普通生物學(xué)20章-遺傳的基本規(guī)律

1、普通生物學(xué)20 遺傳的基本規(guī)律本章主要內(nèi)容 第一節(jié) 遺傳第一定律 第二節(jié) 遺傳第二定律 第三節(jié) 孟德爾定律的拓展 第四節(jié) 遺傳的染色體基礎(chǔ) 第五節(jié) 性染色體與性連鎖遺傳 第六節(jié) 連鎖交換定律 第七節(jié) 高等植物的細(xì)胞質(zhì)遺傳20.1 遺傳的第一定律20.1.1 孟德爾及其豌豆雜交實(shí)驗(yàn)孟德爾選用嚴(yán)格自花授粉的豌豆（Pisum sativum）為試驗(yàn)植物，從中選取了許多穩(wěn)定的、易于區(qū)分的性狀作為觀察分析的對(duì)象。1、種子形狀 2、子葉顏色 3、種皮的顏色 4、豆莢形狀 5、未熟豆莢顏色 6、花著生位置 7、植株高度 遺傳的第二定律P 黃色、圓粒 綠色、皺粒 F1 黃色、圓粒 F2 黃色、圓粒 黃色、皺粒

2、 綠色、圓粒 綠色、皺種子數(shù) 315 101 108 32理論比例 9 3 3 11694343163414316343411614141黃色：綠色=（315+101）：（108+32）=416：140圓粒：皺粒=（315+108）：(101+32）=423：133每對(duì)性狀的F2分離仍然符合3：1的比例，說明它們是彼此對(duì)立地從親代遺傳給后代的，沒有發(fā)生任何干擾的情況。在F2群體中兩種重組型個(gè)體出現(xiàn)，說明兩對(duì)性狀的基因在從F1遺傳給F2時(shí)，進(jìn)行了自由組合。兩個(gè)獨(dú)立事件同時(shí)出現(xiàn)的概率，為分別出現(xiàn)的概率的乘積，因而黃子葉和圓粒同時(shí)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)為，黃子葉和皺粒同時(shí)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)為，綠子葉和圓粒同時(shí)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)

3、是，綠子葉和皺粒同時(shí)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是。 YRYryRyrYRYYRR黃圓黃圓YYRr黃圓黃圓YyRR黃圓黃圓YyRr黃圓黃圓YrYYRr黃圓黃圓YYrr黃皺黃皺YyRr黃圓黃圓Yyrr黃皺黃皺yRYyRR黃圓黃圓YyRr黃圓黃圓yyRR綠圓綠圓yyRr綠圓綠圓yrYyRr黃圓黃圓Yyrr黃皺黃皺yyRr綠圓綠圓yyrr綠皺綠皺測(cè)交 F1配子類型YRYryRyr隱性純合體配子類型yrYyRr黃圓1Yyrr黃皺1yyRr綠圓1yyrr綠皺1孟德爾的測(cè)交結(jié)果F1為母本31272626F1為父本24222526水稻有芒（A）對(duì)無(wú)芒（a）為顯性，抗?。≧）對(duì)感?。╮）為顯性。某一水稻品種為無(wú)芒感病，另一水稻

4、品種為有芒抗病，現(xiàn)將兩者雜交，若要在F3中獲得10個(gè)穩(wěn)定遺傳的無(wú)芒抗病植株，在F2中至少需要多少無(wú)芒抗病植株？ 1、基因互作產(chǎn)生新性狀P RRpp rrPP 玫瑰冠 豆冠F1 RrPp 胡桃冠 F2 R_P_ R_pp rrP_ rrpp 胡桃冠 玫瑰冠 豆冠 單冠2、互補(bǔ)作用若干個(gè)獨(dú)立遺傳基因分別處于純和顯性或雜合狀態(tài)時(shí)，共同決定一種性狀的現(xiàn)象。香豌豆雜交試驗(yàn)白花 紫花 P CCpp ccPP 白花 白花 F1 CcPp 紫花 F2 9紫花C_P_ ：7白花3Ccpp+3ccPp+1ccpp3、積加作用兩種顯性基因同時(shí)存在時(shí)產(chǎn)生一種性狀，單獨(dú)存在時(shí)能分別表現(xiàn)相似的性狀，兩種基因均不存在時(shí)又表

5、現(xiàn)第三種性狀的基因互作南瓜（Cucurbita pepo）P 圓球形AAbb 圓球形aaBB F1 扁圓形AaBb F2 9扁圓形A_B_:6圓球形3A_bb+3aaBb:1長(zhǎng)圓形aabb4、重疊作用不同對(duì)基因互作時(shí)，對(duì)表現(xiàn)型產(chǎn)生相同的影響，F(xiàn)2只產(chǎn)生兩種分離類型。薺菜（Brusa pursa-pastoria）果實(shí)常見的是三角形蒴果，極少數(shù)為卵形蒴果。P 三角形T1T1T2T2 卵形t1t1t2t2 F1 三角形T1t1T2t2 F2 15三角形9 T1_T2_+3 T1_ t2t2+3 t1t1 T2_：1卵形t1t1t2t2每對(duì)基因中的顯性基因具有使蒴果表現(xiàn)為三角形的相同作用。顯性基因作

6、用相同，但并不表現(xiàn)累積的效應(yīng)。只要有一個(gè)顯性基因存在，就能使顯性性狀得到發(fā)育。5 上位作用 兩對(duì)獨(dú)立遺傳基因共同對(duì)一對(duì)性狀發(fā)生作用，而且其中一對(duì)基因?qū)α硪粚?duì)基因的表現(xiàn)有遮蓋作用。起遮蓋作用的基因?yàn)轱@性基因則稱為顯性上位作用。西葫蘆的顯性白皮基因（W）對(duì)顯性黃皮基因（Y）有上位性作用，當(dāng)W基因存在時(shí)能阻礙Y基因的作用，表現(xiàn)為白色；缺少W時(shí)，Y基因表現(xiàn)其黃色作用；如果W和Y都不存在，則表現(xiàn)y基因的綠色。P 白皮WWYY 綠皮wwyy F1 白皮WwYy F2 12白皮9W_Y_+3W_yy: 3黃皮wwY_: 1綠皮wwyy 在兩對(duì)互作的基因中，其中一對(duì)隱性基因?qū)α硪粚?duì)基因起上位作用，稱隱性上位作

7、用。玉米胚乳蛋白質(zhì)層顏色的遺傳，當(dāng)基本色澤基因C存在時(shí)，另一對(duì)基因Prpr都能表現(xiàn)各自的作用，即Pr表現(xiàn)紫色，pr表現(xiàn)紅色。缺C基因時(shí)，隱性基因c對(duì)Pr和pr起上位作用，使得Pr和pr都不能表現(xiàn)其性狀。P 紅色蛋白質(zhì)層CCprpr 白色蛋白質(zhì)層ccPrPr F1 紫色CcPrpr F2 9紫色（C_Pr）：3紅色（C_prpr）：4白色（3ccPr_+1ccprpr）7、抑制作用兩對(duì)獨(dú)立基因中，其中一對(duì)顯性基因，本身并不控制性狀的表現(xiàn)，但對(duì)另一對(duì)基因的表現(xiàn)有抑制作用，成為抑制基因。玉米胚乳蛋白質(zhì)層顏色雜交試驗(yàn)中，白色白色，F(xiàn)1表現(xiàn)白色，F(xiàn)2表現(xiàn)13白色：3有色。如果C（基本色澤基因）和I（抑制

8、基因）決定蛋白質(zhì)層的顏色，F(xiàn)1和F2基因型如下：P 白色蛋白質(zhì)層CCII 白色蛋白質(zhì)層ccii F1 白色CcIi F2 13白色（9C_I_+3ccI_+1ccii）：3有色（C_ii）1.番茄的紅果（Y）對(duì)黃果（y）為顯性，二室（M）對(duì)多室（m）為顯性。兩對(duì)基因是獨(dú)立遺傳的。當(dāng)一株紅果、二室的番茄與一株紅果、多室的番茄雜交后，子代（F1）群體內(nèi)有3/8的植株是紅果、二室的，3/8是紅果多室的，1/8是黃果、二室的，1/8是黃果多室的。試問這兩個(gè)親本的基因型是怎樣的？2、光穎、抗銹、無(wú)芒（ppRRAA）小麥和毛穎、感銹、有芒（PPrraa）小麥雜交，希望從F3選出毛穎、抗銹、無(wú)芒（PPRRA

9、A）的小麥10株，試問在F2群體中至少應(yīng)選擇表現(xiàn)型為毛穎、抗銹、無(wú)芒的小麥多少株？摩爾根在研究果蠅的兩對(duì)常染色體上的基因時(shí)發(fā)現(xiàn)了類似的連鎖現(xiàn)象。一對(duì)基因決定眼色，紅眼為顯性（pr+），紫眼為隱性（pr），另一對(duì)基因決定翅長(zhǎng)，長(zhǎng)翅即正常翅為顯性（vg+），殘翅為隱性（vg）。摩爾根讓prprvgvg個(gè)體與pr+ pr+ vg+ vg+個(gè)體交配，然后再使F1雌蠅測(cè)交，結(jié)果如下：P pr+ pr+ vg+ vg+ prprvgvg 測(cè)交 F1 pr+pr vg+vg prprvgvg Ft pr+pr vg+vg 1339 prprvgvg 1195 pr+pr vgvg 151 prpr vg+v

10、g 154F1雖然形成4種配子，但4種配子的比例顯然不符合1：1：1：1，而是兩種親本型配子pr+ vg+和prvg多，兩種重組型配子pr+ vg和pr vg+少。兩種親本型配子數(shù)大致相等，兩種重組型配子數(shù)也大致相等。相斥相雜交試驗(yàn)P pr+ pr+vgvg prpr vg+ vg+ 測(cè)交 F1 pr+pr vg+vg prprvgvg Ft pr+pr vg+vg 157 prprvgvg 146 pr+pr vgvg 965 prpr vg+vg 1067相斥組的測(cè)交試驗(yàn)結(jié)果與相引組的基本一致，4種配子數(shù)目不等，親本型配子多，兩種重組型配子少。解釋：控制眼色和翅長(zhǎng)的兩對(duì)基因位于同一同源染色

11、體上。因此，兩個(gè)基因連鎖在一條染色體上，在減數(shù)分裂時(shí)，來(lái)自父母雙方的兩條同源染色體被分配到不同配子中去。重組型配子的形成是由于一部分細(xì)胞中的同源染色體的兩條非姊妹染色單體之間發(fā)生了交換，因此4種配子中，大多數(shù)為親本型配子，少數(shù)為重組型配子。雜種F1與隱性純合個(gè)體測(cè)交以玉米籽粒顏色和形狀兩對(duì)連鎖基因?yàn)槔?。玉米籽粒有色（C）對(duì)無(wú)色（c）為顯性，飽滿（Sh）對(duì)凹陷（sh）為顯性。P CCShSh ccshsh 測(cè)交 F1 CcShsh ccshsh Ft CcShsh Ccshsh ccShsh ccshsh 4032 149 152 4035重組型配子數(shù)=149+152=301總配子數(shù)=4032+

12、149+152+4035=8368交換值=301/8368100%交換值（%）=重組型配子數(shù)/總配子數(shù)100%例如：水稻抗稻瘟?。≒izt）與遲熟（Lm）均為顯性。二者連鎖遺傳、交換率為2.4%。如希望在F3選出抗病早熟純合株系（PPll）5個(gè)，問：（1）F2群體至少種多大群體?（2）F2群體中抗病早熟的個(gè)體至少要多少株？純合的匍匐、多毛、白花的香豌豆與叢生、光滑、有色花的香豌豆雜交，產(chǎn)生F1全是匍匐、多毛、有色花。如果F1與叢生、光滑、白色花又進(jìn)行雜交，后代可望獲得近于下列的分配，試說明這些結(jié)果，求出重組率。匍、多、有 6% 叢、多、有 19%匍、多、白 19% 叢、多、白 6%匍、光、有

13、6% 叢、光、有 19%匍、光、白 19% 叢、光、白 6%色盲性連鎖： 控制色盲的基因?yàn)殡[性c，位于X染色體上，Y染色體上不帶其等位基因； 由于色盲基因存在于X染色體上，女人在基因雜合時(shí)仍正常；而男人Y基因上不帶其對(duì)應(yīng)的基因，故男人色盲頻率高。 女：XCXc雜合時(shí)非色盲，只有XcXc純合時(shí)才是色盲；男：Y染色體上不攜帶對(duì)應(yīng)基因，XCY正常、XcY色盲。真核生物遺傳物質(zhì)的傳遞 有絲分裂 減速分裂 第一次分裂 （1）前期I 1）細(xì)線期 核內(nèi)出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)如線的染色體 2）偶線期 同源染色體配對(duì)，出現(xiàn)聯(lián)會(huì)現(xiàn)象，各對(duì)同源染色體的對(duì)應(yīng)部位相互緊密并列，逐漸沿縱向聯(lián)結(jié)在一起，形成二價(jià)體。 3）粗線期 二價(jià)體逐

14、漸縮短變粗，形成四合體。非姊妹染色單體間出現(xiàn)交換。 4）雙線期 四合體繼續(xù)縮短變粗，聯(lián)會(huì)的二價(jià)體因非姊妹染色單體相互排斥而松散，但仍被幾個(gè)交叉連接在一起。 5）終變期 染色體變得更為濃縮和粗短，交叉向染色體兩端移動(dòng)，逐漸接近末端。 小麥粗線期 玉米粗線期 （2）中期I 核仁和核膜消失，出現(xiàn)紡垂體，紡錘絲與各染色體著絲點(diǎn)連接。（3）后期I 在紡錘絲牽引下，各個(gè)二價(jià)體各自分開，兩個(gè)同源染色體分別向兩極移動(dòng)。（4）末期I 染色體移到兩極后，松散變細(xì)，形成兩個(gè)子核，細(xì)胞質(zhì)分為兩部分，形成兩個(gè)子細(xì)胞，即二分體。第二次分裂（1）前期II 每個(gè)染色體含有兩條染色單體，著絲點(diǎn)仍連在一起，染色單體分得很開。（2

15、）中期II 每條染色體的著絲點(diǎn)整齊的排列在赤道板上，著絲點(diǎn)開始分裂。（3）后期II 著絲點(diǎn)分裂為二，各個(gè)染色單體變?yōu)槿旧w，由紡錘絲分別拉向兩極。（4）末期II 到達(dá)兩極的染色體形成新的子細(xì)胞，同時(shí)細(xì)胞質(zhì)又分為兩部分，形成四分體。減數(shù)分裂的遺傳學(xué)意義： 減數(shù)分裂產(chǎn)生的雌雄配子染色體數(shù)目減半，通過受精作用，又恢復(fù)為全數(shù)的染色體，保證了親代與子代之間染色體數(shù)目的恒定性，為后代的正常發(fā)育和性狀遺傳提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，保證了物種相對(duì)穩(wěn)定性。 同源染色體在減數(shù)分裂中期I排列在赤道板上，然后分別向兩極移動(dòng)，但各對(duì)染色體中的兩個(gè)成員在后期I分向兩極是隨機(jī)的，子細(xì)胞在染色體組成上可能出現(xiàn)多種多樣的組合。同時(shí)，減數(shù)

16、分裂過程中，非姊妹染色單體間還能發(fā)生交換，增加了后代遺傳差異的復(fù)雜性，為生物的變異提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。.柯倫斯雜交試驗(yàn)：接受花粉的枝條提供花粉的枝條雜種植株的表現(xiàn)白色白色、綠色、花斑均為白色綠色白色、綠色、花斑均為綠色花斑白色、綠色、花斑 白色、綠色、花斑雜種植株所表現(xiàn)的性狀完全由母本枝條所決定，與提供花粉的父本枝條無(wú)關(guān)?？刂谱宪岳蚧ò咝誀畹倪z傳物質(zhì)是通過母本傳遞的。.原因：花斑枝條：綠細(xì)胞中含有正常的綠色質(zhì)體(葉綠體)；白細(xì)胞中只含無(wú)葉綠體的白色質(zhì)體(白色體)；綠白組織交界區(qū)域：某些細(xì)胞內(nèi)既有葉綠體、又有白色體。紫茉莉的花斑現(xiàn)象是葉綠體的前體（質(zhì)體）變異而引起的?；ǚ壑芯?xì)胞內(nèi)不含質(zhì)體，上述三種

17、分別發(fā)育的卵細(xì)胞無(wú)論接受何種花粉，其子代只能與提供卵細(xì)胞的母本相似，分別發(fā)育成正常綠株、白化株、花斑株。Baterson，Saunders，Punnett發(fā)現(xiàn)甜豌豆有兩類花粉：長(zhǎng)形和圓形。一個(gè)純種長(zhǎng)形花粉植株與純種圓形花粉植株雜交，F(xiàn)1是長(zhǎng)形花粉，F(xiàn)1F1雜交產(chǎn)生的F2有3/4產(chǎn)生長(zhǎng)形花粉，1/4產(chǎn)生圓形花粉。由于這個(gè)性狀是單基因引起的，假使一半花粉帶有長(zhǎng)形等位基因，另一半花粉帶有圓形等位基因，那為何F1只有長(zhǎng)形花粉呢？ 1、常染色體隱性性狀。2、常染色體顯性性狀。3、X染色體隱性性狀。4、X染色體顯性性狀。31、常染色體隱性性狀。2、常染色體顯性性狀。3、X染色體隱性性狀。4、X染色體顯性性

18、狀。41、常染色體隱性性狀。2、常染色體顯性性狀。3、X染色體隱性性狀。4、X染色體顯性性狀。11、常染色體隱性性狀。2、常染色體顯性性狀。3、X染色體隱性性狀。4、X染色體顯性性狀。4單倍體單倍體二倍體二倍體o20世紀(jì)70年代，Gerald Fink想用酵母的兩個(gè)Leu2基因突變株來(lái)構(gòu)造新的酵母菌株。他用Leu23突變株與Leu2112突變株雜交（上述兩個(gè)突變株均為L(zhǎng)eu，即不能在缺乏亮氨酸的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)），雜交后得到的兩種類型的子囊（如下圖所示）。 Type 1 Type 2 4 Leu 3 Leu : 1 Leu + 49個(gè)子囊是類型1，而只有一個(gè)子囊是類型2。 o 問題： 1、解釋為何雜交只產(chǎn)生兩種類型的子囊? 2