遗传与变异知识点总结 2025—2026学年高一下学期生物人教版必修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、豌豆用作遗传实验材料的优点和操作方法 1．豌豆用作遗传实验材料的优点 ①豌豆自花传粉、闭花受粉，自然状态下一般为纯种；②具有易于区分的相对性状，且能稳定遗传给后代； ③花较大，易于做人工杂交实验；④子代数量较多，用数学统计方法分析结果更可靠；⑤生长周期短、易于培养。 2．杂交实验的一般操作方法 (1)对母本人工去雄的原因是避免自花传粉。（父本，不处理） (2)对母本人工去雄的时间是开花前（填“开花前”或“开花后”），这样操作的原因是豌豆是闭花受粉植物，成熟后就已经完成受粉，所以去雄时应选择未成熟花。 (3)在对母本去雄和人工授粉后都要进行套袋处理，这样操作的目的是防止外来花粉的干扰。 玉米为雌雄同株植物，玉米的花为单性花，对单性花的植株进行杂交不需要去雄，原因是单性花只有雌蕊或雄蕊；杂交过程需要套袋，目的是避免外来花粉干扰。 二、一对相对性状的杂交实验 1．写出下列各符号的含义 P F1 F2 × ⊗ ♂ ♀ 亲本 子一代 子二代 杂交 自交 父本 母本 2．实验过程 相关概念： ①性状：生物体所表现出来的形态特征和生理特性等的总称，如豌豆的株高、豆粒的形状等。 ②相对性状：同一种生物同一种性状的不同表现类型。例如，对于兔毛的长度这一性状来说，兔的长毛与短毛是一对相对性状。 ③显性性状：具有相对性状的纯合亲本杂交，F1显现出来的性状为显性性状。 隐性性状：具有相对性状的纯合亲本杂交，F1未显现出来的性状为隐性性状。 例如，纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆杂交，F1只表现出高茎，未显现矮茎，因此高茎是显性性状，矮茎是隐性性状。 ④性状分离：杂种（自交）后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象。例如，高茎豌豆自交后代既有高茎，又有矮茎，即发生了性状分离。（注：必须强调“杂种后代实际是杂种自交后代”，发生性状分离的对象必定是杂合子，因此，杂合子自交后代表现出了与亲本不同的新类型(相对性状)，也是发生了性状分离，而不是一定要同时出现显性性状和隐性性状的类型。如一对表现正常的夫妇生了一个白化病的孩子就是典型的性状分离现象。测交后代也会出现显性性状和隐性性状，但不是性状分离。） (1)玉米的黄粒与皱粒是一对相对性状 (　×　) (2)兔子的长毛和狗的短毛是一对相对性状 (　×　) (3)小鼠的灰身和黑身是一对相对性状 (　√　) 3．对分离现象的解释 (1)孟德尔对分离现象的原因提出的假说的内容： ①生物的性状是由遗传因子决定的。 ②在体细胞中，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。配子中只含有每对遗传因子中的个。 ④受精时，雌雄配子的结合是随机的。 (2)遗传图解 (1)图中D、d两种雄配子的数目是否相等？雄配子D与雌配子D数目是否相等？ D、d两种雄配子的数目是相等的；但是由于雄配子要多于雌配子，所以雄配子D要远多于雌配子D。 (2)F2中纯合子和杂合子所占的比例分别是多少？F2的高茎豌豆中纯合子和杂合子所占比例又分别是多少？ F2中纯合子和杂合子所占比例分别是1/2和1/2；F2的高茎豌豆中纯合子和杂合子所占比例分别是1/3和2/3。 (3)注意分离定律发生在①减数分裂形成配子时而不是②受精作用。 F2出现3∶1的性状分离比需要满足的条件 (1)F1产生的不同类型的雌配子或雄配子的种类及其数目相等且存活能力相同。 (2)不同种类的雌、雄配子结合机会相等。 (3)F2中不同个体的存活率是相同的。 (4)所研究的性状只受一对等位基因控制，且为完全显性。 (5)统计的数量足够多。 三、性状分离比的模拟实验 1．模拟内容 用具或操作 模拟对象或过程 甲、乙两个小桶 雌、雄生殖器官 小桶内的彩球 雌、雄配子 不同彩球的随机组合 生物体生殖过程中，雌、雄配子的随机结合 2．操作步骤 注：（1）小球质地、大小相同，每个小桶内两种彩球的数量必须相等。模拟杂种F1(Dd)产生比例相等的两种配子。 （2）每次把抓出的小球放回原桶并且摇匀后才可再次抓取。为了使代表雌雄配子的两种彩球被抓出的机会相等。 （3）要多次抓取并进行统计，这样才能接近理论值。 （4）两个小桶中小球总数可以不相等，但每个小桶中代表D和d的小球数量一定相等，因为F1产生的雄配子的数量远远大于雌配子的数量，雌配子中D∶d＝1∶1，雄配子中D∶d＝1∶1。 四、对分离现象解释的验证及分离定律 1．对分离现象解释的验证 (1)方法：测交，即让F1与隐性纯合子杂交。广义的测交：待测个体与隐性纯合子杂交。 (2)过程 测交的作用：①测定F1产生的配子的种类和比例 ②测定F1的遗传因子的组成（基因型） ③预测F1在形成配子时遗传因子（基因）的行为（根本目的） 2．分离定律 横线处是性状分离的根本原因 五、假说-演绎法 的一般程序： →→→→ 教材相关内容 假说-演绎法操作程序 一对相对性状的杂交实验结果 提出问题 对分离现象的解释 提出假说 设计测交实验并预期结果 演绎推理 进行测交实验，获得结果 实验验证 (1)双亲为显性，杂交后代有隐性纯合子，则双亲一定都是杂合子(　√　) (2)纯合子与杂合子杂交，后代一定是杂合子(　×　) 纯合子与杂合子杂交，后代不一定是杂合子，如Aa与aa杂交 (3)杂合子与纯合子遗传因子组成不同，性状表现也不同(　×　) 杂合子与显性纯合子性状表现相同。 【重难】1．相关概念 (1)基因型与表型 ①基因型：与表型有关的基因组成。 ②表型：生物个体表现出来的性状。 ③二者的关系：在相同的环境条件下，基因型相同，表型一定相同；在不同环境中，即使基因型相同，表型也未必相同。表型是基因型与环境共同作用的结果。 (2)纯合子与杂合子 ①纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体(如DD、dd、AABB、AAbb)。 ②杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体(如Dd、AaBB、AaBb)。 (3)交配类 自交如植物的自花传粉、同株异花传粉均属于自交。 2．纯合子与杂合子的判断 提醒　鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子，当被测个体是动物时，常采用测交法；当被测个体是植物时，上述方法均可，其中最简便的方法为自交法。 3．显隐性性状的判断 (1)根据子代性状判断 ①不同性状的亲本杂交⇒子代只显现一种性状⇒子代所显现的性状为显性性状。 ②相同性状的亲本杂交⇒子代显现不同性状⇒子代所显现的新的性状为隐性性状。 (2)根据子代性状分离比判断 ①两个相同性状的亲本杂交，若子代出现3∶1的性状分离比，则占3/4的性状为显性性状。 ②两个不同性状(相对性状)的亲本杂交，若子代性状比例为1∶1，则不能判断显隐性，需将两亲本自交。 (3)根据遗传系谱图进行判断：无中生有为隐性、有中生无为显性 4. 基因型的判断方法 ①测交法(已知显、隐性性状)： ③花粉鉴定法：若某个体能产生两种类型的配子，则为杂合子；若只产生一种配子，则为纯合子。 (1)对于植物体，自交法和测交法均可采用；而对于动物体，常采用测交法； 当待测个体为雄性动物时，注意应与多个隐性雌性个体交配，以产生较多后代个体，使结果更有说服力。 (2)杂交后代中出现3∶1的性状分离比，若统计后代数目较少，则无法确定显隐性关系。 5.分离定律的验证方法（最能体现分离定律实质的是F1产生配子的比例为1∶1） (1)测交法：F1×隐性纯合子⇒子代性状分离比为1∶1。说明F1产生两种数量相等的雌配子和雄配子，遵循分离定律。 (2)自交法：F1自交，子代性状分离比为3∶1。说明F1产生了两种数量相等的雌配子和雄配子，遵循分离定律。 (3)花粉鉴定法： ①原理及过程：非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色；取F1的花粉放在载玻片上，加一滴碘液。 ②结果：一半花粉呈一种颜色，另一半花粉呈另一种颜色。 说明F1产生了两种数量相等的雄配子，遵循分离定律。 【拓展与提高】 题型一　基因型和表型的推导（正推六种类型逆推四种类型要非常熟） 1．正推六种类型 亲本 子代遗传因子组成（基因型） 子代表(现)型 AA×AA AA 全为显性 AA×Aa AA∶Aa＝1∶1 全为显性 AA×aa Aa 全为显性 Aa×Aa AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1 显性∶隐性＝3∶1 Aa×aa Aa∶aa＝1∶1 显性∶隐性＝1∶1 aa×aa aa 全为隐性 2．逆推四种类型 后代显隐性比例 双亲类型 结合方式 显性∶隐性＝3∶1 都是杂合子 Bb×Bb→3B_∶1bb 显性∶隐性＝1∶1 测交类型 Bb×bb→1Bb∶1bb 只有显性性状 至少一方为显性纯合子 BB×BB或BB×Bb或BB×bb 只有隐性性状 一定都是隐性纯合子 bb×bb→bb 题型二　遗传概率的计算 1.概率计算的方法 (1)依据分离比推理计算 AA、aa出现的概率都是1/4，Aa出现的概率是1/2；显性性状出现的概率是3/4，隐性性状出现的概率是1/4。 (2)自由交配依据配子的概率计算 例如：孟德尔（一）实验中，将F2代中的高茎个体随机交配，求后代的高茎与矮茎的比值？ 解析：F2代的高茎个体有两种，比例为DD：Dd=1:2。由于豌豆为两性花，同一株植物产生雌配子，也产生雄配子。 求出不同配子比值D占2/3，d占1/3。 配子→♀ ↓♂ 2/3 D 1/3 d 2/3 D 4/9DD(高茎) 2/9Dd(高茎) 1/3 d 2/9Dd(高茎) 1/9dd(矮茎) 高茎：矮茎=（ 4/9 + 2/9 + 2/9 ） ：1/9 = 8:1 题型三　杂合子连续自交后代概率计算 1.杂合子连续自交过程分析 2.杂合子连续自交结果分析 Fn 杂合子 纯合子 显性纯合子 隐性纯合子 隐性性状个体 显性性状个体 所占 比例 1－ （1－ ） （1－ ） （1－ ） 1－隐性性状所占比例 当杂合子(Dd)自交n代后，后代中的杂合子(Dd)所占比例为1/2n，纯合子(DD＋dd)所占比例为1－1/2n，其中DD、dd所占比例分别为(1－1/2n)×1/2。当n无限大时，纯合子概率接近100%。 题型四　自交和自由交配的辨析及解题方法 (一)自交和自由交配的区别 (1)自交：遗传因子组成（基因型）相同的个体交配。 (2)自由交配：群体中不同个体随机交配，遗传因子组成（基因型）相同或不同的个体之间都要进行交配。 (二)有关自交和自由交配的相关计算的方法及区别 1．遗传因子组成（基因型）为2/3AA、1/3Aa植物群体中自交是指：2/3AA×AA、1/3Aa×Aa，其后代遗传因子组成（基因型）及概率为3/4AA、1/6Aa、1/12aa，后代表(现)型及概率为11/12A_、1/12aa。 2.自由交配强调的是群体中所有个体进行随机交配，以遗传因子组成（基因型）为2/3AA、1/3Aa的动物群体为例，进行随机交配的情况是♂ × ♀ 欲计算自由交配后代遗传因子组成（基因型）、表(现)型的概率，有以下两种解法： 解法一　自由交配方式(四种)展开后再合并（麻烦，不是很推荐） ①♀2/3AA×♂2/3AA→4/9AA ②♀2/3AA×♂1/3Aa→1/9AA＋1/9Aa③♀1/3Aa×♂2/3AA→1/9AA＋1/9Aa ④♀1/3Aa×♂1/3Aa→1/36AA＋1/18Aa＋1/36aa 合并后，遗传因子组成（基因型）为25/36AA、10/36Aa、1/36aa，表(现)型及概率为35/36A_、1/36aa。 解法二　利用配子法推算（推荐使用） 已知群体遗传因子组成（基因型）为2/3AA、1/3Aa，不难得出A、a配子的概率分别为5/6、1/6，后代中：AA＝5/6×5/6＝25/36，Aa＝2×5/6×1/6＝10/36，aa＝1/6×1/6＝1/36。 题型五　分离定律中特殊遗传现象分析 1．复等位基因 控制某一性状的等位基因的数目在两个以上的基因，称为复等位基因。如控制人类ABO血型的IA、i、IB三个基因，ABO血型由这三个复等位基因决定。因为IA对i是显性，IB对i是显性，IA和IB是共显性，所以基因型与表型的关系如下表： 表(现)型 A型 B型 AB型 O型 基因型 IAIA、IAi IBIB、IBi IAIB ii 注：遗传因子后称基因(参见第2节)。 2．不完全显性 如一对遗传因子A和a分别控制红花和白花，在完全显性时，Aa的个体自交后代中红花∶白花＝3∶1；在不完全显性时，Aa的个体自交后代中红花(AA)∶粉红花(Aa)∶白花(aa)＝1∶2∶1。 3．致死现象 (1)胚胎致死：某些遗传因子组成（基因型）的个体死亡，如下图： Aa×Aa ↓ ⇒ (2)配子致死：指致死遗传因子在配子时期发生作用，从而不能形成有生活力的配子的现象。例如，A遗传因子使雄配子致死，则Aa的个体自交，只能产生一种成活的a雄配子、A和a两种雌配子，形成的后代两种遗传因子组成（基因型）为Aa∶aa＝1∶1。 例如由于某种原因使Dd含d的花粉一半没有活力，Dd自交后代的性状分离比还是3:1吗？如果不是多少？是5:1 4．从性遗传 由常染色体上基因控制的性状，在表(现)型上受个体性别影响的现象。如绵羊的有角基因H为显性，无角基因h为隐性，在杂合子(Hh)中，公羊表现为有角，母羊则表现为无角，基因型和表(现)型的对应关系如下表： HH Hh hh 雄性 有角 有角 无角 雌性 有角 无角 无角 特别提醒1：加法原理和乘法原理 加法原理：当一个事件A出现时，另一个事件B就被排除，这样的两个事件称为互斥事件，出现A或者B的概率等于各自概率之和。 例题：人体肤色正常（A）对白化（a）是显性。一对夫妇基因型都是Aa，预测他们所生的孩子中，表型正常的概率是多少？ 答案：3/4 乘法原理：当一个事件A的发生不影响另一事件B的发生时，这样的两个事件称为独立事件，独立事件同时出现或相继出现的概率等于各自概率的乘积。 例题：人类的双眼皮（B）对单眼皮（b）为显性。现有一对夫妇基因型均为Bb，则他们生一个单眼皮男孩的概率是多少？ 答案：1/4×1/2＝1/8 特别提醒2： “患病男孩”与“男孩患病”的概率计算 （1）常染色体遗传时 ①男孩患病概率＝患病概率。 ②患病男孩概率＝患病概率× 1/2。 （2）伴性遗传时（后面学到） ①男孩患病概率=所有男孩中，病男所占比例。 ②患病男孩概率=所有孩子中，病男所占比例。 特别提醒3： 1.蜜蜂的孤雌生殖 孤雌生殖是一种单性生殖，是指卵细胞不经过受精就能发育成新个体。如蜜蜂的卵细胞不受精发育成雄蜂，受精卵则发育成雌性的工蜂和蜂王。 2.雄蜂的假减数分裂 雄蜂体细胞中的染色体与配子中的一样，雄蜂在产生精细胞过程中，它的精母细胞进行的是一种在减数分裂I过程中，染色体数目并没有变化.只是细胞质分成大小不等的两部分：大的那部分含有全部的染色体，小的那部分只含有一小团细胞质。 雄蜂的一个精母细胞通过这种减数分裂只产生一个精细胞，这是一种特殊的减数分裂。 问题采用下列哪一组方法，可以依次解决①-④中的遗传问题（ ） ①鉴定一只白羊是否纯种 ②在一对相对性状中区别显隐性 ③不断提高小麦抗病品种的纯合度 ④检验杂种F1 的基因型 A.杂交、自交、测交、测交 B.测交、杂交、自交、测交 C.测交、测交、杂交、自交 D.杂交、杂交、杂交、测交 答案B 练习：某玉米品种含一对等位基因A和a，其中a基因纯合的植株花粉败育，即不能产生花 粉，含A基因的植株完全正常，现有基因型为Aa 的玉米若干，每代均为自由交配直至 F2 ，F2 植株中正常植株与花粉败育植株的比例是( C ) A．3∶1 B．3∶2 C．5∶1 D．7∶1 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——发现问题 1．实验过程 2．实验分析 (1)两亲本无论正交或反交，F1均为黄色圆粒，说明黄色对绿色是显性，圆粒对皱粒是显性。 (2)F2中除了出现亲本类型外，还出现的两种新类型是黄色皱粒和绿色圆粒。 (3)每对性状的遗传都遵循分离定律。 二、对自由组合现象的解释——提出假说 1．理论解释 (1)两对相对性状分别由两对遗传因子控制。 (2)F1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。 (3)F1产生的雌配子和雄配子各有4种，它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。 (4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。 2．遗传图解 (1)过程图解 (2)F2中各种性状表现对应的遗传因子组成（基因型） ①双显型：黄色圆粒：YYRR，YyRR，YYRr，YyRr。 ②一显一隐型 ③双隐型：绿色皱粒：yyrr。 分析：1．单独看F2中种子的形状或子叶颜色的遗传是否都遵循分离定律？判断依据是什么？ 单独看种子的形状，圆粒∶皱粒＝3∶1，单独看子叶的颜色，黄色∶绿色＝3∶1，说明均符合孟德尔分离定律。 2．F2中的重组性状是什么？占F2 的比例如何？ 绿色圆粒和黄色皱粒是重组性状，均占F2的3/16。 3．在两对相对性状的杂交实验中，F2中纯合的黄色圆粒豌豆所占比例是多少？F2的绿色圆粒豌豆中杂合子所占比例是多少？ 1/16　2/3 【重难点】 1．两对相对性状杂交实验中F2基因型和表型的种类及比例 F2共有16种组合，9种基因型，4种表型。 第 1 页 共 61 页 学科网（北京）股份有限公司 (1)基因型 (2)表型 易错提醒： 亲本不同，F2中重组类型及其比例也不同 (1)当亲本基因型为YYRR和yyrr时，F2中重组性状所占比例是3/16＋3/16＝6/16。 (2)当亲本基因型为YYrr和yyRR时，F2中重组性状所占比例是1/16＋9/16＝10/16。 三、对自由组合现象解释的验证——演绎推理和实验验证 1．验证方法：测交实验。 2．测交遗传图解——演绎推理 3．测交实验结果 性状组合 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒 实际籽粒数 F1作母本 31 27 26 26 F1作父本 24 22 25 26 不同性状的数量比 　1　∶　1　∶　1　∶　1 4．测交实验结论 孟德尔测交实验结果与预期的结果相符，从而证实了：F1在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子发生了分离，决定不同性状的遗传因子表现为自由组合。从而产生种且比例相等的配子。 四、提出自由组合定律——得出结论 控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；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。 注：1．在测交实验中，子代出现4种比例相等的表型的原因是什么？ F1是杂合子，能产生4种比例相等的配子，而隐性纯合子只产生一种类型的配子。 2．下面的图甲、乙分别为一对、两对相对性状的杂交实验遗传图解，请分析： 甲图中分离定律发生在哪些过程？乙图中自由组合定律发生在哪些过程？ 分离定律发生在①②过程；自由组合定律发生在④⑤过程。 【重难点】 1．自由组合定律 2．自由组合定律的适用范围和发生时间 (1)适用范围： ①真核生物进行有性生殖时细胞核基因控制的两对及两对以上相对性状的遗传。 ②控制两对及两对以上相对性状的等位基因位于不同对的同源染色体上。 凡原核生物及病毒的遗传均不符合，真核生物的细胞质遗传也不符合。 (2)发生时间：进行有性生殖的生物形成配子的过程中。 即上面图像的④⑤，注意一定不是⑥。 3.分离定律与自由组合定律的关系 (1)均适用于真核生物核基因的遗传 (2)形成配子时，两个遗传规律同时起作用 (3)分离定律是最基本的遗传规律，是自由组合定律的基础。 五、孟德尔获得成功的原因 1．选材得当：选择豌豆作为实验材料。 2．科学地确定研究对象：先研究一对相对性状，再研究多对相对性状。 3．科学的统计方法：运用数学统计的方法。 4．科学的实验程序设计：提出问题→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。 六、孟德尔遗传规律的再发现 1．表型：生物个体表现出来的性状。 2．基因型：与表型有关的基因组成。 3．等位基因：控制相对性状的基因。 七、孟德尔遗传规律的应用 1. 在杂交育种中，人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。 小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦(DDTT)和矮秆不抗锈病的小麦(ddtt)，用什么方法能培育出矮秆抗锈病(ddTT)的优良新品种？ （1）怎样将矮秆和抗锈病两种性状结合在一起？ 通过杂交育种。 （2）在某一子代最先得到所需性状后，就可以将其种子直接卖给农民作为良种吗？为什么？ 不能。因为这时得到的种子不一定是纯合子。 （3）请写出培育矮秆抗病(ddTT)优良新品种的过程图(用遗传图解表示)。 连续自交选优，直至后代不出现性状分离为止。 如果是动物杂交育种中，优良性状的纯合子获得一般采用测交鉴定，选择测交后代不发生性状分离的亲本； （4）杂交育种选育为什么从F2开始？ 因为从F2开始发生性状分离。 （5）如果培育隐性纯合的新品种，比如用基因型为AAbb和aaBB的亲本，培育出aabb的优良品种，是否需要连续自交？ 提示　不需要，因为隐性性状一旦出现即为纯合子。 （6）培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法？ 不能，杂交育种只适用于进行有性生殖的生物且相关基因遵循细胞核的遗传规律，细菌是原核生物，不能进行有性生殖。 2. 在医学实践中，人们可以依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据。 【方法规律】 1.自由组合定律的实验验证方法 自交法 如果后代性状分离比符合9∶3∶3∶1，则控制两对相对性状的遗传因子符合自由组合定律 测交法 如果测交后代性状分离比符合1∶1∶1∶1，则控制两对相对性状的遗传因子符合自由组合定律 花粉鉴定法 （有一定局限性） 若有四种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律 2.利用“拆分法”解答自由组合问题的一般思路 首先，将自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题。在独立遗传的情况下，有几对等位基因就可分解为几组分离定律问题。如AaBb×Aabb，可分解为两组：Aa×Aa，Bb×bb。然后，按分离定律进行逐一分析。最后，将获得的结果进行综合，得到正确答案。举例如下(完全显性情况下)： 问题举例 计算方法 AaBbCc×AabbCc，求其杂交后代可能的表型种类数 可分解为三个分离定律： Aa×Aa→后代有2种表型(3A_∶1aa) Bb×bb→后代有2种表型(1Bb∶1bb) Cc×Cc→后代有2种表型(3C_∶1cc) 所以，AaBbCc×AabbCc的后代中有2×2×2＝8(种)表型 AaBbCc×AabbCc，后代中与表型A_bbcc相同个体的概率计算 　Aa×Aa　 Bb×bb　 Cc×Cc 　 　↓　　 　 ↓　　　 ↓ 3/4(A_)× 1/2(bb)× 1/4(cc)＝3/32 AaBbCc×AabbCc，求子代中不同于亲本的表型(基因型) 不同于亲本的表型＝1－亲本的表型＝1－(A_B_C_＋A_bbC_)，不同于亲本的基因型＝1－亲本的基因型＝1－(AaBbCc＋AabbCc) 【典例】　 已知基因型为AaBbCc与AaBbCC的个体杂交，求： (1)杂交后代的基因型与表型的种类数分别为________、________。 (2)杂交后代中AAbbCc与aaBbCC出现的概率分别是________、________。 (3)杂交后代中基因型为A_bbC_与aaB_C_的概率分别是________、________。 【解析】(1)AaBbCc×AaBbCC，后代中有3×3×2＝18(种)基因型，有2×2×1＝4(种)表型。 (2)AaBbCc与AaBbCC的个体杂交，后代中AAbbCc的概率为1/4×1/4×1/2＝1/32，aaBbCC的概率为1/4×1/2×1/2＝1/16。 (3)杂交后代中A_bbC_的概率为3/4×1/4×1＝3/16，aaB_C_的概率为1/4×3/4×1＝3/16。 3.利用“逆向组合法”推断亲本基因型的一般思路 (1)方法：将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析，再运用乘法原理进行逆向组合。 (2)题型示例 ①9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb)；亲本为AaBb×AaBb ②1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb)；亲本为AaBb×aabb 或Aabb×aaBb（注意不是测交） ③3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)；亲本为AaBb×Aabb 或AaBb×aaBb ④3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)(BB×_ _)或(Aa×Aa)(bb×bb)或(AA×_ _)(Bb×Bb)或(aa×aa)(Bb×Bb)。 一对基因符合杂合子自交，另一对基因后代只表现一种性状 (文字说明) 亲本为AaBB×AaBB 、AaBb×AaBB 、Aabb×AaBB 、Aabb×Aabb 或AABb×AABb 、AABb×AaBb 、AABb× aaBb 、aaBb × aaBb ⑤1:1→ (1:1)1 → 一对基因符合杂合子测交，另一对基因后代只表现一种性状 (文字说明) 4.用“十字交叉法”解答两病概率计算问题 (1)当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况的概率分析如下： 可用图解法来计算患病概率。首先根据题意求出患一种病的概率(患甲病或患乙病的概率)，再根据乘法原理计算： (1)两病兼患概率＝患甲病概率×患乙病概率； (2)只患甲病概率＝患甲病概率－两病兼患概率=患甲病概率×不患乙病概率 (3)只患乙病概率＝患乙病概率－两病兼患概率=患乙病概率×不患甲病概率 (4)只患一种病概率＝只患甲病概率＋只患乙病概率； (5)患病概率＝患甲病概率＋患乙病概率－两病兼患概率=1－正常概率 (6)正常概率＝(1－患甲病概率)×(1－患乙病概率)=1－患病概率 【典例】　一个正常的女人与一个并指(Bb)的男人结婚，他们生了一个白化病且手指正常的孩子。若他们再生一个孩子： (1)只患并指的概率是________。(2)只患白化病的概率是________。(3)既患白化病又患并指的男孩的概率是________。 (4)只患一种病的概率是________。(5)患病的概率是________。 【解析】由题意可知，第1个孩子的基因型应为aabb(与白化病相关的基因用a表示)，则该夫妇基因型应分别为妇：Aabb；夫：AaBb。依据该夫妇基因型可知，孩子中并指的概率应为1/2(非并指概率为1/2)，白化病的概率应为1/4(非白化病概率应为3/4)，则：(1)再生一个只患并指孩子的概率为并指概率－并指又白化概率＝1/2－1/2×1/4＝3/8。(2)只患白化病孩子的概率为白化病概率－白化又并指的概率＝1/4－1/2×1/4＝1/8。(3)生一个既患白化又患并指的男孩的概率为男孩出生率×白化病概率×并指概率＝1/2×1/4×1/2＝1/16。(4)后代只患一种病的概率为并指概率×非白化病概率＋白化病概率×非并指概率＝1/2×3/4＋1/4×1/2＝1/2。(5)后代中患病的概率为1－全正常(非并指、非白化)＝1－1/2×3/4＝5/8。 5.两对基因控制的性状遗传中特殊分离比分析 （1）“和”为16的由基因互作导致的特殊分离比 F1(AaBb)自交后代 原因分析 F1(AaBb)测交后代比例 9∶6∶1 9A_B_∶(3aaB_＋3A_bb)∶1aabb＝9∶6∶1 1∶2∶1 9∶7 9A_B_∶(3aaB_＋3A_bb＋1aabb)＝9∶7 1∶3 9∶3∶4 A_B_∶A_bb∶(aaB_＋aabb)＝9∶3∶4或A_B_∶aaB_∶(A_bb＋aabb)＝9∶3∶4 1∶1∶2 15∶1 (A_B_＋aaB_＋A_bb)∶aabb＝15∶1 3∶1 12∶3∶1 (A_B_＋A_bb)∶aaB_∶aabb＝12∶3∶1或(A_B_＋aaB_)∶A_bb∶aabb＝12∶3∶1 2∶1∶1 13∶3 (A_B_＋A_bb＋aabb)∶aaB_＝13∶3或(A_B_＋aaB_＋aabb)∶A_bb＝13∶3 3∶1 10∶6 (A_B_＋aabb)∶(A_bb＋aaB_)＝10∶6 1∶1 （2）显性基因累加效应 ①表现 ②原因：A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强。 （3）“和”大于16 的特殊性状分离比 当出现“和”大于16的特殊性状分离比时,分析该性状是由3对或3对以上独立遗传的非等位基因控制。性状分离比之和与等位基因对数、雌雄配子种类数之间的关系如表3所示。 小结:当遗传性状是由3对或3对以上独立遗传的非等位基因控制时,性状分离比例复杂且和数值较大,可用以下思路:观察特殊性状分离比之和是4的几次方,即可快速判断该遗传性状至少受几对等位基因控制。 6.致死现象导致的性状分离比改变 （1）显性纯合致死 ① AA和BB致死时 自交后代比为4:2:2:1；测交后代比是自交后代比为1:1:1:1 ② AA(或BB)致死时 自交后代比为6:3:2:1；测交后代比是自交后代比为1:1:1:1 方法技巧 (1)从每对相对性状分离比角度分析，如： 6∶3∶2∶1⇒(2∶1)(3∶1)⇒一对显性基因纯合致死。 4∶2∶2∶1⇒(2∶1)(2∶1)⇒两对显性基因纯合致死。 (2)从F2每种性状的基因型种类及比例分析，如BB致死： （2）隐性纯合致死 ① 双隐性纯合致死时 自交后代比为9:3:3；测交后代比是自交后代比为1:1:1 ② 单隐性致死aa或bb致死 （3）配子致死或配子不育 配子致死是指某种特殊基因型的雌配子或雄配子致死,导致杂种F1(AaBb)自交后代性状分离比之和小于16。配子致死类问题比较抽象,题目难度较大,可采用直观的“棋盘法”（选择题可以直接看选项）进行分析并总结规律,以基因型为 AB 的雄配子致死为例(表2)。 结合“棋盘法”,以“虚线”表示某种配子致死导致的基因型个体缺失,无论哪种配子致死,均会导致性状分离比之和变为12,分析: ①基因型为 AB 的雄配子致死,双显个体缺失 4个,性状分离比变为5:3:3:1; ②基因型为Ab或aB的雄配子致死,双显个体缺失2个,一显一隐个体缺失2个,性状分离比变为7:1:3:1或7:3:1:1; ③基因型为ab 的雄配子或雌配子致死,双显、一显一隐、一隐一显、双隐个体各缺失1个,性状分离比变为8:2:2:0为4:1:1。 小结：若出现"和”小于16的性状分离比,首先应与9:3:3:1进行对比,然后分析死亡个体的基因型及比例;其次如果性状分离比之和刚好为12，则考虑很可能是某种配子致死。然后,进行综合分析,归纳总结致死原因。表格加粗部分背下来 致死类型 AaBb自交后代双显∶显隐∶隐显∶双隐 AaBb测交后代 显性纯合致死 AA和BB都致死 4∶2∶2∶1⇒(2∶1)(2∶1)⇒两对显性基因纯合致死 AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝4∶2∶2∶1 1∶1∶1∶1 AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb ＝1∶1∶1∶1 AA(或BB)致死 6∶3∶2∶1⇒(2∶1)(3∶1)⇒一对显性基因纯合致死。 62AaBB＋4AaBb∶3aaB_∶2Aabb∶1aabb或 62AABb＋4AaBb∶3A_bb∶2aaBb∶1aabb 1∶1∶1∶1 AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb ＝1∶1∶1∶1 隐性纯合致死 aa和bb同时存在致死 9∶3∶3 9A_B_∶3A_bb∶3aaB_ 1∶1∶1 1AaBb∶1Aabb∶1aaBb aa(或bb)致死 9∶3 = 3∶1 9A_B_∶3A_bb或9A_B_∶3aaB_ 1∶1 1AaBb∶1Aabb或1AaBb∶1aaBb 配子致死 AB雌(或雄)配子致死 5∶3∶3∶1 5（1AABb+1AaBB+3AaBb）∶3A_bb∶3aaB_∶1aabb 1∶1∶1(或1∶1∶1∶1) Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1（或AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1） Ab雌(或雄)配子致死 双显∶显隐∶隐显∶双隐=7∶1∶3∶1 7（3A_BB+1AABb+3AaBb）∶1Aabb∶3aaB_∶1aabb 1∶1∶1(或1∶1∶1∶1) AaBb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1（或AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1） aB雌(或雄)配子致死 双显∶显隐∶隐显∶双隐=7∶3∶1∶1 7（3AAB_+1AaBB+3AaBb）∶3A_bb∶1aaBb∶1aabb 1∶1∶1(或1∶1∶1∶1) AaBb∶Aabb∶aabb＝1∶1∶1（或AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1） ab雌(或雄)配子致死 AaBb Aabb aaBb aabb个体各缺失1个 性状分离比变为8:2:2:0为4:1:1 配子致死特殊类型 含b基因的雄(雌)配子50%死亡 15∶5∶3∶1 含A基因的雄(雌)配子50%死亡 6∶2∶3∶1 n对等位基因(完全显性)分别位于n对同源染色体上的遗传规律 亲本相对性状的对数 1 2 n F1配子种类和比例 2种(1∶1)1 22种(1∶1)2 2n种(1∶1)n F2表型种类和比例 2种(3∶1)1 22种(3∶1)2 2n种(3∶1)n F2基因型种类和比例 3种(1∶2∶1)1 32种(1∶2∶1)2 3n种(1∶2∶1)n F2全显性个体比例 (3/4)1 (3/4)2 (3/4)n F2中隐性个体比例 (1/4)1 (1/4)2 (1/4)n F1测交后代表型种类及比例 2种(1∶1)1 22种(1∶1)2 2n种(1∶1)n F1测交后代全显性个体比例 (1/2)1 (1/2)2 (1/2)n 逆向思维　(1)某显性亲本的自交后代中，若全显个体的比例为(3/4)n或隐性个体的比例为(1/4)n，可知该显性亲本含有n对杂合基因，该性状至少受n对等位基因控制。 (2)某显性亲本的测交后代中，若全显性个体或隐性个体的比例为(1/2)n，可知该显性亲本含有n对杂合基因，该性状至少受n对等位基因控制。 (3)若F2中子代性状分离比之和为4n，则该性状由n对等位基因控制。 第2章 基因和染色体的关系 第1节 减数分裂和受精作用 一、减数分裂：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、精子的形成过程 1.动物精子形成过程：在减数分裂前的间期，每个精原细胞的染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，最后形成四个精细胞。这两次分裂分别叫作减数分裂I和减数分裂Ⅱ。 2.特点：在减数分裂前，每个精原细胞的染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，最后形成四个精细胞。 场所及细胞名称的变化 (1)场所 (2)细胞名称的变化 3.染色体的变化 (1)间期 一部分精原细胞的体积增大，染色体复制，成为初级精母细胞，此时的染色体呈染色质丝的状态。 (2)减数分裂过程 ①减数分裂Ⅰ 时期 分裂图像 染色体行为 前期 同源染色体联会，形成四分体，此时同源染色体的非姐妹染色单体可以发生互换 中期 同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧 后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合，并移向细胞两极 末期 细胞一分为二，染色体数目减半 ②减数分裂Ⅱ 间期 通常没有或时间很短 染色体不再复制 前期 染色体散乱地分布在细胞中 中期 染色体着丝粒排列在细胞中央的赤道板上 后期 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极 末期 细胞一分为二 (3)同源染色体、联会与四分体的概念 ①同源染色体：配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方一条来自母方。 ②联会：同源染色体两两配对的现象。 ③四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子 ④互换：四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段。 【重要概念】 1．图解相关概念 A与B的关系？（同源染色体） A与C的关系？（非同源染色体） a与a′的关系？（姐妹染色单体） a与b′的关系？（非姐妹染色单体） A和B合称什么？（四分体） 三、卵细胞的形成 1．场所：卵巢。 2．过程 四、减数分裂过程中两个分裂阶段的比较 项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 间期DNA复制与否 复制 不复制 同源染色体 有，分离 无 着丝粒变化 不分裂 分裂 染色体主要行为 ①同源染色体联会； ②四分体中非姐妹染色单体互换； ③同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开 染色体数目 2N→N(减半) N→2N→N(不减半) 核DNA数目 (2N→)4N→2N 2N→N 染色单体数 (0→)4N→2N 2N→0 2. 精子与卵细胞形成过程的比较 3. 减数分裂和有丝分裂过程中染色体、染色单体和核DNA数目变化曲线的比较(假设体细胞内染色体数为2n) 染色体 核DNA分子 染色单体 减数分裂 有丝分裂 4. 减数分裂和有丝分裂时每条染色体上DNA数量变化 减数分裂曲线汇总 (1)间期核DNA(染色体)复制，核DNA含量加倍，形成染色单体，但是染色体数目不变。 (2)减数分裂Ⅰ结束时，同源染色体分配到两个子细胞中，每个细胞内核DNA和染色体、染色单体数目均减半。 (3)减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，染色单体消失，但是DNA含量不变。 (4)减数分裂Ⅱ结束后，由姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体分别分配到两个子细胞中，核DNA和染色体数目再次减半。 4. 减数分裂和有丝分裂柱形图分析 （6）有丝分裂和减数分裂过程中的染色体与核DNA数量变化 （7）有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析(以二倍体生物为例) 4．同源染色体对数的曲线 5.有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像的比较 项目 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 前期 中期 后期 五、实验：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 1．目的要求 通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。 2．材料用具 蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。 3．实验步骤 任务：实验材料的选择和结果分析 1．选材 (1)宜选择染色体数量少(填“多”或“少”)的生物的细胞进行观察，因为染色体数量越多，越不利于进行染色体的计数和形态观察。 (2)宜选用雄性(填“雄性”或“雌性”)个体的生殖器官作为实验材料，这是因为雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。 2．通过比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点，来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化。这一做法能够成立的逻辑前提是什么？ 提示　同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖的过程相同，不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。 选用雄性生殖器官的原因： (1)一般来说，雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。 (2)雌性动物排卵排出的细胞并非成熟的卵细胞，而是卵母细胞(初级卵母细胞或次级卵母细胞)，它先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期，只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂过程。 六、配子中染色体组合的多样性 1.配子多样性——自由组合　 据此推断：含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型为种。 项目 实际产生配子的种类 可能产生配子的种类 1个精原细胞 2种 2n种 1个雄性个体 2n种 2n种 1个卵原细胞 1种 2n种 1个雌性个体 2n种 2n种 含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时候要比上述结论多，可能的原因是同源染色体中非姐妹染色单体发生了互换。 配子多样性——互换 性别未知的情况下如何确定性别及给细胞命名： 七、受精作用 1．概念：卵细胞与精子相互识别、融合成为受精卵的过程。 场所：输卵管 2．过程 图示 说明 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面 卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入 精子头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起（受精作用的实质） 3．结果 (1)受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。 (2)受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。 4．减数分裂和受精作用的意义 (1)保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代体细胞中染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。 (2)后代呈现多样性，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。减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异都具有重要意义。 练习：(1)受精作用的实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞核互相融合(　√　) (2)受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方(　×　) (3)一个卵细胞一般只能与一个精子结合，形成受精卵(　√　) 可以说受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)，但不能说受精卵中的遗传物质(或DNA)一半来自父方，一半来自母方。因为受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。 (1)一动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了4个四分体，则次级精母细胞中期染色体、染色单体和DNA分子数依次是（ ） A．4、8、8 B．2、4、8 C．8、16、16 D．8、0、8 答案：A (2)下列有关细胞减数分裂过程中染色体、DNA数目的叙述，错误的是（ ） A．次级精母细胞中的DNA分子正好和正常体细胞的DNA分子数目相同 B．减数第二次分裂后期，细胞中染色体数目只有正常体细胞数目的一半 C．初级精母细胞中染色单体的数目正好和细胞中DNA分子数目相等 D．任何一种哺乳动物的细胞中染色体数目和着丝点数目都相同 答案：B 练习：雄蜂由未受精的卵细胞发育而来（叫孤雌生殖）。一雌蜂和一雄蜂交配产生F1，在F1雌雄个体交配产生的F2中，雄蜂基因型共有AB、Ab、aB、ab四种，雌蜂的基因型共有AaBB、AaBb、aaBB、aaBb四种，则亲本的基因型是（ ） A. aabb×AB B．AaBb×Ab C．aaBB×Ab D．AABB×ab 第2节　基因在染色体上 一、萨顿的假说 1．研究方法：类比推理法。 2．内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。 3．依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 项目 基因 染色体 生殖过程中 在杂交过程中保持完整性和独立性 在配子形成和受精过程中，形态结构相对稳定 存在 体细胞 成对 成对 配子 成单 成单 体细胞中来源 成对基因一个来自父方，一个来自母方 一对同源染色体，一条来自父方，一条来自母方 形成配子时 非同源染色体上的非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合 (1)萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上，且基因都位于染色体上(　×　) (2)体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因(　×　) (3)雌蝗虫体细胞中的24条染色体，12条来自父方，12条来自母方(　√　) 萨顿利用类比推理法，推测基因位于染色体上，细胞质中的基因不位于染色体上。配子中不只含有一个基因，而是含有每对基因中的一个。 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．实验材料——果蝇 (1)果蝇作为实验材料的优点：①有许多易于区分的相对性状；②培养周期短；③成本低；④易饲养；⑤染色体数目少，便于观察。 (2)果蝇体细胞内染色体的组成：果蝇体细胞中共有4对染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体。雌果蝇的性染色体组成是XX，雄果蝇的性染色体组成是XY。 3．科学探究方法：假说-演绎法。 4．实验现象 (1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。 (2)F1全为红眼，则红眼是显性性状。 (3)F2中红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律，表明果蝇的红眼和白眼受一对等位基因控制。 5．实验现象的解释 (1)假设：控制白眼的基因在染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。 (2)遗传图解： F1配子 1/2XW 1/2Y 1/2XW 1/4XWXW(红眼雌性) 1/4XWY(红眼雄性) 1/2Xw 1/4XWXw(红眼雌性) 1/4XwY(白眼雄性) 6．演绎推理——测交 按照摩尔根的解释，子一代红眼雌果蝇基因型为XWXw，让它与白眼雄蝇XwY交配，后代应该出现雌、雄果蝇红眼和白眼各占一半的情况，而实验结果正是如此，摩尔根进一步证实了他对实验的解释。 除测交实验外，摩尔根还设计了两个实验：①让白眼雌蝇与红眼雄蝇交配，子代雌蝇都是红眼，雄蝇都是白眼；②让白眼雌蝇与白眼雄蝇交配，子代雌、雄果蝇都是白眼，且后代也能纯种传代，成为稳定的品系。 7．结论：基因在染色体上。 摩尔根的成就：①实验证明基因位于染色体上 ②发明了测定基因在染色体上相对位置的方法 ③绘出第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置 ④证明了基因在染色体上呈线性排列 小结：一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。 三、孟德尔遗传规律的现代解释 1．基因分离定律的实质 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．基因自由组合定律的实质 (1)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。 (2)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。 练习1：(1)一对同源染色体上的两个A基因属于等位基因(　　) (2)基因的分离定律的实质是等位基因随非同源染色体的分开而分离(　　) (3)非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合，说明核基因和染色体行为存在平行关系(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√解析　(1)一对同源染色体上的两个A基因属于同一种基因。 (2)基因的分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。 3. 两个遗传定律的细胞学基础 (1)分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，如图： (2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图： 重难 基因在性染色体上的分布情况及基因型的写法。 3．等位基因、相同基因与非等位基因的辨析 孟德尔所说的一对遗传因子就是位于一对同源染色体上的一对等位基因， 不同对遗传因子就是位于非同源染色体上的非等位基因。 等位基因：位于同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的两个基因，如图中的B与b，F与f。 相同基因：位于同源染色体的相同位置上，控制同一性状的相同基因，如图中的A与A、D与D、g与g等。 非等位基因：一是非同源染色体上的非等位基因，如B、b与F、f等，这些非等位基因遵循孟德尔自由组合定律；二是同源染色体上的非等位基因，如E、e与B、c等，这些非等位基因不遵循孟德尔自由组合定律。 练习：如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④是两对同源染色体，请回答： (1)图中属于等位基因的有A与a、B与b、C与c。 (2)图中非等位基因有A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、A(或a)和B(或b)。 (3)上述非等位基因中，能自由组合的是A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)。 (4)不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，该生物能产生4种配子，分别是ABC、ABc、abC、abc。 易错提醒 （一）基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律 (1)并不是所有的非等位基因都遵循自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。 (2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔的遗传规律。 (3)原核生物和病毒中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。 (二)类比推理法与假说-演绎法的比较 类比推理法 假说-演绎法 原理 将未知的和已知的做比较，根据惊人的一致性(即平行关系)，做出它们之间有关系的推理 在提出问题、作出假说的基础上对未知世界进行演绎推理，再与实际实验做比较以验证假说的正确性 结论 不具有逻辑的必然性，不一定正确，还需要验证 具有逻辑的必然性，是科学的实验结论，一定正确 实例 萨顿的假说：基因在染色体上 孟德尔的两大遗传定律、摩尔根的果蝇杂交实验证明眼色基因位于染色体上，以及第3章中的DNA的半保留复制等 重难：连锁和互换的分析判断 1．两对等位基因位置关系的判断(三种可能) 2. 三对基因位于1对、2对和3对同源染色体上 3．连锁和互换的分析判断 若基因型为AaBb的个体测交后代出现四种表型，但基因型及比例为AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝42%∶8%∶8%∶42%，测交结果“两大”“两小”，且“两两相同”，出现这一结果的可能原因是A和B连锁，a和b连锁，位于同一对同源染色体上，且部分初级性母细胞在减数分裂形成四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换，产生四种类型配子，其类型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝42%∶8%∶8%∶42%。 例：AaBb×aabb，若子代为AaBb∶aabb＝1∶1，则AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶ab＝1∶1，推测AB连锁；若子代为AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝4∶1∶1∶4，推测AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝4∶1∶1∶4，可判断A、B在一条染色体上，a、b在一条染色体上，且发生了互换。 典例突破 1．果蝇的灰身和黑身、长翅和残翅分别由等位基因B/b、D/d控制。已知这两对基因都位于常染色体上。现有一对基因型均为BbDd的雌、雄果蝇杂交，其中雌果蝇减数分裂产生卵细胞的种类及比例是Bd∶BD∶bd∶bD＝5∶1∶1∶5。下列相关分析错误的是(　　) A．B/b、D/d位于一对同源染色体上，且在雌果蝇中B和d连锁，b和D连锁 B．雌果蝇体内有20%的卵原细胞在减数分裂过程中发生了互换 C．若子代未出现bbdd个体，说明雄果蝇减数分裂过程中未发生互换 D．若子代未出现bbdd个体，则子代中基因型为Bbdd的个体占1/24 答案　B 第3节　伴性遗传 一、伴性遗传 1．概念：决定性状的基因位于性染色体上，在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫作伴性遗传。 2．常见实例：人类红绿色盲、抗维生素D佝偻病和果蝇的眼色遗传等。 注意： ①并非所有生物都有性染色体，只有雌雄异体（雌雄异株）的生物才有性 染色体。例如：酵母菌，豌豆，玉米 ，水稻均没有性染色体。 ②染色体数目决定性别。典例：蜜蜂 中的雄蜂是由未受精的卵细胞发育而 来，工蜂和蜂王均为雌性，由受精卵 发育而来。 ③其他因素决定性别。如：乌龟由孵 化时的温度决定性别。若蝌蚪在20℃ 下发育，子代一半为雌性，一半为雄 性；在30℃下发育，则全为雄蛙。 二、伴X染色体隐性遗传——人类红绿色盲 1．人类的X、Y染色体 X染色体携带着许多个基因，Y染色体只有X染色体大小的1/5左右，携带的基因比较少。所以许多位于X染色体上的基因，在Y染色体上没有相应的等位基因。 注：果蝇的性染色组成中，Y染色体比X染色体长。 判断(1)各种生物细胞内的染色体均可分为常染色体和性染色体(　　) (2)XY型性别决定生物的X染色体都比Y染色体短(　　) (3)性染色体与性别决定有关，其上的基因都决定性别(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)× 解析　(1)无性别之分的生物如雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。 (2)在果蝇中，X、Y这两条性染色体相比较，X染色体比Y染色体短；在人体中，X染色体比Y染色体长。 (3)性染色体与性别决定有关，但并不是其上的基因都是决定性别的。如人类红绿色盲基因、血友病基因、果蝇的眼色基因等位于X染色体上，但不决定性别。 2．红绿色盲基因位置 红绿色盲基因位于X染色体上，Y染色体上没有等位基因。 3．人类正常色觉和红绿色盲的基因型和表型 项目 女性 男性 基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 表型 正常 正常(携带者) 色盲 正常 色盲 4．人类红绿色盲遗传的主要婚配方式 (1)女性正常和男性色盲： (2)女性携带者和男性正常： (3)女性色盲与男性正常： (4)女性携带者与男性色盲： 5．伴X染色体隐性遗传的特点 (1)男患者多于女患者。 (2)隔代遗传、交叉遗传（男患者的致病基因只能来自母亲，只能传给女儿）。 (3)女病父子病 三、伴X染色体显性遗传病——抗维生素D佝偻病 1．基因位置：位于X染色体上。 2．基因型和表型 项目 女性 男性 基因型 XDXD XDXd XdXd XDY XdY 表型 患者 患者 正常 患者 正常 3．伴X显性遗传的特点 (1)女患者多于男患者。 (2)世代连续遗传（交叉遗传）。 (3)男病母女病。 四、伴Y染色体遗传病——外耳道多毛症 特点：①父传子、子传孙、传男不传女（具有世代连续性）②没有显隐性之分 五、伴性遗传理论在实践中的应用 1．根据伴性遗传的规律，可以推算后代的患病概率，从而指导优生。 2．伴性遗传还可以指导育种工作 (1)鸡的性别决定：雌性：ZW（异型）；雄性：ZZ（同型） (2)根据雏鸡的羽毛特征来区分雌性和雄性 口诀：同型选隐性，异型选显性。 【方法规律】 （一）判断遗传系谱图中遗传方式的思路和方法常染色体显性遗传 显性遗传 常染色体隐性遗传 隐性遗传 口诀： 无中生有为隐性，隐性遗传看女病；父子有正非伴性。 有中生无为显性，显性遗传看男病；母女有正非伴性。 遗传系谱图解题步骤： 1、 先判断是否伴Y，是否母系（子女同母为母系；父子相传为伴Y） 2、 无中生女病为常隐，有中生女正为常显 3、 无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子有正非伴性 有中生无为显性，显性遗传看男病，母女有正非伴性 4、若无上述规律，题干又无暗示，则按可能性大小判断 如图：若已知2号个体的家族无此病史（即2号个体不携带该致病基因），该系谱图中的遗传病是哪种遗传方式？ 伴X染色体隐性遗传 (二)基因在染色体上位置的实验探究 类型一　探究基因位于常染色体上还是X染色体上 (1)性状的显隐性是“未知的”，且亲本均为纯合子时用正反交 注：此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同，且子代只表现母本的性状，则控制该性状的基因位于细胞质中。 (2)性状的显隐性是“已知的”用同型选隐性，异型选显性方法 (3)在确定雌性个体为杂合子的条件下 类型二　探究基因仅位于X染色体上还是X、Y染色体同源区段上 适用条件：已知显隐性。 (1)思路一：用“隐性雌×纯合显性雄”方法进行杂交，观察分析F1的性状。即： (2)思路二：用“杂合雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即： 类型三　探究基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段上 1．在已知性状的显隐性的条件下，若限定一次杂交实验来证明，则可采用“隐性雌×杂合显性雄” [即aa(♀)×Aa(♂)或XaXa×XAYa或XaXa×XaYA]杂交组合，观察分析F1的表型。分析如下： 2．在已知性状的显隐性的条件下，未限定杂交实验次数时，还可采用以下方法，通过观察F2的表型来判断： （三）位于性染色体上的基因的遗传特点 人体内的X、Y是一对特殊的同源染色体，X和Y染色体都有一部分与对方不同源，但也有一部分是同源的，如图所示。请分析回答下列问题： (1)某种遗传病是由位于B区段的隐性基因控制的，具有该病的女性和正常男性婚配，后代男孩、女孩的患病情况分别是怎样的？ 提示　后代男孩都是患者，女孩都正常(携带者)。 (2)抗维生素D佝偻病的基因位于哪个区段？提示　B区段。 (3)一对等位基因(A、a)在X、Y染色体的同源区段，那么相关的基因型有几种，分别有哪些？这对基因的遗传与性别有关联吗？请设计一组实验说明。 提示　共七种：XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XAYa、XaYA、XaYa。这对基因的遗传与性别有关联。如基因型为XaXa与XAYa的两人婚配后，后代中女性都表现为显性性状，男性都表现为隐性性状。 (4)男性体细胞中X及Y染色体的来源和传递各有何特点？ 提示　男性体细胞中的一对性染色体是XY，X染色体来自母亲，Y染色体来自父亲，向下一代传递时，X染色体只能传给女儿，Y染色体只能传给儿子。 （四）X、Y染色体同源区段的基因的遗传 (1)在X、Y的同源区段，基因是成对的，存在等位基因，而非同源区段则相互不存在等位基因。 (2)X、Y染色体同源区段基因的遗传与常染色体上基因的遗传有差别，如： （五）伴X染色体的正推和逆推 第3章 基因的本质 第1节　DNA是主要的遗传物质 一、对遗传物质的早期推测 二、肺炎链球菌的转化实验 1．肺炎链球菌的类型 项目 有无多糖类荚膜 菌落特征 有无毒性 S型细菌 有 表面光滑 R型细菌 表面粗糙 无 2.格里菲思的体内转化实验 3.(1)过程与现象 (1)实验①②对比说明R型细菌无毒，S型细菌有毒。 (2)实验②③对比说明加热致死的S型细菌无毒。 (3)实验②③④对比说明加热致死的S型细菌能使部分R型细菌转化为S型细菌。 (4)综合以上实验得出的结论是S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌。 4．艾弗里的体外转化实验 注：通过酶解法，将物质一个个的排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子，这就是实验设计的“减法原理” 三、噬菌体侵染细菌的实验 1．实验材料：T2噬菌体。 (1)结构【填图】 (2)生活方式：寄生在大肠杆菌体内。　 (3)噬菌体的侵染过程： 过程 增殖需要的条件 内容 合成T2噬菌体DNA 模板 噬菌体的DNA 原料 大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸 合成T2噬菌体蛋白质 原料 大肠杆菌的氨基酸 场所 大肠杆菌的核糖体 A.噬菌体中DNA和蛋白质共有的元素组成是C、H、O、N，蛋白质特有的元素是，P几乎全部存在于DNA中。 B.子代噬菌体物质合成所需要的原料来源于大肠杆菌，但合成的子代噬菌体与亲代噬菌体几乎相同，原因是指导子代噬菌体合成的遗传物质来自亲代噬菌体。 C.T2噬菌体不能(填“能”或“不能”)在肺炎链球菌体内增殖，原因是T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。 2．实验方法：放射性同位素标记法。 3．实验过程和现象 标记噬菌体的方法演示： 噬菌体侵染大肠杆菌： 4. 实验结论：DNA才是噬菌体的遗传物质。 【难点解析】 (1)本实验采用的是放射性同位素标记技术，为什么用35S和32P进行标记？ S是噬菌体蛋白质特有的元素，P几乎都存在于DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，可以单独地观察它们各自的作用。 (2)为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？ 因为T2噬菌体是细菌病毒，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养T2噬菌体，而不能直接用培养基培养T2噬菌体。 (3)能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？ 不能， 因为DNA和蛋白质都含C和O元素。不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。 (4)图2中T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后，再进行⑦⑧过程。⑦⑧分别代表搅拌和离心过程，其中⑦的目的是使吸附在细菌上的噬菌体(蛋白质外壳)与细菌分离，⑧的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。 (5) 35S标记的一组，为什么沉淀中放射性偏高？ 搅拌不充分，仍有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面 (6) 32P标记的一组，为什么上清液放射性偏高？ a. 保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内； b. 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后，子代噬菌体释放出来； 四、DNA是主要的遗传物质 1．烟草花叶病毒侵染烟草的实验 (1)烟草花叶病毒的组成：只含有蛋白质和RNA。 (2)侵染实验 (3)实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 2．DNA是主要的遗传物质：因为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。 细胞生物 非细胞生物 真核生物 原核生物 多数病毒 少数病毒 核酸种类 DNA和RNA DNA和RNA DNA RNA 遗传物质 DNA DNA DNA RNA 结果 绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA 结论 DNA是主要的遗传物质 【重难】1．肺炎链球菌体内与体外转化实验的比较 项目 体内转化实验 体外转化实验 科学家 格里菲思 艾弗里及其同事 细菌培养场所 小鼠体内 体外培养基 实验原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 加热致死的S型细菌的细胞提取物及其经酶处理后的作用对照 实验结果 加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌 S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌 实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质 巧妙构思 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 分别用不同的酶处理S型菌细胞提取物的成分，再与R型菌混合培养，然后观察除去相关物质后细胞提取物的功能 联系 ①所用材料相同；②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸；③两实验都遵循对照原则、单一变量原则 2．实验拓展分析 (1)在加热致死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。 (2)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。 3．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 处理方法 分别用除去蛋白质、RNA、脂质、DNA等成分的S型菌的细胞提取物与R型菌混合培养 分别用同位素35S、32P标记噬菌体的蛋白质和DNA 结论 ①证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质； ②说明了遗传物质可发生可遗传的变异 ①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质； ②说明DNA能控制蛋白质的合成； ③说明DNA能自我复制 4．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染 (1)实验过程及现象 (2)结果分析与结论：重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系。 易错提醒 肺炎链球菌转化实验的两个常见认识误区 (1)并非所有的R型细菌都被转化。由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。 (2)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 5. 探索“遗传物质”的3种方法 第2节　DNA的结构 一、DNA双螺旋结构： 1．DNA双螺旋结构模型的构建 (1)构建者：沃森和克里克。 (2)构建过程 2．元素组成：C、H、O、N、P 3．基本结构单位：脱氧核糖核苷酸 4．DNA的结构模式图 (1)写出图中相应序号表示的物质或结构： ①胸腺嘧啶；②脱氧核糖；③磷酸；④胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸；⑤胞嘧啶；⑥腺嘌呤_；⑦鸟嘌呤；⑧胞嘧啶。 (2)脱氧核糖中的1′C是指与碱基相连的碳，5′C是指与磷酸基团相连的碳。 (3)从图中看出DNA两条链是反向平行的依据是：从双链的一端起始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从3′端到5′端的。 (4)DNA的结构特点 项目 特点 整体结构 由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 基本骨架 由脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架 碱基配对 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧并且遵循碱基互补配对原则：A与T配对、G与C配对 (5)在沃森和克里克在构建模型的过程中，借鉴利用了他人的哪些经验和成果？ ①当时科学界已发现的证据； ②英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱； ③奥地利生物化学家查哥夫的研究成果：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。 【重难】 1．DNA分子的结构及特点 (1)由图1得到以下信息： ①数量关系 ②位置关系 ③化学键 ④DNA初步水解的产物是脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。 (2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。 2．DNA分子的结构特性 (1)稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。 (2)多样性：DNA分子中碱基对(脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→生物多样性。 (3)特异性：每种DNA都具有不同于其他DNA的特定的碱基排列顺序。 【方法规律】DNA分子中有关碱基数量的计算 1．碱基互补配对原则 在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。如图： 2．DNA分子中碱基数量关系的规律 (1)规律一：在双链DNA分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基数的一半，或“不互补碱基之和相等，比值为1” 。即： A＋G＝T＋C＝A＋C＝G＋T (A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(G＋T)＝1 (2)规律二：在双链DNA分子中，互补碱基之和的比值在两条链中和整个DNA分子中相等。即： 若(A1＋T1)/(G1＋C1)＝m，则(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)＝m。 (3)规律三：在双链DNA分子中，不互补碱基之和的比值在两条链中互为倒数，在整个DNA分子中为 1 。 即： 若(A1＋G1)/(T1＋C1)＝n，则(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/n，双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。 注意：规律二和规律三可巧记为“补则等，不补则倒”。 【典例2】　(2020·宿州期末)在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的54%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的22%，胸腺嘧啶占28%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的(　A　) A．24%、26%　　　　　 B．22%、28% C．27%、23% D．20%、30% 【解析】　已知双链DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的54%，即A＋T＝54%，则A＝T＝27%，C＝G＝50%—27%＝23%。又已知一条链上的胞嘧啶占该链碱基总数的22%、胸腺嘧啶占28%，即C1＝22%，T1＝28%，根据碱基互补配对原则，C＝(C1＋C2)÷2，所以C2＝24%，同理T2＝26%。 第3节　DNA的复制 一、DNA的复制 1．对DNA复制的推测 (1)假说一：全保留复制 在复制过程中新的DNA分子单链结合在一起，形成一条新的DNA双链，而亲本DNA双链仍然被保留在一起。 (2)假说二：半保留复制 ①提出者：沃森和克里克。 ②内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键结合到作为模板的单链上。 ③特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 (3)假说三：弥散型复制 DNA半保留复制的实验 (1)实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。 (2)研究方法：假说—演绎法。 (3)实验材料：大肠杆菌。 (4)实验技术：同位素标记技术和离心技术。 (5)实验背景：15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA的密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。 (6)实验过程 制过程中亲本DNA双链被切割成小片段，分散在新合成的两条DNA双链中。 (7)实验预期(演绎推理) ①图示分析：若亲代DNA分子完全被15N标记，请分别按照半保留复制、全保留复制和弥散型复制的假说，分析绘制15N标记的亲代DNA分子在含有14N的环境中连续复制所得子一代和子二代的DNA分子中的15N和14N的分布状态，实线表示15N标记，虚线部分表示14N标记。 ②请依据上述分析，预测离心后DNA在离心管中分布的位置。 (8)实验结果 ①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。 ②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。 ③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 (9)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。 拓展：若为全保留复制 3．DNA复制的过程 (1)相关知识归纳总结 概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 时间 有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期 场所 主要是细胞核（线粒体叶绿体及原核生物的拟核） 条件 模板、原料、能量、酶等 特点 半保留复制、边解旋边复制 意义 通过复制将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性 (2)复制的过程演示 (1)DNA复制时，解旋酶的作用是 。 (2)DNA聚合酶的作用是 。 (3)在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向相反的原因是DNA中两条母链是反向平行的。 (4)真核生物的核DNA复制通常发生在细胞分裂的间期。 (5)有丝分裂或减数分裂的细胞进行DNA的复制；蛙的红细胞进行无丝分裂，进行DNA的复制；哺乳动物成熟的红细胞，不会进行DNA的复制。(均填“会”或“不会”) (6)DNA解旋后的每一条脱氧核苷酸链是否都可以作为DNA复制的模板？新合成的子链与模板链的碱基序列有何关系？结合下面DNA复制的模式图回答。 DNA解旋后的每条脱氧核苷酸链都可以作为复制的模板。新合成的子链与模板链中的碱基遵循互补配对原则，a链的碱基序列和c链相同，d链的碱基序列和b链相同。 ①就像氨基酸脱水缩合形成肽链一样，脱氧核苷酸通过形成磷酸二酯键聚合连成长链时，也要产生水，即n个脱氧核苷酸形成双链DNA时，脱去(n-2)个H2O ②在脱氧核苷酸链中，并不是每个磷酸都与两个脱氧核糖相连，如链的一端游离的磷酸只与一个脱氧核糖相连 ③每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，它们代表每条链的5’端 ④并不是所有的DNA分子中都有A=T，G=C，有的DNA分子是单链结构。 (3)准确复制的原因 ①DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。 ②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 (4)DNA分子的结构特性 ①稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。 ②多样性：DNA分子中碱基对(脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→生物多样性。 ③特异性：每种DNA都具有不同于其他DNA的特定的碱基排列顺序。 DNA复制的相关计算 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则： (1)DNA分子数 ①子代DNA分子数＝2n个。 ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。 ③不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。 (2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。 (3)消耗的脱氧核苷酸数：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m×(2n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m×2n－1。 超级难点1：细胞分裂中标记染色体去向的分析 (1)有丝分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： (注：体细胞染色体为2n条) 第一次有丝 分裂中期 第一次有丝 分裂后期 第二次有丝 分裂中期 第二次有丝 分裂后期 15N标记的染色体数 2n 4n 2n 2n 15N标记的染色单体数 4n 0 2n 0 1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体；每个子细胞含15N标记的染色体为0～2n条。 (2)减数分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 由图可以看出，子细胞中的所有染色体都含15N。 (3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂细胞中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂，再继续在含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 若该生物的正常体细胞的核DNA为2n，则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为0～n个。 超级难点2：DNA复制与细胞有丝分裂的模型构建 有丝分裂时 这样看来，最后形成的4个子细胞有3种情况： 第一种情况是4个细胞都是； 第二种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是； 第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。 减数分裂时 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 一、基因与DNA、染色体的关系 1．基因与DNA关系的实例 2.基因与染色体的关系： (1)据图1可知，基因与染色体的关系是基因在染色体上呈线性排列。 (2)若图2为染色体组成的概念模型，则图2中的字母分别表示：a．染色体，b.DNA，c.基因，d.脱氧核苷酸。 (3)染色体主要由DNA和蛋白质构成，一个DNA上有许多个基因，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。 3.基因、DNA、染色体的关系 二．DNA片段中的遗传信息 1.遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。 全方位理解“基因”(1)本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。 (2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。 (3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。 (4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。 2.特点 ①多样性：碱基排列顺序的千变万化。 ②特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。 ③稳定性：DNA分子的结构较稳定。 DNA分子特异性的应用 (1)利用DNA指纹技术进行DNA指纹鉴定。 因为每个人的DNA都具有特定的排列顺序故每个人的DNA指纹图都是独一无二的。 (2)用于刑事侦破、尸体鉴定、亲子鉴定、亲缘关系远近的判断等。 3.与生物体多样性和特异性的关系 DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 4.基因的延伸：对于遗传物质是RNA的生物，基因就是有遗传效应的RNA片段，因此：基因通常是有遗传效应的DNA片段。 ①并不是所有的DNA片段都是基因，基因必须是有遗传效应的DNA片段。 ②并不是所有的基因都位于染色体上，叶绿体和线粒体也是基因的载体。 ③不同的生物个体内可能含有相同的基因，如不同人体内的胰岛素基因是相同的。 第4章 基因的表达 第1节　基因指导蛋白质的合成 一、RNA的结构与种类 二、遗传信息的转录 【重难】1．转录有关问题分析 (1)转录不是转录整个DNA，而是转录其中的基因。不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。 (2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。 (3)完成正常使命的mRNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。 (4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。 (5)mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。 (6)转录时不需要解旋酶。 链接教材　必修2 P65“图4－4”： (1)一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链不一定(填“一定”或“不一定”)相同。 (2)转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端(5′端)为转录的起始方向。 (3)源于必修2 P64～65“正文”：RNA适合作为信使的原因：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。 (4)tRNA含有氢键，一个tRNA分子中不是只有3个碱基。 练习：如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题： (1)图中遗传信息的转录方向为←(用“→”或“←”表示)；RNA链延伸的方向是由5′－端到3′－端。 (2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶，其作用：①作用于氢键，使DNA双螺旋解开；②催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成磷酸二酯键)。 (3)b和c的名称分别是胞嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸。 (4)此过程中的碱基配对方式为A—U、T—A、G—C、C—G。 2.比较DNA的复制和转录 项目 DNA复制 转录 时间 细胞分裂前的间期 生长发育过程 场所 主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、质粒中 模板 DNA的两条链均为模板 DNA的一条链 原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶 配对方式 A—T、T—A、G—C、C—G A—U、T—A、G—C、C—G 特点 半保留复制，边解旋边复制 边解旋边转录 方向 新链从5′端—→3′端延伸 产物 2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 意义 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 遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上，为翻译做准备 三、遗传信息的翻译 1．密码子 (1)概念：mRNA上决定1个氨基酸的个相邻的碱基。 (2) 2．tRNA：RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。 功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 判断：(1)tRNA由3个碱基构成(　×　)(2)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质(　×　)(3)每种氨基酸仅由一种tRNA转运(　×　) 3．翻译 1．翻译能够准确进行的原因是什么？ mRNA为翻译提供了精确的模板；mRNA与tRNA之间通过碱基配对原则保证了翻译能够准确地进行。 2．根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基序列？ 能，因为一种密码子只能决定一种氨基酸。不能，因为一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定。 3．从核糖体与mRNA的复合物上脱离下来的肽链，通常需要经过哪些细胞器的加工，才能承担细胞生命活动的职责？ 内质网和高尔基体。 4．如图为tRNA的结构示意图，据图回答有关问题： (1)图中的tRNA携带的氨基酸是甲硫氨酸，判断依据是图中tRNA的反密码子是UAC，其对应的密码子是AUG，根据密码子表可以确定AUG是甲硫氨酸的密码子。 (2)在tRNA中是否只有反密码子这3个碱基？是否存在氢键？ tRNA是RNA链经折叠形成的，除一端的反密码子外，还有其他碱基。在折叠区域碱基配对，存在氢键。 (3)每种tRNA只能识别并转运种氨基酸，每种氨基酸可能由一种或几种tRNA转运。 (4)为什么说tRNA是真正起“翻译”作用的结构？ 运输氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密码子，能和mRNA上的密码子相识别，一端能携带氨基酸，因此tRNA是真正起“翻译”作用的结构。 5．下图表示一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条多肽链的现象。请回答有关问题： (1)图中每个核糖体是共同合成一条多肽链，还是分别合成一条完整的多肽链？ 每个核糖体分别合成一条完整的多肽链。 (2)图中合成的4条多肽链是否相同？判断依据是什么？ 相同，因为它们结合的模板mRNA相同。 (3)图中翻译的方向是从左向右，判断的依据是多肽链的长短，长的翻译在前。 (4)图中所示的翻译特点，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 【重难】1．DNA复制、转录与翻译的比较 项目 DNA复制 转录 翻译 时间 分裂前的间期 个体发育的整个过程 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 多种氨基酸 产物 DNA RNA 肽链 碱基配对 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、T—A、C—G、G—C A—U、U—A、C—G、G—C 特点 半保留复制、边解旋边复制 边解旋边转录 真核生物：先转录后翻译 原核生物：边转录边翻译 方向 新链从5’端到3’端 新链从5’端到3’端 从mRNA的5’端到3’端延伸 2．遗传信息、密码子、反密码子的比较 项目 遗传信息 密码子 反密码子 概念 DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 tRNA上与密码子互补的3个碱基作用 控制生物的性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸 种类 多样性 64种 真核生物中，存在“摆动假说”，反密码子数量可能少于61种。 图解 3．原核生物与真核生物基因转录和翻译的辨别 (1)真核细胞的翻译特点：先转录后翻译。(2)原核细胞的翻译特点：边转录边翻译。 图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是从下到上。 判断：(1)一个DNA转录只能转录出1条、1种mRNA(　×　) (2)DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别位于DNA和RNA上(　×　) (3)DNA复制和转录过程中都需要经过解旋，因此都需要解旋酶(　×　) (4)每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸(　×　) (5)密码子的简并有利于提高转录的速率(　×　) (6)如图为某生物细胞内发生的一系列生理变化，X表示某种酶，则过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行(　×　) (7)如图为细胞通过翻译形成蛋白质的过程，mRNA移动方向是从左到右，丙氨酸只能由该tRNA转运(　×　) 4. 基因表达过程中的相关数量计算 由上图可知，在不考虑终止密码子等条件下，基因中碱基数目∶mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝6∶3∶1。 由于在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的序列(如终止密码子)，在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA 的DNA片段。因此，如果蛋白质中的氨基酸数为n，则对应的mRNA分子中的碱基数最少为3n，DNA(基因)中的碱基数最少为6n。 【典例】某DNA分子共有1 200对碱基，A＋T占46%，其中一条链中G和T分别占22%和28%，则由该链转录的mRNA中G所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别是(　　) A．32%　400个 B．32%　200个 C．18%　200个 D．22%　400个 解析：选A　该DNA分子中A＋T占46%，则每条链中A＋T占46%，G＋C占54%。已知一条链中G和T分别占22%和28%，则该链中A和C分别占18%和32%。则以此链为模板转录的mRNA中G占32%。由DNA碱基数目∶RNA碱基数目∶氨基酸数目＝6∶3∶1可知，其翻译产物中含氨基酸的数目最多为1 200×2÷6＝400(个)。 四、中心法则 1．提出者：克里克。 2．图解： 最初内容 3．中心法则的发展 (1)补充内容 (2)补充后的中心法则图解 ①表示DNA复制，需要：解旋酶、DNA聚合酶。碱基配对：A-T、T-A、G-C、C-G。 ②转录，需要RNA聚合酶。 碱基配对：A-U、T-A、G-C、C-G。 ③逆转录，需要逆转录酶。 碱基配对：A-T、U-A、G-C、C-G。 ④RNA复制，需要RNA复制酶。 碱基配对：A-、U-A、G-C、C-G。 4．生命是物质、能量和信息的统一体 在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量。 判断：(1)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则(　√　) (2)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则(　×　) (3)遗传信息可以由DNA流向RNA，而不能由RNA流向DNA(　×　) 【重难】 1．不同生物的遗传信息传递过程 (1)以DNA为遗传物质的生物 ①能分裂的细胞(原核生物、真菌、动植物和人类)以及大多数病毒，遗传信息的传递过程： ②高度分化的细胞（不能分裂的细胞如胰岛B细胞、叶肉细胞、神经细胞等） (2)以RNA为遗传物质的生物 ①不含逆转录酶的RNA病毒，如烟草花叶病毒、流感病毒， ②含逆转录酶的RNA病毒，如艾滋病病毒、Rous肉瘤病毒，它们能发生的过程如下： 练习：中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题： (1)②表示转录过程，需要RNA聚合酶；④表示逆转录过程，需要逆转录酶的参与。 (2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是①②③。 (3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是①②③④⑤。 (4)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？提示　高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。 (5)请写出流感病毒(一种RNA病毒)遗传信息传递的过程。 提示 【难点解析】1．结合中心法则，思考DNA、RNA产生的途径有哪些？ DNA产生途径有DNA的复制及逆转录，RNA的产生途径有RNA的复制及转录。 2．线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则？ 遵循，在线粒体和叶绿体中也有DNA的复制及基因的表达过程。 3．正常的人体细胞中可以发生哪些遗传信息的流动途径？ DNA的复制、转录、翻译过程。 4．下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且5支试管中都有产物生成，请分析此图解中A～E试管所模拟的过程分别是什么？ A—DNA复制，B—转录，C—RNA复制，D—逆转录，E—翻译。 判断：(1)少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA(　√　) (2)HIV中能完成逆转录过程(　×　) 提示　HIV病毒是逆转录病毒，在宿主细胞中完成逆转录过程。 (3)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同(　×　) 提示　转录和复制的过程都遵循碱基互补配对原则，转录过程中碱基互补配对的方式是A－U、T－A、C－G和G－C，复制过程中碱基互补配对的方式是A－T、T－A、C－G和G－C。 (4)中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内(　×　) 提示　正常细胞中往往不会发生逆转录和RNA复制过程。 (5)如图表示中心法则，则过程⑤有半保留复制的特点，过程⑥发生在核糖体上(　×　) 提示　过程⑤为RNA复制过程，不具有半保留复制的特点，过程⑥为翻译过程，发生在核糖体上。 总结：DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较 项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA RNA RNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶 酶 逆转录酶 RNA聚合酶 能量 ATP提供 碱基互补配对原则 G－C、C－G A－T、T－A A－U、T－A A－U、U－A A－T、U－A A－U、U－A 产物 两个子代DNA RNA 多肽链 DNA RNA 信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 RNA→DNA RNA→RNA 第2节　基因表达与性状的关系 一、基因表达产物与性状的关系 1．基因对生物性状的间接控制 (1)实质：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。 (2)举例： 皱粒豌豆的形成 人的白化病的形成 编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱 ↓ 淀粉分支酶异常，活性大大降低 ↓ 淀粉合成受阻，含量降低 ↓ 淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩 控制编码酪氨酸酶的基因异常 ↓ 不能合成酪氨酸酶 ↓ 酪氨酸不能转变为黑色素 ↓ 表现出白化症状 2．基因对生物性状的直接控制 (1)实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 (2)实例：囊性纤维化的形成 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的定义 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程 细胞分化 的标志 分子水平 转录出特有的mRNA或合成某种细胞特有的蛋白质如唾液淀粉酶、胰岛素等 细胞水平 形成了不同种类的细胞 分化的细胞中表达的基因 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、呼吸酶基因 奢侈基因 只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因 细胞分化中的“变”与“不变” 不变 基因或DNA的种类等 改变 蛋白质的种类、细胞的形态、结构和生理功能等 细胞分化的本质 基因的选择性表达 1．表达的基因的类型 (1)在所有细胞中都能表达的基因，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)只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。 2．细胞分化的本质及原因：基因的选择性表达。 (1)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转(　√　) (2)在一个细胞中所有的基因都一定表达(　×　) (3)同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果(　√　) (4)不同生物的细胞的形态、结构不同是基因不同造成的(　√　) 【重难】(1)细胞分化的标志 ①分子水平：基因选择性表达，合成了某种细胞特有的蛋白质，如卵清蛋白、胰岛素。 ②细胞水平：形成不同种类的细胞。 (2)分化细胞表达的基因：所有管家基因和部分奢侈基因。 (3)细胞分化的“变”与“不变” ①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。 ②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。 三、表观遗传 1．概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。 2．类型：表观遗传的类型有DNA的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化等。 3．表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 4．实例：柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。 【重难】(1)表观遗传的原因：DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。 (2)表观遗传的特点 ①可遗传性：即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞、个体间遗传。 ②不变性：基因的碱基序列保持不变。 ③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可以发生去甲基化。 (3)理解表观遗传注意三个问题 ①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。 ②表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。 ③表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。 四、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)生物体的性状还受环境条件的影响 (4)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 基因突变及其他变异 第1节　基因突变和基因重组 一、基因突变 1．基因突变的实例 (1)镰状细胞贫血 ①病症：红细胞是弯曲的镰刀状，易破裂，使人患溶血性贫血。 ②直接原因：血红蛋白分子发生了氨基酸的替换， ③根本原因：基因中碱基的替换。 ④结论：镰状细胞贫血是由于基因的一个碱基对改变而产生的一种遗传病。 2. 基因突变的概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。 注意：强调“基因”，突变的位置必须是具有遗传效应的DNA分子，即基因片段。强调“碱基”，改变的单位是碱基，不具体改变碱基的数目，可以是一个，也可以是多个，但不能是完整基因片段。如，R型菌吸收S型菌的部分DNA片段，不属于基因突变，属于基因工程技术的应用，原理是基因重组。 3．基因突变的原因 (1)外界因素(诱发产生) ①物理因素：紫外线、X射线； ②化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物； ③生物因素：某些病毒，如Rous 肉瘤病毒。 (2)内部因素（自发产生）：由于DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。 4. 基因突变的特点： ①普遍性：在生物界中普遍存在。 ②随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上和同一个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．基因突变的意义： ①基因突变是产生新基因的途径②是生物变异的根本来源③为生物的进化提供了丰富的原材料。 对生物体来说，基因突变有的是有害的，有的是有利的，还有的是中性的。 6．基因突变的应用——诱变育种 利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生基因突变，可以提高突变率，创造人类需要的生物新品种。 判断：(1)DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的DNA碱基序列的改变，叫作基因突变(　×　) DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变叫作基因突变。 (2)基因突变改变了基因的数量和位置(　×　) 基因突变不改变基因的数量和位置。 (3)基因突变的结果一定是产生等位基因(　×　) 对于原核生物和病毒而言，基因突变不产生等位基因。 (4)基因突变在光学显微镜下不可见(　√　) 基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下不可见 易错提醒：基因突变的“一定”和“不一定” (1)基因突变一定会引起基因结构的改变，即基因中碱基排列顺序一定发生改变。 (2)基因突变不一定会引起生物性状的改变。 (3)基因突变不一定都产生等位基因。病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。 (4)基因突变不一定都能遗传给后代。 ①发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。 ②发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。 基因突变的两种类型 (5)基因突变对氨基酸序列的影响 碱基 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 小 一般只改变一个氨基酸或不改变氨基酸序列 增添 大 一般不影响插入位置前的序列，而影响插入位置后的序列 缺失 大 一般不影响缺失位置前的序列，而影响缺失位置后的序列 二、细胞的癌变 (1)原因：原癌基因和抑癌基因发生突变 ①原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。 ②抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，主要是阻止细胞不正常的增殖。这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。 (2)抑癌基因与原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。 注：癌症是正常细胞原癌基因和抑癌基因多次突变的累积效应。 (3)癌细胞的特征 ①能够无限增殖。 ②形态结构发生显著变化。 ③细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏连性显著降低，细胞容易在体内分散和转移。 三、基因重组 1．概念：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，称为基因重组。 2．类型 类型 图示 发生的时期 发生的范围 自由组合型 减数分裂Ⅰ后期 非同源染色体上的非等位基因 互换型 减数分裂Ⅰ前期 同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体之间的互换而发生交换 3．意义： (1)生物变异的来源之一。 (2)对生物的进化有重要意义。 四、基因突变和基因重组的比较 项目 基因突变 基因重组 发生时间 细胞分裂前的间期 减数分裂Ⅰ前期和后期 发生原因 在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中发生碱基的替换、增添和缺失，引起基因碱基序列的改变 减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体的非姐妹染色单体互换，或非同源染色体上的非等位基因自由组合 适用范围 所有生物都可以发生 只适用于真核生物有性生殖的细胞核遗传 种类 ①自然突变 ②人工诱变 ①基因自由组合 ②染色体互换 结果 产生新基因，出现新性状 原有基因的重新组合，产生新的基因型和表型 意义 是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，生物进化的原材料 生物变异的来源之一，有利于生物进化 联系 通过基因突变产生新基因，基因突变为基因重组提供可自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础 判断：(1)基因型为Aa的个体自交后代出现性状分离与基因重组有关(　×　)基因型为Aa的个体自交后代出现性状分离与等位基因的分离有关。 (2)一对同源染色体可能存在基因重组(　√　) (3)基因重组一定会产生新的性状(　×　)基因重组可以产生新的性状组合，但不能产生新的性状。 (4)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合(　×　)非同源染色体之间的自由组合发生在减数分裂过程中，不发生在有丝分裂过程中。 第2节 染色体变异 一 染色体数目的变异 1．染色体变异：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 2．染色体数目的变异 (1)细胞内个别染色体的增加或减少；例如，21三体综合征 (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。例如，单倍体或多倍体 3.染色体组：细胞中的一套非同源染色体，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。以（2n=8）果蝇为例，一个染色体组恰好是一个配子的染色体组成。 (1)染色体组的特点 (2)染色体组数的判断方法 A根据染色体形态判断 ①依据：细胞中形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 ②实例：如下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中有3条，c中两两相同，d中各不相同，则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。 B根据基因型判断 ①依据：控制同一性状的基因有几个（不区分大小写），就含几个染色体组(每个染色体组内不含等位或相同基因)。 ②实例：据图可知，e～h中依次含4、2、3、1个染色体组。 (3)根据染色体数和形态数的比值判断 ①依据：染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态的染色体有几条，即含几个染色体组。 ②实例：果蝇体内该比值为8条染色体/4种形态＝2，则果蝇含2个染色体组。 4．二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。 5．多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 (1)特点：茎秆粗壮，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)人工诱导多倍体 ①方法：用秋水仙素诱发或用低温处理。 ②处理对象：萌发的种子或幼苗。 ③原理：能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。 (3)多倍体育种的过程： 优点：多倍体和二倍体相比，茎秆粗壮，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。 缺点：多倍体育种适用于植物，在动物方面难以开展，且多倍体植物往往发育迟缓，结实率低。 (4)实例：三倍体无子西瓜的培育过程 ①两次传粉 ②获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上，获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。 ③无子的原因：三倍体西瓜进行减数分裂时，由于同源染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 ④无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？方法一：进行无性繁殖，将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。方法二：利用生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无子果实。（花期全时段套袋，避免受粉） ⑤有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。三倍体在进行减数分裂时有可能形成了正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。 6．单倍体 (1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。 (2)特点：植株长得弱小且高度不育。 (3)实例：蜜蜂中的雄蜂，单倍体的农作物。 (4)应用——单倍体育种。 ①原理：染色体数目变异。 ②过程：用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程如图所示： 其中单倍体育种的核心步骤为①花药离体培养、②秋水仙素处理单倍体幼苗诱导染色体数目加倍。 ③优点：单倍体育种能明显缩短育种年限，可以得到纯合子。 ④缺点：技术复杂且需与杂交技术结合使用。 易错提醒：对单倍体认识的三个易错点 (1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组，如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。 (2)单倍体并非都不育：二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。 (3)单倍体是生物个体，而不是配子：精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。 判断：(1)由配子发育而来的个体，一定是单倍体(　√　) (2)体细胞中含一个染色体组的生物，一定是单倍体(　√ ) (3)单倍体的体细胞中一定只含有一个染色体组(　× ) 二、染色体结构的变异 1．类型 图解 变化 名称 举例 染色体片段缺失 缺失 果蝇缺刻翅的形成 染色体片段增加 重复 果蝇棒状眼的形成 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 易位 果蝇花斑眼的形成 同一条染色体上某一片段位置颠倒 倒位 果蝇卷翅的形成 2．结果:使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。 对生物体的影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。 【重难】 1．染色体易位与互换的比较 染色体易位 互换 图解 区别 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 属于染色体结构变异 属于基因重组 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 2. 染色体结构变异与基因突变的比较 项目 染色体结构变异 基因突变 本质 染色体片段的缺失、重复、易位或倒位 碱基的替换、增添或缺失 基因数目的变化 1个或多个 1个 变异水平 细胞 分子 光镜检测 可见 不可见 判断：(1)染色体之间发生的片段互换属于染色体结构变异(×) 染色体之间发生的片段互换如发生于同源染色体之间则属于基因重组；如发生于非同源染色体之间，则属于易位。 (2)X射线可引起基因突变，也可引起染色体变异(√) (3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异(×) 大多数染色体结构变异对生物体是不利的。 分析13三体综合征产生的原因 正常人的体细胞中有23对染色体。有一种叫“13三体综合征”的遗传病，患者头小，患先天性心脏病，智力远低于正常人。对患者进行染色体检查，发现患者的13号染色体不是正常的1对，而是3条。 1. 请尝试使用“减数分裂中染色体变化的模型”，从精子或卵细胞形成的角度分析这种病产生的原因。(只表示13号染色体即可) ①若减数分裂Ⅰ两条13号染色体不能正常分离 ②若某次级性母细胞的13号染色体的染色单体不能正常分离 ①过程减数分裂Ⅰ后期两条13号染色体未分离，产生了异常的次级卵母细胞，进而形成了含有两条13号染色体的异常卵细胞。该异常卵细胞与正常精子结合形成受精卵，该受精卵发育成的个体是唐氏综合征患者。 ②过程会导致唐氏综合征。减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离形成的染色体移向细胞同一极，产生了含有两条13号染色体的异常卵细胞。该异常卵细胞与正常精子结合形成受精卵，该受精卵发育成的个体会患唐氏综合征。 (2)除了卵细胞异常能导致唐氏综合征外，还有其他原因吗？ 也可能是在精子形成过程中减数分裂Ⅰ后期两条13号染色体未分离或减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离形成的染色体移向细胞同一极，这两种情况下形成的含有两条13号染色体的异常精子与正常卵细胞结合形成受精卵，该受精卵发育的个体都为唐氏综合征患者。 实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化 1.过程 ①选材只能是分生区细胞，不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化。 ②诱导率不是百分之百，视野中细胞的染色体数可能为：2n=16、 4n=32、8n=64。 ③质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精二者等体积混合制成解离液。解离液：是组织中的细胞分散开来。 ④两次低温目的不同：第一次低温：打破休眠。第二次低温：诱导染色体数目加倍。 2．实验中几种溶液的作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态 体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液 质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合作为解离液，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞 质量分数为15%的盐酸 清水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖，去除解离液 甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色染色3～5 min 使染色体着色 拓展：几种育种方法比较 名称 原理 方法 优点 缺点 应用 杂交育种 基因重组 培育纯合子品种：杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止 方法简便，使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上 ①育种时间一般比较长；②局限于同种或亲缘关系较近的个体；③需及时发现优良品种 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦 培育杂合子品种：一般是选取纯合双亲子一代 年年制种 杂交水稻、杂交玉米等 诱变育种 基因突变 ①物理：紫外线、X或γ射线、微重力、激光等处理，再筛选；②化学：亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再选择 提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状 盲目性大，有利变异少，工作量大，需要处理大量的供试材料 高产青霉菌 单倍体育种 染色体变异 ①先进行花药离体培养，培养出单倍体植株；②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子；③从中选择优良植株 明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程 技术复杂 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦 多倍体育种 染色体数目变异 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 操作简单，能较快获得所需品种 所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 基因工程育种 基因重组 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→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体 ①目的性强，育种周期短； ②克服了远缘杂交不亲和的障碍 技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机 转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉 针对不同育种目标的育种方案 育种目标 育种方案 集中双亲优良性状 单倍体育种(明显缩短育种年限) 杂交育种(耗时较长，但简便易行) 使原品系实施“定向”改造 基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种 让原品系产生新性状(无中生有) 诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状) 使原品系营养器官“增大”或“加强” 多倍体育种 第3节 人类遗传病 一、人类常见遗传病的类型 1．人类遗传病的概念：由遗传物质改变而引起的人类疾病。 2．单基因遗传病 (1)概念：受一对等位基因控制的遗传病。 (2)类型和实例 ①由显性致病基因引起的疾病：多指、并指、软骨发育不全、抗维生素D佝偻病等。 ②由隐性致病基因引起的疾病：镰状细胞贫血、白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症等。 3．多基因遗传病 (1)概念：受两对或两对以上等位基因控制的遗传病。 (2)特点：①易受环境因素的影响；在群体中的发病率比较高；常表现为家族聚集现象。 ②遗传一般不符合孟德尔的遗传定律。 (3)实例：主要包括一些先天性发育异常和一些常见病，如原发性高血压、冠心病、哮喘和青少年型糖尿病等。 4．染色体异常遗传病 (1)概念：由染色体变异引起的遗传病。 (2)类型：①染色体结构异常，如猫叫综合征等。②染色体数目异常，如21三体综合征等。 判断：(1)人类遗传病是由遗传物质改变引起的，是生下来就有的疾病(×)　人类遗传病是由遗传物质改变引起的，有些遗传病生下来没有症状，到一定年龄后才出现。 (2)有致病基因的个体不一定是遗传病患者(√)有致病基因的个体不一定是遗传病患者，如红绿色盲的携带者。 (3)不携带致病基因的个体不会患遗传病(×)不携带致病基因的个体也可能会患遗传病，如染色体异常遗传病。 (4)一个家族中几代人都出现过的疾病是遗传病(×)一个家族中几代人都出现过的疾病不一定是遗传病，也可能是传染病。 (5)苯丙酮尿症是单基因遗传病，单基因遗传病由一个基因控制(×)单基因遗传病是由一对等位基因控制的。 拔高：分析唐氏综合征的患病机理 唐氏综合征患者体细胞中含有3条21号染色体，是由亲本产生的异常配子发生受精作用后导致的。如图是卵细胞形成过程： 请结合生殖细胞的形成过程分析下列问题： (1)根据图中①过程分析唐氏综合征形成的原因。图中②过程会导致唐氏综合征吗？分析原因。 提示　图中①过程减数分裂Ⅰ后期两条21号染色体未分离，产生了异常的次级卵母细胞，进而形成了含有两条21号染色体的异常卵细胞。该异常卵细胞与正常精子结合形成受精卵，该受精卵发育成的个体是唐氏综合征患者。 图中②过程会导致唐氏综合征。减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离形成的染色体移向细胞同一极，产生了含有两条21号染色体的异常卵细胞。该异常卵细胞与正常精子结合形成受精卵，该受精卵发育成的个体会患唐氏综合征。 (2)除了卵细胞异常能导致唐氏综合征外，还有其他原因吗？ 提示　也可能是在精子形成过程中减数分裂Ⅰ后期两条21号染色体未分离或减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离形成的染色体移向细胞同一极，这两种情况下形成的含有两条21号染色体的异常精子与正常卵细胞结合形成受精卵，该受精卵发育的个体都为唐氏综合征患者。 5．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)遗传病发病率的计算公式 某种遗传病的发病率＝×100%。 调查内容 调查对象及范围 注意事项 遗传病发病率 广大人群随机抽样 考虑年龄、性别等因素；群体足够大 遗传方式 患者家系 正常情况与患病情况 判断：(1)调查某种遗传病的发病率时，应保证调查的群体足够大且性别比例相当(√)　研究白化病的遗传方式应在患者家系中进行调查。 (2)研究白化病的遗传方式可在学校范围内进行调查(×) (3)多基因遗传病在群体中的发病率比单基因遗传病高，因此可用某多基因遗传病为对象来调查遗传病的发病率(×)调查遗传病的发病率应选择发病率较高的单基因遗传病。 二、遗传病的检测和预防 预防措施：主要包括遗传咨询和产前诊断。 1．遗传咨询的内容和步骤 注：如21三体综合征是染色体异常遗传病，不遵循孟德尔遗传规律，通过遗传咨询不能推测后代发病率。 2．产前诊断 (1)时间：胎儿出生前。 (2)手段：羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因检测。 措施种类 检测指标 检测水平 应用范围 B超检查 胎儿外观、性别 个体水平 外观是否存在畸形 羊水检查 染色体数目和结构 细胞水平 染色体异常遗传病 孕妇血细胞检查 血细胞形态和数量 细胞水平 能引起血细胞异常的疾病 基因检测 致病基因等特定基因 分子水平 基因控制的遗传病 (3)目的：确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。 3．基因检测 (1)概念：通过检测人体细胞中的DNA序列，以了解人体的基因状况。 (2)意义 ①可以精确地诊断病因。 ②可以预测个体患病的风险，从而帮助个体通过改善生存环境和生活习惯，规避或延缓疾病的发生。 ③预测后代患病概率。 (3)争议：人们担心由于缺陷基因的检出，在就业、保险等方面受到不平等的待遇。 4．基因治疗：用正常基因取代或修补患者细胞中有缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的。 易错提醒：先天性疾病、家族性疾病和遗传病的关系 (1)大多数遗传病是先天性疾病，但有些遗传病可能在个体生长发育到一定年龄才表现出来，所以后天性疾病也可能是遗传病。先天性疾病不一定是遗传病，如母亲妊娠前三个月内感染风疹病毒而使胎儿患先天性白内障。 (2)同一家族有相同致病基因的可能性较大，遗传病一般具有家族性。但家族性疾病不一定是遗传病，如由于食物中缺少维生素A，家族中多个成员患夜盲症。 判断：(1)遗传咨询和产前诊断等手段能够对遗传病进行检测和治疗(　×　) (2)性染色体异常患者可通过基因检测进行产前诊断(　×　) (3)通过基因检测确定胎儿不携带致病基因，则确定胎儿不患遗传病(　×　) (4)通过遗传咨询可以确定胎儿是否患有唐氏综合征(　×　) (5)近亲结婚的双方携带的致病基因较其他人多，因此近亲结婚会增加后代遗传病的发病率(　×　) 解析　(1)遗传咨询和产前诊断等手段能够对遗传病进行检测，但不能治疗。 (2)性染色体异常患者没有致病基因，不能通过基因检测来诊断。 (3)胎儿不携带致病基因，也可能患有染色体异常遗传病。 (4)唐氏综合征属于染色体异常遗传病，不能通过遗传咨询来确定胎儿是否患有唐氏综合征。 (5)近亲结婚可增加后代隐性遗传病的发病风险。 分类 遗传特点 常见病例 单基因遗传病 常染色体 显性 ①男女患病概率相等 ②世代连续遗传 并指、多指、软骨发育不全 隐性 ①男女患病概率相等 ②隐性纯合发病，隔代遗传 苯丙酮尿症、白化病、先天性聋哑 伴X染色体 显性 ①患者女性多于男性 ②世代连续遗传（交叉遗传） 抗维生素D佝偻病 隐性 ①患者男性多于女性 ②隔代遗传、交叉遗传 红绿色盲、血友病 伴Y染色体 具有“男性代代传”的特点 外耳道多毛症 多基因遗传病 ①在群体中发病率较高 ②常表现出家族聚集现象 ③易受环境因素影响 （④不遵循孟德尔的遗传定律） 冠心病、哮喘、原发性高血压、青少年型糖尿病 染色体异常遗传病 往往造成较严重的后果，甚至胚胎期就引起流产 21三体综合征、猫叫综合征、性腺发育不良等 第6章 生物的进化 第1节　生物有共同祖先的证据 一．达尔文的生物进化论 二、地层中陈列的证据——化石 1．化石的概念 化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的 遗体、遗物 或生活痕迹 等。化石是研究生物进化最直接、最重要 的证据。 2．化石的作用 利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类 及其形态、结构、行为等特征 。 3．化石证据证实的问题 (1)大量化石证据证实了生物是由原始的共同祖先 经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。 (2)大量化石证据还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生 的进化顺序。 判断：(1)生物的遗物或生活痕迹也可能形成化石(　√　) (2)通过化石可以了解已经绝灭的生物的形态结构特点，推测其行为特点(　√　) (3)较晚形成的地层中，没有较简单、较低等的生物化石(　×　) (4)我国发现的大量的恐龙蛋化石是遗迹化石(　×　) 解析　(3)较晚形成的地层中，出现的生物化石较复杂、较高等，但也有较简单、较低等的生物化石。 (4)恐龙蛋化石是遗物化石。 三、当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据 1．比较解剖学证据 研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构 ，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。 2．胚胎学证据 (1)胚胎学的概念：研究动植物 胚胎的形成 和发育过程 的学科。 (2)脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这个证据支持了人和其他脊椎动物有 共同祖先 的观点。 3．细胞和分子水平的证据 (1)当今生物有许多共同的特征，比如都有能进行 代谢、生长和增殖 的细胞，细胞有共同的 物质基础和结构基础 等，这是对生物有 共同祖先 这一论点的有力支持。 (2)不同生物的 DNA和蛋白质 等生物大分子的共同点，提示人们当今生物有着 共同的原始祖先 ，其差异的大小则揭示了当今生物种类 亲缘关系的远近 ，以及它们在 进化史上 出现的顺序。 【重难】 1．生物进化其他方面证据的归纳总结 项目 证据 结论 比较解剖学证据 蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢所在部位和结构组成相似 它们的起源相同，都是由共同的原始祖先进化而来的 胚胎学 证据 人和鱼的胚胎在发育早期出现鳃裂和尾，随着发育的进行，人的鳃裂和尾消失了，而成年的鱼仍然保留了鳃和尾；脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段 脊椎动物和人都是由共同的祖先进化而来的，它们之间存在着或远或近的亲缘关系；原始祖先生活在水中 细胞水平的证据 除病毒外，生物都有能进行代谢、生长和增殖的细胞，细胞有共同的物质基础和结构基础 支持生物由共同的祖先进化而来 分子水平的证据 不同生物的DNA和蛋白质既有共同点，又有差异 生物有共同的祖先；差异的大小揭示了生物种类亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出现的顺序 2．不同生物在细胞和分子水平上的相同或相似之处的总结 (1)细胞水平：不同的细胞都有细胞膜、细胞质、核糖体等结构。 (2)分子水平：①不同的细胞绝大多数生命活动所需的能量都是由ATP直接提供的。 ②生物的遗传物质都是核酸。 ③生物都共用一套遗传密码。 ④遗传信息的传递都遵循中心法则，传递的过程中都遵循碱基互补配对原则。 3．归纳生物进化的规律：生物的进化按照由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的顺序进行。 判断：(1)通过对比不同物种的基因序列，可推断不同物种的进化关系(　√　) (2)人和鱼的胚胎发育经历了有鳃裂及有尾的阶段，这个证据支持了达尔文的共同由来学说(　√　) (3)比较解剖学发现，不同种类的哺乳动物的前肢在形态上差别很大，这说明这些哺乳动物不是由共同祖先进化来的(　×　) (4)不同生物之间的DNA序列有一定的差异性，说明生物不是由共同祖先进化来的(　×　) 解析　(3)虽然不同种类的哺乳动物的前肢在形态上差别很大，但也有相似的结构和功能，说明这些哺乳动物是由共同祖先进化来的。 (4)虽然不同生物之间的DNA序列有一定的差异性，但是不同生物的DNA有共同之处，说明生物是由共同祖先进化来的。 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：一是生物的形态结构适合于完成一定的功能，二是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.适应具有普遍性和相对性。 3.适应相对性的根本原因：遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。 判断：(1)适应不仅是指生物对环境的适应，也包括生物的结构与功能相适应(√)(2)越高等的生物适应环境的能力越强(×) 二．适应是自然选择的结果 1.拉马克的进化学说 (1)内容：①当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的。 ②各种生物的适应性特征并不是自古以来就如此的，而是在进化过程中逐渐形成的。 ③适应的形成是由于用进废退和获得性遗传。 （2）意义：① 否定了神创论和物种不变论。② 历史上第一个提出比较完整的进化学说。 （3）不足： ① 提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。 ② 过于强调环境的变化直接导致物种的改变，具有局限性。 2.达尔文的自然选择学说 （1）主要内容 适应形成的必要条件： ①群体中出现可遗传的有利变异 ②环境的定向选择 自然选择学说的主要内容：过度繁殖是选择的基础，生存斗争是自然选择的手段、动力，_遗传变异是进化的内因，适者生存 是选择的结果。 自然选择的对象①直接对象是生物的性状。 ②间接对象是相关的基因型。 ③根本对象是与性状相对应的基因。 （2）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。 ③科学地解释了生物的多样性和适应性是进化的结果。 (3)局限性：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。 【典例】请分别利用拉马克和达尔文的进化观点，解释长颈鹿脖子长的原因。 拉马克观点解释：长颈鹿在旱季缺乏青草的时期就会用它的长脖子去吃高处的树叶，这样长期“使用”它的脖子，久而久之就更长了(用进废退)，然后遗传给了下一代(获得性遗传)。 达尔文观点解释：在缺乏青草的干旱时期，那些颈部和四肢都较长的个体会有较多的机会吃到高处的树叶，能够生存下来，并繁殖后代，而那些颈部和四肢较短的个体则无法得到足够的食物，不容易生存下来，也无法繁殖后代，所以颈部和四肢较短的长颈鹿逐渐被淘汰。 【归纳总结】 (1)变异是不定向的，自然选择是定向的； (2)不定向变异发生在前，环境(药物)的选择作用在后； (3)变异的有利与有害是看是否有利于生物在特定环境下的生存。 【典例】如图表示长期使用一种农药后，害虫种群密度的变化情况，请利用达尔文的进化论观点分析回答下列问题： (1)A点使用农药之前，害虫种群中存在很多种变异类型，说明变异是不定向的。 (2)使用农药后，大量害虫被杀死，但是还有部分存活，这是自然选择的结果，这种选择是定向的。 (3)分析BC段曲线上升的原因是使用农药后，无抗药性的害虫被杀死，有抗药性的害虫存活下来，这种抗药性可以遗传。这样经过农药的长期选择，使得害虫抗药性逐渐加强。 (4)该过程中，农药诱发了害虫基因突变还是对害虫的变异进行了选择？ 农药对害虫的抗药性变异进行定向选择，使害虫的抗药性个体逐渐增加。 (5)如果A点到D点为农药防治期，这说明在C点时，农民在使用农药时可能采取了某种措施，这种措施最可能是改用了其他种类的农药。 (6)有人提出，只要经常更换农药就可以起到杀灭害虫的目的，你同意吗？如果不同意，你有什么好的建议？ 经常更换农药，最终只会让害虫产生更强大抗药性。建议采用生物防治，如放养青蛙等。 三、以自然选择为核心的现代生物进化理论（达尔文以后进化理论的发展） ①关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到了遗传和变异的本质。 ②关于适应以及物种的形成等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单位。 ③形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。 判断: (1)拉马克认为生物的适应性特征的形成是用进废退和获得性遗传的结果(　√　) (2)达尔文的自然选择学说正确地解释了生物的多样性、适应性以及遗传和变异的本质(　×　) (3)抗生素的滥用会使细菌产生抗药性的原因是抗生素诱发细菌产生基因突变，使细菌中出现抗药性强的个体(　×　) (4)生存斗争仅仅是指同种生物不同个体之间对食物和空间的争夺(　×　) 解析　(2)达尔文的自然选择学说并未解释遗传和变异的本质。 (3)抗生素只起到选择作用，而不是诱导作用，变异在前且不定向，选择在后且定向。 (4)生存斗争包括生物与环境、生物种内及生物种间的斗争。 第3节　种群基因组成的变化与物种的形成 一、种群和种群基因库 1．种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。如一片树林中的全部猕猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一个种群。 特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。 【典例】种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ D ） A一个湖泊中全部鱼 B一片森林中全部蛇 C一间屋子的全部蟑螂 D卧龙自然保护区中的全部大熊猫 2．基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。 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。 计算【重难】： (1)某基因频率＝×100%，即： PA＝×100%＝×100% Pa＝×100%＝×100% PA＋Pa＝ 1 (2)(A、a某种 基因型 的个体数占种群 个体总数 的比率。 A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则： PAA＝×100% PAa＝×100% Paa ＝×100% (3)两者关系：某基因的频率=该基因纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率。 PA＝PAA ＋ 1/2PAa Pa＝Paa ＋ 1/2PAa 种群中任意一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。 3．X染色体上基因的基因频率的计算 XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。 PXA＝×100% PXa＝×100% 4．利用哈代温伯格定律，由基因频率计算基因型频率 (1)成立前提： ①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有突变。 (2)计算公式： ①设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。 已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率 ①AA的基因型频率＝p2，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q2。 ②若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为。 问题：子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？请完成下表。 亲代基因型的比值 SS(10%) Ss(20%) ss(70%) 配子的比值 S(10%) S(10%) s(10%) s(70%) 子一代基因型频率 SS(4%) Ss(32%) ss(64%) 子一代基因频率 S(20%) s(80%) 子二代基因型频率 SS(4%) Ss(32%) ss(64%) 子二代基因频率 S(20%) s(80%) 提示　子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。 易错 (1)影响基因频率的因素突变、基因重组、自然选择、迁入迁出、（遗传漂变、）（人工选择）等。 (2)基因频率不改变，基因型频率不一定保持不变。如杂合子Aa自交后代，基因频率不变，而基因型频率改变。 [典例1] 在人类的MN血型系统中，基因型LMLM的个体表现为M血型；基因型LMLN的个体表现为MN血型，基因型LNLN的个体表现为N血型。1977年上海中心血站调查了1 788人，发现有397人为M血型，861人为MN血型，530人为N血型。则LM、LN的基因频率分别约为________。 答案　46.28%、53.72% [典例2] 在调查某小麦种群时发现T(抗锈病)对t(易感染)为显性，在自然情况下该小麦种群可以自由传粉，据统计TT为20%，Tt为60%，tt为20%，该小麦种群突然大面积感染锈病，致使全部的易感染小麦在开花之前全部死亡。计算该小麦在感染锈病之前与感染锈病之后基因T的频率分别是(　　) A.50%和50% B.50%和62.5% C.62.5%和50% D.50%和100% 答案　B [典例3] 已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为1/10 000。请问，在人群中苯丙酮尿症致病基因的基因频率以及携带此隐性基因的杂合基因型频率各是多少？ 答案　1/100，99/5000 [典例4] 已知某种群中，AA基因型频率为25%，aa基因型频率为39%，则该种群的个体自交一代后，基因型AA的频率为(　　) A.50% B.34% C.25% D.61% 答案　B 二、种群基因频率的变化 1．可遗传的变异来源 2.可遗传的变异的形成 (1)可遗传的变异的形成：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。 (2)可遗传的变异的特点 (3)可遗传的变异的结果：使种群基因频率发生了改变。 3．可遗传的变异的利害性 变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。 4．种群基因突变数的计算方法 某种群基因突变数＝个体基因数×突变率×个体数。 判断：(1)一个种群中某基因占所有基因数的比值叫作基因频率(　×　) (2)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化(　×　) (3)若亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变(　×　) (4)种群是生物进化的基本单位，自然选择的直接选择对象是个体的表型(　√　) 解析　(1)在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。 (2)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率可能受基因突变、迁入和迁出等因素的影响而发生变化。 (3)若亲子代间基因频率不变，基因型频率也可能发生改变，如Aa自交，基因频率不变，但基因型频率发生改变。 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 1．原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。 2．选择的对象 (1)直接对象：个体的表型。 (2)间接对象：个体的基因型。 (3)根本对象：基因 实质：决定表型的基因。 3．选择的结果 (1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。 (2)基因上：种群的基因频率会发生定向改变。 4．进化的实质：种群基因频率的定向改变。 【易错提醒】进化中的“定向”与“不定向” (1)变异是不定向的。 (2)自然选择是定向的。 (3)种群基因频率的变化是定向的。 (4)生物进化是定向的。 5.探究自然选择对种群基因频率变化的影响 (1)提出问题：如何解释桦尺蛾种群中s基因的频率越来越低的现象？ (2)作出假设：自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生定向改变。 (3)实验思路与结果：1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS为10%，Ss为20%，ss为70%，S基因的频率为20%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色(ss)个体每年减少10%，黑色(SS和Ss)个体每年增加10%。完成下列表格：(注意：不同年份该种群的个体总数可能有所变化) 第1年 第2年 第3年 第4年 …… 基因型频率 SS 10% 11.5% 13.1% 14.7% …… Ss 20% 22.9% 26% 29.2% …… ss 70% 65.6% 60.9% 56.1% …… 基因频率 S 20% 23% 26.1% 29.3% …… s 80% 77% 73.9% 70.7% …… 将环境的作用的大小进行调整，比如将浅色个体每年减少的数量百分比调高点，重新进行相关计算，得出结果。 (4)分析结果，得出结论：自然选择可以定向改变种群的基因频率，且环境的选择作用越大，改变的幅度也越大。 6.自然选择使种群的基因频率发生定向改变 四、隔离在物种形成中的作用 1．物种与隔离 (1)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。 (2)隔离 概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。 类型：①地理隔离：同种生物由于 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生殖隔离：不同物种之间一般是 不能 (能/不能)相互交配的， 即使交配成功， 也不能产生后代的现象。例如，马和驴交配产生骡，但骡是不育的， 因此，马和驴之间存在着生殖隔离, 它们属于两个物种。四倍体和二倍体西瓜是两个物种。 [典例1]下列关于物种和隔离的叙述，错误的是(　　) A.物种是生物分类的基本单位 B.二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种 C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离 D.虽然马和驴交配能产生骡，但其属于不同物种 答案　B [典例2](1)四倍体西瓜是一个独立的新物种吗？为什么？ 是。因为四倍体西瓜之间可以自由交配，并能产生可育后代。 (2)四倍体西瓜形成过程中，有没有经过地理隔离？ 没有。 (3)三倍体西瓜是不是一个独立的新物种，为什么？ 不是。因为三倍体减数分裂时会联会紊乱，无法产生正常的有性生殖细胞，因此无法自由交配并产生可育后代。 2．隔离在物种形成中的作用 (1)新物种的形成过程 (2)结论：隔离是物种形成的必要条件。 【重难】 1．地理隔离和生殖隔离的比较 (1)图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群若重新相遇，可以再融合在一起。 (2)图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。 (3)地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。 2．物种形成的两种方式 (1)渐变式物种形成过程的概念模型： 此方式经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。 (2)爆发式物种形成过程的概念模型： 此方式通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种，一旦出现，在很短时间内即可形成生殖隔离(基因频率改变)。 3．物种形成与生物进化的关系 内容 物种形成 生物进化 标志 生殖隔离出现 种群基因频率改变 变化后生物与原生物的关系 属于不同物种 可能属于一个物种 二者关系 生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，生物进化不一定会导致新物种的形成 五、探究抗生素对细菌的选择作用 1．实验原理 一般情况下，一定浓度的抗生素能杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。 2．方法步骤 步骤1 分组、编号、做标记 用记号笔在培养皿的底部画两条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①～④ 步骤2 接种 取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上　　　　　　　　　　　　　　　　　 对照组 步骤3 自变量控制 用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在②～④号区域的中央，盖上皿盖　　　　　　　　　　　　　　　　　　 实验组 步骤4 培养 将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12～16 h 步骤5 因变量观测 观察培养基上纸片附近是否出现抑菌圈，并测量、记录抑菌圈的直径，并取平均值 步骤6 重复实验 从抑菌圈边缘的菌落上挑出细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，重复步骤2～5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径 (1)细菌耐药性变异的产生与抗生素有关吗？为什么？ 无关。因为抗生素并非诱变因子。 (2)细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗？为什么？ 不是。因为细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。 (3)为什么培养基中抗生素滤纸片周围会出现抑菌圈？ 因为滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈。 (4)抗生素滤纸片周围的抑菌圈的直径为什么会逐代变小？ 因为经过抗生素的持续多代筛选，细菌的耐药性越来越强。 第4节　协同进化与生物多样性的形成 一、协同进化 1.关于捕食者在进化中的作用，美国生态学家斯坦利提出了“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。（P119“小字内容”） 2.地球上最早出现的生物是 异养厌氧 的 单细胞原核 生物。真核生物通过 有性 生殖，实现了 基因的重组 ，这就增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快。 3.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，这就是协同进化。（P121） （2）协同进化实例 （3）协同进化结果：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。 【提醒】有关协同进化的两个注意点 (1)生物与生物之间的协同进化，仅发生在不同物种之间，同种生物不存在协同进化。 (2)生物与无机环境间的协同进化，表现在生物能够适应一定的环境，也能影响环境。 【重难】 1．协同进化的实例 (1)某种兰花具有细长的花矩 , 某种蛾类具有细长的吸管似的口器。 (2)斑马的奔跑速度加快,猎豹的奔跑速度加快。 (3)生物影响环境、环境影响生物：地球最早是无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→出现好氧生物。 2．对协同进化的理解 (1)不同物种之间的影响包括种间互助、种间竞争、捕食等。任何一个物种都不是单独进化的。 (2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。 (3)协同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。 二、生物多样性的形成 1．生物多样性的含义 (1)遗传多样性(基因多样性)：生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，因而出现了遗传多样性。 (2)物种多样性：遗传的多样性决定了蛋白质的多样性，遗传多样性是形成物种多样性的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。 (3)生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。 三．生物进化理论在发展 1．现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释 (1)适应是自然选择的结果。 (2)种群是生物进化的基本单位。 (3)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。 (4)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。 (5)生物多样性是协同进化的结果。 (6)达尔文认为适应形成的原因：①适应的来源是可遗传的变异； ②适应是自然选择的结果。 (7)适应形成的必要条件：①群体中出现可遗传的有利变异； ②环境的定向选择。 2．生物进化理论的发展 (1)中性突变理论：大量的基因突变是中性的，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。 (2)间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。 (3)影响广泛的观点：以自然选择学说为核心的生物进化理论。 $