5. 生态系统能量流动的特点:单向流动,逐级递减。传递效率大约是10%-20%。
4. 所有生物群落在垂直方向上,都具有分层现象,称为群落的垂直结构。
生物群落在水平方向上,由于地形的起伏、光照的明暗、湿度的大小等因素的影响,不地地段往往分布着不同的种群,种群密度也会有差别,称为群落的水平结构。
3. 种群增长的“S”型曲线:
产生的条件:在有限制的环境条件下。
特点:种群数量达到K值后,将停止增长并在K值左右保持相对稳定。
2. 种群增长的“J”型曲线:
产生的条件:无限制的环境、理想的环境(食物、空间充裕;气候适宜,无天敌)。
特点:种群数量连续增长。
1. 种群各个特征的关系:
(1)在种群的四个特征中,种群密度是基本特征,与种群数量呈正相关。
(2)出生率、死亡率以及迁移率是决定种群大小和种群密度的直接因素。
(3)年龄组成和性别比例则是通过影响出生率和死亡率而间接影响种群密度和种群数量的,是预测种群密度(数量)未来变化趋势的重要依据。
本专题包括必修第八章生物与环境、第九章人与生物圈
知识线索:
第一条主线:以生命的结构层次为线索。
第二条主线:以生态系统能量流动为线索。
能量的输入 |
能量的传递 |
能量的输出 |
能量的流动 |
研究能量流动的目的 |
①生产者 (绿色植物) |
①食物链和食物网 |
①生产者、消费者、分解者 |
①传递方向 ②流动渠道:食物链和食物网 |
①调整能量流动关系 |
②光合作用 |
②能量流动伴随物质循环进行 |
②呼吸作用(有氧呼吸和无氧呼吸) |
③传递效率 ④能量金字塔 |
②生态平衡 ③环境保护 ④实施可持续发展战略 |
(六) 变异、进化和育种
1. 基因突变、基因重组、染色体变异
(1)基因突变
基因突变是指基因片段上碱基对发生增添、缺失或改变而引起基因结构的改变,基因突变往往会导致生物性状发生改变。
①它是遗传物质在分子水平方面的改变。碱基对数目、种类改变非常小,若数目改变幅度较大则会转变为染色体变异。
②基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的改变,原因是突变部位可能在非编码区,即使突变部位在编码区上,也会因一种氨基酸有多个密码子而使突变后的基因控制合成的蛋白质与突变前相同或突变发生在内含子中。
③基因片段上碱基数单个的添、减往往会导致生物性状的改变。若碱基对是以3的倍数(并连在一起)添、减,则合成的蛋白质上氨基酸的种类、排列顺序一般变化较小。
④DNA复制过程中,碱基互补配对发生偏差、小幅度跳跃或重复复制都会导致基因突变,故基因突变多发生在细胞分裂间期。
⑤基因突变会产生新的基因和基因型,基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因。要增加可用于基因重组的基因种类只有通过基因突变,所以基因突变是生物变异的根本来源。
⑥基因突变过程中,碱基对数目、种类的改变不是人类能控制的,所以利用人工诱变育种着很大盲目性。
(2)基因重组
①能发生重组的基因是什么基因?分布情况如何?
分析如右图所示:
图甲中A与b,a与B为同源染色体上的非等位基因,不遵循自由组合定律;而图乙中的C与D、d、c与D、d为非同源染色体上的非等位基因,遵循自由组合定律。
②传统意义上的基因重组
a.只能发生在进行有性生殖的同种生物之间。
b.减数分裂过程中实现的基因重组要在后代性状中体现出来一般要通过精于与卵细胞结合产生新个体来实现,因此对基因重组使生物体性状发生变异这一现象来说,减数分裂形成不同类型配子是因,而受精作用产生不同性状的个体则是果。
③基因重组分类
a.分子水平的基因重组(如通过对DNA的剪切、拼接而实施的基因工程)。
特点:可突破远源杂交不亲和的障碍。
b.染色体水平的基因重组(减数分裂过程中同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换,以及非同源染色体自由组合下的基因重组)。
特点:难以突破远源杂交不亲和的障碍。
c.细胞水平的基因重组(如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术的大规模基因重组)
特点:可突破远源杂交不亲和的障碍。
(3)染色体变异
染色体结构变异和染色体数目变异比较
项目 |
染色体结构变异 |
染色体数目变异 |
变异范围 |
染色体水平上的变异,涉及染色体某一片段的改变 |
染色体水平上的变异,涉及染色体数目改变
|
变异方式 |
染色体片段的缺失、重复、倒位、易位 |
个别染色体数目增 减、染色体组倍性增减 |
变异结果 |
染色体上的基因的数目、排列顺序发生改变 |
基因数目增减、产生多倍体、单倍体等 |
性状表现 |
生物性状发生较大改变 |
生物性状发生较大改变 |
变异的检测 |
光学显微镜下可观察比较染色体形态 |
光学显微镜下可观察染色体数目 |
特别提醒:真核生物的有丝分裂和减数分裂,有性生殖和无性生殖中都可发生染色体变异。
2. 细胞分裂、生物变异、生物进化
在细胞分裂间期,DNA复制过程中可能会受到内部或外界因素的干扰,导致DNA复制发生差错,发生基因突变而产生新基因,从而大幅度改变生物性状。减数第一次分裂过程中发生基因重组,虽然没有产生新基因,但产生了新的基因型。染色体变异可能会导致基因数目大幅度增减,使生物性状发生较大改变,甚至出现新的物种,所以生物的变异来源与细胞分裂密切相关。
生物各种变异的利弊取决于生物生存的环境条件。被环境选择保留的生物变异是有利变异,在生物逐代繁殖过程中得到积累和加强,从而使生物体内控制这一性状的基因得到保留,经过长期的自然选择作用,生物种群基因频率发生定向改变,使生物不断向前进化发展,当种群基因频率改变到突破种的界限而达到生殖隔离时,就进化为一个新的物种。因此生物种内进化是基因频率改变未达到生殖隔离的程度,而新物种形成则是基因频率改变达到了生殖隔离程度。生殖隔离是新物种形成的标志。
特别注意:生物进化的实质是种群基因频率的改变,因此,可认为生物基因频率发生了改变就意味着生物发生了进化,但生物进化不等于新物种形成。物种形成的必要条件是隔离,使基因频率改变发展到不能进行基因交流的程度。
3. 不同育种方法的归纳与比较
|
杂交育种 |
人工诱变育种 |
单倍体育种 |
多倍体育种 |
基因工程育种 |
细胞融合技术 |
细胞核移植技术 |
原理 |
基因重组 |
基因突变 |
染色体变异 |
染色体变异 |
DNA(基因) 重组 |
基因重组 染色体变异 |
动物细胞核的全能性 |
常用方式 |
杂交 ↓ 自交 ↓ 选种 ↓ 自交 |
(1)物理:紫外线、微重力、激光等;(2)化学:秋水仙索、硫酸二乙酯处理,诱导基因发生突变。需筛选。 |
花药离体培养,然后再用秋水仙素处理单倍体植株幼苗,使染色体加倍 |
秋水仙家处理萌发的种子或幼苗 |
转基因(DNA重组)技术将目的基因引入生物体内,培育新品种 |
让不同生物细胞原生质体融合,同种生物细胞可融合为多倍体 |
将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵细胞中 |
优点 |
将不同个体的优良性状集中于同一个体上 |
可以提高变异的频率,加速育种进程,大幅度地改良某些性状 |
可以明显地缩短育种年限 |
器官巨大,提高产量和营养成分 |
目的性强,育种周期短,克服了远源杂交不亲和的障碍,定向改变生物的性状 |
按照人们的意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品且克服了远缘杂交不亲的障碍 |
克服了某些动物繁殖率低的问题,可改良动物品或保护濒危物种 |
缺点 |
时间长,须及时发现优良品种 |
有利变异少,须大量处理实验材料 |
技术复杂 |
发育延迟,结实率低。一般只适合植物 |
技术复杂,有可能引起生态危机 |
技术复杂,存在安全性问题 |
技术要求高 |
应用举例 |
矮秆抗锈病小麦 |
青霉素高产菌株、太空椒 |
单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦 |
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 |
产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉 |
白菜甘蓝、番茄马铃薯 |
克隆羊“多莉”、鲤鲫移核鱼 |
2010新课标高考总复习全案[学生专用]
第六课时
(五) 细胞核遗传与细胞质遗传的比较
比较项目 |
细胞核遗传 |
细胞质遗传 |
遗传物质载体 |
染色体 |
叶绿体、线粒体 |
正交反交结果 |
F1不一定与母本相同,表现显性性状 |
F1均与母本相同 |
F1性状分离比例 |
有固定的分离比 (遵循遗传定律) |
无固定的分离比 |
减数分裂过程中 遗传物质的分配 |
有规律地均等分配到子细胞中 |
随机地、不均等地分配到子细胞中 |
基因数目 |
与细胞核中染色体组倍数成正比 |
与线粒体、叶绿体数量成正相关 |
传递途径 |
精子和卵细胞 |
卵细胞 |
特别提醒:细胞核遗传和细胞质遗传的遗传物质都是DNA。生物体绝大多数性状由核基因控制(如人的白化病),极少数性状由质基因控制(如紫茉莉枝条的颜色);还有一些性状是由核基因和质基因共同控制的。
(四) 细胞质遗传与减数分裂
1. 细胞质遗传表现为母系遗传
原因:卵原细胞经过减数分裂产生的卵细胞含大量的细胞质,而精子中只含有极少量的细胞质,因此受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞,这样受细胞质内遗传物质控制的 性状实际上是受卵细胞中的遗传物质控制,因此,子代总是表现出母本的性状。
2. 细胞质遗传的后代不出现固定的性状分离比
原因:生殖细胞在进行减数分裂时,细胞质中的遗传物质不能像核内的遗传物质那样进行有规律的分离,而是随机地、不均等地分配到子细胞中去。
(三) 核遗传与减数分裂
1. 遗传定律与减数分裂之间的关系
从细胞水平看,基因的分离定律和自由组合定律都与减数分裂有联系,它们之间的关系如下表所示:
比较项目 遗传规律 |
发生时期 |
染色体与基因行为 |
配子 (2N生物) |
基因的分离定律 |
减I后期 |
同源染色体分开→等位基因分离 |
配子中含等位基因中的-个 |
基因的自由 组合定律 |
减I后期 |
非同源染色体自由组合→非同源染色体上的非等位基因自由组合 |
配子中含不同的基因组合 |
特别提醒:正常情况下-个基因型为AaB)(遵循自由组合定律且在联会时期不发生交叉互换)的精原细胞能产生两种类型的精子,而该生物可产生AB、ab、Ab、aB四种精子。
2. 孟德尔遗传定律的适用条件及限制因素
(1)适用条件:①真核生物的性状遗传;②有性生殖过程中的性状遗传;③细胞核遗传;④基因的分离定律适用于一对相对性状的遗传,只涉及一对等位基因。基因的自由组合定律适用于两对或两对以上相对性状的遗传,涉及两对或两对以上的等位基因且分别位于两对或两对以上的同源染色体上。
(2)限制因素:①所研究的每一对相对胜状只受一对等位基因控制.而且等位基因要完全显性;②不同类型的雌、雄配子都能发育良好,且受精的机会均等;③所有后代都应处于比较一致的环境中,而且存活率相同;④供试验的群体要大,个体数量要足够多。
特别提醒:
①位于同一对同源染色体上的非等基因的传递不遵循基因的自由组合定律。
②性染色体上的基因控制的性状遗传,若只研究一对相对性状则遵循基因的分离定律,由于性染色体的特殊性,描述子代性状表现时要连同性别一起描述。
3. 有关计算
(1)用好典型比例:如3:1、1:2:1、9:3:3:1、1:1:1:1
l 9:3:3:1的活用:
前题条件:亲本AaBb X AaBb
子代表现型比例:显显9:显隐3:隐显3:隐隐1
子代基因型:双杂合(AaBa)占4/16;单杂合(如AaBB、aaBb)占2/16;纯合:1/16
(2)一对相对性状的交配情况比较
组别 |
亲本组合 |
后代基因型 |
后代表现型 |
|
组合名称 |
举例 |
|||
1 |
杂交 |
黄×绿(YY×yy) |
1种:Yy |
1种:黄 |
2 |
自交 |
黄×黄(Yy×Yy) |
3种:1 YY、2 Yy、1yy |
2种:3黄、1绿 |
3 |
测交 |
黄×绿(Yy×yy) |
2种:1 Yy、yy |
2种:1黄、1绿 |
说明:牢记以上类型,运用自如,这是学习分离规律、自由组合规律的基础。 |
(3)两对相对性状的交配情况主要有以下6种
自由组合定律是研究两对或两对以上相对性状的遗传规律。要用好自由组合定律,必须在分离定律的基础上,把各对相对性状的遗传分解成许多一对一对的相对性状去研究
组 别 |
亲本组合 |
后代基因型 种类 |
后代表现型 种类 |
后代表现型比例 |
举例 |
||||
1 |
YYRR×yyrr |
1×1=1 |
1×1=1 |
全为显性(1×1) |
2 |
YyRr×YyRr |
3×3=9 |
2×2=4 |
(3:1) (3:1)=9:3:3:1 |
3 |
YyRr×yyrr |
2×2=4 |
2×2=4 |
(1:1) (1:1)=1:1:1:1 |
4 |
YYRr×yyrr |
1×2=2 |
1×2=2 |
(1:1)×1=1:1 |
5 |
YyRR×Yyrr |
3×1=3 |
2×1=2 |
(3:1)×1=3:1 |
6 |
YyRr×Yyrr |
3×2=6 |
2×2=4 |
(3:1)(1:1)=3:1:3:1 |
说明:一对相对性状的交配情况是解题的基础,应做到熟练地计算,牢固地掌握。 |
4. 伴性遗传和人类遗传病
(1)口诀: 无中生有为隐性,隐性遗传看女病,父子都病是伴性
有中生无为显性,显性遗传看男病,母女都病是伴性
(2)人类遗传病比较
|
遗传特点 |
病因分析 |
诊断方法 |
|||
单基因遗传病 |
常染色体显性遗传病 |
①男女患病几率相等 ②连续遗传 |
都遵循孟德尔遗传规律 |
基因突变 |
遗传咨询产前诊断(基因诊断)性别检测(伴性遗传病) |
|
常染色体隐性遗传病 |
①男女患病几率相等 ②隔代遗传 |
|||||
伴X显性遗传病 |
①女患者多于男患者 ②父亲患病则女儿一定患病,母亲正常,则儿子一定正常 ③连续遗传 |
|||||
伴X隐性遗传病 |
①男患者多于女患者 ②母亲患病,则儿子一定患病,父亲正常则女儿一定正常 ③隔代交叉遗传 |
|||||
多基因遗传病 |
①家庭聚集现象 ②易受环境影响 |
一般不遗遵传循规律孟德尔 |
可由基因突变产生 |
遗传咨询基因检测 |
||
染色体异常遗传病 |
染色体结构异常遗传病 |
不遵循孟德尔遗传规律 |
染色体片段的缺失、重复、倒位、易位 |
产前诊断(染色体数目,结构检测) |
||
染色体数目异常遗传病 |
减数分裂过程中染色体异常分离 |
|||||
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