第二章实验动物的遗传与繁殖
17页1、 第二章 实验动物的遗传与繁殖 实验动物的遗传规律符合一般生物学遗传原理,离开遗传学的基本知识就难以提供适于当今科学发展水平所需的实验动物。实验动物是以科学实验为目的,专门培养的动物。由于科学工作者在实验研究中对实验动物不断提出更高的要求,希望有各种更为合适的动物类型来完成科学实验,因而促使实验动物工作者从遗传学控制的角度选择、培育和生产实验动物。从遗传学的观点来看,实验动物是遗传学限定的动物。 第一节 实验动物的遗传学原理 一、遗传与变异 生存与繁殖是生物体的两个基本特征,生物体在自然界中生存,不仅需要维持生命,进行正常的新陈代谢活动,而且需要繁殖,产生与自己相似的个体,以保证物种世代延续。这种后代在形态、生理、生化等方面的特征与亲代的一致性,称为遗传。遗传现象是生物界的一个普遍现象。但在实践中,若仔细地检查子代的各方面特性,就可以发现或多或少在某些方面与亲代不一样,子代的个体间也存在着差异。最常见的如子代的身长、体重与它们双亲不一致;正常的健康群中出现的生理缺陷,如侏儒、小耳、白化、无胸腺等病态。这种后代与亲代或者兄弟、姐妹间的不一致性,称为变异。 变异有不同的类型,有的可以遗传,
2、有的不能遗传。凡是遗传物质发生变化的变异可以遗传。反之,遗传物质没有改变的变异则不能遗传。例如,将鼠的尾巴截去造成人为变异,即短尾, 但这种小鼠的后代仍是长尾, 这种截尾的实验连续进行20代,结果后代仔鼠依然是长尾。由此说明,截尾虽然可以产生变异,但没有改变鼠的遗传物质,所以这种变异不能遗传。此外,确实存在一种短尾的小鼠,“短尾”的特性是可以遗传的,由存在于第17对染色体短臂上的T-t基因控制,与H-2基因连锁,T基因是野生型基因,呈显性,表现型为长尾;t基因是突变型,呈隐性,tt纯合子表现型为短尾。遗传的突破即是变异,变异的巩固即是遗传。没有变异,遗传只是生命的机械重复,生物不会进化。没有遗传,即使产生了变异,其特征也不会传给后代。因此遗传和变异是生物进化的根本动力。 二、染色体、基因和性状 (一) 染色体: 在细胞分裂当中, 用光学显微镜可观察到的丝状物就称为染色体(chromosome)。染色体的数目和形态因物种而异。染色体上排列着基因(gene),DNA 与组蛋白和非组蛋白相结合所构成的染色体是细胞核的主要成分。不同种类的生物体,细胞核中DNA的含量差别很大;而同种生物体不同组
3、织的体细胞,其细胞核中DNA 的含量却相同;性细胞核中DNA的含量只相当于体细胞核中的一半。动物的每一个体细胞均有两组同样的染色体叫二倍体,用2n表示。其中1对染色体与性别有关,称为性染色体(sex chromosome),其余称常染色体(autosome)。性染色体是决定性别的染色体。在哺乳动物中,雌性染色体是由形状一样、大小相同的一对同源染色体组成,即XX;与此相反,雄性的性染色体是由一条X染色体和一条比它小的多的Y染色体组成,即XY。鸟类和鳞翅目昆虫,雄性的性染色体是由形状一样、大小相同的一对Z染色体(ZZ)组成,而雌性的性染色体则由Z染色体与另一形状和大小不同的W染色体(ZW)组成。 在常染色体当中,每两条形状、大小相同的染色体组成一对,就称其为同源染色体(homologous chromosome)。同源染色体的一方来自父体,另一方来自母体。不同对的染色体,形态和结构都不同,称异源染色体(heterologous chromosome)。 (二)基因:基因是细胞内染色体上DNA分子的一定片段, (约为5001500个碱基对)是传递遗传信息的基本单位。在动物体细胞中,只有约1-
4、2%的基因处于活动状态,可以转录mRNA,这些基因呈疏松状态存在;其余基因则与组蛋白结合成为非活动状态的高级螺旋。不同细胞有不同的活动基因和非活动基因谱, 这是细胞分化的基础。 (三)等位基因:基因以直线方式排列在染色体上,每个基因都有自己特定座位。凡在同源染色体上占据相同座位的基因,称等位基因(allele)。种群中一个座位的基因有两种或两种以上的变化形式,称为复等位基因(multiple alleles)。许多基因有复等位基因系列,这就使生物的群体有很大的变异性。这对生物的群体是有利的,多样化的个体便于适应不同环境条件。例如控制血型等免疫学性状的基因座位就属于复等位基因。 (四)性状: 性状是指在任何生物体中,可以观察到的形态、生理、生化或心理等特征。不同的性状是由起作用的基因在表达过程中与环境相互作用所产生的结果。 三、遗传基本定律 (一)分离定律:现以小鼠为例对这一定律进行说明。一对相对性状的小鼠( 粉红色眼睛的小鼠与褐色眼睛的小鼠)进行杂交试验。其杂交结果显示,第一代(F1)都是褐色眼睛小鼠,与其褐色眼睛亲代的性状一致。F1小鼠出现褐色眼睛性状,称为显性(dominant)性
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