高中生物必修二《遗传与进化》全景知识清单

高中生物必修二《遗传与进化》全景知识清单一、遗传的细胞基础：生命的延续与配子的形成（一）减数分裂：特殊的有丝分裂【核心】【难点】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。其本质是染色体只一次，而细胞连续分裂两次，resultingin子细胞中染色体数目减半。1、重要概念辨析【基础】同源染色体：形态、大小一般相同，一条来自父方、一条来自母方，在减数分裂中能够配对的染色体。例如，人类体细胞中的两条13号染色体即为同源染色体。联会：在减数第一次分裂前期，同源染色体两两配对的现象。四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，称为四分体。四分体个数等于同源染色体的对数。交叉互换：在四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生对应片段的交换，导致基因重组，是配子多样性的重要来源之一【高频考点】。2、分裂过程详解（以精子形成为例）间期：DNA和相关蛋白质合成，形成染色单体，但染色体数目不变，DNA数目加倍。减数第一次分裂（减数分裂I）：前期I：联会，形成四分体，可能发生交叉互换。中期I：同源染色体成对排列在赤道板两侧。后期I：同源染色体分离，非同源染色体自由组合，分别移向两极【核心原理】。末期I：细胞缢裂为两个子细胞，染色体数目减半。减数第二次分裂（减数分裂II）：类似于有丝分裂，着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，最终形成四个精细胞。变形期：精细胞经过变形，形成由头部（含细胞核）、颈部和尾部（运动）组成的精子。3、卵子形成与精子形成的区别：细胞质分裂不均等，最终只产生一个卵细胞和三个极体（退化）。分裂过程不连续，减数分裂II在受精过程中才最终完成。（二）受精作用：染色体数目的恢复与组合多样性【基础】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。1、过程：精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，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，使彼此的染色体会合在一起。2、意义：减数分裂形成的配子染色体数目减半，经过受精作用又恢复体细胞中染色体的数目，维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性。同时，受精过程中卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了后代的多样性，有利于生物适应多变的环境。（三）细胞分裂图像的识别与判断【必会考点】【解题关键】1、判断步骤：先看有无同源染色体及行为。若无同源染色体，则为减数第二次分裂。若有同源染色体，观察其行为：若出现联会、四分体、同源染色体分离，则为减数第一次分裂；若所有染色体着丝粒排列在赤道板上，则为有丝分裂。2、重要等级标记：▲【非常重要】后期图像的判断：有丝分裂后期和减数第二次分裂后期都有着丝粒分裂、姐妹染色单体分开的过程。区别在于有丝分裂后期存在同源染色体，且每一极都有同源染色体；减数第二次分裂后期没有同源染色体（或视为不考虑同源染色体）。二、遗传的分子基础：信息的存储、传递与表达（一）DNA是主要的遗传物质——经典实验与科学方法【高频考点】【科学思维】1、肺炎链球菌的转化实验（格里菲斯艾弗里）格里菲斯（体内转化实验）：发现了“转化因子”，即加热杀死的S型细菌能使活的R型细菌转化为活的S型细菌，且这种性状可以遗传。证明了S型细菌含有某种促使R型细菌转化的“转化因子”。艾弗里（体外转化实验）：将S型细菌的提取物（DNA、蛋白质、多糖等）分别与R型细菌混合培养。发现只有加入DNA时，R型细菌才能转化为S型细菌；用DNA酶处理DNA后，转化失效。结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。2、噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）【热点】方法：同位素示踪技术。用35S标记蛋白质外壳，用32P标记DNA核心。过程：分别用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，短时间保温后，用搅拌器使吸附在细菌表面的噬菌体与细菌分离，再离心，检测上清液（含噬菌体外壳）和沉淀物（含细菌及内部物质）的放射性。结果：35S标记组，放射性主要集中在上清液；32P标记组，放射性主要集中在沉淀物。结论：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，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。DNA是遗传物质。3、拓展与易错【易错点】DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒（如烟草花叶病毒、HIV、流感病毒）的遗传物质是RNA。实验中搅拌和离心的目的：搅拌是为了使吸附在细菌表面的噬菌体（蛋白质外壳）与细菌分离；离心是为了让上清液（含噬菌体颗粒和蛋白质外壳）和沉淀物（含被感染的细菌）分开。（二）DNA分子的结构与【基础】【难点】1、双螺旋结构（沃森和克里克）基本骨架：由脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧。碱基对：碱基排列在内侧，遵循碱基互补配对原则，即A（腺嘌呤）与T（胸腺嘧啶）通过两个氢键配对，G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）通过三个氢键配对。特性：多样性（碱基对的排列顺序千变万化）、特异性（每个DNA分子有特定的碱基排列顺序）、稳定性。2、DNA半保留【核心原理】概念：以亲代DNA为模板，合成子代DNA时，每个子代DNA分子都保留了亲代DNA分子中的一条链，另一条链是新合成的。过程：解旋（在解旋酶作用下，氢键断裂，双链打开）→合成子链（以两条母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，在DNA聚合酶催化下，按照碱基互补配对原则合成子链）→复旋（子链与母链盘绕成双螺旋结构），形成两个完全相同的DNA分子。条件：模板（亲代DNA的两条链）、原料（四种游离的脱氧核苷酸）、能量（ATP）、酶（解旋酶、DNA聚合酶等）。3、相关计算规律【解题步骤】【必会】在一个DNA分子中，A=T，G=C，A+G=T+C，即嘌呤数等于嘧啶数。n次后，子代DNA分子数为2^n个，其中含亲代母链的DNA分子只有2个。第n次需要消耗的某种脱氧核苷酸数=(2^n2^(n1))×该种碱基数=2^(n1)×该种碱基数。（三）基因的表达：从DNA到蛋白质【重要】【常考点】1、基因：是有遗传效应的DNA片段。它是生物体遗传的基本功能单位，在染色体上呈线性排列。2、转录：在细胞核内，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。主要涉及DNA模板链、RNA聚合酶、四种核糖核苷酸。3、翻译：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。密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。共有64种，其中3种是终止密码子（不编码氨基酸），其余61种编码氨基酸。★【重要】密码子的简并性：一种氨基酸可能有多种密码子，这对维持生物遗传的稳定性具有重要意义。tRNA：一种“三叶草”结构的RNA，一端携带特定的氨基酸，另一端有三个碱基（反密码子），与mRNA上的密码子互补配对。核糖体：翻译的场所，沿着mRNA移动，读取密码子。4、中心法则【全景图】遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即转录和翻译。后来发现有些病毒的RNA可以自我，还可以通过逆转录合成DNA。因此，中心法则补充了这些途径，全面地反映了遗传信息的传递规律。5、基因对性状的控制方式【拓展】直接途径：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。如镰刀型细胞贫血症（血红蛋白结构异常）。间接途径：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。如白化病（酪氨酸酶缺乏，黑色素不能合成）。三、遗传的基本规律：从性状到基因的演绎（一）孟德尔的豌豆杂交实验【奠基】【必考】1、成功原因：正确地选用实验材料（豌豆，自花传粉、闭花受粉，易于人工杂交，具有易于区分的相对性状）；先研究一对相对性状，再研究两对及以上；对实验结果进行统计学分析；科学地设计了实验程序（假说—演绎法）。2、假说—演绎法步骤【科学方法】：观察现象，提出问题（为什么F1全为高茎？F2出现3:1？）→提出假说（生物性状由遗传因子决定，体细胞中成对存在，配子中成单存在；受精时雌雄配子随机结合）→演绎推理（若假说正确，则F1与隐性纯合子测交，后代应为1:1）→实验验证（进行测交实验，结果符合预期）→得出结论。（二）基因的分离定律【核心】1、实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。2、适用范围：真核生物有性生殖的细胞核遗传。一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。3、常见题型与解题技巧【解题步骤】：判断显隐性：具有相对性状的纯合亲本杂交，F1表现的性状为显性；或具有相同性状的亲本杂交，后代出现性状分离（新出现的性状为隐性）。推断基因型：根据后代分离比反推。若后代分离比为3:1，则亲本均为杂合子（Aa×Aa）；若为1:1，则亲本为测交类型（Aa×aa）；若全为显性，则亲本至少一方为显性纯合子（AA×__）。概率计算：牢记乘法原理和加法原理。（三）基因的自由组合定律【重点】【难点】【高频考点】1、实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。2、适用范围：两对或两对以上位于非同源染色体上的非等位基因的遗传。3、经典比例与变式【热点】：典型9:3:3:1比例：双杂合子（AaBb）自交，后代出现四种表现型，比例为9:3:3:1。常见变式（9:7,9:3:4,15:1,9:6:1等）：这是由于基因之间相互作用的结果，如互补作用、抑制作用、累加作用等。解题关键是根据题干信息，厘清各种基因型对应的表现型。4、解题方法——“分解组合法”【解题技巧】：首先将自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题（即先分析每一对相对性状），然后再进行组合。例如，计算AaBb自交后代中AaBB的概率：先拆分为Aa自交后代为Aa的概率是1/2，Bb自交后代为BB的概率是1/4，再组合相乘得1/8。（四）伴性遗传【重要】【生活应用】1、概念：性染色体（如X、Y染色体）上的基因，其遗传方式总是与性别相关联的现象。2、人类红绿色盲的遗传特点（伴X染色体隐性遗传）：男性患者多于女性患者。具有交叉遗传现象：男性的色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。女性患者的父亲和儿子一定患病（女病，父必病，子必病）。3、抗维生素D佝偻病（伴X染色体显性遗传）特点：女性患者多于男性患者。具有世代连续性。男性患者的母亲和女儿一定患病（男病，母必病，女必病）。4、解题思路【解题步骤】：判断显隐性。判断基因位置（常染色体还是性染色体）：常用方法是根据正反交结果是否一致，以及根据典型家系图特征（如交叉遗传）来判断。写出相关个体的基因型。进行概率计算。四、生物的变异：多样性的根本来源（一）基因突变【基础】【高频考点】1、概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。2、时间：主要发生在DNA时（有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期）。3、原因：外因（物理因素、化学因素、生物因素）和内因（DNA偶尔发生错误、DNA碱基组成发生改变等）。4、特点【易错点】：普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害少利性。5、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。（二）基因重组【重要】1、概念：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：减数第一次分裂后期的自由组合型（非同源染色体上的非等位基因重组）；减数第一次分裂前期的交叉互换型（同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换）；基因工程（DNA重组技术）。3、意义：是生物多样性的重要原因之一，为生物进化提供丰富的材料。（三）染色体变异【难点】【易混点】1、染色体结构变异：缺失、重复、倒位、易位。▲【非常重要】注意与基因重组的区别：易位是非同源染色体间的片段交换，属于染色体结构变异；交叉互换是同源染色体间的片段交换，属于基因重组。2、染色体数目变异：个别染色体的增加或减少（如21三体综合征）。以染色体组的形式成倍增加或减少（如三倍体无子西瓜、单倍体育种）。3、染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。4、二倍体、多倍体、单倍体的判断【易错点】：由受精卵发育而来，体细胞含几个染色体组就是几倍体；由配子直接发育而来，无论体细胞含几个染色体组，都称为单倍体。五、生物的进化：种群基因库的演变（一）现代生物进化理论的主要内容【核心理论】1、种群是生物进化的基本单位：生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，通过繁殖将各自的基因传给后代。2、基因库与基因频率：基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。【重要概念】生物进化的实质：种群基因频率发生改变的过程。3、突变和基因重组产生进化的原材料：突变（包括基因突变和染色体变异）和基因重组都是可遗传变异，它们为进化提供了原材料。突变的有害或有利不是绝对的，取决于生物的生存环境。4、自然选择决定生物进化的方向：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。自然选择的对象：直接选择的是个体的表现型，实质是导致种群基因频率的定向改变。5、隔离导致物种形成：隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括地理隔离和生殖隔离。物种形成的标志：生殖隔离的出现。物种形成的方式：常见的是经过长期的地理隔离而达到生殖隔离；有时也可不经过地理隔离直接形成，如多倍体的形成。（二）基因频率与基因型频率的计算【解题技巧】【必会】1、已知基因型频率，求基因频率：常染色体：A的基因频率=(AA个体数×2+Aa个体数)/(总个体数×2)；或A%=AA%+1/2Aa%。2、已知基因频率，求基因型频率（遗传平衡定律，哈代温伯格定律）：条件：种群足够大、随机交配、没有突变、没有迁入迁出、没有自然选择。公式：(p+q)^2=p^2+2pq+q^2=1。其中p为A的基因频率，q为a的基因频率，p^2为AA的基因型频率，2pq为Aa的基因型频率，q^2为aa的基因型频率。3、伴X染色体遗传的基因频率计算：【难点】基因频率=(雌性群体中该等位基因数×2+雄性群体中该等位基因数)/(雌性个体数×2+雄性个体数×1)。（三）共同进化与生物多样性的形成【拓展】1、共同进化：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。例如，猎豹和斑马的奔跑速度相互选择，共同进化。2、生物多样性的形成：包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物多样性的形成是共同进化的结果。六、遗传与进化中的实验设计与探究【核心素养】【热点题型】（一）验证遗传定律的实验方法1、自交法：若F1自交后代出现3:1或9:3:3:1及其变式，则符合分离定律或自由组合定律。2、测交法：若F1测交后代出现1:1或1:1:1:1及其变式，则符合分离定律或自由组合定律。3、花粉鉴定法：根据花粉的形状或遇碘后的颜色反应，可以直接验证基因的分离定律（如糯性与非糯性水稻）。（二）判断基因位置的实验设计【难点】【拔高】1、判断基因位于常染色体还是X染色体上：方案：用隐性雌性个体与显性雄性个体杂交。若后代中雌性全为显性，雄性全为隐性，则基因位于X染色体上；若后代性状与性别无关，则位于常染色体上。2、判断基因位于X、Y染色体的同源区段还是仅位于X染色体上：方案：用隐性雌性个体与纯合显性雄性个体杂交。若子代所有雄性均为显性性状，则位于同源区段；若子代所有雄性均为隐性性状，则仅位于X染色体上。（三）探究变异类型的实验1、判断某变异是基因突变还是染色体变异：可以通过显微镜观察染色体结构是否正常（染色体变异可在显微镜下观察到，基因突变不能）。2、判断某变异是显性突变还是隐性突变：让突变体与野生型杂交，观察后代性状表现。若后代全为突变性状，则可能为显性突变纯合子；若后代出现野生型，则可能为杂合子，需进一步自交观察性状分离情况。七、常见易错点与答题规范总结【考前必看】（一）判断题中的易混概念【易错点】1、基因突变发生在DNA时，但生物性状不一定改变（因为密码子简并性、隐性突变、突变部位不关键等）。2、姐妹染