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高中生物竞赛总结高中生物竞赛总结高中生物竞赛总结复习参考书：中学生物课本（高二生物上下册、高三选修本、生理卫生及初中生物四册）普通生物学陈阅增主编奥赛竞赛书：金牌之路、王正询主编、广西师范大学出版社（指导思想：以高中教材为主，用普通生物学拓展内容）一、细胞生物学和生物化学1细胞结构、功能、分裂（细胞周期：可用放射性标记物进行研究）细胞膜控制物质进出的功能：选择透过性（协助扩散、主动运输）内吞和外排作用细胞骨架：微丝、微管等原核细胞（典型的原核生物：蓝藻和细菌）与真核细胞的区别有丝分裂实验步骤及所用到的材料2DNA、RNA（核酸）组成单位、空间结构及其变性、复性等问题。蛋白质的组成单位、空间结构及其变性、复性等问题3提取DNA的实验（原理、过程、注意问题）4DNA复制过程、转录、翻译过程（中心法则）5鉴定蛋白质、脂肪、还原性糖（及淀粉：直链淀粉和支链淀粉）的方法、颜色变化6电泳方法7蛋白质的差异（结构上）和氨基酸（20种）的差异8血红蛋白的功能、结构（猪、人、牛的某一区段相似：功能相似携带氧）9酶的特性及其影响因素：相关实验10蛋白质类型：组合蛋白和功能蛋白二、遗传学及进化理论1遗传学三大规律：分离、自由组合、连锁与交换、伴性遗传（常、性染色体；性别决定）2生物的变异：基因突变、基因重组、染色体变异3原始生命的起源过程、现代进化理论、人类起源自然选择学说主要内容生物进化的证据：最可靠：化石比较解剖学：同源器官和同功器官胚胎发育学：早期具有相似的特征：尾和鳃裂考点提示：（一）遗传病及其分析1常染色体显隐性遗传病、性染色体显隐性遗传病2计算发病率、预测某家族未来发展趋势3单基因遗传病、多基因遗传病、染色体异常遗传病（二）数量遗传与质量遗传的特点（三）群体遗传平衡定律（哈德温伯格定律）（四）袁隆平：3系杂交水稻及杂交育种细胞核不育和细胞质不育问题（五）复等位基因三、动物学1动物冬眠的生理意义：对寒冷和食物不足的一种适应2昆虫的变态（完全变态和不完全变态）3动物分类学（无脊椎动物及脊椎动物的主要类群及其特点：初二第三册）四、植物学1植物主要类群及其主要特征（特别是种子植物：花的结构：初二第三册）2胞间连丝、植物导管与筛管及其作用3组织培养方法、优点4逆境生理：植物在反常环境里（高温、低温、干旱、盐碱地等）所表现出来的现象。5光合作用：C3（卡尔文循环）植物、C4植物及其区别呼吸作用：三羧酸循环6植物生长素生理作用、发现实验（达尔文、温特等人的实验）7植物细胞质壁分离与恢复实验（原理及实验现象）8植物吸收矿质元素的过程：交换吸附与主动运输（与呼吸作用关系）几种重要矿质元素及其重要作用五、人体生理及解剖学1几种不同肌肉的特点2三大营养物质（蛋白质、脂类、糖类）的消化、代谢过程及其相互间的关系3神经系统基本组成单位：神经元（细胞）4反射与反射弧的概念、组成；大脑皮层及其作用5神经传导方式（能看图判断）（神经纤维上传导及神经细胞间的传导方式）神经递质：6激素调节功能及其应用（1）胰岛素与糖尿病（致病原因：大量食糖、缺胰岛素、肾脏病变：过滤功能或重吸收功能减弱）（2）脑垂体与其它腺体（卵巢、甲状腺、肾上腺）的关系下丘脑与脑垂体的关系性腺与个体发育的关系（3）其它激素：甲状腺激素、生长激素及其作用（4）蛋白质类激素：胰岛素及生长激素7血型及其判断、遗传学分析8眼球结构及其调节（眼睛近视及远视成因、纠正方法）9肺活量与肺通气10抗体与抗原（免疫系统）11肿瘤细胞的特点（无限增殖）、衰老细胞的特点12遗传病及优生措施（产前诊断）13植物性神经（交感神经和副交感神经）、迷走神经及其功能14正反馈调节和负反馈调节15血液循环系统（心脏结构、心动周期）、泌尿系统、生殖系统（初一生物书）六、微生物学1分类：病毒、细菌、放线菌、真菌、病毒（初中第四册）2真菌的分类：真菌门与地衣门（粘菌门）真菌门（鞭毛菌亚门：接合菌亚门：根霉属等子囊菌亚门：酵母菌属、白粉菌属、羊肚菌属担子菌亚门（最高级）：蘑菇、木耳、银耳、猴头、灵芝等半知菌亚门：皮肤癣菌、大部分青霉、曲霉等3细菌的新陈代谢类型（各种类型要知道几个典型的例子）（1）.异养厌氧型：（2）.异养好氧型：（3）.自养好氧型：硫化细菌4细菌的生活方式异养：腐生生活寄生生活自养：硫化细菌、硝化细菌等5应用方面：食品（食用菌的栽培；酸奶、酒、面包的生产）治理环境：微生物治理方法七、生态学1生物与环境的关系非生物因素与生物（太阳、温度、水等对生物的影响）（1）对植物的影响：（光合作用）长短日照的植物（2）对动物的影响：各个地带的动物形态体形不同（为了适应各个环境而形成的）生物因素与生物种间关系：竞争、捕食、共生与寄生种内关系：互助、斗争2生态系统a种群、生物群落与生态系统的概念b生态系统的成分及其结构（特别能量流动的规律、食物莲与食物网）c生态系统的类型及其特点热带雨林生态系统、草原生态系统、苔原生态系统、农业生态系统的特点及能量分配、流动的规律d农作物与温度、太阳辐射的关系（农业生态系统）e酸雨的形成及危害3环境污染问题八、生物技术1胚胎移植技术、克隆技术、胚胎切割、干细胞2单克隆抗体3基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程九、其他方面1离子的运输（透过细胞膜的运输：自由扩散、协助扩散和主动运输）2酶、激素的区别3生物的分界学说（两界学说、五界学说、六界学说）扩展阅读：高中生物竞赛知识总结高中生物竞赛重难点知识2022生物竞赛知识提纲第一单元生命的物质基础和结构基础必须掌握：1.1化学元素与生物体的关系1.2生物体中化学元素的组成特点1.3生物界与非生物界的统一性和差异性1.4细胞中的化合物及作用1.5蛋白质的相关计算设构成蛋白质的氨基酸个数m，构成蛋白质的肽链条数为n，构成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为a，蛋白质中的肽键个数为x，蛋白质的相对分子质量为y，控制蛋白质的基因的最少碱基对数为r，则肽键数脱去的水分子数，为xmn蛋白质的相对分子质量yma18x或者yr3a18x1.6蛋白质的组成层次1.7核酸的基本组成单位1.8生物大分子的组成特点及多样性的原因名称基本单位化学通式多糖葡萄糖C6H12O6聚合方式多样性的原因葡萄糖数目不同糖链的分支不同化学键的不同R蛋白质氨基酸氨基酸数目不同NH2CCOOH脱水缩合氨基酸种类不同氨基酸排列次序不同肽链的空间结构核苷酸数目不同核苷酸排列次序不同核苷酸种类不同H核酸（DNA和RNA）1.9生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定1.10选择透过性膜的特点1.11细胞膜的物质交换功能1.12线粒体和叶绿体共同点核苷酸1、具有双层膜结构2、进行能量转换3、含遗传物质DNA4、能独立地控制性状5、决定细胞质遗传6、内含核糖体7、有相对独立的转录翻译系统8、能自我分裂增殖1.13真核生物细胞器的比较1.14细胞有丝分裂中核内DNA、染色体和染色单体变化规律高中生物竞赛重难点知识1.15理化因素对细胞周期的影响理化因素过量脱氧胸苷秋水仙素低温（24）注：表示有影响1.16细胞分裂异常（或特殊形式分裂）的类型及结果类型细胞质不分裂个别染色体不分离全部染色体不分离染色体多次复制，但不分离两个以上中心体1.17细胞分裂与分化的关系1.18癌细胞的特点癌细胞的特点正常功能丧失新陈代谢异常引发免疫反应可以种间移植如线粒体功能障碍，无氧供能主要是细胞免疫可移植在异种生物体内生长，形成癌瘤无限分裂增殖形态结构变化细胞物质改变分裂方式有丝分裂有丝分裂、减数分裂有丝分裂、减数分裂有丝分裂有丝分裂结果双（多）核细胞单体、多体多倍体多线巨大染色体多极核多核胚囊21三体、唐氏综合征四倍体植物果蝇唾腺染色体事例间期前期中期后期末期机理抑制DNA复制抑制纺锤体形成影响酶活和供能应用治疗癌症获得多倍体低温贮藏永生细胞扁平梭形成纤维细胞癌变球形如癌细胞膜糖蛋白减少，细胞黏着性降低，易转移扩散。癌细胞膜表面含肿瘤抗原，肝癌细胞含甲胎蛋白等1.19生物膜与生物膜系统第二单元生物的新陈代谢植物代谢部分：酶与ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮2.1酶的分类蛋白质类酶单纯酶仅含蛋白质如胃蛋白质酶唾液淀粉酶含Cl-蛋白质(蛋白质本质)复合酶辅助因子离子细胞色素氧化酶含Cu2+分解葡萄糖的酶含Mg2+辅酶NADP(辅酶)B族维生素生物素(羧化酶的辅酶)酶有机物存在于低等生物中，将RNA自我催化。类酶RNA端粒酶含RNA对生命起源的研究有重要意义。2.2酶促反应序列及其意义高中生物竞赛重难点知识、酶促反应序列生物体内的酶促反应可以顺序连接起来，即第一个反应的产物是第二个反应的底物，第二个反应的产物是第三个反应的底物，以此类推，所形成的反应链叫酶促反应序列。如D终产物BC酶n酶1酶2酶3酶4意义各种反应序列形成细胞的代谢网络，使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行，确定了代谢的方向。2.3生物体内ATP的来源2.4生物体内ATP的去向2.5光合作用的色素2.6光合作用中光反应和暗反应的比较比较项目反应场所能量变化叶绿体基粒光能电能电能活跃化学能物质变化H2OHO2ATPPiATP反应物反应产物反应条件反应性质反应时间H2O、ADP、Pi、NADP+O2、ATP、NADPH需光光化学反应（快）CO2、ATP、NADPH（CH2O）、ADP、Pi、NADP+、H2O不需光酶促反应（慢）CO2NADPHATPNADP+H+2eNADPH（CH2O）ADPPiNADP+H2O光反应叶绿体基质活跃化学能稳定化学能暗反应A有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行）2.7光能利用率与光合作用效率的关系提高延长光合作用时间增加光合作用面积关系光能利用率概念光合作用制造的有机物所含的能量照在地面上的总能量中被转移的能量参与光合作用的能量中被转移的能量热能损失照在该地面的总的光能光合作用制造的有机物所含的能量光合作用效率光合作用吸收的光能去向延长光合作用时间提高光能利用率增加光合作用面积提高光合作用效率光能损失荧光、磷光光能电能化学能（贮存）控制光照强弱二氧化碳供应必需矿质元素供应2.8影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系提高复种指数：改一年一季为一年多季合理密植套种（不同时播种）、间作（同时播种）因地制宜：阳生植物种阳地阴生植物种阴地光质影响：蓝紫光照，蛋白质和脂类多红光照，糖类增多通风透光，增施农家肥；人工增CO2（温室）水温度光光能利用率控制光照强弱必需矿质元素供应增加二氧化碳供应CO2矿物影响光合作用的外界因素-3-高中生物竞赛重难点知识2.9光合作用实验的常用方法密封法半叶法（遮盖法）可同时使用光合作用产生淀粉验证（探索）光合作用需CO2并放O2、光强的影响验证（探索）光合作用中物质的转变同位素标记法割主叶脉法2.10植物对水分的吸收和利用打孔法（抽气法）光质对光合作用的影响分光法2.11半透膜与选择透过性膜的区别与联系概念半透膜小分子、离子能透过，大分子不能透过选择透过性膜水自由通过，被选择的离子和其它小分子可以通过，大分子和颗粒不能通过选择透过性（生物分子组成，取决于脂质、蛋白质和ATP）活生物膜（磷脂和蛋白质构成的膜）水和亲脂小分子：不由膜决定，取决于物质密度离子和其它小分子：膜上载体（蛋白质）决定渗透作用和其它更多的生命活动功能水自由通过，大分子和颗粒都不能通过性质状态材料物质运动方向功能共同点半透性（存在微孔，取决于孔的大小）活或死合成材料或生物材料不由膜决定，取决于物质密度渗透作用动物与微生物代谢部分：三大类营养代谢、细胞呼吸、代谢基本类型、及微生物的营养2.12人和动物体内三大营养物质的代谢2.13新陈代谢的类型2.14有氧呼吸过程与无氧呼吸过程2.15有氧呼吸与无氧呼吸的比较2.16呼吸作用产生的能量的利用情况呼吸类型有氧呼吸无氧呼吸被分解的有机物1mol葡萄糖储存的能量2870kJ2870kJ释放的能量2870kJ196.65kJ可利用的能量1165kJ61.08kJ能量利用率40.59%2.13%注：无氧呼吸释放的能量值为分解为乳酸时的值。不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有不同。你知道吗加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌加入青霉素可分离酵母菌和霉菌不加N源可分离固氮微生物加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌高中生物竞赛重难点知识2.17细胞的有氧呼吸2.18细胞内的无氧呼吸C6H12O62CH3COCOOH热6H2O2CH3COCOOH(丙酮酸)能量6CO26O220H呼吸链4HC6H12O6(葡萄糖)ATP(少)12H2OATP(多)能量ATP(少)能量热线粒体细胞质基质热总反应式总反应式C6H12O6酶C6H12O6(葡萄糖)能量热ATP(少)细胞质基质C6H12O6细胞膜酶2C2H5OH2CO2能量(丙酮酸)2CH3COCOOH4H2C2H5OH(酒精)2CO2线粒体2C3H6O3(乳酸)2C3H6O3能量高中生物竞赛重难点知识2.18微生物的营养水无机盐无机碳源碳源营养素无机氮源氮源提供氮素营养有机氮源尿素、牛肉膏、蛋白胨等N2、硝酸盐、铵盐等提供碳素营养有机碳源糖、脂、石油等CO2、NaHCO3等生长因子微生物生长不可缺少的微量有机物（包括维生素、氨基酸、碱基等）微生物的营养目的要明确根据培养种类、培养目的选择原材料营养要协调注意营养物质的浓度和比例配制原则（三要原则）碳氮比最重要C/N=4：有利于繁殖；C/N=3：有利于产谷氨酸pH要适宜培养基种类物理性质固体培养基半固体培养基液体培养基合成培养基天然培养基细菌：pH=6.57.5放线菌：pH=7.58.5真菌：pH=5.06.0特点加凝固剂不加凝固剂成分明确天然成分加抑制剂(如青霉素)功能分离、鉴定观察、保藏工业生产分类、鉴定工业生产种类化学成分用途选择培养基加特殊C源或N源不加某物质（如N源）选择、分离鉴别培养基加指示剂或药品鉴别第三单元生命活动的调节（包括植物调节、体液调节、神经调节、内环境与稳态、水盐调节、血糖调节、体温调节、免疫）3.1植物生命活动调节激素调节3.2人和高等动物的体液调节（了解相应的内分泌腺及功能）高中生物竞赛重难点知识3.3神经调节3.4动物行为产生的生理基础3.5内环境与物质交换3.6水盐平衡的调节3.7血糖平衡的调节3.8体温的调节3.9免疫3.10抗原与抗体咏下丘脑下丘脑下丘脑产生激素真不少通过垂体控性甲有种激素抗利尿体温调节是中枢血糖平衡功不小水盐代谢没有它什么事都做不了抗原概念能与B细胞受体、T细胞受体及抗体结合，具有启动免疫应答潜能的物质异物性性质机体以外的物质。或机体内的隔离物质或已发生改变的自身物质大分子性相对分子质量大于10000的物质。蛋白质、脂多糖、多糖等特异性只与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。取决于抗原决定簇抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团是免疫细胞识别抗原的重要依据一种抗原可含有多种抗原决定族概念特异结合抗原决定簇特点刺激产生不同种抗原可含有相同或相似的抗原决定族一个B细胞只接受一种抗原决定族的刺激每一种抗原决定族只引起产生一种特定的抗体抗体概念特点B细胞识别抗原后经分裂增殖形成的效应B细胞所产生的一种球蛋白能与相应的抗原特异性结合，从而清除抗原存在于血浆、组织液和淋巴中其它激素3.12体液免疫和细胞免疫3.13免疫失调引起的疾病3.13免疫学的应用你知道吗缺氧引起脑水肿的原因细胞内水肿：供氧不足ATP减少胞内Na+转运下降胞内渗透压升高细胞吸水增加细胞内水肿细胞外水肿：血浆缺氧毛细血管扩张通透性升高血浆物质滤出组织液增多细胞外水肿高中生物竞赛重难点知识第四单元生物的生殖与发育(包括生殖的种类、动物生殖细胞的生成、植物的个体发育、动物的个体发育)4.1生殖的类型生殖的类型无性生殖生殖方式分裂生殖出芽生殖概念由一个生物体直接分裂成两个新个体在母体的一定部位长出芽体（新个体）母体产生无性生殖细胞孢子，由孢子萌举例变形虫、细菌酵母菌、水螅真菌（青霉）低等植物（衣藻）孢子生殖发成新个体营养生殖高等植物的营养器官（根、茎、叶）与母体脱落后，发育成新个体马铃薯的块茎草莓的匍匐茎注：植物组织培养是人工进行的植物无性繁殖方式。有性生殖概念由亲体产生有性生殖细胞配子，由配子两两结合形成合子，再由合子发育成新个体的过程的生殖方配子形态大小相同（同型配子）式同配生殖类型异配生殖卵式生殖(2N配子形态大小不同（大配子和小配子）配子形态大小差别很大，大的称卵细胞（雌配子），小的称精子（雄配子），结合形成的合子特称受精卵雄体雌体成体精(N子卵子(2N受精育卵胎后发胎的发(2N幼体孤雌生殖育卵细胞不经受精直接发育成新个体（蜜蜂的卵细胞直接发育成雄蜂）被子植物的有性生殖一核消失，一核分裂减数分裂花粉母细胞萌核发分裂花粉消失分减数裂发核分育裂(3胚囊次)八核胚囊成熟胚囊双受精精子细卵胞极核受精卵受精极核珠孔(2N)珠被胚囊母细胞(2N)高中生物竞赛重难点知识4.2动物有性生殖细胞的形成（没有交换）4.3减数分裂中非姐妹染色单体的交叉互换四分体时期初级精母细胞次级精母细胞精细胞四分体交叉互换四种精子（一种卵细胞）4.4减数分裂中染色体行为及数目与配子类型的关系非姐妹染色单体不发生交叉互换1、由于同源染色体分离，非同源染色体在配子中进行自由组合，所以形成不同种类的配子2、配子（精子、卵）种数等于组合数3、组合数又与同源染色体的对数有关4、每一个精原细胞分裂都只形成两种精子5、每一个卵原细胞分裂都只形成一种卵子与同源染色体对数无关6、要产生2n种精子至少需要2n-1个精原细胞参与减数分裂7、要产生2n种卵细胞至少需要2n个卵原细胞参与减数分裂8、当有m个精原细胞进行减数分裂时当m2n-1，则生成的精子类型最多为2m高中生物竞赛重难点知识4.6被子植物的个体发育子房卵裂提供生长素子胚胚胚叶芽轴根胚顶细胞受精卵有丝分裂多次分裂球状胚体多次分裂供给营养植株果实基细胞几次分裂胚柄消失胚珠受精极核多次分裂种子胚乳细胞或者消失胚乳4.7动物的个体发育胚胎发育胚后发育幼体受精卵-10-珠被种皮外胚层分化分化表皮及其附属结构神经系统、感觉器官骨骼、肌肉及循环、排泄、生殖系统等肝脏、胰脏等腺体消化道、呼吸道上皮囊胚原肠胚中胚层分化幼体内胚层分化爬行类、鸟类、哺乳类和人类在胚胎发育的早期形成羊膜，内有羊水，为胚胎发育提供水环境，防止震动、保护胚胎。幼体与成体相似直接发育成体变态发育幼体与成体不同你知道吗判断必需矿质元素的标准是不可缺少性：缺乏不能完成生活史不可替代性：有专一缺乏症，加入其它元素不可替代直接功能性：直接影响，不是通过影响土壤、微生物等的间接作用高中生物竞赛重难点知识第五单元生物的遗传、变异与进化(包括遗传的物质基础、遗传规律、伴性遗传、细胞质遗传、基因突变、染色体变异、现代进化理论)5.1证明DNA是遗传物质的实验（1）肺炎双球菌的转化实验5.2证明DNA是遗传物质的实验（2）T2噬菌体感染细菌实验加入培养搅拌离心含放射性35S不含放射性标记的噬菌体P标记的噬菌体加入3532S大肠杆菌培养液使在细菌感染体外的噬菌体分离检测上清液和沉淀物中的放射性新形成的噬菌体没检测到35S培养搅拌离心不含放射性含放射性32P说明实线表示不带放射性虚线表示带放射性新形成的噬菌体检测到P325.3证明RNA是遗传物质的实验烟草花叶病毒的感染实验5.4DNA是遗传物质的理论证据（遗传物质的必备条件）1、稳定性2、连续性分子结构相对稳定能够自我复制，使前后代保持一定的连续性理论证据3、控制性4、变异性5、信息性能够控制生物的性状和新陈代谢-11-能够产生可遗传的变异能够贮藏大量遗传信息高中生物竞赛重难点知识5.5DNA的组成单位、分子结构和结构特点1脱氧核糖磷酸碱基氢键5GC3TA脱氧核苷AT脱氧核苷酸3基本组成单位单脱氧核苷酸经磷酸二酯键连接成脱氧核苷酸长链CG5DNA的分子结构234567两条脱氧核苷酸长链反向平行由氢键连接成双链DNA分子双链结构的外侧由磷酸和脱氧核糖交替排列形成骨架，碱基排在双链的内侧碱基遵循碱基互补配对原则进行配对，碱基对由氢键连接起来。即：GC；AT。两条链向右旋转形成规则的双螺旋结构一条链的碱基排列顺序一旦确定，另一条链的碱基排列顺序也随之确定理论上链上碱基的排列顺序是任意的，这构成了DNA分子的多样性DNA的碱基排列顺序贮藏着生物遗传信息，DNA分子的多样性是生物多样的根源DNA分子的结构特点5端解旋方向5端3端3端5端3端5端3端5端3端5.7由碱基互补配对原则引起的碱基间关系5.8DNA分子的复制3端5端高中生物竞赛重难点知识32亲代（0代）1代2代32n代P32ACGTPACGTATPGCTGCA31PP31ACGTTGCA31复制（半保留复制）ACGTT32PGCA31P32PACPTGTAGCACGTTGCA31PACTGTA32GC1/21/4P1/2n-11/2n子代DNA分子中含亲代链的比例子代DNA链中含亲代链的比例11/25.9DNA半保留复制的实验证明低代半重半轻亲代15代N(重链)15全重15N(重链)14N(轻链)全轻N(重链)半重半轻从每一代DNA分子中取等量的DNA进行氯化铯密度梯度离心氯化铯密度高轻带中间带重带DNA带高中生物竞赛重难点知识5.10基因的结构及控制蛋白质的合成初级非编码区A外显子点原核生物基因的结构非编码区编码区非编码区RNA聚合酶结合位放大ACGTACGTACGTTGCATGCATGCA转录基因（编码区）转录mRNAACGUGCtRNAUACGUACGUAUGCAUGCA翻译蛋白质（多肽）苏酪缬精基因控制蛋白质的合成真核生物基因的结构编码区C外显子B内含子D内含子E外显子非编码区RNA聚合酶结合位点转录ABCDE加工mRNACE基因控制蛋白质的合成翻译蛋白质（多肽）高中生物竞赛重难点知识5.11染色体组与基因组比较染色体组概念正常配子中的全部染色体数称为一个染色体组，用N表示示例果蝇：N=4某生物DNA分子所携带的全部遗传信息叫基因组。包括核基因组和质基因组（线料体基因组和叶绿体基因组）概念人：23+1+线粒体DNA有性别生物：N+1（N个DNA+1个性染色体DNA组成）单倍体基因组无性别生物：N（N个DNA分子组成）人：23+1玉米：10原核生物基因组一个DNA分子组成（或加上质粒DNA）细菌DNA线粒体中一个DNA分子所携带的遗传信息（见后述）线粒体基因组线粒体DNA叶绿体中一个DNA分子所携带的遗传信息叶绿体基因组叶绿体DNA区别与联系5.12人类基因组研究5.12.1人类基因组计划（HGP）大事记1985年美国科学家诺贝尔奖获得者杜伯克首先提出了人类基因组计划（HGP）经美国国会批准美国HGP正式启动，预计投资30亿美元，历时15年，在20221990年10月1日年完成。先后共有美、英、日、法、德、中六国参加，分别负担了其中54%、33%、7%、2.8%、2.2%和1%的研究工作。全球最大的DNA自动测序仪厂家在美国马里兰州罗克威尔设立了Celera（塞莱拉）人类基因组计划大事记2022年3月14日1999年9月1998年10月1998年5月基因组学公司，声称在3年内完成人类基因组的序列测定，另外有一些私营机构也涉足这一领域，目的都是为了申请专利，垄断人类基因信息资源。至此形成公私两大阵营。人类基因组计划的公立阵营宣布提前于2022年完成人类基因组的工作草图，整个终图的完成期将从2022提前到2022年。我国搭上基因组研究的末班车，加入该计划并负责3号染色体上3000万个碱基对的测序工作，成为参与人类基因组计划唯一的发展中国家。这1%的测序任务，带给中国的利益是长远的，我们不仅因此可以分享整个计划的成果，拥有相关事务的发言权，而且建立了自己的研究队伍，技术水平走在了世界的前列。美国总统克林顿和英国首相贝理雅发表联合声明，呼吁将人类基因组研究成果公开，以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了百分之一人类基因组的“工作框架图”。美国白宫召开会议，宣布人类基因组“工作框架图”完成。染色体组由正常配子中的染色体数目构成，只包含一条性染色体基因组由一半常染色体、两条性染色体和细胞质中的DNA分子组成基因组2022年4月底2022年6月26日高中生物竞赛重难点知识2022年2月15日2022年2月16日人类基因组计划公立阵营在当日出版的自然杂志公布人类基因组测序草图。塞莱拉公司在当日出版的科学杂志上公布人类基因组测序草图。美国和英国科学家在英国自然杂志网络版上发表了人类最后一个染色体12022年5月18日号染色体的基因测序。科学家不止一次宣布人类基因组计划完工，但推出的均不是全本，这一次杀青的“生命之书”更为精确，覆盖了人类基因组的9999。历时16年的人类基因组计划书写完了最后一个章节。又称连锁图，它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM(厘摩)）为图距的基因组遗传图图。遗传图的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义：6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。物理图是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。绘制物理图的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA物理图是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序物理图主要内容序列图列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图。因此，DNA物理图是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说，DNA测序从物理图制作开始，它是测序工作的第一步。随着遗传图和物理图的完成，测序就成为重中之重的工作。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图。基因图是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。其原理是：所有生物性状和疾病都是由结构或功能蛋白质决定的，而已知的所有蛋白转录图(基因图)质都是由mRNA编码的，这样可以把mRNA通过反转录酶合成cDNA或称作EST的部分的cDNA片段，也可根据mRNA的信息人工合成cDNA或cDNA片段，然后，再用这种稳定的cDNA或EST作为“探针”进行分子杂交，鉴别出与转录有关的基因。基因图谱的意义是：在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。5.12.2人类基因组计划（HGP）的主要内容高中生物竞赛重难点知识5.12.3人类与其他物种的基因组比较（大约）物种浆菌肺炎双球菌流感嗜血杆菌大肠杆菌碱基对数量580,0002,200,0004,600,0004,600,000基因数量5002,3001,7004,400物种酿酒酵母黑腹果蝇家鼠人类碱基对数量12,000,000180,000,0002,500,000,0003,000,000,000基因数量5,53813,35029,00027,0005.12.4人类基因组24条染色体上的基因数目和申请的专利数目（截止2022年）染色体编号1号2号3号4号5号6号7号8号9号10号11号12号合计基因数目3,1411,7761,4451,0231,2611,4011,4109521,0861,0421,6261,34717,510专利数目5043303072152542252322082331703122523,242染色体编号13号14号15号16号17号18号19号20号21号22号XY合计基因数目4778219151,1391,4714081,7157623571061,0901449,40526,915专利数目971551411923137427017866657202242,3575,599累计【说明】目前人们对于基因资源是否应该登记专利仍有争议。由于学术研究并非营利性，因此通常不受这些专利所拘束。此外由于美国政府近年来将专利申请条件提高，因此与DNA有关的专利许可，在2022年之后已逐渐减少。5.12.5人类基因组研究的意义与展望123对于各种疾病尤其是对各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义对于深入了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制以及生物进化等也具有重要意义推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济效应高中生物竞赛重难点知识5.13遗传的中心法则提取目的基因转录复制DNA逆转录复制RNA翻译蛋白质(性状)5.14基因工程的基本内容DNA细胞获取质粒细菌获取DNA质粒目的基因DNA用同一种限制性内切酶切割目的基因质粒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和表达DNA连接酶酶重组质粒将目的基因导入受体细胞DNA重组质粒细胞增殖目的基因产物高中生物竞赛重难点知识5.15基因分离定律中亲本的可能组合及其比数亲本组合基因型比表现型比AA×AAAA1显性1AA×AaAAAa11显性1AA×aaAa1显性1Aa×AaAAAaaa121显性隐性31Aa×aaAaaa11显性隐性11aa×aaaa1隐性15.16基因分离定律的特殊形式特殊形式（一般形式）显性相对性并显性（MN血型）复等位基因遗传显性纯合致死隐性纯合致死单性隐性配子致单性显性配子致死伴性遗传X上的致死效应基因在性染色体上，子代表现型与性别有关，形式多样，在后面有专题讨论。见专题5.23(P53)亲本组合Aa×AaAa×AaLMLN×LMLN子代的基因型比AAAaaa121AAAaaa121LMLMLMLNLNLN121子代的表现型比显性隐性31显性相对显性隐性121显性并显性显性121物种中存在三个以上等位基因，而每一个体只含两个等位基因或两个相同的基因，基因之间存在显隐关系或其它关系。如ABO血型的遗传：IA、IB对i为显性，IA对IB并显性。Aa×AaAa×AaAa×AaAa×AaAaaa21AAAa12AAAa11Aaaa11显性隐性21显性显性显性隐性115.17基因自由组合定律的一般特点PF1F2基因型F1配子ABAbaBab双显AABBA显（AAbb）×Aabb双隐（aaBB）B显AaBb双显ABAABB（双显）AABb（双显）AaBB（双显）AaBb（双显）AbAABb（双显）AAbb（A显）AaBb（双显）Aabb（A显）aBAaBB（双显）AaBb（双显）aaBB（B显）aaBb（B显）abAaBb（双显）Aabb（A显）aaBb（B显）aabb（双隐）（9种AABB、AABb、AaBB、AaBb、AAbb、aaBB、Aabb、aaBb、aabb）种类4种表现型双显A显B显双隐9331亲本为AABB×aabb时：10/16（9/16+1/16）表现型同亲本亲本为AAbb×aaBB时：6/16（3/16+3/16）比数高中生物竞赛重难点知识5.18遗传定律中各种参数的变化规律遗传定律F1亲本中包含的包含等产生的配子的相对性位基因配子数组合数状对数的对数F2表现型数基因性状型数分离比F1在减数分裂形成配遗传定律的实质分离定律112423(31)2子时，等位基因随同源染色体的分开而分离。自由组合定律234n234n48162n16642564n48162n927813n(31)F1在减数分裂形成配(31)3子时，等位基因随同(31)4源染色体分离的同时，非同源染色体上(31)n的非等位基因进行自由组合。方法5.19自由组合遗传题的快速解法将自由组合定律分解成分离定律分离定律根据亲本的基因型或表现型推出子代基因型概率或表现型概率（或者根据子代的表现型比或基因型比推出亲本的表现型或基因型）得出最后结果例1基因型为AaBb（甲）和Aabb（乙）的亲本杂交，求子代中同亲本的基因型和表现型的概率AaBb×Aabb解分解成分离规律的杂交组Aa×Aa推出各组合的基因型概率和表现型概Bb×bb1/2Bb1/2bb1/2B显1/2b隐示例2计算结果：i1/4AA1/2Aa1/4aa3/4A显1/4a隐子代基因型为AaBb（同亲本甲）的概率是：1/2Aa×1/2Bb1/4子代基因型为Aabb（同亲本乙）的概率是：1/2Aa×1/2bb1/4子代基因型同亲本的概率是：1/41/41/2ii子代表现型同亲本的概率是：（3/4A显×1/2B显）+（3/4A显×1/2b隐）=3/4用绿圆豌豆与黄圆豌豆进行杂交，得到子代四种豌豆：黄圆196，黄皱67，绿圆189，绿皱61。写出亲本的基因型。（已知黄受Y、圆受R控制）解分解成分离定律的子代表现子代表现型黄（196+67）绿（189+61）=11圆（196+189）皱（67+61）=31得出结推出亲本的基因亲代基因Yy×yyRr×Rr亲本绿圆豌豆的基因型是yyRr，黄圆豌豆的基因型是YyRr高中生物竞赛重难点知识方法示基因式根据亲本和子代的表现型写出亲本和子代的基因式根据基因式推出基因型(此方法只适于亲本和子代表现型已知且显隐关系已知番茄的紫茎（A）对绿茎（a），缺刻叶（B）对马铃薯叶（b）均为显性。亲本紫缺番茄与紫马番茄杂交，子代出现了紫缺、紫马、绿缺、绿马四种番茄。求亲本的基因型和子解根据亲本和子代的表现型写出亲本和子代的基因式（如图）。紫紫×基因A-BA-b方法示解注茄基因（亲本）紫A-B紫A-b绿aaB绿aab（子代）根据基因式推出亲本基因型。由于子代中有隐性个体出现，因此亲本的基因型是AaBb（紫缺）和Aabb（紫马）。利用分离定律法推出子代表现型比（如图）。3紫1绿1缺1马3紫缺3紫马1绿缺1紫马因为子代的表现型比之和就是子代的组合数，所以根据子代的逆推组合数可推出亲本产生的可能的配子种数。根据亲本可能的配子种数可推出亲本可能的基因型。再根据亲本相关信息最后确定亲本的基因型或表现型。番茄的紫茎（A）对绿茎（a），缺刻叶（B）对马铃薯叶（b）均为显性。亲本紫缺番与绿缺番茄杂交，子代出现了3紫缺、1紫马、3绿缺、1绿马四种番茄。推出亲本产生的可能的配子种由题意可知，子代的表现型比之和为（3+1+3+1），8种组合数，由此可知亲本产生的配子种类为：一个亲本产生4种配子，另一亲本产生2种配子（因为只能是4种配子与2种配子的组合才有8种组合数，因为一方产生8种配子，另一方产生1种配子的推出亲本的基因要产生4种配子，基因型必为AaBb（双显性）。所以亲本紫缺的基因型为AaBb。另一亲本只产生2种配子，因为表现型为绿缺，那么基因为aaBb。验证不错。熟练运用三种方法可以进行口算心算，大大提高解题速度。三种方法中“分离