《生物必修2每章思维导图》
第一章 遗传的细胞基础
1.1 细胞的生命历程
I. 细胞的生长
- 定义：细胞体积的增大
- 影响因素：
- 营养物质的供应
- 适宜的环境条件
- 意义：为细胞分裂做准备
II. 细胞的分裂
- 定义：细胞数目增加的过程
- 方式：
- 有丝分裂：真核细胞的体细胞分裂方式，产生体细胞
- 过程：
- 间期：DNA复制，相关蛋白质合成
- 前期：染色质螺旋化成染色体，纺锤体形成
- 中期：染色体的着丝点排列在赤道板上
- 后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分离，成为染色体，向两极移动
- 末期：染色体解螺旋成染色质，纺锤体消失，核膜、核仁重建，细胞质分裂
- 意义：保证亲子代细胞染色体数目相同，维持遗传的稳定性
- 过程：
- 无丝分裂：某些低等生物的分裂方式，没有纺锤丝和染色体出现
- 减数分裂：产生生殖细胞的分裂方式
- 有丝分裂：真核细胞的体细胞分裂方式，产生体细胞
- 意义：细胞增殖、生长和发育的基础
III. 细胞的分化
- 定义：在个体发育中，相同细胞产生不同形态、结构和生理功能的细胞的过程
- 本质：基因的选择性表达
- 结果：形成不同的组织、器官和系统
- 意义：使个体能够执行各种复杂的生命活动
IV. 细胞的衰老和凋亡
- 细胞衰老：
- 特征：
- 酶活性降低
- 色素积累
- 呼吸速率减慢
- 细胞核增大
- 与个体衰老的关系：细胞衰老是个体衰老的基础
- 特征：
- 细胞凋亡：
- 定义：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：
- 清除多余或异常的细胞
- 维持内部环境的稳定
- 保证个体正常的生长发育
V. 细胞癌变
- 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
- 特征：
- 无限增殖
- 形态结构发生显著改变
- 细胞表面发生变化，容易扩散和转移
- 防治：
- 一级预防：避免接触致癌因子
- 二级预防：早期发现，早期诊断，早期治疗
- 三级预防：提高患者生存质量
1.2 减数分裂与有性生殖
I. 减数分裂的过程
- 减数第一次分裂
- 前期：联会，形成四分体，非姐妹染色单体可能发生交叉互换
- 中期：四分体的着丝点排列在赤道板上
- 后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合
- 末期：细胞一分为二，染色体数目减半
- 减数第二次分裂
- 过程类似于有丝分裂
- 着丝点分裂，姐妹染色单体分离，成为染色体
II. 减数分裂的意义
- 维持生物前后代染色体数目的恒定
- 提供了基因重组的机会，增加了生物的多样性
III. 有性生殖
- 定义：通过生殖细胞结合产生后代的生殖方式
- 优势：后代具有亲代双方的遗传特性，变异性丰富，适应环境的能力更强
IV. 配子发生
- 精子的形成：精原细胞 -> 初级精母细胞 -> 次级精母细胞 -> 精细胞 -> 精子
- 卵细胞的形成：卵原细胞 -> 初级卵母细胞 -> 次级卵母细胞 + 极体 -> 卵细胞 + 极体
第二章 遗传的规律
2.1 基因位于染色体上的假说
I. 孟德尔的豌豆杂交实验
- 分离定律：
- 内容：具有相对性状的杂合子，在减数分裂产生配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中
- 实质：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：
- 内容：具有两对或多对相对性状的个体进行杂交时，在减数分裂产生配子时，决定同一性状的成对遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子则进行自由组合。
- 实质：同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合
II. 基因位于染色体上的假说
- 提出者：萨顿
- 证据：基因和染色体的行为存在平行关系
- 结论：基因位于染色体上
2.2 伴性遗传
I. 性染色体与伴性遗传
- 性染色体：决定性别的染色体
- 伴性遗传：与性染色体上的基因相关的遗传方式
- 人类的性别决定：XY型
- 女性：XX
- 男性：XY
II. 伴X染色体遗传
- X染色体显性遗传：患者多，代代相传
- X染色体隐性遗传：男性患者多于女性，隔代遗传
- Y染色体遗传：父传子，子传孙
2.3 人类遗传病
I. 人类遗传病
- 定义：由遗传物质改变引起的疾病
- 类型：
- 单基因遗传病：受一对等位基因控制的遗传病，如镰刀型贫血症、囊性纤维化、苯丙酮尿症
- 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
- 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、特纳综合征
II. 人类遗传病的预防
- 遗传咨询：
- 了解家族病史
- 基因检测
- 风险评估
- 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
第三章 基因的本质
3.1 DNA是主要的遗传物质
I. 遗传物质的探索历程
- 格里菲斯实验：肺炎双球菌转化实验，证明了存在“转化因子”
- 艾弗里实验：分离和鉴定转化因子，证明DNA是遗传物质
- 赫尔希-蔡斯实验：噬菌体侵染细菌实验，进一步证明DNA是遗传物质
II. DNA的结构
- 基本单位：脱氧核苷酸
- 组成：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基（A、T、C、G）
- 结构特点：双螺旋结构，两条链反向平行，碱基互补配对（A-T，C-G）
3.2 基因是有遗传效应的DNA片段
I. 基因的概念
- 定义：具有遗传效应的DNA片段
- 功能：控制生物的性状
II. 基因与DNA的关系
- 基因是DNA的一部分
- 一个DNA分子包含多个基因
III. 基因的表达
- 转录：以DNA为模板合成RNA的过程
- 翻译：以mRNA为模板合成蛋白质的过程
- 中心法则：描述遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的传递过程，以及DNA的复制过程
3.3 基因突变与基因重组
I. 基因突变
- 定义：DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换，导致基因结构的改变
- 特点：普遍性、随机性、低频性、多害少利性、不定向性
- 意义：提供变异的原始材料
II. 基因重组
- 类型：
- 基因的自由组合：减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合
- 基因的交叉互换：减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生片段交换
- 意义：产生新的基因型，增加生物的多样性
第四章 基因工程及其应用
4.1 基因工程的基本工具
I. 限制性核酸内切酶
- 功能：识别特定的DNA序列，并在特定位点切割DNA分子
- 特点：识别序列的特异性
II. DNA连接酶
- 功能：连接DNA片段
- 类型：T4 DNA连接酶、E.coli DNA连接酶
III. 载体
- 定义：能够携带目的基因进入受体细胞，并在受体细胞中复制和表达的工具
- 常用载体：质粒、噬菌体、动植物病毒
4.2 基因工程的基本操作步骤
I. 获取目的基因
- 方法：
- 从基因文库中获取
- 人工合成（化学方法）
- PCR技术扩增
II. 构建基因表达载体
- 目的：将目的基因与载体连接，使目的基因能够在受体细胞中复制和表达
III. 将目的基因导入受体细胞
- 方法：
- 微生物：感受态细胞法、显微注射法
- 植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
- 动物：显微注射法、病毒介导法
IV. 目的基因的检测与鉴定
- 检测目的基因是否导入受体细胞：DNA分子杂交技术
- 检测目的基因是否转录出mRNA：分子杂交技术
- 检测目的基因是否翻译出蛋白质：抗原-抗体杂交技术
4.3 基因工程的应用
I. 基因工程在医学上的应用
- 生产药物：胰岛素、干扰素、生长激素
- 基因治疗：将正常的基因导入患者体内，修复或替换缺陷基因
II. 基因工程在农业上的应用
- 转基因植物：抗虫棉、抗除草剂大豆
- 转基因动物：提高生长速度、改善产品品质
III. 基因工程的安全性和伦理问题
- 安全性：转基因食品的安全性评估、环境污染
- 伦理问题：克隆技术、基因治疗的伦理问题