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第15章 生物的遗传和变异【知识梳理】一、DNA是主要的遗传物质 1.定义:遗传是指后代与亲代的相似现象。2.遗传的控制中心细胞核,因为控制遗传现象的遗传信息储存在遗传物质(DNA)中,这些遗传物质主要存在于细胞核中。3.染色体、DNA、基因以及三者之间的关系(1)染色体是指利用染色技术对正在分裂的细胞进行染色,可以看到细胞内存在着一些能被碱性染料染成深色的物质。染色体的化学成分包括蛋白质、DNA(主要的遗传物质)。(2)DNA分子是由两条长链状盘旋而成的规则的双螺旋结构。(3)基因是指DNA上许多与遗传相关的片段。基因是控制生物性状的基本单位。(4)三者间的关系:正常情况下,在体细胞内染色体是成对存在的,每条染色体包含一个DNA分子,DNA分子也是成对的,每个DNA分子上有许多基因(携带遗传信息的DNA的片段)。即:基因位于DNA上,DNA位于染色体上,染色体存在于细胞核中。4.意义:一般情况下,同种生物所含有的染色体形态数目相同,因此,细胞内所包含的基因也是相对稳定的,从而保证了生物后代与亲代之间具有稳定的遗传信息。如:果蝇4对染色体,豌豆7对,玉米10对,水稻12对,人23对。二、人的性状和遗传1.性状:指生物体的形态、结构、生理特征和行为方式。如:鸡冠的性状,花的颜色,眼皮的单和双等。相对性状:指同种生物同一性状的不同表现类型,如:小麦的高茎与矮茎,子叶的黄色与绿色,种子的圆滑与皱缩。判断:狗的黄毛与卷毛()(不是同一性状)狗的黄毛与牛的黑毛()(不是同种生物)2.基因与性状 (1)基因控制着生物的性状,基因位于染色体上,在体细胞中是成对存在的所以基因也是成对存在的。(2)相对性状分为显性性状和隐性性状;(3)控制显性性状的基因叫显性基因,通常用大写英文字母表示(如A);控制隐性性状的基因叫隐性基因(如a)。AA或Aa控制的性状为显性性状,aa控制的性状为隐性性状;因此,性状表现为隐性性状的概率低,表现为显性性状的概率高;生殖过程中,亲代的基因随着染色体传递给后代,并控制着后代性状表现。在科学研究中我们可以通过分析生物的性状来推知基因的组成。(4)遗传图解:控制人双眼皮的基因用A表示,控制人单眼皮的基因用a表示,若女儿为单眼皮,父母均双眼皮,则这三口之家的基因组成为:女儿为aa,父亲为Aa,母亲为Aa。若母女都为双眼皮,父亲为单眼皮则:女儿为Aa,父亲为aa,母亲为Aa或AA(如右图所示)三、人的性别决定1.数目:23对2.种类(1)常染色体:和性别无关的染色体,有22对。(2)性染色体:能决定个体的性别染色体,有1对。女性的两条性染色体是相同的用XX表示,体细胞的染色体组成表示为:22对常染色体+XX。男性的两条性染色体是不相同的用XY表示,体细胞的染色体的组成表示为:22对+XY。 应用实例:测定人的基因图谱时利用基因的成对存在的关系,每对染色体只需测定其中的一条即可,所以测定人体(无性别区分)的基因图谱只需测定人的23对染色体中的22条常染色体和X、Y两条性染色体共计24条染色体。男性因性染色体X、Y不同需要测24条,女性因性染色体X、X相同,只测一条X即可,所以女性测得染色体的数目为23条,比男性少一条。3. 染色体的遗传规律(1)在人的生殖过程中,经过一种特殊的方式的细胞分裂,使生殖细胞内的染色体数目减半,每对染色体中的一条分别进入不同的生殖细胞(其中的染色体不成对)。(2)分裂后产生的精子和卵细胞内各含23条染色体(精子的染色体组成为22条常染色体+X或22条常人染色体+Y,卵细胞的染色体组成为22条常染色体+X),但通过受精作用精子和卵细胞细胞核融合在一起,受精卵中染色体又恢复为23对,23条来自母亲,23条来自父亲,因此,后代体细胞中具有来自父母双方的染色体。(3)人类的遗传通过染色体(携带基因)在亲代与后代之间传递实现的。4.性别决定(1)含有X染色体的精子与卵细胞结合,形成受精卵的染色体组成是:22对常染色体+XX,将来发育成女孩。(2)含有Y染色体的精子与卵细胞结合,形成受精卵的染色体组成是:22对常染色体+XY,将来发育成男孩。(3)受精时,含X染色体的精子和含Y染色体的精子与卵细胞结合的机会是均等的,所以生男生女是随机的。同时也说明了人的性别也是由染色体上的基因决定的。四、遗传和优生优育五、生物的变异 1.定义:变异是指后代与亲代之间及后代的不同个体之间存在的差异现象(性状的差异)。2.类型:可遗传的变异和不遗传的变异。可遗传的变异是指由遗传物质(主要为DNA)的改变引起的,能遗传给后代。如:狗的毛色不同,金鱼是鲫鱼人工选择形成的,无子西瓜(染色体数目的改变),白化病,血友病(基因的改变)。不遗传的变异是指由环境因素导致的,没有遗传物质的改变,不能遗传给后代。如:在野外工作人员的皮肤黑,种在肥沃土地上的小麦长势健壮。 根据对生物个体来说,又可以分为有利变异(如小麦的矮杆变异)和不利变异(如小麦的白化苗)。3.意义:生物的变异有利于物种的发展和进化,各种有利变异会通过遗传不断地积累加强,不利的变异会被淘汰,使的生物群体更加适应周围的生活环境。4.遗传变异的应用:逐代挑选变异,培育优良品种 人工方法(用药物或紫外线照射),使染色体和基因发生改变产生新变异个体,获得新品种利用航天技术进行空间的技术育种【例题解析】【例1】“克隆”是英文clone的音译,是指人工诱导无性生殖,即不通过生殖细胞结合,由母体直接产生出新个体的生殖方式。1997年,英国克隆羊“多莉”培育成功,其大致方法如下:从母羊(甲)的体内取出成熟的乳腺细胞,提取出完整的细胞核;从母羊(乙)的体内取出成熟的卵细胞,去核;将甲的细胞核植入去核的卵细胞中,培育后将胚胎植入母羊(丙)的子宫中,发育后产生“多莉”。请分析回答:“多莉”羊的面部毛色与绵羊相似,原因是_。解析:生物的主要遗传物质是DNA,DNA主要存在于染色体上,而染色体位于细胞核中。“多莉”羊的发育是在丙羊的子宫中,但它是由甲羊的细胞核和乙羊的细胞质组成的细胞发育而成,蕴含遗传信息的物质染色体位于细胞核中。“多莉”羊的细胞核由甲提供。答案:甲遗传物质DNA位于染色体上,而染色体存在于细胞核中。“多莉”羊细胞内遗传物质来自甲羊的乳腺细胞核,因而面部毛色像甲。【例2】子女的相貌总是与父母有许多相似之处,是因为()。 A. 子女得到了父母的性状 B. 子女得到了父母的遗传物质C. 子女得到了父母的染色体 D. 父母把自己的遗传物质复制了一份传给子女解析:生物的性状是不能直接遗传的,遗传的是遗传物质。父母双亲把自己的遗传物质复制了一份,通过精子和卵细胞传给子女,由于遗传物质中贮存有遗传信息,子女的遗传信息表达出和父母相似的性状。答案:D【例3】一位母亲生了一儿一女双胞胎,这两个小孩来自于()。A. 一个受精卵 B. 一个卵分别与两个精子结合C. 两个受精卵 D. 两个卵与一个精子结合解析:一个卵细胞和一个精子结合成一个受精卵,说明B和D的说法是错误的,若来自同一个受精卵,遗传物质相同,两个小孩的性别应相同。选项C才是正确的,两个卵与两个精子结合(一个含X的精子,一个含Y的精子),两个受精卵各自发育成一个男孩和一个女孩。答案:C【例4】纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植,收获时发现甜玉米果穗上有非甜玉米籽粒,而非甜玉米果穗上却无甜玉米籽粒,原因是()。A. 甜是显性性状 B. 非甜是显性性状C. 相互混杂 D. 相互选择解析:两种玉米间行互相授粉(玉米为风媒花植物)后,非甜玉米果穗上全表现为非甜,说明非甜是显性性状。甜玉米的果穗上出现非甜也说明了非甜是显性性状。含有非甜的显性基因生殖细胞授给甜玉米时,则表现非甜,若甜玉米自花传粉则表现出甜的性状。答案:B【例5】决定人有耳垂的基因B对决定无耳垂的基因b为显性,小明同学有耳垂,下列哪种说法正确?()A. 小明的基因一定是BB型 B. 小明的父母一定都是有耳垂的C. 小明的父母至少有一个是有耳垂的 D. 小明的基因型一定是Bb型解析:有耳垂的基因是BB、Bb两种类型,所以A和D都不对。有耳垂是一个显性性状,父母只要一个人有耳垂(BB或Bb),小明同学就有可能是有耳垂的,所以B也不对。答案:C【例6】某种自花传粉植物连续几代只开红花,在一次突然性冰冻后,偶尔发现一株开白花,且其后代均开白花,这种变异是由于_发生改变,属于_变异。解析:根据题意,该株出现白花性状,属于变异现象;且这种性状能够遗传,应属于可遗传的变异,由于外界条件的突然变化,从而导致遗传物质DNA发生变化。答案:DNA可遗传的【例7】感冒病毒不断产生新的变异,对感冒药的抗性不断增强,这种变异是()。A. 不利变异 B. 有利变异C. 退化 D. 由于用药引起的解析:此题考查的是对有利变异和不利变异的理解。感冒病毒不断产生新的变异,对感冒药的抗性不断增强,这对感冒病毒来说,有利于它的生存,属于有利变异。答案:B【例8】禁止近亲结婚的目的是()。A. 防止遗传病的发生B. 防止遗传病的传播C. 减少遗传病的发生几率D. 缩小遗传病发生的范围解析:近亲结婚是指直系血亲和三代以内旁系血亲。由于近亲很可能从共同的祖先那里继承了同一个隐性致病基因,因而近亲结婚会增大隐性遗传病的发病几率。禁止近亲结婚则可以降低遗传病的发病几率,但不能防止遗传病的发生。答案:C随堂练习1. 下列人的各种特征中,属于同一性状的是()。A. 黄皮肤和蓝眼睛B. 双眼皮和大眼睛C. 高个子和胖子D. 单眼皮和双眼皮2. “一母生九子,连母十个样。”这句俗语说明生物界普遍存在()。A. 变异现象B. 繁殖现象C. 遗传现象D. 进化现象3. 当一对基因中,一个是显性基因,一个是隐性基因时,生物表现出()。A. 隐性性状B. 中间性状C. 显性性状D. 无规律4. 父子的基因型都是Dd,则孩子母亲的基因型是()。A. DDB. DdC. ddD. 三种都有可能5. 某人是双眼皮,他的生殖细胞只有一种,那么他的基因组成是()。A. AAB. AaC. aaD. aA6. 在显微镜下有两个细胞,一个细胞核内有20条染色体(甲),一个有23条染色体(乙),以下推断中错误的是()。(玉米的体细胞染色体数为20条)A. 甲可能是玉米体细胞B. 乙可能是人类的生殖细胞C. 如果甲是生殖细胞,那么该种生物的体细胞中染色体应有40条D. 乙可能是某种生物的体细胞7. 牛的体细胞中含有30对染色体,那么牛的卵细胞和受精卵细胞中分别含有染色体数是()。A. 15对,30对B. 30对,30条C. 30条,30对D. 15对,30条8. 基因组成的Dd的生物,关于d(隐性基因)和D(显性基因)的描述,正确的是()。A. D会遗传下去,d不会遗传下去B. d控制的性状也会表现出来C. D控制的性状不会表现出来D. d不受D的影响,也会遗传下去9. 绵羊的白色(A)对黑色(a)为显性,一对白羊交配后生下一只黑色小羊,这对白羊的基因型是()。A. AA和AaB. Aa和aaC. Aa和AaD. AA和AA10. 双眼皮是一种性状,这一性状是通过()遗传给后代的A. 生殖细胞B. 卵细胞C. 细胞质D. 细胞膜11. 克隆绵羊“多莉”是将白面绵羊的乳
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