高中生物必修课2
第 1 章 遗传因素的发现
1. 相对特征
性状：生物表现出的形态特征、生理生化特征或行为模式。
相对性状：同一性状在同一生物体中有不同的表现类型。
1. 显性和隐性特征
显性性状：两个具有相反性状的亲本杂交时，在F1产物中表现出的性状。
隐性性状：当两个具有对比性状的亲本杂交时，F1 中不会表现出来的一种性状。
【附】性状分离：杂交后代出现与亲本不同的性状的现象。
2. 显性基因和隐性基因
显性基因：控制显性性状的基因。
隐性基因：控制隐性性状的基因。
【附录】基因：控制性状的遗传因子（DNA分子上具有遗传效应的片段）
等位基因：决定一对相反性状的两个基因（位于一对同源染色体的相同位置）。
3. 纯合子和杂合子
纯合子：由具有相同基因的配子融合形成的合子发育而成的个体（可以稳定遗传，不会发生性状分离）
纯合显性（如AA个体）
纯合隐性（如具有 aa 的个体）
杂合子：由不同基因的配子融合形成的合子发育而成的个体（不能稳定遗传，后代的性状会发生分离）
4. 表型和基因型
表型：指单个生物体实际表现出的特征。
基因型：与表型相关的基因组成。
关系：基因型+环境→表型
5. 杂交和自花授粉
杂交：不同基因型的生物之间交配的过程。
自花授粉：同种基因型的生物体之间进行交配的过程。（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）
【附录】测交：将F1与隐性纯合子杂交（可用来确定F1的基因型，此为杂交）。
2.孟德尔实验成功的原因：
（1）正确选择实验材料： ①豌豆是严格自花授粉植物（封闭授粉）高中物理必修二生物，自然界中一般为纯种； ②具有易于区分的性状
（2）从一对相对性状到多对相对性状（从简单到复杂）
（3）实验结果统计分析
（4）严谨科学的实验设计程序：假设—演绎法，即观察分析—假设提出—演绎推理—实验验证。
3.孟德尔豌豆杂交实验
（1）一对对比性状的杂交：
基因分离定律的本质：在减数分裂形成配子的过程中，等位基因随着同源染色体的分离而分离，分别进入两个配子中，并通过配子独立地遗传给后代。
（2）两对对比性状的杂交：
在 F2 代中：
基因独立分配定律的本质是：减数分裂时，同源染色体上的等位基因互相分离，而非同源染色体上的非等位基因则自由地结合。
第2章 基因和染色体的关系
第一节 减数分裂和受精
1.减数分裂的概念
减数分裂：有性生殖的生物体在形成生殖细胞过程中独特的细胞分裂方式。减数分裂时染色体仅复制一次，而细胞连续分裂两次，新生生殖细胞的染色体数目与体细胞相比减少一半。
【注】体细胞主要通过有丝分裂产生，有丝分裂时染色体复制一次，细胞分裂一次，新生细胞的染色体数目与体细胞相同。
减数分裂过程
1.有性生殖细胞形成的部位：动物的睾丸和卵巢；植物的花药和胚珠
2.精子和卵细胞的形成：
3.精子与卵细胞形成过程的比较
4.注意事项：
(1)同源染色体：①形状、大小基本相同；②一个来自父亲，另一个来自母亲。
（2）精原细胞和卵原细胞的染色体数目与体细胞相同，因此属于体细胞，通过有丝分裂进行增殖，但也可以进行减数分裂，形成生殖细胞。
（3）减数分裂过程中染色体数目减半，是由于第一次减数分裂时同源染色体分离，进入不同的子细胞所致。因此，第二次减数分裂时不存在同源染色体。
（4）减数分裂过程中染色体和DNA的变化
（5）减数分裂形成的子细胞类型：
设某个生物的体细胞含有n对同源染色体，则：它的精原细胞（卵原细胞）经减数分裂可形成2n种精子（卵母细胞）；它的一个精原细胞经减数分裂可形成2种精子；它的一个卵原细胞经减数分裂可形成1种卵母细胞。
5.施肥的特点和意义
特征：受精是精子和卵细胞互相识别并融合形成受精卵的过程。精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。很快精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，这样受精卵中的染色体数目就恢复到体细胞的数量，其中一半来自精子，另一半来自卵细胞。
意义：减数分裂与受精对于维持生物体前几代和后代体细胞染色体数目的恒定，以及生物的遗传和变异具有重要作用。
6. 区分减数分裂和有丝分裂图像的步骤：
1. 细胞质是否均等分裂：不均等分裂——减数分裂中形成卵细胞
2.细胞中染色体的数量：
如果是奇数 - 减数分裂 II（次级精母细胞，次级卵母细胞，减数分裂 II 晚期，看一极）；
如果是偶数 - 有丝分裂，则为第一次减数分裂。
3. 细胞中染色体的行为：
有同源染色体——有丝分裂，第一次减数分裂；
联会、四分体现象、同源染色体分离-第一次减数分裂；
没有同源染色体 - 减数分裂第二次。
4.姐妹染色单体的分离：
一极没有同源染色体-减数分裂晚期第二次；
一极处的同源染色体-有丝分裂晚期。
【注】若胞质分裂不均等，则为卵原细胞减数分裂I或II期的晚期。
例子：确定下列细胞正在经历哪种分裂以及处于哪个阶段？
第二节 染色体上的基因
萨顿假说：基因通过染色体从父母传给下一代，即基因在染色体上。研究方法：类比推理。
第三节 伴性遗传
1. 概念：遗传控制基因位于性染色体上，因此总是与性别相关。
2. XY型性别判定方法：
1. 染色体组成（n对）：
男性：n-1 对常染色体 + XY
女性：n-1 对常染色体 + XX
2.性别比例：一般为1：1
3.常见生物：全部哺乳动物、大部分不同性别的植物、大部分昆虫、部分鱼类和两栖动物。
3.三种伴性遗传类型的特点：
（1）X连锁隐性遗传的特点：
① 男 ＞ 女
② 跨代继承（交叉继承）
③母亲病，儿子也会病；女儿病，父亲也会病。
（2）X连锁显性遗传的特点：
① 女性＞男性
②持续性发病
③父亲病了，女儿也会病；儿子病了，母亲也会病。
（3）Y连锁遗传的特点：
①男人有病，女人无病
②父亲→儿子→孙子
【附录】常见遗传病类型（需记住）：
X连锁：色盲、血友病
X连锁：维生素D抗性佝偻病
常见隐性：先天性聋哑、白化病
常表现为：多个（和）指
第 3 章 基因的本质
第一节 DNA 是主要的遗传物质
1. DNA 是遗传物质的证据
(1)肺炎球菌转化实验过程及结论
（2）噬菌体感染实验过程及结论
2. DNA是主要的遗传物质
（1）某些病毒的遗传物质是RNA
（2）大多数生物的遗传物质是DNA
第二节 DNA 分子的结构
1. DNA的成分：C，H，O，N，P
2.DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸（4种）
3.DNA的结构：
①由两条反向平行的脱氧核苷酸链卷绕成双螺旋结构组成。
②外部：脱氧核糖与磷酸交替连接，构成基本骨架。
内部：由通过氢键连接的碱基对组成。
③碱基配对有一定的规律：A=T；G≡C。（碱基互补配对原则）
4.特点：
①稳定性：DNA分子中脱氧核糖和磷酸的交替顺序稳定不变
②多样性：DNA分子中碱基对的排列顺序各异（主要是），碱基的数目和比例不同。
③特异性：DNA分子中每个DNA都有自己特定的碱基对序列。
5.计算：
第三节 DNA 复制
1. 实验证据：半保留复制
1. 材料：大肠杆菌
2. 方法：同位素示踪法
2. DNA复制
1. 位置：细胞核
2.时间：细胞分裂间期。（即有丝分裂间期和第一次减数分裂间期）
3.基本条件：
① 模板：DNA分子开始解旋的两条单链（即亲本DNA的两条链）；
②原料：细胞内游离的4种脱氧核苷酸；
③能量：由ATP提供；
④酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。
4. 过程： ① 解开； ② 子链的合成； ③ 子 DNA 的形成
5.特点： ①边解卷边复制； ②半保守复制
6. 原则：碱基互补配对原则
7. 精确复制的原因：
①独特的双螺旋结构为复制提供了精准的模板；
②碱基互补配对原理保证复制能够准确进行。
8.意义：将父母的遗传信息传递给后代，从而保持遗传信息的连续性
简要说明：一个校区、两个阶段、三个步骤、四个条件
第四节 基因是具有遗传作用的DNA片段
1.基因的定义：基因是具有遗传效应的DNA片段
2.DNA作为遗传物质的条件是：①能自我复制；②结构比较稳定；③能储存遗传信息；④能控制性状。
3.DNA分子的特点：多样性、特异性、稳定性。
第 4 章 基因表达
第一节 基因指导蛋白质合成
1.RNA结构：
1.组成元素：C、H、O、N、P
2. 基本单位：核糖核苷酸（4种）
3.结构：一般为单链
2.基因：具有遗传效应的DNA片段，主要位于染色体上。
3.基因控制蛋白质合成：
1. 转录：
(1)概念：在细胞核内，以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对的原理，合成RNA的过程。
【注】叶绿体和线粒体也存在转录
（2）流程：
① 放卷
② 配对
③连接
④ 发布
（3）模板：一条DNA链（模板链）
成分：4 个核苷酸
能量：ATP
酶：RNA聚合酶等。
（4）原理：碱基互补配对原理（AU、TA、GC、CG）
（5）产品：信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）、转移RNA（tRNA）
2. 翻译：
(1)概念：以mRNA为模板，细胞质中游离的各类氨基酸，合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。
【注】叶绿体和线粒体也有翻译
（2）模板：mRNA
成分：氨基酸（20种）
能量：ATP
酵素：各种酵素
运输工具：tRNA
组装机制：核糖体
（4）原则：碱基互补配对原则
（5）产物：多肽链
3. 与基因表达相关的计算：
基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数=6：3：1
4. 密码子
①概念：mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，每三个碱基称为一个密码子。
②特点：特异性、简单性、通用性
③起始码：AUG、GUG（64）
终止代码：UAA、UAG、UGA
【注】决定氨基酸的密码子有61个，终止密码子不编码氨基酸。
第二节 性状的遗传控制
1. 中心法则及其发展
1. 提议人：克里克
2. 内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA自我复制；也可以从DNA流向RNA，再流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。但遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质，也不能从蛋白质流向DNA或RNA。
遗传信息从RNA到RNA、从RNA到DNA这两条路径是对中心法则的补充。
2. 基因如何控制性状：
（1）间接控制：通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物体的性状；例如白化病。
（2）直接控制：通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性质，例如囊性纤维化、镰状细胞性贫血等。
[注]生物体性状的多基因因素：基因之间、基因与基因产物之间以及环境等多种因素之间复杂的相互作用，共同精细调控着生物体的性状。
第五章 基因突变和其他变异
第一节 基因突变与基因重组
1. 生物变异的类型
1. 非遗传变异（仅由环境变化引起）
2.遗传变异（由遗传物质改变引起），包括：基因突变；基因重组；染色体变异
2. 可遗传变异
1. 基因突变
1、概念：DNA分子中碱基对的替换、增加或删除，所引起的基因结构的改变称为基因突变。
2、原因：物理因素：X射线、紫外线、r射线等；
化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等；
生物因素：病毒、细菌等。
3.特点：
（1）普遍性
（2）随机性（基因突变可以发生在生物个体发育的任何阶段；基因突变可以发生于一个细胞内的不同DNA分子上，也可以发生于同一DNA分子的不同部位）
（3）低频
（4）危害最大
（5）无方向性
【注】体细胞突变不能直接遗传给后代，但生殖细胞突变可以
4.意义：它是新基因产生的途径；它是生物变异的根本来源；它是生物进化的原始材料。
2. 基因重组
1.概念：指生物在有性生殖过程中，控制不同性状的基因进行重组。
2.类型：
（1）减数分裂形成四分体时，同源染色体上的非姐妹染色单体相互交叉交换（发生在早期）；
2.第一次减数分裂后期，非同源染色体自由组合，引起非等位基因的自由组合
第二节 染色体变异
1.染色体结构变异：
例如：Cry-a-cat 综合征（5 号染色体部分缺失）
类型：缺失、重复、倒位、易位（看书理解）
2. 染色体数目变异
1. 类型
（1）个别染色体的增加或减少：
例如：21 三体综合征（21 号染色体多出一个拷贝）
（2）以染色体组形式增加或减少：
例如：三倍体无籽西瓜
2. 染色体
(1)概念：二倍体生物的配子中的全部染色体构成一个染色体组。
（2）特点：
① 一个染色体组中不存在同源染色体，且它们的形态和功能各有不同；
②一组染色体携带着控制生物体生长的全部遗传信息。
（3）染色体组数量的确定：
① 染色体组数=细胞内同一形态的染色体数目×该细胞所含染色体组数
例子：下列各图中有多少个染色体组？
② 染色体组数=基因型中控制同一性状的基因数
例子：下列基因型的染色体数目是多少？
（1）AA
（2）AaBb
（3）AAa
（4）
（5）
（6）ABCD
答案：2 2 3 3 4 1
3. 单倍体、二倍体和多倍体
单倍体：由配子发育而成的个体。
多倍体：受精卵发育而成的个体体细胞中染色体组的数目称为多倍体。例如，两个染色体组称为二倍体，三个染色体组称为三倍体，依此类推。体细胞中含有三个或更多染色体组的个体称为多倍体。
3. 染色体变异在育种中的应用
1.多倍体：
方法：用秋水仙碱处理正在发芽的种子或幼苗。（它能抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而使细胞中的染色体数目加倍。）
原理：染色体突变
例：三倍体无籽西瓜的栽培
优缺点：栽培植株器官大，产量高，营养丰富，但坐果率低，成熟慢。
2.单倍体育种：
方法：花粉（药物）离体培养
原理：染色体突变
例：矮秆抗病水稻的栽培
例如，水稻中，高茎（D）对短茎（d）为显性，抗病性（R）对抗病性（r）为显性。目前有纯合短茎抗病水稻ddrr和纯合高茎抗病水稻DDRR两个品种。如何才能获得可以稳定遗传的短茎抗病水稻ddRR呢？
优缺点：后代均为纯合子，明显缩短了繁殖周期，但技术较复杂。
【附录】养殖方法概述
诱变育种
杂交
多倍体
单倍体育种
方法
使用辐射、激光、化学药品等治疗生物体。
杂交
用秋水仙碱处理发芽的种子或幼苗
花药（花粉）离体培养
原则
基因突变
基因重组
染色体突变
染色体突变
优点和缺点
它加速了繁殖过程并显著改善了某些特性，但具有有利突变的个体较少。
该方法简单网校头条，但需要较长时间的选择才能获得纯合子。
器官较大，营养含量高，但坐果率低，成熟较慢。
后代均为纯合子，大大缩短了繁殖周期，但技术较复杂。
第三节 人类遗传疾病
1、人类遗传病与先天性疾病的区别：
（1）遗传病：由遗传物质改变引起的疾病。（可以是先天性的，也可以是后天性的）
（2）先天性疾病：出生时就存在的疾病。（不一定是遗传病）
2.人类遗传病的病因：人类遗传病是由于遗传物质改变而引起的人类疾病。
3. 人类遗传病的种类
1.单基因遗传病
1.概念：由一对等位基因控制的遗传疾病。
2.病因：人类遗传病是由于遗传物质改变而引起的人类疾病。
3.特点：家族遗传，发病率较高（我国约为20%-25%）
4.类型：
2.多基因遗传病
1.概念： 由多对等位基因控制的人类遗传疾病。
2.常见类型：腭裂、无脑畸形、原发性高血压、儿童糖尿病等。
（三）染色体异常（简称染色体病）
1.概念：因染色体异常而引起的遗传性疾病。（包括数目异常和结构异常）
2.类型：
四、遗传病的监测与预防
1、产前诊断：胎儿出生前，医生用特殊的检测方法，确定胎儿是否患有遗传病或先天性疾病。产前诊断可以大大降低病儿的出生率。
2、遗传咨询：在一定程度上可以有效预防遗传病的发生和发展
5. 实验：调查人群中的遗传疾病
笔记：
1. 调查家庭内部的继承模式
2. 调查遗传病的发病率——在一般人群中随机抽样
【注】调查对象越大，数据越准确
6、人类基因组计划：就是要确定人类基因组的整个DNA序列，并解释其中所含的遗传信息。需要确定24条染色体，22+XY。
第六章 从杂交育种到基因工程
第一节 杂交育种与诱变育种
1、各种养殖方式的比较：
杂交
诱变育种
多倍体
单倍体育种
处理
杂交 → 自花授粉 → 选择 → 自花授粉
通过放射、激光或化学疗法治疗
秋水仙碱治疗
发芽的种子或幼苗
花药离体培养
原则
基因重组，
优良特性的组合
人工诱导基因
突变
破坏纺锤体的形成，使染色体数量加倍
直接诱导花粉发育，然后使用秋水仙碱
出色的
缺少
观点
方法很简单。
可预测且强大，
但周期很长
加速育种，改良性状，但有益个体不多，需大量治疗
器官大，养分含量高，但发育较晚，结果率低
缩短养殖周期，
但方法较复杂。
存活率低
例子
水稻育种
青霉素高产菌株
无籽西瓜
培育抗病植物
第二节 基因工程及其应用
1. 基因工程
1、概念：基因工程又称基因拼接技术或DNA重组技术，通俗地说就是按照人们的意愿从生物体中提取某种基因，对其进行改造，然后放入另一种生物体的细胞内，以有针对性地改造该生物体的遗传性状。
2. 原理：基因重组
3.结果：定向改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。
2. 基因工程工具
1.基因的“剪刀”——限制性内切酶（简称限制酶）
(1)特点：具有特异性，能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切割点进行切割。
（2）作用位点：磷酸二酯键
（3）例如：EcoRI限制性酶可以特异性地识别某个序列，并在G和A之间将其切开。
(4)切割结果：产生两个带有粘性末端的DNA片段。
（5）功能：基因工程中重要的切割工具，可以在不损害自身DNA的情况下切断外来DNA。
【注】粘端是指被可互补的限制性酶切后露出的碱基。
2. 基因的“针和线”：DNA连接酶
(1)功能：连接两个互补的粘性末端，形成完整的DNA分子。
（2）连接部位：磷酸二酯键
3. 基因载体
（1）定义：载体是将外源基因运送到细胞内的工具。
（2）种类：质粒、噬菌体、动植物病毒。
3. 基因工程操作步骤
1. 提取目的基因
2. 目的基因与载体的结合
3. 将目的基因导入受体细胞
4. 目标基因的检测与鉴定
四、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐储藏番茄、耐盐碱棉花、抗杂草作物、转基因奶牛、超级绵羊等。
2.基因工程与药物开发：干扰素、白介素、溶栓剂、凝血因子、疫苗
3.基因工程与环境保护：超级细菌
五、转基因生物和转基因食品的安全性
这两种观点是：
1、转基因生物和转基因食品不安全，必须严格控制。
2、转基因生物和转基因食品是安全的，应当大规模推广。
第 7 章 现代生物进化理论
1.拉马克进化论
1. 理论要点：用或失；获得性继承
2.进步性：人们相信生物正在进化。
2.达尔文的自然选择理论
1.理论要点：自然选择（过度繁殖→生存斗争→遗传变异→适者生存）
2.先进性：能科学解释生物进化的原因以及生物的多样性和适应性。
3.限制：
（1）遗传和变异的本质无法用科学解释；
（2）自然选择无法为遗传变异的运作提供科学解释。（对生物进化的解释仅限于个体层面）
3.现代达尔文主义
1、种群是生物进化的基本单位（生物进化的本质：种群中基因频率的变化）
1.人口：
概念：一定时间内占据一定空间的同一物种的所有个体称为一个种群。
特点：它不仅是生物繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位。
2.种群基因库：一个种群中所有个体所含的全部基因，构成该种群的基因库。
3. 基因型频率的计算：
（1）按定义计算：
例：从一个种群中随机抽取100个个体，其中基因型为AA、Aa、aa的个体数分别为30、60、10。则：基因型AA的频率为；基因型Aa的频率为；基因型aa的频率为。基因A的频率为；基因a的频率为。
答案：30% 60% 10% 60% 40%
②某个等位基因的频率=该基因的纯合频率+½杂合频率
例如，在一个种群中，30% 的个体具有基因型 AA，60% 具有基因型 Aa，10% 具有基因型 aa。那么，基因 A 的频率为，基因 a 的频率为
答案：60% 40%
2. 基因突变和基因重组为生物进化提供了原材料
（3）自然选择决定进化的方向：在自然选择的影响下，一个群体的基因频率会发生方向性的改变，使得生物体朝着一定的方向不断进化。
（iv）突变和基因重组、选择和分离是物种形成的机制。
1.物种：是指分布在一定的自然区域内，具有一定的形态结构和生理功能特征，在自然条件下能够相互交配并繁衍可育后代的一群生物个体。
2.隔离：
地理隔离：同一种生物因地理障碍而被分成不同的种群，种群间无法发生遗传交流的现象。
生殖隔离：指不同种群的个体不能自由交配，或交配后产生不育后代的情况。
3. 物种形成：
（1）物种形成的常见方式：地理隔离（长期）→生殖隔离
（2）物种形成的标志：生殖隔离
（3）物种形成的三个阶段：
① 突变与基因重组：为生物进化提供原料
②选择：定向改变群体的基因频率
③隔离：新物种形成的必要条件
四、生物进化的基本过程
1、地球上的生物逐渐由单细胞进化到多细胞、由简单进化到复杂、由水生进化到陆生、由低级进化到高级。
2、真核细胞出现后高中物理必修二生物，出现了有丝分裂和减数分裂，从而出现了有性生殖，大大增加了基因重组引起的变异量，从而大大加快了生物进化的速度。
5.生物进化与生物多样性的形成
1、生物多样性与生物进化的关系是：生物多样性出现的原因是生物不断进化的结果；而生物多样性的出现又加速了生物的进化。
2.生物多样性包括三个层次：遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性。