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1、必修 2遗传与进化第 1 章遗传因子的发现第 1 节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)豌豆作为实验材料容易成功,豌豆能够严格进行自花传粉,而且是闭花受粉,自然条件下能保持纯种,可靠容易分析。豌豆花大,易于进行人工杂交,即 a 去雄(除去未成熟的全部雄蕊) b 套袋(防止外来花粉的干扰)人工传粉(采集另一种豌豆的花粉,授到去掉雄蕊的花的柱头上)再隔离套袋,获得真正的杂种。2)豌豆的品种间具有易于区分的相对性状,且能稳定地遗传给后代。2. 一对相对性状的遗传实验( 1)过程 P:纯种的高茎豌豆纯种的矮茎豌豆F1 高茎豌豆自交F23 高茎: 1 矮茎( 2)现象:具有一对相对性状的纯合亲本杂交,后代表现为
2、一种表现型,F1 代自交, F2 代中出现性状分离,分离比为3: 1。( 3)孟德尔对分离现象的解释:生物的性状是由基因决定的;体细胞中基因是成对存在的;生物体在形成配子时,成对的基因彼此分离,分别进入不同的配子中;受精时,雌雄配子的结合是随机的。因此,F1 形成的雌雄配子种类的比值1:1 。 两种雌配子和两种雄配子结合机会相等,F2 便有了 1DD:2DD:1dd 三种基因组合,在性状上则近于 3 高:1 矮。( 4)对假说的验证- 测交:就是让杂种F1 与隐性杂交。预期结果:Dddd 1Dd1dd。分离定律:在生物的体细胞中,控制同一性状的基因成对存在,不相融合;在形成配子时,成对的基因发
3、生分离,分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。最基本的 3 种交配组合(以豌豆的高茎和矮茎为例)( 1)杂交 DDdd Dd( 2)自交 Dd Dd 1 DD:2Dd:1dd( 3)测交 Dd dd 1Dd 1dd。相关概念:1)相对性状是指同种生物的同一性状的不同表现类型。2)在杂交实验中,杂种一代( F1)表现出来的性状是显性性状,未表现出来的是隐性性状。3)性状分离是指在杂种后代中,同时显现出显性性状和隐性性状的现象。4)杂交:具有不同相对性状的亲本之间的交配或传粉5)自交:具有相同基因型的个体之间的交配或传粉(自花传粉是其中的一种)6)测交:用隐性性状(纯合体)的个体与未知基因型的个
4、体进行交配或传粉,来测定该未知个体能产生的配子类型和比例(基因型)的一种杂交方式。7)表现型:生物个体表现出来的性状。基因型:与表现型有关的基因组成。8)等位基因:位于一对同源染色体的相同位置,控制相对性状的基因。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。9)基因具有遗传效应的DNA片断,在染色体上呈线性排列。( 10)纯合子是指由相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体,只能产生一种配子。如:DD、 AABB、EEdd,纯合子表现出来的性状能稳定遗传,自交或测交后代均不性状分离。杂合子指由不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体,能产生两种或两种以上配子的个体,如:D
5、d, AaBb、 EEDd,杂合体表现出来的性状不稳定遗传,自交或测交后代均发生性状分离。第 2 节 孟德尔的豌豆杂交实验(二)1、两对相对性状的杂交实验( 1)过程 P:YYRR (黄圆) yyrr (绿皱)F1:YyRr(黄圆)F2 : 9 Y R(黄圆) 3Y rr(黄皱) 3yy Y(绿圆) 1yyrr (绿皱)( 2)现象: F1 全为显性黄园;F2 中出现不同于亲本的黄皱、绿圆;F2 性状比例9: 3: 3: 1。2、对自由组合现象的解释两对相对性状 ( 黄与绿, 圆与皱 ) 由两对等位基因 (Y 与 y,R 与 r) 控制; F1 在产生配子时, 每对基因彼此分离,不同对的基因可
6、以自由组合。F1 产生雌、雄配子各4 种, 1YR 1Yr 1yR 1yr 。(2) 受精时雌、雄配子随机结合方式16 种,有 9 种基因型, F2 的表现型有4 种, F2 中两亲本性状个体占F2 的5/8 、F2 重组型个体占F2 的 3/8 、 F2 中纯合子占F2 的 1/4 。两对相对性状都符合分离定律的比值,黄绿 31 圆皱 313、对自由组合现象解释的验证测交)(1)F1黄色圆粒豌豆(YyRr) 与绿色皱粒豌豆(yyrr)测交。(2)F1 产生的四种配子是1YR 1Yr 1yR 1yr ,隐性纯合子(yyrr)只产生一种配子1yr 。1测交后代基因型分别为 1YyRr(黄圆) 1
7、Yyrr (黄皱) 1yy Yr (绿圆) 1yyrr (绿皱)。4)结论:测交结果与预期相符,证实了 F1 产生了 4 种配子, F1 产生配子时,等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,进入不同的配子中。4、自由组合定律自由组合定律的内容:控制不同性状的基因的分离组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同一性状的成对基因彼此分离,决定不同性状的基因自由组合。5、根据后代性状表现推测亲代遗传因子组成1)若后代 3 显性 1 隐性, BB:Bb:bb 为 1:2:1 则亲本 Bb Bb。( 2)若后代1 显性 1 隐性,后代基因Bb:bb 为 1:1 则双亲为Bbbb。( 3)若后代只有
8、显性,则双亲至少有一方为显性纯合子,即BB _。4)若后代中有隐性 bb,则双亲均至少含有一个隐性基因b。6、填空法推导基因型步骤根据题意画出图解;判断显、隐性性状;杂交、自交、无中生有;推断亲本可能的基因组成;隐性dd,显性 D_;根据子代分离比例确定遗传类型。7、分解法思路: 最适合解只知后代表现型及其数量比,求亲代的表现型和基因型的题。( 1)分开计算求各自概率AaBb aaBb Aa aa 1/2Aa :1/2aa ;黄色 =绿色 =1/2 。Bb Bb 1/4BB :1/2Bb : 1/4bb ;圆粒 P( B) =3/4 ,皱粒 P( bb) =1/4 。( 2)利用乘法原理计算所
9、求概率Aabb=Paa Pbb =1/2 1/4绿圆 =P 绿色 P 圆粒 =1/2 3/4第 2 章 基因和染色体的关系第 1 节 减数分裂和受精作用1、减数分裂概念:进行有性生殖的生物,在产生成熟的生殖细胞细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。特点:染色体只复制一次,而细胞分裂两次。结果成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的数目减少一半。2、精子的形成过程:间期: 1 个精原细胞(染色体 = DNA=2n)在经过染色体复制形成 1 个初级精母细胞(染色体 =2n、DNA=4n、染色单体 =4n);前期:同源染色体联会,形成四分体,四分体中的非姐妹染色单体经常发生交叉互换。中期:同源染色
10、体排列在赤道板上。后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合,平均移向细胞的两极。末期:染色体数目减半形成2 个次级精母细胞(染色体=n、 DNA=2n、染色单体 =2n)。减数第二次分裂:前期:染色体散乱分布;中期:染色体的着丝点排列在赤道板上;后期:着丝点分裂,染色体数加倍,染色单体成为子染色体,平均移向细胞两极,(染色体=n、DNA=n、染色单体 =0);末期:形成4 个精细胞,经过变形形成4 个精子。减数第二次分裂完成后,精细胞中的染色体数比精原细胞减半,DNA 分子数减半。23、减数分裂的主要特征:1)间期:染色体复制 , 一条染色体由两条姐妹染色单体构成。2)减数第一次分裂: 同源
11、染色体配对联会, 四分体中的非姐妹染色单体发生交叉互换。 同源染色体分离,分别移向细胞两极,同时非同源染色体自由组合。3)减数第二次分裂:染色体不在复制,每条染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞两极。4、精子和卵细胞的形成过程的比较。项目精子形成过程卵细胞形成过程原始生殖细胞精原细胞卵原细胞分裂过程分裂均等、变形只有减数第二次分裂中第一极体分裂均等,其他分裂皆不均等、不变形分裂结果1 个精原细胞产生 4 个精子1 个卵原细胞产生1 个卵细胞 +3 个极体5、正确理解几个概念:( 1)联会:同源染色体两两配对。( 2)同源染色体:在体细胞中的染色体都是成对存在的(但分散在细胞内),
12、在减数分裂时要两两配对,这配对的两条染色体,大小、形态一般相同,一个来自父方,另一个来自母方。( 3)姐妹染色单体:在细胞分裂的间期,染色体经过复制形成的两个完全一样的染色单体。( 4)四分体:联会后,因为每个染色体都经过了间期的自我复制,每对同源染色体含有2 条姐妹染色单体 , 这样的一对同源染色体叫做四分体。四分体只出现在减数分裂过程中,在有丝分裂过程中,虽然细胞中也有同源染色体,但同源染色体之间并不联会,也没有四分体了。1 个四分体 =2 个染色体 =4 个染色单体 =4 个 DNA分子。5)染色体数目减半发生的时期是减, DNA数目减半发生的时期是减减。染色体数目最多的时期是有丝分裂的
13、后期。6、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卵细胞的形成。均等分裂有丝分裂、减数分裂精子的形成。2)有丝分裂和减数分裂的图形的鉴别: (检索表以二倍体生物为例)1.1 奇数且无同源染色体减数第二分裂:次级精(卵)母细胞1.2 偶数且无同源染色体减数第二分裂2.1 偶数有同源染色体联会、四分体现象减数第一分裂前期2.2 同源染色体无联会、四分体现象有丝分裂7、受精作用1)概念:卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。2)过程:精子的头进部入卵细胞,尾部留在外面,卵细胞细胞膜会发生复杂的生理反应以阻止其他精子再进入 , 精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合,使彼此的染色
14、体会合在一起。( 3)结果:受精卵的染色体数目又恢复到体细胞中的数目,其中一半染色体来自父方,另一半来母方。( 4)意义:维持每种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,有十分重要的意义。第 2节基因在染色体上1、萨顿的假说内容:基因由染色体携带着从亲代传给下一代。依据:基因位于染色体上,基因和染色体行为存在着明显的平行关系。2、基因位于染色体上的实验证据( 1)摩尔根选果蝇做实验材料。( 2)摩尔根实验过程及现象:P: 红眼()白眼()F1 :红眼(和)交配F2:3 红眼(和):白眼(),现象:白眼性状的表现总是与性别相联系( 3)理论解释:控制白眼的基因(用w表示)在X
15、染色体上,而Y 染色体不含有它的等位基因。XWXW(红眼)wW wWWWW w X Y 白眼() F1 : X X (红眼) X Y( 红眼)交配 F2: 1X X (红眼) :1X X (红眼):红眼 1 W w4)实验结论:基因在染色体上。测定基因的位置:基因在染色体上呈线性排列。3、孟德尔遗传规律的现代解释1)基因分离定律的实质是:在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体的同源染色体,具有一定的独立性,生物体在进行减数分裂形成配子时,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地3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
16、是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离,同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。( 3)基因型是性状表现的内存因素,而表现型则是基因型的表现形式。表现型=基因型 +环境条件。第 3节伴性遗传1、伴性遗传:位于性染色体上的基因,遗传上总是和性别相关联,这种现象叫伴性遗传。( 1)人类红绿色盲症基因只位于X 染色体 Y 没有等位基因。人的色觉基因型和表现型:正常女性XBXB;女性携带者XBXb;女性色盲XbXb;男性正常XBY;男性色盲X bY。2)红绿色盲遗传的主要婚配方式P: 女性正常( XBXB) 男性色盲( X bY)子代 :1X BY 男性正常 :1
17、 女性携带( XBXb) p: 女性携带( XBXb)男性正常( XBY)子代 :1女性正常( XBXB):1女性携带( XBXb) :1 男性正常( XBY):1 男性色盲( X bY)p: 女性携带( XBXb)男性色盲( X bY)子代 :1 女性携带( XBXb) :1 女性色盲 :(X bXb):1 男性正常( XBY):1 男性色盲( X bY) P: 女性色盲( XbXb)男性正常( XBY)子代 : 1 女性携带( XBXb) :1 男性色盲( X bY)2、伴性遗传在实践中的应用:( 1)鸡的性别决定,雌性个体的两条性染色体是异形的(ZW)。雄性个体的两条性染色体是同形的(Z
18、Z)。( 2)根据雏鸡的羽毛特征来区分雌性和雄性。图解如下:P:ZBW(芦花鸡)Z bZb(非芦花鸡)配子W 和 ZBZb F1 : ZB Zb 芦花雄鸡、 ZbW(非芦花雌鸡) 。3、理解伴性遗传的方式和特点并学会运用1)伴 X 隐性遗特点,具有隔代交叉遗传现象。患者中男性多于女性。女患者的父亲及儿子一定是患者(女病,父子病) 。实例:人类红绿色盲、血友病、果蝇的眼色遗传。( 2)伴 X 显性遗传,特点:具有世代连续遗传现象患者中女性多于男性男患者的母亲及女儿一定为患者(男病, 母女病)。实例:抗维生素 D 佝偻病,钟摆型眼球震颤。4、系谱图中遗传病、遗传方式的判定方法:无中生有为隐形,隐形
19、遗传看女病,父子都病为伴性,父子有正为常隐;有中生无为显形,显形遗传看男病,母女都病为伴性,母女有正为常显。第 3 章 基因的本质第 1 节 DNA 是主要的遗传物质1、肺炎双球菌的体内转化实验(1928 年,英国格里菲思):1)实验材料 S 型细菌(有毒性) 、 R型细菌(无毒性) 、小鼠。实验原理: S 型细菌有毒使人患肺炎或鼠患败血症。实验原则:遵循对照原则。2)实验过程及现象: R 型细菌 +小鼠小鼠不死亡;S 型细菌 +小鼠小鼠死亡,鼠体内有 S 型细菌;加热杀死 S 型细菌 +小鼠小鼠不死亡; R 型细菌 +加热杀死S 型细菌 +小鼠小鼠死亡,鼠体内有S 型细菌和R 型细菌。结论:
20、加热杀死的S 型细菌中,含有某种促使R 型细菌转化为S 型细菌的“转化因子”2 、肺炎双球菌体外转化实验(1944 年,美国,艾弗里)1)设计思路是:设法将 DNA和蛋白质、多糖分开,单独地、直接地去观察它们的作用。2)实验过程:123456提取物DNARNA蛋白质脂类荚膜多糖经 DNA酶处理的 DNA培养分别加入含R 型细菌的培养基中培养4实验结果S 型细菌R型细菌R型细菌R型细菌R型细菌R型细菌( 3)实验结论:DNA才是使 R型细菌产生稳定的遗传变化的物质。就是说DNA是遗传物质。3、噬菌体侵染细菌的实验(1952 年,赫尔希和蔡斯)( 1)实验材料 T2 噬菌体和大肠杆菌。噬菌体是一种
21、专门寄生在细菌体内的病毒,它的外壳是蛋白质构成的,头部内含有 DNA,T2 噬菌体侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌的物质来合成自身的组成成分,进行大量的增殖。2)实验方法思路:同位素标记法、噬菌体侵染细菌。用不同放射性同位素分别标记DNA和蛋白质直接地去观察它们的作用。3)实验过程和结果:标记大肠杆菌:用35S 和 32P 的分别培养大肠杆菌。标记噬菌体:用噬菌体分别侵染含35S 和 32P 的大肠杆菌,得到含32P 的 DNA 或含 35S 蛋白质标记的噬菌体。用 14C 和 18O等同位素可行吗,为什么?不行。 DNA和蛋白质都含 C和 O 离心分离、放射性检测:被 3
22、5S 标记的噬菌体 +细菌混合培养搅拌、离心结果:上清液的放射性高;沉淀物的放射性低。被 32P 标记的噬菌体 +细菌混合培养搅拌、离心结果:上清液的放射性低;沉淀物的放射性高。( 4)实验结论:噬菌体侵染细菌时,DNA进入到细菌的细胞中,而蛋白质仍然留在外面。DNA才是真正的遗传物质,不能证明DNA是主要的遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质。?实验过程中搅拌的目的是:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。?离心的目的是:让上清液中析出重量较轻的T2 噬菌体颗粒。4、 RNA是遗传物质的证据:提取烟草花叶病毒的蛋白质不能使烟草感染病毒;提取烟草花叶病毒的RNA能使烟草感染病毒。5、 DNA是主要
23、的遗传物质:在整个生物界中绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的。有DNA的生物(细胞结构的生物和DNA病毒), DNA就是遗传物质;只有少数病毒(如艾滋病毒、SARS病毒、禽流感病毒等)没有DNA,只有 RNA, RNA才是遗传物质。第 2、3、 4 节 DNA分子的结构、复制、基因是有遗传效应的DNA片段1、 DNA分子的结构( 1)模型构建:美国沃森和英国克里克于1953 年构建了DNA双螺旋的模型。2) DNA分子化学组成:元素组成 C、 H、 O、 N、 P。基本单位:以 4 种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链,分别含有四种碱基是 A、 G、C、 T。2、 DNA分子的空间结构1)两条反
24、向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。2)脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。3)内侧的碱基通过氢键按 A 与 T 配对 G与 C 配对连接成碱基对。3、 DNA的双链中碱基比例关系:互补碱基两两相等 A=T , G=C;两不互补的碱基之和为碱基总数的一半。倒数关系:一条单链( A+G) / ( T+C)与其互补链( A+G) / ( T+C)为倒数。假设 100 碱基对计算4、 DNA的复制1)时间:有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期2)复制过程:1 解旋:利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开;碱基互补:以解开的每一段母链为模板,以周围环境中游离的4
25、种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,在 DNA聚合酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。3 形成新的DNA:每条子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构,而形成一个新的DNA分子。3)特点:边解旋边复制;半保留复制。4)条件:模板( DNA分子的两条链) 、原料(四种游离的脱氧核苷酸) 、酶(解旋酶, DNA聚合酶, DNA连接酶等),能量( ATP)。5)准确复制的原因: DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了模板,通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。6)结果:通过复制产生了与模板DNA一样的 DNA分子。7)意义:通过复制将遗传信息传递给后代,保持了遗传信息的连续性。5、染
26、色体、 DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系:染色体是DNA的主要载体;每个DNA分子上有许多基因;基5因是有遗传效应的DNA片段;每个基因中含有许多脱氧核苷酸。6、基因是有遗传效应的DNA片段。1) DNA片段中的遗传信息 : 蕴藏在 4 种碱基的排列顺序之中。(2)DNA 分子的特性多样性:碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性。特异性:碱基的特定的排列顺序,又构成了每一个DNA分子的特异性。稳定性:脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变;碱基配对方式不变。第 4 章 基因的表达第 1 节 基因指导蛋白质的合成1、遗传信息的转录( 1) RNA 适于作 DNA的信使:RNA 是核糖核
27、酸的简称,是由核糖核苷酸连接而成的单链,其上的碱基排列次序也能储存遗传信息; RNA一般为单链,比DNA短,能通过核孔,从细胞核转移到细胞质中;RNA与 DNA的关系中,也遵循碱基互补配对原则,使得DNA上的碱基次序转变为RNA上的碱基排列次序。( 2) RNA的组成及分类基本单位:核糖核苷酸,它是由一分子核糖,一分子磷酸和一分子碱基组成。包括腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸组成。组成RNA的碱基有 A、 G、 C、 U。分类;转录遗传信息 , 翻译的模板是 mRNA;识别并运输特定的氨基酸是tRNA;参与构成核糖体的是 rRNA。( 3)转录过程:解旋:
28、 DNA双链将解开。配对:细胞中游离核糖核苷酸的与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对,以氢键结合。连接:在 RNA聚合酶的作用下,依次连接,形成mRNA分子。释放:合成的 mRNA从 DNA链上释放,而后 DNA双链恢复。2、翻译概念: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。3、转录、翻译与DNA复制的比较复制转录翻译时间有丝分裂间期或减数分裂个体发育的连续过程中前间期场所主要在细胞核中,主要在细胞核中核糖体上原料4 种脱氧核苷酸4 种核糖核苷酸20 种氨基酸模板以 DNA解旋后的2 条链为模板DNA 的 1 条链为模板以 mRNA为模板酶解
29、旋酶, DNA聚合酶, DNA连RNA聚合酶接酶等能量ATPATPATP过程边解旋边复制;半保留复制。边解旋边转录,完成转以 mRNA为模板以 tRNA为运载工录后的 DNA仍保留原来具,在核糖体中合成具有一定氨的双链结构基酸顺序的蛋白质产物2 个双链 DNA分子一个单链 mRNA蛋白质(或多肽链)配对方式A-T, T-A , G-C, C-GC-G、 G-C、 A-U、 T-A特点边解旋边复制;半保留复制。边解旋边转录一个 mRNA结合多个核糖体,顺次合成多肽链遗传信息传递DNA DNADNA mRNAmRNA蛋白质意义遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息,使生物表现各种性状。、碱基与氨基酸之
30、间的对应关系是怎样的?( 1)密码子:概念:在mRNA上相邻的3 个碱基决定1 氨基酸。种类:普通密码子、起始密码子、终止密码子。特点:一个密码子对应以一个氨基酸;但一个氨基酸可能有几个密码子决定(简并性)。所有的生物共用一套遗传密码称为(通用性)。( 2)转运 RNA:游离在细胞质中的氨基酸,需要“搬运工”tRNA 。反密码子: tRNA 一端有三个碱基可以与 mRNA上的三个碱基配对,称为反密码子,另一端可以携带氨基酸。每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸, 一个氨基酸可以由几种tRNA携带。4、根据碱基种类和数量(或比例),推测核酸类型。( 1)种类:有T 无 U,必为 DNA;有 U
31、无 T,必为 RNA;有 T 也有 U,为转录。6( 2)数量: A T 且 CG,通常为双链DNA; A T 或 C G,无 U,必为单链DNA;3)基因中的碱基数(双链) : mRNA中的碱基数:合成蛋白质的氨基酸个数 =6:3:1 第 2 节 基因对性状的控制1、中心法则内容: DNA 复制,转录,翻译, RNA自我复制, RNA逆转录。2、基因对性状的控制。间接控制:基因是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。直接控制:基因是通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状,如镰刀型细胞贫血症。3、基因与性状的关系:1)基因与性状的数量关系并不是简单的线性关系。2)
32、基因控制性状还受到环境的影响,生物性状是基因和环境条件共同作用的结果。4 、细胞质基因:线粒体和叶绿体的基因。功能:半自主复制、转录、翻译。遗传方式:不符合遗传规律, 后代只表现出母本的性状第 5 章基因突变及其他变异第 1 节 基因突变基因重组1、可遗传变异来源:基因突变、基因重组和染色体变异。2、基因突变( 1)实例:镰刀型细胞贫血症。病症 : 圆饼状的红细胞变为弯曲的镰刀状,红细胞容易破裂,使人患溶血性贫血,严重时会导致死亡。原因:直接原因是红细胞血红蛋白分子上一个谷氨酸被缬氨酸替换。根本原因:是控制血红蛋白合成的DNA分子中一个碱基序列由正常的CTT突变为 CAT。2)概念:由于 DN
33、A分子发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。3)本质: DNA分子中碱基对发生了改变 mRNA碱基改变氨基酸改变蛋白质结构改变。4)时期:基因突变常发生在DNA分子复制时。( 5)基因突变对后代的影响: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,一般不遗传,但有些植物可通过无性繁殖遗传。此外人体某些体细胞基因的突变,有可能发展成为癌细胞。3、基因突变特点和原因( 1)原因外因 : 物理因素,如X 射线等能损伤细胞内的DNA;化学因素,如亚硝酸等能改变核酸的碱基;生物因素,病毒的遗传物质影响宿主细胞的DNA。内因: DNA分子复制偶尔发生错误、DNA分子的碱基组成
34、发生改变。( 2)特点:普遍性:基因突变在生物界中普遍存在;随机性:基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期;可以发生在细胞内不同DNA分子上;同一个DNA分子的不同部位。不定向性:一个基因可向不同的方向发生突变,产生一个以上的等位基因。突变率低;多害少利:大多数基因突变对生物体是有害的。3)意义:基因突变对自身的影响。可能破坏生物体与现有环境的协调关系,对生物有害;有些基因突变可能使生物产生新的性状,适应改变的环境,获得新的生存空间;有些基因突变既无害也无益。基因突变对自然界生物进化的意义: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。4、基因重组1)概念 : 基因重组是指
35、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 :自由组合型:在减数第一次分裂后期,随着非同源染色体的自由组合,非等位基因也自由组合。交叉互换型:在减数分裂形成四分体时期,位于同源染色体上的等位基因有时会随非姐妹染色单体的交换而发生交换,导致染色单体上的基因重组。基因工程或DNA重组技术。3)意义:基因重组是变异的来源之一,对生物进化也具有重要的意义。基因重组产生新的基因型。4)人工诱变在育种中的应用:通过人工诱变可以提高变异的频率,可以大幅度地改良生物的性状。5、基因突变与染色体变异的区别1)基因突变是染色体上某一个位点上基因的改变,而染色体变异是比较明显的染色体结构或
36、数目的变异。2)在光学显微镜下可观察到染色体变异。第 2 节染色体变异1、染色体结构变异1)类型缺失:染色体中某一片段缺失引起变异。7重复:染色体中增加某一片段引起变异。易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。倒位:染色体中某一片段位置颠倒也可引起变异。( 2)共性:染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异。3)对生物体的影响:大多数对生物体是不利,有的甚至导致生物体死亡。2、染色体数目的变异( 1)类型:一类是细胞内个别染色体的增加或减少,如21 三体综合征;另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。例如雄蜂。(
37、 2)染色体组的概念:细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,但又互相协调,共同控制生物生长、发育、遗传和变异。如右图中的雄果蝇体细胞染色体中X、或Y、就代表一个染色体组。( 3)二倍体、多倍体二倍体:由受精卵发育而成,体细胞中含有两个染色体组的个体,包括几乎全部的动物和过半数的植物。多倍体概念:由受精卵发育而成,体细胞含三个或三个以上染色体组的个体。其中,体细胞中含有三个染色体组的叫做三倍体,含有四个染色体组的叫做四倍体。多倍体植株的特点: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有所增加。人工诱导多倍体,、方法:目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的
38、种子或幼苗;低温诱导处理。、原理:当低温或秋水仙素能够抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍。、流程:萌发的种子或幼苗秋水仙素染色体数目加倍多倍体。、优点:器官大,营养物质含量高。缺点:适于植物,动物难以开展。4)单倍体:概念:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。由配子发育而来。特点:与正常植株相比,植株长得弱小,且高度不育。实践应用:利用花药离体培育新品种。、方法:花药离体培养。单倍体育种原理是: 染色体变异。、流程 :花药离体培养 (组织培养、 有丝分裂) 单倍体秋水仙素诱导, 染色体加倍二倍体或多倍体 (纯合子)选择新品种。、优点:可明显缩短育种年限,获得能稳定遗传的纯合子。、缺点:技术
39、复杂,需要与杂交育种配合。注意 :1、由受精卵发育而成,生物体细胞内有几个染色体组就叫几倍体。2、由配子卵细胞或花粉直接发育而成,都叫单倍体。3、体细胞中含一个染色体组的个体一定是单倍体;单倍体的体细胞中不一定含一个染色体组;体细胞中含有两个或三个染色体组的个体不一定就是二倍体或三倍体,也可能是单倍体第 3 节 人类遗传病1、人类常见遗传病的概念:指由于遗传物质改变而引起的人类疾病。2、人类常见遗传病的类型:1)单基因遗传病:受一对等位基因控制的遗传病。显性遗传病。隐性遗传病。2)多基因遗传病:受两对以上的等位基因控制的人类遗传病。如原发性高血压。3)染色体异常遗传病:由染色体异常引起的遗传病
40、。染色体结构异常,如猫叫综合征。染色体数目异常,如21 三体综合征。3、遗传病的监测和预防:目前主要是通过遗传咨询和产前诊断等手段对遗传病进行监测和预防。1)遗传病咨询:医生检查诊断、分析遗传病的传递方式、推算后代发病率、提出预防对策和建议。2)产前诊断方法:羊水检查、B 超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断等手段,确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。优点:及早发现有严重的遗传病和严重的胎儿;优生的主要措施之一。4、人类基因组计划与人体健康1)人类基因组包括 :24 ( 22 条常染色体 +X+Y)条染色体。2)人类基因组计划的目的:测定人类基因组的全部DNA序列,解读其中包含的遗传信息。8
41、第 6 章从杂交育种到基因工程第 1 节 杂交育种和诱变育种1、杂交育种1)概念:杂交育种是将两个或两个以上品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。2)原理:基因重组。( 3)过程 : 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1 F1 自交获得F2鉴别、选择需要的类型。4)优点:可以把多个品种的优良性状集中在一起。5)缺点:出现性状分离,育种缓慢,过程繁琐。6)意义:根据需要培育理想类型。2、诱变育种1)概念:利用物理因素或化学因素来处理生物,使生物发生基因突变,从而获得优良变异类型的育种方法。2)原理:基因突变。3)过程:选择生物诱发基因突变选择理想类型培育。4)
42、优点:可以提高突变频率,在较短时间内获得更多的优良变异类型。5)缺点:难以控制突变方向,突变体难以集中多个理想性状。6)意义:培育具有新性状的品种。第 2 节 基因工程及其应用1、基因工程1)概念:又叫做基因拼接技术或 DNA重组技术。通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。2)原理:不同生物间的基因重组。3)基因操作的工具:基因的剪刀:限制性核酸内切酶(简称限制酶)。、特性:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且在特定的切点上切割DNA分子。、结果:产生两个带有黏性末端的DNA片段(碱基互补配对)。
43、基因的针线:DNA连接酶。、连接的部位:脱氧核糖与磷酸之间的缺口的磷酸二酯键,不是氢键。、结果:两个相同的黏性未端的DNA片段连接,形成重组DNA。基因的运输工具:运载体。、常用的运载体:质粒、噬菌体和动植物病毒。、质粒本质:是拟核或细胞核外能够自主复制小型环状DNA分子。基因工程操作的基本步骤提取目的基因。目的基因概念:人们所需要的特定基因。目的基因与运载体结合。将目的基因导入受体细胞。目的基因检测与鉴定。第 7 章现代生物进化理论第 1 节 现代生物进化理论的由来1、拉马克的进化学说( 1)拉马克的基本观点地球上所有的生物都不是神造的,而是由更古老生物进化而来的;生物是由低等到高等逐渐进化的;生物的各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传,这是生物不断进化的主要原因。2)意义:反对神创论和物种不变论奠定了科学生物进化论的基础。2、达尔文的自然选择学说1)自然选择学说的内容是:过度繁殖:自然选择的基础。生存斗争:生物进化的动力和选择的手段。遗传变异:生物进化的内因。适者生存:自然选择的结果。2)意义:达尔文的自然选择学说,论证了生物是不断进化的,并且对生物
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