基因和染色体的关系

生物必修二の複習提綱 By 24.k! 1 ?无性生殖和有性生殖与有丝分裂和减数分裂的关系 生殖是通过细胞分裂来实现的，细胞分裂是生殖的基础。 无性生殖主要是通过有丝分裂方式进行，有性生殖主要是通过减数分裂实现。 1） 生物：进行有性生殖的生物 部位：雄性：睾丸（睾丸的曲细精管） 雌性：卵巢 减数分裂 细胞：原始的生殖细胞（精原细胞、卵原细胞） 成熟生殖细胞（精子、卵细胞） 过程：染色体复制一次，细胞连续分裂两次 12 2 1 ? ?区分以下概念： 1 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 1234 134234 aa’b b’cc’dd’ abb’cc’dd’ 12 1=1=2=4=4DNA 2 项目 精子形成过程 卵细胞形成过程 生殖细胞的数目 4个精子 1个卵细胞 不同点 细胞质是否均分 均等分裂 不均等分裂 有无变形过程 有 无 相同点 染色体复制1次，细胞连续分裂2次，染色体数目减半 4 1 比较内容 减数分裂 有丝分裂 相染色体复制次数 一次 一次 同 有无纺锤丝的出现 有 有 点 细胞分裂次数 两次 一次 是否出现联会四分体 出现 不出现 非姐妹染色单体之间有无有 无 交叉互换 减数第一次分裂中期着丝点排列 分裂中期染色体着丝点排在赤道板两侧； 着丝点排列在赤道板上 列的位置 减数第二次分裂中期着丝点排列 在赤道板上 同源染色体分离 有 无 不 非同源染色体随机组合 有 无 同 点 着丝点分裂，染色单体分开 减数第二次分裂后期 后期 子细胞染色体数目 减半 不变 精细胞4个或卵细胞1个（极体3子细胞的名称和数目 体细胞2个 个） 染色体及DNA数量变化 2DNA 比较项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂 有丝分裂 2 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 间期 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期 间期 前期 中期 后期 末期 染色体数 2N N N 2N N 2N 4N 2N 染色单体数 0?4N 4N 2N 2N 0 0?4N 4N 0 DNA分子数 2a?4a 4a 2a 2a a 2a?4a 4a 2a 同源染色体对数 N 0 0 N 2N N 3DNA 4 1 非同源染色体的自由组合；非姐妹染色单体的交叉互换 1个精原细胞（初级精母细胞）?2种不同类型的精子 1个卵原细胞（初级卵母细胞）?1种类型的卵细胞 某种生物形成的精子的种类?2n n某种生物形成的卵细胞的种类?2 n?可以指同源染色体的对数，也可以指等位基因的对数。 23例如：人有23对同源染色体，通过减数分裂可形成的精子或卵细胞的种类为：2种。 （每一对同源染色体经减数分裂可形成2种类型的配子） 2 1精子与卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。 3 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 2 ：精卵细胞相互识别?精子的入侵?受精膜的形成?核融合 体内受精：如哺乳动物或人在输卵管 体外受精：如蛙和鱼在水中 3 对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都具有重要意义。 有性生殖是通过减数分裂过程实现的。减数分裂过程与生物的遗传和变异密切相关。 1 减?后期：同源染色体分离是基因分离规律的细胞学基础。 减?后期：非同源染色体自由组合是基因自由组合规律的细胞学基础。 减?前期（四分体时期）：同源染色体间非姐妹染色单体的交叉互换是基因的连锁互换的细胞学基础。 有丝分裂：由于有丝分裂能保持亲子代细胞遗传物质的稳定性，从而保持亲代与子代遗传性状的稳定性。而无性生殖的 特点是能保持亲本的遗传特性，因此，有丝分裂是无性生殖的细胞学基础。 2 细胞分裂间期（包括有丝分裂与减数分裂）：在DNA复制过程中可能发生基因突变。 减?后期：由于基因的自由组合而发生基因重组。 减?前期：由于非姐妹染色单体的交叉互换而发生基因重组。 减?、?后期：由于部分同源染色体或者染色体不分离从而形成不正常的配子。进而可以产生个别染色体数目增减的变 异。 有丝分裂后或末期：有丝分裂后期着丝点断裂，染色体数目加倍，如果在末期细胞由于某种原因不能一分为二，则形成 染色体加倍的细胞，由染色体加倍的细胞进而形成染色体加倍的植物。也就是发生染色体数目成倍增减的变异。 由末受精的配子如植物的花粉、动物的卵细胞直接发育为新的生物个体（单倍体）。也是发生了染色体数目成倍增减的 变异。 1．时间：1903年，美国遗传学家萨顿在研究蝗虫的精子和卵细胞形成过程时提出。 2．实验材料：蝗虫，体细胞有24条染色体，生殖细胞有12条染色体。 3．假说内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。即基因在染色体上。 4．假说依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。主要体现在以下几个方面： 1）基因在杂交过程中保持完整性和独立性。染色体在配子的形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。 2）在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的。在配子中成对的基因只有一个，同样，成对的染色体也只有一条。 3）体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此。 4）非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。 5．研究方法：类比推理方法，将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染 色体的假说。 但要注意类比推理获得的结论不一定正确，必须要用实验证明。 4 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 1．细胞内的染色体及其遗传特点 （1）细胞内的染色体 同源染色体：形状和大小一般都相同（性染色体X、Y 不同），一条来 按形态 自父方，一条来自母方的两条染色体。 非同源染色体：形状和大小不相同的两条染色体 常染色体：与性别决定无关的染色体 按与性别关系 决定 性染色体 性别 基因 伴性遗传 说明： ?雌雄异体的生物中，与性别决定有关的染色体称为性染色体，如果蝇的X、Y染色体；与性别决定无关的染色体称为常染色体，如果蝇的?、?、?染色体。 ?在遗传分析图解的书写过程中，常染色体上基因不需标明其位于常染色体上，性染色体上基因须将性染色体及其上基因 WBb 一同写出，如X Y。一般常染色体上的基因写在前，性染色体的写在后，如AaXX?摩尔根用什么方法测定基因在染色体上的位置？ 用交配实验确定连锁的程度，可以用来测量染色体上基因间的距离。 3．实验结论：一条染色体上有许多基因，而且基因在染色体上呈线性排列。 4．现代分子生物学技术能够用特定的分子，与染色体的某一个基因结合，这个分子又能被带有荧光标记的物质识别，通过 荧光显示，就可以知道基因在染色体上的位置。 1．基因的分离定律的实质：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。 2．基因的自由组合定律的实质：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。 1．概念：一般指雌雄异体的生物决定性别的方式。?、?异体的生物才有性别 2．染色体类型：常染色体：多对，与性别决定无关。 性染色体：一般为一对，决定性别。 1．概念：性染色体上的基因控制的性状遗传总是和性别相关联。 2．实例： 1）伴X隐性遗传 ?实例：人类红绿色盲、血友病、果蝇的白眼遗传 ?人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型 b色盲基因是只位于X染色体上的隐性基因（X） b男性只要在X染色体上有隐性基因（X）就患病 女性 男性 BBBbbbBb基因型 XX XX XX XY XY 表现型 正常 正常（携带者） 色盲 正常 色盲 ?人类红绿色盲的主要遗传方式 婚配方式 子代表现型和基因型 子代发病率 5 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 女性正常与男性色盲 男性正常 女性携带者 bbBBBBXX?XY XY XX 无色盲 1 ： 1 男性色盲 男性正常 bBY XY X 女性携带者与男性正常 男性中色盲占1/2 女性正常 女性携带者 bBBXX?XY 女性中无色盲 bBB BXXXX 1：1：1：1 男性色盲 男性正常 bBY XY X 女性携带者与男性色盲 女性色盲 女性携带者 男女性中色盲均占1/2 bbBXX?XY bbbBXX XX 1：1：1：1 男性色盲 女性携带者 女性色盲与男性正常 男性全为色盲 bbBY XX XbbBX女性中无色盲 X?XY 1 ： 1 ?特点 ?具隔代交叉遗传现象。即男性色盲基因只能从母亲那里传来，然后只能传给自己的女儿。 ?患者中男多女少。 ?女患者的父亲及儿子一定是患者，即“女病，父子病”。 ?正常男性的母亲及女儿一定正常，即“男正，母女正”。 ?男患者的母亲及女儿至少为携带者。 ?典型系谱图 血友病为伴X染色体隐性遗传病。 2）伴X显性遗传 ?实例：抗维生素D佝偻病、钟摆型眼球震颤 ?婚配方式： 女患者×男正常 女正常×男患者 女携带者×男正常 女携带者×男患者 ?特点： ?具有连续遗传现象。 ?患者中女多男少。 ?男患者的母亲及女儿一定为患者，即“男病，母女病”。 ?正常女性的父亲及儿子一定正常，即“女正，父子正”。 ?女性患病，其父母至少有一方患病。 ?典型系谱图 6 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 3）伴Y遗传 ?实例：人类外耳道多毛症 ?特点： ?致病基因只位于Y染色体上，无显隐性之分，患者后代中男性全为患者，女性全正常，即“男全病，女全正”。 ?致病基因由父亲传给儿子，儿子传给孙子，具有世代连续性，也称限雄遗传。即“父传子，子传孙”。 ?典型系谱图 3．应用： ?有选择地鉴定后代性别 例如：芦花鸡羽毛有黑白相间的横斑纹由显性基因B决定，在生产上可根据早期雏鸡羽毛的特征区分雌雄，多养母鸡，多 得鸡蛋。如母鸡（芦花）×雄鸡（非芦花）?F1：芦花?、非芦花? ?推断后代的患病率，进行优生 例如，母（血友病）×父（正常）——进行性别鉴定，生女 母（即白化又血友病）×父（正常）?除进行性别鉴定生女外，还要进行基因鉴定 ?推断致病基因来源，指导实践 4．伴性遗传与遗传基本规律的关系 ?性染色体和常染色体的遗传都遵循基因的分离定律和自由组合定律。 ?常染色体上的基因决定的性状与性别无关，性染色体上的基因遗传表现出伴性遗传的特点。 5．伴性遗传有其特殊性 ?雌雄个体的性染色体组成不同，有同型（如XX或ZZ）和异型（如XY或ZW）两种形式。 ?有些基因只存在于X或Z染色体上，Y或W上无相应的等位基因，从而存在杂合子内（XbdY或ZW）单个隐性基因控制的性状也能体现。 ?Y或W染色体上携带的基因，在X或Z染色体上无相应的等位基因，只限于在相应性别的个体之间传递。 ?性状的遗传与性别相联系。在写表现型和统计后代比例时一定要与性别联系。 1．先确定是否为伴Y遗传 ?若患者全为男性，而且男性全为患者，女性都正常，正常的全为女性，则为伴Y遗传 ?若患者有男有女，则不是伴Y遗传。 2．确定是否为母系遗传 ?若女患者的子女全部患病，正常女性的子女全正常，即子女的表现型与母亲相同，为母系遗传。 ?若出现母亲患病，孩子有正常的，或孩子患病母亲正常，则不是母系遗传。 3．确定显、隐性关系 ?无病的双亲，所生的孩子中有患者，一定是隐性遗传病。 ?有病的双亲，所生的孩子中出现无病的，一定是显性遗传病。 4．确定是常染色体遗传还是伴X遗传 ?在已确定是隐性遗传的系谱中 若女患者的父亲和儿子都患病，则为伴X隐性遗传。 若女患者的父亲和儿子中有正常的，则为常染色体隐性遗传。 ?在已确定是显性遗传的系谱中 若男患者的母亲和女儿都患病，则为伴X显性遗传。 若男患者的母亲和女儿中有正常的，则为常染色体显性遗传。 遗传系谱图判断口诀 7 生物必修二の複習提綱 By 24.k! ?父子相传为伴Y，子女同母为母系； ? 无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子都病为伴性，父子有正非伴性（伴X）； ? 有中生无为显性，显性遗传看男病，母女都病为伴性，母女有正非伴性（伴X）。 一． 遗传物质的早期推测 （1）作为遗传物质所必须具备的条件： ?在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性； ?能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程； ?具有贮存大量遗传信息的潜在能力； ?结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生改变，而且改变后还能继续复制，并能遗传给后代。 （1）肺炎双球菌的转化实验 ?实验结论：加热杀死的S型细菌中含有某种促成R型细菌转化成S型细菌的活性物质——转化因子 ?实验结论：S型细菌体内只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质。 总结：DNA是转化因子，是遗传物质，而蛋白质不是。 因为艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定，他们将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中，结果发现：只有加入DNA，R型细胞才能够转化为S型细菌。 归纳：体内转化与体外转化实验的关系： 体内转化实验证明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。 （2）噬菌体侵染细菌实验 ?实验结论：DNA是遗传物质。 因为DNA进入了细菌体内复制，并复制合成自身的蛋白质。所以在子代噬菌体内，没有亲代噬菌体内蛋白质被标记 的元素。 ?实验结论比较 肺炎双球菌转化实验的结论：证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 噬菌体侵染细菌实验的结论：证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质没有进入细菌体内。 注意：两个实验都不能证明 DNA是主要的遗传物质。 ．． 三．RNA是遗传物质的实验证据 结果分析：烟草花叶病毒的RNA能自我复制，控制生物的遗传性状。 2．结论：RNA也是遗传物质 注意：病毒只含一种核酸即DNA或RNA，因此病毒根据所含核酸的不同，分为DNA病毒和RNA病毒。 总结：烟草花叶病毒侵染烟草的实验??进一步明确遗传物质是什么 RNA也可以是遗传物质。 四．生物的遗传物质 1．核酸具备上述4个条件，所以核酸才是生物体的遗传物质。核酸又分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。 ?具有细胞结构的生物（无论原核还是真核），其遗传物质是DNA。 ?不具有细胞结构的生物（病毒），多数：遗传物质是DNA，如T2噬菌体。 少数：遗传物质是RNA，如艾滋病病毒（HIV）、流感病毒、SARA病毒、肝炎病毒 2．生物界中绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。 3．染色体是DNA的主要载体 4．遗传物质控制蛋白质的合成，并由蛋白质表达遗传信息。 8 生物必修二の複習提綱 By 24.k! DNA分子的结构 1．基本组成元素：C、H、O、N、P 2．基本组成物质：脱氧核糖、磷酸、含氮碱基 3．基本组成单位：脱氧核苷酸（4种）即腺嘌呤脱氧核苷酸（A）、胸腺嘧啶脱氧核苷酸（T）、鸟嘌呤脱氧核苷酸（G）、 胞嘧啶脱氧核苷酸（C）。 4．化学结构：四种脱氧核苷酸聚合而成的脱氧核苷酸链 5．空间结构（DNA分子双螺旋结构的特点） 1）DNA分子由2条脱氧核苷酸链组成，2条链反向平行排列盘旋成规则的双螺旋结构。 分析说明： 2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧（主链），构成基本骨架；碱基排列在内侧（侧链）。 3）2条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，碱基配对遵循碱基互补配对原则。 碱基互补配对原则： A与T配对，G与C配对，碱基之间的这种一一对应的关系。 小结：DNA分子中数量关系 1个DNA中有2条脱氧核苷酸链 1个脱氧核苷酸分子中有1个磷酸、1个脱氧核糖、1个含氮碱基，即： 脱氧核苷酸数目=脱氧核糖数目=磷酸数目=含氮碱基数目 1个碱基对中有2个脱氧核苷酸、2个脱氧核糖、2个磷酸、2个含氮碱基 三、DNA分子的特性 1．稳定性：是指DNA分子双螺旋结构的相对稳定性。 与稳定性有关的因素有： ?从位置上看：主链在外，侧链在内。 ?从连接方式上看：主链中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。 2．多样性：DNA分子在碱基比率（A+T/G+C）和碱基对的排列顺序存在的差异。 注：DNA分子中碱基对（脱氧核苷酸）的排列顺序代表的是遗传信息 3．特异性：每种生物的DNA分子都有特定碱基比率和碱基序列，具有特定的功能。 DNA分子的多样性和特异性从分子水平上解释了生物体具有多样性和特异性的原因。 材料： ?同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同； ?每一种生物的DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变； ?几乎所有的DNA，无论种属来源如何，其腺嘌呤含量与胸腺嘧啶含量相同，即A=T，鸟嘌呤含量与胞嘧啶含量相同，即G=C，总的嘌呤含量与总的嘧啶含量相同，即A+G=C+T。 ?不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现为A+T/G+C的比值不同。 五．DNA分子中碱基数量计算 1．在双链DNA分子中 1）互补的两碱基数量相等，即A=T、G=C 2）两不互补的碱基和的比值相等（嘌呤碱之和等于所有的嘧啶碱之和），即A+G/C+T=A+C/G+T=1。可鉴定DNA分子是单链还是双链。若在一个DNA分子中，A+G/C+T?1，且A?T、C?G，说明此DNA为单链。若在一个DNA分子中，A+G/C+T=1， 且A=T、C=G，说明此DNA为双链。 3）任意两不互补碱基和占总碱基数的50%， A+G = T+C、A+C = T+G 2．在单链DNA分子中 9 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 1）一条链中的配对碱基不一定相等，即A1?T1、G1?C1、A2?T2、G2?C2（1、2代表DNA分子的两条链） 2）若一条链中A1+T1/C1+G1=a，则另一条链中A2+T2/C2+G2= a（对等关系） 若一条链中A1+G1/C1+T1=b，则另一条链中A2+G2/C2+T2=1/ b（倒数关系） 3．在双链DNA分子中，一条链上的A+T的和占该链碱基比率等于另一链上的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）%=（A+T）%，同理（G1+C1）%=（G2+C2）%=（G+C）% 一．对DNA分子复制的推测 1．在早期的研究中，科学家们提出了三个模型： 1）全保留复制模型：母链DNA分开，分别复制形成2条子链DNA，此后2条母链DNA彼此结合，恢复原状，新合成的2条 子链彼此互补结合形成1条新的双链DNA分子 2）半保留复制模型 3）弥散复制模型：亲代双链被切成双链片段，这些片段又可以作为新合成双链片段的，新、老双链片段又以某种方式 聚集成“杂种链” 2．沃森和克里克根据DNA分子的双螺旋结构和碱基特异性配对，提出了遗传物质自我复制的假说。 遗传物质自我复制假说的内容：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单 链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。 概念：半保留复制：由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作半保留复制。 二．DNA半保留复制的实验证据 实验预期：离心后出现三条带，实验结果与预期相同 实验结论：DNA复制方式为半保留复制 三．DNA分子复制的过程 1．概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。 2．时间：体细胞：有丝分裂间期 原始生殖细胞：减数第一次分裂的间期 3．场所：凡是细胞内有DNA的地方均可复制 真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 原核生物：核区、细胞质（如质粒的复制） 病毒：宿主细胞内 4．条件：模板：亲代DNA分子的2条链 原料：4种游离的脱氧核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶——氢键断开 DNA聚合酶——DNA聚合酶可以沿5′?3′的方向合成互补的新链等 （DNA复制所需要的酶有多种， DNA解旋酶、DNA聚合酶只是其中主要的两种。） 5．过程： DNA复制过程是边解旋边复制，大体分为四个阶段： ?解旋：复制开始时，DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开（部分双螺旋链解旋为2 条平行链），这个过程叫解旋。 ?合成：以解开的每一段母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的 作用下，各自合成与母链互补的一段子链。 10 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 说明：2条母链间是互补关系，2条子链间也是互补关系；新形成的子链与非模板链相同。 ?延伸：随着解旋的进行，新合成的子链不断延伸。 ?复旋：每条子链与对应的母链相盘绕，形成2个新的DNA分子。 6．特点 ?边解旋边复制（有什么优点？快，省时，而且可以多个位点同时进行复制） ?半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链（母链）即DNA=母链+子链 ?遵循碱基互补配对原则 7．结果：1个DNA分子形成了2个DNA分子 新复制出的2个子代DNA分子的去向：通过细胞分裂分配到2个子细胞中 8．意义： 遗传：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性 变异：复制出现差错，引起基因突变 四．有关DNA复制的计算 n1．复制n代后子代DNA的总数=2 n2．复制n后，含有亲代DNA链的子代DNA数永远是两个，则占子代DNA的比例为2/2。 3．计算DNA复制n代时需要多少原料：先计算出一个DNA含有的某种脱氧核苷酸个数为A，则复制n代后需要该种脱氧核 n苷酸=A×（2 -1） 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段 基因与DNA关系 ?基因是有遗传效应的DNA片段 ?每个DNA分子中含有许多个基因 ?DNA分子中存在不是基因的片段 2．总结 （1）基因的概念：基因是具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的结构单位和功能单位 （2）基因与脱氧核苷酸、遗传信息、DNA、染色体、蛋白质、生物性状之间的关系 ?染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 说明： ?与DNA的关系：是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA上有许多个基因。 ?与染色体的关系：染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列，并随染色体移动而移动。 ?与遗传信息的关系：?遗传信息是基因(或DNA)中的碱基（脱氧核苷酸）的排列顺序，并不是DNA分子上所有的脱氧核苷酸排列顺序。?对于某个基因来说，其中的碱基对数目、种类、排列顺序是固定不变的。?不同的基因之间碱基对的数 目、种类、排列顺序是各不相同的。这既保证了遗传信息的稳定性又保证了遗传信息的多样性。基因所在的DNA片段的两条链，只有一条携带遗传信息（有义链），DNA双链中的一条链对某个基因来说是有义链，而对另一个基因来说可能是不 携带遗传信息（反义链），转录时以基因为单位，以基因的有义链为模板。 ?与脱氧核苷酸的关系：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。 ?基因、染色体、蛋白质、性状的关系 ?与性状的关系：基因是控制性状的遗传物质的结构和功能单位，不同的基因控制不同的性状 ?与性状发育的关系：基因控制生物的性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。 ?核基因与质基因：按基因存在部位划分，染色体上的基因是核基因，线粒体和叶绿体中的基因是质基因。 一．基因的基本功能；传递和表达 11 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 1．传递：时期：生殖过程 方式：复制（实现遗传信息由亲代到子代的传递） 2表达：时期：个体发育 方式：通过转录和翻译控制蛋白质合成 二．遗传信息的转录 遗传物质DNA一般存在于细胞核中，而蛋白质的合成则只是在细胞质的核糖体上进行的，那么细胞核中的DNA是如何控制细胞质中的蛋白质的合成过程的？这可能有两个途径： 途径一：DNA从细胞核内出来直接控制核糖体对蛋白质的合成。 途径二：细胞核中的DNA所携带的遗传信息通过中间介质传递到细胞质中，间接指导蛋白质的合成。 1．RNA的结构和种类 基本组成单位：核糖核苷酸（4种） （1）化学组成 核糖 组成物质： 磷酸 碱基：A、U（RNA特有）、G、C （2）空间结构：单链结构 信使RNA（mRNA）：单链结构，携带遗传密码。 （3）种 类 转运RNA (tRNA)：三叶草结构，由一条RNA折叠围绕而成，运载特定氨基酸。 核糖体RNA(rRNA)：核糖体的组成成分，与蛋白质结合成核糖体 （4）DNA与RNA的比较 核酸 DNA RNA 项目 名称 脱氧核糖核酸 核糖核酸 主要存在于细胞核，少数位于细胞质的分布 主要位于细胞质，少数存在于细胞核 线粒体、叶绿体 基本组成单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 化嘌呤 腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G） 腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G） 碱基 学嘧啶 胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T） 胞嘧啶（C）尿嘧啶（U） 组 五碳糖 脱氧核糖 核糖 成 无机酸 磷酸 磷酸 空间结构 规则的双螺旋结构 通常呈单链结构 三类 信使RNA：转录遗传信息，翻译的模板 分类 通常只有一类 转运RNA：运输特定的氨基酸 核糖体RNA：核糖体的组成成分 产生途径 DNA复制、逆转录 转录、RNA复制 12 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 功能 遗传物质（生物体内无DNA时），辅助DNA主要遗传物质 完成功能（生物体内有DNA时） 贮存、传递和表达遗传信息 催化作用 相同点：?化学组成中都有磷酸及碱基A、C、G ?二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息 联系：RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA 2．遗传信息的转录 （1）概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成信使RNA的过程 （2）时间：个体生长发育的整个过程（在细胞的任何时间都可以进行） （3）场所：主要在细胞核 （4）条件： 模板：DNA的一条链 原料：4种核糖核苷酸 酶：解旋酶、RNA聚合酶 能量：ATP （5）配对原则：遵循碱基互补配对原则，G-C、C-G、A-U、T-A （6）过程：4个步骤 ?DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。 ?游离的核糖核苷酸与供转录的DNA的一条链上的碱基互补配对，两者以氢键结合 ?在RNA聚合酶的作用下，新合成的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA上 ?合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双链恢复 （7）产物：一个单链RNA（mRNA、tRNA、rRNA） （8）意义：使DNA上的遗传信息传递到mRNA 以DNA为模板转录RNA的图解 二、遗传信息的翻译 1．概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 2．时间：个体生长发育的整个过程（在细胞的任何时间都可以进行） 3．场所：细胞质的核糖体 4．条件： 模板：mRNA原料：20种氨基酸酶：能量：ATP 5．配对原则：遵循碱基互补配对原则，G-C、C-G、U-A、A-U 6．转运工具：转运RNA（tRNA） ? tRNA一般由75个核苷酸组成，相对分子质量较低。 ?tRNA比做翻译过程中的“译员”，它可以“认识”两种“文字”??mRNA上的密码子“文字”和氨基酸“文字”。 ?tRNA功能：一是转运氨基酸，二是识别密码子。 ? tRNA的3个与mRNA上的特定的三个碱基（密码子）配对的碱基叫反密码子 ? tRNA有61种，一种tRNA只能转运一种氨基酸。一种氨基酸可以对应一种或几种tRNA。 7．过程： ? mRNA合成后，通过核孔进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA上的反密码子为UAC，与mRNA的碱基AUG （密码子）互补配对，进入位点1。 ?携带某种氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。 13 生物必修二の複習提綱 By 24.k! ?甲硫氨酸与某种氨基酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。 ?核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。 8．产物：多肽链（从核糖体上脱离下来的多肽链，还要在相应的细胞器：内质网、高尔基体内加工，如盘曲、折叠、螺 旋，最后合成具有一定空间结构的蛋白质分子。） 9.意义：mRNA的碱基排列顺序决定氨基酸的排列顺序，遗传信息得以表达。 ?遗传信息与遗传密码 ?存在的位置不同：遗传信息存在于基因中，指基因（DNA）中的碱基排列顺序 遗传密码位于mRNA上，指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 ?作用不同：遗传信息决定氨基酸的排列顺序是间接作用 遗传密码直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序 ?密码子 ?概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。 ?位置：mRNA ?种类：64种 起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸 61种，编码氨基酸 普通密码子：59种，只编码氨基酸 终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG，不编码氨基酸只是终止信号 ?特点：?通用性：不同生物密码子基本相同，即公用一套密码子。说明生命有共同的起源。 ?简并性：大多数氨基酸都可以具有多个密码子。 ?不重叠：两个密码子间没有标点符号，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读 到终止信号。 ?方向性：在mRNA上按照一定方向进行读码。 ?反密码子 ?概念：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基。 ?位置：tRNA ?种类：61种，反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应。 ?特点：反密码子的3个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U。 ?在生物个体发育过程中，基因是选择性表达的。即：同一生物不同组织器官、细胞中所含的基因相同，但选择性表达的 基因不同，如胰岛素基因存在于肝细胞、脑细胞、胰岛B细胞等细胞中，但只在胰岛B细中表达，合成胰岛素。 ?原核生物与真核生物转录和翻译的场所和时间比较 原核生物的转录和翻译均在细胞质进行，两个过程常紧密偶联，同时发生。 真核生物的转录在细胞核，翻译在细胞质，先转录后翻译 ?DNA分子的复制、转录、翻译的比较 复制 转录 翻译 细胞分裂(有丝分裂和减时间 个体生长发育的整个过程 数第一次分裂)的间期 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体 模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA 14 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 酶(DNA解旋酶、DNA聚合条件 酶(RNA聚合酶等)、ATP 酶、ATP、tRNA 酶等)、ATP 一个单链RNA(mRNA、tRNA、产物 2个双链DNA 多肽链 rRNA) 分别进入2个子代DNA分恢复原样,与非模板链重新模板去向 分解成单个核苷酸 子中 绕成双螺旋结构 半保留 一个mRNA上结合多个核糖特点 边解旋边转录 边解旋边复制 体,顺次合成多条肽链 碱基配对 A-T、T-A、G-C、C-G A-U、T-A、G-C、C-D A-U、U-A、G-C、C-G 遗传信息的DNA?DNA DNA?mRNA mRNA?蛋白质 传递 使遗传信息从亲代传给子意义 表达遗传信息,使生物表现出各种性状 代 三．基因表达中相关数量计算 1．转录时形成的RNA分子中的碱基数目是基因中碱基数目的1/2 2．翻译过程中，蛋白质中氨基酸数目=tRNA数目=1/3mRNA碱基数目=1/6DNA碱基数目 3．计算中“最多”和“最少”的分析 （1）翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。 （2）基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。 （3）在回答有关问题时，应加上最多或最少等字 如，mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。 ?中心法则的5条信息传递都遵循碱基互补配对原则 DNA复制、RNA复制、转录、翻译、逆转录 中心法则的意义 ?是对遗传信息的传递过程的 ?是对DNA基本功能的概括 ?是对生物遗传物质和性状关系以及传递途径的概括 二.基因、蛋白质与性状的关系 1．性状：生物形态结构和生理特征，由蛋白质体现2．基因是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位 3．基因是通过控制蛋白质的合成来控制性状的。 4．基因控制性状的两种方式 5．基因控制生物性状的实例 ? 控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状 （1） 镰刀型细胞贫血症 （2）囊性纤维病 5．等位基因和性状的关系 15 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 6．基因与性状的关系：基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间相互作用，共同调控生物性状。 （1）生物的有些性状是受单基因控制的，如豌豆的高茎和矮茎，由一对等位基因控制。 （2）事实上，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，有些性状是由多对基因来决定的，如人的身高，其中的每一 个基因对身高都有一定的作用，同时后天的营养和锻炼也很重要。 （3）生物的性状是由基因决定的，还受环境条件的影响，是生物的基因和环境共同作用的结果，即表现型=基因型+环境条件。 遗传：生物同一物种的个体之间相似的现象 变异：动植物物种内个体之间的差异 可遗传的变异与不可遗传的变异的比较 不同生物可遗传变异的来源： 病毒-------基因突变 原核生物-------基因突变 真核生物：进行无性生殖时--------基因突变和染色体变异 进行有性生殖时--------基因突变、基因重组和染色体变异 一．基因突变的实例 1．基因突变的概念 （1）实例：镰刀型细胞贫血症 镰刀型细胞贫血症病因：基因中的碱基对发生了基因突变 从细胞水平看，是红细胞由圆饼状变成镰刀状 从代谢角度看，是血红蛋白运输氧气的能力减弱 从分子水平上分析，最根本的原因是控制合成血红蛋白的基因发生了突变 （2）概念： DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。 说明：基因突变是一个基因内部发生碱基对的种类和数目的变化，即改变基因的表现形式：A?a或a?A。一条染色体上基因的数量并未改变。 2．基因突变的时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 3．基因突变的原因 （1）实例：癌症的发生 （2）原因 外因：?物理因素：紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA。 例，在强日光下暴晒容易得皮肤癌；在医院放射室工作的医生容易得癌症。前苏联的切尔诺贝利核电站发 生核泄漏时，核电站周围的居民得癌症的几率大大增加。 16 生物必修二の複習提綱 By 24.k! ?化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基。 例，咸菜等淹制食品必须检测亚硝酸盐的含量，含量过高可能致癌。 ?某些病毒：其遗传物质能影响宿主细胞的DNA等 基因突变一定需要外因吗？（不一定，在没有外因的情况下，基因突变也会发生。） 内因：基因结构改变 即DNA复制出错：碱基对（增减或改变）?碱基序列（局部密码改变、移码突变）?遗传信息（改 变） 4．基因突变的特点 ?普遍性：由于自然界诱发基因突变的因素很多，基因突变还可以自发产生，因此，所有的生物均可能发生基因突变。? 随机性：由于DNA的碱基组成的改变是随机的、不确定的，表现在基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发 生在细胞内不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。 ?不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因（复等位基因）。?低频性：自然状态下，基 58因突变的频率很低。例如在高等生物中，大约10～10个生殖细胞中，才会有1个生殖细胞发生基因突变。 ?多害少利性：大多数突变对生物是有害的，也有少数是有利的，也有既无害也无利的。 5．类型：自然突变和诱发突变 6．结果：改变基因的表现形式，产生新的基因，即由A?a，a?A 7．实质：碱基的排列顺序发生了改变（基因中脱氧核苷酸的数目、排列顺序的改变） 基因突变的原因、结果及特点比较 8．基因突变对后代的影响 (1) 基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。 (2) 基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可能通过有性生殖传给后代 (3) 生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。 9．基因突变与生物性状的关系 （1）当控制某种性状的基因发生突变时，其性状未必改变，原因如下： ?若发生突变后，引起mRNA上的密码子改变，但由于密码子的简并性，改变了密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸， 此时突变基因控制的性状也不改变。 ?若基因突变为隐性突变如AA中的一个A?a，此时性状也不改变。 （2）有些情况下基因突变会引起性状的改变 ?显性突变，如aa中的一个a突变为 A，则直接引起性状的改变 ?共显性突变，如人的ABO血型 （3）基因突变引起的性状的改变，具有突变性状的个体能否把突变基因传给后代，要看这种突变性状是否有很强的适应环 境能力。若有，则为有利突变，可通过繁殖传给后代，否则为有害突变，被淘汰掉。 10．基因突变的意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。 二．基因重组 1．概念： 基因重组：是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 2．时期：减数第一次分裂的四分体时期和后期 3．原因：?减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体的交叉互换 ?减数第一次分裂的后期，非同源染色体的自由组合。 ?重组DNA技术也叫转基因技术，从遗传学角度看，是人工条件下实现的“基因重组”。它打破了物种的界限，把 控制性状的基因（人类所需要的）转移到动物、植物或微生物体内，使不同的动物与动物，植物与植物，甚至动物与植物 17 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 以及微生物之间实现基因的重新组合，创造新的生物类型。 4．类型： ?随机重组（自由组合）：在生物通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合产生了 的基因重组。 ?交叉重组（交叉互换）：在减数分裂形成四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间常发生局部互换，造成控制不同 性状的基因重新组合。 5．本质：基因的重新组合 6. 结果：产生了新的基因型 7．意义：生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化也具有重要意义。 一．染色体变异的概念、类型及特点 ： 1．概念：光学显微镜下可见的染色体结构和数目的改变 2．类型：包括染色体结构的变异和数目的变异 3．特点：对生物的影响大多数是有害的。 原因：遗传物质的稳定性是生物长期进化的结果，也是生物正常生命活动的基 础。 二．染色体结构的变异 1．原因 在某些自然或人为因素的作用下，染色体可能发生断裂，断裂端具有愈合和重接的能力。当染色体在不同区段发生断 裂后，在同一条染色体内或不同染色体之间以不同的方式重接时就会导致各种结构变异的出现。 2．类型 （1）缺失 （2）增添（重复）：染色体上增加了某一片段。例果蝇棒状复眼的形成 （3）倒位 （4）易位 3．结果：都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变（基因重复或缺失），从而导致性状的变异。 4．本质：染色体部分区段改变（缺失、重复、倒位、易位） 三．染色体数目的变异 1.类型：（1）细胞内个别染色体的增加或减少。如21三体综合征 （2）细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍增加或减少 2．本质：整个染色体缺失或加倍（显微镜可观察到变化） 3．染色体组 （1）概念及确认条件 ?概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组 染色体，叫做一个染色体组。 ?确认条件：?一个染色体组中无同源染色体 ?一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同 ?一个染色体组中含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复，不能缺少。 （2）染色体组数目的确认方法 18 生物必修二の複習提綱 By 24.k! ?根据细胞中染色体形态判断。细胞中形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 ?根据基因型判断。在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。 染色体数 ?根据染色体的数目和染色体的形态来推算。染色体组的数目= 染色体形态数 4．二倍体 概念：体细胞中含有2个染色体组的个体，由手受精卵发育而成。 实例：自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物。 5．多倍体 概念：体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体，由手受精卵发育而成。 实例：香蕉（3N=33） 马铃薯（4N） 普通小麦（6N=42） 成因：外界条件剧变，有丝分裂过程受阻，染色体数目加倍。外界环境条件（温度剧变）或生物内部因素干扰，纺锤体的 形成受到破坏，以至染色体不能被拉向细胞两极，细胞不能分裂成2个子细胞。 特点：茎秆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质(糖和蛋白质)含量高，发育延迟，结实率低。 应用：多倍体育种 ?方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 注：秋水仙素（CHON）：1937年发现，从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。它是白色或淡黄22256 色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。 ?成因：秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致细胞不分裂，引起细胞内染色体数目加倍。 秋水仙素 ?原理：细胞有丝分裂 染色体不能移向两极 细胞内染色体数目加倍 抑制纺锤体的形成 染色体数目加倍的细胞进行 多倍体植株 正常的有丝分裂，发育 ?实例：三倍体无籽西瓜的培育 6．单倍体 概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，由配子发育而成。 成因：由配子直接发育成新个体（孤雌生殖、孤雄生殖） 实例：蜜蜂中雄峰，玉米、高粱、水稻、番茄等高等植物偶尔出现由未受精的卵细胞发育成单倍体植物 特点：植株弱小，高度不育（体细胞染色体组一般为奇数，进行减数分裂形成配子时，同源染色体无法正常联会或联会紊 乱，不能产生正常配子。 应用：单倍体育种 离体培养 秋水仙素处理 选择 19 生物必修二の複習提綱 By 24.k! ?方法：花药 单倍体植株 正常生殖的纯合子 新品种 人工诱导染色体数目加倍 ?优点：明显缩短育种年限，后代都是纯合子。 说明：染色体组的数目与二倍体、多倍体、单倍体的关系 ?由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体 ?由配子发育而成的个体，不论含有几个染色体组，都称为单倍体 ?二倍体生物的配子中只含有一个染色体组 一．人类常见遗传病的类型 1．概念 人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病 2．类型：单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病 （1）单基因遗传病（有6500多种） ?概念：受一对等位基因控制的遗传病 显性致病基因引起的：多指、并指、软骨发育不全、抗维生素D佝偻病等 ?类型： 隐性致病基因引起的：镰刀型细胞贫血症、白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症、色盲、血友病等。 (2)多基因遗传病 ?概念：受两对以上的等位基因控制的人类遗传病 ?病例：一些先天性发育异常和一些常见病，如原发性高血压、冠心病、哮喘病、青少年型糖尿病、唇裂(俗称兔唇)和无 脑儿等 ?特点：表现家族聚集倾向 ，比较容易受环境条件影响，在群体中发病率较高。 ?遗传理论： （3）染色体异常遗传病（有100多种） ?概念：由染色体异常引起的遗传病 ?病例：21三体综合征（先天愚型）、猫叫综合征 1．概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育获得新品种的方法 2．原理：基因重组。即控制不同优良性状的基因通过减数分裂和受精作用重新组合在一起，产生新的基因型，从而控制相 应的新表现型 3．方法：杂交 4．过程：选择具有不同优良性状的亲本?杂交，获得F1?自交，获得F2?连续自交?鉴别、选择需要的类型。 5优缺点 优点：?可获优良性状的新品种（可以把多个品种的优良性状集中在一起） ?预见性强 缺点：?只能利用已有基因的重组按需选择，不能创造新基因 ?育种年限长（获得新品种的周期较长），过程烦琐 20 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 6．意义：根据需要培育理想类型 7．应用：培育优良品种 （1）在生产中：是改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常用方法 （2）在畜牧业中：家畜、家禽优良品种的选育 1．概念：利用物理因素（如X射线、ｒ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使 生物发生基因突变 2．原理：基因突变 3．方法：物理（辐射），化学诱变剂 4．过程：选择生物?利用物理因素或化学因素）来处理?人工选择?培育 5．类型：辐射育种和化学诱变育种 6．优缺点 优点：?可以提高突变的频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型 ?大幅度地改良某些性状 缺点：诱发产生的突变，有利的个体不多，需大量处理供试材料 7．意义：培育具有新性状的品种 8．应用：培育优良品种 （1）农作物育种：培育出的新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点 （2）微生物育种：如青霉菌高产菌株的培育 育种方法比较 育种名称 方法 原理 变异类型 特点 实例 通过杂交使亲本优良性方法简捷，可获优良性杂交育种大麦矮杆、抗病新品杂交 状组合或互换后连锁在基因重组 状新品种，但育种年限常规育种 种的培育 一起 长（要5～6年） 提高变异频率，加速育用射线、激光、用人工方法诱发基因突种的进程，大幅度地改高产青霉素菌株培诱变育种 化学药品处理生变，创造新品种或新类基因突变 良某些性状，但处理材育 物 型 料较多，有利个体少 器官较大，营养物质含用秋水仙素处理抑制细胞分裂中纺锤体多倍体 染色体 量高，但发育迟缓结实三倍体西瓜和甜菜、萌发的种子或幼的形成，使染色体数加育种 变异 率低在动物中难以开八倍体小黑麦 苗 倍后不能形成两个细胞 展 明显缩短育种年限（一 诱导精子直接发育成植般2年），但方法复杂单倍体 染色体 “京花一号”小麦的花药离体培养 株，再用秋水仙素加倍环境条件苛刻，成活率育种 变异 育程 成纯合子 较低，需与杂交育种配 合。 强辐射、微重力和高真利用太空的强辐空等条件诱发植物种子太空育种 射、微重力和高基因突变 太空椒的培育 的基因发生变异的作物真空处理生物 育种新技术 基因工程转基因技术（DNA将一种生物特定的基因定向改造生物的遗传抗虫棉，抗病毒烟草基因重组 育种 重组技术） 转移到另一种生物细胞性状，但有可能引发生的培育 21 生物必修二の複習提綱 By 24.k! 内 态危机 基因工程，又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加 以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 比较项目 基因重组 基因工程 按照人们的意愿，把一种生物的某种基在生物进行有性生殖过程中，因提取出来，加以修饰改造，然后放到概念 控制不同性状的基因的重新另一种生物的细胞里，定向地改造生物组合 的遗传性状 同一物种的不同基因 不同物种的不同基因 不同点 重组基因 ．．．．．．．． 繁殖方式 有性生殖 无性生殖 变异大小 小 大 是生物变异的来源之一，对生使人们有可能按自己的意愿直接定向地 意义 物进化有重要意义 改变生物，培育出新品种 相同点 都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异 基因工程是在DNA上进行的分子水平的施工，需要专门的工具。 基因工程最基本的工具是：“基因剪刀”、“基因针线”和“基因的运载体” 不同物种间的不同基因重新组合 ．．．． （1）基因剪刀——限制性核酸内切酶（简称限制酶） 资料：美国生物学家内森斯和史密斯因发现了限制性内切酶而获得1978年度的诺贝尔生理学或医学奖。 ?存在：主要在微生物体内 ?特性：?一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。 ．．．． ?切割部位一般都具有反向重复序列，即一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致 ?实例：大肠杆菌中的一种EcoRI限制酶能够专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。 ?切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片段 ?作用：能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自身的DNA却无损害。 22 生物必修二の複習提綱 By 24.k! （2）基因针线——DNA连接酶 两种来源不同的DNA用同种限制酶切割后，末端可以相互黏合，这种黏合只能使互补的碱基连接起来，脱氧核糖和磷 酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口，需要靠DNA连接酶来“缝合‘ DNA连接酶作用：把脱氧核糖和磷酸交替连接而成的DNA骨架上的缺口“缝合”起来，即连接磷酸和脱氧核糖形成磷酸二酯键。 解旋酶：DNA复制、转录 使DNA分子双链解开 DNA聚合酶：DNA复制 可以沿5′?3′的方向合成互补的新链 限制性内切酶：基因工程 提取目的基因，切割质粒。获得相同的黏性末端 DNA连接酶：基因工程 把脱氧核糖和磷酸交替连接而成的DNA骨架上的缺口“缝合”起来（扶手） RNA聚合酶: DNA转录 新合成的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA上 （3）基因的运载体 ?概念：能将外源基因送入受体细胞的专门运输工具 ?条件：?能在宿主细胞内稳定保存并大量复制 ?有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 ?具有标记基因，便于筛选，如抗药性基因等 ?常用的运载体 ?质粒 成分：小型环状DNA分子 存在：细菌及酵母菌的细胞质中，不在核区内 最常用的：大肠杆菌的质粒、含有抗药性基因 噬菌体（又叫细菌病毒） 23