基因的作用及其与环境的关系
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第四章基因的作用及其与环境的关系基因是生物体内能够传递遗传信息的一个个单位,它决定了个体的遗传特征和发展。
而环境则是生物体所处的外部条件,包括生物的生活条件、周围的生物和非生物因素等。
基因与环境之间的关系对于生物的发展和适应性具有重要意义。
本章将介绍基因的作用及其与环境的关系。
一、基因的作用基因是生物体内可遗传的遗传物质基因组的一个个构成单位,它决定了个体的遗传特征和发展。
基因可以通过不同的方式发挥作用,主要有以下几个方面:1.遗传物质的存储:基因是生物遗传物质的存储单位,它包含了生物体内所有的遗传信息。
基因通过DNA分子的序列来存储和传递遗传信息,包括生物体的形态结构、生理功能和生物化学过程等各个方面。
2.遗传信息的转录和翻译:基因通过转录和翻译过程,将遗传信息转化为蛋白质。
在转录过程中,RNA聚合酶将基因DNA的一部分复制为RNA分子,这个RNA分子被称为信使RNA(mRNA)。
在翻译过程中,mRNA通过核糖体与tRNA和氨基酸结合,形成蛋白质。
3.调控基因表达:基因还可以通过调控基因表达来发挥作用。
在细胞内,基因的表达受到多个调控元件的影响,包括启动子、转录因子和染色质结构等。
这些调控元件可以在不同的细胞类型和环境条件下改变基因的表达水平,从而调节生物的发育和适应性。
基因与环境之间存在着密切的相互作用和相互影响关系。
基因可以决定个体对环境因子的反应能力和适应性,而环境则可以调节基因的表达和功能。
1.基因与环境的相互作用:基因和环境因素之间存在着相互作用关系。
个体的遗传背景可以影响其对环境因子的反应能力和适应性。
例如,一些基因可能会增加人对环境中有害物质的敏感性,从而增加患其中一种疾病的风险。
相反,环境因素也可以影响基因的表达和功能。
环境因素,如营养和毒物暴露等,可以改变基因的表达水平,从而影响个体的生理和行为特征。
2.表观遗传学:表观遗传是指通过环境因子诱导的基因表达和功能变化,而不改变DNA序列的遗传变化。
第三章基因的作用及其与环境的关系一、名词解释1、基因型效应:通常情况下,一定的基因型会导致一定表型的产生,这就是基因型效应。
2、反应规范:遗传学上把某一基因型的个体,在各种不同的环境条件下所显示的表型变化范围称为反应规范。
3、修饰基因:能改变另一基因的表型效应的基因。
它通过改变细胞的内环境来改变表型。
4、表现度:是指杂合体在不同的遗传背景和环境因素影响下,个体间基因表达的变化程度。
5、外显率:指在特定环境中,某一基因型(常指杂合子)个体显示出预期表型的频率(以百分比表示)。
6、不完全显性(半显性):具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后,F1表现双亲性状的中间类型,称之为不完全显性。
7、镶嵌显性(嵌镶显性):具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后,F1个体上双亲性状在不同部位镶嵌存在的现象。
8、共显性(并显性):双亲的性状同时在F1个体上表现出来的现象。
9、表型模写:因环境条件的改变所引起的表型改变,类似于某基因型引起的表型变化的现象。
10、显性致死:只有一个致死基因就引起致死效应的。
在杂合状态下即可致死。
11、隐性致死:等位基因的两个成员一样时,才起致死作用。
12、复等位基因:同源染色体的相同座位上存在三个或三个以上的等位基因,这样的一组基因成为复等位基因。
13、顺式AB型:I A和I B位于同一条染色体上,另一条同源染色体上没有任何等位基因,血型是AB型,基因型I AB i。
14、基因互作:非等位基因之间相互作用而影响性状表现的现象。
15、互补作用:独立遗传的两对基因,分别处纯合显性或杂合显性状态时,共同决定一种新性状的发育。
当只有一对基因是显性(纯合或杂合),或两对基因都是隐性时,则表现为另一种性状,这种作用称为互补作用。
F2性状的分离比是9:7。
16、积加作用:两种显性基因同时存在时产生一种性状,单独存在时则能产生第二种相似的性状,当两对都是隐性基因时则表现出第三种性状。
F2产生9:6:1的比例。
基因的作用及其与环境的关系基因是生物体内的遗传物质,它们携带着生物体遗传信息的基本单位。
基因可以决定生物体的形态特征、生理功能、行为特性等。
但是,基因并不是唯一决定生物体的因素,环境也起着重要的作用。
下面将详细探讨基因的作用以及基因与环境之间的关系。
首先,基因在生物体的发育和生命过程中起着关键作用。
基因编码着特定蛋白质的合成信息,而蛋白质则是生命体的主要组成部分,对于维持生物体正常运行起着重要作用。
基因的活性可以受到其他基因的影响,这种互相作用被称为基因表达网络。
通过基因表达网络的调控,不同组合的基因可以在不同发育阶段和环境条件下表达,从而决定生物体的生理过程、形态特征和行为习性等。
然而,基因并不是单方面决定一个生物体的因素。
环境对于基因的表达和功能调控起着重要作用。
环境可以影响基因的读取和启动,通过改变基因表达来影响生物体的形态和功能。
例如,环境因素如营养、光照、温度、化学物质等可以对基因表达和修饰过程中的甲基化和甲基化等修饰作用产生重要影响。
这些修饰可以改变染色体结构,影响基因对RNA聚合酶的可达性和结合,从而影响基因的表达。
环境还可以通过调节基因表达网络中不同基因之间的相互作用和调控来影响生物体的发育和功能。
基因和环境之间的相互作用形成了基因-环境相互作用。
这种相互作用意味着基因在不同的环境条件下可能发挥不同的作用。
一方面,环境条件可以改变基因表达,从而改变了基因的功能。
比如,一些基因在饥饿状态下会被激活,而在饱食状态下则会抑制。
另一方面,基因也可以对环境产生反应,并调节生物体对环境的适应能力。
例如,一些基因可以影响生物体对环境中毒性化学物质的敏感性。
此外,基因-环境相互作用还解释了为什么同样的基因组构成的个体在不同环境下表现出不同的特征。
环境的变化可以导致基因表达的调整,使个体具有更适应其中一种环境的性状。
这种适应性的选择是进化的基础,它可以使物种在环境变化中生存下来。
基因的作用及其与环境的关系基因是生物体内的遗传物质,携带了个体传承的遗传信息。
作为生物体的基本单位,基因扮演着重要的角色并影响着个体的各种性状和特征。
然而,基因与环境之间存在着复杂的相互作用关系,这种相互作用影响着个体的发育、行为和生理特征。
首先,基因对人类的作用表现在身体发育方面。
个体的生长和发育过程受到遗传因素的影响。
比如,个体的身高、体型和面貌等特征都有一定的遗传基础。
一些基因变异也会导致生殖系统和生殖能力的差异,因此基因在人的身体发育方面发挥着重要的作用。
其次,基因还能通过影响个体的代谢和生理功能来影响健康状况。
个体对营养物质的吸收、代谢和利用能力与基因密切相关。
例如,乳糖不耐受的人体内缺乏乳糖酶(lactase),这是一种与基因有关的酶。
此外,一些基因变异还与一些疾病的风险有关,如乳腺癌、糖尿病和心脏疾病等。
因此,基因的作用对于个体的健康状况至关重要。
但是,基因并不能决定个体的发展和特征。
个体的发展和特征还受到环境的影响。
环境包括个体所处的生活环境、生活方式、饮食习惯、社会文化和心理压力等因素。
这些环境因素与基因之间的相互作用决定了人类的发展和特征。
首先,环境可以影响基因在个体中的表达。
表达是指基因的信息被转录和翻译成蛋白质的过程。
环境可以影响这一过程,从而影响蛋白质的合成和功能。
研究表明,环境因素如营养、毒素、辐射和药物等都能够通过改变DNA的表观遗传修饰影响基因的表达。
这意味着相同基因的不同个体,由于环境的影响,可能会表现出不同的特征。
其次,环境也可以通过塑造个体的行为和习惯来影响基因的作用。
行为和习惯是环境和基因相互作用的结果。
例如,一个人的饮食习惯可能会影响他体重的增加或减少,即使他携带有易于发胖的基因。
此外,环境因素也可以引发基因的变化,进而影响个体的行为和心理特征。
例如,身处压力环境下的人可能有更高的焦虑倾向,而这可能与相关基因的变异有关。
最后,基因和环境之间存在相互调节的关系。
第四章 基因的作用及其与环境的关系1、从基因与性状之间的关系,怎样正确理解遗传学上内因与外因的关系?解:生物体的基因型是发育的内因,而环境条件是发育的外因。
表形即性状是发育的结果,是基因型与环境相互作用的结果。
2、在血型遗传中,现把双亲的基因型写出来,问他们子女的基因型应该如何? (1)i I i I B A ⨯; (2) i I I I B B A ⨯; (3) i I i I B B ⨯解: ABO 血型为孟德尔式遗传的复等位基因系列, 以上述各种婚配方式之子女的血型是:(1)i I I I BB A ⨯↓B A I I1AB 型:i I A1A 型:i I B1B 型: ii1O 型(2)i I I I BB A ⨯↓B A I I1AB 型:i I A1A 型:B B I I i I B2B 型(3)i I i I B B ⨯↓B B I I 41 i I B 42 3B 型:ii 411O 型3、如果父亲的血型是B 型,母亲是O 型,有一个孩子是O 型,问第二个孩子是O 型的机会是多少?是B 型的机会是多少?是A 型或AB 型的机会是多少?解:根据题意,父亲的基因型应为i I B,母亲的基因型为ii ,其子女的基因型为:ii i I B⨯↓iI B 211B型:ii 2 1 1O型第二个孩子是O型的机会是05,是B型的机会也是0.5,是A型或AB型的机会是0。
4、分析图4-15的家系,请根据分析结果注明家系中各成员的有关基因型。
解:5、当母亲的表型是ORh-MN,子女的表型是ORh+MN时,问在下列组合中,哪一个或哪几个组合不可能是子女的父亲的表型,可以被排除?ABRh+M,ARh+MN,BRh-MN,ORh-N。
解:ABO、MN和Rh为平行的血型系统,皆遵循孟德尔遗传法则;ABO血型是复等位基因系列,MN 血型是并显性,Rh血型显性完全。
可见,血型为ABRh+M,BRh-MN和ORh-N者不可能是ORh+MN血型孩子的父亲,应予排除。
6、某个女人和某个男人结婚,生了四个孩子,有下列的基因型:iiRRL M L N ,I A iRrL N L N ,iiRRL N L N ,I B irrL M L M ,他们父母亲的基因型是什么? 解:他们父母亲的基因型是:I A iRrL M L N ,I B iRrL M L N7.兔子有一种病,叫做Pelger 异常(白血细胞核异常)。
有这种病的兔子,并没有什么严重的症伏,就是某些白细胞的核不分叶。
如果把患有典型Pelger 异常的兔子与纯质正常的兔子杂交,下代有217只显示Pelger 异常,237只是正常的。
你看Pelger 异常的遗传基础怎样? 解:从271:237数据分析,近似1:1。
作2检验:7952.0227)5.0227237(227)5.0227217()5.0(2222=--+--=--=∑ee o χ当df = 1时,查表:0.10<p <0.50。
根据0.05的概率水准,认为差异不显著。
可见,符合理论的1:1。
现在,某类型与纯质合子杂交得1:1的子代分离比,断定该未知类型为一对基因差异的杂合子。
8、当有Pelger 异常的兔子相互交配时,得到的下一代中,223只正常,439只显示 Pelger 异常,39只极度病变。
极度病变的个体除了有不正常的白细胞外,还显示骨骼系统畸形,几乎生后不久就全部死亡。
这些极度病变的个体的基因型应该怎样?为什么只有39只,你怎样解释?解:根据上题分析,pelger 异常为杂合子。
这里,正常:异常=223:439 ≅ 1:2。
依此,极度病变类型(39)应属于病变纯合子:Pp ⨯ Pp ↓PP 41 223 正常Pp 21 439 异常 pp 41 39 极度病变又,因39只极度病变类型生后不久死亡,可以推断,病变基因为隐性致死基因,但有显性效应。
如果这样,不仅39只的生后死亡不必费解,而且,病变纯合子比数这样低也是可以理解的。
原因是部分死于胚胎发育过程中。
9、在小鼠中,有一复等位基因系列,其中三个基因列在下面:A Y = 黄色,纯质致死;A = 鼠色,野生型;a = 非鼠色(黑色)。
这一复等位基因系列位于常染色体上,列在前面的基因对列在后面的基因是显性。
A Y A Y 个体在胚胎期死亡。
现在有下列5个杂交组合,问它们子代的表型如何?a 、A Y a (黄)×A Y a (黄)b 、A Y a (黄)×A Y A (黄)c 、A Y a (黄)×aa (黑)d 、A Y a (黄)×AA (鼠色)e 、A Y a (黄)×Aa (鼠色)10、假定进行很多A Y a×Aa 的杂交,平均每窝生8只小鼠。
问在同样条件下,进行很多 A Y a×A Y a 杂交,你预期每窝平均生几只小鼠?解:根据题意,这两种杂交组合的子代类型及比例是:Aa a A Y ⨯A A Y 41 a A Y 41 Aa 41 aa 41 2黄 : 1灰 : 1黑a A a A Y Y ⨯Y Y A A 41 a A Y 21 aa 41(死亡) 2黄 : 1黑可见,当前者平均每窝8只时,后者平均每尚只有6只,其比例是4黄2黑。
11、一只黄色雄鼠(A Y _)跟几只非鼠色雌鼠(aa )杂交,你能不能在子代中同时得到鼠色和非鼠色小鼠?为什么?解: 不能。
因为黄色雄鼠只能提A 或a 中的一种配子,两者不能兼具。
12、鸡冠的种类很多,我们在图4-13中介绍过4种。
假定你最初用的是纯种豌豆冠和纯种玫瑰冠,问从什么样的交配中可以获得单冠?基因型 表现型 R_P_ 胡桃冠 R_pp 玫瑰冠 rr P_ 豌豆冠 rrpp 单片冠因此,RRpp rrPP ⨯↓ RrPp ↓⊗__169P R ,pp R _163,_163rrP ,rrpp 161胡桃冠 : 玫瑰冠 :豌豆冠 :单片冠13、Nilsson -Ehle 用两种燕麦杂交,一种是白颖,一种是黑颖,两者杂交,F1是黑颖。
F2(F1×F1)共得560株,其中黑颖418,灰颖106,白颖36。
(1)说明颖壳颜色的遗传方式。
(2)写出F2中白颖和灰颖植株的基因型。
(3)进行χ2测验。
实得结果符合你的理论假定吗? 解:(1)从题目给定的数据来看,F 2分离为3种类型,其比例为: 黑颖:灰颖:白颖=418:106:36 12:3:1。
即9:3:3:1的变形。
可见,颜色是两对基因控制的,在表型关系上,呈显性上位。
(2)假定B 为黑颖基因,G 为灰颖基因,则上述杂交结果是:P bbgg BBGG ⨯ 黑颖 白颖 F 1 BbGg 黑颖F 2__169G B gg B _163 _163bbG bbgg 16112黑颖 :3灰颖 :1白颖(3) 根据上述假定进行χ2检验:048.035)3536(105)105106(420)420418()(22222=-+-+-=-=∑e e o χ当df =2时,查表:0.95<p <0.99。
认为差异不显著,即符合理论比率。
因此,上述假定是正确的。
14、在家蚕中,一个结白茧的个体与另一结白茧的个体杂交,子代中结白茧的个体与结黄茧的个体的比率是3:1,问两个亲体的基因型怎样?解:在家蚕中,黄茧与白茧由一对等位基因控制,Y —黄色,y —白色,Y 对y 显性。
但是,有一与其不等位的抑制基因I ,当I 存在时,基因型Y_表现白茧。
根据题目所示,白:黄 = 3:1,表明在子代中,呈3:1分离。
于是推论,就I —i 而言,二亲本皆为杂合子Ii ;就Y —y 而言,则皆表现黄色的遗传基础 只是3/4被抑制。
所以,双亲的基因型(交配类型)应该是:IiYY IiYY IiYY IiYy IiYY Iiyy IiYy iiyy15、在小鼠中,我们已知道黄鼠基因A Y 对正常的野生型基因 A 是显性,另外还有一短尾基因T ,对正常野生型基因t 也是显性。
这两对基因在纯合态时都是胚胎期致死,它们相互之间是独立地分配的。
(1)问两个黄色短尾个体相互交配,下代的表型比率怎样?(2)假定在正常情况下,平均每窝有8只小鼠。
问这样一个交配中,你预期平均每窝有几只小鼠?解:根据题意,此黄色短尾鼠为杂合子A y ATt ,其子代情形可图示如下: (1)ATt A ATt A Y Y ⨯致死⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫AATT ATT A tt A A TtA A TT A A Y Y Y Y Y Y Y 161162161162161 ATt A Y 164 Att A Y 162 AATt 162 AAtt 161 黄短 黄常 灰短 灰常可见,子代表型及比例是:4黄色短尾:2黄色常态尾:2灰色短尾:1灰色常态尾。
(2) 在上述交配中,成活率只占受孕率的9/16。
所以,假定正常交配每窝生8只小鼠时,这样交配平均每窝生4—5只。
16、两个绿色种子的植物品系,定为X ,Y 。
各自与一纯合的黄色种子的植物杂交,在每个杂交组合中,F1都是黄色,再自花授粉产生F2代,每个组合的F2代分离如下: X :产生的F2代 27黄:37绿 Y :产生的F2代,27黄:21绿请写出每一交配中二个绿色亲本和黄色植株的基因型。
解:F1的表型说明,决定黄色的等位基因对决定绿色的等位基因呈显性。
F2的结果符合有若干对自由组合的基因的假设,当这些基因中有任何一对是纯合隐性时,产生绿色表型。
黄色和绿色的频率计算如下:(1)品系X :aabbcc ,黄色品系AABBCC ,F1为AaBbCc 假如在一个杂交中仅有一对基因分离(如Aa Aa ),;另一些影响黄色的基因对都是纯合的(AaBBCC AaBBCC )。
这一杂交产生黄色子代的比率是4/3)4/3(1=绿色比率是4/1)4/3(11=-如果这个杂交有两对基因分离(如AaBbCCAaBbCC ),那么黄色子代的比率是:16/9)4/3(2=绿色比率是16/7)4/3(12=-三对基因分离(AaBbCcAaBbCc )时,黄色子代的比率是:64/27)4/3(3=绿色比率是64/37)4/3(13=-也可图式如下: A 位点B 位点C 位点F2基因型F2表现型 AA 41 BB 41 CC 41AABBCC 6411黄 Cc 42 AABBCc 6422黄cc 41 AABBcc 6411绿 Bb 42 CC 41AABbCC 6422黄 Cc 42 AABbCc 6444黄 cc 41 AABbcc 6422绿bb 41 CC 41AAbbCC 6411绿(2) 品系Y:aabbCC,黄色品系AABBCC,F1为AaBbCC,这个杂交有两对基因分离(如AaBbCCAaBbCC),因此黄色子代的比率是:)4/3(2=16/9绿色比率是-12=)4/3(16/727黄:21绿= 黄9:绿7。