普通高中生物必修2全册知识梳理

普通高中生物必修2全册知识梳理高中生物必修2以“遗传与进化”为核心主线，系统阐释了遗传规律的发现、基因的本质与表达、生物变异及进化的理论体系。掌握本模块知识，既能深化对生命延续性与多样性的认知，也为理解现代生物技术、解决实际遗传问题提供理论支撑。以下从章节逻辑出发，梳理核心知识点与思维脉络。第一章遗传因子的发现：孟德尔的“假说-演绎”之旅遗传学的奠基始于孟德尔的豌豆杂交实验。豌豆作为实验材料的优势在于：自花传粉、闭花受粉（自然状态下多为纯种），且具有易于区分的相对性状（如高茎/矮茎、圆粒/皱粒）。孟德尔通过“去雄（母本花蕾期）→套袋→传粉→再套袋”的杂交操作，开启了对遗传规律的探索。分离定律：一对相对性状的遗传奥秘实验现象：高茎（DD）与矮茎（dd）杂交，F₁全为高茎（Dd）；F₁自交，F₂出现“3高:1矮”的性状分离比。假说核心：生物性状由遗传因子（现代称“基因”）决定，体细胞中基因成对存在（如DD、dd），配子形成时成对基因分离，受精时雌雄配子随机结合。演绎与验证：若假说成立，F₁（Dd）与矮茎（dd）测交，后代应出现“1高:1矮”的比例。实验结果与预测一致，最终得出分离定律：在杂合子细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，随同源染色体的分离而分离，独立地随配子遗传给后代。自由组合定律：两对相对性状的“自由舞蹈”实验现象：黄色圆粒（YYRR）与绿色皱粒（yyrr）杂交，F₁全为黄色圆粒（YyRr）；F₁自交，F₂出现“9黄圆:3黄皱:3绿圆:1绿皱”的性状分离比。假说拓展：非同源染色体上的非等位基因，在配子形成时随非同源染色体的自由组合而自由组合。测交验证：F₁（YyRr）与绿色皱粒（yyrr）测交，后代基因型及比例为YyRr:Yyrr:yyRr:yyrr=1:1:1:1，与理论预测一致。自由组合定律揭示：控制不同性状的基因（非等位基因）在形成配子时，互不干扰，独立组合。思维延伸：孟德尔的“假说-演绎法”是科学研究的经典范式（提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证→得出结论），后续摩尔根的果蝇实验、DNA复制的验证等均沿用此逻辑。第二章基因和染色体的关系：遗传的“物质载体”探索基因与染色体的关系，是破解遗传规律本质的关键。本章围绕“减数分裂（遗传物质的减半机制）→基因在染色体上（位置关系）→伴性遗传（与性别关联的遗传）”展开。减数分裂：染色体数目减半的“密码”减数分裂是有性生殖生物产生成熟生殖细胞的方式，特点是“染色体复制一次，细胞分裂两次”，最终染色体数目减半。以精子形成为例：减Ⅰ前期：同源染色体联会，形成四分体（含4条染色单体），同源染色体的非姐妹染色单体可能发生交叉互换（基因重组的来源之一）。减Ⅰ后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合（基因自由组合定律的细胞学基础）。减Ⅱ过程：类似有丝分裂，但无同源染色体，姐妹染色单体分离，最终一个精原细胞形成4个精子。卵细胞形成与精子的区别：初级卵母细胞和次级卵母细胞不均等分裂（形成大的卵细胞和小的极体），最终一个卵原细胞仅形成1个卵细胞。受精作用的意义：精子与卵细胞融合，使受精卵的染色体数目恢复到体细胞水平，同时融合双亲的遗传物质，增加后代遗传多样性。基因在染色体上：从“猜想”到“实证”萨顿的类比推理：基因和染色体行为存在平行关系（如体细胞成对、配子成单、杂交时保持完整性），推测“基因在染色体上”。摩尔根的果蝇实验：通过红眼（XᴿXᴿ）与白眼（XʳY）的杂交实验，发现白眼性状的遗传与性别（X染色体）相关，最终证明基因在染色体上呈线性排列（一条染色体上有多个基因）。伴性遗传：性状与性别的“羁绊”性染色体（X、Y）上的基因控制的性状，遗传时与性别关联，称为伴性遗传。常见类型：伴X隐性遗传（如红绿色盲、血友病）：男性患者多于女性（男性只需Xʳ即患病，女性需XʳXʳ）；表现为“隔代交叉遗传”（母病子必病，女病父必病）。伴X显性遗传（如抗维生素D佝偻病）：女性患者多于男性；表现为“连续遗传”（父病女必病，子病母必病）。伴Y遗传（如外耳道多毛症）：仅男性患病，“传男不传女”。第三章基因的本质：遗传物质的“庐山真面目”本章通过经典实验（肺炎链球菌转化、噬菌体侵染细菌）揭示“DNA是主要遗传物质”，并阐释DNA的结构与复制机制。DNA是主要的遗传物质肺炎链球菌转化实验：格里菲思的“体内转化”证明S型菌存在“转化因子”；艾弗里的“体外转化”（分离DNA、蛋白质等）证明DNA是转化因子（遗传物质）。噬菌体侵染细菌实验：赫尔希和蔡斯用³²P（标记DNA）、³⁵S（标记蛋白质）分别标记噬菌体，实验表明：DNA进入细菌，蛋白质留在外面，最终子代噬菌体的性状由亲代DNA决定，证明DNA是遗传物质。RNA病毒的补充：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，因此DNA是主要遗传物质（绝大多数生物的遗传物质是DNA）。DNA的结构：双螺旋的“稳定与多样”沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型：空间结构：两条反向平行的脱氧核苷酸链，外侧由磷酸和脱氧核糖交替连接（基本骨架），内侧碱基通过氢键互补配对（A-T，G-C）。结构特点：稳定性（磷酸-脱氧核糖骨架+氢键）、多样性（碱基对排列顺序千变万化）、特异性（每个DNA的碱基序列唯一）。DNA的复制：遗传信息的“忠实传递”DNA复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，发生于细胞分裂间期（有丝分裂、减数分裂前）。条件：模板（DNA双链）、原料（4种脱氧核苷酸）、酶（解旋酶、DNA聚合酶等）、能量（ATP）。过程：解旋（解旋酶使双链解开）→合成子链（DNA聚合酶以母链为模板，按碱基互补配对合成子链）→形成子代DNA（半保留复制，每个子代DNA含一条母链、一条新链）。意义：将遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性。第四章基因的表达：从“蓝图”到“产物”的解码基因的表达是“DNA→RNA→蛋白质”的信息传递过程，包括转录和翻译两个核心环节。转录：DNA的“语言”转译为RNA场所：主要在细胞核（原核生物在拟核）。过程：以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶催化下，以核糖核苷酸为原料，合成RNA（mRNA、tRNA、rRNA）。碱基配对为A-U、T-A、G-C、C-G。产物：mRNA（携带遗传信息，指导蛋白质合成）、tRNA（转运氨基酸）、rRNA（核糖体的组成成分）。翻译：RNA的“指令”合成蛋白质场所：核糖体（细胞质中）。工具：tRNA（一端携带氨基酸，另一端的反密码子与mRNA的密码子互补配对）。密码子：mRNA上3个相邻碱基，决定1个氨基酸（64种密码子，61种编码氨基酸，3种终止密码子）。过程：核糖体与mRNA结合，tRNA依次携带氨基酸进入核糖体，通过脱水缩合形成肽链，最终加工为蛋白质。中心法则与基因对性状的控制中心法则：遗传信息的传递路径为DNA→DNA（复制）、DNA→RNA（转录）、RNA→蛋白质（翻译）；RNA病毒可发生RNA→RNA（复制）、RNA→DNA（逆转录，如HIV）。基因对性状的控制：①直接控制：基因通过控制蛋白质结构（如镰刀型细胞贫血症的血红蛋白突变）直接决定性状；②间接控制：基因通过控制酶的合成（如白化病的酪氨酸酶缺乏）影响代谢，进而控制性状。性状是基因与环境共同作用的结果（如同一基因型的水毛茛，水中与空气中的叶形不同）。第五章基因突变及其他变异：生物多样性的“源泉”变异是生物进化的原材料，本章涵盖基因突变、基因重组、染色体变异三大类型。基因突变：生物变异的“根本来源”概念：DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失，导致基因结构改变（如镰刀型细胞贫血症是血红蛋白基因的碱基对替换）。发生时期：主要在DNA复制时（细胞分裂间期）。特点：普遍性（所有生物均可发生）、随机性（可发生于任何细胞、任何时期）、低频性（突变率低）、不定向性（一个基因可突变为多个等位基因）、多害少利性。意义：产生新基因，为生物进化提供原始材料。基因重组：性状组合的“创新者”概念：有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合。类型：①减数第一次分裂前期，同源染色体非姐妹染色单体交叉互换；②减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合；③基因工程（人为的基因重组）。意义：产生新的基因型，为生物进化提供丰富材料，使后代出现多样化性状组合。染色体变异：遗传物质的“大规模改变”结构变异：染色体片段的缺失（如猫叫综合征，5号染色体部分缺失）、重复、倒位、易位（非同源染色体间的片段交换）。数目变异：①个别染色体增减（如21三体综合征，多一条21号染色体）；②以染色体组为单位增减（二倍体、多倍体、单倍体）。染色体组：细胞中一组非同源染色体，形态功能各异，携带全部遗传信息。多倍体：由受精卵发育，含3个或以上染色体组（如三倍体无子西瓜，茎秆粗壮、果实大但结实率低）。单倍体：由配子发育（如雄蜂、单倍体水稻），植株弱小、高度不育，但育种中可通过“单倍体育种”（花药离体培养+秋水仙素诱导）缩短育种年限。人类遗传病：遗传物质改变的“代价”类型：①单基因遗传病（一对等位基因控制，如多指、白化病）；②多基因遗传病（多对等位基因控制，如冠心病、哮喘，群体发病率高）；③染色体异常遗传病（染色体结构/数目异常，如21三体、猫叫综合征）。监测与预防：遗传咨询（分析家族病史）、产前诊断（羊水检查、基因检测等）可降低遗传病患儿出生率。第六章生物的进化：生命长河的“演化史诗”本章从“理论由来”到“现代进化理论”，阐释生物多样性与适应性的形成机制。进化理论的“前世今生”拉马克的进化学说：用进废退、获得性遗传（如长颈鹿因长期伸颈取食，颈部变长并遗传后代），但过度强调环境对性状的直接改变。达尔文的自然选择学说：过度繁殖（基础）、生存斗争（动力）、遗传变异（内因）、适者生存（结果）。解释了生物进化的原因与适应性，但无法解释遗传变异的本质（当时未发现基因），且局限于个体水平。现代生物进化理论的核心种群是进化的基本单位：种群是生活在一定区域的同种生物全部个体，基因库是种群中全部个体的全部基因，基因频率是某基因在基因库中的比例（如A的基因频率=（2AA+Aa）/（2总个体数））。突变和基因重组提供原材料：突变（基因突变+染色体变异）和基因重组是随机、不定向的，为进化提供丰富变异类型。自然选择决定进化方向：自然选择使种群的基因频率定向改变（如抗生素选择下，细菌的抗药基因频率上升），导致生物朝适应环境的方向进化。隔离导致物种形成：隔离包括地理隔离（如加拉帕戈斯群岛的地雀，因地理隔离形成不同种群）和生殖隔离（新物种形成的标志，如马和驴杂交后代不育）。物种形成的三个环节：突变和重组（原材料）、自然选择（定向选择）、隔离（必要条件）。共同进化与生物多样性共同进化：不同物种之间、生物与无机环境之间相互影响，协同进化（如猎豹与羚羊的速度竞赛，地球大气中O₂的增加与光合生物的进化）。生物多样性：包括基因多样性（物种内基因的多样）、物种多样性（物种的丰富度）、生态系统多样性（生态系统的类型多样）。生物进化的历程体现为“从简单到复杂、从低等到高等、从水生到陆生”，化石是进化的重要证据。学习建议与思维整合1.概念辨析：区分“等位基因/非等位基因”“单倍体/多倍体”“基因突变/染色体变异”等易混概念，结合实例理解（如单倍体的判断看发育起点，而非染色体组数目）。2.模型建构：绘制减数分裂过程图（标注染色体行为变化）、DNA