細胞膜的構造

  

基本認知:

1.      細胞膜有甚麼特性?

2.      細胞膜有甚麼功能?

3.      細胞膜主要由甚麼分子組成?

4.      細胞膜的不同分子是如何分佈的?

5.      磷脂有甚麼特性?

6.      有多少種涉及物質進出細胞的蛋白質?

7.      以下類別的物質主要透過細胞膜甚麼途徑進出細胞膜的?

(1)   脂溶性分子

(2)   離子

(3)   水

(4)   水溶性較大的分子

(5)   非極性的細小分子

8.      試就以上類別的物質或分子，各舉一些例子。

9.      試列出細胞膜上，跟物質進出細胞膜無關的分子類別，並指出其功能。

 

補充

-          實際上，載體蛋白是一類蛋白質的名稱。由於載體蛋白會識別不同的分子，祇容許能識別到的分子透過相關的載體蛋白進出細胞膜，因此細胞如需要容許10種(舉例而已)進出細胞的話，那細胞膜上便有10種載體蛋白。

 

進階問題:

1.      試估計氧氣及二氧化碳等非極性分子，主要是透過甚麼途徑進出細胞膜的?

2.      為何細胞膜的主要組成的物質是脂溶性的?

3.      為甚麼細胞膜具有彈性這一特性?

4.      根據對細胞膜的基本認知，試舉其中兩個例子說明構造、特性與功能的關係。

DNA指紋電泳原理

 

DNA指紋電泳原理

原理如下: (留意，以下的不是DNA電泳的操作方法)

1. 不同人體內的DNA有99.9%是相同的(註)，但有約0.1%是每個人不同的，這段DNA稱為「可變數目串聯重複(VNTR)」。不同人這段DNA內可重複的數目不同，因此每個人這段DNA的鹼基序列皆不同。

2. 使用這VNTR的DNA片段，利用相同的限制酶，便可切出不同長度的DNA片段，每個人不同。

3. 由於DNA帶負電。

4. 於電泳裝置，DNA片段便會向正極移動。不同大小的DNA片段移動速度不同。較短的移動較快，較長的較慢，因此不同長度的DNA片段便可形成不同的DNA橫紋，稱為DNA指紋。

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註: 留意，這裡所說的不同人體內DNA有99.9%相同，指的不是鹼基序列，而是基因。不同人的基因基本是相同的(不同人種則會有極少量不同的基因差異)，祇是同一基因，不同人可能擁有不同的等位基因而已。同一基因中不同的等位基因的長度基本是一樣的，因此不可能用以作為DNA指紋分析之用，因為DNA指紋分析依靠的是DNA片段的長度，而不是鹼基序列。

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相關問題: (建議答案在最後)

1.     為何要使用相同的限制酶切斷DNA?

2.     為何VNTR這段DNA片段，每個人也不同?

3.     每個人的基因組合皆不同(即等位基因不會完全相同)，那為何一定要使用VNTR片段才能進行DNA指紋分析?

4. 每一條DNA橫紋代表的是甚麼?

5 為何不同的DNA橫紋有不同的寬度?

6. 有親緣關係的DNA指紋之間，應有甚麼特點?

7. 相同大小的DNA片段，是否代表鹼基序列相同?

8. 一般而言，採樣時祇取得少量DNA樣本，如何足夠以進行DNA指紋分析?

9. 如果想知道受測樣本每一條橫紋代表的鹼基序列大小的話，需要一個標記樣本。試加以解釋。

10. 利用DNA指紋分析，能否檢測出某人是否有遺傳病等位基因?

11. 利用單一的DNA指紋，是否能識別屬於誰的?

 

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相關問題(建議答案)

1.     為何要使用相同的限制酶切斷DNA?

答: 使用相同限制酶切斷DNA片段，才能更公平地比較不同的DNA片段大小。如使用不同限制酶的話，便肯定不同的DNA樣本一定被切斷成不同的大小，無法比較。

2.     為何VNTR這段DNA片段，每個人也不同?

答: 這段DNA片段內並沒有帶有影響人類正常運作的基因，因此出現突變後也不會影響人的運作，使這段DNA可不斷發生隨機的變化，使每個人也不同。

3.     每個人的基因組合皆不同(即等位基因不會完全相同)，那為何一定要使用VNTR片段才能進行DNA指紋分析?

答: 如基因相同的話，即使等位基因不同(即部份鹼基不同)，但整體長度也沒有大變化，如用作DNA指紋分析的話，便每個人也差別不大了。

4.     每一條DNA橫紋代表的是甚麼?

答: 這DNA片段的大小。例如1000bp，代表有1000個鹼基對。

5.     為何不同的DNA橫紋有不同的寬度?

答: 寬度代表含有這DNA片段大小的數量。例如1000bp的DNA片段有10條的話，便較有5條的寬。

6.     有親緣關係的DNA指紋之間，應有甚麼特點?

答: 有親緣關係的人，部分染色體是相同的，因此DNA指紋內有些DNA片段大小應是相同的。

7.     相同大小的DNA片段，是否代表鹼基序列相同?

答: 不是!

8.     一般而言，採樣時祇取得少量DNA樣本，如何足夠以進行DNA指紋分析?

答: 使用PCR技術，先大量複製DNA，才再進行DNA指紋分析處理。

9.     如果想知道受測樣本每一條橫紋代表的鹼基序列大小的話，需要一個標記樣本。試加以解釋。

答: 單純祇有一個樣本的話，其實無法確定是屬於誰的。DNA指紋法祇有在有參考的情況(即標記樣本)才能進行對比。

10.  利用DNA指紋分析，能否檢測出某人是否有遺傳病等位基因?

答: 不能。DNA指紋檢測的是VNTR片段，這段內沒有基因。檢測遺傳病等位基因需要直正檢測鹼基序列。DNA指紋法並不是檢測鹼基序列，僅檢測VNTR內的DNA片段大小。

11. 利用單一的DNA指紋，是否能識別屬於誰的?

答: 不能夠。跟手指的指紋不同，現時並沒有記錄所有人的DNA指紋用以識別個人身份的。雖然每個人的可變數目串聯重複(VNTR)的鹼基序列不同，但如使用不同的限制酶話，便會得到不同的DNA長度片段。現時使用DNA指紋分析時，必須使用其他樣本來作對比參考的。例如在親子鑑定時，祇套取單一個體的DNA指紋時，其實你還不知道跟誰的DNA指紋吻合，必須同時有相關人士的DNA指紋，比對下才能判斷的。

不過，理論上，可以記錄每個人VNTR的鹼基序列來作個人身份識別的，祇是現時還未有任何國家或地區採用這方法。

 

 

 

如何根據遺傳結果推論顯性或隱性對比性狀?

 如何根據遺傳結果推論顯性或隱性對比性狀?

 

根據以上的遺傳實驗，推論哪一特性是顯性?

 如根據以上的遺傳結果，可以有兩個方向的推論方式，一是根據親代跟子一代，另一是根據子一代跟子二代的結果。

[根據親代跟子一代的結果]:

1.      親代皆是純種的，(沒有分數)

2.      即其中一人祇有正常翅膀的等位基因，另一人則祇有殘缺翅膀的等位基因，(1)

3.      下一代的兩個等位基因必定一個來自父本，另一來自母本，(1)

4.      因此，子一代從父本及母本分別取得一個正常翅膀及殘缺翅膀的等位基因，(1)

5.      子一代是雜合的，(1)

6.      但子一代是正常翅膀的，(沒有分數)

7.      於雜合的情況下，顯現出來的特徵是顯性的。(1)

8.      因此，正常翅膀是顯性的等位基因。(1)

 

留意以上的推論過程，甚麼句子是沒有分數的(題目或圖中可直接得到的資訊)!

亦留意，有分的句子，很多基本上都是原來孟德爾的假設，但現在已看作是正確的知識。

重要提示: 使用以上方式推論的所需條件:

1.      已知親代是純種的

2.      子代是數目很多

如不是的話，其實無法按以上方式推論的。

 

[根據子一代跟子二代的結果:]

1.      子二代有殘缺翅膀的性狀，(沒有分數)

2.      殘缺翅膀的子二代個體內必定含有引致殘缺翅膀的等位基因，(1)

3.      由於子代的等位基因必來自親代，(1)

4.      因此親代中其中一人必定含有殘缺翅膀的等位基因，(1)

5.      但親代兩者皆是正常翅膀的，(沒有分數)

6.      即兩者皆含有正常翅膀的等位基因，(1)

7.      因此，親代其中一人一定是雜合的(同時含有正常翅膀及殘缺翅膀的等位基因)，(1)

8.      於雜合的情況下，顯現出來的特徵是顯性的。(1)

9.      因此，正常翅膀是顯性的等位基因。(1)

 

留意，以上的推論方式不需要特定條件，子代數目也不需要很多，祇要親代性狀相同，而子代中有一個性狀跟親代不同便可以。

雙基因雜交遺傳下一代表現型比例

 

雙基因雜交遺傳下一代表現型比例

 

雙基因雜交的遺傳，似乎較單基因雜交遺傳複雜。於單基因雜交遺傳下，如觀察下一代的表現型，祇有以下兩種，分別代表不同的親代基因型:

下一代比例	親代基因型
1:1	雜種 x 純種隱性
3:1	雜種 x 雜種

備註: 哪下一代如全是相同表現型的話，那親代基因型又是甚麼?

 

但如涉及雙基因的話，下一代的表現型比例便不是那麼容易判斷，例如以下雙基因雜交遺傳的後代表現型，同學可看得出是甚麼比例嗎?

表現型	玉米 A 的後代數目
有色穀粒、綠色植株	88
有色穀粒、黃色植株	12
無色穀粒、綠色植株	8
無色穀粒、黃色植株	92
總數	200

其實無論是單基因，抑或雙基因雜交遺傳，下一代的表現型比例類型皆是固定的，祇有幾類而已，但雙基因的遺傳，會涉及另一因素，涉及的基因是否位於同一染色體上，是會影響後代表現型比例的。

 

以下列出雙基因雜交遺傳後代表現型比例，祇有以下幾類而已，分別可推論親代的不同基因型及兩個基因的位置。

比例	兩個基因的位置	親代基因型
1:1	同一染色體上	雜合 x 純種隱性
3:1	同一染色體上	雜合 x 純種隱性
1:1:1:1	不同染色體上	雜合 x 純種隱性
9:3:3:1	不同染色體上	雜合 x 雜合

備註: 同學有沒有發現，如兩個基因位於同一染色體上的話，那比例跟單基因雜交遺傳是沒有分別的。

 

重要提示: 如不清楚為何以上的比例必定代表親代指定的基因型的話，試試自行使用遺傳圖解繪畫一次便可以。

 

哪以下的結果比例是甚麼?

表現型	玉米 A 的後代數目
有色穀粒、綠色植株	88
有色穀粒、黃色植株	12
無色穀粒、綠色植株	8
無色穀粒、黃色植株	92
總數	200

不理會數目遠較為細小的12及8的話，88: 92 應可視作1:1吧。那即是這兩個基因，即穀粒顏色及植株顏色，是位於同一染色體上。

 

那，引申的問題是，那些等位基因是位於同一條染色體上呢?

答: 是有色穀粒及綠色等位基因  及  無色穀粒及黃色等位基因。

 

另一問題是，12及8這些數目較少的後代是如何出現的? 是互換!