专题四、遗传、进化与基因工程

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1、专题四、专题四、 遗传、进化与基因工程遗传、进化与基因工程一、专题知识平台二、高考热点聚焦中学生物学中的理论知识主要包括三部分内容：新陈代谢、遗传学和生态学。尤其是 遗传学内容是高中生物学的核心和支柱，是高考生物学命题的重要根据地，高考试题该部 分占的比例，历年都较大，出活题考能力的主角非它莫属。可见，它是高考重(点)中之重， 难(点)中之难，热(点)中之热。遗传进化和基因工程既是高中生物学的重点，又是难点。减数分裂、遗传的物质基础、 遗传的基本规律和生物的变异及其与生物进化的关系，在整个中学生物学学习中占有核心 位置。它不仅有重要的理论价值，而且在实践中与人类的生产生活关系极为密切。从近几

2、年高考试题看，将减数分裂过程，突变过程与不同基因的传递过程联系在一起，是命制大 型综合题的素材，这正是“3+X“ 命题模式的趋向。本专题热点知识有：（1）生殖的种类极其应用、减数分裂与生殖细胞的形成、减数分裂与遗传规律、减数 分裂与有丝分裂的识图与绘图（曲线图和示意图）、植物种子（胚、胚乳、种皮）与果实 的发育等；（2）核酸的种类及组成、半保留复制、碱基互补配对原则、DNA(基因)的结构和功能、 孟德尔遗传实验过程及分子水平的解释、遗传图谱的判定、遗传病发病几率计算等；（3）基因突变、染色体变异及其在育种上的应用等；（4）现代进化理论是新教材增加的内容，但基因频率、新物种的形成与遗传学联系紧

3、密，将成为重要考点。（5）基因的结构与基因工程中的原核基因的结构、真核生物基因表达的调控、基因的 操作工具和基因操作的基本步骤以及基因工程的成果及前景是近年来命题的新热点。 三、重难点知识整合（一）本专题考点章、节、册综合分为四条主线第一条主线是以基因的本质为重点的染色体、DNA、基因、遗传信息、遗传密码、性 状之间关系的综合；第二条主线，以分离规律为重点的核基因传递规律及其应用的综合；第三条主线是以基因突变、染色体变异和自然选择为重点的进化变异规律及其应用的综合； 第四条主线以基因与基因工程为中心的有关基因结构、基因操作及与基因工程的前景 等的综合。复习本专题时，以“基因“为核心，抓住上述三

4、条主线，按知识的内在联系将初、高中 生物学相关知识点有机结合起来形成知识网络体系，如下图所示：（1）从亚显微结构水平到分子水平综合分析第一个层次的“点-线“关系：细胞核染色体DNA基因遗传信息mRNA蛋白质(性状)。（2）以人类遗传病为例分析遗传的三个基本规律和伴性遗传之间的区别和联系，并通 过编制致病基因检索表)掌握解遗传题的方法，提高解遗传题的能力致病基因检索表A1 图中有隔代遗传现象隐性基因B1 与性别无关(男女发病几率相等)常染色体B2 与性别有关C1 男性都为患者Y 染色体C2 男多于女X 染色体A2 图中无隔代遗传现象(代代发生)显性基因D1 与性别无关常染色体D2 与性别有关E1

5、 男性均为患者Y 染色体E2 女多于男(约为男患者 2 倍)X 染色体注：隔代遗传现象-患者这代的上、下代中有不患病的现象。应该注意的是，此检索表是来自大量病例的总结，具有普遍性，可适用于一般遗传系 谱的遗传病的计算和推导。而一般来说试题给的遗传病系谱图是对一个家族或家庭的具体 描绘，具有特殊性。所以，用致病基因检索表确定的具体家庭的致病基因，可作为解 题的重要参考依据，但绝不是惟一的依据，还需要依此做进一步的验证(即推导一次)。当 证明具有普遍性的判断也适用于具有特殊的具体事例中时，就可以以此为依据开始解题了。 切记!（3）以染色体概念系统为例，分析染色体与遗传变异进化之间的内在联系，将高中

6、生 物章、节之间的相关知识点有机地结合起来。（4）以基因工程为中心的相关知识是当今社会的一些热点、焦点问题，应该将其与基 因的结构和基因工程的操作联系起来进行综合复习。（二）方法技巧1如何正确理解“核酸(DNA)是遗传物质的证据“实验（1）理解的关键是排除主要干扰因素蛋白质的影响，所以在实验过程中必须设法消除 这种干扰，通常做法是用同位素进行示踪(如在 DNA 侵染细菌实验中分别用 32P 和 35S 标 记 DNA 和蛋白质)或利用酶专一性除去蛋白质或核酸(如在肺炎双球菌转化实验中分别选用 蛋白酶和核酸酶降解蛋白质和核酸做对照实验)。（2）将经典实验进行补充和完善，这样可使已学过的知识得到进

7、一步的深化和扩展。2核酸、核苷酸和核苷有何联系? 腺嘌呤和腺苷有何区别和联系?（1）核酸包括 DNA 和 RNA, 为高分子化合物。其基本结构单元是核苷酸。因 DNA 和 RNA 所包含的五碳糖和碱基的不同，脱氧核苷酸、核糖核苷酸各有 4 种，分别是腺嘌 呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和腺嘌呤核 糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胸腺嘧啶核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸。核苷是核苷酸 脱去磷酸基的剩余部分，所以腺苷是腺嘌呤核糖核苷的简称。腺嘌呤和腺苷虽然都用字母 “A“表示，但两者显然不是同一种物质(腺苷脱去核糖励为腺嘌呤)。（2）知识归纳：细胞形态的生命具有 2

8、种核酸即 DNA 和 RNA(包括信使 mRNA、转 运 tRNA 和核糖体 rRNA)，8 种核苷酸；非细胞形态的生命-病毒一般只含 1 种核酸(DNA 或 RNA)，5 种核苷酸。3如何运用“碱基互补配对“原则进行计算（1）在遗传信息的传递和表达，即 DNA 复制、转录、逆转录、翻译和 RNA 复制过 程中均遵循“碱基互补配对“原则，其基本点是 A 与 T 或 U 配对,G 与 C 配对, 所以配对的两 个核酸分子中相应碱基数目关系是 A=T(或 A=U) 和 G=C。（2）在转录和翻译过程中，基因中的碱基数或脱氧核苷酸数目(指双链)、RNA 分子中 的碱基数或核糖核苷酸、蛋白质分子中的氨

9、基酸数之比为 631。3两个常用的规律：两个非互补碱基之和占 DNA 碱基总数的一半；一条链中的 A+T 与另一条链中的 T+A 相等，G+C 也如此；一条链中的(A+T)/(G+C)=a，另一条链中的 这种比也是 a；一条链中的(A+G)/(T+C)=b，另一条链中的这种比为 1/b。4如何灵活运用“DNA 半保留复制“规律（1）在 DNA 复制过程中, 亲代 DNA 分子的两条链都可以作为模板合成新的子链, 这 样由一个亲代 DNA 分子合成的两个子代 DNA 分子。每个子代 DNA 分子的两条链中, 一 条链是原模板链(从亲代继承), 另一条链(非模板链) 是新合成的, 即只有一半是新合

10、成的, 称“DNA 半保留复制“，它揭示了亲代 DNA 和子代 DNA 分子间的数量关系, 用此规律解题 简捷高效, 可谓“事半功倍“。（2）掌握 DNA 复制的条件如酶、ATP、模板 DNA 及其与核糖体、线粒体、染色体 的关系，从而将遗传学、细胞学和新陈代谢有机地结合起来，形成结构化的知识体系，提 高综合能力。5如何确定个体的基因型?（1）确定个体的基因型, 其实是基因分离定律的逆向运用。（2）在明确显(隐)性性状和显(隐)性基因的前提下, 首先可依照个体的表现型至少能 确定一半的基因组成(显性性状既可能是显性纯合体, 也可能是杂合体；隐性性状必为隐性 纯合体)，然后根据相并杂交结果的表现

11、型或基因型, 推出其它未确定的基因组成，如若亲 代的子代分离比为 11, 则亲代个体必为杂合体和隐性纯合体；若亲代的子代分离比为31, 则亲代均是杂合体等等。（3）求由两对或两对以上基因,控制的生物性状的基因型, 则应灵活运用基因分离定律： 先分别单独考虑每一对基因(此时无视其它基因的存在)以确定各自基因型, 然后归纳整理, 按正确顺序书写全部基因组成。6如何计算遗传机率（1）首先应确定亲代的基因型, 然后依据亲代的基因型推出子代的可能基因型, 进而 推出子代的可能表现型, 并以此求出符合题自要求的表现型机率或基因型机率。（2）应熟练掌握下表所示的几种杂交组合的机率：亲代杂交组合子代基因型及其

12、比例子代表现型及其比例AAAAAAA(显性性状)AAAa1/2AA+1/2AaAAAaaAaAAaAa1/4AA+1/2Aa+1/4aa3/4A+1/4aAaaa1/2Aa+1/2aa1/2A+1/2aaaaaaaa(隐性性状)（3）求由两对或两对以上基因,控制的生物性状的遗传机率, 则应灵活运用基因分离定 律：先分别单独考虑每一对基因(此时无视其它基因的存在)以确定各自基因控制的遗传机 率, 然后运用“分枝法“, 按“乘法原理“计算出相关表现型或基因型的遗传机率。7如何判定遗传系谱中遗传病的遗传特点？（1）遗传系谱是通过社会调查而获取的第一手资料，分析遗传系谱对于施行优生优育 和开展科学研究

13、具有重要意义。遗传系谱的社会调查本身也是进行探究性学习的良好载体。 系谱类题目信息量大，隐匿条件多，是考查获取知识的能力、推理能力和分析综合能力的 有效形式。（2）正确判定遗传系谱中遗传病的遗传特点，其基本方法是“反证法“, 即首先观察分 析遗传系谱, 初步得出其可能遗传特点, 再用“反证法 “进行证明。具体判定时必须选择科学合理的判别顺 序,一般是：显/隐？Y?X?常。注意：“分类讨论“是一种极其重要的数学思想， 而科学的分类标准能显著提高解决问题的效率。（3）快速判定遗传病系谱可按右上图程序进行。8如何求解由两对等位基因控制性状的遗传机 率？求解由两对等位基因控制性状的遗传机率的一般方法（

14、以下面一题为例说明）：下表 是 4 种遗传病的发病率比较。请分析回答：(1)4 种疾病中可判断属于隐性遗传病的有 (2)表兄妹婚配子代的发病率远高于非近亲婚配子代的发病 率，其原因是 (3)某家属中有的成员慝丙种遗传病(设显性基 B，隐性基因 为 b)，有的成员患丁种遗传病(设显因 A，隐性基因为 a)，见上边系谱图。现已查明不携带 致病基因。问：-8 和-9 婚配，子女中只患 丙或丁一种病的概率为 ；同时患两种遗传病的 概率为 讲解单独考虑第一对 基因（A-a）：-8 的基因型为 aa，-9 的基因型为 1/2AA+1/2Aa，则-8 与-9 子代的 可能基因型为 aa（1/2AA+1/2A

15、a）1/2aaAA1/2aaAa3/4Aa1/4aa1/4a（丁病） 3/4A（正常）。单独考虑第二对基因（B-b）：-8 的基因型为 1/2XBXB1/2XBXb，-9 的基因型 为 XbY，则-8 与-9 子代的可能基因型为（1/2XBXB1/2XBXb） XbY1/2XBXBXbY1/2XBXbXbY1/4XBXB1/8XBXb3/8XBY1/8XbXb1/8XbY1 /4b（丙病）3/4B（正常）。将综合考虑, 进行自由组合（由于两致病基因，一个位于性染色体上，另一个 位于常染色体上，即两对基因位于两对基因位于两时非同源染色体之中，属非等位基因）：病名代号非近亲婚配子代发病率表兄妹婚配子代发病率甲1：3100001：8600乙1：145001：1700丙1：380001：3100丁1：400001：3000(1/4a3/4A)（1/4b3/4B）1/16ab（丙、丁两病兼发）3/16aB（仅患丙病） 3/16（仅患丁病）9/16AB（表型正常）。9如何理解可遗传变异-基因重组、基因突变和染色体变异的概念和原理？ 正确区分三种可遗传的变异，列表比较如下：变异种类本质结果基因重组基因的重新组合（互换、自由组合和 DNA 重组技术）产生新的基因型基因突变碱基对的改变(点突变)产生等位基因结构变异 DNA 分子部分区段改变(重复、缺失、倒位、易位)染色体变异数