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.\ 必修二《遗传与进化》 第一章 遗传因子的发现 第1、2节 孟德尔的豌豆杂交实验 1.孟德尔选取豌豆作为杂交试验的材料的原因： （1）豌豆是自花传粉、闭花授粉的植物； （2）豌豆花较大，易于人工操作； （3）豌豆具有易于区分的性状。 2.常见遗传学符号： 符号 P F1 F2 ♀ ♂ 含义 亲本 子一代 子二代 杂交 自交 母本 父本 3.遗传学中常用概念： （1）性状：生物体所表现出来的的形态特征、生理生化特征或行为方式等。 相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型。如，兔的长毛与短毛。 显性性状与隐性性状 显性性状：具有相对性状的两个纯合亲本杂交，如在DDdd 杂交试验中，F1表现 出来的性状。 隐性性状：具有相对性状的两个纯合亲本杂交，如在DDdd杂交试验中，F1没有表 现出来的性状。 性状分离：在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象。 （2）显性基因与隐性基因 显性基因：控制显性性状的基因。用大写字母表示，如高茎用D表示。 隐性基因：控制隐性性状的基因。用小写字母表示，如矮茎用d表示。 基因：控制性状的遗传因子（ DNA分子上有遗传效应的片段P67） 等位基因：决定1对相对性状的两个基因（位于一对同源染色体上的相同位置上）。 （3）纯合子与杂合子 纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体（能稳定的遗传，不发生性状分离）： 显性纯合子（如AA的个体）；隐性纯合子（如aa的个体）。 杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体（不能稳定的遗传，后代会发生性状分离）如Dd （4）表现型与基因型 表现型：指生物个体实际表现出来的性状。 基因型：与表现型有关的基因组成。（关系：基因型＋环境 → 表现型） （5）杂交与自交 杂交：基因型不同的生物体间相互交配的过程。如：DDdd Dddd DDDd等。 自交：基因型相同的生物体间相互交配的过程。如：DDDD DdDd等 测交：让杂合子与隐性纯合子杂交。 如：Dddd （6）杂合子和纯合子的鉴别方法： 若后代无性状分离，则待测个体为纯合子 测交法 （动植物都可以用的方法，是鉴别的最好方法） 若后代有性状分离，则待测个体为杂合子（显性：隐性=1：1） 目的：用于鉴别某一显性个体的基因组合，是纯合子还是杂合子 4.孟德尔豌豆杂交实验： （一）一对相对性状的杂交： P：高茎豌豆矮茎豌豆 P：DDdd ↓ ↓ F1： 高茎豌豆 F1： Dd ↓ ↓ F2：高茎豌豆 矮茎豌豆 F2： DD Dd dd 3 ： 1 1 ：2 ：1 基因分离定律的实质：在减数分裂形成配子的过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入到不同的配子中，随配子遗传给后代。 发生的时期：减数第一次分裂的后期。 （二）两对相对性状的杂交： P： 黄圆绿皱 P：YYRRyyrr ↓ ↓ F1： 黄圆 F1： YyRr ↓ ↓ F2：黄圆 绿圆 黄皱 绿皱 F2：Y--R-- yyR-- Y--rr yyrr 9 ：3 ： 3 ： 1 9 ： 3 ： 3 ：1 在F2 代中： 4 种表现型： 两种亲本型：黄圆9/16 绿皱1/16 两种重组型：黄皱3/16 绿皱3/16 9种基因型： 纯合子 YYRR yyrr YYrr yyRR 共4种1/16 单杂合子 YYRr yyRr YyRR Yyrr 共4种2/16 双杂合子 YyRr 共1种4/16 基因自由组合定律的实质：在减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 5.常见问题解题方法 （1）如后代性状分离比为显：隐=3 ：1，则双亲一定都是杂合子（Dd）； 即DdDd 3D_：1dd （2）若后代性状分离比为显：隐=1 ：1，则双亲一定是测交类型； 即为Dddd 1Dd ：1dd （3）若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。 即DDDD 或 DDDd 或 DDdd 第二章　基因和染色体的关系 第一节 减数分裂 一、减数分裂的概念 减数分裂(meiosis)是进行有性生殖的生物形成生殖细胞过程中所特有的细胞分裂方式。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。 （注：体细胞主要通过有丝分裂产生，有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。） 二、减数分裂的过程 1、精子的形成过程： （1）减数第一次分裂 间期：染色体复制(包括DNA复制和蛋白质的合成)。 前期：同源染色体两两配对（称联会），形成四分体。四分体中的非姐妹染色单体之间常常交叉互换。 中期：同源染色体成对排列在赤道板上（两侧）。 后期：同源染色体分离；非同源染色体自由组合。 末期：细胞质分裂，形成2个子细胞。 （2）减数第二次分裂（无同源染色体） 前期：染色体排列散乱。 中期：每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的赤道板上。 后期：姐妹染色单体分开，成为两条子染色体。并分别移向细胞两极。 末期：细胞质分裂，每个细胞形成2个子细胞，最终共形成4个子细胞，称为精细胞。 2、卵细胞的形成过程：与精子形成过程基本相同，不同点在于：减一末期和减二末期细胞质不均等分裂。 三、精子与卵细胞的形成过程的比较 精子的形成 卵细胞的形成 不同点 形成部位 精巢（哺乳动物称睾丸） 卵巢 过　　程 有变形期 无变形期 子细胞数 一个精原细胞形成4个精子 一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体 相同点 精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半 四、注意： （1）同源染色体：①形态、大小基本相同；②一条来自父方，一条来自母方。 （2）减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂，原因是同源染色体分离并进入不同的子细胞。所以减数第二次分裂过程中无同源染色体。 （3）一对同源染色体= 一个四分体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子。 第2节 基因在染色体上 1、 萨顿假说：基因和染色体行为存在明显的平行关系。 2、 孟德尔遗传规律的现代解释（见课本30页） 第3节 伴性遗传 一、概念：控制遗传的基因位于性染色体上，因而总是与性别相关联。 二、三种伴性遗传的特点： （1）伴X隐性遗传的特点： ① 男 ＞ 女 ② 隔代遗传（交叉遗传） ③ 母病子必病，女病父必病 （2）伴X显性遗传的特点： ① 女＞男 ② 连续发病 ③ 父病女必病，子病母必病 （3）伴Y遗传的特点： ①男病女不病 ②父→子→孙 附：常见遗传病类型 伴X隐：色盲、血友病 伴X显：抗维生素D佝偻病 常隐：、白化病 常显：多(并)指 第三章 基因的本质 第一节 DNA是主要的遗传物质 一、DNA是主要的遗传物质 1．DNA是遗传物质的证据 　　（1）肺炎双球菌的转化实验过程和结论 （2）噬菌体侵染细菌实验的过程和结&k.Com] 实验名称 实验过程及现象 结论 细菌的转化[来源:Z+xx+k.Com] 体内 转化 1．注射活的无毒R型细菌，小鼠正常。[来源:学_科_网Z_X_X_K] 2．注射活的有毒S型细菌，小鼠死亡。[来源:学,科,网Z,X,X,K] 3．注射加热杀死的有毒S型细菌，小鼠正常。 4．注射“活的无毒R型细菌+加热杀死的有毒S型细菌”，小鼠死亡。[来源:学+科+网Z+X+X+K] DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。 体外 转化 5．加热杀死的有毒细菌与活的无毒型细菌混合培养，无毒菌全变为有毒菌。 6．对S型细菌中的物质进行提纯：①DNA②蛋白质③糖类④无机物。分别与无毒菌混合培养，①能使无毒菌变为有毒菌；②③④与无毒菌一起混合培养，没有发现有毒菌。 噬菌体侵染细菌 用放射性元素35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，让其在细菌体内繁殖，在与亲代噬菌体相同的子代噬菌体中只检测出放射性元素32P DNA是遗传物质 2． DNA是主要的遗传物质 （1）除病毒外所有生物的遗传物质是DNA（2）某些病毒的遗传物质是RNA或DNA。 第二节 DNA 分子的结构 一、DNA的结构 1、DNA的组成元素：C、H、O、N、P 2、DNA的基本单位：脱氧核苷酸（4种）。 3、DNA的结构： ①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。 ②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。 内侧：由氢键相连的碱基对组成。 ③碱基配对有一定规律： A ＝ T；G ≡ C。（碱基互补配对原则） 4．特点 ①稳定性：DNA分子中脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变； ②多样性：DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样； ③特异性：DNA分子中每个DNA都有自己特定的碱基对排列顺序。 5．计算 1．在两条互补链中的比例互为倒数关系。 2．在整个DNA分子中，嘌呤碱基之和=嘧啶碱基之和，即：A+G=T+C。 3．整个DNA分子中，与分子内每一条链上的该比例相同。 第三节 DNA的复制 一、DNA的复制 1． 场所：细胞核 2． 时间：细胞分裂间期。（即有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期） 3．基本条件：① 模板：开始解旋的DNA分子的两条单链（即亲代DNA的两条链）； ② 原料：是游离在细胞中的4种脱氧核苷酸； ③ 能量：由ATP提供； ④ 酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。 4． 过程：①解旋；②合成子链；③形成子代DNA 5． 特点：①边解旋边复制；②半保留复制 6．原则：碱基互补配对原则 7．精确复制的原因：①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板; 　　　　　　　　 ②碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。 8．意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性 第四节 基因是有遗传效应的DNA片段 一、基因的定义：基因是有遗传效应的DNA片段 二、DNA是遗传物质的条件：a、能自我复制 b、结构相对稳定 c、储存遗传信息 d、能够控制性状。 第四章 基因的表达 第一节 基因指导蛋白质的合成 一、RNA的结构： 1、组成元素：C、H、O、N、P 2、基本单位：核糖核苷酸（4种） 3、结构：一般为单链 二、RNA的类型： ⑴信使RNA（mRNA）；⑵转运RNA（tRNA）；⑶核糖体RNA（rRNA） 三、基因控制蛋白质合成： 1、转录： （1）概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。（注：叶绿体、线粒体也有转录） （2）过程：①解旋；②配对；③连接；④释放（具体看书63页） （3）条件：模板：DNA的一条链（模板链） 原料：4种核糖核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、RNA聚合酶等 （4）原则：碱基互补配对原则（A—U、T—A、G—C、C—G） （5）产物：信使RNA（mRNA） 2、翻译： （1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（注：叶绿体、线粒体也有翻译） （2）过程：（看书课本66页） （3）条件：模板：mRNA 原料：氨基酸（20种） 能量：ATP 酶：多种酶 搬运工具：tRNA 装配机器：核糖体 （4）原则：碱基互补配对原则 （5）产物：多肽链 3、与基因表达有关的计算 基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数 = 6：3：1 4、 密码子 ①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子. 注：密码子总共有64个，决定氨基酸的密码子有61个，终止密码子（3个）不编码氨基酸。 第2节 基因对性状的控制 一、中心法则 1、提出者：克里克 2、内容： 第5章 基因突变及其他变异 第一节 基因突变和基因重组 一、生物变异的类型 1.不可遗传的变异（仅由环境变化引起） 2.可遗传的变异（由遗传物质的变化引起）包括：基因突变、基因重组、染色体变异。 二、可遗传的变异 （一）基因突变 1、概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。 2、原因：物理因素：X射线、紫外线、r射线等； 化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等； 生物因素：病毒、细菌等。 3、特点：a、普遍性 b、随机性（基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、任何DAN分子）；c、不定向性 d、低频性 e、多害少利性。 注：体细胞的突变不能直接传给后代，生殖细胞的则可能 4、意义：它是新基因产生的途径；是生物变异的根本来源；是生物进化的原始材料。 （二）基因重组 1、概念：是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 2、类型：a、减一后期非同源染色体上的非等位基因自由组合 b、四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换 第二节 染色体变异 一、染色体结构变异： 实例：猫叫综合征（5号染色体部分缺失） 类型：缺失、重复、倒位、易位（看书并理解） 二、染色体数目的变异 1、类型 （1）个别染色体增加或减少：实例：21三体综合征（多1条21号染色体） （2）以染色体组的形式成倍增加或减少：实例：三倍体无子西瓜 2、 染色体组 （1）概念：二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。 （2）特点：①一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同； ②一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息。 （3）染色体组数的判断： ① 染色体组数= 细胞中形态相同的染色体有几条，则含几个染色体组 例1：以下各图中，各有几个染色体组？ 答案：3 2 5 1 4 3、单倍体、二倍体和多倍体 由配子发育成的个体叫单倍体。 有受精卵发育成的个体，体细胞中含几个染色体组就叫几倍体，如含两个染色体组就叫二倍体，含三个染色体组就叫三倍体，以此类推。体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。 三、染色体变异在育种上的应用 1、多倍体育种： 方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（原理：能够抑制纺锤体的形成,导致复制后的染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍） 2、单倍体育种： 方法：花粉(药)离体培养 实例：矮杆抗病水稻的培育 例：在水稻中，高杆(D)对矮杆(d)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻ddrr和纯合高杆抗病水稻DDRR两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻ddRR ，应该怎么做？ 优缺点：后代都是纯合子，明显缩短育种年限，但技术较复杂。 第五节 人类遗传病 一、人类遗传病与先天性疾病区别： 遗传病：由遗传物质改变引起的疾病。（可以生来就有，也可以后天发生） 先天性疾病：生来就有的疾病。（不一定是遗传病） 二、人类遗传病类型 （一）单基因遗传病：由一对等位基因控制的遗传病。 （二）多基因遗传病：由多对等位基因控制的人类遗传病。 （三）染色体异常遗传病（简称染色体病）：染色体异常引起的遗传病。 三、遗传病的监测和预防：产前诊断、遗传咨询 四、人类基因组计划：是测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。 需要测定22+XY共24条染色体 第6章 从杂交育种到基因工程 第一节 杂交育种与诱变育种 一、各种育种方法的比较： 诱变育种 杂交育种 多倍体育种 单倍体育种 方法 用射线、激光、化学药品等处理生物 杂交 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药(粉)离体培养 原理 基因突变 基因重组 染色体变异 染色体变异 优缺点 加速育种进程，大幅度地改良某些性状，但有利变异个体少。 方法简便，但要较长年限选择才可获得纯合子。 器官较大，营养物质含量高，但结实率低，成熟迟。 后代都是纯合子，明显缩短育种年限，但技术较复杂。 第2节 基因工程及其应用 1、 基因工程 1、 概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 2、 原理：基因重组 3、结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。 二、基因工程的工具 1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（简称限制酶） （1）特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 （2）作用部位：磷酸二酯键 （4）例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。 （黏性末端） （黏性末端） （5）切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。 2、 基因的“针线”——DNA连接酶 （1） 作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。 （2） 连接部位：磷酸二酯键 3、 基因的运载体 （1）定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。 （2）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 三、基因工程的操作步骤 1、提取目的基因； 2、目的基因与运载体结合； 3、将目的基因导入受体细胞； 4、目的基因的检测和鉴定。 第六章 生物的进化 第一节 生物进化理论的发展 一、拉马克的进化学说 1、理论要点：用进废退；获得性遗传 2、进步性：认为生物是进化的。 二、达尔文的自然选择学说 1、理论要点：自然选择（适者生存，不适者被淘汰） 2、进步性：能够科学地解释生物进化的原因。 3、局限性：不能科学地解释遗传和变异的本质（对生物进化的解释仅局限于个体水平） 第二节 现在生物进化理论的主要内容 （一）种群是生物进化的基本单位（生物进化的实质：种群基因频率的改变） 1、种群：在一定区域内同种生物的所有个体称为种群。 2、种群基因库：一个种群的全部个体所含有的全部基因构成了该种群的基因库。 3、基因（型）频率的计算： ①按定义计算： 例1：从某个群体中随机抽取100个个体，测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60和10个，则： 基因型AA的频率为______；基因型Aa的频率为 ______；基因型 aa的频率为 ______。基因A的频率为______； 基因a的频率为 ______。 答案：30% 60% 10% 60% 40% ②某个等位基因的频率 = 它的纯合子的频率 + 杂合子频率 例：某个群体中，基因型为AA的个体占30%、基因型为Aa的个体占60% 、基因型为aa的个体占10% ，则：基因A的频率为______，基因a的频率为 ______ 答案： 60% 40% （二）突变和基因重组产生生物进化的原材料 （三）自然选择决定进化方向：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。 （四）突变和基因重组、选择和隔离是物种形成机制 1、物种：自然状态下能相互交配并并且产生可育后代的一群生物个体。 2、隔离： 地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。 生殖隔离：指不同种群的个体不能自由交配或交配后产生不可育的后代。 3、物种的形成： ⑴物种形成的常见方式：长期的地理隔离导致生殖隔离 ⑵物种形成的标志：生殖隔离 ⑶物种形成的3个环节： 突变和基因重组：为生物进化提供原材料 自然选择：使种群的基因频率定向改变 隔离：是新物种形成的必要条件