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高中生物知识点——必修二
《分子与细胞》模块，生物必修二知识点总结 一、遗传的基本规律 (1)基因的分离定律 ①豌 豆做材料的优点: (1)豌豆能够严格进行自花授粉,而且是闭花授粉自然条 件下能保持纯种。 (2)品种之间具有易...
编辑于2022-12-05 18:07:53 江苏省- 分子与细胞
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高中生物
必修2 遗传与进化
第1章 遗传因子的发现
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
豌豆用作遗传实验材料的优点
豌豆用作遗传实验材料的优点
自花传粉，自然状态下一般为纯种
实验结果既可靠，又容易分析
具有易于区分的相对性状，且能稳定遗传
实验结果易于观察和分析
杂交实验的一般操作方法

去雄
人工除去母本未成熟花的全部雄蕊
套袋
以防止外来花粉的干扰
授粉
待去雄花的雌蕊成熟时，采集另一植株的花粉，涂(撒)在去雄花的雌蕊的柱头上
套袋
确保杂交得到的种子是人工授粉后所结
注意
母本人工去雄的原因是避免自花传粉。（父本，不处理）
对母本人工去雄的时间是开花前
这样操作的原因是豌豆是闭花受粉植物，成熟后就已经完成受粉，所以去雄时应选择未成熟花
在对母本去雄和人工授粉后都要进行套袋处理
目的是防止其他外来花粉的干扰。
豌豆的7对相对性状

一对相对性状的杂交实验
相对性状
概念
一种生物的同一种性状的不同表现类型
类型
显性性状和隐性性状

各符号的含义

实验过程
P具有相对性状
F1全部表现为显性性状
F2出现性状分离现象，分离比约为3∶1
对分离现象的解释
孟德尔对分离现象的原因提出的假说的内容
生物的性状是由遗传因子决定的。
生物的性状是由遗传因子（hereditary factor）决定的。 这些因子就像一个个独立的颗粒，既不会相互融合，也不会在传递中消失。每个因子决定一种特定的性状，其中决定显性性状的为显性遗传因子，用大写字母（如D）来表示；决定隐性性状的为隐性遗传因子，用小写字母（如d）来表示。
在体细胞中，遗传因子是成对存在的。
在体细胞中，遗传因子是成对存在的。 例如，纯种高茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子DD，纯种矮茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子dd。 像这样，遗传因子组成相同的个体叫作纯合子。 因为F1自交的后代中出现了隐性性状，所以在F1的体细胞中必然含有隐性遗传因子；而F1表现的是显性性状，因此F1的体细胞中的遗传因子应该是Dd。 像这样，遗传因子组成不同的个体叫作杂合子。
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。配子中只含有每对遗传因子中的一个
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。 配子中只含有每对遗传因子中的一个。
受精时，雌雄配子的结合是随机的。
受精时，雌雄配子的结合是随机的。 例如，含遗传因子D的配子，既可以与含遗传因子D的配子结合，又可以与含遗传因子d的配子结合
遗传图解

性状分离比的模拟实验
模拟内容

操作步骤

对分离现象解释的验证
方法
测交，即让F1与隐性纯合子杂交
过程

分离定律
描述对象
遗传因子
发生时间
形成配子时
核心实质
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
假说-演绎法的一般程序
提出问题→作出假设→演绎推理→实验验证
观察现象，提出问题
一对相对性状的杂交实验结果
作出假说
对分离现象的解释
演绎推理
预期测交实验结果
实验验证
进行测交实验，获得结果
考试重点
遗传因子组成及判断方法
个体遗传因子组成
遗传因子组成
与生物个体表现出来的性状有关的遗传因子组成
纯合子
遗传因子组成相同的个体
杂合子
遗传因子组成不同的个体
交配类
杂交
遗传因子组成不同的个体间相互交配的过程。
自交
植物体中自花受粉和雌雄异花的同株受粉。
正交与反交
杂交和自交法在判断性状显隐性中的应用
根据子代性状判断
不同性状的亲本杂交⇒子代只显现一种性状⇒子代所显现的性状为显性性状
相同性状的亲本杂交⇒子代显现不同性状⇒子代所显现的新的性状为隐性性状
根据子代性状分离比判断
具有一对相对性状的亲本杂交⇒F2性状分离比为3∶1⇒分离比为3的性状为显性性状。
根据自交后性状是否分离判断
对于自花受粉的植物， 自交后若性状发生分离，则亲本的性状为显性性状，子代新出现的性状为隐性性状； 若不发生性状分离，则不能判断显隐性，需结合杂交实验进行判断。
遗传因子组成的判断方法
测交法(已知显、隐性性状)
配子鉴定法
若某个体能产生两种类型的配子，则为杂合子；若只产生一种配子，则为纯合子。
F1自交后代出现3∶1的性状分离比所必须满足的理想条件
F1产生的雌、雄配子分别有两种类型，这两种类型的配子数量完全相等
不同类型雌、雄配子之间的结合机会均相等
每一个受精卵都能正常发育为成熟的个体
显性遗传因子对隐性遗传因子的显性作用是完全的
分离定律的验证方法
测交法
F1×隐性纯合子⇒子代性状分离比为1∶1⇒F1产生两种数量相等的雌配子和两种数量相等的雄配子，遵循分离定律。
自交法
F1自交 子代性状分离比为3∶1⇒F1产生了两种数量相等的雌配子和两种数量相等的雄配子，遵循分离定律。
花粉鉴定法
原理及过程
非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色；取F1的花粉放在载玻片上，加一滴碘酒。
结果
一半花粉呈蓝黑色，一半花粉呈橙红色
结论
分离定律是正确的
第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）
两对相对性状的杂交实验
实验过程
实验分析
两亲本无论正交或反交，F1均为黄色圆粒，说明黄色对绿色是显性，圆粒对皱粒是显性。
F2中除了出现亲本类型外，还出现的两种新类型是黄色皱粒和绿色圆粒。
每对性状的遗传都遵循分离定律。
对自由组合现象的解释和验证
理论解释
两对相对性状分别由两对遗传因子控制。
F1产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。
F1产生的雌配子和雄配子各有4种，它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。
受精时，雌雄配子的结合是随机的。
遗传图解

F2中各种性状表现对应的遗传因子组成类型
双显型
黄色圆粒：YYRR，YyRR，YYRr，YyRr。
一显一隐型
黄色皱粒：YYrr、Yyrr
绿色圆粒：yyRR、yyRr
双隐型
绿色皱粒：yyrr
孟德尔又设计了测交实验∶让杂种子一代（YyRr）与隐性纯合子（yyrr）杂交。同样，孟德尔依据提出的假说，演绎推理出测交实验的结果
在孟德尔所做的测交实验中，无论是以F，作母本还是作父本，结果都与预测相符
考试重点
用分离定律分析两对相对性状的杂交实验

两对相对性状杂交实验中F2基因型和表型的种类及比例
F2共有16种组合，9种基因型，4种表型
基因型
纯合子→YYRR、YYrr、yyRR、yyrr,各占1/16
单杂合子→YyRR、YYRr、Yyrr、yyRr,各占2/16
双杂合子→YyRr,占4/16
表型

对自由组合现象解释的验证——演绎推理和实验验证
验证方法
测交实验
测交遗传图解——演绎推理

测交实验结果

测交实验结论
孟德尔测交实验结果与预期的结果相符，从而证实了：F1在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子发生了分离，决定不同性状的遗传因子表现为自由组合。从而产生4种且比例相等的配子。
自由组合定律
自由组合定律
自由组合定律（law of independent assortment∶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。
自由组合定律的适用范围和发生时间
范围
与分离定律一样，两者均为真核生物细胞核基因在有性生殖中的传递规律。凡原核生物及病毒的遗传均不符合，真核生物的细胞质遗传也不符合
发生时间
进行有性生殖的生物形成配子的过程中
分离定律与自由组合定律的关系
均适用于真核生物核基因的遗传
形成配子时，两个遗传规律同时起作用
分离定律是最基本的遗传规律，是自由组合定律的基础。
孟德尔实验方法的启示
孟德尔获得成功的原因
选材得当
选择豌豆作为实验材料
科学地确定研究对象
先研究一对相对性状，再研究多对相对性状
科学的统计方法
运用数学统计的方法
科学的实验程序设计
提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。
孟德尔遗传规律的再发现
表型
生物个体表现出来的性状
基因型
与表型有关的基因组成
等位基因
控制相对性状的基因
孟德尔遗传规律的应用
1．有助于人们正确地解释生物界普遍存在的遗传现象。
2．能够预测杂交后代的类型和它们出现的概率，在动植物育种和医学实践等方面都具有重要意义。
(1)在杂交育种中，人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。
(2)在医学实践中，人们可以依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据。
第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
一 减数分裂
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。 减数分裂的结果是，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
精子的形成过程
减数分裂过程概括
减数分裂前，染色体复制一次，导致DNA含量加倍，染色体数目不变。
细胞经历两次分裂，最终细胞内DNA减半两次，染色体减半一次。
减数分裂产生的配子与体细胞相比，细胞内的DNA 含量减半，染色体数减半。
场所及细胞名称的变化
场所
高等动植物：有性生殖器官内
人和其他哺乳动物：睾丸
细胞名称的变化
染色体的变化
间期
一部分精原细胞的体积增大，染色体复制，成为初级精母细胞，此时的染色体呈染色质丝的状态。
减数分裂过程
减数分裂Ⅰ
前期
分裂图像
染色体行为
同源染色体联会，形成四分体，此时同源染色体的非姐妹染色单体可以发生互换
中期
分裂图像
染色体行为
同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧
后期
分裂图像
染色体行为
同源染色体分离，非同源染色体自由组合，并移向细胞两极
末期
分裂图像
染色体行为
细胞一分为二，染色体数目减半
减数分裂Ⅱ
间期
分裂图像
通常没有或时间很短
染色体行为
染色体不再复制
前期
分裂图像
染色体行为
染色体散乱地分布在细胞中
中期
分裂图像
染色体行为
染色体着丝粒排列在细胞中央的赤道板上
后期
分裂图像
染色体行为
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极
末期
分裂图像
染色体行为
细胞一分为二
图解
同源染色体的交叉互换
同源染色体联会时，四分体中的非姐妹染色单体之间相对应的部位常常会发生交叉与互换。
同源染色体、联会与四分体的概念
同源染色体
形状和大小：一般相同 来源：一条来自父方，一条来自母方 行为：减数分裂I中进行配对
联会
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
联会和四分体的相互关系
联会是同源染色体两两配对的过程，而四分体是联会的结果，是同源染色体的特殊存在形式。
1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。
卵细胞的形成过程
场所
卵巢
过程
卵细胞的形成过程与精子的基本相同。 首先，在减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞。 然后，初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ，形成卵细胞。
卵细胞的形成过程与精子的基本相同。
在减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞。
初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ，形成卵细胞。
图解
卵细胞与精子形成过程的主要区别是∶ 初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ进行不均等分裂，形成大小不同的两个细胞，大的叫作次级卵母细胞，小的叫作极体。 次级卵母细胞经过减数分裂Ⅱ也进行不均等分裂，形成一个大的卵细胞和一个小的极体。 在减数分裂I 形成的极体又分裂为两个极体。 这样，一个初级卵母细胞经过减数分裂，就形成了一个卵细胞和三个极体。 卵细胞和极体中都含有数目减半的染色体。 不久，三个极体都退化消失，结果是一个卵原细胞只形成一个卵细胞。 经过减数分裂，与精子的形成不同，卵细胞的形成不需要变形。
减数分裂的概念
探究·实践
探究蝗虫精母细胞减数分裂装片

实验原理
根据细胞中的染色体形态、位置和数目的变化，识别减数分裂的各个时期
实验流程
二 受精作用
配子中染色体组合的多样性
受精作用

概念
卵细胞与精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
过程
精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面

卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入

精子头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起

结果
受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。
受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
意义
保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代体细胞中染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。
后代呈现多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异都具有重要意义。
第2节 基因在染色体上
萨顿的假说
研究方法
类比推理法。
内容
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上
推论

基因位于染色体上，基因和染色体行为存在着明显的平行关系
基因位于染色体上的实验证据
实验者
美国生物学家摩尔根
科学探究方法
假说-演绎法
实验现象
实验现象的解释
假设
控制白眼的基因在染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
遗传图解
结论
基因在染色体上
一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
孟德尔遗传规律的现代解释
基因分离定律的实质
 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。
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。
基因自由组合定律的实质
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。
第3节 伴性遗传
伴性遗传
概念
性染色体上的基因所控制的性状遗传，与性别相关联的现象
实例
人类红绿色盲、抗维生素D佝偻病和果蝇的眼色遗传等
人类红绿色盲
人类的X、Y性染色体
X染色体携带着许多个基因，Y染色体只有X染色体大小的1/5左右，携带的基因比较少。
红绿色盲基因位置
红绿色盲基因位于X染色体上，Y染色体上没有等位基因。
人类正常色觉和红绿色盲的基因型和表型

人类红绿色盲遗传的主要婚配方式
女性正常和男性色盲
女性携带者和男性正常
女性色盲与男性正常
女性携带者与男性色盲
伴X隐性遗传的特点
患者中男性远多于女性
男性患者的基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿
交叉遗传
通常表现为上一代父母亲无患病个体，但子女中有患病个体，即“无中生有”。
隔代遗传
抗维生素D佝偻病
基因位置
位于染色体上
基因型和表型
伴X显性遗传的特点
患者中女性多于男性，但部分女性患者病症较轻。
男性患者与正常女性婚配的后代中，女性都是患者，男性正常。
通常表现为连续遗传。
伴性遗传理论在实践中的应用
根据伴性遗传的规律，可以推算后代的患病概率，从而指导优生。
伴性遗传还可以指导育种工作
鸡的性别决定
雌性：ZW（异型）；雄性：ZZ（同型）

根据雏鸡的羽毛特征来区分雌性和雄性
考试重点
判断遗传系谱图中遗传方式的思路和方法
常染色体显性遗传
显性遗传
隐性遗传
常染色体隐性遗传
用集合方法解决两种遗传病的患病概率
当两种遗传病(甲病和乙病)之间具有“自由组合”关系时，可用图解法来计算患病概率
两病兼患概率＝患甲病概率×患乙病概率
只患甲病概率＝患甲病概率－两病兼患概率
只患乙病概率＝患乙病概率－两病兼患概率
只患一种病概率＝只患甲病概率＋只患乙病概率
患病概率＝患甲病概率＋患乙病概率－两病兼患概率
正常概率＝(1－患甲病概率)×(1－患乙病概率)或1－患病概率
基因在染色体上位置的实验探究
探究基因位于常染色体上还是位于X染色体上
若已知性状的显隐性
若未知性状的显隐性
探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是只位于X染色体上
适用条件
已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上
基本思路
用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行实验，观察分析F1的性状。
用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行实验，观察分析F1的性状。
探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于常染色体上
隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表型情况。

第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
对遗传物质的早期推测
20世纪20年代
蛋白质是生物体的遗传物质
20世纪30年代
意识到DNA的重要性，但认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位

肺炎链球菌的转化实验
肺炎链球菌的类型
S型细菌
有多糖类荚膜
菌落特征
表面光滑
有毒性
R型细菌
无多糖类荚膜
菌落特征
表面粗糙
无毒性
格里菲思的体内转化实验
过程与现象
实验①②对比说明R型细菌无毒，S型细菌有毒。
实验②③对比说明加热致死的S型细菌无毒。
实验②③④对比说明加热致死的S型细菌能使部分R型细菌转化为S型细菌。
综合以上实验得出的结论是S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌。
示意图
艾弗里的体外转化实验
示意图
将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中，结果出现了S型活细菌（图3-3，第一组）。 然后，他们对细胞提取物分别进行不同的处理后再进行转化实验，结果表明分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后，细胞提取物仍然具有转化活性（图3-3，第二至第四组）； 用DNA酶处理后，细胞提取物就失去了转化活性（图3-3，第五组）。
通过酶解法，将物质一个个的排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子，这就是实验设计的“减法原理”
噬菌体侵染细菌的实验
实验材料
结构

生活方式
寄生在大肠杆菌体内。
噬菌体的侵染过程
实验方法
放射性同位素标记法
实验过程和现象
标记噬菌体的方法
噬菌体侵染大肠杆菌

实验考点
搅拌
目的是使吸附在细菌上的噬菌体(蛋白质外壳)与细菌分离
离心
目的是让上清液中析出质量较轻的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。
35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
搅拌不充分，仍有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面
32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内；
保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖，后子代噬菌体释放出来；
实验结论
DNA才是噬菌体的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
烟草花叶病毒侵染烟草的实验
烟草花叶病毒的组成
只含有蛋白质和RNA
侵染实验
实验结论
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
总结
肺炎链球菌体内与体外转化实验的比较
体内转化实验
科学家
格里菲思
细菌培养场所
小鼠体内
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
实验结果
加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
S型细菌体内有“转化因子”
巧妙构思
用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
体外转化实验
科学家
艾弗里及其同事
细菌培养场所
体外培养基
实验原则
加热致死的S型细菌的细胞提取物及其经酶处理后的作用对照
实验结果
S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
S型细菌的DNA是遗传物质
巧妙构思
分别用不同的酶处理S型菌细胞提取物的成分，再与R型菌混合培养，然后观察除去相关物质后细胞提取物的功能
联系
所用材料相同
体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸
两实验都遵循对照原则、单一变量原则
肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
肺炎链球菌体外转化实验
处理方法
分别用除去蛋白质、RNA、脂质、DNA等成分的S型菌的细胞提取物与R型菌混合培养
结论
证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质；
遗传物质可发生可遗传的变异
噬菌体侵染细菌实验
处理方法
分别用同位素35S、32P标记噬菌体的蛋白质和DNA
结论
证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
说明DNA能控制蛋白质的合成
说明DNA能自我复制
第2节 DNA的结构
DNA双螺旋结构模型的构建
构建者
美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
元素组成
C、H、O、N、P
基本结构单位
脱氧核糖核苷酸
DNA的结构
DNA的结构模式图

脱氧核糖中的1′C是指与碱基相连的碳，5′C是指与磷酸基团相连的碳
DNA两条链是反向平行的依据是：从双链的一端起始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从3′端到5′端的。
DNA的结构特点
整体结构
由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
基本骨架
由脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架
碱基配对
两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧并且遵循碱基互补配对原则：A与T配对、G与C配对
总结
DNA分子的结构及特点
数量关系
每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有2个
脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数
A-T碱基对有2个氢键，G-C碱基对有3个氢键
位置关系
单链中相邻碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接
互补链中相邻碱基通过氢键相连
化学键
氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键
磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键
DNA初步水解的产物
脱氧核苷酸
彻底水解的产物
磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
DNA分子的结构特性
稳定性
DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。
多样性
DNA分子中碱基对(脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→生物多样性。
特异性
每种DNA都具有不同于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
DNA分子中有关碱基数量的计算
碱基互补配对原则
在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。

DNA分子中碱基数量关系的规律
在双链DNA分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基数的一半，或“不互补碱基之和相等，比值为1”
A＋G＝T＋C＝A＋C＝G＋T (A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(G＋T)＝1
在双链DNA分子中，互补碱基之和的比值在两条链中和整个DNA分子中相等。
若(A1＋T1)/(G1＋C1)＝m，则(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)＝m。
在双链DNA分子中，不互补碱基之和的比值在两条链中互为倒数，在整个DNA分子中为 1 。
若(A1＋G1)/(T1＋C1)＝n，则(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/n，双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。
第3节 DNA的复制
对DNA复制的推测
提出者
沃森和克里克
假说内容
解旋
DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂
复制
模板
DNA分子解开的两条单链
原料
游离的4种脱氧核苷酸
原则
碱基互补配对原则
特点
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作半保留复制。
DNA半保留复制的实验证据
实验材料
大肠杆菌
实验方法
运用同位素标记技术
实验过程演示

实验预期
亲代DNA分子中两条链均含15N，DNA分子密度高。
复制一次产生的DNA分子中，一条链含 14N，另一条链含 15N，DNA分子密度居中。
复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含14N，DNA分子密度较低；另两个DNA分子中一条链含 15N，另一条链含 14N。
DNA复制的过程
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时间
有丝分裂间期和减数分裂Ⅰ前的间期
场所
主要是细胞核
条件
模板、原料、能量、酶等
特点
半保留复制、边解旋边复制
意义
通过复制将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性
复制的过程

示意图
复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋。
DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。
准确复制的原因
DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
DNA复制的相关计算
两个子代核DNA的位置及分开时间
复制产生的两个子代核DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次
DNA分子数
子代DNA分子数＝2^n个。
含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。
含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2^n-2个。
脱氧核苷酸链数
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2^(n＋1)条
亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
新合成的脱氧核苷酸链数＝(2^(n＋1)－2)条
消耗的脱氧核苷酸数
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m×(2^n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m×2^(n－1)。

第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
基因与DNA关系的实例
大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×10^6个碱基对，在DNA分子上分布了大约4.4×10³个基因，每个基因的平均长度约为1×10³个碱基对。

生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×10³个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光

人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上DNA的碱基序列。每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约含有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%。
基因与染色体的关系： (1)据图1可知，基因与染色体的关系是基因在染色体上呈线性排列。 (2)若图2为染色体组成的概念模型，则图2中的字母分别表示： a．染色体，b.DNA，c.基因，d.脱氧核苷酸。 (3)染色体主要由DNA和蛋白质构成，一个DNA上有许多个基因，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。
DNA片段中的遗传信息
遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
位置上，基因在染色体上呈线性排列。
特点
多样性：碱基排列顺序的千变万化。
特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
稳定性：DNA分子的结构较稳定。
与生物体多样性和特异性的关系
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。
基因的延伸
对于遗传物质是RNA的生物，基因就是有遗传效应的RNA片段
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
遗传信息的转录
RNA的结构与种类
RNA的结构

RNA的种类及其作用

mRNA
tRNA
rRNA
遗传信息的转录
概念
场所
主要在细胞核中
模板
DNA的一条链
原料
4种游离的核糖核苷酸
产物
RNA(mRNA、tRNA、rRNA)
酶
RNA聚合酶
过程

遗传信息的翻译
密码子

概念
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基
种类（共64种）
起始密码子：AUG（甲硫氨酸）、GUG(缬氨酸、甲硫氨酸）
终止密码子：UAA、UAG、UGA
其他密码子
tRNA
RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。
翻译
概念
游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译（translation）。
过程

起始
mRNA与核糖体结合
运输
tRNA携带氨基酸到达特定位置
延伸
核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上（一个mRNA可以结合多个核糖体）
终止
当核糖体遇到mRNA上的终止密码子时，合成停止
脱离

肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子
密码子表

总结
转录与翻译的比较
遗传信息、密码子、反密码子的比较
基因表达过程中的相关数量计算

基因中碱基数目∶mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝6∶3∶1。
由于在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的序列(如终止密码子)，在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA 的DNA片段。因此，如果蛋白质中的氨基酸数为n，则对应的mRNA分子中的碱基数最少为3n，DNA(基因)中的碱基数最少为6n。
中心法则

提出者
克里克。
内容
中心法则（central dogma）∶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。
中心法则的发展
生命是物质、能量和信息的统一体
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。
第2节 基因表达与性状的关系
基因表达产物与性状的关系
基因对生物性状的间接控制
实质
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。
举例
皱粒豌豆的形成

编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱
淀粉分支酶异常，活性大大降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩
人的白化病的形成
控制编码酪氨酸酶的基因异常
不能合成酪氨酸酶
酪氨酸不能转变为黑色素
表现出白化症状
基因对生物性状的直接控制
实质
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
实例
囊性纤维化的形成
编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失3个碱基
导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸
CFTR蛋白空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常
导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损
基因的选择性表达与细胞分化
生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。
细胞分化的本质
基因的选择性表达。
表达的基因的类型
在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是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。
只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
基因选择性表达的原因
与基因表达的调控有关
 (1)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因的原因是三种细胞都是由受精卵经有丝分裂和细胞分化形成的。 (2)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中都只检测到一种mRNA的原因是基因的选择性表达。 (3)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中含有的mRNA和蛋白质不完全相同
表观遗传
概念
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。
实例
柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。
表观遗传的原因

DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
表观遗传的特点
可遗传
基因表达和表型可以遗传给后代。
不变性
基因的碱基序列保持不变。
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
一个性状可以受到多个基因的影响。
一个基因也可以影响多个性状。
生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。
第5章 基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组
基因突变的实例
镰状细胞贫血
病症

红细胞是弯曲的镰刀状，易破裂，使人患溶血性贫血。
直接原因

血红蛋白分子发生了氨基酸的替换
根本原因

基因中碱基的替换
结论
镰状细胞贫血是由于基因的一个碱基对改变而产生的一种遗传病。
基因突变（gene mutation）
概念
DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变（gene mutation）。
基因突变的遗传特点
发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。
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。
细胞的癌变
原因
原癌基因和抑癌基因发生突变
原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。
抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，主要是阻止细胞不正常的增殖。这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。
抑癌基因与原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用
癌细胞的特征
能够无限增殖
形态结构发生显著变化
细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏连性显著降低，细胞容易在体内分散和转移
基因突变的原因
原因
诱发产生
物理因素：紫外线、X射线；
化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物
生物因素：某些病毒，如Rous 肉瘤病毒。
自发产生
由于DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。
基因突变的特点

普遍性
生物界中普遍存在。
随机性
生物个体发育的任何时期和任何部位都有可能发生。
低频性
突变频率很低。
基因突变的意义
产生新基因的途径。
生物变异的根本来源。
为生物的进化提供了丰富的原材料。
基因重组
概念
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，称为基因重组。
类型
自由组合
发生的时期
减数分裂Ⅰ后期
发生的范围
非同源染色体上的非等位基因
交叉互换
发生的时期
减数分裂Ⅰ前期
发生的范围
同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体之间的互换而发生交换
意义
生物变异的来源之一
对生物的进化有重要意义
总结
基因突变和基因重组的比较
基因突变
发生时间
细胞分裂前的间期
发生原因
在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中发生碱基的替换、增添和缺失，引起基因碱基序列的改变
适用范围
所有生物都可以发生
种类
①自然突变
②人工诱变
结果
产生新基因，出现新性状
意义
是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，生物进化的原材料
联系
基因重组
发生时间
减数分裂Ⅰ前期和后期
发生原因
减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体的非姐妹染色单体互换，或非同源染色体上的非等位基因自由组合
适用范围
只适用于真核生物有性生殖的细胞核遗传
种类
①基因自由组合
②染色体互换
结果
原有基因的重新组合，产生新的基因型和表型
意义
生物变异的来源之一，有利于生物进化
联系
通过基因突变产生新基因，基因突变为基因重组提供可自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础
第2节 染色体变异
染色体数目的变异
二倍体和多倍体
染色体变异
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
染色体数目的变异

类型
细胞内个别染色体的增加或减少
21三体综合征
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地增加或成套地减少。
单倍体或多倍体
染色体组
细胞中的一套非同源染色体，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。
以（2n=8）果蝇为例，一个染色体组恰好是一个配子的染色体组成。
二倍体
染色体组数：体细胞中两个染色体组
几乎全部动物和过半数的高等植物
多倍体
概念
染色体组数：体细胞中含三个或三个以上染色体组
特点
茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
人工诱导多倍体
方法
用秋水仙素诱发或用低温处理
处理对象
萌发的种子或幼苗。
原理
能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
多倍体育种的过程
优点
多倍体和二倍体相比，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
缺点
多倍体育种适用于植物，在动物方面难以开展，且多倍体植物往往发育迟缓，结实率低。
实例
三倍体无子西瓜
单倍体
概念
体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。
特点
植株长得弱小
高度不育
应用
单倍体育种
方法
优点
明显缩短育种年限
缺点
技术复杂且需与杂交技术结合使用
实例
用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程

低温诱导植物细胞染色体数目的变化
过程及结论
实验中几种溶液的作用
卡诺氏液
使用方法
将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h
作用
固定细胞形态
体积分数为95%的酒精
使用方法
冲洗用卡诺氏液处理的根尖
作用
洗去卡诺氏液
质量分数为15%的盐酸
使用方法
质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合作为解离液，浸泡经固定的根尖
作用
解离根尖细胞
清水
使用方法
浸泡解离后的根尖约10 min
作用
漂洗根尖，去除解离液
甲紫溶液
使用方法
把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色
作用
使染色体着色
染色体结构的变异
类型
缺失

重复

倒位

易位

结果
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。
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。
总结
染色体易位与互换的比较
染色体易位
发生于非同源染色体之间
属于染色体结构变异
可在显微镜下观察到
互换
发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
属于基因重组
在显微镜下观察不到
染色体结构变异与基因突变的比较
染色体结构变异
本质
染色体片段的缺失、重复、易位或倒位
基因数目的变化
1个或多个
变异水平
细胞
光镜检测
可见
基因突变
本质
碱基的替换、增添或缺失
基因数目的变化
1个
变异水平
分子
光镜检测
不可见
第3节 人类遗传病
人类常见遗传病的类型
单基因遗传病
概念：受一对等位基因控制的遗传病。
类型和实例
由显性致病基因引起的疾病：多指、并指、软骨发育不全、抗维生素D佝偻病等。
由隐性致病基因引起的疾病：镰状细胞贫血、白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症等。
多基因遗传病
概念：受两对或两对以上等位基因控制的遗传病。
特点：在群体中的发病率比较高。
实例：主要包括一些先天性发育异常和一些常见病，如原发性高血压、冠心病、哮喘和青少年型糖尿病等。
染色体异常遗传病
概念：由染色体变异引起的遗传病。
类型
①染色体结构异常，如猫叫综合征等。
②染色体数目异常，如21三体综合征等。

调查人群中的遗传病
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。
遗传病发病率的计算公式
遗传病的检测和预防
遗传咨询的内容和步骤

医生对咨询对象进行身体检查，了解家族病史，对是否患有某种遗传病作出诊断
分析遗传病的传递方式
推算出后代的再发风险率
向咨询对象提出防治对策和建议，如进行产前诊断、终止妊娠等
产前诊断

时间：胎儿出生前。
手段：羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因检测。
目的：确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病
基因检测
概念：通过检测人体细胞中的DNA序列，以了解人体的基因状况。
意义
①可以精确地诊断病因。
②可以预测个体患病的风险，从而帮助个体通过改善生存环境和生活习惯，规避或延缓疾病的发生。
③预测后代患病概率。
争议：人们担心由于缺陷基因的检出，在就业、保险等方面受到不平等的待遇。
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。
第6章 生物的进化
第1节 生物有共同祖先的证据
达尔文的生物进化论
共同由来学说
地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的
自然选择学说
揭示了生物进化的机制
解释了适应的形成和物种形成的原因
地层中陈列的证据——化石
化石的概念
化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
化石的作用
利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。
化石证据证实的问题
大量化石证据证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。
大量化石证据还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
1．比较解剖学证据
研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
2．胚胎学证据
(1)胚胎学的概念：研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
(2)脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这个证据支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点。
3．细胞和分子水平的证据
(1)当今生物有许多共同的特征，比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞，细胞有共同的物质基础和结构基础等，这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。
(2)不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点，提示人们当今生物有着共同的原始祖先，其差异的大小则揭示了当今生物种类亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出现的顺序。
总结
对人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手在结构上相似性的分析
(1)人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手，从外形来看，这些器官很不相同，但是比较它们的内部结构，却基本一致，它们都是由肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨组成的，排列的方式也基本一致。这些器官只是在进化过程中，由于它们生活环境的不同，为适应不同的生活环境，逐渐出现了形态和功能上的不同。
(2)从这些器官结构上的相似性可以说明，这些生物都是由共同的原始祖先进化而来的。
比较人、鱼、龟和鸡胚胎发育的相同或相似性
人、鱼、龟和鸡胚胎发育的相同或相似性说明，高等脊椎动物是由古代的某些低等脊椎动物进化而来的。也就是说，脊椎动物和人都是由共同的原始祖先进化而来的，所以它们的胚胎在发育初期十分相似。古代脊椎动物共同的原始祖先生活在水中，所以陆生脊椎动物和人在胚胎发育过程中会出现鳃裂。人是由有尾的动物进化而来的，所以在胚胎发育的过程中会出现很明显的尾。
细胞生物学证据和结论
证据
①无论是原核生物还是真核生物，它们的细胞都有相似的基本结构。
②原核细胞中的蓝细菌和真核细胞中的叶肉细胞都有与光合作用有关的色素和酶等，它们都能进行光合作用，把光能转化为化学能，将无机物转化为贮藏能量的有机物。
结论：现存生物都是由共同的原始祖先进化而来的，它们有着或远或近的亲缘关系，亲缘关系越近的生物之间，就具有越多的共同特征。
分子生物学证据和结论
(1)证据
①DNA分子水平：大多数现存生物的遗传物质都是DNA，而且它们的DNA在组成、结构和功能上有许多共同之处，不同生物的DNA在行使功能时也有许多相似之处。
②基因水平：人类与猩猩、恒河猴和兔的血红蛋白基因中部分碱基序列有一定的相似性。
③蛋白质分子水平：不同生物细胞色素c的氨基酸序列也存在很高的相似度。
结论
①不同生物之间的特征DNA序列都有一定的相似性，亲缘关系越近的生物，其DNA序列的相似性越高。
②不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度与生物之间的亲缘关系密切相关。
归纳生物进化的规律
生物的进化按照由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的顺序进行。
第2节 自然选择与适应的形成
适应的普遍性和相对性
适应的含义
一是生物的形态结构适合于完成一定的功能，
二是生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
适应具有普遍性和相对性。
适应相对性的原因
适应性特征来自遗传，即来源于可遗传变异的逐代积累，是对之前的环境适应的结果。由于环境总是处于不断变化之中，遗传的稳定性与环境之间不断变化之间的矛盾是适应相对性的原因。
适应是自然选择的结果
拉马克的进化学说
（1）内容：
①当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的。
②各种生物的适应性特征并不是自古以来就如此的，而是在进化过程中逐渐形成的。
③适应的形成是由于用进废退和获得性遗传。
（2）意义：
① 否定了神创论和物种不变论。
② 历史上第一个提出比较完整的进化学说。
（3）不足：
① 提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。
② 过于强调环境的变化直接导致物种的改变，具有局限性。
达尔文的自然选择学说
主要内容
适应形成的必要条件：
①群体中出现可遗传的有利变异
②环境的定向选择
（2）意义：
①揭示了生物界的统一性是由于所有生物都有共同祖先，生物的多样性和适应性是进化的结果。
②论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释。
③使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。
生物进化观点对人类思想观念的影响
批判性思维的形成；
进化的观点使人们认识到人类与其他生物有着共同的祖先。人类是大自然的一员，而不是凌驾于其他物种之上的“主宰”。
以自然选择为核心的现代生物进化理论
①关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到了遗传和变异的本质。
②关于适应以及物种的形成等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单位。
③形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
种群基因组成的变化
种群和种群基因库
种群
概念：三要素
生活在同一区域，属于同一物种，包含全部个体。
特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。

种群基因频率的计算
某基因频率＝该基因总数/该基因及其等位基因总数×100%,
(A、a代表基因，PAA、PAa、Paa代表三种基因型个体数)
(A、a代表基因，PAA、PAa、Paa代表三种基因型个体数)
设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示

X染色体上基因的基因频率的计算
XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。例如，用N表示个体数，p表示XA频率，q表示Xa频率

利用哈代温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
(1)成立前提
①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有突变。
(2)计算公式
①设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。
已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率
即：AA的基因型频率＝p²，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q²。
若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为√m。
种群基因频率的变化
可遗传的变异来源
基因重组
基因突变
染色体变异
统称为突变
可遗传的变异的形成
可遗传的变异的形成：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
可遗传的变异的特点
随机性
不定向性
可遗传的变异的结果：使种群基因频率发生了改变
可遗传的变异的利害性
变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。
种群基因突变数的计算方法
某种群基因突变数＝个体基因数×突变率×个体数
自然选择对种群基因频率变化的影响
原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
选择的对象
(1)直接作用对象：个体的表型。
(2)实质：决定表型的基因
选择的结果
(1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。
(2)基因上：种群的基因频率会发生定向改变。
进化的实质：种群基因频率的改变。
探究抗生素对细菌的选择作用
实验原理
一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
方法步骤
隔离在物种形成中的作用
物种的概念
在遗传学和生物进化论的研究中，把能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种（species）
隔离在物种形成中的作用
隔离
①概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
②常见类型：
生殖隔离
发生范围
不同物种间
结果
a.不能相互交配
b．即使交配成功，也不能产生可育后代
地理隔离
发生范围
同种生物
使种群间不能发生基因交流
新物种的形成过程
结论：隔离是物种形成的必要条件。
第4节 协同进化与生物多样性的形成
协同进化
概念
不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化（coevolution）
结果：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。
协同进化的实例
种兰花具有细长的花矩协同 —— 某种蛾类具有细长的吸管似的口器。
斑马的奔跑速度加快——猎豹的奔跑速度加快。
生物影响环境、环境影响生物：地球最早是无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→出现好氧生物。
对协同进化的理解
(1)不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间竞争。任何一个物种都不是单独进化的。
(2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
(3)协同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。
生物多样性的形成
生物多样性的含义
生物多样性三个层次之间的联系： 
(1)遗传(基因)多样性：生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，因而出现了遗传多样性。
(2)物种多样性：遗传的多样性决定了蛋白质的多样性，遗传多样性是形成物种多样性的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。
(3)生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。
生物多样性的形成过程
生物进化的历程
项目
进化历程
意义
细胞数目
单细胞→多细胞
为功能复杂化提供结构基础
细胞结构
原核细胞→真核细胞
结构和功能更加完善
代谢类型
厌氧型→需氧型
能量供应更加充足
生殖方式
无性生殖→有性生殖
实现基因重组，增强了变异的多样性，明显加快进化的速度
生态系统成分
只有分解者→出现生产者→出现消费者
①光合自养生物的出现改变了原始大气成分，为需氧型生物的出现创造了条件
②消费者的出现使生态系统结构更加复杂，对植物进化更加有利
生活环境
海洋→陆地
陆地复杂的环境为生物进化提供了广阔的舞台
生物进化理论在发展
现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释
(1)适应是自然选择的结果。
(2)种群是生物进化的基本单位。
(3)突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种。
(4)生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程。
(5)生物多样性是协同进化的结果。
生物进化理论的发展
(1)中性突变理论：大量的基因突变是中性的，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。
(2)间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
(3)影响广泛的观点：以自然选择学说为核心的生物进化理论。
君清.
真的超级棒！谢谢你