遗传学课后作业题目及答案


    遗传学课后作业题目及答案 第一章 绪论   1.解释下列名词:遗传学、遗传、变异。   答:遗传学:是研究生物遗传和变异的科学,是生物学中一门十分重要的理论科学,直接探索生命起源和进化的机理。同时它又是一门紧密联系生产实际的基础科学,是指导植物、动物和微生物育种工作的理论基础;并与医学和人民保健等方面有着密切的关系。   遗传:是指亲代与子代相似的现象。如种瓜得瓜、种豆得豆。   变异:是指亲代与子代之间、子代个体之间存在着不同程度差异的现象。如高秆植物品种可能产生矮杆植株:一卵双生的兄弟也不可能完全一模一样。   2.简述遗传学研究的对象和研究的任务。   答:遗传学研究的对象主要是微生物、植物、动物和人类等,是研究它们的遗传和变异。   遗传学研究的任务是阐明生物遗传变异的现象及表现的规律;深入探索遗传和变异的原因及物质基础,揭示其内在规律;从而进一步指导动物、植物和微生物的育种实践,提高医学水平,保障人民身体健康。   3.为什么说遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素?   答:生物的遗传是相对的、保守的,而变异是绝对的、发展的。没有遗传,不可能保持性状和物种的相对稳定性;没有变异就不会产生新的性状,也不可能有物种的进化和新品种的选育。遗传和变异这对矛盾不断地运动,经过自然选择,才形成形形色色的物种。同时经过人工选择,才育成适合人类需要的不同品种。因此,遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。   4. 为什么研究生物的遗传和变异必须联系环境?   答:因为任何生物都必须从环境中摄取营养,通过新陈代谢进行生长、发育和繁殖,从而表现出性状的遗传和变异。生物与环境的统一,是生物科学中公认的基本原则。所以,研究生物的遗传和变异,必须密切联系其所处的环境。   5.遗传学建立和开始发展始于哪一年,是如何建立?   答:孟德尔在前人植物杂交试验的基础上,于1856~1864年从事豌豆杂交试验,通过细致的后代记载和统计分析,在1866年发表了“植物杂交试验“论文。文中首次提出分离和独立分配两个遗传基本规律,认为性状传递是受细胞里的遗传因子控制的,这一重要理论直到1900年狄·弗里斯、柴马克、柯伦斯三人同时发现后才受到重视。因此,1900年孟德尔遗传规律的重新发现,被公认为是遗传学建立和开始发展的一年。1906年是贝特生首先提出了遗传学作为一个学科的名称。   6.为什么遗传学能如此迅速地发展?   答:遗传学100余年的发展历史,已从孟德尔、摩尔根时代的细胞学水平,深入发展到现代的分子水平。其迅速发展的原因是因为遗传学与许多学科相互结合和渗透,促进了一些边缘科学的形成;另外也由于遗传学广泛应用了近代化学、物理学、数学的新成就、新技术和新仪器设备,因而能由表及里、由简单到复杂、由宏观到微观,逐步深入地研究遗传物质的结构和功能。因此,遗传学是上一世纪生物科学领域中发展最快的学科之一,遗传学不仅逐步从个体向细胞、细胞核、染色体和基因层次发展,而且横向地向生物学各个分支学科渗透,形成了许多分支学科和交叉学科,正在为人类的未来展示出无限美好的前景。   7.简述遗传学对于生物科学、生产实践的指导作用。   答:在生物科学、生产实践上,为了提高工作的预见性,有效地控制有机体的遗传和变异,加速育种进程,开展动植物品种选育和良种繁育工作,都需在遗传学的理论指导下进行。例如我国首先育成的水稻矮杆优良品种在生产上大面积推广,获得了显著的增产。又例如,国外在墨西哥育成矮杆、高产、抗病的小麦品种;在菲律宾育成的抗倒伏、高产,抗病的水稻品种的推广,使一些国家的粮食产量有所增加,引起了农业生产发展显著的变化。医学水平的提高也与遗传学的发展有着密切关系   目前生命科学发展迅猛,人类和水稻等基因图谱相继问世,随着新技术、新方法的不断出现,遗传学的研究范畴更是大幅度拓宽,研究内容不断地深化。国际上将在生物信息学、功能基因组和功能蛋白质组等研究领域继续展开激烈竞争,遗传学作为生物科学的一门基础学科越来越显示出其重要性。 第二章 遗传的细胞学基础   3.一般染色体的外部形态包括哪些部分? 染色体形态有哪些类型?   答:一般染色体的外部形态包括:着丝粒、染色体两个臂、主溢痕、次溢痕、随体。   一般染色体的类型有:V型、L型、棒型、颗粒型。 4.植物的10个花粉母细胞可以形成:多少花粉粒? 多少精核? 多少管核? 又10个卵母细胞可以形成:多少胚囊?多少卵细胞?多少极核?多少助细胞?多少反足细胞?   答:植物的10个花粉母细胞可以形成:   花粉粒:10×4=40个;精核:40×2=80个;管核:40×1=40个。   10个卵母细胞可以形成:   胚囊:10×1=10个;卵细胞:10×1=10个;极核:10×2=20个;   助细胞:10×2=20个;反足细胞:10×3=30个。   6.玉米体细胞里有10对染色体,写出叶、根、胚乳、胚囊母细胞、胚、卵细胞、反足细胞、花药壁、花粉管核(营养核)各组织的细胞中染色体数目。   答:⑴. 叶 :2n=20(10对)    ⑵. 根:2n=20(10对)     ⑶. 胚乳:3n=30       ⑷. 胚囊母细胞:2n=20(10对)     ⑸. 胚:2n=20(10对)    ⑹. 卵细胞 :n=10     ⑺. 反足细胞n=10       ⑻. 花药壁 :2n=20(10对)     ⑼. 花粉管核(营养核):n=10   7.假定一个杂种细胞里有3对染色体,其中A、B、C来表示父本、A'、B'、C'来自母本。通过减数分裂可能形成几种配子?写出各种配子的染色体组成。   答:能形成2n=23=8种配子:     ABC ABC' AB'C A'BC A'B'C A'BC' AB'C' A'B'C'   9.有丝分裂和减数分裂意义在遗传学上各有什么意义?   答:有丝分裂在遗传学上的意义:多细胞生物的生长主要是通过细胞数目的增加和细胞体积的增大而实现的,所以通常把有丝分裂称为体细胞分裂,这一分裂方式在遗传学上具有重要意义。首先是核内每个染色体准确地复制分裂为二,为形成两个在遗传组成上与母细胞完全一样的子细胞提供了基础。其次是复制后的各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞中去,使两个细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体。对细胞质来说,在有丝分裂过程中虽然线粒体、叶绿体等细胞器也能复制、增殖数量。但是它们原先在细胞质中分布是不恒定的,因而在细胞分裂时它们是随机而不均等地分配到两个细胞中去。由此可见,任何由线粒体、叶绿体等细胞器所决定的遗传表现,是不可能与染色体所决定的遗传表现具有同样的规律性。这种均等方式的有丝分裂既维持了个体的正常生长和发育,也保证了物种的连续性和稳定性。植物采用无性繁殖所获得的后代能保持其母本的遗传性状,就在于它们是通过有丝分裂而产生的。 减数分裂在遗传学上的意义:在生物的生活周期中,减数分裂是配子形成过程中的必要阶段。这一分裂方式包括两次分裂,其中第二次分裂与一般有丝分裂基本相似;主要是第一次分裂是减数的,与有丝分裂相比具有明显的区别,这在遗传学上具有重要的意义。首先,减数分裂时核内染色体严格按照一定规律变化,最后经过两次连续的分裂形成四个子细胞,发育为雌雄性细胞,但遗传物质只进行了一次复制,因此,各雌雄性细胞只具有半数的染色体(n)。这样雌雄性细胞受精结合为合子,又恢复为全数的染色体(2n),从而保证了亲代与子代之间染色体数目的恒定性,为后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础;同时保证了物种相对的稳定性。其次,各对同源染色体在减数分裂中期I排列在赤道板上,然后分别向两极拉开,各对染色体中的两个成员在后期I分向两极时是随机的,即一对染色体的分离与任何另一对染色体的分离不发生关联,各个非同源染色体之间均可能自由组合在一个子细胞里。n对染色体,就可能有2n种自由组合方式。例如,水稻n=12,其非同源染色体分离时的可能组合数既为212 =4096。这说明各个细胞之间在染色体上将可能出现多种多样的组合。不仅如此,同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段还可能出现各种方式的交换,这就更增加了这种差异的复杂性。因而为生物的变异提供的重要的物质基础,有利于生物的适应及进化,并为人工选择提供了丰富的材料。 第三章 孟德尔遗传 2.小麦毛颖基因P为显性,光颖基因p为隐性。写出下列杂交组合的亲本基因型:   (1)毛颖×毛颖,后代全部毛颖。   (2)毛颖×毛颖,后代3/4为毛颖 1/4光颖。   (3)毛颖×光颖,后代1/2毛颖 1/2光颖。   答:(1)亲本基因型为:PP×PP;PP×Pp;     (2)亲本基因型为:Pp×Pp;     (3)亲本基因型为:Pp×pp。 3.小麦无芒基因A为显性,有芒基因a为隐性。写出下列个各杂交组合中F1的基因型和表现型。每一组合的F1群体中,出现无芒或有芒个体的机会是多少?   (1)AA×aa, (2)AA×Aa, (3)Aa×Aa,   (4)Aa×aa, (5)aa×aa,   答:⑴. F1的基因型:Aa; F1的表现型:全部为无芒个体。   ⑵. F1的基因型:AA和Aa; F1的表现型:全部为无芒个体。   ⑶. F1的基因型:AA、Aa和aa; F1的表现型:无芒:有芒=3:1。   ⑷. F1的基因型:Aa和aa; F1的表现型:无芒:有芒=1:1。   ⑸. F1的基因型:aa; F1的表现型:全部有芒个体。   4.小麦有稃基因H为显性,裸粒基因h为隐性。现以纯合的有稃品种(HH)与纯合的裸粒品种(hh)杂交,写出其F1和F2的基因型和表现型。在完全显性的条件下,其F2基因型和表现型的比例怎么样?   答:F1的基因型:Hh,F1的表现型:全部有稃。     F2的基因型:HH:Hh:hh=1:2:1,F2的表现型:有稃:无稃=3:1   5.大豆的紫花基因P对白花基因p为显性,紫花×白花的F1全为紫花,F2共有1653株,其中紫花1240株,白花413株,试用基因型说明这一试验结果。   答:由于紫花×白花的F1全部为紫花:即基因型为:PP×pp?Pp。   而F2基因型为:Pp×Pp?PP:Pp:pp=1:2:1,共有1653株,且紫花:白花=1240:413=3:1,符合孟得尔遗传规律。   6.纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植,收获时发现甜粒玉米果穗上结有非甜玉米的子实,而非甜玉米果穗上找不到甜粒的子实,如何解释这一现象?怎么样验证解释?   答:⑴.为胚乳直感现象,在甜粒玉米果穗上有的子粒胚乳由于精核的影响而直接表现出父本非甜显性特性的子实。原因:由于玉米为异花授粉植物,间行种植出现互相授粉,并说明甜粒和非甜粒是一对相对性状,且非甜粒为显性性状,甜粒为隐性性状(假设A为非甜粒基因,a为甜粒基因)。   ⑵.用以下方法验证:   测交法:将甜粒玉米果穗上所结非甜玉米的子实播种,与纯种甜玉米测交,其后代的非甜粒和甜粒各占一半,既基因型为:Aa×aa=1:1,说明上述解释正确。   自交法:将甜粒玉米果穗上所结非甜玉米的子实播种,使该套袋自交,自交后代性状比若为3:1,则上述解释正确。   8.番茄的红果Y对黄果y为显性,二室M对多室m为显性。两对基因是独立遗传的。当一株红果二室的番茄与一株红果多室的番茄杂交后, F1群体内有3/8的植株为红果二室的,3/8是红果多室的,1/8是黄果二室的,1/8是黄果多室的。试问这两个亲本植株是怎样的基因型?   答:番茄果室遗传:二室M对多室m为显性,其后代比例为:    二室:多室=(3/8+1/8):(3/8+1/8)=1:1,因此其亲本基因型为:Mm×mm。   番茄果色遗传:红果Y对黄果y为显性,其后代比例为:   红果:黄果=(3/8+3/8):( 1/8 +1/8)=3:1,   因此其亲本基因型为:Yy×Yy。 因为两对基因是独立遗传的,所以这两个亲本植株基因型:YyMm×Yymm。   9.下表是不同小麦品种杂交后代产生的各种不同表现性的比例,试写出各个亲本基因型(设毛颖、抗锈为显性)。 亲本组合 毛颖抗锈 毛颖感锈 光颖抗锈 光颖感锈 毛颖感锈×光颖感锈 毛颖抗锈×光颖感锈 毛颖抗锈×光颖抗锈 光颖抗锈×光颖抗锈 0 10 15 0 18 8 7 0 0 8 16 32 14 9 5 12   答:根据其后代的分离比例,得到各个亲本的基因型:   (1)毛颖感锈×光颖感锈: Pprr×pprr   (2)毛颖抗锈×光颖感锈: PpRr×pprr   (3)毛颖抗锈×光颖抗锈: PpRr×ppRr   (4)光颖抗锈×光颖抗锈: ppRr×ppRr   11.小麦的相对性状,毛颖P是光颖p的显性,抗锈R是感锈r的显性,无芒A是有芒a的显性,这三对基因之间不存在基因互作。已知小麦品种杂交亲本的基因型如下,试述F1的表现型。   (1)PPRRAa×ppRraa   (2)pprrAa×PpRraa   (3)PpRRAa×PpRrAa   (4)Pprraa×ppRrAa   答:⑴. F1表现型:毛颖抗锈无芒、毛颖抗锈有芒。   ⑵. F1表现型:毛颖抗锈无芒、毛颖抗锈有芒、毛颖感锈无芒、毛颖感锈有芒、光颖抗锈无芒、光颖抗锈有芒、光颖感锈无芒、光颖感锈有芒。   ⑶. F1表现型:毛颖抗锈无芒、毛颖抗锈有芒、光颖抗锈无芒、光颖抗锈有芒。   ⑷. F1表现型:毛颖抗锈有芒、毛颖抗锈无芒、毛颖感锈无芒、毛颖感锈有芒、光颖感锈无芒、光颖抗锈无芒、光颖抗锈有芒、光颖感锈有芒。   15. 设玉米子粒有色是独立遗传的三显性基因互作的结果,基因型为A_ C_ R的子粒有色,其余基因型的子粒均无色。某一有色子粒植株与以下3个纯合品系分别杂交,获得下列结果:   (1)与aaccRR品系杂交,获得50%有色子粒   (2)与aaCCrr品系杂交,获得25%有色子粒   (3)与AAccrr品系杂交,获得50%有色子粒   问这一有色子粒亲本是怎样的基因型?   答:AaCCRr   16.萝卜块根的形状有长形的、圆形的、有椭圆型的,以下是不同类型杂交的结果:   长形×圆形--595椭圆型   长形×椭圆形--205长形,201椭圆形   椭圆形×圆形--198椭圆形,202圆形   椭圆形×椭圆形--58长形 112椭圆形,61圆形   说明萝卜块根属于什么遗传类型,并自定义基因符号,标明上述各杂交亲本及其后裔的基因型?   答:由于后代出现了亲本所不具有的性状,因此属于基因互作中的不完全显性作用。   设长形为aa,圆形为AA,椭圆型为Aa。   (1) aa×AA Aa   (2) aa×AaAa:aa   (3) Aa×AAAA:Aa=198:202=1:1   (4) Aa×AaAA:Aa:aa=61:112:58=1:2:1 第四章 连锁遗传规律和性连锁     4.大麦中,带壳(N)对裸粒(n)、散穗(L)对密穗(l)为显性。今以带壳、散穗与裸粒、密穗的纯种杂交,F1表现如何?让F1与双隐性纯合体测交,其后代为:带壳、散穗201株,裸粒、散穗18株,带壳、密穗 20株,裸粒、密穗203株。试问,这两对基因是否连锁?交换值是多少?要使F2出现纯合的裸粒散穗 20株,至少要种多少株?   答:F1表现为带壳散穗(NnLl)。   测交后代不符合1:1:1:1的分离比例,亲本组合数目多,而重组类型数目少,所以这两对基因为不完全连锁。   交换值% =((18+20)/(201+18+20+203))×100%=8.6%   F1的两种重组配子Nl和nL各为8.6% / 2=4.3%,亲本型配子NL和nl各为(1-8.6%)/2=45.7%;   在F2群体中出现纯合类型nnLL基因型的比例为:   4.3%×4.3%=18.49/10000,   因此,根据方程18.49/10000=20/X计算出,X=10817,故要使F2出现纯合的裸粒散穗20株,至少应种10817株。    5.在杂合体ABy//abY内,a和b之间的交换值为6%,b和y之间的交换值为10%。在没有干扰的条件下,这个杂合体自交,能产生几种类型的配子?在符合系数为0.26时,配子的比例如何?   答:这个杂合体自交,能产生ABy、abY、aBy、AbY、ABY、aby、Aby、aBY 8种类型的配子。   在符合系数为0.26时,其实际双交换值为:0.26×0.06×0.1×100=0.156%,故其配子的比例为:ABy42.078:abY42.078:aBy2.922:AbY2.922:ABY4.922:aby4.922:Aby0.078:aBY0.078。   6.a和b是连锁基因,交换值为16%,位于另一染色体上的d和e也是连锁基因,交换值为8%。假定ABDE和abde都是纯合体,杂交后的F1又与双隐性亲本测交,其后代的基因型及其比例如何?   答:根据交换值,可推测F1产生的配子比例为(42%AB:8%aB:8%Ab:42%ab)×(46%DE:4%dE:4%De:46%de),故其测交后代基因型及其比例为:   AaBbDdEe19.32:aaBbDdEe3.68:AabbDdEe3.68:aabbDdEe19.32:   AaBbddDEe1.68:aaBbddEe0.32:AabbddEe0.32:aabbddEe1.68:   AaBbDdee1.68:aaBbDdee0.32:AabbDdee0.32:aabbDdee1.68:   AaBbddee19.32:aaBbddee3.68:Aabbddee3.68:aabbddee19.32。   7.a、b、c 3个基因都位于同一染色体上,让其杂合体与纯隐性亲本测交,得到下列结果: + + + 74 a + + 106 + + c 382 a + c 5 + b + 3 a b + 364 + b c 98 a b c 66   试求这3个基因排列的顺序、距离和符合系数。   答:根据上表结果,++c和ab+基因型的数目最多,为亲本型;而+b+和a+c基因型的数目最少,因此为双交换类型,比较二者便可确定这3个基因的顺序,a基因位于中间。   则这三基因之间的交换值或基因间的距离为:   ab间单交换值=((3+5+106+98)/1098)×100%=19.3%   ac间单交换值=((3+5+74+66)/1098)×100%=13.5%   bc间单交换值=13.5%+19.3%=32.8%   其双交换值=(3+5/1098)×100%=0.73%   符合系数=0.0073/(0.193×0.135)=0.28   这3个基因的排列顺序为:bac; ba间遗传距离为19.3%,ac间遗传距离为13.5%,bc间遗传距离为32.8%。   8.已知某生物的两个连锁群如下图,试求杂合体AaBbCc可能产生的类型和比例。   答:根据图示,bc两基因连锁,bc基因间的交换值为7%,而a与bc连锁群独立,因此其可能产生的配子类型和比例为:   ABC23.25:ABc1.75:AbC1.75:Abc23.25:aBC23.25:aBc1.75:abC1.75:abc23.25    14.设有两个无角的雌羊和雄羊交配,所生产的雄羊有一半是有角的,但生产的雌羊全是无角的,试写出亲本的基因型,并作出解释。   答:设无角的基因型为AA,有角的为aa,则亲本的基因型为:   XAXa(无角) × XAY(无角)          ↓   XAXA(无角) XAY(无角)   XAXa(无角) XaY(有角)   从上述的基因型和表现型看,此种遗传现象属于伴性遗传,控制角的有无基因位于性染色体上,当有角基因a出现在雄性个体中时,由于Y染色体上不带其等位基因而出现有角性状   2.质量性状和数量性状的区别在哪里?这两类性状的分析方法有何异同?   答:质量性状和数量性状的区别主要有:①. 质量性状是有一个或少数几个基因控制,而数量性状是有微效多基因控制。②. 质量性状的变异是呈间断性,杂交后代可明确分组;数量性状的变异则呈连续性,杂交后的分离世代不能明确分组。③. 质量性状不易受环境条件的影响;数量性状一般容易受环境条件的影响而发生变异,而这种变异一般是不能遗传的。④. 质量性状在不同环境条件下的表现较为稳定;而控制数量性状的基因则在特定时空条件下表达,不同环境条件下基因表达的程度可能不同,因此数量性状普遍存在着基因型与环境互作。   对于质量性状一般采用系谱和概率分析的方法,并进行卡方检验;而数量性状的研究则需要遗传学方法和生物统计方法的结合,一般要采用适当的遗传交配设计、合理的环境设计、适当的度量手段和有效的统计分析方法,估算出遗传群体的均值、方差、协方差和相关系数等遗传参数等加以研究。   3.叙述表现型方差、基因型方差、基因型×环境互作方差的关系。估计遗传协方差及其分量在遗传育种中有何意义?   答:表现型方差由基因型方差(VG)、基因型×环境互作方差(VGE)和环境机误方差(Ve)构成,即,其中基因型方差和基因型×环境互作方差是可以遗传的,而纯粹的环境方差是不能遗传的。   由于存在基因连锁或基因的一因多效,生物体的不同数量性状之间常存在不同程度的相互关连。在统计分析方法中常用协方差来度量这种相互关联的变异程度。由于遗传方差可以进一步区分为基因型方差和基因型×环境互作方差等不同的方差分量,故遗传协方差也可进一步区分为基因型协方差和基因型×环境互作协方差等分量。在作物遗传改良过程中,对某一性状进行选择时常会引起另一相关性状的变化,为了取得更好地选择效果, 并使一些重要的性状能够得到同步改良, 有必要进行性状间的协方差即相关性研究。    如基因加性效应对选择是有效的, 细胞质效应亦可通过母本得以传递,因此当育种的目标性状不易测定或遗传率较低、进行直接选择较难取得预期效果时, 利用与其具有较高加性相关和细胞质相关的其它性状进行间接选择, 则较易取得育种效果。显性相关则是控制性状的有关基因的显性效应相互作用而产生的相关性, 杂交一代中表现尤为强烈, 在杂种优势利用中可以加以利用。但这种显性相关会随着世代的递增和基因的纯合而消失, 且会影响选择育种中早代间接选择的效果, 故对于显性相关为主的成对性状应以高代选择为主。所以, 进行各种遗传协方差分析更能明确性状间相关性的遗传本质, 有利于排除环境因素对间接选择的影响,取得更好的选择效果,对于作物的选择育种具有重要的指导意义。   5.叙述主效基因、微效基因、修饰基因对数量性状遗传作用的异同。   答:主效基因、微效基因、修饰基因在数量性状遗传中均可起一定的作用,其基因表达均可控制数量性状的表现。但是它们对数量性状所起的作用又有所不同,主效基因的遗传效应较大,对某一数量性状的表现起着主要作用,一般由若干个基因共同控制该性状的遗传;修饰基因的遗传效应微小,主要是对主效基因起修饰作用,起增强或减弱主基因对表现型的作用;而微效基因是指控制数量性状表现的基因较多,而这些基因的遗传效应较小,它们的效应是累加的,无显隐性关系,对环境条件的变化较敏感,且具有一定的多效性,对其它性状有时也可能产生一定的修饰作用。   7.什么是基因的加性效应、显性效应及上位性效应?它们对数量性状遗传改良有何作用?   答:基因的加性效应(A):是指基因位点内等位基因的累加效应,是上下代遗传可以固定的分量,又称为“育种值”。   显性效应(D):是指基因位点内等位基因之间的互作效应,是可以遗传但不能固定的遗传因素,是产生杂种优势的主要部分。     上位性效应(I):是指不同基因位点的非等位基因之间相互作用所产生的效应。   上述遗传效应在数量性状遗传改良中的作用:由于加性效应部分可以在上下代得以传递,选择过程中可以累加,且具有较快的纯合速度,具有较高加性效应的数量性状在低世代选择时较易取得育种效果。显性相关效应则与杂种优势的表现有着密切关系,杂交一代中表现尤为强烈,在杂交稻等作物的组合选配中可以加以利用。但这种显性效应会随着世代的递增和基因的纯合而消失, 且会影响选择育种中早代选择的效果, 故对于显性效应为主的数量性状应以高代选择为主。上位性效应是由非等位基因间互作产生的,也是控制数量性状表现的重要遗传分量。其中加性×加性上位性效应部分也可在上下代遗传,并经选择而被固定;而加性×显性上位性效应和显性×显性上位性效应则与杂种优势的表现有关,在低世代时会在一定程度上影响数量性状的选择效果。 第六章 基因突变   3.什么叫复等位基因?人的ABO血型复等位基因的遗传知识有什么利用价值?   答:位于同一基因位点上的各个等位基因在遗传学上称为复等位基因。复等位基因并不存在于同一个体(同源多倍体是例外),而是存在于同一生物类型的不同个体里。   人的ABO血型就是由IA、IB和i三个复等位基因决定着红细胞表面抗原的特异性。其中,IA基因、IB基因分别对i基因为显性,IA与IB为共显性。根据ABO血型的遗传规律可进行亲子鉴定等。   4.何为芽变?在生产实践上有什么价值?   答:芽变是体细胞突变的一种,突变发生在芽的分生组织细胞中。当芽萌发长成枝条,并在性状上表现出与原类型不同,即为芽变。   芽变是植物产生新变异的丰富源泉,它既可为杂交育种提供新的种质资源,又可从中选出优良新品种,是选育品种的一种简易而有效的方法。全世界有一半苹果产量来自于芽变,如品种:元帅、红星、新红星、首红、超首红。   5.为什么基因突变大多数是有害的?   答:大多数基因的突变,对生物的生长和发育往往是有害的。因为现存的生物都是经历长期自然选择进化而来的,它们的遗传物质及其控制下的代谢过程,都已经达到相对平衡和协调状态。如果某一基因发生突变,原有的协调关系不可避免地要遭到破坏或削弱,生物赖于正常生活的代谢关系就会被打乱,从而引起程度不同的有害后果。一般表现为生育反常,极端的会导致死亡。   7.突变的平行性说明什么问题,有何实践意义?   答:亲缘关系相近的物种因遗传基础比较近似,往往发生相似的基因突变。这种现象称为突变的平行性。根据这个特点,当了解到一个物种或属内具有哪些变异类型,就能够预见到近缘的其它物种或属也可能存在相似的变异类型,这对于人工诱变有一定的参考意义。   9.在高秆小麦田里突然出现一株矮化植株,怎样验证它是由于基因突变,还是由于环境影响产生的?   答:如果是在苗期发现这种情况,有可能是环境条件如土壤肥力、光照等因素引起,在当代可加强矮化植株与正常植株的栽培管理,使其处于相同环境条件下,观察它们在生长上的差异。如果到完全成熟时,两者高度表现相似,说明它是不遗传的变异,由环境影响引起的;反之,如果变异体与原始亲本明显不同,仍然表现为矮秆,说明它可能是遗传的变异。然后进行子代比较加以验证,可将矮化植株所收种子与高秆小麦的种子播种在相同的环境条件下,比较它的后代与对照在株高上的差异。如矮化植株的种子所长成的植株仍然矮化,则证明在高秆小麦田里出现的一株矮化植株是由于基因突变引起的。 第七章 染色体变异   2.植株是显性AA纯合体,用隐性aa纯合体的花粉给它授粉杂交,在500株F1中,有2株表现为aa。如何证明和解释这个杂交结果?   答:这有可能是显性AA株在进行减数分裂时,有A 基因的染色体发生断裂,丢失了具有A基因的染色体片断,与带有a基因的花粉授粉后,F1缺失杂合体植株会表现出a基因性状的假显性现象。可用以下方法加以证明: ⑴.细胞学方法鉴定:①. 缺失圈;②. 非姐妹染色单体不等长。 ⑵.育性:花粉对缺失敏感,故该植株的花粉常常高度不育。 ⑶.杂交法:用该隐性性状植株与显性纯合株回交,回交植株的自交后代6显性:1隐性。   4.某个体的某一对同源染色体的区段顺序有所不同,一个是12·34567,另一个是12·36547(“· “代表着丝粒)。试解释以下三个问题:   ⑴.这一对染色体在减数分裂时是怎样联会的?   ⑵.倘若在减数分裂时,5与6之间发生一次非姐妹染色单体的交换,图解说明二分体和四分体的染色体结构,并指出产生的孢子的育性。   ⑶.倘若在减数分裂时,着丝粒与3之间和5与6之间各发生一次交换,但两次交换涉及的非姐妹染色单体不同,试图解说明二分体和四分体的染色体结构,并指出产生的孢子的育性。   答:如下图说示。     *为败育孢子。   5.某生物有3个不同的变种,各变种的某染色体的区段顺序分别为:ABCDEFGHIJ、ABCHGFIDEJ、ABCHGFEDIJ。试论述这3个变种的进化关系。   答:这3个变种的进化关系为:以变种ABCDEFGHIJ为基础,通过DEFGH染色体片段的倒位形成ABCHGFEDIJ,然后以通过EDI染色体片段的倒位形成ABCHGFIDEJ。   6.假设某植物的两个种都有4对染色体:以甲种与乙种杂交得F1,问F1植株的各个染色体在减数分裂时是怎样联会的?绘图表示联会形象。    甲种                 乙种   答:F1植株的各个染色体在减数分裂时的联会。       7.玉米第6染色体的一个易位点(T)距离黄胚乳基因(Y)较近,T与Y之间的重组率为20%。以黄胚乳的易位纯合体与正常的白胚乳纯系(yy)杂交,试解答以下问题:   ⑴.F1和白胚乳纯系分别产生哪些有效配子?图解分析。   ⑵.测交子代(F1)的基因型和表现型(黄粒或白粒,完全不育或半不育)的种类和比例如何?图解说明。   答:         10.普通小麦的某一单位性状的遗传常常是由3对独立分配的基因共同决定的,这是什么原因?用小麦属的二倍体种、异源四倍体种和异源六倍体种进行电离辐射处理,哪个种的突变型出现频率最高?哪个最低?为什么?   答:这是因为普通小麦是异源六倍体,其编号相同的三组染色体(如1A1B1D)具有部分同源关系,因此某一单位性状常常由分布在编号相同的三组染色体上的3对独立基因共同决定。如对不同倍数的小麦属进行电离辐射处理,二倍体种出现的突变频率最高,异源六倍体种最低。因为异源六倍体有三组染色体组成,某组染色体某一片段上的基因诱发突变,其编号相同的另二组对应的染色体片段上的基因具有互补作用,可以弥补其辐射带来的损伤。   11.使普通小麦与圆锥小麦杂交,它们的F1植株的体细胞内应有哪几个染色体组和染色体?该F1植株的孢母细胞在减数分裂时,理论上应有多少个二价体和单价体?F2群体内,各个植株的染色体组和染色体数是否还能同F1一样?为什么?是否还会出现与普通小麦的染色体组和染色体数相同的植株?   答:F1植株体细胞内应有AABBD 5个染色体组,共35条染色体,减数分裂时理论上应有14II+7I。 F2群体内各植株染色体组和染色体数绝大多数不会同F1一样,因为7个单价体分离时是随机的,但也有可能会出现个别与普通小麦的染色体组和染色体数相同的植株。因为产生雌雄配子时,有可能全部7 I都分配到一个配子中。   12.马铃薯的2n=48,是个四倍体。曾经获得马铃薯的单倍体,经细胞学的检查,该单倍体在减数分裂时形成12个二价体。据此,你对马铃薯染色体组的组合成分是怎样认识的?为什么?   答:马铃薯是同源四倍体,只有这样,当其是单倍体时,减数分裂才会形成12个二价体。如是异源四倍体话,减数分裂时会形成24个单价体。   13.三体的n+1胚囊的生活力一般远比n+1花粉强。假设某三体植株自交时参与受精的有50%为n+1胚囊,而参与受精的花粉中只有10%是n+1,试分析该三体植株的自交子代群体里,四体所占的百分数、三体所占的百分数和正常2n个体所占的百分数。   答:该三体自交后代的群体为: ♀ ♂ 90% n 10% n+1 50% n 45% 2n 5% 2n+1 50% n+1 45% 2n+1 5% 2n+2   该三体自交后代的群体里四体(2n+2)、三体(2n+1)、二体(2n)所占的百分数分别为5%、50%、45%。   16.一般都认为烟草是两个野生种Nicotiana sylvestris(2n=24=12II=2X=SS)和N.tomentosiformis(2n=24=12II=2X=TT)合并起来的异源四倍体(2n=48=24II=SSTT)。某烟草单体(2n-1=47)与N. sylvestris杂交的F1群体内,一些植株有36个染色体,另一些植株有35个染色体。细胞学的检查表明,35个染色体的F1植株在减数分裂时联会成11个二价体和13个单价体,试问:该单体所缺的那个染色体属于S染色体组,还是属于T染色体组?如果所缺的那个染色体属于你所解答的那个染色体组的另一个染色体组,上述的35个染色体的F1植株在减数分裂时应该联会成几个二价体和单价体?   答:(1)该单体所缺的那个染色体属于S染色体组,因为具有35个染色体的F1植株在减数分裂时形成了11二价体和13个单价体。   (2)假若该单体所缺的那个染色体属于T染色体组,则35个染色体的F1植株在减数分裂时会形成12二价体和11个单价体。 第八章 细菌和病毒的遗传 1.解释下列名词:F-菌株、F+菌株、Hfr菌株、F因子、F'因子、烈性噬菌体、温和性噬菌体、溶原性细菌、部分二倍体。   F-菌株:未携带F因子的大肠杆菌菌株。   F+菌株:包含一个游离状态F因子的大肠杆菌菌株。   Hfr菌株:包含一个整合到大肠杆菌染色体组内的F因子的菌株。   F因子:大肠杆菌中的一种附加体,控制大肠杆菌接合过程而使其成为供体菌的一种致育因子。   F'因子:整合在宿主细菌染色体上的F因子,在环出时不够准确而携带有染色体一些基因的一种致育因子。   烈性噬菌体:侵染宿主细胞后,进入裂解途径,破坏宿主细胞原有遗传物质,合成大量的自身遗传物质和蛋白质并组装成子噬菌体,最后使宿主裂解的一类噬菌体。   温和性噬菌体:侵染宿主细胞后,并不裂解宿主细胞,而是走溶原性生活周期的一类噬菌体。   溶原性细菌:含有温和噬菌体的遗传物质而又找不到噬菌体形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌。   部分二倍体:当F+和Hfr的细菌染色体进入F-后,在一个短时期内,F-细胞中对某些位点来说总有一段二倍体的DNA状态的细菌。   4.对两个基因的噬菌体杂交所测定的重组频率如下:   a-b+×a+b- 3.0%   a-c+×a+c- 2.0%   b-c+×b+c- 1.5%    试问:(1)a、b、c 3个突变在连锁图上的次序如何?为什么它们之间的距离不是累加的?   (2)假定三因子杂交,ab+c×a+bc+,你预期哪种类型的重组体频率最低?   (3)计算从 ⑵ 所假定的三因子杂交中出现的各种重组类型的频率。   答:⑴.a、b、c3个突变在连锁图上的次序为右图,由于噬菌体的DNA是环状结构,而不是线状排列,因此它们之间的距离不是累加的。   ⑵.根据⑴的三个基因间的连锁距离可知,基因间重组率较低的是ac和bc,因此ab+c+和a+bc两种类型的重组体频率最低。   ⑶. 根据 ⑴ 的重组率可知:c基因在中间:   bc间单交换产生acb和a+ c+b+的频率共为1.5%;   ac间单交换产生a+cb+和a c+b的频率共为2.0%;   双交换a c+b+和a+cb的频率共为0.03%。   5. 噬菌体三基因杂交产生以下种类和数目的后代: +++ 235   pqr 270 pq+ 62   p++ 7 +q+ 40   p+r 48 +qr 4   ++r 60         共: 726    试问:(1)这一杂交中亲本噬菌体的基因型是什么?   (2)基因次序如何?   (3)基因之间的图距如何?   答:(1)这一杂交中亲本基因型是+++和pqr;   (2)根据杂交后代中双交换类型和亲本基因型,便可推断出基因次序为:qpr或rpq;   (3)基因之间的图距: 类型 基因型 数目   比例(%) 重组率(%) 亲本类型 +++ 235 505           Pqr 270         单交换型I pq+ 62 122 16.8 √   √   ++r 60   单交换型II p+r 48 88 12.1   √ √   +q+ 40   双交换型 p++ 7 11 1.5 √ √     +qr 4 共:   726      18.3 13.6 28.9    pr之间的遗传距离为18.3遗传单位;pq之间的遗传距离为13.6遗传单位;因为有双交换的存在,qr之间的遗传距离为:28.9+2×1.5=31.9遗传单位。   7.假定你证明对过去一个从未描述过的细菌种有遗传重组,如使ab+菌株与a+b菌株混合培养,形成a+b+、ab的重组类型,试说明将采用哪种方式来确定这种重组是转化、转导还是接合的结果。   答:参照戴维斯的U型管试验,将两菌株放入培养,后代中发现如无重组类型,则该遗传重组类型为接合产生的;后代中如有重组类型,可能是转化或转导产生的;可进一步试验,在U型管中加入DNA酶,检测后代有无重组,如无重组则为该类型为转化产生的,如有则是转导产生的。   12.如果把一个大肠杆菌放在含λ的培养基上它并不裂解,你是否认为这个大肠杆菌是溶原性的?   答:这个原始大肠杆菌是溶原性的。   因为:当溶原性的大肠杆菌放入含λ噬菌体的培养基中时,由于大肠杆菌本身存在抗超数感染性质,因此不裂解;另外λ噬菌体是温和性噬菌体,侵染大肠杆菌之后,进入溶原状态,并不马上走裂解途径。 第九章 遗传物质的分子基础  1.解释下列名词:半保留复制、冈崎片段、转录、翻译、小核RNA、不均一核RNA、遗传密码简并、多聚核糖体、中心法则。   半保留复制: DNA分子的复制,首先是从它的一端氢键逐渐断开,当双螺旋的一端已拆开为两条单链时,各自可以作为模板,进行氢键的结合,在复制酶系统下,逐步连接起来,各自形成一条新的互补链,与原来的模板单链互相盘旋在一起,两条分开的单链恢复成DNA双分子链结构。这样,随着DNA分子双螺旋的完全拆开,就逐渐形成了两个新的DNA分子,与原来的完全一样。这种复制方式成为半保留复制。   冈崎片段:在DNA复制叉中,后随链上合成的DNA不连续小片段称为冈崎片段。   转录:由DNA为模板合成RNA的过程。RNA的转录有三步:      ①. RNA链的起始;      ②. RNA链的延长;      ③. RNA链的终止及新链的释放。   翻译:以RNA为模版合成蛋白质的过程即称为遗传信息的翻译过程。   小核RNA:是真核生物转录后加工过程中RNA的剪接体的主要成分,属于一种小分子RNA,可与蛋白质结合构成核酸剪接体。   不均一核RNA:在真核生物中,转录形成的RNA中,含有大量非编码序列,大约只有25%RNA经加工成为mRNA,最后翻译为蛋白质。因为这种未经加工的前体mRNA在分子大小上差别很大,所以称为不均一核RNA。   遗传密码:是核酸中核苷酸序列指定蛋白质中氨基酸序列的一种方式,是由三个核苷酸组成的三联体密码。密码子不能重复利用,无逗号间隔,存在简并现象,具有有序性和通用性,还包含起始密码子和终止密码子。   简并:一个氨基酸由一个以上的三联体密码所决定的现象。   多聚合糖体:一条mRNA分子可以同时结合多个核糖体,形成一串核糖体,成为多聚核糖体。   中心法则:蛋白质合成过程,也就是遗传信息从DNA-mRNA-蛋白质的转录和翻译的过程,以及遗传信息从DNA到DNA的复制过程,这就是生物学的中心法则。   2.如何证明DNA是生物的主要遗传物质?   答:DNA作为生物的主要遗传物质的间接证据:    ⑴. 每个物种不论其大小功能如何,其DNA含量是恒定的。    ⑵. DNA在代谢上比较稳定。⑶. 基因突变是与DNA分子的变异密切相关的。    DNA作为生物的主要遗传物质的直接证据:    ⑴. 细菌的转化已使几十种细菌和放线菌成功的获得了遗传性状的定向转化,证明起转化作用的是DNA;    ⑵. 噬菌体的侵染与繁殖 主要是由于DNA进入细胞才产生完整的噬菌体,所以DNA是具有连续性的遗传物质。    ⑶. 烟草花叶病毒的感染和繁殖说明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质。   5.染色质的基本结构是什么?现有的假说是怎样解释染色质螺旋化为染色体的?   答:染色质是染色体在细胞分裂的间期所表现的形态,呈纤细的丝状结构,故也称染色质线。其基本结构单位是核小体、连接体和一个分子的组蛋白H1。每个核小体的核心是由H2A、H2B、H3和H4四种组蛋白各以两个分子组成的八聚体,其形状近似于扁球状。DNA双螺旋就盘绕在这八个组蛋白分子的表面。连接丝把两个核小体串联起来,是两个核小体之间的DNA双链。   细胞分裂过程中染色线卷缩成染色体:现在认为至少存在三个层次的卷缩:第一个层次是DNA分子超螺旋转化形成核小体,产生直径为10nm的间期染色线,在此过程中组蛋白H2A、H2B、H3和H4参与作用。第二个层次是核小体的长链进一步螺旋化形成直径为30nm的超微螺旋,称为螺线管,在此过程中组蛋白H1起作用。最后是染色体螺旋管进一步卷缩,并附着于由非组蛋白形成的骨架或者称中心上面成为一定形态的染色体。   9.真核生物与原核生物相比,其转录过程有何特点?   答:真核生物转录的特点:    ⑴. 在细胞核内进行。    ⑵. mRNA分子一般只编码一个基因。    ⑶. RNA聚合酶较多。    ⑷. RNA聚合酶不能独立转录RNA。   原核生物转录的特点:    ⑴. 原核生物中只有一种RNA聚合酶完成所有RNA转录。    ⑵. 一个mRNA分子中通常含有多个基因。   10.简述原核生物蛋白质合成的过程。   答:蛋白质的合成分为链的起始、延伸和终止阶段:   链的起始:不同种类的蛋白质合成主要决定于mRNA的差异。在原核生物中,蛋白质合成的起始密码子为AUG。编码甲酰化甲硫氨酸。蛋白质合成开始时,首先是决定蛋白质起始的甲酰化甲硫氨酰tRNA与起始因子IF2结合形成第一个复合体。同时,核糖体小亚基与起始因子IF3和mRNA结合形成第二个复合体。接着两个复合体在始因子IF1和一分子GDP的作用下,形成一个完整的30S起始复合体。此时,甲酰化甲硫氨酰tRNA通过tRNA的反密码子识别起始密码AUG,而直接进入核糖体的P位(peptidyl,P)并释放出IF3。最后与50S大亚基结合,形成完整的70核糖体,此过程需要水解一分子GDP以提供能量,同时释放出IF1和IF2,完成肽链的起始。   链的延伸:根据反密码子与密码子配对的原则,第二个氨基酰tRNA进入A位。随后在转肽酶的催化下,在A位的氨基酰tRNA上的氨基酸残基与在P位上的氨基酸的碳末端间形成多肽键。此过程水解与EF-Tu结合的GTP而提供能量。最后是核糖体向前移一个三联体密码,原来在A位的多肽tRNA转入P位,而原在P的tRNA离开核糖体。此过程需要延伸因子G(EF-G)和水解GTP提供能量。这样空出的A位就可以接合另一个氨基酰tRNA,从而开始第二轮的肽链延伸。   链的终止:当多肽链的延伸遇到UAA UAG UGA等终止密码子进入核糖体的A位时,多肽链的延伸就不再进行。对终止密码子的识别,需要多肽释放因子的参与。在大肠杆菌中有两类释放因子RF1和RF2,RF1识别UAA和UAG,RF2识别UAA和UGA。在真核生物中只有释放因子eRF,可以识别所有三种终止密码子。 第十章 基因表达与调控   2. 经典遗传学和分子遗传学关于基因的概念有何不同?   答:孟德尔把控制性状的因子称为遗传因子;约翰生提出基因(gene)这个名词,取代遗传因子;摩尔根等对果蝇、玉米等的大量遗传研究,建立了以基因和染色体为主体的经典遗传学。   经典遗传学认为:基因是一个最小的单位,不能分割;既是结构单位,又是功能单位。具体指:⑴. 基因是化学实体:以念珠状直线排列在染色体上;⑵. 交换单位:基因间能进行重组,而且是交换的最小单位。⑶. 突变单位:一个基因能突变为另一个基因。⑷. 功能单位:控制有机体的性状。   分子遗传学认为:⑴. 将基因概念落实到具体的物质上,并给予具体内容:一个基因是DNA分子上的一定区段,携带有特殊的遗传信息。⑵. 基因不是最小遗传单位,而是更复杂的遗传和变异单位:例如在一个基因区域内,仍然可以划分出若干起作用的小单位。现代遗传学上认为: ①.突变子:是在性状突变时,产生突变的最小单位。一个突变子可以小到只有一个碱基对,如移码突变。②.重组子:在性状重组时,可交换的最小单位称为重组子。一个交换子只包含一个碱基对。 ③.顺反子:表示一个作用的单位,基本上符合通常所描的基因大小或略小,包括的一段DNA与一个多链的合成相对应,即保留了基因是功能单位的解释。⑶. 分子遗传学对基因概念的新发展:结构基因:指可编码RNA或蛋白质的一段DNA序列。调控基因:指其表达产物参与调控其它基因表达的基因。重叠基因: 指在同一段DNA顺序上,由于阅读框架不同或终止早晚不同,同时编码两个以上基因的现象。隔裂基因:指一个基因内部被一个或更多不翻译的编码顺序即内含子所隔裂。跳跃基因:即转座因子,指染色体组上可以转移的基因。假基因:同已知的基因相似,处于不同的位点,因缺失或突变而不能转录或翻译,是没有功能的基因。   3.有一个双突变杂合二倍体,其基因型是 + a // b + ,如果有互补作用表示什么?如果无互补作用,表示什么?   答:有互补作用:表示该表现型为野生型,a、b两突变不是等位的,是代表两个不同的基因位点。 无互补作用:表示该表现型为突变型,a、b两突变是等位的,是代表同一个基因位点的两个基因座。   6.举例说明基因是如何控制遗传性状表达的。   答:基因对于遗传性状表达的作用可分为直接与间接两种形式。   (1)如果基因的最后产品是结构蛋白或功能蛋白,基因的变异可以直接影响到蛋白质的特性,从而表现出不同的遗传性状。例如人的镰形红血球贫血症。红血球碟形HbA型产生两种突变体Hbs、Hbc红血球镰刀形。血红蛋白分子有四条多肽链:两条α链(141个氨基酸/条)、两条β链(146个氨基酸/条)。HbA、Hbs、Hbc氨基酸组成的差异在于β链上第6位上氨基酸,HbA第6位为谷氨酸(GAA)、Hbs第6位为缬氨酸(GUA)、Hbc第6位为赖氨酸(AAA)。   基因突变会最终影响到性状改变,产生贫血症的原因:仅由单个碱基的突变,引起氨基酸的改变,导致蛋白质性质发生变化,直接产生性状变化。由正常的碟形红血球转变为镰刀形红血球, 缺氧时表现贫血症。   (2)更多的情况下,基因是通过酶的合成,间接影响生物性状的表达,例如豌豆:圆粒(RR)×皱粒(rr)产生F1圆粒(Rr),自交产生F2,1/4表现为皱粒(rr)。rr的表现型为皱粒,是因为缺少一种淀粉分支酶(SBE)所致。SBE控制淀粉分支点的形成,rr豌豆的SBE不正常,带有一段0.8kb的插入片段,结果形成异常mRNA,不能形成淀粉分支酶。在种子发育过程中,不能合成淀粉导致积累蔗糖和大量的水分。随着种子的成熟,皱粒基因型(rr)种子比圆粒基因型种子失水快,结果形成皱粒种子表现型。而F1圆粒(Rr)杂合体中,有一个正常的R基因,可以产生SBE酶,能够合成淀粉,表现为圆粒。本例说明R与r基因控制豌豆子粒的性状不是直接的,而是通过指导淀粉分支酶的合成间接实现的。   9.试述乳糖操纵元模型。   答:1961年,Jacob F.和Monod J.的乳糖操纵元模型:乳糖操纵元阐述的是一个基因簇内结构基因及其调控位点的表达调控方式。包括编码乳糖代谢酶的3个结构基因及其邻近的调控位点,即一个启动子和1个操纵子,还有位于上游的抑制基因。大肠杆菌乳糖代谢的调控需要三种酶参加:①.β-半乳糖酶由结构基因lacZ编码,将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖;②. 渗透酶由结构基因lacY编码,增加糖的渗透,易于摄取乳糖和半乳糖;③. 转乙酰酶由结构基因lacA编码,β-半乳糖转变成乙酰半乳糖。三个结构基因受控于同一个调控系统,大量乳糖时,大肠杆菌三种酶的数量急剧增加,几分钟内达到千倍以上,这三种酶能够成比例地增加;乳糖用完时,这三种酶的合成也即同时停止。   在乳糖操纵元中,lacI基因编码一种阻遏蛋白,该蛋白至少有两个结合位点,一个与DNA结合,另一个与乳糖结合。当没有乳糖时,lacI基因产生的阻遏蛋白,结合在操纵子位点的DNA序列上,阻止RNA聚合酶起始转录结构基因。在有乳糖时,乳糖与阻遏蛋白结合,使其空间构型发生改变,而不能与操纵子DNA结合,这样RNA聚合酶起始转录结构基因,产生乳糖代谢酶,开始代谢乳糖。因此乳糖操纵元是一种负调控机制。   13. 说明下例每种酵母菌单倍体细胞的交配型表型。   (1)一个基因型为MATa MATα交配型基因的重复突变体。   (2)一个MATa细胞中HMLα盒的缺失突变体。   答:(1)在这个重复突变体中,MATa基因可以通过HMLα沉默子的同源重组,而转变成MATα,形成2份MATα交配型基因,表现为交配型α。同样,突变体中MATα可通过HMRa盒的同源重组作用,转变成MATa交配型基因,表现为交配型a。   (2)交配基因型MATa向MATα的转变,必须通过细胞中HMLα盒的同源重组才能产生,而HMLα盒的缺失则阻断了这一过程,因此该交配型表型只能为a型。 第十一章 基因工程和基因组学   2.什么是遗传工程?它在理论上和实践上有什么意义?   答:遗传工程是将分子遗传学的理论与技术相结合,用来改造、创建动物和植物新品种、工业化生产生物产品、诊断和治疗人类遗传疾病的一个新领域。   广义的遗传工程包括细胞工程、染色体工程、基因工程、细胞器工程等。狭义的遗传工程即是通常讲的基因工程。本章只涉及狭义的遗传工程,即基因工程。   理论意义:遗传工程(基因工程)中的DNA重组主要是创造自然界中没有的DNA分子的新组合,这种重组不同于精典遗传学中经过遗传交换产生的重组。   实践意义:遗传工程(基因工程)技术的建立,使所有实验生物学领域产生巨大的变革。在工厂化生产药品、疫苗和食品;诊断和治疗遗传疾病;培养转基因动植物等方面都有非常重大的意义,即基因工程技术已广泛用于工业、农业、畜牧业、医学、法学等领域,为人类创造了巨大的财富。(详见第10题)。   3.简述基因工程的施工步骤。   答:基因工程的施工由以下这些步骤:   ⑴.从细胞和组织中分离DNA;   ⑵.利用能识别特异DNA序列的限制性核酸内切酶酶切DNA分子,制备DNA片段;   ⑶.将酶切的DNA片段与载体DNA(载体能在宿主细胞内自我复制连接),构建重组DNA分子;   ⑷.将重组DNA分子导入宿主细胞,在细胞内复制,产生多个完全相同的拷贝,即克隆;   ⑸.重组DNA随宿主细胞分裂而分配到子细胞,使子代群体细胞均具有重组DNA分子的拷贝;   ⑹.从宿主细胞中回收、纯化和分析克隆的重组DNA分子;   ⑺.使克隆的DNA进一步转录成mRNA、翻译成蛋白质,分离、鉴定基因产物。   4.说明在DNA克隆中,以下材料起什么作用。   (1)载体;(2)限制性核酸内切酶;(3)连接酶;(4)宿主细胞;(5)氯化钠   答:⑴. 载体:经限制性酶酶切后形成的DNA片段或基因,不能直接进入宿主细胞进行克隆。一个DNA片段只有与适合的载体DNA连接构成重组DNA后,在载体DNA的运载下,才可以高效地进入宿主细胞,并在其中复制、扩增、克隆出多个拷贝。可作为DNA载体的有质粒、噬菌体、病毒、细菌和酵母人工染色体等。   ⑵. 限制性核酸内切酶:限制性核酸内切酶是基因工程的基石。在细菌中这些酶的功能是降解外来DNA分子,以限制或阻止病毒侵染。这种酶能识别双链DNA分子中一段特异的核苷酸序列,在这一序列内将双链DNA分子切断。   ⑶. 连接酶:将外源DNA与载体相连接的一类酶。   ⑷. 宿主细胞:能使重组DNA进行复制的寄主细胞。   ⑸. 氯化钠:主要用于DNA提取。在pH为8左右的DNA溶液中,DNA分子是带负电荷的,加入一定浓度的氯化钠,使钠离子中和DNA分子上的负电荷,减少DNA分子之间的同性电荷相斥力,易于互相聚合而形成DNA钠盐沉淀。另外,氯化钠也是细菌培养基的成分之一。    10.简述基因组遗传图谱与物理图谱的异同。   答:遗传图谱的构建是根据任一遗传性状(如已知的可鉴别的表型性状、多型性基因位点、功能未知的DNA标记)的分离比例,将基因定位在基因组中。因此,遗传图谱是根据等位基因在减数分裂中的重组频率,来确定其在基因组中的顺序和相对距离的。物理图谱的构建不需要检测等位基因的差异,它既可以利用具有多型性的标记,也可以利用没有多型性的标记进行图谱构建,它将标记直接定位在基因库中的某一位点。   实际上这两种途径都需要利用分子遗传学的技术和方法。尽管这两种图谱是分别构建的,但是它们可以相互借鉴、互为补充,作为基因组图谱利用。   构建物理图谱的原因是:遗传图谱的分辨率有限、遗传图谱的精确性不高。 第十二章 细胞质遗传  1、解释下列名词:细胞质遗传(核外遗传)、细胞质基因组、前定作用、母性影响、质粒、孢子体不育、配子体不育、雄性不育性、核不育型、质–核不育型。   答:细胞质遗传(核外遗传):指由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律。   细胞质基因组:所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。   前定作用:由受精前母体卵细胞状态决定子代性状表现的母性影响。   母性影响:由核基因的产物积累在卵细胞中所引起的一种遗传现象,其特点为下一代表现型受上一代母体基因的影响。   质粒:泛指染色体外一切能进行自主复制的遗传单位,包括共生生物、真核生物的细胞器和细菌中染色体以外的单纯DNA分子。   孢子体不育:是指花粉的育性受孢子体(植株)基因型所控制、与花粉本身所含基因无关。   配子体不育:是指花粉的育性直接受配子体(花粉)本身的基因所决定。   雄性不育性:植物花粉败育的现象称为雄性不育性。   核不育型:这是一种由核内染色体上基因决定的雄性不育类型。   质–核不育型:是由细胞质和核基因互作所控制的不育类型。   4、如果正反交试验获得的F1表现不同,这可能是由于 ⑴. 性连锁;⑵. 细胞质遗传;⑶. 母性影响。你如何用试验方法确定它属于哪一种情况?   答:正反杂交获得的F1分别进行自交或近亲交配,分析F1和F2性状分离与性别的关系,如群体中性状分离符合分离规律,但雌雄群体间性状分离比例不同者为性连锁;若正交F1表现与母本相同,反交不同,正交F1与其它任何亲本回交仍表现为母本性状者,并通过连续回交将母本的核基因置换掉,但该性状仍保留在母本中,则为细胞质遗传。若F1表现与母本相似,而自交后F2表现相同,继续自交其F3表现分离,且符合分离规律,则为母性影响。   6、细胞质基因与核基因所何异同?二者在遗传上的相互关系如何?   答:共同点:虽然细胞质基因在分子大小和组成上与核基因有某些区别,但作为一种遗传物质,在结构上和功能上与核基因有许多相同点:⑴. 均按半保留复制;⑵. 表达方式一样:DNA-mRAN核糖体-蛋白质;⑶. 均能发生突变,且能稳定遗传,其诱变因素亦相同。   不同点:细胞质基因突变频率大,具有较强的定向突变性;正反交不一样,基因通过雌配子传递;基因定位困难;载体分离无规律,细胞间分布不均匀;某些基因有感染性。而核基因突变频率较小,难于定向突变性;正反交一样,基因通过雌雄配子传递;基因可以通过杂交方式进行定位;载体分离有规律、细胞间分布均匀;基因无感染性。   遗传学中通常把染色体基因组控制的遗传现象和遗传规律称为核遗传,把细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞质遗传,两者在遗传上相互协调和制约,反映了核与质两个遗传体系相互依存和联系的统一关系。一般情况下,核基因在遗传上处于主导的地位,但在某些情况下表现出细胞质基因的自主遗传作用。   8、植物雄性不育主要有几种类型?其遗传基础如何?   答:植物雄性不育主要有核不育性、质核不育性、质不育性三种类型:   ⑴.核不育型是一种由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型,一般受简单的1-2对隐性基因所控制,纯合体表现雄性不育。也发现由显性雄性不育基因所控制的显性核不育,它只能恢复不育性,但不能保持不育性。   ⑵.质核不育型是由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型,由不育的细胞质基因和相对应的核基因所决定的。当胞质不育基因S存在时,核内必须有相对应的一对(或一对以上)隐性基因rr存在时,个体才能表现不育,只有细胞质或细胞核存在可育基因时能够表现为可育。根据不育性的败育发生的过程可分为:孢子体不育,指花粉的育性受孢子体(植株)基因型所控制,与花粉本身所含基因无关;配子体不育,指花粉育性直接受雄配子体(花粉)本身的基因所决定。不同类型需特定的恢复基因。   ⑶.质不育型是由细胞质基因所控制的不育类型,只能保持不育性,但不能恢复育性。如IRRI运用远缘杂交培育的雄性不育系IR66707A (Oryza perennis细胞质,1995) 和IR69700A (Oryza glumaepatula细胞质,1996) 均具有异种细胞质源,其细胞质完全不同于目前所有的水稻雄性不育系。 这两个不育系属于细胞质型不育系,故其不育性都只能被保持而不能被恢复。   10、如果你发现了一株雄性不育植株,你如何确定它究竟是单倍体、远缘杂交F1、生理不育、核不育还是细胞质不育?   答:如果这植株是单倍体,那么这植株矮小,并伴有其它不良性状,雌雄均为不育,PMC减数分裂中期大多数染色体为单价体;而如果这是远缘杂交F1植株就较高大,营养生长旺盛,PMC减数分裂中期染色体配对异常,雌雄配子均不育但雌性的育性强于雄性。生理不育是不可遗传的。核不育和细胞质不育均为雄性不育,雌配子正常可育,但核不育材料与其它材料杂交的F1一般为可育,F2的育性分离呈现出明显的规律性;而细胞质不育的杂交后代可以保持不育(父本为保持系)或恢复可育(父本为纯合恢复系)。因此,可以从植株性状的遗传、植株形态、花粉母细胞镜检和杂交试验进行确定和区分。 第十三章 遗传与发育 1、解释下列名词:同形异位现象、细胞的全能性、达尔文适合度、同形异位基因。   答:同形异位现象:器官形态与正常相同,但生长的位置却完全不同称之为同形异位现象。   细胞的全能性:是指个体某个器官或组织已经分化的细胞能够再生成完整个体的遗传潜力。   达尔文适合度:是度量自然选择作用的参数是达尔文适合度(适应值)。一个基因型的个体把它们的基因传递其后代基因库中去的相对能力,就是该个体的适应值,是其在某一环境下相对的繁殖效率和生殖有效性的度量,用w表示。   同形异位基因:控制个体的发育模式、组织和器官的形成的一类基因,主要是通过调控其它重要的形态及器官结构基因的表达,来控制生物发育及器官形成。   2、怎样理解细胞核和细胞质在个体发育中的相互作用?   答:在个体发育过程中,细胞核和细胞质是相互依存,不可分割的,但起主导作用的应该是细胞核。因为细胞核内的“遗传信息“决定着个体发育的方向和模式,为蛋白质(包括酶)的合成提供了模板(mRAN)以及其它各种重要的RNA,从而控制了细胞的代谢方式和分化程序。细胞质则是蛋白质合成的场所,并为DNA的复制、mRNA的转录以及tRNA、rRNA的合成提供原料和能量。例如,叶绿体的RuBp羧化酶的8个小亚基和8个大亚基虽然分别由核基因和叶绿体基因编码合成,但叶绿体的形成却是在核基因的控制之下。从另一方面看,细胞质中的一些物质又能调节和制约核基因的特性,使得相同的细胞核由于不同的细胞质的影响而导致细胞的分化。从细胞分化这一点说,细胞质的不等分裂起着重要的作用;没有细胞质的不等分裂,其后果只能是细胞数目的增加,不会有细胞的分化。   3、海胆的受精卵分裂成4个细胞时,将各个细胞分开,都能发育成小幼虫。而分裂成8个小细胞时,再把它们分开,为什么不能发育成小幼虫?   答:这是因为受精卵虽是单细胞,但它的细胞质内除显见的细胞器有分化外,还存在动物极和植物极、灰色新月体和黄色新月体等分化。这些分化的物质将来发育成什么组织和器官,大体上已经确定。海胆受精卵的第一、二次分裂,都是顺着对称轴的方向进行的。获得的4个卵裂细胞中的细胞质是完全的,而第三次卵裂方向与对称轴垂直,分裂的8个卵裂细胞的细胞质不均等,因此就不能发育成小幼虫。这说明了细胞质是胚胎发育所必需,而且一个细胞除核和各种细胞器外。其它的不同部分对个体发育也能产生不同的影响。   5、说明同形异位基因在个体发育中的作用。   答:同形异位基因控制着个体的发育模式,组织和器官的形成。同形异位基因编码一组转录因子,这类转录因子都有含有一段或几段十分保守的序列,形成一定空间结构,与特异的DNA序列结合,和RNA聚合酶及其它因子一起控制基因转录,即,同形异位基因是通过调控其它重要的形态及器官结构基因的表达(包括控制细胞分裂、纺锤体形成和取向、细胞分化等发育过程的基因)来控制生物发育及器官形成的。   6、何谓分化,去分化和再分化?植物细胞或组织怎样恢复它的全能性?   答:分化反映来自同一合子或遗传上同质的细胞转变为形态机能和化学构成上异质细胞的过程,是由一般变为特殊的现象,它可在细胞水平,组织水平和器官水平上表现出来。   去分化是指植物细胞或组织脱离其受发育阶段及所在组织器官环境的约束,成为游离状态,并且得到必需营养和激素,就可能经去分化而恢复其遗传全能性。   再分化指由脱分化状态的细胞再度分化形成另一种或几种类型的细胞过程。 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    文档贡献者

    文***享

    贡献于2020-11-22

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