《生物必修二第三章思维导图》

一、 绪论：遗传的基本规律

1. 核心概念

• 遗传和变异：生物界的普遍现象，是生物进化的基础。
• 基因：携带遗传信息的DNA片段，是控制生物性状的基本单位。
• 染色体：基因的载体，由DNA和蛋白质组成，存在于细胞核中。
• 同源染色体：形态、大小基本相同，一条来自父方，一条来自母方。
• 等位基因：位于同源染色体相同位置上，控制同一性状的不同形式的基因。
• 基因型：个体的基因组成。
• 表现型：个体表现出来的性状，是基因型与环境共同作用的结果。

2. 重要人物

• 孟德尔：遗传学之父，通过豌豆杂交实验，发现了分离定律和自由组合定律。

3. 实验设计原则

• 单一变量原则：控制其他因素不变，只改变一个因素。
• 对照原则：设置对照组，与实验组进行比较。
• 数量原则：保证实验数据的可靠性，需要足够的样本量。
• 重复原则：多次重复实验，排除偶然性。

二、 孟德尔遗传实验的发现

1. 孟德尔的成功之处

• 选择合适的实验材料：豌豆具有易于区分的性状，自花传粉，容易获得纯合子。
• 从一对相对性状入手：简化问题，逐个分析。
• 运用统计学方法：分析实验数据，得出科学结论。
• 提出假说，进行验证：演绎-假说检验法。

2. 豌豆杂交实验

2.1 一对相对性状的杂交实验（分离定律）

• 实验过程：
  • 亲本（P）：纯合高茎 × 纯合矮茎
  • 子一代（F1）：全为高茎
  • 子二代（F2）：高茎：矮茎 ≈ 3:1
• 分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的成对的遗传因子（基因）彼此分离；在形成配子时，成对的遗传因子（基因）分离，分别进入不同的配子中。
• 遗传图解：清晰展示基因型、表现型、配子以及杂交过程。

2.2 两对相对性状的杂交实验（自由组合定律）

• 实验过程：
  • 亲本（P）：纯合黄圆 × 纯合绿皱
  • 子一代（F1）：全为黄圆
  • 子二代（F2）：黄圆：黄皱：绿圆：绿皱 ≈ 9:3:3:1
• 自由组合定律：具有两对或两对以上相对性状的亲本进行杂交，在子一代产生配子时，决定同一性状的等位基因分离，决定不同性状的基因同时进行自由组合。
• 遗传图解：复杂，需要考虑多对基因的组合方式。

3. 分离定律和自由组合定律的实质

• 分离定律的实质：减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因分离，分别进入不同的配子中。
• 自由组合定律的实质：
  • 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。
  • 发生的时间是减数第一次分裂的后期。
  • 自由组合定律的前提是基因位于非同源染色体上。

4. 检验原理

• 测交：让F1与隐性纯合子杂交，根据后代的表现型比例推断F1的基因型。
• 自交：让F1自交，根据后代的表现型比例推断F1的基因型。

三、 基因与染色体的关系

1. 基因位于染色体上

• 萨顿的假说：基因位于染色体上，染色体在减数分裂过程中发生行为变化，与孟德尔定律相吻合。
• 摩尔根的果蝇杂交实验：证明了基因位于染色体上，并提出了伴性遗传的概念。

2. 基因在染色体上的位置

• 基因是具有遗传效应的DNA片段：一个染色体上有多个基因，基因呈线性排列在染色体上。
• 连锁互换定律：
  • 连锁：位于同一条染色体上的基因往往连锁在一起，共同遗传。
  • 互换：同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生片段交换，导致基因重组。
  • 交换率与基因间的距离有关，距离越远，交换率越高。

3. 减数分裂与遗传规律

• 减数第一次分裂：同源染色体分离，非同源染色体自由组合，等位基因分离，非等位基因自由组合。
• 减数第二次分裂：姐妹染色单体分离。
• 配子形成：通过减数分裂，染色体数目减半，基因组合多样化。

四、 人类遗传病

1. 人类遗传病的类型

• 单基因遗传病：受一对等位基因控制的遗传病，如白化病、苯丙酮尿症、血友病、红绿色盲等。
  • 常染色体显性遗传病： Huntington舞蹈症
  • 常染色体隐性遗传病：白化病
  • 伴X染色体显性遗传病：抗维生素D佝偻病
  • 伴X染色体隐性遗传病：血友病、红绿色盲
  • 伴Y染色体遗传病：男性不育症
• 多基因遗传病：受多对基因控制的遗传病，如高血压、糖尿病、精神分裂症等。
• 染色体异常遗传病：染色体数目或结构异常引起的遗传病，如唐氏综合征（21三体综合征）。

2. 人类遗传病的预防

• 遗传咨询：对有遗传病史的夫妇进行指导，评估生育风险。
• 产前诊断：对胎儿进行检查，判断是否患有遗传病。常用的方法包括：羊水穿刺、绒毛活检、B超检查等。
• 基因治疗：将正常基因导入患者的细胞中，以达到治疗的目的。

3. 调查人群中的遗传病

• 调查对象：应选择群体足够大的，随机抽样的人群。
• 调查方法：询问病史、体检等。
• 统计分析：分析遗传病的发病率，为遗传咨询提供依据。

五、 遗传规律的应用

1. 杂交育种

• 概念：将具有不同优良性状的亲本进行杂交，使后代同时具有这些优良性状。
• 原理：基因重组。
• 方法：
  • 杂交
  • 自交
  • 选择

2. 单倍体育种

• 概念：通过花药离体培养等方法，获得单倍体植株，然后用秋水仙素处理，使其染色体加倍，恢复到二倍体。
• 优点：大大缩短育种年限。
• 原理：染色体变异。

3. 多倍体育种

• 概念：通过人工诱变等方法，使染色体数目成倍增加，从而获得多倍体植株。
• 原理：染色体变异。
• 常用方法：秋水仙素处理。

4. 诱变育种

• 概念：利用物理或化学因素诱发基因突变，从中筛选出优良品种。
• 原理：基因突变。
• 优点：可以提高变异频率，产生新的基因。
• 缺点：突变具有不定向性，有利突变往往较少。

5. 转基因技术

• 概念：将外源基因导入生物体内，使其表达，从而改变生物的遗传特性。
• 原理：基因重组。
• 优点：可以定向改造生物的遗传特性，获得具有特定优良性状的生物。
• 应用：转基因抗虫棉、转基因抗除草剂大豆等。

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