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第一章 遺傳因子的發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)
知識(shí)點(diǎn)一:孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)(一)
1.豌豆用作遺傳實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)
(1)豌豆是嚴(yán)格的自花傳粉、閉花受粉的植物,自花傳粉、閉花受粉避免了外來花粉的干擾,自然狀態(tài)下一般都是純種。
(2)豌豆不同品種間具有易于區(qū)分的、能穩(wěn)定遺傳(純合子)的相對性狀。
(3)豌豆花大,便于去雄和人工授粉。
(4)豌豆生長周期短,易于栽培。
(5)后代數(shù)量多,數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果更可靠。
2.一種生物的同一種性狀的不同表現(xiàn)類型,叫作相對性狀 。
3.人工異花傳粉的過程
a.去雄,先除去未成熟花的全部雄蕊。
b.套袋,套上紙袋,以免外來花粉干擾。
c.采集花粉。
d.傳粉,將采集到的花粉涂(撒)在去除雄蕊的雌蕊柱頭上。
e.套袋,再套上紙袋,防止外來花粉干擾。
兩朵花之間的傳粉過程叫作異花傳粉。不同植株的花進(jìn)行異花傳粉時(shí)供應(yīng)花粉的植株叫作父本,接受花粉的植株叫作母本。
4.雜交實(shí)驗(yàn):
(1)孟德爾用高莖豌豆與矮莖豌豆作親本進(jìn)行雜交。無論用高莖豌豆作母本(正交),還是作父本(反交),雜交后產(chǎn)生的第一代總是高莖的。用F1 自交,結(jié)果在F2植株中,不僅有高莖,還有矮莖的,數(shù)量比接近3:1。
(2)孟德爾把 F1 中顯現(xiàn)出來的性狀,叫作顯性性狀,如高莖;未顯現(xiàn)出來的性狀,叫作隱性性狀,如矮莖。
(3)雜種后代中同時(shí)出現(xiàn)顯性性狀和隱性性狀的現(xiàn)象,叫作性狀分離。
5.對分離現(xiàn)象的解釋
(1)生物的性狀是由遺傳因子決定的。這些因子就像一個(gè)個(gè)獨(dú)立的顆粒,既不會(huì)相互融合,也不會(huì)在傳遞中消失。每個(gè)因子決定一種特定的性狀,其中決定顯性性狀的為顯性遺傳因子 ,用大寫字母(如 D )來表示;決定隱性性狀的為隱性遺傳因子,用小寫字母(如 d )來表示。
(2)在體細(xì)胞中,遺傳因子是成對存在的。例如,純種高莖豌豆的體細(xì)胞中有成對的遺傳因子DD,純種矮莖豌豆的體細(xì)胞中有成對的遺傳因子dd。像這樣,遺傳因子組成相同的個(gè)體叫作純合子。因?yàn)镕1自交的后代中出現(xiàn)了隱性性狀,所以在F1的體細(xì)胞中必然含有隱性遺傳因子;而F1表現(xiàn)的是顯性性狀,因此F1的體細(xì)胞中的遺傳因子應(yīng)該是Dd。像這樣,遺傳因子組成不同的個(gè)體叫作雜合子。
(3)生物體在形成生殖細(xì)胞----配子時(shí),成對的遺傳因子分離,分別進(jìn)入不同的配子中。配子中只含有每對遺傳因子的一個(gè)。F1高莖豌豆(Dd)產(chǎn)生兩種雌配子即含D、d的配子,兩種雄配子,雌配子中:D:d=1:1,雄配子中:D:d=1:1,(數(shù)量上雌配子遠(yuǎn)多于雄配子)
(4)受精時(shí),雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的。例如,含遺傳因子D的雌配子,既可以與含遺傳因子D的雄配子結(jié)合,又可以與含遺傳因子d的雄配子結(jié)合。
6.對分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證
(1)方法:孟德爾巧設(shè)計(jì)了測交實(shí)驗(yàn)對分離現(xiàn)象的解釋進(jìn)行驗(yàn)證,讓 F1與隱性純合子雜交。
(2)目的: ①測定F1產(chǎn)生配子的種類及比例。
②測定F1產(chǎn)生配子時(shí)遺傳因子(基因)的行為。
③ 測定F1的遺傳因子組成(基因型)。
(3)結(jié)果:測交后代中Dd:dd=1:1,顯性:隱性=1:1。
7.分離定律
(1)內(nèi)容:在生物的體細(xì)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(shí),成對的遺傳因子發(fā)生分離,分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中,隨配子遺傳給后代。
(2)適用范圍:
①進(jìn)行有性生殖的真核生物,細(xì)胞核內(nèi)的遺傳;②一對相對性狀的遺傳。
8.孟德爾的研究方法:假說一演繹法
在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后,通過推理和想象提出解釋問題的假說,根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理,推出預(yù)測的結(jié)果,再通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測相符,就可以認(rèn)為假說是正確的,反之,則可以認(rèn)為假說是錯(cuò)誤的。
9.【實(shí)驗(yàn)】性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)原理
(1)甲、乙兩個(gè)小桶分別代表雌雄生殖器官。
(2)甲、乙小桶內(nèi)的彩球分別代表雌雄配子。
(3)用不同彩球的隨機(jī)結(jié)合,模擬生物在生殖過程中,雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合。
10.顯性、隱性性狀的判斷
(1)根據(jù)概念判斷顯隱性
→甲性狀→
(2)根據(jù)子代表型判斷顯隱性
(3)設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)判斷顯隱性
(4)根據(jù)遺傳系譜圖判斷顯隱性
11.Aa連續(xù)自交:
①不淘汰相關(guān)基因型
a.雜合子(Aa)連續(xù)自交,第n代的比例情況如下表所示:
Fn
雜合子
純合子
顯性純合子
隱性純合子
顯性性狀個(gè)體
隱性性狀個(gè)體
所占比例
1-
-
-
+
-
b.根據(jù)上表比例,純合子、雜合子所占比例的坐標(biāo)曲線圖為:
由該曲線得到的啟示:在育種過程中,選育符合人們要求的個(gè)體(顯性),可進(jìn)行連續(xù)自交,直到性狀不再發(fā)生分離為止,即可留種推廣使用。
②逐代淘汰隱性性狀個(gè)體
雜合子(Aa)連續(xù)自交且逐代淘汰隱性性狀個(gè)體,自交n代后,顯性性狀個(gè)體中,純合子比例為 ,雜合子比例為 。
12.表型、基因型、環(huán)境之間的關(guān)系
表型是基因型與環(huán)境相互作用的結(jié)果。表型相同,基因型不一定相同,AA 、Aa基因型相同, 表型一般(不一定)相同,表型還受環(huán)境影響。
13.六種雜交組合
親本組合
子代
基因型
表型及比例
AA × AA
AA
全顯
AA × Aa
AA、Aa
全顯
AA × aa
Aa
全顯
Aa × Aa
1AA:2Aa:1aa
3顯性:1隱性
Aa × aa
1Aa:1aa
1顯性:1隱性
aa × aa
aa
隱性
14.子代表型比在解題中的應(yīng)用
(1)后代分離比為3:1,雙親都為雜合子。
(2)后代分離比為1:1,為測交類型,雙親一方為雜合子,另一方為隱性純合子。
(3)后代全為顯性,親代至少一方為顯性純合子。
(4)后代全為隱性,親代雙方都為隱性純合子。
知識(shí)點(diǎn)二:孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)(二)
1.兩對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)
(1)實(shí)驗(yàn)過程
P 黃色圓粒 X 綠色皺粒
F1 黃色圓粒
自 交
F2 黃色圓粒 黃色皺粒 綠色圓粒 綠色皺粒
比例: 9 : 3 : 3 : 1
① 不論正交、反交,F(xiàn)1(子一代)都表現(xiàn)黃色圓粒。
②F1自交,F(xiàn)2(子二代)性狀間自由組合,有4種表現(xiàn)型:黃圓(雙顯):黃皺(一顯一隱):綠圓(一隱一顯):綠皺(雙隱)=9:3:3:1.其中親本類型(黃圓、綠圓)占10/16,重組類型(黃皺、綠圓)占6/16。
③F2中,黃色:綠色=3:1,圓粒:皺粒=3:1,說明每一對相對性狀的遺傳都遵循分離定律。
2.對自由組合現(xiàn)象的解釋
(1)豌豆的粒形和粒色分別受兩對遺傳因子控制(粒形:R和r;粒色:Y和y),顯性基因?qū)﹄[性基因有掩蓋作用。
(2)兩親本的遺傳因子組成為YYRR、yyrr,分別產(chǎn)生YR和yr各一種配子,F(xiàn)1的遺傳因子組成為YyRr,表現(xiàn)為黃色圓粒。
(3)雜交產(chǎn)生的F1的遺傳因子組成是YyRr,在產(chǎn)生配子時(shí),每對遺傳因子彼此分離,不同對的遺傳因子可以自由組合。結(jié)果:F1產(chǎn)生的雌配子和雄配子各有4種,即YR、Yr、yR、yr,且它們之間的數(shù)量比為1:1:1:1。
(4)受精時(shí),F(xiàn)1的各種雌雄配子結(jié)合機(jī)會(huì)隨機(jī)。因此有16種結(jié)合方式,產(chǎn)生9種遺傳因子組合。F1自交,F(xiàn)2遺傳因子組成形式(基因型)有9種:純合子占4/16,單雜合子占8/16,雙雜合子占4/16,表現(xiàn)型有4種,比例為9:3:3:1,雙顯性占9/16,單顯性占6/16。雙隱性占1/16,親本型占10/16。重組型占6/16(若親本為YYrr x yyRR,則親本型占6/16,重組型占10/16)
3.對自由組合現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證
(1)方法:測交,即讓 F1YyRr與隱形純合子yyrr雜交。
(2)預(yù)測結(jié)果:測交后代有4種性狀,比例為1:1:1:1。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:測交后代有四種性狀,比例為1:1:1:1,符合預(yù)期設(shè)想
4.自由組合定律
(1)發(fā)生時(shí)間:形成配子時(shí);
(2)遺傳因子間的關(guān)系:控制兩對性狀的遺傳因子的分離和組合是互不干擾的;
(3)實(shí)質(zhì):在形成配子時(shí),決定同一性狀的成對的遺傳因子分離,決定不同性狀的遺傳因子自由組合。
(4)適用范圍:進(jìn)行有性生殖的真核生物兩對或兩對以上相對性狀的遺傳。
5.孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)
(1)約翰遜給孟德爾的“遺傳因子”命名為基因;提出“表型”和“基因型”:
(2)表現(xiàn)型(表型)指生物個(gè)體表現(xiàn)出來的性狀,
(3)與表現(xiàn)型有關(guān)的基因組成叫做基因型。
(4)控制相對性狀的基因,叫等位基因(如D和d)。
6.孟德爾獲得成功的原因
(1)正確選用實(shí)驗(yàn)材料(豌豆)是成功的首要條件。
(2)在對生物的性狀分析時(shí),首先針對一對相對性狀進(jìn)行研究,再對兩對或多對性狀進(jìn)行研究。
(3)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
(4)科學(xué)地設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)的程序。
7. 自由組合定律的解題方法
“拆分法”求解自由組合定律計(jì)算問題
(1)思路:將多對等位基因的自由組合分解為若干分離定律分別分析,再運(yùn)用乘法原理進(jìn)行組合。
(2)題型示例
①求解配子類型及概率
典例:基因型為AaBbCC的個(gè)體
產(chǎn)生配子的種類數(shù)
Aa Bb CC
↓ ↓ ↓
2 × 2× 1=4(種)
AbC配子的
概率
(A)×(b)×1(C)=
②求解子代基因型種類及概率
典例:AaBbCc×AabbCC
子代的基因型種類數(shù)
Aa×Aa Bb×bb Cc×CC
↓ ↓ ↓
3 × 2 × 2=12(種)
子代中基因型為AAbbCC的概率
(AA)×(bb)×(CC)=
子代中純合子和雜
合子概率
純合子概率=××=
雜合子概率=1-=
③求解子代表型種類及概率
典例:AaBbCc×AabbCC
子代的表型種類數(shù)
Aa×Aa Bb×bb Cc×CC
↓ ↓ ↓
2 × 2 × 1=4(種)
子代中基因型為
A_B_C_的概率
(A_)×(B_)×1(C_)=
子代中不同于親本表
型的比例
不同于親本表型的比例=1-親本表型的比例=1-[(A_B_C_)+(A_bbC_)]=
“逆向組合法”推斷親本的基因型
(1)利用基因式法推測親本的基因型
①根據(jù)親本和子代的表型寫出親本和子代的基因式,如基因式可表示為A_B_、A_bb。
②根據(jù)基因式推出基因型(此方法只適用于親本和子代的表型已知且顯隱性關(guān)系已知時(shí))。
(2)根據(jù)子代表型及比例推測親本的基因型
①方法:將自由組合定律表型的分離比拆分成分離定律的分離比分別分析,再進(jìn)行逆向組合。
②題型示例(以兩對等位基因?yàn)槔?
子代表型比例及拆分
親本基因型推斷
9∶3∶3∶1?(3∶1)(3∶1)
AaBb×AaBb
1∶1∶1∶1?(1∶1)(1∶1)
AaBb×aabb或Aabb×aaBb
3∶3∶1∶1?(3∶1)(1∶1)
AaBb×Aabb或AaBb×aaBb
3∶1?(3∶1)×1
Aabb×Aabb、
AaBB×Aa__、
aaBb×aaBb、
AABb×__Bb
若為自交后代,則親本為一純一雜:AaBB、Aabb、aaBb、AABb
多對基因控制生物性狀的分析
n對等位基因(完全顯性)分別位于n對同源染色體上的遺傳規(guī)律
親本相對性狀的對數(shù)
F1配子
F2表型
F2基因型
種類
比例
種類
比例
種類
比例
1
2
(1∶1)1
2
(3∶1)1
3
(1∶2∶1)1
2
22
(1∶1)2
22
(3∶1)2
32
(1∶2∶1)2
n
2n
(1∶1)n
2n
(3∶1)n
3n
(1∶2∶1)n
(1)若F2中顯性性狀的比例為,則該性狀由n對等位基因控制。
(2)若F2中子代性狀分離比之和為4n,則該性狀由n對等位基因控制。
8.異常分離比9:3:3:1變式
異常比
相對于孟徳爾的表現(xiàn)型比
測交后代比
15: 1
(9A B +3A bb+3aaB )1aabb
3:1
9:7
9A B: (3A bb+3aaB+ laabb)
1:3
13 : 3
(9A_B_+3A_bb+ laabb) :3aaB_或 (9A B+3aaB+ laabb) :3A bb
3:1
12:3:1
(9A_B_+3A_bb) :3aaB_: laabb 或 (9A B+3aaB J :3A bb: laabb
2:1:1
9:6: 1
9A B: (3A bb+3aaB): laabb
1:2:1
9:3:4
9A_B_:3A_bb: (3aaB_+1 aabb)或 9A B: 3aaB: (3A bb+laabb)
1:1:2
第二章基因和染色體的關(guān)系 知識(shí)點(diǎn)
知識(shí)點(diǎn)一:減數(shù)分裂和受精作用
1.減數(shù)分裂的概念
減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物,在產(chǎn)生 成熟生殖細(xì)胞時(shí)進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。在減數(shù)分裂前,染色體復(fù)制一次,而細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中連續(xù)分裂兩次。減數(shù)分裂的結(jié)果是,成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞的減少一半。
2.減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期的特點(diǎn):(設(shè)染色體數(shù)為2N)
(1)減數(shù)第一次分裂(細(xì)胞中有同源染色體)
間期:染色體復(fù)制(完成DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成)。
前期(四分體時(shí)期):同源染色體聯(lián)會(huì),形成四分體,同源染色體的非姐妹染色單體間可發(fā)生互換,四分體散亂分布。
中期:四分體排列在赤道板兩側(cè)。(赤道板只是一個(gè)位置,不是細(xì)胞的結(jié)構(gòu))
后期:同源染色體分離,非同源染色體自由組合。
末期:細(xì)胞縊裂為兩個(gè)子細(xì)胞,子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半,不含同源染色體。
(2)減數(shù)第二次分裂(細(xì)胞中無同源染色體)
前期:染色體散亂分布。
中期:染色體著絲粒排列在赤道板上。
后期:染色體著絲粒斷裂,姐妹染色單體分開,染色體數(shù)目加倍,子染色體移向細(xì)胞兩極。
末期:細(xì)胞縊裂為兩個(gè)子細(xì)胞。
3.減數(shù)分裂的幾組重要概念:
(1)同源染色體和非同源染色體
同源染色體:減數(shù)分裂中配對的兩條染色體,形態(tài)、 大小一般相同,一條來自父方,一條來自母方。
非同源染色體:形態(tài)、大小不相同,且在減數(shù)分裂過程中不配對的染色體。
(2)聯(lián)會(huì)和四分體
聯(lián)會(huì):減數(shù)笫一次分裂前期同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象。
四分體:聯(lián)會(huì)后的每對同源染色體含有4條染色單體,叫做四分體。四分體的個(gè)數(shù)等于減數(shù)分裂中配對的同源染色體對數(shù)。
數(shù)量關(guān)系:1個(gè)四分體=1對同源染色體=2條染色體=4條染色單體(含4個(gè)DNA分子)。
(3)姐妹染色單體和非姐妹染色單體
姐妹染色單體:同一著絲粒連著的兩條染色單體, 如圖中的a和a'、b和b'、c和c'、d和d'
非姐妹染色単體:不同著絲粒連著的兩條染色單體。包括:同源染色體上的非姐妹染色單體,非同源染色體上的非姐妹染色単體。
(4)互換圖示:
發(fā)生的時(shí)期:減數(shù)第一次分裂前期(四分體時(shí)期)。
范圍:同源染色體中非姐妹染色單體間交換片段。
交換對象:等位基因(B-b)交換。
結(jié)果及意義:導(dǎo)致非等位基因基因重組,產(chǎn)生多種配子,若不互換只產(chǎn)生AB、ab兩種配子,若互換則可產(chǎn)生 ab和 Ab、aB、AB 四種配子。
4.精子和卵細(xì)胞的形成過程比較
(1)場所不同:人和其他哺乳動(dòng)物的精子是在睪丸中的曲細(xì)精管內(nèi)形成的。卵細(xì)胞是在卵巢形成的。
(2)過程:
①1個(gè)精原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成4個(gè)精細(xì)胞,變形形成4個(gè)精子,1個(gè)卵原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂只能產(chǎn)生1 個(gè)卵細(xì)胞和3個(gè)極體(最終退化消失),卵細(xì)胞不變形。
②初級(jí)精母和次級(jí)精母細(xì)胞質(zhì)均等分裂,初級(jí)卵母和次級(jí)卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)不均等分裂,極體細(xì)胞質(zhì)均等分裂。(注:卵原細(xì)胞和精原細(xì)胞還能進(jìn)行有絲分裂產(chǎn)生新的卵原細(xì)胞和精原細(xì)胞)
5.有絲分裂和減數(shù)分裂過程的比較
(1)有絲分裂:染色體復(fù)制1次,細(xì)胞分裂1次,形成2個(gè)子細(xì)胞.染色體數(shù)不變,細(xì)胞中有同源染色體, 但不發(fā)生聯(lián)會(huì)。
(2)減數(shù)分裂:染色體復(fù)制1次,細(xì)胞分裂2次,形成4個(gè)子細(xì)胞,染色體數(shù)減半。減I有同源染色體, 前期發(fā)生聯(lián)會(huì),可發(fā)生交叉互換,減II無同源染色體。
6.減數(shù)分裂中染色體、核DNA數(shù)變化圖像
(1)細(xì)胞中染色體數(shù)、核 DNA 含量變化曲線
①BC段:進(jìn)行DNA復(fù)制。
②DE(de)段:同源染色體分離,進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞。
③ff'段:著絲粒分裂,姐妹染色單體分開。
④H(h)點(diǎn):姐妹染色單體分開后形成的子染色體平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞。
⑤間期染色體復(fù)制前(AB段和ab段)和減II后、末期(FH段和fh段),染色體數(shù):核DNA數(shù)=1:1
⑥間期染色體復(fù)制后、減Ⅰ、減Ⅱ前中期(CF 段和 cf段),染色體數(shù) : 核 DNA 數(shù)=1:2 。
(2)每條染色體上DNA含量變化曲線
上圖所示曲線適用于減數(shù)分裂,也適用于有絲分裂,相關(guān)分析如下:
A→B
B′→C
C→D
D→E
特點(diǎn)及其
變化
減數(shù)分裂
對應(yīng)時(shí)期
減數(shù)分裂前的間期
減數(shù)分裂Ⅰ全過程和減數(shù)分裂Ⅱ的前期、中期
減數(shù)分裂Ⅱ的后期
減數(shù)分裂Ⅱ的末期
有絲分裂
對應(yīng)時(shí)期
有絲分裂前的間期
前期和中期
后期
末期
(3)數(shù)量變化柱狀圖
相關(guān)解讀
①只有染色單體的數(shù)目才可能是0,染色體和核DNA的數(shù)目不可能是0。染色單體會(huì)因著絲粒的分裂而消失,所以柱形圖中表示的某結(jié)構(gòu)如出現(xiàn)0,則其一定表示染色單體。
②染色體的數(shù)目不可能超過核DNA分子的數(shù)目。因?yàn)楹薉NA分子未復(fù)制時(shí),其數(shù)目與染色體一樣多,而復(fù)制后,每條染色體上含有2個(gè)DNA分子。即核DNA分子數(shù)∶染色體數(shù)可能為 1∶1 或 2∶1,但不可能是 1∶2。
7. “同源染色體對數(shù)”及“染色體組數(shù)”的變化(以二倍體生物為例)
圖甲中表示有絲分裂的是①,表示減數(shù)分裂的是②。圖乙中表示有絲分裂的是③,表示減數(shù)分裂的是④。
8.【實(shí)驗(yàn)】觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝片
材料:雄性生物的生殖器官。
雄性生物的生殖器官中精原細(xì)胞既能進(jìn)行有絲分裂又能進(jìn)行減數(shù)分裂,所以觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝片染色體數(shù)目有4N(有絲分裂后期,最多)、2N、N(減II前、中期)幾種情況。
9.配子中染色體組合多樣性的原因
(1 )減I前期:同源染色體中非姐妹染色單體之間可能發(fā)生互換。1個(gè)精原細(xì)胞若不發(fā)生互換, 產(chǎn)生4個(gè)2種精子(兩兩相同):若發(fā)生互換,產(chǎn)生4個(gè)4種精子。
(2)減I后期:同源雜色體分離,非同源雜色體自由組合。一個(gè)基因型為AaBb的個(gè)體,能產(chǎn)生AB、Ab、 aB、ab四種配子。(2n種,n表示等位基因?qū)?shù))
(3)基因型為AaBb的雄性個(gè)體產(chǎn)生的精子有4種,精子類型為AB、Ab、 aB、ab,它的一個(gè)精原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成2種精子,精子類型為Ab、 aB或AB、ab。
基因型為AaBb雌性個(gè)體產(chǎn)生的卵細(xì)胞有1種,卵細(xì)胞類型為AB、Ab、 aB、ab,它的一個(gè)卵原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成1種卵細(xì)胞,卵細(xì)胞類型為Ab或 aB或AB或ab。
9. 受精作用
(1)概念:精子和卵細(xì)胞 相互識(shí)別、融合成為受精卵的過程。識(shí)別依賴于膜上的糖蛋白,融合體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性。
(2)過程:精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞,尾部留在外面。與此同時(shí),卵細(xì)胞的細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生復(fù)雜的生理反應(yīng),以阻止其他精子進(jìn)入。精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞不久,精子的細(xì)胞核與卵細(xì)胞的細(xì)胞核相融合,使彼此的染色體會(huì)合在一起。
(3)結(jié)果:受精卵中的染色體數(shù)目又恢復(fù)到體細(xì)胞中的數(shù)目,保證了物種染色體數(shù)目的穩(wěn)定,其中一半的染色體來自父方,另一半來自母方。而細(xì)胞質(zhì)(質(zhì) DNA)幾乎全部來自母方 。
(4)意義:保證了生物前后代染色體數(shù)目的恒定,維持了生物遺傳特性穩(wěn)定性。
同一雙親的后代必然呈現(xiàn)多樣性。這種多樣性有利于生物適應(yīng)多變的自然環(huán)境,有利于生物在自然選擇中進(jìn)化,體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性。
10.有性生殖后代多樣性原因
(1)配子的多樣性:減數(shù)分裂Ⅰ前期非姐妹染色單體之間的互換;減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體之間的自由組合。
(2)受精時(shí)精子和卵細(xì)胞的結(jié)合具有隨機(jī)性。
11.減數(shù)分裂、受精作用與有絲分裂中染色體數(shù)、核DNA 含量的變化曲線(會(huì)分析理解不死記)
(1)有“斜線”的是核DNA含量變化,無“斜線”的是染色體數(shù)變化。
(2)起點(diǎn)與終點(diǎn)相同的是有絲分裂分裂,終點(diǎn)減半的是減數(shù)分裂。
(3)染色體增倍原因是有絲分裂后期或減Ⅱ后期著絲點(diǎn)斷裂,姐妹染色單體分開;但受精作用也會(huì)使染色體恢復(fù)倍增。染色體減半是由于同源染色體均分到兩個(gè)子細(xì)胞中。
知識(shí)點(diǎn)二:基因在染色體上
1.薩頓的假說
(1)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):蝗蟲精子與卵細(xì)胞的形成過程中,等位基因的分離與減數(shù)分裂中同源染色體的分離極為相似;
(2)推論:
?
基因的行為
染色體的行為
雜交過程中
保持: 完整性和獨(dú)立性
也有:相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)
體細(xì)胞中存在形式
成對存在
成對存在
在配子中
只有成對基因中的一個(gè)
只有成對染色體中的一條
體細(xì)胞中的來源
成對中的基因一個(gè)來自父方
一個(gè)來自母方
同源染色體一條來自父方
一條來自母方
形成配子時(shí)組合方式
非等位基因:自由組合
非同源染色體自由組合
推測:基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系
推論:基因在染色體上
2.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
(1)實(shí)驗(yàn)者:摩爾根。
(2)實(shí)驗(yàn)材料:果蠅。
果蠅特點(diǎn):相對性狀多而且明顯、易飼養(yǎng)、繁殖快 、染色體少易觀察。
(3)果蠅的染色體組成:
雄果蠅圖A:6條常染色體+XY(異型)或3對常染色體+ XY(異型)
雌果蠅圖B:6條常染色體+XX(同型)或3對常色體+ XX (同型)
(4)研究方法:假說-演繹法
(5)基因與染色體的關(guān)系:一條染色體上有許多個(gè)基因,基因在染色體上呈線性排列。
3.孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋
細(xì)胞遺傳學(xué)的研究結(jié)果表明,一對遺傳因子就是位于一對同源染色體上的等位基因 ,不同對的遺傳因子就是位于非同源染色體上的非等位基因。
(1)基因的分離定律
(1)發(fā)生時(shí)間:減數(shù)第一次分裂后期。
(2)描述對象:同源染色體上的等位基因。
(3)實(shí)質(zhì):等位基因隨同源染色體的分開而分離。
(2)基因的自由組合定律
(1)發(fā)生時(shí)間:減數(shù)第一次分裂后期。
(2)描述對象:非同源染色體上的非等位基因。
(3)實(shí)質(zhì):非同源染色體上的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而組合。
知識(shí)點(diǎn)三:伴性遺傳
1.伴性遺傳概念:性染色體上的基因控制的性狀遺傳與性別相關(guān)聯(lián)。
2.伴X染色體隱性遺傳(如紅綠色盲)的各種基因型:
項(xiàng) 目
女 性
男 性
基因型
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
表 型
正常
正常(攜帶)
色盲
正常
色盲
3.伴X染色體隱性遺傳(如紅綠色盲、白化?。┑奶攸c(diǎn)有:
①男患者多于女患者。
②男性紅綠色盲基因只能從母親那里傳來,以后只能傳給女兒。
4.伴X染色體顯性遺傳抗(維生素D佝僂?。┨攸c(diǎn):
①女性多于男性;但部分女患者病癥較輕。
② 男性患者與正常女性婚配的后代中,女性都是患者,男性都是正常。
5.伴Y遺傳
①基因位置:致病基因在 Y 染色體上,在X上無等位基因,無顯隱性之分?;颊呋颊呋蛐停篨YM。
遺傳特點(diǎn):患者均為男性,且“父傳子,子傳孫”。
6.性別決定
(1)概念:雌雄異體的生物決定性別的方式,自然界中大多數(shù)生物的性別由性染色體決定。
注意:①性別既受性染色體控制,也與其上部分基因有關(guān),但性染色體上的基因并不都與性別決定有關(guān), 如色盲基因。②并非所有生物都有性染色體,性染色體只存在于有性雜色體決定性別的生物體內(nèi)。
(2)雞性別決定的ZW型
雌性:(異型)ZW , 雄性:(同型) ZZ 。
(3)人類體細(xì)胞及配子中染色體組成
男性:體細(xì)胞:44條常染色體+ XY(異型)或23對常雜色體+ XY (異型)
精子:22條常染色體+X、 22條常染色體+ Y。(2種)
女性:體細(xì)胞:44條常染色體+ XX(同型)或22對常朶色體+ XX(同型)
. 卵細(xì)胞:22條常染色體+X。(1種)
注意:人的X、Y性染色體大小、形狀不同,但減數(shù)分裂中能發(fā)生聯(lián)會(huì),因此屬于同源染色體。X染色體比Y染色體大,基因多。
7.伴性遺傳在實(shí)踐中的應(yīng)用
若要根據(jù)子代性狀就能判斷其性別,則親本組合為:
(1) XY型生物:隱性雌性(性染色體同型)×顯性雄性,
(2)ZW型生物:隱性雄性(性染色體同型)×顯性雌性
實(shí)例:根據(jù)羽毛特征區(qū)分雌、雄雛雞
選擇蘆花(顯性性狀)雌雞和非蘆花(隱性性狀)雄雞雜交。
8.遺傳系譜圖中遺傳病、遺傳方式的判斷方法
第一步:判斷是否為伴Y遺傳。
第二步:判斷是顯性遺傳病還是隱性遺傳?。簾o中生有為隱性,有中生無為顯性。
第三步:判斷是常染色體遺傳還是伴X遺傳。
隱性遺傳看女病,父子有正非伴性。顯性遺傳看男病,母女有正非伴性。
9.兩種遺傳病的概率計(jì)算方法
當(dāng)兩種遺傳病之間具有“自由組合”關(guān)系時(shí),若已知患甲病的概率為m,患乙病的概率為n,則各種患病情況如下表:
序號(hào)
類型
計(jì)算公式
①
不患甲病的概率
1-m
②
不患乙病的概率
1-n
③
只患甲病的概率
m(1-n)
④
只患乙病的概率
n(1-m)
⑤
同患兩種病的概率
mn
⑥
只患一種病的概率
m+n-2mn或m(1-n)+n(1-m)
⑦
患病概率
m+n-mn或1-不患病概率
⑧
不患病概率
(1-m)(1-n)
知識(shí)點(diǎn)四:基因位置的判定及相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)突破
1.基因位于X染色體上還是位于常染色體上的判斷
(1)若相對性狀的顯隱性是未知的,且親本均為純合子,則用正交和反交的方法判斷,即:
正反交實(shí)驗(yàn)?
(2)若相對性狀的顯隱性是已知的,只需一個(gè)雜交組合判斷基因的位置,則用隱性雌性個(gè)體與顯性雄性純合個(gè)體雜交的方法判斷,即:
2.基因是伴X染色體遺傳還是X、Y染色體同源區(qū)段的遺傳
適用條件:已知性狀的顯隱性和控制性狀的基因在性染色體上。
(1)基本思路一:用“純合隱性雌×純合顯性雄”進(jìn)行雜交,觀察分析F1的性狀,即:
(2)基本思路二:用“雜合顯性雌×純合顯性雄”進(jìn)行雜交,觀察分析F1的性狀。即:
3.基因位于常染色體上還是X、Y染色體同源區(qū)段
(1)設(shè)計(jì)思路:隱性的純合雌性個(gè)體與顯性的純合雄性個(gè)體雜交,獲得的F1全表現(xiàn)為顯性性狀,再選F1中的雌雄個(gè)體雜交獲得F2,觀察F2表型情況。即:
(2)結(jié)果推斷
4.依據(jù)調(diào)查結(jié)果,推測基因的位置
第三章 基因的本質(zhì)知識(shí)點(diǎn)
知識(shí)點(diǎn)一:DNA是主要的遺傳物質(zhì)
一、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
1.格里菲思實(shí)驗(yàn)(肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn))
(1)兩種肺炎鏈球菌比較
比較
有無莢膜
有無致病性
菌落
S型細(xì)菌
有
有
光滑
R型細(xì)菌
無
無
粗糙
(2)實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象
① R型活細(xì)菌→小鼠體內(nèi)→小鼠不死亡
② S型活細(xì)菌→小鼠體內(nèi)→小鼠死亡,小鼠體內(nèi)有分離出S型活細(xì)菌
③ 加熱殺死的S型細(xì)菌→小鼠體內(nèi)→小鼠不死亡
④ 將R型活細(xì)菌與加熱殺死的S型細(xì)菌→小鼠體內(nèi)→小鼠死亡,小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌
(3)結(jié)論:加熱殺死的S型細(xì)菌中,含有某種轉(zhuǎn)化因子。
2.艾弗里的實(shí)驗(yàn)(肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn))
(1)實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象:
第一組:R型細(xì)菌的培養(yǎng)基+S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物→培養(yǎng)基含R型細(xì)菌和S型細(xì)菌。
第二——四組:有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基+S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物(加蛋白酶或RNA酶或酯酶)→培養(yǎng)基含R型細(xì)菌和S型細(xì)菌。
第五組:有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基+S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物(加DNA酶)→ 培養(yǎng)基只含 R型細(xì)菌。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論: DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定的遺傳變化的物質(zhì)。
科學(xué)方法:自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”
二、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)——蔡斯、赫爾希
T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒,它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的,頭部含有DNA。T2噬菌體侵染大腸桿菌后,就會(huì)在自身遺傳物質(zhì)的作用下,利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分,進(jìn)行大量增殖。當(dāng)噬菌體增殖到一定數(shù)量后,大腸桿菌裂解,釋放出子代噬菌體。
1.實(shí)驗(yàn)方法:放射性同位素標(biāo)記技術(shù)
2.實(shí)驗(yàn)過程:
①標(biāo)記細(xì)菌
大腸桿菌+含 35S 的培養(yǎng)基→含 35S 的大腸桿菌
大腸桿菌+含 32P 的培養(yǎng)基→含32P 的大腸桿菌
②標(biāo)記噬菌體
噬菌體+含 35S 的大腸桿菌→含 35S 的噬菌體
噬菌體+含 32P 的大腸桿菌→含32P 的噬菌體
③噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌,保溫一段時(shí)間后攪拌離心,檢測上清液和沉淀物的放射性。
攪拌的目的是:使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離。
離心的目的是:讓上清液中析出質(zhì)量較輕的T2噬菌體顆粒,而離心管的沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。
注:該實(shí)驗(yàn)是自身對照,即試管中上清液和沉淀物放射性高低對照。
(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
含35S的噬菌體+大腸桿菌→上清液放射性高,沉淀物放射性低。
含32P的噬菌體+大腸桿菌→上清液放射性低,沉淀物放射性高。
(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì)。(注意:該實(shí)驗(yàn)沒有證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì))
3.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中上清液和沉淀物放射性分析
(1)用32P 標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌
(2)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌
4.某些病毒的RNA是遺傳物質(zhì)(煙草花葉病毒、HIV、新冠病毒)
煙草花葉病毒:無細(xì)胞結(jié)構(gòu),由RNA和蛋白質(zhì)外殼組成。
5.生物體內(nèi)的核酸種類及遺傳物質(zhì)
知識(shí)點(diǎn)二:DNA分子的結(jié)構(gòu)
1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
(1)構(gòu)建者:沃森和克里克。
(2)構(gòu)建依據(jù)和模型
依據(jù)1: DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈,這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G 四種堿基。
依據(jù)2:據(jù)威爾金斯和其同事富蘭克林的DNA衍射圖譜→沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)。
→模型1:堿基位于螺旋外部的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型。
→模型2:磷酸-脫氧核苷酸為骨架安排在螺旋外部,堿基安排在螺旋內(nèi)部的雙鏈螺旋,相同堿基進(jìn)行配對。
依據(jù)3:査可夫提供信息:腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量,鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。
→模型3: A與T配對,G與C。配對的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn):A-T堿基對與G—C堿基對具有相同的形狀和直徑,組成的DNA分子具有些的直徑, 能夠解釋A、T、G、C的數(shù)量關(guān)系,也能解釋DNA 的復(fù)制。
2.DNA分子的結(jié)構(gòu)
(1)組成元素:C、H、O、N、P。
(2)組成單位:脫氧(核糖)核苷酸。
(3)立體結(jié)構(gòu)一規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
①DNA是由兩條鏈組成的,這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。
② DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架;堿基排列在內(nèi)側(cè)。
③ 兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對,并且堿基配對具有一定的規(guī)律:A一定與T配對;C一定與G配對。堿基之間的這種一一對應(yīng)的關(guān)系,叫作堿基互補(bǔ)配對原則。
3.DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)多樣性:具n個(gè)堿基對的DNA有4n種堿基對排列順序。
(2)特異性:每種DNA分子都有其特定的堿基對排列順序。
(3)穩(wěn)定性:如兩條主鏈磷酸與脫氧核糖交替連接的順序不變,堿基對構(gòu)成方式不變等。
知識(shí)點(diǎn)三:DNA復(fù)制
1.DNA復(fù)制的過程
(1)概念:以親代DNA兩條鏈為模板合成子代DNA的過程。
(2)時(shí)期:在細(xì)胞分裂前的間期,隨著染色體的復(fù)制而完成的 。
注:間期復(fù)制形成的兩個(gè)相同的 DNA 分子位于染色體的一對姐妹染色單體上;在有絲分裂后期或減Ⅱ后期著絲粒斷裂時(shí)分開,分別隨機(jī)進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中。
場所:細(xì)胞核(主要)、線粒體、葉綠體。
(3)DNA復(fù)制需要的基本條件:
①模板:DNA兩條鏈 ②酶:解旋酶、DNA聚合酶
③原料:游離的4種脫氧核苷酸 ④能量
(4)特點(diǎn):①半保留復(fù)制; ②邊解旋邊復(fù)制 。
(5)過程:
解旋:在細(xì)胞提供的能量的驅(qū)動(dòng)下,解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開,這個(gè)過程叫作解旋。
復(fù)制:DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板,以細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料,按堿基互補(bǔ)配對原則,各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。
延伸及重新螺旋:隨著模板鏈解旋過程的進(jìn)行,新合成的子鏈不斷延伸,同時(shí),每條新合成的子鏈與對應(yīng)的母鏈盤繞為雙螺旋結(jié)構(gòu)。
結(jié)果:復(fù)制結(jié)束后,一個(gè)DNA分子就形成了兩個(gè)相同的DNA分子。新復(fù)制的兩個(gè)子代DNA分子通過細(xì)胞分裂分配到子細(xì)胞中。
2.DNA復(fù)制的意義
將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞,從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。
3.準(zhǔn)確復(fù)制的原因
①DNA分子獨(dú)特的雙獨(dú)特結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板。
②通過堿基互補(bǔ)配對原則保證了復(fù)制準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行。
4.DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算
DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,若將親代DNA分子復(fù)制n代,其結(jié)果分析如下:
(1)子代DNA分子數(shù)為2n,其中:
①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個(gè)。
②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為2n-2個(gè)。
③含子代鏈的DNA分子數(shù)為2n個(gè)。
(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1條,其中:
①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。
②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1-2條。
(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)
①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè),經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n-1)個(gè)。
②第n次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n-1個(gè)。
5.DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)分析與影響因素
(1)DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)分析
①實(shí)驗(yàn)方法:放射性同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。
②實(shí)驗(yàn)原理:含15N的雙鏈DNA密度大,含14N的雙鏈DNA密度小,一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。
③實(shí)驗(yàn)假設(shè):DNA以半保留的方式復(fù)制。
④實(shí)驗(yàn)預(yù)期:離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。
a.重帶(密度最大):兩條鏈都為15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA。
b.中帶(密度居中):一條鏈為14N標(biāo)記,另一條鏈為15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。
c.輕帶(密度最小):兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。
⑤實(shí)驗(yàn)過程:
⑥過程分析:
a.立即取出:提取DNA→離心→全部重帶。
b.繁殖一代后取出:提取DNA→離心→全部中帶。
c.繁殖兩代后取出:提取DNA→離心→輕帶、中帶。
⑦實(shí)驗(yàn)結(jié)論:DNA的復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的。
知識(shí)點(diǎn)四:基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
1.一個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因,每個(gè)基因都是特定的DNA片段,有著特定的遺傳效應(yīng)。?
2.DNA片段中的遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序中,堿基排列順序千變?nèi)f化,構(gòu)成了DNA分子的多樣性,而堿基的特定的排列順序,又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性;DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性的物質(zhì)基礎(chǔ)?;蛲ǔJ怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段。
有些病毒的遺傳物質(zhì)RNA,對這類病毒而言,基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。
注意:一個(gè)DNA分子中由n對堿基組成,則堿基排列順序4n 種,排列遺傳信息的種類最多有4n 種。
第四章基因的表達(dá) 知識(shí)點(diǎn)
知識(shí)點(diǎn)一:基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
1.DNA和RNA的比較:
項(xiàng)目
DNA
RNA
組成元素
C、H、O、N、P
組成單位
脫氧(核糖)核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脫氧核糖
核糖
含氮堿基
A、T、C、G
A、U、C、G
空間結(jié)構(gòu)
規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)
一般是單鏈
分類
mRNA、tRNA、rRNA
功能
所有細(xì)胞生物和
DNA病毒的遺傳物質(zhì)
a.mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板;
b.tRNA 能識(shí)別 mRNA 上的密碼子并轉(zhuǎn)運(yùn)特定的氨基酸;
c.rRNA與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核糖體;
d. 是RNA病毒的遺傳物質(zhì);
f.少數(shù) RNA 具有催化作用
分布
(主要)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(原核細(xì)胞)、線粒體、葉綠體
主要分布在細(xì)胞質(zhì)中
2.轉(zhuǎn)錄的概念:RNA是在細(xì)胞核中,通過RNA聚合酶以DNA一條鏈為模板合成的,這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。
(1)場所:主要在細(xì)胞核(還可在線粒體、葉綠體、原核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中)
(2)時(shí)間:整個(gè)生命歷程
(3)基本條件:
①模板:基因的一條鏈 ②原料:4種游離的核糖核苷酸 ③能量 ④酶:RNA聚合酶
(4)配對原則:堿基互補(bǔ)配對原則:A-U、T-A、C-G、G-C
(5)產(chǎn)物: RNA(RNA通過核孔釋放到細(xì)胞質(zhì))
(6)遺傳信息流動(dòng)方向:DNA→RNA
(7)特點(diǎn):邊解旋邊轉(zhuǎn)錄
3.遺傳信息的翻譯
(1)翻譯的概念:游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸 ,以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。
(2)密碼子:
a.密碼子的概念:mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸。每3個(gè)這樣的堿基叫作1個(gè)密碼子。
b.密碼子的特點(diǎn): ①簡并性:一種氨基酸可對應(yīng)一種或多種密碼子;
②通用性:地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子。
(3)RNA和反密碼子:
①tRNA:其一端是攜帶氨基酸的部位,另一端有3個(gè)相鄰的堿基。tRNA中含有氫鍵。
②反密碼子:tRNA上能夠與mRNA上密碼子互補(bǔ)配對的3個(gè)堿基。
③決定氨基酸的密碼子有61或62種,所以tRNA有61或62_種,反密碼子也有61或62種。
④一種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸,但一種氨基酸可由一至多種tRNA攜帶。
4.翻譯
(1) 場所:核糖體 (2)時(shí)間:整個(gè)生命歷程
(3)基本條件:
①模板:mRNA ②原料: 21種氨基酸 ③能量 ④酶:翻譯需要的酶 ⑤轉(zhuǎn)運(yùn)工具:tRNA
(4)配對方式:mRNA和tRNA配對(A-U,G-C,C-G,U-A ).
(5)產(chǎn)物: 蛋白質(zhì)(肽鏈).
(6)遺傳信息流動(dòng)方向:mRNA→蛋白質(zhì).
(7)翻譯的過程:
①mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA,通過與堿基AUG互補(bǔ)配對,進(jìn)入位點(diǎn)1。
②攜帶某個(gè)氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。
③甲硫氨酸與這個(gè)氨基酸形成肽鍵,從而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上。
④核糖體沿著mRNA移動(dòng),讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體,原位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1,一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2,繼續(xù)肽鏈的合成。
就這樣,隨著核糖體的移動(dòng),tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來,以合成肽鏈。直至核糖體遇到mRNA的終止密碼子,合成才告終止。
(8) 特點(diǎn):
真核生物:先轉(zhuǎn)錄后翻譯.
原核生物:轉(zhuǎn)錄翻譯同時(shí)
一條mRNA上可結(jié)合相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,同時(shí)合成相同肽鏈,提高合成蛋白質(zhì)的速率。
5.中心法則內(nèi)容:
遺傳信息可以從DNA流向DNA,即DNA復(fù)制;也可以從DNA流向RNA,進(jìn)而流向蛋白質(zhì),即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯(基因表達(dá))。少數(shù)生物的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向蛋白質(zhì)。
① DNA復(fù)制,②轉(zhuǎn)錄,③RNA復(fù)制,④翻譯,⑤逆轉(zhuǎn)錄。
分別寫出下列相關(guān)中心法則表達(dá)式
①寫出噬菌體等病毒的中心法則
②寫出煙草花葉病毒等病毒的中心法則
③寫出HIV等病毒的中心法則
④寫出洋蔥表皮細(xì)胞內(nèi)的遺傳信息傳遞方式
DNARNA蛋白質(zhì)。
⑤寫出洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞內(nèi)的遺傳信息傳遞方式
6.在遺傳信息的流動(dòng)過程中,DNA是信息的載體,蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物,而ATP為信息的流動(dòng)提供能量,生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。
7.DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較(以真核生物為例)
項(xiàng)目
復(fù)制
轉(zhuǎn)錄
翻譯
場所
主要在細(xì)胞核
主要在細(xì)胞核
細(xì)胞質(zhì)(核糖體)
模板
DNA的兩條鏈
DNA的一條鏈
mRNA
原料
4種脫氧核苷酸
4種核糖核苷酸
21種氨基酸
配對
原則
T—A、A—T、
G—C、C—G
T—A、A—U、
G—C、C—G
U—A、A—U、
G—C、C—G
結(jié)果
兩個(gè)子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
蛋白質(zhì)
信息
傳遞
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白質(zhì)
意義
傳遞遺傳信息
表達(dá)遺傳信息
知識(shí)點(diǎn)二:基因表達(dá)與性狀的關(guān)系
1.基因控制性狀的途徑:
(1)基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀。如豌豆的圓粒和皺粒、人類白化病。
(2)基因可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀。如人類囊性纖維病、鐮狀細(xì)胞貧血。
2.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化
(1)同一生物體中不同類型的細(xì)胞,基因都是相同的,而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同。
(2)在不同類型的細(xì)胞中,表達(dá)的基因可以分為兩類:一類是在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因;另一類是某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因。
(3)細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性?;虻倪x擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。
(4)細(xì)胞分化的表現(xiàn)
①分子水平:mRNA、蛋白質(zhì)種類數(shù)量等不同。
②細(xì)胞器水平:細(xì)胞器種類和數(shù)量有較大差異。
③細(xì)胞水平:細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能發(fā)生改變。
3.表觀遺傳
概念:生物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象,叫作表觀遺傳。
4.基因與性狀的關(guān)系
(1)基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系,一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響。
(2)一個(gè)基因可以影響多個(gè)性狀。
(3)生物體的性狀也不完全是由基因決定,環(huán)境對性狀也有著重要的影響。
(4)基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用,這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。
第五章 基因突變及其他變異知識(shí)點(diǎn)
知識(shí)點(diǎn)一:基因突變和基因重組
1.生物變異的類型
不可遺傳變異:僅由環(huán)境因素引起,遺傳物質(zhì)并未改變 。
可遺傳變異:遺傳物質(zhì)改變引起。有三種:基因突變 、 基因重組和染色體變異。
可遺傳變異一定能遺傳給后代嗎? 不一定,請說明理由:如果可遺傳變異發(fā)生在體細(xì)胞中,一般就不會(huì)遺傳給后代。
2.基因突變的實(shí)例
(1)鐮狀細(xì)胞貧血
①癥狀:紅細(xì)胞是彎曲的鐮刀狀。
②檢測:可用顯微鏡觀察紅細(xì)胞形狀確認(rèn)。正常人紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀,而鐮刀型細(xì)胞貧血癥的紅細(xì)胞是彎曲的鐮刀狀。
③直接原因:組成血紅蛋白的一個(gè)谷氨酸被替換成了纈氨酸,從而使血紅蛋白結(jié)構(gòu)改變。
根本原因:血紅蛋白基因中一個(gè)堿基對發(fā)生替換。
(2)基因突變的概念:DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失,而引起的基因堿基序列的改變。
(3)基因突變對后代的影響:
①基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中,將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。
②若發(fā)生在體細(xì)胞中,一般不能遺傳。但有些植物體的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變,可以通過無性生殖遺傳。
3.細(xì)胞的癌變
(1)細(xì)胞癌變的機(jī)理
①原癌基因:一般來說,原癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長和增殖所必須的,這類基因一旦突變或過量表達(dá)而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性過強(qiáng),就可能引起細(xì)胞癌變。
②抑癌基因:抑癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的的生長和增殖,或者促進(jìn)細(xì)胞凋亡,這類基因一旦突變而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性,也可能引起細(xì)胞癌變。
(2)癌細(xì)胞的特征:能夠無限增殖,形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少,細(xì)胞之間的粘著性降低,容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移等。
提示:①原癌基因和抑癌基因都是一類基因,而不是一個(gè)基因。
②不是只有癌細(xì)胞中才存在原癌基因和抑癌基因,正常細(xì)胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因。
③原癌基因和抑癌基因共同對細(xì)胞的生長和增殖起調(diào)節(jié)作用。
④并不是一個(gè)基因發(fā)生突變就會(huì)引發(fā)細(xì)胞癌變。
4.基因突變的原因
(1)原因:①外因:物理因素、化學(xué)因素和生物因素 ②內(nèi)因:DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤
(2)特點(diǎn):
①普遍性:在生物界普遍存在,是所有生物可遺傳變異的共同來源。
② 隨機(jī)性:可發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期,細(xì)胞內(nèi)的不同的DNA分子上,以及同一DNA 分子的不同部位。
③ 不定向性:一個(gè)基因可以發(fā)生不同的突變產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。
④低頻性:在自然狀態(tài)下,基因突變的頻率是很低的。
5.基因突變的意義:基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑?;蛲蛔兪巧镒儺惖母緛碓?,為生物進(jìn)化提供了豐富的原材料。
6.常和基因突變聯(lián)系的“熱點(diǎn)”
7.基因重組
(1)概念:生物體有性生殖過程中,控制不同性狀的基因(非等位基因)的重新組合。
(2)時(shí)間:有性生殖的減數(shù)分裂過程。
(3)結(jié)果:產(chǎn)生新的基因型。
(4)類型(自然狀態(tài)下)
①互換型:減數(shù)分裂I前期(四分體時(shí)期),同源染色體上的等位基因可能會(huì)隨非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換,導(dǎo)致染色單體上的非等位基因重組。
②自由組合型:減數(shù)分裂I后期,非同源染色體自由組合,導(dǎo)致非同源染色體上的非等位基因自由組合。
(5)意義:是生物變異的來源之一,是形成生物多樣性的重要原因,對生物進(jìn)化有重要意義。
知識(shí)點(diǎn)二:染色體變異
1.染色體變異概念:生物體的體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化,稱為染色體變異。
2.染色體數(shù)目的變異
(1)染色體數(shù)目的變異可以分為兩類:一類是細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少;另一類是以細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少。
(2)二倍體和多倍體
①染色體組:在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中,染色體都是兩兩成對的,也就是說含有兩套非同源染色體,其中每套非同源染色體稱為一個(gè)染色體組。
②二倍體概念:體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫作二倍體。
實(shí)例:幾乎全部動(dòng)物和過半數(shù)的高等植物。
③多倍體概念:體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體,統(tǒng)稱為多倍體。
實(shí)例:在植物中很常見,在動(dòng)物中極少見。如:三倍體無籽西瓜、四倍體番茄。
香蕉和三倍體無籽西瓜沒有種子的原因:三倍體因?yàn)樵忌臣?xì)胞中含有三套非同源染色體,減數(shù)分裂時(shí)出現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂,因此不能形成可育的種子。
多倍體植株優(yōu)點(diǎn):多倍體植株常常是莖稈粗壯,葉片、果實(shí)和種子都比較大,糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。
(3)人工誘導(dǎo)多倍體
①方法:低溫處理、用秋水仙素誘發(fā)等。
②秋水仙素處理對象:萌發(fā)的種子或幼苗。
③秋水仙素作用原理:秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí),能夠抑制紡錘體的形成,導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極,從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。
(4)單倍體
①概念:體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個(gè)體,叫作單倍體。
②特點(diǎn):與正常植株相比,單倍體植株長得弱小,而且高度不育。
③應(yīng)用:利用單倍體植株培育新品種。
④優(yōu)點(diǎn):能明顯縮短育種年限。
3.實(shí)驗(yàn):低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化
(1)原理:用低溫處理植物的分生組織細(xì)胞,能夠抑制紡錘體的形成,以致影響染色體被拉向兩極,細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞,結(jié)果植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。
(2)過程
根尖培養(yǎng)→低溫誘導(dǎo)→卡諾氏液固定細(xì)胞形態(tài)→95%的酒精沖洗→制作裝片( 解離→ 漂洗→染色→制片)→觀察(先低后高)。
(3)注意事項(xiàng)
視野中大部分細(xì)胞處于分裂間期,因?yàn)榧?xì)胞周期中間期持續(xù)時(shí)間長分裂期時(shí)間短。
觀察不到染色體數(shù)加倍過程,因?yàn)榧?xì)胞已經(jīng)死亡。
(4)實(shí)驗(yàn)中的試劑及其作用
試劑
使用方法
作用
卡諾氏液
將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5~1 h
固定細(xì)胞形態(tài)
體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精
沖洗用卡諾氏液處理過的根尖
洗去卡諾氏液
與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸等體積混合,浸泡經(jīng)過固定的根尖
解離根尖細(xì)胞
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸
與體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精等體積混合,作為藥液
解離根尖細(xì)胞
清水
浸泡解離后的根尖細(xì)胞約10 min
漂洗根尖,洗去藥液
質(zhì)量濃度為0.01 g/mL的甲紫溶液
把漂洗干凈的根尖放進(jìn)盛有質(zhì)量濃度為0.01 g/mL的甲紫溶液的玻璃皿中染色 3~5 min
使染色體著色
(5)低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵
a.選材時(shí)應(yīng)選用能進(jìn)行分裂的分生組織細(xì)胞,否則不會(huì)出現(xiàn)染色體數(shù)目加倍的情況。
b.顯微鏡下觀察到的細(xì)胞是已被鹽酸殺死的細(xì)胞。
b.觀察時(shí)不是所有細(xì)胞中染色體數(shù)目均已加倍,只有少部分細(xì)胞實(shí)現(xiàn)“染色體數(shù)目加倍”,大部分細(xì)胞仍為二倍體分裂狀況。
d.對染色體進(jìn)行染色用堿性染料,常見堿性染料包括甲紫溶液、醋酸洋紅液等。
4.染色體組數(shù)目的判定
(1)根據(jù)染色體形態(tài)判定
細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條,則含有幾個(gè)染色體組。
(2)根據(jù)基因型判定
在細(xì)胞或生物體的基因型中,控制同一性狀的基因(包括同一字母的大、小寫)出現(xiàn)幾次,則含有幾個(gè)染色體組。
(3)根據(jù)染色體數(shù)和染色體的形態(tài)數(shù)推算
染色體組數(shù)=染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。如果蠅體細(xì)胞中有8條染色體,分為4種形態(tài),則染色體組的數(shù)目為2。
5.染色體的結(jié)構(gòu)變異
(1)類型:
①缺失:染色體的某一片段缺失引起的變異。
②重復(fù):染色體中增加某一片段引起變異。
③易位:染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上引起變異。
④倒位:染色體的某一片段位置顛倒也可引起變異。
(2)結(jié)果:使排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變,導(dǎo)致性狀的變異。
(3)實(shí)例:如貓叫綜合征,是由于人的5號(hào)染色體部分缺失引起的遺傳病。
類型
圖像
聯(lián)會(huì)異常
實(shí)例
缺失
人的5號(hào)染色體部分缺失導(dǎo)致貓叫綜合征
重復(fù)
果蠅的棒狀眼
倒位
人類第9號(hào)染色體長臂倒位可導(dǎo)致習(xí)慣性流產(chǎn)
易位
人類慢性粒細(xì)胞白血病
6.三種可遺傳變異的比較
(1)基因突變、基因重組:分子水平變化,光學(xué)顯微鏡下無法直接觀察到。
(2)染色體變異:染色體水平變化可用光學(xué)顯微鏡直接觀察到。
7.易位與互換的區(qū)別
項(xiàng)目
染色體易位
互換
圖解
區(qū)別
位置
發(fā)生于非同源染色體之間
發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間
原理
染色體結(jié)構(gòu)變異
基因重組
觀察
可在顯微鏡下觀察到
在光學(xué)顯微鏡下觀察不到
知識(shí)點(diǎn)三:人類遺傳病
1.人類常見遺傳病類型
(1)人類遺傳?。和ǔJ侵赣蛇z傳物質(zhì)改變而引起的人類疾病。
(2)類型
①單基因遺傳?。褐甘芤粚Φ任换蚩刂频倪z傳病。如:多指、并指、軟骨發(fā)育不全、鐮狀細(xì)胞貧血、白化病、苯丙酮尿癥等。
②多基因遺傳?。褐甘軆蓪騼蓪σ陨系任换蚩刂频倪z傳病。如:原發(fā)性高血壓、冠心病、哮喘和青少年型糖尿病。多基因遺傳病在群體中發(fā)病率比較高。
③染色體異常遺傳?。褐赣扇旧w變異引起的遺傳病。如:唐氏綜合征(又稱21三體綜合征)、貓叫綜合征。
注:攜帶遺傳病基因的個(gè)體不一定會(huì)患遺傳病,如白血病基因攜帶者(Aa)不是白化病患者;不攜帶遺傳病基因的個(gè)體也可能會(huì)患遺傳病,如染色體異常遺傳病。
(3)遺傳病發(fā)病率與遺傳方式的調(diào)查
項(xiàng)目
內(nèi)容
調(diào)查對象及范圍
注意事項(xiàng)
結(jié)果計(jì)算及分析
遺傳病發(fā)病率
廣大人群隨機(jī)抽樣
考慮年齡、性別等因素,群體足夠大
患病人數(shù)占所調(diào)查的總?cè)藬?shù)的百分比
遺傳方式
患者家系
正常情況與患病情況
分析基因的顯隱性及所在的染色體類型
2.遺傳病的檢測和預(yù)防:主要包括遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷等。
①預(yù)防措施:通過遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷等手段,對遺傳病進(jìn)行檢測和預(yù)防。
②產(chǎn)前診斷:指在胎兒出生前,醫(yī)生用專門的檢測手段,如羊水檢查、B超檢查、孕婦血細(xì)胞檢查以及基因檢測等確定胎兒是否患有某種遺傳病或先天性疾病。開展產(chǎn)前診斷時(shí),羊水檢查可以檢測染色體異常遺傳?。籅超檢查可以檢查胎兒的外觀和性別;孕婦血細(xì)胞檢查可以篩查遺傳性地中海貧血??;基因檢測可以檢測基因異常病。
③基因檢測:是指通過檢測人體細(xì)胞中的DNA序列,以了解人體的基本狀況。
④基因治療:指用正?;蛉〈蛐扪a(bǔ)患者細(xì)胞中有缺陷的基因,從而達(dá)到治療疾病的目的。
第六章 生物的進(jìn)化 知識(shí)點(diǎn)
知識(shí)點(diǎn):生物有共同祖先的證據(jù)
1.達(dá)爾文的生物進(jìn)化論的主要組成
(1)共同由來學(xué)說:指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先進(jìn)化來的。
(2)自然選擇學(xué)說:揭示了生物進(jìn)化的機(jī)制,解釋了適應(yīng)的形成和物種形成的原因。
2.生物有共同祖先的證據(jù)
(1)地層中陳列的證據(jù)——化石
①概念:通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等。
②作用:是研究生物進(jìn)化最直接、最重要的證據(jù)。
(2)當(dāng)今生物體上進(jìn)化的印跡——其他方面的證據(jù)
①比較解剖學(xué)證據(jù):蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢、人的上肢都有一些共同特點(diǎn)。
②胚胎學(xué)證據(jù):人和其他脊椎動(dòng)物在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段。
③細(xì)胞和分子水平的證據(jù)
a.細(xì)胞有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等。
b.不同生物的DNA和蛋白質(zhì)等生物大分子既有共同點(diǎn),又存在差異性。
知識(shí)點(diǎn)二: 自然選擇與適應(yīng)的形成
1.適應(yīng)的普遍性和相對性
(1)適應(yīng)的含義:一是指生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)適合于完成一定的功能,二是指生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能適合于該生物在一定的環(huán)境中生存和繁殖。
(2)適應(yīng)的特點(diǎn):普遍性和相對性。
提示:適應(yīng)的相對性的三點(diǎn)警示
a.生物適應(yīng)環(huán)境是暫時(shí)性的,因?yàn)榄h(huán)境是不斷變化的。
b.生物保護(hù)性適應(yīng)是不完善的,因?yàn)檫m應(yīng)的產(chǎn)生是自然選擇的結(jié)果,自然選擇是一個(gè)漫長的過程。
c.生物的適應(yīng)依賴于環(huán)境,有些生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)完全取決于環(huán)境的差異。
2.適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果
(1)拉馬克的進(jìn)化學(xué)說內(nèi)容
①當(dāng)今所有的生物都是由更古老的生物進(jìn)化而來,各種生物的適應(yīng)性特征并不是自古以來就是如此的,而是在進(jìn)化過程中逐漸形成的。
②適應(yīng)的形成是都是由于用盡廢退和獲得性遺傳。
③拉馬克的進(jìn)化學(xué)說的意義:徹底否定了物種不變論。
(2)達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說
①達(dá)爾文提出的自然選擇學(xué)說對生物的進(jìn)化和適應(yīng)的形成作出了合理解釋。他認(rèn)為適應(yīng)的來源是可遺傳的變異,適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。
②自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容:
a.過度繁殖:選擇的基礎(chǔ)
b.生存斗爭:生物進(jìn)化的動(dòng)力和選擇手段
c.遺傳和變異:生物進(jìn)化的內(nèi)因
d.適者生存:自然選擇的結(jié)果
(3)自然選擇學(xué)說的貢獻(xiàn):使生物學(xué)第一次擺脫了神學(xué)的束縛,步入了科學(xué)的軌道。揭示了生物界的統(tǒng)一性是由于所有的生物都有共同的祖先,而生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果。
4.自然選擇學(xué)說的不足:對于遺傳和變異的認(rèn)識(shí)還局限于性狀水平,不能科學(xué)地解釋遺傳和變異的本質(zhì)。
知識(shí)點(diǎn)三:種群基因組成的變化與物種的形成
1.種群基因組成的變化
(1)種群和種群基因庫
①種群的概念:生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合叫做種群。
②基因庫的概念:一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因,叫做這個(gè)種群的基因庫。
③基因頻率的概念:在一個(gè)種群基因庫中,某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值,叫做基因頻率。
④基因頻率與基因型頻率
項(xiàng)目
基因頻率
基因型頻率
公式
某基因頻率=該基因的數(shù)目÷該基因與其等位基因的總數(shù)×100%
某基因型頻率=該基因型的個(gè)體數(shù)÷總個(gè)體數(shù)×100%
外延
生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是指種群基因頻率的改變
基因型頻率改變,基因頻率不一定改變
⑤基因頻率、基因型頻率的相關(guān)計(jì)算
⑥利用遺傳平衡定律計(jì)算基因型頻率
在一個(gè)有性生殖的自然種群中,若滿足以下5個(gè)條件。 則各等位基因的頻率和基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的。這5個(gè)條件是:種群足夠大,種群中個(gè)體間隨機(jī)交配,沒有突変發(fā)生,沒有新基因加入,沒有自然選擇。
設(shè)A基因頻率為p, a基因頻率為q,則AA基因型頻率為p2,aa基因型頻率為q2, Aa基因型頻率為2pq. 即(p+q)2=p2+2pq+q2= 1
(2)種群基因頻率的變化
①基因突變產(chǎn)生新的等位基因,這就可以使種群基因頻率發(fā)生變化。
②可遺傳的變異提供了生物進(jìn)化的原材料。
③可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組和染色體變異。其中,基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變?;蛲蛔儺a(chǎn)生的新的等位基因,通過有性生殖過程中的基因重組,可以形成多種多樣的基因型,從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。
(3)自交和自由交配時(shí)基因(型)頻率的變化
①某種群的所有個(gè)體自交,若沒有進(jìn)行選擇,則自交后代的基因頻率不變,基因型頻率會(huì)改變,并且雜合子的基因型頻率降低,純合子的基因型頻率升高。
②某種群的所有個(gè)體自由交配,若沒有基因突變且各種基因型的個(gè)體生活能力相同,則后代的基因頻率不變。后代的基因型頻率是否改變有以下兩種情況:如果沒有達(dá)到遺傳平衡,則后代的基因型頻率會(huì)改變并達(dá)到遺傳平衡;如果已達(dá)到遺傳平衡,則后代的基因型頻率不會(huì)改變。
(3)自然選擇對種群基因頻率變化的影響
在自然選擇的作用下,種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變,導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。
2.隔離在物種形成中的作用
(1)物種的概念:能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱為一個(gè)物種。
(2)隔離及其在物種形成中的作用
①隔離的類型:地理隔離和生殖隔離。
②生殖隔離:不同物種之間一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能產(chǎn)生可育后代。
③地理隔離:同種生物由于地理障礙而分成不同的種群,使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。
④隔離:不同群體間的個(gè)體,在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。
⑤新物種形成的標(biāo)志:產(chǎn)生了生殖隔離。
⑥新物種形成的過程:同一物種→地理隔離→自然選擇→生殖隔離→不同物種
⑦隔離是物種形成的必要條件。
(3)地理隔離與生殖隔離的比較
項(xiàng)目
地理隔離
生殖隔離
概念
同種生物由于地理障礙而分成不同的種群,使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象
不同物種之間一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能產(chǎn)生可育的后代
特點(diǎn)
自然條件下不進(jìn)行基因交流
種群間不進(jìn)行基因交流
聯(lián)系
①地理隔離是物種形成的量變階段,生殖隔離是物種形成的質(zhì)變階段;
②一般經(jīng)過長期的地理隔離,然后形成生殖隔離,也可能不經(jīng)過地理隔離直接形成生殖隔離,如多倍體的產(chǎn)生;③只有地理隔離不一定形成生殖隔離,但能產(chǎn)生亞種,如東北虎和華南虎;
④生殖隔離是物種形成的標(biāo)志,是物種形成的最后階段,是物種間的真正界限
3.物種形成與生物進(jìn)化的比較
比較內(nèi)容
物種形成
生物進(jìn)化
標(biāo)志
出現(xiàn)生殖隔離
基因頻率改變
變化后生物與原生物的關(guān)系
屬于不同物種
可能屬于同一物種
二者關(guān)系
①生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變,這種改變可大可小,不一定會(huì)突破物種的界限,即生物進(jìn)化不一定導(dǎo)致新物種的形成,進(jìn)化是量變,物種形成是質(zhì)變;②新物種的形成是長期進(jìn)化的結(jié)果
知識(shí)點(diǎn)四: 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成
1.協(xié)同進(jìn)化
①概念:不同物種之間、生物與環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。
②關(guān)于捕食者在進(jìn)化中的作用,美國生物學(xué)家斯坦利提出“收割理論”:捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種,這樣就會(huì)避免出現(xiàn)一種或者幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面,為其他物種的形成騰出空間。捕食者的存在有利于增加物種多樣性。
2.生物多樣性的形成
①生物多樣性的層次:遺傳多樣性(基因多樣性)、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。
②研究生物進(jìn)化歷程的主要依據(jù):化石。
3.生物進(jìn)化理論在發(fā)展
①現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的核心:自然選擇學(xué)說。
②現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容:適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果;種群是生物進(jìn)化的基本單位;突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料,自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變,進(jìn)而通過隔離形成新物種;生物進(jìn)化的過程實(shí)際上是生物與生物、生物與無機(jī)環(huán)境協(xié)同進(jìn)化的過程;生物多樣性是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。
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