高中生物奥林匹克竞赛辅导专题突破之遗传的基本定律Word文件下载.docx
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（3）杂交：
遗传因子组成不同的个体之间的相交方式。
如：
DD×
dd，Dd×
dd，DD×
Dd等。
自交：
遗传因子组成相同的个体之间的相交方式。
DDDd×
Dd等
测交：
F1（待测个体）与隐性纯合子杂交的方式。
Dd×
dd
正交和反交：
二者是相对而言的，
如甲（♀）×
乙（♂）为正交，则甲（♂）×
乙（♀）为反交；
如甲（♂）×
乙（♀）为正交，则甲（♀）×
乙（♂）为反交。
２.分离定律
（1）实质：
其实质就是在形成配子时，等位基因随减数第一次分裂后期同源染色体的分开而分离，分别进入到不同的配子中。
（2）常见问题解题方法
①如后代性状分离比为显：
隐=3：
1，则双亲一定都是杂合子（Dd）
即Dd×
Dd3D_：
1dd
②若后代性状分离比为显：
隐=1：
1，则双亲一定是测交类型。
即为Dd×
dd1Dd：
③若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。
即DD×
DD或DD×
Dd或DD×
（3）分离比例的出现必须具备下列条件：
①所研究的生物体必须是二倍体，研究的相对性状必须差异明显。
②控制性状的基因显性作用完全，且不受其他基因的影响而改变作用方是式。
③减数分裂过程中，杂种体内的染色体必须以均等的机会分离，形成两类配子的数目相等。
且两类配子都能良好地发育，参与受精的机会相等。
④受精以后不同基因型的合子具有同等的生命力。
⑤杂种后代生长在相对一致的条件下，而且群体比较大。
（4）分离规律的应用
①要重视表现型和基因型之间的联系和区别。
在遗传研究中要严格选用合适的材料，才能获得预期的结果，得到可靠的结论。
例如，只有纯合基因型的两个亲本杂交，F1才不会发生分离。
②表现型相同的个体不一定基因型相同。
③生产上使用的优良品种要防止天然杂交而分离退化。
④营养繁殖的作物，可以利用杂合体。
⑤利用花粉培养和染色体加倍技术可以加快基因纯合的速度。
⑥在法医学上可以根据分离规律作亲子鉴定。
⑦进行产前诊断，降低人类遗传病的发生率。
3.自由组合定律
位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。
在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。
4.复等位基因的遗传
前面所讲的等位基因都是一对一对的。
如果在同源染色体的对等座位上，有三个或三个以上不同性质的基因存在，称为复等位基因。
要说明的是，在正常二倍体的生物中，一个个体内只能有两个等位基因存在，也就是说复等位基因不会存在于同一个个体内，而是存在于同一物种的不同个体内。
复等位基因的表示方法：
用一个字母作为该基因座位的基本符号，不同的等位基因就在这个字母的右上方作不同的标记，基本符号的大小写表示该基因的显隐性。
以人的ABO血型为例，它是由一组复等位基因控制的，分别表示为IA，IB和i，共三个基因相互等位，即位于同源染色体的同一个座位上。
对于同一个人来说，只能具有其中的两个基因，因为人的同源染色体只有两条，每条上只带有一个决定血型的基因，但在人群中却有三个复等位基因存在。
IA控制A血型，IB控制B血型，i控制O血型，
IA，IB对i都为显性，
IA，IB之间为共显性。
复等位基因的遗传同样遵循分离规律。
基因型和表现型
IAIA，IAiA型
IBIB，IBiB型
IAIBAB型
iiO型
共6种基因型，4种表现型。
5.两大遗传定律小结
（1）两大遗传定律的比较
（2）两大遗传定律的联系
两大遗传定律在生物的性状遗传中同时存在，共同起作用。
基因的分离定律是基因自由组合定律的基础。
（3）两大遗传定律与基因、性状的关系
（4）两大遗传定律的适用条件
①进行有性生殖的生物的性状遗传。
两大遗传定律的实质是等位基因随同源染色体的分离而分离，非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合，而同源染色体的分离与自由组合是进行有性生殖的生物进行减数分裂时特有的行为。
②分离定律只适用于一对相对性状的遗传。
两对或两对以上相对性状间的遗传问题，需要自由组合定律来解决。
③杂交的两个亲本必须是纯合子。
所研究的每一对相对性状是受一对等位基因控制的，而且是完全显性。
控制不同对相对性状的等位基因位于不同对的同源染色体上，且彼此之间独立遗传。
④与性别无关，不论正交、反交，其比例都一样。
⑤要假设全部配子发育良好以及没有选择受精和异花传粉的情况。
所有的杂种后代都应处于比较一致的环境中，而且存活力相同。
供试验的群体要大，个体数量要足够多。
6.人类遗传病与优生
（1）单基因遗传病
单基因病起因于突变基因。
在一对同源染色体上，可能其中一条含有突变基因，也可能同源染色体对应点都含有突变基因。
单基因病通常呈现特征性的家系传递格局。
单基因病在群体中的发病率比较低，一般为1/1000000～1/10000。
单基因病被发现的病种越来越多，目前已知的有6500多种。
其中某些病种的发病率并不低，如红绿色盲男性发病率约为7%。
因此，单基因病在人群中并不罕见。
总的估计，人群中约有3%～5%的人受累。
（2）多基因遗传病
多基因病起源于遗传素质和环境因素，包括一些先天性发育异常和一些常见病。
多基因病有家族聚集现象，但无单基因病那样明确的家系传递格局。
一些先天畸形或疾病在群体中的发病率较高，大多超过1/10000，所以可以算做常见病。
这些畸形或疾病的发病有一定家族倾向，即有一定的遗传基础。
但是，患者同胞中的发病率并不像单基因遗传病那样，是1/2或1/4，而远比这个发病率要低，约为1%--10%。
多基因遗传病的发病受遗传基础和环境因素的双重影响，基中遗传因素所起作用的大小称为遗传率。
遗传率一般用百分率（%）来表示。
一种疾病的发病如果完全由遗传基础所决定，其遗传率就是100%，在多基因遗传病中，遗传率高者可达70%～80%，这表明遗传基础在决定一个个体是否易于患病上有重要作用，环境因素作用较小。
相反，遗传率低者可低于30%～40%，这表明遗传基础在决定一个个体是否易于患病上作用较小，环境因素对是否发病可能更为重要。
多基因病与单基因病比较，在同胞（兄弟姐妹）中的发病率比较低，约为1%～10%（单基因病在同胞中的发病率一般为1/21/4），但在群体中的发病率却比较高，如原发性高血压约为6%，冠心病约为2.5%。
所以总的估计，人群中约15%～25%的人受累。
（3）染色体异常遗传病
人类正常体细胞具有二倍体数目染色体。
如果在生殖细胞发生和受精卵早期的发育过程中，染色体发生了不分离或断裂与不正常的重接，就会产生整条染色体或染色体节
段超过或少于二倍体数目的个体，即染色体数目异常或结构异常，表现为各种综合征。
目前已经发现的人类染色体数目或结构异常的遗传病约有400余种。
把上述三类遗传病汇总估计，人群中约有20%～25%的人患有不同的遗传病。
（4）线粒体基因病
线粒体DNA是呼吸链部分肽链及线粒体蛋白质合成系统rRNA和tRNA的编码。
这些
线粒体基因突变可以导致线粒体基因遗传病，随同线粒体传递，呈细胞质遗传。
（5）体细胞遗传病
已知癌肿起因于遗传物质的突变。
癌家族有家族性癌肿遗传易感性。
体细胞癌肿的产生是以体细胞遗传物质突变为直接原因的，所以癌肿属于体细胞遗传病。
有些先天畸
形也属于这类遗传病。
（6）优生学是应用遗传学原理来改善人类遗传素质的科学,也可以说优生学是研究防止出生缺陷,提高出生素质的科学.可分为优生学可分为预防性优生学和进取性优生学的观点。
①预防性优生学 预防性优生学是指研究降低人群中产生不利表现型的基因频率,以减少后代遗传病发生的方法。
这实际是遗传病的预防问题,所以,有人将预防性优生学称为消极优生学或负优生学。
为了预防遗传病的发生,预防性优生学提出了下列几个主要措施:
在人群中普及有关遗传病的知识；
对遗传病进行群体普查,并且检出某些致病基因的携带者；
避免近亲结婚；
提倡适龄生育；
开展遗传咨询；
进行产前诊断；
注意产期护理。
②进取性优生学 进取性优生学是指研究维持和增加人群中产生有利表现型的基因频率,以促使体力和智力上优秀的个体有更多的生育机会的方法。
所以,有人把进取性优生学称为积极优生学或正优生学。
近些年来,随着人工授精、体外受精、胚胎移植等技术的普遍采用和试管婴儿的问世,许多学者提出了“积极优生”的想法:
通过人工授精、体外受精等途径,使遗传上“优秀”的基因得以增加,从而使社会人口优质化。
为此,他们主张将经过选择的优秀人物的精子或卵细胞取出,冷冻起来,贮存备用。
除此之外,还有人大胆地提出了用单性繁殖的途径,来保证“优秀”个体繁衍的设想。
按照这种设想,需要将有成就者的细胞核（含有全部遗传信息）移植到一个去核的卵细胞中,或者通过两个未受精的卵细胞的“细胞融合”等方法,繁殖出没有经过精卵细胞融合的“单性人”。
二、孟德尔遗传定律的演变
1.基因型与表现型的关系：
人们所能见到或用仪器设备能够检测到的性状称为表现型。
表现型是基因型在外界环境条件作用下的具体表现，基因型是表现型的内在遗传基础。
基因型是不能直接观察的，只有通过表现型才能推测基因型。
生物性状的表现，不只是受基因的控制，也受外界环境条件和生物体内生理条件的影响。
任何生物都不能脱离外界环境而生存。
所以说，任何性状的表现都是基因型和内外环境条件相互作用的结果。
表现型=基因型+环境.基因是通过控制生化过程而控制其性状表达的。
等位基因之间的显隐性关系不是彼此之间直接抑制或促进的关系，而是分别控制各自决定的生化代谢过程而控制不同性状的表现。
有一种太阳红玉米，红色对正常绿色为显性，但是红色只有在直射阳光下才能表现出来，若遮盖起来，就表现不出红色来，仍为绿色。
说明这个显性基因在阳光直射的条件下是显性，在没有阳光的条件下是隐性。
2.完全显性：
F1所表现的性状都和亲本之一完全一样，既不是中间型，也不是双亲的性状同时出现，这样的显性表现称为完全显性
3.不完全显性：
F1表现为双亲性状的中间型，称为不完全显性。
在这种情况下，显性纯合体与杂合体的表现不同，杂合体的表现型介于显性纯合体和隐性纯合体之间，所以又称为半显性。
4.共显性:
在F1代个体上，两个亲本的性状都同时表现出来的现象成为共显性。
如:
红毛牛
×
白毛牛
↓
红毛白毛混杂
↓自交
1/4红毛
2/4红白毛
1/4白毛
5.超显性:
杂合体的性状表现超过纯合显性的现象称为超显性。
果蝇杂合体白眼（Ww）的萤光色素含量超过野生型纯合体WW和白眼纯合体ww。
6．互补作用
两对独立遗传的基因决定同一个单位性状，当它们同时处于显性纯合或杂合状态时，决定一种性状（相对性状之一）的发育，当只有一对基因处于显性纯合或杂合状态时，或两对基因均为隐性纯合时，则表现为另一种性状。
这种基因互作的类型称为互补，发生互补作用的基因称为互补基因。
例如:
香豌豆花色的遗传：
香豌豆有许多不同花色的品种。
白花品种A与红花品种O杂交，子一代红花，子二代3红花：
1白花。
另一个白花品种B与红花品种O杂交，子一代也是红花，子二代也是3：
1。
但白花品种A与白花品种B杂交，子一代全是紫花，子二代9/16紫花，7/16白花。
从子一代的表现型看，白花品种A和B的基因型是不同的，若相同，子一代应该全是白花。
品种A和B均有不同的隐性基因控制花色，假定A有隐性基因pp，B有隐性基因cc，品种A的基因型为CCpp，B为ccPP。
两品种杂交，子一代的基因型为CcPp，显性基因C与R互补，使花为紫色。
F2中，9/16是C-P-基因型，表现为紫花，3/16是C-pp，3/16是ccP-，1/16是ppcc，均表现为白花。
P白花品种A×
白花品种B
CCpp↓ccPP
F1紫花
CcPp
↓自交
F29C-P-:
（3C-pp:
3ccP-:
1ccpp）
紫白花
在这个试验中，F1和F2的紫花植株与它们的野生祖先的花色相同。
这种现象称为返祖遗传。
紫花性状决定了两种显性基因的互补。
在进化过程中，显性C突变成c，产生一种白花品种，P突变成p，成为另一种白花品种，两个白花品种杂交后，两对显性基因重新组合，又出现了祖先的紫花。
7．累加作用
两种显性基因同时处于显性纯合或杂合状态时，表现一种性状，只有一对处于显性纯合或杂合状态时表现另一种性状，两对基因均为隐性纯合时表现为第三种性状。
8．上位性
两对独立遗传的基因共同对一个单位性状发生作用，其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用，这种现象称为上位性。
（1）显性上位作用
燕麦中，黑颖品系与黄颖品系杂交，F1全为黑颖，F2中12黑颖：
3黄颖：
1白颖。
P黑颖×
黄颖
BByy↓bbYY
F1BbYy黑颖
F2（9B-Y-:
3B-yy）:
3bbY-:
1bbyy
黑颖黄颖白颖
黑颖与非黑颖之比为3：
1，在非黑颖中，黄颖和白颖之比也是3：
所以可以肯定，有两对基因之差，一对是B-b，分别控制黑颖和非黑颖，另一对是Y-y，分别控制黄颖和白颖。
只要有一个显性基因B存在，植株就表现为黑颖，有没有Y都一样。
在没有显性基因B存在时，即bb纯合时，有Y表现为黄色，无Y时即yy纯合时表现为白色。
B的存在对Y-y有遮盖作用，叫做显性上位作用。
B-b对Y-y是上位，Y-y对B-b为下位。
这个例子很容易直观地理解，黑色素颜色很深，既然有黑色素存在，有无黄色素就区别不出，一定要没有黑色素，才看得出有没有黄色素的存在。
（2）隐性上位作用
在家兔中，灰兔和白兔杂交，F1全是灰兔，F2中9灰：
3黑：
4白。
有色个体（包括灰与黑）与白色个体之比为3：
1，而在有色个体内部，灰与黑也是3：
1，可以认为也是两对基因的差异。
灰色×
白色
CCGG↓ccgg
灰色CcGg
↓自交
9灰：
3黑：
4白
C-G-C-gg（ccG-+ccgg）
每一个体中至少有一个显性C存在，才能显示出颜色来。
没有C时，即cc纯合，不论是GG，Gg,还是gg都表现为白色。
一对隐性基因纯合时（cc），遮盖另一对非等位基因（G-g）的表现，这种现象称为隐性上位作用。
其中C-C对g-G是上位，G-G对c-C是下位，两对非等位基因间的这种关系称之为上位效应。
基因C可能决定黑色素的形成，cc基因型无黑色素形成。
G-g控制黑色素在毛内的分布，没有黑色素的存在，就谈不上黑色素的分布，所以凡是cc个体，G和g的作用都表现不出来。
9．重叠作用
两对独立遗传的基因决定同一单位性状，当两对基因同时处于显性纯合或杂合状态时，与它们分别处于显性纯合或杂合状态时，对表现型产生相同的作用。
这种现象称为重叠作用，产生重叠作用的基因称为重叠基因。
10．抑制作用
在两对独立基因中，其中一对并不控制性状的表现，但当它处于显性纯合出和或杂合状态时，对另一对基因的表达有抑制作用。
这种基因称之为抑制基因。
11.多因一效与一因多效
（1）多因一效:
许多基因影响同一单位性状的现象称为多因一效。
在生物界，多因一效现象很普遍。
如玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因，玉米叶绿素的形成至少涉及50对等位基因，果蝇眼睛的颜色受40几对基因的控制。
（2）一因多效:
一个基因也可以影响许多性状的发育，称为一因多效。
豌豆中控制花色的基因也控制种皮的颜色和叶腋有无黑斑。
红花豌豆，种皮有色，叶腋有大黑斑。
又如家鸡中有一个卷羽（翻毛）基因，是不完全显性基因，杂合时，羽毛卷曲，易脱落，体温容易散失，因此卷毛鸡的体温比正常鸡低。
体温散失快又促进代谢加速来补偿消耗，这样一来又使心跳加速，心脏扩大，血量增加，继而使与血液有重大关系的脾脏扩大。
同时，代谢作用加强，食量又必然增加，又使消化器官、消化腺和排泄器官发生相应变化，代谢作用又影响肾上腺，甲状腺等内分泌腺体，使生殖能力降低。
由一个卷毛基因引起了一系列的连锁反应。
这是一因多效的典型实例。
从生物个体发育的整体观念出发，一因多效和多因一效都是很容易理解的。
基因通过酶控制生理生化过程，进而影响性状的表现。
一个基因影响一个生化环节，各个生化环节又是相互连系的，一个基因的改变可能影响一系列的生化过程，产生一因多效，另一个方面，一个生化环节又可能受许多基因的影响，产生多因一效现象。
12．基因诊断
（1）基因诊断的概念和特点
①概念:
所谓基因诊断就是利用现代分子生物学和分子遗传学的技术方法，直接检测基因结构及其表达水平是否正常，从而对疾病作出诊断的方法。
②基因诊断的特点：
a.以基因作为检查材料和探查目标，属于“病因诊断”，针对性强。
b.分子杂交技术选用特定基因序列作为探针，具有很高的特异性。
c.分子杂交和聚合酶链反应都具有放大效应，诊断灵敏度很高。
d.适用性强，诊断范围广，检测目标可为内源基因也可为外源基因。
（2）基因诊断的常用技术方法
①核酸分子杂交技术:
以检测样本中是否存在与探针序列互补的同源核酸序列。
常用有以下方法。
a.限制性内切酶分析法。
此方法是利用限制性内切酶和特异性DNA探针来检测是否存在基因变异。
当待测DNA序列中发生突变时会导致某些限制性内切酶位点的改变，其特异的限制性酶切片段的状态在电泳迁移率上也会随之改变，借此可作出分析诊断。
b.DNA限制性片断长度多态性分析。
在人类基因组中，平均约200对碱基可发生一对变异（称为中性突变），中性突变导致个体间核苷酸序列的差异，称为DNA多态性。
不少DNA多态性发生在限制性内切酶识别位点上，酶解该DNA片段就会产生长度不同的片断，称为限制性片段长度多态性（RFLP）。
RFLR按孟德尔方式遗传，在某一特定家族中，如果某一致病基因与特异的多态性片断紧密连锁，就可用这一多态性片段为一种“遗传标志”，来判断家庭成员或胎儿是否为致病基因的携带者。
甲型血友病、囊性纤维病变和苯丙酮尿症等均可借助这一方法得到诊断。
c.等位基因特异寡核苷酸探针杂交法。
遗传疾病的遗传基础是基因序列中发生一种或多种突变。
根据已知基因突变位点的核苷酸序列，人工合成两种寡核苷酸探针：
一是相应于突变基因碱基序列的寡核苷酸；
二是相应于正常基因碱基序的寡核苷酸，用它们分别与受检者DNA进行分子杂交。
从而检测受检者基因是否发生突变，以及是否有新的突变类型。
②聚合酶链反应（PCR）
PCR技术采用特异的引物，能特异地扩增出目的DNA片段。
由于在基因顺序中突变区两侧的碱基序列和正常基因仍然相同。
因此。
根据待测基因两端的DNA顺序设计出一对引物，经PCR反应将目的基因片断扩增出来，即可进一步分析判断致病基因的存在与否，并了解其变异的形式。
相同长度的单链DNA基因碱基序列不同，甚至单个碱基不同，都可能形成不同的空间构象，从而在电泳时泳动速率不同。
PCR产物变性后，经聚丙烯酰胺凝胶电泳，正常基因和变异基因的迁移位置不同，借此可分析确定致病基因的存在，这就是PCR/单链构象多态性分析。
③基因测序:
分离出患者的有关基因，测定出碱基排列顺序，找出其变异所在，这是最为确切的基因诊断方法。
（3）基因诊断的应用
随着基因诊断方法学的不断改进更新，它已被广泛地应用于遗传病的诊断中。
如对有遗传病危险的胎儿在妊娠和产前诊断的，杜绝患儿出生。
基因诊断除用于细胞癌变机制的研究外，还可对肿瘤进行诊断、分类分型和愈后检测。
在感染性疾病的基因诊断中，不仅可以检出正在生长的病原体，也能检出潜伏的病原体，既能确定既往感染，也能确定现行感染。
对那些不容易外培养和不能在实验室安全培养（如立克次氏体）的病原体，也可用基因诊断进行检测。
在传染性流行病中，采用基因诊断分析同血清型中不同地域、不同年份病原体分离株的同源性和变异性，有助于研究病原体遗传变异趋势，指导暴发流行的预测。
基因诊断在判断个体对某种重大疾病的易感性方面也起着重要作用。
基因诊断在器官移植组织配型中的应用也日益受到重视。
基因诊断在法医学中应用主要针对人类DNA遗传差异进行个体识别和亲子鉴定。
13.基因治疗
（1）基因治疗的概念
基因治疗是用正常的基因整合入细胞，以校正和置换致病基因的一种治疗方法。
目前从广义上来讲，将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其体内发挥作用，以达到治疗疾病目的方法，也谓之基因治疗。
（2）基因治疗方法：
①基因矫正:
基因矫正指将致病基因的异常碱基进行纠正，而正常部分予以保留。
②基因置换:
基因置换就是用正常基因通过体内基因同源重组，原位替换病变细胞内的致病基因，使细胞内的DNA完全恢复正常状态。
③基因增补:
基因增补指将目的基因导入病变细胞或其他细胞，不去除异常基因，而是通过目的基因的非定点整合，使其表达产物补偿缺陷基因的功能或使原有的功能得到加强。
目前基因治疗多采用此种方式。
④基因失活:
早期一般是指反义核酸技术。
它是将特定的反义核酸，包括反义RNA，反义DNA和核酶导入细胞，在翻译和转录水平阻断某些基因的异常表达。
近年来又有反基因策略、肽核酸、基因去除和RNA干扰技术。
（3）基因治疗的基本程序
①治疗性基因的选择:
选择对疾病有治疗作用的特定目的基因是基因治疗的首要问题。
对于单基因缺陷的遗传病而言，其野生型基因即可被用于基因治疗，如选用腺苷脱氨酶（ADA
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