《生物思维导图必修二》

一、细胞的生命历程

1. 细胞的增殖

• 概念： 一个细胞分裂成两个细胞的过程。

• 意义：

  • 生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
  • 维持生物体各个组织和器官的正常功能。
  • 进行细胞更新，保持机体生命活力。

• 方式：

  • 有丝分裂（Mitosis）：
    • 过程：
      • 前期： 染色质螺旋化形成染色体，核膜、核仁消失，纺锤丝形成纺锤体。
      • 中期： 着丝点排列在赤道板上，形态稳定，数目清晰。
      • 后期： 着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，分别向细胞两极移动。
      • 末期： 染色体解螺旋化为染色质，核膜、核仁重新出现，纺锤体消失，细胞质分裂，形成两个子细胞。
    • 意义： 保证了亲代细胞染色体经过复制后，精确地分配到两个子细胞中，保持了亲子代细胞遗传物质的稳定性。
    • 特点：
      • 具有周期性（连续分裂细胞）：一个细胞周期包括分裂间期和分裂期。
      • 分裂间期时间长，为分裂期做准备，主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
      • 分裂期时间短，完成细胞分裂。
    • 适用于： 单细胞生物的无性繁殖和多细胞生物的生长、发育、损伤修复等。
  • 无丝分裂（Amitosis）：
    • 过程： 细胞核先延长，从中间缢裂成两个新细胞核，然后细胞质缢裂，形成两个子细胞。
    • 特点： 没有染色体和纺锤体的出现。
    • 适用于： 某些低等生物（如细菌）、衰老的细胞。
  • 减数分裂（Meiosis）： 见后续章节。

2. 细胞的分化

• 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。

• 本质： 基因的选择性表达（时间、空间、阶段性）。

• 特点：

  • 持久性：分化一旦发生，一般不可逆转。
  • 普遍性：生物界普遍存在。
  • 不可逆性：一般情况下，分化了的细胞不会逆转成未分化的状态。

• 意义：

  • 使多细胞生物体中的细胞种类增多。
  • 使得生物体内的细胞功能更加完善。
  • 有利于提高生物体的生命活动效率。

• 与细胞增殖、生长、衰老和凋亡的区别：

  • 增殖：细胞数量增加，形态结构无明显变化。
  • 生长：细胞体积增大，形态结构无明显变化。
  • 衰老：细胞形态、结构和功能发生改变，代谢速率下降。
  • 凋亡：基因控制的细胞程序性死亡，对生物体有益。

3. 细胞的衰老与凋亡

• 细胞衰老：

  • 原因： 内因（基因控制），外因（环境因素）。
  • 特征：
    • 细胞内水分减少，细胞体积变小，新陈代谢速率减慢。
    • 细胞内的色素积累。
    • 细胞内酶的活性降低，呼吸速率减慢。
    • 细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低。
  • 与个体衰老的关系： 细胞衰老是个体衰老的基础。

• 细胞凋亡：

  • 概念： 由基因决定的细胞自动结束生命的过程，也称细胞程序性死亡。
  • 意义：
    • 保证机体结构的完整性。
    • 清除体内多余或有害的细胞。
    • 是生物体正常的生命现象。
  • 与细胞坏死的区别：
    • 凋亡是基因控制的，坏死是病理状态下引起的。
    • 凋亡对生物体有益，坏死对生物体有害。

4. 细胞的癌变

• 概念： 在物理、化学或生物等致癌因子的作用下，细胞发生基因突变，变成不受机体控制，能够无限增殖的细胞。

• 原因：

  • 内因： 原癌基因和抑癌基因的突变。
  • 外因： 物理致癌因子，化学致癌因子，病毒致癌因子。

• 癌细胞的特征：

  • 能够无限增殖。
  • 细胞形态发生显著改变。
  • 细胞表面糖蛋白减少，容易转移和扩散。

• 预防：

  • 避免接触致癌因子。
  • 加强锻炼，提高免疫力。
  • 定期体检，早发现早治疗。

二、遗传的细胞基础

1. 减数分裂

• 概念： 进行有性生殖的生物的细胞在性器官中进行的特殊的细胞分裂方式。

• 过程：

  • 减数第一次分裂：
    • 前期I： 染色体联会，形成四分体，发生同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换。
    • 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。
    • 末期I： 细胞质分裂，形成两个子细胞。
  • 减数第二次分裂：
    • 前期II： 染色体出现。
    • 中期II： 染色体排列在赤道板上。
    • 后期II： 着丝点分裂，姐妹染色单体分离，成为两条子染色体。
    • 末期II： 细胞质分裂，形成四个子细胞。

• 特点：

  • 一个细胞经过减数分裂，形成四个子细胞。
  • 子细胞中的染色体数目是亲代细胞的一半。
  • 减数第一次分裂过程中发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合。
  • 减数第一次分裂前期发生同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换。

• 意义：

  • 保证了生物在有性生殖过程中，亲子代染色体数目的恒定。
  • 为生物的变异提供了可能。

2. 孟德尔遗传定律的细胞学基础

• 基因分离定律的细胞学基础：
  • 同源染色体上的等位基因分别进入不同的配子中。
• 基因自由组合定律的细胞学基础：
  • 同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。

3. 染色体变异

• 类型：

  • 染色体数目变异：
    • 细胞内个别染色体的增减。
    • 细胞内染色体数目以染色体组为单位增加或减少。
  • 染色体结构变异：
    • 缺失：染色体中某一片段的丢失。
    • 重复：染色体中某一片段的重复出现。
    • 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另一条非同源染色体上。

• 意义：

  • 为生物进化提供原材料。
  • 可以应用于育种。

三、DNA是主要的遗传物质

1. 探索遗传物质的历程

• 格里菲斯实验： 证明了S型细菌中存在某种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌。
• 艾弗里实验： 证明了DNA是遗传物质。
• 赫尔希和蔡斯实验： 进一步证明了DNA是遗传物质。

2. DNA的结构

• 基本单位： 脱氧核苷酸（由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成）。
• 组成碱基： A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤）。
• 结构特点：
  • DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成的双螺旋结构。
  • 两条链上的脱氧核苷酸通过氢键连接。
  • A与T配对，C与G配对，即碱基互补配对原则。

3. DNA的复制

• 概念： 以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的过程。
• 时期： 细胞分裂间期。
• 条件： 模板（亲代DNA分子），原料（脱氧核苷酸），能量（ATP），酶（解旋酶、DNA聚合酶）。
• 特点：
  • 半保留复制：新形成的DNA分子中，一条链来自亲代DNA分子，另一条链是新合成的。
  • 边解旋边复制。
• 意义： 保证了亲子代之间遗传信息的连续性。

四、基因的表达

1. 基因的概念

• 概念： 具有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的基本单位。

2. 遗传信息的转录和翻译

• 转录：
  • 概念： 以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。
  • 场所： 细胞核。
  • 条件： 模板（DNA的一条链），原料（核糖核苷酸），能量（ATP），酶（RNA聚合酶）。
  • 产物： RNA（mRNA、tRNA、rRNA）。
• 翻译：
  • 概念： 以mRNA为模板，合成蛋白质的过程。
  • 场所： 核糖体。
  • 条件： 模板（mRNA），原料（氨基酸），能量（ATP），酶，tRNA（转运氨基酸）。
  • 密码子： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
  • 反密码子： tRNA上与mRNA密码子互补配对的三个碱基。
  • 产物： 蛋白质。

3. 基因与性状的关系

• 基因型： 生物的基因组成。
• 表现型： 生物的表现出来的性状。
• 基因与性状的关系：
  • 基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
  • 基因型决定表现型，表现型是基因型和环境共同作用的结果。

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