高中生物遺傳與進化單元復(fù)習(xí)資料一、遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)：減數(shù)分裂與受精作用核心邏輯：減數(shù)分裂是遺傳規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，通過同源染色體的分離與非同源染色體的自由組合，實現(xiàn)基因的傳遞與重組；受精作用則恢復(fù)染色體數(shù)目，維持遺傳穩(wěn)定性。（一）減數(shù)分裂的概念與過程減數(shù)分裂是有性生殖生物產(chǎn)生配子（精子/卵細(xì)胞）的過程，特點是染色體復(fù)制一次，細(xì)胞分裂兩次，結(jié)果是配子中染色體數(shù)目減半（由2n→n）。1.減數(shù)第一次分裂（減Ⅰ）：同源染色體分離間期：染色體復(fù)制（DNA加倍，染色體數(shù)目不變），形成姐妹染色單體。前期Ⅰ：同源染色體（形態(tài)、大小相同，一條來自父方、一條來自母方）聯(lián)會，形成四分體（每對同源染色體含4條染色單體）；四分體中的非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換（基因重組的來源之一）。中期Ⅰ：同源染色體排列在赤道板兩側(cè)（而非著絲點排列在赤道板上，區(qū)別于有絲分裂）。后期Ⅰ：同源染色體分離（分離定律的實質(zhì)），非同源染色體自由組合（自由組合定律的實質(zhì)），細(xì)胞兩極各獲得一組染色體。末期Ⅰ：細(xì)胞質(zhì)分裂，形成2個次級精母細(xì)胞（或1個次級卵母細(xì)胞+1個極體），染色體數(shù)目減半（n）。2.減數(shù)第二次分裂（減Ⅱ）：姐妹染色單體分離前期Ⅱ：染色體散亂分布（無同源染色體）。中期Ⅱ：著絲點排列在赤道板上（類似有絲分裂）。后期Ⅱ：著絲點分裂，姐妹染色單體分離，染色體數(shù)目暫時加倍（2n→n），移向細(xì)胞兩極。末期Ⅱ：細(xì)胞質(zhì)分裂，形成4個精細(xì)胞（或1個卵細(xì)胞+3個極體）。3.配子形成的差異精子：精原細(xì)胞→初級精母細(xì)胞→2個次級精母細(xì)胞→4個精細(xì)胞→變形為精子（需變形，細(xì)胞質(zhì)均等分裂）。卵細(xì)胞：卵原細(xì)胞→初級卵母細(xì)胞→1個次級卵母細(xì)胞+1個極體→1個卵細(xì)胞+3個極體（細(xì)胞質(zhì)不均等分裂，保證卵細(xì)胞獲得充足營養(yǎng)）。（二）減數(shù)分裂與有絲分裂的比較**項目****減數(shù)分裂****有絲分裂**分裂次數(shù)2次1次同源染色體行為聯(lián)會、交叉互換、分離無聯(lián)會，同源染色體不分離子細(xì)胞類型配子（精細(xì)胞/卵細(xì)胞）體細(xì)胞子細(xì)胞染色體數(shù)目減半（n）不變（2n）意義實現(xiàn)基因重組，保證遺傳多樣性維持細(xì)胞遺傳穩(wěn)定性（三）受精作用的意義染色體數(shù)目恢復(fù)：精子（n）與卵細(xì)胞（n）結(jié)合形成受精卵（2n），恢復(fù)體細(xì)胞染色體數(shù)目，保證物種遺傳的連續(xù)性。遺傳多樣性：受精卵中的染色體來自父母雙方，且配子的隨機結(jié)合增加了后代的遺傳變異。二、遺傳的分子基礎(chǔ)：DNA、基因與性狀核心邏輯：DNA是遺傳物質(zhì)，通過復(fù)制傳遞遺傳信息；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，通過轉(zhuǎn)錄與翻譯表達性狀。（一）DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制1.DNA的結(jié)構(gòu)（雙螺旋模型）基本單位：脫氧核苷酸（脫氧核糖+磷酸+含氮堿基：A、T、C、G）。結(jié)構(gòu)特點：兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈盤旋成雙螺旋；磷酸與脫氧核糖交替連接，構(gòu)成基本骨架；堿基通過氫鍵配對（A-T，C-G），遵循堿基互補配對原則。2.DNA的復(fù)制時間：細(xì)胞分裂間期（有絲分裂/減數(shù)分裂）。場所：細(xì)胞核（主要）、線粒體、葉綠體。過程：1.解旋：解旋酶破壞氫鍵，DNA雙螺旋解開；2.配對：以解開的兩條鏈為模板，游離的脫氧核苷酸按堿基互補配對原則結(jié)合；3.連接：DNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵，合成新鏈；4.形成子代DNA：每條新鏈與模板鏈盤旋成雙螺旋，形成半保留復(fù)制（子代DNA含一條母鏈、一條新鏈）。條件：模板（DNA兩條鏈）、原料（脫氧核苷酸）、酶（解旋酶、DNA聚合酶）、能量（ATP）。意義：將遺傳信息從親代傳遞給子代，保持遺傳的連續(xù)性。（二）基因的表達：轉(zhuǎn)錄與翻譯1.基因的概念基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是控制性狀的基本遺傳單位。一個DNA分子包含多個基因。2.轉(zhuǎn)錄（DNA→RNA）場所：細(xì)胞核（主要）。模板：DNA的一條鏈（模板鏈）。原料：核糖核苷酸（A、U、C、G）。過程：RNA聚合酶結(jié)合模板鏈，按堿基互補配對原則（A-U、T-A、C-G）合成RNA（mRNA：信使RNA，攜帶遺傳信息；tRNA：轉(zhuǎn)運RNA，識別密碼子；rRNA：核糖體RNA，組成核糖體）。產(chǎn)物：mRNA（主要）、tRNA、rRNA。3.翻譯（RNA→蛋白質(zhì)）場所：核糖體。模板：mRNA（其上的3個相鄰堿基稱為密碼子，決定1個氨基酸）。原料：氨基酸（20種）。工具：tRNA（一端攜帶氨基酸，另一端有反密碼子，與mRNA的密碼子互補配對）。過程：1.mRNA與核糖體結(jié)合；2.tRNA攜帶氨基酸進入核糖體，反密碼子與mRNA的密碼子配對；3.氨基酸通過肽鍵連接成多肽鏈；4.多肽鏈折疊形成蛋白質(zhì)。密碼子的特點：通用性：所有生物共用一套密碼子（說明生物起源的統(tǒng)一性）；簡并性：一種氨基酸可由多個密碼子編碼（減少基因突變的影響）。（三）基因?qū)π誀畹目刂仆緩?.直接控制：基因通過控制結(jié)構(gòu)蛋白的合成直接控制性狀（如鐮刀型細(xì)胞貧血癥：基因突變導(dǎo)致血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常）。2.間接控制：基因通過控制酶的合成，調(diào)節(jié)代謝過程間接控制性狀（如白化病：基因突變導(dǎo)致酪氨酸酶缺乏，無法合成黑色素）。三、遺傳的基本規(guī)律：孟德爾定律與伴性遺傳核心邏輯：孟德爾通過豌豆雜交實驗，提出分離定律（等位基因分離）與自由組合定律（非等位基因自由組合），解釋了性狀傳遞的規(guī)律；伴性遺傳則是性染色體上基因的特殊傳遞模式。（一）分離定律：假說-演繹法的典范1.實驗背景（豌豆的優(yōu)勢）豌豆是自花傳粉、閉花受粉植物，自然狀態(tài)下為純種；具有易于區(qū)分的相對性狀（如高莖與矮莖、圓粒與皺粒）。2.實驗過程（高莖×矮莖）F?：全為高莖（顯性性狀，由顯性基因D控制）；F?：高莖:矮莖=3:1（性狀分離，隱性性狀由隱性基因d控制）。3.假說-演繹法提出問題：F?為何出現(xiàn)3:1的性狀分離？作出假說：1.性狀由遺傳因子（基因）控制，成對存在（DD、Dd、dd）；2.減數(shù)分裂時，成對基因分離，配子中只含一個基因（D或d）；3.受精時，配子隨機結(jié)合（F?為Dd，產(chǎn)生D、d兩種配子，比例1:1）。演繹推理：若假說正確，F(xiàn)?（Dd）與矮莖（dd）測交，后代應(yīng)為高莖:矮莖=1:1。實驗驗證：測交結(jié)果符合預(yù)期，假說成立。4.實質(zhì)等位基因（位于同源染色體上的相同位置，控制相對性狀的基因）在減數(shù)第一次分裂后期隨同源染色體分離而分離。（二）自由組合定律：非等位基因的自由組合1.實驗過程（黃色圓?！辆G色皺粒）F?：全為黃色圓粒（顯性性狀，Y控制黃色、R控制圓粒）；F?：黃色圓粒:黃色皺粒:綠色圓粒:綠色皺粒=9:3:3:1（性狀自由組合）。2.假說與演繹假說：F?（YyRr）產(chǎn)生配子時，非同源染色體上的非等位基因（Y與R、Y與r、y與R、y與r）自由組合，產(chǎn)生4種配子（YR、Yr、yR、yr），比例1:1:1:1。演繹推理：F?與綠色皺粒（yyrr）測交，后代應(yīng)為4種性狀，比例1:1:1:1。實驗驗證：測交結(jié)果符合預(yù)期，假說成立。3.實質(zhì)非同源染色體上的非等位基因在減數(shù)第一次分裂后期隨非同源染色體的自由組合而自由組合。（三）伴性遺傳：性染色體上的基因傳遞規(guī)律1.性染色體與性別決定人類性別由XY染色體決定：男性（XY）、女性（XX）。Y染色體短小，含少數(shù)基因（如SRY基因，決定男性性別）；X染色體較長，含多個基因（如紅綠色盲基因、抗維生素D佝僂病基因）。2.伴性遺傳的類型與特點**類型****實例****遺傳特點****伴X隱性遺傳**紅綠色盲、血友?、倌谢颊叨嘤谂颊撸虎诮徊孢z傳（女患者的父親、兒子必患?。?；③隔代遺傳**伴X顯性遺傳**抗維生素D佝僂?、倥颊叨嘤谀谢颊?；②連續(xù)遺傳（男患者的母親、女兒必患?。?；③患者的雙親中至少有一方患病**伴Y遺傳**外耳道多毛癥①僅男性患??；②父傳子、子傳孫（限雄遺傳）3.系譜圖分析步驟第一步：判斷顯隱性（無中生有→隱性；有中生無→顯性）；第二步：判斷是否伴性（若為隱性，看女患者的父親/兒子是否患??；若為顯性，看男患者的母親/女兒是否患?。?；第三步：確定基因型，計算概率（用分離定律拆分，如伴X隱性遺傳用X?Y、X?X?等表示）。四、生物的變異：來源與應(yīng)用核心邏輯：變異是生物進化的原材料，包括基因突變（分子水平，產(chǎn)生新基因）、基因重組（基因重新組合，產(chǎn)生新基因型）、染色體變異（細(xì)胞水平，染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目改變）。（一）基因突變：分子水平的變異1.概念DNA分子中堿基對的增添、缺失或替換，引起基因結(jié)構(gòu)的改變（如鐮刀型細(xì)胞貧血癥：T-A替換為A-T，導(dǎo)致血紅蛋白β鏈第6位氨基酸由谷氨酸變?yōu)槔i氨酸）。2.原因自發(fā)突變：DNA復(fù)制時堿基配對錯誤（低頻）；誘發(fā)突變：物理因素（紫外線、X射線）、化學(xué)因素（亞硝酸鹽、堿基類似物）、生物因素（病毒）。3.特點普遍性：所有生物都能發(fā)生（包括病毒、原核生物、真核生物）；隨機性：可發(fā)生在任何時期（體細(xì)胞/生殖細(xì)胞）、任何部位（基因內(nèi)部）；低頻性：自然狀態(tài)下突變率極低（如人類基因突變率約為10??~10??）；不定向性：一個基因可向不同方向突變（如A→a?、a?、a?）；多害少利性：大多數(shù)突變對生物有害（如鐮刀型細(xì)胞貧血癥），少數(shù)有利（如抗除草劑突變）。4.意義新基因的唯一來源，生物進化的原始材料。（二）基因重組：基因的重新組合1.類型減數(shù)分裂重組：①減Ⅰ后期：非同源染色體上的非等位基因自由組合（如YyRr產(chǎn)生4種配子）；②減Ⅰ前期：同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換（如A與a交換，產(chǎn)生新基因型）?；蚬こ讨亟M：通過人工方法將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞（如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉）。2.意義產(chǎn)生新基因型，增加后代遺傳多樣性，是生物進化的重要原材料。（三）染色體變異：結(jié)構(gòu)與數(shù)目改變1.染色體結(jié)構(gòu)變異（可通過顯微鏡觀察）缺失：染色體某片段丟失（如貓叫綜合征：5號染色體短臂缺失，表現(xiàn)為哭聲似貓、智力低下）；重復(fù)：染色體某片段增加（如果蠅棒眼：X染色體上的16A片段重復(fù)，表現(xiàn)為復(fù)眼變小）；倒位：染色體某片段顛倒（如人類9號染色體倒位，可能導(dǎo)致流產(chǎn)）；易位：染色體某片段移接到非同源染色體上（如慢性粒細(xì)胞白血病：9號染色體與22號染色體易位，形成費城染色體）。2.染色體數(shù)目變異個別染色體增減：如21三體綜合征（多一條21號染色體，表現(xiàn)為智力低下、特殊面容）；染色體組增減：染色體組：細(xì)胞中的一組非同源染色體，形態(tài)、功能各不相同，但攜帶該物種生長發(fā)育的全部遺傳信息（如人類體細(xì)胞有2個染色體組，配子有1個染色體組）；單倍體：由配子直接發(fā)育而來的個體（如花藥離體培養(yǎng)得到的玉米植株，含1個染色體組）；多倍體：由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞含3個或以上染色體組的個體（如三倍體無子西瓜：由二倍體西瓜與四倍體西瓜雜交得到，含3個染色體組，無法產(chǎn)生正常配子）。3.變異的應(yīng)用單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)→單倍體→秋水仙素處理（加倍）→純合子（優(yōu)點：縮短育種年限）；多倍體育種：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗（抑制紡錘體形成，導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍）→多倍體（如三倍體無子西瓜、四倍體葡萄）；誘變育種：用物理/化學(xué)因素誘導(dǎo)基因突變（如青霉素高產(chǎn)菌株的培育）。五、生物的進化：理論與證據(jù)核心邏輯：現(xiàn)代生物進化理論以自然選擇為核心，強調(diào)種群是進化的基本單位，基因頻率的改變是進化的實質(zhì)，隔離導(dǎo)致物種形成。（一）現(xiàn)代生物進化理論的核心觀點1.種群是進化的基本單位：種群是指生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體（如一個池塘中的所有鯉魚），種群的基因庫（全部基因的總和）是進化的基礎(chǔ)。2.突變與基因重組是進化的原材料：突變（基因突變、染色體變異）產(chǎn)生新基因，基因重組產(chǎn)生新基因型，兩者為進化提供可遺傳的變異。3.自然選擇決定進化的方向：自然選擇保留有利變異（適應(yīng)環(huán)境的性狀），淘汰不利變異，使基因頻率定向改變（如抗生素選擇耐藥菌，耐藥基因頻率上升）。4.隔離是物種形成的必要條件：地理隔離：種群因地理障礙（如山脈、河流）無法基因交流（如加拉帕戈斯群島的地雀）；生殖隔離：不同物種之間無法交配或交配后無法產(chǎn)生可育后代（如馬與驢雜交產(chǎn)生不育的騾子），是物種形成的標(biāo)志。（二）種群基因頻率的計算與變化1.基因頻率的概念基因頻率是指種群基因庫中某基因占全部等位基因的比率（如A基因頻率=A/(A+a)×100%）。2.計算方法直接計數(shù)法：若種群中AA=30%、Aa=60%、aa=10%，則A基因頻率=30%+60%×1/2=60%，a基因頻率=40%。哈迪-溫伯格定律：若種群滿足以下條件（理想狀態(tài)）：①種群足夠大；②無基因突變；③無自然選擇；④無遷入遷出；⑤隨機交配，則基因頻率不變，基因型頻率遵循：\(p+q=1\)（p為A基因頻率，q為a基因頻率）\(p^2+2pq+q^2=1\)（p2為AA基因型頻率，2pq為Aa基因型頻率，q2為aa基因型頻率）3.基因頻率的變化自然選擇、基因突變、遷入遷出、非隨機交配等因素會導(dǎo)致基因頻率改變，其中自然選擇是基因頻率定向改變的主要原因。（三）物種形成的過程與機制1.物種形成的一般過程地理隔離→基因庫差異擴大→生殖隔離→新物種形成（如加拉帕戈斯群島的地雀，因地理隔離導(dǎo)致食性不同，最終形成不同物種）。2.物種形成的特殊方式多倍體形成：無需地理隔離，通過染色體數(shù)目變異直接形成生殖隔離（如四倍體西瓜與二倍體西瓜雜交產(chǎn)生三倍體無子西瓜，三倍體無法產(chǎn)生正常配子，與二倍體形成生殖隔離）。（四）共同進化與生物多樣性1.共同進化生物與生物（如捕食者與被捕食者：獵豹與羚羊相互選擇，速度都提高）、生物與環(huán)境（如植物與土壤：植物根系分泌有機酸改良土壤，土壤肥力提高促進植物生長）之間相互影響、共同進化。2.生物多樣性的層次基因多樣性：物種內(nèi)基因的多樣性（如人類有不同的血型基因）；物種多樣性：物種的豐富度（如熱帶雨林有更多的物種）；生態(tài)系統(tǒng)多樣性：生態(tài)系統(tǒng)的類型（如森林、草原、濕地）與結(jié)構(gòu)（如食物鏈、食物網(wǎng)）的多樣性。六、復(fù)習(xí)策略與易錯點提醒（一）構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)：串聯(lián)核心知識點以“基因”為核心，串聯(lián)以下知識點：基因的結(jié)構(gòu)（DNA雙螺旋）→基因的傳遞（減數(shù)分裂、受精作用）→基因的表達（轉(zhuǎn)錄、翻譯）→基因的變異（突變、重組）→基因的進化（基因頻率改變、物種形成）。（二）易錯點辨析：規(guī)避常見誤區(qū)1.減數(shù)分裂誤區(qū)：減數(shù)分裂中染色體數(shù)目減半發(fā)生在減Ⅰ后期（同源染色體分離），而非減Ⅱ；配子中的染色體是