《生物必修二思维导图》
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
- 适用于进行有性生殖的生物
- 细胞连续分裂两次，染色体只复制一次
- 形成生殖细胞，染色体数目减半
1.1.2 减数分裂过程
- 减数第一次分裂
- 前期 (Prophase I)
- 染色质螺旋化形成染色体
- 同源染色体联会，形成四分体
- 发生非姐妹染色单体间的交叉互换
- 核膜、核仁消失，纺锤体形成
- 中期 (Metaphase I)
- 四分体排列在细胞中央的赤道板上
- 后期 (Anaphase I)
- 同源染色体分离，非同源染色体自由组合
- 着丝点不分裂
- 末期 (Telophase I)
- 染色体到达细胞两极
- 细胞质分裂，形成两个子细胞
- 染色体数目减半，但每条染色体含有两条姐妹染色单体
- 前期 (Prophase I)
- 减数第二次分裂
- 前期 (Prophase II)
- 染色体再次螺旋化
- 纺锤体形成
- 中期 (Metaphase II)
- 染色体排列在细胞中央的赤道板上
- 后期 (Anaphase II)
- 着丝点分裂，姐妹染色单体分离，形成染色体
- 染色体移向细胞两极
- 末期 (Telophase II)
- 染色体到达细胞两极
- 细胞质分裂，形成四个子细胞
- 每个子细胞染色体数目是体细胞的一半，每条染色体含一条DNA分子
- 前期 (Prophase II)
1.1.3 减数分裂的意义
- 保证了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
- 为有性生殖生物提供了遗传多样性
1.2 孟德尔的遗传定律
1.2.1 遗传实验方法
- 豌豆作为实验材料的优点
- 具有易于区分的相对性状
- 自花传粉，闭花受粉，便于进行纯种培育
- 杂交后代多，便于统计
- 实验步骤
- 获得纯种
- 杂交
- 统计分析
1.2.2 基因的分离定律
- 内容
- 具有一对相对性状的亲本杂交，F1全部表现显性性状
- F1自交，F2出现性状分离，显隐性比例接近3:1
- 实质
- 等位基因在减数分裂后期，随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中
- 适用范围
- 一对相对性状的遗传
- 位于同源染色体上的等位基因
1.2.3 基因的自由组合定律
- 内容
- 具有两对或多对相对性状的亲本杂交，F1全部表现显性性状
- F1自交，F2出现性状分离，且不同性状的自由组合，比例接近9:3:3:1（两对性状为例）
- 实质
- 位于非同源染色体上的非等位基因在减数分裂后期，随非同源染色体自由组合而组合，分别进入不同的配子中
- 适用范围
- 位于非同源染色体上的非等位基因
- 两对或多对相对性状的遗传
1.3 基因与染色体的关系
1.3.1 基因位于染色体上
- 萨顿假说
- 基因位于染色体上
- 细胞内基因和染色体的行为存在明显的平行关系
- 摩尔根的果蝇杂交实验
- 证明了基因位于染色体上
- 伴性遗传：基因位于性染色体上，其遗传总是与性别相关联
1.3.2 染色体是基因的主要载体
- 真核生物：染色体是基因的主要载体
- 原核生物：基因位于拟核DNA上
- 病毒：基因位于DNA或RNA上
1.3.3 基因组的概念
- 单倍体细胞中的全部DNA分子上携带的全部遗传信息
- 不同的生物，基因组的大小不同，基因数量也不同
二、DNA的分子基础
2.1 DNA是主要的遗传物质
2.1.1 探索历程
- 格里菲斯肺炎双球菌转化实验
- 证明了某种物质能使细菌发生遗传改变（转化因子）
- 艾弗里的实验
- 证明了DNA是遗传物质，不是蛋白质
- 噬菌体侵染细菌实验
- 赫尔希和蔡斯
- 进一步证明DNA是遗传物质
- 烟草花叶病毒的RNA是遗传物质
- 证明少数病毒的RNA是遗传物质
2.1.2 DNA的结构
- DNA的双螺旋结构模型
- 沃森和克里克
- 双螺旋结构
- 脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成脱氧核苷酸链
- 两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋
- 碱基互补配对原则：A-T, G-C
2.2 DNA的复制
2.2.1 DNA复制的过程
- 解旋：在解旋酶的作用下，氢键断裂，双链解开
- 复制：以解开的两条链为模板，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
- 连接：新合成的DNA片段连接成完整的DNA链
- 校对：DNA聚合酶具有校对功能，减少复制错误
2.2.2 DNA复制的特点
- 半保留复制：新合成的DNA分子中，一条链是模板链，另一条链是新合成的
- 边解旋边复制
- 多起点复制（真核细胞）
- 高保真性
2.3 基因是有遗传效应的DNA片段
2.3.1 基因的概念
- 具有遗传效应的DNA片段
- 控制生物性状的结构和功能单位
2.3.2 基因与性状的关系
- 基因控制生物的性状
- 基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状
- 基因与性状不是简单的一一对应关系
- 一个基因可能控制多个性状
- 一个性状可能受多个基因控制
- 基因受环境影响
三、基因的表达
3.1 基因的转录和翻译
3.1.1 转录
- 概念：以DNA为模板，合成RNA的过程
- 场所：细胞核
- 模板：DNA的一条链（模板链）
- 原料：四种游离的核糖核苷酸
- 酶：RNA聚合酶
- 碱基配对原则：A-U, T-A, G-C, C-G
- 产物：RNA (mRNA, tRNA, rRNA)
3.1.2 翻译
- 概念：以mRNA为模板，合成蛋白质的过程
- 场所：核糖体
- 模板：mRNA
- 原料：20种氨基酸
- 工具：tRNA (转运RNA，携带氨基酸)
- 碱基配对原则：mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对
- 产物：多肽链，进一步折叠形成蛋白质
3.1.3 遗传密码（密码子）
- 位于mRNA上，决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
- 64种密码子，其中61种决定氨基酸，3种是终止密码子
- 密码子具有通用性
3.2 基因表达的调控
3.2.1 原核生物基因表达的调控
- 操纵子模型
- 结构基因：编码蛋白质的基因
- 操纵基因：控制结构基因的表达
- 启动子：RNA聚合酶结合的部位
- 阻遏蛋白：阻止RNA聚合酶与启动子结合
- 调节基因：控制阻遏蛋白的合成
- 乳糖操纵子
- 有乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合，阻遏蛋白失活，RNA聚合酶与启动子结合，转录开始
- 无乳糖时，阻遏蛋白与操纵基因结合，阻止RNA聚合酶与启动子结合，转录停止
3.2.2 真核生物基因表达的调控
- 调控机制复杂
- 涉及多个层次的调控：转录、翻译、蛋白质加工等
- 环境因素对基因表达有重要影响
四、变异与进化
4.1 基因突变
4.1.1 基因突变的概念
- DNA分子中碱基序列发生改变，导致基因结构的改变
- 包括碱基对的置换、增添和缺失
4.1.2 基因突变的特点
- 普遍性：普遍存在于各种生物中
- 随机性：可以发生在任何时间、任何DNA区段
- 低频性：突变频率很低
- 有利有害性：多数是有害的，少数是有利的，在特定环境下也可能是有利的
- 不定向性：可以向不同的方向发生突变
4.1.3 基因突变的原因
- 内因：DNA复制错误
- 外因：物理因素、化学因素、生物因素
4.1.4 基因突变的意义
- 是新基因产生的根本来源
- 是生物进化的原始材料
4.2 基因重组
4.2.1 基因重组的概念
- 在生物进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合
- 包括两种类型：
- 自由组合型：减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合
- 交叉互换型：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
4.2.2 基因重组的意义
- 产生新的基因型组合，使后代具有多样性
- 是生物进化的重要原因之一
4.3 染色体变异
4.3.1 染色体变异的概念
- 染色体结构的改变或染色体数目的改变
4.3.2 染色体结构的变异
- 缺失：染色体中某一片段丢失
- 重复：染色体中某一片段重复出现
- 倒位：染色体中某一片段颠倒
- 易位：染色体中某一片段转移到另一条非同源染色体上
4.3.3 染色体数目的变异
- 整倍体变异
- 细胞中的染色体组数增加或减少，如三倍体，单倍体
- 非整倍体变异
- 细胞中个别染色体增加或减少，如21三体综合征
4.3.4 染色体变异的意义
- 导致生物性状的改变
- 为生物进化提供原材料
4.4 生物进化
4.4.1 现代生物进化理论的核心内容
- 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
- 自然选择决定进化的方向
- 隔离导致新物种的形成
4.4.2 隔离
- 地理隔离：由于地理障碍，使种群间无法进行基因交流
- 生殖隔离：不同物种间无法进行交配或交配后不能产生可育后代
- 生殖隔离是新物种形成的标志
4.4.3 自然选择
- 过度繁殖
- 生存斗争
- 遗传变异
- 适者生存
此思维导图涵盖了高中生物必修二的主要内容，从遗传的细胞基础到生物的进化，详细地介绍了遗传、变异和进化的各个方面。希望对学习有所帮助。