《生物必修2思维导图》

一、遗传的细胞基础

1. 细胞的生命历程

1.1 细胞周期

1.1.1 概念：

• 细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的全过程。

1.1.2 分期：

• 间期：
  • 时间长，占细胞周期绝大部分时间。
  • 主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
  • 为分裂期做准备。
• 分裂期：
  • 前期：
    • 核膜、核仁逐渐解体消失。
    • 染色质螺旋化成为染色体。
    • 纺锤丝形成纺锤体。
  • 中期：
    • 染色体的着丝点排列在赤道板上。
    • 是观察染色体形态、数目的最佳时期。
  • 后期：
    • 着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体。
    • 纺锤丝牵引子染色体向细胞两极移动。
  • 末期：
    • 核膜、核仁重新出现。
    • 染色体解螺旋化成为染色质。
    • 细胞质分裂，形成两个子细胞。

1.1.3 意义：

• 保证了细胞的遗传物质在细胞分裂过程中能够准确地复制和均等地分配到两个子细胞中。

1.2 有丝分裂

1.2.1 特点：

• 产生两个与母细胞遗传信息完全相同的子细胞。
• 保证了生物体遗传特性的稳定性。

1.2.2 适用范围：

• 单细胞生物进行无性生殖。
• 多细胞生物进行生长、发育、损伤修复等。

1.3 减数分裂

1.3.1 概念：

• 性母细胞（精原细胞或卵原细胞）经过两次连续分裂，形成生殖细胞（精子或卵细胞）的过程。
• 染色体数目减半。

1.3.2 过程：

• 减数第一次分裂：
  • 前期：
    • 联会：同源染色体两两配对，形成四分体。
    • 同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换。
  • 中期：
    • 同源染色体成对排列在赤道板上。
  • 后期：
    • 同源染色体分离，非同源染色体自由组合。
  • 末期：
    • 形成两个子细胞，染色体数目减半。
• 减数第二次分裂：
  • 与有丝分裂相似，但染色体数目减半。
  • 最终每个性母细胞形成四个生殖细胞。

1.3.3 意义：

• 保证了有性生殖过程中，后代体细胞中染色体数目的稳定。
• 通过基因重组，增加了后代的遗传多样性。

1.4 细胞分化、衰老和凋亡

1.4.1 细胞分化：

• 概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
• 根本原因：基因的选择性表达。

1.4.2 细胞衰老：

• 原因：多种因素引起，包括基因调控、自由基损伤、端粒缩短等。
• 特点：细胞内酶活性降低、色素积累、代谢减慢等。

1.4.3 细胞凋亡：

• 概念：由基因决定的细胞程序性死亡。
• 意义：对生物体正常发育、维持内部环境稳定至关重要。

2. 遗传的规律

2.1 孟德尔遗传定律

2.1.1 基因分离定律

• 内容：在减数分裂过程中，等位基因分离，分别进入不同的配子中。
• 适用条件：适用于真核生物的细胞核基因的遗传；适用于一对相对性状的遗传。
• 实质：减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因分离。

2.1.2 基因自由组合定律

• 内容：在减数分裂过程中，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。
• 适用条件：适用于真核生物的细胞核基因的遗传；适用于两对或多对相对性状的遗传，且控制这些性状的基因位于非同源染色体上。
• 实质：减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

2.2 伴性遗传

2.2.1 概念：

• 指位于性染色体上的基因所控制的性状的遗传，其表现与性别相关联。

2.2.2 特点：

• 后代的性状表现与性别有关。
• 正反交结果不同（通常）。
• X染色体上的隐性基因控制的性状，男性发病率高于女性。

3. 染色体变异

3.1 染色体结构变异

3.1.1 类型：

• 缺失：染色体中某一片段的丢失。
• 重复：染色体中某一片段的增加。
• 倒位：染色体中某一片段的位置颠倒。
• 易位：染色体中某一片段转移到非同源染色体上。

3.2 染色体数目变异

3.2.1 类型：

• 个体中增加或减少个别染色体。
  • 如：2n+1（三体），2n-1（单体）
• 个体中增加或减少染色体组。
  • 如：多倍体（3n, 4n...），单倍体（n）

二、基因和染色体的关系

1. 基因的概念和特点

1.1 概念：

• 具有遗传效应的DNA片段。
• 是控制生物性状的基本单位。

1.2 特点：

• 位于染色体上。
• 是具有遗传效应的DNA片段。
• 能复制、转录和翻译。
• 通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。

2. 基因与染色体的关系

2.1 染色体是基因的载体。

2.2 一个染色体上包含多个基因。

2.3 基因在染色体上呈线性排列。

三、DNA是主要的遗传物质

1. DNA的分子结构

1.1 基本单位：

• 脱氧核苷酸。

1.2 分子组成：

• 脱氧核糖
• 磷酸
• 含氮碱基（A、T、G、C）

1.3 双螺旋结构：

• 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，两条链上的碱基通过氢键形成互补配对（A-T，G-C）。
• 两条链反向平行。

2. DNA的复制

2.1 过程：

• 解旋：在解旋酶的作用下，DNA双链解旋。
• 复制：以解旋后的每一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，合成新的DNA单链。
• 连接：新合成的DNA单链与模板链结合，形成新的DNA分子。

2.2 特点：

• 半保留复制：新合成的DNA分子中，一条链来自母链，另一条链是新合成的。
• 边解旋边复制。

3. 基因表达

3.1 转录

3.1.1 概念：

• 以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。

3.1.2 场所：

• 细胞核。

3.1.3 过程：

• RNA聚合酶识别DNA的起始位点，与DNA结合。
• RNA聚合酶催化RNA的合成。
• RNA聚合酶到达终止位点，转录结束。

3.2 翻译

3.2.1 概念：

• 以mRNA为模板，合成蛋白质的过程。

3.2.2 场所：

• 核糖体。

3.2.3 过程：

• mRNA与核糖体结合。
• tRNA携带氨基酸，按照mRNA上的密码子顺序，与mRNA进行碱基互补配对。
• 核糖体催化氨基酸之间形成肽键，形成多肽链。
• 多肽链折叠成具有特定空间结构的蛋白质。

3.3 中心法则

• DNA→RNA→蛋白质
• RNA→DNA
• RNA→RNA

四、基因突变和基因重组及其他变异

1. 基因突变

1.1 概念：

• DNA分子中发生的碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。

1.2 特点：

• 普遍性：普遍存在于各种生物中。
• 随机性：在生物个体发生的任何时期，任何部位。
• 低频性：突变发生的频率很低。
• 不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变。
• 多害少利性：对生物个体来说，多数突变是有害的，少数是有利的。

1.3 意义：

• 是生物变异的根本来源。
• 为生物进化提供了原始材料。

2. 基因重组

2.1 类型：

• 减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
• 减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换。

2.2 意义：

• 产生新的基因型，增加了生物的遗传多样性。

3. 其他变异

3.1 环境因素的影响

• 表现型=基因型+环境因素

五、人类遗传病

1. 概念：

• 由于遗传物质改变而引起的疾病。

2. 类型：

2.1 单基因遗传病

• 由一对等位基因控制的遗传病。
• 如：白化病、苯丙酮尿症、镰刀型细胞贫血症、囊性纤维化等。

2.2 多基因遗传病

• 由多对基因控制的遗传病。
• 如：高血压、糖尿病、冠心病、精神分裂症等。

2.3 染色体异常遗传病

• 由染色体结构或数目异常引起的遗传病。
• 如：唐氏综合征（21三体综合征）、特纳氏综合征（XO综合征）等。

3. 人类遗传病的预防

3.1 遗传咨询

3.2 产前诊断

• 羊水穿刺
• 绒毛取样
• B超检查

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