第五单元生物的遗传简.docx
《第五单元生物的遗传简.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五单元生物的遗传简.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第五单元生物的遗传简
第五单元生物的遗传、变异与进化
（包括遗传的物质基础、遗传规律、伴性遗传、细胞质遗传、基因突变、染色体变异、现代进化理论）
5.1证明DNA是遗传物质的实验
（1）——肺炎双球菌的转化实验
死亡
DNA是“转化因子”，即遗传物质
5.2证明DNA是遗传物质的实验
（2）——T2噬菌体感染细菌实验
说明
5.3证明RNA是遗传物质的实验——烟草花叶病毒的感染实验
TMV
5.4DNA是遗传物质的理论证据（遗传物质的必备条件）
理论证据
5.5核酸是生物的遗传物质
4、不含DNA的生物（RNA病毒）RNA才是遗传物质
氢键
5.6DNA的组成单位、分子结构和结构特点
基本组成单位
4n种
5.7由碱基互补配对原则引起的碱基间关系
根据第一链计算第二链
5.8DNA分子的复制
5’端
复制
（半保留复制）
DNA带
5.9DNA半保留复制的实验证明
5.10基因的结构及控制蛋白质的合成
原核生物基因的结构
放大
转录
基因控制蛋白质的合成
5.11染色体组与基因组比较
概念
示例
染色体组
正常配子中的全部染色体数称为一个染色体组，用N表示
果蝇：
N=4
基因组
概念
某生物DNA分子所携带的全部遗传信息叫基因组。
包括核基因组和质基因组（线料体基因组和叶绿体基因组）
人：
23+1+
线粒体DNA
单倍体基因组
有性别生物：
N+1（N个DNA+1个性染色体DNA组成）
无性别生物：
N（N个DNA分子组成）
人：
23+1
玉米：
10
原核生物基因组
一个DNA分子组成（或加上质粒DNA）
细菌DNA
线粒体基因组
线粒体中一个DNA分子所携带的遗传信息（见后述）
线粒体DNA
叶绿体基因组
叶绿体中一个DNA分子所携带的遗传信息
叶绿体DNA
区别与联系
染色体组由正常配子中的染色体数目构成，只包含一条性染色体
基因组由一半常染色体、两条性染色体和细胞质中的DNA分子组成
5.12.5人类基因组研究的意义与展望
3
在人体全部22对常染色体中，1号染色体包含的基因数量最多，达3141个，是平均水平的两倍，共有超过2.23亿个碱基对，破译难度也最大。
一个由150名英国和美国科学家组成的团队历时10年，才完成了1号染色体的测序工作。
复制
5.13遗传的中心法则
5.14基因工程的基本内容
目的基因的检测和表达
5.15基因分离定律中亲本的可能组合及其比数
亲本组合
AA×AA
AA×Aa
AA×aa
Aa×Aa
Aa×aa
aa×aa
基因型比
AA
1
AAAa
1∶1
Aa
1
AAAaaa
1∶2∶1
Aaaa
1∶1
aa
1
表现型比
显性
1
显性
1
显性
1
显性∶隐性
3∶1
显性∶隐性
1∶1
隐性
1
5.16基因分离定律的特殊形式
特殊形式
亲本组合
子代的基因型比
子代的表现型比
（一般形式）
Aa×Aa
AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
显性∶隐性＝3∶1
显性相对性
Aa×Aa
AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
显性∶相对显性∶隐性＝1∶2∶1
并显性（MN血型）
LMLN×LMLN
LMLM∶LMLN∶LNLN＝1∶2∶1
显性①∶并显性∶显性②＝1∶2∶1
复等位基因遗传
物种中存在三个以上等位基因，而每一个体只含两个等位基因或两个相同的基因，基因之间存在显隐关系或其它关系。
如ABO血型的遗传：
IA、IB对i为显性，IA对IB并显性。
显性纯合致死
Aa×Aa
Aa∶aa＝2∶1
显性∶隐性＝2∶1
隐性纯合致死
Aa×Aa
AA∶Aa＝1∶2
显性
单性隐性配子致
Aa×Aa
AA∶Aa＝1∶1
显性
单性显性配子致死
Aa×Aa
Aa∶aa＝1∶1
显性∶隐性＝1∶1
伴性遗传
基因在性染色体上，子代表现型与性别有关，形式多样，在后面有专题讨论。
X上的致死效应
见专题5.23（P53）
F2
5.17基因自由组合定律的一般特点
5.18遗传定律中各种参数的变化规律
遗传
定律
亲本中
包含的
相对性
状对数
F1
F2
遗传定律的实质
包含等
位基因
的对数
产生的
配子数
配子的
组合数
表现
型数
基因
型数
性状
分离比
分离定律
1
1
2
4
2
3
（3∶1）
F1在减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离。
自由组合
定律
2
2
4
16
4
9
（3∶1）2
F1在减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体分离的同时，非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。
3
3
8
64
8
27
（3∶1）3
4
4
16
256
16
81
（3∶1）4
……
……
……
……
……
……
……
n
n
2n
4n
2n
3n
（3∶1）n
（3/4A显×1/2B显）+（3/4A显×1/2b隐）=3/4
5.19自由组合遗传题的快速解法
示例
注
5.20自由组合定律中基因的相互作用
作用类型
特点
举例
加强作用
互补
作用
（球形）AAbb
aaBB（球形）
×
AaBb（扁盘形）
A-B-（扁盘）
A-bb（球形）
aaB-（球形）
aabb（长形）
9/16
3/16
3/16
1/16
南瓜P
F1
F2
只有一种显性基因或无显性基因时表现为某一亲本的性状，两种显性基因同时存在时（纯合或杂合）共同决定新性状。
F2表现为9∶7
（白花）CCdd
ccDD（白花）
×
CcDd（紫花）
C-D-（紫花）
C-dd（白花）
ccD-（白花）
ccdd（白花）
9/16
3/16
3/16
1/16
香豌豆P
F1
F2
累加
作用
两种显性基因同时存在时产生一种新性状，单独存在时表现相同性状，没有显性基因时表现为隐性性状。
F2表现为9∶6∶1
重叠
作用
不同对基因对表现型产生相同影响，有两种显性基因时与只有一种显性基因时表现型相同。
没有显性基因时表现为隐性性状。
F2表现为15∶1
（三角形果）EEFF
eeff（卵形果）
×
EeFf（三角形果）
E-F-（三角）
E-ff（三角）
eeF-（三角）
eeff（卵形）
9/16
3/16
3/16
1/16
荠菜P
F1
F2
抑制作用
显性
上位
一种显性基因抑制了另一种显性基因的表现。
F2表现为12∶3∶1
右例中I基因抑制B基因的表现。
I决定白色，B决定黑色，但有I时黑色被抑制
（白色）BBII
bbii（褐色）
×
BbIi（白色）
B-I-（白色）
bbI-（白色）
B-ii（黑色）
bbii（褐色）
9/16
3/16
3/16
1/16
狗P
F1
F2
隐性
上位
一对基因中的隐性基因对另一对基因起抑制作用。
F2表现为9∶3∶4
右例中c纯合时，抑制了R和r的表现。
（黑色）RRCC
rrcc（白色）
×
RrCc（黑色）
R-C-（黑色）
rrC-（浅黄）
R-cc（白色）
rrcc（白色）
9/16
3/16
3/16
1/16
家鼠P
F1
F2
抑制效应
显性基因抑制了另一对基因的显性效应，但该基因本身并不决定性状。
F2表现为13∶3
右例中C决定黑色，c决定白色。
I为抑制基因，抑制了C基因的表现。
（白色莱杭）IICC
iicc（白色温德）
×
IiCc（白色）
I-C-（白色）
I-cc（白色）
iiC-（黑色）
iicc（白色）
9/16
3/16
3/16
1/16
家鸡P
F1
F2
作用类型
F2表现型比
作用类型
F2表现型比
作用类型
F2表现型比
互补作用
9∶7
重叠作用
15∶1
隐性上位
9∶3∶4
累加作用
9∶6∶1
显性上位
12∶3∶1
抑制效应
13∶3
5.21杂交育种
5.21.1培育显性基因（A）控制的优良品种
（每代淘汰直到几乎不出现）
一对相对性状控制
淘汰
5.21.2培育隐性基因（a）控制的优良品种
5.22人类的X染色体与Y染色体
睾丸决定因子
性染色体的结构
巴氏小体：
失活浓缩的X染色体，通过染
色后可见，女性一个，男性无。
Y小体：
荧光染料染色后可见。
男性有。
女性无。
性染色体的起源
5.23人类性别畸型及其原因
精子
细
卵
胞
性染色体组型
正常
异常
X
①同源染色体不分离
②姐妹染色单体不分离
XX
O
正常
X
XX（正常）
XXX（超雌）
XO（卵巢退化）
Y
XY（正常）
XXY（睾丸退化）
YO（不能存活）
异常
同源染色体不分离
XY
XXY（睾丸退化）
XXXY（同上）
XY（正常）
姐妹染色单体不分离
XX
XXX（超雌）
XXXX（超雌）
XX（正常）
YY
XYY（多数不育）
XXYY（未见）
YY（不能存活）
①同源染色体不分离
②姐妹染色单体不分离
O
XO（卵巢退化）
XX（正常）
OO（不能存活）
5.24性别分化与环境的关系
原理因素
性激素（内部环境）的影响
温度（外部环境）的影响
示例
①鸡的性反转（必修本P94）
ZZ（幼体）♂
ZZ（成体）♀
雌激素
ZZ♀×ZZ♂
ZZ♂
生殖
②非洲蛙（Xenopus）性反转实验。
受精卵
20℃
1/2♀蛙（XX）
1/2♂蛙（XY）
发育
受精卵
30℃
全部♂蛙（1/2XX，1/2XY）
发育
某些XY型性别决定的蛙类：
5.25伴性遗传的特点
说明：
这里讨论致病基因的遗传。
隐性遗传表示隐性基因致病，显性遗传表示显性基因致病。
特点
示例
伴
X
遗
传
隐性
遗传
①交叉遗传：
父传女，母传子。
②男（雄）性患者多于女（雌）性患者。
③男（雄）性患者的致病基因均由母亲传递。
④男（雄）性患者的女儿均为携带者。
⑤近亲婚配发病率高。
XaY×XAXA
XAXa
XAY
患者
携带者
XAY×XAXa
XaY
XAXA
患者
携带者
XAXa
XAY
显性
遗传
①患者双亲中至少一个是患者。
②女（雌））性患者多于男（雄）性患者。
③女（雌）性患者的子女患病机会均等。
④男（雄）性患者的女儿全部患病。
⑤未患病者的后代不会患病（真实遗传）。
XaY×XAXa
XAXaXaXaXAYXaY
XAY×XaXa
XAXaXaY
患者
患者
患者
患者
患者
伴Y遗传
①不同源时基因无显隐性关系。
②基因只能由父亲传给儿子并表现出来。
③具家族同源性，用于刑事侦探和亲子鉴定。
（短硬毛）XbYB×XbXb（正常硬毛）
（短硬毛）XbXbXaYB（正常硬毛）
果蝇硬毛遗传（与X染色体同源）：
5.26伴性遗传中的致死效应
X染色体上隐性基因花粉（雄配子）致死
X染色体上隐性基因雄性个体致死
宽叶♀XBXB×XbY♂窄叶
宽叶♀XBXb×XbY♂窄叶
XB
Xb
Y
（死）
XBY宽叶♂
XB
Xb
Y
（死）
XbY♂
窄叶
Xb
XBY♂
宽叶
1
1
∶
（特点：
无窄叶雌株）
剪秋罗植物叶型遗传：
XAXa
XAY
XAXA
XAXa
XAY
XaY
正常♀
正常♂
正常♀
正常♀
正常♂
死亡♂
性别区分并不难
同型隐性异型显
5.27通过性状识别性别的杂交设计
ZW型性别决定
5.28人类常染色体遗传病与伴X遗传病的比较
常染色体遗传病
X染色体遗传病
显性遗传
（显性基因致病）
遵循的定律
分离定律
致病基因位置
常染色体
X染色体
发病概率
男女均等
女性多于男性
判断方法
无特殊的判断方法，根据相关特点判断
隐性遗传
（隐性基因致病）
遵循的定律
分离定律
致病基因位置
常染色体
X染色体
发病概率
男女均等
男性多于女性
判断方法
①父母正常有女儿患病时，一定是常染色体隐性遗传
②根据相关特点判断
5.29细胞质遗传的一般形式
母方性状
5.30核质互作雄性不育遗传情况表
细胞核基因
（r不育）
细胞质基因
表现型
RR
Rr
rr
正常基因N
不育基因S
（N）RR可育
S（RR）（可育）
N（Rr）（可育）
S（Rr）（可育）
N（rr）（可育）
S（rr）（不育）
5.31植物的三系配套杂交（选学）
（可育）
5.32判断核、质遗传的方法
2
注意
5.33人类线粒体基因组
5.34细胞核遗传与细胞质遗传的比较
细胞核遗传
细胞质遗传
遗传本质
基因位于细胞核的染色体上
基因位于细胞质的线粒体和叶绿体
基因存在形成
成对存在
单个存在
基因的传递方式
父母双方传递
仅由母方传递
遗传特点
孟德尔遗传
母系遗传
子代表现型
由显隐性关系决定
完全由母方决定（大多表现母方性状）
显隐性关系
有
没有
子代分离比
有一定的分离比
无一定的分离比（可能出现分离）
正反交结果
相同（伴性遗传时可有例外）
不同
配子中基因的分配方式
减半均分
随机分配
基因突变
频率低，不一定表现出来
频率高，突变的一定要表现出来
遗传信息传递方式
中心法则
遗传自主性
全自主
半自主（受核基因控制）
转录翻译系统
各自独立
转录场所
细胞核
线粒体和叶绿体
翻译场所
细胞质中的核糖体
线粒体和叶绿体中的核糖体
对性状的控制
控制全部性状
仅控制线粒体和叶绿体的少量性状
5.35细胞质遗传与伴性遗传的比较
细胞质遗传
伴性遗传
伴X遗传
伴Y遗传
遗传
方式
母系遗传
孟德尔遗传（分离定律）
只在雄性
个体中传递
基因
位置
线粒体上叶绿体上
X染色体上
Y染色体上
亲本枝条
子代植株
♀绿色×白色♂
正交
绿色
♀白色×绿色♂
反交
白色
正反
交结
果
（随母遗传）
正交
♀白眼×红眼♂
XRY
XrXr
XRXr
XrY
红眼
白眼
♀红眼×白眼♂
反交
XRXR
XrY
XRXr
XRY
红眼
红眼
亲本
眼色
子代
眼色
不一致。
示例：
紫茉莉枝条叶色遗传
（不随母遗传）
不一致。
示例：
果蝇眼色遗传
①与X不同源时，无正反交。
②与X同源时，正反交结果不一致。
遗传
特点
母亲传给子女
父亲传给女儿，母亲传给子女
父亲传给儿子
应用
确定母子、母女关系
遗传咨询、遗传病预防
确定父子关系
5.36生物变异的类型
可遗传的变异
不遗传的变异
基因变异
染色体变异
基因突变
基因重组
结构变异
数目变异
变异的本质
基因结构改变
基因重新组合
染色体结构异常
染色体数目异常
环境改变
（遗传物质不改变）
遗传情况
按一定方式遗传和表现
不遗传
鉴别方法
观察、杂交、测交
观察、染色体检查
改变环境条件
意义
产生新基因，为基因重组和进化提供素材
产生新基因型
产生新品种
关系人类遗传健康
关系人类遗传健康。
植物多倍体能改良植物性状。
改变环境条件，也能影响性状
应用价值
诱变育种
遗传病筛查
杂交育种
遗传病筛查
遗传健康
遗传病筛查
单倍体育种
多倍体育种
改变环境条件，获得优质高产。
联系
基因
性状
环境
相互作用
不遗传的变异（直接影响）
基因重组基因突变染色体变异
诱因（间接影响）
可遗传的变异
表达
5.37基因突变
基
因
突
变
本质
碱基对替换
点突变。
一对碱基被另一对碱基取代
碱基对增添
移码突变。
插入点处编码碱基后移；缺失点处编码碱基前移
碱基对缺失
发生
时期
细胞分裂（有丝分裂、减数分裂）的DNA复制时
类型
体细胞突变
发生在胚胎发育过程中，发生的越晚对个体影响越晚（小）。
配子突变
发生在配子形成时，影响个体的一生。
突变因素
生理因素
辐射激光温度
化学因素
秋水仙素亚硝酸碱基类似物
生物因素
病毒某些细菌
特点
普遍性
小致病毒大到人类均发生基因突变。
分自然突变和人工诱变。
随机性
随机发生，在个体发育的整个阶段都可发生。
低频性
高等生物的突变频率在10-5—10-8之间
有害性
大多有害，少量有利，有的突变是中性的。
B
b2
b1
b3
A
a
生物的长期进化中已形成了对环境的适应，再突变一般有害。
不定向性
（多向性）
产生等位基因或复等位基因
产生非等位基因
显性突变：
A—→a
隐性突变：
a—→A
回复突变：
Aa
突变后果
点突变
同义突变：
突变前后密码子同义。
蛋白质结构不变。
错义突变：
编码的氨基酸改变，一种氨基酸被另一种氮基酸取代
无义突变：
突变后的密码子为终止码。
使合成提前终止。
移码突变
引起一系列氨基酸的改变。
导致肽链延长或缩短或无法终止。
表现形式
形态突变型
外形改变：
人类白化、果蝇白眼、葡萄无籽……
致死突变型
引起个体死亡或配子死亡：
植物的白化等
条件致死型
在一定条件下致死：
T4噬菌体温敏型在25℃时存活，42℃时死亡
生化突变型
无形态效应，但生化功能改变：
微生物的营养缺陷型
应用
自然突变的应用
利用白化动物培育白化新品种；利用芽突变培育无籽品种等。
诱变育种
概念：
利用理化因素处理植物或微生物，产生突变，选育新品种
特点：
供试材料多，有用突变少，有盲目性，适于植物和微生物
原核生物
5.38基因重组
自然的基因重组
基因工程（重组DNA技术）例：
抗虫棉
人工的基因重组
5.39基因突变与基因重组的比较
基因突变
基因重组
发生后的结果
形成新基因（等位基因或复等位基因）
形成新的基因型
发生的时期
减数分裂或有丝分裂时的DNA复制时
减数分裂的第一次分裂时
本质原因
碱基对的改变（替换、增添、缺失）
非姐妹染色单体的交叉互换
同源染色体的分离
特点
低频性、偶然性、多向性、无规律
高发性、必然性、多样性、有规律
关系
基因突变为基因重组提供材料
基因重组使突变的基因以多种形式传递
5.40染色体结构变异
缺失
重复
倒位
易位
图示
a
b
c
d
e
a
b
e
d
e
b
c
a
a
d
e
b
c
b
c
b
e
d
c
a
d
e
b
c
a
d
e
b
c
a
x
y
z
x
y
z
c
b
d
e
a
效应
人类的猫叫综合征（5号染色体部分缺失）
果蝇的棒眼（小眼数目减少。
X染色体某一区段重复）
一般无效应，但是
大段倒位导致不育
一般无效应，但杂合子易位常伴有不同程度的不育
5.41染色体数目变异
类别
名称
染色组
构成
事例
个别染色体数目增减（非整倍体）
单体
2N－1
AA—1（abcd）（abc）
唐氏综合征（XO）
双单体
2N—1—1
AA—1，AA—1（abc-）（ab-d）
缺体
2N—2
（1）
AA—1，AA—1（abc-）（abc-）
三体
2N＋1
AA＋1（abcd）（abcd）（d）
21三体综合征
四体
2N＋2
（1）
AA＋1，AA＋1（abcd）（abcd）（dd）
双三体
2N＋1＋1
AA＋1，AA＋1（abcd）（abcd）（cd）
染色体数目成倍增减
（整倍体）
单倍体
1或多个
1个（abcd）或多个（abcd）
蜜蜂的雄蜂
二倍体
2N
AA（abcd）（abcd）
人果蝇豌豆
多倍体
同源三倍体
3N
AAA（abcd）（abcd）（abcd）
香樵三倍体西瓜
同源四倍体
4N
AAAA4个（abcd）
蔓陀罗
异源四倍体
4N
AABB2个（abcd）2个（opqr）
棉花烟草油菜
异源六倍体
AAAABBBB
6N
2个（abcd）
AABBCC2个（opqr）
2个（wxyz）
普通小麦
异源八倍体
8N
4个（abcd）
4个（wxyz）
异源八倍体小黑麦
说明：
大写字母表示染色体组，小写字母表示染色体。
这里假定每个染色体组含有4个染色体。
5.42四倍体（AAaa）的自交分析
×
AAaa显性
显性AAaa
亲本
配子
1AA
4Aa
1aa
1AA
1AAAA显
4AAAa显
1Aaaa显
4Aa
4AAAa显
16Aaaa显
4Aaaa显
1aa
1Aaaa显
4Aaaa显
1aaaa隐
隐性∶显性＝35∶1
子代
子代
5.43三体（AAa）的自交分析
5.44染色体变异的几个概念的比较
概念
特点
形成过程
事例
染色
体组
一个正常配子所含的染色体数叫一个染色体组，用N表示。
不含同源染色体，含有一整套完整的基因
减数分裂
果蝇
N=4
单倍体
体细胞中含有本物种配子染色体数的个体
①可能含一个或几个染色体组
②二倍体和奇数多倍体的单倍体高度不育
③偶数多倍体的单倍体可育
单性生殖
（可自然形成和通过花药离休培养形成）
雄蜂
N=16
单倍体水稻
N=12
（或2N=24）
同源
多倍体
具有三个以上相同染色体组的个体
①茎秆粗壮，叶、果实和种子变大
②糖类、蛋白质含量多
③生长变慢，成熟推迟，育性降低
①由染色体加倍形成
②由已加倍的多倍体与原来的二倍体杂交形成
①四倍体西瓜
4N=44
②三倍体西瓜
3N=33
异源
多倍体
两个或两个以上物种杂交后经染色体加倍后形成的个体
远缘杂交
具有两个物种的特性
先种间杂交
后染色体加倍
（自然或人工）
普通小麦
6N=42
小黑麦（8N=56）
5.
升级会员 