遗传相关概念的辨析

基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体、
生物性状之间的关系
(1)基因与脱氧核苷酸的关系:基因的基本组成单位是脱氧核苷酸,每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。

基因中的脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息。

(2)基因与DNA的关系:基因是遗传物质的结构和功能的基本单位,是有遗传效应的DNA
片段,每个DNA分子上有很多个基因。

(3)基因与染色体的关系:染色体是基因的主要载体,基因在染色体上呈线性排列。

(4)基因与生物性状的关系:基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代,还可以使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来,从而使后代表现出与亲代相似的性状。

所以说,基因是生物性状的控制者。

遗传和变异中的一些易混淆的问题的辨析
一、DNA不一定都是双链结构
(1)单链DNA。

有些植物病毒(如玉米条纹病毒、木薯隐潜病毒、菜豆夏枯病毒等)及细
小动物病毒(如鼠细小病毒、腺联病毒、大蜡螟浓核症病毒等)属于单链线状DNA。

(2)三链DNA。

我国科学家白春礼等用自己研制的扫描隧道显微镜(STM)首次清晰地观察到DNA的变异结构图像。

变异结构图像是在对DNA进行变性处理后观察到的。

首先将一种DNA加热,使之解旋,然后再降温。

利用高分辨的STM进行观察,显示出了清晰的三链辫状缠
绕结构片段、左手双螺旋结构片段、左手和右手双螺旋衔接结构片段及其他变异结构的图像。

(3)四链体DNA。

端粒是真核生物染色体两端的DNA片段,这种DNA片段能够形成四链体结构。

二、RNA不一定都是单链结构
如动物病毒中的呼肠孤病毒、质型多角体病毒,植物病毒中的伤瘤病毒(如玉米矮缩病毒、水稻矮化病毒),微生物病毒中的各种真菌病毒等属于双链RNA。

三、RNA病毒的遗传信息传递表达不一定都要通过逆转录进行
如水疱性口膜炎病毒、禽流感病毒、狂犬病病毒等非侵染性单链RNA(-RNA)的复制。

其复制过程是:这类病毒侵入细胞后,借助于病毒带进去的复制酶合成+RNA(即mRNA),再以后
者为模板,合成包括一种RNA复制酶在内的几种蛋白质。

在这种RNA复制酶的催化下,合成与负链等长的+RNA,再以此为模板合成子代病毒的-RNA。

四、基因工程技术不一定都需要运载体
植物细胞作为受体时的基因转移虽然可以用农杆菌的质粒作为运载体,但是农杆菌的质粒对于禾谷类单子叶植物的侵染率很低,因而目前常用直接转移的方法。

五、基因突变不一定只发生于细胞分裂的间期
从理论上讲,突变可以发生在生物个体发育的任何一个时期,在体细胞或性细胞中都可
以发生。

实验表明,发生在生殖细胞中的突变频率往往较高,而且是在减数分裂晚期、性细胞形成前较晚的时期为多。

六、细胞质遗传不一定都表现为母系遗传
细胞质遗传实质就是细胞质基因(叶绿体基因和线粒体基因)的遗传。

由于受精卵中细胞质基因由卵细胞提供,因而细胞质遗传一般表现为母系遗传。

在所有的高等真核生物中,线粒体DNA一般表现为母系遗传的特征,包括人及其他哺乳动物、两栖动物、鱼类及高等植物。

但又发现,老鼠、衣藻、被子植物的月见草属、大麦和黑麦的属间杂种、甘蓝型油菜、北美红杉等生物体中的线粒体基因是父系遗传。

而对植物叶绿体DNA进行研究发现,在被子植物中,大多数植物表现为母系遗传,而其中20%的物种中存在有双亲遗传的现象,紫花苜蓿、胡
萝卜等植物表现为典型的父系遗传特征,与被子植物相比,大多数裸子植物的质体基因表现
为父系遗传。

七、正反交后代性状不一致的遗传方式不一定是细胞质遗传
一般的说,对于细胞核遗传来说,正反交性状只与基因的显隐性有关,而与哪个做父本、母本无关,正反交表现型一般一致。

对细胞质遗传来说,子代细胞质基因基本来自母方,表现
为母系遗传,并且常常正反交表现型不一致,因此常根据正反交实验来区分某种遗传是细胞
核遗传还是细胞质遗传。

但正反交后代性状不一致的遗传方式不一定都是细胞质遗传。

(1)植物有关种皮性状与果皮性状的遗传。

由于种皮由珠被细胞发育而来,果皮由子房壁
细胞发育而来。

它们的性状在下代才表现出来。

因而与母本体细胞的基因型有一定关系,但
仍是细胞核遗传。

(2)果蝇眼色的遗传。

由于果蝇的眼色遗传属于伴X遗传,红色对白色为显性,但它仍是
细胞核遗传。

八、单倍体不一定不可育
(1)同源多倍体。

如同源四倍体、同源八倍体的配子发育形成的单倍体仍然有同源染色体,所以也有正常的同源染色体联会,因而也就可育。

(2)真菌、藻类、苔藓植物、蕨类植物。

这些生物单倍体阶段即配子体阶段是其生命的
重要阶段,它们的单倍体不会存在不育的问题。

(3)雄蜂。

对于雄蜂来说,体细胞中只有一个染色体组。

这些个体在产生精子时并不进行
真正的减数分裂,进行的是假减数分裂。

第一次分裂形成一个有核、一个无核的大小两个细胞。

无核的小细胞退化,有核的大细胞进行第二次分裂,姐妹染色单体分离,细胞质进行不均
等分配,含细胞质较多的子细胞发育成精子,含细胞质少的子细胞退化。

因此一个初级精母细
胞连续分裂两次最后只产生一个染色体数与体细胞相同的精子。

九、同源染色体的大小、形状不一定相同
一般的说,常染色体中的同源染色体大小、形状相同,而性染色体如X、Y的大小、形状
就不相同。

在果蝇中,Y染色体比X染色体略大,而在人类中,Y染色体与X染色体有显著差别。

十、性染色体组成为XY的个体性别不一定表现为正常雄性
一般的说,对于XY型性别决定的生物,性染色体组成为XY的个体性别表现为雄性。

但对
人类来说,却有染色体组成为(44+XY)的男性假阴阳人,其主要原因是靶细胞缺少雄激素受体。

决定雄性激素受体的基因位于X染色体的Tfm位点上,当受体基因为显性时,即可形成雄
性激素的受体,从而形成正常的男性。

当显性基因Tfm突变为tfm时就不能产生受体。

此时,
即使有雄性激素也不能使直接依赖睾酮的性器官如输精管等分化,睾丸不能下降,形成男性
假阴阳人。

另外,前列腺及外生殖器的分化依赖于5a-还原酶把睾酮转化为二氢睾酮,控制5a-还原
酶的基因位于常染色体上。

此外,人类Y染色体的短臂上有一个“睾丸决定基因”,从而具有
决定男性的强烈作用。

所以,正常男性的形成,至少需要Y染色体上的睾丸基因,X染色体上
有受体基因,及常染色体上的5a-还原酶基因的协同作用。

若缺少其中之一,均会导致性别畸形。

基因突变与染色体结构变异的比较
一、相同点
基因突变和染色体结构变异都属于可遗传的变异。

二、不同点
(1)变异的范围不同,见下表
发生的物
种
发生的时间发生的水平变异检出的方法
基因突变所有生物主要发生在DNA分子复
制时(细胞分裂的间期)
分子水平,只涉及基因中
一个或几个碱基的改变
只能通过基因检测,在
光学显微镜下观察不到
染色体结构变异真核生物整个个体发育过程中
染色体水平,涉及染色体
的某一片段的改变,这一
片段可能含若干个基因
通过光学显微镜观察比
较染色体即可检出
(2)变异的方法不同
基因突变是指基因内部结构的改变,包括碱基对的增添、缺失或改变3种类型;染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。

(3)变异的结果不同
基因突变引起基因结构的改变,产生了新基因,但基因数目未变,生物的性状不一定改变;染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序改变,生物的性状发生改变。

遗传信息的复制、转录和翻译的比较
复制转录翻译
时间细胞分裂(有丝分裂
和减数第一次分裂)
的间期
个体生长发育的整个过程
场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA
原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸
条件酶(DNA解旋酶、DNA
聚合酶等)、ATP
酶(RNA聚合酶等)、
ATP
酶、ATP、tRNA
产物2个双链DNA 一个单链RNA(mRNA、
tRNA、rRNA)
多肽链
模板去向分别进入2个子代
DNA分子中
恢复原样,与非模板
链重新绕成双螺旋结
构
分解成单个核苷酸
特点半保留、边解旋边复
制
边解旋边转录
一个mRNA上结合多个核糖
体,顺次合成多条肽链
碱基配对A—T、T—A、
C—G、G—C
A—U、T—A、
C—G、G—C
A—U、U—A、
C—G、G—C
遗传
信息
传递
DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质
意义使遗传信息从亲代
传递给子代
表达遗传信息,使生物表现出各种性状二倍体、多倍体和单倍体的比较
(1)二倍体、多倍体和单倍体的比较见下表。

二倍体多倍体单倍体
概念由受精卵发育而
成,体细胞中含2个
染色体组的个体
由受精卵发育而成,体
细胞中含有3个或3个
以上染色体组的个体
由配子发育而来,含有本
物种配子染色体数目的
个体
实例人、果蝇等几乎全
部动物
香蕉、马铃薯(蜜蜂)雄蜂
发育起点受精卵受精卵未受精的配子
染色体组的数目2个
3个或3个以上(是几倍
体含几个染色体组)
不确定(是正常体细胞染
色体组数目的一半)
性状表现正常(作为单倍体、
多倍体的参照物)
茎秆粗壮,叶片、果实、
种子较大,营养丰富,但
发育迟缓,结实率低
植株矮小,且高度不育(雄
蜂除外)
人工诱导方法无
用秋水仙素处理萌发的
种子或幼苗
花药离体培养法
意义—运用多倍体育种,可获
得植物新品种
运用单倍体育种,明显缩短
育种年限
(2)单倍体生物的体细胞中可能含有1个或多个染色体组。

如由二倍体生物的配子产生的单倍体含有1个染色体组,由八倍体生物的配子产生的单倍体含有4个染色体组。

(3)单倍体高度不育的原因:体细胞染色体组数一般为奇数,当其进行减数分裂形成配子时,由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱,不能产生正常的配子。