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基督復臨安息日會青年榮譽解答手冊/健康與科學/遺傳

來自華夏公益教科書,開放的書籍,為開放的世界
遺傳
健康與科學
北美分部
技能等級 3
介紹年份:2004
內容

1. “遺傳”一詞是什麼意思?

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遺傳是指生物特徵從親本生物傳遞給後代,實際上是基因學的同義詞,因為基因現在被認為是生物資訊的載體。

描述“遺傳”的更簡單方法就是簡單地說特徵是如何從父母傳給後代的。

2. 畫一個動物細胞的圖,並標出以下部分:細胞膜、細胞質、細胞核、核膜、高爾基體、核糖體。

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3A. 什麼是染色體?它們位於哪裡?

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染色體是真核細胞核中線狀的 DNA 線和相關蛋白質,攜帶基因,並在遺傳資訊的傳遞中發揮作用。染色體位於細胞核中。

3B. 什麼是基因?它在哪裡?

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基因是染色體中負責特定性狀的片段,它也是具有特定序列的 DNA 片段,負責表現型,任何序列的變化(突變)都會導致表現型的相應變化,它也是包含蛋白質構建資訊(基因型)的 DNA 序列。基因位於染色體上。

4A. “等位基因”一詞是什麼意思?

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等位基因是指位於染色體特定位置上的相同基因的任何一種可行的 DNA 編碼。人類在體細胞中擁有成對的染色體,這些染色體包含每個基因的兩個副本。在某些情況下,基因的兩個副本是相同的——也就是說,具有相同的等位基因。在其他情況下,兩個副本是不同的。人類從父母雙方各繼承一個基因的兩個副本,一個副本來自母親,另一個來自父親。

4B. 顯性等位基因與隱性等位基因有何區別?

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與特定等位基因相關的特徵有時可能是顯性的或隱性的,但通常它們既不是顯性也不是隱性。當至少存在一個與之相關的型別等位基因時,顯性性狀就會表達,而隱性性狀只有在兩個等位基因都是其相關型別時才會表達。

4C. 確定您在以下遺傳性狀中具有哪種等位基因

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美人尖
美人尖
美人尖是髮際線中間(額頭上方)的 V 形向下延伸的尖端。該性狀是遺傳的,並且是顯性的。這個詞來自英國民間傳說,據說這種髮型是女人比丈夫活得更長的象徵。
自由耳垂(左)和附著耳垂(右)
自由耳垂
自由耳垂是顯性性狀,其對應物,附著耳垂,是隱性的。遺傳學家不確定它是否是單個基因的結果,還是多個基因參與其中。
酒窩臉
酒窩
酒窩是臉頰上的小凹陷,當擁有這種性狀的人微笑時,酒窩最為明顯。
彎曲的拇指
所謂的“搭車者的拇指”是指拇指指甲所在部位末端,它與拇指其餘部分的夾角不是直角,而是向後傾斜超過90度。這是一種常見的顯性性狀。
彎曲的小指
將你的手伸到前面,手掌朝外,手指伸直,你會發現你的小指可能會或可能不會彎向無名指。
手指毛髮
手指和腳趾指的是你的手指和腳趾。顯性性狀是指手指或腳趾靠近身體或腳部的部分有毛髮(即使是很細的毛髮)。隱性性狀則沒有毛髮。
捲舌
曾經有人斷言,捲舌的能力是一種顯性性狀,然而,根據基因組研究的資料,情況可能並非如此。1952年,馬特洛克,以及1975年,馬丁都意識到,同卵雙胞胎捲舌的可能性並不比異卵雙胞胎高。從證據來看,捲舌的能力可能並非一種遺傳性狀。
莫頓氏趾
第二趾更長
莫頓氏趾是指第二趾(從內側數起的第二根腳趾)比大拇指(拇趾)更長。莫頓氏趾通常是由於第二蹠骨延長造成的。蹠骨是腳部的五根長骨。雖然通常被描述為一種疾病,但它在人群中相當常見,被認為是腳形的正常變異(全世界約 10% 的腳都有這種形式)。莫頓氏趾的主要症狀是第二蹠骨頭部的疼痛和胼胝。莫頓氏趾是遺傳性的。如果你的父母其中一方的第二趾比大拇指更長,你可能遺傳了他們的莫頓氏趾。

4D. 使用一個棋盤格,預測以下單基因雜交產生的後代比例:TT(高)與 tt(矮)雜交,Tt(高)與 Tt(高)雜交,Tt(高)與 tt(矮)雜交。

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棋盤格是一種遺傳學圖示,用於確定後代表達特定基因型的機率。等位基因可以是顯性的,也可以是隱性的。如果存在顯性等位基因(用大寫字母表示),則該性狀將表達。隱性性狀只有在兩個等位基因都是隱性時才會表達(用小寫字母表示)。

在我們的例子中,高個子是顯性等位基因,用大寫字母 “T” 表示。矮個子是隱性等位基因,用小寫字母 “t” 表示(而不是用字母 “S”)。首先,我們構建一個表格,顯示父母的等位基因。母親(具有 TT 等位基因)通常顯示在表格的頂部,而父親(具有 tt 等位基因)顯示在表格的左側列。

T T
t
t

接下來,我們將母親一行的等位基因和父親一列的等位基因複製,將顯性等位基因放在隱性等位基因前面(因此我們總是顯示 Tt 而不是 tT)。在這種情況下,所有四種結果都是相同的:Tt。

T T
t Tt Tt
t Tt Tt

接下來,我們顯示一對 Tt 的父母。在這種情況下,這對夫婦生了一個 TT,兩個 Tt 和一個 tt。

T t
T TT Tt
t Tt tt

最後,我們顯示 Tt 與 tt 雜交的結果。在這種情況下,我們得到兩個 Tt 和一個 tt。

T t
t Tt tt
t Tt tt

這意味著什麼呢?一個 TT 個體具有兩個顯性等位基因,決定高個子。這個個體的所有後代都將是高個子,但並不一定都是 TT。一個 Tt 個體也將是高個子,但如果與另一個 Tt 雜交(75% 高個子,25% 矮個子),或者與 tt 雜交(50%-50%),則可能產生矮個子後代。只有具有 tt 等位基因的個體才是矮個子,但如果與 TT 或 Tt 雜交,仍然可能產生高個子後代(儘管所有後代都將是矮個子的攜帶者)。

5A. 有絲分裂過程實現了什麼?

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有絲分裂。 點選放大。

有絲分裂細胞分裂 的科學術語。在有絲分裂開始之前,細胞已經複製了其遺傳物質的兩份副本。有絲分裂是將這兩份副本分離到兩個新細胞中。

5B. 繪製一系列細胞,展示有絲分裂的過程,包括:前期、中期、後期和末期。

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前期

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前期: 核上方的兩個圓形物體是中心體。注意染色質的濃縮。

通常情況下,核內的遺傳物質以鬆散的螺旋狀結構存在,稱為染色質。當前期開始時,染色質濃縮在一起,形成一個高度有序的結構,稱為染色體。由於遺傳物質已在前期複製,染色體具有兩個姐妹染色單體,透過蛋白質連線在著絲粒處。核外有兩個中心體。兩個中心體萌發出微管(可以認為是細胞繩索或支柱)。透過這些微管之間的排斥相互作用,中心體將自身推向細胞的兩端。

中期

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中期: 染色體在中期板上排列對齊。

核膜溶解,微管進入核內,並附著在染色單體上的點。當微管找到並附著在這些點上時,染色體的著絲粒聚集在一條假想的線上,這條線稱為中期板,它與兩個中心體極等距。這種均勻的排列是由於相對的動粒產生的拉力的平衡,類似於力量相等的兩個人進行拔河比賽。

後期

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後期: 微管縮短。

在後期,兩個事件依次發生。

  1. 連線姐妹染色單體的蛋白質被分裂,使姐妹染色單體分離。這些姐妹染色單體變成了姐妹染色體,它們被拉開是因為附著在染色體上的微管變短,將它們拉向它們附著的中心體。
  2. 未連線的微管伸長,將中心體(以及與其連線的染色體組)推向細胞的兩端。

在後期結束時,細胞成功地將相同的遺傳物質副本分離成兩個不同的群體。

末期

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末期是前期的逆轉。它“清理”有絲分裂後的殘餘。在末期,未連線的微管繼續伸長,使細胞進一步伸長。相應的姐妹染色體附著在細胞的兩端。在每一組分離的姐妹染色體周圍形成新的核膜。兩組染色體,現在被新的細胞核包圍,展開回染色質。

5C. 簡要說明在此過程中染色體中的 DNA 如何複製。

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DNA 在轉錄過程中在酶的幫助下複製。鏈解開,被複制,然後重新纏繞成雙螺旋結構。

6A. 減數分裂過程實現了什麼,它與有絲分裂有何區別?

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減數分裂用於產生配子(性細胞),並且用於產生性細胞,而不是體細胞。有絲分裂用於產生身體中的所有其他細胞。

有絲分裂是一個細胞複製其染色體以產生兩個相同細胞的過程。它通常伴隨著胞質分裂,該過程會分裂細胞質和細胞膜。這將導致兩個相同的細胞,其中細胞器和其他細胞成分的分佈相等。

減數分裂和有絲分裂之間的主要區別在於減數分裂將具有單倍體數目的染色體 (n),而有絲分裂將具有二倍體數目的染色體 (2n)。

6B. 繪製一個顯示減數分裂過程的細胞序列,包括:前期 I 和 II、中期 I 和 II、後期 I 和 II 以及末期 I 和 II。

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減數分裂的過程實際上分為兩個過程,減數分裂 I 和減數分裂 II,每個過程都有前期、中期、後期和末期。要檢視減數分裂的圖示,請單擊該圖以放大。

減數分裂

減數分裂 I

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這是一個二倍體細胞分裂成兩個單倍體細胞的過程。這兩個單倍體細胞仍然具有複製的染色體,因此這兩個細胞必須進入減數分裂 II。

在前期 I 中,染色體發生交叉,中心體移動到細胞的兩端,並開始形成有絲分裂紡錘體。

染色體排列在中期板線上,每個中心體的微管抓取來自每個同源對的一條染色體。

微管將染色體對拉開,以便每個中心體從每一對中獲得一條染色體。

細胞膜收縮以切斷兩個細胞,並且核開始在染色體周圍形成。染色體仍然是複製的,因此現在細胞進行減數分裂 II。

減數分裂 II

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這是一個過程,其中兩個單倍體細胞(具有複製的染色體;在減數分裂 I 中產生)分裂成兩個更多的細胞,因此減數分裂的最終產物是四個單倍體細胞。

前期 II

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中心體再次複製並移動到細胞的兩端,紡錘體開始形成。

中期 II

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染色體排列在中期板線上,來自中心體的紡錘體附著在每條染色體上。

後期 II

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中心體將染色體拉開,就像有絲分裂中一樣,每個中心體獲得每條染色體的一半。

末期 II

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細胞膜收縮,並且核膜在染色體周圍形成。減數分裂的最終結果是四個細胞,每個細胞只包含來自每個同源對的一條染色體。這些被稱為配子。

6C. 減數分裂產生的細胞是否保持單倍體?解釋一下。

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是的。單倍體細胞是配子,必須保持單倍體才能產生可存活的後代。

7. 描述 DNA 如何編碼導致遺傳性狀的特定蛋白質。使用圖表或紙質模型來展示您對該過程的瞭解。

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有關此內容的更多資訊,請參閱蛋白質生物合成

在轉錄中,DNA 將胸腺嘧啶、腺嘌呤、胞嘧啶和鳥嘌呤的編碼複製到導致基因形成的序列中。一個序列的例子是 AT-CG-AT-TA-TA-CG-GC-GC-AT,它代表腺嘌呤/胸腺嘧啶和鳥嘌呤胞嘧啶的鹼基對。

胸腺嘧啶將只與腺嘌呤結合。胞嘧啶將只與鳥嘌呤結合。

使用圖表或紙質模型來展示這一點。

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進行此操作的想法包括使用“點”或“邁克和艾克”糖果。您可以使用牙籤將它們固定在一起,代表鍵,並將它們首尾相連,以圍繞一根圓柱體形成雙螺旋結構。胞嘧啶 - 紅色 / 腺嘌呤 - 黃色 / 胸腺嘧啶 - 橙色 / 鳥嘌呤 - 綠色

8. 什麼是突變?使用問題 7 中建立的圖表或模型,說明突變對遺傳性狀的影響。

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突變是指生物體遺傳物質(DNA)的任何變化,是由 誘變劑 引起的,誘變劑是指任何導致這種變化的物質。

突變會導致基因發生大大小小的變化,可以透過 點突變 和小規模的核苷酸插入/缺失來實現,或者可以透過產生更大影響的突變來實現,例如特定基因的複製、特定染色體的 易位 或染色體片段的倒位。

許多突變是毫無意義且無效的,因為最多有四個三聯體密碼可以編碼同一個氨基酸,因此如果改變了一個鹼基,最終結果將不會改變,蛋白質將像沒有發生突變一樣。然而,如果在同一個 DNA 或 RNA 鏈上發生多個突變,這會導致 RNA 構建不正確,最終翻譯成形成不正確的蛋白質,甚至導致身體結構畸形和不受控制的細胞生長(癌症)。有關更多資訊,請參閱 蛋白質合成

突變是指在轉錄過程中鹼基對(即 CG / AT)發生偏移。它可以是缺失、減去或易位。

9. 瞭解至少五種遺傳疾病,並講述一個關於患有其中一種疾病的名人或你認識的人的故事。

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  • 色盲
    • 比爾·克林頓,美國前總統,鮑勃·多爾,美國參議院前多數黨領袖。這兩個候選人曾在 1996 年總統選舉中互相競爭,在他們的辯論中,為了照顧他們兩人,不得不更改通常使用的顏色。
  • 囊性纖維化
    • 格雷戈裡·勒馬夏爾,法國流行歌手,於 2007 年死於該病。
    • 弗蘭基·艾伯納西,現實世界:聖地亞哥 的女演員,於 2007 年去世。
    • 麗莎·本特利,鐵人三項運動員
  • 唐氏綜合徵
    • 斯特凡·金斯,演員(《雙人行》),第一位在電影中擔任主角的唐氏綜合徵演員。
    • 克里斯·伯克,演員(《生活繼續》)和自傳作家
    • 安德里亞·弗裡德曼,演員(《生活繼續》),在許多其他節目中客串出演
    • 帕斯卡爾·迪奎恩,演員(《第八天》、 《英雄託託》)
    • 安妮·德·高樂(1928-1948),查爾斯·德·高樂的女兒
  • 血友病
    • 瑞安·懷特,因抗擊艾滋病而聞名。瑞安患有血友病,從他服用的凝血藥物中感染了艾滋病。
  • 帕金森綜合徵(以前稱為帕金森病)
    • 邁克爾·J·福克斯 - 演員
    • 卡修斯·克萊(又名穆罕默德·阿里) - 前重量級拳擊冠軍和奧運金牌得主。
    • 珍妮特·雷諾,美國前司法部長
  • 亨廷頓舞蹈症
    • 伍迪·格思裡
  • 鐮狀細胞性貧血
  • 脊柱裂
    • 奧運會運動員,八次波士頓馬拉松冠軍讓·德里斯科爾 [1]
    • 1980 年代搖滾明星,約翰·梅蘭坎普
    • 威爾士殘疾人奧運會運動員,坦尼·格雷-湯普森
    • 美國鄉村音樂歌手,漢克·威廉姆斯
  • 泰-薩克斯病

10. 生物遺傳是導致你性格的唯一因素嗎,即是什麼讓你成為你?

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生物遺傳不是導致你性格的唯一因素,研究表明,一個人的性格和他們是誰,不僅由他們的基因決定,還由他們的環境(他們的成長方式)決定。

作為基督復臨安息日會成員和探路者,我們還必須包括我們的父母、我們的信仰以及誘惑和罪惡,這些都會改變我們的性格。

11. 從艾倫·懷特的著作中找出 3 條與上一個問題相關的陳述。

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  • 《歷代志》,第 307 頁 透過信心在我們的內心
  • 《歷代志》,第 122/123 頁 你身上的基督品格將幫助你在末世中度過難關。
  • 《Testimonies Vol. 4》,第 439 頁 性格特徵是透過我們的父母遺傳給我們的。
  • 《基督復臨安息日會家庭》,第 206 頁 上帝可以改變遺傳和培養的傾向;

參考資料

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華夏公益教科書