肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较

.一、 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较1.实验设计思路比较艾弗里试验噬菌体侵染细菌实验思路相同设法将DNA与其他物质分开，单独地直接研究它们各自不同的遗传功能处理方式的区别直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素（32P和35S）2.两个实验遵循相同的实验设计原则（1）肺炎双球菌转化实验中的相互对照S DNA R 型 糖类 + 型 相互对照 DNA是遗传物质细 蛋白质脂质 细 其他物质不是遗传物质菌 DNA分解物 菌 （2）噬菌体侵染细菌实验中的自身对照噬菌体侵染细菌后离心上清液沉淀物被35S标记了蛋白质放射性很高放射性很低或被32P标记了DNA放射性很低放射性很高（3）试验结论（或目的）比较肺炎双球菌转化实验的结论：证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验结论:证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质没有进入细菌体内。二、 有关碱基数量计算的归类与应用1. DNA分子自我复制的碱基配对A-T,G-C,T-A,C-G。（2）“转录”中的碱基互补配对：A-U,G-C,C-G,T-A。(3)“翻译”时的碱基互补配对：A-U,G-C,U-A,C-G。(4) “逆转录”时的碱基互补配对:A-T,U-A,G-C,C-G。2DNA分子、DNA某条链及转录生成的mRNA中碱基比例关系H链h链DNA分子mRNA(以H链为模板)规律（DNA）A+T/G+CmmmA+U/G+C=m互补碱基之和的比例在整个DNA及任一条链中都相等G+C/A+TnnnG+C/A+U=nA+G/T+Ca1/a1A+G/U+C=1/a非互补碱基之和的比例在整个DNA分子中为1，在两条互补链中互为倒数A+C/G+Tb1/b1A+C/G+U=1/b3 DNA复制过程中的碱基数量计算某DNA分子中含某碱基a个，（1） 复制n次需要含该碱基的脱氧核糖核苷酸数为a(2n-1); (2) 第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a2n-14.碱基比例的运用由核酸所含碱基种类及比例可以分析判断核酸的种类。（1） 若有U无T，则该核酸为RNA。（2） 若有T无U，且A=T,G=C，则该核酸一般为双链DNA。（3） 若有T无U，且AT,GC，则该核酸一般为单链DNA。三、 与中心法则相关的几个问题1 中心法则中遗传信息的流动过程为：DNARNA蛋白质（性状） （1）在生物生长繁殖过程中遗传信息的传递方向为翻译转录复制 DNA（基因）mRNA 蛋白质 翻译转录(2) 在细胞内蛋白质合成过程中传递信息的传递方向（如胰岛细胞中胰岛素合成）为DNAmRNA 蛋白质（含胰岛素基因）逆转录翻译转录(3) 含逆转录酶的RNA病毒在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向的为RNADNAmRNA 蛋白质 （4）DNA病毒(如噬菌体)在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为翻译转录复制 DNA（基因）mRNA 蛋白质 翻译复制（5）RNA病毒（如烟草花叶病毒）在宿主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为RNA蛋白质2中心法则体现了DNA的两大基本功能（1）图中体现了对遗传信息的传递功能，它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。3.中心法则中几个生理过程能准确进行的原因（1）前者为后者的产生提供了一个标准化的模板。（2）严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依据形成的。 准确的模板和严格有序的碱基互补配对关系，保证了遗传信息的正常传递和表达，从而保证了物种的相对稳定性。一、应用分离定律解决自由组合问题1.思路：将自由组合问题转化为若干个分离定律问题在独立遗传的情况下，有几对碱基就可分解为几个分离定律问题，如AaBbAabb可分解为如下两个分离定律问题：AaAa；Bbbb。2.题型（1）配子类型的问题如AaBbCc产生的配子种类数Aa Bb Cc 2 2 2 =8种如AaBbCc与 AaBbCC杂交过程中，配子间的结合方式？先求AaBbCcAaBbCC各自产生多少种配子。AaBbCc8种配子，AaBbCC4种配子两亲本配子间的结合方式。由于两性配子间的结合是随机的，因而AaBbCc 与AaBbCC配子间有84=32种结合方式。（2）基因型类型的问题如AaBbCc与AaBBCc杂交，求其后代的基因型数可分解为三个分离定律：AaAa 后代有3种基因型 (1AA:2Aa:1aa)；BbBB 后代有2种基因型(1BB:1Bb)；CcCc 后代有3种基因型（1CC:2Cc:1cc)。因而AaBbCcAaBBCc，后代中由323=18种基因型。（3）表现型类型的问题如AaBbCcAabbCc, 其杂交后代可能的表现型数可分解为三个分离定律：AaAa 后代有2种表现型；Bbbb 后代有2种表现型；CcCc 后代有2种表现型。所以AaBbCcAabbCc，后代中有222=8种表现型。二、伴性遗传与分离定律的关系1.伴性遗传也是一对等位基因控制一对相对性状的遗传，因此也符合分离定律。2.伴性遗传有其特殊性（1）雌雄个体的性染色体组成不同，有同型和异型两种形式。（2）有些基因只存在于X或Z染色体上，Y或W染色体上无相应的等位基因，从而存在于杂合子（XbY或ZdW）内单个隐性基因控制的性状也能得到表现。（3）Y或W染色体上携带的基因，在X或Z染色体上无相应的等位基因，只限于在相应性别的个体之间传递。（4）性状的遗传与性别相联系。在写基因型、表现型和统计后代的比例时一定要与性别相联系，如XbY或XBXb。3.在分析两对或两对以上的相对性状遗传时：由性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理；由常染色体上的基因控制的性状按分离定律处理。整体上按自由组合定律处理。三、正反交结果不相同的几种情况分析1.细胞质遗传：细胞质遗传表现为母系遗传，正交和反交中母本的性状不同，因而产生的后代性状不同。2.植物果皮种皮颜色等性状遗传：以果皮颜色遗传为例，红色（A）对黄色(a)为显性。 正交 反交P：()AAaa() P：() aaAA ()亲代母本所结果实 亲代母本所结果实（含F1的种子） （含F1的种子） 果皮红色 F1的胚 F1的乳胚 果皮黄色 F1的胚 F1的乳胚 （AA） (Aa) （AAa） (aa) (Aa) (Aaa) F1 所结果实（含F2的种子） F1 所结果实（含F2的种子） 果皮红色 F2的胚 果皮红色 F2的胚 （Aa） (1/4AA、2/4 Aa、1/4aa) （Aa） (1/4AA、2/4 Aa、1/4aa) F2所结果实 F2所结果实 果皮 果皮 1/4AA 2/4Aa 1/4aa 1/4AA 2/4Aa 1/4aa 3红 ： 1黄 3红 ： 1黄 从以上分析看出，番茄的果皮颜色遗传中正反交结果不同，子代均表现出母本的性状，但这种遗传方式本质上仍属于细胞核遗传，遵循孟德尔遗传规律，只是子代的性状分离比延迟表现而已。另外，正反交结果中胚乳的基因型也不相同。 3.伴性遗传中的某些性状遗传（以人类红绿色盲为例） 正常母亲 色盲父亲 色盲母亲 正常父亲 XB XB Xb Y XbXb XB YXB Xb XB Y XBXb Xb Y 女儿正常 儿子正常 女儿正常 儿子色盲 （携带者） （携带者） 四、人类遗传病判断及概率计算 1.人类遗传图谱分析及遗传方式的判断 在遗传方式未知的情况下，无论是判断致病基因的显隐性关系，还是确定致病基因的位置，都要在全面分析图谱信息的基础上，找准特殊个体或几个特殊个体间的关系，以以下几个方面为突破口进行分析： （1）首先确定图谱中的遗传病是显性遗传还是隐性遗传。若双亲正常，其子代中有患者，此单基因遗传病一定为隐性遗传病（即“无中生有”）。若患病的双亲有正常后代，此单基因遗传病一定为显性遗传病（即“有中生无”）。 （2）其次确定致病基因位于常染色体上还是位于性染色体上。 在确定是隐性遗传病的情况下，要特别关注以下特殊情况： a.父亲正常，女儿患病，或儿子正常，母亲患病，则一定是常染色体隐性遗传病。或 b.母亲患病，儿子一定有病，则为伴X染色体隐性遗传病。 c.如为伴X染色体隐性遗传病，则女性患者的父亲与儿子一定为患者，否则是常染色体隐性遗传病。 在确定是显性遗传病的情况下，要特别关注以下特殊情况： a.父亲患病，女儿正常，或儿子患病，母亲正常，则为常染色体显性遗传病。 或b.父亲患病，女儿一定有病，则为伴X染色体显性遗传病。 c.如为伴X染色体显性遗传病，则男性患者的母亲和女儿一定为患者，否则是常染色体显性遗传病。2.有关概率（可能性）计算 （1）原理 乘法定律：当两个互不影响的独立事件同时或相继出现时其概率是它们各自概率的乘积。 加法定律：当一个事件出现时，另一个事件就被排除，这样的两个事件为互斥事件，这种互斥事件出现的概率是它们各自概率之和。 (2)计算方法 例如:有甲、乙两种遗传病按自由组合定律遗传，据亲代的基因型已判断出后代患甲病的可能性为m，患乙病的可能性为n，则后代的表现型的种类和可能性为： 甲病患m 乙病患n 不患（1-m） 不患（1-n） 只患甲病的概率m（1-n）；只患乙病的概率n（1-m）;甲、乙两病同患的概率是mn；甲、乙两病均不患的概率是（1-m）(1-n)。一、基因突变与性状的遗传变异 1.基因突变与生物性状的关系 （1）当控制某种性状的基因发生突变时，其性状未必改变，原因如下：若发生突变后，引起mRNA上密码子改变，但改变了的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状也不改变。若基因突变为隐性突变如AA中的一个A a，此时性状也不改变。(2)基因突变引起性状的改变，这种具有突变性状的个体能否把突变基因传给后代要看这种突变性状是否有很强的适应能力。若有，则为有利突变，可通过繁殖传给后代，否则为有害突变，被淘汰掉。 2.基因突变对后代的影响 （1）基因突变可以发生在体细胞有丝分裂过程中，这种突变可以通过无性繁殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。 （2）基因突变可以发生在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，这种突变有可能通过有性生殖传给后代。二、三种可遗传变异的比较类型项目基因突变基因重组染色体变异适用范围生物种类所有生物（包括病毒）均可发生自然状态下只发生于真核生物有性生殖过程中，为核遗传真核生物细胞增殖过程中均可发生生殖无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类型自然突变诱发突变交叉互换自由组合染色体结构变异、染色体数目变异发生时期DNA复制时（有丝分裂间期、减数第一次分裂间期）减数分裂四分体时期及第一次分裂过程中细胞分裂期产生结果产生新的基因只产生新的基因型，不产生新的基因不产生新的基因，但可引起数目或顺序变化镜检光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出育种应用诱变育种杂交育种单倍体育种多倍体育种与进化的关系三种可遗传的变异都为生物的进化提供了原材料基因突变可产生新的基因，为进化提供了最初的原材料，是生物变异的根本来源基因重组的变异频率高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多样性的重要原因之一三、染色体组及其数目的确认1. 染色体组概念及确认条件（1）概念：细胞中在形态和功能上各不相同，携带者控制生物生长发育的全部遗传信息的一组非同源染色体上。（2）确认条件一个染色体组中无同源染色体。一个染色体组含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。一个染色体组含有控制生物性状的一整套遗传信息，不能重复，不能缺少。2.染色体组数目的确认方法（1）根据细胞中染色体形态判断。细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。细胞内有几种形态的染色体，一个染色体组内就有几条染色体。（2）根据基因型来判断。在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组，可简记为“同一英文字母无论大写还是小写出现几次，就含有几个染色体组”。（3）根据染色体的数目和形态来推算。染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。例如，果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。3.染色体组的数目与二倍体、多倍体、单倍体关系（1）由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。（2）由配子发育而成的个体不论含几个染色体组，都称为单倍体。（3）二倍体生物的配子中只含有一个染色体组。杂交育种人工诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种依据原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组常用方法杂交自交选种自交辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种花药的离体培养，然后再加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗转基因(DNA重组）技术将目的基因引入生物体内，培育新品种优点操作简单，目标性强可以提高变异的频率，大幅度的改良某些品种可明显的缩短育种年限操作简单，能较快获得新类型打破物种界限，定向改变生物的性状缺点时间长，需及时发现优良品种有利变异少，需大量处理实验材料技术复杂且需与杂交育种配合所得的品种发育延迟，结实率低有可能引发生态危机举例矮秆抗锈病小麦青霉素高产菌株、太空椒单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉五、基因频率和基因型频率的相关计算设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体分别是n1、n2、n3,A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：PA=（2n1+n2 )/2N=( n1/N+1/2n2/N)= PAA+1/2PAaPa=（2n3+n2 )/2N=( n3/N+1/2n2/N)= Paa+1/2PAa由以上公式可得出下列结论：1.在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。2.一个等位基因的频率=该等位基因的纯合子的频率+1/2杂合子的频率。3.在种群中某基因的频率计算方法有两种（1）通过基因型计算基因频率例如：从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。100个个体的基因型为30个AA、60个Aa、10个aa，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含2个等位基因，那么100个个体共有200个基因，其中A基因有230+60=120，a基因有210+60=80个。于是这个种群中，A基因的基因频率为120200=60%，a基因的基因频率为80200=40%。（2）通过基因型频率计算基因频率例如：已知PAA=30%, PAa=60%, Paa=10%,则有PA= PAA+1/2 PAa =30%+1/260%=60%Pa= Paa+1/2 PAa =10%+1/260%=40%(或Pa= 1- PA =1-60%=40%)4.上述计算方法在理想条件下才能成立，理想条件是：（1）种群非常大;（2）所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代;（3）没有迁出和迁入；（4）自然选择对A、a没有作用；（5）基因A和a都不产生突变。5.在自然条件下，同时满足上述条件的种群是不存在的，这也从反面说明了自然界中种群的基因频率迟早要发生变化，即种群的变化是必然的。.