高中生物竞赛：Mendel遗传课件共63张

第3章 Mendel遗传 经典遗传学 or 传递遗传学 （transmission genetics） 经典遗传学的奠基人是Mendel 第1节 分离规律 The law of segregation 性状 （character，trait） v生物体所表现出来的形态特征和生理生 化特征统称为性状。 v这里所说的性状是统称，也可以说是一 个抽象概念，是指生物体的总的表现型 特征。 单位性状 (unit character) v把生物体的性状总体区分为各个单位才 能进行详细的研究，这样区分开来的性 状叫做单位性状。 v如：动物的毛色，昆虫翅的大小，植株 的花色、高度、抗病性，人的发色、肤 色等。 相对性状 （contrasting character） Ø同一单位性状不同的表现类型叫做相对性状。 Ø 水稻株高是一个单位性状，表现类型有高株、有矮株，高 与矮为相对性状。 Ø 豌豆花色是一个单位性状，表现类型有红花、白花，红花 与白花为相对性状。 Ø 果蝇的翅有长翅、短翅之分，猪的毛色有黑、白之差，等 等。 鸽子羽毛颜色 狗的毛色 鸡冠的形状 单片冠 胡桃冠 豌豆冠 玫瑰冠 南瓜的果形 相对性状差异是遗传研究的基础 Ø只有在单位性状上有明显的相对差异， 才能通过杂交试验对其后代的遗传表现 进行对比分析和研究，从而了解相对性 状的遗传规律。 Ø Mendel以前的研究 Ø Mendel每次试验只注意一个单位性状 Mendel研究的7对性状 单因子杂交 相关符号 Ø P parent 亲本 Ø ♀ 母本 Ø ♂ 父本 Ø F filial generation Ø F1 杂交第一代 Ø F2 F1自交或互交的子代 Ø F3 F2自交或互交的子代 Ø × 杂交 Ø 自交 显性性状和隐性性状 • 双亲具有相对性状 • 在杂种中表现出来的性状称为显性性状 （dominant charater） • 在杂种中不表现的性状称为隐性性状 （recessive character） 等位基因 v控制显性相对性状的基因称为显性基因 v控制隐性相对性状的基因称为隐性基因 v基因（gene）在染色体上有固定的位置，称为 基因座位（locus，loci），简称基因座 v控制相对性状的基因位于同源染色体的对等位 置上，因此称为等位基因（allele） 表现型和基因型 Ø表现型（phenotype）：人们所能见到或 用仪器设备能够检测到的相对性状。 Ø基因型（genotype）：细胞内决定相应 表现型的基因的组合。 Ø表现型＝基因型＋环境影响 纯合基因型杂合基因型 Ø DD、dd 纯合基因型（homozygous genotype） Ø 具有纯合基因型的个体或细胞，称为纯合体 （homozygote）。 Ø DD 显性纯合体（dominant homozygote） Ø Dd 隐性纯合体（recessive homozygote） Ø Dd 杂合基因型（heterozygous genotype) Ø 具有杂合基因型的个体或细胞,称为杂合体 （heterozygote）。 杂交cross和测交test cross 测交 test cross • F1（待测个体）与隐性个体杂交，从杂交后代 的表现型种类及其比例推测被测个体是纯合基 因型还是杂合基因型。 • 测交子代（Ft）表现型的种类和比例正好反映 了被测个体所产生的配子的种类和比例。 Mendel 比例 v一对相对性状的遗传，就是Mendel提出来的遗 传学第一定律：分离定律 the law of segregation v测交后代（Ft）显性性状和隐性性状1∶1 ， 基因型Aa和aa也是1∶1 vF2代显性性状和隐性性状3∶1，基因型AA、Aa 和aa是1 ∶ 2 ∶ 1 v这些比例称为Mendel比例 Mendelian ratios 显隐性关系的相对性 完全显性 complete dominance 不完全显性 incomplete dominance F1的表现介于 双亲之间 不完全显性性 状便于研究 基因型与表现 型一致 共显性 codominance 双亲的性状同时在F1个体上表现。 AA 碟形红血球，aa 镰刀形红血球，Aa两种红血球同时存在 显性表现与环境的关系 Ø 表现型 = 基因型 + 环境 Ø 兔子 皮下脂肪有白色和黄色之分 Ø 白色YY × yy 黄色→F1 Yy白脂肪 ↓ F2 3/4白脂肪 1/4的黄脂肪 Ø 若yy个体只喂给麸皮（不含叶绿素），则皮下 脂肪也是白色的。 Ø Y基因编码合成分解色素的酶 显性表现与环境的关系 v人的秃顶 v秃顶基因在男人为显性，在女人为隐性 v男人秃顶比女人秃顶多 v秃顶与雄性激素直接有关 v太监没有患秃顶的 秃顶 棋盘格方法 Punnett square 可以用棋盘格 来研究遗传 学问题 第2节 独立分配规律 Ø又称自由组合规律 the law of independent assortment Ø当2对等位基因分别位于2对Chr.上时， 其遗传行为符合这一规律 独立分配 双因子棋盘格法 双因子杂交 双因子遗传的分支法 独立分配规律的实质： v控制两对性状的两对等位基因，分别位于非同 源的两对Chr.上 v杂合体F1在减数分裂时，同源Chr.上的等位基 因进入不同的配子，而位于非同源Chr.上的基 因自由组合进入同一个配子，形成四类配子， 且比例相等。 v在受精过程中四类♀配子和四类♂配子随机结 合，共有16种组合方式 双因子杂合体测交 AaBb×aabb ♂ 配子 ab ♀配子 AB Ab aB ab 合子 AaBb Aabb aaBb aabb 比例 1 1 1 1 双因子杂种的Mendel比例 v AaBb 双因子杂合体 dihybrid v 测交表现型 v AaBb：Aabb：aaBb：aabb＝1：1：1：1 v 自交表现型 v A B ：A bb：aaB ：aabb＝9：3：3：1 双因子杂合体自交后代（F2）基因型及表现型比例 v AABB 1 → AABB v AAbb 1 → AAbb v aaBB 1 → aaBB v aabb 1 → aabb v AaBB 2 → BB不分离，1AA：2Aa：1aa v Aabb 2 → bb不分离，1AA：2Aa：1aa v aaBb 2 → aa不分离，1Bb：2Bb：1bb v AABb 2 → AA不分离，1Bb：2Bb：1bb v AaBb 4 → 9A B ：3A bb：3aaB ：1aabb 多对相对性状的遗传 • 当具有多对相对性状差异的个体杂交时， 只要决定这些性状的基因是分别位于非 同源Chr.上的，仍然受独立分配规律的 支配。 三因子杂合体（trihybrid）产生8中配子 三因子杂合体自交后代F2的表现型比例 杂合基因对数与F2表现型和基因型种类的关系 1 2 2 3 4 2 1 （ 3∶ 1） 1 2 4 4 9 16 4 5 （ 3∶ 1） 2 3 8 8 27 64 8 19 （ 3∶ 1） 3 4 16 16 81 256 16 65 （ 3∶ 1） 4 5 32 32 243 1024 32 211 （ 3∶ 1） 5 ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ n 2 n 2 n 3 n 4 n 2 n 3 n － 2 n （ 3∶ 1） n 杂 合 基 因 对 数 F 2 表 型 种 类 F 1 形 成 的 配 子 种 类 F 2 基 因 型 种 类 F 1 配 子 可 能 组 合 数 F 2 纯 合 基 因 型 种 类 F 2 杂 合 基 因 型 种 类 F 2 表 现 型 分 离 比 例 第3节 Mendel规律的扩展 复等位基因的遗传 • 在同源Chr.的对等座位上，有三个或三个以 上不同性质的基因存在，称为复等位基因（ multiple alleles）。 人类的ABO血型 Ø ABO血型 Ø 第9 Chr.上 Ø IA＞i Ø IB＞i Ø IA＝IB § IAIA IAi A型 § IBIB IBi B型 § IAIB AB型 § ii O型 ABO血型的遗传 ØIAIA × IAIA → IAIA 全A型 ØIAIA × IAi → 1IAIA : 1IAi 全A型 ØIAi × IAi → 1IAIA A型 : 2IAi A型 : 1ii O型 家兔毛色的遗传 家兔中有四种不同的毛色： Ø 全色（全灰或全黑），C Ø 银灰 cch Ø 喜玛拉雅型（耳尖，鼻尖，尾尖，四肢末端为 黑色，其余部分为白色）ch Ø 白化 c Ø 是一组复等位基因，C>cch>ch>c Ø 任何两种毛色的纯合体兔交配，再让子代近亲 交配，F2代均呈3：1的分离。 致死基因 lethal allele v有些基因一旦表达，就会导致生物体死亡 。 v植物，合成叶绿素相关的基因如果发生突 变： § A→a § AA、Aa 绿色，aa 白化，死亡 § a就是致死基因 刺豚鼠毛色遗传 Agouti，正常 毛色，灰色 ，野生型 Yellow，黄色 ，突变型 几个相关概念 • 显性致死基因 domonant lethal allele • 隐性致死基因 recessive lethal allele • 合子致死 • 配子致死 非等位基因的相互作用 v任何一个性状都不可能是一个基因控制的！ v通常所说的一个基因控制是指所研究的两 个亲本只有一对基因的差异。 基因与基因之间的相互作用 L 基因 H基因 ↓ ↓ （L酶） （H酶） ↓         ↓ 前体 ——→含氰葡萄糖苷 ——→氰化物 三叶草中氰化物含量的遗传 基因互作（interaction of genes） • 两对以上的非等位基因相互作用控制同 一个单位性状的表现 鸡冠的遗传 单片冠 （rrpp） 胡桃冠 （R P ） 豌豆冠 （rrP ） 玫瑰冠 （R pp） R＞r P＞p 两个纯合体杂交 RRPP 胡桃冠× rrpp单片冠 ↓ RrPp胡桃冠 ↓ 9R P ：3rrP ：3R pp ：1rrpp 胡桃冠 豌豆冠 玫瑰冠 单片冠 注意：这里是1个单位性状，而不是2个单位性状！ 互补作用 complementary effect 豌豆白花品种A CCpp × ccPP白花品种B ↓ 紫花CcPp ↓ 自交 9C P : 3C pp : 3ccP : 1ccpp 9紫花 7白花 积加作用 additive effect 南瓜果形 圆球形 AAbb × 圆球形aaBB ↓ AaBb扁盘形 ↓自交 9A B : 3A bb :3aaB :1aabb 9扁盘形 6圆球形 1细长形 显性上位作用 epistatic dominance （也称异位显性） 燕麦 黑颖 BByy × 黄颖bbYY ↓ BbYy黑颖 ↓自交 9B Y : 3B yy : 3bbY : 1bbyy 12黑颖 3黄颖 1白颖 隐性上位作用 epistatic recessiveness 家兔毛色 灰色 CCGG × 白色ccgg ↓ 灰色CcGg   ↓互交 9C G ：3C gg ： 3ccG +1ccgg 9灰 3黑 4白 重叠作用 duplicate effect 大豆子叶颜色 黄子叶 D1D1D2D2 × 绿子叶d1d1d2d2 （满仓金） （保定青皮青） ↓ 黄子叶D1d1D2d2 ↓自交 15黄（9D1 D2 +3D1 d2d2+3d1d1D2 ）：1绿d1d1d2d2 抑制作用 inhibiting effect 蚕茧颜色 显性白茧 IIyy × 黄茧iiYY ↓ 白茧IiYy ↓互交 9I Y ：3I yy : 3iiY : 1iiyy 13白 3黄 2对基因互作模式表 Mendel比例的变形 多因一效 Ø multigenic effect Ø 许多基因影响同一单位性状的现象 § 玉米糊粉层的颜色7对等位基因 § 玉米叶绿素的形成至少涉及50对等位基因 § 果蝇眼睛的颜色受40几对基因控制 一因多效 Ø Pleiotropism Ø 一个基因也可以影响许多性状的发育 § 豌豆中控制花色的基因也控制种皮的颜色和叶腋有无黑斑。红花 豌豆，种皮有色，叶腋有大黑斑。 § 家鸡中有一个卷羽（翻毛）基因，是不完全显性基因，杂合时， 羽毛卷曲，易脱落，体温容易散失，因此卷毛鸡的体温比正常鸡 低。体温散失快又促进代谢加速来补偿消耗，这样一来又使心跳 加速，心脏扩大，血量增加，继而使与血液有重大关系的脾脏扩 大。同时，代谢作用加强，食量又必然增加，又使消化器官、消 化腺和排泄器官发生相应变化，代谢作用又影响肾上腺，甲状腺 等内分泌腺体，使生殖能力降低。由一个卷毛基因引起了一系列 的连锁反应。