导图社区 生物遗传
这是一篇关于生物遗传的思维导图,主要内容有遗传规律的发现、遗传的相关计算、遗传方式、人类遗传病等。
编辑于2022-11-12 18:47:31 广东本思维导图包含了高等数学第五版上册有关一元函数的大部分相关知识,欢迎大家借鉴参考!
数学上,立体几何(Solid geometry)是3维欧氏空间的几何的传统名称—因为实际上这大致上就是我们生活的空间。一般作为平面几何的后续课程。立体测绘(Stereometry)处理不同形体的体积的测量问题:圆柱,圆锥,锥台,球,棱柱,楔,瓶盖等等。毕达哥拉斯学派就处理过球和正多面体,但是棱锥,棱柱,圆锥和圆柱在柏拉图学派着手处理之前人们所知甚少。尤得塞斯(Eudoxus)建立了它们的测量法,证明锥是等底等高的柱体积的三分之一,可能也是第一个证明球体积和其半径的立方成正比的。
化学的基础在于各种物质的性质,了解各种物质的性质便可解决大多数问题,本导图将为大家整理比较各种物质的性质。
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本思维导图包含了高等数学第五版上册有关一元函数的大部分相关知识,欢迎大家借鉴参考!
数学上,立体几何(Solid geometry)是3维欧氏空间的几何的传统名称—因为实际上这大致上就是我们生活的空间。一般作为平面几何的后续课程。立体测绘(Stereometry)处理不同形体的体积的测量问题:圆柱,圆锥,锥台,球,棱柱,楔,瓶盖等等。毕达哥拉斯学派就处理过球和正多面体,但是棱锥,棱柱,圆锥和圆柱在柏拉图学派着手处理之前人们所知甚少。尤得塞斯(Eudoxus)建立了它们的测量法,证明锥是等底等高的柱体积的三分之一,可能也是第一个证明球体积和其半径的立方成正比的。
化学的基础在于各种物质的性质,了解各种物质的性质便可解决大多数问题,本导图将为大家整理比较各种物质的性质。
生物遗传
遗传规律的发现
孟德尔的杂交实验
方法
假说演绎法
孟德尔成功的原因
1. 豌豆在自然状态下都是纯合的
原因
豌豆是雌雄同株的植物,雌雄同株的植物自然状态下一般只进行自花传粉(即自交)
2. 子主题
验证定律
分离定律
内容
孟德尔验证分离定律的过程
(1) 用豌豆进行杂交实验发现子二代中的性状分离比总是为3:1
(2) 根据(1)中现象提出假说
假说内容
1. 生物的性状都是由遗传因子控制的
2. 遗传因子在体细胞中都是成对存在的
3. 生物在形成生殖细胞--配子时,成对的遗传因子在形成配子时彼此分离
4. 受精时,雌雄配子随机结合
(3) 根据(2)中假说演绎测交实验,并预测出测交结果
(4) 通过实验验证(3)中结论是否正确,若测交结果与(3)中预测结果相符,则假说成立
验证方法
花粉鉴定法
直接验证
杂交
性状分离比
3:1
测交
性状分离比
1:1
实质
在杂合子细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性:在减数分裂过程中,等位基因会随同源染色体的分而分离,分别进入不同的配子,独立地随配子遗传给后代
同源染色体的分离只发生在减数分裂过程中,故只有能进行减数分裂的真核生物才满足分离定律
自由组合定律
内容
与分离定律类似
验证方法
花粉鉴定法
直接验证
不同配子的数量比
1:1:1:1
杂交
性状分离比
9:3:3:1
测交
性状分离比
1:1:1:1
实质
位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的:在减数分裂过程中,同源染色体上的基因彼此分离的同时(即在分离定律的基础上),非同源染色体上的非等位基因自由组合
以上两个定律只能解释进行有性生殖细胞的核遗传物质的遗传规律
杂交步骤
1. 去雄
时期
开花前
目的
防止自身花粉对杂交结果产生影响
2. 套袋
目的
防止其他豌豆的花粉对实验结果造成影响
3. 授粉
4. 套袋
摩尔根验证基因在染色体上
背景
摩尔根对孟德尔的遗传定律和萨顿对基因在染色体上的猜想持有怀疑态度
方法
假说演绎法
选材
果蝇
特点
染色体数量少,便于观察
生长周期短,繁殖快
相对性状明显
步骤
(1) 发现红眼果蝇中出现了一只白眼雄果蝇
(2) 将其与红眼雌果蝇进行杂交后,发现子一代全是红眼果蝇,子二代中再次出现了白眼果蝇,但白眼果蝇全为雄性
(3) 利用孟德尔的分离定律对(2)中现象做出解释,并通过演绎预测白眼雄果蝇与子一代中红眼雌果蝇的杂交结果为红眼雄果蝇:白眼雄果蝇:红眼雌果蝇:白眼雌果蝇=1:1:1:1

(4) 选取子二代中的白眼雄果蝇与子一代中的红眼雌果蝇杂交,子代结果与(3)中相符,则可证明基因在染色体上
意义
验证了基因在染色体上
(此后)还证明了基因在染色体上是呈线性排列的
萨顿的猜想
基因在染色体上
方法
类比推理法
依据
基因和染色体的行为具有平行关系
基因在杂交过程中保持完整性和独立性,染色体在配子形成和受精过程中,也有相对稳定的结构
在体细胞中基因成对存在,染色体也是成对的。在配子中只有成对基因中的一个,同样,也只有成对染色体中的一条
体细胞中成对的基因一个来自父方,一个来自母方。同源染色体也是如此。
非等位基因在形成配子时自由组合,非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期也是自由组合
遗传的相关计算
简化计算的方法
运用乘法原理
当两个事件发生的概率互不影响时,则这两个事件同时发生的概率就等于这两个事件分别发生的概率的乘积,即P(AB)=P(A)P(B)
两事件发生的概率互不影响是指,无论事件A发不发生,事件B的发生概率都不会改变 例如事件A=“△ABC与△DEF全等”,事件B=“△ABC与△DEF相似” 则当事件A发生时,事件B一定发生(即P(B)=1),当事件A不发生时,事件B不一定发生(即:P(B)<1) 因此事件B发生的概率,与事件A是否发生有关,故事件A和事件B不是独立事件,不满足乘法原理
基因频率
基本公式
推导公式
亲本配子种类
根据乘法原理计算
子代数量的比例
自交
一对自交
两对自交
杂交(自交)
由于自交和杂交的计算方法相同,故将两者归为一类进行讨论
一对杂交
配子法
两对杂交
满足自由组合定律
分组杂交
利用乘法原理将两组的杂交结果整合起来
不满足自由组合定律
配子法(棋盘法)
自由交配
一对自由交配
配子法
亲本(后代)自由交配时,可将父方和母方的基因频率(即产生各种配子的概率)分别先算出来,在根据乘法原理计算后代的比例
注意只有自由交配时才能用这个方法,自交时不能用
亲本(后代)自交时,直接通过每一种情况下的亲本(后代)产配子的情况计算后代的比例
列举法
两对自由交配
满足自由组合定律
棋盘法
列举法
即:将亲本的每一种情况都一 一列举出来,分别计算
不建议使用乘法原理
因为大多数时候用乘法原理计算两对基因自由交配后代时,结果都是错的(如基因型为AaBB和AABb的种群自由交配) 自由交配不满足独立事件的定义
不满足自由组合定律
子主题
子代基因型比例
子代基因型种类
子代中含放射性标记的数量
细胞中含放射性标记的染色体的数量
细胞中含放射性标记的DNA的数量
计算方法
乘法原理
棋盘法
自由交配后代基因频率和基因型频率均不变
遗传致死
一对基因致死
根据致死条件求后代
个体致死(某种基因型致死)
按照常规思路计算后代,然后调整基因型比例
配子致死
配子完全致死
去除该致死配子后在调整配子比例
配子部分致死
调整该致死配子比例后在调整所有配子的比例
根据后代表现型及比例判断致死情况
子主题
两对基因致死
根据致死条件求后代
个体致死(某种基因型致死)
按照常规思路计算后代,然后调整基因型比例
配子致死
配子完全致死
配子部分致死
根据后代表现型及比例判断致死情况
遗传方式
种类
伴性遗传
位于性染色体上的基因控制的性状,在遗传上总是与性别相关联的遗传方式
判断是否为伴性遗传的依据
性状是否与性别相关联,
进行正反交
一般用雄性显性纯合子,雌性隐性纯合子
类型
伴X染色体显形遗传
举例
抗维生素D佝偻病
特征
1. 女患者多于男患者
2. 有世代遗传的特点
3. 男病,母女病
4. 女正父子正
伴X染色体隐性遗传
举例
果蝇白眼基因
人类红绿色盲遗传病
特点
1. 有隔代遗传的特点
2. 男性患者多余女性患者
3. 男正,母女正
4. 女病,父子病
伴Y染色体遗传
举例
外耳道多毛症
常染色体遗传
单基因遗传
多基因遗传
判断两对基因是否满足自由组合定律
用这两对基因的双杂合基因进行自交
若后代的比例为1:2:1或3:1,则这两对基因不满足自由组合定律
设这两对基因为D、d和R、r (D/d分别控制高茎和矮茎,R/r分别控制抗病和易感病) 出现1:2:1(高茎易感病:高茎抗病:矮茎抗病)的性状分离比是因为亲代产生配子为Dr和dR(即D和r在同一条染色体上,d和R在同一条染色体上,导致D、d和R、r之间无法自由组合) 因此若要在后代中表达出d所控制的性状,就只能是两个亲代所产生的dR相结合形成ddRR,从而导致后代中所有的矮茎植株都能够抗病(即矮茎植株只在抗病植株中出现) 同理,若要在后代中表达出r所控制的性状,就只能是两个亲代所产生的Dr相结合形成DDrr,从而导致后代中的感病植株都是高茎(即感病植株只在高茎中出现) 出现3:1(高茎抗病:矮茎易感病)的性状分离比是因为亲代产生的配子为DR和dr(即D和R在同一条染色体上,d和r在同一条染色体上) 因此若要在后代中表达出d所控制的性状,就只能是两个亲代所产生的dr相结合形成ddrr,从而导致后代中的矮茎植株都易感病,所有的感病植株都是矮茎 同理所有的高茎植株都能够抗病,所有的抗病植株都是高茎
若后代的比例为9:3:3:1,则这两对基因满足自由组合定律
表观遗传
方式
DNA甲基化
构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化
定义
生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象
从性遗传
判断遗传方式的方法
判断是否为伴性遗传
通过假说演绎法有可能排除伴性遗传
基因检测
人类遗传病
分类
单基因遗传病
举例
镰刀状红细胞
红绿色盲
多基因遗传病
举例
原发性高血压冠心病
哮喘
青少年型糖尿病
特点
家族聚集
易受环境影响
染色体异常遗传病
举例
唐氏三体综合征
21号染色体数量增添
猫叫综合征
5号染色体部分缺失
特点
对个体的影响大,能够一次性影响多对基因
发病率与遗传方式的调查
发病率
选取对象
所有人群
调查方式
问卷调查
遗传方式
选取对象
患有该病毒家系
调查方式
通过遗传族谱判断该遗传病的显隐和是否为伴性遗传
通过基因测序检测患者的基因,从而判断该病的显隐性
遗传病的检测与预防
方式(步骤)
体检
进行身体检查,了解家族病史
分析
子主题
推算
咨询
产前诊断
基因诊断
羊水检查
B超检查
孕妇血细胞检查
基因型的判断
根据子代表现型比例判断亲本基因型
依据
子代的一对基因中,一个基因来自父方,一个来自母方
(非同源染色体上的)每一对基因都能够独立遗传
即:满足自由组合定律,满足乘法原理
判断
通常根据隐性性状的比例判断亲本基因型
将各对基因独立看待
根据亲本基因型判断子代基因型或表现型
影响表现型的方式
基因型影响表现型
环境影响表现型
鉴别方法
测交
自交
花粉鉴定法
单倍体育种看后代
染色体缺失影响表现型
鉴别方法
镜检
基因
探究实验
证明DNA是遗传物质
格里菲斯的实验
实验对象
肺炎链球杆菌
实验流程
S型活细菌注入到大鼠体内
大鼠死亡,并从体内分离出S型活细菌
R型活细菌注入到大鼠体内
大鼠存活,并从体内分离出R型活细菌
将加热致死的S型提取物注入到大鼠体内
大鼠存活
将加热致死的S型细菌提取物与R型细菌一起注入到大鼠体内
大鼠死亡,并从尸体中提取出了S型活细菌和R型活细菌
实验结论
S型细菌体内有某种“转化因子”能使R型细菌转化为S型细菌
此处的S型细菌与原来的S型细菌的基因不完全相同
艾弗里的实验
实验对象
肺炎链球杆菌
实验原理
减法原理
实验思路
通过去除加热致死的S型细菌提取物中的某种物质,观察其对实验结果的影响
实验流程
分别向S型细菌的提取物中加入RNA酶、蛋白质酶、酯酶,DNA酶,并与R型活细菌混合后分别在固体培养基上培养,观察菌落,发现只有加入DNA酶的一组没有出现S型活细菌
实验结论
DNA是遗传物质
赫希和蔡斯的实验
实验对象
实验方法
同位素标记法
实验思路
将蛋白质与DNA分离开,单独、直接研究它们各自的不同功能
实验流程
实验结果
影响放射性分布的因素
保温时间
过短
过长
搅拌力度
过大
过小
实验结论
DNA是遗传物质
不能证明蛋白质不是遗传物质
证明DNA是双螺旋结构
依据
腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量;鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量
富兰克林拍摄的DNA衍射图谱
研究者
沃森和克里克
本质
通常有遗传效应的DNA片段
有时也可以是RNA片段
与染色体、DNA之间的关系
在细胞核中
大多数情况下,一条染色体上只有一个DNA,一个DNA上有多个基因,同时含有非基因片段
在细胞质中
无染色体
基因与性状之间的关系
一个基因对应一种性状
一个基因对应多种性状
多个基因对应一种形状
基因通过控制酶的合成间接控制性状
基因通过控制蛋白质的结构来直接控制性状
变异
突变
基因突变
定义
DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的基因序列的改变
只有在基因内部发生的碱基的替换、增添或缺失才算是基因突变
类型
碱基对(碱基)
替换
大多数情况下对性状的影响不大(除非替换后密码子变为终止子
密码子具有简并性
缺失
增添
通常情况下对性状造成的影响比碱基对的替换大
特点
普遍性
基因突变可能发生所有生物中
随机性
基因突变可以发生在DNA的任何位置(空间上)以及细胞生长发育的任何时期(时间上,通常是分裂间期)
不定向性
基因突变是不定向的,大多数变异都是有害变异,只有少数是有利变异
既有可能是隐性突变,也有可能是显性突变
可能导致的后果
mRNA上的密码子排列顺序发生改变
多肽链长度不变,但某个氨基酸改变
多肽链长度不变,但大多数氨基酸改变
多肽链的长度变长(终止密码子被破坏)
多肽链长度变短(产生终止密码子)
应用
诱变育种
原理
基因突变
方法
通过环境影响提高基因突变频率
过程
诱导基因突变→筛选有利变异→对产生有利变异的植株进行扩大培养
如进行植物组织细胞培养
优点
可以产生自然界中原本不存在的基因
缺点
突变具有不定向性
有利变异的数量远小于有害变异的数量
需要消耗的大量的原材料
染色体变异
定义
体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化
类型
染色体数目变异
一对同源染色体中,染色体的数目增加或减少
染色体以染色体组的形式增加或减少
染色体结构变异
(基因)缺失
(基因)重复
易位
颠倒
特点
对个体的表现型的影响最大,有可能导致个体死亡
可能导致的后果
应用
单倍体育种
原理
染色体变异
细胞具有全能性
方法
用秋水仙素或低温处理幼苗
单倍体通常不会产配子,因此不会有种子(由多倍体的配子得到的单倍体除外)
过程
通过花药离体培养得到幼苗,再在幼苗上滴加秋水仙素诱导染色体加倍,最后通过植物组织培养技术培养得到完整植株
优点
可以大大缩短育种时间
缺点
对技术的要求较高
多倍体育种
原理
染色体数目变异
方法
用秋水仙素或低温处理幼苗或萌发的种子
过程
诱导染色体加倍后种下种子或进行植物组织培养
优点
果实和种子都比较大
糖类和蛋白质等营养物质都比较丰富
缺点
生长周期长
结实率低
基因重组
定义
进行有性生殖的生物在进行减数分裂的过程中,控制不同相对性状的基因自由组合,产生不同基因型的配子
类型
同源染色体的非姐妹染色单体互换
非同源染色体的自由组合
基因工程
特点
可能导致的后果
应用
杂交育种
原理
基因重组
方法
杂交
过程
将两个分别具有两种不同优势性状的植株进行杂交→后代进行自交→筛选出同时具有两种优势性状且不会发生性状分离的植株→进行扩大培养
优点
操作简单
可以将亲本的优势集中起来(杂种优势)
缺点
育种时间较长
无法产生新的基因
生物进化
进化理论
拉瓦克理论
生物的变异是努力的结果
积极意义
彻底否定了物种不变论
达尔文的进化理论
优点
对生物的进化和适应作出了合理的解释,认为适应的来源是可遗传的变异,适应是自然选择的结果
缺点
达尔文认为变异是努力的结果
进化
前提
过度繁殖
动力
生存斗争
适应形成的必要条件
发生可遗传变异
适者生存
积极意义
群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应行程的必要条件
揭示了生物界的统一性是由于所有生物都有共同的祖先,而生物的多样性和适应性是进化的结果
缺点
不能科学的解释遗传和变异的本质
进化的单位
种群
进化实质
在自然选择的作用下,种群基因频率的定向改变
产生新物种的条件
发生可遗传变异
突变
基因重组
为生物进化提供原材料
隔离
产生地理隔离
产生生殖隔离
隔离是物种形成的必要条件
生物多样性
遗传多样性(基因多样性)
同一物种内不同个体的基因有所差异
物种多样性
不同物种之间的基因有所差异
生态系统多样性
生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果