第二章基因和染色体的关系

第二章 基因和染色体的关系 知识点总结

解题思路：
解题过程：
基因和染色体的关系
§2.1减数分裂和受精作用
n 2.1.1减数分裂是染色体数目减半的细胞分裂

² 减数分裂是进行有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时，进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。最终减数分裂产生的成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半
² 减数分裂过程中通过同源染色体的分离实现染色体数目的精确平分
Ⅰ、形态、大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方，在减数分裂过程中进行联会的染色体叫做同源染色体
Ⅱ、同源染色体在体细胞中是成对存在的，减数分裂时分别进入不同的配子中，从而导致配子中染色体数目减半
Eg：果蝇有8条染色体（4对同源染色体），经减数分裂产生的配子中含有4条染色体。
Eg：骡子含有63条染色体，这说明其中的染色体无法全部配对成同源染色体。
Ⅲ、识别图像中的同源染色体



² 减数分裂的过程：减数分裂包括两次细胞分裂过程——减数第一次分裂（简称“减Ⅰ”）和减数第二次分裂（简称“减Ⅱ”）。两次分裂前还有分裂的准备阶段——间期。
Ⅰ、间期：染色体复制（实际上是进行DNA分子复制和有关蛋白质合成，染色体的数目并未增加），原始生殖细胞生长成为初级精母细胞或初级卵母细胞。
Ⅱ、减数第一次分裂——同源染色体分离，非同源染色体自由组合，染色体数目减半：
①前期：同源染色体联会形成四分体；四分体中的非姐妹染色体单体发生交叉互换。





②中期：成对的同源染色体并排在赤道板相对的两侧。
③后期：成对的同源染色体分离，分别移向细胞两极。同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。
④末期：参见有丝分裂部分。
Ⅲ、减数第二次分裂——减Ⅰ产生的子细胞进行一次有丝分裂








n 2.1.2精子的形成过程

² 哺乳动物的精子形成发生在睾丸的曲线精管中
² 精子形成过程：


注意：次级精母细胞在减Ⅱ后期发生着丝点分裂，导致染色体数目暂时性加倍（2n）。
注意：变形期精子细胞形态发生变化成为蝌蚪状，并失去绝大部分细胞质。

n 2.1.3卵细胞的形成过程

² 哺乳动物卵细胞形成主要发生在卵巢中
² 卵细胞生成过程：


注意：有些动物的第一极体能继续完成减Ⅱ，最终1个卵原细胞减数分裂形成1个卵细胞和3个第二极体，极体最终都退化。
注意：卵细胞生成过程中，减Ⅰ和减Ⅱ的细胞质分配都是不均匀。但是第一极体若进行减Ⅱ，其细胞质分配是均匀的。

n 2.1.4卵细胞和精子形成过程存在明显的差异

² 一个精原细胞经过减数分裂形成4个精子(染色体组成两两相同，Why？)；一个卵原细胞经过减数分裂形成1个卵细胞和3个极体(染色体组成也是两两相同，Why?)
² 精子形成时所有分裂过程中细胞质分配都是均匀的。卵细胞形成过程中，只有第一极体进行减Ⅱ时的细胞质分配是均匀的

n 2.1.5配子中染色体组合具有多有样性

² 非同源染色体自由组合产生配子的多样性
Eg：人体含有23对同源染色体，配子将获得这23对同源染色体的一条，这样配子的种类共有2²³种。
² （四分体的非姐妹染色单体之间的）交叉互换丰富了配子的多样性
Eg：




n 2.1.6受精作用

² 受精时，精子进入卵细胞后，精卵的细胞核融合形成受精卵。这样受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞

n 2.1.7减数分裂和受精作用的意义

² 减数分裂形成配子时，不同配子的遗传物质存在差异；受精过程中卵细胞和精子的随机结合，这样同一双亲的后代必然呈现多样性，这种多样性有利于生物在自然选择中进化，这体现了有性生殖的优越性
² 减数分裂和受精作用对于维持有性生殖生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对生物的遗传和变异都具有重要意义

n 2.1.8观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
略
n 补充1：减数分裂异常——染色体不分离

减数分裂异常包括减Ⅰ染色体不分离和减Ⅱ染色体不分离。
² 减Ⅰ染色体不分离是指减Ⅰ过程中同源染色体移向细胞的同一极，一同进入一个子细胞中
Eg：减Ⅰ时，XY染色体未分离同时进入一个次级精母细胞中，产生含XY的精子。
² 减Ⅱ染色体不分离是指减Ⅱ过程中姐妹染色单体分开成为染色体后移向细胞的同一极，一同进入一个子细胞中
Eg：减Ⅱ时，次级精母细胞中的Y染色体的两条姐妹染色单体分开后进入细胞同一极，产生含YY的精子。



n 补充2：减数分裂和有丝分裂图像的比较（该方法有适用前提，第一遍学习先不做要求）

1) 先看有无同源染色体，无同源染色体的是减Ⅱ
2) 再看有无同源色体行为（即联会、成对的同源染色体并排在赤道板以及同源染色体分离），有同源染色体行为的是减Ⅰ，无同源染色体行为的是有丝分裂。
注意：判断的关键是识别同源染色体。



§2.2基因在染色体上
n 2.2.1萨顿采用类比推理，提出假说认为基因在染色体上

基因位于染色体上，这是因为基因和染色体在行为上存在明显的平行关系：
1) 基因在杂交过程中保持完整性和独立性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。
2) 在体细胞中基因成对存在，染色体（同源染色体）也是成对存在的；在配子中成对的基因只有一个，同样，成对的染色体（同源染色体）也只有一条。
3) 体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方；同源染色体也是如此。
4) 非等位基因在配子形成时自由组合，非同源染色体在减Ⅰ后期也是自由组合的。
类比推理
萨顿将基因的行为与染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。需要注意，类比推理的结论不具有逻辑必然性，还需要观察和实验的检验。



n 2.2.2摩尔根提供了基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法，体会而非记忆）

1) 白眼果蝇的杂交试验：



2) 假设：控制红眼/白眼的等位基因W/w位于X染色体上，Y染色体上没有相应基因。




3) 对假设的演绎——测交：


4) 测交实验结果与演绎的推论相符，说明了假说的合理性。

n 2.2.3从减数分裂的角度理解遗传基本定律的实质

² 基因分离定律的实质是：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代
² 基因自由组合定律的实质是：
位于非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合
² 位于同源色体上的非等位基因的行为不遵循自由组合定律
Eg:下图中，A和a、B和b、C和c属于等位基因，遵循分离定律；A/a与C/c、B/b与C/c属于非同源染色体上的非等位基因，遵循自由组合定律；A/a与B/b是属于同源染色体上的非等位基因，它们的行为不遵循自由组合定律。

n 补充：非等位基因位置关系的判断

² 非等位基因有两类，一类是非同源染色体上的非等位基因（表现自由组合定律），另一类是同源染色体上的非等位基因（不表现自由组合定律）。
² 如果已经用图示出基因在染色体上的位置关系，则可直接判断（如上例图）
² 如果给出是数据，可根据假说演绎法，先假定是位于非同源染色体上的非等位基因，然后按照自由组合定律进行计算，最后与题干相关数据进行比较。如相符，则假设成立；否则为同源染色体上的非等位基因。





§2.3伴性遗传
n 2.3.1什么是伴性遗传

² 性染色体是指性别决定中起关键作用的染色体
Eg：人和果蝇中的XY染色体，鸟类的ZW染色体都属于性染色体。除性染色体以外的其它染色体叫做常染色体。
² 性染色体上的的基因控制性状遗传总是和性别相关联，这种现象叫做伴性遗传
说明：如果性状分离比在雌雄个体中不同责表明性状与性别相关联。
Eg：摩尔根果蝇实验中，F₂的红眼∶白眼在雌性中为2∶0，在雄性中为1∶1。因此红眼/白眼性状与性别相关联，属于伴性遗传，控制该性状的基因位于X染色体上。
² 伴性遗传常会表现出交叉遗传现象（即父本将性状传给女儿，母本将性状传给儿子）
Eg：


注意：交叉遗传是伴性遗传特有的，是区别伴性遗传和常染色体遗传的标志性特征。

n 2.3.2人类红绿色盲症——（相当于）伴X隐性遗传

² 红绿色盲可视作由X染色体上的隐性基因控制，Y染色体上没有对应的基因
² 伴X隐性遗传病在（遗传平衡）群体中：
P_女病＝P_男病²<P_男病，即表现女少男多
Eg：我国男性中红绿色盲的发病率约为7%，女性中红绿色盲的发病率约为0.5%，
0.5%≈（7%）²。
² 伴X隐性遗传常表现隔代遗传现象。
Eg：




n 2.3.3抗维生素D佝偻病——伴X显性遗传

² 抗维生素D佝偻病是由X染色体上的显性基因控制，Y染色体上没有对应基因
² 伴X显性遗传病在（遗传平衡）群体中：
P_女病＝2P_男病－P_男病²> P_男病，即表现女多男少
² 伴X显性遗传往往表现为代代遗传（为什么不能隔代遗传？）。

n 2.3.4伴性遗传在实践中的应用

² 交叉遗传在伴性遗传中应用最广泛（记住）
Eg：芦花鸡的横板条纹由显性基因B决定。合理选择亲代鸡的性状进行杂交，可根据子代鸡芦花性状的有无早期判断鸡的性别。




小样本推断不能利用性状分离比例做出判断，因为样本太小（导致分离比不可靠）。一般家系图的分析方法步骤如下：
1) 搞清各世代和亲子关系
分析家系图要从具有亲子关系的个体入手。
2) 判断性状显隐性以及基因所处位置（常染色体、X染色体或Y染色体）
Ⅰ、根据性状分离判断性状的显隐性
Ⅱ、若可以判断显隐性，则（排除基因在Y染色体上后）假定控制性状的基因位于X染色体上，如果推出和已知条件矛盾的结论，则基因位于常染色体上；如果不能推出矛盾，则基因可能位于常染色体也可能位于X染色体上。
Ⅲ、若无法判断判断显隐性，则按照Y、X隐、X显、常隐、常显的顺序依次尝试（实际操作时只需要尝试前三种可能Why？）
3) 根据表现型和已知条件（注意一些特殊条件）写出基因型，能写多少写多少
4) 从所求逆向推至已知
5) 根据4）反向从已知推所求
注意：上述只是一般解题步骤，实际解题时一定要充分考虑题干提供的特殊条件。