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高中生物必修二人教版知识1
从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种
一、各种育种方法的比较
第2节 基因工程及其应用
一、基因工程
1、概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗得说，就是按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
2、原理：基因重组
3、结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。
二、基因工程的工具
1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶(简称限制酶)
(1)特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
(2)作用部位：磷酸二酯键
(3)例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
(4)切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。
(5)作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。
【注】黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。
2、基因的“针线”——DNA连接酶
(1)作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
(2)连接部位：磷酸二酯键
3、基因的运载体
(1)定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。
(2)种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
三、基因工程的操作步骤
1、提取目的基因
2、目的基因与运载体结合
3、将目的基因导入受体细胞
4、目的基因的检测和鉴定
四、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等
2、基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗
3、基因工程与环境保护：超级细菌
五、转基因生物和转基因食品的安全性
两种观点是：
1、转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。
2、转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。
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基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组
一、生物变异的类型
1、不可遗传的变异(仅由环境变化引起)
2、可遗传的变异(由遗传物质的变化引起)，包括：基因突变;基因重组;染色体变异
二、可遗传的变异
(一)基因突变
1、概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。
2、原因：物理因素：X射线、紫外线、r射线等;
化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等;
生物因素：病毒、细菌等。
3、特点：
(1)普遍性
(2)随机性(基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期;基因突变可以发生在细胞内的不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上)
(3)低频性
(4)多数有害性
(5)不定向性
【注】体细胞的突变不能直接传给后代，生殖细胞的则可能
4、意义：它是新基因产生的途径;是生物变异的根本来源;是生物进化的原始材料。
(二)基因重组
1、概念：是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
2、类型：
(1)减数分裂形成四分体时，同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换(发生在前期);
2、减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合导致的非等位基因的自由组合
第2节 染色体变异
一、染色体结构变异：
实例：猫叫综合征(5号染色体部分缺失)
类型：缺失、重复、倒位、易位(看书并理解)
二、染色体数目的变异
1、类型
(1)个别染色体增加或减少：
实例：21三体综合征(多1条21号染色体)
(2)以染色体组的形式成倍增加或减少：
实例：三倍体无子西瓜
2、染色体组
(1)概念：二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。
(2)特点：
①一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同;
②一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息。
(3)染色体组数的判断：
① 染色体组数= 细胞中形态相同的染色体有几条，则含几个染色体组
三、染色体变异在育种上的应用
1、多倍体育种：
方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍)
原理：染色体变异
实例：三倍体无子西瓜的培育
优缺点：培育出的植物器官大，产量高，营养丰富，但结实率低，成熟迟。
2、单倍体育种：
方法：花粉(药)离体培养
原理：染色体变异
实例：矮杆抗病水稻的培育
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基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
一、RNA的结构：
1、组成元素：C、H、O、N、P
2、基本单位：核糖核苷酸(4种)
二、基因：是具有遗传效应的DNA片段，主要在染色体上。
三、基因控制蛋白质合成：
1、转录：
(1)概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。
【注】叶绿体、线粒体也有转录
(2)过程：
①解旋
②配对
③连接
④释放
(3)模板：DNA的一条链(模板链)
原料：4种核糖核苷酸
能量：ATP
酶：RNA聚合酶等
(4)原则：碱基互补配对原则(A—U、T—A、G—C、C—G)
(5)产物：信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)
2、翻译：
(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
【注】叶绿体、线粒体也有翻译
(2)模板：mRNA
原料：氨基酸(20种)
能量：ATP
酶：多种酶
搬运工具：tRNA
装配机器：核糖体
(4)原则：碱基互补配对原则
(5)产物：多肽链
3、与基因表达有关的计算：
基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数 = 6：3：1
4、密码子
①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子
②特点：专一性、简并性、通用性
③起始密码：AUG、GUG(64个)
终止密码：UAA、UAG、UGA
【注】决定氨基酸的密码子有61个，终止密码不编码氨基酸。
第2节 基因对性状的控制
一、中心法则及其发展
1、提出者：克里克
2、内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制;也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。但是，遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质，也不能从蛋白质流向DNA或RNA。
遗传信息从RNA流向 RNA 以及从RNA流向 DNA 两条途径，是中心法则的补充。
二、基因控制性状的方式：
(1)间接控制：通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状;如白化病等。
(2)直接控制：通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。如囊性纤维病、镰刀型细胞贫血等。
【注】生物体性状的多基因因素：基因与基因;基因与基因产物;与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细的调控生物体的性状。
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基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
1、DNA是遗传物质的证据
(1)肺炎双球菌的转化实验过程和结论
(2)噬菌体侵染细菌实验的过程和结论
2、DNA是主要的遗传物质
(1)某些病毒的遗传物质是RNA
(2)绝大多数生物的遗传物质是DNA
第2节 DNA 分子的结构
1、DNA的组成元素：C、H、O、N、P
2、DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸(4种)
3、DNA的结构：
①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。
②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。
内侧：由氢键相连的碱基对组成。
③碱基配对有一定规律：A = T;G ≡ C。(碱基互补配对原则)
4、特点：
①稳定性：DNA分子中脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变
②多样性：DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样(主要的)、碱基的数目和碱基的比例不同
③特异性：DNA分子中每个DNA都有自己特定的碱基对排列顺序
第3节 DNA的复制
一、实验证据——半保留复制
1、材料：大肠杆菌
2、方法：同位素示踪法
二、DNA的复制
1、场所：细胞核
2、时间：细胞分裂间期。(即有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期)
3、基本条件：
① 模板：开始解旋的DNA分子的两条单链(即亲代DNA的两条链);
② 原料：是游离在细胞中的4种脱氧核苷酸;
③ 能量：由ATP提供;
④ 酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。
4、过程：①解旋;②合成子链;③形成子代DNA
5、特点：①边解旋边复制;②半保留复制
6、原则：碱基互补配对原则
7、精确复制的原因：
①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;
②碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。
8、意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性
简记：一所、二期、三步、四条件
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
一、基因的定义：基因是有遗传效应的DNA片段
二、DNA是遗传物质的条件：①能自我复制;②结构相对稳定;③储存遗传信息;④能够控制性状。
三、DNA分子的特点：多样性、特异性和稳定性。
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遗传因子的发现
一、相对性状
性状：生物体所表现出来的的形态特征、生理生化特征或行为方式等。
相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型。
1、显性性状与隐性性状
显性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1表现出来的性状。
隐性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1没有表现出来的性状。
【附】性状分离：在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象。
2、显性基因与隐性基因
显性基因：控制显性性状的基因。
隐性基因：控制隐性性状的基因。
【附】基因：控制性状的遗传因子(DNA分子上有遗传效应的片段)
等位基因：决定1对相对性状的两个基因(位于一对同源染色体上的相同位置上)。
3、纯合子与杂合子
纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体(能稳定地遗传，不发生性状分离)
显性纯合子(如AA的个体)
隐性纯合子(如aa的个体)
杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体(不能稳定地遗传，后代会发生性状分离)
4、表现型与基因型
表现型：指生物个体实际表现出来的性状。
基因型：与表现型有关的基因组成。
关系：基因型+环境 → 表现型
5、 杂交与自交
杂交：基因型不同的生物体间相互交配的过程。
自交：基因型相同的生物体间相互交配的过程。(指植物体中自花传粉和雌雄异花植物的同株受粉)
【附】测交：让F1与隐性纯合子杂交(可用来测定F1的基因型，属于杂交)。
二、孟德尔实验成功的原因：
(1)正确选用实验材料：①豌豆是严格自花传粉植物(闭花授粉)，自然状态下一般是纯种;②具有易于区分的性状
(2)由一对相对性状到多对相对性状的研究 (从简单到复杂)
(3)对实验结果进行统计学分析
(4)严谨的科学设计实验程序：假说—演绎法，即观察分析—提出假说—演绎推理—实验验证。
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