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必修2遗传与进化

生物必修1-3小高考基础知识点复习提纲

必修2遗传与进化基础知识点

第二章减数分裂和有性生殖

第一节减数分裂

一、减数分裂的概念

减数分裂是进行有性生殖的生物形成生殖细胞过程中所特有的细胞分裂方式。

在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次,新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。

(注:

体细胞主要通过有丝分裂产生,有丝分裂过程中,染色体复制一次,细胞分裂一次,新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。

二、减数分裂的过程

1、精子的形成过程:

精巢(哺乳动物称睾丸)

减数第一次分裂

间期:

完成了DNA复制和有关蛋白质的合成。

中心体复制也在间期

前期:

同源染色体两两配对(称联会),形成四分体。

同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生对等片段的交叉互换。

(属于基因重组)

中期:

同源染色体整齐的排列在赤道板两侧。

后期:

同源染色体彼此分离,同时非同源染色体自由组合。

末期:

细胞质分裂,形成2个次级精母细胞。

减数第二次分裂(无同源染色体,染色体行为与有丝分裂相同)

前期:

染色体排列散乱。

中期:

每条染色体的着丝粒整齐的排列在赤道板上。

(赤道板是虚拟的、不存在的)

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个精细胞。

2、卵细胞的形成过程:

卵巢

三、精子与卵细胞的形成过程的比较

 

精子的形成

卵细胞的形成

不同点

形成部位

精巢(哺乳动物称睾丸)

卵巢

是否变形

要通过变形运动

无变形

子细胞数

一个精原细胞形成4个精子

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

四、注意:

(1)同源染色体①形态、大小基本相同;②一条来自父方,一条来自母方。

(2)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,减数分裂形成的是生殖细胞。

(3)减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂末期,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。

(4)减数分裂过程中染色体和DNA的变化规律

 

减数第一次分裂

减数第二次分裂

前期

中期

后期

末期

前期

中期

后期

末期

染色体

2n

2n

2n

n

n

n

2n

n

染色单体

4n

4n

4n

2n

2n

2n

0

0

DNA数目

4n

4n

4n

2n

2n

2n

2n

N

名称

初级精母细胞/

初级卵母细胞

次级精母细胞/

次级卵母细胞

精细胞/

卵细胞、极体

(5)减数分裂形成子细胞种类:

假设某生物的体细胞中含n对同源染色体,则:

它的精(卵)原细胞进行减数分裂可形成2n种精子(卵细胞);

它的1个精原细胞进行减数分裂形成2种4个精子。

它的1个卵原细胞进行减数分裂形成1种1个卵细胞。

五、受精作用的特点和意义

特点:

受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。

精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面,不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合,使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目,其中有一半来自精子,另一半来自卵细胞。

意义:

减数分裂和受精作用对于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具有重要的作用。

六、减数分裂与有丝分裂图像辨析步骤:

答案:

减Ⅱ前减Ⅰ前减Ⅱ前减Ⅱ末有丝后减Ⅱ后减Ⅱ后减Ⅰ后

答案:

有丝前减Ⅱ中减Ⅰ后减Ⅱ中减Ⅰ前减Ⅱ后减Ⅰ中有丝中

第二节有性生殖

1.有性生殖是由亲代产生有性生殖细胞或配子,经过两性生殖细胞(如精子和卵细胞)的结合,成为合子(如受精卵)。

再由合子发育成新个体的生殖方式。

2.意义:

在有性生殖中,由于两性生殖细胞分别来自不同的亲本,因此,由合子发育成的后代就具备了双亲的遗传特性,具有更强的生活力和变异性,这对于生物的生存和进化具有重要意义。

第三章遗传和染色体

第一节基因的分离定律

一、相关概念

1、显性性状、隐性性状、相对性状

显性性状:

具有相对性状的两个亲本杂交,F1表现出来的性状。

隐性性状:

具有相对性状的两个亲本杂交,F1没有表现出来的性状。

注:

性状分离:

在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象

相对性状:

同一种生物的同一种性状的不同表现类型。

2、显性基因与隐性基因

显性基因:

控制显性性状的基因。

隐性基因:

控制隐性性状的基因。

等位基因:

同源染色体的相同位置上决定1对相对性状的两个基因

3、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):

如显性纯合子(如AA的个体)、隐性纯合子(如aa的个体)

杂合子:

由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体(不能稳定的遗传,后代会发生性状分离)。

如Aa、Bb

4、表现型与基因型

表现型:

指生物个体实际表现出来的性状。

基因型:

与表现型有关的基因组成。

注:

表现型是由基因和环境共同决定的。

即表现型=基因型(主)+环境

5、杂交与自交

杂交:

基因型不同的生物体间相互交配的过程。

自交:

基因型相同的生物体间相互交配的过程。

注:

测交:

让F1与隐性纯合子杂交。

(可用来测定F1的基因型,属于杂交的一种)

二、孟德尔一对相对性状的杂交实验

1、实验过程

P高茎×矮茎→F1高茎→F2高茎∶矮茎=3∶1

2、对分离现象的解释:

①生物的性状是由遗传因子决定的;②体细胞中遗传因子是成对存在的;③配子中只含有每对遗传因子中的一个;④受精时,雌雄配子结合是随机的。

3、对分离现象解释的验证:

测交

F1高茎Dd×矮茎dd→高茎Dd∶矮茎dd=1:

1

三、基因分离定律的实质:

在减I分裂后期,等位基因随着同源染色体的分开而分离。

四、基因分离定律的两种基本题型:

1、正推类型:

(亲代→子代)

亲代基因型

子代基因型及比例

子代表现型及比例

AA×AA

AA

全显

AA×Aa

AA:

Aa=1:

1

全显

AA×aa

Aa

全显

Aa×Aa

AA:

Aa:

aa=1:

2:

1

显:

隐=3:

1

Aa×aa

Aa:

aa=1:

1

显:

隐=1:

1

aa×aa

aa

全隐

2、逆推类型:

(子代→亲代)

亲代基因型

子代表现型及比例

至少有一方是AA

全显

aa×aa

全隐

Aa×aa

显:

隐=1:

1

Aa×Aa

显:

隐=3:

1

五、孟德尔遗传实验的科学方法:

Ø正确地选用试验材料是孟德尔获得成功的首要原因;

Ø从单因子到多因子的研究方法也是孟德尔获得成功的重要因素;

Ø应用统计学方法对实验结果进行分析;

Ø科学地设计了试验的程序。

注:

孟德尔选择豌豆做实验材料的原因:

豌豆是自花传粉植物,而且是闭花受粉,所以自然状态下一般都是纯种;豌豆具有许多易于区分的性状。

六、基因分离定律的应用:

1、指导杂交育种:

原理:

杂合子(Aa)连续自交n次后各基因型比例

杂合子(Aa):

(1/2)n纯合子(AA+aa):

1-(1/2)n(注:

AA=aa)

例:

小麦抗锈病是由显性基因T控制的,如果亲代(P)的基因型是TT×tt,则:

(1)子一代(F1)的基因型是____,表现型是_______。

(2)子二代(F2)的表现型是__________________,这种现象称为__________。

(3)F2代中抗锈病的小麦的基因型是_________。

其中基因型为______的个体自交后代会出现性状分离,因此,为了获得稳定的抗锈病类型,应该怎么做?

_

答案:

(1)Tt抗锈病

(2)抗锈病和不抗锈病性状分离(3)TT或TtTt

从F2代开始选择抗锈病小麦连续自交,淘汰由于性状分离而出现的非抗锈病类型,直到抗锈病性状不再发生分离。

2、指导医学实践:

例:

人类的一种先天性聋哑是由隐性基因(a)控制的遗传病。

如果一个患者的双亲表现型都正常,则这对夫妇的基因型是___________,他们再生小孩发病的概率是______。

答案:

Aa、Aa1/4

第二节基因的自由组合定律

1、实验过程:

P:

黄色圆粒×绿色皱粒→F1:

黄色圆粒→F1自交→F2:

黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=9:

3:

3:

1

2、解释:

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。

3、基因自由组合定律的实质:

在减I分裂后期,非同源染色体上的非等位基因自由组合。

三、基因自由组合定律的应用

1、指导杂交育种:

2、导医学实践:

例:

在一个家庭中,父亲是多指患者(由显性致病基因D控制),母亲表现型正常。

他们婚后却生了一个手指正常但患先天性聋哑的孩子(先天性聋哑是由隐性致病基因p控制),问:

①该孩子的基因型为___________,父亲的基因型为_______,母亲的基因型为______。

②如果他们再生一个小孩,则:

只患多指的占________,只患先天性聋哑的占_________,

既患多指又患先天性聋哑的占___________,完全正常的占_________

答案:

①ddppDdPpddPp②3/8,1/8,1/8,3/8

四、性别决定和伴性遗传

1、XY型性别决定方式:

雄性:

常染色体+XY雌性:

常染色体+XX

2、三种伴性遗传的特点:

(1)伴X隐性遗传的特点:

①男>女②隔代交叉遗传③母患子必患,女患父必患

(2)伴X显性遗传的特点:

①女>男②代代有患者③父患女必患,子患母必患

(3)伴Y遗传的特点:

传男不传女

注:

1、只要有

这个典型标志图,肯定为常染色体隐性遗传病;

(口诀:

无中生有为隐性,生女有病为常隐)

2、只要有

这个典型标志图,肯定为常染色体显性遗传病;

(口诀:

有中生无为显性,生女无病为常显)

第三节染色体变异及其应用

一、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)

实例:

猫叫综合征(人的第5号染色体部分缺失)

二、染色体数目的变异

1、类型

●个别染色体增加或减少:

实例:

21三体综合征(多1条21号染色体)

●以染色体组的形式成倍增加或减少:

实例:

三倍体无子西瓜

2、染色体组:

(1)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。

(2)特点:

①一个染色体组中无同源染色体,形态和功能各不相同;

②一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息。

(3)染色体组数的判断:

①染色体组数=细胞中任意一种染色体条数

例1:

以下各图中,各有几个染色体组?

答案:

32514

②染色体组数=基因型中控制同一性状的基因个数

例2:

以下基因型,所代表的生物染色体组数分别是多少?

(1)Aa______

(2)AaBb_______(3)AAa_______

(4)AaaBbb_______(5)AAAaBBbb_______(6)ABCD______

答案:

223341

3、单倍体、二倍体和多倍体

单倍体:

由本物种配子直接发育成的个体叫单倍体。

注:

单倍体不一定只含有一个染色体组

有受精卵发育成的个体,体细胞中含几个染色体组就叫几倍体,如含两个染色体组就叫二倍体,含三个染色体组就叫三倍体,以此类推。

体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。

注:

育种方法小结

方法

原理

常用方法

优点

缺点

代表实例

杂交

育种

基因重组

杂交→筛选→自交→筛选,连续自交,直到不再发生性状分离为止

操作简单,能使同一物种多个优良性状集中于同一个体

育种年限长

矮秆抗病小麦的培育

诱变

育种

基因突变

用物理的、化学的方法处理植株

提高突变率,加速育种进程;大幅改良某些性状

有利变异少,需大量供试材料

高产青霉素菌株、太空椒

多倍体

育种

染色体

变异

秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

器官大,营养物质丰富

发育迟缓、结实率低,在动物中无法开展

无子西瓜、八倍体小黑麦

单倍体

育种

染色体

变异

花药离体培养→单倍体植株→秋水仙素处理植株

明显缩短育种年限,自交后代不发生性状分离

技术复杂,需要与杂交育种配合

矮秆抗病小麦的培育

秋水仙素:

作用原理:

能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍;作用时期:

前期

第四章遗传的分子基础

第一节探索遗传物质的过程

一、1928年格里菲思的肺炎双球菌的转化实验:

(体内转化)

1、肺炎双球菌有两种类型类型:

S型细菌:

菌落光滑,菌体有夹膜,有毒性,能使人患肺炎或使小鼠患败血症。

R型细菌:

菌落粗糙,菌体无夹膜,无毒性

2、实验过程:

①R型活细菌注入小鼠体内→小鼠不死亡。

②S型活细菌注入小鼠体内→小鼠死亡。

③加热杀死后的S型细菌注入小鼠体内→小鼠不死亡。

④无毒性的R型细菌+加热杀死的S型细菌混合后注入小鼠体内→小鼠死亡。

3、实验结论:

加热杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”,能够使R型细菌转化成S型细菌。

(注:

格里菲思并未证明何种物质是遗传物质)

二、1944年艾弗里的实验:

(体外转化)

1、实验过程:

从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等物质,分别加入R型活细菌中培养,发现只有加入DNA,R型细菌才能转化为S型细菌。

2、实验证明:

DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

即:

DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质

三、1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验

1、T2噬菌体结构和元素组成(见右图)

2、实验过程

3、实验结论:

DNA是遗传物质

注:

噬菌体侵染细菌要经过:

吸附→注入DNA→合成→组装→释放五个过程

合成子代噬菌体的原料:

合成DNA原料:

大肠杆菌的脱氧核苷酸;合成蛋白质原料:

大肠杆菌的氨基酸

肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验设计思路相同:

均使DNA和蛋白质分开,单独处理,观察它们各自的作用

四、1956年烟草花叶病毒感染烟草实验证明:

在只有RNA的病毒中,RNA是遗传物质。

五、小结:

 

因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以DNA是主要的遗传物质。

(只要具有细胞结构,其遗传物质就是DNA)

 

第二节DNA的结构和DNA的复制:

一、DNA的结构

1、DNA的组成元素:

C、H、O、N、P

2、DNA的基本单位:

脱氧核糖核苷酸(4种)

注:

DNA水解产物:

脱氧核苷酸;

DNA彻底水解产物:

含氮碱基、脱氧核糖、磷酸分子

3、DNA的结构:

①由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。

(由沃森和克里克提出)

②外侧:

脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。

内侧:

碱基通过氢键连接成碱基对。

③碱基通过碱基互补配对原则连接在一起。

即A—T,G—C

4、DNA的特性:

①多样性:

碱基对的排列顺序是千变万化的。

(排列种数:

4n(n为碱基对对数))

②特异性:

碱基对特定的排列顺序。

5、遗传信息:

DNA分子中碱基对的排列顺序

6、与DNA有关的计算:

在双链DNA分子中:

规律一:

一个双链DNA分子中,A=T、C=G,则A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。

规律二:

在DNA双链中一条单链的

=m,则另一条互补单链的

=1/m

(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)。

注:

在整个DNA分子中该比值等于1。

规律三:

DNA双链中,一条单链的

的值,与另一条互补链的

的值是相等的,也与整个DNA分子中的

的值是相等的。

二、DNA的复制

1、概念:

以亲代DNA分子两条链为模板,合成子代DNA的过程

2、时间:

有丝分裂间期和减Ⅰ的间期

3、场所:

细胞核(主要),叶绿体,线粒体

4、过程:

①解旋:

需解旋酶解开DNA双链②合成子链:

在DNA聚合酶作用下,以解开的DNA分子两条链为模板,利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,依据碱基互补配对原则合成子链③子、母链盘绕形成子代DNA分子

5、特点:

半保留复制;边解旋边复制

6、原则:

碱基互补配对原则:

A—T,G—C,T—A,C—G

7、条件:

①模板:

亲代DNA分子的两条链②原料:

4种游离的脱氧核糖核苷酸

③能量:

ATP④酶:

解旋酶、DNA聚合酶等

8、DNA能精确复制的原因:

①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;

②碱基互补配对原则保证复制能够准确无误的进行。

9、意义:

DNA分子复制,使遗传信息从亲代传递给子代,从而确保了遗传信息的连续性。

10、与DNA复制有关的计算:

(1)经复制形成子代DNA的数量为2n(n表示复制的次数或细胞分裂的次数),含亲代DNA的链数=2

(2)经n次复制,过程中所需要某种游离的碱基数量为(2n-1)×m(设该DNA中某碱基的含量为m)

第三节基因控制蛋白质的合成

一、RNA的结构:

1、组成元素:

C、H、O、N、P

2、基本单位:

核糖核苷酸(4种)

3、结构:

一般为单链

二、基因:

是具有遗传效应的DNA片段。

主要分布于细胞核,线粒体,叶绿体中也分布有少量基因

注:

一个DNA分子上可能有多个基因,基因的载体主要是染色体

三、基因控制蛋白质合成:

转录和翻译

1、转录:

(1)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。

(2)场所:

细胞核(主要)、叶绿体、线粒体

(3)条件:

模板:

DNA的一条链;原料:

4种游离的核糖核苷酸;

能量:

ATP;酶:

DNA解旋酶、RNA聚合酶等

(4)原则:

碱基互补配对原则:

A—U、T—A、G—C、C—G

(5)产物:

信使RNA(mRNA)(主要)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)

2、翻译:

(1)概念:

以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

(2)场所:

核糖体

(3)条件:

模板:

mRNA;原料:

20游离的氨基酸;能量:

ATP;

酶:

多种酶运载工具:

tRNA

(4)原则:

碱基互补配对原则:

A—U、U—A、G—C、C—G

(5)产物:

蛋白质(多肽链)

注:

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1个密码子。

密码子共有64中,其中编码氨基酸的密码子有61种(其中起始密码子为AUG:

甲硫氨酸),还有三种终止密码子(UAA,UGA,UAG)不编码氨基酸。

每个氨基酸可能有多个密码子,但每个密码子只编码一种氨基酸

运载工具是转运RNA(tRNA)。

每种tRNA只能转运并识别1种氨基酸,其一端是携带氨基酸的部位,另一端有3个碱基,称为反密码子。

tRNA有61种

3、与基因表达有关的计算

基因中碱基数:

mRNA分子中碱基数:

氨基酸数=6:

3:

1

四、基因对性状的控制

1、中心法则

2、基因控制性状的方式:

(1)间接途径:

基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物的性状;

(2)直接途径:

通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。

五、人类基因组计划及其意义

计划:

完成人体24条(22条常染色体+X染色体+Y染色体)染色体上的全部基因的全部碱基的序列测定。

意义:

可以清楚的认识人类基因的组成、结构、功能极其相互关系,对于人类疾病的诊治和预防具有重要的意义

第四节基因突变和基因重组

(一)基因突变

1、概念:

是指DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变等变化。

2、原因:

物理因素:

X射线、激光等;化学因素:

亚硝酸盐,碱基类似物等;

生物因素:

病毒、细菌等。

3、特点:

①低频性②不定向性:

红花可以突变成白色、也可突变成黄色

③随机性:

基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期;任何一个DNA分子上

④普遍性

多害少利性

4、结果:

产生了新的基因

5、时间:

细胞分裂间期,即在DNA分子复制过程中

6、意义:

基因突变是生物变异的根本来源;为生物的进化提供了原始材料

注:

基因突变并不一定改变生物的性状。

(二)基因重组

1、概念:

是指生物体在进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因重新组合的过程。

2、种类:

①减Ⅰ后期形成配子时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。

(基因的自由组合定律)

②减Ⅰ四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉交换。

③重组DNA技术:

基因的剪刀:

限制性核酸内切酶;基因的针线:

DNA连接酶;基因的运载体:

质粒、动植物病毒

3、结果:

产生新的基因型

4、意义:

是形成生物体多样性的重要原因之一

第五节关注人类遗传病

一、人类遗传病与先天性疾病区别:

●遗传病:

由遗传物质改变引起的疾病。

(可以生来就有,也可以后天发生)

●先天性疾病:

生来就有的疾病。

(注:

先天性疾病不一定是遗传病)

二、人类遗传病产生的原因:

人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病

三、人类遗传病类型

(一)单基因遗传病

1、概念:

由一对等位基因控制的遗传病。

2、类型:

显性遗传病伴X显:

抗维生素D佝偻病

常显:

多指、并指、短指、软骨发育不全

隐性遗传病伴X隐:

红绿色盲、血友病

常隐:

先天性聋哑、白化病、苯丙酮尿症、镰刀型细胞贫血症、黑尿症

(二)多基因遗传病

1、概念:

由多对等位基因控制的人类遗传病。

2、常见类型:

腭裂、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病、先天性心脏病等。

(三)染色体异常遗传病(简称染色体病)

1、包括染色体数目异常和染色体结构异常两种

2、类型:

常染色体遗传病结构异常:

猫叫综合征(第5号染色体部分缺失)

数目异常:

21三体综合征

性染色体遗传病:

性腺发育不全(44+X0型,患者缺少一条X染色体)

四、遗传病的监测和预防

最有效的措施:

禁止近亲结婚。

在近亲结婚的情况下,双方从共同祖先那里继承同一种

隐性致病基因的机会大大增加。

1、产前诊断:

胎儿出生前,医生用专门的检测手段确定胎儿是否患某种遗传病或先天性疾病,产前诊断可以大大降低病儿的出生率

2、遗传咨询:

在一定的程度上能够有效的预防遗传病的产生和发展

五、实验:

调查人群中的遗传病

注意事项:

1、调查时,最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病,如红绿色盲、白化病等。

2、计算发病率要在人群中调查计算;判断遗传方式时要在患者家系中调查。

第五章生物的进化

第一节生物进化理论的发展

一、达尔文的自然选择学说

1、理论要点:

自然选择(过度繁殖→生存斗争→遗传和变异→适者生存)

2、进步性:

能够科学地解释生物进化的原因以及生物的多样性和适应性。

3、局限性:

①不能科学地解释遗传和变异的本质;②对生物进化的解释仅局限于个体水平

二、现代达尔文主义

内容:

(一)种群是生物进化的基本单位(生物进化的实质:

种群基因频率的改变)

(二)突变和基因重组产生生物进化的原材料

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