高中人教版生物必修二知識總結(jié)同學(xué)們好，當(dāng)你們翻開這本《遺傳與進(jìn)化》，便已踏入了探索生命奧秘的核心領(lǐng)域。這門課程不僅是對生命現(xiàn)象的解釋，更是對生命本質(zhì)規(guī)律的揭示。從孟德爾的豌豆實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)代基因工程的蓬勃發(fā)展，從物種的起源到生物多樣性的形成，每一個(gè)知識點(diǎn)都承載著科學(xué)家們不懈的探索與智慧。本總結(jié)旨在幫助大家梳理必修二的知識脈絡(luò)，鞏固基礎(chǔ)，提升理解，希望能成為你們學(xué)習(xí)旅程中的得力助手。第一章遺傳因子的發(fā)現(xiàn)本章是遺傳學(xué)的基石，孟德爾通過其開創(chuàng)性的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，為我們揭示了生物遺傳的基本規(guī)律。一、孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）孟德爾選擇豌豆作為實(shí)驗(yàn)材料，是其成功的關(guān)鍵因素之一。豌豆具有易于區(qū)分的相對性狀，且為自花傳粉、閉花受粉植物，在自然狀態(tài)下一般都是純種，這使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果既可靠又易于分析。他的單因子雜交實(shí)驗(yàn)（如高莖與矮莖的雜交）遵循著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)程序：雜交、自交、觀察、統(tǒng)計(jì)。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的深入思考，孟德爾提出了“遺傳因子”的概念，并總結(jié)出基因的分離定律。其核心內(nèi)容是：在生物的體細(xì)胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合；在形成配子時(shí)，成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。對分離現(xiàn)象的解釋要點(diǎn)包括：生物的性狀由遺傳因子決定；體細(xì)胞中遺傳因子成對存在；生物體形成生殖細(xì)胞（配子）時(shí)，成對的遺傳因子彼此分離，分別進(jìn)入不同的配子中；受精時(shí)，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的。測交實(shí)驗(yàn)（F1與隱性純合子雜交）則巧妙地驗(yàn)證了分離定律的正確性，證明了F1確實(shí)產(chǎn)生了兩種比例相等的配子。二、孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（二）孟德爾在研究了一對相對性狀的遺傳后，進(jìn)一步探究了兩對相對性狀的遺傳規(guī)律，由此提出了基因的自由組合定律。在兩對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)中（如黃色圓粒豌豆與綠色皺粒豌豆的雜交），F(xiàn)2代出現(xiàn)了9:3:3:1的性狀分離比。孟德爾對此現(xiàn)象的解釋是：控制不同性狀的遺傳因子的分離和組合是互不干擾的；在形成配子時(shí)，決定同一性狀的成對的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合。同樣，測交實(shí)驗(yàn)（F1與雙隱性純合子雜交）完美地驗(yàn)證了自由組合定律，預(yù)期的四種表現(xiàn)型比例為1:1:1:1。孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)，將“遺傳因子”命名為“基因”，并明確了基因位于染色體上。這為遺傳學(xué)的后續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。理解這兩大定律，關(guān)鍵在于把握“分離”與“自由組合”發(fā)生的時(shí)期（減數(shù)分裂形成配子時(shí)）及其細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。第二章基因和染色體的關(guān)系本章將基因的行為與染色體的行為聯(lián)系起來，揭示了基因在染色體上的分布及其遺傳規(guī)律。一、減數(shù)分裂和受精作用減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物，在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時(shí)進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。其特點(diǎn)是染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，結(jié)果是成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞減少一半。減數(shù)分裂的過程復(fù)雜而有序。以精子形成過程為例，包括間期（染色體復(fù)制）、減數(shù)第一次分裂（同源染色體聯(lián)會(huì)形成四分體，同源染色體分離，非同源染色體自由組合）和減數(shù)第二次分裂（著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分開）。卵細(xì)胞的形成過程與精子略有不同，主要體現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)分裂的不均等以及最終只形成一個(gè)卵細(xì)胞。受精作用是卵細(xì)胞和精子相互識別、融合成為受精卵的過程。這一過程使得受精卵中的染色體數(shù)目恢復(fù)到體細(xì)胞水平，其中一半來自父方，一半來自母方，從而保證了物種遺傳的穩(wěn)定性和連續(xù)性，同時(shí)也為生物變異提供了可能。二、基因在染色體上薩頓通過觀察蝗蟲精子和卵細(xì)胞的形成過程，發(fā)現(xiàn)基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系，由此提出了“基因在染色體上”的假說，其依據(jù)主要包括基因和染色體在雜交過程中都保持完整性和獨(dú)立性，在體細(xì)胞中都成對存在，在配子中都成單存在等。摩爾根則通過果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，為“基因在染色體上”提供了確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。他發(fā)現(xiàn)果蠅的白眼性狀總是與性別相關(guān)聯(lián)，即伴性遺傳現(xiàn)象。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的深入分析，摩爾根將控制白眼的基因定位在X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因。這一發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了薩頓的假說，也開創(chuàng)了遺傳學(xué)研究的新紀(jì)元。三、伴性遺傳伴性遺傳是指位于性染色體上的基因所控制的性狀，在遺傳上總是和性別相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象。人類紅綠色盲癥是一種常見的伴X染色體隱性遺傳病，其遺傳特點(diǎn)是男性患者多于女性患者，具有隔代交叉遺傳現(xiàn)象，女性患者的父親和兒子一定患病?？咕S生素D佝僂病則是伴X染色體顯性遺傳病，其遺傳特點(diǎn)是女性患者多于男性患者，具有連續(xù)遺傳現(xiàn)象，男性患者的母親和女兒一定患病。此外，還有伴Y染色體遺傳，其特點(diǎn)是患者全為男性，且父傳子、子傳孫。理解伴性遺傳的規(guī)律，對于人類遺傳病的預(yù)測和預(yù)防具有重要意義。在分析遺傳系譜圖時(shí)，首先應(yīng)判斷遺傳病的類型（常染色體遺傳還是伴性遺傳，顯性遺傳還是隱性遺傳），然后根據(jù)遺傳規(guī)律推斷相關(guān)個(gè)體的基因型和表現(xiàn)型。第三章基因的本質(zhì)本章深入探討了基因的化學(xué)本質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及基因是如何儲(chǔ)存和傳遞遺傳信息的。一、DNA是主要的遺傳物質(zhì)早期，人們對于遺傳物質(zhì)的認(rèn)識經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程。最初認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，但通過肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)）和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，最終證明了DNA是遺傳物質(zhì)。格里菲思的實(shí)驗(yàn)表明，加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種“轉(zhuǎn)化因子”，能將R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。艾弗里通過將S型細(xì)菌的各種成分分離提純后分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)，證明了DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)則更具說服力。赫爾希和蔡斯利用放射性同位素標(biāo)記法，分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼（35S）和DNA（32P），然后讓其侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼留在外面，子代噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA遺傳的，從而有力地證明了DNA是遺傳物質(zhì)。由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，因此DNA是主要的遺傳物質(zhì)。二、DNA分子的結(jié)構(gòu)沃森和克里克在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。其主要特點(diǎn)是：DNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈盤旋而成；DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)，兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對有一定的規(guī)律，即A（腺嘌呤）一定與T（胸腺嘧啶）配對，G（鳥嘌呤）一定與胞嘧啶（C）配對，這就是堿基互補(bǔ)配對原則。DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)不僅具有穩(wěn)定性（通過磷酸二酯鍵和氫鍵維持），還具有多樣性（由堿基對的排列順序千變?nèi)f化導(dǎo)致）和特異性（每種DNA分子都有其特定的堿基對排列順序）。這些特性是DNA能夠作為遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)。三、DNA的復(fù)制DNA的復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。這一過程發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期，是維持物種遺傳穩(wěn)定性的關(guān)鍵。DNA復(fù)制的過程可以概括為：解旋（在解旋酶的作用下，DNA分子的兩條鏈解開）、合成子鏈（以解開的每一條母鏈為模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈）、重新螺旋（每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，形成兩個(gè)與親代DNA完全相同的子代DNA分子）。DNA復(fù)制的特點(diǎn)是邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制。半保留復(fù)制是指新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。這一特點(diǎn)通過Meselson和Stahl的同位素示蹤實(shí)驗(yàn)得到了證實(shí)。準(zhǔn)確復(fù)制的原因主要有兩個(gè)：一是DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板；二是通過堿基互補(bǔ)配對原則保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。四、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段基因是控制生物性狀的基本遺傳單位?，F(xiàn)代遺傳學(xué)認(rèn)為，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。一個(gè)DNA分子上含有許多個(gè)基因，基因在染色體上呈線性排列。DNA分子中堿基對的排列順序代表了遺傳信息。不同的基因含有不同的遺傳信息，這是因?yàn)樗鼈兙哂胁煌膲A基對排列順序?；蚺cDNA、染色體、脫氧核苷酸之間存在著密切的關(guān)系：染色體是DNA的主要載體，DNA是基因的主要化學(xué)組成單位，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，脫氧核苷酸是構(gòu)成DNA（和基因）的基本單位。第四章基因的表達(dá)本章主要闡述了基因是如何通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制生物性狀的，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。一、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成基因控制蛋白質(zhì)的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)主要步驟。轉(zhuǎn)錄是指在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成RNA的過程。參與轉(zhuǎn)錄的酶主要是RNA聚合酶。轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物包括mRNA（信使RNA）、tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）和rRNA（核糖體RNA）。mRNA攜帶著DNA的遺傳信息，是蛋白質(zhì)合成的直接模板。翻譯是指游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。翻譯的場所是核糖體，tRNA是氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)工具，它能識別mRNA上的密碼子并與之互補(bǔ)配對，將特定的氨基酸運(yùn)送到核糖體上。mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，這3個(gè)相鄰的堿基稱為一個(gè)密碼子。密碼子具有通用性（幾乎所有生物共用一套密碼子表）、簡并性（一種氨基酸可能由多種密碼子編碼）等特點(diǎn)。起始密碼子不僅編碼氨基酸，還是翻譯的起始信號；終止密碼子不編碼氨基酸，是翻譯的終止信號。二、基因?qū)π誀畹目刂苹蛲ㄟ^控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。例如，白化病是由于控制酪氨酸酶的基因異常，導(dǎo)致酪氨酸酶不能合成，從而使黑色素合成受阻?；蜻€能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。例如，鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于控制血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的基因發(fā)生突變，導(dǎo)致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)異常，紅細(xì)胞呈鐮刀狀，運(yùn)輸氧氣的能力大大降低。此外，生物體的性狀還受到環(huán)境因素的影響，表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境共同作用的結(jié)果。三、中心法則及其發(fā)展中心法則揭示了遺傳信息在細(xì)胞內(nèi)的傳遞規(guī)律，其基本內(nèi)容是：遺傳信息可以從DNA流向DNA（即DNA的復(fù)制），也可以從DNA流向RNA（即轉(zhuǎn)錄），進(jìn)而流向蛋白質(zhì)（即翻譯）。后來，中心法則得到了補(bǔ)充和發(fā)展，認(rèn)為遺傳信息還可以從RNA流向RNA（即RNA的復(fù)制），以及從RNA流向DNA（即逆轉(zhuǎn)錄），這在某些RNA病毒中可以觀察到。第五章基因突變及其他變異生物的變異是普遍存在的，本章主要介紹了可遺傳變異的三種來源：基因突變、基因重組和染色體變異。一、基因突變基因突變是指DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變?；蛲蛔?nèi)舭l(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代；若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不能遺傳（但植物體細(xì)胞的基因突變可通過無性繁殖傳遞）。基因突變的原因包括內(nèi)因（DNA分子復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤）和外因（物理因素、化學(xué)因素、生物因素等）?；蛲蛔兙哂衅毡樾浴㈦S機(jī)性、低頻性、不定向性和多害少利性等特點(diǎn)?；蛲蛔兪切禄虍a(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供了原始材料。二、基因重組基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。基因重組主要包括兩種類型：一是在減數(shù)第一次分裂后期，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因自由組合；二是在減數(shù)第一次分裂前期（四分體時(shí)期），同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換，導(dǎo)致染色單體上的基因重組。此外，基因工程（轉(zhuǎn)基因技術(shù)）也屬于廣義上的基因重組?；蛑亟M能夠產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代，是生物變異的重要來源之一，對生物的進(jìn)化具有重要意義。三、染色體變異染色體變異包括染色體結(jié)構(gòu)的變異和染色體數(shù)目的變異。染色體結(jié)構(gòu)的變異主要有缺失（染色體中某一片段的缺失）、重復(fù)（染色體中增加了某一片段）、倒位（染色體中某一片段的位置顛倒了180度）和易位（染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上）四種類型。這些變異都會(huì)使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異。染色體數(shù)目的變異可以分為兩類：一類是細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少；另一類是細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少。染色體組是指細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息。由受精卵發(fā)育而來的個(gè)體，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫做二倍體；體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體叫做多倍體。多倍體植株通常具有莖稈粗壯、葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加等特點(diǎn)。人工誘導(dǎo)多倍體的方法主要有低溫誘導(dǎo)和用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，其原理是抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而使染色體數(shù)目加倍。體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體，叫做單倍體。單倍體植株長得弱小，而且高度不育。但利用單倍體植株培育新品種，可以明顯縮短育種年限，其方法是采用花藥（花粉）離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體植株，然后用秋水仙素處理使其染色體數(shù)目加倍，得到純合的可育植株。四、人類遺傳病人類遺傳病通常是指由于遺傳物質(zhì)改變而引起的人類疾病，主要可以分為單基因遺傳病、多基因遺傳病和染色體異常遺傳病三大類。單基因遺傳病是指受一對等位基因控制的遺傳病，如多指、并指、白化病、紅綠色盲等。多基因遺傳病是指受兩對以上的等位基因控制的人類遺傳病，如原發(fā)性高血壓、冠心病、哮喘病和青少年型糖尿病等，這類遺傳病在群體中的發(fā)病率較高，且易受環(huán)境因素影響。染色體異常遺傳病是指由染色體異常引起的遺傳病，如21三體綜合征（唐氏綜合征）、貓叫綜合征等。對于人類遺傳病，我們可以通過遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷等手段進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)防，以降低遺傳病患兒的出生率，提高人口素質(zhì)。人類基因組計(jì)劃的實(shí)施，對于人類疾病的診治和預(yù)防具有重要意義。第六章從雜交育種到基因工程本章介紹了生物育種的幾種主要方法，從傳統(tǒng)的雜交育種到現(xiàn)代的基因工程技術(shù)。一、雜交育種與誘變育種雜交育種是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。其原理是基因重組。雜交育種的優(yōu)點(diǎn)是可以將不同品種的優(yōu)良性狀組合在一起；缺點(diǎn)是育種周期長，育種過程繁瑣，且只能利用已有的基因重組，不能創(chuàng)造新基因。誘變育種是利用物理因素