1、概念:以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程 2、复制时间:有丝分裂或减数第一次分裂间期 3. 复制方式:半保留复制
4、复制条件 :(1)模板:亲代DNA分子两条脱氧核苷酸链(2)原料:4种脱氧核苷酸 (3)能量:ATP (4)解旋酶、 DNA聚合酶等 5、复制特点:边解旋边复制
6、复制场所:主要在细胞核中,线粒体和叶绿体也存在。 7、复制意义:保持了遗传信息的连续性。 三、与DNA复制有关的碱基计算
n
1.一个DNA连续复制n次后,DNA分子总数为:2
n-1
2.第n代的DNA分子中,含原DNA母链的有2个,占1/(2) 3.若某DNA分子中含碱基T为a,
n
(1)则连续复制n次,所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:a(2-1)
n-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〃2
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
一、.基因的相关关系 1、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。 ..
2、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。 3、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。 4、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。 二、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。
第四章 基因的表达
第一节 基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录 1、DNA与RNA的异同点 核 酸 DNA RNA 项目 结构 通常是双螺旋结构,极少数病毒是单链结构 通常是单链结构 基本单位 五碳糖 碱基 产生途径 存在部位 功能 脱氧核苷酸(4种) 脱氧核糖 A、G、C、T DNA复制、逆转录 主要位于细胞核中染色体上,极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上 传递和表达遗传信息 核糖核苷酸(4种) 核糖 A、G、C、U 转录、RNA复制 主要位于细胞质中 ①mRNA:转录遗传信息,翻译的模板②tRNA:运输特定氨基酸 ③rRNA:核糖体的组成成分 2、RNA的类型 ⑴信使RNA(mRNA)⑵转运RNA(tRNA)⑶核糖体RNA(rRNA) 3、转录⑴转录的概念;⑵转录的场所:主要在细胞核;⑶转录的模板:以DNA的一条链为模板;⑷转录的原料:4种核糖核苷酸;⑸转录的产物:一条单链的mRNA;⑹转录的原则:碱基互补配对;⑺转录与复制的异同(下表:) 阶段 复制 转录
- 21 -
项目 时间 细胞有丝分裂的间期或减数第一次分裂间期 生长发育的连续过程 进行场所 主要细胞核 主要细胞核 模板 以DNA的两条链为模板 以DNA的一条链为模板 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 条件 需要特定的酶和ATP 需要特定的酶和ATP 在酶的作用下,两条扭成螺旋的双链解开,以解在细胞核中,以DNA解旋后的一条链为模开的每段链为模板,按碱基互补配对原则(A—T、板,按照A—U、G—C、T—A、C—G的碱过程 C—G、T—A、G—C)合成与模板互补的子链;子基互补配对原则,形成mRNA,mRNA从细链与对应的母链盘绕成双螺旋结构 胞核进入细胞质中,与核糖体结合 产物 两个双链的DNA分子 一条单链的mRNA 边解旋边复制;半保留式复制(每个子代DNA边解旋边转录;DNA双链分子全保留式转特点 含一条母链和一条子链) 录(转录后DNA仍保留原来的双链结构) 遗传信息的传递方向 遗传信息从亲代DNA传给子代DNA分子 遗传信息由DNA传到RNA 二、遗传信息的翻译 1、遗传信息、密码子和反密码子 遗传信息 密码子 反密码子 mRNA中决定一个氨基酸tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个的三个相邻碱基 碱基 直接决定蛋白质中的氨作用 控制生物的遗传性状 识别密码子,转运氨基酸 基酸序列 基因中脱氧核苷酸种64种 61种:能翻译出类、数目和排列顺序的氨基酸 种类 61种或tRNA也为61种 不同,决定了遗传信息3种:终止密码子,不能的多样性 翻译氨基酸 ①基因中脱氧核苷酸的序列决定mRNA中核糖核苷酸的序列 联系 ②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补③密码子与相应反密码子的序列互补配对 2、翻译 ⑴定义;⑵翻译的场所:细胞质的核糖体上;⑶翻译的模板:mRNA;⑷翻译的原料:20种氨基酸;⑸翻译的产物:多肽链(蛋白质;⑹翻译的原则:碱基互补配对⑺翻译与转录的异同点(下表): 阶段 转录 翻译 项目 在细胞核中,以DNA的一条链为模板合成以信使RNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的定义 mRNA的过程 蛋白质的过程 场所 细胞核 细胞质的核糖体 模板 DNA的一条链 信使RNA 信息传递的方向 DNA→mRNA mRNA→蛋白质 原料 含A.U.C.G的4种核苷酸 合成蛋白质的20种氨基酸 产物 信使RNA 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质 实质 是遗传信息的转录 是遗传信息的表达 三、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算 1、转录时,以基因的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,产生一条单链mRNA,则转录产生的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的一半,且基因模板链中A+T(或C+G)与mRNA分子中U+A(或C+G)相等。
2.翻译过程中,mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目概念 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 是mRNA中碱基数目的1/3,是双链DNA碱基数目的 1/6
第2节 基因对性状的控制
。
- 22 -
一、中心法则
⑴DNA→DNA:DNA的自我复制;⑵DNA→RNA:转录;⑶RNA→蛋白质:翻译;⑷RNA→RNA:RNA的自我复制;⑸RNA→DNA:逆转录。
DNA→DNA RNA→RNA DNA→RNA 细胞生物 病毒 RNA→蛋白质 RNA→DNA 二、基因、蛋白质与性状的关系
1、 酶或激素 细胞代 (间接控制) 性状 基因 结构蛋白 细胞结构(直接控制)
2、基因型与表现型的关系,基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。
3、生物体性状的多基因因素:基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相
互作用,共同地精细地调控生物的性状。
第五章 基因突变及其他变异 第一节 基因突变和基因重组 一、基因突变的实例
1、镰刀型细胞贫血症 ⑴症状⑵病因 基因中的碱基替换
直接原因:血红蛋白分子结构的改变 根本原因:控制血红蛋白分子合成的基因结构的改变 2、基因突变 概念:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变 二、基因突变的原因和特点 1、基因突变的原因 有内因和外因
物理因素:如紫外线、X射线
⑴诱发突变(外因) 化学因素:如亚硝酸、碱基类似物 ⑵自然突变(内因)
生物因素:如某些病毒
2、基因突变的特点:⑴普遍性⑵随机性⑶不定向性⑷低频性⑸多害少利性 3、基因突变的时间 :有丝分裂或减数第一次分裂间期
4.基因突变的意义:是新基因产生的途径;生物变异的根本来源;是进化的原始材料 三、基因重组 1、基因重组的概念
随机重组(减数第一次分裂后期)
2、基因重组的类型 交换重组(四分体时期)
3.时间:减数第一次分裂过程中(减数第一次分裂后期和四分体时期) 4.基因重组的意义
四、基因突变与基因重组的区别 基因突变 基因的分子结构发生改变,产生了新基因,本质 也可以产生新基因型,出现了新的性状 发生时间及原因 基因重组 不同基因的重新组合,不产生新基因,而是产生新的基因型,使不同性状重新组合. 减数第一次分裂后期中,随着同源染色体的分开,位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合;四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换 有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。 条件 外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。细胞分裂间期DNA分子复制时,由于外界理化因素引起的碱基对的替换.增添或缺失
- 23 -
意义 生物变异的根本来源,是生物进化的原材料 发生可能 突变频率低,但普遍存在。 生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因 有性生殖中非常普遍。 第二节 染色体变异
一、染色体结构的变异(猫叫综合征) 1.概念
2.变异类型:重复;缺失;倒位;易位 二、染色体数目的变异 1.染色体组的概念及特点
2.常见的一些关于单倍体与多倍体的问题
⑴一倍体一定是单倍体吗?单倍体一定是一倍体吗?(一倍体一定是单倍体;单倍体不一定是一倍体。) ⑵二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中只含有一个染色体组,这种说法对吗?为什么?(答:对,因为在体细胞进行减数分裂形成配子时,同源染色体分开, 导致染色体数目减半。)
⑶如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体,其体细胞中就含有两个或三个染色体组,我们可以称它为二倍体或三倍体,这种说法对吗?(答:不对,尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组,但因为是正常的体细胞的配子所形成的物种,因此,只能称为单倍体。)
(4)单倍体中可以只有一个染色体组,但也可以有多个染色体组,对吗?(答:对,如果本物种是二倍体,则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组;如果本物种是四倍体,则其配子所形成的单倍体含有两个或两个以上的染色体组。) 3.总结:多倍体育种方法:
单倍体育种方法:
列表比较多倍体育种和单倍体育种: 多倍体育种 单倍体育种 染色体组成倍减少,再加倍后得到纯种(指每对染色原理 染色体组成倍增加 体上成对的基因都是纯合的) 常用方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花药的离体培养后,人工诱导染色体加倍 优点 器官大,提高产量和营养成分 明显缩短育种年限 缺点 适用于植物,在动物方面难以开展 技术复杂一些,须与杂交育种配合 4.染色体组数目的判断 (1)细胞中同种形态的染色体有几条,细胞内就含有几个染色体组 。 问:图中细胞含有几个染色体组?
(2) 根据基因型判断细胞中的染色体数目,根
据细胞的基本型确定控制每一性状的基因出现的次数,该次数就等于染色体组数。
- 24 -
问:图中细胞含有几个染色体组?
(3)根据染色体数目和染色体形态数确定染色体数目。染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数 果蝇的体细胞中含有8条染色体,4对同源染色体,即染色体形态数为4(X、Y视为同种形态染色体),染色体组数目为2。人类体细胞中含有46条染色体,共23对同源染色体,即染色体形态数是23,细胞内含有2个染色体组。
4.三倍体无子西瓜的培育过程图示:
注:亲本中要用四倍体植株作为母本,二倍体作为父本,两次使用二倍体花粉的作用是不同的。
雄配子(N=bx) 单倍体与多倍体的区别 雌配子(N=ax) 直接发育成生物体:单倍体(N=ax) 二倍体(2N=2x)
合子 2N= (a+b) x 发育 生物体 三倍体(2N=3x)
多倍体(2N=nx)
(a+b) (a+b)
直接发育成生物体:单倍体(N=bx)
注:x染色体组,a、b为正整数。
判①由合子发育来的个体,细胞中含有几个染色体组,就叫几倍体;
断②而由配子直接发育来的 ,不管含有几个染色组,都只能叫单倍体 。
第三节 人类遗传病
性遗传的特点与判断 遗传病的遗传方式 常染色体隐性遗传病 常染色体显性遗传病 伴X染色体隐性遗传病 隔代遗传,交叉遗传,患者男性多于女性 伴X染色体显性遗传病 代代相传,交叉遗传,患者女性多于男性 伴Y染色体遗传病 传男不传女,只有男性患者没有女性患者 第6章 从杂交育种到基因工程 第1节 杂交育种与诱变育种
- 25 -
一、杂交育种
伴
遗传特点 隔代遗传,患者为隐性纯合体 代代相传,正常人为隐性纯合体 实例 白化病、苯丙酮尿症、 多/并指、软骨发育不全 色盲、血友病 抗VD佝偻病 人类中的毛耳