第六章 从杂交育种到基因工程

第1节 杂交育种与诱变育种

一、杂交育种

1.概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

2.原理：基因重组。通过基因重组产生新的  基因型，从而产生新的优良性状。

3.优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起。

4.缺点：不会创造新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂。

二、诱变育种

1.概念：指利用物理或化学因素来处理生 物，使生物产生基因突变，利用这些变异育成新品种的方法。

2.诱变原理：基因突变

3.诱变因素：

   （1）物理：X射线，紫外线，γ射线等。

   （2）化学：亚硝酸，硫酸二乙酯等。

4.优点：可以在较短时间内获得更多的优良性状。

5.缺点：因为基因突变具有不定向性且有利的突变很少，所以诱变育种具有一定盲目性，所以利用理化因素出来生物提高突变率，且需要处理大量的生物材料，再进行选择培育。

三、四种育种方法的比较

【例1】 普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：

请分析回答：

(1)A组由F1获得F2的方法是________，F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占____________。

(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是____________类。

(3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是________组，原因是____________________________________________。

(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是________。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占_________________________________________________________________。

(5)在一块高秆(纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)_____________________________________________________________。

答案：(1)自交　2/3　(2)Ⅱ

(3)C　基因突变的频率极低且不定向

(4)秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍　100%

(5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交；如果子一代为高秆，子二代高秆∶矮秆＝3∶1(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的

第二节基因工程及其应用

1.概念

2.原理 基因重组

3.基因工程的基本工具

（1）.基因的“剪刀”       （ 限制性内切酶）

   限制性内切酶能够对DNA分子进行切割，它具有专一性和特异性。即一种内切酶只对DNA分子内特定的碱基序列中的特定位点发生作用，把它切开。

（2.）基因的“针线”        （DNA连接酶）

 能够将限制酶切开的黏性末端连接起来，从而使两个DNA片段连接起来。

注：限制酶与连接酶作用的位点都是磷酸二酯键

（3）.基因的运载体   作用：将外源基因送入受体细胞

种类：质粒、噬菌体和动物病毒。其中质粒是  基因工程中最常用的运载体，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。

特点：是细胞染色体外能自主复制的很小的环状DNA 分子，存在于许多细菌及酵母菌等生物中。

条件：(1)能在宿主细胞内复制并稳定保存，并对宿主细胞正常生活没有影响；

(2)具有多个限制酶切点，便于与外源基因连接

(3) 具有某些标记基因，便于目的基因检测

4.基因工程的基本步骤

【例2】 下列属于基因工程工具酶的是(　　)

①限制性核酸内切酶　②DNA水解酶　③DNA聚合酶　④DNA连接酶　⑤RNA聚合酶　⑥解旋酶

A．①④　　　　　　　B．①②③

C．①③④⑤⑥        D．①②③④⑤⑥

解析：基因工程的工具是限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体(载体不是酶)，DNA水解酶将DNA水解；DNA聚合酶是DNA复制时使用的酶，RNA聚合酶与RNA聚合酶结合位点结合，使转录开始；解旋酶使DNA解成单链。

答案：A。

【考例2】 利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是(　　)

A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因

B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA

C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列

D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白

解析：若能在受体细胞检测到目的基因产物，则可表明目的基因完成了在受体细胞中的表达，D选项表明人的干扰素基因已经在受体细胞酵母菌中成功表达。

答案：D。

4．如图是用农作物①和②两个品种分别培育成④⑤⑥⑦四个品种的过程，其中A、a、B、b、D为基因，且A、a和B、b位于非同源染色体上。下列说法正确的是(　　)

A．利用Ⅵ过程培育新品种⑦的方法只有用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗才能实现

B．①②培育品种④的途径中，Ⅰ→Ⅳ→Ⅴ比Ⅰ→Ⅱ途径所用的时间短

C．Ⅳ→Ⅴ过程与Ⅵ过程都应用了植物组织培养技术

D．从目前的操作过程看，④培育成的⑤品种中新增加的基因只是D

解析：A错：Ⅵ过程是诱导细胞内染色体数目加倍，常用的方法是使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，另外利用低温也可诱导染色体数目加倍；B正确：Ⅰ→Ⅳ→Ⅴ表示单倍体育种，Ⅰ→Ⅱ是杂交育种，前者可以明显缩短育种年限；C错：Ⅳ→Ⅴ用花药离体培养的方法进行单倍体育种，培育单倍体幼苗时，使用植物组织培养方法，Ⅵ多倍体育种方法不使用植物组织培养技术；④培育成的⑤品种利用基因工程的原理，⑤品种中新增加的主要是目的基因D，在导入目的基因的过程中，还导入了运载体中的标记基因等其他基因。

答案：B

例题：下图中A－E表示几种不同育种方法

 

     甲

A.

     乙

B.                  ①                                   

                                               ③

                                   ①

C.  AABBDD × RR        ABDR        AABBDDRR

普通小麦    黑麦      不育杂种         小黑麦

 

    DDTT  ×  ddtt         F₁       F₂                 能稳定遗传的

D.  高秆       矮秆                                   矮秆抗锈病的品种

抗锈病     易染锈病 

                               ①         ②          ③

    DDTT  ×  ddtt         F₁       配子        幼苗       能稳定遗传的

E.  高秆       矮秆                                       矮秆抗锈病的品种

抗锈病     易染锈病 

F.           其它生物基因

   植物细胞               新细胞               具有新性状的植物体

① 

A：克隆     B：诱变育种    C：多倍体育种    D：杂交育种

E：单倍体育种   F：基因工程

第七章生物的进化

第一节 生物进化理论的发展

一、拉马克的进化学说

1、理论要点：用进废退；获得性遗传

2、进步性：认为生物是进化的。

二、达尔文的自然选择学说

1、理论要点：自然选择（过度繁殖→生存斗争→遗传和变异→适者生存）

2、进步性：能够科学地解释生物进化的原因以及生物的多样性和适应性。

3、局限性：

①不能科学地解释遗传和变异的本质；

②自然选择对可遗传的变异如何起作用不能作出科学的解释。

（对生物进化的解释仅局限于个体水平）

三、现代达尔文主义

（一）种群是生物进化的基本单位（生物进化的实质：种群基因频率的改变）

1、种群：

概念：在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体称为种群。

特点：不仅是生物繁殖的基本单位；而且是生物进化的基本单位。

2、种群基因库：一个种群的全部个体所含有的全部基因构成了该种群的基因库

3、基因（型）频率的计算

基因频率=

基因型频率=

两者联系：

（1）种群众一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。

（2）一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+杂合子的频率。：

①按定义计算：

例1：从某个群体中随机抽取100个个体，测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60和10个，则：
基因型AA的频率为______；基因型Aa的频率为 ______；基因型 aa的频率为 ______。基因A的频率为______；
基因a的频率为 ______。

答案：30%  60%  10%  60%  40% 

②某个等位基因的频率 = 它的纯合子的频率 +  ½杂合子频率

例：某个群体中，基因型为AA的个体占30%、基因型为Aa的个体占60% 、基因型为aa的个体占10% ，则：基因A的频率为______，基因a的频率为 ______

答案： 60%  40%

（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料

突变的有害或有利不是绝对的，取决于生物的生存环境

（三）自然选择决定进化方向：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。

（四）突变和基因重组、选择和隔离是物种形成机制

1、物种：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且自然状态下能相互交配并能生殖出可育后代的一群生物个体。

2、隔离：

地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。

生殖隔离：指不同种群的个体不能自由交配或交配后产生不可育的后代。

3、物种的形成：

⑴物种形成的常见方式：地理隔离（长期）→生殖隔离 

⑵物种形成的标志：生殖隔离

⑶物种形成的3个环节：

l  突变和基因重组：为生物进化提供原材料

l  选择：使种群的基因频率定向改变

l  隔离：是新物种形成的必要条件

第二节 生物进化和生物多样性

一、生物进化的基本历程

1、地球上的生物是从单细胞到多细胞，从简单到复杂，从水生到陆生，从低级到高级逐渐进化而来的。

2、真核细胞出现后，出现了有丝分裂和减数分裂，从而出现了有性生殖，使由于基因重组产生的变异量大大增加，所以生物进化的速度大大加快。

二、生物进化与生物多样性的形成

第二篇：人教版教学教案高一生物必修(1)知识点整理

华侨城中学高一生物必修（1）知识点整理

第一章 走近细胞

第一节 从生物圈到细胞

一、相关概念、

细 胞：是生物体结构和功能的基本单位。除了病毒以外，所有生物都是由细胞构成的。细胞是地球上最基本的生命系统

生命系统的结构层次： 细胞→组织→器官→系统（植物没有系统）→个体→种群

→群落→生态系统→生物圈

二、病毒的相关知识：

1、病毒（Virus）是一类没有细胞结构的生物体。主要特征：

①、个体微小，一般在10~30nm之间，大多数必须用电子显微镜才能看见；

②、仅具有一种类型的核酸，DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒；

③、专营细胞内寄生生活；

④、结构简单，一般由核酸（DNA或RNA）和蛋白质外壳所构成。

2、根据寄生的宿主不同，病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（即噬菌体）三大类。根据病毒所含核酸种类的不同分为DNA病毒和RNA病毒。

3、常见的病毒有：人类流感病毒（引起流行性感冒）、SARS病毒、人类免疫缺陷病毒（HIV）[引起艾滋病（AIDS）]、禽流感病毒、乙肝病毒、人类天花病毒、狂犬病毒、烟草花叶病毒等。

第二节 细胞的多样性和统一性

一、细胞种类：根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为原核细胞和真核细胞

二、原核细胞和真核细胞的比较：

1、原核细胞：细胞较小，无核膜、无核仁，没有成形的细胞核；遗传物质（一个环状DNA分子）集中的区域称为拟核；没有染色体，DNA 不与蛋白质结合，；细胞器只有核糖体；有细胞壁，成分与真核细胞不同。

2、真核细胞：细胞较大，有核膜、有核仁、有真正的细胞核；有一定数目的染色体（DNA与蛋白质结合而成）；一般有多种细胞器。

3、原核生物：由原核细胞构成的生物。如：蓝藻、细菌（如硝化细菌、乳酸菌、大肠杆菌、肺炎双球菌）、放线菌、支原体等都属于原核生物。

4、真核生物：由真核细胞构成的生物。如动物(草履虫、变形虫)、植物、真菌（酵母菌、霉菌、粘菌）等。

三、细胞学说的建立：

1、1665 英国人虎克(Robert Hooke)用自己设计与制造的显微镜（放大倍数为40-140倍)观察了软木的薄片，第一次描述了植物细胞的构造，并首次用拉丁文cella（小室)这个词来对细胞命名。

2、1680 荷兰人列文虎克（A. van Leeuwenhoek），首次观察到活细胞，观察过原生动物、人类精子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌等。

3、19世纪30年代德国人施莱登（Matthias Jacob Schleiden） 、施旺（Theodar Schwann）提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。这一学说即“细胞学说（Cell Theory)”，它揭示了生物体结构的统一性。

第二章 组成细胞的分子

第一节 细胞中的元素和化合物

一、1、生物界与非生物界具有统一性：组成细胞的化学元素在非生物界都可以找到

2、生物界与非生物界存在差异性：组成生物体的化学元素在细胞内的含量与在非生物界中的含量明显不同

二、组成生物体的化学元素有20多种：

大量元素：C、 O、H、N、S、P、Ca、Mg、K等；

微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo；

基本元素：C；

主要元素；C、 O、H、N、S、P；

细胞含量最多4种元素：C、 O、H、N；

水

无机物 无机盐

组成细胞 蛋白质

的化合物 脂质

有机物 糖类

核酸

三、在活细胞中含量最多的化合物是水（85％-90％）；含量最多的有机物是蛋白质（7％-

10％）；占细胞鲜重比例最大的化学元素是O、占细胞干重比例最大的化学元素是C。

第二节 生命活动的主要承担者------蛋白质

一、相关概念：

氨 基 酸：蛋白质的基本组成单位 ，组成蛋白质的氨基酸约有20种。

脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基（—NH2）与另一个氨基酸分子的羧基（—COOH）相连接，同时失去一分子水。 肽 键：肽链中连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）。

二 肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，只含有一个肽键。

多 肽：由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构。

肽 链：多肽通常呈链状结构，叫肽链。

二、氨基酸分子通式：

NH2

｜

R — C —COOH

｜

H

三、 氨基酸结构的特点：每种氨基酸分子至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上（如：有—NH2和—COOH但不是连在同一个碳原子上不叫氨基酸）；R基的不同导致氨基酸的种类不同。

四、蛋白质多样性的原因是：组成蛋白质的氨基酸数目、种类、排列顺序不同，多肽链空间结构千变万化。

五、蛋白质的主要功能（生命活动的主要承担者）：

① 构成细胞和生物体的重要物质，如肌动蛋白；

② 催化作用：如酶；

③ 调节作用：如胰岛素、生长激素；

④ 免疫作用：如抗体，抗原；

⑤ 运输作用：如红细胞中的血红蛋白。

六、有关计算：

① 肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数目 — 肽链数

② 至少含有的羧基（—COOH）或氨基数（—NH2） = 肽链数

第三节 遗传信息的携带者------核酸

一、核酸的种类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）

二、核 酸：是细胞内携带遗传信息的物质，对于生物的遗传、变异和蛋白质的合成具有重要作用。

三、组成核酸的基本单位是：核苷酸，是由一分子磷酸、一分子五碳糖（DNA为脱氧核糖、RNA为核糖）和一分子含氮碱基组成 ；组成DNA的核苷酸叫做脱氧核苷酸，组成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。

四、DNA所含碱基有：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）

RNA所含碱基有：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、尿 嘧 啶（U）

五、核酸的分布：真核细胞的DNA主要分布在细胞核中；线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA；RNA主要分布在细胞质中。

第四节 细胞中的糖类和脂质

一、相关概念：

糖类：是主要的能源物质；主要分为单糖、二糖和多糖等

单糖：是不能再水解的糖。如葡萄糖。

二糖：是水解后能生成两分子单糖的糖。

多糖：是水解后能生成许多单糖的糖。多糖的基本组成单位都是葡萄糖。

可溶性还原性糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖等

二、糖类的比较：

分类 元素 常见种类 分布 主要功能

单糖 C

H

O 核糖 动植物 组成核酸

脱氧核糖

葡萄糖、果糖、半乳糖 重要能源物质

二糖 蔗糖 植物 ∕

麦芽糖

乳糖 动物

多糖 淀粉 植物 植物贮能物质

纤维素 细胞壁主要成分

糖原（肝糖原、肌糖原） 动物 动物贮能物质

三、脂质的比较：

分类 元素 常见种类 功能

脂质 脂肪 C、H、O ∕ 1、主要储能物质

2、保温

3、减少摩擦，缓冲和减压

磷脂 C、H、O

（N、P） ∕ 细胞膜的主要成分

固醇 胆固醇 与细胞膜流动性有关

性激素 维持生物第二性征，促进生殖器官发育

维生素D 有利于Ca、P吸收

第五节 细胞中的无机物

一、有关水的知识要点

存在形式 含量 功能 联系

水 自由水 约95％ 1、良好溶剂

2、参与多种化学反应

3、运送养料和代谢废物 它们可相互转化；代谢旺盛时自由水含量增多，反之，含量减少。

结合水 约4.5％ 细胞结构的重要组成成分

二、无机盐（绝大多数以离子形式存在）功能：

①、构成某些重要的化合物，如：叶绿素、血红蛋白等

②、维持生物体的生命活动（如动物缺钙会抽搐）

③、维持酸碱平衡，调节渗透压。

第三章 细胞的基本结构

第一节 细胞膜------系统的边界

一、细胞膜的成分：主要是脂质（约50％）和蛋白质（约40％），还有少量糖类

（约2％--10％）

二、细胞膜的功能：

①、将细胞与外界环境分隔开

②、控制物质进出细胞

③、进行细胞间的信息交流

三、植物细胞含有细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，对细胞有支持和保护作用；其性质是全透性的。

第二节 细胞器----系统内的分工合作

一、相关概念：

细 胞 质：在细胞膜以内、细胞核以外的原生质，叫做细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。

细胞质基质：细胞质内呈液态的部分是基质。是细胞进行新陈代谢的主要场所。

细 胞 器：细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。

二、八大细胞器的比较：

1、线粒体：（呈粒状、棒状，具有双层膜，普遍存在于动、植物细胞中，内有少量DNA和RNA内膜突起形成嵴，内膜、基质和基粒中有许多种与有氧呼吸有关的酶），线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，生命活动所需要的能量，大约95%来自线粒体，是细胞的“动力车间”

2、叶绿体：（呈扁平的椭球形或球形，具有双层膜，主要存在绿色植物叶肉细胞里），叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”，（含有叶绿素和类胡萝卜素，还有少量DNA和RNA，叶绿素分布在基粒片层的膜上。在片层结构的膜上和叶绿体内的基质中，含有光合作用需要的酶）。

3、核糖体：椭球形粒状小体，有些附着在内质网上，有些游离在细胞质基质中。是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所。

4、内质网：由膜结构连接而成的网状物。是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”

5、高尔基体：在植物细胞中与细胞壁的形成有关，在动物细胞中与蛋白质（分泌蛋白）的加工、分类运输有关。

6、中心体：每个中心体含两个中心粒，呈垂直排列，存在于动物细胞和低等植物细胞，与细胞的有丝分裂有关。

7、液泡：主要存在于成熟植物细胞中，液泡内有细胞液。化学成分：有机酸、生物碱、糖类、蛋白质、无机盐、色素等。有维持细胞形态、储存养料、调节细胞渗透吸水的作用。

8、溶酶体：有“消化车间”之称，内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。

三、分泌蛋白的合成和运输：

核糖体（合成肽链）→内质网（加工成具有一定空间结构的蛋白质）→

高尔基体（进一步修饰加工）→囊泡→细胞膜→细胞外

四、生物膜系统的组成：包括细胞器膜、细胞膜和核膜等。

第三节 细胞核----系统的控制中心

一、细胞核的功能：是遗传信息库（遗传物质储存和复制的场所），是细胞代谢和遗传的控制中心；

二、细胞核的结构：

1、染色质：由DNA和蛋白质组成，染色质和染色体是同样物质在细胞不同时期的两种存在状态。

2、核 膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。

3、核 仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。

4、核 孔：实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流。

26、细胞膜主要由脂质和蛋白质，和少量糖类组成，脂质中磷脂最丰富，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多；细胞膜基本支架是磷脂双分子层；细胞膜具有一定的流动性和选择透过性。

将细胞与外界环境分隔开

27、细胞膜的功能控制物质进出细胞

进行细胞间信息交流

28、植物细胞的细胞壁成分为纤维素和果胶，具有支持和保护作用。

★29、制取细胞膜利用哺乳动物成熟红细胞，因为无核膜和细胞器膜。

30、★叶绿体：光合作用的细胞器；双层膜

★线粒体：有氧呼吸主要场所；双层膜

核糖体：生产蛋白质的细胞器；无膜

中心体：与动物细胞有丝分裂有关；无膜

液泡：调节植物细胞内的渗透压，内有细胞液

内质网：对蛋白质加工

高尔基体：对蛋白质加工，分泌

31、消化酶、抗体等分泌蛋白合成需要四种细胞器：核糖体，内质网、高尔基体、线粒体。

32、细胞膜、核膜、细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统，它们在结构和功能上紧密联系，协调。

维持细胞内环境相对稳定

生物膜系统功能许多重要化学反应的位点

把各种细胞器分开，提高生命活动效率

核膜：双层膜，其上有核孔，可供mRNA通过

结构核仁:

33、细胞核由DNA及蛋白质构成，与染色体是同种物质在不同时期的

染色质两种状态

容易被碱性染料染成深色

功能：是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心

★34、植物细胞内的液体环境，主要是指液泡中的细胞液。

原生质层指细胞膜，液泡膜及两层膜之间的细胞质

植物细胞原生质层相当于一层半透膜；质壁分离中质指原生质层，壁为细胞壁

★35、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜

自由扩散：高浓度→低浓度，如H2O，O2，CO2，甘油，乙醇、苯

协助扩散：载体蛋白质协助，高浓度→低浓度，如葡萄糖进入红细胞

★36、物质跨膜运输方式主动运输：需要能量；载体蛋白协助；低浓度→高浓度，如无机盐

离子

胞吞、胞吐：如载体蛋白等大分子

★37、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子，小分子和大分子则不能通过。