噬菌体的特点和种类
2015-01-11 22:08
     有同学和我讨论了很久,噬菌体的遗传物质就是DNA这句话是不是对的,其实理解起来很简单却也很复杂,大家在学习的过程为了更省心,喜欢将一些知识模板化或者绝对化,不仅好记忆,做题时也方便判断,但生命太神奇了,充满变数,因此目前的生命科学也充满了未知和特例。就目前高中学习的T2噬菌体,它的遗传物质就是DNA,但噬菌体可不仅只有这么一种。

噬菌体是一类感染细菌和放线菌等微生物的病毒。


一、发现史

1915年,由英国细菌学家Twort首次发现。当时Twort在培养葡萄球菌过程中,发现菌落上出现了透明斑,利用接种针接触此透明斑后再接触另一菌落,结果后者也出现了相同的透明斑。

1917年,法国科学家dHerelle也发现含有志贺痢疾杆菌的新鲜液体培养物能被某种无菌的污水滤液所溶解,并使混浊的液体培养物变清,将此种澄清液再过滤加到另一敏感菌株的新鲜培养物中,获得了相同的结果。dHerelle将这种能使菌落形成透明斑以及使混浊液体培养物变清的溶菌因子称为噬菌体。


随着对噬菌体本质的认识和对噬菌体进行大量的研究,许多噬菌体的超微结构、分子组成和繁殖特性不断地得到了揭示,从而大大地丰富了分子病毒学的内容。由于噬菌体的宿主细胞细菌结构简单,繁殖迅速,操作方便,从而使噬菌体不仅成为在分子水平上研究病毒基因组复制,转录和表达的理想工具,而且。一些噬菌体还是进行外源性基因克隆和分子生物学研究的有用载体。


二、噬菌体的结构

1.结构简单:同其他病毒一样,具有感染性的噬菌体由蛋白质衣壳和核心组成,其核心部分有的噬菌体仅为核酸,有的则由其他成分与核酸共同组成。

2.多样性的原因:噬菌体衣壳形态结构具有较大的变化。根据其形态结构特点,可分为有尾噬菌体,无尾噬菌体和丝状噬菌体三种类型。包被在噬菌体衣壳内的核酸有的是DNA,有的是RNADNARNA分子呈线状,或呈环状,或为单链或为双链。


三、种类

 

1.有尾噬菌体

在噬菌体中数量最多,且壳体结构变化最大。最常见的有尾噬菌体包括T4T7P2P22、λ、φ29。有尾噬菌体的壳体由头部和尾部组成,头部和尾部通过颈部相连。头部通常呈二十面体对称,尾部呈螺旋对称。

         

有尾噬菌体的核酸组成均为双链DNA,其中除了Rφ6双链DNA为环状和超螺旋化外,所有的噬菌体都为双链线状DNA

可分为两大类:① 烈性噬菌体:T噬菌体系列(T1-T7),结构大同小异,外貌一般呈蝌蚪状,头部含有双链DNA分子,颈部是中空的针状结构及外鞘,尾部由基板、尾针和尾丝组成。② 温和性噬菌体: P1和λ噬菌体。例如λ和P1噬菌体,λ和P1各代表一种略有不同的溶源性类型。P1噬菌体侵入后并不整合到细菌的DNA上,独立存在于细胞质内,λ噬菌体通过交换整合到细菌DNA上。

T2噬菌体的一个品系,属于T系噬菌体。这是一类专门寄生在细菌体内的病毒,具有蝌蚪状外形,头部呈正20面体,外壳由蛋白质构成,头部包裹DNA作为遗传物质。仅蛋白质分子中含有硫,磷几乎都存在于DNA分子中。

化学组成:60%是蛋白质,40%DNA。仅蛋白质分子中含有硫,磷几乎都存在于DNA分子中。英语字母T的意思是type,即类型。后面的数字,奇数型的噬菌体和偶数型的噬菌体结构不同。T2噬菌体属于偶数系。侵染寄主时,尾鞘收缩,头部的DNA即通过中空的尾部注入细胞内。进而通过寄主体内的物质合成子代噬菌体。

1952年,赫尔希(Hershey)和蔡斯(Chase)等利用T2噬菌体侵染实验证明了遗传物质是DNA,但并没有证明遗传物质不是蛋白质。


2.球形噬菌体

                 

壳体并不象有尾噬菌体哪样复杂,但不同的噬菌体在核酸组上却差别较大,有的为双链DNA分子,如 PM2噬菌体;有的为正极性单链环状 DNA分子,如φX174噬菌体;有的为正极性单链 RNA分子,如 MS2;还有的为多节段双链 RNA分子,如φ6。 

3.丝状噬菌体

丝状噬菌体也称为杆状噬菌体,M13fd都属于丝状噬菌体,其核心部分由单链环状DNA构成。

总之,噬菌体的遗传物质有单链DNA、双链DNA、单链RNA和双链RNA


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品种多样性的品种怎么理解
2015-01-11 21:52
     讲评练习时发现有同学纠结在品种多样性这个词上,这里转发一些资料供大家参考。

教学问题:在育种有关的试题中经常会出现一些专业术语,如株系、品系和品种。那么,它们有什么样的区别呢?

一、株系

株系就是一个单株的后代形成的一群个体,是通过系谱选择法选择后形成的群体内性状一致的一个系统。在科学研究中经常会采用株系进行种植和选择。

两种基本的选择育种方法:

1. 单株选择:个体选择;单株成系(一个单株的后代种成一个系统);分系比较;择优去劣。

ck表示校准品种) 

方法:在变异群体中选择优良的个体,分别收获、脱粒和保存。下年种成株行,与标准品种进行比较鉴定,选择优良株行,淘汰劣行。

单株选择的特点:选择效果好,但得到纯合的系统,但工作量大。

2. 混合选择个体选择混合种植混合鉴定决定取舍。

ck对照品种) 

方法:从品种群体中,根据一定的表现型性状,选择一致特点的优良单株,混合留种,下一代混合播种,与原品种和对照品种进行比较。

混合选择的特点:选择效果不如单株选择,可保持群体异质性,方法简单选择的效果相对较差,目标性状的平均数得到提高,且比原始群体较为整齐一致。


二、品系和品种

品系是指来源于同一祖先,性状表现大致相同的一群个体。

品种是在一定条件下,经自然和人工选择形成的动植物群体,具有相对遗传稳定性及经济学上的一致性,并可以用普通的繁殖方法保持其恒久性。

罗汉鱼品种的不同品系

品系是品种的过渡类型。根据国际栽培植物命名法规的规定,明显区别于原亲本或原品种的栽培群体不能称为品系,而应该以品种形式予以定名。故品系主要应用于品种鉴定、命名之前的阶段,因为从变型发现到品种确定,需要时间进行性状比较,所以品系是此阶段的一个惯用名词。

品系是品种的结构单位。具有明显特征、特性,遗传性稳定的小种群,群内个体间有一定的亲缘关系。

作物育种上的品系可通过对自交或近亲杂交的后代进行多代单株选择而获得;也可由于一个栽培品种发生性状分离,经人工选择而形成。品系可用作杂交育种的材料;具有经济价值的可直接在生产上应用,也可繁育成为品种。

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花粉萌发的影响因素
2015-01-11 21:47
    

有同学对于花粉萌发的题目有做有错,希望我详细讲解,发现王甫荣老师这篇博文讲的很好,请参阅。

http://blog.sina.com.cn/s/blog_445dac3b0102v809.html

影响花粉的萌发因素


试题问题:前段时间学习了自交不亲和的问题,最近接触到两个试题有关花粉的萌发问题,都认为受基因控制,如基因组成AB花粉不能萌发或50%萌发,事实是这样吗?还是为了出题才有这样的知识,也就是说试题有没有科学问题?花粉的萌发受哪些因素影响?

(试题1)现用山核桃的甲(AABB)、乙(aabb)两品种做亲本杂交得F1F1测交结果如表,下列有关选项中,错误的是( 

 

AF1产生的AB花粉50%不能萌发,不能实现受精

BF1自交得F2F2的基因型有9

CF1花粉离体培养,将得到四种表现型不同的植株

D.正反交结果不同,说明这两对基因的遗传不遵循自由组合定律

(试题2)某自花传粉植物紫茎(A)对绿茎(a)为显性,抗病(B)对感病(b)为显性,各由一对等位基因控制,并分别位于两对同源染色体上,且当花粉含AB基因时不能萌发长出花粉管。下列有关说法错误的是( 

A.以基因型为aabb的植株为母本,基因型为AaBb的植株为父本杂交,子代性状比为1111

B.以基因型为aabb的植株为父本,基因型为AaBb的植株为母本杂交,子代性状比为1111

C.基因型为AaBb的植株自交,子代性状比为5331

D.基因型为AaBb的植株自交,子代紫茎抗病植株占5/12,且全为杂合子

 

成熟花粉从花粉囊中散出,借助外力(地心引力、风、动物传播等)落到柱头上的过程,称为授粉。具有生活力的花粉粒落在柱头上,被柱头表皮细胞吸附,并吸收表皮细胞分泌物中的水分。由于营养细胞吸胀作用使花粉内壁以及营养细胞的质膜在萌发孔处外突,形成花粉管的乳状顶端,此过程称为花粉萌发。 

一、花粉萌发

影响花粉的萌发因素

成熟花粉粒传至柱头上,经过相互识别,排斥亲缘较远的异属和异种花粉粒,接受同种花粉粒,或排斥自己的(同株或同花)花粉粒,接受同种不同基因型的花粉粒。被柱头接受的有亲和性的花粉粒,吸水膨胀后,内壁经外壁上的萌发孔向外突出,形成花粉管,得以萌发。

花粉管在生长过程中,除耗用花粉粒本身的贮藏物质外还从花柱介质中吸收营养供花粉管的生长和新壁的合成。

花粉管的生长局限于顶端区。顶端区代谢十分旺盛,内含与壁形成密切相关的细胞器,如线粒体、内质网、高尔基体及运送合成壁前体的高尔基体小泡

从花粉粒传至柱头到萌发,需经过一定的时间。这段时间的长短因植物而异。例如水稻、甘蔗、高粱等,几乎在传粉后立即萌发;玉米、橡胶草等需要5分钟左右;棉花需14小时。

影响花粉的萌发因素

二、花粉萌发的影响因素

1.花粉粒中贮存的酶和各种代谢物质

花粉粒和花粉管中存在的角质酶,可降解大多数植物柱头表面存在的角质层,使花粉粒能从柱头组织中吸收萌发所必需的水分,并为花粉管的生长打开了通道。花粉粒中贮存的代谢物质,为花粉管的最初生长提供了物质基础。

2.湿性柱头表面的分泌物

影响花粉的萌发因素

为花粉萌发提供了必需的基质,特别是其中的酚类物质的变化,对花粉的萌发可起促进或抑制的作用。干性柱头虽无分泌物溢出,但其表面的亲水性蛋白质薄膜,有辅助粘着花粉或水合花粉,使花粉获得萌发所必需的水分的作用。

硼对花粉萌发也有显著的促进效应。在花粉培养基中加入硼和Ca2+则有助于花粉的萌发。在柱头和花柱组织中,普遍存在的硼,有增加氧的吸收以及促进糖的吸收和代谢,利于果胶的合成,因而对花粉的萌发和花粉管的生长起促进作用。

3.花粉的集体效应

花粉粒在人工培养基上或柱头上萌发时,在一定面积内,花粉粒数量多,其萌发率就高,花粉管的生长也好,即花粉萌发和花粉管生长表现出集体效应。

这可能是花粉本身带有激素和营养物质的缘故。例如,苹果的花粉,每毫升培养基含40×103粒时,萌发率为13%,含280×103粒时,萌发率猛增到74%。这种现象称为花粉的集体效应,与花粉粒本身所分泌的一种对花粉萌发有效的物质花粉生长因素有关。

4.植物生长调节物质

不同植物生长调节物质对花粉萌发和花粉管生长的作用不同。据资料,6-苄氨基嘌呤(6BA)、赤霉素对白豆蔻花粉萌发及花粉管生长均表现较强的抑制作用;萘乙酸在05mg·L-1时不仅有利于花粉萌发而且有利于花粉管生长;硼酸在100200mg·L-1质量浓度范围内促进白豆蔻花粉的萌发和花粉管的生长,最适质量浓度为100mg.L-1;多效唑对白豆蔻花粉萌发起抑制作用,抑制程度随质量浓度的提高而减弱,促进白豆蔻花粉萌发时,可选择800mg.L-1的多效唑质量浓度。结论:生产中在花期喷施一定浓度萘乙酸、硼酸或多效唑,可促进花粉萌发和花粉管生长,提高泰国白豆蔻的坐果率。

综上所述,花粉的萌发除受两者的亲和性和活性影响外,还受着温度、湿度等外界环境条件的控制。很少看到资料说和某基因组成有关,我认为,如果和基因组成有关,可能和基因表达产物如酶有关,也就是间接控制性状。不管怎么样,F1产生的AB花粉50%不能萌发这种情况很难理解。

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[转] 非随机交配改变基因型频率,不改变基因频率
2015-01-11 21:28
    

试题:在环境条件适宜的某种群中,下列因素中不会改变种群亲子代之间的基因频率的因素是(  A  

 A.非随机交配       B.个体迁徙        C.遗传漂变      D. 基因突变


分析:教材上说到,一个大的群体要保持遗传平衡需要随机交配,而此题为什么是选择A?我认为,要搞清楚这个问题,需要明确二个问题,一是非随机交配不会改变基因频率,但会改变基因型频率;二是遗传平衡定律指的是基因频率和基因型频率都不变。也就是说,改变了基因型频率遗传就不平衡。


遗传平衡定律(Hardy-Weinberg equilivbrium)是英国数学家Godfrey Hardy和德国医生Welhelm Weinberg1908年各自独立提出的关于群体内基因频率和基因型频率变化的规律,所以又称为Hardy-Weinberg定律,它是群体遗传学中的一条基本定律。


一、遗传平衡定律的要点

1.在随机交配的大群体中,如果没有影响基因频率变化的因素存在,则群体的基因频率可代代保持不变。

2.在任何一个大群体内,不论上一代的基因型频率如何,只要经过一代随机交配,由一对位于常染色体上的基因所构成的基因型频率就达到平衡,只要基因频率不发生变化,以后每代都经过随机交配,这种平衡状态始终保持不变。

3.在平衡状态下,子代基因型频率可根据亲代基因频率按下列二项展开式计算:

[p(A)+q(a)] =p AA+2pqAa+q aa D=P   H=2pq   R=q    

符合上述条件的群体称为平衡群体,它所处的状态就是Hardy-Weinberg平衡。


二、影响Hardy-Weinberg平衡的因素

主要有以下几种:a)突变;b)选择;c)遗传漂变;d)迁移;e)非随机交配。其中e)只导致基因型频率的变化,对基因频率不会产生影响,c)导致基因频率无方向性的变化;a)b)、 d)都能导致基因频率有方向性变化,即发生可以预测的增减变化。同时,作为基因频率变化的结果a)b)c)d)也引起基因频率的变化。


三、随机交配

Hardy-Weinberg平衡定律是以随机交配为前提的,即交配与雌雄基因型无关,而非人为地进行的,但在实际的生物群体中,这个条件常常达不到。

随机交配是指在一个有性繁殖的生物群体中。任何一个雌性或雄性的个体与任何一个相反 性别的个体交配的概率都相同,也就是说,任何一对雌雄的结合都是随机的,不受任何选配的影响。

随机交配不会导致基因频率和基因型频率的变化。


四、非随机交配

非随机交配方式有选型交配和近亲交配,两者都能导致基因型频率的变化,但不能导致基因频率的变化。

1.选型交配

分为选同交配和先异交配。在特选基因型之间的交配,比随机交配所预期的频率还高的,称为选同交配;比预期频率低的,称为选异交配。如人类结婚时,心理因素作用很大,身高、智力、宗教等因素都是导致非随机交配的因素。

2.近亲交配

简称近交,是指有亲缘关系的个体相互交配,繁殖后代。近交的结果将导致杂合体频率低,而纯合体频率会增高,这一结论可以用近交的最极端形式自交为例加以说明。

如图下表所示的是,一个具一对等位基因的杂合本,经过四代自交后的基因频率,结果只有6%的个体仍为杂合体,值得指出的是基因Aa的频率仍然分别为0.5


 非随机交配改变基因型频率,不改变基因频率

n代后,基因型频率可由最后一行的公式计算。

综上所述,非随机交配没有改变了基因频率,而是改变了基因型频率,从而改变了遗传平衡。

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[转] 如何理解基因突变发生的时期不一定是分裂间期
2015-01-11 21:11
    

疑难问题:

学生很难理解基因突变发生的时期不一定是分裂间期,其实根据突变的机理来看,可以不是发生在间期,而是发生在复制前,但往往要通过分裂间期复制来实现传递来子代细胞。

 

基因突变可以是DNA序列中单个碱基或核苷酸的变化,也可能是一段核酸序列的改变,这种在基因分子水平上发生的改变可以通过DNA复制经细胞分裂永远传递给子代细胞。

 

根据突变发生情况分有自发突变和诱发突变,自发突变是指在自然状态下未经诱变剂处理而出现的突变。自发突变可能是由于DNA复制错误、碱基的异构互变效应、自发的化学变化和转座因子等多种原因引起的。

 

一、复制时引起的基因突变

DNA复制过程中,可能产生碱基的错配,带有错配碱基的DNA在下一次复制时,则会引起碱基的替代,从而引起DNA分子的错误,由于DNA分子中的碱基本身存在着交替的化学结构,称为互变异构体,当碱基以它稀有的形式出现时就可能与错误的碱基配对,这种碱基化学结构的改变过程称为互变异构移位。

 

碱基的互变异构可以在DNA复制过程中自发发生。它导致的碱基替代如果是发生在同类碱基之间,即一种嘌呤被另一种嘌呤替代,或一种嘧啶被另一种嘧啶替代,这称为转换;若碱基的替代发生异类碱基之间,即一种嘌呤被一种嘧啶替代,或反之,则称为颠换。

 

二、复制前引起的基因突变

1.自发的化学变化

1)脱嘌呤

由于碱基和脱氧核糖间的糖苷键断裂,从而引起一个鸟嘌呤或一个腺嘌呤从DNA分子上脱落下来,研究发现,在37℃条件下培养一个哺乳动物细胞20小时,会有数以千计的嘌呤通过脱嘌呤作用自发地脱落。如果这种损伤得不到修复,就会引起很大的遗传损伤,因为在DNA复制的过程中,无嘌呤位点将没有特异碱基与之互补,而可能随机地选择一个碱基插进去,结果导致突变。

2)脱氨基作用

在一个碱基上去掉氨基,常见的胞嘧啶(C)和5-甲基胞嘧喧(m5C),它们脱氨基后分别变成尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T),从而使DNA分子受到损伤。由于在DNAU不是一个正常碱基,因此如果它不被除去在DNA复制中它将与腺嘌呤(A)配对,导致原来的GC碱基对转变为AT碱基对。5-甲基胞嘧啶是基因组中常见的一种经甲基化修饰的碱基,由于它脱氨基后变成胸腺嘧啶(T),因此它可将DNA中的m5CG碱基对转变为AT碱基对。并且,由于TDNA分子中的正常碱基,修复系统不能将其作为非正常碱基识别,结果错误碱基通常不能被修复,从而导致m5C位点常常成为突变热点,在该位点发生突变的频率要比其他位点高得多。

 

如何理解基因突变发生的时期不一定是分裂间期

脱氨基造成的碱基转换

 

2.转座因子或插入序列引起

在生物基因组内存在的可移动DNA序列转座因子或插入序列,通过在基因组内的移动也经常引起基因功能的失活或改变。现已知道,在玉米、果蝇等生物中发生的一些典型突变就是由于这类可移动DNA序列的插入所引起的。


转座子或插入序列引起基因突变的机制

3.化学诱变

1)碱基修饰剂

有的化学诱变剂并不是掺入到DNA中,而是通过对碱基的化学结构进行修饰使其性质发生改变,从而引起特异性错配,如亚硝酸、羟胺、烷化剂等。

例如,亚硝酸(HNO2)是一种有效的诱变剂,它能作用于腺嘌呤(A)使其脱去分子中的氨基而转化为次黄嘌呤(H)。由于次黄嘌呤的分子结构特点,它能暂时与胞嘧啶(C)配对。在以后的复制过程中,次黄嘌呤又被鸟嘌呤(G)所代替,从而形成了CG碱基对,结果使AT改变为CG


 

2.插入突变剂

这类化合物主要包括吖啶橙、原黄素、黄素等吖啶类染料,它们均含有吖啶环,是一种平面分子,其分子大小与碱基对大小差不多,可以插入到DNA双螺旋双链或单链的两相邻碱基之间。如果它们插在DNA模板链中,合成新链时必须要有一个碱基因插入相应位置以填补空缺,这个碱基并不存在配对问题,是随机选择的。合成的新链上一旦插入了一个碱基,在下一轮复制时必然会增加一个碱基。若这类插入突变剂在插入新合成DNA链时取代了一个碱基,并且在下一轮DNA复制前该插入剂又被丢失,那么就会导致下一轮DNA复制时减少一个碱基。因此,插入突变剂通过在其插入位置上引起碱基对的插入或缺失突变,结果会导致可读框的改变,造成移码突变。

 

3.物理因素引起的突变

当用紫外线诱变处理时,紫外线的照射能使物质的分子因激发而变成活化分子。被照射物质分子的电子吸收了紫外线的能量后从低能轨道跃迁到高能轨道,从而使物质的分子处于活化状态。

紫外线的生物学效应主要是引起DNA分子的变化造成的。DNA能强烈地吸收紫外线,尤其是DNA分子链中的碱基对,它们对紫外线具有特殊的吸收能力。紫外线引起DNA结构改变的形式很多,例如DNA链的断裂、DNA分子内和分子间的交联、DNA与蛋白质的交联、嘧啶的水合作用和二聚体的形成等,其中主要的是水合物和二聚体的形成。


紫外线照射形成二聚体引起突变

 

 

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[转] 观察减数分裂各时期特点的实验材料
2014-11-03 22:50
    

与同学讨论减数分裂实验选材问题,为什么不选择植物雌蕊和高等动物卵巢做实验材料。各种资料的解析各不相同,有的解释说是植物雌蕊和高等动物卵巢中进行减数分裂的细胞数目很少,用它们做实验材料,不容易找到正在进行减数分裂的细胞进行观察。

查阅一些资料后比较认同蒋世禄老师博客上的这篇博文讲述的观点。他认为这种解释不是正确的。不是因为卵巢中进行减数分裂的细胞数目很少。例如牛刚出生时,每侧卵巢大约含有15亿个卵泡,每个卵泡内都有一个初级卵母细胞。具体内容请参看博文内容。

http://jsl66yx8.blog.163.com/blog/static/2648575120103291020968/

引用如下:

鉴于课本在在观察减数分裂的实验对材料的关注比较少,各个资料也没多介绍,本文以两个例题来介绍下观察减数分裂的材料选择

1.若要观察细胞内的四分体,可选用的材料是(C)

A.马蛔虫的受精卵    B.花芽    C.小鼠的卵巢   D.蛙的红细胞

解析:A马蛔虫的受精卵将发育成个体,进行有丝分裂。

B芽是维管植物(蕨类和种子植物)中尚未充分发育和伸长的枝条或花,实际上是枝条或花的雏型。芽是由茎的顶端分生组织及其叶原基、腋芽原基和幼叶等外围附属物所组成。发育成花和花序的芽即花芽。将发育成花(体细胞)所以也是有丝分裂。

D蛙的红细胞是无丝分裂。

所以只有卵巢里的卵原细胞将进行减数分裂形成配子,能形成四分体。

2.(08江苏)为了观察减数分裂各时期的特点,实验材料选择恰当的是()

①蚕豆的雄蕊 ②桃花的雌蕊 ③蝗虫的精巢 ④小鼠的卵巢

A.①②   B.③④   C.①③   D.②④

解析:一朵桃花的雌蕊只形成一个卵细胞(因为一个桃子只有一个桃核(即种子,种子由胚珠发育而来),从一张装片上只能看到减数分裂的某一个时期。

雌配子的产生:减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的,其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体,进入输卵管,准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。所以减数第二次分裂是在输卵管内完成的。故从小鼠的卵巢装片上不能看到减数分裂各时期的细胞。

蚕豆的雄蕊和蝗虫的精巢有大量处于减数分裂各时期的细胞,我们可以从一个装片上看到减数分裂的各个时期。

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[转] 一组关于果蝇的遗传学实验
2014-06-25 15:39
    

一组关于果蝇的遗传学实验

 

吉林省梨树县第一高级中学 姜万录


1.实验材料简介

果蝇(fruit fly)是双翅目(Diptera)昆虫,属果蝇属(genus Drosophila),约有2500个种。通常用作遗传学实验材料的是黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)。其中Drosophila是属名,拉丁文的意思是喜欢露水,它的种名melanogaster是黑色消化道的意思。在这类果蝇的幼虫腹部一侧可见到黑色的消化道,由此得名(如右图)。它是奠定经典遗传学基础的重要模式生物之一,对其染色体组成和表型、基因编码和定位的认识,是其它生物无法比拟的。基于清晰的遗传背景和便捷的遗传操作,果蝇在发育生物学、生物化学、分子生物学等领域也都占据了不可替代的位置。随着神经科学的兴起,许多遗传操作在该领域不断发展和成熟,为在果蝇中进行神经科学的研究打下了坚实的基础。总之,果蝇在近一个世纪以来的生物学舞台上占有举足轻重的地位,在各个领域的广泛应用使其成为一种理想的模式生物,不论在已往、现在和将来,都将为人类探索生命科学的真谛做出不可磨灭的贡献。

 1.1果蝇的染色体组成及性别

 果蝇的每一体细胞有8个染色体(2n=8),可配成4对(如图1-2),其中3对在雌雄果蝇中是一样的,称常染色体。另外一对称性染色体,在雌果蝇中是XX,在雄蝇中是XY(如图1-3)。

 

图 1-2 果蝇的染色体照片图  1-3 雌雄果蝇体细胞的染色体图解

  果蝇的雌雄在幼虫期较难区别,但到了成虫期区别相当容易。雌雄果蝇主要差异,见表1-1和图14

 表1-1  雌雄果蝇主要差异比较

 

雌蝇

雄蝇

体型

腹部末端 

腹部背面

腹部腹面 

性梳  

体型较大

腹部椭圆型末端稍尖

腹部背面5条黑纹

雌性有较明显的6个腹片

无性梳

体型较小

腹部末端钝圆

腹部背面3条黑纹最后一条延伸至腹面成一黑斑

雄性有4个腹片

第一对足第一跗节有性梳


           ♂        ♀        图1-4 果蝇外形

在雌雄差异中,以性梳的差异最为准确。如刚羽化出的果蝇,身体都较和长,颜色很浅。但是,用性梳的有无就可以很快将雌雄分开,在熟练操作几次后,就可以不必借助解剖镜也能很快区分雌雄(图15)。在观察性梳时可以用解剖镜观察,也可以用低倍的显微镜观察。

 

15  左:雄性果蝇的左前足   中:跗节基部的性梳    右:雌果蝇无性梳

C、基节  TR、转节   F、腿节   TI、胫节   TA、跗节


1.2果蝇作为实验材料有许多优点:

1.2..1 饲养容易。在常温下,以玉米粉等作饲料就可以生长,繁殖。

1.2.2. 生长迅速。十二天左右就可完成一个世代,每个受精的雌蝇可产卵400~500个,因此在短时间内就可获得大量的子代,便于遗传学分析。

1.2.3. 染色体数少。只有4对。

1.2.4. 唾腺染色体制作容易。横纹清晰,是细胞学观察的好材料。

1.2.5. 突变性状多,而且多数是形态突变,便于观察。

 

1.3果蝇的生活史:

 果蝇的生活周期长短与温度有密切关系。一般来说,30 ℃以上温度能使果蝇不育或死亡,低温能使生活周期延长,生活力下降,饲养果蝇的最适温度为20~25 ℃。

 生活周期长短与饲养温度的关系


 

10 

15 

20 

25 

卵→幼虫

幼虫→成虫

57天

18天

8天

6天

5天

4天

 果蝇在25 ℃时,从卵到成蝇需10天左右,成虫可活26~33天。果蝇的生活史如下:

  

1.4果蝇中突变性状及控制基因

 果蝇中的一些突变性状和控制该性状的基因如表1-2。    表1-2   果蝇中的一些突变性状及控制该性状的基因

突变型

基因符号

表现特征

基因所在染色体

白眼

棒眼

褐色眼

猩红眼

黑檀体

黄体

焦毛

黑体

匙形翅

残翅

翻翅

短翅

w

B

bw

st

c

y

sn

b

nub2

vg

Cy

m

复眼白色

复眼条形

小眼数少

复眼褐色

复眼猩红色

身体乌木色

身体浅橙黄色

刚毛卷曲烧曲焦状

颜色比黑檀体深

翅小匙状

翅退化,不能飞

翅向上翻卷,纯合致死

翅膀短小,不超过身体

X

X

II

III

III

X

X

II

II

II

II

X

 

2.实验研究归类

 

2.1辨别生物个体的性别

 例1.果蝇的红眼(W)对白眼(w)是一对相对性状(如图1-6),基因W、w位于X染色体上。请设计一个实验,单从眼色性状便能鉴别雏蝇的雌雄。

 解析:鉴别雏蝇的雌雄,不能考虑果蝇的第二性征。果蝇的眼色遗传是伴性遗传,且控制眼色的基因位于X染色体上。这样,雄果蝇的基因型有两种:XBY(红眼)、XbY(白眼);雌果蝇的基因型有三种:XBXB(红眼)、XBXb(红眼)、XbXb(白眼)。雌雄果蝇相交配有六种类型,通过分析可知:只有杂交亲本组合“XbXb×XBY”的后代雌、雄的眼色不同,从眼色可直接判断出性别。

答案:让白眼雌果蝇(XbXb)与红眼雄果蝇(XBY)杂交。后代中凡是红眼(XBXb)的都是雌果蝇,白眼(XbY)的都是雄果蝇。

 

2.2鉴定某个体的基因型

例2.三支试管内分别装有红眼雄性和两种不同基因型的红眼雌性果蝇,还有一支试管内装有白眼果蝇。请利用实验室条件设计最佳方案,鉴别并写出上述三支试管内果蝇的基因型(显性基因用B表示)。

解析:果蝇的眼色遗传是伴性遗传,其中红眼对白眼为显性,且控制眼色的基因位于X染色体上。雄果蝇的基因型有两种:XBY(红眼)、XbY(白眼);雌果蝇的基因型有三种:XBXB(红眼)、XBXb(红眼)、XbXb(白眼)。雌雄果蝇可直接通过第二性征来鉴别(见表1-1  雌雄果蝇主要差异比较)。要鉴别雌性红眼果蝇有两种不同基因型,可用测交方法,根据子代果蝇是否出现性状分离加以区分。

答案:先根据第二性征鉴别四支试管内果蝇的性别,若为红眼雄性果蝇,则该试管内果蝇基因型为XBY;再用白眼雄性果蝇分别与另两管的红眼雌性果蝇交配;若后代中出现性状分离,则该试管中果蝇的基因型为XBXb;若后代中不出现性状分离,则该试管中果蝇的基因型为XBXB

 

2.3确定等位基因显、隐性和位置

 

例3:从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇,这两种体色的果蝇数量相等,每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制,所有果蝇均能正常生活,性状的分离符合遗传的基本定律。请回答下列问题:

⑴种群中的个体通过繁殖将各自的__________传递给后代。

⑵确定某性状由细胞核基因决定,还是由细胞质基因决定,可采用的杂交方法是____________。

⑶如果控制体色的基因位于常染色体上,即该自然果蝇种群中控制体色的基因型有__________种;如果控制体色的基因位于X染色体上,则种群中控制体色的基因型有__________种。

⑷现用两个杂交组合:灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇,只做一代杂交试验,每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状,并以此为依据,对哪一种体色为显性性状,以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题,做出相应的推断。(要求:只写出子一代的性状表现和相应推断的结论)

 

解析:(1)种群中亲代个体通过繁殖将遗传物质传递给子代。基因是有遗传效应的DNA(遗传物质)片段,是控制生物性状的遗传物质的结构与功能单位。(2)性状由基因控制,核基因控制的性状的遗传,其正反交的子代性状表现无差异;质基因遗传正反交的子代性状表现不同,表现为母系遗传。(3)灰色和蓝色这一对相对性状受一对等位基因控制,若在常染色体上,纯合体基因型有2种,杂合体1种,共有3种基因型。若在X染色体上,雌性基因型有3种,雄性基因型有2种,共有5种。(4) 现用两个杂交组合:灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇,只做一代杂交试验,每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状,并以此为依据,对哪一种体色为显性性状,以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上。首先,应考虑灰色和黄色这对相对性状中,可能是灰色是显性性状,黄色为隐性性状;也可能黄色是显性性状,灰色为隐性性状。其次,控制相应性状的基因可能位于X染色体上,也可能常染色体上,应用数学的排列组合思想,其结果共有4种。由于所选群体中显性基因频率大于隐性基因频率,子代中显性个体数多于隐性个体数。性状的表现若与性别有关,则该基因在X染色体上;性状的表现若与性别无关,则该基因在常染色体上。

 答案:⑴基因    ⑵正交和反交 (3)3;5

 ⑷如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体,并且体色的遗传与性别无关,则黄色为显性,基因位于常染色体上。

 如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体,并且体色的遗传与性别无关,则灰色为显性,基因位于常染色体上。

 如果在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中,子一代中的雄性全部表现灰色,雌性全部表现黄色;在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中,子一代中的黄色个体多于灰色个体,则黄色为显性,基因位于x染色体上。

 如果在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中,子一代中的雄性全部表现黄色,雌性全部表现灰色;在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中,子一代中的灰色个体多于黄色个体,则灰色为显性.基因位于x染色体上。

 

2.4验证遗传的基本规律

 

例4.科学家摩尔根用纯种灰身残翅果蝇与黑身长翅果蝇交配,所获子代(F1)全部为灰身长翅果蝇,请你运用一种最简便的方法来判断果蝇灰身和黑身、长翅和残翅的遗传行为是否遵循基因的自由组合定律。

 实验方法:                                                  。 

 结果预测及结论:                                           

 解析:基因自由组合定律的实质是具有两对(或更多对)相对性状的亲本杂交,F1产生配子时,等位基因随同源染色体的分离而分离,非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。按照基因自由组合定律,具有两对相对性状的亲本杂交,F1能产生4中数目相等的配子。因此,要验证基因自由组合定律,关键是鉴定F1形成的配子的种类和比例,常用的方法是测交法。也可用自交法,然后根据子代是否出现相应的典型比例来判断。

答案:实验方法:让F1灰身长翅果蝇自由交配得F2统计后代各种表现型的比例;或者让F1灰身长翅果蝇与黑身残翅果蝇测交,统计后代各种表现型的比例。

 

结果预测及结论:若F2为灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=9:3:3:1,则这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律,否则不遵循。或者若子代为灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=1:1:1:1,则这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律,否则不遵循。

 

2.5明确生物之间世代关系

 例5.已知果蝇的长翅(V)对残翅(v)是显性。现有甲乙两管果蝇,甲管全部为长翅果蝇,乙管既有长翅又有残翅果蝇,甲与乙可能是F1与亲本的关系,也可能是F1与F2的关系。若用一次交配实验来鉴定两者的世代关系,请确定最佳交配方案。

 

解析:此题考查的是一对相对性状的杂交实验。亲本杂交得到F1,F1自交得到F2。甲和乙管果蝇之间的世代关系无论是哪一种,甲管果蝇都是杂合体,乙管果蝇若是亲本则长翅为纯合体;若为子代则长翅可能有纯合体和杂合体。因此,要鉴定两者的世代关系关键是检验乙管果蝇中长翅的基因型。即让乙管中长翅果蝇与残翅果蝇交配,根据子代的表现来确定。

答案:让乙管中长翅果蝇与残翅果蝇交配,若后代全为长翅,说明乙是甲的亲本;若后代中既有长翅,又有残翅说明甲是乙的亲本或甲是F1乙是F2

 

2.6判断某性状遗传方式

例6.果蝇品系有三组性状:Ⅰ和Ⅰˊ、Ⅱ和Ⅱˊ、Ⅲ和Ⅲˊ(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示显性性状,Ⅰˊ、Ⅱˊ、Ⅲˊ表示隐性性状)。请根据以下几组实验结果,分析上述三组性状的控制基因的位置和遗传方式,并简要说明理由。

(1)雌Ⅰ×雄Ⅰˊ→F1表现Ⅰ性状;雌Ⅰˊ×雄Ⅰ→F1表现Ⅰ性状,说明                                               。

(2)雌Ⅱ×雄Ⅱˊ→F1表现Ⅱ性状;雌Ⅱˊ×雄Ⅱ→F1表现Ⅱ性状(雌)和Ⅱˊ性状(雄),说明                               。

(3)雌Ⅲ×雄Ⅲˊ→F1表现Ⅲ性状;雌Ⅲˊ×雄Ⅲ→F1表现Ⅲˊ性状,说明                                        。

 

解析:此题涉及利用正反交区分某性状的遗传方式。(1)正反交F1表现相同,总表现显性性状,属于细胞核遗传,且与性别无关,属于常染色体遗传。(2)正反交F1表现不同,且雌雄表现也不同,没有完全表现母本相同的性状,属于核伴性遗传。(3)正反交F1都表现为母本性状,即母系遗传,属于细胞质遗传。

答案:(1)控制Ⅰ和Ⅰˊ的基因在常染色体上,属于细胞核遗传中常染色体遗传,且Ⅰ性状为显性性状。理由是F1总表现显性性状且正反交结果相同。

(2)控制Ⅱ和Ⅱˊ的基因在性染色体上,属于细胞核遗传中伴性遗传,且Ⅱ性状为显性性状。理由是F1在不同性别中出现不同的性状分离。

(3)控制Ⅲ和Ⅲˊ的基因在细胞质中,属于细胞质遗传。理由是F1总表现为母本性状。

 

3.实验变式训练

 

练习1.果蝇野生型和5种突变型的性状表现、控制性状的基因符号和基因所在染色体的编号如下表。

 注:1.每种突变型未列出的性状表现与野生型的性状表现相同

  2.6种果蝇均为纯合体并可作为杂交实验的亲本

 请回答 

(1)若进行验证基因分离规律的实验,观察和记载后代中运动器官的性状表现,选作杂交亲本的基因型应是                             

(2)若进行验证自由组合规律的实验,观察体色和体型的遗传表现,选作杂交亲本的类型及其基因型应是                                    ,选择上述杂交亲本的理论根据是                   表现为自由组合。

(3)若要通过一次杂交实验得到基因型为VvXwy(长翅白眼♂)的果蝇,选作母本的类型及其基因型和表现型应是                      ,选作父本的类型及其基因型和表现型应是        

 答案: 

(1)VV×vv或DD×dd 

(2)③bbHH×⑥BBhh;非同源染色体上的非等位基因 

(3)②VVXWXW(长翅白眼雌);vvXWY(残翅红眼雄)

 

练习2.果蝇的长翅(V)对残翅(v)为显性。但是,既使是纯合的长翅品系的果蝇幼虫,在35 ℃条件下培养(正常培养温度为25 ℃),长成的成体果蝇仍为残翅,这种现象称为“表型模拟”。

 (1)这种模拟的表现性状能否遗传?为什么?

 (2)现有一只残翅果蝇,如何判断它是属于纯合vv还是“表型模拟”?

 答案:

 (1)不能遗传。这种残翅性状是由于外界条件的改变而引起,其遗传物质(或基因型)并没有发生改变。

 (2)让这只残翅果蝇与在正常温度下发育成的异性残翅果蝇(基因型为vv)交配,并使其后代在正常温度下发育。若后代均为残翅,则这只果蝇为纯合vv;若后代有长翅出现,则说明这只果蝇为“表型模拟”。

练习3.科学家研究黑腹果蝇时发现,刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段,则刚毛雄果蝇可表示为XBYB或XBYb或XbYB,若仅位于X染色体上,则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干,请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上,请写出遗传图解,并简要说明推断过程。

 答案:

 

用截刚毛的雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交,若子代雄果蝇表现为刚毛,则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段,反之则仅位于X染色体上。

 

练习4.已知果蝇红眼和白眼是一对相对性状(红眼为W,白眼为w),且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型,现有若干红眼和白眼雌雄果蝇,若用一次交配实验即可证明这对基因为何种染色体上,应选择的亲本表现类型为                            

 实验预期即相应结论为:

 (1)                                                    

 (2)                                                    

 (3)                                                    

 

答案:白眼雌果蝇×红眼雄果蝇

 (1)子代雌果蝇全部红眼雄果蝇全部白眼,则这对基因为位于X染色体上。

 (2)子代雌雄果蝇全部为红眼,则这对基因为位于常染色体上。

 (3) 子代雌雄果蝇均既有红眼,又有白眼,则这对基因为位于常染色体上。

 

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[转] 肺炎双球菌转化实验算基因重组吗?
2014-04-12 22:13
    

艾弗里在证明DNA是遗传物质的过程中,有这样一个实验:在培养R型肺炎双球菌的培养基中,加入S型肺炎双球菌的DNA,结果同时出现了R型和S型细菌。之所以有部分R型细菌转化为S型细菌,是因为S型细菌的DNAR型细菌的DNA整合到了一起,并且得到了表达。

再结合人教版必修2第五章第一节,给出的基因重组的概念,即是生物体在有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。这样,不禁使人产生一个疑问:R型和S型细菌都不可能进行有性生殖,那它们的转化还属于基因重组吗?要弄清楚这个问题,就需要先全面地认识一下基因重组

1自然界的基因重组

1.1真核生物的基因重组

1)有性生殖中的基因重组。这是高中生物重点

讲述的内容,主要表现是,在减数分裂时,同源染色体间的交叉互换及非同源染色体间的自由组合。它是导致同种生物多样性的最主要原因。

2)准有性生殖中的基因重组。准有性生殖是一

种类似于有性生殖,但比有性生殖更为原始的一种生殖方式,可使同种生物两个不同菌株的体细胞发生融合,且不以减数分裂的方式导致低频率重组。常见于某些真菌,主要现象有菌丝联结、形成异核体、核融合、体细胞交换与单倍体等,从而形成极个别具有新性状的单倍体杂合子。

1.2原核生物的基因重组

1)转化:受体菌直接吸收供体菌的DNA片段,

通过交换,把它整合到自己的基因组中,再经复制使其变成一个转化子。它是同种或异种菌株间存在的普遍现象。

2)转导:通过完全缺陷或部分缺陷的噬菌体为

媒介,把供体细胞DNA小片段携带到受体细胞,通过交换与整合,从而使后者获得前者部分遗传性状的现象。转导现象在原核生物中较普遍。它是低等生物进化中,产生新基因组合的重要方式。

3)接合:供体菌通过菌毛与受体菌相接触,前者传递不同长度的单链DNA给后者,并在后者细胞中进行双链化,或进一步与核染色体发生交换、整合,从而使后者获得供体菌遗传性状的现象。它在细菌与放线菌中普遍存在。

1.3转座导致基因重组

在原核生物与真核生物中,都存在转座现象,它是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座子存在于DNA上,并可自主复制与位移。根据转座子是否复制,可将其分为复制型转座子与非复制型转座子。

前者是通过复制而拷贝出一个新的转座子,原始转座子还留在原来位置,拷贝转座子出现于新位点,导致基因重组;后者是不经复制,原始转座子作为一个可移动的实体直接被移到新位点,导致基因重组。

1.4转变导致基因重组

由杂种DNA模型可知:异源双链DNA中,没有配对的核苷酸修复多样性,可导致基因转变。所谓基因转变,是指基因在修复中由一个基因变作其等位基因,它是偶尔发生的不规则的非交互方式,发生频率低,但比基因突变频率高得多。转变后,将导致新基因与邻位基因的重组。

1.5逆转录过程DNA整合导致基因重组

RNA病毒侵染细胞时能产生逆转录酶,而被称为逆转录病毒。其完成复制的过程中,RNA逆转录合成的DNA双链,可整合到宿主DNA中并完成复制,其整合过程导致病毒基因与宿主基因的重组。

1.6细胞器内的基因重组

真核细胞进行有丝分裂或减数分裂,不但核内染色体需复制,细胞器内遗传物质DNA也要完成复制,复制中DNA基因同样可发生基因转变,也存在转座现象,因此也可发生基因重组。

2人工条件下的基因重组

自然界的基因重组是生物体在长期进化过程中,经过自然选择而形成的,它体现在同种生物之间和有一定关系的不同种生物之间。但随着科学水平的提高,人们已能超越生物体在长期进化中形成的基因重组,按人们的意愿来实现多数生物在自然界所不能完成的基因重组。

2.1原生质体融合导致基因重组

通过人为方法,使遗传性状不同的两种细胞的原生质体发生融合,并进而发生遗传重组,以产生同时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合子的过程,称为原生质体融合。

2.2各种人工育种中体现基因重组

农作物有许多相对性状,通过杂交、选育、自交,而将各种优良性状的基因集中到一起,并使纯合子达到一定的比例,这就是杂交育种。杂交育种就是利用了基因重组的原理。例如,无芒抗病类型水稻的产生。自然界中不能结合的异种的性细胞,在人工条件下,使其结合并培育出新品种,也是基因重组的结果。例如,三倍体西瓜的产生。诱变育种是通过基因突变实现的,因其能产生新基因,相对于邻近基因也是发生了基因重组。例如,黑农5豫麦13的产生。

2.3基因工程导致基因重组

基因工程是基因水平上的遗传工程。它是用人工方法,将所需要的、某一供体生物的DNA分子提取出来,在离体条件下用适当的工具酶切割后,再把它与载体DNA分子连接起来,然后导入某一更易生长繁殖的受体细胞中,让外源遗传物质在其中安家,并进行正常的复制与表达,从而获得新物种的一种崭新的育种技术。

综上所述,基因重组在所有生物体中都可发生。在植物、动物、细菌、真菌和病毒中可发生;减数分裂中可发生;有丝分裂中可发生;核基因之间可发生;质基因之间也可发生。可以说,生物体只要有DNA,就可发生基因重组。凡是把生物体两个不同位点遗传基因转移到一起,经过DNA分子间的重新组合,而形成新性状个体的方式,都可看作是基因重组。甚至,连基因突变也可以看作是一种基因重组。当然,开始时提到的R型和S型细菌的转化,也属于基因重组。

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[转] 人类基因的数目
2014-03-07 13:43
    

最新研究显示人类基因数量比原先估计少得多,这是人类与其他种类基因数量的比较

    美国国家人类基因组研究所所长、最新人类基因数分析报告作者克林斯认为,人类的基因数实际仅有2万到2.5万。比国际人类基因组计划2001年公布的人类拥有3万到4万基因数要低。

  科学家长期以来对人类有多少基因进行了估测,10年前,科学家还普遍认为人类大约有10万个基因,而“国际人类基因组排序联合体”最初的估计数字却明显低于上述数字。2001年,它估测的人类基因数为约6.6万个,以后又降到4万个。

  科学家在研究报告中称,于2001年报告其所估测的基因数目时,还有很多工作未完成。基因数分析报告的另一个作者、麻州广阔研究所的兰德解释说:“人类基因组的一些区域中隐藏着很多基因片段的复本,最终完成的工作显示,最初认为是基因的,实际上是一些基因片段的复本,此前的估算曾将这些复本计算在内。”科学家说,新的估测值是确切的,人体极可能有2万个基因,因为另一家实验室的工作也已独立表明,存在19599个基因。

  相比之下,小线虫Celegans大约有1.95万个基因,开花植物—阿拉伯芥约有2.7万个基因。伯克利加州大学基因专家鲁宾说:“我们必须习惯于人类拥有的基因数,不比蠕虫多的这样一个事实。并且这个新的估测值,将来不可能变化很多。”

  专家们认为,人体的复杂性不仅仅来源于基因。兰德称:“人类的复杂性不仅仅涉及到基因的数目,而更在于自然界如何采用这些基因。”但人类如何拥有较少的基因,而又是如此复杂呢?克林斯说:“这在于人有多种蛋白质,即复杂的蛋白质做更多的工作。很多生物学上的复杂性,不是基于单个蛋白质,而是基于多个蛋白质的组合。”

  从事人类基因研究的美国科学家们日前表示,与植物或小蠕虫相比,人类的基因数量并没有明显的优势。最新的估算认为,人类的基因数量只在2万到2.5万个之间,而一些植物或小蠕虫的基因数量也在这个范围,因此二者之间的差异并不是很大。

  科学家们同时表示,虽然从数量上相比,人类的基因并不占优势,但人类的基因图谱却要复杂得多。另一名美国科学家埃里克·兰德尔(Eric Lander)对此表示:“基因的数量多少并不是关键问题,最重要的因素是不同物种如何利用了这些基因。”长期以来,科学家们一直在探究人类的基因数量究竟有多少。一些科学家甚至曾认为,人类的基因数量至少应在10万个左右或以上。后来这个估算数字被降低到了6.6万个,2001年以来,该数字又被降到4.4万个。

    人类基因组序列测定的完成是一件具有历史意义的大事件。今天,国际人类基因组测序委员会对已经完成的人类基因组序列给出了科学的陈述,这个叙述将人类蛋白质编码基因的估计数目由35000个缩减到了20000至25000个。这篇文章出现在2004年10月21日的Nature上。

    十年前,大多数研究人员认为人类有大约1000000个基因。但是三年前,在分析人类基因组工作草图前,研究人员估计的基因数目为30000到350000个。

    在Nature上的文章中,研究人员叙述了人类基因组计划的最终结果。新的分析进一步减少了基因数目并且为我们提供了最为清晰的人类基因组图谱。这种高精确度的人类基因组序列使全世界的研究人员能够更精确地对遗传信息以及它们对健康和疾病的影响进行研究。

    分析人类基因组的一个重要任务就是确定所有基因。据最新的研究结果,研究人员已经确定人类基因组中存在19599个蛋白质编码基因,并且还确定有另外的2188个DNA片断可能是蛋白质编码基因。

    新分析发现,较早的一些基因模型是错误的,这是由于当时人类基因组图谱没有彻底完成的缘故。文章还叙述了图谱的完成过程和对完成图谱的质量评估。这个评估确定完成的序列包括了99%的人类基因组的常染色质部分,并且测序的精确度达99.999%。而且,序列的连续性也大幅提高。但是,“完成”并不代表人类基因组序列是完美的。在完成的人类基因组序列中仍然有341个缺口,而在2000年6月公布的工作草图中则有多达150000个缺口。

    质量提高的人类基因组序列还提供了清楚的证据证明DNA片断的复制以及基因的形成和死亡等现象。

    完成的人类基因组序列的精确性使研究人员对基因的产生和死亡有了一个初步的了解。另外,研究人员用完成的人类基因组确定了33个几乎完整的假基因,这些基因是在近期才发生了一个或更多的突变并使它们的功能丢失。

  一项最新的研究结果显示,人类基因数量与微小的开花植物和小蠕虫的基因数量基本相同,这无疑是对人类虚荣心是一次打击。研究人员对人类基因数量的最新估计与三年前相比有大幅下降。

  此项研究的两位作者之一的弗朗西斯.柯林斯博士表示:“我们人类在这场竞争并没有留下非常深刻的印象。”科学家最新估计,人类基因数量在2万至2. 5万个之间,而同一 批科学家在2001年公布的数字却是3万至4万个。相比而言,线虫的基因数量大约是1. 95万个。一种称为拟南芥的植物的基因数量在2.7万个左右。线虫和拟南芥都是科学家最喜欢的研究体。

  这项研究的另一位作者、美国麻省剑桥博大研究院科学家的埃里克.兰德表示:“这不仅是基因数量问题,事实上是人类如何使用这些基因的问题。”科学家长期以来一直在推测人类拥有的基因数量。最初,一些科学家甚至估计人类基因数量达到10万个,甚至更多。目前,人类基因组计划对人类基因数量的估计比该计划最初公布的数字有大幅下降。

  在国际人类基因定序联盟2001年做出人类基因数量的估计之前,科学家一般估计人类基因数量在6.6万个左右,甚至10万个以上。后来,这一数据又下降至4.4万个左右。国家人类基因研究所主任柯林斯最初也估计人类基因数量大概为4.8万个,这大约是目前数据的两倍。柯林斯表示:“当然,学无止境。”与此前科学家的估计一样,新的数据只涉及“告诉”细胞如何制造蛋白质的基因。这项研究将由国际人类基因定序联盟发表在10月21日出版的《Nature》杂志上。

  国际人类基因排序联盟已确定了组成人类DNA代码的超过30亿个化学模组几乎全部的序列。这些模组的某种序列构成基因,就如同一定顺序排列的字母组成单词一样。在国际人类基因排序联盟2001年做出对人类基因数量的估计时,该组织在其确定的DNA序列方面仍旧存在许多差距。现在,科学家利用目前发达的科学技术已经尽可能地缩小了这些差距。兰德表示,许多最初被计算成基因的DNA序列事实上只是真正基因没有任何功能的“拷贝”,而有时同一个基因被计算成了两个基因。

  该组织公布了对包含人类基因密码部分的基因序列所作的分析。这一基因序列草图是在2001年2月完成的。研究人员说:“人类的基因组似乎只包含2万到2.5万个蛋白质编码基因。”

  而在4年前,据认为人类基因组包含大约10万个基因。在2001年公布的基因序列草图把这一估计降低到3万至4万个。 

  相比之下,老鼠有大约3万个基因,尽管这个数字也可能还会减少。根据最新的估计,另一种实验用动物————对线虫(一种比较低等的蚯蚓)————拥有大约1.9万个基因,果蝇则拥有大约1.3万个基因。

  国际人类基因测序组织(IHGSC)和一家美国公司(塞莱拉基因组公司)率先完成了人类基因组测序。

  在21日出版的英国《自然》杂志上公布的一项研究报告中,IHGSC说,对富含基因的那一段基因组序列进行的彻底认真的检查剔除了很多错误和前后不一致的东西。现在,基因组草图在28.5亿个碱基对的编码中只剩下341个缺口。

  测序的失误率已经降至十万分之一。该组织说,这种精确度意味着这一处理过的序列将成为今后几十年的标准。他们希望这一序列将成为非常可靠的数据库,能用来研究引起疾病的基因根源和治疗这种疾病的药物。

  下一步是给异染色质————不富含基因但充满“垃圾”或“不活动”DNA的那一段基因序列————测序。按照现在的想法,这一基因序列似乎是没有用处的。异染色质在人类基因组中占大约五分之一,给这一基因序列测序和处理可能需要花6年多时间。

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[转] 反密码子怎么读?
2013-12-28 17:40
    

奥赛课程中被问及反密码子怎么读,答案张嘴就来,结果讨论下去发现不对劲,普生与分子生物学两本书给出的答案不一致,上网查阅了一些资料,觉得蒋迎仙老师的观点比较中肯,转载来供大家交流。

http://jsl66yx8.blog.163.com/blog/static/2648575120120180046425/ 

 

1.教科书必修二的观点:从3到5,也即是从OH到P,也即是从结合氨基酸的一端开始读。

判断依据:“如图所示,反密码子为UAC的tRNA携带甲硫氨酸,通过与mRNA的碱基AUG互补配对,进入位点1.”


 

2.普通生物学的观点:和教科书的观点一样。(并不是楼主说的和教科书矛盾,教科书的观点和分子生物学矛盾,见3)

判断依据:反密码子为CGG的tRNA只能携带丙氨酸,因为反密码子CGG只能识别密码子GCC,而GCC则是丙氨酸的密码子,反密码子为UAC的tRNA只能携带甲硫氨酸,因为反密码子UAC只能识别密码子AUG,而AUG则是甲硫氨酸的密码子。

3.分子生物学的观点:从5到3,也即是从P到OH。

判断依据:见下图(分子生物学P107)

反密码子怎么读? - 蒋迎仙 - 蒋迎仙的生物课堂内外

 

从上面的资料可以看出陈阅增普通生物学和朱玉贤分子生物学的看法都不一样。高中教材采用的是普通生物学的观点。按照分子生物学的观点可能更专业,但我觉得采用普通生物学的观点(即高中教材的观点)更容易接受,不然光这一点就要和学生解释半天,还牵涉到方向问题,太麻烦。

必修2 课本66页 (人教版)图示4-5 tRNA的图示错了?

 关于tRNA阅读顺序的讨论

反密码子UAG识别的mRNA上的密码子是CUA, 为什么?

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