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第2节 基因的自由组合规律
课标领航
1．理解并概述孟德尔两对相对性状的杂交试验过程。
2．运用自由组合规律对一些遗传现象作出解释。
3．应用自由组合规律对一些杂交育种实践活动提出一些合理化建议。
情景导引
爱美之心，人皆有之。尤其是我们这些
刚刚步入青年时代的中学生，更是如此
，都想长得美丽、端庄、大方。例如，
大家都想拥有一对美丽的双眼皮和一对
圆润的耳垂。
思考：小明的父母，一个双眼皮有耳垂，一个双眼皮无耳垂，而小明却是单眼皮无耳垂？小红的父母均是双眼皮有耳垂，而小红却是单眼皮无耳垂？对这些现象应该如何解释？
提示：这些现象涉及到两对相对性状的自由组合，应当运用自由组合规律进行解释。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第2节
基础自主梳理
一、两对相对性状的杂交试验
1．过程
2．现象
(1)F1全为_________。
(2)F2中出现了不同性状之间的_____________。
(3)F2中4种表现型的分离比为______________。
黄圆
自由组合
9∶3∶3∶1
二、性状自由组合现象的解释、验证和自由组合规律的实质
1．解释
(1)两对相对性状分别由两对基因控制。
(2)F1产生配子时，____________彼此分离，__________________自由组合。F1产生的雌配子和雄配子各有_______，且数目相等。
(3)受精时，雌雄配子的结合是_______的。
每对基因
不同对的基因
4种
随机
2．验证——测交试验
(1)过程及结果
(2)结论：测交结果与预期设想相符，证实了F1产生了4种配子，F1产生配子时，每对基因彼此分离，不同对的基因可以自由组合，并进入不同的配子中。
3．自由组合规律的实质
控制各种相对性状的各对______________，分布在不同的同源染色体上。在减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的_____________彼此分离，同时非同源染色体上的_________________自由给合。
等位基因
等位基因
非等位基因
三、自由组合规律在实践中应用
1．在杂交育种中的应用
在杂交育种的实践中，可以有目的地将________或_________品种的优良性状组合在一起，再经过自交不断进行纯化和选择，最终可以得到一种符合理想要求的新品种。
两个
多个
2．在医学实践中的应用
分析家族中的两种遗传病______________或两遗传病中只患一种病的情况，并且推断出后代的__________和表现型以及它们出现的______，为遗传病的预测和诊断提供理论依据。
同时发病
基因型
概率
核心要点突破
两对相对性状的杂交试验
上述数据表明，豌豆的粒形和粒色的遗传分别遵循分离规律。
2．对两对性状进行分析
(1)从上述每一对相对性状的分析看：圆粒占3/4，皱粒占1/4；黄色占3/4，绿色占1/4。因为不同对的相对性状可以相互组合，如果组合是随机的，那么在3/4的黄粒中应该有3/4圆粒，1/4皱粒；在1/4绿色的豌豆中，也是3/4圆粒，1/4皱粒。反过来，在3/4圆粒中，应该有3/4黄粒，1/4绿粒；在1/4皱粒中，也有3/4黄粒，1/4绿粒，将两对相对性状结合
起来看，组合是随机的，应该是：
黄圆＝3/4×3/4＝9/16 绿圆＝1/4×3/4＝3/16
黄皱＝3/4×1/4＝3/16 绿皱＝1/4×1/4＝1/16
这种结果与事实相符，从定量分析看，四者分别为9/16，3/16，3/16,1/16，即比例为9∶3∶3∶1。
(2)决定粒色的基因对决定粒形的基因没有影响，黄色的豌豆不一定是饱满的、绿色的豌豆不一定是皱缩的，这两对相对性状不但可以拆开，进行重组，而且是自由组合的。
特别提醒
孟德尔的豌豆杂交试验研究的是生物在有性生殖过程中的核基因的遗传规律，无论正交还是反交，其结果是一样的。在遗传学的试验中，通常利用正交和反交的结果对比，来揭示某些遗传现象是否遵循核遗传规律。
【尝试解答】 D
例1
【解析】 做两对相对性状的遗传试验时，要求是两对相对性状的纯种亲本杂交，故A需要考虑；两对相对性状中每一对相对性状的遗传都遵循分离规律，即两对相对性状各自有显隐性关系，故B需考虑；因是以豌豆为试验材料，为避免自然条件下的自花传粉，故要对母本去雄，授以父本花粉，C也需考虑；由于不论是正交还是反交，结果都是一样，故不需考虑显性亲本作父本，隐性亲本作母本。
跟踪训练 (2010年高考北京卷)决定小鼠毛色为黑(B)/褐(b)色、有(s)/无(S)白斑的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。基因型为BbSs的小鼠间相互交配，后代中出现黑色有白斑小鼠的比例是( )
A．1/16 B．3/16
C．7/16 D．9/16
解析：选B。根据题意，黑色有白斑小鼠的基因型为B－ss，基因型为BbSs的小鼠间相互交配，后代中出现B－ss的概率为3/16。
对性状自由组合现象的解释及其验证
1．试验分析
黄圆 1YYRR 2YyRR 2YYRr 4YyRr 1＋2＋2＋4＝9
黄皱 1YYrr 2Yyrr 1＋2＝3
绿圆 1yyRR 2yyRr 1＋2＝3
绿皱 1yyrr 1
注：“1”均为纯合子，“2”均为单杂合子，“4”为双杂合子。
2．相关结论
(1)F2共有16种组合，9种基因组合形式，4种性状表现。
(2)双显性性状的个体占9/16，单显性性状的个体(绿圆、黄皱)各占3/16，双隐性性状的个体占1/16。
(3)纯合子占4/16(1/16YYRR＋1/16YYrr＋1/16yyRR＋1/16yyrr)，杂合子占：1－4/16＝12/16。
(4)F2中亲本类型(Y－R－＋yyrr)占10/16，重组类型占6/16(3/16Y－rr＋3/16yyR－)。
特别提醒
(1)重组类型是指F2中与亲本性状表现不同的个体，而不是基因组合形式与亲本不同的个体。
(2)亲本表现型不同，则重组类型所占比例也不同，若将孟德尔两对相对性状的试验中的亲本类型换成绿圆、黄皱，则重组性状为黄圆、绿皱，所占比例为5/8。
3．应用分离规律解决自由组合规律问题
在独立遗传的情况下，有几对基因就可分解为几个分离规律，如AaBb×Aabb可分解为如下两个分离规律：Aa×Aa；Bb×bb。
4．概率的基本运算法则
(1)加法定理：两个互不相容的事件A与B的和的概率，等于事件A与B的概率之和，即P(A＋B)＝P(A)＋P(B)，如豌豆豆粒颜色是“黄色”或“绿色”的概率，等于它们各自概率之和(其和为1)。
(2)乘法定理：两个(或两个以上)独立事件同时出现的概率，等于它们各自概率的乘积，P(AB)＝P(A)·P(B)。如豌豆豆粒出现“黄色”同时又出现“圆粒”的概率是它们各自概率之积。
5．基因型与表现型的推断问题
(1)根据后代分离比解题
在基因的分离规律中，不同基因型个体之间交配，后代在性状上往往有一些规律性的分离比。如杂种F1(一对杂合基因，有显隐性关系)自交，后代分离比为3∶1，测交比是1∶1；亲本之一为显性纯合子，其后代只有显性性状的个体等。利用这些规律性的分离比是解自由组合题目的技巧之一。
(2)运用隐性纯合突破法解题
隐性性状的个体可直接写出其基因型，显性性状可写出部分基因型，然后根据亲代或后代性状(尤其是隐性性状)表现，推知个体的基因型。
6．乘法原理在解题中的应用
(1)配子类型及概率的问题
如AaBbCc产生的配子种类数
(2)配子间的结合方式问题
如AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，配子间的结合方式种数
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。由于两性配子间结合是随机的，因而AaBbCc与AaBbCC配子间有8×4＝32种结合方式。
2011年重庆一中高一检测)孟德尔的两对相对性状的杂交试验中，具有1∶1∶1∶1比例的是( )
①F1产生配子类型的比例 ②F2性状表现的比例③F1测交后代类型的比例 ④F1性状表现的比例
A．②④ B．①③
C．③④ D．②③
【尝试解答】 B
例2
【解析】 孟德尔两对相对性状的杂交试验中，F1只有一种表现型；F1产生四种比例相等的雌雄配子，F1自交产生的F2中，有4种性状表现，黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒的比例为9∶3∶3∶1，F1测交后代有4种性状表现，比例为1∶1∶1∶1。
跟踪训练 在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、雄配子自由组合
D．必须有足量的F2个体
解析：选B。在F1自交过程中，4种比例相等的雄配子与4种比例相等的雌配子随机结合形成16种合子，其中9种合子发育成黄色圆粒，3种合子发育成黄色皱粒，3种合子发育成绿色圆粒，1种合子发育成绿色皱粒，其比例为9∶3∶3∶1。在豌豆花中，雌配子数量有限，但雄配子却多得难以计数，因此在F1的自交过程中，雌、雄配子的数量之间没有对等关系。保证F2中有足够数量的个体是为了提高概率统计的准确性。
1．育种原理：通过基因的重新组合，把两亲本的优良性状组合在一起。
2．适用范围：一般用于同种生物的不同品系间。
3．优缺点：方法简单，但需要较长年限的选择才能获得所需类型的纯合子。
自由组合规律在实践中的应用
4．动植物杂交育种比较：如图所示(以获得基因型为AAbb的个体为例)
基因型为ddEeFF和DdEeff的两种豌豆杂交，在3对等位基因各自独立遗传的条件下，其子代表现型不同于两个亲本的个体占全部子代的( )
A．1/4 B．3/8
C．5/8 D．3/4
【尝试解答】 C
例3
【解析】 解法一：棋盘法
跟踪训练 (2010年高考福建卷)已知桃树中，树体乔化与矮化为一对相对性状(由等位基因D、d控制)，蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状(由等位基因H、h控制)，蟠桃对圆桃为显性。下表是桃树两个杂交组合的试验统计数据：
亲本组合 后代的表现型及其株数
组别 表现型 乔化蟠桃 乔化圆桃 矮化蟠桃 矮化圆桃
甲 乔化蟠桃×矮化圆桃 41 0 0 42
乙 乔化蟠桃×乔化圆桃 30 13 0 14
(1)根据组别__________的结果，可判断桃树树体的显性性状为____________。
(2)甲组的两个亲本基因型分别为__________。
(3)根据甲组的杂交结果可判断，上述两对相对性状的遗传不遵循自由组合规律。理由是：如果这两对性状的遗传遵循自由组合规律，则甲组的杂交后代应出现______________种表现型。比例应为__________。
解析：本题主要以蟠桃生物育种为题材考查遗传规律。通过乙组乔化蟠桃与乔化圆桃杂交，后代出现了矮化圆桃，说明矮化为隐性。两对相对性状的杂交试验，我们可以对每一对相对性状进行分析，乔化与矮化交配后，后代出现乔化与矮化且比例为1∶1，所以亲本一定测交类型即乔化基因型Dd与矮化基因型dd，同理可推出另外一对为蟠桃基因型Hh与圆桃基因型hh
，所以乔化蟠桃基因型是DdHh、矮化圆桃基因型是ddhh。根据自由组合规律，可得知甲组乔化蟠桃DdHh与矮化圆桃ddhh测交，结果后代应该有乔化蟠桃、乔化圆桃、矮化蟠桃、矮化圆桃四种表现型，而且比例为1∶1∶1∶1。根据表中数据可知这两对等位基因位于同一对同源染色体上。
答案：(1)乙 乔化 (2)DdHh、ddhh (3)4 1∶1∶1∶1
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第5章 遗传信息的改变
第1节 基因突变
课标领航
1．举例说明基因突变的因素和特点。
2．理解并表述基因突变的原理。
3．了解人工诱变在育种方面的应用。
情景导引
很多同学都见到过白皮小麦、红皮小
麦，但很少有人见过彩色小麦。然而
，彩色小麦确实已经问世了。这就是
由河南省农科院小麦育种专家周中普
父子运用突变育种法，经过多年的研究和实践，于近年成功培育出的棕色、褐色、绿色等多种颜色的小麦。彩色小麦不仅含有丰富的蛋白质和赖氨酸，而且含有丰富的锌、硒、碘等微量元素。他们培育彩色小麦的原料之一就是卫星或宇宙飞船等搭载过的普通小麦种子。
思考：普通小麦种子变为彩色小麦种子的根本原因很可能是什么？
提示：被航天器搭载过的普通小麦在宇宙射线等太空因素的作用下发生了基因突变。
核心要点突破
基础自主梳理
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第1节
基础自主梳理
一、基因突变的特点和原因
1．特点：普遍性、___________、有害性、随机性、多向性和可逆性。
2．原因——以镰刀型细胞贫血症为例
(1)症状：患者红细胞由正常中央微凹的圆饼状变为_________________，易发生红细胞_______，使人患溶血性贫血。
低频性
弯曲的镰刀状
破裂
(2)病因：
①直接原因：组成血红蛋白分子的一个____________被替换。
②根本原因：控制血红蛋白合成的基因中一个______________改变。
(3)结论：镰刀型细胞贫血症是由于基因的__________改变而产生的一种遗传病。
氨基酸
碱基对
结构
3．实质：DNA分子中发生碱基对的_______________________，而引起的_______________的改变。
4．结果：产生了_____________，可能会引起______________某种程度地改变。
替换、增添和缺失
基因结构
等位基因
表现型
5．意义
(1)基因突变对自身的影响
①一般会破坏生物与现有环境的协调关系，而对生物是有害的。
②可能使生物_____________________，而适应新环境。
③有些基因突变(中性突变)既无害也无益。
产生新的性状
(2)基因突变对自然界生物进化的意义
①新基因产生的途径。
②______________的根本来源。
③_____________的原始材料。
生物变异
生物进化
二、引起基因突变的因素及其在育种方面的应用
1．基因突变的类型：______________和_______________。
2．诱发基因突变的因素：_____________、化学因素和______________。
3．人工诱变在育种上的应用
(1)优点：增加_______________，提高育种效率。
(2)应用：主要体现在_____________和微生物育种等方面。
自然突变
诱发突变
物理因素
生物因素
突变的频率
作物育种
核心要点突破
基因突变的特点及原因
1．基因突变的特点
(1)普遍性：基因突变在生物界中是普遍存在的：病毒、原核生物、真核生物均可发生。
(2)低频性：自然状态下，对一种生物来说，基因突变的频率很低。例如生殖细胞的突变率为10－8～10－5。
(3)一般有害，但有潜在的进化性：现存的生物都是长期进化过程的产物，这些生物的形态、结构和生理特性都是与现有的环境条件相适应的，对生物的生存是有利的。基因突变是在生物具有这些优良性状的基础上发生的变异，所以这些变异一般都不适应现有的环境，即一般都是有害的。但当环境发生变化时，有些突变产生的变异能使生物适应变化的环境，对生物进化有利。
(4)随机性：基因突变是随机发生的。不论是对于个体、细胞、基因或对于所影响的性状来讲，突变的发生都是一个随机事件。
(5)不定向性：如图 ，但是A与a1，a2，a3…都位于同源染色体上，互称等位基因。
(6)可逆性：A??a
特别提醒
(1)基因突变是随机发生的，可以发生在个体发育的任何时期，但一般发生在细胞周期的间期(DNA的复制期)，发生基因突变时，只是突变成它的等位基因。
(2)在生物的个体发育中，基因突变发生的时间越早，生物体突变的部分越大，发生的时间越迟，生物体突变的部分越小。
(3)生殖细胞的突变，可以通过受精作用遗传给后代，导致后代产生变异；体细胞中的突变一般不传递给后代，但植物可以通过营养繁殖使突变保留下来。
(4)自然状态下的基因突变频率很低，要提高生物的基因突变率，需要用诱导剂(物理的、化学的、生物的诱导剂)进行诱发基因突变，即人工诱变。
2．基因突变对性状的影响
(1)过程图示
特别提醒
(1)基因突变是分子水平上的变化，不改变染色体上基因的数量及所处位置，只改变其结构及表现形式。
(2)基因突变一定导致所携带的遗传信息改变，但其控制合成的蛋白质和性状不一定改变。
(2)基因突变的效应
①基因突变对肽链的影响
a．发生碱基对替换
一般情况下，由于基因中脱氧核苷酸数量未改变，控制合成的肽链长度也不会改变，但可导致mRNA中密码子发生变化，由于密码子的简并性，肽链氨基酸种类可能发生变化，也可能不发生变化。
特殊情况下，替换时，有可能会使mRNA上的终止密码子提前，从而使肽链变短。
b．发生碱基对的增添和缺失
由于密码子的阅读是连续的，由突变部位开始所控制合成的mRNA发生改变，除可能导致肽链长度改变外，还会导致肽链中氨基酸的序列改变。
②显、隐性突变与性状关系
a．隐性突变：如BB→Bb 性状不变；Bb→bb 性状改变。
b．显性突变：如dd→Dd 性状改变；Dd→DD 性状不变。
例1
【尝试解答】 B
【解析】 正常情况下雄犊一定携带X染色体，这不是矮生的原因；雄犊营养不良、发生了基因突变、双亲都是矮生基因的携带者而使后代出现了性状分离都可能是矮生的原因。
(2011年江苏常州一中高一学情调查)有关基因突变的叙述，正确的是( )
A．不同基因突变的频率是相同的
B．基因突变的方向是由环境决定的
C．一个基因可以向多个方向突变
D．细胞分裂的中期不发生基因突变
例2
【尝试解答】 C
【解析】 基因突变是指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。具有低频性、普遍性、有害性、随机性和不定向性等特点。基因突变主要发生在DNA分子复制的过程中。在题目给出的选项中，不同基因的突变频率不相同；基因突变的方向不受环境条件的影响；细胞分裂中期，也可以产生基因突变。
解析：选D。图示是等位基因间的相互关系，自由组合规律是描述减数分裂中非同源染色体上的非等位基因变化规律的。
引起基因突变的因素及其在育种方面的应用
1．诱发基因突变的各种因素作用机理的分析
(1)物理因素：多种射线能破坏DNA分子中的某些化学键，使DNA长链发生断裂或空间立体结构发生改变，从而引起突变。
(2)化学因素：①有些化合物的结构式与某些碱基很类似，在DNA复制时发生替换，导致基因结构改变。
②有些化学性质很活泼的化合物(如亚硝胺)可能对核苷酸上的碱基进行化学修饰，导致突变发生。
(3)生物因素：某些病毒将其DNA嵌入宿主染色体DNA中而引起基因突变。
2．诱变育种的原理、优点及不足
(1)原理：基因突变。
(2)优点：①提高变异频率。
②大幅度改良某些性状。
③加速育种进程。
(3)不足：①有利变异少。
②需要处理大量试验材料。
③具有不确定性。
特别提醒
诱变育种中要选择合适的处理方法和适宜的诱变剂量，否则会杀死生物而得不到所需变异。
2011年3月11日发生于日本东京地区的特大地震致使日本福岛核电站遭到严重破坏，随后泄漏的核物质随海流和空气向附近国家的海域和上空扩散，引起了韩国、朝鲜和我国人民的高度警觉。很多居民都担心，这些核物质的辐射会引发一些遗传病。由此可知核物质形成的核辐射属于
( )
A．诱发基因突变的物理因素
B．诱发基因突变的化学因素
C．诱发基因突变的生物因素
D．造成遗传病的根源
例3
【尝试解答】 A
【解析】 核物质释放的射线均属于物理因子，故A符合题意。
跟踪训练 长期接触X射线的人群，后代遗传病的发病率明显提高的原因是( )
A．生殖细胞发生了基因突变
B．体细胞发生了基因突变
C．生殖细胞发生了基因的自由组合
D．体细胞发生了自由组合
解析：选A。长期接触X射线的人易发生基因突变，体细胞发生的突变一般不会传给下一代。所以是生殖细胞发生了基因突变。
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对遗传病类型的判断
1．先确定是显性还是隐性遗传病
(1)遗传系谱图中，只要双亲正常，生出孩子有患病的，则该病必是隐性基因控制的遗传病。
(2)遗传系谱图中，只要双亲都表现患病，他们的子代中有表现正常的，则该病一定是由显性基因控制的遗传病。
2．判断是常染色体遗传还是伴性遗传
(1)隐性遗传情况的判定。在确定是隐性遗传的情况下，就不要考虑显性情况，只考虑是常染色体隐性遗传还是伴X染色体隐性遗传(伴Y染色体遗传很容易区分开)。这样就把问题化繁为简，变难为易了。思维的头绪简单明了，问题也就容易解决。下面两点就是解决这类问题的要点：
第一，在隐性遗传的系谱中，只要有一世代父亲表现正常，女儿中有表现有病的(父正女病)，就一定是常染色体的隐性遗传病。
第二，在隐性遗传的系谱中，只要有一世代母亲表现有病，儿子中有表现正常的(母病儿正)，就一定不是伴X染色体上的隐性遗传病，而必定是常染色体的隐性遗传病。
(2)显性遗传情况的判定。关于显性遗传的判断，也有两个特点可作为判断的依据。
第一，在显性遗传的系谱中，只要有一世代父亲表现有病，女儿中有表现正常的(父病女正)，就一定是常染色体的显性遗传病。
第二，在显性遗传的系谱中，只要有一世代母亲表现正常，儿子中有表现有病的(母正儿病)，就一定不是伴X染色体的显性遗传病，而必定是常染色体的显性遗传病。
4．单基因遗传病的判断方法
(1)遗传方式的判断方法
(2)遗传系谱图判定口诀
父子相传为伴Y；
无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子都病为伴性，父子有正非伴性(伴X)；
有中生无为显性，显性遗传看男病，母女都病为伴性，母女有正非伴性(伴X)。
5．多基因遗传病的特点及遗传理论
(1)特点
①有家族聚集现象，在群体中的发病率比较高。
②与环境因素关系密切。
(2)遗传理论
①控制数量性状遗传的基因数目很多，各基因的表现型效应是微小的，效应是相等的，而且是可以相互累加的，存在着“剂量效应”。
②多基因间通常不存在显隐性关系，它们的行为一般不符合孟德尔的遗传规律。
③杂种F1表现往往介于双亲之间，F2广泛分离，呈现连续变异，有关性状的表现易受环境影响。
(3)主要病种：腭裂、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病等。
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杂合子(Aa)连续自交产生后代的分析
1．Aa连续自交的图解
通过上面的分析，可知杂合子连续自交n次后，第n代的情况如下表：
根据上表比例，杂合子、纯合子所占比例坐标曲线图为：
2．应用：在育种实践中，可通过让杂合子连续自交来提高纯合子所占的比例。
3．自交与自由交配的区别
(1)自交指同种基因型个体之间交配，子代情况只需统计各自交结果。
(2)自由交配指各基因型个体之间均可交配，子代情况应将各自由交配后代的全部结果一并统计。
下列曲线能正确表示杂合子(Aa)连续自交若干代，子代中显性纯合子所占比例是( )
例1
【尝试解答】 B
两对性状的遗传在F2中非常规性状分离比归纳
F2表现型种类 F2性状分离比 相当于孟德尔
的性状分离比
正常 4种 9∶3∶3∶1 9∶3∶3∶1
非常规分离比 3种 12∶3∶1 (9∶3)∶3∶1
9∶6∶1 9∶(3∶3)∶1
9∶3∶4 9∶3∶(3∶1)
2种 15∶1 (9∶3∶3)∶1
13∶3 (9∶3∶1)∶3
9∶7 9∶(3∶3∶1)
在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因(Y)对绿皮基因(y)为显性，但在另一白色显性基因(W)存在时，则基因Y和y都不能表达。现在基因型为WwYy的个体自交，其后代表现型种类及比例是( )
A．4种，9∶3∶3∶1
B．2种，13∶3
B．3种，12∶3∶1
D．3种，10∶3∶3
例2
【尝试解答】 C
【解析】 根据自由组合规律，WwYy自交，9W－Y－∶3W－yy∶3wwY－∶1wwyy，结合题意，只要有W，则表现为白皮；无W有Y，则表现为黄皮；无W无Y，则表现为绿皮，故WwYy自交子代表现型有3种：白皮∶黄皮∶绿皮＝12∶3∶1。
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第3节 伴性遗传
课标领航
1．了解并简述伴性遗传的特点和原理。
2．理解果蝇眼色和人类色盲病的遗传规律。
3．根据伴性遗传规律对一些遗传现象作出解释，对一些婚配方式提出建议。
情景导引
早在1800多年前，犹太人在自己的教规
中就做出规定：如果对一个妇女所生的
两个男孩实施“割礼”(包皮环切术)时，
两个男孩都因出血不止而死亡，那么，
此妇女的姐妹所生的男孩均免除这种“割礼”。
思考：为何有些男孩在接受“割礼”时，会因流血不止而死亡？这条犹太教规依据的遗传学原理是什么？
提示：这些男孩很可能患有伴性遗传病——血友病。若一个妇女所生的两个男孩在接受“割礼”时，均因流血不止而死亡，这说明该女子应为血友病致病基因携带者，则她的姐妹可能也是血友病致病基因携带者，那么她的姐妹的儿子也很可能是血友病患者。所以，对她姐妹的儿子不再实施“割礼”。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第3节
基础自主梳理
一、果蝇眼色的伴性遗传
1．试验过程及现象
红眼
红眼
白眼
白眼性状的表现总是与______相联系。
性别
2．试验现象的解释
F2
♂配子
♀配子 1/2XR 1/2____
1/2_______ 1/4XRXR
(_________) 1/4XRY
(红眼♂)
1/2_______ 1/4XRXr
(红眼♀) 1/4XrY
(________)
XR
Xr
红眼♀
Y
白眼♂
3.果蝇伴性遗传的验证
二、人的伴性遗传
1．伴性遗传
(1)特点：性染色体上的基因控制的性状遗传与__________相关联。
(2)常见实例
①人类遗传病：人的__________、抗VD佝偻病和血友病等。
②果蝇：白眼。
性别
红绿色盲
2．人类红绿色盲症
(1)基因的位置：____________上。
(2)人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型
女 性 男 性
基因型 _______ ________ XbXb ____ XbY
表现型 正常 正常(携带者) _____ 正常 _____
X染色体
XBXB
XBXb
XBY
色盲
色盲
(3)遗传特点
①男性患者________女性患者。
②往往有隔代______现象。
③女性患者的________________一定患病。
多于
交叉
父亲和儿子
核心要点突破
果蝇眼色的伴性遗传
1．过程：亲本中的白眼雄蝇和它的子代红眼雌蝇交配，图解如下：
测交结果，后代中红眼∶白眼＝1∶1，符合分离规律。
2．试验结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而用试验证明了基因在染色体上。
果蝇的红眼(R)对白眼(r)是显性，控制眼色的基因位于X染色体上。现用一对果蝇杂交，一方为红眼，另一方为白眼，杂交后F1中雄果蝇与亲代雌果蝇眼色相同，雌果蝇与亲代雄果蝇眼色相同，那么亲代果蝇的基因型为( )
A．XRXR×XrY B．XrXr×XRY
C．XRXr×XrY D．XRXr×XRY
【尝试解答】 B
例1
【解析】 根据题意，F1中雄果蝇与亲本雌果蝇眼色相同，因此，亲本雌果蝇一定为纯合体，由此排除C和D项；若选A项，则子代雌果蝇与亲代雄果蝇的眼色会不同，因此，只有当雌性亲本为隐性个体，雄性亲本为显性个体时，才符合题中条件，即XrXr×XRY。
跟踪训练 决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色性状，w基因控制白色性状，一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代不可能出现的是( )
A．红眼雄果蝇 B．白眼雄果蝇
C．红眼雌果蝇 D．白眼雌果蝇
解析：选D。红眼雄果蝇的基因型为XWY，红眼雌果蝇的基因型为XWXW、XWXw。XWY×XWXW→XWXW(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)；XWY×XWXw→XWXW(红眼雌果蝇)、XWXw(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)、XwY(白眼雄果蝇)。可见，后代中不可能有白眼雌果蝇。
人类色盲病的伴性遗传
1．红绿色盲基因的位置
控制红绿色盲的基因是X染色体上的隐性基因，在Y染色体上无此基因，红绿色盲属于伴X隐性遗传病。
2．人类红绿色盲的婚配组合及后代性状表现
双亲的基因型
和表现型 子女可能出现的
基因型和表现型 后代色盲
的比例
男性色盲×女性正常
(XbY) (XBXB) XBXb XBY
女性携带者 男性正常 无色盲
男性正常×女性色盲
(XBY) (XbXb) XBXb XbY
女性携带者 男性色盲 男性全
为色盲
双亲的基因型
和表现型 子女可能出现的
基因型和表现型 后代色盲
的比例
男性正常×女性携带者
(XBY) (XBXb) XBXB XBXb
女性正常 女性携带者
XBY XbY
男性正常 男性色盲 男性中
有一半
为色盲
男性色盲×女性携带者
(XbY) (XBXb) XBXb XbXb
女性携带者 女性色盲
XBY XbY
男性正常 男性色盲 男、女中
各有一
半为
色盲
双亲的基因型
和表现型 子女可能出现的
基因型和表现型 后代色盲
的比例
男性色盲×女性色盲
XbY XbXb XbXb XbY
女性色盲 男性色盲 全部
色盲
男性正常×女性正常
XBY XBXB XBXB XBY
女性正常 男性正常 无色盲
3.人类红绿色盲的遗传规律
(1)色盲患者男性多于女性。因色盲基因是位于X染色体上的隐性基因，女性只有XbXb才表现为色盲，XBXb不表现色盲；而男性只要X染色体上带有色盲基因b，就表现为色盲。
(2)色盲的传递途径：一般是由男性患者通过他的女儿传给外孙(交叉遗传)。也有特殊情况，即也可以由女性患者通过她的女儿传给她的外孙。
(3)女性色盲患者的父亲和儿子肯定都是色盲。
特别提醒
在有关红绿色盲遗传概率计算中，患色盲男孩和男孩患色盲概率是不同的，前者除考虑患色盲的概率外，还需考虑生男孩的概率，后者已确定性别，实际上是求男孩中患色盲的概率。
如图所示为患红绿色盲的某家族系谱图，该病为隐性伴性遗传，其中Ⅲ7的致病基因来自( )
A．Ⅰ1 B．Ⅰ2
C．Ⅰ3 D．Ⅰ4
例2
【尝试解答】 B
【解析】 色盲为伴X隐性遗传，Ⅲ7的色盲基因位于X染色体上，而男孩的X染色体只能来自其母亲Ⅱ5，因为Ⅰ1表现正常，因此Ⅱ5的色盲只能来自Ⅰ2。
A．①是常染色体隐性遗传
B．②可能是X染色体隐性遗传
C．③可能是X染色体显性遗传
D．④最可能是常染色体显性遗传
解析：选D。①双亲都不患病，而女儿患病，一定是常染色体隐性遗传，如果致病基因位于X染色体上，则其父必为患者。②双亲正常，后代有病，必为隐性遗传，因后代患者全为男性，可知致病基因位于X染色体上，由母亲传递而来的可能性最大。而致病基因位于常染色体上且三个男性患病，一女正常概率极低，此病一般为X染色体隐性遗传。③父亲有病，母亲正常，子代女儿全患病，儿子全正常，可判定为X染色体上显性遗传病，其他遗传病概率非常低。④父亲有病，儿子全患病，女儿正常，则判定为Y染色体遗传病，其他遗传病的可能性极小。
知能过关演练
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第3、4节 物种进化与生物多样性的形成
进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战
课标领航
1．理解并阐述物种进化与生物多样性的关系。
2．了解进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战。
情景导引
历时30多年的伟大的跨世纪工程——
南水北调工程即将竣工了。它将彻底
解决我国北方地区长期缺水的难题，
使北方地区的生活、生产和经济状况发生很大的变化。但是，我国的一些血吸虫病防治专家，却对此提出了一些看法。他们担心鄱阳湖、洪泽湖等南方水系的部分血吸虫，随南水北调进入北方水系一定时期后，会形成新的种群甚至物种，影响北方广大群众的身体健康，给我国的血防工作造成新的困难
。
思考：南方血吸虫进入北方水系一定时间后，为什么会形成新的种群甚至物种？
提示：(1)来到北方水系的血吸虫不断发生变异；(2)这些血吸虫与南方血吸虫之间发生了地理隔离；(3)一定时间后南方血吸虫种群与北方血吸虫种群之间产生生殖隔离。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第3、4节
基础自主梳理
一、物种进化与生物多样性的形成
1．物种的含义：同种生物个体之间可以____________，并能产生________________的后代，而无法与其他物种进行交配。以____________为基础。
自由交配
有生育能力
生殖隔离
2．新物种形成的过程
(1)长时间的____________＋不同的________和___________＋长时间的____________→生殖隔离→形成新物种。
(2)物种形成三部曲：______、 ______和______ 。
3．物种进化的方式：___________和___________。
4．物种进化的速率：存在两种模式，即_________和________________。
地理隔离
变异
基因重组
自然选择
变异
选择
隔离
分歧进化
趋同进化
渐进模式
间断平衡模式
二、进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战
1．进化论改变了人们的思想。
2．进化论是_______________的基石。
3．进化论面临的挑战
(1)如何统一__________________和表型进化。
(2)_____________与大进化的机制是否相同。
4．生物进化在继续，进化论在发展。
现代生物学
分子水平的进化
微进化
核心要点突破
物种的进化与生物多样性的形成
1．物种与种群的比较
种 群 物 种
概念 生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位 分布在一定自然区域内，具有一定的形态结构和生理功能，在自然状态下能够相互交配和繁殖，并且能够产生出可育后代的一群生物个体
种 群 物 种
范 围 较小范围内的同种生物的个体 分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判断标准 种群是在同一地点的同种生物，它通过个体间的交配保持着一个共同的基因库 主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代
相互联系 一个物种可以包括许多种群(如同种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等，形成一个个彼此被陆地隔离的种群)，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可形成不同亚种，进而可能形成多个新物种
2.隔离与物种形成
(1)地理隔离与生殖隔离的比较
地理隔离 生殖隔离
区
别 概念 同一物种由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流 不同的物种间不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育后代
特点 自然条件下基因不能交流，一定条件下可以进行基因交流 种群间不能发生基因交流
结果 形成不同的亚种 形成不同的物种
地理隔离 生殖隔离
联系 地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段；长期的地理隔离最终形成生殖隔离，生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段
特别提醒
(1)两种隔离方式都使种群间的基因不能自由交流。
(2)物种的形成不一定经地理隔离，生殖隔离是判断标准。
(2)地理隔离与生殖隔离关系图解
下列属于同一物种的是( )
A．生活在同一片森林中的所有食草动物
B．生活在某一地区的白种人、黄种人和黑种人
C．种植在同一块地里的二倍体水稻和四倍体水稻
D．培养在同一培养皿中的大小两种草履虫
【尝试解答】 B
【解析】 物种是指能够在自然状态下相互交配且产生可育后代的一群生物。
例1
跟踪训练 生殖隔离包括( )
①不能交配 ②交配不成功 ③交配的杂交后代不能再生育 ④杂交后代的胚胎早期死亡
A．①③④ B．①②③④
C．①②③ D．①②④
解析：选B。不能交配、交配不成功、杂交后代的胚胎早期死亡、杂交后代不能产生可育后代，这些现象都属于生殖隔离。
1．进化论对人类思想观念的影响
经过长期的斗争和理性思考，科学界和普通人群均广泛接受了生物进化的思想，放弃了根深蒂固的神创论和特创论等唯心主义观点，使人类思想观念发生了一场革命。而且生物进化论思想造成了一些社会科学家分析社会、发展社会的一种思想武器。
进化论对人类思想观念的影响及发展方向
2．进化论是现代生物学的基石
(1)1859年达尔文《物种起源》的发表标志着生物进化论的诞生，在此后的100多年中，其在争论中不断发展，日臻完善。
(2)人们将达尔文的自然选择学说与孟德尔的遗传学相结合产生了现代综合进化论，阐明了生物进化的遗传学机制。
(3)20世纪中后期，分子生物学家和古生物学家在各自领域内，通过系统研究又揭示了一些用传统进化学说难以解释的现象，引发了对现代综合进化论的批评和挑战，创立了进化中性学说和间断平衡理论等新的进化学说。
(4)进化论现已广泛应用于农业、医学、生物技术和优生优育等方面的研究。
3．进化论面临的挑战
(1)如何统一分子水平的进化和表型进化
1968年，日本遗传学家木村资生提出了分子进化中性学说。该学说认为多数或绝大多数突变是中性的，对生物体既无利也无害。自然选择对中性突变不起作用，生物进化主要是中性突变在自然群体中进行随机遗传漂变的结果，即突变在种群中被随机地固定或消失，而不是通过选择才被保留或淘汰。
(2)微进化与大进化的机制是否相同
微进化是指种群内等位基因频率的改变；大进化是指生物进化过程中从一个类型到另一类型的跃变，如鱼类进化成两栖类。现代综合进化论成功地解释了微进化和物种形成的机制。但是，有些科学家对此表示怀疑，他们认为生物进化可能有属于自己的机理。事实上，许多来自形态学、化石记录和分子生物学的研究提示出许多无法用综合进化论解释的现象。
4．生物进化在继续，进化理论在发展
科学家的不断深入研究，使进化论不断修正、改进、完善。这正如达尔文的好友华莱士所说：“生命现象复杂多变、异彩纷呈。在探索它的起因的道路上，永不停息，永不满足。”
下面对现代综合进化论的叙述正确的是( )
A．它是木村资生的重要研究成果
B．它是达尔文进化论的核心内容
C．它成功解释了微进化和物种形成的机制
D．间断平衡学说是其核心内容
【尝试解答】 C
【解析】 现代综合进化论是达尔文自然选择学说与孟德尔遗传学相结合的产物，可以成功地解释微进化和物种形成的机制。
例2
跟踪训练 日本遗传学家木村资生提出的中性学说的核心内容是( )
A．生物总是要向前进化的
B．环境决定突变的保留或淘汰
C．微进化学说
D．突变不受自然的选择
解析：选D。木村资生认为生物的进化主要是中性突变在自然群体中进行随机漂变的结果，即突变在种群中随机地固定或消失，而不受自然的选择，故D是正确的。
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第4章 遗传信息的传递规律
第1节 基因的分离规律
课标领航
1．简述孟德尔的一对相对性状的杂交试验过程。
2．理解并阐述基因分离规律(规律)。
3．体验孟德尔遗传试验中的科学方法和创新思维方式。
4．能够运用分离规律对一些遗传现象作出解释。
情景导引
血液有不同的类型，血型是由位于
染色体上的基因所决定的。ABO
血型是人类最常见的一类血型，
由A(用IA表示)、B(用IB表示)和O
(用i表示)三种血型基因所决定，其中A、B是显性基因，i是隐性基因。ABO血型可分为A、B、AB和O型等4种血型，A型血的基因组成可以是IAIA或IAi；B型血的基因组成可以是IBIB或IBi；AB型血的基因组成是IAIB；O型血的基因组成是ii。
思考：一对血型分别为AB型和O型的夫妇能够生出O型的孩子吗？试以基因的分离规律解释。
提示：不能。AB型人的基因型为IAIB，能够产生2种类型的配子(IA和IB)；O型人的基因型为ii，只能产生一种类型的配子(i)，因此雌雄配子只有两种结合方式：IAi、IBi。所以这对血型分别为AB和O型的夫妇所生的孩子只有A型和B型两种血型。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第1节
基础自主梳理
一、一对相对性状的杂交试验
1．杂交试验常用符号及含义
符号 P ____ F2 ___ ___ ______ ♂
含义 ____ 子一代 ________ 自交 杂交 母本或
雌配子 ______或
雄配子
亲本
F1
子二
代
×
♀
父本
2.选用豌豆作为试验材料的优点
(1)豌豆的许多_______只存在两种相对形式，比较容易鉴别。
(2)豌豆一次能繁殖许多后代，因而很容易收集到大量的数据用于分析。
(3)豌豆是严格的自花传粉植物，而且是________授粉，自然状态下不受外来花粉的干扰。
性状
闭花
3．杂交试验
二、对性状分离现象的解释
1．孟德尔对性状分离现象的解释
遗传图解
F2(子二代)
2.受精时，雌雄配子随机结合，由此可见F2性状表现及比例是__________________。
叶腋花∶1茎顶花
三、对分离现象解释的验证及分离规律
1．对分离现象解释的验证——测交试验
目的：验证对分离现象的解释。
隐性纯合子
结论：F1的基因组成为_____，形成配子时，成对的基因____________，分别进入不同的配子中，产生A和a两种比例相等的配子。
Aa
发生分离
2．分离规律的实质
在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体的______________，具有一定的独立性，生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着___________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。
等位基因
同源染色体
3．表现型和基因型
(1)表现型：是指生物个体表现出来的______。
(2)基因型：是指与生物个体表现型有关的______________。
4．不完全显性
具有相对性状的两个亲本杂交，F1并不是表现一个亲本的性状，而是表现两个亲本的_____________的显性表现方式。
性状
基因组成
中间性状
5．模拟性状分离的试验——体验孟德尔对分离现象的解释
(1)取两枚相同的硬币，正面标识大写字母T，反面写上小写字母t。
(2)抛硬币：将两枚硬币放在两只手食指上，用拇指同时将其弹向空中，落在桌面上停稳后，观察两枚硬币是字母T还是t，记录下两枚硬币的字母组合。
(3)重复试验：将落在桌面上两枚硬币重新放在两只手的食指上，按上述方法重复50或100次。
(4)统计：统计两枚硬币组合分别为_____________的次数。
(5)计算：计算两枚硬币组合为TT、Tt和tt的次数比。
(6)结果与分析：若TT和Tt具有相同性状，tt表现出相对性状，后代则出现显隐性比为_______。
TT、Tt和tt
3∶1
四、分离规律在育种中的应用
1．预测比率
根据分离规律可以预测后代将出现的_______、数目和_______。
2．基因型的纯化
采取自交的方法可以使基因型纯化。并且在杂交后代的选育过程中通过________，促使性状分离以便得到真实遗传的品种。
比率
自交
类型
核心要点突破
一对相对性状的杂交试验
1．豌豆的人工授粉过程
(1)去雄：在花未成熟前(花蕾期)，拨开花瓣剪去花的全部雄蕊，这叫做去雄。豌豆杂交以前，母本植株要去雄，保留雌蕊，以接受来自父本植株的花粉。
(2)套袋处理：以避免外来花粉的干扰，这也是植物杂交试验中必需的一步。
(3)传粉：雌花成熟时，采集另一植株的花粉，撒在去雄蕊的柱头上。提供花粉的是父本。
(4)再套袋。
2．基本概念辨析
(1)交配类
①杂交：遗传因子组成不同的个体间相互交配的过程。
②自交：植物体中自花授粉和雌雄异花的同株授粉。广义上讲，遗传因子组成相同的个体间交配均可称为自交。自交是获得纯合子的有效方法。
③测交：就是让杂种(F1)与隐性纯合子杂交，来测F1的遗传因子组成的方法。
④正交与反交：对于雌雄异体的生物杂交，若甲♀×乙♂为正交，则乙♀×甲♂为反交。
(2)性状类
①相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。
②显性性状：具有相对性状的两纯种亲本杂交，F1表现出来的那个亲本的性状。
③隐性性状：具有相对性状的两纯种亲本杂交，F1未表现出来的那个亲本的性状。
④性状分离：杂种的后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。
(3)遗传基因类
①显性基因：控制显性性状的基因。
②隐性基因：控制隐性性状的基因。
(4)个体类
①纯合子：相同基因的配子结合成的合子发育成的个体。
②杂合子：不同基因的配子结合成的合子发育成的个体。
特别提醒
(1)相对性状中的性状表现并不都是只有两种，还可能有多种性状表现，例如：人的ABO血型系统中有A型、B型、AB型和O型四种性状表现。
(2)3∶1的分离比是在对F2中的叶腋花和茎顶花的个体进行数量统计、分析得出的数量关系，统计的数量越多越接近于3∶1，否则有可能偏离这一比例。
下列各组中属于相对性状的是( )
A．狗的长毛与黑毛
B．羊的白毛与牛的黄毛
C．桃树的红花和绿叶
D．人的双眼皮和单眼皮
【尝试解答】 D
【解析】 人的双眼皮和单眼皮是同一种性状的两种类型，故其属于相对性状。
例1
跟踪训练 一旦出现就能稳定遗传的性状是
( )
A．相对性状 B．显性性状
C．优良性状 D．隐性性状
答案：D
对性状分离现象的解释
1．解释
(1)生物的性状由遗传因子决定，并且遗传因子具有不相融合、相互独立的特点。
(2)体细胞中遗传因子成对存在，共同控制着生物的一对相对性状。
(3)生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。
(4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。雌雄配子随机结合的结果为：
①F2的遗传因子组成：AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1。
②F2的性状：显性∶隐性＝3∶1。
2．显、隐性性状的判断
(1)具有相对性状的纯合子亲本杂交，F1表现出来的性状为显性性状。
(2)杂合子表现出来的性状为显性性状。
(3)表现为同一性状的两亲本，后代如果出现性状分离现象，则后代中数目占3/4的性状为显性性状，新出现的性状为隐性性状。
3．孟德尔遗传试验需要满足以下条件
(1)子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同；
(2)雌、雄配子结合的机会相等；
(3)子二代不同遗传因子组成的个体存活率相等；
(4)基因间的显隐性关系完全；
(5)观察的子代样本数目足够多。
特别提醒
(1)F1产生的配子种类及比例的关系：雌配子中A∶a＝1∶1；雄配子中A∶a＝1∶1；雄配子的数量远远大于雌配子的数量。
(2)F2叶腋花∶茎顶花＝3∶1是理论值，只有统计的数量足够大，才能接近3∶1，若在有限数量内，则不一定会出现此比值。
【尝试解答】 D
例2
【解析】 F1植株的遗传因子组成为Gg，其上所结豆荚均由子房壁发育形成，所以遗传因子组成全为Gg，表现绿色。
F2植株的遗传因子组成有1GG∶2Gg∶1gg三种，故F2植株上豆荚的遗传因子组成同样有1GG∶2Gg∶1gg三种。F1自交所结种子的胚(F2)有GG、Gg、gg三种遗传因子组成。F2自交所结种子胚(F3)的基因型是Gg的概率为1/2×1/2＝1/4，是纯合子(GG或gg)的概率为1－1/4＝3/4。
跟踪训练 一匹雄性黑马与若干匹纯种枣红马交配后，共生出20匹枣红马和23匹黑马。下列叙述中最可能的是( )
①雄性黑马是杂合子 ②黑色是隐性性状 ③枣红色是显性性状 ④枣红色是隐性性状
A．①和④ B．②和③
C．①和③ D．②和④
解析：选A。因为后代中黑马与枣红马的比例约为1∶1，说明雄性黑马与若干匹枣红马交配的实质是测交，黑马为杂合子，黑色是显性性状，枣红色为隐性性状。
1．几种杂交组合的分析
对性状分离现象解释的验证
亲代杂
交组合 子代基因型
及其比例 子代表现型及其比例
A表示显性性状，
a表示隐性性状
AA×AA AA A
AA×Aa 1/2AA＋1/2Aa A
AA×aa Aa A
Aa×Aa 1/4AA＋1/2Aa＋1/4aa 3/4A＋1/4a
Aa×aa 1/2Aa＋1/2aa 1/2A＋1/2a
aa×aa aa a
2.显性纯合体、杂合体的判断
(1)自交 适用雌雄同体类型，让某些显性性状的个体进行自交，若后代能发生性状分离则亲本一定为杂合子，若后代无性状分离，则可能为纯合子。(注意：①通常适合于植物，不适合于动物，而且是最简便的方法；②子代数量要足够多)
(2)测交 适用雌雄异体类型，待测个体与隐性个体测交。(注意：子代数量要足够多，如果待测对象为雄性动物，可让其与多个隐性雌性个体交配)
3．其他验证分离规律的方法
(1)自交法
①过程：F1自交。
②结果：F2出现性状分离，且显性∶隐性＝3∶1。
③结论：分离规律是正确的。
(2)花粉鉴定法
①原理：非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色。
②过程：取F1的花粉放在载玻片上，加一滴碘酒。
③结果：一半花粉呈蓝色，一半花粉呈褐色。
④结论：分离规律是正确的。
4．分离规律的基本题型与解题思路
(1)正推法：从亲代的基因组成分析配子的基因组成的种类，进而分析后代的基因型可能性。这类题目往往比较简单。例如，一对夫妻都是患者且都是杂合子(Aa)，则他们的孩子正常(aa)的概率为1/4，患病(AA)和(Aa)的概率为3/4。再如，这对夫妻的患病孩子中是纯合子(AA)的概率为1/3，是杂合子(Aa)概率为2/3。
(2)反推法：已知子代性状或基因组成，推导亲代的基因组成。
①隐性性状突破法
首先根据后代出现的隐性性状，列出遗传图式，再从遗传图式中出现的隐性纯合子突破，推出双亲基因组成。
②根据后代的分离比解题
若后代分离比为3∶1，双亲很可能都是杂合子；若后代分离比为1∶1，双亲很可能属于测交类型；若后代只表现一种性状，则双亲很可能都是纯合子或一方为显性纯合子，另一方为杂合子。
粳稻(WW)与糯稻(ww)杂交，F1都是粳稻，纯种粳稻的花粉经碘染色后呈蓝黑色，纯种糯稻的花粉经碘染色后呈红褐色，F1的花粉粒经碘染色后有1/2呈蓝黑色，1/2呈红褐色，那么，被染成蓝黑色的F1花粉的基因组成是( )
A．WW B．Ww
C．W D．w
【尝试解答】 C
例3
【解析】 F1的基因组成为Ww，形成含基因W和w的两种类型的配子。依据题意，染成蓝黑色的是含基因W的配子。故F1花粉染成蓝黑色的基因组成为W。
跟踪训练 孟德尔在对一对相对性状进行研究的过程中，发现了基因的分离规律。下列有关基因分离规律的几组比例，能说明基因分离规律实质的是( )
A．F2的表现型比为3∶1
B．F1产生配子的比为1∶1
C．F2基因型的比为1∶2∶1
D．测交后代的表现型之比为1∶1
解析：选B。基因分离的实质是减数分裂形成配子时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，当F1基因型为Dd时，由于减数分裂形成分别含D、d的两种配子，比例为1∶1。
1．人工异花传粉的试验操作
(1)自花传粉与异花传粉
①自花传粉：两性花的花粉落到同一朵花的雌蕊柱头上的过程。
②异花传粉：两朵花之间的传粉过程。在不同植株异花传粉中，供应花粉的植株叫父本(♂)，接受花粉的植株叫母本(♀)。
分离规律在实践中的应用
(2)人工异花传粉的过程(如图所示)
2．杂交育种的一般过程
亲本杂交→选择需要的杂种后代→有目的地选育→具有稳定遗传性状的品种。
3．正确解释某些遗传现象
如图甲所示，两个有病的双亲生出无病的孩子，即“有中生无”，肯定是显性遗传病；如图乙所示，两个无病的双亲生出有病的孩子，即“无中生有”，肯定是隐性遗传病。
4．指导杂交育种
优良性状为显性性状：连续自交，直到不发生性状分离为止，收获性状不发生分离的植株上的种子，留种推广。
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。
5．禁止近亲结婚的原理
每人都是5～6种不同的隐性致病基因的携带者。近亲结婚的双方很可能是同一种致病基因的携带者，他们的子女患隐性遗传病的机会大大增加，因此要禁止近亲结婚。
用豌豆进行遗传试验时，下列操作错误的是( )
A．杂交时，须在开花前除去母本的雄蕊
B．自交时，雌蕊和雄蕊都无需除去
C．杂交时，须在开花前除去母本的雌蕊
D．人工授粉后，应套袋
【尝试解答】 C
例4
【解析】 豌豆是严格的闭花自花授粉植物，其花属于两性花，所以在自交时，无须除去雌蕊或雄蕊；在进行豌豆的杂交试验时，需在豌豆开花前，除去母本的全部雄蕊并套袋，待雌蕊成熟后再授以其他植株的花粉(即人工授粉)人工授粉后还要套袋，前后两次套袋的目的都是防止其他植株花粉的影响。
跟踪训练 用纯种高茎豌豆(DD)与纯种矮茎豌豆(dd)杂交得到的F1，全为高茎豌豆(Dd)。种下F1，让其自交得到F2，种下F2豌豆种子，发现F2豌豆植株有高茎和矮茎两种植株，且高茎∶矮茎接近3∶1，则实现F2中高茎∶矮茎接近3∶1的条件是(多选)
( )
A．在F1形成配子时，成对的基因分离，形成两种配子
B．含不同基因的雌雄配子随机结合
C．含不同基因组合的种子必须有适宜的生长发育条件
D．只需要A项条件，而不需要B、C两项条件
解析：选ABC。F1的自交后代出现性状分离，分离比约为3∶1，实现这一分离比的条件有：①F1在形成配子时，控制相对性状的基因(D和d)要相互分离，形成D配子和d配子；②这两种雌雄配子必须是随机结合，只有随机结合，才能保证D__∶dd＝3∶1；③含有各种基因组合的种子必须有实现各自基因表达的适宜的环境条件。
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专题归纳整合
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本
章
优
化
总
结
本章网络构建
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不可遗传的变异与可遗传的变异的比较及不同生物可能存在的变异
1．不可遗传的变异与可遗传的变异的比较
(1)含义
①有的变异现象是由于环境因素的影响造成的，并没有引起生物体内遗传物质的变化，属于不可遗传的变异。
②有的变异现象是由于生殖细胞中遗传物质的改变引起的，属于可遗传的变异。
(2)联系
(3)区别
项目
类型 条件 特点
不可遗传
的变异 环境因素，遗传物质没变 ①一般只在当代表现
②不能遗传给后代
③变异方向一般是定向的
可遗传
的变异 遗传物质改变 ①可在后代表现
②变异方向是不定向的
2.不同生物可能存在的可遗传的变异的类型
生物类型 变异类型
病毒 基因突变
原核生物 基因突变或基因重组(某些细菌)
真
核
生
物 有性生殖 基因突变、基因重组、
染色体变异
无性生殖 基因突变、染色体变异
生物的变异有两大类，即可遗传的变异与不可遗传的变异，下列相关说法正确的是( )
①干旱条件下，小麦茎秆变矮可遗传给后代
②人类色盲与镰刀型细胞贫血症变异原理相同
③动物个体在生长发育过程中所产生的体细胞可能存在基因突变、基因重组、染色体变异
④具有细胞结构的生物均可发生基因突变和基因重组
例1
⑤同源染色体发生相应部位的交叉互换为基因重组
⑥花药离体培养成植株的过程属于染色体变异
A．①③⑤ B．②④⑥
C．②⑤⑥ D．③⑤⑥
【尝试解答】 C
【解析】 干旱仅仅是环境条件引起小麦矮秆变异是不可遗传的；原核生物具有细胞结构，但只有少数细菌进行有性生殖，可以发生基因重组。高等动物的体细胞中不发生基因重组。
几种育种方法的比较
育种
方法 依据原理 常用方法 优点 缺点 实例
杂交
育种 基因重组 杂交→自交→选种→自交 将不同个体的优良性状集中在同一个个体上 时间长，需要及时发现优良品种 矮秆
抗锈
病小
麦
诱变
育种 基因突变 辐射、激光诱变、药物处理等技术育种 可以提高变异频率，加速育种进程或大幅度改良性状 盲目性大，有利变异少，需大量处理试验材料 青霉
素高
产菌
株
育种
方法 依据原理 常用方法 优点 缺点 实例
单倍体
育种 染色体数
目变异 花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍 可以明显缩短育种年限 技术复杂，需要与杂交育种配合 单倍
体育
种获
得矮
秆抗
锈病
小麦
多倍体
育种 染色体数
目变异 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 操作简单，可快速获得新品种 新品种结实率低 三倍
体无
子西
瓜
育种
方法 依据原理 常用方法 优点 缺点 实例
基因工
程育种 基因重组 利用转基因技术将目的基因导入受体细胞中，培育新品种 打破了物种界限，能定向地改变生物的性状，缩短了育种年限 有可能引起生态危机 抗虫棉
特别提醒
解决育种问题时可以根据育种目标和现有材料选择不同的育种方法：
(1)将两亲本的优良性状集中到同一个体上，可利用杂交育种，也可利用单倍体育种。
(2)若要求设计快速育种方案，则用单倍体育种。
(3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的办法。
(4)要求培育高产量无子果实，可运用多倍体育种方案。
(5)若要将不同物种的性状组合到一起，要克服远缘杂交不亲和的障碍，可考虑运用基因工程育种。
例2
【尝试解答】 C
【解析】 杂交育种的原理是基因重组，可以产生与亲代基因型不同的品种；单倍体育种的原理是染色体变异，其常用的方法为花药离体培养，可以产生与亲代基因型不同的品种；多倍体育种、人工诱变育种也都可以产生与亲代基因型不同的品种；而植物的组织培养属于无性生殖，不能产生出与亲代不同的基因型品种。
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第4节 环境对遗传信息表达的影响
课标领航
1．了解环境条件对性状的影响。
2．举例说明环境条件对性别分化的影响。
3．能够利用环境条件对性别分化的影响原理，指导一些生产实践。
情景导引
中国长白山林蛙油一直是一种珍贵的
补品，素有软黄金之称。因此，近几
年来，我国长白山区的许多农民为了
发家致富，都在进行规模化养殖林蛙。结果成功者很少，大多数养殖户收益甚微。其主要原因是，林蛙油实为雌蛙体内附着有丰富脂肪的输卵管，而大多数养殖户却由于未能控制好幼蛙发育期的温度，
使大量的蝌蚪都发育为雄蛙。研究资料表明，林蛙的性别决定类型为XY型，15～25 ℃为变温培养时蝌蚪(幼体)性分化的敏感温度区。在该区内若缓慢升温，可使相当部分的XX型蝌蚪变为雄蛙，若缓慢降温则可使相当部分的XX型蝌蚪变为雌蛙。
思考：上述生物事实告诉我们的主要生物学原理是什么？
提示：环境条件对生物体内遗传信息的表达有重要影响
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第4节
基础自主梳理
一、环境条件对性状的影响
1．显性性状的表现是_________与环境相互作用的结果。
2．影响显性基因作用的环境条件有______、阳光和________等。
3．显性基因作用的表现，还受到生物体的___________的影响。
基因
温度
营养
内在因素
二、环境条件性别分化的影响
1．环境条件对植物性别分化的影响
(1)在葫芦科植物里，丰富的_______、短日照和________有利于雌花的发育。
(2)植物性别的改变，根本原因是植物体内_______在数量和种类上发生了变化。
氮肥
低温
激素
2．环境条件对动物性别分化的影响
(1)温度对动物性别分化的影响
高温只改变性别的表现型，不能改变性别的__________。
(2)______________对动物性别分化有影响。
(3)生物体内的________对性别分化也具有影响。
基因型
营养条件
激素
核心要点突破
环境条件对生物性状的影响
1．有些显性基因的表达离不开环境条件的影响，影响显性基因作用的环境条件有温度、阳光和营养等。
2．显性基因作用的表现除了受外界环境条件的影响外，还受到生物体的内在因素的影响，如性别对性状的表现影响就比较明显，性别对基因作用表现的影响，是通过性激素实现的。
3．某些遗传疾病的发病表现出年龄特征，可分为早发性和晚发性。
下列属于环境温度对性状表现影响的是
( )
A．杂合金鱼草的花色
B．“太阳红”玉米的绿色性状
C．植物缺氮不能正常生长
D．绵羊有角性状在雌雄个体中的表现差异
【尝试解答】 A
【解析】 B项是阳光对性状影响的实例，C项是营养对性状影响的实例，D项是生物体内在因素对性状影响的实例。
例1
跟踪训练 家兔体内产生黄脂或白脂是否受食物影响呢？王老师选择健康的黄脂家兔和白脂家兔从事研究。他将两种兔子都分成两组，分别饲喂不同饲料：一组喂含黄色素的食物；另一种饲喂不含黄色素的食物。结果王老师所试验的家兔体内产生脂质的颜色如下表所示：
饲料 带有产生黄脂基
因的家兔 带有产生白
脂基因的家兔
含黄色素的食物 黄脂 白脂
不含黄色素的食物 白脂 白脂
试问王老师的试验结果可获得下列何种结论( )
A．家兔的脂质颜色是一种不完全的显性遗传
B．黄脂基因会因食物而产生突变
C．白脂基因会因食物而产生突变
D．白脂基因控制家兔脂质颜色不受食物的影响
解析：选D。表现型应为基因型的表现形式，基因型为表现型的内在因素，表现型是基因型与环境共同作用的结果，如本题中的黄脂性状表现会随食物改变而改变。
环境条件对生物性别分化的影响
1．环境条件对植物性别分化的影响
最根本的原因是植物体内激素的种类和数量上的变化。
2．环境中温度和营养条件对动物性别分化起着重要的作用，如蝌蚪的发育。
3．生物体内的激素对性别分化也具有一定的影响，例如鸡的性反转(母鸡变为公鸡)。
性反转的鸡只改变性别的表现型，没有改变基因型。
4．生物体的某些性状不易受到环境条件的影响。如人类的血型、玉米的甜粒和非甜粒等。
【尝试解答】 D
【解析】 人类属于高等生物，其机体对内环境稳态的调节能力较强，血型等性状的表现基本不受环境因素的影响。
例2
跟踪训练 鸡的性别决定为ZW型，ZZ为公鸡，ZW为母鸡。自然状况下，鸡有时会发生性反转，如母鸡逐渐变为公鸡。已知鸡的性别由性染色体决定。如果性反转公鸡与正常母鸡交配，并产生后代，后代中母鸡与公鸡的比例是( )
A．1∶0 B．1∶1
C．2∶1 D．3∶1
解析：选C。鸡的性别决定是ZW型，即母鸡的染色体组合是ZW，公鸡的性染色体组合是ZZ。母鸡发生性反转后其遗传物质并未改变，所以由母鸡经性反转形成的公鸡染色体组合为ZW，与母鸡交配之后产生的后代中染色体组合理论上是ZZ∶ZW∶WW＝1∶2∶1，但WW染色体组合的受精卵是不能存活的，所以后代性别比例为2∶1。
知能过关演练
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第2节 基因重组
课标领航
1．理解高等生物基因重组的含义和原理。
2．了解基因工程的基本概念及其基因重组的关系。
情景导引
袁隆平几十年如一日，坚韧不拔，矢志
不移，苦心钻研，通过三系配套成功培
育出了南优2号等多个优质高产杂交水
稻新品种。在很大程度上解决我国乃至
东南亚的粮食短缺问题。为此赢得了
“杂交水稻之父”、“当代神农”、“米神”等称号。并获得了国家最高科学技术奖。
思考：袁隆平院士培育杂交水稻新品种所依据的遗传学原理是什么？
提示：基因重组。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第2节
基础自主梳理
一、基因的生物重组
1．细菌的基因重组
细菌通过_____________实现了基因重组。
2．高等生物的基因重组
(1)类型
①自由组合型：在减数第一次分裂后期，随着___________染色体的自由组合，_____________也自由组合。
接合生殖
非同源
非等位基因
②交叉互换型：在减数分裂形成四分体时期，位于______________________________有时会随非姐妹染色单体的交换而交换，导致染色单体上的基因重组。
(2)意义：基因重组能产生多样化的___________的子代，是生物变异的重要来源之一，对___________________具有重要意义。
同源染色体上的等位基因
基因组合
生物的进化
二、基因的人工重组——基因工程
1．概念：将外源基因通过____________后导入受体细胞内使这个基因能在受体细胞内____________________，这样的操作叫重组DNA技术，也叫做基因工程。
体外重组
复制、转录和翻译
2．应用
(1)医药卫生领域：生产基因工程药品，____________和_____________。
(2)农牧业生产上：培育__________________和_____________________的动植物新品种。
(3)基因工程方法还可以用于_____________。
基因诊断
基因治疗
高产、优质
具有特殊用途
环境保护
3．实例：利用基因工程生产人胰岛素
从细菌中提取质粒
用相同的内切酶切割_______和含有人的_________________的DNA
质粒
胰岛素基因
用连接酶将人的胰岛素基因连到切开的质粒上，形成_______________
将____________导入细菌细胞
细菌生产出______________
杂种质粒
杂种质粒
人的胰岛素
4．安全性争论
(1)转基因生物与转基因食品不安全，要严格控制。
(2)转基因生物与转基因食品是安全的，应该大范围推广。
核心要点突破
基因的生物重组
基因突变 基因重组
本质 基因的分子结构发生改变，产生了新基因，产生新基因型，可能产生新性状 不同基因的重新组合，产生了新基因型，使性状重新组合
基因突变 基因重组
发生时
间及原
因 有丝分裂和减数第一次分裂前的间期DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的基因结构的改变 减数第一次分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换，以及减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因的自由组合
条件 外界条件的剧变和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂
基因突变 基因重组
意义 生物变异的根本来源，也是生物进化的重要因素之一 是生物变异的来源之一，也是生物进化的重要因素之一
发生
可能
性 可能性很小，突变频率低 非常普遍，产生变异类型多
适用
范围 所有生物均可发生 只适用于真核生物有性生殖的核遗传
基因突变 基因重组
联系 ①都使生物产生可遗传的变异；
②在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；
③二者均产生新的基因型，可能产生新的表现型
特别提醒
基因重组中非同源染色体的非等位基因的自由组合符合孟德尔的自由组合规律。同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换，不符合自由组合规律。
例1
在一个家庭里，兄弟姐妹之间在相貌上存在着或多或少的差异，这种变异主要来自于( )
A．基因突变 B．基因重组
C．环境影响 D．营养不同
【尝试解答】 B
【解析】 人类的生殖方式为有性生殖，而有性生殖过程极易发生基因重组，进而造成变异，故B符合题意。
解析：选B。基因重组只能使生物产生新的基因型，不能产生新的基因，故B是错误的。
基因的人工重组——基因工程
1．基因工程概念的剖析
基因工程的别名 重组DNA技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
原理 基因重组
基本过程 提取→拼接→导入→检测与鉴定
结果 产生人类需要的基因产物
2.基因工程与高等生物基因重组的比较
比较项目 基因工程 高等生物基因重组
不
同
点 概念 将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录和翻译的操作过程 在生物体内进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合
重组
方式 不同物种间的不同基因 同一物种的不同基因
繁殖
方式 无性生殖 有性生殖
比较项目 基因工程 高等生物基因重组
不
同
点 变异
大小 大 小
意义 使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品种 是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义
相同点 都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异
3.基因工程操作的基本步骤
特别提醒
(1)切割运载体和目的基因时需用同一种限制酶，才能获得相同的黏性末端。
(2)四个步骤中只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及到碱基互补配对。
(3)目的基因必须与运载体结合后才能导入受体细胞，才能稳定地保存，并进行复制。
(4)受体细胞常用微生物的原因：繁殖快、代谢快、目的产物多。
(5)培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。
例2
【尝试解答】 C
【解析】 C项内容是人工诱变的具体应用，不属于基因工程。
跟踪训练 中国农业科学院的科学家继成功培育出了抗棉铃虫转基因抗虫棉后，又成功培育出了抗虫烟草、抗虫玉米、抗虫水稻等多种农作物，下列哪些是转基因抗虫作物的推广意义( )
①使危害农作物的害虫灭绝 ②农药用量减少 ③提高作物产量 ④环境污染降低 ⑤农业生产成本降低
A．①②③ B．②③④
C．①④⑤ D．②③④⑤
解析：选D。抗虫作物的推广能提高作物本身的抗虫能力，减少农药用量，减轻农药对环境的污染，也减少购买农药的费用。作物受虫害降低能在一定程度上提高产量。
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DNA复制、转录、翻译的比较
功能
区别
项目 遗传信息的传递 遗传信息的表达
过程 复制 转录 翻译
概念 以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程 以DNA双链中的一条链为模板，合成mRNA的过程 以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
功能
区别
项目 遗传信息的传递 遗传信息的表达
场所 主要在细胞核中 主要在细胞核中 核糖体
时间 有丝分裂间期、减数第一次分裂间期 生长发育的连续过程中 生长发育的连续过程中
模板 DNA的每一条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 约20种氨基酸
功能
区别
项目 遗传信息的传递 遗传信息的表达
酶 解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等 解旋酶、RNA聚合酶等 特定的酶
能量 均为ATP
条件 模板、原料、酶、能量、适宜的温度和pH等 模板、原料、酶、能量、适宜的温度和pH等 模板、原料、酶、能量、适宜的温度和pH、tRNA、核糖体等
功能
区别
项目 遗传信息的传递 遗传信息的表达
碱基互补配对原则 G→C，C→G
A→T，T→A G→C，C→G
A→U，T→A G→C，C→G
A→U，U→A
工具 tRNA
产物 子代DNA分子 mRNA 蛋白质(多肽)、水
功能
区别
项目 遗传信息的传递 遗传信息的表达
产物去向 传递到子细胞中 离开细胞核，进入细胞质，最终分解成单个核苷酸 构成细胞的结构蛋白和功能蛋白或形成分泌蛋白
特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录 快速，一个mRNA可以相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
功能
区别
项目 遗传信息的传递 遗传信息的表达
意义 将遗传信息由亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性 DNA把遗传信息传递给RNA 将遗传信息由mRNA传递给蛋白质
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、细胞质
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、线粒体
【尝试解答】 A
例1
【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、转录的场所主要是在细胞核中，翻译是在细胞质的核糖体上完成的。
1．中心法则与基因表达的关系
DNA、基因、与蛋白质之间的关系
特别提醒
复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生生殖细胞过程中，转录和翻译共同体现遗传信息的表达功能，发生在个体发育的整个过程中。
2．细胞质基因和细胞核基因
细胞质基因 细胞核基因
存在部位 叶绿体、线粒体、细菌质粒 细胞核
是否与蛋白质结合 否，DNA分子裸露 与蛋白质结合为染色体(质)
功能 复制、转录、翻译 复制、转录、翻译
基因数量 少 多
遗传方式 母系遗传 遵循孟德尔遗传规律
(2011年高考江苏卷)关于转录和翻译的叙述，错误的是( )
A．转录时以核糖核苷酸为原料
B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
【尝试解答】 C
例2
【解析】 转录是以DNA的一条链为模板、以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程，A项正确；转录过程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶能首先识别并结合到启动子上，驱动基因转录出mRNA，B项正确；以mRNA为模板翻译合成蛋白质时移动的是核糖体，C项错误；一个氨基酸可以有几种不同的密码子，这样有时由于差错导致的密码子改变却不会改变氨基酸，从而保持生物性状的相对稳定，D项正确。
阶段性综合检测
本部分内容讲解结束
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第6章 遗传信息的有害变异——
人类遗传病
课标领航
1．举例说明人类遗传病的不同类型。
2．理解并阐释人类基因病、染色体遗传病的发病机理。
3．明确对遗传病进行监测和预防的基本方法和措施。
情景导引
哈布斯堡家族曾于1556年至1700年统治
西班牙，但卡洛斯二世于1700年去世后
，这一家族再也没有了男性继承人。西
班牙研究人员发表的研究报告显示，近
亲结婚是导致该国历史上哈布斯堡家族绝嗣的主要原因。历史记录表明，在哈布斯堡家族的11次重要婚姻中，9次属于近亲结婚，最终导致哈布斯堡家族的孩子死亡率很高。
思考：近亲结婚导致此家族绝嗣的原因。
提示：每个人都是5～6个隐性致病基因的携带者，近亲结婚的情况下，夫妇双方携带相同致病基因的几率大大增加，所生孩子的发病率很高，最终导致死亡率很高。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第6章
基础自主梳理
一、人类常见遗传病的类型
1．人类遗传病的概念：由于_____________而引起的人类疾病。
2．染色体异常遗传病
(1)人类染色体组型：指人的体细胞中全部染色体的_______________________。
(2)概念：由于染色体的_______________异常导致的遗传性疾病。
(3)类型：__________________和性染色体病。
(4)实例：特纳氏综合征、唐氏综合征、_______________________。
遗传因素
数目、大小和形态特征
结构和数目
常染色体病
猫叫综合征
3．单基因遗传病
(1)概念：受_________________控制的遗传病。
(2)类型：________________遗传病、常染色体隐性遗传病、_____________遗传病、X连锁隐性遗传病等。
(3)实例：苯丙酮尿症、家族性多发性结肠息肉病。
一对等位基因
常染色体显性
X连锁显性
4．多基因遗传病
(1)概念：____________________共同控制的人类遗传病。
(2)实例：原发性高血压、哮喘病、_________以及某些先天畸形等。
(3)特点：在________中的发病率比较高。
由许多对基因
糖尿病
群体
二、遗传病的防治
1．遗传病的预防
(1)异常遗传物质的来源：祖代遗传下来；_____________。
(2)预防措施：禁止近亲结婚；避免环境中的有害因素；进行遗传咨询；提倡适龄生育；做好产前诊断。其中最简单、最有效的是__________________。
新突变
禁止近亲结婚
2．遗传病的基因治疗
(1)概念：运用_______________将正常基因引入患者细胞内以纠正致病基因的缺陷而治疗遗传病的方法。
(2)途径：①______________有缺陷的基因。
②用正常基因_________缺陷基因。
基因工程技术
原位修复
替换
3．人类基因组研究
(1)研究对象：22条___________、1条__________和1条______________上的DNA。
(2)任务：把人类基因组全部基因的核苷酸对的排列顺序定位在___________上，并进行基因功能的研究，将95%以上非功能DNA的核苷酸对通过测序定位于_____________上。
(3)意义
①有助于对遗传疾病的诊断、治疗和预防。
②促进对基因结构、基因表达的调控、细胞的生长与分化、生物遗传与进化等的认识。
常染色体
X染色体
Y染色体
染色体
染色体
核心要点突破
基因突变的特点及原因
1．人类常见遗传病的类型
名称 特点 典型病例
单
基
因
遗
传
病
显性
致病
基因
常染色
体上 一般在家族中表现为代代相传，男女发病的概率相等 并指、软骨发育不全、家族性多发性结肠息肉
X染色
体上 代代遗传，女性患者多于男性患者，男性患者的母亲和女儿均为患者 抗维生素D佝偻病
名称 特点 典型病例
单
基
因
遗
传
病
隐性
致病
基因
常染色
体上 在家族中通常表现为隔代遗传，家族中男女发病的概率相等 白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症
X染色
体上 隔代遗传和交叉遗传，男性患者多于女性患者，女性患者的父亲、儿子均是患者 血友病、红绿色盲、进行性肌营养不良
名称 特点 典型病例
多基因遗传病 一般表现为家庭聚集现象；易受环境因素影响；在群体中发病率较高 哮喘、唇裂、原发性高血压、青少年型糖尿病
染色
体异
常遗
传病
常染色体病 往往造成较严重的后果，甚至在胚胎时期就引起自然流产 猫叫综合征、
21三体综合征
性染色体病 性腺发育不良
特别提醒
遗传病与先天性疾病和家族性疾病的区别
(1)遗传病是由于遗传物质的改变而引起的疾病。而先天性疾病是出生时已经表现出来的疾病。家族性疾病表现为一个家族中多个成员患同一种病。
(2)大多数遗传病是先天性疾病，而先天性疾病并不一定是遗传病，如女性艾滋病患者所生的子女也患病。
(3)由于遗传物质的传递关系，一个家族中往往有多人患同一种遗传病；但是，当一个家族中有多人患同一种病时，该病不一定是遗传病，如饮食中缺维生素A，多人患夜盲症。
例
单基因遗传病是指( )
A．一条染色体上一个基因控制的遗传病
B．很多条染色体上单独的基因控制的遗传病
C．一对同源染色体上一对等位基因控制的遗传病
D．以上几项都可以
【尝试解答】 C
【解析】 由多对基因控制的遗传病叫多基因遗传病。在体细胞内，染色体往往是成对存在的，成对染色体上同一个位置的一对等位基因才能共同控制生物的性状。因此单基因遗传病是指由一对等位基因控制的遗传病。
跟踪训练 有关人类遗传病的叙述正确的是( )
A．遗传病是由于孕妇服用或注射了某些具有致畸作用的药物引起的
B．遗传病都是先天性的，因而某遗传病患者的父母或祖辈中一定有该病的患者
C．染色体的变化、基因的变化都有可能导致人类出现遗传病
D．先天性的疾病都是遗传病，为避免遗传病的发生，人类应提倡优生、优育
解析：选C。人类遗传病通常是指由于遗传物质的改变而引起的人类疾病，而染色体和基因的变化均导致遗传物质(DNA)的改变；致畸药物导致的畸形胎儿是先天性疾病，但因遗传物质一般没有变化，故先天性疾病不一定是遗传病；根据遗传规律，某些隐性遗传病的患者，其祖辈(包括父母)可能是携带者，并不一定是患者。
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第7章 生物的进化
第1、2节 生物进化的证据 种群是进化的基本单位
课标领航
1．了解生物进化的证据。
2．理解种群基因频率的改变与生物进化的关系。
3．理解并表述现代综合进化论的主要内容。
情景导引
同学们几乎都对自己的胚胎发育,过
程和身体解剖结构很感兴趣，甚至
还有部分同学很想知道，我们人类
的胚胎发育过程和身体结构与鸡、猴等脊椎动物有哪些相似之处。解剖学家研究发现，人与脊椎动物有着相似的身体结构和胚胎发育过程。
思考：上述现象说明了什么道理？
提示：人和脊椎动物之间具有亲缘关系，它们从共同祖先那里继承了许多相同的遗传信息。
核心要点突破
基础自主梳理
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第1、2节
基础自主梳理
一、生物进化的证据
1．免疫学证据：当家兔抗血清(含有抗人血清蛋白的抗体)与某种动物的血清混合会发生_______________反应而形成沉淀，沉淀越多，说明这种动物与人类的关系就越近。
抗原—抗体
2．分子生物学证据
(1)比较DNA
①方法：__________________技术。
②原理：根据不同生物__________的相似程度判断亲缘关系的远近。
(2)比较基因序列。
(3)比较蛋白质：两种生物同种蛋白质_______________，说明亲缘关系越远。
DNA—DNA杂交
基因组
差异越大
二、种群是进化的基本单位
1．现代综合进化论的内容
(1)种群内存在着因随机______________而产生的遗传变异，____________决定生物进化的方向。
(2)进化的实质是种群内_______________的改变。
(3)______________________是物种形成和生物进化的机制，物种形成导致了________________。
突变和重组
自然选择
等位基因频率
突变、选择、隔离
生物的多样性
2．种群的基因
(1)种群的概念：同种生物在_________________和_______________的所有个体的集群。
(2)基因库与等位基因频率
①基因库：一个生物种群中_________个体所含有的___________遗传信息。
②等位基因频率：某个等位基因在基因库中所占比率。
特定环境空间内
特定时间内
全部
全部
(3)哈迪——温伯格平衡
①条件：种群规模是极大的；种群内个体间随机交配；没有_________发生；没有迁入和迁出；没有发生________________。
②结果：等位基因频率_____________。
突变
自然选择
稳定不变
3．等位基因频率改变的影响因素
(1)遗传漂变；(2)突变；(3)迁移；(4)选择。
等位基因频率
不同物种
核心要点突破
生物进化的证据
1．免疫学证据
(1)原理：每种动物的血清中都含有一系列的蛋白质。如果把一种动物的血清(抗原)注射到另一种动物的体内，这种动物的免疫系统将产生特定的抗体攻击这些抗原，所以血清中存在着大量的抗体。
(2)家兔抗血清试验：用注射器取人的部分血清注射到家兔体内，制得家兔抗血清，然后将等量的家兔抗血清注入等量的人、黑猩猩、大猩猩、长臂猿、狒狒、蜘蛛猴、狐猴、食蚁兽和猪的血清中，一定时间后可以发现，家兔抗血清与这些动物血清的反应强度分别为100%、97%、92%、79%、75%、58%、37%、17%、8%。因为抗原与抗体的反应是专一的，并且可以形成沉淀，故
可知反应越强烈，沉淀就越多，沉淀越多，就说明这种动物的血清蛋白与人类的越相似。由此可推断到，这些动物与人的亲缘关系的密疏程度依次是黑猩猩、大猩猩、长臂猿、狒狒、蜘蛛猴、狐猴、食蚁兽、猪。
有关生物进化证据的叙述，错误的是( )
A．黑猩猩与大猩猩相比，黑猩猩的血清与家兔抗血清反应更强烈，说明黑猩猩与人类亲缘关系更近
B．在进行DNA—DNA分子杂交时运用了DNA的热变性原理
C．通过对比不同物种的基因序列，可推断不同物种的进化关系
D．生物进化的证据只有免疫学证据和分子生物学证据
例1
【尝试解答】 D
【解析】 生物进化的观点除得到免疫学证据、分子生物学证据，还得到了化石记录，比较解剖学、比较胚胎学等方面的证据。
跟踪训练 若将人的一定量血清注射到一只山羊体内，经一定时间后获取相应的山羊抗血清。然后将这种血清等量注入下列四种动物的血清内，形成沉淀最多的是( )
A．绵羊血清 B．猕猴血清
C．大猩猩血清 D．家兔血清
解析：选C。因为在本题所说的四种动物中，人与大猩猩的亲缘关系最近，其血清中的蛋白质更相似，故C符合题意。
1．有关等位基因频率的分析
(1)等位基因频率与基因型频率的计算
①公式：等位基因频率＝某基因的总数/种群中全部等位基因的总数。基因型频率＝某基因型个体数/种群个体总数。
种群是进化的基本单位
(2)哈迪—温伯格规律
如果用p代表显性等位基因Y的频率，q代表隐性等位基因y的频率。那么，哈迪—温伯格规律可以写成：
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。其中，p2代表一个等位基因(如Y)纯合子的频率，q2代表另一个等位基因(如y)纯合子的频率，2pq代表杂合子(如Yy)的频率。如果一个种群达到了哈迪—温伯格规律平衡，其基因型频率应当符合p2＋2pq＋q2＝1。
特别提醒
对伴X染色体遗传，在Y染色体上往往没有该基因及其等位基因，所以在计算基因总数时应只考虑X染色体上的基因总数。
2．有关进化的相互关系
(1)突变和基因重组产生进化的原材料
①基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的等位基因频率发生变化。
②突变频率虽然很低，但因每个个体的每一个细胞内的基因是成千上万的。故每一代出现的基因突变数量是很大的。
③突变和基因重组都是随机的、不定向的，为生物进化提供了原材料。
(2)自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下，种群的等位基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。生物进化的方向就是适应环境。
(3)生物进化的实质是种群等位基因频率的改变
在自然界中，由于选择、遗传漂变、迁移和突变等因素，种群的等位基因频率总是在不断变化，生物进化的过程实质上就是种群等位基因频率发生变化的过程。种群等位基因频率的改变也意味着生物发生了进化。
现代综合进化论认为，生物进化的实质是种群等位基因频率的改变。可以定向改变种群等位基因频率的是( )
A．基因突变 B．基因重组
C．自然选择 D．迁移
【尝试解答】 C
例2
【解析】 基因突变、基因重组都是可遗传变异，他们都可以改变种群的等位基因频率，但都是不定向的。若种群中含A基因的个体比含a基因的个体更多地迁移到另一个地区，这个地区中等位基因频率会发生改变，但也是不定向的，而自然选择淘汰不利个体，保留有利个体，可使等位基因频率发生定向改变。
跟踪训练 下列叙述错误的是( )
A．遗传漂变的结果导致种群基因库一代代地改变
B．突变是生物变异的根本来源
C．迁移能引起等位基因频率的改变
D．自然选择具有无序性和随机性
解析：选D。自然选择是定向的，具有严格的规律性，决定着生物进化的方向，故D是错误的。
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本章优化总结
专题归纳整合
本章网络构建
阶段性综合检测
本
章
优
化
总
结
本章网络构建
专题归纳整合
生物进化的证据
1．免疫学证据和分子生物学证据的共同观点
生物大分子相似程度越高的生物，其亲缘关系越近。
2．DNA与DNA杂交技术
(1)原理：两条来自不同DNA分子的单链通过互补配对重新构成双链DNA分子。
(2)意义：了解两种生物基因组的相似程度，进而判断其亲缘关系的远近。
3．比较蛋白质的差异
(1)原理：蛋白质结构具有多样性、特异性，这种多样性和特异性具体主要体现为肽链中的氨基酸序列。
(2)意义：根据氨基酸序列的差异大小判断生物间的亲缘关系。
今天，非洲象和亚洲象虽然生活在相隔万里的两个大陆板块上，但是它们却有着较近的亲缘关系。这样它们很可能( )
A．身体结构无差异
B．有相同的染色体
C．有相同的蛋白质结构
D．有相似的DNA序列
【尝试解答】 D
例1
物种的形成与生物进化的比较
物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 等位基因频率改变
变化前后
的生物关系 属于不同物种 仍属于一个物种
二者联系 ①生物进化的实质是等位基因频率的改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种的形成
②新物种形成则说明生物进化
下列与生物进化相关的描述，正确的是
( )
A．进化总是由突变引起的
B．进化时等位基因频率总是变化的
C．变异个体总是适应环境的
D．进化改变的是个体而不是群体
【尝试解答】 B
例2
【解析】 进化是等位基因频率变化的结果，进化时等位基因频率一直在变化中；变异个体大多是不能适应环境的；进化的最小单位是种群。
阶段性综合检测
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第3章 遗传信息的复制与表达
第1节 遗传信息的复制
课标领航
1．理解DNA分子复制的概念、过程和意义。
2．掌握与DNA分子复制相关的计算方法。
3．理解DNA分子复制与遗传信息的关系。
情景导引
2011年五一劳动节到来前夕，作者有幸来到荷泽牡丹园赏花。放眼望去，满园牡丹五颜
六色，千姿百态，绚丽多采，令人心
旷神怡。尤其是状元红和玉),面桃花
两个品种更是让人流连忘返。它们花
朵硕大，雍容华贵，不愧为国色天香。据该园技术人员介绍，这两大名品，是纯正的洛阳牡丹。因为几百年来，人们一直在用扦插和压条的方法对它们实施人工繁殖。
思考：扦插法和压条法能够保证牡丹品种纯正的根本原因是什么？
提示：母体的DNA分子复制出与己完全相同的“副本”传递给后代。
核心要点突破
基础自主梳理
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第1节
基础自主梳理
一、DNA分子半保留复制的证据
1．解旋：DNA分子复制时，DNA分子的_______解开，互补的碱基之间的________断裂。
2．复制：以解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据________________原则，通过形成_________，结合到作为模板的单链上。
3．特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的__________。
双链
氢键
碱基互补配对
氢键
一条链
二、DNA分子的复制
1．概念：以_____________为模板合成子代DNA的过程。
2．发生时期：有丝分裂________和减数
____________________。
3．过程
(1)解旋：需要细胞提供能量，在_________的作用下，两条螺旋的双链解开。
(2)合成子链：以母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，
亲代DNA
间期
第一次分裂的间期
解旋酶
按照_________________原则，合成与母链互补的子链。
(3)形成子代DNA分子：延伸子链，母子链盘绕成__________结构。
4．特点
(1)________________ 。
(2)复制方式为_______________。
碱基互补配对
双螺旋
边解旋边复制
半保留复制
5．条件
模板 ____________________
原料 4种游离的_____________________
能量 ATP
酶 解旋酶和____________ 酶等
DNA分子的两条链
脱氧核苷酸
DNA聚合
6．准确复制的原因
(1)DNA分子独特的______________提供精确模板。
(2)通过______________保证了复制的准确进行。
7．意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的__________。
双螺旋结构
碱基互补配对
连续性
三、遗传信息复制的重大意义
1．意义：遗传信息经过复制准确传递给后代，保证了亲子代___________的一致性，使子代的性状与亲代相同或相近，从而确保了生物物种的延续性和多样性。
2．PCR技术
利用______________的原理，使DNA在体外完成复制。
遗传信息
DNA复制
核心要点突破
DNA分子半保留复制的证据
1．DNA半保留复制方式的实验证据
目的 探究DNA的复制方式是半保留复制还是全保留复制
方法 放射性同位素(15N)示踪技术
实
验
步
骤 ①将大肠杆菌放在含有15N标记的NH4Cl培养基中繁殖了15代，使所有的大肠杆菌DNA都被15N所标记，得到15N标记的DNA
②将细菌转移到含14N标记的NH4Cl培养基中培养，培养2代，收集细菌
③裂解细胞，用离心法观察DNA所处的位置。由于15N－DNA的密度比普通DNA(14N－DNA)的密度大，在离心时，两种密度不同的DNA分布在不同的区带
DNA分
子复制2
代的实验结果 如果DNA是以半保留的方式复制的，预期实验结果(如下图)：在全部由N15标记的培养基中得到的15N－DNA显示为全重带位于离心管的管底。对照为14N－DNA显示为全轻。①当转入14N标记的培养基中繁殖后第Ⅰ代，显示为中带，这是15N－DNA和14N－DNA的杂交分子。②第Ⅱ代有中及轻两个区带，这表明它们分别为15N14N－DNA和14N14N－DNA。③随着以后在14N培养基中培养代数的增加，轻带增强，而中带逐渐不变。实验结果与预期相同。
结论 DNA的复制方式是半保留复制
2．DNA复制的有关计算
假设将1个全部被15N标记的DNA分子(0代)转移到含14N的培养基中培养n代，结果如下：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子总数＝2n个
②含15N的DNA分子数＝2个
③含14N的DNA分子数＝2n个
④只含15N的DNA分子数＝0个
⑤只含14N的DNA分子数＝(2n－2)个
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条
②含15N的脱氧核苷酸链＝2条
③含14N的脱氧核苷酸链＝(2n＋1－2)条
(3)消耗的脱氧核苷酸数
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
①经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·(2n－1)个。
②在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。
特别提醒
(1)运用DNA半保留复制特点，分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养基中化学元素的转换。
(2)运用DNA半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。
一个细胞中的某一条染色体上的DNA双链都用15N标记过，在有丝分裂间期利用含14N的脱氧核苷酸作为原料进行复制，复制完成后该染色体的状况是( )
A．一条染色单体含15N，另一条染色单体不含15N
B．两条染色单体均含15N
C．两条染色单体均不含15N
例1
D．一条染色单体只含15N，另一条染色单体只含14N
【尝试解答】 B
【解析】 有丝分裂间期复制的每一条染色体中都含有两条染色单体，每条单体中各有一个DNA分子。每个DNA分子中各有一条链是含15N，所以两条染色单体均含15N。
跟踪训练 将大肠杆菌置于含15N的培养基中培养一段时间，然后把DNA被15N完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含14N的普通培养基培养，使其繁殖两代形成4个新个体，则它们的DNA中含14N的链与15N的链的比是( )
A．3∶1 B．2∶1
C．1∶1 D．7∶1
解析：选A。15N标记的DNA有两条含15N的链，当利用含14N的培养基来培养时，根据半保留复制的特点，新形成的2个DNA分子上应各有一条含15N的链和一条含14N的链，没有了15N的来源，不论以后复制多少次，含15N的链永远只有两条，而新增加的新链是含14N的链。而题中形成了4个新个体，含有4个DNA分子共8条单链，只有两条含15N，其余六条含14N,14N链∶15N链＝6∶2＝3∶1。
有关DNA分子复制问题的归纳
NA分子的复制
DNA复制的概念 以亲代DNA为模板，在一定条件下合成子代DNA的过程
DNA精确复制的原因 规则的双螺旋结构为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则保证了复制准确进行
能够进行DNA复制的生物 一切以DNA为遗传物质的生物
真核生物
DNA复制发生的时间 在体细胞中发生在有丝分裂间期
在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂间期
DNA分子
复制进行的基本条件 模板 亲代DNA分子的两条链
原料 四种游离的脱氧核糖核苷酸
能量 ATP
酶 解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶
等
DNA复制的特点 半保留复制
DNA复制的结果 一个DNA分子形成两个完全相同的子代DNA分子
两个子代DNA
的位置及分开时间 复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中
DNA复制的意义 保持遗传信息的连续性，向子代传递遗传信息
(2011年江苏通州一中高一检测)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
【尝试解答】 B
例2
【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。
跟踪训练 下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是( )
①互补碱基对之间的氢键断裂
②互补碱基对之间的氢键合成
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子链与母链盘旋成双螺旋结构
A．①③④②⑤ B．③①⑤④②
C．①④②⑤③ D．③①④②⑤
解析：选D。DNA复制时，首先将氢键断开，形成两条母链，然后按碱基互补配对原则形成子链，子链与母链螺旋为子代DNA。
1．细胞内DNA复制与PCR技术的比较
DNA分子复制与PCR技术
细胞内DNA复制 PCR
不
同
点 解旋 在解旋酶作用下边解旋边复制 94℃高温解旋，双链分开
酶 解旋酶、DNA聚合酶 耐高热的DNA聚合酶
温度 体内温和条件 高温
相同点 ①需提供DNA复制的模板；②四种脱氧核苷酸为原料；③都需要酶的催化
2．PCR技术反应过程中控制不同温度的意义
(1)94 ℃左右时变性，双链DNA解旋为单链；
(2)55 ℃左右时复性，两种引物与两条单链DNA结合；
(3)72 ℃左右时延伸，耐高热的DNA聚合酶促使DNA新链的合成。
将大肠杆菌放在含有同位素15N培养基中培育若干代后，细菌DNA所有氮均为15N，它比14N分子密度大。然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再移到14N的培养基中培养，每隔4 h(相当于分裂繁殖一代的时间)取样一次，
测定其不同世代细菌DNA的密度。
实验结果DNA复制的密度梯度离心
实验如下图所示。
例3
(1)中带含有的氮元素是____________。
(2)如果测定第四代DNA分子密度，标记的比例表示为________________。
(3)如果将第一代(全中)DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的DNA单链在试管中的分布位置应为__________________。
(4)上述实验表明，子代DNA合成的方式是________。
【尝试解答】 (1)14N和15N (2)1/8中、7/8轻
(3)1/2重、1/2轻 (4)半保留复制
【解析】 将DNA分子被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第一代的DNA分子应一条链含15N，一条链含14N。
一个亲代DNA分子复制到第二代，形成22＝4个DNA，其中两个各保留亲代DNA分子的一条链(含15N)，另一条链为14N，另两个DNA分子的两条链均含14N；以后各代中含有一条15N链，一条14N链的DNA分子始终为2个(来自同一个亲代DNA)，其余DNA分子两条链均含14N。全含15N的DNA分子比全含14N的DNA分子密度大，在密度梯度离心试验中，含15N的DNA分子均位于试管下部，而含14N的DNA分子应位于试管中较靠上的位置。
一条链含15N，一条链含14N的DNA分子位置应位于前两者之间，试验的结果也证明了这一点。据此可知，(1)中带(DNA)含有氮元素为两种：14N和15N；(2)第四代中由一个亲代DNA分子产生的子代DNA数为24＝16个。一条链为14N，一条链为15N的DNA分子为2个，占总数的1/8，位于梯度离心分离的中带，其余DNA分子含14N，有14个占7/8，位于轻带；(3)将第一代DNA链(一条含15N，一条含14N)氢键断裂后(两链分开)测定密度，应一条链在轻带，一条链在重带。
跟踪训练 若用PCR技术将草鱼的生长激素基因复制若干份。其中第一步做法是在________℃左右条件下使草鱼的生长激素基因中的两条长核苷酸链彼此分离( )
A．20 B．72
C．55 D．94
答案：D
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第2节 遗传信息的表达
课标领航
1．理解并简述基因碱基序列与mRNA碱基序列的关系。
2．概述转录和翻译的过程。
3．举例说明遗传密码与氨基酸的关系。
4．理解并阐述中心法则。
情景导引
由我国学者朱作言率领的转基因鱼
攻关小组，历经20多年的努力，培
育出转草鱼生长激素(一种多肽)基
因黄河鲤鱼。该转基因鱼既有草鱼
的生长速度，又
具有普通黄河鲤鱼肉质细嫩、口味鲜美、营养价值高等特点。
思考：草鱼生长激素基因在转基因黄河鲤鱼体内是怎样发挥作用的？
提示：草鱼生长激素基因在转基因黄河鲤鱼体内首先控制合成出相应的mRNA，而后，该mRNA控制合成出草鱼生长激素。
核心要点突破
基础自主梳理
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第2节
基础自主梳理
一、遗传信息的转录
1．基本内容
(1)场所：主要在____________。
(2)模板：DNA片段的一条链。
(3)产物：________。
(4)原料：四种游离的__________________。
细胞核
RNA
核糖核苷酸
2．过程
(1)解旋：___________解开。
(2)配对：细胞中游离的_______________与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对。
(3)连接：在_____________的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。
(4)脱离：合成的________从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。
DNA双链
核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
二、遗传信息的翻译
1．基本内容
(1)场所：细胞质中的_________。
(2)模板：________。
(3)原料：20种氨基酸。
(4)产物：具有一定氨基酸顺序的肽链。
核糖体
mRNA
2．密码子
(1)位置：__________上。
(2)实质：决定1个氨基酸的________________。
(3)种类：64种。
(4)特点：密码子具有_________、简并性、
_________、起始和终止密码子、通用性。
mRNA
三个相邻的碱基
连续性
专一性
3．工具
(1)装配机器：________。
(2)搬运工(翻译者)：___________。
4．过程
(1)mRNA与__________结合。
(2)tRNA与mRNA_____________，将氨基酸置于特定位置。
(3)脱水缩合形成－CO－NH－(写出结构简式)，氨基酸连接形成肽链。
(4)肽链盘曲折叠，形成成熟的蛋白质。
核糖体
tRNA
核糖体
互补配对
三、原核生物基因表达的调控
1．原核生物基因表达的调控主要发生在______过程。
2．调节乳糖分解代谢的根本原因是大肠杆菌染色体上存在乳糖操纵子，它是由一个操纵基因、三个结构基因、启动子和调节基因组成的。
四、真核生物基因表达的调控
1．真核生物的受精卵含有发育成一个成熟个体的全部___________。
2．在调节因素的作用下，随生物体的生长发育遗传信息有序地表达。
转录
遗传信息
五、中心法则
1．中法则的提出
(1)提出人：克里克。
(2)基本内容：遗传信息可以从DNA流向_______，即DNA的自我复制；也可以从DNA流向
_________，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译(如图所示)。
DNA
RNA
2．发展
(1)遗传信息由RNA流向_________，即逆转录。
(2)遗传信息由RNA流向________，即RNA的复制。
3．完善后的中心法则内容(如图所示)
DNA
RNA
核心要点突破
遗传信息的转录
1．DNA与RNA的区别与联系
比较项目 DNA RNA
全称 脱氧核糖核酸 核糖核酸
分布 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中
比较项目 DNA RNA
化
学
组
成 基本组
成单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
碱
基 嘌
呤 腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G) 腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
嘧
啶 胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶(C)
尿嘧啶(U)
五碳糖 脱氧核糖(C5H10O4) 核糖(C5H10O5)
无机酸 磷酸 磷酸
比较项目 DNA RNA
空间结构 规则的双螺旋结构 通常呈单链结构
分类 通常只有一类 mRNA、tRNA、
rRNA三类
功能 主要的遗传物质，只要生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质 生物体内若无DNA时，RNA是遗传物质；若存在DNA时，RNA辅助DNA完成其功能；少数RNA有催化作用
比较项目 DNA RNA
相同点 化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G
联系 RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA
特别提醒
(1)少数DNA存在于真核细胞的线粒体、叶绿体及原核细胞的质粒中。
(2)极少数病毒的DNA为单链，另外极少数病毒的RNA为双链。
2．信使RNA的形成
前体信使RNA的内含子在RNA自身催化作用下被切除掉，外显子连接在一起，形成信使RNA通过核孔，进入细胞质。
3．转录终止序列的类型
(1)依赖于蛋白质序列：主要是利用蛋白质水解释放的能量，把新生的RNA释放出来。
(2)不依赖于蛋白质序列：是由合成的RNA链的结构决定的，这段RNA序列富含G－C且可以形成发夹结构，新生的RNA链末端有一连串的U，A－U之间氢键最不稳定。
右图是DNA转录过程中的一个片段，其核苷酸的种类有( )
A．4种
B．5种
C．6种
D．8种
【尝试解答】 C
例1
【解析】 T是DNA特有的，U 是RNA特有的，A虽是DNA和RNA共有，但A在DNA和RNA中组成不同的核苷酸，因此有6种。
跟踪训练 有三个核酸分子，经分析共有5种碱基，8种核苷酸，4条核苷酸长链，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
解析：选C。根据题意，这三个核酸分子共有5种碱基，8种核苷酸，也就是DNA分子和RNA分子均有。而三个分子共有4条核苷酸链，由于DNA分子是双螺旋(双链)结构，而RNA是单链结构，则这3个分子只能是1个DNA分子和2个RNA分子。
1．遗传信息、密码子和反密码子的区别
遗传信息的翻译
位置 作用
遗传信息 DNA上碱基的排列顺序 转录时决定RNA中的碱基排列顺序
密码子 mRNA上3个相邻的碱基 翻译时决定肽链中氨基酸的排列顺序
反密码子 tRNA上与mRNA互补的3个碱基 与mRNA上3个碱基互补，以确定氨基酸在肽链上的位置
联系图解
特别提醒
(1)对于以RNA为遗传物质的病毒来说，遗传信息贮存在RNA中。
(2)密码子共有64种，但有3种为
终止密码子；对应氨基酸的密码
子有61种，所有生物共用一套遗
传密码。
(3)tRNA上反密码子所含的碱基有3个，但整个tRNA不止3个碱基。如图：
2．基因表达时的数量关系
(1)转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另一条链则不能转录。因此，转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。
(2)翻译过程中，信使RNA中每3个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信使RNA碱基数目的1/3。
(3)基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系
比较 数目
DNA中的碱基数、磷酸基数、脱氧核糖数、脱氧核糖核苷酸数 6n
mRNA中碱基数、磷酸基数、核糖数、核糖核苷酸数 3n
参与转运氨基酸的tRNA数 n
蛋白质中的氨基酸数 n
蛋白质中的肽链数 m
蛋白质中的肽键数 n－m
缩合脱去的水分子数 n－m
特别提醒
(1)上述比例关系只是针对基因中的编码序列，但真核生物的基因中还存在着非编码序列。
(2)翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
(3)基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(4)在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。
如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
若细胞中tRNA1(AUU)可转运氨基酸a，tRNA2(ACG)可转运氨基酸b，tRNA3(UAC)可转运氨基酸c，今以DNA中一条链A－C－G－T－A－C－A－T－T－……为模板合成的蛋白质，其基本组成单位的排列可能是( )
A．a－b－c－ B．c－b－a－
C．b－c－a－ D．b－a－c－
例2
【尝试解答】 C
【解析】 DNA中ACG对应mRNA中的密码子为UGC，相应tRNA的反密码子为ACG，对应的氨基酸为b。以此类推，DNA中TAC对应氨基酸为c，ATT对应氨基酸为a。
跟踪训练 一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为( )
A．33,11；66 B．36,12；72
C．12,36；24 D．11,36；72
解析：选B。此多肽含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少有12个，mRNA上的碱基数至少有12×3＝36个。决定氨基酸的密码子是12个，所以最多需要的tRNA也是12个。因为mRNA的碱基至少有36个，所以转录它的基因中的碱基数至少为36×2＝72个。
原核细胞基因结构 真核细胞基因结构
非编码
区 位置 均位于编码区的上游和下游
功能 有调控遗传信息表达的核苷酸序列
基因表达的调控
1．原核细胞与真核细胞基因结构的比较
原核细胞基因结构 真核细胞基因结构
编
码
区 结构 连续的，不存在内含子与外显子 间隔的、不连续的，有内含子与外显子
功能 编码蛋白质 外显子编码蛋白质
转录产物
成熟的mRNA 初级转录产物，需切割掉内含子的转录部分才成为成熟的mRNA
2．大肠杆菌对乳糖分解代谢的调节
(1)当培养基中没有乳糖时，调节基因的产物调节蛋白会与操纵子结合，从而阻碍RNA聚合酶与启动子的结合，使结构基因无法转录，也就不能合成分解乳糖的半乳糖苷酶。
(2)当培养基只有乳糖存在时，乳糖可以与调节基因的产物调节蛋白结合，使调节蛋白不能与操纵基因结合，促使三个结构基因的转录，促进了半乳糖苷酶的合成，从而使RNA聚合酶顺利与启动子结合，乳糖被分解成单糖，供大肠杆菌生长的需要。
3．真核生物基因表达的特点
(1)真核生物基因的表达在胚胎时期，基因表达数量最多，但在以后的生长发育过程中，有些基因表达增强，有些基因表达减弱或被抑制。
(2)当环境条件发生变化时，生物体在调节因素作用下，调整自身的基因表达，产生相应功能蛋白质，通过改变生物自身的代谢以适应环境。
以下关于基因结构中“与RNA聚合酶结合位点”的说法错误的是( )
A．“与RNA聚合酶结合位点”即是起始密码
B．“与RNA聚合酶结合位点”是转录RNA时与RNA聚合酶的一个结合点
C．“与RNA聚合酶结合位点”能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录
D．“与RNA聚合酶结合位点”在转录mRNA时，起调控作用
例3
【尝试解答】 A
【解析】 起始密码属于密码子，位于mRNA上，故A是错误的。
跟踪训练 真核生物编码蛋白质的基因经转录产生有功能的成熟的信使RNA的过程是( )
A．转录后直接产生信使RNA
B．将内含子转录部分剪掉，外显子转录部分拼接而成
C．将外显子转录部分剪掉，内含子转录部分拼接而成
D．A、B、C三种情况都有
答案：B
1．中心法则中各过程分析
中心法则
过程 模板 原料 配对原则 产物 实例
DNA复制 DNA→DNA DNA的两条链 含A、T、G、
C的四种脱氧核苷酸 A－T
G－C DNA 绝大多数生物
过程 模板 原料 配对原则 产物 实例
RNA复制 RNA→RNA RNA 含A、U、G、C的四种核
糖核苷酸 A－U G－C RNA 以RNA为遗传物
质的生物，
如烟草花
叶病毒
RNA逆转录 RNA→DNA RNA 含A、T、G、C的四种脱氧
核苷酸 A－T U－A
G－C DNA 艾滋
病病毒
过程 模板 原料 配对原则 产物 实例
翻译 RNA→多肽 信使RNA 20种氨基酸 A－U G－C 多肽 所有生物
2．中心法则中各过程的适用范围
在大豆体细胞内，遗传信息在生物大分子间转移通常不发生( )
A．从DNA→DNA的复制过程
B．从DNA→RNA的转录过程
C．从RNA→蛋白质的翻译过程
D．从RNA→RNA及RNA→DNA
【尝试解答】 D
例4
【解析】 大豆的遗传物质为DNA，故其体内不会出现D项所述的遗传信息的传递方式。
跟踪训练 在烟草和烟草花叶病毒中，遗传信息的传递情况分别是( )
A．①②⑤和③②④⑤
B．①②⑤和④⑤
C．②④⑤和③④⑤⑥
D．②⑥⑦和②④⑤⑥
解析：选B。烟草为高等植物，其遗传信息的传递情况有两条途径，一是通过DNA的复制使遗传信息从亲代DNA传递到子代DNA，二是通过转录和翻译使遗传信息从DNA传到RNA，再由RNA流向蛋白质。烟草花叶病毒是RNA病毒，但不具有逆转录功能，其遗传信息的传递是，由RNA到RNA的RNA复制和由RNA到蛋白质的翻译两条途径。
知能过关演练
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第3节 染色体变异
课标领航
1．举例说明染色体结构变异和数目变异的形式。
2．理解并解释染色体组的含义。
3．能运用染色体变异的知识对一些自然现象作出解释。
情景导引
2010年7月29日，中央电视台科技频
道报道了这样一则让人惊奇的消息：
近日，美国乔治亚州北部的切斯塔
提野生动物园，诞生了一匹罕见的
斑马驴。该园的技术人员给它取名为“爱克莉斯”。“爱克莉斯”是由该园唯一的一匹斑马与驴杂交产生的后代，其体形很像驴，但其细长的脸和四肢上均长有与斑马类似的条形花斑。
思考：这匹斑马驴能产生后代吗？为什么？
提示：不能。因为斑马和驴是两个不同的物种，其染色体组在形态、结构和数目三方面均存在着很大差异，故杂种生物斑马驴在通过减数分裂形成配子时，同源染色体的联会必然紊乱，几乎无法产生有生育能力的配子。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第3节
基础自主梳理
一、染色体的结构变异
1．染色体变异和基因突变的区别
(1)基因突变是染色体上的________________基因的改变，是_______水平的变异，染色体变异是染色体结构的改变和染色体_______________引起的变异。
(2)光学显微镜下可以观察到的是____________。
某一个位点上
分子
数目的增减
染色体变异
2．染色体结构的变异
(1)概念：染色体较大范围的结构改变，叫染色体结构变异。
(2)类型：________、缺失、 ________ 、易位。其中阻碍基因交换的是________ ，造成染色体间基因重排的是________ 。
重复
倒位
倒位
易位
(3)遗传效应
①染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目和_____________发生改变，而导致_________的变异。
②大多数染色体结构变异对生物是不利的。
排列顺序
性状
二、染色体数目的变异
1．类型：___________变异和非整倍性变异。
2．染色体组
(1)概念：细胞中在形态和功能上各不相同，但是携带着控制这种生物生长发育、遗传和变异全部信息的一组___________染色体。
整倍性
非同源
(2)举例
图中的雄果蝇体细胞染色体中____________________________________就代表一个染色体组，与其____________中的染色体相同。
X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
精子
3．整倍性变异
(1)含义：细胞内的染色体数目以____________为单位成倍增加或减少。
(2)二倍体、多倍体
①二倍体：由_________发育而来，体细胞中含有_________________的个体，包括几乎全部的动物和过半数的________。
染色体组
受精卵
两个染色体组
植物
②多倍体
概念 优点 缺点
由__________发育而来；体细胞中含有______________染色体组 茎秆粗壮；叶片、果实比较大；糖类与蛋白质等含量较高 成熟延迟结实率低
受精卵
三个或三个以上
③人工诱导多倍体
二倍体
有丝分裂
c．方法：低温处理法、温度激变法、_________________。
d．应用：多倍体育种，如无子西瓜的培育。
化学诱变法
(3)单倍体
①概念：体细胞中含有本物种________染色体数目的个体。
②类型：______________和_____________。
③特点：与正常植株相比，植株长得________，且_____________。
单元单倍体
配子
多元单倍体
弱小
高度不育
未受精卵
花药离体
孤雌
染色体
单倍体植株
⑤实践应用：利用______________培育新品种。
单倍体植株
b．优点：能明显_________育种年限。
缩短
4．非整倍体变异
(1)含义：在染色体正常数目的基础上增加或减少了一条或几条染色体。
(2)结果：引起生物________改变，甚至导致生物体死亡。
(3)应用：染色体工程。
性状
三、探究低温对植物染色体数目变异的影响
1．作出假设：低温能引起染色体数目变异。
2．设计试验
(1)选择细胞_____________的试验材料，分成不同的组。
(2)试验组进行_________处理，对照组放在室温下，一定时间后，观察不同组细胞中_________________变化情况。
分裂旺盛
低温
染色体数目
核心要点突破
染色体结构的变异
染色体结构变异的类型及遗传效应
类
型 原因 遗传效应 图解 实例
缺
失 一条正常染色体断裂后丢失一个片段；同源染色体配对时可形成缺失环 缺失片段越大，对个体影响越大。轻则影响个体生活力，重则引起死亡 猫叫
综合征
类
型 原因 遗传效应 图解 实例
重
复 染色体上增加了相同的某个区段 引起的遗传效应比缺失小，重复部分太大会影响个体生活力 果蝇的
棒状眼
倒
位 一条染色体片段断裂后倒转180°后重新接到原位 形成配子，大多异常，从而影响个体的生育
类
型 原因 遗传效应 图解 实例
易
位 一条染色体臂的一段与另一条非同源染色体结合 产生部分异常配子，使配子的可育性降低或产生有遗传病的后代 人慢性
粒细胞
白血病
特别提醒
(1)染色体结构变异是以染色体片段为整体发生改变，其基因内部结构并未改变。
(2)染色体结构变异涉及多个基因，对生物性状影响较大，有时甚至是致死的，而基因突变一般不会致死。
(3)易位发生在非同源染色体之间，而交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。
例1
“猫叫综合征”是人类的第5号染色体部分缺失引起的，这种变异类型是 ( )
A．基因突变
B．基因重组
C．常染色体数目变异
D．常染色体结构变异
【尝试解答】 D
【解析】 染色体发生的结构变异主要有4种：染色体某一片段的缺失；染色体增加了某一片段；染色体某一片段的位置颠倒；染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。题中第5号染色体部分缺失，应属于染色体结构变异的一种。
跟踪训练 由于某种原因，某生物体内某条染色体上多了几个基因，这种遗传物质的变化属于( )
A．基因内部结构的改变
B．染色体数目变异
C．染色体结构变异
D．染色单体的交叉互换
解析：选C。染色体上多了几个基因，是染色体自身结构的改变，而染色体数目没有变化。
染色体数目的变异
1．染色体组的理解和染色体组数的确认
(1)对染色体组的理解
①从本质上看，组成一个染色体组的所有染色体，互为非同源染色体，在一个染色体组中无同源染色体存在；
②从形式上看，一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同，可以依此判断给出的染色体是否为一个染色体组；
③从功能上看，一个染色体组携带着一种生物生长发育的全部遗传信息；
④从物种类型看，每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的，不同种生物染色体组不同。
(2)确定生物体细胞中染色体组数目的方法
①据形态判断：在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组，如图甲中与1号(或2号)相同的染色体有4条，此细胞有四个染色体组。
②据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(读音相同的大小写字母)出现几次，则有几个染色体组，如图乙中，若细胞的基因型为AaaaBBbb，任一种基因如A(a)各有四个，则该生物含有四个染色体组。
③根据染色体的数目和染色体的形态数来推算：染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。如，果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。
2．单倍体、二倍体和多倍体的判定和应用
(1)生物体倍性判定
发育来源 实例 倍性
配
子 雄配子 花药离体培养植株 单倍体
雌配子 雄蜂
受
精
卵 二个染色体组 几乎全部动物和过
半数的高等植物 二倍体
三个或三个
以上染色体组 在植物中很常见
在动物中极少见 三倍体或
多倍体
(2)三倍体无子西瓜培育过程中的几个问题
①关于两次传粉：第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。
②用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗成为四倍体，是因为幼苗具有分生能力。
③秋水仙素处理后，新产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的地下部分根仍为二倍体。
④四倍体植株上结的西瓜，种皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子为三个染色体组。
⑤三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，不能产生正常配子。
⑥获取三倍体种子是在第一年四倍体植株上；获取三倍体无子果实则是在第二年的三倍体植株上。
(3)多倍体育种和单倍体育种的比较
多倍体育种 单倍体育种
原理 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的)
常用
方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花药离体培养后，人工诱导染色体加倍
优点 操作简单 明显缩短育种年限
缺点 适用于植物，在动物方面难以开展 技术复杂一些，需与杂交育种配合
特别提醒
(1)判定生物是单倍体、二倍体、多倍体的关键是它的发育起点。如果发育起点是配子，不论其体细胞中含有几个染色体组，都叫单倍体。若发育起点是受精卵，其体细胞有几个染色体组，就叫几倍体。
(2)用秋水仙素处理植株使植株染色体数目加倍，若操作处理对象是单倍体植株，叫单倍体育种；若操作处理对象为正常植株，叫多倍体育种，不要认为“染色体数目加倍”就是多倍体育种。另外，诱导染色体数目加倍的方法不仅有秋水仙素等化学方法，还可以用低温等物理方法处理。
(3)通常单倍体育种对象为二倍体，其产生的单倍体中只有一个染色体组，诱导加倍后得到的是纯合子。若操作对象为四倍体，最终得到的个体不一定是纯合子。
例2
一个染色体组应是( )
A．配子中的全部染色体
B．二倍体生物配子中的全部染色体
C．体细胞中的一半染色体
D．来自父方或母方的全部染色体
【尝试解答】 B
【解析】 染色体组是二倍体生物在生殖细胞中形态和功能各不相同的一组染色体。如果研究对象是多倍体，则A、C、D各项的细胞中可能含有两个或两个以上的染色体组。
跟踪训练 下图的四个细胞中，含2个染色体组的细胞是( )
解析：选C。染色体组是指一套形态、大小各不相同的、具有控制生物生长发育全部遗传信息的一组染色体。根据此概念的内涵与外延得知，A含有三个染色体组；B为单倍体，含有一个染色体组；C含有两个染色体组；D含有四个染色体组。
1．试验原理：低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。
试验：探究低温对植物染色体数目变异的影响
2．以洋葱根尖为试验材料设计的具体试验步骤
3．上述试验中几种溶液的作用
(1)卡诺氏液：固定细胞的形态。
(2)改良苯酚品红染液：细胞核染色，便于观察染色体的形态。除此之外，醋酸洋红或龙胆紫都是碱性染料，都可使染色体着色。
(3)15%的盐酸溶液：解离、使细胞分散开。
(4)95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可与15%的盐酸溶液混合解离、分散细胞。
下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”试验的叙述，正确的是( )
A．低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成
B．改良苯酚品红液的作用是固定和染色
C．固定和解离后的漂洗液都是95%酒精
D．该试验的目的是了解纺锤体的结构
例3
【尝试解答】 A
【解析】 试验的目的是认识低温诱导染色体数目的变化，而不是了解纺锤体的结构；固定细胞用的是卡诺氏溶液，染色用的是改良苯酚品红液，漂洗液是95%酒精。
跟踪训练 对于低温诱导洋葱染色体数目变化的试验，下列叙述错误的是( )
A．处于分裂间期的细胞最多
B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞
C．在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
D．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似
解析：选C。因为间期所占周期时间长，所以处于间期的细胞数目就多；B项中可以根据染色体的形态和大小在视野内看到二倍体和四倍体的细胞；C项中因为观察的标本已经是死细胞，所以没法看到动态的变化；D项中低温和秋水仙素诱导染色体变异的原理是一样的。
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第2节 DNA贮存遗传信息
课标领航
1．明确DNA是主要的遗传物质，RNA也是遗传物质。
2．了解科学家探索遗传物质的过程。
3．理解科学家探索DNA遗传作用的原理和思想方法。
4．理解DNA分子结构的多样性、特异性及其与遗传信息的关系。
情景导引
手足口病是婴儿和儿童的一种常
见疾病，曾蔓延至山东、河南、
安徽、江苏、广东等地。
国家卫生部有关部门统计的结果显示，该病已使大量儿童感染患病，甚至有的儿童因此失去了生命。该病的病原体是一类肠道病毒；由于其类型较多，且无有效的疫苗，故对该病的防治仍存在很大的困难，加强监测、提高监测敏感性是控制本病流行的关键。
思考：肠道病毒为何会出现这么多的类型？
提示：该病毒类型较多，主要是由其遗传物质多次发生基因突变造成的。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第2节
基础自主梳理
一、DNA是主要遗传物质的探索
1．两种肺炎双球菌的比较
种类
比较
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 _________ 粗糙
菌体 有多糖类荚膜 无多糖类荚膜
毒性 有毒性，使小鼠患败血症死亡 无毒性
光滑
2．格里菲斯转化实验(肺炎双球菌转化现象)
(1)实验过程及结果
(2)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“_____________”。
3．艾弗里转化实验(转化因子的探究)
(1)设计思路：设法将________与其他物质分开，单独研究它们各自的功能。
(2)实验过程及结果
转化因子
DNA
(3)结论：使R型细菌产生稳定遗传变化的物质是________。
4．噬菌体侵染细菌的实验
(1)实验方法：放射性同位素标记法。
(2)T2噬菌体的特点
①结构：外壳由___________构成，头部内含有__________。
②生活方式：寄生
DNA
蛋白质
DNA
③增殖特点：在自身DNA的作用下，利用___________体内的物质合成自身成分，进行增殖。
(3)实验过程及结果
①标记细菌
细菌＋含35S的培养基→含35S的细菌。
细菌＋含32P的培养基→含________的细菌。
大肠杆菌
32P
②标记噬菌体
噬菌体＋含35S的细菌→含______的噬菌体。
噬菌体＋含______的细菌→含32P的噬菌体。
③噬菌体侵染细菌
a．被35S标记的噬菌体＋细菌培养,子代噬菌体中________35S。
b．被___________的噬菌体＋细菌培养,子代噬菌体中有32P。
35S
32P
没有
32P标记
(4)结果分析
①噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面。
②子代噬菌体的各种性状是通过亲代______来遗传的。
(5)结论：________是遗传物质。
二、RNA也是遗传物质的实验
1．材料：烟草花叶病毒。
2．过程及结果
DNA
DNA
3．结论：_________是遗传物质
三、DNA的粗提取与鉴定
1．实验原理
(1)十二烷基硫酸钠和碱可以使细胞膜破裂，蛋白质变性，使蛋白质和DNA分离开来。
(2)DNA溶于氯化钠溶液中，不溶于________，加入酒精可以使DNA析出。
RNA
酒精
2．实验流程
(1)研碎细胞(细胞释放DNA)：将30 g香蕉切碎，放入研钵中，加入2 g NaCl研磨直至成半流体状。
(2)蛋白质与DNA分离：向研钵中加入10 mL蒸馏水或凉开水搅拌，然后加入10 mL洗涤剂，轻轻搅拌。
(3)过滤、析出DNA：将混合液用两层纱布过滤，向滤液中加入预冷的10 mL乙醇溶液，静置即可产生絮状DNA。
(4)获取DNA：取两支试管，分别加入5 mL生理盐水，将DNA挑至其中一支试管中，轻轻搅拌使其溶解。
(5)鉴定DNA：向两支试管中各加入4 mL的二苯胺，混匀后，放入沸水中加热5 min。
(6)观察现象：待试管冷却后观察并比较两支试管中溶液颜色的变化。
四、DNA双螺旋结构模型的构建
1．构建者：沃森和克里克。
2．当时对DNA分子的认识
(1)DNA分子是以__________________为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。
(2)腺嘌呤(A)的量总是等于
___________________的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于_____________________的量。
4种脱氧核苷酸
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶(C)
3．模型特点
磷酸—脱氧核糖在外，碱基在内的双链螺旋；碱基配对方式是________________。
五、DNA分子结构
1．两条链反向平行盘旋成___________结构。
2．脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，__________排列在内侧。
A—T、G—C
双螺旋
碱基
3．两条链上的碱基通过________连接成碱基对。
六、RNA的组成及分类
1．基本单位：_____________。
2．组成成分
氢键
核糖核苷酸
3．结构：一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
4．分类：在翻译过程中起模板作用的是
____________；起转运作用的是_________；参与构成核糖体的是rRNA。
七、DNA分子遗传信息的多样性
1．含义：DNA分子中__________的排列顺序。
2．特点
mRNA
tRNA
4种碱基
(1)多样性：________________的千变万化。
(2)特异性：每一个DNA分子有
___________________________。
3．与生物体多样性和特异性的关系
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的______________。
碱基排列顺序
特定的碱基排列顺序
物质基础
核心要点突破
DNA是主要遗传物质的探索
1．肺炎双球菌的转化现象
研究人 格里菲斯
分析 a组结果说明R型活细菌无毒性；
b组结果说明S型活细菌有毒性；
c组结果说明加热杀死的S型细菌已失活；
d组小鼠死亡，证明有R型无毒细菌已转化为S型有毒细菌，说明S型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的物质
结论 d组实验中，已加热杀死的S型细菌体内含有“转化因子”，促使R型细菌转化为S型细菌(主要通过d组证实)
特别提醒
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其活性。
2．转化因子的探究实验
研究人 艾弗里
过程及
结果
研究人 艾弗里
分析 S型细菌的DNA使R型细菌发生转化；S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化
结论 S型细菌体内只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质
特别提醒
(1)本实验体现了一个完整的科学发现过程，即发现问题→提出假说→实验验证→得出结论。格里菲斯的工作相当于前两步，艾弗里的工作相当于后两步。
(2)体内转化与体外转化实验的关系：体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。
(3)本实验还遵循了实验设计的对照原则，增强了结果的科学性和可信度。
例如，体内转化实验中，注射R型活细菌与注射S型活细菌相对照，说明S型活细菌有毒性；再如，体外转化实验中，各组互为对照，说明只有DNA才是遗传物质。
3．噬菌体侵染细菌的实验分析
(1)噬菌体侵染细菌的过程
①吸附：用尾部的末端吸附在细菌表面。
②注入：释放溶菌酶，向细菌内注入DNA，蛋白质外壳留在外面。
③复制、合成：以细菌体内的脱氧核苷酸为原料合成噬菌体DNA，以细菌细胞内的氨基酸为原料合成噬菌体的蛋白质外壳。
④组装：一个蛋白质外壳装入一个DNA分子，组成一个新的噬菌体。
⑤释放：细菌细胞破裂，释放出几个至几十个子代噬菌体。
(2)同位素标记的基本原理
S是蛋白质特有的元素，P是DNA特有的元素，用放射性同位素35S、32P分别标记蛋白质和DNA，单独地去观察它们的作用。
(3)实验结论
①DNA是遗传物质；
②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性；
③DNA能控制蛋白质的合成。
将分离后的S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质外壳与R型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，小白鼠不死亡，从其体内分离出来的仍是R型肺炎双球菌。将分离后的S型肺炎双球菌的DNA与R型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，则小白鼠死亡，并从体内分离出来了S型有荚膜的肺炎双球菌。以上实验说明( )
例1
A．R型和S型肺炎双球菌可以互相转化
B．S型的蛋白质外壳可诱导R型转化为S型
C．S型的DNA可诱导R型转化为S型，说明了DNA是遗传物质
D．S型的DNA可使小白鼠致死
【尝试解答】 C
【解析】 题干中的实验以DNA与蛋白质作对照，分别与R型细菌放在一起，共同注射，观察能否引起小白鼠的死亡，其目的是证明DNA和蛋白质哪种能使R型菌发生转化即哪种物质可作为遗传物质。小白鼠的死亡与否只是实验现象，以此体现实验结论，并不是实验的主要目的。
跟踪训练 (2011年高考广东卷)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知( )
实验
组号 接种
菌型 加入S型
菌物质 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型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
解析：选C。第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关，A、B项错误。第③组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关。第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，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。
在证明DNA是遗传物质的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，正确的技术手段是( )
A．用化学方法把DNA和蛋白质分开
B．用32P和35S分别标记T2噬菌体和大肠杆菌
C．用32P和35S同时标记T2噬菌体
D．用标记过的大肠杆菌去培养T2噬菌体
【尝试解答】 D
例2
【解析】 T2噬菌体是专门寄生在细胞中的病毒，无独立的代谢能力，其结构是只由蛋白质外壳和中心的核酸组成，应利用其侵染性，分别在含放射性的32P和35S的培养基中培养若干代的大肠杆菌中培养。
跟踪训练 用噬菌体去感染体内含有大量3H的细菌，待细菌解体后，3H将会( )
A．随细菌的解体而消失
B．发现于噬菌体的外壳及DNA中
C．仅发现于噬菌体的DNA中
D．仅发现于噬菌体的外壳中
解析：选B。因蛋白质分子和DNA分子中都含有H元素，噬菌体利用大肠杆菌的氨基酸和脱氧核苷酸合成自身的外壳和DNA。所以，噬菌体的外壳和DNA中都含有3H。
1．遗传物质是DNA的生物
(1)细胞生物：无论是真核生物还是原核生物，无论在细胞核内，还是在细胞质内，遗传物质均为DNA。
(2)某些病毒：含DNA的病毒，遗传物质是DNA，如T2噬菌体等。
生物体内的遗传物质
2．遗传物质是RNA的生物
含RNA的病毒，其遗传物质是RNA，如流感病毒、SARS病毒、烟草花叶病毒、艾滋病病毒等。
特别提醒
(1)细胞内既有DNA，又有RNA，只有DNA是遗传物质。
(2)病毒只含有一种核酸，DNA或RNA。
下列叙述正确的是( )
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，不是RNA
【尝试解答】 D
例3
【解析】 由细胞构成的生物含有两种核酸：DNA和RNA，DNA是遗传物质；没有细胞结构的病毒只含有一种核酸，含有DNA的，DNA是遗传物质，含有RNA的，RNA是遗传物质。
跟踪训练 SARS病原体是一种冠状病毒，其遗传物质是一条单链RNA，下列关于SARS病毒的叙述中正确的是( )
A．可以独立生活
B．DNA和RNA同时存在
C．能在宿主细胞内合成多种蛋白质
D．含有简单的细胞器
解析：选C。病毒均营寄生生活，故A项错；RNA病毒不含DNA，故B项错；RNA病毒含多种蛋白质，这些蛋白质均是在RNA的控制下合成的，故C项正确；病毒不具细胞器，故D项错。
DNA分子的粗提取与鉴定
1．实验材料选择
实验材料选择富含DNA的材料，哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，DNA含量低，因而不宜作实验材料。
2．加入洗涤剂目的
洗涤剂可破坏细胞膜，有利于核内物质释放，有利于DNA和蛋白质的分离。
3．两次使用NaCl
(1)书中步骤(1)加入2 g NaCl目的使研磨充分，破坏细胞结构，有利于DNA释放。
(2)书中步骤(4)中加入5 mL的生理盐水，因DNA易溶于NaCl溶液中。
4．在DNA鉴定时，运用了对照实验的实验思想
5．获取较纯净DNA的关键步骤
(1)研磨要充分，获取较多DNA。
(2)加入洗涤剂，使DNA和蛋白质分开。
(3)沉淀DNA时必须使用冷酒精。
(4)正确搅拌：沿一个方向轻轻搅拌，以便获取较完整的DNA分子。
提取DNA的原理之一是DNA在( )
【尝试解答】 A
【解析】 DNA能溶于氯化钠溶液，而不溶于酒精。
例4
A B C D
氯化钠溶液中 溶 不溶 溶 不溶
预冷的乙醇溶液中 不溶 溶 溶 不溶
跟踪训练 鉴定DNA所用的试剂、条件及所产生的颜色依次是( )
A．斐林试剂、沸水浴加热、蓝色
B．二苯胺、沸水浴加热、砖红色
C．斐林试剂、不加热、砖红色
D．二苯胺、沸水浴加热、蓝色
解析：选D。二苯胺是鉴定DNA的试剂，在鉴定时需进行沸水浴加热，发生的颜色反应为蓝色。
1．DNA双螺旋结构模型的构建依据
(1)DNA由6种小分子组成：脱氧核糖、磷酸和四种碱基(A、G、T、C)，这些小分子组成了四种脱氧核苷酸，再由四种脱氧核苷酸组成DNA。
(2)威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明DNA呈螺旋结构。
DNA双螺旋结构模型的构建
(3)埃尔文·查哥夫测定DNA的分子组成，发现在不同物种中四种碱基的含量不同，但是A和T的含量总是相等，G和C的含量也相等。
2．方法探讨
模型构建是自然科学中的一种常用的方法。当研究对象难以直接操作或研究时，可以考虑使用模型构建的方法。该方法用模型来模拟研究对象，被模拟的对象称为原型。模型的构建是否正确，还需要通过与原型的比较来验证。
沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型最终被认可。就是因为这一模型与原型——DNA结晶的X射线衍射图相符，并能解释DNA作为遗传物质所具备的多种功能。
下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是( )
A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这四种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱
例5
基基础上的
B．威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构
C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型
D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(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)的量的启发，构建出科学的模型
【尝试解答】 B
【解析】 沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱及有关数据，推算出DNA分子呈螺旋结构。
跟踪训练 下图是四位同学制作的DNA分子结构模型，其中正确的是( )
解析：选B。DNA各组成部分的连接有下列三点规律：①在一个脱氧核苷酸中，脱氧核糖位于中心；②DNA分子一条链中，磷酸与脱氧核糖交替排列；③相同的部分之间都不直接相连。
1．DNA分子的结构
(1)基本单位——脱氧核苷酸，如图所示
DNA分子的结构
其中，○表示一分子磷酸；?表示一分子脱氧核糖； 表示含氮碱基，构成DNA分子的含氮碱基共有4种，即A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。
(2)一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示
(3)两条单链之间形成的碱基对表示如下
(4)DNA分子形成规则的
双螺旋结构
特别提醒
碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含G—C比例越大，结构越稳定。
2．DNA分子中各种碱基的数量关系
(1)碱基互补配对原则：A—T，G—C，即
(2)各类碱基的数量关系
项目 双链DNA分子 1链 2链 归纳
A、G、T、C的关系 A＝T G＝C A1＝T2
G1＝C2 A2＝T1 G2＝C1 双链DNA分子中，A总等于T，G总等于C，且一条链上的A等于另一条链上的T，一条链上的G等于另一条链上的C
特别提醒
碱基比例与DNA分子共性及特异性
(1)共性：不因生物种类的不同而不同。
在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过什么结构连接起来的( )
A．氢键
B．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
C．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—
D．肽键
例6
【尝试解答】 B
【解析】 对照DNA的模式图就可知道，一条链上，相邻的碱基A与T的连接方式是“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”。
跟踪训练 (2011年山东德州一中高一质检)下列关于DNA结构的叙述中，错误的是( )
A．大多数DNA分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构
B．外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基
C．DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对，C与G配对
D．DNA的两条链反向平行
解析：选A。绝大多数DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋而成为双螺旋结构，而不是由核糖核苷酸长链盘旋，核糖核苷酸是RNA的基本组成单位。
1．DNA结构的稳定性
(1)含义：指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。
(2)原因
①DNA分子基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接而成，从头至尾没有变化。
②碱基配对方式始终不变，即A－T，G－C。
DNA分子遗传信息的多样性
2．遗传信息的多样性
构成DNA分子的碱基只有4种，配对方式只有2种，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化(4n)，从而构成了DNA分子的多样性，也决定了遗传信息的多样性。
3．遗传信息的特异性
每个特定的DNA分子中都具有特定的碱基对排列顺序，而特定的碱基对排列顺序中有遗传效应的片段代表遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息，这种特定的碱基对排列顺序就构成了DNA分子的特异性。
含有2000个碱基的DNA，每条链上的碱基排列方式有( )
A．42000种 B．41000种
C．22000种 D．21000种
【尝试解答】 B
【解析】 因为DNA分子中共有A、T、G、C四种碱基，而它们在DNA分子单链中任意排列的，又因含2000个碱基的DNA分子的单链中含1000个碱基，故B符合题意。
例7
跟踪训练 由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同可区别为多少种？这表明了DNA分子的什么特性？( )
①50种 ②450种 ③504种 ④425种 ⑤遗传性
⑥分子结构的多样性 ⑦分子结构的稳定性
A．①⑤ B．②⑦
C．④⑥ D．②⑥
解析：选C。50个脱氧核苷酸，按其碱基的排列顺序不同，可构成425种排列顺序， 也反映了DNA分子结构的多样性特点。
1．与性状的关系：基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本单位，特定基因控制特定的性状。
2．与DNA的关系：基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有许多基因。
3．基因的位置：基因主要位于染色体上，呈线性排列，染色体是基因的主要载体，此外有些基因位于线粒体、叶绿体上，称为质基因。
对基因的全面理解
4．与遗传信息的关系：基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息，对于某个基因来说其脱氧核苷酸的排列顺序是固定不变的，而不同基因的脱氧核苷酸排列顺序又是不同的。
5．与细胞的关系：同一个体的不同类型的体细胞含有相同基因，因为它们由同一个受精卵经有丝分裂形成。
关于基因的概念，下列叙述错误的是( )
A．基因是有遗传效应的DNA片段
B．基因是DNA上有一定功能的特异碱基序列
C．基因是染色体的一段
D．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位
【尝试解答】 C
例8
【解析】 基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位，是有遗传效应的DNA片段。而染色体上除含有DNA外，还含有蛋白质，蛋白质不是遗传物质。
跟踪训练 下列有关基因的叙述，错误的是(多选)( )
A．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位
B．细胞的每条染色体上有丝分裂各个时期含有相同数量的基因
C．每个DNA分子上有许多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段
D．基因全部位于细胞核中
解析：选BD。基因是有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的结构和功能的基本单位。在有丝分裂过程中发生了DNA的复制，在复制后，基因数目加倍。每个DNA分子上都分布着许多基因，每个基因由许多碱基对组成。基因位于DNA上，是有遗传效应的DNA片段，DNA不仅存在于染色体上，在线粒体、叶绿体中也有。
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本
章
优
化
总
结
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专题归纳整合
有丝分裂与减数分裂的比较
项目 有丝分裂 减数分裂
不
同
点 发生的部位或器官 一般的组织器官均可 成熟的有性生殖器官
母细胞 体细胞(受精卵) 性原细胞
染色体复制 一次，有丝分裂间期 一次，减Ⅰ间期
细胞分裂次数 一次 两次
项目 有丝分裂 减数分裂
不
同
点
分裂过程 前期 染色体散乱分布在细胞的中央；有同源染色体 第一次分裂：同源染色体联会，出现四分体，有交叉互换现象；第二次分裂：无同源染色体
中期 染色体的着丝粒有规律地排列在赤道板上；有同源染色体 第一次分裂：四分体排列在赤道板上；第二次分裂：与有丝分裂相同，但无同源染色体
后期 染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开；有同源染色体 第一次分裂：同源染色体分离，并移向两极；第二次分裂：与有丝分裂类似，但无同源染色体
项目 有丝分裂 减数分裂
不
同
点
同源染色
体行为 无同源染色体联会、四分体；不出现染色单体的交叉互换及同源染色体的分离 有同源染色体的联会、四分体；出现同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换及同源染色体分离
子细胞数目 2个 雄为4个，雌为(1＋3)个
子细
胞类型 体细胞 生殖细胞(精细胞或卵细胞)
最终子细胞
染色体数 与亲代细胞相同 比亲代细胞减少一半(发生在减数第一次分裂)
项目 有丝分裂 减数分裂
不
同
点 子细胞核的遗
传物质组成 几乎相同 不一定相同(基因重组形成多种配子)
染色体及
DNA数量
变化
项目 有丝分裂 减数分裂
相
同
点 染色体都复制一次；出现纺锤体；均有子细胞产生；均有核膜、核仁的消失与重建过程；减数第二次分裂和有丝分裂相似，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
意
义 使生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性 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
下图表示细胞分裂过程中，细胞内染色体(a)、染色单体(b)和核DNA(c)的数量关系，假设该生物体细胞中含有8条染色体。那么该图可表示细胞处于( )
A．有丝分裂中期
B．有丝分裂后期
C．减数第一次分裂后期
D．减数第二次分裂后期
例1
【尝试解答】 D
【解析】 该细胞内无姐妹染色单体，为有丝分裂的间期、后期或减数第二次分裂的后期；若生物体细胞中有8条染色体，则有丝分裂后期是16条染色体，减数第二次分裂后期是8条。
相同点 ①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用②都遵循了对照原则
③都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质
肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
不
同
点
方法
不同 肺炎双球菌体外转化实验 直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养
噬菌体侵染细菌实验 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)
结论
不同 ①肺炎双球菌体外转化实验的结论：证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
②噬菌体侵染细菌实验的结论：证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质(因蛋白质没有进入细菌体内)
特别提醒
(1)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：
(2)通过两个实验可以体现出DNA作为遗传物质的以下特点：稳定性；可以自我复制，保持连续性；可以指导蛋白质合成。
下面是关于35S标记的噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述，其中正确的是( )
A．与细菌转化实验相同，都是根据遗传物质具有控制性状的特性而设计的
B．所使用的噬菌体，必须是接种在含35S的大肠杆菌的培养基中，再释放出来的
C．采用搅拌和离心等手段，是为了把蛋白质和DNA分开，再分别检测其放射性
D．新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明DNA是遗传物质而蛋白质不是
【尝试解答】 B
例2
【解析】 噬菌体不能在普通培养基上生长，必须在细菌体内才能进行繁殖，因此必须使用无标记的噬菌体去侵染被35S标记的细菌，才能得到含35S的噬菌体；在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体的蛋白质没有参与新噬菌体的繁殖过程，因此既不能证明蛋白质是遗传物质，也不能证明其不是遗传物质。
1．基因与DNA
基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有许多个基因。基因具有遗传效应是指其能控制生物的性状；有的DNA片段不能控制性状，这样的DNA片段就不是基因。
2．基因与性状
基因是控制生物性状的结构和功能的基本单位，特定的基因控制特定的性状。
对基因的理解
例如，豌豆高茎基因控制高性状，使豌豆长到2 m高；矮茎基因控制矮性状，使豌豆长到30 cm左右。
3．基因与脱氧核苷酸、遗传信息
基因由脱氧核苷酸组成，基因中脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息，对于某个基因而言，其脱氧核苷酸的排列顺序是固定不变的，而不同的基因的脱氧核苷酸排列顺序又是不同的。
4．脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图解
特别提醒
(1)染色体并不是DNA的惟一载体，细胞质中的线粒体和叶绿体中也有少量DNA。
(2)并非所有生物的遗传信息都位于DNA上。例如，有些病毒的遗传物质是RNA，其遗传信息存在于RNA分子中。
分析下图，然后回答相关问题。
例3
(1)图中的A、C、D、F、G依次指的是________、______________、________、________、________。
(2)一般来说，1个G中含有________个E，在有丝分裂的中期，G和E的比值是________。
(3)D共有________种。D和F的关系是________________。决定F结构多样性的是________的排列顺序。
(4)E是由________条链组成的，这两条链是按照反向平行方式盘旋而成的________结构。
(5)细胞内的遗传物质是[ ]________，基因和它的关系是______________________________。
【尝试解答】 (1)脱氧核糖 含氮碱基(前两空顺序可颠倒) 脱氧核苷酸 蛋白质 染色体 (2)1 1∶2 (3)四 D控制F的合成 D (4)两 双螺旋 (5)E DNA 基因是有遗传效应的E片段
【解析】 DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，它是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成的。基因是有遗传效应的DNA片段，染色体是遗传物质的主要载体，而DNA是携带遗传信息的遗传物质，一条染色体上通常有一个DNA分子，一个DNA分子上有许多个基因，一个基因是由成百上千个脱氧核苷酸构成的，这些脱氧核苷酸的排列顺序的多样性与特异性就决定了DNA分子的多样性和特异性。无论DNA分子中所携带的遗传信息是否相同，DNA分子的空间结构均为独特的双螺旋结构。
阶段性综合检测
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第1章 人类探索遗传物质的历程
课标领航
1．明确遗传的物质性。
2．了解达尔文、魏斯曼、孟德尔、萨顿、摩尔根及格里菲斯等不同时期生物科学家在探索遗传物质过程中所做出的努力和所取得的成果。
3．举例说明DNA在生物遗传中的作用。
情景导引
在科学技术发达的今天，基因几乎成了妇孺皆知的遗传学名词，通过DNA鉴定来确认亲缘关系，侦破一些刑事案件，也成为很多人所了解的常识。然而，当许
多人谈论基因和DNA鉴定时
并非知道当年的生物科学家
们是怎样发现DNA和基因的，更不甚了解科学家在探索遗传物质过程中所付出的心血和汗水。其答案就在本章的教学内容之中。
知能过关演练
基础自主梳理
第1章
基础自主梳理
一、早期人们对遗传原因的猜测和寻找遗传物质
1. 早期人们对遗传原因的猜测
(1)遗传是子代和______________的现象。
(2)对遗传的认识仅停留在子女与父母的
________方面。
亲代相似
长相
2．寻找遗传物质
(1)达尔文的泛生论
生物体各部分结构不管是否发生________，都会按照实际情况产生一些代表那些器官的微粒，这些微粒随着血液循环汇集到生殖器官里，形成_____________。受精卵发育时，各微粒就到相应部分发挥作用，发育出与亲代相同的个体。
(2)魏斯曼的种质论
生物体分为_______和______两部分，______是可以世世代代独立遗传的，而________的变化则不能遗传给后代。
变异
生殖细胞
种质
体质
种质
体质
(3)孟德尔的遗传因子假说
决定和传递性状的是______________。
(4)萨顿的遗传染色体学说
染色体是联系亲代与子代的桥梁，是染色体携带着孟德尔所说的遗传因子从亲代传给子代。
(5)摩尔根的基因论
控制果蝇眼色的基因位于_____________上，染色体是基因的载体，证明了一条染色体上有许多基因，提出了基因的_______________规律。
遗传因子
性染色体
连锁遗传
二、从分子水平研究遗传物质和遗传信息理论的兴起
1．从分子水平上研究遗传物质
(1)早期人们认为___________就是基因，各种不同的氨基酸就是遗传信息的贮存单位。
(2)1928年英国医生格里菲斯进行了
___________________实验。
(3)1944年美国生物学家__________和他同事们进行肺炎双球菌体外转化实验。
蛋白质
肺炎双球菌转化
艾弗里
(4)1952年美国生物学家赫尔希和蔡思利用___________________进行了噬菌体侵染细菌实验，证实了_________是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。
(5)1957年富兰克林·科瑞特通过烟草花叶病毒的拆合实验，证明了________是遗传物质。
2．遗传信息理论的兴起
(1)1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克提出DNA的双螺旋结构模型，遗传信息就贮存在DNA分子中。
同位素示踪法
DNA
RNA
(2)20世纪50年代，物理学家迦莫夫提出
__________密码学说。
(3)1959年，克里克认为DNA将遗传信息由细胞核传递到细胞质并决定蛋白质的合成。
(4)20世纪60年代，美国生物化学家尼伦伯格和霍拉纳破解了__________，发现基因中的遗传信息是以密码的形式存在的。
三联体
遗传密码
知能过关演练
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第2章 遗传信息传递的结构基础
第1节 染色体是遗传信息的载体
课标领航
1．理解减数分裂的概念。
2．理解在减数分裂和有丝分裂过程中染色体与基因的行为关系。
3．掌握减数第一次分裂和减数第二次分裂的基本特征。
4．了解精子与卵细胞在形成过程中的主要区别。
情景导引
大家都知道，我们每个人都是由一个
受精卵发育而来的，这个受精卵是由
父亲的一个精子和母亲的一个卵细胞
融合而成的。
人类体细胞内的染色体数目
均为46条。
思考：1.父母体细胞中各有多少条染色体？
2．我们虽然是由父母的两个细胞融合成的一个受精卵发育而来的，但是我们体细胞内的染色体数目与父母的相比并没有加倍。这是什么原因？
提示：1.父母体细胞内的染色体数目均为46条。
2．受精卵由父亲的一个精子和母亲的一个卵细胞融合而成。父亲的精子和母亲的卵细胞均是由他们的体细胞经过减数分裂而形成的生殖细胞，其染色体数目均比体细胞减少了一半。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第1节
基础自主梳理
一、染色体的形态
1．在细胞分裂间期是_______结构，能被碱性染料染色，叫__________，当细胞进入分裂期，
__________就会高度螺旋化，缩短变粗，成为具有一定形态的染色体。
2．分裂中期染色体是由两条_____________组成的，着丝粒将染色体分为长臂和短臂。
3．次缢痕与______形成有关，是识别和区分染色体的重要标志。________是识别和区分染色体的另一个重要特征。
丝状
染色质
染色单体
核仁
随体
染色质
4．根据着丝粒的位置，可将染色体分为_______着丝粒染色体、亚中部着丝粒染色体和端部着丝粒染色体。
5．不同生物的染色体大小和数目有很大差异，但都是稳定的，具有物种的__________。
中部
特异性
二、染色体的结构
一级结构——染色质丝
↓
二级结构——螺线管体
↓
三级结构——超级螺线体
↓
四级结构——染色体
三、蝗虫精巢的压片及观察
1．麻醉：把吸满_______的棉球放入玻璃瓶内，将蝗虫投入瓶中，盖上瓶盖，使蝗虫麻醉。
2．解剖：取出麻醉的蝗虫，放入培养皿中用剪刀剪去翅。再用剪刀自蝗虫腹部的背面前端向后剪开，在肠的背面可见一对黄白色的精巢。
3．染色：用镊子夹取一小段管状精细管，放在染色皿上滴加___________溶液，染色5～15min。
乙醚
醋酸洋红
4．压片：用解剖针挑取少量精细管，放在载玻片上，加一滴醋酸洋红溶液并撕开拨碎，盖上盖玻片，在酒精灯火焰上快速通过2－3次。盖上吸水纸，用拇指在盖玻片上适度加压，使细胞分散开，并用吸水纸吸去多余染液。
5．观察：在低倍镜下找到蝗虫精母细胞减数分裂的各个时期，再转到__________下仔细观察，中期Ⅰ和中期Ⅱ，比较其中的染色体数目有何不同。
四、精子的形成过程
1．减数分裂概念的理解
高倍镜
范围 进行_________________的生物
时期 从原始生殖细胞→______生殖细胞
特点 染色体只复制_______，而细胞分裂________
结果 染色体数目____________
场所 有性生殖器官
有性生殖
成熟
一次
两次
减少一半
2．精子的形成过程
(1)形成场所：________。
(2)细胞名称的变化
睾丸
(3)染色体的变化
①减数第一次分裂
a．间期：染色体________，每条染色体都包含______姐妹染色单体。
b．分裂期：主要变化特点可表示为：
复制
两条
A图表示四分体，是联会的结果，即
____________两两配对，同源染色体的
___________________之间常发生交叉互换。
B图表示中期，每对同源染色体排列在_________上。
C图表示后期，______________分离，并移向细胞两极。
同源染色体
非姐妹染色单体
赤道板
同源染色体
②减数第二次分裂
a．间期：通常没有或时间很短，________不再复制。
b．分裂期：染色体的着丝粒______，
______________分开，并移向____________。
(4)变化结果
1个精原细胞经过减数分裂和变形形成4个精子。
染色体
分裂
染色单体
细胞两极
五、卵细胞的形成过程
1．形成场所：________。
2．细胞名称的变化
卵细胞
↗
↗次级卵母细胞↘
卵原细胞→初级卵母细胞↘极体↗极体 极体
↘
极体
卵巢
3．变化结果：一个卵原细胞经过__________只形成一个___________，三个极体都退化消失。
六、受精作用
1．概念：精子和卵细胞相互识别、融合成为__________的过程。
2．过程
(1)精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。
减数分裂
卵细胞
受精卵
(2)卵细胞的_________会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入。
(3)精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的____________会合在一起。
3．结果：受精卵中的_________数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)。
细胞膜
染色体
染色体
核心要点突破
染色体的形态
1．染色质与染色体的关系
染色质和染色体是同一种物质在不同时期存在的不同形态，二者可相互转化。
2．染色体和染色单体
(1)染色体的条数等于着丝粒数，有几个着丝粒就有几条染色体。
(2)染色单体是染色体复制后，一个着丝粒上连接的两条相同的单体，这两条单体被称为姐妹染色单体，其整体是一条染色体。
(3)染色体和染色单体的比较
项目
图形 着丝粒 染色体 姐妹染色单体 DNA
1个 1条 无 1个
1个 1条 2条 2个
3．姐妹染色单体和非姐妹染色单体
(1)姐妹染色单体：同一着丝粒连着的两条染色单体，如图中的a和a′、b和b′、c和c′、d和d′。
(2)非姐妹染色单体：不同着丝粒连着的两条染色单体，如图中的a′和b、b和c′等。
下图表示在不同生命活动过程中，细胞内染色体的变化曲线，下列叙述正确的是( )
A．a过程没有姐妹染色单体
B．b过程细胞数目不变
C．c过程发生细胞融合
D．d过程没有同源染色体
例1
【尝试解答】 C
【解析】 a过程为减数第一次分裂；b表示减数第二次分裂过程；c过程表示受精作用；d阶段为受精卵进行有丝分裂的过程。
跟踪训练 处于有丝分裂中期的一动物细胞，其染色体数、染色单体数、DNA分子数和脱氧核苷酸链数的比为( )
A．1∶2∶2∶4 B．1∶2∶2∶2
C．1∶2∶1∶2 D．2∶2∶1∶2
解析：选A。在有丝分裂中期，存在染色单体，每条染色单体上有1个DNA分子，而每个DNA分子由2条反向平行的脱氧核苷酸链组成，故染色体∶染色单体∶DNA分子∶脱氧核苷酸链＝1∶2∶2∶4。
染色体的结构
1．核小体是染色质的基本单位，核小体是由DNA和蛋白质组成的。
2．念珠状的染色质丝螺旋盘绕成中空的管状结构叫螺线管体。
3．细胞分裂前期，螺线管体会再次螺旋盘绕，形成圆筒状的超级螺线体。
4．超级螺线体再进一步螺旋折叠形成染色体。
在细胞分裂过程中，光学显微镜下看到的染色体细线是染色体的哪一级结构( )
A．染色质 B．螺线管体
C．超级螺线管体 D．染色体
【尝试解答】 C
例2
跟踪训练 下面有关核小体的叙述错误的是( )
A．核小体是随体的一种
B．核小体是染色质的基本单位
C．核小体含有DNA和蛋白质
D．每个螺线管体中有6～8个核小体
解析：选A。在染色体的一端通过缢痕相连的一个球形或棒状的突出物，叫做随体，而核小体是染色质的基本单位，分布在整个染色质(染色体)中，故A是错误的。
1．有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像的比较
减数分裂与有丝分裂
有丝分裂 数第一次分裂 减减数第二次分裂
前
期
①与②的主要区别在于同源染色体的行为特点不同；①与③、②与③的主要区别在于有无同源染色体
有丝分裂 数第一次分裂 减减数第二次分裂
中
期
①与②的主要区别在于同源染色体的行为特点不同；①与③、②与③的主要区别在于有无同源染色体
有丝分裂 数第一次分裂 减减数第二次分裂
后
期
①与②比较：①中染色单体分离，②中同源染色体分离；
①与③比较：①中有同源染色体，③中无同源染色体；
②与①、③比较：②中有染色单体，①、③中无染色单体
2．细胞分裂图像的识别——三看识别法
下列是动物细胞减数分裂各期的示意图，正确表示分裂过程顺序的是( )
A．③→⑥→④→①→②→⑤
B．⑥→③→②→④→①→⑤
C．③→⑥→④→②→①→⑤
D．③→⑥→②→④→①→⑤
例3
跟踪训练 (2011年江苏新沂一中高一学情调查)如图是部分同学在“建立减数分裂中染色体变化的模型”实验中制作的细胞分裂的模型，其中错误的是( )
【尝试解答】 D
解析：选A。本题A图意在表示减数第一次分裂过程中的染色体变化，故图中应体现出同源染色体的分离，而该图实际上未体现这一点，因此其是错误的。
1．联会和四分体
(1)联会：在减数第一次分裂前期，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四条染色单体，叫做四分体，即1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。
减数分裂的过程
特别提醒
(1)减数分裂过程中的交叉互换就发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。
(2)有丝分裂过程中有同源染色体，但是无联会现象和四分体的形成。
2.减数分裂两个分裂阶段的比较
项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂
间期DNA是否复制 复制 不复制
分裂前后细胞名称 精(卵)原细胞初级
精(卵)母细胞→次级精(卵)母细胞(或第一极体) 次级精(卵)母细胞(或第一极体)→精细胞或卵细胞与第二极体
着丝粒变化 不分裂 分裂
项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂
染色体数目 2N→N(减半) N→2N→N
DNA分子数目 2N→4N→2N 2N→N(减半)
染色体主要行为 有联会现象，四分体的非姐妹染色单体的交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，染色单体分开
染色单体 无(0)→(4N)→有(2N) 有(2N)→无(0)
同源染色体 有(N对) 无
已知某动物的体细胞内含有2n条染色体，那么该动物经过减数分裂产生的生殖细胞中含有多少条染色体( )
A．2n B．4n
C．n D．3n
【尝试解答】 C
【解析】 经减数分裂产生的生殖细胞的染色体数目是体细胞的一半。
例4
跟踪训练 (2011年山东潍坊四中高一质检)下图甲、乙、丙分别表示某一高等动物的三个正在进行分裂的细胞，以下说法正确的是( )
①甲产生的是次级精母细胞 ②乙产生的是精细胞或极体 ③乙产生的是体细胞 ④丙产生的是体细胞
A．①② B．①④
C．①③ D．③④
解析：选C。甲细胞中的同源染色体正在分离，丙细胞中无同源染色体，故甲、丙均在进行减数分裂。乙细胞有同源染色体，正发生染色单体分离，故乙处于有丝分裂后期。
1．动物精子和卵细胞形成过程的比较
精子与卵细胞的形成
比较项目 相同点 不同点
精子的形成 卵细胞的形成
产生部位 性腺 睾丸 卵巢
比较项目 相同点 不同点
精子的形成 卵细胞的形成
减数
第一
次分裂 ①染色体复制②联会、四分体
③交叉互换(可
能发生)
④同源染色体
分离
⑤子细胞中染
色体数目减半 1个精原细胞
↓
1个初级精母细胞
↓
2个次级精母细胞
减数
第二
次分裂 ①着丝粒分裂
染色单体分开
②子细胞中染
色体数目不变 2个次级精母细胞
↓
4个精细胞
比较项目 相同点 不同点
精子的形成 卵细胞的形成
是否变形 变形 不变形
分裂结果 得到四个子细胞，并且染色体数目减半 一个精原细胞形成四个精子 一个卵原细胞形成一个卵细胞(三个极体消失)
特别提醒
性原细胞与体细胞的染色体数目相同，都是同一个受精卵经过有丝分裂产生的。
下图是某种动物细胞分裂不同时期的示意图，其中一定属于卵细胞形成过程的是( )
例5
A．①②④ B．②③④
C．③④ D．④
【尝试解答】 D
【解析】 ①为有丝分裂后期，②为精原细胞减数第一次分裂后期，③为次级卵母细胞或次级精母细胞，④为形成卵细胞的次级卵母细胞的减数第二次分裂后期。
跟踪训练 处于分裂过程中的动物细胞，排列在赤道板上的染色体的形态和大小各不相同，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
解析：选D。这个细胞内的染色体的形态、大小各不相同，说明细胞内不含有同源染色体，排除了A项和B项。又因这个细胞内的染色体的着丝粒排列在赤道板上，得知这个细胞正处于分裂期的中期，因此不可能是C。
1．生殖细胞成熟过程中的几种数量关系
(1)细胞类型的数量关系
①1精原细胞→1初级精母细胞→2次级精母细胞→4精细胞→4精子；
②1卵原细胞→1初级卵母细胞→1次级卵母细胞＋1极体→1卵细胞＋3极体。
受精作用
(2)配子种类的数量关系
①一个精原细胞产生的配子种类＝2种(不考虑交叉互换，下同)；
②一个次级精母细胞产生的配子种类＝1种；
③一种精原细胞产生的配子种类＝2n种(n为同源染色体的对数)；
④一个卵原细胞产生的配子种类＝1种；
⑤一个次级卵母细胞产生的配子种类＝1种；
⑥一种卵原细胞产生的配子种类＝2n种(n为同源染色体的对数)。
2．受精作用
(1)本质：精子与卵细胞的结合。
(2)细胞学基础
①细胞膜和核模的识别功能——同种生物的两性生殖细胞才能融合；
②生物膜的流动性——使两性生殖细胞融合为一个受精卵。
(3)应用：①培育试管婴儿；
②控制人口数量应采取必要措施，使用必要的避孕方法；
③生产实践中，常采用多种措施促进或抑制家畜和作物受精作用的发生，以达到有计划的繁殖目的。
下列符号代表精子的染色体，a和a′是一对同源染色体，其余类推。下列哪四个精子来自同一个精原细胞( )
A．ab′c、a′bc、ab′c、a′bc′
B．a′bc′、ab′c、abc、abc
C．ab′c、a′bc、a′b′c、abc′
D．abc′、a′b′c、a′b′c、abc′
例6
【尝试解答】 D
【解析】 一个精原细胞经过减数分裂只能产生2种4个精子，因为减数第一次分裂产生的次级精母细胞是同源染色体分离，所以可以产生2种次级精母细胞。每个次级精母细胞进行减数第二次分裂只是着丝粒分裂、染色单体分开，最终产生的精子是一样的。本题中来自同一个精原细胞的4个精子应有2种类型，即可排除A、B、C三项。
跟踪训练 青蛙的受精过程可以分为下列步骤，其中体现受精实质的是( )
A．精子和卵细胞接触
B．精子头部进入卵细胞
C．卵细胞形成受精膜
D．精核与卵核结合
解析：选D。精子和卵细胞都是通过减数分裂过程产生的，其细胞中染色体数目是正常体细胞的一半。经过受精作用，精子的细胞核与卵细胞的细胞核合二为一，因此，在受精卵中，从精子中来的染色体与从卵细胞来的染色体又会合在一起，其中一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)。这样，受精卵中的染色体又恢复到体细胞的数目，使生物的前后代遗传物质保持稳定，而且后代也具备了两种亲本的遗传特性，有更大的生活力和变异性，对于生物的遗传和变异是十分重要的。由此可见，受精的实质就是精核与卵核的结合。
知能过关演练
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