专题六遗传、变异和生物的进化-人教版[整理]

生物专题（六）遗传、变异和生物的进化本专题包括：必修教材：第六章遗传与变异第七章生物的进化选修教材：第三章第一节细胞质遗传第二节基因的结构一、高考展望在近几年的高考中，本专题内容所占的分量很重，属于重点考查内容。本专题考查的重点是以填空题的形式考查遗传学的基本概念及其辨析、遗传的基本原理等，以简答题的形式综合考查遗传学知识的实际运用、实验设计与分析等。在复习中应关注以下热点问题的复习：（1）验证DNA是遗传物质的思路与方法（2）DNA分子的结构与复制、基因对生物性状的控制过程以及结合真、原核生物基因的结构弄清DNA、mRNA、tRNA、氨基酸等之间的关系和计算。（3）遗传基本规律的实质及实践运用。常见人类遗传病的遗传图解的书写、分析及计算。（4）各种育种方式的方法、原理及流程设计。（5）细胞质遗传的特点及其物质基础。（6）自然选择学说的主要内容及相互关系、现代生物进化理论对该学说的发展与完善，基因频率的计算、隔离与物种形成间的关系。二、考点透析1．DNA是遗传物质的经典实验中的思路与方法（1）思路：验证DNA是遗传物质的两个经典实验：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的实验思路基本相同，既将双球菌或噬菌体的DNA与其他化学成分（特别是蛋白质）分离，然后用各种成分分别单独用于转化实验或侵染实验，观察各自的遗传功能。（2）方法：两个经典实验的思路虽基本相同，但采用的方法有所不同。在肺炎双球菌转化实验中，是采用直接分离法，即真正将S型菌的DNA与其他成分分离，然后用每种单一成分与R菌混合，做体外转化实验。在噬菌体侵染细菌实验中，是采用放射性同位素标记法，间接将DNA与其他成分分离。（3）引申：RNA是遗传物质的验证思路：与上述两个实验相同，即可将RNA与其他成分分离，单独研究各自的遗传功能。实验验证示例：①烟草花叶病毒＋烟草→烟草花叶病②分离烟草花叶病毒成分，单独侵染细菌Ⅰ．烟草花叶病毒RNA＋烟草→烟草花叶病Ⅱ．烟草花叶病毒蛋白质＋烟草→烟草正常其中Ⅰ、Ⅱ形成对照2．碱基互补配对原则及其拓展（1）碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与c配对的一一对应关系。该原则是核酸中碱基数量计算的基础。根据碱基互补配对原则，可推知多条用于碱基计算的规律。（2）碱基互补配对原则的一般规律规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G、A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基和（A＋T或C＋G）占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值。如图所示，上述规律可表示为（以DNA分子的一条链2为模板转录形成mRNA）：（A1＋A2＋T1＋T2）/（A1＋A2＋T1＋T2＋G1＋G2＋C1＋C2）＝（A1＋T1）/（A1＋T1＋G1＋C1）＝（A2＋T2）/（A2＋T2＋G2＋C2）＝（Aˊ＋Tˊ）/（Aˊ＋Tˊ＋Gˊ＋Cˊ）或：（G1＋G2＋C1＋C2）/（A1＋A2＋T1＋T2＋G1＋G2＋C1＋C2）＝（G1＋C1）/（A1＋T1＋G1＋C1）＝（G2＋C2）/（A2＋T2＋G2＋C2）＝（Aˊ＋Tˊ）/（Aˊ＋Tˊ＋Gˊ＋Cˊ）规律三：DNA分于一条链中的（A＋G）/（C＋T）比值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。即如图：（A1＋G1）/（C1＋T1）＝（C2＋T2）/（A2＋G2）规律四：DNA分子一条链中的（A＋T）/（G＋C）比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。即如图：（A1＋T1）/（G1＋C1）＝（A2＋T2）/（G2＋C2）＝（A1＋A2＋T1＋T2）/G1＋G2＋C1＋C2）3．DNA的复制（1）复制的时间：体细胞有丝分裂的间期，原始生殖细胞减数分裂第一次分裂的间期（DNA→DNA）。（2）复制的条件：模板——亲代DNA分子的2条脱氧核苷酸单链分别作为模板原料——4中脱氧核苷酸能量——ATP供能酶——解旋酶、DNA聚合酶等（3）过程：边解旋边复制特点：半保留复制4．真、原核细胞的基因结构的比较相同点：均有编码区和起调控作用的非编码区。不同点：原核细胞的基因中编码区是连续的，无外显子和内含子之分；真核细胞的基因中编码区是不连续的，分为能编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子。特别提醒：在真核生物中，DNA、mRNA的碱基数及蛋白质的氨基酸数之间6∶3∶1的数量关系中，DNA片段的碱基数其实是该基因片段中外显子所含碱基数目。5．遗传信息的传递与表达遗传信息的传递与表达是DNA分子的基本功能，它们分别与生物的生殖和发育有关。遗传信息的传递发生在传种接代过程中，通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递。遗传信息的表达发生在生物个体发育过程中，是通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程，通过遗传信息的表达控制个体发育过程。6．复制、转录和翻译的相互关系复制转录翻译时间有丝分裂间期和减数第一次分裂间期生长发育的连续过程中场主要在细胞核，少部细胞核核糖体亲代遗传信息子代遗传信息信使RNA蛋白质（子代性状）复制传递转录翻译表达生殖过程个体发育所分在线粒体和叶绿体原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件特定的酶和ATP等过程DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化DNA解旋，以其一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA单链，进入细胞质与核糖体结合以mRNA为模板，合成有一定氨基酸序列的蛋白质模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样，与非模板链重新组成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，DNA双链全保留一个mRNA上可连续结合多个核糖体，顺次合成多肽链产物两个双链DNA分于mRNA等蛋白质（多肽链）意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状7．基因表达与个体发育间的关系（1）个体发育是从受精卵的有丝分裂开始到性成熟个体形成的过程，在这一过程中，生物个体的各种性状（或表现型）得以逐渐表现。个体发育过程是受遗传物质控制的，发育过程是细胞内基因表达的结果。（2）个体发育过程中产生的众多体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而含有相同的遗传物质或基因，但生物体不同部位细胞表现出的性状不同，而且不同性状是在个体发育的不同时期表现的，这是因为：①虽然不同的细胞含有相同的基因，但不同的细胞表达不同的基因，即基因存在选择性表达。如胰岛细胞能表达胰岛素基因，但不表达血红蛋白基因。②细胞内基因顺序表达的结果。8．基因分离定律中的解题思路分离定律的习题主要有两类：一类是正推类型，即已知双亲的基因型或表现型，推后代的基因型或表现型及比例，此类型比较简单。二是逆推类型，即根据后代的表现型或基因型推双亲的基因型，这类题最多见也较复杂，下面结合实例谈谈推导思路和方法。（1）方法一：隐性纯合突破法例如：绵羊的白色由显性基因（B）控制，黑色由隐性基因（b）控制。现有一只白色公羊与一只白色母羊，生了一只黑色小羊。试问：公羊和母羊的基因型分别是什么?它们生的那只小羊又是什么基因型？①根据题意列出遗传图式：因为白色（B）为显性，黑色（b）为隐性。双亲为白羊，生P：B×BF1：bb下一只黑色小羊，有：②从遗传图式中出现的隐性纯合子突破：因为子代为黑色小羊，基因型必为bb，它是由精子和卵细胞受精后发育形成的，所以双亲中都有一个b基因，因此双亲基因型均为Bb。（2）方法二：根据后代分离比解题①若后代性状分离比为显性∶隐性＝3∶1，则双亲一定都是杂合子。即Bb×Bb→3B∶1bb。②若后代性状分离比为显性∶隐性＝1∶1，则双亲一定是测交类型。即Bb×bb→1Bb∶1bb。③若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。即BB×BB→BB、BB×Bb→1BB∶1Bb或BB×bb→1Bb。9．用分离定律解决自由组合定律问题自由组合定律是以分离规律为基础的，因而可用分离定理的知识解决自由组合定律的问题，且用分离定律解决自由组合定律的问题显得简单易行。其基本策略是：（1）首先将自由组合问题转化为若干个分离定律问题。在独立遗传的情况下，有几对基因就可以分解为几个分离定律问题。如AaBb×Aabb可分解为：Aa×Aa、Bb×bb。（2）用分离定律解决自由组合的不同类型的问题。①配子类型的问题例：某生物雄性个体的基因型为AaBbcc，这三对基因为独立遗传，则它产生的精子的种类有：AaBbcc↓↓↓2×2×1＝4种②基因型类型的问题例：AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有多少种基因型？先将问题分解为分离定律问题：Aa×Aa→后代有3种基因型（1AA∶2Aa∶1aa）；Bb×BB→后代有2种基因型（1BB∶1Bb）；Cc×Cc→后代有3种基因型（1CC∶2Cc∶1cc）。因而AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有3×2×3＝18种基因型。③表现型类型的问题例：AaBbCc与AabbCc杂交，其后代有多少种表现型？先将问题分解为分离定律问题：Aa×Aa→后代有2种表现型；Bb×BB→后代有2种表现型；Cc×Cc→后代有2种表现型。因而AaBbCc与AabbCc杂交，其后代有2×2×2＝8种表现型。10．遗传系谱图中遗传病的确定（1）首先先确定系谱图中的遗传病是显性遗传还是隐性遗传：①“无中生有”为隐性遗传病。即双亲都正常，其子代有患者，则一定是隐性遗传病。②“有中生无”为显性遗传病。即双亲都表现患病，其子代有表现正常者，则一定是显性遗传病。（2）其次确定是常染色体遗传还是伴性遗传：①在已确定隐性遗传病的系谱中：a．父亲正常，女儿患病，一定是常染色体隐性遗传；b．母亲患病，儿子正常，一定不是伴x染色体隐性遗传，必定是常染色体隐性遗传。②在已确定显性遗传病的系谱中：a．父亲患病，女儿正常，一定是常染色体显性遗传；b．母亲正常，儿子患病，一定不是伴x染色体显性遗传，必定是常染色体显性遗传。（3）人类遗传病判定口诀：无中生有为隐性，有中生无为显性；隐性遗传看女病，女病父正非伴性；显性遗传看男病，男病母正非伴性。11．基因突变的几个问题（1）发生的过程及时间基因突变发生在细胞分裂间期（有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期）的DNA分子的复制过程中。（2）基因突变与生物生殖的对应关系无性生殖中有丝分裂过程能发生基因突变；有性生殖中减数分裂过程能发生基因突变，因而在无性生殖和有性生殖过程中都存在因基因突变而发生的变异。（3）发生基因突变的细胞体细胞可以发生基因突变，这种突变不会导致下一代个体产生变异。有性生殖细胞也可以发生基因突变，这种突变可经受精作用直接传递给后代。12．变异与育种育种的基本思路是通过各种方式改变生物的遗传物质，产生各种各样的变异类型，从中选育符合人类要求的变异，然后定向培育为新品种。（1）几种育种方法的比较育种方法育种原理处理方法主要不足诱变育种基因突变物理因素、化学因素预测性差杂交育种基因重组不断自交，连续选择育种过程繁琐单倍体育种染色体数目变异花药离体培养人工诱导加倍多倍体育种染色体数目变异秋水仙素处理种子或幼苗特别提醒：杂交育种、诱变育种的可预见性差，人们只能在变异的基础上对变异进行选择，而不能控制变异的方向。（2）现代新育种技术利用细胞工程和基因工程定向培育新品种。利用细胞工程和基因工程可以定向改造生物的遗传物质，还能克服种间的界线。13．染色体组与染色体组数目的判定染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体。要构成一个染色体组应具备以下几条；（1）一个染色体组中不含同源染色体。（2）一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。（3）一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。要确定某生物体细胞中染色体组的数目，可从以下几个方面考虑：①细胞内形态相同的染色体（同源染色体）有几条，则含有几个染色体组。如右图细胞中相同的染色体有4条，此细胞中有4个染色体组。②根据基因型来判断。在