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1 1孟德尔的豌豆杂交实验 一 第一章遗传因子的发现 Mendel 1822 1884 奥国人 天主神父 主要工作 1856 1864经过8年的杂交试验 1865年发表了 植物杂交试验 的论文 为何选豌豆为实验材料容易成功 自花传粉 闭花受粉 自然状态下永远是纯种 实验结果容易分析而且可靠 豌豆具有多个易于区分的性状 相对性状 性状 生物体的形态特征或生理特征 一种生物的同一个性状的不同表现类型 如 高茎与矮茎 圆粒与皱粒 稳定遗传 实验结果容易观察和分析 多对相对性状 挑七对 首先对每一对分别研究 人工异花授粉示意图 1 去雄 2 套袋 3 扫粉 4 授粉 5 套袋 P F1 高 F2 高 3 1 矮 高 矮 787277 一对相对性状的遗传试验 用其他相对性状做杂交实验 也得到同样的结果 4页表1 1 这可见绝非偶然 而是有规律的 显性性状 隐性性状 性状分离 孟德尔对分离现象的解释 1 生物的性状是由遗传因子决定的 遗传因子不融合 不消失 同一种性状的一对相对性状 显性性状 由显性遗传因子控制 如用大写D表示 同一个字母的大小写 隐性性状 由隐性遗传因子控制 如用小写d表示 2 体细胞中遗传因子是成对存在的 纯种高茎豌豆 纯种矮茎豌豆 DD dd 纯合子 杂合子 F1高茎豌豆 Dd 遗传因子组成相同的个体 遗传因子组成不同的个体 3 生物体在形成生殖细胞 配子时 成对的遗传因子彼此分离 分别进入不同的配子中 配子中只含每对遗传因子的一个 4 受精时 雌雄配子的结合是随机的 孟德尔对分离现象的解释 1 生物的性状是由遗传因子决定的 2 体细胞中遗传因子是成对存在的 显性遗传因子 隐性遗传因子 纯种高茎豌豆 纯种矮茎豌豆 DD dd F1高茎豌豆 Dd P DD dd F1 Dd 配子 D d 高 高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验分析图解 F2 Dd 配子 DD Dd dd 高高高矮 3 1 F1形成的配子种类 比值都相等 配子结合是随机的 F2性状表现类型及其比例为 遗传因子组成及其比例为 3 1 1 2 1 高茎 矮茎 DD Dd dd 孟德尔对分离现象解释的验证 让F1与 杂交 测交 隐性纯合子 假说 演绎法 科学实验发现事实 大胆猜测推出假设 演绎推理实验检测 反复实验揭示规律 分离定律的内容 在生物的体细胞中 控制同一性状的遗传因子 不相 在形成配子时 成对的遗传因子发生 后的遗传因子分别进入不同的配子中 随 遗传给后代 成对存在 融合 分离 分离 配子 分离定律 选择豌豆作为实验材料 杂交实验 理论解释 假说 测交验证 分离定律内容 自花传粉 闭花受粉 具有多个易于区分的性状 F2性状表现类型及其比例为 F2遗传因子组成及其比例 高茎 矮茎 3 1 DD Dd dd 1 2 1 子代性状表现类型及其比例为 子代遗传因子组成及其比例 高茎 矮茎 1 1 Dd dd 1 1 杂交 自交 测交等在育种方面的应用 杂交 一般是用不同基因型的纯合子各自进行交配 目的是获得杂合的个体 自交 目的是为了获得纯合的个体 测交 用于鉴定某一显性个体的基因型 正交或反交 一般是在杂交实验中 鉴定父本 母本对实验结果的影响 Aa AA Aa aa 亲代 配子 子代 由隐性遗传因子决定的性状遗传图谱 课本练习 1 下列各对性状中 属于相对性状的是A 狗的长毛和卷毛B 棉花的掌状叶和鸡脚叶C 玉米叶梢的紫色和叶片的绿色D 豌豆的高茎和蚕豆的矮茎2 下列几组杂交中 哪组属于纯合子之间的杂交 下列四组交配中 能验证对分离现象的解释是否正确的一组是 基因型为 的个体与基因型为aa的个体杂交产生的 进行自交 那么 中的纯合子占 中个体数的 5 在一对相对性状的遗传中 隐性亲本与杂合子亲本相交 其子代个体中与双亲遗传因子组成都不相同的是 0 25 50 75 6 分别具有显性和隐性性状的两个亲本杂交 其子代显性和隐性个体之比为52 48 以下哪项推论是正确的A 两个亲本都有显性遗传因子B 两个亲本都有隐性遗传因子C 一个亲本只有显性遗传因子D 前三项推论都不正确7 下列叙述中 正确的是A 两个纯合子的后代必是纯合子B 两个杂合子的后代必是杂合子C 纯合子自交后代都是纯合子D 杂合子自交后代都是杂合子 8 番茄果实的红色形状对黄色为显性 现有两株红色番茄杂交 其后代可能出现的的性状正确的一组是 全是红果 全是黄果 红果 黄果 1 1 红果 黄果 3 1A B C D 9 一株杂合的红花豌豆自花传粉共结出10粒种子 有9粒种子生成的植株开红花 第10粒种子长成的植株开红花的可能性为A 9 10B 3 4C 1 2D 1 410 一对杂合子的黑毛豚鼠交配 生出四只豚鼠 它们的性状及数量可能是A 全部黑色或白色B 三黑一白或一黑三白C 二黑二白D 以上任何一种都有可能 孟德尔的豌豆杂交实验 二 复习 1 孟德尔提出的 分离定律 研究的是几对相对性状 2 孟德尔是如何完成一对相对性状的杂交实验 3 F2中出现了什么现象 两对相对性状的遗传实验 1 哪个性状对哪个性状是显性性状 为什么 不同对之间自由组合 2 F2中可能有哪些性状组合 3 F2中哪些是亲本具有的性状组合 哪些是亲本所没有的性状组合 子叶颜色 黄色种子绿色种子 315 101 416 108 32 140 比例近似 3 1 种子形状 圆粒种子皱粒种子 315 108 423 101 32 133 比例近似 3 1 一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢 对每一对相对性状单独分析 3 4 1 4 3 4 1 4 F2中四种性状类型出现的可能性各是多少 比值呢 9 16 9 3 3 1 3 16 3 16 1 16 将两对相对性状的遗传一并考虑 它们之间是什么关系呢 豌豆的子叶颜色和种子形状分别由一对遗传因子控制 黄色和绿色分别由Y和y控制 圆粒和皱粒分别由R和r控制 P的纯种黄色圆粒和纯种绿色皱粒的遗传因子组成是什么 孟德尔对自由组合现象的解释 YYRR黄色圆粒yyrr绿色皱粒 YR yr YyRr 黄色圆粒 P 亲本 配子 F1 F1分别可以产生哪几种雌配子 哪几种雄配子 比例如何 F1配子的形成 F1 YyRr F1配子 YR yR Yr yr 1 1 1 1 4种雌配子和4种雄配子受精结合方式有几种 YR YR YR YR Yr YR yR yr yR yR yR yR Yr Yr Yr Yr yr yr yr yr yR YR Yr yr Yr yr YYRR YyRR YYRr YyRr YyRr YyRr YyRR YYRr yyRR yyRr YYrr Yyrr YR yR YyRr yyRr Yyrr yyrr F2 1 F2中性状表现类型有哪几种 各种类型的比例是多少 2 遗传因子的组合形式有哪几种 各属于什么性状表现类型 3 在这些遗传因子的组合形式中有哪些是纯合子 哪些是杂合子 思考 两对相对性状的遗传中F2中4种性状表现类型和9种遗传因子的组合方式有什么规律 作业 P12二 拓展题 F2中性状表现类型及比例 黄色圆粒绿色圆粒黄色皱粒绿色皱粒 9 3 3 1 遗传因子的组合形式 黄色圆粒绿色圆粒黄色皱粒绿色皱粒 9 3 3 1 YYRR YYRr YyRR YyRr yyRR yyRr YYrr Yyrr yyrr 结论 黄色圆粒绿色圆粒黄色皱粒绿色皱粒 9 3 3 1 YYRR YYRr YyRR YyRr yyRR yyRr YYrr Yyrr yyrr 纯合子 YYRR yyRR YYrr yyrr 杂合子 YYRr YyRR YyRr yyRr Yyrr F2中4种性状表现类型和9种遗传因子组合方式的规律 F2的性状有22 4种 其比值分别是9 16 3 16 3 16 1 16 F2中遗传因子组合有32 9种其中黄色圆粒 YYRR 1 16 YYRr 2 16 YyRR 2 16 YyRr 4 16 绿色圆粒 yyRR 1 16 yyRr 2 16 黄色皱粒 YYrr 1 16 Yyrr 2 16 绿色皱粒 yyrr 1 16 请思考 为什么会出现不同性状间的自由组合 其根本的原因是非同源染色体上的非等位基因的自由组合 这其实就是基因的自由组合规律的实质 测交 孟德尔为了检验这种解释是否正确 也用了测交的方法检验 预期结果 黄圆 YyRr 绿皱 yyrr 配子 YRYryRyryr基因型 YyRrYyrryyRryyrr表现型 黄圆黄皱绿圆绿皱比例 1 1 1 1 实验结果与预期结果相符 说明孟德尔的解释是正确的 基因自由组合规律的内容 具有两对 或多对 相对性状的亲本杂交 F1 杂合体 产生配子时 等位基因随同源染色体的分离而分离 非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合 自由组合规律的意义 1 理论上为生物的多样性提供了依据 在有性生殖过程中 由于基因重组产生新基因型从而产生变异 是生物多样性的原因之一 2 实践上指导杂交育种工作 人们根据需要 把具有不同优良性状的两个亲本进行杂交 使两个亲本的优良性状组合到一起 选育优良品种 对比孟德尔的两个规律 区别 联系 成功原因 再发现 孟德尔成功的原因 1 选材 豌豆 3 统计学方法 4 科学设计试验程序 孟德尔遗传规律的再发现 表现型 基因型 等位基因 减数分裂 假设 进行有性生殖的生物以有丝分裂的方式产生两性生殖细胞 推理 从上一代到下一代 体细胞中染色体数目发生了什么变化 2N 2N 4N 2N 2N 4N 父方 母方 精子 卵细胞 受精卵 新个体 受精 推理 有丝分裂 推理错误 减数分裂的概念 减数分裂的过程 动画 减数分裂过程中DNA 染色体的变化 有丝分裂与减数分裂的区别 减数第一次分裂与第二次分裂的区别 讨论 1 什么是减数分裂 2 减数分裂与有丝分裂的区别是什么 减数分裂 是指原始生殖细胞中的染色体复制一次 而细胞连续分裂两次 结果形成的生殖细胞中只有原始生殖细胞一半的染色体的特殊的有丝分裂 分裂的细胞 有丝分裂 减数分裂 分生组织的细胞 原始的生殖细胞 分裂次数 只分裂一次 连续分裂两次 分裂后的细胞 体细胞 精子细胞或卵细胞 分裂前后细胞中染色体DNA 母细胞与子细胞完全相同 染色体 DNA的数目都减少了一半 范围特点结果 范围 凡是进行有性生殖的生物 在原始的生殖细胞 如动物的精原细胞或卵原细胞 发展为成熟的生殖细胞 精子或卵细胞 的过程中 特点 在整个减数分裂过程中 染色体只复制一次 而细胞连续分裂两次 结果 新产生的生殖细胞中的染色体数目 比原始的生殖细胞减少了一半 减数第一次分裂与减数第二次分裂区别 减数第一次分裂与减数第二次分裂区别 精子的形成过程 卵细胞的形成过程 精卵形成过程的异同点 图解 图解 几个概念 减I和减II的区别 同源染色体 指配对的两条染色体 形状和大小一般都相同 一条来自父方 一条来自母方 联会 指同源染色体两两配对 四分体 联会后的每对同源染色体上含有四条染色单体 叫做四分体 练习 练习一 例1 广东2002高考 同源染色体指A 一条染色体复制形成的两条染色体B 分别来自父亲和母亲的两条染色体C 形态特征大体相同的两条染色体D 减数分裂过程中联会的两条染色体例2下列关于四分体的叙述不正确的是 A 四分体出现在减数第一次分裂过程中B 每一个四分体包含有一对同源染色体的四条染色单体C 染色体的交叉互换发生在四分体时期D 经过复制的同源染色体都能形成四分体 精子的形成过程 返回 精子的形成过程 卵细胞的形成过程 二 卵细胞的形成过程 卵原细胞 2n 初级卵母细胞 2n 次级卵母细胞 n 第一极体 n 第二极体 n 卵细胞 n 第一次分裂 第二次分裂 仅发生于某些种 精卵生殖细胞形成过程的异同 精卵生殖细胞形成过程的异同 练习 有丝分裂与减数分裂的区别 下一页 练习二 例3 上海1996高考 雌蛙的卵巢中有初级卵母细胞6000个 从理论上计算 经减数分裂所生成的卵细胞和极体数分别是 A 6000和6000B 6000和18000C 6000和24000D 12000和12000 返回 减数分裂过程中染色体DNA的变化 下一页 减数分裂过程中染色体DNA的变化 变化曲线 卵细胞的形成 返回 练习 2n 4n 染色体数 DNA分子数 减数第一次分裂 减数第二次分裂 减数分裂过程中曲线图解 母本 高等动物 2N 父本 受精卵 2N 卵细胞 N 精子 N 减数分裂 减数分裂 有丝分裂 受精作用 2n 4n 染色体数 DNA分子数 减 1 减 2 减数分裂与受精作用 受精作用 新个体发育 练习三有关染色体 染色单体DNA 四分体 的计算 1 一个四分体 一对同源染色体 2条染色体 4条染色单体 4个DNA分子 2 四分体的数目 1 2体细胞 生殖细胞 同源染色体的对数 3 借助曲线计算DNA和染色体例4家兔的初级卵母细胞中有22个四分体 则其卵原细胞中染色体数为 A 11条B 11对C 不成对的22条D 44个例5 广东1998高考 初级精母细胞经过减数分裂 形成四个精子细胞 如果每个精子细胞的DNA相对含量为1C 则每个精母细胞和精原细胞的DNA相对含量分别是A 2C和4C B 4C和4C C 2C和2C D 4C和2C 返回 有丝分裂与减数分裂的区别 区分有丝分裂与减数分裂技巧 识图判断有丝分裂与减数分裂 判断方法 首先判断时期 如染色体无规律分布为前期 染色体排列在中央为中期 染色体移向两极为后期 其次判断分裂方式 图形识别 三看 练习 1 下列甲 乙 丙三图分别表示某个生物的三个正在进行分裂的细胞图 请回答 甲 乙 丙 A 图甲表示细胞正处于分裂期 产生的子细胞是细胞 B 图已表示细胞正处于分裂期 产生的子细胞是细胞 C 图丙表示细胞正处于分裂期 产生的子细胞是细胞 D 这三种细胞可同时存在于性蚊子的哪种器官中 减数第一次 后 次级卵母细胞 极体 有丝 后 体 减数第二次 后 第二极体 雌 卵巢 下一页 练习四 练习 广东1999高考 左图为细胞分裂某一时期的示意图 1 此细胞处于 分裂时期 此时有四分体 个 2 可以和1号染色体组成一个染色体组的是 染色体 3 此细胞全部染色体中有DNA分子 个 4 在此细胞分裂后的一个子细胞中 含有同源染色体 对 子细胞染色体的组合为 返回 基因在染色体上 第2章基因和染色体的关系 孟德尔的遗传定律中强调了遗传因子 基因 的变化 减数分裂中强调了染色体的变化 那它们有没有什么联系呢 问题探讨 孟德尔的豌豆杂交实验 高茎 矮茎 P F1 受精 配子 F1 配子 高茎 高茎 高茎 矮茎 F2 孟德尔的豌豆杂交实验 分离定律 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 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 将遗传因子换成同源染色体 把分离定律念一遍 由此你联想到什么 染色体与基因有一定的对应关系 遗传因子 与染色体 1 基因在杂交过程中保持完整性和独立性 染色体也具有相对稳定性 2 体细胞中基因是成对的 染色体也是成对的 3 体细胞中成对的基因一个来自父方一个来自母方 同源染色体也是 4 在形成配子时 非等位基因自由组合 非同源染色体也是自由组合 萨顿及其假说 美国细胞学家萨顿 W Sutton 1877 1916 在他的 遗传和染色体 1903年 一文中所概括的 父本和母本的染色体联合成对及它们在减数分裂中的分离构成孟德尔定律的基础 就是说 在雌雄配子形成和受精过程中 染色体的行为与孟德尔遗传因子 即基因 的行为是平行的 他推论 基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的 萨顿把细胞学和遗传学的资料结合起来 开创了细胞遗传学研究 运用了类比推理的方法 实验证据 摩尔根与他的果蝇 1926年发表 基因论 创立了现代遗传学的基因学说 实验证据 摩尔根与他的果蝇 P 红眼 雌 白眼 雄 XWXW XwY F1 红眼 雄雌 XWXwXWY 1XWXW 1XWXw 1XWY 1XwY F2 3红眼 雌雄 1白眼 雄 摩尔根首次把一个特定的基因 如决定果蝇眼睛颜色的基因 和一个特定的染色体联系起来 从而用实验证明染色体是基因的载体 基因在染色体上 实验证据 摩尔根与他的果蝇 新的疑问 人只有23对染色体 却有无数基因 基因与染色体可能有这种对应关系吗 孟德尔遗传规律的现代解释 分离规律在生物的体细胞中 控制同一性状的遗传因子成对存在 不相融合 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 在杂合子的细胞中 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时 等位基因会随着同源染色体的分开而分离 分别进入到两个配子中 独立地随配子传给后代 基因自由组合定律的实质 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 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 第3节伴性遗传 人类ABO血型的遗传 人类ABO血型系统是由复等位基因IA IB i控制的 IA IB为显性基因 i为隐性基因 其中IA和IB之间无显隐关系 或者说是共显性 一对父母的血型分别为B型和A型 他们生的第一个孩子是男孩 该男孩的血型是O型 推测这对父母的基因型是什么 如果这个孩子是女孩 血型是什么 动动脑 你的色觉正常吗 患者由于某些细胞色素系统具有某种缺陷 就有红色盲 绿色盲 红绿色盲 黄蓝色盲和全色盲之分 色盲 先天性的色觉障碍病症 失去正常人辨别某些颜色的能力 色盲症发现的小故事 抗维生素D佝偻病 患者由于对磷 钙吸收不良而导致骨发育障碍 患者常常表现为X型 O型 腿 骨骼发育畸形 如鸡胸 生长缓慢等症状 红绿色盲和抗维生素D佝偻病都是常见的人类遗传病 但红绿色盲患者男性远远多于女性 而抗维生素D佝偻病患者女性远远多于男性 为什么上述两种病在遗传表现上总是和性别相联系呢 我为什么是男孩 同是受精卵发育的个体 为什么有的发育成雌性 有的发育成雄性 我为什么是女孩 果蝇体细胞染色体 染色体 性染色体 常染色体 与性别决定有关的染色体 与性别决定无关的染色体 雄性 XY雌性 XX XY型性别决定 正常男性的染色体分组图 正常女性的染色体分组图 xy xx 思考题 象红绿色盲这种由于致病基因位于性染色体上 所以遗传常常与性别相关联的现象叫伴性遗传 为什么这些疾病 有的多发于男性 有的却多发于女性 伴性遗传还有哪些特点 P34页资料分析 人的正常色觉和红绿色盲 b 的基因型和表现型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 正常 正常 携带者 色盲 正常 色盲 表现型 基因型 女 男 性别 为什么红绿色盲男性患者远远多于女性患者 正常女性与男性色盲的婚配图解 XBXB XbY XBXb XBY XB Y Xb 女性正常男性色盲 亲代配子子代 女性携带者 1 1 男性正常 男性的色盲基因只能传给女儿 不能传给儿子 女性携带者与正常男性的婚配图解 XBXb XBY XBXB XBXb XBY XbY XB Xb XB Y 亲代配子子代 女性携带者 女性携带者 女性正常 男性色盲 男性正常 男性正常 1 1 1 1 男孩的色盲基因只能来自于母亲 这对夫妇生的一个男孩是色盲概率 1 2 思考 1 女性携带者与男性色盲婚配 XBXb XbY 配子 子代 XB Xb Xb Y XBXb XbXb XBY XbY 女性携带者 男性正常 女性色盲 男性色盲 1 1 1 1 女患父必患 女儿色盲父亲一定色盲 2 女性色盲与男性正常婚配 XbXb XBY 配子 子代 Xb XB Y XBXb XbY 女性携带者 男性色盲 1 1 母患子必患 母亲色盲儿子一定色盲 XbY XbY XBXb 男性的红绿色盲只能从母亲那里传来 以后只能传给女儿 不是从男性传递到男性 这种传递特点 在遗传学上叫做交叉遗传 位于X染色体上的隐性基因 红绿色盲 的遗传特点 1 交叉遗传 2 男性患者多于女性患者 一个色盲男孩的父母 外祖父母 祖母均正常 而祖父是色盲 那么 这个男孩的色盲基因是由谁传给他的 答案 由外祖母传给男孩 说明 一般的说 色盲基因是由男性通过他的女儿传给他的外孙 交叉遗传 特殊情况是女性携带者也可以把色盲基因通过她的女儿传给她的外孙 女性色盲 她的什么亲属一定患色盲 A 父亲和母亲B 儿子和女儿C 母亲和女儿D 父亲和儿子 答案 D 抗维生素D佝偻病 X显性伴性遗传 D 表现型 基因型 女 男 性别 XDXD XDXd XdXd XDY XdY 患病 正常 患病 发病轻 患病 正常 男性患者与正常女性结婚 后代发病情况 位于X染色体上的显性基因的遗传特点 2 部分女性患者 XDXd 病症较轻 1 女性患者多于男性患者 伴性遗传在实践中的应用 伴性遗传在生物界是普遍存在的 如血友病 芦花鸡羽毛上黑白相间的横斑条纹 以及雌雄异株植物 如杨 柳 中某些性状的遗传都是伴性遗传 生产实践中的应用 芦花鸡性别的判定 芦花鸡羽毛上黑白相间的横斑条纹 芦花 是由Z染色体上显性基因B控制的 芦花雌鸡与非芦花雄鸡交配 Zb W zBzb zbw 芦花鸡非芦花鸡 配子 子代 ZB 从早期的雏鸡就可根据羽毛的特征区分雌性和雄性 性别决定和伴性遗传 一 性别决定 性染色体1 XY型 XY XX X Y X XX XY 2 ZW型 与XY型正好相反 二 伴性遗传 2 色盲的主要婚配方式 3 伴X隐性遗传的特点 1 概念 1 交叉遗传 2 男性患者多于女性患者 亲代 配子 子代 4 伴X显性遗传的特点 2 部分女性患者病症较轻 1 女性患者多于男性患者 三 伴性遗传在实践中的应用 1 人类精子染色体组成是 A 44条 XYB 22条 X或22条 YC 11对 X或11对 YD 22条 Y2 人的性别决定是在 A 胎儿形成时B 胎儿发育时C 形成受精卵时D 受精卵分裂时 B C 3 一对表现型正常的夫妇 其父亲均为色盲患者 他们所生的子女中 儿子患色盲的概率是 A 25 B 50 C 75 D 100 B 巩固练习 3 假若某一性状总是从父亲直接传给儿子 又从儿子直接传给孙子 那么这一性状是由什么决定的 A 由常染色体决定的B 由X染色体决定的C 由Y染色体决定的D 由性染色体决定的 C III3的基因型是 III2的可能基因型是 I中与男孩III3的红绿色盲基因有关的亲属的基因型是 与该男孩的亲属关系是 II中与男孩III3的红绿色盲基因有关亲属的基因型是 与该男孩的亲属关系是 3 IV1是色盲携带者的概率是 I II III IV 1 2 3 4 1 2 1 2 3 1 XbY XBXb XBXB或XBXb 例题 下图是某家系红绿色盲遗传图解 请据图回答 男性正常 女性正常 男性色盲 女性色盲 1 8 外祖母 XBXb 母亲 色盲症的发现 道尔顿发现色盲的小故事道尔顿在圣诞节前夕买了一件礼物 一双 棕灰色 的袜子 送给妈妈 妈妈却说 你买的这双樱桃红色的袜子 我怎么穿呢 道尔顿发现 只有弟弟与自己看法相同 其他人全说袜子是樱桃红色的 道尔顿经过分析和比较发现 原来自己和弟弟都是色盲 为此他写了篇论文 论色盲 成了第一个发现色盲症的人 也是第一个被发现的色盲症患者 后人为纪念他 又把色盲症叫道尔顿症 J Dalton1766 1844 子代 22对 XY 22对 XX 亲代 人的性别决定过程 1 1 男性的Y染色体传给谁 许多位于X染色体上的基因 在Y染色体上没有相应的等位基因 近年来 随着对性别研究的深入 科学家们发现Y染色体上的一个基因是性别决定基因 取名叫SRY基因 sexdeterminedregionofYchromosome 由于正常男性的Y染色体上都有SRY基因 因此能够形成睾丸并发育为男性 但是 有一些罕见的病例 如染色体组型为44 XY的患者 经检查 虽然有Y染色体存在 但是由于Y染色体上SRY基因缺失 则不能形成睾丸而表现为女性 由此可见 人的性别实际上是由性染色体上的基因决定的 但是在一般情况下 这与XX XY机制并不矛盾 男性患者与正常女性的婚配图解 XdXd XDY XDXd XdY Xd Y XD 女性正常男性患者 亲代配子子代 女性患者 1 1 男性正常 ZW型性别决定 ZW型性别决定方式正好与XY型正好相反 Z Z W zz zw 1 1 配子 子代 蛾类 蝶类 鸟类 鸡 鸭 鹅 的性别决定属于 ZW 型 正常色觉 26 红色盲 6 绿色盲 2 红绿色盲 Nothing 1 家系图中患病者是什么性别的 说明色盲遗传与什么有关 2 代中的1号是色盲患者 他将自己的色盲基因传给了 代中的几号 3 代1号是否将自己的色盲基因传给了 代2号 这说明红绿色盲基因位于X染色体上还是Y染色体上 4 为什么 代3号和5号有色盲基因而没有表现出色盲症 5 从图中看出 只有男性才表现为红绿色盲 对吗 有没有其他的情况 性别决定和伴性遗传 复习课 四 知识整合 2 性别决定的类型 XY型性别决定与ZW型性别决定 单倍体型的性别决定蜜蜂中的蜂皇与雄蜂交配后 产下的卵中有少数是未受精的 这些卵发育成为雄蜂 因此雄蜂没有父亲 但有外祖父 雄蜂是单倍体 n 具有16条染色体 而受精卵可以发育成为二倍体 2n 的雌蜂 具有32条染色体 雌蜂又分为蜂皇和工蜂 两者在形态和行为上有很大差异 这些不同是由于环境的影响 只吃二三天蜂皇浆的雌蜂发育成为终日忙碌而不育的工蜂 吃五天蜂皇浆的雌蜂发育成为具有生育能力的蜂皇 由此可见 蜂类的性别决定不仅与染色体数有关 而且也与环境有关 伴性遗传 2 类型及其特点 1 伴X染色体隐性遗传病的特点 致病基因及其等位基因只位于X染色体上 男性患者多于女性患者 具有交叉遗传现象 2 伴X染色体显性遗传病的特点 致病基因及其等位基因只位于X染色体上 女性患者多于男性患者 部分女性患者病症较轻 3 伴Y染色体遗传病的特点 患者全部为男性 致病基因父传子 子传孙 限雄遗传 2 研究伴性遗传注意的几个问题 1 常见的是色盲遗传和血友病遗传及果蝇的白眼 红眼遗传 2 书写时将基因写在性染色体的右上角 3 若伴性遗传和其它常染色体遗传同时出现 应将常染色体遗传的基因写在性染色体前 如白化色盲男性的基因型为 4 伴性遗传仍以基因分离规律为基础 只不过所研究的基因位于性染色体上 故表现它特有的规律 遗传方式与性别相联系 先定显或隐再断性或常 如果题目中给出一张某家族遗传系谱图 一般应该用什么方法来判断致病基因是否在常染色体上 或是伴性遗传 口诀 无中生有为隐性有中生无为显性隐性遗传看女病父子无病非伴性显性遗传看男病母女无病非伴性 1 4 3 第1节DNA是主要的遗传物质 亲代 雄体 减数分裂 精子 雌体 减数分裂 卵细胞 受精作用 受精卵 有丝分裂 子代 2N N 2N 2N 2N N 染色体在生物遗传中起着重要作用 1928年 英国的格里菲思用一种细菌 肺炎双球菌感染小鼠实验 R型菌 无毒 无荚膜 S型菌 有毒 有荚膜 DNA是遗传物质的证据 一 格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验 S型细胞 R型细胞 光滑Smooth 粗糙rough 有多糖类的荚膜 无多糖类的荚膜 有毒性 可致死 无毒性 菌落 菌体 毒性 实验结论 已经被加热杀死的S型细菌中 必然含有某种促成这一转化的活性物质 转化因子 提出问题 实验方案 2 分别与R型细菌混合培养 观察其后代是否有S型细菌出现 1 从活的S型细菌中分离 提取出各种成分 DNA 蛋白质和多糖等物质 DNA 蛋白质和其他物质谁是遗传物质 作出假设 实施方案验证预测 预期效果 DNA是遗传物质 只有加入S型菌的DNA才能使R型菌转变成S型菌 分析结论 实验材料 两种类型的肺炎双球菌 R型和S型 实验过程 多糖脂类蛋白质RNADNADNA水解物 分别与R型活细菌混合培养 RRRRRSR S型活细菌 RS 多数 少数 DNA的纯度越高 转化就越有效 二 艾弗里确定转化因子的实验 DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 DNA是转化因子 以上转化实验表明 DNA是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 实验结论 1 注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是 A R型肺炎双球菌B 加热杀死后的R型肺炎双球菌C 加热杀死后的S型肺炎双球菌D 加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合 D 练习 2 肺炎双球菌转化实验中 发现无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后 在小鼠体内找到了下列类型的细菌 A 无毒R型 有毒S型B 有毒R型 无毒S型C 有毒R型 有毒S型D 无毒R型 无毒S型 A 思考 你认为在证明DNA是遗传物质还是蛋白质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么 必须将蛋白质与DNA分开 单独 直接地观察它们的作用 才能确定究竟谁是遗传物质 三 噬菌体侵染细菌的实验 1 噬菌体的结构模式图 2 研究方法 同位素标记法 蛋白质的组成元素 DNA的组成元素 C H O N S C H O N P 标记32P 标记35S 标记噬菌体方法 在分别含有放射性同位素32P和35S的培养基中培养细菌 分别用上述细菌培养T2噬菌体 制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体 实验过程及结果 第一组实验 第二组实验 亲代噬菌体 35S标记蛋白质 32P标记DNA 寄主细胞内 无35S标记蛋白质 有32P标记DNA 子代噬菌体 外壳蛋白质无35S DNA有32P标记 实验结论 DNA分子具有连续性 是遗传物质 DNA是唯一的遗传物质吗 噬菌体侵染细菌实验的结论 DNA是噬菌体的遗传物质 蛋白质不是遗传物质 DNA是一种连续性的物质 RNA 核糖核酸 有些病毒 如烟草花叶病毒 它们不含有DNA 只含有RNA 在这种情况下 RNA就起着遗传物质的作用 3 DNA是主要遗传物质的证据 DNA 主要的遗传物质目前 已有充分的科学研究资料证明 绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的 例 病毒的遗传物质是 人的遗传物质是 A DNAB RNAC DNA和RNAD DNA或RNA D A 核酸是一切生物的遗传物质 核酸包括脱氧核糖核酸 DNA 和核糖核酸 RNA 绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的 因此DNA是主要的遗传物质 课堂小结 思考 通过这节课的学习 你们能总结出作为遗传物质应具备什么样的特点 分子结构具有相对的稳定性 能够自我复制 保持前后代的连续性 能通过指导蛋白质合成 控制生物性状 能产生可遗传的变异 B 2 注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是 A R型肺炎双球菌B 加热杀死后的R型肺炎双球菌C 加热杀死后的S型肺炎双球菌D 加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合 D 1 将有荚膜的S型肺炎链球菌注入到小白鼠体内会导致小白鼠因 而死亡 而无荚膜的R型细菌 但如果将R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合再注入到小白鼠体内则 此实验说明S型细菌体内存在着能使R型细菌转化成S型细菌的 经实验证明这种物质是 患败血症 小鼠正常 小鼠死亡 转化因子 DNA 二 填空题 2 前段时间印度洋爆发的地震和海啸中 对于难以辩认的遇难者的遗体 医务人员采用了什么技术 这一技术的根据是什么 DNA分子的结构 组成DNA的基本单位 脱氧核苷酸组成DNA的碱基 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 因此 脱氧核苷酸也有4种 1953年 美国生物学家沃森 J D Watson 1928 和英国物理学家克里克 F Crick 1916 2004 共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型 回眸历史 在生命的旋梯上 沃森和克里克 回眸历史 讨论1 沃森和克里克在构建DNA模型过程中 利用了他人的哪些经验和成果 又涉及到哪些学科的知识和方法 而这些 对你理解生物科学的发展以及和各学科的联系有什么启示 2 沃森和克里克在构建模型的过程中 出现过哪些错误 他们是如何对待和纠正这些错误的 3 沃森和克里克默契配合 发现DNA双螺旋结构的过程 作为科学家合作研究的典范 在科学界传为佳话 他们这种工作方式给予你哪些启示 X衍射技术是用X光透过物质的结晶体 使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术 这个方法可以用来推测晶体的分子排列 推算出DNA分子呈螺旋结构的结论 提供了决定性的实验依据 DNA的X射线衍射图 回眸历史 富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图 碱基互补配对原则 碱基之间一一对应的关系 A与T配对 G与C配对 A T之间形成2个氢键 C G之间形成3个氢键 DNA碱基互补配对情况图解 讨论2 1 DNA是由几条链构成的 它具有怎样的立体结构 2 DNA的基本骨架是由哪些物质组成的 它们分别位于DNA的什么部位呢 3 DNA中的碱基是如何配对的 它们位于DNA的什么部位 DNA的结构模式图 从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构 放大 DNA的空间结构 A A A T T T G G G G C C C A T C 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 碱基对 另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对 形成碱基对 且A只和T配对 C只和G配对 这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则 A T G C 氢键 A A A T T T G G G G C C C A T C 1 DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构 DNA分子的结构特点 A A A T T T G G G G C C C A T C 1 DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构 2 DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在外侧 构成基本骨架 碱基在内侧 DNA分子的结构特点 A A A T T T G G G G C C C A T C 你知道右图 结构中的哪个结构是稳定不变的哪个结构是千变万化的 两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的 你注意到了吗 两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的 DNA分子的特异性就体现在特定的碱基 对 排列顺序中 DNA分子的特性 多样性 DNA分子碱基对的排列顺序千变万化 一个最短的DNA分子也有4000个碱基对 可能的排列方式就有44000种 特异性 特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序 不同的生物 碱基对的数目可能不同 碱基对的排列顺序肯定不同 稳定性 2 DNA的立体结构特点 磷酸 脱氧核糖交替连接 构成基本骨架 碱基 2条链上的碱基通过氢键形成碱基对 3 内侧 2 外侧 1 由2条链按反向平行方式盘绕成双螺旋结构 答 DNA通过碱基对的排列顺序 即为脱氧核苷酸的排列顺序 储存大量的遗传信息 思考题 DNA是遗传物质 储存着大量的遗传信息 那么DNA是通过什么储存大量的遗传信息 DNA分子的结构小结 化学组成 基本组成单位 四种脱氧核苷酸 一分子含氮碱基 一分子脱氧核糖 一分子磷酸 空间结构 规则的双螺旋结构 两条脱氧核苷酸长链 碱基对 氢键 碱基互补配对原则 分子结构的多样性和特异性 碱基互补配对原则应用 设DNA一条链为1链 互补链为2链 根据碱基互补配对原则可知 A1 T2 A2 T1 G1 C2 G2 C1 则在DNA双链中 A T G C 可引申为 嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A G T C即A G T C 1 双链DNA分子中A T G C等于其中任何一条链的A T G C 双链DNA分子中 互补的两条链中A G T C互为倒数 双链DNA分子中 A T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A T占该链碱基总数的百分比 其中任何一条链A T是整个DNA分子A T的一半 同理 1 某双链DNA分子中 G占23 求A占多少 解析 因为DNA分子中 A G T C 所以 A 50 23 27 2 在DNA的一个单链中 A G T C 0 4 上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少 若DNA的一个单链中 A T G C 0 4 上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少 2 51 0 40 4 有关DNA中的碱基计算 3 某双链DNA分子中 A与T之和占整个DNA碱基总数的54 其中一条链上G占该链碱基总数的22 求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量 24 4 某DNA分子中A T占整个DNA分子碱基总数的34 其中一条链上的C占该链碱基总数的28 那么 对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少 38 5 在含有四种碱基的DNA区段中 有腺嘌呤a个 占该区段全部碱基的比例为b 则 b 0 5B b 0 5C 胞嘧啶为a 1 2b 1 D 胞嘧啶为b 1 2a 1 C 6 分析一个DNA分子时 发现30 的脱氧核苷酸含有A 由此可知 该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少 40 1 某双链DNA分子的碱基中 鸟嘌呤占30 则胸腺嘧啶为 2 一个DNA分子的碱基中 腺嘌呤占20 那么在含有100个碱基对的DNA分子中 胞嘧啶应是 3 DNA分子的一条单链中 A 20 T 22 求整个DNA分子中G 20 60个 29 练习 5 已知在DNA分子中的一条单链 A G T C m时 求 1 在另一互补链中这一比例是多少 1 m 2 这个比例关系在整个分子中又是多少 1 3 在另一互补链中这一比例是多少 n 4 这个比例在整个DNA分子中又是多少 n 当在一单链中 如果 A T G C n时 求 6 从某生物组织中提取DNA进行分析 其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46 又知DNA的一条链 H链 所含的碱基中28 是腺嘌呤 问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 26 24 14 11 A 基础知识简答 1 沃森和克里克于年提出了著名的模型 为合理地解释遗传物质的奠定了基础 2 DNA又称 组成它的基本单位是 由一分子 一分子 一分子组成 组成DNA的碱基共有种 符号表示为 脱氧核苷共有种 名称是 1953 DNA双螺旋 各种功能 脱氧核糖核酸 脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 4 ATGC 4 胞嘧啶脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 1 3 4 5 6 7 8 9 2 10 胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖核苷酸 碱基对 氢键 脱氧核苷酸链片段 DNA单链片段 写出图中1 10的名称 拓展题 你能根据碱基互补配对原则 推导出相关的数学公式吗 推导后 尝试进一步总结这些公式 从中概括出一些规律 A T G C A G T C A GT C 也可以写成以下形式 规律概括 在DNA双链中 任意两个不互补碱基之和 并为碱基总数的 A T C G A T C G A C T G A C T G 相等 50 DNA分子各种碱基的数量关系 在整个DNA分子中 A T G C A G T C A C T G A G T C 1 DNA分子的一条链中的A T 另一条链的T A 同理 G C C G 如果一条链中的 A T G C a 则另一条链中的 A T G C 比例也是a 如果一条链中的 A G T C b 则另一条链中 A G T C 的比例是1 b 两个非配对碱基之和占碱基总数的50 即A C T G 50 A G T C 50 在DNA分子中一条链中A T的和占该链碱基比率等于另一条链中A T的和占该链碱基比率 还等于双链DNA分子中A T的和占整个DNA分子的碱基比率 即 A1 T1 A2 T2 总 A T 同理 G1 C1 G2 C2 总 G C 第三节DNA的复制 一 对DNA分子复制的推测 沃森和克里克的推测 假说 复制时 DNA的双螺旋解开 互补的碱基间氢键断裂分开的两条链作为模板 以碱基互补配对的原则合成新的一条链 二 DNA半保留复制的实验证据 要分析DNA的复制究竟是半保留复制的还是全保留的 就需要区分亲代与子代的DNA 1958年 科学家 运用同位素示踪技术 以大肠杆菌为实验材料 设计了一个巧妙的实验 二 DNA半保留复制的实验证据 15N 15N DNA重链DNA 14N 14N DNA轻链DNA 15N 14N DNA中链DNA 科学家推测 如果DNA是以半保留的方式复制的 那么离心后应该出现三条DNA带 重带 最靠近试管底部 杂交带 位置居中 轻带 试管上部 实验的结果预期的结果一致 说明克里克等所做的假设正确 复制方式是半保留复制 练习 由15N标记细菌的DNA 然后又将14N来供给这种细菌 于是该细菌便用14N来合成DNA 假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体 它们DNA中的含14N的链与15N的链的比例是 A 4 1B 2 1C 1 1D 3 1 A 在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌 其DNA分子均为14N DNA 对照 在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌 其DNA分子均为15N DNA 亲代 将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上 再连续繁殖两代 I和II 用离心的方法分离得到的结果如下表所示 请分析 1 由实验结果可以推出第一代 I 细菌DNA分子中一条链是 另一条链是 2 中链含有氮元素是 3 将第一代 I 转移到含15N的培养基上繁殖一代 将所得到的细菌的DNA用同样方法分离 那么得到的轻中重链情况是 4 上述实验表明DNA分子复制的特点是 15N母链 14N新链 15N和14N 1 2中链 1 2重链 半保留复制 1958年Meselson Stahl的实验 三 复制的过程 1 复制的条件 1956年 美 康贝尔 4种脱氧核苷酸 Mg2 DNA聚合酶 DNA分子片段 ATP DNA人工合成系统 复制时需要模板 DNA两条链原料 4种游离的脱氧核苷酸能量 ATP酶 解旋酶和DNA聚合酶等 2 复制的时间 有丝分裂的间期减数第一次分裂前的间期 3 复制的场所 4 复制的特点 5 复制的方式 主要在细胞核内 边解旋边复制 半保留复制 6 DNA分子准确的保证 独特的双螺旋结构提供精确模板碱基互补配对保证准确复制 三 DNA复制的过程 解旋 在解旋酶的作用下 双链螺旋的DNA打开氢键 解开成为两条单链 每条单链均作为模板合成新的DNA 合成 以二条母链为模板 四种脱氧核苷酸为原料 按碱基互补配对原则合成为二条新的子链 复旋 一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子 DNA分子复制的意义DNA分子的半保留复制 使子代DNA与亲代DNA具有完全相同的脱氧核苷酸排列顺序 遗传信息稳定地从亲代传给子代 保持了遗传信息的连续性 DNA分子的半保留复制 并不意味着复制时毫无差错 否则 自然界便没有了变异 生物界就不会向前发展 DNA复制的计算 1 计算产生子代DNA数 2 4 8 2NN为复制的次数 2 子代DNA分子中含有原来最初亲代DNA链的DNA分子数 以及它占总DNA分子数的比例 2个 1 2N 1 3 最初亲代的链占全部子代DNA总链数的比例 1 2N 第4节基因是有遗传效应的DNA片段 想一想 基因 DNA吗 基因和DNA有什么关系呢 一 用实例说明基因与DNA的关系 1 大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子 长度约为4700000个碱基对 在DNA分子上分布着4400个基因 每个基因的平均长度约为1