初中八年级生物 第20章 遗传与变异核心知识清单

初中八年级生物第20章遗传与变异核心知识清单  【本章导学】本章是初中生物学的重点和难点内容，侧重于从分子和细胞层面揭示生命的延续与发展规律。学习本章，需建立“信息流”的观念，理解遗传信息如何从亲代传递到子代，并在传递过程中发生变异。重点掌握DNA、基因、染色体的关系，理解性状遗传的数学规律，并能区分不同类型的变异。本章知识在农业生产、医学健康等领域有广泛应用，是培养理性思维和科学探究能力的重要载体。  一、生命的起源与信息中心法则【基础】【核心概念】  （一）遗传与变异的本质定义  1、遗传：指亲代与子代之间在性状上保持相似性的现象。其本质是亲代将自己的遗传物质（DNA）一份，通过生殖细胞传递给子代，使子代获得与亲代相同的遗传信息。★【基础】遗传是相对稳定的过程，保证了物种的延续。  2、变异：指亲代与子代之间、子代个体之间在性状上存在差异的现象。其本质是遗传物质在过程中发生“错误”，或受到内外因素影响导致结构或组成改变，从而使子代获得的遗传信息与亲代不完全相同。▲【重要】变异是绝对的，是生物进化的原材料。  （二）遗传信息的主要载体——细胞核  1、细胞核是遗传信息库。多细胞生物体从小到大，从受精卵开始，通过细胞分裂和分化形成不同组织器官，其根本原因在于细胞核内遗传物质的精确调控。  2、证明实验：克隆技术（如多莉羊）的诞生，直接证明了控制生物性状发育的遗传信息主要存在于细胞核中。提供细胞核的个体即为供核亲本，其后代性状主要与供核亲本一致。  二、遗传的物质基础与结构层次【高频考点】【难点】  （一）染色体：遗传物质的载体  1、存在位置：存在于细胞核中，在细胞分裂时期，通过碱性染料染色后，可以观察到的一定数目和形态的杆状或棒状小体。  2、化学成分：主要由DNA（脱氧核糖核酸）和蛋白质两部分组成。  3、特点：在体细胞中，染色体是成对存在的；在生殖细胞（精子或卵细胞）中，染色体是成单存在的。每种生物体细胞中染色体的数目是恒定的，例如：人类体细胞为23对（46条），果蝇为4对（8条），水稻为12对（24条）。▲【重要】染色体数目的恒定是物种稳定性的基础。  （二）DNA：遗传信息的携带者【核心】  1、分子结构：DNA分子是由两条长链盘旋而成的规则的双螺旋结构。这一结构模型由沃森和克里克提出，是分子生物学诞生的标志。  2、基本单位：脱氧核苷酸。每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成。含氮碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）。  3、碱基配对原则（★【必背】）：在DNA双链中，A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。这种互补配对原则保证了遗传信息的准确和传递。  （三）基因：遗传信息的基本单位【热点】  1、概念：基因是具有特定遗传效应的DNA片段。每个DNA分子上包含许多个基因。  2、功能：基因通过指导蛋白质的合成来控制生物的性状。特定的基因控制特定的性状，例如控制眼睑单双的基因。  3、位置关系图：【非常重要】细胞核→染色体→DNA→基因（基因是DNA上有遗传效应的片段）。  三、性状的传递与表现规律【核心考点】【必考】  （一）性状与相对性状  1、性状：生物体的形态特征、生理特征和行为方式等统称为性状。例如：人的血型、肤色、惯用手等。  2、相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。例如：番茄的红果与黄果（颜色这一性状的不同表现）；人的双眼皮与单眼皮（眼睑形状这一性状的不同表现）。判断关键是“同种生物”+“同一性状”+“不同表现”。★【基础易错】狗的黄毛和卷毛不是相对性状（不是同一性状），兔的白毛和猫的黑毛不是相对性状（不是同种生物）。  （二）基因的显性与隐性  1、等位基因：在染色体上成对存在，控制相对性状的基因。位于同源染色体的相同位置上。  2、显性基因：控制显性性状的基因，通常用大写英文字母表示（如A）。  3、隐性基因：控制隐性性状的基因，通常用小写英文字母表示（如a）。  4、表现规律：当显性基因（A）和隐性基因（a）同时存在时（即基因组成为Aa），生物个体表现出显性性状；只有当两个基因都是隐性基因时（即基因组成为aa），才表现出隐性性状。▲【难点】显性基因对隐性基因有掩盖作用。  （三）基因型与表现型【高频考点】  1、基因型：与性状表现有关的基因组成。例如：AA、Aa、aa。  2、表现型：生物个体实际表现出来的性状。例如：双眼皮、单眼皮。  3、关系：表现型是基因型与环境条件共同作用的结果。在相同环境下，基因型相同，表现型一般相同；在不同环境下，基因型相同，表现型可能不同（如人类由于日晒导致的肤色变深，遗传物质未变）。  四、遗传规律的数学解析——孟德尔遗传【难点】【计算必考】  （一）孟德尔的豌豆杂交实验  1、实验材料：豌豆，具有明显且易于区分的相对性状，自花传粉且闭花授粉，自然状态下一般是纯种。  2、实验过程：纯种高茎豌豆（DD）与纯种矮茎豌豆（dd）杂交。    亲本（P）：高茎（DD）×矮茎（dd）    子一代（F₁）：全部为高茎（Dd）。    解释：D对d有显性作用，F₁基因型均为Dd，表现型为高茎。    子一代自交（F₁×F₁）：高茎（Dd）×高茎（Dd）    子二代（F₂）：出现高茎和矮茎，比例约为3：1。    基因型比例：DD：Dd：dd=1：2：1    表现型比例：高茎（DD、Dd）：矮茎（dd）=3：1  （二）遗传规律的核心图解与计算【必会】  1、配子类型：在形成生殖细胞时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中。因此，基因型为Dd的个体，产生含D基因的配子和含d基因的配子，比例为1：1。  2、杂交组合图解（棋盘法）：    父本配子类型  D（1/2）  d（1/2）  母本配子类型    D（1/2）  DD（1/4）高茎  Dd（1/4）高茎    d（1/2）  Dd（1/4）高茎  dd（1/4）矮茎  3、解题步骤（▲【重要】）：    第一步：确定显隐性。口诀：“无中生有为隐性”。即两个高茎亲本生出矮茎孩子，则矮茎为隐性性状（aa），高茎为显性性状（A_）。    第二步：写基因型骨架。显性性状至少有一个显性基因（A_），隐性性状一定是隐性纯合子（aa）。    第三步：根据隐性纯合子（aa）逆推。隐性纯合子的两个a基因，一个来自父方，一个来自母方。据此推出亲本的基因型。    第四步：计算概率。根据亲本的基因型，写出遗传图解，计算后代的基因型比例和表现型比例。  （三）常见题型与考向  1、【考向一】纯合子与杂合子的鉴定：通常用测交（与隐性纯合子杂交）或自交（植物常用）的方法。若测交后代出现性状分离，则待测个体为杂合子；若后代全为一种性状，则待测个体很可能为纯合子。  2、【考向二】概率计算中的“乘法定理”：求多个独立事件同时发生的概率，需将各个事件的概率相乘。例如，求两对性状组合中某种特定组合的概率。  3、【考向三】表现型与基因型的关系推导：根据亲本和后代表现型及比例，推断亲本的基因型。例如，若后代比例为3：1，则亲本均为杂合子（Aa×Aa）；若后代比例为1：1，则亲本为测交类型（Aa×aa）。  五、性别决定与伴性遗传【热点】【实际应用】  （一）性染色体与常染色体  1、概念：与性别决定直接相关的染色体称为性染色体；与性别决定无关的染色体称为常染色体。人类体细胞中有23对染色体，其中1对为性染色体，22对为常染色体。  2、性别决定方式（XY型）：    男性：性染色体组成为XY，产生两种精子：含X染色体的精子和含Y染色体的精子。    女性：性染色体组成为XX，只产生一种卵细胞：含X染色体的卵细胞。  3、性别决定时机：受精卵形成时。当含X的精子与卵细胞结合，形成XX受精卵，发育为女性；当含Y的精子与卵细胞结合，形成XY受精卵，发育为男性。  4、生男生女机会均等：因为两种精子的比例为1：1，且它们与卵细胞随机结合，所以生男生女的概率各为50%。★【基础】这一平衡与以往生育史无关，每次生育都是独立事件。  （二）伴性遗传【高频考点】  1、概念：由性染色体上的基因控制的性状，在遗传上总是与性别相关联的现象。  2、实例——红绿色盲（最常见伴X隐性遗传病）：    基因位置：色盲基因（b）和其正常等位基因（B）仅位于X染色体上，Y染色体上没有对应的等位基因。    基因型与表现型：      女性：XᴮXᴮ（正常）、XᴮXᵇ（携带者，正常）、XᵇXᵇ（色盲）      男性：XᴮY（正常）、XᵇY（色盲）——男性只要X染色体上带b基因就患病，故男性发病率高于女性。    遗传特点（▲【重要】）：      （1）交叉遗传：男性的色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给他的女儿（不能从父亲传向儿子）。即“外公→女儿（携带者）→外孙”。      （2）男性患者多于女性患者。      （3）女性患者的父亲和儿子一定患病（因为女性患者基因型为XᵇXᵇ，其父亲必提供Xᵇ，故父亲必为XᵇY；其儿子必从她那里获得Xᵇ，故儿子必为XᵇY）。  3、其他伴性遗传：伴X显性遗传（如抗维生素D佝偻病，特点：女性患者多于男性，连续遗传）、伴Y遗传（限雄遗传，如外耳道多毛症，特点：传男不传女）。  六、人类遗传病与优生【社会热点】【应用】  （一）遗传病的类型  1、单基因遗传病：由一对等位基因控制的遗传病。如：白化病（常隐）、红绿色盲（伴X隐）、多指（常显）、并指（常显）、软骨发育不全（常显）。  2、多基因遗传病：由两对以上等位基因控制，且易受环境影响。如：青少年型糖尿病、唇裂（兔唇）、原发性高血压、冠心病等。特点：在群体中发病率较高。  3、染色体异常遗传病：由染色体结构或数目改变引起的疾病。如：21三体综合征（唐氏综合征，患者体细胞多一条21号染色体）、猫叫综合征（5号染色体部分缺失）。★【基础】染色体病往往涉及多器官多系统异常。  （二）优生优育的措施  1、禁止近亲结婚：每个人都可能携带几个不同的隐性致病基因。近亲（直系血亲和三代以内的旁系血亲）之间，从共同祖先继承相同隐性致病基因的可能性大大增加。因此，近亲结婚会使后代患隐性遗传病的概率显著升高。这是预防遗传病发生的最简单有效的方法。  2、进行遗传咨询：对家庭成员进行疾病诊断，判断发病原因，推算出后代再发风险。  3、产前诊断：在胎儿出生前，用B超、羊水检查、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。  4、提倡适龄生育：女性适龄生育（如2535岁），可以减少染色体异常和先天畸形患儿的出生率。  七、生物的变异及其在育种中的应用【高频考点】【拓展】  （一）可遗传变异与不可遗传变异的辨析【易错点】  1、不可遗传变异：    原因：仅由环境因素（如光照、水分、营养）引起，遗传物质没有发生改变。    特点：一般只表现在当代，不能遗传给后代。例如：将同一种玉米种在肥沃土壤和贫瘠土壤中，植株高矮不同。  2、可遗传变异：    原因：由遗传物质（基因或染色体）的改变引起。    特点：可以在后代中继续传递。    比较：【非常重要】判断变异性状是否能遗传，关键看其“遗传物质是否改变”。  （二）可遗传变异的三大来源  1、基因突变：    概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。    实例：正常棉花长出紫红色枝叶（称为“芽变”）；太空椒的培育（利用太空特殊环境诱发基因突变）。    特点：普遍存在、随机发生、不定向、自然状态下突变率低。    意义：是生物变异的根本来源，为生物进化提供原始材料。  2、基因重组：    概念：生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。    实例：一对双眼皮父母，生出一个单眼皮孩子；杂交育种中，将不同优良性状组合到同一个个体上。    发生时期：减数分裂形成配子时（非同源染色体自由组合、同源染色体交叉互换）。    意义：是生物变异的重要来源，对生物进化有重要意义，是形成生物多样性的重要原因之一。  3、染色体变异：    概念：染色体结构或数目的改变。    结构变异：缺失、重复、倒位、易位。    数目变异：个别染色体增减（如21三体）或染色体组成倍增减（如雄蜂的染色体数是工蜂的一半，属于单倍体；普通小麦是六倍体）。  （三）变异在育种实践中的应用【热点】【科技前沿】  1、杂交育种：    原理：基因重组。    方法：将具有不同优良性状的个体进行杂交，使优良性状组合到一起，再经过选择和培育，获得新品种。    实例：高产抗倒伏小麦的培育。    优点：操作简便，能将多个优良性状集中。    缺点：育种年限长，难以克服远缘杂交不亲和的障碍。  2、诱变育种：    原理：基因突变。    方法：利用物理因素（X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、秋水仙素等）处理生物，诱发其发生基因突变，再通过选择获得新品种。    实例：“黑农五号”大豆、太空椒、青霉素高产菌株。    优点：能提高突变率，加速育种进程，大幅度改良某些性状。    缺点：有利变异少，需大量处理供试材料，具有盲目性。  3、染色体倍性育种（多倍体育种）：    原理：染色体数目变异。    方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍。    实例：三倍体无籽西瓜、甜菜、八倍体小黑麦。    优点：器官大，产量高，营养成分含量高。    缺点：一般只适用于植物，结实率低，发育迟缓。  4、染色体倍性育种（单倍体育种）：    方法：采用花药离体培养的方法获得单倍体植株，再用秋水仙素处理使其染色体数目加倍，重新获得正常染色体数目的纯合植株。    优点：明显缩短育种年限（得到的都是纯合子），后代不会发生性状分离。  八、考点整合与解题思维训练  （一）核心概念辨析题解题要点  1、【辨析1】“基因在DNA上，DNA在染色体上，所以染色体就是基因。”这种说法是错误的。染色体是基因的载体，由DNA和蛋白质组成，一个DNA分子上有多个基因，但染色体还包括非基因片段和蛋白质。  2、【辨析2】“所有变异都是有利的。”错误。变异具有不定向性，有的有利，有的有害，有的既无利也无害（中性变异）。  3、【辨析3】“近亲结婚，后代都会得遗传病。”错误。近亲结婚只是大大增加了后代患隐性遗传病的概率，并不是一定会得病。  （二）遗传图谱题解题步骤【规范流程】  1、判断显隐性：寻找“无中生有”（双亲正常，孩子有病，为隐性）或“有中生无”（双亲有病，孩子正常，为显性）的典型家庭。  2、判断基因位置（常染色体还是性染色体）：    若为隐性病，看女患者的父亲和儿子。如果女患者的父亲或儿子有正常的，则一定不是伴X隐性遗传（因为伴X隐性遗传病中，女患者的父亲和儿子一定患病），从而推断为常染色体隐性。    若为显性病，看男患者的母亲和女儿。如果男患者的母亲或女儿有正常的，则一定不是伴X显性遗传（因为伴X显性遗传病中，男患者的母亲和女儿一定患病），从而推断为常染色体显性。    若系谱图中所有患者均为男性，且呈现“父传