第四单元 遗传――生命延续和发展的泉源
考情分析:
遗传和变异是生物在新陈代谢基础上表现出来的一个重要生命特征。生物的生生不息就在于负载着遗传信息的DNA，在生物传种接代过程中，通过生殖和发育的过程，表现出有规律的传递。
“遗传、变异与进化”部分的知识内容包括教科书必修本的第五章、第六章、第七章和选修本第三章，是与“生物的新陈代谢”并驾齐驱的两大高考主干板块。
在近年高考全国卷和川、渝等省市自主命题的试题中，有关遗传学的内容都作为考查的第一重要主干，年年重点考，年年变式考；常考常新，不断创新。
在高考复习的过程中，要以考试大纲对知识和能力的要求为根本，以教科书的学习内容为依据，重新构建以“核心概念”为中心的知识网络。
1 以“减数分裂”概念牵头，整理出有关知识内容的图解
在有性生殖过程中，通过减数分裂产生的配子，既是亲代的产物，又是子代的根源，是传递遗传物质的唯一媒介。在减数分裂过程中，染色体的特殊“行为”(即同源染色体的联会和分离、非同源染色体的自由组合)是孟德尔遗传定律的细胞学基础。减数分裂的原理及应用，通常十分巧妙地隐含在遗传规律的试题中进行考查（2010年高考四川卷31题就是一个已经得到充分肯定的代表型题例）。
2 以孟德尔遗传定律为基本，建立有关遗传概念的图解
孟德尔遗传定律是高考生物学极为重要的考查内容，大约占理综生物学30%的比分。在该部分内容的复习过程中，我们特别要注重书本知识的迁移、创新和应用，逐步训练形成具有分析、判断和严密的逻辑推理能力。通过对基因分离定律中 “一对相对性状的遗传试验”的再次认识，紧紧抓住F1产生配子的特点，可建立如下的概念图，用以分清重要的遗传学概念，认识基因的传递规律。
3 以“基因”概念为核心，通过简要回忆再明基因的功能
在复习中，我们可以沿着基因―DNA―染色体这条主线，抓住碱基互补配对原则，依次熟悉DNA的双螺旋结构、DNA的自我复制功能、基因的表达、基因工程的操作步骤，等等。同时，也需要对“肺炎双球菌的转化实验”“噬菌体侵染细菌的实验”，以及证明DNA具有半保留复制特点的“梯度离心实验”等，在实验方法的认知上有一个提炼过程。
基因的表达（即蛋白质的生物合成），遗传信息流动的全过程（中心法则）可通过填表比较，整理出相关知识要点。
4 以基因突变为基础，比较不同育种方式的遗传学原理及特点
遗传和变异的原理具有很强的实践意义，近年多套高考试题都十分注重这方面内容的考查。因此，熟悉杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种等育种方式，通过比较的方法，可明显增强求解新情境下的各型遗传应用题。
要点梳理:
1 生物的生殖和发育
1.1 生殖的类型
1.1.1 无性生殖的特点是： 。
常见类型有：细菌、草履虫等单细胞生物通常进行 生殖；酵母菌在环境条件
好的时候，可进行 生殖；青霉、根霉等真菌进行 生殖；草莓、葡萄、甘薯等植物常常可进行 生殖。
无性生殖的新技术及其应用：快速繁殖，培育无病毒植物，人工种子；克隆哺乳动物等。
1.1.2 有性生殖的特点及进化意义
有性生殖产生的后代，既具 遗传性，又因有 而具更大的变异性，这对
于生物的 和 具有重要意义。
1.1.3 被子植物的传粉与双受精
花粉粒是在雄蕊的 中形成的。在胚珠成熟的胚囊中，靠近珠孔的一个较大的细胞是 ，位于中央的两个核是 。
通过自花传粉和异花传粉等不同的传粉方式，花粉落到雌蕊的柱头上，萌发并长出 ，其内的两个精子到达胚囊后，一个精子与 结合，形成 ；另一个精子与两个 结合，形成 。
1.2 减数分裂
1.2.1 减数分裂的概念要点
减数分裂是进行 生殖的生物在产生 时，进行的染色体数目
的细胞分裂。在减数分裂过程中，染色体复制 次，而细胞要连续分裂 次。减数分裂的最终结果，形成的子细胞中的染色体数目比原来母细胞减少了 。
1.2.2 减数第一次分裂和减数第二次分裂的比较
减数第一次分裂减数第二次分裂
染色体的主要行为同源染色体联会和分离；在同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合着丝点分裂，染色单体分开
染色体数目的变化2N → N → →
核DNA数的变化2a→ → 2a→
1.2.3 有丝分裂和减数分裂的比较
有丝分裂减数分裂
细胞分裂次数1次连续2次
染色体复制次数1次1次
同源染色体的变化无联会和分离有联会和分离
子细胞的名称及数目体细胞；
1→2个配子；♂为1→4个精子，
♀为1→1个卵细胞
最终子细胞中的染色体数与亲代体细胞相同只有亲代体细胞中的一半
1.2.4 减数分裂和受精作用的重要生物学意义：①维持每种生物前后代 细胞中 数目的恒定；②导致可遗传变异―― 的产生。
1.4 高等动物的个体发育
2 孟德尔的遗传定律
2.1 基因的分离定律
2.1.1 一对相对性状的遗传试验
2.1.2 对分离现象的解释
① 在生物的体细胞中，控制每一种性状的基因（遗传因子）都是 存在的；
② 在F1通过减数分裂产生配子时，成对的 基因随着 染色体的分开而分离，产生出比例为 的两种配子；
③ 雌、雄配子的结合机会是均等的，因此出现F2中比例为 的性状分离。
2.1.3 对分离现象解释的验证――测交试验
让杂种子一代与 杂交，用来测定F1基因型的试验方法。
2.1.4 基因的分离定律的实质
在杂种子一代的体细胞中，位于一对 染色体上的 基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中， 基因会随着 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。
2.2 基因的自由组合定律
2.2.1 两对相对性状的遗传试验
2.2.2 对自由组合定律的解释
2.2.3 对自由组合定律的解释的验证实验
2.2..4 基因的自由组合定律的实质
位于非同源染色体上的非等位基因的 是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体的等位基因 的同时，非同源染色体上的非等位基因 。
3 性别决定、伴性遗传与人类遗传病
3.1 XY型的性别决定
男女产生配子的特点：如果仅考虑一对性染色体的传递情况，男性产生配子的特点是 ；女产生配子的特点是 。
3.2 伴X染色体隐性遗传的特点（以红绿色盲为例）：
基因位置：X染色体上的隐性基因，Y染色体上无____ __基因。
基因传递：随_______ __向后代传递。
患者基因型：________（患病女性），__________（患病男性）
遗传特点：a. 男性患者____ __女性患者；b.有 遗传的现象； c. 女性患者的__ _一定患病。
3.3 伴X染色体显性遗传的特点（以抗维D佝偻病为例）：
基因位置及传递：同伴X隐性一样。
患者基因型：）_________（患病女性），_______（患病男性）
遗传特点：a. 男性患者 女性患者；b. 有 遗传的现象。c.男患者的母亲及______ _一定患病。
3.4 人类遗传病的主要类型
3.4.1单基因遗传病：受 控制的遗传病。根据性状的显隐关系和基因与染色体的关系，可分为 、 、 和 。
基本类 型主要特点常见病例
常
染
色
体显性遗传病可连续传代；患者的双亲至少有一方多指症、是患者；双亲中一方是患者，子女中约有1/2患病，且男女患病机会均等多指症、并指症、
家族性多发性结
肠息肉病等
隐性遗传病可隔代遗传；患者的双亲若表型正常则一定为杂合体，其同胞有1/4机会患病，且男女患病机会均等；近亲婚配后代患病机会大大增加。 白化症、半乳糖血
症、先天性聋哑等
Ｘ
染
色
体显性遗传病可连续传代；父病女皆病；母病则子女约有1/2机会患病；群体中患者女性多于男性。抗维生素Ｄ佝偻病
隐性遗传病可隔代遗传；母病子皆病;子病则母至少为携带者;父病母携带者子女1/2患病;群体中患者男性多于女性。血友病、红绿色盲
3.4.2 多基因遗传病：由 控制的遗传病。常表现出 现象， 还比较容易受 的影响。与单基因遗传病相比较，在 中发病率较高。
3.4.3 染色体异常遗传病：是由染色体在 或 上发生改变，而带来 较
大的改变所引起的遗传病，往往造成较严重的后果。
预防遗传病的有效手段主要是进行 和 等。
4 遗传的物质基础
4.1 DNA是主要的遗传物质
4.1.1 肺炎双球菌的转化实验：从F.Griffith到O.very
Ⅰ. 1928年，英国科学家F. Griffith以肺炎双球菌为材料，做了如下图所示实验。
（1）从上图的分析表明，R型活菌与加热杀死的S型菌混合后，可转化为 活菌，而且这种性状的转化是可以 的。
（2）可见对S型菌的加热杀死过程，仅仅使菌体的___________等物质发生变性，而体内的具遗传作用的__________并没有真正被灭活。从D图的分析可以知道，S型菌体内的转化因子能利用R型菌提供的 、 等物质来合成新的S型活细菌。
Ⅱ. 为了弄清上述实验中的转化因子究竟是什么？1944年，美国科学家O.T.Avery等进行了深入的研究。
艾弗里认为，要弄清楚转化因子，就要对S型细菌中的物质进行 、
和 ，以单独地、直接地去观察 的作用。要实现这一设计思路，需要具备的技术手段是 、 等技术。
4.1.2 噬菌体侵染细菌的实验（熟读课本中有关该实验设计的巧妙之处）
为了证明噬菌体侵染细菌时，进入细菌的是噬菌体DNA，而不是它的蛋白质外壳，可用两种不同的放射性同位素对噬菌体进行标记。再让带有这两种不同标记的噬菌体分别去侵染未被标记的细菌，从而对此做出实验论证。据分析，噬菌体的蛋白质外壳含有甲硫氨酸、半胱氨酸等多种氨基酸。现请你完成以下关键性的实验设计。
实验室已制备好分别含3H、14C、15N、18O、32P、35S等6种同位素的微生物培养基。
（1）你选择哪两种培养基分别用于和噬菌体的DNA和蛋白质外壳的标记？
（2）你用这两种培养基怎样去实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法。
4.1.3 实验九：DNA的粗提取与鉴定
实验原理：当氯化钠的物质的量的浓度为 mol/L是，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以是溶解在氯化钠溶液中的DNA析出。
实验取材：为什么不选用猪血细胞液？
方法步骤（见右图）：
1次加酒精；
2次加蒸馏水；
3次过滤；
4次调整氯化钠溶液的浓度；
5次用玻璃棒沿一个方向搅拌。
4.2 DNA的分子结构――独特的双螺旋结构
组成DNA分子的基本单位是 ，它是由1分子 、1分子无机 和1分子含氮碱基 4种中的1种组成。
组成DNA分子的两条长链，反向平行，向右盘绕；通过腺嘌呤与 配对， 与C 配对，构成独特的双螺旋。
碱基互补配对原则的变式问题讨论:
例1：已知某DNA分子一条链上 ，其互补链上和整个DNA分子中， 的值分别为多少？
例2：已知某DNA分子一条链上 ，其互补链上和整个DNA分子中， 的值分别为多少？
4.3 DNA分子的复制――自我复制、半保留复制
DNA分子的复制是指以 为模板合成 的过程。这一过程在体细胞的增殖中发生在 的间期；而在形成配子过程中则发生在 的间期。
DNA半保留复制的实验――梯度离心实验
含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但是 32P比 31P质量大。现将某哺乳动物细胞放在含有 31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0 代细胞。然后将G0 代细胞移至含有 32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后,分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2 代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到结果如右图所示。 由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①、②、③ 分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置。请回答：
（1）G0、G1、G2代DNA离心后的试管分别是图中的：G0 ；G1 ；G2 。
（2）G2 代在 ①、②、③ 三条带中DNA数的比例是 。
（3）图中①、②两条带中DNAA分子所含的同位素磷分别是：条带① ，条带② 。
（4）上述实验结果证明DNA的复制方式是 ； DNA的自我复制能使生物的 保持相对稳定。
4.4 基因的概念
DNA分子中4种 的排列顺序蕴藏着大量的 信息。而基因则是是有 的DNA分子 。
4.5 基因的表达――蛋白质的生物合成
基因的功能传递遗传信息表达遗传信息
复制转录翻译
时期整个生命活动中
场所
原料
模板
信息流动方向DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白质
过程特点边解旋边复制；
每个DNA分子含1条母链1条子链边解旋边转录；
转录完成后，DNA分子恢复双螺旋结构随着核糖体在mRNA上的移动，多肽链便逐渐形成
产物
4.6 基因对性状的控制
基因通过控制 的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的 。基因还能通过控制蛋白质的 直接控制生物体的 。
5 遗传与基因工程
5.1 基因的结构
原核细胞的基因结构可分为 区（调控序列）和 区（其特点是 ）。
真核细胞基因结构的特点：非编码区含有起调控作用的核苷酸序列（如 酶的结合位点）；编码区是间隔的、不连续的。也就是说能够编码蛋白质的序列（即 ）是由不能编码蛋白质的序列（即 ）分隔开来，成为一种断裂的形式。
5.2 基因工程及其应用
5.2.1 基因工程又叫做基因 技术或 技术。
5.2.2 基因工程操作中需要的最基本的工具，具体是指：
工具酶包括：①基因的“剪刀”―― 酶。酶的专一性决定了一种“剪刀”只能识别一种特定的 序列，并在特定的切点上切割 分子。②基因的“针线”―― 酶。它可以将两种来源不同的、由 和
交替连接而构成DNA骨架进行“缝合”。
基因的运载体是指能够将外源基因送入 细胞的运输工具。目前常用的有质粒、
等。
5.2.3 基因操作的基本步骤（一般要经历“4步曲”）：
（1） ； （2） ； （3） ； （4） 。
5.2.4 基因工程的应用包括：
① 基因工程育种； ②基因工程制药；
③ DNA探针（基因探针）技术在基因诊断与治疗，以及环境监测等方面的应用。
5.3 细胞质遗传
细胞质基因是指位于细胞质中____ __和_________（两种细胞器）内的DNA，不仅能够像核基因那样进行 ，并通过 和 控制某些蛋白质的合成。
细胞质遗传的特点：①母系遗传：即具有__ __性状的亲本杂交，F1总是表现出
性状的遗传方式。②杂交后代的性状不出现一定的 。
6 可遗传的变异三种来源
6.1 基因突变
6.1.1 基因突变的概念：DNA分子中发生 替换、增添和缺失，而引起的基因 的
改变。基因突变若发生在 中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在 中，则一般不能遗传。但有些植物可通过 生殖的方式传递。
6.1.2 基因突变的原因：DNA分子复制过程中，碱基互补配对的差错可导致 组成发生改变。易诱发基因突变并提高突变频率的因素有三：紫外线、X射线及其他辐射等 因素，亚硝酸等 因素，以及 等生物因素。
6.1.3 基因突变的特点：①突变在生物界是 的；②突变是随机发生并 的；③在自然状态下，突变的频率是 的。
6.1.4 基因突变的意义：基因突变是产生 的途径；是生物变异的 来源；是生
物进化的 材料。
6.2 基因重组
在生物体进行 生殖的过程中，控制 性状的基因的 组合。
基因的自由组合定律告诉我们，在生物体通过减数分裂形成 时，在等位基因随
着同源染色体彼此 的同时，位于非同源染色体上的非等位基因也可 。
6.3 染色体变异（重在几个重要概念的熟悉）
①染色体结构的变异：排列在染色体上的基因在 或 发生改变，而
导致性状的变异。主要有： 、 、 和 等 4种类型。
②染色体数目的变异：一类是细胞内个别染色体的 ，另一类是
细胞内染色体数目以 的形式成倍地 。
③染色体组的概念：细胞中的一组 染色体，在形态和功能上各不相同 ，携带着控制生物 的全部遗传信息的一组染色体。
④二倍体：由 发育而成的个体，其体细胞中含有 个染色体组。
⑤多倍体：由 发育而成的个体，其体细胞中含有 染色体组。
人工诱导多倍体最常用而且最有效的方法是用 来处理萌发的种子或幼苗。这种化学药剂的作用在于能够抑制正在分裂的细胞中的 的形成，从而引起细胞内染色体数目加倍。
⑥单倍体：体细胞中含有本物种 染色体数目的个体。
利用单倍体植株培育新品种的最大优点是 。育种工作者常常采用 的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，以获得用于杂交实验所需要的真正的 。
6.4. 常见的几种遗传育种方式之比较
育种方式遗传处理遗传原理育种特点
杂交育种较为简便，但需要较长时间的选择
诱变育种可提高突变频率，但有利突变少
多倍体育种器官较大、营养成分增加，但结实率低、发育延迟
单倍体育种可明显缩短育种年限，但操作复杂、成活率较低
7 现代生物进化理论
7.1 达尔文的自然选择学说
自然选择学说的解释包括：在“生物都有 繁殖的倾向”、“物种的个体数能保持稳定”、“资源是有限的”等事实基础上，作出推论1：生物个体间存在差异；在“生物个体间普遍变异”和“许多变异又是可以 的”等事实基础上，作出推论2：具有 的个体，生存并留下后代的机会多；推论3： 逐代积累，生物不断进化出新类型。
达尔文创立的进化论揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有 ，生物的多样性是 的结果。
7.1 现代生物进化理论（重点放在几个重要概念的理解和记忆））
种群：生活在同一点的 生物的一群个体，是生物进化的基本单位。
基因库：种群中 个体所含有的 基因。
物种：分布在一定的自然区域内，具有一定 和生理功能，而且在自然状态下能够 相互交配并且能产生出 的一群生物个体。
现代生物进化理论认为：产生进化的原材料是 和 ；而自然选择决定着生物的 ；在自然选择的作用下，种群的 会发生定向的改变。
达尔文在环球航行中观察到的加拉帕戈斯群岛生活着13种地雀的现象说明，同一物种的不同种群分布到不同地域后，就可能会出现不同的突变和 ，由于长期的地理隔离，种群的 之间就会形成明显的差异，并逐步形成 隔离，进而形成不同的物种
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