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1、rdzt生物6生物专题（六）遗传、变异和生物的进化本专题包括：必修教材：第六章 遗传与变异 第七章 生物的进化选修教材：第三章 第一节 细胞质遗传 第二节 基因的结构湖北 张代林一、高考展望在近几年的高考中，本专题内容所占的分量很重，属于重点考查内容。本专题考查的重点是以填空题的形式考查遗传学的基本概念及其辨析、遗传的基本原理等，以简答题的形式综合考查遗传学知识的实际运用、实验设计与分析等。在复习中应关注以下热点问题的复习：（1）验证DNA是遗传物质的思路与方法 （2）DNA分子的结构与复制、基因对生物性状的控制过程以及结合真、原核生物基因的结构弄清DNA、mRNA、tRNA、氨基酸等之间的关

2、系和计算。 （3）遗传基本规律的实质及实践运用。常见人类遗传病的遗传图解的书写、分析及计算。 （4）各种育种方式的方法、原理及流程设计。 （5）细胞质遗传的特点及其物质基础。 （6）自然选择学说的主要内容及相互关系、现代生物进化理论对该学说的发展与完善，基因频率的计算、隔离与物种形成间的关系。二、考点透析1 DNA是遗传物质的经典实验中的思路与方法（1）思路： 验证DNA是遗传物质的两个经典实验：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的实验思路基本相同，既将双球菌或噬菌体的DNA与其他化学成分（特别是蛋白质）分离，然后用各种成分分别单独用于转化实验或侵染实验，观察各自的遗传功能。（2）方法：两

3、个经典实验的思路虽基本相同，但采用的方法有所不同。在肺炎双球菌转化实验中，是采用直接分离法，即真正将S型菌的DNA与其他成分分离，然后用每种单一成分与R型菌混合，做体外转化实验。在噬菌体侵染细菌实验中，是采用放射性同位素标记法，间接将DNA与其他成分分离。（3）引申：RNA是遗传物质的验证思路：与上述两个实验相同，即可将RNA与其他成分分离，单独研究各自的遗传功能。实验验证示例：烟草花叶病毒烟草烟草花叶病分离烟草花叶病毒成分，单独侵染细菌烟草花叶病毒RNA烟草烟草花叶病烟草花叶病毒蛋白质烟草烟草正常其中、形成对照2碱基互补配对原则及其拓展（1）碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一

4、定与T配对，G一定与c配对的一一对应关系。 该原则是核酸中碱基数量计算的基础。根据碱基互补配对原则，可推知多条用于碱基计算的规律。 （2）碱基互补配对原则的一般规律 规律一：一个双链DNA分子中，AT、CG、AGCT，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基和（AT或CG）占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值。如图所示，上述规律可表示为（以DNA分子的一条链2为模板转录形成mRNA）：（A1A2T1T2）/（A1A2T1T2G1G2C1C2）（A1T1）/（A1T1G1C1）（A2T2）/（A2T2G2

5、C2） （AT）/（ATGC）或： （G1G2C1C2）/（A1A2T1T2G1G2C1C2）（G1C1）/（A1T1G1C1）（G2C2）/（A2T2G2C2）（AT）/（ATGC）规律三：DNA分于一条链中的（AG）/（CT）比值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。即如图：（A1G1）/（C1T1）（C2T2）/（A2G2）规律四：DNA分子一条链中的（AT）/（GC）比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。即如图：（A1T1）/（G1C1）（A2T2）/（G2C2）（A1A2T1T2）/ G1G2C1C2）3DNA的复制（1）复制的时间：体细胞有丝分裂的间期，原始生殖细胞减数分

6、裂第一次分裂的间期（DNA DNA）。（2）复制的条件：模板亲代DNA分子的2条脱氧核苷酸单链分别作为模板原料4中脱氧核苷酸 能量ATP供能 酶解旋酶、DNA聚合酶等（3）过程：边解旋边复制 特点：半保留复制4真、原核细胞的基因结构的比较相同点：均有编码区和起调控作用的非编码区。不同点：原核细胞的基因中编码区是连续的，无外显子和内含子之分；真核细胞的基因中编码区是不连续的，分为能编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子。特别提醒：在真核生物中，DNA、mRNA的碱基数及蛋白质的氨基酸数之间631的数量关系中，DNA片段的碱基数其实是该基因片段中外显子所含碱基数目。5遗传信息的传递与表达遗传信

7、息的传递与表达是DNA分子的基本功能，它们分别与生物的生殖和发育有关。遗传信息的传递发生在传种接代过程中，通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递。遗传信息的表达发生在生物个体发育过程中，是通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程，通过遗传信息的表达控制个体发育过程。6复制、转录和翻译的相互关系复制转录翻译时间有丝分裂间期和减数第一次分裂间期生长发育的连续过程中场所主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体细胞核核糖体原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件特定的酶和ATP等过程DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化

8、DNA解旋，以其一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA单链，进入细胞质与核糖体结合以mRNA为模板，合成有一定氨基酸序列的蛋白质模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样，与非模板链重新组成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，DNA双链全保留一个mRNA上可连续结合多个核糖体，顺次合成多肽链产物两个双链DNA分于mRNA等蛋白质 （多肽链）意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状7基因表达与个体发育间的关系（1）个体发育是从受精卵的有丝分裂开始到性成熟个体形成的过程，在这一过程中，生物个体的各种性状（或表现型）

9、得以逐渐表现。个体发育过程是受遗传物质控制的，发育过程是细胞内基因表达的结果。（2）个体发育过程中产生的众多体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而含有相同的遗传物质或基因，但生物体不同部位细胞表现出的性状不同，而且不同性状是在个体发育的不同时期表现的，这是因为：虽然不同的细胞含有相同的基因，但不同的细胞表达不同的基因，即基因存在选择性表达。如胰岛细胞能表达胰岛素基因，但不表达血红蛋白基因。细胞内基因顺序表达的结果。8基因分离定律中的解题思路分离定律的习题主要有两类：一类是正推类型，即已知双亲的基因型或表现型，推后代的基因型或表现型及比例，此类型比较简单。二是逆推类型，即根据后代的表现型或基因型

10、推双亲的基因型，这类题最多见也较复杂，下面结合实例谈谈推导思路和方法。 （1）方法一：隐性纯合突破法 例如：绵羊的白色由显性基因（B）控制，黑色由隐性基因（b）控制。现有一只白色公羊与一只白色母羊，生了一只黑色小羊。试问：公羊和母羊的基因型分别是什么?它们生的那只小羊又是什么基因型？ 根据题意列出遗传图式： 因为白色（B）为显性，黑色（b）为隐性。双亲为白羊，生下一只黑色小羊，有：从遗传图式中出现的隐性纯合子突破： 因为子代为黑色小羊，基因型必为bb，它是由精子和卵细胞受精后发育形成的，所以双亲中都有一个b基因，因此双亲基因型均为Bb。 （2）方法二：根据后代分离比解题 若后代性状分离比为显性

11、隐性31，则双亲一定都是杂合子。即BbBb 3B 1bb。 若后代性状分离比为显性隐性11，则双亲一定是测交类型。即Bbbb1Bb1bb。 若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。即BBBBBB、BBBb1BB1Bb或BBbb1Bb。9用分离定律解决自由组合定律问题自由组合定律是以分离规律为基础的，因而可用分离定理的知识解决自由组合定律的问题，且用分离定律解决自由组合定律的问题显得简单易行。其基本策略是：（1）首先将自由组合问题转化为若干个分离定律问题。在独立遗传的情况下，有几对基因就可以分解为几个分离定律问题。如AaBbAabb可分解为：AaAa、Bbbb。（2）用分离定律解决

12、自由组合的不同类型的问题。配子类型的问题例：某生物雄性个体的基因型为AaBbcc，这三对基因为独立遗传，则它产生的精子的种类有：Aa Bb cc 2 2 1 4种基因型类型的问题例：AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有多少种基因型？先将问题分解为分离定律问题：AaAa 后代有3种基因型（1AA2Aa1aa）；BbBB 后代有2种基因型（1BB1Bb）；CcCc 后代有3种基因型（1CC2Cc1cc）。因而AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有323 18种基因型。表现型类型的问题例：AaBbCc与AabbCc杂交，其后代有多少种表现型？先将问题分解为分离定律问题：AaAa 后代有2种表现

13、型；BbBB 后代有2种表现型；CcCc 后代有2种表现型。因而AaBbCc与AabbCc杂交，其后代有222 8种表现型。10遗传系谱图中遗传病的确定（1）首先先确定系谱图中的遗传病是显性遗传还是隐性遗传： “无中生有”为隐性遗传病。即双亲都正常，其子代有患者，则一定是隐性遗传病。 “有中生无”为显性遗传病。即双亲都表现患病，其子代有表现正常者，则一定是显性遗传病。（2）其次确定是常染色体遗传还是伴性遗传： 在已确定隐性遗传病的系谱中： a父亲正常，女儿患病，一定是常染色体隐性遗传； b母亲患病，儿子正常，一定不是伴x染色体隐性遗传，必定是常染色体隐性遗传。 在已确定显性遗传病的系谱中： a

14、父亲患病，女儿正常，一定是常染色体显性遗传； b母亲正常，儿子患病，一定不是伴x染色体显性遗传，必定是常染色体显性遗传。 （3）人类遗传病判定口诀： 无中生有为隐性，有中生无为显性； 隐性遗传看女病，女病父正非伴性； 显性遗传看男病，男病母正非伴性。11基因突变的几个问题（1）发生的过程及时间基因突变发生在细胞分裂间期（有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期）的DNA分子的复制过程中。 （2）基因突变与生物生殖的对应关系 无性生殖中有丝分裂过程能发生基因突变；有性生殖中减数分裂过程能发生基因突变，因而在无性生殖和有性生殖过程中都存在因基因突变而发生的变异。 （3）发生基因突变的细胞 体细胞可以发

15、生基因突变，这种突变不会导致下一代个体产生变异。有性生殖细胞也可以发生基因突变，这种突变可经受精作用直接传递给后代。12变异与育种 育种的基本思路是通过各种方式改变生物的遗传物质，产生各种各样的变异类型，从中选育符合人类要求的变异，然后定向培育为新品种。（1）几种育种方法的比较育种方法育种原理处理方法主要不足诱变育种基因突变物理因素、化学因素预测性差杂交育种基因重组不断自交，连续选择育种过程繁琐单倍体育种染色体数目变异花药离体培养人工诱导加倍多倍体育种染色体数目变异秋水仙素处理种子或幼苗特别提醒：杂交育种、诱变育种的可预见性差，人们只能在变异的基础上对变异进行选择，而不能控制变异的方向。（2）

16、现代新育种技术利用细胞工程和基因工程定向培育新品种。利用细胞工程和基因工程可以定向改造生物的遗传物质，还能克服种间的界线。13染色体组与染色体组数目的判定染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体。要构成一个染色体组应具备以下几条； （1）一个染色体组中不含同源染色体。 （2）一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。 （3）一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。 要确定某生物体细胞中染色体组的数目，可从以下几个方面考虑： 细胞内形态相同的染色体（同源染色体）有几条，则含有几个染色体组。如右图细胞

17、中相同的染色体有4条，此细胞中有4个染色体组。 根据基因型来判断。在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组，如基因型为AAaBBb的细胞或生物体含有3个染色体组。 根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。染色体组的数目染色体数/染色体形态数。例如，果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。14自然选择学说的基本内容及其相互关系自然选择的内容主要有4点：过渡繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。其中遗传和变异是生物进化的内在因素，变异是自然选择的原始材料。变异是不定向的，而且是普遍存在的。即使环境没有发生变化，变异也会发生。如果环境变化剧烈，变异

18、发生的频率可能高一些，但不能决定变异的方向。环境只是对变异进行选择，这种选择作用是定向的，被选择的变异类型总是对环境适应的，不能适应的类型终将被淘汰，所以生存下来的生物都是对环境适应的，适应是自然选择的结果。自然选择的具体表现形式是生存斗争，生存斗争是生物进化的动力。15现代生物进化理论（1）种群是生物进化的单位 种群是生物生存和生物进化的基本单位，一个物种中的一个个体是不能长期生存的，物种长期生存的基本单位是种群。一个个体是不可能进化的，生物的进化是通过自然选择实现的，自然选择的对象不是个体而是一个群体。 种群也是生物繁殖的基本单位，种群内的个体不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过

19、繁殖将各自的基因传递给后代。（2）生物进化的原材料突变和基因重组 可遗传的变异是生物进化的原始材料，可遗传的变异主要来自基因突变、基因重组和染色体变异，在生物进化理论中，常将基因突变和染色体变异统称为突变。 变异是不定向的，变异只是给生物进化提供原始材料，不能决定生物进化的方向。生物进化的方向是由自然选择来决定的。（3）自然选择决定生物进化的方向 生物进化的实质是种群基因频率的改变。种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向的改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。 （4）隔离导致物种的形成物种是指分布在一定自然区

20、域内，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能够产生出可育后代的一群生物个体。物种与物种之间最本质的区别是有生殖隔离。隔离是新物种形成的必要条件，最普遍的方式是一个分布区很广的物种先通过地理隔离形成亚种（如东北虎和华南虎两个亚种的形成），然后长期的地理隔离发展为生殖隔离，形成两个或多个新种。在自然界里还存在另一种物种形成方式，它往往只需要几代甚至一代就完成了，而不需要经过地理隔离，一经出现可以很快达到生殖隔离。例如，多倍体植物的形成就是如此。14基因频率的计算（1）通过不同基因型个体数计算基因频率例：中心血站调查了1788个MN血型血，其中397人是M型（LMLM

21、），861人是MN性（LMLN），530人是N型（LNLN），请分别计算LM和LN的基因频率。据题意可知，M型者含有两个LM基因，MN型者含有一个LM基因和一个LN基因，N型者含有两个LN基因，故本题应如此计算：LM%(2397816)/(17882)100%46.3%，LM%(8162530)/(17882)100%53.7%。（2）通过基因型频率计算基因频率例：在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%。则A%(18%278%)1/218%78%1/257%，a%(4%278%)1/24%78%1/243%。即一个等位基

22、因的频率等于它的纯合子频率与1/2杂合子频率之和。（3）计算基因型频率例：在某一人群中，经调查得知，隐性性状者(bb)为16%，基因B的频率为60%，求基因型BB和Bb的频率。由B的频率为60%，有b的频率为160%=40%，设基因型BB的频率为p，Bb的频率为q，则有：p1/2q60% 16%1/2q40% 联立解得基因型BB的频率p48%、Bb的频率为q=16%。（3）计算子代基因型频率例：假设某动物种群中，一对等位基因B、b的频率B=0.9，b=0.1，其后代基因型为BB、Bb、bb，那么后代三种个体的基因型频率分别为 、 、 。若环境的选择作用使B的频率由0.9降为0.6，选择后地第二

23、代的三种基因型的频率为 、 、 。若这种选择继续保持不变，后代基因型频率的变化规律是 。选择前，因该动物种群中亲代的基因频率B=0.9，b=0.1，则它们产生的精子和卵细胞均有B、b两种类型，且B=0.9，b=0.1。精子和卵细胞随机结合，形成子代。子代的基因型频率计算如下表。同理可得选择后的基因型频率。选择前 选择后由上述数据可知，若选择继续下去，后代中BB将减少，bb将增多。三、经典回放【例1】（2004年全国新课程卷）自然界中，一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

24、突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是：A突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添B突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添C突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添D突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添【解析】要解答此题，首先要抓住基因突变的概念。基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换。当DNA分子的碱基对增添或缺失时，会使基因的碱基排列顺序从增添或缺失处到最后都发生改变，进而使基因所决定的

25、氨基酸顺序从此处开始都改变；而当DNA分子的个别碱基对替换时，只会影响一个氨基酸的种类（种类可能变，也可能不变），其他的氨基酸则不会改变。据此，分析上述三个突变基因所决定的蛋白质的部分氨基酸序列可知：突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添。【答案】选A。【例2】（2004年江苏卷）人的血友病属于伴性遗传，苯丙酮尿症属于常染色体遗传。一对表现型正常的夫妇生下一个既患血友病又患苯丙酮尿症的男孩。如果他们再生一个女孩，表现型正常的概率是A9/16 B 3/4 C3/16 D1/4【解析】人的血友病属于伴性遗传，男孩患血友病，其致病基因来自于他的母亲，但他的双亲正常，所以他的母亲为

26、血友病携带者，基因型为XHXh，他的父亲的基因型为XHY。人的苯丙酮尿症属于常染色体遗传，男孩患苯丙酮尿症，其致病基因来自于他的双亲，所以他的双亲为苯丙酮尿症的携带者，基因型均为Aa。如果这对夫妇再生一个女孩，则有：XHXhXHY1XH XH1XHXh（1XHY1XhY）（女孩均无血友病）；AaAa3A 1aa（女孩3/4无苯丙酮尿症，1/4有苯丙酮尿症。）女孩表现型正常的概率为：13/43/4。【答案】选B。【例3】（2004年江苏卷）镰刀型细胞贫血症是一种遗传病，隐性纯合子（aa）的患者不到成年就会死亡，可见这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰。但是在非洲流行恶性疟疾（一种死亡率很高的

27、疾病）的地区，带有这一突变基因的人（Aa）很多，频率也很稳定。对此现象合理解释是A杂合子不易感染疟疾，显性纯合子易感染疟疾B杂合子易感染疟疾，显性纯合子不易感染疟疾C杂合子不易感染疟疾，显性纯合子也不易感染疟疾D杂合子易感染疟疾，显性纯合子也易感染疟疾【解析】自然选择的结果是种群的基因频率发生定向改变。镰刀型细胞贫血症隐性纯合子（aa）的患者不到成年就会死亡，因此这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰，使a的基因频率下降，因而在一般情况下，人群中的带有这一突变基因的人会极少。但为何在非洲流行恶性疟疾的地区，带有这一突变基因的人（Aa）很多，频率也很稳定呢？这是因为带有这一突变基因的人（Aa）

28、，不利于疟原虫的生存，不易感染疟疾，有利于人群的繁衍生息，因而在自然选择的作用下，保留了基因a，且频率也很稳定。【答案】选A。【例4】在一个真核细胞基因的编码区中，有两个外显子和一个内含子，测得一个外显子有126个碱基，另一个外显子有180个碱基，内含子有36个碱基，那么这个编码区的碱基编码序列最多能编码的蛋白质的氨基酸个数是A114个 B57个 C171个 D51个【解析】真核细胞基因的编码区与原核细胞基因的编码区不同，它是间隔的、不连续的，其中外显子为能够编码蛋白质的序列，内含子为一般不能编码蛋白质的序列，因此在计算蛋白质的氨基酸个数时，只考虑外显子的碱基。根据题意可知：两个外显子包含20

29、6个碱基，最多可编码的蛋白质的氨基酸数为306651个。【答案】选D。【例5】（2001年上海高考）右图是患甲病（显性基因为A，隐性基因为a）和乙病（显性基因为B，隐性基因为b），两种遗传病的系谱图。据图回答：（1）甲病致病的基因位于 染色体上，为 性基因。 （2）从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是 ；子代患病，则亲代之一必 ；若5与另一正常人婚配，则其子女患甲病的概率为 。 （3）假设1不是乙病基因的携带者，则乙病的致病基因位于 染色体上，为 性基因。乙病的特点是呈 遗传。I2的基因型为 ，2基因型为 。假设l与5结婚生了一个男孩，则该男孩患一种病的概率为 ，所以我国婚姻法禁止近亲间的婚配。

30、【解析】（1）判断甲、乙两种病的遗传方式：由5（患者）与6婚配（患者），生育了3（女性正常），可以判断出甲病的遗传方式为常染色体上的显性遗传。由1和2（均无乙病）婚配，生育了2（女性患者），可以判断出乙病为隐性遗传，由2为男性乙病患者，1不是乙病基因的携带者，2为女性患者，可知乙病致病基因不在常染色体上，而在X染色体上，故乙病的遗传方式为X染色体上的隐性遗传。（2）甲病为常染色体上的显性遗传，个体只要含有致病基因，就是患者，故其遗传特点是世代相传；乙病为X染色体上的隐性遗传，其遗传特点是男性患者多于女性患者、有隔代交叉遗传现象，属于伴性遗传。（3）判断基因型：I2患乙病，不患甲病，所以I2的基因型为aaXbY。2两种病都有，且1不是乙病基因的携带者，所以2的基因型为AaXbY。进一步可判断：5的基因型为AaXBY，1的基因型为1/2aaXBXB或1/2aaXBXb，5的