2010高考二轮复习生物教案（4）遗传的细胞基础和分子基础

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2010高考二轮复习生物教案（4）
遗传的细胞和分子基础
【知识网络】
【教法指引】
遗传的分子和细胞基础部分，由概念考查向分析说明转移，特点是DNA是遗传物质的证据的经典实验成为高考热点之一，基因对性状的控制也越来越受到人们的关注，减数分裂考查也与遗传变异，及人类遗传病结合综合进行判断。
考查形式看，大体上可以分为五种类型：
⑴考查基本概念的识记
试题主要考查学生对生物专业术语和基本概念的掌握情况，这类试题大多只限于考查识记能力，比较简单。
⑵考查基本原理和规律的理解
这类试题综合程度不高，步骤不难，直来直去，主要考查学生对生物学有关过程、规律和现象的理解情况，与实际联系不强，学生如能对教材知识基本理解，问题不大
⑶考查基本原理和规律的应用
这类题目主要考查学生运用生物学知识分析、解决问题的能力。这类试题不仅需要熟练掌握生物学的基础知识，还需要较强的综合、分析和推理能力。学生不但要正确识别、理解试题提供的各种图表、资料，全面把握试题提供的客观条件，还要有清晰的解题思路。试题中的难题较多地集中在这种类型上面。
⑷考查设计程序(实验)解决实际问题的能力
这类试题量不大，但对学生的能力要求更高，要处理这类问题，必须建立起完整的体系，能熟练驾驭所学知识，会使用科学的语言准确地描述生物学现象、过程，能“灵活应用”所学知识解决生产、生活中的实际问题。这类试题由于考试形式限制，—般不会很难，但实际教学中因重理论轻实践，所以学生做起来很不适应。根据考试改革的信息来看，这类试题的比重有逐渐加大的趋势。
⑸考查追求新知的自主学习能力
⑴遗传的细胞基础
复习“遗传的细胞基础”内容时，首先要抓住减数分裂过程“染色体、DNA数目的变化过程”，这是学习减数分裂的主线，还要注意减数分裂与行丝分裂的比较记忆，如细胞图、曲线图、数字表格等方画的比较，同时还要有针对性地多分析一些与有丝分裂，减数分裂的两次分裂，精子形成、卵细胞形成的差异性相关的图像分析题，曲线(DNA、染色体数目变化)分析题，以及图像曲线综合题，以提升该方面的解题能力。
⑵遗传的分子基础
要通过复习“遗传的分子基础”部分，初步形成遗传物质的结构和功能相统—、多样性与共同性相统一的观点；要结合相应的图解来理解和记忆DNA分子结构和复制、转录和翻译、中心法则、基因对性状的控制原理等内容。关于转求和翻译的知识要从三个层面来学习：概念、过程和原理，这样会使学到的知识便于理解和记忆 还要以中心法则为主线，从DNA(基因)→RNA→蛋白质(性状)，联系DNA与基因本质的关系、DNA多样性与蛋白质多样性的关系、DNA结构和稳定性的维持与基因突变的发生、DNA复制与细胞分裂的关系、DNA复制过程中的相关碱基比例的计算等知识另外，要根据教材中的相关实验，从中提取出进行实验的思想方法，如实验的具体的过程、方法及每个实验所能最终说明的结论等。
【专题要点】
1．减数分裂和受精作用
（1）细胞的减数分裂
①范围：有性生殖的生物。
②时期：在原始生殖细胞发展成为成熟的生殖细胞的过程中。
③特点：在整个减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。
④过程：其中，第一次分裂是同源染色体的分离，染色体数目减半；第二次分裂是姐妹染色单体的分开，染色体数目不变。
⑤结果：新产生的生殖细胞中染色体数目，比原始生殖细胞的减少了一半。
（2）动物配子的形成过程
①精子的形成
②卵细胞的形成
（3）有丝分裂与减数分裂的比较
比较内容 减数分裂 有丝分裂
相同点 染色体复制次数 一次 一次
有无纺锤丝的出现 有 有
不同点 细胞分裂次数 二次 一次
是否出现联会、四分体 出现 不出现
非姐妹染色单体之间有无交叉互换 有 无
分裂中期染色体着丝点排列的位置 第一次分裂中期着丝点排列在赤道板两侧。第二次分裂中期着丝点排列在赤道板上 着丝点排列在赤板上
同源染色体分离 有 无
非同源染色体随机组合 有 无
子细胞染色体数目 减半 不变
子细胞的名称和数目 精细胞四个或卵细胞一个（极体三个） 体细胞二个
染色体及DNA变化图像
（4）减数分裂、受精作用、有丝分裂过程中染色体、染色单体和DNA含量的变化规律（以二倍体生物为例）
过程 有丝分裂 减数分裂 受精作用
时期 间期 前中 后 末 间期 Ⅰ前中后 Ⅰ末 Ⅱ前中 Ⅱ后 Ⅱ末 配子 受精卵
DNA含量 2N4N 4N 4N 2N 2N4N 4N 2N 2N 2N N N 2N
染色体含量 2N 2N 4N 2N 2N 2N N N N N N N
染色单体含量 0—4N 4N 0 0 0—4N 4N 2N 2N 0 0 0 0
（5）有丝分裂和减数分裂图像的识别（重点是前、中、后三个时期）
方法三看鉴别法（点数目、找同源、看行为）
第1步：如果细胞内染色体数目为奇数，则该细胞为减数第二次分裂某时期的细胞。
第2步：看细胞内有无同源染色体，若无则为减数第二次分裂某时期的细胞分裂图；若有则为减数第一次分裂或有丝分裂某时期的细胞分裂图。
第3步：在有同源染色体的情况下，若有联会、四分体、同源染色体分离，非同源染色体自由组合等行为则为减数第一次分裂某时期的细胞分裂图；若无以上行为，则为有丝分裂的某一时期的细胞分裂图。
说明：该方法只适用于二倍体生物。若是处于分裂后期的细胞，应该看移向同一极的一套染色体中是否存在同源染色体。
根据染色体位置关系判断前期、中期、后期。前期散乱、中期排中、后期分开。
（6）细胞分裂与生物体生长、发育、繁殖、遗传和变异的关系
①通过细胞分裂能使单细胞生物直接繁殖新个体，使多细胞生物由受精卵发育成新个体，也能使多细胞生物衰老、死亡的细胞及时得到补充。通过细胞分裂，可以将亲代细胞复制的遗传物质，平均分配到两个子细胞中去。因此，细胞分裂是生物体生长、发育和繁殖的基础。
②有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，多细胞生物体以有丝分裂方式增加体细胞数目。有丝分裂过程中，在分裂间期，亲代细胞染色体经过复制，经过分裂期一系列变化，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质（DNA、基因），因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对于生物的遗传有重要意义。
③细胞分裂间期，DNA复制时，由于生物内部因素或外界环境条件的作用，使染色体上的基因的分子结构发生差错，而导致基因突变，从而导致子代（或子代细胞）发生变异。减数分裂中，同源染色体的交叉和交换、非同源染色体的自由组合、在细胞水平上导致遗传物质的重组，使亲代产生多种类型的配子，从而使后代具有更大的变异性和更强的生活力及适应性。有丝分裂过程中，正常情况下，复制后的染色体平均分配到子细胞中去，但一些外界条件或因素（如秋水仙素），能抑制纺锤体的形成，使细胞有丝分裂过程受阻，结果细胞核中染色体数目加倍，形成多倍体生物，导致生物变异。因此，细胞分裂与生物变异密切相关。
④细胞有丝分裂中期，细胞中染色体的形态固定、数目清晰，是观察和辨认细胞中染色体形态和数目的最佳时期。而染色体的形态、数目对于鉴别生物种类、了解生物之间的进化关系，以及研究生物的遗传、变异都是不可缺少的基础。
（7）动物受精过程：
实质：精子核和卵细胞核的融合。所以在后代个体的细胞核中具有了双亲的遗传物质，其中一半来自父方，一半来自母方，但由于精子几乎不含有细胞质，所以在受精卵细胞质中的遗传物质几乎都来自母方，这就是细胞质遗传的理论基础。
意义：维持了物种前后代之间体细胞内染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异都十分的重要。
2．遗传的分子基础
（1）人类对遗传物质的探索过程
①　1928年，格里菲斯实验
注射R型细菌→对动物无害→动物体内出现R型细菌——说明R型肺炎双球菌无毒性
注射S型细菌→使动物死亡→动物体内出现S型细菌——说明S型肺炎双球菌有毒性
注射杀死的S型细菌→对动物无害→动物体内不出现S型细菌——说明加热后S型肺炎双球菌毒性消失
注射R型细菌加杀死的S型细菌→使动物死亡→动物体内出现S型细菌后代S型细菌使动物死亡——说明无毒性的R型细菌在与加热杀死后的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型细菌。且这种性状的转化是可以遗传的。
格里菲斯的结论：已经被加热杀死的S型细菌中，一定含某种促进这一转化的活性物质——“转化因子”。
②　1944年，艾弗里等实验
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质基础，也就是说，DNA才是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。
③1952年，郝尔希和蔡斯实验
方法——同位素标记法
步骤——第一步，标记：噬菌体分别被35S或32P标记。把宿主细菌分别培养在含有32P的培养基中,宿主细菌在生长过程中,就分别被35S和32P所标记。然后,赫尔希等人用T2噬菌体分别去侵染被35S和32P标记的细菌。噬菌体在细菌细胞内增殖,裂解后释放出很多子代噬菌体,在这些子代噬菌体中,前者被35S所标记,后者被32P所标记。
第二步，侵染：用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌。
第三步，搅拌：在搅拌器中搅拌，使在细菌外的噬菌体与细菌分离。
第四步，离心：
第五步，检测：检测上清液与沉淀物中的放射性物质。
结果——
实验过程及现象 结论
用放射性元素35S标记一部分噬菌体的蛋白质外壳，用被标记的T2噬菌体去侵染细菌，使噬菌体在细菌体内大量增殖，对被标记物质进行测试，结果，细菌体内无放射性 噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，而是留在细菌外部 噬菌体在细菌体内的增殖是在DNA作用下完成的，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，子代噬菌体的各种性状是DNA遗传给后代的DNA是遗传物质
用放射性元素32P标记另一部分噬菌体的DNA，用被标记的T2噬菌体去侵染细菌，使噬菌体在细菌体内大量增殖，对被标记物质进行测试，结果，细菌体内有放射性 噬菌体的DNA进入了细菌内部
（2）DNA分子结构的主要特点
①DNA分子双螺旋结构的三个特点：
从总体上看，是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，成为规则的双螺旋结构。
脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架排列在外侧，碱基在内侧。
内部：连接两条链的碱基通过氢键形成碱基对，配对遵循碱基互补配对规律：A一定与T配对，C一定与G配对。
②碱基互补配对原则
（1）含义：在DNA分子中形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与G配对，这种一一对应的关系，称为碱基互补配对原则。
（2）氢键的数目：A=T，G≡C
（3）基本等式关系：A=T，G=C，A+G=T+C（嘌呤碱等于嘧啶碱）。
（3）基因的概念
①基因的概念：
从作用上看，基因是控制生物性状的基本单位。
从本质上，基因是有遗传效应的DNA分子片段。每个DNA分子上有许多个基因。
从位置上看，基因在染色体上呈直线排列(核基因)。
从组成上看，基因由成千上百个脱氧核苷酸组成。
从遗传信息上看，基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含了遗传信息。其顺序是固定的，而不同的基因的顺序又是不同的。
线粒体、叶绿体等细胞器中也有基因(细胞质基因)
②萨顿假说——基因在染色体上。
方法：类比推理法。
基因行为 染色体行为
在杂交过程中保持完整性和独立性 在配子形成和受精过程中具有桎稳定的形态结构
在体细胞中成对存在，等位基因一个来自父方，一个来自母方。 在体细胞中成对存在，同源染色体一条来自父方，一条来自母方。
在配子中只有成对基因中一个 在配子中只有成对的染色体1条
非等位基因在形成配子时自由组合 非同源染色体在在形成配子时自由组合
③基因位于染色体上的实验证据——摩尔根果蝇实验
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用红眼、白眼基因位于X染色体上，可以解析实验现象。用测交实验进一步证明了假设。
（4）DNA分子的复制
①概念：是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
②时间：有丝分裂间期和减数分裂第一次分裂间期。
③场所：细胞核
④过程：边解旋边复制：解旋—→②合成—→③复旋
⑤条件：模板(DNA分子的两条链都能做模板)、原料(游离的脱氧核苷酸)、能量(ATP)、酶(解旋酶、聚合酶等)。
⑥特点：边解旋边复制。遵循碱基互补配对原则。半保留复制。
⑦DNA分子准确复制的原因：DNA分子独特的双螺旋结构提供精确的模板。通过碱基互补配对原则保证了复制准确无误。
⑧意义：DNA进行自我复制，这在遗传上具有重要意义。因为生物性状的遗传，亲代的雌雄配子并未将具体的性状传给后代，而是将自身的DNA复制了一份传给后代。因此，DNA复制能保持物种的稳定性。
（5）遗传信息的转录和翻译
①转录和翻译的比较
阶段项目 转录 翻译
定义 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程 以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
场所 细胞核 细胞质的核糖体
模板 DNA的一条链 信使RNA
信息传递的方向 DNA→mRNA mRNA→蛋白质
原料 含A、U、C、G的4种核苷酸 合成蛋白质的20种氨基酸
产物 信使RNA 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
实质 是遗传信息的转录 是遗传信息的表达
②遗传信息、密码子和反密码子
遗传信息 密码子 反密码子
概念 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基 tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基
作用 控制生物的遗传性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸
种类 基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同，决定了遗传信息的多样性 64种61种：能翻译出氨基酸3种：终止密码子，不能翻译氨基酸 61种或tRNA也为61种
联系 ①基因中脱氧核苷酸的序列mRNA中核糖核苷酸的序列②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补③密码子与相应反密码子的序列互补配对
③基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算
转录时，以基因的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的一半，且基因模板链中A+T（或C+G）与mRNA分子中U+A（或C+G）相等。
翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的 1/6 。
④中心法则：
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
减数分裂的概念
卵细胞的形成
减数分裂和受精作用
受精作用
减数分裂的过程
精子的形成
DNA是主要的遗传物质
DNA的双螺旋结构
DNA分子的结构和复 制
基因的本质
结构特点
DNA是遗传物质
DNA分子的结构
DNA分子的复制
时间、条件、过程、特点、意义
肺炎双球菌转化实验
人类对遗传物质的探索过程
基本组成单位
遗传的细胞基础和物质基 础
噬菌体侵染细菌实验
基因ks5u
基因与染色体的关系
基因对性状的控 制
DNA片段中的遗传信息
转录
翻译
中心法则及其补充
基因指导蛋白质的合成
基因对性状的控制
初级精母细胞
染色体单体分开
联会、四分体（互换）
有丝分裂
增殖
精巢中的精原细胞
次级精母细胞
染色体复制
精细胞
精子
精原细胞
长大
精细胞
精子
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
次级精母细胞
精细胞
精子
（2n）
（2n）
（2n）
精细胞
精子
（n）
（n）
（n）
第二次分裂
第一次分裂
变形过程
初级卵母细胞
第一极体
染色体单体分开
第二极体
极体
联会、四分体（互换）
有丝分裂
增殖
卵巢中的卵原细胞
染色体复制
卵原细胞
极体
长大
极体
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
次级卵母细胞
卵细胞
（2n）
（2n）
（2n）
（n）
（n）
减数分裂和有丝分裂图象的比较：
有同源染色体
无同源染色体
有同源染色体的联会
四分体
同源染色体向两极移动
无上述现象
减数分裂Ⅰ
有丝分裂
减数分裂Ⅱ
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