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1、必修2 遗传与进化 一、减数分裂（一）1、减数分裂：是进行有性生殖的生物，在产生成熟的生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，细胞分裂两次。减数分裂的结果是，细胞中的染色体数目比原来的减少了一半。一个卵原细胞经过减数分裂，只形成一个卵细胞；而一个精原细胞通过减数分裂则可以形成四个精子。2、同源染色体：配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一个来自父方，一个来自母方。非同源染色体：不能配对的染色体之间互称为非同源染色体。联会：发生在减数第一次分裂的前期，同源染色体两两配对的现象。四分体：每一对同源染色体含有四条染色单体。1个四分体有1对同源染色体、2条染
2、色体、4个染色单体、4分子DNA。（二）精子的形成过程：1、场所：有性生殖器官内2、间期（准备期）：DNA复制和蛋白质合成；3、特点：减数第一次分裂前期：联会、形成四分体，每条染体含2个姐妹染色单体; 减数第一次分裂中期：同源染色体排列在赤道板上，每条染体含2个姐妹单体; 减数第一次分裂后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合，每条染体含2个姐妹单体; 减数第一次分裂末期：一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞，染色体、DNA减半，每条染体含2个姐妹单体；3、减数第二次分裂前期：（一般认为与减数第次分裂末期相同）；减数第二次分裂中期：着丝点排列在赤道板上; 减数第二次分裂后期：着丝点分裂，姐
3、妹染色单体分开成染色体，染色体数目加倍，每一极子细胞中无同源染色体；减数第二次分裂末期：两个次级精母细胞分裂成四个精子细胞。精子细胞变形成精子。（三）卵细胞与精子形成过程的异同：相同点：都是在生殖器官中进行；与生殖细胞的形成有关，染色体、DNA分子变化过程与结果完全相同。不同点：、间期精原细胞初级精母细胞仅稍稍增大。卵原细胞初级卵母细胞贮存大量卵黄，体积增大很多倍。、精子形成时两次分裂都是均等分裂，产生四个精子细胞。卵细胞形成时两次都是不均等分裂，只产生一个卵细胞和三个极体。、精子细胞须经变形才成为有受精能力精子，卵细胞不需经过变形即有受精能力。、精子在睾丸中形成，卵细胞在卵巢中形成。（四）比
4、较有丝分裂和减数分裂的相同点和不同点：有丝分裂：细胞分裂一次，子细胞的染色体与体细胞相同，形成体细胞，没有联会、四分体的出现没有交叉、互换现象；减数分裂：细胞连续分裂两次，子细胞内染色体数目减半，形成有性生殖细胞，出现联会、四分体，有交叉、互换行为。相同点：染色体复制一次。在动物的精(卵)巢中，精(卵)原细胞可以进行两种分裂方式，如果进行有丝分裂，形成的仍然是精(卵)原细胞，如果进行减数分裂，则产生的是成熟的生殖细胞精子(卵细胞)。受精作用的特点：精子的细胞核和卵细胞的细胞核相融合，使彼此染色体会合在一起。减数分裂和受精作用的意义：对于有性生殖的生物来说，减数分裂、受精作用对于维持每种生物前后
5、代体细胞染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。 二、遗传的分子基础1、证明DNA是遗传物质的实验有两个，肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验。噬菌体侵染细菌的实验过程：因为噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，它的头部和尾部都具_蛋白质_的外壳，头内部含有_DNA_。放射性同位素35S标记噬菌体的_蛋白质_，用放射性同位素32P标记噬菌体的_ DNA_实验结果表明：_ DNA是遗传物质，DNA能控制蛋白质的合成_。2、在自然界， _病毒_中有少数生物只含_RNA_不含_ DNA_，在这种情况下RNA是遗传物质。而有DNA的生物（原核生物、真核生物和DNA病毒）遗传物质全是D
6、NA，所以说绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。3、DNA分子的立体结构的主要特点是：两条长链按_反向_平行方式盘旋成_双螺旋结构。_脱氧核糖_和_磷酸_交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，_碱基_排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且配对有一定的规律，即A与T配对，G与C配对。4、DNA分子的遗传信息储存在脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序中5、DNA的特性：_多样性_、_特异性。6、DNA复制的过程：边解旋边复制。在_ATP_供能、_DNA解旋_酶的作用下，DNA分子两条脱氧核苷酸链配对的碱基从_氢键_处断裂，双链解开，这个过程叫做
7、_解旋_。合成互补子链：DNA的两条母链为_模板_，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照 碱基互补配对_原则，在_有关酶（DNA聚合酶，DNA连接酶）的作用下，各自合成与母链互补的一段子链。子、母链结合盘绕形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而各自形成一个新的DNA分子。DNA复制的特点：新DNA分子由亲代DNA分子的一条链和新合成的一条子链构成，是一种半保留复制。DNA复制的生物学意义：DNA通过复制，使遗传信息从_亲代传给子代_，从而保持了遗传信息的_连续性。7、基因是有遗传效应的DNA
8、片断。基因在染色体上。DNA是主要的遗传物质。染色体是DNA的主要载体，染色体由DNA和蛋白质组成。8、基因对性状的控制：直接通过控制蛋白质的分子结构通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。9、蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程。 概念：以_ DNA的一条链_为模板，通过_碱基互补配对原则_合成_RNA_的过程。转录 即DNA的_脱氧核苷酸_序列mRNA的_核糖核苷酸_序列。 场所：_细胞核_。 概念：以_ mRNA _模板，合成_具有一定氨基酸顺序的蛋白质_的过程。翻译 即mRNA的_核糖核苷酸序列蛋白质的氨基酸_序列。场所：_细胞质的核糖体_。RNA的种类： mRNA(信使RNA
9、)、 tRNA(转运RNA) 、 rRNA (核糖体RNA) 密码子：信使RNA上相邻的三个碱基决定一个氨基酸。 密码子的种类共有 64 种，其中决定氨基酸的有 61种，另有 3 种是终止密码子。每种tRNA只能识别并转运 1 种氨基酸，所以tRNA的种类是 61种。DNA复制、转录和翻译的比较传递遗传信息（复制）表达遗传信息转录翻译时间间期（有丝，减一）间期（有丝，减一）间期（有丝，减一）场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体原料游离的脱氧核苷酸游离的核糖核苷酸氨基酸模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA产物DNAmRNA蛋白质联系（中心法则）DNARNA蛋白质 三、基因的分离规律（一
10、）、遗传图解中常用的符号：P亲本 一母本 父本 杂交自交（自花传粉，同种类型相交） F1子一代 F2子二代。在体细胞中，控制性状的基因成对存在，在生殖细胞中，控制性状的基因成单存在。（二）、一对相对性状的遗传实验：试验现象：P：高茎矮茎F1：高茎（显性性状）F2：高茎矮茎=31（性状分离）解释：两种雄配子D与d；两种雌配子D与d，受精就有四种结合方式，因此F2的基因构成情况是DDDddd=121，性状表现为：高茎矮茎=31。 测交：让杂种一代与隐性类型杂交，用来测定F1的基因型。证实F1是杂合体；形成配子时等位基因分离的正确性。注意：杂交和自交可以判断一对相对性状中的显隐性关系，测交可以验证显
11、性个体是纯合子还是杂合子。（三）基因型和表现型：表现型相同，基因型不一定相同；基因型相同，环境相同，表现型相同。环境不同，表现型不一定相同。纯合体只能产生一种配子，自交不会发生性状分离。杂合体产生配子的种类是2n种（n为等位基因的对数），杂合子自交后代会出现性状分离。（四）孟德尔对分离现象的原因提出的假说生物的性状是由 遗传因子决定的；体细胞中遗传因子是成对存在的；在形成生殖细胞时， 成对 的遗传因子彼此分离，进入不同的 配子中；受精时，雌雄配子的结合是 随机 的。（五）分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的 遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生 分离，分离后的遗传
12、因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。（六）分离定律的实质：同源染色体上的等位基因发生分离。四、基因的自由组合定律（一）、两对相对性状的遗传试验： P：黄色圆粒绿色皱粒F1 ：黄色圆粒F：9黄圆：3绿圆：3黄皱：1绿皱 。F（YyRr）形成配子的种类和比例：等位基因分离，非等位基因之间自由组合。四种配子YR、Yr、Yr、yr的数量相同。（二）、对自由组合现象解释的验证测交：F（YyRr）隐性（yyrr）（1YR、1Yr、1yR、1yr） yrF： 1 YyRr：1Yyrr ：1yyRr ：1 yyrr。（三）、孟德尔获得成功的原因： 1)正确地选择了实验材料。2）在分析生物性状时，采用了
13、先从一对相对性状入手再循序渐进的方法（由单一因素到多因素的研究方法）。3）运用了统计学的方法处理实验结果。4）科学设计了试验程序（假说演绎法）。 （五）、基因的自由组合定律：控制不同性状的遗传因子的 分离和结合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的 成对 的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子 自由组合 。（六）自由组合定律的实质：位于 同源染色体上的等位基因 的分离和组合是互不干扰的，在减数分裂过程中，同源染色体上的 等位基因分离的同时 非同源染色体上的非等位基因自由组合。五、性别决定与伴性遗传1、 性别决定：一般是指雌雄异体的生物决定性别的方式。性染色体：决定性别的染色体。常染色体
14、：与决定性别无关的染色体。伴性遗传：性染色体上的基因，它的遗传方式是与性别相联系的，这种遗传方式叫做伴性遗传。2、XY型性别决定方式： (1)：雄性个体的体细胞中含有两个异型的性染色体(XY)，雌性个体含有两个同型的性染色体(XX)的性别决定类型。3、常见的X染色体隐性遗传病红绿色盲：在写色觉基因型时，为了与常染色体的基因相区别，一定要先写出性染色体，再在右上角标明基因型。）色盲女性（），正常（携带者）女性（），正常女性（），色盲男性（），正常男性（）。4、常见遗传病类型、特点及实例（1） 常染色体隐性遗传病，如白化病等，判断依据为无中生有为隐性，生女患病是常隐。男女患者比例接近1：1。（2）
15、 常染色体显性遗传病，如并指、多指等，判断依据为有中生无为显性，生女正常是常显。男女患者比例接近1：1。（3） X染色体隐性遗传，如色盲、血友病等，判断依据是母病子必病，女病父必病，男患多于女患。一般地说，色盲这种病是由男性通过他的女儿（携带者）遗传给他的外孙（隔代遗传、交叉遗传）。色盲基因不能由男性传给男性。（4） X染色体显性遗传，如抗维生素D佝偻症等，判断依据是子病母必病，父病女必病，女患多于男患。六、生物的变异1、可遗传变异与不可遗传变异的区别_遗传物质有没有发生改变。2、基因突变是指_基因结构_的改变，包括DNA碱基对的_增添、缺失或改变_。无论低等的生物，还是高等的生物都可发生基因
16、突变，这说明了基因突变的 普遍_性；基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞，这说明了基因突变的_随机_性；一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，这说明了基因突变的不定向性；基因突变造成的结果往往使该种生物不能适应环境，这说明了基因突变的有害性。3、基因突变意义：基因突变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。引起基因突变的因素：a、物理因素：主要是X射线、射线、紫外线、激光灯_。化学因素：亚硝酸、碱基类似物。c、生物因素：主要是某些寄生在活细胞内的病毒和某些细菌。4、基因重组是指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
17、组合。有两种类型：在生物减数分裂产生配子时，非同源染色体上的非等位基因自由组合；减数分裂形成四分体时，同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换。5、基因重组的意义基因重组也是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要意义。6、基因突变不同于基因重组，基因重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产生了新的基因 。7、染色体变异指光学显微镜下可见的染色体结构的变异和染色体数目变异。基因突变和基因重组在光学显微镜下不可见。8、染色体结构变异：染色体中某一片段缺失；染色体中增加某一片段；染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上；染色体中某一片段位置颠倒。染色体数目的变异：细胞内
18、个别染色体的增加或减少；细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少。染色体组：细胞中一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体称为一个染色体组。备注：染色体组数目判别（根据相同形态的染色体数目或者根据控制相同性状的基因数目）9、二倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的。多倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的。备注：香蕉是三倍体，马铃薯是四倍体，普通小麦是六倍体。单倍体：由配子发育而成的个体，体细胞中含有本物种配子染色体数的的个体。其植株特点是_植株弱小，高度不育_。备注：（1）单倍体的染
19、色体组数大于或等于1(2)8倍体小麦的花药离体培养形成的植株是_单倍体_。(3)单倍体植株高度不孕的原因_减数分裂时染色体无法正常联会，不能产正常的配子，所以高度不育_。(4)判断：单倍体只含有一个染色体组( )，含有一个染色体组的一定是单倍体（）。10、自然界中多倍体形成的原因：_体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成了复制，但是细胞受到外界环境条件（如温度骤变）或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加倍。11、生物变异在育种上的应用（1）多倍体育种的原理、方法及特点原理：染色体变异方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼
20、苗（秋水仙素可以抑制纺锤体的形成，作用的时期在有丝分裂前期）特点：产生的多倍体茎干粗壮、叶片果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。（2）诱变育种在生产中的应用原理：基因突变物理诱变：X射线、紫外线、激光等方法 化学诱变：亚硝酸，硫酸二乙酯等 生物诱变：病毒等特点：提高突变频率，在较短的时间里获得更多的优良变异类型（3）单倍体育种的原理、方法及特点原理：染色体变异方法：花药离体培养后再用秋水仙素处理特点：缩短育种年限，获得的后代能稳定遗传七、基因工程基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放
21、到另外一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。1、基因的操作工具与工具酶 基因的剪刀：限制酶（作用是切割DNA分子） 基因的针线：DNA连接酶（作用是连接 DNA骨架磷酸和脱氧核糖之间的化学键）。 基因的运输工具：运载体 （常用的运载体是质粒，噬菌体和动植物病毒）2、基因操作的基本步骤： 提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达3、转基因食品的安全性安全的观点：转基因食品的构成与非转基因食品一样，都是由氨基酸、蛋白质和碳水化合物组成的，从理论上分析是安全的。不安全的观点：在一个简陋的实验室里，就能把爱滋病毒和感冒病毒组装在一起，使爱滋病毒像感冒一样，
22、大规模地传播，所以转基因生物和转基因食品的不安全，要严格地控制。八、人类遗传病1、产生原因：由遗传物质改变引起的疾病称遗传病。2、类型：单基因遗传病（受一对等位基因控制的遗传病）、多基因遗传病（受两对或两对以上等位基因控制的遗传病）和染色体异常遗传病。3、特点：单基因遗传病的特点：在同胞中发病率较高，在群体中发病率较低多基因遗传病的特点：在群体中发病率较高4、常见单基因病的遗传常染色体上的显性遗传病：多指、并指、软骨发育不全常染色体上的隐形遗传病：白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症X染色体上的显性遗传病：抗维生素D佝偻病X染色体上的隐形遗传病：色盲症，血友病5、人类遗传病的检测与预防（1）遗传病的
23、产前诊断与优生的关系产前诊断：羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断（2）遗传咨询与优生的关系医生对咨询对象进行身体检查，了解家庭病史，对是否患有某种疾病作出诊断，进过分析遗传病的遗传方式推算出后代的再发风险率，并且提出防治政策和建议。禁止近亲结婚：三代以及三代以内的直系和旁系血亲。原因：近亲之间携带相同隐性致病基因的概率较大。6、人类基因组计划及其意义测定人类基因组的全部DNA（22X+Y）序列，解读其中包含的遗传信息。测定的是人类24条染色体上的碱基组成。意义：通过人类基因组计划，可以了解与癌症、糖尿病、老年性痴呆、高血压等疾病有关的基因，对这些目前难以治愈的疾病进行及时有效的基因
24、诊断和治疗。九、生物的进化 （一）现代生物进化理论的主要内容1、拉马克的进化学说-用进废退学说达尔文的生物进化理论-自然选择学说达尔文自然选择学说的内容有四方面：过度繁殖；生存斗争；遗传变异；适者生存2、现代生物进化理论的主要内容（1）种群是生物进化的基本单位种群：生活在一定区域内的同种生物的全部个体，是生物繁殖的基本单位。基因库：种群全部个体所含的全部基因叫做这个种群的基因库，其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。基因频率：某个基因占全部等位基因的比率；（2）突变与基因重组为生物进化提供原材料可遗传变异：突变与基因重组；不可遗传变异：由环境因素引起的。（3）自然选择决定生物进化的方向在自
25、然选择作用下，种群基因频率会发生定向改变，导致生物向一定的方向不断进化。注意：突变与基因重组是不定向的，自然选择是定向的。生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。（4）隔离导致物种的形成：隔离是物种形成的必要条件。物种：指分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能互相交配，并产生出可育后代的一群生物个体。隔离：指同一物种不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括：a、地理隔离：由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配。（如: 东北虎和华南虎）b、生殖隔离：种群间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育的后代。判断是否存在生殖隔离：能否交配，交配能否产生可育后代，如马和驴的后代骡子高度不育，马和驴之间存在生殖隔离，是两个不同物种。备注：物种形成的三个基本环节突变与基因重组；自然选择；隔离物种的形成：经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的物种形成方式。2、 生物进化和生物多样性的关系共同进化：不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。生物多样性：基因多样性；物种多样性；生态系统多样性。
