《遗传和变异思维导图》
I. 遗传
A. 遗传物质基础
- DNA (脱氧核糖核酸)
- 组成：脱氧核糖、磷酸基团、含氮碱基（A, T, C, G）
- 结构：双螺旋结构，碱基互补配对 (A-T, C-G)
- 功能：存储遗传信息，控制生物性状
- 复制：半保留复制，保证遗传信息的连续性
- 基因：具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的最小单位。
- RNA (核糖核酸)
- 组成：核糖、磷酸基团、含氮碱基（A, U, C, G）
- 类型：
- mRNA (信使RNA)：携带遗传信息从DNA到核糖体，作为翻译模板。
- tRNA (转运RNA)：识别mRNA上的密码子，携带相应的氨基酸到核糖体。
- rRNA (核糖体RNA)：构成核糖体的组成部分，参与蛋白质合成。
- 转录：以DNA为模板合成RNA的过程。
- 染色体
- 组成：DNA和蛋白质（主要是组蛋白）
- 存在形式：
- 细胞核：存在于真核细胞的细胞核中
- 拟核/质粒：存在于原核细胞的拟核和质粒中
- 功能：携带遗传信息，在细胞分裂时保证遗传信息的平均分配。
- 数目：每种生物具有特定的染色体数目。
B. 遗传定律
- 分离定律 (孟德尔第一定律)
- 内容：等位基因在减数分裂时分离，分别进入不同的配子中，配子中只含有一个等位基因。
- 适用条件：一对相对性状的遗传，纯合亲本。
- 实质：减数分裂过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体的分离而分离。
- 验证实验：单交实验 (Aa x Aa)
- 性状分离比：3:1 (显性:隐性)
- 自由组合定律 (孟德尔第二定律)
- 内容：位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。
- 适用条件：两对或多对相对性状的遗传，位于非同源染色体上的基因。
- 实质：减数分裂过程中，位于同源染色体上的等位基因分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。
- 验证实验：双交实验 (AaBb x AaBb)
- 性状分离比：9:3:3:1
- 伴性遗传
- 概念：与性染色体上的基因相关的遗传。
- 类型：
- X染色体显性遗传
- X染色体隐性遗传
- Y染色体遗传 (只在雄性中出现)
- 特点：
- 子代性状表现与性别相关联。
- 正交反交结果不同。
- 男性患病率高于女性 (X染色体隐性遗传)。
C. 遗传的应用
- 育种
- 杂交育种：通过杂交，将亲本的优良性状组合在一起。
- 诱变育种：利用物理或化学因素诱发基因突变，产生新的优良性状。
- 多倍体育种：利用秋水仙素等方法，使染色体数目加倍，产生多倍体。
- 单倍体育种：通过花药离体培养获得单倍体植株，再进行染色体加倍。
- 转基因育种：将外源基因导入生物体内，使其获得新的优良性状。
- 人类遗传病
- 检测和预防：遗传咨询、产前诊断 (羊水穿刺、绒毛活检、B超等)。
- 类型：
- 单基因遗传病：由单个基因的突变引起。
- 多基因遗传病：由多个基因和环境因素共同作用引起。
- 染色体异常遗传病：由于染色体数目或结构异常引起。
II. 变异
A. 变异的类型
- 基因突变
- 概念：DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换。
- 特点：普遍性、随机性、低频性、多害少利性。
- 意义：是新基因产生的根本来源，为进化提供原材料。
- 染色体变异
- 染色体结构变异：缺失、重复、倒位、易位。
- 染色体数目变异：
- 整倍体变异：染色体组数目的增加或减少。
- 非整倍体变异：个别染色体数目增加或减少 (如21三体综合征)。
- 意义：导致生物性状发生改变，是生物进化的重要因素。
- 基因重组
- 概念：在生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。
- 类型：
- 自由组合：位于非同源染色体上的非等位基因自由组合 (减数第一次分裂后期)。
- 交换重组：同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换 (减数第一次分裂前期)。
- 意义：产生新的基因型，为进化提供原材料。
- 环境因素引起的变异
- 概念：由于环境因素的影响，导致生物性状发生改变。
- 特点：不遗传给后代。
- 实例：缺乏阳光导致植物叶片发黄。
B. 变异的意义
- 为生物进化提供原材料：基因突变、基因重组、染色体变异是生物进化的原材料。
- 使生物适应环境：变异使生物产生新的性状，有利于适应不断变化的环境。
- 为育种提供选择基础：育种工作者可以根据变异的性状，选择和培育优良的品种。
C. 变异与进化
- 变异是进化的基础：没有变异，就没有生物进化。
- 自然选择决定进化的方向：自然选择保留有利变异，淘汰不利变异，使生物朝着适应环境的方向进化。
- 隔离是新物种形成的必要条件：地理隔离或生殖隔离阻断了基因交流，使不同的种群朝着不同的方向进化，最终形成新的物种。
D. 诱变因素
- 物理诱变因素：X射线、紫外线、γ射线等辐射。
- 化学诱变因素：亚硝酸、秋水仙素、芥子气等化学物质。
- 生物诱变因素：某些病毒或细菌。
E. 变异的利用与控制
- 医学领域：研究疾病的遗传机制，开发新的治疗方法。
- 农业领域：培育优良品种，提高农作物产量和质量。
- 环境保护领域：研究环境污染对生物的影响，保护生物多样性。
- 工业领域：利用微生物的变异，生产新的工业产品。