第一章遺傳因子的發現

第1節孟德爾的豌豆雜交實驗（一）

（一）問題探討

L粉色。因為按照融合遺傳的觀點，雙親遺傳物質在子代體內混合，子代呈

現雙親的中介性狀，即紅色和白色的混合色——粉色。

2.提示：此問題是開放性問題，目的是引導學生觀察、分析身邊的生物遺

傳現象，學生通過對遺傳實例的分析，辨析融合遺傳觀點是否正確。有些學生可

能舉出的實例是多個遺傳因子控制生物性狀的現象（如人體的高度等），從而

產生諸多疑惑，教師對此可以不做過多的解釋。只要引導學生能認真思索，積極

探討，投入學習狀態即可。

（-）實驗

1.與每個小組的實驗結果相比，全班實驗的總結果更接近預期的結果，即彩

球組合類型數量比DD：Dd：dd=l：2：1,彩球代表的顯性與隱性類型的數值比

為3：1。因為實驗個體數量越大，越接近統計規律。

如果孟德爾當時只統計10株豌豆雜交的結果，則很難正確地解釋性狀分離

現象，因為實驗統計的樣本數目足夠多，是孟德爾能夠正確分析實驗結果的前提

條件之一。當對10株豌豆的個體做統計時，會出現較大的誤差。

2.模擬實驗的結果與孟德爾的假說是相吻合的。因為甲、乙小桶內的彩球代

表孟德爾實驗中的雌、雄配子，從兩個桶內分別隨機抓取一個彩球進行組合，實

際上模擬雌、雄配子的隨機組合，統計的數量也足夠大，出現了3：1的結果。

但證明某一假說還需實驗驗證。

（三）技能訓練

提示：將獲得的紫色花連續兒代自交，即將每次自交后代的紫色花選育再進

行自交，直至自交后代不再出現白色花為止。

（四）旁欄思考題

不會。因為滿足孟德爾實驗條件之一是雌、雄配子結合機會相等，即任何一

個雄配子（或雌配子）與任何一個雌配子（或雄配子）的結合機會相等，這樣才

能出現3：1的性狀分離比。

（五）練習

基礎題

l.Bo

2.Bo

3.(1)在K水稻細胞中含有一個控制合成支鏈淀粉的遺傳因子和一個控制

合成直鏈淀粉的遺傳因子。在R形成配子時，兩個遺傳因子分離，分別進入不

同配子中，含支鏈淀粉遺傳因子的配子合成支鏈淀粉，遇碘變橙紅色；含直鏈淀

粉遺傳因子的配子合成直鏈淀粉，遇碘變藍黑色，其比例為1：lo

(2)孟德爾的分離定律。即在R形成配子時，成對的遺傳因子發生分離，

分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中。

(3)2o

4.(1)白色；黑色。

(2)性狀分離；白毛羊為雜合子，雜合子在自交時會產生性狀分離現象。

拓展題

1.(1)將被鑒定的栗色公馬與多匹白色母馬配種，這樣可在一個季節里產

生多匹雜交后代。

(2)雜交后代可能有兩種結果：一是雜交后代全部為栗色馬，此結果說明

被鑒定的栗色公馬很可能是純合子；二是雜交后代中既有白色馬，又有栗色馬，

此結果說明被鑒定的栗色公馬為雜合子。

2.提示：選擇適宜的實驗材料是確保實驗成功的條件之一。孟德爾在遺傳

雜交實驗中，曾使用多種植物如豌豆、玉米、山柳菊做雜交實驗，其中豌豆的雜

交實驗最為成功，因此發現了遺傳的基本規律。這是因為豌豆具有適于研究雜

交實驗的特點，例如，豌豆嚴格自花受粉，在自然狀態下是純種，這樣確保了通

過雜交實驗可以獲得真正的雜種；豌豆花大，易于做人工雜交實驗；豌豆具有

穩定的可以區分的性狀，易于區分、統計實驗結果。

3.提示：凱庫勒提出苯分子的環狀結構、原子核中含有中子和質子的發現過

程等，都是通過假說一演繹法得出結論的。19世紀以前科學家對遺傳學的研究,

多采用從實驗結果出發提出某種理論或學說。而假說一演繹法，是從客觀現象或

實驗結果出發，提出問題，作出假設，然后設計實驗驗證假說的研究方法，這種

方法的運用促進了生物科學的研究，使遺傳學由描述性研究進入理性推導和實驗

驗證的研究階段。

第2節孟德爾的豌豆雜交實驗(二)

(-)問題探討

提示：問題探討的目的是活躍學生的思維，引領學生進入新的學習狀態，

教師可以通過水稻雜交育種等實例，使學生自然地認識到任何生物都不止表現…

種性狀，后代表現的特征可以是兩個親本性狀組合的結果。進一步地思考討論,

雙親的性狀是遵循什么規律進行組合、傳遞給后代的？在育種實踐中人類如何獲

得所需的性狀組合？為導入新課做好準備。

（二）思考與討論

1.提示：豌豆適于作雜交實驗材料的優點有：（1）具有穩定的易于區分的

相對性狀，如高莖和矮莖，高莖高度在L5?2.0m,矮莖高度僅為0.3m左右,

易于觀察和區分；（2）豌豆嚴格自花受粉，在自然狀態下可以獲得純種，純種

雜交獲得雜合子；（3）花比較大，易于做人工雜交實驗。孟德爾正是因為選用

了豌豆做雜交實驗，才能有效地從單一性狀到多對性狀研究生物遺傳的基本規

律，才能對遺傳實驗結果進行量化統計，所以科學地選擇實驗材料是科學研究取

得成功的重要保障之一。

2.提示：如果孟德爾只是研究多對相對性狀的遺傳，很難從數學統計中發現

遺傳規律，因為如果研究n對相對性狀，將會有2n個性狀組合，這是很難統計

的，也很難從數學統計中發現問題，揭示生物的遺傳規律。這也是前人在遺傳雜

交實驗中留下的經驗與教訓，孟德爾恰恰借鑒了前人的遺傳研究經驗，改變實

驗方法，從簡單到復雜地進行觀察、統計、分析實驗結果，從而發現問題、提出

假說、實驗驗證、得出結論。

3.提示：如果孟德爾沒有對實驗結果進行統計學分析，他很難做出對分離

現象的解釋。因為通過統計，孟德爾發現了生物性狀的遺傳在數量上呈現一定數

學比例，這引發他揭示其實質的興趣。同時這也使孟德爾意識到數學概率，也

適用于生物遺傳的研究，從而將數學的方法引入對遺傳實驗結果的處理和分析。

4.提示：作為一種正確的假說，不僅能解釋已有的實驗結果，還應該能夠預

測另一些實驗結果。可參考教科書對“假說一演繹法”的解釋。

5.提示：（1）扎實的知識基礎和對科學的熱愛。孟德爾在維也納大學進修

學習時，通過對自然科學的學習，使他具有生物類型是可變的，可以通過雜交產

生新的生物類型等進化思想。同時孟德爾還學習數學，使他受到“數學方法可以

應用于各門自然科學之中”的思想影響，產生應用數學方法解決遺傳學問題的想

法，使孟德爾成為第一個認識到概率原理能用于預測遺傳雜交實驗結果的科學

家。

（2）嚴謹的科學態度。孟德爾對雜交實驗的研究是從觀察遺傳現象出發，

提出問題，作出假設，然后設計實驗驗證假設的研究方法。這在當時是一種新的

研究思路，光是豌豆的雜交實驗，他就沒有局限于對實驗結果的簡單描述和歸納。

(3)勤于實踐。孟德爾在豌豆的遺傳雜交實驗研究中，連續進行了8年的

研究，并且對每次實驗的結果進行統計分析，從中發現了前人沒有發現的問題和

規律。

(4)敢于向傳統挑戰。孟德爾通過實驗研究，提出了“顆粒性遺傳”的思

想，這是對傳統的遺傳觀念的挑戰。

(三)旁欄思考題

從數學角度看，(3：1)2的展開式為9：3：3：1,即9：3：3：1的比例

可以表示為兩個3：1的乘積。對于兩對相對性狀的遺傳結果，如果對每一對性

狀進行單獨的分析，如單純考慮圓和皺或黃和綠一對相對性狀遺傳時，其性狀的

數量比是圓粒:皺粒=(315+108)：(101+32)=3：1；黃色：綠色=(315+101)：

(108+32)=3：1。即每對性狀的遺傳都遵循了分離定律。這無疑說明兩對相對

性狀的遺傳結果可以表示為它們各自遺傳結果的乘積，即9：3：3：1來自于

(3：1)2。

(四)練習

基礎題

1.(1)X；(2)X。

2.Co

拓展題

(1)YyRr；yyRr。(2)黃色皺粒，綠色皺粒；1：1；1/4。(3)YyRR或

YyRr；4；如果是YyRR與yyrr雜交，比值為黃色圓粒：綠色圓粒=1：1；如果是

YyRr與yyrr雜交，比值為黃色圓粒：綠色圓粒：黃色皺粒：綠色皺粒=1：1：

1：lo

自我檢測的答案和提示

一、概念檢測

判斷題

1.X。

2.X。

3.X。

選擇題

l.Do

2.Co

3.Do

4.Bo

二、知識遷移

因為控制非甜玉米性狀的是顯性基因，控制甜玉米性狀的是隱性基因。當

甜玉米接受非甜玉米的花粉時，非甜玉米花粉產生的精子中含有顯性基因，而甜

玉米的胚珠中的極核含有隱性基因，極核受精后發育成胚乳，胚乳細胞中顯性

基因對隱性基因有顯性作用，故在甜玉米植株上結出非甜玉米；當非甜玉米接受

甜玉米的花粉時，甜玉米花粉產生的精子中含有隱性基因，而非甜玉米的胚珠

中的極核含有顯性基因，故在非甜玉米植株上結出的仍是非甜玉米。

三、技能應用

由于顯性基因對隱性基因有顯性作用，所以在生物長期的進化過程中，如果

沒有自然選擇的作用，一般在一個群體中顯性個體數多于隱性個體數。根據圖中

提供的信息可知，蝴蝶的綠眼個體數多，并且綠眼：白眼接近于3：1；同樣蝴

蝶的紫翅個體數多，并且紫翅：黃翅接近于3：1,所以判斷蝴蝶的綠眼和紫翅

是顯性性狀，白眼和黃翅是隱性性狀。

四、思維拓展

1.提示：一對皮膚顏色正常的夫婦，生下白化病患兒，說明白化病屬于隱性

基因控制的疾病。同時調查統計結果表明，攜帶白化病致病基因且表現型正常的

夫婦，其后代是白化病患者的幾率為25虬以此可以判斷，人類正常皮膚與白化

皮膚這對相對性狀的遺傳符合孟德爾的分離定律。

2.孟德爾的自由組合定律具有普遍性，因為兩對相對性狀的遺傳可分解為每

一對相對性狀遺傳結果的乘積，即兩對相對性狀遺傳產生的性狀組合類型數為2

X2=22,性狀比例為（3：1）2；故n對相對性狀遺傳產生的性狀組合類型有2",

其比例為（3：1）"o

第二章基因和染色體的關系

第1節減數分裂和受精作用

（-）問題探討

1.配子染色體與體細胞染色體的區別在于:

（1）配子染色體數是體細胞染色體數的一半；

（2）配子染色體是由體細胞每對同源染色體中分別取出一條組成的。

（-）旁欄思考題

1.減數分裂的染色體復制發生在減數第一次分裂的間期，減數第二次分裂的

間期不復制。

2.初級精母細胞兩極的這兩組染色體，非同源染色體之間是自由組合的。

3.在減數第一次分裂中出現了同源染色體聯會，四分體形成，非姐妹染色單

體間交叉互換，同源染色體分離，使得細胞兩極各有一整套非同源染色體，從而

使形成的次級精母細胞中染色體數目減少為初級精母細胞的一半等行為。

上述過程可使配子中染色體數目減半。這樣再通過以后發生的兩性配子結

合成合子的受精作用，就能維持生物前后代體細胞染色體數目的恒定，從而保證

遺傳的穩定性。上述過程還可以使經過減數分裂產生的配子類型多樣，從而增

加了生物的變異，增強了生物適應環境的能力，有利于生物的進化。

4.經過減數第一次分裂，一個卵原細胞會分裂成一個較大的次級卵母細胞

和一個較小的極體。經過減數第二次分裂，一個次級卵母細胞會分裂成一個含細

胞質多的卵細胞和一個含細胞質少的極體，而減數第一次分裂形成的極體也經

過減數第二次分裂成為兩個含細胞質少的極體。最后三個極體退化消失，只剩一

個卵細胞。

（三）想像空間

不一樣。受精過程中，僅精子的頭部進入卵細胞，而精子的頭部除了細胞核

外，只含極少量的細胞質。而細胞質中線粒體含少量DNA（植物細胞質中的葉綠

體也含少量DNA）,對生物的遺傳也有影響。

（四）實驗

1.減數第一次分裂會出現同源染色體聯會、四分體形成、同源染色體在赤道

板位置成對排列、同源染色體分離、移向細胞兩極的染色體分別由兩條染色單體

組成等現象。

減數第二次分裂的中期，非同源染色體成單排列在細胞赤道板位置，移向細

胞兩極的染色體不含染色單體。

2.減數第一次分裂的中期，兩條同源染色體分別排列在細胞赤道板的兩側，

末期在細胞兩極的染色體由該細胞一整套非同源染色體組成，其數目是體細胞染

色體數的一半，每條染色體均由兩條染色單體構成。

減數第二次分裂的中期，所有染色體的著絲點排列在細胞的赤道板的位置。

末期細胞兩極的染色體不含染色單體。

3.同一生物的細胞，所含遺傳物質相同；增殖的過程相同；不同細胞可能處

于細胞周期的不同階段。因此，可以通過觀察多個精原細胞的減數分裂，推測出

一個精原細胞減數分裂過程中染色體的連續變化。

（五）模型建構

討論一

1.代表分別來自父方和母方的同源染色體聯會。

2.4條。減數第一次分裂結束。2條。

3.減數第一次分裂過程中的同源染色體聯會，形成四分體，同源染色體在赤

道板位置成雙排列，同源染色體分離，分別移向細胞兩極；減數第二次分裂過程

中非同源染色體的著絲點排列在細胞的赤道板上，著絲點分裂，染色單體成為染

色體，移向細胞兩極。

4.2個。2個。

討論二

1.每個配子都含有兩種顏色的染色體。

2.4種。

3.8種。

（六）技能訓練

精原細胞有絲分裂過程中染色體數目變化表

時期間期前期中期后期末期

染色體數目（條）888168

精原細胞形成精子過程中染色體數目變化表

細胞類型精原細胞初級精母細胞次級精母細胞精細胞

染色體數目（條）8844

染色體數目(條)

16.

r--------------------------------------1---------------------------------------

A3>，“A

°粒原細胞初級相母細胞次級初母細胞梢細胞細胞類型

精原細胞形成精子過程中染色體數目變化圖

(七)第一小節練習

基礎題

1.(1)J；(2)X；(3)X；(4)X。

2.Bo

3.Do

4.(1)①這個細胞正在進行減數分裂。因為該細胞中出現了四分體。

②該細胞有4條染色體，8條染色單體。

③該細胞有2對同源染色體。其中染色體A與C,A與D,B與C,B與D

是非同源染色體。

④細胞中a與a',b與b',c與c',d與d'是姐妹染色單體。

⑤該細胞分裂完成后，子細胞中有2條染色體。

⑥參見教科書圖220

(2)①4條。

②B,D；B,Co

拓展題

提示：不一定。若減數分裂過程中發生異常情況，比如減數第一次分裂時

聯會的同源染色體,有一對或兒對沒有分別移向兩極而是集中到一個次級精(卵)

母細胞中，再經過減數第二次分裂產生的精子或卵細胞中的染色體數目就會比

正常的多一條或兒條染色體。再如減數分裂過程(無論第一次分裂還是第二次分

裂)中，染色體已移向細胞兩極，但因某種原因細胞未分裂成兩個子細胞，這

樣就可能出現精子或卵細胞中染色體加倍的現象。

如果上述現象出現，則受精卵中染色體數目就會出現異常，由該受精卵發育

成的個體細胞中染色體數目也不正常。由于染色體是遺傳物質的載體，生物體的

性狀又是由遺傳物質控制的，那么當該個體的遺傳物質出現異常時，該個體的性

狀也會是異常的。例如，人類的“21三體綜合征”遺傳病患者就是由含有24條

染色體（其中21號染色體是2條）的精子或卵細胞與正常的卵細胞或精子結合

后發育成的。

（八）第二小節練習

基礎題

1.（1）J；（2）V；（3）Vo

2.提示：配子形成過程中，由于減數第一次分裂的四分體時期，非姐妹染

色單體間可能互換部分遺傳物質；中期時，同源染色體隨機排列在細胞赤道板兩

側，導致了配子中非同源染色體的自由組合，因此，配子中染色體組成是多樣

的。受精作用又是精子和卵細胞的隨機結合，因此，后代的性狀表現是多樣的。

由于減數分裂是有規律的正常的細胞分裂，在減數分裂的過程中，染色體

只復制一次，而細胞連續分裂兩次。這樣每個物種正常的雌、雄配子都含有該物

種體細胞染色體數目一半的染色體，并且都是一整套非同源染色體的組合。而

受精作用時精卵結合使受精卵及其發育成的個體體細胞中又可以恢復該種生物

的染色體數目。性狀是由染色體中的遺傳物質控制的，生物前后代細胞中染色

體數目的恒定，保證了前后代遺傳性狀的相對穩定。

拓展題

提示：在形成精子或卵細胞的減數分裂過程中，如果由于某種原因減數第一

次分裂時兩條21號染色體沒有分離而是進入了同一個次級精（卵）母細胞，再

經過減數第二次分裂，就會形成含有2條21號染色體的精子或卵細胞；如果減

數第一次分裂正常，減數第二次分裂時21號染色體的著絲點分裂，形成了2條

21號染色體，但沒有分別移向細胞兩極，而是進入了同一個精子或卵細胞。這

樣異常的精子或卵細胞就含有24條染色體，其中21號染色體是2條。當一個正

常的精子或卵細胞（含23條非同源染色體，其中只含有1條21號染色體）與上

述異常的卵細胞或精子結合成受精卵，則該受精卵含47條染色體，其中21號染

色體為3條。當該受精卵發育成人時，這個人的體細胞中的染色體數目就是47

條，含有3條21號染色體。

第2節基因在染色體上

（一）問題探討

這個替換似乎可行。由此聯想到孟德爾分離定律中成對的遺傳因子的行為與

同源染色體在減數分裂過程中的行為很相似。

一條染色體上可能有許多個基因。

（二）技能訓練

不同的基因也許是DNA長鏈上的一個個片段。

（三）練習

基礎題

l.Do

2.Bo

拓展題

1.這些生物的體細胞中的染色體雖然減少一半，但仍具有一整套非同源染色

體。這一組染色體，攜帶有控制該種生物體所有性狀的一整套基因。

2.提示：人體細胞染色體數目變異，會嚴重影響生殖、發育等各種生命活動,

未發現其他染色體數目變異的嬰兒，很可能是發生這類變異的受精卵不能發育，

或在胚胎早期就死亡了的緣故。

第3節伴性遺傳

（一）問題探討

該問題只有在學完本節內容之后，學生才能夠比較全面地回答，因此，本問

題具有開放性，只要求學生能夠簡單回答即可。

1.提示：紅綠色盲基因和抗維生素D佝僂病的基因位于性染色體上，因此這

兩種遺傳病在遺傳表現上總是和性別相聯系。

2.提示：紅綠色盲基因和抗維生素D佝僂病基因盡管都位于X染色體上，但

紅綠色盲基因為隱性基因，而抗維生素D佝僂病基因為顯性基因，因此，這兩種

遺傳病與性別關聯的表現不相同，紅綠色盲表現為男性多于女性，而抗維生素D

佝僂病則表現為女性多于男性。

（二）資料分析

1.紅綠色盲基因位于X染色體上。

2.紅綠色盲基因是隱性基因。

（三）練習

基礎題

l.Co

2.Bo

3.Co

4.（1）AaX'X"婦）,AaX'Y（夫）。

（2）既不患白化病也不患紅綠色盲的孩子的基因型：

BBBbBBBb1B

AAXX,AAXX,AaXX,AaXX,AaX^,AAXYO

拓展題

提示：雌果蠅卵原細胞減數分裂過程中，在2000?3000個細胞中，有一

次發生了差錯，兩條X染色體不分離，結果產生的卵細胞中，或者含有兩條X

染色體，或者不含X染色體。如果含X*X"卵細胞與含Y的精子受精，產生X*X*Y

的個體為白眼雌果蠅，如果不含X的卵細胞與含X*的精子受精，產生0X”的個體

為紅眼雄果蠅，這樣就可以解釋上述現象。可以用顯微鏡檢查細胞中的染色體，

如果在上述雜交中的子一代出現的那只白眼雌果蠅中找到Y染色體，在那只紅眼

雄果蠅中找不到Y染色體，就可以證明解釋是正確的。

自我檢測的答案和提示

一、概念檢測

判斷題

1.X。

2.Vo

3.X。

4.Vo

5.Xo

選擇題

l.Co

2.Co

3.Bo

4.A(該顯性基因位于X染色體上)。

5.Co

二、知識遷移

bBBBb

1.設紅綠色盲基因為因那么(1)XY；XX,XXo

(2)1/4。

2.(1)表現型正常的夫婦，后代均正常；夫婦一方是患者，子女有1/2為

患者。

(2)選擇生男孩。

(3)不攜帶。一對等位基因中，只要有一個是顯性致病基因，就會表現為

患者(真實遺傳)。

3.是父方，可能是在減數分裂第二次分裂中，復制的Y染色體沒有分開，產

生了含有YY的精子。

三、技能應用

減數分裂有絲分裂

(1)染色體復制一次，細胞分裂

(1)染色體復制一次，細胞連續分裂兩次。

一次。

(2)無同源染色體聯會等行為。

不(2)同源染色體在第一次分裂中發生聯會(并

同且出現四分體及非姐妹染色單體的互換)。

點

(3)分裂后形成2個體細胞。

(3)分裂后形成4個精子或1個卵細胞。

(4)分裂后，子細胞中染色體的數目減少一半。

(4)分裂后，子細胞中染色體的

數目與母細胞的相同。

相

(1)在細胞分裂過程中都有紡錘絲出現。

同

點

(2)染色體在細胞分裂中都只復制一次。

四、思維拓展

1.性別和其他性狀類似，也是受遺傳物質和環境共同影響的，性反轉現象可

能是某種環境因素，使性腺出現反轉現象的緣故。子代雌雄之比是2：1。

2.否。孟德爾遺傳規律的細胞學基礎是減數分裂中染色體的分配規律，該規

律只適用于真核生物。

第三章基因的本質

第1節DNA是主要的遺傳物質

（-）問題探討

1.提示：遺傳物質必須穩定，要能貯存大量的遺傳信息，可以準確地復制出

拷貝，傳遞給下一代等。

2.提示：這是一道開放性的題，答案并不惟一，只要提出正確的思路即可。

（二）旁欄思考題

因為硫僅存在于L噬菌體的蛋白質組分中，而磷則主要存在于DNA的組分

中。用“C和叼等元素是不可行的，因為T?噬菌體的蛋白質和DNA分子的組分

中都含有這兩種元素。

（三）思考與討論

1.提示：細菌和病毒作為實驗材料，具有的優點是：（1）個體很小，結構

簡單，容易看出因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。細菌是單細胞生物，

病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼。（2）繁殖快。細菌20?30min就可

繁殖一代，病毒短時間內可大量繁殖。

2.最關鍵的實驗設計思路是設法把DNA與蛋白質分開，單獨地、直接地去觀

察DNA或蛋白質的作用。

3.艾弗里采用的主要技術手段有細菌的培養技術、物質的提純和鑒定技術

等。赫爾希采用的主要技術手段有噬菌體的培養技術、同位素標記技術，以及物

質的提取和分離技術等（學生可能回答出其他的技術，但只要回答出上述主要技

術就可以）。

科學成果的取得必須有技術手段做保證，技術的發展需要以科學原理為基

礎，因此，科學與技術是相互支持、相互促進的。

（四）練習

基礎題

1.(1)(X);(2)(X)o

2.Co

3.Do

拓展題

1.提示：實驗表明，噬菌體在感染大腸桿菌時，進入大腸桿菌內的主要是

DNA,而大多數蛋白質卻留在大腸桿菌的外面。因此，大腸桿菌裂解后，釋放出

的子代噬菌體是利用親代噬菌體的遺傳信息，以大腸桿菌的氨基酸為原料來合成

蛋白質外殼的。

2.提示：肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體感染大腸桿菌的實驗證明，作為遺傳

物質至少要具備以下幾個條件：能夠精確地復制自己；能夠指導蛋白質合成，從

而控制生物的性狀和新陳代謝；具有貯存遺傳信息的能力；結構比較穩定等。

第2節DNA分子的結構

(一)問題探討

提示：本節的問題探討主要是培養學生收集資料、討論交流的能力。

(-)旁欄思考題

1.(1)當時科學界已經發現的證據有：組成DNA分子的單位是脫氧核甘酸;

DNA分子是由含4種堿基的脫氧核甘酸長鏈構成的；(2)英國科學家威爾金斯

和富蘭克林提供的DNA的X射線衍射圖譜；(3)美國生物化學家鮑林揭示生

物大分子結構的方法(1950年)，即按照X射線衍射分析的實驗數據建立模型

的方法(因為模型能使生物大分子非常復雜的空間結構，以完整的、簡明扼要的

形象表示出來)，為此，沃森和克里克像擺積木一樣，用自制的硬紙板構建DN

A結構模型；(4)奧地利著名生物化學家查哥夫的研究成果:腺喋吟(A)的量

總是等于胸腺喀嗟(T)的量，鳥喋吟(G)的量總是等于胞喀噬(C)的量這

一堿基之間的數量關系。

2.沃森和克里克根據當時掌握的資料，最初嘗試了很多種不同的雙螺旋和三

螺旋結構模型，在這些模型中，他們將堿基置于螺旋的外部。在威爾金斯為首的

一批科學家的幫助下，他們否定了最初建立的模型。在失敗面前，沃森和克里克

沒有氣餒，他們又重新構建了一個將磷酸一核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排

在螺旋內部的雙鏈螺旋。

沃森和克里克最初構建的模型，連接雙鏈結構的堿基之間是以相同堿基進行

配對的，即A與A、T與T配對。但是，有化學家指出這種配對方式違反了化學

規律。1952年，沃森和克里克從奧地利生物化學家查哥夫那里得到了一個重要

的信息：腺噂吟(A)的量總是等于胸腺喀嗟(T)的量，鳥噂吟(G)的量總

是等于胞喀喔(C)的量。于是，沃森和克里克改變了堿基配對的方式，讓A

與T配對，G與C配對，最終，構建出了正確的DNA模型。

(三)思考與討論

2.提示：主要涉及物理學(主要是晶體學)、生物化學、數學和分子生物學

等學科的知識。涉及的方法主要有：X射線衍射結構分析方法，其中包括數學計

算法；建構模型的方法等。現代科學技術中許多成果的取得，都是多學科交叉運

用的結果；反過來，多學科交叉的運用，又會促進學科的發展，誕生新的邊緣學

科，如生物化學、生物物理學等。

3.提示：要善于利用他人的研究成果和經驗；要善于與他人交流和溝通，閃

光的思想是在交流與撞擊中獲得的；研究小組成員在知識背景上最好是互補的，

對所從事的研究要有興趣和激情等。

(四)模型建構

1.DNA雖然只含有4種脫氧核甘酸，但是堿基對的排列順序卻是千變萬化的。

堿基對千變萬化的排列順序使DNA儲存了大量的遺傳信.息。

2.提示：(1)靠DNA分子堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯；(2)在

DNA雙螺旋結構中，由于堿基對平面之間相互靠近，形成了與堿基對平面垂直方

向的相互作用力(該點可不作為對學生的要求，教師可進行補充說明)。

(五)練習

基礎題

1.(1)胞喀碇；(2)腺喋吟；(3)鳥喋吟；(4)胸腺嗜咤；(5)脫氧

核糖；(6)磷酸；(7)脫氧核甘酸；(8)堿基對；(9)氫鍵；(10)一條脫

氧核甘酸鏈的片段。

2.Co

3.Bo

拓展題

VA=TG=C

.,.A+G=T+C

AA+G/(A+G+T+C)=T+C/(A+G+T+C)=50%

也可以寫成以下形式：A+G/T+C=(T+G)/(A+C)=(T+C)/(A+

G)....1

規律概括為：在DNA雙鏈中，任意兩個不互補堿基之和恒等，并為堿基總數

的50%o

第3節DNA的復制

（一）問題探討

提示：兩個會徽所用的原料應該選自一塊石材；應先制造模型，并按模型

制作會徽；應使用電子控制的刻床；刻床應由一名技術熟練的師傅操作，或完全

數控等。（以上可由學生根據自己的經驗推測回答，事實是原料確實選自一塊

石材.，但由于時間緊迫，兩個會徽是由兩名技術最好的師傅手工雕刻的）。驗證

的最簡單的方法是：將兩個印章的圖形蓋在白紙上進行比較（學生也可能提出

更科學、更現代化的方法）。

（二）旁欄思考題

提示：本實驗是根據半保留復制原理和DNA密度的變化來設計的。在本實驗

中根據試管中DNA帶所在的位置就可以區分親代與子代的DNATo

（三）練習

基礎題

L腺喋聆脫氧核甘酸，鳥喋吟脫氧核甘酸，胞嗑嗟脫氧核甘酸和胸腺口密咤脫

氧核苜酸。

2.模板、原料、能量、酶，雙螺旋，堿基互補配對。

3.Do

4.Bo

拓展題

提示：可能有6個堿基會發生錯誤。產生的影響可能很大，也可能沒有影響

（這一問可由學生做開放式回答）。

第4節基因是有遺傳效應的DNA片段

（一）問題探討

提示：本節“問題探討”的目的主要是讓學生體會堿基排列順序的多樣性。

（二）資料分析

1.生物體的DNA分子數目小于基因數目。生物體內所有基因的堿基總數小于

DNA分子的堿基總數。這說明基因是DNA的片段，基因不是連續分布在DNA上的，

而是由堿基序列將其分隔開的。

2.提示：此題旨在引導學生理解遺傳效應的含義，并不要求惟一答案。可以

結合提供的資料來理解，如能使生物體發出綠色熒光、控制人和動物體的胖瘦，

等等。

3.基因是有遺傳效應的DNA片段。

（三）探究

1.堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA分子的多樣性，而堿基特定的排列

順序，又構成了每一個DNA分子的特異性。DNA分子的多樣性和特異性是生物體

多樣性和特異性的物質基礎。

2.提示：在人類的DNA分子中，核甘酸序列多樣性表現為每個人的DNA幾乎

不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。

3.提示：可以從進化的角度來分析基因為什么不能是堿基的隨機排列。

（四）練習

基礎題

1.（1）；（2）X。

2.Co

3.提示：從遺傳物質必須具備的條件來分析：（1）在細胞增殖過程中能夠

精確地進行復制；（2）能夠控制生物體的性狀；（3）能夠貯存足夠量的遺傳信

息；（4）結構比較穩定。

拓展題

1.提示：并非任何一個DNA片段都是基因，只有具有遺傳效應的DNA片段才

是基因。

2.提示：DNA包括基因與非基因的堿基序列。

3.提示：這一觀點是有道理的。但在日常生活中，如報刊、雜志、廣播等傳

播媒體常將基因與DNA這兩個概念等同使用，因此在具體情況中，要留意區分。

自我檢測的答案和提示

一、概念檢測

判斷題

1.Xo2.Xo3.Xo4.Xo

選擇題

Ao

識圖作答題

1.2；4；2o

2.反向平行；互補

3.磷酸基團；脫氧核糖；堿基；脫氧核糖。

二、知識遷移

Ao

三、思維拓展

提示：形成雜合雙鏈區的部位越多，DNA堿基序列的一致性越高，說明在生

物進化過程中，DNA堿基序列發生的變化越小，因此親緣關系越近。

第四章基因的表達

第1節基因指導蛋白質的合成

(-)問題探討

提示：此節問題探討意在引導學生思考DNA在生物體內有哪些作用，又是如

何發揮作用的。一種生物的整套DNA分子中貯存著該種生物生長、發育等生命活

動所需的全部遺傳信息，也可以說是構建生物體的藍圖。但是，從DNA到具有各

種性狀的生物體，需要通過極其復雜的基因表達及其調控過程才能實現，因此，

在可預見的將來，利用DNA分子來使滅絕的生物復活仍是難以做到的。

(二)思考與討論一

L提示：可以從所需條件、過程中的具體步驟和過程中所表現出的規律等角

度來分析。例如，轉錄與復制都需要模板、都遵循堿基互補配對規律，等等。堿

基互補配對規律能夠保證遺傳信息傳遞的準確性。

2.轉錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列之間的堿基

是互補配對關系，與DNA雙鏈間堿基互補配對不同的是，RNA鏈中與DNA鏈的A

配對的是U,不是T；與DNA另一條鏈的堿基序列基本相同，只是DNA鏈上T的

位置，RNA鏈上是U。

（三）思考與討論二

1.最多能編碼16種氨基酸。

2.至少需要3個堿基。

（四）思考與討論三

1.對應的氨基酸序列是：甲硫氨酸一谷氨酸一丙氨酸一半胱氨酸一脯氨酸一

絲氨酸一賴氨酸一脯氨酸。

2.提示：這是一道開放性較強的題，答案并不惟一，旨在培養學生的分析能

力和發散性思維。通過這一事實可以想到生物都具有相同的遺傳語言，所有生物

可能有共同的起源或生命在本質上是統一的，等等。

3.提示：此題具有一定的開放性，旨在促進學生積極思考，不必對答案作

統一要求。可以從增強密碼容錯性的角度來解釋，當密碼子中有一個堿基改變時，

由于密碼的簡并性，可能并不會改變其對應的氨基酸；也可以從密碼子使用頻

率來考慮，當某種氨基酸使用頻率高時，兒種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可

以保證翻譯的速度。

（五）思考與討論四

1.提示：此題旨在檢查對蛋白質合成過程的理解。可以參照教材中圖46

的表示方法來繪制。

2.提示：根據mRNA的堿基序列和密碼子表就可以寫出肽鏈的氨基酸序列。

（六）想像空間

DNA相當于總司令。在戰爭中，如果總司令總是深入前沿陣地直接指揮，就

會影響他指揮全局。DNA被核膜限制在細胞核內，使轉錄和翻譯過程分隔在細胞

的不同區域進行，有利于這兩項重要生命活動的高效、準確。

（七）練習

基礎題

1.TGCCTAGAA；UGCCUAGAA；3；3；半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。

2.Co

拓展題

L提示：可以將變化后的密碼子分別寫出，然后查密碼子表，看看變化了的

密碼子分別對應哪種氨基酸。這個實例說明密碼的簡并性在一定程度上能防止由

于堿基的改變而導致的遺傳信息的改變。

2.提示：因為兒個密碼子可能編碼同一種氨基酸，有些堿基序列并不編碼氨

基酸，如終止密碼等，所以只能根據堿基序列寫出確定的氨基酸序列，而不能根

據氨基酸序列寫出確定的堿基序列。遺傳信息的傳遞就是在這?過程中損失的。

第2節基因對性狀的控制

（一）問題探討

1.水中的葉比空氣中的葉要狹小細長一些。

2.這兩種形態的葉，其細胞的基因組成應是一樣的。

3.提示：為什么葉片細胞的基因組成相同，而口卜片卻表現出明顯不同的形

態？

（二）資料分析

1.沒有。實驗證據指出了原有的中心法則所沒有包含的遺傳信息的可能傳遞

途徑，是對原有中心法則的補充而非否定。

2.遺傳信息從RNA流向DNA、從RNA流向RNA的結論是確信無疑的，而從蛋

白質流向蛋白質的途徑是有可能存在的。

（三）旁欄思考題

提示：此題旨在引導學生認識基因與生物的性狀并非簡單的一一對應關系。

（四）批判性思維

提示：此題旨在引導學生客觀全面地評價基因決定論的觀點，認識到性狀的

形成往往是內因（基因）與外因（環境因素等）相互作用的結果。

（五）技能訓練

1.提示：翅的發育需要經過酶催化的反應，而酶是在基因指導下合成的，酶

的活性受溫度、pH等條件的影響。

2.基因控制生物體的性狀，而性狀的形成同時還受到環境的影響。

（六）練習

基礎題

1.Ao

2.（1）X；（2）X；（3）Vo

拓展題

1.紅眼基因正常是形成紅眼的必要而非充分條件。紅眼基因正常，并且其他

涉及紅眼形成的基因也正常時，果蠅的紅眼才能形成；如果紅眼基因不正常，即

使所有其他涉及紅眼形成的基因都正常，果蠅的紅眼也不能形成。

2.提示：生物體內基因的數目多、作用方式復雜，難以單獨對其進行研究,

生物體的異常性狀為科學家研究相關基因的作用提供了一個突破口，使科學家能

夠從異常性狀入手，分析性狀異常的個體的基因與正常個體的基因是否存在區

別，存在哪些區別等問題，從而建立起性狀與基因的對應關系。因為性狀是由基

因控制的，如果某一性狀發生異常，并且能夠穩定遺傳，說明控制該性狀的基

因發生了突變。根據異常性狀的遺傳方式，還可以分析出控制該性狀的基因是位

于性染色體上還是常染色體上，是顯性還是隱性，并且可以預測這一性狀將來

的遺傳規律。

第3節遺傳密碼的破譯（選學）

（一）問題探討

1.翻譯成英文是：Wherearegeneslocated

（二）思考與討論

1.當圖中DNA的第三個堿基（T）發生改變時，如果密碼是非重疊的，將影

響1個氨基酸；如果密碼是重疊的，將影響3個氨基酸。

2.提示：先寫出改變后的堿基序列，再按照非重疊閱讀的方式和重疊閱讀的

方式分別寫出其對應的氨基酸序列，分別與原序列編碼的氨基酸序列進行比較就

可得出答案。

（三）旁欄思考題

1.細胞中原有的mRNA會作為合成蛋白質的模板干擾實驗結果，細胞中原有

的DNA可能作為mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也會干擾實驗結果，因此需

要除去細胞提取液中的DNA和mRNAo

2.作為對照實驗的試管中，所有成分都與實驗組的試管相同，但是不加入多

聚尿口密咤核甘酸。

（四）練習

基礎題

l.Do

2.提示：可以從密碼間有無分隔符、長度是否固定、閱讀方式是否重疊、密

碼所采用的符號等多方面進行比較。

拓展題

克里克通過研究堿基的改變對蛋白質合成的影響推斷遺傳密碼的性質，這

種方法不需要理解蛋白質合成的過程，就能推斷出密碼子的總體特征，但是證據

相對間接，并且工作量大。尼倫伯格通過建立蛋白質體外合成系統，直接破解

了遺傳密碼的對應規則，這種方法快速、直接，但是這種方法的建立需要首先了

解細胞中蛋白質合成所需要的條件。

自我檢測的答案和提示

一、概念檢測

填表題

1CGT

DNA雙鏈

2GCA

mRNAGCA

tRNACGU

氨基酸丙氨酸（密碼子為GCA）

選擇題

l.Do

2.Do

3.Ao

4.Co

識圖作答題

(1)氫鍵斷裂；解旋酶；能量。

(2)ACUGAA；轉錄。

(3)2o

(4)堿基互補配對。

畫概念圖

二、知識遷移

核糖體、tRNA和mRNA的結合都是蛋白質的合成所不可缺少的。抗生素通過

干擾細菌核糖體的形成,或阻止tRNA與mRNA的結合，來干擾細菌蛋白質的合成,

抑制細菌的生長。因此，抗生素可用于治療因細菌感染而引起的疾病。

三、技能應用

1.提示：可以通過查閱密碼子表，寫出每個氨基酸可能對應的堿基編碼。

2.這種方法只能推測出可能的堿基序列，而不能寫出確定的堿基序列。這種

方法簡便、快捷，不需要實驗。

3.推測不能代替用測序儀進行的基因測序。因為推測只能得出兒種可能的堿

基序列，而不能得到確定的堿基序列。

四、思維拓展

1.Co

2.提示：此題旨在引導學生搜集生物科學史的資料，通過科學發現的過程認

識理論推導和實驗論證在科學發現中的作用。

第五章基因突變及其他變異

第1節基因突變和基因重組

（一）問題探討

提示：DNA分子攜帶的遺傳信息發生了改變。但由于密碼的簡并性，DNA編

碼的氨基酸不一定改變。如果氨基酸發生了改變，生物體的性狀可能發生改變。

改變的性狀對生物體的生存可能有害，可能有利，也有可能既無害也無利。

（二）思考與討論一

1.圖中谷氨酸發生了改變，變成了繳氨酸。

2.提示：可查看教材表4T,20種氨基酸的密碼子表。

蛋白質正常異常

氨基酸谷氨酸繳氨酸

tt

mRNAG國AG國A

tt

C?T

DNACTT

GAAG0A

3.能夠遺傳。突變后的DNA分子復制，通過減數分裂形成帶有突變基因的生

殖細胞，并將突變基因傳遞給下一代。

（三）思考與討論二

L*種精子;2*種卵細胞。

2.需要有241個個體；不可能。

3.提示：可以從染色體上基因的多樣性、減數分裂過程中配子形成的過程以

及基因重組等角度思考。

生物體的性狀是由基因控制的。在減數分裂形成生殖細胞的過程中，隨著同

源染色體的分離，位于非同源染色體上的非等位基因進行重新組合。人的基因約

有3萬多個，因此，形成生殖細胞的類型也非常多，由生殖細胞通過受精作用形

成的受精卵的類型也就非常多。所以，人群中個體性狀是多種多樣的。

(四)旁欄思考題

因為紫外線和X射線易誘發基因突變，使人患癌癥。

(五)批判性思維

這種看法不正確。對于生物個體而言，發生自然突變的頻率是很低的。但是,

一個物種往往是由許多個體組成的，就整個物種來看，在漫長的進化歷程中產生

的突變還是很多的，其中有不少突變是有利突變，對生物的進化有重要意義。因

此，基因突變能夠為生物進化提供原材料。

(六)練習

基礎題

1.(1)J；(2)X；(3)Xo

2.Co

3.Bo

4.Ao

拓展題

1.放療或化療的作用是通過一定量的輻射或化學藥劑干擾腫瘤細胞和癌細

胞進行DNA分子的復制，使其產生基因突變，從而抑制其分裂的能力，或者殺死

癌細胞。放療的射線或化療的藥劑，既對癌細胞有作用，也對正常的體細胞有作

用，因此，放療或化療后病人的身體是非常虛弱的。

2.鐮刀型細胞貧血癥患者對瘧疾具有較強的抵抗力，這說明，在易患瘧疾的

地區，鐮刀型細胞的突變具有有利于當地人生存的一方面。雖然這個突變體的純

合體對生存不利，但其雜合體卻有利于當地人的生存。

第2節染色體變異

問題探討

提示：參見練習中的拓展題，了解無子西瓜的形成過程。

(二)實驗

兩者都是通過抑制分裂細胞內紡錘體的形成，使染色體不能移向細胞兩極,

而引起細胞內染色體數目加倍。

(三)練習

基礎題

1.(1)X；(2)Xo

2.Bo

3.填表

體細胞配子體細胞配子中

屬于幾

中的染中的染中的染的染色

倍體生物

色體數色體數色體組數體組數

豌豆14721二倍體

普通小麥422163六倍體

小黑麥562884八倍體

拓展題

1.西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理有利于抑制細胞

有絲分裂時形成紡錘體，從而形成四倍體西瓜植株。

2.雜交可以獲得三倍體植株。多倍體產生的途徑為：秋水仙素處理萌發的種

子或幼苗。

3.三倍體植株不能進行正常的減數分裂形成生殖細胞，因此,不能形成種子。

但并不是絕對一顆種子都沒有，其原因是在進行減數分裂時，有可能形成正常的

卵細胞。

4.有其他的方法可以替代。方法一，進行無性繁殖。將三倍體西瓜植株進行

組織培養獲取大量的組培苗，再進行移栽。方法二，利用生長素或生長素類似物

處理二倍體未受粉的雌蕊，以促進子房發育成無種子的果實，在此過程中要進行

套袋處理，以避免受粉。

第3節人類遺傳病

（一）問題探討

1.提示：人的胖瘦是由多種原因造成的。有的肥胖病可能是由遺傳物質決定

的，有的可能是后天營養過多造成的，但大多數情況下，肥胖是由于遺傳物質和

營養過多共同作用的結果。

2.提示：有人提出‘'人類所有的病都是基因病”。這種說法依據的可能是

基因控制生物體的性狀這一生物學規律。因為人體患病也是人體所表現出來的性

狀，而性狀是由基因控制的，從這個角度看，說疾病都是基因病，是有一定道

理的。然而，這種觀點過于絕對化，人類的疾病并不都是由基因的缺陷引起的，

如由大腸桿菌引起的腹瀉，就不是基因病。

（二）練習

基礎題

1.（1）X；（2）X；（3）X。

2.列表總結遺傳病的類型和實例。

人類遺傳病的類型定義實例

單基因顯性遺傳病由顯性致病基因引起的遺傳病多指、并指等

遺傳病隱性遺傳病由隱性致病基因引起的遺傳病白化病、苯丙酮尿癥等

多基因遺傳病受兩對以上的等位基因控制的遺傳病原發性高血壓等

染色體異常遺傳病由染色體異常引起的遺傳病21三體綜合征等

拓展題

提示：該女性不一定攜帶白化病基因；她未出生的孩子可能患白化病。

由該女性的弟弟是白化病的事實可知其弟弟的基因型為aa,因而推測其父

母的基因型為Aa,則該女性的基因型有兩種可能：AA和Aa,AA的概率為1/3,

Aa的概率為2/3。該女性攜帶白化病基因的概率為2/3,根據她丈夫攜帶白化病

基因的情況，其后代攜帶白化病基因和患白化病的可能性分為三種可能：（1）

丈夫不含有白化病基因；（2）丈夫含有一個白化病基因；（3）丈夫是白化病患

者。遺傳咨詢師需要根據該女性的丈夫是否是白化病患者，或者是否有家族遺傳

病史來作出判斷，提供遺傳咨詢。

自我檢測的答案和提示

一、概念檢測

判斷題

1.X。

2.Vo

3.Xo

4.Xo

5.Xo

6.Vo

選擇題

Bo

識圖作答題

1.雌；含有兩條x染色體。

2.4；2o

畫概念圖

可遺傳的變異

基因突變染色體變異基因重組

1例如I例如

鑲刀型細

常染色體變異性染色體變異豌豆上粒的

胞貧血癥

例如儆色和形狀

21三體綜合征

二、知識遷移

由女方X染色體上攜帶一對隱性致病基因患有某種遺傳病可知，該女性的基

因型為XaXao由男方表現型正常可知其基因型為XAY。該夫婦生下患病胎兒的

概率為1/2,如果生下的是男孩，則100%患有這種遺傳病，如果生下的是女孩，

則100%攜帶有這種遺傳病的致病基因。

三、技能應用

提示：野生型鏈泡霉能在基本培養基上生長，用X射線照射后的鏈泡霉不能

在基本培養基上生長，說明X射線照射后的鏈也霉產生了基因突變，有可能不能

合成某種物質，所以不能在基本培養基上生長。在基本培養基中添加某種維生素

后，X射線照射后的鏈泡霉又能生長，說明經X射線照射后的鏈泡霉不能合成該

種維生素。

四、思維拓展

1.酶