朱军遗传学（第三版）习题答案第一章 绪 论
1．答：遗传学：是研究生物遗传和变异的科学，是生物学中一门十分重要的理论科学，直接探索生命起源和进化的机理。同时它又是一门紧密联系生产实际的基础科学，是指导植物、动物和微生物育种工作的理论基础；并与医学和人民保健等方面有着密切的关系。
遗传：是指亲代与子代相似的现象。如种瓜得瓜、种豆得豆。
变异：是指亲代与子代之间、子代个体之间存在着不同程度差异的现象。如高秆植物品种可能产生矮杆植株：一卵双生的兄弟也不可能完全一模一样。
2．答：遗传学研究的对象主要是微生物、植物、动物和人类等，是研究它们的遗传和变异。
遗传学研究的任务是阐明生物遗传变异的现象及表现的规律；深入探索遗传和变异的原因及物质基础，揭示其内在规律；从而进一步指导动物、植物和微生物的育种实践，提高医学水平，保障人民身体健康。
3．答：生物的遗传是相对的、保守的，而变异是绝对的、发展的。没有遗传，不可能保持性状和物种的相对稳定性；没有变异就不会产生新的性状，也不可能有物种的进化和新品种的选育。遗传和变异这对矛盾不断地运动，经过自然选择，才形成形形色色的物种。同时经过人工选择，才育成适合人类需要的不同品种。因此，遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。
4． 答：因为任何生物都必须从环境中摄取营养，通过新陈代谢进行生长、发育和繁殖，从而表现出性状的遗传和变异。生物与环境的统一，是生物科学中公认的基本原则。所以，研究生物的遗传和变异，必须密切联系其所处的环境。
5．答：孟德尔在前人植物杂交试验的基础上，于1856~1864年从事豌豆杂交试验，通过细致的后代记载和统计分析，在1866年发表了\植物杂交试验\论文。文中首次提出分离和独立分配两个遗传基本规律，认为性状传递是受细胞里的遗传因子控制的，这一重要理论直到1900年狄〃弗里斯、柴马克、柯伦斯三人同时发现后才受到重视。因此，1900年孟德尔遗传规律的重新发现，被公认为是遗传学建立和开始发展的一年。1906年是贝特生首先提出了遗传学作为一个学科的名称。
6．答：遗传学100余年的发展历史，已从孟德尔、摩尔根时代的细胞学水平，深入发展到现代的分子水平。其迅速发展的原因是因为遗传学与许多学科相互结合和渗透，促进了一些边缘科学的形成；另外也由于遗传学广泛应用了近代化学、物理学、数学的新成就、新技术和新仪器设备，因而能由表及里、由简单到复杂、由宏观到微观，逐步深入地研究遗传物质的结构和功能。因此，遗传学是上一世纪生物科学领域中发展最快的学科之一，遗传学不仅逐步从个体向细胞、细胞核、染色体和基因层次发展，而且横向地向生物学各个分支学科渗透，形成了许多分支学科和交叉学科，正在为人类的未来展示出无限美好的前景。
7.答：在生物科学、生产实践上，为了提高工作的预见性，有效地控制有机体的遗传和变异，加速育种进程，开展动植物品种选育和良种繁育工作，都需在遗传学的理论指导下进行。例如我国首先育成的水稻矮杆优良品种在生产上大面积推广，获得了显著的增产。又例如，国外在墨西哥育成矮杆、高产、抗病的小麦品种；在菲律宾育成的抗倒伏、高产，抗病的水稻品种的推广，使一些国家的粮食产量有所增加，引起了农业生产发展显著的变化。医学水平的提高也与遗传学的发展有着密切关系。
目前生命科学发展迅猛，人类和水稻等基因图谱相继问世，随着新技术、新方法的不断出现，遗传学的研究范畴更是大幅度拓宽，研究内容不断地深化。国际上将在生物信息学、功能基因组和功能蛋白质组等研究领域继续展开激烈竞争，遗传学作为生物科学的一门基础学科越来越显示出其重要性。 第二章 遗传的细胞学基础
1．答：原核细胞：一般较小，约为1~10mm。细胞壁是由蛋白聚糖（原核生物所特有的化学物质）构成，起保护作用。细胞壁内为细胞膜。内为DNA、RNA、蛋白质及其它小分子物质构成的细胞质。细胞器只有核糖体，而且没有分隔，是个有机体的整体；也没有任何内部支持结构，主要靠其坚韧的外壁，来维持其形状。其DNA存在的区域称拟核，但其外面并无外膜包裹。各种细菌、蓝藻等低等生物由原核细胞构成，统称为原核生物。
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真核细胞：比原核细胞大，其结构和功能也比原核细胞复杂。真核细胞含有核物质和核结构，细胞核是遗传物质集聚的主要场所，对控制细胞发育和性状遗传起主导作用。另外真核细胞还含有线粒体、叶绿体、内质网等各种膜包被的细胞器。真核细胞都由细胞膜与外界隔离，细胞内有起支持作用的细胞骨架。
染色体：含有许多基因的自主复制核酸分子。细菌的全部基因包容在一个双股环形DNA构成的染色体内。真核生物染色体是与组蛋白结合在一起的线状DNA双价体；整个基因组分散为一定数目的染色体，每个染色体都有特定的形态结构，染色体的数目是物种的一个特征。
染色单体：由染色体复制后并彼此靠在一起，由一个着丝点连接在一起的姐妹染色体。
着丝点：在细胞分裂时染色体被纺锤丝所附着的位臵。一般每个染色体只有一个着丝点，少数物种中染色体有多个着丝点，着丝点在染色体的位臵决定了染色体的形态。
细胞周期：包括细胞有丝分裂过程和两次分裂之间的间期。其中有丝分裂过程分为： （1）DNA合成前期（G1期）；（2）DNA合成期（S期）；（3）DNA合成后期（G2期）；（4）有丝分裂期（M期）。
同源染色体：生物体中，形态和结构相同的一对染色体。
异源染色体：生物体中，形态和结构不相同的各对染色体互称为异源染色体。
无丝分裂：也称直接分裂，只是细胞核拉长，缢裂成两部分，接着细胞质也分裂，从而成为两个细胞，整个分裂过程看不到纺锤丝的出现。在细胞分裂的整个过程中，不象有丝分裂那样经过染色体有规律和准确的分裂。 有丝分裂：包含两个紧密相连的过程：核分裂和质分裂。即细胞分裂为二，各含有一个核。分裂过程包括四个时期：前期、中期、后期、末期。在分裂过程中经过染色体有规律的和准确的分裂，而且在分裂中有纺锤丝的出现，故称有丝分裂。
单倍体：具有一组基本染色体数的细胞或者个体。 二倍体：具有两组基本染色体数的细胞或者个体。联会：减数分裂中，同源染色体的配对过程。
胚乳直感：植物经过了双受精，胚乳细胞是3n，其中2n来自极核，n来自精核，如果在3n胚乳的性状上由于精核的影响而直接表现父本的某些性状，这种现象称为胚乳直感。
果实直感：植物的种皮或果皮组织在发育过程中由于花粉影响而表现父本的某些性状，称为果实直感。 2．答：细胞的膜体系包括膜结构有：细胞膜、线粒体、质体、内质网、高尔基体、液泡、核膜。
细胞质里主要细胞器有：线粒体、叶绿体、核糖体、内质网、中心体。 各细胞器特点如下：
线粒体：在光学显微镜下，呈很小的线条状、棒状、或球状；其体积大小不等，一般直径为0.5~1.0mm，长度为1~3 mm。线粒体是由内外两层膜组成，膜的主要成份是磷脂类。外膜光滑，内膜向内回旋折叠，形成许多横隔。线粒体含有多种氧化酶，能进行氧化磷酸化，可传递和贮存所产生的能量，成为细胞里氧化作用和呼吸作用的中心，是细胞的动力工厂。线粒体含有DNA、RNA和核糖体，具有独立合成蛋白质的能力。线粒体含有DNA，有独立的遗传体系。但试验证明，线粒体的DNA与其同一细胞的核内DNA的碱基成分有所不同，是两个不同的遗传体系。线粒体具有分裂增殖的能力，线粒体具有自行加倍和突变的能力。
叶绿体：是绿色植物细胞中所特有的一种细胞器。叶绿体的形状有盘状、球状、棒状核泡状等。其大小、形状和分布因植物和细胞类型不同而变化很大。高等植物一般呈扁平的盘状，长度约为5~10 mm。细胞内叶绿体的数目在同种植物中是相对稳定的。叶绿体也有双层膜，内含叶绿素的基粒由内膜的折叠所包被。叶绿体能利用光能和CO2合成碳水化合物。叶绿体含有DNA、RNA及核糖体等，能够合成蛋白质并且能够分裂增殖，还可以发生白化突变。这些特征都表明叶绿体具有特定的遗传功能，是遗传物质的载体之一。
核糖体：核糖体是直径为20mm的微小细胞器，其外面无膜包被，在细胞质中数量很多。它是细胞质中一个极为重要的成分，在整个细胞重量上占有很大的比例。核糖体是由大约40%的蛋白质和60%的RNA所组成，其中RNA主要是核糖体核糖核酸（rRNA），故亦称为核糖蛋白体。核糖体可以游离在细胞质中或核里，也可附着在内质网上。已知核糖体是合成蛋白质的主要场所。
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内质网：内质网是在真核细胞质中广泛分布的膜相结构。从切面看，它们好象布满在细胞质里的管道，把质膜和核膜连成一个完整膜体系，为细胞空间提供了支架作用，内质网是单层膜结构。它在形态上是多型的，不仅有管状，也有一些呈囊腔状或小泡状，在内质网外面附有核糖体的，称为粗糙内质网或称颗粒内质网，是蛋白质合成的主要场所，并通过内质网将合成的蛋白质运送到细胞的其它部位。不附着核糖体的，称为平滑内质网，它可能与某些激素合成有关。
中心体：中心体是动物和某些蕨类及裸子植物细胞特有的细胞器。其含有一对由微管蛋白组成的结构复杂的中心粒。它与细胞的有丝分裂和减数分裂过程中纺锤丝的形成有关。
3．答：一般染色体的外部形态包括：着丝粒、染色体两个臂、主溢痕、次溢痕、随体。 一般染色体的类型有：V型、L型、棒型、颗粒型。
4．答：植物的10个花粉母细胞可以形成： 花粉粒：10×4=40个；精核：40×2=80个；管核：40×1=40个。 10个卵母细胞可以形成： 胚囊：10×1=10个；卵细胞：10×1=10个；极核：10×2=20个；助细胞：10×2=20个；反足细胞：10×3=30个。
5．答：植物被子特有的一种受精现象。当花粉传送到雌雄柱头上，长出花粉管，伸入胚囊，一旦接触助细胞即破裂，助细胞也同时破坏。两个精核与花粉管的内含物一同进入胚囊，这时1个精核（n）与卵细胞（n）受精结合为合子（2n），将来发育成胚。同时另1精核（n）与两个极核（n+n）受精结合为胚乳核（3 n），将来发育成胚乳。这一过程就称为双受精。图示略。
6．答：（1）叶：2n=20（10对） （2）根：2n=20（10对）（3）胚乳：3n=30 （4）胚囊母细胞：2n=20（10对）
（5）胚：2n=20（10对） （6）卵细胞：n=10 （7）反足细胞n=10 （8）花药壁：2n=20（10对）（9）花粉管核（营养核）：n=10 7．答：能形成2n=23=8种配子：ABC ABC' AB'C A'BC A'B'C A'BC' AB'C' A'B'C'
8．答：有丝分裂只有一次分裂。先是细胞核分裂，后是细胞质分裂，细胞分裂为二，各含有一个核。称为体细胞分裂。
减数分裂包括两次分裂，第一次分裂染色体减半，第二次染色体等数分裂。细胞在减数分裂时核内，染色体严格按照一定的规律变化，最后分裂成为 4个子细胞，发育成雌性细胞或者雄性细胞，各具有半数的染色体。也称为性细胞分裂。
减数分裂偶线期同源染色体联合称二价体。粗线期时非姐妹染色体间出现交换，遗传物质进行重组。双线期时各个联会了的二价体因非姐妹染色体相互排斥发生交叉互换因而发生变异。有丝分裂则都没有。
减数分裂的中期I 各个同源染色体着丝点分散在赤道板的两侧，并且每个同源染色体的着丝点朝向哪一板时随机的，而有丝分裂中期每个染色体的着丝点整齐地排列在各个分裂细胞的赤道板上，着丝点开始分裂。
细胞经过减数分裂，形成四个子细胞，，染色体数目成半，而有丝分裂形成二个子细胞，染色体数目相等。 9．答：有丝分裂在遗传学上的意义：多细胞生物的生长主要是通过细胞数目的增加和细胞体积的增大而实现的，所以通常把有丝分裂称为体细胞分裂，这一分裂方式在遗传学上具有重要意义。首先是核内每个染色体准确地复制分裂为二，为形成两个在遗传组成上与母细胞完全一样的子细胞提供了基础。其次是复制后的各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞中去，使两个细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体。对细胞质来说，在有丝分裂过程中虽然线粒体、叶绿体等细胞器也能复制、增殖数量。但是它们原先在细胞质中分布是不恒定的，因而在细胞分裂时它们是随机而不均等地分配到两个细胞中去。由此可见，任何由线粒体、叶绿体等细胞器所决定的遗传表现，是不可能与染色体所决定的遗传表现具有同样的规律性。这种均等方式的有丝分裂既维持了个体的正常生长和发育，也保证了物种的连续性和稳定性。植物采用无性繁殖所获得的后代能保持其母本的遗传性状，就在于它们是通过有丝分裂而产生的。
减数分裂在遗传学上的意义：在生物的生活周期中，减数分裂是配子形成过程中的必要阶段。这一分裂方式
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包括两次分裂，其中第二次分裂与一般有丝分裂基本相似；主要是第一次分裂是减数的，与有丝分裂相比具有明显的区别，这在遗传学上具有重要的意义。首先，减数分裂时核内染色体严格按照一定规律变化，最后经过两次连续的分裂形成四个子细胞，发育为雌雄性细胞，但遗传物质只进行了一次复制，因此，各雌雄性细胞只具有半数的染色体（n）。这样雌雄性细胞受精结合为合子，又恢复为全数的染色体（2n），从而保证了亲代与子代之间染色体数目的恒定性，为后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础；同时保证了物种相对的稳定性。其次，各对同源染色体在减数分裂中期I排列在赤道板上，然后分别向两极拉开，各对染色体中的两个成员在后期I分向两极时是随机的，即一对染色体的分离与任何另一对染色体的分离不发生关联，各个非同源染色体之间均可能自由组合在一个子细胞里。n对染色体，就可能有2n种自由组合方式。例如，水稻n=12，其非同源染色体分离时的可能组合数既为212 =4096。这说明各个细胞之间在染色体上将可能出现多种多样的组合。不仅如此，同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段还可能出现各种方式的交换，这就更增加了这种差异的复杂性。因而为生物的变异提供的重要的物质基础，有利于生物的适应及进化，并为人工选择提供了丰富的材料。
10．答：无融合生殖是指雌雄配子不发生核融合的一种无性生殖方式，被认为是有性生殖的一种特殊方式或变态。 它有以下几种类型：（1）营养的无融合生殖；（2）无融合结子：包括 ① 单倍配子体无融合生殖；② 二倍配子体无融合生殖；③ 不定胚； （3）单性结实。
11．答：红色面包霉的单倍体世代（n=7）是多细胞的菌丝体和分生孢子。由分生孢子发芽形成为新的菌丝，属于其无性世代。一般情况下，它就是这样循环地进行无性繁殖。但是，有时也会产生两种不同生理类型的菌丝，一般分别假定为正（+）和（-）两种结合型，它们将类似于雌雄性别，通过融合和异型核的接合而形成二倍体的合子（2n=14），属于其有性世代。合子本身是短暂的二倍体世代。红色面包霉的有性过程也可以通过另一种方式来实现。因为其\和\两种接合型的菌丝都可以产生原子囊果和分生孢子。如果说原子囊果相当于高等植物的卵细胞，则分生孢子相当于精细胞。这样当\接合型（n）与\接合型（n）融合和受精后，便可形成二倍体的合子（2n）。无论上述的那一种方式，在子囊果里子囊的菌丝细胞中合子形成以后，可立即进行两次减数分裂（一次DNA复制和二次核分裂），产生出四个单倍体的核，这时称为四个孢子。四个孢子中每个核进行一次有丝分裂，最后形成为8个子囊孢子，这样子囊里的8个孢子有4 个为\接合型，另有4个为“-”接合型，二者总是成1∶1的比例分离。
低等植物和高等植物的一个完整的生活周期，都是交替进行着无性世代和有性世代。它们都具有自己的单倍体世代和二倍体世代，只是低等植物的世代的周期较短（它的有性世代可短到10天），并且能在简单的化学培养基上生长。而高等植物的生活周期较长，配子体世代孢子体世代较长，繁殖的方式和过程都是高等植物比低等植物复杂得多。
12．答：高等动、植物生活周期的主要差异：动物通常是从二倍体的性原细胞经过减数分裂即直接形成精子和卵细胞，其单倍体的配子时间很短；有性过程是精子和卵细胞融合成受精卵，再由受精卵分化发育成胚胎，直至成熟个体。而植物从二倍体的性原细胞经过减数分裂后先产生为单倍体的雄配子体和雌配子体，再进行一系列的有丝分裂，然后再形成为精子和卵细胞；有性过程是经双受精，精子与卵细胞结合进一步发育分化成胚，而另一精子与两个极核结合，发育成胚乳，胚乳在胚或种子生长发育过程起到很重要作用。 第三章 遗传物质的分子基础
1．半保留复制： DNA分子的复制，首先是从它的一端氢键逐渐断开，当双螺旋的一端已拆开为两条单链时，各自可以作为模板，进行氢键的结合，在复制酶系统下，逐步连接起来，各自形成一条新的互补链，与原来的模板单链互相盘旋在一起，两条分开的单链恢复成DNA双分子链结构。这样，随着DNA分子双螺旋的完全拆开，就逐渐形成了两个新的DNA分子，与原来的完全一样。这种复制方式成为半保留复制。 冈崎片段：在DNA复制叉中，后随链上合成的DNA不连续小片段称为冈崎片段。 转录：由DNA为模板合成RNA的过程。RNA的转录有三步：
① RNA链的起始；② RNA链的延长；③ RNA链的终止及新链的释放。
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