导图社区 高中生物必修二：遗传与进化
高中生物：遗传与进化知识点分享！本思维导图包含七节的知识要点，系统地向你介绍基因的发现、基因在哪、基因的作用、基因怎么变化、基因的应用等知识。内容全面直观，帮助你在理解的基础上学习复习！
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遗传与进化
1 、遗传因子的发现 （基因的发现）
孟德尔的豌豆杂交实验（一）
豌豆： ① 自花传粉，闭花授粉（未开放时已完成授粉），自然条件一般为纯种。 ② 具有易于区分的相对性状 ③ 豌豆花大，便于进行人工异花授粉
自交：两性花的花粉，落到同一朵花的雌蕊柱头上的过程叫做自花授粉
异花授粉：两对花之间的传粉
实验四步
① 人工去雄：除去未成熟花的全部雄蕊，防止自花授粉，应在开花前（花蕾期）进行
② 套袋隔离：防止外来花粉干扰
③ 人工授粉：雌蕊成熟时将另一植株的花粉撒在去雄花的雌蕊柱头上
④ 再套袋隔离：保证杂交得到的种子是人工授粉后所结
相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型
性状分离：在杂交后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象
分离定律
实质：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，分别进入两个配子兄，独立地随配子遗传给后代。
内涵：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。
适用： ① 只发生于真核生物有性生殖过程中的 ② 核基因遗传（不可用于原核细胞和细胞质） ③ 一对相对性状的遗传
局限：细胞质中基因的遗传不遵循孟德尔的遗传规律。因此不能解释所有有性生殖的遗传现象
发生时间：减数一后期
“ 四法 ” 验证：（ 1 ）自交法（ 2 ）测交法【孟德尔验证的方法】（ 3 ）花粉鉴定法（ 4 ）单倍体育种法
假说 —— 演绎法：观察现象 → 提出问题 → 做出假设 → 演绎推理 → 实验验证 → 得出结论
孟德尔的豌豆杂交实验（二）
自由组合定律（测交）
内容：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
研究对象：位于非同源染色体上的非等位基因
发生时间：减数第一次分裂后期
适用范围
适用生物：进行有性生殖的真核生物的遗传遵循（细胞核的遗传），原核生物与病毒的遗传均不遵循
遗传方式：适用于细胞核遗传，不适合于细胞质遗传
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
成功原因
（ 1 ）材料：正确选择豌豆作实验
（ 2 ）对象：由一对相对性状到多对相对性状
（ 3 ）方法：对实验结果进行统计学分析
（ 4 ）程序：运用假说 —— 演绎法
等位基因：控制相对性状的基因，如 D 和 d
2 、基因和染色体的关系 （基因在哪）
减数分裂和受精作用
减数分裂
概念
范围：进行有性生殖的生物
时期：从原始生殖细胞 → 成熟生殖细胞
特点：染色体只复制一次，细胞连续分裂两次
结果：成熟生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中一半
精子的形成
间期
① DNA 复制 ② 有关蛋白质合成
减数第一次分裂 （初级精母细胞）
前期： ① 同源染色体联会 ② 形成四分体 ③ 此时非姐妹染色单体会发生交叉互换
中期：同源染色体成对排列在赤道板上
后期： ① 同源染色体分离 ② 非同源染色体自由组合
减数第二次分裂 （次级精母细胞）
前期：染色体散乱分布在细胞中
中期：染色体着丝点排列在赤道板上
后期： ① 着丝点分裂 ② 姐妹染色单体分开
精细胞 → 精子
受精作用
概念：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相互融合，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，其中一半染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）
意义：对于维持每种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，都是十分重要的
基因在染色体上
基因和染色体行为存在着明显的平行关系
摩尔根实验
选择果蝇的好处：易饲养，繁殖快，易于区别相对性状，染色体少
先用类比推论，再用测交方法
证明基因在染色体上
基因与染色体的关系： ① 一条染色体上应该有许多基因 ② 基因在染色体上呈线性排列
直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
间接控制：基因通过酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
伴性遗传
概念：基因位于性染色体上，所以遗传上总是和性别相关联
伴 X 染色体显性遗传
例子：佝偻病
女患者＞男患者，世代连续性，男病母女病，女正父子正，女患者父母至少一方为患者
伴 X 染色体隐性遗传
例子：血友病、红绿色盲
男患者＞女患者，隔代交叉遗传，女病父子病，男正母女正，男患者的母亲及女儿为携带者
7 、现代生物进化理论
由来
拉马克进化学说
正确:①生物不是神造的，而是由更古老的生物进化而来②进化顺序由低等→高等
错误:用进废退和获得性遗传是生物不断进化的主要原因
达尔文自然选择学说
主要内容:过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存
自然选择在生物进化的作用
选择的对象:从表面上看，自然选择是对一个个不同个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择
选择的因素:对生物的变异起选择作用的是个体所处的外界环境，包括无机环境和生物环境
选择手段:生存斗争。生物的过度繁殖与有限的生活条件之间的矛盾，必然引起生存斗争。
选择的结果:适者生存、不适者被淘汰
意义
①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。
②揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先，生物的多样性是进化的结果。
③生物界千差万别的种类之间有一定的内在联系，从而大大促进了生物学各个分支学科的发展。
评价
先进性:它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。
局限性
①对于遗传和变异的本质，未做出科学的解释
②对生物进化的解释也局限于个体水平。
③强调物种形成是渐变的结果，不能解释物种大爆发现象。
发展: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②关于自然选择的作用等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为单位
内容
种群基因频率的改变与生物进化
种群是生物进化的基本单位
种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群（同时同地同物种）
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率
突变和基因重组产生进化的原材料
基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化
突变:基因突变和染色体变异统称
突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境
由于突变和重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向【自然选择是定向的】
变异在环境变化之前已经产生且不定向的，环境只是起“选择”作用
自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化
隔离导致物种形成
物种: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
隔离
地理隔离
概念:同一物种由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流
特点:自然条件下基因不能交流，一定条件下可以进行基因交流
结果:形成不同的亚种
生殖隔离
概念:不同的物种间不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育后代
特点:种群间不能发生基因交流
结果:形成不同的物种
联系
①地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变时期
② 长期的地理隔离最终形成生殖隔离，生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段
根本:物种的种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因
物种形成的三环节
突变和基因重组、自然选择、生殖隔离
共同进化与生物多样性的形成
物种多样性
基因多样性
生态系统多样性
“精明的捕食者”策略:实际上，捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。此外，捕食者一般不能将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存
“收割理论”:捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有助于增加物种多样性
共同进化: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
6 、从杂交育种到基因工程 （基因的应用）
杂交育种（基因重组）
概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起
缺点：获得新品种的周期长
应用： ① 农作物育种 ② 家禽、家畜育种
诱变育种（基因突变）
概念：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。
过程：选择生物 → 诱发基因突变 → 选择理想类型 → 培育
优点： ① 可以提高突变频率，在比较短时间内获得更多的优良变异类型 ② 大幅度地改良某些性状 ③ 改良作物品质，增强抗逆性
缺点：有利变异个体往往不多，需处理大量材料，基因突变的不定向性和低频使选育工作量大，具有盲目性
应用： ① 动、植物育种，如太空椒 ② 微生物菌种的驯化和筛选
基因工程（不同生物间的基因重组）
原理：基因工程又叫做基因拼接技术或 DNA 重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
操作工具
基因的 “ 剪刀 ” —— 限制性核酸内切酶（主要存在于原核生物，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子） 切点：磷酸二酯键，只切 DNA ，不切 RNA
基因的 “ 针线 ” ——DNA 连接酶（专一性地将两个具有相同末端的 DNA 片段的脱氧核苷酸与磷酸之间的切口连接起来形成重组 DNA ）
基因的运载体
常用的运载体
噬菌体
动植物病毒
质粒
本质：小型环状 DNA 分子
存在位置：存在于许多细菌及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状 DNA 分子
条件： ① 在宿主细胞中复制并稳定保存（自我复制） ② 多个限制酶切点，以便与外源基因连接 ③ 有某些标记基因，以便筛选（抗生素，抗性基因）
操作步骤：①提取目的基因②目的基因与运载体结合③将目的基因导入受体细胞④目的基因的检测与鉴定
应用
作物物种
①在农业上获得了高产、稳产、具有优良品质的农作物。
②培养出了各种抗逆性的作物新品种。如转基因抗虫棉等抗虫基因作物可减少农药对环境的污染，大大降低了生产成本。
药物研制
基因工程可高效率地生产各种高质量、低成本的药品。如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗、白细胞介素血栓剂、凝血因子，以及霍乱、伤寒疟疾疫苗。
基因治疗
是指在基因水平上对人类疾病进行治疗。具体地说，它是利用基因转移或基因调控的手段，将正常基因转入疾病患者机体细胞内，取代致病的突变基因，表达所缺乏的基因产物。或者是通过基因调控的手段，有目的地抑制异常基因表达或重新开启已关闭的基因，达到治疗遗传病肿瘤、艾滋病、心血管等疾病的目的。
环保
如超级菌可以降解泄露的石油等
5 、基因突变及其他变异 （基因怎么变化）
基因突变和基因重组
染色体变异
结构
概念：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列发生改变，而导致性状的变异。
种类
缺失
重复
易位
倒位
数目
概念：染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少
二倍体：人、果蝇、玉米
多倍体：香蕉（三）、马铃薯（四）、普通小麦（六）
单倍体：蜜蜂（明显缩短育种年限）
低温诱导实验
人工诱导多倍体
产前诊断：羊水检查、 B 超检查、孕妇血细胞检查、基因诊断
4 、基因的表达 （基因怎么起作用）
基因指导蛋白质的合成
子主题
密码子的特点
简并性
通用性
连续性
一种 tRNA 只能携带一种氨基酸 一种氨基酸可由一种或几种 tRNA 运输
