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高中生物必修二
总结了遗传因子的发现、 基因和染色体的关系、基因的本质、基因的表达等知识点，复习、预习使用，提高学习效率！
编辑于2024-05-04 18:53:13- 相似推荐
- 大纲
遗传与进化
遗传因子的发现
孟德尔的豌豆杂交实验（一）
相对性状
一种生物的同一性状的不同表现类型
显（隐）性性状
具有相对性状的纯合亲本杂交，子一代（未）显现出来的性状
性状分离
杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象
豌豆作为遗传实验材料的优点
有易于区分的相对性状
子代较多，易与分析实验结果
豌豆花较大，易于人工去雄和传粉
生长周期短，易于栽培
孟德尔提出的假说
生物的性状是由遗传因子决定的
在体细胞中，遗传因子是成对存在的
生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含每对遗传因子中的一个
受精时，雌雄配子的结合是随机的
假说-演绎法
提出问题
作出假说
演绎推理
实验验证
得出结论
分离定律
在生物的体细胞中，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
孟德尔的豌豆杂交实验（二）
自由组合定律
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遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合
基因和染色体的关系
减数分裂
同源染色体
减数分裂过程中可以配对的两条染色体，性状和大小，一条来自父方，一条来自母方
联会
减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象
四分体
联会后的每对同源染色体含有四条染色单体
染色体交换
四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段
性原细胞
雄性原始生殖细胞
雌性原始生殖细胞
过程
减数分裂是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。
在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。
结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半
受精作用
定义
卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程
实质
精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起
受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目
物种染色体数目的稳定，其中有一半的染色体数目来自精子，另一半来自卵细胞
细胞学基础
细胞膜的信息交流作用
使同种生物的两性生殖能够相互识别
细胞膜的流动性
使两性生殖细胞融合为一个整体
受精卵中遗传物质的来源
细胞核中的遗传物质
一半来自精子，一半来自卵细胞
细胞质中的遗传物质
几乎全部来自卵细胞
减数分裂和受精作用
保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性
在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致了不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性
有利于生物适应多变的环境，有利于生物在自然选择中进化
体现有性生殖的优越性
基因在染色体上
萨顿推论：基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的
基因在染色体上
因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
1、基因在杂交过程中保持完整性和独立性。 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。 在配子中只有成对的基因中的一个，同样，也只有成对的染色体中的一条。
3、体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。同源染色体也是如此。
4、非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂1的后期也是自由组合的。
摩尔根
同时证明基因在染色体上呈线性排列
孟德尔遗传规律的现代解释
基因的分离定律的实质是：在杂合子的细胞中，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。
基因的自由组合定律的实质是：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。
等位基因
位于一对同源染色体的相同位点上控制相对性状的基因
非等位基因
位于同源染色体上的不同位点或非同源染色体上的基因
复等位基因
在种群中，同源染色体的相同位点上，存在两个以上的等位基因
相同基因
如：A和A
基因连锁定律
生殖细胞形成的过程中，位于同一条染色体上的基因是连锁在一起的，作为一个单位进行传递，称为连锁定律
伴性遗传
定义
由性染色体上的基因所控制性状的遗传上总是和性别相关的遗传方式
基因的本质
DNA是主要的遗传物质
格里菲思的肺炎链球菌转化实验
S型菌
有多糖类的荚膜，菌落表面光滑，有致病性
R型菌
无多糖类荚膜，菌落表面粗糙，无致病性
肺炎链球菌的转化实质
S型菌的DNA片段整合到R型菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组
加热作用原理
1、加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡
2、加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55摄氏度左右时，DNA结构会恢复，进而恢复活性
艾弗里证明DNA是遗传物质的实验
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验
保温
使噬菌体侵染大肠杆菌
搅拌
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心
让上清夜中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
同位素标记法：在T2噬菌体的化学组成中，S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同放射性元素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，直接单独研究它们的作用
注
不能用培养基直接培养获得含放射性元素的T2噬菌体
不能用35S和32P标记同一个T2噬菌体
沉淀物的放射性很低的原因（见左图）
搅拌不充分，具有放射性的蛋白质外壳仍留在大肠杆菌表面，随大肠杆菌沉淀到底部
上清夜的放射性很低的原因
保温时间过长短，部分噬菌体还未侵染细菌
保温时间过长，具有放射性的噬菌体子代被释放
绝大多数生物的遗传物质是DNA，部分病毒的遗传物质是RNA
DNA是主要的遗传物质
DNA的结构
双螺旋结构
特点
(1)DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A- T，G-C
碱基互补配对原则
碱基之间这种一一对应的关系
DNA的复制
复制方式推测
全保留复制
复制完成后，母链全保留，子代DNA的双链都是新合成的
半保留复制
分散复制
复制完成后，亲代DNA会分散进入子代复制品的每条链中
梅塞尔森和斯塔尔有关DNA半保留复制的实验
技术
同位素标记技术
放射性：14C；32P；35S
稳定：18O，15N
密度梯度离心技术
原理
含15N的DNA比含14N的DNA密度大
结果
证明DNA的复制是以半保留的方式进行的
DNA复制的过程
定义
以亲代DN A为模版合成子代DNA的过程
发生时间段
真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的
过程
解旋
需要细胞提供能量
需要解旋酶的作用
将DNA双螺旋的两条链解开
合成子链
模版
解开后的每一条母链
原料
游离的4种脱氧核苷酸
酶
DNA聚合酶
原则
碱基互补配对原则
方向
5👉3
重新螺旋
每条新链与其对应的模版链盘绕成双螺旋结构
图解
特点
边解旋边复制
意义
DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保证了遗传信息的连续性
基因通常是具有遗传效应的DNA片段
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
多样性
碱基排列顺序的千变万化，构成了 DNA的多样性
特异性
而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性
DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础
基因、脱氧核糖核酸、DNA、染色体之间的关系
磷酸、脱氧核糖、碱基
脱氧核苷酸
基因
DNA
染色体
基因的表达
基因指导蛋白质的合成
RNA
碱基互补配对原则：A- U，C-G
一般是单链，且比DNA短
分类
信使RNA（mRNA）
传递遗传信息，蛋白质合成的模版
转运RNA（tRNA）
核糖体RNA（r RNA）
参与构成核糖体
共同点
都经转录产生
转录：RNA是在细胞核中，通过 RNA聚合酶以 DNA 的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录
转录不是转录整个DNA的一条链，而是转录其中的基因
转录仅以DNA的一条链为模版，同一DNA中，转录的模版不是固定不变的，可能某个基因转录时以DNA为一条链，另一个转录基因转录时以同一个DNA的另一条链为模版
特点：边解旋边转录边复制
合成方向
5👉3
真核生物产生的前体mRNA与成熟mRNA
图解
1、原核生物mRNA一般很少经历加工过程，因此基因的初始转录产物就是成熟的mRNA。 2、真核生物的基因初始转录产物 （即前体mRNA）需要经过加工才能成为成熟的mRNA
图解
基本单位都相同
与翻译过程有关
遗传信息的翻译
定义
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酸顺序的蛋白质的过程
图解
mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系
mRNA上3个相邻碱基决定一个氨基酸，每3个这样的碱基叫做一个密码子
64个密码子（mRNA上）
种类
①2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子，编码甲硫氨酸；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，编码甲硫氨酸。 ②59种普通密码子：一种密码子编码一种氨基酸。 ③3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作翻译终止的信号，但在特殊情况下，UCA可以编码硒代半胱氨酸
特点
专一性
通常一种密码子只决定一种特定的氨基酸。
简并性
绝大多数氨基酸具有两个及以上不同的密码子的现象。
增加密码子的容错性（在一定程度上可减少由于基因的改变而导致生物性状的改变）
保证翻译的效率
通用性
地球上儿乎所有生物都共用同一套密码子。
反密码子（t RNA上）
每个tRNA的3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对
62种
翻译能高效进行的原因
一个mRNA 分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
中心法则
定义
遗传信息可以从DNA 流向 DNA，即DNA的复制；也可以从DNA 流向 RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向 RNA以及从RNA流向DNA
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量
生命是物质、能量和信息的统一体。
图解
1、高度分供的细胞中无DNA复制，只进行转录和翻译 2、哺乳动物成熟的红细胞中无DNA复制、转录、翻译等过程。
真核细胞、原核细胞转录与翻译的特点
•真核细胞：先转录后翻译 ·原核细胞：边转录边翻译 •线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体，其转录和翻译也同时进行。
基因表达与性状的关系
基因表达产物与性状的关系
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
基因的选择性表达与细胞分化
管家基因与奢侈基因
管家基因：指所有细物中都表达的一类基因，这类基因指导合成的蛋白质足维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等
奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达的产物赋于各种类型细胞特定的形态结构特征与功能，如卵清蛋白基因、胰岛素基因等。
（1）不变：分化前和分化后形成的各种细胞中DNA（基因）不变 （2）变：分化形成的各种细胞mRNA和蛋白质不完全相同。
细胞分化的标志： (I）分子水平：合成某种红胞特有的蛋白质（如唾液淀粉酶、胰岛素等） (2）细胞水平：形成不同种类的细胞。
细胞分化的本质：基因的选择性表达。
表观遗传
定义
生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象
表观遗传现象普通行在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
类型
DNA的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化等
DNA甲基化
在DNA碱基上增加甲基基团的化学修饰称为DNA甲基化。DNA甲基化在除酵母以外的所有真核生物中普遍存在，多发生于胞嘧啶。
特点
①可选择性：基因表达和表型可以遗传给后代。 ②不变性：基因的碱基序列保持不变。 ③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可以发生去甲基化。
基因与性状的关系
并不是简单的一一对应关系
一个基因可控制一个性状
多个基因可控制一个性状
一个基因也可控制多个性状
生物体的性状不完全由基因决定，环境对性状也有着重要影响
基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
基因突变及其它变异
基因突变
定义
DNA分子中（包括基因片段与非基因片段）发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变
•基因突变中碱基对的替换对氨基酸序列影响范围小 碱基对的增添或缺失影响大 •当碱基发生替换时，可能导致终止密码子提前或延后，对蛋白质相对分子质量影响较大。
遗传性
基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代 若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。
子主题
基因突变一定导致生物性状的改变吗？
不一定
①突变部位：基因突变发生在基因的非编码序列（如内含子）中。 ②密码子的简并性：基因突变后形成的密码子与原密码子决定的的是后种氨基酸。 ③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA--Aa，不会导致性状的改 ④蛋白质功能不变：有些基因突变改变了蛋白质中个别氨基酸，但蛋白质功能未发生变化。 ⑤环境影响：性状表现是基因和环境共同作用的结果，因而在某些环境条件下，基因突变可能并不会在性状上表现出来。
原因
外因
物理因素
化学因素
生物因素
内因
DNA复制偶尔发生错误
发生时间
基因突变可发生在生物体生命活动的任意阶段，但主要发生在DNA复制过程中，如真核细胞有丝分裂前的间期或减数第一次分裂前的间期。
特点
①普遍性：各种生物都可以发生。 ②随机性：时间随机一一可发生于生物个体发育的任何时期。 空间随机一一可发生下不同细胞中：可发生于不同的DNA分子上，也可以发生于同—DNA分子的不同位点上。 过程随机一—可发生于有丝分裂、无丝分裂、减数分裂等过程。 ③不定向性：一个基因可发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。 ④低频性：在自然状念下，基因突变的频率很低。
意义
①基因突变是产生新基因的途径。 ②基因突变是生物变异的根本来源。 ③基因突变为生物的进化提供了丰富的原材料。
细胞癌变
原因
内因
原癌基因突变或过量表达、抑癌基因突变
外因
致癌因子的影响
特征
癌细胞在适宜条件下能够无限增殖，其形态结构发生显著的变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性降低，容易在体内分散和转移等。
（1）原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因。 （2）正常细胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因。 (3）原癌基因和抑癌基因共同对细胞的生长和增殖起调节作用。 （4）癌症是多个原癌基因与抑癌基因突变累积的结果。 （5）细胞癌变是細胞异常分化的结果。
基因重组
定义
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。
分类
（1）互换型 在减数分裂过程中的四分体时期（减数分裂1前期），位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的互换而发生交换，导致染色体上的基因重组。 （2）自由组合型 生物体通过减数分裂形成的配子时（减数分裂1后期），随着非同源染色体的自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。
意义
有性生殖过程中的基因重组使产生的配子种类多样化，进而产生基因组合多样化的子代，是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。
染色体变异
定义
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化
分类
染色体数目的变异
细胞内个别染色体的增加或减少
细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍的增加或减少
染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色休，其中每套非同源染色体称为一个染色体组
①本质上：是一组非同源染色体，无同源染色体，无相同染色体 ②形态上：一个染色体组中的染色体形态、大小各不相同 ③功能上：一个染色体组中染色体功能各不相同；一个染色体组携常着生物生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。
低温诱导植物细胞染色体数目变化实验
卡诺氏液作用：固定细胞形态
放入冰箱冷藏室作用：低温处理打破根的休眠期，促进生长
看不到染色体数日奶倍的细胞的常见原因分析： ①没有剪取分生区。 ②低温诱导时间不足。 ③解离不充分或漂洗不彻底。 ①染色时间控制不当，看不清染色体。 ⑤直接用高倍镜观察
实验现象
视野中既有正常的含两个染色体组的细胞，也有染色体数目发生改变的细胞
染色体结构的变异
图解
分类
缺失、重复、易位、倒位
结果
染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异
影响
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
二倍体
通常中受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体
实例：自然界中，几乎全部动物和过半数的高等植物
多倍体
概念：通常由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
实例：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、普通小麦是六倍体。
特点：常常是茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含最都有所增加，也存在结实率低、晚熟等缺点。
含奇数个 （1除外）染色体组的生物不育的原因：减数分裂时出现同源染色体联会紊乱，因此不能形成可育的配子
单倍体
（1）概念：体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体 (2）实例：蜜峰中的雄蜂，单倍体作物。 （3）特点：与正常植林相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
（1）单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组，如四倍体的配子形成单倍体的体细胞中含有两个染色体组 (2）单倍体并非都不育：二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。 （3） 单倍体是生物个体，而不是配子：精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。 （4）含1个染色体组的生物不育的原因：原始生殖细胞中无同源染色体。
1、同源多倍体：同一物种经过染色体加倍形成的多倍体。 2、异源多倍体：指不同物种杂交产生的杂种后代经过染色体加倍形成的多倍体
人类遗传病
定义
指由遗传物质改变而引起的人类疾病
类型
单基因遗传病
受一对等位基因控制的遗传病
多基因遗传病
受两对或两对以上等位基因控制的遗传病。
特点：1、易受环境因素的影响：在群体中的发病率比较高；常表现为家族聚集现象。 2、遗传一般不符合孟德尔的遗传定律。
染色体异常遗传病
由染色体变异引起的遗传病（简称染色体病）
类型
①由染色体结构变异引起的疾病，如猫叫综合征等。 ②山染色体数目变异引起的疾病，如唐氏综合征等。
先天性疾病：出生时已经表现出来
可能由遗传物质引起，也可能与遗传物质的改变无关
家族性疾病：一个家族中多个成员都表现为同一种疾病
可能由遗传物质引起，也可能与遗传物质的改变无关
遗传病：能够在亲子代个体间遗传
由遗传物质改变引起
•先天性疾病不一定是遗传病。 •遗传病不-定是先天性疾病。 •家族性疾病不一定是遗传病。
遗传病的检测和预防
遗传咨询
产前诊断
产前诊断是指在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因检测等，确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。
基因检测：指通过检测人体细胞中的 DNA序列，以了解人体的基因状况。人的血液、唾液、精液、毛发或人体组织等，都可以用来进行基因检测。
基因治疗
用正常基因取代或修补患者细胞中有缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的
治疗方法：从患者体内取出白细胞，转入能够合成DNA的正常基因，再将导入正常基因的白细胞输入患者体内。
生物的进化
生物有共同祖先的证据
化石证据
化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、逃物或生活痕迹等。
种类
遗体化石
遗物化石
遗迹化石
作用：研究生物最直接、最重要的证据；揭示了生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序
比较解剖学证据
比较解剖学就是比较不同物种之间器官、系统的形 态和结构的学科。物种之间特定部位的解剖学方面的相似性蕴含着进化的证据。
胚胎学证据
胚胎学的概念：研究动植物 胚胎形成和发育过程的学科。
细胞和分子水平的证据
1、细胞水平：不同的细胞都有细胞膜、细胞质、核糖体等结构。 2、分子水平：不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子结构相似，单体相同
达尔文的生物进化论
共同由来学说
指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化而来的
自然选择学说
解释了适应的形成和物种形成的原因
自然选择与适应的形成
种群基因组成的变化与物种的形成
种群基因组成的变化
隔离在物种形成中的作用
协同进化与生物多样性的形成