【正文】 《遺傳學》第三版朱軍主編課后習題答案第二章 遺傳的細胞學基礎（練習）一、解釋下列名詞:染色體 染色單體 著絲點 細胞周期 同源染色體 異源染色體 無絲分裂 有絲分裂 單倍體 聯(lián)會 胚乳直感 果實直感二、植物的10個花粉母細胞可以形成：多少花粉粒?多少精核?多少管核?又10個卵母細胞可以形成：多少胚囊?多少卵細胞?多少極核?多少助細胞?多少反足細胞? 三、玉米體細胞里有10對染色體，寫出下列各組織的細胞中染色體數(shù)目。四、假定一個雜種細胞里含有3對染色體，其中A、B、C來自父本、A’、B’、C’來自母本。通過減數(shù)分裂能形成幾種配子？寫出各種配子的染色體組成。五、有絲分裂和減數(shù)分裂在遺傳學上各有什么意義？六、有絲分裂和減數(shù)分裂有什么不同?用圖解表示并加以說明。第二章 遺傳的細胞學基礎（參考答案）一、解釋下列名詞: 染色體：細胞分裂時出現(xiàn)的，易被堿性染料染色的絲狀或棒狀小體，由核酸和蛋白質組成，是生物遺傳物質的主要載體，各種生物的染色體有一定數(shù)目、形態(tài)和大小。染色單體：染色體通過復制形成，由同一著絲粒連接在一起的兩條遺傳內容完全一樣的子染色體。著絲點：即著絲粒。染色體的特定部位，細胞分裂時出現(xiàn)的紡錘絲所附著的位置，此部位不染色。細胞周期：一次細胞分裂結束后到下一次細胞分裂結束所經歷的過程稱為細胞周期(cell cycle)。同源染色體：體細胞中形態(tài)結構相同、遺傳功能相似的一對染色體稱為同源染色體(homologous chromosome)。兩條同源染色體分別來自生物雙親，在減數(shù)分裂時，兩兩配對的染色體，形狀、大小和結構都相同。異源染色體：形態(tài)結構上有所不同的染色體間互稱為非同源染色體，在減數(shù)分裂時，一般不能兩兩配對，形狀、大小和結構都不相同。無絲分裂：又稱直接分裂，是一種無紡錘絲參與的細胞分裂方式。有絲分裂：又稱體細胞分裂。整個細胞分裂包含兩個緊密相連的過程，先是細胞核分裂，后是細胞質分裂，核分裂過程分為四個時期；前期、中期、后期、末期。最后形成的兩個子細胞在染色體數(shù)目和性質上與母細胞相同。單倍體：指具有配子染色體數(shù)(n)的個體。聯(lián)會：減數(shù)分裂中同源染色體的配對。聯(lián)會復合體——減數(shù)分裂偶線期和粗線期在配對的兩個同源染色體之間形成的結構，包括兩個側體和一個中體。 胚乳直感：又稱花粉直感。在3n胚乳的性狀上由于精核的影響而直接表現(xiàn)父本的某些性狀。果實直感：種皮或果皮組織在發(fā)育過程中由于花粉影響而表現(xiàn)父本的某些性狀二、可以形成：40個花粉粒，80個精核，40個管核；10個卵母細胞可以形成：10個胚囊，10個卵細胞，20個極核，20個助細胞，30個反足細胞。三、(1)葉(2)根 (3)胚乳 (4)胚囊母細胞 (5)胚(6)卵細胞 (7)反足細胞 (8)花藥壁(9)花粉管核(1)葉：20條；(2)根：20條； (3)胚乳：30條； (4)胚囊母細胞：20條； (5)胚：20條；(6)卵細胞：10條； (7)反足細胞：10條； (8)花藥壁：20條；(9)花粉管核：10條四、如果形成的是雌配子，那么只形成一種配子ABC或A’B’C’或 A’ BC或A B’C’ 或 A B’ C 或A’ B C’ 或AB C’ 或 A’B’ C ；如果形成的是雄配子，那么可以形成兩種配子ABC和A’B’C’或A B’ C 和A’ B C’ 或 A’ BC和A B’C’ 或AB C’ 或和A’B’ C 。五、（1）保證了親代與子代之間染色體數(shù)目的恒定性。l 雙親性母細胞(2n)經過減數(shù)分裂產生性細胞(n)，實現(xiàn)了染色體數(shù)目的減半；l 雌雄性細胞融合產生的合子(及其所發(fā)育形成的后代個體)就具有該物種固有的染色體數(shù)目(2n)，保持了物種的相對穩(wěn)定。子代的性狀遺傳和發(fā)育得以正常進行。（2）為生物的變異提供了重要的物質基礎。l 減數(shù)分裂中期 I，二價體的兩個成員的排列方向是隨機的，所以后期 I 分別來自雙親的兩條同源染色體隨機分向兩極，因而所產生的性細胞就可能會有2n種非同源染色體的組合形式(染色體重組，rebination of chromosome)。l 另一方面，非姊妹染色單體間的交叉導致同源染色體間的片段交換(exchange of segment)，使子細胞的遺傳組成更加多樣化，為生物變異提供更為重要的物質基礎(染色體片斷重組，rebination of segment)。同時這也是連鎖遺傳規(guī)律及基因連鎖分析的基礎。六、1．減數(shù)分裂前期有同源染色體配對（聯(lián)會）；2．減數(shù)分裂遺傳物質交換（非姐妹染色單體片段交換）；3．減數(shù)分裂中期后染色體獨立分離，而有絲分裂則著絲點裂開后均衡分向兩極；4．減數(shù)分裂完成后染色體數(shù)減半；5．分裂中期著絲點在赤道板上的排列有差異： 減數(shù)分裂中同源染色體的著絲點分別排列于赤道板兩側，而有絲分裂時則整齊地排列在赤道板上。第三章 遺傳物質的分子基礎（練習）一、 解釋下列名詞：半保留復制 岡崎片段 轉錄 翻譯 小核RNA 不均一RNA 遺傳密碼 簡并 多聚合糖體 中心法則二、 如何證明DNA是生物的主要遺傳物質？三、 簡述DNA的雙螺旋結構，有何特點？四、 比較A－DNA， B－DNA和Z－DNA的主要異同。五、 染色質的基本結構是什么?現(xiàn)有的假說是怎樣解釋染色質螺旋化為染色體的?六、 原核生物DNA聚合酶有哪幾種？各有何特點？七、 真核生物與原核生物DNA合成過程有何不同？八、 簡述原核生物RNA的轉錄過程。九、 真核生物與原核生物相比，其轉錄過程有何特點？十、 簡述原核生物蛋白質合成的過程。第三章 遺傳物質的分子基礎（參考答案）1．解釋下列名詞半保留復制：以DNA兩條鏈分別作模板，以堿基互補的方式，合成兩條新的DNA雙鏈，互相盤旋在一起，恢復了DNA的雙分子鏈結構。這樣，隨著DNA分子雙螺旋的完全拆開，就逐漸形成了兩個新的DNA分子，與原來的完全一樣。DNA的這種復制方式稱為半保留復制(semiconservative replication)，因為通過復制所形成的新的DNA分子，保留原來親本DNA雙鏈分子的一條單鏈。DNA在活體內的半保留復制性質，已為1958年以來的大量試驗所證實。DNA的這種復制方式對保持生物遺傳的穩(wěn)定具有非常重要的作用。岡崎片段：DNA的復制只能從5’向3’方向延伸，5’向3’方向延伸的鏈稱作前導鏈(leading strand)，它是連續(xù)合成的。而另一條先沿5’－3’方向合成一些片段，然后再由連接酶將其連起來的鏈，稱為后隨鏈(lagging strand)，其合成是不連續(xù)的。這種不連續(xù)合成是由岡崎等人首先發(fā)現(xiàn)的，所以現(xiàn)在將后隨鏈上合成的DNA不連續(xù)單鏈小片段稱為岡崎片段(Okazaki fragment)。轉錄：以DNA的一條鏈為模板，在RNA聚合酶的作用下，以堿基互補的方式，以U代替T，合成mRNA，在細胞核內將DNA的遺傳信息轉錄到RNA上。翻譯：以mRNA為模板，在多種酶和核糖體的參與下，在細胞質內合成蛋白質的多肽鏈。小核RNA：真核生物轉錄后加工過程中RNA剪接體(spliceosome)的主要成份。 不均一RNA：在真核生物中，轉錄形成的RNA中，含由大量非編碼序列，大約只有25％RNA經加工成為mRNA，最后翻譯為蛋白質。因為這種未經加工的前體mRNA(premRNA)在分子大小上差別很大，所以通常稱為不均一核RNA(heterogeneous nuclear RNA，hnRNA)。 遺傳密碼：DNA鏈上編碼氨基酸的三個核苷酸稱之為遺傳密碼。 簡并：一個氨基酸由一個以上的三聯(lián)體密碼所決定的現(xiàn)象，稱為簡并(degeneracy)。多聚合糖體：在氨基酸多肽鏈的延伸合成過程中，當mRNA上蛋白質合成的起始位置移出核糖體后，另一個核糖體可以識別起始位點，并與其結合，然后進行第二條多肽鏈的合成。此過程可以多次重復，因此一條mRNA分子可以同時結合多個核糖體，形成一串核糖體，稱為多聚核糖體(polyribosome 或者polysome)。 中心法則：遺傳信息從DNA→mRNA→蛋白質的轉錄和翻譯的過程，以及遺傳信息從DNA→DNA的復制過程，這就是分子生物學的中心法則(central dogma)。由此可見，中心法則所闡述的是基因的兩個基本屬性：復制與表達。2．證明DNA是生物的主要遺傳物質，可設計兩種實驗進行直接證明DNA是生物的主要遺傳物質：（1）肺炎雙球菌定向轉化試驗： 有毒SⅢ型(65℃殺死)→小鼠成活→無細菌 無毒RⅡ型→小鼠成活→重現(xiàn)RⅡ型 有毒SⅢ型→小鼠死亡→重現(xiàn)SⅢ型 RⅡ型+有毒SⅢ型（65℃) →小鼠→死亡→重現(xiàn)SⅢ型將III S型細菌的DNA提取物與II R型細菌混合在一起，在離體培養(yǎng)的條件下，也成功地使少數(shù)II R型細菌定向轉化為III S型細菌。該提取物不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶的影響，而只能為DNA酶所破壞。所以可確認導致轉化的物質是DNA。（2）噬菌體的侵染與繁殖試驗T2噬菌體的DNA在大腸桿菌內，不僅能夠利用大腸桿菌合成DNA的材料來復制自己的DNA，而且能夠利用大腸肝菌合成蛋白質的材料，來合成其蛋白質外殼和尾部，因而形成完整的新生的噬菌體。32P和35S分別標記T2噬菌體的DNA與蛋白質。因為P是DNA的組分，但不見于蛋白質；而S是蛋白質的組分，但不見于DNA。然后用標記的T2噬菌體(32P或35S)分別感染大腸桿菌，經10分鐘后，用攪拌器甩掉附著于細胞外面的噬菌體外殼。發(fā)現(xiàn)在第一種情況下，基本上全部放射活性見于細菌內而不被甩掉并可傳遞給子代。在第二種情況下，放射性活性大部分見于被甩掉的外殼中，細菌內只有較低的放射性活性，且不能傳遞給子代。3．(1)兩條多核苷酸鏈以右手螺旋的形式，彼此以一定的空間距離，平行地環(huán)繞于同一軸上，很象一個扭曲起來的梯子。(2)兩條多核苷酸鏈走向為反向平行(antiparallel)。即一條鏈磷酸二脂鍵為5’－3’方向，而另一條為3’－5’方向，二者剛好相反。亦即一條鏈對另一條鏈是顛倒過來的，這稱為反向平行。(3)每條長鏈的內側是扁平的盤狀堿基，堿基一方面與脫氧核糖相聯(lián)系，另一方面通過氫鍵(hydrogen bond)與它互補的堿基相聯(lián)系，相互層疊宛如一級一級的梯子橫檔。互補堿基對A與T之間形成兩對氫鍵，而C與G之間形成三對氫鍵。(4)每個螺旋為34197。()長，剛好含有10個堿基對，其直徑約為20197。(5)在雙螺旋分子的表面大溝(major groove)和小溝(minor groove)交替出現(xiàn)。4．一般將瓦特森和克里克提出的雙螺旋構型稱這B－DNA。B－DNA是DNA在生理狀態(tài)下的構型。生活細胞中極大多數(shù)DNA以B－DNA形式存在。但當外界環(huán)境條件發(fā)生變化時，DNA的構型也會發(fā)生變化。實際上在生活細胞內，B－DNA一螺圈也并不是正好10個核苷酸對。當DNA在高鹽濃度下時，則以A－DNA形式存在。A－DNA是DNA的脫水構型，它也是右手螺旋，但每螺圈含有11個核苷酸對。A－DNA比較短和密，其平均直徑為23197。大溝深而窄，小溝寬而淺。在活體內DNA并不以A構型存在，但細胞內DNA－RNA或RNA－RNA雙螺旋結構，卻與A－DNA非常相似?，F(xiàn)在還發(fā)現(xiàn)，某些DNA序列可以以左手螺旋的形式存在，稱為Z－DNA。當某些DNA序列富含G－C，并且在嘌呤和嘧啶交替出現(xiàn)時，可形成Z－DNA。Z－DNA除左手螺旋外，其每個螺圈含有12個堿基對。分子直徑為18197。，并只有一個深溝?，F(xiàn)在還不知道，Z－DNA在體內是否存在。8400倍(800010000)5．5001000倍長度壓縮寬度增加5倍染色體231。232。超螺線體第四級40倍13倍超螺線體231。232。螺線體第三級6倍3倍螺線體231。232。核小體第二級7倍5倍核小體231。232。DNA+組蛋白第一級6．原核生物DNA聚合酶有一些共同的特性：只有5’－3’聚合酶的功能，而沒有3’－5’聚合酶功能， DNA鏈的延伸只能從5’向3’端進行。它們都沒有直接起始合成DNA的能力，只能在引物存在下進行鏈的延伸，因此，DNA的合成必須有引物引導才能進行。都有核酸外切酶的功能，可對合成過程中發(fā)生的錯識進行校正，從而保證DNA復制的高度準確性。7．（1）原核生物DNA的復制是單起點的，而真核生物染色體的復制則為多起點的；（2）真核生物DNA合成所需的RNA引物及后隨鏈上合成的“岡崎片段”的長度比原核生物要短：在原核生物中引物的長度約為10－60個核苷酸，“岡崎片段”的長度為1000－2000個核苷酸；而在真核生物中引物的長度只有10個核苷酸，而“岡崎片段”的長度約為原核生物的十分之一，只有100－150 核苷酸。（3）有二種不同的DNA聚合酶分別控制前導鏈和后隨鏈的合成。在原核生物中有DNA聚合酶I、II和III等三種聚合酶，并由聚合酶III同時控制二條鏈的合成。而在真核生物中共有α、β、γ、δ和ε等五種DNA聚合酶。聚合酶α和δ是DNA合成的主要酶，由聚合酶α控制不連續(xù)的后隨鏈的合成，而聚合酶δ則控制前導鏈的合成，所以其二條鏈的合成是在二種不同的DNA聚合酶的控制下完成。聚合酶 β可能與DNA修復有關，而γ則是線粒體中發(fā)現(xiàn)的唯一一種DNA聚合酶。（4）染色體端體的復制：原核生物的染色體大多數(shù)為環(huán)狀，而真核生染色體為線狀。8．(一)、RNA聚合酶組裝與啟動子的識別結合 催化轉錄的RNA聚合酶是一種由多個蛋白亞基組成的復合酶。如大腸桿菌的RNA聚合酶有五個亞基組成，其分子量為480,000道爾頓，含有α、β、β’和δ等四種不同的多肽，其中α為二個分子。所以其全酶(holoenzyme)的組成是α2ββ’δ。α亞基與RNA聚合酶的四聚體核心(α2 ββ’)的形成有關。 β亞基含有核苷三磷酸的結合位點；β’亞基含有與DNA模板的結合位點；而Sigma(δ)因子只與R