高中生物遗传与进化基础知识.docx

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高中生物遗传与进化基础知识

一、两对相对性状的杂交实验——提出问题

1．过程

2．归纳

（1）F1全为____。

（2）F2中出现了不同性状之间的________。

（3）F2中4种表现型的分离比为________。

二、对自由组合现象的解释和验证——提出假说，演绎推理

1．理论解释

（1）F1在产生配子时，____________彼此分离，________________自由组合，产生雌雄配子各有____种类型，且数目相等。

（2）受精时雌雄配子随机结合，结合方式共____种，F2中共有基因型____种，表现型____种，数量比为________。

2．图解

想一想　现用绿色圆粒豌豆与黄色皱粒豌豆杂交，其后代基因型可能出现哪些比例？

3．验证——测交实验

（1）过程及结果

（2）结论：

测交结果与预期相符，证实了F1产生了4种配子，F1产生配子时，________________彼此分离，非同源染色体上的________________________自由组合，并进入不同的配子中。

三、自由组合定律的内容实质、时间、范围——得出结论

1．实质：

在生物体进行减数分裂产生配子时，____________上的________彼此分离，________染色体上的________基因自由组合。

（如图）

2．时间：

__________________。

3．范围：

________生殖的生物，真核细胞的核内________上的基因，无性生殖和细胞质基因遗传时不遵循。

四、孟德尔实验方法的启示和遗传规律的再发现

1．实验方法启示

孟德尔获得成功的原因：

①正确选材（豌豆）；②对相对性状遗传的研究，从________对到________对；③对实验结果进行________的分析；④运用________法（包括“提出问题→提出假说→演绎推理→实验检验→得出结论”五个基本环节）这一科学方法。

2．遗传规律再发现

（1）1909年，丹麦生物学家________把“遗传因子”叫做________。

（2）因为孟德尔的杰出贡献，他被公认为“________________________”。

一、萨顿的假说

1．推论：

基因是由______携带着从亲代传递给下一代的。

即：

基因位于______上。

2．理由：

基因和染色体行为存在着明显的平行关系。

（1）______在杂交过程中保持完整性和独立性。

______在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。

（2）在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的。

在配子中只有成对基因中的一个，也只有成对染色体中的一条。

（3）体细胞中成对的基因一个来自____，一个来自____，同源染色体也是如此。

（4）__________在形成配子时自由组合，____________在减数第一次分裂后期也是自由组合的。

3．研究方法：

________法。

二、基因位于染色体上的实验证据

1．实验者：

________。

2．实验材料：

________

（1）特点：

体积小，易饲养，________，________，易观察。

（2）染色体组成：

①雌果蝇：

3对常染色体＋1对性染色体（用________表示）。

②雄果蝇：

3对常染色体＋1对性染色体（用________表示）。

3．基因与染色体的关系

基因在染色体上呈________排列，每条染色体上有许多个基因。

想一想　所有生物都有性染色体吗？

比一比　

（1）基因在染色体上提出者和证明者分别是谁？

（2）类比推理与假说—演绎法的结论都正确吗？

三、伴性遗传

1．人类红绿色盲症（伴X隐性遗传）

（1）相关表现型及基因型

女性

男性

表现型

正常

正常（携带者）

色盲

正常

色盲

基因型

XBXB

XBXb

________

XBY

______

（2）遗传特点

①男患者________女患者。

②女患者的________一定患病。

③有________遗传现象。

2．抗维生素D佝偻病（伴X显性遗传）

（1）患者的基因型

①女性：

________和________。

②男性：

________。

（2）遗传特点

①女患者________男患者。

②具有____________的现象。

③男患者的__________一定患病。

思考　显性遗传病与隐性遗传病相比，哪一种发病率高？

一、遗传系谱图中遗传病类型的判断

分析各典型系谱图，完成填空：

第一步：

确定是否是伴Y染色体遗传病

（1）典型系谱图

（2）判断依据：

所有患者均为________，无________患者，则为伴Y染色体遗传病，否则不是。

第二步：

确定是否是细胞质遗传病

（1）典型系谱图

（2）判断依据：

只要母病，子女全________；母正常，子女全________，则为细胞质遗传，否则不是。

第三步：

判断显隐性

（1）双亲正常，子代有患者，为______性，即______。

（图1）

（2）双亲患病，子代有正常，为______性，即______。

（图2）

（3）亲子代都有患者，无法准确判断，可先假设，再推断。

（图3）

第四步：

确定是否是伴X染色体遗传病

（1）隐性遗传病

①女性患者，其父或其子有________，一定是常染色体遗传。

（图4、5）

②女性患者，其父和其子都________，可能是伴X染色体遗传。

（图6、7）

（2）显性遗传病

①男性患者，其________有正常，一定是常染色体遗传。

（图8）

②男性患者，其母和其女都________，可能是伴X染色体遗传。

（图9、10）

第五步：

若系谱图中无上述特征，只能从可能性大小推测。

（1）典型图解

（2）若该病在代与代之间呈连续遗传，则最可能为______遗传病；若在系谱图中隔代遗传，则最可能为________遗传病，再根据患者性别比例进一步确定。

此步判断方法常用于文字材料题。

探究示例1

　（2011·福州质检）以下为遗传系谱图，2号个体无甲病致病基因。

下列有关说法，正确的是（　　）

A．甲病不可能是伴X隐性遗传病

B．乙病是伴X显性遗传病

C．患乙病的男性一般多于女性

D．1号和2号所生的孩子可能患甲病

二、遗传规律的验证方法

1．自交法

（1）自交后代的分离比为________，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的________等位基因控制。

（2）若F1自交后代的分离比为________，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的________等位基因控制。

2．测交法

（1）若测交后代的性状分离比为________，则符合基因的分离定律，由位于________同源染色体上的一对等位基因控制。

（2）若测交后代的性状分离比为________，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的________等位基因控制。

探究示例2

　现提供纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆，叶腋花（E）对茎顶花（e）为显性，高茎（D）对矮茎（d）为显性，现欲利用以上两种豌豆设计出最佳实验方案，探究控制叶腋花、茎顶花的等位基因是否与控制高茎、矮茎的等位基因在同一对同源染色体上，并作出判断。

探究示例2　方案一：

取纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆杂交得F1，让其自交，如果F2出现四种性状，其性状分离比为9∶3∶3∶1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制叶腋花、茎顶花的等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上；若分离比为3∶1，则可能是位于同一对同源染色体上。

方案二：

取纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆杂交得F1，F1与纯种矮茎茎顶花豌豆测交，如果测交后代出现四种性状，其性状分离比为1∶1∶1∶1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制叶腋花、茎顶花的等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上；若分离比为1∶1，则可能是位于同一对同源染色体上。

3．花粉鉴定法

根据花粉表现的性状（如花粉的形状、染色后的颜色等）判断。

（1）若花粉有两种表现型，比例为1∶1，则符合________，由位于________________________________控制。

（2）若花粉有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则符合________________________________________________________________________。

4．花药离体培养法

（1）培养产生的花粉，得到的单倍体植株若有________种表现型，比例为________，则符合分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制。

（2）培养产生的花粉，得到的单倍体植株若有________种表现型，比例为________，则符合自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。

探究示例3

　已知纯种的粳稻与糯稻杂交，F1全为粳稻。

粳稻中含直链淀粉，遇碘呈蓝黑色（其花粉粒的颜色反应也相同），糯稻含支链淀粉，遇碘呈红褐色（其花粉粒的颜色反应也相同）。

现有一批纯种粳稻和糯稻以及一些碘液。

请设计方案来验证基因的分离定律。

（实验过程中用显微镜作为必要的实验器具，基因分别用H和h表示）。

（1）实验方法：

________________________________________________________________________。

（2）实验步骤（略）。

（3）实验现象：

_____________________________________________________________________________________________________________________________________。

（4）结果分析：

__________________________________________________________________________________________________________________________________________。

探究示例3　

（1）花粉鉴定法

（3）杂合子非糯性水稻的花粉，遇碘液呈现两种不同的颜色，且蓝黑色∶红褐色＝1∶1

（4）杂合子非糯性水稻（Hh）产生的花粉有两种：

一种含H，一种含h，且数量相等。

三、设计实验，确定某基因的位置

常规探究方法演绎如下：

1．探究某基因是位于X染色体上还是位于常染色体上

（1）已知基因的显隐性：

应选用________性雌性个体与________性雄性个体进行交配，即可确定基因位于常染色体上还是性染色体上。

如果后代性状与性别无关，则是________染色体的遗传；如果后代的某一性状（或2个性状）和性别明显相关，则是________遗传。

（2）已知雌雄个体均为纯合子：

用正交和反交的结果进行比较，若正、反交结果相同，与______无关，则是________的遗传；若正、反交的结果不同，其中一种杂交后代的某一性状（或2个性状）和________明显相关，则是____________遗传。

探究示例4

　已知果蝇的直毛与非直毛是一对相对性状。

若实验室有纯合的直毛和非直毛雌、雄果蝇亲本，你能否通过一代杂交实验确定控制这对相对性状的等位基因是位于常染色体上还是X染色体上？

请说明推导过程。

能。

取直毛雌雄果蝇与非直毛雌雄果蝇，进行正交和反交（即直毛♀×非直毛♂，非直毛♀×直毛♂）。

若正、反交后代性状表现一致，则该等位基因位于常染色体上；若正、反交后代性状表现不一致，则该等位基因位于X染色体上。

2．探究某基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上

方法：

选择隐性雌性个性与显性雄性个体进行交配。

若后代中的所有雄性个体表现出显性性状，说明该基因位于______________________。

若后代中的所有雄性个体表现出隐性性状，说明该基因仅位于________________。

探究示例5

　科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因（B）对截刚毛基因（b）为完全显性。

若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇可表示为XBYB或XBYb或XbYB，若仅位于X染色体上，则只能表示为XBY。

现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上。

请写出遗传图解，并简要说明推断过程。

用截刚毛的雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，若子代雄果蝇表现为刚毛，则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段；若子代雄果蝇表现为截刚毛，则此对基因仅位于X染色体上。

3．探究控制某两对相对性状的两对等位基因是否位于一对同源染色体上

具有相对性状的亲本杂交得F1，F1自交（动物，让雌、雄个体自由交配）得F2。

若F2出现四种性状，其性状分离比为9∶3∶3∶1，符合基因的________定律，说明控制某两对相对性状的两对等位基因位于________________；反之，则可能是位于________________。

探究示例6

　实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。

已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于第Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制。

现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点（说明：

控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖存活）。

请设计一套杂交方案，探究控制果蝇灰体、黑檀体的等位基因是否也位于第Ⅱ号同源染色体上，并作出判断。

（1）杂交方案：

长翅灰体×残翅黑檀体―→F1

F2　

（2）推断及结论：

如果F2出现四种性状，且性状分离比为9∶3∶3∶1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于第Ⅱ号同源染色体上。

反之，则可能是位于第Ⅱ号同源染色体上。

4．探究基因位于细胞核还是位于细胞质

（1）实验依据：

细胞质遗传具有母系遗传的特点，子代性状与母方相同。

因此正、反交结果不相同，且子代性状始终与母方相同。

（2）实验设计：

设置________实验

①若正反交结果不同，且子代始终与母方相同，则为____________。

②若正反交结果相同，则为____________。

探究示例7

　（2010·常州模拟）纯种果蝇中，朱红眼♂×暗红眼♀，F1中只有暗红眼；而暗红眼♂×朱红眼♀，F1中雌性为暗红眼，雄性为朱红眼。

其中相关的基因为A

和a，则下列说法不正确的是（　　）

A．正、反交实验常被用于判断有关基因所在的染色体类型

B．反交的实验结果说明这对控制眼色的基因不在常染色体上

C．正、反交的子代中，雌性果蝇的基因型都是XAXa

D．若正、反交的F1代中雌、雄果蝇自由交配，其后代表现型的比例都是1∶1∶1∶1

四、关注遗传学中的某些配子致死、表型模拟等“例外”现象

在近两年高考试题中，遗传学中某些“例外”现象，如：

“显（隐）性纯合致死”、“不完全显性遗传”、“基因互作”、“表型模拟”等，也常常作为（或者可作为）能力考查的命题材料。

探究示例8

　假设某隐性突变基因有纯合致死效应（胚胎致死），无其他性状效应。

根据隐性纯合子的死亡率，隐性致死突变分为完全致死突变和不完全致死突变。

有一只雄果蝇偶然受到了X射线辐射，为了探究这只果蝇X染色体上是否发生了上述隐性致死突变，请设计杂交实验并预测最终实验结果。

实验步骤：

①______________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

结果预测：

Ⅰ如果______________，则X染色体上发生了完全致死突变；

Ⅱ如果______________，则X染色体上发生了不完全致死突变；

Ⅲ如果____________，则X染色体上没有发生隐性致死突变。

一、肺炎双球菌的转化实验

1．体内转化实验

（1）实验过程

（2）结论：

加热杀死的S型细菌中，含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的________。

2．体外转化实验：

（1）方法：

将S型细菌的________、蛋白质和多糖等物质分开，分别加入到培养R型细菌的培养基中。

（2）过程

（3）结果：

只有加入S型细菌的________，R型细菌才能转化为S型细菌。

（4）结论：

______才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

二、噬菌体侵染细菌实验

1．实验材料——T2噬菌体

3．结论：

________是遗传物质。

思考　为什么用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA？

三、证明RNA是遗传物质的实验

1．烟草花叶病毒组成：

________和蛋白质。

2.

　烟草花叶病毒—

＋

3．结论：

____是遗传物质。

四、DNA是主要的遗传物质：

因为绝大多数生物的遗传物质是________，所以说________是主要的遗传物质。

一、DNA分子的结构

1．DNA双螺旋结构模型的构建——沃森、克里克（1953年）

2．DNA双螺旋结构特点：

（1）两条链____________盘旋成双螺旋结构。

（2）________和________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；________排列在内侧。

（3）两条链上的碱基通过________连接成碱基对。

3．碱基互补配对原则：

A（腺嘌呤）一定与________________配对；G（鸟嘌呤）一定与________配对。

思考　DNA分子的结构可用“五、四、三、二、一”五个数字加以概括，这些数字的含义分别是什么呢？

二、DNA分子的复制

1．克里克的假说：

半保留复制。

2.实验方法：

放射性同位素示踪法。

3．时期：

有丝分裂的________和________________的间期。

4．条件：

（1）模板：

________________；

（2）原料：

____________________；（3）能量：

ATP；（4）酶：

________________。

5．特点：

________；________复制：

子代DNA＝母链＋子链。

6．准确复制的原因：

DNA分子独特的____________，为复制提供了精确的模板；________________能够使复制准确无误地进行。

7．意义：

保持了遗传信息的________。

想全了吗　生物体中DNA分子复制的具体场所有哪些？

三、基因是有遗传效应的DNA片段

1．基因与DNA的关系

（1）一个DNA分子上有________个基因。

构成基因的碱基数________DNA分子的碱基总数。

（2）基因是____________的DNA片段。

2．遗传信息与DNA关系

遗传信息蕴藏在DNA分子的____________之中。

3．DNA分子特性

（1）多样性：

主要取决于____________多样性。

（2）________：

是由DNA分子中特定的碱基排列顺序决定的。

（3）稳定性：

主要取决于DNA分子的________结构。

一、基因指导蛋白质的合成

1．RNA的结构和种类

（1）结构：

与DNA相比，RNA在组成上的差异表现在：

五碳糖是________，碱基组成中没有T，而替换为________。

（2）种类：

________、tRNA和________三种。

2．遗传信息的转录

（1）概念：

在________中，以________的一条链为模板，合成________的过程。

（2）原料：

4种游离的____________。

（3）碱基配对：

________、C－G、G－C、________。

3．遗传信息的翻译

（1）翻译

①概念：

游离在细胞质中的各种氨基酸，以________为模板合成__________________的过程。

②场所：

细胞质中的________。

③运载工具：

________。

④碱基配对：

________、C－G、G－C。

（2）密码子

①概念：

遗传学上把________上决定一个氨基酸的____________叫一个密码子。

②种类：

共64种，其中决定氨基酸的密码子共有______种。

（3）转运RNA

①结构：

形状像三叶草的叶，一端是携带________的部分，另一端有三个碱基可与密码子互补配对，称为________。

②种类：

61种。

考考你　密码子与氨基酸有怎样的对应关系？

二、基因、蛋白质与性状的关系

1．基因对性状的控制

（1）直接控制：

通过控制________________来直接控制生物性状。

（2）间接控制：

通过控制________来控制代谢过程，进而控制生物性状。

2．基因与性状的关系

（1）基因与性状的关系并不都是简单的________关系。

如人的身高可能是由________决定的，同时，后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用。

（2）基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。

思考　基因与性状的关系，体现了基因型、表现型、环境三者之间的什么关系？

一、基因突变

1．实例：

镰刀型细胞贫血症

判一判　能否用显微镜检测出21三体综合征和镰刀型细胞贫血症？

请说明原因。

2．概念：

DNA分子中发生碱基对的______、增添或____________，而引起的________的改变。

3．原因

4．发生时间：

______时。

5．特点：

（1）普遍性：

在生物界中普遍存在。

（2）随机性和________：

发生于个体发育的________，且可能产生一个以上的等位基因。

（3）________：

自然状态下，突变频率很低。

（4）____________：

一般是有害的，少数有利。

6．意义：

基因突变是________产生的途径，是________的根本来源，是________的原始材料。

二、基因重组

1．概念：

在生物体进行________过程中，控制不同性状的基因________。

2．类型：

（1）自由组合型：

减数第一次分裂后期，随着非同源染色体自由组合，非同源染色体上的____________也自由组合。

（2）交叉互换型：

减数分裂四分体时期，基因随着________________的交叉互换而发生重组。

3．意义：

（1）形成__________________的重要原因之一。

（2）是________的来源之一，对____________也具有重要意义。

想一想　“一母生九子，九子各不同”，兄弟姐妹间变异的主要原因是什么？

名师点拨　①基因重组的范围——有性生殖生物。

但不能说“一定”是有性生殖生物，因为还包括“外源基因导入”这种情况。

②基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源；基因重组能产生新基因型，是生物变异的重要来源，两者都为进化提供原材料。

一、染色体结构变异

1．类型

2．结果：

使排列在染色体上的基因的____或________发生改变，从而引起性状的变异。

想一想　四分体时期，非姐妹染色单体之间的交叉互换引起的变异属于染色体易位变异吗？

二、染色体数目变异

1．染色体组：

细胞中的一组____________，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长