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侯建林的生物教学博客

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【转载】“遗传与进化”模块中的几个核心概念解读  

2013-10-10 10:14:16|  分类: 经典转载 |  标签: |举报 |字号 订阅

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蔡利鹏 (湖北宜昌市一中443000

    生物概念是生物学的基础,也是中学生物教学的重点、难点。概念是发展变化的,准确、全面、深刻地掌握生物学概念的内涵和外延是学好生物学知识的基础,也是学生具有生物科学素养的基本要求和标志。学生在学习“遗传与进化”模块中相关概念时存在着诸多问题,本文就该模块几个核心概念进行解读,仅供参考。 

1  杂交

     “遗传与进化”模块所涉及的杂交是狭义的杂交,即基因型不同的个体相互交配。广义的杂交还包括细胞水平和分子水平的杂交。植物体细胞杂交是细胞水平上的杂交,指用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培育成新的植物体的过程。由来源不同的两个脱氧核糖核酸单链或核糖核酸单链结合成双链分子的过程则为分子杂交。

2  性状分离

性状分离是由“分离 ”延伸出来的概念。在杂种后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象叫性状分离。如“在一对相对性状的遗传实验中,杂种显性个体自交产生显性和隐性的后代”就是典型的性状分离。然而性状分离并不单指此种情况,如杂合体测交,子代也会发生性状分离,且分离比为11;细胞质遗传同样存在性状分离,只是没有一定的性状分离比。

3  同源染色体

同源染色体的概念是在讲述减数分裂过程时提出的,主要针对正常二倍体生物同一细胞内的所有染色体来定义的,它包含三个要点:①一条来自父方,一条来自母方;②形态、大小一般相同(XY染色体例外);③在减数分裂中能配对。判断是不是同源染色体关键是看在减数分裂中能否配对。实际上,同源染色体的概念对多倍体生物同样适用,同源染色体就是一个同源组(即来自同一物种)内的全部染色体。多倍体体细胞的每个同源组中有多条同源染色体,如香蕉是天然的同源三倍体,其每个同源组有三条同源染色体;普通小麦(AABBDD)是异源六倍体,其每个ABD染色体组都含有7条同源染色体,三个组之间则是异源染色体。

4  基因、遗传信息、遗传效应与遗传密码

这一组概念都是针对遗传物质而言的。基因是有遗传效应的DNARNA片段,也是控制生物性状的结构和功能单位。遗传效应是遗传物质对性状形成所起的作用,即通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状,遗传效应受遗传信息决定。遗传信息是遗传物质结构组成中所蕴含的特定信息,是对遗传物质中核苷酸的排列顺序的抽象描述,遗传信息沿着“中心法则”而流动。遗传密码即密码子是信使RNA上决定氨基酸的三联体核苷酸。

5  等位基因

控制相对性状的基因,叫等位基因。很多人误认为“只有同源染色体相同位置上控制相对性状的基因如Dd才是等位基因”。事实上,同一基因的不同形式都可以相互称为等位基因。也就是说,两条姐妹染色单体相同位置上经突变而来的一对不同基因如Dd是等位基因,控制ABO血型的基因IAIBi互为等位基因。但是,控制相同性状的基因DD即使位于同源染色体相同位置也不是等位基因。

6  纯合体与杂合体

纯合体与杂合体的定义是针对二倍体生物而言的,由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体为纯合体,其体细胞中含有成对相同的基因,只产生一种类型的配子,自交后代在遗传上是稳定的,不发生性状分离;由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体为杂合体,其体细胞中含有成对不同的基因,产生多种类型的配子,自交后代在遗传上是不稳定的,会发生性状分离。对于多倍体生物,判断是纯合体还是杂合体的关键是看其基因组成中是否具有等位基因,若基因组成中没有等位基因则一般认为是纯合体,如基因型为aaaa的四倍体;若基因组成中有等位基因则一般认为是杂合体,如基因型为AAaa的四倍体。另外,像基因型为XaY的个体,因Y染色体上没有X染色体上对应的等位基因可以认为是纯合体

7  基因突变与基因重组

基因突变又叫点突变,是基因内部结构突然发生碱基对的增添、缺失或改变,导致基因由一种存在状态变成另一种存在状态。“突然发生”表明任何基因任何时间都有可能发生突变,只是在DNA分子结构相对不稳定时(即复制时)最容易发生。模块中定义的基因重组包括减数第一次分裂四分体期的交换重组和减数第一次分裂后期非等位基因的自由组合,其仅局限于真核生物核基因有性生殖过程中的重组。实质上,基因重组是相对基因连锁而言的,任何造成基因型变化的基因交流过程都是基因重组。也就是说,只要有DNA就可以发生基因重组。像基因工程,细菌的转化、接合及转导,温和噬菌体的整合和转座子的转座等都属于基因重组。

8  伴性遗传、交叉遗传与隔代遗传

伴性遗传是性染色体上的基因所控制的性状在遗传过程中表现出的与性别相关联的现象。对常见的XY型性别决定的生物而言,既有伴X染色体遗传,又有伴Y染色体遗传。交叉遗传又称绞花遗传,是伴X染色体遗传中基因传递呈现的性别交叉现象,即亲本雄/雌性个体X染色体上的基因传递给子一代雌/雄性个体,再传递给子二代的雄/雌性个体……如红绿色盲中,男性红绿色盲基因只能从母亲那里传来,且只能传给他的女儿,再通过他的女儿传给他的外孙……隔代遗传是某些性状隔了若干代后重新出现的现象,如一般情况下,白化病家族并不是每一代都出现患者,往往是隔了两代或三代甚至更多代才重新出现患者。

9  二倍体、多倍体与单倍体

二倍体、多倍体与单倍体的本质区别在于个体来源不同。若个体来源于受精卵,体细胞中含有几个染色体组就叫几倍体。其中,体细胞中含有两个染色体组的个体为二倍体,自然界中大多数生物是二倍体;体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体为多倍体,它是经自然或人为的特殊条件诱导而产生的若个体来源于配子,无论体细胞中含有多少个染色体组都是单倍体。配子可以经正常减数分裂产生,如蜜蜂的孤雌生殖、花药离体培养得到单倍体;也可以经拟减数分裂(相当于有丝分裂)产生,如一些低等植物的配子体和一些膜翅目昆虫的雄体。其中,二倍体生物的单倍体仅含一个染色体组,又称一倍体。

10       种群与物种

种群属于生态学范畴的概念,指在一定时空中同种个体的组合。模块中强调种群中的个体不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传递给后代是依据某些生态学家的观点对自然种群而言的。实际上,种群的概念可以从抽象上、也可以从具体意义上去运用。当具体指某种群时,其空间上和时间上的界限,多少随科研工作的需要而划分。例如大至全世界的鹤类种群,小到池塘中的鲫鱼种群。实验室饲养的一群同种动物,称为实验种群。物种属于分类学范畴的概念,指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的生物类群。种的本质在于生殖隔离,种内不同个体在形态、生理、生态上存在一定的差异,但在遗传上相对稳定,不存在生殖隔离。一个物种,由于地理隔离,可以形成多个种群。因此,一般认为种群是物种在自然界存在的基本单位。

[主要参考文献]

[1]人民教育出版社等.普通高中课程标准实验教科书(生物2)[M. 人民教育出版社,2007. [2]杨业华等.普通遗传学[M. 高等教育出版社,2000.

[3]杨业华等.分子遗传学[M. 高等教育出版社,2001.

[4]刘祖洞.遗传学[M.高等教育出版社,1991.

[5]尚玉昌等.普通生态学[M. 北京大学出版社,2002.

[6]吴相钰等.陈阅增普通生物学(2)M. 高等教育出版社,2005.

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