生物合格考知识梳理 2024—2025学年高一下学期生物沪科版

必修一 《分子与细胞》 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 第1章 走进生物学 第1节 生物学是与人类生活密切相关的自然科学 1． 生物学是研究生命现象和生命规律的自然科学，它不仅是农业、医学、环境科学等众多相关学科的基础，而且与我们的生活密切相关。 2．杂交水稻技术的发展为我国乃至世界的粮食供给作出重大贡献 3．基因编辑技术为农业和医学提供了更广阔的发展空间 4．免疫治疗开启清除肿瘤细胞新途径 2018年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现：具有人体健康监护作用的 T 淋巴细胞表面的两种膜蛋白（PD-1和CTLA-4）会阻止T淋巴细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。如能研制出阻断这两种膜蛋白功能的靶向药物，就可以借助T淋巴细胞来清除肿瘤。 科学家还通过改造患者的T淋巴细胞，使其具有更强的识别和杀伤肿瘤细胞的能力，这种技术被称为嵌合抗原受体T细胞免疫疗法 (CAR-T疗法)。 5．现代发酵工程在人类的生产和生活中广泛应用 发酵工程是利用微生物的生命活动来大量生产人们所需生物产品的工程技术。 6．生态学原理指导人类可持续发展 运用生态学原理，将人类活动合理融入地球生态系统，是解决可持续发展的有效途径。 第2节 实验探究是学习生物学的重要途径 1．实验探究的基本步骤 提出问题→作出假设→设计方案→实施方案→获取数据、分析数据→得出结论 2．科学探究的基本原则 ①空白对照原则 ②控制变量原则 ③平行重复原则 等。 3．显微镜的基本知识点 (1)显微镜的结构，如右图所示。 (2)显微镜成的是倒立放大的虚像。 (3)显微镜放大倍数＝目镜放大倍数×物镜放大倍数。 (4)显微镜放大的是物像的长度或宽度，而不是面积或体积。 (5)目镜与物镜的判断： ①目镜：无螺纹，放大倍数与长度呈反比。 ②物镜：有螺纹，放大倍数与长度呈正比。 (6)高倍镜的使用步骤：“找”-在低倍镜下，找到所要观察的物象；“移”-移动玻片，将物象移至视野中央（方法：在哪就往哪移动）；“转”-转动转换器，换成高倍镜；“调”-调光（通过调节光圈，使视野亮度适中）和调焦（调节细准焦螺旋，是使物象清晰）。 (7)低倍镜下视野亮、范围大、细胞小、数目多； 高倍镜下视野暗、范围小、细胞大、数目少。 4．细胞形态及作用： 蚕豆叶下表皮细胞：不规则形，保护叶肉细胞； 保卫细胞：肾形，成对出现，控制气孔开闭； 红细胞：圆饼状，运输氧气； 白细胞：颗粒状，免疫功能； 小肠绒毛中，柱状的上皮细胞紧密排列在小肠的表面，构成小肠的内表皮，既保护小肠，又可以从肠腔中吸收营养物质；夹杂在上皮细胞中呈酒杯状的是腺细胞，分泌的黏液可以保持小肠的润滑。 第3节 细胞是生物体结构的基本单位 1．生命活动离不开细胞。除病毒外，细胞是生物体结构和功能的基本单位。 2．原核细胞和真核细胞比较 比较项目 原核细胞 真核细胞 本质区别 有无核膜包被的细胞核 不同点 大小 较小 较大 染色体 无染色体 有染色体 细胞质 除核糖体外，无其他细胞器 有核糖体、线粒体等多种细胞器 细胞核 无核膜包被的细胞核，有拟核 有成形的细胞核 生物类群 细菌、蓝细菌、衣原体、支原体、立克次氏体 动物、植物、真菌 3．蓝细菌（也叫蓝藻）是原核生物，常见的蓝细菌有：念珠藻（念珠蓝细菌）、发菜、颤藻（颤蓝细菌）。蓝细菌细胞内含有叶绿素和藻蓝素，是能进行光合作用的原核生物。 4．原核细胞和真核细胞都有的结构和物质是：细胞质膜、细胞质、核糖体。 5．由个别具体的事例推导出一般规律、原理，是生物学研究和学习中常用的方法——归纳推理。 6．各类生物的生命活动与细胞的关系： ①单细胞生物依靠单个细胞就能完成各种生命活动，如细菌、蓝藻、草履虫、变形虫等。 ②多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动，如绝大多数动物、植物。 ③病毒无细胞结构，主要由蛋白质和核酸组成。不能独立进行生命活动，必须寄生在活细胞中，借助宿主细胞的物质和结构进行繁殖，表现出生命特征。 第2章 细胞的分子组成 第1节 C、H、O、N、P、S等元素组成复杂的生物分子 1．生物界与无机自然界的元素 种类：统一性 含量：差异性（原因：细胞生命活动所需要的物质，有选择的从无机自然界获取） 2．组成细胞的元素分类 ①种类：细胞中常见的化学元素有20多种。 ②分类（根据含量多少） 大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等 微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等 ③含量较高的元素（基本元素）：C、H、O、N。 注意：大量元素和微量元素都是生物体所必需的;生物体内含有的元素不一定是生物所必需的元素。 ④细胞中基本元素含量的比较： 细胞鲜重：O>C>H>N 细胞干重：C>O>N>H ⑤细胞鲜重中数量最多的元素是H，含量最多的是O 3．元素以碳链为骨架形成生物分子。碳原子与周边的碳或其他原子之间通过化学键结合，形成相对稳定的分子结构。碳与碳之间能以单键、双键相连接，形成长短不一、形状不同的碳骨架。 第2节 蛋白质和核酸是重要的生物大分子 一、蛋白质---生命活动的主要承担者 （一）蛋白质的功能 功能 举例 结构蛋白 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等的成分主要是蛋白质 催化 绝大多数酶是蛋白质 运输 血红蛋白能运输氧；载体蛋白 调节 胰岛素等蛋白质类激素能够调节机体的生命活动 免疫 抗体可抵御抗原的侵害 信息传递 受体蛋白 （二）蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.组成人体蛋白质的氨基酸 （已知的有22种，常见的有20种） 必需氨基酸：8种，人体细胞不能合成，必须从外界环境种获取 （简记：甲携来一本亮色书） 非必需氨基酸：14种，人体细胞能够合成 2．氨基酸结构通式: 3．结构特点：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，这个碳原子还连接着一个H和一个R基 4．氨基酸的组成元素：至少含有C、H、O、N，可能含有S元素（R基中） 5．各种氨基酸之间的区别在于R基的不同，所以氨基酸的种类由R基决定。每种氨基酸的侧链R基具有独特的化学性质，可分为极性（亲水）和非极性（亲脂）两大类。 （三）蛋白质的结构及其多样性 1．氨基酸之间通过脱水缩合连接：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,同时脱去一分子的水。 2．脱水缩合反应机理 3．氨基酸脱水缩合过程相关计算公式： ①脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数＝水解需水数； ②蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数； ③至少氨基数＝肽链数； ④至少羧基数＝肽链数； ⑤氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数； ⑥羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数。 （注：脱水数＝肽键数＝氨基酸数；环状肽主链上没有游离的氨基和羧基，若有，只在R基上） 4．蛋白质结构多样性原因 ①构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同 ②肽链的数目及盘曲、折叠方式不同。 5．蛋白质的功能是由蛋白质的空间结构决定的，而蛋白质的空间结构取决于氨基酸的排列顺序。 6．高温、强酸、强碱等一些物理或化学因素会引起蛋白质空间结构发生变化，这一现象称为蛋白质的变性，是不可逆的。 7．蛋白质变性破坏的是空间结构，肽键还在，还可与双缩脲试剂发生颜色反应形成紫色 8．鸡蛋、肉类煮熟易消化，原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。 9．作为手术缝合线的胶原蛋白质之所以能被人体组织吸收，是因为胶原蛋白被分解为可以被人体吸收的氨基酸。) 二、核酸---遗传信息的携带者 （一）核酸的种类及其分布 1．核酸种类①脱氧核糖核酸简称DNA ②核糖核酸简称RNA 2．核酸分布： ①真核细胞中DNA主要分布在细胞核中,线粒体﹑叶绿体内也有少量DNA，RNA主要分布在细胞质中 ②原核细胞中DNA主要分布在拟核，RNA主要分布在细胞质中。 （二）核酸是由核苷酸连接而成的长链 1．核酸的基本组成单位——核苷酸 2．核苷酸组成：磷酸、五碳糖、含氮碱基 根据五碳糖的不同分为两类核苷酸：脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸 ①脱氧核糖核苷酸：构成DNA的基本单位 ②核糖核苷酸：构成RNA的基本单位 3．碱基：A腺嘌呤，C胞嘧啶，G鸟嘌呤，T胸腺嘧啶（DNA特有），U尿嘧啶（RNA特有） 4．核酸功能：核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传，变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用 6．DNA一般是双链，RNA一般是单链 生物类别 核酸种类 核苷酸种类 碱基种类 遗传物质 例子 有细胞结构的生物 DNA和RNA 8种 A,T,G,C,U 只有DNA 动物、植物、微生物 DNA病毒 1种（DNA） 4种脱氧核苷酸 4 DNA 乙肝病毒、噬菌体 RNA病毒 1种（RNA） 4种核糖核苷酸 4 RNA HIV、SARS病毒，流感病毒，烟草花叶病毒，新冠病毒 第3节 糖类和脂质是细胞的结构成分和能源物质 一、糖类---生命活动的能源物质与结构成分 1．功能：主要的能源物质 2．元素组成：C、H、O ，简写为（CH2O） 3．分类 种类 功能 分布 单糖 五碳糖 核糖 组成RNA的成分 动植物都有 脱氧核糖 组成DNA的成分 六碳糖 葡萄糖 主要的能源物质 动植物都有 果糖 能源物质 植物特有 半乳糖 能源物质 动物特有 双糖 麦芽糖（葡萄糖+葡萄糖） 能源物质 植物特有 蔗糖（葡萄糖+果糖） 能源物质 植物特有 乳糖（葡萄糖+半乳糖） 能源物质 动物特有 多糖 糖原 肝糖原 储能物质 动物肝脏细胞 肌糖原 储能物质 动物肌肉细胞 淀粉 储能物质 植物特有 纤维素 植物细胞壁的主要成分 植物特有 4．①单糖：不能被水解，可直接被细胞吸收 两分子单糖脱水缩合形成双糖，一般要水解成单糖才能被细胞吸收，多糖不能被直接吸收。 比如葡萄糖可以口服，也可以注射，蔗糖只能口服不能注射 ②所有单糖以及双糖中的麦芽糖和乳糖是还原糖，可以和班氏试剂反应，加热煮沸，出现黄红色沉淀 ③糖原分为肝糖原(可分解为葡萄糖）和肌糖原（不可分解为葡萄糖） ④并不是所有的糖类都是甜的，比如：淀粉，纤维素 ⑤并不是所有的糖类都是能源物质，比如;核糖，脱氧核糖，纤维素构成细胞结构，不做能源物质 ⑥生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在 二、脂类 1．元素组成:主要是 C、H、O, 有些脂质还含有N和P。 2．化学性质:脂质分子结构差异很大，通常难溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂。 与糖类不同的是，脂质分子中氢多氧少。 3．分类 种类 构成 作用 脂肪 /甘油三酯 (C、H、O) 甘油和脂肪酸 ①主要的储能物质 ②隔热保温 ③缓冲减压，保护内脏器官 磷脂 (C、H、O、N、P) 亲水头部和输水尾部 构成细胞膜、细胞器膜重要成分 固醇 (C、H、O) 胆固醇 构成动物细胞膜的重要成分，也是构成和等物质的原料 性激素 促进人和动物生殖器官的发育、生殖细胞的形成 维生素D 促进人和动物肠道对Ca、P的吸收 植物固醇 植物细胞的重要结构成分 酵母固醇 存在于酵母中 4． 磷脂在水溶液中的存在形式：微团、双分子层。 三、糖类和脂质的关系：二者可以相互转化 1.血液中的葡萄糖 首先，供细胞利用 多余，合成糖原 再多余，转化成脂肪和某些氨基酸 食物中的脂肪被消化吸收后，在皮下结缔组织等处以脂肪组织的形式储存起来 2．糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪 第4节 水和无机盐是生命活动的必需物质 一、水 1．水的含量： (1)生物体的含水量与其生活环境相关 水生生物＞两栖生物＞陆生生物； (2)同一个体不同器官含水量与生命活动有关 代谢旺盛的器官>代谢缓慢的器官 (3)生物体含水量与生长发育有关， 幼年、新生个体>老年、成熟个体 2．水的存在形式及主要作用 存在形式 自由水 结合水 概念 细胞中以游离的形式存在的水 细胞中与其他物质相结合的水 含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5% 功能 ①水是生物体内化学反应的良好溶剂与介质（主要原因：水分子存在极性）。 ②比热容大，维持生物体温度相对稳定。 ③运输营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成成分 2．自由水与结合水的关系 (1)自由水和结合水在一定条件下可相互转化 自由水 结合水 (2)自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系 ①关系 细胞内自由水所占比例越大，细胞代谢越旺盛 细胞内结合水所占比例越大，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强 ②实例 种子晒干，自由水含量降低，细胞代谢水平降低，便于储藏。 北方冬小麦在冬天来临前，自由水比例降低,结合水比例上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。 二、无机盐 1．存在形式：大多数无机盐以离子形式存在,少数与其他化合物结合 2．无机盐的作用： (1)维持细胞的酸碱平衡 (2)维持细胞和生物体的生命活动 (3)维持渗透压平衡 (4)细胞中某些复杂的化合物的重要组成成分 3．举例细胞中常见无机盐的作用 Fe是血红素（血红蛋白）的组成成分 Mg是叶绿素的成分 P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分 Ca2＋钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力 K+、Na＋与渗透压的调节有关 4．生理盐水常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。 八、还原糖、蛋白质、脂肪的鉴定 物质 试剂 颜色反应 淀粉 碘液 变蓝 还原性糖 班氏试剂 加热煮沸，黄红色沉淀 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 脂肪 苏丹IV染液 红色 第3章 细胞的结构 第1节 细胞由质膜包裹 一、质膜（也称细胞膜）的组成与结构 1．组成 磷脂、蛋白质、糖类、胆固醇（动物细胞） 2． 结构---流动镶嵌模型 （1）磷脂双分子层构成质膜的基本支架； （2）蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中； （3）糖与与膜外侧蛋白质分子结合，形成糖蛋白；与膜外侧磷脂分子结合，形成糖脂。具有保护质膜和识别外界信息等功能。不同种类的细胞的糖蛋白与糖脂的种类不同，具有特异性。 （4）动物细胞质膜中，胆固醇分子插在磷脂分子之间，对膜的流动性具有调节作用。 3．细胞膜的特性：① 结构特性：一定的流动性（因为磷脂和蛋白质具有一定的流动性） ② 功能特性：选择透过性 二、质膜（也称细胞膜）的功能 1．将细胞与外界环境分开 使细胞成为相对独立的系统,保障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 ①物质传递：分泌的激素（如胰岛素），随血液运送到全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体（本质是膜蛋白）结合，将信息传递给靶细胞；（注：所有信号细胞与细胞的膜上一定都有受体） ②膜接触传递：相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递另一个细胞 ③通道传递：相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞 第2节 细胞各部分结构既分工又合作 一、细胞核 1．分布：除高等植物成熟的筛管细胞（运输有机物）和哺乳动物成熟的红细胞（运输O2）等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。 没有细胞核的真核细胞不能生长、分裂和分化，也不能长期存在，其寿命较短。 注：并不是所有真核细胞都只有一个细胞核：人的骨骼肌细胞内细胞核多达上百个。 2．功能 细胞核的功能：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。 细胞核通过控制酶和蛋白质的合成，进而控制细胞代谢和生物体性状 3．结构 染色质 核仁 核膜 核孔 （1）核膜功能 ①结构 a．两层膜，外膜上附着许多核糖体，常与内质网相连 b．核膜不是完全连续的，其上具有核孔 ②功能 a．把核内物质与细胞质分开 b．核膜控制离子和小分子物质进出细胞核，对物质进出具有选择性。 c．核孔是蛋白质、mRNA等大分子物质进出细胞核的通道，但染色体不能通过核孔进入细胞质， 因此仍具有选择性。代谢旺盛的细胞中，核孔数目较多。 （2）核仁 ①核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。（原核细胞中无核仁，其核糖体形成与核仁无关） ②蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁体积相对较大。 （3）染色质 主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。其易被碱性染料（醋酸洋红、甲紫溶液）染色，光学显微镜下不可见。在分裂时，染色质缩短变粗，成为光学显微镜下可见的染色体。染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。 二、细胞器细胞质 细胞质基质 作用：进行新陈代谢的主要场所 细胞器 1． 2．光学显微镜看到图像为显微结构 ①光学显微镜下能看到的细胞结构：细胞壁、细胞核、细胞质、叶绿体、液泡、线粒体（染色后可见） ②电子显微镜看到图像为亚显微结构 电子显微镜下能看到的细胞结构：细胞壁、细胞核、细胞质、叶绿体、液泡、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体、中心体、染色体 3．细胞器的结构、功能及分布 细胞器名称 形态 结构 功能 分布 线粒体 由双层膜构成，内膜部分向内折叠形成嵴，在内膜、嵴和基质中含有与呼吸作用有关的酶 进行有氧呼吸的主要场所 动植物 叶绿体 由双层膜构成，内有由类囊体膜构成的基粒，在基粒和基质中含有与光合作用有关的酶及色素 进行光合作用的唯一场所，是绿色植物特有的细胞器。 植物叶肉、幼嫩茎表皮细胞 内质网 由膜结构连接而成的网状物 与蛋白质的加工、运输以及脂质代谢有关 动植物 高尔 基体 由扁囊状和泡状结构所组成的膜结构 在植物细胞中，与细胞壁的形成有关；在动物细胞中，与细胞内分泌物的形成和排出有关 动植物 核糖体 附着在内质网上或游离在细胞质基质中的椭圆形微小颗粒 蛋白质的合成场所 动植物 液泡 外被膜，内含细胞液 与细胞的渗透吸水、营养物质的贮藏有关 高等成熟植物细胞 中心体 由两个中心粒构成 与细胞的有丝分裂有关。一般见于低等植物细胞和动物细胞中 动物及低等植物 溶酶体 由膜围成的小球体，含有多种水 解酶 消化进入细胞内的异物及衰老无用的细胞器碎片 动物 4．小结：从不同角度分析和归纳各种细胞器的结构和功能 (1)从结构分析 ①双层膜的细胞器：线粒体、叶绿体； ②单层膜的细胞器：高尔基体、内质网、液泡、溶酶体； ③无膜的细胞器：核糖体、中心体。 (2)从成分分析 ①含有少量DNA的细胞器：叶绿体、线粒体； ②含有色素的细胞器：叶绿体、液泡； ③含有RNA的细胞器：线粒体、叶绿体、核糖体； ④含有蛋白质的细胞器：线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、液泡、溶酶体、核糖体、中心体； ⑤含有磷脂的细胞器：线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、液泡、溶酶体。 (3)从功能分析 与能量转换有关的细胞器：线粒体、叶绿体。 可复制的细胞器：线粒体、叶绿体、中心体 (4)从分布分析 ①动物和低等植物细胞特有的细胞器：中心体 ②原核细胞和真核细胞都有的细胞器：核糖体 总结：1.成熟的红细胞没有细胞核和各种细胞器 2.蛔虫体细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸； 3.根尖分生区细胞无叶绿体、大液泡，具有分裂能力； 4.具有分裂能力或代谢旺盛的细胞（包括癌细胞）核糖体、线粒体的数量较多 5.分泌腺细胞高尔基体的数量较多 6.原核细胞只有核糖体一种细胞器 7.成熟植物细胞有中央大液泡 8.没有叶绿体的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖细胞也不含叶绿体 9.没有大液泡的细胞不一定就是动物细胞，如植物根尖分生区细胞也没有大液泡 10.有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如某些低等植物细胞也含有叶绿体 11.同一生物不同细胞的细胞器的种类和数量不一定相同，如：洋葱根尖细胞无叶绿体 12.同一细胞的不同发育时期细胞器种类和数量不一定相同，如哺乳动物红细胞随着不断成熟，细胞器逐渐退化 13.能进行光合作用的细胞不一定有叶绿体，如蓝细菌；无线粒体的细胞不一定不能进行有氧呼吸，如蓝细菌 14.没有线粒体或叶绿体的真核细胞不能进行有氧呼吸或光合作用 三、细胞壁 1．分布：位于植物细胞细胞膜的外面 2．特性：全透性 组成：主要是纤维素和果胶 功能：对细胞起支持与保护作用 四、细胞骨架 是由蛋白质纤维（微管、微丝等）组成的网架结构， 功能：维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。 四、分泌蛋白形成过程 ①依次经过的细胞结构：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜 ②依次经过的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体 ③依次经过的具膜细胞器：内质网、高尔基体 ④可以产生囊泡的细胞器：内质网、高尔基体 ⑤参与的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 五、细胞的生物膜系统 注： 1.原核细胞有生物膜（细胞膜），但无生物膜系统 2.囊泡膜属于生物膜系统 3.呼吸道黏膜、消化道黏膜不属于生物膜系统 第四章 细胞的代谢 第1节 细胞通过质膜与外界进行物质交换 1．小分子物质的进出： A、被动运输（如图中的 b、c、d） ①自由扩散：顺浓度梯度，从高浓度一边到低浓度一边，不需要载体协助，如图中的 b 方式。主要是脂溶性物质、气体分子采用此种方式，如O2、CO2、水、乙醇、甘油等； ②协助扩散：顺浓度梯度，从高浓度一边到低浓度一边， 需要载体协助，如图中的 c、d 方式。主要是一些无机离子和有机小分子，如葡萄糖、氨基酸进入红细胞，水通过水通道蛋白进入细胞等。 B、 主动运输 逆浓度梯度，从低浓度一边到高浓度一边，需要载体协助，需要消耗能量，如图中的 a、e 方式。是物质进出活细胞的主要方式，如小肠上皮绒毛细胞吸收葡萄糖和氨基酸、吸钾排钠等 2．大分子物质的进出： 依赖于细胞膜的结构特点—半流动性 A、胞吞：细胞摄取颗粒性物质的过程； B、胞吐：细胞内分泌物的排出的过程。 3．细胞的吸水与失水 A、渗透：水分子通过细胞膜的扩散 B、成熟的植物细胞是一个渗透系统 渗透系统包括外界溶液、原生质体、细胞液； C、细胞吸水原理：当细胞液浓度小于外界时，水分由细胞渗出；当细胞液浓度大于外界时，水分由外界渗入细胞。 D、质壁分离：当细胞液浓度小于外界时，水分由细胞渗出，细胞内的原生质体因液泡失水而不断地随之收缩，与细胞壁分离。 第2节 酶催化细胞的化学反应 1．酶的本质和作用 来源 活细胞 作用 催化 本质 绝大多数为蛋白质，少数为RNA 2．酶的特性及原因 （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。 （3）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偏高和偏低，酶的活性都会明显降低。温度过高、PH过高或过低会使酶变性（酶的空间结构改变），酶的活性不可恢复；但过低温只会使酶的活性降低，酶不会变性，当温度升高时酶的活性会逐渐恢复。 3．酶的活性及影响因素 （1）酶活性 ①概念：酶催化特定化学反应的能力 ②主要影响因素：温度、pH等 4．温度和pH对酶活性的影响 条件 酶活性　　 温度 pH 最高 最适 最适 失活 过高 过高或过低 对应曲线 第3节 细胞通过分解有机分子获取能量 一、ATP是生命活动的直接能源物质 1．中文名称：腺苷三磷酸。 2．结构： 3．结构简式：A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键（高能磷酸键）。 4．功能：直接给细胞生命活动提供能量，被称为“能量货币”。 5．ATP与ADP可以相互转化 反应式 ATPADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量ATP 场所 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 物质变化 水解反应 合成反应 能量变化 释放能量 吸收能量 能量来源 末端磷酸基团转移势能 细胞呼吸、 光合作用 特点 时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中 总反应式： ATP ADP＋Pi＋能量 二、细胞呼吸 （一）呼吸作用的实质 细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，又叫细胞呼吸。 （二）探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．实验原理 1．酵母菌：单细胞真菌，代谢类型为异养兼性厌氧型。 2．反应过程 酵母菌 3．产物的检测 产物 仪器 CO2 CO2传感器 酒精 酒精检测仪 （三）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 3． 有氧呼吸：指细胞在有氧的参与下，通过多种酶的催化作用下，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。 4． 无氧呼吸：一般是指细胞在缺氧的条件下，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、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。 （四）有氧呼吸过程（主要在线粒体中进行）： 有氧呼吸 过程 场　所 反应式 第一阶段 糖酵解 细胞质基质 C6H12O62丙酮酸 + 4NADH + 少量能量酶 第二阶段 三羧酸循环 线粒体基质 2丙酮酸 + 6H2O 6CO2 + 20NADH+ 少量能量酶 具体过程：丙酮酸→乙酰辅酶A→三羧酸循环 CO2 电子传递链 线粒体内膜 24NADH + 6O2 12H2O + 大量能量酶 1．总反应式： C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 能量酶 2．注意： ①呼吸作用中产生的NADH的反应式为：NAD+ + H+ + 2e— → NADH 。 NADH来源于葡萄糖、丙酮酸和水，作用是与O2结合生成水，释放大量的能量。 ②三个阶段都能产生能量，能量的存在形式为ATP（少）和热能（主），其中糖酵解产生能量最少，电子传递链产生能量最多。 ③有氧呼吸既消耗水（三羧酸循环消耗）又产生水（电子传递链产生）。 ④对真核细胞来讲，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中，因此说“线粒体是真核细胞有氧呼吸的主要场所”。 ⑤没有线粒体的生物（如某些细菌）也能进行有氧呼吸，因为他们细胞中含有与有氧呼吸有关的酶，由此可见，线粒体不是有氧呼吸的必要条件。 2．有氧呼吸过程中各元素的去向： （五）无氧呼吸过程： 无氧呼吸 场　所 反应式 第一阶段 细胞质基质 C6H12O62丙酮酸+4NADH+ 少量能量酶 第二阶段 细胞质基质 乳酸型 2丙酮酸+4[H]2C3H6O3 (乳酸)酶 酒精型 2丙酮酸+4[H]2C2H5OH(酒精) + 2CO2酶 1．总反应式： C6H12O62C3H6O3 (乳酸) + 少量能量 乳酸发酵酶 C6H12O62C2H5OH(酒精) + 2CO2 +少量能量 酒精发酵酶 ①无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。 ②无氧呼吸只在第一阶段产生少量能量，第二阶段不产生能量。 ③无氧呼吸产生酒精的：酵母、大多数植物细胞等。 无氧呼吸产生乳酸的：乳酸菌、高等动物、人、马铃薯的块茎、甜菜的块根、胡萝卜的叶、玉米的胚 ⑤发酵：微生物（酵母菌、乳酸菌）的无氧呼吸。产生酒精的叫酒精发酵；产生乳酸的叫乳酸发酵。 2．无氧呼吸能量去向：热能的形式散失+储存在ATP中+储存的酒精或乳酸中（主要） （六）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、线粒体 细胞质基质 条件 氧气、酶 酶 物质 变化 葡萄糖彻底分解， 产生CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底， 生成酒精和CO2或乳酸 能量 变化 释放大量能量（主要以热能形式散失，少数形成ATP） 释放少量能量（一部分以热能形式散失，一部分储存在ATP中），大部分能量储存在乳酸或酒精中 ATP产生 三个阶段均产生，第三阶段大量产生 第一阶段产生 [H] 前两个阶段产生， 第三阶段使用 第一阶段产生， 第二阶段使用 相同点 联系 从葡萄糖到丙酮酸阶段相同，以后不同(第一阶段相同) 实质 分解有机物，释放能量，产生ATP 意义 为生命活动提供能量 （七）影响呼吸速率的外界因素： 1．温度：温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的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：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。 （八）呼吸作用在生产上的应用： 应用 原理 提倡有氧运动 因为剧烈运动时，无氧呼吸积累过多乳酸，使肌肉酸胀乏力 及时松土透气 增加根细胞有氧呼吸，促进无机盐(矿质离子)吸收 稻田定期排水 避免根细胞进行无氧呼吸产生大量酒精，对细胞产生毒害作用，使其腐烂 生产各种酒 利用麦芽、粮食和酵母菌等，在控制通气的情况下生产各种酒 用“创可贴”、透气 消毒纱布包扎伤口 为伤口创造有氧环境，避免厌氧菌繁殖，有利于伤口愈合 储藏水果、粮食 往往通过降低温度、降低氧气含量等措施来减弱其呼吸作用，以延长保质期 （9） 三大营养物质的代谢过程 第4节 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中 一、绿叶中色素的提取与分离 1．实验原理 实验 原理 提取色素 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 分离色素 各种色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因而色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开 2．实验中材料试剂及操作目的 过程 操作内容 操作目的 提 取 色 素 材料 经干燥处理（65℃，24h）的绿色菠菜 防止水分过多影响提取效果 试剂 95%乙醇 溶解色素 关键 步骤 研磨要迅速、充分 提取较多色素、防止溶剂挥发 盛滤液的试管口加棉塞 防止溶剂挥发 滤纸或底部放置一层脱脂棉 过滤 分 离 色 素 试剂 95%乙醇作为层析液 聚酰胺薄膜作为层析摸 分离色素 关键 步骤 滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐 使分离的色素带清晰 滤液细线不能触及层析液 防止色素溶解到层析液中 3．实验结果 （乙醇为层析液） 二、叶绿体色素的吸收光谱 色素 主要吸收的光 光谱出现峰值的波长 叶绿素 叶绿素a 蓝紫光、红橙光 红光区：663 nm 蓝紫光区：429 nm 叶绿素b 红光区：645 nm 蓝紫光区：453 nm 类胡萝卜素 胡萝卜素 蓝紫光 450 nm左右有两个相邻的峰值 叶黄素 三、叶绿体的结构和功能 1．形态：一般呈扁平的椭球形或球形。 2．结构 3．功能：是进行光合作用的场所。 四、光合作用的概念及原理 1．光合作用的概念 场所 主要是叶绿体 反应物 二氧化碳、水 条件 光照、多种酶 产物 有机物、氧气 能量来源 光能 实质 合成有机物、储存能量 2．反应式 CO2＋H2O (CH2O)＋O2 五、光合作用过程 1．光反应阶段 (1)条件：光、色素、与光合作用有关的酶等。 (2)场所：类囊体的薄膜上。 (3)物质变化 ①水的光解：H2O H++O2+e— ②NADPH的合成：H++NADP++e—NADPH ③光合磷酸化：ADP+Pi ATP (4)能量变化:光能转化为NADPH、ATP中活跃的化学能。 2．碳反应阶段 (1)条件：NADPH、ATP、酶等（有关无光均可进行，但最新的研究表明，这一阶段有些过程也需要光）。 (2)场所：叶绿体基质。 (3)过程(卡尔文循环) ①CO2的固定：3C5＋CO26C3 ②C3的还原：C3(CH2O) ③五碳糖再生：5C3 3C5 (4)能量变化： NADPH、ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。 3．光反应与碳反应之间的联系 光反应为碳反应提供NADPH、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。 4．光反应和碳反应的比较 项目 光反应 碳反应 实质 光能转化为化学能，并释放出O2 同化CO2，合成有机物 需要 条件 外界条件：光照； 内部条件：色素、酶 不需要光照； 内部条件：酶 反应 场所 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体基质内 物质 变化 ①水的光解：H2O H++O2+e— ②NADPH的合成： H++NADP++e—NADPH ③光合磷酸化：ADP+Pi ATP ①CO2的固定：3C5＋CO26C3 ②C3的还原：C3(CH2O) ③五碳糖再生：5C3 3C5 能量变化 光能→活跃的化学能 活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 相应产物 O2、ATP和NADPH 糖类等有机物 5．外界条件突然改变，NADPH、C5、ATP等物质的变化规律 条件 C3 C5 NADPH 和 ATP (CH2O) 合成量 模型分析 光照强度由强到弱，CO2供应不变 增加 减少 减少 减少 光照强度由弱到强，CO2供应不变 减少 增加 增加 增加 CO2量由充足到不足，光照不变 减少 增加 增加 减少 CO2量由不足到充足，光照不变 增加 减少 减少 增加 六、影响光合作用的外界因素 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 (1)A点表示光照强度为0，释放的CO2量表明呼吸作用强度 (2)AB段表示随光照增强，光合作用逐渐加强，此段仍为呼吸作用强度大于光合作用强度 (3)B点表示光合作用强度等于呼吸作用强度(B点称为光补偿点)。 (4)BC段表示随光照增强，光合作用逐渐加强，此段光合作用强度大于呼吸作用强度 (5)C点表示光合强度达到最强(C点称为光饱和点)。C点以后限制光合作用的因素不再是光照强度 2．温度：温度可影响酶的活性。 (1)AB段表示(在一定范围内)随温度的升高，光合作用逐渐加强。 (2)B点表示光合作用中酶的最适温度。 (3)BC段表示酶的活性降低，光合速率下降，若温度过高，因酶活性丧失而停止光合作用。 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（二氧化碳饱 和点）后，光合速率维持在一定的水平，不再增加。 (1)A点表示光合作用吸收的CO2等于呼吸作用释放的CO2(A点叫CO2补偿点)。 (2)AB段表示(在一定范围内)光合速率随CO2浓度的增大而加快。 (3)B点表示光合速率不再增加时的CO2浓度(B点叫CO2饱和点)。 4．水：光合作用的原料之一，缺少时光合速率下降。 5．无机盐：如Mg2+与叶绿素的合成有关。 七、光合作用的应用： 影响因素 分析及应用 光照强度 光照强度主要影响光反应。合理密植也是对光照合理利用的充分体现 CO2的浓度 CO2浓度主要影响暗反应。在农田生产时，可以通过合理使用有机肥来提高CO2的浓度；大棚中适当增加CO2浓度，如投放干冰等 温度 温度通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用强度。温室栽培时，白天适当提高温度，夜间适当降低温度 第五章 细胞的生命进程 第1节 细胞通过分裂实现增殖 一、细胞增殖 1．概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数目的过程。 2．意义：细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。 二、细胞周期 1．范围：连续分裂的细胞。 2．起止点：从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。 3．阶段：分裂间期（G期，约占90~95%时间）和分裂期（M期，约占5~10%时间）。 （1）分裂间期又分为G1期、S期、G2期 ①G1期：合成RNA和蛋白质，特别是与DNA复制有关的酶 ②S期：DNA复制 ③G2期：合成组成纺锤丝的蛋白质 （2）分裂期又分为前期、中期、后期、末期四个时期，各时期染色体行为详见下表。 三、高等植物细胞有丝分裂的基本过程 图示 时期 主要变化 前期 ①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，这两条染色单体由一个共同的着丝粒连接着；②从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体③核仁逐渐解体，核膜逐渐消失 中期 每条染色体的着丝粒两侧，都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上 后期 每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，结果是细胞的两极各有一套染色体 末期 ①染色体变成染色质丝，纺锤丝消失； ②核膜、核仁出现，形成两个新细胞核； ③赤道板位置出现细胞板，其逐渐扩展为细胞壁 四、动物细胞的有丝分裂 1．动物细胞有由一对中心粒构成的中心体，中心粒在间期倍增，成为两组。 2．进入分裂期后，两组中心粒分别移向细胞两极。在这两组中心粒的周围，发出大量放射状的星射线，两组中心粒之间的星射线构成了纺锤体。 3．动物细胞分裂的末期不形成细胞板，而是细胞膜从细胞中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分，每部分都含有一个细胞核。 4．与细胞分裂有关的细胞器及生理作用 细胞器 细胞类型 生理作用 核糖体 动物、植物 各种蛋白质的合成场所 中心体 动物、低等植物 前期参与纺锤体的形成 高尔基体 植物 末期参与细胞壁的形成 线粒体 动物、植物 提供能量 五、有丝分裂的特征和意义 1．特征：将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中 2．意义：由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。 第2节 细胞通过分化形成多细胞生物体 一、细胞分化及其意义 1．概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。 2．特点 特点 解释 持久性 细胞分化是一种持久性的变化 不可逆性 一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡 普遍性 在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础 3．原因：在个体发育过程中基因选择性表达的结果 4．意义 (1)是生物个体发育的基础。 (2)使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 二、细胞的全能性 1．植物细胞的全能性 (1)实验过程 (2)结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。 2．动物细胞核的全能性 (1)实验过程 (2)结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。 3．细胞全能性：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。 4．细胞分化与细胞全能性的关系 项目 细胞分化 细胞全能性 原因 不同细胞中遗传信息执行情况不同 含有本物种全套遗传物质 结果 形成不同的组织 形成新的有机体或其他各种细胞 关系 ①两者发生过程中遗传物质都不发生改变； ②细胞分化程度越高，具有的全能性越小 三、干细胞 1．具有潜在自我更新与分化能力的细胞 2．特点 ①具有分裂和分化能力。 ②在动物和人体内，数量很少。 3．举例：人骨髓中的造血干细胞能通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板。 第3节 细胞衰老和死亡是自然的生理过程 一、细胞衰老 1．特征 2．细胞衰老与个体衰老的关系 (1)单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。 (2)多细胞生物 ①体内总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。 ②个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 4．意义：细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体较好地实现自我更新。 二、细胞的死亡 1．细胞凋亡 (1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。 (2)意义(多细胞生物体) ①完成正常的发育。②维持内部环境的稳定③抵御外界各种因素的干扰。 2. 细胞坏死：在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。 合格考必过·知识梳理 合格考必过·知识梳理 第 2 页 共 59 页 第 1 页 共 59 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 必修二 《遗传与进化》 合格考必过·知识梳理 第4章 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 第一章 遗传的分子基础 第1节 DNA是主要的遗传物质 一、实验研究发现遗传物质是DNA或RNA （一）肺炎链球菌的转化实验 1．格里菲思实验(肺炎链球菌体内转化实验) (1)两种肺炎链球菌比较 比较 有无荚膜 有无致病性 菌落 S型细菌 有 有 光滑 R型细菌 无 无 粗糙 (2)实验过程及现象 ① R型活细菌→小鼠体内→小鼠不死亡 ② S型活细菌→小鼠体内→小鼠死亡,小鼠体内有分离出S型活细菌 ③ 加热杀死的S型细菌→小鼠体内→小鼠不死亡 ④ 将R型活细菌与加热杀死的S型细菌→小鼠体内→小鼠死亡，小鼠体内分离出S型活细菌 (3)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种“转化因子”。 2．艾弗里的实验(肺炎链球菌体外转化实验) （1）实验过程及现象: 第一组：R型细菌的培养基+S型细菌的细胞提取物→培养基含R型细菌和S型细菌。 第二—四组：有R型细菌的培养基+S型细菌的细胞提取物（加蛋白酶或RNA酶或酯酶）→培养基含R型细菌和S型细菌。 第五组：有R型细菌的培养基+S型细菌的细胞提取物（加DNA酶）→ 培养基只含 R型细菌。 实验结论: DNA是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质。 二、噬菌体侵染细菌的实验——蔡斯、赫尔希 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体。 1．实验方法：放射性同位素标记技术 2．实验过程： ①标记细菌 大肠杆菌＋含 35S 的培养基→含 35S 的大肠杆菌 大肠杆菌＋含 32P 的培养基→含32P 的大肠杆菌 ②标记噬菌体 噬菌体＋含 35S 的大肠杆菌→含 35S 的噬菌体 噬菌体＋含 32P 的大肠杆菌→含32P 的噬菌体 ③噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，保温一段时间后搅拌离心，检测上清液和沉淀物的放射性。 搅拌的目的是：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。 离心的目的是：让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。 注：该实验是自身对照，即试管中上清液和沉淀物放射性高低对照。 ④实验结果： 含35S的噬菌体+大肠杆菌→上清液放射性高，沉淀物放射性低。 含32P的噬菌体+大肠杆菌→上清液放射性低，沉淀物放射性高。 ⑤实验结论：DNA是遗传物质。（注意：该实验没有证明蛋白质不是遗传物质） 4．某些病毒的RNA是遗传物质（烟草花叶病毒、HIV、新冠病毒） 烟草花叶病毒：无细胞结构，由RNA和蛋白质外壳组成。 5．生物体内的核酸种类及遗传物质 二、DNA分子的结构 1．DNA双螺旋结构模型的构建 （1）构建者：沃森和克里克。 2．DNA分子的结构 （1）组成元素：C、H、O、N、P。 （2）组成单位：脱氧（核糖）核苷酸。 （3）DNA的双螺旋结构特点： ①DNA是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 ②DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 ③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律:A一定与T配对；C一定与G配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。 ④碱基连接在脱氧核糖的 1' 碳上， DNA 单链的这种连接方式决定了其方向性：单链的一个末端的脱氧核糖 5' 碳上的羟基没有参与形成磷酸二酯键，这一末端称为 5' 端；另一个末端的脱氧核糖 3' 碳上的羟基没有参与形成磷酸二酯键，这一末端称为 3' 端。按照国际惯例，书写 DNA 单链的碱基顺序时，常以左端表示 5' 端，如 ACGCGGT 表示 5' 端为 A、3' 端为 T 的 DNA 单链。 上图很好的揭示了DNA的形成过程，图1表示DNA的基本单位—脱氧核苷酸（4种）；图2表示单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键形成单链；图3表示两条单链通过碱基互补配对原则形成氢键，构成DNA的双链；图4揭示了碱基互补配对原则（A和T配对，C和G配对）；图5是DNA分子的双螺旋结构。 3．DNA的结构特点 (1)多样性：具n个碱基对的DNA有4n种碱基对排列顺序。 (2)特异性：每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。 (3)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对构成方式不变等。 三、基因通常是有遗传效应的DNA片段 1．一个DNA分子上有多个基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。  2．DNA片段中的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中，碱基排列顺序千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性；DNA的多样性和特异性是生物体多样性的物质基础。基因通常是有遗传效应的DNA片段。 注：有些病毒的遗传物质RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。 第2节 遗传信息通过复制和表达进行传递 一、DNA复制 1．DNA复制的过程 （1）概念：以亲代DNA两条链为模板合成子代DNA的过程。 （2）时期：在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的 。 （4）场所：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体。 （3）DNA复制需要的基本条件： ①模板：DNA两条链 ②酶：解旋酶、DNA聚合酶 ③原料：游离的4种脱氧核苷三磷酸dNTP（dATP、 dTTP、dGTP、dCTP） （4）特点：①半保留复制； ②边解旋边复制 。 （5）过程： ①解旋：在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋。 ②复制：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按 碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。 ③延伸及重新螺旋：随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链不断延伸，同时，每条新合成的子 链与对应的母链盘绕为双螺旋结构。 （6）方向：从 5' 到 3' 方向合成新生链。 （7）结果：复制结束后，一个DNA分子就形成了两个相同的DNA分子。新复制的两个子代DNA分子通过细胞分裂分配到子细胞中。 2．DNA复制的意义 将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。 3．准确复制的原因 ①DNA分子独特的双独特结构为复制提供了精确的模板。 ②通过碱基互补配对原则保证了复制准确无误地进行。 二、基因指导蛋白质的合成 1．DNA和RNA的比较： 项目 DNA RNA 组成元素 C、H、O、N、P 组成单位 脱氧（核糖）核苷酸 核糖核苷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 A、T、C、G A、U、C、G 空间结构 规则的双螺旋结构 一般是单链 分类 mRNA、tRNA、rRNA 功能 所有细胞生物和 DNA病毒的遗传物质 a.mRNA是蛋白质合成的直接模板； b.tRNA 能识别 mRNA 上的密码子并转运特定的氨基酸； c.rRNA与蛋白质一起构成核糖体； d. 是RNA病毒的遗传物质； f．少数RNA具有催化作用 分布 (主要)细胞核、细胞质基质（原核细胞）、线粒体、叶绿体 主要分布在细胞质中 2．转录 （1）概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。 （2）场所：主要在细胞核（还可在线粒体、叶绿体、原核细胞的细胞质中） （3）时间：整个生命历程 （4）基本条件： ①模板：基因的一条链 ②原料：4种游离的核糖核苷三磷酸NTP（ATP、UTP、GTP、CTP） ③能量 ④酶：RNA聚合酶 （5）配对原则：碱基互补配对原则：A-U、T-A、C-G、G-C （6）转录的方向：5' → 3' 方向 （7）产物： RNA（RNA通过核孔释放到细胞质） （8）遗传信息流动方向：DNA→RNA （9）特点：边解旋边转录 3．翻译相关基础概念 （1）概念：游离在细胞质中的氨基酸 ，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 （2）密码子： a．密码子的概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。 b．密码子的特点: ①简并性:一种氨基酸可对应一种或多种密码子； ②通用性:地球上几乎所有生物都共用一套密码子。 （3）RNA和反密码子： ①tRNA：其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。tRNA中含有氢键。 ②反密码子：tRNA上能够与mRNA上密码子互补配对的3个碱基。 ③决定氨基酸的密码子有61或62种，所以tRNA有61或62种，反密码子也有61或62种。 ④一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可由一至多种tRNA携带。 4．翻译 （1） 场所：核糖体 （2）时间：整个生命历程 （3）基本条件： ①模板：mRNA ②原料： 21种氨基酸 ③能量 ④酶：翻译需要的酶 ⑤转运工具：tRNA （4）配对方式：mRNA和tRNA配对（A-U,G-C,C-G,U-A ）. （5）产物：蛋白质（肽链）. （6）遗传信息流动方向：mRNA→蛋白质. （7）翻译的过程： ①mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。 ②携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。 ③甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。 ④核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。 就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直至核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。 （8） 特点： 真核生物：先转录后翻译. 原核生物：转录翻译同时 一条mRNA上可结合相继结合多个核糖体，同时合成相同肽链，提高合成蛋白质的速率。 5．中心法则内容： 遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译（基因表达）。少数生物的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向蛋白质。 ①DNA复制，②转录，③RNA复制，④翻译，⑤逆转录。 分别写出下列相关中心法则表达式 ①写出噬菌体等病毒的中心法则 ②写出烟草花叶病毒等病毒的中心法则 ③写出HIV等病毒的中心法则 ④写出洋葱表皮细胞内的遗传信息传递方式 DNARNA蛋白质。 ⑤写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递方式 6．在遗传信息的流动过程中，DNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，生命是物质、能量和信息的统一体。 7．DNA复制、转录和翻译的比较(以真核生物为例) 项目 复制 转录 翻译 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质(核糖体) 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 配对 原则 T—A、A—T、 G—C、C—G T—A、A—U、 G—C、C—G U—A、A—U、 G—C、C—G 结果 两个子代DNA分子　　　 　 mRNA、tRNA、rRNA　　　　 蛋白质 信息 传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 意义 传递遗传信息 表达遗传信息 第3节 基因选择性表达导致细胞的差异性 1．基因控制性状的途径： （1）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。如豌豆的圆粒和皱粒、人类白化病。 （2）基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。如人类囊性纤维病、镰状细胞贫血。 2．基因的选择性表达与细胞分化 (1)同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同。 (2)在不同类型的细胞中，表达的基因可以分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因；另一类是某类细胞中特异性表达的基因。 (3)细胞分化的本质就是基因的选择性。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 (4)细胞分化的表现 ①分子水平：mRNA、蛋白质种类数量等不同。 ②细胞器水平：细胞器种类和数量有较大差异。 ③细胞水平：细胞形态、结构、功能发生改变。 3．表观遗传 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。主要包括 DNA 甲基化、组蛋白修饰和RNA干扰等。 第二章 有性生殖中的遗传信息传递 第1节 有性生殖中遗传信息通过配子传递给子代 1．减数分裂的概念 减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生 成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。 2．减数分裂各个时期的特点:（设染色体数为2N） （1）减数第一次分裂（细胞中有同源染色体） 间期：染色体复制（完成DNA复制和蛋白质合成）。 前期（四分体时期）：同源染色体联会，形成四分体，同源染色体的非姐妹染色单体间可发生互换，四分体散乱分布。 中期：四分体排列在赤道板两侧。（赤道板只是一个位置，不是细胞的结构） 后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合。 末期：细胞缢裂为两个子细胞，子细胞中染色体数目减半，不含同源染色体。 （2）减数第二次分裂（细胞中无同源染色体） 前期：染色体散乱分布。 中期：染色体着丝粒排列在赤道板上。 后期：染色体着丝粒断裂，姐妹染色单体分开,染色体数目加倍，子染色体移向细胞两极。 末期：细胞缢裂为两个子细胞。 3．减数分裂的几组重要概念： （1）同源染色体和非同源染色体 同源染色体：减数分裂中配对的两条染色体，形态、 大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方。 非同源染色体：形态、大小不相同，且在减数分裂过程中不配对的染色体。 （2）联会和四分体 联会：减数笫一次分裂前期同源染色体两两配对的现象。 四分体：联会后的每对同源染色体含有4条染色单体，叫做四分体。四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。 数量关系：1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体（含4个DNA分子）。 （3）姐妹染色单体和非姐妹染色单体 姐妹染色单体：同一着丝粒连着的两条染色单体， 如图中的a和a'、b和b'、c和c'、d和d' 非姐妹染色単体：不同着丝粒连着的两条染色单体。包括：同源染色体上的非姐妹染色单体，非同源染色体上的非姐妹染色単体。 （4）互换图示： 发生的时期：减数第一次分裂前期（四分体时期）。 范围：同源染色体中非姐妹染色单体间交换片段。 交换对象：等位基因（B-b）交换。 结果及意义：导致非等位基因基因重组，产生多种配子，若不互换只产生AB、ab两种配子,若互换则可产生 ab和 Ab、aB、AB 四种配子。 4．精子和卵细胞的形成过程比较 （1）场所不同：人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中的曲细精管内形成的。卵细胞是在卵巢形成的。 （2）过程： ①1个精原细胞经减数分裂形成4个精细胞，变形形成4个精子，1个卵原细胞经减数分裂只能产生1 个卵细胞和3个极体（最终退化消失），卵细胞不变形。 ②初级精母和次级精母细胞质均等分裂，初级卵母和次级卵母细胞细胞质不均等分裂,极体细胞质均等分裂。（注：卵原细胞和精原细胞还能进行有丝分裂产生新的卵原细胞和精原细胞） 5．有丝分裂和减数分裂过程的比较 （1）有丝分裂：染色体复制1次，细胞分裂1次，形成2个子细胞.染色体数不变，细胞中有同源染色体， 但不发生联会。 （2）减数分裂：染色体复制1次，细胞分裂2次，形成4个子细胞，染色体数减半。减I有同源染色体， 前期发生联会，可发生交叉互换，减II无同源染色体。 6．减数分裂中染色体、核DNA数变化图像 （1）细胞中染色体数、核 DNA 含量变化曲线 ①BC段：进行DNA复制。 ②DE（de）段：同源染色体分离，进入两个子细胞。 ③ff'段：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。 ④H（h）点：姐妹染色单体分开后形成的子染色体平均分配到两个子细胞。 ⑤间期染色体复制前（AB段和ab段）和减II后、末期（FH段和fh段），染色体数：核DNA数=1:1 ⑥间期染色体复制后、减Ⅰ、减Ⅱ前中期(CF 段和 cf段)，染色体数 : 核 DNA 数＝1:2 。 （2）每条染色体上DNA含量变化曲线 上图所示曲线适用于减数分裂，也适用于有丝分裂，相关分析如下： A→B B′→C C→D D→E 特点及其 变化 减数分裂 对应时期 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ的前期、中期 减数分裂Ⅱ的后期 减数分裂Ⅱ的末期 有丝分裂 对应时期 有丝分裂前的间期 前期和中期　 后期 末期 （3）数量变化柱状图 相关解读 ①只有染色单体的数目才可能是0，染色体和核DNA的数目不可能是0。染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以柱形图中表示的某结构如出现0，则其一定表示染色单体。 ②染色体的数目不可能超过核DNA分子的数目。因为核DNA分子未复制时，其数目与染色体一样多，而复制后，每条染色体上含有2个DNA分子。即核DNA分子数∶染色体数可能为 1∶1 或 2∶1，但不可能是 1∶2。 7． “同源染色体对数”及“染色体组数”的变化(以二倍体生物为例) 图甲中表示有丝分裂的是①，表示减数分裂的是②。图乙中表示有丝分裂的是③，表示减数分裂的是④。 8．配子中染色体组合多样性的原因 （1 ）减I前期：同源染色体中非姐妹染色单体之间可能发生互换。1个精原细胞若不发生互换， 产生4个2种精子（两两相同）：若发生互换，产生4个4种精子。 （2）减I后期：同源杂色体分离，非同源杂色体自由组合。一个基因型为AaBb的个体，能产生AB、Ab、 aB、ab四种配子。（2n种，n表示等位基因对数） （3）基因型为AaBb的雄性个体产生的精子有4种，精子类型为AB、Ab、 aB、ab，它的一个精原细胞经减数分裂形成2种精子，精子类型为Ab、 aB或AB、ab。 基因型为AaBb雌性个体产生的卵细胞有1种，卵细胞类型为AB、Ab、 aB、ab，它的一个卵原细胞经减数分裂形成1种卵细胞，卵细胞类型为Ab或 aB或AB或ab。 9．受精作用 （1）概念：精子和卵细胞 相互识别、融合成为受精卵的过程。识别依赖于膜上的糖蛋白，融合体现了膜的流动性。 （2）过程：精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入。精子的头部进入卵细胞不久，精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。 （3）结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的稳定，其中一半的染色体来自父方，另一半来自母方。而细胞质(质 DNA)几乎全部来自母方 。 （4）意义：保证了生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传特性稳定性。 同一双亲的后代必然呈现多样性。这种多样性有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。 10．有性生殖后代多样性原因 (1)配子的多样性：减数分裂Ⅰ前期非姐妹染色单体之间的互换；减数分裂Ⅰ后期非同源染色体之间的自由组合。 (2)受精时精子和卵细胞的结合具有随机性。 11．减数分裂、受精作用与有丝分裂中染色体数、核DNA 含量的变化曲线(会分析理解不死记) （1）有“斜线”的是核DNA含量变化，无“斜线”的是染色体数变化。 （2）起点与终点相同的是有丝分裂分裂，终点减半的是减数分裂。 （3）染色体增倍原因是有丝分裂后期或减Ⅱ后期着丝点断裂，姐妹染色单体分开；但受精作用也会使染色体恢复倍增。染色体减半是由于同源染色体均分到两个子细胞中。 第2节 亲代基因传递给子代遵循特定规律 一、基因分离定律 1．豌豆用作遗传实验材料的优点 (1)豌豆是严格的自花传粉、闭花受粉的植物，自花传粉、闭花受粉避免了外来花粉的干扰，自然状态下 一般都是纯种。 （2）豌豆不同品种间具有易于区分的、能稳定遗传（纯合子）的相对性状。 （3）豌豆花大，便于去雄和人工授粉。 （4）豌豆生长周期短，易于栽培。 （5）后代数量多，数学统计分析结果更可靠。 2．一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫作相对性状 。 3．人工异花传粉的过程 a．去雄，先除去未成熟花的全部雄蕊。 b．套袋，套上纸袋，以免外来花粉干扰。 c．采集花粉。 d．传粉，将采集到的花粉涂（撒）在去除雄蕊的雌蕊柱头上。 e．套袋，再套上纸袋，防止外来花粉干扰。 两朵花之间的传粉过程叫作异花传粉。不同植株的花进行异花传粉时供应花粉的植株叫作父本，接受花粉的植株叫作母本。 4．杂交实验： （1）孟德尔用高茎豌豆与矮茎豌豆作亲本进行杂交。无论用高茎豌豆作母本(正交)，还是作父本(反交)，杂交后产生的第一代总是高茎的。用F1 自交，结果在F2植株中，不仅有高茎，还有矮茎的，数量比接近3：1。 （2）孟德尔把 F1 中显现出来的性状，叫作显性性状，如高茎；未显现出来的性状，叫作隐性性状，如矮茎。 （3）杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象，叫作性状分离。 5．对分离现象的解释 （1）生物的性状是由遗传因子决定的。这些因子就像一个个独立的颗粒，既不会相互融合，也不会在传递中消失。每个因子决定一种特定的性状，其中决定显性性状的为显性遗传因子 ，用大写字母(如 D )来表示；决定隐性性状的为隐性遗传因子，用小写字母(如 d )来表示。 （2）在体细胞中，遗传因子是成对存在的。例如，纯种高茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子DD，纯种矮茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子dd。像这样，遗传因子组成相同的个体叫作纯合子。因为F1自交的后代中出现了隐性性状，所以在F1的体细胞中必然含有隐性遗传因子；而F1表现的是显性性状，因此F1的体细胞中的遗传因子应该是Dd。像这样，遗传因子组成不同的个体叫作杂合子。 （3）生物体在形成生殖细胞----配子时，成对的遗传因子分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子的一个。F1高茎豌豆（Dd）产生两种雌配子即含D、d的配子，两种雄配子，雌配子中：D：d=1：1，雄配子中：D：d=1：1，（数量上雌配子远多于雄配子） （4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。例如，含遗传因子D的雌配子，既可以与含遗传因子D的雄配子结合，又可以与含遗传因子d的雄配子结合。 6．对分离现象解释的验证 （1）方法：孟德尔巧设计了测交实验对分离现象的解释进行验证，让 F1与隐性纯合子杂交。 （2）目的： ①测定F1产生配子的种类及比例。 ②测定F1产生配子时遗传因子（基因）的行为。 ③ 测定F1的遗传因子组成（基因型）。 （3）结果：测交后代中Dd:dd=1：1，显性：隐性=1：1。 7．分离定律 （1）内容：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 （2）适用范围： ①进行有性生殖的真核生物，细胞核内的遗传；②一对相对性状的遗传。 8．孟德尔的研究方法：假说一演绎法 在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，推出预测的结果，再通过实验来检验。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的，反之，则可以认为假说是错误的。 9．显性、隐性性状的判断 (1)根据概念判断显隐性 →甲性状→ (2)根据子代表型判断显隐性 (3)设计杂交实验判断显隐性 (4)根据遗传系谱图判断显隐性 10．表型、基因型、环境之间的关系 表型是基因型与环境相互作用的结果。表型相同，基因型不一定相同，AA 、Aa基因型相同， 表型一般（不一定）相同，表型还受环境影响。 11．六种杂交组合 亲本组合 子代 基因型 表型及比例 AA × AA AA 全显 AA × Aa AA、Aa 全显 AA × aa Aa 全显 Aa × Aa 1AA:2Aa:1aa 3显性:1隐性 Aa × aa 1Aa:1aa 1显性:1隐性 aa × aa aa 隐性 12．子代表型比在解题中的应用 （1）后代分离比为3:1,双亲都为杂合子。 （2）后代分离比为1:1,为测交类型，双亲一方为杂合子，另一方为隐性纯合子。 （3）后代全为显性，亲代至少一方为显性纯合子。 （4）后代全为隐性，亲代双方都为隐性纯合子。 2、 基因自由组合定律 1．两对相对性状的杂交实验 （1）实验过程 P 黄色圆粒 X 绿色皱粒 F1 黄色圆粒 自 交 F2 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒 比例： 9 ： 3 ： 3 ： 1 ①不论正交、反交，F1（子一代）都表现黄色圆粒。 ②F1自交，F2（子二代）性状间自由组合，有4种表现型：黄圆（双显）：黄皱（一显一隐）：绿圆（一隐一显）：绿皱（双隐）=9:3:3:1.其中亲本类型（黄圆、绿圆）占10/16，重组类型（黄皱、绿圆）占6/16。 ③F2中，黄色：绿色=3:1，圆粒：皱粒=3:1，说明每一对相对性状的遗传都遵循分离定律。 2．对自由组合现象的解释 (1)豌豆的粒形和粒色分别受两对遗传因子控制(粒形:R和r；粒色：Y和y)，显性基因对隐性基因有掩盖作用。 (2)两亲本的遗传因子组成为YYRR、yyrr，分别产生YR和yr各一种配子，F1的遗传因子组成为YyRr，表现为黄色圆粒。 (3)杂交产生的F1的遗传因子组成是YyRr，在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。结果：F1产生的雌配子和雄配子各有4种，即YR、Yr、yR、yr，且它们之间的数量比为1:1:1:1。 (4)受精时，F1的各种雌雄配子结合机会随机。因此有16种结合方式，产生9种遗传因子组合。F1自交，F2遗传因子组成形式（基因型）有9种：纯合子占4/16，单杂合子占8/16，双杂合子占4/16，表现型有4种，比例为9:3:3:1，双显性占9/16，单显性占6/16。双隐性占1/16，亲本型占10/16。重组型占6/16（若亲本为YYrr × yyRR，则亲本型占6/16，重组型占10/16） 3．对自由组合现象解释的验证 (1)方法:测交，即让 F1YyRr与隐形纯合子yyrr杂交。 (2)预测结果：测交后代有4种性状，比例为1：1：1：1。 (3)实验结果：测交后代有四种性状，比例为1：1：1：1，符合预期设想 4．自由组合定律 (1)发生时间：形成配子时； (2)遗传因子间的关系：控制两对性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的； (3)实质：在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。 (4)适用范围：进行有性生殖的真核生物两对或两对以上相对性状的遗传。 5．孟德尔遗传规律的再发现 （1）约翰逊给孟德尔的“遗传因子”命名为基因；提出“表型”和“基因型”： （2）表现型（表型）指生物个体表现出来的性状， （3）与表现型有关的基因组成叫做基因型。 （4）控制相对性状的基因，叫等位基因（如D和d）。 6．孟德尔获得成功的原因 （1）正确选用实验材料（豌豆）是成功的首要条件。 （2）在对生物的性状分析时，首先针对一对相对性状进行研究，再对两对或多对性状进行研究。 （3）对实验结果进行统计学分析。 （4）科学地设计了实验的程序。 7．自由组合定律的解题方法 “拆分法”求解自由组合定律计算问题 (1)思路：将多对等位基因的自由组合分解为若干分离定律分别分析，再运用乘法原理进行组合。 (2)题型示例 ①求解配子类型及概率 典例：基因型为AaBbCC的个体 产生配子的种类数 Aa　　　　Bb　　　　CC ↓　　　　↓　　　　 ↓ 2 ×　 2× 　 1＝4(种) AbC配子的 概率 (A)×(b)×1(C)＝ ②求解子代基因型种类及概率 典例：AaBbCc×AabbCC 子代的基因型种类数 　Aa×Aa　Bb×bb　Cc×CC ↓　　　　↓　　　↓ 3　　×　 2　 ×　2＝12(种) 子代中基因型为AAbbCC的概率 (AA)×(bb)×(CC)＝ 子代中纯合子和杂 合子概率 纯合子概率＝××＝ 杂合子概率＝1－＝ ③求解子代表型种类及概率 典例：AaBbCc×AabbCC 子代的表型种类数 　Aa×Aa　Bb×bb　Cc×CC 　 ↓　 　　↓　　　↓ 　 2　　×　2　　× 1＝4(种) 子代中基因型为 A_B_C_的概率 (A_)×(B_)×1(C_)＝ 子代中不同于亲本表 型的比例 不同于亲本表型的比例＝1－亲本表型的比例＝1－[(A_B_C_)＋(A_bbC_)]＝ “逆向组合法”推断亲本的基因型 (1)利用基因式法推测亲本的基因型 ①根据亲本和子代的表型写出亲本和子代的基因式，如基因式可表示为A_B_、A_bb。 ②根据基因式推出基因型(此方法只适用于亲本和子代的表型已知且显隐性关系已知时)。 (2)根据子代表型及比例推测亲本的基因型 ①方法：将自由组合定律表型的分离比拆分成分离定律的分离比分别分析，再进行逆向组合。 ②题型示例(以两对等位基因为例) 子代表型比例及拆分 亲本基因型推断 9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1) AaBb×AaBb 1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1) AaBb×aabb或Aabb×aaBb 3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1) AaBb×Aabb或AaBb×aaBb 3∶1⇒(3∶1)×1 Aabb×Aabb、 AaBB×Aa__、 aaBb×aaBb、 AABb×__Bb 若为自交后代，则亲本为一纯一杂：AaBB、Aabb、aaBb、AABb　 多对基因控制生物性状的分析 n对等位基因(完全显性)分别位于n对同源染色体上的遗传规律 亲本相对性状的对数 F1配子 F2表型 F2基因型 种类 比例 种类 比例 种类 比例 1 2 (1∶1)1 2 (3∶1)1 3 (1∶2∶1)1 2 22 (1∶1)2 22 (3∶1)2 32 (1∶2∶1)2 n 2n (1∶1)n 2n (3∶1)n 3n (1∶2∶1)n (1)若F2中显性性状的比例为，则该性状由n对等位基因控制。 (2)若F2中子代性状分离比之和为4n，则该性状由n对等位基因控制。 8．异常分离比9:3:3:1变式 异常比 相对于孟徳尔的表现型比 测交后代比 15: 1 (9A B +3A bb+3aaB ）1aabb 3：1 9:7 9A B: (3A bb+3aaB+ laabb) 1：3 13 : 3 (9A_B_+3A_bb+ laabb) :3aaB_或 (9A B+3aaB+ laabb) :3A bb 3：1 12:3:1 (9A_B_+3A_bb) :3aaB_: laabb 或 (9A B+3aaB J :3A bb: laabb 2：1：1 9:6: 1 9A B: (3A bb+3aaB): laabb 1：2：1 9:3:4 9A_B_:3A_bb: (3aaB_+1 aabb)或 9A B: 3aaB: (3A bb+laabb) 1：1：2 第3节 性染色体上的基因传递与性别相关联 一、性别决定方式 （1）概念：雌雄异体的生物决定性别的方式，自然界中大多数生物的性别由性染色体决定。 注意：①性别既受性染色体控制，也与其上部分基因有关，但性染色体上的基因并不都与性别决定有关， 如色盲基因。②并非所有生物都有性染色体，性染色体只存在于有性杂色体决定性别的生物体内。 （2）鸡性别决定的ZW型 雌性：（异型）ZW ， 雄性：（同型） ZZ 。 （3）人类体细胞及配子中染色体组成 男性：体细胞：44条常染色体+ XY（异型）或23对常杂色体+ XY （异型） 精子：22条常染色体+X、22条常染色体+ Y。（2种） 女性：体细胞：44条常染色体+ XX（同型）或22对常朶色体+ XX（同型） 卵细胞：22条常染色体+X。（1种） 注意：人的X、Y性染色体大小、形状不同，但减数分裂中能发生联会，因此属于同源染色体。X染色体比Y染色体大，基因多。 二、伴性遗传 1．伴性遗传概念：性染色体上的基因控制的性状遗传与性别相关联。 2．伴X染色体隐性遗传（如红绿色盲）的各种基因型： 项 目 女 性 男 性 基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 表 型 正常 正常（携带者） 色盲 正常 色盲 3．伴X染色体隐性遗传（如红绿色盲、血友病）的特点有： ①男患者多于女患者。 ②男性红绿色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。 4．伴X染色体显性遗传抗（抗维生素D佝偻病）特点： ①女性多于男性；但部分女患者病症较轻。 ②男性患者与正常女性婚配的后代中，女性都是患者，男性都是正常。 5．限雄遗传 ①基因位置：致病基因在 Y 染色体上，在X上无等位基因，无显隐性之分。患者患者基因型：XYM。 遗传特点：患者均为男性，且“父传子，子传孙”。 6．遗传系谱图中遗传病、遗传方式的判断方法 第一步：判断是否为伴Y遗传。 第二步：判断是显性遗传病还是隐性遗传病：无中生有为隐性，有中生无为显性。 第三步：判断是常染色体遗传还是伴X遗传。 隐性遗传看女病，父子有正非伴性。显性遗传看男病，母女有正非伴性。 9．两种遗传病的概率计算方法 当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，若已知患甲病的概率为m，患乙病的概率为n，则各种患病情况如下表： 序号 类型 计算公式 ① 不患甲病的概率 1－m ② 不患乙病的概率 1－n ③ 只患甲病的概率 m(1－n) ④ 只患乙病的概率 n(1－m) ⑤ 同患两种病的概率 mn ⑥ 只患一种病的概率 m＋n－2mn或m(1－n)＋n(1－m) ⑦ 患病概率 m＋n－mn或1－不患病概率 ⑧ 不患病概率 (1－m)(1－n) 三、基因位置的判定及相关实验设计突破 1．基因位于X染色体上还是位于常染色体上的判断 （1）若相对性状的显隐性是未知的，且亲本均为纯合子，则用正交和反交的方法判断，即： 正反交实验⇒ （2）若相对性状的显隐性是已知的，只需一个杂交组合判断基因的位置，则用隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交的方法判断，即： 2．基因是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传 适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。 （1）基本思路一：用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状，即： （2）基本思路二：用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即： 3．基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段 （1）设计思路：隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选F1中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表型情况。即： （2）结果推断 4．依据调查结果，推测基因的位置 第三章 可遗传的变异 第1节 基因重组造成变异的多样性 一、生物变异的类型 1．不可遗传变异：仅由环境因素引起，遗传物质并未改变 。 2．可遗传变异：遗传物质改变引起。有三种：基因突变、基因重组和染色体变异。 【思考】可遗传变异一定能遗传给后代吗？ 请说明理由？ 不一定。如果可遗传变异发生在体细胞中，一般就不会遗传给后代。 二、基因重组 1．概念：生物体有性生殖过程中，控制不同性状的基因(非等位基因)的重新组合。 2．时间：有性生殖的减数分裂过程。 3．结果：产生新的基因型。 4．类型(自然状态下) ①交叉互换型：减数分裂I前期，同源染色体上的等位基因可能会随非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的非等位基因重组。 ②自由组合型：减数分裂I后期，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因自由组合。 5．意义：是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物进化有重要意义。 第2节 基因突变是生物变异的根本来源 1．基因突变的实例—镰状细胞贫血 （1）症状：红细胞是弯曲的镰刀状。 （2）检测：可用显微镜观察红细胞形状确认。正常人红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症的红细胞是弯曲的镰刀状。 （3）直接原因：组成血红蛋白的一个谷氨酸被替换成了缬氨酸，从而使血红蛋白结构改变。 根本原因：血红蛋白基因中一个碱基对发生替换。 2．基因突变 （1）基因突变的概念：DNA分子中发生碱基的替换、插入或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。 （2）基因突变对后代的影响： ①基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。 ②若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物体的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。 （3）原因：①外因：物理因素、化学因素和生物因素 ②内因：DNA复制偶尔发生错误 （4）特点： ①普遍性：在生物界普遍存在，是所有生物可遗传变异的共同来源。 ②随机性：可发生在个体发育的任何时期，细胞内的不同的DNA分子上，以及同一DNA分子的不同部位。 ③不定向性：一个基因可以发生不同的突变产生一个以上的等位基因。 ④低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。 ⑤少利多害性：基因突变一般有害变异较多，有利变异较少。 （5）结果：产生新的等位基因。 （6）意义：基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了丰富的原材料。 3．有些突变对生物自身未必有利，却能为人类所利用。 4．经常与基因突变联系的“热点” 第3节 染色体变异会导致性状变化 1．染色体变异概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。 2．染色体数目的变异 （1）染色体数目的变异可以分为两类：一类是以细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少，称为整倍体变异；另一类是细胞内个别染色体的增加或减少，称为非整倍体变异，如唐氏综合征。 （2）二倍体和多倍体 ①染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。 ②二倍体概念：体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。 实例：几乎全部动物和过半数的高等植物。 ③多倍体概念：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，统称为多倍体。 实例：在植物中很常见，在动物中极少见。如：三倍体无籽西瓜、四倍体番茄。 香蕉和三倍体无籽西瓜没有种子的原因：三倍体因为原始生殖细胞中含有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的种子。 多倍体植株优点：多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。 （3）人工诱导多倍体 ①方法：低温处理、用秋水仙素诱发等。 ②秋水仙素处理对象：萌发的种子或幼苗。 ③秋水仙素作用原理：秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。 （4）单倍体 ①概念：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。 ②特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。 ③应用：利用单倍体植株培育新品种。 ④优点：能明显缩短育种年限。 3．染色体组数目的判定 (1)根据染色体形态判定 细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 (2)根据基因型判定 在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。 (3)根据染色体数和染色体的形态数推算 染色体组数＝染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。 4．染色体的结构变异 (1)类型： ①缺失：染色体的某一片段缺失引起的变异。 ②重复：染色体中增加某一片段引起变异。 ③易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。 ④倒位：染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。 (2)结果：使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。 (3)实例：如猫叫综合征，是由于人的5号染色体部分缺失引起的遗传病。 类型 图像 联会异常 实例 缺失 人的5号染色体部分缺失导致猫叫综合征 重复 果蝇的棒状眼 倒位 人类第9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产 易位 人类慢性粒细胞白血病 5．三种可遗传变异的比较 （1）基因突变、基因重组：分子水平变化，光学显微镜下无法直接观察到。 （2）染色体变异：染色体水平变化可用光学显微镜直接观察到。 6．易位与互换的区别 项目 染色体易位 互换 图解 区别 位置 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 原理 染色体结构变异 基因重组 观察 可在显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 第4节 人类遗传病可以检测和预防 一、人类常见遗传病类型 1．人类遗传病：通常是指由遗传物质改变而引起的人类疾病。 2．类型 （1）单基因遗传病：指受一对等位基因控制的遗传病。如：多指、并指、软骨发育不全、镰状细胞贫血、白化病、苯丙酮尿症等。 （2）多基因遗传病：指受两对或两对以上等位基因控制的遗传病。如：原发性高血压、冠心病、哮喘和青少年型糖尿病。多基因遗传病在群体中发病率比较高。 （3）染色体异常遗传病：指由染色体变异引起的遗传病。如：唐氏综合征（又称21三体综合征）、猫叫综合征。 注：携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病，如白血病基因携带者(Aa)不是白化病患者；不携带遗传病基因的个体也可能会患遗传病，如染色体异常遗传病。 3．遗传病发病率与遗传方式的调查 　　项目 内容　　 调查对象及范围 注意事项 结果计算及分析 遗传病发病率 广大人群随机抽样 考虑年龄、性别等因素，群体足够大 患病人数占所调查的总人数的百分比 遗传方式 患者家系 正常情况与患病情况 分析基因的显隐性及所在的染色体类型 二、遗传病的检测和预防 （1）禁止近亲结婚，提倡婚前体检和适龄生育 我国法律规定：直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。 提倡适龄生育也有利于优生。女性最适生育年龄段是24~29 岁。 （2）遗传咨询 对于遗传病患者以及高风险人群（如家族中有遗传病史、生育过遗传病患儿、有多次流产史者），可由遗传咨询师根据病史和家族史来评估遗传病的发生风险及预防措施。 （3）产前诊断 指在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如 B 超、胎儿细胞检查和孕妇血液样本分析等对胎儿进行形态观察、染色体分析和基因检测等确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。开展产前诊断时，羊水检查可以检测染色体异常遗传病；B超检查可以检查胎儿的外观和性别；孕妇血细胞检查可以筛查遗传性地中海贫血病；基因检测可以检测基因异常病。 （4）环境控制和人为干预 对于一些发病机理非常明确的遗传病，可以通过改变环境减少发病的可能性。 第四章 生物的进化 第1节 多种证据表明生物具有共同祖先 1．化石为生物进化研究提供了直接证据 （1）概念：在特殊条件下，保存于地层中的古代生物的遗体、遗物，以及他们的生活遗迹。 （2）作用：是研究生物进化最直接、最重要的证据。 （3）特点：各类生物化石在地层中的出现是有一定规律的。 深层、古老的地层中出现的化石所代表的生物简单、低等； 浅层、新近的地层中出现的化石所代表的生物复杂、高等。 （4）缺点：对于数以亿计的生物来说，目前发现的化石证据太少。 2．胚胎学和比较解剖学为生物进化研究提供了间接证据 （1）胚胎学证据 鱼类、鸟类和哺乳类等生物成年个体的形态存在很大差异，但在胚胎发育早期却存在着许多相似之处。例如：早期胚胎都有尾，都有乳头状突起——肢芽等。在发育后期，人类胚胎的尾因细胞凋亡而消失，肢芽则进一步发育成为四肢；而另外一些生物如鱼类，尾得以保留而肢芽消失。 针对上述现象的一个合理解释：生物在胚胎发育过程中重演了其祖先的进化特征，并由此推测陆生脊椎动物是由原始的水生动物进化而来。 （2）比较解剖学证据： ①同源器官：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 ②痕迹器官：是指生物体内存在但其功能已基本丧失的器官。 3．细胞生物学和分子生物学为生物进化研究提供了微观证据 a．细胞有共同的物质基础和结构基础等。 b．不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子既有共同点，又存在差异性。 第2节 生物进化理论在不断发展 一、生物进化理论 1．拉马克的进化学说内容 ①当今所有的生物都是由更古老的生物进化而来，各种生物的适应性特征并不是自古以来就是如此的，而是在进化过程中逐渐形成的。 ②适应的形成是都是由于用尽废退和获得性遗传。 ③拉马克的进化学说的意义：彻底否定了物种不变论。 2．达尔文的自然选择学说 （1）自然选择学说的主要内容：变异和遗传、过度繁殖、生存斗争、适者生存。 （2）自然选择学说的贡献：使生物学第一次摆脱了神学的束缚，步入了科学的轨道。揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。 （3）自然选择学说的不足：对于遗传和变异的认识还局限于性状水平，不能科学解释遗传和变异的本质。 3．现代进化理论 （1）种群是生物进化的基本单位 （2）可遗传的变异为自然选择提供了丰富素材 （3）自然选择主导进化的方向 （4）隔离可能导致新物种的形成 第3节 物种形成和灭绝是进化过程中的必然事件 一、物种的形成 1．隔离在物种形成中的作用 （1）物种的概念：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称为一个物种。 （2）隔离及其在物种形成中的作用 ①隔离的类型：地理隔离和生殖隔离。 ②生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代。包括时间隔离、栖息隔离、行为隔离、机械隔离等。 ③地理隔离：同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。 ④隔离:不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。 ⑤新物种形成的标志：产生了生殖隔离。 ⑥新物种形成的过程：同一物种→地理隔离→自然选择→生殖隔离→不同物种 ⑦隔离是物种形成的必要条件。 （3）地理隔离与生殖隔离的比较 项目 地理隔离 生殖隔离 概念 同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代 特点 自然条件下不进行基因交流 种群间不进行基因交流 联系 ①地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段； ②一般经过长期的地理隔离，然后形成生殖隔离，也可能不经过地理隔离直接形成生殖隔离，如多倍体的产生；③只有地理隔离不一定形成生殖隔离，但能产生亚种，如东北虎和华南虎； ④生殖隔离是物种形成的标志，是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限 2．物种形成与生物进化的比较 比较内容 物种形成 生物进化 标志 出现生殖隔离 基因频率改变 变化后生物与原生物的关系 属于不同物种 可能属于同一物种 二者关系 ①生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种的形成，进化是量变，物种形成是质变；②新物种的形成是长期进化的结果 二、生物进化历程伴随着物种的形成与灭绝 1． 适应辐射 来自共同祖先，由于环境不同造成的适应性分化称为适应辐射 适应辐射增加了生物的多样性 2．自寒武纪以来，发生过明显的生物灭绝事件有 15 次，其中大灭绝5 次。近年来的相关研究报告称：地球可能已进入第 6 次物种大灭绝期，与以往不同的是，此次物种灭绝主要受人类活动影响。 第 2 页 共 59 页 第 29 页 共 59 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$