1、高考生物知識結構整理第二部分 遺傳與進化一 遺傳的細胞基礎減數分裂與染色體行為（II）、配子的形成（I）減數分裂是指有性生殖的生物在產生成熟生殖細胞時進行的染色體數目減半的細胞分裂。在這個過程中染色體只復制一次，而細胞分裂兩次。人及其他哺乳動物的精子是在睪丸中形成，卵子是在卵巢中形成的。染色單體：細胞分裂間期，染色體經過復制成由一個著絲點連著的兩條姐妹染色單體。同源染色體：指形態、大小一般相同，一條來自母方，一條來自父方，且能在減數第一次分裂過程中可以聯會的一對染色體。一個四分體=一對同源染色體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子。交叉互換：指四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體之間發

2、生纏繞，并交換部分片段的現象。有染色單體時，染色單體數=DNA分子數；沒有染色單體時，染色體數=DNA分子數。間期開始間期結束減I前減I中減I后減II前減II中減II后減II末DNA分子數488884442染色體數444442242染色單體數088884400和有絲分裂的間期類似，減數第一次分裂前的間期也進行DNA的復制和相關蛋白質的合成。減I前期同源染色體彼此聯會，形成四分體，有交叉互換的現象；減I中期同源染色體平行排列在赤道板兩側；減I后期隨著同源染色體分開，非同源染色體自由組合；減II前期細胞內沒有同源染色體，染色體數是體細胞的一半；減II中期，著絲點排布在赤道板上；減II后期姐妹染色單

3、體彼此分開，染色體數目暫時加倍。染色體數目的減半發生在減I期；同源染色體分開發生在減I期；減數第一次分裂結果：染色體數目和DNA分子數目減半、同源染色體分開；減數第二次分裂特點：無同源染色體，結果：染色體數目不變，DNA分子數目減半。在精子形成的過程中，經過了減I期，一個初級精母細胞變成了兩個次級精母細胞；經過減II期最終形成精細胞，還要經過變形，才能最終形成精子。在卵子形成的過程中，經過了減I期，一個初級卵母細胞變成了一個次級卵母細胞和一個第一極體；經過減II期最終形成一個卵細胞和3個第二極體。受精作用（I）有性生殖包括減數分裂和受精作用兩個階段，對于維持生物前后代體細胞中染色體數目的恒定，

4、對于生物的遺傳和變異，有著重要的意義。受精作用是精子卵子相互識別并融合成受精卵的過程，其實質是精子的細胞核與卵細胞的細胞核相融合，使彼此的染色體匯合在一起。通常精子的頭部進入卵細胞，尾部留在外面。精子里面線粒體（細胞器）含量較多。在形成的受精卵中，來自細胞核中的染色體一半來自于父親，一半來自于母親，但細胞質中遺傳物質幾乎全部來自于母親。一個精原細胞經過減數分裂形成4個2種精細胞，一個卵原細胞經過減數分裂形成1個1種卵細胞。二 遺傳的基本規律基因的分離定律（II）孟德爾選擇豌豆作為遺傳學的研究對象，其原因包括：（1）豌豆是自花傳粉植物，且是閉花授粉的植物；（2）豌豆花較大，易于人工操作；（3）豌

5、豆具有易于區分的相對性狀。雜種后代中，同時出現顯性性狀和隱性性狀的現象稱為性狀分離。在DD×dd 雜交試驗中，F1（Dd）表現出來的性狀稱為顯性性狀，未顯現出來的性狀稱為隱性性狀。驗證顯性性狀個體是純合子還是雜合子的方法：自交法和測交法，雜合子自交或測交后，后代會出現性狀分離現象。雜合子自交的性狀分離比為3：1，測交的性狀分離比為1：1.基因的分離定律是研究一對等位基因的遺傳規律，其實質就是在形成配子時，等位基因隨減數第一次分裂后期同源染色體的分開而分離，分別進入到不同的配子中。（驗證分離定律的方法測交法）基因的自由組合定律（II）親本為YYRR×yyrr時，F1自交，得到

6、的F2中，有9種基因型，4種表現型，比例9：3：3：1，其中純合子所占比例為4/16，重組性狀所占的比例為6/16；親本為YYrr×yyRR時，F2中重組類型所占比例為10/16。AaBbCc產生的配子種類數8種；AaBbCc×AaBBCc，后代基因型數為18種；AaBbCc×AabbCc，后代表現型數為8種。Yyrr×yyRr后代的性狀分離比為：1：1：1：1；YyRr×Yyrr后代的性狀分離比為：3：1：3：1；YyRR×yyrr后代的性狀分離比為：1：1。基因的自由組合定律研究的是兩對或兩對以上等位基因的遺傳規律，并且不同的等位

7、基因要位于不同的同源染色體上。其實質是在減數分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。只有核基因的遺傳才可能符合基因的分離和自由組合定律，細胞質基因的遺傳方式為母系遺傳。性別決定和伴性遺傳（II）性別決定：動物的性染色體決定性別分為兩種，其中，人類和果蠅是XY型，雄性個體基因型為XY，雌性個體基因型為XX；鳥類為ZW型，雄性為ZZ，雌性為ZW型。伴X染色體隱性遺傳病：如人類紅綠色盲癥、血友病、先天性白內障等）特點：男性患者多于女性患者；交叉遺傳，即男性女性男性；一般為隔代遺傳。女性患者的父、子一定為患者；正常男性的母、女一定正常 伴X染色體顯性遺傳病

8、：如抗維生素D佝僂病特點：女性患者多于男性患者；連續遺傳；男性患者的母、女一定為患者；正常女性的父、子一定正常。伴Y遺傳：如外耳道多毛癥特點：患者的父親和兒子一定患病；患者全為男性，連續遺傳 控制羽色的基因在Z染色體上，B（蘆花）對b（非蘆花）為顯性，如果F1代中的雄雞都是蘆花雞，雌雞都是非蘆花雞，那么親代中雄雞的基因型為ZbZb，雌雞的基因型為ZBW。遺傳系譜圖分析：第一步：確定或排除伴Y遺傳第二步：確定顯隱性，無中生有為隱性，有中生無為顯性第三步：確定是常染色體遺傳還是伴性遺傳。隱性遺傳看女患者，父子中有不患病的排除伴性遺傳；顯性遺傳看男患者，母女中有不患病的排除伴性遺傳第四步：確定相關個

9、體基因型，并計算相應個體婚配后代的患病概率（每種遺傳病單獨計算，最后使用乘法原理計算各種可能的組合發生概率）。人類遺傳病及其預防（II）常染色體顯性遺傳：多指、并指、軟骨發育不全常染色體隱形遺傳：白化病、先天性聾啞、苯丙酮尿癥、鐮刀型細胞貧血癥多基因遺傳病：青少年型糖尿病，原發性高血壓，冠心病、哮喘病染色體異常遺傳病：21三體綜合征、性腺發育不全、貓叫綜合癥通過遺傳咨詢和產前診斷等手段，對遺傳病進行監測和預防，在一定程度上能夠有效地預防遺傳病的產生和發展。基因、環境因素與性狀的關系（II）性狀由基因和環境共同決定，一般來說基因型相同的個體（如同卵雙胞胎）如果在生長發育過程中所處環境不同，也可能

10、會導致表現型（性狀）出現差異。基因的實質是有遺傳效應的DNA片段基因與DNA的關系：；每個DNA分子包含許多個基因。基因與染色體的關系：基因在染色體上呈線性排列；染色體是基因的主要載體，此外，線粒體和葉綠體中也有基因分布。基因與脫氧核苷酸的關系：脫氧核苷酸（A、T、C、G）是構成基因的單位；基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息。基因與性狀的關系：基因是控制生物性狀的遺傳物質的結構和功能單位；基因對性狀的控制通過控制蛋白質分子的合成來實現。DNA與染色體的關系：DNA是染色體的主要組成成分之一；染色體是DNA的主要載體遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變萬化構成了DNA分子

11、的多樣性，而堿基的特異排列順序，又構成了每個DNA分子的特異性。三 遺傳的分子基礎遺傳物質的證據（I）1.肺炎雙球菌的轉化實驗（1）體內轉化實驗：1928年由英國科學家格里菲思等人進行。結論：加熱殺死的S型細菌中含有轉化因子。（2）體外轉化實驗：1944年由美國科學家艾弗里等人進行。結論：DNA是使R型細菌轉化為S型細菌的轉化因子。2.噬菌體侵染細菌的實驗實驗思路：將DNA和蛋白質分開，單獨觀察其作用。結論：進一步確認DNA是遺傳物質。3.煙草花葉病毒感染煙草實驗 結論：RNA是RNA病毒的遺傳物質。絕大多數生物（細胞結構的生物和DNA病毒）的遺傳物質是DNA，只有RNA病毒的遺傳物質是RNA

12、。所以說DNA是主要的遺傳物質。DNA的結構（II）1.DNA分子的結構基本單位-脫氧核糖核苷酸（簡稱脫氧核苷酸）2.DNA分子特點: 穩定性、多樣性和特異性。3.DNA雙螺旋結構的特點：DNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。DNA分子外側是脫氧核糖和磷酸交替連接而成的基本骨架，堿基排列于內側。DNA分子兩條鏈的內側的堿基按照堿基互補配對原則配對，并以氫鍵互相連接。一條脫氧核苷酸長鏈上相鄰的兩個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵相連。4.相關計算（1）A=T C=G (堿基互補配對原則)（2）A+ C/T+G= 1或A+G / T+C = 1 任意兩種非互補堿基的和等于所有堿基數量的一半（3

13、）如果A1+C1 /T1+G1=b 那么A2+C2/T2+G2=1/b （非互補堿基之間的關系）（4） (A+ T) / ( C +G)=(A1+ T1)/ ( C1 +G1)= (A2 + T2)/ (C2+G)= a （互補堿基之間的關系）DNA的復制（II）一、DNA分子復制的過程概念：以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程復制時間：有絲分裂的間期或減數第一次分裂前的間期復制方式：半保留復制復制條件 （1）模板：親代DNA分子兩條脫氧核苷酸鏈（2）原料：4種游離的脫氧核苷酸 （3）能量：ATP （4）解旋酶、 DNA聚合酶等復制特點：邊解旋邊復制復制場所：主要在細胞核中，線粒體和葉綠

14、體也存在。復制結果：1個DNA2個子代DNA復制意義：保持了遺傳信息的連續性。復制的保障：獨特的雙螺旋結構為復制提供了精確的模板；堿基互補配對保證了復制準確無誤。二、與DNA復制有關的堿基計算1.一個DNA連續復制n次后，DNA分子總數為：2n2.第n代的DNA分子中，含原DNA母鏈的有2個，占1/(2n-1)3.若某DNA分子中含堿基T為a，(1)則連續復制n次，所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為：a(2n-1)(2)第n次復制時所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為：a·2n-1遺傳信息的轉錄與翻譯（I）基因指導蛋白質的合成轉錄：在細胞核內（場所），以DNA一條鏈為模板，按照堿基互補配對

15、原則，合成RNA的過程。條件：模板、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和RNA聚合酶等）、原料（游離的4種核糖核苷酸）堿基配對：AU CG TA翻譯：在細胞質中（場所），以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸序列的蛋白質的過程。條件：模板、能量（ATP水解提供）、酶、原料（20種氨基酸）堿基配對：AU CG RNARNA有三種：信使RNA（mRNA） 轉運RNA（tRNA） 核糖體RNA（rRNA）RNA與DNA的不同點是：五碳糖是 核糖 ，堿基組成中有尿嘧啶（U）而沒有T(胸腺嘧啶)；從結構上看，RNA一般是 單鏈 。mRNA上3個相鄰的堿基決定一個氨基酸，稱為1個密碼子 。密碼子有64個，

16、但可以對應氨基酸的密碼子只有61個，因為有3個是終止密碼子，不對應氨基酸。蛋白質合成的“工廠”是 核糖體，搬運工是 轉運RNA（tRNA ） 。每種tRNA能轉運并識別 1 種氨基酸，其一端是攜帶氨基酸 的部位，另一端有3個堿基，稱為 反密碼子。在基因指導蛋白質合成的過程中，DNA中的堿基數；mRNA上的堿基數：合成的氨基酸個數=6：3：1寫出中心法則：DNADNA：DNA的自我復制；DNARNA：轉錄；RNA蛋白質：翻譯；RNARNA：RNA的自我復制；RNADNA：逆轉錄。DNADNA RNARNADNARNA 細胞生物（生物類型） 病毒（生物類型）RNA蛋白質 RNADNA基因、蛋白質與

17、性狀的關系間接控制：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物的性狀。直接控制：基因能夠通過控制蛋白質的結構控制生物體的性狀。基因型與表現型的關系，基因的表達過程中或表達后的蛋白質也可能受到環境因素的影響。生物體性狀的多基因因素：基因與基因、基因與基因產物、基因與環境之間多種因素存在復雜的相互作用，共同地精細地調控生物的性狀。四 遺傳變異變異的類型 不遺傳的變異：由環境因素導致的變異，其遺傳物質沒有發生改變可遺傳的變異：基因突變；基因重組；染色體變異 基因重組（II）基因重組：生物體進行有性生殖的過程中，控制不同形狀的基因的重新組合類型：減數第一次分裂過程中非同源染色體上非等位基因的自由

18、組合；減數第一次分裂過程中四分體時期的交叉互換；DNA重組技術。基因重組的意義：是生物變異的主要來源。（親代和子代的差異主要來自于基因重組）基因突變（II）基因突變：DNA分子中發生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變。基因突變的外因：物理因素、化學因素和生物因素。基因突變的特點普遍存在；隨機發生；不定向；突變頻率低；大多有害。基因突變發生在整個生命進程中，但主要發生在DNA復制的過程中。鐮刀型細胞貧血癥病因：基因中的堿基替換 直接原因：血紅蛋白分子結構的改變 根本原因：控制血紅蛋白分子合成的基因結構的改變基因突變的意義：是新基因產生的途徑；生物變異的根本來源；是生物進化的原始材料

19、基因突變和基因重組的區別：突變產生新基因，重組只產生新基因型染色體變異（II） 染色體結構變異：缺失、增加、移接、顛倒（貓叫綜合征-5號染色體部分缺失）染色體變異 染色體組成倍的增加或減少：二倍體、單倍體、三倍體 染色體數目變異 多倍體等 個別染色體數目的增加或減少（21三體綜合征-先天愚型）染色體組：二倍體生物配子中所含染色體為一個染色體組。單倍體：由配子直接發育來的個體，無論有幾個染色體組，都叫單倍體。二倍體和多倍體：由受精卵發育來的個體，有幾個染色體組，就是幾倍體。生物變異在育種上的應用（II）雜交育種（原理：基因重組）將兩個或多個品種的優良性狀通過交配集中在一起，經過選擇和培育，獲得新

20、品種的方法。優點：操作簡單缺點：育種年限長，工作量大誘變育種（原理：基因突變）利用物理因素（如X射線、射線、紫外線、激光等）或化學因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發生基因突變，獲得新品種的方法。優點：提高突變率，在較短時間內獲得更多的優良變異類型。單倍體育種（原理：染色體變異）ÄÄ萌發人工誘導使染色體加倍組織培養 單倍體篩選花粉 植 株 純合體 種子 植株 種子 花藥離體培養 單倍體育種 育種過程中經花藥離體培養得到的植株為單倍體，需經秋水仙素處理才能使染色體數恢復到正常體細胞水平，因此最終得到的植株與正常植株的染色體數相同。優點：快速獲得純合子，大大縮短育種年限。多倍體育種（原理：染色體變異）人工誘導多倍體的方法很多，如低溫處理等，單常用且最有效的方法是用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗，得到多倍體植株。多倍體植株的果實、種子都比較大，糖類和蛋白質等含量都有所增加，但發育延遲，結實率低。轉基因生物及其安全