高中生物②遗传与进化基础知识

高中生物②遗传与进化第一章遗传因子的发现一、概念：1、自花授粉：两性花的花粉落在同一朵花的雌蕊柱头上的过程叫自花授粉。如：豌豆。异花授粉：两朵花之间的传粉过程叫异花授粉。2、性状：生物所表现出来的形态特征和生理特性。相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫做相对性状。如：兔子的长毛和短毛，人的卷发和直发。显性性状：杂交中，显现出来的性状叫做显性性状。隐性性状：杂交中，未显现出来的性状叫做隐性性状。性状分离：在杂交后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象叫做性状分离。3、纯合子：由相同遗传因子组成的个体叫做纯合子。特点是：纯合子自交后代都是纯合子。如dd或DD.杂合子：由不同遗传因子组成的个体叫做杂合之。特点是：杂合子自交后代出现性状分离现象。如：Dd。4、假说—演绎法：在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法，叫做假说—演绎法。5、分离定律（孟德尔第一定律）：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合，在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。13 自由组合定律（孟德尔第二定律）：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成队的遗传因子彼此分离，决定不同形状的遗传因子自由组合。6、表现型：指生物个体表现出来的性状叫做表现型。如：豌豆的高茎和矮茎。基因型：与表现型有关的基因组成叫做基因型。如：高茎豌豆基因型是DD或Dd，矮茎豌豆基因型是dd。等位基因：位于同源染色体同一位置，控制相对性状的基因叫做等位基因。如：D控制高茎和d控制矮茎，D和d为等位基因。显性基因：控制显性性状的基因叫做显性基因。一般用大写字母。隐性基因：控制隐性性状的基因叫做隐性基因。一般用小写字母。二、填空：1、孟德尔通过（分析豌豆杂交试验的结果），发现了生物遗传的规律，即：（分离定律，也叫孟德尔第一定律）和（自由组合定律，也叫孟德尔第二定律），孟德尔被后人公认为（遗传学之父）。2、异花授粉时，供应花粉的植株叫做（父本），接受花粉的植株叫做（母本）。3、1909年，丹麦生物学家（约翰逊）给孟德尔的遗传因子起了一个新名字，叫做(基因)。三、问答：1、孟德尔为什么选择豌豆作为杂交试验的材料？答：①豌豆是自花授粉植物，且是闭花授粉植物。②豌豆成熟后籽粒都留在豆荚中，便于观察和计数。③豌豆具有易于区分的性状。第一章基因和染色体的关系一、概念：1、减数分裂13 ：是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。减数分裂的结果是，成熟细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。2、同源染色体：初级精母细胞中原来分散的染色体进行两两配对，配对的两条染色体，性状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方，叫做同源染色体。联会：同源染色体两两配对的现象叫做联会。四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。（一对同源染色体=一个四分体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子）3、孟德尔遗传规律的现代解释：①基因的分离定律的实质是：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。②基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。4、伴性遗传：它们的基因位于性染色体上，所以遗传上总是和性别相关联，这种现象叫做伴性遗传。如：人类的红绿色盲、抗维生素D佝偻病、果蝇的眼色遗传等。人类的红绿色盲基因位于人类的X染色体上，是隐性基因；抗维生素D佝偻病基因也位于人类的X染色体上，是显性基因。果蝇的白眼基因在X染色体上，是隐形基因。二、填空：1、减数分裂过程中，染色体数目的减半发生在（减数第一次分裂）时。2、一个精原细胞，染色体复制后形成（1）个初级精母细胞，然后分裂成（2）个次级精母细胞，经过减数第二次分裂，形成（4）个精细胞。每个精细胞都含有（数目减半）的染色体。一个卵原细胞13 ，染色体进行复制后形成（1）个初级卵母细胞，经过第一次细胞分裂，形成（1）个次级卵母细胞和（1）个第一极体，次级卵母细胞进行减数第二次细胞分裂，形成（1）个卵细胞和（1）个极体，第一极体分裂成2个第二极体。一个初级卵母细胞经过减数分裂，就形成（1）个卵细胞和（3）个极体。卵细胞和极体中都含有（数目减半的）染色体。不久，（3）个极体都退化消失，结果是一个卵原细胞经过减数分裂，只形成（1）个卵细胞。3、基因是由（染色体）携带着从亲代传递给下一代的，也就是说，基因在（染色体）上。在体细胞中，基因（成对）存在，染色体也（成对）存在；在配子中，只有成对基因中的一个，染色体也只有成对中的一个。基因在染色体上呈（线性）排列。一个染色体上有（许多个）基因。4、作为主要遗传物质的DNA位于（染色体）上，一条染色体中有（1）个DNA分子。DNA是（脱氧核苷酸）连接成的长链。5、世界上第一个提出色盲问题的人是（英国的道尔顿），为此他写了篇论文叫（《色盲论》），色盲症又称为（道尔顿症）。第一章基因的本质一、概念：1、碱基互补配对原则：在DNA分子结构中，碱基配对有一定的规律，A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。2、半保留复制：DAN分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称作半保留复制。3、DNA复制：是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。13 4、基因：是有遗传效应的DNA片段。5、DNA指纹技术：每个人的DNA都不完全相同，因此，DNA也可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。二、填空：1、DNA是由许多（脱氧核苷酸）聚合而成的生物大分子。它主要存在于（细胞核）中。蛋白质的合成是在（细胞质中）。2、脱氧核苷酸的化学组成包括：（磷酸）、（碱基）、（脱氧核糖）。组成DNA分子的脱氧核苷酸有（4）种，每一种有一个（特定的碱基）。3、遗传物质除了（DNA）以外，还有（RNA）。绝大多数生物的遗传物质是（DNA）,(DNA)是主要的遗传物质。4、建立DNA双螺旋模型的是（美国生物学家沃森）和（英国物理学家克里克）。5、DNA分子复制过程是在细胞（有丝分裂）的间期和（减数第一次分裂前）的间期，随着（染色体）的复制而完成的。6、DNA分子的复制是一个（边解旋边复制）的过程，复制需要（模板、原料、能量、酶）等基本条件。DNA分子的（双螺旋结构），为复制提供了精确的模板，通过(碱基互补配对)，保证了复制能够准确地进行。DNA通过（复制），将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。7、在DNA分子中，由于组成脱氧核苷酸的碱基有4种（A、G、C、T）,因此，构成DNA分子的脱氧核苷酸也有4种，它们的名称是：（腺嘌呤脱氧核苷酸）、（胸腺嘧啶脱氧核苷酸）、（鸟嘌呤脱氧核苷酸）、（胞嘧啶脱氧核苷酸）。8、生物体多样性和特异性的物质基础是（DNA分子的多样性和特异性）。三、问答：1、DNA分子结构特点：答：DNA分子双螺旋结构的主要特点是：13 ①DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。且A（腺嘌呤）的量等于T（胸腺嘌呤）的量，G（鸟嘌呤）的量等于C（胞嘧啶）的量。2、DNA分子为什么能够携带丰富的遗传信息？答：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。所以DNA分子能够携带丰富的遗传信息。3、DNA复制过程？答：①利用解旋酶，打开DNA双链；②利用聚合酶，以母链为模板，将游离的四种脱氧核苷酸聚合为子链片段；③利用连接酶，把DNA子链片段连接为新的DNA螺旋结构。复制时间:有丝分裂或减数第一次分裂间期。复制方式：半保留方式。复制特点：边解旋边复制。复制场所：主要在细胞核中，线粒体和叶绿体中也存在。复制条件：模板：亲代DNA链，原料：4种脱氧核苷酸，能量：ATP（三磷酸腺苷），酶：解旋酶、DNA聚合酶、连接酶等。一个染色体上有一个DNA分子，一个DNA分子上有无数DNA基因片段，一个基因片段有无数个碱基对。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。13 第一章基因的表达一、概念：1、转录：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。2、翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。3、密码子：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称作1个密码子。(共64个遗传密码子。)4、反密码子：每个tRNA（转运RNA）的3个碱基可以与mRNA（信使RNA）上的密码子互补配对，因而叫反密码子。5、中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译；也可以从RNA流向RNA；也可以从RNA流向DNA。但是，遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向RNA或DNA。6、细胞质基因：在细胞的细胞质中的叶绿体和线粒体中，也含有DNA，能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。为了与细胞核的基因相区别，将线粒体和叶绿体中的基因称作细胞质基因。二、填空：1、在DNA和蛋白质之间，充当信使的中间物质是（mRNA）。2、RNA有(3)种：(信使RNA即mRNA)、（转运RNA即tRNA）、（核糖体RNA即rRNA）。3、翻译实质是将mRNA中的碱基序列翻译为（蛋白质的氨基酸序列）。4、基因通过（控制酶的合成）来控制代谢过程，进而（控制生物体的性状）。5、人的白化病症状是（由于控制酪氨酸酶的基因异常）而引起的。13 基因中缺少（酪氨酸酶），不能将（酪氨酸）转变为（黑色素），而表现出白化症状。6、（克里克）是第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家。7、人类破译的第一个遗传密码是：与苯丙氨酸对应的密码子应该是（UUU）。三、问答：1、遗传密码的特点？答：遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分隔符。2、基因、蛋白质与生物性状的关系？即基因如何控制性状？答：①基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。②基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。③基因和性状的关系并不是简单的线性关系，同一性状可能由多个基因决定。④基因与基因，基因与基因产物，基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。3、DNA与RNA的异同？答：相同之处：DNA与RNA分子结构很相似：都是由核苷酸连接而成，核苷酸都含有4种碱基，可以储存遗传信息，有人把RNA称作DNA的副本。不同点：①组成DNA的五碳糖是脱氧核糖，组成RNA的五碳糖是核糖。②RNA的碱基组成中没有碱基T（胸腺嘧啶），而替换成碱基U（尿嘧啶）。③13 RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。例题：1、已知DNA分子中，G和C之和占全部碱基的46%，又知在该DNA分子的H链中，A和C分别占碱基数的28%和22%,则该DNA分子与H链互补的链中，A和C分别占该链碱基的比例为：（D）A28%、22%B22%、28%C23%、27%D26%、24%2、判断核酸种类：（1）核酸中有U无T，此核酸为（RNA）；（2）核酸中有T，且A=TG=C,此核酸为（双链DNA）；（3）核酸中有T，且A≠TG≠C，此核酸为（单链DNA）；（4）核酸中U和T都有，此核酸为（处于转录阶段）。第一章基因突变及其他变异一、概念：1、基因突变：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。2、基因重组：是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。3、染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。4、二倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。5、人类遗传病：通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类。单基因遗传病：是指受一对等位基因控制的遗传病。多基因遗传病：是指受两队以上的等位基因控制的人类遗传病。染色体异常遗传病：13 由染色体异常引起的遗传病叫做染色体异常遗传病。二、填空：1、染色体的复制实质是（遗传物质DNA）的复制。2、基因突变若发生在配子中，将（遵循遗传规律传递给后代）。若发生在体细胞中，一般不能（遗传）。但有些植物的体细胞发生基因突变，可以通过（无性繁殖）传递。3、易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：（物理因素）、（化学因素）、（生物因素）。4、生物变异的根本来源是（基因突变），它是新基因产生的途径，是生物进化的原始材料。（基因重组）也是生物变异的来源之一。5、染色体变异类型有：（染色体结构的变异）、（染色体数目的变异）。6、人工诱导多倍体的方法有：（低温处理）、（用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗），这是目前最有效的方法。7、人类遗传病主要分为三大类：（单基因遗传病）、（多基因遗传病）、（染色体异常遗传病）。三、问答：1、基因突变的特点？答：①基因突变在生物界中是普遍存在的；②基因突变是随机发生，不定向的；③在自然状态下，基因突变的频率是很低的。2、基因突变的意义？答：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。3、基因重组的类型？（基因重组的途径？）答：①生物体通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合，形成基因重组。②生物体在减数分裂四分体时期，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组。13 4、染色体变异分类？答：染色体变异分为：染色体结构变异和染色体数目变异。染色体结构变异有四类：染色体片段缺失染色体片段增加染色体片段转移染色体片段颠倒。染色体数目变异有两类：细胞内个别染色体增加或减少；细胞内染色体以染色体组的形式增减。5、《关于人类基因组与人类权利的国际宣言》的4条基本原则？答：①人类的尊严与平等；②科学家的自由研究；③人类和谐；④国际合作。第一章从杂交育种到基因工程一、概念：1、杂交育种：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2、诱变育种：就是利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。3、基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。4、质粒：质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。二、填空：1、杂交育种依据的遗传学原理是（自由组合定律即基因重组）。2、诱变育种依据的遗传学原理是（基因突变）。3、用于诱变育种的物理方法有（X射线）、（γ射线）、（紫外线）、（激光）。4、用于诱变育种的化学方法有（亚硝酸）、（硫酸二乙酯）、（秋水仙素）。5、中国荷斯坦牛用的使基因自由组合育种方法是（杂交育种）；“黑农五号”大豆、“鲁棉一号”、青霉菌选育用射线照射13 使基因突变的育种方法是（诱变育种）；无籽西瓜、多倍体草莓等用低温处理或用秋水仙素处理使染色体数目改变的育种方法是（染色体变异育种）；抗虫棉、人工胰岛素、转基因土豆、疫苗等采用人为改变生物DNA的育种方法是（基因工程育种）。6、基因工程是在（DNA）上进行的（分子水平）的设计施工。它需要的专门工具有（基因的剪刀）、（基因的针线）、（基因的运载体）。7、基因的剪刀指的是（限制性核酸内切酶）。一种限制酶只能识别一种特定的（核苷酸序列），并在特定的切点上切割DNA分子。基因的针线指的是（DNA连接酶）。DNA被切割后，互补的碱基可以相互黏合，脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口，需要靠（DNA连接酶）来“缝合”。基因的运载体指的是（质粒、噬（shi）菌体、动植物病毒等）。8、胰岛素是治疗（糖尿病）的特效药。9、墨西哥印第安人采用隔离条件下的育种方法是（选择育种）。三、问答：1、基因工程的操作步骤？答：基因工程的操作一般经历四个步骤：①提取目的基因；②目的基因与运载体结合；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。2、EcoRI限制酶的特性？答：大肠杆菌中有一种叫做EcoRI的限制酶，能够专一识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。第一章现代生物进化理论一、概念：1、种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。2、基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。3、基因频率：13 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。4、物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。5、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，叫做地理隔离。6、共同进化：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。二、填空：1、恩格斯将达尔文的（进化论）誉为十九世纪自然科学的三大发现之一。2、基因突变产生（新的等位基因），就可能使种群的基因频率发生变化。3、达尔文指出，（可遗传的变异）是生物进化的原材料。4、可遗传的变异来源于（基因突变）、（基因重组）、（染色体变异）。5、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。6、物种隔离分为（生殖隔离）和（地理隔离），隔离是物种形成的（必要条件）。7、生物多样性主要包括三个层次的内容：（基因多样性）、（物种多样性）、（生态系统多样性）。8、了解生物进化的主要依据是（化石）。9、使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学轨道的是（达尔文的进化论）。三、问答：1、为什么说有性生殖的出现加快了生物进化的步伐？答：在距今大约15亿年前，真核生物出现之后，有性生殖作为一种新的繁殖方式出现了。生物通过有性繁殖，实现了基因重组，这就增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快。所以说，有性繁殖的出现加快了生物进化的步伐。13