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2019-2020年高考生物二轮专题复习 专题五 遗传的分子基础1遗传因子的发现# 孟德尔的豌豆杂交实验一、相对性状性状：生物体所表现出来的的形态特征、生理生化特征或行为方式等。相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型。1、显性性状与隐性性状显性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1表现出来的性状。隐性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1没有表现出来的性状。附：性状分离：在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象）2、显性基因与隐性基因显性基因：控制显性性状的基因。隐性基因：控制隐性性状的基因。附：基因：控制性状的遗传因子（ DNA分子上有遗传效应的片段P67）等位基因：决定1对相对性状的两个基因（位于一对同源染色体上的相同位置上）。3、纯合子与杂合子纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体（能稳定的遗传，不发生性状分离）：显性纯合子（如AA的个体）隐性纯合子（如aa的个体）杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体（不能稳定的遗传，后代会发生性状分离）4、表现型与基因型表现型：指生物个体实际表现出来的性状。基因型：与表现型有关的基因组成。（关系：基因型环境 表现型）5、杂交与自交杂交：基因型不同的生物体间相互交配的过程。自交：基因型相同的生物体间相互交配的过程。（指植物体中自花传粉和雌雄异花植物的同株受粉）附：测交：让F1与隐性纯合子杂交。（可用来测定F1的基因型，属于杂交）二、孟德尔实验成功的原因：（1）正确选用实验材料：豌豆是严格自花传粉植物（闭花授粉），自然状态下一般是纯种具有易于区分的性状 （2）由一对相对性状到多对相对性状的研究 （从简单到复杂） （3）对实验结果进行统计学分析 （4）严谨的科学设计实验程序：假说-演绎法三、孟德尔豌豆杂交实验（一）一对相对性状的杂交： P：高茎豌豆矮茎豌豆 DDdd F1： 高茎豌豆 F1： Dd 自交 自交 F2：高茎豌豆 矮茎豌豆 F2：DD Dd dd 3 ： 1 1 ：2 ：1基因分离定律的实质：在减数分裂形成配子过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代（二）两对相对性状的杂交： P： 黄圆绿皱 P：YYRRyyrr F1： 黄圆 F1： YyRr 自交 自交 F2：黄圆 绿圆 黄皱 绿皱 F2：Y-R- yyR- Y-rr yyrr 9 ：3 ： 3 ： 1 9 ： 3 ： 3 ：1在F2 代中：4 种表现型： 两种亲本型：黄圆9/16 绿皱1/16 两种重组型：黄皱3/16 绿圆3/16 9种基因型： 纯合子 YYRR yyrr YYrr yyRR 共4种1/16 半纯半杂 YYRr yyRr YyRR Yyrr 共4种2/16 完全杂合子 YyRr 共1种4/16 基因自由组合定律的实质：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。2） 基因的本质# DNA是主要的遗传物质一、DNA是主要的遗传物质1DNA是遗传物质的证据（1）肺炎双球菌的转化实验过程和结论 （2）噬菌体侵染细菌实验的过程和结论DNA为主要的遗传物质肺炎双球菌转化实验 证据 噬菌体侵染细菌实验 基因是有遗传效应的DNA片段； 基因的 是控制生物性状的最基本单位；双螺旋 DNA的结构 本质 其中四种脱氧核苷酸的排列顺 序代表的遗传信息。半保留 DNA的复制转化是指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（DNA或RNA）而表现出后者的遗传性状，或发生遗传性状改变的现象。一、DNA是主要的遗传物质 1肺炎双球菌转化实验 （1） 体内转化 1928年 英国 格里菲思 活R，无毒 活小鼠 活S，有毒 小鼠 死小鼠；分离出活S 杀死的S，无毒 活小鼠 活R + 杀死的S，无毒 死小鼠；分离出活S 转化因子是什么？ （2）体外转化 1944年 美国 艾弗里 多糖或蛋白质 R型 活S DNA + R型 培养基 R型 + S型 DNA水解物 R型 转化因子是DNA 。2噬菌体侵染细菌实验 1952年赫尔希、蔡明 电镜观察和同位素示踪 32P标记DNA 35S标记蛋白质 DNA具有连续性，是遗传物质。3烟草花叶病毒实验 RNA也是遗传物质。2DNA是主要的遗传物质（1）某些病毒的遗传物质是RNA （2）绝大多数生物的遗传物质是DNA二、DNA的分子结构1核酸 核苷酸 核苷 含氮碱基：A、T、G、C、U 磷酸 戊糖：核糖、脱氧核糖21950年鲍林 1951年威尔金斯 + 富兰克林 1952年查哥夫3DNA的结构 （右手）双螺旋 骨架 配对：A = T/U G = C 4特点稳定性：脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变多样性：碱基对的排列顺序各异特异性：每个DNA都有自己特点的碱基对排列顺序5计算 1在两条互补链中的比例互为倒数关系。2在整个DNA分子中，嘌呤碱基之和=嘧啶碱基之和。3整个DNA分子中，与分子内每一条链上的该比例相同。 1）A=T、G=C 2）任一两个非互补的碱基，且等于全部碱基的一半、 AG=AC=TG=TC=12(全部碱基） 三、DNA的复制1、 实验证据半保留复制1、 材料：大肠杆菌2、 方法：同位素示踪法二、DNA的复制1 场所：细胞核 2 时间：细胞分裂间期。（即有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期）3基本条件： 模板：开始解旋的DNA分子的两条单链（即亲代DNA的两条链）； 原料：是游离在细胞中的4种脱氧核苷酸； 能量：由ATP提供； 酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。4 过程：解旋；合成子链；形成子代DNA5 特点：边解旋边复制；半保留复制6原则：碱基互补配对原则7精确复制的原因：独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。8意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性简记：一所、二期、三步、四条件四、基因是有遗传效应的DNA片段基因是DNA片段，是不连续分布在DNA上，是由碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定的遗传效应。 原核细胞和真核细胞基因结构联系：编码区+非编码区区别 原核：编码区是连续的、不间隔的。 真核：编码区可分为外显子和内含子，故是间隔的、不连续的3)基因和染色体的关系减数分裂一、减数分裂的概念减数分裂(meiosis)是进行有性生殖的生物形成生殖细胞过程中所特有的细胞分裂方式。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。（注：体细胞主要通过有丝分裂产生，有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。）二、减数分裂的过程1、精子的形成过程：精巢（哺乳动物称睾丸） l 减数第一次分裂间期：染色体复制(包括DNA复制和蛋白质的合成)。前期：同源染色体两两配对（称联会），形成四分体。四分体中的非姐妹染色单体之间常常交叉互换。中期：同源染色体成对排列在赤道板上（两侧）。后期：同源染色体分离；非同源染色体自由组合。末期：细胞质分裂，形成2个子细胞。l 减数第二次分裂（无同源染色体）前期：染色体排列散乱。中期：每条染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上。后期：姐妹染色单体分开，成为两条子染色体。并分别移向细胞两极。末期：细胞质分裂，每个细胞形成2个子细胞，最终共形成4个子细胞。2、卵细胞的形成过程：卵巢三、精子与卵细胞的形成过程的比较精子的形成卵细胞的形成不同点形成部位精巢（哺乳动物称睾丸）卵巢过程有变形期无变形期子细胞数一个精原细胞形成4个精子一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体相同点精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半四、注意：（1）同源染色体：形态、大小基本相同；一条来自父方，一条来自母方。（2）精原细胞和卵原细胞的染色体数目与体细胞相同。因此，它们属于体细胞，通过有丝分裂的方式增殖，但它们又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发生在减数第一次分裂，原因是同源染色体分离并进入不同的子细胞。所以减数第二次分裂过程中无同源染色体。（4）减数分裂过程中染色体和DNA的变化规律（5）减数分裂形成子细胞种类：假设某生物的体细胞中含n对同源染色体，则：它的精（卵）原细胞进行减数分裂可形成2n种精子（卵细胞）；它的1个精原细胞进行减数分裂形成2种精子。它的1个卵原细胞进行减数分裂形成1种卵细胞。五、受精作用的特点和意义特点： 受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合，使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目，其中有一半来自精子，另一半来自卵细胞。 意义：减数分裂和受精作用对于维持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具有重要的作用。六、减数分裂与有丝分裂图像辨析步骤：1、细胞质是否均等分裂：不均等分裂减数分裂中的卵细胞的形成2、细胞中染色体数目： 若为奇数减数第二次分裂（次级精母细胞、次级卵母细胞、减数第二次分裂后期，看一极）若为偶数有丝分裂、减数第一次分裂、3、细胞中染色体的行为： 有同源染色体有丝分裂、减数第一次分裂联会、四分体现象、同源染色体的分离减数第一次分裂无同源染色体减数第二次分裂4、姐妹染色单体的分离 一极无同源染色体减数第二次分裂后期 一极有同源染色体有丝分裂后期注意：若细胞质为不均等分裂，则为卵原细胞的减或减的后期。例：判断下列细胞正在进行什么分裂，处在什么时期？7、 萨顿假说：基因和染色体行为存在明显的平行关系。8、 孟德尔遗传规律的现代解释（见课本30页）9、 伴性遗传1、概念：遗传控制基因位于性染色体上，因而总是与性别相关联。2、XY型性别决定方式：l 染色体组成（n对）：雄性：n1对常染色体 + XY 雌性：n1对常染色体 + XXl 性比：一般 1 : 1l 常见生物：全部哺乳动物、大多雌雄异体的植物，多数昆虫、一些鱼类和两栖类。3、三种伴性遗传的特点：（1）伴X隐性遗传的特点： 男 女 隔代遗传（交叉遗传） 母病子必病，女病父必病（2）伴X显性遗传的特点： 女男 连续发病 父病女必病，子病母必病（3）伴Y遗传的特点：男病女不病 父子孙附：常见遗传病类型（要记住）：伴X隐：色盲、血友病伴X显：抗维生素D佝偻病常隐：先天性聋哑、白化病常显：多(并)指 4） 基因的表达1、RNA的结构：#组成元素：C、H、O、N、P#基本单位：核糖核苷酸（4种）#结构：一般为单链2、基因：是具有遗传效应的DNA片段。主要在染色体上有遗传效应 控制 mRNA 蛋白质的DNA片段 基 蛋白质结构 性状 影响 环境是控制生物 因 酶的合成 控制代谢的基本单位 中心法则 一、基因指导蛋白质的合成1转录 （1）概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。（注：叶绿体、线粒体也有转录） 2）过程：解旋；配对；连接；释放 信使（mRN A），将基因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的；RNA 转运RNA（tRNA），三叶草结构，识别遗传密码和运载特定的氨基酸；（单链） 核糖体RNA（rRNA），是核糖体中的RNA。 （3）过程 （场所、摸板、条件、原料、产物、去向等） 3）条件：模板：DNA的一条链（模板链）原料：4种核糖核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、RNA聚合酶等 4）原则：碱基互补配对原则（AU、TA、GC、CG） 5）产物：信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）2翻译（1）在细胞质的核糖体上，氨基酸以mRNA为摸板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（2）实质：将mRNA中的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。碱基互补配对原则（3）（64个） 密码子： 起始密码：AUG、GUG 终止密码：UAA、UAG、UGA注：决定氨基酸的密码子有61个，终止密码不编码氨基酸。（4）条件：模板：mRNA原料：氨基酸（20种）能量：ATP酶：多种酶 搬运工具：tRNA装配机器：核糖体 （5）产物：多肽链 3.遗传信息 狭：基因中控制遗传性状的脱氧核苷酸顺序。广：子代从亲代获得的控制遗传性状的讯号，以染色体上DNA的脱氧核苷酸顺序为代表。 中心法则： UUCACUAAG CUUUCGCGCGAAUGA4.翻译过程 三、基因对性状的控制 1 DNA RNA 蛋白质（性状） 脱氧核苷酸序列 核糖核苷酸序列 氨基酸序列 遗传信息 遗传密码遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；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。但是，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。近些年还发现有遗传信息从RNA到RNA（即RNA的自我复制）也可以从RNA流向DNA（即逆转录）。2基因、蛋白质和性状的关系 （1）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，如白化病等 （2）基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血等 （1间接控制：通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状；如白化病等。 (2)直接控制：通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。如囊性纤维病、镰刀型细胞贫血等。注：生物体性状的多基因因素：基因与基因；基因与基因产物；与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细的调控生物体的性状。