2026届高三二轮复习生物：《遗传与进化》知识清单

像DNA双螺旋般坚韧，你的努力终将绽放光彩！ 必修2 第1章 遗传因子的发现 第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一） 一、几种遗传实验常用的材料及优点 （1）豌豆优点 ①自花传粉、闭花受粉，自然状态下为纯种； ②有易于区分的相对性状； ③豌豆繁殖速度快，后代数量多，易于统计分析； ④豌豆花大，便于进行人工杂交。 人工异花传粉步骤：去雄—套袋—传粉—套袋 ，两次套袋目的都是：防止外来花粉的干扰。 （2）玉米优点 ①雌雄同株且为单性花，便于人工授粉； ②有易于区分的相对性状； ③繁殖速度快，后代数量多，易于统计分析。 （3）果蝇优点 ①易饲养，繁殖快； ②有易于区分的相对性状； ③后代数量多，易于统计分析； ④染色体数目少，便于观察。 二、孟德尔一对相对性状的杂交实验 1.实验过程：（提出问题） P： 高茎×矮茎 ↓ F1： 高茎 ↓自交 F2：高茎 矮茎 3 : 1 2.对分离现象的解释：（提出假说） （1）生物的性状是由遗传因子决定的。假说图解 （2）体细胞中遗传因子是成对存在的 （3）生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的 遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。 配子中只含每对遗传因子的一个。 （4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。 3.对分离现象解释的验证：（先演绎推理、后实验验证） （1）验证方法：测交实验，即让F1与隐性纯合子杂交。 （2）演绎推理：若孟德尔的假说正确，请你用图解写出 演绎推理过程及结果。 （3）实验验证：孟德尔让F1与隐性纯合子杂交。测交实验演绎推理图解 在得到的后代中，高茎、矮茎两种性状的分离比接近1∶1。 孟德尔所做的测交实验的结果验证了他的假说。 4.基因分离定律的实质（得出结论）： 三、性状分离比的模拟实验 本实验用甲、乙两个小桶分别代表雌、雄生殖器官，甲、乙小桶内的彩球分别代表雌、雄配子，用不同彩球的随机组合，模拟生物在生殖过程中，雌、雄配子的随机结合。 一般来说，雄配子数量远多于雌配子数量，两小桶内的小球数量可以不相等，但每个小桶内标记D的彩球和标记d的彩球数量必须相等。 四、相关概念 1.性状类 ①显性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1表现出来的性状。 ②隐性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1没有表现出来的性状。 ③相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型。 ④性状分离：在杂种后代中，同时显现出显性性状与隐性性状的现象。 2.基因类 ①显性基因：决定显性性状的基因，如图中A、B、C和D。 ②隐性基因：决定隐性性状的基因，如图中b、c和d。 ③等位基因：同源染色体的同一位置上控制相对性状的基因，如图中B和b、C和c、D和d。 ④相同基因：同源染色体相同位置上控制相同性状的基因，如图中A和A。 ⑤非等位基因（有两种情况）：一种是位于非同源染色体上的非等位基因， 如图中A和D；还有一种是位于同源染色体上的非等位基因，如图中A和b。 3.纯合子与杂合子 纯合子：由相同基因组成的合子发育成的个体（能稳定遗传，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：由不同基因组成的合子发育成的个体（一般不能稳定遗传，后代会发生性状分离）。 4.表型与基因型 表型：指生物个体实际表现出来的性状。 基因型：与表型有关的基因组成。（关系：基因型＋环境 ＝ 表型） 5、 交配类 五、基因分离定律的解题思路： 1.正推类型：（亲代→子代） 亲代基因型 子代基因型及比例 子代表现型及比例 ⑴ AA×AA AA 全显 ⑵ AA×Aa AA : Aa=1 : 1 全显 ⑶ AA×aa Aa 全显 ⑷ Aa×Aa AA : Aa : aa=1 : 2 : 1 显：隐=3 : 1 ⑸ Aa×aa Aa : aa =1 : 1 显：隐=1 : 1 ⑹ aa×aa aa 全隐 2.逆推类型：（子代→亲代） （1）基因填充法：根据亲代表型→写出能确定的基因(如显性性状的基因型用A_表示）→根据子代一对基因分别来自两个亲本→推知亲代未知基因。若亲代为隐性性状，基因型只能是aa。 （2）隐性突破法：如果子代中有隐性个体，则亲代基因型中必定含有一个a基因，然后再根据亲代的表型作出进一步推断。 （3）根据分离定律中规律性比例直接判断 若子代表现型及比例为 推亲代基因型 ⑴ 全显 至少有一方是AA ⑵ 全隐 aa×aa ⑶ 显：隐=1 : 1 Aa×aa ⑷ 显：隐=3 : 1 Aa×Aa 六、基因分离定律的题型分析： 1.显隐性的判断 ①具有相对性状的纯合亲本杂交，F1表现出来的那个性状为显性。 ②杂交后代有出现性状分离，比值为3：1，数目占3/4的性状为显性。 ③设计杂交实验判断 2.纯合子与杂合子的判断 3.杂合子（Aa）连续自交n次后各基因型、表现型的比例： 杂合子：1/2n 纯合子：1-1/2n 显性纯合子：1/2（1-1/2n） 隐性纯合子：1/2（1-1/2n） 显性性状个体：1-1/2（1-1/2n） 隐性性状个体：1/2（1-1/2n） 七、基因分离定律的应用： （1）农业生产：指导杂交育种 ①优良性状为显性性状：利用杂合子选育显性纯合子时，可进行连续自交，直到不再发生性状分离为止，即可留种推广使用。 ②优良性状为隐性性状：一旦出现就能稳定遗传，便可留种推广。 ③优良性状为杂合子：两个纯合的不同性状个体杂交的后代就是杂合子，但每年都要育种。 （2）医学实践：分析单基因遗传病的基因型和发病率；为禁止近亲结婚和进行遗传咨询提供理论依据。 第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二） 一、两对相对性状的杂交实验（提出问题） 1.分析总结： ①F2中黄色∶绿色=3:1，圆粒∶皱粒=3:1， 说明每对性状都遵循分离定律。 ②F2中两种亲本类型共占 10/16 ， 两种重组类型共占 6/16。 2.提出问题： F2中为什么会出现新的性状组合呢？F2中不同性状的比（9∶3∶3∶1）与一对相对性状杂交实验中F2的3∶1的数量比有联系吗？ 二、对自由组合现象的解释（提出假说） 1.假说内容 ①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。 ②F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。这样F1产生的雌配子和雄配子各有4种：YR、Yr、yR、yr，且数量比为1∶1∶1:1 ③受精时，雌雄配子的结合是随机的。 2.遗传图解： 3.总结：F2中双显性性状的个体占 ，单显性性状的个体各占 ，双隐性性状的个体占 。 黄圆 黄皱 绿皱 绿皱 9 Y R 3 Y rr 3 yyR 1 yyrr 4.将9种基因型分类： 纯合子： （4种基因型，各占比 ） 单杂合子： （4种基因型，各占比 ） 双杂合子： （1种基因型，占比 ） 三、对自由组合现象解释的验证（先演绎推理，后实验检验） 1.方法：测交，让F1（YyRr）与隐性纯合子（yyrr）杂交。 2.作用：（1）测定F1产生的配子类型及比例 （2）测定F1遗传因子的组成 3.测交遗传图解见图（演绎推理） 实验分析：F1是杂合子，遗传因子组成是YyRr。 F1产生了4种类型的配子：YR、Yr、yR、yr，比例相等。 4.实验验证： 孟德尔用F1与隐性纯合子相交，无论是以F1作为母本还是作为父本，结果测交后代中产生4种表现型，且性状分离比都接近1∶1∶1∶1，符合预期设想，假说正确。 四、基因的自由组合定律（得出结论） 1.适用范围：①真核生物 ②有性生殖的生物 ③细胞核遗传 ④两对及两对以上的等位基因控制的遗传 2.发生时间：形成配子时，发生时期是减数分裂I后期。 3.基因的自由组合定律的实质： 位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的，在减数分裂形成配子时，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。 五、孟德尔实验成功的原因： （1）正确选用豌豆作为实验材料 （2）由一对相对性状到多对相对性状的研究 （3）应用统计学的方法对结果进行分析 （4）科学设计了实验程序：假说－演绎法 六、自由组合定律的解题方法——分解组合法 即先求一对相对性状的，最后把结果相乘，即进行组合，因此，要熟悉分离定律的6种杂交结果。 （一）配子类型的问题 1.求配子种类数 例： AaBbCc产生的配子种类数为2×2×2=8种 规律：某一基因型的个体所产生配子种类数等于2n（n为等位基因的对数） 2.求配子间结合方式 例： AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，配子间的结合方式有多少种？ 先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子？ AaBbCc→8种配子、AaBbCC→4种配子。 再求两亲本配子间的结合方式： AaBbCc与AaBbCC配子之间有 8×4=32 种结合方式。 规律：基因型不同的个体杂交，配子间结合方式种类数等于各亲本产生配子种类数的乘积。 （二）基因型和表现型的问题 1.求种类数 例：AaBbCc与AaBBCc杂交，求其后代的基因型和表现型数？ 先分解为三个分离定律： Aa×Aa后代3种基因型（1AA：2Aa：1aa），Bb×BB后代2种基因型（1BB：1Bb），Cc×Cc后代3种基因型（1CC ：2Cc：1cc），所以，后代中有3×2×3=18种基因型。 Aa×Aa后代2种表现型（3A ： 1aa），Bb×BB后代1种表现型（1B ），Cc×Cc后代2种表现型（3C ：1cc），所以，后代中有2×1×2=4种表现型。 2.求基因型概率 AaBbCc与AaBBCc杂交，求后代基因型AaBbCC出现的概率？ 1/2Aa×1/2Bb×1/4CC=1/16 3.求表现型概率 AaBbCc与AaBBCc杂交，求后代表现型A B cc出现的概率？ 3/4A ×1B ×1/4cc=3/16 4.理解并熟记常考基因型与表型的对应关系，可提高解题速度。 类型 表现型比例 基因型 分离 定律 3∶1 比例来源 基因型来源 Aa×Aa 1∶1 Aa×aa 自由 组合 定律 9∶3∶3∶1 （3:1）（3:1） （Aa×Aa）（Bb×Bb） AaBb×AaBb 1∶1∶1∶1 （1:1）（1:1） （Aa×aa）（Bb×bb） AaBb×aabb或Aabb×aaBb 3∶3∶1∶1 （3:1）（1:1） （Aa×Aa）（Bb×bb） 或（Aa×aa）（Bb×Bb） AaBb×Aabb或AaBb×aaBb 七、自由组合定律的异常比例问题 1.正常情况 （1）杂交：AaBb→双显∶单显一∶单显二∶双隐 =9∶3∶3∶1 （2）测交：AaBb×aabb→双显∶单显一∶单显二∶双隐=1∶1∶1∶1 2.变式情况 （仍遵循自由组合定律） 序号 条件 自交后代比例 测交后代比例 1 存在一种显性基因（A或B）时表现为同一种类型，其余正常表现 9∶6∶1 1∶2∶1 2 A.B同时存在时表现为一种类型，否则表现为另一种类型 9∶7 1∶3 3 aa（或bb）成对存在时，表现同一类型，其余正常表现 9∶3∶4 1∶1∶2 4 只要存在显性基因（A或B）就表现为同一种类型，其余正常表现 15∶1 3∶1 5 只要A存在，就会抑制B的表达 12∶3∶1 2∶1∶1 6 只有A单独存在时表现为一种类型，其他表现为另一种类型 13∶3 1∶1 7 只有A和B单独存在时表现为一种类型，其他表现为另一类型 10∶6 1∶1 8 根据显性基因的基因型中的个数影响性状表现 1∶4∶6∶4∶1 1∶2∶1 第二章 基因与染色体的关系 第一节 减数分裂与受精作用 一、减数分裂的概念 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减半的细胞分裂方式。 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。结果是成熟生殖细胞中的染色体数目比原始减少一半。 二、减数分裂的过程 1.精子的形成过程：睾丸或者精巢。 · 间期：减数分裂前，染色体进行复制（包括DNA复制和蛋白质的合成）。 · 减数第一次分裂 前期：同源染色体两两配对（称联会），形成四分体（指联会后的每对同源染色体含有4条染色单体）。四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕， 发生互换。 中期：同源染色体成对排列在赤道板两侧。 后期：同源染色体分离；非同源染色体自由组合。 末期：细胞质均等分裂，形成2个次级精母细胞。 · 减数第二次分裂（无同源染色体） 前期：染色体排列散乱。 中期：每条染色体的着丝粒都排列在赤道板上。 后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并在纺锤丝的牵引下，分别移向细胞两极。 末期：细胞质均等分裂，每个细胞形成2个精细胞，最终共形成4个精细胞。 间期 2.卵细胞的形成过程：卵巢间期 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 睾丸或者精巢 卵巢 是否均等分裂 都是均等分裂 初级、次级卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂 子细胞数 一个精原细胞形成4个精细胞，经过变形成精子。 一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体 是否变形 有变形 无变形 相同点 ①染色体都在减数第一次分裂前的间期复制一次。 ②减数第一次分裂是同源染色体分开。 ③减数第二次分裂是姐妹染色单体分开。 ④形成的精子和卵细胞中染色体数目都减半。 四、需要注意问题： （1）同源染色体的概念：①配对的两条染色体 ②形状和大小一般都相同 ③一条来自父方，一条来自母方。 （2）精原细胞和卵原细胞 的染色体数目与体细胞相同。因此，它们属于体细胞，通过有丝分裂来增殖，但又可以进行减数分裂形成生殖细胞。 （3）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。 五、受精作用及其意义 （一）受精作用： 受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。 （二）有性生殖的后代具有多样性的原因 1.配子中染色体组合的多样性。 （1）减数分裂过程中非同源染色体的自由组合（变异类型：基因重组） 项目 可能产生配子的种类 实际能产生配子的种类 1个精原细胞 2n种 2种 1个雄性个体 2n种 最多2n种 1个卵原细胞 2n种 1种 1个雌性个体 2n种 最多2n种 （2）四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体的互换（变异类型：基因重组） 2.受精过程中卵细胞和精子结合的随机性。 （三）受精作用的意义：减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异具有重要的作用。多样性有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。 六、减数分裂与有丝分裂的比较分析 （1）减数分裂和有丝分裂图像辨析步骤： 例：判断下列细胞正在进行什么分裂，处在什么时期？ 减Ⅱ前 减Ⅰ前 减Ⅱ前 减Ⅱ末 有丝后 减Ⅱ后 减Ⅱ后 减Ⅰ后 有丝前 减Ⅱ中 减Ⅰ后 减Ⅱ中 减Ⅰ前 减Ⅱ后 减Ⅰ中 有丝中 （2）减数分裂和有丝分裂过程中染色体、染色单体和核DNA的变化规律 （3）减数分裂和有丝分裂柱形图分析 ①只有染色单体的数目才可能是0，染色体和核DNA分子的数目不可能是0。染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以柱形图中表示的某结构若出现0，则其一定表示染色单体。 ②核DNA分子未复制时，其数目与染色体一样多，而复制后，每条染色体上含有2个DNA分子，即核DNA分子数∶染色体数可能为1∶1或2∶1，但不可能是1∶2。 第2节 基因在染色体上 第3节 伴性遗传 一、萨顿假说 1.研究对象：蝗虫细胞。 2.推论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。即基因在染色体上 因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系。 二、基因位于染色体上的实验证据 1.实验者： 美国生物学家摩尔根。 2.实验科学方法： 假说—演绎法。 3.实验过程 （1）杂交实验： （2）提出问题：白眼性状的表现，为什么总是与性别相联系？ （3）作出假设：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。 （4）演绎推理，实验验证（测交）： 通过测交的方法进行验证。 （5）得出结论： 控制白眼性状的基因只位于X上，即基因位于染色体上。 三、基因与染色体的关系： （1）数量关系：一条染色体上有许多个基因。 （2）位置关系：基因在染色体上呈线性排列。 四、孟德尔遗传规律的现代解释 （1）基因的分离定律的实质是：在杂合子的细胞中，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的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 （2）基因的自由组合定律的实质是：位于非同源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。 五、性染色体决定性别： 方式 不同性别表示方法 代表生物 XY型 XX为雌性 XY为雄性 所有哺乳动物、许多昆虫(如果蝇)等 ZW型 ZW为雌性 ZZ为雄性 鸟类(如鸡)、鳞翅目昆虫(如蚕)等 注意：不是所有生物都有性染色体，由性染色体决定性别的生物才有性染色体。雌雄同株的植物(如豌豆、水稻等)无性染色体。 六、伴性遗传的特点与判断 1.伴性遗传：决定它们的基因位于性染色体上，在遗传上总是和性别相关联。 遗传病的遗传方式 遗传特点 实例 常染色体隐性遗传 隔代遗传 白化病、苯丙酮尿症、 常染色体显性遗传 代代遗传 多指、并指、软骨发育不全 伴X染色体隐性遗传 隔代交叉遗传；男患者多于女患者；女病父子病。 红绿色盲、血友病 伴X染色体显性遗传 代代连续相传；女患者多于男患者；男病母女病。 抗VD佝偻病 伴Y染色体遗传 只传男不传女，父传子， 子传孙 人类的外耳道多毛症 2.遗传病的判断口诀： 无中生有为隐性，隐性遗传看女病，女病父正非伴性，女病儿正非伴性。 有中生无为显性，显性遗传看男病，男病母正非伴性，男病女正非伴性。 七、伴性遗传在实践中的应用 （1）推测后代发病率，指导优生优育 （2）根据性状推断性别，指导生产实践 用芦花雌鸡（ZBW）与非芦花雄鸡（ZbZb）交配，那么F1中，雄鸡都是芦花鸡（ZBZb），雌鸡都是非芦花鸡（ZbW）。这样，对早期的雏鸡就可以根据羽毛的特征把雌性和雄性区分开，从而做到多养母鸡，多得鸡蛋。 第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 一、格里菲思的体内转化实验： 1.实验材料——两种类型的肺炎链球菌： · S型细菌：菌落光滑，菌体有夹膜，有毒性 · R型细菌：菌落粗糙，菌体无夹膜，无毒性 2.实验过程 3.格里菲思推论：已经被加热杀死S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质—“转化因子”。 二、艾弗里的体外转化实验： 1.实验过程： 2.实验结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。（原理：基因重组） （即：DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质） 三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验 1.实验方法：放射性同位素标记技术，35S标记蛋白质，32P标记DNA。 2.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌 3.实验过程： （1）获得被标记的两种噬菌体 先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用被35S标记的大肠杆菌培养噬菌体 先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用被32P标记的大肠杆菌培养噬菌体 （2）用被标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌 噬菌体侵染大肠杆菌的过程：吸附→注入→合成→组装→释放（模板来自噬菌体，原料均来自宿主细胞） 搅拌目的： 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。 离心目的： 使噬菌体与细菌分层。 4.实验结论：DNA才是遗传物质。 5.误差分析： （1）35S组沉淀物出现放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 （2）32P组上清液出现放射性的原因：保温时间过短，部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中。 6.艾弗里与赫尔希等实验设计思路的共同之处是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。 四、1956年烟草花叶病毒感染烟草实验证明： 实验结论：在只有RNA的病毒中，RNA是遗传物质。 另外，遗传物质是RNA的病毒：烟草花叶病毒、HIV病毒、SARS病毒、流感病毒、新冠病毒等。 五、小结： 因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。 细胞生物（真核、原核） 非细胞生物（病毒） 含有的核酸 DNA和RNA DNA RNA 遗传物质 DNA DNA RNA 第2节 DNA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），一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸，一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成。 3.DNA的结构特点： ①DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。 ②DNA分子外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的基本骨架。 ③DNA分子两条链的内侧的碱基按照碱基互补配对原则配对，并以氢键互相连接。（A＝T；G ≡ C） 4.DNA分子的特性： ①多样性：DNA分子的碱基的排列顺序是多种多样的。排列种数：4n(n为碱基对数) ②特异性：每个DNA分子中都具有特定的碱基排列顺序，代表着遗传信息 ③稳定性：是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。氢键越多，DNA越稳定，即G ≡ C比例越大，DNA分子就越稳定。 5.与DNA结构有关的计算： 在双链DNA分子中：① A=T、G=C ②A+G = A+C = T+G = T+C = 1／2（任意两个非互补的碱基之和相等；且等于总碱基的一半），因此可得出A+ C／T+G = 1或A+G ／T+C = 1 ③若一条链中A+ T／G + C= n ，则互补链中A+ T／G + C= n, 双链中A+ T／G + C= n。即双链和单链中互补碱基和之比相等。 ④若一条链中A+ G／T + C= m ，则互补链中A+G／T + C= 1/m，即单链中非互补碱基和之比互为倒数。 ⑤若一条链中（A+ T）占比等于a%，则其互补链和双链中（A+ T）占比也等于a%。 若一条链中（G+ C）占比等于a%，则其互补链和双链中（G+ C）占比也等于a%。 6.DNA双螺旋结构的热考点 第3节DNA的复制 1、 DNA半保留复制的实验证据 1.实验材料及方法：1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙地证明DNA半保留复制的实验。 2.方法：同位素标记法，密度梯度离心法 注意：15N没有放射性 二、DNA复制的相关内容 1.概念：以亲代DNA分子两条链为模板，合成子代DNA的过程 2.时间：有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期 3.场所：主要在细胞核，叶绿体、线粒体也有 4.过程：①解旋 ②合成子链 ③子链、母链盘绕形成子代DNA分子 5.特点： 半保留复制，边解旋边复制 6.原则：碱基互补配对原则 7.条件：①模板：亲代DNA的两条链 ②原料：4种游离的脱氧核苷酸 ③能量：ATP ④ 酶：解旋酶、DNA聚合酶等， 其中解旋酶：使氢键断裂 DNA聚合酶：将单个脱氧核苷酸连接形成DNA单链 8.DNA能精确复制的原因： 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。 9.意义：DNA分子复制，使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性。 三、与DNA复制有关的计算： （1）将DNA被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养液中繁殖n代，则： ①子代DNA共2n个 ②脱氧核苷酸链共2n＋1条 （2）DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代的DNA分子中含有某种脱氧核苷酸 m个，经过 n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 m·（2n－1）。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 m· 2n－1。 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段 1.基因的本质 基因通常是有遗传效应的DNA片段。 对于RNA病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。 2.研究表明，DNA能够储存足够量的遗传信息：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。 而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性 。 3.基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系 4.拓展：真核细胞和原核细胞基因的结构 第4章 基因的表达 第1节基因指导蛋白质的合成 一、RNA的结构与功能 1.RNA适合作为信使的原因是RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息； 一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 2、tRNA含有氢键，一个tRNA分子中不是只有三个碱基。 二、基因指导蛋白质的合成： 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：解旋→配对→连接→释放 （3）条件：模板：DNA的一条链 原料：4种核糖核苷酸 能量：ATP 酶： RNA聚合酶（结合在模板链的3’端，向5’端移动） （4）配对方式： A—U、T—A、G—C、C—G （5）产物： mRNA、rRNA、tRNA等 （6）特点：边解旋边转录。 （7）RNA合成方向：5’端 3’端 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）场所：细胞质中的核糖体（核糖体结合在mRNA的5’端，向3’端移动） （3）条件：模板：mRNA 原料：氨基酸（21种） 能量：ATP 酶：多种酶 搬运工具：tRNA （4）配对方式： A—U、U—A、G—C、C—G （5）产物：具有一定氨基酸顺序的蛋白质。 3.密码子： （1）概念：密码子是指mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。 （2）种类：64种，决定氨基酸的一般有61种，其中，2种起始密码子（AUG、GUG（在原核生物中）），3种终止密码子（UAA、UAG、UGA），在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。 （3）密码子与氨基酸的对应关系：一种密码子只决定一种氨基酸。 一种氨基酸可由1种或多种密码子决定(密码子的简并性)。 （4）特性： ①简并性：绝大多数氨基酸都有几个密码子。 ②通用性：所有生物共用一套密码子。 ③专一性：一种密码子只决定一种氨基酸。 4、tRNA——氨基酸的“搬运工” （1）比mRNA小，三叶草结构，单链，但有双链结构 含有氢键。一端（－OH端即3’端）是携带氨基酸的部位， 另一端有3个碱基和密码子互补配对，叫反密码子。 （2）tRNA与氨基酸的关系： 一个tRNA只能识别并转运一种氨基酸， 一种氨基酸可由几个tRNA转运。 5.在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。 通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条（相同）肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。（如右图，翻译方向是A B） 6.原核生物的基因表达：边转录边翻译 三、基因表达中的相关计算 1.三种数量关系 DNA（基因）碱基数：RNA碱基数：氨基酸数= 6：3：1 2.实际的数量关系大于6：3：1的原因 （1）在基因片段中，存在非编码序列（如非编码区、内含子）。 （2）转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。 四、中心法则： 1.提出者：克里克 2.不同生物的遗传信息的传递情况： 第2节 基因表达与性状的关系 一、基因控制性状的两种方式： （1）间接控制：通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物体的性状； 如：皱粒豌豆的形成：皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编 码淀粉分支酶的基因→淀粉分支酶不能合成→淀粉含量降低→游离蔗糖含量升高→ 豌豆失水而皱缩。 再如：白化病：控制酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能合成黑 色素→表现出白化症状 （2）直接控制：通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。 如：囊性纤维病，镰刀型细胞贫血症等。 在囊性纤维化患者编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。 二、基因的选择性表达与细胞分化 1.细胞分化的实质：基因的选择性表达。 2.表达基因类型 （1）管家基因：在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。 （2）奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因。 三、表观遗传 四、基因与性状的关系 1.基因与性状的关系：在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。①一个性状可以受到多个基因的影响。②一个基因也可以影响多个性状。③生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。 2.基因对性状的调控：基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 第5章 基因突变及其它变异 第1节 基因突变和基因重组 一、生物变异的类型 · 不可遗传的变异（仅由环境变化引起，遗传物质没变） · 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 注意：基因突变和基因重组在显微镜下无法直接观察到，而染色体变异可以用显微镜观察到。 二、可遗传的变异 （一）基因突变 1.概念：DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失，而引起基因碱基序列的改变。 2.基因突变与遗传：基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代，若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物可通过无性繁殖传递。 3.时间：主要发生在有丝分裂前间期或减数第一次分裂前的间期。 4.基因突变的原因： （1）外因 物理因素：紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA； 化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等能改变核酸的碱基； 生物因素：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。 （2）内因：在没有这些外来因素的影响时，基因突变也会由于DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。 5.特点： （1）普遍性：基因突变在生物界是普遍存在的。原因是自然界中诱发基因突变的因素很多，而且基因突变也会自发产生。 （2）随机性：时间上——可以发生在生物个体发育的任何时期；部位上——可以发生在细胞内不同的DNA分子上，以及同一个DNA分子的不同部位。 （3）不定向性：一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。 （4）低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。 （5）多害少利性：基因突变大多数是有害的 6.结果：对真核生物而言，基因突变使一个基因突变成它的等位基因。 7.意义：①产生新基因的途径；②是生物变异的根本来源；③为生物进化提供了丰富的原材料。 （二）基因重组 1.概念：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：①减Ⅰ后期时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 ②减Ⅰ四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体发生互换， 导致染色单体上的非等位基因重组。 3.结果：产生新的基因型，不能产生新基因。 4.意义：①是生物变异的重要来源之一；②对生物的进化具有重要的意义； 三、细胞癌变 1.细胞癌变的原因： 3.癌细胞特征：①能够无限增殖②形态结构发生显著变化③细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。 第2节 染色体变异 一、染色体结构变异： 1.实例：猫叫综合征（5号染色体部分缺失） 2.类型：缺失、重复、易位、倒位 类型 图像 联会异常 实例 缺失 猫叫综合征、 果蝇的缺刻翅 重复 果蝇的棒状眼 易位 果蝇的花斑眼 倒位 果蝇的卷翅 3.对生物体的影响：会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至会导致生物死亡。 注意：染色体易位与基因重组（互换）的区别：易位发生在非同源染色体之间，互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。 二、染色体数目的变异 1.染色体数目的变异类型 ①细胞内个别染色体数目的增加或减少。实例：21三体综合征（多1条21号染色体） ②细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。 实例：三倍体无子西瓜、雄蜂 2.染色体组： （1）概念：细胞中的一套非同源染色体，叫作一个染色体组。 （2）从形态看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。 （3）从功能看，一个染色体组中含有控制本物种全套的遗传信息。 （4）染色体组数的判断： ① 染色体组数= 细胞中任意一种形态的染色体的条数。 ②染色体组数= 基因型中控制同一性状的基因个数（A和a的总个数） ③染色体组数=染色体总数/染色体形态数 例1：以下各图中，各有几个染色体组？ 答案： 3 2 5 1 4 例2：以下基因型，所代表的生物染色体组数分别是多少？ （1）Aa ______ （2）AaBb _______ （3）AAa _______ （4）AaaBbb _______ （5）AAAaBBbb _______ （6）ABCD ______ 答案：2 2 3 3 4 1 3.单倍体、二倍体和多倍体的比较 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 发育起点 配子 受精卵（通常是） 受精卵（通常是） 植株特点 ①植株弱小； ②高度不育。 正常可育 ①茎秆粗壮；②叶片、果实和种子较大； ③营养物质含量丰富 体细胞染色体组数 ≥1 2 ≥3 人工诱导方法 花药离体培养 秋水仙素处理单倍体幼苗 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 三、染色体变异在育种上的应用 1.多倍体育种： （1）方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（最常用且最有效），也可以低温处理。 （2）育种原理：染色体（数目）变异 （3）秋水仙素作用原理：用秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使染色体数目加倍。 2.单倍体育种： （1）方法步骤： ①花药离体培养获得单倍体，②用秋水仙素或低温处理使染色体数目加倍。 （2）育种原理：染色体（数目）变异 （3）优点：明显缩短育种年限，后代一般都是纯合子。 第3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 1.概念：由一对等位基因控制的遗传病。 2.类型： 伴X染色体显性：抗维生素D佝偻病 伴X染色体隐性：色盲、血友病 常染色体显性：多指、并指、软骨发育不全 常染色体隐性：先天性聋哑、白化病、苯丙酮尿症 （二）多基因遗传病 1.概念：由多对等位基因控制的人类遗传病。 2.常见类型：原发性高血压、冠心病、哮喘、青少年型糖尿病、唇裂、精神分裂等。 3.特点：（1）在群体中发病率较高（2）易受环境因素影响（3）表现出家族性聚集现象 （三）染色体异常遗传病 1.概念：染色体异常引起的遗传病。（包括数目异常和结构异常） 2.类型： 常染色体异常遗传病 结构异常：猫叫综合征，5号染色体缺失 数目异常：21三体综合征，21号染色体多了1条 性染色体异常遗传病：性腺发育不全综合征（XO型，患者缺少一条 X染色体） 三、调查人群中的遗传病 1.调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等 2.调查某种遗传病的发病率时，应在人群中随机抽样调查，并保证调查群体足够大。 3.调查人群中的某种遗传病的遗传方式：应在患者家族中调查 四、遗传病的监测与预防 1. 手段：主要包括遗传咨询和产前诊断等。 2. 产前诊断：羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查、绒毛细胞检查、基因诊断等。 五、人类基因组计划： 测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。 1.具体内容：是测定人24条（22+XY）染色体上的DNA的碱基序列 2.基因组：对于有性染色体的生物（二倍体）来说，其基因组为常染色体数/2+性染色体；对于无性染色体的生物来说，其基因组与染色体组所含染色体数相同。 第6章 现代生物进化理论 第1节 生物有共同祖先的证据 1．达尔文的生物进化论的主要组成 2．生物有共同祖先的证据 （1）地层中陈列的证据——化石 （2）当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据 ①比较解剖学的证据 ②胚胎学证据 ③细胞和分子水平的证据 第2节 自然选择与适应的形成 一、适应的普遍性和相对性 1.适应的含义：①生物的形态结构适合于完成一定的功能。 ②生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。 2.适应的特点 ①普遍性：所有的生物都具有适应环境的特征，例如，保护色、警戒色或拟色等。 ②相对性：生物对环境的适应只是一定程度上的适应，即适应具有局限性。 二、适应是自然选择的结果 1.拉马克进化学说 （1）生物的来源：地球上的所有生物都是由更古老的生物进化来的，各种生物的适应性特征是在进化过程中逐渐形成的。 （2）适应形成的原因：用进废退和获得性遗传。 用进废退 器官用得越多越发达；食蚁兽的舌头之所以细长，是长期舔食蚂蚁的结果 器官废而不用，会造成形态上的退化；鼹鼠长期生活在地下，眼睛长期不用就萎缩、退化了 获得性遗传 因用进废退获得的性状是可以遗传给后代的 （3）意义：彻底否定了物种不变论。 2.达尔文自然选择学说 （1）内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。 （2）对适应的解释：①适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。 ②群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应出现的必要条件。 （3）意义：①使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。 ②揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的 多样性和适应性是进化的结果。 （4）局限性：达尔文对于遗传和变异的认识还局限于性状水平，不能科学地解释遗传和变异的本质。 3.达尔文以后进化理论的发展 现代生物进化理论 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 一、种群基因组成的变化 1.种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位； ①种群：在一定时间内占据一定空间的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基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 2.种群基因频率的变化 基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。 3.生物进化的实质：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。 二、隔离在物种形成中的作用 （1）物种：能在自然状态下相互交配并产生可育后代的一群生物称为一个物种。 （2）隔离：在自然条件下基因不能自由交流的现象，统称为隔离。 ①生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。 ②地理隔离：同种生物由于地理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。 （3）隔离是物种形成的必要条件 ①物种形成的常见方式：地理隔离（长期）→生殖隔离 ②物种形成的标志：生殖隔离 ③物种形成的3个环节：突变和基因重组、自然选择、隔离。 三、物种形成与生物进化的不同 项目 物种形成 生物进化 标志 生殖隔离出现 基因频率改变 变化后生物与原生物的关系 出现生殖隔离， 属于不同物种，是质变 基因频率改变， 属于同一物种，是量变 二者的联系 ①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种； ②进化不一定产生新物种，但新物种的产生一定存在生物进化 四、有关基因频率计算题的解法 （1）常染色体上基因频率的计算 ①已知各基因型及其个体的数量，求基因频率。此类题型可用定义公式计算，即某基因的频率＝[(该基因纯合子个体数×2＋杂合子个体数)÷(总个体数×2)]×100%。 ②已知基因型频率，求基因频率。此类题型可以将百分号去掉，按定义公式计算或直接用“某基因的基因频率＝该基因纯合子的百分比＋杂合子百分比的1/2”来计算。如基因A的频率＝AA的频率＋1/2Aa的频率，基因a的频率＝1－基因A的频率。 （2）位于性染色体上基因频率的计算 A的基因频率＝×100%， a的基因频率＝×100%。 (N表示基因型的个体数) （3）遗传平衡状态下基因频率的计算 ①遗传平衡状态的条件 a．种群非常大。 b．种群中所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代。 c．没有基因突变的发生。 d．没有迁入和迁出。 e．没有自然选择(即不同个体生存和繁殖的机会是相等的)。 ②基因频率与基因型频率的计算公式 设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。 则：AA的基因型频率＝p2，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q2。 ③若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为。 第4节 协同进化和生物多样性的形成 一、协同进化 1.概念：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。 2.“收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于增加物种多样性。 二、生物多样性包括： 遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性 三、生物进化理论在发展 （1）以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释：适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种；生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程；生物多样性是协同进化的结果。 23 56 学科网（北京）股份有限公司 $