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第一章 经典遗传学的诞生

? 遗传学（genetics）研究生物遗传和变异规律的科学

? 遗传(heredity)：生物性状或信息世代传递中的亲子间的相似现象。 ? 变异(variation)：生物性状在世代传递过程中出现的差异现象。 基因概念的发展

1866，年Mendel在他的豌豆杂交实验论文中首次提出遗传性状是由遗传因子控制的假说；

1909年，丹麦学者Johannson第一次提出“基因（gene）”这一术语，泛指那些控制任何性状，又依孟德尔规律的遗传因子；

1911，Morgan通过对果蝇的研究，证明基因在染色体上呈直线排列，至此经典遗传学把基因看作是不可分割的结构单位和功能单位，是决定遗传性状的功能单位和突变、重组 “三位一体”的最小单位；

1941年美国生物学家比德尔和塔特姆证明酶有控制基因的作用，认为一个基因的功能相当于一个特定的蛋白质（酶），基因和酶的特性是同一序列的，每一基因突变都影响着酶的活性，于是在1946年提出了“一个基因一个酶”的假说，奠定了基因和酶之间控制关系的概念，开创了现代生物化学遗传学。

1944年，O.T.Avery通过肺炎球菌的转化试验，证明基因的化学成分为DNA,基因是DNA分子上的功能单位；

1955年，S.Benzer根据侵染大肠杆菌的T4噬菌体基因结构的分析，证明了基因的可分性，提出了突变子、重组子和顺反子的概念。

? 性状(trait/character):生物体所表现的形态特征和生理特性，并能从亲代遗传给子代。

相对性状（contrasting character）同一单位性状在不同个体间所表现出来的相对差异。 异花授粉（cross-fertilized）=杂交（hybridization）

显性性状（dominant character） 隐形性状（recessive character） 纯合子（homozygote）/杂合子（heterozygote） ? 表型（phenotype）生物体表现出的可观测的性状

基因型（genotype）个体的基因组合，即遗传组成 孟德尔提出以下假说

①生物的遗传性状是由遗传因子（hereditary determinant）决定的。 ②每棵植株的每一种性状都分别由一对遗传因子控制。 ③每一个生殖细胞（花粉或卵细胞）只含遗传因子的一个。

④每对遗传因子中，一个来自父本的雄性生殖细胞，另一个来自母本的雌性生殖细胞。 ⑤形成配子细胞时，每对遗传因子相互分开，也就是分离，然后分别进入生殖细胞。 ⑥生殖细胞的结合（形成一个新合子或个体）是随机的。

⑦控制红花的遗传因子同控制白花的遗传因子是同一种遗传因子的两种形式，其中红花对白花是显性，白花对红花是隐性。只要有一个控制红花的遗传因子就会开红花，只有两个遗传因子都是控制白花的植株才会开白花。

? 分离法则law of segregation：F2群体中显隐性分离比例大致为3:1。

? 自由组合法则：又称独立分配法则law of independent assortment，指形成包含两个以上的相对性状的杂种时，

各对相对性状之间各自独立地发生自由组合。

独立分配规律的要点：控制两对不同性状的等位基因在配子形成过程中，一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合互不干扰，各自独立分配到配子之中。

独立分配的实质：控制两对性状的等位基因，分布在不同的同源染色体上；减数分裂时，每对同源染色体上等位基因发生分离，而位于非同源染色体上的基因，可以自由组合。

? 完整性法则：支配性状的遗传因子在彼此组合形成杂种时，互不沾染，互不融合。遗传因子在杂种中仍然保持其完

整性。

? 复等位基因（Allele, Allomorph） 同一基因座（locus）存在的两个以上不同状态的基因, 其总和称之为复等位

基因（multiple alleles）（如，红细胞血型，IA、IB、i ..）。

? χ

2

检验

χ2=Σ

n

i=1（实际频数-预计频数）

2

/预计频数

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df=n-1（自由度） p=0.05（显著差异） p=0.01（极显著差异）模式生物——果蝇

1、果蝇的生活周期短 。大约为10天，新羽化的雌性成虫大约8小时可交配，约40小时开始产卵。 2、容易培养；通过控制养殖的温度，可以加速和减缓果蝇的发育。

3、繁殖子代多；产卵初期每天可达50～70枚，累计产卵可达上千枚。 4、染色体数目少； 5、染色体大； 6、有个别性形态特征； 7、还积累了丰富多彩的遗传资料

? 连锁定律law of linkage：原来亲本所具有的两个性状，在F2联系在一起遗传的现象。若干非等位基因位于同一

染色体而发生联系遗传的现象。

第二章 分子生物学的兴起

DNA作为主要遗传物质的直接证据 1. 肺炎双球菌的转化实验

实验步骤：1.S菌光滑型→小鼠死，R菌粗糙型致病→小鼠活 2.死S菌+活R菌→小鼠死 3.死S菌→小鼠活

结论：说明DNA具有特定的遗传特性。

说明一种基因型细胞DNA进入另一种基因型细胞后，可引起稳定遗传变异。 2.噬菌体的感染实验

实验步骤：1.S（硫）主要存在蛋白质中，P（磷）主要存在DNA中 2.被35S和被32P标记的噬菌体分别感染细菌 3.宿主细胞内主要是32p，宿主细胞外主要是35S

结论：说明注入宿主细胞的物质是DNA，只有DNA是联系亲代和子代的物质。 说明DNA是遗传物质。

3.烟草花叶病毒的感染和繁殖（TMV） 实验步骤：1.把TMV的蛋白质和RNA分离

2.分别感染烟草，只有含RNA的成分能成功

3.S系蛋白质外壳不含组氨酸、甲硫氨酸，HR系含 4.S系pro+HR系RNA→第二代HR性状 5.S系RNA+HR系pro→第二代S性状

结论：说明决定病毒遗传性状的是RNA 。 夏洛夫法则

（1）DNA中的4种碱基的含量并不是等量的；

（2）腺嘌呤(A)的量总是和胸腺嘧啶(T)的量相等;鸟嘌呤(G),则和胞嘧啶（C）几乎相等. 既:A=T；C =G DNA双螺旋结构特点：

1. 两条互补多核酸链、在同一轴上互相盘旋； 2. 双链具有反向平行的特点；

3. 碱基配对原则为：A=T、G=C，双螺旋直径约20A，螺距为34A(10个碱基对)。 DNA双螺旋结构的生物学意义

第一，它能够说明遗传物质的自我复制。在复制时，DNA的双链拆开，成为两个模板，再根据碱基配对的原则，复制成两个与原来的DNA序列一模一样的新分子。在这两个新DNA分子中，各有一条旧链和一条新合成的链。这个“半保留复制”的设想后来被麦赛尔逊和斯塔勒用同位素追踪实验证实。

第二，它能够说明遗传物质是如何携带遗传信息的。DNA上的碱基序列就是遗传信息，4种碱基的排列组合可以携带无限多样的遗传信息。

第三，它能够说明基因是如何突变的。基因突变是由于碱基序列发生了变化，这样的变化可以通过复制而得到保留。

中心法则：从噬菌体到真核生物的整个生物界共同遵循的规律。遗传信息DNA 到 mRNA的转录，再到蛋白质翻译，以及遗传信息从DNA 到 DNA的复制过程。

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中心法则的发展：⑴. RNA的反转录⑵. RNA的自我复制 ⑶. DNA指导的蛋白质合成

⑴. RNA的反转录 单链RNA在反转录酶的作用下，可反转录成DNA，再以此为模板生成双链DNA。 说明1.遗传信息可以在DNA和RNA 之间流动 2.DNA、RNA的遗传信息单向流动到蛋白质中

第三章 基因的概念和结构

? 等位基因（Allele, Allomorph） 同一座位存在的两个以上不同状态的基因, 其总和称之为复等位基因（multiple

alleles）如，红细胞血型，人白细胞抗原（HLA） …。

n个复等位基因的基因型数目是n+n（n-1）/2,纯合子是n个，杂合子是n（n-1）/2

? 顺反子cistron：是一个遗传的功能单位，一个顺反子决定一条多肽链，顺反子即是基因。

? 突变子mutator/muton一个顺反子内任何一突变位点，发生变化产生突变表型，即一个基因内产生突变表型的最小单位。

? 重组子recon/recombinant两个突变位点之间可发生交换产生野生型的最小单位，即不能由重组分开的基本单位。 ? 操纵子operon：操纵基因与由它操纵的几个结构基因连锁在一起，几个结构基因由一个启动子转录成一个RNA分子再翻译成蛋白质，这样的结构叫操纵子。

? 超基因super gene：指作用于一种性状或作用一系列相关性状的几个紧密连锁的基因，例血红蛋白基因簇。

? 假基因pseudo gene具有与功能基因相似序列，但由于有许多突变以致失去了原有的功能，是没有功能的基因，用

Ψ来表示，例人类珠蛋白基因簇。

? 外显子exon 真核生物的基因编码是不连续的，其中编码蛋白质的序列称为外显子，是出现在mRNA中的基因序列，

反之则为内含子intron。

? 重叠基因overlapping gene:指在同一段DNA顺序上，由于阅读框架不同或终止早晚不同，同时编码两个以上基因的

现象。

? 可动基因mobile gene：指染色体组上可以转移（或转座）的基因。即跳跃基因(jumping gene)或转座因子transposable

element。

激活因子-解离系统（Ac-Ds系统）引起转座的一种双因子系统，激活因子编码解离酶，自主转座。解离因子是激活因子的缺失变异型，可被激活因子编码的转座酶激活而转座。

? 转座子transposon一类在很多后生动物中（包括线虫、昆虫和人）发现的可移动的遗传因子。

Tn: 复合型的转座因子称为转座子（trans—poson，Tn）。这种转座因子带有同转座无关的一些基因，如抗药性基因，它的两端就是IS，构成了“左臂”和“右臂”。两个“臂”可以是正向重复，也可以是反向重复。这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座，也可以单独作为IS而转座。

Is: 最简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列（IS），它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分 转座因子转座途径有

复制转座（replicative transposition)：转座因子在转座期间先复制一份拷贝，而后拷贝转座到新的位置，在原先的位置上仍然保留原来的转座因子。

非复制转座（non-replicative transposition) 转座因子直接从原来位置上转座插入新的位置，并留在插入位置上，这种转座只需转座酶的作用。

反转录转座子retrotransposon/retroposon指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。这样的转座过程称为反转座作用(retrotrans—position)。(反转录病毒、病毒超家族(viral superfamily)、非病毒超家族(nonviral superfamily))

癌基因oncogene人类或其他动物细胞（以及致癌病毒）固有的一类基因。又称转化基因transforming gene，它们一旦活化便能促使人或动物的正常细胞发生癌变。（病毒癌基因v-onc、原癌基因pro-oncogene/细胞癌基因c-onc）

抑癌基因cancer suppressor genes（也称肿瘤抑制基因，tumor supp ressor genes，或抗癌基因，anti-oncogenes）正常细胞中存在基因，在被激活情况下它们具有抑制细胞增殖作用，但在一定情况下被抑制或丢失后可减弱甚至消除抑癌作用的基因。正常情况下它们对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用。（p53）

致癌病毒?病毒癌基因 1 DNA病毒（乳头瘤病毒、腺病毒、疱疹病毒、乙肝病毒）2 RNA病毒（反转录病毒ras、src） 细胞质遗传cytoplasmic inheritance的特点： 1.正交和反交的遗传表现不同。 只供学习与交流