遗传学(第二版)刘庆昌 重点全套

遗传学(第二版)刘庆昌重点整理全套绪论Heredity(遗传)亲代与子代(上下代）之间相似的现象遗传的特点：相对稳定性、保守性。Variation(变异)亲代与子代之间以及子代个体之间的差异。变异的特点：普遍性和绝对性。分为可遗传的变异（hereditablevariation），和不可遗传的变异（non-hereditablevariation）,变异的多态性（polymorphismofvariation）。Evolution(进化)生物体在生命繁衍进程中，一代一代繁殖，通过遗传把物种特性传递下去。但不可避免地遭受自然和人为的干涉，即遗传—变异—选择（淘汰坏的，保留好的），后代优于亲代，称为进化。进化的两种方式：渐变式：积累变异成为新类型（continualvariation），如适应性进化。跃变式：染色体加倍成为新物种，如倍性育种和基因工程育种。遗传与变异的关系遗传与变异是矛盾对立统一的两个方面。即遗传是相对的，保守的；变异是绝对的，进步的；变异受遗传控制,不是任意变更的。具体如下：★遗传与变异同时存在于生物的繁殖过程中，二者之间相互对立、又相互联系，构成生物的一对矛盾。每一代传递既有遗传又有变异，生物就是在这种矛盾的斗争中不断向前发展。选择所需要的变异，从而发展成为生产和生活中所需要的品种。因此，遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大要素。3、遗传、变异与进化的关系生物进化就是环境条件（选择条件）对生物变异进行自然选择，在自然选择中得以保存的变异传递给子代（遗传），变异逐代积累导致物种演变，产生新物种。动、植物和微生物新品种选育（育种）实际上是一种人工进化过程，只是以选择强度更大的人工选择代替了自然选择，其选择的条件是育种者的要求。摩尔根创立基因学说克里克提出的“中心法则”。HumanGenomeProject(HGP)Epigenetics表观遗传学1.概念：基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型。2.特征:(1)可遗传；(2)可逆性；(3)DNA不变3.表观遗传学的现象：(1)DNA甲基化(2)组蛋白修饰(3)MicroRNA(4)Genomicimprinting(5)休眠转座子激活…第一章Cytogenetics细胞遗传学Plasmamembrane（细胞质膜）Cytoplasm(细胞质）Nucleoid（拟核）Plasmid（质粒）Prokaryote（原核生物）线粒体mitochondria叶绿体chloroplast内质网TheEndoplasmicReticulm(ER)核糖体ribosomeChromatinandChromosome(染色质和染色体)染色体是遗传物质的主要载体核小体是染色质的基本结构单位Euchromatin（常染色质）是指间期细胞核内染色较浅、低度折叠压缩的染色质，是染色质中转录活跃部位，因此又称为活性染色质，处于常染色质状态是基因转录的必要条件。Heterochromatin（异染色质）是指间期细胞核内染色很深、压缩程度高,处于凝集状态的染色质，无转录活性，因此也叫非活性染色质。MorphologyofChromosome(染色体形态)中间着丝点染色体（MetacentricChromosome）近中着丝点染色体(Sub-metacentricchro）近端着丝点染色体(Acrocentricchro）顶端着丝点染色体（Telocentricchro）同源染色体（Homologouschromosome）在生物体细胞内，具有形态和结构相同的一对染色体,且含有相同的基因位点；★非同源染色体（non-homologouschromosome）一对染色体与另一对形态结构不同的染色体之间，互称为非同源染色体，也叫异源染色体,含有不同的基因位点。核型分析（Analysisofkaryotype）。Amitosis（无丝分裂）Mitosis（有丝分裂）细胞周期（Cellcycle）指细胞从前一次分裂结束到下一次分裂终了所经历的时期，一个完整的细胞周期包括分裂间期（Interphase）和分裂期两个阶段。Mitosis（有丝分裂）前期(prophase)中期(metaphase)后期(anaphase)末期(telophase)Meiosis（减数分裂）第一次分裂是减数的；第二次分裂是不减数的。第一次分裂复杂，时间长；第二次分裂跟一般的有丝分裂一样。同源染色体(homologouschromosome)在二倍体生物中，每对染色体的两个成员中一个来自父方，一个来自母方，其形态大小相同的染色体称为同源染色体。★非同源染色体(nonhomologouschromosome)不属于同一对的染色体称为非同源染色体。★联会(synapsis)同源染色体的两个成员侧向连接，像拉链一样地并排配对称为联会。联会始于偶线期，终止在双线期。减数分裂的特点1、具有一定的时空性，也就是说它仅在一定的发育阶段，在生殖细胞中进行。2、减数分裂经第一次分裂后染色体数目减半，所以减数分裂的产物是单倍体。3、前期长而复杂，同源染色体经历了配对（联会）、交换过程，使遗传物质进行了重组。4、每个细胞遗传信息的组合是不同的。无性生殖（Asexualreproduction)母体直接产生子代的繁殖方式。有性生殖（Sexualreproduction)生物体在于特定部位产生雌雄配子，两种配子受精结合成合子，由合子进一步分裂，分化，生长形成新的个体的繁殖方式。生活周期是指从合子到成熟个体，再到死亡所经历的一系列发育阶段，包括孢子体世代和配子体世代。1.孢子体世代（sporophytegeneration）有性生殖动植物从受精合子发育为一个成熟的个体，在此过程中，无配子形成和受精发生。也称为无性世代。2.配子体世代（gametophyticgeneration）孢子体经过发育，某些细胞和组织将产生雌雄配子或雌雄配子体，配子经受精作用形成合子的过程。也称为有性世代。第二章DNA作为主要遗传物质DNA作为遗传信息载体核酸(Nucleicacid)是一类重要的生物大分子，在生物体内负责生命信息的储存和传递。DNA双螺旋结构模型是分子（生物学）遗传学诞生的标志。★DNA分子双螺旋结构模型要点(1)两条多核苷酸链以右手螺旋的形式，彼此以一定的空间距离，平行地环绕于同一轴上，很象一个扭曲起来的梯子。(2)两条多核苷酸链走向为反向平行。即一条链磷酸二脂键为5’－3’方向，而另一条为3’－5’方向，二者刚好相反。(3)每条长链的内侧是扁平的碱基，碱基一方面与脱氧核糖相联系，另一方面通过氢键(hydrogenbond)与它互补的碱基相联系，相互层叠宛如一级一级的梯子横档。互补碱基对A与T之间形成两对氢键，而C与G之间形成三对氢键。(4)上下碱基对之间的距离为3.4Å。每个螺旋为34Å(3.4nm)长，刚好含有10个碱基对，其直径约为20Å。(5)在双螺旋分子的表面大沟(majorgroove)和小沟(minorgroove)交替出现。DNA复制的明显方式——半保留复制（semiconservativereplication）。是遗传信息能准确传递的保证,是物种稳定性的分子基础。DNA分子的结构特点和DNA功能结构特点稳定性：主链：磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。碱基对：严格遵循碱基配对原则。多样性：碱基个数、排列顺序不同。特异性：每个DNA分子独一无二。功能DNA具有基因的所有属性，基因也就是DNA的一个片段。DNA的基本功能是作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，它是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础。DNA复制（Replication）是指以原来的DNA分子为模板合成相同分子的过程，遗传信息通过亲代DNA分子的复制传递给子代。解链酶(helicase)解开DNA双链中氢键，消耗ATP单链结合蛋白（single-strandedDNA-bindingprotein）与单链DNA结合，保持模板处于单链状态，保护复制中的DNA单链不被核酸酶降解DNA拓扑异构酶（topoisomerase)引物酶(primase)DNA聚合酶（DNApolymerase)DNA连接酶(DNAligase)复制起始点(origin,ori):DNA复制开始的特定位点。原核生物只有一个复制起始点；真核生物染色体DNA有多个复制起始点，同时形成多个复制单位，两个起始点之间的DNA片段称为复制子(replicon)。复制叉(replicationfork)双向复制(bidirectionalreplication)原核生物从一个固定的起始点开始，同时向两个方向进行，称为双向复制。用电子显微镜看到了DNA复制过程中出现一些不连续片段，这些不连续片段只存在与DNA复制叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为冈崎片段。复制有终止信号polⅠ5′→3′外切酶活性水解引物polⅠ聚合活性填补空隙DNA连接酶连接缺口。★真核生物DNA合成的特点1、DNA合成发生的时间：仅为细胞周期的S期。2、真核生物DNA聚合酶多(种类,拷贝数)3、复制的起始点为多起点。4、合成所需的RNA引物和冈崎片断都比原核生物的短。5、核小体的复制。6、染色体端粒的复制。端粒的合成是在端粒酶作用下完成★真核生物染色体为线状，存在端粒1、防止染色体末端为DNA酶酶切；2、防止染色体末端与其它DNA分子的结合；3、使染色体末端在DNA复制过程中保持完整。信使RNA(messengerRNA，mRNA)转移RNA(transferRNA，tRNA)核糖体RNA(ribosomalRNA，rRNA)真核生物的核糖体，含有5S、5.8S、18S和28S4种rRNA和约80种蛋白质。原核生物含有5S,16S和23S三种种rRNA，占总RNA的80%（细胞）。转录（transcription）：以DNA为模板，在RNA聚合酶（RNApolymerase）的作用下合成mRNA，将遗传信息从DNA分子上转移到mRNA分子上，这一过程称为转录（transcription）。模板链用作RNA合成模板的链（templatestrand,antisensestrand）编码链互补于模板链的DNA链。（codingstrand,sensestrand）启动子（promoter）是位于结构基因5’端上游的一段特异的DNA序列，通常位于基因转录起点100bp范围内，是RNA聚合酶识别并结合形成转录复合物的部位。启动点:转录起始的第一个碱基;转录单位(transcriptionunit):由启动子到终止子的序列转录起始点(startpoint)为+1,起始点5’端的序列称为上游(upstream),起始点3’端的序列为下游(downstream).序列都约定俗成的写成从5’端向3’端顺式作用元件----真核生物Cis-regulatoryelement位于真核DNA转录起始点上游，与转录起始和调控有关的DNA序列。反式作用因子：直接或间接辨认、结合顺式作用元件的蛋白质。

原核生物与真核生物RNA转录的区别1.真核生物RNA的转录是在细胞核内，翻译在细胞质中进行；原核生物则在核区同时进行转录和翻译；2.真核生物一个mRNA只编码一个基因；原核生物一个mRNA编码多个基因；3.真核生物有RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等三种不同的酶；原核生物则只有一种RNA聚合酶；4.真核生物中转录的起始更复杂，RNA的合成需要转录因子的协助进行转录；原核生物则较为简单所有的遗传密码子都是由3个核苷酸组成的,所以可称三联体密码(tripletcode)简并性：一个氨基酸由二个或二个以上的三联体密码所决定的现象。起始密码子：AUGGUG;终止密码子:UAAUAGUGA翻译：以mRNA为模板指导蛋白质合成的过程多聚核糖体polyribosomeorpolysome中心法则阐述的基因两大基本属性：复制：DNA→DNA；表达：从DNA→mRNA→蛋白质；聚合酶链式反应(Polymerasechainreaction，PCR)PCR是在体外模拟体内DNA复制的过程，是一种在模板DNA、引物和4种脱氧核苷酸、Mg2+存在下合适的缓冲体系中的DNA聚合酶酶促反应，通过3个温度的反复循环实现。第三章TheLawofSegregation(分离规律)杂交（HybridizationorCross）在遗传分析中有意识地将两个基因型不同的亲本进行交配称杂交。★性状（TraitorCharacter）指生物体所表现出的形态特征和生理特性的总称。★单位性状（Unitcharacter）指某一具体的性状。★相对性状(RelativeorcontrastingCharacter)指同一单位性状在不同个体间所表现出来的相对差异，例如，豌豆花色的红花与白花。★表现型（Phenotype）简称表型，指生物个体表现出来的可观测的某一性状。表型是基因型与环境共同作用的结果。★基因型（Genotype）指代表个体不同遗传组成的基因组合类型。基因型不能用肉眼识别，只能通过基因的遗传行为来加以鉴别。★基因（Gene）是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。★基因座位（locus）基因在染色体上所处的位置。★等位基因（alleles）同源染色体上占据相同座位的两个不同形式的基因。★显性基因（dominantgene）在杂合状态下，能够表现其表型效应的基因，一般以大写字母表示。★隐性基因（Recessivegene）在杂合状态下不表现其表型效应的基因，一般用小写字母表示。★纯合体（Homozygote）基因座位上有两个相同的等位基因，就这个基因座而言，此个体称纯合体。★杂合体（heterozygote）基因座位上有两个不同的等位基因。★测交（testcross）杂交产生的子一代个体再与其隐性亲本的交配方式。(1).纯合基因型（homozygousgenotype）：成对的基因型相同。如CC、cc或称纯合体，纯质结合。(2).杂合基因型（heterozygousgenotype）：成对的基因不同。如Cc或称杂合体，为杂质结合。★分离现象的特点（1）不论正反交，F1代所有植株表现的性状一致，都只表现一个亲本的性状，另一亲本的性状则隐藏未现；（2）F1代自交的后代（F2代）出现性状分离，在F1代未表现的亲本性状在F2代出现。性状分离现象（Charactersegregation）F2代在F1代的基础上发生了性状分离，表现出了双亲的性状，这一现象叫分离现象。★RuleofSegregation(分离规律)(Mendel’sfirstlaw)(孟德尔第一定律)一对基因在杂合状态互不干扰，保持相互独立，在配子形成时，各自分配到不同的配子中去。正常情况下，配子分离比为1∶1，F2代基因型比是1∶2∶1，F2代表型比为3∶1。TheLawofIndependentAssortment(独立分配规律，自由组合规律)控制两对性状的两对等位基因，分别位于不同的同源染色体上。在减数分裂形成配子时，每对同源染色体上的每一对等位基因各自独立分离，而位于非同源染色体上的基因之间则自由组合。亲组合parentalcombination在杂交实验的后代中，与亲本的表现型一致的那些个体类型称为亲组合，或称为亲本组合。重组合recombination在杂交实验的后代中，与亲本的表现型不一致的那些个体类型称为重组合，或称为重新组合。X2测验基本公式：（注：O是实测值，E是理论值）df----自由度，等于n–1P>0.05说明“差异不显著”，P<0.05说明“差异显著”；如果P<0.01说明“差异极显著”。x2测验法不能用于百分比，如果遇到百分比应根据总数把他们化成频数，然后计算差数.完全显性completedominance：F1表现与亲本之一完全一样。共显性codominance如：人类血型ABO，MN；红细胞镰形和碟形；不完全显性imcompletedominance又称半显性semidominance，F1表现为双亲性状的中间型。显性转换reversalofdominance显性在不同的环境条件下发生转换的现象。复等位基因（multiplealleles）：指在同源染色体的相同位点上，存在三个或三个以上的等位基因。致死基因（lethalalleles），是指当其发挥作用时导致个体死亡的基因。包括显性致死基因（dominantlethalalleles）和隐性致死基因（recessivelethalalleles）。基因互作geneinteraction由于不同对基因间相互作用共同决定同一单位性状表现的遗传现象。★基因互作的两种情况：(1)基因内互作：指同一位点上等位基因的相互作用，为显性或不完全显性和隐性；2)基因间互作：指不同位点非等位基因相互作用共同控制一个性状，如上位性和下位性或抑制等。1)互补作用complementaryeffect当两对基因在显性纯合或杂合状态时，个体表现为一种性状，当两对基因中只有一对基因为显性或两对基因均为隐性时，个体表现为另一种性状，这种基因互作类型称为基因互补作用(complementaryeffect)。发生互补作用的基因称为互补基因（complementarygene）。(2)累加作用additiveeffect当两对或两对以上基因互作时，显性基因累积越多，个体性状表现越明显的现象，这种基因互作类型称为基因累加作用（additiveeffect）。(3)重叠作用duplicateeffect当两对或两对以上基因同时控制一种单位性状时，只要其中一对等位基因中存在显性基因，个体表现为显性性状，而两对基因均为隐性时，个体表现为隐性性状，这种这种基因互作类型称为基因重叠作用(4)上位作用epistaticeffect当两对基因同时控制一种单位性状时，其中一对基因对另一对基因表现具有遮盖作用，这种情形称为上位性（Epistasis），这种基因互作类型称为基因上位作用（epistaticeffect）。起遮盖作用的基因称为上位基因(epistaticgene)。如果起遮盖作用的基因是显性基因，则称为显性上位作用（dominaceepistasis）。如果起遮盖作用的基因是隐性基因，则称为隐性上位作用（recessiveepistasis）。(5)抑制作用inhibitingeffect当两对基因中某一对基因本身不控制性状的表现，但对另一对基因的表现具有抑制的作用，这种这种基因互作类型称为基因抑制作用（inhibitingeffect）。具有抑制作用的基因称为抑制基因（inhibitinggene）。多因一效multigeniceffect许多不同的基因影响一种性状发育的现象。或者一个性状的发育受许多不同基因影响的现象。一因多效pleiotropism一个基因影响许多性状发育的现象。第四章在杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁(linkage)遗传现象。★连锁遗传（Linkageinheritance）是指在同一同源染色体上的非等位基因连在一起而遗传的现象。♣相引相(couplingphase)遗传学上把两个显性性状连在一起遗传，而两个隐性性状连在一起遗传的杂交组合，称为相引相或相引组。♣相斥相(repulsionphase)遗传学上把一个显性性状与另一个隐性性状连在一起遗传，而一个隐性性状与另一个显性性状连在一起遗传的杂交组合，称为相斥相或相斥组。重组率(交换值)：重组型的配子百分数称为重组率。当两对基因为连锁遗传时，其重组率总是<50%。♥连锁遗传规律连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色体上的非等位基因间控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。♣完全连锁(Completelinkage)位于同源染色体上非等位基因之间未发生非姐妹染色单体之间的交换，则这两个非等位基因总是连接在一起而遗传的现象。♣不完全连锁（Incompletelinkage）位于同源染色体上连锁基因之间发生非姐妹染色单体间的交换，不仅形成两种亲型配子，同时形成两种重组型配子。1．交换：是指同源染色体的非姊妹染色单体间基因的互换，从而引起相应基因间的交换与重组。2．交换的过程：杂种减数分裂时期（前期I的粗线期）。相引相：Rf=1-2xF2双隐性个体数/F2总个体数相斥相：Rf=2xF2双隐性个体数/F2总个体数两基因间的距离越远，基因间的连锁强度越小，交换值就越大因间的相对距离，也称为遗传距离(geneticdistance)。以1%的重组率作为一个遗传距离单位/遗传单位，以厘摩（Centimorgan，cM）表示。基因定位（Genemapping）确定基因在染色体上的相对位置和排列次序。(一)、两点测验(two-pointtestcross)通过三次测验，获得三对基因两两间交换值、估计其遗传距离；每次测验两对基因间交换值；根据三个遗传距离推断三对基因间的排列次序。(二)、三点测验(three-pointtestcross)一次测验就考虑三对基因的差异，从而通过一次测验获得三对基因间的距离并确定其排列次序。♣两点测验：局限性1.工作量大，需要作三次杂交，三次测交；2.不能排除双交换的影响，准确性不够高。单交换：在三个连锁基因之间仅发生了一次交换。双交换：在三个连锁区段内，每个基因之间都分别要发生一次交换由于双交换实际上在两个区域均发生交换，所以在估算每个区域交换值时，都应加上双交换值，才能够正确地反映实际发生的交换频率。干扰(interference)，或干涉：

一个交换发生后，它往往会影响其邻近交换的发生。其结果是使实际双交换值不等于理论双交换值。符合系数(coefficientofcoincidence)也称为并发系数：用以衡量两次交换间相互影响的性质和程度。♣性染色体(Sexchromosome)在生物许多成对的染色体中直接与性别决定有关的一个或一对染色体。成对性染色体往往是异型的：形态、结构、大小、功能上都有所不同。♣常染色体(Autosome,A)除性染色体以外的所有同源染色体均为常染色体，都是同型的。★性连锁（sexlinkage）指性染色体上基因所控制的某些性状总是伴随性别而遗传的现象。这种遗传方式称伴性遗传（sex-linkedinheritance）。如色盲、A型血友病等就表现为性连锁遗传。♣限性遗传(sex-limitedinheritance)指位于Y/W染色体上基因所控制的性状，它们只在异配性别上表现出来的现象。♣位于Y/W染色体上的基因(限性遗传)：由于Y/W染色体仅在异配性别中出现，因此其上基因仅在异配性别中才可能表现，并且无论显性基因还是隐性基因都会得到表现。♣从性遗传(sex-controlledinheritance)：

也称为性影响遗传(sex-influencedinheritance)：控制性状的基因位于常染色体上，但其性状表现受个体性别影响的现象。例：秃头的遗传第五章基因（Gene）是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。★Promoter启动子指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列，它控制基因的转录起始过程。★Enhancer（增强子）指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。★编码区能编码出RNA的DNA片段，包括外显子（Exon）和内含子（Intron）。起始密码子：ATG终止密码子：TAG/TGA/TAA★间隔序列Intergenicsequence在两个基因的编码区之间存在一些不编码的核苷酸序列，被称为基因间的间隔序列。长度从1bp－kb不等。其主要特征：（1）不编码蛋白质；（2）有些区域具有调节功能，如目前比较流行的sRNA。★结构基因(Structuralgene)从功能上讲,能编码多肽链的基因称为结构基因。结构基因所使用的密码在整个生物界是统一的。结构基因的突变可导致特定蛋白质改变。★调控基因(Regulatorygene)调控基因是指可调节控制结构基因表达活性的基因,包括调节基因、操纵基因和启动基因等。★假基因(Pseudogene)假基因是指一类在物种进化过程中由于编码区的核苷酸序列发生致死性突变而导致不能表达功能性蛋白质的基因.★组成性基因(Constitutivegene)组成性基因指其表达不太受环境变动而变化的一类基因。其中某些基因表达产物是细胞或生物体整个生命过程中都持续需要而必不可少的，这类基因可称为看家基因(housekeepinggene)，如泛素基因，肌动蛋白基因等。★诱导性基因(Induciblegene)诱导性基因指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因。诱导因子主要包括光、温度、水分和盐害以及生物胁迫等★基因家族（Genefamily）指结构相似，功能相关的一组基因,由同一祖先进化而来。★基因超家族（Genesuperfamily）在结构上有不同程度的同源性，但功能不一定相同。如：免疫球蛋白基因超家族。★直源同源基因(orthologousgene)和并源同源基因(paralogousgene)它们是同源序列的两种类型，直源同源基因是指在不同物种中来自于共同祖先的基因。而并源同源基因是指在同一物种内由于基因复制而产生的同源基因。★突变(Mutation)指遗传物质内所发生的可遗传的变异。是自然界产生变异的主要来源，是生物进化的源泉。★基因突变(Genemutation)指染色体上某一基因位点内部发生了化学结构改变，与原来基因形成对性关系，又称点突变（Pointmutation），结果是原来的基因突变为它的等位基因之一。★突变体(Mutant)与野生型(Wildtype)突变体指携带突变基因并具有某种突变表型的细胞或个体称为突变型或突变体；野生型指存在于自然界中没有经过基因突变，具有正常生化代谢功能的遗传类型；★根据突变的起源分(Causesofmutation)1、自发突变(Spontaneousmutation)：由外界环境条件自然作用或生物体内DNA复制时错配等发生的突变；2、诱发突变(Inducedmutation)：在特设的诱变因素（物理、化学、生物等）诱发下发生的突变。★根据突变的表型特征分(PhenotypicCharacteristics)1、形态突变(Morphologicalmutation)：突变主要影响生物的形态结构，导致形态、大小、色泽等产生肉眼可识别变异的突变，也称可见突变（Visiblemutation）。2、生化突变(Biochemicalmutation)：突变主要影响生物的代谢过程，导致一个特定的生化功能的改变或丧失。最常见的是微生物的各种营养缺陷型。3、致死突变(Lethalmutation)：突变主要影响生活力，发生突变后会导致特定基因型个体死亡的基因突变。大多数致死突变都为隐性致死，突变后代中的隐性纯合体表现为致死的效应。致死基因（Lethalalleles）：指可以导致个体死亡的基因。包括以下两类：（1）隐性致死基因（Recessivelethalalleles）：只在隐性纯合时才能使个体死亡。（2）显性致死基因（Dominantlethalalleles）:在杂合体状态时即可导致个体死亡。因此，致死突变也相应分为以下四类即纯合显性致死突变、杂合显性致死突变、纯合隐性致死突变和伴性致死突变。4、条件致死突变(Conditionallethalmutation)指在一种条件下表现致死效应，但在另一种条件下能存活的突变。如细菌的某些温度敏感突变型在30℃左右可存活，但在42℃左右或低于30℃时就致死。5、失去功能的突变(Loss-of-functionmutation)（1）无效突变（Nullmutation）：完全丧失功能的突变；（2）渗漏突变（Leakymutation）：功能的失活不完全，仍保留了一些功能，但在杂合状态下不能产生足够多的野生型表型，这类突变称为渗漏突变。6、获得功能的突变(Gain-of-functionmutation)突变以后产生了某种新基因。如人的原发性红斑肢痛症是由于钠离子通道SCN9A基因的获得功能性突变所致。7、抗性突变(Resistantmutation)指突变细胞或生物体获得了对某种特殊抑制剂的抵抗能力。生物可以广泛产生对生物性和非生物性抑制物的抗性突变，包括动植物抗病虫性、细菌对抗生素的抗性等。(1)体细胞突变(somaticmutation)指体细胞发生的突变。其产生的突变体细胞，通常不能通过受精过程直接传递给后代。突变后的体细胞常会受到抑制或最终消失，因此，需及时与母体分离，通过无性繁殖再经有性繁殖传递给后代。“芽变”是体细胞突变的结果(2)生殖细胞突变(germinalmutation)或性细胞突变（Sexualmutation）。指发生在生殖细胞中的突变。生殖细胞基因突变，通过受精卵可将突变的遗传信息传给下一代(代代相传),即遗传性疾病。显性突变,即aa→Aa，可通过受精过程传递给后代，并立即表现出来。隐性突变，即AA→Aa，当代不表现，只有等到第二代突变基因处于纯合状态才能表现出来。性细胞的突变率高于体细胞，主要由于性细胞在减数分裂末期对外界环境条件的敏感性较大所致。突变率(Mutationrate)指在特定条件下，单位时间内(通常为一个世代)，生物体中某一基因发生突变的概率。突变频率（Mutationfrequency）：指突变体在一个世代群体中所占的比例。突变频率估算因生物生殖方式而不同。有性生殖生物:突变率＝突变型配子数占配子总数的百分数；无性繁殖细菌或单细胞生物:突变率＝在分裂一次过程中，突变细胞数占细胞总数的百分数。（1）正向突变(Forwardmutation)：由野生型基因突变为突变型基因；（2）反向突变(Reversemutation)：与正突变逆向的突变称为反向突变（突变型变为野生型）。一般正突变率（u）总是高于反向突变率（v）。复等位基因(multipleallele)：由同一基因位点经多方向突变产生的三个或三个以上的基因。植物自交不亲和性（Self-incompatibility）:指自花授粉不能受精结实，而植株间授粉却可能受精结实的现象。于基因突变的多方向性，在同一基因位点上可能出现多种等位基因形式。第九章★无性繁殖（Asexualreproduction）指通过营养体增殖产生后代的繁殖方式，其优点是能保持品种的优良特性、生长快。★有性繁殖（Sexualreproduction）指通过♀、♂结合产生的繁殖方式，其优点是可以产生大量种子和由此繁殖较多的种苗。大多数动植物都是进行有性生殖的。★近交(Inbreeding)指血缘关系较近的个体间的交配，近亲交配。近交可使原本是杂交繁殖的生物增加纯合性(homozygosity),从而提高遗传稳定性，但往往伴随严重的近交衰退现象(inbreedingdepression)。★杂交(crossingorhybridization)指亲缘关系较远，基因型不同的个体间的交配。可以使原本是自交或近交的生物增加杂合性（heterozygosity），产生杂种优势。一、近交的种类★自交（Selfing）指同一个体产生的雌雄配子彼此融合的交配方式，它是近交的极端形式，一般只出现在植物中（自花授粉植物），又称自花受粉或自体受精(self-fertilization)。★回交(Back-crossing)杂交子代和其任一亲本的杂交,包括亲子交配(parent-offspringmating)。★全同胞交配(Full-sibmating)相同亲本的后代个体间的交配，又叫姊妹交。★半同胞交配(Half-sibmating)仅有一个相同亲本的后代个体间的交配。★自花授粉植物(Self-pollinatedplant)天然杂交率低(1-4％)：如水稻、小麦、大豆、烟草等；★常异花授粉植物(Oftencross-pollinatedplant)天然杂交率常较高(5-20％)：如棉花、高粱等；★异花授粉植物(Cross-pollinatedplant）：天然杂交率高(>20-50％)如玉米、黑麦等，在自然状态下是自由传粉。★近交衰退（Inbreedingdepression）近交的一个重要的遗传效应就是近交衰退，表现为近交后代的生活力下降，产量和品质下降，适应能力减弱、或者出现一些畸形性状。★回交（Backcross）B:轮回亲本(recurrentparent)用来反复回交的亲本。A:非轮回亲本(non-recurrentparent)未被用来回交的亲本。B:轮回亲本(recurrentparent)用来反复回交的亲本。A:非轮回亲本(non-recurrentparent)未被用来回交的亲本。★纯系与纯系学说：纯系（Pureline），即：纯系是一个基因型纯合个体自交产生的后代，其后代群体的基因型也是纯一的。并认为：♣自花授粉植物天然混杂群体，可以(选择)分离出许多纯系。因此，在一个混杂群体内选择是有效的。♣纯系内个体间差异由环境影响造成，不能遗传。所以在纯系内继续选择是无效的。★杂种优势(Heterosis/Hybridvigor)是生物界的普遍现象，指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等方面优于双亲的现象。①.平均优势：以F1超过双亲平均数的%表示，也叫中亲优势(heterosisovermeanofparents)。②．超亲优势：F1超过双亲中最优亲本的杂种优势(Heterosisoverbetterofparents)③.对照优势：以F1超过生产对照品种的%表示。F2的衰退表现♣原因由于杂种F1具有很高杂合性，因此F2代必然出现性状分离和重组。♣F2代衰退现象与F1相比，F2代在生长势、生活力、抗逆性和产量等各方面均显著下降的现象。♣衰退表现①．亲本纯度越高，性状差异越大，F1优势越强,F2衰退就越严重。②．F2分离严重��个体间参差不齐，差异很大。♣显性假说内容：认为杂种优势是一种由于双亲的显性基因全部聚集在F1引起的互补作用。就单对基因而言，杂合显性等于纯合显性（Aa=AA）。一般，有利性状多由显性基因控制；不利性状多由隐性基因控制。★超显性假说（Overdominancehypothesis）超显性假说也称等位基因异质结合假说，认为双亲基因型异质结合所引起基因间互作导致杂种优势，等位基因间无显隐性关系，但杂合基因间的互作大于纯合基因间的作用。即Aa>AA作用。(说明异质等位基因的作用优于同质等位基因，可以解释杂种远远优于最好亲本的现象)★其它①.非等位基因互作（上位性）②.核质互作与杂种优势③.基因多态性与杂种优势④.基因网络系统与杂种优势三、杂种优势的固定：（一）无性繁殖法（二）无融合生殖法：不经过两性细胞融合，仅用无性胚或无性种子繁殖后代。（三）多倍体法：双二倍体由于“同源联会”，可使具有杂种优势的F1中来自双亲的全部杂合染色体加倍变成双二倍体。这样杂种以后各代即不再发生分离现象，而成为“不分离杂种”或“永久杂种”，那么其杂种优势可以常时间保持，不会再因分离而衰退。（四）平衡致死法：带有“易位”突变的配子，在纯合时会致死，所以可使一切同质结合（纯合）的个体自行死亡，而被自然淘汰，即产生“平衡致死效应”，故其后代全为异质结合体，永远保持杂合性，而获得所谓“永久杂种优势”。第十章一、细菌的特点及培养技术所有细菌都是比较小的单细胞生物。★大小（Size）长约1－2μm、宽约0.5μm；★结构(Structure)细胞壁、质膜、间体、核质体、核糖体、鞭毛；★遗传物质(Geneticmaterial)DNA主要以单个主染色体形式存在，不与组蛋白相结合，也不形成核小体，而是一个共价闭合的环状结构。此外，还含有一个或多个双链环状的DNA分子，即质粒；★繁殖速度快由于是无性分裂，生长速度快，周期短，20分钟一个世代。每个细胞在较短时间内(如一夜)能裂殖到107个子细胞��成为肉眼可见的菌落或克隆(clone)。★易培养简单的基本培养基即可培养。★易突变由于繁殖速度快，很易发生突变。①营养缺陷型（Auxotroph）丧失合成某种营养物质能力，不能在基本培养基上生长；可用不同的选择性培养基测知突变的特性。如细菌丧失了合成组氨酸的能力，则该细菌将不能在基本培养基上生长，但当加入组氨酸，该细菌就能生长，也称条件致死突变（Conditional–lethalmutation）。②抗性突变型如抗药性或抗感染性。例如：青霉素（penr）抗性突变。病毒的特点★体积微小需通过电子显微镜放大几万倍或几十万倍才能看到。自然界中病毒大小差别很大，从十几纳米到十几微米不等。★结构简单病毒不具备细胞结构，仅由蛋白质外壳包绕一团核酸组成。有些病毒还有一层包膜。核酸位于病毒核心部位，是决定病毒感染、增殖、遗传、变异的物质基础。一种病毒只含一种核酸，即DNA或RNA，这是生物界的独特现象。★不能独立繁殖不能在无生命的人工培养基中生长繁殖。由于病毒结构简单，不具备完成独立代谢活动的酶系统，仅含少数几种酶，因此必须在适合的活细胞中，依赖活细胞提供的酶系统、能量及养料等才能增殖。★通过复制进行繁殖病毒的繁殖是依靠其组成中的核酸（DNA或RNA）侵入宿主细胞内，以亲代病毒为模板，复制出大量相同的子代拷贝。★分布广泛按照病毒感染的宿主类型可分为动物病毒、植物病毒和菌类病毒三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性1、繁殖快,世代短。细菌20分钟一代，病毒一小时可繁殖上百个。2、易管理和化学分析。个体小，一个试管可装很多个体，易于获得足够的数量用于遗传分析。3、便于研究基因结构、功能及调控机制。细菌和病毒的遗传物质简单，易于进行基因定位、结构分析和分离。4、便于研究基因的突变和重组。裸露的DNA分子（有的病毒为RNA分子），容易受环境条件的影响而发生突变；单倍体生物，不存在显性掩盖隐性问题，隐性突变也能表现出来。细菌具有转化、转导和接合作用，可以进行精密的遗传分析。5、便于进行遗传操作。染色体结构简单，没有组蛋白和其它蛋白的结合，更宜于进行遗传工程的操作。6、可用作研究高等生物的简单模型。高等生物复杂，可用细菌来代替某种研究。一、噬菌体的结构★结构简单基本上是由一个蛋白质外壳和其中包含的核酸组成。★多样性的原因结构的多样性来源于组成其外壳的蛋白质种类以及其染色体类型和结构的差异。★两大类依据噬菌体DNA在宿主细胞内的特点，分为：①烈性噬菌体：T噬菌体系列（T1~T7）：溶菌酶裂解细菌②温和性噬菌体：具有溶源性的生活周期，即在噬菌体侵入后，细菌并不裂解一个细菌DNA与另一个细菌DNA的交换重组可以通过四种不同的方式来实现，即转化、接合、性导和转导★转化（Transformation）某些细菌(或其他生物)通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，并将此外源DNA片段通过重组整合到自己染色体组的过程。只有当整合的DNA片段产生新的表现型时，才能测知转化。★转化的机制转化的条件：细菌活跃摄取外源DNA分子；具备重组程序所必需的酶。感受态与感受态因子：♣感受态(Competence)指细菌能够从周围环境中吸收DNA分子进行转化的生理状态。♣感受态因子(Competencefactor)感受态主要受一类蛋白质(表面蛋白)影响，感受态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递到非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。供体（Donor）：在转化中提供遗传物质DNA的一方称为供体；受体（Receptor）：在转化中接受供体遗传物质的一方称为受体；转化的第一步是使供体DNA与受体细胞接触并发生相互作用①.结合（Binding）当细菌细胞处于感受态时，外源双链DNA分子可结合在受体细胞受体位点上，该过程是可逆的，可被DNAase降解掉。受体结合位点饱和后，将阻止其它双链DNA的结合。②.穿入(Penetration)稳定结合在受体位点上的双链供体DNA，由外切酶或DNA移位酶(translocase）降解其中一条链，并利用降解产生的能量，将另一DNA单条链拉进细胞中，该过程不可逆。③.联会（Synapsis）单链DNA进入后与其相应的受体DNA片段联会。④.整合（Integration）单链DNA与受体DNA对应位点的置换,从而稳定地渗入到受体DNA中。实际上就是一个遗传重组的过程。★接合（conjugation）在原核生物中，是指遗传物质从供体-“雄性”转移到受体-“雌性”的过程。特点：需通过细胞的直接接触。★性导（Sexduction）：指接合时由F’因子所携带的外源DNA转移到细菌染色体的过程。★转导（Transduction）：指以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质重组的过程，是细菌遗传物质传递和交换方式之一。★特点：以噬菌体为媒介，细菌的一段染色体被错误地包装在噬菌体的蛋白质外壳内，通过感染转移到另一个受体细胞内。感染细菌的能力决定于噬菌体的蛋白质外壳。第十一章★核遗传（NuclearInheritance）染色体基因组所控制的遗传现象和遗传规律。★细胞质遗传(CytoplasmicInheritance)由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律，也称为非孟德尔遗传，核外二、细胞质遗传的特点遗传，非染色体遗传等。（1）正交和反交的遗传表现不同；（2）遗传方式是非孟德尔式的。（3）通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换掉，但母本的细胞质基因及其所控制的性状仍不会消失；（4）由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。（5）在有性生殖过程中细胞质基因组控制的性状只能通过卵细胞传递给后代。★母性影响又称母性效应(Maternaleffect)和前定作用(predetermination)，指子代某一性状的表现由母体的核基因型或积累在卵子中的核基因产物所决定，而不受本身基因型的支配，从而导致子代表型与母本表型相同的现象。★母性影响与细胞质遗传的异同相同点：正反交结果不一致;不同点：细胞质性状的遗传表型是稳定的，受细胞质基因控制。母性影响的性状受核基因控制，有持久性的，也有短暂性的。★不育(sterility)一个个体不能产生有功能的配子（gamete）或不能产生在一定条件下能够存活的合子（zygote）的现象。★雄性不育（malesterility）植株不能产生正常的花药、花粉或雄配子的不育类型。雄性不育特征是雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉，但其雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实。根据雄性不育发生的遗传机制不同，又可分为核不育型、细胞质不育型和核－质互作不育型等。(一)核不育型是由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型。如：可育基因Ms��不育基因ms。(二)细胞质不育型是由细胞质基因所决定的雄性不育类型。(三)核质互作不育型由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型。下面简单介绍三系配套(三系两区制种法)：质核型不育性由于细胞质基因与核基因间的互作，故既可以找到保持系��不育性得到保持，也可找到相应恢复系��育性得到恢复，实现三系配套。1、第一区：是不育系和保持系繁殖区（隔离区），在此区交替种植不育系和保持系，二者在开花时，保持系给不育系提供花粉杂交，同时也自交，在保持系植株上收获保持系。2、第二区：制种区，（杂种制种隔离区）交替种植不育系和恢复系。恢复系给不育系提供花粉，生产杂交种，供大田使用。而恢复系植株自花授粉繁殖恢复系的种子。在实际生产中，由于作物种类不同，方法也大同小异，但必须有明显的杂种优势，才能值得配制三系。第十二章基因工程（GeneticEngineering)又称重组DNA技术，是指用人工的方法把生物的遗传物质在体外进行切割、拼接和重组，获得重组DNA分子，然后导入宿主细胞或个体，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译和表达，并使受体的遗传特性得到修饰或改变的过程。TheelementsofgeneticengineeringDonor,vectorandreceptor.CharacteristicsofgeneticEngineering♥Operationinthemolecularlevel♥Expressioninthecellularlevel♥Itisclonallypropagated,i.e.genecloning基因工程的内容：★IsolationorSynthesis从细胞和组织中分离DNA片段或人工合成目的基因DNA核苷酸片段；★Restrictionandligation目的基因与载体分别酶切后连接成重组DNA分子；★Transformation重组DNA分子转化受体细胞；★Selection筛选重组克隆★Detection鉴定基因表达与产物分离，以及进行受体目标性状的表型分析，最终获得理想的转基因个体或细胞。★限制性核酸内切酶（Restrictionendonuclease）在细菌中此酶的功能是降解外来DNA分子，以限制(restriction)或阻止病毒侵染。它能识别双链DNA分子中一段特异的核苷酸序列，并在特定的位置将双链DNA分子切断。★DNA连接酶（DNALigase）主要有两种，一是大肠杆菌DNA连接酶，另一是T4DNA连接酶。其主要作用是催化DNA中相邻的3’－OH和5’－磷酸基末端之间形成磷酸二酯键，从而把两段DNA连接起来，封闭DNA双链上的缺刻。★反转录酶（Reversetranscriptase）反转录酶是一类很独特的DNA聚合酶，它是以RNA为模板来指导DNA的合成，因此又称为依赖于RNA的DNA聚合酶。★载体（Vector）将外源DNA片段送入宿主细胞(hostcell)进行扩增或表达的运载工具称为载体。载体也是DNA分子。★载体的基本条件或特征如下：①具复制原点(ori)，在宿主细胞中不仅能独立地自我复制，而且能带动携带的外源DNA片段一起复制；②具有多克隆位点(multiplecloningsite,MCS)，而每一种酶的切点只有一个，用于克隆外源DNA片段。这些酶切位点不存在于复制原点或抗性选择标记基因内。③至少具有一个选择标记基因，使有或无载体的宿主细胞具有易鉴别的表型。④易从宿主细胞中回收。质粒(Plasmid)是细菌细胞内独立于细菌染色体而自然存在的、能自我复制、易分离和导入的环状双链DNA分子。三、基因的分离与鉴定方法：（一)从基因文库中分离目的基因；(二)T－DNATagging(标记）；(三)PCRamplification（扩增）；(四)图位克隆（Map-basedcloning）；(五)化学合成（SynthesisofGene）★基因转化的方法分子检测：西南北blotting基因诊断(geneticdiagnosis)是利用分子生物学及分子遗传的技术和原理，在DNA水平分析、鉴定遗传疾病所涉及基因的置换、缺失或插入等突变。如进行产前诊断，分析胎儿是否有遗传疾病。