上海市高中生物学业水平测试知识点

第一章  走近生命科学 一．生命科学发展简史 第一节 走进生命科学的世纪 1．生命科学发展阶段 （1）描述法和比较法生物学阶段 我国古代：《诗经》——诗歌总集；贾思勰《齐民要素》——农书；李时珍《本草纲目》——药书。 国外：17世纪显微镜的发明，生物研究进入细胞水平；18世纪林耐的“生物分类法则”；19世纪施莱登和施旺的“细胞学说”；达尔文《物种起源》的“进化论”。 （2）实验法生物学阶段 遗传学奠基人孟德尔的豌豆杂交试验和摩尔根进一步揭示遗传机制(伴性遗传)的果蝇实验。 （3）分子生物学阶段 1953年DNA双螺旋结构的分子模型建立，生物研究进入分子水平(微观领域)；我国科学家人工合成结晶牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸(核酸领域)。 2．当代生命科学的发展方向 微观领域的方向——分子生物学 宏观领域的方向——生态学 3．当代生命科学研究的重大成果 人体胚胎干细胞研究——世界十大科学成就之首 人体基因组——生命科学的“阿波罗登月计划”(用于人类疾病的基因诊断、治疗)  二．展望生命科学新世纪     后基因组学、转基因技术、基因治疗、生物多样性保护、脑科学。到医学、农学、健康、环境等领域。 第二节 走进生命科学实验室 一．生命科学探究的基本步骤 1．基本步骤 学习或生活实践——提出疑问——提出假设——实验——实施实验——分析数据——得出结论——解答疑问——新的疑问——进一步探究。 2．实验设计的原则 （1）等量原则；（2）单一变量原则；（3）设置对照原则；（4）可操作性原则；（5）平行重复原则；（6）随机性原则。 二．生命科学实验的基本要求 重视观察和实验：（1）带着问学习；（2）了解方法和步骤；（3）做好观察和记录；（4）及时处理数据；（5）做好讨论和实验报告。                                   实验1.1 细胞的观察和测量 一．实验目的 学会高倍显微镜的使用和显微测微尺的使用。 二．实验原理 应用显微镜的成像原理，同时借助显微镜的物镜测微尺和目镜测微尺，两尺配合使用，进行测量和运算，得出细胞的大小。 三．实验过程 1．低倍镜观察：对光→地安放玻片→调焦→低倍镜观察。 2．高倍镜的使用：在高倍镜下观察细胞，首先必须在低倍镜下调整焦距使物像达到最清晰，并把要进一步放大的物像移到视野的正中央。转动转换器，使高倍镜到位。在转动时，两眼要从显微镜侧面注意观察，避免镜头与玻片相碰。在高倍镜下观察细胞应使用细调节器，绝不可以用粗调节器，避免镜头压碎玻片。 3．放大倍数=目镜的放大倍数×物镜的放大倍数。 4．显微测微尺的使用 （1）将物镜测微尺有刻度的一面朝上放在载物台上夹好，使测微尺刻度位于视野中央。调焦至看清物镜测微尺的刻度。 （2）小心移动物镜测微尺和目镜测微尺(如目镜测微尺刻度模糊，可转动目镜上透镜进行调焦，使两尺左边的“0”点一直线重合，然后由左向右找出两尺另一重合的直线。 （3）记录两条重合线间目镜测微尺和物镜测微尺的格数。按照下式计算目镜测微尺每格的长度等于多少μm。 若 物镜测微尺每格长度=l0μm。 则 目镜测微尺每格的长度(μm)=物镜测微尺的格数/目镜测微尺的格数×10。 例如：目镜测微尺20小格等于镜台测微尺3小格，已知镜台测微尺每格10μm ，则3小格的宽度为3×10=30μm，那么相应地在目镜测微尺上每小格大小为：3×10÷20=1.5μm。 四．注意事项 1．镜检时，如有必要使镜筒倾斜，须注意倾斜角度不能超过45°，以免由于整个镜体重心不稳而翻倒。 2．转动调节器时，不要用力过猛，以防机件损坏。 本章小结 1．生命科学是研究生命活动及其规律的科学，是与我们的生存有着密切关系的一门基础科学。它涉及到种植业、畜牧业、渔业、食品加工业、医学、制药、环境保护等方面，关系到人类生活的各个领域。 2．在生命科学发展的早期，主要是采用描述法和比较法进行生物体形态结构特征的观察和记录。随着生命科学、物理学、化学和数学的发展和相互渗透，实验法逐渐成为生命科学主要研究手段。 3．17世纪显微镜的发明，使生命科学的研究进入到细胞水平。1953年DNA双螺旋结构分子模型的建立，将生命科学的研究深入到分子水平，并为现代生物技术的形成和发展奠定了基础。 4．21世纪将是生命科学突飞猛进的时代，它面临的重大课题有后基因组学、基因治疗和转基因技术、生物多样性保护和脑科学研究等。它将对人类和社会经济的发展产生决定性的影响。 5．生命科学的探究过程源自问题的提出，为了解决问题，可以提出多种假设，用观察、调查和实验来检验假设是否正确，从而获得新的发现和新的理论。在探究过程中，还可能提出更多的问题，激发进一步探究。查阅与问题相关的文献资料，有助于假设的提出和实验的设计。 6．从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学逐渐兴起并取得了巨大发展。 第二章  生命的物质基础 第一节 生物体中的无机化合物 一．水 1．含量：是生物体中含量最多的化合物。不同生物的含水量不同，不同的生长发育阶段含水量不同，代谢旺盛的器官含水量高。 2．存在形式：（1）结合水(4.5%)；（2）自由水。 3．生理功能     结合水：与其他大分子物质一起构成细胞的组成成分。     自由水：（1）自由水是细胞中的良好溶剂；（2）参与各种代谢；（3）运输养料和废物；（4）调节体温；（5）维持细胞形态。 4．人体缺乏表现：（1）缺水10%，生理紊乱；（2）缺水20%，生命停止。 二．无机盐 1．含量：是生物体中含量最少的化合物，仅占细胞干重的1%。 2．存在形式：大多以离子状态存在。 3．生理功能 （1）参与组成生物体内的重要化合物。如：血红蛋白：Fe2+、骨骼：Ca2+(缺钙，肌肉抽搐)、PO43—是磷脂的组成成分、Mg是植物叶绿素的必需成分、Zn是多种酶的组成元素、I是甲状腺素的原料。 （2）参与生物体的代谢活动。 （3）调节机体的渗透压和酸碱平衡。                                 第二节 生物体中的有机化合物 一．糖类 1．概念：符合化学通式Cm(H2O)n，俗称碳水化合物。(m，n≥3)，m，n可以不相等。组成元素C、H、O。 2．作用 （1）维持生命活动所需能量的主要来源； （2）组成生物体结构的基本原料。 3．种类 种类 分布 功能 单糖：不能水解的最简单的糖 戊糖 核糖(C5H10O5) 细胞中都有 组成RNA的成分 脱氧核糖(C5H10O4) 细胞中都有 组成DNA的成分 己糖 葡萄糖(C6H12O6) 细胞中都有 主要的能源物质 果糖(C6H12O6) 植物细胞中 提供能量 半乳糖(C6H12O6) 动物细胞中 提供能量 双糖：由两分子单糖经脱水缩合而成的糖 麦芽糖(C12H22O11) 发芽的种子含量丰富 提供能量 蔗糖(C12H22O11) 甘蔗甜菜含量丰富 提供能量 乳糖(C12H22O11) 动物乳汁含量丰富 提供能量 多糖：由许多个葡萄糖经脱水缩合而成的糖 淀粉(CH2O)n 叶绿体、块根、块茎、种子中 储存能量 纤维素(CH2O)n 植物细胞的细胞壁 支持保护细胞 糖原 (CH2O)n 肝糖原 动物的肝脏中 储存能量，调节血糖 肌糖原 动物的肌肉组织中 储存能量 4．其他多糖物质：多糖+脂质=糖脂  多糖+蛋白质=糖蛋白 二．脂质：俗称脂类物质。 1．化学性质：不溶于水，易溶于有机溶剂。 2．种类 （1）脂肪(甘油三酯)：组成元素C、H、O。 ①基本成分：甘油和脂肪酸。 甘油：脂肪分子中碳与碳之间由双键连接，即含不饱和脂肪酸，室温时呈液态，称为(植物)油。植物油为脂溶性维生素的溶剂。 脂肪酸：脂肪分子中碳与碳之间均以单键连接，即只含饱和脂肪酸，室温时呈固态，称为(动物)脂。 ②作用：最好的储能物质；缓冲外界打击；防止能量损失，维持体温恒定。 （2）磷脂：组成元素C、H、O、N、P。①结构：由亲水的头部和疏水的尾部组成极性分子。②功能：组成细胞膜结构的双分子层。③种类：卵磷脂和脑磷脂。 （3）胆固醇：①含量：正常人体含l50g。②分布：全身各组织中，以脑及神经组织中最为丰富，在内脏和皮下脂肪的含量也高。③功能：组成细胞膜结构的重要成分；机体生成激素(雌激素、雄激素、肾上腺皮质激素)和维生素D的原料。④血液胆固醇偏高与心血管疾病发生明显相关。 三．蛋白质 1．概念 以氨基酸为基本单位，由一条或者多条多肽链构成的大分子化合物。是生物体中含量最多的有机物(干重占50%)。氨基酸有20种，其中8种是必需氨基酸，须从食物中获得。 2．基本组成单位：氨基酸                组成元素C、H、O、N。 （1）共同特点：在与羧基(—COOH)相连的C原子上同时连有一个氨基(—NH2)。 （2）不同之处：侧链所连接R基团不同，代表不同的氨基酸种类。 3．化学结构 （1）肽键(—CO—NH—)：一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱去一分子水缩合形成的化学键。 在由一条多肽链组成的蛋白质分子中，如果分子中一共有M个氨基酸组成，则分子中：肽键数=脱下的水分子数=M－1。 在由N条多肽链组成的蛋白质分子中，如果分子中一共有M个氨基酸组成，则分子中：肽键数=脱下的水分子数=M－N。 蛋白质的分子量=氨基酸个数×平均分子量－脱下的水分子数×18 （2）肽链：氨基酸通过肽键连接而成的链状结构。肽链不是直线结构，而是折叠或螺旋成一定的空间结构。 （3）多肽：由3个以上氨基酸残基连成的肽链，3个组成就是三肽，4个组成就是四肽，……n个氨基酸组成就是n肽。 （4）自由氨基和自由羧基：每条多肽链的一端至少有1个自由氨基(N端)，另一端至少有一个自由羧基(C端)。 4．蛋白质多样性的原因：20种氨基酸的种类、数目、排列顺序及多肽链的空间结构(功能多样性的主因)。 5．功能 （1）机体构造的主要成分(结构物质)。 （2）酶、抗体、激素(胰岛素、生长素)、血红蛋白等的必需原料(调节物质)。 （3）分解供能占日需总能的10%~15%(能源物质)。 四．核酸 1．定义：细胞内携带遗传信息的物质。组成单位：核苷酸，组成元素C、H、O、N、P。 2．分类 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 结构 规则的双螺旋结构 单链结构 组成基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 碱基 嘌呤 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G) 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G) 嘧啶 胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U) 五碳糖 脱氧核糖 核糖 无机酸 磷酸 磷酸 分布 主要存在于细胞核 主要存在于细胞质 3．作用：核酸是一切生物体(包括病毒)的遗传物质，对于生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用。 五．维生素 1．概念：是生物生长和代谢必需的微量有机化合物。 2．特点：需要量极少，但不能缺乏。膳食多样化是避免缺乏症的合理方法。 3．分类：根据溶解特性划分。 （1）脂溶性维生素：A(夜盲症)、D(软骨病、佝偻病)、E、K溶解于脂肪，不溶于水，与脂肪一起被淋巴组织吸收后，可在体内储存。 （2）水溶性维生素：B族(B1和B6) (皮炎、神经炎)、C(坏血症)溶解于水，不溶于脂肪，直接吸收进入血液中，吸收后很少储存，过多的则由尿液排出。 实验2.1 食物中的主要营养成分的鉴定 一．实验目的 学会植物组织中还原性糖，脂肪和蛋白质的鉴定。 二．实验原理 某些化学试剂能够使生物组织中有关有机物产生特定颜色反应。可以根据特定的颜色反应，鉴定生物组织中还原性糖，脂肪和蛋白质的存在。 三．实验过程 1．预备实验 材料 方法与试剂 现象 结论 1%淀粉糊 在试管中加1%淀粉糊(多糖)2mL，滴加碘液2滴 蓝色 淀粉糊中有大量淀粉存在(多糖鉴定法) 1%葡萄糖溶液 在试管中加葡萄糖溶液2mL，滴加2滴班氏试剂，均匀加热至沸腾 砖红色 葡萄糖属于还原性糖(还原性糖鉴定法) 10%鸡蛋清溶液 在试管中加鸡蛋清溶液2mL，然后加入2mL 5% NaOH溶液震荡，再滴加2～3滴1% CuSO4溶液(5% NaOH+ l% CuSO4称为双缩脲试剂) 紫色 蛋清中含有蛋白质(蛋白质鉴定法) 植物油 在试管中加植物油2mL，逐步滴加苏丹Ⅲ染液几滴 橘红色 植物油属于脂肪(脂肪鉴定法) 2．正式实验 （1）梨果肉薄片+班氏试剂(均匀加热)→红黄色沉淀； （2）花生仁子叶薄片+苏丹Ⅲ染液→橘红色； （3）含有蛋白质的材料与双缩脲试剂产生紫色反应。 四．注意事项 1．还原性糖的鉴定：预备实验时，加热试管中的溶液，应使用试管夹夹住试管上部，并放入盛有开水的大烧杯中水浴加热。 2．脂肪的鉴定：切片时刀口要向内，同时注意不要伤着自己和他人。 3．蛋白质的鉴定：使用双缩脲试剂时，应先加NaOH溶液，造成碱性环境，再加CuSO4溶液，且CuSO4溶液不能多加，否则CuSO4的蓝色将遮盖颜色反应的真实结果。 本章小结 1．水是维持生命活动的重要物质，它是生物化学反应的介质，并具有运送物质、参与代谢、调节体温、保持体温恒定的作用。细胞中水的存在形式有自由水和结合水两种，其中含量最多的形式的主要作用是细胞内的良好溶剂，细胞内许多生化反应必须有水的参与，运输营养物质和代谢废物。 2．无机盐大多数以离子形式存在于生物体内，其含量虽然很少，但它们却是调节生理机能不可缺少的物质。重要作用：有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的组成成分，如Fe是血红蛋白的主要成分，Mg是叶绿素分子必需的成分；许多无机盐离子对于生物体的代谢(生命)活动有重要作用，如血液中Ca2+含量太低就会出现抽搐现象；无机盐对于维持细胞的内环境的稳定(酸碱平衡)也很重要。 3．蛋白质是由氨基酸组成的生物大分子化合物。氨基酸与氨基酸之间以肽键相连接形成肽链，氨基酸的数目、种类、排列顺序决定了肽链的多样性。蛋白质的空间结构是其功能多样性的基础。蛋白质不但是生物体的结构物质，而且在生理活动中起调节作用。蛋白质在细胞中的含量只比水少，占细胞干重的50%以上其基本组成单位是氨基酸，大约有20种，在结构上都符合结构通式。氨基酸分子间以脱水缩合的方式互相结合形成多肽，再加工成有特定空间的蛋白质。10个氨基酸构成1条多肽链，脱9份水，形成9个肽键。由多个氨基酸分子缩合而成的化合物称为多肽，其通常呈链状结构，称为肽链。 4．糖类是细胞的主要能源物质，糖类的通式是(CH2O)n。糖类可分为单糖﹑双糖和多糖等几类。葡萄糖、核糖、脱氧核糖、果糖和半乳糖属于单糖，葡萄糖是细胞的主要能源物质，核糖一般不作为能源物质，它们是核酸的组成成分；双糖中蔗糖和麦芽糖是植物糖，乳糖是动物糖；多糖中糖原是动物体内的多糖物质，为动物体内的能源和结构物质。淀粉和纤维素是植物体内的主要多糖物质，淀粉和糖原是细胞中重要的储能物质。动植物共有的是葡萄糖，核糖，脱氧核糖形式，其中核糖和脱氧核糖分别主要位于细胞的DNA和RNA。 5．核酸是由核苷酸为单体组成的生物大分子化合物。核酸有两种，一种为脱氧核糖核酸(DNA)，一种为核糖核酸(RNA)。它们的基本组成单位分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸。核酸是遗传信息的载体。基本单位核苷酸，由一分子磷酸﹑一分子含氮碱基和一分子五碳糖组成。脱氧核糖核酸简称DNA，主要存在于细胞核中。核糖核酸简称RNA，主要存在于细胞质中。 6．脂类主要是由C、H、O三种化学元素组成。脂质可分为脂肪、类脂和固醇，后者包括胆固醇、性激素和VD，主要是对维持正常的新陈代谢和生殖过程等生命活动起重要调节作用。脂肪、磷脂和胆固醇是最常见的脂质。脂肪由甘油和脂肪酸构成，是生物体内的能量储存的重要形式；磷脂分子结构中有亲水性头部和疏水性尾部，是构成细胞膜的主要成分；胆固醇是组成细胞膜结构的重要成分之一，也是许多激素的重要组成部分。 7．维生素是生物生长和代谢所必需的微量有机物，按其溶解特性可分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。 8．生命活动的物质基础是构成生物体的各种化学元素和化合物。 9．组成生物体的化合物无机化合物(H2O、无机盐)；有机化合物。 10．组成生物体的化学元素，基本元素C，主要元素C、H、O、N、P、S。常见种类有20种，特点是：①含量最多的1种是O。②组成生物体的元素种类O、C、H、N、P、S，组成细胞的主要元素含量由高到低的顺序是大体相同。③不同生物体内各种化学元素的含量相差很大，可分为大量元素(如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等)和微量元素(如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl)。作用：①组成细胞的成分，如C、H、O、N、P、S等主要元素，占97%，按鲜重看，含量比例由高到低是O、C、H、N、P、S。②构成化合物，请举一例说明：蛋白质由CHON组成(或糖类由CHO组成，或核酸由CHONP组成)。③影响生物体的生命活动，如缺B油菜会“华而不实”。 12．一般情况下，占细胞鲜重最多的化合物是水；占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质；占细胞干重最多的化合物是蛋白质；肌肉细胞中含量最多的化合物是水；旱生植物细胞中含量最多的化合物是水。 13．肽链中肽键、氨基酸、得失水分子的关系是氨基酸数目－肽链数目＝肽键数目＝得失水分子数目。 14．各举一例分别说明生物界和非生物界具有统一性和差异性：统一性：组成生物体的化学元素，在无机自然界中都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的；差异性：组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界中的差异很大。 15．生命活动的体现者是蛋白质；而生命活动的控制者是核酸，它是通过基因的表达来实现的。 第三章  生命的结构基础 第一节 细胞膜 一．细胞膜的结构 1．化学成分：主要由磷脂分子和蛋白质分子构成，外侧有少量多糖。 2．细胞膜的流动镶嵌结构：（1）以磷脂双分子层为基本骨架；（2）蛋白质分子有的排在磷脂双分子层的两侧，有的镶嵌或者贯穿在整个磷脂双分子层中；（3）糖被：糖蛋白和糖脂，是细胞识别外界信息的“信号天线”。 3．特点：（1）细胞膜具有一定的流动性；（2）活细胞的细胞膜具有选择透过性功能。死细胞的细胞膜具全透性。 二．物质通过细胞膜的方式 1．溶质分子的通过方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 细胞膜两侧物质浓度差 由高浓度到低浓度 由高浓度到低浓度 由低浓度到高浓度 是否需要载体 不需要 需要 需要 是否消耗细胞内的能量 不需要 不需要 需要 代表例子 氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等出入细胞 葡萄糖通过红细胞膜 葡萄糖、氮基酸通过小肠上皮细胞 2．大分子物质和颗粒性物质的通过方式 胞吞 胞吐 方向 进入细胞 运出细胞 过程 附着在细胞膜上，膜内陷形成小囊被包入，从膜上脱离，形成小囊泡，进入细胞内部 在细胞膜内被包围形成小囊泡，与细胞膜融合移到细胞表面，向外张开，排出细胞 是否消耗细胞内的能量 需要 需要 代表例子 白细胞吞噬细菌 消化酶的分泌 三．细胞的吸水与失水 1．渗透作用：水分子通过半透膜(细胞膜)的扩散运动过程。 2．关于“一个活的成熟的植物细胞可以看成一个渗透系统”的分析 （1）细胞壁，全透性，水和溶质可自由通过。 （2）细胞膜，液泡膜和部分细胞质合称原生质层，可看成一层选择透过性膜，相当于半透膜。 （3）原生质层两侧的溶液即细胞液和外界溶液存在着浓度差。 3．质壁分离和复原     细胞液浓度＜外界溶液→液泡失水→原生质层收缩→质壁分离     细胞液浓度＞外界溶液→液泡吸水→原生质层复原→质壁分离复原 四．细胞膜的功能 1．保护作用。 2．运输作用(即选择透过性)。 3．信息交流(膜上特殊蛋白质即受体与外界环境)。 4．细胞识别。 5．血型决定。                     实验3.1 探究细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系 一．实验目的 探究植物细胞质壁分离的程度与外界溶液浓度的关系。 二．实验原理 成熟植物细胞具有中央大液泡。细胞壁的特点：全透性的，伸缩性较小。细胞膜，液泡膜相当于半透膜。原生质层：包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。原生质层相当于半透膜。     当细胞液浓度＞外界溶液浓度，细胞吸水，质壁分离复原。     当细胞液浓度＜外界溶液浓度，细胞失水，质壁分离。 三．实验过程 1．第一步：用清水制作洋葱鳞叶外表皮的临时装片，先用低倍镜观察。 2．第二步：尝试用不同浓度梯度的蔗糖溶液(浓度分别为10%，20%，30%)引流，使洋葱表皮细胞发生质壁分离。 3．第三步：使洋葱表皮细胞浸润于清水中，观察质壁分离的复原。 四．注意事项 1．撕下的表皮既能观察到紫色，又不带有叶肉细胞。 2．选用的洋葱紫色越深越好。如果使用的洋葱紫色较浅，则不利于观察。 3．观察到质壁分离现象后，要尽快滴加清水使其复原，否则，细胞会因质壁分离时间过长而失水死亡。 4．决不能在显微镜的载物台上滴加蔗糖溶液和清水。滴加蔗糖溶液和清水的步骤，分别要重复3次以上。千万要注意，绝不能让蔗糖溶液溢至盖玻片上，以免污染物镜。 5．在观察洋葱根尖有丝分裂的实验中，要用根尖的分生区细胞：细胞呈正方形，排列紧密，有的细胞正在分裂。这样才能看到不同分裂期细胞。 第二节 细胞核和细胞器 一．细胞核：储存遗传物质的场所，细胞生长发育和分裂增殖的调控中心。 形态结构 功能 核膜 两层膜组成，其上有核孔，利于大分子物质进出 细胞质与细胞核之间的界膜，限制染色质于细胞核内 核基质 透明均一的核液 核内进行生化反应的场所 核仁 一个或几个圆球形结构 与核糖体的形成有关 染色质 可被碱性染料染成蓝色的细丝状物质，由DNA和蛋白质组成 遗传物质DNA的载体 二．细胞质 1．细胞质基质——液体部分 （1）悬浮各种细胞器。 （2）为细胞新陈代谢提供场所、物质和环境条件。如ATP，核苷酸，氨基酸。 2．细胞器 （1）线粒体：①结构：双层膜，嵴(扩大膜面积)，基质。②成分：呼吸酶，DNA等。③功能：有氧呼吸(呼吸作用)的主要场所。 （2）叶绿体：①结构：双层膜，基质，基粒(扩大膜面积)。②成分：光合色素，光合酶，DNA等。③功能：光合作用的场所。④分布：高等植物细胞特有。 （3）内质网：①结构：单层膜的网状物。②分类：滑面型，粗面型。③功能：增大膜面积；与蛋白质的运输及脂质(脂肪)合成代谢有关。 （4）高尔基体：①结构：单层膜，扁平囊状和泡状结构。②功能：与动物细胞分泌物的形成有关，与植物细胞细胞壁(纤维素)的形成有关。 （5）核糖体：①结构：无膜，体积最小，数量最多。②成分：蛋白质，RNA。③功能：合成蛋白质的场所。 附着核糖体：合成分泌蛋白(如抗体，酶，蛋白质类激素)和膜蛋白。 游离核糖体：合成结构蛋白(细胞质中的蛋白质)和特殊蛋白(如血红蛋白)。 （6）中心体：①结构：两个垂直排列的中心粒，无膜结构。②分布：动物和低等植物细胞。③功能：与动物细胞分裂有关，形成纺锤体。 （7）液泡：①结构：单层膜，含细胞液。②分布：一般成熟植物细胞具有大型液泡。③功能：储存物质(糖类，无机盐，色素，蛋白质等)，与渗透吸水有关。 （8）溶酶体：①结构：单层膜，含多种水解酶。②分布：所有细胞都有。③功能：可消化进入细胞内的异物及衰老无用的细胞碎片。 三．真核细胞和原核细胞 原核细胞 真核细胞 细胞大小 较小(lμm~10μm) 较大(l0μm~50μm) 细胞核 没有成形的细胞核，遗传物质DNA集中在细胞中央，称为拟核。无核膜，无核仁 有成形的，真正的细胞核，有核膜，有核仁 染色体 无染色体，只有一条裸露的DNA分子 由蛋白质和DNA分子组成 细胞器 只有核糖体 多种细胞器 细胞壁 主要含肽聚糖 含纤维素，果胶 举例 细菌，放线菌，蓝藻，支原体，立克次氏体，衣原体 原生动物，真菌，植物，动物和人 细胞(除病毒外)是生物体结构单位和功能单位。 植物细胞特有的结构和细胞器：细胞壁、叶绿体和大液泡。 与胰岛素(酶)合成、运输、分泌有关的细胞器是：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(提供能量)。 微生物中：细菌为原核生物、真菌为真核生物、病毒无细胞结构。 实验3.2 颤藻和水绵细胞的比较观察 一．实验目的 通过颤藻和水绵细胞的比较观察，了解真核细胞和原核细胞的区别。 二．实验原理 真核细胞和原核细胞的最本质区别在于：真核细胞有成形的细胞核，而原核细胞无成形的细胞核，只有拟核。 三．实验过程 1．制备水绵临时装片 （1）滴清水；（2）取样品；（3）散开；（4）盖盖玻片；（5）低倍镜观察；（6）高倍镜观察。 2．制备颤藻临时装片(方法步骤同步骤1) 3．染色和比较观察 （1）碘液引流：在盖玻片一侧滴加碘液，在另一侧用吸水纸进行引流。 （2）比较细胞内结构差异。 4．结论 在水绵细胞内有染成棕色、圆球形的细胞核，而颤藻细胞内没有。     深蓝紫色的颗粒是光合作用形成的淀粉。     颤藻——原核生物，色素分布在细胞质中，无染色较深、形态固定的结构。     水绵——真核生物，色素分布在叶绿体中，有染色较深、形态固定的结构。 四．注意事项 1．洋品不能取太多，否则相互重叠反而看不清细胞。 2．碘液引流要充分，重复多次。 第三节 非细胞形态的生物——病毒 一．病毒的形态和结构 1．结构特点 （1）一类非细胞结构的生物体。 （2）很小，绝大多数病毒的大小在150nm以下，电子显微镜可见。 2．主要成分 蛋白质和核酸(一种病毒只含有一种，即RNA或DNA)。 3．结构模式：核心(核酸位于中心)，衣壳(蛋白质包在周围)。 4．活动特点：寄生性。 5．病毒的种类 （1）植物病毒；（2）动物病毒；（3）细菌病毒(噬菌体) 二．病毒与人类的关系 1．危害 （1）病毒性传染病：病毒性感冒，狂犬病，水痘，腮腺炎，脊髓灰质炎。 （2）乙型肝炎：由乙型肝炎病毒(HBV)引起，可通过血液传播，母婴传播。 （3）艾滋病：由艾滋病病毒(人类免疫缺陷病毒HIV)感染T淋巴细胞，传播途径：血液传播，性传播，母婴传播。 2．益处 （1）杀灭农业害虫(生物防冶)；（2）制造疫苗；（3）转基因技术。 本章小结 1．细胞膜把细胞与外界环境分隔开，具有保护细胞的作用，还具有控制物质进出、实现细胞与外界进行信息交流等功能。细胞膜主要有脂质、蛋白质和多糖组成。磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，蛋白质分子有的附着在磷脂双分子层的内外两侧，有的以不同深度镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中。细胞膜的流动性对于细胞完成各种生理功能是非常重要的。 2．物质通过细胞膜的运输方式，有被动运输、主动运输和胞吞胞吐。被动运输是顺浓度梯度运输的过程，不需要消耗细胞的能量，包括自由扩散和协助扩散。主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要消耗细胞的能量，还需要载体蛋白的协助。大分子或颗粒状物质通过胞吞胞吐的方式运输。水通过渗透方式进出细胞。 运输方式 运输方向 是否需要载体 是否消耗能量 示例 自由扩散 浓度高到低 否 否 O2、CO2 协助扩散 浓度高到低 是 否 H2O 主动运输 浓度低到高 是 是 3．在细胞膜以内，细胞核以外的部分叫细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。为新陈代谢的进行提供各种原料和反应场所。细胞质中分布着内质网、高尔基体、核糖体、线粒体等各种细胞器，它们执行着各自功能，又相互协同，使细胞中的各种生命活动井然有序地进行。植物细胞还具有细胞壁、液泡及叶绿体等结构。 名  称 功  能 存在细胞(动、植物) 线粒体 有氧呼吸的主要场所 动、植 叶绿体 光合作用的场所 植 内质网 蛋白质加工、运输、脂类代谢 动、植 高尔基体 储存、加工、转运细胞分泌物，(植)形成细胞壁 动、植 核糖体 蛋白质合成的场所 动、植 中心体 有丝分裂 动、低等植物 液泡 维持细胞形态、渗透压 植 溶酶体 消化异物 动、植 4．细胞核由核膜、核仁、染色质和核基质组成，是储存遗传物质的场所，是调控细胞代谢活动的中心。具有细胞核的细胞为真核细胞。原核细胞仅具拟核，没有真正的细胞核。 5．细胞是生物体结构和生命活动的基本单位。在生物界存在着真核细胞和原核细胞两大类，它们的主要区别是有无核膜包被的细胞核。原核生物常见的有细菌、蓝藻、放线菌、支原体。 6．病毒非常小，不具有细胞结构，其主要成分是核酸和蛋白质。病毒只有寄生在特定的活细胞中才能增殖。 7．细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质构成，外表有一层糖蛋白，又叫糖被，与细胞表面的识别有密切的关系；细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，这种特点与细胞的物质交换有关，在物质交换的方式中，主要方式是主动运输，它决定细胞膜的功能特性是选择透过性。 8．具有单层膜的细胞器有内质网、高尔基体、液泡、溶酶体，不具有膜结构的细胞器有核糖体、中心体。在分泌功能旺盛的细胞中，高尔基体、内质网、线粒体细胞器发达、数量多，除小泡外，与分泌活动有关的非细胞器结构是细胞膜。原核和真核细胞中都具有的细胞器是核糖体，只分布于动物和低等植物细胞中的细胞器是中心体。与植物细胞分裂末期细胞壁形成有关细胞器是高尔基体，与动物细胞分裂方向有关的细胞器是中心体；调节成熟植物细胞的内环境和渗透压的细胞器是液泡。与植物体的颜色表现有关的细胞器是液泡和叶绿体。高等植物细胞与高等动物相比特有的结构是细胞壁、液泡、叶绿体。 9．叶绿体和线粒体都具有双层膜，后者的内膜向内折叠形成嵴，分布着与有关的酶；是细胞进行有氧呼吸的主要场所。前者的基粒上分布着与光反应有关的酶和色素。两种细胞器的基质中都分布着各自的DNA和酶等物质，都是与能量代谢密切相关的细胞器。 10．一个成熟的植物细胞可以看成一个渗透系统是因为：①细胞壁：全透性；②原生质层(细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质(注意：不包括细胞核))相当于半透膜；③细胞液具有一定的浓度可能与外界溶液形成浓度差。 11．细胞的吸水和失水：实验表明，渗透作用的产生必须具备两个条件：一是具有半透膜；二是具有浓度差。水和溶质都可以自由通过细胞壁。从整个植物细胞来看，把原生质层(细胞膜、液泡膜、细胞质)看做是一层选择性透过膜，将液泡里面的细胞液与外界溶液隔离开来。 质壁分离和复原的实验原理：当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，植物细胞就通过渗透作用失水，逐渐表现出质壁分离的现象；当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时，植物细胞就通过渗透作用吸水，逐渐表现出质壁分离复原的现象。农业生产上的应用：合理灌溉。 12．右图是某种生物的细胞亚显微结构示意图，试据图回答： （1）图中[2]的主要成分是纤维素，与其形成有关的细胞器是[5]高尔基体。 （2）图中[1]的结构特点是具有流动性，功能特点是选择透过性。 （3）非生物界的能量通过图中结构[4]叶绿体的光合作用后，才能进入生物界。其色素位于类囊体膜上，这些色素的作用是吸收、转化和传递能量。 （4）细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，它是细胞生长发育和细胞分裂增殖的控制中心。 （5）若该细胞是紫色洋葱鳞片叶细胞，则色素主要存在于[14]液泡。如果是植物的根毛细胞，则图中不应有的结构是[4]叶绿体。 （6）细胞进行生命活动所需的能量主要是由[11]线粒体供给，该结构的主要功能是进行有氧呼吸的主要场所，该生理功能消耗的主要能源物质是葡萄糖。完成上述生理过程所需的酶是由[13]核糖体合成的。所释放的二氧化碳在充足的光照条件下将扩散到[4]叶绿体处被利用。 （7）如果该细胞是低等藻类植物细胞，则图中还应该有中心体。 （8）染色体主要由DNA和蛋白质组成。染色质和染色体是细胞中同一种物质在不同时期的两种形态。 （9）细胞内具有双层膜结构的除有[4]叶绿体、[11]线粒体外，还有[8]核膜也是双层膜结构。 （10）在细胞有丝分裂过程中，周期性地重建和消失的是[8、6]核膜、核仁。 13．右图是动物细胞亚显微镜结构图，请据图回答下列问题。 （1）有丝分裂的过程中，与纺缍丝的形成直接相关的细胞器是[ 5 ]中心体。 （2）若该细胞为胃腺细胞，其合成胃蛋白酶的场所是[2]核糖体。 （3）能够增大细胞内膜的面积，并能够作为细胞内蛋白质通道的细胞器是[ 4 ]内质网。 （4）葡萄糖氧化分解时，产生CO2和H2O的过程是在[ 8 ]线粒体细胞器中进行的。 （5）储存遗传信息和进行DNA复制的主要场所是 [ 6、7 ]细胞核。 18．染色体与染色质的关系：同一种物质不同时期的两种状态。 19．影响根吸收矿质元素的因素：①内因：载体的种类、数目不同；②外因：土壤温度和氧气量；土壤溶液的酸碱度和浓度。 问题讨论：中耕松土为什么能提高氮肥的利用率?促进固氮菌固氮，促进硝化细菌的硝化作用，抑制反硝化细菌的反硝化作用，提高土壤中的N素含量和氮素利用率；同时促进植物根的呼吸作用，为含氮离子的吸收提供能量。 20．无土栽培（1）概念：利用溶液培养法的原理，把植物体生长发育过程中所需要的各种矿质元素，按照一定比例配制成营养液，来栽培植物的技术。（2）特点：人工环境取代土壤环境，能直接调节和控制这种人工环境，使植物更好的生长发育。（3）优点：①全年栽培，产量很高；②节水节肥，产品清洁卫生，有利于实现农作物栽培的工厂化和自动化；③扩大了农作物栽培的范围和面积。 21．真核细胞核的亚显微结构包括核膜、核仁和染色质，核膜上有核孔，它是大分子的通道，核仁与细胞器形成有关。细胞核的主要功能是遗传物质储存和复制的场所、是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。DNA的载体有染色体、线粒体、叶绿体。 22．判断原核和真核细胞的标准主要是有无核膜包围的细胞核。常见的原核生物有细菌、蓝藻、放线菌、支原体，其中最小的是支原体，它不同于其它原核生物的是无细胞壁。能够进行光合作用的是蓝藻，能够利用无机物合成有机物但不利用光能的是硝化细菌。 第四章  生命的物质变化和能量转换 第一节 生物体内的化学反应 新陈代谢 1．概念：生物体与内外环境之间的物质和能量的交换过程，是生物体内全部有序的代谢(生化)反应的总称。 2．过程 （1）同化作用：把从外界环境中获取的营养物质，转变成自身的组成物质，并储存能量。 （2）异化作用：分解自身的一部分组成物质，把分解的最终产物排出体外，并释放能量。 3．意义：新陈代谢是生命活动的基础，是生命最本质的特征。 一．合成反应和分解反应 1．合成反应 （1）定义：由小分子形成大分子的化学反应。 （2）举例：单糖合成多糖，核苷酸合成核酸。 2．分解反应 （1）定义：由大分子分解形成小分子的化学反应。 （2）举例：①水解反应：(物质加水进行的分解反应)比如蛋白质的分解过程。②氧化分解反应：(分子降解过程中释放出[H]的分解反应)比如葡萄糖的氧化分解过程。反应式： 。 二．生物催化剂——酶 1．概念：酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物。 2．化学本质：大多数是蛋白质，少数是RNA。因此也称为生物催化剂。 3．命名：根据各种酶的来源以及它们所催化的底物来命名。如：唾液淀粉酶是唾液腺产生的催化淀粉水解酶，胰蛋白酶是胰腺产生的催化蛋白质水解的酶，还有肠肽酶，纤维素酶(分解植物细胞壁)等。 4．酶的特性 （1）高效性：催化效率(即酶的活性)远高于无机催化剂。 （2）专一性：酶特定活性部位与底物完全契合时才能起催化作用。 （3）多样性：生物细胞内有成千上万种酶。 5．影响酶的催化的内外条件     酶的催化活性需要适宜的温度和pH值，辅助因子，抑制剂。 三．生命活动的直接能源物质——ATP 1．中文名称：腺苷三磷酸(ATP，A：腺苷，T：其数量为三个，P：磷酸基)。 2．结构简式：A－P～P～P。A代表腺苷(腺嘌呤核苷)，－代表普通化学键，即一个腺苷上连接三个磷酸基，P代表磷酸基，～代表高能磷酸键。 3．ATP与ADP的转化：ATPADP+Pi+能量(反应中物质可逆，能量不可逆)。 4．ATP的功能(去向)：为生命活动提供直接能源，是能源的携带和转运者，被称为“能量货币”。 5．ATP来源：所有活细胞的呼吸作用，植物细胞的光合作用(光反应)。 实验4.1 探究酶的高效性 一．实验目的 比较过氧化氢酶与Fe3+的催化效率，证明酶的高效性。 二．实验原理 新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，FeCl3是一种无机催化剂，它们都可以催化H2O2分解成H2O和O2。 三．实验过程 1．取5支试管各加入5mL 3% H2O2溶液。 2．分别加入蒸馏水，新鲜猪肝匀浆，3.5%FeCl3溶液，经高温处理的猪肝匀浆，经高温处理的3.5%FeCl3溶液各0.5mL。 3．观察各试管内气泡发生情况并记录。 四．注意事项 1．每支试管保持等量。 2．摇匀然后检验氧气。 第二节 光合作用 一．光合作用的研究历史 时间 1642年 1771年 1785年 1864年 20世纪 30年代 20世纪 40年代 国家 比利时 英国 荷兰 德国 美国 美国 科学家 赫尔蒙特 普利斯特利 英格豪斯 萨克斯 鲁宾与卡门 卡尔文 结论 原料是水 植物可以 更新空气 光照是 必要条件 产物是 淀粉 产物氧 来自水 CO2转化成 有机物的途径 二．叶绿体及其色素 1．进行光合作用的主要器官——叶片；进行光合作用的场所——叶绿体。 2．叶绿体结构 （1）双层膜。 （2）基质(叶绿体内液体)。 （3）基粒(类囊体：多层饼状膜结构组成，增加受光面积，其膜上分布大量光合色素)。 3．光合色素：由上至下 （1）种类：①类胡萝卜素(含量约占总量的1/5)：包括胡萝卜素(橙黄色)，叶黄素(黄色)。②叶绿素(含量约占总量的4/5)：叶绿素a(蓝绿色)，叶绿素b(黄绿色)。 （2）作用：色素具有选择吸收光能的特性。     叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 三．光合作用的过程 1．定义 叶绿体吸收并利用光能，将CO2和H2O合成有机物并释放O2，将光能转化成化学能的过程。 2．光合作用的总反应式 CO2+2H2O(CH2O)+H2O+O2↑。 3．过程 光反应↔ 暗反应(卡尔文循环) 类别 场所 基粒(类囊体)膜上 叶绿体基质中 条件 光，色素，酶，ADP，Pi，NADP+ 酶，ATP，NADPH，C5 物质变化 水的光解，ATP的形成， NADPH的形成 CO2的固定，C3的还原， C5的再生 能量变化 光能→活跃化学能 活跃化学能→稳定化学能 实质 将无机物合成有机物，将光能转化为化学能 联系 1．光反应为暗反应提供NADPH和ATP 2．暗反应为光反应提供ADP+Pi和NADP+ 4．产物的去向 （1）大部分在叶肉细胞中转变成蔗糖； （2）一部分在叶绿体中转变成淀粉； （3）一部分参与蛋白质，氨基酸和脂质等的合成。 四．影响光合作用的因素 1．光照(主要影响光反应) 在一定的光照强度范围内，光合速率(即光合作用的强度)随着光照强度增加而加快(因为光反应产生的NADPH和ATP增多，使暗反应加快，光合作用产物增加)。当达到某一光照强度，光合速率达到饱和后不再加快(主要原因是受暗反应中酶和CO2供应量等的限制)。 2．二氧化碳浓度(主要影响暗反应) 二氧化碳浓度太低，不能进行光合作用；在一定浓度范围内，随着二氧化碳浓度的升高，光合速率加快；当二氧化碳浓度超过一定浓度时，光合速率不再加快。 3．温度：主要影响酶的活性。即在一定温度范围内，随着温度的升高，光合速率不断加快，但超过一定的温度，随着温度的升高，光合速率逐渐减慢。植物细胞中酶的最适温度为25°C～30°C，超过35°C，酶的活性开始下降。 总之，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。 实验4.2 叶绿体中色素的提取和分离 一．实验目的 学会提取和分离叶绿体色素的方法；探索叶绿体中有几种色素。 二．实验原理     提取的原理：色素不溶于水而溶于有机溶剂——用无水酒精提取叶绿体色素。     分离的方法：纸层析法。层析液为石油醚，各种色素因随着层析液在滤纸上扩散的速度不同而分层。 三．实验过程 1．材料：新鲜菠菜叶片。 2．步骤 （1）研磨 （2）过滤。 （3）滤纸条上画滤液细线：画细而直的滤液线，阴干后，重复几次(目的：保证滤液线上的色素含量，使层析结果清晰可见)。 （4）分离：纸层析法(层析液：石油醚)。注：层析液不能没及滤液细线。 3．荧光现象：透射光(绿色)，反射光(红色)。 四．注意事项 1．要选取新鲜，颜色较深的叶片，以使滤液中含较多的色素。 2．研磨要迅速而充分。 3．层析时，滤纸条上的滤液细线一定不能浸入层析液中，否则会因色素溶解在烧杯内的层析液中而导致实验失败。 实验4.3 探究影响光合作用的因素 参考一 真空渗水法 一．实验目的 根据控制变量原则和对照原则，探究影响光合作用的因素。 二．实验原理 用打孔器将植物叶片打成小圆片，再用真空渗水法排除叶圆片细胞间隙的空气，充以水分，可使叶圆片沉于水中。在水中的叶圆片进行光合作用时吸收水中的CO2而放出氧气。由于氧在水中的溶解度很小，主要积累在细胞间隙，结果可使下沉的叶圆片上浮。根据上浮所需时间的长短，即能比较光合作用的强弱。 三．实验过程 1．用直径约1cm的打孔器打下小圆片30片左右，每次5片放入已吸入5mL水的注射器中，先排出空气后，用手指堵住前端小孔，同时把活塞向外抽拉，即可造成负压而排出叶圆片组织中的空气，重复多次，轻放活塞，整个叶圆片全部充满水分而下沉，将叶圆片连同水倒入烧杯中备用。 2．取烧杯6只，其中3只各倒入30mL～40mL用煮沸后急速冷却的约25°C的水配制的1%NaHCO3溶液，另3只各倒入煮沸后急速冷却的约25°C的水。每只烧杯中放入叶圆片5片，并使彼此分散不重叠，置于距光源5cm处。 3．观察叶圆片表面的变化，每隔5分钟记录各烧杯中上浮的叶圆片数量。 四．注意事项 1．为什么要用煮沸后急速冷却的约25°C的水？ 这样处理使溶解在水中的气体大大减少，避免了无关因素的干扰。 2．探究光合作用实验为什么要对叶片打孔？     对叶片打孔，使叶圆片更充分吸收光照，进行光合作用，释放氧气。CO2在水中溶解度很大，植物叶肉细胞释放的O2可积累在细胞间，造成叶圆片的浮力增大。     打孔时要避开叶的主脉，因为叶脉上没有叶绿体的，影响实验结果。 3．NaHCO3稀溶液为何能够为植物光合作用提供CO2？ 植物光合作用所需的CO2的浓度较低。空气中的CO2浓度一般只有0.03%，但这对于植物进行光合作用已经够用了。NaHCO3稀溶液之所以能够为植物光合作用提供CO2，并不是因为该溶液可以不断地大量放出CO2气体，使空气中CO2浓度迅速提高，而是建立了一个平衡溶液体系：HCO3-+H2O↔H2CO3+OH-，H2CO↔CO2+H2O，该体系能够使周围环境保持一个相对稳定的CO2饱和分压，使植物叶片始终处于CO2浓度相对稳定的环境之中。 4．叶圆片间不要重叠是为了叶圆片受光充分，光合作用能充分进行。 5．真空渗水法的记录表。 杯号 条件 不同时间(min) 叶圆片上浮数 叶圆片平均 上浮时间(min) 温度 光照 NaHCO3浓度 5 10 15 20 参考方案二 溶解氧传感器测定法 一．实验目的 溶解氧传感器可精确测出液体中的溶解氧的含量的变化，利用溶解氧传感器测量植物叶片光合作用中释放氧气的量，就可以比较精确地了解植物光合作用的强度。 二．实验步骤 将等量黑藻放入已盛有NaHCO3溶液的3个烧杯中，分别插入溶解氧传感器，记录液体中溶解氧的初始读数。然后对3个实验装置分别给以黑暗、距光源5cm、距光源20cm的处理，注意计算机显示各装置中溶解氧浓度的变化。将20min内的变化作定量分析，收集3个以上的实验数据，计算平均值后制成函数曲线。 三．注意事项 应根据实际研究的要求确定控制条件和单因子变量。 1．光照强度对光合作用的影响 控制条件为2% NaHCO3、25°C水温，变量为20W、40W、60W、l00W白炽灯(光照距离相等)。 2．CO2浓度对光合作用强度的影响 控制实验条件为40W白炽灯、25°C水温，变量为0%NaHCO3、0.5%NaHCO3、1%NaHCO3、2%NaHCO3、4%NaHCO3。 3．温度对光合作用强度的影响 控制条件为40W白炽灯、2%NaHCO3，变量为10°C、15°C、25°C、35°C。 第三节 细胞呼吸(生物氧化) 细胞呼吸的定义：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。 酶 一．糖的有氧呼吸 1．反应式：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量 2．特点 （1）酶促反应(酶所催化的反应)； （2）分步进行(22步)； （3）能量缓慢释放(部分转移给ATP，大部分以热能散失，维持体温)。 3．两大阶段 阶段 场所 反应物 产物 能量 第一阶段(糖酵解) 细胞质基质 C6H12O6 2C3H4O3+4[H] 少量能量 第二阶段 线粒体 2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H] 少量能量 24[H]+6O2 12H2O 大量能量 酶 二．糖的无氧呼吸(微生物的无氧呼吸为发酵) 1．反应式：C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量 酶 举例：多数植物细胞，酵母菌分解葡萄糖为酒精和CO2 (酒精发酵)。 2．反应式：C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)+能量 举例：高等动物，马铃薯块茎，甜菜块根，玉米胚，乳酸菌分解葡萄糖为乳酸(乳酸发酵)。 3．细胞呼吸和呼吸的区别 细胞呼吸是体内的有机物被氧化分解的过程。是指一系列微观的生物化学反应。 呼吸是指机体与外界环境之间气体交换的过程。是一个宏观的气体交换过程。 4．有氧呼吸与无氧呼吸的比较 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 条件 需O2，需酶 不需O2，需酶 产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量 大量，合成38ATP 少量，合成2ATP 相同点 联系 从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同 实质 分解有机物，释放能量，合成ATP 第四节 生物体内营养物质的变化 一．糖类代谢 1．细胞或血浆中葡萄糖的来源主要有三 （1）食物中糖类物质的消化吸收。 （2）血糖浓度低于80mg～120mg/dL时，由肝糖原分解产生。 （3）由其他非糖物质(如甘油，氨基酸，乳酸等)在代谢中转化产生。 2．细胞或血浆中葡萄糖的去路有四 （1）在细胞中氧化分解提供能量。 （2）血糖浓度高于100mg/dL时，在肝脏合成肝糖原。 （3）骨胳肌中合成肌糖原。 （4）在细胞中转化为其他非糖物质。 3．糖类的消化过程：食物中糖类以淀粉为主，在消化道中进行。 4．吸收：以主动运输的方式吸收到小肠绒毛内的毛细血管中。 5．代谢途径： 二．蛋白质代谢 1．氨基酸的来源有三 （1）从食物中的蛋白质消化吸收获得。 （2）自身蛋白质分解产生。 （3）通过转氨基作用产生新氨基酸。 2．氨基酸的去路有四 （1）合成各种组织蛋白和酶。 （2）通过转氨基作用产生新氨基酸。 （3）通过陀氨基作用分解，其中含氮部分转化为尿素。 （4）不含氮部分转化为糖类、脂肪等其他物质。 3．蛋白质的消化过程：在消化道中进行。 4．吸收：以主动运输方式进入小肠绒毛中的毛细血管内。 5．代谢途径： 三．脂质代谢 1．脂肪的来源有三 （1）从食物中的脂肪消化吸收获得。 （2）糖类转化。 （3）蛋白质转化。 2．脂肪的去路有四 （1）脂肪(皮下、肠系膜等处储存)。 （2）构成细胞成分，如磷脂。 （3）形成腺体分泌物：乳脂、皮脂。 （4）分解成甘油和脂肪酸，进一步氧化分解成CO2+H2O+能量。 食物中脂类的种类：脂肪(甘油三醇)、少量的磷脂(脑磷脂、卵磷脂)、胆固醇。 3．脂肪的消化过程：在消化道中进行。 4．吸收：大部分甘油、脂肪酸以自由扩散的方式被吸收到小肠绒毛内的毛细血管，一部分由绒毛内毛细淋巴管吸收。 5．代谢途径： 四．三大营养物质消化产物和代谢产物的比较 在同一细胞内，三类物质的代谢同时进行，它们既相互联系，又相互制约。 生物大分子 消化产物(水解产物) 代谢产物(氧化分解产物) 淀粉 葡萄糖 CO2，H2O 蛋白质 氨基酸 CO2，H2O和尿素 脂肪 甘油+脂肪酸 CO2，H2O 五．三大营养物质代谢与人体健康     有机物获得能量的先后顺序是：糖类＞脂质＞蛋白质。 1．平衡膳食：即合理营养。是指人体摄入的食物中七大营养物质种类齐全、摄入量及其比例符合人体各个年龄层次生长发育的需要。 2．七大营养物质：糖类、脂肪、蛋白质、水、无机盐、维生素和膳食纤维(前3个为能源物质)。 本章小结 1．新陈代谢是生命的基本特征。细胞内物质的自我更新过程是通过一系列化学反应实现的。合成反应和分解反应是生化反应中最常见的类型，它们在酶的催化和控制下进行，并伴随有能量的变化。 2．酶是生物催化剂，与无机催化剂相比，酶具有专一和高效的特性。酶的专一性与酶活性部位的空间结构有关。酶的活性受温度和pH等影响。 3．在绿色植物中，光合作用是叶绿体吸收并利用光能，将CO2和H2O合成有机物质并释放O2，将光能转换成化学能的过程。整个过程有光反应和暗反应两个阶段。光反应发生在叶绿体的类囊体中，将光能转换为活跃的化学能。暗反应则发生在叶绿体的基质中，利用光反应形成的活跃化学能固定CO2，合成糖，同时将化学能储存在有机物质中。 4．细胞呼吸是活细胞获得能量的主要途径。有氧时，有机物在线粒体中彻底氧化释放大量的能量；无氧时，有机物在细胞中则不能彻底氧化，释放较少的能量。细胞呼吸是细胞氧化分解的有机物质，生成CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。 5．在细胞内，糖类、脂肪和蛋白质的分解和合成过程中，部分中间产物是相同的，因此，这三类物质在细胞内是可以相互转变的。合理营养是指膳食中七大营养物质种类齐全，摄入量及其比例符合人体营养要求。 6．活细胞进行新陈代谢的主要场所是细胞质基质。这是因为它能提供新陈代谢正常进行所需的物质和一定的环境条件等原料或条件。 7．新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称，是生物体进行一切生命活动的基础，是生物最基本的特征，是生物和非生物最本质的区别。 8．新陈代谢是生物体的自我更新的过程，既有物质代谢，又有能量代谢。同化作用(又叫做合成代谢)是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。异化作用(又叫做分解代谢)是指生物体能够把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的代谢废物排出体外的变化过程。 9．酶具有高效性，一般地说，酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍，酶具有专一性，每一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应，酶的催化作用需要适宜的条件：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。 10．科学研究表明，所有的酶在一定的条件下，都能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行，而酶本身反应前后性质不变。实验说明，过氧化氢酶和Fe3+的催化效率不同，一般地说酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍，说明酶的催化作用具有高效性的特点。 11．实验说明，淀粉酶只能催化淀粉，对蔗糖则不起作用，确切地说每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。酶的催化作用具有专一性的特点。 12．酶是活细胞产生的一类具有催化作用的生物大分子，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。 13．酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。酶大多数是蛋白质，少数是RNA。 14．实验说明，影响酶促反应的因素主要有温度、pH值等。 15．新陈代谢不仅需要酶，而且需要能量。葡萄糖是细胞的主要能源物质，脂肪是生物体内储存能量的物质。但是，这些有机物中的能量都不能直接被生物体利用，只有在细胞中随着这些有机物逐步氧化分解而释放出来，并且储存在ATP中才能被生物利用。ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。 16．ATP的中文名称是三磷酸腺苷，它是生物体新陈代谢的直接能源。糖类是细胞的能源物质，脂肪是生物体的储能物质。这些物质中的能量最终是由ATP转化而来的。 17．构成生物体的活细胞，内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随有能量的释放和储存。 18．ATP(肌苷三磷酸)普遍存在于生物体的活细胞中，具有活跃的高能磷酸键，是生命活动的直接供能者。在细胞中，ATP和ADP相互转变实现储能和放能过程。所有的活细胞通过氧化分解有机物质形成ATP，绿色植物还可以通过光合作用形成ATP。分子简式写成A－P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，—代表一般的共价键，～代表高能磷酸键。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。细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中，这对于生物体的生命活动具有重要意义。 19．在ATP与ADP的转化中，ATP的第2个高能磷酸键位于末端，能很快地水解断裂，释放能量，同样，在提供能量的条件下，也容易加上第3个磷酸使ADP又转化为ATP。 20．ADP+Pi+能量→←ATP，请问：（1）反应式中缺少的一个重要条件是酶。（2）当反应向右进行时，对高等动物来说，能量来自呼吸作用，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、叶绿体。（3）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，对植物来说，能量用于矿质离子的吸收、光合作用暗反应、蛋白质合成和细胞分裂的生命活动。 21．对于动物和人来说，ADP转化成ATP时所需要的能量，来自呼吸作用，对于绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需要的能量，来自呼吸作用和光合作用。 22．ATP是腺苷三磷酸的英文缩写符号ATP的结构式可以简写成A－P～P～P。 23．ADP和ATP转化的意义可总结为： （1）对于构成生物体内部稳定的功能环境有重要意义。 （2）是生物体进行一切生命活动所需能量的直接能源。 （3）ATP是生物体的细胞内流通的“能量货币”。 24．同化作用是指生物体把从外界环境中获取得营养物质转变成自身组成物质，并且储存能量的过程，异化作用是指生物体能够把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程。同化作用与异化作用的关系是同时进行，同时存在。 25．需氧型生物都需要生活在氧充足环境中，它们必须以从外界环境中摄取氧来氧化分解体内的有机物获取能量，放出能量的底物是有机物，厌氧型生物的特点是只有在厌氧条件下，才能将体内有机物氧化，从而获得维持自身生命活动所需要的能量。 26．自养型的特点是能够以光能或者无机物氧化分解所释放的化学能为能源，以环境中的CO2为碳的来源，合成自身的组成物质并且储存能量，自养的方式有两种，即光能自养和化能自养。硝化细菌利用体外环境中NH3氧化成硝酸盐所释放的能量，以环境中CO2为碳的来源，合成有机物，并且贮藏能量。硝化细菌生命活动的主要能源是糖类，直接能源是ATP。异养型的特点是以环境中现成的有机物作为能量和碳的来源，将这些有机物转变成自身的组成物质，并且储存能量。 27．光合作用发现史：（1）1771年，英国的普里斯特利指出：植物可以更新空气。（2）1864年，德国的萨克斯证明：绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。填写验证光合作用需要光的有关内容：①取大小、长势相同的甲、乙两植物，在黑暗中处理24小时，使叶片中的淀粉耗尽。②向甲植物提供充足的光照，乙植物黑暗处理(作对照组)，保持其它培养条件相同。③几小时以后，分别将甲、乙植株上的叶片摘下。用酒精隔水加热，脱去叶绿素；再用清水冲洗后，用碘液检验是否有淀物产生。④实验现象：甲叶片变蓝，乙叶片不变蓝。⑤实验结论：植物的光合作用需要光照。（3）1880年，美国科学家恩格尔曼证明：O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。（4）20世纪30年代，美国的鲁宾和卡门用同位素标记法证明：光合作用释放的氧全来自水。 28．光合作用的过程：①光反应阶段：A．水的光解：H2O→[H]+O2(反应条件：光，叶绿体)。B．ATP的形成：ADP+Pi+能量→ATP(反应条件：酶)，走向：类囊体→叶绿体基质。C．NADPH的形成：NADP＋+2e+H＋→NADPH(反应条件：酶)，走向：类囊体→叶绿体基质。②暗反应阶段：A．CO2的固定：C5+CO2→2C3(反应条件：酶)。B．C的还原(反应条件：酶)：2C3+[H]+ATP→(CH2O)+C5。③光反应与暗反应的区别与联系：A．场所：光反应在叶绿体囊状结构薄膜上，暗反应在叶绿体基质中。B．条件：光反应需要光照，H2O，色素，ADP，Pi，NADP＋，暗反应需要[H](或者写NADPH)，ATP，CO2。C．物质变化：光反应发生H2O光解，ATP，NADPH生成，暗反应发生二氧化碳的固定和还原。D．能量变化：光反应中光能→电能→活跃的化学能，在暗反应中活跃的化学能→稳定的化学能。E．联系：光反应产物NADPH是暗反应中CO2的还原剂，ATP、NADPH为暗反应的进行提供了能量，暗反应产生的ADP，Pi为光反应形成ATP提供了原料。 29．光合作用过程大体上说根据是否需要光能，可分为光反应阶段和暗反应阶段。前者必须有光才能进行，其化学反应是在类囊体膜上进行的，物质变化有：①水的分解；②NADPH形成；③ATP形成。后者有光无光都能进行，其化学反应是在叶绿体基质中进行的，又称为卡尔文循环。物质变化有：①二氧化碳固定；②三碳化合物被还原。光合作用过程中的能量转换包括光能—活跃的化学能—稳定的化学能。 30．光合作用的意义主要有：为自然界提供有机物和O2；维持大气中O2和CO2含量的相对稳定；此外，对生物进化具有重要作用。 31．光合作用的发现 年代 创新 发现人 创新实验设计思路以及现象 实验结论 1771年 普利 斯特利 小鼠放在密闭玻璃罩内，现象是小鼠死 小鼠与绿色植物放在密闭的玻璃罩内，现象是小鼠 植物净化空气 1779年 英格 豪斯 小鼠和植物置于密闭钟罩中，有光的条件下，现象小鼠活；小鼠和植物置于密闭钟罩中，无光的条件下，现象小鼠死 光是光合作用的条件 1864年 萨克斯 把绿色叶片放在暗处几小时，目的是消耗叶片中原有的淀粉，然后一半曝光，另一半遮光一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现未遮光部分变蓝 光合作用产生淀粉 1880年 恩吉 尔曼 水绵和好氧细菌，黑暗、没有空气，极细光束照射叶绿体→现象好氧细菌集中在光束周围 完全曝光→现象好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位 光合作用的场所是叶绿体 20世纪 30年代 鲁宾 和卡门 实验方法是同位素示踪               H218O，CO2→现象 18 O2               H2O，C18O2→现象 16 O2 O2的来源是水 光合作用过程大体上说根据是否需要光能，可分为光反应阶段和暗反应阶段。前者必须有光才能进行，其化学反应是在类囊体膜上进行的，物质变化有：①水的分解；②NADPH形成；③ATP形成。后者有光无光都能进行，其化学反应是在叶绿体基质中进行的，又称为卡尔文循环。物质变化有：①二氧化碳固定；②三碳化合物被还原。光合作用过程中的能量转换包括光能—活跃的化学能—稳定的化学能。 32．光合作用的意义主要有：为自然界提供有机物和O2；维持大气中O2和CO2含量的相对稳定；此外，对生物进化具有重要作用。 33．水分对光合作用的影响主要是因为光照强度影响水分的散失，而影响气孔开闭，进而影响CO2的进入。正常进行光合作用的植物，突然停止光照，叶绿体中C3含量明显增加；如果是突然停止二氧化碳的供应，则叶绿体中C5含量明显增加，C3明显减少。 34．C3植物是在光合作用暗反应过程中仅有C3途径的植物如水稻，小麦，大豆，马铃薯，菜豆，菠菜；C4植物是在光合作用暗反应过程中既有C3途径又有C4途径的植物如高梁，玉米，苋菜，甘蔗。 35．农作物施肥结合松土，可以提高肥效的原因是什么？提高O2量，促进呼吸作用，产生更多能量。 36．光合作用的过程可以用总反应可概括为： 6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2。 37．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中，而层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。层析液可由石油醚、丙酮和苯混合而成。运用纸层析方法分离色素。由于提取的色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上扩散速度不同，从而将色素分离开来。上述实验，可以看到滤纸条上出现4条色素带，它们的颜色从上到下依次是橙黄、黄、蓝绿和黄绿。从上到下依次叫做胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。叶绿体中的色素能够吸收、传递、转化光能的作用。叶绿体中的色素存在于叶绿体的类囊体膜(填结构名称)。 38．有氧呼吸：过程：（ ）中填写场所，（ ）后写出物质变化 第一阶段(在细胞质基质)：分子分解成两分子丙酮酸，产生少量[H]和ATP，并释放少量能量；第二阶段(在线粒体)：丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]、ATP，并释放少量能量；第三阶段(在线粒体)：[H]与氧结合而形成水产生大量ATP，同时释放大量能量。 无氧呼吸(有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来)： （1）场所：始终在细胞质基质； （2）过程：第—阶段同有氧呼吸第一阶段；第二阶段：2C3H4O3(丙酮酸)→2C2H5OH+2CO2+能量(或2C2H6O3+能量)； （3）高等植物被淹产生酒精(如水稻、苹果、梨可以通过无氧呼吸产生酒精)；高等植物某些器官(如马铃薯块茎、甜菜块根)产生乳酸，高等动物和人无氧呼吸的产物是乳酸。 39．影响光合作用的因素有：温度、光、二氧化碳浓度。 40．叶绿体的色素：①分布：囊状结构薄膜。②色素的种类：高等植物叶绿体含有以下几种色素：A．叶绿素主要吸收蓝紫光，红橙光，包括叶绿素a(呈蓝绿色)和叶绿素b(呈黄绿色)；B．类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，包括胡萝卜素(呈橙黄色)和叶黄素(呈黄色)。③色素的功能：吸收、传递、转化光能。④最终电子供体为水；最终电子受体为NADP＋。 41．生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成CO2、H2O或其他产物，并且释放出的总过程，叫做呼吸作用。 42．有氧呼吸是指细胞在有氧的参与下，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出CO2和H2O，同时释放出能量的过程。细胞进行有氧呼吸的主要场所是线粒体。一般说来，葡萄糖是细胞进行有氧呼吸时最常利用的物质。 43．有氧呼吸的能量释放：有氧呼吸----1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放出870KJ的能量，其中有1161左右的能量储存在ATP(合成38个ATP)中；无氧呼吸----1mol葡萄糖分解成乳酸共放出196.65KJ能量，其中有61.08KJ储存在ATP(合成2个ATP)中。 酶 44．微生物的无氧呼吸又称为发酵。无氧呼吸的反应式： C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量(2C3H6O3+能量) 45．呼吸作用的意义：为生物体生命活动提供能量；为体内其他化合物的合成提供原料。在绿色植物的叶肉细胞内，形成ATP的场所有：线粒体，叶绿体，细胞质基质，在动物细胞内，形成ATP的场所有线粒体，细胞质基质。 46．关于呼吸作用的计算规律是：如果没生物产生的二氧化碳和消耗的氧气量相等，则该生物只进行有氧呼吸，如果某生物不消耗氧气，只产生二氧化碳，则只进行无氧呼吸，如果某生物释放的二氧化碳量比吸收的氧气量多，则两种呼吸都进行，具体有氧呼吸与无氧呼吸的比例可以根据二者的反应式去求。 （1）消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸(酒精发酵)与有氧呼吸产生的二氧化碳物质的量之比为3:1。 （2）产生同样数量的ATP时无氧呼吸与有氧呼吸的葡萄糖物质的量之比为1:20。 第五章  生物体对信息的传递和调节 第一节 动物体对外界信息的获取 一．动物体对物理信息的获取 皮肤感受器 痛觉感受器(最先感知)、触觉感受器、温度感受器、压力感受器 光感受器 ——眼 眼球 最外层巩膜，最内层视网膜 视网膜 视细胞(视锥细胞感受色彩、视杆细胞感受光亮) 将光能转化为电信号(神经冲动) 神经细胞 视神经将冲动传到脑的视觉中枢产生视觉 折光 装置 角膜(最前方)——聚光装置 房水——为角膜、晶状体提供营养 晶状体——折光、聚焦光线投射到视网膜成像(与视力有关) 玻璃体——透明胶状物质 声波感受器 (陆生 动物) 耳 外耳——收集声波 中耳——鼓膜内侧，有3块听小骨 内耳——耳蜗(声音感受器)、前庭器(感受身体平衡) 其他 鱼类侧线、蛇的颊窝等 二．动物怎样感受外界刺激 1．单细胞动物：以整个细胞感受刺激。 多细胞动物：以特定感受器获取信息。 2．感受器类型：物理感受器和化学感受器。 三．动物体对化学信息的获取 1．脊椎动物：鼻腔中的嗅细胞、舌上的味觉细胞(味蕾)。 2．昆虫：味觉毛分布于足末端和口器；感受气味的嗅毛分布于触角。 （蛇的颊窝是一种红外线感受器，感知周边动物散发出的热能、鱼的侧线） 第二节 神经系统中信息的传递和调节 一．信息在神经系统中的传递 1．神经系统 （1）中枢神经系统(脑、脊髓)+周围神经系统(由脑和脊髓发出的神经包括12对脑神经和31对脊神经)。 （2）神经元(神经细胞)：神经系统功能、结构单位。 神经元 （3）神经纤维(树突、轴突及髓鞘)+结缔组织膜=神经。 （4）反射：神经调节的基本方式(包括条件反射和非条件反射)。 （5）反射弧(完成反射的基础)：感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器。①皮肤是最大的感受器。②效应器：含传出神经末梢的肌肉或腺体。③反射弧五个组成部分缺一不可，前两者之一受损，无感觉、无反应；后两者之一受损，有感觉、无反应。 2．神经冲动——信息在神经元内以生物电的形式传导 （1）膜电位——神经细胞膜内外两侧存在的电位差。①静息电位：内负外正(即膜内负电位，膜外正电位)；②动作电位(刺激后局部区域Na+内流)：内正外负。 （2）兴奋区与周邻部位之间存在电位差，引起周邻部位产生兴奋，兴奋沿神经纤维推进。在一个神经元内，即同一条神经纤维上兴奋的传导是双向的。 3．突触传递——神经元间以化学物质传递 （1）突触 （2）神经冲动到达突触前膜，突触小泡释放神经递质到突触间隙，神经递质与突触后膜上的受体结合，引起突触后膜的膜电位变化，兴奋因此而传递到下一个神经元。在不同的神经元之间，兴奋的传导是单向的。即：突触前膜→突触间隙→突触后膜。 二．脊髓的调节功能 1．脊髓：上连延髓，外围是白质(神经纤维集合而成，传递神经冲动)，内部中间是灰质(灰色蝴蝶状，神经元细胞体密集而成，低级神经中枢所在)。 2．调节排泄、下肢运动等；反应速度快，总是在脑的控制下进行反射活动。 三．脑的高级调节功能——条件反射 1．脑中的大脑最发达，外层为灰质，称大脑皮质(分布着较多高级神经中枢)。 2．反射分类 反射类型 形成 刺激 神经联系 反射弧特点 非条件反射 生来就有的先天性反射 非条件刺激 固定的联系，不会消退 仅由大脑皮层以下的神经中枢即可完成 条件反射 出生后在生活过程中形成的后天性反射 条件刺激 暂时的联系，可以消退 必须在大脑皮层上的神经中枢参与下完成 3．建立条件反射的基本条件：强化(无关刺激与非条件刺激在时间上的结合)。 4．人类区别于动物的功能：除对具体信号(第一信号)作出反应外，亦能对抽象信号如语言文字(第二信号)有反应。 四．自主神经对内脏活动的调节 1．自主神经(植物性神经)：支配内脏器官和腺体活动的运动神经受脑的高级中枢控制，但不受意志支配。 2．分类：交感神经和副交感神经，作用结果相互拮抗(基本上是相反作用)。 【例】某人被黑布蒙住眼睛，用针刺其指尖，他的反应是缩手又感疼痛。请分析回答下列问题： （1）上述缩手反应属于非条件反射。 （2）此现象说明脊髓具有反射和传导功能。 （3）如果去掉黑布，被试者看到其指尖要被针刺时，将会产生缩手反应，它属于条件反射，是由大脑皮层参与和具体信号引起的高级神经活动。 （4）如果仍蒙住眼睛，测试者喊“刺”但针没有刺上去，被试者会产生缩手反应，这属于条件反射。 【解析】此题考查对神经调节方式的理解。非条件反射是先天就有的反射，其神经中枢在脊髓。条件反射是通过后天学习形成的反射，其神经中枢在大脑皮层，可以由具体信号引起，也可以由语言文字等抽象信号引起。 实验5.1 牛蛙的脊髓反射现象 一．实验目的 了解低级中枢脊髓的功能，加深对反射和反射弧的理解。 二．实验原理 除了脑这个高级神经中枢以外，脊髓中还存在调节反射活动的低级中枢。 三．实验过程 1．制备脊蛙，彻底去除牛蛙脑部保留脊髓。 2．用0.5%HCl刺激蛙左脚脚趾，产生曲腿反射；剥除左脚脚趾皮肤，重复刺激，无曲腿反射。 3．用0.5%HCl刺激蛙右脚脚趾，产生曲腿反射；用探针插入牛蛙椎管，破坏脊髓，重复刺激，无曲腿反射。 4．破坏坐骨神经，没有反射。 四．实验结论 牛蛙腿部在反射弧完好时受到刺激后会发生曲腿反射，牛蛙完整的皮肤是感受器，神经中枢在脊髓，该反射不需要大脑的控制。当反射弧五部分中任一部分被破坏后则无曲腿反射发生。                           第三节 内分泌系统中信息的传递和调节 一．人体内分泌腺 1．激素：由内分泌腺分泌后直接进入血液循环到靶细胞和靶器官，调节机体的代谢、生长、发育和生殖活动。含量甚微，作用显著。 2．人体主要内分泌腺的调节功能 内分泌腺 激素 主要生理作用 分泌异常引起的病症 肾上腺 皮质 多种肾上腺皮质激素 调解水、盐、糖的代谢 髓质 肾上腺素 使人心跳加快、血压升高、呼吸加快、血糖增加 甲状腺 甲状腺素(含碘) 促进新陈代谢、生长发育，中枢神经系统的发育，提高神经系统的兴奋性 成人过多：甲亢；婴幼儿过少：呆小症；缺碘：地方性甲状腺肿大 胰岛(分泌两种激素，作用相互拮抗) β细胞：胰岛素 加速血糖分解，促使血糖合成糖原 胰岛素分泌不足：糖尿病；过多：低血糖 α细胞：胰高血糖素 促使肝糖原分解，提高血糖浓度 生殖腺 精巢 雄性激素和睾丸酮 促进男性精巢的发育和精子的形成，激发并维持男性的第二性征 不育症 卵巢 雌性激素和黄体酮 促进女性卵巢的发育和卵细胞的形成，激发并维持女性的第二性征 不育症 垂体 生长激素 促进生长，调节蛋白质、脂肪和糖的代谢 婴幼儿期过多：巨人症；过少：侏儒症，成人过多肢端肥大症 促甲状腺素 促进甲状腺分泌甲状腺素 其他脑垂体激素 调节其他内分泌腺的分泌 下丘脑 促甲状腺素释放激素 刺激垂体合成并分泌促甲状腺素 二．激素的调节作用 1．特异性：与靶细胞表面受体有关。 2．高效性：量少但作用显著。 3．激素的反馈调节：促进为正反馈，抑制为负反馈。 4．内分泌腺的活动受神经系统的调节。 三．激素与酶的比较 动物激素 酶 化学本质 蛋白质、固醇、氨基酸 绝大多数是蛋白质，极少数是RNA 产生部位 内分泌腺或者内分泌细胞 机体内所有活细胞 作用部位 随血液循环到靶器官 细胞内或分泌到细胞外 产生影响 调节各种代谢 催化特定的生化反应 条件 与神经调节密切相关 受pH、温度等因素影响 作用后 易失活 不发生性质、数量变化 特点 高效性、特异性、作用缓慢 高效性、专一性、受外界因素影响 联系 能产生激素的细胞一定能产生酶，能产生酶的细胞不一定能产生激素 第四节 动物体的细胞识别和免疫 一．免疫系统的组成 1．免疫器官——胸腺、骨髓、脾脏、淋巴结等。 2．免疫细胞——淋巴细胞、巨噬细胞、粒细胞等。 3．免疫分子——由免疫细胞产生，参与免疫反应。 （1）免疫是建立在细胞识别基础上的。 （2）免疫反应分为非特异性免疫与特异性免疫两种。 二．细胞识别——动物体细胞对“自己”和“异己”细胞以及物质的识别 1．细胞识别功能与细胞膜表面的糖蛋白和糖脂有关。 2．抗原 被免疫系统排斥的物质，成分主要是蛋白质，还有多糖和脂质；抗原多为外源性(病原体及其毒性产物、异种动物血清、同种异体生物的组织细胞等)，少数为内源性(机体内衰老、损伤或突变细胞)。 三．非特异性免疫与特异性免疫 1．比较 （1）非特异性免疫：人类在长期进化中形成并通过遗传巩固下来的，具有相对稳定性。 （2）特异性免疫：在非特异性免疫的基础上建立的，是个体在生命过程中接受抗原性异物刺激后获得的防御机制。 非特异性免疫(先天性免疫) 特异性免疫(获得性免疫) 获得方式 生来就有的 后天逐渐形成的 针对性 无特殊的针对性 具有特殊的针对性 作用特点 对所有病原体都起作用 对某一特定的病原体(或异物)起作用 效果 出现快，作用范围广，持续时间短 作用强，持续时间长 2．人体的三道防线 （1）第一道：完整的皮肤和黏膜——阻挡病原体和有毒物质进入，并分泌杀菌物质。 （2）第二道：吞噬细胞和溶酶体——溶解、吞噬和消灭细菌。 （3）第三道：B淋巴细胞和T淋巴细胞——产生抗体和淋巴因子，清除抗原。 （4）第一第二道防线为非特异性免疫，第三道防线为特异性免疫。 3．B淋巴细胞的免疫(体液免疫) （1）初次免疫反应：B淋巴细胞表面受体与抗原结合，分裂成两种细胞。一部分是富含内质网的浆细胞，寿命短，产生大量免疫球蛋白(即抗体)；另一部分是记忆B细胞，寿命长，对抗原敏感，能“记住”入侵的抗原。 （2）二次免疫反应：相同抗原再次入侵，记忆B细胞分裂产生新的浆细胞和新的记忆B细胞。有些抗原引发产生的记忆B细胞能终身记忆，因而形成终身免疫能力。 （3）二次免疫反应较初次免疫反应作用快而强。 4．T淋巴细胞的免疫(细胞免疫) （1）细胞免疫针对病毒及被病毒感染的细胞，以及移植到体内的异体组织细胞。 （2）记忆T细胞可以在循环系统中存留许多年，甚至终身。 5．B淋巴细胞的免疫需要T淋巴细胞和巨噬细胞协助，也可控制和增强T淋巴细胞的功能。 四．天然免疫和人工免疫 1．天然免疫——患传染病后获得的免疫(如得过天花、水痘后获得免疫抗体)。 2．人工免疫——用人工的方法使人体获得免疫力。 方式：接种疫苗(即用细菌、病毒、肿瘤细胞等制成灭活的或减毒的制剂)。 3．疫苗种类 （1）死疫苗(灭活制剂：乙脑疫苗、狂犬病疫苗等)：进入人体后不能生长和繁殖，需多次重复注射，剂量较大。可将不同种类的死疫苗适当混合组成联合疫苗，以减少注射次数。 （2）活疫苗(减毒制剂：牛痘疫苗、脊髓灰质炎活疫苗、卡介苗等)：一般接种一次，剂量小，效果与持久性较好。 4．接种对象：易发病、受疾病威胁最大的人群。 第五节 植物生长发育的调节 一．植物生长素的探索史 1．感光部位：胚芽鞘尖端。 2．发生弯曲的部位：尖端以下部位。 3．植物生长素：吲哚乙酸。 二．植物体内信息的传递和调节 1．在植物体内，生长素大多集中在生长旺盛的部位(如胚芽鞘、芽尖、根尖的分生组织、形成层、受精后的子房和发育着的种子)，而趋向衰老的细胞、组织和器官中则较少分布。 2．植物的向光性是不均衡生长的结果：胚芽鞘受单侧光作用，使向光侧生长素向背光侧移动，致使背光侧生长比向光侧快而表现向光弯曲。 3．生长素调节作用的两重性 （1）不同浓度生长素对同一种植物的同种器官的影响不同：低浓度促进生长，高浓度(超过最适浓度)抑制、受害或死亡。 （2）相同浓度生长素对同一植物的不同器宫的影响不同：根＜芽＜茎(最适浓度)。 4．顶端优势：顶芽生长快，侧芽因积累顶芽向下输送的生长素而受抑制(如：松、杉等；茶叶摘心为去除顶端优势，使枝叶繁茂)。 5．植物激素 （1）在植物体内一定部位产生，并被运输到作用部位，含量极少，但对植物新陈代谢、生长发育等生命活动起重要调节作用的物质。 （2）类型及作用 生长素、赤霉素、细胞分裂素：在幼嫩、生长旺盛的组织器官中含量较高。对植物的生长、细胞的伸长、分裂、分化有促进作用。     脱落酸、乙烯：在成熟、衰老的组织器官中含量较高。抑制细胞的伸长和分裂，促进器官的成熟、衰老。 三．植物激素在农业生产上的应用 1．生长素类似物：原料来源丰富、生产过程简单，不易被酶分解、作用效果稳定。如：萘乙酸，吲哚丁酸，2,4-D等。 2．主要应用：（1）促进扦插枝条生根；（2）促进果实的发育——用生长素类似物处理未受粉的雌蕊的柱头，子房也能正常发育成果实，但没有种子，即得无籽果实(如无籽番茄、无籽黄瓜)；（3）防止落花落果；（4）催熟、促进种子萌发等。 9．反射是神经调节的基本方式，是指在神经系统的参与下对体内和外界环境的各种刺激所发生的反应。大致可以分为非条件反射和条件反射两类。两者的区别是是否具有先天性。 10．神经系统的结构和功能的基本单位是神经元。神经元的基本结构包括轴突和树突、细胞体三个部分，轴突、长树突以及套到外面的髓鞘，叫神经纤维，神经纤维末端的细小分枝叫神经末梢，其分布在全身各处。神经元的功能是受到刺激后能产生兴奋，并且能把兴奋传递到其他的神经元。神经元的细胞体主要集中在脑和脊髓的灰质里。 11．反射的结构基础是反射弧，通常包括感受器﹑传入神经﹑神经中枢﹑传出神经和效应器五个部分。 12．下图为脊髓反射图，请根据图回答(括号内填数字)： （1）手指无意中碰到火。会迅速抽回手，这次反射活动依次经过的途径是：①感受器→②传入神经→③神经中枢→④传出神经→⑤效应器。这五部分的总和就是反射弧。是反射活动的结构基础。 （2）图中“6”是脊髓的灰质，它是神经元细胞体密集的部位。图中“7”是白质，是由神经纤维组成；如果“6”的部位遭到破坏，能否产生反射活动？否。 13．神经纤维上的传导： （1）接受刺激前，膜外＋电位﹑膜内－电位。 （2）接受刺激后，兴奋部位膜外－电位﹑膜内＋电位。 （3）信息在神经元上以生物电的形式传导的，是双向传导的。 14．细胞间的传递：神经冲动在神经元间通过突触传递的，该结构由突触前膜、突触间隙和突触后膜组成，该结构内的突触小泡将神经递质释放到突触间隙里，使另一个神经元产生兴奋或抑制。兴奋只能从一个神经元的轴突末传递给另一个神经元的树突或胞体，故其传导是单向的。 15．植物生命活动调节的基本形式是激素调节；人和动物生命活动调节的基本形式包括神经调节和激素调节，其中神经调节的作用处于主导地位。 16．某一生命活动的调节是由多种激素共同完成的。对于同一生理效应，有的相关激素表现为拮抗，如胰岛素和胰高血糖素对血糖含量的调节；有的相关激素则表现为协同，如生长激素和甲状腺激素对机体生长发育的调节。 17．垂体具有调节相关的内分泌腺的作用。垂体分泌激素的多少是受下丘脑的支配的。 18．当体温升高，抑制下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素和垂体分泌促甲状腺激素，从而使甲状腺分泌的甲状腺激素减少。激素调节的基本方式为负反馈。 19．内分泌腺分泌的激素通过血液传递，其作用具有特异性和高效性。 20．下图是某营养成分在人体血液中的含量变化，据图回答： （1）该营养成分极可能是葡萄糖，它在消化道内被吸收的方式是主动运输。 （2）AB段的生理活动可能是吸收，BC段的生理活动可能是糖原合成，DE段的生理原因是肝糖原分解。 （3）与上述过程相关的激素调节涉及到的激素是胰岛素。 21．人体主要内分泌腺的调节功能 内分泌腺 激素的名称 激素的主要生理作用 分泌失常的结果 甲状腺 甲状腺激素 促进新陈代谢﹑生长发育﹑提高神经系统的兴奋性。 成人过多：甲亢； 婴幼儿期过少：呆小症。 胰岛 胰岛素 促进血糖合成糖原，加速糖分解。 过多：低血糖； 过少：糖尿病。 胰高血糖素 加速肝糖元分解，提高血糖浓度。 肾 上 腺 皮 质 部 多种肾上腺皮质激素 调节水﹑盐和糖的代谢 髓 质 部 肾上腺素 使心跳加快﹑心输出量增加﹑血压升高﹑呼吸加快，血糖含量增加。 性 腺 睾 丸 雄性激素 促进雄性精巢发育和精子的形成，激发并维持雄性的第二性征。 不育症 卵 巢 雌性激素 促进雌性卵巢发育和卵细胞的形成，激发并维持雌性的第二性征。 不育症 脑垂体 生长激素 促进生长，调节蛋白质﹑脂肪﹑糖的代谢 年幼时过多：巨人症； 年幼时过少：侏儒症； 成年时过多：肢端肥大症。 其他脑垂体激素 调节相关的内分泌腺的生长发育和生理活动。如：促甲状腺激素﹑促甲状腺素释放激素等。 22．免疫是建立在细胞识别的基础上的。 23．免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。 24．非特异性免疫的特点是先天性、无针对性。第一道防线为皮肤黏膜，第二道防线为吞噬细胞吞噬作用。特异性免疫分为细胞免疫和体液免疫。 25．免疫细胞包括巨噬细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞等。 26．由于光能改变生长素的分布，向光侧的一面分布得少，背光的一面分布得多，因此，向光的一面细胞生长得慢，背的一面细胞生长得快。结果茎向生长得慢的一侧弯曲，即向光弯曲生长。 27．生长素又名吲哚乙酸，生长素大多集中在生长旺盛的部位。如：胚芽鞘、芽﹑根尖的尖端﹑茎的尖端﹑受精后的子房和发育的种子。 28．生长素的作用往往具有两重性。一般来说，合适浓度下促进生长﹑超过合适浓度下则抑制生长。同一植物的根﹑茎﹑芽中其敏感性为根＞茎＞芽。 29．顶端优势是指植物的顶芽优先生长，侧芽抑制生长。原因是顶芽产生的生长素向下运输，大量积累在侧芽部位，使侧芽的生长受到抑制的缘故。解除顶端优势的方法是切除顶芽。 30．实验证明：果实发育是由于发育的种子里合成了大量生长素，这种物质促进子房发育成果实。如果摘除发育着的果实中的种子，则果实的发育将会停止；同理，在未授粉的雌蕊柱头上涂上生长素类似物溶液(如2,4-D﹑萘乙酸)，子房就能够发育成果实，而且这种果实里无种子，例如无子番茄﹑无子黄瓜等。 31．促进扦插枝条生根，防止落花落果。 32．除了生长素以外，植物激素还包括赤霉素﹑细胞分裂素﹑脱落酸﹑乙烯。乙烯的作用果实催熟，赤霉素的作用促进种子萌发。 本章小结 1．人和高等动物有特定的感受器从外界环境获得信息。来自外界的信息大致分为两类：物理信息和化学信息。感受器是一类神经末梢，能接受信息产生兴奋，由传入神经传递到神经中枢。 2．信息在神经细胞中以电的形式(神经冲动)传导，在神经细胞间通过突触进行化学传递。脊髓是动物低级反射活动的中枢，大脑皮质是神经活动的最高中枢，条件反射是脑的高级调节功能。动物调节内脏活动的神经受脑的控制，但不受意志支配，称自主神经(或植物性神经)。由交感神经和副交感神经两部分组成，它们的作用相互拮抗，共同控制内脏活动。 3．内分泌系统也参与生命活动的调节。内分泌腺通过分泌激素传递信息，调节靶器官的生理活动；血液中激素的浓度以及靶器官的生理状况又可通过反馈调节内分泌腺的分泌活动。 4．细胞识别是动物体细胞对“自己”和“异己”以及物质的识别，免疫是建立在细胞识别基础上的。人和高等动物通过非特异性免疫和特异性免疫来抵抗抗原的侵害。免疫细胞包括巨噬细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞等。 5．植物激素是在植物体内合成，对植物生命活动产生显著调节作用的微量物质。在植物体生长活跃的部位可合成生长素，调控植株的生长。天然的植物激素除生长素外，还有赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。 6．植物激素的调节作用与浓度有关。植物激素在合适浓度范围内，生长素、赤霉素、细胞分裂素对植物的生长、细胞的伸长或分裂有促进作用，而脱落酸、乙烯则起抑制作用。萘乙酸、吲哚丁酸、2,4-D等生长素类似物具有类似生长素的作用，在农业生产实践中有广泛的应用。 7．反射是神经调节的基本方式，是指在神经系统的参与下对体内和外界环境的各种刺激所发生的反应。大致可以分为非条件反射和条件反射两类。两者的区别是是否具有先天性。 8．神经系统的结构和功能的基本单位是神经元。神经元的基本结构包括轴突和树突、细胞体三个部分，轴突、长树突以及套到外面的髓鞘，叫神经纤维，神经纤维末端的细小分枝叫神经末梢，其分布在全身各处。神经元的功能是受到刺激后能产生兴奋，并且能把兴奋传递到其他的神经元。神经元的细胞体主要集中在脑和脊髓的灰质里。 9．反射的结构基础是反射弧，通常包括感受器﹑传入神经﹑神经中枢﹑传出神经和效应器五个部分。 10．下图为脊髓反射图，请根据图回答(括号内填数字)： （1）手指无意中碰到火。会迅速抽回手，这次反射活动依次经过的途径是：①感受器→②传入神经→③神经中枢→④传出神经→⑤效应器。这五部分的总和就是反射弧。是反射活动的结构基础。 （2）图中“6”是脊髓的灰质，它是神经元细胞体密集的部位。图中“7”是白质，是由神经纤维组成；如果“6”的部位遭到破坏，能否产生反射活动？否。 11．神经纤维上的传导： （1）接受刺激前，膜外＋电位﹑膜内－电位。 （2）接受刺激后，兴奋部位膜外－电位﹑膜内＋电位。 （3）信息在神经元上以生物电的形式传导的，是双向传导的。 12．细胞间的传递：神经冲动在神经元间通过突触传递的，该结构由突触前膜、突触间隙和突触后膜组成，该结构内的突触小泡将神经递质释放到突触间隙里，使另一个神经元产生兴奋或抑制。兴奋只能从一个神经元的轴突末传递给另一个神经元的树突或胞体，故其传导是单向的。 13．植物生命活动调节的基本形式是激素调节；人和动物生命活动调节的基本形式包括神经调节和激素调节，其中神经调节的作用处于主导地位。 14．某一生命活动的调节是由多种激素共同完成的。对于同一生理效应，有的相关激素表现为拮抗，如胰岛素和胰高血糖素对血糖含量的调节；有的相关激素则表现为协同，如生长激素和甲状腺激素对机体生长发育的调节。 15．垂体具有调节相关的内分泌腺的作用。垂体分泌激素的多少是受下丘脑的支配的。 16．当体温升高，抑制下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素和垂体分泌促甲状腺激素，从而使甲状腺分泌的甲状腺激素减少。激素调节的基本方式为负反馈。 17．内分泌腺分泌的激素通过血液传递，其作用具有特异性和高效性。 18．下图是某营养成分在人体血液中的含量变化，据图回答： （1）该营养成分极可能是葡萄糖，它在消化道内被吸收的方式是主动运输。 （2）AB段的生理活动可能是吸收，BC段的生理活动可能是糖原合成，DE段的生理原因是肝糖原分解。 （3）与上述过程相关的激素调节涉及到的激素是胰岛素。 19．免疫是建立在细胞识别的基础上的。 20．免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。 21．非特异性免疫的特点是先天性、无针对性。第一道防线为皮肤黏膜，第二道防线为吞噬细胞吞噬作用。特异性免疫分为细胞免疫和体液免疫。 22．免疫细胞包括巨噬细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞等。 23．由于光能改变生长素的分布，向光侧的一面分布得少，背光的一面分布得多，因此，向光的一面细胞生长得慢，背的一面细胞生长得快。结果茎向生长得慢的一侧弯曲，即向光弯曲生长。 24．生长素又名吲哚乙酸，生长素大多集中在生长旺盛的部位。如：胚芽鞘、芽﹑根尖的尖端﹑茎的尖端﹑受精后的子房和发育的种子。 25．生长素的作用往往具有两重性。一般来说，合适浓度下促进生长﹑超过合适浓度下则抑制生长。同一植物的根﹑茎﹑芽中其敏感性为根＞茎＞芽。 26．顶端优势是指植物的顶芽优先生长，侧芽抑制生长。原因是顶芽产生的生长素向下运输，大量积累在侧芽部位，使侧芽的生长受到抑制的缘故。解除顶端优势的方法是切除顶芽。 27．实验证明：果实发育是由于发育的种子里合成了大量生长素，这种物质促进子房发育成果实。如果摘除发育着的果实中的种子，则果实的发育将会停止；同理，在未授粉的雌蕊柱头上涂上生长素类似物溶液(如2,4-D﹑萘乙酸)，子房就能够发育成果实，而且这种果实里无种子，例如无子番茄﹑无子黄瓜等。 28．促进扦插枝条生根，防止落花落果。 29．除了生长素以外，植物激素还包括赤霉素﹑细胞分裂素﹑脱落酸﹑乙烯。乙烯的作用果实催熟，赤霉素的作用促进种子萌发。 30．人体主要内分泌腺的调节功能 内分泌腺 激素的名称 激素的主要生理作用 分泌失常的结果 甲状腺 甲状腺激素 促进新陈代谢﹑生长发育﹑提高神经系统的兴奋性。 成人过多：甲亢； 婴幼儿期过少：呆小症。 胰岛 胰岛素 促进血糖合成糖原，加速糖分解。 过多：低血糖； 过少：糖尿病。 胰高血糖素 加速肝糖元分解，提高血糖浓度。 肾 上 腺 皮 质 部 多种肾上腺皮质激素 调节水﹑盐和糖的代谢 髓 质 部 肾上腺素 使心跳加快﹑心输出量增加﹑血压升高﹑呼吸加快，血糖含量增加。 性 腺 睾 丸 雄性激素 促进雄性精巢发育和精子的形成，激发并维持雄性的第二性征。 不育症 卵 巢 雌性激素 促进雌性卵巢发育和卵细胞的形成，激发并维持雌性的第二性征。 不育症 脑垂体 生长激素 促进生长，调节蛋白质﹑脂肪﹑糖的代谢 年幼时过多：巨人症； 年幼时过少：侏儒症； 成年时过多：肢端肥大症。 其他脑垂体激素 调节相关的内分泌腺的生长发育和生理活动。如：促甲状腺激素﹑促甲状腺素释放激素等。 第六章  遗传信息的传递与表达 第一节 遗传信息 一．DNA是遗传物质 1．间接证据 （1）从生殖过程分析：亲子代之间染色体保持一定的稳定性和连续性； （2）从染色体的组成分析：DNA在染色体上含量稳定，性质稳定，染色体是其主要载体。 2．作为遗传物质的必备条件 （1）能贮存大量遗传信息； （2）连续性：能自我复制，使前后代保持一定的连续性； （3）稳定性：分子结构具有相对的稳定性； （4）能够产生可遗传的变异。 3．直接证据 （1）噬菌体侵染细菌实验(前者为寄生于细菌的病毒，它外有蛋白质衣壳，其内含DNA) 过程 结果 分析 结论 被35S标记的噬菌体侵染细菌 细菌内无放射性噬菌体增殖 蛋白质衣壳留在细胞外，未遗传给后代 DNA是遗传物质 被32P标记的噬菌体侵染细菌 细菌内有放射性噬菌体增殖 DNA进入细胞内，指导噬菌体增殖 原理：运用同位素跟踪法(DNA含P不含S) 侵染过程：吸附→注入→复制→组装→释放 （2）肺炎双球菌的转化实验 4．生物遗传的物质基础 原核生物、真核生物、只含DNA 的病毒(如噬菌体)——以DNA作为遗传物质； 极少数只含RNA的病毒(如烟草花叶病毒等)——以RNA作为遗传物质； 绝大部分生物两者皆有，其中DNA是主要的遗传物质。 二．DNA分子的双螺旋结构 1．DNA基本单位：4种脱氧核糖核酸，即dAMP、dTMP、dGMP、dCMP(d代表脱氧)。 2．脱氧核苷酸组成：（1）一个磷酸；（2）一个脱氧核糖；（3）一个含氮碱基(腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C)。 3．DNA双螺旋结构特点 （1）每两个脱氧核苷酸之间通过磷酸与脱氧核糖连接成多核苷酸链(脱氧核苷酸长链)； （2）每个DNA分子的两条多核苷酸链之间通过碱基配对(氢键)相连，形成双链结构；碱基配对原则：A=T、G=C(已知其中一条链的碱基顺序，可以推导出互补链)；双链DNA分子中嘌呤总数等于嘧啶总数：(A+G)/(T+C)=l； （3）两条多核苷酸链反向平行，形成右旋的双螺旋结构，每上升一圈(即每螺旋360°)包括10个碱基对，长3.4nm。 4．特性 （1）稳定性：脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架和碱基配对方式不变；碱基对之间的氢键和两条多核苷酸链的空间螺旋加强了DNA分子的稳定性； （2）多样性：DNA分子的脱氧核苷酸(主要是碱基对)的排列顺序千变万化； （3）特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基对的排列顺序。 三．蕴藏在DNA分子中的遗传信息 1．DNA的多样性：取决于脱氧核苷酸(主要为碱基)种类、数目、排列顺序的不同和多肽链的空间结构。 注：排列方式=4n(n为碱基对数)。 2．基因：DNA分子中携带遗传信息，并具有遗传效应的片(区)段。 （1）遗传信息：脱氧核苷酸的排列顺序(碱基对的排列顺序)； （2）遗传效应：基因决定蛋白质合成的功能； （3）宏观→微观：染色体(DNA+蛋白质)＞DNA＞基因＞脱氧核苷酸。 实验6.1 DNA分子模型的搭建 一．实验目的     通过搭建DNA分子模型，加深对DNA分子双螺旋结构以及碱基配对原则的理解和认识。 二．实验原理 沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型。 三．实验过程     制作脱氧核苷酸模型若干个→制作一条多核苷酸链(碱基顺序可自行设计)→遵循碱基配对原则制作互补链→两条多核苷酸链反向平行对齐→向右旋转，使每个螺旋的螺距为10个碱基对。 四．分析和讨论 1．用相同数量和种类的脱氧核苷酸制作的DNA分子模型中，多核苷酸链的碱基序列可能不同。 2．DNA分子中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，所携带的遗传信息就不同。                               第二节 DNA复制和蛋白质合成 一．DNA复制 1．概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的过程。 2．过程：边解旋边复制(需在酶的作用下)。 双链解旋→碱基配对→新旧结合 3．方式：半保留复制(全部DNA分子中保留原有母链信息：(1/2)n-1，其中n为复制的次数)。 4．意义：保持生物遗传特性相对稳定。 二．遗传信息的转录 1．RNA的结构 （1）基本单位：4种核糖核苷酸，即AMP、UMP、GMP、CMP； （2）核苷酸组成：磷酸+核糖+含氮碱基(腺嘌呤A、尿嘧啶U、鸟嘌呤G、胞嘧啶C)； （3）通常呈单链结构； （4）类型：mRNA(信使RNA)、tRNA(转移RNA)、rRNA(核糖体RNA)。 2．转录：是以DNA为模板合成信使RNA(mRNA)的过程。 （1）地点：细胞核内； （2）过程：DNA先解旋，再以其中的一条链(有义链)为模板合成mRNA； （3）RNA分子中没有碱基T，转录时按照A—U、T—A、G—C、C—G的互补配对规律合成具有一定碱基排列顺序的mRNA； （4）意义：通过转录，DNA携带的遗传信息传递给mRNA。 三．翻译 1．定义：指以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 2．地点：细胞质中的核糖体上(mRNA在细胞核中形成后就进入细胞质中，与核糖体结合开始蛋白质的合成)。 3．几个重要工具 信使RNA(mRNA)分子内的碱基排列顺序称为“遗传密码”，其中可决定氨基酸顺序的每三个相邻碱基称为“密码子”。密码子共64个，其中61个分别表示20种氨基酸，另有3个为终止密码子。 转移RNA(tRNA)：负责将所需的氨基酸运送进核糖体，每个tRNA带有能识别mRNA上相应密码子并与其配对的三个相邻碱基，称为反密码子。不同氨基酸的tRNA不同。 注意点：1个密码子(3个相邻碱基)对应1个氨基酸；1个氨基酸可有1个以上密码子；1个tRNA对应1个氨基酸；l个氨基酸可有1个以上的tRNA。 DNA复制 转录 翻译 场所 细胞核 细胞核 细胞质的核糖体上 模板 DNA分子的两条链 DNA分子的一条链 mRNA 原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 20种氨基酸 原则 碱基配对(AT/GC) 碱基配对(TA/AU/GC) 碱基配对(AU/GC) 条件 酶、ATP 酶、ATP 酶、ATP、转移RNA 产物 两个相同的DNA分子 信使RNA 多肽链 四．中心法则及其发展 1．中心法则：遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程，是所有具细胞结构的生物在遗传信息传递和表达时遵循的法则。 2．某些病毒中的RNA的自我复制(如烟草花叶病毒)和某些病毒中以RNA为模板在逆转录酶的作用下逆转录合成DNA的过程(某些致癌病毒、艾滋病病毒、SARS冠状病毒等)是对中心法则的补充。这两个过程在病毒单独存在时是不能进行的，只有寄生到寄主细胞中时才发生。 五．DNA和RNA比较     核酸 项目 DNA RNA 结构 通常是规则的双螺旋结构 通常是单链结构 基本组成单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 碱基 A、G、C、T A、G、C、U 无机酸 磷酸 磷酸 产生途径 DNA复制、逆转录 转录、RNA复制 存在部位 主要在细胞核内染色体上 主要位于细胞质中 功能 贮存、传递和表达遗传信息 mRNA：转录遗传信息、翻译的模板 tRNA：运输特定氨基酸 rRNA：核糖体的组成部分 第三节 基因工程与转基因生物 一．基因工程 1．三种必要工具 （1）切割DNA工具——限制性核酸内切酶(简称限制酶)，其专一性极强，识别特定序列并切割特定位点； （2）拼接DNA工具——DNA连接酶，将两个DNA片段“粘连”起来拼接成新的DNA分子； （3）运载体——通常用质粒(细菌中独立的双链闭环的DNA分子)，携带外源基因进入细胞后能进行自主复制，或者接合到染色体DNA上，随染色体同步复制。运载体也可用各种病毒。 2．基因工程：依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，使后者获得新的遗传性状，产生出人类需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术。 二．基因工程的基本步骤 1．获取目的基因 （1）目的基因：人们为了得到其表达产物而把它转入到新的生物体中去的基因； （2）获得目的基因的方法：从生物体中分离或者通过化学方法人工合成； （3）基因定位：从生物体中分离时，首先确定目的基因在细胞DNA分子上的位置，定位后运用限制酶切取。 2．目的基因与运载体重组 用相同限制酶切开质粒，用DNA连接酶将目的基因与质粒组成重组DNA 分子(重组质粒)。 3．重组DNA分子导入受体细胞     受体细胞：接纳重组质粒的活细胞，可以是微生物、植物细胞和动物细胞，借助活细胞的新陈代谢，使目的基因的遗传信息得到表达。 4．筛选含目的基因的受体细胞     重组质粒成功导入的概率是10-7，因此必须从大量的细胞群中筛选出已获得目的基因的细胞，通常选择质粒时使用自身带有抗生素抗性基因(标志基因)或人工重组使其带上标志基因的质粒，可以根据受体细胞能否在含抗生素的培养基中生长来进行筛选。能在含抗生素的培养基中生长的表明重组质粒成功导入，再通过细菌发酵便可以大量生产所需基因产品。 三．转基因技术的应用 1．微生物基因工程 （1）原理：微生物繁殖迅速、结构简单、遗传操作较为容易； （2）优点：技术比较成熟、研制周期较短、可通过发酵大量生产； （3）应用：用于药用蛋白质的规模化生产。 2．植物基因工程 （1）分离抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、抗盐碱、抗冻、改变花色以及提高作物产量或品质的基因，转入农作物或园艺植物，培育成转基因植物； （2）将乙肝、龋齿等疫苗基因转入植物，培育植物疫苗。 3．动物基因工程 （1）原理：受体细胞为动物的受精卵，用显微注射的方法将目的基因导入受体细胞，再使受精卵发育成转基因动物； （2）应用：获得具有优良性状的动物新品种；培育能产生人源性蛋白质药物的动物，从其乳汁中获得药物。 四．转基因生物产品的安全性 1．转基因生物本身是否对生态环境造成不利     担忧：转基因植物进入自然界后，与野生品种杂交，产生具生存优势的杂交种，导致现有生态系统结构改变、影响生物多样性，对人类的生存环境和生产活动造成不利。     对策：需对转基因作物栽培地环境实施严格的控制和监测。 2．转基因生物产品是否对人类健康造成损害     担忧：转基因食品中的致敏物质，可能会影响人类健康。     对策：上市前对产品进行严格的致敏性检验，对具有潜在致敏物质的产品标以醒目的标签；完善有关转基因食品的安全性的政策法规；消费者应有知情权，提高安全意识。 本章小结 1．DNA是由脱氧核苷酸聚合而成的大分子化合物，每两个脱氧核苷酸之间以磷酸与脱氧核糖相连接，形成多核苷酸链。两条多核苷酸链之间通过碱基配对相连接，互相平行的多核苷酸链形成双螺旋结构。DNA是绝大多数生物的遗传物质，在某些不含DNA的病毒中，遗传物质是RNA。 2．RNA是由核糖核苷酸聚合而成的大分子化合物，通常呈单链结构。细胞内存在三种与蛋白质合成相关的RNA，即mRNA，tRNA和rRNA。 3．基因是携带遗传信息，并具有遗传效应的DNA片段。每个基因由成百上千对脱氧核苷酸组成。基因的脱氧核苷酸序列不同，所携带的遗传信息就不相同。生物体的形态、生理和行为等生物性状由蛋白质决定，而蛋白质的合成是由基因指导和控制的。 4．DNA复制是指以DNA分子为模板，合成相同DNA分子的过程。由于新合成的DNA分子中都保留一条原来分子中的母链，所以这种复制方式称为半保留复制。DNA复制是保持生物遗传特性相对稳定的基础。 5．以DNA分子中的一条多核苷酸链为模板合成RNA的过程称为转录，这个过程发生在细胞核中。以mRNA为模板，以tRNA为氨基酸的运载工具，在核糖体上合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程，称为翻译。核糖体是合成蛋白质的场所，其主要成分为rRNA和蛋白质。 6．遗传信息从DNA传递给RNA，再由RNA决定蛋白质合成，以及遗传信息由DNA复制传递给DNA的规律称为中心法则。RNA病毒能在宿主细胞内进行RNA复制，还能通过逆转录酶，以RNA为模板合成DNA，这是中心法则的补充和发展。 7．基因工程是按人们预先设计的蓝图，把目的基因从一种生物细胞中提取出来，与运载体结合获得重组DNA。然后再把重组DNA导入到另一种生物的细胞中，使之产生符合人类需要的新的遗传性状或创造出新的生物类型的现代生物技术。 8．肺炎双球菌的转化实验表明：S菌中存在转化因子使R菌转化为S菌。 9．DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基。由于组成脱氧核苷酸的碱基只有4种：腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)，因此，脱氧核苷酸有4种：腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。很多个脱氧核苷酸聚合成为多核苷酸链。 10．DNA分子的立体结构是双螺旋。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A—T，C—G。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。 11．噬菌体侵染细菌的实验 T2噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，T2噬菌体侵染细菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内物质来合成自身的组成成分。T2噬菌体头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，在它的头部含有DNA。 实验过程如下：用放射性同位素35S标记一部分T2噬菌体的蛋白质，并用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA，然后，用被标记T2噬菌体侵染细菌。当噬菌体在细菌体内大量繁殖时，生物学家对标记的物质进行测试，结果表明，噬菌体的蛋白质并未进入细菌内部，而是留在细菌的外部，噬菌体的DNA却进入细菌的体内。可见，T2噬菌体在细菌内的增殖是在噬菌体DNA的作用下完成的。该实验结果表明：在T2噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA。 如果结合上述两实验过程，可以说明DNA是遗传物质。 现代科学研究证明，有些病毒只含有RNA和蛋白质，如烟草花叶病毒。因此，在这些病毒中，RNA是遗传物质。因为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。 12．1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子的双螺旋。 13．下图是DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题： （1）组成DNA的基本单位是〔5〕脱氧核苷酸。 （2）若〔3〕为胞嘧啶，则〔4〕应是鸟嘌呤。 （3）图中〔8〕示意的是一条多核苷酸链的片断。 （4）DNA分子中，由于〔6〕碱基对具有多种不同排列顺序，因而构成了DNA分子的多样性。 （5）DNA分子复制时，由于解旋酶的作用使〔7〕氢键断裂，两条扭成螺旋的双链解开。 14．组成DNA分子的碱基只有4种，但碱基对的排列顺序却是千变万化的。碱基对的排列顺序代表了遗传信息。若含有碱基2000个，则排列方式有41000种。 15．DNA分子的复制概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。时间：有丝分裂、减数第一次分裂间期(基因突变就发生在该期)。特点：边解旋边复制，半保留复制。条件：模板DNA两条链、原料游离的4种脱氧核苷酸、酶、能量。意义：遗传特性的相对稳定(DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证复制能够准确进行)。 16．RNA主要存在于细胞质中，通常是单链结构，我们所学的RNA有mRNA、tRNA、rRNA等类型。 17．RNA分子的基本单位是核糖核苷酸。一分子核糖核苷酸由一分子核糖、一分子磷酸和一分子碱基。由于组成核糖核苷酸的碱基只有4种：腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)，因此，核糖核苷酸有4种：腺嘌呤核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸。 18．由于RNA没有碱基T(胸腺嘧啶)，而有U(尿嘧啶)，因此，A—U配对，C—G配对。 19．基因携带遗传信息，并具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。 20．基因控制蛋白质的合成的过程包括两个阶段：转录和翻译。 21．转录的场所：细胞核；模板：DNA一条链；原料：核糖核苷酸；产物：mRNA。 22．翻译的场所： 核糖体；模板：mRNA；工具：tRNA；原料：氨基酸；产物：多肽。 23．由基因控制蛋白质的合成的过程可以看出：DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序决定了mRNA的排列顺序，信使RNA中核糖核苷酸排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序，氨基酸的排列顺序最终决定了DNA双螺旋结构的特异性，从而使生物体表现出各种遗传性状。 24．中心法则：遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程，是所有具细胞结构的生物在遗传信息传递和表达时遵循的法则。 25．基因操作的工具：（1）基因的剪刀——限制性核酸内切酶；（2）基因的化学浆糊——DNA连接酶；（3）基因的运输工具一—质粒。 26．基因操作的基本步骤：（1）获取目的基因；（2）目的基因与运载体重组；（3）重组DNA分子导入受体细胞；（4）筛选含目的基因的受体细胞。 第七章  细胞的分裂与分化 第一节 生殖和生命的延续 一．无性生殖——亲子两代极其相似 1．定义：生物不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体的生殖方式。 2．分类：（1）分裂生殖：母体→新个体，如细菌、草履虫；（2）出芽生殖：母体→芽体→新个体，如水螅、酵母菌；（3）孢子生殖：母体→孢子→新个体，如青霉、曲霉(真菌)、蕨类；（4）营养繁殖：植物的营养器官(根、茎、叶)→新个体。如马铃薯、草莓、蒜。运用于扦插、分株、嫁接。 3．特点：（1）较低级、不普遍；（2）后代能较好的保持母体的遗传性状；（3）变异性小，生活力差。 4．实践意义：生产上和科研中，常用无性生殖的方法来繁殖优良生物品种，克隆生物。 二．有性生殖——遗传性变异的来源 1．定义：通过亲本产生生殖细胞(配子)，雌雄生殖细胞结合形成合子(受精卵)，再由受精卵发育成新个体的生殖方式。 2．主要生殖方式 卵式生殖：卵与精子结合的生殖方式(高等动物和人类唯一的生殖方式)。 3．有性生殖两个基本过程：（1）减数分裂：产生精子和卵细胞的过程。（2）受精作用：卵与精子(称为雌雄配子)结合成为合子(受精卵)的过程。 4．特点：（1）较高级、很普遍；（2）后代具有两个亲本的遗传特性；（3）变异性大，生活力强，往往比亲本有着更强的适应环境变化的能力。 5．意义：（1）理论上：有利于个体生存和种群进化；（2）实践上：杂交育种，扩大变异来源。 第二节 有丝分裂 一．生物的分裂 1．多细胞生物的生长发育是细胞分裂和分化的过程。 2．分裂方式：无丝分裂、有丝分裂(动植物体细胞分裂的主要形式)、减数分裂。 二．有丝分裂过程 1．分裂间期：细胞分裂前的准备期，染色质呈细丝状，核仁明显。细胞内进行DNA复制及有关蛋白质的合成。 2．分裂期 （1）前期：核膜、核仁消失；纺锤丝、染色体出现，每条染色体含2条姐妹染色单体，共用一个着丝粒(两个消失和两个出现)； （2）中期：着丝粒被纺锤丝牵引排列在赤道面上；染色体数目、形态最清晰(构成与前期相同)； （3）后期：着丝粒分裂，染色单体分开成为两条新染色体，向细胞两极移动；细胞中染色体数目暂时加倍，形成两组形态结构数目相同的染色体(染色单体消失)； （4）末期：核膜、核仁出现；纺锤体和染色体消失；两组染色体平均分到两个子细胞内，染色体解螺旋为染色质(两个出现和两个消失)。 3．动植物细胞分裂的异同点 （1）相同点：有丝分裂过程中染色体、DNA的行为和数目变化相同。如间期DNA复制、后期着丝粒分裂、染色体均分等。 （2）不同点 时期 特征 表现 原因 植物细胞 动物细胞 前期 纺锤体来源 直接由细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体 由中心体发出的星射线和纺锤丝共同形成纺锤体 高等植物细胞无中心体；动物细胞有中心体(间期复制成2个) 末期 细胞一分为二的方式 细胞赤道面上的细胞板(形成新的细胞壁)使细胞一分为二 赤道面的细胞膜向内凹陷缢裂，使细胞一分为二 动物细胞无细胞壁；植物细胞有细胞壁(高尔基体形成)     动植物细胞分裂的不同点是读图时辨认细胞类型的重要依据。 4．意义：DNA先复制、再平均分配，产生两个染色体数目和形态结构与亲代细胞完全相同的子细胞，保证亲子两代遗传性状的稳定性和连续性。 5．细胞分裂过程中染色体、DNA、染色单体的数量变化(设某生物细胞内的染色体为2n个)： 间期 前期 中期 后期 末期(一个子细胞) DNA数 2n→4n 4n 4n 4n 2n 染色体(质)数 2n 2n 2n 4n 2n 染色单体数 0 4n 4n 0 0 染色质、染色体和染色单体之间的关系： 染色质和染色体是同一物质在细胞周期的不同时期的两种形态，主要成分都是DNA和蛋白质。 染色质是间期细胞核内的细丝状物，复制后两个相同的DNA分子由一个着丝粒连在一起。 染色体是细胞分裂时染色质超螺旋化形成的，每个染色体上有一个着丝粒，是纺锤丝附着的地方。 染色单体是间期DNA复制后连在一个着丝粒上的两个相同DNA螺旋化而成的，并在前期出现。其中，1个染色单体含1个DNA分子。 进入细胞分裂后期，着丝粒一分为二，两个染色单体也分开各自有自己的着丝粒，此时就不再叫染色单体而叫染色体了。 图像中的染色体、染色单体、DNA关系： 三．细胞周期 1．细胞分裂后的状态 （1）增殖细胞——继续增殖有很强分裂能力的细胞：骨髓细胞、消化道黏膜上皮细胞、植物形成层细胞、生长点细胞； （2）暂不增殖(G0)细胞——始终保持分裂能力的细胞：肝、肾细胞； （3）不增殖细胞——高度分化、不再分裂的细胞：神经细胞、肌肉细胞、成熟红细胞等。 2．细胞周期：对于增殖细胞来说，一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。 （1）间期：约占细胞周期95%的时间。 G1 期：DNA合成前期，合成一定数量的RNA、蛋白质、有关酶； S期：DNA的精确自我复制(是进行诱变育种、放疗化疗的最适合时期)； G2 期：合成组装纺锤体的蛋白质，完成物质和能量准备。 （2）分裂期：约占细胞周期5%的时间，包括前中后末四个时期。 实验7.1 植物细胞有丝分裂的观察 一．实验目的 通过根尖压片实验，学会辨认细胞分裂各时期的染色体特征。 二．实验过程 固定→20%HCl解离→清水漂洗→龙胆紫/醋酸洋红染色→压片→镜检(先低倍后高倍) 解离目的：使根尖酥软，组织细胞易分散； 漂洗目的：洗去解离液，便于染色； 压片目的：使根尖细胞散开成均匀的薄层便于观察； 压片方法：拇指垂直向下用力压，但不能研转。 第三节 减数分裂 一．减数分裂过程 1．时期：进行有性生殖的生物，由原始生殖细胞形成成熟生殖细胞的过程。 2．特点：DNA复制一次，细胞连续分裂两次，结果子代细胞的染色体数包括DNA分子数是亲代细胞的一半。 3．减数第一次分裂与减数第二次分裂的具体过程(表格) 时期 染色体行为 染色体(质)数 染色 单体数 DNA数 等位基因 的变化(Dd) 间期 DNA复制及有关蛋白质的合成 2n 0 2a→4a Dd→DDdd 减数第一次分裂 前期 同源染色体联会，部分交叉互换 2n 4n 4a DDdd 中期 同源染色体的着丝粒排列在赤道面 2n 4n 4a DDdd 后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合 2n 4n 4a DDdd 末期 细胞一分为二，染色体数减半 n 2n 2a DD、dd(不考虑交叉互换) 间期 短暂，无染色体复制(中心体倍增) n 2n 2a DD、dd 减数第二次分裂 前期 每条染色体含2条单体，但无同源染色体 n 2n 2a DD、dd 中期 非同源染色体的着丝粒排列赤道面 n 2n 2a DD、dd 后期 着丝粒分裂，染色单体成染色体，移向两极 2n 0 2a DD、dd 末期 细胞分裂，共形成4个子细胞 n 0 a D、D、d、d     同源染色体分别来自父方和母方，形状大小结构都相同。 在同源染色体的相对位置上的基因都是控制同一性状的基因，但是其中的脱氧核苷酸序列(即遗传信息)可能有所不同。 减数第一次分裂前期，同源染色体两两配对，称联会。联会是减数分裂过程中的重要特征，是有丝分裂没有的；也是等位基因发生交换的前提，是遗传学上基因的分离定律和自由组合定律的细胞学基础。 二．精子和卵的形成 比较项目 不同点 相同点 精子的形成 卵的形成 间期 精原细胞(2n)形成初级精母细胞(2n) 卵原细胞(2n)形成初级卵母细胞(2n) DNA复制一次 减数第 一次分裂 1个初级精母细胞(2n)产生2个大小相同的次级精母细胞(n) 1个初级卵母细胞(2n)产生1个大的次级卵母细胞(n)和1个小的第一极体(n) 同源染色体联会、交叉互换、分离；细胞质分裂，子细胞染色体数目减半 减数第 二次分裂 2个次级精母细胞(n)产生4个大小相同的精细胞(n) 1个次级卵母细胞(n)产生1个大的卵(n)和1个小的第二极体(n)。第一极体分裂成2个大小相同的第二极体 着丝粒分裂，细胞质分裂，子细胞染色体数目不变 变态 精细胞形态改变成精子(n) 卵(n)无形态改变，3个第二极体退化 分裂结果 细胞质均等分裂，所以产生4个有功能的精子 细胞质不均等分裂，所以只产生1个有功能的卵 精子、卵中染色体数目均减半     配子(精子n/卵n)经过受精作用形成受精卵(2n=精子n+卵n)。 成对的同源染色体是在有性生殖过程中，分别由两个亲本产生的生殖细胞所携带，通过受精作用进入受精卵中的。 三．减数分裂和有性生殖的意义 1．生物因为减数分裂与受精作用，才保证亲、子两代染色体数的恒定，以及生物体遗传性状的相对稳定。 2．有性生殖的意义：保证后代遗传稳定性、增加生物多样性、增强生物适应环境变化的能力。 四．分裂相关知识点补充 1．含同源染色体的细胞有：体细棺、精(卵)原细胞、初级精(卵)母细胞、受精卵。 含同源染色体的分裂时期有：有丝分裂全过程，减数第一次分裂(子细胞内不再有)。 2．减数分裂与有丝分裂坐标图(──表示DNA，┄┄表示染色体) 3．细胞分裂图识别 有丝分裂：细胞内有同源染色体、后期有着丝粒分裂。 减数第一次分裂：细胞内有同源染色体联会，后期有同源染色体分离(后期细胞大小不一则母细胞为初级卵母细胞)。 减数第二次分裂：细胞内无同源染色体、后期有着丝粒分裂(后期细胞大小不一则母细胞为次级卵母细胞)。 (上述两次形成大小一样的子细胞则母细胞分别为初级精母细胞或次级精母细胞或第一极体) 4．有丝分裂与减数分裂的比较 项目 有丝分裂 减数分裂 不同点 分裂形成的是体细胞 分裂形成的是生殖细胞 细胞分裂1次，产生2个子细胞 细胞连续分裂2次，产生4个精子或者1个卵+3个第二极体 子细胞染色体数目不变 子细胞染色体数目减半 没有同源染色体的特殊行为 同源染色体联会、交叉互换、分离，非同源染色体自由组合 染色体在个体内细胞间的传递 染色体在个体间的传递 相同点 出现纺锤体，DNA复制一次 第四节 细胞分化和植物细胞的全能性 一．细胞分化 1．定义：同一来源的细胞逐渐发生形态结构、生理功能和蛋白质合成上的差异的过程； 2．细胞分化的原因：细胞内化学物质的变化，引起了基因的选择性表达； 3．意义：产生了细胞的多样性，是生物正常发育的基础，也是形成各种组织的基础； 4．特点：是一种渐变的、持久的、稳定的、不可逆的变化，一旦逆向发展，可能是癌变。 二．植物细胞的全能性 1．细胞全能性：又称发育潜能，是指单个细胞经细胞分裂和分化后仍具有形成完整生物体的潜能。受精卵就具有发育成完整个体的最高全能性。随细胞分化程度的提高，细胞发育潜能逐渐变小。一般细胞全能性大小如下： 受精卵＞胚胎细胞(干细胞)＞植物细胞＞动物细胞核 2．植物细胞全能性的表现：一般正常植物体内细胞不表现全能性，但是脱离母体的植物细胞无论来自哪个器官，在一定条件下都能表现出全能性，发育成完整植株，即植物的组织培养。 3．组织培养的条件： 无菌条件、控制温度、pH和光照条件     含有糖类、无机盐、维生素、植物激素等物质的人工配制培养基     应用：植物快速繁殖，经济植物的大批量、工厂化生产 过程： 实验7.3 植物细胞分化的观察 一．实验目的 通过根尖压片实验，了解细胞分化的过程和意义。 二．实验过程 取根尖(纵切)用镊子压扁→龙胆紫/醋酸洋红染色→压片→镜检(先低倍后高倍) 三．实验结果 在根尖部分，可以观察到根冠和分生组织细胞。伸长区细胞与分生组织细胞同宽，但长度逐渐变长，说明生长点分裂出的细胞主要进行长度的生长和分化。成熟区可见导管、筛管和具根毛的表皮细胞，说明已经高度分化。 第五节 克隆 一．克隆 1．定义 无需雌雄生殖细胞结合，直接由一个个体的部分组织或一个体细胞，通过细胞分裂和分化而产生新个体的过程(无性繁殖)。 2．植物和某些低等动物的体细胞具有全能性，动物的细胞核具有全能性。 3．动物克隆的方法一般是 供体(被克隆个体)的体细胞核+去核卵细胞→重组细胞→早期胚胎→克隆个体 4．克隆“多利羊”的技术有：细胞核移植、细胞融合、胚胎移植 二．动物克隆技术的应用 1．繁育优良性状的家畜，培育转基因克隆动物 2．克隆人体组织器官，治疗人类遗传病 3．抢救濒危物种，保护生物多样性 三．动物克隆技术与社会伦理 1．我国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。 2．四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。 本章小结 1．生物不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体的生殖方式称为无性生殖。常见的无性生殖有分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖和营养繁殖。 2．有性生殖是通过亲本产生生殖细胞，雌雄生殖细胞结合形成受精卵，由受精卵发育成新个体的生殖方式。高等植物和大多数动物进行有性生殖。 3．有丝分裂是动植物细胞分裂的主要方式，由分裂间期和分裂期组成。根据染色体的变化特点，将分裂期分为前期、中期、后期、末期四个时期。经过有丝分裂，分裂间期复制的DNA平均分离，产生两个染色体数目和形态结构与亲代细胞完全相同的子细胞，保证亲代、子代之间遗传性状的稳定性和连续性。 4．减数分裂是形成生殖细胞的一种特殊形式的细胞分裂。由减数第一次分裂和减数第二次分裂两个连续的细胞分裂组成。减数分裂过程中，DNA复制一次，产生四个单倍体的子细胞。减数分裂是有性生殖的基础，是生物遗传、进化、形成生物多样性的必要条件。 5．细胞分化是指同一来源的细胞发生形态结构、生理功能和蛋白质合成上稳定差异的过程。经细胞分化形成细胞的多样性，是个体发育的必要条件。 6．细胞的全能性是指单个细胞，经细胞分裂和分化后仍具有形成完整生物体的潜能。细胞全能性是组织培养和克隆技术的理论基础。 7．克隆是指不用雌雄两性的生殖细胞，而仅仅用一个个体的部分组织或一个体细胞，通过细胞分裂和分化形成新个体的过程。克隆技术是人类科学技术的一大进步，它在造福于人类的同时也带来一系列社会伦理、道德和法律上的问题，亟需严格规范和管理。 8．理化因素对细胞周期的影响 理化因素 间期 前期 中期 后期 末期 机理 应用 过量脱氧胸苷 + 抑制DNA复制 治疗癌症 秋水仙素 + 抑制纺锤体形成 获得多倍体 低温(2～4°C) + + + + + 影响酶活和供能 低温贮藏 注：+表示有影响。 9．细胞分裂异常(或特殊形式分裂)的类型及结果 类型 分裂方式 结果 事例 细胞质不分裂 有丝分裂 双(多)核细胞 多核胚囊 个别染色体不分离 有丝分裂、减数分裂 单体、多体 21三体、唐氏综合征 全部染色体不分离 有丝分裂、减数分裂 多倍体 四倍体植物 染色体多次复制但不分离 有丝分裂 多线巨大染色体 果蝇唾腺染色体 两个以上中心体 有丝分裂 多极核 10．细胞的死亡 细胞死亡 11．分化与细胞全能性的关系 关系 12．已分化细胞的特点：形态结构特化；新陈代谢改变；生理功能专一；分裂能力丧失。 13．细胞分裂与分化的关系 死亡 14．细胞的生活史 (永生) 15．癌细胞的特点 16．衰老细胞的特点 特点：助记词 17．生物的生殖可分为无性生殖和有性生殖两大类。 18．常见的无性生殖方式有分裂生殖(如细菌、草履虫、眼虫)；出芽生殖(如水螅、酵母菌)；孢子生殖(如真菌、苔藓)；营养生殖(如果树)。 19．有性生殖方式产生的后代具备双亲的遗传信息，具有更强的生活能力和变异性，这对于生物的生存与进化具有重要意义。 20．体细胞的有丝分裂具有细胞周期，它是指连续分裂的细胞从一次分裂结束时开始，到下一次分裂结束时为止，包括分裂间期和分裂期。 21．分裂间期最大特征是DNA复制，蛋白质合成，对于细胞分裂来说，它是整个周期中时间最长的阶段。 22．分裂期前期最明显的变化是染色体明显，此时每条染色体都含有两条染色单体，由一个着丝粒相连，同时，核仁解体，核膜消失，纺锤丝形成纺锤体。 23．分裂期中期每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的赤道面上，清晰可见，便于观察。 24．分裂期后期每个着丝粒一分为二，染色单体随之分离，形成两条染色体，在纺锤丝牵引下向两极运动。 25．分裂期末期染色体到达两极后，逐渐变成丝状的染色质，同时纺锤体消失，核膜核仁重新出现，将染色质包围起来，形成两个新的细胞核，然后细胞一分为二。 26．动植物细胞有丝分裂比较 植物 动物 纺锤体形成方式 纺锤丝 纺锤丝、中心体 细胞一分为二方式 细胞板分割 细胞膜内陷 意义 亲子代遗传性状的稳定性和连续性 27. 间期 前期 中期 后期 末期 DNA 2n→4n 4n 4n 4n 2n 染色体 2n 2n 2n 4n 2n 染色单体 0→4n 4n 4n 0 0 28．请根据右图回答问题(括号内写标号) （1）依次写出C、E两个时期的名称G2；中期； （2）RNA和蛋白质合成时期为(A)G1期，DNA复制时期为(B)S期，核仁、核膜消失的时期为(D)前期，核仁、核膜重新形成时期为(F)末期。 （3）细胞在分裂后，可能出现细胞周期以外的三种生活状态是连续增殖、暂不增殖、细胞分化。 29．植物细胞有丝分裂的观察实验中：（1）实验材料：植物根尖。（2）实验步骤：解离(试剂：20%HCl)、漂洗、染色(试剂：龙胆紫)、压片。（3）实验的观察部位是：根尖生长点。 30．精子的形成过程 31．减数分裂过程中细胞核形态、染色体数、染色单体数和DNA数等的变化 时期 染色体行为 染色体(质)数 染色 单体数 同源染色体对数 DNA数 间期 DNA复制及有关蛋白质的合成 2n 0→4n n 2n→4n 减数第一次分裂 前期 同源染色体联会，部分交叉互换 2n 4n n 4n 中期 同源染色体的着丝粒排列在赤道面，排列于细胞中央 2n 4n n 4n 后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合 2n 4n n 4n 末期 细胞一分为二，染色体数减半 n 2n 0 2n 间期 短暂，无染色体复制(中心体倍增) n 2n 0 2n 减数第二次分裂 前期 每条染色体含2条单体，散乱分布，但无同源染色体 n 2n 0 2n 中期 非同源染色体的着丝粒排列赤道面，排列于细胞中央 n 2n 0 2n 后期 着丝粒分裂，染色单体成染色体，移向两极 2n 0 0 2n 末期 细胞一分为二 n 0 0 n 16．有丝分裂与减数分裂的比较 比较 有丝分裂 减数分裂 分裂细胞类型 体细胞(从受精卵开始) 精(卵)巢中的原始生殖细胞 细胞分裂次数 一次 二次 同源染色体行为 无联会，始终在一个细胞中 有联会形成四分体，彼此分离 子细胞数目 二个 雄为四个，雌为(1+3)个 子细胞类型 体细胞 成熟的生殖细胞 最终子细胞染色体数 与亲代细胞相同 比亲代细胞减少一半 子细胞间遗传物质 一般相同(无基因突变、染色体变异) 一般两两相同(无基因突变、染色体变异) 相同点 染色体都复制一次，减数第二次分裂和有丝分裂相似 意义 使生物亲代和子代细胞间维持了遗传性状的稳定性，对生物的遗传有重要意义 减数分裂和受精作用使生物的亲代和子代维持了染色体数目的恒定，对遗传和变异有十分重要的 17．卵细胞的形成过程 18．受精作用             19．据减数分裂后期细胞质分裂方式判断细胞 20．判断动物细胞分裂方式、时期 （1）首先判断时期，如染色体无规律分布为前期，染色体排列在中央为中期，染色体移向两极为后期； （2）判断分裂方式 21．细胞分化是指同一来源的细胞发生在形态结构、生理功能和蛋白质合成上发生差异的过程。 22．科学研究证实，高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整生物体的能力，即保持着细胞全能性。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的遗传信息。 23．植物组织培养的理论基础是细胞全能性，过程可以简要归纳为：离体的植物器官、组织或细胞→(愈伤组织)→(根茎叶分化)。                                     第八章  遗传与变异 遗传使物种相对稳定，变异使生物获得多样化的性状，是生物进化的基础。 第一节 遗传规律 一．孟德尔及其科学研究的方法 1．选用材料适当：豌豆(严格自花传粉又易杂交、有区分明显的相对性状)。 2．研究思路清晰：由简到繁，先易后难。 3．分析方法正确：应用数学统计学方法。 4．实验程序严谨：问题→实验(杂交实验：去雄→套袋→人工授粉→套袋)→假说(解释)→验证(测交)→结论 二．一对相对性状的遗传规律一一基因的分离定律 1．单因子杂交试验 P： 紫花AA    ×    白花aa                 ↓ F1：          紫花Aa                 ↓ F2：1/4AA2/4Aa1/4aa(性状分离比为3/4紫花1/4白花) 分析：F2中有4种雌雄配子的组合方式，3种基因型比例为121，2种表现型，比例为31。 2．遗传学中常用概念及分析 （1）相关符号：P(亲本)，♀(雌性)，♂(雄性)，F1(子一代)，F2 (子二代)，×(杂交)，(自交) （2）关于交配             （3）关于性状 显性性状：把杂种子一代(F1)中显现出来的亲本的性状叫做显性性状。如紫花。 隐性性状：把杂种子一代(F1)中末显现出来的亲本的性状叫做隐性性状。如白花。 性状分离：在杂种后代中，同时显现出显性性状和隐性性状的现象，叫做性状分离。如F2中有紫花和白花。 （4）关于基因 显性基因：控制显性性状的基因，用大写字母表示，如A(紫花)。 隐性基因：控制隐性性状的基因，用小写字母表示，如a(白花)。 等位基因：位于一对同源染色体相同位置上的控制着相对性状的基因，如A与a。 相同基因：位于一对同源染色体相同位置上的控制着相同性状的基因，如A与A，a与a。 （5）关于基因型和表现型 基因型：控制生物性状的基因组成。 纯合子(纯种)：同源染色体同一位置上基因组成相同的个体，例如AA和aa。 杂合子(杂种)：同源染色体同一位置上基因组成不同的个体，例如Aa。 纯合体能够稳定地遗传，它的自交后代不会发生性状分离。 杂合体不能稳定地遗传，它的自交后代会发生性状分离。 表现型：具有特定基因型的个体所能表现出来的性状。如紫花、白花。 表现型相同，基因型不一定相同，例如紫花的基因型为AA和Aa；基因型相同，表现型也不一定完全相同(考虑环境因子的影响)。 基因型是性状表现的内在因素，而表现型则是基因型的表现形式。表现型=基因型+环境。 （6）杂合子和纯合子的鉴别方法 测交法：若后代无性状分离，则待测个体为纯合子； 若后代有性状分离，则待测个体为杂合子。 自交法：若后代无性状分离，则待测个体为纯合子； 若后代有性状分离，则待测个体为杂合子。 3．基因的分离定律内容：减数分裂时，等位基因随着同源染色体分开而分开，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 4．应用：两种基本题型 （1）正推类型：(亲代→子代)只要能正确写出遗传图解即可解决，熟练后可口答。 亲代基因型 子代基因型及比例 子代表现型及比例 （1） AA×AA 全AA 全显 （2） AA×Aa 1/2AA1/2Aa 全显 （3） AA×aa 全Aa 全显 （4） Aa×Aa 1/4AA2/4Aa1/4aa 3/4显1/4隐 （5） Aa×aa 1/2Aa1/2aa 1/2显1/2隐 （6） aa×aa 全aa 全隐 （2）逆推类型：(子代→亲代)分四步 ①判断出显隐关系：根据子代表现型及比例(用定义法或据同中生异则同显异隐等)来判断； ②隐性表现型的个体其基因型必为隐性纯合体(如aa)，而显性表现型的基因型中有一个基因是显性基因，另一个不确定(待定，写成填空式如A )； ③根据后代表现型的分离比推出亲本中的侍定基因； 子代表现型及比例 亲代基因型 （1） 全显 至少有一方是AA （2） 全隐 aa×aa （3） 显隐=11 Aa×aa （4） 显隐=31 Aa×Aa ④把结果代入原题中进行正推验证。 三．两对和两对以上相对性状的遗传规律一一基因的自由组合定律 1．双因子杂交试验 P：黄圆YYRR  ×    绿皱yyrr                 ↓ F1：          黄圆YyRr                 ↓ F2：黄圆Y_R_ 绿皱yyrr       9        3        3        1 双因子杂交试验分析：此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非同源染色体上。由于控制生物不同性状的每一对基因互不干扰，独立地遵循基因的分离定律，可以把组成生物的两对或多对相对性状分离开来，用基因的分离定律一对加以研究，最后把研究的结果按一定的方法组合起来，即分解组合法。这样以分离规律为基础，F2中有16(4×4)种组合方式，9(3×3)种基因型，4(2×2)种表现型，比例9331[(31) ×(31)]，这样F1YyRr即YyRr×YyRr产生F2，可以看成Yy×Yy→1/4YY2/4Yy1/4yy与Rr×Rr→1/4RR2/4Rr1/4rr结果的组合。即： 亲本类型之一：双显性状黄圆(Y_R_)9/16 其中：YYRR1/16=1/4×1/4，YYRr2/16=1/4×2/4，YyRR2/16=2/4×1/4，YyRr4/16=2/4×2/4。 亲本类型之二：双隐性状绿皱(yyrr)1/16，唯一基因型yyrr1/16=1/4×1/4。 重组类型之一：单显性状黄皱(Y_rr)3/16，其中YYrr1/16=1/4×1/4，YYRr2/16 =1/4×2/4。 重组类型之二：单显性状绿圆(yyR_)3/16，其中yyRR1/16=1/4×1/4，yyRr2/16 =2/4×1/4。 注意：上述结论只是符合亲本为YYRR×yyrr，F2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。 2．基因的自由组合定律内容：当两对(或更多对)相对性状的亲本进行杂交后，在F1形成配子时，等位基因会彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。 3．推论：位于非同源染色体上控制n对相对性状的非等位基因(即杂合体)。 n对 基因杂交 F1形成 配子数 F1配子 可能的组合数 F2的 基因型数 F2的 表现型数 F2的 表现型分离比 1 2 …… 2 4 …… 4 16 …… 3 9 …… 2 4 …… 31 9331 …… 2n 2n 4n 3n 2n (3+1)n 4．应用：（1）杂交育种：根据基因重组的原理，采用杂交的方法，优点是方法简便，但年限较长。（2）医学实践：分析多种遗传病的发病几率。 实验8.1 性状分离比的模拟实验 一．实验目的 通过模拟实验认识和理解“基因的分离和随机组合”与“生物性状”之间的数量关系，便于进一步理解基因分离定律的实质。 二．实验原理 用甲乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官，甲乙两小桶内的彩球分别代表雌雄配子，用不同彩球的随机组合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机组合。 三．实验过程 学生分组→取小桶和小球→分装小球→抓取小球→统计数据→班级汇总→结果分析→得出结论 四．注意事项 1．确保每个小球被抓取的几率相等。（1）摇动容器使小球混合充分；（2）抓取小球完成记录后要把小球放回原处，然后才重新抓取。 2．随机事件的几率是在数据越大的情况下越接近，所以要多次重复，使实验统计的样本数目足够多，避免出现较大的误差。                             实验8.2 果蝇唾液腺染色体制片与观察 一．实验目的 1．观察果蝇唾液腺巨大染色体的形态，了解果蝇唾液腺染色体的特点，学会根据不同染色体横纹的形态和排列识别不同的染色体。 2．学会观察果蝇唾液腺巨大染色体的方法。 二．实验原理 果蝇唾液腺染色体是永久性间期染色体，由于间期染色体没有超螺旋化，DNA不断地进行复制，且细胞不进行分裂，这样就使唾液腺染色体变成了巨大染色体，经染色后唾液腺染色体上有深浅不同、宽窄不一的横纹，这些横纹的数目和位置是相对恒定的，为基因在染色体上的定位提供了便于观察的指标，是基因位于染色体上的直接证据。 三．实验步骤 低倍镜观察永久装片→找到巨大染色体→转换高倍镜→观察 四．注意事项 1．在低倍镜下找到后要调焦至最清晰，并将其移到视野中央，转换成高倍镜，细调至清晰。 2．注意观察巨大染色体的形态和每条染色体上横纹的特征。 第二节 伴性遗传 一．性别决定 1．染色体 2．性别决定的类型(性别决定发生于受精卵形成时)： （1）XY型(精子的类型对子代性别的决定起了决定性作用)： 性染色体组成：♀ XX  ♂ XY(XY是一对特殊同源染色体，大小不同，部分同源，联会时配对区配对，略早分离) 人类：♀ 44+XX  ♂ 44+XY，果蝇：♀ 6+XX  ♂ 6+XY， 举例：全部哺乳动物、很多种昆虫、某些鱼类和两栖类、很多雌雄异体的植物。 （2）ZW型(卵的类型对子代性别的决定起了决定性作用)：     性染色体组成：♀ ZW  ♂ ZZ 举例：鸟类和蛾蝶类，某些两栖类和爬行类。 二．伴性遗传 1．定义：由性染色体上基因所控制的性状表现出与性别相关联的遗传现象。 2．类型：伴X染色体遗传(显性、隐性)、伴Y 染色体遗传。 3．伴X隐性遗传病：血友病、红绿色盲；伴X显性遗传病：抗VD佝偻病。 4．基因型表示方法：人群中关于色盲的基因型(先写出性染色体，男性XY，女性XX，再在X染色体的右上角写上基因(Y上不写)。 ♀ ♂ 基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 表现型 正常女性 正常女性(携带者) 色盲女性 正常男性 色盲男性 5．伴性遗传特点：伴Y遗传病全部为男性患者；伴X显性遗传病：女患者多于男患者；伴X隐性遗传病：男患者多于女患者。 6．隔代交叉遗传特点：父亲的致病基因只能随X染色体传递给女儿，不能传递给儿子，而母亲的致病基因既可以传递给女儿，也能传递给儿子。 第三节 变异 一．基因重组 1．概念：是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合的过程。 2．种类 ①非同源染色体上非等位基因自由组合(减I后期，2n 种，n为同源染色体对数)； ②同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换(减I四分体时期)； ③重组DNA技术(基因工程)。 3．结果：产生新的基因型。 4．育种上的应用：杂交育种。 5．意义：①为生物的变异和多样性提供了丰富的来源；②为育种和生物的进化提供丰富的物质基础。 二．基因突变 1．概念：是指DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变等变化。 2．特点：①中性；②可逆性、多样性；③频率低；④普遍存在。 3．结果：使一个基因变成它的等位基因，产生了新基因。 4．时间：体细胞或生殖细胞分裂间期DNA复制时，生殖细胞可通过受精作用传给下一代。 5．育种上的应用：诱变育种。 6．意义：①产生新基因的主要来源，是生物变异的主要来源；②对于生物的进化有重要作用。 三．染色体畸变 1．染色体结构变异：缺失、重复、倒位、易位 2．染色体数目变异 （1）个别染色体增加或减少：如睾丸发育不全症(XXY) 非整倍体 （2）以染色体组的形式成倍增加或减少：整倍体 ①染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫染色体组。 特点：不含同源染色体，但含有每对同源染色体中的一条。     正常细胞中的染色体数=染色体组数×每个染色体组中的染色体数 ②二倍体 概念：指体细胞中含有两个染色体组的个体。 举例：人、果蝇、水稻。 ③多倍体 概念：指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 成因：有丝分裂的过程中，染色体完成复制，但不分开，外因如温度骤变、化学药物秋水仙素可抑制纺锤体的形成，或生物内部因素。 特点：植株粗壮，产量明显提高，抗性较强，但结实性差(联会紊乱)，成熟期长。 应用：多倍体育种。 4．单倍体 概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。 单倍体体细胞中的染色体数=本物种配子中的染色体数 =本物种体细胞中的染色体数÷2。 成因：由配子发育而成(自然界：未受精的卵细胞；人工：花粉的离体培养)。 特点：植株弱小，且高度不育。 应用：单倍体育种。 注：①由合子发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体； ②由配子直接发育来的，不管含有几个染色组，都只能叫单倍体。 四．多种育种方法的比较 育种方法 育种原理 步骤 优缺点 实例 杂交育种 基因重组 杂交、选择、纯合化 操作简单，但要较长年限选择才可获得纯合子，年限长，工作量大 将多个优良性状综合于新品种 诱变育种 基因突变 诱发突变、人工选择 提高突变频率，加速育种进程，大幅度改良某些性状，但有利变异个体少 高产青霉菌 单倍体 育种 染色体 畸变 杂交、花药离体培养、秋水仙素处理幼苗、选择 缩短育种年限，排除显隐性干扰，但技术要求高 矮秆抗病水稻的培育 多倍体 育种 染色体 畸变 秋水仙素处理二倍体幼苗、二倍体与四倍体杂交、收获种子 品种有机物含量高，器官大但技术要求高 三倍体无籽西瓜，八倍体小黑麦 基因工程 基因重组 目的基因导入受体细胞、外源基因增殖表达、新性状遗传给后代 实现种间遗传物质交换，针对性强，但技术要求高 转基因动物，抗冻西红柿 第四节 人类遗传病和遗传病的预防 一．遗传病的常见类型 1．单基因遗传病 （1）概念：由一对等位基因控制的遗传病。 （2）原因：人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的疾病。 （3）特点：呈现家族遗传倾向、发病率高(我国约有20%～25%)。 遗传方式 基因型 遗传特点 实例 常染色体 隐性遗传病 AA(正常) Aa(正常携带者) aa(患者) ①隔代：不连续，为散发性； ②男女发病机会均等； ③患者的双亲为表现型正常的携带者；患者为隐性纯合体。 白化病、苯丙酮尿症、先天性聋哑、镰刀型细胞贫血症 常染色体 显性遗传病 AA(患者) Aa(患者) aa(正常) ①连续遗传现象：代代相传； ②男女发病机会均等； ③患者的双亲必有患者；若双亲无病，则子女无病；正常人为隐性纯合体。 多/并指、软骨发育不全，短指 伴X染色体隐性遗传病 XAY(男性正常) XAXA(女性正常) XAXa(女性正常携带者) XaY(男性患者) XaXa(女性患者) ①隔代遗传现象； ②人群中男性发病人数多于女性； ③交叉遗传现象：男性→女性→男性。 色盲、血友病 伴X染色本显性遗传病 XAY(男性患者) XAXA(女性患者) XAXa(女性患者) XaY(男性正常) XaXa(女性正常) ①连续遗传现象：代代相传； ②人群中女性发病人数多于男性； ③交叉遗传现象：男性→女性→男性。 抗VD佝偻病 伴Y染色体遗传病 XYA/XYa(男性患者) XX(女性不携带该基因) ①连续遗传现象：仅在有血缘的男性个体中遗传； ②传男不传女，只有男性患者没有女性患者； ③患者全为男性，且“父→子→孙”。 人类中的毛耳 在分析系谱图时，可分为这样几个步骤： （1）首先确定系谱图中的遗传病是显性遗传还是隐性遗传 ①“无中生有”为隐性遗传病。即双亲都正常，其子代有患者，有隔代现象的，则一定是隐性遗传病。 ②“有中生无”为显性遗传病。即双亲都患病，其子代有表现正常者，则一定是显性遗传病。另外，如果子代有患者，则双亲至少有一位患病。 （2）其次确定是常染色体遗传还是伴性遗传：可先假设为伴性遗传，再通过对遗传事实与伴性遗传特点的比较得出结论。如果遗传事实与遗传特点不吻合，则确定致病基因位于常染色体上；如果吻合，则致病基因可能位于性染色体上也可能位于常染色体上，再根据题干其他相关信息，作出正确判断：   ①在已确定隐性遗传病的系谱中： 父亲正常，女儿患病，一定是常染色体隐性遗传； 母亲患病，儿子正常，必定是常染色体隐性遗传。   ②在已确定显性遗传病的系谱中： 父亲患病，女儿正常，一定是常染色体显性遗传； 母亲正常，儿子患病，必定是常染色体显性遗传。   ③如果系谱图中患者全为男性(女性全正常)，无显隐之分且具有世代连续性，应首先考虑伴Y遗传。也就是说不管显隐性遗传，如果父亲正常儿子患病或父亲患病儿子正常，或出现女患者则都不可能是Y染色体上的遗传病。 （3）由此整理出“人类遗传病系谱图遗传类型判断口诀”： 无中生有为隐性，有中生无为显性； 隐性遗传看女病，父无女病非伴性； 显性遗传看男病，父病女无非伴性； 父传子传孙，传男不传女是伴Y。 注：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、多指、色盲或血友病等可直接确定。 2．多基因遗传病 （1）概念：由多对等位基因控制的人类遗传病。 （2）常见类型：唇裂，冠心病，精神分裂症，腭裂，无脑儿，原发性高血压，糖尿病。 （3）特点：受遗传物质基础和环境条件的双重影响，且更易受环境因素影响。 3．染色体异常遗传病(简称染色体病) （1）概念：染色体异常引起的遗传病(包括数目异常和结构异常)。 （2）类型 ①常染色体遗传病：包括Ⅰ结构异常：如猫叫综合征；Ⅱ数目异常：21三体综合征(先天愚型)。 ②性染色体遗传病：性腺发育不全综合征(XO型，患者缺少一条X染色体)。（3）原因：父母形成生殖细胞时发生染色体异常。 二．遗传病的预防 1．禁止近亲结婚：我国婚姻法规定：直系血亲和三代以内旁系血亲禁止结婚。 2．遗传咨询：做好优生工作，是预防遗传病发生的主要手段之一。 3．倡导婚前体检：筛选医学上认为不宜结婚的疾病。 4．提倡“适龄生育”：女子最适生育年龄24岁～29岁。 本章小结 1．遗传学上，一系列符号表示特定的含义。×表示杂交，表示自交，F1表示子一代，F2表示子二代，AA、aa表示纯合子，Aa表示杂合子。 2．生物体的形态、结构和生理生化等特征称为性状。每种性状的不同表现形式称为相对性状。在F1中表现出来的亲本性状为显性性状，没有表现出来的亲本性状为隐性性状。控制性状的基因组成称为基因型。 3．在生物的体细胞中，控制同一性状的成对的基因位于同源染色体上。当细胞进行减数分裂时，等位基因随着同源染色体的分离而分开，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代，这就是基因的分离定律。 4．当两对或两对以上相对性状的亲本杂交后，F1形成配子时，等位基因会彼此分离，而非同源染色体上的非等位基因自由组合，这就是基因的自由组合定律。等位基因的分离与非等位基因的自由组合是彼此独立，互不干扰的。掌握基因分离定律和基因自由组合定律可很好地指导农业、医学等实践工作。 5．细胞中的染色体可分为两大类：一类为常染色体，在雌雄个体细胞内都是相同的；另一类为性染色体，与性别的决定直接相关，性染色体在雌雄个体细胞内不相同。生物的性别决定类型主要有XY型和ZW型。人类的性别决定属于XY型，性染色体XX组合为女性，XY组合为男性。 6．由性染色体上的基因所控制的性状表现出与性别相联系的遗传现象称为伴性遗传，如红绿色盲的遗传、血友病的遗传等。 7．基因重组是指生物体在有性生殖过程中，控制不同性状的基因之间的重新组合，从而使后代中出现不同于亲本的类型。基因的自由组合，非姐妹染色单体片断的交换，配子的随机结合，都是造成基因重组的原因。基因重组为生物的多样性提供了丰富的来源。 8．因DNA分子中碱基对的替换、缺失或增加而使特定核苷酸系列发生改变的现象为基因突变。基因突变是产生新基因的主要来源，是生物变异的主要原因。 9．染色体畸变包括染色体结构和数目的变异。生产上常通过人工诱变产生多倍体获得优质高产的品种；利用单倍体育种缩短培育良种的时间。 10．人类遗传病主要包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体遗传病三大类。由一对等位基因控制的疾病为单基因遗传病，可分为常染色体显性遗传病和常染色体隐性遗传病，性连锁显性遗传病和性连锁隐性遗传病。由多对基因控制的遗传病为多基因遗传病，多基因遗传病比单基因遗传病更容易受环境的影响。染色体遗传病是由染色体畸变引起的。 11．禁止直系血亲和三代以内的旁系血亲结婚，采取遗传咨询、产前诊断等措施，以及倡导婚前体检、提倡“适龄生育”等，可防止遗传病患儿的出生，从而降低遗传病的发病率。 12．判断 （1）表现型相同，基因型一定相同。                                      （ × ） （2）基因型相同，表现型一定相同。                                      （ × ） （3）纯合子自交后代都是纯合子。                                        （ √ ） （4）纯合子测交后代都是纯合子。                                        （ × ） （5）杂合子自交后代都是杂合子。                                        （ × ） （6）只要存在等位基因，一定是杂合子。                                  （ √ ） （7）等位基因必定位于同源染色体上，非等位基因必定位于非同源染色体上。  （ × ） （8）含有一个染色体组的生物一定是单倍体。                              （ × ） （9）单倍体只含有一组染色体组。                                        （ √ ） （10）配子都是单倍体。                                                （ √ ） 13．生物体在进行减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两种不同的配子中，独立地遗传给后代。 14．遗传的基本概念： 杂交：基因型不同的生物体间相互交配的过程，一般用×表示。 自交：基因型相同的生物体间相互交配；植物体中指雌雄同花的植株自花受粉和雌雄异花的同株受粉，自交是获得纯系的有效方法。一般用表示。 测交：就是让杂种子一代与隐性个体相交，用来测定F1的基因型。 性状：生物体的形态、结构和生理生化的总称。 相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。 显性性状：具有相对性状的亲本杂交，F1表现出来的那个亲本性状。 隐性性状：具有相对性状的亲本杂交，F1未表现出来的那个亲本性状。 性状分离：杂种的自交后代中，同时显现出显性性状和隐性性状的现象。 显性基因：控制显性性状的基因，一般用大写英文字母表示，如D。 隐性基因：控制隐性性状的基因，一般用小写英文字母表示，如d。 等位基因：在一对同源染色体的同一位置上，控制相对性状的基因，一般用英文字母的大写和小写表示，如D、d。 非等位基因：位于同源染色体的不同位置上或非同源染色体上的基因。 表现型：是指生物个体所表现出来的性状。 基因型：是指控制生物性状的基因组成。 纯合子：是由含有相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。 杂合子：是由含有不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。 15．基因的分离定律发生是由于在减数分裂第一次分裂后期，同源染色体分开时，导致等位基因的分离。 16．在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。理论上，是生物变异的来源之一(基因重组)；实践上利用基因重组进行杂交育种。 17．一对相对性状的遗传实验 18．两对相对性状的遗传实验 19．孟德尔获得成功的原因：①选用豌豆做试验材料：严格的闭花受粉；有一些稳定的、易区分的相对性状。②先针对一对相对性状的传递情况进行研究，再对两对、三对甚至多对相对性状的传递情况进行研究(由单因素到多因素)。③对实验结果记载，并应用统计方法对实验结果进行分析。 20．生物体细胞中的染色体可以分为两类：一类是雌性(女性)个体和雄性(男性)个体相同的染色体，叫常染色体，另一类是雌性(女性)个体和雄性(男性)个体不同的染色体，叫性染色体。 21．生物的性别通常就是由性染色体决定的。生物的性别决定方式主要有两种：①XY型：该性别决定的生物，雌性的性染色体是XX，雄性的性染色体是XY。以人为例：男性的染色体的组成为44+XY，女性的染色体的组成为44+XX。②ZW型：该性别决定的生物，雌性的性染色体是ZW，雄性的是ZZ。蛾类、鸟类的性别决定属于ZW型。 22．性染色体上的基因，它的遗传方式是与性别相联系的，这种遗传方式叫伴性遗传。 23．人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型 女性 男性 基因型 XBXB XBXb XBXB XbY 表现型 正常 正常（携带者） 正常 色盲 24．人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病。 25．单基因遗传病是指受一对等位基因控制的人类遗传病。可分为：常染色体隐性、常染色体显性、X染色体隐性，X染色体显性、Y染色体等。 26．多基因遗传病是指受多对等位基因控制的人类遗传病，还比较容易受到环境的影响。 27．我国的婚姻法规定“直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚”。在近亲结婚的情况下，他们所生的孩子患隐性遗传病的机会大大提高。 28．女子最适于生育的年龄一般是24～29岁。 29．遗传病的类型判断： ① 30．由于环境因素的影响造成的，并不引起生物体内的遗传物质的变化，因而不能够遗传下去，属于不遗传的变异。由于生物体内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代，属于可遗传的变异。可遗传的变异有三种来源：基因突变、基因重组、染色体畸变。 30．由于DNA分子中发生碱基对的替换、缺失或增加，而引起的基因分子脱氧核苷酸的改变，就叫基因突变。 32．基因突变发生在DNA复制阶段。即体细胞发生基因突变在有丝分裂的间期；由原始的生殖细胞到成熟的生殖细胞过程中发生基因突变是在减数第一次分裂间期。 33．基因突变是产生新基因的主要来源。对生物的进化具有重要意义。 34．基因突变的特点：①可逆性；②多方向性；③低频性；④随机性。应用：诱变育种。 35．生物体在进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合。 36．基因重组产生的原因：①非同源染色体的非等位基因自由组合，②同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换。 37．基因重组的意义：通过有性生殖过程实现的基因重组，这是形成生物多样性的重要原因之一，对于生物进化具有十分重要的意义。 38．染色体变异有染色体结构的变异、染色体数目的变异等。 39．染色体结构的变异有四种：缺失、重复、倒位、易位。 40．一般来说，每一种生物的染色体数目都是恒定的，但是，在某些特定的环境条件下，生物体的染色体数目会发生改变，从而产生可遗传的变异。 41．染色体组是细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。 42．二倍体的个体，体细胞中含有二个染色体组的个体叫做二倍体。 43．体细胞中含有三个及三个以上染色体组的个体叫做多倍体。与二倍体植株相比，多倍体植株的茎杆粗壮，叶片、果实、种子比较大，蛋白质、糖等营养物质含量高。 44．人工诱导多倍体在育种上的应用：①方法：最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而得到多倍体。②成因：秋水仙素作用于正在有丝分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍，细胞继续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。③实例：三倍体无籽西瓜的培育。 45．体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体(可能含有一到多个染色体组)，叫做单倍体。与正常的植株相比，单倍体植株长得瘦弱，而且高度不育。 46．单倍体育种的方法：采用花粉离体培养的方法先得到单倍体植株，再使用秋水仙素处理，使它的染色体数目加倍。这样，它的体细胞中不仅含有正常植株体细胞中的染色体数，而且每对染色体的成对的基因都纯合的。(花药离体培养法与单倍体育种的区别)。利用单倍体植株培育新品种，与常规的杂交育种方法相比明显缩短了育种年限。 47．若某生物体细胞含有六组染色体组，称为六倍体，其花粉中含有三组染色体组，称为单倍体。 第九章  生物进化 第一节 生物进化 一．生物进化的证据 1．胚胎学证据：陆生脊椎动物胚胎早期的鳃裂说明陆生脊惟动物是由水生生物进化而来。 2．比较解剖学证据：例如同源器官的存在说明生物有共同的原始祖先、痕迹器官的存在可以追溯某些生物之间的亲缘关系。 3．生物化学证据：例如细胞色素C的氨基酸差异比较，通过分析不同物种的同一种蛋白质的氨基酸组成，可以看出各种生物之间的亲缘关系。 4．古生物化石证据：化石是指经过自然界的作用，保存于地层中的古生物遗体、遗物和它们的生活遗迹。是地球演变过程中各类生物发生和发展的真实记录，各类化石在地层里按一定顺序出现证实生物是进化的，揭示出生物的进化顺序。每个生物的种或属也有自己发生发展的历史，例如马的进化(始祖马→三趾马→现代马)。 二．生物进化的历程(重大阶段和标志性事件) 1．35亿年前：蓝藻出现(原核生物、光合作用、最早的生态系统)。 2．20亿年前：细菌和蓝藻的多样性、真核生物。 3．5.3亿年前：寒武纪生物大爆发。 4．4亿年前：陆生植物进化(蕨类植物→裸子植物→被子植物)； 陆生脊椎动物进化(古代总鳍鱼→两栖类→爬行类→哺乳类)。                                           ↓                                         鸟类 三．生物的进化规律 1．细胞数量：单细胞→多细胞。 2．器官结构和生理活动：简单→复杂；低等→高等。 3．生活环境：水生→陆生。 4．生物界发展方向：多样化(如哺乳动物的适应辐射)、复杂化(如生命形态的进化、脊椎动物的心脏进化、植物种子进化)。 结论：进化是前进性发展，不可逆。 应用：重视资源保护和合理利用。 第二节 生物进化理论 一．自然选择学说 1．创立人：达尔文。 2．创立基础：拉马克的进化学说+当时自然科学成果。 3．著作《物种起源》。 4．基本论点：（1）遗传和变异(进化的内在因素)；（2）繁殖过剩(进化的必要条件、选择的基础)；（3）生存斗争(进化的动力、外因、条件)；（4）适者生存(进化的方向、选择的结果)。 5．意义：（1）阐明生物界发展进化的原因；（2）正确解释生物多样性和适应性的起源，举例：长颈鹿、加拉帕戈斯群岛地雀；（3）正确认识生物界、推动生物科学发展。 二．现代综合进化理论 1．创立基础：基因学说+达尔文自然选择学说。 2．基本观点 （1）种群是生物进化的基本单位(种群、基因库、基因频率及其计算方法)； 基因频率=某染色体上某基因的数目/控制同种性状的等位基因的总数     基因型频率=特定基因型的个体/总个体数 两者联系：①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。②一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。 （2）突变为生物进化提供原材料； 可遗传的变异：基因突变、染色体变异、基因重组(随机的不定向的) 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 （3）自然选择主导着进化的方向(定向改变种群的基因频率)； 生物进化的实质是基因频率的改变 （4）隔离是新物种形成的必要条件(地理隔离积累变异，断绝基因交流，导致生殖隔离，生殖隔离可分为受精前和受精后，是新物种形成的标志)。 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。 种群与物种的区别与联系 种群 物种 概念 生活在一定区域的同种生物的全部个体 能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物 范围 较小范围内的同种生物的个体 分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成 判断标准 种群必须具备“三同”，即同一时间、同一地点、同一物种 主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代 联系 一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，进而可能形成多个新种。 3．观点概述：进化是在生物种群中实现的，突变、选择和隔离是生物进化和物种形成过程中的三个基本环节。 4．意义：（1）阐明生物进化的内因(遗传和变异)和外因(环境变化)、偶然性(突变)和必然性(选择)的辩证关系；（2）阐明物种的形成过程；（3）加深对生物进化机理的认识。 5．应用：物种灭绝的解释(物种灭绝是进化的正常过程，高度适应导致基因库变小，对变化后的新环境适应程度下降到零，可能是导致物种灭绝的内在原因。灭绝为新物种的形成提供了条件)。 本章小结 1．生物是在不断进化的。生物进化的证据来自胚胎学、比较解剖学、生物化学、古生物学的研究。鱼类等水生脊椎动物存在的鳃裂，在陆生动物胚胎早期也出现过，说明陆生脊椎动物是由水生生物进化而来的；在发生上有共同来源而在形态和功能上不完全相同的器官称为同源器官。同源器官的存在可以揭示不同种类之间的亲缘关系；化石证据不仅揭示了生物进化的历程，由单细胞到多细胞，由水生到陆生，也证明了生物界是向着多样化和复杂化方向发展的。 2．达尔文通过对生物及其环境的考察、古生物化石的研究，提出了以自然选择为基础的生物进化学说。达尔文生物进化学说的基本论点是：遗传和变异是生物进化的内在因素；繁殖过剩是进化的必要条件，自然界中的各种生物都有很强的繁殖能力，并由此带来生存斗争；只有适应环境的个体才会有更多的生存机会。 3．现代进化理论发展了达尔文的进化论，认为种群是进化的基本单位，突变为进化提供原材料，自然选择主导着进化的方向。基因频率是指基因库中某一基因在它的全部等位基因中所占的比例。进化实质上是基因频率的变化。 4．隔离阻断了生物间基因的交流，导致生物的分化，是新物种形成的必要条件。隔离包括生殖隔离和地埋隔离。生物灭绝的原因是物种对原有生存环境的高度适应，基因库变小。物种在形成的同时也在不断地灭绝，旧的物种灭绝，新的物种形成，地球上的生命在新旧更替中得以延续和辐射发展。 5．人属于动物，具有生物学特性，但是与其他动物不同的是人还有独特的社会文化属性。人类的进化经历了古猿、能人、直立人和智人等阶段。在人类进化过程中始终伴随着文化的发展，后者也会改变人类进化的进程。 第十章  生物多样性 第一节 生物多样性及其价值 一．生物多样性包含三个层次 1．遗传多样性 （1）定义：指一个物种内基因和基因型的多样性。 （2）实质：可遗传的变异(基因突变、基因重组、染色体畸变)。 （3）应用：培育新品种(杂交育种、诱变育种、基因工程)。 （4）检测方法：聚合酶链反应(PCR)(最简便)、测定基因组全序列(最可靠)。 （5）意义：有效地增大种群基因库，为物种提供进化材料。 2．物种多样性 （1）定义：指地球上生物物种的多样化，包括某一特定区域内物种的丰富程度以及物种分布的均匀度。 （2）我国物种多样性的特点：最丰富、特有种属多。 （3）物种多样性测量 ①密度调查：标记(志)重捕法——常用于测量动物种群内个体数量。     种群内个体总量= ②数量分布频率(物种丰富度)：样方法一一常用于测量植物多样性。 ③物种多样性指数——辛普森指数：D=1-。 3．生态系统的多样性 （1）定义：生物圈内生境、生物群落和生态系统结构(生境+生物群落)和功能(物质循环、能量流动)的多样性。 （2）形成前提：生境的多样性(保护前提：保护生境，减缓荒漠化进程)。 （3）体现：生物群落的多样性(最丰富者：森林生态系统)。 二．生物多样性的价值(《世界自然宪章》) 1．经济价值：食物、药物、木材、非材用产品。 2．生态学价值：涵养水源、保护土壤、调节气候、降解污染物。 3．科研价值、美学价值、旅游价值。 实验10.2 植物物种多样性的调查 一．实验目的 学习物种多样性的调查方法，比较各地区物种多样性的差异；了解辛普森指数的特点和生态学意义，熟悉和掌握最常用的物种多样性指数的计算方法。 二．实验原理     物种多样性代表了群落组织水平和功能的基本特征，辛普森指数是测定群落组织水平最常用的指标之一，辛普森指数越大表示物种多样性程度越高。辛普森指数的计算公式为：D=1-。式中：D：多样性指数；N：所有物种的个体总数；ni：第i个物种的个体数；S：物种的数目(种数)。 三．实验过程 选择样方→统计记录→物种多样性指数计算→比较并分析 四．注意事项 1．视植物密度确定样方面积，一般来说取样数目越多，取样误差越小。 2．认真填好《群落生物多样性调查记录表》，包括采集时间、地点、采集者和生物环境描述等等。 第三节 人类活动对生物多样性的影响 一．人类活动对物种多样性的威胁 1．现状：加快物种灭绝速度(濒危物种、渐危物种)。 2．原因：对生物资源的过度利用。 3．后果：一个物种的灭绝可能同时引|起20～30个物种的灭绝(因为食物链关系等)。 二．人类活动对生态系统多样性的影响 1．主要原因：栖息地破坏(如三江平原)。 2．严重威胁：环境污染(如DDT的生物富集作用)。 3．重大影响：过度放牧、垦荒、偷猎走私、大规模城市和水利工程建设、外来物种引入。 三．人类活动对遗传多样性的影响 1．栖息地岛屿化(如大熊猫)。 2．人工选择品种趋向单一(如美国大豆、中国水稻)。 第四节 生物多样性保护与可持续发展 一．保护生物多样性的公约 1．《生物多样性公约》：组织基地在加拿大蒙特利尔。 2．濒危野生动植物种国际贸易公约。 二．保护生物多样性的有效措施 1．就地保护：措施——建立自然保护区，包括风景名胜区和森林公园。 2．迁地保护：目的：是为了增加濒危物种的种群数量； 措施：动物——建立动物园、水族馆和人工繁殖基地； 植物——建立植物园和树木园。 3．离体保护：种子库、基因资源库。 三．生物多样性与可持续发展 1．定义：既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。 2．三大原则：公平性原则、持续性原则、共同性原则。 本章小结 1．生物多样性是指来源于各种各样生态系统的形形色色的活的生物体，包含遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。 2．遗传多样性是指物种内基因和基因型的多样性，是指物种内的基因变化，是生物多样性的一个主要层次。物种多样性是指地球上生物物种的丰富度和物种分布均匀度，是衡量一个地区生物种类丰富程度的客观指标。我国是世界上物种多样性最丰富的国家之一。生态系统多样性包括生境、生物群落和生态系统结构和功能的多样性。无论是物种多样性还是遗传多样性，都寓于生态系统多样性之中。 3．生物多样性不仅为人类提供食物、药物、能量、工业原料以及生活环境，其生态学价值更是无价的。保护生物多样性就是保护人类赖以生存的地球生境。 4．在人口学中，将一定历史时期、一定地区、具有一定数量和素质的人群总体，称为人口。世界人口不断增长，估计要到22世纪初才能稳定。大量的人口需要占有地球大量的资源，包括土地资源、水资源和森林资源，并将废弃污染物排放到地球表面，由此使大量的生态系统遭到破坏，生物多样性面临下降。 5．人类的不合理活动，例如过度狩猎、环境污染、砍伐森林等，会导致生态系统结构和功能的恶化以及多样性的下降，物种多样性下降、遗传多样性丧失。 6．保护生物多样性所采取的措施主要有就地保护、迁地保护和离体保护。生物多样性的保护对可持续发展有重要意义。 7．人类活动破坏生态系统的多样性，其活动包括：毁坏栖息地、环境污染和不合理利用生物资源。 8．以DDT为例，在食物链中，随营养级的递增，DDT浓度增加，称为富集。