第一节 减数和受精作用
1、 减数的概念
减数是进行有性生殖的生物形成生殖细胞过程中所特有的细胞方式。在减数过程中,染色体只复制一次,而细胞连续两次,新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。
(注:①体细胞主要通过有丝产生,有丝过程中,染色体复制一次,细胞一次,新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。②原核生物没有染色体,不能进行减数和有丝) 2、 减数的过程
①精子的形成过程:精巢(哺乳动物称睾丸) ●减数第一次
间期:进行染色体复制(包括DNA复制和有关蛋白质的合成)。
前期:染色体散乱分布,联会形成四分体,同源染色体的非姐妹染色单体之间
发生交叉互换。同源染色体两两配对的现象叫做联会。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,叫做同源染色体。
中期:同源染色体排列在赤道板上(或两侧)。
后期:同源染色体分离;非同源染色体自由组合。 末期:细胞膜溢裂,形成2个子细胞。 ●减数第二次
前期:染色体排列散乱。
中期:染色体的着丝点都整齐的排列在赤道板上。
后期:着丝点,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体。并在纺锤丝的牵
引下分别移向细胞两极。
末期:细胞膜溢裂,每个细胞形成2个子细胞,最终共形成4个子细胞。
②卵细胞的形成过程:卵巢
卵细胞的形成的过程与精子的形成过基本相同。
三、精子与卵细胞的形成过程的比较 项目 精子的形成 卵细胞的形成 部位 睾丸(哺乳动物) 卵巢(哺乳动物) 原是生殖细胞 精原细胞 卵原细胞 精细胞 卵原细胞 间期 ↓染色体复制 ↓染色体复制 初级精母细胞 初级卵母细胞 1个初级精母细胞 1个初级精母细胞 减数第一次分↓ ↙↘ 裂 2个初级精母细胞 1个次级卵母细胞 1个第一极体 (体积相等) (体积较大) (体积较小) 2个初级精母细胞 1个次级卵母细胞 1个第一极体 减数第二次分↓ ↙↘ ↓ 4个精细胞 1个卵细胞 1个第二极体 2个第二极体 裂 (体积相等) (体积较大) (体积较小) 是否变形 是 否 第一极体均等 细胞质 两次都是均等 初级卵母细胞为不均等 结果 4个精细胞 一个卵细胞和三个极体(极体最终退化) ① 减数染色体都只复制一次而连续两次 ② 都产生4个子细胞 相同点 ③ 染色体行为(如联会等)和数目变化都相同 ④ 精子和卵细胞染色体数目均减半 四、减数中染色体、DNA、染色单体的数目变化规律
五、细胞时期的判断
①若均等,则为第一极体、
无:减Ⅱ 或者次级精(卵)母细胞
②若为不均等,则一定为次级
卵母细胞
①联会 --- 减Ⅰ前
②同源染色体排列在赤道板 ---减Ⅰ中
③同源染色体分离 –减Ⅱ后
看有无同源染色体 有:减Ⅰ或有丝 ④上述现象,请根据有丝
各时期特点进行判断 (注:细胞质是否均等:若不均等——减数中的卵细胞的形成) 六、正确区分染色体、染色单体、同源染色体和四分体
(1)染色体和染色单体:细胞间期,染色体经过复制成由一个着丝点连着的两条姐妹染色单体。所以此时染色体数目要根据着丝点判断。
(2)同源染色体:①同源染色体指形态大小一般相同 ②一条来自父方,一条来自母方 ③且能在减数第一次过程中可以两两配对的一对染色体。
(3)四分体:是指减数第一次同源染色体联会后,每对同源染色体含有的4条染色单体。
(4)1对同源染色体=1个四分体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子 七、受精作用
受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面,不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合,使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目,其中有一半来自精子,另一半来自卵细胞。
受精作用的意义:减数和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异具有重要的作用。
第二节 基因在染色体上
一、 萨顿假说:基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代。 二、 假说依据: 比较项目 基因行为 染色体行为 染色体在配子形成和受精作基因在杂交过程中保持传递中的性质 用过程中,也有相对稳定的完整性和性 形态结构 在体细胞中基因成对存在体细胞中染色体成对存在体细胞和配子在,在配子中只有成对在,在配子中,只有成对染中的存在方式 基因中的一个 色体中的一条 成对的基因一个来自父染色体也是一条来自父方,来源 方,一个来自母方 一条来自母方 形成配子时的组非等位基因在形成配子非同源染色体在减数第一次合方式 时自由组合 后期也自由组合 三、 萨顿假说提出的方法:类比推理法
(类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性,正确与否还需要观察和实验的检验)
四、 基因位于染色体上的实验证据
1、 摩尔根的实验
果蝇作为遗传学研究实验材料的优点: ①个体小,容易饲养 ②繁殖速度快 ③后代数量大
④有明显的相对形状,便于观察和统计 ⑤染色体色体数目少,便于观察
2、 摩尔根实验(方法:假说演绎法)
①实验过程及现象【观察实验,提出问题】 :现象:红眼雌(纯种)果
蝇与白眼雄果蝇杂交,F1全为红眼,F1雌雄交配,F2红眼:白眼=3:1提出问题:白眼性状的表现,总是与性别相关联。
②对实验现象的解释【分析问题,提出假说】 :控制白眼的基因位于X染色体上,而Y染色体上不含有它的等位基因,
③实验验证:测交(隐性雌与显性雄)白眼雌与红眼雄测交,后代雌性全为红眼,雄性全为白眼。红眼(雌):白眼(雄)=1:1 ④得出结论:基因在染色体上
五、 孟德尔遗传规律的现代解释
1、 基因分离定律的实质:在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体
上的等位基因,具有一定的性;在减数形成配子的过程中,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,的随配子遗传给后代。(时期:减数第一次后期)
2、 基因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
分离或组合是互不干扰的;在减数过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。(减数第一次后期)
第三节 伴性遗传
1、染色体的种类
生物体细胞内的染色体根据与性别的关系分为常染色体和性染色体,性染色体与生物的性别有关。 2、性别决定的两种方式 性别决定方式 XY型 ZW型 ♂:常染色体+两条异型♂:常染色体+两条同型性染色体,表示为2A+XY,性染色体,表示为2A+ZZ,简写为XY 简写为ZZ 染色体组成 ♀:常染色体+两条同型♀:常染色体+两条异型性染色体,表示为2A+XX,性染色体,表示为2A+ZW,简写为XX 简写为ZW 大多数雌雄异体植物、全鸟类、部分昆虫、部分两生物类型举例 部哺乳动物、部分昆虫、栖类、部分爬行类 部分鱼类、部分两栖类 后代性别决定与父方有后代性别决定与母方有特点 关 关 3、伴性遗传:位于性染色体上的基因,其在遗传上总是和性别相关联,这种现象叫做伴性遗传。 4、伴X染色体隐性遗传
(1)特点:①隔代交叉遗传②女患者的父亲、儿子都是患者③男性患者多于女性患者(注:致病基因位于X染色体上,是隐性基因,在Y染色体上没有它的等位基因。)
(2)实例:红绿色盲、血友病 ①基因型与表现型 女性 男性 基因型 Y Y 表现型 正常 携带者 色盲 正常 色盲 ②遗传系谱图符号及其含义 符号 □ ○ ■ ● Ⅰ Ⅱ Ⅲ 男性女性男性 女性 含义 第一代 第二代 第三代 (正常) (正常) 患者 患者 5、伴X染色体显性遗传 (1)特点:①世代连续遗传②男患者的母亲、女儿都是患者③女性患者多于男
性患者(注:致病基因位于X染色体上,是显性基因,在Y染色体上没有它的等位基因。)
(2)实例:抗维生素D佝偻病
基因型与表现型 女性 男性 基因型 Y Y 表现型 患病 患病 正常 正常 患病 6、遗传病的判断口诀 ①无中生有为隐性,隐性遗传看女病,父子患病为伴性。 ( Y)
有中生无为显性,显性遗传看男病,母女患病为伴性。 ( )
②无中生女有,一定为常隐。 有中生女无,一定为常显。 7、遗传病的判断方法 8、常见遗传病类型
①常隐:镰刀型细胞贫血症、白化病、苯丙酮尿症、先天聋哑 ②常显:软骨不全,多指、并指 ③伴X隐:红绿色盲、血友病 ④伴X显:抗维生素D佝偻病 ⑤伴Y:外耳道多毛症
高一生物第三章知识点总结
一、DNA
是主要的遗传物质DNA是主要的遗传物质探索历程及相关实验
1、对遗传物质的早期推测—蛋白质是生物体的遗传物质 肺炎双球菌体内转化实肺炎双球菌体外转化实验验 实验 噬菌体侵染细菌实验 名称 (格里菲斯实验) (艾弗里实验) 实验格里菲斯 艾弗里 赫尔希和蔡斯 者 实验小鼠、S型和R型肺炎双S型和R型肺炎双球菌 T2噬菌体、大肠杆菌 材料 球菌 S是蛋白质特有的元素,R型菌菌落粗糙,无多糖实验对S型细菌中的物质P是DNA特有的元素,用类荚膜 原理S型菌菌落光滑,有多糖进行提取、分离,分别不同的放射性同位素分(方类荚膜,直可使小鼠患败血单独的观察各种物质别标记DNA和蛋白质,法) 的作用 接地、单独地去观察它们症死亡 注射 结果 的作用 R型菌的培养基+S型标记细菌 ①R型活菌→小鼠→不死菌的DNA→R型菌和S↓ 结果 注射 亡 型菌 实验标记噬菌体 ②S型活菌→小鼠→死亡 R型菌的培养基+S型过程↓ 加热 注射 ③S型活菌→S型死菌→菌的蛋白质或荚膜多结果 及结标记的噬菌体侵染未标小鼠→不死亡 糖→只长R型菌 果 记的细菌 ④R型活菌+加热杀死的R型菌的培养基+S型↓ 注射 结果 S型细菌→小鼠→死亡 菌的DNA+DNA酶→只检测放射性 长R型菌 ①R型菌无毒性②S型细噬菌体侵染细菌时,含32PS型菌的DNA使R型菌菌有毒性③加热杀死的S的噬菌体DNA进入细菌结果发生转化 型细菌已失活④加热杀体内,而含35S的噬菌体分析 S型菌的其他物质不死的S型菌内含有使R型的蛋白质外壳未进入细能使R型菌发生转化 菌转化为S型菌的物质 菌体内 S型菌体内只有DNA才加热杀死的S型菌内有实验是转化因子,即DNA某种转化因子,使R型菌DNA是真正的遗传物质 结论 是遗传物质,蛋白质等转化为S型菌 不是遗传物质 补充噬菌体侵染细菌的实验过程及结果
①标记大肠杆菌:含35S的培养基+无标记的大肠杆菌→含35S的大肠杆菌 含32P的培养基+无标记的大肠杆菌→含32P的大肠杆菌 ②标记噬菌体:无标记的噬菌体→侵染含35S的大肠杆菌→含35S的噬菌体 无标记的噬菌体→侵染含32P的大肠杆菌→含32P的噬菌体 ③噬菌体侵染细菌及放射性检测:
含35S的噬菌体+无标记的大肠杆菌→混合培养(搅拌离心)→上清液中放射性
很高(放射性物质存在大肠杆菌外)
含32P的噬菌体+无标记的大肠杆菌→混合培养(搅拌离心)→沉淀中放射性很高(放射性物质存在于大肠杆菌内)
二、烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。少数生物的遗传物质是RNA,绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。
第一节
第二节 DNA分子的结构
1、DNA 双螺旋结构的提出
1953年,由美国科学家沃森和英国科学家克里克提出 2、DNA分子的结构
①DNA分子是一个规则的双螺旋结构
②一个DNA 分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链构成 ③DNA分子的基本组成单位:脱氧核苷酸
④DNA基本组成单位由三种组成成分:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 ⑤DNA分子含有四种碱基:A、G、C、T
⑥DNA分子含有的五种基本组成元素:C、H、O、N、P
⑦DNA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、碱基互补配对:A与T配对、G与C配对;碱基之间这种一一对应的关系,叫做碱基互补配对原则。
4、下面是DNA分子的结构模式图,请写出1-10的名称
①胞嘧啶 ②腺嘌呤 ③鸟嘌呤 ④胸腺嘧啶 ⑤脱氧核糖 ⑥磷酸 ⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸 ⑧碱基对 ⑨氢键 ⑩一条脱氧核苷酸链的片段(DNA分子的一条链)
第三节 DNA的复制
1、DNA分子的复制过程
(1)概念:以亲代DNA 为模板合成子代DNA的过程。 (2)发生时期:有丝间期和减数第一次前的间期
(3)发生场所:细胞核、叶绿体、线粒体(主要在细胞核) (4)所需条件: ①模板:亲代DNA分子
②原料:4种游离的脱氧核苷酸 ③能量:ATP
④酶:解旋酶、DNA聚合酶
(注:解旋酶作用部位:氢键、DNA聚合酶作用部位:磷酸二酯键)
(5)复制过程: ①DNA分子利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把DNA
双链解开
②以解开的每一段母链为模板,在DNA聚合酶的作用下利用细胞中4种游离的脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一段子链。
③随着模板链解旋过程的进行,新合成的子链也不断地延伸,同时,每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
(6)DNA复制的特点:①边解旋边复制②半保留复制 (7)DNA能够准确复制的原因:
①DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供精确的模板 ②通过碱基互补配对原则保证复制能够准确无误的进行。
(8)DNA复制的意义:DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,从
而保证了遗传信息的连续性。 2、DNA 分子半保留复制的实验 (1)实验材料:大肠杆菌
(2)实验方法:同位素示踪技术
(3)实验过程:用含有15N的培养液来培养大肠杆菌,让大肠杆菌繁殖几代,
再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中,在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,再将提取的DNA进行密度梯度离心,记录离心后试管中DNA的位置。
(4)实验预期:离心后出现了三种类型的DNA 带 ①重带(密度最大):两条链都被15N标记的亲代双链DNA(15N/15N) ②中带 (密度居中):一条链被15N标记,另一条链含14N的子代双链DNA(15N/14N) ③轻带(密度最小):两条链都含有14N的子代双链DNA (14N/14N) 3、DNA复制的有关计算
(1)DNA 分子复制次数与DNA分子数的关系 复制次数(次) DNA分子数目(个) 1 2 2 4 3 8 … … n (2)DNA复制n次,有多少条DNA链?( 条) (3)复制三次,含有的15N的DNA分子占的比例是多少?(复制三次合成8个
DNA分子,含有N的有两个,故比例为 )
15
(4)复制三次,含有的15N的DNA单链占的比例是多少?(复制三次合成8个
DNA分子,一共含有16条单链,含有N的有两条,故比例为 )
15
(5)如果一个亲代DNA分子中含有腺嘌呤(A)200个,复制三次,问:需要游
离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个?(DNA复制三次合成8个DNA分子,其中两条链来自亲本,不需要腺嘌呤,故复制所需的腺嘌呤脱氧核苷酸数=200× =1400个)
(6)如果一个亲代DNA分子中含有腺嘌呤(A)200个,问:第三次复制需要腺
嘌呤脱氧核苷酸多少个?(DNA复制两次合成4个DNA分子,复制三次合成8个DNA分子,第三次复制是在第二次复制的基础上增加了4个DNA分子,故需要游离的脱氧核苷酸数=200× =800个)
(7)DNA分子复制次数与所需游离的脱氧核苷酸数之间的关系(假设亲代DNA
分子中含有腺嘌呤m个) 复制n次所需游离的腺第n次复制所需游离的复制次数 嘌呤脱氧核苷酸数 腺嘌呤脱氧核苷酸数 2 m( ) m( ) 3 m( ) m( ) 4 m( ) m( ) … … … n m( ) m( ) 综上所述:DNA复制n次,需要游离的脱氧核苷酸数= 个 DNA第n次复制,需要游离的脱氧核苷酸数= 个
(注:做题时需要看清是DNA分子还是DNA单链,是经过n次复制还是第n次
复制)
第四节 基因是有遗传效应的DNA片段
1、人类基因组:人体DNA分子所携带的全部遗传信息。 人类基因组计划(HGP计划):测定24条染色体(22条常染色体+X+Y)上的碱基序列
2、基因是具有遗传效应的DNA片段,是生物体遗传的功能单位和结构单位 3、一个DNA分子上有许多个基因,每个基因都是特定的DNA片段,有着特定的遗传效应。
4、遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中;碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性,而碱基的特定的排列顺序,又构成了每一个DNA分子的特异性。
5、DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 6、基因、DNA、染色体及其遗传信息之间的关系 ①基因是具有遗传效应的DNA片段 ②一个DNA上有许多个基因 ③DNA是染色体的主要成分 ④染色体是DNA和蛋白质构成 ⑤基因在染色体上呈线性排列 ⑥染色体是基因的主要载体 第一章 遗传因子的发现 一、生物杂交实验基本概念
(1)父本♂:提供花粉(雄配子)的植株 母本♀:接受花粉的植株 (2)相对性状:一种生物的同一种性状的不同表现类型。 等位基因:位于同源染色体的相同位置上,控制一对相对性状的基因,如D和d。 相同基因:位于一对同源染色体的相同位置上控制相同性状的基因,如D和D。 (3)性状分离:在杂种后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象。 (4)基因:约翰逊提出,是具有遗传效应的DNA片段
(5)表现型:生物个体表现出来的形状。基因型:与表现型有关的基因组成。 (6)纯合子:基因组成相同的个体,如DD,dd,AABBcc。
杂合子:基因型组成不同的个体,如Dd,AABbcc 二、孟德尔的一对相对性状的杂交实验
1、实验过程及现象【观察实验,提出问题】
(1)过程:孟德尔用纯种高茎豌豆和矮茎豌豆作亲本杂交:人工去雄→套袋→授粉→套袋,获得F1,然后让F1自交。
(2)现象:纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆杂交,不论是正交还是反交,F1只表现出显性性状
F1自交后代出现性状分离,显性性状与隐性性状的分离比接近3:1 。 2、对实验现象的解释【分析问题,提出假说】 (1)生物的性状是由遗传因子决定的; (2)体细胞中的遗传因子成对存在;
(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。 3、验证
孟德尔为了验证其假说的准确性,设计了测交试验,根据孟德尔的假说,F1测交的后代性状分离比应为1:1【根据假说,演绎推理】 最后孟德尔所做的的测交实验实验结果证实了他的假说【进行试验,验证假说】 4、分离定律【归纳综合,总结规律】
在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。
适用范围:真核生物有性生殖的细胞核遗传;一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
三、孟德尔的两对相对性状的杂交实验
1、实验过程及现象【观察实验,提出问题】 (1)过程:孟德尔用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本进行杂交(正交和反交),再让F1自交
(2)现象:①两亲本无论正交还是反交,F1只表现出显性性状;②F2中出现了不同于亲本的性状组合—黄色皱粒和绿色圆粒;③F2出现性状分离,就其中一个性状(粒色或粒形)而言,分离比为3:1,四种性状(黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒)的比例为9:3:3:1。 2、对实验现象的解释【分析问题,提出假说】 (1)假设每对相对性状均有一对遗传因子控制 (2)F1在形成配子时,每对遗传因子发生分离,同时不同对的遗传因子之间可以自由组合
(3)F1产生的雄配子和雌配子各有四种:YR、Yr、yR、yr,它们之间的数量比为1:1:1:1
(4)进行受精作用时,雌雄配子的结合是随机的。雌雄配子的结合方式有16种,遗传因子的组合形式有9种,性状表现4种。 3、验证 孟德尔为了验证其假说的准确性,设计了测交试验,根据孟德尔的假说,F1测交的后代应有四种类型,其性状分离比应为1:1:1:1【根据假说,演绎推理】 最后孟德尔所做的的测交实验实验结果证实了他的假说【进行试验,验证假说】 4自由组合定律 控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的,在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合(实质)。 适用范围:有性生殖生物的性状遗传;真核生物的细胞核遗传;控制两对或两对以上相对性状的等位基因位于不同对的同源染色体上。 四、为什么选择豌豆作为实验材料及孟德尔取得成功的原因
1豌豆作为实验材料的优点:豌豆是自花传粉闭花授粉植物,避免外来花粉的干扰,自然状态下是纯种;豌豆具有多对易于区分的相对性状;豌豆花大,易于进行人工异花传粉;豌豆易栽培,生长周期短,试验周期短,且一次繁殖能产生大量后代,使实验数据充足,便于分析。
2、孟德尔取得成功的原因:正确选用豌豆作为实验材料;在对生物的性状进行分析时,先研究一对相对性状的遗传,再研究两对或两对以上的性状的遗传;对实验结果进行统计学的分析;运用假说--演绎法这一科学方法。 五、几种交配类型及应用 类型 含义 应用 一般指基因型不同的个体间① 显隐性性状的判断 杂交 的交配 ② 杂交育种 同一个体(植物)或基因型相① 鉴定纯合子、杂合子 自交 同的个体间的交配 ② 提高种群中纯合子的比例 ① 验证某性状遗传是否符合遗传规律 测交 F1与纯合子杂交 ② 鉴定纯合子、杂合子 正交 ①判断基因位于常染色体还是性染色体 正交:甲作父本,乙作母本 与 ②检验某性状是细胞核遗传还是细胞质遗反交:甲作母本,乙作父本 反交 传
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