第八章基因和染色体的关系

83第八章基因和染色体的关系13性别决定的类型XYZW♂两条异型性染色体XY两条同型性染色体ZZ♀两条同型性染色体XX两条异型性染色体ZW后代性别决定于父方决定于母方动物类型哺乳类、某些鱼类和两栖类、双翅目、直翅目昆虫、菠菜、大麻等鸟类（鸡、鸭）、爬行类、某些鳞翅目昆虫（蛾、蝶）等14人类遗传病的判定方法口决无中生有为隐性，有中生无为显性隐性看女病，女病男正非伴性显性看男病，男病女正非伴性第一步确定致病基因的显隐性：①双亲正常子代有病为隐性遗传（即无中生有为隐性）②双亲有病子代出现正常为显性遗传来判断（即有中生无为显性）第二步确定致病基因在常染色体还是性染色体上：①在隐性遗传中，父亲正常女儿患病或母亲患病儿子正常，为常染色体隐性遗传②在显性遗传中，父亲患病女儿正常或母亲正常儿子患病，为常染色体显性遗传③不管显性还是隐性遗传，如果父亲正常儿子患病或父亲患病儿子正常，都不可能是Y染色体上的遗传病④题目中已告知的遗传病或课本上讲过的某些遗传病，如白化病、多指、色盲或血友病等可直接确定⑤如果家系图中患者全为男性（女全正常），且具有世代连续性，应首先考虑伴Y遗传，无显隐之分84高中生物知识图表15人类遗传病的类型及遗传特征类型遗传特征典型实例细胞核遗传常染色体显性遗传①遗传与性别无关，男女患病概率相同②遗传一般表现为连续性③有病双亲可生出无病的孩子并指、软骨发育不全常染色体隐性遗传①遗传与性别无关，男女患病概率相同②遗传一般表现为不连续性③正常双亲可生出有病的孩子白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症伴X显性遗传①女性患者多于男性②遗传具有世代连续性③男患者的女儿和母亲一定患病抗维生素D佝偻病伴X隐性遗传①男性患者多于女性②交叉、隔代遗传③女患者的儿子和父亲一定患病红绿色盲、血友病伴Y①患者都是男性②有父传子、子传孙的传递规律外耳道多毛症细胞质遗传只有由母亲传给后代，母亲患病，女子都患病线粒体肌病85第九章基因的本质86对遗传物质的早期推测DNA是主要的遗传物质肺炎双球菌的转化实验噬菌体侵染细菌的实验DNA双螺旋结构模型的构建DNA分子的结构基因的本质DNA分子的结构对DNA分子复制的推测DNA的复制DNA半保留复制的实验证据（选学）DNA分子的复制说明基因与DNA关系的实例基因是有遗传效应的DNA片段DNA片段中的遗传信息87第九章基因的本质1肺炎双球菌的转化实验两种肺炎双球菌R型细菌菌落粗糙，菌体无荚膜，无毒，球菌S型细菌菌落光滑，菌体有荚膜，有毒，球菌培养条件实验过程及现象结论格里菲思的体内转化小鼠①将活的无毒R型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡②将活的有毒S型细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡③将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡④将活的无毒R型细菌与加热杀后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡⑤从实验4的小鼠体内提取出有毒性的S型活细菌，并且其后代也是S型细菌加热杀死后的S型细菌中含有使R型细菌转化的转化因子艾弗里的体外转化细菌培养基从有毒的S型活菌中提出①DNA②蛋白质③多糖④脂质⑤RNA……将它们分别加入到培养无毒的R型细菌的培养基中S型活细菌多糖脂质蛋白质RNADNADNA水解物分别与R型活细菌混合培养RRRRRSRRS转化因子就是DNA，DNA是遗传物质88高中生物知识图表2噬菌体侵染细菌的实验实验名称实验过程及现象标记噬菌体含35S的培养基培养含35S的细菌35S培养蛋白质外壳含35S的噬菌体含32P的培养基培养含32P的细菌培养内部DNA含32P的噬菌体噬菌体浸染细菌过程及现象结论用放射性元素35S标记一部分噬菌体的蛋白质外壳，用被标记的T2噬菌体去侵染细菌，使噬菌体在细菌体内大量增殖，对被标记物质进行测试的结果，细菌体内无放射性。并且在新形成的噬菌体中没有检测到35S噬菌体内的蛋白质并没有进入细菌内部，而是留在细菌外部噬菌体在细菌体内的增殖是在DNA作用下完成的，亲代和子代这间具有连续性的物质是DNA，子代噬菌体的各种性状是DNA遗传给后代的，DNA是遗传物质用放射性元素32P标记另一部分噬菌体的DNA，用被标记的T2噬菌体去侵染细菌，使噬菌体在细菌体内大量增殖，对被标记物质进行测试的结果，细菌体内有放射性。并且在新形成的噬菌体中检测到32P噬菌体的DNA进入了细菌内部噬菌体侵染细菌的过程①吸附→②注入DNA→③复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质→④组装子代噬菌体→⑤释放3烟草花叶病毒感染烟草的实验实验过程①完整的烟草花叶病毒感染烟草烟草叶出现病斑②烟草花叶病毒提取蛋白质感染烟草烟草叶未出现病斑RNA感染烟草烟草叶出现病斑分析与结论烟草花叶病毒的RNA能自我复制，控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质89第九章基因的本质4遗传物质的特点与生物的遗传物质总结遗传物质的特点①具有贮存大量遗传信息的潜在能力②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③在细胞生长和系列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④结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代生物的遗传物质总结①非细胞结构的生物体内，只有一种核酸，只有一种遗传物质，即DNA或RNA②在具有细胞的生物体内，有DNA和RNA两种核酸，但只有DNA是遗传物质③真核生物中，染色体是DNA的主要载体结论DNA是主要的遗传物质5DNA分子的结构基本组成元素C、H、O、N、P基本单位一分子磷酸○脱氧核苷酸一分子脱氧核糖一分子含氮碱基ATGC化学结构四种脱氧核苷酸通过磷酸二酯键形成的高分子聚合物90高中生物知识图表续表结构①DNA是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构②DNA分子中有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③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对特点稳定性①DNA分子是两条脱氧核苷酸长链盘绕成的规则的双螺旋结构，其双螺旋结构就是稳定性的原因之一②DNA分子的基本骨架稳定不变，都是脱氧核糖和磷酸交替排列构成的结构③DNA分子双螺旋结构的内侧是碱基对，碱基之间通过氢键互补配对。这也导致DNA分子的结构具有稳定性④DNA分子两条链间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对⑤每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变多样性尽管组成DNA分子的碱基只有四种，四种碱基的配对方式只有两种，但是DNA分子中碱基对的排列顺序可千变万化，因而DNA分子的种类多种多样，这就是DNA分子的多样性特异性每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，而特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段就代表了遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都贮存着特定的遗传信息，因此，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性91第九章基因的本质续表碱基互补配对原则推出的有关规律①在双链DNA分子中，A＝T，C＝G，A+G＝C+T，即嘌呤总数等于嘧啶总数，A+CT+G＝1，A+GT+C＝1②双链DNA中，A+TC+G在一条链上的比值与另一条链及整个DNA分子相等，同理C+GA+T，可简单表示为a,a,a③双链DNA中，A+CT+G或A+GT+C在一条链上的比值与另一条链互为倒数，在整个DNA分子中为1，可表示为a,1a,1④在DNA单链中，互补的碱基之和相等，且等于双链DNA的一半，即一条链中的（A+T）＝另一条链中的（A+T）＝12DNA中的（A+T），或一条链中的（C+G）＝另一条链中的（C+G）＝12DNA中的（C+G）6DNA半保留复制的实验证据方法同位素标记及密度梯度离心法实验过程以含15NH4Cl的培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中。然后，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，进行密度梯度离心，记录不同质量的DNA在离心管中的位置及比例结果大肠杆菌在离心管中的位置比例DNA分子亲代下层15N15N第1代中层15N14N第2代1中层：1上层中层15N14N，上层14N14N第3代1中层：3上层中层15N14N，上层14N14N第4代1中层：7上层中层15N14N，上层14N14N结论DNA分子复制为半保留复制92高中生物知识图表7DNA分子复制的过程概念以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程复制方式半保留复制复制时间有丝分裂或减数第一次分裂间期复制条件模板亲代DNA分子两条脱氧核苷酸链原料4种脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等过程解旋酶：解开DNA双链聚合酶：以母链为模板，游离的四种脱氧核苷酸为原料，严格遵循碱基互补配对原则，合成子链连接酶：把DNA子链片段连接起来复制特点边解旋边复制复制场所主要在细胞核中，线粒体和叶绿体也存在复制意义保持了遗传信息的连续性93第九章基因的本质8与DNA复制有关的碱基计算半保留复制的有关计算①一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为：2n②第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占1/（2n-1）复制所需碱基的有关计算若某DNA分子中含碱基T为a，则：①连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a(2n-1)②第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a·2n-19说明基因与DNA关系的实例实例结论①大肠杆菌的DNA与基因，大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4,700,000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4,400个基因，每个基因约为1,000个碱基对生物体的DNA分子数目小于基因数目，生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数，这说明基因是DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的②海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术：鼠（灰色）绿色荧光蛋白基因转基因鼠（绿色荧光）基因可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状①说明了基因是DNA分子内部的②基因是有遗传效应的DNA片段③基因是DNA的结构单位③人类基因组计划（HGP计划）：测定24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的碱基序列。24条含有24条含有31.6亿个构成基因碱染色体DNA分子碱基对基数（不超过2%）基因是一段DNA，但一段DNA不一定是基因94高中生物知识图表续表实例结论④小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关小鼠具有HMGIC基因表现肥胖（性状）具有HMGIC缺陷基因表现正常（性状）基因能控制生物性状10基因的相关关系基因的相关关系与DNA的关系①基因的实质是有遗传效应的DNA片段，无遗传效应的DNA片段不能称之为基因（非基因）②每个DNA分子包含许多个基因与染色体的关系①基因在染色体上呈线性排列②染色体是基因的主要载体。此外，线粒体和叶绿体中也有基因分布与脱氧核苷酸的关系①脱氧核苷酸（A、T、C、G）是构成基因的单位②基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息与性状的关系①基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位②基因对性状的控制通过控制蛋白质分子的合成来实现DNA片段中的遗传信息遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，而碱基的特异排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性95第十章基因的表达96遗传信息的转录基因指导蛋白质的合成遗传信息的翻译通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状基因的表达基因对性状的控制通过控制蛋白质分子的结构来直接控制生物体的性状中心法则、遗传信息传递的规律97第十章基因的表达1遗传信息的转录项目DNARNA基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基嘌呤腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）嘧啶胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）无机酸磷酸磷酸类型常为一种类型①信使RNA（mRNA）②转运RNA（tRNA）③核糖体RNA（rRNA）分布主要在细胞核，少量在细胞质主要在细胞质，少量在细胞核（如核仁）结构双螺旋结构一般是单链（且比DNA短，能通过核孔）产生途径DNA复制、逆转录转录、RNA复制功能传递和表达遗传信息①mR