生物複習講義第八章遺傳 ( 一 ) 性狀 基因 染色體 : A 性狀 : 生物的 特徵 稱為性狀 ; 性狀經由親代傳給子代的現象稱為 遺傳 B 基因 : (1) 基因為控制性狀的 遺傳 物質小單位, 由一段 DNA ( 去氧核醣核酸 ) 組成 (2) DNA 是控制生物遺傳的基本物質, 位於 染色體 上, 每一條染色體上都有許多不同的 基因, 分別控制不同的 性狀 (3) 控制一種性狀的基因是 成對 的, 分別位於一對 同源 染色體相對位置上 (4) 同源染色體 : 細胞內 大小 相同 兩兩 成對 的染色體, 稱為同源染色體 ( 二 ) 生殖與遺傳 : A 有性生殖 : (1) 進行有性生殖時, 生殖細胞會進行 減數 分裂, 形成 配子 (2) 此時成對的 同源 染色體分離, 各對基因也隨著染色體而分離, 因此精子和卵各有成對基因的其中一個 (3) 當 精子 與 卵子 結合, 親代的基因便經由精子與卵的染色體而遺傳給後代 1
B 無性生殖 : 以 細胞 分裂為基礎, 基因完全傳給後代, 親代與後代是完全一樣的 ( 三 ) 遺傳法則 : 探討 顯性 和 隱性 的規律性 A 提出者 : 奧地利神父孟德爾從事豌豆雜交實驗, 以數學方法分析, 歸納提出遺傳法則, 被尊為 遺傳學 之父 B 選擇遺傳材料的原則 : (1) 生活史 ( 週期 ) 短 (2) 容易培養 (3) 容易雜交 ( 容易控制交配對象 ) (4) 性狀明顯, 並且容易觀察 (5) 豌豆和果蠅, 都是良好的遺傳實驗材料 實驗品豌豆果蠅 生活史 播種至可觀察性狀之開花結果約需 3 個月 2 卵發育至可觀察性狀之成蟲約需 10~12 天 培養容易栽種 以培養基提供生長, 所需空間小 易於雜交 性狀明顯 自花授粉的植物 高莖 v.s. 矮莖紫花 v.s. 白花 C 遺傳法則內容 : (1) 顯隱律 : 控制性狀的基因, 有顯性 ( 英文字母大寫 ) 及隱性 ( 英文字母小寫 ) ( 甲 ) 2 個基因都是顯性 (TT), 表現出顯性的性狀 ( 乙 ) 2 個基因都是隱性 (TT), 表現出隱性的性狀 ( 丙 ) 1 個顯性基因和一個隱性基因 (Tt), 表現出顯性的性狀 (2) 獨立分配律 : 親代行減數分裂產生配子時, 成對的同源染色體分離進入配子, 所以控制性狀的成對基因, 會各自分離進入配子, 故配子只含每一對控制基因的一個 雌果蠅一生只交配一次, 可收集味性成熟之 處女蠅 備用 紅眼 v.s. 白眼長翅 v.s. 短翅
D 豌豆雜交試驗 : 親代純種豌豆 : 高莖 ( TT ) 矮莖 ( tt ) 第一子代 : 全部是 高 莖 ( Tt ) 第一子代雜交 : 高 莖 ( Tt ) 高 莖 ( Tt ) 第二子代 : 基因型比為 TT:Tt:tt = 1:2:1 表現型比為 高莖 : 矮莖 =3:1 註 :TT Tt 皆為高莖 ;tt 為矮莖 E 控制性狀的基因, 有 顯性 與 隱性, 分別用英文字母的大寫及小寫來代表 F 基因決定性狀 : (1) 只要有一個 顯 性基因, 個體外表即為顯性性狀 (2) 二個基因都是顯性, 則性狀為 顯性, 如 TT 為 高莖 碗豆 (3) 二個基因都是隱性, 則性狀為 隱性, 如 tt 為 矮莖 碗豆 (4) 二個基因中, 一個顯性, 一個隱性, 則性狀為 顯性, 如 Tt 為 高莖 碗豆 親代基因型 子代基因型 子代外表型 AA AA AA AA AA AA 顯性 : 全部隱性 : 無 AA Aa AA AA Aa Aa 顯性 : 全部隱性 : 無 AA aa Aa Aa Aa Aa 顯性 : 全部隱性 : 無 Aa Aa AA Aa Aa aa 顯性 :3/4 隱性 :1/4 Aa aa Aa Aa aa aa 顯性 :1/2 隱性 :1/2 3
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( 四 ) 人類性狀的遺傳可以區分為兩大類 : A 單對基因遺傳 : 是指某一性狀的表現, 是由一對基因所決定 耳垂 捲舌 美人尖 紅綠色盲 血友病等屬於單對基因遺傳 B 多對基因遺傳 : 指某一性狀的表現, 是由二對或二對以上的基因所決定 人的 身高 體重 皮膚 膚色 的深淺屬於多對基因遺傳 C 人類的 ABO 血型是比較特別的單對基因遺傳 ; 因為控制血型的基因有三種 : I A I B i, 其中 I A I B 對 i 為 顯 性 D 性狀有 四 種 : (1) A 血型: 基因為 I A I A I A i (2) B 血型: 基因為 I B I B I B i (3) AB 血型: 基因為 I A I B (4) O 血型: 基因為 ii ( 五 ) 雙生 A 同卵雙生 : (1) 一個卵和一個精子結合成受精卵, 經細胞分裂成為兩個細胞時, 完全分離為兩個基因完成相同的兩個子代 (2) 若細胞分裂時, 兩個子代尚有部分相連, 即成為 連體嬰 (3) 同卵雙生的兩個子代, 性別必定 相同 B 異卵雙生 : (1) 母體一次排出 2 個卵, 分別與兩個精子結合成受精卵, 形成 2 個獨立個體的子代 (2) 母體的 2 個卵細胞, 染色體上的基因不一定相同, 因此子代的模樣差異較大 (3) 異卵雙生的子代性別可能相同, 可能不同 C 多胞胎 : 若母體一次排出三個以上的卵, 分別與不同的精子結合成受精卵, 即可能形成多個基因不相同的子代 ( 六 ) 人類性別的遺傳 : A 由人類的精子有一種是 22+X, 而另一種精子則是 22+Y B 卵只有 22+X 一種 C 當卵和 22+X 的精子結合, 會生下 女孩 ; 而和 22+Y 的精子結合, 會生下 男孩 D 男性染色體可表示成 44+XY, 女性染色體可表示成 44+XX 父精子有 2 種母 22+X 22+Y 22+X 44+XX 44+XY 卵有 1 種 22+X 44+XX 44+XY 胎兒的性別女孩男孩 5
E 每一個胎兒出生時, 是男是女的機會各佔 1/2 ( 七 ) 人類性狀的遺傳可以區分為兩大類 : A 單對基因遺傳 : 是指某一性狀的表現, 是由一對基因所決定 耳垂 捲舌 美人尖 紅綠色盲 血友病等屬於單對基因遺傳 B 多對基因遺傳 : 指某一性狀的表現, 是由二對或二對以上的基因所決定 人的 身高 體重 皮膚 膚色 的深淺屬於多對基因遺傳 C 人類的 ABO 血型是比較特別的單對基因遺傳 ; 因為控制血型的基因有三種 : I A I B i, 其中 I A I B 對 i 為 顯 性 D 性狀有 四 種 : (1) A 血型: 基因為 I A I A I A i (2) B 血型: 基因為 I B I B I B i (3) AB 血型: 基因為 I A I B (4) O 血型: 基因為 ii ( 八 ) 雙生 A 同卵雙生 : (4) 一個卵和一個精子結合成受精卵, 經細胞分裂成為兩個細胞時, 完全分離為兩個基因完成相同的兩個子代 (5) 若細胞分裂時, 兩個子代尚有部分相連, 即成為 連體嬰 (6) 同卵雙生的兩個子代, 性別必定 相同 B 異卵雙生 : (4) 母體一次排出 2 個卵, 分別與兩個精子結合成受精卵, 形成 2 個獨立個體的子代 (5) 母體的 2 個卵細胞, 染色體上的基因不一定相同, 因此子代的模樣差異較大 (6) 異卵雙生的子代性別可能相同, 可能不同 C 多胞胎 : 若母體一次排出三個以上的卵, 分別與不同的精子結合成受精卵, 即可能形成多個基因不相同的子代 6
( 九 ) 人類性別的遺傳 : A 由人類的精子有一種是 22+X, 而另一種精子則是 22+Y B 卵只有 22+X 一種 C 當卵和 22+X 的精子結合, 會生下 女孩 ; 而和 22+Y 的精子結合, 會生下 男孩 D 男性染色體可表示成 44+XY, 女性染色體可表示成 44+XX 父精子有 2 種母 22+X 22+Y 22+X 44+XX 44+XY 卵有 1 種 22+X 44+XX 44+XY 胎兒的性別女孩男孩 E 每一個胎兒出生時, 是男是女的機會各佔 1/2 ( 十 ) 突變 A 突變的意義 : (1) 基因的 不變性 對遺傳而言是重要的, 但遺傳物質也不是永遠一成不變 (2) 若遺傳物質產生變異而影響到生物的遺傳 性狀, 這樣的變異稱為突變 (3) 任何基因都可能發生突變, 但它並不經常發生 B 突變的因素 : (1) 突變的產生有兩個途徑 : 自然突變 和 人為誘變 (2) 自然突變 : 自然產生的基因變異 ; 發生機率較 低, 約十萬分之ㄧ (3) 人為誘變 : 物理 因素, 如 X 射線 輻射 線和 紫外 線; 化學 因素如硝酸鉀 亞硝酸鹽 福馬林 染料 色素 漂白劑等化學藥劑, 導致生物體發生基因的突變, 一般而言發生機率較高 C 突變特點 : (1) 人為誘變率一般都比自然突變率高 (2) 大多對個體本身或後代有 害, 但極少數有 利, 可作為品種 改良, 或有助於物種的 演化 (3) 若長期曝露在這些會導致基因產生突變的物理 化學因素之下, 通常會引發突變而產生癌症 7
( 十一 ) 遺傳諮詢與生物技術 : A 遺傳諮詢 : (1) 色盲 血友病 白化症 地中海型貧血症 和 鐮刀型貧血症 等都是遺傳性疾病 (2) 如何避免遺傳性疾病的基因引進家族, 是 遺傳諮詢 最主要的主題 例如 : 法律規定表兄妹不能結婚, 便是避免 隱性 遺傳疾病在子代發生 (3) 各大醫院均設有 遺傳諮詢 門診及 優生保健 門診 ( 十二 ) 生物技術 : A 生物科技的範圍 (1) 運用 基因 知識及進步的生物 操作 技術, 進行農作物的 育種 和生物藥物的生產 ( 激素 疫苗 ) DNA 鑑定 (2) 花卉的組織培養 細胞融合 遺傳工程 複製牛羊 基因治療等, 都是生物科技範疇 (3) 組織培養 : 利用植物的分生組織來培養出一完整植株 例如 : 人參 蘭花等 將別種植物抽出基因, 植入原種的番茄基因中, 使番茄的果肉 堅硬, 適合搬運不受損, 以提高價格 利用基因改造 品種, 例如將抑制 咖啡因 合成的基因植入茶樹或咖啡樹中, 以產生 無咖啡因 的作物 (4) 細胞融合 : 將兩種不同特性的細胞融合, 可用於癌症治療 純化生技產品 (5) 遺傳工程 : 利用 DNA 重組技術製造出不同的蛋白質 例如 : 胰島素 疫苗等 農業上, 可將抗蟲基因殖入植物細胞內, 以減少農藥的噴灑 畜牧業上, 可利用基因轉殖的方法, 使牛羊生長快速, 提高乳汁品質及產量等 8
(6) 複製生物 : 利用生物的體細胞, 複製出一個完整生物個體 例如 :1996 年複製羊桃莉 (7) 基因治療 : 拿一段外來的 DNA 植入有基因缺陷或突變的病患細胞體, 使之恢復正常的治療方法 有些 免疫 缺損的人, 將 造血 細胞內缺損的基因改成正常基因, 就可以治療 將人體基因植入 細菌 內, 利用細菌培養人體所需的物質, 如 胰島素 的製造, 多種人畜疫苗的製造 本世紀初跨國科學家已將人體 23 對染色體上大部分的基因 序列 解出, 台灣榮總和陽明大學組成的 榮陽團隊 參與第四號染色體的 基因定序 工程 B 複製生物之優缺點 : (1) 複製的生物個體, 能完全表現原有生物的特性, 在農 漁 畜牧作物的優良品種維持上有很大的幫助 (2) 在醫學上也可用來提供器官移植所需 (3) 複製和其他生物技術一樣, 存在著許多的隱憂, 這是在發展生物技術的同時, 必須深思的問題 9