只有部分精原细胞进行减数分裂,还有部分精原细胞进行有丝分裂。一个精原细胞通过减数分裂产生4个两两相同的精子(不考虑基因突变、交叉互换、染色体变异等情况)。
(2)一对同源染色体=一个四分体=四条染色单体=四个DNA分子。
(3)卵细胞与精子的形成过程区别:①细胞质是否均匀分裂(第一极体的分裂除外);②产生的子细胞数量,1个精原细胞可形成4个精细胞,一个卵原细胞只能形成一个卵细胞。一种生物产生的精或卵细胞的种类数=2n,其中n代表同源染色体的对数。③是否需要变形。
(4)如何从图形上识别有丝分裂和减数分裂:先看有无同源染色体,若无,则为减数第二次分裂;若有,再看有无同源染色体的联会、分离,若有,则为减数第一次分裂,若无,则为有丝分裂。减数分裂有基因重组,有丝分裂中无基因重组。
(5)受精卵中的染色体一半来自父方,一半来自母方,但细胞质几乎全部来自卵细胞。所以受精卵中的遗传物质只有核遗传物质一半来自父方、一半来自母方。减数分裂和受精作用的意义是维持生物前后代体细胞中染色体数目恒定。
2、(1)染色体组≠染色体组型≠基因组三者概念的区别。染色体组是一组非同源染色体,如人类为2个染色体组,为二倍体生物。基因组为22+X+Y,而染色体组型为44+XX或XY。(2)染色体组数的判断:(1)根据细胞中性状大小相同的染色体条数,有几条有几个染色体组;(2)控制同一性状的基因个数,如AaaaBBbb为四个染色体组;(3)染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。据此可判断有丝分裂后期和减数分裂后期时的染色体组数是正常细胞的2倍。(3)单倍体:有配子直接发育成的个体,特点:个体矮小,高度不育(原因减数分裂时联会紊乱);蜜蜂的雄蜂实行假减数分裂;多倍体:有受精卵发育而成的个体,体细胞内含有几个染色体组即为几倍体。特点:茎秆粗壮、叶片、果实和种子较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加,缺点:结实率低。产生的原因是染色体完成复制,但因外因纺锤体的形成受到破坏,细胞不能正常分裂。三倍体无籽西瓜属于可遗传的变异。例子:21三体综合症染色体结构变异包括:缺失、重复、倒位、易位;易位属于染色体变异而交叉互换属于基因重组。常例:猫叫综合征(5号染色体部分缺失);果蝇的棒眼(X染色体上的部分重复)3、豌豆的特点:①自花传粉、闭花授粉,保证了自然状态下是纯种;②花大,易去雄和人工授粉,具有容易区分的相对性状。取得成功的主要原因:①恰当地选择实验材料;②巧妙地运用由简到繁的方法;③合理地运用数理统计;④严密地假说演绎。4、判断显性与隐性的方法:①杂交法(A×B,后代若只表现一种性状,则表现出来的是显性性状,未表现出来的是隐性性状);②自交法,若后代发生性状分离,则亲本是显性性状,反之则无法判断。表现型是基因型决定并受环境影响即在相同的环境条件下,基因型相同,表现型一定相同;在不同环境中,基因型相同,表现型不一定相同;表现型相同,基因型不一定相同。鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子,当被测个体为动物时,常采用测交法;当被测个体为植物时,测交法、自交法均可以,但自交法较简便。正交和反交结果相同,表现型没有性别差异说明基因在常染色体上;若不相同,表现型有性别差异说明基因在性染色体上。5、基因的分离定律的实质一对等位基因在进行减数分裂形成配子时,等位基因随着同源染色体的分开而分离。适用对象是进行有性生殖的真核生物。在一对相对性状的杂交实验中,杂合子自交后代同时出现显性性状和隐性性状的现象,称为性状分离,3:1是性状分离比,杂合子与隐性性状纯合子的杂交叫测交,1:1是测交比,动物的测交方法:同一显性性状的雄性个体分别与多个隐性性状的雌性个体交配。一对相对性状的交配中,若后代表现型比为3:1,则亲本都是杂合子;若后代表现型比是1:1,则亲本为测交组合。6、根据遗传系谱图判断遗传病遗传方式:①典型遗传系谱图:无中生有为隐性,隐性遗传看女病,女病父(子)正是常隐;有中生无是显性,显性遗传看男病,男病母(女)正是常显。②非典型遗传系谱图:用排除法,女病父(子)正肯定不是伴X隐性遗传;男病母(女)正肯定不是伴X显性遗传。典型的为XbXb×XBY若表示色盲则母亲色盲,父亲正常,则儿子一定色盲,女儿一定正常。若基因位于X、Y染色体上的同源区段,则其后代的雌雄性状表现与Y染色体上的基因的显隐性有关。7、基因的自由组合定律实质是减数第一次分裂后期等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。适用对象也是进行有性生殖的真核生物。在两对或多对相对性状的杂交实验中,每对基因的遗传都遵循基因的分离定律,所以,个体交配的结果(不管是配子的种类、某种配子的比值、还是表现型的种类、各种表现型的比例关系)是每对基因交配结果的乘积。例如Aa×Aa的后代有3种基因型、2种表现型;Bb×bb的后代有2种基因型、2种表现型;所以,AaBb×Aabb的后代应有6种基因型、4种表现型。自交≠自由交配(随机交配),自由交配和随机交配可用基因频率去解,特别提示:豌豆的自由交配就是自交。子代中雌雄比例不同,则基因通常位于X染色体上;出现2:1或6:3:2:1则通常考虑纯合致死效应;子代中雌雄性状比例相同,基因位于常染色体上。缺失纯合致死指的是一对同源染色体上均缺失某种基因,若位于X染色体上,则雌性纯合缺失致死,雄性只要X染色体上缺失即致死。F2出现1:2:1(不完全显性),9:7、15:1、12:3:1、9:6;1、9:3:4、15:1、10:6、1:4:6:4:1、13:3(总和为16)都是9:3:3:1的变形(AaBb的自交或互交)。8、萨顿应用类比推理方法得出基因位于染色体上的结论,但摩尔根通过果蝇的交配实验证明基因位于染色体上。噬菌体侵染细菌实验:方法:放射性同位素标记法(用32P标记噬菌体的DNA,35S标记噬菌体的蛋白质)。过程:①分别用含32P和含35S的培养基培养大肠杆菌,得到含32P和含35S的大肠杆菌②用上述大肠杆菌培养T2噬菌体,得到DNA含32P标记或蛋白质含35S标记的噬菌体③用32P和35S标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,短时间保温后,搅拌、离心,观察放射性物质的分布。结果:用35S标记的一组感染实验,放射性同位素主要分布于上清液;用32P标记的一组感染实验,放射性同位素主要分布于沉淀物中。结论:DNA是遗传物质。搅拌目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离;离心目的:使上清液中析出较轻的噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。培养的时间要适当,若过长,则新的噬菌体会从细菌中释放出来,使上清液中32P含量增多;若过短,则部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌,使上清液中32P含量增多。搅拌不充分会使沉淀物中35S含量增多。亲代噬菌体提供了模板DNA,原料、酶、能量、场所都来自于大肠杆菌。噬菌体是病毒,没有细胞结构,大肠杆菌和肺炎双球菌是原核生物。9、DNA分子的空间结构是双螺旋结构,特点是:反向平行双螺旋(两条脱氧核苷酸链,两个游离的磷酸基),骨架外侧碱基内(骨架构成:脱氧核糖和磷酸基交替排列而成,碱基在脱氧核苷酸链的内侧),碱基配对有原则(A与T配对,G与C配对,AT对之间两个氢键,GC对之间三个氢键)。DNA分子中A的数量等于T的数量,G的数量等于C的数量。不同的DNA分子具有相同的骨架,但具有不同的碱基对序列,因此DNA分子中的碱基对序列就代表遗传信息;AT对含量高的DNA分子氢键数目相对较少,较易解旋,GC对含量高的DNA分子氢键数目相对较多,较稳定,PCR时解旋所需温度较高。若DNA分子的一条脱氧核苷酸链中(A+T)/(G+C)=m,则其互补链和整个DNA分子中该比值也是m;若DNA分子的一条脱氧核苷酸链中(A+G)/(T+C)=n,则其互补链中该比值为1/n,整个DNA分子中该比值为1。10、DNA复制的主要场所是细胞核;时间是有丝分裂的间期或减数第一次分裂的间期;复制特点从过程来分析是边解旋边复制(DNA复制过程是:DNA解旋→形成子链→子链与母链形成新DNA),从方式来分析是半保留复制(子代DNA分子由一条模板母链和一条与模板链互补的子链组成);复制时的模板是亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸链,原料是四种脱氧核苷酸;通过复制形成的两个子代DNA分子,位于两条姐妹染色单体上,在有丝分裂后期或减数第二次分裂的后期发生分离,随细胞的分裂分别进入两个子细胞中。复制时所需某碱基原料的计算:若DNA中某脱氧核苷酸数为a,则复制n次,需要该脱氧核苷酸数为a×(2n-1)。复制第n次所需该脱氧核苷酸数为a×2n-1。11、基因是具有遗传效应的DNA片段;染色体是基因的主要载体;基因在染色体上呈线形排列。 比较染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系。12、基因的表达分为转录与翻译两个过程,比较如下: 场所 模板 原料 联系 转录 细胞核 DNA的一条链 核糖核苷酸 转录为翻译提供模板 翻译 核糖体 mRNA 氨基酸 区别DNA复制与转录的图解:①看模板:若DNA的两条链都作为模板,则是复制;若只有一条链作为模板,则是转录。②看产物:若产物中有碱基T,则是复制;若产物中有碱基U,则是转录。③看酶的种类:若用DNA聚合酶,则是复制;若是RNA聚合酶,则是转录。翻译需要tRNA来运输氨基酸和识别mRNA上的密码子并与之互补配对;密码子指mRNA中决定氨基酸的三个相邻的碱基(共64种,包括3种终止密码子);翻译时一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体(称多聚核糖体),同时进行多条肽链的合成(这些多肽链是相同的),以提高翻译的速率。在原核细胞中多聚核糖体常与DNA结合在一起,这说明原核细胞中的转录和翻译是同时同地点进行的。完整的中心法则图解如下: (逆转录需要逆转录酶)基因控制性状的两种方式:①(间接途径)通过控制酶的合成来控制新陈代谢过程进而控制性状;②(直接途径)通过控制蛋白质分子结构直接控制性状。性状是基因的决定与环境的影响共同作用的结果。tRNA上有3个暴露在外面的碱基,而不是只有3个碱基,是由多个碱基构成的单链RNA。
13、基因突变是指由于发生碱基对的增添、缺失或改变导致基因的分子结构发生改变;发生原因:外因或内因使DNA分子复制过程发生差错;发生时间:有丝分裂间期或减数第一次分裂间期;基因突变的特点:普遍性、随机性、低频率性、不定向性、多害少利性;突变因子:物理因子(紫外线、射线、激光等)、化学因子(秋水仙素等)、生物因子;突变结果:产生新基因,遗传信息发生改变,但不一定会使性状发生改变(密码子的简并性、无义突变、隐性突变等原因),不一定会遗传给后代(发生在生殖细胞中的基因突变可以随配子遗传给后代,发生在体细胞中的基因突变只能通过无性生殖遗传给后代);意义:等位基因的产生途径,生物变异的根本来源,为生物的进化提供原材料;小结:分子水平的改变,光学显微镜下观察不到。基因重组发生在有性生殖过程中,原因是:①四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体间片段的交叉互换;②减数第一次分裂的后期,非同源染色体上的非等位基因的自由组合;结果:产生多种基因组成的配子;意义:是生物变异的主要来源。14、人类遗传病的种类包括:单基因遗传病、多基因遗传病和染色体遗传病。单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病。多基因遗传病具有家族聚集现象。包括原发性高血压、冠心病、哮喘病、青少年型糖尿病。禁止近亲结婚的原因:在近亲结婚的情况下,双方从共同祖先那里继承同一种致病基因的机会就会大大增加,双方很可能都是同一种致病基因的携带者,所以他们所生的子女患隐性遗传病的机会就会大大增加。若调查某种遗传病的发病率,则人群随机调查,若调查某种遗传病的遗传方式,则从患病家庭中调查。15、现代生物进化理论的核心是自然选择学说,主要内容是:种群是生物进化的基本单位;突变(基因突变和染色体变异)和基因重组(不定向的)产生生物进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变决定生物进化的方向;通过隔离(地理隔离和生殖隔离)形成新的物种;生物进化的实质是种群基因频率的改变。共同进化是指不同物种之间,生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。生物的多样性(包括物种的多样性、遗传的多样性、生态系统的多样性)。影响基因频率改变的因素有:突变、基因重组、自然选择和遗传漂变和迁移。(指种群小,由于迁出导致某些基因消失);生殖隔离是新物种形成的标志。突变的有害和有利取决于环境。基因频率和基因型频率的计算
①基因频率= ②基因型频率=
遗传平衡定律即:当A、a的基因频率为p、q时,子代AA、Aa、aa的基因型频率分别是:p2、2pq、q2二者关系为:p2+2pq+ q2=1。适用于在种群极大,且没有发生迁移、突变和选择的条件下。
16、育种知识总结
(一)根据“变异的来源”原理进行育种
1、杂交育种:(1)原理:基因重组(通过基因分离、自由组合或连锁交换,分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起)(2)方法:杂交→自交→选择→自交→…连续自交,不断选种。
(3)特点:育种年限长,需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的类型。2.诱变育种
(1)原理:基因突变
(2)方法:用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙脂等)来处理生物,使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错,从而引起基因突变。
(3)特点:提高了突变率,加速育种进程。缺点是突变是不定向的,获得的有利性状很少因此该种育种方法具有盲目性。
3.单倍体育种
(1)原理:染色体变异(2)育种流程为:杂交→花药离体培养→秋水仙素处理单倍体植株的幼苗→选择;
(3)特点:由于得到的个体基因都是纯合的,自交后代不发生性状分离,所以相对于杂交育种来说,明显缩短了育种的年限。(4)说明:该种育种方法有时须与杂交育种配合,其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持。
4.多倍体育种:
(1)原理:染色体变异
(2)方法:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,(选用萌发的种子或幼苗的原因是细胞分裂旺盛,导致染色体变异的可能性增大。)作用时期是有丝分裂的前期,原理是抑制纺锤体的形成,导致着丝点分裂后,子染色体不能平均分配到两个子细胞中去。从而使细胞内染色体数目加倍,染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂,即可发育成多倍体植株。但如果作用的是前期以后的时期,则不会导致染色体数发生变化(所以视野中既有染色体数目正常的细胞,也有染色体数目发生改变的细胞);花药属于植物的生殖组织,花药上沾有许多花粉(雄配子),采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株。(3)举例:①三倍体无子西瓜的培育(同源多倍体的培育)
(4)特点:该种育种方法得到的植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。
(二)利用植物激素进行育种
1.原理:适宜浓度的生长素可以促进果实的发育
2.方法:在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液,子房就可以发育成无子果实。
3.举例:无子番茄的培育
4.特点:由于生长素所起的作用是促进果实的发育,并不能导致植物的基因型的改变,所以该种变异类型是不遗传的。
(三)依据“工程原理”进行育种
1.利用“基因工程”育种
(1)原理:基因重组(基因重组发生在减数分裂过程、基因工程、肺炎双球菌的转化也是基因重组)(2)特点:定向改变生物的遗传特性。克服远缘杂交不亲和的障碍。
2.利用“细胞工程”育种:包括植物体细胞杂交、细胞核移植