生物奥赛(遗传与进化)ppt课件.ppt

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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:红花白花 P Cc cc配子 C c c 测交后代:Cc cc 红花 白花,比例：1:1,自交法,(3)、花粉鉴定法理论基

2、础 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，那么就可用花粉粒进行观察检定。,举例：糯性玉米与非糯性玉米杂交 P（非糯性）WxWx wxwx（糯性）（含直链淀粉）（支链淀粉）Wx wx碘液染色 花粉呈蓝黑色 花粉呈红棕色 F1 Wxwx Wx wx 杂种花粉碘液染色 呈蓝黑色 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，而非中间型或同时表现双亲的性状,称之。,（2）、不完全显性 F1表现双亲性状的中间型，称之,举例:紫茉莉花色的遗传 P 红花亲本白花亲本（RR）

3、（rr）F1（Rr）为粉红色 F2 1RR:2Rr:1rr 1/4(红)2/4(粉)1/4(白),（3）、共显性 双亲的性状同时在F1个体上出现.举例：混花毛马的遗传，AB血型个体红细胞表面同时具有A抗原和B抗原。,（4）、镶嵌显性 双亲的性状在F1个体的不同部位表现,（5）、条件显性 等位基因之间的关系，因环境因素的影响而改变。,举例：金鱼草花色的遗传（P96曼陀罗茎色和绵羊角）红花品种象牙色品种 F1 在低温、强光下为红色，红色为显性 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，一对相对性状的个体杂交产生的F1，在完全显性情况下，自交后代（F2）分离比例为3:

4、1，测交后代分离比例为1:1。要达到理想的分离比例，必须具备下列条件：,(1)亲本必需是纯合二倍体,相对性状差异明显。(2)基因显性完全,且不受其他基因影响而改变作用方式。(3)减数分裂过程,同源染色体分离机会均等,形成两类配子的数目相等,或接近相等。配子能良好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。(5)生长条件一致,试验群体比较大。,4.分离规律的意义（1）确立颗粒遗传（2）杂交育种（3）培育稳定遗传的纯合体（4）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,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AB

5、O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制的许多生化过程连续作用的结果。如：玉米正常叶绿素的形成与50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

6、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C/c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(C-灰色种皮，c-淡色种皮)、叶腋色斑(C-有黑斑，c-无黑斑)。,与环境有关内环境：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）,（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。,A,a,B,b,A,B,a,b,精原细胞,初级精母细胞,

7、次级精母细胞,精细胞,a,A,B,b,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，P100,2.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,1.一对基因F2的分离(完全显性情况下)：表现型：种类：21=2，比例：显性:隐性=(3:1)1;基因型：种类：31=3，比例：显纯:杂合:隐纯=(1:2:1)1；2.两对基因F2的分离(完全显性情况下)：表现型：种类：22=4，比例：(3:1)2=9:3:3:1；基因型：种类：32=9，比例：(1:2:1)2=1:2:1:2:4:2:1:2:1。,3.自由

8、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),根据遗传的染色体学说与独立分配规律：位于非同源染色体上的非等位基因遗传时独立分配；如果有一些基因位于同一染色体上，必然会出现非独立分配的现象，即连锁现象。美国学者贝特森和潘耐特(1906)在香豌豆两对相对性状杂交试验中发现连锁遗传(linkage)现象。T.H.Morgan et al.(1910)提出连锁遗传规律以及连锁与交换的遗传机理，并创立基因论(theory of the gene)。,连锁遗传理论的由来(p92),根据遗传的染色体学说与独立分配规律：位于非同源染色体上的非等位

9、基因遗传时独立分配；如果有一些基因位于同一染色体上，必然会出现非独立分配的现象，即连锁现象。美国学者贝特森和潘耐特(1906)在香豌豆两对相对性状杂交试验中发现连锁遗传(linkage)现象。T.H.Morgan et al.(1910)提出连锁遗传规律以及连锁与交换的遗传机理，并创立基因论(theory of the gene)。,1、连锁遗传的细胞学基础,如Aa与Bb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？,连锁群与基因连锁（P102）,2、互换的细胞学基础,亲本型配子（大于50%）,重组型配子（小于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

10、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。,3、完全连锁和不完全连锁(p103),完全连锁(complete linkage)：如果连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。（只发现雄果蝇和雌家蚕具有）不完全连锁(incomplete linkage)：指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。,3、举例,分析符合自由组合定律吗？属于完全连锁，还是不完全连锁？,4、交换值和遗传距离,（1）交换值(cross-over value)，也称重组率/重组值，是

11、指发生交叉互换的概率（小于50%）,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,（1）交换值(cross-over value),自交法,设F1产生的四种配子PL,Pl*,pL*,pl的比例分别为：a,b,c,d；则有：a+b+c+d=1a=d,b=c,自交法,F2的4种表现型(9种基因型)及其理论比例为：P_L_(PPLL,PPLl,PpLL,PpLl)：a2+2ab+2ac+2bc+2adP_ll(PPll,Ppll)：b2+2bdppL_(ppLL,ppLl)：c2+2cdppll：d2,d2,自交法

12、,而F2中双隐性个体(ppll)的实际数目是可以直接观测得到的(本例中为1338)，其比例也可出直接计算得到(1338/6952)，因此有：,测交法,例：玉米第9染色体上的二对基因间连锁分析：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；P CCShSh(有色饱满）ccshsh（无色凹陷）F1 CcShsh(有色饱满）ccshsh,推知：亲本型配子CSh4032 csh4035 重组型配子cSh152 Csh149,测交法,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基因定位：是指确定基因在染色体上的位置。确定基因的位置主要是确定

13、基因之间的距离和顺序，它们之间的距离是用交换值来表示的。遗传距离：用交换值表示的基因距离称为遗传距离。遗传距离的单位是厘摩尔根（cM），是去掉百分率符号的交换值绝对值。如两个基因的交换值为20%，那么遗传距离为20个厘摩尔根(cM)，或说为20个遗传单位,（2）遗传图距与基因定位,基因定位的方法 两点测验 基本步骤（方法）是首先杂交，然后用隐性亲本测交来确定两对基因是否连锁；然后再根据其交换值来确定它们在同一染色体上的位置。,（2）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

14、)对糯性(wx)为显性.(1).(CCShShccshsh)F1ccshsh(2).(wxwxShShWxWxshsh)F1wxwxshsh(3).(wxwxCCWxWxcc)F1wxwxcc,（2）遗传图距与基因定位,（2）遗传图距与基因定位,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。,wx+c wx+c+sh+sh+wx+c wx sh+sh+c wx sh c wx sh c+（图2 两个单交换 wx sh c 一前一后）+（图1 两个交换同时进行)双交换示意图,（2）遗传图距与基因定位,三点测验：,P 凹陷、非糯性、有色饱满、糯性

15、、无色 shsh+wxwx cc 测交 F1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 据测交后代的表现型 粒 数 交换类别 推知的F1配子种类饱满、糯 性、无色+wx c 亲本型凹陷、非糯性、有色 sh+饱满、非糯性、无色+c 单交换凹陷、糯 性、有色 sh wx+凹陷、非糯性、无色 sh+c 单交换饱满、糯 性、有色+wx+饱满、非糯性、有色+双交换凹陷、糯 性、无色 sh wx c 总 数,测交后代的表现型 据测交后代的表现型 粒 数 交换类别 推知的F1配子种类饱满、糯 性、无色+wx c 亲本型凹陷、非糯性、有色 sh+饱满、非糯性、

16、无色+c 单交换凹陷、糯 性、有色 sh wx+凹陷、非糯性、无色 sh+c 单交换饱满、糯 性、有色+wx+饱满、非糯性、有色+双交换凹陷、糯 性、无色 sh wx c 总 数 计算wx和sh之间的交换值=(626+601+4+2)/6708 100%=18.4%,亲本型配子+重组型配子,测交后代的表现型 据测交后代的表现型 粒 数 交换类别 推知的F1配子种类饱满、糯 性、无色+wx c 亲本型凹陷、非糯性、有色 sh+饱满、非糯性、无色+c 单交换凹陷、糯 性、有色 sh wx+凹陷、非糯性、无色 sh+c 单交换饱满、糯 性、有色+wx+饱满、非糯性、有色+双交换凹陷、糯 性、无色 s

17、h wx c 总 数 计算sh和c之间的交换值=(113+116+4+2)/6708 100%=3.5%,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:21.9 18.4 3.5 wx sh c,4、交换值和遗传距离（P107),为染色体是基因的载体提供了佐证。有利于生物在遗传过程中保证基因的准确性和完整性。使杂交后代综合亲本的优良性状。,(四）、性别决定与伴性遗传,1.性别的决定,（1）、XY型的性别决定,（2）、XO型：XX：X,直翅目昆虫：如蝗虫、蟑螂、蟋蟀等,蝗虫：2n=24,XX：2n=23,XO,（4）、ZO型：Z：ZZ,例如：鸡、鸭、某些鱼类和 鳞翅目

18、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、倍数型 蜜蜂、蚂蚁,6、环境决定,珊瑚岛鱼 在3040条左右的群体中,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）、性别决定与伴性遗传,2.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）DNA的复制,复制的要点 1 半保留复制

19、（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

20、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。,2023/1/9,75,三、生物变异,可遗

21、传变异的来源：基因突变、基因重组、染色体变异,（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DNA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突变为矮秆基因d。,（一）基因突变,类型 1.碱基替换突变（同义突变，错义突变，无义突变，回复突变）2.移码突变，增添或缺失的核苷酸对非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.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.结构变异 2.数目变化,类型 1.结构变异 2.数目变化（1）个别染色体数目的增加或缺失单体（2n1）；缺体（2n2）；三体（2n+1）；双三体（2n+1+1）；四体（2n+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：方法一，2n二倍体；3n三倍体方法二，2n2x24（二倍体小麦），2n表示体细胞，x表示染色体组，n可以表示配子单倍体命名：一倍单倍体（含1个染色体组）多倍单倍体（含多个染色体组）,