必修二 遗传与进化
第一单元 生物的生殖与发育
第二单元 遗传与变异的分子基础
第三单元 遗传的基本规律
第四单元 生物的变异
第五单元 遗传变异与进化
第一单元 生物的生殖与发育
一、减数分裂
1 概念：减数分裂是配子形成过程中进行的一种特殊有丝分裂。
2 特点：染色体复制一次，而细胞连续分裂两次。
4 过程：
精原细胞
初级精母细胞
减数第一次分裂间期
减数第一 次分裂
次级精母细胞
减数第二次分裂
精细胞
5 精子和卵细胞形成过程的区别：
6 DNA、染色体、染色单体的数量变化：
3 同源染色体：
同源染色体：细胞中形态大小相似的两条染色体，一条来自父方，一条来自母方。
图中属于同源染色体的是：
姐妹染色单体的是：
非姐妹染色单体的是：
非同源染色体的是：
DNA复制，相关蛋白质合成，（染色体复制）细胞体积增大。
同源染色体联会，形成四分体。同源染色体上的非姐妹染色单体间可发生交叉互换。
同源染色体排列在赤道板上
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
形成两个大小相同的次级精母细胞，染色体数目减半。
染色体散乱分布在细胞中央
每条染色体的着丝粒排列在赤道板上
着丝粒分裂，染色单体分开
形成4个精细胞
1精原细胞→4精子
1卵原细胞→1卵细胞
细胞质均等分裂
不需要变形
需要变形
细胞质不均等分裂
过程连续，历时短
过程不连续，历时长
卵原细胞
减数第一 次分裂
次级卵母细胞
减数第二次分裂
第一极体
减数第二次分裂
卵细胞
第二极体
2第二极体
哺乳动物卵细胞的形成过程
哺乳动物精子与卵细胞形成过程的区别
N
2N
4N
减数第一次分裂间期
减数第一次分裂
减数第二次分裂
DNA
染色体
二、有丝分裂与减数分裂的区别
判断细胞分裂图像的方法——三看识别法
一看染色体的数目： 奇数——减数第二次分裂
偶数——二看
二看同源染色体： 无——减数第二次分裂
有——三看
三看同源染色体行为：联会、同源染色体分离、同
源染色体排列在赤道板上
——减数第一次分裂
无以上各种行为——有丝分裂

减Ⅰ
联会 四分体
有丝分裂
减Ⅱ
间
前 中 后 末
三、受精作用
1 精子和卵细胞向输卵管的转运
2 过程
精子：
卵细胞：
睾丸→
子宫→
输卵管壶腹部
卵巢→
输卵管壶腹部
输卵管伞→
⑴ 精子和卵细胞的识别
⑵ 精子进入卵细胞
⑶ 精核和卵核的融合
卵细胞透明带上的糖蛋白：精子特异性识别的受体
精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面
卵细胞放射冠释放蛋白水解酶，可保证只有一个精子与卵细胞结合
——受精作用的实质
动力:精子尾部摆动产生的向前推力
动力:输卵管伞部的收缩；输卵管伞部上皮细胞纤毛的协调运动；卵细胞放射冠的功能。
既保证了生物前后代遗传物质的稳定性，又使子代具有更大的变异性，大大提高了生物对环境的适应能力。
3 减数分裂和受精作用的意义
四、被子植物配子的形成
花粉母细胞
雄配子：花药
4小孢子(花粉粒)
减数 分裂
营养细胞
生殖细胞
有丝 分裂
有丝 分裂
2精子
雌配子：子房
大孢子母细胞
减数 分裂
大孢子
3有丝 分裂
1卵细胞
2
极核
3 反足细胞
2助细胞
雌蕊:
子房
五、被子植物的双受精
雄蕊:花药
精子(N)
精子(N)
卵细胞(N)
2极核(N)
受精卵 (2N)
受精极核 (3N)
胚
胚乳
幼苗
胚囊
珠被
子房壁
胚珠
种皮
果皮
第二单元 遗传与变异的分子基础
1 遗传物质在染色体上
一、遗传物质的发现
⑴ 萨顿对蝗虫的精子的研究发现
①染色体是各具独特形态的实体；
②体细胞中染色体成对存在，每对染色体中的一个来自母方，一个来自父方；
③在细胞减数分裂时，配对的两条染色体相互分开，独立地进入配子；
④非同源染色体进入配子时自由组合。
⑵ 摩尔根的发现
→发现现象：染色体在减数分裂时的行为与孟德尔杂交实验中遗传因子的行为完全平行
→提出假说：遗传因子位于染色体上。
特定的基因位于特定染色体的特定位置上
2 遗传物质的发现
⑴ 肺炎双球菌的转化实验
①体内转化实验——格里菲思
结论：加热加死的S型细菌中有某种转化因子
②体外转化实验——艾弗里
结论：DNA是具有转化作用的遗传物质，而蛋白质和其它物质
不是遗传物质。
思考：加入DNA酶处理的一组作用是什么？
从反面证明DNA是遗传物质
⑵ 噬菌体侵染细菌的实验
①噬菌体——专门寄生在细菌内的病毒
②噬菌体侵染大肠杆菌的实验
结论：DNA是噬菌体的遗传物质
31P、32P
35S
⑶ 烟草花叶病毒重建实验
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
总结：DNA是主要的遗传物质
即指绝大多数的遗传物质是DN。
原核生物
真核生物
DNA病毒
RNA病毒
RNA：
DNA
二、DNA的分子结构
1 基本组成单位——脱氧核苷酸
2 DNA双螺旋结构
——沃森、克里克
磷酸二酯键
⑴ DNA分子含有两条脱氧核苷酸链，两条链反向平行。
⑵ 外侧是由脱氧核糖和磷酸交替排列而成构成的基本骨架，内侧是碱基对，之间以氢键相连。
⑶ 碱基配对遵循碱基互补配对原则。
3 DNA分子的特点
⑴ 稳定性：双螺旋结构、碱基互补配对
⑵ 多样性：碱基对的排列方式多种多样
如一个DNA分子有n个碱基对，则可能出现的组合为4n。
⑶ 特异性：碱基对特定的排列顺序
4 碱基互补配对原则的应用
⑴ A=T，G=C
A+G=T+C=A+C=T+G=50%
⑵ 假设 则
⑶ 假设A1+T1=n%，则A2+T2=A+T=n%
三、DNA的复制
1 DNA复制的时间
2 DNA复制的场所
细胞分裂间期（有丝分裂间期和减数第一次分裂间期）
细胞核（主要），也可发生在线粒体和叶绿体
3 DNA复制的过程
⑴ 解旋:解旋酶→氢键断裂
⑵ 复制:DNA聚合酶→形成磷酸二酯键
4 DNA复制的特点
⑶ 延伸:
半保留复制、边解旋边复制
DNA半保留复制的实验证明
5 DNA复制的条件
⑴ 模板：DNA的两条链
⑵ 原料：游离的脱氧核苷酸
⑶ 酶：解旋酶、DNA聚合酶
⑷ 能量：ATP
6 DNA复制的意义
维持生物前后代遗传物质的稳定
7 有关DNA复制的计算
⑴ DNA分子数(复制n次):
子代DNA分子数=2n
含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个
⑵ 脱氧核苷酸链数(复制n次):
子代DNA分子脱氧核苷酸链数=2n+1
含有亲代DNA链的脱氧核苷酸链数=2条
⑶ 消耗的脱氧核苷酸数:
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗脱氧核苷酸(2n-1)m个。
四、基因
1 基因的发现
孟德尔：遗传因子 世代相传、决定遗传表达
约翰逊：提出“基因”
摩尔根：基因以线性形式排列在染色体的特定位置上
一基因一酶说、一个基因一条肽链
艾弗里：基因的本质是DNA
沃森、克里克：DNA双螺旋
雅各布、莫诺：大肠杆菌乳糖操纵子
基因在结构和功能上都是可分的
2 基因的本质
基因是有遗传效应的DNA序列
基因是DNA分子上的一段核苷序列，是遗传的功能单位，可编码一段肽链或者编码一段RNA。
3 基因的结构
4 基因的分类
⑴ 按功能划分
编码蛋白质：结构基因、调节基因
可转录、无翻译产物的：对应某些RNA
不转录、不翻译的：起调控作用，如启动子、操作子
⑵ 按结构划分
断裂基因、非断裂基因
重叠基因：两个基因共用一段重叠的核苷酸序列
可动基因（转座子）：某些基因可从一个位置转移到
另外一个位置
5 基因的现代含义
基因是遗传的基本物质和功能单位，它携带了逐代传递的信息，是组成一个转录区域和转录调节的一段DNA序列。
6 染色体、脱氧核苷酸、DNA与基因
染色体是DNA的主要载体；
染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列；
脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位；
基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有多个基因；
每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
7 染色体外基因
真核生物：线粒体、叶绿体
原核生物：质粒(小型环状DNA分子）
五、基因的表达
1 RNA
⑴ RNA的基本组成单位
⑶ RNA的种类
② 转运RNA（tRNA）：
专一性：每种转运RNA只
能识别并转运一种氨基酸
③ 核糖体RNA（rRNA）：
核糖体的组成成分
① 信使RNA（mRNA）：携带遗传信息由细胞核进入细胞质
反密码子
2 转录（DNA→RNA：mRNA、tRNA、rRNA）
⑵ 特点：边解旋边转录
⑴ 场所：细胞核
模板：DNA分子的一条链
原料：游离的核糖核苷酸
酶：RNA聚合酶
能量：ATP
⑶ 条件：
原核细胞与真核细胞DNA转录的区别
3 翻译（mRNA→蛋白质）
⑴ 场所：
核糖体
信使RNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，称作密码子。
64个密码子中，终止密码子有3个，决定氨基酸的密码子有61个。
⑵ 密码子
⑶ 过程
tRNA的种类：
61
⑷ 条件
模板：mRNA
原料：游离的氨基酸
酶：
能量：ATP
运输工具：tRNA
⑸ 计算
①双链DNA中A1+T1=n%=A2+T2=A+T=n%,
则mRNA上A+U=n%
②遗传信息传递过程中,
基因(双链DNA)中脱氧核苷酸数: 6
mRNA中核糖核苷酸数: 3
蛋白质中氨基酸数 1
六、基因与性状
1 基因对性状的控制作用
直接控制:基因→蛋白质分子结构→性状
如:镰刀型细胞贫血症
间接控制:基因→酶→新陈代谢→性状
如:白化病
2 环境与性状
性状是基因与环境共同作用的结果。
基因组成相同，但生物所处的环境不同，则性状不一定相同。
基因组成不同，性状可能相同。
A盆蒲公英生长在背风向阳处；

B盆蒲公英生长在向风荫蔽处。
第三单元 遗传学规律
一、孟德尔遗传试验的科学方法
1 恰当地选择实验材料
豌豆作为实验材料的优点:
严格的自花受粉；花大，容易去雄和人工授粉；
具有稳定的易于区分的相对性状。
相对性状：指同一性状的不同表现类型。
2 巧妙地运用由简到繁的方法
3 合理地运用数理统计
4 严密的假说演绎
二、基因的分离规律
1 杂交实验，发现问题
⑴ 显性性状：子一代显现出来的亲本性状。
隐性性状：子一代未显现出来的亲本性状。
2 提出假说，解释现象
⑵ 性状分离：子二代中同时出现显现出显性性状和隐性性状的现象。
⑴ 假说：遗传性状是由遗传因子控制的；控制性状的遗传因子成对存在，一个来自父方，一个来自母方；在子一代中一个遗传因子能够掩盖另一个遗传因子的作用；子一代形成配子时这对遗传因子相互分开，随配子独立遗传给后代。
⑵ 等位基因：位于一对同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因。
3 设计实验，验证假说
⑶ 表现型：生物个体表现的性状称表现型。
基因型：与生物个体表现型有关的基因组成。
⑷ 纯合子：由含相同基因的配子结合成合子发育成的个体。
杂合子：由含不同基因的配子结合成合子发育成的个体。
——测交
测交：基因型未知的显性个体与隐性纯合子杂交。
杂交：基因型不同的个体间交配。
自交：基因型相同的个体间交配。
4 归纳综合，总结规律
基因分离规律的实质：
一对等位基因在杂合体中保持相对的独立性，在进行减数分裂形成配子时，等位基因随着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。
三、分离规律在实践中的应用
1 医学实践
⑴ 判断显隐性
⑵ 计算后代患病的风险率
2 育种
选育隐性性状：出现优良性状即为纯种
选育显性性状：需通过连续自交的方法逐步淘汰由于性状分离出现的不良性状，直至后代不再发生性状分离为止。
四、伴性遗传
1 性别决定
⑴ XY型：所有的哺乳动物、某些鱼类、两栖类、多数昆虫（如果蝇）、一些雌雄异株植物
♀：XX ♂：XY
⑶ 其他性别决定类型
受精与否：如蜜蜂，未受精的卵细胞发育成雄蜂；受精卵
发育成蜂王和工蜂
基因的差别：如玉米
环境条件的影响：如海生蠕虫
⑵ ZW型：鸟类、蛾蝶类
♀：ZW ♂：ZZ
2 常染色体和性染色体
男性染色体
女性染色体
为什么人类的性别比总是接近于1：1？
3 伴性遗传
X
Y
XY同源区段
X染色体非同源区段
Y染色体非同源区段
⑴ 正常色觉与红绿色盲基因型
正常：XBXB、XBY
携带者：XBXb
色盲：XbXb、XbY
⑵ 伴X隐性遗传特点
①男性患者多于女性患者
②母患子必患，女患父必患
③隔代交叉遗传
⑶ 伴X显性遗传特点：如抗维生素D佝偻病
①女性患者多于男性患者
②父患女必患，子患母必患
③代代遗传
⑷ 伴Y染色体遗传特点：如外耳道多毛症
患者全为男性；父传子，子传孙
五、基因的自由组合规律
1 杂交实验，发现问题
2 提出假说，解释现象
4 归纳综合，总结规律
基因的自由组合规律实质：
位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。减数分裂形成配子时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
3 设计实验，验证假说——测交
六、自由组合规律在实践中的应用
1 育种——杂交育种
例：在水稻中，易倒伏（D）对抗倒伏（d）是显性，抗稻瘟病（R）对易感稻瘟病（r）是显性。有两个不同品种的水稻，一个品种易倒伏抗稻瘟病，另一个品种抗倒伏易感稻瘟病。利用这两个品种培育抗倒伏抗稻瘟病的水稻。
易倒伏抗稻瘟病
（DDRR）
抗倒伏易感稻瘟病
（ddrr）
P：
↓
易倒伏抗稻瘟病
（DdRr）
F1：
↓
自交
易倒伏抗稻瘟病
（D_R_）
×
易倒伏易感稻瘟病
（D_rr）
F2：
不抗倒伏抗稻瘟病
（ddR_）
不抗倒伏易感稻瘟病
（ddR_）
↓
连续自交，直至不再出现性状分离
2 医学实践
例：人类的多指是一种显性遗传病，白化病是一种隐性遗传病，已知控制这两种疾病的等位基因都在常染色体上，而且都是独立遗传的，在一个家庭中，父亲是多指，母亲正常，他们有一个患白化病但手指正常的孩子，则
⑴ 下一个孩子患白化病的几率是
⑵ 下一个孩子患多指的几率是
⑶ 下一个孩子同时患有此两种疾病几率是
⑷ 下一个孩子患病的几率是
第四单元 生物的变异
不遗传的变异
可遗传的变异
基因突变
基因重组
染色体变异
（环境改变引起，遗传物质未变）
（遗传物质改变）
一、基因突变
1 概念
指基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或改变。
2 引发因素
物理因素：射线、电离辐射
化学因素：亚硝酸、碱基类似物
生物因素：某些病毒、细菌
3 发生时间
DNA分子复制时
4 特征
普遍性：任何生物都可发生
低频性：自然状态下突变率低
随机性：可发生在个体发育的任何时期和任何细胞中
多方向性：可朝多个方向突变，但总是限定在一定范围内
可逆性：
5 结果
基因通过突变成为它的等位基因
6 应用
——诱变育种
例：高产青霉菌株的选育、太空育种
优点：可提高突变率，增加变异来源
思考
基因突变是否一定会导致生物的性状改变？
二、基因重组
1 概念
在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
2 发生时间
四分体时期：同源染色体的非姐妹染
色单体之间交叉互换
3 意义
减数第一次分裂后期：非同源染色体
上的非等位基因自由组合
产生新的基因型，从而使后代出现新的性状组合
4 重组DNA技术
⑵ 基因操作的工具
⑴ 概念： 重组DNA技术又称转基因技术,指利用分子生物学和基因工程的手段,将某种生物的基因转移到其他生物物种中,使其出现原物种不具有的新性状的技术。
①基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶）
②基因的针线——DNA连接酶
③基因的运载工具——运载体
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列， 并且能在特定的切点上切割DNA分子。
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来
⑶ 过程
1 获取目的基因
直接分离基因
2 体外重组DNA分子
3 重组DNA分子导入受体细胞
4 筛选和鉴定
反转录法
氨基酸序列→mRNA→DNA
鸟枪法
人工合成基因
运载体
目的基因
同一种限制酶
相同的黏 性末端
DNA连接酶
重组DNA分子
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
敲除了免疫排斥基因的小猪
三、染色体变异
1 种类
染色体结构的变异
染色体数目的变异
染色体数目成倍的增加或减少（整倍体）
个别染色体增加或减少（非整倍体）
2 染色体的形态类型
中着丝粒染色体
亚中着丝粒染色体
近端着丝粒染色体
具随体的染色体
端着丝粒染色体
⑵ 影响因素
3 染色体结构的变异
⑴ 种类
缺失：
重复：
倒位：
易位：非同源染色体片段位置互换
生物体内某些代谢产物、X射线、γ射线或某些化学药品
⑶ 对性状的影响
缺失：猫叫综合征 5号染色体部分缺失
重复：果蝇的棒眼
⑷ 应用
家蚕育种：辐射诱变→10号染色体缺失→缺失转移至性染色体
→家蚕交配产卵→黑色♂
淡黄褐色♀
4 染色体数目的变异
⑴ 染色体组
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，却携带着控制某种生物生长和发育、遗传和变异的全部信息。
⑵ 多倍体和单倍体
多倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有几个染色体组，叫几倍体。
单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
如：香蕉为三倍体，马铃薯为四倍体，普通小麦为六倍体
如：雄蜂
凡是由配子发育而成的个体，都叫单倍体。
⑶ 对性状的影响
多倍体：茎杆粗壮、叶片及叶片上的气孔明显增大、种子和果实也大一些；叶子皱缩、分蘖减少、生长缓慢、育性降低。
单倍体：个体矮小，生活力较弱，高度不育。
⑷ 多倍体的成因
细胞有丝分裂过程中，染色体完成复制之后，由于某种因素（如温度骤变、某些化学物质）使得染色体不能正常移向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，从而使染色体数目加倍。
利用秋水仙素人工诱导多倍体
作用——抑制纺锤体的形成
作用时间：有丝分裂前期
减数分裂中染色体不分离a 减数分裂I同源染色体不分离；b 减数分裂II姐妹染色单体不分离
⑸ 应用——多倍体育种、单倍体育种
① 多倍体育种
例：三倍体无子西瓜
八倍体小黑麦
注意
★两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体种子；第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。
★三倍体西瓜无子的原因：同源染色体联会紊乱，不能产生可育配子。
普通小麦的形成过程
② 单倍体育种
特点：明显地缩短了育种年限
一般过程：
两亲本杂交得F1→取F1的花粉进行花药离体培养得单倍体植株→秋水仙素处理单倍体植株幼苗使染色体数目加倍→从后代中选出符合要求的个体。
四、人类遗传病
单基因遗传病
多基因遗传病
染色体遗传病
常染色体显性遗传：多指、并指、
亨廷顿舞蹈症
常染色体隐性遗传：白化、苯丙酮尿症
伴X染色体显性遗传：抗维生素D佝偻病
伴X染色体隐性遗传：色盲、血友病
病例：唇裂、冠心病、原发性高血压、青少年型糖尿病、神经管裂、无脑儿
特点：与环境有关；家庭聚集倾向
常染色体病：21三体综合征、猫叫综合征
性染色体病：性腺发育不全（XO型）
1 种类
2 预防
禁止近亲结婚
进行遗传咨询
提倡“适龄生育”
产前诊断
——最有效的措施
第五单元 遗传与进化
一、现代生物进化理论的由来
2 达尔文的自然选择学说
过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存
1 拉马克的进化学说
用进废退
二、现代生物进化理论
1 种群是生物进化的基本单位
⑴ 种群的概念
生活在一定区域的同种生物的全部个体。
⑵ 基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
⑶ 基因频率
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
⑷ 生物进化的实质是基因频率的改变
⑸ 影响基因频率改变的因素
迁移、突变和基因重组、自然选择、遗传漂变
自然选择过程中，环境因素作用于表现型
2 突变和基因重组提供进化的原材料
⑴ 基因突变为生物进化提供了最初的原材料
⑵ 突变的有利和有害是相对的，关键取决于生物的生存环境
⑶ 突变和重组不能决定生物进化的方向
3 自然选择决定生物进化的方向
自然选择可使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
突变率=
发生突变的基因数
基因库中全部的基因数
例：果蝇约有104对基因，假设每个基因的突变率都是10-5，对于一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说，每一代出现的基因突变数将是多少？
4 隔离与物种的形成
⑴ 物种的概念
能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群个体
⑵ 隔离
地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使种群间不能发生基因交流的现象。
生殖隔离：两物种之间不能交配，或交配后不能产生可育后代。
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。
⑶ 新物种的形成过程
①渐变式新物种形成
②爆发式新物种形成
同一种群
地理隔离
不同种群
遗传变异
生殖隔离
自然选择
基因频率改变
标志着新物种形成
多倍体形成
三、遗传平衡定律（哈代—温伯格定律）
1 适用范围
⑴ 种群极大
⑵ 无迁移、突变和自然选择
⑶ 个体间随机交配
2 内容
A、a基因频率分别为p、q
则AA、Aa、aa的基因型频率分别为p2、2pq、q2
（p2+2pq+q2）=（p+q）2=1
3 应用
四、生物多样性
遗传多样性
（基因多样性）
物种多样性
生态系统多样性
分子水平
细胞水平
个体水平
DNA的多样性
蛋白质的多样性
染色体的多样性
表现型的多样性
——用一个区域的物种种类的丰富程度和分布来衡量
——生物多样性最直观、最基本的表现
生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化
生态系统内生境和生态过程的多样化
——生物群落多样性甚至生物多样性的基本条件
——遗传多样性越丰富，对环境的适应性越广