文档文本内容
基因的本质（一）
一、DNA 是主要的遗传物质
3
二、RNA 也是遗传物质
11
三、结论
11
基因的本质（二）
一、DNA 分子的结构
19
二、基因的本质
25
DNA 的复制
一、对DNA 复制方式的早期推
测及DNA 半保留复制的实
验证据
31
二、DNA 复制的过程
37
三、DNA 分子复制过程的相关计
算
40
四、PCR 技术
44
基因的表达
一、遗传信息的转录
51
二、遗传信息的翻译
52
三、真核基因和原核基因的结构
59
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目录
Contents
基因突变与基因重组
四、中心法则
67
五、基因、蛋白质与性状的关系
68
一、生物变异的类型
73
二、基因突变
73
染色体变异（一）
三、基因重组
83
一、染色体结构变异
88
染色体变异（二）
二、染色体数目变异
97
三、实验：低温诱导植物染色体数目的
变化
105
四、人类遗传病
107
生物育种
一、生物育种的定义、目标和发展
115
二、各种育种方法及其原理
115
三、生物育种综合
126
现代生物进化理论
一、现代生物进化理论的由来
135
二、现代生物进化理论的主要内容
137
三、生物进化理论在发展
143
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第8 讲
基因的本质（一）
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3
8
1
Part
1
知识点睛
一、DNA 是主要的遗传物质
(一) 对遗传物质的早期推测
1
遗传物质需要具备的条件：
①具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；
②在细胞生长和繁殖过程中能精确地复制自己；
③能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；
④结构较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。
2
20 世纪20 年代大多数科学家认为蛋白质是生物的遗传物质；20 世纪中叶，科学家发现染色体由蛋白质
和DNA 组成。
精讲精练
例1
★★★
探索遗传物质的过程是漫长的，直到20 世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出
判断的理由不包括( )
A. 不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B. 蛋白质与生物的性状密切相关
C. 蛋白质比DNA 具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D. 蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以储存大量遗传信息
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4
8
知识点睛
(二) DNA 是遗传物质的实验证据
1
肺炎双球菌的转化实验
(1) 体内转化实验(1928 年)
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5
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(2) 体外转化实验(1944 年)
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6
8
精讲精练
达标检测1
★★★
正确率：68%
肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A. S 型肺炎双球菌的菌落是粗糙的，R 型肺炎双球菌的菌落是光滑的
B. S 型细菌的DNA 经加热后失活不能恢复
C. 从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S 型细菌而无R 型细菌
D. 该实验未证明R 型细菌转化为S 型细菌是由S 型细菌的DNA 引起的
例2
★★★★正确率：74%
利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后
注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是( )
A. 通过E、F 对照，能说明转化因子是DNA 而不是蛋白质
B. F 组可以分离出S 型和R 型两种肺炎双球菌
C. E 组可分离出R 型肺炎双球菌
D. 能导致小鼠死亡的是A、B、C、D 四组
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7
8
例3
★★★★正确率：55%
如图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，下列有关说法正确的是( )
A. ①要加热处理、②要将各提取物分别与R 型活细菌混合培养
B. 培养基上的一个肺炎双球菌的菌落是一个群落
C. 如果将S 型活细菌悬液与R 型活细菌悬液换一下位置，不会发生转化
D. ③要转入固体培养基培养，结果可能出现S 型、R 型两种菌落
2
Part
2
知识点睛
2
噬菌体侵染细菌的实验(1952 年)
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8
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9
8
精讲精练
例4
★★★★正确率：64%
如果用3H、15N、35S 标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，对此分析正确的是( )
A. 只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA 没有被标记
B. 子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35S
C. 子代噬菌体的DNA 分子中可检测到3H、15N
D. 子代噬菌体的DNA 分子中部分含有3H、14N、35S
达标检测2
★★★
正确率：66%
生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，下列有关分析不正确的是( )
A. 理论上，b 中不应具有放射性
B. b 中放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C. 若b 中有放射性，说明①过程培养时间过长
D. 上述实验过程并不能证明DNA 是遗传物质
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8
例5
★★★★正确率：50%
下图是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是( )
A. 本实验所使用的被标记的噬菌体是直接接种在含有35S 的培养基中获得的
B. 选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C. 采用搅拌和离心等手段是为了把DNA 和蛋白质分开再分别检测其放射性
D. 实际操作中只能在上清液中检测到放射性，下层沉淀物中不可能检测到
例6
★★★★★
在T2 噬菌体侵染细菌的实验中，随着培养时间的延长，培养基内噬菌体与细菌的数量变化如图所示，下
列相关叙述错误的是( )
A. 噬菌体增殖所需的原料、酶、能量均来自细菌
B. 在0 ∼t1 时间内噬菌体还未侵入细菌体内
C. 在t1 ∼t2 时间内，由于噬菌体侵入细菌体内，导致细菌大量死亡
D. 在t2 ∼t3 时间内噬菌体因失去寄生场所而停止增殖
例7
★★★
下列关于肺炎双球菌的体内和体外转化实验以及噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是( )
A. 三个实验都用到了同位素标记法
B. 三个实验的设计思路是一致的
C. 三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA
D. 三个实验都能得出DNA 是遗传物质的结论
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8
3
Part
3
知识点睛
二、RNA 也是遗传物质
烟草花叶病毒(TMV) 由RNA 和蛋白质成分构成，从烟草花叶病毒中提取的蛋白质不能使烟草感染病毒，
但是提取出来的RNA 却能使烟草感染病毒。因此，在这些病毒中，RNA 是遗传物质。
三、结论
核酸是生物的遗传物质，绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数生物的遗传物质是RNA(流感病毒、禽流
感病毒、HIV 病毒、SARS 病毒、埃博拉病毒等)。
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12
8
精讲精练
例8
★★★★正确率：74%
烟草花叶病毒(TMV) 和车前草病毒(HRV) 都能感染烟叶，但二者致病病斑不同，如图所示。下列说法
中不正确的是( )
A. a 过程表示用TMV 的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV 的蛋白质外壳没有侵染作用
B. b 过程表示用HRV 的RNA 单独接种烟叶，结果说明HRV 的RNA 有侵染作用
C. c、d 过程表示用TMV 的蛋白质外壳和HRV 的RNA 合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种
病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒
D. 该实验证明只有车前草病毒的RNA 是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA 不是遗传物质
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8
达标检测3
★★★
下列哪项事实能说明DNA 是主要的遗传物质( )
A. 人们确认绝大多数生物的遗传物质是DNA 之后，发现某些病毒的遗传物质是RNA
B. 噬菌体侵染细菌的实验表明DNA 在亲子代噬菌体之间起桥梁作用
C. 艾弗里的体外转化实验表明，只有加入S 型细菌的DNA 才能使R 型细菌转化为S 型细菌
D. 人们得出染色体与生物的遗传有关之后，发现染色体的主要成分是DNA 和蛋白质
例9
★★★★★正确率：45%
下列有关遗传物质的说法，正确的有( )
①科学家最初认为蛋白质是遗传物质，是因为推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息
②原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是RNA
③具有细胞结构的生物遗传物质都是DNA
④细胞核的遗传物质是DNA，细胞质的遗传物质是RNA
⑤豌豆的遗传物质主要是DNA
⑥酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
A. 1 项
B. 2 项
C. 3 项
D. 4 项
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8
直击高考
考题
2017 全国高考真题新课标II
正确率：50%
在证明DNA 是遗传物质的过程中，T2 噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体
相关的叙述，正确的是( )
A. T2 噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B. T2 噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA 和蛋白质
C. 培养基中的32P 经宿主摄取后可出现在T2 噬菌体的核酸中
D. 人体免疫缺陷病毒与T2 噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
答案
C
解析
A、T2 噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A 错
误；
B、病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在T2 噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA 和蛋白质，需要
借助宿主细胞来合成mRNA 和蛋白质，B 错误；
C、噬菌体侵染细菌时，噬菌体的DNA 进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其复制及表达需大
肠杆菌提供原料、酶和ATP，所以培养基中的32P 经宿主摄取后可出现在T2 噬菌体的核酸中，C 正确；
D、人体免疫缺陷病毒与T2 噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同，前者是RNA 病毒，后者是DNA 病
毒，D 错误。
故选：C。
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8
随堂测试
测试1
正确率：90%
下列关于科学家探究“DNA 是遗传物质”实验的叙述，正确的是( )
A. 用含35S 标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中也有35S 标记
B. 给两组小鼠分别注射R 型活细菌、加热杀死的S 型细菌，小鼠均不死亡
C. 用含32P 标记的噬菌体侵染细菌，离心后上清液中具有较强的放射性
D. 艾弗里等肺炎双球菌转化实验、赫尔希与蔡斯噬菌体侵染细菌实验的技术相同
测试2
正确率：80%
T2 噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程为同位素标记噬菌体→噬菌体侵染大肠杆菌→搅拌→离心→
检测上清液和沉淀物的放射性，下列说法正确的是( )
A. 实验中有两次培养T2 噬菌体的过程，可以说明病毒的生命活动离不开细胞
B. 噬菌体侵染的是未标记的大肠杆菌，为保证侵染的效果可以延长保温的时间
C. 离心的目的是让T2 噬菌体和大肠杆菌分离
D. 用32P 标记的一组感染实验，放射性主要分布在上清液中
测试3
正确率：57%
若1 个35S 标记的大肠杆菌被1 个32P 标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体( )
A. 一定有35S，可能有32P
B. 只有35S
C. 一定有32P，可能有35S
D. 只有32P
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课堂总结
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第9 讲
基因的本质（二）
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19
9
1
Part
1
知识点睛
一、DNA 分子的结构
(一) 规则的双螺旋结构模型
1
发现者：1953 年，美国科学家沃森和英国科学家克里克提出了DNA 双螺旋结构模型。
2
结构层次
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20
9
(二) DNA 分子结构特点
DNA 作为遗传物质决定生物遗传的稳定性、多样性和特异性，是生物遗传的稳定性、多样性和特异性的物
质基础。从DNA 分子结构层面分析原因如下：
精讲精练
达标检测1
★★★
下列关于DNA 分子结构的叙述，正确的是( )
A. DNA 分子是以4 种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构
B. DNA 分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
C. DNA 分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对
D. DNA 分子一条链上的相邻碱基通过磷酸-脱氧核糖-磷酸相连
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9
例1
★★★★正确率：62%
如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是( )
A. 若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的是T
B. 图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1 个
C. 各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D. 能构成一个完整核苷酸的是图中的a 和b
例2
★★★★★正确率：67%
用卡片构建DNA 平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是( )
A. 最多可构建4 种脱氧核苷酸，5 个脱氧核苷酸对
B. 构成的双链DNA 片段最多有10 个氢键
C. DNA 中每个脱氧核糖均与1 分子磷酸相连
D. 最多可构建44 种不同碱基序列的DNA
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22
9
例3
★★★★正确率：50%
图中甲、乙两图为DNA 测序仪显示的图像，已知甲显示的碱基顺序为TCGAAT，则乙图显示的碱基顺序
为( )
A. TCGCAC
B. ACCGTG
C. ATTCAG
D. TCCGGA
例4
如图是DNA 双螺旋结构模型的建构过程图解(1 ∼5)，请据图探讨相关问题。
（1）物质1 是构成DNA 的基本单位，与RNA 的基本单位相比，两者成分方面的差别是
。
（2）图3 和图4 中的氢键用于连接两条脱氧核苷酸链，如果DNA 耐高温的能力越强，则
(填
“G−C”或“A−T”) 碱基对的比例越高。
（3）RNA 病毒相比DNA 病毒更容易发生变异，请结合图5 和有关RNA 的结构说明其原因：
。
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23
9
2
Part
2
知识点睛
(三) 碱基互补配对原则的相关计算公式(在双链DNA 分子中)
精讲精练
例5
★★★★
DNA 分子的一条链中(A+G)
(T+C) = 0.4，则在其互补链中和整个分子中该比值分别是( )
A. 0.4 和0.6
B. 2.5 和1.0
C. 0.4 和0.4
D. 0.6 和1.0
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24
9
例6
★★★★正确率：57%
某双链DNA 分子含有200 个碱基对，其中一条链上A : T : G : C = 1 : 2 : 3 : 4。下列关于该DNA 分子的
叙述，错误的是( )
A. 共有140 个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B. 4 种碱基的比例为A : T : G : C = 3 : 3 : 7 : 7
C. 若该DNA 分子中的这些碱基随机排列，可能的排列方式共有4200 种
D. 该DNA 分子含有2 个游离的磷酸基团
达标检测2
★★★★正确率：78%
已知某双链DNA 片段的一条链上，A 与T 分别占该链碱基总数的m、n，则此DNA 片段中G 所占比例
为( )
A. 1−m−n
B. 1−m−n
2
C. m+n
2
D. 无法确定
例7
★★★★
若某种生物的遗传物质碱基组成如下图，则此生物最可能是( )
A. T2 噬菌体
B. 肺炎双球菌
C. 烟草花叶病毒
D. 酵母菌
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25
9
3
Part
3
知识点睛
二、基因的本质
当DNA 这一物质实体与孟德尔假设的“遗传因子”、摩尔根定位于染色体上的基因相遇时，基因这一抽象
的概念便在分子水平上找到了物质载体：基因位于染色体上，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) 基因、DNA、染色体的关系
(三) 遗传信息
基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，遗传信息蕴藏在4 种脱氧核苷酸(碱基) 的排列顺序之中。
DNA 分子的多样性源于碱基排列顺序的多样性，DNA 分子的特异性源于每个DNA 分子的碱基的特定的
排列顺序。
(四) 基因组
1
定义
基因组是生物体内遗传信息的集合，是某一个特定物种细胞内全部DNA 分子的总和。核基因组是细胞核
内的全部DNA 分子；线粒体基因组是一个线粒体所包含的全部DNA 分子；叶绿体基因组则是一个叶绿体所包
含的全部DNA 分子。
2
人类基因组
(1) 人类基因组主要是指核基因组，包括了24 条染色体：22 条常染色体、X 染色体和Y 染色体。严格来说，
人类基因组还包括线粒体基因组。
(2) 人类基因组计划(HGP) 正式启动于1990 年，目的是测定人类基因组的全部DNA 序列，解读其中包含
的遗传信息。
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9
精讲精练
例8
★★★★正确率：50%
下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，正确的是( )
A. 一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的比例决定的
B. 基因是具有遗传效应的DNA 片段，不是4 种碱基对的随机排列
C. 在DNA 分子结构中，脱氧核苷酸的排列构成了DNA 分子的基本骨架
D. 染色体是DNA 的主要载体，一条染色体上含有2 个DNA 分子
达标检测3
★★★★正确率：50%
如下图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是( )
A. 白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸
B. S 基因是有遗传效应的DNA 片段
C. 白眼基因位于细胞质内
D. 白眼基因基本单位是4 种碱基
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9
直击高考
考题
2017 年海南省高考生物试卷
下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是( )
A. 细胞中染色体的数目始终等于DNA 的数目
B. 有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定
C. 细胞中DNA 分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
D. 生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定
答案
B
解析
解：A、有丝分裂前期和中期，细胞中染色体的数目是核DNA 数目的一半，A 错误；
B、有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定，B 正确；
C、基因是有遗传效应的DNA 片段，因此细胞中DNA 分子的碱基对数大于所有基因的碱基对数之和，
C 错误；
D、基因与性状之间的关系不是一一对应的关系，D 错误。
故选：B。
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9
随堂测试
测试1
正确率：88%
下列对双链DNA 分子的叙述不正确的是( )
A. 若一条链A 和T 的数目相等，另一条链A 和T 的数目也相等
B. 若一条链G 的数目为C 的两倍，则另一条链C 的数目为G 的两倍
C. 若一条链的A : T : G : C = 1 : 2 : 3 : 4，则对应链相应碱基为2 : 1 : 4 : 3
D. 若该DNA 片段中有30% 的碱基为A，则嘧啶含量为40%
测试2 在某双链DNA 分子的所有碱基中，鸟嘌呤的分子数占22%，则胸腺嘧啶的分子数占( )
A. 11%
B. 22%
C. 28%
D. 44%
测试3
正确率：83%
下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是( )
A. 基因一定位于染色体上
B. 基因在染色体上呈线性排列
C. 四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性
D. 一条染色体上含有1 个或2 个DNA 分子
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9
课堂总结
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第10 讲
DNA 的复制
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31
10
1
Part
1
知识点睛
一、对DNA 复制方式的早期推测及DNA 半保留复制的实验证据
(一) 对DNA 复制方式的早期推测
1
全保留复制模型：新复制出的DNA 分子完全没有旧的部分。
2
半保留复制模型：形成的分子一半是新的，一半是旧的。
3
弥散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机的。
(二) DNA 半保留复制的实验证据
1958 年，科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术，设计了一个巧妙的实验，证明了DNA 的确
是以半保留的方式复制的。
1
实验材料：大肠杆菌
2
实验方法：放射性同位素标记法和密度梯度离心技术。
3
实验原理
(1) 两条链中都含有14N，那么这样的DNA 分子质量小，离心时应该在试管的上部。
(2) DNA 的两条链都用15N 标记，那么这样的DNA 分子质量大，离心时应该在试管的底部。
(3) 两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA 分子离心时应该在试管的中部。
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32
10
4
实验过程
5
实验结果
(1) 立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
(2) 繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
(3) 繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1
2 轻带、1
2 中带。
6
实验结论：实验结果和预期的一致，说明DNA 的复制是以半保留的方式进行的。
该实验中，
“中带”的出现起到了关键作用，
“中带”与“重带”、
“轻带”三条带的出现证明了DNA 的复制方式
是半保留复制。
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33
10
精讲精练
达标检测1
★★★★正确率：60%
如图所示是研究DNA 复制方式的实验，根据这些实验结果进行的推论，正确的是( )
菌种：大肠杆菌
培养条件与方法：
(1) 在含15N 的培养基培养若干代，使DNA 均被15N 标记(甲图)
(2) 转到14N 的培养基培养，每30 分钟繁殖一代
(3) 取出每代DNA 样本，并离心分离
①丙是转入14N 培养基中复制一代的结果
②乙是转入14N 培养基中复制二代的结果
③出现丁的结果至少需要60 分钟
④戊图表示复制三代后不再具有15N 标记DNA
A. ①④
B. ①③
C. ②③
D. ①②③
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10
例1
★★★★
科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA 复制方式的探索
实验，实验内容及结果见下表。
请分析并回答：
（1）要得到DNA 中的N 全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过
代培养，且培养液中的
是唯一氮源。
（2）综合分析本实验的DNA 离心结果，第
组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与
第
组和第
组的结果进行比较，才能说明DNA 分子的复制方式是
。
（3）分析讨论：
①若子I 代DNA 的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA 来自于
，据此可判
断DNA 分子的复制方式不是
复制。
②若将子I 代DNA 双链分开后再离心，其结果
(选填“能”或“不能”) 判断DNA 的复制
方式。
③若在同等条件下将子II 代继续培养，子n 代DNA 离心的结果是：密度带的数量和位置
，
放射性强度发生变化的是
带。
④若某次实验的结果中，子I 代DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合
成的DNA 单链中的N 尚有少部分为
。
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35
10
例2
★★★★★
科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术和密度梯度离心的方法，对DNA 的复制方式进行
研究。实验过程及结果如下表所示。请回答问题：
（1）请在表格第二步、第三步实验结果的空白试管上标出条带位置及名称。
（2）如果在第三步结果的基础上继续培养，使大肠杆菌再分裂一次，则实验结果试管上条带的数量变化
是
(填“增多”
“减少”或“不变”)。
（3）实验证明了DNA 的复制方式为
。
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36
10
例3
★★★★★
科学家在研究DNA 分子复制方式时提出了三种假说如图甲(弥散复制：亲代双链被切成双链片段，而
这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”)；图乙是采
用同位素示踪技术和离心处理来探究DNA 复制方式的过程图解。请分析并回答：
（1）利用以上判断结果，若继续培养c 组细菌，使其再繁殖一代，取样提取DNA 并离心，与c 组实验结
果相比会发现密度带的
不发生变化，
密度带的DNA 所占比例下降。
（2）b 组结果支持
假说。若将b 组DNA 双链分开来离心，结果为“轻”和
“重”两条密度带，这一结果不支持
假说，也可通过图乙中
组的结果来排
除该假说。
（3）为说明b 组DNA 均分布于中密度带，除了与
组结果比较外，还需要另设一组：将细菌在含
有
的培养基中生长多代，提取DNA 并离心。
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37
10
2
Part
2
知识点睛
二、DNA 复制的过程
1
DNA 复制的定义：以亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程。
2
时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
3
场所：
原核生物：拟核(主要)、质粒
真核生物：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
DNA 病毒：宿主细胞内
4
过程
5
结果：形成两个完全相同的DNA 分子。
6
特点：半保留复制、边解旋边复制、半不连续复制等
7
意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。
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38
10
精讲精练
达标检测2
★★★
正确率：71%
DNA 分子复制时，解旋酶作用的部位应该是( )
A. 腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键
B. 腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键
C. 脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键
D. 脱氧核糖与磷酸之间的化学键
例4
★★★★正确率：61%
下列有关DNA 复制的叙述，错误的是( )
A. 真核细胞和原核细胞都能进行DNA 的复制
B. 细胞核和细胞质中都能进行DNA 的复制
C. 有丝分裂和减数分裂都需要进行DNA 的复制
D. 病毒DNA 需由宿主细胞提供模板以及原料等才能进行复制
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39
10
例5
★★★★★正确率：76%
在DNA 复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H 标记的脱氧胸苷(3H−dT) 的培养基中，3H−dT 可
掺入正在复制的DNA 分子中，使其带有放射性标记。几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H−dT 的
培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA 进行放射性自显影检测，结果如图所示。据
图可以作出的推测是( )
A. 复制起始区在高放射性区域
B. DNA 复制为半保留复制
C. DNA 复制从起始点向两个方向延伸
D. DNA 复制方向为a →c
例6
★★★★正确率：53%
下图为真核生物染色体上DNA 分子复制过程示意图，有关叙述错误的是( )
A. 图中DNA 分子复制是从多个起点同时开始的
B. 图中DNA 分子复制是边解旋边复制的
C. 真核生物DNA 分子复制过程需要解旋酶
D. 真核生物的这种复制方式提高了复制速率
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10
3
Part
3
知识点睛
三、DNA 分子复制过程的相关计算
1
相关计算公式
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41
10
2
DNA 分子复制与细胞分裂的关系
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42
10
精讲精练
达标检测3
★★★★正确率：64%
用经3H 标记的n 个噬菌体侵染大肠杆菌，在普通培养基中培养一段时间后，统计得知培养基中共有后
代噬菌体m 个，其中含有标记元素的噬菌体占的比例为( )
A. n
m
B. 2n
m
C.
n
2m
D.
n
m+n
例7
★★★★正确率：53%
用15N 标记含有100 个碱基对的DNA 分子，其中有胞嘧啶60 个，该DNA 分子在含14N 的培养基中连
续复制4 次。下列结果不可能的是( )
A. 含有14N 的DNA 分子占7
8
B. 含有15N 的脱氧核苷酸链占1
16
C. 复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600 个
D. 复制后共产生16 个DNA 分子
例8
★★★★正确率：59%
在氮源为14N 和15N 的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA 分子分别为14N −DNA(相对分子质量为a)
和15N−DNA(相对分子质量为b)。将含15N−DNA 的亲代大肠杆菌转移到含14N 的培养基上，再连续繁
殖两代(I 和II)，用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述不正确的是( )
A. I 代大肠杆菌DNA 分子中一条链是14N，另一条链是15N
B. II 代大肠杆菌含15N 的DNA 分子占全部DNA 分子的1
4
C. 预计III 代大肠杆菌DNA 分子的平均相对分子质量为(7a+b)
8
D. 上述实验结果证明DNA 复制方式为半保留复制
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43
10
例9
★★★★正确率：62%
将某一经3H 充分标记DNA 的雄性动物细胞(染色体数为2N) 置于不含3H 的培养基中培养，经过连
续两次细胞分裂。下列有关说法正确的是( )
A. 若进行有丝分裂，则子细胞中含3H 的染色体数一定为N
B. 若进行减数分裂，则子细胞中含3H 的DNA 分子数为N
2
C. 若子细胞中染色体都含3H，则细胞分裂过程中可能发生基因重组
D. 若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离
例10
正确率：59%
若将处于G1 期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次
分裂中期。下列叙述正确的是( )
A. 每条染色体中的两条染色单体均含3H
B. 每个DNA 分子的两条脱氧核苷酸链均含3H
C. 每个DNA 分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H
D. 每条染色体均只有一个DNA 分子的两条脱氧核苷酸链含3H
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10
4
Part
4
知识点睛
四、PCR 技术
(一) 定义
PCR 即多聚酶链式反应，是一种体外迅速扩增DNA 片段的技术。它能以极少量的DNA 为模板，在几小时
内复制出上百万份的DNA 拷贝。
(二) PCR 技术的原理和条件
1
在用PCR 技术扩增DNA 时，DNA 的复制过程与细胞内的DNA 复制类似。因此需在体外设置一个类似
的环境，包括各种组成成分和反应条件。
2
DNA 聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′ 端延伸DNA 链，因此，DNA 复制需要引物。
3
在DNA 的复制过程中，双链的解开是进行DNA 复制的前提。在体外可以通过温度控制将双螺旋打开。在
80 ∼100oC 的温度范围内，DNA 的双螺旋结构将解体，双链分开，这个过程称为变性。当温度缓慢降低后，两条
彼此分离的DNA 链又会重新结合成双链。PCR 利用了DNA 的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解旋
与结合，现在使用的PCR 仪实质上也是一台能够自动调控温度的仪器。
4
20 世纪80 年代，科学家从水生耐热细菌Taq 中分离到耐高温的TaqDNA 聚合酶，解决了高温导致DNA
聚合酶失活的问题。
(三) PCR 反应过程
PCR 一般要经历30 多次循环，每次循环可分为变性、复性和延伸三步。
第一步：变性
当温度上升到90oC 以上时，双链DNA 解旋为单链。
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10
第二步：复性
温度下降到50oC 左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA 结合。
第三步：延伸
温度上升到72oC 左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在TaqDNA 聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合
成新的DNA 链。
结果：特异性地复制处于两个引物之间的DNA 序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。
(四) PCR 与细胞内DNA 复制的异同
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46
10
精讲精练
例11
★★★
正确率：70%
PCR 过程一般经历下述三十多次循环：95◦C 使模板DNA 变性→55◦C 下复性→72◦C 下引物链延伸。
下列有关PCR 过程叙述不正确的是( )
A. 变性过程中破坏的是DNA 分子内碱基对之间的氢键
B. 复性过程中引物与DNA 模板链的结合是依照碱基互补配对原则完成的
C. 延伸过程中需要DNA 聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
D. PCR 与细胞中DNA 复制相比所需要酶的最适温度较高
达标检测4
★★★★正确率：69%
关于DNA 片段PCR 扩增实验的描述中不正确的是( )
A. PCR 是一种酶促反应
B. 加入的Taq 聚合酶耐高温
C. 95◦C 是TaqDNA 聚合酶的最适温度
D. 扩增区域由2 个引物来决定
例12 ★★★★
下列关于PCR 技术的叙述，不正确的是( )
A. PCR 扩增DNA 时需少量模板、足量引物
B. 可用于基因诊断、法医鉴定、判断亲缘关系
C. 利用PCR 技术获取目的基因的前提是要有一段已知核苷酸序列的目的基因
D. 延伸过程温度高于复性，会导致酶失活，因此在PCR 过程中需要再添加酶
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47
10
直击高考
考题
2018 年江苏高考真题
正确率：65%
下列关于DNA 和RNA 的叙述，正确的是( )
A. 原核细胞内DNA 的合成都需要DNA 片段作为引物
B. 真核细胞内DNA 和RNA 的合成都在细胞核内完成
C. 肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA 和RNA 都是遗传物质
D. 原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA 和RNA 的参与
答案
D
解析
A、原核生物细胞中，DNA 复制的起始必须先合成一段长度约为10 个核苷酸左右的RNA 分子作为引
物，A 错误；
B、真核细胞内DNA 和RNA 的合成主要在细胞核内完成，其次是线粒体和叶绿体，B 错误；
C、艾弗里的肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA 是遗传物质，C 错误；
D、蛋白质的合成过程中，需要通过转录和翻译两个过程，所以需要DNA 和RNA 的参与，D 正确。
故选：D。
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10
随堂测试
测试1
正确率：92%
细菌在15N 培养基中繁殖数代后，使细菌DNA 的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N 培养基中培养，
抽取其子代的DNA 经高速离心分离，如图①∼⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A. 第一次分裂的子代DNA 应为⑤
B. 第二次分裂的子代DNA 应为①
C. 第三次分裂的子代DNA 应为③
D. 亲代的DNA 应为⑤
测试2
正确率：89%
女性子宫瘤最长的DNA 分子可达36mm，DNA 复制速度约为4µm/min，但复制过程仅需40min 左右
即可完成，这可能是因为( )
A. 边解旋边复制
B. 只有一个复制起点，但解旋之后可以向着两个方向复制
C. 以半保留方式复制
D. 复制起点多，分段同时复制
测试3
正确率：70%
蚕豆根尖细胞在含3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标
记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是( )
A. 每条染色体的两条单体都被标记
B. 每条染色体中都只有一条单体被标记
C. 只有半数的染色体中一条单体被标记
D. 每条染色体的两条单体都不被标记
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49
10
课堂总结
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第11 讲
基因的表达
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51
11
1
Part
1
知识点睛
基因的表达：是指基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程。包括两个阶段——转录和翻译。
一、遗传信息的转录
1
为什么RNA 适于做DNA 的信使？
①RNA 也是由基本单位——核苷酸(核糖核苷酸) 组成，核糖核苷酸也含4 种碱基(A、G、C、U)，可以储存
遗传信息。
②在RNA 和DNA 的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”( A 和T，A 和U，G 和C)。
③RNA 一般是单链，而且比DNA 短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
2
遗传信息的转录
(1) 定义：以DNA 双链中的一条为模板，按照碱基互补配对的原则，合成mRNA 的过程。
(2) 场所
真核细胞：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
原核细胞：拟核、质粒
(3) 真核细胞核基因的转录时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
(4) 过程(如图)：
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11
(5) 结果：生成单链RNA 分子。
(6) 特点：边解旋边转录(转录完成的区段仍恢复原来的双螺旋结构)。
二、遗传信息的翻译
1
定义：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。
2
场所：核糖体。
3
碱基和氨基酸之间的对应关系——遗传密码(如图：将64 个遗传密码子编制成的密码子表)
4
将游离氨基酸运至核糖体的工具——转运RNA (tRNA)
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53
11
5
过程(如图)
6
结果：生成肽链。
7
特点：在细胞质中，翻译是一个快速的过程。通常，1 个mRNA 分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行
多条肽链的合成。
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54
11
精讲精练
例1
★★★
正确率：74%
如图为某生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是( )
A. ①链的碱基A 与②链的碱基T 互补配对
B. ②是以4 种核糖核苷酸为原料合成的
C. 如果③表示酶分子，则它的名称是DNA 聚合酶
D. 转录完成后，①链和②链会结合在一起形成双螺旋结构
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55
11
达标检测1
★★★★正确率：60%
下图表示真核细胞某基因的转录过程。有关叙述错误的是( )
A. 转录结束后①和②重新形成双螺旋结构
B. ③不一定是mRNA
C. ④是游离的脱氧核苷酸
D. 该过程中存在T 与A 的碱基配对方式
例2
★★★★正确率：55%
甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是( )
A. 甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B. 甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C. DNA 分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D. 一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
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56
11
例3
★★★
正确率：69%
下列关于密码子的叙述，正确的是( )
A. 密码子的序列代表着DNA 分子的遗传信息
B. 1 个密码子由mRNA 上3 个连续的碱基组成
C. 每个密码子都有与之对应的氨基酸
D. 密码子与相对应的氨基酸发生碱基配对
达标检测2
★★★★正确率：64%
如图为tRNA 的结构示意图。相关叙述正确的是( )
A. tRNA 上只有三个碱基
B. 每种tRNA 在a 处可以携带多种氨基酸
C. b 处有碱基配对形成的氢键
D. c 处表示密码子，可以与mRNA 上的碱基互补配对
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57
11
例4
★★★★正确率：50%
如图为细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法错误的是( )
A. 该过程表明细胞可以迅速合成出大量的蛋白质
B. 该过程的模板是核糖核酸，原料是氨基酸
C. 最终合成的②③④⑤在结构上各不相同
D. 核糖体的移动方向是从右向左
例5
★★★★正确率：38%
下图为蛋白质合成的一系列过程，表中为部分密码子表，有关分析正确的是( )
A. 真核细胞中a 过程只发生在细胞核中，需RNA 聚合酶的催化
B. ③由蛋白质和tRNA 组成，其形成与核仁有关
C. ④的形成方式是脱水缩合，若②上共有n 个碱基，则形成的④中含有n
3 −1 个肽键
D. ⑤上携带的氨基酸是苯丙氨酸
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11
例6
★★★★
甲、乙图示真核细胞内蛋白质合成的两个阶段，下列叙述错误的是( )
A. 在甲过程中是以DNA 分子的一条链为模板，但不同部位模板链不同
B. 在一个细胞周期中，甲、乙过程在每个起点均可以起始多次
C. 在乙过程中，最终合成的多肽链中氨基酸排列顺序相同
D. 甲过程中需要解旋酶，乙过程中不需要酶的参与
例7
★★★★正确率：71%
下图表示发生在真核生物细胞中的某些生理过程，下列相关叙述错误的是( )
A. a 是核糖体，b 是mRNA，过程①是翻译
B. r−蛋白含量过多时，过程②可阻滞过程①
C. 过程③是转录，过程④是翻译
D. ④是形成核糖体的过程，该过程与核仁的功能密切相关
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11
2
Part
2
知识点睛
三、真核基因和原核基因的结构
(一) 典型的基因结构
编码区：能够转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成的区段。
非编码区：在编码区的上游和下游，不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质的区段。有调控遗传信息表达
的核苷酸序列，主要包括编码区上游的启动子(含RNA 聚合酶的结合序列)、编码区下游的终止子等。
(二) 真核基因转录与原核基因功能的比较
真核基因转录的直接产物并不是成熟的mRNA，需在细胞核内进一步加工，经相关酶的剪切、拼接作用成
为成熟的mRNA，再由核孔出细胞核，进入细胞质与和核糖体结合指导蛋白质的合成。
原核细胞的编码区连续，转录后产物不需加工即可与核糖体结合直接做翻译的模板。
如图，原核生物正延伸的mRNA 链虽未完成转录，该链已经结合上核糖体开始翻译蛋白质，使转录和翻译
都以高效率进行。
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11
(三) 基因表达过程中几种数量关系的计算
精讲精练
例8
★★★★正确率：60%
如图为某真核生物X 基因表达时出现的两种情况，下列相关叙述正确的是( )
A. X 基因中磷酸基团数目是正常蛋白质氨基酸数目的6 倍
B. 若异常mRNA 编码合成了蛋白质，则该蛋白质氨基酸数目可能比正常蛋白质的少
C. 若X 基因中碱基对发生改变，则一定不会产生正常蛋白
D. 剪接体的组成成分均在细胞质中合成，对hnRNA 进行剪接发生在细胞核中
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11
达标检测3
★★★
正确率：64%
某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是( )
A. 在RNA 聚合酶作用下DNA 双螺旋解开
B. DNA-RNA 杂交区域中A 应与T 配对
C. mRNA 翻译只能得到一条肽链
D. 该过程发生在真核细胞中
例9
★★★★正确率：56%
如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是( )
A. 图1 中的基因转录时两条DNA 链可同时作为模板，提高转录效率
B. 图1 发生在绿藻细胞中，图2 发生在蓝藻细胞中
C. 图1 翻译的结果是得到了多条氨基酸序列相同的多肽链
D. 图2 中②是核糖体，翻译过程②由右向左移动
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11
直击高考
考题
2017 年高考全国新课标I
正确率：71%
下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( )
A. tRNA、rRNA 和mRNA 都由DNA 转录而来
B. 同一细胞中两种RNA 的合成有可能同时发生
C. 细胞中的RNA 合成过程不会在细胞核外发生
D. 转录出的RNA 链与模板链的相应区域碱基互补
答案
C
解析
A、tRNA、rRNA 和mRNA 均由DNA 转录而来，A 正确；
B、RNA 的合成是以DNA 的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个DNA 分子同时发生
转录，故两种RNA 可同时合成，B 正确；
C、RNA 的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生，C 错误；
D、转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的RNA 链与模板链的相应区域碱基互补，D 正确。
故选：C。
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63
11
随堂测试
测试1
正确率：56%
下图是真核生物细胞核中信使RNA 合成过程图，请根据图判断下列说法中正确的是( )
A. 图中③表示DNA 聚合酶
B. 图中③作用时沿着DNA 整条长链进行
C. 图中②合成后直接与核糖体结合并控制蛋白质的合成
D. 图中R 区段的状态在细胞分裂中期很难出现
测试2
正确率：62%
图示细胞内某些重要物质的合成过程，该过程发生在( )
A. 真核细胞内，一个mRNA 分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B. 原核细胞内，转录促使mRNA 在核糖体上移动以便合成肽链
C. 原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D. 真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
测试3 下列关于RNA 的叙述错误的是( )
A. 核糖体上可同时出现mRNA、tRNA 和rRNA
B. 化学本质为RNA 的酶主要形成于细胞核
C. tRNA 结构中无碱基互补配对形成的双链区域
D. 真核生物rRNA 的转录是在核仁中完成的
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64
11
课堂总结
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第12 讲
基因突变与基因
重组
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12
1
Part
1
知识点睛
四、中心法则
1957 年克里克提出中心法则：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传递到蛋白质，也不能从蛋白质
流向RNA 或DNA，如下图所示：
1965 年科学家在RNA 肿瘤病毒里发现了一种RNA 复制酶，能对RNA 进行复制。
1970 年在致癌的RNA 病毒中发现逆转录酶，它能以RNA 为模板合成DNA。
1982 年科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量增殖引起的。这种错误折叠而形成
的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异
常蛋白质的形成。
补充后的中心法则可表示为：
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12
五、基因、蛋白质与性状的关系
(一) 基因对性状的控制途径
1
直接控制：基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物的性状。
2
间接控制：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
(二) 基因与性状的关系
1
基因控制生物的性状，但基因与性状之间并不是简单的一一对应关系。
生物的大多数性状是受单基因控制的，如豌豆的高茎与矮茎由一对等位基因控制；生物有些性状是受多个
基因决定的，如人的身高；在生物体内，也可以是一个基因与多个性状有关。
2
生物的性状还受环境条件的影响
生物的性状表现是生物的基因型和环境条件共同作用的结果，即表现型= 基因型+ 环境条件。
总之基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错
综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
(三) 细胞质基因
1
线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
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69
12
2
对人的线粒体DNA 的研究表明，线粒体DNA 的缺陷与数十种人类遗传病有关。这些疾病很多是与脑部
和肌肉有关的。例如，线粒体脑肌病和神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。这些遗传病只能通过母亲
遗传给后代。
精讲精练
达标检测1
★★★★正确率：60%
如图为中心法则，①∼⑤表示生理过程。下列叙述正确的是( )
A. 生物中的逆转录现象是指过程④
B. 基因的表达过程包括①②③，均发生在细胞核内
C. 红霉素影响核糖体在mRNA 上的移动，故影响过程②
D. 涉及碱基A 与U 配对的过程为②③④⑤
例1
★★★★正确率：58%
结合以下图表分析，有关说法正确的是( )
A. 环丙沙星和红霉素可分别抑制细菌的①和③
B. 青霉素和利福平能抑制DNA 的复制
C. 结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中
D. ①∼⑤可发生在人体健康细胞中
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70
12
例2
★★★★★正确率：55%
Qβ 噬菌体的遗传物质(QβRNA) 是一条单链RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA 立即作为模板
翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA 复制酶(如图所示)，然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确
的是( )
A. QβRNA 的复制需经历一个逆转录过程
B. QβRNA 的复制需经历形成双链RNA 的过程
C. 一条QβRNA 模板只能翻译出一条肽链
D. QβRNA 复制后，RNA 复制酶基因才能进行表达
例3
★★★★★
下图为艾滋病病毒(HIV) 侵染人体淋巴细胞及其繁殖过程的示意图。请据图分析说明：(提示：HIV 是一
种球形病毒，外有蛋白质组成的外壳，内有两条RNA)。
（1）图中3 表示病毒正在侵染淋巴细胞，进入淋巴细胞内的是病毒的
。
（2）图中4 至5 的过程在生物学上称为
，该过程必须有
酶参与才能完成。
（3）图中5 表示新合成的DNA 分子通过
进入淋巴细胞的细胞核中并整合到淋巴细胞的DNA
分子上。
（4）请用示意图表示出HIV 感染人体过程的“遗传信息流”：
。
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71
12
达标检测2
★★★
正确率：71%
下列关于基因、性状以及二者关系的叙述正确的是( )
A. 基因在染色体上呈线性排列，基因的前端有起始密码子，末端有终止密码子
B. 基因能够通过表达实现遗传信息在亲代和子代之间的传递
C. 基因通过控制结构蛋白的合成，间接控制生物性状
D. 通过控制酶的合成从而间接控制性状，是基因控制性状的途径之一
例4
★★★★
下图表示人体内基因对性状的控制过程。下列叙述正确的是( )
A. 基因1 和基因2 一般不会出现在人体的同一个细胞中
B. 图中①②所示的过程分别在细胞核、核糖体中进行
C. 人体衰老引起白发的根本原因是图中的酪氨酸酶活性下降
D. 该图只反映了基因通过控制蛋白质结构直接控制生物性状的过程
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72
12
例5
★★★★★正确率：51%
如图表示某高等植物细胞中基因表达的过程，
“→”表示物质转移的路径和方向，其中由SSU 和LUS 组
装成的Rubisco 催化CO2+C5 →2C3 反应的过程。以下说法错误的是( )
A. 图中rbcs 基因表达的产物是SSU，Cab 基因表达的产物是LHCP。在基因表达的过程中，图中的II、
III、IV 代表的分别是mRNA、核糖体、肽链
B. 图中V 是叶绿体中的小型环状DNA，V 上的基因表达的产物是LUS，物质VI 是DNA 聚合酶
C. 据图可知，基因表达过程中转录可发生在细胞核和叶绿体基质，翻译可发生在细胞质基质和叶绿体
基质
D. 据图可知，合成的LHCP 参与光合作用的光反应，Rubisco 存在于叶绿体基质中
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73
12
2
Part
2
知识点睛
一、生物变异的类型
判断生物的某一变异是否为可遗传变异的唯一依据是看“遗传物质是否发生变化”，而并不是看该变异是
否由环境因素引起。环境因素导致的变异，如果遗传物质未发生变化则为不可遗传的变异，如果遗传物质发生
改变则为可遗传的变异。
二、基因突变
(一) 实质：基因结构改变，包括碱基对的替换、增添和缺失。
(二) 原因
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74
12
(三) 时间：主要发生在细胞分裂的间期。
(四) 结果
基因的变化：产生新基因(等位基因)。
性状的变化：产生新的相对性状。
(五) 意义：基因突变是生物变异的根本来源，为进化提供最初的原材料。
(六) 基因突变的特点总结
精讲精练
例6
★★★
正确率：68%
如果一个基因的中部缺失了1 个核苷酸对，不可能的后果是( )
A. 没有蛋白质产物
B. 翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C. 所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D. 翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
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75
12
例7
★★★★正确率：53%
M 基因编码含63 个氨基酸的肽链，该基因发生插入突变，使mRNA 增加了一个三碱基序列AAG，表达
的肽链含64 个氨基酸，以下说法正确的是( )
A. M 基因突变后，参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加
B. 在M 基因转录时，核糖核苷酸之间通过碱基配对连接
C. 突变前后编码的两条肽链，最多有2 个氨基酸不同
D. 在突变基因的表达过程中，最多需要64 种tRNA 参与
例8
★★★★正确率：64%
枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表:
下列叙述正确的是( )
A. S12 蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性
B. 链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能
C. 突变型的产生是由于碱基对的缺失所致
D. 链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变
达标检测3
★★★
正确率：90%
具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合子) 并不表现镰刀型细胞贫血症的症状，因为该个
体能同时合成正常和异常血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲
疟疾猖獗的地区。对此现象的解释，正确的是( )
A. 基因突变是有利的
B. 基因突变是有害的
C. 基因突变的有害性是相对的
D. 镰刀型细胞贫血症突变基因编码的异常蛋白质是无活性的
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76
12
例9
★★★★正确率：57%
一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型(一般均为纯合子) 变为突变型。让该雌鼠与野
生型雄鼠杂交，F1 的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断，该雌鼠的突变为( )
A. 显性突变
B. 隐性突变
C. Y 染色体上的基因突变
D. X 染色体上的基因突变
例10 ★★★★正确率：82%
如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是( )
A. 图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因
B. 结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果
C. 图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的
D. 上述基因突变可传递给子代细胞，从而一定传给子代个体
例11
二倍体水毛茛黄花基因q1 中丢失3 个相邻碱基对后形成基因q2，导致其编码的蛋白质中氨基酸序列
发生了改变，下列叙述正确的是( )
A. 正常情况下q1 和q2 可存在于同一个配子中
B. 利用光学显微镜可观测到q2 的长度较q1 短
C. 突变后翻译时碱基互补配对原则发生了改变
D. 突变后水毛茛的花色性状不一定发生改变
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77
12
直击高考
考题
2017 全国高考真题新课标I
正确率：74%
下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是( )
A. 两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同
B. 某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的
C. O 型血夫妇的子代都是O 型血，说明该性状是由遗传因素决定的
D. 高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的
答案
D
解析
A、基因型完全相同的两个人，可能会由于后天因素的差异导致身高不同，反之，基因型不相同的两个
人，也可能因为后天因素导致身高相同，A 正确；
B、在缺光的环境中，绿色幼苗由于叶绿素合成受到影响而变黄，B 正确；
C、O 型血夫妇的基因型均为ii，两者均为纯合子，所以后代基因型仍然为ii，表现为O 型血，这是由遗
传因素决定的，C 正确；
D、高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，是由于亲代是杂合子，子代出现了性状分离，是由遗传因素决定
的，D 错误。
故选：D。
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78
12
随堂测试
测试1
正确率：73%
分析下表可知，正常血红蛋白(HbA) 变成异常血红蛋白(HbW)，是由于对应的基因片段中碱基对发生
了( )
A. 增添
B. 缺失
C. 改变
D. 重组
测试2
正确率：85%
基因突变既可由隐性基因突变为显性基因，也可由显性基因突变为隐性基因。两种突变都( )
A. 不利于生物体生存和进化
B. 由基因结构发生改变引起
C. 只能在个体发育的特定时期产生
D. 能在突变当代观察到突变性状
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79
12
测试3
正确率：91%
如图为中心法则示意图，相关叙述正确的是( )
A. ①②③发生在细胞核和线粒体中
B. ①④的碱基配对方式完全相同
C. 细胞中的tRNA 通过④过程复制
D. ⑤在逆转录酶的催化作用下完成
测试4
正确率：97%
下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是( )
A. 生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关
B. 基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C. 基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
D. 基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达
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80
12
课堂总结
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第13 讲
染色体变异（一）
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83
13
1
Part
1
知识点睛
三、基因重组
(一) 有性生殖过程中的基因重组
(二) 结果：产生新基因型→产生新表现型
(三) 意义：变异的主要来源，为进化提供丰富的原材料
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84
13
精讲精练
例1
★★★
正确率：66%
下列各项中属于基因重组的是( )
A. 基因型为Dd 的个体自交后代发生性状分离
B. 雌雄配子随机结合产生不同类型的子代个体
C. YyRr 自交后代出现不同于亲本的新类型
D. 杂合高茎与矮茎豌豆测交的后代有高茎和矮茎
达标检测1
★★★★正确率：61%
下列过程可能存在基因重组的是( )
A. ④⑤
B. ③⑤
C. ①⑤
D. ②④
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85
13
例2
★★★★正确率：80%
下列关于基因重组的说法，不正确的是( )
A. 杂种高茎豌豆自交后代有高茎也有矮茎，这是基因重组的结果
B. 减数分裂四分体时期，由于同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段交换，可导致基因重组
C. 减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组
D. 一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖则不能
例3
★★★★正确率：62%
某动物基因型为AaBb，两对基因在染色体上的位置如图所示。若减数分裂过程中92.8% 初级精母细胞
不发生交叉互换，则该动物产生的重组类型配子的比例接近于( )
A. 92.8%
B. 96.4%
C. 7.2%
D. 3.6%
例4
★★★★★
图中①和②表示某精原细胞中的一段DNA 分子，分别位于一对同源染色体的两条非姐妹染色单体
的相同位置上。下列相关叙述中，正确的是( )
A. ①和②所在的染色体都来自父方
B. ③和④的形成是由于交叉互换
C. ③和④上的所有非等位基因都会发生重新组合
D. ③和④形成后，立即被平均分配到两个精细胞中
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86
13
例5
★★★★正确率：61%
基因型为AaBbDd 的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如下。下列叙述
正确的是( )
A. 三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中
B. 该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd 四种精子
C. B(b) 与D(d) 间发生重组，遵循基因自由组合定律
D. 该类型的变异导致新基因的产生
例6
★★★★正确率：50%
图甲表示果蝇卵原细胞中的一对同源染色体，图乙表示该卵原细胞形成的一个卵细胞中的一条染色体，
两图中的字母均表示对应位置上的基因。下列相关叙述中正确的是( )
A. 图甲中的同源染色体上最多只有三对等位基因
B. 图乙中的卵细胞在形成过程中肯定发生了基因突变
C. 图中的非等位基因在减数分裂过程中发生了自由组合
D. 基因D、d 的本质区别是碱基对的排列顺序不同
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87
13
例7
★★★★★
实验表明：交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中，这种现象称为有丝分裂交换。如图是某高等动
物一个细胞(甲) 发生有丝分裂交换的示意图，该细胞有丝分裂形成两个子细胞(乙和丙)。在不考虑基
因突变的情况下，下列相关叙述合理的是( )
A. 图中细胞甲内所有同源染色体正在进行联会
B. 乙和丙细胞的基因组成可能相同，也可能不同
C. 乙和丙细胞的基因组成可能分别是Aa 和aa
D. 该生物个体的遗传性状一定会发生改变
例8
★★★★正确率：33%
下图是基因型为Aa 的个体不同分裂时期的图像，根据图像判定每个细胞发生的变异类型，正确的是
( )
A. ①基因突变 ②基因突变 ③基因突变
B. ①基因突变或基因重组 ②基因突变 ③基因重组
C. ①基因突变 ②基因突变 ③基因突变或基因重组
D. ①基因突变或基因重组 ②基因突变或基因重组 ③基因重组
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88
13
2
Part
2
知识点睛
一、染色体结构变异
(一) 实质：染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接而导致染色体结构不正常。
(二) 原因
染色体一般不易发生断裂，但当受到某些物理、化学因素的作用和远缘杂交等的影响，断裂频率可显著
提高。内环境因素如细胞内的营养、温度、生理等异常的变化；外环境如物理诱变因素和化学药剂等。
(三) 结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，进而导致性状的变异。
(四) 类型
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89
13
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90
13
精讲精练
例9
★★★
正确率：71%
如图在甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是( )
A. 个体甲的变异对表现型无影响
B. 个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常
C. 个体甲自交的后代，性状分离比为3 : 1
D. 个体乙染色体没有基因缺失，表现型无异常
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91
13
达标检测2
★★★
正确率：77%
图1、图2 表示某种生物的两种染色体行为示意图，其中①和②、③和④互为同源染色体，则两图所
示的变异( )
A. 均为染色体结构变异
B. 基因的数目和排列顺序均发生改变
C. 均发生在同源染色体之间
D. 均涉及DNA 链的断开和重接
例10 ★★★★正确率：81%
下图是某细胞中一对同源染色体形态示意图(a−f、a+ −f+ 代表基因)。下列有关叙述错误的是( )
A. 该对染色体构成一个四分体，含4 个DNA 分子
B. 该细胞中染色体发生了结构变异
C. 该细胞中染色体的变化导致缺失部分基因
D. 该细胞可能产生基因组成为adc+bef 的配子
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92
13
达标检测3
★★★★正确率：63%
图①∼④分别表示不同的变异类型。下列有关分析正确的是( )
A. ①②都表示易位，发生在减数第一次分裂的前期
B. 四种变异都属于可遗传变异类型
C. ④一定是由于染色体结构变异中的重复导致的
D. ③表示染色体结构变异中的缺失
例11
★★★★正确率：69%
玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲
本进行杂交时，F1 表现为非糯非甜粒，F2 有4 种表现型，其数量比为9 : 3 : 3 : 1。重复该杂交实验时，偶
然发现一个杂交组合，其F1 仍表现为非糯非甜粒，但某一F1 植株自交，产生的F2 只有非糯非甜粒和
糯性甜粒2 种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是( )
A. 发生了染色体易位
B. 染色体组数目整倍增加
C. 基因中碱基对发生了替换
D. 基因中碱基对发生了增减
例12 ★★★★正确率：55%
除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是一对等位基因。下列叙述正确
的是( )
A. 突变体若为1 条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因
B. 突变体若为1 对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型
C. 突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型
D. 抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链
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13
直击高考
考题
2016 全国高考真题新课标III
基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：
（1）基因突变和染色体变异所涉及到的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者
。
（2）基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突
变)。若某种自花受粉植物的AA 和aa 植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了
基因型为Aa 的个体，则最早在子
代中能观察到该显性突变的性状；最早在子
代
中能观察到该隐性突变的性状；最早在子
代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子
代中能分离得到隐性突变纯合体。
答案（1）少
（2）一
二
三
二
解析（1）基因突变是基因中个别碱基对的变化，染色体变异涉及的碱基对数目变化多，会引起基因数目和排
列顺序的变化。
（2）aa 植株在自花受粉后，其子一代的表现型均为隐性性状，而aa 植株发生显性突变后，其配子中出现
A，自花受粉后，其子一代出现了少数显性性状，因此最早在子一代中就能观察到该显性突变。AA 植株
在自花受粉后，其子一代的表现型均为显性性状，其发生隐性突变后，其配子中出现了a，自花受粉后，
其子一代基因型为AA、Aa，但其表现型仍均为显性性状，继续自花受粉后，子二代出现了隐性性状，因
此最早在子二代中就能够观察到该隐性突变。aa 植株显性突变后，其子一代基因型为Aa、aa，分离出显
性植株再进行自花受粉，子二代基因型为AA、Aa、aa，再分离出显性植株，与aa 植株进行测交，子三代
未出现隐性性状的植株为显性突变纯合体植株。AA 植株隐性突变后，其子一代基因型为AA、Aa，自花
受粉后，子二代表现为隐性性状的个体为隐性突变纯合体植株。
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13
随堂测试
测试1
正确率：75%
某初级精母细胞在发生减数分裂时，两对同源染色体发生特殊的联会现象(如图，字母为染色体区段的
标号，数字为染色体的标号)，减数第一次分裂后期四条染色体随机两两分离，遗传信息不丢失的配子才
成活。以下分析不正确的是( )
A. 可利用光镜观察这种特殊联会现象
B. ②、④发生了染色体结构变异
C. 图中四条染色体共有4 种分离方式
D. 含①、③或②、④的配子可以成活
测试2
正确率：78%
如图甲、乙为染色体配对时出现的一种现象，丙、丁是染色体片段互换的现象，①至④是对这些现象
出现的原因或结果的解释，其中包含所有正确解释的一项是( )
①图甲的一条染色体可能有片段缺失
②图乙的一条染色体可能有片段倒位
③图丙会导致染色体片段重复
④图丁会导致基因重组
A. ①③
B. ②④
C. ①②③
D. ①②④
测试3
正确率：75%
以下有关基因重组的叙述，正确的是( )
A. 非同源染色体的自由组合能导致基因重组
B. 姐妹染色单体间相同片段的交换导致基因重组
C. 基因重组导致纯合子自交后代出现性状分离
D. 同卵双生兄弟间的性状差异是基因重组导致的
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95
13
课堂总结
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第14 讲
染色体变异（二）
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97
14
1
Part
1
知识点睛
二、染色体数目变异
染色体数目变异包括倍数性改变(染色体数目的变化是以染色体组为单位而增减) 形成整倍体和非倍数性
改变(个别染色体的增加或减少) 形成非整倍体。
(一) 染色体组
1
定义
一个染色体组是细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生
长发育、遗传和变异的全部信息。(一个染色体组是维持生物体生命活动所需的最低限度的一套基本染色体，以
X 表示。例：小麦属物种，X = 7。)
(二) 染色体数目的倍数性改变(二倍体、多倍体和单倍体)
1
二倍体
2
多倍体
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98
14
3
单倍体
(三) 染色体数目的非倍数性改变(个别染色体数目的改变)
非倍数性改变是指染色体数目的变化不是完整的倍数改变，通常以二倍体染色体数作为标准，在此基础上
增减个别几条染色体。
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99
14
精讲精练
例1
★★★
正确率：47%
图中a ∼h 表示不同生物体内的细胞，下列分析正确的是( )
A. 含有细胞h 的个体一定属于二倍体
B. 用秋水仙素处理含细胞g 的个体幼苗一定可以获得纯合二倍体
C. 细胞中含有三个染色体组的是a、b、e
D. 若细胞b 是某生物的体细胞，则该生物的细胞中最多含有6 个染色体组
达标检测1
★★★
正确率：80%
某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识
别。a、b、c、d 为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于( )
A. 三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失
B. 三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复
C. 三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失
D. 染色体片段缺失、三体、染色体片段重复、三倍体
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100
14
例2
★★★★正确率：59%
下列叙述正确的是( )
A. 体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体
B. 体细胞中含有3 个或3 个以上染色体组的个体必定是多倍体
C. 六倍体小麦通过花药离体培育成的个体是三倍体
D. 八倍体小黑麦花药离体培育成的个体含有4 个染色体组叫做单倍体
例3
★★★★正确率：14%
我国科学家以兴国红鲤(2N=100) 为母本、草鱼(2N=48) 为父本进行杂交，杂种子一代染色体自动加倍
发育为异源四倍体鱼。杂种子一代与草鱼进行正反交，子代均为三倍体。据此分析细胞内的染色体数目
及组成，下列说法不正确的是( )
A. 兴国红鲤的初级卵母细胞可含有200 条姐妹染色单体
B. 杂种子一代产生的卵细胞、精子均含有74 条染色体
C. 三倍体鱼的三个染色体组两个来自草鱼、一个来自鲤鱼
D. 三倍体鱼产生的精子或卵细胞均含有49 条染色体
例4
★★★
正确率：13%
如图所示是一个基因型为AaBb (两对基因独立遗传) 的精原细胞在一次减数分裂过程中产生的两个次
级精母细胞，则该过程发生了( )
A. 交叉互换与同源染色体未分离
B. 交叉互换与姐妹染色单体未分离
C. 基因突变与同源染色体未分离
D. 基因突变与姐妹染色单体未分离
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101
14
例5
正确率：61%
某男子表现型正常，但其一条14 号和一条21 号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分
裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随
机移向细胞任一极。下列叙述正确的是( )
A. 图甲所示的变异属于基因重组
B. 观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞
C. 如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8 种
D. 该男子与正常女子婚配能生育出染色体组成正常的后代
达标检测2
★★★★正确率：6%
如图是果蝇体细胞的染色体组成，以下说法正确的是( )
A. 染色体1、3、6、7、8 组成果蝇的一个染色体组
B. 染色体7、8 之间不可能发生基因重组
C. 染色体6、7 之间不可能发生基因重组
D. 在细胞分裂过程中等位基因D、d 不一定发生分离
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102
14
例6
★★★★
科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，培育成了抗叶锈病的小麦，育种过程如
图所示。图中A、B、C、D 表示4 个不同的染色体组，每组有7 条染色体，C 染色体组中含携带抗病基因
的染色体。请回答下列问题：
（1）异源多倍体是由两种植物AABB 与CC 远缘杂交形成的后代，经
方法培育而成。
（2）杂交后代①染色体组的组成为
，进行减数分裂时形成
个四分体，体细胞中含有
条染色体。
（3）杂交后代②中C 组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为在减数分裂时这些染色体
。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小
麦染色体上，这种变异称为
。
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103
14
例7
★★★★
小麦的染色体数为42 条。下图表示小麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：I、II 表示染色体，A
为矮秆基因，B 为抗矮黄病基因，E 为抗条斑病基因，均为显性。乙品系和丙品系由普通小麦与近缘种偃
麦草杂交后，经多代选育而来(图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段)。
（1）乙、丙品系在培育过程中发生了染色体的
变异。
（2）甲和乙杂交所得到的F1 自交，所有染色体正常联会，则基因A 与a 可随
的分开而分离。
F1 自交所得F2 中有
种基因型。
（3）甲和丙杂交所得到的F1 自交，减数分裂中I甲与I丙因差异较大不能正常配对，而其他染色体正常
配对，可观察到
个四分体；该减数分裂正常完成，可生产
种基因型的配子，配子中
最多含有
条染色体。
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104
14
例8
★★★★★
果蝇为XY 型性别决定，与人的性别决定方式不同的是，果蝇由受精卵中的X 染色体的数目决定雌性
或雄性。下表为果蝇受精卵中性染色体组成及发育情况，请分析回答：
（1）染色体数目正常的亲代果蝇交配后，形成了一个性染色体组成为XXY 的受精卵，其原因可能是亲
代雌果蝇卵细胞形成过程中
未分开，产生了含有XX 性染色
体的卵细胞，与正常含Y 染色体的精子结合后形成XXY 受精卵；还可能是亲代雄果蝇产生精子时
未分开，并与正常的卵细胞结合后形成XXY 受精卵。
（2）果蝇的红眼(B) 对白眼(b) 为显性，该基因位于X 染色体上。一只白眼雌蝇和一只红眼雄蝇交配
后，F1 雌蝇和雄蝇均既有红眼也有白眼，造成这一结果的原因是亲代果蝇中某一亲本的性染色体数
目异常。
①这一杂交组合中，性染色体数目异常的是
(填“父本”或“母本”)，其性染色体组成是
。
②亲代白眼雌蝇的基因型是
，其产生的卵细胞中，基因组成的类型可能有
(写出具体的基因组成)；亲代红眼雄蝇的基因型是
，
子代红眼雄蝇的基因型是
。
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105
14
2
Part
2
知识点睛
三、实验：低温诱导植物染色体数目的变化
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106
14
精讲精练
例9
★★★★正确率：67%
用质量分数为2% 的秋水仙素处理植物分生组织5 ∼6h，能够诱导细胞内染色体加倍。某生物小组为
了探究用一定时间的低温(如4◦C) 处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体加倍进行了相关实
验设计。下列关于该实验的叙述中，错误的是( )
A. 本实验的假设是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍
B. 本实验可以在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内的染色体数目
C. 本实验需要制作根尖细胞的临时装片，制作步骤是解离→漂洗→染色→制片
D. 本实验可以看到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程
达标检测3
★★★★正确率：81%
有关“低温诱导洋葱根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是( )
A. 多倍体形成过程中增加了非同源染色体重组的机会
B. 解离液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C. 在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似
D. 显微镜下可以看到大多数细胞染色体数目加倍
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107
14
3
Part
3
知识点睛
四、人类遗传病
(一) 定义：人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病。
(二) 主要类型
(三) 遗传病与先天性疾病、家族性疾病
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14
(四) 遗传病的调查
1
调查原理：通过社会调查和家系调查的方式可以了解遗传病的发病情况。
2
调查过程：确定调查课题→划分调查小组→实施调查→统计分析→写出调查报告。
3
遗传病发病率和遗传方式调查的比较
(五) 遗传病的监测和预防
1
遗传病的危害：不仅给患者个人带来痛苦，而且给家庭和社会造成负担。
2
方法：通过遗传咨询和产前诊断等手段，对遗传病进行监测和预防。
(1) 遗传咨询
(2) 产前诊断：是在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如羊水检查、B 超检查、孕妇血细胞检查以及基因
诊断等手段，确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。
3
我国开展优生工作的主要措施
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109
14
精讲精练
例10 ★★★★
葡萄糖−6−磷酸脱氢酶正常时能保护红细胞免受氧化物质的威胁，此酶异常时表现为缺乏症，这是一
种常见的单基因遗传病。绝大多数患者平时没有贫血和临床症状，但在一定条件下，如使用氧化剂药物、
食用蚕豆等，可能发生明显的溶血性贫血。
（1）导致男性发病的异常基因不会从父亲遗传给儿子，只会从母亲遗传给儿子。由此推断决定葡萄糖
−6−磷酸脱氢酶的基因在
染色体上。
（2）经检测发现一个女性体内可以同时出现正常和异常两种葡萄糖−6−磷酸脱氢酶，但每个细胞中只
出现一种葡萄糖−6−磷酸脱氢酶，可能的原因是一个细胞中决定此酶的成对基因有
个表
达。溶血症状的轻重取决于
的比例，所以女性杂合子的表型多
样。
（3）人群中出现异常葡萄糖−6−磷酸脱氢酶的根本原因是
。
（4）若调查此溶血病的发病率，应在人群中
调查；若调查该病在某地的基因频率可直接由
(填“男性群体”
“女性群体”或“整个人群”) 中的发病率得出。人体所有细胞只有决定
异常酶基因的个体中，男性个体数
(填“多于”
“少于”或“等于”) 女性。
（5）某女性(杂合子) 与正常男性婚配，其子女将各有
(几率) 获此致病基因。
例11
★★★★正确率：31%
下列关于人类遗传病的叙述，正确的是( )
A. 镰刀型细胞贫血症是由染色体片段缺失造成的
B. 原发性高血压是多基因遗传病，适合中学生进行遗传病调查
C. 通过基因诊断可以确定上图（某种单基因遗传病系谱图）中1 号和3 号个体的基因型
D. 调查红绿色盲的遗传方式应在人群中随机抽样调查
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110
14
例12 ★★★★★
图中曲线表示各类遗传病在人体不同发育阶段的发病风险。回答下列问题：
（1）据图甲分析：
①多基因遗传病的显著特点是
。
②染色体异常遗传病风险在出生后明显低于胎儿期，这是因为
。
③克莱费尔特症患者的性染色体组成为XXY。父亲色觉正常(XBY)，母亲患红绿色盲(XbXb)，生
了一个色觉正常的克莱费尔特症患者，请运用有关知识进行解释。
。
（2）人类基因组计划需要对人类的
条染色体进行测序；选样时通常选择采集男性血液样本建
立白细胞基因血库，原因是
。
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111
14
直击高考
考题
2017 年江苏省高考生物试卷
下列关于人类遗传病的叙述，正确的是( )
A. 遗传病是指基因结构改变而引发的疾病
B. 具有先天性和家族性特点的疾病都是遗传病
C. 杂合子筛查对预防各类遗传病具有重要意义
D. 遗传病再发风险率估算需要确定遗传病类型
答案
D
解析
A、人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病，其中染色体异常遗传病与基因结构改变无
关，A 错误；
B、具有先天性和家族性特点的疾病不一定是遗传病，B 错误；
C、预防各类遗传病的措施中不存在杂合子筛查，C 错误；
D、遗传病再发风险率估算需要确定遗传病类型，D 正确。
故选:D。
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112
14
随堂测试
测试1
正确率：83%
下列情况中不属于染色体变异的是( )
A. 第5 号染色体短臂缺失引起的遗传病
B. 第21 号染色体多一条引起的疾病
C. 同源染色体之间交换了对应部分的片段
D. 花药离体培养成单倍体植株
测试2
正确率：77%
某家庭中有白化病和红绿色盲的致病基因，如图是基因型为AaXBXb 个体产生的一个卵细胞。下列叙
述中不正确的是( )
A. 在产生该卵细胞的过程中发生了基因重组和染色体变异
B. 产生该卵细胞的异常过程是减数第二次分裂
C. 该卵细胞中含有一对同源染色体
D. 若该卵细胞与表现正常男子产生的精子受精，后代患两种病的概率为0
测试3
正确率：82%
某研究性学习小组在调查人群中的遗传病时，以“研究×× 病的遗传方式”为子课题，下列调查的遗传
病与选择的方法最合理的是( )
A. 研究猫叫综合征的遗传方式，在学校内随机抽样调查
B. 研究青少年型糖尿病的遗传方式，在患者家系中调查
C. 研究白化病的遗传方式，在全市中抽样调查
D. 研究红绿色盲的遗传方式，在患者家系中调查
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113
14
课堂总结
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第15 讲
生物育种
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115
15
1
Part
1
知识点睛
一、生物育种的定义、目标和发展
生物育种是指人们按照自己的意愿，依据不同的育种原理，有目的、有计划地改良生物的遗传特性，以获得
人们所需要的生物新品种的技术。
生物育种的目标是多元的，主要有提高产量和品质、提高观赏性、增强抗逆性、适应机械化作业、缩短育种
周期等，满足生产和市场的需要，从而产生经济效益、社会效益和生态效益。
从基因组成上看，育种目标可能是纯合体（便于制种、留种和推广），也可以是杂合体（充分利用杂种优
势）。
改良植物品种，最古老的育种方法是选择育种：从每一代的变异个体中选出最好的类型进行繁殖、培育。但
是选择育种的周期长，可选择的范围也有限。
在生产实践中，人类摸索出杂交育种的方法。通过杂交，使基因重新组合，可以将不同生物的优良性状组合
起来。但是，杂交后代会出现性状分离现象，育种过程繁杂而缓慢，效率低，亲本的选择一般限制在同种生物范
围之内。
诱变育种大大提高了育种的效率和选择范围。但是，基因突变的不定向性，导致诱变育种的盲目性。
基因工程可以实现基因在不同种生物之间的转移，迅速培育出前所未有的生物新品种。
二、各种育种方法及其原理
(一) 杂交育种
1
定义：杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的
方法。
2
原理：基因重组
3
常用方法
(1) 培育隐性纯合子品种
(2) 培育显性纯合子品种
植物：
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116
15
动物：
(3) 培育杂合子品种
4
优缺点
(1) 优点：①目的性强，使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上；②操作简便。
(2) 缺点：①育种进程缓慢，时间长；②局限于同种或亲缘关系较近的个体。
5
应用实例
可用于农作物品质的改良、产量的提高，培育新品种也用于家禽、家畜的育种。如，用纯种高秆抗病与矮秆
不抗病小麦培育矮秆抗病小麦。
(二) 诱变育种
1
定义：用物理因素(如X 射线、紫外线、电离辐射等) 或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋
水仙素等) 诱发突变。从而获得优良变异类型的育种方法。
2
原理：基因突变
3
操作方法
4
优缺点
(1) 优点
①获得新(相对) 性状，大幅度地改良某些性状。
②提高变异的频率，加快育种进程。
(2) 缺点：变异不定向，有利变异少，需处理大量供试材料(有很大盲目性)。
5
应用实例
农作物育种，如“黑农五号”大豆品种；微生物育种，如高产青霉菌的选育；太空椒5 号为灯笼形、特大果、高
产、肉厚、耐储运，平均单果重250g 左右，最大果可达720g，这都是“前所未有”的新性状。
(三) 多倍体育种
1
原理：染色体数目变异
2
方法：用一定浓度秋水仙素(或低温) 处理萌发的种子或幼苗。
3
优缺点
(1) 优点：多倍体植株茎秆粗壮，果实、种子都比较大，营养物质含量提高。
(2) 缺点：发育延迟，结实率低；多适用于植物，在动物方面较难开展。
4
应用实例：三倍体无子西瓜、普通小麦的形成、八倍体小黑麦。
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15
(四) 单倍体育种
1
原理：染色体数目变异
2
方法：先通过花药离体培养获得单倍体，再人工诱导染色体数目加倍，获得纯合子。
注：花药离体培养是单倍体育种的核心操作，但是只进行花药离体培养这一个过程不能完成单倍体育种。
3
优缺点
(1) 优点：①明显缩短育种年限；②获得的种子均为纯种。
(2) 缺点：技术要求高(且一般需要与杂交、诱导染色体加倍操作配合)。
4
应用实例：用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦。
精讲精练
例1
★★★
正确率：72%
下列变异和诱变育种原理相同的是( )
A. 外祖父色盲，母亲正常，儿子是色盲
B. 杂种红果番茄的后代出现黄果番茄
C. 纯种红眼果蝇的后代出现白眼果蝇
D. 用花粉直接培育出来的玉米植株变得弱小
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118
15
达标检测1
★★★
正确率：82%
育种专家常用射线处理作物种子以培育作物新品种。下列有关叙述错误的是( )
A. 用射线处理时，种子中基因突变的频率提高
B. 种子细胞染色体数目可能发生改变
C. 能在较短时间内获得更多的变异类型
D. 经射线处理的种子中，DNA 分子的碱基序列都发生改变
例2
★★★★正确率：60%
下列关于动植物杂交选种的操作中，不正确的是( )
A. 在植物杂交育种中得到了F1 后，可以采用不断自交选育新品种
B. 在哺乳动物杂交育种中得到了F2 后，再采用测交鉴别选出纯合个体
C. 如果是用植物的营养器官来繁殖的，则只要杂交后代出现所需性状即可留种
D. 在植物杂交育种中得到了F2 后，即可通过测交检验选出新品种
例3
★★★★正确率：58%
家蚕(2n = 28) 雌性体细胞内有两个异型的性染色体ZW，雄性体细胞内有两个同型的性染色体ZZ。人
们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W 染色体上，使ZW 卵和不带卵色基因的
ZZ 卵有所区别，从而在家蚕卵还未孵化时就能区分雌雄。下列有关说法错误的是( )
A. 这种育种方式属于诱变育种
B. 辐射的目的是提高基因的突变率，更容易筛选到卵色基因
C. 上述带有卵色基因的受精卵将来会发育为雌性家蚕
D. 上述带有卵色基因的家蚕染色体组型图与正常家蚕不同
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119
15
例4
★★★
正确率：76%
用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病(DDTT) 和矮秆不抗锈病(ddtt) 进行育种时，一种方法是杂交得
到Fl，Fl 再自交得F2；另一种方法是用Fl 的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。
下列叙述正确的是( )
A. 前一种方法依据的原理是基因重组
B. 后一种方法依据的原理是染色体结构变异
C. 前一种方法所得的F2 中的重组类型占5
8
D. 后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为2
3
达标检测2
★★★★正确率：64%
无籽西瓜的培育过程如图所示，下列叙述中正确的是( )
A. ①过程只能用秋水仙素处理，它的作用主要是抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成
B. 由三倍体种子发育成无籽西瓜，与中心体有密切的关系
C. 四倍体西瓜与二倍体西瓜不存在生殖隔离，它们属于同一物种
D. 四倍体植株所结的西瓜，瓜瓤细胞内含有4 个染色体组
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120
15
例5
★★★★
多倍体鱼类较正常鱼个体大、生长快速、抗逆性强。下面是采用低温和秋水仙素处理，利用二倍体鱼培
育多倍体鱼的示意图。下列选项正确的是( )
A. 由a、b 分别受精后发育成的①和②所含的染色体组数目相同
B. 育种过程中可发生三种可遗传的变异
C. 秋水仙素阻止染色单体分离导致染色体加倍
D. ①中雌雄个体杂交产生的后代基因型不同
例6
★★★★正确率：68%
如图是利用野生猕猴桃种子(aa，2n = 58) 为材料培育无籽猕猴桃新品种(AAA) 的过程，下列叙述错误
的是( )
A. ③和⑥都可用秋水仙素处理来实现
B. 若④是自交，则产生AAAA 的概率为1
16
C. AA 植株和AAAA 植株是不同的物种
D. 若⑤是杂交，产生的AAA 植株的体细胞中染色体数目为87
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121
15
例7
★★★★
某二倍体植物是杂合体，将其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生若干完整植株。则以下说
法错误的是( )
A. 对这些植株进行染色体加倍后，方能使其结籽产生后代
B. 可以通过无性繁殖的方式使这些植株产生后代
C. 对这些植株进行染色体加倍后形成二倍体植株群，每一株的花粉通过离体培养得到的若干植株的表
现型都相同
D. 对这些植株进行染色体加倍后形成二倍体植株群，该植株群产生的花粉的基因组成类型有2 种
例8
★★★★
油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产，萝卜具有抗线虫病基因。
（1）自然界中，油菜与萝卜存在
，无法通过杂交产生可育后代。
（2）科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交，通过如图所示途径获得抗线虫病油菜。
①F1 植株由于减数第一次分裂时染色体不能
，因而高度不育。用秋水仙素处理使染色体
，形成异源多倍体。
②将异源多倍体与亲本油菜杂交(回交)，获得BC1。BC1 细胞中的染色体组成为
(用字母
表示)。用BC1 与油菜再一次杂交，得到的BC2 植株群体的染色体数目为
。
③获得的BC2 植株个体间存在胞囊线虫抗性的个体差异，其原因是不同植株获得的
不同。
（3）从BC2 植株中筛选到胞囊线虫抗性强的个体后，使其抗性基因稳定转移到油菜染色体中并尽快排
除萝卜染色体的方法是
。
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15
2
Part
2
知识点睛
(五) 基因工程育种
1
基因工程的定义
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA 重组和转基因等技术，赋予生物以新的
遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程又叫做基因拼接技术或DNA 重
组技术。
2
基因工程的原理：基因重组
3
基因工程的基本工具
(1) 基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)
能够识别双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二
酯键断开。产生黏性末端或平末端。
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15
(2) 基因的“针线”——DNA 连接酶
(3) 基因的运载体
4
基因工程的基本操作步骤
提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测。
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15
5
基因工程育种的优缺点
①优点：目的性强、定向改变生物的性状；克服远缘杂交不亲和的障碍。
②缺点：可能导致基因污染；技术难度大。
6
基因工程的应用
(1) 基因工程与作物育种
①目的：获得高产或具有优良品质的农作物、培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
②实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
③意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境
的污染。
(2) 基因工程与药物研制
①实例：用基因工程方法生产人胰岛素。
②过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA 分子重组，并且在大肠杆菌内成功表达。
(3) 基因工程与环境保护
实例：利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油、处理工业废水等。
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125
15
精讲精练
例9
★★★
正确率：86%
下列实践活动中应用了基因工程技术的是( )
A. 水稻F1 花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种
B. 抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C. 将含抗病基因的重组DNA 导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株
D. 用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆
例10 ★★★★正确率：79%
如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X 是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正
确的是( )
A. X 是能合成胰岛素的细菌细胞
B. 质粒具有标记基因和多个限制酶切点
C. 外源基因与运载体的重组只需要DNA 连接酶
D. 该细菌的性状被定向改造
达标检测3
★★★
正确率：95%
如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是( )
A. DNA 连接酶和解旋酶
B. DNA 聚合酶和限制性核酸内切酶
C. 限制性核酸内切酶和DNA 连接酶
D. DNA 聚合酶和RNA 聚合酶
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126
15
3
Part
3
知识点睛
三、生物育种综合
(一) 根据不同育种需求选择不同的育种方法
1
进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体，只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品
种。
2
在所有育种方式中，最简捷、常规的育种方法是杂交育种。(杂交育种选育的时间是从F2 代开始，原
因是从F2 开始发生性状分离，选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。)
3
将两品种的不同优良性状集中于同一新品种，可以用杂交育种(简便)，也可以用单倍体育种(快速)。
4
要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种(结合杂交育种)。
5
要求提高产量、营养物质含量等(增加染色体组数)，可运用多倍育种(往往结合杂交育种)。
6
如果要突破种间生殖隔离(种间基因交流、培育异源多倍体等)，则需用到基因工程育种。
(二) 根据育种程序图识别育种名称和过程
★首先识别图解中各字母表示的处理方法，这是识别各种育种方法的主要依据。
A——杂交
D——自交
B——花药离体培养
C——秋水仙素处理
E——诱变处理
F——秋水仙素处理
G——转基因技术
H——脱分化
I——再分化
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127
15
★根据以上分析可以判断
精讲精练
达标检测4
★★★
正确率：54%
下列品种的培育与育种原理相符的是( )
A. 无籽西瓜的培育——染色体数目变异
B. 高产青霉菌株的培育——基因重组
C. 用花粉(Ab) 培养成幼苗，再用秋水仙素处理获得纯种植株(AAbb)——基因突变
D. 培育能产生人胰岛素的大肠杆菌——染色体结构变异
例11
★★★★正确率：37%
下列有关育种的叙述正确的是( )
A. 使不具有固氮能力的小麦能够自身固氮，可用的方法有杂交育种、诱变育种
B. 育种依据的原理是可遗传变异，在育种过程中进行了人工选择
C. 诱变育种和杂交育种都可产生新的基因和新的基因型
D. 八倍体小黑麦是由普通小麦(异源六倍体) 和黑麦(二倍体) 杂交后并经过染色体加倍后选育的，其花
药经离体培养得到的植株是可育的
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128
15
达标检测5
★★★★正确率：66%
下列关于几种育种方式的叙述中，不正确的是( )
A. 杂交育种可以获得稳定遗传的个体
B. 诱变育种可提高变异频率，使被处理的材料发生定向变异，从而获得大量符合需求的突变体
C. 单倍体育种可迅速获得纯合品系
D. 多倍体育种能得到营养物质含量高的品种
例12 ★★★★正确率：60%
某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优
质苗，下列技术中不能选用的是( )
A. 利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B. 采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C. 采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D. 采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
例13 ★★★★正确率：69%
如图表示利用农作物①和②培育出⑥的过程，相关叙述中不正确的是( )
A. 在①②⑥之间存在着生殖隔离
B. I →V 过程依据的原理是基因重组
C. 过程II 在有丝分裂和减数分裂中均可发生
D. I →III →VI 的过程中要应用植物组织培养技术
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129
15
例14 ★★★★
甲磺酸乙酯(EMS) 能使鸟嘌呤(G) 的N 位置上带有乙基而成为7−乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧
啶(C) 配对而与胸腺嘧啶(T) 配对，从而使DNA 序列中G−C 对转换成A−T 对。
育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS 溶液浸泡，再在大田种植，通常可获
得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。
（1）经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为
突变。
（2）用EMS 浸泡种子是为了提高
，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有
。
（3）EMS 诱导水稻细胞的DNA 发生变化，而染色体的
不变。
（4）经EMS 诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除
基因工程方法外，可采用的方法有
、
。
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130
15
直击高考
考题
2018 年高考天津卷
芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量高。以下为两种培育
雄株的技术路线。有关叙述错误的是( )
A. 形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B. 幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C. 雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D. 与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组
答案
C
解析
A. 形成愈伤组织可以通过添加植物生长调节剂进行诱导，A 正确；
B. 形成幼苗乙和丙属于植物组织培养包括脱分化和再分化，B 正确；
C. 雄株丁两个亲本性染色体组成分别是XX、YY，C 错误；
D. 雄株丁是通过植株乙和丙杂交而来，所以培育过程发生了基因重组，D 正确。
故选:C。
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131
15
随堂测试
测试1
正确率：86%
对下列有关实例形成原理的解释，正确的是( )
A. 矮秆抗病杂交水稻获得是利用了多倍体育种的原理
B. 培育无籽西瓜是利用了单倍体育种的原理
C. 培育青霉素高产菌株是利用了基因突变的原理
D.“多莉”羊的获得是利用了杂交育种的原理
测试2
正确率：96%
利用杂交育种方法，培育具有两种优良性状的作物新品种，下列说法中错误的是( )
A. 所选的原始材料分别具有某种优良性状且能稳定遗传
B. 杂交一次，得F1，若F1 在性状上符合要求，则可直接用于扩大栽培
C. 让F1 自交，得F2，从F2 中初步选取性状上符合要求的类型
D. 把初步选出的类型进一步隔离自交和汰劣留良，直到确认不再发生性状分离为止
测试3
正确率：76%
将杂合的二倍体植株的花粉培育成幼苗，然后用秋水仙素处理，该幼苗发育成的植株( )
A. 能稳定遗传
B. 高度不育
C. 有杂种优势
D. 为四倍体
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132
15
课堂总结
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第16 讲
现代生物进化理
论
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135
16
1
Part
1
知识点睛
一、现代生物进化理论的由来
(一) 拉马克的进化学说
1
基本内容
(1) 生物都不是神造的，而是由更古老的生物进化来的。
(2) 生物是由低等到高等逐渐进化的。
(3) 生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传。
2
意义
(1) 拉马克的进化学说是历史上第一个提出的比较完整的进化学说。
(2) 否定了神创论和物种不变论，强调生物的进化。
3
局限性：
(1) 拉马克提出的用进废退和获得性遗传的观点，缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。
(2) 拉马克过于强调环境的变化直接导致物种的改变。
(二) 达尔文自然选择学说
1
基本观点
遗传变异是自然选择的内因；过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料，加剧了生存斗争；变异一般是不
定向的，而自然选择是定向的，定向的自然选择决定生物的进化方向；自然选择的过程通过生存斗争实现，生存
斗争是生物进化的动力；适应是自然选择的结果；自然选择是一个长期、缓慢、连续的过程。
即：过度繁殖(前提条件和提供原材料)、生存斗争(动力)、遗传和变异(内因)、适者生存(结果)。
2
实例
实例1：用自然选择学说解释长颈鹿的进化
实例2：用自然选择学说解释细菌抗药性的产生
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16
实例3：用自然选择学说解释鼹鼠的某些适应
3
意义
(1) 对生物进化的原因提出了合理解释，使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。
(2) 揭示了生命现象的统一性是由于所有生物都具有共同的祖先；生物的多样性是进化的结果。
4
局限性
(1) 不能科学解释遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理。
(2) 对生物进化的解释局限于个体水平。
(3) 强调物种形成是渐变的结果，不能解释物种大爆发等现象。
精讲精练
例1
★★★
正确率：86%
仔细分析下列现象，不符合拉马克的进化学说的是( )
A. 啄木鸟的长舌是因取食树缝内的昆虫，反复不断伸长的结果
B. 在暗洞中生活的盲鼠因长期不用眼睛而逐渐失去视觉
C. 猛禽具有锐利的喙和尖锐的爪是自然选择的结果
D. 蛇的四肢由于长期不用而退化，因而获得匍匐的习性
达标检测1
★★★★正确率：77%
下述不属于达尔文对长颈鹿进化过程的解释的是( )
A. 生存斗争中颈和前肢较长的个体得以生存
B. 长的前肢和颈的变异通过遗传而逐代积累
C. 长颈鹿的长颈和长前肢是自然选择的结果
D. 长的前肢和颈是经常伸长颈和前肢的结果
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137
16
2
Part
2
知识点睛
二、现代生物进化理论的主要内容
(一) 种群是生物进化的基本单位
1
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，称为种群的基因库。基因库代代相传，得到保持和发展。
2
基因频率
(1) 定义
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。不同基因在基因库中的基因频
率是不同的。
某基因的频率=
该基因数量
该基因的等位基因总数×100%
(2) 计算
例：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从这个种群中随机抽取
100 个个体，测得基因型为AA、Aa、aa 的个体分别是30、60 和10 个。就这对等位基因来说，每个个体可以看做
含有两个基因，那么，这100 个个体共200 个基因。
由此可知：
A 基因的数目是2×30+60 = 120 个，a 基因的数目是2×10+60 = 80 个
A 基因的频率为120÷200 = 60%，a 基因的频率为80÷200 = 40%
[
计算公式
]
①某基因的频率=
该基因数量
该基因的等位基因总数×100%
②某基因的频率= 该基因纯合子的基因型频率+1
2 杂合子的基因型频率
[
遗传平衡定律
]
(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1
其中：p 表示显性基因的频率，q 表示隐性基因的频率；
p2 代表显性纯合子的频率，q2 表示隐性纯合子的频率，2pq 代表杂合子的频率。
假设：种群非常大；所有雌雄个体都能自由交配并产生后代；没有迁入和迁出；自然选择对翅色这一对相对
性状没有作用；基因A 和a 都不产生突变。
那么：子一代、子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率都会一样，称为遗传平衡(即无进化)。此
时，可用遗传平衡定律进行计算。但是，对于自然界的种群来说，五个假设条件不可能同时成立，所以运用遗传
平衡定律解题时要注意是否满足以上假设。
3
进化的实质是种群基因频率的改变。
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138
16
精讲精练
例2
★★★★正确率：64%
蜗牛的有条纹(A) 对无条纹(a) 为显性。在某一地区的蜗牛种群内，有条纹(AA) 个体占55%，无条纹个
体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则F1 中A 的基因频率和Aa 的基因型频率分别是( )
A. 30%，21%
B. 30%，42%
C. 70%，21%
D. 70%，42%
达标检测2
★★★★正确率：63%
某植物种群中，AA 个体占4%，aa 个体占64%，该种群随机交配产生的后代中AA 个体百分比、A 基因
频率和自交产生的后代中AA 个体百分比、A 基因频率的变化依次为( )
A. 不变，不变；增大，不变
B. 不变，增大；增大，不变
C. 增大，不变；不变，不变
D. 不变，不变；不变，增大
例3
★★★★正确率：57%
在一次红绿色盲的调查中共调查男女各200 名，调查发现，女性红绿色盲基因的携带者为15 人，患者5
人，男性患者11 人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是( )
A. 4.5%
B. 6%
C. 9%
D. 7.8%
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139
16
例4
★★★★★
某与外界隔离的岛屿上，经调查该地区居民中白化病的致病基因频率为a，红绿色盲的致病基因频率为
b，抗维生素D 佝偻病的致病基因频率为c，下列有关叙述不正确的是( )
A. 正常个体中白化病携带者所占的概率为
2a
1+a
B. 男性个体中患红绿色盲的个体所占的比例为b
C. 不患抗维生素D 佝偻病的女性个体占全部个体的(1−c)2
2
D. 女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素D 佝偻病的占bc
例5
★★★★★正确率：62%
玉米的高秆(H) 对矮秆(h) 为显性。现有若干H 基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他
因素干扰时，每个群体内随机交配子代后获得F1。各F1 中基因型频率与H 基因频率(p) 的关系如图。
下列分析错误的是( )
A. 0 < p < 1 时，亲代群体都可能只含有纯合体
B. 只有p = b 时，亲代群体才可能只含有杂合体
C. p = a 时，显性纯合体在F1 中所占的比例为1
9
D. p = c 时，F1 自交一代，子代中纯合体比例为5
9
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140
16
3
Part
3
知识点睛
(二) 突变和基因重组产生进化的原材料；自然选择决定生物进化的方向(核心)
1
可遗传变异(突变和基因重组) 的作用：为进化提供原材料。
①作用机制：突变直接导致种群基因频率不定向改变，使种群中存在了大量不同变异类型的个体，为自然
选择提供了最初的原材料。基因重组使种群内产生各种表现型的个体，为进化提供了丰富的原材料。
②可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异，其中，基因突变和染色体变异统称为突变。
③种群由许多个体组成，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，每一代会产生大量突变。因此，
虽然自发突变频率很低且大多有害，但能够作为进化的原材料。
例如：果蝇约有104 对基因，假定每个基因的突变率都是10−5，对于一个中等大小的果蝇群体(约108 个
个体) 来说，每一代出现的突变基因数将是：2 × 104 × 10−5 × 108 = 2 × 107(个)
④突变的有害或有利取决于生物生存的环境。
例如：有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经
常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免被风吹到海里淹死。
⑤生物的变异是不定向的，只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
2
自然选择的作用机制
3
实例
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141
16
英国曼彻斯特地区有一种桦尺蠖，它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蠖的体色受一对
等位基因S 和s 控制，黑色(S) 对浅色(s) 是显性。在19 世纪中叶以前，桦尺蠖几乎都是浅色型的，在该种群中
S 基因的频率很低，在5% 以下。到了20 世纪中叶，黑色型的桦尺蠖却成了常见的类型，S 基因的频率上升到
95% 以上。
世纪，曼彻斯特地区的树干上长满了地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果
树皮裸露并被熏成黑褐色。
曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生了很大变化，但是并没有形成新的物种。
(三) 通过隔离形成新的物种(隔离是物种形成的必要条件)
1
物种：能够在自然状态下相互交配，并产生出可育后代的一群生物。
2
隔离：指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象，常见类型：地理隔离和生殖隔离。
3
物种形成的三个基本环节：突变和基因重组、自然选择、隔离(生殖隔离的形成是新物种形成的标志)。
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142
16
4
物种形成的三种典型模式
(1) 渐变式
物种形成的常见方式：经过长期地理隔离而达到生殖隔离。
实例：加拉帕戈斯群岛的地雀
加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13 个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离在
160 ∼950km 之间。不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满荆棘状的灌丛；而在只有大岛上才有
的高地，则生长着茂密的森林。达尔文在环球考察中发现加拉帕戈斯群岛上生活着13 种地雀，这些地雀的喙
差别很大，不同种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13 种地雀的踪影。
(2) 骤变式
主要是通过异源多倍体的染色体变异的方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离。此种方式多见于
植物。
(3) 染色体结构变化是形成新物种的另一种方式，发生染色体结构变化的个体和原始物种杂交，可育性降
低，以后经过进一步演化形成新的物种。
(四) 共同进化导致生物的多样性
1
共同进化：生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境共同进化的过程。
2
生物多样性
生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。多样性的三个层次是密切联系的，基因多样
性是形成物种和生态系统多样性的基础，反过来物种和生态系统多样性又影响基因多样性。
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143
16
3
研究生物进化历程的主要依据：化石。
4
生物进化的历程：从原核生物到真核单细胞生物，再到真核多细胞生物；从异养生物到自养生物；从厌氧
生物到需氧生物；从无性生殖到有性生殖；从低等到高等；从水生到陆生。
三、生物进化理论在发展
(一) 中性学说
基因突变对生物适应性的影响并不是非益即害或非害即益的，大量的基因突变是中性的，自然选择对这些
基因突变不起作用，这些基因突变经过长期积累，会导致种群间遗传物质出现较大的差别。中性学说是在分子
层次上研究进化的理论，它揭示了分子进化规律。但是选择只作用于表现型，不能直接作用于分子，因此，中性
学说虽然很好地解释了分子多态性的起源，但却未能解释表现型的适应进化。
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144
16
(二) 骤变论和断续式进化
达尔文进化理论认为生物是在长期的、连续的渐变中进化的，各种适应性特征的形成来源于微小的有利变
异的逐渐积累。
骤变论认为生物的新种是骤变产生的。古生物学家通过对化石的研究，认为化石的不连续性说明生物的进
化是不连续的，新物种是短时间内迅速出现的，然后是长时间的进化停滞，直到另一次快速的物种形成出现。
目前关于渐进式进化和断续式进化的证据都不少，两种情况可能都是存在的。
精讲精练
例6
★★★★正确率：85%
下列说法符合现代生物进化理论的是( )
A. 自然选择是对种群的有利基因进行选择，且决定了新基因的产生
B. 种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因
C. 种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小
D. 隔离是形成新物种的必要条件，也是生物进化的必要条件
达标检测3
★★★
正确率：63%
如图表示生物新物种形成的基本环节，则下列对图示的分析，正确的是( )
A. 种群基因频率的定向改变一定会形成新物种
B. 图中A 表示基因突变和基因重组，为进化提供原材料
C. 图中B 表示地理隔离，是新物种形成的必要条件
D. 图中C 表示生殖隔离，指两种生物不能杂交或杂交后不能产生可育的后代
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145
16
例7
★★★★正确率：63%
大约一万年前，某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群，两个种群现在已经发生了明显的分化，
过程如下图所示，相关说法正确的是( )
A. 地球上新物种的形成都必须先经历a 过程
B. b 过程的实质就是定向改变种群的基因频率
C. ①∼⑥只能表示物种形成过程中基因突变是不定向的
D. 品系1 和品系2 种群基因库出现了较大差异，立刻形成物种1 和物种2
例8
★★★
正确率：78%
长期使用青霉素治病，会出现抗药性强的病菌，使青霉素药效降低，其原因是( )
A. 细菌定向变异的结果
B. 细菌对青霉素有选择作用
C. 青霉素对细菌有选择作用
D. 细菌对青霉素产生了适应性
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146
16
例9
★★★★正确率：93%
埃及斑蚊是传播某种传染病的媒介。某地区在喷洒杀虫剂后，此蚊种群数量减少了99%，但一年后，该
种群又恢复到原来的数量，此时再度喷洒相同的杀虫剂后，仅杀死了40% 的斑蚊。对此现象的正确解
释是( )
A. 杀虫剂导致斑蚊基因突变，产生抗药性基因
B. 斑蚊体内累积的杀虫剂增加了自身的抗药性
C. 杀虫剂的选择作用提高了种群抗药基因的频率
D. 使用杀虫剂的第一年的斑蚊种群没有基因突变
例10 ★★★★正确率：74%
张谦德在《朱砂鱼谱》中总结的金鱼选种经验是: 蓄类贵广，而选择贵精，须每年夏间市取数千头，分数
缸饲养，逐日去其不佳者，百存一二，并作两三缸蓄之，加意培养，自然奇品悉具。从现代生物进化理论
的观点分析，正确的是( )
A.“分数缸饲养”相当于地理隔离和生殖隔离
B.“逐日去其不佳者”是指对金鱼进行人工选择
C.“自然奇品悉具”是金鱼发生定向变异的结果
D. 这种人工培育金鱼方法的原理是染色体变异
例11
★★★★正确率：76%
下列各项中符合现代生物进化理论观点的是( )
A. 狼和兔子奔跑能力的提高是二者共同进化的结果
B. 东北虎和华南虎经过生殖隔离形成两个亚种
C. 马和驴交配能产生骡说明二者不存在生殖隔离
D. 二倍体西瓜与四倍体西瓜的基因库相同
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147
16
例12 ★★★
回答下列有关生物进化的问题。
（1）图1 表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z 表示生物进化的基本环节，X、Y 分别是
、
。
（2）该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为
，这是生物进化的
。
（3）小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为蜥蜴的
。
（4）小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，w 代表蜥蜴脚趾的分趾基因；W 代表联趾(趾间有蹼) 基
因。图2 表示这两种性状比例变化的过程。
①由于蜥蜴过度繁殖，导致
加剧。
②小岛上食物短缺，联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升，其原因可能是
。
③图2 所示过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群
体内的
发生了改变。
（5）从生物多样性角度分析，图2 所示群体中不同个体的存在反映了
多样性；若从分子水平检
测这种多样性，可采用的简便技术是
。
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例13 ★★★★★
某地区从1964 年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫，至1967 年中期停用。下图是五年间蚊子幼虫基因型
频率变化曲线。R 表示杀虫剂抗性基因，S 表示野生敏感型基因。据图回答：
（1）R 基因的出现是
的结果。
（2）在RR 基因型频率达到峰值时，RS、SS 基因型频率分别为4% 和1%，此时R 基因的频率为
。
（3）1969 年中期RR 基因型几近消失，表明在
的环境条件下，RR 基因型幼虫比SS 基因型幼
虫的生存适应能力
。
（4）该地区从此不再使用杀虫剂，预测未来种群中，最终频率最高的基因型是
，原因是
。
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直击高考
考题
2013 年海南省高考题
正确率：81%
果蝇长翅(V) 和残翅(v) 由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20000 只果蝇，其中
残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20000 只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影
响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是( )
A. v 基因频率降低了50%
B. V 基因频率增加了50%
C. 杂合果蝇比例降低了50%
D. 残翅果蝇比例降低了50%
答案
B
解析
在引入长翅果蝇之前，残翅果蝇个体数量长期维持在4%，说明遵循遗传平衡定律，vv = 4%，则v 的基
因频率为20%，V 的基因频率为80%，引入的纯合长翅(VV) 果蝇为20000 只，则该种群数量为40000
只，v 的基因频率为10%，V 的基因频率为90%。
A、纯合长翅果蝇引入后，种群的v 基因频率降低了(20%−10%)÷20% = 50%，A 正确；
B、纯合长翅果蝇引入后，种群的V 基因频率增加了(90%−80%)÷80% = 12.5%，B 错误；
C、由于种群数量增加一倍，杂合子的数目不变，因此杂合果蝇比例降低了50%，C 正确；
D、由于种群数量增加一倍，残翅果蝇数目不变，因此残翅果蝇比例降低了50%，D 正确。
故选：B。
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随堂测试
测试1
正确率：93%
下列表述中哪一项不是拉马克的观点( )
A. 生物的种类是随着时间的推移而变化的
B. 生物的种类从古到今是一样的
C. 环境的变化使生物出现新的性状，并且将这些性状遗传给后代
D. 生物的某一器官发达与否取决于用与不用
测试2
正确率：78%
生物进化理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的，下列不是生物进化理论对自然选择学说
的完善和发展的是( )
A. 突变和基因重组产生进化的原材料
B. 种群是进化的单位，生物进化的实质是基因频率的改变
C. 隔离导致物种形成
D. 适者生存，不适者被淘汰
测试3
正确率：72%
现有两个非常大的某昆虫种群，个体间随机交配，无迁入和迁出，无突变，自然选择对A 和a 基因控制
的性状没有作用。种群1 的A 基因频率为70%，a 基因频率为30%；种群2 的A 基因频率为60%，a 基
因频率为40%。假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的
种群，则下一代中Aa 的基因型频率是( )
A. 91%
B. 65%
C. 45.5%
D. 42%
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课堂总结
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