高一生物遗传变异和基因工程专.ppt

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1、,遗传、变异和基因工程专题复习,（第一课时）1、证明DNA是遗传物质的实验设计思路是 2、DNA是遗传物质的证据：间接证据：从生殖过程分析：从染色体的组成分析：直接证据：肺炎双球菌的转化实验：过程、结果、分析、结论噬菌体侵染细菌的实验：过程、结果、分析、结论3、生物的遗传物质（核酸）：绝大多数生物以 作为遗传物质（如真核生物、原核生物、DNA病毒），少数RNA病毒以 作为遗传物质（如烟草花叶病毒、流感病毒、艾滋病病毒）。,一、DNA是主要的遗传物质,著名的肺炎双球菌转化实验,1928年，英国科学家格里菲思（F.Griffith),菌落,两种肺炎双球菌,菌落粗糙rough无荚膜,菌落光滑smoo

2、th有荚膜,R型细菌,S型细菌,完全免费,无需注册,天天更新！,1、将R型活细菌注射到小鼠体 内，小鼠不死亡。,分析：R菌不致死，无毒。,2、将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。,分析：S菌使小鼠致死，有毒性。,3、将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡,分析：S菌死亡后失去毒性，不致死。,4、将无毒的R型活菌与加热杀死后的S型菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，并分离出S活菌。,转化,（有毒有荚膜）,结论：,已经加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质转化因子,即遗传物质。,转化因子是什么呢？,S型细菌,1944年美国科学家艾弗里的实验,S菌的DNA+R菌 S菌R菌

3、,S菌的DNA+DNA酶+R菌 S菌,DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质DNA是遗传物质蛋白质不是遗传物质,结论：,更具说服力的“噬菌体侵染细菌的实验”,1952年赫尔希（A.Hershey)和蔡斯（M.Chase),病 毒,分类：动物病毒、植物病毒、细菌病毒即噬菌体,特点：寄生性、专一性,成份：主要为蛋白质、DNA或RNA,大肠杆菌T2噬菌体,噬菌体的遗传物质是蛋白质还是DNA呢？,大肠杆菌T2噬菌体,C、H、O、N、P,C、H、O、N,、S,（标记32p）,（标记35s）,噬菌体侵染细菌的实验,在分别含有放射性同位素32p 和35s的培养基中培养细菌。分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备

4、含32p 的噬菌体和含35s的噬菌体。分别用含32p 的噬菌体和含35s的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。,用含35s的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。,上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。,如何标记噬菌体？,用含32p 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。,上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。,如何标记？,实验过程及结果：,第一组 实验,第二组实验,亲代噬菌体,32P标记DNA,35S标记蛋白质,宿主细胞内,无32P标记DNA,无35S标记蛋白质,子代噬菌体,DNA有32P标记,外壳蛋白质无35S,实验结论,DNA分子具有连续性，是遗传物质,DNA是噬菌体的遗传物质。,结论：,烟草花叶病毒,得

5、花叶病,不得花叶病,结论：RNA烟草花叶病毒的遗传物质,将车前草病毒(HRV)的RNA与烟草花叶病毒的蛋白质结合在一起,形成一个类似“杂种”的新品系。用它进行侵染实验,结果,发生的病症以及繁殖的病毒类型,都依RNA的特异性为转移,即依车前草病毒的RNA为转移(图6-3)。,DNA是主要的遗传物质,DNA是噬菌体的遗传物质。RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。原核生物真核生物DNA和RNA均有，DNA是遗传物质。绝大多数生物DNA是遗传物质。少数生物只有RNA一种核酸，RNA是遗传物质。,遗传物质应具备的条件：,1、分子结构具有相对的稳定性；,3、能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新 陈代谢。,

6、4、能够产生可遗传的变异；,2、能够精确地复制，使前后代保持性状的连续性；,5、具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力。,二、DNA分子的结构：,1、DNA：高分子化合物，脱氧核糖核酸的简称。,2、基本组成单位：,脱氧核苷酸,1分子脱氧核糖,1分子磷酸,1分子含氮碱基,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T),思考：组成DNA的脱氧 核苷酸有多少种？,4种。腺嘌呤核苷酸、鸟嘌呤核苷酸、胞嘧啶核苷酸、胸腺嘧啶核苷酸。,3、结构：,规则的双螺旋结构,(1)主要特点：,两条脱氧核苷酸链反方向平行盘旋而成；,外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架；,内侧：碱基按A-T、G C的碱基互补

7、配对原则，通过氢键连接，形成碱基对；,(碱基之间的氢键具有固定的数目：A和T之间2个，G和C之间3个),4、DNA分子的特性：,多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。,一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。,特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。,不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。,遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了 遗传信息。,5、DNA分子各种碱基的数量关系：,在整个DNA分子中，A=T、G=C；A+G=T+C，A+C=T+G；(A+G）/（T+C）=1,DNA分子的一条链中的A+T=另一条链的T+A

8、；同理，G+C=C+G,如果一条链中的(A+T)/(G+C)=a，则另一条链中 的比例也是a；如果一条链中的(A+G)/(T+C)=b,则另一条链中的比例是1/b,两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即 A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%,在DNA分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率等于另一条链中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%=总A+T%同理：G1+C1%=G2+C2%=总G+C%,二、DNA分子的结构和复制,DNA分子的复制：,1、概念：,以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。,2、时

9、间：,有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。随染色体的复制而完成。,3、过程：,解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。,以解开的母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，合成子链。,每一条子链与对应的母链盘旋成双螺旋结构，形成两个新的DNA分子。,4、条件：,模板：两条母链,原料：细胞核中游离的4种脱氧核苷酸,能量：ATP,酶：解旋酶、聚合酶,5、特点：,边解旋边复制,半保留复制,6、结果：,1个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。,7、意义：,使遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性。,8、DNA分子的一些数据：,一条双链DNA分子，复制

10、n次，形成子代DNA分子有2n个，其中，含亲代母链的DNA分子有2个，占子代DNA分子总数的2/2n，占子代DNA中脱核苷酸链的1/2n.,例：用15N标记的1个DNA分子放在含14N培养基中复制三次，则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA单链的比例依次为()、(),DNA分子中遗传信息是指DNA分子中碱基对的排列顺序。一种排列顺序代表一种遗传信息。若DNA分子中有碱基2n个，则碱基对有n对，储存遗传信息的最大量为4n个。,例：一个具有4000个碱基对的DNA分子所携带的遗传信息是44000种，即102408种。,(2000年上海高考题)：由120个碱基组成的DNA分子片段

11、，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达()。,螺距：3.4 nm(双螺旋链中任一条链绕轴一周所升降的距离，其中包括10个核苷酸，所以每两个相邻碱基平面的垂直距离为0.34nm),DNA分子的直径为2nm.,三.基因的概念,基因：是决定生物性状的基本单位，是有遗传效应的DNA片段,每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息,基因、染色体、DNA 三者有什么关系呢？,染色体是DNA的载体,基因是有遗传效应的DNA片断,一个DNA上可能有很多个基因；通过复制传给后代,基因在染色体上呈直线排列,基因在后代的个体发育过程中表达，控制后代 的性状，这就是基因的表达,

12、1、基本概念：性状 基因 基因的表达 2、RNA：结构 种类 功能,1.DNA的转录,a.DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA,b.DNA与RNA的碱基互补配对：AU;TA；CG；GC,c.组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,场所：,主要在细胞核,过程：,条件：,模板：DNA的一条链,酶：解旋酶、RNA聚合酶,原料：四种核糖核苷酸,能量：ATP,结果：形成一条mRNA,这样：DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,简易动画,mRNA,2.翻译,mRNA在细胞核中转录形成，通过核孔进入细胞质，在细胞质中再进行翻译,在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译,

13、思考：基因中的碱基如何控制氨基酸的种类？信使上只有四种碱基，如何决定20种氨基酸？,密码子：遗传学上把信使RNA（mRNA）上决定一个氨 基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子,运载工具：转运 RNA（tRNA),反密码子,注意：一种tRNA只能携带一种氨基酸,（略）,场所：,细胞质的核糖体上,过程：,条件：,模板：mRNA,原料：20种氨基酸,能量：ATP,结果：多肽,翻译,翻译者：,转运RNA(tRNA),3、基因对性状的控制,一、孟德尔成功的原因,1、选择豌豆作为实验材料,自花闭花传粉；豌豆各品种间有一些稳定的、容易区分的相对性状,2、一对相对性状,多对相对性状,3、应用统计学原理对实验结果

14、进行分析,四、基因的分离定律,一对相对性状的遗传实验,用纯种高茎豌豆与矮茎豌豆作杂交实验 时，需要（）A以高茎作母本，矮茎作父本 B以矮茎作母本，高茎作父本 C对母本去雄，授以父本花粉 D对父本去雄，授以母本花粉,C,请写出孟德尔一对相对性状遗传试验的遗传图解,P,配子,减数分裂,受精,高茎,矮茎,F1,高茎,减数分裂,F1配子,F2,1,2,3 4,（测交实验假设）,三、基因分 离定律的实质,在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性，生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代。,掌握基因分离规律

15、实质，应抓住以下两点：,等位基因的独立性：等位基因虽然共存于一个细胞内，但分别位于一对同源染色体上，既不融合，也不混杂，各自保持独立。等位基因的分离性：正是由于等位基因在杂合体内存在，才使得等位基因在减数分裂形成配子时，随同源染色体的分开彼此分离，分别进入不同的配子。,四、基因分离定律在实践中的应用,1、在杂交育种上,2、在医学实践上,关于基因、性状的概念及关系,基因,性状,等位基因,显性基因,隐性基因,显性性状,隐性性状,相对性状,基因型,表现型,等位基因分离,性状分离,解释,表现型和基因型以及它们的关系,表现型=基因型+环境,基因型是决定表现型的主要因素。基因型相同，表现型一般相同。表现型

16、相同，基因型不一定相同。（举例）在相同的环境中，基因型相同，表现型一定 相同。（举例）,1、有一匹家系不明的雄性黑马与若干纯种枣红马，生出20匹枣红马和17匹黑马，你认为其中的显性性状是（）,A、枣红色B、黑色C、不分显隐性D、无法确定,B,判断显、隐性,1、基因型为AA的牛与杂种公牛表现有角,杂种母牛与基因型为aa的牛表现为无角,先有一对有角牛交配,生下一只无角牛,这只牛的性别是(),巩固练习：,A.雄牛 B.雌牛 C.雌、雄牛均可 D.无法确定,B,1.让杂种豌豆连续自交n代后，显性纯合体所占的比例为（）,A.(1/2)n B.(1/2)n+1 C.1-(1/2)n D.1/2-(1/2)

17、n+1,D,(1-1/2 n)/2,2.采用下列哪一组方法，可以依次解决中的遗传问题？（）,鉴定一只白羊是否纯种 在一对相对性状中区分显隐性 不断提高小麦抗病品种的纯合度检验杂种F1的基因型,A 杂交、自交、测交、测交 B 测交、杂交、自交、测交C 测交、测交、杂交、自交 D 杂交、杂交、杂交、测交,B,3.香豌豆中，只有当A、B两个不同的显性基因共同存在时，才开红花。一株红花植株与aaBb的植株杂交，子代中有3/8开红花；若让这一株红花植株自交，则其后代红花植株中，杂合体占（）,A 1/9 B2/9 C5/9 D8/9,D,7、分离规律发生在（）A纯合体内 B杂合体内 C减数分裂的 时期 D

18、受精时,C,一、两对相对性状的遗传试验,对每一对相对性状单独进行分析,粒形,粒色,圆粒种子,315+101=416,皱粒种子 108+32=140,黄色种子 315+108=423,绿色种子 101+32=133,圆粒:皱粒接近3：1,黄色：绿色接近3：1,F1,黄圆,绿皱,P,黄圆,F2,黄圆,黄皱,绿圆,绿皱,个体数,315,108,101,32,9,3,3,1,：,：,：,五、基因的自由组合规律,上述两对相对性状的遗传分别由两对等位基因控制，每一对等位基因的传递规律仍然遵循着基因的分离规律。,如果把两对性状联系在一起分析，F2出现的四种表现型的比 黄圆：黄皱：绿圆：绿皱，接近于9：3：3

19、：1。,二、对自由组合现象的解释,等位基因分离，非等位基因自由组合,黄圆,绿皱,F1,F1配子,P,配子,黄圆,减数分裂,受精,结合方式有16种,9黄圆,3黄皱,1YYrr 2 Yyrr,3绿圆,1yyRR2yyRr,1绿皱：,1yyrr,9,3,3,1,：,：,：,基因型9种,表现型4种,1YYRR 2YyRR2YYRr 4 YyRr,具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。这一规律就叫做基因的自由组合规律，也叫独立分配规律。,Y,R,r,y,R,r,基因的自由组合规律的实质,1、理论上：生物体在进行有性生

20、殖的过程中，控制不同性状的基因可以重新组合（即基因重组），从而导致后代发生变异。这是生物种类多样性的原因之一。,比如说，一对具有20对等位基因（这20对等位基因分别位于 20对同源染色体上）的生物进行杂交时，F2可能出现的表现型就有220=1048576种。,三、自由组合规律在理论和实践上的意义,2、实践上：（1）在杂交育种工作中，人们有目的地用具有不同优良性状的两个亲本进行杂交，使两个亲本的优良性状结合在一起，就能产生所需要的优良品种。,例如：有这样两个品种的小麦：一个品种抗倒伏，但易染锈病；另一个品种易倒伏，但抗锈病。让这两个品种的小麦进行杂交，在 F2中就可能出现既抗倒伏又抗锈病的新类型

21、，用它作种子繁育下去，经过选择和培育，就可以得到优良的小麦新品种。,（2）在医学实践中，人们可以根据基因的自由组合定律来分析家系中两种遗传病同时发生的情况，并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率，为遗传病的预测和诊断提供理论依据。,例：在一个家庭中，父亲是多指患者(由显性致病基因P控制)母亲表现型正常，他们婚后却生了1个手指正常但患先天聋哑(由隐性致病基因b控制)。请推算这对夫妇所生的子女的基因型和表现型及概率。,解题思路：1、先判断出题目所涉及的相对性状有多少对；2、根据所给条件推断亲代的基因型。3、按相应的遗传定律进行计算。,父亲,PpBb,ppBb,母亲,子女的表现型：多指不聋

22、：多指、聋：五指不聋：五指、聋,3：1：3：1,多指：五指=1：1,不聋：聋=3：1,小结,理论意义：基因重组，生物种类多样性的原因之一,基因的自由组合规律研究的是两对（或两对以上）相对性状的遗传规律，即：两对（或两对以上）等位基因分别位于两对（或两对以上）同源染色体上的遗传规律,发生过程：在杂合体减数分裂产生配子的过程中.,实 质 等位基因分离，非等位基因自由组合.,实践意义 指导杂交育种，选择培育新品种,练习：,1、基因自由组合规律主要揭示（）基因之间的关系。A、等位基因 B、非同源染色体上的非等位基因 C、同源染色体上非等位基因 D、染色体上的等位基因,B,D,B,3、具有两对相对性状的

23、两个纯合亲本杂交（AABB和aabb），F1自交产生的F2中，新的性状组合个体数占总数的（）A、10/16 B、6/16 C、9/16 D、3/16,2、具有两对相对性状的纯合体杂交，在F2中能稳定遗传的个体数占总数的（）A、1/16 B、1/8 C、1/2 D、1/4,6、基因型分别为DdEeFF和DdEeff的两种豌豆杂交，在三对等位基因各自独立遗传的条件下，其子代表现型不同于两个亲本的个体数占全部子代的().A、7/16 B、3/8 C、5/8 D、9/16,A,5、关于“自由组合规律意义”的论述，错误的是（）A、是生物多样性的原因之一 B、可指导杂交育种 C、可指导细菌的遗传研究 D、

24、基因重组,C,4、基因型为AaBb的个体自交，子代中与亲代相同的基因型占总数的（），双隐性类型占总数的（）A、1/16 B、3/16 C、4/16 D、9/16,A,C,练习：,7、白色盘状与黄色球状南瓜杂交，子一代全是白色盘状，产生的子二代中杂合的白色球状南瓜有4000株，则纯合的黄色盘状南瓜有多少株？,解：据自由组合定律可知：在子二代中，白色盘状：白色球状：黄色盘状：黄色球状 9：3：3：1,在白色球状和黄色盘状中，纯合的和杂合的比例为1/3和2/3。,即：2/3 X=4000,则1/3 X=2000,练习：,8、将基因型为 AaBbCc 和 AABbCc 的向日葵杂交，按基因自由组合定律

25、，后代中基因型为AABBCC的个体比例应为().A、1/8 B、1/16 C、1/32 D、1/64,C,解：将每对基因分开考虑。,Aa与AA的后代出现AA的概率是：,Cc与Cc 的后代出现CC的概率是：,Bb与Bb 的后代出现BB的概率是：,1/2,1/4,1/4,练习：,9.下图是一个家族某种遗传病的系谱，请回答：（控制该遗传病的基因和它的等位基因分别用A、a表示）,（1）该病的致病基因位于_染色体上，控制该病的基因是_基因。（2）5和9的基因型分别是。,（3）10可能的基因型是，她是杂合体的几率是_。（4）如果10与有该病的男性结婚，则不宜生育，因为生出有病男孩的几率为。,常,隐性,Aa

26、和aa,AA或Aa,2/3,1/6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,男女正常,男女患病,练习：,（1）遗传学的基本定律都是对进行有性生殖的真核生物而言的，属于细胞核遗传。原核生物、细胞质遗传都不属于该定律的研究范围。,遗传基本定律的适用范围,（2）基因的分离定律揭示了控制一对相对性状的（一对等位基因的）遗传行为。,（3）基因自由组合定律揭示两对或两对以上等位基因的遗传行为。,性别决定和伴性遗传,性染色体的类型：,XY型,个体性别,决定,受精卵,决定,精子种类,ZW型,（2A+XX）,（2A+XY）,2A：表示常染色体总数。,（2A+ZW）,（2A+ZZ）,如人、所有哺乳动物、很多种类

27、的昆虫,如鸟类（包括鸡、鸭等）、蛾蝶类,一、性 别 决 定,1.基因型为DdEe的动物个体（两对基因自由组合），假如有8万个精原细胞，那么其形成具有双隐性基因的Y精子数量，理论上应是（）A、4万 B、8万 C、16万 D、32万,A,练习,2.人类在正常情况下，精子内常染色体和性染色体的数目和类型是（）,44+XY 44+XX 22+Y 22+X,A.只有 B.只有 C.和 D.和,D,练习,例：红绿色盲,X染色体隐性遗传病,男性,女性,XBXb,XbY,XBY,XbXb,XBXB,正常,患者,携带者,伴 性 遗 传,三、人类遗传病的解题规律,1、确定显隐性,甲,乙,丙,丁,无中生有为隐性,有

28、中生无为显性,代代有患者,男性患者,女性患者,2、再确定致病基因的位置,伴X染色体隐性遗传病（最可能）,3、再确定致病基因的位置,常染色体隐性遗传病,4、再确定致病基因的位置,伴X染色体显性遗传病（最可能）,5、再确定致病基因的位置,常染色体显性遗传病,常染色体隐性遗传病：常染色体显性遗传病：伴X隐性遗传病：伴X显性遗传病：,6、典型实例判定法,白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症,多指病、并指病、软骨发育不全症,红绿色盲、血友病、进行性肌营养不良,抗维生素D佝偻病,一般常染色体、性染色体遗传的确定,（常、隐）,（常、显）,最可能（伴X、显）,最可能（伴X、隐）,最可能（伴Y遗传）,小结,1.下图是

29、人类中某遗传病的系谱图，请推测其最可能的遗传方式是：,A、X染色体显性遗传 B、常染色体显性遗传C、X染色体隐性遗传 D、常染色体隐性遗传,分析：1、确定显、隐性,2、确定常、性染色体,练习,练习,2.下图是人类一种稀有遗传病的家系图谱，请推测这种病最可能的遗传方式是,A、常染色体显性遗传 B、常染色体隐性遗传C、X染色体显性遗传 D、X染色体隐性遗传,练习,练习,3.对某地区一个家族的某种遗传病的调查如下图，请据图分析回答（用Aa表示这对等位基因）：,（2）若10与15婚配，生一个有病孩子的概率为。生一个正常女孩的概率为。,（1）该病的遗传方式为。,常、隐,1/3AA2/3Aa,Aa,1/6

30、,5/12,练习,练习,4.为了说明近亲结婚的危害性，某医生向学员分析讲解了下列有白化病和色盲两种遗传病的家族系谱图，请回答：,（1）写出下列个体可能的基因型：8，10。,（2）若8与10结婚，生育子女中患白化病或色盲一种遗传病的概率是。同时患两种遗传病的概率是。,（3）若7与9结婚，子女中发病的概率是。,男,女,正常,色盲,白化,aaXBXB或 aaXBXb,AAXbY或AaXbY,5/12,1/12,5/12,练习,基因在什么情况下会出现变异？,几种人类遗传病的比较,第一节,细胞质遗传现象-花斑紫茉莉的发现,绿色枝条白色枝条花斑枝条,叶肉细胞只含叶绿体叶肉细胞只含白色体三种细胞,细胞质遗传

31、,紫茉莉质体遗传试验,紫茉莉花斑植株杂交：,绿色白色花斑,绿色白色花斑,绿色白色花斑,绿色,白色,绿色、白色、花斑绿色、白色、花斑绿色、白色、花斑,细胞质遗传的解释,在杂交试验中，F1总表现出母本性状，即母系遗传的原因,因为卵细胞含大量细胞质，而精子中只含极少量的细胞质。即受精卵中的细胞质几乎全部来自于卵细胞，因此，受质基因控制的性状由卵细胞传给了子代，使子代总是表现出母本的性状。,卵原细胞类型 卵细胞类 后代植株类型,绿色植株,白色植株,花斑植株,细胞质遗传的解释,紫茉莉花斑植株的遗传，是否符合孟德尔的基因的分离定律？,与孟德尔的豌豆杂交试验作比较，上述杂交试验有何特点？,不符合,1）F1总

32、表现出母本性状，即母系遗传2）F1的性状不会出现一定的分离比,细胞质遗传的解释,性状由什么物质控制？,质基因的发现,细胞质遗传的物质基础,基因是决定生物性状的基本单位。,里斯和普兰特等发现叶绿体基质中有长度为20.5nm的细纤维存在。用DNA酶处理，这种细纤维就消失。证明：细纤维结构是叶绿体DNA,线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。,核基因和质基因的概念与区别,细胞质遗传,概念：细胞核中的基因叫核基因，细胞质中的基因叫质基因 1）位置不同。核基因 细胞核 质基因 细胞质 2）存在方式不同。核基因 在染色体上直线排列 质基因 不与蛋白质结合，双链

33、环状,细胞核遗传、细胞质遗传的概念,细胞质遗传,细胞核遗传：真核生物的性状由核基因 控制的遗传方式。,细胞质遗传：真核生物的性状由质基因 控制的遗传方式。,豌豆杂交试验和花斑紫茉莉植株杂交试验属于上述哪种遗传？,豌豆杂交试验花斑紫茉莉杂交试验,细胞核遗传 细胞质遗传,细胞质、核遗传的关系,1）生物体中绝大部分性状是受细胞核基因的控制，核基因是主要的遗传物质，而有些性状是要受细胞质基因的控制。2）细胞核遗传和细胞质遗传各自都有相对的独立性，质基因也可自我复制，可以控制蛋白质合成，具有稳定性、连续性、变异性和独立性。3）细胞核遗传和细胞质遗传相互影响，很多情况是核质互作的结果。,小 结,典型实例主

34、要特点形成原因物质基础实践应用,细胞质遗传,：紫茉莉质体的遗传.母系遗传.杂交后代不出现一定分离比.受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞.减数分裂时，细胞质中遗传物质随机、不均等分配叶绿体、线粒体等细胞质结构中的DNA三系配套杂交育种,细胞核遗传,相对独立,相互影响,1）细胞质基因和细胞核基因的不同之处是（）A、具有控制相对性状的基因 B、基因按分离定律遗传 C、基因结构分为编码区和非编码区 D、基因不均等分配,D,练习,2）下列说法不正确的是（）A、细胞质遗传是由细胞质中的遗传物质控制的 B、在减数分裂中，细胞质中的基因遵循孟德尔发现的定律 C、在细胞质遗传中，F1的性状完全是由母本决定的 D

35、、线粒体和叶绿体中含有少量的遗传物质，其遗传属于细胞质遗传,B,练习,3）甲性状和乙性状为细胞质遗传。下列四种组合中能说明这一结论的是（）甲乙 F1呈甲性状 甲乙 F1呈乙性状 乙甲 F1呈甲性状 乙甲 F1呈乙性状 A、B、C、D、,C,练习,4）在形成卵细胞的减数分裂过程中，细胞质遗传物质的分配特点是（）有规律分配 随机分配 均等分配 不均等分配 A、B、C、D、,D,练习,细胞质遗传的应用,主要应用于：,作物育种,在生产上使用杂交种，比使用连年种植的优良品种有更显著的增产作用，作物表现出生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强等特点，人们称这种现象为杂种优势。,杂种优势：,细胞质遗传1

36、、线粒体和叶绿体在遗传中的作用：线粒体和叶绿体都含有遗传物质DNA，具有独立进行转录和翻译的功能，但它们的自主程度是有限的，它们对核遗传系统有很大的依赖性。2、细胞质遗传与细胞核遗传的关系：生物的遗传包括细胞核遗传和细胞质遗传两大类。生物体绝大多数的性状是由核基因控制的，极少数的性状是由质基因控制的，还有一些性状是由核基因和质基因共同控制的。3.细胞质遗传的特点：（1）母系遗传（2）杂交后代不出现一定的分离比,编码区,非编码区,非编码区,编码区上游,编码区下游,调控遗传信息的表达(调控序列),原核细胞的基因结构,一 原核细胞的基因结构,与RNA聚合酶结合位点,RNA聚合酶是一种蛋白质，能识别并

37、与调控序列中的结合位点结合，能催化DNA转录为RNA,一 原核细胞的基因结构,与RNA聚合酶结合位点,RNA聚合酶,一 原核细胞的基因结构,与RNA聚合酶结合位点,一 原核细胞的基因结构,与RNA聚合酶结合位点,A G G U C A C G U C G,编码区,非编码区,非编码区,编码区下游,调控遗传信息的表达(调控序列),外显子(能编码蛋白质),内含子(不能编码蛋白质),真核细胞的基因结构,二 真核细胞的基因结构,真核细胞基因结构和原核细胞的有何相同点和不同点？,1）相同点：都是由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区组成。2）不同点：原核细胞基因的编码区是连续的，真核细胞基因的编

38、码区是间隔的，不连续的。,二 真核细胞的基因结构,分别计算-珠蛋白基因和凝血因子基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例？,-珠蛋白：凝血因子：,外显子=146*6/1700*2=26%外显子=2552*6/186000*2=4%,在真核细胞中，控制不同种类的蛋白质的基因，所含的外显子和内含子的数目是不同的，长度也有差别。,什么叫人类基因组？,是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。,人类基因组计划(HGP)的主要目标是什么？,分析测定人类基因组的核苷酸序列,人类基因组研究,研究人体单倍体基因组中的24条双链DNA分子(22条常染色体DNA和X、Y性染色体DNA)上的全部基因。,人类基

39、因组计划的研究对象是什么？,三 人类基因组研究,包括绘制人类基因组的四张图，即遗传图、物理图、序列图和转录图。,人类基因组计划的主要内容是什么？,人类基因组计划要绘制的四张图具体是什么？,三 人类基因组研究,遗传图：把基因标记在染色体上以遗传距离表示相对位置的图。(遗传距离以基因或DNA片段在染色体交换过程中分离的频率)物理图：表示DNA序列上DNA标记之间实际距离的图。序列图：整个人类基因组的核苷酸序列图。转录图：整个人类基因组中1%5%的编码序列图。,人类基因组计划于哪年启动？耗资多少?有哪些国家参与?,三 人类基因组研究,启动：20世纪90年代耗资：30亿美元参与：中国、美国、英国、法国

40、、德国、日本。,2000年6月26日宣布的“人类基因组草图”完成的是什么?,排列出基因组中30亿对碱基的序列，精确度达到99.99%。,三 人类基因组研究,什么技术为人类基因组的研究提供了可能?,DNA克隆技术、DNA测序技术,DNA克隆技术：是指将外源DNA插入到运载体中，然后转入到细菌等微生物细胞中扩增到几百万倍的过程。DNA测序技术：根据各种核苷酸(特别是碱基)的性质不同，测定DNA中的核苷酸种类、排列顺序等,三 人类基因组研究,人类基因组的研究有何意义?,1）对于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义。2）对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机

41、制，以及生物的进化等也具有重要的意义。3）将推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济效益。,人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息,什么是人类基因组计划？,基因工程,1.也叫基因的拼接技术或DNA分子重组技术。在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。基因工程是在分子水平上进行设计施工的。基因工程能定向改造生物的遗传性状。,什么是基因工程？,基因的针线DNA连接酶 DNA连接酶的作用是把两条DNA分子末端之间的缝隙缝合起来。注意区别促使连接的不是碱基对之

42、间的氢键，而是脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键。,基因的运输工具运载体 运载体必须具备以下条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点，以便于外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选。,常用的运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒,质粒：最常用的运载体 质粒是存在于细菌和酵母菌细胞质中的小型环状DNA分子 大肠杆菌的质粒上常有抗药基因可作为标记基因 质粒能稳定地存在于宿主细胞中并复制。,4.基因工程的成果在实际生产、生活中的应用有哪些？,食品工业：开发新的食品来源单细胞蛋白,育种方法的比较,2004年全国高考（天津卷）,1.下列技术依据DNA分子杂交原理的是（）,用DNA分子探针诊断

43、疾病 B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交,快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量,目的基因与运载体结合形成重组DNA分子,A.B.C.D.,正确答案（B）,1.什么是DNA分子杂交？,采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补序列的部位，仍然是两条游离的单链,2.实际应用,物种之间亲缘关系远近的研究,基因诊断：用放射性同位素或荧光分子制备DNA分子探针，检验被试样品的遗传信息。,环境监测：用DNA分子探针检测环境中或饮用水中细菌或病毒的含量,DNA分子杂交原理的实际应用,04年全国高考（天津卷）,

44、6.原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小？（）,A.置换单个碱基对 B.增加4个碱基对C.缺失3个碱基对 D.缺失4个碱基对,正确答案（D）,解析：此种类型的题可直接采用排除法做,A项从插入点开始，后面转录出的密码子全都改变，如再置换碱基对，变化可能会更大。,B项最终相当于增加了5个碱基对，后面转录的密码子会全都改变,C项最终相当于缺失2个碱基对，后面转录的密码子会全都改变,D项最终相当于缺失3个碱基对，后面转录的密码子序列不变,04年高考（全国卷）,4.自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质,

45、正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸,突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸,突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸,突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸,根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是（）,A.突变基因1 和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添,B.突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添,C.突变基因1 为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添,D.突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添,的部分氨基酸序列如下：,A,碱基对的改变（替换）：由于只是个别碱基的

46、改变，而没有增加或减少碱基数目，因而只能影响单个密码子，所以对于决定的蛋白质结构影响最小。,碱基对的增添或缺失（移码）：在DNA的碱基序列中插入一个或几个碱基，或失去一个或几个碱基，该位点以后的阅读框全部改变，会使后面的密码子全部改变，所以对于决定的蛋白质结构影响较大。缩小影响的情况也有：例如增加或减少的恰好是一个阅读框（一个密码子）；前面有一个缺失（增添），后面立即有一个增添（缺失），两者相抵。,基因突变的原因及其对蛋白质结构的影响,03年全国高考（天津卷）26.小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现在要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂

47、合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本以内的前三代即可）,解析：,第一步此题要以认真审题、找出解决问题的关键条件为突破点,第二步确定亲本基因型 用于小麦杂交的亲本的基因型分别为AABB和aabb,第三步写出遗传图解,用于马铃薯杂交的亲本的基因型分别为Yyrr和yyRr,04年全国高考(广东试卷),37.下图是具有两种遗传病的家族系谱图,设甲病显性基因为A,隐性基因为a;乙病显性基因为B,隐性基因为b.若-7为纯合体,请据图回答:,解析:解题的

48、关键是根据典型的遗传系谱标志图确定甲、乙两 种遗传病的类型,确定甲病属于常染色体显性遗传病,推写出-1、-2关于甲病的基因型分别是Aa与Aa,确定乙病为常染色体隐性遗传病,推写出-1、-2关于乙病的基因型分别是Bb与Bb,推写出-1、-2的完整的基因型为AaBb和AaBb,常,显,常,隐,解析：-1、-2的基因型为AaBb和AaBb,aaBB或aaBb,AaBb,-3的基因型为aaB，-4的基因型为Abb,解析：-6的基因型为aaB；-7为纯合体，基因型为aaBB,-10为纯合体的概率为1/3+2/31/2=2/3,2/3,三星学科,教师助手,学生帮手,家长朋友！,解析：-10的基因型为1/3

49、的aaBb；-9的基因型为aabb,生下正常男孩的概率为（2/3+1/31/2）1/2=5/12,5/12,解析：三代以内与祖父母（外祖父母）同源而生的，除直系血亲之外均为旁系血亲，-4的旁系血亲有-5、-6、-10,-5、-6、-10,04年高考（全国卷）,30.已知柿子椒果实圆锥形（A）对灯笼形（a）为显性，红色（B）对黄色（b）为显性，辣味（C）对甜味（c）为显性，假定这三对基因自由组合。现有以下4个纯合亲本：,aaBBCC,aabbCC,AABBcc,AAbbcc,aabbcc,甲与丁、,乙与丙、,乙与丁,乙与丁,aabbCC与AAbbcc,AabbCc 圆锥形黄色辣味,圆黄辣、圆黄甜、灯笼黄辣、灯笼黄甜,1/16,（00广东高考）果蝇野生型和5种突变型的性状表现、控制性状的基因符号和基因所在染色体的编号如下表。,染色体,注：1.每种突变型未列出的性状表现与野生型相同,2.6种果蝇均为纯合体并可作为杂交实验的亲本,请回答：,VV与vv或DD与dd,bbHH与BBhh,VVXwXw 长翅白眼雌,vvXWY 残翅红眼雄,完全免费,无需注册,天天更新！,