高考生物复习素材五 遗传变异和进化.docx

1、高考生物复习素材五高考生物复习素材五 遗传变异和进化遗传变异和进化 五 遗传 变异和进化 一 遗传的分子基础 探索遗传物质的过程 一、1928 年格里菲思的肺炎双球菌的转化实验：1、肺炎双球菌有两种类型类型：S型细菌：菌落光滑，菌体有夹膜，有毒性 R型细菌：菌落粗糙，菌体无夹膜，无毒性 2、实验过程（看书）3、实验证明：无毒性的 R型活细菌与被加热杀死的有毒性的 S型细菌混合后，转化为有毒性的 S型活细菌。这种性状的转化是可以遗传的。推论（格里菲思）：在第四组实验中，已经被加热杀死 S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质“转化因子”。二、1944 年艾弗里的实验：1、实验过程：2、实验

2、证明：DNA才是 R型细菌产生稳定遗传变化的物质。（即：DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质）三、1952 年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 1、T2 噬菌体机构和元素组成：2、实验过程（看书）3、实验结论：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的 DNA遗传的。（即：DNA是遗传物质）四、1956 年烟草花叶病毒感染烟草实验证明：在只有 RNA的病毒中，RNA是遗传物质。五、小结：细胞生物（真核、原核）非细胞生物（病毒）核酸 DNA和 RNA DNA RNA 遗传物质 DNA DNA RNA 因为绝大多数生物的遗传物质是 DNA，所以 DNA是主要的遗传物质。DNA的结构特点和 DNA的复制：一

3、、DNA的结构 1、DNA的组成元素：C、H、O、N、P 2、DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸（4种）3、DNA的结构：由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。内侧：由氢键相连的碱基对组成。碱基配对有一定规律：A T；G C。（碱基互补配对原则）4、DNA的特性：多样性：碱基对的排列顺序是千变万化的。（排列种数：4n(n为碱基对对数)特异性：每个特定 DNA分子的碱基排列顺序是特定的。5、DNA的功能：携带遗传信息（DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息）。6、与 DNA有关的计算：在双链 DNA分子中：A=T、G=C 任意两个非互补的碱基之

4、和相等；且等于全部碱基和的一半 例：A+G=A+C=T+G=T+C=1/2 全部碱基 二、DNA的复制 1、概念：以亲代 DNA分子两条链为模板，合成子代 DNA的过程 2、时间：有丝分裂间期和减前的间期 3、场所：主要在细胞核 4、过程：（看书）解旋 合成子链 子、母链盘绕形成子代DNA分子 5、特点：半保留复制 6、原则：碱基互补配对原则 7、条件:模板：亲代 DNA分子的两条链 原料：4 种游离的脱氧核糖核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、DNA聚合酶等 8、DNA能精确复制的原因：独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。9、意义：DNA分子复制，使遗

5、传信息从亲代传递给子代，从而确保了遗传信息的连续性。10、与 DNA复制有关的计算：复制出 DNA数=2n（n为复制次数）含亲代链的 DNA数=2 遗传信息的转录和翻译 一、RNA的结构：1、组成元素：C、H、O、N、P 2、基本单位：核糖核苷酸（4种）3、结构：一般为单链 二、基因：是具有遗传效应的 DNA片段。主要在染色体上 三、基因控制蛋白质合成：1、转录：（1）概念：在细胞核中，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。（注：叶绿体、线粒体也有转录）（2）过程（看书）（3）条件：模板：DNA的一条链（模板链）原料：4 种核糖核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、R

6、NA聚合酶等（4）原则：碱基互补配对原则（AU、TA、GC、CG）（5）产物：信使 RNA（mRNA）、核糖体 RNA（rRNA）、转运 RNA（tRNA）2、翻译：（1）概念：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。（注：叶绿体、线粒体也有翻译）（2）过程：（看书）（3）条件：模板：mRNA 原料：氨基酸（20 种）能量：ATP 酶：多种酶 搬运工具：tRNA 装配机器：核糖体（4）原则：碱基互补配对原则 （5）产物：多肽链 3、与基因表达有关的计算 基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数=6：3：1 四、基因对性状的控制 1、中心法则 2

7、、基因控制性状的方式：（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状；（2）通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。五、人类基因组计划及其意义 计划：完成人体 24 条染色体上的全部基因的遗传作图、物理作图、和全部碱基的序列测定。意义：可以清楚的认识人类基因的组成、结构、功能极其相互关系，对于人类疾病的诊治和预防具有重要的意义 二 遗传的基本规律和伴性遗传 一 基因的分离定律 一、相对性状 性状：生物体所表现出来的的形态特征、生理生化特征或行为方式等。相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型。二、孟德尔一对相对性状的杂交实验 1、实验过程（看书）2、对分离现象的解释（看书）3、对

8、分离现象解释的验证：测交（看书）例：现有一株紫色豌豆，如何判断它是显性纯合子(AA)还是杂合子(Aa)？相关概念 1、显性性状与隐性性状 显性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1 表现出来的性状。隐性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1 没有表现出来的性状。附：性状分离：在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象）2、显性基因与隐性基因 显性基因：控制显性性状的基因。隐性基因：控制隐性性状的基因。附：基因：控制性状的遗传因子（DNA分子上有遗传效应的片段 P67）等位基因：决定 1对相对性状的两个基因（位于一对同源染色体上的相同位置上）。3、纯合子与杂合子 纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发

9、育成的个体（能稳定的遗传，不发生性状分离）：显性纯合子（如 AA的个体）隐性纯合子（如 aa 的个体）杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体（不能稳定的遗传，后代会发生性状分离）4、表现型与基因型 表现型：指生物个体实际表现出来的性状。基因型：与表现型有关的基因组成。（关系：基因型环境 表现型）5、杂交与自交 杂交：基因型不同的生物体间相互交配的过程。自交：基因型相同的生物体间相互交配的过程。（指植物体中自花传粉和雌雄异花植物的同株受粉）附：测交：让 F1 与隐性纯合子杂交。（可用来测定 F1 的基因型，属于杂交）三、基因分离定律的实质:在减 I分裂后期，等位基因随着同源染色体的分开

10、而分离。四、基因分离定律的两种基本题型：正推类型：（亲代子代）亲代基因型 子代基因型及比例 子代表现型及比例 AA AA AA 全显 AA Aa AA:Aa=1:1 全显 AA aa Aa 全显 Aa Aa AA:Aa:aa=1:2:1 显:隐=3:1 Aa aa Aa:aa=1:1 显:隐=1:1 aa aa aa 全隐 逆推类型：（子代亲代）亲代基因型 子代表现型及比例 至少有一方是 AA 全显 aa aa 全隐 Aa aa 显:隐=1:1 Aa Aa 显:隐=3:1 五、孟德尔遗传实验的科学方法：正确地选用试验材料；分析方法科学；（单因子多因子）应用统计学方法对实验结果进行分析；科学地设

11、计了试验的程序。六、基因分离定律的应用：1、指导杂交育种：原理：杂合子(Aa)连续自交 n次后各基因型比例 杂合子(Aa)：（1/2）n 纯合子(AA+aa)：1-（1/2）n （注：AA=aa）例：小麦抗锈病是由显性基因 T控制的，如果亲代（P）的基因型是 TT tt，则:（1）子一代（F1）的基因型是_,表现型是_。（2）子二代（F2）的表现型是_，这种现象称为_。（3）F2 代中抗锈病的小麦的基因型是_。其中基因型为_的个体自交后代会出现性状分离，因此，为了获得稳定的抗锈病类型，应该怎么做？_ 答案：（1）Tt 抗锈病（2）抗锈病和不抗锈病 性状分离（3）TT或 Tt Tt 从 F2 代

12、开始选择抗锈病小麦连续自交，淘汰由于性状分离而出现的非抗锈病类型，直到抗锈病性状不再发生分离。2、指导医学实践：例 1:人类的一种先天性聋哑是由隐性基因(a)控制的遗传病。如果一个患者的双亲表现型都正常，则这对夫妇的基因型是_，他们再生小孩发病的概率是_。答案：Aa、Aa 1/4 例 2:人类的多指是由显性基因 D控制的一种畸形。如果双亲的一方是多指，其基因型可能为_，这对夫妇后代患病概率是_。答案：DD或 Dd 100%或 1/2 二 基因的自由组合定律 一、基因自由组合定律的实质：在减 I分裂后期，非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合。（注意：非等位基因要位于非同源染色体上才满足

13、自由组合定律）二、自由组合定律两种基本题型：共同思路：“先分开、再组合”正推类型（亲代子代）逆推类型（子代亲代）三、基因自由组合定律的应用 1、指导杂交育种：例：在水稻中，高杆(D)对矮杆(d)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻 ddrr 和纯合高杆抗病水稻 DDRR两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻 ddRR，应该怎么做？_ 附：杂交育种 方法：杂交 原理：基因重组 优缺点：方法简便，但要较长年限选择才可获得。2、指导医学实践：例：在一个家庭中，父亲是多指患者（由显性致病基因 D控制），母亲表现型正常。他们婚后却生了一个手指正常但患先天性聋哑的孩子（先天

14、性聋哑是由隐性致病基因 p控制），问：该孩子的基因型为_，父亲的基因型为_，母亲的基因型为_。如果他们再生一个小孩，则 只患多指的占_，只患先天性聋哑的占_，既患多指又患先天性聋哑的占_，完全正常的占_ 答案：ddpp DdPp ddPp 3/8，1/8，1/8，3/8 四、性别决定和伴性遗传 1、XY型性别决定方式：染色体组成（n对）：雄性：n1对常染色体+XY 雌性：n1 对常染色体+XX 性比：一般 1:1 常见生物：全部哺乳动物、大多雌雄异体的植物，多数昆虫、一些鱼类和两栖类。女男 连续发病 父病女必病，子病母必病（3）伴 Y遗传的特点：男病女不病 父子孙 附：常见遗传病类型（要记住）

15、：伴 X隐：色盲、血友病 伴 X显：抗维生素 D佝偻病 常隐：先天性聋哑、白化病 常显：多(并)指 五 人类遗传病 一、人类遗传病与先天性疾病区别：遗传病：由遗传物质改变引起的疾病。（可以生来就有，也可以后天发生）先天性疾病：生来就有的疾病。（不一定是遗传病）二、人类遗传病产生的原因：人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病 三、人类遗传病类型（一）单基因遗传病 1、概念：由一对等位基因控制的遗传病。2、原因：人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病 3、特点：呈家族遗传、发病率高（我国约有 20%-25%）4、类型：显性遗传病 伴显：抗维生素佝偻病 常显：多指、并指、软骨发育不全

16、 隐性遗传病 伴隐：色盲、血友病 常隐：先天性聋哑、白化病、镰刀型细胞贫血症、黑尿症、苯丙酮尿症（二）多基因遗传病 1、概念：由多对等位基因控制的人类遗传病。2、常见类型：腭裂、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病等。（三）染色体异常遗传病（简称染色体病）1、概念：染色体异常引起的遗传病。(包括数目异常和结构异常）2、类型：常染色体遗传病 结构异常：猫叫综合征 数目异常：21 三体综合征（先天智力障碍）性染色体遗传病：性腺发育不全综合征（XO型，患者缺少一条 X染色体）四、遗传病的监测和预防 1、产前诊断：胎儿出生前，医生用专门的检测手段确定胎儿是否患某种遗传病或先天性疾病，产前诊断可以大大降

17、低病儿的出生率 2、遗传咨询：在一定的程度上能够有效的预防遗传病的产生和发展 3、五、人类基因组计划及其意义 计划：完成人体 24 条染色体上的全部基因的遗传作图、物理作图、和全部碱基的序列测定。意义：可以清楚的认识人类基因的组成、结构、功能极其相互关系，对于人类疾病的诊治和预防具有重要的意 六、实验：调查人群中的遗传病 注意事项：1、可以以小组为单位进行研究。2、调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。3、调查时要详细询问，如实记录。4、对某个家庭进行调查时，被调查成员之间的血缘关系必须写清楚，并注明性别。5、必须统计被调查的某种遗传病在人群中的发病率。结果分析

18、：被调查人数为 2 747 人，其中色盲患者为 38 人(男性 37 人，女性 1 人)，红绿色盲的发病率为 1.38%。男性红绿色盲的发病率为1.35%，女性红绿色盲的发病率为 0.03%。二者均低于我国社会人群男女红绿色盲的发病率。实验结论：我国社会人群中，红绿色盲患者男性明显多于女性。变异，育种和进化 一 基因突变和基因重组 一、生物变异的类型 不可遗传的变异（仅由环境变化引起）可遗传的变异（由遗传物质的变化引起）基因突变 基因重组 染色体变异 二、可遗传的变异（一）基因突变 1、概念：是指 DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变等变化。2、原因：物理因素：X射线、激光等；化学因素：亚硝酸

19、盐，碱基类似物等；生物因素：病毒、细菌等。3、特点：发生频率低：方向不确定（一般有害）随机发生 基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；基因突变可以发生在细胞内的不同的 DNA分子上或同一 DNA分子的不同部位上。普遍存在 4、结果：使一个基因变成它的等位基因。5、时间：细胞分裂间期（DNA复制时期）6、应用诱变育种 方法：用射线、激光、化学药品等处理生物。原理：基因突变 实例：高产青霉菌株的获得 优缺点：加速育种进程，大幅度地改良某些性状，但有利变异个体少。7、意义：是生物变异的根本来源；为生物的进化提供了原始材料；是形成生物多样性的重要原因之一。（二）基因重组 1、概念：是指生物体在进行

20、有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合的过程。2、种类：减数分裂（减后期）形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，位于这些染色体上的非等位基因也自由组合。组合的结果可能产生与亲代基因型不同的个体。减四分体时期，同源染色体上（非姐妹染色单体）之间等位基因的交换。结果是导致染色单体上基因的重组，组合的结果可能产生与亲代基因型不同的个体。重组 DNA技术（注：转基因生物和转基因食品的安全性：用一分为二的观点看问题，用其利，避其害。我国规定对于转基因产品必须标明。）3、结果：产生新的基因型 4、应用(育种)：杂交育种（见前面笔记）5、意义：为生物的变异提供了丰富的来源；为生物的进化提供材料；是形

21、成生物体多样性的重要原因之一 二 染色体变异及其应用 一、染色体结构变异：实例：猫叫综合征（5 号染色体部分缺失）类型：缺失、重复、倒位、易位（看书 P43 并理解）二、染色体数目的变异 1、类型 个别染色体增加或减少：实例：21 三体综合征（多 1条 21 号染色体）以染色体组的形式成倍增加或减少：实例：三倍体无子西瓜 2、染色体组：（1）概念：二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。（2）特点：一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同；一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息。（3）染色体组数的判断：染色体组数=细胞中任意一种染色体条数 例 1：以下各图中，各有几个染

22、色体组？答案：3 2 5 1 4 染色体组数=基因型中控制同一性状的基因个数 例 2：以下基因型，所代表的生物染色体组数分别是多少?（1）Aa _（2）AaBb _（3）AAa _（4）AaaBbb _（5）AAAaBBbb _（6）ABCD _ 答案：2 2 3 3 4 1 3、单倍体、二倍体和多倍体 由配子发育成的个体叫单倍体。有受精卵发育成的个体，体细胞中含几个染色体组就叫几倍体，如含两个染色体组就叫二倍体，含三个染色体组就叫三倍体，以此类推。体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。三、染色体变异在育种上的应用 1、多倍体育种：方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（原理：能够抑

23、制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍）原理：染色体变异 实例：三倍体无子西瓜的培育；优缺点：培育出的植物器官大，产量高，营养丰富，但结实率低，成熟迟。2、单倍体育种：方法：花粉(药)离体培养 原理：染色体变异 实例：矮杆抗病水稻的培育 例：在水稻中，高杆(D)对矮杆(d)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻 ddrr 和纯合高杆抗病水稻 DDRR两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻 ddRR，应该怎么做？_ 优缺点：后代都是纯合子，明显缩短育种年限，但技术较复杂。附：育种方法小结 诱变育种 杂交育种 多倍体育种 单倍体育种 基因工程育

24、种 方法 用射线、激光、化学药品等处理生物 杂交 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药(粉)离体培养 转基因技术将目的基因引入生物体内，培育新品种 原理 基因突变 基因重组 染色体变异 染色体变异 基因重组 优缺点 加速育种进程，大幅度地改良某些性状，但有利变异个体少。方法简便，但要较长年限选择才可获得纯合子。器官较大，营养物质含量高，但结实率低，成熟迟。后代都是纯合子，明显缩短育种年限，但技术较复杂。打破物种界限，定向改变生物性状；但有可能引发生态危机。举例 矮杆抗锈病小麦 青霉素高产菌株，太空椒 单倍体育种获得的矮杆抗锈病小麦 三倍体无子西瓜，八倍体小黑麦 产生人胰岛素的大肠杆菌，抗虫棉

25、三 生物的进化 一、拉马克的进化学说 1、理论要点：用进废退；获得性遗传 2、进步性：认为生物是进化的。二、达尔文的自然选择学说 1、理论要点：自然选择（过度繁殖生存斗争遗传和变异适者生存）2、进步性：能够科学地解释生物进化的原因以及生物的多样性和适应性。3、局限性：不能科学地解释遗传和变异的本质；自然选择对可遗传的变异如何起作用不能作出科学的解释。（对生物进化的解释仅局限于个体水平）三、现代达尔文主义（一）种群是生物进化的基本单位（生物进化的实质：种群基因频率的改变）1、种群：概念：在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体称为种群。特点：不仅是生物繁殖的基本单位；而且是生物进化的基本单位

26、。2、种群基因库：一个种群的全部个体所含有的全部基因构成了该种群的基因库 3、基因（型）频率的计算：按定义计算：例 1：从某个群体中随机抽取 100 个个体，测知基因型为 AA、Aa、aa 的个体分别是 30、60 和 10 个，则：基因型 AA的频率为_；基因型 Aa 的频率为 _；基因型 aa的频率为 _。基因 A的频率为_；基因 a 的频率为 _。答案：30%60%10%60%40%某个等位基因的频率=它的纯合子的频率+杂合子频率 例：某个群体中，基因型为 AA的个体占 30%、基因型为 Aa 的个体占 60%、基因型为 aa 的个体占 10%，则：基因 A的频率为_，基因 a 的频率为

27、 _ 答案：60%40%（二）突变和基因重组、染色体变异产生生物进化的原材料（三）自然选择决定进化方向：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。生物进化的实质是种群基因频率的改变（四）突变和基因重组、选择和隔离是物种形成机制 1、物种：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且自然状态下能相互交配并能生殖出可育后代的一群生物个体。2、隔离：地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。生殖隔离：指不同种群的个体不能自由交配或交配后产生不可育的后代。3、物种的形成：物种形成的常见方式：地理隔离

28、（长期）生殖隔离 物种形成的标志：生殖隔离 物种形成的 3个环节：突变和基因重组：为生物进化提供原材料 选择：使种群的基因频率定向改变 隔离：是新物种形成的必要条件 四、生物进化的基本历程 1、地球上的生物是从单细胞到多细胞，从简单到复杂，从水生到陆生，从低级到高级逐渐进化而来的。2、真核细胞出现后，出现了有丝分裂和减数分裂，从而出现了有性生殖，使由于基因重组产生的变异量大大增加，所以生物进化的速度大大加快。五、生物进化与生物多样性的形成 1、生物多样性与生物进化的关系是：生物多样性产生的原因是生物不断进化的结果；而生物多样性的产生又加速了生物的进化。2、生物多样性包括：遗传（基因）多样性、物

29、种多样性和生态系统多样性三个层次。附：三种可遗传变异的比较 项目 类型 基因突变 基因重组 染色体变异 概念 DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变等变化，引起基因结构的改变 生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合的过程 因染色体数目或结构发生变化而导致生物体性状发生变化 适 用 范 围 生物 种类 所有生物（包括病毒）均可发生 自然状态下只发生于真核生物有性生殖过程中，为核遗传 真核细胞增值过程中均可发生 生殖 无性生殖，有性生殖 有性生殖 无性生殖，有性生殖 类型 自然突变 诱发突变 交叉互换 自由组合 人工 DNA 拼接技术 染色体结构变异 染色体数目变异 发生时期 DNA复制时（有丝分裂间期，减数第一次分裂前的间期）减数分裂四分体时期及减数分裂第一次分裂过程中 细胞分裂期 产生结果 产生新的基因 只产生新的基因型，不产生新的基因 不产生新的基因，但可引起基因数目或顺序的变化 镜检 光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定 光镜下可检出 育种应用 诱变育种 杂交育种 基因工程育种 单倍体育种 多倍体育种