《高中生物选修3思维导图》

一、遗传的基本规律

1. 孟德尔遗传定律

1.1 基因的分离定律

• 概念： 等位基因在减数分裂时彼此分离，分别进入不同的配子中。
• 适用范围：
  • 真核生物
  • 有性生殖
  • 位于同源染色体上的等位基因
• 实验验证：
  • 豌豆杂交实验（F1自交）
  • 测交实验
• 遗传图解： P、F1、F2的基因型、表现型、比例
• 分离定律的应用：
  • 解释单基因遗传现象
  • 预测杂交后代的基因型、表现型及比例
• 实质： 减数分裂后期，等位基因随同源染色体分离而分离

1.2 基因的自由组合定律

• 概念： 位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的，在减数分裂过程中，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。
• 适用范围：
  • 真核生物
  • 有性生殖
  • 位于非同源染色体上的非等位基因
• 实验验证：
  • 豌豆双杂合子自交实验
  • 双杂合子测交实验
• 遗传图解： P、F1、F2的基因型、表现型、比例
• 自由组合定律的应用：
  • 解释多基因遗传现象
  • 预测杂交后代的基因型、表现型及比例
• 实质： 减数分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合

2. 特殊的遗传现象

2.1 伴性遗传

• 概念： 位于性染色体上的基因的遗传方式。
• 类型：
  • 伴X染色体显性遗传
  • 伴X染色体隐性遗传
  • 伴Y染色体遗传
• 特点：
  • 性状的遗传与性别相关联
  • 后代男女表现型比例不同
  • 交叉遗传（伴X隐性）
• 实例： 红绿色盲、血友病、抗维生素D佝偻病

2.2 基因的连锁与互换

• 概念： 位于同一条染色体上的基因总是倾向于一起遗传，这种现象称为连锁。在减数分裂过程中，同源染色体上的非姐妹染色单体之间可能发生片段的交换，这种现象称为互换。
• 连锁： 基因位于同一条染色体，表现为不完全的自由组合。
• 互换： 增加了基因重组的类型，降低了连锁程度。
• 交换率： 与基因在染色体上的距离有关，距离越大，交换率越高。

2.3 基因的表达调控

• 原核生物：
  • 操纵子模型：调节基因、启动子、操纵序列、结构基因
  • 乳糖操纵子
• 真核生物：
  • 多层次调控：转录水平、翻译水平、转录后修饰

3. 人类遗传病

3.1 概念：

• 由遗传物质改变引起的疾病，包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。

3.2 类型：

• 单基因遗传病：
  • 显性遗传病：如抗维生素D佝偻病，亨廷顿舞蹈症
  • 隐性遗传病：如白化病，苯丙酮尿症，镰刀型贫血症
• 多基因遗传病：
  • 受多个基因控制，环境影响大：如高血压，糖尿病，精神分裂症
• 染色体异常遗传病：
  • 染色体数目异常：如唐氏综合征（21三体综合征）
  • 染色体结构异常：如猫叫综合征

3.3 遗传病的预防：

• 遗传咨询： 评估遗传风险，提供生育建议。
• 产前诊断：
  • 羊水穿刺
  • 绒毛活检
  • B超检查
• 基因检测： 筛查携带者。

二、生物的进化与多样性

1. 进化的证据

1.1 化石证据：

• 地层中不同时期化石的出现顺序
• 过渡类型化石

1.2 比较解剖学证据：

• 同源器官：起源相同，功能可能不同
• 残遗器官：退化的、无功能的器官

1.3 胚胎学证据：

• 不同物种早期胚胎的相似性

1.4 分子生物学证据：

• DNA序列相似性
• 蛋白质序列相似性
• 共同的遗传密码

2. 现代生物进化理论

2.1 核心内容：

• 种群是生物进化的基本单位
• 突变和基因重组产生进化的原材料
  • 突变包括基因突变和染色体变异
• 自然选择决定进化的方向
  • 适者生存，不适者淘汰
• 隔离导致新物种的形成
  • 地理隔离
  • 生殖隔离

2.2 基因频率的改变：

• 基因频率：种群中某一基因占全部该基因位点基因总数的比例
• 影响基因频率变化的因素：
  • 自然选择
  • 基因突变
  • 基因漂变
  • 基因流动

3. 生物的多样性

3.1 遗传多样性：

• 同种生物个体间基因和基因型的差异

3.2 物种多样性：

• 生态系统中物种的丰富程度

3.3 生态系统多样性：

• 不同生态系统的类型及生态过程的多样性

4. 生物的进化历程

4.1 生命起源：

• 化学起源说：无机物→有机小分子→有机大分子→原始生命

4.2 生物进化的大致历程：

• 从原核生物到真核生物
• 从单细胞生物到多细胞生物
• 从水生生物到陆生生物
• 从低等到高等

4.3 人类的起源与发展：

• 森林古猿
• 南方古猿
• 能人
• 直立人
• 智人

三、生态系统的稳定性

1. 生态系统的结构

1.1 生态系统的成分：

• 非生物的物质和能量
• 生产者（自养生物）
• 消费者（异养生物）
• 分解者（异养生物）

1.2 食物链和食物网：

• 食物链：生产者和消费者之间因食物关系而形成的链状结构。
• 食物网：多条食物链相互交错形成的复杂网络。
• 营养级：在食物链中所处的环节。

2. 生态系统的功能

2.1 能量流动：

• 特点：单向流动，逐级递减。
• 能量传递效率：10%-20%。

2.2 物质循环：

• 碳循环、氮循环、水循环等。
• 具有全球性。

2.3 信息传递：

• 物理信息、化学信息、行为信息。
• 调节生物种间关系，维持生态系统稳定性。

3. 生态系统的稳定性

3.1 抵抗力稳定性：

• 抵抗外界干扰并维持自身结构和功能的能力。
• 物种丰富度越高，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高。

3.2 恢复力稳定性：

• 生态系统受到破坏后恢复原状的能力。
• 恢复力稳定性与抵抗力稳定性呈负相关。

4. 生态系统的保护

4.1 生物多样性保护：

• 就地保护（建立自然保护区）
• 迁地保护（建立动植物园、基因库）

4.2 可持续发展：

• 经济、社会、环境协调发展。
• 控制人口增长，合理利用资源，保护环境。

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