1、生物奥赛辅导 “第三章 生物遗传与进化”第一节 生物的遗传和变异什么是遗传和变异？遗传 变异一、遗传的规律 分离定律 自由组合定律 连锁和交换规律 性别决定与伴性遗传（一）分离定律一对相对性状的杂交实验过程：纯合P的杂交和F1的自交（发现问题）（分析问题，作出假设）测交（验证）分离定律分离定律的实质：减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因随同源染色体的分开而分离。关于分离定律的补充1.分离规律的验证（1）、测交法（2）、自交法（3）、F1花粉鉴定法测交测交:红花红花白花白花 P P C Cc ccc cc 配子配子 C C c c c c 测交后代测交后代:C Cc ccc cc 红
2、花红花 白花白花比例：比例：1 :1 1 :1自交法(3)、花粉鉴定法、花粉鉴定法理论基础理论基础 在减数分裂期间，同源染色在减数分裂期间，同源染色 体分开并分配到两个配子中去，杂种的等位基体分开并分配到两个配子中去，杂种的等位基因也就随之分开而分配到不同的配子中去，如因也就随之分开而分配到不同的配子中去，如果这个基因在配子发育期间就表达，那么就可果这个基因在配子发育期间就表达，那么就可用花粉粒进行观察检定。用花粉粒进行观察检定。举例：糯性玉米与非糯性玉米杂交举例：糯性玉米与非糯性玉米杂交 P （非糯性）（非糯性）WxWx wxwx wxwx（糯性）（糯性）（含直链淀粉）（含直链淀粉）（支链淀
3、粉）（支链淀粉）Wx Wx wxwx碘液染色碘液染色 花粉呈蓝黑色花粉呈蓝黑色 花粉呈红棕色花粉呈红棕色 F1 WxwxF1 Wxwx WxWx wxwx 杂种花粉杂种花粉碘液染色碘液染色 呈蓝黑色呈蓝黑色 呈红棕色呈红棕色2.显性的相对性（1）、完全显性 F1所表现的性状和亲本之一完全一样，所表现的性状和亲本之一完全一样，而非中间型或同时表现双亲的性状而非中间型或同时表现双亲的性状,称之。称之。（2）、不完全显性 F1表现双亲性状的中间型，称之表现双亲性状的中间型，称之 举例举例:紫茉莉花色的遗传紫茉莉花色的遗传 P 红花亲本红花亲本白花亲本白花亲本 （RRRR）（rrrr）F F1 1 （
4、RrRr）为粉红色）为粉红色 F F2 2 1RR:2Rr:1rr 1RR:2Rr:1rr 1/4(1/4(红红)2/4()2/4(粉粉)1/4()1/4(白白)（3）、共显性 双亲的性状同时在双亲的性状同时在F1个体上出现个体上出现.举例：混花毛马的遗传举例：混花毛马的遗传，AB血型个体血型个体红细胞表面同时具有红细胞表面同时具有A抗原和抗原和B抗原。抗原。（4）、镶嵌显性 双亲的性状在双亲的性状在F1个体个体的不同部位表现的不同部位表现（5）、条件显性 等位基因之间的关系，等位基因之间的关系，因环境因素的影因环境因素的影响而改变响而改变。举例：金鱼草花色的遗传举例：金鱼草花色的遗传（P96
5、曼陀罗茎色和绵曼陀罗茎色和绵羊角）羊角）红花品种红花品种象牙色品种象牙色品种 F F1 1 在低温、强光下为在低温、强光下为红色红色，红色红色为显性为显性 在高温、遮光下为象牙色，象牙色为显性在高温、遮光下为象牙色，象牙色为显性 3.分离比出现的条件 根据分离规律，一对相对性状根据分离规律，一对相对性状的个体杂交产生的的个体杂交产生的F1，在完全显性，在完全显性情况下，自交后代（情况下，自交后代（F2）分离比例）分离比例为为3:1，测交后代分离比例为，测交后代分离比例为1:1。要达到理想的分离比例，必须具备要达到理想的分离比例，必须具备下列条件：下列条件：(1)亲本必需是纯合二倍体亲本必需是纯
6、合二倍体,相对性状差异明显。相对性状差异明显。(2)基因显性完全基因显性完全,且不受其他基因影响而改变作且不受其他基因影响而改变作用方式。用方式。(3)减数分裂过程减数分裂过程,同源染色体分离机会均等同源染色体分离机会均等,形形成两类配子的数目相等成两类配子的数目相等,或接近相等。配子能良好或接近相等。配子能良好地发育并以均等机会相互结合。地发育并以均等机会相互结合。(4)不同基因型合子及个体具有同等的存活率。不同基因型合子及个体具有同等的存活率。(5)生长条件一致生长条件一致,试验群体比较大。试验群体比较大。4.分离规律的意义（1）确立颗粒遗传）确立颗粒遗传（2）杂交育种）杂交育种（3）培育
7、稳定遗传的纯合体）培育稳定遗传的纯合体（4）开展人类遗传学研究，进行）开展人类遗传学研究，进行遗传病的防止和优生优育的宣传遗传病的防止和优生优育的宣传 5.复等位基因 同源染色体同一个位置上，控制多个（大于等于3）相对性状的基因举例：人的ABO血型AB、A、B、O型，受IA，IB，Ii推测各血型的基因型；推测AB型个体与O型个体婚配，后代的血型？6.人的血型介绍 ABO血型：MN型：MM型 MM；MN型 MN；NN型 NNRh+和Rh：Rh+型；Rh 型 7.基因与性状的关系 非简单的线性关系 多因一效：由多对基因控制、影响同一性状表现的现象称为多因一效。生化基础：一个性状形成是由许多基因所控
8、制的许多生化过程连续作用的结果。如：如：玉米正常叶绿素的形成与玉米正常叶绿素的形成与50多对不同的基因有关，多对不同的基因有关，分别控制叶绿素不同成份形成或不同发育阶段的生化反分别控制叶绿素不同成份形成或不同发育阶段的生化反应。应。一因多效：一个基因影响、控制多个性状发育的现象。生化基础：一个基因改变直接影响以该基因为主的生化过程，同时也影响与之有联系的其它生化过程，从而影响其它性状表现。如：豌豆花色基因如：豌豆花色基因C/c实际上是与植株色素形成相关的实际上是与植株色素形成相关的一系列生长反应相关，同时还控制种皮颜色一系列生长反应相关，同时还控制种皮颜色(C-灰色种灰色种皮，皮，c-淡色种皮
9、淡色种皮)、叶腋色斑、叶腋色斑(C-有黑斑，有黑斑，c-无黑斑无黑斑)。与环境有关内环境：基因产物，条件显性（绵羊的角）内环境：基因产物，条件显性（绵羊的角）外环境：例子，条件显性（曼陀罗的茎色）外环境：例子，条件显性（曼陀罗的茎色）（二）自由组合定律二对相对性状的杂交实验过程：纯合P的杂交和F1的自交（发现问题）（分析问题，作出假设）测交（验证）自由组合定律自由组合定律的实质：减数分裂形成配子的过程中，非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而自由组合。AaBbABABABababab精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞ABABababaABbAaBbABABababAAbbaa
10、BBAaBb精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞关于自由组合定律的补充1.自由组合规律的验证（1）、测交法（2）、自交法，P1002.多对性状杂交的F2中基因型和表型用二项式法分析多对相对性状遗传用二项式法分析多对相对性状遗传 1.一对基因一对基因F2的分离的分离(完全显性情况下完全显性情况下)：表现型：种类：表现型：种类：21=2，比例：显性，比例：显性:隐性隐性=(3:1)1;基因型：种类：基因型：种类：31=3，比例：显纯，比例：显纯:杂合杂合:隐纯隐纯=(1:2:1)1；2.两对基因两对基因F2的分离的分离(完全显性情况下完全显性情况下)：表现型：种类：表现型：种类：22=4，比例：
11、，比例：(3:1)2=9:3:3:1；基因型：种类：基因型：种类：32=9，比例：，比例：(1:2:1)2=1:2:1:2:4:2:1:2:1。3.自由组合规律的意义（1）了解生物多样性的原因（2）指导育种（三）、连锁与交换规律连锁遗传理论的由来(p92)连锁遗传理论的由来(p92)1、连连锁锁遗遗传传的的细细胞胞学学基基础础如如Aa与与Bb非等位基因位于非同源染色体非等位基因位于非同源染色体上，则将来会产生多少种配子，分别是？上，则将来会产生多少种配子，分别是？连锁群连锁群与基因与基因连锁连锁（P102）2、互互换换的的细细胞胞学学基基础础亲本型亲本型配子配子（大于（大于50%）重组型配重组
12、型配子（小于子（小于50%）3、完全连锁和不完全连锁(p103)3、举例分析符合自由组合定律吗？属于完分析符合自由组合定律吗？属于完全连锁，还是不完全连锁？全连锁，还是不完全连锁？4、交换值和遗传距离总配子数重组型配子数交换值100(%)亲本型配子+重组型配子用哪些方法可以测定各种配子的数目？4、交换值和遗传距离用哪些方法可以测定各种配子的数目？自交法和测交法自交法自交法PL(a)Pl(b)*pL(c)*pl(d)PL(a)Pl(b)*pL(c)*pl(d)d2自交法%1212.006.006.006.02)(144.044.0192.0%2.19%100695213382cbLPdacbda
13、dpld间交换值：两种重组型配子的比例：两种亲本型配子的比例配子的比例：测交法推知：亲本型配子CSh4032 csh4035 重组型配子cSh152 Csh149测交法总配子数重组型配子数交换值100(%)亲本型配子+重组型配子4、交换值和遗传距离（2）遗传图距与基因定位）遗传图距与基因定位（2）遗传图距与基因定位）遗传图距与基因定位例：玉米第9染色体上三对基因间连锁分析：子粒颜色：有色(C)对无色(c)为显性；饱满程度：饱满(SH)对凹陷(sh)为显性；淀粉粒：非糯性(Wx)对糯性(wx)为显性.(1).(CCShShccshsh)F1ccshsh(2).(wxwxShShWxWxshsh)
14、F1wxwxshsh(3).(wxwxCCWxWxcc)F1wxwxcc（2）遗传图距与基因定位）遗传图距与基因定位（2）遗传图距与基因定位）遗传图距与基因定位两点测验：局限性两点测验：局限性 wx +c wx +c +sh +sh +wx +c wx sh +sh +c wx sh c wx sh c +（图（图2 两个单交换两个单交换 wx sh c 一前一后）一前一后）+（图（图1 两个交换同时进行两个交换同时进行)双交换示意图双交换示意图 （2）遗传图距与基因定位）遗传图距与基因定位三点测验：三点测验：P 凹陷、非糯性、有色饱满、糯性、无色凹陷、非糯性、有色饱满、糯性、无色 shsh
15、+wxwx cc 测交测交 F1饱满、非糯性、有色凹陷、糯性、无色饱满、非糯性、有色凹陷、糯性、无色 +sh +wx +c shsh wxwx cc测交后代的表现型测交后代的表现型 据测交后代的表现型据测交后代的表现型 粒粒 数数 交换类别交换类别 推知的推知的F1配子种类配子种类饱满、糯饱满、糯 性、无色性、无色 +wx c 亲本型亲本型凹陷、非糯性、有色凹陷、非糯性、有色 sh+饱满、非糯性、无色饱满、非糯性、无色 +c 单交换单交换凹陷、糯凹陷、糯 性、有色性、有色 sh wx +凹陷、非糯性、无色凹陷、非糯性、无色 sh +c 单交换单交换饱满、糯饱满、糯 性、有色性、有色 +wx +
16、饱满、非糯性、有色饱满、非糯性、有色 +双交换双交换凹陷、糯凹陷、糯 性、无色性、无色 sh wx c 总总 数数 +wx c sh +c wx sh +c +wx +sh +F1基因可能排列的顺序 测交后代的表现型测交后代的表现型 据测交后代的表现型据测交后代的表现型 粒粒 数数 交换类交换类别别 推知的推知的F1配子种类配子种类饱满、糯饱满、糯 性、无色性、无色 +wx c 亲本型亲本型凹陷、非糯性、有色凹陷、非糯性、有色 sh+饱满、非糯性、无色饱满、非糯性、无色 +c 单交换单交换凹陷、糯凹陷、糯 性、有色性、有色 sh wx +凹陷、非糯性、无色凹陷、非糯性、无色 sh +c 单交换
17、单交换饱满、糯饱满、糯 性、有色性、有色 +wx +饱满、非糯性、有色饱满、非糯性、有色 +双交换双交换凹陷、糯凹陷、糯 性、无色性、无色 sh wx c 总总 数数 计算计算wx和和sh之间的交换值之间的交换值=(626+601+4+2)/6708 100%=18.4%总配子数重组型配子数交换值100(%)亲本型配子+重组型配子 测交后代的表现型测交后代的表现型 据测交后代的表现型据测交后代的表现型 粒粒 数数 交换类交换类别别 推知的推知的F1配子种类配子种类饱满、糯饱满、糯 性、无色性、无色 +wx c 亲本型亲本型凹陷、非糯性、有色凹陷、非糯性、有色 sh+饱满、非糯性、无色饱满、非糯
18、性、无色 +c 单交换单交换凹陷、糯凹陷、糯 性、有色性、有色 sh wx +凹陷、非糯性、无色凹陷、非糯性、无色 sh +c 单交换单交换饱满、糯饱满、糯 性、有色性、有色 +wx +饱满、非糯性、有色饱满、非糯性、有色 +双交换双交换凹陷、糯凹陷、糯 性、无色性、无色 sh wx c 总总 数数 计算计算sh和和c之间的交换值之间的交换值=(113+116+4+2)/6708 100%=3.5%总配子数重组型配子数交换值100(%)亲本型配子+重组型配子这样，三对基因在染色体上的位置和距离可以确定如下这样，三对基因在染色体上的位置和距离可以确定如下:21.9 18.4 3.5 wx sh
19、c 4、交换值和遗传距离（P107)(四）四）、性别决定与伴性遗传、性别决定与伴性遗传1.1.性别的决定性别的决定（1）、XY型的性别决定（2 2）、XOXO型 ：XX XX ：X X直翅目昆虫：如蝗虫、蟑螂、蟋蟀等蝗虫：2n=24,XX 2n=24,XX ：2n=23,XO2n=23,XO（4 4）、ZOZO型 ：Z Z ：ZZZZ例如：鸡、鸭、某些鱼类和 鳞翅目昆虫（3）、ZW型的性别决定（雌杂合型 ）（鸟类、鳞翅目昆虫、爬行类、某些两 栖类等）雄性为单倍体(n),由未受精卵发育而来,无父亲雌性为二倍体(2n),由受精卵发育而来5 5、倍数型 蜜蜂、蚂蚁6、环境决定珊瑚岛鱼 在3040条左
20、右的群体中,只有一条为雄性,当雄性死后,由一条强壮的雌性转变为雄性.7、基因决定性别玉米雌雄同株雌花序由Ba基因控制;雄花序由Ts基因控制;(四）四）、性别决定与伴性遗传、性别决定与伴性遗传2.2.伴性遗传伴性遗传二、遗传的分子基础（一）、遗传物质是DNA（或RNA）的实验证据、细菌转化试验、噬菌体侵染细菌的实验3、烟草花叶病毒的感染实验（二）（二）DNA的复的复制制复制的要点 1 半保留复制（1958年Meselson和Stahl首先证明）2 有起始点、终止点和方向3 边解旋边复制 复制方向复制方向大多数是双向的（等速进行或异速进行），形成两个复制叉，少数是单向复制，形成一个复制叉。（三）转
21、录（四）基因的结构原核基因的结构（四）基因的结构真核基因的结构遗传物质必备条件 分子结构稳定 能自我复制 能指导蛋白质合成，控制遗传性状 某些特殊条件下，分子结构可以发生改变，为生物进化提供条件（五）基因的本质与基因概念的发展 传统（经典遗传学）1.基因是抽象的，只能从生物表现出的遗传性状来认识基因。2.基因是重组、突变和功能的基本单位，“三位一体”的基因概念。（五）基因的本质与基因概念的发展 现代（经典遗传学）1.基因是遗传功能的基本单位（可称为作用子或顺反子），但不是遗传最小单位，其内有更精细的结构。2.突变的最小单位不是基因，是突变子，可只包含一对核苷酸。3.重组（连锁基因发生交换）的最
22、小单位也不是基因，是重组子（交换子），可只包含一对核苷酸。（五）基因的本质与基因概念的发展 现代（经典遗传学）4.许多基因的核苷酸顺序与其产物多肽的氨基酸顺序并不完全对应。5.重迭基因：某些小的DNA病毒和其他生物，DNA的有些核苷酸被两个或多个基因利用，编码不同功能的蛋白质。3.转座基因：玉米等生物中，发现能改变在染色体原有位置的基因。三、生物变异 可遗传变异的来源：基因突变、基因重组、染色体变异11/22/202275（一）基因突变 基因突变：染色体上某一基因位点内部发生了化学性质(结构)的变化(包括DNADNA碱基对的增添、缺失或改变)，使基因结构发生改变。例如：植物高秆基因D D突变为
23、矮秆基因d d。（一）基因突变类型 1.1.碱基替换突变（同义突变，错义突变，无义突变，回复突变）2.2.移码突变，增添或缺失的核苷酸对非3 3的倍数，结果插入（缺失）点以后，编码的氨基酸种类、数目（通常会改变终止密码子的位置）和排序变化。（一）基因突变类型 3.3.密码子的缺失或插入特点 普遍性、随机新、不定向性、低频性、害多利少性（二）基因重组（三）染色体变异类型 1.1.结构变异 2.2.数目变化类型 1.1.结构变异 2.2.数目变化（1 1）个别染色体数目的增加或缺失单体（2n2n1 1）；缺体（2n2n2 2）；三体（2n+12n+1）；双三体（2n+1+12n+1+1）；四体（2n+22n+2）。（2 2）以染色体组的方式成倍增加或减少二倍体和多倍体命名：方法一，2n2n二倍体；3n3n三倍体方法二，2n2n2x2x2424（二倍体小麦），2n2n表示体细胞，x x表示染色体组，n n可以表示配子单倍体命名：一倍单倍体（含1 1个染色体组）多倍单倍体（含多个染色体组）
