書名：遺傳學(xué)（第3版）
作者：朱軍?編
出版社：中國農(nóng)業(yè)出版社
第一章 緒論
1.解釋下列名詞：遺傳學(xué)、遺傳、變異。
答：遺傳學(xué)：是研究生物遺傳和變異的科學(xué)，是生物學(xué)中一門十分重要的理論科學(xué)，直接探索生命起源和進(jìn)化的機(jī)理。同時它又是一門緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際的基礎(chǔ)科學(xué)，是指導(dǎo)植物、動物和微生物育種工作的理論基礎(chǔ)；并與醫(yī)學(xué)和人民保健等方面有著密切的關(guān)系。
遺傳：是指親代與子代相似的現(xiàn)象。如種瓜得瓜、種豆得豆。
變異：是指親代與子代之間、子代個體之間存在著不同程度差異的現(xiàn)象。如高稈植物品種可能產(chǎn)生矮桿植株：一卵雙生的兄弟也不可能完全一模一樣。
2.簡述遺傳學(xué)研究的對象和研究的任務(wù)。
答：遺傳學(xué)研究的對象主要是微生物、植物、動物和人類等，是研究它們的遺傳和變異。
遺傳學(xué)研究的任務(wù)是闡明生物遺傳變異的現(xiàn)象及表現(xiàn)的規(guī)律；深入探索遺傳和變異的原因及物質(zhì)基礎(chǔ)，揭示其內(nèi)在規(guī)律；從而進(jìn)一步指導(dǎo)動物、植物和微生物的育種實踐，提高醫(yī)學(xué)水平，保障人民身體健康。
3.為什么說遺傳、變異和選擇是生物進(jìn)化和新品種選育的三大因素？
答：生物的遺傳是相對的、保守的，而變異是絕對的、發(fā)展的。沒有遺傳，不可能保持性狀和物種的相對穩(wěn)定性；沒有變異就不會產(chǎn)生新的性狀，也不可能有物種的進(jìn)化和新品種的選育。遺傳和變異這對矛盾不斷地運動，經(jīng)過自然選擇，才形成形形色色的物種。同時經(jīng)過人工選擇，才育成適合人類需要的不同品種。因此，遺傳、變異和選擇是生物進(jìn)化和新品種選育的三大因素。
4. 為什么研究生物的遺傳和變異必須聯(lián)系環(huán)境？?
答：因為任何生物都必須從環(huán)境中攝取營養(yǎng)，通過新陳代謝進(jìn)行生長、發(fā)育和繁殖，從而表現(xiàn)出性狀的遺傳和變異。生物與環(huán)境的統(tǒng)一，是生物科學(xué)中公認(rèn)的基本原則。所以，研究生物的遺傳和變異，必須密切聯(lián)系其所處的環(huán)境。
5.遺傳學(xué)建立和開始發(fā)展始于哪一年，是如何建立？
答：孟德爾在前人植物雜交試驗的基礎(chǔ)上，于1856~1864年從事豌豆雜交試驗，通過細(xì)致的后代記載和統(tǒng)計分析，在1866年發(fā)表了"植物雜交試驗"論文。文中首次提出分離和獨立分配兩個遺傳基本規(guī)律，認(rèn)為性狀傳遞是受細(xì)胞里的遺傳因子控制的，這一重要理論直到1900年狄·弗里斯、柴馬克、柯倫斯三人同時發(fā)現(xiàn)后才受到重視。因此，1900年孟德爾遺傳規(guī)律的重新發(fā)現(xiàn)，被公認(rèn)為是遺傳學(xué)建立和開始發(fā)展的一年。1906年是貝特生首先提出了遺傳學(xué)作為一個學(xué)科的名稱。
6.為什么遺傳學(xué)能如此迅速地發(fā)展？
答：遺傳學(xué)100余年的發(fā)展歷史，已從孟德爾、摩爾根時代的細(xì)胞學(xué)水平，深入發(fā)展到現(xiàn)代的分子水平。其迅速發(fā)展的原因是因為遺傳學(xué)與許多學(xué)科相互結(jié)合和滲透，促進(jìn)了一些邊緣科學(xué)的形成；另外也由于遺傳學(xué)廣泛應(yīng)用了近代化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)的新成就、新技術(shù)和新儀器設(shè)備，因而能由表及里、由簡單到復(fù)雜、由宏觀到微觀，逐步深入地研究遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。因此，遺傳學(xué)是上一世紀(jì)生物科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展最快的學(xué)科之一，遺傳學(xué)不僅逐步從個體向細(xì)胞、細(xì)胞核、染色體和基因?qū)哟伟l(fā)展，而且橫向地向生物學(xué)各個分支學(xué)科滲透，形成了許多分支學(xué)科和交叉學(xué)科，正在為人類的未來展示出無限美好的前景。
7.簡述遺傳學(xué)對于生物科學(xué)、生產(chǎn)實踐的指導(dǎo)作用。
答：在生物科學(xué)、生產(chǎn)實踐上，為了提高工作的預(yù)見性，有效地控制有機(jī)體的遺傳和變異，加速育種進(jìn)程，開展動植物品種選育和良種繁育工作，都需在遺傳學(xué)的理論指導(dǎo)下進(jìn)行。例如我國首先育成的水稻矮桿優(yōu)良品種在生產(chǎn)上大面積推廣，獲得了顯著的增產(chǎn)。又例如，國外在墨西哥育成矮桿、高產(chǎn)、抗病的小麥品種；在菲律賓育成的抗倒伏、高產(chǎn)，抗病的水稻品種的推廣，使一些國家的糧食產(chǎn)量有所增加，引起了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展顯著的變化。醫(yī)學(xué)水平的提高也與遺傳學(xué)的發(fā)展有著密切關(guān)系
目前生命科學(xué)發(fā)展迅猛，人類和水稻等基因圖譜相繼問世，隨著新技術(shù)、新方法的不斷出現(xiàn)，遺傳學(xué)的研究范疇更是大幅度拓寬，研究內(nèi)容不斷地深化。國際上將在生物信息學(xué)、功能基因組和功能蛋白質(zhì)組等研究領(lǐng)域繼續(xù)展開激烈競爭，遺傳學(xué)作為生物科學(xué)的一門基礎(chǔ)學(xué)科越來越顯示出其重要性。
1.解釋下列名詞:原核細(xì)胞、真核細(xì)胞、染色體、染色單體、著絲點、細(xì)胞周期、同源染色體、異源染色體、無絲分裂、有絲分裂、單倍體、二倍體、聯(lián)會、胚乳直感、果實直感。
答：原核細(xì)胞：一般較小，約為1~10mm。細(xì)胞壁是由蛋白聚糖（原核生物所特有的化學(xué)物質(zhì)）構(gòu)成，起保護(hù)作用。細(xì)胞壁內(nèi)為細(xì)胞膜。內(nèi)為DNA、RNA、蛋白質(zhì)及其它小分子物質(zhì)構(gòu)成的細(xì)胞質(zhì)。細(xì)胞器只有核糖體，而且沒有分隔，是個有機(jī)體的整體；也沒有任何內(nèi)部支持結(jié)構(gòu)，主要靠其堅韌的外壁，來維持其形狀。其DNA存在的區(qū)域稱擬核，但其外面并無外膜包裹。各種細(xì)菌、藍(lán)藻等低等生物由原核細(xì)胞構(gòu)成，統(tǒng)稱為原核生物。
真核細(xì)胞：比原核細(xì)胞大，其結(jié)構(gòu)和功能也比原核細(xì)胞復(fù)雜。真核細(xì)胞含有核物質(zhì)和核結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)集聚的主要場所，對控制細(xì)胞發(fā)育和性狀遺傳起主導(dǎo)作用。另外真核細(xì)胞還含有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等各種膜包被的細(xì)胞器。真核細(xì)胞都由細(xì)胞膜與外界隔離，細(xì)胞內(nèi)有起支持作用的細(xì)胞骨架。
染色體：含有許多基因的自主復(fù)制核酸分子。細(xì)菌的全部基因包容在一個雙股環(huán)形DNA構(gòu)成的染色體內(nèi)。真核生物染色體是與組蛋白結(jié)合在一起的線狀DNA雙價體；整個基因組分散為一定數(shù)目的染色體，每個染色體都有特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，染色體的數(shù)目是物種的一個特征。
染色單體：由染色體復(fù)制后并彼此靠在一起，由一個著絲點連接在一起的姐妹染色體。
著絲點：在細(xì)胞分裂時染色體被紡錘絲所附著的位置。一般每個染色體只有一個著絲點，少數(shù)物種中染色體有多個著絲點，著絲點在染色體的位置決定了染色體的形態(tài)。
細(xì)胞周期：包括細(xì)胞有絲分裂過程和兩次分裂之間的間期。其中有絲分裂過程分為：
（1）DNA合成前期（G1期）；（2）DNA合成期（S期）；（3）DNA合成后期（G2期）；（4）有絲分裂期（M期）。
同源染色體：生物體中，形態(tài)和結(jié)構(gòu)相同的一對染色體。
異源染色體：生物體中，形態(tài)和結(jié)構(gòu)不相同的各對染色體互稱為異源染色體。
無絲分裂：也稱直接分裂，只是細(xì)胞核拉長，縊裂成兩部分，接著細(xì)胞質(zhì)也分裂，從而成為兩個細(xì)胞，整個分裂過程看不到紡錘絲的出現(xiàn)。
有絲分裂：包含兩個緊密相連的過程：核分裂和質(zhì)分裂。即細(xì)胞分裂為二，各含有一個核。分裂過程包括四個時期：前期、中期、后期、末期。在分裂過程中經(jīng)過染色體有規(guī)律的和準(zhǔn)確的分裂，而且在分裂中有紡錘絲的出現(xiàn)，故稱有絲分裂?！ ?/span>單倍體：具有一組基本染色體數(shù)的細(xì)胞或者個體。
二倍體：具有兩組基本染色體數(shù)的細(xì)胞或者個體。
聯(lián)會：減數(shù)分裂中，同源染色體的配對過程。
胚乳直感：植物經(jīng)過了雙受精，胚乳細(xì)胞是3n，其中2n來自極核，n來自精核，如果在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，這種現(xiàn)象稱為胚乳直感。
果實直感：植物的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，稱為果實直感。
2.細(xì)胞的膜體系包括哪些膜結(jié)構(gòu)？細(xì)胞質(zhì)里包括哪些主要的細(xì)胞器？各有什么特點？
答：細(xì)胞的膜體系包括膜結(jié)構(gòu)有：細(xì)胞膜、線粒體、質(zhì)體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡、核膜。
細(xì)胞質(zhì)里主要細(xì)胞器有：線粒體、葉綠體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、中心體。
4.植物的10個花粉母細(xì)胞可以形成：多少花粉粒？ 多少精核？ 多少管核？ 又10個卵母細(xì)胞可以形成：多少胚囊？多少卵細(xì)胞？多少極核？多少助細(xì)胞？多少反足細(xì)胞？
答：植物的10個花粉母細(xì)胞可以形成：花粉粒：10×4=40個；精核：40×2=80個；管核：40×1=40個。
10個卵母細(xì)胞可以形成：胚囊：10×1=10個；卵細(xì)胞：10×1=10個；極核：10×2=20個；
助細(xì)胞：10×2=20個；反足細(xì)胞：10×3=30個。
5.植物的雙受精是怎樣的？用圖表示。
答：植物被子特有的一種受精現(xiàn)象。當(dāng)花粉傳送到雌雄柱頭上，長出花粉管，伸入胚囊，一旦接觸助細(xì)胞即破裂，助細(xì)胞也同時破壞。兩個精核與花粉管的內(nèi)含物一同進(jìn)入胚囊，這時1個精核（n）與卵細(xì)胞（n）受精結(jié)合為合子（2n），將來發(fā)育成胚。同時另1精核（n）與兩個極核（n＋n）受精結(jié)合為胚乳核（3 n），將來發(fā)育成胚乳。這一過程就稱為雙受精。
6.玉米體細(xì)胞里有10對染色體，寫出下面各組織的細(xì)胞中染色體數(shù)目。
答：⑴. 葉 ：2n=20（10對） ⑵. 根：2n=20（10對）
⑶. 胚乳：3n=30 ?、? 胚囊母細(xì)胞：2n=20（10對）
⑸. 胚：2n=20（10對） ?、? 卵細(xì)胞 ：n=10
⑺. 反足細(xì)胞n=10 ⑻. 花藥壁 ：2n=20（10對）
⑼. 花粉管核（營養(yǎng)核）：n=10
7.假定一個雜種細(xì)胞里有3對染色體，其中A、B、C來表示父本、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織。
答：能形成2n=23=8種配子： ABC ABC' AB'C A'BC A'B'C A'BC' AB'C' A'B'C'
8.有絲分裂和減數(shù)分裂有什么不同？用圖表示并加以說明。
答：有絲分裂只有一次分裂。先是細(xì)胞核分裂，后是細(xì)胞質(zhì)分裂，細(xì)胞分裂為二，各含有一個核。稱為體細(xì)胞分裂。
減數(shù)分裂包括兩次分裂，第一次分裂染色體減半，第二次染色體等數(shù)分裂。細(xì)胞在減數(shù)分裂時核內(nèi)，染色體嚴(yán)格按照一定的規(guī)律變化，最后分裂成為 4個子細(xì)胞，發(fā)育成雌性細(xì)胞或者雄性細(xì)胞，各具有半數(shù)的染色體。也稱為性細(xì)胞分裂。
減數(shù)分裂偶線期同源染色體聯(lián)合稱二價體。粗線期時非姐妹染色體間出現(xiàn)交換，遺傳物質(zhì)進(jìn)行重組。雙線期時各個聯(lián)會了的二價體因非姐妹染色體相互排斥發(fā)生交叉互換因而發(fā)生變異。有絲分裂則都沒有。
減數(shù)分裂的中期I 各個同源染色體著絲點分散在赤道板的兩側(cè)，并且每個同源染色體的著絲點朝向哪一板時隨機(jī)的，而有絲分裂中期每個染色體的著絲點整齊地排列在各個分裂細(xì)胞的赤道板上，著絲點開始分裂。
細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂，形成四個子細(xì)胞，，染色體數(shù)目成半，而有絲分裂形成二個子細(xì)胞，染色體數(shù)目相等。
9.有絲分裂和減數(shù)分裂意義在遺傳學(xué)上各有什么意義在遺傳學(xué)上？
答：有絲分裂在遺傳學(xué)上的意義：多細(xì)胞生物的生長主要是通過細(xì)胞數(shù)目的增加和細(xì)胞體積的增大而實現(xiàn)的，所以通常把有絲分裂稱為體細(xì)胞分裂，這一分裂方式在遺傳學(xué)上具有重要意義。首先是核內(nèi)每個染色體準(zhǔn)確地復(fù)制分裂為二，為形成兩個在遺傳組成上與母細(xì)胞完全一樣的子細(xì)胞提供了基礎(chǔ)。其次是復(fù)制后的各對染色體有規(guī)則而均勻地分配到兩個子細(xì)胞中去，使兩個細(xì)胞與母細(xì)胞具有同樣質(zhì)量和數(shù)量的染色體。對細(xì)胞質(zhì)來說，在有絲分裂過程中雖然線粒體、葉綠體等細(xì)胞器也能復(fù)制、增殖數(shù)量。但是它們原先在細(xì)胞質(zhì)中分布是不恒定的，因而在細(xì)胞分裂時它們是隨機(jī)而不均等地分配到兩個細(xì)胞中去。由此可見，任何由線粒體、葉綠體等細(xì)胞器所決定的遺傳表現(xiàn)，是不可能與染色體所決定的遺傳表現(xiàn)具有同樣的規(guī)律性。這種均等方式的有絲分裂既維持了個體的正常生長和發(fā)育，也保證了物種的連續(xù)性和穩(wěn)定性。植物采用無性繁殖所獲得的后代能保持其母本的遺傳性狀，就在于它們是通過有絲分裂而產(chǎn)生的。
減數(shù)分裂在遺傳學(xué)上的意義：在生物的生活周期中，減數(shù)分裂是配子形成過程中的必要階段。這一分裂方式包括兩次分裂，其中第二次分裂與一般有絲分裂基本相似；主要是第一次分裂是減數(shù)的，與有絲分裂相比具有明顯的區(qū)別，這在遺傳學(xué)上具有重要的意義。首先，減數(shù)分裂時核內(nèi)染色體嚴(yán)格按照一定規(guī)律變化，最后經(jīng)過兩次連續(xù)的分裂形成四個子細(xì)胞，發(fā)育為雌雄性細(xì)胞，但遺傳物質(zhì)只進(jìn)行了一次復(fù)制，因此，各雌雄性細(xì)胞只具有半數(shù)的染色體（n）。這樣雌雄性細(xì)胞受精結(jié)合為合子，又恢復(fù)為全數(shù)的染色體（2n），從而保證了親代與子代之間染色體數(shù)目的恒定性，為后代的正常發(fā)育和性狀遺傳提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；同時保證了物種相對的穩(wěn)定性。其次，各對同源染色體在減數(shù)分裂中期I排列在赤道板上，然后分別向兩極拉開，各對染色體中的兩個成員在后期I分向兩極時是隨機(jī)的，即一對染色體的分離與任何另一對染色體的分離不發(fā)生關(guān)聯(lián)，各個非同源染色體之間均可能自由組合在一個子細(xì)胞里。n對染色體，就可能有2n種自由組合方式。例如，水稻n=12，其非同源染色體分離時的可能組合數(shù)既為212 =4096。這說明各個細(xì)胞之間在染色體上將可能出現(xiàn)多種多樣的組合。不僅如此，同源染色體的非姐妹染色單體之間的片段還可能出現(xiàn)各種方式的交換，這就更增加了這種差異的復(fù)雜性。因而為生物的變異提供的重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于生物的適應(yīng)及進(jìn)化，并為人工選擇提供了豐富的材料。
10.何謂無融合生殖？它包含有哪幾種類型？
答：無融合生殖是指雌雄配子不發(fā)生核融合的一種無性生殖方式，被認(rèn)為是有性生殖的一種特殊方式或變態(tài)。
它有以下幾種類型：
⑴. 營養(yǎng)的無融合生殖；
⑵. 無融合結(jié)子：包括 ①. 單倍配子體無融合生殖；②. 二倍配子體無融合生殖；③. 不定胚；
⑶. 單性結(jié)實。
11.以紅色面包霉為例說明低等植物真菌的生活周期，它與高等植物的生活周期有何異同？
答：紅色面包霉的單倍體世代（n=7）是多細(xì)胞的菌絲體和分生孢子。由分生孢子發(fā)芽形成為新的菌絲，屬于其無性世代。一般情況下，它就是這樣循環(huán)地進(jìn)行無性繁殖。但是，有時也會產(chǎn)生兩種不同生理類型的菌絲，一般分別假定為正（+）和（-）兩種結(jié)合型，它們將類似于雌雄性別，通過融合和異型核的接合而形成二倍體的合子（2n=14），屬于其有性世代。合子本身是短暫的二倍體世代。紅色面包霉的有性過程也可以通過另一種方式來實現(xiàn)。因為其"+"和"-"兩種接合型的菌絲都可以產(chǎn)生原子囊果和分生孢子。如果說原子囊果相當(dāng)于高等植物的卵細(xì)胞，則分生孢子相當(dāng)于精細(xì)胞。這樣當(dāng)"+"接合型（n）與"-"接合型（n）融合和受精后，便可形成二倍體的合子（2n）。無論上述的那一種方式，在子囊果里子囊的菌絲細(xì)胞中合子形成以后，可立即進(jìn)行兩次減數(shù)分裂（一次DNA復(fù)制和二次核分裂），產(chǎn)生出四個單倍體的核，這時稱為四個孢子。四個孢子中每個核進(jìn)行一次有絲分裂，最后形成為8個子囊孢子，這樣子囊里的8個孢子有4 個為"+"接合型，另有4個為"-"接合型，二者總是成1：1的比例分離。
低等植物和高等植物的一個完整的生活周期，都是交替進(jìn)行著無性世代和有性世代。它們都具有自己的單倍體世代和二倍體世代，只是低等植物的世代的周期較短（它的有性世代可短到10天），并且能在簡單的化學(xué)培養(yǎng)基上生長。而高等植物的生活周期較長，配子體世代孢子體世代較長，繁殖的方式和過程都是高等植物比低等植物復(fù)雜得多。
12.高等植物與高等動物的生活周期有什么主要差異？用圖說明。
答：高等動、植物生活周期的主要差異：動物通常是從二倍體的性原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂即直接形成精子和卵細(xì)胞，其單倍體的配子時間很短；有性過程是精子和卵細(xì)胞融合成受精卵，再由受精卵分化發(fā)育成胚胎，直至成熟個體。而植物從二倍體的性原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂后先產(chǎn)生為單倍體的雄配子體和雌配子體，再進(jìn)行一系列的有絲分裂，然后再形成為精子和卵細(xì)胞；有性過程是經(jīng)雙受精，精子與卵細(xì)胞結(jié)合進(jìn)一步發(fā)育分化成胚，而另一精子與兩個極核結(jié)合，發(fā)育成胚乳，胚乳在胚或種子生長發(fā)育過程起到很重要作用。具體差異見下圖：
