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遗传

IGCSE 生物 · 第 17 主题

训练
讲义 词汇表
17.1

染色体、基因与蛋白质

大纲
Core Supplement
1 State that chromosomes are made of DNA, which contains genetic information in the form of genes
2 Define a gene as a length of DNA that codes for a protein
3 Define an allele as an alternative form of a gene
4 Describe the inheritance of sex in humans with reference to X and Y chromosomes
5 State that the sequence of bases in a gene determines the sequence of amino acids used to make a specific protein (knowledge of the details of nucleotide structure is not required)
6 Explain that different sequences of amino acids give different shapes to protein molecules
7 Explain that DNA controls cell function by controlling the production of proteins, including enzymes, membrane carriers and receptors for neurotransmitters
8 Explain how a protein is made, limited to: • the gene coding for the protein remains in the nucleus • messenger RNA (mRNA) is a copy of a gene • mRNA molecules are made in the nucleus and move to the cytoplasm • the mRNA passes through ribosomes • the ribosome assembles amino acids into protein molecules • the specific sequence of amino acids is determined by the sequence of bases in the mRNA (knowledge of the details of transcription or translation is not required)
9 Explain that most body cells in an organism contain the same genes, but many genes in a particular cell are not expressed because the cell only makes the specific proteins it needs
10 Describe a haploid nucleus as a nucleus containing a single set of chromosomes
11 Describe a diploid nucleus as a nucleus containing two sets of chromosomes
12 State that in a diploid cell, there is a pair of each type of chromosome and in a human diploid cell there are 23 pairs

来源:剑桥国际大纲

DNA 双螺旋的一个模型
DNA 在它的双螺旋结构中携带遗传信息。

染色体(chromosomes)由 DNA 构成,它在叫基因(genes)的单元中携带遗传信息。

  • 一个基因是一段为一个蛋白质(protein)编码(codes)的 DNA。
  • 一个等位基因(allele)是一个基因的一个替代形式。例如,一个眼睛颜色的基因可能有一个棕色等位基因和一个蓝色等位基因。
一个放大:细胞核容纳染色体;一个染色体是一个 X 形,把一个基因作为一个彩色条带携带;染色体由 DNA 构成,一个双螺旋
一个染色体由 DNA 构成并携带基因;一个基因是 DNA 的一段

Sex chromosomes

性别通过性染色体(sex chromosomes)遗传。女性是 XX 而男性是 XY。一个卵总是携带一个 X;一个精子携带一个 X 或一个 Y,所以精子决定婴儿的性别。这给出女孩对男孩 1:1 的比例(ratio)。

一个性别的庞纳特方格:母亲的卵都携带 X,父亲的精子携带 X 或 Y;后代是 XX(女孩)或 XY(男孩),以 1 比 1 的比例
XX × XY 给出女孩对男孩 1:1 的比例;精子决定性别
词汇表 训练
英文 中文 拼音
chromosomes 染色体 rǎn sè tǐ
genes 基因 jī yīn
codes 编码 biān mǎ
allele 等位基因 děng wèi jī yīn
sex chromosomes 性染色体 xìng rǎn sè tǐ
ratio 比例 bǐ lì
17.1

DNA 如何调控细胞(拓展)

一个基因的碱基序列(base sequence)设定一个蛋白质中氨基酸(amino acids)的顺序。一个不同的氨基酸顺序把蛋白质折叠成一个不同的形状,而形状决定它的工作。所以 DNA 通过控制哪些蛋白质被制造来控制细胞——包括(enzymes)、膜载体和神经递质(neurotransmitters)的受体蛋白(receptor proteins)。

大多数体细胞容纳相同的基因,但每个细胞只表达(expresses,开启)它需要的基因,所以它只制造用于它自己工作的蛋白质。

词汇表 训练
英文 中文 拼音
proteins 蛋白质 dàn bái zhì
base sequence 碱基序列 jiǎn jī xù liè
amino acids 氨基酸 ān jī suān
enzymes méi
receptor proteins 受体蛋白 shòu tǐ dàn bái
neurotransmitters 神经递质 shén jīng dì zhì
expresses 表达 biǎo dá
17.1

合成蛋白质(拓展)

一个基因待在细胞核(nucleus)中,但蛋白质在细胞质(cytoplasm)中制造。它们之间的联系是信使(messenger)RNA(mRNA):

  1. mRNA 在细胞核中作为基因的一个副本被制造。
  2. mRNA 移出到细胞质并通过一个核糖体(ribosome)。
  3. 核糖体读 mRNA 的碱基(bases)并按匹配的顺序连接氨基酸以构建蛋白质。
蛋白质合成:在细胞核中,mRNA 复制一个基因并移到细胞质,那里一个核糖体读它并把氨基酸连接成一个蛋白质
mRNA 复制一个基因,然后一个核糖体读它以从氨基酸构建一个蛋白质
探索

From gene to protein

Step along the DNA template: each base pairs to an mRNA base, and every three bases (a codon) codes for one amino acid in the protein.

词汇表 训练
英文 中文 拼音
nucleus 细胞核 xì bāo hé
cytoplasm 细胞质 xì bāo zhì
messenger 信使 xìn shǐ
ribosome 核糖体 hé táng tǐ
bases 碱基 jiǎn jī
17.2 17.3

有丝分裂

大纲
Core Supplement
1 Describe mitosis as nuclear division giving rise to genetically identical cells (details of the stages of mitosis are not required)
2 State the role of mitosis in growth, repair of damaged tissues, replacement of cells and asexual reproduction
3 State that the exact replication of chromosomes occurs before mitosis
4 State that during mitosis, the copies of chromosomes separate, maintaining the chromosome number in each daughter cell
5 Describe stem cells as unspecialised cells that divide by mitosis to produce daughter cells that can become specialised for specific functions
Core Supplement
1 State that meiosis is involved in the production of gametes
2 Describe meiosis as a reduction division in which the chromosome number is halved from diploid to haploid resulting in genetically different cells (details of the stages of meiosis are not required)

来源:剑桥国际大纲

有丝分裂:一个细胞变成两个
一个人类核型:染色体成对排列
一个核型显示一个人类细胞中的全套染色体。

体细胞是二倍体(diploid,两套染色体;人类有 23 对)。配子是单倍体(haploid,一套)。细胞通过细胞核分裂(division)制造新细胞,有两种。

有丝分裂(mitosis):

  • 制造两个与亲代细胞遗传上相同的细胞。
  • 染色体在分裂之前被精确地复制(复制(replication)),所以每个子细胞(daughter cell)保留完整的染色体数目。
  • 它被用于生长、组织修复、替换旧细胞和无性生殖(asexual reproduction)。
  • 干细胞(stem cells)是通过有丝分裂分裂的未特化细胞;它们的子细胞随即能变得特化。

减数分裂(meiosis):

  • 制造配子(gametes)。
  • 它是一个减数分裂:染色体数目被减半,从二倍体到单倍体。
  • 它制造的细胞彼此遗传上不同
有丝分裂把一个细胞分成两个相同的二倍体细胞(用于生长和修复);减数分裂把一个细胞分成四个不同的单倍体配子,每个带一半的染色体
有丝分裂制造两个相同的二倍体细胞;减数分裂制造四个不同的单倍体配子
探索

Mitosis

Mitosis makes two genetically identical cells — for growth, repair and asexual reproduction.

词汇表 训练
英文 中文 拼音
division 分裂 fēn liè
diploid 二倍体 èr bèi tǐ
haploid 单倍体 dān bèi tǐ
mitosis 有丝分裂 yǒu sī fēn liè
replication 复制 fù zhì
daughter cell 子细胞 zi xì bāo
asexual reproduction 无性生殖 wú xìng shēng zhí
stem cells 干细胞 gàn xì bāo
meiosis 减数分裂 jiǎn shù fēn liè
gametes 配子 pèi zi
17.4

单基因遗传

大纲
Core Supplement
1 Describe inheritance as the transmission of genetic information from generation to generation
2 Describe genotype as the genetic make-up of an organism and in terms of the alleles present
3 Describe phenotype as the observable features of an organism
4 Describe homozygous as having two identical alleles of a particular gene
5 State that two identical homozygous individuals that breed together will be pure-breeding
6 Describe heterozygous as having two different alleles of a particular gene
7 State that a heterozygous individual will not be pure-breeding
8 Describe a dominant allele as an allele that is expressed if it is present in the genotype
9 Describe a recessive allele as an allele that is only expressed when there is no dominant allele of the gene present in the genotype
10 Interpret pedigree diagrams for the inheritance of a given characteristic
11 Use genetic diagrams to predict the results of monohybrid crosses and calculate phenotypic ratios, limited to 1:1 and 3:1 ratios 13 Explain how to use a test cross to identify an unknown genotype
12 Use Punnett squares in crosses which result in more than one genotype to work out and show the possible different genotypes
14 Describe codominance as a situation in which both alleles in heterozygous organisms contribute to the phenotype
15 Explain the inheritance of ABO blood groups: phenotypes are A, B, AB and O blood groups and alleles are $I^A$, $I^B$ and $I^o$
16 Describe a sex-linked characteristic as a feature in which the gene responsible is located on a sex chromosome and that this makes the characteristic more common in one sex than in the other
17 Describe red-green colour blindness as an example of sex linkage
18 Use genetic diagrams to predict the results of monohybrid crosses involving codominance or sex linkage and calculate phenotypic ratios

来源:剑桥国际大纲

遗传(inheritance)是遗传信息从一代到下一代的传递。学习这些词:

基因型到表现型:BB 和 Bb 给棕色眼睛;bb 给蓝色。B 是显性的,b 是隐性的
一个显性等位基因用一个副本就显示;一个隐性的需要两个
意义
基因型(genotype) 一个生物体拥有的等位基因(它的遗传构成)
表现型(phenotype) 你能观察到的特征
显性(dominant)等位基因 即使只有一个副本存在也在表现型中显示(写成一个大写字母,例如 B)
隐性(recessive)等位基因 只在没有显性等位基因存在时才显示(小写字母,例如 b)
纯合子(homozygous) 两个相同的等位基因(BB 或 bb);这些真实繁殖,或纯种(pure-breeding)
杂合子(heterozygous) 两个不同的等位基因(Bb);不是纯种繁殖
词汇表 训练
英文 中文 拼音
inheritance 遗传 yí chuán
genotype 基因型 jī yīn xíng
phenotype 表现型 biǎo xiàn xíng
dominant 显性 xiǎn xìng
recessive 隐性 yǐn xìng
homozygous 纯合子 chún hé zǐ
pure-breeding 纯种 chún zhǒng
heterozygous 杂合子 zá hé zǐ
17.4

单基因杂交

要预测一个涉及一个基因的杂交(cross)的后代,用一个遗传图或一个庞纳特方格(Punnett square):

  • 写每个亲代的基因型,然后配子(每个配子携带一个等位基因)。
  • 在一个网格中组合它们以找到可能的后代基因型和表现型。

两个杂合子亲代(Bb × Bb)给出显性对隐性 3:1 的比例。一个杂合子与一个纯合隐性杂交(Bb × bb)给出 1:1 的比例。你也可以读一个系谱图(pedigree diagram,一个家谱)以跟踪一个特征并算出基因型。

一个 Bb × Bb 的庞纳特方格:四个后代框是 BB、Bb、Bb 和 bb,给出三个带显性特征、一个带隐性特征——一个 3 比 1 的比例
一个 Bb × Bb 的庞纳特方格给出显性对隐性 3:1 的比例

(补充) 一个测交(test cross)找到一个未知的基因型:把未知的与一个纯合隐性杂交。若任何后代显示隐性特征,未知的一定曾是杂合子。

例题。 棕色眼睛(B)对蓝色眼睛(b)是显性。一对棕眼父母生了一个蓝眼孩子。写出父母的基因型,以及他们下一个孩子是蓝眼的概率。从孩子入手:蓝色是隐性,所以孩子必定是 bb,他从父母各得到一个 b。所以父母各自都带有一个 b。但父母都表现为棕眼,所以各自还必定带有一个 B:父母都是 Bb。Bb × Bb 的庞纳特方格给出 BB、Bb、Bb 和 bb,所以孩子是蓝眼的概率是 1/4(25%)。永远从隐性个体倒推 - 隐性表现型能精确锁定基因型,其余的都能顺着推出来。25% 对每一个孩子单独成立:前三个是棕眼,并不会让第四个变成蓝眼。

探索

Predicting a genetic cross

A Punnett square shows the possible combinations of alleles offspring can inherit from two parents.

探索

A monohybrid cross

Set each parent's genotype and read the offspring. Two heterozygotes (Aa × Aa) give a 3 : 1 ratio.

词汇表 训练
英文 中文 拼音
cross 杂交 zá jiāo
Punnett square 庞纳特方格 páng nà tè fāng gé
pedigree diagram 系谱图 xì pǔ tú
test cross 测交 cè jiāo
17.4

共显性与血型(拓展)

共显性(codominance)中,一个杂合子生物体中的两个等位基因都在表现型中显示。

ABO 血型(blood groups)是一个例子。等位基因是 $I^A$$I^B$$I^o$。等位基因 $I^A$$I^B$ 是共显性的,而 $I^o$ 是隐性的:

  • $I^A I^A$$I^A I^o$ → A 型
  • $I^B I^B$$I^B I^o$ → B 型
  • $I^A I^B$ → AB 型(两个等位基因都显示)
  • $I^o I^o$ → O 型
探索

Codominance cross

When both alleles show in the phenotype (codominance), the heterozygote shows BOTH features — work it out with a Punnett square.

词汇表 训练
英文 中文 拼音
codominance 共显性 gòng xiǎn xìng
blood groups 血型 xuè xíng
17.4

伴性遗传(拓展)

一个伴性遗传(sex-linked)特征由一个性染色体(通常是 X)上的一个基因控制。因为男性只有一个 X 染色体,它上面的一个隐性等位基因总是在男性中显示,所以这个特征在男性中比在女性中更常见。

红绿色盲(red-green colour blindness)是一个例子:隐性等位基因在 X 染色体上,所以它在男孩中比在女孩中常见得多。

词汇表 训练
英文 中文 拼音
sex-linked 伴性遗传 bàn xìng yí chuán
colour blindness 色盲 sè máng
17.4

考试技巧

  • 基因 = 一段为一个蛋白质编码的 DNA。等位基因 = 一个基因的一个形式。
  • 基因型 = 存在的等位基因;表现型 = 你看到的。纯合子 = 两个相同;杂合子 = 两个不同。
  • 显性用一个副本就显示;隐性需要两个副本。
  • 学习画一个庞纳特方格。Bb × Bb → 3:1;Bb × bb → 1:1。
  • (补充)共显性:两个等位基因都显示(血型 AB)。伴性遗传:X 上的一个基因,在男孩中更常见(色盲)。

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