生物總複習

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BIOLOGICAL

SCIENCES

2013/07/15

第二單元遺傳染色體細胞分裂遺傳法則遺傳物質基因轉殖及應用

染色質與染色體

果蠅細胞內染色體數目

遺傳物質複製

? 條染色體? 對染色體? 套染色體

842

? 條染色體? 對染色體? 套染色體

842

同源染色體

姊妹染色體複製染色體染色分體二分體

細胞週期

已分化的細胞便不再進行細胞分裂例：腦內神經細胞

有關同源染色體的敘述，下列何者錯誤？ (A) 是指細胞內成對的染色體　

(B) 兩同源染色體所帶的基因完全相同　(C) 一個來自於父方，一個來自於母方　(D) 成對的基因分別位於同源染色體的相對位置上。

ANS：（ B）

有絲分裂的過程

前期中期

後期末期

白魚細胞的有絲分裂過程示意圖白魚細胞的有絲分裂過程示意圖

洋蔥根尖細胞的有絲分裂過程洋蔥根尖細胞的有絲分裂過程

減數分裂

同源染色體分離

複製染色體分離

減數分裂

前期 I

中期 I

後期 I

末期 I

前期 II

中期 II

後期 II

末期 II

配子的形成

細胞分裂的綜合比較

有絲分裂減數分裂發生細胞體細胞生殖母細胞染色體複製 1 次 1 次分裂次數 1 次 2 次聯會現象無有四分體無有子細胞數目 2 4子細胞染色體 2N2N 2N1N

正面觀

孟德爾（遺傳學之父）

縱切面

花藥花絲

子房

柱頭

I love 豌豆

豌豆的數種遺傳性狀種子形狀

種子顏色

豆莢顏色

豆莢形狀

莖的高度

花的位置

花的顏色

圓形黃色綠色飽滿高莖腋生紫花

皺皮綠色黃色扁縮矮莖頂生白花

豌豆作為遺傳實驗材料的優點容易栽植，生長期短（約二至三個月）。種子數目多有許多明顯可辨認的外表特徵雌雄同株，花型閉鎖，平時為自花受粉；做人工受粉時不易受污染，容易控制植株雜交的對象。

孟德爾的遺傳法則一對因子的遺傳實驗－分離率

二對因子的遺傳實驗－自由配合率

遺傳相關名詞等位基因：

一種性狀由兩個遺傳因子所控制，分別以大寫( 顯性 ) 和小寫 ( 隱性 ) 表示

基因型：個體內等位基因的組合

表現型：個體所呈現的遺傳特性

同型合子：兩等位基因相同的個體異型合子：兩等位基因不同的個體

親代(P)

R ：圓形種子基因 r ：皺形種子基因

×

第一子代(F1)

第二子代(F2)

↓

配子

配子

RR rr

R r

Rr

1/2 R r1/2

雄配子1/2 R r1/2

雌配子

↓

R1/2 r1/2

R1/2

r1/2

1/4RR 1/2Rr 1/4rr

圓形種子皺形種子

圓形種子

圓形種子圓形種子皺形種子

1/4RR 1/4Rr

1/4Rr 1/4 rr

一對因子的遺傳實驗結論

後人稱為「分離律」每一種遺傳性狀，係由一對遺傳因子所決定。形成配子時，成對的遺傳因子互相分離，以相同的機會進入每個配子中；即每個配子含有一對等位基因中的任一個。

配子結合產生子代時，每個雄性配子可與任一個雌配子結合。所以子代分別從雙親遺傳到一個遺傳因子。

顯性因子和隱性因子相遇時，會展現顯性的性狀。

兩對因子的雜交（ dihybrid cross ）

他選取種子外形為圓形、種子顏色為黃色的品種，與種子外形為皺皮、種子顏色為綠色的品種交配，結果 F1 種子皆為圓形、黃色。

親代(P)

×

↓

第一子代(F1)

第二子代(F2)

↓ 自交 ( F1 × F1 )

315 108101 32數目

黃色： 315 + 101 = 416

3.18 : 1

綠色： 108 + 32 = 140

圓形： 315 + 108 = 423

皺皮： 101 + 32 = 133

2.97 : 1

推論

兩對遺傳因子的分離組合是互相獨立，不會彼此干擾。

親代(P)

R ：圓形種子基因 r ：皺形種子基因 Y ：黃色種子基因 y ：綠色種子基因

第一子代(F1)

↓

配子

配子

RRYY rryy

RY

1/4 1/4

雄配子雌配子

↓

ry

1/4 1/4

1/4 1/4RY

Ry

rY

ry

RY

Ry

rY

ry1/4 1/4

(F2)

1/4 rY

ry1/4

RY1/4

Ry1/4

RRYY1/16 RRYy2/16 RrYY2/16 RrYy4/16

RRyy1/16 Rryy2/16 rrYY1/16 rrYy2/16 rryy1/16

1/4 RY 1/4 rYRy1/4 ry1/4

基因型表現型1/16 RRYY + 2/16 RRYy + 2/16 RrYY + 4 /16 RrYy 9/16

1/16 RRyy + 2/16 Rryy 3/16

1/16 rrYY+ 2/16 rrYy 3/16

1/16 rryy 1/16

F2

自由分配率

形成配子時 : 一對基因的分離，不受其他基因分離的影響非等位基因間會互相組合至同一配子中

F1 RrYy

R r

Y y形成配子

R y r Y

rYR y

兩對因子雜交實驗結論

後人稱為「自由配合律」形成配子時，每一對等位基因的分離是獨立的，不受其他基因的影響。

形成配子時，非等位基因可自由組合至同一配子中。

中間型遺傳雜交

中間型性狀→

多基因遺傳人類膚色 ( 或身高 ) 的遺傳

由三對以上等位基因控制( 以 A 、 a ， B 、 b ， C 、 c…… 表示 )

假設三對基因對性狀的影響相同

AABBCC：膚色最深

AaBbCc或 AABbcc等：中間型

aabbcc：膚色最淺

複對偶基因遺傳

IA 、 IB 、 i

IAIB

IBIB

IAi

ABO 血型依基因組合可分為四種表現型當抗體遇到相對應的抗原時，會產生凝血的現象

人體染色體圖

性染色體體染色體

人類的性染色體男性：XY、女性：XX

Y染色體：決定性別 (睪丸決定因子 )

X染色體：帶有多種基因，發生　缺陷時易導致疾病，例：色盲、血友病、肌肉萎縮症

紅綠色盲家族圖譜

色盲男孩正常男孩色盲女孩正常女孩帶原女孩

紅綠色盲基因位於 X 染色體上

為隱性基因

問題

具有色盲的男子，其父母是否色盲？XCY

父親母親XCX 、 XCXC XY 、 XCY

正常、色盲正常、色盲

具有色盲的女子，其父母是否色盲？XC XC

父親母親XCX 、 XCXC XCY

正常、色盲色盲

具有色盲的男子與正常女子結婚，其子女是否會色盲？

X X

XC XCX XCX

Y X Y X Y

XC Y × XX XC Y × XCX

XC X

XC XCXC XCX

Y XC Y X Y

具有色盲的女子與正常男子結婚，其子女是否會色盲？

XC XC

X XCX XCX

Y XC Y XC Y

XC XC × XY

想一想此為某小腦萎縮症家族的譜系圖，試問此小腦萎縮症基因的遺傳方式為何？

體染色體顯性？體染色體隱性？性染色體顯性？性染色體隱性？

提示：

想一想

若為體染色體顯性？

AA or Aa aa

Aa aa

Aa aa

X

aaaaaaaa

aa aa

想一想

若為體染色體隱性？

aa AA or Aa

aa Aa

aa Aa

X

AaAaAaAA or Aa

AA or Aa

想一想

若為性染色體顯性？

XCXC or XCX Xy

XCX Xy

XCX Xy

X

Xy XCy

XXXXXXXy

Xy XX

想一想

若為性染色體隱性？

XCXC Xy

XCXC Xy

99 指考

下列有關人類血型的敘述，何者正確？(A) 血漿中的 A 抗體是基因 IA的表現型(B) 紅血球表面的 B 抗原是基因 IB的表現型(C) 同時表現 A 、 B 抗原的 AB 型者為中間型遺傳(D) 血型性狀由 IA 、 IB 、 i 等位基因控制，為多基因遺傳

ANS： (B)

下列哪些個體具有明確的基因型？ (A) 血型 O 型的女生 (B) 血型 B 型的男生 (C)未患色盲的女生 (D)未患色盲的男生 (E)患有色盲的男生

【答案】 (A)(D)(E) 。

下圖為人類某遺傳疾病之族譜。○代表女性，□代表男性，實心的●、■則代表遺傳疾病患者。(1)此疾病的遺傳模式為何？ (A)隱性遺傳 (B)顯性遺傳 (C)性聯遺傳 (D)半顯性遺傳 (E)體染色體遺傳(2)圖中哪些個體可確定是帶有該疾病基因的異型合子？ (A)II-2 (B)II-3 (C)III-1 (D)III-2 (E)III-3

【答案】 (1)(B)(E) (2) (A)(C)(D)

一對夫妻，先生的血型為A型、太太為AB型，且兩人視覺均正常。他們所生的大兒子為A型血、患有色盲，小兒子為B型血、視覺正常。下列敘述何者正確？ (A)先生的血型基因型為同型合子 (B)太太的色覺基因型為異型合子 (C)生出B型血、無色盲的女生，機率為 1/8 (D)生出AB型血、色盲的男生，機率為 1/8 (E)其小孩之中，色盲者皆為男性、A型血

【答案】 (B)(C)

一對夫妻，先生的血型為A型、太太為AB型，且兩人視覺均正常。他們所生的大兒子為A型血、患有色盲，小兒子為B型血、視覺正常。下列敘述何者正確？ (A)先生的血型基因型為同型合子 (B)太太的色覺基因型為異型合子 (C)生出B型血、無色盲的女生，機率為1/8 (D)生出AB型血、色盲的男生，機率為1/8 (E)其小孩之中，色盲者皆為男性、A型血

【答案】 (B)(C)

IA IBIA IA IA IB IAi IA i IB i

♂ IAIA/IAi ， XY ♀ IAIB ， XX/Xx ♂ 大 IAi ， xY ♂ 小 IBi ， XY

X xX XX xXY XY xY

DNA 的化學組成基本單元：去氧核糖核苷酸

去氧核糖含氮鹼基

腺嘌呤 (A) 鳥嘌呤 (G) 胸腺嘧啶 (T) 胞嘧啶 (C)

磷酸根

核酸的化學組成核酸由核苷酸核苷酸分子組成核苷酸由五碳糖磷酸根含氮鹼基

OCH2

O

O

-O P

O-

含氮鹼基

1’

2’3’

4’

5’

組成

核苷酸的基本構造

DNA ：磷酸根 + 去氧核糖 + A 、 T 、 C 、 G ，為雙股RNA ：磷酸根 + 核糖 + A 、 U 、 C 、 G ，為單股

DNA立體結構

雙股螺旋

核苷酸鏈

主幹

含氮鹼基

A

A

G

GC

C

T

T

含氮鹼基

去氧核糖

主幹

氫鍵

磷酸

DNA 的複製

複製

3’

5’

5’

3’

3’

5’

5’

3’

3’

5’

5’

3’

3’

5’

5’

3’

3’

5’

5’

3’

半保留複製

舊舊新新

胺基酸 1 胺基酸 2 胺基酸 3 胺基酸 4胺基酸 5胺基酸 6

密碼 1 密碼 2 密碼 3 密碼 4 密碼 5 密碼 6

遺傳密碼

DNA

遺傳密碼

5’- C T G A A G A C T C A C T G G G A G-3’

白胺酸(Leu)

離胺酸(Lys)

穌胺酸(Thr)

組胺酸(His)

色胺酸(Trp)

麩胺酸(Glu)

RNA

遺傳密碼（ genetic code ）

密碼子（ codon ）

補密碼（ anti-codon ）

每三個核苷酸序列構成一組遺傳密碼，理論上可以形成多少組密碼？ 43 = 64 組

若每一組密碼對應一種胺基酸，則不同的密碼是否可以對應相同的胺基酸？

中心法則

分子生物學的中心法則（ central dogma of molecular biology ）

DNA 上的基因

mRNA 蛋白質轉錄轉譯

細胞核細胞質

GAT C C C G T A C T T C T G

DNA 3’ 5’

A U G G G C A U G A A G A C C

RNA 聚合酶3’5’mRNA

密碼子

轉錄

轉譯

A T G G G C A T G A A G A C C

3’5’密碼股

模板股

核苷酸三聯體

《真核細胞於細胞核中進行》

RNA 的種類傳訊 RNA(mRNA) ：作為蛋白質轉譯的模板其上具有密碼子

轉送 RNA(tRNA) ：攜帶胺基酸，參與蛋白質的轉譯

核糖體 RNA(rRNA) ：與蛋白質結合，組成核糖體，作為蛋白質合成( 轉譯 ) 的場所

轉譯在細胞質內進行核糖體附著在 mRNA 上依照 mRNA 上的密碼，由細胞質中的

tRNA 攜帶對應的胺基酸至核糖體，開始合成蛋白質。

3’5’

反密碼子

tRNA

核糖體

肽鏈肽鏈

轉譯

AU C

aa1

C C G

aa2

A U C

aa4

GU G

aa5

U A C

aa3

aa1 aa2 aa3

A U G G G C A U G U A G A C C

aa4 aa5

密碼子

若有一 DNA 其中一股的含氮鹼基具有

= 0.5 與 = 2 的關係，而另一股則有

= m ，

= n 。試問， m 與 n 依序為何？　

(A)2 ， 0.5 (B)1 ， 2 (C)2 ， 2

(D)2 ， 4 。ANS： (C)

CA

TG

GC

TA

CA

TG

GC

TA

牛刀小試下圖為轉錄、轉譯的模式圖，請寫出甲、乙、丙的鹼基序列： DNA鑄模的鹼基序列：　　-□-甲-□-□-□-□-Ｇ-Ｔ-Ｔ-

mRNA密碼子的鹼基序列：　　-□-□-□-Ｃ-Ａ-Ｃ-□-乙-□-　　　　　　　　 tRNA補密碼的鹼基序列：　　-C - C -C □-丙-□ □-□-□

甲： CCC　乙： CAA　丙：GUG

現代生物技術由 1970 年代出現「重組 DNA 」 (recombinant DNA)開始

主要技術遺傳工程離體培養技術動物複製技術

廣泛的應用於農業、畜牧、醫學、工業等。

限制酶

GAATTCCTTAAG

GAATTCCTTAAG

限制酶辨認序列

AATTCG

GCTTAAG

CTTAA

AATTCG

限制酶切斷 DNA

接合酶AATTC

GGCTTAA

GCTTAA

AATTCG

接合酶連接 DNA

AATT C G

GC TTAAG

C TTAA

AATT C G

AATTCG

GCTTAA

GCTTAA

AATTCG

含氮鹼基配對黏合

重組 DNA細菌染色體質體 DNA

分離出質體DNA

目標基因

目標基因

用限制酶切割

重組 DNA

外源 DNA

用接合酶與目標基因接合

用限制酶切割

基因轉殖

重組 DNA

將重組 DNA 送入宿主細胞內

宿主細胞

目標基因所製造之蛋白質

目標基因在宿主細胞內表現

基因轉殖

重組 DNA

宿主細胞

將重組 DNA 送入

目標基因所製造之蛋白質

目標基

因表現

PCR 的應用

微量病原體的偵測如血液中微量的病毒、細菌等。

癌細胞基因的突變情形。擴大 DNA 指紋的應用範圍。

DNA 聚合酶連鎖反應 (PCR) ：利用 DNA 聚合酶於適當溶液中大量複製 DNA 片段

DNA 指紋

M2

650

M1

800

0

200

母親的同源染色體

F1

300

700

F2

100

300

550

父親的同源染色體

0限制酶切點

F1

300

700子女的同源染色體

M2

650

0

母親父親子女

＋

－

DNA指紋

M2

650

M1

800

0

900

200

母親的同源染色體

F1

300

700

F2

100

300

550

父親的同源染色體

母親父親子女

F1

300

700

子女的同源染色體

M2

650

限制酶切點

＋

－

接上電極

電泳膠片

核苷酸對的編號

DNA 電泳

下圖是 DNA 指紋鑑定圖，甲乙丙三位男性，誰最有可能是孩子的爸爸呢？

想一想

媽媽孩子甲男乙男丙男

想想看

下圖是 DNA 指紋鑑定圖，請利用一把直尺逐條紋比對，甲乙丙三位男性，誰最有可能是孩子的爸爸呢？

媽媽孩子甲男乙男丙男

載體病人的細胞

載體

代表間接治療法改造過的細

胞再植回病

人體內

直接植入人體的特定組織中

基因療法

病人自病人體內

取出細胞

載體中的

基因插入

病人細胞

的DN

A

中

治療性基因（紅色）

代表直接治療法

下列是有關製作重組基因的步驟： ( 甲 )使用限制酶； ( 乙 )使用 DNA連接酶； ( 丙 ) 由宿主與細菌分別分離出 DNA 與質體； ( 丁 )將質體殖入新的宿主細胞。試問：下列何者為正確的順序？　(A)甲→乙→丙→丁　(B)甲→丙→乙→丁(C)乙→丙→甲→丁　(D)丙→甲→乙→丁　(E)丁→丙→乙→甲。

ANS： (D)

The End

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