《生物必修三第二章思维导图》
一、遗传的细胞基础
1. 细胞的减数分裂
1.1 减数分裂的概念
- 概念：特殊的细胞分裂方式，使成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半。
- 意义：维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；为有性生殖提供前提条件。
1.2 减数分裂的过程
* **减数第一次分裂**
* **前期I** (时间最长，变化复杂)
* 联会：同源染色体两两配对，形成四分体。
* 四分体：每对同源染色体包含四条染色单体。
* 交叉互换：非姐妹染色单体之间可能发生片段交换。
* 核膜、核仁逐渐解体消失，纺锤体开始形成。
* **中期I**
* 同源染色体成对地排列在赤道板上。
* **后期I**
* 同源染色体分离，非同源染色体自由组合。
* 向细胞两极移动。
* **末期I**
* 细胞一分为二，形成两个子细胞，每个子细胞含有染色体，但不再是同源染色体。
* **减数第二次分裂**
* **前期II**
* 染色体再次出现，纺锤体形成。
* 无同源染色体，染色体散乱分布。
* **中期II**
* 染色体着丝点排列在赤道板上。
* **后期II**
* 着丝点分裂，姐妹染色单体分离，成为染色体。
* 向细胞两极移动。
* **末期II**
* 细胞一分为二，形成四个子细胞，每个子细胞含有单倍体的染色体。
1.3 减数分裂与有丝分裂的比较
* 有丝分裂：体细胞的增殖方式，子细胞与母细胞遗传信息完全相同。
* 减数分裂：形成生殖细胞的方式，子细胞的染色体数目是母细胞的一半，并且遗传信息不完全相同。
* 重要区别：减数分裂有同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合。
1.4 配子形成的方式
* 精子的形成：一个精原细胞经过减数分裂形成四个精子。
* 卵细胞的形成：一个卵原细胞经过减数分裂形成一个卵细胞和三个极体。极体通常退化消失。
2. 基因的自由组合定律
2.1 基因的自由组合定律的实质
* 发生在减数第一次分裂后期：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。
* 本质：非同源染色体上的非等位基因自由组合，导致产生多种配子类型。
2.2 基因的自由组合定律的适用条件
* 真核生物
* 具有两对或多对等位基因
* 这些等位基因分别位于非同源染色体上
2.3 基因的自由组合定律的应用
* 解释生物性状的多样性
* 指导杂交育种，获得优良品种
* 预测后代表型比例
2.4 验证基因自由组合定律的实验
* 测交实验：F1与隐性纯合子杂交，观察后代性状分离比。
* 如果后代表型比例为1:1:1:1，则符合自由组合定律。
二、DNA是主要的遗传物质
1. 探索遗传物质的历程
1.1 格里菲斯实验（肺炎双球菌转化实验）
* 实验材料：S型（有毒性）和R型（无毒性）肺炎双球菌。
* 实验结论：S型菌中存在“转化因子”，能够使R型菌转化为S型菌。
* 局限性：无法确定转化因子具体是什么物质。
1.2 艾弗里的实验（DNA是遗传物质）
* 实验设计：将S型菌的提取物分别用DNA酶、蛋白酶、RNA酶处理，再与R型菌混合。
* 实验结果：只有DNA酶处理后的混合物中没有出现S型菌，其他组均出现S型菌。
* 实验结论：DNA是遗传物质。
* 补充：蛋白质不是遗传物质。
1.3 噬菌体侵染细菌实验（赫尔希-蔡斯实验）
* 实验材料：T2噬菌体，细菌。
* 实验方法：用放射性同位素分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，然后让噬菌体侵染细菌，观察放射性同位素的分布。
* 实验结果：
* 32P主要存在于细菌内，并在子代噬菌体中出现。
* 35S主要存在于上清液中，没有进入细菌。
* 实验结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
* 实验原理：DNA位于噬菌体头部，蛋白质组成噬菌体的外壳；噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌。
2. DNA的结构
2.1 DNA的基本单位：脱氧核苷酸
* 组成：
* 磷酸
* 脱氧核糖
* 含氮碱基（A、T、C、G）
2.2 DNA的分子结构
* 双螺旋结构：由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。
* 磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。
* 碱基排列在内侧，通过氢键连接，形成碱基对。
* 碱基互补配对原则：A与T配对，C与G配对。
2.3 DNA的特性
* 稳定性：能够较好地保持遗传信息的稳定。
* 多样性：碱基对排列顺序多样，能够携带不同的遗传信息。
* 特异性：每种生物的DNA都具有特定的碱基序列，体现了生物的特异性。
三、基因是有遗传效应的DNA片段
1. 基因的概念
* 定义：具有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的基本单位。
* 位置：位于染色体上，呈线性排列。
2. 基因与DNA、染色体的关系
* DNA：是遗传物质，存在于染色体上。
* 基因：是DNA上有遗传效应的片段。
* 染色体：是DNA的主要载体。
* 一个染色体包含多个基因。
3. 基因的结构
* 编码区：能够编码蛋白质的区域。
* 非编码区：调控基因表达的区域，不编码蛋白质。
4. 基因的表达
* 转录：以DNA为模板，合成RNA的过程。
* 翻译：以mRNA为模板，合成蛋白质的过程。
* 基因表达的产物：蛋白质，也可能是RNA（如tRNA，rRNA）。
* 基因通过控制蛋白质的合成，控制生物的性状。
