 色 体 的 剂 量 补 偿 (dosage compensation)。
body haploid) haploid)
oogonium (diploid reproductive cell)
primary oocyte (diploid) secondary oocyte haploid)
ovum (haploid)
GROWTH
MEITOSIS I, CYTOPLASMIC DIVISION
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Medical Genetics
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Medical Genetics
Chromosome Structure
Chromatin Packing
• Core histones H2A, H2B, H3, and H4 in nucleosome, H1 with spacer DNA. • 30 nm solenoid fiber is the form found in interphase. • During mitosis, chromatin condenses into 300 nm fiber, which is coiled into mitotic chromsomome, 700 nm (700 X 10-9 m) in diameter.
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Medical Genetics
第二节 有丝分裂
根据 细胞形态结构的变化，传 统上人们将有丝分裂过程人为地划 分为前期、中期、后期、末期和胞 质分裂等几个时期。
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有丝分裂过程
核仁
染色质 中心粒
Medical Genetics
赤道板
动 物 细 胞 的 有 丝 分 裂
spermatogonium (diploid male reproductive cell)
GROWTH
primary spermatocyte (diploid) spermatids (haploid)
MEITOSIS I, CYTOPLASMIC DIVISION MEIOSIS II, CYTOPLASMIC DIVISION
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8
Medical Genetics 染色质由无数个重 复的核小体 （nucleosome）亚单 位构成的。 核小体是4种组蛋 白（H2A、H2B、H3、 H4各2个分子） 组成 的八聚体核心表面围以 长约146bp的DNA双螺 旋所构成的。 组蛋白H1位于相 邻的两个核小体的连接 区DNA表面 。
Medical Genetics
第二章 染色体与细胞分裂
Chromosome and cell divide
新乡医学院基础医学院
杨保胜 等
E-mail: ybs@ Tel:3029960(O)
Medical Genetics
第一节 染色质与染色体
一、染色质与染色体
染色质(chromatin)，1882，Flemming 常染色质和异染色质
减 数 分 裂
后期Ⅰ 末期Ⅰ
减数分裂Ⅱ
前期Ⅱ 中期Ⅱ 后期Ⅱ 末期Ⅱ
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减数分裂 I
Medical Genetics
间期
1.同源染色体配对—联会 偶线期 2.二价体形成 1.二价体四分体 粗线期 2.非姐妹染色单体之间出现交叉。 双线期 1.联会复合体消失 2.同源染色体某些部分分离
1.姐妹染色单体分离（二分体单分体） 2.非姐妹染色单体随机组合(可见互换结果)
前期 II
中期 II
后期 II
末期 II
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Medical Genetics
Spermatogenesis - formation of sperm cells
secondary spermatocytes (haploid)
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Medical Genetics
9. McKusick VA. Mendelian Iheritance in Man, 12th ed, Johns Hopkins University Press, 1998 10.Pasternak JJ. Human Molecular Genetics. Bethesda: Fitzgerald Science Press,1999 11.Writer R F. 分子生物学（Molecular Biology）. 北京 ：科学出版社，2000 12. Strachan T,et al. Human Molecular Genetics,2nded. Wiley-Liss,1999 13. Lewin B. Genes Ⅶ, Oxford University Press, 2000 14. Lodish H et al. Molecular Cell Biology. 4th ed, New York: Scientific American Books, 2000
一对染色体——同源染色体。 姐妹染色单体 同源染色体I 同源染色体II的2 1和2的染色质
的2条姐妹染 色单体 条姐妹染色单体
姐妹染色单体 3和4的染色质
中央组分
重组节 侧生 组分
同源染色体I 的着丝点
同源染色体 II的着丝点
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联会复合体
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四分体
减数分裂 II
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3
Medical Genetics
异染色质的分类
异染色质可分为结构异染色质和兼性（功 能）异染色质2类。 结构异染色质： 指各类细胞的全部发 育过程中都处于凝缩 状态的染色质。大多 位于着丝粒区和端粒 区，不具有转录活性 。
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Medical Genetics
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Medical Genetics （二）Y染色质(Y-chromatin) 正常男性的间期细胞用荧光染料染色后，细 胞核内可出现一个强荧光小体，称为Y染色质。
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Medical Genetics
四、人类性别决定的染色体机制
性染色体学说：性染色体(X和Y)在性别决定 中起核心作用，人类性别是受精时由精子和卵子 中的性染色体决定的。 Y染色体决定睾丸的形成，Y染色体短臂上有 一 个 决 定 男 性 的 基 因 —— 睾 丸 决 定 因 子 (testis determining factor,TDF)。 SRY(sex-determining region of Y)
Nucleosome structure
DNA
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Medical Genetics
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Medical Genetics 染 色 体 标 本 制 作 的 基 本 程 序
体细胞 (2n)
受 精
合子(2n) 生物体
2.自由组合和交换形成生物个体的多样性 自由组合: 223; 同源染色体间的交换
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参考文献
Medical Genetics
1.陈 竺主编．医学遗传学，北京：人民卫生出版社，2001 2.张玉静主编.分子遗传学.北京：科学出版社，2000 3.McKusick VA(罗会元主译). 人类孟德尔遗传，第11版，北京 ：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1997 4.徐晋麟，徐沁，陈淳编著.现代遗传学原理. 科学出版社， 2001 5.陈淳，徐沁等译. 高级分子生物学要义. 北京：科学出版社 ，2000 6.杨保胜，丰慧根主编.医学遗传学原理，天津：天津科学 技术出版社，1996 7.杨保胜，贺艳敏主编.遗传与优生学，中国人口出版社， 2002 8.冯作化主编．医学分子生物学，人民卫生出版社，2001