第一章 生物科学和我们
[学习导航] 1.结合教材P2，说出解决粮食问题的重要性。 2.结合教材P4～5，尝试像科学家一样思考。
[重难点击] 科学家思维的基本过程。
生物科技日新月异，基因工程、克隆技术等成果层出不穷。但挑战和机遇并存，生物科学还有很多值得研究的内容，让我们学会像科学家一样思考吧，也许很多的社会问题都能通过生物技术得以解决。
一、人类面临的问题之一：粮食问题
1.第二次世界大战后世界粮食生产特点
(1)世界粮食生产发展迅速，增长速度快于人口的增长速度，世界人均粮食产量稳步增长。
(2)人均占有不均衡，发展中国家生产的粮食与发达国家生产的粮食总量相差无几。
(3)发展中国家的人口增长速度过快，粮食问题日益严重。
2.我国粮食生产状况及产生原因
现状→仅占世界7%的耕地养活占世界22%的人口
↓
面临的问题→粮食缺口巨大
↑
原因→人口增长迅速、资源短缺、环境恶化等
3.生物科学与技术在解决粮食问题中的应用
(1)技术运用：转基因技术。
(2)实例：1993年，世界首例转基因产品——延熟保鲜番茄在美国批准上市。
(3)我国转基因技术的应用与发展
“七五”计划：掌握了植物转基因的全套技术，获得了抗虫烟草等转基因植物
↓
“八五”计划：获得了抗病毒、抗细菌、抗盐碱、抗虫、抗除草剂等转基因植物
↓
“九五”计划：获得一批具有自主知识产权的新基因
如图是我国粮食短缺的原因分析，请回答下列问题：
1.判断粮食是否短缺的标准是什么？
答案 人均占有粮食的数量。
2.造成耕地减少的原因有哪些？
答案 既有人为建设等方面的因素，也有土壤沙化、盐碱化等自然因素。
3.应对粮食危机的可行性措施有哪些？
答案 (1)实行计划生育，控制人口增长。
(2)保护和治理环境，防止环境恶化。
(3)减少建筑用地，防止因建设导致的耕地减少。
(4)培育高产作物新品种，发展现代农业生物技术，培育和推广转基因作物等。
归纳总结 我国粮食短缺的原因分析
1.下列关于粮食问题的叙述，正确的是( )
A.发达国家不存在粮食问题
B.凡是人口多的国家，人均粮食产量少
C.人口众多的发展中国家是世界粮食匮乏的地区
D.粮食问题的产生是由粮食总产量不足造成的
答案 C
解析 粮食问题是世界性的，与人口、生产力水平密切相关；人口众多的发展中国家是世界粮食匮乏的地区，但并不是人口多的国家，人均粮食产量就少；粮食问题的产生并不是粮食总产量不足造成的，而是由生产力水平不均造成的。
2.下表为世界粮食情况。
世界
亚洲
非洲
拉丁美洲
北美洲
欧洲
大洋洲
粮食
(亿吨)
18.35
7.75
0.73
1.03
3.92
4.66
0.26
人均粮食
(千克/人)
382
274
133
266
1 484
605
1 083
(1)从上表的数据分析能得出粮食问题存在怎样的严重现象？_________________________
____________________________________________________。
(2)粮食危机产生的主要原因是________、__________、________等。
(3)现代农业生物技术的诞生为解决粮食问题指明了方向，它的发展为社会创造了明显的经济效益、__________和________。
(4)在通过培育转基因作物解决粮食短缺问题的过程中，人们必须时刻高度戒备的问题是( )
A.转基因作物能否具有优良品质
B.转基因作物能否有效地提高产量
C.转基因作物抗逆性范围和强度
D.转基因作物的安全性
答案 (1)世界粮食存在着严重的地区生产、消费不均现象
(2)人口增长 资源短缺 环境恶化
(3)社会效益 生态效益 (4)D
解析 (1)表中信息显示就人均粮食而言，北美洲、大洋洲人均量与非洲、亚洲等差距悬殊，从而揭示世界粮食存在着严重的地区生产、消费不均现象。(2)导致粮食危机的主要原因是人口增长、资源短缺及环境恶化等。(3)现代农业生物技术的发展可为社会创造重要的经济、社会及生态效益。(4)由于科学发展水平的限制，在转基因生物中，有时候会出现一些人们意想不到的后果。所以人们必须时刻高度戒备转基因作物的安全性。
一题多变
(1)粮食危机产生的问题如何解决？
答案 合理控制人口，科学利用资源，保护生态环境，扩大粮食种植面积，提高粮食产量等。
(2)转基因作物具有哪些优点？试举例说明。
答案 产量高，抗逆、抗虫性强等。
易错提醒 (1)粮食是否短缺的标准不是粮食总量，而应是人均占有粮食的数量。
(2)解决粮食问题应从粮食生产总量和人口数量两方面入手，同时不能忽略使用生物技术带来的安全性问题。
二、像科学家一样思考：科学思维
观察
↓
推理
↓
分类
↓
建立模型
↓
交流
1.“每一项观察都是科学思维的第一步”这种说法是否正确？试作出解释。
答案 不正确。当你用一种或多种感官去收集有关信息时，就是在观察；而科学的观察是指有目的、有计划地和思维活动紧密结合的考察研究方法。因此观察并不都是科学的观察。
2.拉马克在观察到长颈鹿的特殊形态后，提出了“用进废退”的生物进化观点，判断拉马克采用何种思维方式得出这一结论。
(1)类型：________(填“观察”“推理”“分类”“建立模型”或“交流”)。
(2)理由：_____________________________________________________________________。
答案 (1)推理 (2)拉马克通过对观察到的现象作出自己的解释，作出推论，是一种推理过程
3.始祖鸟化石是否属于生物学模型？
答案 始祖鸟化石不属于生物学模型。始祖鸟化石是实物，不是用来说明事物或过程的表现手段。
3.下列关于推理研究的说法中，错误的是( )
A.推理是对观察到的现象作出解释的过程
B.通过推理所得出的结论必须是完全正确的
C.推理过程必须符合基本的逻辑关系
D.通过对现象的推理可得出多种结论
答案 B
解析 推理是对观察到的现象作出解释的过程，是一种合理假设；由推理所得出的结论可能是正确的，也可能是错误的，这需要通过实验加以验证。
4.下图为“澄江动物化石群”所体现的脊椎动物起源与进化简要示意图。请据图回答问题：
(1)指出图中A、B、C、D分别所代表的动物的名称：________、________、________、________。
(2)文昌鱼属于________动物。
(3)脊索动物和脊椎动物的祖先在寒武纪同时出现，说明它们可能起源于________________。
(4)化石研究表明，海口虫具有脊索、背神经索和鳃裂，与脊索动物头索类相似；海口虫还具有头的特征和原脊椎构造，由此科学家提出了脊椎动物起源的新观点，这一新观点的得出所采用的科学思维方法是________。
(5)图示方法实际上是一种( )
A.观察 B.推理 C.分类 D.交流
答案 (1)云南虫 昆明鱼 海口鱼 七鳃鳗 (2)脊索
(3)一个共同的祖先 (4)推理 (5)C
解析 (1)图示实际上是一个脊椎动物起源与进化的模型，通过这个模型可以更准确、直观地显示各类动物之间的关系。据图可知：A代表云南虫，B代表昆明鱼，C代表海口鱼，D代表七鳃鳗。(2)文昌鱼属于脊索动物，是脊椎动物演化过程的一个分支。(3)脊索动物和脊椎动物的祖先在寒武纪同时出现这一事实，说明它们可能起源于同一个祖先。(4)据图可知，真正脊椎动物的演化是从海口虫开始的。得出这一推论采用的科学思维方法是推理。(5)图示方法是把某些相似特征的动物归类在一起，通过比较识别出不同动物的异同点，并根据异同点将动物划分为不同的类群，该过程主要采用科学思维过程中的分类法，选项C正确。
一题多变
(1)从“澄江动物化石群”所体现的脊椎动物进化过程来看，脊椎动物的进化最可能从什么动物开始。
答案 海口虫。
(2)科学家对“澄江动物化石群”的研究过程采用的科学思维方法有哪些？
答案 观察、分类、推理、建立模型等。
易错提醒 对科学思维过程中的推理及建立模型的易错认识
(1)根据生物现象进行解释、推理，作出的推论不一定完全正确，它只是对现象的多种可能解释中的一种。
(2)模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。例如，细胞的显微结构图就是物理模型。
(3)构建同一事物或过程的模型可能不只一种。如光合作用过程，既可用光合作用过程图解表示，也可用光合作用反应式表示。
1.2000年我国粮食减产的主要原因是( )
A.病虫害 B.干旱 C.粮价偏低 D.亚洲金融风暴
答案 B
解析 2000年我国粮食减产的主要原因是大面积持续时间较长的干旱。
2.下面关于我国粮食生产状况和导致这一状况的原因组合正确的是( )
A.粮食过剩；人均占有耕地居世界首位
B.粮食过剩；粮食产量增长速度大于人口增长速度
C.粮食短缺；粮食总产量太低
D.粮食短缺；人口居世界首位且仍在增长
答案 D
解析 粮食过剩与短缺是粮食生产状况的两种表现，粮食过剩或短缺的参数是人均粮食占有量；人口数量众多、人口增长速度过快是我国的基本国情，这使我国人均粮食占有量很低且仍有下降的趋势，所以我国是粮食短缺国家，故A、B、C项与客观事实不符，D项符合。
3.达尔文经过8年的潜心研究，将其以“自然选择学说”为核心的生物进化理论发表在《物种起源》一书中，呈现给世人。从科学思维角度看，这是( )
A.观察 B.推论 C.分类 D.交流
答案 D
解析 这是达尔文通过《物种起源》一书与别人进行交流。
4.下面实例属于“分类”的是( )
A.一些有识之士预言，生物技术在诸多威胁人类生存的难题上将发挥重大作用
B.对延熟保鲜番茄的营养成分进行检测
C.按照分化的方向，干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞
D.用流程图表示光合作用与细胞呼吸的关系
答案 C
解析 把某些特征相似的事物归类到一起的逻辑方法称为分类；根据共同点将事物划分为较大的不同类群，再根据差异点将事物划分为较小的类群。因此C项符合分类，A、B、D三项分别符合推理、观察和建立模型。
5.将一个刚出芽的马铃薯块茎切成大小一致的相同的 6块，每块均带有芽眼。取6个同样大小、质地相同的小花盆，分别装满同样的沙土，将6块马铃薯块茎分别埋于6个小花盆的沙土中5 cm深处，按下表要求连续管理培植20天。通过观察并做记录如下：
花盆号
温度
光照
水
马铃薯生长情况
1号
20 ℃
充足
适量
植株旺盛
2号
20 ℃
黑暗
适量
黄化苗
3号
4 ℃
充足
适量
不生长
4号
20 ℃
较暗
适量
植株较弱
5号
20 ℃
充足
大量
马铃薯块茎腐烂
6号
20 ℃
充足
不浇水
不生长
(1)根据观察结果做好推理，分析得出马铃薯萌发和正常生长的条件是________________________________________________________________________。
(2)1号花盆中的马铃薯生长状况最佳的原因是什么？
________________________________________________________________________。
(3)5号花盆中的马铃薯块茎最终腐烂，原因是什么？
________________________________________________________________________。
(4)表格中6号花盆中的马铃薯不生长，原因是什么？
________________________________________________________________________。
(5)哪两组对照可以证明马铃薯的生长需要光照？
________________________________________________________________________。
答案 (1)充足的光照、适宜的温度和适量的水分
(2)生长所需的温度、光照、水分等条件均最佳
(3)水分过多，细胞缺氧，进行无氧呼吸，产生的乳酸对细胞有毒害作用
(4)6号花盆中马铃薯温度适宜、光照充分，但缺少水分
(5)1号花盆和2号花盆对比，温度相同，水适量，只有光照不同，因此可以通过生长情况证明马铃薯生长需要光照
解析 (1)1号花盆与2号花盆对比，变量为是否具有光照条件，结果马铃薯生长情况不同，说明马铃薯萌发和正常生长需要光照；1号花盆与4号花盆对比，变量是光照强度，结果马铃薯生长情况不同，说明马铃薯萌发和正常生长需要充足的光照；1号花盆与5号、6号花盆对比，变量是水分的量，说明马铃薯萌发和正常生长需要适量的水分；1号花盆与3号花盆对比，变量是温度，结果马铃薯生长情况不同，说明马铃薯萌发和正常生长需要适宜的温度。综上分析得出结论：马铃薯萌发和正常生长需要充足的光照、适宜的温度和适量的水分。(2)1号花盆中的马铃薯生长状况最佳是因为所需的温度、光照、水分等条件均最佳。(3)5号花盆水太多，因此细胞缺氧，进行无氧呼吸，产生的乳酸对细胞有毒害作用。
课时作业
[学考达标]
1.下面对于世界粮食现状的叙述，不正确的是( )
A.粮食生产的增长速度快于人口增长速度
B.世界人均粮食产量呈现衰退趋势
C.占世界人口1/4的发达国家生产出占世界1/2的粮食
D.占世界人口3/4的发展中国家生产的粮食只占世界的1/2
答案 B
解析 第二次世界大战以后，世界粮食生产发展很快，粮食生产的增长速度快于人口的增长速度，世界人均粮食产量呈现增长趋势，其中，占世界人口1/4的发达国家生产的粮食占世界的1/2，而占世界人口3/4的发展中国家生产的粮食只占世界的1/2。
2.我国幅员辽阔，但耕地总面积较小，人均耕地不足。为了解决粮食问题，你认为应该( )
A.多开垦荒地，扩大耕地面积
B.科学种田，提高单位面积产量
C.把草原、山坡开垦为耕地
D.围湖造田，围海造陆
答案 B
解析 开垦荒地可以扩大耕地面积，但数量有限，又会加速环境的破坏；选项C、D的做法虽然暂时性地增加了耕地面积，但对生态环境的破坏是无法估量的，反过来可能会导致粮食的更大减产，所以更不可取；科学种田，提高单位面积产量才是硬道理。
3.“化石研究表明，海口虫具有脊索、背神经索和鳃裂三大特征，与脊索动物头索类相似。”这一段言辞总结的工作基础是( )
A.推理 B.建立模型
C.分类 D.观察
答案 C
4.世界上增加粮食生产的重要途径有( )
A.大量开垦荒地，增加耕地面积
B.扩大水浇地面积，提高复种指数
C.减少经济作物播种面积，改种粮食
D.发展农业技术，提高粮食单位面积产量
答案 D
解析 大量开垦荒地，增加耕地面积，会破坏生态平衡；扩大水浇地面积，提高复种指数和减少经济作物播种面积，改种粮食，可以增加产量，但不是粮食生产的主要途径；发展农业技术，提高粮食单位面积产量，才是增加粮食生产的重要途径。
5.判断蚯蚓是不是环节动物？这一问题的回答是这样的：所有的环节动物都有分节；蚯蚓身体也是分节的；所以，所有的蚯蚓都是环节动物。这样的结论是经过以下科学思维的哪一过程得出的( )
A.观察 B.建立模型
C.分类 D.推理
答案 D
解析 推理是从一件事推出另一件事的方法。
6.下列关于科学实验的说法中，错误的是( )
A.分类是指将某些特征相似的事物归类到一起的逻辑方法
B.交流是与他人交换看法、分享信息的过程
C.预测的结果不一定是正确的
D.通过建立模型，科学家能把观察的结果表达得更加精确
答案 D
解析 建立模型的目的是使研究对象更为直观，使人们更容易形成感性认识。只有测量才会使观察的结果表达得更加精确。
[高考提能]
7.随着未来几十年我国人口的不断增加，预计粮食缺口巨大，粮食生产以及人民生活正面临着严峻的考验。下列哪项叙述不是我国应对粮食危机的措施( )
A.实行计划生育，控制人口增长
B.减少占用耕地，并多开垦荒地、围湖造田等，增加耕地面积
C.保护和治理环境，加强农业基础设施建设
D.发展现代农业技术，培育作物良种，提高粮食单产和品质
答案 B
解析 实行计划生育，控制人口增长，是解决我国粮食危机的关键；我国人均耕地面积很少，不足世界平均水平的40%，工业化和城镇化进程使耕地进一步减少；保有一定的耕地面积，是保证粮食供给的根本；但也不能去开垦荒地、围湖造田等，那样做会导致环境破坏，进而使粮食产量减少；保护和治理环境，加强农业基础设施建设是保证农业稳产、高产的重要条件；发展现代农业技术，培育作物良种，提高粮食单产和品质，是解决我国粮食问题的非常重要的有效措施。
8.我国北方具有大面积的平原，是粮食的重要生产基地，但气温普遍较低，粮食作物经常遭受冻害。要提高粮食产量，可以采取的措施是( )
A.将农作物引入温室种植
B.将北方农作物与野生抗寒植物杂交培育抗寒新品种
C.用不同混合物杂交育种
D.寻找抗寒基因培育转基因农作物
答案 D
解析 将抗寒基因通过基因工程导入农作物体内，培育含有抗寒基因的农作物可以解决粮食作物遭受冻害的问题。
9.下列对观察的表述，不正确的是( )
A.当你用一种或多种感官去收集有关信息时，就是在观察
B.观察和思维活动是紧密结合的
C.通过观察得到的信息称之为证据或数据
D.观察不能借助其他仪器设备的帮助，否则就不叫观察
答案 D
解析 科学观察是指有目的、有计划地和思维活动紧密结合的考察研究方法。通常需要借助各种仪器设备，要求必须真实、准确，即必须如实地反映所感知的事物。我们平时用一种或多种感官收集相关信息时，就是在观察。而通过观察得到的信息称之为证据或数据。
10.下面操作实例和科学思维过程的组合中，正确的一项是( )
A.使用显微镜看细胞的结构；推理
B.对显微镜下的人的血细胞显微照像；建立模型
C.蓝藻和细菌都无核膜，故属于原核细胞；交流
D.根据不同光照强度对光合作用速率影响的实验数据画曲线；建立模型
答案 D
解析 使用观察工具，属于收集信息和数据，应为观察，A错误；显微照像，因为没有对事物的属性简化处理，所以不是建立模型，仍为观察，B错误；根据蓝藻和细菌的共同属性“无核膜”，把它归属为原核细胞，符合分类的过程，C错误；画曲线属于建立数学模型的过程，D正确。
11.粮食问题是当前世界面临的重大问题之一。
(1)粮食危机的主要原因是____________________________，______________________等。
(2)粮食生产的过程实质上是______________________的过程，根据这一实质人们得出在粮食生产过程中，必须保证粮食作物需求的条件有______________________________________。
(3)现代农业技术诞生的标志是________________________________________，它的核心是______________，首例产品是__________________。
答案 (1)在发展中国家，粮食产量的增长赶不上人口的增长 耕地面积的逐年减少
(2)农作物进行光合作用 光照、二氧化碳、水分、温度等
(3)1983年世界上第一个转基因植物的培育成功 转基因技术 延熟保鲜番茄
12.根据下表进行比较分析，回答有关世界粮食的问题：
项目
占世界人口的百分比(%)
占世界粮食产量的百分比(%)
人均年产
粮食(kg)
人均消费
量(kg)
发达国家
26
51
726
540
发展中国家
74
49
243
230
(1)从表中数据可以看出，发达国家和发展中国家在粮食生产和________方面极不平衡，因而出现了当今世界的________短缺问题。
(2)粮食问题日益严重并不是由________不足造成的，而是粮食地区生产的________。
(3)发展中国家粮食问题日益严重的主要原因是________________；解决这个问题的途径，除发展农业技术、努力增加粮食产量外，还必须有计划地控制__________。
(4)发展中国家增加粮食产量的着眼点必须放在提高现有耕地的________上。
答案 (1)消费 粮食
(2)粮食总产量 不平衡
(3)人口增长过快 人口增长
(4)单位面积产量
13.某同学将100 mL酵母菌溶液放在适宜的温度下培养，并且在相同时间间隔等量均匀地先后取样5次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如表所示：
样品
酵母菌数量(个/mm3)
pH
1
820
5.4
2
1 000
5.0
3
1 210
4.8
4
1 210
3.7
5
760
3.1
根据以上数据回答下列问题：
(1)表中所示数据为________(填一种科学思维过程的名称)的结果。
(2)以另一种建模方式表示酵母菌的动态变化过程。
(3)从以上建模过程中，你能得出什么结论？______________________________________。
答案 (1)观察
(2)如下图所示
(3)酵母菌的生长和繁殖需要适宜的pH
解析 (1)数据是观察得到的信息，建立模型是用来显示事物或过程的表现手段，如画图、列表等。(2)建立模型有利于人们由现象到本质的认识的飞跃，根据题中的表格我们可以利用坐标系展示酵母菌数量的动态变化过程及周围环境pH的动态变化过程。(3)当培养条件适宜时，酵母菌会增殖，而酵母菌在生长繁殖过程中也会产生一些代谢产物，影响着环境条件。由于空间和营养有限，当酵母菌数量过多时会导致种内斗争激烈而数量不再增加，甚至一段时间后数量会下降。酵母菌的生长和繁殖需要适宜的pH。
第三章 遗传和染色体
知识系统构建
必背要语
1.测交是指F1与隐性亲本的杂交。测交可以确定F1的基因型，同时证明了等位基因的分离。
2.在细胞进行减数分裂时，等位基因会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。
3.正确选用实验材料、由单因子到多因子的研究方法、应用统计学方法分析实验结果，以及科学设计实验程序，是孟德尔获得成功的原因。
4.基因自由组合定律的实质：在减数分裂形成配子时，一个细胞中的同源染色体上的等位基因彼此分离，非同源染色体上的非等位基因则自由组合。
5.伴X染色体隐性遗传病的遗传特点有：(1)男患者多于女患者；(2)女患者的父亲和儿子一定是患者；(3)交叉遗传。
6.染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数目的变异；大多数染色体结构的变异对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。
7.细胞中形态和功能各不相同，但互相协调、共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体，称为一个染色体组；人的精子或卵细胞中含有一个染色体组，体细胞中含有两个染色体组。
8.单倍体育种常用花药离体培养法，其优点是能明显缩短育种年限。
规律方法整合
整合一 基因、性状等概念间的相互联系
例1 下列叙述错误的是( )
A.相对性状是指同种生物的不同性状的不同表现类型
B.杂种后代中显现不同性状的现象称为性状分离
C.表现型相同，基因型不一定相同
D.等位基因是控制相对性状的基因
答案 A
解析 相对性状是指同种生物同一性状的不同表现类型，故A错误；杂种后代中显现显性性状和隐性性状的现象叫性状分离，故B正确；表现型相同，基因型不一定相同，如纯合紫花和杂合紫花，故C正确；等位基因是控制相对性状的基因，故D正确。
整合二 巧记F2中异常分离比的变形比例及其成因
1.基因分离比异常的分析
异常情况
基因型说明
杂合子自交异常分离比
显性纯合致死
1AA(致死)、2Aa、1aa
2∶1
隐性纯合致死
1AA、2Aa、aa(致死)
3∶0
2.基因自由组合时出现的异常分离比
自由组合定律的9∶3∶3∶1的变式总结
F1(AaBb)自
交后代比例
原因分析
9∶7
当双显性基因同时出现时为一种表现型，其余的基因型为另一种表现型
9∶3∶4
存在aa(或bb)时表现为隐性性状，其余正常表现
或
9∶6∶1
单显性表现为同一种性状，其余正常表现
15∶1
有显性基因就表现为同一种性状，其余表现另一种性状
12∶3∶1
双显性和一种单显性表现为同一种性状，
其余正常表现
或
13∶3
双显性、双隐性和一种单显性表现为一种性状，另一种单显性表现为另一种性状
或
1∶4∶6∶4∶1
A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强
1(AABB)∶4(AaBB＋AABb)∶6(AaBb＋AAbb＋aaBB)∶4(Aabb＋aaBb)∶1(aabb)
例2 控制两对相对性状的基因自由组合，如果F2的性状分离比分别为9∶7、9∶6∶1和15∶1，那么F1与双隐性个体测交，得到的分离比分别是( )
A.1∶3、1∶2∶1和3∶1 B.3∶1、4∶1和1∶3
C.1∶2∶1、4∶1和3∶1 D.3∶1、3∶1和1∶4
答案 A
解析 控制两对相对性状的基因只有分别位于两对同源染色体上才表现为自由组合，F2典型的性状分离比是9(双显)∶3(一显一隐)∶3(一隐一显)∶1(双隐)。由9∶7的比例可以看出，“双显”表现出一种表现型，其余的表现出另一种表现型，由于F1测交后代基因型比例为相等的四种，所以两种表现型的比例应为1∶3；由9∶6∶1的比例可以看出，一显一隐和一隐一显表现出了一种表现型，其他仍正常表现，由于F1测交后代基因型不变，表现型比例为1∶2∶1；由15∶1可以看出，典型比例中“9(双显)∶3(一显一隐)∶3(一隐一显)”都是表现相同的一种性状，只有含有双隐性纯合基因时才表现为另一种性状，因此，F1测交后代中的表现型比例为3∶1。
整合三 伴性遗传与两大定律的关系
1.与基因的分离定律的关系
(1)伴性遗传遵循基因的分离定律。伴性遗传是由性染色体上的基因所控制的遗传，若就一对相对性状而言，则为一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
(2)伴性遗传有其特殊性
①雌雄个体的性染色体组成不同，有同型和异型两种形式。
②有些基因只存在于X或Z染色体上，Y或W染色体上无相应的等位基因，从而存在像XbY或ZdW的单个隐性基因控制的性状也能表现。
③Y或W染色体非同源区段上携带的基因，在X或Z染色体上无相应的等位基因，只限于在相应性别的个体之间传递。
④性状的遗传与性别相关联。在写表现型和统计后代比例时，一定要与性别相关联。
2.与基因的自由组合定律的关系：在分析既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对或两对以上的相对性状遗传时，位于性染色体上基因控制的性状按伴性遗传处理，位于常染色体上的基因控制的性状按基因的分离定律处理，整体上则按基因的自由组合定律处理。
3.图示分析三者之间的关系：在下面的示意图中，1、2为一对性染色体，3、4为一对常染色体，则基因A、a、B、b遵循伴性遗传规律，基因A与a、B与b、C与c遵循分离定律，基因A(a)与C(c)、B(b)与C(c)遵循自由组合定律。
例3 以下为某家族甲病(设基因为B、b)和乙病(设基因为D、d)的遗传家系图，其中Ⅱ1不携带乙病的致病基因。
请回答：
(1)甲病的遗传方式为__________________，乙病的遗传方式为__________________。Ⅰ1的基因型是____________________________。
(2)在仅考虑乙病的情况下，Ⅲ2与一男性结婚，生育了一个患乙病的女孩。若这对夫妇再生育，请推测子女的可能情况，用遗传图解表示。
答案 (1)常染色体隐性遗传 伴X染色体隐性遗传 BbXDXD或BbXDXd (2)如图所示
解析 (1)对该遗传家系图进行分析：由于Ⅲ5患甲病，且其父亲与母亲均表现正常，所以可知该病由隐性致病基因引起。若为伴X染色体隐性遗传，则其父亲的基因型应为XbY，表现型应为患病，而其父亲表现型正常，所以甲病的遗传方式应为常染色体隐性遗传；由于Ⅲ1、Ⅲ3患乙病，且其父母对于乙病均表现正常，可知乙病为隐性遗传病，若乙病为常染色体隐性遗传，则Ⅲ1、Ⅲ3的基因型应为dd，可推知Ⅱ1的基因型为Dd，由于题中所给信息Ⅱ1不携带乙病致病基因，所以假设不成立，则乙病的遗传方式为伴X染色体隐性遗传。通过对遗传家系图的分析，Ⅰ2的基因型为bbXdY，Ⅱ2的基因型为bbXDXd，Ⅱ3的基因型为BbXDY，可推知Ⅰ1的基因型为BbXDX－。(2)Ⅲ2与其丈夫所生女孩患乙病，该女孩基因型为XdXd。综合(1)分析，可知该夫妇的基因型为XDXd、XdY。其遗传图解见答案。
整合四 染色体组的判定
1.细胞中染色体组数的判断方法
(1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。如图所示的细胞中所含的染色体组数分别是：a为3个，b为2个，c为1个。
(2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组——每个染色体组内不含等位或相同基因。下图所示的细胞中，它们所含的染色体组数分别是：a为4个，b为2个，c为3个，d为1个。
(3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组，如玉米的体细胞中共有20条染色体，10种形态，则玉米含有2个染色体组。
2.细胞分裂图像中染色体组数的判断
以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目中所给图像中的染色体组数。如下图所示：
(1)图a为减数第一次分裂的前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。
(2)图b为减数第一次分裂的末期或减数第二次分裂前期，染色体2条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有1个染色体组，每个染色体组中有2条染色体。
(3)图c为减数第一次分裂的后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。
(4)图d为有丝分裂后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有4个染色体组，每个染色体组有2条染色体。
例4 下图所示为细胞中所含的染色体，下列有关叙述正确的是( )
A.图a含有2个染色体组，图b含有3个染色体组
B.如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体
C.如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体
D.图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体
答案 C
解析 图a为有丝分裂后期，含有4个染色体组。图b有同源染色体，含有3个染色体组；如果图b生物是由配子发育而成的，则图b代表的生物是单倍体，如果图b生物是由受精卵发育而成的，则图b代表的生物是三倍体。图c中有同源染色体，含有2个染色体组，若是由受精卵发育而成的，则该细胞所代表的生物一定是二倍体。图d中只含1个染色体组，一定是单倍体，可能是由雄配子或雌配子发育而成的。
热点考题集训
1.玉米的高甜对非甜为一对相对性状，现有两袋高甜玉米种子(编号为甲、乙)，已知其中有一袋是纯种，请用最简便的方法，鉴别并保留高甜玉米种子( )
A.甲×乙
B.甲×乙，得到的F1反复自交，筛选出高甜玉米
C.甲、乙分别与隐性个体测交
D.甲×甲；乙×乙
答案 D
解析 鉴别生物某性状基因组成是否杂合，可选用合适的个体作亲本，观察后代是否发生性状分离。选项中A不能达到鉴别的目的；C不能达到留种的目的；B不能鉴别但可以保留高甜玉米种子；D为自交，对于植物来说，是最简便的鉴别并保留纯种的方法。
2.已知果蝇的灰身和黑身是一对相对性状，相关基因(A、a)位于常染色体上。将纯种的灰身和黑身果蝇杂交，F1全为灰身。F1自交(基因型相同的雌雄果蝇相互交配)产生F2，下列针对F2个体间的杂交方式所获得的结论不正确的是( )
选项
杂交范围
杂交方式
后代中灰身和黑身果蝇的比例
A
取F2中的雌雄果蝇
自由交配
3∶1
B
取F2中的雌雄果蝇
自交
5∶3
C
取F2中的灰身果蝇
自由交配
9∶1
D
取F2中的灰身果蝇
自交
5∶1
答案 C
解析 若F2中雌雄果蝇自由交配，F2产生的雌雄配子中a配子的概率均为，则后代中黑身个体(aa)的概率为×＝，故后代中灰身与黑身果蝇之比为3∶1，A正确；F2中雌雄果蝇自交方式有三种，即①(AA×AA)，②(Aa×Aa)，③(aa×aa)，其中组合②③后代中黑身个体的概率为×＋×1＝，故后代中灰身和黑身果蝇的比例为5∶3，B正确；若F2中灰身果蝇自由交配，F2灰身果蝇产生的雌雄配子中a配子的概率为，其后代中黑身个体(aa)的概率为×＝，故后代中灰身和黑身果蝇的比例为8∶1，C错误；F2的灰身果蝇自交方式有两种，即(AA×AA)，(Aa×Aa)，则后代中黑身个体(aa)的概率为×＝，故后代中灰身和黑身果蝇的比例为5∶1，D正确。
3.某植物的基因型为AaBb，两对等位基因独立遗传，在该植物的自交后代中，表现型不同于亲本且能稳定遗传的个体所占的比例为( )
A. B.
C. D.
答案 A
解析 基因型为AaBb的植物自交，子代有16种结合方式，4种表现型，且每一种表现型中均有一个纯合子(AABB、aaBB、AAbb、aabb)，故该植物的自交后代中，表现型不同于亲本且能稳定遗传的个体所占的比例为。
4.某生物的三对等位基因A—a、B—b、E—e独立遗传，且基因A、b、e分别控制①、②、③三种酶的合成，在这三种酶的催化下可使一种无色物质经一系列转化变为黑色素。假设该生物体内黑色素的合成必须由该无色物质转化而来，如下图所示，则基因型为AaBbEe的两个亲本杂交，出现黑色子代的概率为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 因为该生物体内的黑色素只能由题图中的无色物质转化而来，则黑色个体的基因型是A_bbee，则AaBbEe×AaBbEe产生A_bbee的概率为()×()×()＝。
5.已知一对表现型正常的夫妇，生了一个既患聋哑又患色盲的男孩，且该男孩的基因型是aaXbY。请推测这对夫妇再生一个正常男孩的基因型及其概率分别是( )
A.AAXBY,9/16
B.AAXBY,1/8或AaXBY,1/2
C.AAXBY,3/16或AaXBY,3/8
D.AAXBY,1/16或AaXBY,1/8
答案 D
解析 据题意可知，聋哑病为常染色体隐性遗传病，色盲为伴X染色体隐性遗传病。因为父母双方正常而孩子患有聋哑病，所以父母的相关基因型均为Aa。父母色觉正常而儿子患色盲病，所以母亲是色盲基因携带者。该对夫妇生育的孩子不患聋哑病的基因型有AA和Aa两种，比例分别为1/4和1/2。生育色觉正常男孩的概率为1/4，所以他们再生育正常男孩的基因型及比例为：AAXBY，1/16或AaXBY,1/8。
6.下列关于性染色体及其上基因遗传方式的叙述中，不正确的是( )
A.性染色体上基因伴随着性染色体遗传
B.XY型生物的体细胞内一定含有两条异型的性染色体
C.体细胞内的两条性染色体是一对同源染色体
D.XY染色体上也可存在成对的等位基因
答案 B
解析 性染色体上基因伴随着性染色体遗传；XY型生物中只有雄性个体的体细胞内含有两条异型的性染色体，雌性生物的体细胞内是两条同型的性染色体；在XY染色体的同源区段上存在成对的等位基因。
7.下列关于植物染色体变异的叙述，正确的是( )
A.染色体组整倍性变异必然导致基因种类的增加
B.染色体组非整倍性变异必然导致新基因的产生
C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化
答案 D
解析 染色体变异不会产生新基因，基因种类不会改变，但会改变基因的数量或排列顺序。
8.如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，下列有关此育种方法的叙述错误的是( )
A.过程①可使育种所需的优良基因由亲本进入F1
B.过程②为减数分裂
C.过程③是利用组织培养技术获得单倍体幼苗
D.过程④必须使用激素处理
答案 D
解析 杂交的方法是利用基因重组使优良的性状集中到同一个体上；过程②是通过减数分裂产生配子；过程③表示的是对花药的离体培养，可以获得单倍体幼苗；经秋水仙素处理后得到纯合的二倍体植株。
9.南瓜果型的遗传符合孟德尔遗传规律，请回答下列问题：
(1)以能稳定遗传的南瓜品种长圆形果和扁盘形果为亲本杂交，子一代均为扁盘形果。据此判断，________为显性，________为隐性。
(2)若上述性状由一对等位基因(A、a)控制，则杂交得到的子一代自交，预测子二代的表现型及其比例应该是____________________________。请用遗传图解来说明所作的推断。
(3)实际上该实验的结果是：子一代均为扁盘形果，子二代出现性状分离，表现型及其比例为扁盘形∶圆球形∶长圆形＝9∶6∶1。依据实验结果判断，南瓜果形性状受________对基因的控制，符合基因的__________(分离/自由组合)定律。请用遗传图解说明这一判断(另一对基因设为B、b)。
(4)若用测交的方法检验对以上实验结果的解释，测交的亲本基因组合是____________。预测测交子代性状分离的结果应该是________________________________________。
答案 (1)扁盘形 长圆形 (2)扁盘形∶长圆形＝3∶1
亲本(P)：AA(扁盘形)×aa(长圆形)
↓
子一代(F1)： Aa(扁盘形)
↓?
子二代(F2)：AA Aa aa
(扁盘形) (扁盘形) (长圆形)
(3)两 自由组合
P：AABB(扁盘形)×aabb(长圆形)
↓
F1： AaBb(扁盘形)
↓?
F2：A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb
(扁盘形) (圆球形) (圆球形) (长圆形)
(4)AaBb×aabb 扁盘形∶圆球形∶长圆形＝1∶2∶1
解析 具有一对相对性状的纯合子杂交，子代中出现的性状为显性性状。子一代自交得到子二代就会出现性状分离，其比例为显∶隐＝3∶1，如果子一代自交得到子二代出现的性状比例为9∶6∶1，与两对等位基因控制的子二代比例相似，说明其性状是由两对等位基因控制的，而且这两对等位基因的遗传遵循自由组合定律，经比较9∶6∶1与9∶3∶3∶1可知，两对等位基因中存在2个显性基因时是扁盘形，都是隐性基因时是长圆形，只有一个显性基因时是圆球形。
10.如图为甲、乙两种遗传病(分别由A和a，B和b两对等位基因控制)的家族系谱图，已知Ⅰ－1不携带任何致病基因，请分析回答下列有关问题：
(1)甲病的遗传方式为____________________，Ⅱ－4该病的基因型及其概率为_________。
(2)乙病的遗传方式为__________________________，该病发病率的特点是________。
(3)Ⅲ－2与Ⅲ－3结婚后生育完全正常孩子的概率为____________________，生育只患一种病孩子的概率为______________________，生育两病兼患孩子的概率为________________。
答案 (1)常染色体显性遗传 (1/3)AA、(2/3)Aa
(2)伴X染色体隐性遗传 男性的发病率高于女性
(3)3/8 1/2 1/8
解析 就甲病而言：Ⅰ－3、Ⅰ－4患病而女儿正常，结合口诀“有中生无为显性，显性遗传看男病，母、女无病非伴性”，可知甲病为常染色体显性遗传病，Ⅰ－3、Ⅰ－4的基因型均为Aa，Ⅱ－4为该病患者，其基因型为AA或Aa，概率分别为1/3、2/3；Ⅲ－2不患甲病，其基因型为aa，Ⅲ－3为甲病患者，因其母亲表现型正常，则Ⅲ－3的基因型为Aa。就乙病而言：Ⅰ－1、Ⅰ－2生育乙病患者Ⅱ－2，则乙病为隐性遗传病，再由Ⅰ－1不携带任何致病基因可知，乙病的致病基因只可能在X染色体上，即乙病为伴X染色体隐性遗传病，Ⅲ－2的基因型为XbY。由Ⅲ－5的基因型为XbY可知，Ⅱ－3的基因型为XBXb，Ⅱ－4的基因型为XBY，则Ⅲ－3的基因型为(1/2)XBXB、(1/2)XBXb。综上所述，Ⅲ－2的基因型为aaXbY，Ⅲ－3的基因型为(1/2)AaXBXB、(1/2)AaXBXb。逐病分析：Ⅲ－2和Ⅲ－3婚配后，对于甲病，正常、患病概率分别为1/2、1/2；对于乙病，患病概率为1/2×1/2＝1/4，正常概率为3/4。则Ⅲ－2与Ⅲ－3生育的孩子中完全正常的概率＝1/2×3/4＝3/8，两病兼患的概率为1/2×1/4＝1/8，只患一种病的概率为1－3/8－1/8＝1/2。
第1课时 基因的分离定律
[学习导航] 1.结合豌豆的特点，概述用豌豆做遗传实验容易成功的原因及相关的基本操作。2.结合教材图文，简述孟德尔一对相对性状的杂交实验过程、解释及验证。3.掌握分离定律的内容，并尝试运用分离定律解释或预测遗传现象。
[重难点击] 孟德尔1对相对性状的杂交实验过程、解释及验证。
一对夫妇都有耳垂，却生了一个没有耳垂的小孩。难道这个小孩不是他们的吗？另一对夫妇，一个是A型血，一个是B型血，却生了一个O型血的小孩。难道这个小孩也不是他们的吗？或是有什么问题？但从遗传学角度来看，没有问题，一点都不奇怪，完全符合遗传规律。为什么呢？学习了今天的课程你就会找到答案。今天我们就来一起学习基因的分离定律。
一、基因的分离定律的遗传实验
1．实验材料——豌豆，其作为遗传材料的特点及优势
特点
优势
严格的自花受粉植物，在自然情况下一般都是纯种
用其做人工杂交实验，结果既可靠，又容易分析
具有易于区分的相对性状，且能稳定地遗传给后代
实验结果易于观察和分析
子代个体数量多
统计结果可靠
2.1对相对性状的杂交实验
P 紫花×白花
↓
F1 ？
↓?
F2 ？
(1)F1的性状为紫花，称为显性性状。
(2)F2的两种表现型及比例
(3)F2出现不同于亲本性状的现象称为性状分离。
小麦的高茎和矮茎是一对相对性状，现有纯合的高茎小麦甲和矮茎小麦乙，请分析：
1．该如何区分这对性状的显隐性？
答案 让纯合的高茎小麦甲和矮茎小麦乙杂交，F1显现出来的性状是显性性状，未显现出来的性状是隐性性状。
2．若已知高茎小麦是显性，让甲、乙杂交，获得的F1自交，F2共获得20株小麦，矮茎个体一定是5株吗？说明原因。
答案 不一定。样本数量太少，不一定完全符合3∶1的性状分离比，孟德尔实验中的比例是在实验材料足够多的情况下得出的。
3．根据性状分离的概念，下面有四个杂交组合，哪些发生了性状分离现象？
①高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，后代都是高茎豌豆 ②高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，后代既有高茎豌豆又有矮茎豌豆 ③圆粒豌豆自交后代中，圆粒豌豆和皱粒豌豆分别为34株和14株 ④开粉色花的紫茉莉自交，后代出现红花、粉花和白花
答案 性状分离是指同一种性状的个体自交后代同时出现显性性状和隐性性状的现象，所以③④属于性状分离现象。
知识整合 (1)常用符号的含义
符号
P
F1
F2
×
?
♀
♂
含义
亲代
子一代
子二代
杂交
自交
母本
父本
(2)判断一对相对性状的显隐性，用具有相对性状的纯合子杂交，F1显现出来的性状是显性性状，未显现出来的性状是隐性性状；孟德尔实验中的比例是在实验材料足够多的情况下得出的，样本数量太少时，不一定完全符合3∶1的性状分离比；性状分离指在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。
1．一对相对性状的亲本杂交，子二代中( )
A．所有的统计结果都等于3∶1
B．统计的样本足够大时才符合3∶1
C．性状按3∶1的比例出现
D．统计的样本越小越接近3∶1
答案 B
解析 孟德尔之后，科学家们在继续研究中发现，只有满足大样本即实验群体足够大时，才能够实现孟德尔统计的比例关系，越小越偏离，越大越接近。
2．对于孟德尔所做的豌豆的1对相对性状的遗传实验，不必具备的条件是( )
A．选用的1对相对性状要有明显的差异
B．实验选用的两个亲本，一定是纯种
C．要让显性亲本作父本，隐性亲本作母本
D．要让两个亲本之间进行有性杂交
答案 C
解析 孟德尔所做的豌豆的1对相对性状的研究实验中，豌豆必须具有1对易于区分的相对性状，同时亲本必须是纯种，具有相对性状的两个纯合亲本必须进行有性杂交，该过程中正反交实验都要做，才能使实验更具有说服力。
二、对分离现象的解释
1．解释
(1)孟德尔认为生物的性状是由遗传因子决定的。
(2)卵细胞和花粉细胞中存在着控制性状的遗传因子。
(3)遗传因子在亲本体细胞中成对存在，且彼此保持独立，互不混杂。
(4)杂种F1可以产生数量相等的含有不同遗传因子的配子。
(5)杂种F1自交时，不同类型的两性生殖细胞之间结合的概率相等。
(6)F2中有3种遗传因子组合：AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，F2中显性性状∶隐性性状＝3∶1。
2．遗传图解
3．后来遗传学家将控制性状的遗传因子称为基因，将一对同源染色体上决定相对性状的基因称为等位基因。如上述A与a就是一对等位基因，而A与A、a与a是相同基因。
4．性状分离比的模拟实验
在进行豌豆杂交实验时，孟德尔曾选择了子叶颜色这一对相对性状，其中豌豆子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性。下面是孟德尔用纯合亲本杂交得到的子一代(F1)自交，实验结果如下：
1．图中Y、y两种雄配子的数目是否相等？雄配子Y与雌配子Y的数目是否相等？
答案 Y、y两种雄配子的数目是相等的；但是由于雄配子要多于雌配子，所以雄配子Y要远多于雌配子Y。
2．表中①②③的遗传因子组成和性状表现分别是怎样的？
答案 ①和②均为Yy，表现为黄色子叶；③为yy，表现为绿色子叶。
3．F2要出现3∶1的分离比，需要满足什么样的条件？
答案 (1)F1形成两种配子的数目是相等的，且它们的生活力是一样的；(2)F1的两种配子的结合机会是相等的；(3)F2的各种遗传因子组合的个体成活率是相等的。
知识整合 F1产生的两种雄配子(或雌配子(的数目是相等的，但雄配子总体上要远多于雌配子；F2要出现3∶1的分离比，需要满足：F1形成两种数目相等的配子，且它们的生活力是一样的；F1的两种配子的结合机会是相等的；F2的各种遗传因子组合的个体成活率是相等的。
3．下列关于遗传因子的表述中，错误的是( )
A．体细胞中的遗传因子是成对存在的
B．具有显性遗传因子的个体表现为显性性状
C．配子中的遗传因子是成单存在的
D．具有隐性遗传因子的个体都表现为隐性性状
答案 D
解析 体细胞中的遗传因子是成对存在的，配子中的遗传因子则是成单存在的，至少含有一个显性遗传因子的个体就表现为显性性状，而具有隐性遗传因子的个体不一定都是隐性性状，在杂合子中，虽然含有一个隐性遗传因子，但表现为显性性状。
4．人的双眼皮(A)对单眼皮(a)是显性，一对双眼皮的夫妇生了一个单眼皮的孩子，这是为什么？请用遗传图解回答。
答案 父母都是杂合子，图解如下：
三、分离现象的验证过程及实质
1．测交：让杂种F1(Aa)和隐性纯合亲本(aa)杂交。
2．目的：证实对性状分离现象推断的正确性。
3．测交实验遗传图解
4．实验结果：紫花和白花的数目之比为1∶1。
5．结论：实验结果证实了孟德尔的理论推断
(1)证明了F1是杂合子。
(2)在形成配子时，杂合子中的显性因子和隐性因子发生分离，分别进入不同的配子。
6．发生时间：减数分裂形成配子时。
7．实质：当细胞进行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分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
8．基因型与表现型
(1)表现型：生物个体实际表现出来的性状称为表现型。
(2)基因型：与表现型有关的基因组成称为基因型。
9．纯合子与杂合子
(1)纯合子：基因组成相同的个体，如AA和aa。
(2)杂合子：基因组成不同的个体，如Aa。
1．测交时为什么用隐性纯合子与F1杂交？
答案 隐性纯合子与F1杂交，能使F1中各种遗传因子控制的性状全部表现出来，从而推知F1中含有的遗传因子的种类。
2．杂交、自交和测交在遗传中各有不同的用途，请分析以下遗传问题：
(1)已知豌豆豆荚的绿色和黄色是一对相对性状，如何来确定二者的显隐性关系？
答案 用纯合的绿豆荚豌豆和纯合的黄豆荚豌豆杂交，子一代显现出来的性状是显性性状。
(2)已知豌豆的高茎对矮茎为显性，现有一株高茎豌豆，如何鉴定该高茎豌豆是纯合子还是杂合子？
答案 让该高茎豌豆自交，若后代全为高茎豌豆，则该豌豆是纯合子，若后代发生性状分离，则该豌豆是杂合子。
(3)羊的白毛对黑毛是显性，现在有一只白毛公羊，如何鉴定其遗传因子组成是纯合还是杂合？
答案 让该白毛公羊和多只黑毛母羊交配，子代如果出现黑毛羊，则该白毛羊的遗传因子组成为杂合，若子代全为白毛羊，则该白毛羊的遗传因子组成为纯合的。
2．是否所有生物的性状遗传都遵循分离定律？
答案 不是。只有真核生物有性生殖的细胞核遗传才符合分离定律。
3．要F2出现理论上的分离比，需满足下列哪些条件？
①子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同
②雌雄配子的数目相等
③F2不同遗传因子组成的个体存活率相同
④雌雄配子结合的机会相等
⑤观察子代样本数目足够多
答案 ①③④⑤
知识整合 (1(验证基因分离定律的方法
①测交法
a.原理：测交后代两种性状的比例为1∶1，亲本之一为隐性纯合子，只产生一种配子，则说明杂种子一代产生了数量相等的两种配子。
b.结论：证实了杂种F1形成配子时，成对的遗传因子彼此分离。证实了F1形成的配子种类及其比例。
②杂合子自交法：让杂合子自交(若为异性个体，采用相同遗传因子组成的杂合子相互交配(，后代的性状分离比约为3∶1。
③花粉鉴定法：取杂合子的花粉，对花粉进行特殊处理后，用显微镜观察计数，可直接验证分离定律。
(2(分离定律的适用范围及条件
①范围
a.真核生物有性生殖的细胞核遗传。
b.由成对的遗传因子控制的一对相对性状的遗传。
②适用条件
a.子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同。
b.雌雄配子结合的机会相等。
c.子二代不同遗传因子组成的个体存活率相同。
d.遗传因子间的显隐性关系为完全显性。
e.观察子代样本数目足够多。
5．牦牛的毛色中，黑色对红色为显性，为了确定一头黑色母牛是否为纯合子，应选择交配的公牛是( )
A．黑色纯合子 B．黑色杂合子
C．红色纯合子 D．红色杂合子
答案 C
解析 选隐性类型即红色纯合子与黑色母牛交配，若后代全为黑色，则该个体为纯合子；若后代有红色个体出现，则该个体为杂合子。
6．孟德尔的遗传规律不适用于细菌等单细胞生物的主要原因是细菌等单细胞生物( )
A．遗传物质不是DNA
B．遗传物质在染色体上
C．一般进行无性生殖
D．无细胞核
答案 C
解析 孟德尔遗传规律只适用于进行有性生殖的生物，而细菌等单细胞生物进行无性生殖，无减数分裂，故不遵循孟德尔定律。
1．下列各组性状互为相对性状的是( )
A．人的白色皮肤和棕色头发
B．绵羊的白毛和黑毛
C．玉米的黄粒和圆粒
D．豌豆的高茎和豆荚绿色
答案 B
解析 相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型，人的白色皮肤和棕色头发，一个是皮肤的颜色，一个是头发的颜色，它们不互为相对性状，A错误；绵羊的白毛和黑毛互为相对性状，B正确；玉米的黄粒和圆粒，一个是种子颜色，一个是种子形状，它们不互为相对性状，C错误；豌豆的高茎和豆荚绿色，一个是茎的高度，一个是豆荚的颜色，都不是同一种性状，D错误。
2．下列叙述正确的是( )
A．生物体没有显现出来的性状称为隐性性状
B．亲本之中一定有一个表现为隐性性状
C．若子代中出现显性性状，则亲代中必有显性性状个体
D．在一对相对性状的遗传实验中，双亲只具有一对相对性状
答案 C
解析 隐性性状并非一直不能表现出来，只是在子一代中不能表现；在一对相对性状的遗传实验中，双亲并非只具有一对相对性状，而是只研究其中的一对相对性状。
3．下列关于孟德尔分离定律杂交实验中测交的说法，不正确的是( )
A．F1×隐性类型→测F1基因型
B．通过测定F1的基因型来验证对分离实验现象理论解释的科学性
C．F1的基因型是根据F1×隐性类型→所得后代性状表现反向推知的
D．测交时，与F1杂交的另一亲本无特殊限制
答案 D
解析 测交时，与F1杂交的另一亲本必须是隐性纯合子。
4．下列有关分离定律的叙述中，正确的是( )
A．分离定律是孟德尔针对豌豆一对相对性状的实验结果及其解释直接归纳总结的
B．在生物的体细胞中，控制同一性状的基因是单独存在的，不会相互融合
C．在形成生殖细胞——配子时，等位基因要发生分离，所以称分离定律
D．在形成配子时，等位基因分离后进入不同的配子中，可随配子遗传给后代
答案 D
解析 孟德尔归纳总结出分离定律的科学实验程序是：杂交实验和观察到的实验现象(发现问题)→对实验现象进行分析(提出假说)→对实验现象解释的验证(验证假说)→分离定律(结论)，因此A项错误；根据孟德尔对性状分离现象的解释可以知道：在生物的体细胞中，控制同一性状的基因是成对存在的，这些基因既不会相互融合，也不会在传递中消失，故B项错误；分离定律的实质是：在形成配子时，等位基因发生分离，分离后的等位基因分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代，所以C项错误，而D项正确。
5．豌豆的紫花和白花是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。下图为遗传实验结果，请分析回答：
(1)在豌豆的紫花和白花这对相对性状中，显性性状是________。
(2)基因A、a的遗传规律符合孟德尔的________定律。
(3)在F1中，紫花和白花的植株数量比应是________。
(4)在F2中，紫花豌豆的基因型可能是________。
(5)若将F1中白花植株上的种子种下去，新长出的植株上开出的是________花。
(6)在F2的紫花豌豆中，杂合子豌豆所占比例是多少？________。
(7)若将F2中紫花植株上的种子全部种下去，新长出的个体中，紫花和白花植株的比例理论上是多少？________。
答案 (1)紫花 (2)分离 (3)1∶1 (4)AA或Aa (5)白 (6)2/3 (7)5∶1
解析 (1)由于F1(紫花)自交，在后代F2中出现性状分离(紫花和白花)，所以显性性状是紫花。(2)基因A和a是一对等位基因，其遗传规律符合孟德尔的分离定律。(3)由于两亲本性状为一对相对性状，杂交后代中两个亲本的性状都存在，可知两亲本为测交，所以在F1中，紫花(Aa)和白花(aa)的植株数量比应是1∶1。(4)据(3)分析可知，在F1中，紫花豌豆的基因型为Aa，F1自交，后代F2中紫花豌豆的基因型可能是AA或Aa。(5)豌豆是闭花受粉植物，在自然情况下，永远是自交，若将F1中白花(aa)植株上的种子种下去，新长出的植株上开出的花基因型都是aa，表现型都是白花。(6)F1中紫花豌豆的基因型为Aa，自交后F2中豌豆的基因型为1/4AA、2/4Aa，1/4aa，紫花豌豆中AA占1/3、Aa占2/3。(7)F2中1/3AA自交，子代全部表现紫花；2/3Aa自交，子代中AA占2/3×1/4＝1/6、Aa占2/3×2/4＝1/3、aa占2/3×1/4＝1/6，则AA∶Aa∶aa＝3∶2∶1，则紫花∶白花＝5∶1。
课时作业
[学考达标]
1．孟德尔选用豌豆作为遗传实验材料的理由及对豌豆进行异花传粉前的处理是( )
①豌豆是闭花受粉植物 ②豌豆在自然状态下是纯种③用豌豆作实验材料有直接经济价值 ④豌豆各品种间具有一些稳定的、差异较大而且容易区分的性状 ⑤开花时期母本去雄，然后套袋 ⑥花蕾期母本去雄，然后套袋
A．①②③④；⑥ B．①②；⑤⑥
C．①②④；⑥ D．②③④；⑥
答案 C
解析 豌豆是闭花受粉植物，在进行异花传粉之前，必须保证雌花没有受粉，因此要在花蕾期去雄。
2．家兔的毛色中，白色和黑色是一对相对性状。请你分析下列4组杂交组合的亲子代性状，其中，体现出了性状分离现象的一组是( )
答案 C
解析 白兔和白兔杂交后代均为白兔，没有体现性状分离现象，A错误；黑兔和白兔杂交后代均为白兔，没有体现性状分离现象，B错误；白兔和白兔杂交后代出现黑兔，体现了性状分离现象，C正确；黑兔和白兔杂交后代有黑兔，也有白兔，没有体现性状分离现象，D错误。
3．水稻的晚熟和早熟是一对相对性状，晚熟受显性基因(E)控制。现有纯合的晚熟水稻和早熟水稻杂交，下列说法不正确的是( )
A．F1的基因型是Ee，性状表现为晚熟
B．F1自交时产生的雌雄配子数量之比为1∶1
C．F1自交后得F2，F2的基因型可能为EE、Ee和ee，其比例为1∶2∶1
D．F2的性状表现为晚熟和早熟，其比例为3∶1
答案 B
解析 在数量上，雄配子数远大于雌配子，但F1自交时产生的两种雄配子数量之比或两种雌配子数量之比为1∶1。
4．下列有关孟德尔一对相对性状的遗传实验的叙述中，正确的是( )
A．F1产生配子类型的比例为1∶1
B．F1自交后代的性状分离比为1∶1
C．F1测交后代的性状分离比为3∶1
D．F1自交后代的基因型比例为1∶1
答案 A
解析 孟德尔一对相对性状的遗传实验中，双亲为具有相对性状的纯合子，F1为杂合子，F1产生的含显性基因和隐性基因的配子的比例为1∶1，因此，自交后代基因型比例为1∶2∶1，性状分离比为3∶1，测交后代的性状分离比为1∶1。
5．孟德尔在对一对相对性状进行研究的过程中，发现了分离定律。下列有关分离定律的几组比例中，能说明分离定律实质的是( )
A．F2的性状表现比为3∶1
B．F1产生配子的比为1∶1
C．F2的基因型比为1∶2∶1
D．测交后代的比为1∶1
答案 B
解析 分离定律的实质是生物体在形成配子时，成对的基因发生分离，然后分别进入不同的配子中。F1产生的配子比为1∶1，说明了生物体形成配子是成对的基因发生分离造成的。
6．孟德尔的遗传规律不能适用于以下哪些生物( )
①病毒 ②蓝藻 ③绿色开花植物 ④哺乳动物
A．① B．①②
C．①②③ D．①②④
答案 B
解析 ①病毒不能进行有性生殖，其遗传不遵循孟德尔遗传规律，①错误；②蓝藻是原核生物，不能进行有性生殖，其遗传不遵循孟德尔遗传规律，②错误；③绿色开花植物能进行有性生殖，其细胞核基因的遗传遵循孟德尔遗传规律，③正确；④哺乳动物能进行有性生殖，其细胞核基因的遗传遵循孟德尔遗传规律，④正确。
[高考提能]
7．在下列实例中，分别属于相对性状和性状分离的是( )
①羊的长角与短腿 ②水稻的非糯性和糯性 ③兔的粗毛和狗的细毛 ④高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，后代全为高茎豌豆 ⑤开红花的牡丹与开白花的牡丹杂交，后代全开粉红花 ⑥一对正常的夫妇所生子女中有一个是白化病患者
A．①⑤ B．②④ C．②⑥ D．③⑤
答案 C
解析 相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型，所以题目中只有②水稻的非糯性和糯性是相对性状；性状分离是指杂合子自交的后代同时出现显性性状和隐性性状的现象，只有⑥中可以确定这两个夫妇都是白化病基因的携带者，而他们的后代中有一个是隐性性状白化病，其他表现为显性性状正常，所以C正确。
8．玉米子粒黄色对白色为显性，现用白色玉米为母本，去雄后授以黄色玉米花粉，若母本植株所结子粒中出现白色子粒，下列哪项是可能的原因( )
A．父本是杂合子或外来花粉受粉
B．卵细胞未受精
C．父本的花粉中无配子
D．以上叙述均不正确
答案 A
9．用黄色公鼠a分别与黑色母鼠b和c交配，在几次产仔中，母鼠b产仔为9黑6黄，母鼠c产的仔全为黑色(假设c产仔足够多)。那么亲本a、b、c中为纯合子的是( )
A．b和c B．a和c C．a和b D．只有a
答案 B
解析 根据黄色公鼠a×黑色母鼠c→后代全为黑色可知，黄色为隐性性状，黑色为显性性状，黄色公鼠为隐性纯合子，黑色母鼠c为显性纯合子。又根据黑色母鼠b与黄色公鼠a交配，后代中出现性状分离可知b为杂合子。
10．一对双眼皮的夫妇一共生了四个孩子，三个单眼皮和一个双眼皮，关于这种现象的相关说法正确的是( )
A．符合孟德尔分离定律的显性∶隐性＝3∶1
B．该遗传不符合孟德尔的分离定律
C．这对夫妇每胎都有出现单眼皮的可能性
D．双眼皮孩子与双亲的基因型相同
答案 C
解析 据题意，双眼皮夫妇生出单眼皮孩子，可知双眼皮对单眼皮为显性，且这对夫妇都是单眼皮基因的携带者。由孟德尔的分离定律可知，这对夫妇每胎都有出现单眼皮孩子的可能性，并且不同胎次互不影响。一对相对性状在遗传时符合孟德尔的分离定律，但分离定律中“显性∶隐性＝3∶1”得出需要大量的统计数据，而非一次遗传现象中的显性性状和隐性性状之比。
11．观察南瓜果实的颜色遗传图解，据图回答下列问题：
(1)果实的黄色和白色是一对相对性状吗？________。判断的依据是____________________。
(2)果实的颜色中属于显性性状的是________，判断依据是_________________。
(3)F1中出现黄果和白果，属于性状分离吗？________。判断依据是_________________
________________________________________________________________________。
(4)假如F1中一株白果南瓜植株自交结了4个南瓜，颜色情况是_______________，判断依据是________________________________________________________________________。
答案 (1)是 黄色与白色属于同种生物的同一种性状的不同表现类型 (2)白色 F1中的白果自交后代出现了性状分离 (3)不属于 性状分离应是杂种自交出现的，而F1出现的黄果和白果是一对相对性状杂交得到的 (4)各种情况均有可能 在果实数量比较少的情况下，不符合白∶黄＝3∶1
解析 果实的黄色和白色符合相对性状的“二同一异”的特点。由图解看出：两个具有相对性状的亲本杂交，F1出现了两种类型，不能判断显隐性，也不符合性状分离。F1中的白果自交，出现了性状分离，可判断白色为显性。F1自交出现的性状分离比，在数量少的情况下可能偏离这一比例。
12．下列是红花豌豆和白花豌豆杂交图解。请据图回答下列问题：
(1)图中P表示________，F1表示________，F2表示________，F3表示________。图中×表示__________，?表示________。
(2)图中AA和Aa全是红花，这是由于____________________________________。
(3)图中F1进行自花传粉，可产生________种雌配子或雄配子，其类型有________。
(4)F3性状表现说明，纯合子进行自花传粉其后代能________遗传，杂合子进行自花传粉其后代产生______________。
答案 (1)亲本 子一代 子二代 子三代 杂交 自交 (2)显性基因具有显性决定作用 (3)两 A、a (4)稳定 性状分离
解析 (1)图中P表示亲本，F1表示子一代，F2表示子二代，F3表示子三代。图中×表示杂交，?表示自交。
(2)由于显性基因具有显性决定作用，因此AA和Aa全是红花。
(3)F1为杂合子Aa，在形成配子时成对的基因彼此分离，分别进入两个子细胞，因此产生A、a两种雌配子或雄配子。
(4)纯合子进行自花传粉其后代能稳定遗传，而杂合子进行自花传粉其后代产生性状分离。
13．下表是有关豌豆种子形状的四组杂交实验结果(相关基因用R、r表示)。据表分析作答：
组合序号
杂交组合类型
后代表现型及植株数
圆粒
皱粒
A
圆粒×圆粒
108
0
B
皱粒×皱粒
0
102
C
圆粒×圆粒
125
40
D
圆粒×皱粒
152
141
(1)根据组合________的结果能推断出显性性状为________。
(2)组合________中的两亲本肯定都是纯合子。
(3)组合________的杂交方法称为测交。
(4)写出A组合中两亲本的可能基因型：________________。
答案 (1)C 圆粒 (2)B (3)D (4)RR×Rr或RR×RR
解析 (1)C组合中，圆粒×圆粒的后代出现了皱粒，即发生了性状分离，则亲代的圆粒个体为杂合子，圆粒为显性性状。(2)B组合中，皱粒×皱粒，都为隐性性状，隐性性状的个体肯定为纯合子。(3)D组合中，圆粒与皱粒杂交，后代性状表现类型接近1∶1，则为测交。(4)A组合中两亲本均为圆粒，子代也为圆粒，则两亲本的可能基因型为RR×Rr或RR×RR。
[真题体验]
14．(2014·海南，25)某二倍体植物中，抗病和感病这对相对性状由一对基因控制，要确定这对性状的显隐性关系，应该选用的杂交组合是( )
A．抗病株×感病株
B．抗病纯合子×感病纯合子
C．抗病株×抗病株，或感病株×感病株
D．抗病纯合子×抗病纯合子，或感病纯合子×感病纯合子
答案 B
解析 判断性状的显隐性关系的方法有：①定义法—具有相对性状的纯合个体进行正反交，子代表现出来的性状就是显性性状，对应的为隐性性状；②相同性状的雌雄个体间杂交，子代出现不同于亲代的性状，该子代的性状为隐性，亲代的性状为显性。
15．(经典高考题)下列有关孟德尔豌豆杂交实验的叙述，正确的是( )
A．孟德尔在豌豆开花时进行去雄和授粉，实现亲本的杂交
B．孟德尔研究豌豆花的构造，但无需考虑雌蕊、雄蕊的发育程度
C．孟德尔根据亲本中不同个体表现型来判断亲本是否纯合
D．孟德尔利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性
答案 D
解析 豌豆杂交实验中，要在花蕾期进行去雄；在豌豆的杂交实验中，需要考虑雄蕊和雌蕊的发育程度，掌握授粉的时间；只根据亲本的个体表现型无法判断是否为纯合子，因为显性个体可能是纯合子也可能是杂合子。
第2课时 孟德尔获得成功的原因 基因的分离定律的应用
[学习导航] 1.了解孟德尔遗传实验获得成功的原因。2.能举例说明基因分离定律在动、植物育种实践和医学实践中的应用。3.能够根据基因分离定律预测杂交后代的类型和各类型出现的概率。
[重难点击] 1.分离定律的应用。2.分离定律的解题思路与规律方法。
任何一门学科的形成与发展，总是同当时热衷于这门科学研究的杰出人物紧密相关，遗传学的形成与发展也不例外，孟德尔就是遗传学杰出的奠基人。他揭示出遗传学的基本定律——分离定律。那么，我们如何利用分离定律来解决实际问题呢？今天我们就来学习利用分离定律解决实际问题的解题思路与规律方法。
一、孟德尔获得成功的原因、分离定律的解题思路
(一)孟德尔获得成功的原因
1．正确选用实验材料：豌豆。
(1)豌豆是严格的自花受粉植物，一般是纯合子。
(2)具有稳定的、容易区分的相对性状。
(3)子代个体数量多，便于数学统计。
2．采取单一变量研究法：由单因子到多因子，由简到难的实验过程。
3．应用统计学方法对实验结果进行分析。
4．科学设计实验的程序
(二)基因的分离定律的应用
1．有助于正确地解释生物界的一些遗传现象。
2．预测杂交后代的类型和各种类型出现的概率。
3．指导动、植物育种实践和医学实践
(1)若某一个体的某种性状在生产上具有增加产量或提高产品质量的价值，应用基因的分离定律设计育种过程。
(2)对遗传病的基因型和发病概率做出科学的推断。
(三)分离定律的解题思路
1．分离定律中的推断问题(以A、a为例)
(1)由亲本推断子代基因型与表现型，填写下表：
亲本
子代基因型及比例
子代表现型及比例
AA×AA
AA
全为显性
AA×Aa
AA∶Aa＝1∶1
AA×aa
Aa
Aa×Aa
AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
显性∶隐性＝3∶1
Aa×aa
Aa∶aa＝1∶1
显性∶隐性＝1∶1
aa×aa
aa
全为隐性
(2)由子代推断亲代的基因型与表现型(逆推型)
①分离比法：运用上表直接逆推，如：
后代显隐性关系
双亲类型
结合方式
显性∶隐性＝3∶1
都是杂合子
Aa×Aa→3A_∶1aa
显性∶隐性＝1∶1
测交类型
Aa×aa→1Aa∶1aa
只有显性性状
至少一方为显性纯合子
AA×AA或AA×Aa或AA×aa
只有隐性性状
一般都是隐性纯合子
aa×aa→aa
②隐性突破法：如果子代中有隐性个体存在，它往往是逆推过程中的突破口。因为隐性个体是纯合子aa，基因只能来自父母双方，因此亲代基因型中必然都有一个a。
③填充法：先根据亲代性状表现写出能确定的基因，显性性状基因型可用A__来表示，隐性性状基因型只有一种aa。根据子代中一对基因分别来自两个亲本，推出未知部分即可。
2．遗传概率的计算
(1)用经典公式计算：概率＝()×100%。
(2)用配子的概率计算：先计算出亲本产生每种配子的概率，再根据题意要求用相关的两种配子概率相乘、相关个体的概率相加即可。
3．概率计算中的两个原则
(1)乘法原则：两个或两个以上相对独立的事件同时出现的概率等于各自概率的积。如：第一胎不论生男还是生女都不会影响第二胎所生孩子的性别，因此两胎都生女孩属于两个独立事件。第一胎生女孩的概率为，第二胎生女孩的概率为，那么两胎都生女孩的概率是×＝。
(2)加法原则：两个或两个以上互斥事件同时出现的概率等于各自概率的和。
羊的毛色由一对基因A和a决定，现有两只白羊生了一只黑羊，据此分析：
1．三只羊的基因型依次是怎样的？
答案 亲代白羊均为Aa、Aa，子代黑羊为aa。
2．如果它们再生一只小羊，其毛色是白色的概率是多少？
分析 两只白羊的后代中出现了性状分离，则新出现的黑色为隐性性状，双亲均为杂合子，设用A、a表示相关基因，则双亲的基因型均为Aa，子代白羊的基因型为AA或Aa，黑羊的基因型为aa。
方法一：用分离比直接推出
Aa×Aa→AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，后代为白色的概率为。
方法二：用配子的概率计算
Aa亲本产生A、a配子的概率都是，则：
①后代为AA的概率＝×＝；
②后代为Aa的概率＝A(卵细胞)概率×a(精子)概率＋a(卵细胞)概率×A(精子)概率＝×＋×＝；
所以，后代是白色的概率是。
答案 。
3．这对白羊再连续生两只小羊，这两只小羊是一白一黑的概率是多少？________。
分析 一白一黑有两种情况：先黑后白、先白后黑，两种情况是互斥事件，概率应该相加，即：×＋×＝。
答案 。
1．纯合的黄色(YY)豌豆与绿色(yy)豌豆杂交得F1，F1自交，选取F1所结的黄色种子全部种下，植物长成后，自然状态下受粉，则这些植株所结的种子中，黄色与绿色的比例是( )
A．1∶1 B．3∶1
C．5∶1 D．6∶1
答案 C
解析 据题意可知，F1所结的黄色种子基因型有两种：YY、Yy，在黄色子粒中分别占、，自交子代应是(YY×YY)＋(Yy×Yy)＝YY＋(YY＋Yy＋yy)＝YY＋Yy＋yy。即Y_∶yy＝∶＝5∶1。
2．已知果蝇的黑身(b)和灰身(B)是一对相对性状，将纯种的灰身果蝇和黑身果蝇杂交，F1全部为灰身，让F1中雌雄果蝇交配得到F2，将F2的灰身果蝇全部取出，让其自由交配，后代中灰身果蝇所占的比例是( )
A．1 B. C. D.
答案 D
解析 灰身为显性性状，F2中灰身的基因型为BB或Bb，分别占和。
方法一：F2中灰身果蝇自由交配有四种组合方式：
①♂BB×♀BB→BB灰身；
②♂BB×♀Bb→B_灰身；
③♂Bb×♀BB→B_灰身；
④♂Bb×♀Bb→B_灰身＋黑身。
因此后代中灰身果蝇比例为：＋＋＋＝。
方法二：F2中只有Bb×Bb杂交后代才出现bb(黑身)果蝇，故黑身果蝇所占比例为Bb×Bb＝××＝，则灰身果蝇所占比例为1－＝。
易混辨析 自交和自由交配
(1)自交是指基因型相同的个体交配，植物是指自花传粉。
(2)自由交配是指群体中不同个体随机交配，基因型相同或不同的个体之间都要进行交配。
二、分离定律的实践应用
1．指导杂交育种
杂交育种的一般流程：父本(♂)、母本(♀)间行种植→母本去雄→人工授粉→套袋隔离→培养管理→F1杂交种→F1自交→从F2中选择需要的品种。
(1)若优良性状为隐性性状：一旦出现就能稳定遗传，便可留种推广。
(2)若优良性状为显性性状：F2中表现的优良性状的个体可能是杂合子，其后代会发生性状分离，不能稳定遗传，还需要继续筛选。
2．预防遗传病
人类的遗传病，有些是由显性基因控制的显性遗传病，有些是由隐性基因控制的隐性遗传病。
(1)根据性状分离现象，判定某些遗传病的显隐性关系。如图甲，两个有病的双亲生出无病的孩子，即“有中生无”，则该病肯定是显性遗传病；如图乙，两个无病的双亲生出有病的孩子，即“无中生有”，则该病一定是隐性遗传病。
(2)预期后代中患病的概率：根据分离定律中概率的求解方法，可以预测某种遗传病的发病概率，为预防该遗传病提供重要的参考。
1．具有显性性状的个体可能是杂合子，其后代会发生性状分离，不能稳定遗传。但人们发现杂合子Aa连续自交n次后，Fn的比例情况如下表：
Fn
杂合子
纯合子
显性纯合子
隐性纯合子
所占比例
1－
－
－
(1)结合上表，如果用自交次数为横坐标，子代中纯合子或杂合子的比例为纵坐标，那么杂合子、纯合子所占比例坐标曲线图是怎样的？
答案 如图所示
(2)具有一对等位基因的杂合子个体(设为Aa)，至少连续自交几代后纯合子的比例才可达95%以上？
答案 Aa的杂合子自交n次，其后代杂合子的比例为，纯合子的比例为1－()≥95%，n≥5。
2．一对夫妇的肤色均正常，且他们双亲的肤色也都正常，并且都有一患白化病的兄弟，求他们婚后生育白化病孩子的概率是多少？____________。
分析 解此类题可分三步进行：①首先确定该夫妇的基因型及其概率。由前面分析可推知该夫妇的基因型为Aa的概率均为，AA的概率均为。②该夫妇的基因型为Aa，后代患病的可能性为(夫妇的基因型均为AA或有一方的基因型为AA时，后代均不可能患病)。③最后将该夫妇的基因型均为Aa的概率与该夫妇的基因型均为Aa情况下生育白化病患者的概率相乘，其乘积即为该夫妇后代中出现白化病患者的概率，即为××＝。
答案
3．菜豆是自花受粉的植物，其花色中有色花对白色花为显性。一株杂合有色花菜豆Aa生活在海岛上，如果海岛上没有其他菜豆植株存在，且菜豆为一年生植物，那么第三年海岛上开有色花菜豆植株和白色花菜豆植株的比例是( )
A．3∶1 B．15∶7
C．5∶3 D．9∶7
答案 C
解析 杂合子自交两代后，杂合子所占比例为()2＝，纯合子为1－＝，其中显性纯合子与隐性纯合子各占一半，所以第三年的显性个体与隐性个体的比例为(＋×)∶(×)＝5∶3。
4．有一对表现正常的夫妇，男方的父亲是白化病患者，女方的弟弟也是白化病患者，但女方双亲表现正常。这对夫妇生出白化病的孩子的概率是( )
A. B.
C. D.
答案 D
解析 表现正常的夫妇，男方的父亲是白化病(aa)，则男方的基因型应为Aa；女方的弟弟是白化病(aa)，则可推知女方的双亲的基因型为Aa×Aa，生出女方正常的基因型为AA或Aa。则这对夫妇生出白化病孩子的概率为：×＝。
1．鸡的毛腿(B)对光腿(b)为显性。现让毛腿雌鸡甲、乙分别与光腿雄鸡丙交配，甲的后代有毛腿，也有光腿，比例为1∶1，乙的后代全部是毛腿，则甲、乙、丙的基因型依次是( )
A．BB、Bb、bb B．bb、Bb、BB
C．Bb、BB、bb D．Bb、bb、BB
答案 C
解析 根据题意可知，毛腿雌鸡甲(B_)与光腿雄鸡丙(bb)交配，甲的后代有毛腿(B_)，也有光腿(bb)，比例为1∶1，符合测交后代的比例，由此确定甲的基因型为Bb；毛腿雌鸡乙(B_)与光腿雄鸡丙(bb)交配，乙的后代全部是毛腿(B_)，由此确定乙的基因型为BB。
2．豌豆圆粒(R)对皱粒(r)为显性，用圆粒与皱粒杂交，得到数量相等的圆、皱粒豌豆，再将得到的全部种子播种后授以皱粒的花粉，则第二次杂交组合的基因型是( )
A．RR×rr B．Rr×Rr
C．Rr×rr、rr×rr D．Rr×Rr、rr×rr
答案 C
解析 圆粒与皱粒杂交，得到数量相等的圆粒与皱粒豌豆，说明双亲的基因型为Rr×rr，后代的基因型为Rr∶rr＝1∶1。对这些后代全部授以皱粒花粉，即杂交组合为Rr×rr、rr×rr。
3．小麦抗锈病对易染锈病为显性。现有甲、乙两种抗锈病的小麦，其中一种为纯合子。需要鉴别和保留纯合的抗锈病小麦，下列哪项最为简便易行( )
A．甲×乙
B．甲×乙得F1再自交
C．甲、乙分别和隐性类型测交
D．甲自交，乙自交
答案 D
解析 小麦抗锈病为显性，要判断显性性状个体的基因型，可用测交的方法，但若要保留纯合的抗锈病小麦，自交是最简便易行的方法。
4．白化病是一种隐性遗传病，正常(A)对白化(a)为显性。如图是一个白化病家族的遗传系谱图，则图中Ⅰ1、Ⅰ3的基因型和Ⅲ1为白化病患者的概率分别为( )
A．AA、Aa和 B．Aa、Aa和
C．Aa、AA和 D．Aa、Aa和
答案 B
解析 Ⅰ代四个个体全部正常，Ⅱ1和Ⅱ4为患者，推出Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4的基因型都是Aa，Ⅱ2、Ⅱ3的基因型为AA、Aa，Ⅲ1为患者的概率为××＝。
5．家兔的黑毛与褐毛是一对相对性状。现有4只家兔甲、乙、丙、丁，其中甲和乙为雌兔，丙和丁为雄兔。甲、乙、丙兔均为黑毛，丁兔为褐毛。已知甲和丁交配的后代全部为黑毛子兔，乙和丁交配的后代中有褐毛子兔。请回答：
(1)判断黑毛和褐毛的显隐性，并用符号B和b表示。
________________________________________________________________________。
(2)写出甲、乙、丁三只兔子的基因型。
________________________________________________________________________。
(3)如何鉴别丙兔是纯种还是杂种？
________________________________________________________________________。
答案 (1)黑毛(B)对褐毛(b)是显性 (2)甲：BB，乙：Bb，丁：bb (3)让丙与乙交配；若后代全为黑毛子兔，则丙的基因型为BB(纯种)；若后代出现褐毛子兔，则丙的基因型为Bb(杂种)
解析 (1)由甲黑毛×丁褐毛→全为黑毛子兔，得知黑毛为显性性状，褐毛为隐性性状，且甲为显性纯合子，丁为隐性纯合子。(2)用B、b表示，则甲的基因型为BB，丁的基因型为bb；乙黑毛×丁褐毛→有褐毛子兔，得知乙的基因型为Bb。(3)丙为黑毛，故其基因型为BB或Bb，且为雄性。用杂交法来判断其显隐性，丙×乙→观察后代毛色，从而加以分析判断，若子代全为黑毛子兔，则丙为纯种，反之，丙为杂种。
课时作业
[学考达标]
1．甲和乙为一对相对性状，进行杂交实验可以得到下列四组实验结果。若甲性状为显性，用来说明实验中甲性状个体为杂合子的实验组合是( )
①♀甲×♂乙→F1呈甲性状
②♀甲×♂乙→F1呈甲性状、乙性状
③♀乙×♂甲→F1呈甲性状
④♀乙×♂甲→F1呈甲性状、乙性状
A．②④ B．①③
C．②③ D．①④
答案 A
解析 甲和乙为一对相对性状，其中甲性状为显性，则乙性状为隐性。假设甲性状个体为显性纯合子，♀甲×♂乙、♀乙×♂甲，无论正交还是反交，都应表现为甲的性状；②和④与假设相矛盾，可以用来说明实验中甲性状个体为杂合子。
2．将具有一对等位基因的杂合子，逐代自交3次，在F3中纯合子比例为( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 据杂合子自交n代后的杂合子概率为，推知F3中杂合子的概率为，则纯合子的概率为。
3．下列各项实验中应采取的最佳交配方法分别是( )
①鉴别一只白兔是否为纯合子 ②鉴别一株小麦是否为纯合子 ③不断提高水稻品种的纯合度 ④鉴别一对相对性状的显隐性关系
A．杂交、测交、自交、测交
B．测交、自交、自交、杂交
C．杂交、测交、自交、杂交
D．测交、测交、杂交、自交
答案 B
解析 兔子能够生育多次，可以利用测交鉴别是否纯合；小麦自交可以自然进行，若为杂合子，子代会出现性状分离，很容易鉴别，若测交，需要人为操作，显然自交比测交方案更好；由于纯合子自交能稳定遗传，杂合子自交会发生性状分离，所以利用连续自交的方式，使得杂合子比例逐渐减少，以提高水稻、小麦、豌豆等植物的纯合度；要鉴别一对相对性状的显隐性关系，利用不同性状的纯合子杂交，子一代表现出的亲本性状即为显性性状。
4．若玉米的黄粒对白粒为显性，给你一粒黄色玉米(玉米是雌雄同株、雌雄异花的植物)，请你从下列方案中选一个既可判断其基因型又能保持纯种的遗传特性的可能方案( )
A．观察该黄粒玉米，化验其化学成分
B．让其与白色玉米杂交，观察果穗
C．进行同株异花传粉，观察果穗
D．让其进行自花传粉，观察果穗
答案 C
解析 化验黄粒玉米的化学成分无法判断其基因型，A错误；让其与白色玉米杂交，观察果穗，可判断基因型，但不能保持纯种，B错误；进行同株异花传粉，观察果穗，既可以判断其基因型，又能够保持纯种，C正确；玉米是雌雄异花的植物，不能进行自花传粉，D错误。
5．有一种严重的椎骨病是由隐性基因引起的。一对正常夫妇生了一个有病的女儿和一个正常的儿子，则该儿子携带致病基因的可能性是( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 根据正常夫妇生出一个患病的女儿，可知该夫妇的基因型都是杂合子，因此后代的正常个体中，杂合子的概率为。
6．用基因型未知的灰鼠和白鼠进行杂交育种实验，得到的实验结果如下表：
杂交组合
亲本
后代
母本
父本
灰色
白色
Ⅰ
灰色
白色
82
78
Ⅱ
灰色
灰色
118
39
Ⅲ
白色
白色
0
50
Ⅳ
灰色
白色
74
0
如果来自组合Ⅳ的灰色雌鼠亲本与来自组合Ⅱ的灰色雄鼠亲本交配，那么下列4种情况最可能的是( )
A．所有后代都是灰色的
B．所有后代都是白色的
C．后代中的一半是灰色的
D．后代中的是灰色的或者后代中的是白色的
答案 A
解析 根据杂交组合Ⅱ，具有相同性状的亲本(灰色)杂交，后代出现性状分离，判断灰色是显性，且亲本灰色全是杂合子。根据杂交组合Ⅳ，具有相对性状的两个亲本杂交，后代只表现一种性状(灰色)，判断亲本中的灰色雌鼠是纯合子。杂交组合Ⅳ的灰色雌鼠(纯合子)与组合Ⅱ的灰色雄鼠(杂合子)交配，后代全是灰色。
[高考提能]
7．请根据如下鼠毛色(基因F、f)遗传的杂交实验，推测胚胎致死(不能完成胚胎发育)的基因型为( )
①黑色×黑色→黑色
②黄色×黄色→2黄色∶1黑色
③黄色×黑色→1黄色∶1黑色
A．FF B．Ff
C．ff D．不能确定
答案 A
解析 根据②黄色×黄色→后代出现黑色，即发生性状分离，说明黄色相对于黑色为显性性状，因此亲本的基因型均为Ff，则子代的基因型及比例应为FF(黄色)∶Ff(黄色)∶ff(黑色)＝1∶2∶1，即黄色∶黑色＝3∶1，而实际黄色∶黑色＝2∶1，由此可见，显性基因纯合(FF)时致死。
8．如图为山羊的毛色遗传图解(相关基因用A和a表示)，下列相关叙述中，错误的是( )
A．白色对黑色为显性
B．图中黑色山羊均为纯合子
C．4和5再生一个白色雄性山羊的概率为3/4
D．7为纯合子的概率为
答案 C
解析 因为4和5都是白色个体，但它们生有一个黑色的后代6，故白色对黑色为显性，A正确；因为黑色为隐性，所以凡是黑色个体均为隐性纯合子，基因型是aa，B正确；因为4和5均为显性个体，所以它们都有一个显性基因A，又因为它们生有黑色后代，所以另一个基因都是a，故4和5的基因型都是Aa，所以它们再生育一个白色后代(A__)的概率为，这些后代中雌雄各占一半，故4和5再生一个白色雄性山羊的概率＝×＝，C错；因为4和5基因型都是Aa，故白色个体7的基因型及比例分别是AA和Aa，D正确。
9．人的褐眼对蓝眼为显性，某家庭的双亲皆为褐眼。其甲、乙、丙三个孩子中，有一个是收养的(非亲生孩子)。甲和丙为蓝眼，乙为褐眼。由此得出的正确结论是( )
A．孩子乙是亲生的，孩子甲或孩子丙是收养的
B．该夫妇生一个蓝眼男孩的概率为
C．控制孩子乙眼睛颜色的基因是纯合的
D．控制双亲眼睛颜色的基因是杂合的
答案 D
解析 由于双亲皆为褐眼，在孩子中出现蓝眼，所以可推知双亲均为杂合子，若控制褐眼和蓝眼的基因用A和a表示，则双亲的基因型均为Aa，则孩子可以是蓝眼(aa)，也可以是褐眼(AA和Aa)，所以无法确定甲、乙、丙三个孩子中哪一个是收养的；该夫妇生一个蓝眼男孩的概率为×＝；控制孩子乙眼睛颜色的基因型可以是AA，也可以是Aa。
10．现有两瓶世代连续的果蝇，甲瓶中的个体全为灰身，乙瓶中的个体既有灰身也有黑身。让乙瓶中的全部灰身果蝇与异性黑身果蝇交配，若后代都不出现性状分离则可以认为( )
A．甲瓶中果蝇为乙瓶中果蝇的亲本，乙瓶中灰身果蝇为杂合子
B．甲瓶中果蝇为乙瓶中果蝇的亲本，乙瓶中灰身果蝇为纯合子
C．乙瓶中果蝇为甲瓶中果蝇的亲本，乙瓶中灰身果蝇为杂合子
D．乙瓶中果蝇为甲瓶中果蝇的亲本，乙瓶中灰身果蝇为纯合子
答案 D
解析 让乙瓶中全部灰身果蝇与异性黑身果蝇交配，若后代都不出现性状分离，则说明乙瓶中的灰身果蝇为纯合子。甲瓶中果蝇为杂交得到的杂合子，即乙瓶中果蝇是甲瓶中果蝇的亲本。
11．豌豆花腋生和顶生是一对相对性状，受一对基因B、b控制，下列是几组杂交实验结果。
杂交组合
亲本性状
后代性状
腋生
顶生
一
顶生×顶生
0
804
二
腋生×腋生
651
207
三
顶生×腋生
295
265
根据以上实验结果，分析回答下列问题：
(1)根据组合________可判断出豌豆花腋生和顶生中，显性性状是________(填“顶生”或“腋生”)。
(2)组合二亲本的基因型分别是________、________，其后代腋生中杂合子比例为________。
(3)组合三后代的腋生豌豆中杂合子占________。
答案 (1)二 腋生 (2)Bb Bb (3)100%
解析 (1)(2)组合二中，相同性状的亲本杂交产生的后代发生性状分离，说明亲本性状腋生是显性，且双亲均是杂合子Bb，杂交后代个体中BB占，Bb占，因此后代腋生中杂合子比例为÷(＋)＝。(3)组合三后代中腋生∶顶生≈1∶1，符合测交实验，则双亲的基因型是bb×Bb，后代中腋生豌豆全是杂合子(Bb)。
12．多指是一类由基因控制的人类遗传病。已知某女患者的家系图，试回答下列问题(设A、a是与该病有关的基因)：
(1)据图谱判断，多指是由__________性基因控制的遗传病。
(2)写出Ⅲ中女患者及其父母所有可能的基因型：女患者________，父亲________，母亲________。
(3)如果该女患者与多指男患者结婚，其后代所有可能的基因型是____________。
(4)如果该女患者与一正常男子结婚，其后代患多指的概率为__________。
答案 (1)显 (2)AA或Aa Aa Aa (3)AA、Aa、aa(4)
解析 (1)从遗传系谱图可知，正常个体7号的双亲(5、6号)均为患者，所以该病是由常染色体上的显性基因控制的遗传病。(2)Ⅲ中7号个体的基因型为aa，所以其父母的基因型均为Aa，女患者的基因型为AA或Aa。(3)多指男患者基因型可能为AA或Aa，所以该女患者与多指男患者结婚，后代所有可能的基因型有AA、Aa、aa。(4)正常男子的基因型为aa，只有女患者的基因型为Aa时才会有正常的后代，正常的概率为×＝，所以子代患病概率为1－＝。
13．在家兔的染色体上有一系列决定毛色的复等位基因A、a1、a2、a。A对a1、a2、a为显性，a1对a2、a为显性，a2对a为显性。基因系列决定家兔毛皮颜色时其性状表现与基因型关系如下表：
毛皮颜色性状表现
基因型
全色
A_
青旗拉
a1_
喜马拉扬
a2_
白化
aa
请回答下列问题：
(1)家兔皮毛颜色的基因型共有________种，其中纯合子有________种。
(2)若一只全色雄兔和一只喜马拉扬雌兔多次交配后，子代全色∶青旗拉＝1∶1，则两只亲本兔的基因型分别为________、________。
(3)基因型为Aa1的雌雄兔交配，子代的毛色及比例为________________________________。
(4)若有一只喜马拉扬雄兔和多只其他各色的雌兔，如何利用最简便的杂交方法检测出喜马拉扬雄兔的基因型？(写出实验思路和预期实验结果即可)_______________________ ______________________________________________________________________________。
答案 (1)10 4
(2)Aa1 a2a2或a2a
(3)全色兔占，青旗拉兔占
(4)选用多只白化雌兔与该喜马拉扬雄兔交配。若后代均为喜马拉扬兔，则该喜马拉扬雄兔的基因型为a2a2；若后代出现了白化兔，则该喜马拉扬雄兔的基因型为a2a
解析 (1)根据题目信息家兔毛色的基因型有：AA、Aa1、Aa2、Aa、a1a1、a1a2、a1a、a2a2、a2a、aa，纯合子有4种。(2)全色雄兔(A_)和一只喜马拉扬雌兔(a2_)多次交配后，子代全色(A_)∶青旗拉(a1_)＝1∶1，推理亲代全色雄兔的基因型为Aa1，喜马拉扬雌兔为a2a2或a2a。(3)基因型为Aa1的雌雄兔交配，子代中有全色兔为AA、Aa1共占；青旗拉兔为a1a1占。(4)喜马拉扬雄兔的基因型是a2a2或a2a，检测喜马拉扬雄兔的基因型应让喜马拉扬雄兔与白化兔测交。
[真题体验]
14．(2012·安徽，4)假设某植物种群非常大，可以随机交配，没有迁入和迁出，基因不产生突变。抗病基因R对感病基因r为完全显性。现种群中感病植株rr占，抗病植株RR和Rr各占，抗病植株可以正常开花和结实，而感病植株在开花前全部死亡。则子一代中感病植株占( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 由题干条件可知，该种群具有生殖能力的个体的基因型为RR、Rr，二者在种群中各占，即在具有生殖能力的群体中各占，故该种群所产生的配子比例为R∶r＝3∶1，r配子的概率为，故子代中基因型为rr的个体的概率为r×r＝rr。
15．(2014·海南，23)某动物种群中，AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为( )
A．3∶3∶1 B．4∶4∶1
C．1∶2∶0 D．1∶2∶1
答案 B
解析 若该种群中的aa个体没有繁殖能力，参与繁殖的AA与Aa的比例为1∶2，即AA占，Aa占。产生的A配子占，a配子占。故个体间随机交配，产生后代AA占×＝；Aa占2××＝；aa占×＝；故AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为4∶4∶1。
第三节 染色体变异及其应用
[学习导航] 1.结合教材P47，概述染色体结构变异的类型。2.结合教材P48～50，在阐明染色体组概念的基础上，说出单倍体、多倍体的概念。3.结合教材P51～52，概述染色体变异在育种上的应用。
[重难点击] 1.染色体组的概念。2.单倍体、多倍体育种的流程。
舟舟， 1978年4月1日出生在中国的武汉。他是个先天性愚型患者，智力只相当于几岁的小孩子。舟舟从小偏爱指挥，当音乐响起时，舟舟就会拿起指挥棒，惟妙惟肖地做出标准的指挥动作，直到曲终。研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是：第21号染色体比常人多了1条。那么染色体都有哪些变异，对生物有什么影响呢？本节课我们来学习染色体变异。
解决学生疑难点 _______________________________________________________________
一、染色体结构的变异
1.特点：染色体结构变异一般可通过光学显微镜直接观察。
2.类型：包括缺失、重复、倒位和易位四种。
3.染色体结构变异导致性状变异的原因：染色体结构变异都会使染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
4.结果：大多数染色体结构的变异对生物体是不利的，甚至会导致生物体死亡。
5.影响因素：电离辐射、病毒感染或一些化学物质诱导。
下图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。据此分析：
1.图①和图②的变异分别发生在哪种染色体之间？属于哪类变异？
答案 图①发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图②发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。
2.图②和图③相比，二者对染色体上基因的数目或排列顺序的影响有什么不同？
答案 图②是易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变；图③是基因突变，只是改变基因的结构，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序。
3.图①②③中能在光学显微镜下观察到的是哪种？
答案 能在光学显微镜下观察到的是②。
4.能确定图④中的变异具体属于哪种染色体结构变异吗？
答案 不能。若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失；若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复。
知识整合 同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换属于基因重组，非同源染色体之间的片段交换属于染色体结构变异中的易位；基因突变在光学显微镜下都观察不到，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序；染色体变异可以在光学显微镜下观察到，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变。
1.如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是( )
A.① B.② C.③ D.④
答案 C
解析 染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、重复、倒位和易位等。③是基因突变或减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。
2.下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是( )
A.该病是由于特定的染色体片段缺失造成的
B.该病是由于特定染色体的数目增加造成的
C.该病是由于染色体组数目成倍增加造成的
D.该病是由于染色体中增加某一片段引起的
答案 A
解析 人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的，A正确，B、C、D错误。
二、染色体数目的变异
1.染色体数目变异
(1)概念：染色体数目以染色体组的方式成倍地增加或减少，个别染色体的增加或减少，都称为染色体数目的变异。
(2)类型
2.染色体组
(1)概念：细胞中形态和功能各不相同，但互相协调、共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体，称为一个染色体组。
(2)实例：人的精子或卵细胞中含有一个染色体组，体细胞中含有两个染色体组。
(3)单倍体、二倍体与多倍体
①单倍体是指体细胞中含有配子染色体组的个体。
②由受精卵发育而成的个体，体细胞内含有两个染色体组的称为二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。
3.低温诱导染色体数目加倍
(1)实验原理：低温处理或化学因素刺激，有可能抑制纺锤体的形成，导致子细胞内染色体数目加倍。
(2)实验操作步骤
①培养根尖：将一些蚕豆或豌豆种子放入培养皿，加入适量的清水浸泡，在培养皿上覆盖2～3层潮湿的纱布。
②低温处理：在蚕豆幼根长至1.0～1.5 cm时，将其中的两个培养装置放入冰箱的低温室内，4 ℃下诱导培养36小时。
(3)取材和固定：剪取诱导处理的根尖5 mm左右，放入卡诺氏固定液固定0.5～1 h，以固定细胞的形态，随后用体积分数为95%的乙醇溶液冲洗2～3次。
(4)制作装片：具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。
(5)观察：先用低倍镜观察，找到视野中染色体形态较好的分裂相，注意视野中有染色体数目发生改变的细胞，再换高倍镜继续观察。
下面甲表示细胞染色体图，乙表示细胞基因型，据图分析：
1.甲生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？
答案 4个。细胞内同一种形态的染色体有4条。
2.乙生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？
答案 4个。在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了4次。
3.若丙生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，丙生物细胞中含有几个染色体组？
答案 4个。
4.单倍体是不是一定只含有一个染色体组？如何区分单倍体和多倍体？
答案 单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体的单倍体含有2个染色体组，因此判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。如果生物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。
3.下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是( )
A.一个染色体组中不含同源染色体
B.由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体
C.单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组
D.人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
答案 D
解析 染色体组是不含有同源染色体的；个体若由受精卵发育而来，含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素处理或低温处理等。
4.根据图中A～H所示的细胞图回答下列问题：
(1)细胞中含有一个染色体组的是________图。
(2)细胞中含有两个染色体组的是________图。
(3)细胞中含有三个染色体组的是________________图，它________(一定，不一定)是三倍体。
(4)细胞中含有四个染色体组的是________________图，它________(可能，不可能)是单倍体。
答案 (1)D、G
(2)C、H
(3)A、B 不一定
(4)E、F 可能
解析 在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。确认是否为单倍体需看发育起点。
方法链接 染色体组数的判断方法
(1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
(2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组。
(3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。
三、染色体变异在育种上的应用
1.单倍体育种
(1)单倍体植株的特点：长得弱小，而且高度不育。
(2)单倍体育种的常用方法：花药(花粉)离体培养法。
(3)单倍体育种的过程
(4)单倍体育种的优点
①获得的植株染色体上成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。
②明显缩短育种年限。
2.多倍体育种
(1)多倍体植株的特点：茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量较高。
(2)多倍体的自然形成
(3)多倍体的人工诱导
①方法：用秋水仙素处理或用低温处理。
②处理对象：萌发的种子或幼苗。
③原理：能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍。
④实例：三倍体无子西瓜的培育。
1.下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析回答下列问题：
(1)①过程是哪种处理过程？其原理是什么？
答案 ①过程是用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，产生四倍体的过程，其原理是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。
(2)②和④都是传粉，目的有什么不同？
答案 ②传粉是为了杂交得到三倍体种子，④传粉是为了刺激子房产生生长素促进果实发育。
(3)①过程处理后，新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？
答案 不是。地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍，含有四个染色体组；根细胞没有加倍，只含有两个染色体组。
(4)西瓜f的瓜瓤、种子e的胚分别含有几个染色体组？
答案 西瓜f的瓜瓤来自母本，含有四个染色体组，而种子e的胚含有三个染色体组。
(5)为什么三倍体西瓜没有种子？
答案 三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，一般不能产生正常配子。
2.如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析：
(1)F1能产生几种雄配子？
答案 F1的基因型是DdTt，能产生四种配子：DT、dT、Dt、dt。
(2)过程③是哪种处理？其原理是什么？
答案 过程③是花药离体培养过程。原理是细胞的全能性。
(3)过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？
答案 过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。处理后ddTT占的比例为1/4。
知识整合 单倍体育种和多倍体育种
单倍体育种
多倍体育种
原理
染色体数目变异
染色体数目变异
方法
花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理幼苗
秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗
优点
明显缩短育种年限
器官大，营养成分含量高，产量增加
缺点
技术复杂，需要与杂交育种配合
适用于植物，动物难以开展。多倍体植物生长周期延长，结实率降低
举例
5.下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是( )
A.用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成
B.洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 ℃冰箱中，诱导36 h
C.卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态
D.装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤
答案 B
解析 低温诱导的原理是抑制纺锤体的形成；剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。
6.将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到的四倍体芝麻( )
A.对花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻
B.产生的配子没有同源染色体，所以无遗传效应
C.与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻
D.秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期
答案 C
解析 二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到的是同源四倍体，体细胞内有4个染色体组，而且每个染色体组之间都有同源染色体。由四倍体的配子发育来的芝麻是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育的。四倍体的配子中有两个染色体组，二倍体的配子中有一个染色体组，所以四倍体与二倍体杂交产生的是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不育。秋水仙素诱导染色体加倍时，起作用的时期是细胞分裂的前期，抑制纺锤体的形成。
1.如图为一对同源染色体在减数分裂时的配对行为，表明该细胞发生了( )
A.基因突变 B.染色体变异
C.基因重组 D.碱基互补配对
答案 B
解析 根据图示推测其产生的过程为：
这是染色体倒位发生后引起的变化，属于染色体结构变异。
2.基因突变和染色体变异的一个重要的区别是( )
A.基因突变在光学显微镜下看不见
B.染色体变异是定向的，而基因突变是不定向的
C.基因突变是可以遗传的
D.染色体变异是不可以遗传的
答案 A
解析 基因突变是DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体的变异可在光学显微镜下直接观察到；生物的变异是不定向的；基因突变和染色体变异其遗传物质均发生改变，都是可遗传的变异。
3.下列关于染色体组的叙述，正确的是( )
A.体细胞中的一半染色体是一个染色体组
B.配子中的全部染色体是一个染色体组
C.本物种配子中的一半染色体是一个染色体组
D.二倍体生物配子中的全部染色体是一个染色体组
答案 D
解析 一个染色体组内各条染色体大小、形态各不相同，是一组非同源染色体。只有二倍体产生的配子中含有一套非同源染色体，才是一个染色体组。
4.双子叶植物大麻(2n＝20)为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，再将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是( )
A.18＋XY B.18＋YY
C.9＋X或9＋Y D.18＋XX或18＋YY
答案 D
解析 由题可知2n＝20，性别决定为XY型，则花药的染色体组成为9＋X或9＋Y，将其培育成单倍体后再利用秋水仙素处理，诱导染色体加倍后，植株的染色体组成为18＋XX或18＋YY。
5.已知二倍体西瓜的体细胞中含有22条染色体，西瓜的绿皮(A)对白皮(a)为显性，大子(B)对小子(b)为显性，这两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现对一批纯种绿皮大子与白皮小子西瓜种子进行了下列操作：
a.将这批种子播种，并用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗，使之成为四倍体；
b.当被处理后的绿皮大子西瓜植株开花后，将白皮小子西瓜植株的花粉授予绿皮大子植株，使之杂交获得F1。
(1)亲本杂交当年结__________(选填“有子”或“无子”)西瓜，其果皮颜色为__________。
(2)秋水仙素的作用是___________________________________________________________。
(3)由于工作人员的疏忽，进行a操作时，其中有一株幼苗没有用秋水仙素处理，其通过杂交获得了有子西瓜。第二年，工作人员将该种子(F1)播种，用一定浓度的秋水仙素处理其幼苗，并让F1与白皮小子西瓜植株杂交获得F2。(提示：F1进行减数分裂时，每4条同源染色体等量随机分配到配子中去，其产生的配子可育)
①F1减数第二次分裂后期细胞中含有________个DNA分子，________个染色体组，________对同源染色体。
②从F2中可以选出白皮小子的西瓜品种吗？为什么？
________________________________________________________________________。
③若只考虑种皮这一对相对性状的遗传，则F2的基因型及比例为________________________________________________________________________。
答案 (1)有子 绿皮 (2)抑制有丝分裂时纺锤体的形成，使细胞中的染色体数目加倍 (3)①44 4 22
②不能，因为F2是三倍体，其减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子(或F2是三倍体，其高度不育) ③AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1
解析 纯种绿皮大子西瓜基因型为AABB，白皮小子西瓜基因型为aabb，用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗后的基因型为AAAABBBB，与aabb杂交后形成受精卵AAaBBb，发育为种子，所以母本结的是有子西瓜。因果实由母本的子房发育而成，果皮来自子房壁，母本基因型为AAAABBBB，所以果皮颜色为绿皮。第(3)小题所说幼苗没有用秋水仙素处理，基因型为AABB，与aabb杂交后形成的子代基因型为AaBb，用秋水仙素处理后为AAaaBBbb，染色体数为44，染色体组为4组。减数第一次分裂同源染色体分离后，减数第二次分裂后期着丝点分开，DNA分子数为44，染色体数为44，染色体组为4组，同源染色体为22对。AAaaBBbb和白皮小子西瓜植株aabb杂交后得到F2为三倍体，因为减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子，所以形成的三倍体高度不育，不能作为品种得以保留。AAaa在四条同源染色体上，在分离时随机分配，因此有AA、Aa、aa三种组合，比例为1∶4∶1，与a一种配子随机结合后得到的F2的基因型及其比例为AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1。
课时作业
[学考达标]
1.由于种种原因，某生物体内某条染色体上多了或少了几个基因，这种遗传物质的变化属于( )
A.基因内部结构的改变
B.染色体结构变异
C.染色体数目变异
D.染色单体的交叉互换
答案 B
解析 某条染色体上多了或少了几个基因是由染色体结构变异中的缺失或重复所致。
2.如图是某生物细胞减数分裂时，两对联会的染色体之间出现异常的“十”字型结构现象，图中字母表示染色体上的基因。据此所作的推断中错误的是( )
A.此种异常源于染色体结构的变异
B.该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBb
C.该生物基因型为HhAaBb，一定属于二倍体生物
D.此种异常可能会导致生物的生殖能力下降
答案 C
解析 此图表示的是减数分裂过程中的联会，根据同源染色体两两配对的关系可知，H和h所在的染色体为一对同源染色体，剩余的两条染色体为另一对同源染色体，而A和b或B和a的互换导致上述结果，上述互换发生在非同源染色体之间，属于染色体结构的变异；在减数第一次分裂的后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合，所形成的配子有HAa、hBb或HAb、hBa；该个体含有两个染色体组，有可能为二倍体也有可能为单倍体；染色体变异大多数是有害的，有可能导致生物体生殖能力下降。
3.普通小麦是六倍体，有42条染色体，科学家们用花药离体培养培育出的小麦幼苗是( )
A.三倍体、21条染色体
B.单倍体、21条染色体
C.三倍体、三个染色体组
D.单倍体、一个染色体组
答案 B
解析 花药中的花粉是经过减数分裂发育而成的，由其培育出的幼苗比普通小麦的染色体数减少了一半，含有三个染色体组，而体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体。
4.下面有关单倍体和染色体组的叙述中，不正确的是( )
A.由未受精的卵细胞发育而成的个体称为单倍体
B.一个染色体组中无等位基因
C.有性生殖的配子细胞中染色体肯定为一个染色体组
D.普通小麦含6个染色体组、42条染色体，它的单倍体含3个染色体组、21条染色体
答案 C
解析 由未受精的卵细胞发育而成的个体中染色体数目是正常体细胞中染色体数目的一半；一个染色体组中不含有同源染色体，所以也就不存在等位基因；配子中含有正常体细胞中一半的染色体，例如四倍体的配子中就含有两个染色体组；普通小麦中含有6个染色体组、42条染色体，单倍体中染色体数目是正常体细胞中的一半。
5.下列有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是( )
A.可能出现三倍体细胞
B.多倍体细胞形成的比例一般为100%
C.多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期
D.多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会
答案 C
解析 低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍，不应出现三倍体；低温诱导不能使所有细胞染色体数目都加倍；根尖细胞的分裂为有丝分裂，而非同源染色体重组发生在减数分裂过程中，不能增加重组机会；多倍体细胞形成的原理是抑制纺锤体的形成，阻止细胞的分裂，所以细胞周期是不完整的。
6.某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞分裂时期的观察来识别。图中a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于( )
A.三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失
B.三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复
C.三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失
D.染色体片段缺失、三体、染色体片段重复、三倍体
答案 C
解析 a图是染色体数目变异中个别染色体的增加，属于三体；b图为染色体结构变异中4号染色体片段的重复；c图细胞中含三个染色体组，可能为三倍体；d图为染色体结构变异中染色体片段3和4的缺失。
[高考提能]
7.果蝇的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123－456789，“—”代表着丝点，表中表示了由该正常染色体发生变异后基因顺序变化的情况。下列有关叙述错误的是( )
染色体
基因顺序变化
a
123－476589
b
123－4789
c
1654－32789
d
123－45676789
A.a是染色体某一片段位置颠倒引起的
B.b是染色体某一片段缺失引起的
C.c是染色体着丝点改变引起的
D.d是染色体增加了某一片段引起的
答案 C
解析 a中5、6、7基因发生颠倒成了765；b缺失了5、6基因；d染色体增添了一段片段；c由原来的23－456变成了654－32，发生了颠倒，不是由着丝点改变引起的。
8.下面是四种生物的体细胞示意图，A、B图中的字母代表细胞中染色体上的基因，C、D图代表细胞中染色体情况。那么最可能属于多倍体的细胞是( )
答案 D
解析 根据题图可推知，A、B、C、D中分别具有4个、1个、2个、4个染色体组，则A、D有可能为多倍体，但有丝分裂过程的前期和中期，每条染色体上含有两条姐妹染色单体，而姐妹染色单体上含有相同的基因，则一对同源染色体可能具有相应的4个基因，如A。综上所述，最可能属于多倍体的细胞是D。
9.下图表示无子西瓜的培育过程：
根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是( )
A.秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成
B.四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组
C.无子西瓜既没有种皮，也没有胚
D.四倍体西瓜的根细胞中含有2个染色体组
答案 C
解析 秋水仙素抑制纺锤体的形成，是在有丝分裂的前期；四倍体西瓜的果皮是由子房壁发育而成的，来自母本，应含有4个染色体组；无子西瓜是由于不能产生正常配子，所以不能形成受精卵，而种皮来自于母本，所以有种皮，而没有胚；由于植株的地下部分没有经秋水仙素处理，细胞中仍含有2个染色体组。
10.基因型为Aa的幼苗经秋水仙素处理后长成植株，该植株细胞减数分裂产生的配子的种类及其比例是( )
A.AA∶aa＝1∶1
B.AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
C.Aa∶Aa＝1∶1
D.AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
答案 D
解析 基因型为Aa的幼苗经秋水仙素处理后长成的植株的基因型为AAaa，减数分裂时，A和A组合为AA，A和a组合为Aa，a和a组合为aa，结果AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。
11.下图表示某些植物的体细胞，请据图回答下列问题：
(1)肯定是单倍体的是________图，它是由________倍体的生殖细胞直接发育形成的。
(2)茎秆较粗壮但不能产生种子的是________图，判断的理由是_________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是________图。
(4)如果C图中的植株是由某植物的卵细胞直接发育形成的，那么它是________倍体。形成它的那个植物是________倍体，原来植物有性生殖形成种子时，发育中的胚乳细胞内含________个染色体组。
答案 (1)D 二 (2)A 含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而不能形成生殖细胞，不能产生种子 (3)B、C (4)单 四 6
12.某二倍体植株的体细胞中染色体数为24，基因型为AaBb。请据图完成下列问题：
(1)图中A所示的细胞分裂方式主要是________。
(2)产生的花粉基因型有______________种，由花粉发育成的单倍体有哪几种基因型？________________。
(3)若C处是指用秋水仙素处理，则个体①的体细胞中含染色体________________条，它是纯合子还是杂合子？____________________。
(4)若该植物进行自花传粉，在形成的以个体②组成的群体中可能有几种基因型？__________________。
(5)若A表示水稻的高秆基因，a表示水稻的矮秆基因；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，这两对基因按自由组合定律遗传。那么该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病的个体所占比例是______________________，若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆抗病的水稻进行自交，在自交的后代中纯种的矮秆抗病水稻所占比例为________。
(6)若要尽快获得纯种的矮秆抗病水稻，则应采用图中____________(填字母)过程进行育种，这种育种方法称为__________________。
答案 (1)减数分裂 (2)4 AB、Ab、aB、ab (3)24 纯合子 (4)9种 (5) (6)A、B、C 单倍体育种
解析 植物产生花粉或卵细胞要经过减数分裂，由于基因型为AaBb，所以能产生4种基因型花粉，将花粉经花药离体培养产生的单倍体也应该有4种基因型：AB、Ab、aB、ab。花粉中染色体数是体细胞的一半，即12条，经秋水仙素处理后的纯合子染色体数应该为24条，基因型为AaBb的个体自交，后代应该有9种基因型。矮秆抗病的个体基因型有两种：aaBB和aaBb，在后代中所占比例是(aaBB)＋(aaBb)＝。当矮秆抗病的水稻进行自交，纯合子(aaBB)是，自交后代占，而杂合子(aaBb)是，自交的后代中纯合子比例为×＝，所以矮杆抗病的水稻进行自交，后代中矮秆抗病纯合子所占比例为＋＝。
13.四倍体大蒜比二倍体大蒜的产量高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，特设计如下实验。请分析回答下列问题：
(1)实验主要材料：大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的乙醇溶液、显微镜、改良苯酚品红染液。
(2)实验步骤：
①取5个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。
②将培养皿分别放入－4 ℃、0 ℃、________、________、________的恒温箱中1 h。
③________________________________________________________________________。
④分别取根尖__________mm，放入__________中固定0.5～1 h，然后用_________冲洗2次。
⑤制作装片：解离→________→________→制片。
⑥低倍镜检测，统计____________________________________________，并记录结果。
(3)实验结果：染色体加倍率最高的一组为最佳低温。
(4)实验分析：
a.设置实验步骤②的目的是_____________________________________________________。
b.对染色体染色还可以用____________________、____________等。
c.除低温外，________也可以诱导染色体数目加倍，原理是____________________。
答案 (2)②4 ℃ 8 ℃ 12 ℃ ③取大蒜随机均分为5组，分别放入5个培养皿中诱导36 h ④5 卡诺氏液 体积分数为95%的乙醇溶液 ⑤漂洗 染色
⑥每组视野中的染色体加倍率 (4)a.进行相互对照；恒温处理1 h是为了排除室温对实验结果的干扰 b.龙胆紫染液 醋酸洋红染液 c.秋水仙素 抑制纺锤体形成
解析 (2)本实验的目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，所以温度应设置为变量，可设置－4 ℃、0 ℃、4 ℃、8 ℃、12 ℃等温度。选取根尖5 mm左右，不可过长，主要取分生区的组织细胞。将根尖放入卡诺氏液中固定，然后用体积分数为95%的乙醇溶液冲洗。装片制作包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤。低温并不能使所有细胞染色体加倍，所以要统计加倍率来确定最佳低温。(4)不同温度处理是为了进行相互对照，在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度的干扰。只要不对染色体造成损伤，碱性染料均可对染色体染色，如龙胆紫染液、醋酸洋红染液等。低温和秋水仙素的作用机理均是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。
[真题体验]
14.(2015·江苏，10)甲、乙为两种果蝇(2n)，下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是( )
A.甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常
B.甲发生染色体交叉互换形成了乙
C.甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同
D.图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料
答案 D
解析 A项，根据题干信息可知，甲、乙是两种果蝇，甲、乙杂交产生的F1虽然含有2个染色体组，但是因为来自甲、乙中的1号染色体不能正常联会配对，所以F1不能进行正常的减数分裂；B项，根据题图，甲中1号染色体发生倒位形成了乙中的1号染色体；C项，染色体中某一片段倒位会改变基因的排列顺序；D项，可遗传变异可为生物进化提供原材料。
15.(2016·江苏，14)如图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是( )
A.个体甲的变异对表型无影响
B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常
C.个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1
D.个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常
答案 B
解析 个体甲的变异属于缺失基因“e”所在片段，影响表型，A错误；个体乙发生的变异是倒位，减数分裂形成的四分体异常，呈“十字型”，B正确；含缺失染色体的配子一般是败育的，故其后代一般不会发生性状分离，C错误；个体乙染色体没有基因缺失，但发生倒位，表型异常，D错误。
第1课时 基因的自由组合定律
[学习导航] 1.概述2对相对性状的杂交实验过程。2.阐明对自由组合现象的解释和验证。3.归纳自由组合定律的内容和实质。
[重难点击] 1.对自由组合现象的解释和相关假说。2.对自由组合现象解释的验证过程，自由组合定律的内容。
一个品种的奶牛产奶多，另一个品种的奶牛生长快，要想培育出既产奶多、又生长快的奶牛，可以采用什么方法呢？
解决学生疑难点 _______________________________________________________________
一、2对相对性状的杂交实验
1．选用性状
(1)豌豆种子的颜色：黄色与绿色。
(2)豌豆种子的形状：圆粒与皱粒。
2．杂交方法：正交或反交。
3．过程与现象
P 黄色圆粒×绿色皱粒
↓
F1 黄色圆粒
↓?
F2 9黄色圆粒∶3黄色皱粒∶3绿色圆粒∶1绿色皱粒
4．结果分析
(1)两对性状
(2)显隐性判断：由F1可推出黄色和圆粒是显性性状。
(3)F2中分离比
5．结论：豌豆粒色和粒形的遗传都遵循基因的分离定律。
分析上述实验结果，回答下列问题：
1．由P→F1能否推断出两对性状中的显隐性关系？
答案 由P→F1，结合显性性状和隐性性状的定义可知，黄色和圆粒为显性性状，绿色和皱粒为隐性性状。
2．单纯看种子颜色这对性状，结果符合分离定律吗？单纯看种子形状这对性状呢？
答案 符合。粒色中黄色∶绿色＝3∶1；粒形中圆粒∶皱粒＝3∶1。
3．上述结果说明，两对相对性状遗传时是否是独立的、互不干扰的？
答案 是独立的、互不干扰的。
4．F2 4种性状表现类型中与亲本表现类型相同(亲本类型)和与亲本的表现类型不同(重组类型)的分别是哪几种？比例分别是多少？
答案 亲本类型为黄色圆粒和绿色皱粒，共占；重组类型为黄色皱粒和绿色圆粒，共占。
5．将两对性状一并考虑，它们之间是什么关系？
答案 不同对的相对性状是可以相互组合的，而且组合是随机的，这种现象称为自由组合现象。
知识整合 黄色和圆粒为显性性状，绿色和皱粒为隐性性状；F2中亲本类型为黄色圆粒和绿色皱粒，重组类型为黄色皱粒和绿色圆粒；每一对性状的遗传都是独立的、互不干扰的，符合分离定律；不同对的性状之间是可以自由组合的。
1．孟德尔用豌豆做两对相对性状的遗传实验不必考虑的是( )
A．亲本的双方都必须是纯合子
B．两对相对性状各自要有显隐性关系
C．对母本去雄，授以父本花粉
D．显性亲本作父本，隐性亲本作母本
答案 D
解析 孟德尔的豌豆杂交实验正反交的结果是一样的。
2．小麦高秆对矮秆为显性，抗病对不抗病为显性，用纯种的高秆抗病和矮秆不抗病两个品种做亲本，在F2中选育矮秆抗病类型，其在F2中所占的比例约为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 高秆抗病与矮秆不抗病品种杂交得F1，F1自交所得F2有4种表现类型，比例为9∶3∶3∶1，其中矮秆抗病类型占F2的。
二、对自由组合现象的解释
1．遗传图解
(1)F2共有9种基因型，4种表现型。
(2)F2中各种性状表现对应的基因型
①双显性：黄色圆粒：YYRR、YyRR、YYRr、YyRr。
②一显一隐性
③双隐性：绿色皱粒：yyrr。
2．F1(YyRr)产生配子及其结合
(1)F1产生的配子
①雄配子种类及比例：YR∶yR∶Yr∶yr＝1∶1∶1∶1。
②雌配子种类及比例：YR∶yR∶Yr∶yr＝1∶1∶1∶1。
(2)F1配子的结合：结合是随机的；结合方式有16种。
结合上述实验结果分析：
1．从基因型分析，F2中纯合子、两对基因均杂合、一对杂合一对纯合占的比例分别是多少？
答案
2．F2的黄色圆粒豌豆中，包含几种基因型，其中双杂合子占了多少？
答案 4种基因型：YYRR、YyRr、YYRr、YyRR；双杂合子YyRr占。
3．F2的绿色圆粒豌豆中，纯合子所占比例为多少？
答案 。
4．如果将上述亲本换成纯合的黄色皱粒和绿色圆粒，F1和F2的性状和比例会不会改变？此时，F2中的重组类型占多少？
答案 F1和F2的性状和比例不会改变，此时，F2中的重组类型为黄色圆粒和绿色皱粒，共占。
知识整合 F2中有9种基因型，纯合子有4种，各占，一对杂合一对纯合的有4种，各占，两对基因均杂合的有一种，占；F2的黄色圆粒豌豆中4种基因型：YYRR、YyRr、YYRr、YyRR；F2的绿色圆粒豌豆中，纯合子占。亲本换成黄色皱粒和绿色圆粒时，F1和F2的性状和比例不会改变，此时，F2中的重组类型为黄色圆粒和绿色皱粒。
3．下列关于孟德尔两对相对性状遗传实验的叙述中，错误的是( )
A．两对相对性状分别由两对基因控制
B．每一对基因的传递都遵循分离定律
C．F1中控制两对性状的基因相互融合
D．F2中有16种组合、9种基因型和4种表现型
答案 C
解析 孟德尔对F2中不同对性状之间发生自由组合的解释是：两对相对性状分别由两对基因控制，控制两对相对性状的两对基因的分离和组合是互不干扰的，其中每一对基因的传递都遵循分离定律。这样，F1产生雌雄配子各4种，比例接近1∶1∶1∶1，配子随机结合，则F2中有16种雌雄配子结合方式、9种基因型和4种表现型。
4．番茄果实的红色对黄色为显性，两室对一室为显性，两对性状遗传时可自由组合。育种者用纯合的具有这两对相对性状的亲本杂交，子二代中重组类型的个体数占子二代总数的( )
A.或 B.或 C.或 D.
答案 C
解析 重组类型是指性状表现不同于双亲的类型，设控制两对性状的基因分别为A、a和B、b，若亲本的杂交组合是AABB×aabb，则子二代的重组类型是单显性，概率为；若亲本的杂交组合是AAbb×aaBB，则子二代的重组类型是双显性和双隐性，概率为。
三、对自由组合现象解释的验证和自由组合定律
1．对自由组合现象解释的验证
(1)方法：测交法。
(2)遗传图解
(3)实验结论
①F1是杂合子，基因型为YyRr。
②F1产生了YR、Yr、yR、yr四种类型、比例相等的配子。
③F1在形成配子时，每对基因彼此分离，不同对的基因自由组合。
2．自由组合定律的提出
(1)条件：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。
(2)实质：减数分裂形成配子时，一个细胞中同源染色体上的等位基因彼此分离，非同源染色体上的非等位基因则自由组合。
结合上述实验过程分析：
1．测交后代的基因型取决于哪个亲代个体？为什么？
答案 取决于杂种子一代，因为隐性纯合子的绿色皱粒豌豆只产生一种配子。
2．两亲本相交，后代性状出现了1∶1∶1∶1的比例，能否确定两亲本的基因型就是YyRr和yyrr？试举例说明。
答案 不一定。Yyrr和yyRr相交，后代也会出现1∶1∶1∶1的比例。
3．如果对具有独立遗传的三对基因的杂合子AaBbCc进行测交，子代中aabbcc所占比例是多少？
答案 。
5．在豚鼠中，黑色(C)对白色(c)、毛皮粗糙(R)对毛皮光滑(r)是显性。能验证自由组合定律的最佳杂交组合是( )
A．黑光×白光→18黑光∶16白光
B．黑光×白粗→25黑粗
C．黑粗×白粗→15黑粗∶7黑光∶16白粗∶3白光
D．黑粗×白光→10黑粗∶9黑光∶8白粗∶11白光
答案 D
解析 验证自由组合定律，就是论证杂种F1产生配子时，是否决定同一性状的成对基因彼此分离，决定不同性状的基因自由组合，产生四种不同基因型的配子，最佳方法为测交。D项符合测交的概念和结果：黑粗(相当于F1的双显)×白光(双隐性纯合子)→10黑粗∶9黑光∶8白粗∶11白光(四种类型，比例接近1∶1∶1∶1)。
6．自由组合定律中的“自由组合”是指( )
A．带有不同基因的雌雄配子间的组合
B．决定同一性状的成对的基因的组合
C．两亲本间的组合
D．决定不同性状的基因的自由组合
答案 D
解析 自由组合定律的实质是生物在产生配子时，决定不同性状的基因自由组合。
1．下列对纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆杂交实验结果的叙述中，错误的是( )
A．F1能产生4种比例相同的雄配子
B．F2中圆粒和皱粒之比接近3∶1，与分离定律相符
C．F2出现4种基因型的个体
D．F2出现4种表现型的个体，且比例为9∶3∶3∶1
答案 C
解析 纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆杂交，F1为双杂合子，其可产生4种比例相同的雌雄配子，A正确；F2中，圆粒与皱粒、黄色与绿色比例均接近3∶1，符合分离定律，B正确；根据自由组合定律，F2中应有9种基因型，4种表现型且其比例为9∶3∶3∶1，C错误、D正确。
2．孟德尔认为基因型为YYRr的个体，产生的配子种类及比例是( )
A．YR∶Yr＝1∶1 B．YR∶yr＝1∶1
C．R∶r＝1∶1 D．Y∶R∶r＝2∶1∶1
答案 A
解析 YYRr的个体产生配子时，YY分离，Rr分离，Y与R(r)自由组合。
3．孟德尔的豌豆杂交实验中，F2中出现了黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒和绿色皱粒四种表现类型，其比例为9∶3∶3∶1。与此无关的解释是( )
A．F1产生了4种比例相等的配子
B．雌配子和雄配子的数量相等
C．F1的四种雌、雄配子随机结合
D．必须有足量的F2个体
答案 B
解析 通常情况，雄配子的数量远远多于雌配子。
4．已知玉米子粒黄色对红色为显性，非甜对甜为显性，两对性状的遗传遵循自由组合定律。纯合的黄色非甜玉米与红色甜玉米杂交得F1，F1自交或测交，预期结果不正确的是( )
A．自交结果中黄色甜与红色非甜比例为9∶1
B．自交结果中黄色与红色比例为3∶1，非甜与甜比例为3∶1
C．测交结果是红色甜∶黄色非甜∶红色非甜∶黄色甜＝1∶1∶1∶1
D．测交结果是红色与黄色比例为1∶1，甜与非甜比例为1∶1
答案 A
解析 黄色甜和红色非甜都属于单显类型，它们的比例应为1∶1，所以A错误。
5．番茄的高茎对矮茎为显性，红果对黄果为显性。现有高茎黄果的纯合子(TTrr)和矮茎红果的纯合子(ttRR)杂交，按自由组合定律遗传，回答下列问题：
(1)F2中出现的重组类型个体占总数的________。
(2)F2中高茎红果番茄占总数的________，矮茎红果番茄占总数的________，高茎黄果番茄中纯合子占________。
(3)若F2共收获800个番茄，其中黄果番茄约有________个。
答案 (1) (2) (3)200
课时作业
[学考达标]
1．孟德尔通过做两对相对性状的杂交实验，发现了自由组合定律。他选用纯合黄色圆粒豌豆种子和纯合绿色皱粒豌豆种子为亲本杂交得到F1，F1种子全为黄色圆粒。F1自交得到F2，F2种子有4种表现型：黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒，其比例为9∶3∶3∶1。有关该实验说法不正确的是( )
A．实验中黄色和绿色、圆粒和皱粒的遗传均符合分离定律
B．F2出现了不同于亲本的性状组合
C．F2黄色皱粒种子中纯合子占
D．F2中杂合黄色圆粒种子占
答案 C
解析 本题根据两对相对性状的杂交实验现象，分别分析黄色和绿色、圆粒和皱粒这两对相对性状的遗传，F1全为显性性状(黄色和圆粒)，F2出现性状分离，显性性状∶隐性性状＝3∶1(黄色∶绿色＝3∶1，圆粒∶皱粒＝3∶1)。故黄色和绿色、圆粒和皱粒这两对相对性状的遗传均符合分离定律。F1基因型为YyRr，由于决定同一性状的基因的分离，决定不同性状的基因自由组合，F2出现了4类基因型：Y__R__、yyR__、Y__rr、yyrr，其中yyR__、Y__rr的表现类型为绿色圆粒、黄色皱粒，是重组性状。F2黄色皱粒有两种基因型：YYrr和Yyrr，且比例为1∶2，故F2黄色皱粒种子中纯合子占。F2中黄色圆粒种子有4种基因型，只有一种纯合子，其他均为杂合子，且组合数所占比例为，故F2中杂合黄色圆粒种子占。
2．已知玉米子粒的黄色对白色为显性，非甜对甜为显性，两对性状独立遗传。现让独立遗传的黄色非甜玉米(YYSS)与白色甜玉米(yyss)杂交，F1自交得F2，在F2中得到白色甜玉米80株，那么F2中表现不同于双亲的杂合植株约为( )
A．160株 B．240株
C．320株 D．480株
答案 C
解析 F2中白色甜玉米占总数的，故F2总数为1 280株。F2中表现不同于双亲的杂合植株(包括Yyss和yySs)占总数的，故符合条件的植株约为320株。
3．用具有两对相对性状的两纯种豌豆作亲本杂交获得F1，F1自交得F2，F2中黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒的比例为9∶3∶3∶1，与F2出现这样的比例无直接关系的是( )
A．亲本必须是纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆
B．F1产生的雄、雌配子各有4种，比例为1∶1∶1∶1
C．F1自交时4种类型的雌雄配子的结合是随机的
D．F1的16种配子结合方式都能发育成新个体
答案 A
解析 亲本既可以是纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆，也可以是纯种黄色皱粒豌豆与纯种绿色圆粒豌豆。
4．已知豌豆某两对相对性状按照自由组合定律遗传，其子代基因型及比例如下图，则双亲的基因型是( )
A．AABB×AABb B．AaBb×AaBb
C．AABb×AaBb D．AaBB×AABb
答案 C
解析 由子代中AA∶Aa＝1∶1，可推知亲代为AA×Aa；由子代中BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，可推知亲代为Bb×Bb，故双亲的基因型为AABb×AaBb。
5．孟德尔的两对相对性状的杂交实验中，具有1∶1∶1∶1比例的是( )
①F1产生配子类型的比例 ②F2表现型的比例 ③F1测交后代表现型的比例 ④F1表现型的比例 ⑤F2基因型的比例
A．②④ B．①③
C．④⑤ D．②⑤
答案 B
解析 孟德尔两对相对性状的杂交实验中，F1基因型为YyRr，表现型只有一种，F1产生的配子为YR、Yr、yR、yr，比例为1∶1∶1∶1。F1测交后代基因型为YyRr、Yyrr、yyRr、yyrr 4种，表现型也为4种，比例均为1∶1∶1∶1。
6．自由组合定律发生于下图中的哪个过程( )
AaBb1AB∶1Ab∶1aB∶1ab配子间16种结合方式
↓③
4种表现型(9∶3∶3∶1) 子代中有9种基因型
A．① B．② C．③ D．④
答案 A
解析 自由组合定律发生在配子形成时，故选A。
[高考提能]
7．孟德尔的豌豆杂交实验中，将纯种的黄色圆粒(YYRR)与纯种的绿色皱粒(yyrr)杂交得F1，F1自交得F2种子556粒(以560粒计算)。从理论上推测，F2种子中基因型与其个体数基本相符的是( )
项目
A
B
C
D
基因型
YyRR
yyrr
YyRr
yyRr
个体数
140粒
140粒
315粒
70粒
答案 D
解析 亲本全为纯合子，F1的基因型为YrRr，F1产生YR、Yr、yR、yr四种比例相等的雌雄配子，雌雄配子随机结合，F2有4种表现型，9种基因型。YyRR：()×()×560＝70(粒)；yyrr：()×()×560＝35(粒)；YyRr：()×()×560＝140(粒)；yyRr：()×()×560＝70(粒)。
8．以黄色皱粒(YYrr)与绿色圆粒(yyRR)的豌豆作亲本进行杂交，F1植株自花传粉，从F1植株上所结的种子中任取1粒绿色圆粒和1粒绿色皱粒的种子，这两粒种子都是纯合子的概率为( )
A. B.
C. D.
答案 A
解析 根据题意，F1植株的基因型为YyRr，则F2中绿色圆粒占，其中纯合子占F2的，则任取1粒绿色圆粒种子，是纯合子的概率为，而绿色皱粒种子一定是纯合子，所以这两粒种子都是纯合子的概率为×1＝，故A正确。
9．番茄的红果(R)对黄果(r)为显性，子房多室(M)对子房二室(m)为显性，两对性状的遗传符合自由组合定律。现将红果多室和红果二室番茄进行杂交，其后代表现型及比例如图所示，请分析该图找出两亲本的基因型分别是( )
A．RrMm、Rrmm B．RrMm、RRmm
C．RRMm、Rrmm D．RRMM、RRmm
答案 A
解析 从题图观察可知红果∶黄果＝3∶1，多室∶二室＝1∶1，与选项A相符合。
10．某植物的花色由两对自由组合的基因决定。显性基因A和B同时存在时，植株开紫花，其他情况开白花。请回答下面相关问题：
开紫花植株的基因型有________种，其中基因型是____________的紫花植株自交，子代表现为紫花植株∶白花植株＝9∶7；基因型为________和________的紫花植株各自自交，子代表现为紫花植株∶白花植株＝3∶1；基因型为________的紫花植株自交，子代全部表现为紫花植株。
答案 4 AaBb AaBB AABb AABB
解析 AaBb植株自交，可产生9种基因型，其中AaBb、AaBB、AABb和AABB植株都含有基因A和B，它们都开紫花，开紫花的性状表现比例为A__×B__＝，其余的开白花；同理可推知其他亲代的基因型。
11．某地开发出一种水果，其果皮颜色(C、c)有紫色的，也有绿色的；果肉味道(D、d)有甜的，也有酸的。为了鉴别有关性状的显隐性关系，用紫色酸果植株分别和绿色甜果植株A、绿色甜果植株B进行杂交，结果如下表：
组合序号
杂交组合类型
F1性状表现和植株数目
紫色酸果
绿色酸果
①
紫色酸果×绿色甜果A
210
208
②
紫色酸果×绿色甜果B
0
280
据表回答下面相关问题：
(1)上述两对性状中，____________是显性性状。
(2)亲本中紫色酸果植株、绿色甜果植株A、绿色甜果植株B的基因型分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)绿色、酸果 (2)ccDD、Ccdd、CCdd
解析 根据组合②中，紫色酸果与绿色甜果B杂交后代全为绿色酸果可推知：绿色对紫色为显性，酸果对甜果为显性，且两亲本均为纯合子，所以紫色酸果的基因型为ccDD，绿色甜果B的基因型为CCdd。再根据组合①中，紫色酸果(ccDD)与绿色甜果A(C__dd)杂交后代中紫色∶绿色＝1∶1，则可推出绿色甜果A的基因型为Ccdd。
12．番茄是自花受粉植物，已知红果(R)对黄果(r)为显性，正常果形(F)对多棱果(f)为显性。以上两对等位基因按自由组合定律遗传。现有红色多棱果品种、黄色正常果形品种和黄色多棱果品种(三个品种均为纯合子)，育种专家期望获得红色正常果形的新品种，为此进行杂交。试回答下列问题：
(1)应选用________________和________________作为杂交亲本。
(2)上述两亲本杂交产生的F1的基因型为________，表现型为________________。
(3)在F2中表现红色正常果形植株出现的比例为________，F2中能稳定遗传的红色正常果形植株出现的比例为____________。
答案 (1)红色多棱果品种 黄色正常果形品种 (2)RrFf 红色正常果形 (3)
解析 (1)根据显隐性关系推知三个亲本的基因型分别为RRff、rrFF、rrff；题目要求获得红色正常果形的新品种，则所用的亲代中必然含有R和F基因，所以应用红色多棱果和黄色正常果形作亲本。(2)纯合的红色多棱果和纯合的黄色正常果形的基因型分别为RRff和rrFF，它们杂交产生的F1的基因型是RrFf，性状为红色正常果形。(3)F1自交得到的F2中红色正常果形(R_F_)占×＝，其中能稳定遗传的RRFF占×＝。
[真题体验]
13．(2015·海南，12)下列叙述正确的是( )
A．孟德尔定律支持融合遗传的观点
B．孟德尔定律描述的过程发生在有丝分裂中
C．按照孟德尔定律，AaBbCcDd个体自交，子代基因型有16种
D．按照孟德尔定律，对AaBbCc个体进行测交，测交子代基因型有8种
答案 D
解析 孟德尔指出，生物的性状是由基因决定的，这些因子就像一个个独立的颗粒，既不会相互融合，也不会在传递中消失，他不支持融合遗传，A错误；孟德尔指出，生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中，而有丝分裂不会形成生殖细胞，B错误；根据孟德尔的自由组合定律，AaBbCcDd个体自交，四对基因的分离和组合是互不干扰的，每对基因可产生三种不同的基因组合，所以子代基因型可以有3×3×3×3＝81种，C错误；同理，AaBbCc个体进行测交，每对基因可以产生两种不同的基因组合，所以测交子代基因型有2×2×2＝8种，D正确。
14．(2013·天津，5)大鼠的毛色由独立遗传的两对等位基因控制。用黄色大鼠与黑色大鼠进行杂交实验，结果如图。据图判断，下列叙述正确的是( )
P 黄色×黑色
↓
F1 灰色
↓F1雌雄交配
F2 灰色 黄色 黑色 米色
9 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1
A．黄色为显性性状，黑色为隐性性状
B．F1与黄色亲本杂交，后代有两种性状表现型
C．F1和F2中灰色大鼠均为杂合子
D．F2黑色大鼠与米色大鼠杂交，其后代中出现米色大鼠的概率为
答案 B
解析 A项中，两对等位基因杂交，F2中灰色比例最高，所以灰色为双显性性状，米色最少，为双隐性性状，黄色、黑色为单显性，故错误；B项中，F1为双杂合子(假设为AaBb)，与黄色亲本(假设为aaBB)杂交，后代有两种表现型，故正确；C项中，F2出现性状分离，体色由两对等位基因控制，则灰色大鼠中有为纯合子(AABB)，其余为杂合子，故错误；D项中，F2的黑色大鼠中纯合子(AAbb)所占比例为，与米色(aabb)杂交不会产生米色大鼠，杂合子(Aabb)所占比例为，与米色大鼠(aabb)交配，产生米色大鼠的概率为×＝，故错误。
第2课时 基因的自由组合定律的解题规律及应用
[学习导航] 1.概述孟德尔自由组合定律的应用。2.结合提供的示例，归纳有关自由组合定律的解题规律。
[重难点击] 1.孟德尔自由组合定律的应用。2.有关自由组合定律的解题规律。
一位漂亮的女模特对遗传学教授说：“让我们结婚吧，我们的孩子一定会像你一样聪明，像我一样漂亮。”遗传学教授平静地说：“如果我们的孩子像我一样丑陋，像你一样愚蠢，那该如何是好？”假设他们俩真的结合了，那么他们的孩子可能出现几种情况？
解决学生疑难点 _______________________________________________________________
一、基因的自由组合定律的解题规律
1．分解组合法(“乘法原理”和“加法原理”)
(1)原理：分离定律是自由组合定律的基础。
(2)思路：首先将自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题。
在独立遗传的情况下，有几对基因就可分解为几个分离定律问题，如AaBb×Aabb可分解为如下两个分离定律：Aa×Aa；Bb×bb，然后按照数学上的“乘法原理”和“加法原理”，根据题目要求的实际情况进行重组。此法“化繁为简，高效准确”。
2．基本题型分类及解题规律
(1)配子类型及概率计算
求每对基因产生的配子种类和概率，然后再相乘。
示例1 求AaBbCc产生的配子种类，以及配子中ABC的概率。
①产生的配子种类
Aa Bb Cc
↓ ↓ ↓
2 × 2 ×2＝8种
②配子中ABC的概率
Aa Bb Cc
↓ ↓ ↓
(A)×(B)×(C)＝
(2)配子间的结合方式
分别求出两个亲本产生的配子的种类，然后相乘。
示例2 AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，配子间的结合方式有多少种？
①先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子。
AaBbCc→8种配子、AaBbCC→4种配子。
②再求两亲本配子间的结合方式。由于两性配子间的结合是随机的，因而AaBbCc与AaBbCC配子之间有8×4＝32种结合方式。
(3)子代基因型种类及概率计算
求出每对基因杂交产生的子代的基因型种类及概率，然后根据需要相乘。
示例3 AaBbCc与AaBBCc杂交，求其后代的基因型种类数以及产生AaBBcc子代的概率。
①先分解为三个分离定律
Aa×Aa→后代有3种基因型(AA∶Aa∶aa)；
Bb×BB→后代有2种基因型(BB∶Bb)；
Cc×Cc→后代有3种基因型(CC∶Cc∶cc)。
②后代中基因型有3×2×3＝18种。
③后代中AaBBcc的概率：(Aa)×(BB)×(cc)＝。
(4)子代表现型种类及概率计算
求出每对基因杂交产生的子代的表现型种类及概率，然后根据需要相乘。
示例4 AaBbCc×AabbCc杂交，求其子代的表现型种类及三个性状均为显性的概率。
①先分解为三个分离定律
Aa×Aa→后代有2种表现型(A_∶aa＝3∶1)；
Bb×bb→后代有2种表现型(Bb∶bb＝1∶1)；
Cc×Cc→后代有2种表现型(C_∶cc＝3∶1)。
②后代中表现型有2×2×2＝8种。
③三个性状均为显性(A_B_C_)的概率
(A_)×(B_)×(C_)＝。
3．据子代性状分离比推测亲本基因型和表现型——逆推型
将自由组合定律问题转化为分离定律问题后，充分利用分离比法、填充法和隐性纯合突破法等方法逆推亲代的基因型和表现型。
示例5 豌豆子叶的黄色(Y)、圆粒种子(R)均为显性。两亲本豌豆杂交的F1表现型如图。请写出亲代的基因型和表现型。
(1)粒形粒色先分开考虑，分别应用基因分离定律逆推，
根据黄色∶绿色＝1∶1，可推出亲代为Yy×yy；
根据圆粒∶皱粒＝3∶1，可推出亲代为Rr×Rr。
(2)然后进行组合，故亲代基因型为YyRr(黄色圆粒)×yyRr(绿色圆粒)。
在自由组合定律中，当非等位基因之间存在某些关系时，会造成F2中的分离比偏离9∶3∶3∶1，而出现其他表现形式。结合下列实例分析：
1．猪的毛色由两对自由组合的基因控制，两种显性基因A和B是同效的，都可以控制一部分棕色色素的合成。当两种显性基因同时存在时表现为棕红色，只有一种显性基因时表现为淡棕色，无显性基因时表现为白色。现有纯合的棕色猪和白色猪杂交，F1是棕红色，F1自交的F2有几种表现型？比例是怎样的？
答案 F2中有三种表现型：棕红色(A__B__)、淡棕色(A__bb、aaB__)和白色(aabb)，比例为9∶6∶1。
2．香豌豆花色由两对自由组合的基因控制，当两种显性基因同时存在时表现为紫花，只有一种显性基因或无显性基因时表现为白花。现有紫花品系(PPCC)和白花品系(ppcc)，杂交的F1都是紫花(PpCc)，自交后F2的表现型及比例是怎样的？
答案 紫花(P_C_)∶白花(P_cc、ppC_、ppcc)＝9∶7。
3．已知小鼠中，当基因型为B_C_时，才能产生黑色素，当基因型为B_cc时，虽不能产生黑色素，但能产生棕色的中间产物。当基因型为bbC_时，b基因抑制C基因的表达而不能合成色素，所以小鼠为白色。现有黑色小鼠(BBCC)和白色小鼠(bbcc)杂交，F1雌雄个体交配，产生的F2的表现型是怎样的？
答案 F2的表现型有三种：黑色(B_C_)、棕色(B_cc)、白色(bbC_和bbcc)，比例为9∶3∶4。
4．荠菜的果形有三角形(AABB)和卵圆形(aabb)两种，让纯合三角形和卵圆形杂交，F1的果形都是三角形，F2只有两种表现型即三角形和卵圆形，比例为15∶1，试分析产生这种现象的原因。
答案 基因型中有两种显性基因与只有一种显性基因时控制的表现型相同，没有显性基因时表现为隐性性状。因此，F2中除aabb为卵圆形以外，A_B_、A_bb、aaB_都表现为三角形。
5．若对上述四个实例中的F1进行测交，后代的分离比分别是多少？
答案 如表所示
实例
F1测交
1
1∶2∶1
2
1∶3
3
1∶1∶2
4
3∶1
知识整合 自由组合中常见的异常分离比分析
异常分离比的原因
F1自交后代比例
F1测交后代比例
存在一种显性基因(A或B)时表现为同一种性状，其余正常表现
9∶6∶1
1∶2∶1
A、B同时存在时表现为一种性状，否则表现为另一种性状
9∶7
1∶3
aa(或bb)成对存在时，表现双隐性性状，其余正常表现
9∶3∶4
1∶1∶2
只要存在显性基因(A或B)就表现为同一种性状，其余正常表现
15∶1
3∶1
1．小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性，有芒(B)对无芒(b)为显性，这两对基因的遗传遵循自由组合定律。将两种小麦杂交，后代中出现高秆有芒、高秆无芒、矮秆有芒、矮秆无芒四种表现型，且其比例为3∶1∶3∶1，则亲本的基因型为( )
A．DDBB×ddBb B．Ddbb×ddbb
C．DdBb×ddBb D．DdBb×ddbb
答案 C
解析 杂交后代中高秆∶矮秆＝1∶1，有芒∶无芒＝3∶1。根据一对相对性状的遗传规律，题中亲本关于茎秆高度的基因型为Dd和dd，关于有芒和无芒的基因型为Bb和Bb。
2．原本无色的物质在酶Ⅰ、酶Ⅱ和酶Ⅲ的催化作用下，转变为黑色素，即：无色物质→X物质→Y物质→黑色素。已知编码酶Ⅰ、酶Ⅱ和酶Ⅲ的基因分别为A、B、C，则基因型为AaBbCc的两个个体交配，出现黑色子代的概率为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 由题意可知，基因型为AaBbCc的两个个体交配，出现黑色子代的概率其实就是出现A_B_C_的个体的概率，其概率为××＝。
二、基因自由组合定律的应用
1．理论上：基因的自由组合是生物变异的来源之一，可以解释生物的多样性。
2．实践上
(1)育种工作：利用杂交方法，使生物不同品种间的基因重新组合，创造出对人类有益的新品种。
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法称为杂交育种。
(2)医学实践：分析家族系谱中两种遗传病同时发病的情况，并推断后代的基因型和表现型及其出现的概率，为遗传病的预防和诊断提供理论依据。
1．现有提供的育种材料基因型为AAbb、aaBB，要培养出具有显性性状的纯合子AABB。首先要进行杂交，再进行自交，请简述杂交和自交的目的分别是什么？
答案 通过杂交，可以将控制显性性状的基因A和B集中到F1，但F1并不是纯合子，自交的目的就是选择AABB的显性纯合子。
2．有两种符合自由组合规律的遗传病，发病情况如下图，则标号①②③部分的含义分别是什么？
答案 ①表示只患甲病；②表示只患乙病；③表示两病兼患。
3．多指症由显性基因控制，先天性聋哑由隐性基因控制，决定这两种遗传病的基因自由组合，一对男性患多指、女性正常的夫妇，婚后生了一个手指正常的聋哑孩子。这对夫妇再生下的孩子为手指正常、先天性聋哑、既多指又先天性聋哑这三种情况的可能性依次是( )
A.、、 B.、、
C.、、 D.、、
答案 A
解析 设多指相关基因用A、a表示，聋哑相关基因用B、b表示。根据亲子代表现型，可推出亲代基因型：父AaBb，母aaBb，他们再生一个孩子情况如下图：
①线表示全正常，×＝；
②线表示只患聋哑，×＝；
③线表示只患多指，×＝；
④线表示既患多指又患聋哑，×＝。
据此可得出答案。
题后归纳 若患甲病的概率为m，患乙病的概率为n，两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况如下表：
序号
类型
概率
①
不患甲病概率
1－m
②
不患乙病概率
1－n
③
只患甲病的概率
m－mn
④
只患乙病的概率
n－mn
⑤
两病同患的概率
mn
⑥
只患一种病的概率
m＋n－2mn或m(1－n)＋n(1－m)
⑦
完全正常的概率
1－n－m＋mn
⑧
患病的概率
m＋n－mn
1．孟德尔研究遗传规律，主要是通过( )
A．性状的遗传推知的 B．显微镜观察发现的
C．理论分析总结的 D．测交实验总结的
答案 A
解析 孟德尔对遗传规律的研究属于个体水平的研究，通过观察个体的性状表现来假设、推知内在的规律。
2．某一个体的基因型为AaBbCCDdEe，成对的基因均分别独立遗传，遵循自由组合定律，此个体能产生的配子种类数为( )
A．6种 B．12种 C．16种 D．32种
答案 C
解析 该题可利用分解法来解答。对于只含一对等位基因的个体，杂合子(Aa)产生两种配子(A、a)，纯合子(CC)产生一种配子(C)。因此，基因型为AaBbCCDdEe的个体能产生的配子种类数为2×2×1×2×2＝16(种)。
3．父本的基因型为AABb，F1的基因型为AaBb，则母本不可能是( )
A．Aabb B．AaBB
C．AAbb D．aaBB
答案 C
解析 F1的基因型AaBb中，Aa是由父本和母本双方提供，而父本为AA，则母本可能为Aa或aa，同理可推另一基因组成为BB或Bb或bb，结合选项知只有C项不可能。
4．一个基因型为BbRr(棕眼右癖)的男人与一个基因型为bbRr(蓝眼右癖)的女人结婚(两对相对性状独立遗传)，所生子女中表现型的概率各为的类型是( )
A．棕眼右癖和蓝眼右癖
B．棕眼左癖和蓝眼左癖
C．棕眼右癖和蓝眼左癖
D．棕眼左癖和蓝眼右癖
答案 B
解析 应该是与相乘得到的。Bb×bb后代中，棕眼与蓝眼的比例各为，Rr×Rr后代中，右癖与左癖的比例分别为和。所以所生子女中表现型概率为的应该是左癖的两种眼色。
5．二倍体结球甘蓝的紫色叶对绿色叶为显性，控制该相对性状的两对等位基因(A、a和B、b)独立遗传。下表是纯合甘蓝杂交实验的统计数据。
亲本组合
F1株数
F2株数
紫色叶
绿色叶
紫色叶
绿色叶
①紫色叶×绿色叶
121
0
451
30
②紫色叶×绿色叶
89
0
242
81
请回答下列问题：
(1)结球甘蓝叶色性状的遗传遵循________________定律。
(2)表中组合①的两个亲本基因型为________________，理论上组合①的F2紫色叶植株中，纯合子所占的比例为____________。
(3)表中组合②的亲本中，紫色叶植株的基因型为__________。若组合②的F1与绿色叶甘蓝杂交，理论上后代的表现型及比例为____________________。
答案 (1)基因的自由组合
(2)AABB、aabb
(3)AAbb(或aaBB) 紫色叶∶绿色叶＝1∶1
解析 (1)因为结球甘蓝的叶色性状是由两对等位基因(独立遗传)决定的，且亲本组合①中F2的性状分离比约为15∶1(9∶3∶3∶1的变式)，所以结球甘蓝叶色性状的遗传遵循基因的自由组合定律。(2)亲本组合①中F2的性状分离比约为15∶1，则F1的基因型为AaBb，两个亲本基因型为AABB、aabb；理论上组合①的F2紫色叶植株中，基因型有AABB、AABb、AaBB、AaBb、aaBB、aaBb、AAbb、Aabb，其中纯合子所占的比例为∶＝。(3)组合②中F2的性状分离比约为3∶1，则亲本基因型为aaBB×aabb或AAbb×aabb，故紫色叶植株的基因型为aaBB或AAbb；F1的基因型为aaBb或Aabb，其测交后代的表现型及比例为紫色叶∶绿色叶＝1∶1。
课时作业
[学考达标]
1．下列有关孟德尔豌豆杂交实验的叙述，正确的是( )
A．在自然界中，能自花传粉的植物一般都是纯种
B．不同品种间的豌豆杂交，需要对父本去雄和套袋
C．孟德尔的豌豆杂交实验中，正、反交的实验结果总是相同的
D．测交实验能直接证明杂合子在产生配子时，等位基因会发生分离
答案 C
解析 在自然界中，能自花传粉的植物不一定都是纯种，A错误；不同品种间的豌豆杂交，需要对母本去雄和套袋，B错误；孟德尔的豌豆杂交实验中，控制性状的基因均为细胞核基因，故正、反交的实验结果总是相同的，C正确；测交实验不能直接证明杂合子在产生配子时，等位基因会发生分离，但可通过后代的性状分离比进行演绎推理，D错误。
2．金鱼草的纯合红花植株与白花植株杂交，F1在强光、低温条件下开红花，在阴暗、高温条件下却开白花，这个事实说明( )
A．基因型是表现型的内在因素
B．表现型一定，基因型可以转化
C．表现型相同，基因型不一定相同
D．表现型是基因型与环境相互作用的结果
答案 D
解析 F1是杂合子，但在不同的条件下表现型不一致，说明表现型是基因型与环境相互作用的结果。
3．豌豆子叶的黄色(Y)、圆粒种子(R)均为显性，两亲本杂交的F1表现型如下图所示，让F1中黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，F2的性状分离比为( )
A．2∶2∶1∶1 B．1∶1∶1∶1
C．9∶3∶3∶1 D．3∶1∶3∶1
答案 A
解析 由F1圆粒∶皱粒＝3∶1，知亲代相应基因型为Rr×Rr；由F1黄色∶绿色＝1∶1，知亲代相应基因型为Yy×yy，故亲代基因型为YyRr×yyRr。F1中黄色圆粒豌豆的基因型为YyRR、YyRr，F1中绿色皱粒豌豆基因型为yyrr。按如下计算：YyRR×yyrr→YyRr、yyRr；YyRr×yyrr→YyRr、Yyrr、yyRr、yyrr。综合考虑两项结果，得YyRr∶yyRr∶Yyrr∶yyrr＝2∶2∶1∶1。
4．小鼠毛色黑色(B)对褐色(b)为显性，无白斑(S)对有白斑(s)为显性，这两对等位基因独立遗传。基因型为BbSs的小鼠间相互交配，后代中黑色有白斑小鼠的比例是( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 BbSs×BbSs得到黑色有白斑小鼠(B__ss)的概率为×＝。
5．对某植株进行测交，得到后代基因型为RrBb和Rrbb，则该植株的基因型是( )
A．RRBb B．RrBb
C．rrbb D．Rrbb
答案 A
解析 测交是待测个体和隐性纯合子杂交的过程。隐性纯合子只产生一种配子(rb)。故该植株测交后代基因型中去掉rb为该植株产生的配子，即RB、Rb。推出该植株基因型为RRBb。
6．水稻的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(R)对不抗锈病(r)为显性，这两对基因自由组合。甲水稻(DdRr)与乙水稻杂交，其后代四种表现型的比例是3∶3∶1∶1，则乙水稻的基因型是( )
A．Ddrr或ddRr B．DdRR
C．ddRR D．DdRr
答案 A
解析 从后代表现型的比例为3∶3∶1∶1中可确定两种性状的比例，一种性状的后代性状分离比为3∶1，另一种性状的后代性状分离比为1∶1，已知甲水稻基因型为DdRr，则乙水稻的基因型为Ddrr或ddRr。
[高考提能]
7．某种鼠中，黄色基因A对灰色基因a为显性，短尾基因B对长尾基因b为显性，且基因A或b在纯合时都能使胚胎致死，这两对基因是独立遗传的。现有两只双杂合的黄色短尾鼠交配，理论上所生的子代表现型比例为( )
A．2∶1 B．9∶3∶3∶1
C．4∶2∶2∶1 D．1∶1∶1∶1
答案 A
解析 由于AA或bb使胚胎致死，故AaBb×AaBb只能生出AaBB、AaBb、aaBB、aaBb四种基因型的后代，其比例为2∶4∶1∶2，故后代表现型的比例为黄色短尾∶灰色短尾＝2∶1。
8．食指长于无名指为长食指，反之为短食指，该相对性状由常染色体上一对等位基因控制(TS表示短食指基因，TL表示长食指基因)。此等位基因表达受性激素影响，TS在男性中为显性，TL在女性中为显性。若一对夫妇均为短食指，所生孩子既有长食指又有短食指，则该夫妇再生一个孩子是长食指的概率为( )
A. B.
C. D.
答案 A
解析 根据这对夫妇的表现型可以确定男性的基因型为TLTS或者TSTS，女性的基因型一定为TSTS，又根据其孩子中既有长食指又有短食指，可以确定该男性的基因型一定为TLTS(如果是TSTS，则后代的基因型都为TSTS，所生孩子不论男孩还是女孩，都是短食指，与题干不符)。因此，后代的基因型为TLTS或TSTS，各占，TSTS不论男孩还是女孩都是短食指，TLTS只有是女孩时才是长食指，因此，该夫妇生一个孩子为长食指的概率为×＝。
9．有一种软骨发育不全的遗传病，两个有这种病的人(其他性状正常)结婚，他们所生的第一个孩子得白化病和软骨发育不全，第二个孩子性状全部正常。假设控制这两种病的基因的遗传符合基因的自由组合定律，请预测他们再生一个孩子同时患两病的概率是( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 假设软骨发育不全是由B基因控制的，两个有这种病的人(其他性状正常)结婚，他们所生的第一个孩子得白化病和软骨发育不全，第二个孩子性状全部正常，可以推断出此夫妇的基因型均为AaBb(假设白化病相关基因用A、a表示)，他们再生一个孩子同时患两种病的概率是×＝。
10．报春花的花色白色(只含白色素)和黄色(含黄色锦葵色素)由两对等位基因(A和a，B和b)共同控制，两对等位基因独立遗传，显性基因A控制以白色素为前体物质合成黄色锦葵色素的代谢过程，但当显性基因B存在时可抑制其表达。现选择AABB和aabb两个品种进行杂交，得到F1，F1自交得F2，则下列说法不正确的是( )
基因B
↓抑制
基因A
白色素 ↓
前体物质――――――――――→黄色锦葵色素
A．黄色植株的基因型是AAbb或Aabb
B．F1的表现型是白色
C．F2中黄色∶白色的比例是3∶5
D．F2中的白色个体的基因型有7种
答案 C
解析 根据图示，基因A表达才能合成黄色锦葵色素，而基因B表达时基因A表达受抑制，花色为白色，因此白色报春花的基因型为A__B__或aa____，而黄色报春花的基因型是AAbb或Aabb；AABB和aabb两个品种杂交，F1为AaBb，花色应为白色；F1自交，F2的基因型为：A_B_、aaB_、A_bb、aabb，其比例为9∶3∶3∶1，其中黄色为，白色为，因此F2中白色∶黄色为13∶3；由于F2共有9种基因型，其中黄色植株的基因型只有AAbb和Aabb两种，因此白色个体的基因型种类是7种。
11．小鼠体色由位于常染色体上的两对基因决定，A基因决定黄色，R基因决定黑色，A、R同时存在则皮毛呈灰色，无A、R则呈白色。一灰色雄鼠和一黄色雌鼠交配，F1表现型及其比例为：黄色小鼠、灰色小鼠、黑色小鼠、白色小鼠。试问：
(1)亲代中，灰色雄鼠的基因型为____________，黄色雌鼠的基因型为__________。
(2)让F1的黑色雌、雄小鼠交配，则理论上F2黑色个体中纯合子的比例为________。
(3)若小鼠的另一性状由另外的两对等位基因(B和b、F和f)控制，且遵循自由组合定律。让基因型均为BbFf的雌、雄鼠相互交配，子代出现四种表现型，比例为6∶3∶2∶1。请对比例6∶3∶2∶1的产生原因做出合理解释：__________________________________________。
答案 (1)AaRr Aarr (2) (3)B或F纯合致死
解析 (1)由题意知，亲本分别为灰色和黄色，子代出现四种体色，推断亲本基因型分别为AaRr和Aarr。(2)F1的黑色鼠基因型为aaRr，所以让F1的黑色雌、雄小鼠交配，则理论上F2黑色个体的基因型及其比例为aaRr∶aaRR＝2∶1，其中纯合子的比例为。(3)基因型均为BbFf的雌、雄鼠相互交配，正常情况子代出现的四种表现型及其比例为B_F_∶B_ff∶bbF_∶bbff＝9∶3∶3∶1，题中子代出现表现型比例为6∶3∶2∶1，则BB_ _或_ _FF不存在，即B或F纯合致死。
12．人的眼色是由两对等位基因(A和a、B和b)(两者独立遗传)共同决定的，在一个个体中两对基因处于不同状态时，人的眼色如下表：
个体的基因型
性状表现(眼色)
四显(AABB)
黑色
三显一隐(AABb、AaBB)
褐色
二显二隐(AaBb、AAbb、aaBB)
黄色
一显三隐(Aabb、aaBb)
深蓝色
四隐(aabb)
浅蓝色
若有一对黄色眼夫妇，其基因型均为AaBb，从理论上计算：
(1)他们所生子女中，基因型有____________种，表现型有____________种。
(2)他们所生子女中，与亲代表现型不同的个体所占的比例为________。
(3)他们所生子女中，能稳定遗传的个体的表现型及其比例为__________________。
(4)若子女中的黄色眼的女性与另一家庭的浅蓝色眼的男性婚配，该夫妇生下浅蓝色眼小孩的概率为________。
答案 (1)9 5 (2) (3)黑色∶黄色∶浅蓝色＝1∶2∶1 (4)
解析 这对黄色眼夫妇的基因型均为AaBb，后代应出现9种基因型，但表现型不是4种而是5种，其中黑色∶褐色∶黄色∶深蓝色∶浅蓝色＝1∶4∶6∶4∶1。他们所生子女中，与亲代表现型不同的个体所占的比例为1－＝；能够稳定遗传的个体应是纯合子，比例为黑色∶黄色∶浅蓝色＝1∶2∶1；子女中黄色眼的女性基因型为AaBb、AAbb或aaBB，其比例为4∶1∶1。男性的基因型为aabb，只有AaBb与aabb婚配能生下浅蓝色眼小孩，概率为×(×)＝。
13．某单子叶植物的非糯性(A)对糯性(a)为显性，抗病(T)对染病(t)为显性，花粉粒长形(D)对圆形(d)为显性，三对等位基因独立遗传，非糯性花粉遇碘液变蓝，糯性花粉遇碘液变棕色。现有四种纯合子基因型分别为：①AATTdd，②AAttDD，③AAttdd，④aattdd。请完成下列问题。
(1)若采用花粉鉴定法验证基因的分离定律，可选择亲本①与________或________杂交。
(2)若采用花粉鉴定法验证基因的自由组合定律，可以选择亲本________和________杂交。
(3)若培育糯性抗病优良品种，应选用________和________亲本杂交。
(4)将②和④杂交后所得的F1的花粉涂在载玻片上，加碘液染色后，置于显微镜下观察，将会看到________种类型的花粉，且比例为________。
答案 (1)② ④ (2)② ④ (3)① ④ (4)4 1∶1∶1∶1
解析 验证分离定律和自由组合定律常用方法有：F1(杂合子)自交、F1(杂合子)测交、F1(杂合子)花粉鉴定法等方法。使用时要注意分离定律研究的对象为一对相对性状的遗传，而自由组合定律研究的对象为两对及以上相对性状的遗传。
[真题体验]
14．(2016·全国丙，6)用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交，F1全部表现为红花。若F1自交，得到的F2植株中，红花为272株，白花为212株；若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉，得到的子代植株中，红花为101株，白花为302株。根据上述杂交实验结果推断，下列叙述正确的是( )
A．F2中白花植株都是纯合子
B．F2中红花植株的基因型有2种
C．控制红花与白花的基因在一对同源染色体上
D．F2中白花植株的基因型种类比红花植株的多
答案 D
解析 用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉，得到的子代植株中，红花为101株，白花为302株，即红花∶白花＝1∶3，符合两对等位基因自由组合的杂合子测交子代比例1∶1∶1∶1的变式，由此可推知该相对性状由两对等位基因控制(设为A、a和B、b)，故C错误；F1的基因型为AaBb，F1自交得到的F2中白花植株的基因型有A_bb、aaB_和aabb，故A错误；F2中红花植株(A_B_)的基因型有4种，B错误；F2中白花植株的基因型有5种，红花植株的基因型有4种，故D正确。
15．(2016·上海，25)控制棉花纤维长度的三对等位基因A/a、B/b、C/c对长度的作用相等，分别位于三对同源染色体上。已知基因型为aabbcc的棉花纤维长度为6厘米，每个显性基因增加纤维长度2厘米。棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交，则F1的棉花纤维长度范围是( )
A．6～14厘米 B．6～16厘米
C．8～14厘米 D．8～16厘米
答案 C
解析 棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交，F1中至少含有一个显性基因A，长度最短为6＋2＝8厘米，含有显性基因最多的基因型是AaBBCc，长度为6＋4×2＝14厘米。
第3课时 性别决定和伴性遗传
[学习导航] 1.结合教材P40～41，概述生物性别决定的常见方式。2.结合教材P42～43，简述伴X隐性遗传与性别的关联特点。
[重难点击] 伴X隐性遗传的特点。
红绿色盲是一种遗传病，患红绿色盲的人不能区分红色和绿色。据社会调查，红绿色盲的患病男性多于女性，而人类的另一种遗传病抗维生素D佝偻病则女性多于男性。
为什么上述两种病在遗传表现上总是和性别相联系？为什么两种遗传病与性别关联的表现又不相同呢？
一、性别决定
1．概念：是指雌雄异体的生物决定性别的方式。
2．性别决定的基础
性别主要是由基因决定的，决定性别的基因在性染色体上。
3．性染色体和常染色体
类型
性染色体
常染色体
概念
细胞中决定性别的染色体
细胞中除了性染色体外的染色体
数量
一般是1对
n－1对(n为染色体对数)
4.性别决定方式
类型
XY型
ZW型
雄性
雌性
雄性
雌性
染色体组成
常染色体＋XY(异型)
常染色体＋XX(同型)
常染色体＋ZZ(同型)
常染色体＋ZW(异型)
生物
类型
大多雌雄异体的植物、全部哺乳动物等
鸟类、部分昆虫、部分两栖类和部分爬行类等
1．XY型性别决定类型的生物雌雄比例为什么接近1∶1？请用遗传图解进行解释。
答案 如图所示
2．人类是XY型的性别决定，若一男子(X1Y)和一女子(X2X3)婚配，请分析：
(1)男子的X1传给孙子的概率是多少？传给外孙的概率又是多少？
答案 0；。
(2)该夫妇生了2个女儿，这两个女儿的X染色体都相同的概率是多少？
答案 。
3．是不是所有的生物都有性染色体？
答案 不是所有的生物都有性染色体，只有由性染色体决定性别的雌雄异体的生物才有性染色体，如雌雄同体的生物(如小麦)就没有性染色体。
1．雄蛙和雌蛙的性别决定属于XY型，假定一只正常的雌性蝌蚪在外界环境影响下，变成一只能生育的雄蛙，用此雄蛙和正常雌蛙交配(抱对)，其子代中的雌蛙和雄蛙的比例是( )
A．雌∶雄＝1∶1 B．雌∶雄＝2∶1
C．雌∶雄＝3∶1 D．雌∶雄＝1∶0
答案 D
解析 根据题意可知雌蛙变成一只能生育的雄蛙，但其染色体并未变，仍为XX，与XX交配后代雌∶雄＝1∶0。
一题多变
研究表明：无论雌雄蝌蚪，在30 ℃条件下发育成的成蛙均为雄性，在20 ℃下发育时，成蛙中雌雄比例接近1∶1，这说明了什么？
答案 生物的性别除了受遗传物质控制外，也受到环境的影响。
2．下图代表人类配子，如果该精子与该卵子相遇结合，下列对受精卵发育正确的叙述是( )
A．含46条性染色体，发育为男性 B．含44条常染色体，发育为女性
C．含44条常染色体，发育为男性 D．含46条常染色体，发育为女性
答案 C
解析 图中精卵结合成的受精卵含有44条常染色体和X、Y两条性染色体，可发育为男性。
二、伴性遗传——人类的红绿色盲
1．含义：由性染色体上的基因决定的性状，在遗传时与性别相关联，这类性状的遗传被称为伴性遗传。
2．人类的红绿色盲
(1)患者症状：不能正常区分红色和绿色。
(2)红绿色盲基因
①红绿色盲基因由位于X染色体上的隐性基因b控制，用Xb表示；正常基因用XB表示。
②Y染色体上没有红绿色盲基因。
(3)人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型
性别
女性
男性
基因型
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
表现型
正常
正常(携带者)
色盲
正常
色盲
(4)人类红绿色盲遗传的主要婚配方式
①方式一
由图解分析：男性的色盲基因只能传给女儿，不能传给儿子。
②方式二
由图解分析：男孩的色盲基因只能来自于母亲。
③方式三
由图解分析：父亲正常，女儿一定正常；母亲色盲，儿子一定色盲。
④方式四
由图解分析：女儿色盲，父亲一定色盲。
(5)色盲的遗传特点
①男性患者多于女性患者。
②往往有隔代交叉遗传现象。
③女性患者的父亲和儿子一定患病。
下图是人类某种伴X隐性遗传病的遗传系谱图(致病基因用b表示，图中阴影表示色盲患者)，分析回答下列问题：
1．据图可知，该类遗传病有什么遗传特点？
答案 男性患者多于女性，具有隔代、交叉遗传的现象。
2．写出该家族中4、6、13号个体的基因型。
答案 4号为XbY；6号为XBXb；13号为XBXb或XBXB。
3．第四代的14号成员的致病基因是由第一代中的哪个个体传递来的？
分析 14号的致病基因来自其母亲8号，8号的致病基因来自她的父亲4号，而4号的致病基因来自他的母亲1号。
答案 1号。
4．若7号与8号再生一个孩子，患病的概率为多少？
分析 7号和8号的基因型分别为XBY和XBXb，孩子患病的概率为1/4。
答案 1/4。
知识整合 在伴X隐性遗传中，男性患者多于女性，具有隔代、交叉遗传的现象；男性患者都是XbY，他们的Xb来自母亲，将来要传给女儿。
3．某人及其父母、祖父母、外祖父母均不是红绿色盲，但其弟弟是红绿色盲患者，那么红绿色盲基因的传递过程是( )
A．祖父→父亲→弟弟
B．祖母→父亲→弟弟
C．外祖父→母亲→弟弟
D．外祖母→母亲→弟弟
答案 D
解析 此人的祖父、外祖父、父亲均正常(XBY)，因此A、B、C三项均被排除；此人的弟弟是色盲(XbY)，其中Xb基因来自其母亲(XBXb)，而其母亲的Xb基因来自其外祖母。
4．某女性是红绿色盲患者，下列说法正确的是( )
A．该女性一定遗传了其祖父的色盲基因
B．该女性一定遗传了其外祖父的色盲基因
C．该女性一定遗传了其外祖母的色盲基因
D．该女性一定遗传了其祖母的色盲基因
答案 D
解析 该女性的色盲基因一个来自父亲，父亲的色盲基因只能来自祖母，Y染色体来自祖父，故不能遗传祖父的色盲基因，故A错误， D正确；另一个来自母亲，母亲的这个色盲基因可能来自外祖父，也可能来自外祖母，故B、C错误。
三、其他伴性遗传病
1．抗维生素D佝偻病
(1)致病基因：X染色体上的显性基因。
(2)抗维生素D佝偻病的基因型和表现型
性别
女性
男性
基因型
XDXD
XDXd
XdXd
XDY
XdY
表现型
患者
患者
正常
患者
正常
(3)遗传特点
①女性患者多于男性患者。
②具有世代连续性。
③男性患者的母亲和女儿一定患病。
2．伴Y遗传病
下面为人类外耳道多毛症患者的遗传系谱图，请据图归纳：
致病基因只位于Y染色体上，无显隐性之分，患者后代中男性全为患者，女性全为正常。简记为“男全病，女全正”。
人体内的X、Y是一对特殊的同源染色体，X和Y染色体都有一部分与对方不同源，但也有一部分是同源的，如图所示，请分析回答下列问题：
1．某种遗传病是由位于B区段的隐性基因控制的，具有该病的女性和正常男性婚配，后代男孩、女孩的发病情况分别是怎样的？
答案 男孩都是患者，女孩都正常(携带者)。
2．抗维生素D佝偻病的基因位于哪个区段？
答案 B区段。
3．控制人类外耳道多毛症的基因位于哪个区段？
答案 位于D区段，在X染色体上无相应的等位基因。
4．一对等位基因(A、a)在X、Y染色体的同源区段，那么相关的基因型有哪些？这对基因的遗传与性别有关联吗？
答案 共七种：XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XAYa、XaYA、XaYa。这对基因的遗传与性别有关联。
知识整合 X染色体的非同源区段上的基因控制着伴X(隐性和显性(遗传，Y染色体的非同源区段上的基因控制着伴Y遗传，X、Y染色体的同源区段的基因遗传也与性别相关联。
5．犬也存在色盲性状。如图为某一品种犬的系谱图(涂灰表示色盲)。请据图判断此品种犬色盲的遗传方式不可能是( )
A．常染色体显性遗传
B．常染色体隐性遗传
C．伴X染色体显性遗传
D．伴X染色体隐性遗传
答案 C
解析 根据系谱图可知，1号雄犬患病，但5号雌犬没有患病，说明该病一定不是伴X染色体显性遗传病。
6．人的X染色体和Y染色体大小、形态不完全相同，但存在着同源区段(Ⅱ)和非同源区段(Ⅰ、Ⅲ)(如图所示)。由此可以推测( )
A．Ⅱ片段上有控制男性性别决定的基因
B．Ⅱ片段上某基因控制的遗传病，患病率与性别有关
C．Ⅲ片段上某基因控制的遗传病，患者全为女性
D．Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病，女性患病率高于男性
答案 B
解析 分析图示可知，Ⅲ片段上有控制男性性别决定的基因；Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病，男性患病率应高于女性；由于Ⅲ片段为X、Y染色体的非同源区段，所以Ⅲ片段上某基因控制的遗传病，患者全为男性；尽管Ⅱ片段为X、Y染色体的同源区段，但Ⅱ片段上某基因控制的遗传病与常染色体遗传并不相同，而是与性别有关，有时男性患病率并不等于女性，如①XaXa×XAYa后代中所有显性个体均为女性，所有隐性个体均为男性；②XaXa×XaYA后代中所有显性个体均为男性，所有隐性个体均为女性。
1．下列有关性染色体的叙述中，正确的是( )
A．性染色体只出现在生殖细胞中
B．在体细胞中性染色体上的基因不表达
C．在体细胞增殖时性染色体不发生联会行为
D．在次级卵母细胞中性染色体只含有1个DNA
答案 C
解析 性染色体在生殖细胞和体细胞中都存在；性染色体上的基因在体细胞中也可以表达，如控制果蝇白眼的基因；体细胞增殖的方式是有丝分裂，该过程中不发生同源染色体的联会；着丝点分裂前的次级卵母细胞中，1条性染色体上含有2条染色单体，此时含有2个DNA。
2．一对夫妇生一对“龙凤胎”，一男孩一女孩，女孩是红绿色盲，男孩色觉正常，这对夫妇的基因型分别是( )
A．XbY、XBXB B．XBY、XBXb
C．XBY、XbXb D．XbY、XBXb
答案 D
解析 由女孩是红绿色盲患者可判断父母各提供了一个Xb配子，又由男孩色觉正常可判断母亲提供了XB配子，因此这对夫妇的基因型是XbY和XBXb。
3．血友病为伴X染色体隐性遗传病，下图所示的遗传系谱图中，能确定不属于血友病遗传的是( )
答案 C
解析 血友病是X染色体上的隐性基因控制的遗传病，而C图所示遗传系谱为常染色体上的隐性遗传病。
4．抗维生素D佝偻病是由位于X染色体上的显性致病基因决定的一种遗传病，这种疾病的遗传特点之一是( )
A．男患者与女患者结婚，其女儿正常
B．男患者与正常女子结婚，其子女均正常
C．女患者与正常男子结婚，必然儿子正常女儿患病
D．患者的正常子女不携带其父母传递的致病基因
答案 D
解析 伴X染色体显性遗传病有如下特点：若儿子患病，母亲一定患病；若父亲患病，女儿一定患病。女患者与正常男子结婚，儿子和女儿都有可能患病；若子女正常，即女儿基因型为XaXa，儿子基因型为XaY，则不携带其父母传递的致病基因。
5．如图为某家族红绿色盲的遗传图解，色盲基因用b表示，图中除男孩Ⅲ3和他的外祖父Ⅰ4是红绿色盲外，其他人色觉都正常，请回答下列问题：
(1)Ⅲ3的基因型是________________，Ⅲ2的基因型可能是____________________。
(2)Ⅱ中与男孩Ⅲ3的红绿色盲基因有关的亲属基因型是________，与该男孩的亲属关系是________。
(3)Ⅳ1是红绿色盲基因携带者的概率是________。
答案 (1)XbY XBXb或XBXB (2)XBXb 母子
(3)
解析 (1)首先确定遗传方式。红绿色盲是伴X染色体隐性遗传，所以Ⅲ3的基因型是XbY。(2)因Ⅱ1和Ⅱ2表现型正常，所以Ⅱ1为XBY，Ⅲ3患病男孩的致病基因Xb来源于Ⅱ2，所以Ⅱ2的基因型为XBXb。(3)因为Ⅱ1基因型为XBY，Ⅱ2的基因型为XBXb，所以Ⅲ2的基因型为XBXB或XBXb，各有的可能性。因此，Ⅳ1是红绿色盲基因携带者的概率为×＝。
课时作业
[学考达标]
1．伴性遗传是指( )
①性染色体上的基因所表现的遗传现象
②常染色体上的基因所表现的遗传现象
③只有雌性个体表现伴性遗传，因为遗传基因位于X染色体上
A．① B．③
C．② D．②和③
答案 A
解析 伴性遗传是指基因位于性染色体上而表现出与性别相关联的遗传现象，不仅包括伴X遗传，还包括伴Y遗传。
2．下列有关红绿色盲症的叙述，正确的是( )
A．红绿色盲症遗传不遵循基因的分离定律
B．红绿色盲症是一种常染色体隐性遗传病
C．红绿色盲症患者中女性多于男性
D．近亲结婚导致红绿色盲症的发病率升高
答案 D
解析 红绿色盲症由一对基因控制，遗传遵循基因的分离定律，A错；红绿色盲症是一种伴X染色体隐性遗传病，B错；因男性只要有一个色盲基因就患病，而女性需要两个色盲基因才患病，所以红绿色盲症患者中女性少于男性，C错；近亲结婚由于双方携带同种隐性致病基因的概率高，所以导致隐性遗传病的发病率升高，D正确。
3．下图为患红绿色盲的某家族系谱图，该病为隐性伴性遗传，其中7号的致病基因来自( )
A．1号 B．2号
C．3号 D．4号
答案 B
解析 红绿色盲是位于X染色体上的隐性基因控制的遗传病。7号个体的色盲基因来自母亲(5号)，根据系谱图，1号不患病，说明5号的色盲基因来自2号。
4．某对表现型正常的夫妇生出了一个红绿色盲的儿子和一个表现型正常的女儿，该女儿与一个表现型正常的男子结婚，生出一个红绿色盲基因携带者的概率是( )
A．1/2 B．1/4
C．1/6 D．1/8
答案 D
解析 假设色盲由b基因控制，由于夫妇表现正常，其不完整的基因型是XBX－、XBY，后代中有色盲的儿子，所以亲本的基因型是XBXb、XBY。他们所生女儿的基因型是1/2XBXB、1/2XBXb，当女儿为1/2XBXb时与正常的男子(XBY)结婚能够生出红绿色盲基因携带者，其概率是1/2×1/4＝1/8。
5．红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病。调查某一城市人群中男性红绿色盲发病率为a，男性抗维生素D佝偻病发病率为b，则该城市女性患红绿色盲和抗维生素D佝偻病的概率分别是( )
A．小于a、大于b B．大于a、大于b
C．小于a、小于b D．大于a、小于b
答案 A
解析 伴X染色体隐性遗传病在人群中的发病率是男性高于女性，而伴X染色体显性遗传病的发病率则是女性高于男性。
6．一个男子把X染色体上的基因传递给孙子的概率为( )
A. B.
C．0 D.
答案 C
解析 男子的X染色体只传给其女儿，Y染色体传给其儿子。
[高考提能]
7．下面是A、B两个家庭的色盲遗传系谱图，A家庭的母亲是色盲患者，这两个家庭由于某种原因调换了一个孩子，请确定调换的这两个孩子是( )
A．1和3 B．2和6
C．2和5 D．2和4
答案 C
解析 由图A可推知，其女儿为携带者，表现正常，儿子患病，故2被调换，而其只能与B中的5调换。
8．控制Xg血型抗原的基因位于X染色体上，Xg抗原阳性对Xg抗原阴性为显性，下列有关Xg血型遗传的叙述中，错误的是( )
A．在人群中，Xg血型阳性率女性高于男性
B．若父亲为Xg抗原阳性，母亲为Xg抗原阴性，则女儿全部为Xg抗原阳性
C．若父亲为Xg抗原阴性，母亲为Xg抗原阳性，则儿子为Xg抗原阳性的概率为75%
D．一位Turner综合征患者(性染色体为XO)的血型为Xg抗原阳性，其父为Xg抗原阳性，母亲为抗原阴性，可知其疾病的发生是由于母亲卵细胞缺少X染色体所致
答案 C
解析 由题干可知，Xg抗原阳性为伴X染色体显性遗传，母亲为Xg抗原阳性，由于不能确定母亲的基因型，因此不能确定儿子中Xg抗原阳性的概率。
9．在猫中B控制黑色性状，b控制黄色性状，Bb则表现为虎斑色，B和b都位于X染色体上，现有一只虎斑色雌猫与一只黄色雄猫交配，产生的小猫可能有( )
A．黑色雌猫和黄色雄猫
B．黄色雌猫和黑色雄猫
C．黄色雌猫和虎斑色雄猫
D．黑色雌猫和虎斑色雄猫
答案 B
解析 虎斑色雌猫的基因型是XBXb，黄色雄猫的基因型是XbY。它们的后代基因型可能有XBXb、XBY、XbXb、XbY，表现型分别为虎斑色雌猫、黑色雄猫、黄色雌猫和黄色雄猫。
10．外耳道多毛症是伴性遗传，只有男性患者，没有女性患者，若父亲是患者，则儿子全是患者，女儿均正常。此遗传病的基因是( )
A．位于常染色体上的显性基因
B．位于性染色体上的显性基因
C．位于Y染色体上的基因
D．位于X染色体上的隐性基因
答案 C
解析 本病为伴性遗传，而且父亲患病时儿子全患病，女儿全正常，男性性染色体组成为XY，X精子与卵细胞结合其后代为女性，Y精子与卵细胞结合其后代为男性，因此该致病基因在Y染色体上。
11．如图为某个色盲家族的遗传系谱图，色盲基因是b，请回答下列问题(图中□表示男性正常，○表示女性正常，阴影表示色盲患者)：
(1)11号的色盲基因来自于Ⅰ代个体中的________号。
(2)在这个系谱图中，可以肯定为女性携带者的一共有________人，她们是__________________________。
(3)7号和8号再生一个患病儿子的概率为________。
(4)6号的基因型为__________。
答案 (1)2 (2)5 Ⅰ2、Ⅰ4、Ⅱ7、Ⅱ9、Ⅱ10 (3)
(4)XBXB或XBXb
解析 (1)11号的基因型是XbY，其Xb来自母亲7号，7号的Xb又来自其母亲2号，所以11号的色盲基因来自Ⅰ代个体中的2号。(2)由解析(1)可知2号和7号肯定是携带者，由于3号是色盲患者，其色盲基因肯定要传给女儿，所以9号和10号也肯定是携带者；再由于8号是色盲，其色盲基因只能来自4号，故4号也是携带者，因此可以肯定共有5人是携带者。(3)7号XBXb×8号XbY→XBXb、XbXb、XBY、XbY，所以7号和8号再生一个患病儿子的概率为。(4)1号XBY×2号XBXb→XBXB、XBXb、XBY、XbY，所以6号的基因型为XBXB或XBXb。
12．已知猩红眼和亮红眼为控制果蝇眼色的一对相对性状，由等位基因A、a控制，圆形眼和棒状眼为控制果蝇眼形的一对相对性状，由等位基因B、b控制。现有一对雌雄果蝇交配，得到F1表现型及比例如下表，据表回答下列问题：
类型
猩红圆眼
亮红圆眼
猩红棒状眼
亮红棒状眼
雄蝇
雌蝇
0
0
(1)两对相对性状中，属于显性性状的是____________和____________。
(2)控制眼色的基因位于____________染色体上，控制眼形的基因位于____________染色体上。
(3)请根据表格中子代的表现型写出亲本的基因型。____________________。
答案 (1)猩红眼 棒状眼 (2)常 性 (3)AaXBXb、AaXBY
解析 (1)(2)由于果蝇眼形在子代雌雄个体中所占比例不同，且在雄性果蝇中有圆眼和棒状眼，雌性果蝇中只有棒状眼，所以控制眼形的基因位于X染色体上，又由于子代中棒状眼∶圆眼＝3∶1，可得出棒状眼为显性性状；而眼色的遗传在子代雌雄个体中所占比例相同，所以可推知控制眼色的基因位于常染色体上，又由于猩红眼∶亮红眼＝3∶1，可得出猩红眼为显性性状。(3)首先判断亲本中控制眼色的基因型，由于后代中猩红眼∶亮红眼＝3∶1，属于杂合子自交类型，所以两亲本相关的基因型都是Aa；再判断亲本中控制眼形的基因型，由于子代雌蝇中全部是棒状眼，雄蝇中棒状眼和圆眼各占一半，所以两个亲本的相关基因型分别是XBXb、XBY。综合上述分析，得出亲本的基因型是AaXBXb、AaXBY。
13．雌雄异株的高等植物剪秋罗有宽叶、窄叶两种类型。某科学家在研究剪秋罗叶形性状遗传时，做了如下杂交实验：
杂交(组)
亲代
子代
雌
雄
雌
雄
1
宽叶
窄叶
无
全部宽叶
2
宽叶
窄叶
无
宽叶、窄叶
3
宽叶
宽叶
全部宽叶
宽叶、窄叶
据此分析回答下面的问题：
(1)根据第________组杂交，可以判定________为显性遗传。
(2)根据第________组杂交，可以判定控制剪秋罗叶形的基因位于________染色体上。
(3)若让第3组子代的宽叶雌株与宽叶雄株杂交，预测其后代的宽叶与窄叶的比例为____________。
(4)第1、2组后代没有雌性个体，最可能的原因是__________________________。
(5)为进一步证明上述结论，某课题小组决定对剪秋罗种群进行调查。调查的结果如果在自然种群中不存在____________的剪秋罗，则上述假设成立。
答案 (1)3 宽叶 (2)3 X (3)7∶1 (4)窄叶基因会使雄配子(花粉)致死 (5)窄叶雌性
解析 (1)第3组杂交实验中，宽叶个体杂交出现了窄叶个体，说明宽叶为显性。(2)第3组杂交实验中，后代窄叶个体只有雄性个体，说明这对基因位于X染色体上，若相关的基因为B、b，则两个亲本的基因型为XBXb、XBY，后代会出现表中的结果。(3)第3组子代宽叶雌株有两种基因型XBXB、XBXb，宽叶雄株的基因型为XBY，第3组子代的宽叶雌株与宽叶雄株杂交，有两种杂交组合：XBXB×XBY、XBXb×XBY，前者后代全部为宽叶占全部后代的，后者后代窄叶占全部后代的、宽叶占，因此后代宽叶∶窄叶＝7∶1。(4)第1、2组没有雌性个体，很有可能是窄叶基因b会使雄配子(花粉)致死，才会出现上述结果。
[真题体验]
14．(2016·全国甲，6)果蝇的某对相对性状由等位基因G、g控制，且对于这对性状的表现型而言，G对g完全显性。受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致死。用一对表现型不同的果蝇进行交配，得到的子一代果蝇中雌∶雄＝2∶1，且雌蝇有两种表现型。据此可推测雌蝇中( )
A．这对等位基因位于常染色体上，G基因纯合时致死
B．这对等位基因位于常染色体上，g基因纯合时致死
C．这对等位基因位于X染色体上，g基因纯合时致死
D．这对等位基因位于X染色体上，G基因纯合时致死
答案 D
解析 由题意“子一代果蝇中雌∶雄＝2∶1”可知，该对相对性状的遗传与性别相关联，为伴性遗传，G、g这对等位基因位于X染色体上；由题意“子一代雌蝇有两种表现型且双亲的表现型不同”可推知：双亲的基因型分别为XGXg 和XgY；再结合题意“受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致死”，可进一步推测：G基因纯合时致死。
15．(2015·全国Ⅰ，6)抗维生素D佝偻病为X染色体显性遗传病，短指为常染色体显性遗传病，红绿色盲为X染色体隐性遗传病，白化病为常染色体隐性遗传病。下列关于这四种遗传病遗传特征的叙述，正确的是( )
A．短指的发病率男性高于女性
B．红绿色盲女性患者的父亲是该病的患者
C．抗维生素D佝偻病的发病率男性高于女性
D．白化病通常会在一个家系的几代人中连续出现
答案 B
解析 短指是常染色体显性遗传病，与性别无关，在男性和女性中发病率是一样的，A错误；红绿色盲是X染色体隐性遗传病，致病基因在X染色体上，女性患者的两个X染色体上均有致病基因，其中一个来自父亲，一个来自母亲，父亲必然是该病患者，B正确；抗维生素D佝偻病是X染色体显性遗传病，女性性染色体为XX，只要有一个X染色体上有致病基因就为患者，所以女性发病率高于男性，反之，X染色体隐性遗传病中，男性发病率高于女性，C错误；常染色体隐性遗传病往往有隔代遗传现象，故D错误。
第二章 减数分裂和有性生殖
知识系统构建
必背要语
1.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染色体数目比正常体细胞减少一半。
2.减数第一次分裂前期，同源染色体联会，形成四分体；中期同源染色体成对排列在赤道板位置上；后期同源染色体分离，并移向细胞两极；结果导致染色体数目减半。
3.减数第二次分裂过程与有丝分裂过程相似，着丝点分裂发生于后期Ⅱ。
4.哺乳动物的精子是在睾丸内形成的，当性成熟后睾丸内的部分精原细胞进行减数分裂。哺乳动物的卵细胞是在卵巢内形成的。
5.1个精原细胞经减数分裂形成4个精细胞，精细胞经变形形成精子；1个卵原细胞经减数分裂形成1个卵细胞和3个极体，卵细胞不需变形。
6.细胞质能否均等分裂是初级精母细胞与初级卵母细胞及次级精母细胞与次级卵母细胞分裂的最主要区别。
7.受精是精子进入卵细胞形成受精卵的过程，它开始于精子与卵细胞的相互识别，结束于两者细胞核的融合。
8.脊椎动物的个体发育包括胚胎发育和胚后发育两个阶段，前者为从受精卵到幼体阶段，后者为从幼体出生(孵化)到性成熟阶段。
规律方法整合
整合一 细胞分裂图像的判定方法
1.有丝分裂与减数分裂图像的辨析——三看识别法(以二倍体生物为例)
2.精子和卵细胞的细胞分裂图像辨析
例1 假定某动物体细胞染色体数目为2n＝4，图中对②③④⑤⑥细胞所处时期的叙述，正确的是( )
A.图中不含同源染色体的细胞为③⑤⑥
B.②③④为减数分裂，分别为减数第一次分裂的前、中、后期
C.④⑥分别为减数第一次分裂后期、减数第二次分裂后期
D.②为减数第一次分裂四分体时期，④⑤染色体数目暂时加倍
答案 C
解析 由图可知，②是减数第一次分裂四分体时期，有2对同源染色体；③是有丝分裂中期，有2对同源染色体；④是减数第一次分裂后期，有2对同源染色体；⑤是有丝分裂后期，有4对同源染色体；⑥是减数第二次分裂后期，无同源染色体，因此不含同源染色体的细胞是⑥。
整合二 三组相似概念辨析
1.极体和极核
(1)极体：在动物卵细胞形成过程中，初级卵母细胞经过减数第一次分裂形成一个大的细胞和一个小的细胞，大的叫次级卵母细胞，小的叫第一极体。在减数第二次分裂过程中次级卵母细胞分裂形成一个卵细胞和一个极体，与此同时第一极体也分裂形成两个极体，所以在动物卵细胞形成过程中共形成三个极体。
(2)极核：是被子植物胚囊的结构之一，每个胚囊中有两个极核。大孢子母细胞经过减数分裂形成4个大孢子细胞，其中1个大孢子细胞(其他3个大孢子细胞退化消失)经有丝分裂形成1个卵细胞、2个极核和5个其他细胞，它们的基因型都相同。受精时两个极核与一个精子结合形成受精极核，以后发育成胚乳。
2.胚与胚珠
胚：指植物种子或颈卵器内由受精卵发育形成的植物幼体。种子植物的胚由胚芽、胚根、胚轴和子叶四部分构成。
胚珠：种子植物的大孢子囊，即发育成种子的结构。被子植物胚珠的结构可分为珠被和珠心两部分。
3.胚囊与囊胚
胚囊：在被子植物中位于胚珠的珠心内，为具有卵细胞、助细胞、极核和反足细胞的结构。受精后，在胚囊内受精卵发育成胚，受精极核发育成胚乳。
囊胚：高等动物的胚胎发育过程中由受精卵分裂分化形成的早期胚胎，内具囊胚腔。
例2 下列有关极核与极体的叙述，正确的是( )
A.染色体的数目都是体细胞的一半
B.都位于胚囊内
C.都由卵原细胞经减数分裂而形成
D.受精后都能发育成胚乳
答案 A
解析 极核和极体是两个很容易混淆的概念。二者的相似之处是，染色体数都为体细胞的一半。不同的是，极核存在于高等植物的胚囊中央，两个极核受精后发育成胚乳。极体是动物的一个卵原细胞经减数分裂形成一个卵细胞的同时，所形成的三个较小的子细胞。极体形成后不久，就在动物体内逐渐退化并消失，二者不能混为一体。
热点考题集训
1.下图是雄果蝇细胞减数分裂图，下列说法正确的是( )
A.图Ⅰ表示的细胞中有8条染色体，在分裂期间可形成8个四分体
B.图Ⅱ表示的细胞中没有同源染色体
C.a、b、c、d染色体的组成各不相同
D.图Ⅲ可能是4个精细胞，也可能是1个卵细胞和三个极体
答案 B
解析 由图可知，图Ⅰ细胞中有8条染色体，减数分裂过程中只能形成4个四分体；图中a与b、c与d分别含相同染色体组合；该图为雄果蝇细胞，故a～d均为精细胞，不是卵细胞或极体。
2.下图为某一哺乳动物生殖发育过程中不同细胞的分裂方式示意图，下列叙述正确的是( )
A.图①②③④中都有同源染色体
B.图②所处时期中正在发生交叉互换
C.①细胞在分裂末期形成细胞板，分裂成两个子细胞
D.一般不用该生物的性腺作为观察减数分裂的实验材料
答案 D
解析 ①②③④分别为有丝分裂后期、减数第一次分裂中期、有丝分裂中期、减数第二次分裂后期，细胞中同源染色体分别有4、2、2、0对，A错误；②为减数第一次分裂中期，而交叉互换发生在减数第一次分裂前期(四分体)，B错误；①细胞为动物细胞，不会出现细胞板，C错误；根据④细胞可判断该生物为雌性，因为卵细胞的数量较少，一般不选择雌性性腺来观察减数分裂，D正确。
3.如图表示某动物的精原细胞，该细胞在减数分裂过程中发生了交叉互换。则由该细胞形成的精子类型可能是( )
答案 B
解析 经交叉互换的精原细胞会形成4种类型的精细胞，选项A、C中分别只有1、0条染色体发生了交叉互换，不符合交叉互换的现象；选项D中只含有两种类型的配子。
4.某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片如下。下列叙述正确的是( )
A.图甲中，细胞的同源染色体的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换
B.图乙中，移向细胞两极的染色体组成相同
C.图丙中，染色体的复制正在进行，着丝点尚未分裂
D.图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半
答案 A
解析 由题意可知，图示细胞处于减数分裂过程中，由图示各细胞的分裂特点可知，甲细胞处于减数第一次分裂前期，此时同源染色体的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换，A项正确；乙图处于减数第一次分裂后期，此时细胞两极分别为两组非同源染色体，B项错误；图丙处于减数第一次分裂末期或减数第二次分裂前期，但不进行染色体复制，着丝点分裂发生在减数第二次分裂后期，C项错误；图丁处于减数第二次分裂后期，已不存在同源染色体，D项错误。
5.如图为某生物一个细胞的分裂图像，着丝点均在染色体端部，图中1、2、3、4各表示一条染色体。下列表述正确的是( )
A.图中细胞处于减数第二次分裂前期
B.图中细胞的染色体数是体细胞的2倍
C.染色体1与2在后续的分裂过程中会相互分离
D.染色体1与3必定会出现在同一子细胞中
答案 C
解析 根据题意及图中左侧的两条染色体可确定图示细胞分裂时期，染色体的着丝点未断裂，因此细胞处于减数第一次分裂过程，染色体数与体细胞中的相同，A、B错误；染色体1和2是同源染色体，减数第一次分裂过程中会相互分离，C正确；染色体1和3是非同源染色体，可发生自由组合，D错误。
6.1个精原细胞和1个卵原细胞最多产生多少种精子和多少种卵细胞(考虑交叉互换)( )
A.2,1 B.不确定，不确定
C.4,4 D.4,1
答案 D
解析 1个精原细胞如果不考虑交叉互换，染色单体相同，经减数分裂最多产生两两相同的4个精子；如果考虑交叉互换，染色单体并不完全相同，减数第二次分裂后期着丝点分裂，得到的4个精子都不相同。1个卵原细胞经减数分裂只产生1个卵细胞，最多也就1种卵细胞。
7.人类精子发生过程中，下列说法不正确的是( )
A.细胞中染色单体数最多可达92条
B.姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的
C.染色单体的交叉互换发生在同源染色体分离之前
D.一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/223
答案 D
解析 B项发生基因突变或交叉互换会造成遗传信息不同；D项注意审题——一个精原细胞只产生4个精子且两两相同。
8.图中a、b、c、d分别是一些生物细胞某个分裂时期的示意图，下列有关描述正确的是( )
A.a图表示植物细胞有丝分裂中期
B.b图表示人的成熟的红细胞分裂的某个阶段
C.c图细胞分裂后将产生1个次级卵母细胞和1个极体
D.d图细胞中含有8条染色单体
答案 D
解析 a图表示植物细胞有丝分裂末期，因为细胞中形成了细胞板且重新出现了核膜；b图为无丝分裂，而人的成熟的红细胞无细胞核，不能进行分裂；c图中无同源染色体，着丝点分裂，且细胞质不均等分裂，故为减数第二次分裂后期，该细胞为次级卵母细胞，分裂后将产生1个卵细胞和1个极体；d图具有同源染色体，着丝点排列在赤道板上，为有丝分裂中期，此时细胞中有4条染色体，每条染色体上有两条姐妹染色单体，故有8条染色单体。
9.如图是某种动物细胞进行有丝分裂和减数分裂的部分图像，据图回答下列问题：
(1)按先后顺序把有关有丝分裂图像的号码排列起来：________________________；按先后顺序把有关减数分裂图像的号码排列起来： ______________________________________。
(2)此动物的正常体细胞中有________对同源染色体，细胞核中有________个DNA分子。
(3)在上述分裂图中，细胞中的染色体数比此动物正常体细胞中染色体数增加一倍的是图____________。
(4)在上述分裂图中，属于初级精母细胞的是图__________________________________。
(5)在上述分裂图中，每条染色体上只含有一个DNA分子的是图____________。
答案 (1)?②⑤⑥⑦ ①③⑧⑩④⑨? (2)2 4
(3)⑤⑥ (4)①③⑧ (5)⑤⑥⑦⑨?
解析 ①图中含4条染色体且两两配对，属于减数第一次分裂前期(四分体)；②中含4条染色体，都排列在赤道板上，没有出现两两配对现象，为有丝分裂中期；③中含4条染色体，排列在赤道板上，同源染色体两两配对，为减数第一次分裂中期；④中含2条染色体，排列在赤道板上，为减数第二次分裂中期；⑤⑥都含8条染色体，染色体移向两极，为有丝分裂后期；⑦中细胞的每一极都含4条染色体，细胞膜正把细胞缢裂为两个，为有丝分裂末期；⑧表示同源染色体分开移向两极，为减数第一次分裂后期；⑨中姐妹染色单体分开移向两极，变成4条染色体，为减数第二次分裂后期；⑩中无同源染色体，含2条已复制的染色体，为减数第一次分裂后得到的细胞——次级性母细胞；?为减数第二次分裂后得到的细胞——成熟生殖细胞；?中染色体散乱分布，中心粒正移向两极，为有丝分裂前期细胞。
10.如图为植物生活史示意图，据图回答下列问题：
(1)A表示________作用；B表示________的发育；C属于________发育；D表示________分裂。
(2)若该植物正常体细胞中染色体数为18条，写出下列细胞中的染色体数：种皮细胞__________条；胚芽细胞________条；胚乳细胞________条；极核________条；叶肉细胞________条。
(3)植物是如何维持前后代体细胞中染色体数目恒定的？
________________________________________________________________________。
答案 (1)受精 胚 胚乳 有丝 (2)18 18 27 9 18 (3)如果植物进行无性生殖，子代的遗传物质保持不变；如果进行有性生殖，则先经过减数分裂形成含有的染色体数为体细胞中一半的雌雄配子，然后经受精作用形成合子，其染色体数恢复到与亲代体细胞中的相同，再经有丝分裂发育成子代个体
解析 (1)A～D依次为受精作用、胚的发育、胚乳的发育、有丝分裂。(2)若正常体细胞中染色体数为18条，则种皮、胚芽、叶肉细胞均含18条染色体，胚乳细胞为27条染色体，极核为9条染色体。(3)植物前后代体细胞中染色体数目的恒定依靠无性生殖或减数分裂和受精作用。
第1课时 细胞的减数分裂
[学习导航] 1.说出减数分裂的概念。2.结合教材P8～9，概述减数分裂的基本过程。3.通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，学会判断减数分裂图像。
[重难点击] 1.减数分裂的过程。2.减数分裂中染色体的变化特征。
我们知道，进行有性生殖的多细胞生物体都是由一个受精卵通过有丝分裂和细胞分化发育而来的，有性生殖的生物在性成熟后都要产生精子和卵细胞，精子和卵细胞是通过什么分裂方式产生的呢？本课时将探讨这方面的内容。
一、减数分裂的相关概念
1.减数分裂的概念
2.同源染色体与非同源染色体
(1)同源染色体：减数分裂过程中配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。
(2)非同源染色体：形状、大小不相同，且在减数分裂过程中不进行配对的染色体。
3.联会和四分体
(1)联会：同源染色体两两配对的现象。
(2)四分体：联会后的每对同源染色体含有4条染色单体，叫做四分体。
下图表示减数分裂中某时期的图像，请分析：
1.图示染色体中属于同源染色体的是哪些？哪些是非同源染色体？
答案 A、B是一对同源染色体； C、D是另一对同源染色体。属于非同源染色体的有：AC、BC、AD、BD。
2. 四分体、染色体、染色单体和DNA分子数之间的数量关系是怎样的？乙图中四分体、染色体、染色单体各有几个(条)?
答案 1个四分体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。乙图中有2个四分体、4条染色体、8条染色单体。
3.甲图中有染色单体吗？乙图中的aa′是什么关系？ab是什么关系？
答案 甲图中没有染色单体；乙图中的aa′是姐妹染色单体，ab是同源染色体中的非姐妹染色单体。
4.同源染色体是否大小、形态一定相同？大小、形态都相同的是否就是同源染色体？
答案 同源染色体的形态、大小不一定相同，如性染色体X和Y。大小、形态都相同的也不一定就是同源染色体，如减数第二次分裂后期因着丝点分裂由两条姐妹染色单体变成的两条染色体。
知识整合 同源染色体的形态、大小一般相同(性染色体X和Y大小不同(，一条来自父方，一条来自母方，减数分裂时联会形成四分体；1个四分体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。同一着丝点连着的两条染色单体是姐妹染色单体，否则是非姐妹染色单体。
1.下面关于同源染色体的叙述中，不正确的是( )
A.同源染色体一条来自父方，一条来自母方
B.同源染色体是由一条染色体经过复制而成的两条染色体
C.同源染色体的形状和大小一般都相同
D.一对联会的同源染色体称为一个四分体
答案 B
解析 同源染色体是指在减数分裂中配对的两条染色体，一条来自父方，一条来自母方，形状和大小一般都相同；由一条染色体经复制形成的是两条姐妹染色单体；联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫四分体。
2.下列关于减数分裂的说法，不正确的是( )
A.减数分裂包括连续两次的细胞分裂
B.所有的生物都可以进行减数分裂
C.减数分裂产生的成熟生殖细胞中染色体数目减半
D.减数分裂产生有性生殖细胞
答案 B
解析 减数分裂是进行有性生殖的生物产生成熟生殖细胞时进行的细胞分裂，只有进行有性生殖的生物才进行减数分裂。
题后归纳 减数分裂发生在真核生物有性生殖的过程中，虽然包括连续两次的细胞分裂，但是产生的生殖细胞不再分裂，因此减数分裂没有细胞周期。
二、减数分裂的过程
1.动物细胞减数分裂的过程
(1)减数第一次分裂
①分裂间期
②前期Ⅰ
③中期Ⅰ
④后期Ⅰ
⑤末期Ⅰ
(2)减数第二次分裂
时期
前期Ⅱ
中期Ⅱ
后期Ⅱ
末期Ⅱ
细胞图像
主要特征
染色质再次螺旋化变成染色体，核膜解体、核仁逐渐消失
在纺锤丝的牵引下，染色体再次排列在细胞的赤道板位置上
着丝点分裂，连接在同一着丝点上的2条染色单体分开，并分别移向细胞的两极
细胞缢裂，最终形成4个子细胞。子细胞中染色体数目减少一半
2.植物细胞减数分裂的过程
植物细胞减数分裂的过程与动物细胞基本相似，也分为减数第一次分裂和减数第二次分裂，在间期染色体复制一次，经过两次分裂后染色体数目减半。
1.结合上述减数分裂过程回答以下问题：
(1)减数分裂过程中，染色体的数目减半发生在哪个分裂时期？
答案 减数第一次分裂末期。
(2)减数第二次分裂中还有同源染色体吗？试分析原因。
答案 没有。因为减数第一次分裂后，同源染色体已分离。
(3)减数第一次分裂和减数第二次分裂最主要的区别是什么？
答案 减数第一次分裂发生了联会、同源染色体分离等现象；减数第二次分裂发生了姐妹染色单体分开，且没有同源染色体。
2.有丝分裂、减数第一次分裂和减数第二次分裂既有共性也有区别，下面列出的变化中，它们分别具有其中的哪一些？
①DNA的复制
②姐妹染色单体分离
③同源染色体联会、交叉互换现象
④染色体的着丝点排列在赤道板上
⑤同源染色体分离
答案 有丝分裂具有①②④；减数第一次分裂具有①③⑤；减数第二次分裂具有②④。
知识整合 和有丝分裂相比，减数第一次分裂过程有同源染色体联会、四分体中的非姐妹染色单体间交叉互换、同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合的特殊现象，减数第二次分裂没有同源染色体。不考虑交叉互换和突变，减数分裂产生的四个细胞染色体组成是“两两相同”的。
3.在减数第一次分裂中不出现的是( )
A.形成纺锤体
B.着丝点一分为二
C.非同源染色体的自由组合
D.同源染色体分离
答案 B
解析 减数第一次分裂前期形成纺锤体，后期发生同源染色体分离，非同源染色体自由组合，A、C、D三项在减数第一次分裂都会出现。而着丝点一分为二出现在减数第二次分裂后期，故选B项。
4.下列关于如图所示的叙述不正确的是( )
A.该细胞为减数第一次分裂中期的动物细胞
B.④的①和③在减数第二次分裂后期分开
C.细胞中含有两对同源染色体，其中④和⑦为一对同源染色体
D.在后期时，移向同一极的染色体均含同源染色体
答案 D
解析 低等植物或动物细胞中含有中心体，该细胞有中心体，无细胞壁，为动物细胞。减数第一次分裂中期特征是：每对同源染色体排列在赤道板上。染色体的数目＝着丝点的数目；能进行联会的两条染色体为同源染色体，能进行同源染色体联会的细胞分裂方式一定是减数分裂；在减数第一次分裂后期的细胞中，移向同一极的染色体都是非同源染色体，因为同源染色体发生了分离。
一题多变
(1)该细胞处于哪种分裂方式的哪个时期？判断的理由是什么？
答案 该细胞处于减数第一次分裂的中期。理由是有同源染色体联会形成的四分体，且四分体分布于赤道板上。
(2)该细胞中染色体、染色单体、四分体及DNA的数量分别是多少？
答案 该细胞中有四条染色体、八条染色单体、两个四分体和八个DNA分子。
三、观察蝗虫精母细胞减数分裂永久装片
1.实验原理
(1)蝗虫的精母细胞进行减数分裂过程中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。
(2)雄性蝗虫初级精母细胞的染色体数为2n＝23(22＋X)，在同源染色体联会时，会观察到11个不同的四分体，X染色体单个存在。
2.实验过程
1.观察减数分裂实验时通常不选择雌性个体，原因是什么？
答案 (1)雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子数量。(2)在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞。
2.结合下列内容，归纳细胞分裂图像的判断方法：
(1)前期：染色体散乱排列在细胞中，无核膜、核仁。
①A1属于什么时期？判断的依据是什么？
答案 A1为减数第二次分裂前期，因为没有同源染色体。
②A2属于什么时期？判断的依据是什么？
答案 A2为减数第一次分裂前期，因为有同源染色体联会现象。
③A3属于什么时期？判断的依据是什么？
答案 A3为有丝分裂，因为含有同源染色体，但是不联会。
(2)中期：染色体排列在细胞中部。
①B1有什么特殊之处？属于什么时期？
答案 B1同源染色体的着丝点排列在赤道板两侧，为减数第一次分裂中期。
②B2和B3的着丝点都排列在赤道板上，如何区分？
答案 B2含有同源染色体，属于有丝分裂中期；B3无同源染色体，属于减数第二次分裂中期。
(3)后期：染色体移向两极，动物细胞膜开始凹陷。
①C1和 C2均含有染色单体，都为减数第一次分裂后期，细胞的名称分别是什么？
答案 C1细胞质均等分裂，是初级精母细胞；C2细胞质不均等分裂，是初级卵母细胞。
②观察C3 、C4 、C5中移向一极的染色体，含有同源染色体的是哪个？属于什么时期？
答案 C3有同源染色体，是有丝分裂后期。
③C4 、C5属于什么时期？分别是什么细胞？
答案 C4 、C5无同源染色体，为减数第二次分裂。C4细胞质均等分裂，是次级精母细胞或者第一极体；C5细胞质不均等分裂，为次级卵母细胞。
知识整合 判断细胞分裂图像时，先根据染色体的位置确定所处的时期，再看有无同源染色体，如果没有就是减数第二次分裂，如果有同源染色体，再看是否有联会、四分体排列在赤道板、同源染色体分离等行为，如果有则是减数第一次分裂，如果没有则是有丝分裂。
5.下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中，错误的是( )
A.可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂
B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片，更容易观察到减数分裂现象
C.能观察到减数分裂现象的装片中，也可能观察到同源染色体的联会现象
D.用洋葱根尖制成的装片，能观察到同源染色体的联会现象
答案 D
解析 只有性原细胞能发生减数分裂，因此可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂；桃花的雄蕊比雌蕊多，故用雄蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象；减数分裂过程中有同源染色体联会现象；洋葱根尖细胞不能进行减数分裂，故无同源染色体的联会现象。
6.如图为某动物体内细胞分裂的一组图像，下列叙述正确的是( )
A.上述①、②、③细胞中染色体与DNA分子数目比例为1∶2
B.细胞①、②、③、⑤产生的子细胞中均有同源染色体
C.表示有丝分裂的细胞及分裂的顺序是③→②→①
D.④细胞分裂前，细胞中染色体与DNA分子数目比例为1∶2
答案 D
解析 ①为有丝分裂后期，②为减数第一次分裂后期，③为有丝分裂中期，故C项不正确。细胞中染色体与DNA分子数目的比例为1∶2的图形中，应有染色单体，据图可知①中无染色单体，只有②③符合，故A项不正确。④为减数第二次分裂后期，此细胞分裂前，细胞中有染色单体，染色体与DNA分子数目比例为1∶2，故D项正确。有丝分裂是产生体细胞的分裂方式，分裂过程中同源染色体没有分离，因此细胞①③产生的子细胞有同源染色体，②产生的子细胞无同源染色体，而⑤图是分裂间期，看不出是有丝分裂还是减数分裂间期，故B项不正确。
方法链接 “三看法” 判定细胞的分裂图像
1.下列对一个“四分体”的描述，不正确的是( )
A.含有4个DNA分子
B.含有一对同源染色体
C.四分体中的姐妹染色单体之间可发生交叉互换
D.四分体的形成与DNA分子的复制有关
答案 C
解析 四分体是一对同源染色体，因为每条染色体含有2条姐妹染色单体，因此有4条染色单体，故称为四分体，故A、B正确；交叉互换发生在同源染色体上相邻的非姐妹染色单体之间，故C错误；姐妹染色单体是经过DNA复制得来的，故D正确。
2.经过减数第一次分裂后形成的细胞是( )
答案 D
解析 初级性母细胞经过减数第一次分裂后形成的细胞是次级性母细胞，没有同源染色体。
3.减数分裂过程中，同源染色体分离与非同源染色体自由组合发生在( )
A.第一次、第二次分裂后期都出现
B.同时发生于第一次分裂后期
C.同时发生于第二次分裂后期
D.分离发生于第一次分裂，自由组合发生于第二次分裂
答案 B
解析 减数分裂过程中同源染色体分离与非同源染色体自由组合只发生在减数第一次分裂后期，减数第二次分裂发生着丝点分裂，姐妹染色单体分开。
4.在减数第一次分裂过程中不可能出现的染色体行为是( )
A.联会 B.交叉互换
C.同源染色体分离 D.着丝点分裂
答案 D
解析 着丝点分裂属于次级性母细胞中的染色体行为。
5.根据下面的某雄性动物生殖器官细胞分裂图，回答下列问题：
(1)A图表示细胞分裂的方式是________，处于________________期。细胞中有________条染色体，________条染色单体。
(2)B图所示细胞分裂产生的细胞名称是________，每个子细胞中有________条染色体。
(3)A、B两个细胞中，具有同源染色体的细胞是________，A、B两图中DNA分子数之比为________。
答案 (1)减数分裂 减数第一次分裂后 6 12
(2)精子细胞 3
(3)A 2∶1
课时作业
[学考达标]
1.动物精巢中产生精原细胞的增殖方式是( )
A.减数分裂 B.有丝分裂
C.无丝分裂 D.有丝分裂和减数分裂
答案 B
解析 精原细胞属于特殊的体细胞，体细胞的增殖靠有丝分裂实现，精原细胞经减数分裂产生精细胞。
2.一定是同源染色体的是( )
A.一条来自父方，一条来自母方的染色体
B.形态、大小基本相同的染色体
C.减数分裂过程中能够发生联会的染色体
D.只存在于减数第一次分裂时期的染色体
答案 C
解析 根据同源染色体的概念，来自父方和母方的染色体不一定是同源染色体，故A项错误；形态、大小相同的染色体也不一定是同源染色体，故B项错误；同源染色体在有丝分裂和减数第一次分裂中都存在，故D项错误。
3.下列是减数分裂过程中的几个步骤，正确的顺序是( )
①形成四分体 ②同源染色体分离 ③交叉互换 ④细胞质分离 ⑤联会 ⑥染色体复制 ⑦染色单体分开 ⑧着丝点分裂
A.②①③④⑤⑧⑥⑦④ B.④⑥③②⑧⑤⑦①④
C.⑥⑤①③②④⑧⑦④ D.⑥⑤③⑧④⑦②①③
答案 C
解析 减数分裂过程包括减数第一次分裂和减数第二次分裂。在时间顺序上依次是减数第一次分裂：染色体复制、联会、四分体、交叉互换、同源染色体分离和细胞质分离；减数第二次分裂：着丝点分裂、染色单体分开和细胞质分离。
4.下列关于减数分裂过程中染色体的描述，正确的是( )
A.减数第一次分裂，着丝点分裂，同源染色体不配对
B.减数第一次分裂，着丝点不分裂，同源染色体配对
C.减数第二次分裂，着丝点分裂，同源染色体配对
D.减数第二次分裂，着丝点不分裂，同源染色体不配对
答案 B
解析 减数第一次分裂的染色体行为变化主要是进行同源染色体的联会(配对)，并在分裂后期彼此分离，分别进入两个子细胞中。这个过程中，没有发生染色体着丝点分裂的现象；减数第二次分裂后期发生着丝点分裂的现象。
5.下图是某生物的精细胞，根据图中染色体类型和数目，则来自于同一个初级精母细胞的是( )
A.①②③ B.①④⑤
C.②④⑤ D.①③④
答案 D
解析 初级精母细胞在减数第一次分裂的后期，同源染色体分离，会形成染色体互补的两种细胞：(1)一大一小两白染色体和一大一小两黑染色体；(2)一大白一小黑染色体和一小白一大黑染色体。每个次级精母细胞经减数第二次分裂，会形成两个染色体完全相同的精细胞，如含一大一小两白染色体的次级精母细胞会产生两个含一大一小两白染色体的精细胞。①③的染色体是完全一样的，来自于同一个次级精母细胞。①③与④中染色体互补，来自于同一个初级精母细胞。②和⑤染色体完全相反，来自于另一个初级精母细胞。
6.对下图中减数分裂过程某阶段的描述，正确的是( )
A.同源染色体移向两极
B.非姐妹染色单体交换结束
C.减数第二次分裂的中期
D.姐妹染色单体排列在赤道板上
答案 B
解析 从图上看，同源染色体排列在赤道板上，属于减数第一次分裂中期。非姐妹染色单体的交叉互换发生在四分体时期，即减数第一次分裂前期，故交换结束。
[高考提能]
7.人的体细胞有23对同源染色体，减数第一次分裂的初级精母细胞中有四分体( )
A.46个 B.92个
C.184个 D.23个
答案 D
解析 一个四分体含有一对同源染色体。由题意人的体细胞有23对同源染色体可知，减数第一次分裂的初级精母细胞中有四分体23个。
8.下列关于减数分裂的叙述中，正确的是( )
①减数分裂发生在能够进行有性生殖的生物中 ②减数分裂的过程是由原始的生殖细胞形成成熟的有性生殖细胞的过程 ③减数分裂的特点是细胞中的染色体复制一次，而细胞连续分裂两次 ④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的减少一半 ⑤减数分裂是一种特殊的有丝分裂，同样具有一定的细胞周期
A.①②③④ B.②③④⑤ C.①③④⑤ D.①②③④⑤
答案 A
解析 原始生殖细胞经减数分裂形成成熟有性生殖细胞后不再继续分裂，所以没有细胞周期。
9.在细胞正常分裂的情况下，雄性果蝇精巢中一定含有两条Y染色体的是( )
A.处于减数第一次分裂后期的初级精母细胞
B.处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞
C.处于有丝分裂中期的精原细胞
D.处于有丝分裂后期的精原细胞
答案 D
解析 在有丝分裂后期由于着丝点分裂，染色单体分开，故此时细胞内含有两条Y染色体；由于经过减数第一次分裂，X、Y染色体彼此分离，故处于减数第二次分裂后期的细胞中性染色体组成为XX或YY；对于初级精母细胞和处于有丝分裂中期的精原细胞，虽然DNA已经复制，但染色单体仍在同一个着丝点上，Y染色体数仍为1条。
10.图1为某细胞减数第一次分裂后期图，在图2中属于该细胞处于减数第二次分裂中期的图像是( )
答案 B
解析 根据图1可知，同源染色体内发生了交叉互换；减数第二次分裂中期细胞内没有同源染色体，染色体着丝点排列在赤道板上，A和C错误；减数第二次分裂中期两细胞是由同源染色体分离形成的，故两细胞内的染色体“互补”，D错误。
11.下图为某二倍体高等雄性动物细胞示意图，请据图回答下列问题：
(1)该细胞处于____________________期，产生的子细胞为__________________。
(2)该细胞中有________条染色体，________条染色单体，有________对同源染色体。
(3)该动物体细胞中染色体数目最多的时期为________________________。
(4)该动物精巢细胞中的染色体数目可能为________________________。
(5)图中A、B的关系为__________________；a、a′的关系为________________，它们是在________________期形成的。
(6)图中A与B彼此分离发生在________________期，a与a′彼此分离发生在__________期。
(7)若该细胞仅是在减数第一次分裂时，A、B未分开，则其形成的正常和异常精子的比例为________；若仅是在减数第二次分裂时，a、a′未能分开，则其形成的正常和异常精子的比例为________。
答案 (1)减数第一次分裂前(四分体时) 次级精母细胞 (2)4 8 2 (3)有丝分裂后期 (4)2条或4条或8条 (5)同源染色体 姐妹染色单体 减数第一次分裂的间 (6)减数第一次分裂后 减数第二次分裂后
(7)0∶4 1∶1
12.如图为某动物精细胞形成过程中几个时期的细胞模式图，请据图回答下列问题：
(1)染色体复制发生在________图，称为________细胞。
(2)按精子形成过程的顺序排列为______________(用图中A～D表示)。
(3)图中B称为______________细胞，该图中染色体与DNA分子数之比为____________。
(4)C图中染色体1和2或3和4的分离发生在________________________期。
答案 (1)A 精原 (2)A→C→B→D (3)次级精母 1∶2 (4)减数第一次分裂后
13.下图中的A表示某雄性动物的体细胞，B、C分别表示处于不同分裂状态的细胞图像。请据图回答下列问题：
(1)图中数字分别表示不同的生理过程，它们分别是①________、②______________、③______________。
(2)C细胞的名称是________________，它含有同源染色体________对。
(3)在方框中绘出D→F细胞分裂后期染色体行为的简图， 请注意染色体的形态和数目。
答案 (1)有丝分裂 减数第一次分裂 减数第二次分裂
(2)次级精母细胞 0
(3)如图
解析 图A表示雄性动物个体的体细胞；图B中含有8条染色体，不含染色单体，所以应该表示有丝分裂后期；图C中含有2条染色体，4条染色单体，但是不含同源染色体，所以应为次级精母细胞。C和D是由A经减数第一次分裂同源染色体分开所形成的，所以C、D中含有的染色体应该是“互补”的关系。
[真题体验]
14.(2015·浙江，2)下列有关细胞周期和细胞分裂的叙述， 正确的是( )
A.不同生物的细胞大小和数目不同， 但细胞周期长短相同
B.同一生物各种组织的细胞周期长短相同， 但G1、S、G2和M期长短不同
C.若在G2期加入DNA合成抑制剂，则有丝分裂前期每个染色体仍含有2条染色单体，子细胞染色体数目与母细胞的相同
D.减数分裂前期Ⅰ同源染色体配对，每个染色体含有4条染色单体，子细胞染色体数目为母细胞的一半
答案 C
解析 不同生物的细胞大小和数目不同，不同的细胞在分裂时其细胞周期的长短也各不相同，A错误；同一生物各种组织的细胞周期长短各不相同，构成细胞周期的G1、S、G2和M期长短也不相同，B错误；DNA的复制在S期进行，若在G2期加入DNA合成抑制剂，则不影响染色体中DNA的复制，有丝分裂前期每个染色体仍含有2条染色单体，C正确；减数第一次分裂前期同源染色体联会形成四分体，此时每个染色体含有2条染色单体，经减数分裂形成的子细胞中染色体数目为母细胞的一半，D错误。
15.(2014·江苏，28节选)某研究者对非洲爪蟾的精巢切片进行显微观察，绘制了以下示意图。请回答下列问题：
上图中甲、乙、丙、丁细胞含有同源染色体的有____________；称为初级精母细胞的有________。
答案 甲、丙、丁 甲、丁
解析 根据有丝分裂和减数分裂的特征可以判断：甲为减数第一次分裂的中期、乙为减数第二次分裂的后期、丙为有丝分裂的后期、丁为减数第一次分裂的后期。二倍体生物有丝分裂(图丙)和减数第一次分裂(图甲、图丁)有同源染色体，减数第二次分裂(图乙)无同源染色体；雄性生物减数第一次分裂的前期、中期(图甲)、后期(图丁)的细胞均称为初级精母细胞。
第2课时 生殖细胞的形成、减数分裂中遗传物质的数目变化
[学习导航] 1.结合教材图示，阐明精子的形成过程，并和卵细胞的形成过程进行比较，加深理解。2.归纳减数分裂中染色体、染色单体、DNA数目的变化规律。
[重难点击] 1.卵细胞和精子的形成过程的比较。2.减数分裂中染色体、染色单体、DNA等数目的变化规律。
人类的繁衍，离不开生殖细胞——精子和卵细胞。精子是在人体的睾丸中形成的；卵细胞是人体最大的细胞，也是女性独有的细胞，是产生新生命的母细胞。卵细胞是由我们通常所说的女性性腺——卵巢产生的，精子和卵细胞是如何形成的呢？本课时我们将探讨这方面的内容。
一、精子和卵细胞的形成
1.精子的形成
(1)场所：哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。
(2)过程
①在减数第一次分裂的间期，精原细胞中的染色体复制，成为初级精母细胞。
②初级精母细胞经减数第一次分裂成为两个次级精母细胞。
③两个次级精母细胞经减数第二次分裂成为4个精细胞。
④精细胞再经过一系列复杂的变化(分化)，才能形成精子。
2.卵细胞的形成
(1)场所：哺乳动物的卵细胞是在卵巢中形成的。
(2)过程
①在减数第一次分裂的间期，卵原细胞中的染色体进行复制，成为初级卵母细胞。
②初级卵母细胞经减数第一次分裂形成一个大的细胞和一个小的细胞，大的细胞叫次级卵母细胞，小的叫极体。
③次级卵母细胞进行减数第二次分裂，形成一个卵细胞(体积较大)和一个极体(体积较小)，与此同时，第一次分裂产生的极体也分裂为两个极体。这样，一个初级卵母细胞经过减数分裂，只形成一个卵细胞(其他三个极体退化消失)。
1.下图是某种动物精子和卵细胞形成过程中的部分图像，请据图分析：
(1)一定属于卵细胞形成过程的图有哪些？细胞的名称分别是什么？
答案 一定属于卵细胞形成过程的图有：D次级卵母细胞和E初级卵母细胞。
(2)一定属于精子形成过程的图有哪些？细胞的名称分别是什么？
答案 一定属于精子形成过程的图有：B初级精母细胞和G精子。
(3)A图中发生的现象叫什么？C中有无同源染色体？
答案 A图中同源染色体联会；C中无同源染色体。
(4)F的细胞名称是什么？
答案 可能是次级精母细胞或者极体。
2.卵细胞的形成过程和精子不尽相同，请完成下表进行比较：
项目
精子的形成
卵细胞的形成
产生部位
动物睾丸或精巢
动物卵巢
原始生殖细胞
精原细胞
卵原细胞
是否变形
是
否
结果
产生4个精子
产生1个卵细胞(3个极体消失)
3.胚胎发育早期分裂活动旺盛，却不从外界摄取营养物质。请据此分析卵母细胞不均等分裂，最终只产生一个卵细胞的意义是什么？
答案 形成的卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。
知识整合 卵细胞和精子形成过程中图像的判断方法：若是不均等分裂一定是卵细胞的形成过程，有同源染色体的是初级卵母细胞，没有的是次级卵母细胞；若是均等分裂，有同源染色体的是初级精母细胞，没有同源染色体的可能是次级精母细胞或者极体；卵母细胞不均等分裂，卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。
1.下列有关精子和卵细胞形成的说法，正确的是( )
A.两者形成过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现象
B.两者形成过程中都有染色体的复制和均分，两者所含遗传物质均是正常体细胞的一半
C.精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同
D.形成100个受精卵，至少需要100个精原细胞和100个卵原细胞
答案 A
解析 精子和卵细胞的细胞核中的遗传物质均是正常体细胞的一半，而卵细胞在形成过程中细胞质不均等分裂，细胞质中的遗传物质多于正常体细胞细胞质中遗传物质的一半，精子则几乎不含细胞质，B项错误；精子与卵细胞形成中除精子需变形外还有细胞质的分配情况不同、分裂结果不同等，C项错误；1个精原细胞产生4个精子，只需25个精原细胞就能产生100个精子，D项错误。
2.如图表示某二倍体生物正在进行分裂的细胞，关于此图的说法正确的是( )
A.是次级精母细胞，处于减数第二次分裂后期
B.含同源染色体2对、DNA分子4个、染色单体0个
C.正在进行同源染色体分离、非同源染色体的自由组合
D.分裂后形成的2个细胞，仅1个具有生殖功能
答案 D
解析 细胞质不均等分裂且细胞中无同源染色体，可知该细胞为次级卵母细胞，处于减数第二次分裂后期，其特点为着丝点一分为二，结果是分裂为一个卵细胞和一个极体。
二、减数分裂中染色体、DNA等数目的变化规律
假设某生物正常细胞中染色体数目为2n，核DNA数为2c，请结合图形完成下表：
细胞分裂图像
分裂时期
减数第一次分裂
减数第二次分裂
间期
前期
中期
后期
末期
前期
中期
后期
末期
染色体数
2n
2n
2n
2n
2n→n
n
n
n→2n
2n→n
DNA数
2c→4c
4c
4c
4c
4c→2c
2c
2c
2c
2c→c
染色单
体数
0→4n
4n
4n
4n
4n→2n
2n
2n
2n→0
0
结合上表，画出了减数分裂中核DNA 和染色体的数目变化曲线如下图，请分析：
1.结合核DNA数目的变化，回答：
(1)BC段核DNA数目的加倍发生在什么时期？原因是什么？
答案 减数第一次分裂的间期，原因是DNA分子的复制。
(2)DE段和GH段，核DNA数目都减半，原因分别是什么？
答案 DE段：减数第一次分裂末期，同源染色体分开，分别进入两个子细胞，导致子细胞核内DNA数目减半；GH段：减数第二次分裂末期，分开后的姐妹染色单体，成为染色体，分别进入两个子细胞，导致核内DNA数目减半。
2.结合染色体的变化，回答：
(1)同源染色体的联会发生在哪一段？
答案 cd段。
(2)染色体第一次减半发生在什么时期？原因是什么？
答案 发生在de段：减数第一次分裂末期。原因是同源染色体分离，分别进入两个子细胞，导致子细胞内染色体数目减半。
(3)ff′段染色体数目暂时加倍到与体细胞一样，原因是什么？
答案 着丝点分裂，姐妹染色单体分开，导致细胞内染色体数目暂时加倍。
(4)不含同源染色体的是哪个区段？
答案 efgh段不含同源染色体。
3.如图是减数分裂中每条染色体上DNA变化的曲线
(1)bc段变化的原因是什么？
答案 bc段变化的原因是DNA复制，染色单体形成。
(2)cd段包含减数分裂的哪些时期？
答案 cd段是存在染色单体的时期，包含减数第一次分裂前、中、后、末期和减数第二次分裂前、中期。
(3)de段变化的原因是什么？
答案 减数第二次分裂后期着丝点一分为二，染色单体消失，每条染色体中只含有1个DNA分子。
知识整合 减数分裂中，核DNA在减数第一次分裂的间期因为DNA的复制而加倍，减数第一次分裂和减数第二次分裂的末期细胞一分为二时减半；染色体在减数第一次分裂末期减半，减数第二次分裂后期着丝点分裂后暂时加倍到体细胞水平，末期再减半；染色单体存在于整个减数第一次分裂和减数第二次分裂的前期、中期。
3.二倍体生物细胞在有丝分裂和减数分裂过程中DNA分子数的变化如图甲、乙、丙所示。在甲、乙、丙三图中的①～④中均涉及DNA分子数减半，其原因完全相同的是( )
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
答案 C
解析 染色体经过复制后到着丝点分裂前，每条染色体上的DNA分子都是两个。着丝点分裂导致每条染色体上的DNA分子由两个变成一个，且染色体的数目加倍。有丝分裂完成后，形成的子细胞中DNA数目保持不变，而减数分裂完成后，形成的子细胞中DNA数目减半。导致细胞核中DNA数目减半的原因有二：一是有丝分裂末期和减数第二次分裂末期，染色体的平均分配并进入两个子细胞中；二是减数第一次分裂末期同源染色体的彼此分离并进入两个子细胞中。
4.正常进行分裂的细胞，同源染色体、染色单体、染色体、DNA分子之比为0∶0∶1∶1，则该细胞所处的时期是( )
A.有丝分裂时期 B.减数第一次分裂末期
C.有丝分裂后期 D.减数第二次分裂后期
答案 D
解析 由题意可知不存在同源染色体，应是减数第二次分裂，也没有染色单体，应是减数第二次分裂后期，故选D。有丝分裂时期会有同源染色体的存在，故A、C错误。减数第一次分裂末期会含有姐妹染色单体，故B错误。
1.初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时都出现的现象是( )
A.同源染色体分离 B.着丝点分裂
C.细胞质不均等分配 D.染色体复制
答案 C
解析 A项，初级卵母细胞具有同源染色体的联会和分离，但次级卵母细胞没有；B项，次级卵母细胞进行减数第二次分裂时有着丝点分裂，姐妹染色单体分开，但初级卵母细胞着丝点不分裂；C项，初级卵母细胞减数第一次分裂和次级卵母细胞减数第二次分裂都有细胞质的不均等分配；D项，初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时都不出现染色体复制，而是卵原细胞进行染色体的复制，形成初级卵母细胞。
2.处于分裂过程中的某动物细胞，染色体的着丝点排列在赤道板上，且排列在赤道板上的染色体的形状和大小各不相同，该细胞可能是( )
A.体细胞 B.初级精母细胞或初级卵母细胞
C.卵细胞 D.次级精母细胞或次级卵母细胞或极体
答案 D
解析 这个细胞内的染色体的形状、大小各不相同，说明这个细胞内不含同源染色体，排除了A项和B项。又因这个细胞内的染色体的着丝点排列在赤道板上，得知这个细胞正处于分裂期的中期，因此不可能是C。
3.若细胞分裂过程中一条染色体上DNA含量的变化情况如图所示。下列有关该图的叙述中，不正确的是( )
A.a→b可表示DNA复制
B.b→c可表示有丝分裂前期和中期
C.c→d可表示染色体的着丝点分裂
D.d→e可表示减数第二次分裂全过程
答案 D
解析 d→e表示着丝点分裂后的一条染色体上含有一个DNA分子。而减数第二次分裂的前期和中期，一条染色体上含有两个DNA分子，其后期着丝点分裂后一条染色体上才只含有一个DNA分子。
4.动物的卵细胞与精子形成过程中的不同点是( )
①次级卵母细胞将进行普通的有丝分裂
②一个卵原细胞最终只形成一个卵细胞
③一个卵原细胞经染色体复制后形成一个初级卵母细胞
④卵细胞不经过变形阶段
A.①③ B.②④
C.②③ D.①④
答案 B
解析 卵细胞与精子的形成过程基本相同，其区别在于：(1)形成的生殖细胞数目不同：一个精原细胞经减数分裂和变形形成四个精子，而一个卵原细胞只形成一个卵细胞。(2)细胞质分裂方式不同：精子形成过程中细胞质均等分裂，而卵细胞形成过程中细胞质不均等分裂(极体分裂除外)。(3)精细胞必须经过变形成为精子，而卵细胞不经变形阶段。
5.如图是某动物生殖细胞形成过程的简图，请回答下列问题：
(1)这是________细胞的形成过程，是在动物的________中形成的。
(2)图中的②表示________细胞，图中的⑤表示________细胞。
(3)图中的①所示的一个细胞能够形成________个⑦所示的细胞。
答案 (1)卵 卵巢 (2)初级卵母 次级卵母 (3)1
解析 从图中细胞质的不均等分裂可以判断这是卵原细胞减数分裂形成卵细胞的过程。在卵细胞的形成过程中，一个初级卵母细胞②产生一个次级卵母细胞④和一个(第一)极体③，一个次级卵母细胞⑤形成一个卵细胞⑦和一个小的(第二)极体⑥，(第一)极体③分裂成两个(第二)极体。
课时作业
[学考达标]
1.精子和卵细胞的形成过程有一些不同之处，下列说法不正确的是( )
A.精、卵原细胞是通过减数分裂产生的
B.一个初级精母细胞可形成4个精子，而一个初级卵母细胞只形成一个卵细胞
C.精细胞经变形形成精子，而卵细胞的形成没有变形过程
D.在卵细胞的形成过程中有极体产生，而在精子的形成过程中无极体产生
答案 A
解析 精、卵原细胞经过减数分裂形成精子和卵细胞，但是精、卵原细胞是通过有丝分裂产生的。
2.如图所示，能表示次级卵母细胞继续分裂过程的示意图是( )
答案 B
解析 次级卵母细胞分裂过程中最显著的特点是细胞质不均等分裂，且细胞中不含同源染色体。A、C含同源染色体，D细胞质均等分裂。
3.在同一种生物的细胞核中，DNA和染色体数目不一定相同的是( )
A.精细胞 B.卵细胞
C.极体 D.精子
答案 C
解析 精细胞、卵细胞和精子中不含染色单体，每条染色体上有一个DNA分子；而减数第一次分裂形成的极体中含有染色单体，每条染色体上含两个DNA分子，DNA分子数目是染色体数目的2倍。
4.如图所示为某动物卵原细胞中染色体组成情况，该卵原细胞经减数分裂产生3个极体和1个卵细胞，其中一个极体的染色体组成是1、3，则卵细胞中染色体组成是( )
A.2、4 B.1、3
C.1、3或2、4 D.1、4或2、3
答案 C
解析 若该极体与卵细胞是同一个次级卵母细胞形成的，则卵细胞的染色体组成也是1、3，若该极体是初级卵母细胞分裂形成的第一极体分裂后形成的，则卵细胞的染色体组成是2、4。
5.人的一个精原细胞在减数分裂中可形成23个四分体，则在减数第一次分裂中期的细胞中染色体数、染色单体数和核DNA分子数分别是( )
A.46、92、92 B.46、0、46
C.23、46、46 D.92、92、92
答案 A
解析 23个四分体即23对同源染色体，有46条染色体，92条染色单体，92个DNA分子。
6.如图表示哺乳动物精子的形成过程中一个细胞内核DNA分子含量的变化。下列各项中对本图的解释完全正确的是( )
A.同源染色体的联会发生在d～e的初期
B.e点染色体数目为n，f点染色体数目又出现短时间的加倍
C.e点同源染色体分离，f点染色体的着丝点分裂
D.a～c是间期，c～f是分裂期，f～g是精细胞变形阶段
答案 D
解析 细胞分裂间期，染色体完成复制，进入分裂期后，同源染色体就出现联会现象，应发生在c～d初期。e点完成减数第一次分裂，同源染色体发生了分离，染色体数目变为n；f点完成减数第二次分裂，每个子细胞中染色体数目仍为n条。e点表示同源染色体分离进入了两个子细胞中；f点表示着丝点分裂后形成的两条染色体分别进入到两个子细胞中。a～c段完成DNA的复制，表示间期；c～f 段DNA连续两次减半，表示分裂期；f～g段表示完成分裂后精细胞变形为精子。
[高考提能]
7.某同学总结了四条有关减数分裂、染色体、DNA的知识，其中不正确的是( )
A.次级精母细胞中的DNA分子数和正常体细胞中的DNA分子数相同
B.减数第二次分裂后期，细胞中的染色体数等于正常体细胞中的染色体数
C.初级精母细胞中的染色体数和DNA分子数相同
D.任何一种哺乳动物的细胞中染色体数和着丝点数相同
答案 C
解析 减数分裂过程中，DNA分子复制一次，细胞分裂两次，次级精母细胞中的DNA分子数恢复到与正常体细胞相同；减数第二次分裂后期，染色体暂时加倍，细胞中染色体数等于正常体细胞中的染色体数；初级精母细胞中的染色体含有染色单体，所以染色体数∶DNA分子数＝1∶2；每条染色体只有一个着丝点，即染色体数与着丝点数相同。
8.如图所示一条染色体中DNA含量的变化曲线，下列细胞分裂图像中不属于BC范围内的是( )
答案 B
解析 曲线纵坐标表示每条染色体上DNA含量，则该曲线既可以表示减数分裂，也可以表示有丝分裂，其中BC段表示染色体已复制，即每条染色体上含有2个DNA分子，结合图像可知B项不符合题意。
9.C1、C2、C3、C4是某动物体的4个细胞，其染色体数分别是n、2n、2n、4n，下列相关叙述错误的是( )
A.C2、C3不一定是C4的子细胞
B.C1、C2可能是C4的子细胞
C.C1、C2、C3、C4可能存在于一个器官中
D.C2、C3、C4核DNA分子比值可以是1∶2∶2
答案 B
解析 染色体数为n的细胞为减数分裂产生的生殖细胞，染色体数为2n的细胞为体细胞或减数第二次分裂后期的细胞；染色体数为4n的细胞为有丝分裂后期的细胞，C1不可能是C4的子细胞。
10.如图表示对几种生物体内正在进行分裂的细胞进行观察与统计的结果，有关假设推论正确的是( )
A.若图甲表示有丝分裂过程中的某阶段，则下一时期细胞中央将出现赤道板
B.若图乙表示有丝分裂过程中的某阶段，则染色体的着丝点分裂可发生在这一阶段
C.若图乙表示减数分裂过程中的某阶段，则同源染色体的分离可发生在这一阶段
D.若图丙表示雄果蝇精巢内的几种细胞，则c组细胞中可能出现联会和四分体
答案 C
解析 图甲可表示植物细胞有丝分裂的后期，其下一时期为末期，在细胞中央会出现细胞板，而赤道板是一个假想的平面，不是结构，故A项错；若图乙表示有丝分裂的过程，则表示有丝分裂的前期、中期，而着丝点分裂发生在后期，故B项错；若图乙表示减数分裂的过程，可表示减数第一次分裂的全过程，同源染色体分离发生在减数第一次分裂过程中，故C项正确；图丙中c组细胞的染色体数为4n，则表示有丝分裂后期，而联会和四分体出现在减数第一次分裂的前期，故D项错。
11.如图甲、乙、丙分别表示某个生物体内的三个正在分裂的细胞，请据图回答下列问题：
(1)甲图表示________细胞，处于____________________________期，有________条染色单体，分裂产生的子细胞名称是____________________。
(2)乙图表示________期细胞，有________对同源染色体，产生的子细胞名称是________。
(3)丙图处于____________期，名称是________，有________对同源染色体。
答案 (1)初级卵母 减数第一次分裂后 8 极体和次级卵母细胞 (2)有丝分裂后 4 体细胞 (3)减数第二次分裂后 极体 0
解析 (1)甲图中发生细胞质不均等分配，且包含同源染色体，可以确定细胞处于减数第一次分裂后期，细胞的名称是初级卵母细胞，其产生的细胞中体积小的为极体，体积大的为次级卵母细胞。(2)乙图中着丝点分裂，且细胞的两极均有成对的同源染色体，可确定是体细胞有丝分裂后期图像，含4对同源染色体。(3)丙图中无同源染色体，且无姐妹染色单体，细胞质均等分配，又由甲图可知该动物为雌性个体，所以丙图为极体，处于减数第二次分裂后期。
12.如某动物细胞中核DNA含量为2个单位(m)。如图分别为一个雌性动物生殖细胞减数分裂核DNA含量变化的曲线图和细胞示意图。请据图回答下列问题：
(1)细胞A是________细胞，与之相对应的曲线线段是________(以横轴上的数字段表示)。
(2)细胞B有染色体组________个，与之相对应的曲线线段是________。
(3)细胞C中有DNA________个单位，C细胞最终能形成________个成熟生殖细胞。
(4)在曲线为4时，DNA含量变化是由于________的结果，减数第二次分裂时________分离，分别进入两个子细胞。
答案 (1)次级卵母或极体 4～5 (2)1 5～6
(3)4 1 (4)同源染色体分离 姐妹染色单体
13.下列是有关细胞分裂的问题。图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞，请据图回答下列问题：
(1)图1中AB段形成的原因是________，该过程发生于细胞分裂的________期；CD段形成的原因是________。
(2)图2中________细胞处于图1中的BC段，________细胞处于图1中的DE段。
(3)图2中乙细胞含有________条染色单体，染色体数与核DNA分子数之比为________，该细胞处于______________分裂的________期，其产生的子细胞名称为________________。
答案 (1)DNA复制 间 着丝点分裂
(2)乙、丙 甲
(3)8 1∶2 减数第一次 后 次级卵母细胞和(第一)极体
解析 (1)在细胞分裂过程中，染色体上DNA由一个变成两个，原因是DNA的复制；由两个变成一个，原因是着丝点的分裂。(2)凡是具有染色单体的细胞，每条染色体上都含有两个DNA分子，对应图1中的BC段。着丝点分裂，每条染色体上含有一个DNA分子，对应图1中的DE段。(3)图2中乙细胞每条染色体都含有两条染色单体，DNA分子数或染色单体数都是染色体数目的2倍。
[真题体验]
14.(2014·上海，22)正常情况下，在人的初级卵母细胞经减数分裂形成卵细胞的过程中，一个细胞中含有的X染色体条数最多为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 B
解析 初级卵母细胞含有2条X染色体，在减数第一次分裂后期分配到次级卵母细胞和第一极体中，在次级卵母细胞和第一极体减数第二次分裂前期和中期时各有1条X染色体，减数第二次分裂后期时含有2条X染色体，故在初级卵母细胞减数分裂形成卵细胞的过程中，一个细胞中含有的X染色体数最多为2条，B项正确。
15.(2014·天津，1)二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，下列有关叙述正确的是( )
A.细胞中一定不存在同源染色体
B.着丝点分裂一定导致DNA数目加倍
C.染色体DNA一定由母链和子链组成
D.细胞中染色体数目一定是其体细胞的2倍
答案 C
解析 二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，说明其正处于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。A项，由于在减数第一次分裂过程中，同源染色体分离，所以若此细胞正处于减数第二次分裂后期，则细胞中无同源染色体。体细胞进行有丝分裂时，后期细胞中有同源染色体。B项，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，一定会导致染色体数目加倍，但该细胞中的DNA数目不变。C项，DNA复制是分别以亲代DNA的每一条链为模板合成子代DNA的过程，复制特点是半保留复制，即一条链是原来的母链，另一条链是新合成的子链。减数第一次分裂的间期和有丝分裂间期，DNA复制形成子代DNA，因此处于减数第二次分裂后期的细胞和有丝分裂后期的细胞中的染色体DNA一定由母链和子链组成。D项，处于有丝分裂后期的细胞中，染色体数目是体细胞的2倍，而处于减数第二次分裂后期的细胞中，染色体数目与体细胞中染色体数目相同。
第二节 有性生殖
[学习导航] 1.结合教材P18～19，简述受精作用的过程及意义。2.阅读教材P19，说出不同生物的生殖方式。3.结合教材P19～21，说出绿色开花植物和脊椎动物的有性生殖及个体发育过程。
[重难点击] 1.受精作用的过程和意义。2.绿色开花植物和脊椎动物的有性生殖及个体发育。
通过减数分裂产生了生殖细胞，两性生殖细胞还需要结合形成受精卵才能完成生命的延续，这就是受精作用。受精过程是怎样的？不同生物的有性生殖方式有什么区别？今天，我们就来学习本节课。
一、受精——孕育新的生命
1.概念：精子进入卵细胞形成受精卵的过程。
2.过程
起点：精子和卵细胞的相互识别。
↓
细胞膜融合：精子头部的细胞膜与卵细胞的细胞膜融合，随即精子的细胞核和细胞质进入卵细胞内
↓
卵细胞的反应：卵细胞立即释放相应物质，阻止其他精子进入卵细胞
↓
终点：精子和卵细胞的细胞核相互融合，形成受精卵
3.结果
(1)受精卵中的染色体数目恢复到该物种体细胞中的染色体数目。
(2)受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)。
4.意义
(1)受精使卵细胞的缓慢代谢转变为旺盛代谢，从而促进受精卵不断地分裂、分化，使新生命逐渐发育为成熟的个体。
(2)受精决定生物个体的性别
(3)减数分裂和受精作用维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，促进了遗传物质的重新组合。
1.受精的图像分析
(1)精子与卵细胞融合涉及细胞膜的什么特性？
答案 细胞膜的流动性。
(2)不同种类的生物的精子和卵细胞能否完成受精作用？
答案 一般不能，精子和卵细胞可以依靠细胞膜上的糖蛋白相互识别，卵细胞一般不与不同种类生物的精子融合。
(3)人类的性别是在什么时候决定的？
答案 受精完成时决定的。如果含Y的精子与卵细胞结合成受精卵，则发育成男性；如果含X的精子与卵细胞结合成受精卵，则发育成女性。
2.下图是细胞减数分裂与受精作用过程中的DNA含量变化曲线，请分析：
(1)图中表示减数分裂过程的是哪一段？表示受精作用的是哪一段？
答案 AB段表示减数分裂；CD段表示受精作用。
(2)DE段的含义是什么？
答案 受精卵的有丝分裂。
(3)mn、ik两段的DNA含量相等，染色体数量也相等吗？
答案 不是。ik段表示有丝分裂前期、中期和后期。mn段表示减数第一次分裂的前期、中期和后期，有丝分裂后期染色体数是mn段的2倍。
(4)试画出减数分裂与受精作用过程中的染色体数目的对应变化曲线(标出A、B、C、D、E各点)。
答案 如图所示
1.下列有关受精作用的叙述，正确的是( )
A.发生受精作用时，精子尾部的线粒体全部进入卵细胞
B.受精卵中的染色体数目与本物种体细胞中的染色体数目相同
C.受精卵中的遗传物质，来自父母双方的各占一半
D.雌雄配子的随机结合与有性生殖后代的多样性无关
答案 B
一题多变
(1)A项中精子尾部线粒体起什么作用？
答案 精子运动需要消耗能量，该能量是由线粒体提供的。
(2)受精作用完成的标志是什么？
答案 精子细胞核与卵细胞细胞核融合。
易混辨析 个体发育过程中有丝分裂、减数分裂和受精作用的关系
2.下面对高等动物通过减数分裂形成的雌、雄配子以及受精作用的描述，正确的是( )
A.每个卵细胞继承了初级卵母细胞的细胞质
B.进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质
C.整个精子进入卵细胞内，完成受精作用
D.雌雄配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等
答案 B
解析 形成卵细胞时，减数分裂后期细胞质不均等分裂；受精作用的实质是细胞核中遗传物质的融合，而不是整个精子与卵细胞的融合；对高等动物来说，雄配子的数量多于雌配子。
特别提醒 (1)受精卵是新个体的第一个细胞，其分裂是新个体发育的起点。
(2)精子和卵细胞是亲子代之间联系的桥梁，它们将亲代的DNA传递给子代。
二、有性生殖
1.生物的生殖方式：有性生殖和无性生殖。
2.有性生殖的含义
(1)亲代产生有性生殖细胞或配子。
(2)两性生殖细胞(如精子和卵细胞)结合成为合子(如受精卵)。
(3)由合子发育成新个体。
3.被子植物的有性生殖与个体发育
(1)双受精
①含义：两个精子分别与卵细胞和极核融合的过程。
②过程：花粉管内的两个精子同时释放到胚囊中。
(2)个体发育
①子房的发育
②胚乳的变化
a.一些植物在种子发育过程中，胚乳的养分被子叶吸收，种子的胚乳退化，子叶发达。
b.一些植物种子的胚乳发达，大量的养分储藏在胚乳中。
③胚的发育：胚是新一代植物体的幼体，种子发育成熟后，在适宜条件下能够萌发，最后发育成一个新的植物个体。
4.脊椎动物的个体发育
(1)胚胎发育
①含义：从受精卵发育成幼体的过程。
②过程：包括卵裂、囊胚和原肠胚等阶段。
③三胚层的发育
(2)胎后发育
①含义：幼体从卵膜中孵化出来或从母体内生出后发育为性成熟个体的过程。
②类型：直接发育和变态发育。
1.有性生殖和无性生殖有何区别？请通过下表进行比较
比较项目
无性生殖
有性生殖
不
同
点
亲本
只有一个
有两个
是否有生殖细胞的结合
无
有
过程
由母体直接产生新个体
两性生殖细胞合子新个体
性状
子代能保持亲本性状
子代具有双亲的遗传特性
子代生活力
较弱
较强
对进化的促进作用
较小
较大
相同点
都能产生新个体，使生物得以繁衍
2.克隆羊“多莉”是通过将某白面绵羊的一个乳腺细胞的细胞核植入另一个黑面绵羊的去核卵细胞中获得一个重组细胞，再通过体外培养获得早期胚胎，最后将早期胚胎植入第三只绵羊的子宫代孕，从而诞生了“多莉”。
(1)判断：“多莉”的生殖方式是：________(填“无性生殖”“有性生殖”或“无法判断”)。
(2)理由：____________________________________________________________________。
答案 (1)无性生殖 (2)克隆羊“多莉”是经过细胞核移植技术实现的，不经过两性生殖细胞的受精过程，故属于无性生殖
3.若水稻细胞中含有24条染色体，则其胚乳细胞中含有多少条染色体？
答案 胚乳是由一个精子和两个极核融合产生的，含36条染色体。
4.同一花粉粒产生的两个精子中的遗传物质，同一胚珠中的一个卵细胞及两个极核中的遗传物质各有什么关系？
答案 都分别相同。
知识整合 (1(胚和胚乳的遗传物质不同
①胚是由受精卵发育而来的，受精卵是由1个精子和1个卵细胞结合形成的。
②胚乳是由受精极核发育而来的，受精极核是由1个精子和2个极核结合形成的。
(2(囊胚和胚囊不同
①囊胚是动物个体发育中，受精卵经过卵裂形成的内部有空腔的球状体，内含囊胚腔。
②胚囊是被子植物胚珠的重要部分，位于胚珠的中心，呈膨大的囊状结构，内含卵细胞、极核等。
3.下图为马的生活史，有关此图的叙述中错误的是( )
A.有丝分裂发生在Ⅰ→Ⅱ、Ⅳ→Ⅰ
B.非同源染色体的自由组合发生在Ⅲ→Ⅳ
C.同源染色体联会可发生在Ⅱ→Ⅲ
D.Ⅳ为新个体发育的起点
答案 B
解析 精原细胞和卵原细胞都是通过有丝分裂增加数目，在个体发育的过程中，体细胞都是通过有丝分裂增加数目，A正确；同源染色体联会、非同源染色体的自由组合都发生在减数分裂过程中，即图示的Ⅱ→Ⅲ过程，B错误、C正确；进行有性生殖的生物，受精卵(合子)是新个体发育的起点，D正确。
一题多变
(1)图示的个体或细胞中，哪些一定含有Y染色体？
答案 雄性马、精原细胞。
(2)10个精原细胞和10个卵原细胞，理论上最多形成多少个合子？
答案 10个。
易错提醒 误认为通过有丝分裂增加数目的细胞只有体细胞。细胞通过有丝分裂增加数目，不仅指体细胞，原始生殖细胞增加数目也是通过有丝分裂实现的，如精原细胞和卵原细胞的增殖。
4.豆科植物的果实往往含有很多种子，这样的果实是由( )
A.一个子房、一个胚珠发育而来
B.一个子房、多个胚珠发育而来
C.一个胚珠、多个子房发育而来
D.多个胚珠、多个子房发育而来
答案 B
1.下列关于受精作用及结果的叙述，正确的是( )
A.精卵相互识别的基础是细胞膜的流动性
B.后代从双亲各获得一半的蛋白质
C.使后代产生不同于双亲的染色体组合
D.后代继承了双亲的全部遗传性状
答案 C
解析 细胞的识别作用依靠的是糖蛋白，A项错误；经过受精作用，卵细胞和精子结合后，受精卵含有双亲的各一半的核DNA，因此，后代只能继承双亲的某些性状，B、D项错误。
2.下列方式产生的后代具有更强的生活力和变异性的是( )
A.玉米的异花传粉 B.酵母菌的出芽
C.细菌的二分裂 D.根霉产生孢子丝
答案 A
解析 有性生殖产生的后代，具有父母双方的遗传物质，增强了生物的变异性和生活力，玉米的异花传粉属于有性生殖，其他各项是无性生殖。
3.下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法中正确的是( )
A.图中①过程表示胚胎发育，②过程表示胚后发育
B.受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大
C.爬行类、鸟类、哺乳类动物的胚后发育为变态发育
D.原肠胚期开始出现三胚层的分化
答案 D
解析 胚胎发育是指从受精卵到幼体的阶段，胚后发育则是幼体出生(或孵化)到发育成成熟个体的过程；受精卵卵裂处于囊胚形成的过程中，每个细胞的体积逐渐减小，而胚的总体积不变或略有缩小；爬行类、鸟类、哺乳类动物的胚后发育为直接发育。
4.高等植物胚发育、胚乳发育和个体发育的起点依次是( )
A.受精卵、受精极核、受精卵
B.卵细胞、极核、种子
C.受精卵、受精极核、种子
D.顶细胞、基细胞、种子
答案 A
解析 胚发育及个体发育的起点均为受精卵，胚乳发育起点为受精极核。
5.如图是青蛙生活史的示意图。试分析回答下列问题：
(1)写出图中字母表示的含义：A表示________________过程；B表示________过程；E表示____________过程。
(2)C表示____________过程；D表示____________过程；C＋D表示____________过程。
(3)对维持同种生物亲子代间遗传物质稳定性起重要作用的生理过程是____________(填图中字母)。
答案 (1)减数分裂 受精 有丝分裂
(2)胚胎发育 胚后发育 个体发育
(3)A和B
解析 图中A为减数分裂；B为受精作用；C表示胚胎发育；D表示胚后发育，C＋D表示个体发育；E为生成原始生殖细胞的有丝分裂过程；对维持生物亲子代遗传物质稳定起重要作用的是减数分裂和受精过程。
课时作业
[学考达标]
1.人们常用扦插、嫁接等方法繁殖果树，同有性生殖相比，这些方法的主要优点是 ( )
A.后代具有更强的生活力
B.后代每年可提前开花结果
C.后代保持亲本优良性状
D.增加后代变异性
答案 C
解析 无性生殖和有性生殖相比，其最大的特点是后代能保持亲本的优良性状。有性生殖的后代具有更强的生活力和变异性，但由于有变异性，亲本的优良性状不一定能保持。
2. 如图为高等动物进行有性生殖的三个生理过程示意图，则图中①②③可分别表示( )
A.有丝分裂、减数分裂、受精作用
B.受精作用、减数分裂、有丝分裂
C.有丝分裂、受精作用、减数分裂
D.减数分裂、受精作用、有丝分裂
答案 B
解析 雌雄配子通过受精作用结合为合子，①为受精作用；合子通过有丝分裂产生许多体细胞可组成生物体，③是有丝分裂；生物体通过减数分裂产生雌雄配子，②是减数分裂。
3.下列选项属于完整个体发育的是( )
A.大豆从种子萌发到开花结果
B.人从婴儿期到成年期
C.受精卵→幼体→成体
D.卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织器官分化
答案 C
解析 高等动物的个体发育包括胚胎发育和胚后发育，整个个体发育的过程包括：受精卵→囊胚→原肠胚→幼体→成体。
4.被子植物的双受精作用是指( )
A.两个精子与两个卵细胞分别结合
B.一个精子与一个卵细胞结合，两个精子与一个极核结合
C.两个精子分别与一个卵细胞和一个极核结合
D.两个精子分别与一个卵细胞和两个极核结合
答案 D
解析 被子植物的繁殖过程中，一粒花粉萌发出一个花粉管，里面有两个精子，一个精子与一个卵细胞结合成为一个受精卵发育为胚，另一个精子与两个极核结合形成受精极核发育成胚乳。这就是被子植物的双受精作用。
5.蛙的胚胎发育过程为 ( )
①卵裂 ②受精卵 ③原肠胚 ④囊胚 ⑤三个胚层分化，出现组织器官
A.①→②→③→④→⑤
B.②→①→④→③→⑤
C.①→④→②→③→⑤
D.③→②→①→④→⑤
答案 B
解析 蛙的胚胎发育过程为受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→三胚层分化，出现组织器官→幼体。
6.下列不属于减数分裂和受精作用的意义的是 ( )
A.有利于生物的生存和进化
B.维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
C.能够基本保持亲本的一切遗传性状
D.对于生物的遗传和变异具有十分重要的意义
答案 C
解析 有性生殖的子代可具有较大的变异性。
[高考提能]
7.下列关于某高等生物(2n)的精子和卵细胞结合成合子过程的叙述，正确的是( )
①合子中的遗传物质主要来自染色体 ②合子中的细胞质主要来自卵细胞 ③受精时精子全部进入卵细胞中 ④精子和卵细胞的染色体合在一起，数目变为4n ⑤合子中的染色体一半来自父方，一半来自母方
A.①②⑤ B.③④⑤
C.①③④ D.②③④
答案 A
解析 受精即精子进入卵细胞形成受精卵的过程。受精开始时，精子头部的细胞膜与卵细胞膜融合，随即精子头部的细胞核和细胞质进入卵细胞内，而尾部留在外面。精子和卵细胞的细胞核相互融合形成受精卵的细胞核，使精子和卵细胞的染色体会合在一起，数目变为2n，其中一半染色体来自父方，一半染色体来自母方。由于卵细胞形成过程细胞质不均等分裂，而精子的形成过程细胞质均等分裂，所以卵细胞中的细胞质多于精子，因此，合子中的细胞质主要来自卵细胞。而细胞中的遗传物质主要存在于染色体上，所以合子的遗传物质主要来自染色体。
8.下列关于动物有性生殖的说法，正确的是( )
A.有性生殖产生的后代具有双亲遗传特性，具有更强的生活力和变异性
B.在胚胎发育过程中，外胚层可发育为神经系统、消化道及呼吸道上皮等结构
C.两栖类和爬行类幼体和成体差别较大，其发育过程为变态发育
D.受精卵早期分裂称为卵裂，其细胞分裂方式为减数分裂
答案 A
解析 胚胎发育过程中，外胚层发育为神经系统、感觉器官、表皮及附属结构，而呼吸道、消化道上皮由内胚层发育而来。两栖类幼体和成体在形态结构和生活习性上差别显著，为变态发育。受精卵早期分裂称卵裂，其细胞分裂方式为有丝分裂。
9.一颗饱满的花生中有两粒种子，则此花生所需要的子房、胚珠和至少的花粉粒数分别是( )
A.2,2,4 B.1,1,2
C.1,2,2 D.1,2,4
答案 C
解析 子房发育成果实，一颗花生为一个果实；胚珠发育成种子，2粒种子需要2个胚珠；而花生有双受精现象，故需要4个精子即两个花粉粒。
10.玉米的体细胞内含有20条染色体，在正常情况下，它的卵细胞、一个极核、胚细胞、胚乳细胞、珠被细胞、子房壁细胞所含染色体数目依次应为( )
A.10、10、20、20、20、20
B.10、10、30、30、20、20
C.10、10、20、30、20、20
D.10、20、20、30、20、20
答案 C
解析 正确解答本题，应搞清以下知识：受精卵(2n)发育成胚(2n)，受精极核(3n)发育成胚乳(3n)，珠被(2n)发育成种皮(2n)，子房壁(2n)发育成果皮(2n)。
11.下图为某植物(体细胞中染色体数目为2n)开花、传粉、受精系列图，请据图回答下列问题：
(1)图A中最重要的部分是________。
(2)雄蕊中产生花粉粒的结构是花药，花药中产生花粉粒的细胞分裂方式为______________。
(3)卵细胞是在图A中的________中产生的。
A.子房壁 B.花柱
C.胚珠 D.胚乳
(4)图B的结构名称为________，图C中D的结构名称为________。
A.子房 B.雌蕊
C.胚珠 D.胚囊
(5)图B中的哪一个结构，细胞中的染色体数目与其他结构的不同( )
A.胚乳 B.胚
C.珠被 D.子房壁
(6)双受精后的图B将来发育成________。
答案 (1)花蕊(包括雄蕊和雌蕊)
(2)减数分裂
(3)C
(4)B D
(5)A
(6)果实
解析 题图中图A为植物花，其最重要的组成部分是雄蕊和雌蕊。在花粉粒的产生过程中细胞分裂方式为减数分裂。卵细胞是在胚珠中产生的，被子植物的双受精发生在胚珠中。图B最终发育为果实，其果皮、种皮、胚细胞的染色体数目均为2n，胚乳细胞的染色体数目为3n。
12.某高等生物(二倍体生物)的生殖发育周期如图所示，请回答下列问题：
(1)生物的个体发育是从________开始的，主要进行________分裂。
(2)个体发育成熟后是通过[ ]__________产生配子的，它发生在植物的________________中，动物的________________中。
(3)图中B过程是____________。青蛙的该过程是在________中进行的。
(4)青蛙的[C]__________过程和[D]__________过程，合称为____________。
(5)高等动物胚胎发育的过程是：受精卵→卵裂→________→________(具有________个胚层)→________。
(6)蛙的胚后发育属于______________。
(7)A、B两过程的重要意义是____________________________________________________。
答案 (1)受精卵 有丝
(2)A 减数分裂 花药和胚囊 精巢和卵巢
(3)受精作用 水
(4)胚胎发育 胚后发育 个体发育
(5)囊胚 原肠胚 三 幼体
(6)变态发育
(7)维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，促进了遗传物质的重新组合
解析 生物个体发育的起点是受精卵，主要以有丝分裂的方式增加细胞的数目。高等动物的个体发育包括胚胎发育和胚后发育，个体发育成熟后，以减数分裂的方式产生配子，雌雄配子结合形成受精卵，继续进行个体发育。由此可见，减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定有重要作用。
13.某雄性生物体细胞内的DNA含量为2a，下图表示减数分裂、受精作用及受精卵的有丝分裂过程中核DNA的含量变化。据图回答下列问题：
(1)从A到G表示的是________分裂过程。
(2)能表示初级精母细胞的时期是________段。G时期的细胞称__________。
(3)由A→C，DNA的含量增加一倍，是因为________________。由D→E，DNA的含量又减少一半，原因是________________，平均分配到两个子细胞中。
(4)由H→J，DNA的含量又增加一倍，恢复到原来的数目，是因为____________使两配子结合成合子。
答案 (1)减数
(2)CE 精细胞
(3)DNA复制 同源染色体分离
(4)受精作用
解析 (1)分析题图，判断从A到G表示的是减数分裂过程。(2)CE段为减数第一次分裂，可表示初级精母细胞。G时期的细胞是减数第二次分裂结束的细胞，应为精细胞。(3)由A→C，DNA的含量增加一倍，是因为DNA复制。由D→E，DNA的含量又减少一半，原因是同源染色体分离，平均分配到两个子细胞中。(4)由H→J，DNA的含量又增加一倍，恢复到原来的数目，是因为精子与卵细胞结合形成了受精卵。
[真题体验]
14.(2015·四川，2)精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是( )
A.顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的
B.精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质
C.顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性
D.受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方
答案 B
解析 顶体内储存的溶酶体酶的化学本质是蛋白质，是在精子的核糖体上合成的，A错误；精子游向卵子所需能量由细胞呼吸产生的ATP供给，而细胞呼吸的场所为细胞质基质和线粒体，B正确；顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的流动性，C错误；受精卵的染色体一半来自于父方，另一半来自母方，核基因父方、母方各占一半，但受精卵的细胞质几乎全部来自于母方，质基因也几乎全部来自于母方，D错误。
15.(2012·浙江，2改编)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( )
A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B.卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大
C.囊胚中的腔叫原肠腔
D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层
答案 A
解析 胚胎发育的卵裂期，卵裂球的总体积基本不变，因此细胞的体积会随着分裂次数的增加而不断减小。囊胚中的腔叫囊胚腔。原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层。
第五章 生物的进化
知识系统构建
必背要语
1.种群的描述是：生活在一定区域的同种生物的全部个体。
2.基因库的描述是：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
3.种群在生物进化上的地位是：生物进化的基本单位。
4.突变和基因重组在进化上的作用是：生物进化的原材料。
5.生物朝一定方向不断进化的原因是：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变。
6.物种的表述为：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。
7.隔离在物种形成中的作用是：物种形成的必要条件。
规律方法整合
整合一 现代生物进化理论与达尔文的自然选择学说的比较
项目
达尔文的自然选择学说
现代生物进化理论
基本
观点
(1)遗传和变异是自然选择的内因；
(2)过度繁殖为自然选择提供了更多的选择材料，加剧了生存斗争；
(3)变异是不定向的，而自然选择是定向的，定向的自然选择决定着生物进化的方向；
(4)生存斗争是自然选择的过程；
(5)适者生存是自然选择的结果；
(6)自然选择的过程是一个长期、缓慢、连续的过程
(1)种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变；
(2)突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成的三个基本环节；
(3)突变和基因重组提供了生物进化的原材料；
(4)自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向；
(5)隔离是物种形成的必要条件
不同点
没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，着重研究生物个体的进化
从分子水平上阐明了自然选择对遗传变异的作用机理，强调群体进化，认为种群是生物进化的基本单位
共同点
都能解释生物进化的原因和生物多样性、适应性
例1 现代生物进化理论对达尔文自然选择学说进行了修改，下列哪项不是修改的内容( )
A.进化的基本单位是种群，而不是生物个体
B.自然选择是因为生物存在过度繁殖而导致生存斗争来实现的
C.生物进化的实质在于种群基因频率的改变
D.现代生物进化理论将自然选择学说与遗传变异有关理论结合起来
答案 B
解析 达尔文的自然选择学说认为生物个体是生物进化的基本单位，而现代生物进化理论认为种群是生物进化的基本单位；达尔文的自然选择学说没有阐明遗传和变异的本质，而现代生物进化理论认为生物进化的实质是种群基因频率发生变化的过程。
整合二 两种物种形成过程的比较
项目
异地的物种形成
同地的物种形成
所需时间
经过漫长的时间和许多世代的逐渐演变
较短时间
物种
形成
的常
见方式
常见的方式是一个分布区很广的物种通过地理隔离等先形成亚种，然后发展产生生殖隔离，形成两个或多个物种
通过个体的突变，远缘杂交及染色体加倍等方式，在自然选择的作用下逐渐形成了新物种
举例
加拉帕戈斯群岛上多种地雀的形成
自然状态下多倍体植物的形成，多倍体育种等
联系
物种的形成都是以生殖隔离的形成为标志
注意 生物进化理论认为：突变和基因重组、自然选择、隔离是生物进化和物种形成中的重要环节，其中突变和基因重组是生物进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是物种形成的必要条件。
例2 荷兰遗传学家研究一种月见草的遗传时，发现了一株月见草细胞中的染色体数目由原来的2n＝24 (条)变成4n＝48 (条)，成为四倍体植株。该四倍体植株与二倍体植株( )
A.属于两个物种，因为二者之间杂交不能产生可育的后代
B.属于两个物种，因为二者之间不能杂交产生后代
C.属于同一物种，因为二者的染色体是同源的
D.属于同一物种，因为二者之间可以杂交产生后代
答案 A
解析 月见草的四倍体(4n＝48)是可育的，能够交配并产生可育后代，所以为一个新的物种，但二倍体与四倍体杂交后产生的三倍体是不育的，所以二倍体与四倍体存在生殖隔离。
整合三 种群基因型频率和基因频率的计算
1.已知各种基因型的个体数，计算基因频率
某基因频率＝×100%
A＝×100%
a＝×100%
(A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数)
2.已知基因型频率计算基因频率
设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：
PA＝＝＝PAA＋PAa
Pa＝＝＝Paa＋PAa
由以上公式可以得出下列结论：
某等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2杂合子的频率。
3.伴性遗传中基因频率的计算
(p为XA频率，q为Xa频率)
4.利用遗传平衡定律计算基因型频率
(1)前提条件：①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有基因突变。
(2)计算公式：当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：
基因型AA的频率＝p2；
基因型Aa的频率＝2pq；
基因型aa的频率＝q2。
5.自交和自由交配时基因(型)频率变化规律
(1)自交：种群个体自交时，纯合子增多，杂合子减少，基因型频率发生改变。自交过程不改变基因频率。
(2)自由交配：在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。
例3 某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是( )
A.50%、50% B.50%、62.5%
C.62.5%、50% D.50%、100%
答案 B
解析 由题意可知，病害发生前T的基因频率为(20×2＋60)÷200＝50%；由于某种病害导致tt个体全部死亡，病害发生后T的基因频率为(20×2＋60)÷(200－20×2)＝62.5%。
例4 某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机授粉产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率依次是( )
A.增大，不变；不变，不变
B.不变，增大；增大，不变
C.不变，不变；增大，不变
D.不变，不变；不变，增大
答案 C
解析 由题意知，种群中A的基因频率为40%，a的基因频率为60%，随机授粉产生的后代中AA个体的百分比：40%×40%＝16%，aa：60%×60%＝36%，Aa：48%，A的基因频率：16%＋48%×1/2＝40%。自交产生的后代中AA个体百分比：16%＋48%×1/4＝28%，aa：36%＋48%×1/4＝48%，Aa：1/2×48%＝24%，A的基因频率：28%＋1/2×24%＝40%。
热点考题集训
1.达尔文的自然选择学说和现代生物进化理论分别认为进化的基本单位是( )
A.个体、个体 B.个体、种群
C.种群、种群 D.种群、个体
答案 B
解析 现代生物进化理论以达尔文的自然选择学说为核心，是自然选择学说的改进和发展。达尔文认为进化的基本单位是个体，现代生物进化理论认为进化的基本单位是种群。
2.根据达尔文自然选择学说图解(如图)，下列对现代生物进化理论的补充、完善等内容中，不正确的是( )
A.现代生物进化理论是在研究种群中基因频率变化的基础上发展起来的
B.种群是生物进化的基本单位
C.物种形成包括突变和基因重组、自然选择、隔离三个基本环节
D.种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因
答案 D
解析 种群是生物进化的基本单位。突变和基因重组为生物进化提供原材料，隔离使分化的种群之间失去自由交流基因的机会，是形成新物种的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离。从实质上看生物进化是种群基因频率变化的结果，种群基因库是种群中全部生物个体的全部基因的总和，每个个体只有种群基因库的一部分基因。
3.在20世纪30年代，对生物进化过程中遗传和变异的研究，已经从( )
A.性状水平深入到分子水平
B.分子水平深入到量子水平
C.性状水平深入到细胞水平
D.显微水平深入到亚显微水平
答案 A
解析 随着生物科学的发展，对生物进化过程中遗传和变异的研究已经从性状水平深入到基因水平。
4.据统计，美洲棉尾兔的分布情况是这样的：在美国东部棉尾兔有8种，而在西部多山地区则有23种。这说明下列哪种因素在物种的形成中起了重要作用( )
棉尾兔
A.变异 B.遗传
C.地理隔离 D.生殖隔离
答案 C
解析 美洲棉尾兔在东、西部的差异主要是由地理方面的原因造成的，故物种的形成是由地理隔离引起的。
5.关于生物进化方面的证据，下列相关叙述正确的是( )
A.图1四种地雀喙的差异是由于不同环境食物的刺激所致的不同变异
B.图2昆虫的两类翅形的形成是对环境的主动适应
C.图3是两种体色的桦尺蛾，它们的性状分化证实了物种形成的机制
D.图4中两种动物之间的关系对两者都是有益的，捕食者的存在有利于增加物种多样性
答案 D
解析 生物变异的产生是体内遗传物质发生改变的结果，并不是环境刺激、生物的主动适应所导致，故A、B两项都不正确；生物性状的分化是变异的结果，并不能证实物种形成机制；生物之间的捕食关系，对捕食者和被捕食者都是有利的，二者之间相互选择，共同进化。
6.调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：
基因型
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
比例(%)
42.32
7.36
0.32
46
4
则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是( )
A.6%、8% B.92%、8%
C.78%、92% D.8%、92%
答案 B
解析 伴性遗传的基因频率计算，只计数等位基因所存在的染色体，即男性只统计一个基因，女性中统计两个基因，所以该校学生中Xb的基因频率为
×100%
＝8%，则XB的基因频率为92%。
7.下表中D和d表示某地区某种生物的一对等位基因，表中数据能说明( )
年份
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
基因D的频率
0.99
0.81
0.64
0.49
0.36
0.25
0.16
0.10
基因d
的频率
0.01
0.19
0.36
0.51
0.64
0.75
0.84
0.90
A.1970年杂合子的比例为18%
B.1930年显性个体和隐性个体数目接近
C.1970年后的较短时间内D的频率为0
D.显性纯合子更能适应该地区变化的环境
答案 A
解析 根据表中提供的数据，由遗传平衡定律公式计算，1970年杂合子的比例为2×0.10×0.90＝18%；1930年隐性个体的比例为0.51×0.51≈26%，显性个体的比例则为1－26%≈74%；从表中基因频率的变化趋势看出，1970年后D的频率不会在较短的时间内变为0；d的基因频率上升，表明隐性性状更能适应该地区变化的环境。
8.在非洲人群中，每10 000人中有1人患囊性纤维原瘤，该病属于常染色体遗传。一对健康夫妇生有一患病的孩子，此后，该妇女与另一健康男性再婚，他们若生孩子，患此病的概率约为( )
A.1/25 B.1/50
C.1/100 D.1/200
答案 D
解析 由题干可知，该病为隐性遗传病。设正常基因为A，基因频率为p，致病基因为a，基因频率为q，那么p2＋2pq＋q2＝1，p＋q＝1，因为aa＝q2＝1/10 000，所以q＝1/100，p＝1－q＝99/100，Aa%＝2pq＝2×99/100×1/100＝198/10 000。该妇女生有患病孩子，其基因型为Aa，健康男子的基因型为Aa的概率为。那么他们所生孩子患病的概率为1/4×2/101，约为1/200。
9.1万年前，科罗拉多大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群。两个种群现在已经发生了明显的分化。研究人员指出，经过长期演化可能形成两个物种，如图所示。请分析回答下列问题：
(1)结合现代生物进化理论分析可知，b过程的实质变化是______________________。
(2)①～⑥的存在说明了__________________________。
(3)原松鼠种群中黑毛基因A的基因频率为50%。环境变化后，峡谷北侧山高林密，生活于其中的松鼠种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加20%，基因型为aa的个体数量减少20%。则一年后a的基因频率为________，基因型为aa的个体比例为________。
答案 (1)种群基因频率的改变
(2)变异是不定向的
(3)45.455% 18.18%
解析 松鼠种群在不同的环境选择下进化，产生各种特异性变异，导致种群基因频率发生差异性变化，直至成为不同物种。由题意可知，A的基因频率为50%，则原来种群中AA、Aa、aa的基因型频率分别为25%、50%、25%，可设其分别为25只、50只、25只，则一年后种群中基因型为AA、Aa、aa的个体数量分别为30只、60只、20只，其基因型频率分别为27.27%、54.55%、18.18%，所以此时a的基因频率为45.455%。
10.下图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型。图中上为甲岛，下为乙岛，A、B、C、D为四个物种及其演化关系，请据图回答下面的问题。
(1)由A物种进化为B、C两个物种的内因是________，外因是____________________，进化的实质是________________。
(2)甲岛上的B物种迁到乙岛后，不与C物种发生基因交流，其原因是__________________________。
(3)迁移到乙岛的B物种可能会________________。
(4)假设种群中有一对等位基因A和a，A的基因频率为0.1，a的基因频率为0.9，那么AA、Aa、aa 3种基因型的频率分别为____________________；若环境的选择作用使a的频率逐渐下降，A的频率逐渐上升，则后代中aa基因型个体的变化趋势是____________。
答案 (1)遗传变异 甲、乙两岛环境不同且有地理隔离 种群基因频率的改变 (2)已形成生殖隔离
(3)形成新的物种 (4)1%、18%、81% 逐渐下降
解析 (4)根据遗传平衡原理，AA＝0.1×0.1＝0.01；Aa＝2×0.1×0.9＝0.18；aa＝0.9×0.9＝0.81。
第1课时 生物进化理论的由来和发展
[学习导航] 1.结合教材，概述拉马克、达尔文进化学说的主要内容，并指出其贡献和局限性。2.结合教材，阐明种群、基因库、基因频率的概念，并学会基因频率的有关计算规律。
[重难点击] 1.达尔文自然选择学说的内容。2.基因频率的计算。
世界上到底是先有鸡还是先有蛋？这个问题困扰了人类几千年！对于这个问题，首先是神学家们作出了“解释”：先有鸡，因为上帝创造了鸡，然后让鸡下蛋！随着科学的发展人们不相信上帝了！没了上帝，上帝创造了鸡的“解释”也就没人相信了。
通过初中生物知识的学习，我们已经知道生物是进化的，而不是女娲造人，也不是上帝造物。那么生物是怎样进化的呢？这节课，让我们共同讨论生物进化的一些学说。
一、拉马克的进化学说
1.主要内容
(1)物种是可变的，所有现存的物种，包括人类都是从其他物种演变而来的。
(2)生物本身存在由低级向高级连续发展的内在趋势。
(3)生物各种适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传，也是生物不断进化的主要原因。
2.对拉马克进化学说的评价
(1)历史贡献
①拉马克的进化学说是历史上第一个提出的比较完整的进化学说。
②该学说否定了神创论和物种不变论，认为生物是逐渐进化而来的以及物种是可变的，这对进化论的发展起到了重要作用。
(2)局限性
①拉马克将进化原因归于“用进废退”与“获得性遗传”，这都属于主观推测，缺乏科学证据的支持。
②过于强调环境的变化导致物种的改变。
③生物因用进废退而获得的性状都是可以遗传的。
1.环境引起的性状改变一定能遗传给后代吗？
答案 不一定。只有环境改变导致了遗传物质改变进而引起了性状的改变，才能遗传给后代。
2.利用拉马克的观点，如何解释长颈鹿脖子长？
答案 依据拉马克的进化学说——生物各种适应性特征的形成都是由于“用进废退”和“获得性遗传”。长颈鹿主要以树叶为食，要想获得足够的食物就得天天伸长脖子去取食叶片，由于“用进废退”，从而形成了现在的长颈鹿。
1.下列与拉马克的进化学说观点不相符的是( )
A.生物的种类是随着时间的推移而变化的
B.生物的种类从古到今是一样的
C.环境的变化使生物出现新的性状，并且将这些性状传给后代
D.生物的某一器官发达与否取决于用与不用
答案 B
解析 拉马克的进化学说认为：地球上的所有生物都不是神创造的(神创论)，也不是不变的(如物种不变论)，而是由更古老的生物进化来的，生物是由低等到高等逐渐进化的，生物的种类是随着时间的推移而变化的。生物的各种适应性特征的形成都是由于“用进废退”和“获得性遗传”。生物的某一器官发达与否取决于用与不用。“生物的种类从古到今是一样的”是物种不变论的观点。
2.仔细分析下列现象，除哪项外都符合拉马克的进化学说( )
A.啄木鸟的长喙是长期啄食树内昆虫、反复伸长的结果
B.在暗洞中生活的鼹鼠，因长期不用眼睛而逐渐失去视觉
C.蛇的四肢由于长期不用而退化，因而获得匍匐行进的习性
D.狼和鹿能迅速奔跑，两者进行着相互选择
答案 D
解析 法国博物学家拉马克通过对植物和动物的大量观察，提出了“用进废退”和“获得性遗传”，即生物各种适应性特征的形成都是由于“用进废退”和“获得性遗传”。也就是说，器官用得越多越发达，器官废而不用就会造成形态上的退化。
二、达尔文的自然选择学说
1.自然选择学说的主要内容
(1)达尔文学说的三个观点
(2)生物进化的原因分析
2.局限性
(1)对于遗传和变异的本质，未做出科学的解释。
(2)没有解释自然选择如何对可遗传的变异起作用。
如图是长期使用一种农药后，某种害虫种群密度的变化情况，据图分析回答下列问题：
1.A点使用农药之前，害虫种群中有多种变异类型，为什么？
答案 生物变异是不定向的，能产生多种变异。
2.使用农药后，大量害虫被杀死，但是又不会全部被杀死，这是为什么？
答案 害虫种群中只有少部分具有抗药性的变异，大部分没有抗药性，使用农药后，大部分被杀死，只有少部分抗药性个体生存下来。
3.分析BC段曲线上升的原因是什么？
答案 抗药性强的个体在生存斗争中存活并大量繁殖。
4.C和A处的种群数量差不多，有什么不同？
答案 C处种群中抗药性个体的比例很高。
5.该过程中，农药是诱发了害虫基因突变还是对害虫的变异进行了选择？
答案 农药是对害虫的变异进行了选择。
6.该过程是人工选择还是自然选择？
分析 自然选择的目的是使生物更加适应自然条件，而人工选择的目的是使生物更有利于人类。
答案 这属于自然选择。
知识整合 害虫种群中只有少部分具有抗药性的变异，大部分没有抗药性，使用农药后，大部分被杀死，只有少部分抗药性个体生存下来，这些抗药性强的个体在生存斗争中存活并大量繁殖，农药是对害虫的变异进行了定向地自然选择。
3.下图以长颈鹿的进化为例，说明达尔文的自然选择学说。以下说法不正确的是( )
A.长颈鹿个体之间存在许多性状差异，如颈和前肢的长短不同
B.生物产生后代的数量往往超过生活环境所能承受的数量而引起生存斗争
C.颈和前肢长的个体，在生存斗争中容易获得食物而生存并繁殖
D.自然选择是定向的，使适应环境的长颈鹿个体朝着符合人类需要的方向发展
答案 D
解析 自然选择是定向的，它可使生物朝适应环境的方向发展进化，而不是朝向“符合人类需求”的方向发展。
4.使用农药来防止棉红铃虫，开始效果很好，但长期使用后，效果越来越差。下列叙述正确的是( )
A.棉红铃虫对农药产生了定向的变异
B.棉红铃虫对农药进行了定向的选择
C.棉红铃虫对农药产生了隔离
D.农药对棉红铃虫的抗药性变异进行了定向选择
答案 D
解析 棉红铃虫本身就存在各种不同变异，使用农药后，棉红铃虫生活环境发生了改变，农药对其不同的变异进行定向的选择，具有抗药性的个体能够生存下来，并逐代积累加强，使农药失去了原有的杀虫效果。
5.下列有关生物进化的叙述中，不符合达尔文学说基本观点的有( )
A.遗传和变异是自然选择发生作用的基础
B.生物的变异是不定向的，自然选择是定向的
C.变异经过长期的自然选择和积累，就可能产生生物的新类型
D.环境改变使生物产生定向变异，以适应变化的环境
答案 D
解析 达尔文学说认为，生物的变异是不定向的，而环境的选择是定向的。环境的作用是选择不定向的变异，不是引起生物定向的变异。
题后归纳 达尔文自然选择学说和拉马克进化论的核心区别是：拉马克强调环境变化导致生物主动发生变异；达尔文强调生物本来就存在各种变异，环境把适应性强的变异选择出来了。
三、种群是生物进化的基本单位
1.现代综合进化理论的主要内容
2.种群
(1)是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群不仅是生殖的基本单位，也是生物进化的基本单位。
(2)生物进化的实质是种群内基因频率的改变。
3.基因库和基因频率
(1)基因库：一个生物种群中全部个体所含有的基因总和。
(2)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
(3)基因型频率：指某种基因型的个体在群体中所占的比率。
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因。假设该昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：
1.该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少？
答案 A配子占60%，a配子占40%。
2.子一代基因型的频率各是多少？
答案 AA占36%，Aa占48%，aa占16%。
3.子一代种群的基因频率各是多少？
答案 A占60%，a占40%。
4.子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
答案
亲代基因型的频率
AA(30%)
Aa(60%)
aa(10%)
配子的比率
A(30%)
A(30%)
a(30%)
a(10%)
子一代基因型频率
AA(36%)
Aa(48%)
aa(16%)
子一代基因频率
A(60%)
a(40%)
子二代基因型频率
AA(36%)
Aa(48%)
aa(16%)
子二代基因频率
A(60%)
a(40%)
由表可知，子三代、子四代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。
5.若上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
答案 对自然界的种群来说，这五个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致，被天敌发现的机会就少些。
知识整合 当某种群非常大，所有雌雄个体间都能自由交配，没有迁入和迁出，没有自然选择和突变时，这样的种群称为理想种群。理想种群中，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。
6.下列关于种群的叙述中，不正确的是( )
A.种群是生物进化的基本单位，也是生物群落的基本单位
B.种群内个体间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代
C.两个池塘内的全部青蛙是一个种群
D.一个树林中的全部杜鹃是一个种群
答案 C
解析 种群是在一定区域内(即同一地点)同种生物的全部个体的总和，而C项为两个池塘，属于两个种群。
7.在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，基因型为aa的个体占4%，A和a的基因频率分别是( )
A.18%、82% B.36%、64%
C.57%、43% D.92%、8%
答案 C
解析 A基因频率＝AA基因型频率＋1/2Aa基因型频率＝18%＋1/2×78%＝57%，a基因频率＝aa基因型频率＋1/2Aa基因型频率＝4%＋1/2×78%＝43%。
8.在某一遵循遗传平衡定律的人群中，已调查得知，隐性性状者为16%，则该性状不同类型的基因型频率分别是(按AA、Aa、aa顺序排列)( )
A.0.36、0.48、0.16 B.0.48、0.36、0.16 C.0.16、0.48、0.36 D.0.16、0.36、0.38
答案 A
解析 根据基因库中隐性性状者(aa)的频率为16%，则q2＝0.16，q＝0.4，而p＝1－0.4＝0.6，根据遗传平衡公式，[p(A)＋q(a)]2＝p2(AA)＋2pq(Aa)＋q2 (aa)可计算出，AA的频率为0.36，Aa的频率为0.48，aa的频率为0.16。
方法链接 (1)已知基因型频率计算基因频率
设某种群中， AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，则：PA＝PAA＋PAa；Pa＝Paa＋PAa。
(2)理想条件下的基因频率和基因型频率的计算
理想种群中，一对等位基因为A和a，设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝A%＋a%＝1。如果这个种群达到了遗传平衡，那么遗传平衡定律可以表示为：
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。
①p2代表纯合子AA的基因型频率；
②2pq代表杂合子Aa的基因型频率；
③q2代表纯合子aa的基因型频率。
即：AA%＝p2，Aa%＝2pq，aa%＝q2。
1.下列关于拉马克进化学说的叙述，不正确的是( )
A.拉马克认为，地球上的所有生物都是由更古老的生物进化来的
B.生物的适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传
C.器官废而不用，就会造成形态上的退化
D.用进废退获得的性状不可以遗传给后代
答案 D
解析 选项D不是拉马克的观点，拉马克认为用进废退获得的性状可以遗传给后代；现代科学家认为，仅由环境因素引起的变异是不能遗传给后代的。
2.对种群概念的正确叙述是( )
A.不同空间中同种生物个体的总和
B.生活在一定区域的同种生物的一群个体
C.一片水田中的所有鱼的总和
D.一个生态环境中有相互关系的动植物的总和
答案 B
解析 种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。其中的“种”是生物分类的基本单位，例如：一个池塘中全部的鲤鱼是一个种群，包括所有的大鲤鱼、小鲤鱼和鲤鱼苗。这里必须具体到“鲤鱼”，而不能是“鱼”，因为后者还包括其他种类的鱼。
3.达尔文的进化理论不能解释的问题是( )
①生物的多样性 ②保护色 ③生物遗传和变异的本质 ④定向的自然选择 ⑤自然选择对遗传和变异如何起作用 ⑥生物的生存斗争
A.①② B.④⑥ C.③⑤ D.④⑤
答案 C
解析 达尔文的进化理论能解释生物的多样性、适应性，它认为过度繁殖和有限的资源引起了生存斗争，通过自然选择，只有有利变异能生存，因此能解释①②④⑥。
4.在一个随机交配的中等大小的种群中，经调查发现控制某性状的基因型只有两种：AA基因型的频率为40%，Aa基因型的频率为60%，aa基因型(致死型)的频率为0。那么随机交配繁殖一代后，AA基因型的个体占( )
A.49/91 B.49/100
C.11/20 D.11/17
答案 A
解析 AA自交产生AA的比率为40%×40%＝16%，AA与Aa也产生AA为2×40%×60%×＝24%，Aa自交也产生AA为60%×60%×＝9%，而aa产生的比例为60%×60%×＝9%，所以AA占的比例为49%，而总数变为1－9%(被淘汰的aa)＝91%，此时AA的比例为。
5.下图表示达尔文对现代长颈鹿进化形成过程的解释，请据图回答下列问题：
(1)长颈鹿祖先过度繁殖的含义是______________________________。长颈鹿的颈和前肢长短各异，这表明生物变异是______________。变异只是生物进化的______________。
(2)在缺乏青草的时期，有的长颈鹿能吃到高处食物而活下来，有的长颈鹿因得不到食物而死亡，这个过程叫做____________，它是通过生存斗争来实现的。生存斗争是指________________________________________。
(3)适应有双重含义：一是指生物体的____________与环境相适应的表现，二是指生物__________________________的过程。适应是______________的结果。
答案 (1)后代数目超过环境所能承受的能力 不定向的 原材料 (2)自然选择 生物与生物之间以及生物与无机环境之间的斗争 (3)性状 改造自己形成适应环境的性状 自然选择
课时作业
[学考达标]
1.雄鹿往往用鹿角作为争夺配偶的武器，所以它的鹿角发达。下列不是拉马克学说观点的是( )
A.鹿角发达的个体被保留
B.鹿角因经常使用而发达
C.鹿角的变异朝着有利于其生存的方向发展
D.雄鹿为了繁衍后代的需要而使鹿角发达
答案 A
解析 B是用进的观点；C是定向变异的观点；D是按意愿变异的观点，也是定向变异的观点。
2.对达尔文自然选择学说的正确解释是( )
①环境的改变使生物产生适应性变异 ②能遗传的变异是生物进化的基础 ③变异是不定向的 ④变异是定向的 ⑤变异经过长期的自然选择和积累可能产生生物的新类型
A.②④⑤ B.②③⑤
C.①②④ D.①③⑤
答案 B
解析 达尔文认为变异是不定向的，而题目中的①、④与其相矛盾。
3.用达尔文的观点来判断下列问题，其中正确的是( )
A.长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上高处的叶子，因此颈和前肢都变得很长
B.北极熊生活在冰天雪地的环境里，它们的身体产生了定向的白色变异
C.野兔的保护色和鹰锐利的目光，是它们长期相互选择的结果
D.在长期有毒农药的作用下，农田害虫产生了抗药性
答案 C
解析 “长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上高处的叶子，因此颈和前肢都变得很长”是用进废退的观点；变异是不定向的，北极熊的白色变异不是由于冰天雪地的白色环境引起的；野兔和鹰在斗争中相互选择，各自形成了相应的保护色和锐利的目光；变异具有不定向性，害虫的抗药性产生并非是农药作用的结果。
4.如果一个种群中，控制某一性状的基因频率增加，将会出现( )
A.控制该性状的基因不能传递给子代
B.该种群的全部个体为纯合子
C.该种群的繁殖速度加快
D.该性状对环境条件有很强的适应性
答案 D
解析 基因频率是某种基因在某个种群的基因库中占全部等位基因数的比率。在自然界中，由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素，种群的基因频率总是在不断地变化，生物进化的过程实际上就是种群基因频率发生变化的过程。而自然选择决定着生物进化的方向，经过自然选择，不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而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。
5.某相对独立的海岛上，原有果蝇20 000只，其中基因型为AA、Aa和aa的果蝇分别占15%、55%和30%。若此时从岛外入侵了2 000只基因型为AA的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则理论上F1中A的基因频率约是( )
A.43% B.48%
C.52% D.57%
答案 B
解析 原海岛上基因型为AA的果蝇的数量为20 000×15%＝3 000只，基因型为Aa的果蝇数量为20 000×55%＝11 000只，基因型为aa的果蝇数量为20 000×30%＝6 000 只，侵入2 000只基因型为AA的果蝇后，基因型为AA的果蝇数量为5 000只，该岛上果蝇种群总数量为22 000只，所以各种基因型的果蝇的基因型频率分别为AA＝5 000÷22 000＝5/22，Aa＝11 000÷22 000＝11/22，aa＝6 000÷22 000＝6/22，故A的基因频率＝5/22＋1/2×11/22＝21/44≈48%。
6.下列有关现代生物进化理论的叙述，错误的是( )
A.种群是生物进化的基本单位
B.自然选择学说是现代生物进化理论的核心
C.生物进化过程的实质是种群基因频率的改变
D.生物进化过程的实质在于有利变异的保存
答案 D
解析 种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变，在这个过程中有利变异保存而不利变异被淘汰，从而改变了基因频率。
[高考提能]
7.图中理论值与实际生存个体数差别很大，可用来解释此种现象的是达尔文进化理论中的( )
A.过度繁殖 B.生存斗争
C.遗传变异 D.适者生存
答案 B
解析 生物具有过度繁殖能力，但由于生存斗争，理论值与实际生存数差别很大。
8.18世纪在某山谷发现趾间有蹼和无蹼的两种老鼠，1900年由于筑坝，使此山谷成为沼泽。现在人们发现，山谷中绝大多数老鼠有蹼，偶尔才能找到一只没有蹼的老鼠。下列四种解释中正确的是( )
A.山谷环境的改变，使无蹼向有蹼方向变异
B.有蹼鼠对沼泽环境适应性强，成活率提高
C.老鼠的有蹼性状主要由环境控制
D.蹼有利于在沼泽中活动，使无蹼鼠长出了蹼
答案 B
解析 有蹼性状是由遗传物质控制的，它们的出现是基因突变的结果，而不是由环境决定的，选项A、D均不正确；性状是被保留还是被淘汰是由环境决定的，适应环境的将被保留下来。
9.下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是( )
A.一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率的改变一定导致基因频率的改变
B.一个种群中，控制一对相对性状的基因频率之和为1
C.基因型为Aa的个体自交后代所形成的种群中，A基因的频率大于a基因的频率
D.因色盲患者中男性数量多于女性，所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体
答案 B
解析 基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，基因型频率的改变不一定导致基因频率的改变。控制一对相对性状的基因频率之和为1。适应环境的个体得到保留，它可以是隐性基因控制的性状，也可以是显性基因控制的性状，所以无法判断是A还是a的基因频率高。由于男性中只有一条X染色体，色盲为伴X隐性遗传病，故男性患色盲的概率大于女性，但是色盲基因在男性群体和女性群体中基因频率是相同的。
10.某种群中AA、Aa、aa的基因型频率如图所示，图中阴影部分表示繁殖成功率低的个体。则该种群经选择之后，下一代中三种基因型频率的结果最可能是( )
答案 B
解析 由于整个柱形图表示AA、Aa、aa三者的比例关系，而且三者的比例之和为1，由于aa个体繁殖成功率最高，而AA个体繁殖成功率较低，所以会使aa的比例上升，AA个体比例大幅度下降，而Aa个体变化居中。
11.青霉素是一种抗菌素。几十年来由于反复使用，致使某些细菌对青霉素的抗性越来越强。请回答下列问题：
(1)青霉素使用之前，细胞对青霉素的抗性存在着__________；患者使用青霉素后，体内绝大多数细菌被杀死，这叫做______________；极少数抗药性强的细菌活了下来并繁殖后代，这叫做__________________。青霉素的使用对细菌起了________，这种作用是通过细菌与青霉素之间的__________实现的。由于青霉素的反复使用，就会使得抗药性状逐代__________并加强。从这个过程可以看出，虽然生物的____________是不定向的，但__________在很大程度上是定向的。
(2)自然选择是把自然界中已存在的____________变异选择出来，并使之逐代积累、加强，最终形成生物新品种。
(3)上述过程表明自然选择是一个______________________________________的过程。
答案 (1)差异 不适者被淘汰 适者生存 选择作用
生存斗争 积累 变异 自然选择 (2)有利
(3)适者生存、不适者被淘汰
解析 根据达尔文自然选择学说可以知道，生物的变异一般是不定向的。细菌对青霉素的抗性存在着个体差异。通过青霉素的选择，抗药性强的细菌通过生存斗争得以生存并繁衍后代，经逐代积累并加强，形成了抗药新类型，而抗药性差的细菌由于不适应环境而被淘汰，这种适者生存、不适者被淘汰的过程就是自然选择。
12.根据下图回答下列有关问题：
(1)从图中可以看出，A、B、C、D、E等不同的动物具有________________。
(2)由于____________的改变，通过长期____________的作用并______________可使比较原始的哺乳动物向不同的方向进化发展。
(3)由图可知，生物种类数量的发展是由________________进化发展的。
(4)从(2)(3)两小题我们可以解释生物的__________和____________。
(5)进化论认为：自然选择决定生物进化的方向，经过长期的自然选择，导致生物朝着不同的方向缓慢地进化。上述观点与图意是否矛盾？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)共同的原始祖先 (2)生活环境 自然选择
逐代积累 (3)少数种向多数种 (4)多样性 适应性
(5)不矛盾。因为：①生物的变异是不定向的，同一物种可产生多种变异；②不同种群生活在不同环境中，在自然选择的作用下生物可朝不同的方向发展；③经过长期的自然选择，使同一种生物进化为多种生物
解析 (1)图中显示A～E等不同动物均具有“比较原始的哺乳类”这一共同祖先。(2)由于生存环境的改变，通过长期自然选择并逐代积累可使生物朝不同方向发展。(3)图中显示生物种类可由少数种向多数种发展。(4)图示状况可解释生物的多样性和适应性。(5)图示内容可支持进化论相应观点。
13.有人用一种螳螂做实验：用细线把绿色螳螂和褐色螳螂缚在绿色的草地上和褐色的草地上，让鸟来吃。实验结果如下表：
环境
绿色螳螂
褐色螳螂
经过时间
数目
被鸟吃掉的数目
数目
被鸟吃掉的数目
绿色草地
20
0
45
35
19天
褐色草地
25
25
20
0
11天
试用达尔文的观点回答下列问题：
(1)螳螂的体色有绿色的，也有褐色的，这说明生物具有________，这一特性一般是__________的，它能为生物的进化提供原始的选择材料。
(2)螳螂与鸟的关系在生态学上属于捕食，被达尔文称为__________，它是生物进化的____________。
(3)环境对螳螂起了________作用，这种作用是____________。
答案 (1)变异性 不定向 (2)生存斗争 动力
(3)选择 定向的
解析 (1)不同的性状是由不同的遗传物质控制的，说明了遗传物质的多样性，新基因的产生是通过基因突变而来的；它具有不定向的特点。(2)捕食关系是生物生存斗争的表现，它是生物进化的动力。(3)环境对生物起的作用是选择，而且这种选择是定向的，适应环境的个体被保留，不适应环境的个体会被淘汰。
[真题体验]
14.(2014·江苏，8)某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验，结果显示70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述正确的是( )
A.孕妇食用了残留抗生素的食品，导致其体内大多数细菌突变
B.即使孕妇和新生儿未接触过抗生素，感染的细菌也有可能是耐药菌
C.新生儿体内缺少免疫球蛋白，增加了致病菌的耐药性
D.新生儿出生时没有及时接种疫苗，导致耐药菌形成
答案 B
解析 A项，抗生素不能诱导细菌发生突变，而是对具有不同耐药性的细菌进行选择；B项，细菌本身就存在耐药性与非耐药性两种类型，所以即使新生儿未接触过抗生素，新生儿感染的细菌也可能存在耐药性的类型；C项，新生儿体内缺少免疫球蛋白，将会导致体内的致病菌数量增加，但不会增加其耐药性，耐药性的增加是药物对致病菌进行选择的结果；D项，新生儿出生时没有及时接种疫苗，不能对该类细菌产生免疫力，将导致致病菌在体内繁殖。
15.(2015·安徽，5)现有两个非常大的某昆虫种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%，a基因频率为20%；种群2的A基因频率为60%，a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Aa的基因型频率是( )
A.75% B.50% C.42% D.21%
答案 C
解析 根据题意可知两个非常大的某昆虫种群，在理想情况下合并为一个种群，可以认为原先两个种群的大小相同，再根据两个种群的基因频率可知合并后种群的A基因频率为70%，a基因频率为30%，根据哈温定律可知下一代中的Aa的基因型频率为42%。
第2课时 现代生物进化理论的主要内容
[学习导航] 1.结合教材P110～111，阐明可遗传的变异为生物进化提供了原材料，以及自然选择对生物进化方向的决定作用。2.结合教材P112～113，阐明物种形成的机制。3.阅读教材P114～115，概述分子进化的中性学说以及生物进化理论发展的意义。
[重难点击] 1.自然选择的作用。2.物种形成的机制。
19世纪，英国杰出的生物学家发现了生物发展的规律，证明所有的物种都有共同的祖先。达尔文的这一重大发现，对生物学具有划时代的意义。
人们在达尔文自然选择理论的基础之上，逐步完善和发展进化论，最终建立了现代生物进化理论。这节课就让我们一起来学习现代生物进化理论。
一、突变和基因重组、自然选择
1.突变和基因重组产生进化的原材料
(1)可遗传变异的来源
可遗传变异来源
(2)影响基因频率变化的因素
①包括基因突变、基因重组、染色体变异和自然选择等因素。
②遗传漂变：是由于在繁殖时雌雄配子的随机结合而发生的基因频率变化，遗传漂变的效应与种群的大小成反比。
(3)基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。
(4)生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。
2.自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体更易产生后代，相应的基因频率会不断提高，具有不利变异的个体很难产生后代，相应的基因频率会不断下降。因此，自然选择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。
突变和基因重组能产生进化的原材料，据此分析回答下列问题：
1.突变具有低频性，为什么还能为生物进化提供原材料？
答案 生物进化的单位是种群，虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。
2.突变大多数对生物体是不利的，为什么还能为进化提供原材料？
答案 生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
3.突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？
答案 不能。突变和基因重组都是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向。
4.在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%。一年后，种群中基因型AA的个体占48%，基因型Aa的个体占24%，这一年间种群是否进化了？
分析 该种群中基因A和基因a的频率：A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。一年后，A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。
答案 种群的基因频率没有变化，生物没有进化。
知识整合 生物进化的单位是种群，由许多个个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变，其中那些微小有利的变异不断积累导致生物进化，但突变本身不能决定生物进化的方向，起决定作用的是自然选择。生物进化的实质是种群基因频率的变化。
1.根据现代生物进化理论，下列说法正确的是( )
A.自然选择决定了生物变异和进化的方向
B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变
C.种群内基因频率的改变在世代间具有连续性
D.种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小
答案 C
解析 自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而使生物定向进化，所以自然选择决定了生物进化的方向；生物进化的实质是种群基因频率的改变；种群中基因频率的改变在世代间具有连续性，导致生物不断进化；种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。
2.下列有关基因频率与生物进化的描述，正确的是 ( )
A.生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变
B.生物只要发生进化，基因频率就会改变
C.变异使基因频率定向改变
D.只有基因突变，才导致基因频率发生改变
答案 B
解析 生物进化的实质是种群基因频率的改变，只要生物进化了，基因频率一定发生了改变；变异是不定向的，自然选择可使基因频率发生定向改变；基因频率的改变与基因突变、迁入和迁出、自然选择等多种因素有关。
二、隔离与物种形成
1.物种
分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且在自然状态下能够相互交配并能繁殖出可育后代的一群生物个体。
2.物种形成和生物进化的机制：突变、选择和隔离。
3.隔离
(1)地理隔离：是指地理上的障碍，是一种主要的隔离方式。地理隔离可以导致亚种的形成，如东北虎和华南虎。
(2)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可育的后代，如马与驴杂交产生的骡不可育。
4.物种的形成过程
↓
↓
如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型，请据图分析回答下列问题：
1.自然状态下，b、c之间能进行基因交流吗？为什么？
答案 不能。存在地理隔离。
2.b、c进化的方向相同吗？为什么？
答案 不同。两地的环境条件不同，自然选择的方向不同。
3.研究表明，某基因在b、d之间的频率有很大差别，是否说明二者不是同一物种了？
答案 不一定。是否是同一物种要看是否存在生殖隔离。
4.若长期进化后，b、c形成了两个物种，这反映出物种形成的一般途径是怎样的？
答案 长期的地理隔离产生生殖隔离。
5.黄河北岸的b迁移到黄河南岸后，不与c进化为同一物种，其原因可能是什么？
答案 在二者间已形成生殖隔离。
6.若在黄河南岸由于某种原因，二倍体的c加倍成了四倍体的e，那么c、e之间存在生殖隔离吗？这说明什么？
答案 二倍体的c与四倍体的e杂交，其后代是三倍体，三倍体是不育的，所以二者存在生殖隔离。这说明不经过地理隔离也能产生生殖隔离。
知识整合 突变和基因重组、自然选择、隔离是物种形成的三个环节，长期的地理隔离产生生殖隔离是物种形成的一般方式，但是有时候长期地理隔离没有产生生殖隔离，也就没有形成新物种，而有时候不经过地理隔离也能产生生殖隔离。
3.下列关于隔离的叙述，不正确的是( )
A.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因
B.隔离阻止了种群间的基因交流
C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离
D.对所有物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离
答案 D
解析 物种间必然存在隔离，不管是地理隔离还是生殖隔离，导致的结果是阻止了基因的交流，从而使种群基因库的差异变大，地理隔离是一个量变过程，只有足够长的时间后才能达到生殖隔离。
4.下列能形成新物种的是( )
A.二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
B.桦尺蛾体色的基因频率由S(灰色)95%变为s(黑色)95%
C.马与驴交配产生了骡
D.克隆多莉羊
答案 A
解析 判断是否形成新物种的标准是新形成的物种与原来物种间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，说明已形成了新物种，否则还没有形成新物种。A项中，四倍体西瓜自交能产生可育后代，说明四倍体西瓜属于一个物种，四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的三倍体西瓜高度不育，说明二者存在生殖隔离，则四倍体西瓜是一个新物种；B项中，基因频率发生了改变，说明生物进化了，但未突破种的界限，仍属于同一物种；C项中骡子不育，不是一个物种；D项中多莉羊是无性繁殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属原来的物种。
5.如图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是( )
A.b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离
B.c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离
C.a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种
D.a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种
答案 B
解析 区分物种的关键是看是否存在生殖隔离，存在地理隔离的不同种群，可能属于不同物种，也可能属于同一物种。b和d存在地理隔离，不一定达到生殖隔离；由于a1和a2的地理隔离，d和c有可能存在生殖隔离。种群基因频率改变是生物进化的实质，而不是形成新物种的标志。a1中外迁群体与当时留居群体的基因频率不一定相同；a1中外迁群体与当地a2种群的基因频率不一定相同，但如果只发生地理隔离，而没有发生生殖隔离，则c和d可能是同一物种。
易错提醒 关于物种和物种形成的几个易错点
(1)形态、结构一致≠同一物种。
形态、结构一致的生物，有可能具有生殖隔离，两个种群的生物形态、结构相同，但繁殖期不同，这两个种群的生物具有生殖隔离，是两个物种。
(2)能产生后代≠同一物种。
两个个体能够交配产生后代，有可能子代高度不育，如马和驴，虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。
(3)物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。
(4)生物进化不一定导致物种的形成。
①生物进化的实质是种群基因频率的改变，即生物进化不一定导致新物种的形成。
②新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。
三、中性学说、生物进化理论发展的意义
1.中性学说进化的过程
2.生物进化理论发展的意义
1.中性学说与现代综合进化论的主要差异是什么？
答案 中性学说认为：(1)生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定；(2)DNA分子产生的突变大部分是中性的。
2.根据上题分析，你是否认为中性学说完全否决了现代综合进化论？
答案 不是。中性学说侧重于微观水平，而现代综合进化论侧重于宏观水平，二者相互补充，更好地阐述了生物进化的本质。
6.下列叙述符合中性学说的是( )
A.中性突变一般不引起生物性状的改变，因此中性突变不是突变
B.当自然选择作用于中性突变时，有利的变异被积累
C.当环境恶劣时，中性突变的进化速率加快了
D.中性学说并没有否认选择的作用，承认形态、行为和生态性状，即生物的表现型是在自然选择下进化的
答案 D
解析 中性学说认为多数或绝大多数突变都是中性的，即无所谓有利或有害，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。突变大多在种群中随机地被固定或消失，而不是通过选择才被保留或淘汰的。
7.下列观点符合“中性学说”的是( )
A.生物进化的实质是基因频率的改变
B.自然选择决定生物进化的方向
C.DNA分子产生的突变大多数是中性的
D.隔离是物种形成的必要条件
答案 C
解析 现代综合进化论的基本观点为：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于基因频率的改变，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是物种形成的必要条件。中性学说认为突变大部分是中性的，生物进化的主导因素是中性突变的随机固定。
易混辨析 现代综合进化论与中性学说的比较
理论名称
学说主要内容
价值
现代综合进化论
种群是生物进化的基本单位，突变和基因重组产生进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离导致新物种的形成
从宏观(生态学)和微观(基因)角度来看生物进化过程，最明显的优点是从基因的角度研究生物的进化过程
中性学说
生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定
揭示了分子水平的进化规律
1.在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，把它们饲养起来，结果活下来64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的。下列有关叙述正确的是( )
A.突变和基因重组决定生物进化的方向
B.自然选择会改变种群的基因频率
C.特殊的变异类型都是不利的
D.不产生变异的生物才能生存
答案 B
解析 突变和基因重组为生物的进化提供原材料，这种变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰，自然选择的过程就是种群基因频率发生变化的过程。
2.下列关于物种的叙述，正确的是( )
A.不同种群的生物肯定不属于同一物种
B.物种是能相互交配的一群生物个体
C.隔离是形成新物种的必要条件
D.在新物种形成过程中必须有地理隔离和生殖隔离
答案 C
解析 同一物种的个体不但能相互交配，而且必须产生可育的后代，两个条件必须同时满足；不同种群的生物若能交配并能产生可育后代，说明它们属于同一物种；爆发式形成新物种时可以不经过地理隔离。
3.隔离在物种形成中的作用是 ( )
A.导致种群基因频率不断改变
B.阻止了种群间的基因交流
C.决定了生物进化的方向
D.导致不同种群出现不同的突变和基因重组
答案 B
解析 隔离阻止了种群间的基因交流，是物种形成的必要条件。
4.下列关于中性学说的说法中，错误的是( )
A.中性学说的研究水平侧重于分子水平
B.DNA分子产生的突变大部分是中性的
C.遗传漂变是分子进化的动力
D.中性学说与现代综合进化论是对立的
答案 D
5.下图中的小圆圈表示物种，箭头表示物种的变异，箭头线上有两条短线代表被淘汰的变异个体。
请根据此图解完成下列关于达尔文自然选择学说的问题：
(1)此图说明了一个什么观点？
________________________________________________________________________。
(2)图解中为什么有的箭头被淘汰？
________________________________________________________________________。
(3)图解中画出的未被淘汰的箭头综合说明了什么？
________________________________________________________________________。
答案 (1)变异是不定向的，自然选择是定向的
(2)在生存斗争中，不利生存的变异个体在斗争中被淘汰
(3)说明在生存斗争中适于生存的变异个体被保留，并逐代通过遗传而不断积累加强(说明了自然选择是定向的)
解析 依图所示，每个小圆圈表示的物种，都有多个变异的方向，但每次都只有一个方向(且同一方向)保留下来，其他变异均被淘汰。说明①生物的变异可向多个方向发展，一般是不定向的；②生物被保存下来的变异是与环境相适宜的，即自然选择是定向的，当生物产生了变异后，由环境决定其生存还是被淘汰。图中大多数的箭头(即变异)被淘汰，就是因为不适应环境的缘故。图中未被淘汰的箭头始终朝向一个方向，除了说明外界环境未变，选择方向没变外，更重要的是物种在进化过程中，通过遗传使有利变异在后代中得到不断的积累和加强，并最终达到进化的目的。
课时作业
[学考达标]
1.下列关于基因突变在生物进化中的作用的叙述中，正确的是( )
A.使种群的基因频率发生定向改变
B.能产生等位基因并通过基因重组提高后代的基因多样性，为选择提供更多的原始材料
C.自然突变频率很低，对种群基因库的影响很小
D.多数对生物体有害，不利于种群的生存和进化
答案 B
解析 虽然一个基因的自然突变率低，但一个种群基因库中的基因数很多，所以对种群基因库影响较大；多数突变是有害的，但它增加了基因的多样性，为自然选择提供了更多的原材料，有利于种群的生存和进化。
2.一种果蝇的突变体在21 ℃的气温下，生存能力很差，但是当气温上升到25.5 ℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明( )
A.突变是不定向的
B.突变是随机发生的
C.突变的有害或有利取决于环境条件
D.环境条件的变化对突变体都是有害的
答案 C
解析 由于变异的不定向性，果蝇种群内产生多种不同变异，变异性状对生物个体有利还是有害决定于生物生存的环境，环境条件对不同变异性状起到定向选择的作用。
3.在某一地区存在着两种体色的蛾类，下表为该物种在该地区建立工厂以前、不久以后和很久以后，不同体色蛾的数量。你认为下列哪一种解释最为科学( )
建厂前
建厂不久
建厂很久后
绿色个体
3 000
2 500
500
灰色个体
750
200
2 800
A.适应环境条件变化的灰色变异逐渐积累使种群基因频率定向改变
B.绿色蛾适应了环境变成了灰色蛾
C.工厂排出的煤烟增加了灰色蛾的突变频率
D.灰色蛾大量从其他地区迁入到该地区
答案 A
解析 自然选择学说的中心内容指出，种群个体间存在个体差异，在特定的环境中适应环境的得到保留并且通过生殖使数量增加，不适应的逐渐被淘汰，数量因而减少，环境在不断地改变，适应的方式也随着改变。
4.新物种形成最显著的标志是( )
A.具有一定的形态结构
B.具有一定的生理功能
C.产生了生殖隔离
D.改变了基因频率
答案 C
解析 具有一定的形态结构和生理功能是作为物种存在的一种必要的特征，但标志新物种形成的应是生殖隔离。基因频率的改变情况只能说明生物进化情况。
5.下列关于物种的叙述，不正确的是( )
A.同一物种的个体之间在自然条件下能够相互交配和繁殖，并能够产生可育后代
B.经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是物种形成比较常见的一种方式
C.区分物种有多种依据，但最主要的是看有无生殖隔离
D.不同物种的种群在自然条件下基因不能自由交流
答案 C
解析 同一物种的个体之间不存在生殖隔离，能产生可育后代；经过地理隔离会使基因库产生差异，长期进化就有可能产生生殖隔离；物种的区分依据就是看是否存在生殖隔离；不同物种的种群，由于有生殖隔离，所以在自然条件下基因不能自由交流。
6.在同一区域中生长着两种杜鹃花，在人工条件下，它们之间都可以杂交成功。但在自然状态下不能杂交，因为一种杜鹃花在6月初产生花粉，另一种在6月下旬产生花粉，这种现象属于( )
A.优胜劣汰 B.过度繁殖
C.生殖隔离 D.性状分离
答案 C
解析 在自然状态下，这两种杜鹃花是不能杂交的，所以存在生殖隔离，不属于同一物种。虽然人工条件下可杂交成功，但不符合物种的标准。
[高考提能]
7.我国西北部的欧洲玉米螟与东北部的亚洲玉米螟由于信息激素的不同而具有生殖隔离，但外貌上几乎无法辨认，那么，以下说法正确的是( )
A.由于外貌形态相同，因此它们属于同一物种
B.由于具有生殖隔离，因此它们属于不同的物种
C.无法判断
D.以上说法都不对
答案 B
解析 由于这两个物种存在着生殖隔离，所以它们属于两个物种，倘若是一个物种的两个亚种，那么它们就可以进行交配并且产生可育后代。
8.枯叶蝶腹面的色泽和形状极似枯叶。这是由于枯叶蝶的祖先( )
A.突变后经人工选择的结果
B.人工选择后再突变的结果
C.突变后经自然选择的结果
D.自然选择后再突变的结果
答案 C
解析 突变在前，选择(此为自然选择)在后。
9.如图为生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是( )
A.种群基因频率的改变，不论其变化大小，都属于物种形成的范畴
B.图中A表示的是基因突变和基因重组
C.经过长期的地理隔离达到生殖隔离，没有地理隔离不可能形成新的物种
D.图中C表示种群间的生殖隔离，是新物种形成的标志
答案 D
解析 物种的形成是经过长期的地理隔离，使种群基因产生较大差异进而形成生殖隔离，多倍体的形成不需要经过地理隔离，而在可遗传变异中基因突变和染色体变异统称为突变，A表示的是基因重组和突变。
10.已知蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因A和a控制的。研究人员调查了某地区的1 000只蜗牛，对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行了统计，结果如下表所示， 请分析并回答下列问题：
有条纹(显性)
无条纹(隐性)
合计
存活个体数
178
211
389
空壳数
332
279
611
合计
510
490
1 000
(1)在这1 000只蜗牛中，aa的基因型频率为________；如果Aa的基因型频率为42%，则a基因的基因频率为________。
(2)根据表中数据推断，壳上________(有条纹、无条纹)的蜗牛更易被鸟捕食。经多个世代后，该种群中a基因的基因频率将会________(增大、减小)，这种基因频率的改变是通过________实现的。
答案 (1)49% 70% (2)有条纹 增大 自然选择
解析 (1)1 000只蜗牛中，aa个体总数为490只，所以aa基因型频率＝490÷1 000×100%＝49%，若Aa的基因型频率为42%，a的基因频率＝49%＋1/2×42%＝70%。(2)根据表格中的数据统计可知，有条纹蜗牛空壳数多于无条纹的蜗牛空壳数，说明有条纹的蜗牛容易被天敌发现而被捕食，从而使A基因频率减小，a基因频率增大，该变化是由于长期自然选择的结果。
11.回答下列有关生物进化的问题：
(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化中的基本环节，X、Y分别是______________________、______________。
(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为________，这是生物进化的________________________________________________________________________。
(3)小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为蜥蜴的________________。
(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蜴脚趾的分趾基因，w代表联趾(趾间有蹼)基因。图2表示这两种性状比例变化的过程，回答下列问题：
①由于蜥蜴过度繁殖，导致__________________加剧。
②小岛上食物短缺，联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升，其原因可能是________________
_____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③图2所示的过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的______________发生了改变。
答案 (1)突变和基因重组 自然选择 (2)种群 基本单位 (3)基因库 (4)①生存斗争(种内斗争) ②联趾型个体趾间有蹼，适于游泳，可以从水中获取食物。因此，在岛上食物短缺时，联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可) ③基因频率
12.某种野生型细菌，自然条件下产生了Ⅰ型(含LA基因)、Ⅱ型(含LB基因)、Ⅲ型(含LC基因)三种新类型，现将等量四个品系的细菌混合，置于恒定密闭条件下培养，间隔相同时间，六次测得个体数量(单位：个/10－2 mm3)如下表，分析回答下列有关问题：
次数
类型
1
2
3
4
5
6
野生型
95
150
320
320
300
250
Ⅰ型
100
210
655
950
1 085
1 100
Ⅱ型
80
120
110
98
60
35
Ⅲ型
110
160
210
215
150
73
(1)野生型细菌能产生多种新类型的根本原因是________________。多种新类型细菌的出现，表明了生物变异具有__________的特性。
(2)根据表中数据能否得出“在自然条件下菌群中LA基因频率会上升”的结论？________，原因是________________________________________________________________________。
(3)如果Ⅱ型细菌在空气中能很好生存，那么将Ⅰ、Ⅱ型细菌通过人工融合形成杂种细菌，其后代的基因型是______________。在通气的条件下培养，杂种细菌能否生存？______________，请分析原因：_________________________________________________。
答案 (1)基因突变 不定向
(2)不能 基因突变的有利和有害并不是绝对的，往往取决于生物的生存环境，只有适应生物生存环境的基因突变，其基因频率才会上升，表中数据只能说明在密闭条件下，种群中LA的基因频率会上升
(3)LALB 能 杂种细菌细胞分裂产生的子代都含有LB 基因
解析 (1)基因突变产生新基因，为生物进化提供原材料，野生型细菌能产生多种新类型的根本原因就是基因突变；多种类型的出现，说明了生物的变异是不定向的。
(2)表中数据是在恒定密闭条件下进行人工培养得到的数据，根据此数据只能得出在该条件下种群基因频率的变化规律，不能说明在自然条件下种群基因频率的变化情况，因为环境条件对生物产生的不同变异进行选择，导致控制变异性状的基因频率发生改变。
(3)根据题意知，Ⅰ型细菌含LA基因，Ⅱ型细菌含LB基因，将Ⅰ、Ⅱ型细菌通过人工融合形成杂种细菌，其后代的基因型是LALB，由于杂种菌体内含有基因LB，所以能够在空气中很好地生存，并能够繁殖产生基因型为LALB的个体。
[真题体验]
13.(2016·江苏，12)下图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图。下列相关叙述正确的是( )
A.杀虫剂与靶位点结合形成抗药靶位点
B.基因pen的自然突变是定向的
C.基因pen的突变为昆虫进化提供了原材料
D.野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离
答案 C
解析 pen基因突变后形成了抗药靶位点，A错误；基因突变具有不定向性，B错误；基因突变为昆虫进化提供原材料，C正确；野生型昆虫和pen基因突变型昆虫属于同一物种，二者不存在生殖隔离，D错误。
第二节 生物进化和生物多样性
[学习导航] 1.结合教材，概述生物进化的基本历程。2.结合教材，概述生物进化与生物多样性的关系。
[重难点击] 共同进化和生物多样性的形成。
地球上已知的生物有200万种之多，它们是由一个共同的祖先不断进化而来的，正是生物进化导致了生物的多样性。今天，我们就来学习生物进化和生物多样性。
解决学生疑难点 _______________________________________________________________
一、生物进化的历程和证据
1.生物进化的基本历程
2.生物进化的基本顺序
(1)从单细胞―→多细胞；从简单―→复杂；从水生―→陆生；从低级―→高级。
(2)在生物进化过程中，许多物种相继绝灭，又有许多新物种不断产生。
3.研究生物进化的证据
(1)化石是指经过自然界的作用，保存在地层中的古生物的遗体、遗物和它们的生活遗迹。
(2)化石是研究生物进化的直接证据。
1.植物进化的历程可以反映生物进化的哪些趋势？
答案 (1)从生活环境分析：水生→陆生；
(2)从结构分析：简单→复杂；
(3)总趋势：低级→高级。
2.了解生物进化历程的主要依据是什么？同源器官的存在能表明什么？
答案 (1)了解生物进化历程的主要依据是化石。
(2)同源器官的存在，表明具有同源器官的生物是由共同的原始祖先进化而来的。
3.为什么有性生殖生物的出现加快了生物进化的速度？
答案 生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。
1.生物进化的历程可以概括如下：
(1)从细胞结构看，由__________进化到_____________________________________________；
(2)从细胞数量看，由__________进化到________________________________________；
(3)从生存环境看，由__________进化到_____________________________________________；
(4)从生殖方式看，由__________进化到____________________________________________；
(5)从生物体结构和功能看，由________进化到________；由________进化到________。
答案 (1)原核 真核 (2)单细胞 多细胞 (3)水生 陆生 (4)无性生殖 有性生殖 (5)简单 复杂 低级 高级
2.在生物进化过程中，真核生物的出现使生物进化的进程大大加快了，其根本原因是( )
A.真核生物种类多、形态多样
B.真核生物结构、功能复杂
C.真核生物通过有性生殖繁殖后代，增强了生物的变异性
D.真核生物既能自养生活，又能异养生活
答案 C
解析 通过有性生殖，后代具有两个亲本的遗传性状，具有更强的生活力和变异性，为生物的进化提供了更加丰富的原始选择材料。
二、共同进化和生物多样性的形成
1.生物多样性
(1)概念：是指地球上所有生物、它们所包含的基因以及由这些生物和环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度。
(2)含义
①遗传多样性：地球上生物所携带的遗传信息的总和。
②物种多样性：生物种类的丰富程度。
③生态系统多样性：地球上生态系统的组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性。
2.共同进化
(1)概念：任何一个物种都不是单独进化的。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和发展，这被称为共同进化或协同进化。
(2)共同进化的实例
共同进
化类型
包含类型
实例
不同物
种之间
种间互助
蜂鸟取食凤梨科一种植物
种间
斗争
捕食
猎豹和斑马
寄生
黏液瘤病毒和兔子
竞争
作物与杂草
生物与无机环境之间
生物影响环境，环境影响生物
地球早期无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有氧气→好氧生物
3.五界分类法
(1)五界系统：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。
(2)五界系统的意义
①显示了生命发展史的三大阶段：原核单细胞阶段、真核单细胞阶段和真核多细胞阶段。
②揭示了进化的三大方向：生产者、分解者和消费者。
1.“精明的捕食者”策略对人类利用生物资源有什么启示？
答案 地球上的生物资源是有限的，人类不应当掠夺式地开发和利用生物资源，而应合理有度地利用生物资源，做一个“精明的捕食者”。
2.在捕食者与被捕食者的共同进化中，从生物个体和种群两个方面分析，是有利的还是有害的？
答案 从个体考虑，对被淘汰的个体来说是有害的；从种群考虑，无论是对捕食者还是对被捕食者，都有利于种群的发展。
3.导致生物多样性的根本原因和直接原因分别是什么？
答案 根本原因：基因(DNA分子结构)的多样性。直接原因：蛋白质的多样性。
4.一个物种的遗传多样性与其对环境的适应有何关系？
答案 一个物种的遗传多样性越丰富，它对环境的适应性就越强。
3.下图表示生物多样性的三个不同层次，下列叙述正确的是( )
A.图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示遗传多样性、种群多样性和生态系统多样性
B.图Ⅰ说明基因重组导致多种等位基因的产生，从而形成遗传多样性
C.图Ⅱ反映出生殖隔离的生物可以在同一个环境中相对稳定地共存
D.图Ⅲ反映出的河流、森林和城市生态系统具有相同的小气候特点
答案 C
解析 由图获得的主要信息有：图Ⅰ表示遗传多样性，图Ⅱ表示物种多样性，图Ⅲ表示生态系统多样性。解答本题时结合多样性三者的关系，再结合选项作出选择。
4.关于生物多样性的叙述，正确的是( )
A.地球上所有的植物、动物和微生物，以及它们拥有的全部基因共同组成生物的多样性
B.过度的人为干扰会导致生物多样性降低
C.生物多样性的丰富程度与自然选择无关
D.遗传多样性较低的种群适应环境能力强
答案 B
1.真核生物的出现在生物进化历史上具有重要的意义，这主要表现在( )
①结构和功能更加完善
②出现有丝分裂，为有性生殖的产生奠定基础
③通过有性生殖实现了基因重组，推动了生物进化
A.①② B.②③
C.①③ D.①②③
答案 D
解析 真核生物在生物进化历史上具有重要意义，这主要表现在以下两个方面：一是与原核细胞相比，真核细胞的结构和功能复杂得多；二是真核细胞通过有丝分裂增殖，这是减数分裂出现的前提，即为有性生殖奠定了基础。通过有性生殖出现了基因重组，推动了生物进化。
2.下列关于共同进化的表述，正确的是( )
A.物种可以单独进化
B.捕食者的存在对被捕食者无益
C.物种之间的共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的
D.一个物种的形成或灭绝，会影响到其他若干物种的进化
答案 D
解析 物种生存在开放的环境中，受生存环境的生物因素和非生物因素的影响，不能单独进化；捕食者所吃掉的大多是被捕食者中较弱的个体，有利于种群的生存和发展；物种间共同进化的方式除了通过生存斗争外，还有种间互助等；不同的物种之间存在着不同的种间关系，它们相互影响，相互促进，一旦灭绝，会影响到与之有关的生物的生存和进化。
3.原始生命出现之后，最可能符合生物进化趋势的是( )
A.光合作用→无氧呼吸→有氧呼吸
B.无氧呼吸→有氧呼吸→光合作用
C.有氧呼吸→光合作用→无氧呼吸
D.无氧呼吸→光合作用→有氧呼吸
答案 D
解析 原始大气中不存在氧气，所以首先出现的是进行无氧呼吸的厌氧生物。随着光合作用的出现，原始大气中有了氧气，为有氧呼吸生物的出现提供了条件。
4.在北极的一个山脉中，原始的狼已经在体格和生活习性上进化成不同的变种，其中一种狼的体重较轻，四肢发达而灵活，以猎鹿为主；另一种狼的体重较重，足短而力强，常常攻击羊群。下列叙述错误的是( )
A.狼的性状分歧是自然选择的结果
B.上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的
C.在生存斗争中，捕食者和被捕食者之间进行着相互选择
D.自然选择对不同种群的基因频率的改变所起的作用有所差别，最终导致这些种群的基因库差异很大，并逐步出现生殖隔离
答案 B
解析 狼的实例恰恰解释了自然选择是定向的，因环境不同，选择不同，导致种群基因库改变并逐渐出现生殖隔离，而且捕食者与被捕食者相互选择而共同进化。
5.现有G、H、Q、W、X五个有亲缘关系的物种，它们的进化历程及亲缘关系如图所示。据图回答下列问题：
(1)图中五个物种中，基因库相似程度最高的两个物种最可能是________。
(2)由共同祖先进化形成上述五个不同物种的外部因素是______________和________。
(3)H、W两物种都生活在海洋中，体形都为纺锤形的事实能够说明____________________。
(4)如果将W物种始终处在一个没有地理隔离的环境中，W物种将会在进化过程中分化成两个或两个以上的物种吗？__________，为什么？______________________________________________；W物种在它所生存的环境中会进化吗？__________，为什么？________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)X、Q (2)自然选择 隔离 (3)自然选择是定向的(环境对生物的选择是定向的) (4)不会 没有地理障碍，群体中的个体可以相互进行基因交流 会 生物在繁衍过程中会产生各种可遗传的变异，W所处的环境条件也会不断的发生变化
解析 (1)基因库相似程度越高的生物应是亲缘关系越近的物种。(2)物种的形成需要经过隔离，一个物种在特定的环境中生存时，必然受到环境的自然选择。(3)这是一种趋同进化现象，是相同环境定向选择的结果。(4)没有隔离就不会分化出不同的物种，但生物是随着环境的变化在不断进化的。
课时作业
[学考达标]
1.下列不符合生物进化历程的是( )
A.从单细胞到多细胞
B.从简单到复杂
C.从低等到高等
D.从陆生到水生
答案 D
2.如图为现代生物进化理论的概念图，以下说法正确的是( )
A.①是生物的突变和基因重组
B.②是自然选择
C.③是自然选择学说
D.④是物种多样性
答案 C
解析 生物进化的实质是基因频率的改变；突变和基因重组导致了基因频率的改变；现代生物进化理论的核心是自然选择学说；生物的多样性包含三个层次：基因的多样性、物种的多样性和生态系统多样性。因此①、②、④代表的含义叙述错误。
3.生物的共同进化，可以从哪些方面表现出来( )
①同种生物之间 ②不同种生物之间 ③生物与环境之间 ④亲代与子代之间
A.①③ B.②④
C.②③ D.①④
答案 C
解析 生物的共同进化可表现为不同物种之间及生物与无机环境之间。
4.狼和鹿是捕食者和被捕食者的关系，从进化的角度分析下列说法，不正确的是( )
A.狼在客观上起着促进鹿发展的作用
B.狼的存在有利于增加物种多样性
C.鹿奔跑速度的加快可加速狼的进化
D.鹿的进化速度比狼的进化速度快
答案 D
解析 任何一个物种都不是单独进化的，不同物种之间在相互影响中共同进化和发展。狼和鹿互为对方的生物环境，互相进行选择。相互选择的结果使双方都朝着快速奔跑的方向进化，它们的进化速度是相当的，不能说谁快谁慢。
5.昆虫的保护色越来越逼真，它们的天敌的视觉也越来越发达，结果双方都没有取得明显的优势。这说明( )
A.自然选择不起作用
B.生物为生存而进化
C.双方在斗争中不分胜负
D.双方相互选择共同进化
答案 D
6.下列哪项事实不支持生物的进化遵循从水生到陆生的顺序( )
A.蛙可以生活在陆地上，但蛙的生殖和发育均在水中进行
B.鸡在胚胎发育初期具有鳃裂
C.胎儿在母体的子宫内是浸浴在羊水中的
D.鲸在水中生活，用肺呼吸
答案 D
解析 生物的进化遵循从水生到陆生的进化顺序，本题选项A中蛙是两栖类动物，成体蛙虽用肺呼吸，可生活在陆地上，但其生殖和发育仍离不开水。说明蛙的祖先生活在水中，蛙(两栖类)是脊椎动物从水生向陆生进化过程中的过渡类型。选项B中鸡属于鸟类，属于陆生动物，其胚胎早期的鳃裂是适于水中呼吸的器官，说明鸟类的原始祖先亦生活在水中。选项C中人是生物进化的顶极生物，但胚胎发育也必须在水环境中才能完成，说明人包括哺乳类的原始祖先也生活在水中。选项D中鲸是水生哺乳动物，但鲸在水中仍用特化的适于陆地呼吸的肺来完成呼吸，这是自然选择的结果。
7.生物多样性是共同进化的结果。下列事实不属于共同进化的是( )
A.随着工业的发展，大量温室气体排放，导致全球气温升高
B.随着光合生物的出现，大气中有了氧气，为好氧生物的出现创造了条件
C.生活在草原上的斑马和猎豹都能迅速奔跑，这是它们长期相互选择的结果
D.4亿年前形成了原始的陆生植物，随后出现了适应陆地生活的动物
答案 A
解析 随着工业的发展，大量温室气体排放，导致全球气温升高，这属于环境污染，不属于共同进化。光合生物与环境中的氧气、好氧生物之间存在相互作用，使生物的种类多样化；斑马与猎豹相互选择，增强了奔跑能力；陆生植物与陆生动物的出现，都体现了生物与生物、生物与环境之间的相互选择，属于共同进化。
8.下列关于生物进化和生物多样性的叙述中，正确的是( )
A.在进化地位上越高等的生物，适应能力越强
B.生态系统多样性形成的原因可以概括为共同进化
C.生物多样性的形成时间很短
D.最早登陆的生物是适应陆地生活的原始两栖类
答案 B
解析 进化地位越高等，适应能力不一定越强，故A错误；生物与生物、生物与环境之间相互影响，共同进化，导致了生物多样性，故B正确；生物多样性是经过长期的进化形成的，故C错误；最早登陆的生物应该是陆生植物，故D错误。
[高考提能]
9.下列有关现代综合进化论观点的叙述，错误的是( )
A.发生在生物体内的基因突变可使种群的基因频率改变
B.两个种群间的生殖隔离一旦形成，它们就是两个物种
C.生物多样性的形成过程就是新物种不断形成的过程
D.共同进化都是通过不同物种之间和生物与环境之间相互影响实现的
答案 C
解析 基因突变可使种群的基因频率变化，A正确；生殖隔离是物种形成的必要条件，B正确；生物多样性包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性，C错误；共同进化是指不同物种之间和生物与环境之间相互作用，共同发展，D正确。
10.生物多样性的形成是生物进化的结果，以下说法正确的是( )
A.体现了个体水平、生态系统水平上的多样性
B.内容包括遗传多样性、物种多样性、种群多样性
C.研究历程主要依据进化理论的构建
D.生物多样性形成是生物由低等到高等进化的必然结果
答案 D
解析 生物多样性包括基因、物种、生态系统三者的多样性，体现了分子、个体、生态系统三个层次水平上的多样性，研究生物进化的主要依据是化石。
11.下图表示几种哺乳动物的起源情况，据图回答下列问题。
(1)图示表明，现存的各类哺乳动物具有共同的__________________________。
(2)原始的哺乳动物(A)能进化成各种不同的哺乳动物，从内在原因看是由于________________________________________________________________________，
从外部原因看是因为__________________________________________。
(3)本图解可以很好地体现生物界的________性和________性。
(4)如果改变上述动物的生活环境，具有____________________的动物就能在新的环境中生存下来，而____________________的个体则被淘汰。
答案 (1)原始祖先 (2)生物的变异是不定向的 环境是多样的 (3)多样 适应 (4)适应新环境变异 不能适应新环境变异
解析 (1)各类哺乳动物都是由原始哺乳动物(A)进化而来的。(2)生物变异为生物进化提供原材料，而自然选择决定生物进化的方向。(3)本图中体现生物多样性的形成过程及各种生物对不同生存环境的适应性。(4)生物体经过生存斗争，从而实现了适者生存，不适者被环境淘汰。
12.如图表示生物多样性的形成过程，据图回答下列问题。
(1)由于外界____________的变化，生物体内部__________因素的影响，进而形成____________，使比较原始的哺乳类向不同的方向发展。
(2)生物种类的数量变化为______________。
(3)上述(1)(2)可以归纳并用于解释生物的__________性和________性。
答案 (1)自然环境 可遗传变异 生殖隔离 (2)从少到多 (3)多样 适应
解析 生物多样性的形成可以概括为共同进化，进化的外因是自然环境的不断变化，而内因是生物体自身的变异为自然环境提供原材料，由图示可知生物种类由少到多，而且不同生物适应不同的生存环境，从而解释了生物的适应性和多样性。
13.加拉帕戈斯群岛由许多互不相连、彼此独立的小岛组成。1835年，达尔文在该群岛发现地雀有13种。如图表示这13种地雀之间的进化关系。
(1)从图中可以看出这些不同种的地雀都是由________________这一共同祖先进化而来的。
(2)每一种地雀都有其特定的觅食场所，这些场所分布在不同的小岛上。每一种地雀喙的大小、形状、尺寸等性状存在差异，这是由于各小岛上不同的________环境因素作用的结果。该因素在地雀的进化过程中起到了________的作用。
(3)由于各小岛彼此独立，生活在这些小岛上的原始地雀之间存在着________隔离。在长期的进化历程中，各个小岛上的地雀分别累积各自的有利变异，从而彼此之间逐渐形成________隔离，最终形成了地雀新种。
(4)若某个小岛上的地雀均为莺雀，则该小岛上的全部莺雀个体称为________。这是生物进化的________。
(5)加拉帕戈斯群岛上的13种地雀体现了生物的________多样性。
答案 (1)南美洲地雀 (2)食物 选择 (3)地理 生殖 (4)种群 基本单位 (5)物种
[真题体验]
14.(2014·广东，3)某种兰花有细长的花矩(如图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是( )
A.蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向
B.花矩变长是兰花新种形成的必要条件
C.口器与花矩的相互适应是共同进化的结果
D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
答案 C
解析 A项，兰花花矩的变异是不定向的，蛾的口器对兰花花矩仅起到选择作用。B项，新物种形成的标志是与原来的物种形成生殖隔离，隔离是新物种形成的必要条件。C项，任何一个物种都不是单独进化的，生物与无机环境以及生物与生物之间都存在着进化上的密切联系，蛾的口器与花矩的相互适应正是共同进化的结果。D项，蛾的口器与花矩进行着相互选择，花矩变长对蛾的口器具有选择作用，使蛾种群中口器较长的个体容易生存下来，经过多代选择，蛾的口器会越变越长。因此，蛾的口器不会因吸食花蜜而越变越长。
15.(2013·江苏，12)如图为四个物种的进化关系树(图中百分数表示各物种与人类的DNA相似度)。DNA碱基进化速率按1%/百万年计算，下列相关论述合理的是( )
A.四个物种都由共同祖先通过基因突变而形成
B.生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素
C.人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积
D.大猩猩和人类的亲缘关系，与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同
答案 C
解析 物种的形成是遗传变异、选择和隔离三个环节共同作用的结果，A错误；自然选择决定生物进化的方向，B错误；人与黑猩猩的DNA差异百分比是0.99%，而碱基进化速率为1%/百万年，通过计算可知人与黑猩猩的DNA差异经历99万年左右的积累，C正确；通过DNA的差异百分比可知，人与大猩猩的亲缘关系较大猩猩与非洲猴的亲缘关系近得多，D错误。
第四章 遗传的分子基础
知识系统构建
必背要语
1.T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，使人们确信遗传物质是DNA，而不是蛋白质。
2.DNA是主要的遗传物质。绝大多数生物的遗传物质是DNA，在只有RNA而无DNA的一些病毒中，RNA才是遗传物质。
3.基因突变是指由DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换等引起的基因结构的改变。
4.基因突变的特征有发生频率低、不定向性、随机性、普遍性等。基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原始材料。
5.基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。
6.基因重组只发生于有性生殖产生配子的过程中，它既是生物进化的源泉，也是形成生物多样性的重要原因之一。
7.中心法则是指遗传信息从DNA流向DNA，以及遗传信息从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的过程。
8.基因控制性状有两种途径：一是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状；二是基因通过控制酶的合成来控制细胞的代谢过程，进而控制生物体的性状。
9.基因病包括单基因遗传病和多基因遗传病。多基因遗传病指由两对以上的等位基因控制的人类遗传病；单基因遗传病指由一对等位基因控制的遗传病。
10.染色体遗传病分为常染色体遗传病和性染色体遗传病。
(1)由常染色体数目异常或结构异常引起的疾病称为常染色体遗传病。
(2)由性染色体异常引起的疾病称为性染色体遗传病。
规律方法整合
整合一 同位素标记噬菌体的有关分析
1.噬菌体的结构：噬菌体由DNA和蛋白质组成。
2.噬菌体侵染细菌的过程
3.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌
(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌
例1 有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程。设计实验如图：
一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是( )
选项
放射性
S元素
P元素
A
全部无
全部32S
全部31P
B
全部有
全部35S
多数32P、少数31P
C
少数有
全部32S
少数32P、多数31P
D
全部有
全部35S
少数32P、多数31P
答案 D
解析 病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞，由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养(其DNA被32P标记)，然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P(不具放射性)，也有自身核酸(含32P)，故子代病毒的核酸多数含31P，少数含32P；病毒合成的蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的，故全被35S标记。
整合二 遗传信息、密码子和反密码子的比较
项目
遗传信息
密码子
反密码子
位置
基因中脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基
tRNA上与mRNA上的密码子互补的tRNA一端的3个碱基
作用
决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
翻译时决定肽链中氨基酸的排列顺序
识别密码子
图解
联系
①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上；
②mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用
例2 下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。
“—甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸—”
密码子表：
甲硫氨酸：AUG；
脯氨酸：CCA、CCC、CCU、CCG；
苏氨酸：ACU、ACC、ACA、ACG；
甘氨酸：GGU、GGA、GGG、GGC；
缬氨酸：GUU、GUC、GUA、GUG。
根据上述材料，下列描述中错误的是( )
A.这条多肽链中有 4个“—CO—NH—”的结构
B.决定这段多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUA
C.这段DNA中的①链起了转录模板的作用
D.若①链中CCC碱基变为CCT，则该多肽链的结构一定发生改变
答案 D
解析 5个氨基酸脱水缩合时应产生4个肽键，由甲硫氨酸的密码子组成，可推知①链为转录时的模板链，故密码子应依次为AUG、CCC、ACC、GGG、GUA；若①链中CCC碱基变为CCT，由于密码子具有简并性，其决定的氨基酸并没有改变，该多肽链的结构也未改变。
整合三 真核生物和原核生物基因表达过程的区别
1.原核生物没有核膜，基因表达是边转录边翻译(图1)。
2.真核生物细胞核内转录，产生的mRNA穿过核孔到细胞质中和核糖体结合，进行翻译的过程(图2)。
例3 图示为两种细胞中主要遗传信息的表达过程。据图分析，下列叙述不正确的是( )
A.两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料
B.甲没有核膜包被的细胞核，所以转录、翻译同时发生在同一空间内
C.乙细胞的基因转录形成的mRNA需要通过核孔才能进入细胞质
D.若合成某条肽链时脱去了100个水分子，则该肽链中至少含有102个氧原子
答案 A
解析 从图中可以看出，甲细胞是原核细胞，乙细胞是真核细胞，则甲细胞不含线粒体；原核细胞的转录和翻译都发生在细胞质中；乙细胞翻译的场所为细胞质中的核糖体，细胞核基因转录出来的mRNA必须通过核孔才能从细胞核中出来；若合成某肽链时脱去100个水分子，则该肽链含有100个肽键，每个肽键中含有1个氧原子，再加上一端的羧基含有的2个氧原子，该肽链至少含有102个氧原子。
整合四 三种可遗传变异的比较
比较项目
基因突变
基因重组
染色体变异
概念
基因结构的改变，包括DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失
控制不同性状的基因的重新组合
染色体结构和数目的改变
时间
①减数第一次分裂的间期；②有丝分裂的间期
①减数第一次分裂的四分体时期(交叉互换)；②减数第一次分裂后期
细胞分裂期
类型
①自发突变
②人工诱变
①非同源染色体上的非等位基因的自由组合；②同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换；③基因的拼接
①染色体结构变异；
②染色体数目变异
范围
任何生物
真核生物有性生殖过程中
真核生物
本质
产生新的基因，不改变基因数量
产生新的基因型，不产生新基因
可引起基因数量的变化
意义
生物变异的根本来源，为生物进化提供原始材料
生物多样性的重要原因，对生物进化有重要意义
对生物进化有一定意义
例4 细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是( )
A.染色体不分离或不能够移向两极，导致染色体数目变异
B.非同源染色体自由组合，导致基因重组
C.染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变
D.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异
答案 B
解析 有丝分裂和减数分裂都可以发生染色体不分离或不能移向两极，从而导致染色体数目变异；非同源染色体自由组合，导致基因重组只能发生在减数分裂过程中；有丝分裂和减数分裂的间期都能发生染色体复制，受诱变因素影响，可导致基因突变；非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异可发生在有丝分裂和减数分裂过程中。
整合五 几种育种方法的比较
项目
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
基因工程育种
原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
基因重组
特点
可产生新的基因型
可产生新的基因
本身不育，但染色体加倍后成为纯合子，后代不发生性状分离
染色体倍增，营养器官增大
使生物获得外源基因
常用方法
①杂交→自交→选优→自交；
②杂交→杂交一代品种
辐射诱变、激光诱变、作物太空诱变
花药离体培养，然后再经低温或秋水仙素处理使染色体数目加倍
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
转基因(重组DNA)技术，将目的基因引入生物体内，培育新品种
育种程序
优点
操作简单、目的性强
提高变异频率，大幅度改良某些性状，后代变异性状能够较快稳定
明显缩短育种年限
营养器官大、营养物质含量高
定向改造生物的遗传性状
缺点
育种年限长
处理材料较多，有利突变少
方法复杂，成活率较低，需与杂交育种配合
发育延迟，结实率较低，在动物中难以开展
有可能引发生态危机
举例
矮秆抗锈病小麦
青霉素高产菌株、太空椒
通过单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
能产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉
例5 下列有关育种的叙述，正确的是( )
①培育杂合子优良品种可用自交法完成
②培育无子番茄是利用基因重组原理
③欲使植物体表达动物蛋白可用诱变育种的方法
④由单倍体育种直接获得的二倍体良种为纯合子
⑤培育无子西瓜是利用生长素促进果实发育的原理
⑥培育八倍体小黑麦是利用染色体变异的原理
⑦我国用来生产青霉素的菌种的选育原理和杂交育种的原理相同
A.①②③ B.④⑥
C.④⑤⑥⑦ D.③④⑤
答案 B
解析 自交法使后代纯合子比例增大，杂合子比例降低，①错误；培育无子番茄的原理是利用生长素具有促进果实发育的生理功能，②错误；使植物体表达动物蛋白可用基因工程育种的方法，③错误；由单倍体育种直接获得的二倍体良种为纯合子，④正确；培育无子西瓜利用了染色体变异的原理，⑤错误；培育八倍体小黑麦是利用染色体变异的原理，⑥正确；生产青霉素的菌种的选育原理是基因突变，杂交育种的原理是基因重组，二者不相同，⑦错误。
整合六 比较常见的人类遗传病
遗传病类型
家族发病情况
男女患病比率
单基因
遗传病
常染
色体
显性
代代相传，含致病基因即患病
相等
隐性
隔代遗传，隐性纯合发病
相等
单基因
遗传病
伴X染色体
显性
代代相传，男患者的母亲和女儿一定患病
女患者多于男患者
隐性
隔代遗传，女患者的父亲和儿子一定患病
男患者多于女患者
伴Y遗传
父传子，子传孙
患者只有男性
多基因遗传病
①家族聚集现象；
②易受环境影响；
③群体发病率高
相等
染色体遗传病
往往造成严重后果，甚至胚胎期引起流产
相等
例6 下列关于人类遗传病的叙述，错误的是( )
①遗传物质改变的一定是遗传病 ②一个家族几代人中都出现过的疾病是遗传病 ③携带遗传病基因的个体会患遗传病 ④不携带遗传病基因的个体不会患遗传病
A.①② B.③④
C.①②③ D.①②③④
答案 D
解析 ①如果遗传物质改变发生在体细胞，不能遗传，则不是遗传病。②一个家族几代人中都出现过的疾病不一定是由于遗传物质改变引起的，如由环境因素引起的疾病。③若是一种隐性遗传病，则携带遗传病基因的个体一般不患此病。④遗传病也可能是由于染色体增添或缺失所引起，如21三体综合征，是因为21号染色体多了一条，而不是因为携带致病基因而患遗传病。
热点考题集训
1.下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是( )
A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C.用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案 C
解析 噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分，部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，D项错误。
2.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )
A.含有15N的DNA分子占1/8
B.含有14N的DNA分子占7/8
C.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D.复制结果共产生16个DNA分子
答案 B
解析 由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成的16个DNA分子都含有14N，有2个DNA分子中一条链含有15N，另一条链含有14N，其余14个DNA分子两条链全部含有14N，该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制4次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(24－1)＝600(个)。
3.如图是有关真核细胞内遗传信息传递的过程，下列说法正确的是( )
A.图1所示过程主要发生于细胞核中，其原料为核糖核苷酸
B.图2所示过程主要发生于核糖体中，其原料为氨基酸
C.图1中①是DNA聚合酶，图2中②是rRNA
D.图2所示多肽合成到Gly就终止，导致合成结束的终止密码子是UAG
答案 D
解析 图1所示过程为DNA复制，其原料为脱氧核苷酸；图2所示过程为翻译，其唯一场所为核糖体；图1中①是解旋酶，图2中②是tRNA。
4.着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因于DNA损伤。深入研究发现患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补从而引起突变。这说明一些基因( )
A.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
B.通过控制蛋白质的结构，从而直接控制生物体的性状
C.通过控制酶的合成，从而直接控制生物体的性状
D.可以直接控制生物体的性状，发生突变后生物体的性状随之改变
答案 A
解析 基因控制生物体的性状有两种方式：一是控制蛋白质(非酶)的结构从而直接控制性状，二是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。患者体内由于基因突变而缺乏DNA修复酶，从而使性状改变。
5.下列关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是( )
A.基因突变都会导致染色体结构变异
B.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变
C.基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变
D.基因突变与染色体结构变异通常都能用光学显微镜观察
答案 C
解析 基因突变只是基因中个别碱基对的替换、增添或缺失，而染色体结构变异是关于染色体中某个片段的重复、缺失、倒位、易位的情况，所以基因突变不会导致染色体结构变异，A错误；基因突变中若发生碱基对的替换，可能因为密码子的简并性，不会改变氨基酸的种类，进而表现型也不会改变，若突变个体之前为一个显性纯合子AA，突变成为Aa，个体的表现型也可能不改变，B错误；基因突变中碱基对的替换、增添、缺失，都会引起基因中碱基序列发生改变，染色体结构变异中染色体某个片段的重复、缺失、倒位、易位的情况也会导致染色体中碱基序列发生改变，C正确；基因突变是染色体的某个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的，而染色体结构变异是可以用显微镜直接观察到的，D错误。
6.下列有关生物遗传和变异的叙述，正确的是( )
A.一对夫妇生了一个孩子患白化病(不考虑突变)，则双亲均为杂合子
B.在减数分裂过程中，基因突变、基因重组都可能发生
C.一个基因型为AaBb(位于两对染色体上)的精原细胞只能形成两种精子
D.同源染色体的姐妹染色单体之间局部交叉互换可导致基因重组
答案 B
解析 一对夫妇生了一个患白化病(不考虑突变)的孩子，这一对夫妇可能均为杂合子，也可能都患病，或者一方患病，一方为杂合子；一个基因型为AaBb(位于两对染色体上)的精原细胞可形成两种精子(无交叉互换)或四种精子(有交叉互换)；同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换可导致基因重组。
7.下列实践活动包含基因工程技术的是( )
A.水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种
B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株
D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆
答案 C
解析 A项为单倍体育种，用到植物组织培养技术；B项为传统的杂交育种；C项抗病植株的培育用到基因工程技术和植物组织培养技术；D项为诱变育种。
8.唇裂是一种常见的遗传病，该病属于什么类型的遗传病？下列哪些疾病与其属于同类型( )
①单基因遗传病 ②多基因遗传病 ③染色体遗传病
④线粒体疾病(因线粒体代谢过程中某些酶缺乏而导致的遗传性疾病) ⑤进行性肌营养不良 ⑥原发性高血压 ⑦并指 ⑧青少年型糖尿病 ⑨先天性聋哑 ⑩无脑儿
A.①，⑤⑥⑦ B.②，④⑤⑧
C.③，⑥⑦⑩ D.②，⑥⑧⑩
答案 D
解析 唇裂属于多基因遗传病，选项中同属于本类遗传病的还有原发性高血压、青少年型糖尿病及无脑儿。
9.如图表示真核细胞中遗传信息的传递过程，请据图回答下列问题：
(1)科学家克里克提出的中心法则包括图中__________所示的遗传信息的传递过程。A过程发生在________________________的间期，B过程需要的原料是______________________。
(2)D过程表示tRNA运输氨基酸参与翻译，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸是____________。
(3)图中a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是____________。图中的不同核糖体最终形成的肽链________(填“相同”或“不同”)。
答案 (1)A、B、C 有丝分裂和减数第一次分裂 游离的4种核糖核苷酸 (2)酪氨酸 (3)由a到b 相同
解析 (1)克里克提出的中心法则包括DNA的复制、转录和翻译即图中A、B、C，DNA的复制发生在有丝分裂和减数第一次分裂的间期；转录原料是游离的4种核糖核苷酸。(2)tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补，所以当tRNA上的反密码子是AUG时，它所对应的氨基酸密码子是UAC，即氨基酸为酪氨酸。(3)由图可知，核糖体在mRNA上的移动方向是由a到b，由于模板相同所以图中的不同核糖体最终形成的肽链是相同的。
10.如图表示果蝇某正常基因片段控制合成多肽的过程。a～d表示4种基因突变。a丢失，b由变为，c由变为，d由变为。假设4种突变都单独发生，请回答下列问题：
可能用到的密码子：天冬氨酸(GAC)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，终止密码子(UAG)。
(1)图中所示遗传信息传递的场所是______________。
(2)a突变后合成的多肽链中氨基酸顺序为____________________________________，在a突变点附近再丢失____________个碱基对对性状影响最小。
(3)图中________突变对性状无影响，其意义是__________________________________。
(4)①过程需要的酶主要有______________________。
(5)在②过程中，少量mRNA就可以合成大量的蛋白质，原因是______________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞核和细胞质(核糖体) (2)天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸 2 (3)b 有利于维持生物遗传性状的相对稳定 (4)RNA聚合酶 (5)一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，进行多条多肽链的合成
解析 (1)根据示意图可知，①代表转录过程，主要发生场所为细胞核；②代表翻译过程，发生场所为细胞质(核糖体)。(2)根据碱基互补配对关系，可以判断DNA下面的单链为模板链，发生a突变后，mRNA上的碱基序列为GACUAUGGUAUG，合成的多肽链中氨基酸的顺序为天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸；在a点附近再丢失2个碱基对，只会引起邻近1个氨基酸的改变，而其他氨基酸不变，对性状的影响最小。(3)发生b突变后，最终决定的氨基酸仍是天冬氨酸，对性状无影响，这有利于维持生物遗传性状的相对稳定。(4)转录过程需要RNA聚合酶。(5)一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，进行多条多肽链的合成。
第1课时 肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌的实验
[学习导航] 1.结合教材，阐明肺炎双球菌的体内转化实验的过程及结论。2.结合教材，阐明肺炎双球菌的体外转化实验的过程及结论。3.结合教材，阐明噬菌体侵染细菌的实验。
[重难点击] 1.肺炎双球菌体内、体外转化实验的比较。2.噬菌体侵染细菌的实验过程及误差分析。
从图中我们可以看出，亲属之间在某些方面上具有一定的相似性，这就是我们平常所说的遗传。其实，早在公元前3世纪，《吕氏春秋》中就记载着“夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪也。”也就是我们常说的“种瓜得瓜，种豆得豆。”正是生物的遗传特性，才使生物界的物种能够保持相对稳定。那么生物之间的这种相似性是由什么物质控制，并在亲子代之间连续传递的呢？本节课我们就一起学习生物的遗传物质。
一、肺炎双球菌的转化实验
1．肺炎双球菌类型
种类
项目
S型细菌
R型细菌
菌落
表面光滑
表面粗糙
菌体
有无毒性
有
无
2.体内转化实验——格里菲思的实验
(1)实验过程及现象
(2)结论
①加热杀死的S型细菌中含有某种遗传物质，将R型活细菌转化为S型活细菌。
②这种性状的转化是可以遗传的。
3．体外转化实验——艾弗里的转化实验
(1)实验结果及现象
(2)结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
格里菲思将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，并从死亡小鼠体内分离到了活的S型菌，请分析：
1．已知在80～100 ℃温度范围内，蛋白质将失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。由此我们可以推断：在格里菲思的实验中，加热杀死的S型细菌中的“转化因子”应该是哪种物质？________。
答案 DNA。
2．研究表明，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示：
(1)从免疫学角度解释曲线ab段下降的原因是什么？
答案 R型细菌被小鼠的免疫系统所杀灭。
(2)S型活细菌是怎样产生的？
答案 加热杀死的S型细菌的DNA将R型细菌转化为S型活细菌。
(3)S型细菌是有毒性的，据此推测曲线bc段上升的原因是什么？
答案 有毒的S型细菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力降低，R型细菌、S型细菌数量都增加。
知识整合 加热杀死的S型细菌和R型活细菌一起注射到小鼠体内时， 开始时R型细菌被小鼠的免疫系统所杀灭，数量下降，随着S型细菌的DNA将R型细菌转化为S型活细菌， S型活细菌逐渐增多，毒性导致小鼠的免疫力降低，R型细菌、S型细菌数量都增加。
1．格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于此实验的结论不正确的是( )
A．说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA
B．说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C．说明了R型活细菌是无毒性的
D．说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的
答案 A
解析 格里菲思实验只证明了S型细菌能使R型细菌发生转化，并没有证明DNA是遗传物质。
2．艾弗里及其同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如表所示。由表可知( )
实验组号
接种菌型
加入S型细菌的物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型
②
R
荚膜多糖
R型
③
R
DNA
R型、S型
④
R
DNA(经DNA酶处理)
R型
A.①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
答案 C
解析 第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型细菌转化为S型细菌无关，A、B项错误。第③组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关。第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，C项正确。①～④只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。
易错提醒 肺炎双球菌转化实验的几个易错点
(1)转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。
(2)加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
(3)体内转化实验结论是S型细菌体内有“转化因子”，没有证明“转化因子”是DNA，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．实验者：赫尔希和蔡斯。
2．实验方法：放射性同位素标记法。
3．实验材料
(1)T2噬菌体
①结构(如图)：头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。
②特点：营寄生生活，在宿主细胞外没有(有、没有)独立代谢能力。
③生活史：T2噬菌体侵染大肠杆菌后，会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出子代的噬菌体。
(2)大肠杆菌：单细胞原核生物。
4．实验过程
(1)标记T2噬菌体
(2)侵染细菌
5．实验分析
(1)T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。
(2)子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA来遗传的。
6．实验结论：DNA才是真正的遗传物质。
结合上述实验过程分析：
1．标记噬菌体时，为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？
答案 噬菌体营寄生生活，不能直接用培养基培养噬菌体。
2．能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？
答案 不能，因为DNA和蛋白质都含C和O；不能用32P和35S同时标记噬菌体。
3．实验中搅拌的目的是什么？
答案 目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
4．实验中离心的目的是什么？离心管的上清液和沉淀物中分别是什么？
答案 离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
5．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
答案 搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
6．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
答案 (1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。
(2)保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
知识整合 噬菌体营寄生生活，不能直接用培养基培养噬菌体；搅拌是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，经过离心，噬菌体颗粒进入上清液中，大肠杆菌留在沉淀物中；如果搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，会随细菌离心到沉淀物中。保温时间要适当，时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
3．为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了“T2噬菌体侵染大肠杆菌”的实验(T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内)。下图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。下列关于本实验及病毒、细菌的叙述正确的是( )
A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐
B．若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验，两组相互对照
C．噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律
D．若本组实验B(上清液)中出现放射性，则不能证明DNA是遗传物质
答案 B
解析 由题干信息可知，图中亲代噬菌体已用32P标记，则锥形瓶中培养液内的营养成分应无放射性标记；要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用35S标记噬菌体的实验，二者为相互对照实验；大肠杆菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律；若本组实验B(上清液)中出现放射性，可能是实验时间较长，大肠杆菌裂解导致的，也可能是部分噬菌体的DNA未侵入大肠杆菌，经搅拌、离心到上清液中。
4．如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染大肠杆菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为( )
A．在外壳中找到15N和35S
B．在DNA中找到15N和32P
C．在外壳中找到15N
D．在DNA中找到15N、32P和35S
答案 B
解析 用15N、32P、35S共同标记噬菌体，15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的DNA,35S标记了噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA，由于DNA复制，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。
方法链接 “二看法”判断子代噬菌体标记情况
1．1928年，格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验，成功地表明了( )
A．已加热杀死的S型细菌中，DNA已经失去活性而蛋白质仍具有活性
B．DNA是遗传物质
C．已加热杀死的S型细菌中，含有促使R型细菌发生转化的活性物质
D．DNA是主要的遗传物质
答案 C
解析 格里菲思并没有提出遗传物质的本质。
2．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是( )
A．3和4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
答案 D
解析 2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型细菌的DNA，所以都不会发生转化。1号试管因为有S型细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。
3．在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述正确的是( )
A．用32P、35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质
B．该实验的步骤是标记、培养、搅拌、离心、检测
C．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D．该实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 B
解析 32P、35S分别标记不同组T2噬菌体的DNA和蛋白质，A错误；该实验先标记噬菌体，然后用标记的噬菌体侵染大肠杆菌培养噬菌体，之后进行搅拌和离心，最后检测上清液和沉淀物的放射性，B正确；T2噬菌体只能用活的细胞培养，不能用培养基培养，C错误；该实验证明了DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质。
4．噬菌体在繁殖过程中所利用的原料是( )
A．细菌的核苷酸和氨基酸
B．自身的核苷酸和细菌的氨基酸
C．自身的核苷酸和氨基酸
D．自身的氨基酸和细菌的核苷酸
答案 A
解析 噬菌体只能寄生在活的细胞中，在繁殖过程中以自己的遗传物质为模板，用宿主细胞的核苷酸和氨基酸作原料，进行遗传物质的复制和蛋白质外壳的合成，A正确。
5．下图是噬菌体侵染细菌示意图，请回答下列问题：
(1)噬菌体侵染细菌的正确顺序应是____________。
(2)图中D表明噬菌体侵染细菌时，留在细菌外的是____________，注入细菌体内的物质是____________。
(3)图中E表明____________________________________________________________。
(4)噬菌体侵染细菌实验得出了____________是遗传物质的结论。
答案 (1)BDAEC (2)蛋白质外壳 噬菌体DNA (3)噬菌体复制完成(产生性状完全相同的噬菌体后代)
(4)DNA
解析 噬菌体侵染细菌的过程可以分为五个步骤：①吸附：噬菌体用尾部的末端吸附在细菌表面；②侵入：噬菌体通过尾轴把DNA全部注入到细菌细胞内，蛋白质外壳留在细胞外面不起作用；③生物合成在细菌体内，以噬菌体的DNA为模板，利用细菌的化学成分合成噬菌体的DNA和蛋白质分子；④组装：新合成的DNA和蛋白质外壳组装成与亲代一模一样的子代噬菌体(结构、成分相同)；⑤释放：子代噬菌体由于细菌的裂解而释放出来，再去侵染其他细菌(功能相同)。由此可见，在子代噬菌体的复制过程中，只有亲代的DNA参与(蛋白质未参与)，说明亲代的性状通过DNA传给后代，所以说DNA是遗传物质。
课时作业
[学考达标]
1．“艾弗里的肺炎双球菌转化实验”证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。得出这一结论的关键是( )
A．用S型活细菌和加热杀死后的S型细菌分别对小白鼠进行注射，并形成对照
B．用杀死的S型细菌与无毒的R型菌混合后注射到小鼠体内，测定小鼠体液中抗体的含量
C．从死亡小鼠体内分离获得了S型菌
D．将S型细菌的各种因子分离并分别加入各培养基中，培养R型细菌，观察是否发生转化
答案 D
解析 当把S型细菌的各种因子分离并分别与R型细菌混合培养后，发现只有加入DNA的培养基中R型细菌发生转化，出现S型细菌，而加入其他因子的培养基中(如加入蛋白质)R型细菌不发生转化，即不出现S型细菌。
2．S型肺炎双球菌具有多糖类的荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是( )
A．培养R型活细菌时加入S型细菌的多糖类物质，能产生一些具有荚膜的细菌
B．培养R型活细菌时加入S型细菌的DNA的完全水解产物，不能产生具有荚膜的细菌
C．培养R型活细菌时加入S型细菌的DNA，能产生具有荚膜的细菌
D．培养R型活细菌时加入S型细菌的蛋白质，不能产生具有荚膜的细菌
答案 A
解析 S型细菌的DNA完全水解产物、蛋白质、多糖等物质均不能使R型细菌转化为S型细菌。只有DNA才是遗传物质，能够使R型活细菌发生转化。
3．利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是( )
A．通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质
B．F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌
C．F组产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果
D．能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组
答案 D
解析 从图示实验过程看出，通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质，F组加入了S型细菌的DNA，可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌，而S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果。A组经煮沸、D组为R型细菌，均不能导致小鼠死亡，D项错误。
4．赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部分组合是( )
A．①② B．①③
C．①④ D．③④
答案 A
解析 组成噬菌体蛋白质的基本单位是氨基酸，而P是噬菌体DNA组成成分之一——磷酸的构成元素，对照图解标号应分别选择①②。
5．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A．沉淀、上清液、沉淀和上清液
B．沉淀、沉淀、沉淀和上清液
C．沉淀、上清液、沉淀
D．上清液、上清液、沉淀和上清液
答案 B
解析 ①放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸中；②放射性主要集中在子代噬菌体蛋白质外壳中；③放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸和留在细菌外的蛋白质外壳中。
6．生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，如下图。下列有关分析不正确的是( )
A．理论上，b中不应具有放射性
B．b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C．b中是否含有放射性，与①过程中培养时间的长短有关
D．上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质
答案 C
解析 35S只能标记噬菌体的蛋白质外壳，用此种噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳只能留在细菌细胞外，而搅拌的目的是使吸附在细菌细胞外的噬菌体及蛋白质外壳与细菌分离，离心是让上清液中析出噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌，因此，搅拌越充分，蛋白质外壳与细菌分离得越彻底，b中放射性越低，如果使蛋白质外壳与细菌彻底分离，则b中不含放射性。上述实验并没有“示踪”DNA在遗传中的作用，因此不能证明DNA是遗传物质。b中是否含有放射性，与①过程中培养时间的长短无关。
[高考提能]
7．病毒H1N1亚型是第一个被鉴定出的流行性感冒病毒，之后即不断地有新亚型的报道。下图为流行性感冒病毒构造示意图，其中甲(简称H)与病毒进入细胞有关；乙(简称N)则与病毒粒子出细胞有关。抗病毒药物“达菲”主要是抑制乙的作用。则“达菲”主要是阻断该病毒增殖时的哪一过程( )
A．病毒入侵细胞 B．病毒的核酸复制
C．病毒粒子的组装 D．子病毒释放出细胞
答案 D
解析 病毒H1N1侵染细胞的过程与噬菌体侵染细胞的过程一致，要经过吸附→注入→复制合成→组装→释放等步骤。由示意图可知：甲与注入有关，乙与释放有关，丙与复制合成有关，丁与组装有关。由题意可知，“达菲”主要是抑制乙的作用，则主要是阻断该病毒增殖时的释放过程，D正确。
8．下图甲中的噬菌斑(白色区域)，是在长满大肠杆菌(黑色)的培养基上，由一个T2噬菌体侵染细菌后不断裂解细菌产生的一个不长细菌的透明小圆区，它是检测噬菌体数量的重要方法之一。现利用培养基培养并连续取样的方法，得到噬菌体在感染大肠杆菌后噬菌斑数量的变化曲线(见图乙)。下列叙述中错误的是( )
A．培养基中加入含35S或32P的营养物质，则放射性先在细菌中出现，后在噬菌体中出现
B．曲线ab段，细菌内正旺盛地进行噬菌体DNA的复制和有关蛋白质的合成
C．曲线bc段所对应的时间内噬菌体共繁殖了10代
D．限制cd段噬菌斑数量增加的因素最可能是绝大部分细菌已经被裂解
答案 C
解析 包括噬菌体在内的所有病毒均是严格的寄生生物，无独立的代谢能力，需要利用寄主细胞的原料增殖，而大肠杆菌可以利用环境中的物质进行代谢，A正确；曲线ab段，正处于噬菌体物质合成的阶段，B正确；曲线bc段，噬菌斑从100个增加到1 000个，是细菌裂解释放的噬菌体数量，并不代表噬菌体增殖10代，噬菌体增殖10代得到的噬菌体数为100×210个，C错误；de段噬菌斑数量达到最大，说明d点之前绝大部分细菌已经裂解，D正确。
9．如图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是( )
A．T2噬菌体 B．乳酸菌
C．酵母菌 D．家兔
答案 A
解析 T2噬菌体只含有DNA，乳酸菌、酵母菌、家兔既含有DNA又含有RNA，但遗传物质都是DNA。
10．根据下面的材料回答问题。
材料一 在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，用同位素31P、32P和32S、35S分别作如下标记。
噬菌体
大肠杆菌
脱氧核苷酸
32P
31P
氨基酸
32S
35S
材料二
(1)写出用32P标记噬菌体的大致操作过程。
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)材料一中，子代噬菌体的DNA分子中含有同位素____________。
(3)若材料一中的噬菌体和大肠杆菌分别换成烟草花叶病毒和烟叶细胞，则能说明________________。
(4)分析材料二中A～D的结果，哪项不正确？______。说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)材料一和材料二共同说明的问题是______________________________________________。
答案 (1)①在含有放射性32P的培养基中培养大肠杆菌 ②再用上述大肠杆菌培养噬菌体 (2)31P和32P
(3)RNA是遗传物质 (4)D DNA分子被DNA酶分解掉，失去活性，R型细菌不能转化成S型细菌，小鼠不会死亡 (5)DNA是遗传物质
解析 (1)由于噬菌体是病毒，不能独立培养，必须寄生在活细胞中，所以先用培养基培养细菌，再用细菌培养噬菌体。(3)烟草花叶病毒的核酸是RNA，它可以侵染烟草的叶细胞，说明RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。(4)由于DNA酶能够分解DNA分子，使其失去活性，不能使R型细菌转化成S型细菌，所以小鼠不会死亡。(5)材料一和材料二共同说明的问题是DNA是遗传物质。
11．1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题。
(1)他们指出“噬菌体在分子生物学的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位一样”。噬菌体作为实验材料具有____________________________的特点。
(2)通过________________________________________________________________________
___________________________________________________的方法分别获得被32P或35S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中______________________变化。
(3)侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。搅拌的目的是________________________________________
________________，所以搅拌时间少于1 min时，上清液中的放射性______。实验结果表明当搅拌时间足够长以后，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明__________________________________。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明________________________________________，否则细胞外________放射性会增高。
(4)本实验证明病毒传递和复制遗传特性中__________起着重要作用。
答案 (1)结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)
(2)用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P或35S标记的大肠杆菌 DNA和蛋白质的位置 (3)使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
较低 DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌 细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来 32P (4)DNA
解析 (1)噬菌体作为实验材料，是因为其结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)。(2)噬菌体是病毒，离开活体细胞不能繁殖，所以要标记噬菌体，首先应用分别含32P 和35S的培养基培养大肠杆菌，再让噬菌体侵染标记后的大肠杆菌，即可达到标记噬菌体的目的，进而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的位置变化。(3)噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜，时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来，会使细胞外32P含量增高。图中被侵染细菌的存活率始终保持在100%，说明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来。细胞外的35S含量只有80%，原因可能是在搅拌时侵染细菌的噬菌体外壳没有全部分离；细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质。
12．某研究小组为探究某病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验，请你完成相关内容。
(1)实验原理：______________________________________________________。
(2)材料用具：该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及其等渗生理盐水、注射器等。
(3)实验步骤：
①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。
②按下表所示配制注射溶液，然后分别注射入小白鼠体内。
组别
A
B
C
D
注射溶液
_______和
________
_______和
________
________
________
③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。
(4)结果预测及结论：
①A、C组发病，B、D组未发病，说明DNA是该病毒的遗传物质；
②________________________，说明________________________________________________。
(5)实验分析：
①________组和________组对照，能说明DNA是否是其遗传物质。
②B组和C组对照，能说明____________________________________________________。
③C组和D组在实验中起到________作用。
答案 (1)酶具有专一性 (3)②A.该病毒核酸提取物
RNA酶 B．该病毒核酸提取物 DNA酶 C．该病毒核酸提取物 D．生理盐水 (4)②B、C组发病，A、D组未发病 RNA是该病毒的遗传物质 (5)①A C
②RNA是否是其遗传物质 ③对照
解析 本题是一个实验探究题，解答时要认真阅读试题，从题干信息中准确提取实验原理，分清实验组和对照组。从(4)(5)小题中可以确定表格中的空格处所填内容，A组和B组、C组和D组是不能互换的。A组和B组是两个实验组，C组和D组是两个对照组。
[真题体验]
13．(2016·江苏，1)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是( )
A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果
B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
答案 D
解析 格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果，A错误；格里菲思实验证明了S型细菌中存在一种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，B错误；T2噬菌体属于病毒，营寄生生活，需先标记细菌，再标记噬菌体，C错误；赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，D正确。
14．(2013·海南，13)关于T2噬菌体的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素
B．T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中
C．RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质
D．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖
答案 D
解析 核酸中不含S元素，故A错误；T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中，故B错误；任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA中的一种，T2噬菌体的遗传物质是DNA，故C错误；T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞的物质进行增殖，D正确。
第2课时 DNA是主要的遗传物质、DNA的粗提取和鉴定
[学习导航] 1.结合教材P62～63，理解DNA是主要的遗传物质的含义。2.结合教材P64，尝试DNA粗提取和鉴定。
[重难点击] 1.辨析各种生物的遗传物质。2.DNA粗提取和鉴定的实验过程。
通过前面两个实验我们知道：很多生物的遗传性物质是DNA，那是不是所有生物的遗传物质都是DNA呢？我们又该如何从生物体中提取和鉴定DNA呢？本节课我们就来解决这两个问题。
一、DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的证据
(1)烟草花叶病毒(TMV)的实验
①烟草花叶病毒结构：
②实验过程
③结论：控制烟草花叶病毒性状的物质是RNA，而不是蛋白质。
(2)TMV(烟草花叶病毒)与HRV(车前草病毒)的病毒重建实验
①实验过程
―→重建病毒烟草―→HRV的病斑HRV。
―→重建病毒烟草―→TMV的病斑TMV。
②结论：控制TMV、HRV性状的物质是RNA，而不是蛋白质。
2．绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA。因此，DNA是主要的遗传物质。
1．人、噬菌体、烟草花叶病毒及大肠杆菌的遗传物质分别是什么？
答案 分别是DNA、DNA、RNA、DNA。
2．下列有关遗传物质的叙述，哪些说法是正确的？
①DNA是所有生物的遗传物质
②核酸是一切生物的遗传物质
③酵母菌的遗传物质主要是DNA
④病毒的遗传物质是DNA或RNA
⑤艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA
答案 ②④。
3．蚕豆细胞内的遗传物质彻底水解的产物有哪些？
答案 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。
知识整合 细胞生物同时含有DNA 和RNA，其中DNA是遗传物质；病毒只含有一种核酸，含有DNA(如噬菌体(的，DNA是遗传物质，含有RNA(如艾滋病病毒、烟草花叶病毒等(的，RNA 是遗传物质。
1．科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验结果(见下表)中，不可能出现的是( )
实验
编号
实验过程
实验结果
病斑类型
病斑中分离出的病毒类型
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物
b型
a型
④
组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物
a型
a型
A．实验① B．实验② C．实验③ D．实验④
答案 C
解析 因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。
2．下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( )
A．豌豆的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
答案 B
解析 A中豌豆的遗传物质只有DNA；B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有；C中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D中HIV的遗传物质是RNA，初步水解后产生4种核糖核苷酸。
二、DNA的粗提取和鉴定
1．实验目的
初步掌握DNA的粗提取和鉴定的方法。
2．实验原理
(1)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。
(2)DNA不溶于乙醇溶液，但是细胞中的某些物质则溶于乙醇溶液，利用这一原理可以进一步提取含杂质较少的DNA。
(3)DNA＋二苯胺蓝色。
3．实验材料：鸡血细胞液。
4．DNA粗提取的实验步骤
(1(制备鸡血细胞液
(2)提取鸡血细胞核
(3)溶解DNA：取物质的量浓度为2 mol/L的氯化钠溶液40 mL加入滤液中，用玻璃棒沿同一方向轻轻搅拌。
(4)析出含DNA的丝状物：加入适量蒸馏水，边加边搅拌。
(5)DNA的纯化
①将粗提取出的DNA黏稠物在NaCl溶液中再溶解、再过滤。
②向滤液中，加入冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液50 mL，并用玻璃棒搅拌，溶液中会出现丝状物，用玻璃棒将丝状物挑起，并用滤纸吸取上面的水分，即得到含杂质较少的DNA。
5．DNA鉴定的实验步骤
(1)取两支20 mL的试管，各加入物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液5 mL。
(2)取提取到的丝状物少许，将其放入一支试管中，并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，使其溶解，另一支试管不加任何物质，作为对照。
(3)再向两支试管中各加入4 mL二苯胺试剂，并将其混合均匀。
(4)将试管置于沸水浴中加热5 min，待试管冷却后，观察两支试管中溶液颜色的变化。
1．制备鸡血细胞液时要在取新鲜鸡血的同时加入抗凝剂的目的是什么？
答案 防止血液凝固，使血液分层，便于取下层血细胞。
2．两种NaCl溶液浓度分别是多少？分别有什么作用？
答案 0.14 mol/L NaCl溶液用于析出DNA；2 mol/L NaCl溶液用于溶解DNA。
3．在DNA粗提取的实验步骤中，两次用到蒸馏水的目的是什么？
答案 步骤(2)中加蒸馏水，目的是让血细胞发生渗透吸水涨破而释放DNA；步骤(4)中加蒸馏水，目的是降低NaCl溶液的浓度，析出DNA。
4．两种颜色变化：析出的DNA是白色丝状物；DNA中加入二苯胺试剂，加热后呈蓝色。
5．三次过滤：第一次和第三次要用其滤液，使用的纱布为1～2层，第二次要用其滤出的黏稠物，使用纱布为多层。
知识整合 (1)纯化DNA的方法
①反复溶解和析出，起到纯化作用
项目
溶解规律
2 mol/L NaCl溶液
0.14 mol/L NaCl溶液
DNA
溶解
析出
蛋白质
NaCl溶液浓度从2 mol/L降低的过程中，蛋白质溶解度逐渐增大
部分发生盐析沉淀
溶解
②将含有杂质的DNA溶解于2 mol/L的NaCl溶液中，然后缓缓加入冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液，DNA因溶解度降低而析出，DNA中的部分杂质溶解于乙醇中，从而进一步提纯DNA。
(2)实验中五次搅拌的目的
次数
目的
第一次
搅拌新鲜鸡血和柠檬酸钠溶液，使鸡血细胞液混合均匀
第二次
搅拌加入蒸馏水的鸡血细胞液，加速细胞破裂
第三次
搅拌含DNA的高浓度NaCl溶液，加速DNA的溶解
第四次
搅拌加入蒸馏水的NaCl溶液，均匀稀释以析出更多的DNA
第五次
搅拌含DNA的乙醇溶液，提取含杂质较少的DNA
3．在DNA的粗提取与鉴定实验中，有两次DNA的沉淀析出，其依据的原理是( )
①DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低
②DNA在冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液中能沉淀析出
A．两次都是① B．第一次是①，第二次是②
C．两次都是② D．第一次是②，第二次是①
答案 B
解析 第一次利用DNA、蛋白质在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度不同，可将DNA析出；冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液能使DNA沉淀析出，而杂质溶解，故可利用此方法进一步提纯DNA。
4．DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的变化而改变。请回答下列问题：
(1)在下列NaCl溶液的浓度中选出能使DNA析出最彻底的一种物质的量浓度为________。
A．0.14 mol/L B．2 mol/L C．0.3 mol/L
(2)DNA不溶于冷乙醇，但细胞中的某些物质却可以溶于冷乙醇，利用这一原理可以____________，可以推测溶于冷乙醇中的物质可能有_______________________。
(3)利用DNA遇________变蓝色的特性，将该物质作为鉴定________的试剂。鉴定过程：向放有________的试管中加入4 mL的________试剂，混合均匀后，将试管置于________中加热5 min，待试管________后，观察试管中溶液颜色的变化。
答案 (1)A (2)除去杂质 某些脂质、蛋白质、糖类或其他大分子物质 (3)二苯胺 DNA DNA 二苯胺 沸水浴 冷却
解析 DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。 利用DNA不溶于冷乙醇的特点，可以除去杂质。 利用DNA与二苯胺会发生蓝色反应的特性，可以鉴定提取的DNA。
一题多变
在“DNA粗提取”实验中，为得到含DNA的黏稠物，某同学进行了如下操作，最后所得含DNA的黏稠物极少，导致下一步实验无法进行，请指出该同学在实验操作上的错误并改正。
(1)在新鲜鸡血中加入适量的柠檬酸钠，经离心后，除去血浆留下血细胞备用。
(2)取5～10 mL血细胞放入50 mL的塑料烧杯中，并立即注入 20 mL 2 mol/L的氯化钠溶液，轻缓搅拌5 min后，经滤纸过滤，取得其滤液。
(3)滤液中加入40 mL 2 mol/L的氯化钠溶液，并用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌1 min。
(4)往上述溶液中缓慢加入蒸馏水，同时用玻璃棒沿一个方向不停地轻轻搅拌，直到溶液中丝状物出现为止，再进行过滤得含DNA的黏稠物。
答案 (2)中2 mol/L的氯化钠溶液应改为蒸馏水；滤纸应改为纱布；(4)中直到溶液中丝状物出现为止应改为直到溶液中丝状物不再增加为止。
解析 将鸡血细胞中的核物质析出，要用蒸馏水，因血细胞在低浓度溶液中吸水破裂；而过滤不能用滤纸，滤纸的孔太小，DNA分子不能通过，应改用纱布；实验最后要得到尽可能多的丝状物(DNA)，就需要搅拌至溶液中丝状物不再增加为止。
1．用甲种病毒的RNA和乙种病毒的蛋白质外壳组成一种杂种病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是( )
A．甲种病毒的特征 B．乙种病毒的特征
C．丙种病毒的特征 D．子代病毒特有的特征
答案 A
解析 子代病毒的特征只与其遗传物质有关，由于该子代病毒的RNA是由甲种病毒提供的，因此，子代病毒表现为甲种病毒的性状特征。
2．下列关于遗传物质的叙述，正确的是( )
A．蛙的成熟红细胞中不含有遗传物质DNA
B．自然界中生物遗传物质的基本单位是脱氧核苷酸
C．HIV的遗传物质是RNA
D．噬菌体中的DNA分布在拟核中
答案 C
解析 蛙的成熟红细胞具有细胞核，其中含有遗传物质DNA，A错误；自然界中生物遗传物质的基本单位大多数是脱氧核苷酸，少数是核糖核苷酸，B错误；HIV的遗传物质是RNA，C正确；噬菌体是由蛋白质的外壳和其中的DNA构成的，D错误。
3．下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是( )
A．DNA是绝大多数生物的遗传物质
B．有些生物的遗传物质是RNA
C．在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D．核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
答案 C
解析 具有细胞结构的生物含有 DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质；病毒只含有DNA或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。
4．下列关于“DNA 粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是( )
A．洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度
B．将 DNA 丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C．常温下菜花匀浆中有些酶类会影响 DNA 的提取
D．用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致 DNA 获得量减少
答案 C
解析 洗涤剂可瓦解植物细胞膜，有利于释放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A项错误；含DNA的丝状物应先溶解在物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，再用二苯胺试剂在沸水浴条件下检测，冷却后变成蓝色，B项错误；常温下菜花匀浆中某些酶如DNA水解酶，其活性较高，会影响DNA的提取，C项正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液可防止DNA分子断裂，不会影响DNA的提取量，D项错误。
5．下图为“DNA的粗提取”的实验装置。
(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的____________。
(2)在图A所示的实验步骤中加蒸馏水的目的是__________________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是__________________________；图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是________________。
答案 (1)DNA
(2)使血细胞破裂 使滤液中的DNA溶解于浓NaCl溶液 使DNA析出
解析 题图A、B、C所示为本实验的三个关键步骤。图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相混合而使血细胞处于极度低渗的环境之中，细胞因大量吸水而最终破裂，并释放出内容物。图B通过纱布过滤使血细胞释放出的DNA收集到滤液中(将大量胶状物滤出)，再在滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液使DNA的溶解度增加。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，如在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度只有水中的1%，而在1 mol/L的NaCl溶液中的溶解度为水中的2倍。图C中，在DNA的浓NaCl溶液中加入蒸馏水(大量)，可使溶液的NaCl浓度降至较低，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度很低(在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度再变小，则DNA溶解度将增大)，使DNA低渗析出，经过过滤等手段可以收集到DNA。
课时作业
[学考达标]
1．2013年4月，禽流感卷土重来，这次的病毒是甲型H7N9，研究发现，甲型H7N9流感病毒是一种RNA病毒。有关患者体内甲型H7N9流感病毒的遗传物质，下列说法正确的是( )
A．人体细胞中的DNA
B．甲型H7N9流感病毒中的DNA
C．人体细胞中的RNA
D．甲型H7N9流感病毒中的RNA
答案 D
解析 甲型H7N9流感病毒是一种RNA病毒，说明其遗传物质为RNA。该病毒虽寄生在患者的细胞中，但其遗传物质是病毒的RNA。
2．能证明RNA是遗传物质的实验是( )
A．烟草花叶病毒侵染实验
B．噬菌体侵染细菌实验
C．豌豆杂交实验
D．肺炎双球菌的转化实验
答案 A
解析 烟草花叶病毒的核酸是RNA，通过侵染实验证明RNA起遗传物质的作用；噬菌体是由蛋白质和DNA组成的病毒；豌豆杂交实验研究的是真核生物核内基因的传递规律；肺炎双球菌的转化实验证明DNA是遗传物质。
3．下列有关叙述正确的是( )
A．含有RNA的生物，其遗传物质一定是RNA
B．只含有DNA的生物，其遗传物质不一定是DNA
C．既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA和RNA
D．既含有DNA又含有RNA的生物，其遗传物质是DNA而不是RNA
答案 D
4．如图甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是( )
答案 D
解析 图中重建的“杂种病毒丙”的核酸来自病毒乙，而蛋白质外壳来自病毒甲。由于病毒丙侵染植物细胞的是乙病毒核酸，所以在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒的核酸和蛋白质外壳均与乙病毒相同。
5．下列关于遗传物质的说法中，正确的是( )
A．肺炎双球菌的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
B．在噬菌体侵染细菌的实验中，最关键的设计思路是让DNA和蛋白质混合作用于细菌
C．真核生物的遗传物质都是DNA，原核生物的遗传物质是DNA或RNA中的一种
D．在小肠内，食物中的DNA主要是以核糖核苷酸形式通过主动运输被吸收进入血液的
答案 A
解析 噬菌体侵染细菌实验，最关键的设计思路是用35S、32P分别标记蛋白质和DNA，单独研究二者的作用。原核生物和真核生物的遗传物质均为DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。构成DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸而不是核糖核苷酸。
6．下列操作中对DNA提取量影响较小的是( )
A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等物质
B．搅拌时，要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动
C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加蒸馏水，直至溶液中黏稠物不再增多
D．在酒精沉淀DNA时，要使用冷酒精，甚至再将混合液放入冰箱中冷却
答案 B
解析 搅拌时沿一个方向是为了防止DNA被破坏。
[高考提能]
7．下列关于遗传物质的说法中，错误的是( )
①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核的遗传物质是DNA ④细胞质的遗传物质是RNA ⑤HIV的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．③④⑤
答案 C
解析 凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA；HIV的遗传物质是RNA。
8．将粗提取的DNA丝状物分别加入0.14 mol/L NaCl溶液、2 mol/L NaCl溶液、体积分数为95%的乙醇溶液中，然后用放有纱布的漏斗过滤，分别得到滤液P、Q、R以及存留在纱布上的黏稠物p、q、r，其中由于含DNA少可以丢弃的是( )
A．P、Q、R B．p、q、r
C．P、q、R D．p、Q、r
答案 C
解析 DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最小，过滤后DNA在黏稠物p中，可以丢弃P；DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解过滤后，DNA在滤液中，可以丢弃q；DNA不溶于体积分数为95%的乙醇溶液，所以过滤后DNA在黏稠物r中，可以丢弃R。
9．在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中，若需进一步提取含杂质较少的DNA，可以依据的原理是( )
A．在物质的量浓度为0.14 mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度最小
B．DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会呈现蓝色
C．DNA不溶于乙醇溶液而细胞中的一些物质易溶于乙醇溶液
D．质量浓度为0.1 g·mL－1的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用
答案 C
解析 由于DNA不溶于乙醇溶液，而混杂在DNA中的某些物质易溶于乙醇溶液，因此向含有杂质的DNA中加入95%的冷乙醇溶液能进一步提纯DNA。
10．下图中能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是( )
答案 C
解析 依据DNA粗提取的原理，在NaCl的浓度为0.14 mol/L时DNA分子溶解度最小，利于DNA分子的析出，浓度过大或过小，DNA分子的溶解度都会增大。
11．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同(如下图A)，试分析图B中a、b、c三个实验并回答问题。
(1)a表示用______________________________感染烟草叶，结果________。
(2)b表示用__________________________感染烟草叶，结果__________________________。
(3)c表示用______________________________________________感染烟草叶，结果_________
_______________________________________________________________。
(4)d表示由人工合成的新病毒，其产生的后代是________型。
(5)整个实验说明_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)TMV的蛋白质外壳 无病斑 (2)HRV的RNA 出现HRV感染烟草叶的病斑 (3)TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的新病毒 出现HRV感染烟草叶的病斑 (4)HRV (5)RNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质
12．研究发现少数病毒(如烟草花叶病毒，简称TMV)体内仅有蛋白质和RNA两种化学成分，这类生物的性状(如TMV能感染正常烟草的叶片，使之出现相应的病斑)的遗传是受RNA还是蛋白质控制？请设计实验探究TMV的遗传物质。
(1)实验原理
①利用水—苯酚溶液可以将TMV分离，获得TMV的蛋白质和RNA。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
(2)实验材料：烟草花叶病毒、正常生长的烟草、苯酚、试管、玻璃棒等必需的实验器材。
(3)主要实验步骤：
①获得TMV的RNA和蛋白质：__________________________________________________。
②选择材料并分组：取正常生长的烟草植株，选取________________________的三张叶片，分别编号A、B、C。
③实验处理
A
B
C
用_______________感染
用_______________感染
用_______________感染
④正常培养烟草植株，并注意观察________________________________________________________________________。
(4)结果预测与结论：
①A、B叶出现病斑，C叶正常，并且用B叶病斑组织感染正常叶片，仍出现相同病斑，说明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
说明TMV中RNA是遗传物质。
答案 (1)②TMV能感染正常烟草使之出现相应病斑
③遗传物质能使生物性状保持相对稳定
(3)①水—苯酚溶液分离TMV，获得纯净的TMV蛋白质和RNA ②生长状况基本相同 ③完整的TMV TMV的蛋白质 TMV的RNA ④相应叶片的表现症状
(4)①TMV中蛋白质是遗传物质 ②A、C叶出现病斑，B叶正常，并且用C叶病斑组织感染正常烟草叶，仍出现相同病斑
13．某生物兴趣小组在学习了DNA的粗提取和鉴定实验后，尝试开展RNA的粗提取和鉴定实验。通过查阅资料，制订了以下的实验方案：
实验课题：酵母菌RNA的提取和鉴定。
实验目的：从酵母菌中提取RNA，并且鉴定RNA。
实验原理：微生物是工业上大量生产RNA的原料，其中以酵母菌尤为理想，因为酵母菌核酸中主要是RNA，DNA很少，菌体易收集，RNA易分离。RNA不溶于乙醇和无水乙醚。利用稀碱法(稀碱能使细胞壁溶解)或高盐法(高浓度的盐改变细胞膜的通透性)来释放RNA。RNA水解液(加硫酸、加热)＋苔黑酚－FeCl3试剂加热直到沸腾1分钟，会出现墨绿色。
实验材料：干酵母菌、离心机、烧杯、试管、玻璃棒等；0.2%氢氧化钠、冷却的95%的乙醇、无水乙醚、乙酸、10%硫酸溶液、苔黑酚－FeCl3试剂等。
实验步骤：①称6克干酵母；②加0.2%氢氧化钠45 mL，沸水加热20分钟，搅拌，后加乙酸7滴；③离心10分钟后取上清液；④边搅拌边缓慢加冷却的95%的乙醇并静置10分钟；⑤离心后先用冷却的95%的乙醇并静置10分钟；⑥获得RNA粗制品；⑦RNA鉴定。
请根据实验方案，思考并回答下列问题：
(1)酵母菌细胞中含有RNA的结构有______________________________。酵母菌也是便于用来研究细胞呼吸不同方式的好材料，理由是___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验步骤⑤中，离心后取________用乙醇、无水乙醚进行洗涤。
(3)RNA提取过程要注意温度的控制，在20～70 ℃的温度范围内停留的时间不能太长，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)稀碱法提取RNA必须在沸水浴中进行的目的，一是__________________，二是____________________________，以便获得更多更纯净的RNA。
答案 (1)细胞核、线粒体、核糖体、细胞质基质 酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌
(2)沉淀物 (3)分解核酸的酶在此温度范围内活性高，会使RNA降解 (4)使杂质蛋白质变性 使核酸水解酶失活，减少RNA的分解
[真题体验]
14．(2015·江苏，25改编)图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述不正确的是( )
A．图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同
B．图1中完成过滤之后保留滤液
C．图2中完成过滤之后弃去滤液
D．在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质
答案 A
解析 A项错，图1、2 中加入蒸馏水稀释的目的分别是破碎细胞获取含DNA的滤液，稀释NaCl溶液，析出DNA；B项对，图1 过滤之后保留滤液，因滤液中含DNA；C项对，图2过滤之后弃去滤液，因DNA已析出；D项对，嫩肉粉中的蛋白酶可对蛋白质进行水解。
15．(2014·江苏，16)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是( )
A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水
C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物
D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝
答案 C
解析 理论上只要含DNA的生物材料都行，只是从操作难易程度上分，最好选择容易操作的，所以酵母和菜花可作为提取DNA的材料，A正确；DNA在2 mol/L NaCl溶液和蒸馏水中都能溶解，只不过溶解度不同，B正确；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会破裂，DNA在蒸馏水中溶解度较大，不会析出，C错误；DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝，D正确。
第1课时 基因与DNA的关系及遗传信息的转录
[学习导航] 1.说明基因和遗传信息的关系。2.结合P77教材图4－12，概述转录的过程和特点。
[重难点击] 1.基因的概念。2.转录的过程。
在孟德尔分离定律中我们提到了遗传因子，它是一种可以遗传的物质，也就是我们常说的基因。随后又学习了萨顿假说，摩尔根通过果蝇的遗传实验将基因定位在染色体上。回忆了这些知识，我们会提出问题：基因和DNA有什么关系？它又是怎样控制生物体的性状的呢？
解决学生疑难点 _______________________________________________________________
一、基因的本质
1.概念
基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。
2.遗传信息
基因内的碱基的排列顺序代表了遗传信息。
3.基因的主要载体是染色体。
4.基因的基本功能包括遗传信息的传递(即复制)和表达(即通过转录、翻译来实现的)。
1. 阅读材料回答问题
材料1 大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4 700 000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000个碱基对。
材料2 生长在太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，这是因为海蜇的DNA分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。
材料3 近年来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍保持正常。
(1)请计算材料1中的基因碱基数目，与DNA的总碱基数目比较能说明什么？
答案 基因总的碱基数目＝4 400×1 000＝4.4×106(对)，小于该DNA中总的碱基数目4.7×106(对)，说明DNA分子中并非所有的片段都属于基因。
(2)请分析材料2和3：是不是DNA的任意一个片段都是基因？
答案 材料2和3说明基因具有一定的遗传效应，所以并非DNA的任意一个片段都属于基因，只有具有一定遗传效应的DNA片段才是基因。
2.请据图回答下列问题。
(1)若图中A为糖类，则A、C、G分别是什么？
答案 分别为脱氧核糖、磷酸、蛋白质。
(2)D、E、F、H之间有什么数量关系？
答案 每一条H(染色体)上有1个或者2个F(DNA)分子；每个F(DNA)分子上有许多个E(基因)；每个E(基因)含有许多个D(脱氧核苷酸)。
(3)真核生物中，H是F的唯一载体吗？
答案 不是，染色体是DNA的主要载体，另外叶绿体和线粒体也是DNA的载体。
知识整合 每一条染色体上有1个或者2个DNA分子，每个DNA分子上有许多个基因，每个基因含有许多个脱氧核苷酸；真核细胞中染色体是DNA的主要载体，另外叶绿体和线粒体也是DNA的载体。
1.如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是( )
A.白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸
B.S基因是有遗传效应的DNA片段
C.白眼基因在常染色体上
D.基因片段中有5种碱基，8种核苷酸
答案 B
解析 白眼基因位于X染色体上，组成基因片段的基本组成单位是脱氧核苷酸，有4种碱基，4种脱氧核苷酸。
2.人类14号染色体信息已被破译，总计含87 410 661个碱基对，这一结果于2003年1月4日发表在英国科学周刊《自然》杂志上。研究报告称，第14号染色体含有1 050个基因。则平均每个基因含有的碱基数为( )
A.83 248 B.166 496
C.1 050 D.不能确定
答案 D
解析 一个DNA分子中含有多个基因。在基因之间的DNA片段属于间隔区段，这些间隔区段因为没有遗传效应而不属于基因。人类14号染色体上的87 410 661个碱基对，并不全属于该染色体上含有的1 050个基因。
二、转录
1.DNA与RNA的比较
种类
DNA
RNA
基本单位
脱氧核糖
核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
五碳糖
脱氧核糖
核糖
特有碱基
T
U
共有碱基
A、G、C
空间结构
规则的双螺旋结构
多呈单链结构
真核生物
中的分布
主要在细胞核中，少量在线粒体、叶绿体中
主要在细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体中，少量在细胞核中
2.遗传信息的转录
(1)概念：是指在细胞核中以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
(2)过程
第1步：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。
第2步：游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。
第3步：在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
第4步：合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。
如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：
1.请思考图中DNA的转录方向为←(用“→”或“←”表示)。
2.a为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶。
3.b和c的名称分别是什么？
答案 b是胞嘧啶脱氧核苷酸；c是胞嘧啶核糖核苷酸。
4.在根尖细胞中，上述过程发生的场所是哪里？
答案 细胞核、线粒体。
5.产物d一定是mRNA吗？
答案 不一定。产物有mRNA、tRNA、rRNA。
6.若d中A占35%，U占19%，则d对应的DNA分子片段中T和C分别占27%、23%。
分析 d是以DNA的一条链为模板转录来的，若d中A＝35%，U＝19%，A＋U＝54%，则对应的DNA分子片段中A＋T＝54%，G＋C＝46%，故A＝T＝27%，G＝C＝23%。
知识整合 转录的方向和RNA聚合酶移动的方向一致；DNA中碱基C和脱氧核糖、磷酸一起构成胞嘧啶脱氧核苷酸；RNA中则构成胞嘧啶核糖核苷酸；真核生物中转录的主要场所是细胞核，线粒体和叶绿体中也能进行；转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA。
3.下列关于RNA的叙述，错误的是( )
A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B.RNA是一种遗传物质
C.RNA参与构成核糖体
D.RNA参与构成细胞膜
答案 D
解析 有些酶是RNA；RNA是某些病毒的遗传物质；rRNA参与构成核糖体。
4.下列关于转录的叙述，不正确的是( )
A.多数发生在细胞核中
B.以核糖核苷酸为原料
C.DNA的两条链都可作模板
D.边解旋边转录
答案 C
解析 DNA的两条链中只有其中一条链可作为模板。
5.下图表示真核细胞某基因的转录过程。有关叙述错误的是( )
A.转录结束后①和②重新形成双螺旋结构
B.③不一定是mRNA
C.④是游离的脱氧核苷酸
D.该过程中存在T与A的碱基配对方式
答案 C
解析 转录结束后①和②重新形成双螺旋结构，故A正确。转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA等，故B正确。④是形成RNA的原料，是游离的核糖核苷酸，故C错误。该过程中DNA中的T可以与RNA中的A配对，故D正确。
1.下列关于基因的叙述，正确的是( )
A.DNA分子上任意一个片段都是基因
B.人体细胞中染色体是基因的唯一载体
C.等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同
D.基因的多样性决定了DNA分子的多样性
答案 C
解析 基因是DNA分子上具有遗传效应的片段，而不是DNA分子中任意一片段；人体细胞中染色体是基因的主要载体，线粒体中也分布着一定数量的基因；构成基因的基本单位是脱氧核苷酸；基因的多样性与DNA分子的多样性均与脱氧核苷酸的数量和排列顺序有关。
2.下图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法不正确的是( )
A. 该过程共涉及5种核苷酸
B. 在不同组织细胞中该过程的产物有差异
C. 该过程需要RNA聚合酶
D. 该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗
答案 A
解析 由图可知，是人体细胞核中发生的转录过程，DNA单链中涉及4种脱氧核苷酸，转录产生的RNA中含4种核糖核苷酸，故该过程涉及8种核苷酸，不同组织细胞表达的基因具有选择性，故转录产生的mRNA有差异。
3.下列关于DNA和基因的关系的叙述，正确的是( )
A.基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
B.DNA的碱基排列顺序就代表基因
C.一个DNA分子上有许多个基因
D.组成不同基因的碱基数量一定不同
答案 C
解析 每个DNA分子上有多个基因，它们在染色体上呈线性排列。
4.真核细胞内RNA的酶促合成过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.该过程不会发生在细胞质中
B.该过程两个RNA聚合酶反向移动
C.该DNA片段至少含有2个基因
D.该DNA片段的两条链均可作为模板链
答案 A
解析 分析题图可知，该过程为转录，可发生在细胞质的线粒体或叶绿体中，A错误；转录需要RNA聚合酶催化，根据题图可知，两个RNA聚合酶反向移动，B正确；不同的基因转录出不同的mRNA，图中2个mRNA的模板链不同，属于2个不同的基因，C正确；图中显示该DNA分子中2个不同的基因转录时所用的模板链不是同一条脱氧核苷酸链，D正确。
5.如图为真核细胞基因表达的第一阶段，据图回答下列问题：
(1)该阶段叫做____________。可以在细胞的__________________________中发生和完成。
(2)图中2和5的核苷酸的名称分别是____________________和______________________。
(3)若在a链上形成e链时，a链的碱基比例为A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则e链中碱基的比例是____________________。
答案 (1)转录 细胞核、线粒体、叶绿体 (2)尿嘧啶核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 (3)A∶U∶G∶C＝2∶1∶4∶3
解析 由图示可看出，组成DNA分子的两条链局部解开螺旋，并以其中一条链为模板合成另一条链，此过程为转录过程，e链为新合成的RNA。该过程发生在真核细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中。转录过程中A与U配对，T与A配对，G与C配对，C与G配对。
课时作业
[学考达标]
1.下列哪项是DNA和RNA共同具有的( )
A.双螺旋结构 B.脱氧核糖
C.尿嘧啶 D.腺嘌呤
答案 D
解析 具有双螺旋结构的是DNA，RNA不具有；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖；尿嘧啶是RNA中特有的碱基；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基。
2.下列关于基因的说法，正确的是( )
A.基因就是任意一段DNA分子
B.基因一定位于染色体上
C.基因是有遗传效应的DNA片段
D.不同基因上带有的遗传信息相同
答案 C
解析 并非DNA上任意一个片段就是基因，必须是具有遗传效应的DNA片段才是基因。
3.遗传信息是指( )
A.有遗传效应的脱氧核苷酸序列
B.脱氧核苷酸序列
C.氨基酸序列
D.核苷酸序列
答案 A
解析 所谓的遗传信息是指能够表达(形成特定氨基酸顺序的蛋白质)出来的DNA(基因)脱氧核苷酸序列(有遗传效应的DNA片段)，不同的脱氧核苷酸序列能够控制形成不同氨基酸顺序的蛋白质。
4.下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是( )
A.二者均以DNA的两条链为模板
B.二者碱基配对方式相同
C.二者均需ATP
D.DNA复制的产物是DNA，转录的产物是mRNA
答案 C
5.下列有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是( )
A.两种过程都可在细胞核中发生
B.两种过程都有酶参与反应
C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料
D.两种过程都以DNA为模板
答案 C
解析 复制和转录都主要在细胞核内进行；都需要各种酶的参与；复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是4种核糖核苷酸；两种过程的模板都是DNA，复制是以DNA的两条链分别为模板，而转录是以DNA的一条链为模板。
6.下列关于DNA和RNA特点的比较，正确的是( )
A.在细胞内存在的主要部位相同
B.构成的五碳糖不同
C.核苷酸之间的连接方式不同
D.构成的碱基相同
答案 B
解析 DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中；二者的核苷酸的连接方式相同，都是靠磷酸二酯键连接；构成DNA和RNA的碱基不完全相同。
[高考提能]
7.如图为细胞核中某真核细胞基因进行转录过程的部分示意图，相关叙述正确的是( )
A.图中有五种碱基八种核苷酸
B.该过程需要DNA聚合酶催化
C.若图中转录的基因含300个碱基对，则其指导合成的RNA至少含150个核苷酸
D.图中②、③的化学本质相同
答案 A
解析 转录过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，无需DNA聚合酶；该图中共有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸；若转录的基因中含有300个碱基对，则mRNA中碱基最多为300个；图中②为脱氧核糖，③为核糖。
8.有3个核酸分子，经分析有5种碱基，8种核苷酸，4条核苷酸链，它的组成是( )
A.1个RNA,2个DNA
B.3个DNA
C.1个DNA,2个RNA
D.3个RNA
答案 C
解析 因为DNA和RNA共含有5种碱基，8种核苷酸，且1个DNA分子含有2条核苷酸链，而1个RNA分子只含1条核苷酸链，满足条件的只有C项。
9.以下相关说法不正确的是( )
A.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”
B.一个DNA分子可以转录成多种、多个信使RNA
C.该过程需要RNA聚合酶
D.H1N1禽流感病毒在培养基上也可以完成该过程
答案 D
解析 禽流感病毒没有独立代谢能力，必须用活的宿主细胞培养。
10.已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G共有12个，转录该段mRNA的DNA分子模板链中应有A和G的个数是( )
A.12 B.24 C.18 D.30
答案 C
解析 根据下图可解答：
由于DNA模板链与mRNA互补，所以DNA模板链上A和G的个数等于mRNA中U与C的个数。
11.如图表示真核生物体内DNA传递遗传信息的某过程，请据图回答下列问题：
(1)图示两种物质的组成元素有______________________________________________。
(2)该图所示的是遗传信息传递的________过程，该过程发生的主要场所是_________。
(3)物质③是以DNA的哪一条链为模板形成的？__________________________________。
试写出③的碱基序列__________________。
(4)组成物质③的基本单位是___________________________________________________，
它有________种。
(5)如果③中A占26%，U占28%，那么，相应的DNA片段中，T占________，C占________。
答案 (1)C、H、O、N、P (2)转录 细胞核 (3)① CAUGCA (4)核糖核苷酸 4 (5)27% 23%
解析 在真核生物体内以DNA分子的一条链为模板控制合成mRNA的过程是转录，主要在细胞核内进行。③是以①为模板转录来的，若③中A＝26%，U＝28%，A＋U＝54%，则相应的DNA分子片段中A＋T＝54%，G＋C＝46%，故A＝T＝27%，G＝C＝23%。
12.如图表示一个DNA分子上的三个片段A、B、C，请完成下列问题：
(1)片段A和C之所以能称为基因，是因为它们都是___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)片段A和片段C的不同之处是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)片段A和片段B的不同之处是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)一般情况下，在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要____________类似于A的片段的长度。
(5)在人类染色体DNA不表达的片段中有一部分是串连重复的序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种短序列应该位于图中的____________。
(6)上题中所说的短序列可应用于____________。
A.生产基因工程药物
B.侦查罪犯
C.遗传病的产前诊断
D.基因治疗
答案 (1)具有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状 (2)其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序及数目不同 (3)片段B中的碱基序列不携带遗传信息，不具有遗传效应 (4)大于 (5)基因间隔区B (6)B
13.为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下变形虫放射性标记实验(如图)：
分析讨论：
(1)从实验可以看出RNA的合成发生在细胞的哪一部位？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)细胞交换后，B组变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验的设计有何巧妙之处？_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)放射性首先出现在细胞核中，说明细胞核是RNA合成的场所
(2)RNA在细胞核中合成之后，会通过核孔运输到细胞质中。B组变形虫细胞质中有标记的RNA分子来自移植过来的A组细胞的细胞核
(3)将两组细胞的细胞核和细胞质互换，形成了相互对照
[真题体验]
14.(2015·全国Ⅰ，1改编)下列叙述错误的是( )
A.DNA与ATP中所含元素的种类相同
B.在转录过程中遵循碱基互补配对原则
C.T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成
D.控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上
答案 D
解析 DNA含有的元素是C、H、O、N、P，ATP是腺嘌呤核苷三磷酸的简称，ATP去掉两个磷酸基团后称为AMP，AMP就是构成RNA的腺嘌呤核糖核苷酸，因此ATP的元素组成也是C、H、O、N、P，故A项正确；在转录过程中遵循碱基互补配对原则，B正确；T2噬菌体是DNA病毒，C正确；细菌是原核生物，没有线粒体，D错误。
15.(2014·江苏，20)关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是( )
A.一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个
B.细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率
C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上
D.在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化
答案 D
解析 不具有遗传效应的DNA片段不转录，不会形成mRNA，因此mRNA分子的碱基数小于n/2个，A错误；转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA，B错误；DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上，C错误；在细胞周期中，基因选择性表达，mRNA的种类和数量均不断发生变化，D正确。
第2课时 遗传信息的翻译
[学习导航] 1.结合教材P78～79，理解密码子的概念并能熟练地查阅密码子表。2.结合教材P80～81，概述遗传信息翻译的过程和特点。3.分析碱基和氨基酸之间的对应关系。
[重难点击] 1.密码子的概念。2.翻译的过程。
美国科幻电影《侏罗纪公园》中，科学家们利用一只困在琥珀中的、曾吸食过恐龙血的蚊子体内的恐龙DNA制造出了大量的恐龙，并建立了一个恐龙的“侏罗纪公园”。
我们知道，生物体的性状是由蛋白质体现的，基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状的。转录只能产生RNA，由RNA到蛋白质需要“翻译”的过程。
解决学生疑难点 ______________________________________________________________
一、密码子与tRNA
1.密码子的破译
(1)实验原理：蛋白质体外合成系统中以人工合成的RNA作模板合成多肽，确定氨基酸与密码子的对应关系。
(2)实验步骤
提取大肠杆菌的破碎细胞液加入试管——除去原DNA和mRNA
↓
添加20种氨基酸——分5组，每个试管各加四种氨基酸
↓
加入人工合成的RNA——多聚U
↓
合成多肽——只在加入酪氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、丝氨酸的试管中出现多肽链
↓
运用同样方法将上述四种氨基酸分装入四个试管——含苯丙氨酸的试管中出现多肽链
(3)实验结论：苯丙氨酸的遗传密码子是UUU。
2.密码子的概念和种类
(1)概念：遗传学上，把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做一个遗传密码子。其中，密码子共有64种。
(2)起始密码子和终止密码子：真核细胞唯一的起始密码子是AUG，编码的是甲硫氨酸。三种终止密码子：UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸。
3.tRNA
(1)结构：三叶草形结构，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基能和mRNA上的密码子互补配对，叫做反密码子。
(2)功能：携带氨基酸进入核糖体。1种tRNA能携带1种氨基酸，1种氨基酸可由1种或多种tRNA携带。
观察教材P79表4－1，回答下列问题：
1.找出两种起始密码子和三种终止密码子，它们都能决定氨基酸吗？
答案 起始密码子：AUG、GUG，分别编码甲硫氨酸和缬氨酸。终止密码子：UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸。
2.决定精氨酸的密码子有哪些？决定色氨酸的密码子有哪些？据此，归纳密码子和氨基酸的对应关系是怎样的？
答案 决定精氨酸的密码子有CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、AGG。决定色氨酸的密码子只有UGG。
密码子和氨基酸的对应关系是：1种密码子只能决定1种氨基酸(终止密码子除外)。1种氨基酸可由1种或多种密码子决定。
3.遗传密码具有通用性，即地球上几乎所有的生物都共用这一套遗传密码，这说明了什么？
答案 这说明所有生物可能有着共同的起源。
4.密码子GCU编码丙氨酸，如果由于某种原因使mRNA中该密码子的第三个碱基由U变为了C，编码的氨基酸还是丙氨酸，这一现象称做密码的简并性。这种特性对生物体的生存发展有什么意义？
答案 一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性。
1.右图代表的是某种转运RNA，对此分析正确的是( )
A.此转运RNA含有五种元素、两种含氮碱基
B.该结构参与蛋白质合成中的翻译过程
C.合成此转运RNA的场所是核糖体
D.若与此转运RNA上的反密码子相对应的密码子中的碱基发生改变，一定会引起蛋白质中氨基酸种类的改变
答案 B
解析 此转运RNA含有C、H、O、N、P五种元素，A、C、G、U四种含氮碱基；转运RNA主要在细胞核中合成；由于密码子具有简并性，信使RNA中的碱基发生改变，翻译出的蛋白质中的氨基酸不一定改变。
2.下列关于RNA的叙述，错误的是( )
A.有些生物中的RNA具有催化功能
B.tRNA上的碱基只有三个
C.tRNA中含有氢键
D.RNA也可以作为某些生物的遗传物质
答案 B
解析 tRNA是运载氨基酸的工具，是RNA中的一种，与其他种类RNA一样，是单链结构，属于生物大分子。tRNA并非只有三个碱基，tRNA在某些部分配对并扭曲成双螺旋状，它的平面形状如三叶草的叶形，其中有三个碱基与mRNA上的密码子配对，称为反密码子。
二、翻译
如图是遗传信息翻译的过程，逆时针观察该图，完成下列探究内容。
1.翻译的概述
(1)翻译的概念
在细胞中，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，这一过程称为翻译。
(2)条件、工具和产物
①[A]是tRNA，②场所[B]核糖体，③原料[D]氨基酸，④模板[E]mRNA，⑤产物[C]具有一定氨基酸顺序的肽链。
2.翻译的过程
(1)起始阶段：利用ATP供能，携带甲硫氨酸的tRNA识别位于核糖体位点1上的mRNA上的起始密码子AUG，mRNA、tRNA与核糖体三者相结合，翻译开始。
(2)延伸阶段
①进位：携带着特定氨基酸的tRNA按碱基互补配对原则识别并进入位点2。
②转肽：两个氨基酸通过脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。
③移位：核糖体读取下一个密码子，位点1的tRNA离开，占据位点2的tRNA进入位点1，新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。
④重复：以后依次重复以上三个步骤，直到读取到mRNA上的终止密码子。
1.翻译能精确地进行，推测原因是什么？
答案 (1)mRNA为翻译提供了精确的模板； (2)通过碱基互补配对(mRNA和tRNA)，保证了翻译能够准确地进行。
2.研究表明，少量的mRNA分子就能迅速合成大量的蛋白质，结合下图推测其机理是怎样的？
答案 1个mRNA可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。
3.下图是翻译过程的示意图，请据图分析：
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？
答案 Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。
(2)Ⅲ是mRNA，其中的起始密码子和终止密码子分别是什么？它们都能决定氨基酸吗？
答案 起始密码子：AUG，编码甲硫氨酸。终止密码子：UAA，不编码氨基酸。
(3)图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？
答案 ①、⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。
(4)最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？
答案 相同；因为它们的模板是同一条mRNA。
知识整合 起始密码子有AUG、GUG，分别编码甲硫氨酸和缬氨酸。终止密码子有UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸；密码子具有简并性，一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性；遗传密码具有通用性说明所有生物可能有着共同的起源。
3.下列对蛋白质的翻译过程的说法中，错误的是( )
A.以细胞质中游离的氨基酸为原料
B.以核糖体RNA作为遗传信息模板
C.以转运RNA为氨基酸运输工具
D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质
答案 B
解析 翻译是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，B错误；由于蛋白质的基本组成单位是氨基酸，故A、D正确；在翻译过程中，搬运工是tRNA，C正确。
4.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是( )
A.图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧
B.mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGU
C.图中碱基的配对方式有A－U、C－G、A－T
D.图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶
答案 A
解析 根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是从左向右，A正确；一种氨基酸可由一种或一种以上密码子决定，B错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有A－U、C－G、G—C、U—A，C错误；RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。
5.下图表示真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是( )
A.①②过程中碱基配对情况相同
B.②③过程发生的场所相同
C.①②过程所需要的酶相同
D.③过程中核糖体的移动方向是由左向右
答案 D
解析 图中①过程是DNA的复制，②过程是转录，③过程是翻译。复制是DNA→DNA，转录是DNA→mRNA，不同的碱基配对方式是A—T、A—U；核基因的转录场所是细胞核，翻译的场所是细胞质(核糖体)；①过程需要解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要RNA聚合酶；从图③可以看出，最右边的一个核糖体上的多肽链最长，其翻译的时间也应该长于左边的两个核糖体，故核糖体的移动方向是由左向右。
易混辨析 真核生物DNA复制、转录和翻译的辨析
DNA
功能
传递遗传
信息(复制)
表达遗传信息
转录
翻译
场所
主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体
主要在细胞核
细胞质(核糖体)
原料
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
20种氨基酸
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
条件
解旋酶、DNA聚合酶、能量
RNA聚合酶、能量
酶、ATP、tRNA、能量
碱基
配对
A－T、T－A、
C－G、G－C
A－U、T－A、
C－G、G－C
A－U、U－A、
C－G、G－C
特点
边解旋边复制；半保留复制
边解旋边转录
一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链
产物
两个双链DNA分子
一条单链mRNA
蛋白质
1.四环素、链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素能抑制细菌的生长，它们有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合，这些抗生素阻断了下列过程中的 ( )
A.染色体活动 B.DNA复制过程
C.转录过程 D.翻译过程
答案 D
解析 抗生素干扰细菌核糖体的形成或者阻止tRNA和mRNA结合，均是阻止翻译过程。
2.真核细胞中DNA复制、转录和翻译的主要场所依次是( )
A.细胞核、细胞核、核糖体
B.细胞核、细胞质、核糖体
C.细胞核、细胞核、高尔基体
D.细胞核、细胞质、内质网
答案 A
解析 DNA的复制、转录都是以DNA为模板，DNA主要在细胞核中，故DNA复制、转录的主要场所是细胞核；翻译是在细胞质中的核糖体上完成的。
3.mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是( )
A.tRNA种类一定改变，氨基酸种类一定改变
B.tRNA种类不一定改变，氨基酸种类不一定改变
C.tRNA种类一定改变，氨基酸种类不一定改变
D.tRNA种类不一定改变，氨基酸种类一定改变
答案 C
解析 一种密码子只能对应于一种氨基酸，而一种氨基酸可以有多个密码子。mRNA上密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA(一端有反密码子)种类也肯定发生改变。但有可能改变后的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸，故氨基酸种类不一定改变。
4.遗传信息、密码子、遗传物质的功能和结构单位，分别是指( )
①信使RNA上核苷酸的排列顺序 ②DNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基 ③信使RNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基 ④DNA上脱氧核苷酸的排列顺序 ⑤转运RNA上一端的三个碱基 ⑥有遗传效应的DNA片段
A.①③⑤ B.④③⑥
C.③④⑥ D.①②⑤
答案 B
解析 遗传信息是指DNA上脱氧核苷酸的排列顺序；密码子是指信使RNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基；基因是有遗传效应的DNA片段，是遗传物质的功能和结构单位。
5.下图为人体蛋白质合成的一个过程，据图分析并回答问题。
(1)图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的_____步骤，该步骤发生在细胞的______部分。
(2)图中[Ⅰ]是____________。按从左到右的次序写出[Ⅱ]________内mRNA区段所对应的DNA模板链上碱基的排列顺序______________________________________________。
(3)该过程不可能发生在人体的________内。
A.神经细胞 B.肝细胞
C.成熟的红细胞 D.心肌细胞
答案 (1)翻译 细胞质(或核糖体)
(2)tRNA(转运RNA) 核糖体 TTCGAA
(3)C
解析 图示为翻译过程，以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，按照碱基互补配对原则，形成具有一定氨基酸排列顺序的多肽链。人成熟的红细胞不再合成蛋白质，原因是其无细胞核及核糖体等，不能控制蛋白质的合成过程。
课时作业
[学考达标]
1.关于RNA的叙述，错误的是( )
A.少数RNA具有生物催化作用
B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子
D.细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸
答案 B
解析 真核细胞内mRNA和tRNA主要在细胞核中合成。
2.下列关于图中①、②两种分子的说法中，正确的是( )
A.①为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNA
B.②为tRNA，一种tRNA可携带不同的氨基酸
C.遗传信息位于①上，密码子位于②上
D.①和②共有的碱基是A、U、G
答案 A
解析 ①为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNA分子；②为tRNA，一种tRNA只能携带一种氨基酸；遗传信息位于①上，密码子位于mRNA上，②上具有反密码子；①和②共有的碱基是A、G、C，DNA中无U。
3.正常出现肽链终止，是因为( )
A.一个与终止密码子对应的转运RNA不能携带氨基酸
B.不具有与终止密码子对应的转运RNA
C.信使RNA在终止密码子处停止合成
D.转运RNA上出现终止密码子
答案 B
解析 终止密码子没有对应的转运RNA。
4.如图是雌性激素与相应受体结合情况的示意图。由图可知，雌性激素与相应的受体结合后形成“激素—受体”复合体，并作用于核内基因的某区域，从而直接影响遗传信息的什么过程( )
A.DNA复制 B.转录
C.翻译 D.转录和翻译
答案 B
解析 由图可知，“激素—受体”复合体从核孔进入细胞核，作用于DNA，从而转录出相应的mRNA并合成相应的多肽，可见该复合体影响转录过程。
5.一条多肽链中有氨基酸1 000个，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录成mRNA的DNA分子分别至少需要碱基( )
A.3 000个和3 000个 B.1 000个和2 000个
C.2 000个和4 000个 D.3 000个和6 000个
答案 D
解析 根据基因中的脱氧核苷酸数、信使RNA上的核苷酸数以及构成蛋白质的氨基酸数之比为6∶3∶1这一规律，可推知，mRNA分子中碱基至少为3×1 000＝3 000个，控制合成1 000个氨基酸，至少需要6 000个脱氧核苷酸。
6.如图中的a、b、c、d分别代表人体内的四种大分子化合物，下列有关说法不正确的是( )
A.分子c的种类约61种，只含三个碱基，分子量比b小得多
B.b、c、d的合成离不开化合物a，这四种大分子化合物的主要合成场所相同
C.b、c、d三种化合物能同时存在于同一个细胞器中
D.a、b彻底水解后可得到四种不同的化合物，四种相同的化合物
答案 A
解析 a、b、c、d分别代表DNA、mRNA、tRNA、rRNA。c为tRNA，有3个与密码子结合的游离碱基，并不是只含3个碱基；密码子有64种，其中3个终止密码子不对应tRNA，故分子c的种类有61种。b、c、d的合成叫转录，a的合成是DNA的复制，它们主要在细胞核中进行。线粒体和叶绿体能翻译形成部分蛋白质，故其内含有这三种RNA。a、b彻底水解后可得到四种不同的化合物——核糖、脱氧核糖、T、U，四种相同的化合物是A、C、G、磷酸。
[高考提能]
7.下列有关图中的生理过程(图中④代表核糖体，⑤代表多肽链)的叙述，不正确的是( )
A.图中所示的生理过程主要有转录和翻译
B.①链中(A＋T)/(G＋C)的比值与②链中此比值相同
C.一种细菌的③由480个核苷酸组成，它所编码的蛋白质一定含160个氨基酸
D.遗传信息由③传递到⑤需要tRNA作工具
答案 C
解析 以DNA一条链(②链)为模板合成的③链含碱基U，故③为mRNA，此过程为转录；③与④结合后以③为模板形成⑤肽链，此过程为翻译。DNA双链中A与T配对，G与C配对，故(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)，即①链中(A＋T)/(G＋C)的比值与②链中此比值相同；③由480个核苷酸即160个密码子组成，这些密码子中可能有不决定氨基酸的终止密码子，故编码的蛋白质含有的氨基酸可能小于160个。遗传信息由③传递到⑤的过程中，需tRNA作运载工具，才能实现遗传信息对蛋白质合成的控制。
8.已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下：A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……C—U
—C—U—A—G—A—U—C—U，此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为( )
A.20个 B.15个
C.16个 D.18个
答案 C
解析 先找到起始密码子，再找到终止密码子，中间一共45个碱基，对应15个密码子，决定15个氨基酸，注意起始密码子也决定氨基酸，终止密码子不决定氨基酸，故为16个氨基酸。
9.下面表格是真核生物细胞核内三种RNA聚合酶的分布与主要功能，下列说法错误的是( )
名称
分布
主要功能
RNA聚合酶Ⅰ
核仁
合成rRNA
RNA聚合酶Ⅱ
核液
合成mRNA
RNA聚合酶Ⅲ
核液
合成tRNA
A.真核生物的转录场所主要是细胞核
B.三种酶的合成场所与其发挥作用的场所相同
C.三种酶作用形成的产物均可参与翻译过程
D.任一种RNA聚合酶活性变化都会影响其他两种酶的合成
答案 B
解析 RNA聚合酶属于蛋白质，在核糖体中合成，而蛋白质合成过程中均需要这3种酶作用形成的产物(rRNA、mRNA、tRNA)的参与。这3种聚合酶发挥作用的场所不同。
10.如图表示DNA(基因)控制蛋白质的过程，分析回答：
(1)图中标出的碱基符号，对应________种核苷酸。
(2)DNA双链中，________链(填代号)为模板链；密码子存在于________链上(填代号)。
(3)如果合成胰岛素，共含有51个氨基酸，两条肽链，共需脱去________分子的水，控制合成的基因上，至少含有________个脱氧核苷酸。
(4)DNA 分子中碱基对之间通过________连接起来的。
答案 (1)8 (2)② ③ (3)49 306 (4)氢键
解析 DNA两条链包括四种碱基，有四种核苷酸，RNA也包括了四种碱基，也有四种核苷酸，所以DNA和RNA共有八种核苷酸，能够与信使RNA碱基相互配对的模板链是②，其上脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，信使RNA上核糖核苷酸的排列顺序代表密码子(相邻三个碱基)，基因6个碱基→信使RNA 3个碱基→1个氨基酸。据此，合成51个氨基酸的蛋白质，至少需要基因上脱氧核苷酸为306个，碱基对之间是通过氢键相连的，核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。
11.下面表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图，据图回答下列问题：
(1)在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为______，图中④的结构名称是________，该过程的模板是____________。
(2)由图中信息可推知DNA模板链上对应的碱基序列为______________________。
(3)根据图并参考下表分析：[①]________上携带的氨基酸是______________。
氨基酸
丙氨酸
苏氨酸
精氨酸
色氨酸
密码子
GCA
ACU
CGU
UGG
GCG
ACC
CGC
GCC
ACA
CGA
GCU
ACG
CGG
答案 (1)翻译 核糖体 ③(或mRNA)
(2)ACCCGATTTCGC (3)tRNA 丙氨酸
解析 (1)图中所示过程是发生于核糖体中的“翻译”，④的名称为核糖体，翻译的模板是[③]mRNA。(2)由mRNA上的碱基序列为UGGGCUAAAGCG，据碱基互补配对原则可写出DNA模板链上的碱基序列为ACCCGATTTCGC。(3)mRNA中密码子为GCU，查密码子表，可知[①]tRNA上携带的氨基酸为丙氨酸。
12.如图表示某动物细胞DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构。a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(1)反映遗传信息表达的是________(填字母)过程，b过程所需的酶是______________。②加工成熟的场所是__________。
(2)图中含有核糖的是________(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是____________________________________。
(3)该DNA片段应有________个游离的磷酸基，氢键有________个，第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为________个。
答案 (1)b、c RNA聚合酶 细胞核 (2)②③⑤ 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸 (3)2 29 28
解析 (1)遗传信息表达包括转录和翻译两个过程，即图中b、c。转录b需要RNA聚合酶，mRNA加工成熟的场所是细胞核。(2)核糖存在于RNA中，②是mRNA，③是核糖体，由rRNA和蛋白质组成，⑤是tRNA。由②中密码子的排列顺序查密码表可知氨基酸的排列顺序是“甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸”。(3)DNA有两条链，所以有2个游离的磷酸基，DNA片段转录的RNA中碱基有1个A和6个U,2个G,3个C，在DNA分子中A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，共有29个氢键；第三次复制增加4个DNA分子，每个DNA中有胸腺嘧啶7个，共28个。
[真题体验]
13.(2015·江苏，12)下图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是( )
A.图中结构含有核糖体RNA
B.甲硫氨酸处于图中?的位置
C.密码子位于tRNA的环状结构上
D.mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类
答案 A
解析 A项对，图中结构包括核糖体、mRNA、tRNA，核糖体由rRNA和蛋白质构成；B项错，甲硫氨酸是起始氨基酸，图中?位置对应的氨基酸明显位于第2位；C项错，tRNA 的环状结构上有反密码子；D项错，由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变，肽链中氨基酸的种类不一定改变。
14.(2013·浙江，3)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是( )
A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B.DNA—RNA杂交区域中A应与T配对
C.mRNA翻译只能得到一条肽链
D.该过程发生在真核细胞中
答案 A
解析 图示过程为DNA的转录和翻译过程，RNA聚合酶具有解旋功能，在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开，同时开始mRNA的延伸，A项正确；DNA—RNA杂交区域中，DNA链上的碱基A与RNA链上的碱基U配对，B项错误；由图可知，多个核糖体结合在该mRNA上，该mRNA翻译能得到多条相同的肽链，C项错误；根据图示，转录和翻译同时进行，该过程发生在原核细胞中，D项错误。
第3课时 基因对性状的控制及人类基因组计划
[学习导航] 1.结合教材P82，归纳中心法则的内容，并了解基因对性状的控制方式。2.阅读教材P83，了解人类基因组计划的有关内容。
[重难点击] 1.中心法则的内容。2.基因控制生物性状的方式。
生物体的这些性状都是由蛋白质体现的，前面我们已经学习了基因指导蛋白质的合成，那么基因和性状之间又存在怎样的关系呢？这一节我们一起来学习基因对性状的控制，首先我们看一下克里克提出的中心法则。
解决学生疑难点 _______________________________________________________________
一、中心法则的提出及其发展
1.克里克提出的中心法则
过程
名称
遗传信息流向
①
DNA复制
DNA→DNA
②
转录
DNA→RNA
③
翻译
RNA→蛋白质
2.中心法则的发展
随着科学的进步，科学家们发现了遗传信息传递的其他途径：
材料一 1965年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
材料二 1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
材料三 1982年，科学家发现一种结构异常的蛋白质可在脑细胞内大量“增殖”引起疾病。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质的形成。
(1)材料1说明遗传信息还可以从RNA流向RNA。
(2)材料2说明遗传信息还可以从RNA流向DNA。
(3)材料3说明遗传信息还可能从蛋白质流向蛋白质。
中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。观察下图分析：
1.①②③④⑤所表示的过程依次是什么？
答案 DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。
2.在真核生物细胞中，过程①发生的场所和过程②的原料分别是什么？
答案 过程①发生的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；过程②的原料是4种核糖核苷酸。
3.正常的细胞中能发生哪些过程？
答案 ①②③。
4.需要tRNA和核糖体同时参与的过程是③；需要逆转录酶参与的过程是④。
知识整合 在中心法则中，DNA的复制、转录和翻译存在于细胞生物中，RNA的复制、逆转录只在某些以RNA 为遗传物质的病毒增殖过程中出现。
1.下图为中心法则部分遗传信息的流动方向示意图，下列有关说法正确的是( )
A.过程1、2一般发生在RNA病毒体内
B.过程1、3、5一般发生于肿瘤病毒的体内
C.过程2、3、4发生于具细胞结构的生物体内
D.过程1～5不可能同时发生于同一个细胞内
答案 C
解析 1为逆转录过程，只能在病毒侵入宿主细胞后发生，该生理过程不会发生于病毒体内，A、B项错误；肿瘤病毒侵入宿主细胞后，在宿主细胞内增殖，需进行逆转录、合成病毒RNA、指导合成其蛋白质外壳等生理过程，因此1～5能同时发生于宿主细胞内，D项错误。
2.结合图表分析，下列有关说法正确的是( )
抗菌药物
抗菌机理
青霉素
抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星
抑制细菌DNA解旋酶(可促进DNA螺旋化)
红霉素
能与核糖体结合
利福平
抑制RNA聚合酶的活性
A.①～⑤可发生在人体健康细胞中
B.青霉素和利福平能抑制DNA的复制
C.结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中
D.环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③
答案 D
解析 ①为DNA复制，②为转录，③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录。青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关。环丙沙星可促进DNA螺旋化，不利于DNA复制和转录。红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程。利福平抑制RNA聚合酶的活性，进而抑制转录和RNA复制。④和⑤只有RNA病毒才能进行。
3.在其他条件具备的情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。下列叙述正确的是( )
A.若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶
B.若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷酸
C.若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制酶
D.若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸
答案 D
解析 若X是DNA，Y是RNA，则Z是RNA聚合酶，A错误；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸，B错误；若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶，C错误；若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，即蛋白质，则Z是氨基酸，D正确。
方法链接 “三看法”判断中心法则各过程
“一看”模板
“二看”原料
“三看”产物
生理过程
DNA
脱氧核苷酸
DNA
DNA复制
核糖核苷酸
RNA
转录
RNA
脱氧核苷酸
DNA
逆转录
核糖核苷酸
RNA
RNA复制
氨基酸
蛋白质
(或多肽)
翻译
二、基因对性状的控制
1.性状：生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。
2.基因的主要功能是通过转录和翻译过程，把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。
3.基因控制性状的途径
(1)直接途径
基因蛋白质结构生物体的性状。
(2)间接途径
基因酶的合成细胞代谢生物体的性状。
4.基因与性状间的对应关系
(1)生物体的绝大多数性状受单个基因控制。
(2)生物体的有些性状是由多个基因决定的，如玉米叶绿素的形成。
(3)有时单个基因也会影响同一生物体的多种性状，如决定豌豆开紫花的基因也决定种皮的灰色。
牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：
1.图中反映了基因控制生物体性状的哪条途径？除此之外，另一条途径是什么？
答案 图中反映出基因可以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；另一条途径是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2.牵牛花的颜色是只有一对基因控制的吗？
答案 不是。花的颜色由多对基因共同控制。
3.牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明什么？
答案 生物体的性状也受环境影响。
4.牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因①②③？也能全部表达吗？
答案 牵牛花的叶肉细胞中也含有基因①②③，但是由于细胞分化，基因的选择性表达，这3个基因不一定能够表达。
知识整合 牵牛花的颜色由多对基因控制的多个酶控制合成，体现了基因可以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；花的颜色与细胞中的pH有关，说明环境也会影响表现型；叶肉细胞中也含有基因①②③，但是不一定能够表达。
4.下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知( )
A.基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B.图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程不需tRNA的协助
C.④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D.过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程进而控制生物体的性状
答案 D
解析 基因1和基因2在人体的所有细胞中都同时存在，A错误；①是转录，需要RNA聚合酶，②是翻译，需要tRNA携带氨基酸，B错误；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因不同，C错误；过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状，D正确。
5.下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是( )
A.生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关
B.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C.基因可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
D.基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达
答案 A
解析 表现型＝基因型＋环境条件；基因可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；也可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；基因表达就是指基因的转录和翻译。
三、人类基因组计划
1.人类基因组的概念
指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。
人类基因组应包括24条染色体上DNA中的全部碱基，即22条常染色体＋X、Y两条性染色体，故选择测序对象应为健康男性。
2.人类基因组计划
(1)概念：分析测定人类基因组的全部基因的核苷酸对的排列序列。
(2)主要内容和目的：绘制人类基因组的四张图谱，即遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱。
下图是雄果蝇的染色体组和基因组中的染色体，请分析：
1.果蝇的染色体组中有没有同源染色体？其基因组中可不可以有同源染色体？
答案 果蝇染色体组中没有同源染色体，基因组中的X、Y染色体是一对同源染色体。
2.对于有性染色体的生物体(二倍体染色体数为2n)，测其基因组时，应选择多少条染色体？
答案 (n＋1)条。
3.普通小麦(6n＝42)的染色体组和基因组的研究对象各包括几条染色体？
答案 均为7条。
6.人类的染色体组和人类的基因组的研究对象各包括哪些染色体( )
①46条染色体
②22条常染色体＋X性染色体或22条常染色体＋Y性染色体
③22条常染色体＋X、Y两条性染色体
④44条常染色体＋X、Y两条性染色体
A.①② B.②③
C.①③ D.③④
答案 B
解析 人体细胞内共有46条染色体，减数分裂时，同源染色体分离，配子中含有23条染色体，即22条常染色体＋X或Y性染色体。 测定人类基因组时，需要测定22条常染色体和X、Y两条性染色体，不能只测定23条染色体的原因是X、Y性染色体分别具有不同的碱基序列。
一题多变
若对果蝇进行基因组测序，则应测定________条常染色体及__________条性染色体，共计________条染色体上的碱基序列。
答案 3 X、Y两 5
1.尿嘧啶核糖核苷(简称尿苷)在细胞内可以转化为尿嘧啶核糖核苷酸。如果选用含有3H－尿嘧啶核糖核苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，几小时后检测小肠绒毛，发现整个小肠黏膜层上均有放射性出现。推测与之密切相关的过程是图中的( )
A.① B.②
C.③ D.①和②
答案 B
解析 小肠黏膜层上均有放射性出现是因为3H－尿嘧啶核糖核苷被利用，说明合成了mRNA，发生了转录过程。
2.用链霉素或新霉素处理，可以使核糖体与单链DNA分子结合，这一单链DNA分子可以代替mRNA合成多肽，这说明遗传信息可以( )
A.从DNA流向RNA
B.从RNA流向DNA
C.从DNA流向蛋白质
D.从蛋白质流向DNA
答案 C
解析 题中信息使核糖体与单链DNA分子结合，合成多肽，说明遗传信息可以从DNA流向蛋白质，C正确。
3.科学家发现，一种动物能否被驯化并和人类友好相处，取决于这种动物的“驯化基因”。在生物体中，基因控制性状表现的主要途径是( )
A.RNA→蛋白质(性状)
B.RNA→DNA→蛋白质(性状)
C.DNA→蛋白质(性状)
D.DNA→RNA→蛋白质(性状)
答案 D
解析 DNA→RNA→蛋白质是细胞生物基因控制性状表现的主要途径；只有少数逆转录病毒和具有RNA复制酶的病毒分别以RNA→DNA→RNA→蛋白质和RNA→蛋白质为控制性状的途径；DNA→蛋白质还没有在生物体内发现。
4.有关基因、DNA、蛋白质、性状的叙述，不正确的是( )
A.基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的
B.基因是有遗传效应的DNA片段
C.白化症状的出现，是由于基因直接控制合成异常的色素
D.基因与性状之间不是简单的一对一关系
答案 C
解析 白化症状的出现是由于体内不能合成酪氨酸酶，从而不能产生黑色素，属于基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状。
5.如图代表人体内苯丙氨酸的部分代谢途径。结合图形，联系已有知识，回答以下问题。
(1)某人是苯丙酮尿症患者，但肤色正常，其原因是食物中可能含有________________。
(2)防治苯丙酮尿症的有效方法是食疗，即要尽量减少饮食中的____________的量。
(3)一对正常的夫妇生了一个既患苯丙酮尿症又患白化病的女儿和一个正常的儿子。这个正常儿子的基因型是__________________。
(4)从苯丙酮尿症的患病机理可以看出基因与性状的关系是___________________________。
答案 (1)酪氨酸
(2)苯丙氨酸
(3)AABB或AABb或AaBB或AaBb
(4)基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状
解析 (1)苯丙酮尿症患者缺少酶1，所以苯丙氨酸不能转化成酪氨酸，而有黑色素产生说明酪氨酸还有其他来源，如食物。(2)由于缺乏酶1，苯丙氨酸会转变为苯丙酮酸，对幼儿产生毒害，减少苯丙酮酸的含量，则需要减少苯丙氨酸的摄入量。(3)由于双亲正常，但生了一个两病均患的女儿，则双亲基因型均为AaBb，所以正常儿子只要满足A_B_即可。(4)基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状。
课时作业
[学考达标]
1.下图表示自然界中遗传信息在三种大分子间的流动(如箭头2代表转录)，相关说法正确的是( )
A.1、2、4常见，3、7少见，其他尚未被证实
B.2、4、6常见，其他几乎从未被证实
C.5、8、9未被证实，3、7少见，其他常见
D.3、7少见，其他常见
答案 A
解析 图中1表示DNA复制，2表示转录，3表示RNA复制，4表示翻译，5表示蛋白质复制，6表示由蛋白质→DNA,7表示逆转录，8表示由蛋白质→RNA,9表示由DNA→蛋白质，中心法则及其补充包含的是1、2、3、4、7的内容，其中1、2、4是常见途径，3、7途径为中心法则的补充，在某些病毒中出现；5、6、8、9目前还没有证实其在生物体中是否存在。
2.结合下图分析，下列叙述错误的是( )
A.生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中
B.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质
C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础
D.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链
答案 D
解析 生物的遗传物质是DNA或RNA，则遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正确；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质，B正确；表现型通过蛋白质表现，故遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础，C正确；编码蛋白质的基因含两条单链，碱基序列互补，遗传信息不同，D错误。
3.金鱼草的纯合红花植株与白花植株杂交，F1在强光低温条件下开红花，在遮阳高温条件下则开白花。这个实例说明( )
A.基因型是性状表现的内在因素
B.表现型是基因型的表现形式
C.基因型相同，表现型一定相同
D.表现型是基因型与环境相互作用的结果
答案 D
解析 F1的个体间基因型相同，在不同条件下，表现型不同，说明表现型除了由基因型决定外，还受环境条件的影响。
4.黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响。下列选项正确的是( )
A.环境因子不影响生物体的表现型
B.不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同
C.黄曲霉毒素致癌是表现型
D.黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型
答案 D
解析 依据题干“黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响”可知，A项错误；由于是多基因控制的这一性状，所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型不一定相同，B项错误；依据表现型的概念，可知黄曲霉毒素致癌不属于表现型，但黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型，C项错误，D项正确。
5.下列有关生物体内基因与酶关系的叙述，正确的是( )
A.绝大多数酶是基因转录的重要产物
B.酶和基因都是细胞内染色体的组成成分
C.基因控制生物性状有些是通过控制酶的合成来控制相应代谢过程实现的
D.只要含有某种酶的基因，细胞中就有相应的酶
答案 C
解析 大多数酶是基因表达的产物，只有少数酶(RNA)才是转录的产物。染色体的主要成分是蛋白质和DNA，此处的蛋白质是结构蛋白。基因表达具有选择性，有某种基因不一定表达出相应的蛋白质。
6.下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是( )
A.一对相对性状可由多对基因控制
B.基因可通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状
C.隐性基因控制的性状不一定得到表现
D.基因型相同，表现型就相同
答案 D
解析 一对相对性状可由一对或多对基因控制，A正确；基因可通过控制酶或蛋白质的合成来控制生物体的性状，B正确；隐性基因控制的性状可能被显性性状所掩盖，如Aa表现为A基因控制的性状，C正确；基因型与环境条件共同决定生物性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同，D错误。
[高考提能]
7.下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，相关叙述不正确的是( )
A.丙的合成可能受到一个以上基因的控制
B.图示过程没有遗传信息的流动
C.过程a仅在核糖体上进行
D.甲、乙中均含有起始密码子
答案 B
解析 丙是由两条多肽链组成的，从图形可以看出由甲和乙这两条RNA链翻译得到，所以可能有两个基因分别转录合成甲和乙。遗传信息的流动包括传递和表达，遗传信息的表达包括转录和翻译，图示代表基因表达中的翻译过程。过程a代表的是翻译过程，场所是核糖体。甲和乙都是RNA，都有起始密码子和终止密码子。
8.科学家在细胞中发现了一种新的线粒体因子——MTERF3，这一因子主要抑制线粒体DNA的表达，从而减少细胞能量的产生。此项成果将可能有助于糖尿病、心脏病和帕金森氏症等多种疾病的治疗。根据以上资料，下列相关叙述错误的是( )
A.线粒体DNA也含有可以转录、翻译的功能基因
B.线粒体基因控制性状的遗传不符合孟德尔遗传定律
C.线粒体因子MTERF3直接抑制细胞呼吸中酶的活性
D.糖尿病、心脏病和帕金森氏症等疾病可能与线粒体功能受损有关
答案 C
解析 线粒体中的DNA也能进行转录与翻译；线粒体中的基因是随细胞质随机分开的，所以不符合孟德尔遗传定律。
9.如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是( )
A.过程①、②共同体现了遗传信息的表达功能
B.基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的
C.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上
D.蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化
答案 B
解析 基因通过控制酶的合成来控制生物体的性状属于间接控制。
10.人体内苯丙氨酸的代谢途径如图所示。人群中，有若干种遗传病是由于苯丙氨酸的代谢缺陷所导致的。例如，苯丙氨酸的代谢产物之一苯丙酮酸在脑中积累会阻碍脑的发育，造成智力低下。下列分析不正确的是( )
A.缺乏酶①可导致病人既“白(白化病)”又“痴”
B.缺乏酶⑤可导致病人只“白”不“痴”
C.缺乏酶⑥时，婴儿使用过的尿布会留有黑色污迹(尿黑酸)
D.上述实例可以证明遗传物质通过控制酶的合成，从而控制新陈代谢和性状
答案 C
解析 该题中的每种酶只催化一种化学反应，缺乏酶①则不能合成酪氨酸，但能合成苯丙酮酸，据图示可知此时该病人既“白”又“痴”；缺乏酶⑤只能引起酪氨酸不能转变为黑色素，故只表现为白化病；而缺乏酶⑥时，只会引起不能合成苯丙酮酸，但其他生理过程正常，故婴儿的尿布上不会有尿黑酸，尿黑酸最终被分解为CO2和H2O；该代谢过程可证明基因通过控制酶的合成来控制新陈代谢和性状。
11.已知甲、乙、丙3种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方向如图所示(注：图中单螺旋线表示RNA，双螺旋线表示DNA)，根据图回答下列问题：
(1)对三种类型的病毒分别举例：
甲______________；乙______________；
丙______________。
(2)①图中1、8表示遗传信息的________过程。
②图中2、5、9表示遗传信息的________过程。
③图中3、10表示____________________，该过程进行所必需的物质条件是________________________________________。
(3)图中7表示遗传信息的________，此过程需有__________酶的作用。这一现象的发现，其意义是____________________________。
答案 (1)噬菌体 烟草花叶病毒 艾滋病病毒
(2)①转录 ②翻译 ③DNA复制 模板、酶、脱氧核苷酸和ATP (3)逆转录 逆转录 对“中心法则”的重要补充
解析 从图中看出病毒甲只有核酸DNA，乙是RNA，丙是RNA。并且甲中的DNA能自我复制，还控制蛋白质的合成；乙中的RNA能自我复制，且控制蛋白质的合成；丙中的RNA通过逆转录决定DNA的结构，且能控制蛋白质的合成。
12.下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成。请据图回答下列问题：
(1)A、D试管中的产物是________，但A试管模拟的是____________过程，D试管模拟的是________________过程。
(2)B、C试管中的产物是________，但B试管模拟的是__________过程，C试管模拟的是__________________过程。
(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，那么产物最多含有________个碱基，最多有________个密码子。
(4)E试管模拟的是________过程，在细胞中进行的场所是________，图中的原料为________，工具是________，产物是________。
(5)生物遗传信息传递的全过程可用下图表示
①请将此图解中a～e过程与前面图示A～E试管所模拟的过程对应起来：a对应________，b对应________，c对应________，d对应________，e对应________。
②此图解中可在多数生物体内发生的过程是________，在少数生物体内发生的过程是________，人体内不能发生________过程。
③图解中的c过程要有________酶参与。
答案 (1)DNA DNA复制 逆转录 (2)RNA 转录 RNA复制 (3)153 51 (4)翻译 核糖体 氨基酸 转运RNA 多肽(蛋白质) (5)①A试管 B试管 D试管 C试管 E试管 ②a、b、e d、c d、c
③逆转录
解析 依据各试管中加入的物质可推断所模拟的过程，依据加入的DNA的碱基数可推断转录产生的mRNA中的碱基数或密码子数。
13.乙肝被称为“中国第一病”。人们对乙肝病的机理研究较多。乙肝病毒的DNA有一条环状链和一条较短的半环链，侵染时先形成完整的环状，再把其中一条作为原始模板复制形成新的病毒。如图：
(1)发生在宿主细胞核的过程有____________，发生在宿主细胞质内的过程有__________________。
(2)乙肝病毒的中心法则：________________________________________________________________________。
(3)发生了碱基互补配对现象的有____________过程。
(4)物质a的作用是____________________________。同类的物质还具有的作用有__________________________________________________________。
(5)过程⑤⑦的原料种类数可能分别为________种，都存在______________现象。
答案 (1)③④ ⑤⑥⑦
(2) (3)③④⑤⑦
(4)携带DNA遗传信息，作为翻译的模板 转运氨基酸，组成核糖体，作为RNA病毒的遗传物质 (5)20、4 碱基互补配对
解析 (1)乙肝病毒需要侵入宿主细胞，在细胞核内先复制形成完整的环状③，然后进行DNA的转录④。⑤是翻译，⑥是组装，这两个过程是发生在细胞质中的。⑦发生在释放之前，应该是在细胞质中。
(2)除正常的DNA转录、翻译过程外，还注意存在逆转录过程。
(3)③是形成新的DNA，④是转录，⑤是翻译，⑦是逆转录，这些过程都发生了碱基互补配对现象。
(4)物质a是mRNA，其作用是把细胞核的DNA信息携带到细胞质中，作为翻译的模板以形成多肽链。同类的物质还有tRNA和rRNA，可转运氨基酸，组成核糖体也可以是RNA病毒的遗传物质。
(5)⑤是翻译形成多肽链的过程，⑦是逆转录形成DNA的过程，⑦过程需要的原料为4种脱氧核苷酸、⑤过程需要20种氨基酸。形成DNA或者是翻译过程都存在碱基互补配对现象，这是准确进行的基础。
[真题体验]
14.(2016·海南，13)某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么Y抑制该病毒增殖的机制是( )
A.抑制该病毒RNA的转录过程
B.抑制该病毒蛋白质的翻译过程
C.抑制该RNA病毒的逆转录过程
D.抑制该病毒RNA的自我复制过程
答案 C
解析 RNA病毒的遗传物质需要经逆转录过程形成DNA，然后整合到真核宿主的基因组中，Y物质与脱氧核苷酸结构相似，应抑制该病毒的逆转录过程。
15.(2015·安徽，4)Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示)，然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是( )
A.QβRNA的复制需经历一个逆转录的过程
B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链
D.QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达
答案 B
解析 QβRNA的复制不需要经历逆转录过程，是由单链复制成双链，再形成一条与原来的单链相同的子代RNA，所以A错误，B正确；由图可以看出，一条QβRNA模板翻译出的肽链不止一条，可翻译出多条多肽链，C错误；由题意可知：QβRNA复制酶基因的表达在QβRNA的复制之前，有了QβRNA复制酶，QβRNA的复制才能进行，D错误。
第1课时 DNA分子的结构
[学习导航] 1.阅读教材P67，了解DNA双螺旋结构模型的构建过程。2.结合教材P68～69，概述DNA分子的双螺旋结构模型的特点。3.通过制作DNA双螺旋结构模型，理解DNA分子的结构特点及相关计算。
[重难点击] 1.DNA分子的双螺旋结构模型的特点。2.DNA分子结构的有关计算规律。
通过前面的学习，我们知道生物的遗传物质主要是DNA，细胞生物和部分病毒的遗传物质都是DNA。那么DNA究竟具有怎样的结构呢？如图是坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕像和雅典奥运会中关于人类发现DNA的过程，这就是科学家模拟的DNA模型，下面就让我们重温科学家构建DNA模型的研究历程，分析DNA的结构特点。
一、DNA分子结构的认识过程及结构特点
1．对DNA分子结构的认识过程
时期
科学家
成果
20世纪30
年代后期
瑞典科学家
证明DNA分子是不对称的
1951年
查哥夫(奥地利)
定量分析DNA分子的碱基组成，发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量
1952年
富兰克琳(英)
确认DNA为螺旋结构，而不是由一条链构成
1953年
沃森(美)和
克里克(英)
提出DNA分子的双螺旋结构模型
2.DNA分子的结构
(1)写出图中各部分的名称
①胸腺嘧啶(T)；
②脱氧核糖；
③磷酸；
④胸腺嘧啶脱氧核苷酸；
⑤碱基对；
⑥腺嘌呤(A)；
⑦鸟嘌呤(G)；
⑧胞嘧啶(C)。
(2)从图中可以看出，和A配对的一定是T，和G配对的一定是C，碱基对之间靠氢键连接。其中A－T之间是2个氢键，G－C之间是3个氢键。
(3)双螺旋结构特点
①DNA分子是由两条链构成的，这两条链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对的规律是：A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。
如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：
1．图中的[1]、[2]、[5]、[7]的名称分别是什么？
答案 [1]为碱基对、[2]为一条脱氧核苷酸单链片段、[5]为腺嘌呤脱氧核苷酸、[7]为氢键。
2．两条链之间的碱基是怎样结合的？配对有什么规律？
答案 DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对；且有一定规律：A与T配对，G与C配对。
3．结构[2]中的相邻碱基C和A是如何连接的？
答案 连接方式为：C－脱氧核糖－磷酸基－脱氧核糖－A。
4．该片段中，游离的磷酸基有几个？
答案 2个。
5．现有M、N两个均含有200个碱基的双链DNA分子，其中M分子中共有260个氢键，N分子中含有20个腺嘌呤，那么M分子中有C－G碱基对多少个？这两个DNA分子哪个结构更稳定？
分析 假设M分子只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G—C碱基对共60个。N分子中A－T对有20个，则G－C对有80个，氢键共有20×2＋80×3＝280个，氢键越多的DNA分子越稳定。
答案 M分子中有C－G碱基对共60个；N分子更稳定。
知识整合 DNA中两条链反向平行，每条链有一个游离的磷酸基；一条链内的相邻碱基由脱氧核糖－磷酸基－脱氧核糖连接；两条链之间的碱基由氢键连接形成碱基对，A－T之间有2条氢键，G－C之间有3条氢键；相同长度的DNA分子，G－C碱基对越多，氢键越多，DNA分子越稳定。
1．下面对DNA结构的叙述中，错误的一项是( )
A．DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
B．DNA分子中的两条链反向平行
C．DNA分子中氢键数目和碱基数目一定相等
D．DNA分子中碱基之间一一对应配对的关系是碱基互补配对原则
答案 C
解析 在DNA分子中，A＝T、G＝C，脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在DNA外侧，共同构成DNA分子的基本骨架；DNA分子两条链反向平行；A－T间是2个氢键，G－C间是3个氢键，氢键数目和碱基数目不相等。
2．如图是一个DNA分子的片段，从图中不能得到的信息是( )
A．DNA是双螺旋结构
B．碱基严格互补配对
C．嘌呤数等于嘧啶数
D．两条脱氧核苷酸链反向平行
答案 D
解析 由图示可以看出，DNA是双螺旋结构，且两条链之间碱基严格互补配对，即嘌呤数等于嘧啶数；从题中不能看出两条链的方向。
知识拓展 (1)相对稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。
(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
二、制作DNA双螺旋结构模型及有关计算规律
1．制作DNA双螺旋结构模型
(1)组装“脱氧核苷酸模型”：利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。
(2)制作“多核苷酸长链模型”：将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相同，碱基之间能够互补配对。
(3)制作DNA分子平面结构模型：按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。
(4)制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)模型：把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
2．DNA分子双螺旋结构模型的计算规律
(1)在双链DNA片段中，腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。
(2)的值在不同DNA分子中是不同的，是DNA分子多样性和特异性的表现。
(3)在一个双链DNA分子中，脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的数量比例为1∶1∶1。
(4)DNA分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种组合方式。
结合DNA分子双螺旋结构模型的特点，分析：
1．设在双链DNA分子中的1号链上A1＋T1＝n%，则2号链上A2＋T2的比例为多少？整个DNA分子中A＋T的比例又是多少？据此，你有什么结论？
分析 因为A1＝T2，A2＝T1，则：A1＋T1＝T2＋A2＝n%。整个DNA分子中：A＋T＝n%。即在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
答案 T2＋A2＝n%；整个DNA分子中：A＋T＝n%；互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
2．若1号链上：＝m，则2号链上的比例为多少？整个DNA分子中，该比值又是多少？据此，你有什么结论？
分析 ＝＝m，所以互补链上＝。即在双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，整个DNA分子中，该比值是1。
答案 ＝；在双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，整个DNA分子中，该比值是1。
知识整合 双链DNA分子中配对碱基之和的比值在两条单链和整个DNA分子中都相等；不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数，整个DNA分子中该比值为1。
3．已知1个DNA分子中有4 000个碱基对，其中胞嘧啶有2 200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是( )
A．4 000个和900个
B．4 000个和1 800个
C．8 000个和1 800个
D．8 000个和3 600个
答案 C
解析 每个脱氧核苷酸含有一个碱基，因为含有4 000个碱基对，所以含有8 000个脱氧核苷酸。因为胞嘧啶和鸟嘌呤的数目是2 200对，所以腺嘌呤和胸腺嘧啶的数目是1 800对，又因腺嘌呤和胸腺嘧啶数目相等，所以腺嘌呤的数目是1 800个。
4．某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b)上的G占该链碱基总数的比例是( )
A．35% B．29%
C．28% D．21%
答案 A
解析 整个DNA中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链(b)上的C占b链碱基总数的21%，则G(a链上)＋C(b链上)占DNA分子碱基总数的21%。因为总的G＋C占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G(b链上)＋C(a链上)占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占b链碱基总数的35%，所以答案选A。
易错提醒 进行碱基计算时要注意以下几点
(1)单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。
(2)注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。
(3)解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清晰引起的错误。
1．1953年沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于( )
①发现DNA如何存储遗传信息 ②确定DNA是主要的遗传物质 ③发现DNA分子中碱基含量的规律性 ④为DNA复制机制的阐明奠定基础
A．①③ B．②③
C．①④ D．③④
答案 C
解析 双螺旋结构模型的确定解释了DNA为什么能存储大量遗传信息，为DNA半保留复制奠定了基础，因此①④正确。
2．关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种
B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
答案 C
解析 根据碱基互补配对原则，组成双链DNA分子的脱氧核苷酸至少有2种，其中的五碳糖为脱氧核糖；位于DNA分子长链结束部位的每个脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，有A＋G＝T＋C。
3．下图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段(其中○代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )
A．甲说：该图没有什么物质和结构上的错误
B．乙说：该图有一处错误，就是U应改为T
C．丙说：该图中核糖应改为脱氧核糖
D．丁说：如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的
答案 C
解析 该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误：五碳糖应为脱氧核糖；碱基不应含尿嘧啶(U)；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。
4．DNA的一条单链中(A＋G)/(T＋C)＝0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为( )
A．0.4、0.6 B．2.5、1.0
C．0.4、0.4 D．0.6、1.0
答案 B
解析 根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因为A＝T，G＝C，所以(A＋G)/(T＋C)的比值为1.0。在双链DNA分子中，一条链上的(A＋G)/(T＋C)与另一条链上(T＋C)/(A＋G)的值相等，为0.4，因而互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2.5。
5．下面图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序(TGCGTATTGG)，请回答下列问题：
(1)据图甲推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是____________个。
(2)根据图甲中脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序，推测图乙中显示的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为__________(从上往下)。
(3)图甲所显示的DNA片段与图乙所显示的DNA片段中的(A＋G)/(T＋C)总是为____，由此证明DNA分子中碱基的数量关系是__________________。图甲中的DNA片段与图乙中的DNA片段中的A/G分别为____________、____________，由此说明了DNA分子具有特异性。
答案 (1)5 (2)CCAGTGCGCC (3)1 嘌呤数等于嘧啶数 1 1/4
解析 (1)图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，其互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸。(2)看清楚图甲中各列所示的碱基种类是读出脱氧核苷酸链碱基序列的关键。(3)在双链DNA分子中，因为碱基互补配对，所以嘌呤数等于嘧啶数；不同的DNA分子中(A＋T)/(G＋C)、A/G、T/C是不同的，体现了DNA分子的特异性。
课时作业
[学考达标]
1．有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是( )
A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
B．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶
C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶
D．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶
答案 C
解析 据碱基互补配对原则可知，另一个碱基为T，两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。
2．下面为DNA分子的结构示意图，对该图的正确描述是( )
A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B．①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸
C．④占的比例越大，DNA分子越稳定
D．DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
答案 D
解析 DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，A错误；胞嘧啶脱氧核苷酸由②③⑨组成，B错误；④是A与T之间的氢键，G、C含量越多，DNA分子越稳定，C错误；根据碱基互补配对原则，⑤、⑥、⑦、⑧依次代表A、G、C、T，D正确。
3．以下四个双链DNA分子中，稳定性最差的是( )
A．A占25% B．T占30%
C．G占25% D．C占30%
答案 B
解析 DNA分子结构稳定性表现在相对稳定的双螺旋结构；碱基对通过氢键连接，氢键含量越高，稳定性越强。根据碱基互补配对原则可计算，四个双链DNA分子中含G≡C碱基对最少的稳定性最差。A项中G＋C＝50%；B项中G＋C＝40%；C项中G＋C＝50%；D项中G＋C＝60%。
4．由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基对的排列顺序不同，可分为多少种，说明了DNA分子的什么特性( )
①504种 ②450种 ③425种 ④遗传性 ⑤多样性 ⑥特异性
A．①④ B．②⑤
C．②⑥ D．③⑤
答案 D
解析 一个DNA分子中碱基对的排列方式有4n种(其中n为碱基对的数目)，体现了DNA分子的多样性。
5．在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型( )
A．粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补
B．粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似
C．粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补
D．粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同
答案 A
解析 A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A＝T、G＝C，依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。
6．下列关于双链DNA的叙述，不正确的是( )
A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等
B．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T
C．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4
D．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3
答案 C
解析 根据DNA双螺旋结构中的碱基互补配对原则，即A对T，G对C，推测两条链上互补碱基的数量关系是A＝T，G＝C。若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等，A项正确；若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T，B项正确；若一条链A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，对应另一条链T∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4，调整为A∶T∶G∶C的顺序，应等于2∶1∶4∶3，C项错误、D项正确。
[高考提能]
7．关于下图DNA分子片段的说法，不正确的是( )
A．①所指的碱基代表鸟嘌呤
B．②所指的碱基是DNA分子中特有的
C．③代表碱基互补配对形成的氢键
D．DNA分子片段中A—T碱基对含量越高，DNA分子结构越稳定
答案 D
解析 图中①所指碱基为鸟嘌呤(G)；②所指碱基为胸腺嘧啶(T)，T是DNA特有的，A、B正确；③代表氢键，C正确；DNA分子中A—T碱基对有2个氢键，G—C碱基对有3个氢键，若G—C碱基对含量越高，则DNA分子结构越稳定，D错误。
8．某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子( )
A．含有4个游离的磷酸基团
B．含有腺嘌呤脱氧核苷酸20个
C．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．碱基排列方式共有4100种
答案 C
解析 一个双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团，A项错误。由一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，计算得一条链上100个碱基中含A、T、G、C依次是10、20、30、40，另一条链上含A、T、G、C则依次是20、10、40、30，故该DNA中含腺嘌呤脱氧核苷酸数为10＋20＝30个，B项错误。四种含氮碱基的比例是A∶T∶G∶C＝(10＋20)∶(20＋10)∶(30＋40)∶(40＋30)＝3∶3∶7∶7，C项正确。含200个碱基的DNA不考虑每种碱基比例关系的情况下，可能的碱基排列方式共有4100种。但因碱基数量比例已确定，故碱基排列方式肯定少于4100种，且一个DNA分子只有一种特定的碱基排列顺序，D项错误。
9．假设一个DNA分子片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是( )
A．26%,312个 B．24%,288个
C．24%,298个 D．12%,144个
答案 B
解析 DNA分子的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即DNA分子中有一个A，必须有一个和其互补的T；有一个C，必有一个G。根据这个原理可知G＝＝24%；又知T共312个，占26%，则可知该DNA分子片段中共有碱基312÷26%＝1 200个；前面已计算出G占24%，则G的数目是1 200×24%＝288个。
10．经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总数量的比例是y，以下推断正确的是( )
A．与鸟嘌呤互补的碱基比例是1－y
B．该DNA分子的嘌呤和嘧啶的比例是x/y
C．该DNA分子的碱基之间的氢键数是x(1＋2/y)
D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x(1－2y)/y
答案 D
解析 由题意可知，G、C所占比例都为y，数量都为x；A、T所占比例都为1/2－y，数量都为(x/y－2x)/2＝(x/2y)－x。A项，与鸟嘌呤互补的碱基比例是y；B项，该DNA分子的嘌呤和嘧啶的比例是1；C项，G、C之间有三个氢键，A、T之间有两个氢键，该DNA分子的碱基之间的氢键数是3x＋2(x/2y－x)＝x＋x/y；D项，A、T与鸟嘌呤不互补，其数目为x(1－2y)/y。
11．下列是一组有关双链DNA分子中含氮碱基的问题，请回答：
(1)若A占20%，则G占____________。
(2)若双链DNA中A占20%，且一条链中的A占20%，则此链中C所占比例的最大值是____________。
(3)一条链中(A＋C)/(T＋G)＝0.4，互补链中的此值是____________。
(4)一条链中(A＋T)/(C＋G)＝0.4，互补链中的此值是____________。
(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则该DNA分子中的G有____________个。
答案 (1)30% (2)60% (3)2.5 (4)0.4 (5)1.5P
解析 (1)由双链DNA分子的嘌呤碱基数占总碱基数的一半可知：A＋G＝50%，因而G占30%。(2)由双链DNA分子A占20%可知：该DNA分子中(A＋T)占40%，(C＋G)占60%，对任意一条链而言，某种碱基所占比例的最大值即该对碱基所占的比例，因而，C最多占该链的60%。(3)由双链DNA中，一条链中的(A＋C)/(T＋G)与另一条链中的该比值互为倒数可知：其互补链中的(A＋C)/(T＋G)＝1/0.4＝2.5。(4)由于双链DNA及任意一条链中的(A＋T)/(C＋G)为一定值，可知其互补链中的(A＋T)/(C＋G)＝0.4。(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则DNA分子的总碱基数为P/20%＝5P(个)，而由双链DNA分子的嘌呤碱基数占总碱基数的一半可知：G占总碱基数的50%－20%＝30%，则G有5P×30%＝1.5P(个)。
12．下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，请回答下面的问题。
(1)在制作模型前进行的设计中，甲处应考虑具备____种材料，它们分别是________________；其中五边形材料表示________________。
(2)乙表示的物质是________________，a位置的元素是____。制作一个乙用到了________种材料。
(3)由乙连接成丙的过程，需考虑的主要有：两条链中五边形材料的顶角应呈____________(填“同向”或“反向”)关系；若一条链的下端是磷酸，则另一条链的上端应该是____________，这样制作的目的是体现DNA双链____________的特点。
(4)随机将班里某两位同学制作的单链连接成双链，不合理的地方最可能是______________________________________。
(5)丙到丁过程体现了DNA分子____________的特点，丁中排在外侧的物质是____________。
答案 (1)6 磷酸、脱氧核糖、四种碱基 脱氧核糖
(2)脱氧核苷酸 氧 3
(3)反向 磷酸 反向平行
(4)双链间的碱基配对不遵循碱基互补原则
(5)(双)螺旋 交替连接的脱氧核糖和磷酸
13．已知大多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的。有人从两种生物中提取出DNA，分析它们的碱基比例如下，请据表分析下列问题：
生物
A
T
C
G
甲
25
33
19
21
乙
31
31
19
19
(1)从生物________的碱基比例来看，它的DNA分子的结构应为________链，是极少数病毒具有的。
(2)从生物________的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA分子的结构，其碱基构成特点为______________________________。
(3)现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是( )
A．含胸腺嘧啶32%的样品
B．含腺嘌呤17%的样品
C．含腺嘌呤30%的样品
D．含胞嘧啶15%的样品
答案 (1)甲 单 (2)乙 A＝T、G＝C (3)B
解析 双链DNA分子的两条链之间由氢键相连，碱基之间的连接遵循碱基互补配对原则，即A等于T，G等于C，若A≠T，G≠C，则说明该DNA分子不是双链，而是单链。DNA分子双螺旋结构中，A与T之间可以形成2个氢键，而G与C之间可以形成3个氢键，3个氢键稳定性强，因此，G和C含量多的生物，稳定性大于G与C含量少的生物。
[真题体验]
14．(2016·上海，28)在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含 10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为( )
A．58 B．78
C．82 D．88
答案 C
解析 构成一个脱氧核苷酸需要2个订书钉，20个脱氧核苷酸总共需要40个；一条DNA单链需要9个订书钉连接，两条链共需要18个；双链间的氢键数共有24个，需要订书钉24个，所以共需订书钉82个。
15．(2014·山东，5)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列关系图中正确的是( )
答案 C
解析 DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应始终等于1，A项错误；一条单链中(A＋C)/(T＋G)与其互补链中(A＋C)/(T＋G)互为倒数，当一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝0.5时，其互补链中(A＋C)/(T＋G)＝2，B项错误；一条单链中(A＋T)/(G＋C)与其互补链中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等，C项正确、D项错误。
第2课时 DNA分子的复制
[学习导航] 1.阅读教材P71，结合DNA分子的结构特点，了解DNA半保留复制的实验证据。2.结合教材P72，归纳DNA分子的复制过程、特点，探讨DNA复制的生物学意义。
[重难点击] 1.DNA分子的复制过程和特点。2.DNA复制的有关计算。
生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代？DNA的复制就是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，即1DNA→2DNA。新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？是否像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？这一节我们就一起来学习DNA复制的过程。
一、DNA分子半保留复制的实验证据
1．实验材料和技术
科学家以细菌(约每20分钟分裂一次，产生子代)为实验材料，运用同位素标记技术。
2．实验的基本步骤
(1)用含15N标记的NH4Cl培养细菌。
(2)将细菌转移到含14N的普通培养液中培养。
(3)在不同时刻收集细菌并提取DNA分子。
(4)将提取的DNA进行离心，记录试管中DNA的位置。
3．实验结果预测：如果DNA的两条链中都含有15N，那么这样的DNA分子质量大，离心时应该在试管的底部；两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子质量小，离心时应该在试管的上部；两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分子质量居中，离心时应该在试管的中部。
4．实验结果
(1)提取亲代DNA―→离心―→全部重带。
(2)繁殖一代后取出，提取DNA―→离心―→全部中带。
(3)繁殖两代后取出，提取DNA―→离心―→轻带、中带。
5．结论：DNA复制时总是保留一条母链，新合成一条子链，这样的复制方式叫做半保留复制。
如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制。结合DNA分子半保留复制的特点，完成下面表格：
世
代
DNA分子结构特点
DNA中脱氧核苷酸链的特点
分子
总数
细胞中的DNA分子在离心管中的位置
不同DNA分子占全部DNA分子之比
链的
总数
含14N、15N
的链所占的比例
只含
15N
含14N
和15N
只含
14N
含15N
含14N
0
1
全部在下部
1
0
0
2
1
0
1
2
全部在中部
0
1
0
4
1/2
1/2
2
4
1/2中部，1/2上部
0
1/2
1/2
8
1/4
3/4
3
8
1/4中部，3/4上部
0
1/4
3/4
16
1/8
7/8
根据上表，回答下列问题：
1．复制n次后，子代DNA分子总数和含有15N的DNA分子数分别是多少？
答案 2n个、2个。
2．复制n次后，子代DNA分子含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数分别是多少？
答案 2n个、2n－2个。
3．复制n次后，子代DNA分子中脱氧核苷酸链数、含15N的脱氧核苷酸链数、含14N的脱氧核苷酸链数分别是多少？
答案 2n＋1条、2条、2n＋1－2条。
4．设亲代DNA分子中含有腺嘌呤(A)脱氧核苷酸m个，则：
(1)经过n次复制，共需消耗游离的腺嘌呤(A)脱氧核苷酸多少个？m·(2n－1)个。
(2)在第n次复制时，需消耗游离的腺嘌呤(A)脱氧核苷酸多少个？m·2n－1个。
知识整合 将含有15N标记的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养，复制n次：
(1) 产生2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子有2个，含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子数是(2n－2)个。
(2) 2n个DNA分子有2n＋1条脱氧核苷酸链，其中：含15N的脱氧核苷酸链数是2条、含14N的脱氧核苷酸链数是(2n＋1－2)条。
(3)若亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
①经过n次复制，共需要消耗该脱氧核苷酸：m·(2n－1)个。
②在第n次复制时，需要消耗该脱氧核苷酸：m·2n－1个。
1．在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N－DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述不正确的是( )
A．Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为
D．上述实验结果证明DNA分子的复制方式为半保留复制
答案 B
解析 15N－DNA在14N的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA分子均含有一条15N的DNA链和一条14N的DNA链。这样的DNA用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。Ⅰ代的两个DNA分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA分别为全14N－DNA分子和14N、15N—DNA分子。此时，将该DNA作离心处理，产生的DNA沉淀应该分别位于试管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的。Ⅲ代细菌DNA分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7a＋b)，平均相对分子质量为。
2．某一个DNA分子中，A为200个，复制数次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3 000个，该DNA分子已经复制了几次( )
A．3次 B．4次
C．5次 D．6次
答案 B
解析 利用DNA复制规律得知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 000＝(2n－1)×200，得n＝4。
3．用经3H标记的n个噬菌体侵染大肠杆菌，在普通培养基中培养一段时间后，统计得知培养基中共有后代噬菌体m个，其中含有标记元素的噬菌体占的比例为( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 每个噬菌体共有2条被标记的DNA链，n个噬菌体DNA经复制后被标记的DNA链进入2n个子代噬菌体内，所以被标记的噬菌体所占比例为。
二、DNA分子复制的过程
1．DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂间期。
3．过程
4．结果：形成两个完全相同的DNA分子。
5．特点
(1)边解旋边复制。
(2)半保留复制。
6．意义：将遗传信息从亲代传给子代，确保了遗传信息传递的连续性。
下图是真核生物DNA复制的示意图，据图分析：
1．图中有几个DNA的复制起点？它们开始的时间相同吗？
答案 有3个复制起点，各个起点开始的时间不同(最右边最早)。
2．每个复制起点的延伸方向是单向的还是双向的？
答案 是双向的。
3．在DNA复制的过程中，两条子链延伸的方向是否相同？
答案 不同，原因是DNA分子中的两条链是反向平行的，因此子链的延伸方向也是相反的。
4．DNA分子的复制是非常精确的，其原因有哪些？
答案 DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
知识整合 真核生物的DNA复制是多起点双向进行的，复制时两条子链的延伸方向相反；DNA分子精确复制的原因有：一是独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，二是严格按照碱基互补配对进行。
4．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制
B．DNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子
C．真核生物DNA复制的场所只有细胞核
D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
答案 A
解析 DNA复制发生在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA的过程。DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA(水解)酶。真核生物DNA复制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行。
5．下图表示DNA复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是( )
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反
C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间
D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
答案 C
解析 DNA分子复制过程中的解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开；DNA分子的两条链是反向平行的，两条链复制时箭头方向是相反的；图示中复制的起点只有1个，不能体现DNA分子具有多起点复制的特点；DNA聚合酶的作用底物是单个游离的脱氧核苷酸。
方法链接 巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”
1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．复制均在细胞核内进行
B．复制仅发生在有丝分裂的间期
C．复制过程先解旋后复制
D．碱基互补配对保证了复制的准确性
答案 D
解析 只要细胞分裂，DNA就复制，DNA不只存于细胞核内；细胞分裂方式亦不只是有丝分裂；DNA是边解旋边复制，不分先后。
2．DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是( )
A．腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键
B．腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键
C．脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键
D．脱氧核糖与磷酸之间的化学键
答案 B
解析 DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把两条螺旋的双链解开，破坏的是A与T、G与C之间的氢键。
3．细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A．第一次分裂的子代DNA应为⑤
B．第二次分裂的子代DNA应为①
C．第三次分裂的子代DNA应为③
D．亲代的DNA应为⑤
答案 A
解析 亲代DNA为15N－15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N－14N，应如图②所示。
4．女性子宫瘤最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度约为4 μm/min，但复制过程仅需40 min左右即可完成，这可能是因为( )
A．边解旋边复制
B．只有一个复制起点，但解旋之后可以向着两个方向复制
C．以半保留方式复制
D．复制起点多，分段同时复制
答案 D
解析 真核细胞中的DNA分子复制起点多，并且同时复制，所以比较迅速。
5．如图为高等植物细胞中DNA复制过程模式图，请根据图示过程，回答下列问题：
(1)由图示可知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子的方式是________________。
(2)细胞中DNA复制的场所为________________________________；在复制完成后，乙、丙分开的时期为___________________________________________________________________
____________________________。
(3)把乙(只含14N)放在含15N的培养液中培养，复制2次后子代DNA单链中含15N的DNA单链所占的比例是________________。
答案 (1)半保留复制 (2)细胞核、线粒体和叶绿体 有丝分裂后期和减数第二次分裂后期 (3)
课时作业
[学考达标]
1．沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。下列有关假说内容的叙述不正确的是( )
A．DNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂
B．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上
C．形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链
D．形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成
答案 D
解析 沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA分子包括一条母链和一条子链。
2．下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是( )
A．DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
B．在复制过程中，解旋和复制是同时进行的
C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
答案 B
解析 在DNA分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱氧核苷酸长链。边解旋边复制也是DNA复制的一个特点。以解开的每一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板链螺旋，形成两个一样的DNA分子。
3．下列关于DNA复制过程的顺序，正确的是( )
①互补碱基对之间氢键断裂 ②互补碱基对之间氢键合成 ③DNA分子在解旋酶的作用下解旋 ④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对 ⑤子链与母链盘绕成双螺旋结构
A．①③④②⑤ B．③①⑤④②
C．①④②⑤③ D．③①④②⑤
答案 D
解析 DNA复制的基本过程是：解旋→合成子链→双链螺旋化，在解旋时互补碱基对之间的氢键断裂，在合成子链时重新形成新的氢键。
4．DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键步骤是( )
A．解旋酶破坏氢键并使DNA双链分开
B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对
C．与模板链配对的脱氧核苷酸连接成子链
D．子链与母链盘绕成双螺旋结构
答案 B
解析 碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确性。
5．已知一条完全标记上15N的DNA分子在含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是( )
A．2 B．3 C．4 D．5
答案 C
解析 DNA分子复制是半保留复制，所以无论这个DNA分子复制多少次，总有两个DNA分子各有一条链带有15N标记，因此仅含14N的DNA分子总数应为14个，复制n次后，共得到16个DNA分子；由公式2n＝16可知DNA分子复制了4次。
6．在噬菌体侵染细菌的实验中，如果细菌体内的DNA和蛋白质分别含有31P和32S，噬菌体中的DNA和蛋白质分别含有32P和35S，噬菌体DNA在细菌体内复制了三次，那么从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有32P的噬菌体和含有35S的噬菌体分别占子代噬菌体总数的( )
A．1/4和1 B．3/4和0
C．1/4和0 D．3/4和1
答案 C
解析 噬菌体侵染细菌时进入细菌体内的只有噬菌体的DNA，被标记的蛋白质外壳留在外面，新的噬菌体的蛋白质是以细菌的氨基酸为原料重新合成的，因此所有子代噬菌体的外壳都含有32S而不含35S。假如一个含有32P的噬菌体在细菌体内利用31P复制了三次，由于DNA是半保留复制，在产生的8个子代噬菌体中，只有2个含有32P，占所有子代噬菌体的1/4。
[高考提能]
7．下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是( )
A．复制形成的两个子代DNA分子共4个游离的磷酸基团
B．DNA复制时只以一条脱氧核苷酸链作为模板
C．DNA聚合酶催化碱基对之间的连接
D．复制过程中先全部解旋，再进行半保留复制
答案 A
解析 在DNA分子里的磷酸基团，通过磷酸二酯键的形式，连接一条链上两个相邻的脱氧核糖。所以链中的磷酸基团是不游离的。在链的顶端，由于最后一个磷酸基团没办法连接下一个脱氧核糖，因此它是游离的，A正确；DNA复制时两条脱氧核苷酸链都作为模板，B错误；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸形成磷酸二酯键连接起来，C错误；DNA复制过程中边解旋，边进行半保留复制，D错误。
8．某DNA分子共有x个碱基，其中胞嘧啶为m个，该DNA分子复制3次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为( )
A．7(x－m) B．8(x－m)
C．7(x/2－m) D．8(2x－m)
答案 C
解析 在DNA分子中，A＝T，G＝C，所以当DNA分子共有x个碱基，其中胞嘧啶为m个时，T应为(x/2 －m)个。DNA分子复制3次，得到8个DNA分子，因此，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为(8－1)×(x/2－m)＝7(x/2－m)个，故选C。
9．如图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项中正确的是( )
A．a和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同
B．a链中的比值与d链中同项比值相同
C．a链中的比值与b链中同项比值相同
D．a链中的比值与c链中同项比值不同
答案 C
解析 DNA复制的特点是半保留复制，b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子。a链中的值等于b链中的值。
10．将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P －胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到下图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是( )
A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3
B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)(m－a)/2
D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋l－2条
答案 D
解析 由题可知，T＝a个，故C＝m/2－a个，DNA第二次复制，总的DNA有4个，其中Ⅰ类型的DNA有2个，Ⅱ类型的有2个，A错误；基因的分离定律适用于真核生物，B错误；复制n次，需要C的数目是(m/2－a)(2n－1)，C错误；复制n次，脱氧核苷酸链有2n＋1条，不含放射性的有2条，故含有放射性的有2n＋1－2条，D正确。
11．DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们又去探究DNA是如何传递遗传信息的。当时推测可能有如图A所示的三种方式。1958年，Meselson和Stahl用密度梯度离心的方法，追踪由15N标记的DNA亲代链的去向，实验过程是：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)，在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15N－DNA(亲代)，将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)后离心得到如图B所示的结果。请依据上述材料回答下列问题：
(1)如果与对照相比，子代Ⅰ离心后能分出轻和重两条密度带，则说明DNA传递遗传信息的方式是______________。如果子代Ⅰ离心后只有1条中密度带，则可以排除DNA传递遗传信息的方式是____________。如果子代Ⅰ离心后只有1条中密度带，再继续做子代Ⅱ的DNA密度鉴定：
①若子代Ⅱ离心后能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是____________。
②若子代Ⅱ离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是____________。
(2)他们观测的实验数据如下：
梯度离心DNA浮力密度(g/mL)表
世代
实验
对照
亲代
1.724
1.710
子代Ⅰ
1.717
1.710
子代Ⅱ
() 1.717，() 1.710
1.710
分析实验数据可知：实验结果与当初推测的DNA三种可能复制方式中的____________方式相吻合。
答案 (1)全保留复制 全保留复制 ①半保留复制 ②分散复制 (2)半保留复制
解析 (1)由题意可知，如果子代Ⅰ离心后能分出轻和重两条密度带，可得出是全保留复制。如果子代Ⅰ离心后只有1条中密度带，肯定不可能是全保留复制，可能是半保留复制或分散复制。子代Ⅱ为第二次复制的产物，若是半保留复制会有中和轻密度带；若是全保留复制会有重和轻密度带。若子代Ⅱ能分出轻、中密度带，可推知为半保留复制方式；若没中、轻密度带之分，则可能为分散复制。(2)分析表中的数据，子代Ⅰ为全中；子代Ⅱ为中、轻，可推测该复制方式为半保留复制。
12．如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：
(1)DNA复制发生在________________________________期。
(2)②过程称为____________。
(3)③中的子链是____________。
(4)③过程必须遵循______________原则。
(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有______________的特点。
(6)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸。
①该片段完成n次复制需要____________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要____________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
答案 (1)有丝分裂间期和减数第一次分裂间
(2)解旋 (3)Ⅱ、Ⅲ (4)碱基互补配对 (5)半保留复制 (6)①(2n－1)(N－m) ②2n－1(N－m)
13．将大肠杆菌置于含15N的培养基上培养。这样，后代大肠杆菌细胞中的DNA双链均被15N标记。然后将被15N标记的大肠杆菌作为亲代转到普通培养基中，繁殖两代。亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的状况如图所示，请据图回答下列问题：
(1)第一代大肠杆菌DNA储存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA储存的遗传信息完全相同的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)如果将第二代大肠杆菌的DNA分子总量作为整体1，其中，带有15N的第二代大肠杆菌DNA分子约占总量的________%。
(3)如果将第二代大肠杆菌的DNA单链总量作为整体1，其中第二代大肠杆菌的DNA中被15N标记的DNA单链约占总量的________%。
答案 (1)以亲代15N标记的DNA分子为模板，通过碱基互补配对原则合成 (2)50 (3)25
解析 (1)DNA精确复制的原因：一是以含15N的亲代DNA分子作模板，二是碱基互补配对原则。(2)亲代DNA为标有15N的DNA，第一代DNA为杂合DNA分子(即一条链含15N，一条链含14N)，第二代以两个杂合DNA为模板，以含14N的脱氧核苷酸为原料，共合成4个DNA，其中两个完全标有14N，两个仍为杂合(即含15N)占总量的50%。(3)第二代4个DNA分子中，含15N的链有两条，占总链的比例为2/8＝25%。
[真题体验]
14．(2014·上海，4)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是( )
答案 D
解析 因为DNA复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将进入不同的子代DNA分子中，可见A、B项错误；因为第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，因此C项错误、D项正确。
15．(2012·山东，5改编)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．含32P与含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
答案 C
解析 噬菌体的DNA含有10 000个碱基，A＝T＝2 000，G＝C＝3 000。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸是99×3 000＝297 000个，A错；含有32P的噬菌体共有2个，只含有31P的噬菌体共有98个，含31P的噬菌体共有100个，C对，D错。
第五节 关注人类遗传病
[学习导航] 1.结合实例，描述常见基因遗传病的类型和发病原因。2.结合实例，概述人类染色体遗传病的类型。3.了解遗传病的监测和预防。
[重难点击] 1.遗传病的常见类型及特点。2.遗传病的监测和预防。
生物进化论的创始人，英国科学家查理·达尔文，与其舅父的女儿埃玛结婚，共生育6个孩子，但可怕的遗传病导致其中3个早死，另3个一直患病，智力低下，终生未婚。
为什么近亲结婚会导致遗传病发病率的提高呢？本节课我们就来学习人类的遗传病及其监测和预防。
解决学生疑难点 ______________________________________________________________
一、人类常见遗传病的类型
1.人类基因遗传病
(1)单基因遗传病
①含义：由一对等位基因控制的遗传病称为单基因遗传病。
②种类及实例
显性遗传病：如软骨发育不全、抗维生素D佝偻病等。
隐性遗传病：如白化病、色盲、黑尿症等。
(2)多基因遗传病
①含义：由两对以上的等位基因控制的人类遗传病称为多基因遗传病。
②实例：目前已发现100多种，如腭裂、无脑儿、原发性高血压和青少年型糖尿病等。
2.人类染色体遗传病
(1)含义：由染色体异常引起的遗传病。
(2)分类
①常染色体遗传病：由常染色体异常引起的疾病，如先天智力障碍(又称为21三体综合征)，患者和正常人相比第21号染色体多一条。
②性染色体遗传病，由性染色体异常引起的疾病，如性腺发育不全综合征，染色体组成为45、XO。再如先天性睾丸发育不全综合征，患者比正常男性体细胞中多了一条X染色体，染色体组成为47、XXY。
1.下图是苯丙酮尿症的发病机理，据图回答下列问题：
(1)该病是单基因遗传病，单基因遗传病是由一个基因控制的吗？
答案 不是，是由一对等位基因控制的。
(2)患者的基因型是什么？该病体现了基因控制生物体性状的哪条途径？
答案 患者的基因型为aa。该病体现了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。
2.21三体综合征患者的体细胞中含有3条21号染色体，是由于亲本产生的异常配子发生受精作用后导致的，如图是异常卵细胞形成的过程，请据图回答下列问题：
(1)该病有没有致病基因？据图分析发病的原因有哪些？
答案 没有致病基因。21三体综合征形成的原因有减数第一次分裂后期同源染色体未分离或减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离形成的染色体未被拉向两极，从而产生了含有两条21号染色体的异常卵细胞。
(2)21三体综合征女患者与正常男性结婚，能否生育正常的孩子？若能，生育正常孩子的概率是多少？
答案 能，概率为1/2。21三体综合征女患者产生的卵细胞一半含一条21号染色体(正常)，一半含两条21号染色体(不正常)。
(3)除了卵细胞异常能导致21三体综合征外，若精子异常会导致该遗传病发生吗？
答案 会。
知识整合 单基因遗传病是由一对基因控制的，符合孟德尔的遗传定律；染色体数目异常引起的疾病没有致病基因，通常是由于细胞分裂过程中染色体未正常分离引起的。
1.下列关于人类遗传病的叙述，错误的是( )
A.单基因突变可以导致遗传病
B.染色体结构改变可以导致遗传病
C.单基因遗传病是指受一对等位基因控制的疾病
D.环境因素对多基因遗传病的发病无影响
答案 D
解析 人类遗传病包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体遗传病。单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，单个基因突变可以导致遗传病的发生，如镰刀型细胞贫血症；染色体结构的改变可以导致遗传病，如猫叫综合征；多基因遗传病的发病受遗传因素和环境因素的双重影响。
2.下列属于遗传病的是( )
A.孕妇缺碘，导致出生的婴儿得先天性呆小症
B.由于缺少维生素A，父亲和儿子均得了夜盲症
C.一男子40岁发现自己开始秃发，据了解他的父亲在40岁左右也开始秃发
D.一家三口，由于未注意卫生，在同一时间内均患有甲型肝炎病
答案 C
解析 孕妇缺碘，导致胎儿缺乏甲状腺激素，影响胎儿正常发育，进而引起婴儿患呆小症；食物中缺少维生素A，导致人体内代谢紊乱而患夜盲症，并非是父亲传给儿子，它们都是由环境因素引起的疾病，与遗传物质没有关系；甲型肝炎病是由于甲型肝炎病毒通过食物等媒介传播引起的，属于传染病，与遗传无关；秃发是由于遗传因素，再加上一定的环境因素(如体内生理状况改变)引起的，属于遗传病。
易混辨析 先天性疾病、家族性疾病与遗传病
(1)先天性疾病不一定是遗传病，如母亲妊娠前三个月内感染风疹病毒而使胎儿患先天性白内障。
(2)家族性疾病不一定是遗传病，如由于食物中缺少维生素A，家族中多个成员患夜盲症。
(3)大多数遗传病是先天性疾病，但有些遗传病可在个体生长发育到一定阶段才表现出来，因此后天性疾病不一定不是遗传病。
二、遗传病的监测和预防
1.苯丙氨酸耐量试验
(1)原理：苯丙酮尿症是一种由隐性致病基因引起的单基因遗传病。而一些人是该隐性致病基因的携带者，虽表现正常，但该致病基因引起的效应在一定程度上会有所表现。
(2)步骤：让被检测者口服苯丙氨酸溶液，4 h后测定该人血液中苯丙氨酸的含量。
2.遗传病监测和预防的目的
(1)目的：在一定程度上有效预防遗传病的发生和发展。
(2)措施
①禁止近亲结婚
a.原因：在近亲结婚的情况下，夫妇双方从共同祖先那里继承同一种致病基因的机会大大增加，双方很可能都是同一种致病基因的携带者。他们所生子女患遗传病的可能性会明显增加。
b.目的：有效地降低遗传病的发病率。
②临床诊断：通过对病人病史的分析、家系询问和病症检查，对照基因病的病例资料，初步判断是否为遗传病，以及可能属于哪类遗传病。
③遗传咨询
a.依据：人类遗传学理论、遗传病的发病规律等。
b.方法：对咨询者的婚姻、生育等问题，提供多种可行的对策和建议。
c.目的：以便患者及其家庭做出恰当的选择。
d.意义：降低遗传病患儿的出生率，提高民族健康素质。
④实验室诊断：开展病理检验分析，以便对疾病的类型做出准确诊断。
1.观察下图分析，为什么能判断被测试者是致病基因的携带者？
答案 (1)正常人口服苯丙氨酸溶液4 h后，血浆中苯丙氨酸的含量降到几乎接近口服前的水平。
(2)苯丙酮尿症患者口服后，4 h内血浆中苯丙氨酸的含量一直上升。
(3)致病基因的携带者口服后，血浆中的苯丙氨酸会下降，但最终血浆中的含量多于正常人。
2.有一对夫妇，其中一人为X染色体上的隐性基因决定的遗传病患者，另一方表现正常，妻子怀孕后，想知道胎儿是否携带致病基因。
(1)若丈夫为患者，胎儿是男性时，需要对胎儿进行基因检测吗？为什么？
答案 需要。因为表现正常的女性有可能是携带者，她与男患者结婚时，男性胎儿可能是患者。
(2)当妻子为患者时，表现正常的胎儿的性别应该是男性还是女性？为什么？
答案 女性。女患者与正常男性结婚时，所有的女性胎儿都含有来自父亲X染色体上的正常显性基因。
3.优生优育关系到国家人口的整体质量，也是每个家庭的自身需求，下列采取的优生措施正确的是( )
A.胎儿所有先天性疾病都可通过产前实验室诊断来确定
B.禁止近亲结婚能降低各种遗传病的发病率
C.产前实验室诊断可以初步确定胎儿是否患有21三体综合征
D.通过遗传咨询可以确定胎儿是否患有猫叫综合征
答案 C
解析 产前实验室诊断只能确定某种遗传病或先天性疾病，而不是所有先天性疾病都可通过产前实验室诊断来确定，选项A错误；禁止近亲结婚只能降低隐性遗传病的发病率，而不能降低各种遗传病的发病率，选项B错误；实验室诊断可以初步确定胎儿是否患有21三体综合征，选项C正确；遗传咨询只是推算发病风险，向咨询对象提出防治对策和建议，不能确定胎儿是否患有猫叫综合征，猫叫综合征应通过实验室诊断来确定，选项D错误。
4.为了解一些遗传病的遗传方式和发病率，某班同学拟从青少年型糖尿病和红绿色盲中选取一种，在全校学生及其家庭中开展调查。请分析回答下列问题：
(1)人类的大多数疾病都与基因有关，受一对或多对等位基因的控制。其中，青少年型糖尿病属于________基因遗传病，红绿色盲属于________基因遗传病。
(2)对于青少年型糖尿病和红绿色盲，一般选取后者开展调查比较可行，请说明理由：________________________________________。
(3)为了保证调查的群体足够大，调查结束后应如何处理各小组的调查数据？____________________________。
答案 (1)多 单 (2)红绿色盲属于单基因遗传病，易于调查和分析(或青少年型糖尿病是多基因遗传病，影响因素多，不便于分析) (3)应把各小组的调查数据进行汇总
解析 调查分析遗传病的遗传方式和发病率时，宜调查受影响因素少的单基因遗传病，以便进行调查和分析。调查实验一定要注意样本足够多，而且是随机取样，最终统计时应把调查数据进行汇总。
题后归纳 “发病率”调查与“遗传方式”调查的区别
项目
调查对象及范围
注意事项
结果计算及分析
遗传病
发病率
广大人群、
随机抽样
考虑年龄、性别等因素，群体足够大
患病人数占所调查的总人数的百分比
遗传方式
患者家系
正常情况与患病情况
分析基因的显隐性及所在的染色体类型
三、遗传系谱图解的解题规律
1.判定遗传病的类型
第一步：考虑是否为细胞质遗传
如系谱图中母亲患病，子女全部患病；母亲正常则子女全正常，与父方是否患病无关，则很可能是细胞质遗传。如下图：
第二步：确定是否为伴Y遗传
(1)如系谱图A中，患者全为男性，则很可能为伴Y染色体遗传。
(2)如果患者有女性，则不是伴Y染色体遗传，如图B。
(3)如果男患者的父亲或儿子不是患者，则不是伴Y染色体遗传，如图C。
第三步：判定显隐性关系
(1)双亲正常，子女中有患者，一定是隐性遗传病，如图D。
(2)双亲都患病，子女中出现正常的，一定是显性遗传病，如图E。
第四步：常染色体遗传与伴X染色体遗传的判定
(1)在隐性遗传的系谱图中，主要参照“女患者”。
①如果女患者的父亲和儿子都患病，则很可能为伴X隐性遗传，如图F。
②如果女患者的父亲和儿子中有正常的，则一定为常染色体隐性遗传，如图G。
(2)在显性遗传的系谱图中，主要参照“男患者”。
①如果男患者的母亲和女儿都患病，则很可能为伴X染色体显性遗传，如图H。
②如果男患者的母亲和女儿有正常的，则一定为常染色体显性遗传，如图I。
第五步：不能确定的类型
在系谱分析时有时难以找到特定的系谱特征，此时只能做出“最可能”的判断，思路如下：
2.计算概率
在分析既有伴性遗传又有常染色体上的基因控制的两对及两对以上性状的遗传现象时，由性染色体上基因控制的性状按伴性遗传处理，由常染色体上基因控制的性状按基因的分离定律处理，整体上按基因的自由组合定律处理。
小贴士 人类遗传病判定口诀
父子相传为伴Y；无中生有为隐性；隐性遗传看女病，父子有正非伴性。有中生无为显性；显性遗传看男病，母女有正非伴性。
真核生物的DNA主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体中也有少量的DNA，控制着生物的部分性状，据此分析回答下列问题：
1.研究发现，线粒体和叶绿体中DNA控制的性状，不遵循孟德尔的遗传定律，子代总与母本一致，这是为什么？
答案 因为子代个体是由受精卵发育而来的，一个受精卵中细胞质几乎全部来自卵细胞，所以子代中的细胞质基因几乎全部来自卵细胞，导致子代性状总是与母本一致，称为母系遗传。
2.如何判断某一性状是由细胞核基因控制，还是细胞质基因控制？
答案 利用正交和反交，可判断细胞核遗传和细胞质遗传。如果正反交结果不同，而且具有母系遗传的特点，则是细胞质遗传。
3.如何判断细胞核中的某基因是在常染色体上还是在性染色体上？
答案 常利用隐性XX(ZZ)个体与显性XY(ZW)个体杂交，如果后代雄性(雌性)均为隐性性状，雌性(雄性)均为显性性状，则基因在性染色体上。
知识整合 真核生物的基因大部分在细胞核中的染色体上，称为细胞核基因，控制着细胞核遗传，包括常染色体遗传和性染色体遗传，均遵循孟德尔遗传定律；还有一部分基因位于线粒体和叶绿体中，称为细胞质基因，控制着细胞质遗传，不遵循孟德尔遗传定律，具有母系遗传的特点。
5.如图为某一遗传病的家系图，据图可以作出的判断是( )
A.母亲肯定是纯合子，子女是杂合子
B.这种遗传病女性发病率高于男性
C.该遗传病不可能是X染色体上的隐性遗传病
D.子女中的致病基因不可能来自父亲
答案 C
解析 据图无法准确判断该病的遗传方式，但是可以排除伴X染色体隐性遗传，因为伴X染色体隐性遗传中，正常的男性不会有患病的女儿。
6.某种遗传病受一对等位基因控制，如图为该遗传病的系谱图。下列叙述正确的是( )
A.若该病为伴X染色体隐性遗传病，Ⅱ1为纯合子
B.若该病为伴X染色体显性遗传病，Ⅱ4为纯合子
C.若该病为常染色体隐性遗传病，Ⅲ2为杂合子
D.若该病为常染色体显性遗传病，Ⅱ3为纯合子
答案 C
解析 由于存在一女患者，所以可以断定该遗传病一定不是伴Y遗传病。如果该遗传病为常染色体隐性遗传病，则可以断定Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅲ2都是杂合子；如果该遗传病为常染色体显性遗传病，则Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅱ4、Ⅲ2都是纯合子，Ⅰ2、Ⅱ3、Ⅲ1都是杂合子；如果该病为伴X染色体隐性遗传病，则Ⅱ1、Ⅲ2都是杂合子；根据Ⅱ1(Ⅲ2)正常，Ⅲ1(Ⅱ3)患病，可断定该遗传病一定不是伴X染色体显性遗传病。
一题多变
(1)如果图中所示的遗传病为白化病(常染色体隐性遗传病)，则Ⅲ1和Ⅲ2婚配生育一个患病儿子的概率是多少？
答案 用A和a表示相关基因，则Ⅲ1和Ⅲ2的基因型分别是aa和Aa，所以他们婚配所生子女中患白化病的概率为，生育一个患病儿子的概率为。
(2)如果该遗传病是红绿色盲症，请分析Ⅲ1的致病基因的来源。
答案 Ⅲ1的致病基因直接来自Ⅱ1，而Ⅱ1的致病基因又来自Ⅰ2。
1.下列关于人类遗传病的说法，正确的是( )
A.单基因遗传病是受1个基因控制的遗传病
B.镰刀型细胞贫血症的人与正常人相比，基因中有1个碱基发生了改变
C.猫叫综合征的人与正常人相比，第5号染色体发生部分缺失
D.21三体综合征的人与正常人相比，多了1对21号染色体
答案 C
解析 人类遗传病是遗传物质发生改变所导致的疾病，可分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体遗传病。单基因遗传病是受一对等位基因控制的遗传病；镰刀型细胞贫血症是基因中有1对碱基发生了改变；21三体综合征患者体内多了1条21号染色体；猫叫综合征患者体内第5号染色体发生部分缺失。
2.人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，下面几种疾病中可通过显微镜检测出来的是( )
A.先天智力障碍 B.白化病
C.苯丙酮尿症 D.青少年型糖尿病
答案 A
解析 先天性愚型是由于患者体内多了一条21号染色体所致，可用显微镜观察处于有丝分裂中期细胞内的染色体数目鉴别；白化病、苯丙酮尿症都是单基因遗传病，只受一对等位基因控制，不能通过显微镜检测出；青少年型糖尿病属于多基因遗传病，不能通过显微镜观察。
3.下列说法中，不正确的一项是( )
A.多基因遗传病的遗传不遵循孟德尔遗传定律
B.适龄生育对于预防遗传病和防止先天性疾病患儿的出生具有重要意义
C.禁止近亲结婚是预防遗传性疾病发生的最简单有效的方法
D.21三体综合征和猫叫综合征患者都属于染色体数目异常遗传病
答案 D
解析 21三体综合征是由染色体数目异常引起的，但猫叫综合征却属于染色体结构异常遗传病。
4.一对夫妇，其中一人为红绿色盲患者，在什么情况下需要对胎儿进行基因检测( )
选项
患者
胎儿性别
A
妻子
女性
B
妻子
男性或女性
C
妻子
男性
D
丈夫
男性或女性
答案 D
解析 根据红绿色盲的遗传特点，当妻子患病时，双亲基因型(相关基因用B、b表示)分别为XbXb、XBY，后代男性一定为患者，女性一定为携带者，所以不需基因检测；当丈夫为患者时，妻子有可能是携带者，所以后代无论男女均有可能为患者。
5.某同学在进行遗传病发病情况调查时，发现本校高一年级有一位女生表现正常，但其家族有多位成员患一种单基因遗传病。其祖父、祖母、父亲都患此病，她有一位叔叔表现正常，一位姑姑也患此病，这位姑姑又生了一个患病的女儿，家族中其他成员都正常。请分析回答下列问题：
(1)请根据这位女生及其相关的家族成员的情况，在下图方框中绘制出遗传系谱图。
(2)请根据以上信息判断，该遗传病属于____________遗传病。
(3)该女生的父亲的基因型与她祖父的基因型相同的概率是________%。
(4)经多方咨询，其姑姑的女儿进行了手术治疗，术后表现正常。若成年后与表现型正常的男性婚配，你认为其后代是否有可能患该病？________。为什么？______________。
答案 (1)如图所示
(2)常染色体显性 (3)100
(4)有可能 手术治疗不会改变其基因组成
解析 (1)根据祖孙三代的关系和每个个体的表现型及性别绘出系谱图即可。(2)由她叔叔和她祖父、祖母的性状表现可以看出该病为显性遗传，由她和其父亲的性状表现可以排除该遗传病是伴X显性遗传的可能。所以控制该遗传病的基因位于常染色体上。(3)由该女生的表现型可知其父亲是一个杂合子，由该女生的叔叔和祖父的关系可知其祖父也是一个杂合子。(4)由于进行手术治疗后只是改变了其表现型，而并未改变其基因组成，所以与正常男性婚配，其后代仍可能患病。
课时作业
[学考达标]
1.下列关于人类遗传病的叙述，不正确的是( )
A.人类遗传病是指由于遗传物质改变而引起的疾病
B.人类遗传病包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体遗传病
C.21三体综合征患者体细胞中染色体数目为47条
D.某患者的正常双亲一定是携带者
答案 D
解析 人类遗传病是由于遗传物质改变而引起的疾病，可以分为单基因、多基因和染色体遗传病。正常双亲的遗传病子女，其患病原因可以是基因突变所致，也可以是染色体变异所致。
2.人类中有一种性别畸形，XYY个体，外貌像男性，有的智力差，有的智力高于一般人。据说这种人常有反社会行为，富攻击性，在犯人中的比例高于正常人群，但无定论。这类男性有生育能力，假如一个XYY男性与一正常女性结婚，下列判断正确的是( )
A.该男性产生的精子有X、Y和XY三种类型
B.所生育的后代中出现性别畸形的概率为1/2
C.所生育的后代中出现XYY孩子的概率为1/2
D.所生育的后代智力都低于一般人
答案 B
解析 XYY的男性产生的精子有X、Y、YY、XY四种类型，比例为1∶2∶1∶2；与含X染色体的卵细胞结合后，产生性别畸形的概率为1/2(XYY、XXY的个体)；其中产生基因型为XYY孩子的概率为1/6；因后代中有XYY个体，而题目已知XYY的个体有的智力高于一般人，故所生育的后代智力都低于一般人是错误的。
3.如图为某细胞正在进行减数分裂的过程(仅画出部分染色体)，图中的现象是什么？若该细胞产生的配子参与受精，可能会发生何种情况( )
A.交叉互换 囊性纤维病
B.基因突变 镰刀型细胞贫血症
C.同源染色体不分离 先天智力障碍
D.姐妹染色单体不分离 性腺发育不全综合征
答案 C
解析 图中所示为减数第一次分裂后期同源染色体发生了不均等分离，导致产生的配子出现同源染色体未分离而进入同一细胞内的情况，该配子参与受精就可能出现染色体数目变异的病症，如先天智力障碍。
4.随着“炎黄一号”计划的完成，华大基因研究院正在组织实施“炎黄99”计划。其基本内容就是：为我国的99个具有一定代表性的人测绘完整的基因图谱。该计划的意义不包括( )
A.探索中华民族的基因结构特点
B.探索某些遗传病的发病原因
C.探索DNA合成的规律
D.为被测试者将来可能需要的基因治疗提供依据
答案 C
解析 基因组计划的主要目的是测定人类基因组全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息，可认识到基因的组成、结构和功能及其相互关系。对于疾病的诊断和预防有重要意义。
5.如图为某家庭的遗传系谱图。该地区的人群中，甲病基因携带者占健康者的30%，下列叙述错误的是( )
A.甲病为常染色体隐性遗传病
B.个体5两病皆患的概率是1/160
C.Ⅱ-1为杂合子的概率是1/3
D.两病的遗传遵循基因的自由组合定律
答案 C
解析 由图中Ⅰ-1 、Ⅰ-2 正常而Ⅱ-1 患病，可判断甲病为常染色体隐性遗传病；假设与甲病有关的基因为 A、a，与红绿色盲有关的基因为B、b，Ⅱ-3 中与甲病相关的基因型为1/3 AA、2/3Aa，与红绿色盲病相关的基因型为1/2XBXB、1/2XBXb，Ⅱ-4的基因型为30%AaXBY、70%AAXBY, 故个体5患甲病的概率是 2/3×30%×1/4＝5%，患红绿色盲病的概率为 1/2×1/4＝1/8，故个体5两病皆患的概率是5%×1/8＝1/160；Ⅰ-1 的基因型为AaXBY、Ⅰ-2 的基因型为AaXB Xb ，Ⅱ-1 为甲病女性，故其为纯合子的概率为1/2，为杂合子的概率为1/2；两病的遗传遵循基因的自由组合定律。
6.近亲结婚会增加后代遗传病的发病率，主要原因在于( )
A.近亲结婚容易使后代产生新的致病基因
B.近亲结婚的双方携带的致病基因较其他人多
C.部分遗传病由显性致病基因所控制
D.近亲结婚的双方携带的相同的隐性致病基因机会较其他人多
答案 D
解析 新基因产生只能通过基因突变；近亲结婚的双方携带的相同致病基因较其他人可能多；显性遗传病在亲代就可以表现出来，每一个基因传递给后代的概率是1/2；部分遗传病是由隐性基因控制的，近亲结婚的双方含有相同隐性致病基因的概率较大。
[高考提能]
7.如图是对某种遗传病在双胞胎中共同发病率的调查结果。a、b分别代表异卵双胞胎和同卵双胞胎中两者均发病的百分比。据图判断下列叙述中错误的是( )
A.同卵双胞胎比异卵双胞胎更易同时发病
B.同卵双胞胎同时发病的概率受非遗传因素影响
C.异卵双胞胎中一方患病时，另一方可能患病
D.同卵双胞胎中一方患病时，另一方也患病
答案 D
解析 由图像可知，异卵双胞胎同时发病率远小于25%，而同卵双胞胎同时发病率高于75%，因此A项正确，D项错误；因同卵双胞胎的基因型完全相同，但同时发病率并非100%，因此发病与否受非遗传因素影响，B项正确；异卵双胞胎的基因型可能相同，也可能不同，所以一方患病时，另一方可能患病，也可能不患病，C项正确。
8.21三体综合征患儿的发病率与母亲年龄的关系如图所示，预防该遗传病的主要措施是( )
①适龄生育 ②基因诊断 ③染色体分析 ④B超检查
A.①③ B.①②
C.③④ D.②③
答案 A
解析 由图可知，母亲的年龄超过35岁时，生下的小孩患21三体综合征的可能性大大增加，因此预防该遗传病的主要措施首先要考虑适龄生育，排除C、D项。因21三体综合征患者的第21号染色体为3条，故该病也可以通过染色体分析来进行预防。
9.某生物调查小组对本市人口进行了甲、乙两种单基因遗传病的调查，统计数据如下表：
性别
只患甲病
只患乙病
兼患甲病和乙病
不患病
男(个)
290
150
10
4 549
女(个)
288
13
2
4 698
下列有关说法中，正确的是( )
A.甲病致病基因是显性基因，乙病致病基因是隐性基因
B.控制甲病和乙病的基因的遗传不符合自由组合定律
C.为求乙病的发病率，要先知道乙病的显隐性
D.控制甲病的基因很可能位于常染色体上，控制乙病的基因很可能位于X染色体上
答案 D
解析 根据调查数据判断不出这两种遗传病是显性遗传病还是隐性遗传病，故A项错误；若这两对等位基因分别位于常染色体与X染色体上，则这两对等位基因的遗传符合自由组合定律，故B项错误；某种遗传病的发病率＝(某种遗传病的患病人数/某种遗传病的被调查人数)×100%，不需知道其显隐性，故C项错误；由于甲病的男女患者数量之比接近1∶1，因此甲病的致病基因很可能位于常染色体上，乙病中男患者明显多于女患者，因此乙病的致病基因很可能位于X染色体上，故D项正确。
10.下列有关图示4个家系的叙述，正确的是( )
A.可能是色盲遗传的家系是甲、乙、丙、丁
B.肯定不是抗维生素D佝偻病遗传的家系是甲、丁
C.家系甲中，这对夫妇再生一患病孩子的概率为1/4
D.家系丙中，女儿一定是杂合子
答案 C
解析 丁为显性遗传病，不可能是色盲遗传，A错误；抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传，肯定不是抗维生素D佝偻病遗传的家系是甲、乙，故B错误；无论是伴X染色体隐性遗传还是常染色体隐性遗传，甲再生一患儿的概率均为1/4，C正确；家系丙中，女儿也可能为纯合子，故D错误。
11.已知抗维生素D佝偻病是由X染色体上的显性基因(A)控制的；血友病是由X染色体上的隐性基因(b)控制的。现有两对刚刚结婚的青年夫妇，甲夫妇的男方是抗维生素D佝偻病患者，女方正常；乙夫妇双方都正常，但女方的弟弟是血友病患者(其父母正常)。请根据题意回答下列问题：
(1)就这两对夫妇及其家庭成员各自的遗传病情，写出相关的基因型：
甲夫妇：男________；女________。(只针对抗维生素D佝偻病)
乙夫妇：男________；女________________。(只针对血友病)
(2)医生建议这两对夫妇在生育之前，应进行遗传咨询。假如你是医生，那么：
①你认为这两对夫妇的后代患相关遗传病的风险率是：
甲夫妇：后代患抗维生素D佝偻病的风险率为________%。
乙夫妇：后代患血友病的风险率为________%。
②优生学上认为，有些情况下可通过选择后代的性别来降低遗传病的发病概率。请你就生男生女为这两对夫妇提出合理化建议，并简述理由。
建议：甲夫妇最好生一个________孩。乙夫妇最好生一个________孩。理由：
________________________________________________________________________。
答案 (1)XAY XaXa XBY XBXB或XBXb
(2)①50 12.5 ②男 女 根据遗传基本规律可判定，甲夫妇的后代中，女孩一定患病，男孩不会患病；乙夫妇的后代中，女孩不会患病，男孩可能患病(患病概率为25%)
解析 抗维生素D佝偻病是X染色体上的显性遗传病，血友病是X染色体上的隐性遗传病，甲夫妇的男方是抗维生素D佝偻病患者，基因型为XAY，女方正常，基因型为XaXa，其子女中女孩全部患病，男孩全部正常；乙夫妇双方都正常，但女方的弟弟是血友病患者(其父母正常)，则该夫妇的男方基因型为XBY，女方基因型为1/2XBXB或1/2XBXb，其子女中女孩全部正常，男孩患病的概率为25%。
12.请根据下面的示意图，回答下列问题：
(1)请写出图中A、B、C所代表的结构或内容的名称：
A________，B________，C________。
(2)该图解是________示意图，进行该操作的主要目的是______________________________。
(3)若胎儿患有多基因遗传病，________(填“能”或“不能”)在光学显微镜下观察到致病基因；该类遗传病的特点是：在群体中发病率较________，常表现出______________，易受________的影响。
(4)如果某人患有一种伴X染色体显性遗传病，对其妻子检查时发现C细胞的染色体组成为XX，是否需要终止妊娠？________。理由是________________________________________。
答案 (1)子宫 羊水 胎儿细胞
(2)羊水检查 确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病
(3)不能 高 家族聚集现象 环境
(4)需要 父亲的X染色体一定传递给女儿，女儿一定患有该遗传病
解析 (1)(2)产前诊断的主要检测手段有羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查及基因诊断等，目的是确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病，图示为羊水检查，A为子宫，B为羊水，C为胎儿细胞。(3)多基因遗传病属于分子水平的疾病，在光学显微镜下不可见。多基因遗传病在群体中发病率较高，常表现出家族聚集现象，易受环境的影响。(4)伴X染色体显性遗传病，父方的显性致病基因肯定传给女儿，女儿一定患病，因此要终止妊娠。
13.如图所示是一对近亲结婚的青年夫妇的遗传分析图，其中白化病由基因a控制，色盲由基因b控制(图中与本题无关的染色体略)，请回答下列有关问题：
(1)图中E细胞的核DNA数目是________个，含有________个染色体组。
(2)从理论上分析，图中H(白化色盲患者)为男性的概率是________。
(3)该对夫妇所生子女中，患病概率为________。
(4)若该对夫妇生下了一患21三体综合征的孩子(第21号染色体多了一条)G，请你运用减数分裂有关知识简要说明孩子G患21三体综合征的可能原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)请你从优生优育的观点出发，解释近亲不能结婚的原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)23 1 (2)100% (3) (4)在减数第一次分裂后期，21号同源染色体未分开(或在减数第二次分裂后期，21号染色体的两条子染色体未分开)，进入同一个生殖细胞中，该细胞经受精成为受精卵，发育成G患21三体综合征 (5)近亲结婚导致隐性致病基因纯合的概率大大增加，即患隐性遗传病的概率增加
解析 (1)人类正常体细胞中DNA数为46个，染色体组为2个，生殖细胞中减半为23个DNA,1个染色体组。(2)由这对青年夫妇的基因型，结合白化色盲患者的遗传图可知，F中含有a、b基因，与D同时产生的次级精母细胞中含有a、Y，所以白化色盲患者一定为男孩。(3)该对夫妇所生子女中，患病概率为(×＝，×＝，×＝)。(4)孩子G患21三体综合征的可能原因是在减数第一次分裂后期，21号同源染色体未分开，进入同一个生殖细胞中或在减数第二次分裂后期，21号染色体的两条子染色体未分开，该细胞经受精成为受精卵，发育成G患21三体综合征。(5)近亲结婚导致隐性致病基因纯合的概率大大增加，即患隐性遗传病的概率增加，所以近亲不能结婚。
[真题体验]
14.(2015·全国Ⅱ，6)下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是( )
A.该病是由于特定的染色体片段缺失造成的
B.该病是由于特定染色体的数目增加造成的
C.该病是由于染色体组数目成倍增加造成的
D.该病是由于染色体中增加某一片段引起的
答案 A
解析 人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的。
15.(2012·广东，25)人类红绿色盲的基因位于X染色体上，秃顶的基因位于常染色体上。结合下表信息可预测，下图中Ⅱ3和Ⅱ4所生子女是(多选)( )
BB
Bb
bb
男
非秃顶
秃顶
秃顶
女
非秃顶
非秃顶
秃顶
A.非秃顶色盲儿子的概率为1/4
B.非秃顶色盲女儿的概率为1/8
C.秃顶色盲儿子的概率为1/8
D.秃顶色盲女儿的概率为0
答案 CD
解析 根据题意，控制秃顶与非秃顶的一对基因为B、b，设控制色觉正常与色盲的一对基因为A、a，则Ⅱ3的基因型为BbXAXa，Ⅱ4的基因型为BBXaY，子代基因型及表现型为BBXAXa(非秃顶色觉正常女儿)、BBXaXa(非秃顶色盲女儿)、BbXAXa(非秃顶色觉正常女儿)、BbXaXa(非秃顶色盲女儿)、BBXAY(非秃顶色觉正常儿子)、BBXaY(非秃顶色盲儿子)，BbXAY(秃顶色觉正常儿子)、BbXaY(秃顶色盲儿子)，故这对夫妇所生子女中，非秃顶色盲儿子的概率为1/8，非秃顶色盲女儿的概率为1/4，秃顶色盲儿子的概率为1/8，秃顶色盲女儿的概率为0。
第1课时 基因突变和基因重组
[学习导航] 1.结合镰刀型细胞贫血症的发病原因，说出基因突变的概念和方式。2.结合具体实例，简述基因突变的原因、特点及意义。3.结合减数分裂的过程，简述基因重组的概念、方式及意义。
[重难点击] 基因突变和基因重组的比较。
图中的情景用英语表达为：THE CAT SAT ON THE
MAT(猫坐在草席上)，几位同学抄写时出现了不同的错误，如下：
(1)THE KAT SAT ON THE MAT
(2)THE HAT SAT ON THE MAT
(3)THE CAT ON THE MAT
将其翻译成中文，和原句相比意思是否改变了？
据此可知，个别字母的替换或者缺少，句子的意思都可能改变。如果是DNA分子中的遗传信息——脱氧核苷酸的排列顺序也发生了类似的变化，生物体的性状会发生怎样的改变呢？这些变化可能对生物体产生什么影响？
一、基因突变的实例
1.镰刀型细胞贫血症
(1)致病机理
①直接原因：谷氨酸缬氨酸。
②根本原因：基因中碱基对 。
(2)结论：镰刀型细胞贫血症是由于基因的一个碱基对改变而产生的一种遗传病。
2.基因突变的概念：由DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换等引起的基因结构的改变。
3.基因突变对后代的影响
(1)若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。
(2)若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生基因突变时，可通过无性繁殖进行传递。
1.结合下列实例分析生物变异的类型：
(1)在北京培育的优质北京甘蓝品种，叶球最大的有3.5 kg，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7 kg左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5 kg。上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？如果有，这种变异性状能稳定地遗传给子代吗？为什么？
答案 有变异。但是这种变异性状不能稳定地遗传给子代，因为遗传物质没有变化。
(2)某种一直开红花的植物，某代出现了一株开紫花的植株，而且这株紫花植物的后代仍然开紫花，可能的原因是什么？
答案 遗传物质发生了改变。
(3)据此，生物变异的类型有哪些？
答案 ①不可遗传的变异：由外界环境的影响引起，遗传物质并没有发生变化；②可遗传的变异：由遗传物质改变引起的变异，包括基因突变、基因重组和染色体变异。
2.下图是基因突变的几种类型，请分析回答下面问题：
(1)上述DNA分子的改变在光学显微镜下能观察到吗？
答案 脱氧核苷酸(碱基)的种类、数量、排列顺序的改变在光学显微镜下不能观察到。
(2)研究表明，上述DNA分子的改变一般发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂的间期，结合DNA分子的结构特点和复制过程， DNA分子复制时容易发生基因突变的原因是什么？
答案 DNA分子复制时，DNA双链要解旋，此时结构不稳定，易导致碱基对的数量或排列顺序改变，从而导致基因突变。
(3)上述三种方式中碱基对分别发生了怎样的变化？ 哪种变化对生物性状的影响程度相对要小一些？为什么？
答案 分别发生了碱基对的增添、替换和缺失，其中发生碱基对的替换时，影响范围较小，一般只改变一个氨基酸或不改变氨基酸；发生碱基对的增添和缺失时，影响范围较大，影响插入(或缺失)位置后的序列对应的氨基酸。
知识整合 生物的变异分为：由外界环境的影响引起的，遗传物质并没有发生变化的不可遗传的变异；由遗传物质改变引起的可遗传的变异，包括基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变在光学显微镜下不能观察到，在三种方式中，发生替换时影响范围较小。
1.如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是( )
A.①处插入碱基对G—C
B.②处碱基对A—T替换为G—C
C.③处缺失碱基对A—T
D.④处碱基对G—C替换为A—T
答案 B
解析 根据图中1 168位的甘氨酸的密码子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的。1 169位的赖氨酸的密码子是AAG，因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG。推知该基因发生的突变是②处碱基对A—T被替换为G—C。
2.如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，不可能的后果是( )
A.没有蛋白质产物
B.翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C.所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D.翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
答案 A
解析 基因的中部若编码区缺少1个核苷酸对，该基因仍然能表达，但是表达产物(蛋白质)的结构发生变化，有可能出现下列三种情况：翻译为蛋白质时在缺失位置终止、所控制合成的蛋白质的氨基酸减少或者增加多个氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。
题后归纳 基因突变对蛋白质的影响
碱基对
影响范围
对氨基酸序列的影响
替换
小
一般只改变1个氨基酸
增添
大
不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列
缺失
大
不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列
二、基因突变的原因、特点和意义
1.基因突变的原因及类型
(1)自发突变
在没有人为因素干预的情况下，基因产生的变异称为自发突变。
(2)人工诱变
①概念：在人为因素的干预下，基因产生的变异称为人工诱变。
②干预因素
2.特点
(1)低频性：自发突变频率很低，一般为1×10－8～1×10－5。
(2)不定向性：一个基因可以向不同方向发生变异，从而产生一个以上的等位基因。
(3)随机性：可发生在生物个体发育的任何时期，以及细胞内不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上。
(4)普遍性：在整个生物界是普遍存在的。
3.意义
是生物变异的根本来源，它不仅增加了基因存在方式的多样性，为生物进化提供了原始材料，而且还揭示了生物性状遗传变异的规律，从而成为进行动植物遗传改良的基础。
1.基因C可以突变成为c1(或c2或c3)。C、c1、c2、c3之间也可以相互突变(如图)，据此分析：
(1)C、c1、c2、c3在染色体上的位置是否相同？它们能相互看做等位基因吗？
答案 基因突变是基因内部碱基发生的改变，基因在染色体上的位置并没有改变，所以它们的位置相同，相互之间互为等位基因。
(2)基因突变会不会改变基因的数目？
答案 不会。只是改变了基因的种类，数目不变。
(3)图示体现了基因突变的哪些特点？
答案 体现了基因突变的不定向性和随机性。
(4)如果基因C突变为c1时，性状并没有改变，推测可能的原因有哪些？
答案 ①一种氨基酸可以由多种密码子决定(密码的简并性)，当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时,这种突变不会引起生物性状的改变。②突变成的隐性基因在杂合子中不会引起性状的改变。③不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不会引起性状的改变。
2.有人认为，自然条件下基因突变的频率很低，而且多数是有害的，因此不可能为生物进化提供原始材料。这种说法对吗？为什么？
答案 不对。虽然每一个基因的突变率很低，但一个种群中有很多个体而且每个个体有成千上万个基因，且每一代都能发生，所以总数就很多。其他变异一般不产生新基因，而基因突变可产生新基因。因此，基因突变能为生物进化提供原始材料。
知识整合 基因突变能改变基因的种类，不改变基因在染色体上的位置和数目；基因突变不一定会导致生物性状的改变，原因有：密码子的简并性、隐性突变或者突变发生在非编码序列。
3.基因突变一定会导致( )
A.性状改变 B.遗传信息的改变
C.遗传规律的改变 D.碱基互补配对原则的改变
答案 B
解析 基因中碱基对的替换、增添和缺失一定会改变基因的碱基排列顺序，从而改变遗传信息。但由于同义密码子的存在，可能不改变该密码子决定的氨基酸。同时蛋白质中次要位置的个别氨基酸的改变，对蛋白质的结构和功能并无大的影响，因此性状不一定发生改变。
4.某种群中发现一突变性状，连续培育到第三代才选出能稳定遗传的纯合突变类型，该突变为( )
A.显性突变(d→D) B.隐性突变(D→d)
C.显性突变和隐性突变 D.人工诱变
答案 A
解析 由于突变性状的个体不是纯合子，而且表现突变性状，说明突变性状相对于原有性状为显性性状。
易混辨析 显性突变和隐性突变
(1)显性突变(a→A)：一旦发生即可表现，但常不能稳定遗传。
(2)隐性突变 (A→a)：一旦表现即可稳定遗传。
三、基因重组
1.概念
基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。
2.类型
类型
发生时期
实质
图示
自由组合型
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
交叉互换型
减数第一次分裂前期
同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换
3.意义
基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。
如图是基因型为AaBb的高等动物体内某个初级精母细胞可能发生的变化，请据图分析：
1.如果没有发生交叉互换，该初级精母细胞形成的精细胞有几种？基因组成分别是怎样的？
答案 有2种。AB和ab。
2.发生交叉互换后，该初级精母细胞形成的精细胞有几种？基因组成分别是怎样的？
答案 4种。AB、Ab、aB和ab。
3.该动物的精巢内存在下面的分裂图：
(1)图1细胞处于什么时期？图中形成B、b现象的原因是什么？
答案 有丝分裂后期；基因突变。
(2)图2细胞的名称是什么？图中形成B、b现象的原因可能是什么？
答案 次级精母细胞；基因突变或基因重组(交叉互换)。
知识整合 有丝分裂后期，分开的子染色体上基因不同，是基因突变的结果；减数第二次分裂后期，分开的子染色体上基因不同，可能是基因突变，也可能是交叉互换造成的。
5.子代不同于亲代的性状，主要来自基因重组，下列图解中哪些过程可以发生基因重组( )
A.①②③④⑤
B.①②③④⑤⑥
C.④⑤
D.③⑥
答案 C
解析 基因重组指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。④⑤过程中的A、a和B、b之间发生基因重组。①②过程发生等位基因的分离；③⑥过程属于配子间的随机组合。
6.如图是某二倍体动物细胞分裂示意图，其中字母表示基因。据图判断( )
A.此细胞含有4个DNA分子
B.此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDd
C.此细胞发生的一定是显性突变
D.此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组
答案 D
解析 图示细胞有8个DNA分子；细胞中正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上非等位基因的自由组合，即基因重组；其中一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因为D和d，其对应的同源染色体上含有d和d，但不能确定的是D突变成d，还是d突变成D，故可能发生的是隐性突变，也可能发生的是显性突变。
1.下列关于基因突变的叙述，正确的是( )
A.物理、化学、生物因素引起基因突变的机制是有区别的
B.基因突变不一定会引起遗传信息的改变
C.基因碱基对的缺失、增添、替换中对性状影响最小的一定是替换
D.基因突变的方向与环境变化有明确的因果关系，为进化提供最初原始材料
答案 A
解析 易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：物理因素、化学因素和生物因素。例如，紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA；亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基；某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA等，故三种因素引起基因突变的机制有区别。
2.纳米技术将激光束的宽度聚焦到纳米范围内，可对 DNA 分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传病彻底根治。对 DNA 的修复属于( )
A.基因互换 B.基因重组
C.基因突变 D.染色体变异
答案 C
解析 对DNA分子进行超微型基因修复改变了基因结构，属于基因突变。
3.多代均为红眼的果蝇群体中，出现了一只白眼雄性果蝇。将红眼雌果蝇与此白眼雄果蝇交配，子二代又出现了白眼果蝇。两次出现白眼果蝇的原因分别是( )
A.基因突变、基因突变
B.基因突变、基因重组
C.基因重组、基因重组
D.基因重组、基因突变
答案 B
解析 “多代均为红眼的果蝇群体”说明是纯合子，后代出现白眼的则为基因突变；红眼雌果蝇与此白眼雄果蝇交配，子二代又出现了白眼果蝇，是基因重组产生的。
4.以下几种生物，其可遗传的变异既可以来自基因突变，又可以来自基因重组的是( )
A.蓝细菌 B.噬菌体
C.烟草花叶病毒 D.豌豆
答案 D
解析 基因突变可以发生在所有生物中，而基因重组只发生在进行有性生殖的生物中。病毒和原核生物都无法进行有性生殖，而豌豆可以进行有性生殖，所以豌豆既可以发生基因突变，也可以发生基因重组。
5.血红蛋白异常会产生贫血症状，结合减数分裂过程的曲线图和细胞分裂图，回答下列问题：
(1)血红蛋白发生异常变化的根本原因是__________________________________，此种变异一般发生于甲图中________阶段，此种变异一般最大的特点是能产生____________。
(2)基因重组可以发生于乙图中________时期，除此之外还有可能发生于______________________。
答案 (1)控制血红蛋白合成的基因发生突变 2～3 新基因
(2)C 减数第一次分裂的后期
解析 (1)蛋白质的合成是由基因控制的，所以蛋白质发生异常变化的根本原因是相应基因发生了变化，属于基因突变，它一般发生于细胞分裂间期的DNA复制时期，基因突变的结果是能够产生新的基因。(2)基因重组有两种类型，均发生于减数分裂过程中，即减数第一次分裂后期的非同源染色体的自由组合和减数第一次分裂四分体时期的交叉互换。
课时作业
[学考达标]
1.基因突变的随机性表现在( )
①生物个体发育的任何时期都可发生基因突变
②体细胞和生殖细胞都可能发生基因突变
③细胞分裂间期和分裂期都可能发生基因突变
④DNA复制、转录、翻译都可能发生基因突变
A.①② B.③④
C.①③ D.②③④
答案 A
解析 基因突变具有随机性表现在可以发生于个体发育的任何时期，甚至趋于衰老的细胞中也可以发生；通过有丝分裂产生体细胞，减数分裂产生生殖细胞，两者都可能发生基因突变；基因突变一般发生于细胞分裂间期，没有体现随机性；翻译过程不会发生基因突变。
2.下列细胞中，最不容易发生基因突变的是( )
A.正在分裂的蛙红细胞 B.人神经细胞
C.正在分裂的精原细胞 D.蛙原肠胚细胞
答案 B
解析 成熟神经元细胞不再发生分裂。
3.有关基因突变的下列说法，不正确的是( )
A.基因突变是可遗传的变异的根本来源
B.基因突变可以产生新基因，同时产生新的基因型
C.A基因可以突变成a1、a2、a3…，同样a基因也可以突变成A1、A2、A3…
D.基因中一个碱基对发生改变，则一定发生了基因突变，但并一定能改变生物的性状
答案 D
解析 基因突变会产生新基因，是从“无”到“有”的过程，所以为变异的根本来源，同时产生新基因型，基因突变具有不定向性，但由于密码子的简并性，生物性状不一定改变。
4.下列关于基因重组的说法中，不正确的是( )
A.基因重组是形成生物多样性的重要原因之一
B.基因重组能够产生多种表现型
C.基因重组可以发生在酵母菌进行出芽生殖时
D.一对同源染色体的非姐妹染色单体上的基因可以发生重组
答案 C
解析 基因重组可导致出现新的基因型，进而出现新性状，它发生在有性生殖过程中，而出芽生殖为无性生殖。同源染色体的非姐妹染色单体上的基因可发生交叉互换，属于基因重组。
5.基因重组是有性生殖过程中已有基因的重新组合，下列有关基因重组的叙述，正确是( )
A.基因型为Aa的个体自交，因基因重组而导致子代性状分离
B.基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a，属于基因重组
C.非姐妹染色单体间的交叉互换可能导致基因重组
D.造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组
答案 C
解析 A项中，基因型为Aa的个体自交，A和a可以发生分离，导致子代出现性状分离，但不是基因重组；B项中，基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a，应属于基因突变；C项中，同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换，可能导致同源染色体上的非等位基因的重组；D项中，造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因突变。
6.某生物的基因型是AaBb，如图是其体内一个正在进行减数分裂的细胞示意图。下列说法正确的是( )
A.该细胞含有一个染色体组
B.该细胞肯定发生过交叉互换和基因突变
C.A与a的分离仅发生于减数第一次分裂
D.减数第二次分裂出现差错可能产生基因型为Aabb的细胞
答案 D
解析 图示细胞中为一对同源染色体，所以该细胞含有两个染色体组。根据两条同源染色体的颜色，可判断该细胞发生了交叉互换，而不是基因突变。A与a的分离发生在减数第一次分裂后期和减数第二次分裂后期。若减数第二次分裂后期，着丝点分裂后形成的染色体移向了细胞的同一极，因而可产生基因型为Aabb的细胞。
[高考提能]
7.同一番茄地里有两株异常番茄，甲株所结果实均为果形异常，乙株只结了一个果形异常的果实，其余的正常。甲、乙两株异常果实连续种植，其自交后代中果形仍保持异常。下列分析不正确的是( )
A.二者均可能是基因突变的结果
B.甲发生变异的时间比乙早
C.甲株变异一定发生于减数分裂时期
D.乙株变异一定发生于有丝分裂时期
答案 C
解析 甲、乙变异都是可遗传变异，均可能是基因突变的结果，A正确；发生变异的时间越早，对植物的影响越大，B正确；甲株变异最可能发生于早期的有丝分裂，C错误、D正确。
8.一双链DNA分子，在复制解旋时，一条链上的G变成C，则DNA分子经n次复制后，发生差错的DNA占( )
A.1/2 B.1/2 n－1
C.1/2n D.1/2n＋1
答案 A
解析 DNA复制为半保留复制，由异常链作为模板复制的子代分子全部带有突变基因；而正常链作为模板复制的子代分子全部正常。
9.下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于( )
A.基因重组，不可遗传变异
B.基因重组，基因突变
C.基因突变，不可遗传变异
D.基因突变，基因重组
答案 D
解析 甲图中的“a”基因是从“无”到“有”，属于基因突变；而乙图中的A、a、B、b基因是已经存在的，只是进行了重新组合。
10.下面是有关果蝇的培养记录，通过本实验说明( )
海拔高度
温度
突变率(每一百万个个体中)
5 000 m
19 ℃
0.23
5 000 m
25 ℃
0.63
3 000 m
19 ℃
0.21
3 000 m
25 ℃
0.63
A.果蝇的突变是通过影响酶的活性而引起的
B.果蝇的突变率与培养地点所处的海拔高度有关
C.果蝇在25 ℃时突变率最高
D.果蝇的突变率与培养温度有关
答案 D
解析 在相同海拔高度不同温度条件下，突变率差异显著。在同一温度不同海拔高度条件下，突变率差异不显著，说明果蝇的突变率与培养温度有关，而与培养地点所处的海拔高度无关。
11.如图为具有两对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种)的一个A基因和乙植株(纯种)的一个B基因发生突变的过程(已知A基因和B基因是独立遗传的)，请分析该过程，回答下列问题：
(1)上述两个基因发生突变是由于__________________引起的。
(2)图为甲植株发生了基因突变的细胞，它的基因型为__________，表现型是__________________，请在图中标明基因与染色体的关系。
(3)甲、乙植株发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，为什么？可用什么方法让其后代表现出突变性状。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)一个碱基的替换(或碱基对改变或基因结构的改变)
(2)AaBB 扁茎缺刻叶 图略(表示出两对基因分别位于两对同源染色体上即可)
(3)该突变均为隐性突变，且基因突变均发生在甲和乙的体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代。取发生基因突变部位的组织细胞，通过组织培养技术获得试管苗，让其自交，其子代即可表现突变性状
解析 (1)由图可知甲植株和乙植株都发生了碱基的替换。(2)因为A基因和B基因是独立遗传的，所以这两对基因应该分别位于图中的两对同源染色体上。又由于甲植株(纯种)的一个A基因发生突变，所以该细胞的基因型应该是AaBB，性状是扁茎缺刻叶。(3)甲、乙植株虽已突变，但由于A对a的显性作用，B对b的显性作用，在植株上并不能表现出突变性状。当突变发生于体细胞时，突变基因不能通过有性生殖传给子代；要想让子代表现出突变性状，可对突变部位的组织细胞进行组织培养，而后让其自交，后代中即可出现突变性状。
12.一种α链异常的血红蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及对应的密码子与正常血红蛋白(HbA)的差异如下：
血红
蛋白
部分α链血红蛋白的密码子及其氨基酸的顺序
137
138
139
140
141
142
143
144
145
HbA
ACC
苏氨
酸
UCC
丝氨
酸
AAA
赖氨
酸
UAC
酪氨
酸
CGU
精氨
酸
UAA
终止
Hbwa
ACC
苏氨
酸
UCA
丝氨
酸
AAU
天冬
酰胺
ACC
苏氨
酸
GUU
缬氨
酸
AAG
赖氨
酸
CCU
脯氨
酸
CGU
精氨
酸
UAG
终止
(1)Hbwa异常的直接原因是α链第________位的________(氨基酸)对应的密码子缺失了一个碱基，从而使合成的肽链的氨基酸的顺序发生改变，缺失的碱基是________。
(2)异常血红蛋白α链发生变化的根本原因是_______________________________________。
(3)这种变异类型属于__________，一般发生的时期是在______________。这种变异与其他可遗传变异相比，最突出的特点是能产生________。
答案 (1)138 丝氨酸 C (2)控制血红蛋白α链合成的基因中一个碱基对C≡G缺失
(3)基因突变 细胞分裂的间期(DNA复制时期) 新基因
解析 (1)在138位的密码子为UCC和UCA，与139位相结合，进行比较可知mRNA中缺失了碱基C。
(2)从基因层次分析才是最根本的原因。
(3)这种发生在分子水平的个别碱基对的改变属于基因突变，由于间期DNA会因复制而解旋使其结构稳定性降低，易发生基因突变。
13.如图甲是基因型为AaBB的生物细胞分裂示意图，图乙表示由于DNA中碱基改变导致蛋白质中的氨基酸发生改变的过程，图丙为部分氨基酸的密码子表。据图回答下列问题：
第一个字母
第二个字母
第三个字母
U
C
A
G
A
异亮氨酸
异亮氨酸
异亮氨酸
甲硫氨酸
苏氨酸苏氨酸
苏氨酸
苏氨酸
天冬酰胺
天冬酰胺
赖氨酸
赖氨酸
丝氨酸
丝氨酸
精氨酸
精氨酸
U
C
A
G
丙
(1)据图甲推测，此种细胞分裂过程中，出现的变异方式可能是________________________。
(2)在真核生物细胞中图中Ⅱ过程发生的场所是________________________。
(3)图丙提供了几种氨基酸的密码子。如果图乙的碱基改变为碱基对替换，则X是图丙氨基酸中____________的可能性最小，原因是__________________________。图乙所示变异，除由碱基对替换外，还可由碱基对____________导致。
(4)A与a基因的根本区别在于基因中______________________不同。
答案 (1)基因突变或基因重组(缺一不可)
(2)细胞核、线粒体、叶绿体
(3)丝氨酸 需同时替换两个碱基 增添或缺失
(4)碱基对排列顺序(脱氧核苷酸的排列顺序)
解析 (1)据图甲推测该细胞处于减数第二次分裂中期，其左侧染色体的两条单体上基因分别为A、a，则其来源既可能为基因突变，也可能发生了交叉互换。(2)图中Ⅱ过程为转录，其发生场所为细胞核、线粒体或叶绿体。(3)由图丙可知，与赖氨酸密码子相比，丝氨酸与之相差两个碱基，而其他氨基酸与之相差1个碱基，故X是丝氨酸的可能性最小。(4)A与a基因的根本区别在于基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同。
[真题体验]
14.(2016·天津，5)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：
枯草
杆菌
核糖体S12蛋白第55～58位的氨基酸序列
链霉素与
核糖体结合
在含链霉素培养
基中的存活率/%
野生型
…-P--K-P-…
能
0
突变型
…-P--K-P-…
不能
100
注：P脯氨酸；K赖氨酸；R精氨酸。
下列叙述正确的是( )
A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性
B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能
C.突变型的产生是由于碱基对的缺失所致
D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变
答案 A
解析 突变型菌在含链霉素的培养基中存活率为100%，故具有链霉素抗性，A正确；链霉素与核糖体结合是抑制其翻译功能，B错误；突变型的产生最可能为碱基替换所致，因为只改变了一个氨基酸，C错误；链霉素在培养基中起筛选作用，不能诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变，D错误。
15.(2015·海南，19)关于等位基因B和b发生突变的叙述，错误的是( )
A.等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因
B.X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率
C.基因B中的碱基对G－C被碱基对A－T替换可导致基因突变
D.在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变
答案 B
解析 根据基因突变的不定向性，突变可以产生多种等位基因，A正确；X射线属于物理诱变因子，可以提高基因突变率，B错误；基因突变包括碱基对的替换、增添、缺失三种情况，C选项属于替换，D选项属于增添，C、D正确。
第2课时 基因工程及其应用
[学习导航] 1.结合教材图文，概述基因工程的基本原理和基本步骤。2.结合具体实例，了解基因工程的应用及其安全性。
[重难点击] 基因工程的基本原理和基本步骤。
科幻电影《蜘蛛侠》中的男主角意外被转基因的蜘蛛咬伤，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他体内表达，从而使他成了具有特殊本领的超级英雄。
现实中，我们已经运用类似的技术来改造生物的性状，获得人们所需要的品种，这就是基因工程。
解决学生疑难点 _______________________________________________________________
一、基因工程的原理
1.基因工程的概念
(1)基因工程，又叫做DNA重组技术，是把在一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物的细胞，定向地使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。
(2)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于基因重组。
2.基因工程的基本工具
(1)限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，形成许多DNA片段。
(2)DNA连接酶：连接同种限制酶切割后产生的DNA片段。
(3)运载体
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。
3.基因工程的操作步骤
提取目的基因
↓
↓
导入目的基因：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法
↓
检测与鉴定目的基因
↓
目的基因的表达：目的基因在受体细胞中表达，产生蛋白质
下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答。
1.能否利用人的皮肤细胞进行过程①？过程②需要的酶是哪一种？
答案 不能，皮肤细胞中胰岛素基因不表达；过程②是逆转录，需要逆转录酶。
2.如何将A和B连接成C？操作后的产物只有C吗？
答案 用同一种限制酶切割A和B，再加入DNA连接酶，才能形成C。操作后的产物除了C，还可能有A与A结合、B与B结合的产物。
3.如果要检测D中是否含有C，通常如何检测？
答案 利用C上的标记基因进行检测。
4.人的胰岛素基因能够在大肠杆菌细胞中表达的基础是什么？
答案 所有生物共用一套遗传密码。
5.该方法和诱变育种相比，有什么优点？
答案 可以定向地改造生物的遗传性状。
知识整合 胰岛素基因只在胰岛细胞中转录出mRNA；目的基因和运载体结合时，通常用同一种限制酶切割，再加入DNA连接酶；操作后的产物也有目的基因和运载体自我环化的产物。基因工程可以定向地改造生物的遗传性状。
1.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是( )
A.获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①
B.连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②
C.基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞
D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状
答案 B
解析 限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。
2.如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是( )
A.X是能合成胰岛素的细菌细胞
B.质粒具有标记基因和多个限制酶切点
C.外源基因与运载体的重组只需要DNA连接酶
D.该细菌的性状被定向改造
答案 C
解析 根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞，A正确；质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内，B正确；基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶，C错误；基因工程的特点是能够定向改造生物的性状，D正确。
二、基因工程的应用及其安全性
1.基因工程的应用
(1)生产特殊蛋白质如胰岛素、生长激素等。
(2)按照人们的意愿定向改造动植物。
(3)运用转基因技术进行环境保护。
2.转基因生物和转基因食品的安全性
1.你所知道的我国转基因成果都有哪些？
答案 我国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等，还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。
2.转基因抗虫玉米在环境保护上的重要作用是什么？此种转基因玉米独立种植若干代后是否会出现不抗虫的植株，为什么？
答案 减少了农药使用对环境造成的污染。转基因生物独立种植若干代后，也会出现不抗虫的植株，因为玉米螟(玉米植株上的一种害虫)可能会发生基因突变，基因突变是不定向的，突变后的玉米螟可能对苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。
3.转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是( )
A.抗虫棉花
B.能清除石油污染的假单胞杆菌
C.我国奶牛的主要品种——中国荷斯坦奶牛
D.抗除草剂玉米
答案 C
解析 转基因生物是指运用基因工程操作程序，即通过提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等获得的含有外源基因的生物。转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛，是杂交育种技术的结果。
4.下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是( )
A.基因工程常以抗生素抗性基因作为目的基因
B.通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用
C.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNA
D.若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题
答案 B
解析 基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中一定要注意用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。
1.科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是( )
A.定向提取生物体的DNA分子
B.定向地对DNA分子进行人工“剪切”
C.在生物体外对DNA分子进行改造
D.定向地改造生物的遗传性状
答案 D
解析 基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。
2.如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是( )
A.DNA连接酶和解旋酶
B.DNA聚合酶和限制性核酸内切酶
C.限制性核酸内切酶和DNA连接酶
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶
答案 C
解析 如图所示为目的基因与运载体结合过程，需要基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶和基因的“针线”——DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。
3.一旦禽流感病毒与人类病毒重组，从理论上讲，就有可能在人与人之间传播该疾病。届时，这种病毒就会成为人类病毒。这里所说的重组与下列哪项本质相同( )
A.基因工程 B.太空育种
C.单倍体育种 D.多倍体育种
答案 A
解析 不同类型的病毒重组实质是病毒间的基因转移和拼接，与基因工程本质是相同的，都是基因重组，只是基因工程是人为操作的，病毒之间的基因重组是自发的。
4.下列关于转基因生物与环境安全的叙述，错误的是( )
A.重组的微生物在降解污染物的过程中可产生二次污染
B.种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响
C.如果转基因花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内
D.转基因生物有可能对生态系统的稳定性和人类的生活环境造成破坏
答案 B
解析 种植抗虫棉虽然可以减少农药的使用量，但由于抗虫害的转基因作物的长期大量种植，会使目标害虫发生群体改变，产生抗性，更难杀灭。
5.酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于____________。
(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是____________。
(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用____________进行切割。
(4)切割完成后，利用____________将运载体与LTP1基因连接。
答案 (1)基因重组 (2)质粒 (3)同一种限制酶
(4)DNA连接酶
解析 (1)基因工程能克服远缘杂交不亲和的障碍，使原本不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理为基因重组。(2)运载体是取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的“剪刀”为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。
课时作业
[学考达标]
1.下图表示限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是( )
A.CTTAAG，切点在C和T之间
B.CTTAAG，切点在T和A之间
C.GAATTC，切点在G和A之间
D.GAATTC，切点在C和T之间
答案 C
解析 一种限制酶只能识别某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。该限制酶能专一性识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。
2.下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是( )
A.其化学本质都是蛋白质
B.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C.它们不能被反复使用
D.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
答案 A
解析 限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。
3.质粒是基因工程最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是( )
A.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有
B.细菌的基因只存在于质粒上
C.质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核或细胞核(区)外的细胞质中
D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一
答案 C
解析 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故A错误；细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的DNA分子上，故B错误；质粒是基因工程中的主要运载体，故D错误。
4.科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是( )
A.基因自由组合定律
B.半保留复制原则
C.基因分离定律
D.碱基互补配对原则
答案 D
解析 用限制酶切割人的DNA分子，获得胰岛素基因，用同一种限制酶切割质粒，产生相同的黏性末端，它们通过碱基互补配对形成重组DNA分子。
5.基因工程的正确操作步骤是( )
①目的基因与运载体相结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③目的基因的检测与鉴定 ④提取目的基因
A.③④②① B.②④①③
C.④①②③ D.③④①②
答案 C
解析 基因工程技术操作的四个步骤是：提取目的基因；目的基因与运载体结合；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。
6.美国科学家在研究生长在墨西哥某地的野生玉米后发现，这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌(一种产生抗虫毒蛋白的细菌)基因在内的转基因作物的基因，由此可见：
①转基因作物的基因可传播到野生植物中 ②转基因作物可对天然植物的遗传多样性构成威胁 ③为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究 ④自然杂交过程实质是一个长期的转基因过程，两者没有任何区别
其中正确的说法是( )
A.①②③④ B.③
C.①② D.①
答案 C
解析 根据题意可知：转基因植物的基因传播到野生植物中，这样会对植物的遗传多样性构成威胁。自然杂交是通过受粉的方式实现转基因过程，与转基因技术中通过重组运载体实现转基因过程有一定区别。
[高考提能]
7.水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中Asp(天冬氨酸)、Gly(甘氨酸)、Ser(丝氨酸)构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技术中，这种蛋白质的作用是 ( )
A.促使目的基因导入受体细胞
B.使目的基因容易被检测出来
C.促使目的基因在受体细胞内复制
D.使目的基因容易成功表达
答案 B
解析 该发光蛋白的作用是使目的基因容易被检测出来，从而确认目的基因是否已经成功导入受体细胞中。
8.下列关于基因工程的叙述，错误的是( )
A.目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物
B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D.运载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
答案 D
解析 基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定处理后，才能有生物活性；载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达，所以D错误。
9.基因工程技术在农业、医药等领域中得到广泛的应用，下列关于基因工程成果的叙述中，错误的是( )
A.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
B.在医药卫生方面，主要用于生产药品和诊断治疗疾病
C.在畜牧养殖业方面培育了体型巨大，品质优良的动物
D.在环境保护方面主要用于环境监测和对环境的净化
答案 C
解析 基因工程技术在畜牧业上的主要目的是能生产人们所需要的各种品质优良的动物，如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率等，而不是要求体型巨大。
10.某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt)导入棉花细胞，筛选出Bt基因成功整合到染色体上的抗虫植株，假定Bt基因都能正常表达。某些抗虫植株体细胞含两个Bt基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型，黑点表示Bt基因的整合位点。让这些含两个Bt基因抗虫的植株自交，正常情况下后代不可能出现含四个抗虫基因的个体是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.甲、乙、丙
答案 A
解析 甲的两个Bt基因位于一对同源染色体上，减数分裂时，同源染色体分离，每一个生殖细胞中只有一个Bt基因，所以后代不可能出现含四个抗虫基因的个体。乙、丙均可能产生含两个Bt基因的生殖细胞，所以有可能出现含四个抗虫基因的个体。
11.棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。通过基因工程方法，我国已将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，已取得了很好的经济效益。请根据上述材料回答下列问题：
(1)毒蛋白对人畜无害，但能使棉铃虫致死，从蛋白质特性来看，是因为蛋白质具有_________。
(2)利用苏云金芽孢杆菌防治棉铃虫属于生物防治，它突出的优点是_____________________。
(3)转基因棉花的抗虫变异来源属于可遗传变异类型中的________________。
(4)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是__________________，其特点是________
__________________________________________。
(5)进行基因工程操作一般要经过的四个步骤是______________、________________、________________、______________。
(6)“毒蛋白基因转入棉花植株内并成功表达”的含义是____________________。
答案 (1)特异性 (2)不用农药或减少农药用量，减少环境的污染 (3)基因重组 (4)限制酶 一种限制酶只能识别某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子 (5)提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞(导入目的基因) 目的基因的检测与鉴定 (6)棉花植株产生了苏云金芽孢杆菌的毒蛋白
解析 每种蛋白质分子往往都有特定的结构和功能，具有特异性。区别于化学防治，生物防治的优点是可以减少农药的用量，减少对环境的污染。转基因技术的原理是基因重组。所谓基因的表达就是目的基因在受体细胞内通过转录和翻译合成蛋白质的过程。
12.干扰素是一种糖蛋白，过去从人的血液中的白细胞中提取，产量很低。我国的科研人员侯云院士等一批人，成功运用基因工程技术提高了其产量，如图为其原理过程图。请据图回答下面的问题：
(1)图中①过程叫做______________。
(2)图中③物质的化学本质是______________，它之所以能作为运载体，必须具备的特点是________________________________________(写出任两点)。
(3)切割②和③过程所需的酶一般是相同的，其原因是________________________________。
(4)该过程中，供体细胞是______________，受体细胞是______(填字母)，重组DNA分子是______(填序号)。
(5)大肠杆菌等微生物是基因工程最常用的实验材料，这是因为_____________________。
(6)人的干扰素基因能在大肠杆菌内表达，其根本原因是________________________________
_______________________________________________。
答案 (1)提取目的基因 (2)双链环状DNA分子(或DNA分子) 具有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自主复制，有特殊的标记基因等 (3)为了产生相同的黏性末端 (4)人的体细胞 b ④ (5)大肠杆菌结构简单、繁殖快，其内的遗传物质少(任写两点即可) (6)它们共用一套遗传密码子
解析 图中①②为目的基因的提取过程，采用的方法为酶切法；图中③为从大肠杆菌中提取的质粒；④表示重组DNA分子；切割②和③过程所需的酶为限制酶，所用的酶相同，产生的黏性末端也相同，便于构建重组DNA分子。在该过程中，供体细胞是人的体细胞，受体细胞是大肠杆菌b，选择大肠杆菌作为受体细胞是因为其繁殖快、结构简单，其内的遗传物质少。人的基因能在大肠杆菌中表达是由于它们共用一套遗传密码子。
13.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—GATCC—，请据图回答下列问题：
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是______________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊染色体中需要的酶是______________。
(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因是______________________________。人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是________________________。
(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指______________________________。
(4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶
(2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列) 细菌质粒或病毒
(3)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质
(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分会发生一定的改变)
解析 (1)剪切获取目的基因的酶是限制性核酸内切酶，将不同的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需要先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用病毒。(3)基因的表达是指基因通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(4)为开放性问题，理由与观点相对应即可。
[真题体验]
14.(2013·江苏，25)现有小麦种质资源包括：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是(多选)( )
A.利用①、③品种间杂交筛选获得a
B.对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C.a、b和c的培育均可采用诱变育种方法
D.用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c
答案 CD
解析 利用①、②品种间杂交后筛选可获得a，A错误；染色体加倍并不改变原有的基因，只有通过诱变育种，可由③选育出b，B错误；诱变育种和转基因技术均可获得原品种不具有的新性状，C、D正确。
15.(2015·重庆，6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是( )
A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA逆转录获得
B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点
C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来
D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用
答案 C
解析 人肝细胞不能合成胰岛素，则人肝细胞中不含有胰岛素的mRNA，不能通过逆转录获得人胰岛素基因，A错误；表达载体的复制启动于复制起点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；抗生素抗性基因是标记基因，可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞，C正确；启动子在转录过程中起作用，终止密码子在翻译过程中起作用，D错误。
