《生物必修二第二章思维导图》

一、遗传的细胞基础

1.1 细胞的减数分裂

1.1.1 减数分裂的概念

• 定义：进行有性生殖的生物，其生殖细胞中染色体数目比体细胞减少一半的细胞分裂方式。
• 意义：保证了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对维持生物遗传特性的相对稳定具有重要意义。

1.1.2 减数分裂的过程

• 减数第一次分裂

  • 前期（时间长，变化复杂）
    • 染色体：
      • 染色体联会：同源染色体两两配对，形成四分体 (或二联体)。
      • 同源染色体上的非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换（基因重组）。
    • 纺锤体：纺锤丝形成纺锤体。
    • 核膜、核仁：逐渐解体消失。
  • 中期
    • 染色体：同源染色体成对排列在赤道板上。
  • 后期
    • 染色体：同源染色体分离，分别移向细胞两极。
  • 末期
    • 细胞：细胞一分为二，形成两个子细胞。每个子细胞中包含一条染色体组的染色体。

• 减数第二次分裂（类似于有丝分裂）

  • 前期
    • 染色体：染色体开始凝缩。
    • 纺锤体：纺锤丝形成纺锤体。
    • 核膜、核仁：核膜、核仁消失。
  • 中期
    • 染色体：染色体着丝点排列在赤道板上。
  • 后期
    • 染色体：着丝点分裂，姐妹染色单体分离，成为子染色体，分别移向细胞两极。
  • 末期
    • 细胞：细胞一分为二，形成四个子细胞（配子）。每个子细胞中包含单倍体的染色体。

1.1.3 减数分裂过程中的染色体行为变化

• 染色体数目变化：2N → N (减半发生在减数第一次分裂后期)
• 染色单体数目变化：0 → 4N → 2N → 0 (发生在减数第二次分裂后期)
• DNA含量变化：2N → 4N → 2N → N

1.2 基因位于染色体上的证据

1.2.1 萨顿的假说演绎法

• 提出假说：基因位于染色体上。
• 支持假说的主要证据：
  • 染色体在体细胞中成对存在，在生殖细胞中成单存在。
  • 减数分裂过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合。
  • 受精过程中染色体又恢复到体细胞的数目。
  • 基因和染色体行为存在平行关系。

1.2.2 摩尔根的果蝇杂交实验（验证萨顿假说）

• 实验材料：易于培养且变异性丰富的果蝇。
• 实验过程：
  • 正交：红眼（♀）× 白眼（♂）→ F1（全红眼）→ F2（3红眼：1白眼，且白眼均为雄性）
  • 反交：白眼（♀）× 红眼（♂）→ F1（红眼♀，白眼♂）
• 实验结论：
  • 控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，Y染色体上不含有其等位基因。
  • 基因与染色体行为存在平行关系，证明了基因位于染色体上。

1.3 伴性遗传

• 定义：与性别决定有关的基因的遗传方式。
• 特点：
  • 性状的遗传与性别相关联。
  • 正反交结果不同。
• 常见类型：
  • X染色体上的隐性基因控制的遗传病：如血友病、红绿色盲。
  • X染色体上的显性基因控制的遗传病：如抗维生素D佝偻病。
  • Y染色体上的基因控制的遗传病：如人类外耳道多毛症。
• 遗传图解及分析：需要注意亲本基因型、子代表现型及比例，特别是X染色体连锁遗传，Y染色体遗传的特殊性。

二、基因的本质

2.1 DNA是主要的遗传物质

2.1.1 探索遗传物质的历程

• 格里菲斯肺炎双球菌转化实验

  • 实验设计：利用S型细菌（有荚膜，致病）和R型细菌（无荚膜，不致病）进行小鼠注射实验。
  • 实验结果：加热杀死的S型细菌和R型细菌混合注射小鼠，小鼠死亡，并分离出S型细菌。
  • 实验结论：存在某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌。

• 艾弗里的DNA是遗传物质的实验

  • 实验设计：在格里菲斯实验的基础上，分别用DNA酶、蛋白质酶、多糖酶处理S型细菌的提取物，然后与R型细菌混合培养。
  • 实验结果：只有DNA酶处理的混合物中没有出现S型细菌。
  • 实验结论：DNA是遗传物质。

• 噬菌体侵染细菌实验

  • 实验设计：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。
  • 实验结果：只有被标记的DNA进入细菌，并产生新的噬菌体。
  • 实验结论：DNA是遗传物质。

2.1.2 DNA的结构

• 基本单位：脱氧核苷酸（脱氧核糖、磷酸、含氮碱基）
• DNA分子结构：
  • 双螺旋结构：两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋而成。
  • 碱基互补配对原则：A=T，G=C。
  • 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。

2.2 基因的概念和本质

• 基因的概念：携带遗传信息的DNA片段，是控制生物性状的遗传单位。
• 基因的本质：具有遗传效应的DNA片段，其包含特定的碱基序列。
• 基因与DNA的关系：基因是DNA的一部分，一个DNA分子上有许多基因。
• 基因与染色体的关系：基因位于染色体上，染色体是基因的载体。

2.3 DNA复制

• 复制时间：有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期。
• 复制场所：细胞核、线粒体、叶绿体。
• 复制条件：模板（DNA双链）、酶（DNA聚合酶、解旋酶等）、原料（脱氧核苷酸）、能量（ATP）。
• 复制过程：
  • 解旋：在解旋酶的作用下，DNA双链解旋，形成单链。
  • 复制：以每一条单链为模板，在DNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则，合成新的DNA链。
  • 复原：新合成的DNA链与原来的模板链结合，形成新的DNA分子。
• 复制特点：半保留复制。
• 意义：保证了遗传信息的连续性，为细胞分裂提供了物质基础。

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