第十二章 细胞质遗传
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遗传学复习提纲刘庆昌绪言1、遗传学研究的对象,遗传、变异、选择2、遗传学的发展,遗传学的发展阶段,主要遗传学家的主要贡献3、遗传学在科学和生产发展中的作用第一章遗传的细胞学基础1、细胞的结构和功能:原核细胞、真核细胞、染色质、染色体2、染色体的形态和数目:染色体的形态特征、大小、类别,染色质的基本结构、染色体的结构模型,染色体的数目,核型分析3、细胞的有丝分裂:细胞周期、有丝分裂过程及遗传学意义4、细胞的减数分裂:减数分裂过程及遗传学意义5、配子的形成和受精:生殖方式、雌雄配子的形成、受精、直感现象、无融合生殖6、生活周期:生活周期、世代交替、低等植物的生活周期、高等植物的生活周期、高等动物的生活周期第二章遗传物质的分子基础1、DNA作为主要遗传物质的证据:间接证据、直接证据(细菌的转化、噬菌体的侵染与繁殖、烟草花叶病毒的感染与繁殖)2、核酸的化学结构:DNA和RNA及其分布、DNA和RNA的分子结构3、DNA的复制:DNA复制的一般特点、原核生物DNA合成、真核生物DNA合成的特点以及与原核生物DNA合成的主要区别4、RNA的转录及加工:三种RNA分子、RNA合成的一般特点、原核生物RNA的合成、真核生物RNA的转录及加工5、遗传密码与蛋白质翻译:遗传密码及其特征、蛋白质的合成过程、中心法则及其发展第三章孟德尔遗传1、分离规律:孟德尔的豌豆杂交试验、性状分离、分离现象的解释、表现型和基因型、分离规律的验证(测交法、自交法、F1花粉鉴定法)、分离比例实现的条件、分离规律的应用2、独立分配规律:两对相对性状的遗传及其分离比、独立分配现象的解释、独立分配规律的验证(测交法、自交法)、多对基因的遗传、独立分配规律的应用,某2测验3、孟德尔规律的补充和发展:显隐性关系的相对性、复等位基因、致死基因、非等位基因间的相互作用、多因一效和一因多效第四章连锁遗传和性连锁1、连锁和交换:连锁遗传的发现及解释、完全连锁和不完全连锁、交换及其发生机制2、交换值及其测定:交换值、交换值的测定(测交法、自交法)3、基因定位与连锁遗传图:基因定位(两点测验、三点测验、干扰与符合)、连锁遗传图4、真菌类的连锁与交换:着丝点作图5、连锁遗传规律的应用6、性别决定与性连锁:性染色体、性别决定、性连锁、限性遗传、从性遗传第五章基因突变1、基因突变的时期和特征:基因突变的时期、基因突变的一般特征2、基因突变与性状表现:显性突变和隐性突变的表现、大突变和微突变的表现3、基因突变的鉴定:植物基因突变的鉴定(真实性、显隐性、突变频率)、生化突变的鉴定(营养缺陷型及其鉴定)、人类基因突变的鉴定24、基因突变的分子基础:突变的分子机制(碱基替换、缺失、插入)、突变的修复(光修复、暗修复、重组修复、SOS修复),转换与颠换,DNA防护机制(简并性、回复突变、抑制突变、多倍体、致死突变)5、基因突变的诱发:物理因素诱变(电离辐射与非电离辐射)、化学因素诱变(碱基类似物、DNA诱变剂)第六章染色体结构变异1、缺失:类型、细胞学鉴定、遗传效应2、重复:类型、细胞学鉴定、遗传效应3、倒位:类型、细胞学鉴定、遗传效应4、易位:类型、细胞学鉴定、遗传效应5、染色体结构变异的应用:基因定位、果蝇的CIB测定法、利用易位制造玉米核不育系的双杂合保持系、易位在家蚕生产上的利用、利用易位疏花疏果防治害虫第七章染色体数目变异1、染色体的倍数性变异:染色体组及其整倍性、整倍体与非整倍体(名称、染色体组成、联会方式)2、同源多倍体的形态特征、同源多倍体的联会和分离(染色体随机分离、染色单体随机分离)3、异源多倍体、多倍体的形成与应用、同源联会与异员源联会(烟草、小麦)、单倍体4、非整倍体:亚倍体(单体、缺体)、超倍体(三体、四体),三体的基因分离5、非整倍体的应用:单体测验、三体测验、染色体替换第八章数量遗传1、数量性状的特征:数量性状的特征、多基因假说、超亲遗传2、数量性状遗传研究的基本统计方法:均值、方差、标准差3、遗传模型:加性-显性-上位性效应及其与环境的互作,显性3表现形式4、遗传率的估算及其应用(广义遗传力和狭义遗传力)5、数量性状基因定位,单标记分析法,区间定位法,复合区间定位法,应用(3方面)第九章近亲繁殖和杂种优势1、近交与杂交的概念、自交和回交的遗传效应,纯合率2、纯系学说3、杂种优势的表现和遗传理论(显性假说、超显性假说、上位性假说)4、杂种优势利用与固定第十章细菌和病毒的遗传1、细菌和病毒遗传研究的意义:细菌、病毒、细菌和病毒在遗传研究中的优越性2、噬菌体的遗传分析:噬菌体的结构(烈性噬菌体、温和性噬菌体)、噬菌体的基因重组与作图3、细菌的遗传分析转化:转化的概念与过程、转化和基因重组作图接合:接合的概念与过程、U型管实验、F因子及其存在状态、中断杂交试验及染色体作图性导:性导的概念与过程、性导的作用转导:转导的概念与过程、利用普遍性转导进行染色体作图第十一章细胞质遗传1、细胞质遗传的概念和特点:细胞质遗传的概念、细胞质遗传的特点2、母性影响:母性影响的概念及其与母性遗传的区别3、叶绿体遗传:叶绿体遗传的表现、叶绿体遗传的分子基础4、线粒体遗传:线粒体遗传的表现、线粒体遗传的分子基础5、共生体和质粒决定的染色体外遗传:共生体的遗传(卡巴粒)、4质粒的遗传6、植物雄性不育的遗传:雄性不育的类别及其遗传特点(核不育型和质核不育型、孢子体不育和配子体不育、单基因不育和多基因不育、不育基因的多样性)、雄性不育的发生机理、雄性不育的利用(三系法、二系法)第十二章基因工程1、基因工程概述4、重组DNA分子5、将目的基因导入受体细胞(常用导入方法)、转基因生物的鉴定、基因工程的应用、转基因生物(食品)的安全问题第十三章基因组学1、基因组学的概念与概述、C值、N值2、基因组学的研究内容:结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学3、基因组图谱的构建(遗传图谱与标记种类、物理图谱)4、基因组测序策略:鸟枪法、重叠克隆群法5、基因组图谱的应用(5个方面)6、生物信息学与蛋白质组学第十四章基因表达的调控1、基因的概念及其发展、基因的微细结构、顺反测验、基因的作用与性状的表达2、原核生物的基因调控:转录水平的调控,乳糖操纵元、色氨酸操纵元;翻译水平的调控3、真核生物的基因调控:DNA水平、染色质水平(组蛋白、非组蛋白)、转录水平(顺式作用元件、反式作用因子)、翻译水平的调5控、蛋白质加工4、原核生物与真核生物在基因调控上的区别第十五章遗传与发育1、细胞核和细胞质在个体发育中的作用:细胞质在细胞生长分化中的作用、细胞核在细胞生长分化中的作用、细胞核与细胞质在个体发育中的相互依存、环境条件的影响2、基因对个体发育的控制:个体发育的阶段性、基因与发育模式、基因与发育过程3、细胞的全能性第十六章群体遗传与进化1、群体的遗传平衡:等位基因频率和基因型频率、哈迪-魏伯格定律及其应用2、改变基因平衡的因素:突变、选择、遗传漂变、迁移3、达尔文的进化学说及其发展:生物进化的概念、达尔文的进化学说及其发展、分子水平的进化4、物种的形成:物种概念、物种形成的方式(渐变式、爆发式)6。
《遗传学(第三版)》朱军主编课后习题与答案目录第一章绪论 (1)第二章遗传的细胞学基础 (2)第三章遗传物质的分子基础 (6)第四章孟德尔遗传 (9)第五章连锁遗传和性连锁 (12)第六章染色体变异 (15)第七章细菌和病毒的遗传 (21)第八章基因表达与调控 (27)第九章基因工程和基因组学 (31)第十章基因突变 (34)第十一章细胞质遗传 (35)第十二章遗传与发育 (38)第十三章数量性状的遗传 (39)第十四章群体遗传与进化 (44)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。
第一节细胞质遗传的概念和特点
内容:
一、细胞质遗传的概念
二、细胞质遗传的特点
一、细胞质遗传的概念
1. 核遗传:染色体基因组所控制的遗传现象和遗传规律。
2. 细胞质遗传:由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律,也称为非孟德尔遗传,核外遗传。
二、细胞质遗传的特点
如果精子不提供细胞质,即没有细胞质参与受精,那么细胞质就表现以下遗传特点:
1. 正交和反交的遗传表现不同。
由细胞质基因控制的性状,只能由母本传递给子代。
A X
B 正交
B X A 反交
2. 通过连续的回交能把母本的核基因全部置换掉,但母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消失。
3. 由附加体或共生体决定性状,其表现往往类似病毒的转导或感染。
第二节叶绿体遗传
内容:
一、叶绿体遗传的花斑现象
二、叶绿体遗传的分子基础
一、叶绿体遗传的花斑现象
1. 发现
Correns在花斑的紫茉莉中发现
三种枝条:绿色、白色和花斑
分别进行以下杂交
表12-1 紫茉莉花斑性状的遗传
接受花粉的枝条提供花粉的枝条杂种表现
白色
白色绿色白色
花斑
白色
绿色绿色绿色
花斑
白色
花斑绿色白、绿、花斑
花斑
结果:
白→白
绿→绿
花斑→白、绿、花斑
枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。
细胞学证据:
白色——白色质体
绿色——叶结体
花斑——白色质体和叶绿体
精卵受精时,由于精子的细胞质不参与受精,所以枝条的颜色完全由卵细胞(母本)的细胞质决定。
2、叶绿体遗传的规律
i自主性。
i 相对自主性。
某些情况下,质体的变异是由核基因所造成的。
二、叶绿体遗传的分子基础
●双链环状DNA
●12~160kb大小,多数为150kb
●基因组结构
目前已经测定了烟草(shinozaki,1986)、水稻(Hiratsuka,1989)等叶绿体DNA的全序列。
举例:烟草叶绿体基因组结构
大小:156kb,环状
分区(4个区): 86.5kb的大单拷贝区(LSC)
18.5kb的小单拷贝区(SSC)
两个等同的25kb
倒位重复区(IRA、IRB)
第三节线粒体遗传
内容:
一、线粒体遗传的表现
二、线粒体遗传的分子基础
一、线粒体遗传的表现
举例:红色面霉缓慢生长突变型的细胞质遗传
生化分析:突变型不含细胞色素氧化酶,这种酶是由线粒体控制合成的。
二、线粒体遗传的分子基础
●大小:差别很大
表12-1 线粒体基因组的大小
物种类型物种数目基因组大小(kb)
昆虫 42 14.5~17.9
真菌 27 18.9~95
高等植物 20 120~2700
●形状: 构型复杂、有开环、共价闭环、超螺旋、直线型等形式。
●基因组结构
表现出极复杂的变化
主要原因是重组使线粒体基因组的组织结构变得非常复杂
第四节植物雄性不育性遗传
内容:
一、植物雄性不育性的概念
二、植物雄性不育性类型
三、植物雄性不育性的遗传
一、植物雄性不育性概念
不育(sterility):一个个体不能产生有功能的配子(gamete)或不能产生在一定条件下能够存活的合子(zygote)的现象。
雄性不育性(male sterility):当不育性是由于植株不能产生正常的花药、花粉或雄配子时,就称之。
l43科、162属、320个种
二、植物雄性不育的分类
1、细胞核雄性不育(genic male sterility)
(1)不受光温影响的核雄性不育
(2)光温敏核雄性不育
2、核质互作型雄性不育(gene-cytoplasmic male sterility,也叫质核互作雄性不育)
△孢子体不育:花粉的育性受孢子体(植株)基因型控制,而与花粉本身所含基因无关。
可育
孢子体RR,Rr→花粉全部可育(R或r)→F
1
不育
孢子体rr→花粉全部不育(r)→F
1
△配子体不育:花粉育性直接由配子体(花粉)本身的基因所决定。
孢子体Rr→R花粉可育,r花粉不育。
三、植物雄性不育性的遗传
1. 质核互作型不育
(1)一般遗传模式
图12-10
三系:
不育系、保持系和恢复系
●S(rr)×N(rr)→S(rr)F
不育
1
S(rr)→不育系 N(rr)→保持系
可育
●S(rr)×N(RR)→S(Rr)F
1
N(RR)→恢复系
(2)雄性不育性的分子机制——核质互作类型
线粒体基因
Levings和Pring(1976):
多种限制性核酸内切酶切MT DNA
(玉米N和T)→差异的限制性核酸内切酶片段
线粒体蛋白质
–玉米T型:13KD特异蛋白,受Rf基因的抑制
– C型:17.5KD 不受Rf基因
– S型:58-84KD(8条)影响
? 玉米:CMS-T的分子机制 Rf
1Rf
2
抑制
–不育系:13KD多肽←T-urf13 × 13KD –保持系:不能合成13KD, 21KD
–与T小种感染密切相关–
– T-urf13连结在Mt启动序列上
–导入
–烟草
–
–部分或完全不育
2. 光温敏核雄性不育的遗传(简单遗传)
高温或长日不育
适温短日可育。