1、高中生物必修 2教案 遺傳與進化 人類是怎樣認識基因的存在的? 遺傳因子的發(fā)現(xiàn) 基因在哪里? 基因與染色體的關(guān)系 基因是什么? 基因的本質(zhì) 基因是怎樣行使功能的? 基因的表達 基因在傳遞過程中怎樣變化? 基因突變與其他變異 人類如何利用生物的基因? 從雜交育種到基因工程 現(xiàn)代生物進化理論 主線一:以基因的本質(zhì)為重點的染色體、 DNA 、基因、遺傳信息、遺傳密碼、性狀間關(guān)系的綜 合; 主線二:以分離規(guī)律為重點的核基因傳遞規(guī)律及其應(yīng)用的綜合;主線三:以基因突變、染色體變異和自然選擇為重點的進化變異規(guī)律及其應(yīng)用的綜合。第一章 遺傳因子的發(fā)現(xiàn)一、孟德爾簡介二、雜交實驗(一 1956-1864-1872

2、1.選材:豌豆 自花傳粉、閉花受粉 純種 性狀易區(qū)分且穩(wěn)定 真實遺傳2.過程:人工異花傳粉 一對相對性狀的 正交 P (親本 互交 反交F 1(子一代 純合子、雜合子F 2(子二代 分離比為 3:13.解釋性狀由遺傳因子決定。 (區(qū)分大小寫 因子成對存在。配子只含每對因子中的一個。 配子的結(jié)合是隨機的。 4.驗證 測交 F 1是否產(chǎn)生兩種 比例為 1:1的配子5.分離定律在生物的體細胞中,控制同一性狀的遺傳因子成對存在,不相融合;在形成配子時,成對 的遺傳因子發(fā)生分離,分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中,隨配子遺傳給后代。體現(xiàn)在 三、雜交實驗(二1. 親組合重組合2.自由組合定律控制不同性狀

3、的遺傳因子的分離和組合是互不干擾的;在形成配子時,決定同一性狀的成 對的遺傳因子彼此分離,決定不同性狀的遺傳因子自由組合。四、孟德爾遺傳定律史記 1866年發(fā)表 1900年再發(fā)現(xiàn) 1909年約翰遜將遺傳因子更名為“基因” 基因型、表現(xiàn)型、等位基因 基因型是性狀表現(xiàn)的內(nèi)在因素,而表現(xiàn)型則是基因型的表現(xiàn)形式。表現(xiàn)型 =基因型 +環(huán)境條件。 五、小結(jié)1. 第二章 基因與染色體的關(guān)系依據(jù):基因與染色體行為的平行關(guān)系 減數(shù)分裂與受精作用 基因在染色體上 證據(jù):果蠅雜交(白眼 伴性遺傳:色盲與抗 V D 佝僂病 現(xiàn)代解釋:遺傳因子為一對同源染色體上的一對等位基因一、減數(shù)分裂1.進行有性生殖的生物在產(chǎn)生成熟

4、生殖細胞時,進行的染色體數(shù)目減半的細胞分裂。在減數(shù) 分裂過程中,染色體只復(fù)制一次,而細胞分裂兩次。減數(shù)分裂的結(jié)果是,成熟生殖細胞中的染色體 數(shù)目比原始生殖細胞的減少一半。2.過程染色體 同源染色體聯(lián)會成 著絲點分裂精原 初級 次級 精 變形 精 細胞 精母 精母 細胞 子 染色體 2N 2N N 2N N N3.同源染色體 形狀(著絲點位置和大小(長度相同,分別來自父方與母方的一對同源染色體是一個四分體,含有兩條染色體,四條染色單體 區(qū)別:同源與非同源染色體;姐妹與非姐妹染色單體交叉互換4.判斷分裂圖象奇數(shù) 減或生殖細胞 散亂 中央 分極染色體 有絲 有 配對 前 中 后 偶數(shù) 減 期 期 期

5、 無 減二、薩頓假說1.內(nèi)容:基因在染色體上 (染色體是基因的載體2.依據(jù):基因與染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系。 在雜交中保持完整和獨立性 成對存在 一個來自父方,一個來自母方 形成配子時自由組合 3.證據(jù): 果蠅的限性遺傳 一條染色體上有許多個基因;基因在染色體上呈線性排列。 4.現(xiàn)代解釋孟德爾遺傳定律 分離定律:等位基因隨同源染色體的分開獨立地遺傳給后代。 自由組合定律:非同源染色體上的非等位基因自由組合。 四、 遺傳圖的判斷致病基因檢索表A 1 圖中有隔代遺傳現(xiàn)象隱性基因 B 1 與性別無關(guān) (男女發(fā)病幾率相等 常染色體 B 2 與性別有關(guān) C 1男性都為患者 Y 染色體 C 2男多于

6、女 X 染色體A 2 圖中無隔代遺傳現(xiàn)象 (代代發(fā)生 顯性基因D 1與性別無關(guān) 常染色體 D 2與性別有關(guān)E 1男性均為患者 Y 染色體 E 2女多于男 (約為男患者 2倍 X 染色體第三章 基因的本質(zhì)基因是有遺傳效應(yīng)的 DNA 片段; 是控制生物性狀的最基本單位;雙螺旋 本質(zhì) 其中四種脫氧核苷酸的排列順序代表的遺傳信息。半保留 一、 DNA 是主要的遺傳物質(zhì) 1.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗(1 體內(nèi)轉(zhuǎn)化 1928年 英國 格里菲思 活 R ,無毒 活小鼠 活 S ,有毒 小鼠 死小鼠;分離出活 S 殺死的 S ,無毒 活小鼠 活 R + 殺死的 S ,無毒 死小鼠;分離出活 S轉(zhuǎn)化因子是什么?(2體

7、外轉(zhuǎn)化 1944年 美國 艾弗里多糖或蛋白質(zhì) 型活 型 培養(yǎng)基 型 + S型 水解物 型轉(zhuǎn)化因子是 DNA 。2.噬菌體侵染細菌實驗 1952年赫爾希、蔡明 電鏡觀察和同位素示蹤 32P 標記 DNA35S 標記蛋白質(zhì) DNA 具有連續(xù)性,是遺傳物質(zhì)。3.煙草花葉病毒實驗 RNA 也是遺傳物質(zhì)。二、 DNA 的分子結(jié)構(gòu)1.核酸 核苷酸 核苷 含氮堿基:A 、 T 、 G 、 C 、 U 磷酸 戊糖:核糖、脫氧核糖2. 1950年鮑林 年威爾金斯 + 富蘭克林 年查哥夫3. DNA 的結(jié)構(gòu) (右手雙螺旋 骨架 配對:A = T/U G = C 4.特點穩(wěn)定性:脫氧核糖與磷酸交替排列的順序穩(wěn)定不變

8、 多樣性:堿基對的排列順序各異特異性:每個 DNA 都有自己特點的堿基對排列順序 5.計算1. 在兩條互補鏈中 C T GA +的比例互為倒數(shù)關(guān)系。2.在整個 DNA 分子中,嘌呤堿基之和 =嘧啶堿基之和。3.整個 DNA 分子中, C G TA +與分子內(nèi)每一條鏈上的該比例相同。三、 DNA 的復(fù)制1. 場所:細胞核; 時間:細胞分裂間期。2.特點: 邊解旋邊復(fù)制 半保留復(fù)制3.基本條件: 模板:開始解旋的 DNA 分子的兩條單鏈; 原料:是游離在核液中的脫氧核苷酸; 能量:是通過水解 A TP 提供; 酶:酶是指一個酶系統(tǒng),不僅僅是指一種解旋酶。4.意義:將遺傳信息從親代傳給子代,從而保持

9、遺傳信息的連續(xù)性。 四、基因是有遺傳效應(yīng)的 DNA 片段 基因是 DNA 片段,是不連續(xù)分布在 DNA 上,是由堿基序列將其分隔開; 它能控制性狀,具有特定的遺傳效應(yīng)。 原核細胞和真核細胞基因結(jié)構(gòu)聯(lián)系:編碼區(qū) +非編碼區(qū)區(qū)別原核:編碼區(qū)是連續(xù)的、不間隔的。真核:編碼區(qū)可分為外顯子和內(nèi)含子,故是間隔的、不連續(xù)的。第四章 基因的表達控制 蛋白質(zhì) 的 DNA 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 性狀 影響 環(huán)境 中心法則一、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成1.轉(zhuǎn)錄(1在細胞核中,以 DNA 雙鏈中的一條為摸板合成 mRNA 的過程。 (2 信使(mRN A ,將基因中的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)上,是鏈狀的;RNA 轉(zhuǎn)運 RNA (tRNA

10、 ,三葉草結(jié)構(gòu),識別遺傳密碼和運載特定的氨基酸; 核糖體 RNA (rRNA ,是核糖體中的 RNA 。(3過程 (場所、摸板、條件、原料、產(chǎn)物、去向等2.翻譯(1在細胞質(zhì)的核糖體上,氨基酸以 mRNA 為摸板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。 (2實質(zhì):將 mRNA 中的堿基序列翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列。 (3 (64個密碼子:mRNA 上決定一個氨基酸的 3個相鄰堿基。其中 AUG ,這是起始密碼; UAG 、 UAA 、 AGA 為終止密碼。(4遺傳信息 狹:基因中控制遺傳性狀的脫氧核苷酸順序。 廣:子代從親代獲得的控制遺傳性狀的訊號, 以染色體上 DNA 的脫氧核苷酸順序為代表。

11、中心法則:(5翻譯過程三、基因?qū)π誀畹目刂?1.蛋白質(zhì)(性狀 氨基酸序列 2.基因、蛋白質(zhì)和性狀的關(guān)系(1基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物體的性狀,如白化病等。 (2基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀,如鐮刀型細胞貧血等。第五章 基因突變及其他變異不可遺傳的變異 基因突變 誘變育種 可遺傳的 基因重組 雜交育種染色體變異 多倍體、單倍體育種 一、基因突變1.定義:DNA 分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。 2. 時間:有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂間期的 DNA 復(fù)制時 3.外因:物理、化學(xué)、生物因素 內(nèi)因:可變性4.特點:普遍性 隨機,無方

12、向性 頻率低 有害性5.意義:產(chǎn)生新基因 變異的根本來源 進化的原始材料 6.實例:鐮刀型細胞貧血二、基因重組1.在生物體進行有性生殖的過程中,控制不同性狀的基因的重新組合。 2. 時間:減數(shù)第一次分裂前期或后期2.意義:產(chǎn)生新的基因型 生物變異的來源之一 對進化有意義三、染色體變異1. 缺失 1917年 貓叫綜合癥 果蠅的缺刻翅 結(jié)構(gòu)的變異 重復(fù) 1919年 果蠅的棒狀翅 易位 1923年 慢性粒細胞白血病 倒位數(shù)目結(jié)構(gòu)的變異 : 個別染色體;染色體組的增加與減少2.染色體組細胞中的一組非同源染色體,在形態(tài)和功能上各不相同,攜帶著控制生物生長發(fā)育、遺傳 和變異的全部遺傳信息的染色體。如:人的

13、為 22常 +X或 22常 +Y染色體組型 (核型 , 是指某一種生物體細胞種全部染色體的數(shù)目、 大小和形態(tài)特征; 如:人的核型:46、 XX 或 XY 3.一倍體 雌性配子 二倍體 單倍體 直接發(fā)育 合子 生物體 雄性配子 多倍體(秋水仙素四、人類遺傳病1. 常染色體 性染色體 隱性基因 鐮刀型貧血、白化病、先天聾啞 紅綠色盲單基因遺傳病 顯性基因 多指、并指、軟骨發(fā)育不全 抗 V D 佝僂病 多基因遺傳病 : 原發(fā)性高血壓、冠心病、哮喘病、青少年糖尿病 染色體異常 :21三體綜合癥2. 危害 遺傳咨詢監(jiān)測與預(yù)防 產(chǎn)前診斷 :羊水、 B 超、孕婦血細胞檢查、基因診斷3.人類基因組計劃(HGP

14、 :人體 DNA 所攜帶的全部遺傳信息 提出:1986年美國的生物學(xué)家杜爾貝利主要內(nèi)容:繪制人類基因組四張圖:遺傳圖、物理圖、序列圖、轉(zhuǎn)錄圖 1990年 10月啟動 1999年 7月中國參與,解讀 3號染色體短臂上 3000萬個堿基,占 1%。 2000年 6月 20日,初步完成工作草圖 2001年 2月,草圖公開發(fā)表 2003年圓滿完成 直系血親 是指從自己算起向上推數(shù)三代和向下推數(shù)三代; , 旁系血親 是指與(外祖父母同源而生的、除直系親屬以外的其他親屬。 基因診斷 是用放射性同位素、 熒光分子等標記的 DNA 分子做探針, 利用 DNA 分子雜交原理, 鑒定被檢測標本的遺傳信息,達到檢測

15、疾病的目的。 基因治療 是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?達到治療疾病的目的。第六章 育種方法 單倍體 多倍體 一、生物進化 研究生物界歷史發(fā)展的一般規(guī)律，如 生物界的產(chǎn)生與發(fā)展：生命、物種、人類起源 進化機制與理論：遺傳、變異、方向、速率 進化與環(huán)境的關(guān)系 進化論的歷史：流派與論點 二、現(xiàn)代進化理論的由來 1神創(chuàng)論 + 物種不變論（上帝造物說） 誘導(dǎo)花粉直接發(fā)育， 再用秋水仙素 生物進化是指同種生物的發(fā)展變化， 時間 可長可短，性狀變化程度不一，任何基因頻 率的改變，不論其變化大小如何，都屬進化 的范圍， 物種的形成必須是當基因頻率的改變在 突破種的界限形成生殖隔離時，方可成立。 選

16、擇育種 一、比較四中育種 常規(guī)育種 處理 原理 優(yōu) 缺 點 例子 雜交育種 誘變育種 轉(zhuǎn)基因 誘變育種 用射線、激光、 化學(xué)藥物處理 人工誘發(fā)基因 突變 加速育種，改良性 狀，但有利個體不 多，需大量處理 高產(chǎn)量青霉素菌株 多倍體育種 用秋水仙素處理 萌發(fā)后的種子或幼苗 破壞紡錘體的形成， 使染色體數(shù)目加倍 單倍體育種 花藥離體培養(yǎng) P F1 F2 在 F2 中選育 基因重組， 組合優(yōu)良性狀 方法簡單， 可預(yù)見強， 但周期長 水稻的育種 器官大，營養(yǎng)物質(zhì) 縮短育種年限， 含量高， 但發(fā)育延遲， 但方法復(fù)雜， 結(jié)實率低 成活率較低 無籽西瓜 抗病植株的育成 2 法國 拉馬克 1809 年動物哲學(xué)

17、 生物由古老生物進化而來的 由低等到高等逐漸進化的 生物各種適應(yīng)性特征的形成是由于用進廢退與獲得性遺傳。 3英國 達爾文 1859 年物種起源自然選擇學(xué)說 過度繁殖與群體的恒定性 + 有限的生活條件 + 遺傳和變異 二、基因工程 提取目的基因 剪刀：限制性內(nèi)切酶 生存斗爭 意義： 能科學(xué)地解釋生物進化的原 因， 生物多樣性和適應(yīng)性， 但不能 解釋遺傳變異的本質(zhì)及自然選擇 對可遺傳變異的作用。 + 獲得性遺傳 針線：DNA 連接酶 目的基因與運載體結(jié)合 ：質(zhì)粒、噬菌體、病毒 將目的基因?qū)胧荏w細胞 ：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和細胞等 目的基因的檢測與表達 ：受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀

18、 自然選擇即適者生存 新類型生物 4現(xiàn)代進化理論：以自然選擇學(xué)說為核心內(nèi)容 三、現(xiàn)代進化理論的內(nèi)容 突變 等位基因 有性生殖 基因重組 不定向變異 選擇 微小有利變異 多次選擇、遺傳積累 顯著有利變異 基因頻率的改變 新物種 定向進化 基本觀點：種群是生物進化的基本單位，生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。突變和基 因重組，自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)，通過它們的綜合作用，種群產(chǎn)生分化， 最終導(dǎo)致新物種形成。在這個過程中，突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料，自然選擇使種群的 基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件。 4物種：能在自然條件下相互交配并且產(chǎn)生

19、可育后代的一群生物。 地理 自然 種群 小種群(產(chǎn)生許多變異） 隔離 選擇 基因頻率發(fā)生改變 生殖 隔離 新物種 第七章 拉馬克 達爾文 進化論 ： 用進廢退、獲得性遺傳 ： 適者生存，不適者淘汰（自然選擇學(xué)說） 基本單位：種群 實質(zhì)：基因頻率的改變 原材料：突變與重組 現(xiàn)代進化理論 形成物種 決定方向：自然選擇 必要條件：隔離 生物多樣性：基因、物種、生態(tài)系統(tǒng) 協(xié)同論（殘酷競爭 VS 協(xié)同進化） 中性學(xué)說（偶然 VS 必然） 補充 間斷平衡（漸進 VS 突進） 災(zāi)變論（漸滅 VS 突滅） 全書小結(jié) 一、 從亞顯微結(jié)構(gòu)水平到分子水平 二、以人類遺傳病為例分析遺傳的三個基本規(guī)律和伴性遺傳之間的區(qū)

20、別和聯(lián)系 例 下圖是六個家族的遺傳圖譜， 請據(jù)圖回答： 細胞核染色體DNA基因遺傳信息mRNA蛋白質(zhì)(性狀 例 間的關(guān)系。 間要論述染色體、DNA、基因、遺傳信息、遺傳密碼、蛋白質(zhì)(性狀和生物多樣性之 (1可判斷為 X 染色體的顯性遺傳的是圖 (2可判斷為 X 染色體的隱性遺傳的是圖 (3可判斷為 Y 染色體遺傳的是圖 (4可判斷為常染色體遺傳的是圖 ； ； ； 。 簡 解析 按Y染色體遺傳X染色體顯性遺傳X染色體隱性遺傳常染色體顯性遺傳常染色 體隱性遺傳的順序進行假設(shè)求證。 D圖屬Y染色體遺傳，因為其病癥是由父傳子，子傳孫，只要男性有病，所有的兒子都患病。 B圖為X染色體顯性遺傳，因為只要父

21、親有病，所有的女兒都是患病者。 C和E圖是X染色體隱 性遺傳，因為C圖中，母親患病，所有的兒子患病，而父親正常，所有的女兒都正常；E圖中，男性 將病癥通過女兒傳給他的外孫。 A和F圖是常染色體遺傳，首先通過父母無病而子女有患病者判斷出是隱性遺傳，再根據(jù)父母無 病，而兩個家系中都有女兒患病而判斷出是常染色體遺傳。 例 下圖為某家族性疾病的遺傳圖譜。請據(jù)圖回答：若1與5近親婚配，他們的孩子患 此病的概率為 (基因符號用A、a表示。 染色體由DNA和蛋白質(zhì)組成，是DNA的主要載體，而不是全部載體，因其還存在于真核細胞的葉 綠體和線粒體，原核生物和病毒中的DNA不位于染色體上，DNA是染色體的主要組成

22、成分。 DNA分子上具有遺傳效應(yīng)的、控制生物性狀的片段叫基因，DNA分子也存在沒有遺傳效應(yīng)的片段 叫基因間區(qū)，DNA上有成百上千個基因?；蛭挥贒NA分子上，也位于染色體上，并在染色體上呈線 性排列，占據(jù)一定的“座位”(位點，在減數(shù)分裂和有絲分裂過程中，隨染色體的移動而移動，減 數(shù)分裂過程中染色體互換，同源染色體的分離，非同源染色體自由組合是基因的三個遺傳規(guī)律和伴 性遺傳的細胞學(xué)基礎(chǔ)。 DNA分子基因上的脫氧核苷酸的排列順序叫遺傳信息， 并不是DNA分子上所有脫氧核苷酸的排列 順序叫遺傳信息(基因間區(qū)不含有遺傳信息，基因所在的DNA片段有兩條鏈，只有一條鏈攜帶遺傳 信息叫有義鏈，另一條配對鏈叫

23、無義鏈，DNA雙鏈中的一條鏈對某個基因來說是有義鏈，而對另一 個基因來說，可能是無義鏈。 遺傳密碼是指在DNA的轉(zhuǎn)錄過程中，以DNA(基因上一條有義鏈(攜帶遺傳信息為模板，按照堿 基互補配對原則(AU，GC形成的信使RNA單鏈上的堿基排列順序，遺傳學(xué)上把信使RNA上決定一 個氨基酸的三個相鄰的堿基叫“密碼子”，也叫“三聯(lián)體密碼子”，和遺傳密碼的含義是一致的， 應(yīng)當注意，20種氨基酸密碼表中每個氨基酸所對應(yīng)三個字母的堿基排序是指定位在信使RNA上的， 并不是位于DNA或轉(zhuǎn)運RNA(叫反密碼子上堿基排列順序。 性狀是指一個生物的任何可以鑒別的形態(tài)或生理特征，是遺傳和環(huán)境相互作用的結(jié)果，主要由 蛋白

24、質(zhì)體現(xiàn)出來。生物的性狀受基因控制，是基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來體現(xiàn)的。 DNA分子中堿基的排列順序千變?nèi)f化，一個DNA分子中的一條多核苷酸鏈有100個四種不同的堿 100 基，它們的可能排列方式是4 種。而事實上DNA分子中堿基數(shù)量是成千上萬，其可能的排列方式幾 乎是無限的。DNA分子的多樣性，可以從分子水平上說明生物的多樣性和個體之間的差異的原因。 解析 本題主要考查對系譜圖的分析判斷和簡單概率計算能力，解題關(guān)鍵為運用多種遺傳病 的遺傳特點去分析人手。 (1在該遺傳系譜中，發(fā)病率比較高，占子代的1/2，且子代之中有患者，則雙親之中必定有患 者，兒子是患者則其母必定是患者，且患者中女性多于男性。所以該病的遺傳為顯性伴性遺傳。 a (21個體的父親表現(xiàn)型正常，是隱性個體，基因型為X Y，他的X染色體上的基因必定遺傳給他 A a a 女兒1個體，1個體又表現(xiàn)