八年级生物同步辅导：生物遗传变异基础

1遗传变异的核心基础概念演讲人遗传变异的核心基础概念01变异的类型与生产应用02遗传的基本规律03常考题型与解题技巧04目录八年级生物同步辅导：生物遗传变异基础各位同学大家好，我是有8年初中生物教学经验的李老师，每次讲到遗传变异这一模块，我都会先给大家展示我收集了十几年的学生家庭素材：有和父亲笑起来弧度完全一致的梨涡，有和母亲如出一辙的卷舌能力，也有父母都是双眼皮却生出单眼皮孩子的真实案例，每次大家看到这些素材都会叽叽喳喳讨论很久，其实这些我们习以为常的生活现象，本质就是今天要拆解的遗传变异规律。作为初中生物的核心模块，这部分内容不仅在学业水平考试中占比达15%-20%，更是大家后续学习高中遗传学的入门基础，今天我们就由浅入深，把这部分知识梳理清楚。01遗传变异的核心基础概念遗传变异的核心基础概念我们学习任何一个生物学模块，都要先把核心概念吃透，不然后续的规律学习都会变成空中楼阁。1遗传与变异的定义遗传和变异是生物界普遍存在的生命现象，两者相伴相生，不存在只有遗传没有变异的生物，也不存在只有变异没有遗传的生物。1遗传与变异的定义1.1遗传的本质遗传指的是亲子间的相似性，也就是我们常说的“种瓜得瓜、种豆得豆”。我去年带的初二班有一对同卵双胞胎姐妹，两个人站在一起几乎连班主任都分不出来，这就是遗传的典型表现——因为两个人的遗传物质几乎完全一致，所以性状相似度极高。需要注意的是，遗传传递的不是性状本身，而是控制性状的遗传物质，这是很多同学刚入门时容易混淆的点。1遗传与变异的定义1.2变异的本质变异指的是亲子间以及子代个体间的差异，也就是民间说的“一母生九子，九子各不同”。哪怕是刚才提到的同卵双胞胎，后续成长过程中也会因为饮食、日晒、运动习惯的差异，出现身高、肤色、运动能力的区别，这就是变异的体现。变异是绝对的，遗传是相对的，也正是因为有变异的存在，生物才有进化的可能。2遗传的物质基础很多同学刚学这部分的时候，总会搞混细胞核、染色体、DNA、基因四个概念的关系，我上课的时候会给大家展示自制的四层嵌套教具，你们也可以在脑子里构建这个模型，一下子就能理清逻辑：2遗传的物质基础2.1第一层：细胞核是遗传信息的中心我们初中阶段学过的克隆羊多莉实验就证明了这一点：多莉的长相和提供细胞核的母羊完全一致，和提供细胞质、提供孕育子宫的母羊都没有关系，直接说明遗传信息主要储存在细胞核中。2遗传的物质基础2.2第二层：染色体是遗传物质的载体染色体是细胞核中容易被碱性染料染成深色的物质，主要由DNA和蛋白质组成。这里要记牢两个核心规则：第一，每一种生物的体细胞内染色体数目是恒定的，比如人的体细胞有23对（46条）染色体，水稻的体细胞有12对染色体，染色体数目恒定是生物正常生命活动的基础，一旦染色体数目异常，就会出现严重的遗传病，比如21三体综合征就是第21号染色体多了一条；第二，体细胞中染色体是成对存在的，生殖细胞中染色体数目会减半，成单存在，这样精卵结合形成受精卵后，染色体数目才能恢复到和亲本一致的水平。2遗传的物质基础2.3第三层：DNA是主要的遗传物质DNA的全称是脱氧核糖核酸，呈双螺旋结构，是绝大多数生物的遗传物质。一般来说，一条染色体上只有1个DNA分子，所以人的体细胞有46条染色体，对应就有46个DNA分子。2遗传的物质基础2.4第四层：基因是控制生物性状的基本单位基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有上万个基因，每个基因可以控制一个或多个生物性状。这里要注意一个高频易错点：不是DNA上所有的片段都属于基因，没有遗传效应的片段不携带遗传信息，不属于基因。02遗传的基本规律遗传的基本规律理清了遗传的物质载体之后，我们接下来要搞清楚的核心问题是：基因是怎么把性状传递给下一代的？这就是我们要学习的遗传基本规律，也是本模块的重难点。1性状与相对性状1.1性状的定义性状是生物体形态结构、生理特性和行为方式的统称，不要以为只有看得见的外形才是性状：人的双眼皮、单眼皮属于形态结构性状，人的A型、B型血属于生理特性，人能不能卷舌头、有没有酒窝属于行为方式性状，这些都属于生物学层面的性状范畴。1性状与相对性状1.2相对性状的判断相对性状是选择题的高频考点，判断时一定要抓三个核心要件，缺一不可：第一，必须是同种生物，比如狗的短毛和猫的长毛就不属于相对性状；第二，必须是同一性状，比如人的双眼皮和高个子不属于相对性状，一个是眼皮形态，一个是身高性状；第三，必须是不同的表现形式，比如人的卷发和直发就属于相对性状。我上次改作业时，有近一半的同学把“豌豆的高茎和蚕豆的矮茎”判断为相对性状，就是忽略了“同种生物”这个前提，大家一定要避开这个坑。2显性性状与隐性性状这部分内容大家只要搞懂孟德尔的豌豆杂交实验逻辑，就能一通百通。2显性性状与隐性性状2.1孟德尔实验的核心结论孟德尔用纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆杂交，子一代全部表现为高茎，再把这些高茎的子一代自交，得到的子二代中既有高茎也有矮茎，高茎和矮茎的比例约为3:1。由此我们得出两个核心结论：第一，性状有显性和隐性之分，子一代表现出来的性状为显性性状，未表现出来的为隐性性状，本实验中高茎就是显性性状，矮茎是隐性性状；第二，控制显性性状的基因为显性基因，用大写字母表示（如D），控制隐性性状的基因为隐性基因，用小写字母表示（如d），当细胞内控制某一性状的一对基因一个为显性、一个为隐性时，仅表现显性基因控制的性状，也就是说，基因型为DD、Dd的个体都表现为高茎，只有基因型为dd的个体才表现为矮茎。2显性性状与隐性性状2.2常考隐性性状与概率计算初中阶段常考的隐性性状包括白化病、单眼皮、无酒窝、不能卷舌、红绿色盲、血友病等，大家可以适当记忆，提高做题效率。比如父母都正常，却生出了白化病的孩子，就说明白化病为隐性性状，父母的基因型均为Aa（A为正常显性基因，a为白化病隐性基因），他们再生一个孩子患白化病的概率为25%，这是考试必考题，一定要掌握推导逻辑。3人的性别遗传很多同学对这部分内容非常感兴趣，其实原理非常简单，还能帮我们纠正很多生活中的错误观念。3人的性别遗传3.1性染色体的差异人的体细胞中的23对染色体，有22对男女完全一致，叫做常染色体，剩下1对决定性别的染色体叫做性染色体：男性的性染色体为XY，女性的性染色体为XX。3人的性别遗传3.2生殖细胞的染色体组成形成生殖细胞时染色体数目减半，因此男性的精子有两种类型：一种是22条常染色体+X，一种是22条常染色体+Y，两种精子的数量完全相等；而女性的卵细胞只有一种类型：22条常染色体+X。3人的性别遗传3.3生男生女的概率受精时，如果是含X的精子和卵细胞结合，受精卵的性染色体为XX，发育为女孩；如果是含Y的精子和卵细胞结合，受精卵的性染色体为XY，发育为男孩。因此生男生女的概率各为50%，且生男生女由男性的精子类型决定。我之前有个学生学完这部分内容后，回家给奶奶科普，纠正了奶奶一直觉得“生不出孙子是儿媳的问题”的老观念，还被家长夸学的知识有用，这就是我们学习生物学的现实意义。03变异的类型与生产应用变异的类型与生产应用很多同学觉得变异都是不好的，其实变异是生物进化的基础，对人类生产生活也有非常重要的价值。1变异的分类按照变异能不能遗传给后代，我们把变异分为两类，判断的核心标准就是“遗传物质是否发生改变”：1变异的分类1.1可遗传的变异由遗传物质改变引起的变异属于可遗传变异，能够传递给后代，比如基因突变、基因重组、染色体变异都属于这类，典型案例包括天生的色盲、白化病，还有经宇宙射线诱变培育的太空椒，因为遗传物质发生了改变，所以结出的大果实性状可以遗传给后代。1变异的分类1.2不可遗传的变异由外界环境因素引起、遗传物质没有发生改变的变异属于不可遗传变异，不能传递给后代，比如夏天海边游玩晒黑的肤色、水肥充足地块里长得更饱满的小麦，这些变异都是环境导致的，遗传物质没有变化，所以不会遗传给下一代。我改题的时候经常看到同学把“晒黑的皮肤”判断为可遗传变异，大家一定要记牢判断标准，不要丢这种冤枉分。2变异在生产中的应用变异是育种的核心基础，我们现在吃的很多高产、优质农作物，都是利用人工选育有利变异培育出来的：2变异在生产中的应用2.1杂交育种将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，再经过多代选择培育得到新品种，最典型的就是袁隆平院士培育的杂交水稻，将高产性状和抗倒伏性状结合在一起，解决了十几亿人的吃饭问题，是变异应用最伟大的案例。2变异在生产中的应用2.2诱变育种用紫外线、宇宙射线等物理因素或诱变剂等化学因素处理生物，诱导其发生基因突变，再筛选出有利变异的品种，比如抗病小麦、太空蔬菜都是通过这种方式培育的。2变异在生产中的应用2.3转基因技术将一种生物的特定基因转入另一种生物的基因组中，使其表现出转入基因控制的性状，比如抗虫棉就是将苏云金杆菌的抗虫基因转入棉花基因组，让棉花自身就能抵抗虫害，是未来农业发展的重要方向。3人类遗传病与优生优育部分可遗传变异会携带致病基因，导致遗传病的发生，因此我们要掌握优生优育的相关知识，降低遗传病的发病概率。3人类遗传病与优生优育3.1常见遗传病类型白化病、血友病、红绿色盲、21三体综合征都属于遗传病，是由遗传物质改变引起的，要注意和流感、新冠肺炎等传染病区分开，传染病是病原体引起的，不会遗传给后代。3人类遗传病与优生优育3.2优生优育的核心措施第一是禁止近亲结婚，我国婚姻法规定直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚，因为近亲携带相同隐性致病基因的概率远高于非近亲，结婚后后代患隐性遗传病的概率会高出数倍，我之前看到过新闻，一对表兄妹结婚后生育的三个孩子都有智力障碍，就是典型的近亲结婚危害；第二是婚前检查，第三是产前诊断，这些措施都能有效降低遗传病的出生缺陷率。04常考题型与解题技巧常考题型与解题技巧了解了所有知识点之后，我给大家总结三类高频题型的解题技巧，帮大家避开丢分坑，提高得分率。1概念辨析类题型这类题一般出现在选择题前半部分，难度不高但容易丢分，解题核心是抓关键词：考相对性状就找“同种生物、同一性状、不同表现”三个要件，考可遗传变异就找“遗传物质改变”这个核心，考遗传物质层级就记住“细胞核>染色体>DNA>基因”的包含关系，只要概念记牢，这类题基本不会丢分。2遗传图谱类题型这类题是本模块的压轴题，难度较高，按照我给的三步法解题，正确率能达到90%以上：第一步是找隐性性状，口诀是“无中生有为隐性”，也就是两个没有某个性状的亲本生出了有该性状的子代，那这个性状就是隐性性状，比如父母都无白化病，生了白化病的孩子，白化病就是隐性性状；第二步是推基因型，隐性性状个体的基因型一定是双隐性（如aa），显性性状个体至少有一个显性基因（如A_），再根据亲子代的基因传递规律补全空缺的基因，比如子代是aa，那父母双方都要提供一个a，若父母表现为显性，那父母的基因型就都是Aa；第三步是算概率，这里要注意两个坑：一是如果问“生一个患病男孩的概率”，要先算患病概率，再乘以生男孩的1/2，比如父母都是Aa，生白化病孩子的概率是1/4，生白化病男孩的概率就是1/4×1/2=1/8，很多同学会忘了乘1/2，丢分非常可惜；二是如果题目说“生了一个男孩，患病的概率”，就不用乘1/2，因为已经确定了性别，直接算患病概率即可，这两个问法一定要区分开。3实验探究类题型本模块最常考的实验是“探究花生果实大小的变异”，解题注意三个要点：一是取样要随机，不能专门挑大的或者小的；二是样品数量要足够，至少30粒以上，避免偶然性；三是要计算平均值减少误差，分析变异原因时，同一品种花生的大小差异主要是环境引起的，不同品种花生的大小差异主要是遗传物质引起的。今天我们从遗传变异