生物的遗传变异与进化.docx
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生物的遗传变异与进化
一、遗传的物质基础
1.DNA是遗传物质的证据
（1）格里菲思的肺炎双球菌转化实验（体内转化）
实验过程:
实验结论:
加热杀死的S型死细菌内必然存在某种物质（转化因子）,此转化因子促使R型活细菌转变为S型活细菌（但没有证明转化因子就是DNA）。
（2）艾弗里的肺炎双球菌转化实验（体外转化）
①设计思路:
设法把DNA与蛋白质分离,单独直接地去观察其作用。
②实验过程:
实验结论:
DNA是遗传物质,蛋白质、多糖等
不是遗传物质。
①加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA具有稳定性,在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复了活性。
②R型菌转化成S型菌的原因是S型菌DNA与R型菌DNA实现重组,表现出S型菌的性状,此变异属于基因重组。
（3）噬菌体侵染细菌的实验
实验结论:
在噬菌体中亲子代之间具有连续性的物质是DNA,DNA是遗传物质。
培养病毒只能利用活的细胞或活的胚胎等活体组织,因为病毒是专营寄生生活的。
◆例1 （2011·广东理综）艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。
从表可知 （ ）
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型
②
R
荚膜多糖
R型
③
R
DNA
R型、S型
④
R
DNA（经DNA酶处理）
R型
A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D.①~④说明DNA是主要的遗传物质
【解析】①、②组:
R+S型菌的蛋白质/荚膜多糖,只长出R型菌,说明蛋白质/荚膜多糖不是转化因子。
A、B错误;③组:
R+S型菌的DNA,结果既有R型菌又有S型菌,说明DNA可以使R型菌转化为S型菌;④组:
用DNA酶将DNA水解,结果只长出R型菌,说明DNA的水解产物不能使R型菌转化为S型菌,从反面说明了只有DNA才能使R型菌发生转化。
故C正确。
①~④只能说明DNA是遗传物质。
【答案】C
2.DNA复制、转录和翻译的比较
复制
转录
翻译
主要场所
细胞核
细胞核
细胞质（核糖体）
模板
DNA两条链
DNA一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
氨基酸
配对原则
A—T;G—C;
T—A;C—G
A—U;G—C;
T—A;C—G
A—U;G—C;
U—A;C—G
产物
两个DNA分子
RNA
蛋白质（多肽）
信息传递
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白质
（多肽）
意义
传递遗传信息
传递遗传信息
表达遗传信息
◆例2 （2011·安徽理综）甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是 （ ）
A.甲、乙所示过程通过半保留方式进行,合成的产物是双链核酸分子
B.甲所示过程在细胞核内进行,乙在细胞质基质中进行
C.DNA分子解旋时,甲所示过程不需要解旋酶,乙需要解旋酶
D.一个细胞周期中,甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次
【解析】考查真核生物的DNA复制和转录。
甲图DNA两条单链均为模板,而乙以一条链为模板,且产物是一条链,确定甲图表示DNA复制,乙图表示转录。
转录不是半保留方式,产物是单链RNA;真核细胞的DNA复制和转录可以发生在细胞核、线粒体及叶绿体中;DNA复制过程解旋需要解旋酶,转录时需要的RNA聚合酶（全酶）具有解旋的功能;一个细胞周期DNA只复制一次,但要进行大量的蛋白质合成,所以转录多次发生。
【答案】D
◆例3 右图表示细胞中某生理过程,下列相关说法最准确的是 （ ）
A.图中共有8种核苷酸,会在转录过程中出现
B.图中共有5种核苷酸,会在翻译过程中出现
C.图中共有6种核苷酸,会在逆转录过程中出现
D.图中共有4种核苷酸,会在DNA复制过程中出现
【解析】图中同时含有碱基A和U,两条链分别表示DNA单链和RNA,可能是转录或逆转录过程,共有6种核苷酸（3种脱氧核苷酸和3种核糖核苷酸）
【答案】C
二、基因
1.基因的本质、基因与DNA及染色体的关系
（1）基因是有遗传效应的DNA片段。
一个DNA分子中有很多个碱基对,由多个碱基对组成一个基因。
但DNA分子上的碱基对并非都参与基因的组成,如人类的单倍体基因组中的24个DNA分子中大约有31.6亿个碱基对,其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
（2）核基因在染色体上呈线性排列,与染色体存在着明显的平行关系。
2.基因的功能
①贮存遗传信息:
基因的脱氧核苷酸的排列顺序即为遗传信息。
②传递遗传信息:
（如在生殖过程中）通过复制实现遗传信息（由亲代到子代）的传递。
③表达遗传信息:
（发生在整个生物个体发育过程中）是通过转录和翻译控制蛋白质合成过程实现的。
◆例4 下图①②③表示了真核细胞中遗传信息的传递方向,有关说法错误的是 （ ）
A.真核细胞的核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关
B.遗传信息传递规律——中心法则,是美国生物学家沃森1957年首先提出的
C.②过程需要DNA链作模板、四种核糖核苷酸为原料
D.一条mRNA可相继与多个核糖体结合,提高了翻译的效率
【解析】中心法则是英国生物学家克里克1957年首先提出的遗传信息在细胞内生物大分子间转移的基本法则。
【答案】B
三、核遗传与减数分裂
1.遗传定律与减数分裂之间的关系从细胞水平看,基因的分离定律和自由组合定律都与减数分裂有联系,它们之间的关系如下表所示:
遗传规律
发生时期
染色体与基因行为
配子（2N生物）
基因的分离定律
减Ⅰ后期
同源染色体分开
等位基因分离
配子中含等位基因中的一个
基因的自由组合定律
减Ⅰ后期
非同源染色体自由组合 非同源染色体上的非等位基因自由组合
配子中含不同的基因组合
◆例5 将基因型为AA和aa的两植株杂交,得到F1,将F1植株再进一步做如下图所示的处理,请分析回答:
（1）乙植株的基因型是 ,属于 倍体。
（2）丙植株的体细胞中有 个染色体组,基因型及比例是 。
【解析】
（1）不难得出F1植株的基因型为Aa,甲植株基因型为Aa,为二倍体,乙植株的基因型为AAaa,为四倍体。
（2）丙植株是甲、乙杂交的产物,是由受精卵发育而来的,应是三倍体,含3个染色体组,其基因型及比例由甲植株（Aa）和乙植株（AAaa）产生的配子决定。
AAA∶AAa∶Aaa∶aaa=（1/12）∶（5/12）∶（5/12）∶（1/12）=1∶5∶5∶1
【答案】
（1）AAaa 四
（2）3 AAA∶AAa∶Aaa∶aaa=1∶5∶5∶1
2.孟德尔遗传定律的适用条件、限制因素及有关性状分离比
（1）适用条件
①真核生物的性状遗传（原核生物和非细胞结构的生物无染色体,不进行减数分裂）。
②有性生殖过程中的性状遗传（只有在有性生殖过程中才发生等位基因分离,以及非同源染色体上的非等位基因的自由组合）。
③细胞核遗传（只有真核生物的细胞核内的基因随染色体的规律性变化而呈现规律性传递）
④基因的分离定律适用于一对相对性状的遗传,只涉及一对等位基因。
基因的自由组合定律适用于两对或两对以上相对性状的遗传,且等位基因分别位于两对或两对以上的同源染色体上。
（2）限制因素
孟德尔定律中F2表现为3∶1与9∶3∶3∶1应具备以下条件:
①所研究的每一对相对性状只受一对等位基因控制,而且等位基因要完全显性。
②不同类型的雌、雄配子都能发育良好,且受精的机会均等。
③所有后代都应处于比较一致的环境中,而且存活率相同。
④供试验的群体要大,个体数量要足够多。
（3）其他性状分离比（相关基因分别用A、a,B、b表示）:
具有两对等位基因的完全杂合子“自交”（遵循自由组合定律）,其子代的性状分离比有可能出现①9∶7;②10∶6;③1∶4∶6∶4∶1等情况,其原因分别是①双显基因同时出现时为一种表现型,而其余基因型为另一种表现型,如9（A B ）∶（3A bb+3aaB +1aabb）;②具有单显基因时为一种表现型,其余基因型为一种表现型,如（9A B +1aabb）∶（3A bb+3aaB ）;③显性基因具有相同的效应,显性基因越多,其效果越强,如1AABB∶4（AaBB+AABb）∶6（AaBb+AAbb+aaBB）∶4（Aabb+aaBb）∶1aabb。
①位于同一对同源染色体上的非等位基因的传递不遵循基因自由组合定律。
②性染色体上的基因控制的性状遗传,若只研究一对相对性状则遵循基因的分离定律,由于性染色体的特殊性,描述子代性状表现时要连同性别一起描述。
3.与遗传基本规律有关的计算题
（1）计算公式
分离定律
自由组合定律
等位基因对数
一对
两对或两对以上
F1
配子类型数及比例
2种
1∶1
22或2n种
数量相等
配子组合数
4种
42或4n种
分离定律
自由组合定律
等位基因对数
一对
两对或两对以上
F2
基因型种类
3种
32或3n种
表现型种类
2种
22或2n种
表现型比例
3∶1
9∶3∶3∶1或（3∶1）n
F1测
交子
代
基因型种类
2种
22或2n种
表现型种类
2种
22或2n种
表现型比例
1∶1
1∶1∶1∶1或（1∶1）n
（2）方法与技巧
对于求后代的基因型或表现型比例的题,可用两种方法（这里只介绍涉及多对性状的题解法）:
①配子比例相乘法:
将后代基因型求出后,推测出形成该后代的双亲的配子的基因型,将雌雄两种配子的比例相乘就是后代基因型比例
②分支法:
分别求出子代中每对性状的基因型或表现型比例,再将不同对性状的基因型或表现型比例相乘。
◆例7 某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因（Bt基因）导入棉花,筛选出Bt基因成功整合到染色体上的抗虫植株（假定Bt基因都能表达）。
某些抗虫植株的体细胞含两个Bt基因,假设这两个基因在染色体上随机整合,让该抗虫植株自交,后代中抗虫植株和非抗虫植株之间的比例最不可能的是 （ ）
A.1∶0 B.3∶1 C.9∶1 D.15∶1
【解析】本题以基因在染色体上的不同分布情况为载体,考查遗传规律,属于对理解、应用层次的考查。
这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型（黑点表示Bt基因的整合位点）。
图甲个体减数分裂产生的配子全含Bt基因,该个体自交,后代中全部含抗虫基因;图乙个体减数分裂产生的配子有一半含Bt基因,该个体自交,后代中不含抗虫基因的个体占的比例为（1/2）×（1/2）=1/4,抗虫个体占的比例为1-1/4=3/4;图丙个体减数分裂产生的配子有3/4含Bt基因,该个体自交,后代中不含抗虫基因的个体占的比例为（1/4）×（1/4）=1/16,抗虫个体占的比例为1-1/16=15/16。
【答案】C
4.伴性遗传及遗传病系谱分析
（1）伴性遗传方式及比较
遗传方式
遗传特点
伴Y遗传
父病子病女不病
伴X显性遗传
①交叉遗传（父病女必病,子病母必病,母正常子必正常） ②连续遗传 ③男病率<女病率
伴X隐性遗传
①交叉遗传（母病子必病,女病父必病,父正常女必正常） ②隔代遗传 ③男病率>女病率
（2）口诀:
①无中生有为隐性,隐性患病找女病,（所有）父子皆病为伴性;
②有中生无为显性,显性遗传找男病,
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