高中生物学业水平考试必备知识清单（必修1+必修2）生物学业水平考试合格考总复习

该高中生物学高考复习知识清单系统整合了必修一至必修二核心内容，涵盖细胞的物质与结构、代谢与能量、遗传与进化等模块，通过分章节必备知识梳理，结合表格对比、实验步骤解析等形式，构建完整知识体系。 清单以生命观念为统领，突出结构与功能观（如细胞膜流动镶嵌模型）、进化与适应观（如自然选择学说），通过科学思维方法（如归纳细胞学说建立过程）整合知识点，设实验专项（如质壁分离与复原步骤）、重难点标注及易错点提示，助力学生自主构建知识网络，培养探究实践能力，教师可据此精准指导复习，提升备考效率。

高中生物学业水平考试知识清单 必修一 第一章 走近细胞 必备知识1　细胞学说及建立过程 1.细胞学说的建立过程 发展阶段 科学家 贡献 不足 解剖和 观察 维萨里 通过尸体解剖研究，发表《人体构造》，揭示人体在器官水平的结构 未深入细胞水平 比夏 经过对器官的解剖观察，指出器官由组织构成 显微观察 罗伯特·胡克 用显微镜观察植物的木栓组织，发现“小室”并命名 为细胞 观察到的是死细胞 列文虎克 用自制显微镜观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等 未上升到理论 马尔比基 用显微镜广泛观察了动植物的微细结构，如细胞壁和细胞质 未用“细胞”来描述其发现，也未对细胞与生物体的关系进行归纳和概括 科学观 察和归 纳概括 施莱登、施旺 细胞学说主要建立者 没有弄清楚新细 胞是如何由老细 胞产生的 修正中 耐格里 发现新细胞的产生是细胞分裂的结果 未上升到理论 魏尔肖 总结出“细胞通过分裂产生新细胞” 未考虑非细胞结构生命的繁殖 2.细胞学说的内容 (1)细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来并由细胞和细胞产物所构成。 (2)细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。 (3)新细胞是由老细胞分裂产生的。 必备知识2　生命系统的结构层次 1.生命系统的结构层次 细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈 必备知识3　高倍显微镜的使用 1.制作临时装片的步骤 按照“一擦、二滴、三撕、四展、五盖、六染、七吸”步骤进行。 擦净载玻片、盖玻片→滴一滴清水(或生理盐水)于载玻片中央→取材料→将材料展平(或涂匀)于载玻片上的液体中→盖上盖玻片→将染色液滴于盖玻片一侧→用吸水纸从另一侧吸引染色液。 2.高倍显微镜的使用方法： 转动反光镜使视野明亮→在低倍镜下观察清楚后，把要放大的物象移至视野中央→转动转换器，用高倍镜调焦并观察。 3.高倍镜、低倍镜与视野大小、明暗等的关系 物镜 物像大小 视野中的细胞数目 视野亮度 物镜与装片的距离 视野范围 高倍镜 大 少 暗 近 小 低倍镜 小 多 亮 远 大 4.显微镜的成像特点和物像移动规律 （1）成像特点：显微镜成放大倒立的虚像，实物与像之间的关系是实物旋转180° 注意：视野中胞质环流的方向与实际方向是一致的。（若视野中胞质环流方向为顺时针，则实际胞质环流方向也是顺时针） （2）移动规律：在视野中物像偏向哪个方向，则应向哪个方向移动（同向移动）装片。 必备知识4　原核细胞和真核细胞 1. 原核、真核细胞 科学家根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。 2.原核、真核生物 （1）由真核细胞构成的生物叫做真核生物。由原核细胞构成的生物叫做原核生物。真核生物主要类群有植物、动物、真菌等。原核生物主要是广泛分布的各种细菌。 （2）细菌： ①蓝细菌的细胞比其他细菌大，蓝细菌细胞内含有藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的自养生物。细菌中的绝大多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。 ②细菌的细胞都有细胞壁、细胞膜和细胞质，都没有由核膜包被的细胞核，也没有染色体，但有环状的DNA分子，位于细胞内特定的区域，这个区域叫作拟核。下图为大肠杆菌和蓝细菌细胞模式图，图中①、②处的名称依次是核糖体、拟核，③、④、⑤处的名称依次是拟核、细胞膜、核糖体。 3.原核细胞与真核细胞的比较 （1）细胞的多样性：真核细胞多种多样，原核细胞多种多样，而真核细胞和原核细胞又不一样。 （2）细胞的统一性：原核细胞和真核细胞具有相似的细胞膜和细胞质，它们都以DNA作为遗传物质，这体现了原核细胞和真核细胞的统一性。 第二章 组成细胞的分子 必备知识1　细胞中的元素及化合物 一、组成细胞的元素 1.种类、含量 （1）细胞中常见的化学元素有20多种，其中有些含量较多，如C、H、0、N、P、S、K、Ca、Mg等，称为大量元素；有些含量很少，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，被称为微量元素。 （2）组成细胞的元素中C、0、H、N这四种元素的含量最多，其原因与组成细胞的化合物有关。 2.存在形式：细胞中的化学元素大多以化合物的形式存在。 二、组成细胞的化合物： 1.上图为组成细胞的主要化合物及相对含量，图中序号①～⑤对应的化合物依次是：水、蛋白质、糖类和核酸、脂质、无机盐。 2.通过上图可看出，细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。人体细胞内含量最多的有机化合物是蛋白质。 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.实验原理 （1）某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。因此，可以根据有机物与某些化学试剂所产生的颜色反应，检测生物组织中糖类、脂肪或蛋白质的存在。 （2）糖类中的还原糖，如葡萄糖，与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。 2.化学试剂 斐林试剂(甲液:质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，乙液:质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液)。0.01g/mL的苏丹Ⅲ染液。双缩脲试剂(A液:质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，B液:质量浓度为0.01g/mLCuSO4溶液)，体积分数为50%的酒精溶液，蒸馏水。 3.实验操作及结果 （1）还原糖的检测和观察及结果： ①向试管内注入2mL待测组织样液。 ②向试管内注入1mL斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀后再注入)。 ③将试管放入盛有50~65℃温水的大烧杯中加热约2min。 ④观察试管中出现的颜色变化——出现砖红色沉淀。 （2）脂肪的检测和观察及结果 ①方法：制作花生子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况。 ②过程及结果： 取材：取一粒浸泡过的花生种子，去掉种皮。 切片：用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。 制片：从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央；在花生子叶薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min；用吸水纸吸去染液，再滴加l～2滴体积分数为50％的酒精溶液，洗去浮色；用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。 观察：在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移到视野中央，将物像调节清晰；换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见。 (3)蛋白质的检测和观察 ①向试管内注人2mL待测组织样液。 ②向试管内注入双缩脲试剂A液1mL，摇匀。 ③向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。 ④观察试管中出现的颜色变化——溶液呈现紫色。 必备知识2　细胞中的无机物 一、细胞中的水 1.水的含量：生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为60％～95％，水母的含水量达到97％。水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。 2.存在形式：水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。 3.作用：①结合水是细胞结构的重要组成成分，大约占细胞内全部水分的4.5%。②自由水是细胞内的良好溶剂，许多种物质溶解在这部分水中，③细胞内的许多生物化学反应也都需要有水的参与。④多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中。⑤水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时把各个细胞在新陈代谢中产生的废物，运送到排泄器官或者直接排出体外。 二、细胞中的无机盐 1.存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+ Fe2+、Fe3+等，阴离子有Cl-、so42- P043- HC03-等。 2.含量：与水不同，无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。 3.作用：①一些无机盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成成分；②许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。例如，哺乳动物的血液中必须含有一定量的钙离子，如果钙离子的含量太低，会出现抽搐等症状。③生物体内的某些无机盐离子，必须保持一定的量，这对维持细胞的酸碱平衡非常重要。 生理作用 举例 组成某些复杂化合物 ①Mg是构成叶绿素的元素； ②Fe是构成血红素的元素； ③P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 维持细胞和生物体的生命活动 ①人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性 降低，最终引发肌肉酸痛、无力等； ②哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+； 如果Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状 维持细胞的渗透压平衡 Na⁺、Cl-、K+等离子对维持细胞正常的渗透压有重要作用 维持细胞的酸碱平衡 H₂PO₄-/HPO2-、H₂CO₃/HCO₃-等无机盐离子组成重要的缓冲体系，可调节并维持细胞的酸碱平衡 必备知识3　细胞中的糖类和脂质 一、细胞中的糖类 1.组成元素及分类：糖类分子大多数是由C、H、O三种元素构成的。糖类大致可以分为单糖、二糖和多糖等几类。 2.单糖、二糖和多糖 （1）单糖 ①像葡萄糖这样不能水解，可直接被细胞吸收的糖类就是单糖。常见的单糖还有果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖等。 ②葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，是生物体内的“燃料”，其在细胞内的“燃烧”过程中能量是通过一系列化学反应逐步释放出来的。 （2）二糖 ①二糖(C12H22O11)由两分子单糖脱水缩合而成，一般要水解成单糖才能被细胞吸收。 ②生活中最常见的二糖是蔗糖，常见的二糖还有在发芽的小麦等谷粒中含量丰富的麦芽糖，以及在人和动物乳汁中含量丰富的乳糖。 （3）多糖：生物体内的糖类绝大多数以多糖((C6H9O5)n)的形式存在，淀粉是最常见的多糖。 ①淀粉：绿色植物通过光合作用产生淀粉，作为植物体内的储能物质存在于植物细胞中。人体摄人的淀粉，必须经过消化分解成葡萄糖，才能被细胞吸收利用。 ②糖原：人和动物体合成糖原的原料是葡萄糖。糖原主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中，是人和动物细胞的储能物质。当细胞生命活动消耗了能量，人和动物血液中葡萄糖含量低于正常时，肝脏中的糖原糖原便分解产生葡萄糖及时补充。 ③纤维素：纤维素也是由许多葡萄糖连接而成的。一些植物中的纤维细丝、茎秆和枝叶中的纤维、所有植物细胞的细胞壁，构成它们的主要成分都是纤维素。纤维素不溶于水，在人和动物体内很难被消化，但一些草食类动物借助某些微生物的作用才能分解这类多糖。几丁质也是一种多糖，又称为壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。几丁质及其衍生物在医药、化工等方面有广泛的用途。 二、细胞中的脂质 1.分布、组成元素及种类 ①分布：脂质存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物。 ②组成脂质的化学元素主要是C、H、O，有些脂质还含有P和N。和糖类相比，脂质分子中氧的含量远远少于糖类，而氢的含量更多。 ③常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇等，它们的分子结构差异很大，通常都不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂。 2.脂肪、磷脂和固醇 （1） 脂肪 ①脂肪是最常见的脂质。脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油(又称甘油三酯)。其中甘油的分子比较简单，而脂肪酸的种类和分子长短却不相同。脂肪酸可以是饱和的，也可以是不饱和的。植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，在室温时呈液态；大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸，室温时呈固态。 ②脂肪是细胞内良好的储能物质，当生命活动需要时可以分解利用；还是一种很好的绝热体，具有保温的作用；分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。 （2）磷脂 ①磷脂与脂肪的不同之处在于甘油的一个羟基(一OH)不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其他衍生物结合。因此，磷脂除了含有C、H、O外，还含有P甚至N。 ②磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分。在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中含量丰富。 （3）固醇：固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等。胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输；性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成；维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 三、糖类和脂质的关系：细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余的部分可以合成糖原储存起来；如果葡萄糖还有富余，就可以转变成脂肪和某些氨基酸。而食物中的脂肪被消化吸收后，可以在皮下结缔组织等处以脂肪组织的形式储存起来。 必备知识4　蛋白质 一、蛋白质的功能：蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等重要功能。可以说，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 1.种类：在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 2.结构及其特点 （1）结构通式：氨基酸分子结构通式可表示为：，也可以简写为—C2H4O2N。 （2）结构特点：①每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上；②这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，其中可用R表示的是侧链基团。 三、蛋白质的结构及其多样性 1.蛋白质的形成 （1）氨基酸→多肽：氨基酸分子互相结合的方式是:一个氨基酸分子的羧基(-COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫做多肽。多肽通常呈链状结构，叫做肽链。 （2）多肽→蛋白质：由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。 2.蛋白质结构的多样性：在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因。 3.蛋白质结构与功能：每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 必备知识5　核酸 一、核酸的种类及分布 1.种类：核酸包括两大类:一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；一类是核糖核酸，简称RNA。 2.分布：核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；另一类是核糖核酸，简称RNA。真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。 二、核酸是由核苷酸连接而成的长链 1.基本单位 （1）核酸同蛋白质一样，也是生物大分子。核苷酸是核酸的基本组成单位。每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。 （2）一个核苷酸是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同，可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸，下图中①、②处的化学基团依次是-H、-OH。脱氧核苷酸一般包括腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸；核糖核苷酸一般包括腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸。 2.分子结构 （1）DNA和RNA各含有4种碱基，但是组成二者的碱基种类有所不同，DNA中含有碱基A、T、C、G，RNA中含有碱基A、U、C、G。 （2）DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链,RNA则由核糖核苷酸连接而成。一般情况下，在生物体的细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，RNA由一条核糖核苷酸链构成。 （3）脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，DNA分子是储存、传递遗传信息的生物大分子；部分病毒的遗传信息储存在RNA中，如HIV(人类免疫缺陷病毒)、SARS(严重急性呼吸综合征)病毒等。 3.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。 第三章 细胞的基本结构 必备知识1　细胞膜的结构和功能 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。 2.控制物质进出细胞，细胞膜的这种作用是相对的，表现为：细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要的物质不容易进入细胞；环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵人细胞，使生物体患病。 3.进行细胞间的信息交流。细胞间信息交流的方式多种多样，大多与细胞膜的结构和功能有关，如下图A、B、C所示。图A表示细胞分泌的激素等化学物质与靶细胞的细胞膜表面的受体（即图中数字序号②）结合，实现细胞间信息传递，图B表示相邻两个细胞的细胞膜接触，实现细胞间信息传递。例 如 ，精子和卵细胞之间的识别和结合。图C表示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，实现细胞间信息传递。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝（即图中数字序号④）相互连接 ，也有信息交流的作用。 二、流动镶嵌模型的基本内容 （1）流动镶嵌模型：上图①、②、③处所填写内容依次为糖蛋白、磷脂双分子层、蛋白质分子。流动镶嵌模型认为，细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。磷脂双分子层是膜的基本支架。蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用 （2）细胞结构特点：细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。 （3）糖被：细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。糖被在细胞生命活动中具有重要的功能，例如，糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 必备知识2　细胞器之间的分工合作 一、细胞器之间的分工 1.细胞器形态、结构和功能 （1）线粒体：线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体。 （2）叶绿体：叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。 （3）内质网：内质网是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。它由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统。有些内质网上有核糖体附着，叫粗面内质网；有些内质网上不含有核糖体，叫光面内质网。 （4）高尔基体：高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。 （5）核糖体：核糖体有的附着在内质网上，有的游离分布在细胞质中，是“生产蛋白质的机器”。 （6）溶酶体：溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。 （7）液泡：液泡主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。 （8）中心体：中心体分布在动物与低等植物的细胞，由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关。 2.细胞骨架：细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，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。 二、实验:用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1.实验原理：叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形。可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。 2.方法步骤 （1）叶绿体的观察： ①制作临时装片。用镊子取一片藓类的小叶(或者取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮)放人盛有清水的培养皿中。往载玻片中央滴一滴清水，用镊子夹住所取的叶放入水滴中，盖上盖玻片。注意：临时装片中的叶片不能放干了，要随时保持有水状态。 ②观察。先用低倍镜找到需要观察的叶绿体，再换用高倍镜观察。仔细观察叶绿体的形态和分布情况。 （2）观察细胞质的流动 ①制作黑藻叶片临时装片。事先将观察用的黑藻放在光照、室温条件下培养。将黑藻从水中取出，用镊子从新鲜枝上取一片幼嫩的小叶，将小叶放在载玻片的水滴中，盖上盖玻片。 ②观察。先用低倍镜找到黑藻叶肉细胞，然后换用高倍镜观察。注意观察叶绿体随着细胞质流动的情况，仔细看看每个细胞中细胞质流动的方向是否一致。 三、细胞器之间的协调配合 1.分泌蛋白的合成和运输实验 （1）分泌蛋白：有些蛋白质是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的，这类蛋白质叫做分泌蛋白。如消化酶、抗体和一部分激素。 2.细胞器之间的协调配合： （1）分泌蛋白合成及运输：分泌蛋白的合成过程大致是：首先，在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，并且边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网，到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。囊泡转运到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体。下图表示分泌蛋白质合成过程示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊依次表示的是：核糖体、囊泡、内质网、高尔基体、囊泡。 （2）囊泡及作用：在细胞内，许多由膜构成的囊泡繁忙地运输着“货物”，而高尔基体在其中起着重要的交通枢纽作用。 必备知识3　细胞核的结构和功能 一、细胞的结构和功能 1.细胞核结构模式图 （1）上图中①②③④⑤⑥处填空的内容分别为，①双层，②核内物质与细胞质，③DNA和蛋白质，④DNA，⑤某种RNA的合成以及核糖体的形成，⑥物质交换和信息交流。 （2）染色质是容易被碱性染料染成深色的极细的丝状物，在细胞分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为光学显微镜下清晰可见的圆柱状或杆状的染色体。细胞分裂结束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质，被包围在新形成的细胞核里。因此，染色质和染色体关系可描述为：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 2.结构核功能 （1）细胞核控制着细胞的遗传，这是因为DNA上贮存着遗传信息，在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性。 （2）细胞核控制着细胞的代谢，这是因为DNA上贮存着遗传信息，细胞依据遗传信息，进行物质合成、能量转换和信息交流，完成生长、发育、衰老和凋亡。 （3）因此，对细胞核功能的较为全面的阐述应该是:细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 第四章 细胞的物质输入和输出 必备知识1　水进出细胞的原理 1.水进出动物细胞 ①哺乳动物的红细胞特点：红细胞中的血红蛋白是有机大分子物质, 不能（能、不能）透过细胞膜,它相当于“渗透现象示意图”中的蔗糖分子。 ②实验及现象：将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后，红细胞将会发生以下的变化：当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞失水皱缩；当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，细胞形态不变。 ③结论：水进出其他动物细胞的原理与进出红细胞的原理是一样的，都是通过渗透作用。 2.水进出植物细胞 ①植物细胞的结构：植物细胞的细胞膜外面有一层细胞壁，对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。水进出成熟的植物细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 ②实验探究:植物细胞的吸水和失水（观察植物细胞的质壁分离及复原） 材料用具：紫色的洋葱鳞片叶，质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，清水。 方法步骤： 第1步：制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片。 第2步：用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，以及原生质层的位置。 第3步：从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，盖玻片下面的洋葱鳞片叶表皮就浸润在蔗糖溶液中。 第4步：用低倍显微镜观察，看细胞的中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置，细胞大小是否变化。 第5步：在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，洋葱鳞片叶表皮又浸润在清水中。 第6步：用低倍显微镜观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质层的位置有没有变化，细胞的大小有没有变化。 ③实验结果分析：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就透过原生质层进人细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。 必备知识2　物质跨膜运输的方式 一、自由扩散和协助扩散 1.自由扩散：有些小分子物质，很容易自由地通过细胞膜的磷脂双分子层，如氧和二氧化碳，甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物也较易通过自由扩散进出细胞。像这样，物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。如上图序号①对应的跨膜运输方式。 2.协助扩散：离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。如上图序号②③对应的跨膜运输方式。 3.转运蛋白：转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，上图中的④表示载体蛋白，⑤表示通道蛋白。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要（需要、不需要）与通道蛋白结合。水分子能以自由扩散进出细胞，但水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。 4.自由扩散与协助扩散特点：由于自由扩散与协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜运输的，不需要（需要、不需要）消耗细胞内化学反应产生的能量，因此膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响物质运输的速率，但协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。 二、主动运输 1.实例：Na+、K+和Ca2+等离子和其他物质在逆浓度梯度跨膜运输时，首先要与膜上载体蛋白的特定部位结合。然后在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，就将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 2.概念：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。如下图所示，图中①②③依次表示：被运输的离子或分子、载体蛋白、ATP，其中序号③代表的物质水解为ADP和Pi时放能，供主动运输利用。 3.意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 三、胞吞与胞吐 1.过程及概念：下图表示胞吞、胞吐示意图，从图示可看出，当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞，如下图中序号①对应过程。细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐，如下图中序号②对应过程。下图中序号③④表示的结构依次是囊泡、高尔基体。 2.特点：在物质的跨膜运输过程中，胞吞、胞吐是普遍存在的现象，它们需要消耗细胞呼吸所释放的能量。 第五章 细胞的能量供应和利用 必备知识1　降低化学反应活化能的酶 一、酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。 2.酶在细胞代谢中的作用 （1）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。 （2）酶的作用：正常由于酶能通过降低化学反应活化能而发挥催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。如下图中曲线②表示没有酶催化的反应，曲线①表示有酶催化的反应，AC段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能，BC段的含义是酶降低的活化能。 3.酶的定义：酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，也有少数是RNA。 二、酶的特性 1.酶具有高效性 酶具有高效性。大量的实验数据表明，酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。 2.酶具有专一性 酶具有专一性是指：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。细胞代谢能够有条不紊地进行，与酶的专一性是分不开的。 3.酶的作用条件较温和 酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。 必备知识2　细胞的能量“货币”ATP 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1.ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成。P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。（P86“教材”、“相关信息”） 2.由于ATP分子中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。可见ATP水解的过程就是释放能量的过程，1molATP水解释放的能量高达30．54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 2、 ATP和ADP可以相互转化 1.ATP与ADP的相互转化：ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物——ADP(腺苷二磷酸的英文名称缩写)，脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸(以Pi表示)，此过程即下图中的序号①表示的过程。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP，此过程即下图中的序号②表示的过程。 2.ATP与ADP相互转化所需要的能量来源：ATP与ADP相互转化所需要的能量，对于绿色植物来说，既可以来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量；对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。 必备知识3　细胞呼吸的原理和应用 一、细胞呼吸的方式 科学家通过大量的实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。 二、有氧呼吸 1.范围：对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。 2.主要场所：线粒体是有氧呼吸的主要场所。下图为线粒体结构示意图，线粒体具有内、外两层膜，依次为上图中的①②，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，即上图中的③，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质，即上图中的④。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 3.有氧呼吸的过程：下图为有氧呼吸过程图解，其全过程可以概括地分为三个阶段，第一个阶段：1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸（图中序号⑥），产生少量的[H]（图中序号①），并且释放出少量的能量（图中序号③）。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。第二个阶段是，丙酮酸和水（图中序号⑥和⑦）彻底分解成二氧化碳和[H]（图中CO2和序号②），并释放出少量的能量（图中序号④）。这一阶段不需要氧的参与，是在线粒体基质中进行的。第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]（图中序号①和②），经过一系列的化学反应，与氧结合（图中序号⑧）形成水，同时释放出大量的能量（图中序号⑤）。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 4.有氧呼吸概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 5.有氧呼吸概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 三、无氧呼吸 1.范围：除酵母菌以外，还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般地说，无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。 2.场所及过程：无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是，丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。 5.微生物的无氧呼吸：酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵；产生乳酸的叫做乳酸发酵。 四、细胞呼吸原理应用 1.选用“创可贴”等敷料包扎伤口，有利于伤口的痊愈，其原因是：“创可贴”等敷料既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖。 2.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐，在控制通气的情况下，可生产各种酒。因为：酵母菌是兼性厌氧微生物，酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖，在无氧条件下则进行酒精发酵。 3.对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。 4.在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。 5.破伤风芽孢杆菌只能进行无氧呼吸，较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。 6.有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼，人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动，在这种运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。 必备知识4　光合作用与能量转化 一、捕获光能的色素 1.绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理：①用有机溶剂无水乙醇提取绿叶中的色素，这是因为绿叶中的色素能够溶解在无水乙醇中；②用纸层析法可以将绿叶中不同色素分离开来，这是因为绿叶中不同的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。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 （2）方法步骤 ①提取绿叶中的色素：绿叶剪碎，加入少许二氧化硅和碳酸钙和无水乙醇后迅速、充分的研磨，然后过滤收集滤液。研磨时加入二氧化硅的作用是有助于研磨得充分，加入的碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。 ②制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。 ③画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。待滤液干后，再画一两次。 ④分离绿叶中的色素：将滤纸条轻轻插入层析液中，不能让滤液细线触及层析液。随后用棉塞塞紧试管口。 （3）观察与记录：观察滤纸条上出现的色素带数量及每条色素带的颜色会发现，滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。（P99“讨论”1） 2.色素的种类、含量及颜色：绿叶中的色素有4种，它们可以归纳为两类，见下图，图中序号处对应内容依次为：①叶绿素、②叶绿素a、③叶绿素b、④类胡萝卜素、⑤胡萝卜素、⑥叶黄素。 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体形态：在光学显微镜下观察水稻、苹果等被子植物的叶肉细胞，可以看到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。不过，叶绿体内更精细的结构，就必须用电子显微镜观察才能看清楚。 2.叶绿体结构：下图为叶绿体结构示意图，从图中可以看出，叶绿体的外表有双层膜（既图中序号①②），内部有许多基粒（既图中序号③），基粒与基粒之间充满了基质（既图中序号④）。每个基粒都由许多类囊体构成的。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。 三、光合作用的原理 1.光反应阶段 (1)光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。此阶段是在类囊体(图中序号①)的薄膜上进行的。 (2)叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子(图中序号②)的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+) (图中序号③)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH) (图中序号④)。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi (图中序号⑤)反应形成ATP，这样，光能就转化为储存在ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应 2.暗反应阶段 (1)光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质(图中序号⑥)中进行的。在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类(图中序号⑦)。 (2)20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻(一种单细胞的绿藻)做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。 (3)绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5 (一种五碳化合物)(图中序号⑧)结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子,即图中序号⑨。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH (图中序号④)还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类(图中序号⑦)；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 4.光反应与暗反应的联系：在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。 四、光合作用强度：光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，光合作用的强度直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 第六章 细胞的生命历程 必备知识1　细胞的增殖 一、细胞增殖 1.细胞增殖概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程，叫作细胞增殖。 2.细胞增殖过程：细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程，“物质准备—分裂—物质准备—再分裂……”可见细胞增殖具有周期性。 二、细胞周期 1.细胞周期概念：一个细胞周期是指：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。 三、有丝分裂 1.高等植物细胞有丝分裂 （1）下图为洋葱根尖细胞有丝分裂分裂期显微镜照片（对应教材“图6-2”），序号①对应细胞周期的间期，分裂期的四个时期在下图中的正确顺序是：③②⑤④，表示子细胞的是序号⑥对应图示。 （2）下图甲～戊为洋葱根尖细胞有丝分裂分裂期的模式图（对应教材“图6-2”），图中正确的顺序应为：乙、丁、甲、丙、戊，图中①～⑩序号表示细胞相关结构，请写出各序号及其对应的名称：①子染色体、②纺锤丝、③染色体、④着丝粒、⑤核膜、⑥细胞板、⑦染色体、⑧核膜、⑨染色质、⑩核仁。 （3）分裂期各期特点： ①前期：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，它们由一个共同的着丝粒连接着。核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。 ②中期：每条染色体的着丝粒的两侧，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细胞中央的一个平面上，这个平面称为赤道板。 ③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。这两套染色体的形态和数目完全相同，每一套染色体与分裂前亲代细胞中的染色体的形态和数目也相同。 ④末期：当这两套染色体分别到达细胞的两极以后，每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝。同时，纺锤丝逐渐消失，出现了新的核膜和核仁，形成两个新的细胞核。这时候，在赤道板的位置出现了一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成了新的细胞壁。 ⑤子细胞：一个细胞分裂成为两个子细胞，每个子细胞中含有的染色数目与亲代细胞的相等。分裂后形成的子细胞若继续分裂，就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。 2.动物细胞有丝分裂期的过程 （1）动物细胞有丝分裂的过程，与植物细胞的基本相同，下图①～⑤表示动物细胞有丝分裂模式图（对应教材“图6-3”），图中各序号对应的时期及正确的排列顺序是：①间期、⑤前期、③中期、②后期、④末期。 （2）动物细胞有丝分裂的过程，与植物细胞的不同的特点是：第一，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。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，发出无数条放射状的星射线，两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。第二，动物细胞分裂的末期不形成细胞板，而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分，每部分都含有一个细胞核。这样，一个细胞就分裂成了两个子细胞。 3.有丝分裂意义：细胞有丝分裂的重要意义，是将亲代细胞的染色体经过复制（实质为DNA的复制）之后，精确地平均分配到两个子细胞中。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性状的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。 4.细胞分裂的调控：正常细胞的分裂是在机体的精确调控之下进行的，在人的一生中，体细胞一般能够分裂50～60次。但是，有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。 必备知识2　细胞的分化 一、细胞分化及其意义 1.细胞分化的概念：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，叫做细胞分化。 2.细胞分化的特点：细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。 3.细胞分化的原因：细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。 二、细胞的全能性 1.概念：细胞的全能性是指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。 必备知识3　细胞的衰老和死亡 一、细胞衰老的特征 1.衰老的细胞主要具有以下特征：①细胞内的水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小。②细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢的速率减慢。③细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。④细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。⑤细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。 二、细胞衰老与个体衰老的关系 1.细胞衰老与个体衰老的关系 （1）对于单细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。 （2）对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是（是、不是）一回事。从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 2.年龄因素与细胞衰老的关系 （1）一般情况下，体外培养的人体某种细胞，最多分裂50次左右就停止分裂了，并且丧失了正常的功能。随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。 （2）细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。 3.细胞衰老对个体的影响：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更好地实现自我更新。但是机体中众多细胞及组织的衰老，就会引起人的衰老，人衰老后就会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。 三、细胞的死亡 1.细胞死亡方式：细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式，是一种自然的生理过程。 2.细胞凋亡 （1）概念：细胞凋亡是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）常见的细胞凋亡：个体发育中细胞的自动死亡、成熟的生物体中细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除。 3.细胞坏死：细胞坏死是在种种不利因素影响下，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。 必修二 第一章 遗传因子的发现 必备知识1　孟德尔的豌豆杂交实验（一） 一、豌豆用作遗传实验材料的优点 1.用豌豆作遗传实验材料的优点 ①豌豆是自花传粉植物，自花传粉避免了外来花粉的干扰,所以豌豆在自然状态下一般都是纯种，用豌豆做人工杂交实验,结果既可靠，又容易分析。 ②豌豆植株还具有易于区分的性状。用具有相对性状的植株进行杂交实验，很容易观察和分析实验结果。 2.豌豆的自花传粉和人工异花传粉 ①豌豆的自花传粉是指在花未开放时，它的花粉落到同一朵花的雌蕊的柱头上，从而完成受粉。②豌豆人工异花传粉的过程可概括为：去雄→套袋→传粉→再套袋（用文字箭头表示）。 3.相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫做相对性状。这些性状能够稳定地遗传给后代。 二、对分离现象的解释 1.孟德尔提出的假说。孟德尔在观察和统计分析的基础上，对分离现象的原因提出了如下假说：①生物的性状是由遗传因子决定的。②体细胞中遗传因子是成对存在的。③生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。④受精时，雌雄配子的结合是随机的。 2.请根据孟德尔提出的假说，写出其豌豆杂交实验的遗传图解： 3.纯合子、杂合子。遗传因子组成相同的个体叫做纯合子。遗传因子组成不同的个体叫做杂合子。 三、对分离现象解释的验证 1.验证方法：测交实验，既：让F1与隐性纯合子杂交。 2.演绎推理：若孟德尔的假说正确，请你用图解写出“_____”中验证方法的演绎推理过程及结果：。 3.孟德尔实验：孟德尔让F1与隐性纯合子豌豆杂交。在得到的后代中，高茎、矮茎两种性状的分离比接近1∶1。孟德尔所做的测交实验的结果验证了他的假说。 四、分离定律 孟德尔一对相对性状的实验结果及其解释，后人把它归纳为孟德尔第一定律,又称分离定律：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。分离定律在生物的遗传中具有普遍性。 必备知识2　孟德尔的豌豆杂交实验（二） 一、两对相对性状的杂交实验 1.上图为孟德尔用豌豆做的两对相对性状实验图，孟德尔在实验中进行了正交和反交实验，结果发现，F1种子都是黄色圆粒（图中序号①）。据图上P和F1性状表现能（能、不能）确定黄色和圆粒都是显性性状，绿色和皱粒都是隐性性状。 2.图中②、③、④处对应内容依次为：黄色圆粒、绿色圆粒、绿色皱粒。孟德尔根据实验结果，提出了问题：F2为什么会出现新的性状组合呢？图中②、③、④中属于新的性状组合的是③绿色圆粒（填序号及对应性状）。 3.孟德尔单独对每一对相对性状进行分析，结果发现圆粒∶皱粒=3∶1；黄色∶绿色==3∶1。由此可得出的结论是：每一对相对性状的遗传都遵循分离定律。 二、对自由组合现象的解释 1.上图为对孟德尔两对相对性状豌豆杂交实验的图解分析。F1的遗传因子组成是YyRr，这是由亲本产生的雌配子：YR、yr，雄配子：YR、yr，再经受精作用而形成。 2.表格中雌配子①、②、③、④依次为：YR、Yr、yR、yr，它们之间的数量比为1∶1∶1∶1；雄配子⑤、⑥、⑦、⑧依次为：YR、Yr、yR、yr，它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。孟德尔对此作出的解释是：F1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。 3.上图中F2中表现型有4种，遗传因子的组合形式有9种，其中黄圆的遗传因子组合为：YYRR、YYRr、YyRR、YyRr；黄皱的遗传因子组合为：YYrr、Yyrr；绿圆的遗传因子组合为：yyRR、yyRr；绿皱的遗传因子组合为：yyrr。孟德尔对此作出的解释是：F1在产生的配子在受精时，雌雄配子的结合是随机的。 三、对自由组合现象解释的验证 1.验证方法：孟德尔设计了测交实验，既：让杂种子一代（YyRr）与隐性纯合子（yyrr）杂交。 2.演绎推理：孟德尔依据提出的假说，演绎推理出测交实验的结果，请你用遗传图解写出演绎推理过程及结果：。（要求写出相关个体基因型、表现型及子代比例） 3.孟德尔实验：孟德尔让F1与隐性纯合子豌豆杂交，无论正交还是反交，结果都符合预期的设想，既子代中表现型及比例为：黄色圆粒：黄色皱粒：绿色圆粒：绿色皱粒：1：1：1：1。 四、自由组合定律 控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。 第二章 基因与染色体的关系 必备知识1　减数分裂和受精作用 1.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.精子的形成过程 ①场所：有性生殖器官内。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。 ②细胞的变化 在减数分裂前，每个精原细胞的染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，最后形成四个精细胞。这两次分裂分别叫做减数分裂Ⅰ（也叫减数第一次分裂）和减数分裂‌II‌（也叫第二次分裂）。精细胞再经过变形，就形成了成熟的雄性生殖细胞-----精子。 a间期：一部分精原细胞的体积增大，染色体复制成为初级精母细胞。复制后的每条染色体都由两条完全相同的姐妹染色单体构成，这两条姐妹染色单体由同一个着丝粒连接，此时的染色体呈染色质丝的状态。 b减数分裂I前期：初级精母细胞中原来分散的染色体缩短变粗，并两两配对。配对的两条染色体形态和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方，叫做同源染色体。在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫做联会。由于每条染色体都含有两条姐妹染色单体，因此，联会后的每对同源染色体含有四条姐妹染色单体，叫做四分体。四分体中的非姐妹染色，单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段。 c减数分裂I中期：各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上。 d减数分裂I后期：在纺锤丝的牵引下，配对的同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合，分别向细胞的两极移动，这样，细胞的每极只得到各对同源染色体的一条。 e减数分裂I末期：在两组染色体到达到达细胞的两极后，一个初级精母细胞就分裂成了两个次级精母细胞。 减数分裂I与减数分裂‌II间通常没有间期，或间期时间很短，染色体不再复制。 f减数分裂‌II前期：染色体散乱排列。 g减数分裂‌II中期：每条染色体的着丝粒排列在赤道板上。 h减数分裂‌II后期：每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别向细胞的两极移动。 i减数分裂‌II末期：染色体随着细胞的分裂进入两个子细胞。这样，在减数分裂I中形成了两个次级精母细胞，经过减数分裂‌II，就形成了四个精细胞。与初级精母细胞相比，每个精子中都含有数目减半的染色体。 在分裂过程中，由于同源染色体分离，并分别进入两个子细胞，使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半。因此，减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂I。 减数分裂后，精细胞要经过复杂的变形才能成为精子。 3.卵细胞的形成过程 ①场所：卵巢 ②形成过程： a卵细胞的形成过程与精子的基本相同，在减数第一次分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞。然后，初级卵母细胞经过减数分裂I和减数分裂‌II，形成卵细胞。 b卵细胞与精子形成过程的主要区别是：初级卵母细胞经过减数分裂I进行不均等分裂，形成大小不同的两个细胞，大的叫次级卵母细胞，小的叫作第一极体。 c次级卵母细胞经过减数分裂‌II也进行不均等分裂，形成一个大的卵细胞和一个小的第二极体。在减数分裂I形成的第一极体又分裂为两个第二极体。 ③结果：一个初级卵母细胞经过减数分裂，形成一个卵细胞和三个极体。卵细胞和极体都含有数目减半的染色体。不久，极体都退化消失，结果是一个卵原细胞经过减数分裂，只形成一个卵细胞。与精子的形成不同，卵细胞的形成不需要变形。 二、受精作用 1.概念：受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。 2.过程：在受精作用进行时，通常是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，以阻止其他精子再进入。精子的头部进入卵细胞后不久，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，其中有一半的染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。受精过程完成后，受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，新生命由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程。 4.意义：由于减数分裂形成的配子，染色体组成具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。这种多样性有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。此外，就进行有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。 必备知识2　基因在染色体上 一、基因位于染色体上的实验证据 1.摩尔根果蝇杂交实验 （1）杂交实验：摩尔根研究果蝇的遗传行为时偶尔发现在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄，于是他进行了下图实验。从实验中不难发现，就果蝇红眼与白眼这一对相对性状来看，F1全为红眼，说明红眼对白眼为显性，F2中红眼和白眼的数量比是3:1,这样的遗传表现符合分离定律,表明果蝇的红眼和白眼是受一对等位基因控制的。所不同的是白眼性状的表现，总是与性别相关联。 （2）提出问题：摩尔根针对果蝇杂交实验提出的问题是：白眼性状的表现，为什么总是与性别相联系。 （3）作出假设：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。该假设可以合理解释果蝇杂交实验，请你根据此假设写出摩尔根果蝇杂交实验的遗传图解（眼色相关基因用W/w表示）：。 （4）演绎推理：按照摩尔根的假说，①若让亲本中的白眼雄蝇和F1中的红眼雌交配，则子代表现型及比例为：红眼雌蝇：白眼雌蝇：红眼雄蝇：白眼雄蝇=1：1：1：1；②用白眼雌蝇与一个毫无亲缘关系（野生型）的纯种红眼雄蝇杂交，子代表现型及比例为：红眼雌蝇：白眼雄蝇=1：1。 （5）实验验证：摩尔根等人后来通过测交（上面（4）中的①②实验）对他们的假说进行验证，证明了假说的正确性，既：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。 （6）实验结论：摩尔根等人把一个特定的基因和一条特定的染色体——X染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上。 三、基因和染色体关系 （1）果蝇的体细胞中有4对染色体, 携带的基因有1.3万多个；人的体细胞中有23对染色体, 基因大约有2.6万个。由上述事实可得出基因和染色间的关系是：一条染色体上有许多个基因。 （2）摩尔根和他的学生发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，说明了基因在染色体上呈线性排列。 必备知识3　伴性遗传 一、伴性遗传及人类性别决定 1.伴性遗传：位于性染色体上的基因控制的性状在遗传中总是与性别相关联，这种现象称为伴性遗传。 2.人类性别决定：人类的性别由性染色体决定，女性的一对性染色体是同型的，用XX表示；男性的一对性染色体是异型的，用XY表示。 3.关于X、Y染色体：人类的X染色体和Y染色体，无论大小还是携带的基因种类和数量都有差别oX染色体携带着许多个基因，Y染色体只有X染色体大小的1/5左右，携带的基因比较少。 二、人类红绿色盲 1.人的正常色觉与红绿色盲的基因型和表型：红绿色盲基因位于X染色体上，红绿色盲基因是隐性基因。若相关基因用B、b表示，则男性的基因型有XBY、XbY，女性的基因型有：XBXB、XBXb、XbXb。 2.人类红绿色盲的遗传分析 （1）如果色觉正常的女性纯合子和男性红绿色盲患者结婚,在他们的后代中，儿子的色觉都正常；女儿虽表现正常，但由于从父亲那里得到了一个红绿色盲基因，因此都是红绿色盲基因的携带者o （2）如果女性红绿色盲基因的携带者和色觉正常的男性结婚，在他们的后代中，儿子有1/2正常，1/2为红绿色盲;女儿都不是色盲，但有1/2是色盲基因的携带者o 在这种情况下，儿子的色盲基因是从母亲那里遗传来的。 （3）如果女性红绿色盲基因携带者和男性红绿色盲患者结婚，在他们的后代中，儿子和女儿各有1/2为红绿色盲。如果女性红绿色盲患者和色觉正常的男性结婚，在他们的后代中，儿子均为色盲，女儿均为携带者。 3.X染色体上的隐性基因的遗传特点：通过对人类红绿色盲的遗传分析可以看岀，位于X染色体上的隐性基因的遗传特点是：患者中男性远多于女性；男性患者的基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。三、抗维生素D佝偻病 1.遗传方式：抗维生素D佝偻病就是一种伴X染色体显性遗传病o这种病受显性基因（D）控制，当女性的基因型为XDXD、XDXd时，都是患者，但基因型为XDXd的个体发病轻。男性患者的基因型只有一种情况，即XDY，发病程度与XDXD相似。 2.伴X染色体显性遗传病的遗传特点：患者中女性多于男性，但部分女性患者病症较轻；男性患者与正常女性婚配的后代中，女性都是患者，男性正常。 第三章 基因的本质 必备知识1　DNA是主要的遗传物质 一、肺炎双球菌的转化实验 1.格里菲思实验 （1）实验材料、肺炎链球菌类型：1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究肺炎链球菌的致病情况。他用两种不同类型的肺炎链球菌感染小鼠。一种类型的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑,叫作S型细菌。S型细菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡。另一种类型的菌体没有多糖类的荚膜, 在培养基上形成的菌落表面粗糙,叫作R型细菌。 R型细菌不会使人或小鼠患病，因此无致病性。 （2）实验过程与结果：下图为肺炎链球菌的转化实验示意图，图中序号①～⑤处所填写的内容依次为：死亡、S型活细菌、不死亡、死亡、S型活细菌和R型活细菌。 (4)实验结果分析及推论：从第四组实验的小鼠尸体中分离出了有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以推断:已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。 2.艾弗里实验 （1）实验过程及结果： ①获得S型细菌细胞提取物：将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。 ②实验及结果： 第一组：S型细菌细胞提取物+有R型活细菌的培养基→培养皿中的菌落有R型和S型两种；说明细胞提取物仍然具有转化活性。 第二至四组：S型细菌细胞提取物+蛋白酶、RNA酶或酯酶+有R型活细菌的培养基→培养皿中的菌落有R型和S型两种；说明细胞提取物仍然具有转化活性。 第五组：S型细菌细胞提取物+DNA酶+有R型活细菌的培养基→培养皿中的菌落有R型一种；说明细胞提取物失去了转化活性。 （2）实验结论： ①实验表明，细胞提取物中含有（含有、不含有）格里菲思实验中的转化因子,而转化因子很可能就是DNA。 ②艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是艾弗里提出:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 二、噬菌体侵染细菌的实验 1.实验材料和实验技术：1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具说服力的实验—噬菌体侵染细菌的实验。 2.T2噬菌体 （1）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，头部内含有DNA。 （2）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，释放出大量的噬菌体。 3.赫尔希和蔡斯实验过程 第一步：标记大肠杆菌。在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌，获得分别被35S、32P标记的大肠杆菌。 第二步：标记T2噬菌体。用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的噬菌体。 第三步：侵染大肠杆菌、搅拌、离心并检测放射性。用32P或35S标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌、离心，然后检测上清液和沉淀物中的放射性。上述操作中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重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 4.赫尔希和蔡斯实验结果：用35S标记的一组感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中；用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中。进一步观察发现：细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但却不能检测到35S标记的蛋白质。 5.赫尔希和蔡斯实验结论：赫尔希和蔡斯的实验表明，噬菌体侵染细菌时，DNA进人到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是真正的遗传物质。 三、RNA是遗传物质的实验证据 1.有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA，如烟草花叶病毒。 2.从烟草花叶病毒中提取出来的蛋白质，不能使烟草感染病毒，但是，从这些病毒中提取出来的RNA，却能使烟草感染病毒。因此，在这些病毒中，RNA是遗传物质。 四、DNA是主要的遗传物质：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。 必备知识2　DNA分子的结构与复制 一、DNA分子的结构 DNA分子双螺旋结构的主要特点是：①DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。②DNA分子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，并且碱基配对有一定的规律: A一定与T配对；G一定与C配对。碱基互补配对原则是指碱基之间的这种一一对应的关系。 二、DNA分子复制的过程 1.概念、时间：DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。 2.过程：复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶(图中序号①)将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫做解旋，既下图中序号②对应过程。然后，DNA聚合酶(图中序号③)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(图中序号④)为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断地延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。这样，复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。图中⑤⑥⑦⑧序号处对应碳原子的序号依次是：3’、5’、5’、3’。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中去。 3.特点：DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。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，保证了复制能够准确地进行。 4.意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。 必备知识3　基因通常是有遗传效应的DNA片段 一、基因与DNA关系： 1.生物体的DNA分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。 2.基因具有遗传效应，所谓遗传效应就是指能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等，我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼培育成功了生长速率更快的转基因鲤鱼，该实例中生长激素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。综上述分析，从DNA水平上给基因下一个定义可描述为：基因是有遗传效应的DNA片段。这一描述既反映了基因与DNA的关系，又体现了基因的作用。 二、DNA片段中的遗传信息 1.研究表明，DNA分子能够储存足够量的遗传信息；遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA分子上分布着多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。 2.有些病毒的遗传物质是RNA,如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。 第四章 基因的表达 必备知识1　基因的表达 一、遗传信息的转录 1.RNA的种类：RNA有三种。作为DNA信使的RNA叫信使RNA，也叫mRNA。此外还有转运RNA，也叫tRNA，以及核糖体RNA，也叫rRNA。 2.DNA的遗传信息通过转录传给mRNA （1）转录概念：科学家通过研究发现，RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。 （2）转录过程：下图表示转录过程，图中序号①～⑦处所填写的内容为：①碱基、②核糖核苷酸、③碱基、④RNA聚合酶、⑤核糖核苷酸、⑥正在合成的mRNA分子、⑦双螺旋恢复。图中甲、乙处的碳原子序号依次为3’、5’，图中转录的方向是由由乙到甲（由甲到乙、由乙到甲）。 二、遗传信息的翻译 1.翻译的概念：mRNA合成以后，就通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。核酸中的碱基序列就是遗传信息。翻译实质上是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 2.碱基与氨基酸之间的对应关系：因为DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。所以，最初人们推测，如果3个碱基编码1个氨基酸，最多能编码43=64种氨基酸，这样才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸。上述推测只是破解遗传密码过程中的一步。后来，科学家又通过一步步的推测与实验，最终破解了遗传密码，得知mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称作1个密码子，共有64个遗传密码子，其中AUG为起始密码子，编码甲硫氨酸；另外有3个可作为终止密码子不编码氨基酸。 3.tRNA：mRNA进入细胞质后，就与核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。将氨基酸运到“生产线”上去的是另一种RNA—tRNA。tRNA的种类很多，但是，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA分子比mRNA小得多，分子结构也很特别：RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，即下图中序号①处，另一端有3个碱基，既下图中序号③处，每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。 4.翻译过程 （1）下图表示翻译过程，图中①～⑩处所填写的内容为：①核糖体、②互补配对、③tRNA、④肽键、⑤tRNA、⑥核糖体、⑦密码子、⑧核糖体、⑨肽链、⑩核糖体读取到mRNA上的终止密码子。第4步图示中甲、乙处的碳原子序号是5’、3’，核糖体的移动方向是由甲到乙（由甲到乙、由乙到甲） （2）肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的“岗位”，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。 （3）在细胞质中，翻译是一个快速的过程。这是因为，通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。如下图所示，图中①表示核糖体，②表示mRNA，核糖体的移动方向是由左向右（由右向左、由左向右），图中合成的4条多肽链的氨基酸序列相同（相同、不相同）。 三、中心法则 1.中心法则的提出：在蛋白质的合成过程完全弄清楚之前，科学家克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律，并于1957年提出了中心 法则:遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的复制；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。 2.中心法则的补充：随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充：少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA o 3.中心法则图解：下图为中心法则图解，图中①～⑤对应的生理过程为：①复制、②转录、③复制、④翻译、⑤逆转录。 必备知识2　基因表达与性状的关系 一、基因表达产物与性状的关系 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。①实例一：豌豆的圆粒与皱粒：因为在皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。淀粉在细胞中具有保留水分的作用。当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分饱满；淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。②实例二：人的白化病：人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，该酶的作用是将酪氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。上述实例可说明基因与性状的关系是：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。 2.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。例如，例如，在大约70%的囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常,导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。上述实例可说明基因与性状的关系是：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 二、基因的选择性表达与细胞分化 1.细胞中基因的表达：科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类:一类是在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因；另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。 2.细胞分化与基因表达：细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 三、表观遗传 1．概念：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。 2．存在：表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。例如，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关；一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传也在其中发挥了重要作用。 四、基因与性状的关系 1.基因对性状的控制：基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。 2.基因与性状的关系：在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。一个性状可以受到多个基因的影响。一个基因也可以影响多个性状。同时，生物体的性状也不完全是由基因决定的,环境对性状也有着重要影响。 3.基因对性状的调控：基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 第五章 基因突变及其他变异 必备知识1　基因突变和基因重组 一、基因突变 1.基因突变 （1）基因突变概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添和缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫做基因突变。 （2）基因突变与遗传：基因突变不一定都能遗传给后代。基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖传递。 2.细胞癌变 （1）与癌变相关的基因：人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因和抑癌基因。一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，而抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡。 （2）细胞癌变：原癌基因突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。抑癌基因突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。 （3）癌细胞特征：癌细胞与正常细胞相比，具有以下特征：能够无限增殖，形态结构发生显著变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移，等等。 （4）癌症的预防：致癌因子是导致癌症的重要因素，在日常生活中应远离致癌因子，选择健康的生活方式。 二、基因突变的原因 1.诱发产生：易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：物理因素、化学因素和生物因素。例如，紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA；亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基；某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA,等等。。 2.自发产生：在没有外来因素的影响时，基因突变也会由于DNA分子复制偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等原因自发产生。 三、基因突变的特点 1.自然界中诱发基因突变的因素很多，而且基因突变也会自发产生，因此，基因突变在生物界是普遍存在的。 2.由于DNA碱基组成的改变是随机的、不定向的，因此，基因突变具有随机性和不定向性。 3.据估计，在高等生物中，105～108个生殖细胞中，才会有1个生殖细胞发生基因突变。这说明，在自然状态下，基因突变的频率是很低的。 四、基因突变的意义 1.基因突变对生物体的影响：对生物体来说，基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物体有害。但有些基因突变对生物体是有利的，如植物的抗病性突变、耐旱性突变，微生物的抗药性突变等。还有些基因突变既无害也无益，是中性的。例如，有的基因突变不会导致新的性状出现，就属于中性突变。 2.基因突变的意义：基因突变是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了丰富的原材料。 五、基因重组 1.概念：基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 2.类型：在生物体通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合，产生不同的配子，这样，由雌雄配子结合形成的受精卵，就可能具有与亲代不同的基因型，从而使子代产生变异。另一种类型的基因重组发生在减数分裂形成四分体时期，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组。 3.意义：一般认为，有性生殖过程中的基因重组有利于物种在一个无法预测将会发生什么变化的环境中生存。所以说，基因重组也是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义。 必备知识2　染色体变异 一、染色体数目的变异 1.类型：染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是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。 2.二倍体和多倍体： （1）二倍体：体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。例如，野生马铃薯为二倍体，其体细胞中有两个染色体组，每个染色体组包括12条形态和功能不同的非同源染色体。在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。 （2）多倍体：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。在多倍体中，四倍体可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子。三倍体因为原始生殖细胞中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配子。在自然界，多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。 （3）多倍体植株特点：与二倍体植株相比，多倍体的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。因此，人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体，培育新品种。 （4）人工诱导多倍体：人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理等。目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。当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两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。 3.单倍体： （1）概念：在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以成倍地增加，还可以成套地减少。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）单倍体植株特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。但是，利用单倍体植株培育新品种却能明显缩短育种年限。 （3）单倍体育种：育种工作者常常采用花药（花粉）离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，恢复到正常植株的染色体数目。用这种方法培育得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。 二、染色体的结构变异 1.类型：在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有下图4种类型。图1表示染色体中某一片段缺失引起变异，图2表示染色体中增加某一片段引起变异，图3表示染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体引起变异，图4表示染色体中某一片段位置颠倒引起变异。 2.结果及影响：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。 必备知识3　人类遗传病 一、人类常见遗传病的类型 1.单基因遗传病：单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病。目前世界上已经发现的这类遗传病大约有8000多种。单基因遗传病可能由显性致病基因引起，如多指、 并指、软骨发育不全等；也可能由隐性致病基因引起，如镰状细胞贫血、白化病、苯丙酮尿症等。 2.多基因遗传病：多基因遗传病是指受两对或两对以上等位基因控制的遗传病。多基因遗传病主要包括一些先天性发育异常和一些常见病，如原发性高血压、冠心病、哮喘病和青少年型糖尿病等。多基因遗传病在群体中的发病率比较高。 3.染色体异常遗传病：由染色体变异引起的遗传病叫做染色体异常遗传病（简称染色体病）。目前已经发现的这类遗传病有500多种，这些病几乎涉及人类的每一对染色体。 二、遗传病的监测和预防 1.手段及目的：通过遗传咨询和产前诊断等手段，对遗传病进行监测和预防，在一定程度上能够有效地预防遗传病的产生和发展。 2.遗传咨询：下图为遗传咨询的内容和步骤，其中①、②处所填写内容应为：①分析遗传病的传递方式、②推算出后代的再发风险率。 3.产前诊断：产前诊断是在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因检测等手段，确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。 （1）羊水检查：羊水检查是产前检测的手段之一，检测过程中需抽取子宫内羊水，经离心处理后对液体成分进行分析，对细胞进行培养，细胞培养可用于染色体分析、性别确定、序列测定和分析等。 （2）基因检测： ①概念：基因检测也是产前检测的手段之一，基因检测是指通过检测人体细胞中的DNA序列，以了解人体的基因状况。人的血液、唾液、精液、毛发或人体组织等，都可以用来进行基因检测。 ②益处：基因检测可以精确地诊断病因；通过分析个体的基因状况，结合疾病基因组学，可以预测个体患病的风险, 从而帮助个体通过改善生存环境和生活习惯，规避或延缓疾病的发生。此外，检测父母是否携带遗传病的致病基因，也能够预测后代患这种疾病的概率。 ③争议：基因检测也存在争议，人们担心由于缺陷基因的检出，在就业、保险等方面受到不平等的待遇。 第六章 生物的进化 必备知识1　生物有共同祖先的证据 一、达尔文的生物进化论 1.达尔文的生物进化论主要由两大学说组成：共同由来学说和自然选择学说。 2.共同由来学说指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的；自然选择学说揭示了生物进化的机制,解释了适应的形成和物种形成的原因 二、支持生物进化论的证据 1.地层中陈列的证据—化石 (1)概念及意义：化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等，是研究生物进化最直接、最重要的证据。 (2)支持生物进化论的证据： ①生物的化石在地层里的出现是有一定顺序的。在越早形成的地层中出现的生物结构越简单、越低等，在越晚形成的地层中出现的生物结构越复杂、越高等。 ②已经发现的大量化石证据，证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的，而且还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。 2.比较解剖学证据 (1)概念及意义：研究比较脊椎动物器官、系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。 (2)支持生物进化论的证据： ①观察比较蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢和人的上肢骨骼发现：都有肱骨、桡骨、腕骨、掌骨和指骨，其种类有一致性；从上到下看这四种前（上）肢骨骼，这些骨的排列顺序一致。这说明这四种前（上）肢骨骼有共同的起源，说明它们可能是由共同的祖先进化来的。 ②不同类群动物的骨骼结构具有许多共同点，支持现有脊椎动物有着原始的共同祖先。 3.胚胎学证据 （1）概念及意义：胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。比较不同动物以及人的胚胎发育过程，也可以看到进化的蛛丝马迹。 (2)支持生物进化论的证据：人的胚胎在发育早期会岀现姫裂和尾,这与鱼的胚胎在发育早期出现鲤裂和尾非常相似；脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这个证据支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点 4.细胞和分子水平的证据：从细胞和分子水平看，当今生物有许多共同的特征,比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞，细胞有共同的物质基础和结构基础等，这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点，提示人们当今生物有着共同的原始祖先，其差异的大小则揭示了当今生物种类亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出现的顺序。 必备知识2　自然选择与适应的形成 一、适应的普遍性和相对性 1.适应的含义：适应作为一个生物学术语，包括两方面的含义：一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能；二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。 2．适应的普遍性和相对性：适应是普遍存在的，但适应并不是绝对的、完全的适应，是相对的。 二、适应是自然选择的结果 1．拉马克的进化学说 (1)主要内容：①当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的；②各种生物的适应性特征是在进化过程中逐渐形成的；③适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传。 (2)意义：①彻底否定了物种不变论。②在当时具有一定的进步意义，但是他对适应形成的解释是肤浅的，未被人们普遍接受。 2．达尔文的自然选择学说 (1)主要内容：达尔文提出的自然选择学说对生物的进化和适应的形成作出了合理的解释。他认为适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。 (2)自然选择学说的解释模型：下图是达尔文自然选择学说的解释模型，图中数字序号处的内容依次是：①过度繁殖，②保持稳定，③个体间存在关生存斗争，④可以遗传的，⑤有利变异，⑥有利变异逐代积累，具有这些有利变异的个体越来越多，形成具有新的适应特征的生物新类型。 (4)关于适应形成的解释：关于适应的形成，达尔文认为在一定环境的选择作用下，可遗传的有利变异会赋予某些个体生存和繁殖的优势,经过代代繁殖，群体中这样的个体就会越来越多，有利变异通过逐代积累而成为显著的适应性特征，进而出现新的生物类型。由此可见，群体中岀现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件 (4)自然选择学说的进步意义：使人们认识到，自然界的万千生物是在自然选择的作用下不断发展变化的；使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道；揭示了生物界的统一性是由于所有生物都有共同祖先；生物的多样性和适应性是进化的结果。 (5)自然选择学说的局限性：受到当时科学发展水平的限制，达尔文对于遗传和变异的认识还局限于性状水平，不能科学地解释遗传和变异的本质。 (6)达尔文进化理论的发展：随着生物科学的发展，关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平。关于适应以及物种的形成等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单位，这样就形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。 必备知识3　种群基因组成的变化与物种的形成 一、种群和种群基因库 1.种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。种群中的个体并不是机械地集合在一起。一个种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。 2.种群基因库、基因频率：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做基因频率。例如，在某昆虫种群中随机抽取100个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，则A基因的频率为60%；a基因的频率为40%。 二、种群基因频率的变化 1.可遗传的变异来源：现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中，基因突变和染色体变异统称为突变。 2.可遗传变异为生物进化提供原材料 （1）基因突变在自然界是普遍存在的，生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的。但是，因为种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。 （2）基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现多种多样可遗传的变异类型。 三、物种、隔离的概念 1.物种：在遗传学和进化论的研究中，把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： （1）概念：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统称为隔离。 （2）类型：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，这种现象叫做生殖隔离。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，叫作地理隔离。 四、隔离在物种形成中的作用 1.结论：隔离是物种形成的必要条件。 2.物种形成的意义：物种形成本身表示生物类型的增加。同时，它也意味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物的进一步发展开辟新的前景。 必备知识4　协同进化与生物多样性形成 一、协同进化 1.概念：不同种生物之间在进化上密切相关，生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化o 2.结果：通过漫长的协同进化过程,地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统o 二、生物多样性的形成 1.生物多样性的内容：生物多样性主要包括三个层次的内容：遗传多样性（基因多样性）、物种多样性和生态系统多样性。 2.形成：生物多样性的形成经历了漫长的进化历程。 三、生物进化理论在发展 1.现代生物进化理论的要点：以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释：适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种；生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程；生物多样性是协同进化的结果。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $