2022年遗传学_朱军课后答案 .pdf
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1、第二章遗传的细胞学基础(练习)一、解释下列名词 : 染色体染色单体着丝点 细胞周期同源染色体异源染色体无丝分裂 有丝分裂单倍体 联会 胚乳直感果实直感二、植物的 10个花粉母细胞可以形成:多少花粉粒?多少精核 ?多少管核 ?又10个卵母细胞可以形成:多少胚囊 ?多少卵细胞 ?多少极核 ?多少助细胞 ?多少反足细胞 ? 三、玉米体细胞里有10 对染色体,写出下列各组织的细胞中染色体数目。四、假定一个杂种细胞里含有3 对染色体,其中A、B、C来自父本、 A 、B 、C来自母本。通过减数分裂能形成几种配子?写出各种配子的染色体组成。五、有丝分裂和减数分裂在遗传学上各有什么意义?六、有丝分裂和减数分裂
2、有什么不同?用图解表示并加以说明。第二章遗传的细胞学基础(参考答案)一、解释下列名词 : 染色体:细胞分裂时出现的,易被碱性染料染色的丝状或棒状小体,由核酸和蛋白质组成,是生物遗传物质的主要载体,各种生物的染色体有一定数目、形态和大小。染色单体:染色体通过复制形成,由同一着丝粒连接在一起的两条遗传内容完全一样的子染色体。着丝点:即着丝粒。染色体的特定部位,细胞分裂时出现的纺锤丝所附着的位置,此部位不染色。细胞周期:一次细胞分裂结束后到下一次细胞分裂结束所经历的过程称为细胞周期(cell cycle)。同源染色体:体细胞中形态结构相同、遗传功能相似的一对染色体称为同源染色体(homologous
3、 chromosome) 。两条同源染色体分别来自生物双亲,在减数分裂时,两两配对的染色体,形状、大小和结构都相同。异源染色体:形态结构上有所不同的染色体间互称为非同源染色体,在减数分裂时,一般不能两两配对,形状、大小和结构都不相同。无丝分裂:又称直接分裂,是一种无纺锤丝参与的细胞分裂方式。有丝分裂:又称体细胞分裂。 整个细胞分裂包含两个紧密相连的过程,先是细胞核分裂,后是细胞质分裂,核分裂过程分为四个时期;前期、中期、后期、末期。最后形成的两名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
4、- 第 1 页,共 36 页 - - - - - - - - - 个子细胞在染色体数目和性质上与母细胞相同。单倍体:指具有配子染色体数(n)的个体。联会:减数分裂中同源染色体的配对。联会复合体 减数分裂偶线期和粗线期在配对的两个同源染色体之间形成的结构,包括两个侧体和一个中体。胚乳直感:又称花粉直感。在3n 胚乳的性状上由于精核的影响而直接表现父本的某些性状。果实直感:种皮或果皮组织在发育过程中由于花粉影响而表现父本的某些性状二、可以形成: 40个花粉粒, 80个精核,40个管核; 10个卵母细胞可以形成: 10个胚囊,10个卵细胞, 20个极核, 20个助细胞, 30个反足细胞。三、(1)
5、叶(2) 根 (3) 胚乳 (4) 胚囊母细胞 (5) 胚(6)卵细胞 (7)反足细胞(8)花药壁 (9)花粉管核(1)叶:20条;(2)根:20条; (3)胚乳:30条; (4)胚囊母细胞: 20条; (5)胚 :20条;(6)卵细胞: 10条; (7)反足细胞: 10条; (8)花药壁: 20条;(9)花粉管核: 10条四、 如果形成的是雌配子, 那么只形成一种配子 ABC 或ABC 或A BC 或A BC 或A B C 或A B C 或AB C 或 AB C ;如果形成的是雄配子,那么可以形成两种配子ABC和ABC 或A B C 和A B C 或 A BC和A BC 或AB C 或和AB
6、 C 。五、( 1)保证了亲代与子代之间染色体数目的恒定性。双亲性母细胞 (2n) 经过减数分裂产生性细胞 (n) ,实现了染色体数目的减半;雌雄性细胞融合产生的合子( 及其所发育形成的后代个体) 就具有该物种固有的染色体数目 (2n) ,保持了物种的相对稳定。子代的性状遗传和发育得以正常进行。(2)为生物的变异提供了重要的物质基础。减数分裂中期 I ,二价体的两个成员的排列方向是随机的,所以后期 I 分别来自双亲的两条同源染色体随机分向两极,因而所产生的性细胞就可能会有2n种非同源染色体的组合形式( 染色体重组, recombination of chromosome)。另一方面,非姊妹染色
7、单体间的交叉导致同源染色体间的片段交换(exchange of segment) ,使子细胞的遗传组成更加多样化,为生物变异提供更为重要的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 36 页 - - - - - - - - - 物质基础 (染色体片断重组, recombination of segment)。同时这也是连锁遗传规律及基因连锁分析的基础。六、1减数分裂前期有同源染色体配对(联会);2减数分裂遗传物质交换(非姐妹染色单体片段交换);3减数分裂中期后染色体独
8、立分离,而有丝分裂则着丝点裂开后均衡分向两极;4减数分裂完成后染色体数减半;5分裂中期着丝点在赤道板上的排列有差异:减数分裂中同源染色体的着丝点分别排列于赤道板两侧,而有丝分裂时则整齐地排列在赤道板上。第三章遗传物质的分子基础(练习)一、 解释下列名词:半保留复制冈崎片段转录 翻译 小核 RNA 不均一 RNA 遗传密码简并 多聚合糖体中心法则二、 如何证明 DNA 是生物的主要遗传物质?三、 简述DNA 的双螺旋结构,有何特点?四、 比较ADNA , BDNA 和ZDNA的主要异同。五、 染色质的基本结构是什么?现有的假说是怎样解释染色质螺旋化为染色体的? 六、 原核生物 DNA 聚合酶有哪
9、几种?各有何特点?七、 真核生物与原核生物 DNA 合成过程有何不同?八、简述原核生物 RNA的转录过程。九、真核生物与原核生物相比,其转录过程有何特点?十、简述原核生物蛋白质合成的过程。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 36 页 - - - - - - - - - 第三章遗传物质的分子基础(参考答案)1解释下列名词半保留复制:以 DNA 两条链分别作模板,以碱基互补的方式,合成两条新的DNA 双链,互相盘旋在一起, 恢复了 DNA 的双分子链结构。 这样,
10、随着 DNA 分子双螺旋的完全拆开,就逐渐形成了两个新的DNA 分子,与原来的完全一样。DNA 的这种复制方式称为半保留复制(semiconservative replication),因为通过复制所形成的新的DNA 分子,保留原来亲本 DNA双链分子的一条单链。 DNA 在活体内的半保留复制性质, 已为 1958年以来的大量试验所证实。 DNA 的这种复制方式对保持生物遗传的稳定具有非常重要的作用。冈崎片段: DNA 的复制只能从 5向 3方向延伸, 5向 3方向延伸的链称作前导链(leading strand) ,它是连续合成的。而另一条先沿53方向合成一些片段,然后再由连接酶将其连起来的
11、链,称为后随链(lagging strand) ,其合成是不连续的。这种不连续合成是由冈崎等人首先发现的,所以现在将后随链上合成的DNA 不连续单链小片段称为冈崎片段 (Okazaki fragment)。转录:以 DNA 的一条链为模板,在 RNA聚合酶的作用下,以碱基互补的方式,以U代替T,合成 mRNA,在细胞核内将 DNA 的遗传信息转录到 RNA上。翻译:以mRNA为模板,在多种酶和核糖体的参与下, 在细胞质内合成蛋白质的多肽链。小核RNA:真核生物转录后加工过程中RNA剪接体 (spliceosome)的主要成份。不均一 RNA:在真核生物中,转录形成的 RNA中,含由大量非编码序
12、列,大约只有25RNA经加工成为 mRNA, 最后翻译为蛋白质。因为这种未经加工的前体mRNA(pre-mRNA)在分子大小上差别很大,所以通常称为不均一核RNA(heterogeneous nuclear RNA,hnRNA)。遗传密码: DNA 链上编码氨基酸的三个核苷酸称之为遗传密码。简并:一个氨基酸由一个以上的三联体密码所决定的现象,称为简并(degeneracy) 。多聚合糖体:在氨基酸多肽链的延伸合成过程中,当mRNA上蛋白质合成的起始位置移名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
13、 - - - 第 4 页,共 36 页 - - - - - - - - - 出核糖体后,另一个核糖体可以识别起始位点,并与其结合,然后进行第二条多肽链的合成。此过程可以多次重复,因此一条mRNA分子可以同时结合多个核糖体,形成一串核糖体,称为多聚核糖体(polyribosome 或者polysome)。中心法则:遗传信息从DNA mRNA蛋白质的转录和翻译的过程,以及遗传信息从DNA DNA 的复制过程,这就是分子生物学的中心法则(central dogma)。由此可见,中心法则所阐述的是基因的两个基本属性:复制与表达。2证明 DNA是生物的主要遗传物质,可设计两种实验进行直接证明DNA 是生
14、物的主要遗传物质:(1)肺炎双球菌定向转化试验:有毒S型(65杀死 )小鼠成活无细菌无毒R型小鼠成活重现 R型有毒S型小鼠死亡重现 S型R型+有毒S型( 65) 小鼠死亡重现 S型将III S 型细菌的 DNA 提取物与 II R 型细菌混合在一起,在离体培养的条件下,也成功地使少数 II R型细菌定向转化为 III S型细菌。该提取物不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶的影响,而只能为 DNA 酶所破坏。所以可确认导致转化的物质是DNA 。(2)噬菌体的侵染与繁殖试验T2噬菌体的 DNA 在大肠杆菌内,不仅能够利用大肠杆菌合成DNA 的材料来复制自己的DNA ,而且能够利用大肠肝菌合成蛋白质的材料
15、,来合成其蛋白质外壳和尾部,因而形成完整的新生的噬菌体。32P和35S分别标记 T2噬菌体的 DNA 与蛋白质。因为P是 DNA的组分,但不见于蛋白质;而 S是蛋白质的组分,但不见于DNA 。然后用标记的 T2噬菌体 (32P或35S)分别感染大肠杆菌,经 10 分钟后,用搅拌器甩掉附着于细胞外面的噬菌体外壳。发现在第一种情况下,基本上全部放射活性见于细菌内而不被甩掉并可传递给子代。在第二种情况下,放射性活性大部分见于被甩掉的外壳中,细菌内只有较低的放射性活性,且不能传递给子代。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名
16、师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 36 页 - - - - - - - - - 3(1) 两条多核苷酸链以右手螺旋的形式,彼此以一定的空间距离,平行地环绕于同一轴上,很象一个扭曲起来的梯子。(2) 两条多核苷酸链走向为反向平行(antiparallel)。即一条链磷酸二脂键为53方向,而另一条为 35方向,二者刚好相反。 亦即一条链对另一条链是颠倒过来的,这称为反向平行。(3) 每条长链的内侧是扁平的盘状碱基,碱基一方面与脱氧核糖相联系,另一方面通过氢键(hydrogen bond) 与它互补的碱基相联系,相互层叠宛如一级一级的梯子横档。互补碱基对 A与 T 之间形成两对
17、氢键,而C与 G之间形成三对氢键。上下碱基对之间的距离为 3.4 ? 。(4) 每个螺旋为 34? (3.4nm) 长,刚好含有 10 个碱基对,其直径约为20? 。(5) 在双螺旋分子的表面大沟(major groove)和小沟 (minor groove)交替出现。4一般将瓦特森和克里克提出的双螺旋构型称这BDNA 。BDNA 是 DNA 在生理状态下的构型。生活细胞中极大多数DNA 以 BDNA 形式存在。但当外界环境条件发生变化时,DNA 的构型也会发生变化。实际上在生活细胞内,BDNA 一螺圈也并不是正好10 个核苷酸对,而平均一般为10.4 对。当 DNA 在高盐浓度下时,则以AD
18、NA 形式存在。 ADNA 是 DNA 的脱水构型,它也是右手螺旋,但每螺圈含有11 个核苷酸对。 ADNA 比较短和密,其平均直径为23? 。大沟深而窄,小沟宽而浅。在活体内DNA 并不以 A构型存在,但细胞内 DNA RNA 或 RNA RNA 双螺旋结构,却与 ADNA 非常相似。现在还发现,某些 DNA 序列可以以左手螺旋的形式存在,称为ZDNA 。当某些 DNA 序列富含 G C,并且在嘌呤和嘧啶交替出现时,可形成ZDNA 。ZDNA 除左手螺旋外,其每个螺圈含有 12 个碱基对。分子直径为18? ,并只有一个深沟。现在还不知道,ZDNA 在体内是否存在。名师资料总结 - - -精品
19、资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 36 页 - - - - - - - - - 56原核生物 DNA 聚合酶有一些共同的特性:只有53聚合酶的功能,而没有35聚合酶功能, DNA链的延伸只能从5向 3端进行。它们都没有直接起始合成DNA 的能力,只能在引物存在下进行链的延伸,因此,DNA的合成必须有引物引导才能进行。都有核酸外切酶的功能,可对合成过程中发生的错识进行校正,从而保证DNA 复制的高度准确性。7 (1)原核生物 DNA 的复制是单起点的,而真核生物染色体的复制则为多起点的;
20、(2)真核生物 DNA合成所需的 RNA 引物及后随链上合成的“冈崎片段”的长度比原核生物要短:在原核生物中引物的长度约为1060 个核苷酸,“冈崎片段”的长度为10002000个核苷酸;而在真核生物中引物的长度只有10 个核苷酸,而“冈崎片段”的长度约为原核生物的十分之一,只有100150 核苷酸。(3)有二种不同的 DNA 聚合酶分别控制前导链和后随链的合成。在原核生物中有 DNA 聚合酶 I 、II 和 III等三种聚合酶,并由聚合酶III同时控制二条链的合成。500-1000倍长度压缩宽度增加5倍2.5-5倍染色体超螺线体第四级40倍13倍超螺线体螺线体第三级6倍3倍螺线体核小体第二级
21、7倍5倍核小体DNA+ 组蛋白第一级8400倍(8000-10000) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 36 页 - - - - - - - - - 而在真核生物中共有 、和等五种 DNA 聚合酶。聚合酶 和是 DNA 合成的主要酶,由聚合酶 控制不连续的后随链的合成,而聚合酶则控制前导链的合成,所以其二条链的合成是在二种不同的DNA聚合酶的控制下完成。聚合酶可能与 DNA修复有关,而 则是线粒体中发现的唯一一种DNA 聚合酶。(4)染色体端体的复制:原核
22、生物的染色体大多数为环状,而真核生染色体为线状。8( 一) 、RNA 聚合酶组装与启动子的识别结合催化转录的 RNA聚合酶是一种由多个蛋白亚基组成的复合酶。如大肠杆菌的RNA聚合酶有五个亚基组成,其分子量为480,000道尔顿,含有 、和等四种不同的多肽,其中 为二个分子。所以其全酶(holoenzyme) 的组成是 2。亚基与 RNA聚合酶的四聚体核心 ( 2 )的形成有关。亚基含有核苷三磷酸的结合位点;亚基含有与 DNA 模板的结合位点;而 Sigma()因子只与 RNA 转录的起始有关, 与链的延伸没有关系, 一旦转录开始,因子就被释放,而链的延伸则由四聚体核心酶(core enzyme
23、) 催化。所以, 因子的作用就是识别转录的起始位置,并使RNA聚合酶结合在启动子部位。( 二) 、 链的起始 RNA链转录的起始首先是RNA 聚合酶在 因子的作用下结合于DNA 的启动子部位,并在 RNA 聚合酶的作用下,使DNA 双链解开,形成转录泡,为RNA 合成提供单链模板, 并按照碱基配对的原则, 结合核苷酸, 然后,在核苷酸之间形成磷酸二脂键,使其相连,形成 RNA 新链。 因子在 RNA 链伸长到 89 个核酸后,就被释放,然后由核心酶催化 RNA 的延伸。启动子位于 RNA 转录起始点的上游, 因子对启动子的识别是转录起始的第一步。对大肠杆菌大量基因的启动子。 ( 三)、链的延伸
24、 RNA链的延伸是在 因子释放以后,在RNA 聚合酶四聚体核心酶的催化下进行。因 RNA 聚合酶同时具有解开DNA双链,并使其重新闭合的功能。随着RNA的延伸, RNA 聚合酶使 DNA 双链不断解开和重新闭合。RNA转录泡也不断前移,合成新的 RNA 链。 ( 四)、链的终止当 RNA 链延伸遇到终止信号 (termination signal)时,RNA 转录复合体就发生解体,而使新合成的RNA 链释放出来。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 36 页 -
25、 - - - - - - - - 9真核生物与原核生物RNA的转录过程总体上基本相同,但是,其过程则要复杂得多,主要有以下几点不同:首先,真核生物RNA 的转录是在细胞核内进行,而蛋白质的合成则是在细胞质内,所以,RNA 转录后首先必须从核内运输到细胞质内,才能进行蛋白质的合成。其次,原核生物的一个mRNA 分子通常含有多个基因,而少数较低等真核生物外,在真核生物中,一个 mRNA 分子一般只编码一个基因。第三、 在原核生物中只有一种RNA 聚合酶催化所有RNA 的合成,而在真核生物中则有RNA聚合酶 I 、II 、III等三种不同酶,分别催化不同种类型RNA 的合成。三种 RNA 聚合酶都是
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