解析:上位性按作用方式可分为显性上位(如南瓜果形遗传中,显性基因 A 掩盖 B/b 的效应)和隐性上位(如小鼠毛色遗传中,隐性基因 aa 掩盖 B/b 的效应)。其核心是 “非等位基因间的表型掩盖”,本质是不同基因在代谢途径或调控网络中的上下游关系(如上位基因控制的酶先于下位基因发挥作用),是多基因控制性状的重要遗传机制。
criss-cross inheritance(交叉遗传)
答案:指性染色体上的基因在遗传时,性状表现为 “父亲的性状传给女儿,母亲的性状传给儿子” 的交叉传递模式,是伴性遗传的典型特征,常见于 X 连锁隐性遗传(如人类红绿色盲、血友病)。
解析:以人类红绿色盲为例,男性患者(XᵇY)的 Xᵇ染色体只能传给女儿(女儿为 XᴮXᵇ,携带者),儿子的 X 染色体必来自母亲;若母亲为携带者(XᴮXᵇ),则其 Xᵇ可传给儿子(儿子为 XᵇY,患者)。交叉遗传的本质是 “男性只有一条 X 染色体,其 X 染色体仅来自母亲、仅传给女儿”,导致伴性基因的传递呈现性别交叉特征。
答案:指生物的基因组大小(C 值,即单倍体基因组的 DNA 总量)与生物进化复杂度之间无严格正相关的现象,表现为 “进化程度相近的生物 C 值差异大,或低等生物 C 值高于高等生物”,如某些两栖类的 C 值远大于人类。
解析:C 值悖论的原因是基因组中存在大量非编码 DNA(如重复序列、内含子、假基因):高等生物虽进化复杂度高,但非编码 DNA 占比高(人类基因组中非编码 DNA 占比约 98%);部分低等生物(如某些原生动物)基因组中重复序列多,导致 C 值偏大。该现象揭示 “基因组大小≠基因数量≠进化复杂度”,推动了非编码 DNA 功能的研究。
transposable element(转座元件)
答案:指能在基因组内从一个位置移动到另一个位置的 DNA 片段,又称转座子,可分为 DNA 转座子(通过 DNA 剪切 - 粘贴机制移动)和逆转录转座子(通过 RNA 中间体逆转录为 DNA 后插入基因组),广泛存在于原核生物和真核生物基因组中。
人类 X 染色体上含有很多基因,正常男性性染色体组成 XY,正常女性性染色体组成 XX,连锁于 X 染色体上的基因在男性和女性个体中的表达剂量有无差别,你如何理解?(3 分)
答案:无显著差别,主要通过 “X 染色体失活” 机制实现剂量补偿。
解析:
剂量补偿的必要性:女性有 2 条 X 染色体,男性仅 1 条,若 X 连锁基因无剂量调节,女性 X 连锁基因的表达量会是男性的 2 倍,导致性别相关的表型异常。
X 染色体失活机制:女性胚胎发育早期,两条 X 染色体中的一条会随机失活(形成高度浓缩的巴氏小体),仅保留一条 X 染色体表达,使女性体细胞中 X 连锁基因的表达剂量与男性(1 条 X 表达)一致。例如人类 G6PD 基因(X 连锁),女性杂合子(XᴬXᵃ)的体细胞中,部分细胞 Xᴬ表达,部分 Xᵃ表达,整体表达剂量与男性(XᴬY 或 XᵃY)无差别,实现剂量补偿。
基因转变(gene conversion)是如何发生的?(3 分)
答案:基因转变是减数分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体间发生 DNA 片段交换时,因错配修复导致 “一个等位基因被另一个等位基因替换” 的现象,常伴随交叉互换,发生于同源重组的异源双链 DNA 错配修复阶段。
解析:
发生过程:① 同源染色体联会时,非姐妹染色单体断裂并交换片段,形成异源双链 DNA(两条链分别来自不同等位基因,如一条含 A,一条含 a);② 异源双链 DNA 中的碱基错配(如 A 与 a 配对)被修复系统识别;③ 修复时若以含 A 的链为模板修复含 a 的链,会使 a 转变为 A;反之则使 A 转变为 a,最终导致减数分裂产物中出现 “异常的等位基因比例”(如四分子中 3 个 A、1 个 a,而非 2A、2a)。
请设计一个实验证明 E.coli 的染色体 DNA 是环形。(3 分)
答案:可通过 “密度梯度离心法结合 DNA 变性 - 复性实验” 证明,具体设计如下:
解析:
实验步骤:① 提取 E.coli 的染色体 DNA,用放射性同位素(如 ³²P)标记;② 将 DNA 分为两组,一组直接进行 CsCl 密度梯度离心,记录 DNA 条带位置;另一组用限制性内切酶(仅切割环形 DNA 一次的酶,如 EcoRⅠ,若 DNA 为环形,切割后变为线性;若为线性,切割后仍为线性)处理后,同样进行 CsCl 密度梯度离心;③ 对比两组的离心结果,同时对 DNA 进行变性(加热使双链解开)和复性(降温使双链重新形成)处理,观察复性速度。
结果分析:① 若 E.coli 染色体为环形,未酶切组的 DNA 因环形结构致密,离心条带位置与线性 DNA 不同;酶切后环形 DNA 变为线性,条带位置与未酶切组不同。② 环形 DNA 变性后为单链环,复性时单链环可快速自我配对形成双链环,复性速度快于线性 DNA(线性单链需寻找互补链),结合离心结果可证明染色体 DNA 为环形。
现象:果蝇缺刻翅(一种显性突变)总是伴随 X 染色体上的白眼基因(w)缺失,且缺刻翅个体多为雌性(雄性缺刻翅胚胎致死)。
定位逻辑:① 观察到缺刻翅表型与 X 染色体特定片段的缺失(含 w 基因)完全关联;② 通过不同长度的 X 染色体缺失突变体,对比缺刻翅表型与缺失片段的重叠区域,发现所有缺刻翅突变体均缺失 X 染色体上的同一特定片段;③ 最终将缺刻翅基因定位到该缺失重叠区域,证明其与 w 基因紧密连锁,位于 X 染色体上。