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第一章遗传因子的发现
第一节孟德尔豌豆杂交试验(一)
:
(1)豌豆是自花传粉植物,且是闭花授粉的植物;
(2)豌豆花较大,易于人工操作;
(3)豌豆具有易于区分的性状。
2、孟德尔利用豌豆进行杂交实验获得成功的原因:
①选用豌豆,自然状态下是纯种,相对性状明显作为实验材料。
②先用一对相对性状,再对多对相对性状在一起的传递情况进行研究。
③用统计学方法对实验结果进行分析。
④孟德尔科学地设计了试验的程序:假说-演绎法
观察分析(纯合亲本杂交、F1自交)——提出假说(4点)——演绎推理——实验验证(测交)
(1)性状:生物所表现出来的形态特征和生理特性。
相对性状:一种生物同一种性状的不同表现类型。(兔的长毛和短毛;人的卷发和直发)
性状分离:杂种后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象。(相同性状的亲代相交后,子代出现两种或以上的不同性状,如:Dd×Dd,子代出了D__及dd的两种性状。红花相交后代有红花和白花两种性状。)
显性性状:在DD×dd杂交试验中,F1表现出来的性状;决定显性性状的为显性遗传因子(基因),用大写字母表示。如高茎用D表示。
隐性性状:在DD×dd杂交试验中,F1未显现出来的性状(隐藏起来)。决定隐性性状的为隐性基因,用小写字母表示,如矮茎用d表示。
(2)纯合子:遗传因子(基因)组成相同的个体。如DD或dd。其特点纯合子是自交后代全为纯合子,无性状分离现象。能稳定遗传(能做种子)
杂合子:遗传因子(基因)组成不同的个体。如Dd。其特点是杂合子自交后代出现性状分离现象。
(3)杂交:遗传因子组成不同的个体之间的相交方式。(如:DD×ddDd×ddDD×Dd)。
自交:遗传因子组成相同的个体之间的相交方式。(如:DD×DDDd×Dd)
测交:F1(待测个体)与隐性纯合子杂交的方式。(如:Dd×dd),
正交和反交:二者是相对而言的,
如甲(♀)×乙(♂)为正交,则甲(♂)×乙(♀)为反交;
如甲(♂)×乙(♀)为正交,则甲(♀)×乙(♂)为反交。
4)等位基因:位于同源染色体相同的位置,并控制相对性状的基因。(如D和d)
非等位基因:染色体上不同位置控制没性状的基因。
表现型:生物个体表现出来的性状。(如:豌豆的高茎和矮茎)
基因型:与表现型有关的基因组成叫做基因型。
(如:高茎的豌豆的基因型是DD或Dd)
5)完全显性:基因只要有一个显性基因,就能使显性遗传性状完全显现出来。即DD和Dd为相同性状(如DD和Dd均为红花)
不完全显性:F1的性状表现介于显性和隐性的亲本之间。即DD和Dd为不同的性状(如DD为红花而Dd为粉花dd为白花)
符号
P
F1
F2
×
♀
♂
含义
亲本
子一代
子二代
杂交
自交
母本
父本
若后代无性状分离,则待测个体为纯合子
测交法(动植物都可以用的方法,一般是动物鉴别的最好方法)
若后代有性状分离,则待测个体为杂合子(显性:隐性=1:1)
目的:用于鉴别某一显性个体的基因组合,是纯合子还是杂合子
若后代无性状分离,则待测个体为纯合子
自交法(植物所采用的方法,是鉴别的最方便的方法
最好之处是可以保持特测生物的纯度)
若后代有性状分离,则待测个体为杂合子
在以动物和植物为材料所进行的遗传育种实验研究中,一般采用测交方法鉴别某表现型为显性性状的个体是杂合子还是纯合子。豌豆、水稻、普通小麦等自花传粉的植物,则最好采用自交方法。
6从一对相对性状的杂交实验过程中,我们能得到什么启示?
1)杂合子自交,性状比为3:1,基因型比为1:2:1
2)性状相同,基因型不一定相同,基因型相同,性状一般相同,但不一定相同。
表现型=基因型+环境
7孟德尔第一定律(分离定律)内容:在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合(独立的),在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。
孟德尔遗传规律的现代解释:在杂合体的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性,在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
实质:形成配子时,等位基因同源染色体的分开而分离,分别进入到不同的配子中。
发生的时期:减数第一次分裂的后期
方法:假说—演绎法
推导过程:杂交自交
验证过程:测交
8与基因有关的几个科学家
遗传因子(基因)的发现:孟德尔(19世纪中期)被称为“遗传学之父”
把遗传因子命名为基因:约翰逊(1909年)
提出“基因在染色体上”的假说:萨顿
用实验证明了“基因在染色体上”的理论的是:摩尔根
9一对相对性状实验中,F2代实现3:1分离比的条件
F1形成两种基因型配子的数目相等,且他们的生活力是一样的。
F1两种配子的结合机会是相等的。
F2的各种遗传因子组合的个体成活率是相等的。
(1)杂交育种中选种:选显性性状:要连续自交直至不发生性状分离;
选隐性性状:直接选取即可(隐性性状表达后,其基因型为纯种)。
Aa的个体自交n代后,杂合子的比例是1/2n,纯合子AA=aa=1/2-1/2n+1
(2)优生:显性遗传病:控制生育;显性遗传病(多指,并指发病率高),
隐性遗传病:禁止近亲婚姻(增加隐性致病的几率)
隐性遗传病(白化病,发病率低,)
11,有关植物胚发育的知识点
受精卵胚
胚珠受精极核胚乳种子
子房珠被种皮果实
子房壁果皮
1)胚来源于受精卵,包含双亲的遗传物质
2)胚乳来源于两个极核和一个精子,即包含双亲遗传物质(母亲两个配子,父亲一个配子)
3)种皮与果皮都由母方部分结构发育而来,遗传物质与母亲相同。
4)果皮,种皮,胚都为2N,但来源不同,基因型也不同。
(1)如后代性状分离比为显:隐=3:1,基因型比例为1:2:1,则双亲一定都是杂合子(Dd)
即Dd×Dd3D_:1dd
(2)若后代性状分离比为显:隐=1:1,则双亲一定是测交类型。
即为Dd×dd1Dd:1dd
(3)若后代性状只有显性性状,则双亲至少有一方为显性纯合子。
即DD×DD或DD×Dd或DD×dd
1一对夫妇均正常,且他们的双亲也都正常,但都有一个白化病的兄弟,求他们婚后生白化病孩子的概率是多少?
方法:隐性纯合突破法
注意:杂合子(Aa)自交,求自交后某一个体是杂合子的概率1)如果说明了表现型,则Aa的概率为2/3
2)如果没有说明,Aa的概率为1/2
过程:男Aa×Aa男女都正常,又因为子代有生病孩子的可能,所以他们的基因型为2/3Aa:则有如下计算
2/3Aa×2/3Aa
aa2/3Aa/1/3AA2/3×2/3×1/4=1/9
2,一对表现正常的夫妇,其男性的哥哥与女性的妹妹都是白化病的患者,这对夫妇已有一个白化病的孩子,则问再生一个患孩子的几率可能是
三种可能:如果夫妇的父母均正常:则有这夫妇的基因型为2/3Aa×2/3Aa几率为1/9
如果夫妇的父母各有一个患病:则这对夫妇的基因型为Aa×Aa,几率为1/4
如果夫妇的父母只有一方的父母有一个患病,而另一方正常,则夫妇的基因型
为:2/3Aa×Aa几率为:1/6
第2节孟德尔豌豆杂交试验(二)
1孟德尔第二定侓,自由组合定侓:控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的,在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
孟德尔的自由组合定侓的现代学解释:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的,在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
实质:非同源染色体上的非等位基因自由组合。
时期:减数第一次分裂的后期
(1)两对相对性状由两对等位基因控制,且两对等位基因分别位于两对同源染色体。(如果两对等位基因位于一对同源染色体上即为连锁,则不符合自由组合定侓)
(2)F1减数分裂产生配子时,等位基因一定分离,非等位基因(位于非同源染色体上的非等位基因)自由组合,且同时发生。
(3)当各种配子的成活率及相遇的机会是均等时,F2中有16种组合方式,9种基因型,4种表现型,比例9:3:3:1亲本类型占10/16重组类型占6/.
(4)孟德尔定律适合两对及三对及以上相对性状的实验。
(5)自由组合定侓的验证:测交(F1代与隐性纯合子相交)结果:四种表现型不同的比例为1:1:1:1
有趣的记忆:
YYRR1/16
YYRr2/16
亲本类型
双显(Y_R_)YyRR2/169/16黄圆
YyRr4/16
纯隐(yyrr)yyrr1/161/16绿皱
YYrr1/16
重组类型
单显(Y_rr)Yyrr2/163/16黄皱
yyRR1/16
单显(yyR_)yyRr2/163/16绿圆
注意:符合孟德尔定侓的条件:1)有性生殖,能够产生雌雄配子
2)细胞核遗传
注意:上述结论只是符合亲本为YYRR×yyrr,但亲本为YYrr×yyRR,F2中重组类型为10/16,亲本类型为6/16。
9:3:3:1的特殊情况:学案P12(认真分析)
自由组合定侓在实践中的意义:
理论上:可解释生物的多样性
实践上:通过基因重组,使不同品种间的优良性状重新组合,培育新的优良品种。
(1)配子类型问题
如:AaBbCc产生的配子种类数为2x2x2=8种(2nn表示等位基因的对数)
如:一个精原细胞的基因型为AaBb,实际能产生几种精子?2种
BB
Aa分别是:(Ab和aB)或(AB和ab)
bb
(2)基因型类型
如:AaBbCc×AaBBCc,后代基因型数为多少?
先分解为三个分离定律:
Aa×Aa后代3种基因型(1AA:2Aa:1aa)Bb×BB后代2种基因型(1BB:1Bb)
Cc×Cc后代3种基因型(1CC:2Cc:1cc)
所以其杂交后代有3x2x3=18种类型。
(3)表现类型问题
如:AaBbCc×AabbCc,后代表现型数为多少?比例?
先分解为三个分离定律:
Aa×Aa后代2种表现型Bb×bb后代2种表现型Cc×Cc后代2种表现型
所以其杂交后代有2x2x2=8种表现型。
(4)自交后代出现的新表现型(AaBbCc自交)
重组类型=1-亲本类型(几率)2×2×2-1=7
(5)自交出现AabbCc的概率?(AaBbCc自交)
1/2×1/4×1/2=1/16
(6)后代中的纯合子的概率?杂合子的概率?(AaBbCc自交)
纯合子概率:1/2×1/2×1/2=1/8
杂合子概率=1-纯合子概率1-1/8=7/8
(7)后代全显性的个体中,杂合子的概率?
显性个体中纯合子=1/3×1/3×1/3=1/27杂合子=1-1/27=26/27
(8)与亲代具有相同基因型的个体的概率?不同的个体的概率?(AaBbCc×aaBbCC)
相同的概率=与母本相同的概率+与父本相同的概率
(1/2×1/2×1/2)+(1/2×1/2×1/2)=1/4
不同的概率=1-相同的概率1-1/4=3/4
第二章基因和染色体的关系
第一节减数分裂和受精作用
知识结构:
精子的形成过程
减数分裂
卵细胞形成过程
减数分裂和受精作用
配子中染色体组合的多样性
受精作用
受精作用的过程和实质
、染色单体、同源染色体和四分体
(1)染色体和染色单体:细胞分裂间期,染色体经过复制成由一个着丝点连着的两条姐妹染色单体。所以此时染色体数目要根据着丝点判断。
(2)同源染色体和四分体:
1)同源染色体指形态、大小一般相同(除XY、WZ性染色体,),
2)一条来自母方,一条来自父方,
3)且能在减数第一次分裂过程中可以两两配对的一对染色体。
四分体指减数第一次分裂同源染色体联会后每对同源染色体中含有四条姐妹染色单体。
(3)一对同源染色体=一个四分体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子。
同源染色体:同前
联会:同源染色体两两配对的现象。(减数分裂特有的现象)
四分体:同前
交叉互换:指四分体时期,同源染色体上的非姐妹染色单体发生缠绕,并交换部分片段的现象。(属于基因重组)
减数分裂:是有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞分裂两次,减数分裂的结果是,成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
范围:原始生殖细胞产生成熟生殖生殖细胞
特点:复制一次,分裂两次。
结果:染色体数目减半(染色体数目减半实际发生在减数第一次分裂)DNA也减半。
场所:精巢(睾丸)和卵巢内
注意:减数分裂没有细胞周期
4精子的形成过程一个精原细胞
一个初级精母细胞
两个次级精母细胞
四个精细胞
四个精子
染色体复制联会(交叉互换)四分体着丝点分离
同源染色体分离姐妹单体分开
非同源染色体自由组合
2n2nnn
变形
n
5减数第一次分裂的主要特征:
同源染色体配对即联会
四分体中的非姐妹单体发生交叉互换
同源染色体分离,分别移向两极
减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂。
减数第二次分裂特征
染色体不复制,每条染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极。
6精子与卵细胞形成的异同点
比较项目
不同点
相同点
精子的形成
卵细胞的形成
染色体复制
复制一次
第一次分裂
一个初级精母细胞(2n)产生两个大小相同的次级精母细胞(n)
一个初级卵母细胞(2n)(细胞质不均等分裂)产生一个次级卵母细胞(n)和一个第一极体(n)
同源染色体联会,形成四分体,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞质分裂,子细胞染色体数目减半
第二次分裂
两个次级精母细胞形成四个同样大小的精细胞(n)
一个次级卵母细胞(细胞质不均等分裂)形成一个大的卵细胞(n)和一个小的第二极体。第一极体分裂(均等)成两个第二极体
着丝点分裂,姐妹染色单体分开,分别移向两极,细胞质分裂,子细胞染色体数目不变
有无变形
精细胞变形形成精子
无变形
分裂结果
产生四个有功能的精细胞(n)
只产生一个有功能的卵细胞(n)
精子和卵细胞中染色体数目均减半
注:卵细胞形成无变形过程,而且是只形成一个卵细胞,卵细胞体积很大,细胞质中存有大量营养物质,为受精卵发育准备的。
比较项目
减数分裂
有丝分裂
染色体复制次数及时间
一次,减数第一次分裂的间期
一次,有丝分裂的间期
细胞分裂次数
二次
一次
联会四分体是否出现
出现在减数第一次分裂
不出现
同源染色体分离
减数第一次分裂后期
无
着丝点分裂
发生在减数第二次分裂后期
后期
子细胞的名称及数目
性细胞,精细胞4个或卵1个、极体3个
体细胞,2个
子细胞中染色体变化
减半,减数第一次分裂
不变
子细胞间的遗传组成
不一定相同
一定相同
8减数分裂各个时期的染色体,DNA,单体的数量
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精子
间期
前期
中期
后期
前期
中期
后期
染色体
2N
2N
2N
2N
N
N
2N
N
N
DNA
2N—4N
4N
4N
4N
2N
2N
2N
N
N
单体
0—4N
4N
4N
4N
2N
2N
0
0
0
:指卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
注:受精卵核内的染色体由精子和卵细胞各提供一半,但细胞质几乎全部是由卵细胞提供,因此后代某些性状更像母方。
意义:通过减数分裂和受精作用,保证了进行有性生殖的生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,从而保证了遗传的稳定和物种的稳定;在减数分裂中,发生了非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的交叉互换,增加了配子的多样性,加上受精时卵细胞和精子结合的随机性,使后代呈现多样性,有利于生物的进化,体现了有性生殖的优越性。
下图讲解受精作用的过程,强调受精作用是精子的细胞核和卵细胞的细胞核结合,受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞的数目。
(1)一个含n对同源染色体的精原细胞,经减数分裂产生的精子类型有2种;
(2)一个含n对同源染色体的卵原细胞,经减数分裂产生的卵细胞类型有1种;
(3)一个含有n对同源染色体的生物个体,经减数分裂产生的配子类型有2n种。
11计算题规律:
1)四分体计算
一对同源染色体=一个四分体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子。
2),一个精原细胞=一个初级精母细胞=2个次级精母细胞=4个精母细胞=4个精子
一个卵母细胞=一个初级卵母细胞=一个次级卵母细胞=一个卵细胞
3),
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
规律
染色体
2N
2N
N
N
2:1:1
DNA
2N
4N
2N
N
4:2:1
姐妹单体
0
4N
2N
0
4),减数第二次分裂后期的细胞中染色体,DNA,单体情况与体细胞相同
染色体:DNA:单体=2N:2N:0
5),减数第一次分裂(初级细胞)前期,中期,后期,染色体:DNA:单体=1:2:2
12,含有同源染色体的细胞
体细胞(进行有丝分裂的细胞)、原始生殖细胞、初级精母/卵母细胞、
不含有同源染色体:次级精母/卵母细胞、极体,精子,卵子
(区分有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂)
(1)方法:三看鉴别法(点数目、找同源、看行为)
第1步:如果细胞内染色体数目为奇数,则该细胞为减数第二次分裂某时期的细胞。如果为偶数,则继续看第二步:
第2步:看细胞内有无同源染色体,若无则为减数第二次分裂某时期的细胞分裂图;若有则为减数第一次分裂或有丝分裂某时期的细胞分裂图。则继续看第三步:
第3步:在有同源染色体的情况下,若有联会、四分体、同源染色体分离,非同源染色体自由组合等行为则为减数第一次分裂某时期的细胞分裂图;若无以上行为,则为有丝分裂的某一时期的细胞分裂图。
(2)例题:判断下列各细胞分裂图属何种分裂何时期图。
[解析]:
甲图细胞的每一端均有成对的同源染色体,但无联会、四分体、分离等行为,且每一端都有一套形态和数目相同的染色体,故为有丝分裂的后期。
乙图有同源染色体,且同源染色体分离,非同源染色体自由组合,故为减数第一次分裂的后期。
丙图不存在同源染色体,且每条染色体的着丝点分开,姐妹染色单体成为染色体移向细胞两极,故为减数第二次分裂后期
有丝分裂与减数分裂中期,后期图形对比。
(3)有丝分裂与减数分裂中期,后期图形对比。
有丝分裂
减数第一次分裂
减数第二次分裂
中期
后期
有丝分裂与减数分裂过程中DNA和染色体数量的变化
第二节基因在染色体上
萨顿假说推论:基因在染色体上,也就是说染色体是基因的载体。因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系。研究方法:类比推理法
美国生物学家摩根,第一次用实验证明了基因在染色体上,
历史上在遗传学方面做出伟大贡献的人物:孟德尔(遗传学之父)发现了分离及自由组合定律,摩尔根,发现了遗传学的第三大定侓(连锁互换定侓)(了解)
2.、基因位于染色体上的实验证据
实验材料:果蝇:容易饲养,繁殖快性状明显
果蝇染色体图解:雌性:3对常染色体+XX雄性:3对常染色体+XY
果蝇杂交实验分析
一条染色体上一般含有多个基因,且这多个基因在染色体上呈线性排列
染色体是遗传物质的主要载体,其次,叶绿体,线粒体中也有基因。
蛋白质
6染色体
基因:
DNA
非基因
7,一个染色体上一般有一个DNA,最多有两个DNA,一个DNA上有多个基因,一个基因上又有多个脱氧核苷酸。
第三节伴性遗传
伴性遗传的概念:基因位于染色体上,所以遗传上总是和性别相关联,这种现象叫做伴性遗传。
某些性状伴随性别遗传,实际上性别遗传遵循的是分离定侓,可以把性别作为特殊性状看待,问题就简单了。