高中生物必修二 第二章 基因和染色體的關(guān)系

1、高中生物必修二 第二章 基因和染色體的關(guān)系1、 減數(shù)分裂1、 定義：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。（1）范圍：進(jìn)行有性生殖的細(xì)胞。（2）時(shí)期：原始生殖細(xì)胞（特殊的體細(xì)胞）成熟生殖細(xì)胞（3）特點(diǎn)：在減數(shù)分裂的過程中，染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞分裂兩次。（4）結(jié)果：成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞的減少一半。2、 減數(shù)分裂的過程：（1）精細(xì)胞的形成過程：（在睪丸中）精原細(xì)胞初級(jí)精母細(xì)胞次級(jí)精母細(xì)胞精細(xì)胞（變形為精子）、間期（精原細(xì)胞）DNA復(fù)制、相關(guān)蛋白質(zhì)的合成，染色體復(fù)制，每條染色體上有兩條姐妹染色單體，成為初級(jí)精母細(xì)胞（與有絲分裂間期相

2、同）、減數(shù)第一次分裂期（初級(jí)精母細(xì)胞）前期：同源染色體聯(lián)會(huì)，形成四分體，四分體中的非姐妹染色單體之間可能發(fā)生交叉互換，交換部分片段。（又稱四分體時(shí)期）中期：同源染色體排列在赤道板上下兩側(cè)。后期：同源染色體分離，非同源染色體自由組合，在紡錘絲的牽引下，移向細(xì)胞兩極。末期：細(xì)胞一分為二，形成兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞。、減數(shù)第二次分裂期（次級(jí)精母細(xì)胞）前期：染色體散亂地分布在細(xì)胞中。中期：染色體著絲點(diǎn)排列在赤道板上。后期：姐妹染色單體分開，在紡錘絲的牽引下移向細(xì)胞兩極。末期：細(xì)胞一分為二，形成四個(gè)精細(xì)胞（2）卵細(xì)胞的形成過程與精細(xì)胞的形成過程的異同點(diǎn)：相同點(diǎn)：形成過程與精子基本相同，經(jīng)過減數(shù)第一次分裂和減數(shù)

3、第二次分裂后形成卵細(xì)胞。精子的形成場(chǎng)所在睪丸，卵細(xì)胞的形成場(chǎng)所在卵巢。初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)第一次分裂形成一個(gè)大的細(xì)胞叫做次級(jí)卵母細(xì)胞，小的細(xì)胞叫做極體；次級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的大的細(xì)胞叫做卵細(xì)胞，小的細(xì)胞叫做極體；而減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生的極體也分裂成兩個(gè)極體。精子的形成細(xì)胞質(zhì)均等分裂；卵細(xì)胞的形成細(xì)胞質(zhì)不均等分裂。精子形成需要變形，卵細(xì)胞形成不需要變形。減數(shù)分裂的結(jié)果：1個(gè)精原細(xì)胞產(chǎn)生4個(gè)精子；1個(gè)卵原細(xì)胞產(chǎn)生1個(gè)卵細(xì)胞和3個(gè)極體。3、減數(shù)分裂相關(guān)的概念認(rèn)識(shí)（1）交叉互換：發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體中的非姐妹染色單體之間發(fā)生纏繞并交換片段。該變異屬于基因重組（2）聯(lián)會(huì)：發(fā)生

4、在減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體兩兩配對(duì)的現(xiàn)象。（3）四分體：聯(lián)會(huì)后的每對(duì)同源染色體含有四條染色單體，故稱為四分體。4、同源染色體、姐妹染色單體的辨認(rèn)：（1）同源染色體特點(diǎn)：一條來自父方一條來自母方，一般形態(tài)大小相同， 能發(fā)生聯(lián)會(huì)。（注：男性體細(xì)胞中的X染色體和Y染色體是同源染色體但形態(tài)大小不同）（2）判斷是否是同源染色體： 看形態(tài)大?。?不同：非同源染色體 看染色體行為： 不能聯(lián)會(huì)：非同源染色體 能聯(lián)會(huì)：同源染色體（3）判斷是否是姐妹染色單體：是否連接在同一個(gè)著絲點(diǎn)上，若是則是姐妹染色單體（4）右上圖中：A和B； C和D是同源染色體 1和2； 3和4； 5和6； 7和8是姐妹染色單體 例如A

5、和C或D是非同源染色體 例如1和3或4或5或6或7或8是非姐妹染色單體（5）注意：減數(shù)第二次分裂后期著絲點(diǎn)分裂形成的兩個(gè)染色體雖然形態(tài)大小相同但不是同 源染色體。（6）數(shù)量關(guān)系： 1對(duì)同源染色體（四分體）=2條染色體=4條染色單體=4個(gè)DNA分子=8條脫氧核苷酸鏈5、減數(shù)分裂過程中染色體、DNA、染色單體的數(shù)量變化（1）染色體：減數(shù)第一次分裂末期同源染色體進(jìn)入兩個(gè)細(xì)胞，染色體數(shù)量減半（2nn）；減數(shù)第二次分裂后期著絲點(diǎn)分開，染色體數(shù)目增倍（n2n）減數(shù)第二次分裂末期進(jìn)入兩個(gè)細(xì)胞，染色體數(shù)目減半（2nn）（2）DNA（核DNA）間期DNA復(fù)制，數(shù)目加倍（2n4n）減數(shù)第一次分裂末期同源染色體進(jìn)入

6、兩個(gè)細(xì)胞，DNA數(shù)量減半（4n2n）；減數(shù)第二次分裂末期進(jìn)入兩個(gè)細(xì)胞，DNA數(shù)目減半（2nn）（3）染色單體（有兩條姐妹染色單體同時(shí)連在同一著絲點(diǎn)上才存在染色單體）間期DNA復(fù)制，染色單體出現(xiàn)（04n）減數(shù)第一次分裂末期同源染色體進(jìn)入兩個(gè)細(xì)胞，染色單體數(shù)量減半（4n2n）；減數(shù)第二次分裂后期著絲點(diǎn)分開，染色單體消失（2n0）如果在直方圖中出現(xiàn)了數(shù)量為0則一定是染色單體6、正常情況下產(chǎn)生配子的種類分析（以YyRr個(gè)體為例）（1）注意是分析一個(gè)個(gè)體還是一個(gè)性原細(xì)胞。（2）一個(gè)精原細(xì)胞：可能產(chǎn)生4種精子，實(shí)際能產(chǎn)生2種精子（YR、yr或Yr、yR）（3）一個(gè)卵原細(xì)胞：可能產(chǎn)生4種卵細(xì)胞，實(shí)際能產(chǎn)生1

7、種卵細(xì)胞（YR或yr或Yr或yR）（4）一個(gè)雄性個(gè)體：可能產(chǎn)生4種精子，實(shí)際能產(chǎn)生4種精子（YR、yr、Yr、yR）（5）一個(gè)雌性個(gè)體：可能產(chǎn)生4種卵細(xì)胞，實(shí)際能產(chǎn)生4種卵細(xì)胞（YR、yr、Yr、yR）7、發(fā)生在細(xì)胞分裂時(shí)的變異：（1）有絲分裂間期：DNA復(fù)制基因突變（2）減數(shù)第一次分裂間期：DNA復(fù)制基因突變（3）減數(shù)第一次分裂前期：同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換基因重組（4）減數(shù)第一次分裂后期：非同源染色體的自由組合基因重組（5）染色體變異：出現(xiàn)多倍體：有絲分裂后期沒有形成紡錘絲牽引形成兩個(gè)子細(xì)胞 染色體結(jié)構(gòu)的變異：一般出現(xiàn)在減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)的時(shí)期（6）對(duì)于個(gè)體（AaBb）配子異

8、常情況若產(chǎn)生AaB或Aab或ABb或aBb配子：減數(shù)第一次分裂后期同源染色體未分離若產(chǎn)生AAB或aaB或AAb或aab或ABB或aBB或Abb或abb配子：減數(shù)第二次分裂后期姐妹染色單體未分離8、配子多樣性的原因：減數(shù)第一次分裂前期非姐妹染色單體間的交叉互換減數(shù)第一次分裂后期同源染色體的自由組合二、受精作用1、定義：受精作用是卵細(xì)胞和精子相互識(shí)別，融合成為受精卵的過程。2、實(shí)質(zhì)：精子的細(xì)胞核和卵細(xì)胞的細(xì)胞核相融合。3、特點(diǎn)：受精卵的染色體（核遺傳物質(zhì)）一半來自父方，一半來自母方；質(zhì)遺傳物質(zhì)（葉綠體、線粒體中的DNA）幾乎全部來自卵細(xì)胞。僅能有一個(gè)精子和卵細(xì)胞結(jié)合，通常精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞后，卵

9、細(xì)胞的細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生生理變化阻止其他精子再進(jìn)入（詳見選修三）未受精時(shí)卵細(xì)胞的呼吸和物質(zhì)合成進(jìn)行緩慢；受精后受精卵迅速進(jìn)行細(xì)胞分裂、分化（主要是有絲分裂）。三、基因在染色體上1、薩頓的假說：（1）研究方法：類比推理法（2）核心內(nèi)容：基因在染色體上（3）依據(jù)：基因和染色體的行為具有明顯的平行關(guān)系（4）平行關(guān)系的具體表現(xiàn)：基因在雜交過程中保持完整性和獨(dú)立性，染色體在配子形成和受精過程中也具有相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)；在體細(xì)胞中基因成對(duì)存在，染色體也是成對(duì)的。在配子中只有成對(duì)基因中的一個(gè)，也只有成對(duì)染色體中的一條在體細(xì)胞中成對(duì)的基因一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方，同源染色體也是一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方非等位基因

10、在形成配子時(shí)自由組合，非同源染色體在減數(shù)第一次分裂后期也是自由組合的。2、摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)（1）果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)：果蠅容易飼養(yǎng)，繁殖快產(chǎn)生后代多相對(duì)性狀多而明顯（3）實(shí)驗(yàn)方法：假說演繹法（2） 實(shí)驗(yàn)過程：（3） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：控制果蠅眼色的基因位于X染色體上。（4） 基因與染色體的關(guān)系：一條染色體上有許多個(gè)基因，基因在染色體上成線性排列四、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋：（1）分離定律的實(shí)質(zhì)：在雜合子細(xì)胞中，位于一對(duì)同源染色體上的等位基因，具有一定的獨(dú)立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會(huì)隨同源染色體的分開而分離，分別進(jìn)入兩個(gè)配子中，獨(dú)立地隨配子遺傳給后代。（2） 自由組合定律；位于非同

11、源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合。（同源染色體上的非等位基因不遵循自由組合定律）5、 伴性遺傳1、 定義：控制相對(duì)性狀的基因位于性染色體上，遺傳上總是與性別相關(guān)聯(lián)，這種現(xiàn)象叫做伴性遺傳。2、 XY染色體的組成：（1） 同源區(qū)段：存在等位基因，與常染色體上的基因遺傳相似，但有在性別表現(xiàn)上的區(qū)別。（2） 非同源區(qū)段：不存在等位基因（3） 性染色體決定性別的類型：類型XY型ZW型性別雌性雄性雌性雄性體細(xì)胞染色體組成2A+XX2A+XY2A+ZW2A+ZZ性細(xì)胞染色體組成A+XA+X或A+YA+Z

12、或A+WA+Z實(shí)例人等大部分動(dòng)物雞等鳥類、鱗翅目昆蟲（4） 注意：性染色體決定性別只出現(xiàn)在雌雄異體的生物中，雌雄同體的生物不存在性別決定問題性別相當(dāng)于一對(duì)相對(duì)性狀，其遺傳遵循分離定律性別決定后的分化發(fā)育過程受環(huán)境的影響存在：染色體倍數(shù)決定性別（如蜜蜂等）、環(huán)境因子（如溫度等）決定性別3、 XY染色體非同源區(qū)段基因的遺傳：基因的位置Y染色體非同源區(qū)段基因的傳遞規(guī)律X染色體非同源區(qū)段基因的傳遞規(guī)律隱性基因顯性基因判斷依據(jù)父?jìng)髯?、子傳孫、世代遺傳連續(xù)性雙親正常子患??；女病父子必病雙親患病子正常；子病母女必病遺傳規(guī)律沒有顯隱性之分，患者全為男性男患者多于女患者；隔代交叉遺傳女患者多于男患者；連續(xù)遺傳注

13、：交叉遺傳：男性患者的患病基因只能從母親那傳來，以后只能傳給女兒，叫做交叉遺傳4、紅綠色盲的相關(guān)分析5、分析遺傳圖譜：步驟現(xiàn)象及結(jié)論圖譜特征判斷是否伴Y遺傳若圖譜中所有患者都為男性，且患者后代中男性全為患者，則為伴Y遺傳判斷顯隱性性狀無中生有為隱性有中生無為顯性確定致病基因位于常染色體還是X染色體上雙親患病兒子正常子患病母女必病伴X顯性遺傳雙親患病女兒正常子患病母女不一定病常染色體顯性遺傳女患病父子必病伴X隱性遺傳雙親正常女兒患病女患病父子不一定病常染色體隱性遺傳若仍無法判斷，從可能性大小推斷若代代相傳可能是顯性遺傳女患者多于男患者可能是伴X顯性遺傳；相差無幾可能是常染色體顯性遺傳若隔代相傳可

14、能是隱性遺傳男患者多于女患者可能是伴X隱性遺傳；相差無幾可能是常染色體隱性遺傳6、求兩病患病概率：現(xiàn)有遺傳病甲（患病概率m）和遺傳病乙（患病概率n）類型公式同時(shí)患兩病概率mn只患甲病概率m（1-n）只患乙病概率n（1-m）不患病概率（1-m）（1-n）患病概率1-（1-m）（1-n）只患一種病概率n（1-m）+m（1-n）或1-【mn+（1-m）（1-n）】7、區(qū)別“男（女）孩患病”和“患病男（女）孩”的不同計(jì)算方法（1） 若是由常染色體上的基因控制的遺傳?。耗泻⒒疾「怕?女孩患病概率=后代患病的概率生出患病男孩概率=生出患病女孩概率=后代患病的概率1/2（2） 若是由性染色體上的基因控制的遺

15、傳?。骸⑷魡枺荷龌疾〉哪校ㄅ┖⒌母怕试谒泻蟠姓页龌疾〉幕疾〉哪校ㄅ┖⑺嫉谋壤谒泻蟠姓页龌疾〉暮蟠嫉谋壤?，再1/2若問：生出的男（女）孩中患病的概率在所有的男（女）孩中找出患病的男（女）孩所占的比例8、致死情況：（見右圖）（1） X染色體上隱性基因使雄配子致死（2） X染色體上隱性基因使雄性個(gè)體致死9、基因定位的遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析（1） 判斷位于常染色體還是X染色體若相對(duì)性狀未知且親本均為純合子：正交和反交若雌雄表現(xiàn)型相同位于常染色體上若雌雄表現(xiàn)型不同位于X染色體上若相對(duì)性狀已知：隱性雌性個(gè)體顯性純合雄性個(gè)體若子代中雌性全為顯性，雄性全為隱性位于X染色體上否則位于常染色體上

16、（2）判斷是在X染色體還是XY同源區(qū)段上（已知顯隱性以及基因位于性染色體上）隱性雌性個(gè)體顯性純合雄性個(gè)體若子代中所有雄性都為顯性性狀位于XY同源區(qū)段上若子代中所有雄性都為隱性性狀位于X染色體上雜合顯性雌性個(gè)體純合顯性雄性個(gè)體若子代中所有個(gè)體都為顯性性狀位于XY同源區(qū)段上若子代中所有雄性出現(xiàn)隱性性狀位于X染色體上（3）判斷是位于XY同源區(qū)段遺傳還是常染色體上隱性雌性個(gè)體顯性純合雄性個(gè)體，F(xiàn)1自交得到F2若F2中雌雄個(gè)體中都有顯性性狀和隱性性狀出現(xiàn)位于常染色體上若F2中雄性個(gè)體都為顯性性狀，雌性個(gè)體中有顯性和隱性性狀出現(xiàn)位于XY同源區(qū)段上六、人類遺傳病類型不同基因控制實(shí)例遺傳特點(diǎn)單基因遺傳病伴Y遺傳外耳道多毛癥傳男不傳女遵循孟德爾遺傳規(guī)律常染色體遺傳顯性多指、并指、軟骨發(fā)育不全男女患病概率相等連續(xù)遺傳隱性鐮刀型細(xì)胞貧血癥、白化病、先天性聾啞、苯丙酮尿癥男女患病概率相等不連續(xù)遺傳伴X遺傳顯性抗維生素D佝僂病女患者多于男患者男患者母女必病隱性紅綠色盲、血友病、進(jìn)行性肌營(yíng)養(yǎng)不良男患者多于女患者女患者父子必病多基因遺傳病受兩對(duì)以上等位基因控制，受環(huán)境影響原發(fā)性高血壓、冠心病、哮喘病、青少年型糖尿病、唇裂、精神分裂癥群體發(fā)病率高有家族聚集現(xiàn)象易受環(huán)境影響一般不