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1、遗传因子的发现第1,2节 孟德尔的豌豆杂交实验一,基本概念:(一般了解)1.性状,相对性状,显性性状,隐性性状,性状分离性状:生物体的形态特征和生理特征的总和.相对性状:同种生物的同一性状的不同表现类型.显性性状:具有相对性状的纯合亲本杂交,F1中显现出来的性状.隐性性状:具有相对性状的纯合亲本杂交,F1中未显现出来的性状.性状分离:杂种自交后代中,同时显现出显性性状和隐性性状的现象.2.杂交,自交,测交杂交;是指基因型相同或不同的生物体之间相互交配的过程.自交:指植物体自花受粉或单性花的同株受粉过程.自交是获得纯合子的有效方法.测交:就是让杂种一代与隐性个体杂交,用来测定F1的基因组合.3.
2、基因,等位基因,非等位基因,显性基因,隐性基因基因:具有遗传效应的DNA片断,在染色体上呈线性排列.等位基因:位于一对同源染色体的相同位置上,控制一对相对性状的基因.非等位基因:包括非同源染色体上的基因及同源染色体的不同位置的基因.显性基因:控制显性性状的基因.隐性基因:控制隐性性状的基因.4.纯合子,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.杂合子:由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体.5.基因型和表现型表现型:在遗传学上,把生物个体表现出来的性状叫表现型.基因型:在遗传学上,把与表现型有关的基因组成叫基因型.表现型是基因型与环境相互作用的结果.二,孟德尔实验成功的原因:(
3、重点掌握)(1)正确选用实验材料:一豌豆是严格自花传粉植物(闭花授粉),自然状态下一般是纯种二具有易于区分的性状 (2)由一对相对性状到多对相对性状的研究 (从简单到复杂) (3)对实验结果进行统计学分析 (4)严谨的科学设计实验程序:假说-演绎法观察分析提出假说演绎推理实验验证三,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 DDdd F1: 高茎豌豆 F1: Dd自交 自交F2:高茎豌豆 矮茎豌豆 F2:DD Dd dd3 : 1 1 :2 :1基因分离定律的实质:在杂合体的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性,在减数分裂形成配子过程中,等位基因随同
4、源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后代(二)二对相对性状的杂交:P: 黄圆绿皱 P:YYRRyyrr F1: 黄圆 F1: YyRr自交 自交F2:黄圆 绿圆 黄皱 绿皱 F2:Y-R- yyR- Y-rr yyrr9 :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3/169种基因型: 纯合子 YYRR yyrr YYrr yyRR 共4种1/16半纯半杂 YYRr yyRr YyRR Yyrr 共4种2/16完全杂合子 YyRr 共1种4/16 基因自由组合定律的实
5、质:位于非同源染色体染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的.在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合.注:基因的分离定律和自由组合定律的比较基因的分离定律和自由组合定律的比较项目 规律分离定律自由组合定律研究的相对性状一对两对或两对以上等位基因数量及在染色体上的位置一对等位基因位于一对同源染色体上两对(或两对以上)等位基因分别位于不同的同源染色体上细胞学基础减数第一次分裂中同源染色体分离减数第一次分裂中非同源染色体自由组合遗传实质等位基因随同源染色体的分开而分离非同源染色体上的非等位基因自由组合联系分离定律是自由组合定律的基础(减数分裂中
6、,同源染色体上的每对等位基因都要按分离定律发生分离,而非同源染色体上的非等位基因,则发生自由组合).F1的配子24F2的表现型24F2的基因型39基因和染色体的关系第一节:减数分裂和受精作用:(这部分内容考纲要求理解,希望同学们能弄懂并记住)一,减数分裂:是进行有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时,进行的染色体数目减半的细胞分裂.在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞分裂两次.减数分裂的结果是,成熟生殖细胞中染色数目比原始生殖细胞的减少一半. 二,有性生殖细胞的形成:部位:动物的精巢,卵巢;植物的花药,胚珠精子的形成: 3,卵细胞的形成1个精原细胞(2n) 1个卵原细胞(2n)间期:染色体复
7、制 细胞体积增大 间期:染色体复制 细胞体积增大DNA加倍,染色体不加倍 DNA加倍,染色体不加倍1个初级精母细胞(2n) 1个初级卵母细胞(2n)前期:联会,四分体,交叉互换(2n) 前期:联会,四分体 交叉互换(2n)中期:同源染色体排列在赤道板上(2n) 中期:同源染色体排列在赤道板上(2n)后期:配对的同源染色体分离(2n) 后期:配对的同源染色体分离(2n)末期:细胞质均等分裂 ,染色体数目减半 末期:细胞质不均等分裂2个次级精母细胞(n) 1个次级卵母细胞+1个极体(n)前期:(n) 前期:(n)中期:(n) 中期:(n)后期:着丝点断裂,染色单体分开成为 后期:着丝点断裂,染色单
8、体分开成为两组染色体,染色体体数目加倍(2n) 两组染色体,染色体体数目加倍(2n)末期:细胞质均等分裂(n) 末期:细胞质不均等分裂(n)4个精细胞(n) 1个卵细胞(n)+3个极体(n)变形 4个精子(n) 不久,三个极体都退化消失,只形成一个卵细胞相关概念:(1)联会:同源染色体两两配对的现象.同源染色体:一条来自父方,一条来自母方,形状大小一般相同的两条染色体.(2)四分体:每对同源染色体含有四个染色单体的状态.区分:同源染色体,四分体,非同源染色体,姐妹染色单体,非姐妹染色单体精子的形成与卵细胞形成的比较:精子形成过程卵细胞形成过程相同点染色体的行为变化相同,即染色体先复制,在减数第
9、一次分裂时同源染色体联会,非姐妹染色单体交叉互换,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,第一次分裂结束后染色体数目减半;第二次分裂时着丝点分裂,姐妹染色单体分离.不同点1个精原细胞经减数分裂形成4个精细胞,再经变形而成4个精子.两次细胞质分裂都为不均等分裂,结果1个卵原细胞经减数分裂形成1个卵细胞,没有变形过程.三,受精作用及其意义:1,受精作用: 精子和卵细胞相互识别,融合成为受精卵的过程. 2,受精作用的意义:减数分裂形成的配子多样性及精子和卵细胞结合的随机性,导致后代性状的多样性,这种多样性有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性.减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞
10、中染色体的数目恒定,对于生物的遗传和变异,都有重要意义.3,有丝分裂,减数分裂和受精作用中DNA,染色体的变化DNA4n 染色体2nn0精(卵)原细胞 精(卵)原细胞 受精卵 时间的有丝分裂 的减数分裂 受精作用 的有丝分裂四,细胞分裂相的鉴别:1,细胞质是否均等分裂:不均等分裂减数分裂中的卵细胞的形成2,细胞中染色体数目: 若为奇数减数第二分裂(次级精母细胞,次级卵母细胞,减数第二分裂后期,看一极)若为偶数有丝分裂,减数第一分裂,3,细胞中染色体的行为: 有同源染色体有丝分裂,减数第一分裂联会,四分体现象,同源染色体的分离减数第一分裂无同源染色体减数第二分裂4,姐妹染色单体的分离 一极无同源
11、染色体减数第二分裂后期一极有同源染色体有丝分裂后期第二节, 基因在染色体上1,基因和染色体行为存在明显的平行关系. 2,伴性遗传3,概念:伴性遗传:此类性状的遗传控制基因位于性染色体上,因而总是与性别相关联.4,类型:X染色体显性遗传:抗维生素D佝偻病等X染色体隐性遗传:人类红绿色盲,血友病Y染色体遗传:人类毛耳现象5,X染色体隐性遗传:如人类红绿色盲致病基因Xa 正常基因:XA 患者:男性XaY 女性XaXa正常:男性XAY 女性 XAXA XAXa(携带者) 遗传特点: (1)人群中发病人数男性大于女性 (2)隔代遗传现象:一般地说,此病由男性通过他的女儿传给他的外孙.(3)交叉遗传现象:
12、男性的红绿色盲基因从母亲传来,以后只能传给他的女儿.男性女性男性二,X染色体显性遗传:如抗维生素D佝偻病1,致病基因XA 正常基因:Xa 2,患者:男性XAY 女性XAXA XAXa 正常:男性XaY 女性XaXa 3,遗传特点: (1)人群中发病人数女性大于男性 (2)连续遗传现象(3)交叉遗传现象:男性女性男性三,Y染色体遗传:人类毛耳现象遗传特点:基因位于Y染色体上,仅在男性个体中遗传四,性别类型:XY型:XX雌性 XY雄性大多数高等生物:人类,动物,高等植物XW型:ZZ雄性 ZW雌性鸟类,蚕,蛾蝶类五,遗传病类型的鉴别:(一)先判断显性,隐性遗传:父母无病,子女有病隐性遗传(无中生有)
13、隔代遗传现象隐性遗传父母有病,子女无病显性遗传(有中生无)连续遗传,世代遗传显性遗传(二)再判断常,性染色体遗传:1,父母无病,女儿有病常,隐性遗传2,已知隐性遗传,母病儿子正常常,隐性遗传3,已知显性遗传,父病女儿正常常,显性遗传第三章 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论实验名称实验过程及现象结论细菌的转化体内 转化1.注射活的无毒R型细菌,小鼠正常.2.注射活的有毒S型细菌,小鼠死亡.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
14、的有毒S型细菌,小鼠死亡.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:DNA蛋白质糖类无机物.分别与无毒菌混合培养,能使无毒菌变为有毒菌;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32PDNA是遗传物质2.DNA是主要的遗传物质(1)某些病毒的遗传物质是RNA (2)绝大多数生物的遗传物质是DNA第二节 DNA 分子的结构1.核酸 核苷酸 含氮碱基:
15、A,T,G,C,U磷酸 五碳糖:核糖,脱氧核糖2.DNA分子结构的主要特点: DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构. DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A = T/U G = C 3.特点稳定性:DNA分子中脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变多样性:DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样(主要的), 碱基的数目和碱基的比例不同特异性:DNA分子中每个DNA都有自己特定的碱基对排列顺序4.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
16、碱基之和=嘧啶碱基之和.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1.场所:细胞核; 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)2.DNA分子复制过程:边解旋边复制3.特点:半保留复制4.基本条件: 模板:开始解旋的DNA分子的两条单链; 原料:是游离在细胞中的4种脱氧核苷酸; 能量:由ATP提供; 酶:酶是指一个酶系统,不仅仅是指一种解旋酶. 5.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1,基因的定义:基因是有遗传效应的DNA片段2,DNA是遗传物质的条件:a,能自我复制 b,结构相对稳定
17、 c,储存遗传信息 d,能够控制性状.3,DNA分子的特点:多样性,特异性和稳定性.练习:1,一般情况下,一条染色体有 1 个DNA分子,一个DNA分子上有 许多 个基因,每个基因又由 许多 个脱氧核苷酸组成. 2, DNA分子中碱基排列顺序 代表了遗传信息,不同生物的DNA分子中不同的 碱基排列顺序构成了 DNA分子的多样性,同一生物DNA分子特定的 碱基排列顺序 构成了DNA分子的特异性. 第四章 基因的表达第一节 基因指导蛋白质的合成转录定义:在细胞核中,以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程.场所:细胞核 模板:DNA的一条链 信息的传递方向:DNA mRNA原料:含A,U,C,G的
18、4种核糖核苷酸 产物:信使RNA翻译定义: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排列顺序的蛋白质,这一过程叫做翻译. 场所:细胞质(核糖体)条件:ATP,酶,原料,模板(mRNA) 信息传递方向:mRNA 蛋白质.密码子: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.mRNA线形 tRNA三叶草型 rRNA线型翻译位点:一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA的结合位点.(一种tRNA携带相应的氨基酸进入相应的位点)第2节 基因对性状的控制1,中心法则:遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的自我复制;也可以从DNA流向RNA,进而流
19、向蛋白质,即遗传信息的转录和翻译.但是,遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质,也不能从蛋白质流向DNA或RNA.近些年还发现有遗传信息从RNA到RNA(即RNA的自我复制)也可以从RNA流向DNA(即逆转录).2,基因,蛋白质与性状的关系:(1)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状,如白化病等.(2)基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,如镰刀型细胞贫血等.(3)基因型与表现型的关系:基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响.生物体性状的多基因因素:基因与基因;基因与基因产物;与环境之间多种因素存在复杂的相互作用,共同地精细的调控生物体的性状. 第5章
20、 基因突变及其他变异第一节 基因突变和基因重组1,镰刀型贫血症的原因DNA的碱基对发生变化mRNA分子中的碱基发生变化氨基酸改变蛋白质改变性状改变2,基因突变的概念: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.3,基因突变的原因和特点:原因:物理原因,化学原因,生物因素.特点:a,普遍性 b,随机性 c,低频性 d,多数有害性 e,不定向性4,基因突变的意义: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.5,基因重组的概念: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.6,类型:a,非同源染色体上的非等位基因的自由组合
21、.b,同源染色体上等位基因间的交叉互换7,基因重组的意义:基因重组产生新的基因型,也是生物变异的来源之一,对生物的进化也具有重要的意义.8,应用:诱变育种,杂交育种.练习新基因的产生的途径是 基因突变 ;生物变异的根本来源是 基因突变 .进行有性生殖的生物其亲子代之间总是存在着一定的变异的主要原因是 基因重组 .第2节 染色体变异(了解)1. 缺失 猫叫综合症 果蝇的缺刻翅染色体结构的变异 增加 果蝇的棒状眼染色体变异 移接 夜来香的变异颠倒染色体数目的变异 : 个别染色体增减;以染色体组的形式成倍的增加与减少2,染色体组(1)概念:细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,携带着控制
22、生物生长发育的全部遗传信息,这样的一组染色体,叫染色体组.例如:雌果蝇的一个卵细胞(,).(2)特点:不含同源染色体,但含有每对同源染色体中的一条.第3节 人类遗传病概念:通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病,主要可以分为单基因遗传病,多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类.显性遗传病:并指,多指,软骨发育不全常染色体单基因 隐性遗传病:白化病,苯丙酮尿症,侏儒症遗传病 显性:抗维生素D佝偻病X性染色体 隐性:红绿色盲,血友病人类遗 Y 毛耳病(只有男性患者)传病 多基因遗传病:原发性高血压,冠心病,哮喘病,青少年型糖尿病数目异常 原因染色体异 结构异常常遗传病: 常染色体:21三体综合症,
23、猫叫综合症 类型 性染色体:性腺发育不良 2, 危害 遗传咨询 婚前检测与预防监测与预防 产前诊断 :羊水,B超,孕妇血细胞检查,基因诊断3,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.中,美,德,英,法,日参加了这项工作.第6章 从杂交育种到基因工程1,比较四中育种(考纲要求:了解)杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理P F1 F2在F2中选育用射线,激光,化学药物处理用秋水仙素处理萌发后的种子或幼苗花药离体培养原理基因重组,组合优良性状人工诱发基因突变破坏纺锤体的形成,使染色体数目加倍诱导花粉直接发育,再用秋水仙素优缺点方法简单,可预见强,但周期长加速育种
24、,改良性状,但有利个体不多,需大量处理器官大,营养物质含量高,但发育延迟,结实率低缩短育种年限,但方法复杂,成活率较低例子水稻的育种高产量青霉素菌株无籽西瓜抗病植株的育成2,转基因生物和转基因食品的安全性(考纲要求:了解)两种观点是:1,转基因生物和转基因食品不安全,要严格控制2,转基因生物和转基因食品是安全的,应该大范围推广.第七章 现代生物进化理论现代生物进化理论的主要内容(考纲要求:理解)种群基因频率的改变与生物进化种群是生物进化的基本单位种群:生活在一定的区域的同种生物的个体叫做种群 种群基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫做这个种群的基因库基因频率:在一个种群基因库中,某个
25、基因占全部等位基因数的比率,叫做基因频率.突变和基因重组产生进化的原材料生物可遗传变异来源于基因突变,基因重组和染色体变异.基因突变和染色体变异统称为突变.突变和重组是随机,不定向的,只为进化提供了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向.即变异是不定向的自然选择决定生物进化的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.隔离与物种的形成基本概念:隔离: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.物种:能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种隔隔 生殖隔离:不同物种之间一般是不能交配的,即使交配成功,也不能产生可育的后代.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.2,隔离在物种形成中的作用种群 小种群(产生许多变异) 新物种生物进化历程的主要依据是:化石.最早的生物化石是距今:35亿年. 无性生殖有性生殖 原核生物真核生物 简单复杂 低等高等质 水生陆生 单细胞多细胞共同进化与生物多样性的形成共同进化不同物种之间,生物与无机环境之间要相互影响中不断进化和发展生物多样性主要包括三个层次:基因多样性,物种多样性和生态系统多样性生殖隔离地理隔离自然选择基因频率发生改变
