高中生物必修二：遗传与进化大纲
2022-12-28 18:59:58 18 举报AI智能生成
高中生物必修二：遗传与进化思维导图，主要学习的知识点有：遗传因子的发现，基因和染色体的关系，基因的本质，基因的表达，基因突变和其他变异，从杂交育种到基因工程，现代生物进化理论。
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大纲/内容
第一章 遗传因子的发现
相对性状
概念
同一种生物的同一种性状的不同表现类型
显性性状与隐性性状
性状分离：在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象
显性基因与隐性基因
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）
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育成的个体（能稳定的遗传，不发生性状分离）
杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体如Aa（不能稳定的遗传，后代会发生性状分离）
表现型与基因型
表现型：指生物个体实际表现出来的性状。分显性和隐形
基因型+环境→表现型
基因型：与表现型有关的基因组成
杂交与自交
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）
孟德尔实验成功的原因
正确选用实验材料
豌豆是严格自花传粉植物（闭花授粉），自然状态下一般是纯种
具有易于区分的性状
由一对相对性状到多对相对性状的研究（从简单到复杂）
对实验结果进行统计学分析
严谨的科学设计实验程序：假说-演绎法
第二章 基因和染色体的关系
减数分裂
减数分裂的概念
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
染色体只复制一次，而细胞分裂两次。结果是成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半
减数分裂的过程
精子形成的过程(场所：精巢/睾丸)
精原细胞
曲细精管中
初级精母细胞(减数第一次分裂)
间期：染色体复制（包括DNA复制和蛋白质的合成）
前期：同源染色体联会；四分体时期；四分体中的姐妹染色单体发生交叉互换
中期：排列在赤道板上
后期：同源染色体分开；非同源染色体自由组合
末期：细胞质分裂，形成两个子细胞
减数第二次分裂(无同源染色体)
前期：染色体排列散乱
中期：每条染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上
后期：姐妹染色单体分开，成为两条子染色体。并分别移向细胞两极
末期：细胞质分裂，每个细胞形成2个子细胞，最终共形成4个子细胞
精细胞(1个精原细胞产生4个精细胞)
精子：由精细胞分化呈蝌蚪状，头部含有细胞核，尾长，能够摆动
卵细胞形成过程(场所：卵巢)
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞和极体
卵细胞和极体
精子和卵细胞形成过程的异同
不同点
精子
形成部位
精巢（哺乳动物称睾丸）
过程
有变形期
子细胞数
一个精原细胞形成4个精子
卵细胞
形成部位
卵巢
过程
无变形期
子细胞数
一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体
相同点
精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半
注意点
同源染色体
形态、大小基本相同
一条来自父方，一条来母方
精原细胞和卵原细胞的染色体数目与体细胞相同。因此，它们属于体细胞，通过有丝分裂的方式增殖，但它们又可以进行减数分裂形成生殖细胞
减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂，原因是同源染色体分离并进入不同的子细胞。所以减数第二次分裂过程中无同源染色体
受精作用的特点和意义
特点
是卵细胞和精子互相识别融合成为受精卵的过程
卵细胞细胞膜发生生理反应阻止其他精子进入(受精过程使卵细胞格外活跃)
两者细胞核融合
受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自精子，一半来自卵细胞
意义
对维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异都十分重要
基因在染色体上
萨顿的假说
基因和染色体行为存在着明显的平行关系
基因位于染色体上的实验证据
摩尔根果蝇实验
一条染色体上有多个基因呈线性排列
孟德尔遗传定律的现代解释
一对遗传因子=一对同源染色体上的等位基因
基因分离定律实质
杂合子细胞中位于一对同源染色体上的等位基因具有一定独立性
减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子，独立地随配子遗传给后代
基因自由组合定律实质
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
伴性遗传
定义
控制某性状的基因位于性染色体上，总是和性别关联的遗传
伴X隐
特点：交叉遗传；隔代遗传；男患者更多；女病父必病；母病子必病
例子：红绿色盲、血友病
伴X显
特点：交叉遗传；代代遗传；女患者更多；子病母必病；父病女必病
例子：抗维生素D佝偻病
伴Y
特点：全男性直系血亲连续遗传
例子：外耳道多毛症
应用：对早期的雏鸡(雌ZW 雄ZZ)可以根据羽毛特征区分雌雄
第三章 基因的本质
DNA是主要的遗传物质
某些病毒的遗传物质是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA分子的结构
化学组成
组成元素：C、M、O、N、P
基本组成单位：四种脱氧核苷酸
脱氧核酸
磷酸
含氮碱基：A、G、C、T
连接方式：聚合
空间结构
规则的双螺旋结构
碱基互补配对原则：A-T；C-G
结构特点
稳定性
脱氧核酸与磷脂交替排列的顺序稳定不变
多样性
碱基对的排列顺序各异
特异性
每个DNA都有自己特定的碱基对排列顺序
计算
在两条互补链中(A+G)/(T+C)的比例互为倒数关系
在整个DNA分子中，A+G=C+T
整个DNA分子中，(A+T)/(G+C)与分子内每一条链上的比例相同
DNA分子的复制
复制方式
半保留复制
概念
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程
场所
细胞核、线粒体和叶绿体
时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
条件
模板
开始解旋的DNA分子的两条单链（即亲代DNA的两条链）
原料
是游离在细胞中的4种脱氧核苷酸
能量
由ATP提供
多种酶
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
过程
解旋→合成子链→形成子代DNA分子
特点
边解旋边复制
半保留复制
意义
遗传
DNA分子通过复制使遗传信息由亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性
变异
复制出现差值产生基因突变使物种进化
准确性原因
DNA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
基因是有遗传效应的DNA片段
基因的定义
基因是有遗传效应的DNA片段
DNA是遗传物质的条件
能自我复制
结构相对稳定
储存遗传信息
能够控制性状
DNA分子的特点
多样性、特异性和稳定性
第四章 基因的表达
基因指导蛋白质合成
RNA的结构
组成元素：C、H、O、N、P
基本单位：4种核糖核苷酸
结构：一般为单链
基因：是具有遗传效应的DNA片段。主要在染色体上
基因控制蛋白质合成
转录
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
过程
解旋→配对→连接→释放
条件
模板：DNA的一条单链(模板链)
原料：四种游离的脱氧核糖核酸，以碱基互补配对原则(A-U，T-A，G-C，C-G)
能量：ATP
酶：RNA聚合酶(解旋，催化酯键形成)
产物：RNA(mRNA，tRNA，rRNA)
翻译
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
场所：主要是细胞质中的核糖体，次要是叶绿体、线粒体中的核糖体
条件
模板：mRNA
原料：游离在细胞中的约20种氨基酸(mRNA上相邻3个碱基决定1个氨基酸，这3个碱基称为密码子tRNA上的称为反密码子)多个密码子可编码一个氨基酸
能量：ATP
酶：多种酶
搬运工具：tRNA
装配机器：核糖体
产物：肽链(多肽蛋白质)
有关计算
基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数=6：3：1
密码子
概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子
特点：专一性、简并性、通用性
密码子(64个)
起始密码：AUG，GUG
终止码：UAA，UAG，UGA
注：决定氨基酸的密码子有61个，终止密码不编码氨基酸
基因对性状的控制
中心法则
遗传信息可以从DNA流向DNA：DNA的自我复制
也可以从DNA流向RNA：遗传信息的转录和翻译
遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质、DNA或者RNA
基因、蛋白质与性状的关系
基因通过控制酶的合成来控制代谢。进而控制生物体性状
基因通过控制蛋白质合成直接控制形状
第五章 基因突变和其他变异
基因突变和及基因重组
变异类型
不可遗传变异
可遗传变异
基因突变
基因重组
染色体变异
可遗传的变异
基因突变
概念
DNA碱基对的增添、缺失、替换，引起基因结构的改变
类型
自然突变
诱发突变
因素
物理因素(射线)
化学因素(亚硝酸盐)
生物因素(病毒、细菌)
时期
主要在分裂旺盛的间期
特点
普遍性
随机性
可能发生在任何时期任何细胞DNA基因中
低频性
少利多害
对变异生物自身而言
不定向性
突变可逆
意义
变异的根本来源，为生物进化提供最初的原材料
基因重组
概念
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
来源
减数第一次分裂后期，非同源染色体自由组合，非等位基因自由组合
减数第一次分裂前期，同源染色体非姐妹染色单体交叉互换，同一条染色体上的非等位基因自由组合
结果
产生新基因型
意义
为进化提供原材料
染色体变异
染色体结构变异
类型
缺失
重复(同源染色体间)
倒位
易位(非同源染色体间)
成因
DNA断裂，在断裂处发生错误连接
结果
使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变
染色体数目变异
类型
个别染色体增减
以染色体组的形式成倍增加或减少
染色体组
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
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
染色体组数的判断
染色体组数=细胞中形态相同的染色体有几条，则含几个染色体组
染色体变异在育种上的应用
多倍体
特点
茎秆粗壮，叶片果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加(与二倍体相比)
多倍体育种
方法
用秋水仙素低温处理幼苗或萌发的种子
机理
抑制分裂前期纺锤丝的形成
举例
多倍体草莓
单倍体
单倍体特点
植株弱小，高度不育
单倍体育种
方法
获得单倍体后加秋水仙素
特点
缩短育种年限，操作复杂
第六章 从杂交育种到基因工程
杂交育种与诱变育种
诱变育种
原理
基因突变
诱变因素
物理因素：如x射线、Y射线、紫外线、激光等
化学因素：如亚硝酸、硫酸二乙脂、碱基类似物
优点
可提高突变频率，能较短时间内改良性状，增强作物抗逆性
缺点
有一定盲目性，需处理大量的生物材料，再进行选择培育
应用
提高突变率，创造人类需要的变异类型，培育优良品种
杂交育种
原理
基因重组
育种过程
将两个亲本杂交，得到F1再多次自交，逐代选育，直到得到形状不再发生分离的理想纯种
优点
能将多种优良性状集于一体
缺点
育种过程长
应用
农业生产：改良作物品质，提高农作物的单位面积产量
畜牧业：家畜、家禽优良品种的选育
基因工程及其应用
基因工程
基因工程的概念
又叫DNA重组技术或基因拼接技术，它是按照人们的意愿，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内，定向地改造生物的遗传性状
操作工具
限制性核酸内切酶(基因的剪刀)
分布
主要存在于微生物中
作用及特性
一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子
DNA连接酶(基因的针线)
将两个具相同黏性末端的DNA片段连接起来，使之成为一个完整的DNA分子
连接部位：磷酸二酯键
运载体(基因的运输工具)
常用的运载体
质粒(细菌及酵母菌等生物细胞质中小型环状DNA)、噬菌体和动植物病毒
运载体具备的条件
能够在宿主细胞内赋值并稳定地保存
共有多个限制酶切点，便于与外源基因连接
具有某些标记基因，便于进行筛选
原理：基因重组
操作的基本步骤
提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与表达
基因工程应用
在医药卫生方面
生产基因工程药品
基因诊断(DNA探针)
基因治疗
在农牧业及食品工业方面
农业
获得高产、稳定和具有优良品质的农作物
培育具有各种抗逆性的作物新品种
畜牧业
培育人们需要的各种优良品质的转基因动物
利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达
食品业
为人类开辟新的食物来源
在环境保护方面
环境监测
用DNA探针检测饮用水病毒的含量
环境净化
获得分解四种经类的“超级细菌”，吞噬汞和降解土壤DDT的细菌，净化被辐污染的植物，构建新的杀虫剂
第七章 现代生物进化理论
现代生物进化理论的由来
拉马克的进化学说主要内容
生物都不是神创的，而是由更古老的生物传衍来的。这对当时人们普遍信奉的神创造成一定冲击，因此具有进步意义
生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克几乎否认物种的真实存在，认为生物只存在连续变异的个体
生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克几乎否认物种的真实存在，认为生物只存在连续变异的个体
达尔文自然选择学说主要内容
过度繁殖——选择的基础
生物体普遍具有很强的繁殖能力，能产生很多后代，不同个体间有一定的差异
生存斗争——进化的动力、外因、条件
大量的个体由于资源空间的限制而进行生存斗争。在生存斗争中大量个体死亡，只有少数的个体生存下来
生存斗争包括三方面
生物与无机环境的斗争
种内斗争
种间斗争
生存斗争对某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并推动生物的进化
遗传变异——进化的内因
适者生存——选择的结果
变异不是定向的，自然选择是定向的，决定着进化的方向
现代生物进化理论的主要内容
种群基因频率的改变与生物进化
种群是生物进化的基本单位
种群
定义
生活在一定区域的同种生物的全部个体
特点
个体间彼此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代
生物繁殖和进化的基本单位
基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因
基因频率
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率
基因频率=某种基因的数目/控制同种性状的等位基因的总数
基因型频率
每种基因型个体数占种群总个体数的比例
突变和基因重组产生进化的原材料
可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
自然选择决定生物进化的方向
生物进化的实质是基因频率的改变
隔离与物种的形成
物种
定义
在自然状态下能互相交配，并产生出可育后代的一群生物
不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代
生殖隔离
一个物种可以包括多个种群
物种的形成
方式有多种
经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式
地理隔离→阻断基因交流→不同的突变基因重组和选择→基因频率向不同方向改变→种群基因库出现差异→差异加大→生殖隔离→新物种形成
区分物种的主要依据是有无生殖隔离
隔离
地理隔离
同一种生物由于地理上的障碍而分成不同种群，使得种群间不能发生基因交流的现象
生殖隔离
经过长期的地理隔离（由突变和基因重组产生变异）而达到生殖隔离
共同进化与生物多样性的形成
共同进化
不同的物种之间、生物与环境之间在相互影响中不断发展和进化，叫做共同进化
特点
相互选择，共同发展
生物多样性的形成
内容
基因的多样性
物种的多样性
生态系统的多样性
进化历程
关键点
真核生物出现后有性生殖方式的出现，生物进化速度明显加快
寒武纪大爆发：形成生态系统的第三极（消费者），对植物的进化产生影响
原始两栖类的出现：生物登陆改变着环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供了条件
进化顺序
简单→复杂→水生→陆生→低等→高等→异样→自养
厌氧→需氧→无性→有性→单细胞→多细胞→细胞内消化→细胞外消化
生物进化理论在发展
现代生物进化理论核心是自然选择学说
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