高中人教版生物必修二知识总结

高中人教版生物必修二知识总结同学们好，当你们翻开这本《遗传与进化》，便已踏入了探索生命奥秘的核心领域。这门课程不仅是对生命现象的解释，更是对生命本质规律的揭示。从孟德尔的豌豆实验到现代基因工程的蓬勃发展，从物种的起源到生物多样性的形成，每一个知识点都承载着科学家们不懈的探索与智慧。本总结旨在帮助大家梳理必修二的知识脉络，巩固基础，提升理解，希望能成为你们学习旅程中的得力助手。第一章遗传因子的发现本章是遗传学的基石，孟德尔通过其开创性的豌豆杂交实验，为我们揭示了生物遗传的基本规律。一、孟德尔的豌豆杂交实验（一）孟德尔选择豌豆作为实验材料，是其成功的关键因素之一。豌豆具有易于区分的相对性状，且为自花传粉、闭花受粉植物，在自然状态下一般都是纯种，这使得实验结果既可靠又易于分析。他的单因子杂交实验（如高茎与矮茎的杂交）遵循着严谨的实验程序：杂交、自交、观察、统计。通过对实验结果的深入思考，孟德尔提出了“遗传因子”的概念，并总结出基因的分离定律。其核心内容是：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。对分离现象的解释要点包括：生物的性状由遗传因子决定；体细胞中遗传因子成对存在；生物体形成生殖细胞（配子）时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中；受精时，雌雄配子的结合是随机的。测交实验（F1与隐性纯合子杂交）则巧妙地验证了分离定律的正确性，证明了F1确实产生了两种比例相等的配子。二、孟德尔的豌豆杂交实验（二）孟德尔在研究了一对相对性状的遗传后，进一步探究了两对相对性状的遗传规律，由此提出了基因的自由组合定律。在两对相对性状的杂交实验中（如黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆的杂交），F2代出现了9:3:3:1的性状分离比。孟德尔对此现象的解释是：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。同样，测交实验（F1与双隐性纯合子杂交）完美地验证了自由组合定律，预期的四种表现型比例为1:1:1:1。孟德尔遗传规律的再发现，将“遗传因子”命名为“基因”，并明确了基因位于染色体上。这为遗传学的后续发展奠定了坚实的理论基础。理解这两大定律，关键在于把握“分离”与“自由组合”发生的时期（减数分裂形成配子时）及其细胞学基础。第二章基因和染色体的关系本章将基因的行为与染色体的行为联系起来，揭示了基因在染色体上的分布及其遗传规律。一、减数分裂和受精作用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数目减半的细胞分裂。其特点是染色体只复制一次，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生殖细胞减少一半。减数分裂的过程复杂而有序。以精子形成过程为例，包括间期（染色体复制）、减数第一次分裂（同源染色体联会形成四分体，同源染色体分离，非同源染色体自由组合）和减数第二次分裂（着丝点分裂，姐妹染色单体分开）。卵细胞的形成过程与精子略有不同，主要体现在细胞质分裂的不均等以及最终只形成一个卵细胞。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。这一过程使得受精卵中的染色体数目恢复到体细胞水平，其中一半来自父方，一半来自母方，从而保证了物种遗传的稳定性和连续性，同时也为生物变异提供了可能。二、基因在染色体上萨顿通过观察蝗虫精子和卵细胞的形成过程，发现基因和染色体的行为存在着明显的平行关系，由此提出了“基因在染色体上”的假说，其依据主要包括基因和染色体在杂交过程中都保持完整性和独立性，在体细胞中都成对存在，在配子中都成单存在等。摩尔根则通过果蝇杂交实验，为“基因在染色体上”提供了确凿的实验证据。他发现果蝇的白眼性状总是与性别相关联，即伴性遗传现象。通过对实验结果的深入分析，摩尔根将控制白眼的基因定位在X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因。这一发现不仅证实了萨顿的假说，也开创了遗传学研究的新纪元。三、伴性遗传伴性遗传是指位于性染色体上的基因所控制的性状，在遗传上总是和性别相关联的现象。人类红绿色盲症是一种常见的伴X染色体隐性遗传病，其遗传特点是男性患者多于女性患者，具有隔代交叉遗传现象，女性患者的父亲和儿子一定患病。抗维生素D佝偻病则是伴X染色体显性遗传病，其遗传特点是女性患者多于男性患者，具有连续遗传现象，男性患者的母亲和女儿一定患病。此外，还有伴Y染色体遗传，其特点是患者全为男性，且父传子、子传孙。理解伴性遗传的规律，对于人类遗传病的预测和预防具有重要意义。在分析遗传系谱图时，首先应判断遗传病的类型（常染色体遗传还是伴性遗传，显性遗传还是隐性遗传），然后根据遗传规律推断相关个体的基因型和表现型。第三章基因的本质本章深入探讨了基因的化学本质、结构特点以及基因是如何储存和传递遗传信息的。一、DNA是主要的遗传物质早期，人们对于遗传物质的认识经历了一个漫长的过程。最初认为蛋白质是遗传物质，但通过肺炎双球菌的转化实验（格里菲思体内转化实验和艾弗里体外转化实验）和噬菌体侵染细菌的实验，最终证明了DNA是遗传物质。格里菲思的实验表明，加热杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，能将R型活细菌转化为S型活细菌。艾弗里通过将S型细菌的各种成分分离提纯后分别与R型细菌混合培养，证明了DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。噬菌体侵染细菌的实验则更具说服力。赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记法，分别标记噬菌体的蛋白质外壳（35S）和DNA（32P），然后让其侵染未被标记的细菌。实验结果显示，噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞内，而蛋白质外壳留在外面，子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，从而有力地证明了DNA是遗传物质。由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，因此DNA是主要的遗传物质。二、DNA分子的结构沃森和克里克在前人研究的基础上，提出了DNA分子的双螺旋结构模型。其主要特点是：DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋而成；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律，即A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与胞嘧啶（C）配对，这就是碱基互补配对原则。DNA分子的双螺旋结构不仅具有稳定性（通过磷酸二酯键和氢键维持），还具有多样性（由碱基对的排列顺序千变万化导致）和特异性（每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序）。这些特性是DNA能够作为遗传物质的基础。三、DNA的复制DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。这一过程发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是维持物种遗传稳定性的关键。DNA复制的过程可以概括为：解旋（在解旋酶的作用下，DNA分子的两条链解开）、合成子链（以解开的每一条母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链）、重新螺旋（每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构，形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子）。DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。半保留复制是指新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。这一特点通过Meselson和Stahl的同位素示踪实验得到了证实。准确复制的原因主要有两个：一是DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；二是通过碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行。四、基因是有遗传效应的DNA片段基因是控制生物性状的基本遗传单位。现代遗传学认为，基因是有遗传效应的DNA片段。一个DNA分子上含有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。DNA分子中碱基对的排列顺序代表了遗传信息。不同的基因含有不同的遗传信息，这是因为它们具有不同的碱基对排列顺序。基因与DNA、染色体、脱氧核苷酸之间存在着密切的关系：染色体是DNA的主要载体，DNA是基因的主要化学组成单位，基因是有遗传效应的DNA片段，脱氧核苷酸是构成DNA（和基因）的基本单位。第四章基因的表达本章主要阐述了基因是如何通过指导蛋白质的合成来控制生物性状的，即遗传信息的转录和翻译过程。一、基因指导蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个主要步骤。转录是指在细胞核中，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。参与转录的酶主要是RNA聚合酶。转录的产物包括mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）。mRNA携带着DNA的遗传信息，是蛋白质合成的直接模板。翻译是指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。翻译的场所是核糖体，tRNA是氨基酸的转运工具，它能识别mRNA上的密码子并与之互补配对，将特定的氨基酸运送到核糖体上。mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，这3个相邻的碱基称为一个密码子。密码子具有通用性（几乎所有生物共用一套密码子表）、简并性（一种氨基酸可能由多种密码子编码）等特点。起始密码子不仅编码氨基酸，还是翻译的起始信号；终止密码子不编码氨基酸，是翻译的终止信号。二、基因对性状的控制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。例如，白化病是由于控制酪氨酸酶的基因异常，导致酪氨酸酶不能合成，从而使黑色素合成受阻。基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。例如，镰刀型细胞贫血症是由于控制血红蛋白分子结构的基因发生突变，导致血红蛋白分子结构异常，红细胞呈镰刀状，运输氧气的能力大大降低。此外，生物体的性状还受到环境因素的影响，表现型是基因型与环境共同作用的结果。三、中心法则及其发展中心法则揭示了遗传信息在细胞内的传递规律，其基本内容是：遗传信息可以从DNA流向DNA（即DNA的复制），也可以从DNA流向RNA（即转录），进而流向蛋白质（即翻译）。后来，中心法则得到了补充和发展，认为遗传信息还可以从RNA流向RNA（即RNA的复制），以及从RNA流向DNA（即逆转录），这在某些RNA病毒中可以观察到。第五章基因突变及其他变异生物的变异是普遍存在的，本章主要介绍了可遗传变异的三种来源：基因突变、基因重组和染色体变异。一、基因突变基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。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（但植物体细胞的基因突变可通过无性繁殖传递）。基因突变的原因包括内因（DNA分子复制偶尔发生错误）和外因（物理因素、化学因素、生物因素等）。基因突变具有普遍性、随机性、低频性、不定向性和多害少利性等特点。基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原始材料。二、基因重组基因重组是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。基因重组主要包括两种类型：一是在减数第一次分裂后期，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；二是在减数第一次分裂前期（四分体时期），同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交叉互换，导致染色单体上的基因重组。此外，基因工程（转基因技术）也属于广义上的基因重组。基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，是生物变异的重要来源之一，对生物的进化具有重要意义。三、染色体变异染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数目的变异。染色体结构的变异主要有缺失（染色体中某一片段的缺失）、重复（染色体中增加了某一片段）、倒位（染色体中某一片段的位置颠倒了180度）和易位（染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上）四种类型。这些变异都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。染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少；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。染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体；体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。多倍体植株通常具有茎秆粗壮、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等特点。人工诱导多倍体的方法主要有低温诱导和用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，其原理是抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使染色体数目加倍。体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。单倍体植株长得弱小，而且高度不育。但利用单倍体植株培育新品种，可以明显缩短育种年限，其方法是采用花药（花粉）离体培养的方法获得单倍体植株，然后用秋水仙素处理使其染色体数目加倍，得到纯合的可育植株。四、人类遗传病人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类。单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，如多指、并指、白化病、红绿色盲等。多基因遗传病是指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、冠心病、哮喘病和青少年型糖尿病等，这类遗传病在群体中的发病率较高，且易受环境因素影响。染色体异常遗传病是指由染色体异常引起的遗传病，如21三体综合征（唐氏综合征）、猫叫综合征等。对于人类遗传病，我们可以通过遗传咨询和产前诊断等手段进行监测和预防，以降低遗传病患儿的出生率，提高人口素质。人类基因组计划的实施，对于人类疾病的诊治和预防具有重要意义。第六章从杂交育种到基因工程本章介绍了生物育种的几种主要方法，从传统的杂交育种到现代的基因工程技术。一、杂交育种与诱变育种杂交育种是将两个或多个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。其原理是基因重组。杂交育种的优点是可以将不同品种的优良性状组合在一起；缺点是育种周期长，育种过程繁琐，且只能利用已有的基因重组，不能创造新基因。诱变育种是利用物理因素