生物必修二
必修二
第一章(孟德尔为遗传学之父)
分离定律(又称孟德尔第一定律)
(1)内容:在生物体的体细胞中,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
(2)同种生物同一性状的不同表现类型称为相对性状。具有一对相对性状的两个亲本杂
交,无论正交还是反交,F1表现出显性性状,F2发生性状分离,分离比为
3:1
(3)孟德尔把F1中显现出来的性状叫做显性性状,未显现出来的性状叫隐性性状,在杂
种后代同时出现显性性状和隐性性状的现象叫做性状分离
(4)侧交:让F1与隐性纯合子杂交。即:父本母本中一定有一个为隐性纯合子,一个为
显性纯合子。应用:鉴定纯种还是杂种
自由组合定律(又称孟德尔第二定律)
(1)内容: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
一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合
(2)具有两对相对性状的纯合子杂交,F1产生4种配子,它们之间的比为1:1:1:1。在雌
雄配子结合的方式有16种,F1基因型有9种,表现型有4种,表现型之比
为9:3:3:1
(3)在遗传学上,把生物个体实际表现出来的性状称为表现型,而将与表现型有关的基因
组成称为基因型,生物个体的基因型在很大程度上决定了生物体个数的表现
型,其表现行还要受到环境条件的影响。 表现型 = 基
因型+环境
(4)等位基因:是指位于一堆同源染色体上,控制相对性状的基因
(5)有关计算公式:(以下n 为等位基因数)
n 配子组合数:4 F1n n 配子种类:2 表现型:2
N 杂合子(Dd )自交N ),
N N 1 -纯合子的比例为1 -()),
孟德尔遗传规律的现代翻译(第二章第二节——基因在染色体上)
基因分离定律的实质:在杂合体的细胞中,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
基因自由结合定律的实质:位于同非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是
互补干扰的,在减数分裂的过程中,同源染色体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
两个定律综合来说就是:等位基因分离,非等位基因自由组合(发生在减Ⅰ后
期)
孟德尔实验方法的启示:
孟德尔实验成功的原因:1、选用了豌豆做实验材料(自花传粉、闭花授粉,具有
易于区分的性状;2、对相对性状遗传的研究,先研究一对,再研究多对;3、运用了
统计学的原理对实验结果进行统计;4、科学地设计了实验程序
基因分离定律的意义:指导育种:1、培养显性性状(连续自交,直到不出现性状
分离。2、培养隐形性状
第二章
受精作用(第二节)
(1)概念:卵细胞和精子相互识别融合为受精卵的过程
(2)过程:精子的头部进入卵细胞核融合细胞融合受精卵
(3)染色体变化:精子(N )+卵细胞(N )受精卵(2N )
(4)意义:减数分裂和受精作用共同维持生物前后代体细胞中染色体数目恒定,对生物
的遗传和变异有重要的作用
(5)配子中染色体组合的多种多样:同源染色体分离时,非同源染色体的自由组合
基因在染色体上(第二节)
1、基因和染色体行为存在着明显的平行关系
(1)基因在杂交过程中保持着完整性和独立性,染色体在配子形成和受精过程中也有相
对稳定的相态结构
(2)基因在染色体和体细胞中都成对存在,在配子中都成单存在
(3)体细胞成对的基因和成对的染色体都各一个来自父方,一个来自母方
(4)非等位基因在形成配子时自由组合,非同源染色体第一次分裂后期也自由组合
2、实验证据:摩尔根的果蝇杂交试验
伴性遗传(第三节)
1、概念:性染色体上的基因遗传,总是和性别相关联,称为伴性遗传。
2、伴性遗传是指位于性染色体上的基因所表现的特殊的遗传现象,如:血友病个(伴X
隐)、红绿色盲。这种基因的遗传总是和性别相关联
3、伴性遗传实例:
(1)红绿色盲:交叉遗传,且男性患者多于女性患者(伴X 隐性遗传)
(2)抗维生素D 佝偻病:女性患者多于男性患者(伴X 显性遗传)连续遗传
(3)伴性遗传在生物界中是普遍存在的,除人的红绿色盲和抗维生素D 佝偻病,以及
果蝇的红眼和白眼的遗传外,人的血友病、芦花鸡羽毛上黑白相间的横斑条纹,
以及雌雄异性植物(如杨、柳)中某些遗传都是伴性遗传
4、树状图计算概率:无中生有为隐性,生女有病为常隐
有中生无为显性,生女正常为常显
第三章——基因的本质
DNA 是主要的遗传物质(第一节)
1、对遗传物质的早期推测:蛋白质是遗传物质DNA 的重要性
2、DNA 是遗传物质的证据:
(1)肺肺炎双球菌转化实验——格里菲斯实验(体内转化)、艾佛里实验(体外转化,
并且是在格里菲斯的实验基础上进行的)
结论:DNA 是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
(2)噬菌体侵染细菌实验——元素标记法[赫尔希和蔡斯做侵染实验时选用同位素标记
35 (含有元素:C H O N S)进行标记,同位素 P 对DNA 32 (含有元素:C H S 对蛋白质
O N P)标记]
结论:DNA 是遗传物质
因此:绝大多数生物(细胞型生物和多数病毒)的遗传物质都是DNA ,少数生物(少数病
毒,如:烟草花叶病毒)的遗传物质是RNA
DNA 的分子结构(第二节)
1、DNA 双螺旋结构模型的构建(沃森和克里克)
(1)DNA 分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接成的长链
(2)磷酸——核糖骨架排在螺旋外部,碱基排在内部
(3)碱基互补配对:A (腺嘌呤)与T (胸腺嘧啶);G (鸟嘌呤)与C (胸嘧啶)
2、DNA 分子双螺旋结构的特点
(1)DNA 分子是由两条链按反向平行方式盘旋成的双螺旋结构
(2)DNA 分子中脱氧和糖和磷酸交替链接,排列在外侧,构成基本骨架,碱基排列内
侧。构成基本骨架,碱基排列在内侧,它们之间通过氢键连接成碱基对
(3)DNA 碱基对的形成遵循碱基互补配对原则
DNA 的复制(第三节)
1、概念:以亲代DNA 分子为模板,合成子代DNA 的过程
2、结果:一个DNA 分子形成了两个完全相同的DNA 分子
3、复制时间:有丝分裂间期,减数第一次分裂间期
4、场所:细胞核(主要场所)线粒体、叶绿体(即有DNA 的地方)
5、条件:(1)模板:DNA 的双链 (2)原料:游离的4种核苷酸
(3)能量:ATP (4)酶:解旋酶、DNA 聚合酶
6、复制过程:
(1)解旋:在解旋酶的作用下A=T G=C间的氢键断开
(2)复制:以DNA 两条母链作为模板,按碱基互补配对原则合成互补的子链,然后形
成双螺旋
7、准确复制的原因:(1)规则的双螺旋结构未复制提供了准确的模板;(2)碱基互补配
对原则保证了复制能准确进行
8、特点:半保留复制(边解旋边复制)、双螺旋结构
9、意义是遗传物质从亲代传递给子代,保持了遗传信息的连续性
n DNA 的特性:特异性和多样性(碱基有4 种排列顺序,n 为碱基对数)
基因是有遗传效应的DNA 片段(第四节,与第二章第二节联系学习)
化学本质:有遗传效应的特定的DNA 片段是控制生物性状的功能单位和结构单位
存在场所:(即DNA 存在场所):细胞核、线粒体、叶绿体
与DNA 关系:一个DNA 分子有许多个基因,它们的行为一致
与染色体的关系:染色体是基因的主要载体,它们行为一致
与性状关系:一个性状有一个或多个基因控制
功能:基因中的脱氧核苷酸或碱基的排列顺序代表遗传信息
1、基因语言DNA 、染色体的关系
(1)每个染色体只含有1个DNA 分子,但当DNA 正在复制时,或每个染色体都有2个
染色单体,则含2个DNA 分子
(2)每个DNA 分子含有许多个基因。但若DNA 上的部分片段,没有遗传效应,则则不
能称为基因
(3)每个基因的脱氧核苷酸的排列顺序(碱基排列)不同,携带着不同的遗传信息。
总之,基因在DNA 分子上,DNA 分子又在染色体上(注:若在原核生物,叶绿体,线粒体,则有DNA 分子,没有染色体),染色体是DNA 的主要载体,也是基因的主要载体,基因在染色体具有行为上的一致性,即基因,DNA 和染色体具有平行行为
(4)生物的多样性由蛋白质的多样性体现,由基因的多样性决定。即:生物多样性的直
接原因是蛋白质不同,根本原因是基因排序不同
(5)基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,如:北美白种人的一种罕见
遗传病(囊性纤维病)。基因还能控制酶的合成来控制代谢的过程,进而间接控制生物的性状,如:人的白化病。
第四章——基因的表达
基因指导蛋白质的合成(第一节)——主要是翻译和转录两个过程
转录:真核生物转录主要发生在细胞核中,以DNA 的一条链为模板,以4种游离的脱氧核
苷酸(A U G C)为原料,在RNA 聚合酶的作用下,合成RNA 的过程
翻译:在细胞质的核糖体中,以mRNA (信使RNA 为模板),以氨基酸tRNA (转运
RNA )为原料,以有核糖和碱基U (尿嘧啶),通常呈链状结构为运输工具,合成蛋白质的过程
RNA :基本单位:核糖核苷酸(一份子核糖,磷酸,含N 碱基)
种类:mRNA (信使RNA ):将DNA 上的遗传信息传给蛋白质,是蛋白质合成的直
接模板
tRNA(转运RNA ):一端有反密码子,能识别氨基酸和密码子,运载氨基酸
的工具
rRNA(核糖体RNA ):核糖体的成分之一
RNA的化学成分和分子结构上与DNA 的区别有:RNA 有核糖和碱基U (尿嘧
啶),通常呈单链结构
密码子:mRNA 上3个相邻的碱基决定一个氨基酸,每3个这样的碱基称为一个密码子,
共有64种密码子,其中编码氨基酸有61个,终止码有3个
并不是一个编码氨基酶对应一个氨基酸,因为编码氨基酶有61种,而氨基酸则
约20种
基因对形状的控制(第二节)
蛋白质(形状) 中心法则(遵循碱基互补配对原则):DNA
1、(1)箭头表示遗传信息的传递方向
(2)①②步骤存在于大多数生物体中,但③④步骤则存在少数病毒中,如③步骤
有:艾滋病毒,致癌的RNA 病毒;④步骤有:RNA 肿瘤病毒
2、(1)1957年克里克提出中心法则,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 和从RNA 流向蛋白质,即完成遗传信息的转录和翻译
(2)遗传信息从RNA 流向DNA 以及从RNA 流向DNA 两条途径是中心法则的补充 ,其中RNA 流向DNA 为逆转录,需要逆转录酶
第五章——基因突变和其他变异
☆生物可遗传变异有三个来源:基因突变,基因重组,染色体变异
基因突变(第一节)——实例:镰刀形细胞贫血病
概念:DNA 分子中发生碱基的替换、增添、和缺失,从而引起基因的结构的改变,叫做基
因突变
原因:内因:(即自然诱变):DNA 复制的过程中基因中脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺
序发生局部改变,从而改变了遗传信息
外因:(即人工诱变)物理因素(如紫外线、X 射线等能损伤DNA )、化学因素
(如:亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基)、生物因素(如某些病毒
的遗传物质能影响宿主细胞的DNA 等)
特点:普遍性:基因突变在生物界是普遍存在的,如:棉花的短果枝、水稻的矮杆、牛犊
的白色皮毛果蝇的白眼、鸡的卷羽、以及人的红绿色盲等
随机性:基因突变可以发生在生物体个体发育的任何时期(但高中阶段只要求知道
其一般发生在有丝分裂间期)
不定向性:表现为一个基因可向不同方向发生突变,产生一个以上的等位基因,
如:控制小鼠毛色的灰色基因可突变成黄色基因,也可突变成黑色基因
5 8 个生殖细胞,才会有一个生殖细胞突变 低频性:在高等生物中,大约10 -10
意义:1、基因突变是新基因的产生途径,是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材
料,但性状不一定改变
2、基因突变一般对生物体都是有害的,但也有个别是无害也无益的
对基因突变的实例——镰刀型贫血症分析:
镰刀型贫血症者得血红蛋白的分子结构与正常人的血红蛋白的分子结构不同,其差异
仅由于一个氨基酸的差异,其他氨基酸都是相同的,正常的血红蛋白上的谷
氨酸被缬氨酸所代替(直接原因),以致形成异常的血红蛋白,其根本原因
是合成血红蛋白的正常基因片段(即DNA 的序列改变),CTT CAT变成GAA
GTA
基因重组(指生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因重新组合) 来源:1、减Ⅰ后期中,随着非同源染色体的自由组合,费等位基因也自由组合
2、减Ⅰ前期,位于同源染色体上的等位基因会随着非姐妹染色单体的交换而发
生交叉互换
意义:1、有助于物种在一个无法预测会有什么变化的环境中生存
2、生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因之一对生物的进化有重
要意义
3、产生新的基因型
染色体变异(第二节)——包括染色体结构的改变和染色体数目的增减
染色体变异分为两类:一类是细胞内个别染色体的增加或减少(如21三体综合征);而另
一类就是染色体数目i 与染色体组的形式成倍地增减
★区别基因突变:指基因内部碱基成对的变异,是染色体上某一点上的基因的突
变,这种改变在光学显微镜下是无法观察到的
染色体变异:指整个基因的变异(结构变异)或者整条染色体上的增减
(数目变异)。这种变异是可以用光学显微镜直接观察到的
Ⅰ染色体结构的改变(主要有4种类型:缺失、重复、易位、倒位)
1、 缺失:染色体中某一片段缺失引起变异。如:果蝇缺刻翅的形成、猫叫综合征
2、重复:染色体中增加某一片段引起变异。如:果蝇棒状眼的形成
3、易位(也叫转移):染色体的某一片段转移到另一条非同源染色体上引起变异。
如:某种夜来香经常发生这种变异(此处注意区分:此种情况下之针对非同
源染色体来说,对于非同源染色体的染色体片段交换叫染色体变异,但对同
源染色体来说,则叫做四分体交叉互换
4、倒位(也叫倒置):染色体中某一片段的位置颠倒引起的变异
Ⅱ染色体数目的变异(包括个别染色体的增减,如:21三体综合征;和染色体数目以染色
体组的形成成倍的增减
1、有关概念:
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,携带着控制生物
生长发育的全部遗传信息,这样一组染色体组叫做一个染色体组
二倍体:由受精卵发育而来的,体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体(几乎
所有动物和过半数的高等植物都是二倍体,如:人、果蝇、玉米)
多倍体:体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体(多倍体在植物中很常见,
在动物中极少见,如:香蕉是三倍体,马铃薯是四倍体)
单倍体:体细胞中含有本物种配子的染色体数目和个体,即由配子发育而成,如:蜜
蜂的蜂王和工蜂都为二倍体,而雄蜂(由未受精的卵细胞发育而成)。特
点:高度不育。注:只要是配子直接发育而成的,不管有几个染色体,都称
为单倍体
人工诱导多倍体(即:染色体组数目的增加)
人工诱导多倍体的方法有很多,如低温处理等,目前常有且有效的方法是用秋水仙素
来处理萌发的种子或幼苗
秋水仙素的作用:抑制细胞分类对纺锤体的形成,从而是染色体数目加倍
三倍体无籽西瓜的培育
1、培育四倍体西瓜植株:用秋水仙素处理二倍体西瓜的种子或幼苗,使其在细胞分裂
的中期,不能正常形成纺锤体,使已复制的染色体不能分向细胞两极,从而
形成染色体组加倍的细胞
2、四倍体西瓜(做母本)与二倍体西瓜(做父本)杂交,得到三倍体种子
3、三倍体种子发育成单倍体植株,由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱,不能形
成正常的配子,用二倍体花粉刺激其柱头,得到三倍体无籽西瓜
单倍体育种(常用方法:花药离体培养法)
步骤:选择亲本杂交产生花粉离体培养单倍体选择所需类型人工诱导使让染色体数目加倍(用秋水仙素)纯合体
好处:1、这种方法得到的植株不仅能正常生殖,而且对染色体上成对的基因都是纯合的,自交后代不会发生性状分离
2、利用单倍体植株培养新品种能明显缩短育种年限
缺点:技术较复杂,
特点:高度不育
人类遗传病(第三节)
通常是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病,主要可分为:单基因遗传病,多基因遗产病和染色体异常遗传病
单基因遗传病(指受一对等位基因控制的遗传病)
1、由显性疾病基因引起:常显(多指、并指、软骨发育不良);伴X 显(抗维生素D 佝偻病)
2、由隐性疾病基因引起:常隐(镰刀型细胞贫血症);常隐(白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症);伴X 隐(色盲、血友病)
多基因遗传病(由两对或以上的等位基因控制的疾病)
在群体中的发病率较高,受环境影响,有家族性。如:原发性高血压、冠心病、哮喘病和青少年型糖尿病
染色体异常遗传病(简称染色体病),有:21三体综合征(又叫先天性愚型)、猫叫综合征、性腺发育不良
预防和监测手段:遗传咨询,产前诊断
人类基因计划:主要是完成24条染色体(包括22条常染色体和X 、Y 染色体上全部脱氧核苷酸的序列测定),其主要内容是测人类基因组的全部DNA 序列,解读其中的遗传信息,绘制出人类基因组的四张图:遗传图、物理图序列图、转录图。
1、意义:对于人类疾病的诊断和预防有重要意义
2、概况:美国、英国、德国、日本、法国、中国(承担1%)参加
遗传育种