高中生物必修課2
第 1 章 遺傳因素的發現
1. 相對特征
性狀：生物表現出的形態特征、生理生化特征或行為模式。
相對性狀：同一性狀在同一生物體中有不同的表現類型。
1. 顯性和隱性特征
顯性性狀：兩個具有相反性狀的親本雜交時，在F1產物中表現出的性狀。
隱性性狀：當兩個具有對比性狀的親本雜交時，F1 中不會表現出來的一種性狀。
【附】性狀分離：雜交后代出現與親本不同的性狀的現象。
2. 顯性基因和隱性基因
顯性基因：控制顯性性狀的基因。
隱性基因：控制隱性性狀的基因。
【附錄】基因：控制性狀的遺傳因子（DNA分子上具有遺傳效應的片段）
等位基因：決定一對相反性狀的兩個基因（位于一對同源染色體的相同位置）。
3. 純合子和雜合子
純合子：由具有相同基因的配子融合形成的合子發育而成的個體（可以穩定遺傳，不會發生性狀分離）
純合顯性（如AA個體）
純合隱性（如具有 aa 的個體）
雜合子：由不同基因的配子融合形成的合子發育而成的個體（不能穩定遺傳，后代的性狀會發生分離）
4. 表型和基因型
表型：指單個生物體實際表現出的特征。
基因型：與表型相關的基因組成。
關系：基因型+環境→表型
5. 雜交和自花授粉
雜交：不同基因型的生物之間交配的過程。
自花授粉：同種基因型的生物體之間進行交配的過程。（指植物的自花授粉和同一株植物上不同雄花和雌花的授粉）
【附錄】測交：將F1與隱性純合子雜交（可用來確定F1的基因型，此為雜交）。
2.孟德爾實驗成功的原因：
（1）正確選擇實驗材料： ①豌豆是嚴格自花授粉植物（封閉授粉）高中物理必修二生物，自然界中一般為純種； ②具有易于區分的性狀
（2）從一對相對性狀到多對相對性狀（從簡單到復雜）
（3）實驗結果統計分析
（4）嚴謹科學的實驗設計程序：假設—演繹法，即觀察分析—假設提出—演繹推理—實驗驗證。
3.孟德爾豌豆雜交實驗
（1）一對對比性狀的雜交：
基因分離定律的本質：在減數分裂形成配子的過程中，等位基因隨著同源染色體的分離而分離，分別進入兩個配子中，并通過配子獨立地遺傳給后代。
（2）兩對對比性狀的雜交：
在 F2 代中：
基因獨立分配定律的本質是：減數分裂時，同源染色體上的等位基因互相分離，而非同源染色體上的非等位基因則自由地結合。
第2章 基因和染色體的關系
第一節 減數分裂和受精
1.減數分裂的概念
減數分裂：有性生殖的生物體在形成生殖細胞過程中獨特的細胞分裂方式。減數分裂時染色體僅復制一次，而細胞連續分裂兩次，新生生殖細胞的染色體數目與體細胞相比減少一半。
【注】體細胞主要通過有絲分裂產生，有絲分裂時染色體復制一次，細胞分裂一次，新生細胞的染色體數目與體細胞相同。
減數分裂過程
1.有性生殖細胞形成的部位：動物的睪丸和卵巢；植物的花藥和胚珠
2.精子和卵細胞的形成：
3.精子與卵細胞形成過程的比較
4.注意事項：
(1)同源染色體：①形狀、大小基本相同；②一個來自父親，另一個來自母親。
（2）精原細胞和卵原細胞的染色體數目與體細胞相同，因此屬于體細胞，通過有絲分裂進行增殖，但也可以進行減數分裂，形成生殖細胞。
（3）減數分裂過程中染色體數目減半，是由于第一次減數分裂時同源染色體分離，進入不同的子細胞所致。因此，第二次減數分裂時不存在同源染色體。
（4）減數分裂過程中染色體和DNA的變化
（5）減數分裂形成的子細胞類型：
設某個生物的體細胞含有n對同源染色體，則：它的精原細胞（卵原細胞）經減數分裂可形成2n種精子（卵母細胞）；它的一個精原細胞經減數分裂可形成2種精子；它的一個卵原細胞經減數分裂可形成1種卵母細胞。
5.施肥的特點和意義
特征：受精是精子和卵細胞互相識別并融合形成受精卵的過程。精子的頭部進入卵細胞，尾部留在外面。很快精子的細胞核就與卵細胞的細胞核融合，這樣受精卵中的染色體數目就恢復到體細胞的數量，其中一半來自精子，另一半來自卵細胞。
意義：減數分裂與受精對于維持生物體前幾代和后代體細胞染色體數目的恒定，以及生物的遺傳和變異具有重要作用。
6. 區分減數分裂和有絲分裂圖像的步驟：
1. 細胞質是否均等分裂：不均等分裂——減數分裂中形成卵細胞
2.細胞中染色體的數量：
如果是奇數 - 減數分裂 II（次級精母細胞，次級卵母細胞，減數分裂 II 晚期，看一極）；
如果是偶數 - 有絲分裂，則為第一次減數分裂。
3. 細胞中染色體的行為：
有同源染色體——有絲分裂，第一次減數分裂；
聯會、四分體現象、同源染色體分離-第一次減數分裂；
沒有同源染色體 - 減數分裂第二次。
4.姐妹染色單體的分離：
一極沒有同源染色體-減數分裂晚期第二次；
一極處的同源染色體-有絲分裂晚期。
【注】若胞質分裂不均等，則為卵原細胞減數分裂I或II期的晚期。
例子：確定下列細胞正在經歷哪種分裂以及處于哪個階段？
第二節 染色體上的基因
薩頓假說：基因通過染色體從父母傳給下一代，即基因在染色體上。研究方法：類比推理。
第三節 伴性遺傳
1. 概念：遺傳控制基因位于性染色體上，因此總是與性別相關。
2. XY型性別判定方法：
1. 染色體組成（n對）：
男性：n-1 對常染色體 + XY
女性：n-1 對常染色體 + XX
2.性別比例：一般為1：1
3.常見生物：全部哺乳動物、大部分不同性別的植物、大部分昆蟲、部分魚類和兩棲動物。
3.三種伴性遺傳類型的特點：
（1）X連鎖隱性遺傳的特點：
① 男 ＞ 女
② 跨代繼承（交叉繼承）
③母親病，兒子也會病；女兒病，父親也會病。
（2）X連鎖顯性遺傳的特點：
① 女性＞男性
②持續性發病
③父親病了，女兒也會病；兒子病了，母親也會病。
（3）Y連鎖遺傳的特點：
①男人有病，女人無病
②父親→兒子→孫子
【附錄】常見遺傳病類型（需記住）：
X連鎖：色盲、血友病
X連鎖：維生素D抗性佝僂病
常見隱性：先天性聾啞、白化病
常表現為：多個（和）指
第 3 章 基因的本質
第一節 DNA 是主要的遺傳物質
1. DNA 是遺傳物質的證據
(1)肺炎球菌轉化實驗過程及結論
（2）噬菌體感染實驗過程及結論
2. DNA是主要的遺傳物質
（1）某些病毒的遺傳物質是RNA
（2）大多數生物的遺傳物質是DNA
第二節 DNA 分子的結構
1. DNA的成分：C，H，O，N，P
2.DNA的基本單位：脫氧核糖核苷酸（4種）
3.DNA的結構：
①由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈卷繞成雙螺旋結構組成。
②外部：脫氧核糖與磷酸交替連接，構成基本骨架。
內部：由通過氫鍵連接的堿基對組成。
③堿基配對有一定的規律：A=T；G≡C。（堿基互補配對原則）
4.特點：
①穩定性：DNA分子中脫氧核糖和磷酸的交替順序穩定不變
②多樣性：DNA分子中堿基對的排列順序各異（主要是），堿基的數目和比例不同。
③特異性：DNA分子中每個DNA都有自己特定的堿基對序列。
5.計算：
第三節 DNA 復制
1. 實驗證據：半保留復制
1. 材料：大腸桿菌
2. 方法：同位素示蹤法
2. DNA復制
1. 位置：細胞核
2.時間：細胞分裂間期。（即有絲分裂間期和第一次減數分裂間期）
3.基本條件：
① 模板：DNA分子開始解旋的兩條單鏈（即親本DNA的兩條鏈）；
②原料：細胞內游離的4種脫氧核苷酸；
③能量：由ATP提供；
④酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。
4. 過程： ① 解開； ② 子鏈的合成； ③ 子 DNA 的形成
5.特點： ①邊解卷邊復制； ②半保守復制
6. 原則：堿基互補配對原則
7. 精確復制的原因：
①獨特的雙螺旋結構為復制提供了精準的模板；
②堿基互補配對原理保證復制能夠準確進行。
8.意義：將父母的遺傳信息傳遞給后代，從而保持遺傳信息的連續性
簡要說明：一個校區、兩個階段、三個步驟、四個條件
第四節 基因是具有遺傳作用的DNA片段
1.基因的定義：基因是具有遺傳效應的DNA片段
2.DNA作為遺傳物質的條件是：①能自我復制；②結構比較穩定；③能儲存遺傳信息；④能控制性狀。
3.DNA分子的特點：多樣性、特異性、穩定性。
第 4 章 基因表達
第一節 基因指導蛋白質合成
1.RNA結構：
1.組成元素：C、H、O、N、P
2. 基本單位：核糖核苷酸（4種）
3.結構：一般為單鏈
2.基因：具有遺傳效應的DNA片段，主要位于染色體上。
3.基因控制蛋白質合成：
1. 轉錄：
(1)概念：在細胞核內，以DNA一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原理，合成RNA的過程。
【注】葉綠體和線粒體也存在轉錄
（2）流程：
① 放卷
② 配對
③連接
④ 發布
（3）模板：一條DNA鏈（模板鏈）
成分：4 個核苷酸
能量：ATP
酶：RNA聚合酶等。
（4）原理：堿基互補配對原理（AU、TA、GC、CG）
（5）產品：信使RNA（mRNA）、核糖體RNA（rRNA）、轉移RNA（tRNA）
2. 翻譯：
(1)概念：以mRNA為模板，細胞質中游離的各類氨基酸，合成具有一定氨基酸序列的蛋白質的過程。
【注】葉綠體和線粒體也有翻譯
（2）模板：mRNA
成分：氨基酸（20種）
能量：ATP
酵素：各種酵素
運輸工具：tRNA
組裝機制：核糖體
（4）原則：堿基互補配對原則
（5）產物：多肽鏈
3. 與基因表達相關的計算：
基因中堿基數：mRNA分子中堿基數：氨基酸數=6：3：1
4. 密碼子
①概念：mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，每三個堿基稱為一個密碼子。
②特點：特異性、簡單性、通用性
③起始碼：AUG、GUG（64）
終止代碼：UAA、UAG、UGA
【注】決定氨基酸的密碼子有61個，終??止密碼子不編碼氨基酸。
第二節 性狀的遺傳控制
1. 中心法則及其發展
1. 提議人：克里克
2. 內容：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA自我復制；也可以從DNA流向RNA，再流向蛋白質，即遺傳信息的轉錄和翻譯。但遺傳信息不能從蛋白質流向蛋白質，也不能從蛋白質流向DNA或RNA。
遺傳信息從RNA到RNA、從RNA到DNA這兩條路徑是對中心法則的補充。
2. 基因如何控制性狀：
（1）間接控制：通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物體的性狀；例如白化病。
（2）直接控制：通過控制蛋白質結構直接控制生物體的性質，例如囊性纖維化、鐮狀細胞性貧血等。
[注]生物體性狀的多基因因素：基因之間、基因與基因產物之間以及環境等多種因素之間復雜的相互作用，共同精細調控著生物體的性狀。
第五章 基因突變和其他變異
第一節 基因突變與基因重組
1. 生物變異的類型
1. 非遺傳變異（僅由環境變化引起）
2.遺傳變異（由遺傳物質改變引起），包括：基因突變；基因重組；染色體變異
2. 可遺傳變異
1. 基因突變
1、概念：DNA分子中堿基對的替換、增加或刪除，所引起的基因結構的改變稱為基因突變。
2、原因：物理因素：X射線、紫外線、r射線等；
化學因素：亞硝酸鹽、堿基類似物等；
生物因素：病毒、細菌等。
3.特點：
（1）普遍性
（2）隨機性（基因突變可以發生在生物個體發育的任何階段；基因突變可以發生于一個細胞內的不同DNA分子上，也可以發生于同一DNA分子的不同部位）
（3）低頻
（4）危害最大
（5）無方向性
【注】體細胞突變不能直接遺傳給后代，但生殖細胞突變可以
4.意義：它是新基因產生的途徑；它是生物變異的根本來源；它是生物進化的原始材料。
2. 基因重組
1.概念：指生物在有性生殖過程中，控制不同性狀的基因進行重組。
2.類型：
（1）減數分裂形成四分體時，同源染色體上的非姐妹染色單體相互交叉交換（發生在早期）；
2.第一次減數分裂后期，非同源染色體自由組合，引起非等位基因的自由組合
第二節 染色體變異
1.染色體結構變異：
例如：Cry-a-cat 綜合征（5 號染色體部分缺失）
類型：缺失、重復、倒位、易位（看書理解）
2. 染色體數目變異
1. 類型
（1）個別染色體的增加或減少：
例如：21 三體綜合征（21 號染色體多出一個拷貝）
（2）以染色體組形式增加或減少：
例如：三倍體無籽西瓜
2. 染色體
(1)概念：二倍體生物的配子中的全部染色體構成一個染色體組。
（2）特點：
① 一個染色體組中不存在同源染色體，且它們的形態和功能各有不同；
②一組染色體攜帶著控制生物體生長的全部遺傳信息。
（3）染色體組數量的確定：
① 染色體組數=細胞內同一形態的染色體數目×該細胞所含染色體組數
例子：下列各圖中有多少個染色體組？
② 染色體組數=基因型中控制同一性狀的基因數
例子：下列基因型的染色體數目是多少？
（1）AA
（2）AaBb
（3）AAa
（4）
（5）
（6）ABCD
答案：2 2 3 3 4 1
3. 單倍體、二倍體和多倍體
單倍體：由配子發育而成的個體。
多倍體：受精卵發育而成的個體體細胞中染色體組的數目稱為多倍體。例如，兩個染色體組稱為二倍體，三個染色體組稱為三倍體，依此類推。體細胞中含有三個或更多染色體組的個體稱為多倍體。
3. 染色體變異在育種中的應用
1.多倍體：
方法：用秋水仙堿處理正在發芽的種子或幼苗。（它能抑制紡錘體的形成，導致染色體不分離，從而使細胞中的染色體數目加倍。）
原理：染色體突變
例：三倍體無籽西瓜的栽培
優缺點：栽培植株器官大，產量高，營養豐富，但坐果率低，成熟慢。
2.單倍體育種：
方法：花粉（藥物）離體培養
原理：染色體突變
例：矮稈抗病水稻的栽培
例如，水稻中，高莖（D）對短莖（d）為顯性，抗病性（R）對抗病性（r）為顯性。目前有純合短莖抗病水稻ddrr和純合高莖抗病水稻DDRR兩個品種。如何才能獲得可以穩定遺傳的短莖抗病水稻ddRR呢？
優缺點：后代均為純合子，明顯縮短了繁殖周期，但技術較復雜。
【附錄】養殖方法概述
誘變育種
雜交
多倍體
單倍體育種
方法
使用輻射、激光、化學藥品等治療生物體。
雜交
用秋水仙堿處理發芽的種子或幼苗
花藥（花粉）離體培養
原則
基因突變
基因重組
染色體突變
染色體突變
優點和缺點
它加速了繁殖過程并顯著改善了某些特性，但具有有利突變的個體較少。
該方法簡單網校頭條，但需要較長時間的選擇才能獲得純合子。
器官較大，營養含量高，但坐果率低，成熟較慢。
后代均為純合子，大大縮短了繁殖周期，但技術較復雜。
第三節 人類遺傳疾病
1、人類遺傳病與先天性疾病的區別：
（1）遺傳病：由遺傳物質改變引起的疾病。（可以是先天性的，也可以是后天性的）
（2）先天性疾病：出生時就存在的疾病。（不一定是遺傳病）
2.人類遺傳病的病因：人類遺傳病是由于遺傳物質改變而引起的人類疾病。
3. 人類遺傳病的種類
1.單基因遺傳病
1.概念：由一對等位基因控制的遺傳疾病。
2.病因：人類遺傳病是由于遺傳物質改變而引起的人類疾病。
3.特點：家族遺傳，發病率較高（我國約為20%-25%）
4.類型：
2.多基因遺傳病
1.概念： 由多對等位基因控制的人類遺傳疾病。
2.常見類型：腭裂、無腦畸形、原發性高血壓、兒童糖尿病等。
（三）染色體異常（簡稱染色體病）
1.概念：因染色體異常而引起的遺傳性疾病。（包括數目異常和結構異常）
2.類型：
四、遺傳病的監測與預防
1、產前診斷：胎兒出生前，醫生用特殊的檢測方法，確定胎兒是否患有遺傳病或先天性疾病。產前診斷可以大大降低病兒的出生率。
2、遺傳咨詢：在一定程度上可以有效預防遺傳病的發生和發展
5. 實驗：調查人群中的遺傳疾病
筆記：
1. 調查家庭內部的繼承模式
2. 調查遺傳病的發病率——在一般人群中隨機抽樣
【注】調查對象越大，數據越準確
6、人類基因組計劃：就是要確定人類基因組的整個DNA序列，并解釋其中所含的遺傳信息。需要確定24條染色體，22+XY。
第六章 從雜交育種到基因工程
第一節 雜交育種與誘變育種
1、各種養殖方式的比較：
雜交
誘變育種
多倍體
單倍體育種
處理
雜交 → 自花授粉 → 選擇 → 自花授粉
通過放射、激光或化學療法治療
秋水仙堿治療
發芽的種子或幼苗
花藥離體培養
原則
基因重組，
優良特性的組合
人工誘導基因
突變
破壞紡錘體的形成，使染色體數量加倍
直接誘導花粉發育，然后使用秋水仙堿
出色的
缺少
觀點
方法很簡單。
可預測且強大，
但周期很長
加速育種，改良性狀，但有益個體不多，需大量治療
器官大，養分含量高，但發育較晚，結果率低
縮短養殖周期，
但方法較復雜。
存活率低
例子
水稻育種
青霉素高產菌株
無籽西瓜
培育抗病植物
第二節 基因工程及其應用
1. 基因工程
1、概念：基因工程又稱基因拼接技術或DNA重組技術，通俗地說就是按照人們的意愿從生物體中提取某種基因，對其進行改造，然后放入另一種生物體的細胞內，以有針對性地改造該生物體的遺傳性狀。
2. 原理：基因重組
3.結果：定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。
2. 基因工程工具
1.基因的“剪刀”——限制性內切酶（簡稱限制酶）
(1)特點：具有特異性，能識別特定的核苷酸序列，并在特定的切割點進行切割。
（2）作用位點：磷酸二酯鍵
（3）例如：EcoRI限制性酶可以特異性地識別某個序列，并在G和A之間將其切開。
(4)切割結果：產生兩個帶有粘性末端的DNA片段。
（5）功能：基因工程中重要的切割工具，可以在不損害自身DNA的情況下切斷外來DNA。
【注】粘端是指被可互補的限制性酶切后露出的堿基。
2. 基因的“針和線”：DNA連接酶
(1)功能：連接兩個互補的粘性末端，形成完整的DNA分子。
（2）連接部位：磷酸二酯鍵
3. 基因載體
（1）定義：載體是將外源基因運送到細胞內的工具。
（2）種類：質粒、噬菌體、動植物病毒。
3. 基因工程操作步驟
1. 提取目的基因
2. 目的基因與載體的結合
3. 將目的基因導入受體細胞
4. 目標基因的檢測與鑒定
四、基因工程的應用
1、基因工程與作物育種：轉基因抗蟲棉、耐儲藏番茄、耐鹽堿棉花、抗雜草作物、轉基因奶牛、超級綿羊等。
2.基因工程與藥物開發：干擾素、白介素、溶栓劑、凝血因子、疫苗
3.基因工程與環境保護：超級細菌
五、轉基因生物和轉基因食品的安全性
這兩種觀點是：
1、轉基因生物和轉基因食品不安全，必須嚴格控制。
2、轉基因生物和轉基因食品是安全的，應當大規模推廣。
第 7 章 現代生物進化理論
1.拉馬克進化論
1. 理論要點：用或失；獲得性繼承
2.進步性：人們相信生物正在進化。
2.達爾文的自然選擇理論
1.理論要點：自然選擇（過度繁殖→生存斗爭→遺傳變異→適者生存）
2.先進性：能科學解釋生物進化的原因以及生物的多樣性和適應性。
3.限制：
（1）遺傳和變異的本質無法用科學解釋；
（2）自然選擇無法為遺傳變異的運作提供科學解釋。（對生物進化的解釋僅限于個體層面）
3.現代達爾文主義
1、種群是生物進化的基本單位（生物進化的本質：種群中基因頻率的變化）
1.人口：
概念：一定時間內占據一定空間的同一物種的所有個體稱為一個種群。
特點：它不僅是生物繁殖的基本單位，也是生物進化的基本單位。
2.種群基因庫：一個種群中所有個體所含的全部基因，構成該種群的基因庫。
3. 基因型頻率的計算：
（1）按定義計算：
例：從一個種群中隨機抽取100個個體，其中基因型為AA、Aa、aa的個體數分別為30、60、10。則：基因型AA的頻率為；基因型Aa的頻率為；基因型aa的頻率為。基因A的頻率為；基因a的頻率為。
答案：30% 60% 10% 60% 40%
②某個等位基因的頻率=該基因的純合頻率+?雜合頻率
例如，在一個種群中，30% 的個體具有基因型 AA，60% 具有基因型 Aa，10% 具有基因型 aa。那么，基因 A 的頻率為，基因 a 的頻率為
答案：60% 40%
2. 基因突變和基因重組為生物進化提供了原材料
（3）自然選擇決定進化的方向：在自然選擇的影響下，一個群體的基因頻率會發生方向性的改變，使得生物體朝著一定的方向不斷進化。
（iv）突變和基因重組、選擇和分離是物種形成的機制。
1.物種：是指分布在一定的自然區域內，具有一定的形態結構和生理功能特征，在自然條件下能夠相互交配并繁衍可育后代的一群生物個體。
2.隔離：
地理隔離：同一種生物因地理障礙而被分成不同的種群，種群間無法發生遺傳交流的現象。
生殖隔離：指不同種群的個體不能自由交配，或交配后產生不育后代的情況。
3. 物種形成：
（1）物種形成的常見方式：地理隔離（長期）→生殖隔離
（2）物種形成的標志：生殖隔離
（3）物種形成的三個階段：
① 突變與基因重組：為生物進化提供原料
②選擇：定向改變群體的基因頻率
③隔離：新物種形成的必要條件
四、生物進化的基本過程
1、地球上的生物逐漸由單細胞進化到多細胞、由簡單進化到復雜、由水生進化到陸生、由低級進化到高級。
2、真核細胞出現后高中物理必修二生物，出現了有絲分裂和減數分裂，從而出現了有性生殖，大大增加了基因重組引起的變異量，從而大大加快了生物進化的速度。
5.生物進化與生物多樣性的形成
1、生物多樣性與生物進化的關系是：生物多樣性出現的原因是生物不斷進化的結果；而生物多樣性的出現又加速了生物的進化。
2.生物多樣性包括三個層次：遺傳（基因）多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性。