(文/理基)生物必修1 分子与细胞
第一章 走近细胞
第一节 从生物圈到细胞
一、相关概念、
细 胞:是生物体结构和功能的基本单位,也是生物体代谢和遗传的基本单位。
▲ 除了病毒以外,所有生物都是由细胞构成的。
▲ 细胞是地球上最基本的生命系统。
生命系统的结构层次: 细胞→组织→器官→系统(植物没有系统)→个体→种群
→群落→生态系统→生物圈
二、病毒的相关知识:
1、病毒(Virus)是一类没有细胞结构的生物体。主要特征:
①、个体微小,一般在10~30nm之间,▲大多数必须用电子显微镜才能看见;
②、▲仅具有一种类型的核酸,DNA或RNA,没有含两种核酸的病毒;
③、▲专营细胞内寄生生活;
④、▲结构简单,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白质外壳所构成。
2、病毒可分为:动物病毒、植物病毒和细菌病毒(即噬菌体)三大类。根据病毒所含核酸种类的不同分为DNA病毒和RNA病毒。
第二节 细胞的多样性和统一性
一、细胞种类:根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核,把细胞分为原核细胞和真核细胞。
二、原核细胞和真核细胞的比较:
▲原核生物蓝藻包括颤藻、念珠藻、蓝球藻、发菜。
三、细胞学说的建立:
1、1665 英国人虎克(Robert Hooke)用自己设计与制造的显微镜(放大倍数为40-140倍)观察了软木的薄片,第一次描述了植物细胞的构造,并首次用拉丁文cell(小室)这个词来对细胞命名。
2、1680 荷兰人列文虎克(A. van Leeuwenhoek),首次观察到活细胞,观察过原生动物、红细胞和人类精子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌等。
3、19世纪30年代德国人施莱登(Matthias Jacob Schleiden) 、施旺(Theodar Schwann)提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的基本单位。这一学说即“细胞学说(Cell Theory)”,它揭示了细胞统一性和生物体结构的统一性。
▲▲注意点:
1.有细胞壁的生物有:原核生物,真核生物的植物和真菌都有细胞壁;只是原核生物和真菌的细胞壁成分和植物不同
2.叶绿体和液泡是植物细胞特有的,但不是所有的植物细胞都有叶绿体和液泡,液泡只有成熟的植物细胞有,叶绿体只有植物见光的细胞才有,根细胞没有
3.中心体是动物和低等植物(如团藻,绿藻)特有的,其他的植物一般是高等植物,不含中心体,有中心体的生物,▲有丝分裂与中心体有关,在分裂间期由中心体发出星射线,形成纺锤体
4.只有真核生物有染色体,原核生物和病毒没有染色体,
5.病毒的培养,必须要用细胞培养:如培养P的噬菌体:先用含P的培养基培养细菌,再用此细菌去培养噬菌体。同样若得到含S的噬菌体,先用含S的培养基培养细菌,再用上述细菌去培养噬菌体
四、高倍显微镜的使用:
(1)放大倍数:是长度和宽度的放大,而不是面积或体积的放大。例如显微镜的放大倍数是100×,是指长度和宽度分别放大了100倍,面积被放大了10000倍。
(2)显微镜的放大倍数=物镜×目镜
▲▲应用:如果在10×物镜下看到在视野中充满了64个细胞,换上40×物镜后,看到4个细胞;
如果10×物镜下64个细胞排成一行,换上40×物镜后,看到16个细胞。
(3)显微镜呈倒像:要把标本移到视野中央(偏哪移哪)
注释:象b这类试题将试卷上下倒转看到的就是答案。
(4)镜头长短与放大倍数的关系
物镜:越长放大倍数越大,镜头离装片越近。
目镜:越长放大倍数越小,目镜越短放大倍数越大
(5)显微镜的放大倍数越大,视野范围越小,看到的细胞数目越少,视野越暗。
(6)▲高倍镜使用:千万不能犯的一个错误就是调节粗准焦螺旋
▲▲低倍镜→标本移至中央→高倍镜→大光圈(▲注意:高倍镜下只能调节细准焦螺旋)
(7)污点位置的判断:移动或转动法(移动装片或转动目镜)
(8)低倍镜:亮、多、小
高倍镜:暗、少、大
第二章 组成细胞的分子
第一节 细胞中的元素和化合物
一、1、生物界与非生物界具有统一性:组成细胞的化学元素在非生物界都可以找到
2、生物界与非生物界存在差异性:组成生物体的化学元素在细胞内的含量与在非生物界中的含量明显不同
二、组成生物体的化学元素有20多种:
大量元素:C、 H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、等;
微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo;
基本的元素:C;(占干重的48.4%,生物大分子以碳链为骨架)
主要元素;C、H、 O、N、P、S;
细胞含量最多4种元素:C、H、O、N;
水
无机物 无机盐
组成细胞 蛋白质
的化合物 脂质
有机物 糖类
核酸
三、▲▲在活细胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有机物是蛋白质(7%-10%);占细胞鲜重比例最大的化学元素是O;占细胞干重比例最大的化学元素是C 。
第二节 生命活动的主要承担者------蛋白质
一、相关概念:
氨 基 酸:蛋白质的基本组成单位 ,组成蛋白质的氨基酸约有20种。(▲成人必需Aa为8种,婴儿为9种[组氨酸])
脱水缩合:一个氨基酸分子的氨基(—NH2)与另一个氨基酸分子的羧基(—COOH)相连接,同时失去一分子水。
肽 键:肽链中连接两个氨基酸分子的化学键(—NH—CO—)。
二 肽:由两个氨基酸分子缩合而成的化合物,只含有一个肽键。
多 肽:由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构。
■注意:由几个氨基酸脱水缩合就叫几肽。
二、氨基酸分子通式:
▲▲ 每种氨基酸至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连接在同一个碳原子上;
R
︱
▲▲ R基的不同导致氨基酸的种类不同。
三、▲▲有关计算:
① 肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数目 — 肽链数
② 至少含有的羧基(—COOH)或氨基数(—NH2) = 肽链数
形成的蛋白质的分子量为:n×氨基酸的平均分子量-18(n-m)[n代表氨基酸数目,
▲有几条链就至少有几个游离的氨基和几个游离的羧基 m代表肽链数]
四、蛋白质的组成元素:C、H、O、N、(S)
五、蛋白质的结构(多样性)
1、元素氨基酸多肽蛋白质
2.蛋白质多样性的原因是:组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序不同,多肽链空间结构千变万化。
六、蛋白质的主要功能(生命活动的主要承担者):
① 构成细胞和生物体的重要物质,如肌动蛋白;肌肉;头发;羽毛;蛛丝;
② 催化作用:如酶; ③ 调节作用:如胰岛素、生长激素;
④ 免疫作用:如抗体 ⑤ 运输作用:如红细胞中的血红蛋白,能运输氧。
第三节 遗传信息的携带者------核酸
一、核酸的组成元素:C、H、O、N、P
二、核酸的种类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
三、核 酸:是细胞内携带遗传信息的物质,对于生物的遗传、变异和蛋白质的合成具有重要作用。
四、基本单位――核苷酸,由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA为脱氧核糖、RNA为核糖)和一分子含氮碱基组成 ;如右图:
▲组成DNA的核苷酸叫做脱氧核苷酸,组成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。
五、核酸的分布:▲真核细胞的DNA主要分布在细胞核中;线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA;
▲RNA主要分布在细胞质中。
六、实验:观察DNA和RNA在细胞中的分成(P26)
用甲基绿和吡罗红两种混合染色剂将细胞染色,甲基绿使DNA呈现绿色;吡罗红使RNA呈现红色。
盐酸能改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色体中的DNA和蛋白质分离、有利于DNA和染色剂结合。
方法步骤:制片 水解 冲洗 染色 观察
★ 在绝大多数生物体的细胞中,DNA由两条脱氧核苷酸链构成。RNA由一条核糖核苷酸链构成。
★ 有DNA在的地方就会有复制和转录
第四节 细胞中的糖类和脂质
一、相关概念:
糖类:是主要的能源物质;主要分为单糖、二糖和多糖等
单糖:是不能再水解的糖。如葡萄糖。 ★如:麦芽糖 =葡萄糖 + 葡萄糖
二糖:是水解后能生成两分子单糖的糖。 乳糖 = 半乳糖 + 葡萄糖
蔗糖 = 果糖 + 葡萄糖
多糖:是水解后能生成许多单糖的糖。★多糖的基本组成单位都是葡萄糖。
二、糖类的组成元素:C、H、O
三、糖类的比较:
四、脂质的比较:
1、组成元素:主要元素为:C,H,O有时还有N,P
★ 脂质分子中氧的含量〈 糖类;但脂质中氢的含量 〉糖类;通常脂质不溶于水,而溶于脂溶有性的有机溶剂,如丙酮、氯仿、乙醚等。
★ 生物大分子以碳链为骨架:生物大分子包括蛋白质、核酸(DNA、RNA)、多糖
五、鉴别实验
检测和观察的注意事项:
(1)▲▲①还原糖有葡萄糖,果糖,麦芽糖
②斐林试剂中的甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中,现配现用 ③必须用水浴加热(50-65℃)
★ 颜色变化:浅蓝色 棕色 砖红色沉淀。
(2)脂肪的鉴定
★注意事项:①切片要薄,如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰,有的地方模糊。 ②酒精的作用是:洗去浮色 ③需使用显微镜观察 ④使用不同的染色剂染色时间不同
(3)蛋白质的鉴定
注意事项:①先加A液1ml,再加B液4滴 ★但是要控制CuSO4,若滴加过多,会出现蓝色而掩盖实验现象
②鉴定前,留出一部分组织样液,以便对比
第五节 细胞中的无机物
一、有关水的知识要点
★自由水比例增加时,生物体的代谢活跃,生长迅速;而结合水比例增加时,则代谢下降,抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
二、无机盐(绝大多数以离子形式存在)功能:
1、存在形式:绝大多数以离子形式存在。如K+、Ca2+、Mg2+、Cl--、PO42+
2、无机盐的作用:
、构成某些复杂化合物的重要组成成分。如:叶绿素(Mg2+)、血红蛋白(Fe2+)等
、维持细胞和生物体正常的生命活动。如:动物缺钙会抽搐
、维持细胞的形态和酸碱平衡,调节渗透压。
▲患急性肠炎的病人注射生理盐水——主要补充水分
大量出汗的人——主要喝盐水
第三章 细胞的基本结构
第一节 细胞膜------系统的边界
一、生物膜的流动镶嵌模型:
1、提出模型的科学家:桑格和尼克森
2、镶嵌模型图(如右图)
3、基本内容:
、磷脂双分子层构成基本支架;,它具有流动性。(▲其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧,疏水性的尾部朝向内侧)
、蛋白质可以镶嵌、贯穿、覆盖在磷脂双分子层上,大多数蛋白质也是可以流动的。
★4、结构特点:具有一定的流动性。(原因是由于组成细胞膜的磷脂和蛋白质可以运动。)
★5、功能特点:选择透过性。 (水分子、一些离子和小分子可以通过,其他则不能通过。)
☞
■▲① 1970年,用红绿荧光标记实验证明了细胞膜具有流动性。
②糖被(糖蛋白)具有细胞识别
二、细胞膜的成分:
主要是脂质(约50%)和蛋白质(约40%),还有少量糖类(约2%--10%);
★而脂质中磷脂最丰富,功能越复杂的细胞膜,蛋白质种类和数量越多。
三、细胞膜的功能:
1、 将细胞与外界环境分隔开,保证细胞内部环境的相对稳定
2、 控制物质进出细胞
3、 进行细胞间的信息交流(A通过激素进行交流 B通过细胞膜的相互接触如:精子和卵细胞之间的识别与结合 C通过胞间连丝如:植物细胞)
▲▲细胞在癌变的过程中,细胞膜的成分发生改变,产生甲胎蛋白(AEP),癌胚抗原(CEA)等物质。
四、植物细胞还有细胞壁,主要成分是纤维素和果胶,对细胞有支持和保护作用;其性质是全透性的。
五.生物膜的制备:选取哺乳动物的成熟的红细胞,因为哺乳动物成熟的红细胞没有复杂的细胞器和细胞核。(P40)(▲如:用牛、羊、猪血等)
第二节 细胞器----系统内的分工合作
一、相关概念
1、细胞质:主要包括细胞质基质和细胞器。 细胞质基质:细胞质内呈液态的部分是基质。是细胞进行新陈代谢的主要场所。
2、原生质层:成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质,▲(植物的原生质层为一层半透膜)。
二、八大细胞器的比较:
双膜的细胞器:1.线粒体(进行有氧呼吸的主要场所)和2.叶绿体(进行光合作用的场所)
★但不能说叶绿体是一切生物体进行光合作用的场所,因为原核细胞蓝藻没有叶绿体,但是它可以进行光合作用。线粒体是有氧呼吸主要场所,同理不能说线粒体是进行有氧呼吸的唯一场所。
无膜的细胞器:3.核糖体由rRNA和蛋白质组成(蛋白质合成的场所)
4.中心体(动物和低等植物才有,与细胞的有丝分裂有关)
单膜的细胞器:5.溶酶体(有“消化车间”之称,内含多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌)。
6.内质网( ▲★提供合成、运输分泌蛋白质和合成脂质的“车间”)
7.高尔基体(与植物细胞壁的形成有关,与动物分泌物的形成有关)
8.液泡(成熟的植物组织有,内含细胞液、含色素贮存物质,有维持细胞形态、储存养料)
▲▲分离各种细胞器的方法:差速离心法 (P44)
二、分泌蛋白的合成和运输:▲[用3H标记——亮氨酸] ▲[方法:同位素标记法]
核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜
(合成肽链)(加工成蛋白质) (进一步加工) (囊泡与细胞膜融合,蛋白质释放)
★与分泌蛋白合成有关的细胞器有:核糖体,内质网,高尔基体,线粒体
★分泌蛋白有:抗体、消化酶、一部分激素(如:胰岛素、生长激素)
三、▲生物膜系统的组成:包括细胞器膜、细胞膜和核膜等。
生物膜系统
的功能:
使细胞具有稳定内部环境,对细胞与外部环境的物质运输、能量转换、信息传递起着决定性作用;
为各种酶提供大量附着位点,是许多生化反应的场所;
把各种细胞器分隔开,保证生命活动高效、有序进行。
四、实验:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
★叶绿体主要存在于叶肉细胞中,可用显微镜直接观察它的形态和分布。线粒体分布于动植物细胞中,经健那绿染成蓝绿色后,也可用显微镜观察。 (P47)
▲★[内质网膜可以和细胞膜、核膜相互直接连接;不同细胞器膜之间也可以相互转化。]
第三节 细胞核----系统的控制中心
一、细胞核的功能:是遗传信息库(遗传物质储存和复制的场所),是细胞代谢和遗传的控制中心;
二、细胞核的结构:
▲1、染色质:由DNA和蛋白质组成,染色质和染色体是同样物质在细胞不同时期的两种存在状态。
▲2、核 膜:双层膜,把核内物质与细胞质分开。
▲3、核 仁:与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
▲ 4、核 孔:实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流。
三、细胞是一个有机的统一整体,▲细胞只有保持完整性,才能正常地完成各种生命活动。
第四章 细胞的物质输入和输出
第一节 物质跨膜运输的实例
一、渗透作用:水分子(溶剂分子)通过半透膜的扩散作用。
▲二、原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
▲▲三、发生渗透作用的条件:
1、具有半透膜 ▲1层细胞膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层
2、膜两侧有浓度差 ▲▲植物细胞的原生质层相当于一层半透膜;而动物的细胞膜相当于一层半透膜
四、细胞的吸水和失水:
★ 外界溶液浓度>细胞内溶液浓度→细胞失水 (植物可产生质壁分离现象)
动物细胞 植物细胞
★ 外界溶液浓度<细胞内溶液浓度→细胞吸水 (植物可发生质壁分离的复原现象)
▲▲ 质壁分离产生的条件:(1)具有大液泡(2)具有细胞壁 质壁分离产生的内因:原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性 外因:外界溶液浓度>细胞液浓度
▲ ★质壁分离与复原实验可应用于:①证明成熟植物细胞发生渗透作用;
②证明细胞是否是活的;(▲只有活细胞才能发生质壁分离与复原)
③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法;
④初步测定细胞液浓度的大小
第二节 生物膜的流动镶嵌模型
一、细胞膜结构: 磷脂 蛋白质 糖类
↓ ↓ ↓
磷脂双分子层 “镶嵌蛋白” 糖被(与细胞识别、免疫反应、血型鉴定、保护润滑等有关)
▲(膜的基本支架) 具有流动性
只分布于细胞膜的外表面
二、
结构特点:具有一定的流动性
细胞膜
(生物膜) 功能特点:选择透过性
第三节 物质跨膜运输的方式
一、 自由扩散、协助扩散和主动运输的比较:
1、物质跨膜运输方式的类型及特点(如下图)
2、自由扩散、协助扩散和主动运输的比较:
★★大分子物质(蛋白质、核酸、多糖等)和颗粒物质进出细胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用。
第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
一、相关概念:
新陈代谢:是活细胞中全部化学反应的总称,是生物与非生物最根本的区别,是生物体进行一切生命活动的基础。
细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。
酶:是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物。
★(功能:降低化学反应活化能,提高化学反应速率)
二、酶的本质:由活细胞产生(与核糖体有关)
大多数酶的是蛋白质(▲▲合成酶的场所主要是核糖体,水解酶的酶是蛋白质),也有少数是RNA。
反应前后酶的性质和数量没有变化
具有催化作用(▲在细胞内和细胞外都可以起作用)
三、酶的特性:
①、高效性:催化效率比无机催化剂高许多。
②、专一性:每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。
、酶需要较温和的作用条件:▲★在最适宜的温度和pH下,酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低,酶的活性都会明显降低。
★实际上,过酸、过碱和高温都能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性。高温使酶失活;低温降低酶的活性,但在适宜温度下酶活性可以恢复。
▲▲影响酶活性的外界因素:温度、pH (胃蛋白酶:pH:1.5-2.0;动物:pH:6.5-8.0;植物pH:4.5-6.5)
▲▲建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响
用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响
四、实验变量:▲(P79)
自变量——人为改变的变量
因变量——随自变量的变化而变化的量
无关变量——除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响的这些变量。
对照实验——除了一个因素以外,其余的因素都保持不变的实验。
第二节 细胞的能量“通货”-----ATP
一、 ATP[三磷酸腺苷]的结构简式:
1.▲结构简式:A-P~P~P, 其中:A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表高能磷酸键,-代表普通化学键。
▲▲注意:ATP的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量,所以ATP被称为高能化合物。这种高能化合物化学性质不稳定,在水解时,由于高能磷酸键的断裂,释放出大量的能量。(30.54KJ/mol)
▲★ATP在活细胞中的含量很少,但是ATP在细胞内的转化是十分迅速的。
2、结构特点:远离腺苷的高能磷酸键容易断裂,产生能量。
二、作用:ATP是各项生命活动的直接能量物质。
三、ATP与ADP的转化:(P89-90)
▲ ADP+Pi+能量 ATP [是不可逆的]物质可逆,能量不可逆
▲★当反应向右进行时,对高等动物来说,能量来自呼吸作用,主要场所是线粒体;对植物来说,能量来自呼吸作用和光合作用。场所分别是线粒体和叶绿体。
▲(2)当反应向左进行时,对高等动物来说,能量用于营养物质的吸收、神经兴奋的传导、细胞分裂和蛋白质合成等;对植物来说,能量用于矿质离子的吸收、光合作用的暗反应、蛋白质合成和细胞分裂等生命活动。
第三节 ATP的主要来源------细胞呼吸
一、相关概念:
1、呼吸作用(也叫细胞呼吸):指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其它产物,释放出能量并生成ATP的过程。根据是否有氧参与,分为:有氧呼吸和无氧呼吸
2、有氧呼吸:指细胞在有氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放出大量能量,生成ATP的过程。
3、无氧呼吸:一般是指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物(酒精和CO2或乳酸),同时释放出少量能量的过程。
4、发酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸。
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 能量
三、无氧呼吸的总反应式:
或
四、CO2的检测:▲用澄清的石灰水 (变浑浊)
用溴麝香草酚蓝水溶液 (由蓝 绿 黄)(P92)
五、酒精的检测:▲用酸性重铬酸钾溶液 (变成灰绿色)
六、有氧呼吸过程(主要在线粒体中进行): ▲酵母菌有氧时进行有氧呼吸,缺氧时进行无氧呼吸。
第一阶段:细胞质基质 C6H12O6 酶 2丙酮酸 + 少量[H] + 少量能量
第二阶段:线粒体基质 2丙酮酸+6H2O 酶 6CO2 + 大量[H] + 少量能量
第三阶段:线粒体内膜 24[H]+6O2 酶 12H2O + 大量能量
五、有氧呼吸与无氧呼吸的比较:
七、▲▲影响呼吸速率的外界因素:(P96)
1、温度:通过影响细胞内与呼吸作用有关酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。▲在一定温度范围内,温度越低,细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。
2、氧气:▲氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3、水分:一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。▲但陆生植物根部如长时间受水浸没,根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。
4、CO2浓度:环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
七、呼吸作用在生产上的应用:
1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤、适时的露田等。
2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。
3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,以抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,延长保存期限。
第四节 能量之源----光与光合作用
一、相关概念:
1、光合作用:绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并释放出氧气的过程
二、光合色素(分布置在类囊体的薄膜上):
叶绿素a (蓝绿色)
叶绿素(3/4) 主要吸收红光和蓝紫光
叶绿素b (黄绿色)
色素
胡萝卜素 (橙黄色)
类胡萝卜素(1/4) 主要吸收蓝紫光
叶黄素 (黄色)
三、光合作用的探究历程:
、1864年,德国科学家把绿叶放在暗处处理的绿色叶片一半曝光,另一半遮光。过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈深蓝色。证明:光合作用中除了产生氧气外还有产生了淀粉。
、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。第一组相植物提供H218O和CO2,释放的是18O2;第二组提供H2 O和C18O,释放的是O2。证明了:光合作用释放的氧全部来自来水。
▲20世纪40年代,美国科学家卡尔文采用[同位素标记法]14C标记的14CO2追踪检测其放射性,证明光合作用形成有机物中的碳来自于二氧化碳。
▲转移途径为:[14CO2 14C3 [丙酮酸] 14C6[糖类]]
▲恩格尔曼实验(1880年的水绵光合作用实验)证明了:氧是叶绿体释放的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所。
四、光合作用的过程
★植物的生长取决于净光合速率,当净光合速率>0时,植物生长;
当净光合速率小于和等于0是 ,停止生长;
净光合速率 == 光合作用速率 — 呼吸作用速率
植物生长最大的时候取决净光合速率最大而不是光合作用速率最大
测定光合作用速率可以用单位时间内消耗的二氧化碳的量或者单位时间内生成的氧气的量
五、叶绿体的功能:
▲叶绿体是进行光合作用的场所。在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素,在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。
六、影响光合作用的因素主要有:
(一)外界因素(或环境因素)
1、光照强度:在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快,超过光饱合点,光合速率反而会下降。
2、温度:温度可影响酶的活性。
3、二氧化碳浓度:在一定范围内,光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快,达到一定程度后,光合速率维持在一定的水平,不再增加。
4、水:光合作用的原料之一,缺少时光合速率下降。
(二)内部因素:酶的种类、数量的多少;色素的多少;C5的量
六、光合作用的应用:
1、提高光照强度:农业上采用合理密植使农作物充分吸收阳光以达增产目的。 2、延长光照时间
3、▲增加光合作用的面积------合理密植,间作。
4、▲温室大棚用无色透明玻璃。
5、▲适当提高温度:温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温。
6、▲增加CO2的浓度:温室栽培多施有机肥或放置干冰,提高二氧化碳浓度。
七、叶绿体色素的提取和分离实验:
1.溶解、提取——无水乙醇(或丙酮)
2.分离——层析液
3.SiO2——研磨充分 ▲ 分离方法:纸层析液
4.CaCO3——防止色素被破坏
5.色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
(橙黄色) (黄色) (蓝绿色) (黄绿色)
6.制滤纸条时,由于边沿部分扩散较快,所以剪去两角,有利于色素扩散整齐。
7.不要让层析液没及滤纸上的滤液细线——因为色素可以溶解到层析液中,影响其在滤纸上扩散。
8.叶片要新鲜,深绿——使滤液中含有较多的色素。
9.画线要细、匀、齐——如果不细匀齐,将来层析时会导致色素带的重叠。
八、光合作用的过程:
★光合作用能量转换过程: 光能 → ATP中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能
光合作用与呼吸作用比较
第六章 细胞的生命历程
细胞不能无限长大:1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大;体积越大相对表面积越小,物质的运输速率降低
2) 受细胞核的控制,细胞太大,细胞核的负担就会过重
细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
▲▲减数分裂和无丝分裂没有细胞周期。
2、有丝分裂染色体的变化过程
复制
有染色单体时,一个染色体上有两个DNA分子,
无染色单体时候,一个染色体上只有一个DNA分子
3、有丝分裂过程中染色体、DNA的变化
第2、3、4节 细胞的分化、衰老和凋亡、癌变
▲▲细胞分化细胞中的遗传物质不改变。
▲▲细胞癌变——细胞中的遗传物质已发生改变。
课本实验专题
一、 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
(一) 制片过程
解离 漂洗 染色 制片 观察(分生区细胞呈正方形,排列紧密)
(二) 特别·关注
1.解离完一定要漂洗,目的是洗去多余的盐酸,防止解离过度和影响染色。
2.若要观察各个时期的细胞分裂图像,应在不同的视野中寻找,不可能看到一个细胞的连续变化过程,因为细胞解离时已被杀死。
3.解离液:15%的盐酸+95%的酒精; 漂洗液:清水
染色液:龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液
二、 不同颜色温室大棚的光合效率
1. 无色透明大棚日光中各色光均能透过,有色大棚主要透过同色光,其他光被其吸收,所以用无色透明的大棚光合效率最高。
2. 叶绿素对绿光吸收最少,因此绿色塑料大棚光合效率最低。
三、 光合作用中各元素去向:
H2O O2
1氧元素
CO2 (CH2O)
2.碳元素: CO2 C3[丙酮酸] (CH2O)
3.氢元素: H2O [H] (CH2O)
四、 叶绿体的结构
一般呈扁平的椭球形,外部有双层膜,内部的基粒是由类囊体堆叠而成的。
五、 酵母菌的呼吸方式
酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。
六、 光合作用中产生的ATP专用于暗反应中C3的还原,而细胞呼吸产生的ATP则用于各项生命活动。
七、人鼠细胞杂交实验 细胞膜具有一定流动性
必修2 遗传与进化知识点汇编
第一章 遗传因子的发现
第一节 孟德尔豌豆杂交实验(一)
一、孟德尔实验成功的原因:
(1)正确选用实验材料:㈠豌豆是严格自花传粉植物(闭花授粉),自然状态下一般是纯种
㈡具有易于区分的性状
(2)由一对相对性状到多对相对性状的研究 (从简单到复杂)
(3)对实验结果进行统计学分析 (4)严谨的科学设计实验程序:假说-------演绎法
二.遗传学中常用概念及分析
(1)性状:生物所表现出来的形态特征和生理特性。[如:植物的高度]
相对性状:一种生物的同一种性状的不同表现类型。
区分::兔的长毛和短毛;人的卷发和直发等; 兔的长毛和黄毛[×];牛的黄毛和羊的白毛[×]
性状分离:杂种后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象。例如:在DD×dd杂交实验中,杂合F1代自交后形成的F2代同时出现显性性状(DD及Dd)和隐性性状(dd)的现象。
显性性状:在DD×dd 杂交试验中,F1表现出来的性状;例如:教材中F1代豌豆表现出高茎,即高茎为显性。决定显性性状的为显性遗传因子(基因),用大写字母表示。如高茎用D表示。
隐性性状:在DD×dd杂交试验中,F1未显现出来的性状;例如:教材中F1代豌豆未表现出矮茎,即矮茎为隐性。决定隐性性状的为隐性基因,用小写字母表示,如矮茎用d表示。
表现型:指生物个体表现出来的性状。(如:豌豆的高茎和矮茎)
基因型:与表现型有关的基因组成。(如:DD或Dd或dd)
等位基因:控制相对性状的基因(如:D和d)
(2)纯合子:遗传因子(基因)组成相同的个体。如DD或dd。其特点是纯合子自交后代全为纯合子,无性状分离现象。
杂合子:遗传因子(基因)组成不同的个体。如Dd。其特点是杂合子自交后代出现性状分离现象。
(3)杂交:遗传因子组成不同的个体之间的相交方式 。 如:DD×dd Dd×dd DD×Dd等。
自交:遗传因子组成相同的个体之间的相交方式。 如:DD×DD Dd×Dd等
测交:F1(待测个体)与隐性纯合子杂交的方式。 如:Dd×dd ▲▲测交利用了假说---演绎法
正交和反交:二者是相对而言的,
如甲(♀)×乙(♂)为正交,则甲(♂)×乙(♀)为反交;
如甲(♂)×乙(♀)为正交,则甲(♀)×乙(♂)为反交。
三、孟德尔豌豆杂交实验
(一)一对相对性状的杂交:
P:高茎豌豆×矮茎豌豆 DD×dd
↓ ↓
F1: 高茎豌豆 F1: Dd
↓自交 ↓自交
F2:高茎豌豆 矮茎豌豆 F2:DD Dd dd
3 : 1 1 :2 :1
基因分离定律的实质:
就是在形成配子时,等位基因随减数第一次分裂后期同源染色体的分开而分离,分别进入到不同的配子中。
四、杂合子和纯合子的鉴别方法
若后代无性状分离,则待测个体为纯合子
▲测交法
若后代有性状分离,则待测个体为杂合子
若后代无性状分离,则待测个体为纯合子
▲自交法
若后代有性状分离,则待测个体为杂合子
五.▲常见问题解题方法
(1)如后代性状分离比为显:隐=3 :1,则双亲一定都是杂合子(Dd)
即Dd×Dd 3D_:1dd
(2)若后代性状分离比为显:隐=1 :1,则双亲一定是测交类型。
即为Dd×dd 1Dd :1dd
(3)若后代性状只有显性性状,则双亲至少有一方为显性纯合子。
即DD×DD 或 DD×Dd 或 DD×dd
第2节 孟德尔豌豆杂交实验(二)
(一)两对相对性状杂交实验中的有关结论
(1)两对相对性状由两对等位基因控制,且两对等位基因分别位于两对同源染色体。
(2) F1 减数分裂产生配子时,等位基因一定分离,非等位基因(位于非同源染色体上的非等位基因)自由组合,且同时发生。
(3)▲F2中有16种组合方式,9种基因型,4种表现型,比例9:3:3:1[且每种表现型只有一个純合子]
(二)两对相对性状的杂交:
P: 黄圆×绿皱 P:YYRR×yyrr
↓ ↓
F1: 黄圆 F1: YyRr
↓自交 ↓自交
F2:黄圆 绿圆 黄皱 绿皱 F2:Y--R-- yyR-- Y--rr yyrr
9 :3 : 3 : 1 9 : 3 : 3 :1
YYRr 2/16
YyRr 4/16 基因分离定律
纯隐(yyrr) yyrr 1/16 1/16 绿皱
YYrr 1/16
yyRR 1/16 说明符合基因自由组合定律
单显(yyR_) yyRr 2/16 3/16 绿圆
▲ ▲注意:上述结论只是符合亲本为YYRR×yyrr,其中重组类型为 6/16 ,亲本类型为 10/16。
但亲本为YYrr×yyRR,F2中重组类型为 10/16 ,亲本类型为 6/16。
(三)▲常见组合问题
(1)配子类型问题
如:AaBbCc产生的配子种类数为2x2x2=8种 ▲ 1对杂合子(Aa)连续自交n代,后代中杂合子的
(2)基因型类型 比值为,纯合子为1-,其中显性/隐性纯如:AaBbCc×AaBBCc,后代基因型数为多少? 合子为·(1-)
先分解为三个分离定律:
Aa×Aa后代3种基因型(1AA:2Aa:1aa)
Bb×BB后代2种基因型(1BB:1Bb)
Cc×Cc后代3种基因型(1CC :2Cc:1cc)
▲所以其杂交后代有3x2x3=18种类型。
(3)表现类型问题
如:AaBbCc×AabbCc,后代表现数为多少?
先分解为三个分离定律:
Aa×Aa后代2种表现型 Bb×bb后代2种表现型
Cc×Cc后代2种表现型
▲所以其杂交后代有2x2x2=8种表现型。
四.自由组合定律的实质:
是形成配子时,成对的基因彼此分离(或同源染色体上的等位基因彼此分离的同时),决定不同性状的基因自由组合(或非同源染色体上的非等位基因自由组合)。
五.常见遗传学符号
▲表现型=基因型+环境因素
▲所以表现型相同,基因型不一定相同;基因型相同,表现型也不一定相同。
第2章 基因和染色体的关系
第一节 减数分裂和受精作用
一、减数分裂的概念
减数分裂(meiosis)是进行有性生殖的生物形成生殖细胞过程中所特有的细胞分裂方式。在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次,新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。
(注:体细胞主要通过有丝分裂产生,有丝分裂过程中,染色体复制一次,细胞分裂一次,新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。)
二、减数分裂的过程
1、精子的形成过程:精巢(哺乳动物称睾丸)
● 减数第一次分裂
间期:染色体复制(包括DNA复制和蛋白质的合成)。
前期:同源染色体两两配对(称联会),形成四分体。
四分体中的非姐妹染色单体之间常常交叉互换。
中期:同源染色体成对排列在赤道板上(两侧)。
后期:同源染色体分离;非同源染色体自由组合。
末期:细胞质分裂,形成2个子细胞。
● 减数第二次分裂(无同源染色体)
前期:染色体排列散乱。
中期:每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的赤道板上。
后期:姐妹染色单体分开,成为两条子染色体。并分别移向细胞两极。
末期:细胞质分裂,每个细胞形成2个子细胞,最终共形成4个子细胞。
2、卵细胞的形成过程:卵巢
三、卵细胞的形成过程
▲精子与卵细胞形成的比较:
四、注意:
(1)同源染色体:①形态、大小基本相同;②一条来自父方,一条来自母方。
(2)精原细胞和卵原细胞
的染色体数目与体细胞相同。因此,它们属于体细胞,通过有丝分裂的方式增殖,但它们又可以进行减数分裂形成生殖细胞。
(3)减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂,原因是同源染色体分离并进入不同的子细胞。所以减数第二次分裂过程中无同源染色体。
(4)减数分裂过程中染色体和DNA的变化规律
(5)减数分裂形成子细胞种类:
▲假设某生物的体细胞中含n对同源染色体,则:
它的精(卵)原细胞进行减数分裂可形成2n种精子(卵细胞);
它的1个精原细胞进行减数分裂形成2种精子。它的1个卵原细胞进行减数分裂形成1种卵细胞。
五、受精作用的特点和意义
特点: 受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面,不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合,使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目,其中有一半来自精子,另一半来自卵细胞。
意义:减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异具有重要的作用。
●精子的形成过程:(另一种讲法)
1、间期(准备期):DNA复制;细胞有适度地生长[即细胞体积增大]
2、减数第一次分裂前期:联会、形成四分体,每条染色体含2个姐妹染色单体;
减数第一次分裂中期:同源染色体排列在赤道板上,每条染体含2个姐妹单体;
减数第一次分裂后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合,每条染色体含2个姐妹单体;
减数第一次分裂末期:一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞,染色体、DNA减半,每条染色体含2个姐妹单体;
3、减数第二次分裂前期:(一般认为与减数第Ⅰ次分裂末期相同);
减数第二次分裂中期:着丝点排列在赤道板上;
减数第二次分裂后期:着丝点分裂,姐妹染色单体分开成染色体,染色体数目加倍,每一极子细胞中无同源染色体;
减数第二次分裂末期:两个次级精母细胞分裂成四个精子细胞。精子细胞变形成精子。
▲ ▲一对同源染色体= 一个四分体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子
六、▲减数分裂和有丝分裂主要异同点
七、▲识别细胞分裂图形(区分有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂)
有丝丝分裂:有同源染色体,但不联会
减数第一次分裂:有同源染色体,但联会 ▲▲[有:基因重组、等位基因分离、非等位基因自由组合]
减数第二次分裂:没有同源染色体
例如:
甲为有丝分裂的后期;乙为减数的后期;丙为减数的后期
★注:受精卵核内的染色体由精子和卵细胞各提供一半,但细胞质几乎全部是由卵细胞提供,因此后代某些性状更像母方。
注意:若细胞质为不均等分裂,则为卵原细胞的减Ⅰ或减Ⅱ的后期。
例:判断下列细胞正在进行什么分裂,处在什么时期?
答案:减Ⅱ前期 减Ⅰ前期 减Ⅱ前期 减Ⅱ末期 有丝后期 减Ⅱ后期 减Ⅱ后期 减Ⅰ后期
答案:有丝前期 减Ⅱ中期 减Ⅰ后期 减Ⅱ中期 减Ⅰ前期 减Ⅱ后期 减Ⅰ中期 有丝中期
第二节 基因在染色体上
1. 萨顿假说推论:基因在染色体上,也就是说染色体是基因的载体。 该假说缺少实验证据
因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系。(▲▲该假说通过类比推理法)
、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,也有相对稳定的形态结构。
、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,也只有成对的染色体中的一条。
、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,非同源染色体在第一次减数分裂后期也是自由组合。
2. ▲基因位于染色体上的实验证据-----摩尔根的果蝇杂交实验
3.一条染色体上一般含有多个基因,且这多个基因在染色体上呈线性排列。
★果蝇杂交实验分析: [雄果蝇染色体为6+XY,雌果蝇染色体为6+XX]
第三节 伴性遗传和人类遗传病
一、伴性遗传的概念-----基因位于性染色体上,遗传上总是与性别相关联的现象。
① 人类红绿色盲症或人的血友病(伴X染色体隐性遗传病) 实例:[色盲症、血友病、果蝇的白眼遗传]
▲特点:⑴男性患者多于女性患者。 男性 正常:XAY 女性 正常:XAXA XAXa
⑵交叉遗传。即男性→女性→男性。 有病:XaY 有病 :XaXa
⑶一般为隔代遗传。
②抗维生素D佝偻病(伴X染色体显性遗传病) ▲ 男性 正常:XdY 女性 正常:XdXd
▲ 特点:⑴女性患者多于男性患者。 有病:XDY 有病:XDXD XDXd
⑵代代相传。
③外耳道多毛症(伴Y染色体遗传病)
▲ 特点:患者均为男性且父 子 孙
注意:
▲▲口诀:无中生有为隐性病,有中生无为显性病。
题目中已告知的遗传病或课本上讲过的某些遗传病,如白化病、苯丙酮尿症[常--隐性]; 多指、并指[常--显性];色盲和血友病[X--隐性]等可直接确定。
如果家系图中患者全为男性(女全正常),且具有世代连续性,应首先考虑伴Y遗传,无显隐之分。
二、人类遗传病的类型(3种类型)
(一)单基因遗传病(6500多种):受一对等位基因控制的遗传病。[如:多指、并指、白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症等]
(二)多基因遗传病:受两对以上的等位基因控制的遗传病。[如:原发性高血压、冠心病、哮喘病和青少年型糖尿病、唇裂] ▲▲这类病在群体中的发病率比较高,易受环境因素影响。
(三)染色体异常遗传病:由染色体异常引起的遗传病。[如:21三体综合症患者,猫叫综合症]
某种病发病率的调查——应在整个人群中调查
▲ 遗传病 某种病遗传方式的调查——应在患者家族中调查
◆如:某种遗传病的发病率= ×100%
三、 人类基因组计划(HGP):
是测定人类基因组的全部DNA(22+X+Y)序列,解读其中包含的遗传信息。
四、遗传病的产前诊断
、内容:在胎儿出生前确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病
、方法:羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查、胚盘绒毛细胞检查以及基因诊断
遗传病不一定是一生下来就表现出来,遗传病有的是先天性疾病,有的是后天性疾病。
▲▲2、禁止近亲结婚的理论依据是:_在近亲结婚的情况下,双方从共同祖先那里继承同一种致病基因的机会就会大大增加,双方很可能都是同一种致病基因的携带者。
第三章 基因的本质
第一节 DNA是主要的遗传物质
1.肺炎双球菌的转化实验 ▲[该实验没有用到放射性标记物]
(1)、体内转化实验:1928年由英国科学家格里菲思等人进行。
▲R型菌落表面粗糙,无多糖类的荚膜,无毒性。
▲S型菌落表面光滑,有多糖类的荚膜,有毒性。
①实验过程
▲结论:已加热杀死的S型细菌中存在某种转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。
(2)、体外转化实验:1944年由美国科学家艾弗里等人进行。
①实验过程[将S型细菌的DNA和蛋白质、多糖等物质分开,分别加入到培养R型细菌的培养基中]▲[该实验没有用到放射性标记物]
结果:只有加入S型细菌的DNA,R型细菌才能转化为S型细菌。
▲结论:DNA是遗传物质
2.噬菌体侵染细菌的实验 (1952年赫尔希和蔡斯的实验)[该实验用35S和32P标记]
▲ 方法:放射性同位素标记法
▲
DNA:含P
组成 蛋白质:含S
T2噬菌体 生活方式:寄生在大肠杆菌体内
增殖:吸附侵染注入合成释放
1、实验过程
①标记噬菌体 [分别培养]
含35S的培养基含35S的大肠杆菌得到蛋白质外壳含35S的噬菌体
含32P的培养基含32P的大肠杆菌得到内部DNA含32P的噬菌体
②噬菌体侵染细菌
含35S的噬菌体细菌体内没有放射性35S [结果:上清液放射性高、沉淀物放射性低]
▲▲沉淀物中含少量放射性的原因是在离心过程中部分噬菌体外壳并未脱离大肠杆菌,从而进入沉淀物。
含32P的噬菌体细菌体内有放射线32P [结果:上清液放射性低、沉淀物放射性高]
▲▲上清液中含少量放射性来源:部分噬菌体未侵入;另一部分噬菌体可能已从大肠杆菌中释放出来,从而进入上清液。
结论:进一步确立DNA是遗传物质
3.烟草花叶病毒感染烟草实验: ▲[烟草花叶病毒的组成:RNA和蛋白质]
(1)、实验过程
▲结论:RNA是遗传物质。
4.生物的遗传物质:
具有细胞结构的生物(无论原核还是真核生物),其遗传物质都是DNA。
不具有细胞结构的生物(病毒) 遗传物质是DNA,如噬菌体
或遗传物质是RNA,如流感病毒、肝炎病毒、SARS病毒、艾滋病病毒(HIV)等病毒
生物界中绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。
第二节 DNA分子的结构
1. DNA分子的结构——双螺旋结构[于1953年由沃森和克里克提出] 基本元素为C、H、O、N、P 5种
(1)基本单位---脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)
[注意]: A与T之间形成两个氢键; G与C之间形成有三个氢键. ▲▲G+C所占的比值越大DNA的结构越稳定。
在DNA分子中,脱氧核苷酸数:脱氧核糖数:磷酸数:含氮碱基数=1:1:1:1
每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基,因此,DNA分子中含有2个游离的磷酸基
2、DNA分子的特点
⑴稳定性——是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。
⑵多样性——构成DNA分子的脱氧核苷酸虽只有4种,形成碱基对的排列顺序可以千变万化,从而决定了DNA分子的多样性。 ★种类为4n [n为碱基对数]
⑶特异性——每个特定的DNA分子中具有特定的碱基排列顺序,这种特定的碱基排列顺序就决定了DNA分子的特异性。
3.DNA双螺旋结构的特点:
⑴DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
⑵DNA分子外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的基本骨架。
⑶DNA分子两条链的内侧的碱基按照碱基互补配对原则配对,并以氢键互相连接。
▲4.相关计算:
(1)A=T C=G
(2)(A+ C )/ (T+G )= 1或A+G / T+C = 1 ▲(即: 不配对两碱基相加 = 1/2总碱基数, 如A+G=1/2总碱基数)
(3)如果(A+C ) / ( T+G )=b ,那么其互补链的比值为1/b。但全链(A+C) / (T+G) = 1
▲ [即: 不配对的互倒关系]
(4) (A+ T ) / ( C +G ) = a ,那么其互补链的比值为a ,但全链(A+T) / (C+G) = a
▲[即: 配对的为对等关系]
(5)配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等
如: ,则
4.判断核酸种类:
(1)如有U无T,则此核酸为RNA;
(2)如有T且A=T C=G,则为双链DNA;
(3)如有T且A≠ T C≠ G,则为单链DNA ;
(4)同时有U和T,则处于转录阶段。
第3节 DNA的复制
一、DNA分子的复制
1、概念:以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。
2、复制时间:有丝分裂和减数第一次分裂间期
3. 复制方式:半保留复制 [▲用14N和15N标记]
4、复制条件 (1)模板:亲代DNA分子两条脱氧核苷酸链
(2)原料:4种脱氧核苷酸
(3)能量:ATP
(4)酶: 解旋酶、 DNA聚合酶等
5、复制特点:边解旋边复制
6、复制场所:对于真核生物主要在细胞核中,线粒体和叶绿体也存在少量。
7、复制意义:保持了遗传信息的连续性。
8、结果:一个DNA分子形成了两个DNA分子。
6、准确复制的原因:
、DNA分子独特的双螺旋结构提供精确的模板。
、通过碱基互补配对保证了复制准确无误。
▲▲二、与DNA复制有关的碱基计算
1.一个DNA连续复制n次后,DNA分子总数为:2n,含原DNA分子有2个,占2/(2n);含最初母链2条,含有最初母链的单链占DNA单链总数的1/2n。
2.第n代的DNA分子中,DNA分子总数为:2n-1 ,含原DNA分子有2个,占2/(2n-1) ;含最初母链2条,含有最初母链的单链占DNA单链总数的1/2n-1。
3.若某DNA分子中含碱基T为a个,
(1)则连续复制n次,所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:a·(2n-1)
(2)第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:a·2n-1
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
一、相关概念
1、基因:是有遗传效应的DNA片段,是决定生物性状的遗传单位。
2、遗传信息:DNA上的碱基排列顺序,不同的基因含有不同的遗传信息。
二、染色体、基因和遗传信息的关系
1、一条染色体上有1或2个DNA分子,一个DNA分子上有许多个基因,染色体是DNA的主要载体。
2、基因是有遗传效应的DNA片段,是决定生物性状的结构功能单位,基因在染色体上呈现线性排列。
3、遗传信息是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序,并不是DNA分子上所有脱氧核苷酸排列序列。
4、每一个基因中可以含成百上千个核苷酸,但每个基因中的脱氧核苷酸的排列顺序是特定的。
三、DNA分子的特点
1、稳定性:DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性
2、多样性:碱基对的排列顺序可以千变万化(4n,n为碱基对数)
3、特异性:每一个特定的DNA分子都有着特定的碱基对的排列顺序,即储存特定的遗传信息。
四、基因控制性状的两种方式:
①间接控制:基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。[如:人的白化症状、豌豆的粒型]
②直接控制:基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。[如:北美的囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症]
第四章 基因的表达[包括转录和翻译]
1、DNA与RNA的异同点
1、密码子和反密码子
▲▲每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,但一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运;同样一种密码子只能决定一种氨基酸,但一种氨基酸可由一种或几种密码子决定。
2、中心法则:
有细胞结构的生物遗传信息传递过程如下:
DNARNA蛋白质
病毒遗传信息的传递过程如下:
RNA蛋白质
RNADNARNA蛋白质
RNA复制和逆转录,只发生在被RNA病毒寄生的细胞中。
▲▲细胞质基因遗传病:这种遗传病只能通过母亲遗传给后代。(▲即母亲病则子女全病)
[例如:人的线粒体肌病和神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等病]
3、DNA的复制、翻译与转录的异同点(下表):
▲在翻译过程中,一条mRNA上可同时结合多个核糖体,同时合成多条多肽链,但不能缩短每条肽链合成的时间。
▲三、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算:
▲ DNA(基因)的碱基 :mRNA的碱基 :Aa[氨基酸数目]
6 : 3 :1
第五章 基因突变及其他变异
第一节 基因突变和基因重组
一、基因突变的实例
1、镰刀型细胞贫血症
⑴症状 患者的红细胞是弯曲的镰刀状,这样的细胞容易破裂,使人患溶血性贫血,严重时会导致死亡。
⑵病因 基因中的碱基发生替换
▲直接原因:血红蛋白分子结构的改变
◆根本原因:控制血红蛋白分子合成的基因结构的改变
2、基因突变
概念:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。
二、基因突变的原因和特点:
1、基因突变的原因: 有内因和外因
物理因素:如紫外线、X射线 (主要损伤细胞内的DNA)
⑴诱发突变(外因)化学因素:如亚硝酸、碱基类似物、秋水仙素 (主要改变核酸的碱基)
生物因素:如某些病毒 (主要影响宿主细胞的DNA)
⑵自然突变(内因) 是DNA分子复制时偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等
2、基因突变的时间 :
有丝分裂或减数第一次分裂间期
3、基因突变的特点:
⑴普遍性 ⑵随机性 ⑶不定向性 ⑷突变率低 ⑸多害少利性
4、本质:基因的分子结构发生改变,产生了新基因,也可以产生新基因型,出现了新的性状。
5.基因突变的意义:是新基因产生的途径;生物变异的根本来源;是生物进化的原始材料。
三、基因重组
1、概念:生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。
2、时间:减数第一次分裂过程中(减数第一次分裂后期和四分体时期)
随机重组(减数第一次分裂后期)
3、类型 交换重组(四分体时期)
▲以及DNA重组技术
4、本质 :不同基因的重新组合,不产生新基因,而是产生新的基因型,使不同性状重新组合。
5.意义:是生物变异的来源之一,对生物的进化也具有重要的意义。
☆ ☆基因突变一定会导致基因结构的改变,但却不一定引起生物性状的改变。
基因突变若发生在体细胞中,一般不传递给后代;若发生在生殖细胞中,可通过生殖细胞传向后代。
第二节 染色体变异
基因突变: 是染色体的某一个位点上基因的改变,这种改变在光学显微镜下无法直接观察到。
染色体变异: 是可以用显微镜直接观察到的,(如染色体结构的改变、染色体数目的增减等)
[▲如:香蕉是三倍体,马铃薯是四倍体]
但发育迟缓 [多倍体在植物中很常见,在动物中极少见]
[▲如:蜜蜂的雄蜂]
但能明显缩短育种年限。
一、染色体结构的变异(如:猫叫综合征-----是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。)
变异类型:缺失;重复;倒位;易位;
二、染色体组数目的确认方法:
染色体总数
▲(1)染色体组的数目 =
染色体形态数
▲(2)可简记为“同一英文字母无论大写还是小写出现几次,就含有几个染色体组” [如:AABbcc为二倍体]
不含同源染色体
一个染色体组中所含染色体的特点 染色体形态、大小和功能各不相同
含有控制一种生物性状的一整套基因,但不能重复
■秋水仙素能够抑制纺锤体形成,导致染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。
▲[秋水仙素可以抑制纺锤体的形成,作用的时期在有丝分裂前期]
■每个染色体组中含有几条染色体=染色体的形态数。如图:
三、总结: ①多倍体育种方法:
②单倍体育种方法:(如:某种植株基因型为AaBb)
四、比较多倍体育种和单倍体育种:
五、▲单倍体和多倍体的判断:
由受精卵发育而来含几个染色体组为几倍体,由配子直接发育而来不管含多少个染色体组都为单倍体
第6章 从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种 第二节 基因工程及其应用
▲四种育种方法的比较
☆[特别提醒]:
诱变育种与杂交育种相比,前者能产生前所未有的新基因,创造变异新类型;后者不能产生新基因,只是实现原有基因的重新组合。
☆下图表示以某种农作物(1)和(2)两个品种为基础,培育出(4)、(5)、(6)、(7)四个品种的过程。根据下图,回答下列问题:
(1)用<1>和<2>培育出<5>所采用的方法I和II分别称为_______和_______,其培育出<5>所依据的原理是_______。
(2)由<3>培育出<4>的常用方法III是_______;由<4>培育成<5>的方法V称_______,其优点是_______。
(3)由<3>培育出<6>的常用方法IV是_______,其形成的<6>称_______。
(4)由<2>培育出<7>的方法VI是_______。
【答案】.(1)杂交 自交, 基因重组;
(2)花药离体培养; 人工诱导染色体加倍,缩短育种年限;
(3)人工诱导多倍体,多倍体
(4)采用射线照射或药剂处理等人工诱变方式
第一节 基因工程
一、基因工程的概念:
二、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种
如:抗虫基因作物的使用,不仅减少了农药的用量,大大降低了生产成本,且还减少了农药对环境的污染 。
2、基因工程与药物研制
如:基因工程生产药品的优点是高效率、高质量、低成本。
▲ 目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。
▲ 质粒存在于许多细菌和酵母菌中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。
▲ 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。
▲ 限制酶切割DNA分子断裂的化学键是磷酸二酯键,DNA连接酶所修复的也是磷酸二酯键。
▲ ▲切割目的基因和运载体的必须是同一种限制酶。
▲ 将目的基因导入受体细胞这一过程没有发生碱基互补配对
三、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种
如:抗虫基因作物的使用,不仅减少了农药的用量,大大降低了生产成本,且还减少了农药对环境的污染 。
2、基因工程与药物研制
如:基因工程生产药品的优点是高效率、高质量、低成本。
基因的剪刀:限制性核酸内切酶
基本工具 基因的针线:DNA连接酶
基因的运载体:常用的有质粒、噬菌体、和动植物病毒等
基 提取目的基因
因
工
目的基因与运载体结合 ■作为运载体应具备的条件:
程 操作步骤 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制
有多个限制酶切点
将目的基因导入受体细胞 有标记基因
目的基因的表达和检测
第7章 现代生物进化理论
第1节 现代生物进化理论的由来
一、拉马克的进化学说
1、拉马克的进化学说的主要内容
(1)、生物都不是神创的,而是由更古老的生物传衍来的。这对当时人们普遍信奉的神创论造成一定冲击,因此具有进步意义。
(2)、生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克几乎否认物种的真实存在,认为生物只存在连续变异的个体。
(3)、对于生物进化的原因,他认为:一是“用进废退”的法则;二是“获得性遗传”的法则。但这些法则缺乏事实依据,大多来自于主观推测。
2、历史意义 ——拉马克最早提出了比较完整的生物进化学说,反对神创论和物种不变论。
▲[拉马克是历史上第一个提出比较完整的进化学说的科学家]
二、达尔文自然选择学说
(一)、达尔文自然选择学说的主要内容
1.过度繁殖 ---- 选择的基础
2.生存斗争 ---- 进化的动力、外因、条件
大量的个体由于资源空间的限制而进行生存斗争。在生存斗争中大量个体死亡,只有少数的个体生存下来。
生存斗争包括三方面:
(1)生物与无机环境的斗争 (2)种内斗争 (3)种间斗争
▲生存斗争对某些个体的生存不利,但对物种的生存是有利的,并推动生物的进化。
3.遗传变异 ---- 进化的内因
在生物繁殖的过程中普遍存在着遗传变异现象,生物的变异是不定向的,有的变异是有利的,有的是不利的,其中具有有利变异的个体就容易在生存斗争中获胜生存下去,反之,具有不利变异个体就容易被淘汰。
4.适者生存 ---- 选择的结果
适者生存,不适者被淘汰是自然选择的结果。自然选择只选择适应环境的变异类型,通过多次选择,使生物的微小有利变异通过繁殖遗产给后代,得以积累和加强,使生物更好的适应环境,逐渐产生了新类型。
▲所以说变异不是定向的,但自然选择是定向的,决定着进化的方向。
(二)意义:
科学地解释了生物进化的原因和生物多样性形成原因。
★(三)、达尔文的自然选择学说的历史局限性(不足)
(1) 对于遗传和变异的本质,未做出科学的解释。
(2) 对生物进化的解释也局限于个体水平。
(3) 强调物种形成是渐变的结果,不能解释物种大爆发的现象。
三、达尔文以后进化理论的发展:
(1)现代进化理论的核心仍是自然选择学说。
(2)关于遗传和变异,已经从性状水平深入到基因水平
(3)关于自然选择的作用等问题的研究,已经从以生物个体为单位,发展到以种群为基本单位
第2节 现代生物进化理论的主要内容
一、种群基因频率的改变与生物进化:
(一)种群是生物进化的基本单位
1、种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。
2、基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。
▲▲3、基因频率、基因型频率及其相关计算:
▲基因频率= ▲(如A%=)
▲基因型频率=×100%
(1)通过个体计算基因频率
例如:从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个,求A基因的频率和a基因的频率分别为多少?
[解析]:
100个个体共有200个基因,其中A基因有2×30 + 60 = 120个,a基因有2×10 + 60 = 8 0个,于是A%==60%,a%== 40%
★ 种群中一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。
▲[即:A+a=100%,或AA+Aa+aa=100%]
(2)通过基因型频率的计算
一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+杂合子的频率。
▲[即:A%=AA%+Aa%,或a%=aa%+Aa%]
例如:某生物种群中基因型AA、Aa、aa分别为30%,60%,10%,那么这个种群中A基因的频率和a基因的频率应为多少?
[解析]
已知:AA=30%,Aa=60%, aa=10%
则有:A%=AA%+Aa%=30%+30%=60%;
则有a%=aa%+Aa%=10%+30%=40% (或a% = 1-A%=1-60%=40%)
(3)遗传平衡定律要满足以下五个条件: 种群数量要足够大 种群中雌雄个体能自由交配,并产生后代 没有迁入和迁出 没有自然选择的作用 没有基因突变
(P+q)2=p2+2pq+q2
(二)突变和基因重组产生进化的原材料
▲可遗传的变异来源于:基因突变、染色体变异、基因重组
▲突变包括基因突变和染色体变异
▲突变的有害或有利不是绝对的,取决于生物的生存环境
(三)自然选择决定生物进化的方向
▲生物进化的实质是种群基因频率的改变 ▲[在自然选择的作用下,种群的基因频率会发
生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化.]
◆任何基因频率的改变,不论其变化大小如何,都属进化的范围。
二、隔离与物种的形成
1、物种——能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
地理隔离 量变
2、隔离
生殖隔离 质变
★注:一个物种的形成必须要经过生殖隔离,但不一定经过地理隔离,如多倍体的产生。
[隔离是物种形成的必要条件]
★突变和基因重组、自然选择、隔离是物种形成过程的三个基本环节
三、共同进化与生物多样性的形成
(一)、共同进化——不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
不同物种间的共同进化
2、含义
生物与无机环境之间的相互影响和共同演变
(二)、生物多样性的形成
基因多样性 ▲ [通过漫长的共同进化过程, 地球上不仅出现了
1、▲生物多样化的内容 物种多样性 千姿百态的物种, 而且形成了多种多样的生态系统]
生态系统多样性
2、生物多样性形成的进化历程
(1) 关键点:
▲了解生物进化历程的主要依据是化石.
▲真核生物出现后有性生殖方式的出现,生物进化速度明显加快;
▲寒武纪大爆发:形成生态系统的第三极(消费者),对植物的进化产生影响;
▲原始两栖类的出现:生物登陆改变着环境,陆地上复杂的环境为生物的进化提供了条件。
▲(2)进化顺序
简单 复杂 水生 陆生 低等 高等 异养 自养
厌氧 需氧 无性 有性 单细胞 多细胞 细胞内消化 细胞外消化
必修3 第一章:人体的内环境与稳态
1、体液:体内含有的大量以水为基础的液体。
细胞内液(2/3)
体液 细胞外液(1/3):包括:血浆、淋巴、组织液等
2、体液之间关系:
血浆
细胞内液 组织液 淋巴
3、内环境:由细胞外液构成的液体环境。
内环境作用:是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
▲▲体内绝大多数细胞直接生活的环境是组织液。血细胞的内环境是血浆,;淋巴细胞的内环境是淋巴,;毛细血管壁的内环境是血浆、组织液,;毛细淋巴管的内环境是淋巴、组织液
4、组织液、淋巴的成分和含量与血浆的相近,但又不完全相同,最主要的差别在于△血浆中含有较多的蛋白质,▲而组织液和淋巴中蛋白质含量较少
5、细胞外液的理化性质:渗透压、酸碱度、温度。
一、渗透压
、溶液渗透压的大小取决于溶液中溶质微粒的数目
、血浆渗透压大小主要与无机盐、蛋白质含量有关;无机盐中Na+、Cl- 占优势
二、血浆中酸碱度(pH)
、正常人的血浆近中性,PH为7.35—7.45,与HCO3-、HPO42- 等离子有关
、调节的试剂:缓冲溶液(NaHCO3/H2CO3 、Na2HPO4/ NaH2PO4)
三 、正常的人体温度37℃。
8、稳态:正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动、共同维持内环境的相对稳定的状态。
☆内环境稳态指的是内环境的成分和理化性质都处于动态平衡中。
9、▲稳态的调节机制:神经 体液 免疫共同调节
▲ 内环境稳态的意义:内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
▲维持内环境稳态的调节能力是有限的,若外界环境变化过于剧烈或人体自身调节能力出现障碍时内环境稳态会遭到破坏。
[注意] 血细胞、血红蛋白、汗液、尿液、泪液、体腔液、关节液、消化道液、呼吸道,呼吸酶等都不属于细胞外液(内环境)
第二章;动物和人体生命活动的调节
第一节 通过神经系统的调节
1、▲神经调节的基本方式:反射
▲完成反射的结构基础:反射弧
:感受器→传入神经(有神经节)→神经中枢→传出神经→效应器(还包括传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等)
神经纤维上 双向传导 [兴奋以电信号或神经冲动的方式传导] ▲静息时外正内负
静息电位 → 刺激 → 动作电位→ 电位差→局部电流 ▲受到刺激时:电位(外负内正)
2、兴奋传导 ★▲ 局部电流的方向是膜外由未兴奋部位(正电荷)向兴奋部位(负电荷)传递,膜内由兴奋部位(正电荷)向未兴奋部位(负电荷)传递,
神经元之间 (突触传导或递质传导) 单向传导 (轴突 → 树突,轴突 → 胞体)
过程:突触小泡(递质)→ 突触前膜→突触间隙→突触后膜(有受体)→产生兴奋或抑制
▲▲单向传递的原因:因为只有突触前膜有递质,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜。
▲ ▲信号转换:电信号→化学信号→电信号,比神经纤维上的传导速度慢。
突触:是一个神经元和另一个神经元接触的部位,突触的结构包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
▲突触如右图:
3、人体的神经中枢:
脊髓:调节机体活动的低级中枢(如:伸手、缩腿、排尿、排便等反射)
小脑:维持身体平衡的作用
大脑皮层:调节机体活动的最高级中枢
下丘脑:体温调节中枢、水平衡调节中枢、生物的节律行为以及血糖稳定的调节.
脑干:有许多维持生命必要的中枢如:呼吸中枢
4、大脑的高级功能:除了对外界的感知及控制机体的反射活动外,还具有语言、学习、记忆、感觉和思维等方面的高级功能。★语言功能:是人类特有的高级功能
大脑S区受损会得运动性失语症:患者可以看懂文字、听懂别人说话、但自己不会讲话
当(H区)受到损伤时,病人会讲话会书写,也能看懂文字,但却听不懂别人的谈话.(能看、能写、不会听)。
W区受损,不能写字
V区受损,不能看懂文字。
第二节 通过激素的调节
一、相关概念
1、激素:由内分泌器官(内分泌细胞)分泌的,对生命活动的有重要调节作用的一类含量极少的有机物。
2、激素调节:由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质进行调节,叫激素调节。
▲促胰液素是人们发现的第一种激素。
3、反馈调节:在一个系统中,系统本身工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,这种调节方式叫做反馈调节。▲反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制,对机体维持稳态具有重要意义。
4、拮抗作用:不同激素对同一生理过程具有相反的作用。▲例如:胰高血糖素和胰岛素
5、协同作用:不同激素对同一生理过程具有相同的作用。▲例如:胰高血糖素和肾上腺素、生长激素和甲状腺激素
★激素调节是体液调节的主要内容,体液调节还有CO2的调节
二、血糖平衡的调节
1.人体正常血糖浓度:0.8—1.2g/L或80—120mg/dL
▲低于0.8 g/L:低血糖症 ,高于1.2g/L:高血糖症、严重时出现糖尿病。
☆判断患糖尿病标准为:空腹时的血糖浓度持续高于160—180mg/dl,且尿液中有糖。
2.血糖的三种来源和去向:
(胰岛B细胞分泌) 胰高血糖素
★胰岛素和胰高血糖素为相互拮抗作用,共同维持血糖含量的稳定。它们之间存在着反馈调节。
三、甲状腺激素分泌的分级调节
寒冷刺激 下丘脑 促甲状腺激素释放激素 垂体 促甲状腺激素
甲状腺 甲状腺激素 促进细胞的新陈代谢
★ 甲状腺激素分泌过多又会反过来抑制下丘脑和垂体的作用,这就是反馈调节。
人体寒冷时机体也会发生变化:全身发抖(骨骼肌收缩)、起鸡皮疙瘩(毛细血管收缩)
6、▲激素调节的特点:微量和高效、通过体液运输(人体各个部位)、作用于靶器官或靶细胞
第三、四节 神经调节与体液调节的关系、免疫调节
1、神经调节与体液调节的区别
2、水盐平衡调节
饮水不足
失水过多
食物过咸
↓
细胞外液渗透压升高
下丘脑中的渗透压感受器
垂体
↓
↓ 抗利尿激素
肾小管集合管重吸收水
尿量减少
▲下丘脑有枢纽作用,调节过程存在反馈调节,水盐平衡调节中枢和体温调节中枢都在下丘脑
★特别提示:下丘脑分泌抗利尿激素;而垂体是释放抗利尿激素。
3、神经调节与体液调节的关系:
①:不少内分泌腺直接或间接地受到神经系统的调节
②:内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能
▲▲例如:甲状腺激素成年人分泌过多:甲亢 过少——甲状腺肿大(大脖子病)
婴儿时期分泌过少:呆小症
▲婴儿时期分泌生长激素过少:侏儒症
▲胰岛素和胰高血糖素关系为:拮抗关系
▲胰高血糖素和肾上腺素为:协同作用
免疫器官(如:扁桃体、淋巴结、骨髓、胸腺、脾等)
吞噬细胞
4、免疫系统的组成 免疫细胞 T细胞(在胸腺中成熟)
淋巴细胞
B细胞(在骨髓中成熟)
免疫活性物质:由免疫细胞或其他细胞产生的发挥免疫作用物质
▲(如 :抗体、淋巴因子、溶菌酶等)
★抗体由浆细胞产生;淋巴因子由T细胞和效应T细胞分泌产生的
第一道防线:皮肤、粘膜等
非特异性免疫(先天性免疫)
第二道防线:体液中杀菌物质(溶菌酶)、吞噬细胞
5、免疫
特异性免疫(获得性免疫) 第三道防线:体液免疫和细胞免疫
▲在特异性免疫中发挥免疫作用的主要是淋巴细胞
6、免疫系统的功能:防卫功能、监控和清除功能
7、抗原:能够引起机体产生特异性免疫反应的物质(如:细菌、病毒、人体中坏死、变异的细胞、组织)
抗体:专门抗击抗原的蛋白质
8、免疫分为:体液免疫(主要是抗体起作用)、细胞免疫(主要是效应T细胞起作用)
9、体液免疫过程:(抗原没有进入细胞)
[注意点]
、二次免疫的作用更强,速度更快,产生抗体的数目更多,作用更持久;
、B细胞的感应有直接感应和间接感应,没有T细胞时也能进行部分体液免疫;
、抗体由浆细胞产生的,浆细胞来自于B细胞和记忆细胞。
、抗体与抗原结合产生细胞集团或沉淀,最后被吞噬细胞吞噬消化。
记忆B细胞的作用:可以在抗原消失很长一段时间内保持对这种抗原的记忆,当再接触这种抗原时,能迅速增殖和分化,产生浆细胞从而产生抗体。
10、细胞免疫:(抗原已进入细胞)如:结核杆菌、麻风杆菌、病毒
▲效应T细胞作用:使靶细胞裂解,抗原暴露
▲▲暴露的抗原要靠体液免疫进一步清除。
▲★注意:吞噬细胞,B细胞,T细胞,记忆细胞,效应T细胞都有识别作用;只有浆细胞(或效应B细胞)没有识别作用,只产生抗体
☆ 细胞免疫和体液免疫各有其独特功能,二者又相互协作,共同发挥作用。
11、免疫系统疾病:
、免疫过强:
、过敏反应:再次接受过敏原 [即第2次接受过敏原]
概念:已免疫的机体在再次接受相同过敏原(抗原)时所发生的组织损伤或功能紊乱。
特点:发作迅速、反应强烈、消退较快;一般不会破坏组织细胞,也不会引起组织严重损伤;有明显的个体差异和遗传倾向
、自身免疫病:由于免疫系统攻错了目标而产生的较严重的疾病。▲如:类风湿性心脏病、系统性红斑狼疮
、免疫过弱:由于机体免疫功能不足或缺陷而引起的疾病。
★艾滋病(AIDS)
、全 称:获得性免疫缺陷综合症(AIDS)
、病 原 体:由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的,遗传物质是RNA;
、病 理:HIV主要是破坏人体的T细胞,瓦解免疫功能
、传播途径:性接触传播、血液传播、母婴传播三种途径,性滥交是艾滋病的主要途径。
、预 防:主要是切断传播途径。
12、免疫学的应用:
、预防接种:接种疫苗,使机体产生相应的抗体和记忆细胞(主要是得到记忆细胞)。
、疾病的检测:利用抗原、抗体发生特异性免疫反应,用相应的抗体检验是否有抗原。
、器官移植:外源器官相当于抗原、自身T细胞会对其进行攻击,移植时要用免疫抑制药物使机体免疫功能下降。
第三章:植物的激素调节
第一节植物生长素的发现
1. 生长素发现过程的实验分析:
2、在胚芽鞘中
感受光刺激的部位在胚芽鞘尖端 ; 产生生长素的部位在胚芽鞘尖端;向光弯曲的部位在胚芽鞘尖端下部
3、胚芽鞘向光弯曲生长原因:
①:横向运输(只发生在胚芽鞘尖端):在单侧光刺激下生长素由向光一侧向背光一侧运输
②:纵向运输(极性运输):从形态学上端运到下端,不能倒运
③:胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧[茎部位生长素多生长的快,生长素少生长的慢],因而引起两侧的生长不均匀,从而造成向光弯曲。
4、植物激素:由植物体内产生、能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
植物生长调节剂:人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质。[如:α-萘乙酸(NAA)、2,4-D]
▲植物生长调节剂具有容易合成、原料广泛、效果稳定等优点。
第二节 生长素的生理作用
一、 生长素的产生、运输和分布
①产生部位:幼嫩的芽、叶和发育中的种子
分布:植物体的各个器官中都有分布,但相对集中在生长旺盛的部分[如:胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。]
③ 极性运输——极性运输是细胞的主动运输
★生长素是不直接参与细胞代谢而是给细胞传达一种调节代谢的信息
二、 生长素的生理作用:
两重性:既能促进生长,也能抑制生长;既能促进发芽也能抑制发芽;既能防止落花落果,也能疏花疏果。
⑴在一般情况下:低浓度促进生长,高浓度抑制生长,甚至杀死植物。
⑵幼嫩的细胞对生长素敏感,老细胞则迟钝
★⑶不同器官对生长素敏感程度不同,根> 芽 > 茎
三、生长素的应用:
1、促进果实发育(例如无子果实的获得)
▲无籽蕃茄:花蕊期去掉雄蕊(未授粉),用适宜浓度的生长素类似物涂抹柱头。
2、促进扦插枝条生根(用一定浓度的生长素类似物处理枝条)
3、防止落花落果
☆顶端优势:植物顶芽优先生长而侧芽受到限制的现象。顶端产生的生长素大量运输给侧芽,抑制侧芽的生长。去除顶端优势就是去除顶芽。 [扦插、园艺等]
★▲ 用低浓度生长素浸泡扦插的枝条下部促进扦插的枝条生根。
第三节 其它植物激素
一、主要植物激素
植物激素:是植物体内产生的激素。
植物生长调节剂:人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质
如 :用乙烯利催熟凤梨
▲ 在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素相互作用共同调节。
▲ 无子果实:
无子番茄:用一定浓度的生长素溶液处理未受粉的番茄花蕾而获得。用此法也可获得无子黄瓜、无子辣椒等。
无子西瓜:是染色体变异引起的三倍体西瓜,无子西瓜的培养也需要一定的生长素的促进。
无子葡萄:是用赤霉素处理植株得到的无子果实。
香蕉:由于染色体数目方面的原因,香蕉不能形成正常的精子和卵细胞,因而不能受精发育成种子。
子房能产生一定的生长素并自我刺激,发育成无子果实。
第四章 种群和群落
第一节 种群的特征
1.种群:一定区域内同种生物所有个体的总称。
种群密度(最基本的数量特征)=
意义:反映了种群在一定时期的数量。
出生率、死亡率
决定种群大小和种群密度的重要因素。
迁入率、迁出率
2.种群特征 增长型
年龄组成 稳定型
衰退型
性别比例:种群中雌雄个体数目的的比例。
▲ (1)增长型:年轻的个体较多,年老的个体很少。这样的种群正处于发展时期,种群密度会越来越大。
▲ (2)稳定型:种群中各年龄期的个体数目比例适中,这样的种群正处于稳定时期,种群密度在一段时间内会保持稳定。
▲(3)衰退型:种群中年轻的个体较少,而成体和年老的个体较多,这样的种群正处于衰退时期,种群密度会越来越小
均匀分布
3.种群的空间特征:组成种群的个体,在其生活空间中的位置状态或布局。 随机分布
成群分布
▲ 出生率和死亡率,年龄组成,性别比例以及迁人和迁出等都可以影响种群的数量变化。其中出生率和死亡率,迁入和迁出是决定种群数量变化的主要因素,★年龄组成是预测种群数量变化的主要依据。
4、种群密度的测量方法:
、逐个计数:调查范围较小,个体较在的个体。
样方法
、估算方法
标志重捕法
★样方法(适用于植物和运动能力较弱的动物如蚯蚓,蚜虫)、标志重捕法(运动能力强的动物)
★ 标志重捕法:[M是第1次捕获的,n是第2次捕获的,m是其中标记的,N是所求的]
★ ★用样方法取样时注意事项:
随机取样
选取的样方数要足够多,这样求得的种群密度越接近实际情况。
样方的大小:一般草本为1m2, 森林为100m2。
第二节 种群数量的变化
★酵母菌种群数量的统计方法为:血细胞计数板计数法(又称为显微计数法)
观察研究对象,提出问题
提出合理的假设
一、种群数量的变化——研究方法:构建数学模型步骤 根据实验数据用数学形式表达
对模型进行检验和修正
▲建立模型:t年以后种群的数量表达式为:Nt=N0·λt
二、相关概念
1、种群增长的“J”型曲线:在理想条件下种群数量增长的形式,以时间为横坐标,种群数量为纵坐标。
2、种群增长的“S”型曲线:种群进过一段时间的增长后,数量趋于稳定的增长曲线。
3、环境容纳量(K值):在环境条件不受破坏的情况下,一定空间所能维持的种群最大数量。
三、种群增长曲线比较
★K/2处增长率最大
四、 种群数量变动的因素:
1.决定因素:出生率-死亡率;迁入率-迁出率
2.根源:气候、食物、天敌、传染病、空间、人类影响等多种生态因素共同作用的结果。
★ 因此,大多数种群的数量总是在波动中,在不利的条件下,种群的数量会急剧下降甚至消失。
五、研究生物种群数量变化的意义:
1. 有利于野生生物资源的合理利用和保护以及濒危动物种群的拯救和恢复。
2. 为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。(K/2值处)
3. 通过研究种群数量变动规律,为害虫的预测及防治提供科学依据。(K/2值之前)
第三节 群落的结构
一、定义
群落:生活在一定区域内的所有生物(包括植物、动物、微生物)的集合。
生态系统:一定区域内的所有生物与无机环境。
▲ 地球上最大的生态系统:生物圈
丰富度:群落中物种数目的多少。
二、物种组成 特点:不同群落丰富度不同
探究实验:土壤中小动物类型丰富度的研究 ▲常用取样器取样的方法进行采集、调查
捕食(如图乙):一种生物以另一种生物作为食物[特点:先增加先减少,后先增加先减少]
竞争(如图丙): 两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等
三、种间关系 结果:相互抑制或一方占优势,另一方处劣势甚至灭亡
互利共生(如图甲):根瘤菌、等 [你多我多,你少我少]
寄生:一种生物(寄生者)寄居于另一种生物(寄主)的体内或体表,摄取寄主的养分以维持生活。如:蛔虫, 虱子 蚤
植物与光照强度有关
垂直结构 动物与食物和栖息地有关
四、群落的空间结构: 高山上的植物与温度有关
水平结构:与地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度、生物自身生长特点,以及人与动物的影响等因素有关。
★▲垂直结构:特点:具有明显的分层现象 意义:提高了群落利用阳光等环境资源能力
▲水平结构的特点:分布具有呈镶嵌性
第四节 群落的演替
一、群落的演替
演替:随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。
初生演替:是指在一个从来没有被植物覆盖的地面或者是原来存在过植被,但被彻底消灭的地方发生的演替。
▲例如:沙丘、火山岩、冰川泥、裸岩上的演替。
次生演替:是指在原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其它繁殖体的地方发生的演替。
▲例如:火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上的演替。
二、群落演替的过程
裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段
▲★人类活动往往会使群落的演替按照不同于自然演替的速度和方向进行
二、群落的演替的类型比较:
第五章:生态系统及其稳定性
第一节 生态系统的结构
一、定义:
1.生态系统:是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
2、生物圈:指地球上的全部生物及其无机环境的总和。是地球上最大的生态系统
3.食物链:在生态系统中,各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。食物链中每一个环节叫做营养级。
4。食物网:在一个生态系统中,许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系。
5、食物网:许多食物链彼此相互交错连接而成的复杂营养结构。
▲★自然生态系统的自我调节大于人工生态系统
二、生态系统的结构包括两方面的内容:生态系统的成分;食物链和食物网。
非生物的物质和能量:(无机环境):阳光、热能、水、空气、无机盐
生产者:自养生物,主要是绿色植物(还有硝化细菌)
生态系统的
组成成分 消费者:绝大多数动物,除营腐生的动物
1、结构 ▲(组成结构)
分解者:能将动植物尸体或粪便为食的生物
(细菌、真菌、腐生生物)还有蜣螂、粪金龟子、蚯蚓、白蚁
(营养结构):食物链和食物网
2、食物链和食物网(营养结构)
、食物链组成:由生产者与消费者组成
举例: 植物————→蝗虫———→青蛙————→蛇—————→鹰
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者 四级消费者
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 第五营养级
▲如果要求画出 食物链一定要从生产者开始
、食物网:错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。
★如果一条食物链上某种生物减少或消失则它在食物链上的位置可由其他生物取代,一般地,食物网越复杂生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。
3、食物链与食物网的作用:
生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。
▲生态系统中必不可少的成分包括生产者、分解者和非生物的物质和能量。
▲生态系统的能量流动和物质循环一般都要通过食物链或食物网来实现。
▲食物链和食物网中反映的种间关系包括捕食和竞争。
▲ 食物链的起点一定是生产者,终点是不被其他动物所食的动物。
▲ ★★食物链中只有生产者和消费者两种成分,且生产者一定是第一营养级。
★并不是所有的动物都是消费者,如腐生性动物蚯蚓、蜣螂白蚁等属于分解者,绿眼虫是生产者
并不是所有的微生物都是分解者,如硝化细菌属于生产者,腐生细菌和霉菌属于分解者,
寄生细菌属于消费者(如:大肠杆菌)
并不是所有的绿色植物都属于生产者,如:寄生植物菟丝子属于消费者。
第二节 生态系统的能量流动
一、相关概念
1、能量流动:生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动。
2、能量金字塔:将单位时间内各个营养即所得到的能量数值,由低到高绘制成图可得到一个金字塔图形,叫做能量金字塔。
二、能量流动的过程
、能量来源:太阳能
、能量流动的起点:从生产者固定太阳能开始
、能量流动的渠道:食物链和食物网,
、能量流动的数量:流经生态系统的总能量来源是生产者固定太阳能的总量 、能量的去向:散失通过呼吸作用以热能形式散失的
▲▲生态系统某一营养级(一个来源,四个去向):
能量来源:上一营养级
能量去处:呼吸作用散失、未利用的、分解者分解作用、被下一营养级所摄取]
三、能量流动的特点:
单向流动:沿食物链由低营养级流向高营养级,不能反向流动,也不能循环流动
逐级递减:传递效率为10%~20%(能量在相邻两个营养级间的传递效率只有10%~20%)。
四、能量流动的意义:
①:可以帮助人们科学规划,设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用
②:可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系
★ 某一营养级粪便中的能量来自于上一营养级所同化的一部分能量
(如:狼粪便中的能量来自于兔子所同化的一部分能量)
▲ 能量的散失:
形式:热能
主要途径:细胞呼吸
散失能量的产生:通过生产者、消费者、分解者的细胞呼吸分解有机物而产生。
★ 能量传递效率=×100%
第三节 生态系统的物质循环
一、 物质循环的概念分析:
1. 参与循环的物质:是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素,而不是由这些化学元素组成的糖类、脂肪、蛋白质等生物体所特有的有机物。
2.循环过程:无机环境 生物群落
3.范围:生物圈范围内(具有全球性和循环性的特点)
4.特点:反复循环、重复利用
二、 物质循环的实例——碳循环
存在形式:C02和碳酸盐
循环形式:CO2(主要)
循环过程:无机环境 生物群落
三、 温室效应:
1. 形成原因:大量化石燃料的燃烧,大气中的CO2含量迅速增加,打破了生物圈中碳循环的平衡。
2. 影响:加快极地和高山冰川的融化,导致海平面上升,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
四、 能量流动与物质循环之间的异同
第四节 生态系统中的信息传递
一、相关概念
1、信息:日常生活中,一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。
2、物理信息:通过物理过程传递的信息,如光、声、温度、湿度、磁力等可来源于无机环境或生物。
3、化学信息:通过信息素传递信息的,如,植物生物碱、有机酸动物的性外激素。
4、行为信息:通过动物的特殊行为传递信息的,对于同种或异种生物都可以传递。
二、信息传递
物理信息 如:光、声、温度、湿度等
1、种类 : 化学信息 如:生物碱、有机酸等
行为信息 如:生物的行为特征(孔雀开屏、蜜蜂跳舞、求偶炫耀)
2、范围:在种内、种间及生物与无机环境之间。
3、信息传递在生态系统中的作用:
①、生命活动的正常进行,离不开信息的传递;生物种群的繁衍,也离不开信息的传递。
②、信息还能够调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。
4、应用:
①、提高农产品或畜产品的产量。如:模仿动物信息吸收昆虫传粉,光照使鸡多下蛋。
②、对有害动物进行控制,生物防治害虫,用不同声音诱捕和驱赶动物。
第5节 生态系统的稳定性
一、生态系统的稳定性:生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
▲生态系统具有自我调节能力,而且自我调节能力是有限的。
★基础-负反馈调节
抵抗力稳定性:生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的
二、生态系统 能力。
的稳定性 恢复力稳定性:生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
▲一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其自我调节能力就越强,抵抗力稳定性越高,恢复力稳定性越差
三、提高生态系统稳定性的方法:
①控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统的自我调节能力。
对人类利用强度较大的生态系统,应实施相应的物质、能量投入,保证生态系统的内部结构和功能的协调。
第六章 生态环境的保护
第2节 保护我们的家园
一、相关知识
1、就地保护:在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及风景名胜区等。▲是对生物多样性最有效的保护。
2、易地保护:把保护对象从原地迁出,在异地进行专门保护。
3、生态环境问题是全球性的问题:主要包括全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨(pH<5.6)、土地荒漠化、海洋污染和生物多样性锐减等。
▲地球上最大的生态系统是生物圈。影响海洋生物的非生物因素主要是阳光、温度和海水的盐度。▲对于珍稀濒危物种,要严格保护,禁止一切形式的猎采和买卖。
4、生物多样性:生物圈内所有的植物、动物和微生物,它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统,共同构成了生物多样性
☆生物多样性包括:物种多样性、基因多样性、生态系统多样性
潜在价值:目前人类不清楚的价值
5、生物多样 间接价值:对生态系统起重要调节作用的价值(即生态功能 如:保护 水土、蓄洪防旱、调节气候)
性的价值 直接价值:对人类有食用、药用和工业原料等使用意义,以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的。
6、保护生物多样性的措施:就地保护(自然保护区)、易地保护(动物园)加强教育和法制管理(或立法保护)[详见P-126—127];★就地保护是对生物多样性最有效的保护。
二、可持续发展
(一)定义:指在不牺牲未来几代人需要的情况下,满足我们这代人的需要。它追求的是自然、经济、社会的持久而协调的发展。
生物实验
一、教材中实验的归纳
二、同位素示踪法:
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