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生物必修遗传与进化笔记.docx

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必修2 遗传与进化 Ⅰ遗传因子的发现 实验: 成功的原因:⑴正确选用实验材料。豌豆:①自花传粉,闭花授粉。常纯合 ②有易于区分的形状 ⑵由一对相对性状到多对相对性状 ⑶用统计学方法进展分析 ⑷假说——演绎法〔观察现象——提出假说——演绎推理——实验验证〕 人工异花传粉:人工去雄——套袋——人工授粉 套袋目的:防止外来花粉干扰。 一对相对性状的杂交实验 相对性状:一种生物的同一种性状的不同表现类型 性状别离:杂种后代中,同时出现显性性状与隐性性状的现象 对别离现象的解释:⑴生物的性状是由遗传因子决定的 ⑵体细胞中遗传因子是成对存在的 ⑶形成配子时,成对的遗传因子彼此别离,分别进入不同配子中 ⑷受惊时,雌雄配子的结合是随机 对别离现象解释的验证: 测交实验,性状别离比1:1 别离定律 第2节孟德尔的豌豆杂交实验② 两对相对性状的杂交实验: 对自由组合现象的解释 对自由组合现象的解释与验证 自由组合定律 孟德尔遗传规律的再发现 等位基因:控制相对性状的基因 表现型为基因型与环境共同作用的结果 Ⅱ 基因与染色体的关系 第1节减数分裂与受精作用 一、减数分裂 进展有性生殖的生物,在产生成熟生殖细胞时进展的〔染色体数目减半〕的细胞分裂,在减数分裂过程中,染色体只复制〔一次〕而细胞分裂〔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减少一半。 精子的形成过程 睾丸 曲细精管 减Ⅰ:同源染色体配对——联会 四分体中的非姐妹染色单体穿插互换 同源染色体别离,分别移向细胞两极〔非同源染色体自由组合〕染色体减半 减Ⅱ:染色体不再复制,着丝点分裂 姐妹染色单体分开,分别移向细胞两极 同源染色体:配对的两条染色体,形状大小一般一样,一条来自父方,一条来自母方。 一个精原细胞产生2种精子〔4个〕很多精原细胞〔2n〕→2^n种精子 卵细胞形成过程 卵巢 卵泡 细胞质不均等分配 1个卵原细胞形成1个卵细胞 精〔卵〕原细胞→初级精〔卵〕母细胞→次级精〔卵〕母细胞→精〔卵〕细胞〔或极体〕 配子中染色体组合的多样性 受精作用 卵细胞与精子相互识别,融合成为受精卵的过程。 意义:减数分裂与受精作用对于维持生物前后代细胞中〔染色体数目的恒定〕 对于生物的〔遗传与变异〕都是十分重要的 第2节 基因在染色体上 萨顿的假说: 蝗虫细胞作材料 类比推理 〔1〕基因在杂交过程中保持完整性与独立性。染色体在配子形成与受精过程中有相对稳定的形态构造。 〔2〕体细胞中成对存在,配子中只有一个 〔3〕体细胞中一个来自父方,一个来自母方 〔4〕自由组合 即:基因与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 摩尔根: 果蝇〔眼色〕:易饲养,繁殖快,后代多 基因在染色体上呈线性排列 孟德尔遗传定律的现代解: 别离定律实质:在杂合子细胞中,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别离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。 自由组合定律实质:位于非同源染色体上的非等位基因的别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别离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。 第1节 伴性遗传 基因位于性染色体上,遗传总是与性别相关联 人类红绿色盲症 X隐 特点;〔1〕患者男性多于女性。〔2〕穿插遗传。〔3〕母病子必病,女病父必病。 抗维生素D佝偻病 X显 伴性遗传在实践中的应用 鸡 雌 ZW 雄 ZZ Ⅲ 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 认为蛋白质是遗传物质的观点占主导地位 肺炎双球菌的转化实验 First 格里菲斯 注射R型活细菌 小鼠 不死亡 注射S型活性菌 小鼠 死亡 加热杀死的S型 小鼠 不死亡 R型活或加热杀死的S型 小鼠 死亡,别离出S型活细菌 结论:存在转化因子 Second 艾弗里 R型菌+S型菌的DNA→R型菌、S型菌 R型菌+S型菌的蛋白质或多糖荚膜→R型菌 R型菌+S型菌的DNA+DNA酶→R型菌 结论:DNA是使细菌产生稳定遗传变化的物质 噬菌体侵染细菌的实验 赫尔希蔡思 放射性同位素标记 T2噬菌体:吸附→注入→合成→组装→释放 步骤:标记→侵染→搅拌→离心 结果: 搅拌目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌别离 离心:使上清液析出重量较轻的T2噬菌体,沉淀物中留下被感染的大肠杆菌 结论:DNA是真正的遗传物质 DNA是主要遗传物质,对大多数生物的遗传物质是DNA少局部RNA DNA病毒 流感SARS HIV 烟草花叶病毒 第2节 DNA分子的构造 DNA双螺旋构造模型的构建: 沃森、克里克 DNA分子的构造 特点:〔1〕两头链反向平行方式盘旋成双螺旋构造。〔2〕DNA分子中的脱氧核糖核苷酸与磷酸交替连接,排在外侧,构成根本骨架。〔3〕碱基通过氢键连接,碱基互补配对原则。 G→C A→T DNA作为遗传物质具备的特点 ①能准确地复制自己。②指导蛋白质合成从而控制生物性状与新陈代谢。③储存遗传信息④构造比拟稳定 第3节DNA复制 对DNA分子复制的推测 沃森、克里克 自我复制假说 DNA半保存复制的实验证据 DNA分子复制的过程 时期:有丝分裂的间期,减少第一次分裂前的间期 特点:边解旋边复制;半保存复制 DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程,复制需要模板〔DNA两条母链〕 原料〔游离的4种脱氧核苷酸〕、能量、酶〔解旋酶、DNA聚合酶〕,等根本条件 DNA分子独特的双螺旋构造为复制提供了准确地模板,通过碱基互补配对原则保证了复制能都准确进展。 意义:保持了遗传信息的连续性 第4节基因是有遗传效应的DNA片段 生物多用性与特异性的物质根底DNA分子的多样性、特异性 多样性 碱基排列顺序的千变万化 特异性 碱基特定的排列顺序 Ⅳ基因指导蛋白质的合成 基因的表达:基因通过指导蛋白质的合成来控制生物性状的过程 遗传信息的转录 转录:在细胞核〔主要〕,叶绿体、线粒体中,以DNA的1条链为模板合成mRNA 模板:DNA的1条链 原料:游离的核糖核苷酸 能量:ATP 酶:RNA聚合酶 原则:碱基互补配对原则 产物:mRNA 遗传信息的翻译 密码子:mRNA上决定氨基酸种类的三个相邻碱基 64种,决定氨基酸种类61种,终止UAA、UAG、UGA,起始AUG、GUG、 统一性,所有生物通用一套密码子 简并性:一种氨基酸可能有几个密码子〔容错性〕 翻译:游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。 模板;mRNA 原料:氨基酸 能量ATP 酶:蛋白质聚合酶 搬运工具:tRNA 装配机器:核糖体 第2节,基因对性状的控制 中心法则的提出及开展 逆转录病毒HIV、 SARS RNA复制 烟草花叶病毒 基因、蛋白质与性状的关系 1基因通过控制酶的合成来控制代谢的过程,进而控制生物体的性状 白化病症:缺少酪酸酶,酪氨酸转为黑色素 蛋白质的构造,直接控制生物性状 囊性纤维病 基因与性状的关系并不都是简单的线性关系 ①单基因 ②多基因 ③基因与环境 细胞质基因〔线粒体、叶绿体〕半自主自我复制 Ⅴ 基因突变及其他变异 第1节基因突变与基因重组 基因突变的实例 镰刀形细胞贫血症 谷氨酸〔常〕→缬氨酸〔异〕 基因突变:DNA分子中发生碱基对的〔替换〕、〔增添〕、与〔缺失〕,而引起的〔基因构造〕的改变。 有丝、减Ⅰ的间期 基因突变的原因与特点 提高突变率的因素、物理因素,紫外线,x射线,其他辐射 化学因素,亚硝酸,碱基类似物,苯,黄曲霉素 生物因素,某些病毒的遗传物质 自发 DNA分子复制发生错误,碱基组成改变 特点:普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害性 意义:基因突变是新基因产生的途径,是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料 基因重组 基因重组:生物在进展有性生殖的过程中,控制不同性状的基因,重新组合。 ① 非同源染色体自由组合,非等位基因自由组合 ② 同源染色体的基因随非姐妹染色体穿插互换 ③ 转基因 意义:生物变异的来源之一,对生物进化有重要意义 第2节染色体变异 可用显微镜观察到 染色体构造的变异 缺失 猫叫综合症〔15号染色体局部缺失〕 缺刻翅果蝇 重复 果蝇棒状眼 颠倒 一条染色体上 易位 非同源染色体上 染色体构造的改变,使排列在染色体上的〔基因的数目〕或〔排列顺序〕发生改变导致性状的变异。 染色体数目的变异 染色体组:细胞中的一组非同源染色体,在形态与功能上各不一样,但又互相协调,共同控制生物的生长、发育、遗传、变异 2倍体、多倍体:由受精卵发育而来的个体,体细胞中含有两个〔三个或三个以上〕染色体组的个体。 举例:2倍体〔人、果蝇、玉米〕,三倍体〔香蕉〕,四倍体〔马铃薯〕 多倍体优点:器官大型化 茎秆粗壮,叶片果实与种子比拟大,糖类、蛋白质等营养物质含量多。 人工诱导:低温处理,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。原理:抑制纺锤体的形成。 单倍体:体细胞中含有本物质配子染色体数目的个体 特点:弱小,高度不育,育种:明显缩短育种年限。 第3节人类遗传病 人类常见遗传病的类型 遗传物质改变而引起的人类疾病 单基因遗传病,常显:并指、多指、软骨发育不全 〔一位等位基因控制〕X显:抗维生素D佝偻症 常隐:白化病、先天性聋哑、镰刀型细胞贫血症、本病酮尿症 X隐:进展性肌营养不良、色盲、血友病 多基因遗传病:唇裂、高血压、冠心病、哮喘病、青少年型糖尿病 〔两队以上等位基因控制〕 染色体异常遗传病 常:21三体综合征,猫叫综合症 性:性腺发育不良 遗传病的检测与预防 遗传咨询 产前诊断:羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查、基因诊断 人类基因组方案与人类安康 24=22+X+Y 意义:人类可以清晰地认识到人类基因的组成,构造,功能及其相互关系,对于人类疾病的诊治与预防具有重要意义。 Ⅵ从杂交育种到基因工程 第1节 杂交育种与诱变育种 杂种优势:优良性状往往由显性基因控制 第2节 基因工程及其应用 基因工程的原理 基因工程,又叫〔基因拼接技术〕或〔DNA重组技术〕,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,放到另一种生物的细胞壁,定向改造生物的遗传性状。 限制性内切酶:专一性、识别性特定的核苷酸序列,特定切点切割 DNA连接酶 脱氧核、磷酸 运载体:质粒〔细菌及酵母菌〕噬菌体、动植物病毒 质粒:拟核或细胞核能自主复制的很少的环状DNA分子 运载体特点:①标记基因。②能自我复制。③具有多个限制酶切点,便与外源基因相连。 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 基因工程的应用 基因工程与作物育种,农作物:高产、稳产、具有优良品质、抗逆性 抗棉铃中的转基因抗虫棉,基因来自苏云金杆菌 基因工程与药物研制、药品:高质量,低本钱 胰岛素〔大肠杆菌〕干扰素、乙肝疫苗 转基因生物与转基因食品的平安性 Ⅶ现代生物进化理论 第1节, 现代生物进化理论的由来 拉马克的进化学说 拉马克;生物进化论的奠基人,进化学说反对神创论与物种不变论①地球上的所有生物都不是神造的,而是由更老的生物进化来的②生物是由低等到高等逐渐进化的③生物各种适应性特征的形成都是由于〔用进废退与获得性遗传〕 达尔文的自然选择学说 过度繁殖、生存斗争、遗传与变异、适者生存 意义:①从事实出发、论证生物是不断进化的,解释生物进化的原因 ②生物的统一性 共同的祖先 多样性、进化的结果 ③致命打击神创论,物种不变论,辩证唯物主义世界观 局限:①对于遗传与变异的本质,不能做出科学解释,承受用进废退,获得性遗传 ②局限于个体水平,并非种群 ③强调物种形成是渐变结果,不能解释物种大爆发 达尔文以后进化论的开展 1. 性状水平→基因水平。 遗传变异的本质 2. 摒弃获得性遗传。 个体→种群 3. 形成以自然选择学说为核心的现代生物进化理论 第3节现代生物进化理论的主要内容 一.、种群基因频率的改变与生物进化 种群是生物进化的根本单位 种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体→可交配并产生可育后代 基因库:一个种群基因库中某个基因占全部等位基因的比率 生物进化实质:种群基因频率改变 ① 种群非常大。②雌雄个体自由交配并产生后代③无迁入迁出④自然选择不起作用⑤基因突变 〔A﹪+a﹪〕²=A﹪+2A﹪.a﹪²=AA﹪+Aa﹪+aa﹪=1 突变与基因重组产生进化的原材料 突变:基因突变、染色体变异[可遗传变异] 自然选择决定生物进化的方向 物种的概念 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 生殖隔离:不同物种之间不能相互交配,交配成功也不能产生可育的后代 地理隔离:同种生物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。 隔离在物种形成中的作用 隔离:不同种群间的个体在自然条件下,基因不能自由交流的现象〔地理、生殖〕,隔离是物种形成的必要条件。 共同进化 精明的捕食者:捕食者吃被捕食中年老、病弱或年幼个体,客观上促进种群开展。 收割理论:捕食者捕食个体数量多的物种,利于增加物种多样性。 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开展 生物多样性的形成 基因多样性、物种多样性、生态系统多样性 生物进化理论在开展 第 15 页
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