只有部分精原細胞進行減數分裂,還有部分精原細胞進行有絲分裂。一個精原細胞通過減數分裂產生4個兩兩相同的精子(不考慮基因突變、交叉互換、染色體變異等情況)。
(2)一對同源染色體=一個四分體=四條染色單體=四個DNA分子。
(3)卵細胞與精子的形成過程區別:①細胞質是否均勻分裂(第一極體的分裂除外);②產生的子細胞數量,1個精原細胞可形成4個精細胞,一個卵原細胞只能形成一個卵細胞。一種生物產生的精或卵細胞的種類數=2n,其中n代表同源染色體的對數。③是否需要變形。
(4)如何從圖形上識別有絲分裂和減數分裂:先看有無同源染色體,若無,則為減數第二次分裂;若有,再看有無同源染色體的聯會、分離,若有,則為減數第一次分裂,若無,則為有絲分裂。減數分裂有基因重組,有絲分裂中無基因重組。
(5)受精卵中的染色體一半來自父方,一半來自母方,但細胞質幾乎全部來自卵細胞。所以受精卵中的遺傳物質只有核遺傳物質一半來自父方、一半來自母方。減數分裂和受精作用的意義是維持生物前后代體細胞中染色體數目恒定。
2、(1)染色體組≠染色體組型≠基因組三者概念的區別。染色體組是一組非同源染色體,如人類為2個染色體組,為二倍體生物。基因組為22+X+Y,而染色體組型為44+XX或XY。
(2)染色體組數的判斷:(1)根據細胞中性狀大小相同的染色體條數,有幾條有幾個染色體組;(2)控制同一性狀的基因個數,如AaaaBBbb為四個染色體組;(3)染色體組的數目=染色體數/染色體形態數。據此可判斷有絲分裂后期和減數分裂后期時的染色體組數是正常細胞的2倍。
(3)單倍體:有配子直接發育成的個體,特點:個體矮小,高度不育(原因減數分裂時聯會紊亂);蜜蜂的雄蜂實行假減數分裂;
多倍體:有受精卵發育而成的個體,體細胞內含有幾個染色體組即為幾倍體。特點:莖稈粗壯、葉片、果實和種子較大,糖類和蛋白質等營養物質的含量有所增加,缺點:結實率低。產生的原因是染色體完成復制,但因外因紡錘體的形成受到破壞,細胞不能正常分裂。三倍體無籽西瓜屬于可遺傳的變異。例子:21三體綜合癥
染色體結構變異包括:缺失、重復、倒位、易位;易位屬于染色體變異而交叉互換屬于基因重組。常例:貓叫綜合征(5號染色體部分缺失);果蠅的棒眼(X染色體上的部分重復)
3、豌豆的特點:①自花傳粉、閉花授粉,保證了自然狀態下是純種;②花大,易去雄和人工授粉,具有容易區分的相對性狀。取得成功的主要原因:①恰當地選擇實驗材料;②巧妙地運用由簡到繁的方法;③合理地運用數理統計;④嚴密地假說演繹。
4、判斷顯性與隱性的方法:①雜交法(A×B,后代若只表現一種性狀,則表現出來的是顯性性狀,未表現出來的是隱性性狀);②自交法,若后代發生性狀分離,則親本是顯性性狀,反之則無法判斷。表現型是基因型決定并受環境影響即在相同的環境條件下,基因型相同,表現型一定相同;在不同環境中,基因型相同,表現型不一定相同;表現型相同,基因型不一定相同。鑒定某生物個體是純合子還是雜合子,當被測個體為動物時,常采用測交法;當被測個體為植物時,測交法、自交法均可以,但自交法較簡便。正交和反交結果相同,表現型沒有性別差異說明基因在常染色體上;若不相同,表現型有性別差異說明基因在性染色體上。
5、基因的分離定律的實質一對等位基因在進行減數分裂形成配子時,等位基因隨著同源染色體的分開而分離。適用對象是進行有性生殖的真核生物。在一對相對性狀的雜交實驗中,雜合子自交后代同時出現顯性性狀和隱性性狀的現象,稱為性狀分離,3:1是性狀分離比,雜合子與隱性性狀純合子的雜交叫測交,1:1是測交比,動物的測交方法:同一顯性性狀的雄性個體分別與多個隱性性狀的雌性個體交配。一對相對性狀的交配中,若后代表現型比為3:1,則親本都是雜合子;若后代表現型比是1:1,則親本為測交組合。
6、根據遺傳系譜圖判斷遺傳病遺傳方式:①典型遺傳系譜圖:無中生有為隱性,隱性遺傳看女病,女病父(子)正是常隱;有中生無是顯性,顯性遺傳看男病,男病母(女)正是常顯。②非典型遺傳系譜圖:用排除法,女病父(子)正肯定不是伴X隱性遺傳;男病母(女)正肯定不是伴X顯性遺傳。典型的為XbXb×XBY若表示色盲則母親色盲,父親正常,則兒子一定色盲,女兒一定正常。若基因位于X、Y染色體上的同源區段,則其后代的雌雄性狀表現與Y染色體上的基因的顯隱性有關。
7、基因的自由組合定律實質是減數第一次分裂后期等位基因分離的同時,非同源染色體上的非等位基因自由組合。適用對象也是進行有性生殖的真核生物。在兩對或多對相對性狀的雜交實驗中,每對基因的遺傳都遵循基因的分離定律,所以,個體交配的結果(不管是配子的種類、某種配子的比值、還是表現型的種類、各種表現型的比例關系)是每對基因交配結果的乘積。例如Aa×Aa的后代有3種基因型、2種表現型;Bb×bb的后代有2種基因型、2種表現型;所以,AaBb×Aabb的后代應有6種基因型、4種表現型。
自交≠自由交配(隨機交配),自由交配和隨機交配可用基因頻率去解,特別提示:豌豆的自由交配就是自交。子代中雌雄比例不同,則基因通常位于X染色體上;出現2:1或6:3:2:1則通常考慮純合致死效應;子代中雌雄性狀比例相同,基因位于常染色體上。缺失純合致死指的是一對同源染色體上均缺失某種基因,若位于X染色體上,則雌性純合缺失致死,雄性只要X染色體上缺失即致死。
F2出現1:2:1(不完全顯性),9:7、15:1、12:3:1、9:6;1、9:3:4、15:1、10:6、1:4:6:4:1、13:3(總和為16)都是9:3:3:1的變形(AaBb的自交或互交)。
8、薩頓應用類比推理方法得出基因位于染色體上的結論,但摩爾根通過果蠅的交配實驗證明基因位于染色體上。噬菌體侵染細菌實驗:方法:放射性同位素標記法(用32P標記噬菌體的DNA,35S標記噬菌體的蛋白質)。過程:①分別用含32P和含35S的培養基培養大腸桿菌,得到含32P和含35S的大腸桿菌②用上述大腸桿菌培養T2噬菌體,得到DNA含32P標記或蛋白質含35S標記的噬菌體③用32P和35S標記的噬菌體分別侵染未被標記的大腸桿菌,短時間保溫后,攪拌、離心,觀察放射性物質的分布。結果:用35S標記的一組感染實驗,放射性同位素主要分布于上清液;用32P標記的一組感染實驗,放射性同位素主要分布于沉淀物中。結論:DNA是遺傳物質。攪拌目的:使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離;離心目的:使上清液中析出較輕的噬菌體顆粒,而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。培養的時間要適當,若過長,則新的噬菌體會從細菌中釋放出來,使上清液中32P含量增多;若過短,則部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌,使上清液中32P含量增多。攪拌不充分會使沉淀物中35S含量增多。親代噬菌體提供了模板DNA,原料、酶、能量、場所都來自于大腸桿菌。噬菌體是病毒,沒有細胞結構,大腸桿菌和肺炎雙球菌是原核生物。
9、DNA分子的空間結構是雙螺旋結構,特點是:反向平行雙螺旋(兩條脫氧核苷酸鏈,兩個游離的磷酸基),骨架外側堿基內(骨架構成:脫氧核糖和磷酸基交替排列而成,堿基在脫氧核苷酸鏈的內側),堿基配對有原則(A與T配對,G與C配對,AT對之間兩個氫鍵,GC對之間三個氫鍵)。DNA分子中A的數量等于T的數量,G的數量等于C的數量。不同的DNA分子具有相同的骨架,但具有不同的堿基對序列,因此DNA分子中的堿基對序列就代表遺傳信息;AT對含量高的DNA分子氫鍵數目相對較少,較易解旋,GC對含量高的DNA分子氫鍵數目相對較多,較穩定,PCR時解旋所需溫度較高。若DNA分子的一條脫氧核苷酸鏈中(A+T)/(G+C)=m,則其互補鏈和整個DNA分子中該比值也是m;若DNA分子的一條脫氧核苷酸鏈中(A+G)/(T+C)=n,則其互補鏈中該比值為1/n,整個DNA分子中該比值為1。
10、DNA復制的主要場所是細胞核;時間是有絲分裂的間期或減數第一次分裂的間期;復制特點從過程來分析是邊解旋邊復制(DNA復制過程是:DNA解旋→形成子鏈→子鏈與母鏈形成新DNA),從方式來分析是半保留復制(子代DNA分子由一條模板母鏈和一條與模板鏈互補的子鏈組成);復制時的模板是親代DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈,原料是四種脫氧核苷酸;通過復制形成的兩個子代DNA分子,位于兩條姐妹染色單體上,在有絲分裂后期或減數第二次分裂的后期發生分離,隨細胞的分裂分別進入兩個子細胞中。復制時所需某堿基原料的計算:若DNA中某脫氧核苷酸數為a,則復制n次,需要該脫氧核苷酸數為a×(2n-1)。復制第n次所需該脫氧核苷酸數為a×2n-1。
11、基因是具有遺傳效應的DNA片段;染色體是基因的主要載體;基因在染色體上呈線形排列。 比較染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關系。
12、基因的表達分為轉錄與翻譯兩個過程,比較如下:
| 場所 | 模板 | 原料 | 聯系 |
轉錄 | 細胞核 | DNA的一條鏈 | 核糖核苷酸 | 轉錄為翻譯提供模板 |
翻譯 | 核糖體 | mRNA | 氨基酸 |
區別DNA復制與轉錄的圖解:①看模板:若DNA的兩條鏈都作為模板,則是復制;若只有一條鏈作為模板,則是轉錄。②看產物:若產物中有堿基T,則是復制;若產物中有堿基U,則是轉錄。③看酶的種類:若用DNA聚合酶,則是復制;若是RNA聚合酶,則是轉錄。翻譯需要tRNA來運輸氨基酸和識別mRNA上的密碼子并與之互補配對;密碼子指mRNA中決定氨基酸的三個相鄰的堿基(共64種,包括3種終止密碼子);翻譯時一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體(稱多聚核糖體),同時進行多條肽鏈的合成(這些多肽鏈是相同的),以提高翻譯的速率。在原核細胞中多聚核糖體常與DNA結合在一起,這說明原核細胞中的轉錄和翻譯是同時同地點進行的。完整的中心法則圖解如下:(逆轉錄需要逆轉錄酶)
基因控制性狀的兩種方式:①(間接途徑)通過控制酶的合成來控制新陳代謝過程進而控制性狀;②(直接途徑)通過控制蛋白質分子結構直接控制性狀。性狀是基因的決定與環境的影響共同作用的結果。
tRNA上有3個暴露在外面的堿基,而不是只有3個堿基,是由多個堿基構成的單鏈RNA。
13、基因突變是指由于發生堿基對的增添、缺失或改變導致基因的分子結構發生改變;發生原因:外因或內因使DNA分子復制過程發生差錯;發生時間:有絲分裂間期或減數第一次分裂間期;基因突變的特點:普遍性、隨機性、低頻率性、不定向性、多害少利性;突變因子:物理因子(紫外線、射線、激光等)、化學因子(秋水仙素等)、生物因子;突變結果:產生新基因,遺傳信息發生改變,但不一定會使性狀發生改變(密碼子的簡并性、無義突變、隱性突變等原因),不一定會遺傳給后代(發生在生殖細胞中的基因突變可以隨配子遺傳給后代,發生在體細胞中的基因突變只能通過無性生殖遺傳給后代);意義:等位基因的產生途徑,生物變異的根本來源,為生物的進化提供原材料;小結:分子水平的改變,光學顯微鏡下觀察不到。基因重組發生在有性生殖過程中,原因是:①四分體時期同源染色體的非姐妹染色單體間片段的交叉互換;②減數第一次分裂的后期,非同源染色體上的非等位基因的自由組合;結果:產生多種基因組成的配子;意義:是生物變異的主要來源。
14、人類遺傳病的種類包括:單基因遺傳病、多基因遺傳病和染色體遺傳病。單基因遺傳病是指受一對等位基因控制的遺傳病。多基因遺傳病具有家族聚集現象。包括原發性高血壓、冠心病、哮喘病、青少年型糖尿病。禁止近親結婚的原因:在近親結婚的情況下,雙方從共同祖先那里繼承同一種致病基因的機會就會大大增加,雙方很可能都是同一種致病基因的攜帶者,所以他們所生的子女患隱性遺傳病的機會就會大大增加。若調查某種遺傳病的發病率,則人群隨機調查,若調查某種遺傳病的遺傳方式,則從患病家庭中調查。
15、現代生物進化理論的核心是自然選擇學說,主要內容是:種群是生物進化的基本單位;突變(基因突變和染色體變異)和基因重組(不定向的)產生生物進化的原材料,自然選擇導致種群基因頻率的定向改變決定生物進化的方向;通過隔離(地理隔離和生殖隔離)形成新的物種;生物進化的實質是種群基因頻率的改變。共同進化是指不同物種之間,生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展。生物的多樣性(包括物種的多樣性、遺傳的多樣性、生態系統的多樣性)。影響基因頻率改變的因素有:突變、基因重組、自然選擇和遺傳漂變和遷移。(指種群小,由于遷出導致某些基因消失);生殖隔離是新物種形成的標志。
突變的有害和有利取決于環境。
基因頻率和基因型頻率的計算
遺傳平衡定律即:當A、a的基因頻率為p、q時,子代AA、Aa、aa的基因型頻率分別是:p2、2pq、q2二者關系為:p2+2pq+ q2=1。適用于在種群極大,且沒有發生遷移、突變和選擇的條件下。
16、育種知識總結
(一)根據“變異的來源”原理進行育種
1、雜交育種:(1)原理:基因重組(通過基因分離、自由組合或連鎖交換,分離出優良性狀或使各種優良性狀集中在一起)(2)方法:雜交→自交→選擇→自交→…連續自交,不斷選種。
(3)特點:育種年限長,需連續自交不斷擇優汰劣才能選育出需要的類型。
2.誘變育種
(1)原理:基因突變
(2)方法:用物理因素(如X射線、γ射線、紫外線、激光等)或化學因素(如亞硝酸、硫酸二乙脂等)來處理生物,使其在細胞分裂間期DNA復制時發生差錯,從而引起基因突變。
(3)特點:提高了突變率,加速育種進程。缺點是突變是不定向的,獲得的有利性狀很少因此該種育種方法具有盲目性。
3.單倍體育種
(1)原理:染色體變異(2)育種流程為:雜交→花藥離體培養→秋水仙素處理單倍體植株的幼苗→選擇;
(3)特點:由于得到的個體基因都是純合的,自交后代不發生性狀分離,所以相對于雜交育種來說,明顯縮短了育種的年限。(4)說明:該種育種方法有時須與雜交育種配合,其中的花藥離體培養過程需要組織培養技術手段的支持。
4.多倍體育種:
(1)原理:染色體變異
(2)方法:用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗,(選用萌發的種子或幼苗的原因是細胞分裂旺盛,導致染色體變異的可能性增大。)作用時期是有絲分裂的前期,原理是抑制紡錘體的形成,導致著絲點分裂后,子染色體不能平均分配到兩個子細胞中去。從而使細胞內染色體數目加倍,染色體數目加倍的細胞繼續進行正常的有絲分裂,即可發育成多倍體植株。但如果作用的是前期以后的時期,則不會導致染色體數發生變化(所以視野中既有染色體數目正常的細胞,也有染色體數目發生改變的細胞);花藥屬于植物的生殖組織,花藥上沾有許多花粉(雄配子),采用花藥離體培養的方法來獲得單倍體植株。
(3)舉例:①三倍體無子西瓜的培育(同源多倍體的培育)
(4)特點:該種育種方法得到的植株莖稈粗壯,葉片、果實和種子較大,糖類和蛋白質等營養物質的含量有所增加。
(二)利用植物激素進行育種
1.原理:適宜濃度的生長素可以促進果實的發育
2.方法:在未受粉的雌蕊柱頭上涂上一定濃度的生長素類似物溶液,子房就可以發育成無子果實。
3.舉例:無子番茄的培育
4.特點:由于生長素所起的作用是促進果實的發育,并不能導致植物的基因型的改變,所以該種變異類型是不遺傳的。
(三)依據“工程原理”進行育種
1.利用“基因工程”育種
(1)原理:基因重組(基因重組發生在減數分裂過程、基因工程、肺炎雙球菌的轉化也是基因重組)
(2)特點:定向改變生物的遺傳特性。克服遠緣雜交不親和的障礙。
2.利用“細胞工程”育種:包括植物體細胞雜交、細胞核移植