内容正文:
第20章 遗传信息控制生物的性状(知识清单)
学习导航站
知识主脉络:可视化思维导图,建立知识框架
核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、陷阱规避
第1节 生物的性状与基因
考点1生物的性状★★★★☆
考点2基因控制生物的性状★★★☆☆
第2节 基因的传递
考点1 基因、DNA和染色体★★★★☆
考点2 基因伴随染色体传递★★★☆☆
考点3 孟德尔的豌豆杂交实验★★★★★
第3节 人的性别遗传
考点1 男女染色体的差别★★★★☆
考点2 生男生女机会均等★★★☆☆
考点3 遗传病的预防★★★☆☆
第4节 生物的变异
考点1 变异的类型★★★☆☆
考点2 遗传变异的应用★★★☆☆
素养加油站:跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测
方法储备库:高频考点,方法归纳
第1节 生物的性状与基因
考点1 生物的性状★★★★☆
1.生物的遗传和变异现象:
(1)遗传是指亲子代间的 ,如“桐实生桐,桂实生桂”;
(2)变异是指亲子代间及子代个体间的 ,如“一母生九子,连母十个样”。
2.生物的性状:性状就是生物体 、 、 等的统称。
3. :指 生物 的 表现类型。(如人的单眼皮和双眼皮)
特别提醒
1. 遗传和变异是生物生物的共同特征,具有普遍性;生物的遗传和变异是通过生殖和发育实现的。
2. 性状不都是肉眼可见的,例如人的视力、血型等。
3. 判断是否属于相对性状把握“两同”(同种生物、同一性状) 、“一不同”(不同表现形式),三个条件,缺一不可。例如绵羊的卷毛和山羊的直毛不属于相对性状。
4. 相对性状不一定只有两种表现形式,有的生物的相对性状具有多种表现形式,如山羊的黑毛、白毛、褐毛、灰毛等互为相对性状。
考点2 基因控制生物的性状★★★☆☆
1.转基因棉花:
转基因棉花的获得,说明生物的性状是受 控制的。
2.性状受 控制的,也受 的影响。可见,生物的性状受 共同决定的。
第2节 基因的传递
考点1 基因、DNA和染色体★★★★☆
1.基因:是包含遗传信息的 ,亲代遗传给子代的是 而不是性状。
2.DNA:是遗传信息的携带者,是主要的 ,呈 结构。
3.染色体:细胞核内能被碱性染料染成深色的物质。主要成分是 和 。每一种生物的体细胞内,染色体的形态和数目都是 的。
4.染色体、DNA、基因的关系
①包含关系:
②数量关系:每条染色体上一般只有 个DNA分子,一个DNA分子上包含 个基因。
特别提醒
1. DNA主要存在细胞核中的染色体上,还有少量存在线粒体和叶绿体中。
2. 区分染色体、DNA、基因三者的包含关系和数量关系。包含关系:染色体>DNA>基因;数量关系:染色体=DNA<基因。
3. 人体成熟的红细胞和血小板没有细胞核,染色体数目均为0。
4. 基因是DNA分子上具有遗传效应的片段,而不是任意片段。DNA分子上还有不具有遗传效应的片段,这样的片段不能称为基因。
5. 同一物种染色体的数目是稳定不变的,如果缺少或增多,形成的后代个体就可能出现异常导致遗传病,甚至死亡。
考点2 基因伴随染色体传递★★★☆☆
1.基因经精子或卵细胞的传递
(1)性状遗传的实质:亲代通过生殖过程把控制性状的 传递给子代。
(2)基因在亲子代间传递的“桥梁”: 和 。
2.有性生殖过程中染色体、基因的变化
①在生物的体细胞中,染色体和基因是 存在的,成对的基因分别位于成对的染色体的 。
②形成精子或卵细胞时,染色体数减少一半,在生殖细胞中染色体是 存在的,基因也是如此。
③精、卵结合形成受精卵时,精、卵细胞中的染色体(基因)结合在一起,受精卵内的染色体(基因)数目又恢复到______体细胞中的数目,保证了物种遗传的稳定性。每对染色体中,必有一条来自 ,一条来自 ,成对的基因也是如此。
特别提醒
1. 精子和卵细胞各携带了父方和母方的一半遗传物质(或核基因),通过受精作用,精子与卵细胞结合形成受精卵,然后发育成新的子代个体,保证了亲子代间遗传物质的稳定性。
2. 生殖过程中染色体数目变化规律:
体细胞→生殖细胞→受精卵→新个体
2n n 2n 2n
3. 进行有性生殖的生物,子代体细胞中的每一对染色体,都是一条来自父方,另一条来自母方;每一对基因,都是一个来自父方,另一个来自母方,从而使子代具备了父母双方的遗传物质。
4. 体细胞的染色体数目可用“条”也可用“对”做单位,生殖细胞的染色体数目只能用“条”做单位。
考点3 孟德尔的豌豆杂交实验★★★★★
1.孟德尔豌豆杂交示意图
2. 结果解释
①相对性状有 性状和 性状之分。具有相对性状的两个纯种个体杂交时,子一代表现出的性状叫作 ,未表现出的性状叫作 。
②控制相对性状的基因有 和 之分。控制显性性状的基因称为 ,用大写英文字母表示;控制隐性性状的基因称为 ,用小写英文字母表示。
③体细胞中的基因是 存在的,生殖细胞中只有成对基因中的 。亲代纯种高茎豌豆的基因组成为DD,纯种矮茎豌豆的基因组成为dd,子一代体细胞中的基因分别来自亲代双方,即Dd。
④子一代(Dd)的生殖细胞,有的含有D基因,有的含有d基因。子一代自交,携带不同基因的雌雄生殖细胞结合的机会相等,子二代的基因组成会有 三种。说明在子一代中,隐性基因控制的性状不能表现出来,但会遗传下去。
特别提醒
1. 遗传学中的几个概念
①表现型:生物个体表现出来的性状叫作表现型,如豌豆的高茎与矮茎。
②基因型:对生物表现型起决定作用的基因组成叫作基因型。
③纯合子:由两个相同基因控制某一性状的个体,如DD、dd。
④杂合子:由两个不同基因控制某一性状的个体,如Dd。
2. 隐性性状的判断
①“无中生有有为隐”:若亲代性状相同,后代出现另一种不同性状,则出现的性状为隐性性状。如父母都皮肤正常,生了一个皮肤白化的孩子,则皮肤白化就是隐性性状。
②“凭空消失为隐性”:如孟德尔豌豆杂交实验,高茎纯种豌豆和矮茎纯种豌豆杂交,子一代都表现为高茎,矮茎形状消失,则矮茎就是隐性性状。
第3节 人的性别遗传
考点1 男女染色体的差别★★★★☆
1.常染色体与性染色体
(1)每个正常人的体细胞中都有 染色体,其中有22对染色体男女都一样,叫 。只有一对染色体男女不一样,叫 。男性的性染色体为 ,女性的性染色体为 。
2.体细胞染色体组成:(男) ,(女) 。
考点2生男生女机会均等★★★☆☆
1.人的性别决定
(1)男性形成精子时产生含______染色体和含______染色体的两种细胞,且两者比例为______;女性形成卵细胞时只能产生一种含______染色体的细胞。含X染色体的精子与卵细胞结合形成的受精卵中性染色体组成为XX,最终发育为女性;含Y染色体的精子与卵细胞结合形成的受精卵中性染色体组成为XY,最终发育为男性,所以生男生女的机会______,概率均为______。
(2)示意图
2.实验探究:模拟人的性别决定
(1)黑围棋子代表__________________;白围棋子代表________________________。
(2)注意事项:a.应选取不透明纸盒;b。每次取完记录后,再将棋子放回去,重新摇匀再取。
(3)结论:____________________________________
特别提醒
1.父亲只传22条+Y类型的精子给儿子,只传22条+X类型的精子给女儿。
2.父亲的X染色体传给女儿的概率是100%,传给儿子的概率是0。
3.生男生女决定于卵细胞与哪种类型的精子结合。
4.注意审题,清晰辨别题目问的是男性还是女性、体细胞还是生殖细胞、常染色体还是性染色体的组成。
5.性染色体不只是生殖细胞里才有,体细胞中也有成对的性染色体(成熟的红细胞和血小板除外)。
考点3 遗传病的预防★★★☆☆
1.遗传病:指由________发生改变而引起的疾病。
2.常见遗传病:白化病、红绿色盲、血友病等。
3.近亲结婚及其危害:遗传病难以治疗,所以减少遗传病患者的出生是最有效的手段,而减少遗传病患者出生的最有效的手段是____________。这是因为血缘关系越近的人,遗传基因越相近,婚后子女患遗传病的可能性越大,因此我国婚姻法明确规定______血亲和______以内的旁系血亲禁止结婚。
4.___________和____________也是预防遗传病的有效手段。
第4节 生物的变异
考点1 变异的类型★★★☆☆
1.生物的变异现象:生物的性状在亲代与子代、子代与子代之间表现出的______现象,称为变异。变异是生物界普遍存在的生命现象,是生物的基本特征之一。
2.变异的类型
(1)根据变异是否遗传,可分为__________和____________。
①可遗传变异:由________的变化引起的,可以遗 传给后代的变异。
②不可遗传变异:单纯由________引起,遗传物质没有改变,不会遗传给后代的变异。
(2)根据是否有利于生物生存,变异分为________和________。
①有利变异:有利于生物生存的变异。
②不利变异:不利于生物生存的变异。
考点2 遗传变异的应用★★★☆☆
1.人工选择育种:从产奶量不同的奶牛中选择、繁育出高产奶牛。人工选择有利变异。
2.杂交育种:用高产倒伏小麦与低产抗倒伏小麦培育出高产抗倒伏小麦。利用基因重组的原理,将具有不同优良性状的两种生物进行交配,使得后代个体同时含有这两种生物的优良性状的方法。
3.太空育种:普通甜椒的种子经过卫星搭载后,基因发生改变,播种后产出太空椒。利用基因突变的原理,通过射线处理等手段,使种子里的遗传物质发生改变,从而培育出新品种的方法。
4.转基因技术:将苏云金杆菌抗虫蛋白基因转入普通棉花,培育出转基因抗虫棉。将特定基因转入某种农作物的遗传物质中,从而培育出具有特定性状的优良新品种。
一、前沿科学动态
1. 遗传病防治新策略
新生儿遗传病筛查:基于二代测序技术的新生儿遗传病筛查可同时检测数百种遗传病,实现早发现、早干预。2024年,中国启动"新生儿基因组计划",计划对100万新生儿进行全基因组测序,建立中国人群遗传变异数据库。
遗传咨询与产前诊断:随着基因检测技术的普及,遗传咨询的重要性日益凸显。2024年,中国发布《遗传咨询技术规范》,规范遗传咨询流程,提高服务质量。产前诊断技术如无创产前检测(NIPT)已广泛应用于临床,可准确检测胎儿染色体异常。
根据此内容结合学科网题库设计一道适合八年级学生做的中考题
考点预测:
关于遗传病的防治,下列说法正确的是( )
A. 新生儿遗传病筛查只能检测少数几种遗传病,无法实现早发现、早干预
B. 产前诊断技术如无创产前检测(NIPT)已广泛应用于临床,可准确检测胎儿染色体异常
C. 遗传咨询对遗传病防治没有实际意义,可以忽略不计
D. 中国"新生儿基因组计划"只计划对1万名新生儿进行全基因组测序,规模较小
二、热点问题分析
1. 转基因技术的原理与优势
就像用"分子剪刀"(如CRISPR技术)把抗虫基因从苏云金芽孢杆菌剪下来,拼接到棉花DNA中,让棉花自己产生杀虫蛋白(Bt棉),减少农药使用。这种定向改造生物基因的技术,比传统杂交育种更精准高效。
三大核心益处
(1)增产保收:黄金大米通过转入β-胡萝卜素合成基因,解决维生素A缺乏症(全球每年约50万儿童因此失明)。我国转基因抗虫玉米可减少80%虫害损失。
(2)环境友好:美国种植转基因大豆后,除草剂用量下降21%。Bt作物减少化学农药对蜜蜂等益虫的伤害。
(3)医疗突破:转基因大肠杆菌生产胰岛素,比动物提取更安全廉价。新冠疫苗中使用的mRNA技术也属于基因工程范畴。
争议焦点与潜在风险
(1)生态隐忧:基因污染:墨西哥野生玉米曾检测到转基因成分,可能破坏生物多样性。超级杂草:长期种植抗除草剂作物,导致部分杂草产生抗性(如美国帕尔默苋)。
(2)健康疑虑:巴西坚果基因转入大豆时,曾引发过敏反应(实验中止)。俄罗斯实验显示转基因饲料可能影响大鼠繁殖能力(存争议)。
(3)社会伦理问题:转基因三文鱼生长速度是普通鱼3倍,但可能冲击传统渔业。"基因驱动"技术可灭绝疟蚊,但可能破坏食物链。
考点预测:
1.广西是中国罗汉果的主要产区,罗汉果果实含有丰富的营养物质。罗汉果花叶病严重影响罗汉果的产量,通过转基因技术获得抗病毒品种是防治罗汉果花叶病最有效的途径。如图为科研人员以传统品种罗汉果为材料,采用转基因技术培育抗花叶病罗汉果新品种的过程。根据所学知识,回答下列问题。
(1)罗汉果的遗传物质DNA位于细胞核内的 上。
(2)通过图7所示的转基因技术过程,科研人员将拟南芥的 转入罗汉果的DNA中,培育得到的转基因罗汉果和传统品种罗汉果在性状上的主要差异是 ,这种亲子间的差异在遗传学上称为 。
(3)罗汉果甜苷是罗汉果中天然的甜味剂,被广泛应用于食品添加剂领域,其含量受基因M、m控制。科研人员将纯种高甜苷含量的罗汉果花粉授给低甜苷含量的雌性罗汉果,产生的子一代均为高甜苷含量的罗汉果,则子一代罗汉果的基因组成是 。亲代纯种高甜苷含量的罗汉果的基因是经过 (填“精子”或“卵细胞”)传递给子一代的。
亲代纯种高甜苷为父本,在有性生殖过程中,花粉中的精子携带父本体细胞一半的基因,所以亲代纯种高甜苷含量的罗汉果的基因是经过精子传递给子一代的。
三、科学史实引荐
1. 遗传学奠基人——孟德尔
豌豆杂交实验:1865年,奥地利修道士孟德尔通过豌豆杂交实验,发现了遗传的基本规律——分离定律和自由组合定律。他选择了7对相对性状进行系统研究,通过8年的辛勤工作,统计了约28000株豌豆,最终揭示了遗传因子的传递规律。
孟德尔定律的再发现:孟德尔的论文在当时并未引起重视,直到1900年,荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯和奥地利的切尔马克几乎同时重新发现了孟德尔的遗传定律,遗传学作为一门科学正式诞生。
2. DNA双螺旋结构的发现
沃森和克里克:1953年,美国生物学家沃森和英国物理学家克里克在《自然》杂志上发表论文,提出了DNA的双螺旋结构模型。这一发现被誉为20世纪最伟大的科学发现之一,开启了分子生物学时代。
富兰克林和威尔金斯:英国科学家富兰克林通过X射线衍射技术获得了DNA的清晰图像,为双螺旋结构的提出提供了关键证据。威尔金斯也做出了重要贡献。1962年,沃森、克里克和威尔金斯因发现DNA双螺旋结构获得诺贝尔生理学或医学奖,富兰克林因早逝未能获奖。
考点预测:
下列关于遗传学发展史上的重要发现,叙述正确的是( )
A. 孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的连锁互换定律,并统计了约2800株豌豆
B. 孟德尔的遗传定律在发表后立即得到科学界广泛认可,并直接推动了分子生物学的发展
C. 沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型时,未借助任何他人的实验数据,完全独立完成
D. 富兰克林通过X射线衍射技术为DNA双螺旋结构提供了关键证据,但因早逝未能获得诺贝尔奖
1.下列属于相对性状的是( )
A.豌豆的圆粒与黄粒 B.绵羊的卷毛与山羊的直毛
C.番茄的红果与黄果 D.人的单眼皮与有耳垂
2. 南京农业大学棉花遗传与种质创新团队,利用不同花色的亚洲棉为实验材料进行研究,揭示了GaPC基因调控花瓣中花青素形成的作用机理,为进一步改良棉花的花色及纤维颜色提供理论参考和基因资源。下列叙述错误的是( )
A.棉花的花色是由基因控制的
B.基因是包含遗传信息的DNA片段
C.棉花花色的黄色和粉红色是一对相对性状
D.花青素主要存在于棉纤维细胞的叶绿体中
3.如图是与人类遗传有关的结构或物质关系示意图,下列相关叙述错误的是( )
A.该图表示细胞核内有染色体,染色体由③蛋白质和④DNA组成
B.图中的⑤表示基因,基因是有遗传效应的DNA片段
C.人的体细胞中染色体一般成对存在,成对的染色体形态一定相同
D.从含性染色体的类型看,精子有两种类型,卵细胞只有一种
4.果蝇的性别决定方式与人基本一样。如图为某果蝇体细胞中染色体组成图,下列相关叙述正确的是( )
A.该果蝇的性别为雌性 B.果蝇体细胞中有3对染色体
C.该果蝇只能产生一种类型的生殖细胞 D.果蝇体细胞中染色体成对存在
5. 下列生物的变异中,属于不可遗传变异的是( )
A.转基因技术培育抗虫棉 B.杂交技术培育高产奶牛
C.水肥充足的地里长出大花生 D.滥用抗生素产生耐药性细菌
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第20章 遗传信息控制生物的性状(知识清单)
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第1节 生物的性状与基因
考点1生物的性状★★★★☆
考点2基因控制生物的性状★★★☆☆
第2节 基因的传递
考点1 基因、DNA和染色体★★★★☆
考点2 基因伴随染色体传递★★★☆☆
考点3 孟德尔的豌豆杂交实验★★★★★
第3节 人的性别遗传
考点1 男女染色体的差别★★★★☆
考点2 生男生女机会均等★★★☆☆
考点3 遗传病的预防★★★☆☆
第4节 生物的变异
考点1 变异的类型★★★☆☆
考点2 遗传变异的应用★★★☆☆
素养加油站:跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测
方法储备库:高频考点,方法归纳
第1节 生物的性状与基因
考点1 生物的性状★★★★☆
1.生物的遗传和变异现象:
(1)遗传是指亲子代间的相似性,如“桐实生桐,桂实生桂”;
(2)变异是指亲子代间及子代个体间的差异,如“一母生九子,连母十个样”。
2.生物的性状:性状就是生物体形态结构特征、生理特性、行为方式等的统称。
3.相对性状:指同种生物同种性状的不同表现类型。(如人的单眼皮和双眼皮)
特别提醒
1. 遗传和变异是生物生物的共同特征,具有普遍性;生物的遗传和变异是通过生殖和发育实现的。
2. 性状不都是肉眼可见的,例如人的视力、血型等。
3. 判断是否属于相对性状把握“两同”(同种生物、同一性状) 、“一不同”(不同表现形式),三个条件,缺一不可。例如绵羊的卷毛和山羊的直毛不属于相对性状。
4. 相对性状不一定只有两种表现形式,有的生物的相对性状具有多种表现形式,如山羊的黑毛、白毛、褐毛、灰毛等互为相对性状。
考点2 基因控制生物的性状★★★☆☆
1.转基因棉花:
转基因棉花的获得,说明生物的性状是受基因控制的。
2.性状受基因控制的,也受环境的影响。可见,生物的性状受基因组成和环境共同决定的。
第2节 基因的传递
考点1 基因、DNA和染色体★★★★☆
1.基因:是包含遗传信息的DNA片段,亲代遗传给子代的是基因而不是性状。
2.DNA:是遗传信息的携带者,是主要的遗传物质,呈双螺旋结构。
3.染色体:细胞核内能被碱性染料染成深色的物质。主要成分是蛋白质和DNA。每一种生物的体细胞内,染色体的形态和数目都是一定的。
4.染色体、DNA、基因的关系
①包含关系:
②数量关系:每条染色体上一般只有一个DNA分子,一个DNA分子上包含多个基因。
特别提醒
1. DNA主要存在细胞核中的染色体上,还有少量存在线粒体和叶绿体中。
2. 区分染色体、DNA、基因三者的包含关系和数量关系。包含关系:染色体>DNA>基因;数量关系:染色体=DNA<基因。
3. 人体成熟的红细胞和血小板没有细胞核,染色体数目均为0。
4. 基因是DNA分子上具有遗传效应的片段,而不是任意片段。DNA分子上还有不具有遗传效应的片段,这样的片段不能称为基因。
5. 同一物种染色体的数目是稳定不变的,如果缺少或增多,形成的后代个体就可能出现异常导致遗传病,甚至死亡。
考点2 基因伴随染色体传递★★★☆☆
1.基因经精子或卵细胞的传递
(1)性状遗传的实质:亲代通过生殖过程把控制性状的基因传递给子代。
(2)基因在亲子代间传递的“桥梁”:精子和卵细胞。
2.有性生殖过程中染色体、基因的变化
①在生物的体细胞中,染色体和基因是成对存在的,成对的基因分别位于成对的染色体的同一位置上。
②形成精子或卵细胞时,染色体数减少一半,在生殖细胞中染色体是成对存在的,基因也是如此。
③精、卵结合形成受精卵时,精、卵细胞中的染色体(基因)结合在一起,受精卵内的染色体(基因)数目又恢复到原来体细胞中的数目,保证了物种遗传的稳定性。每对染色体中,必有一条来自父亲,一条来自母亲,成对的基因也是如此。
特别提醒
1. 精子和卵细胞各携带了父方和母方的一半遗传物质(或核基因),通过受精作用,精子与卵细胞结合形成受精卵,然后发育成新的子代个体,保证了亲子代间遗传物质的稳定性。
2. 生殖过程中染色体数目变化规律:
体细胞→生殖细胞→受精卵→新个体
2n n 2n 2n
3. 进行有性生殖的生物,子代体细胞中的每一对染色体,都是一条来自父方,另一条来自母方;每一对基因,都是一个来自父方,另一个来自母方,从而使子代具备了父母双方的遗传物质。
4. 体细胞的染色体数目可用“条”也可用“对”做单位,生殖细胞的染色体数目只能用“条”做单位。
考点3 孟德尔的豌豆杂交实验★★★★★
1.孟德尔豌豆杂交示意图
2. 结果解释
①相对性状有显性性状和隐性性状之分。具有相对性状的两个纯种个体杂交时,子一代表现出的性状叫作显性性状,未表现出的性状叫作隐性性状。
②控制相对性状的基因有显性和隐性之分。控制显性性状的基因称为显性基因,用大写英文字母表示;控制隐性性状的基因称为隐性基因,用小写英文字母表示。
③体细胞中的基因是成对存在的,生殖细胞中只有成对基因中的一个。亲代纯种高茎豌豆的基因组成为DD,纯种矮茎豌豆的基因组成为dd,子一代体细胞中的基因分别来自亲代双方,即Dd。
④子一代(Dd)的生殖细胞,有的含有D基因,有的含有d基因。子一代自交,携带不同基因的雌雄生殖细胞结合的机会相等,子二代的基因组成会有DD、Dd、dd三种。说明在子一代中,隐性基因控制的性状不能表现出来,但会遗传下去。
特别提醒
1. 遗传学中的几个概念
①表现型:生物个体表现出来的性状叫作表现型,如豌豆的高茎与矮茎。
②基因型:对生物表现型起决定作用的基因组成叫作基因型。
③纯合子:由两个相同基因控制某一性状的个体,如DD、dd。
④杂合子:由两个不同基因控制某一性状的个体,如Dd。
2. 隐性性状的判断
①“无中生有有为隐”:若亲代性状相同,后代出现另一种不同性状,则出现的性状为隐性性状。如父母都皮肤正常,生了一个皮肤白化的孩子,则皮肤白化就是隐性性状。
②“凭空消失为隐性”:如孟德尔豌豆杂交实验,高茎纯种豌豆和矮茎纯种豌豆杂交,子一代都表现为高茎,矮茎形状消失,则矮茎就是隐性性状。
第3节 人的性别遗传
考点1 男女染色体的差别★★★★☆
1.常染色体与性染色体
(1)每个正常人的体细胞中都有23对(46条)染色体,其中有22对染色体男女都一样,叫常染色体。只有一对染色体男女不一样,叫性染色体。男性的性染色体为XY,女性的性染色体为XX。
2.体细胞染色体组成:(男)22对+XY,(女)22对+XX。
考点2生男生女机会均等★★★☆☆
1.人的性别决定
(1)男性形成精子时产生含X染色体和含Y染色体的两种细胞,且两者比例为1∶1;女性形成卵细胞时只能产生一种含X染色体的细胞。含X染色体的精子与卵细胞结合形成的受精卵中性染色体组成为XX,最终发育为女性;含Y染色体的精子与卵细胞结合形成的受精卵中性染色体组成为XY,最终发育为男性,所以生男生女的机会均等,概率均为50%。
(2)示意图
2.实验探究:模拟人的性别决定
(1)黑围棋子代表含有Y染色体的精子;白围棋子代表含有X染色体的精子和卵细胞。
(2)注意事项:a.应选取不透明纸盒;b。每次取完记录后,再将棋子放回去,重新摇匀再取。
(3)结论:含X和Y的两种精子与卵细胞结合是随机的,所以生男生女机会均等。
特别提醒
1.父亲只传22条+Y类型的精子给儿子,只传22条+X类型的精子给女儿。
2.父亲的X染色体传给女儿的概率是100%,传给儿子的概率是0。
3.生男生女决定于卵细胞与哪种类型的精子结合。
4.注意审题,清晰辨别题目问的是男性还是女性、体细胞还是生殖细胞、常染色体还是性染色体的组成。
5.性染色体不只是生殖细胞里才有,体细胞中也有成对的性染色体(成熟的红细胞和血小板除外)。
考点3 遗传病的预防★★★☆☆
1.遗传病:指由遗传物质发生改变而引起的疾病。
2.常见遗传病:白化病、红绿色盲、血友病等。
3.近亲结婚及其危害:遗传病难以治疗,所以减少遗传病患者的出生是最有效的手段,而减少遗传病患者出生的最有效的手段是禁止近亲结婚。这是因为血缘关系越近的人,遗传基因越相近,婚后子女患遗传病的可能性越大,因此我国婚姻法明确规定直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。
4.婚前检查和遗传咨询也是预防遗传病的有效手段。
第4节 生物的变异
考点1 变异的类型★★★☆☆
1.生物的变异现象:生物的性状在亲代与子代、子代与子代之间表现出的差异现象,称为变异。变异是生物界普遍存在的生命现象,是生物的基本特征之一。
2.变异的类型
(1)根据变异是否遗传,可分为可遗传变异和不可遗传变异。
①可遗传变异:由遗传物质的变化引起的,可以遗 传给后代的变异。
②不可遗传变异:单纯由环境因素引起,遗传物质没有改变,不会遗传给后代的变异。
(2)根据是否有利于生物生存,变异分为有利变异和不利变异。
①有利变异:有利于生物生存的变异。
②不利变异:不利于生物生存的变异。
考点2 遗传变异的应用★★★☆☆
1.人工选择育种:从产奶量不同的奶牛中选择、繁育出高产奶牛。人工选择有利变异。
2.杂交育种:用高产倒伏小麦与低产抗倒伏小麦培育出高产抗倒伏小麦。利用基因重组的原理,将具有不同优良性状的两种生物进行交配,使得后代个体同时含有这两种生物的优良性状的方法。
3.太空育种:普通甜椒的种子经过卫星搭载后,基因发生改变,播种后产出太空椒。利用基因突变的原理,通过射线处理等手段,使种子里的遗传物质发生改变,从而培育出新品种的方法。
4.转基因技术:将苏云金杆菌抗虫蛋白基因转入普通棉花,培育出转基因抗虫棉。将特定基因转入某种农作物的遗传物质中,从而培育出具有特定性状的优良新品种。
一、前沿科学动态
1. 遗传病防治新策略
新生儿遗传病筛查:基于二代测序技术的新生儿遗传病筛查可同时检测数百种遗传病,实现早发现、早干预。2024年,中国启动"新生儿基因组计划",计划对100万新生儿进行全基因组测序,建立中国人群遗传变异数据库。
遗传咨询与产前诊断:随着基因检测技术的普及,遗传咨询的重要性日益凸显。2024年,中国发布《遗传咨询技术规范》,规范遗传咨询流程,提高服务质量。产前诊断技术如无创产前检测(NIPT)已广泛应用于临床,可准确检测胎儿染色体异常。
根据此内容结合学科网题库设计一道适合八年级学生做的中考题
考点预测:
关于遗传病的防治,下列说法正确的是( )
A. 新生儿遗传病筛查只能检测少数几种遗传病,无法实现早发现、早干预
B. 产前诊断技术如无创产前检测(NIPT)已广泛应用于临床,可准确检测胎儿染色体异常
C. 遗传咨询对遗传病防治没有实际意义,可以忽略不计
D. 中国"新生儿基因组计划"只计划对1万名新生儿进行全基因组测序,规模较小
【答案】B
【详解】
本题考查遗传病防治的相关知识。选项A错误,基于二代测序技术的新生儿遗传病筛查可同时检测数百种遗传病,能够实现早发现、早干预;选项B正确,产前诊断技术如无创产前检测(NIPT)已广泛应用于临床,可准确检测胎儿染色体异常,这是遗传病防治的重要手段;选项C错误,随着基因检测技术的普及,遗传咨询的重要性日益凸显,2024年中国还发布了《遗传咨询技术规范》,规范遗传咨询流程;选项D错误,中国"新生儿基因组计划"计划对100万新生儿进行全基因组测序,建立中国人群遗传变异数据库,规模较大。
二、热点问题分析
1. 转基因技术的原理与优势
就像用"分子剪刀"(如CRISPR技术)把抗虫基因从苏云金芽孢杆菌剪下来,拼接到棉花DNA中,让棉花自己产生杀虫蛋白(Bt棉),减少农药使用。这种定向改造生物基因的技术,比传统杂交育种更精准高效。
三大核心益处
(1)增产保收:黄金大米通过转入β-胡萝卜素合成基因,解决维生素A缺乏症(全球每年约50万儿童因此失明)。我国转基因抗虫玉米可减少80%虫害损失。
(2)环境友好:美国种植转基因大豆后,除草剂用量下降21%。Bt作物减少化学农药对蜜蜂等益虫的伤害。
(3)医疗突破:转基因大肠杆菌生产胰岛素,比动物提取更安全廉价。新冠疫苗中使用的mRNA技术也属于基因工程范畴。
争议焦点与潜在风险
(1)生态隐忧:基因污染:墨西哥野生玉米曾检测到转基因成分,可能破坏生物多样性。超级杂草:长期种植抗除草剂作物,导致部分杂草产生抗性(如美国帕尔默苋)。
(2)健康疑虑:巴西坚果基因转入大豆时,曾引发过敏反应(实验中止)。俄罗斯实验显示转基因饲料可能影响大鼠繁殖能力(存争议)。
(3)社会伦理问题:转基因三文鱼生长速度是普通鱼3倍,但可能冲击传统渔业。"基因驱动"技术可灭绝疟蚊,但可能破坏食物链。
考点预测:
1.广西是中国罗汉果的主要产区,罗汉果果实含有丰富的营养物质。罗汉果花叶病严重影响罗汉果的产量,通过转基因技术获得抗病毒品种是防治罗汉果花叶病最有效的途径。如图为科研人员以传统品种罗汉果为材料,采用转基因技术培育抗花叶病罗汉果新品种的过程。根据所学知识,回答下列问题。
(1)罗汉果的遗传物质DNA位于细胞核内的 上。
(2)通过图7所示的转基因技术过程,科研人员将拟南芥的 转入罗汉果的DNA中,培育得到的转基因罗汉果和传统品种罗汉果在性状上的主要差异是 ,这种亲子间的差异在遗传学上称为 。
(3)罗汉果甜苷是罗汉果中天然的甜味剂,被广泛应用于食品添加剂领域,其含量受基因M、m控制。科研人员将纯种高甜苷含量的罗汉果花粉授给低甜苷含量的雌性罗汉果,产生的子一代均为高甜苷含量的罗汉果,则子一代罗汉果的基因组成是 。亲代纯种高甜苷含量的罗汉果的基因是经过 (填“精子”或“卵细胞”)传递给子一代的。
亲代纯种高甜苷为父本,在有性生殖过程中,花粉中的精子携带父本体细胞一半的基因,所以亲代纯种高甜苷含量的罗汉果的基因是经过精子传递给子一代的。
【答案】(1)染色体
(2) 抗花叶病基因 抗花叶病能力 变异
(3) Mm 精子
【分析】(1)转基因技术指运用科学手段从某种生物中提取所需要的基因,将其转入另一种生物中,使与另一种生物的基因进行重组,从而产生特定的具有优良遗传性状的新品种。利用转基因技术可以改变动植物性状,培育新品种,也可以利用其它生物体培育出人类所需要的生物制品,用于医药、食品等方面。
(2)生物的相对性状有显性性状和隐性性状之分,是由一对基因控制的,当控制某种性状的一对基因都是显性或者一个是显性、一个是隐性时,表现的是显性基因控制的显性性状;当控制某种性状的两个基因都是隐性时,隐性基因控制的隐性性状才会表现出来。
(3)在一对相对性状的遗传过程中,若两个亲代是两个不同的性状(表现型)进行杂交,子代个体全部是亲代的某一个性状,则子代出现的那个性状是显性性状,亲代的另一个性状是隐性性状,并且两个亲代都是纯合体。
【详解】(1)细胞核内有染色体,染色体主要由DNA和蛋白质组成,DNA是主要的遗传物质,所以罗汉果的遗传物质DNA位于细胞核内的染色体上。
(2)从图中可知,科研人员将拟南芥的抗花叶病基因转入罗汉果的DNA中,使罗汉果获得相关性状。通过转入抗花叶病基因,转基因罗汉果具备了抗花叶病能力,这是和传统品种在性状上的主要差异。亲子间和子代个体间的差异在遗传学上称为变异,转基因罗汉果和传统品种罗汉果存在性状差异,这种差异属于变异。
(3)科研人员将纯种高甜苷含量的罗汉果花粉授给低甜苷含量的雌性罗汉果,产生的子一代均为高甜苷含量的罗汉果,因此高甜苷为显性性状,亲代高甜苷的基因组成为MM,低甜苷为隐性性状,基因组成为mm,它们的遗传图解如下:
。
由遗传图解可以看出,子一代罗汉果的基因组成是Mm。
亲代纯种高甜苷为父本,在有性生殖过程中,花粉中的精子携带父本体细胞一半的基因,所以亲代纯种高甜苷含量的罗汉果的基因是经过精子传递给子一代的。
三、科学史实引荐
1. 遗传学奠基人——孟德尔
豌豆杂交实验:1865年,奥地利修道士孟德尔通过豌豆杂交实验,发现了遗传的基本规律——分离定律和自由组合定律。他选择了7对相对性状进行系统研究,通过8年的辛勤工作,统计了约28000株豌豆,最终揭示了遗传因子的传递规律。
孟德尔定律的再发现:孟德尔的论文在当时并未引起重视,直到1900年,荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯和奥地利的切尔马克几乎同时重新发现了孟德尔的遗传定律,遗传学作为一门科学正式诞生。
2. DNA双螺旋结构的发现
沃森和克里克:1953年,美国生物学家沃森和英国物理学家克里克在《自然》杂志上发表论文,提出了DNA的双螺旋结构模型。这一发现被誉为20世纪最伟大的科学发现之一,开启了分子生物学时代。
富兰克林和威尔金斯:英国科学家富兰克林通过X射线衍射技术获得了DNA的清晰图像,为双螺旋结构的提出提供了关键证据。威尔金斯也做出了重要贡献。1962年,沃森、克里克和威尔金斯因发现DNA双螺旋结构获得诺贝尔生理学或医学奖,富兰克林因早逝未能获奖。
考点预测:
下列关于遗传学发展史上的重要发现,叙述正确的是( )
A. 孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的连锁互换定律,并统计了约2800株豌豆
B. 孟德尔的遗传定律在发表后立即得到科学界广泛认可,并直接推动了分子生物学的发展
C. 沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型时,未借助任何他人的实验数据,完全独立完成
D. 富兰克林通过X射线衍射技术为DNA双螺旋结构提供了关键证据,但因早逝未能获得诺贝尔奖
【答案】D
【详解】
A选项错误:孟德尔通过豌豆杂交实验揭示的是基因的分离定律和自由组合定律,而非连锁互换定律(后者由摩尔根发现)。此外,他统计的豌豆数量约为28000株,而非2800株。
B选项错误:孟德尔的成果在1865年发表后长期被忽视,直到1900年才由三位科学家独立重新发现,并非"立即得到认可"。
C选项错误:沃森和克里克的研究依赖了多项关键数据,尤其是富兰克林的X射线衍射照片,后者为双螺旋结构的提出提供了决定性证据。
D选项正确:富兰克林的工作对DNA结构发现贡献重大,但诺贝尔奖不授予已故科学家,她于1958年逝世,因此未能在1962年获奖。
1.下列属于相对性状的是( )
A.豌豆的圆粒与黄粒 B.绵羊的卷毛与山羊的直毛
C.番茄的红果与黄果 D.人的单眼皮与有耳垂
【答案】C
【分析】在遗传学上,把生物体所表现的形态结构、生理特征和行为方式统称为性状。同种生物同一性状的不同表现形式称为相对性状。
【详解】A.豌豆的圆粒与黄粒,是豌豆粒的形状和颜色不同,是两种性状,不属于相对性状,A不符合题意。
B.绵羊与山羊是两个物种,因此绵羊的卷毛与山羊的直毛不属于相对性状,B不符合题意。
C.番茄的红果与黄果,是番茄果实的颜色不同,是同一性状的不同表现形式,适于相对性状,C符合题意。
D.人的单眼皮与有耳垂,是人的眼皮和耳垂两种性状不同表现形式,不是相对性状,D不符合题意。
故选C。
【解题方法归纳】正确理解相对性状的概念。
将同种生物同一性状的不同表现类型称为相对性状。
2. 南京农业大学棉花遗传与种质创新团队,利用不同花色的亚洲棉为实验材料进行研究,揭示了GaPC基因调控花瓣中花青素形成的作用机理,为进一步改良棉花的花色及纤维颜色提供理论参考和基因资源。下列叙述错误的是( )
A.棉花的花色是由基因控制的
B.基因是包含遗传信息的DNA片段
C.棉花花色的黄色和粉红色是一对相对性状
D.花青素主要存在于棉纤维细胞的叶绿体中
【分析】细胞核是遗传信息库,细胞核中有一些能被碱性染料染成深色的物质是染色体,染色体是由DNA和蛋白质两种物质组成;DNA是遗传信息的载体,主要存在于细胞核中,DNA分子为双螺旋结构,像螺旋形的梯子;DNA上决定生物性状的小单位,叫基因。基因决定生物的性状。染色体数目是一定的,一条染色体有一个DNA分子组成,一个DNA分子上有许多个基因。
【详解】A.基因控制生物的性状,棉花的花色是由基因控制的,A正确。
B.通常,基因是包含遗传信息(具有遗传效应)的DNA片段,是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位,B正确。
C.棉花花色的黄色和粉红色是同种生物同一性状的不同表现形式,属于一对相对性状,C正确。
D.植物细胞的液泡内含细胞液,细胞液中溶解有多种物质,如或甜味或辣味的物质、色素以及糖类、无机盐、蛋白质等营养物质。可见,花青素主要存在于棉纤维细胞的液泡中,D错误。
故选D。
【解题方法归纳】
1. 紧扣题干信息:题目往往基于特定科学发现。
2. 夯实基础知识:对基本概念(如基因的定义、相对性状)的准确理解是判断选项正误的基石。
3. 辨析易混淆点:生物学中有许多易混淆的知识点,如细胞器中不同色素的分布。花青素存在于液泡,而叶绿素存在于叶绿体,这类细节需要准确记忆。
4. 注意逻辑表述:关注选项表述的严谨性。
3.如图是与人类遗传有关的结构或物质关系示意图,下列相关叙述错误的是( )
A.该图表示细胞核内有染色体,染色体由③蛋白质和④DNA组成
B.图中的⑤表示基因,基因是有遗传效应的DNA片段
C.人的体细胞中染色体一般成对存在,成对的染色体形态一定相同
D.从含性染色体的类型看,精子有两种类型,卵细胞只有一种
【分析】图中①细胞核,②染色体,③蛋白质,④DNA,⑤基因。
【详解】A.该图表示细胞核内有染色体,染色体由③蛋白质和④DNA组成,A正确。
B.⑤是基因,基因是有遗传效应的DNA片段,B正确。
C.人的体细胞中染色体一般成对存在,成对的染色体形态不一定相同如男性的性染色体,C错误。
D.在形成生殖细胞时,成对的染色体分开,形成的精子有两种类型,一种是22条+X的精子,一种是22条+Y的精子,在形成卵细胞时,XX分开到两个卵细胞中,形成的卵细胞中只含有一条X染色体,故只有一种类型的卵细胞,D正确。
故选C。
【解题方法归纳】
1. 图文结合,仔细审图:解题的关键在于从图片中提取准确信息。
2. 辨析绝对性表述:在生物学选择题中,出现“一定”、“必然”、“全部”等绝对化词语的选项需要高度警惕,它们往往是错误的。
3. 联系实际特例:生物学规律常有例外。人类的性染色体就是“成对染色体形态相同”的一个经典反例。在解题时,要能联想到这些重要的特例来检验选项的严谨性。
4.果蝇的性别决定方式与人基本一样。如图为某果蝇体细胞中染色体组成图,下列相关叙述正确的是( )
A.该果蝇的性别为雌性 B.果蝇体细胞中有3对染色体
C.该果蝇只能产生一种类型的生殖细胞 D.果蝇体细胞中染色体成对存
【答案】D
【详解】A.果蝇的性别决定方式与人基本一样,图中果蝇的性染色体组成为XY,所以该果蝇的性别为雄性,A不符合题意。
B.图中果蝇体细胞中的染色体包括XY、Ⅱ号染色体一对、Ⅲ号染色体一对、Ⅳ号染色体一对,所以果蝇体细胞中有4对染色体,B不符合题意。
C.在亲代的生殖细胞形成过程中,雄性产生两种类型的精子:含X染色体的精子和含Y染色体的精子,所以该果蝇能产生两种类型的生殖细胞,C不符合题意。
D.果蝇体细胞中染色体成对存在,生殖细胞内染色体成单存在,D符合题意。
【解题方法归纳】
染色体图谱“三步分析法”:第一步:数总数,分常性 → 第二步:辨性别 → 第三步:析选项
生殖细胞类型判断法:形成生殖细胞时,成对的染色体分离,染色体成单存在
概念原理直接应用法:对于基础陈述选项,直接调用核心概念进行判断
5. 下列生物的变异中,属于不可遗传变异的是( )
A.转基因技术培育抗虫棉 B.杂交技术培育高产奶牛
C.水肥充足的地里长出大花生 D.滥用抗生素产生耐药性细菌
【答案】C
【详解】A.转基因技术培育抗虫棉,因转基因技术改变了基因,属于可遗传变异,故A不符合题意。
B.杂交技术通过基因重组实现,遗传物质改变,属于可遗传变异,故B不符合题意。
C.水肥充足的地里长出大花生,是由外界环境引起的,未改变遗传物质,属于不可遗传变异,不能遗传给后代,故C符合题意。
D.抗生素筛选出耐药性细菌,基因突变可遗传,属于可遗传的变异,故D不符合题意。
【解题方法归纳】
核心判定法:溯源问因法
1. 判断变异的根源:是由遗传物质改变引起,还是单纯环境改变引起。
2. 验证步骤:如果去除或改变当前的环境条件,这种变异是否还能在后代中表现出来。
先锁定变异根源,再进行验证,就能清晰、准确地区分可遗传变异与不可遗传变异,轻松解决此类问题。
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