2026届高三生物一轮复习 生物笔记

第一章走近细胞 第一节 细胞是生命活动的基本单位 一、生物的六大基本特征 1.共同的物质基础和结构基础 2.具有新陈代谢作用 3.有应激性 4.有生长、发育、繁殖的现象 5.具有遗传和变异的特征 6.能适应环境也可以影响环境 二、病毒 1.病毒是生物，但不属于生命结构层次 2.结构特点：无细胞结构 3.化学组成：蛋白质外壳以及遗传物质 4.生活方式：寄生在活细胞中 5.遗传物质：DNA或RNA 6.繁殖过程：在活细胞之中，靠自身的遗传物质中储存遗传信息，利用细胞内的物质，制 造出新的病毒 7.分类：按寄主分：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体） 按核酸分：DNA病毒（噬菌体）、RNA病毒(HIV、烟草花叶病毒) 三、细胞学说 1.建立者：施莱登、施旺 2.基本内容：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 成的整体的生命起作用 ③新细胞可以从老细胞中产生 3.建立过程： 肉眼观察 〉显微观察 维萨里比夏 虎克和列文·虎克 施莱登和施旺魏尔肖 提出 器官水平组织水平 细胞水平 细胞学说 4.意义：①揭示动物和植物的统一性和生物界的统一性 ②标志着生物学的研究进入细胞水平，为进入分子水平打下基础 ③揭示了生物有共同的祖先，为生物进化提供了依据 5.建立的方法-归纳法 ①概念：是由一系列具体事实推出一般结论的思维方法 ②分类： 父 完全归纳法穷举法可靠 纳 简单枚举法不可靠 法 不完全归纳法 科学枚举法可靠 四、细胞是基本的生命系统 1.单细胞生物：单个细胞就能完成各项生命活动 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 3.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 注：①细胞：是地球上最基本的生命系统 ②植物没有系统，直接由六大器官（根、茎、叶、花、果实、种子）构成个体 ③种群：在一定的区域内，同种生物的所有个体就是一个种群 群落：在一定的自然区域内，所有种群组成一个群落 生态系统：生物群落和它的无机环境相互作用而形成的统一整体 第二节 细胞的多样性和统一性 一、 显微镜的使用 1.显微镜的结构： 目镜 粗准焦 镜筒 螺旋 转换器 细准焦 螺旋 物镜 载物台 镜臂 压片夹 反光镜 镜柱 镜座 2.使用过程： 低倍镜 高倍鏡 转动转换器 取镜 调节粗组准焦累 安放在 旋，看到物像 换上高倍镜 实验台上 对光，将视 装片 移动装片，物像在 调节细准焦螺 里野亮度调匀 哪个方向，就向明那 旋，使物象清析 个方向移动，使目 低倍镜 高倍镜 标位于视里予中央。 3.使用知识点： ①成像特点：颠倒的虚像（上下左右均颠倒）（判断物像的简便方法：即把纸张旋转180° 直接观察) ②装片移动原则：“同像移动”，即像在何方就向何处移装片 ③放大倍数：显微镜的放大倍数=物镜倍数×目镜倍数（注：放大倍数指的是物体的宽 度或长度的倍数，而不是面积或体积的放大倍数) ④视野大小、明暗问题： 项目视野范围视野亮度细胞数目物象大小 低倍镜 视野大 视野亮 数目多 物象小 高倍镜视野小 视野暗数目少物象大 ⑤细胞数放大规律： 放大倍数 a:若视野中充满细胞，则放大后视野中的细胞数目与放 100倍→400倍 大倍数的平方成反比 b:若视野中细胞呈一排排布，放大后视野中的细胞数目 与放大倍数成反比 放大倍数 100倍→400倍 ⑥污物可能存在的位置：物镜、目镜或装片 16个 4个 →污物移动→在装片上 移动装片 ·污物不动一→转动目镜 污物移动 污物不动 在目镜上 在物镜上 二、原核细胞和真核细胞 1.生物的分类： 非细胞结构的生物：病毒 细菌（大肠杆菌、硝化细菌、乳酸杆菌) 生 三菌 放线菌 物 原 蓝藻：蓝细菌 细 核 三体：支原体、衣原体、立克次氏体 结 (无细胞壁) 构 一单细胞原生植物：绿藻（衣藻、团藻、水绵） 原生生物 生 真 L单细胞原生动物：草履虫、变形虫 动物 核 植物 真菌：酵母菌、霉菌（青霉菌）、食用菌（大型子实体真菌） 2.原核细胞和真核细胞的比较： 原核细胞 真核细胞 本质区别 无以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的细胞核 细胞壁 肽聚糖（支原体无细胞壁) 纤维素、果胶（植物） 几丁质（真菌) 细胞器 只有核糖体 有核糖体和其它细胞器 DNA存 DNA裸露， DNA分子为线性 在形式 为大型环状DNA分子 与蛋白质结合成染色体 细胞分裂 方式 主要为二分裂 无丝分裂、有丝分裂 减数分裂 转录在细胞核 转录翻译 转录、翻译可同时进行 翻译在细胞质（核糖体) 原核细胞 真核细胞 变异类型 基因突变 基因突变、基因重组 染色体变异 是否遵循 孟德尔遗 不遵循 核基因遵循 传定律 质基因不遵循 相同点 均有细胞膜、细胞质和核糖体，遗传物质都是DNA 细胞质 内质网 细菌 动物细胞 相应内质网 质网 细胞核 ,核膜 色 植物细胞 蓝细菌 核 支原体 线粒体 核凯 高尔基体 内质网 0.1-0.3pm 10um 核糖体 0.5-5um 20-30um10-100um 细胞膜 中心体 3.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）： ①淡水富营养化→蓝细菌爆发→水华现象 ②海水富营养化→蓝细菌爆发→赤潮现象 4.细胞的多样性：形态、大小、种类、结构不同 细胞的统一性： 结构 →都有细胞膜、细胞质、核糖体。 化学组成 →组成细胞的元素和化合物种类基本相同。 能源物质 →一般都以ATP作为直接能源物质： 增值方式 →都以细胞分裂的方式进行细胞增殖。 遗传物质 都以DNA作为遗传物质，几乎共用一套遗传密码。 第二章 组成细胞的分子 第一节 细胞中的元素和化合物 一、生物界与非生物界的统一性和差异性 1.统一性：组成细胞的化学元素，在无机自然界都能找到，没有一种为细胞所特有的 2.差异性：生物界与非生物界元素含量不同 二、组成细胞的元素 1.元素的分类： 大量元素（占生物体的 基本元素（占90%） 微量元素（生活必 万分之一以上) 鲜重最多 需，含量很少) HON SP K Ca Mg Fe Mn B Zn Mo Cu 最基本元素 (干重最多) 主要元素（占97%） 注：①分类依据：含量 ②虽分为大量和微量，但都是必需元素，缺一不可 2.鲜重最多的是0元素，干重最多的是C元素 3.元素缺乏与疾病的相关性： ①缺Fe:人体患贫血；果树患黄叶病 ②缺Ca:成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象 ③缺I:人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病） ④缺B:华而不实（只开花不结果） ⑤缺Mg:影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行 三、组成元素的化合物 1.无机化合物：包括水（含量最多的化合物）、无机盐 有机化合物：包括蛋白质（含量最多的有机化合物）、脂质、糖类和核酸 四、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.还原糖 ①原理： 还原糖+斐林试剂 50~65℃水浴加热 一砖红色沉淀 ②反应实质：还原糖将Cu(OHD2还原，生成砖红色的Cu,0 ③试剂：斐林试剂（甲液：0.1g/mLNa0H,乙液：0.05g/mLCuS0) (甲液和乙液混合均匀后使用，现配现用) 待测 刚配制的 斐林试剂 生成 2 mL 1 mL 砖红色沉淀 呈现蓝色 50-65℃ 温水中加热约2min 2.蛋白质 ①原理：在碱性条件下，肽键与双缩脲试剂中C作用，产生紫色络合物 ②试剂：双缩脲试剂(A液：0.1g/mLNa0H,B液：0.01g/mLCS0) (先加入双缩脲试剂A液1mL,摇匀：加入双缩脲试剂B液4滴) 3.脂肪 ①脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色 脂肪+苏丹Ⅳ染液→橘黄色 ②过程： 2-3滴苏丹Ⅲ试剂 1-2滴50%酒精 花生子 叶薄片 吸水纸 染色2-3分钟 吸去染液 洗去浮色 1-2滴蒸馏水 吸水纸 盖玻片 入 67 吸去酒精 低倍镜下找到 高倍镜下观察 着色小颗粒 细胞内着色颗粒 注：常温，染色后用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，需要镜检 第二节 细胞中的无机物 一、水 1.水在细胞中的存在形式：自由水和结合水 自由水：绝大多数的水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水 结合水：与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水 2.自由水的作用：①细胞内的良好溶剂 ②参加许多生物化学反应（代谢） ③为细胞生活提供液体环境 ④运输营养物质和代谢废物 结合水的作用：细胞结构的重要组成成分 3.自由水和结合水能够相互转化 降温 自由水 二结合水 升温 代谢强度 新陈代谢个 自由水 速率 结合水 抗逆性 抗逆性↓ 自由水含量与代谢速 率和抗逆性的关系 二、无机盐 1.存在形式：主要以离子形式存在 2.作用：①组成细胞中某些复杂的化合物(Mg参与构成叶绿素分子，Fe参与构成血红蛋 白分子) ②维持细胞和生物体的生命活动(Na、Ca:与神经细胞的兴奋性、肌肉细胞兴 奋及肌肉细胞的收缩有关) ③维持生物体内的酸碱平衡和细胞的渗透压（常见缓冲对：HC0/HC0) 第三节 细胞中的糖类和脂质 一、细胞中的糖类 1.组成元素：C、H、0 2.种类：①单糖：不能水解的糖（可直接被细胞吸收） 种类 分布 功能 核糖 组成RNA的成分 单 五碳糖 糖 脱氧核糖细胞中都有 组成DNA的成分 葡萄糖 主要的能源物质 六碳糖 果糖 植物细胞中 提供能量 半乳糖 动物细胞中 ②二糖：由两分子单糖脱水缩合形成，水解后形成两分子单糖 种类 分布 功能 麦茅糖 发茅的小麦、谷 (葡+葡) 粒中含量丰富 都能水解成 二 蔗糖 甘蔗、甜菜中含 葡萄糖，提 糖 (果+葡) 量丰富 供能量 乳糖 人和动物乳汁 (葡+半乳) 中含量丰富 ③多糖：生物体内的糖绝大多数以多糖形式存在 种类 分布 功能 植物粮食作物的 淀粉 种子、变态茎或 储存能量 根等储藏器官中 植物细胞的细胞 纤维素 壁中 支持保护细胞 多糖 糖原 动物的肝脏中 储存能量， 和肌肉组织中 调节血糖 甲壳类动物和 几丁质 昆虫的外骨骼 支撑身体骨架， 保护机体 3.单糖、二糖和多糖的转化 酶 酶 酶 淀粉 在芽糖 释能 水解 氧化分解 多糖 二糖 单糖 H20 HO OH 葡萄糖 HO O脱水缩合Ho oH水解 葡萄糖 葡萄糖 麦芽糖 HO 葡萄糖 二、细胞中的脂质 1.组成元素：C、H、O、(N、P) 2.分类：①脂肪(C、H、0) ②磷脂(C、H、0、N、P) ③固醇(C、H、0) 3.作用： 细胞中常见 在细胞和生物体中的 的脂质 作用 备注 主要储能物质。对动 多存于植物种子果实、 脂肪 物和人：保温，减少 动物脂肪组织 器官摩擦，缓冲外压 磷脂 构成生物膜的重要 动物卵与大豆种子中 成分 较多 胆固醇 细胞膜的重要成分， 动物性食物中含量丰 参与血液中脂质运输 富 固 能促进人和动物生 由动物性腺分泌形成 性激素 殖器官发育及生殖 醇 细胞形成 能促进人和动物肠 动物卵巢中多，人体 维生素D 道对钙磷的吸收 内可由胆固醇转化来 第四节蛋白质是生命活动的主要承担者 一、蛋白质的功能 1.结构蛋白，是构成细胞和生物体的重要物质。肌球蛋白、肌动蛋白、蛛丝等 2.催化作用，绝大多数酶 3.运输作用，血红蛋白、细胞膜上的载体 4.起信息传递作用的调节蛋白，胰岛素和生长激素等 5.免疫功能，免疫反应中产生的抗体 二、蛋白质的基本组成单位—氨基酸 1.组成元素：C、H、0、N、(P、S) 2.结构通式： H2 N-C- C-OH H 特点：①每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（一NH)和一个羧基（一C00H,并且都有一个 氨基和一个羧基连在同一个碳原子上 ②各种氨基酸之间的区别在于R基的不同 3.种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有21种。 ①必需氨基酸：人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共8种（赖 氨酸、亮氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸) ②非必需氨基酸：人体细胞能够合成的氨基酸，共13种 三、蛋白质的结构及其多样性 1.氨基酸分子的结合方式：脱水缩合 R1 R2 H,N- -OH H -COOH H H20 2.蛋白质分子多样性原因 ①氨基酸层面：氨基酸的种类、数目、排列顺序不同 ②肽链层面：肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同 3.蛋白质分子计算问题 ①公式1：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数 ②公式2：游离氨（羧）基数日=肽链数+R基中氨（羧）基数 ③公式3：蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子 数×18-二硫键数×2 4.蛋白质的变性：破坏蛋白质的空间结构，但不破坏肽键，因此依然能用双缩脲试剂检测 第五节 核酸是遗传信息的携带者 一、核酸的种类及其分布 1.核酸的种类：①脱氧核糖核酸，简称：DNA ②核糖核酸，简称：NA 2.分布（真核细胞中的分布）： ①DNA主要分布在细胞核中，叶绿体和线粒体中也含有少量的DNA ②RNA主要分布在细胞质中，细胞核中也含有少量的RNA 补：染色剂：甲基绿吡罗红混合染液 二、核酸是由核苷酸连接而成的长链 1.组成元素：C、H、0、N、P 2.组成：磷酸+五碳糖+含氮碱基 ①磷酸：1种 OH O-POH OH ②五碳糖：2种 HO-CH2 OH HO-5CH2 OH OH OH OH ③含氮碱基：5种（腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T),尿嘧 啶(U)) 3.种类：根据五碳糖不同，可将核苷酸分为脱氧（核糖）核苷酸和核糖核苷酸 4.区别：①分子组成不同：五碳糖不同，DNA有T,RNA有U ②分子结构不同：DNA一般由两条链构成，RNA一般由一条链构成 5.多样性及功能 ①多样性：核苷酸的数目、排列顺序不同 ②特异性：对于某一种生物，其遗传物质核苷酸排列顺序是特定的 ③功能：a:核酸是细胞内携带遗传信息的物质 注：绝大多数生物遗传信息储存在DNA中，少数病毒的遗传信息储存在RNA中 b:对生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成有重要作用 三、生物大分子以碳链为骨架 1.生物大分子是由基本单位组成，这些基本单位称为单体 每个单体都是以若干个相连的碳原子为基本骨架的 生物大分子是由许多单体连接成的多聚体 总结：碳是生命的核心元素，没有碳就没有生命 2. 元素 单体 单糖 氨基酸 核苷酸 脂肪酸、甘油 ↓ ↓ 多聚体 多糖 蛋白质 核酸 脂肪 ↓ ↓ ↓ 功能 能源物质功能物质 遗传物质 储能物质 生 C、H、O N、P 磷脂 磷脂双分子层 膜 C、H、O、 脱水缩合 N(S) 氨基酸 肽链]盘曲折叠 蛋白质 糖 翻译 C、H、O 葡萄糖 聚合 糖链 白 核糖核苷酸 RNA C、H、O 染色体 N、P 转录Ⅱ逆转录 脱氧核苷酸 DNA 第三章 细胞的基本结构 第一节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 2.控制物质进出细胞（细胞膜的控制作用是相对的） 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等) 废物细胞代谢产生 细胞 细胞合成并分泌，抗体、激素等 (C02、尿素等) (DNA等) 不需要、有害的物质 (如细菌、病毒等)不容易进入 3.进行细胞间的信息交流 ①化学信号传导（如激素）；②接触传递：③通道传递 二、细胞膜的结构 1.成分：主要是脂质和蛋白质，还有少量的糖类 注：①脂质主要是磷脂，动物细胞膜含胆固醇 ②功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数目越多 2.结构模型： 细胞膜外 一糖脂质 糖蛋白 胆固醇 糖类 磷脂 细胞膜内 细胞骨架 蛋白质 注：①脂质：磷脂双分子层构成基本支架 ②蛋白质：镶嵌，贯穿，或覆盖于整个磷脂双分子层；承担膜的主要功能 ③糖被：分布于细胞膜的外表面，具有识别、保护、润滑的功能 3.结构特点：具有一定的流动性 4.功能特点：选择透过性 第二节 细胞器之间的分工合作 一、细胞器之间的分工 1.分离细胞器的常用方法：差速离心法 2.细胞质可分为细胞质基质和细胞器 ①细胞质基质：成分：水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸、核苷酸等 b:功能：活细胞进行新陈代谢的主要场所 ②细胞器的结构和功能： 双层膜 几乎所有真核细胞（动、 有氧呼吸的主要场所，提 植物、真菌)（染液： 供能量约占细胞需能的 健那绿) 95%,含有少量DNA、RNA 线粒体 绿色的植物细胞 光合作用的场所，含有少 量DNA、RNA,有色素 叶绿体 单层膜 多数真核细胞 蛋白质等大分子物质的合 成、加工场所和运输通道； 与糖类、脂质合成有关。 内质网 多数真核细胞 植物：细胞壁的形成有关 动物：对蛋白质进行加工、 分类、包装 高尔基体 动物细胞 分解衰老、损伤的细胞器， 吞噬并杀死侵入细胞的病 毒或细菌 溶酶体 成熟的植物细胞 调节植物细胞内的渗透 压，充盈可以使植物细胞 液泡 保持坚挺 没有膜 真核、原核细胞均存在， 蛋白质的合成场所 分布最广 核糖体 动物细胞和低等植物细 与有丝分裂有关（星射线 胞 →纺锤体) 中心体 3.细胞类型的判断： 有无以核膜为 界限的细胞核 无 有 原核细胞 真核细胞 有无细胞壁 有■ 门无 植物细胞 动物细胞 有无中心体 有厂 一无 低等植物细胞 高等植物细胞 4.细胞骨架： ①组成：细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构 ②功能：a:保持细胞内部结构有序，锚定并支撑需要细胞器 b:与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密 切相关 二、细胞器之间的协调合作 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，如消化酶、抗体和 一部分激素等 2.研究方法：同位素标记法 3.分泌蛋白的合成和运输： 核糖体→氨基酸形成肽链 J转移 加工、折叠形成 内质网 定空间的蛋白质 线 供 粒 蜜泡 高尔基体 →进一步修饰加工 体 小囊泡 细胞膜→囊泡与细胞膜融合 分泌 细胞外 注：以囊泡形式运输的物质：分泌蛋白类、神经递质、胞吞的异物和病菌等 三、细胞的生物膜系统 1.组成：细胞器膜、细胞膜、核膜 2.功能：①使细胞具有一个相对稳定的内部环境 ②为多种酶提供了大量的附着位点 ③把各种细胞器分隔开，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相 干扰，保证生命活动有序高效进行 第三节细胞核的结构和功能 一、细胞核的功能 1.细胞核的实验：①美西螈核移植实验：生物体性状的遗传是由细胞核控制的 ②蝾螈受精卵横缢实验：细胞核控制着细胞的分裂、分化 ③变形虫去核及核移植实验：细胞核是细胞生命活动的控制中心 ④伞藻嫁接与核移植实验：生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 2.细胞核的功能：①细胞核是遗传信息库 ②细胞核是细胞的遗传和代谢的控制中心 二、细胞核的结构 外膜 内膜」核膜 1、双层膜（把细胞质与核内物质分开) 2、 核膜上有小孔—核孔 3、核膜与生物膜系统存在直接联系 4、 核膜上附有大量的、多种酶，也有核糖体 5、离子、较小的分子通过核膜进出细胞核 核孔 1、实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 2、大分子物质选择性进出的通道 核仁 1、与某种RNA与核糖体的形成有关 2、在细胞分裂的过程中周期性的消失与重建 核仁的大小、核孔的多少与代谢速率相关 (蛋白质的需求量大) 染色质 1、组成：主要是DNA和蛋白质 2、容易被碱性染料（龙胆紫和 醋酸洋红)染成深色的物质 注：染色质与染色体是同一物质在不同时期的两种形态 第四章 细胞的物质输入和输出 第一节被动运输 一、渗透作用的原理 1.概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散 2.渗透方向：水分子多 到水分子少 低浓度溶液 到 高浓度溶液（物质的量浓度） 3.渗透作用发生的条件：①半透膜 ②半透膜的两侧的溶液具有浓度差 二、动植物细胞的吸水和失水 动物细胞 植物细胞 ①细胞膜 相当于半透性膜 ①原生质层 (由细胞膜、液泡膜和两 条件 层之间的细胞质组成)相当于半透膜 ②细胞质与外界溶液具有浓度美 ②细胞液与外界溶液具有浓度美 渗透作用 原理 渗透作用 当外界溶液 当外界溶液 当外界溶液 当外界溶液浓 当外界溶液 当外界溶液 浓度小于 浓度大于浓度等于 浓度大于 度于细胞 浓度等于 细胞质浓度，细胞质浓度，细胞质浓度， 细胞液浓度， 液浓度，细胞 细胞液浓度， 细胞吸水膨 细胞失水皱 细胞维持正现象细胞发生质 吸水膨胀，由 细胞维持正 胀 缩 壁分离现象 于存在细胞壁， 常形态 常形态 细胞不会涨破 三、被动运输 1.概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应释放的能量，这种物质跨 膜运输方式称为被动运输。被动运输包括自由扩散和协助扩散 2.自由扩散： ①概念：指物质通过简单的扩散进出细胞的方式，又称简单扩散 ②特点：a:从高浓度到低浓度（顺浓度梯度） b:不需要载体蛋白的协助 c:不需能量 ③例如：水、氧气、二氧化碳、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇 ④影响因素：细胞内外浓度差 散 散 率S 率3 0 细胞外浓度 02浓度/氧分压 2.协助扩散： ①概念：指物质在载体蛋白的协助下进出细胞的方式，又称易化扩散。 ②特点：a:从高浓度到低浓度（顺浓度梯度） b: 需要转运蛋白（载体蛋白、通道蛋白）的协助 c:不需能量 ③例如：葡萄糖进入红细胞等 ④影响因素：a:细胞内外浓度差 b: 载体蛋白的种类和数量（专一性、饱和性） 扩 散速 P点后运输速率受 载体蛋白数量制约 散 率 3 p Q 3 细胞外浓度 O2浓度/氧分压 注：水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细 胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞 第二节主动运输与胞吞、胞吐 一、主动运输 1.概念：主动运输在自然状态下逆浓度梯度进行，运输过程中需要消耗能量以改变载体蛋 白的构象 2.运输方向：低浓度向高浓度 3.特点：需要载体，需要能量(ATP) 4.实例：无机盐离子，氨基酸、葡萄糖等 5.影响主运输的因素：物质的浓度、载体蛋白的种类和数量、能量 扩 B,点之后运输速率不变的原因 散速 P点后运输速率受 载体蛋白数量制约 散 是：膜上载体蛋白数量有限 3 率 B C Q 由无氧呼吸提供能量 0 细胞外浓度 0 O2浓度/氧分压 二、物质运输方式的比较 项目 自由扩散 协助扩散 主动运输 运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 载体蛋白 不需要 需要 需要 细胞内的能量 不消耗 不消耗 需要消耗 葡萄糖通过红细胞 氧气、水、甘油 葡萄糖、氨基酸通 代表例子 水通过水通道 过小肠上皮细胞膜： 等通过细胞膜 K+通过离子通道 离子通过细胞膜等 三、胞吞胞吐 1.结构基础：膜具有一定的流动性 2.特点：不需要载体、需要能量 3.影响因素：细胞膜的流动性、温度和能量等 4.实例：①胞吞：吞噬细胞吞噬抗原等 ②胞吐：分泌蛋白的分泌，如胰岛素、消化酶等 补：脂质体(1 iposome)):人工合成，把纯磷脂加在水中，可自我装配，自动形成封闭的直 径从25nm-1mm的球形小泡 第五章 细胞的能量供应和利用 第一节降低化学反应活化能的酶 一、酶的作用和本质 1.概念：酶是活细胞产生（来源）的具有催化作用（功能）的有机物，其中绝大多数是蛋 白质，少数是RNA(化学本质) 2.作用场所：细胞内、细胞外、体外 3.酶的作用原理：降低化学反应的活化能 (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) 4.酶的特性：①高效性： 物 酶只能缩短达到平衡的时间，不能改变平衡点 浓 度 a、b、c对比说明酶 具有高效性。 a、c对比说明酶具有催化 作用。 时间 a加酶b加无机催化剂c不加催化剂 ②专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应 (意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行) ③作用条件温和 二、细胞代谢 1.概念：细胞内许多化学反应的统称（有氧呼吸、光合作用、多糖的合成、蛋白质的合成 等) 2.意义：细胞生命活动的基础 3.酶促反应：有酶参与催化的反应称之为酶促反应 4.影响酶促反应速率的因素：酶浓度、底物浓度、温度、pH (高温、强酸、强碱酶失活不恢复，低温抑制恢复) 第二节 细胞的能量“货币”ATP 一、ATP是一种高能磷酸化合物 1.中文名称：腺苷三磷酸（腺苷由组成：腺嘌呤+核糖) 2.元素组成：C、H、0、N、P 3.结构简式：A一P一P~P 4.功能：ATP是生命活动的直接能源物质 二、ATP和ADP的相互转化 1. 不稳定，易断裂，也易形成 人、动物、 绿色植物 真菌、多数细菌等 水解酶 有机物氧 A-P-P-p ADP Pi +能量 吸 化分解 为各项生命活动提 供能量 ADP Pi+ 能量 酶 ATP 注：物质可逆，能量不可逆 2.转化的原因和特点：①原因：远离A的特殊化学键容易水解 ②特点：含量少且相对稳定，转换迅速，处于动态平衡中，保证了 稳定供能 三、ATP的利用 1.①细胞中的主动运输 ②用于物质合成 ③用于肌肉收缩 2.吸能反应：一般与ATP的水解相联系 放能反应：一般与ATP的合成相联系 第三节 细胞呼吸的原理和应用 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸 ①在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的C0。 ②在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的C0。 2.产物检测：①C02+澄清石灰水一一变浑浊 ②C02+溴麝香草酚蓝水溶液一一由蓝变绿再变黄 ③酒精+橙色的重铬酸钾溶液（酸性条件）一一灰绿色 二、有氧呼吸 1.概念：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 2.化学反应式： 酶 C6H1206+6H20+602。→6C02+12H20+能量 3.物质转化过程： 葡萄糖 场所 细胞质基质 第一阶段 物质变化CH106 →2C,H,0+4[H (反应式) 丙酮酸 产能情况 少量ATP -H20 场所 线粒体基质 第二阶段 物质变化2C,H,0,+6H,0 酶 C02 6C02+20[H (反应式) 产能情况 少量ATP [H] 场所■ 线粒体内膜 酶 02 第三阶段 物质变化24H+602 →12H20 (反应式) H20 产能情况 大量ATP 三、无氧呼吸 1.场所：细胞质基质 2.产物为酒精的无氧呼吸： ① C,H,0。酶2C,H,0,+4H+(少量)能量 2C,H,0,+4H酶2C,H,0H2C0 ②例：高等植物、酵母菌、苹果果实 3.产物为乳酸的无氧呼吸： ① CH,06酶2C,H,0,+4+(少量)能量 2C,H,0,+4囬酶，2C,H,0 ②例：乳酸菌、高等动物、人、高等植物的某些器官（玉米胚、马铃薯块茎、甜菜 块根等) 四、影响细胞呼吸的因素 1.温度：① 呼1 吸速率 湿度 ②应用：温下贮存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减 少有机物的消耗，提高产量 2.02浓度： 8 1.0 0.5 D 5101520 02(%) (QD:无氧呼吸速率、OPT:有氧呼吸速率、QPT:呼吸速率) R点对应02浓度下，呼吸速率最低，有机物消耗最少 3.C02浓度：① 呼吸 速率 1.0 0.54 0c5101520 C02(%) ②应用：地窖中C02浓度高，有利于蔬菜水果的储存。 4.水： 细胞含水量 五、呼吸类型的判断 1.不耗氧一一无氧呼吸 2.耗氧，有C02释放①02=C02,只进行有氧呼吸 ②02〈C02,进行有氧和无氧呼吸 ③02〉C02,非糖物质转化 第四节光合作用与能量转化 一、绿叶中色素的提取和分离 1.原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中 2.实验过程总结： 二氧化硅：研磨充分 研磨 器 碳酸钙：保护叶绿素 无水乙醇：溶解色素 (提取色素 过滤 收集滤液 、制备滤纸条 一端剪去两角：使扩散均匀 (画滤液细线 细、齐、直风干后重复2~3次) 滤纸条插入层析 、色素分离 防止色素 液中，层析液不 能没及滤液细线 溶于层析液 3.绿叶中的色素： 色素 色素 扩散 决定 溶解 种类 含量 速度 度 胡萝卜素（橙黄色） 一最少 最快 最高 叶黄素（黄色） 较少 较快 较高 叶绿素a(蓝绿色) 最多 较慢 较低 叶绿素b(黄绿色) 较多 最慢 最低 (叶绿素主要吸收蓝紫光、红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光) 4.吸收光能的色素主要分布在：类囊体的薄膜上 与光合作用有关的酶分布在：类囊体膜上和叶绿体基质中 二、光合作用的原理和应用 1.过程： H20 2C3 固定 多种酶参加反应 还原 ADP+Pi (CH20) 光反应阶段 暗反应阶段 类囊体薄膜 叶绿体基质 2.光反应与暗反应的区别和联系： 光反应阶段 暗反应阶段 进行 类囊体薄膜 部位 叶绿体基质中 条件 光、色素和酶 CO2、ATP、田、多种酶 物质 水的光解2H,0老4田+02 C0,的固定C02+C薛2C 变化 合成ATP ADP+-Pi熹ATP 三碳的还原2CA画C+（CH,0 能量 光能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→ 变化 有机物中稳定的化学能 联系 1.光反应为暗反应提供H田和ATP 2.暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料 3.总反应式： 光能 C02+H20 叶绿体 (CH20)+02 四、影响光合作用的因素 1.光照强度： BC段：光合>呼吸 Co CO. CO吸 CO, C02↓ 102 B /b光补 AB段：呼吸>光合 Q释 偿点 光饱光照强度 CO. 和，点 02 A点：只呼吸不光合 B点：呼吸=光合 (总光合速率：02产生、制造量；C02固定、同化、消耗量；有机物制造、产生、合成量 净光合速率：02的释放量；C02的吸收量；有机物的积累、增加量 呼吸速率：02消耗量；C02产生量；有机物消耗量 总光合速率=净光合速率+呼吸速率) 2.C02浓度： 0 收量 C0,启动点 净光合速率 CO,饱和点 b c 8 C02浓度 Bi C02补偿点 总光合速率 A 量 3.温度： 光 速率 温度 4.水： 光 个 B 作 用 度 10121418时间 C点：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，C02供应不足，光合速率下降，出现“午 休”现象 5.矿质元素：N:光合酶及ATP的重要组分 P:类囊体膜和ATP的重要组分： K:促进光合产物向贮藏器官运输 Mg:叶绿素的重要组分 6.多因素影响： 光1 合速率 8E 高C0浓度 合速率 光合速率 高光强 中C0浓度 10℃ 中光强 低CO,浓度 低光强 Q 光照强度 Q 光照强度 温度 P点之前：限制光合速率的因素为横坐标所示的因素，随该因素的不断加强， 光合速率 不断提高 Q点：横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的 其他因素 7.环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法 ①C02供应量不变： 物 弱光照 强光照1 C3 量 C5,[H],ATP, (CH20)合成量 时间 ②光照强度不变： 物 C02 充足 缺乏 量 C5,[田，ATP C3,(CH20) 时间 五、化能合成 1. 营 异养生物人、动物、真菌、大部分细菌) 养 利用环境中现成的有机物来维持生命活动。 类 「光能自养生物（绿色植物 型 (自养生物< 化能自养生物 利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将C02和 H20（无机物)合成糖类（有机物）。如硝化细菌。 2.新陈代谢类型：①自养需氧：大多数植物，蓝藻（产氧光合），硝化细菌、硫细菌、铁 细菌 ②自养厌氧：绿硫细菌、红硫细菌（不产氧光合） ③异养需氧：大多数细菌，大多数动物，菟丝子 ④异养厌氧：乳酸杆菌、破伤风杆菌、产甲烷杆菌，蛔虫 ⑤异养兼性厌氧：酵母菌 第六章 细胞的生命历程 第一节 细胞的增值 一、细胞的生长和增值的周期性 1.细胞生长的原因：①细胞的生长 ②细胞的分裂 2.细胞不能无限生长的原因：①细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大 ②细胞的核质比例限制了细胞的长大 3.细胞的周期性：连续分裂的细胞（①前提），从一次分裂完成时开始（②起点），到下 一次分裂完成时为止（③终点），为一个细胞周期。一个细胞周期包括 两个阶段：分裂间期和分裂期。 ④表示：间期在前，时间长；分裂期在后，时间短 ⑤周期长短不同 4.细胞周期的表示方法： B 方法二：直线图先长后短 方法一：扇形图 细胞周期：AC CE EG 细胞周期：BB 分裂间期：AB CD EF 分裂间期：B-A 分裂期：BC DE FG 分裂期：AB 二、有丝分裂过程 1.图形分析： 染色体 染色单体 DNA 2 2 0 > 2 2.过程： DNA复制 蛋白质合成 膜仁消失 形定数清 现两体 细胞适度的 赤道齐 生长 间期 前期 中期 移向两极的染 小 色体形态不能画反。 点裂数增 两消两现 上下对应的两条染 均两极 新壁建 色体的大小、形态、 颜色完全相同。 后期 末期 间期 前期 中期 后期 末期 纺锤丝 着丝点 赤道板 赤道板 行为 复制 散乱分布在 着丝点排列 特点 纺锤体中央 在赤道板上 着丝点分裂 进入两个细 胞核 数量 1条染色质（体） 1条染色体 1条染色体 2条染色体 1条染色体（质）》 分析 >2个DNA分子 2个DNA分子 2个DNA分子 2个DNA分子 1个DNA分子 2条染色单休 2条染色单体 2条染色单体 无染色单体 无染色单体 3.相关数目变化 染色体变化 DNA变化 cd:末期形成 4N 两个细胞核 bc:后期着丝点分裂 ab:间期DNA复制 2N e 2N de:在末期，染色体平均 分配到两极的细胞核中 GI S G2 前 中 后 末 GI G2 前 中 后 染色单体变化 染色体与核DNA之比桑色体 核DNA 4N d de:后期着丝，点分 ab:间期DNA复制 裂，染色单体消失 …d 一条染色体上有2 bc:间期染色体复制形 cd:后期着丝点分 条DNA分子。 2N- 成染色单体，一条染色 裂，一条染色体上 体上有两条染色单体 1/2 有1条DNA分子。 b e GI S G2 前 中 后 GI S G2 前 染色单体在间期形成，在前期可见 三、动植物细胞有丝分裂的区别 1.间期：①植物：没有中心粒的倍增 ②动物：有中心粒的倍增 2.前期：①植物：两极发出纺锤丝形成纺锤体 ②动物：中心粒发出星射线形成纺锤体 3.末期：①植物：细胞中央出现细胞板形成细胞壁，细胞一分为二 ②动物：细胞从中央内凹陷 4.高等植物有丝分裂涉及的细胞器：核糖体、高尔基体、线粒体 低等植物有丝分裂涉及的细胞器：核糖体、高尔基体、线粒体、中心体 动物有丝分裂涉及的细胞器：核糖体、线粒体、中心体 四、有丝分裂的意义 1.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 五、无丝分裂 1.过程： 2.特点：在分裂过程中，没有出现纺锤丝和染色体的变化，但有DNA的复制 3.实例：蛙的红细胞的分裂 补：有丝分裂实验流程： 取材 剪取洋葱根尖2一3mm 过长包括伸长区，无细胞分裂 解离液：质量分数为15%的盐酸+体积分数为95%的 酒精，以1：1的比例混合 杀死并固定细胞 解离 目的：使组织中的细胞相互分离开来 时间：3~5min程度：根尖酥软 过长使根尖过分酥软且染色体成分会被破坏：过短会使根尖细胞解 离不充分，不能相互分离 漂洗 漂洗液：清水：时间：约10min 目的：洗去药液，防止解离过度防止影响染色 漂洗是为洗去细胞内部的盐酸，因此要保证足够的时间：不漂洗 也会影响染色 染色液：0.01gmL或0.02g/mL的龙胆紫溶液（或醋酸 染色 洋红液) 时间：3~5min 目的：使染色体着色 制片 压片：用镊子取出根尖，放在载玻片上，加一滴清水，并 用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加 片载玻片。然后，用拇指轻轻按压载玻片 目的：使细胞分散开来，有利于观察 掌握好力度，过轻，细胞分散不开：过重，会压坏玻片 第二节 细胞的分化 一、细胞分化 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.原因：基因选择性表达 3.高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力 4.意义：①细胞分化是生物个体发育的基础。能形成具有特定形态、结构和功能的组织和 器官 ②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的 效率 二、细胞的全能性 1.概念：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。 2.实例：植物组织培养、动物克隆 三、干细胞 1.概念：一类具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。 2.种类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞 3.基因：①管家基因：是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基 本生命活动所必需的 ②奢侈基因：组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈 基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能 第三节细胞的衰老和死亡 一、细胞的衰老 1.衰老细胞的特征：①细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低 ②细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小 ③细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢 ④细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递（老年斑） ⑤细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深 2.细胞衰老的原因：①自由基学说：各种生化反应产生的自由基会损伤生物膜，攻击DNA, 攻击蛋白质等使细胞衰老 ②端粒学说：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA一蛋白质复 合体（端粒）。随着细胞分裂次数的增加而被截短，进 而损伤正常基因的DNA序列，使细胞活动趋向异常 3.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更好的实现 自我更新 二、细胞的死亡 1.类型：细胞凋亡、细胞坏死 2.细胞的调亡：①概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，又称细胞编程性（程 序性)死亡 ②类型：a:个体发育中细胞的编程性死亡 b:在成熟的生物体中，细胞的自然更新 C: 被病原体感染的细胞的清除 ③意义：a:保证多细胞生物体完成正常发育 b:维持内部环境的稳定 c:抵御外界各种因素的干扰 3.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，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡 4.细胞调亡和坏死的比较： 项目 细胞的凋亡 细胞的坏死 与基因的关系 受基因控制 不受基因控制 细胞膜的变化 内陷 破裂 细胞变圆， 形态变化 细胞外型不规则变化 与周围细胞脱离 环境的生理性或病理刺激信号， 强烈的物理化学因素和严重的 影响因素 环境条件的变化或缓和性损伤 病理性刺激 核与核膜 形成凋亡小体 膜破裂，碎核释放 对机体的影响 对机体有利 对机体有害 第一章遗传因子的发现 第一节孟德尔的豌豆杂交实验（一) 一、豌豆用作实验材料的优点 1.自花传粉，闭花受粉 2.有易于区分的性状 3.易于人工操作，生长周期短 4.后代数目多（而且处于豆荚内易于保存），便于统计分析 二、一对相对性状的杂交实验（假说-演绎法) 1.提出问题：①F1全为高茎，是因为子代性状仅由母本控制吗？ ②为什么子二代出现矮茎的性状？ 亲本P): 子-代(F1): 子-代(F1): 子二代(F2): (自交) 高茎×矮茎 高 高茎 27 2.作出假设：①生物的性状是由遗传因子决定的 ②体细胞：遗传因子成对存在 ③形成生殖细胞（配子时），成对的遗传因子彼此分离，配子中只含有成对 遗传因子中的一个 ④受精时，雌雄配子的结合是随机的 3.演绎推理： 高艺 高茎 (Dd Dd) 配子 D a (DD (Dd (Dd)(dd 高茎 高茎 高茎 矮差 实验验证：测交实验（杂合子与隐形纯合子之间的交配） 测交子代的表现型及比例能够反应F1产生的配子类型及比例 4.得出结论：分离定律 三、分离定律 1.概念：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相互融合；在形成配 子时，成对的遗传因子彼此分离，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真核生物 ②有性生殖（雌雄配子的结合) 四、分离定律的应用 1.自交 ①概念：指遗传因子组成相同的生物个体间相互交配的方式。植物中指自花受粉或雌雄同 株的异花受粉，子代情况只需统计自交结果 ②Aa个体连续自交： 杂合 纯合 显性隐性显性性隐性性 比例 Fn 子 纯合子纯合子 状个体 状个体 纯合子 所占 11 11 1 比例 2% 2” 22n+ 显性（隐性）纯合子 杂合子 012345n/代数 2.自由交配：自由交配是指群体中的具有不同遗传因子组成的个体之间均为随机交配，子 代情况应将各自由交配子代的全部结果一并统计 3.鉴别一只动物是否为纯合子一一测交 鉴别植物是否为纯合子一一测交、自交 鉴别一对相对形状的显隐性一一杂交、自交（植物） 检测杂种F1的基因型一一测交 补：P:亲本(parent),杂交亲本 ♀：作为母本，提供胚囊的亲本 :作为父本，提供花粉粒的杂交亲本 ×:表示杂交过程 F:表示杂种第一代 ®：表示自交，自花授粉方式传粉受精产生后代 F2:F代自交得到的种子及其所发育形成的的生物个体称为杂种二代 第二节 孟德尔的豌豆杂交实验（二) 一、两对相对性状的杂交实验（假说-演绎法） 1.提出问题：①实验中F1是黄色圆粒说明了什么？ ②两对相对性状的杂交是否遵循分离定律？ ③F2中为什么会出现9：3：3：1？ ④9：3：3：1与3：1是否有数学联系？ 黄色圆粒绿色皱粒 黄色圆粒 亲本型 0 重组型 自交 黄色圆粒绿色圆粒 黄色皱粒 绿色皱粒 Q ● © @ 315 108 101 32 比例关系：9：3：3：1 2.作出假设：①2对相对性状由2对遗传因子控制 ②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受精时，雌雄配子的结合是随机的 3.演绎推理： 黄 P配子F 色 粒hRR 专果因 R R 杂 国西 自交 绿 ) 粒yrr 实验验证：测交实验（杂合子与隐形纯合子之间的交配） 4.得出结论：自由组合定律 二、自由组合定律 1.概念：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 2.适用范围：①有性生殖的生物 ②真核生物的细胞核遗传 ③两对或两对以上相对性状遗传 ④控制两对或两对以上性状的遗传因子分别位于不同对的同源染色体上 补：表现型=基因型+环境 三、孟德尔实验方法的启示 1.精心选择实验材料 2.采用单因素到多因素的研究方法 3.运用统计学方法对实验结果进行分析 4.科学地设计实验程序：实验（提出问题）→作出假设→实验验证→得出定律 四、遗传规律的应用 1.求配子种类及数量 实例：AaBbCCDd产生的配子种类数： 方法1：利用公式2=8种 方法2：采用分支法Aa Bb CC Dd ↓↓↓ 2212 8种 规律：2种(n为等位基因对数) 2.求配子间结合方式 实例：AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，配子间结合方式有多少种？ ①先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子 8 4 ②再求两亲本配子间结合方式 两性配子间结合是随机的 因而AaBbCc与AaBbCC配子间有8×4=32种 规律：等于各亲本产生配子种数的乘积 3.求子代基因型的种数 实例：AaBbCc×AaBbcc所产子代的基因型数的计算？ Aa XAa3种 BbXBb3种 Cc×cc2种 子代基因型种数为3×3×2=18种 规律：等于亲本各对基因单独相交所产生基因型种数的积 4.求子代个别基因型所占比例 实例：基因型分别为aaBbCcDd和AaBbecdd两种豌豆杂交，其子代中纯合子的比例为 规律：等于该基因型中各对基因型出现概率的乘积 5.求子代表现型的种数，及个别表现型的比例 实例：双亲基因型为TtR×ttR,求子代表现型种数？ Tt×tt2种(Tt、tt) R肛XR→2种(R、r) ∴.子代表现型种数=2×2=4种 规律：等于亲本各对基因单独相交所产子代表现型种数的积 6.遗传病概率求解 两病兼患 患甲病m ③ 患乙病n 甲病 )乙病 只患 只患 ② ① 甲病 乙病 正常 不患甲病(1-m)二 ④ >不患乙病(1-n) ①只患甲病的概率是：m·(1一) ②只患乙病的概率是：n·(1一m ③甲、乙两病同患的概率是：m·n ④甲、乙两病均不患的概率是：(1一m·(1一) ⑤患病的概率：1一(1一m·(1一n ⑥只患一种病的概率：m(1一n)+n·(1一 五、9：3：3：1的几种变形 1.9:7一一A、B同时存在时表现为一种性状，其余基因型为另一性状9AB_:(3A_bb +3 aaB laabb 2.9:3:4一一一对等位基因中的隐性基因制约其它基因的作用9AB一：(3Abb):(3 aaB 1aabb) 3.9:6:1一一双显、单显、双隐表现为3种性状9A_B_:(3A-bb+3aaB_):1aabb 4.15:1一一只要有显性基因就表现为一种表现型，其余基因型为另一种表现型(9AB+ 3A_bb+3aaB-）:1aabb 5.1:4:6:4:1一一A与B作用效果相同，但是显性基因越多，其效果越强1AABB: 4(AaBB AABb):6(AaBb AAbb aaBB):4(AabbaaBb):1aabb 6.12:3:1一一一对等位基因中的显性基因制约其它基因的作用(9AB一+3A一bb): 3 aaB 1aabb 7.4:2:2:1一一AA、BB均可以使个体死亡(2AaBB、2AABb、1AABB、1AAbb、1aaBB均死 AaBb:Aabb:aaBb:aabb=4:2:2:1 8.6:3:2:1一—BB(或AA)使个体死亡[2AaBB、1AABB、1aaBB(或2AABb、1AABB、1AAbb 死亡] 第二章 基因和染色体的关系 第一节减数分裂和受精作用 一、减数分裂 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。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。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.同源染色体：形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方 二、精子的形成过程 1.场所：睾丸 2.过程： 精原细胞 联会 四分体 初级精母细胞 细 丝分 分 裂 化 体细胞 精子 精细胞 次级精母细胞 1个精原细胞（染色体数：2N) 间期：细胞体积增大、染色体复制 1个初级精母细胞（染色体数：2N) 减I前期：同源染色体联会形成四分体，交叉互换 减I中期：同源染色体排列在赤道板两侧 染色体数目 次 减I后期：同源染色体分离非同源染色体自由组合 减半 裂 减I末期：细胞均等分裂形成两个次级精母细胞 2个次级精母细胞（染色体数：N) 第 减Ⅱ前期：染色体散乱分布，中心体复制 染色体数目先 减Ⅱ中期：着丝，点排列在赤道板上 加倍，再减半 次 减Ⅱ后期：着丝点分裂，染色单体分开 裂 减Ⅱ末期：每个次级精母细胞均等分裂形成两个精细胞 4个精细胞（染色体数N) 三、卵细胞的形成过程 1.场所：卵巢 2.过程： 卵原细胞 联会四分体中期 初级卵 期 第 二极 体 卵细 次级卵母细胞 胞 1个卵原细胞（染色体数：2N) 间期：细胞体积增大、染色体复制 1个初级卵母细胞（染色体数：2N) 第 减I前期：同源染色体联会形成四分体，交叉互换 染色体数 次 减I中期：同源染色体排列在赤道板两侧 目减半 减I后期：同源染色体分离非同源染色体自由组合 裂 减I末期不均等分裂形成1个次级卵母细胞和1个第一极体 1个次级卵母细胞+1个第一极体（染色体数N) 必 减Ⅱ前期：染色体散乱分布，中心体复制 染色体数目 减Ⅱ中期：着丝点排列在赤道板上 先加倍，再 次 减Ⅱ后期：着丝，点分裂，染色单体分开 减半 裂 减Ⅱ末期：次级卵母细胞不均等分裂形成1个卵细胞和1 !个第二极体，第一极体均等分裂形成2个第二极体 1个卵细胞+3个第二极体（染色体数N) 总结： 动物 包括 染色 产生 进行 的睾丸（精 间期、减数第 体只复制 的生殖细胞 巢)或卵巢中的 一次分裂和减数 次，而细胞连 中的染色体数 的生物 原始生殖 续分裂次 目 细胞 第二次分裂 生物 细胞 过程 特点 结果 补充： 若均等分裂则为第一 奇数一减Ⅱ 极体、次级精母细胞 一数 无：减Ⅱ 数染色 若不均等分裂则一定 体数目 二看 为次级卵母细胞 偶 有无 数 同源 联会、四分体→减I前 染色 体 三 同源染色体排列在赤道板上→减1中 有 判 断 同源染色体分离→减I后 若无上述特殊行为→有丝分裂 四、减数分裂曲线分析 1 染色体数目变化 染色单体数目变化 4N- 4N- 2N- 2N- N N 间期1前1中1后【末Ⅲ前Ⅱ中Ⅱ后Ⅱ末 间期I前【中后I末Ⅱ前Ⅲ中Ⅱ后Ⅱ末 精原，胞 初级精拜细胞 次双精母细胞 精原州胞初级精母树胞次级精母胡胞 DNA数目变化 染色体与核DNA之比 2N- 1/2 N 阿期1前中1后I末Ⅱ前Ⅱ中Ⅲ后Ⅱ末 阿期【前I中I后【末Ⅱ前Ⅲ中Ⅱ后Ⅱ末 精原铺胞■ 初绒精母胞 次级精母翎胞☐ 精原胞 初级精母细胞 次领精每铜胞 五、受精作用 1.定义：精子与卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程 2.过程：①精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面 ②卵细胞的细胞膜发生生理反应，阻止其他精子再进入 ③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） 4.意义：①子代呈现多样性，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性 ②维持每种生物（有性生殖的生物）前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物 的遗传和变异都具有重要意义 补：受精卵的核基因：父母各给一半 受精卵的质基因：几乎全来自于母亲 第二节基因在染色体上 一、萨顿的假说 1.内容：基因位于染色体上 2.依据：基因和染色体存在着明显的平行关系 二、基因位于染色体的实验证据（摩尔根） 1.实验材料的选择：果蝇：①易饲养 ②繁殖快、后代比较多 ③果蝇体细胞中染色体数少且形态有明显差别 ④有易于区分的性状 雄 3对常染色体+XX同型 3对常染色体+XY异型 2.假说-演绎法：①观察现象，提出问题-白眼性状的表现，总是与性别相联系 ②提出假说，解释实验-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 ③演绎推理，实验验证一测交 ④归纳综合，总结规律一基因在染色体上 3.一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列 三、孟德尔遗传规律的现代解释 1.基因的分离定律的实质是：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具 有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因 会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立 的随配子遗传给后代 2.基因的自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不 干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因 分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合 第三节伴性遗传 一、性染色体的类型 1.XY型：（哺乳动物、很多种类的昆虫、很多雌雄异株的植物，如菠菜） XX雌、XY雄 2.ZW型：（鸟类、爬行类和少数昆虫类） ZW雌、ZZ雄 二、伴性遗传 1.概念：位于性染色体上的基因所控制的性状表现出与性别相关联的遗传方式，称为伴性 遗传 2.伴X隐性遗传病： 0T0 特点：①男患者较多 60 ②交叉遗传，女患者的父亲和儿子全患病 ⑦T口 ③往往体现为隔代遗传 实例：红绿色盲、血友病、果蝇眼色的遗传 边之密 3.伴X显性遗传病： 特点：①女患者较多 ②口 ②交叉遗传，男患者的母亲和女儿全患病 ③往往具有世代连续性，即每代都有患者 。b口ao 实例：抗维生素D佝偻病 0多®d 4.伴Y遗传病： 特点：①传男不传女，父病子必病 ②世代连续 ③无显隐性 实例：外耳道多毛症 三、遗传类型的判断与分析 1.首先确定是否为伴Y染色体遗传病 ①所有患者均为男性，无女性患者，则为伴Y染色体遗传 2.其次判断显隐性 ①双亲正常，子代有患者，为隐性（即无中生有） ②双亲患病，子代有正常，为显性（即有中生无） ③亲子代都有患者，无法准确判断，可先假设，再推断 3.再次确定是否是伴X染色体遗传病 ①隐性遗传病 a:女性患者，其父或其子有正常，一定是常染色体遗传 b:女性患者，其父和其子都患病，可能是伴X染色体遗传 ②显性遗传病 a:男性患者，其母或其女有正常，一定是常染色体遗传 b:男性患者，其母和其女都患病，可能是伴X染色体遗传 4.若世代连续遗传，则一般为显性；反之，则一般为隐性。男女患病概率相差很大，则一 般为伴性遗传，反之一般为常染色体遗传 第三章 基因的本质 第一节 DNA是主要的遗传物质 一、肺炎双球菌的体内转化转化实验（格里菲思) 1.肺炎双球菌①S型细菌：有荚膜（化学本质：多糖）、光滑、有毒 ②R型细菌：无荚膜、粗糙、无毒 2. 注射R型活细茵 注射加热杀死 注射S型活细菌 后的S型活细菌 说明加热杀 说明R型 说明S型菌 死的S型菌 菌无毒性 有毒性 失去毒性 R型菌 小鼠死亡，分离 出S型活细菌 88 出S型活细1 小鼠不死亡 小鼠不死 结论：已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细 菌的活性物质一“转化因子” 二、肺炎双球菌的体外转化转化实验（艾弗里) 1, 条件对照 蛋白质（或RNA酶，酯酶) DNA酶 有R型 S型细菌 细菌的 的细胞 有R型 S型细菌 有R型 S型细菌 培养基 提取物 细菌的 的细胞 细菌的 的细胞 培养基 提取物 培养基 提取物 L混合 混合 混合 S型菌 R型菌 S型菌 R型菌 只有R型菌 结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质（不纯，含0.02%的蛋白质） 三、噬菌体侵染细菌的实验 1.噬菌体： DNA 蛋白 Long tail fibres Base plate 2D 3D 2.方法：放射性同位素标记法 3.过程：吸附，注入，合成，装配，释放 上清液放射性很高， 沉淀物放射性很低。 标记的 子代噬菌 体中无35S 分别用或P标记蓝 经短时间保温后 离心检测上清液和沉 细菌裂解后检测于 体与大肠杆菌混合 用搅拌器拌 淀物中的放射性物质 代啦菌体的放射性 子代噬萌 2→上清液放射性很低， 体中含P 沉淀物放射性很高。 搅拌：是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心：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 S标记的实验发现沉淀物中也有放射性：搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上， 离心时随细菌到沉淀物中 P标记的实验发现上清液中也有放射性：培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染 细菌；培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放 结论：DNA是遗传物质 第二节DNA的结构 一、DNA的结构 1.构建着：沃森(J.D.Wstson)、克里克(F.Crick) 2.DNA:①元素组成：C、H、0、N、P ②基本单位：脱氧核糖核苷酸 ③含氮碱基：A、T、C、G 3.DNA双螺旋结构的特点：①反向平行的双螺旋结构 ②外侧脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架；内侧是碱基 ③碱基互补配对原则：A=T、G三C(比例越高，DNA越稳定) 氢键 A 碱基对 G A=：T GD© 4.DNA分子结构的特点：①多样性：碱基对的排列顺序的千变万化 ②特异性：碱基对的特定排列顺序 ③稳定性：具有规则的双螺旋结构 5.DNA的相关计算： ①A=T,G=C,即：两个互补的碱基数量相等 ②互补碱基之和的比例在整个DNA分子中以及任何一条链中都相等 ③在DNA双链中，任意两个非互补碱基和的比例恒等，并为碱基总数的50% ④在双链DNA分子的两条互补链中，非互补碱基之和的比例互为倒数 ⑤在双链DNA分子中，某碱基占双链DNA碱基总数的百分比，等于此种碱基在两条链中 比值的一半 第三节 DNA的复制 一、DNA复制的实验证据（假说-演绎法) (梅塞尔森、斯塔尔) 1.方法：同位素标记法、密度梯度离心法 2.结果：DNA复制方式是半保留复制 轻带 HNAN-DNA 重带 15NA4N-DNA IN/LAN-DNA I5N/I5N-DNA 中带 中带 二、DNA的复制 1.概念：指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程 2.时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 3.场所：①真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 ②原核生物：拟核、细胞质（质粒） 4.过程：解旋、合成、复旋 2.合成以两条母链为模板，4种脱氧核苷酸为原 DNA聚合酶 科，校碱基互补配对原则合成为两条新的子链。 母链（模板链） 子链（新合成的链） 3.复發 一条母链和一条子链盘绕成为一个新的D八A分子。 ®四种脱 解旋酶 氧核苷酸 1解旋在解旋酶的作用下，双链螺旋 的D八NA打开氢键，解开成为两条单链， 每条单链均作为模板合成新的DNA。 注：两条子链的合成方向都是5’端到3’端 5.条件：①模板（母链DNA) DNA连 ②能量(ATP) ③4种脱氧核苷酸 NA爱分 ④酶（解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶） 6.特点：①边解旋边复制 ②半保留复制 7.准确复制的原因：①DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板 ②通过碱基互补配对保证了复制的准确进行 8.意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性 第四节基因通常是有遗传效应的DNA片段 一、基因通常是具有遗传效应的DNA片段 1. 控制 遗传因子 新名基因有意传效应一DNA+自质 体现性状 的片段 组成 呈线性 排列 一来色体易资来色质 注：如果遗传物质是NA,则基因就是具有遗传效应的RNA片段 第四章基因的表达 第一节基因指导蛋白质的合成 一、遗传信息的转录 1.RNA的种类：rRNA、mRNA、tRNA 2.转录：①时间：活细胞新陈代谢过程中 ②场所：主要在细胞核 ③模板：DNA的一条链（供转录的那一条） ④条件：四种核糖核苷酸、ATP、RNA聚合酶 ⑤原则：碱基互补配对 ⑥遗传信息流动：DNA→mRNA 第2步：游离的核糖核苷酸与 第1步：DNA双 DNA模板链上的碱基互补配链解开，碱基 第3步：新结合的核糖 对，在RNA聚合酶作用下开暴露出来 第4步：新合成的 核苷酸连接到正在合成 始mRNA的合成 mRNA从DNA链上释放。的mRNA分子上 而后，DNA双螺旋恢复。 DNA coding strand DNA RNA聚合酶 游离的核糖核苷酸 二、遗传信息的翻译 1.密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基 2.密码子的种类：①起始密码子：2种，AUG、GUG,也编码氨基酸 ②终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG,不编码氨基酸 ③普通密码子：59种，只编码氨基酸 3.反密码子：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基 4.密码子简并性能在一定程度上防止由于碱基的改变而导致遗传信息的改变 5.翻译：①场所：细胞质的核糖体 ②模板：mRNA ③条件：21种游离氨基酸、ATP、酶、tRNA ④原则：碱基互补配对 ⑤遗传信息流动：mRNA→蛋白质 甲疏氨酸组氨酸色氨酸！■XXX 三、中心法则 复制 转录 翻译 复制 DNA---- RNA →蛋白质 逆转录 第二节基因表达与性状的关系 一、基因表达与性状的关系 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（间接作用） 例：豌豆的皱粒、白化病 2.基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状（直接作用） 例：囊性纤维化 二、基因的选择性表达与细胞分化 1.管家基因：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 2.奢侈基因：只在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 2.特点：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 3.类型：①DNA甲基化 ②染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化 第五章基因突变及其他变异 第一节基因突变和基因重组 一、基因突变 1.概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变 替 缺 换 失 2.发生时间：通常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 3.基因突变不一定导致生物性状的改变： ①突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段上 ②基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸 ③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa,不会导致性状的改变 4.结果：产生新的等位基因 5.遗传特性：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。 注：植物体细胞发生基因突变，可通过无性生殖遗传 6.产生原因：①自然突变：自然条件下，由于DNA复制发生错误而自发产生 ②诱发突变（提高突变频率)：物理因素、化学因素、生物因素 7.特点：普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性 8.意义：是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源、生物进化的原始材料 9.应用：诱变育种 二、细胞癌变 1.原因： 原癌基因 抑癌基因 →主要负责调解细胞主要是阻止细胞不正 常的增殖 突变或过量 周期，控制细胞生 表达 长和分裂的进程。 突变 相应蛋白质活性过强 蛋白质活性减弱或失去活性 细胞癌变 细胞癌变 2.特点：①能够无限增殖 ②形态结构发生显著变化 ③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，易在体内分散和 转移 3.致癌因子：物理、化学、病毒致癌因子 三、基因重组 1.概念：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.发生时期：减数分裂时期（减I) 3.类型：①基因的自由组合 ②基因的交叉互换 ③转基因(DNA重组技术) 注：基因重组不能产生新的基因 4.意义：基因重组是生物变异的来源之一，是生物多样性的原因之一，对生物的进化具有 重要意义 基因突变 基因重组 本质 基因结构改变，产生新的基因 不同基因重新组合，产生新的基因型 结果 产生了新基因，出现了新性状。 不产生新基因，而是产生新的基因型，使不 同性状重新组合。 发生时 主要在细胞分裂间期 减数第一次分裂前期的四分体时期的交叉互换； 间原因 由于外界理化因素或自身生理因素引 减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等 起的基因碱基对的替换、缺失或增添 位基因自由组合。 条件 外界环境条件的变化和 有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。 内部因素的相互作用。 意义 新基因产生的途径，是生物变异的根 是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的 本来源，是生物进化的原始材料。 重要原因，对生物的进化也具有重要的意义 发生 突变频率低，但普遍存在 有性生殖中非常普遍 可能 第二节染色体变异 一、染色体变异 1.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 2.类型：①染色体数目的变异 ②染色体结构的变异 二、染色体数目变异 1.类型：①个别染色体的增加或减少 ②以染色体组的形式成倍的增加或减少 2.染色体组：一组非同源染色体，染色体的形态、大小、功能各不相同，含有该物种生长、 发育、遗传、变异的全套遗传信息 3.判断染色体组的数日的方法： ①根据“染色体形态”判断：细胞内同种形态染色体有几条就含几个染色体组 个 3个 4个 2个 4个 ②根据“基因型”判断：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 YyRr AABBDD Aaa ABCD AABbD 2个 2个 3个 1个 2个 ③公式法：染色体组数=染色体数/染色体形态数 4.受精卵一一个体（细胞内有几个染色体组就叫几倍体） 雄配子（花药离体培养）一一个体（单倍体） 雌配子（孤雌生殖）一一个体（单倍体） 注：由配子发育而来，不管有几个染色体组都叫单倍体 5.特点：①单倍体特点：个体弱小，高度不育（不是所有） ②多倍体特点：植株、果实、种子等粗大，糖类、蛋白质等营养物质的含量高（优） 结实率低、高度不育、生长发育迟缓（缺） 6.多倍体育种（三倍体无子西瓜） ① 2N 秋水仙 2N 素处理 杂交 4N 第 果皮4N 种子的胚3N 种皮4N 母本 第 假授粉 果皮3N 联会素乱 年 无籽西瓜 秋水仙素：抑制纺锤体形成，染色体数目加倍 第一年的二倍体：用于产生三倍体 第二年的二倍体：促进子房发育为果实 ②无子原因：三倍体在减数分裂中联会出现紊乱，不能形成正常配子 7.单倍体育种： 第 DDTT(♀)Xddt(♂) (抗倒伏，不抗病)↓（倒伏，抗病） DdTt(抗倒伏，不抗病) DdTt植株 花药（粉）：DT Dt d虹d 第 方法：花药离体培养（组织培养） 单倍体幼苗：DT Dt dT dt 年 秋水仙素处理 正常植株：DDTT DDtt daTT ddtt 缺点：操作复杂 筛选 优点：能明显缩短育种年限 新品种：DDt(抗倒伏抗病)二倍体生物 8.低温诱导染色体数目变异：解离→漂洗→染色→制片 培养 「洋葱→置于广口瓶→洋葱底 培养 不定根 部接触瓶中的水面 导 低温 将1cm长的不定根→冰箱(4℃)→ 诱导 培养48~72h一室温再培养12h以上 固定 细胞 剪取0.5-1cm根尖→卡诺氏液浸泡0.5~1h 形态 用体积分数为95%的酒精冲洗2次。 制作 解离→漂洗→染色→制片 装片 观察 先低倍镜视野中大多数是正常的二倍体细胞， 比较 再高倍镜少数是染色体数目改变的细胞 三、染色体结构变异 1.类型：缺失、重复、易位、倒位 2.染色体上基因数目、排列顺序发生改变 3.结果：性状变异（改变） 总结： 变异类型 基因突变 基因重组 染色体 染色体 结构变异 数目变异 减I前期有丝分裂 有丝后期 发生时间 间期 减I后期减数分裂 减I后期 减Ⅱ后期 第三节人类遗传病 一、人类遗传病 1.概念：指由于遗传物质的改变而引起的人类疾病 2.单基因遗传病：受一对等位基因控制的遗传病 单 「常显：并指、多指、软骨发育不全 「常染色体遗传 基 儿常隐：苯丙酮尿症、白化病、先天性聋哑 因 遗 「伴X隐：色盲、血友病、进行性肌营养不良 儿性染色体遗传 伴X显：抗维生素D佝偻病 病 L伴Y遗传病：外耳道多毛症 3.多基因遗传病：由多对基因控制的人类遗传病 ①特点：家族聚集现象、易受环境影响、在群体中发病率比较高 ②病例：唇裂（俗称兔唇）、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病、哮喘等 4.染色体异常遗传病：由于染色体结构或数目畸变而引起的遗传病 ①常染色体异常：猫叫综合征、21三体综合征 ②性染色体异常：性腺发育不良 第六章 生物的进化 第一节生物有共同祖先的证据 一、生物有共同祖先证据 1.化石是研究生物进化最直接、最重要的证据 2.其他证据：①比较解剖学：研究比较不同物种之间的身体构造的科学 ②胚胎学：研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科 ③细胞学：在光学显微镜水平上研究细胞的化学组成、形态、结构及功能的 学科 ④分子生物学：从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象 本质的科学 二、达尔文的生物进化论 直接证据一 化石 ①共同由来学说 比较解剖学证据 达尔文的 有力支持 胚胎学证据 生物进化论 ②自然选择学说 细胞和分子水平的证据 第二节 自然选择与适应的形成 一、适应的普遍性和相对性 1.适应：生物的形态结构适合于完成一定的功能，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.特性：①普遍性：所有的生物都具有适应环境的特征 ②相对性：针对一定环境而言的 3.适应形成的必要条件： ①群体中出现可遗传的有利变异 ②环境的定向选择 二、拉马克的进化学说 1.生物来源：否定神创论，来源于古老生物进化 2.进化顺序：从低等一一高等 3.进化原因：用进废退、获得性遗传 4.意义： ①否定了神创论和物种不变论 ②历史上第一个提出比较完整的进化学说 不足： ①提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。 ②过于强调环境的变化直接导致物种的改变，具有局限性 三、达尔文的自然选择学说 1.内容：过度繁殖（外因）、生存斗争（动力）、遗传变异（内因）、适者生存（结果） 2.自然选择学说的局限性： ①对生物进化的解释局限于个体（性状）水平 ②对于遗传和变异的本质不能做出科学的解释 ③强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象 四、现代生物进化理论 1.以自然选择为核心，从生物个体为单位发展到以种群为基本单位 第三节 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全部个体的集合 2.基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因 3.基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率 4.基因型频率：某基因型个体数占群体内全部个体数的比率 二、种群基因频率的变化 1.原因：基因突变 2.可遗传的变异的来源：突变（包括基因突变和染色体变异）和基因重组 3.可遗传变异的形成、特点和作用： ①形成：a:基因突变产生新的基因 b: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 ②特点：随机的、不定向的 ③作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向 4.变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 1.原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应 基因的频率会不断提高：相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中 相应基因的频率会下降 2.结果：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方 向不断进化 四、隔离在物种形成中的作用 1.物种：能给自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物 2.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 ①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 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 后代的现象 3.①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时期。隔离是物种形成 的必要条件 ②生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限 第四节协同进化与生物多样性的形成 一、协同进化 1.概念：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 2.原因：①不同物种之间：种间互助、种间斗争 ②生物与无机环境之间 二、生物多样性 1.内容：①遗传多样性（基因多样性） ②物种多样性 ③生态系统多样性 2.形成原因：生物的进化 三、现代生物进化理论 1.适应是自然选择的结果 2.种群是生物进化的基本单位 3.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 4.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 5.生物多样性是协同进化的结果 第一章人体的内环境与稳态 第一节 细胞生活的环境 一、体内细胞生活在细胞外液中 1.体液：生物体内以水为基础的液体 组织液 细胞 内液 体液 细胞 血浆 外液 淋巴液 存在于细胞内， 存在于细胞外， 约占2/3 约占1/3 2.血浆：血细胞的直接生活环境 淋巴液：淋巴细胞直接生活的环境 组织液：绝大多数细胞直接生活的环境 注：血浆、组织液、淋巴的成分都相近，其主要区别是血浆中含有较多的蛋白质 3.细胞外液各部分之间的转化关系： 外界环境 毛血管生 、左右锁骨 02和营养物质 了，细淋巴管除装跃 细胞内液 组织液 →淋巴液 C0,和代谢废物 4.细胞外液的成分（四看法)： ①是否是细胞内特有的物质，如血红蛋白、胞内酶 ②是否是细胞膜上的成分，如载体、受体等 ③是否是分泌到消化道中的物质，如消化酶 ④是否是不能被人体吸收的物质，如纤维素、麦芽糖等 5.内环境：血浆、组织液、淋巴通过动态的有机联系共同构成机体细胞生活的直接环境 (内环境是体内细胞与外界环境进行物质交换的媒介) 二、内环境的理化性质 1.渗透压：①渗透压的概念：溶液中溶质微粒对水的吸引力 ②渗透压的大小：ā：主要与无机盐和蛋白质的含量有关（单位体积溶液中溶质 微粒越多，溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗 透压越高) b:细胞外液渗透压90%以上来源于Na和C1 2.酸碱度：①pH为7.35~7.45 ②平衡的维持：缓冲物质HC0/NaHC0；NaHP0/NaHP0, 3.温度： 般维持在37℃左右 三、组织水肿 毛细血管管壁损伤，血浆蛋 血浆渗透压降 白流失 低，水分向组 血浆中蛋 织液渗透，而 营养不良，摄入蛋白质不足 白质减少 组织液回流减 肾炎导致血浆蛋白通过尿液 弱，组织液 流失 增加 毛细淋巴管受阻，蛋白质 组织液中蛋 不能回流至淋巴管 白质等溶质 局部组织细胞代谢旺盛，代 微粒增多， 谢产物增加 组织液渗透 组织水肿 过敏反应中组织胺的释 压升高，吸 放，导致毛细血管壁通 水，组织液 透性增强，血浆蛋白进 增加 入组织液 第二节 内环境的稳态 一、内环境的动态变化 1.稳态：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳 定状态叫做稳态 2.稳态的实质：内环境的化学成分和理化性质（即正常值）都有一个变化范围 二、稳态调节机制 1.贝尔纳：神经系统的调节 坎农：神经调节和体液调节 目前：神经-体液-免疫调节 2.人体维持稳态的调节能力是有一定限度的 3.内环境稳态的重要意义：机体进行正常生命活动的必要条件 第二章神经调节 第一节神经调节的结构基础 一、神经系统的基本结构 1.神经系统：中枢神经系统和外周神经系统 2.中枢神经系统：①脑：：大脑：包括左右两个大脑半球，表面是大脑皮层（大脑皮层 是调节机体活动的最高级中枢) b:下丘脑：脑的重要组成部分，其中有体温调节中枢、水平衡 的调节中枢等，还与生物节律等的控制有关 c:小脑：位于大脑的后下方，它能够协调运动，维持身体平衡 d:脑干：是连接脊髓和脑其他部分的重要通路，有许多维持生 命的必要中枢，如调节呼吸、心脏功能的基本活动中枢 ②脊髓：是脑与躯干、内脏之间的联系通路，它是调节运动的低级中 枢 3.外周神经系统：脑神经和脊神经 脑神经和脊神经都含有传入神经（感觉神经)和传出神经（运动神经） ①传入神经（感觉神经）：将接收到的信息传递到中枢神经系统 ②传出神经（运动神经）：将中枢神经系统的指令信息传输到相应器官，使机体对刺激 做出反应（包含躯体运动神经（受意识神经支配）和内脏运 动神经（不受意识神经支配）) 4.外周神经系统-自主神经系统 ①概念：支配内脏、血管和腺体的传出神经 ②特点：活动不受意识支配 ③分类：交感神经、副交感神经 ④作用：两种神经对同一器官的生理作用一般是相反对立的 二、组成神经系统的细胞 1.组成神经系统的细胞：神经元、神经胶质细胞 2.神经元的结构： Dendrites 树突：接受信息，将其传导到细胞体 细胞体 轴突：将信息从细胞体传向其他神 经元、肌肉或腺体 Soma (cell body) Myelin sheath 神经末梢 髓鞘 messages 神经纤维：神经元的长突起外表套有一层髓鞘，组成神经纤维 第二节 神经调节的基本方式 一、神经系统的基本结构 1.神经调节的基本方式：反射（在中枢神经系统参与下，动物体或人对内外界环境变化作 出的规律性应答) 2.神经调节的结构基础 一反射弧 ②传入神经 将兴奋传导到神经中枢 ①感受器 接受一定刺激 后产生兴奋 ③神经中枢 对传入的信息 进行分析综合 ⑤效应器 对刺激做出应 答反应 ④传出神经 将兴奋传导到效应器 效应器：传出神经末梢及其支配的肌肉或腺体等 3.反射弧中传入神经和传出神经的判断 传入神经 根据神经节进行判断 传出神经 有神经节的是传入神经 根据突触进行判断 与<直接相连的为上一神经元（轴突末精），与一直提 相连的为下一神经元（反射孤中还有中间神经元） 告入 切断某一神经，如果刺激外周段，肌肉 与春髓粗大的前角相连的为传出神 神经 收缩，刺激向中段，肌肉不收缩，则切 经，与细小的后角相连的为传入神经 断的是传出神经，否则是传入神经 可以简记为“小入大出” 传出 神经 根据实验进行判断 根据脊髓灰质的结构进行判断 二、非条件反射与条件反射 1.非条件反射：先天性的 条件反射：后天形成 非条件反射 学习 训练 条件反射是在非条件反射的基础上，通过学习和训练而建立的 不给予非条件刺激 条件反射 条件反射消退 条件刺激强化 条件反射建立之后，还需要非条件刺激的强化，否则条件反射 就会消退。 条件反射维持 2.条件反射中枢：大脑皮层（大脑皮层也是感觉中枢） 非条件反射中枢：低级中枢（除大脑皮层外） 第三节 神经冲动的产生和传导 一、兴奋在神经纤维上的传导（神经冲动) 1.在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫神经冲动 2.静息电位：外正内负（原因：K外流，协助扩散） 动作电位：外负内正（原因：Na内流，协助扩散） 注：细胞有保K排Na的特点 3.兴奋传导方向与膜内电流方向一致 ++++++ ++++ 膜外：未兴奋部位→兴奋部位 膜内：兴奋部位+未兴奋部位 ++++++ +++++大+一万一一 +++++++ 兴奋部位未兴奋部位 4.特点：双向传导 5.动作电位恢复成静息电位：K外流、Na-K泵（主动运输） 二、兴奋在神经元之间的传递 1.结构：神经元、突触 2.突触的结构：突触前膜、突触间隙、突触后膜 突触前膜 突触小泡 神经递质 突触间隙 突触后膜 3.方式：电信号一一化学信号一一电信号 ★十本 兴奋传子突触突触小泡突触，突触 神经元 小体释放神经递质间隙后膜兴奋或抑制 电信号一。化学信号化学信号一·电信号 4.特点：①单向传递：神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于 突触后膜（神经递质可分成兴奋性递质和抑制性递质） ②突触延搁 5.神经递质的释放：①从突触前膜到突触间隙：胞吐 ②从突触间隙到突触后膜：扩散 注：神经递质使下一个神经元兴奋或抑制，其发生效应后，就被相应的酶破坏而失活或被 回收至突触前神经元并贮存于囊泡 6.突触小泡的形成与高尔基体有关 三、电流计的偏转次数的判断 刺激1 刺激2 bc=cd a b d 刺激l:刺激a点，b点先兴奋，d点后兴刺激2：刺激c点，由于bc-cd,b点和d 奋，电流计发生两次方向相反的偏转点同时兴奋，电流计不发生偏转 (ab=bd) 刺激b点，尽管ab=bd,但 是由于有突触存在，d,点兴 刺激c点，由于有突触 奋的时间要晚于a,点，所以 的存在，兴奋不能传 电流计发生两次方向相反 到a,点，所以电流计只 的偏转 能发生一次偏转 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 1.兴奋剂：①定义：兴奋剂原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物，如今是运动 禁用药物的统称 ②作用：兴奋剂具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用，为了保证公平、 公正，运动比赛禁止使用兴奋剂 2.毒品：毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺（冰毒）、吗啡、大麻、可卡因以及国家规 定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品有些兴奋剂就是毒品，它 们会对人体健康带来极大的危害 第四节神经冲动的分级调节 一、神经系统对躯体运动的分级调节 1.大脑的结构：①组成：大脑的表面覆盖着主要由神经元胞体及其树突构成的薄层结构一 大脑皮层 ②结构：人的大脑有着丰富的沟回（沟即为凹陷部，回为隆起部），使得 大脑在有限体积的颅腔内，可以具有更大的表面积 ③大脑与脊髓之间的联系：大脑通过脑干与脊髓相连，大脑发出的指令， 可以通过脑干传到脊髓 2.大脑皮层与躯体运动的关系： ①躯体各部的运动机能在皮层的第一运动区（中央前回）内都有它的代表区，而且皮层代表 区的位置与躯体各部的关系是倒置的，但头是正的 面表情 ②大脑皮层运动代表区范围的大小与躯体运动的精细程度相关，运动越精细大脑皮层代表 区的范围越大 3.躯体运动的分级调节： 大脑皮层（运动区） 小脑和脑干 脊髓 肌肉收缩等运动 二、神经系统对内脏活动的分级调节 1.排尿反射的分级调节： 大脑皮层 控制有意识排尿 脊髓 控制无意识排尿 交感神经 副交感神经 膀胱 膀胱 膀胱 不缩小 缩小 第五节人体的高级功能 一、人脑的高级功能一语言功能 1.语言功能是人脑特有的高级功能，涉及听、说、读、写 2. 病名 损伤部位 症状 W区 顶叶 颜叶 运动性 能看懂文字、听懂语言， V区 失语症 S区 却不会说话 感觉性 会讲话、会书写、能看懂 失语症 H区 文字，却听不懂谈话 失读症 V区 视觉、语言功能正常， 枕叶 却看不懂文字含义 能听懂语言、看懂文字、 颞叶 失写症 W区 会讲话，却不会书写 二、人脑的高级功能一学习和记忆 1.学习和记忆是指神经系统不断接受刺激，获得新的行为、习惯和积累经验的过程 学习：信息获取和加工的神经过程 记忆：信息储存和读取的神经过程 三、人脑的高级功能一情绪 1.情绪是人对外界环境做出的反应，是大脑的高级功能之一 2.情绪与抑郁症： 压力、挫折、 消极情绪 抑郁 抑郁症 影响工作、 疾病、死亡等 自我调适， 专业 学习、生活 身边人的支持， 治疗 心理咨询 好转 好转 好转 第三章体液调节 第一节激素与内分泌系统 一、激素的发现 1.促胰液素是人们发现的第一种激素 2.外分泌腺：分泌腺中的分泌物经由导管而流出体外或流到消化腔的。如皮脂腺、汗腺、 消化腺等 内分泌腺：分泌腺（没有导管）中的分泌物一一激素直接进入腺体内的毛细血管，并随 血液循环输送到全身各处。如垂体、甲状腺、肾上腺等 3.由内分泌器官或细胞分泌的化学物质--激素进行调节的方式，就是激素调节 二、内分泌系统的组成和功能 1.内分泌系统=内分泌腺+内分泌细胞 ①内分泌腺： 促进肾小管、集合管对水 作用 抗利尿激素口 促进组织细胞加速摄取、利用 的重吸收 和储存葡萄糖：促进血糖合成 合成 增强心脏活动，使血管收 胰岛素 糖原，并抑制非糖物质转化为 缩，血压上升：促进糖原 肾上 肾上腺 神经 神经 下丘脑 葡萄糖，降低血糖含量 分解，使血糖升高：增加 腺素 传导 传导 胰岛 产热 胰高 促进肝糖原分解和非糖物质 分泌 血糖素 转化为葡萄糖，使血糖含量 促激素释放激素 升高 作用子 促进生长，尤其是促进蛋 促进新陈代谢和生长发育， 白质合成和骨的生长，影 生长激素分泌 促甲状 甲状 垂体 甲状腺 加速体内物质的氧化分解： 响代谢 腺激素 腺激素 提高神经系统的兴奋性 促性腺激素 促进雄性生殖器官的发育 促进雌性生殖器官的发育和 和生殖细胞的生成，激发 雄性激素 睾丸 性朋 卵巢 雌性激素 生殖细胞的生成，维持雌性 和维持雄性第二性征 第二性征；激发和维持雌性 正常的性周期 ②内分泌功能的细胞：小肠黏膜分泌促胰液素的内分泌细胞、下丘脑中某些神经细胞 2.激素的化学本质：①蛋白质：下丘脑和垂体产生的激素、胰岛素、胰高血糖素（大分子， 受体在细胞膜表面，只能注射，不能口服) ②氨基酸衍生物：甲状腺激素 ③脂质中的固醇：性激素 3.内分泌系统的功能：机体整体功能的重要调节系统。各种内分泌腺间具有复杂的功能联 系，共同调节机体活动，包括维持内环境稳定、调节物质和能量代 谢、调控生长发育和生殖等 第二节 激素调节的过程 一、血糖平衡的调节 1.血糖的含义：血液中的糖称为血糖，主要是葡萄糖 2.血糖浓度：3.9~6.1mmo1/L(正常人空腹时) 3.血糖的来源和去路： 消化、吸收 氧化分解 食物中的糖类 CO,+H,O+能量 分解 血糖 ☆肝糖原☆ 合成 肝糖原、肌糖原 (3.96.1mmo/L) 转化 转化 脂肪等非糖物质 甘油三酯 来源 去向 4.参与血糖调节的激素： 分泌部位 胰岛B细胞 胰 血糖进入组织细胞氧化分解 促 加速细胞摄取 岛 进 血糖进入肝、肌肉并合成糖原 利用和储存葡 素 作 血糖进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯 萄糖 血 用 糖 抑 肝糖原分解 L非糖物质转化为葡萄糖 度 高 分泌部位 胰岛A细胞 糖 作 促 「肝糖原分解成葡萄糖进入血液 升高血糖浓度 用 进 非糖物质转变成糖 ①糖皮质激素、肾上腺素、甲状腺激素等通过调节有机物的代谢或影响胰岛素的分泌 和作用，直接或间接地提高血糖浓度；胰岛素是唯一能够降低血糖浓度的激素 5.血糖调节过程 刺激胰岛B细胞分沁 补充血糖 胰岛素 葡糖糖 血糖升高 →葡糖糖 转化 正常血糖水平 转化 分解 糖原和脂肪 血糖下降 脂肪等非 肝糖原 等非糖物质 唐领声 血糖水平恢复 刺激胰岛A细胞分沁胰高 血糖素 6.血糖平衡调节：神经-体液调节 7.拮抗：胰岛素和胰高血糖素 协同：胰高血糖素和甲状腺激素 8.尿液中含糖的原因：①一次性摄入的糖太多 ②糖尿病 ③肾脏疾病，重吸收血糖能力下降，随尿排出 二、反馈调节 1.在一个系统中，系统本身工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节 方式叫做反馈调节。反馈调节对于机体维持稳态具有重要意义 三、甲状腺激素分泌的分级调节 1.甲状腺激素分泌的调节过程： 下丘脑 细胞代谢 促甲状腺激素释放激素 甲状腺激素n TRH TH 垂休 促甲状腺激素 TSH 甲状腺 2.下丘脑、垂体和甲状腺功能的分级调节系统，也称为下丘脑-垂体-甲状腺轴；人和高 等动物体内还有“下丘脑-一垂体-肾上腺皮质轴”“下丘脑-一垂体-性腺轴”等 四、激素调节的特点 1.通过体液进行运输 2.作用于靶器官、靶细胞 3.作为信使传递信息 4.微量和高效 第三节体液调节与神经调节的关系 一、体液调节与神经调节的比较 1.体液调节：指某些化学物质（如激素、二氧化碳、组织胺、矿等），通过体液的传送的 方式对生命活动进行调节 注：低等动物只有体液调节 2.比较： 比较项目 作用途径 反应速度 作用范围 作用时间 神经调节 反射孤 迅速 准确、比较局限 短暂 体液调节 体液运输 较缓慢 较广泛 比较长 二、体温调节 1.体温恒定的意义：保持体内细胞的活性和酶的活性 2.体温恒定的实质： !主要来源：代谢产热！ 主要的散热器官：皮肤 安静状态： 肝、脑等 运动状态：骨骼肌 热 热 散热方式：传导、对流 辐射、蒸发 3.体温调节的结构和过程： 局部体温高于 正常体温时 下丘脑体温调 节中枢兴奋 发肤血管收，血流量减 少、汗腺分泌减少，肌肉 内分泌 常体温37 和骨路肌产热增加 内分 通过神经一体液发送信息 局部体温低于 正常体温时 皮肤血管舒张，皮肤的血流量增多、 体温下隆 下丘脑体温调 汗腺分沈增多，散热增加 节中枢兴奋 4.寒冷条件下有神经-体液调节，炎热条件下只有神经调节 5.寒冷条件下体温有两种措施（增加产热，减少散热），炎热条件下只有一种措施（增加 散热) 6.外界环境温度下降：①恒温动物：耗氧量增加 ②变温动物：耗氧量下降 7.体温调节中枢：下丘脑 体温感觉中枢：大脑皮层 三、水和无机盐平衡的调节 1.水的来源和去路： 由肾排出 饮水 排 由皮肤排出（汗液） 食物的水 代谢产生的水 量 量 由肺排出（呼吸） 2.Na的来源和去路： 由大肠排出（粪便） Na的主要来 源是食盐，几乎全部由小肠吸收；主要经肾脏排出，排出量几乎等于摄入量 3.过程： 饮水不足、体内失水 过多或吃的食物过咸 细胞外液渗透压升高 ↓刺激 下丘脑 细 细 胞外 胞 大脑皮层 垂体 液 释放 透 压 产生渴感 抗利尿激素 降 促进 降 主动饮水 肾小管、集合 补充水分 管重吸收水 尿量 减少 4.抗利尿激素：①产生：下丘脑的神经分泌细胞 ②释放：垂体后叶释放 ③作用部位：肾小管和集合管 ④生理作用：增加肾小管和集合管对水的通透性，促进水的重吸收，使尿 液浓缩，尿量减少 第四章免疫调节 第一节免疫系统的组成和功能 一、免疫系统的组成 1.组成： 免疫器官—骨髓、胸腺、脾、淋巴结、扁桃体等 (免疫细胞生成、成熟或集中分布的场所) 免 树突状细胞、巨噬细胞等 疫 免疫细胞 系 T淋巴细胞☐ (发挥免息作用的细胞) 统 淋巴细胞 (迁移到胸腺成熟) (位于淋巴液、血液和淋巴结中) B淋巴细胞☐ (在骨髓中成熟) 免疫活性物质一抗体、细胞因子、溶菌酶等 (由免疫细胞或其他细胞产生的发挥免疫作用的物质) B细胞：来源于骨髓，成熟于骨髓 T细胞：来源于骨髓，成熟于胸腺 2.抗原：①概念：能引起免疫反应的物质 ②作用方式：与免疫细胞表面的受体结合，从而引发免疫反应 ③化学本质：大多数抗原是蛋白质（还有多糖、脂类等） 3.抗原呈递细胞：B细胞、树突状细胞、巨噬细胞（摄取、加工处理抗原，将抗原信息暴 露在细胞表面，呈递给其他免疫细胞) 4.抗体：①化学本质：蛋白质 ②分布：血清（主要）、组织液及外分泌液（如乳汁中，为新生儿提供抗体） 二、免疫系统的功能 1.非特异性免疫：生来就有，对多种病原体都有一定的防御作用 ①第一道防线：皮肤和黏膜的屏障作用 ②第二道防线：体液中的杀菌物质（溶菌酶）和吞噬细胞（树突状细胞、巨噬细胞等） 特异性免疫：后天接触病原体之后，针对某一类特定病原体或异物起防御作用 ③第三道防线：体液免疫、细胞免疫 2.三大基本功能：①免疫防御：是机体排除外来抗原性异物的一种免疫防护作用，是免疫 系统最基本的功能 ②免疫自稳：是机体清除衰老或损伤的细胞，进行自身调节，维持内环 境稳态的功能 ③免疫监视：是机体识别和清除突变的细胞，防止肿瘤发生的功能 第二节特异性免疫 一、特异性免疫 1.体液免疫过程： 信号① 二次免疫 直接接触 分泌细胞因子 病原体→抗原呈递细胞 辅助性T细胞 信号② B细胞 结合 (识别、处理、呈递) (识别) 与抗原特异性结合 抗体 浆细胞 记忆B细胞 产生分沁 增殖、分化 二次免疫 2.细胞免疫过程： 二次免疫 淋巴因子 记忆T细胞 病原体 入侵 靶细胞 细胞毒性T细胞 增殖分化 细胞毒性T细胞 裂解 3.抗原没进入细胞只分析体液免疫，抗原进入细胞后才分析细胞免疫 4.浆细胞：不能识别抗原 抗原呈递细胞：能识别抗原，不能特异性识别抗原 5.①切除胸腺：细胞免疫丧失，体液免疫下降 ②破坏骨髓：体液免疫、细胞免疫都丧失一一人为输入造血干细胞，有细胞免疫，没有 体液免疫 ③胸腺、骨髓都破坏：细胞免疫、体液免疫完全丧失一一输入造血干细胞都不恢复 第三节 免疫失调 一、免疫失调 1.过敏反应：①概念：已免疫的机体，在再次接触相同的抗原时，有时会发生引发组织损 伤或功能紊乱的免疫反应 ②过敏原：引起过敏反应的抗原物质 ③机理： 过敏原 过敏原与吸附在细胞表面的相应的抗体结合 细胞释放组织胺等物质 接触 到 同过 毛细血管扩张、血管壁通透性增强、平 浆细胞 滑肌收缩和腺体分泌增多 60 原 :身过 呼道过敏反 皮肤过敏反应 吸附在皮肤、呼吸道 消化道过敏 敏反应 应（过敏性鼻 反应（食物 (菜麻湾、湿 或消化道黏膜以及血 过敏 炎、支掌 过敏性胃炎) 疹、血管性水 液中某些细胞的表面。 性休克) 喘等) 肿 ④特点：发作迅速、反应强烈、消退较快、明显的遗传倾向和个体差异 二、自身免疫病 1.概念：自身免疫反应对组织和器官造成损伤并出现症状 2.举例：风湿性心脏病、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等 三、免疫缺陷病 1.概念：指由机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病 2.种类：①先天性免疫缺陷病：重症联合免疫缺陷病（由于遗传而生来就有) ②获得性免疫缺陷病：大多数免疫缺陷病，如艾滋病（由疾病和其他因素引起） 3.艾滋病的传播途径：①性接触传播：HIV可在男女之间、同性恋之间通过性交传播 ②血液传播：HIV通过输血、血液制品、共用注射器等方式传播 ③母婴传播：HIV可以通过女性妊娠、分娩或哺乳传递给孩子 第四节 免疫学的应用 一、疫苗 1.概念：通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品 2.机理： 特异性免疫 疫苗 特异性抗体 记忆细胞 或效应T细胞 3.疫苗种类： 将抗原微生物用物理方法灭活后制作而成。制备简单，保存 灭活疫苗 时间长且相对较安全，接种量大，且需要多次接种。如，狂 犬疫苗等。 丧失致病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒。接种一 疫苗 减毒疫苗 次，且接种量少免疫时间长，效果好。例如，卡介苗、牛痘 疫苗、麻疹疫苗等。 以现代基因工程的手段，由病毒DNA的一段无毒序列制成。 新型疫苗 安全性好，但需多次强化。例如，新型乙肝疫苗、某个亚型 的禽流感疫苗等。 二、器官移植 1.概念：用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术 2.器官移植面临的问题：免疫排斥、供体器官短缺等 3.免疫诊断：由于抗原抗体反应的高度特异性，免疫学技术和制剂在临床诊断上得到了广 泛的应用，如检测病原体和肿瘤标志物 第五章植物生命活动的调节 第一节植物生长素 一、生长素的发现过程 生活现象达尔文詹森●拜尔温特 生长素 云母片 1-1-f1-- 黑暗条件 补：1.锡箔不透光，云母片不透水，琼脂片激素可通过 2.生长素就是吲哚乙酸(IAA) 二、植物激素 1.概念：由植物体内产生，能从产生部位运送作用部位，对植物生长发育有显著影响的 微量有机物 2.比较： 动物激素 植物激素 分泌器官 有特定内分泌腺或细胞 无特定分泌器官 化学本质 蛋白质，氨基酸衍生物、固醇等 一般是小分子物质 作用部位 靶器官、靶细胞 无特定靶器官 运输方式 随体液运输 多样、复杂 相同点 ①由自身产生；②从产生部位运到作用部位 ③起调节作用；④微量高效 3.生长素的合成：①合成部位：芽、幼嫩的叶和发育中的种子 ②生长素由色氨酸经过一系列反应转变而来 4.生长素的运输：①横向运输：由于单侧光、重力等因素，发生根尖、茎尖在等细胞分裂 特别旺盛的部位 ②极性运输：主动运输的方式（从形态学上端 形态学上端 AA合成部位 到形态学下端) ③非极性运输：被动运输的方式（成熟组织中， 通过韧皮部进行) 形态学下端 5.植物向光生长的原因：①外因：单侧光 运输至作用部位 ②内因：生长素分布不均匀 6.植物生长素的作用特点：低浓度促进生长，高浓度抑制生长 形态学上端一 AA合成部位 7.运用：①用一定浓度的生长素配成除草剂，除掉单子叶植物中的 双子叶杂草 ②顶端优势：顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制 ③敏感度：根>芽>茎 根的向地性，茎的背地性（淀粉-平衡石假说） 根 进 双子叶 植物 单子叶 长 植物 02444644* 长 长 mol L- 生长素浓度 10101010+102 8.生长素的运用：①促进扦插的枝条生根 ②防止落花落果 第二节其他植物激素 一、赤霉素—GA 1.合成部位：主要是未成熟的种子、幼根和幼芽 2.主要作用：①促进细胞伸长，从而引起植株增高 ②促进细胞分裂和分化 ③促进种子萌发和果实发育 二、细胞分裂素一CTK 1.合成部位：主要是根尖 2.主要作用：①促进细胞分裂 ②促进芽的分化，侧枝发育 ③促进叶绿素的合成 三、脱落酸--ABA 1.合成部位：根冠、萎蔫的叶片等 2.主要作用：①抑制细胞分裂 ②促进叶和果实的衰老和脱落 ③维持种子休眠 ④促进气孔关闭 四、乙烯--ETH 1.合成部位：植物体各个部位 2.主要作用：①促进果实成熟 ②促进叶、花、果实脱落 ③促进开花 五、第六类植物激素-一油菜素内酯 1.主要作用：可以促进茎、叶细胞的扩展和分裂，促进花粉管生长、种子萌发 OH 油菜素内酯 OH HO 六、植物激素间的相互作用 在细胞分裂起作用的激素 脱落酸抑制种 素含量 脱落酸 拮抗 子 生长素 促进 核分裂 赤霉素 细胞 协同 促进 赤雾素促进 发 细胞分裂素 促进质分裂 分裂 0 2 468 低温贮藏时间/月 色氨酸合成 生长素 细胞伸长 生长素浓度低生长素浓度高 促进 促进 促进 赤霉素 抑制 分解 细胞伸长抑制 生长 乙烯增多 抑制 高浓度生长素抑制生长很有可能是通过乙 协同 氧化产物 烯起作用的 第三节植物生长调节剂的应用 一、植物生长调节剂的类型和作用 1.植物生长调节剂：由人工合成的，对植物的生长、发育有调节作用的化学物质 2.优点：原料广泛、容易合成、效果稳定 3.生长调节剂应用的好处：①提高作物产量、改善产品品质 ②减轻人工劳动 4.生长调节剂应用的坏处：①使用不当，可能影响作物产量和产品品质 ②过量使用，可能对人体健康和环境带来不利影响 5.乙烯利于乙烯作用相同；α-萘乙酸、2,4-D与生长素作用相同 6.处理扦插枝条的方法：①浸泡法（浓度较低；一般选择在遮阴与空气湿度较高的环境中 进行) ②沾蘸法（浓度较高) 第四节环境因素参与调节植物的生命活动 一、光对植物生长发育的调节 1.光对植物生长发育的作用： ①光是植物进行光合作用的能量来源 ②光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程 2.光敏色素：①化学本质：蛋白质（色素-蛋白复合体） ②分布：植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富 ③吸收光的类型：主要是红光和远红光 二、参与调节植物生命活动的其他环境因素 1.温度参与植物生长发育的调节 2.重力参与植物生长发育的调节（淀粉-平衡石假说） 竖直根细胞中的大淀粉粒 88 水平根细胞中的大淀粉粒 根尖 8o88 88 分生区 细胞核 根冠 根细胞中的大淀粉粒 ①根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；茎背地生长，可以将枝条伸向 天空，利于吸收阳光进行光合作用 3.植物生长发育的整体调控：植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境 因素调节共同完成的 第一章 种群及其动态 第一节种群的数量特征 一、种群密度及其调查方法 1.种群密度：种群在单位面积或单位体积中的个体数。种群密度是“种群最基本的数量特 征” 2.种群密度的调查方法： ①样方法：：适用范围：植物，活动范围小、活动能力弱的动物 b:常用取样方法：五点取样法、等距取样法 取样的关键是要作到随机取样 c:计数原则：内部数，相邻两边夹角（计上不计下，计左不计右） d:取样大小：乔木：100m,灌木：16m,草本：1m ②标记重捕法：a:适用范围：活动能力强、活动范围大的动物 b:计算公式： 总数N第一次捕捉：M第二次捕捉：n个 有标记的：m Mm Nn 一N=Mxn m c:标记个体在种群中均匀分布，标记个体与未标记个体有同样被捕机会 d:对标记的要求：标记物不易脱落 不影响被标记生物的正常生理活动 标记物不能过于醒目 ③黑光灯诱捕法：趋光性的昆虫 ④抽样检测法：单细胞的微生物（用血球计数板) ⑤取样器取样法：土壤小动物 二、种群的数量特征 增长型 稳定性 衰退型 老年个体数 成年个体数 幼年个体数 年龄组成 影响预测 、出生率 种群数量 死亡率 决定 迁人率 决定 (种群密度) 迁出率 影响 性别比例 注：“+”、“_”表示增m、减少 “产”表示直接作、间接作用 总结：①种群密度是种群最基本的数量特征 ②影响种群密度的直接因素：四个率，间接因素：年龄组成、性别比例 第二节 种群数量的变化 一、J形型增长与S形增长比较 项目 J型增长 S型增长 前提条件 理想状态：食物和空间条件充裕、 实际状态：环境资源有限， (适用种群) 气候适宜、没有天敌和其他竞争物 存在天敌和其他竞争物种 种等 增长模型 种群数量之) 神量公 时间t 时间/t 种群增长速率 t dN dt 时间/t tx/2 tK时间t 有无K值 无 有 联系 型 数K s型 时间 1.K值：一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量(K值只与环境有关， 环境恶化，K值下降；环境改善，K值上升) 2.J型增长数学模型： N=Noλ 时间 每年增 年后该种 该种群的 长倍数 群的数量 起始数量 当年种群数量 前一年种群数量 种群数量z) λ>1 入>1，种群数量增长 入=1 入=1，种群数量不变 入<1，种群数量下降 λ<1 时间/八 3.K值及K/2值的实际运用：①灭鼠（降低K值，一般控制在K/2值以下） ②捕捞（保护提升K值，捕捞后剩余量控制在K/2值左右） 第三节； 影响种群数量变化的因素 一、影响种群数量变化的因素 1.非生物因素：阳光、温度、水等（非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的） 2.生物因素：食物与天敌、竞争物种、寄生虫和微生物引起的传染病等 3.密度制约因素：随种群密度的大小而变化的影响种群数量的因素称为密度制约因素（食 物、传染病、种内竞争、种间关系等因素) 非密度制约因素：不随种群密度的大小而变化的影响种群数量的因素称为非密度制约因 素（气候（雨水、干旱、降雪、气温）、自然灾害（地震、火灾）等因素) 二、种群研究的应用 1.保护濒危动物 2.合理利用野生生物资源 3.防治有害生物 第二章 群落及其演替 第一节群落的结构 一、群落的物种组成 1.群落：同一时间内聚集在一定的自然区域中，各种生物种群的集合 2.群落的物种组成：物种组成是区别不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因 素，群落的物种组成不是固定不变的 3.丰富度：一个群落的物种数目，称为物种丰富度 4.优势物种：数量多、对其他物种影响大的物种 二、种间关系 1.原始合作：①概念：两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独 立生活 ②作用曲线： 种↑ 同步变化 群数量 入A 时间 ③实例：海葵固着于寄居蟹的螺壳上 2.互利共生：①概念：两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利 ②作用曲线： 种个同步变化 群 入A 量 时间 ③实例：地衣（藻类与真菌）、人与大肠杆菌、根瘤菌与豆科植物 3.捕食：①概念：一种生物以另一种生物作为食的现象 ②作用曲线： 种 先后变化 时间 先变化的(A)为被捕食者，后变化的(B)为捕食者 ③实例：蝗虫与草、雪兔与猞猁、猎豹与斑马、螟蛉有子，蜾赢负之 4.种间竞争：①概念：两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排 斥的现象 强弱变化 ②作用曲线： A 数 B 时间 ③实例：小麦与杂草、同一草原上的非洲狮和斑鬣狗 5.寄生：①概念：一种生物寄居于另一种生物的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活 ②作用曲线： 强弱变化 种群数量 A 时间 ③实例：蚜虫与草、噬菌体与大肠杆菌、猪与绦虫、菟丝子与豆科植物 三、群落的空间结构 1.垂直结构：群落在垂直方向上具有明显的分层现象 光照、温度等引起植物类群地上分层类解 植物 水、无机盐等引起植物类群地下分层了 结构 创造 多种多样 动物 引起 栖息空间 类群 垂 食物条件 结构 2.水平结构：在水平方向上，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群的密度也 有差别，它们常呈镶嵌分布 地形的 变化 人与动物的 光照强 影响等因素 度不同 生物自身生长 土壤湿度和盐 特点的不同 碱度的差异 3.意义：使生物群落对自然资源充分利用 四、群落的季节性和生态位 1.群落的季节性：由于阳光、温度和水分等随季节而变化，群落的外貌和结构也会随之发 生有规律的变化 2.生态位：一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用的资源情况，以 及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位 3.群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位： ①有利于不同生物充分利用环境资源 ②是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果 五、研究土壤中小动物类群丰富度 1.丰富度调查方法：取样器取样法 2.物种相对数量的统计方法：记名计算法、目测估计法 第二节 群落的主要类型 一、 群落的主要类型 类型 分布特点 植物特点 动物特点 荒漠生 沙砾裸露，植被极度稀 茎肉质：叶针状；气孔 表皮外有角质鳞片，有助于减 物群落 疏；极度干旱，降水稀 在晚上开放；植株矮 少水蒸发； 少且分布不均匀；物种 小，但根很长 蛋壳坚硬，保护发育的胚胎： 少、群落结构非常简单 体温变化；以微溶于水的尿酸 盐的形式排泄含氮废物，以减 少水分的流失 草原生草本植物如地毯般铺向叶片狭窄，表面有茸毛具有挖洞和快速奔跑的特点 物群落 天边；半干旱、不同年 或蜡质层，能抵抗干旱 份或季节雨量不均匀的 地区；草原上的动植物 种类较少，群落结构相 对简单 森林生 树木繁茂，树冠遮天蔽 阳生植物高大，居上 树栖和攀缘生物的动物种类多 物群落 日；湿润或较湿润群 层，吸收强光；阴生植 落结构非常复杂且相对 物居林下，茎细长，叶 稳定 薄，细胞壁薄，机械组 织不发达，叶绿体颗粒 大、呈深绿色，适于在 弱光条件下生存 二、群落中生物的适应性 1.生物群落中的生物与非生物环境相适应 2.生物群落中不同种群之间彼此相适应： ①不同种群之间通过复杂的种间关系，相互依存、相互制约形成有机整体，从而维持种 群之间的协调和平衡 ②实例：a:植物为动物提供食物庇护 b:动物为植物传粉 c:不同种类的植物之间虽然对土壤、空间和阳光的利用存在一定程度的竞争， 但可因生态位不同而达到平衡，和谐共存 三、群落是一定时空条件下不同物种的天然群聚 第三节 群落的演替 一、演替的类型 1.概念：随着时间的推移一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做群落演替 2.类型： 初生演替 次生演替 起点 无植被或原有植被彻底消失 原本植被不存在，但保留了土壤条件， (裸岩-地衣-苔藓-草本-灌木-乔木) 甚至保留了种子或其他繁殖体 例子 裸岩、火山岩、冰川泥、沙丘 砍伐以后的森林、废弃农田、火灾后 的草原 时速时间长、缓慢 时间短、较快 ①演替一般演替到森林阶段（最高阶段），总生产量、总有机物量增加，物种种类增加， 群落结构越来越复杂 ②人类参与的演替仍然属于群落演替，人类活动使群落的演替按照不同于自然演替的速 度和方向进行 二、顶级群落 1.概念：群落演替到与群落所处环境相适应的相对稳定的状态，演替就不再进行了。此时 的群落称为这个环境下的顶级群落 2.特点：①群落中各主要种群的出生率等于死亡率 ②群落中能量的输入和输出相等 第三章生态系统及其稳定性 第一节生态系统的结构 一、生态系统的组成成分 1.生态系统：在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体 2.生态系统的组成成分： ①非生物的物质和能量：光、热、水、空气、无机盐等 ②生产者：：同化类型：自养生物，光合细菌和绿色植物（光合作用）、硝化细菌、硫 细菌等（化能合成作用） b:作用：生态系统的基石 ③消费者：a:同化类型：异养生物，包括各种动物和寄生生物 b:作用：能够加快生态系统的物质循环，帮助植物传粉和种子的传播 ④分解者：a:同化类型：异养生物，主要是营腐生生活的细菌、真菌 b:作用：分解动植物的遗体残骸和动物的排遗物为无机物 补充：微生物营腐生生活，一定是分解者；营寄生生活，是消费者 3.生态系统的结构：生态系统的组成成分、营养结构（食物链/网） 二、食物链和食物网 1.食物链：①概念：生产者所固定的物质和能量，通过一系列取食和被食的关系而在生态 系统中传递，各种生物按其取食和被食的关系而排列的链状顺序 ②实例： 玉米 ◆蝗虫→青蛙+蛇→老鹰 生产者 初级消费者次级消费者 三级消费者 四级消费者 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级第五营养级 ③表现形式：食物链的起点是生产者，终点是不被其他动物所食的动物（最高 营养级) ④营养级：一般不超过5级，生产者一定是第一营养级 2.食物网：①概念：许多食物链相互交错连结成的复杂营养结构 狐狸入 鹰」 蛇零 食虫鸟 青蛙】 蜘蛛 螳螂 免子（松鼠老鼠食草鸟？蝗虫 草 ②形成原因：一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，一种植食性动物既 可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动所食 ③意义：错综复杂的食物网使生态系统保持相对稳定。一般认为，食物网越复 杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强 第二节 生态系统的能量流动 一、能量流动的过程 1.概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动 ①流经某个生态系统的总能量就是生产者固定的太阳能 ②起点：太阳能，传递途径：食物链和食物网，分解者的分解作用相当于呼吸作用 2.能量流动的过程： 转化太阳能→有机物中化学能→热能 残枝败叶放分解者分解 能量输入 生产者 能量存储 初级消变者摄入 能量散失 形式：热能 过程：有机物中化学能 頭作用热能 呼吸作用 散失 初级消黄 初级消费 用于生长、 次级消赍者 者摄入 者同化 发育和繁殖 摄入 粪便 遗体残骸 分解者利用 热能散失 摄入量=同化量+粪便量 呼吸作用 ①摄入量=同化量+粪便量 ②输入某营养级的总能量是指该营养级同化的能量，粪便中的能量不属于该营养级同化 的能量，粪便量是上一营养级同化的能量 ③初级消费者同化的能量=呼吸消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量 ④生长、发育和繁殖的能量=分解者利用的能量+下一营养级同化的能量 3.能量传递效率：下一营养级的同化量/上一营养级的同化量 4.能量流动的特点：①单向流动（捕食与被捕食的关系是不可逆转的，且各个营养级的能 量总是以呼吸散失热能) ②逐级递减（传递效率为10%~20%) 二、生态金字塔 1.生态金字塔：能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔（生物量：每个营养级所容纳的 有机物的总干重)（一般不超过5个营养级） 2.能量金字塔一定是正三角，数量金字塔和生物量金字塔一般是正三角，但会出现倒置的 情况 三、能量流动的意义 1.意义：帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用/合理调整生 态系统的能量流动，使能量流向对人类最有利的部分 四、计算 获得能 ·选最短食物链 量最多 ·按最高传递效率(20%)计算 知低营养级 求高营养级 获得能 。选最长食物链 量最少 。按最低传递效率(10%)计算 需最多 。选最长食物链 能量 。按最低传递效率(10%)计算 知高营养级 求低营养级 需最少 ·选最短食物链 能量 。按最高传递效率(209%)计算 第三节生态系统的物质循环 一、生态系统的物质循环 1.概念：组成生物体的C、H、0、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落， 又从生物群落到无机环境的循环过程，叫做生态系统的物质循环 2.C循环： 大气中的C02库之 水圈中的C0,库 生产者 非生物 燃烧 光合 呼吸 呼吸 环境 作用 作用 作用 化石燃料 摄食，消费者 大气中的 生物 生产者 C02库 群落 遗体和排出物 分解作用分解者☐ 消费者 分解者 ①C在环境中的存在形式：C02、碳酸盐 ②C在群落中的存在形式：含C有机物 ③C在环境和群落之间循环的形式：C02 ④大气中C02的来源：呼吸作用、分解作用、化石燃料燃烧增加（主要） ⑤大气中C02的去路：光合作用（主要）、化能合成作用 3.物质循环的特点：全球性、循环性 4.能量流动与物质循环的关系：同时进行，物质是能量沿食物链（网）流动的载体；能量 是物质在生态系统中循环往返的动力，物质可循环，能量不循环 二、生物富集 1.概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度 超过环境浓度的现象 2.特点：营养级越高，富集物浓度越高 第四节生态系统的信息传递 一、生态系统的信息传递 1.信息的种类：①物理信息：自然界中的声、光、电、温度、湿度、磁场等，通过物理过 程传递的信息 ②化学信息：在生命活动过程中，生物产生一些可以传递信息的化学物质 ③行为信息：动物的特殊行为，主要指各种动作，这些动物也能够向同种 或异种生物传递某种信息 2.信息传递的范围：生物与生物（种间、种内），生物与环境（行为信息只能在生物与生 物之间) 3.特点：双向性 二、信息传递在生态系统中的作用 1.个体水平：生命活动的正常进行，离不开信息的作用 2.种群水平：生物种群的繁衍，也离不开信息的传递 3.群落、生态系统水平：信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定 三、应用 1.提高农产品或畜产品的产量 2.控制有害生物：机械防治、化学防治（农药防治）、生物防治（生物自身产生的为生物 防止，通过人工合成的是化学防治) 第五节生态系统的稳定性 一、生态系统的稳定性 1.生态平衡：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡 2.生态系统的稳定性： ①结构平衡 ②功能平衡 特征 生态平衡 ③收支平衡 原因 基础 生态系统的稳定性 →自我调节能力 负反绩调节 生态系统维持或恢复自身结构和 自我调节能 功能处于相对平衡状态的能力 力是有限的 3.负反馈：在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且 使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定 4.生态系统的稳定性表现在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面： ①抵抗力稳定性：保持原状（生物种类越多、物种越多、营养结构越复杂，抵抗力稳定 性越高) ②恢复力稳定性：恢复原状（生物种类越多、物种越多、营养结构越复杂，抵抗力稳定 性越低) 个抵抗力 恢复力 稳定性 稳定性 生物量、生态系统复杂程度等 生物量、生态系统复杂程度等 第四章人与环境 第一节人类活动对生态环境的影响 一、人口增长与生态足迹 1.生态足迹：又叫生态占用，是指在现有技术条件下，维持某一人口单位（一个人、一个 城市、一个国家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的 面积 表示扣除海洋对碳的吸收量之 林地 后，吸收化石燃料燃烧排放的 表示生产林木产品所需的林地 |碳足远迹」C02所需的森林面和。 面积。 1建设用地 建设用地 表示人类基础设施所占用的 土地面积。 表示生产畜牧产品所需的草 草地 地面积。 耕地 表示种植农产品所需的农田面 积。 表示支持水产品生产所需的 |渔业用地水城西积。 2.特点：①生态足迹的值越大，代表人类所需的资源越多，对生态和环境的影响就越大 ②生活方式不同，生态足迹的大小可能不同 二、关注全球性生态环境问题 问题 主要成因 后果 全球气候变化 C02等温室气体大量排放 使温室效应加剧，全球变暖，导致南 极冰盖融化，地球海平面上升 水资源短缺 人口剧增、环境污染 水资源匮乏 臭氧层破坏 由于人类对氟氯烃(CFCs)、哈 "臭氧层空洞” 龙等化合物的使用，大气中臭氧 的含量持续下降 土地荒漠化 植被破坏 水土流失、沙尘暴 生物多样性丧失 生物的生存环境被破坏 生态失衡 环境污染 人口剧增、重工业发展 大气污染、水体污染和土壤污染，大 气污染会导致雾霾、酸雨频发 第二节生物多样性及其保护 一、生物多样性及其保护 1.生物多样性：生物圈内所有的植物、动物和微生物等，它们所拥有的全部基因，以及各 种各样的生态系统，共同构成了生物多样性 2.生物多样性的层次：①遗传（基因）多样性 ②物种多样性 ③生态系统多样性 3.生物多样性的价值：①直接价值：：实用意义的价值：食用、药用、工业原料 b:旅游观赏、科学研究、文学创作 ②间接价值：a:调节生态系统的功能 b:促进生态系统基因流动和协同进化 ③潜在价值：目前人们尚不太清楚的价值 注：间接价值明显高于直接价值 4.生物多样性的丧失的原因：①威胁野生物种生存的人类活动，主要是对野生物种生存 环境的破坏和掠夺式利用等（主要原因） ②环境污染；农业和林业品种的单一化 ③外来物种的盲目引入 5.保护生物多样性的措施：①就地保护（最有效)：建立自然保护区以及国家公园等 ②易地保护：建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等 ③建立精子库、种子库、基因库等：利用现代技术，对生物体 的遗传资源进行保护 ④处理好人与自然的相互关系，加强立法、执法和宣传教育 第三节生态工程 一、生态工程 1.概念：人类应用生态学和系统学学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设 计和调控，或对已破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力 或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺 过程 2.生态工程的目的：遵循生态学规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经 济效益和生态效益的同步发展 3.生态工程的特征：少消耗、多效益、可持续 4.生态工程所遵循的基本原理： ①基础：生态系统的自组织、自我调节功能 ②基本原理：整体、协调、循环、自生 自生：自我更新、自我组织、自我优化、自我维持 循环：促进物质、迁移转化、废物循环、再次利用 协调：生物环境、生物之间、协调适应、协调平衡 整体：整体考虑、生态整体、社会经济、自然整体 第一章发酵工程 第一节传统发酵技术的应用 一、发酵与传统发酵技术 1.发酵：发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物代谢转化为人类 所需的产物的过程 原料 适宜的条件 →人类所需产物 (复杂分子) 微生物代谢 (简单分子) 2.传统发酵技术：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面 团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术 3.传统发酵技术的特点：①混合菌种发酵 ②固体发酵及半固体发酵 ③家庭式或作坊式 二、泡菜、果酒、果醋的制作 1.菌种：①乳酸菌：原核生物、异养厌氧型一乳制品发酵、泡菜研制（室温） C6H1206 酶 →2C,H.0,(乳酸)+能量 ②酵母菌：真核生物、异养兼性厌氧型一酿酒、制作馒头和面包（18~30℃) CcH1206 酶→2C,H,0H(酒精)+C02+能量 ③醋酸菌：原核生物、异养好氧型一制作醋(3035℃) 02和糖源充足时 CgH1206+02 酶→20CH,000H(醋酸)+2H,0+2002+能量 02充足，糖缺少时 C2H0H+02 酶 →CHC00H(醋酸)+H0+能量 2.过程：①泡菜的制作： 修剪、洗涤、 测定亚硝酸 原料 晾晒、切分成 盐含量 选择 条状或片状 加入调 味料、 发酵 成品 装坛 盐水 泡菜 加盐 冷却 盐水 ā：煮沸的作用：除去水中的氧气、杀灭盐水中的细菌 b:盐的作用：调味，抑制微生物生长 c:泡菜坛只能装入八成满 d:泡菜坛表面形成白膜是由于产膜酵母的繁殖 ②果酒、果醋的制作： 用榨汁 在1830℃发酵10~12d,每12h 机榨取 瓶盖拧松一次再拧紧，从瓶口 葡萄汁 取样检测发酵情况 ①新鲜葡 ②葡萄 ③葡萄汁 ④果酒 ⑤果醋 萄准备 榨汁 ◆ 装瓶 发酵 发酵 葡萄汁装 打开瓶盖，盖上一 入发酵瓶 层纱布，在3035℃ (留⅓空间) 发酵78d a:冲洗葡萄次数不宜太多避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌 3.果酒和果醋制作的发酵装置： 充气口 出料口 排气口连接胶管长而弯曲，阻挡空气中杂菌进入，防止空气中杂菌感染 第二节 微生物的培养技术及应用 一、培养基的配制 1.定义：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质叫做培 养基 2.用途：培养、分离、鉴定、保存微生物 3.类型：液体培养基和固体培养基（液体培养基+琼脂）；选择培养基和鉴别培养基 4.营养构成：①培养基的基本成分（主要营养物质）：水、碳源、氮源、无机盐 ②其他条件：pH、02和特殊营养物质 二、无菌技术 项目 概念 常用方法 应用范围 消毒 杀死物体表面或 煮沸消毒法 日常用品 内部一部分微生 巴氏消毒法 不耐高温的液体 物 化学药物消毒法 酒精消毒 紫外线消毒 接种室、超净台 灭菌 杀死物体内外的 湿热灭菌 培养基（高压蒸汽灭菌）、容器 所有的微生物 干热灭菌 玻璃器皿、金属用具 (包括芽孢和孢 灼烧灭菌 接种工具 子) 注：芽孢是休眠体，孢子是繁殖体 三、微生物的纯培养 1.基本概念：①培养物：将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群 体 ②纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体 ③纯培养：获得纯培养物的过程 2.一般步骤：配置培养基一灭菌一接种一分离和培养 3酵母菌的纯培养：配置培养基一高压蒸汽灭菌一冷却后倒平板一接种和分离酵母菌（平 板划线法一培养酵母菌（倒置平板，28℃培养24~48h) 拔出锥形 将瓶口迅速 用拇指和食指将培养 待培养基冷却凝 瓶的棉塞 通过火焰 血打开一条稍大于瓶 固后，将培养皿 口的缝隙，将培养皿 倒过来放置 (10-20ml)倒入培养 皿，立即盖上皿盖 4微生物的接种和分离方法：平板划线法、稀释涂布平板法（可以用于分离微生物外，也 常用来统计样品中活菌的数目) 四、微生物的选择培养和计数 1.选择培养基：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类 的微生物生长的培养基 2.筛选原理：人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻 止其他微生物的生长 3.微生物的数量测定：①稀释涂布平板计数法计数（活菌计数）（统计的菌落数往往比活菌 的实际数目低) ②显微镜直接计数（细菌总数计数）（不能区分死菌和活菌，统计结 果会偏大) 4.分解尿素的细菌的选择培养： ①从农田 ⑥挑选 中取土样 >并保存 10g 菌种 ②加90L无菌③扩大④选择培⑤接种固体 水制成菌液 培养 养基培养培养基培养 ↓B组 ⑦取1mL菌液 ⑨微生物计数 进行系列稀释 ⑧分别接种 配置选择培养基：以尿素为唯一氮源 补：纤维素能与刚果红形成红色复合物，但其水解产物纤维二糖和葡萄糖不能与刚果红 形成红色复合物 第三节 发酵工程及其运用 一、发酵工程 1.概念：利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，生产对人类有用的物质的技术体 系 微生物的特定功能 现代化工程技术 对发酵原 微生物纯培密闭式发酵 严格控制环境条件（温度、pH、 理的认识养技术建立 罐设计成功溶解氧、压强、营养物、泡沫等) 大规模生产 发酵产品 2.基本环节： 获得产品 个 分离提纯产物 发酵罐内发酵 个 选育菌种→扩大培养→接种灭菌配制培养基 ①选育菌种方法：自然选育和菌种改良 ②发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节 ③溶解氧调控的主要手段：通风和搅拌 3.特点：①产物专 ②生产条件温和 ③原料来源丰富且价格低廉 ④废弃物对环境污染小且容易处理 二、发酵工程的运用 1.食品工业：①生产传统发酵产品 ②生产各种各样的食品添加剂 ③生产酶制剂 2.医药工业：①发酵工程生产的药物 ②基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合 3.农牧业：①生产微生物肥料 ②生产微生物农药 ③生产微生物饲料 第二章细胞工程 第一节植物细胞工程 一、植物细胞工程 1.基本技术：①植物组织培养技术 外植体 2 A诱导生芽 移栽成活 诱导愈伤组织 诱导生根 ②植物体细胞杂交技术 恒为 分化 再分化 植物 生 ⑤ ③ ⊙⊙ 2.理论基础：植物细胞具有全能性： ①细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细 胞的潜能，即细胞具有全能性 ②原因：高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整 个体所需要的全套基因 3.分化的过程：①分化的根本原因：基因的选择性表达，结果：形成不同的组织 ②分化的细胞遗传物质不变，仍然具有该物种全部遗产物质 ③生物体内的细胞分化不可逆（不能脱分化)，体外植物细胞分化后可以 脱分化 二、植物组织培养技术 1.概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培 养条件，诱导其形成完整植株的技术。 2.理论基础：植物细胞的全能性 3.过程： 黑暗 光照 外植体脱分化一愈伤组织再分化一试管苗移栽植物体 离体无菌适宜培养基适宜的外界条件（温度、光照、气体等） 4 水琼脂有机物无机物植物激素 蔗糖：提供能量、调节渗透压 植物激素：主要是生长素和细胞分裂素 ①外植体：离体的植物器官、组织或细胞（一般为分生组织：全能性高、易得到愈伤 组织) ②愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、高度未分化、呈无定形状态的薄 壁细胞团（具有分生能力的无定形态的一团薄壁细胞） ③生长素/细胞分裂素适中→利于愈伤组织的形成 生长素/细胞分裂素低→利于芽的分化 生长素/细胞分裂素高→利于根的分化 ④条件：离体、营养物质（水、无机盐、有机物）、植物激素、适宜的外界条件、无 菌条件 ⑤再分化成为胚状体（具有生根发芽的能力）或丛芽 4.优点：无性生殖（后代保持前代的优良性状）、繁殖快、培养无病毒植株（取材：根尖、 茎尖)》 三、植物体细胞杂交技术 1.概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成 新植物体的技术 2.理论基础：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 3.过程： 去壁 再生 A细胞 A原生质体 融合 新壁 脱分化愈伤再分化杂种 组织 植株 去壁 正在融合的 杂种 原生质体 细胞 B细胞 B原生质体 植物细胞融合 植物组织培养 ①植物细胞去掉细胞壁，获得原生质体：酶解法（纤维素酶和果胶酶） ②促融的方法：a:物理方法：电融合法、离心法等 b:化学方法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca一高pH融合法 ③杂交成功的标志：融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞（高尔基体) ④杂种细胞：5种情况(A、B、AA、BB、AB) ⑤杂种植株细胞中染色体组的数目：简单相加(A、B中染色体组的数目相加) 4.优点：打破远缘亲本杂交不亲和的障碍，大大扩展杂交的亲本组合范围（植物体细胞杂 交技术可用于多倍体育种) 四、植物细胞工程 1.植物繁殖的新途径：①快速繁殖 ②作物脱毒：采用顶端分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无 毒)进行植物组织培养技术获得脱毒苗 2.植物新品质的培育：①单倍体育种：ā：方法：花药离体培养、人工诱导染色体加倍 b:过程： 花药离体培养 人 人工诱导染 取花药 脱分化 单倍体幼苗 色体加倍 优良品种 愈伤组织 再分化 纯合二倍体 选择 ②突变体的利用 3.细胞产物的工厂化生产： ①次生代谢物：植物代谢产生一些不是植物基本生命活动所必需的产物 ②细胞产物工厂化生产 第二节 动物细胞工程 一、动物细胞培养（是其他技术基础） 1概念：指从动物体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下， 让这些细胞生长和增殖的技术 2.理论基础：细胞增殖 3.过程： 取动物组织块 细胞分裂受阻 问题 分散成单个细胞 悬浮生长 贴壁生长 ↓ 细胞悬液 原因 ↓原因 细胞密度大 接触 原代培养 有害代谢物积累 抑制 营养物质缺乏 分瓶 解决 传代培养 ①培养条件：无菌无毒、营养、适宜温度(36.5±0.5℃)、pH(7.2~7.4)和渗透压（等 渗环境)、适宜的气体环境(95%空气（细胞代谢必需）+5%C02(维 持培养液pH)) ②动物组织块：动物胚胎、幼龄动物的组织器官 ③细胞分散的方法：用机械、胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 ④原代培养是细胞的特点：：细胞贴壁生长（悬液中大多数分散的细胞很快就贴附在 瓶壁上生长增殖) b:接触抑制（当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时， 细胞就会停止分裂增殖) ⑤原代培养：分瓶之前的细胞培养，即动物组织经过处理后的初次培养称为原代培养 (1~10代) 传代培养：分瓶后的细胞培养（细胞株、细胞系，遗传物质不改变(1~50代），增 殖能力有限 注：癌细胞（遗传物质改变）失去接触抑制，在培养液可以无限增殖下去(50代以后) ⑥冷冻保存的细胞通常为10代以内（原因：以保持细胞正常的二倍体核型） ⑦培养过程中加入一定量的抗生素（防止培养过程中的污染），定期更换培养液（防 止代谢废物对自身的损害)，通常需要加动物血清 二、干细胞培养及其运用 1.干细胞：一类具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，可以分化成其他类型的细胞 2.分布：早期胚胎、骨髓、脐带血 3.种类：①胚胎干细胞(S细胞)：存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何 一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器 官甚至的潜能 ②成体干细胞：成体组织或器官内的干细胞，具有组织特异性，只能分化成特定 的细胞或组织，不具有发育成完整个体的潜能 4.特点：体积小、细胞核大、核仁明显、具有发育的全能性 5.ES细胞在饲养层细胞上获添加抑制因子的培养液中，能维持不分化状态：在培养液中不 加饲养层细胞或加入诱导因子就可诱导分化（饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干 细胞培养时，可作为培养干细胞分裂、增殖的营养细胞) 6.应用：①干细胞与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关 正常 移植 患者 修复或替换 受损的器 治愈 干细胞 体内 官或组织 疾病 正常的造移植、 患者修复或替换、受损的 治疗 白血病 血干细胞 体内 血细胞 造血系统、免疫系 统功能障碍疾病 ②诱导多能干细胞(iPS细胞) 导入特定基因 ·治疗阿尔茨海默病 成纤维细胞 导入特定蛋白 iPS T细胞和B细胞 细胞 小分子化合物诱导 治疗心血管疾病 三、动物细胞融合技术 1.概念：动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术 2.理论基础：细胞膜的流动性（融合后形成的杂交细胞就有原来两个细胞的遗传遗传信息） 3.过程： 人 红色荧光 染料标记c 的膜蛋白 细胞融合 37C 绿色荧光 40min 染料标记 的膜蛋白 小鼠细胞 ①融合方法：a:物理方法：电融合法等 b:化学方法：PEG融合法 C:生物方法：灭活病毒诱导法（动物细胞融合特有） 注：物理和化学方法与植物原生质体融合的诱导方法相同 4.意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 四、单克隆抗体及其应用 1.单克隆抗体的制备： 从血清中分离多克隆 特定抗原 抗体 注射 (第一次筛选) 诱导 选择培养基 小鼠 融合 进行筛选 获取 多种B淋 未 分泌 体外 巴细胞 所需 交 (第二次筛选) 培养 合 融 上 抗体 山单克隆 骨髓瘤 合 的杂 注射小 细 细 抗体 细胞 细 抗体，克隆化 交瘤 鼠腹腔 胞 胞 检测培养 细胞 内增殖 培养骨髓 多次筛选 瘤细胞 ①第一次筛选：从5种细胞中筛选出杂交瘤细胞(B、瘤、B-B、瘤-瘤、B-瘤) 第二次筛选：从杂交瘤细胞中筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞 ②骨髓瘤细胞：能无限增殖 ③杂交瘤细胞的特点：能产生特异性抗体，又能无限增殖 2.特点：特异性强、灵敏度高、能大量制备 3.运用：①用作诊断试剂 ②用于运载药物和治疗疾病 五、动物体细胞核移植技术 1.概念：动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个 重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术 2.理论基础：动物细胞核的全能性 3.过程： 细胞培养 取供体细胞一 →供体细胞 细胞 注入 融合→重构胚胎 采集卵培养、MⅡ中期去核去核卵 激活 母细胞 卵母细胞 母细胞 发育 克隆动物分娩受体代孕母体)，移入早期胚胎 ①受体细胞选择卵母细胞的原因：：卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达 的物质 b:卵母细胞体积大，便于操作 c:卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富 ②卵母细胞去核的原因：保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体 去核的方法：显微操作去核法（微型吸管） ③胚胎为桑葚胚或囊胚时移植到母体 4.运用：①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育 ②生产医用蛋白 ③转基因克隆动物的细胞、组织和器官用于异种器官移植 ④保护濒危物种 5.克隆动物存在的问题：①存在健康问题、遗传缺陷、生理缺陷 ②克隆动物食品的安全问题也有争议 第三节 胚胎工程 一、胚胎工程 1.概念：指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的 胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求 2.理论基础：哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律 3.操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎 4.技术手段：体外受精、早期胚胎培养、胚胎分割、胚胎移植 5.实质：在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作 二、受精 1.概念：指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程 头 主要是 细胞核 透明带 颈 线粒体鞘 为精子的运 卵细胞膜 动提供能量 核（纺锤体一染色体复合物） 尾巴 第一极体 2.场所：雌性动物的输卵管 3.过程：①准备阶段：：精子获能（体内：雌性个体生殖道获能；体外：提供获能液） b:卵细胞的准备（到减Ⅱ中期才具有与精子受精的能力） ②受精阶段： 第1步：精子穿越卵细胞膜外结构 第2步：透明带发生生理反应 第3步：精子入卵 阻止多精入卵 的两道屏障 第4步：卵细胞膜发生生理反应 第5步：雌雄原核的形成 第6步：雌、雄原核融会，受精卵形成 a:阻止多精入卵的第一道屏障：透明带发生生理反应 阻止多精入卵的第二道屏障：卵细胞膜发生生理反应 b:观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志 雄原核 雌原核 第一极体◆ 多数哺乳动物的第一极 体不进行减数分裂Ⅱ 放出的第二极体 三、胚胎的早期发育 1.场所：输卵管、子宫 2.过程： B® 4444出 受 2 桑 原 精 细 细 细 题 卵 胞 胞 胞 胚 卵裂（细胞未分化） 囊胚 原肠胚 囊胚腔 神经系统的和感官 囊胚腔 表皮及其附属结构 透明带 消化道上皮， 外胚层 滋养层 发育 →胎盘和胎膜 各种组织 腺体← 内胚层 器官系统 呼吸道上皮← 中胚层 内细胞团发育，胎儿的各种组织 个体 循环泌尿生殖脊真肌内脏细 系统系统系统索皮肉胞外膜 原肠腔 ①桑葚胚：细胞全能性最高(32个细胞) 3.卵裂：①概念：胚胎发育早期，有一段时间在透明带内进行，细胞的数量不断增加，但 胚胎的总体积并不增加，这种受精卵的早期分类称为卵裂 ②特点：有丝分裂，细胞数量增加，但胚胎的总体积基本不变，每个细胞的体积 减小，DNA含量增加 四、体外受精技术： 1.过程： 卵第 获能 精子离 新鲜或解 体外 精子 心处理 MⅡ期 冻的精液 受精 卵母细胞 受精卵培养 ①技术主要包括：卵母细胞的采集、精子的获取、（体外）受精 ②精子离心处理的目的：精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获 能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子 获能前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能 2.卵子获取的方法：①注射促性腺激素，促进超数排卵，从输卵管中冲取卵子，这样得到 的是成熟卵子，可直接受精，不需要人工培养 ②从卵巢中获取（不成熟，需人工培养） 3.精子获取的方法：①假阴道法 ②手握法（用于猪、犬体型小，容易控制的家畜） ③电刺激法（用于野生经济动物） 4.精子获能的方法：①获能培养液 ②化学诱导法（精子放在肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学 药物诱导获能) 五、胚胎移植 1.概念：指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性 动物体内，使之继续发育为新个体的技术 2.过程： 对供体、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理 ↓ 对供体母畜进行超数排卵 配种或人工受精 对胚胎检查、培养或保存 收集胚胎 胚胎移植 对受体母畜进行妊娠检查 ↓ 产生具有优良性状的后代 ①供体：选择遗传性状优良，生产能力强的个体 受体：选择有健康的体质和正常繁殖能力的个体 ②用孕激素（促性腺激素）处理供体和受体，使它们同期发情 用外源促性腺激素处理供体，使之超数排卵 ③同期发情处理的目的：使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，供体的胚胎移 入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键 ④胚胎的收集：冲卵（冲的是早期胚胎） 胚胎的检查：桑椹胚或囊胚阶段 ⑤收集的胚胎直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存 3.生理学基础： ①胚胎移入的基础：供、受体有相同的生理状态（同期发情） ②胚胎收集的基础：早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系， 而是处于游离状态 ③移入胚胎存活的基础：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 ④保留胚胎遗传特性基础：供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，其遗传 物质不会发生改变 4.意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体 生繁殖后代的数量 六、胚胎分割 1.概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵 双胎或多胎的技术 2.理论基础：胚胎细胞的全能性 3.主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪 4.操作程序：①选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中 ②在显微镜下用分割针或分割刀片对胚胎进行分割 ③分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体 分割针 取样滋养层 做DNA分析 鉴定性别 已知性别 囊胚腔 的胚胎 透明带 滋养层 二分胚 胚胎移植 内细胞团 分割针 a:可用分割针分割滋养层，做DNA分析，鉴定性别 b:分割要求：主要将内细胞团均等分割 5.意义：①提高胚胎利用率，促进优良动物品种的繁殖 ②产生遗传性状相同的后代，作为遗传学研究的宝贵材料 ③胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查，对于人工控制动物性别，繁育健康 动物后代具有重要意义 第三章基因工程 第一节重组DNA技术的基本工具 一、基因工程 1.概念：基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创 造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，又叫作重组DNA技术 2.操作原理：基因重组 3.操作水平：DNA分子水平 4.结果：按照人们的需要定向改造生物的遗传特性 二、限制性内切核酸酶一“分子手术刀” 1.来源：主要来自原核生物，也可来自酵母菌等真核生物 2.作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键 断开（先识别再切） 3.结果：形成粘性末端和平末端 ①当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性 末端 ②当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端 中轴线 中轴线 亚一亚亚 黏性未端 平末端 4.特点：①每一种限制酶都有各自特异性的识别序列 ②不同酶可能会产生相同的黏性末端 二、DNA连接酶 “分子缝合针” 1.种类 种类 来源 特点 E·coli DNA连接酶 大肠杆菌 只能连接黏性末端 T4DNA连接酶 T4噬菌体 黏性末端、平末端都连接，只是连接平末端的效率低 补： IT 酶1 T 1 酶2 T山 TI 11111 T酶3 T 酶5 I 对议 酶1：限制酶 酶2：DNA连接酶 酶3：DNA解旋酶 酶4：DNA聚合酶 酶5：DNA水解酶 三、基因进入受体细胞的载体 “分子运输车” 1.作用：将外源基因送入细胞（受体细胞） 2.载体的种类：①质粒（常用) ②噬菌体 ③动植物病毒 3.作为载体需具备的条件：①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA(基因)插入 ②能够在受体细胞中自我复制或整合到受体DNA上 ③具有特殊的标记基因（抗生素的抗性基因、荧光蛋白基因）， 便于重组DNA的筛选 ④对受体细胞无害 四、DNA的粗提取与鉴定 1.实验原理：①粗提取：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精（特别是95%的冷酒精）， 利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质，DNA在不同浓度的NaCl 溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的Nac1溶液 ②鉴定： 沸水浴 DNA+二苯胺试剂 蓝色 2.操作步骤： 95%酒精 29mL蒸饱水 单层纱布过滤 析出较纯净 的丝状物 DNA浓NaCI落液 鸡血细隐 A B 状物 DNA 2 mol/L NaCl溶液 © 浓NaCl溶液 D 第二节基因工程的基本操作程序 一、第一步：目的基因的筛选与获取 1.目的基因：用于改变受体细胞性状的或获得预期表达产物的基因（编码蛋白质的基因） 2.获取方法：①利用PCR获取和扩增目的基因 ②通过构建基因文库（基因组文库、部分基因文库cDNA)来获取 ③通过人工合成目的基因 3.PCR(聚合酶链式反应)技术： ①原理：DNA的半保留复制 ②基本条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的两种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温 的DNA聚合酶(Taq酶) :引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，引物为DNA 聚合酶提供了游离的3端，使DNA聚合酶从3端延伸子链(DNA聚合酶不具有从 头合成子链的功能)（引物是决定PCR特异性的关键） b:引物设计的目的是在两个目标间取得平衡：扩增特异性和扩增高效性（一般在15-30 碱基之间、引物GC含量一般在40%60%之间、引物自身及引物之间不应存在互补 序列、引物的5端可以修饰，而3端不可修饰) ③过程： 8DW0004/ 1.变性(90℃-95℃) 双链DNA模板在热作 mmmmmm 用下，氢键断裂， 业盟nuu头 形成单链DNA mmmmmmumnmmmmmmmmmu多y 2.复性(55℃-65℃) snus 3山3 温度降低，引物与 DNA模板结合，形成 多氏风典u典A, 局部双链。 3.延伸(70℃-75℃) 在Taq酶的作用下， 连接脱氧核苷酸，合 成与模板互补的DNA 式风wu以y 链。 ④结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即呈指数形式扩增（约为2”， 为扩增循环的次数) 二、第二步：基因表达载体的构建（基因工程核心) 1.基因表达载体的作用（核心步骤）： ①使目的基因在受体细胞中稳定存在且遗传给下一代 ②使目的基因在受体细胞中能够表达且发挥作用 2.基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因 a:启动子：启动转录，有RNA聚合酶识别结合位点 b:标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因 c:复制原点：能够在受体细胞中自我复制或整合到受体DNA上 限制酶切位点 启动子 终止子 质粒 复制原点 标记基因 3.基因表达载体的构建过程： 限制酶切割位点 质粒 ●限制酶 同种限制酶 D 重组 或产生相同 黏性末端的 DNA DNA分子 目的基因 限制酶切割 连接酶 限制酶 获取目的基因 限制酶切割位点 三、第三步：将目的基因导入受体细胞 1.转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程 2.方法：①植物细胞：花粉管通道法、农杆菌转化法、基因枪法（单子叶植物） ②动物细胞：显微注射法（受体细胞：受精卵） ③原核细胞：Ca处理法（处理后的细胞叫感受态细胞） :农杆菌：感染双子叶植物和裸子植物，当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分 泌大量酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，农杆菌能将Ti质粒上的T-DNA(可 转移的DNA)转移到被侵染的细胞，并将其整合到该细胞的DNA上 四、第四步：目的基因的检测与鉴定 1。 目的基因转录mRNA翻译蛋白质 是否插入 个体 检 检 检 躉 DNA分 分子 抗原一抗 抗虫、抗病 子杂交 杂交 体杂交 接种实验 现 现 现 象 是否出现 是否出现 是否出现 是否抗虫； 杂交带 杂交带 杂交带 是否抗病 分子水平检测 个体水平检测 第三节 基因工程的应用 一、基因工程的应用 1.农牧业方面：①改良动植物的品种 ②提高作物和畜产品的产量 2.医药卫生方面：①微生物制药 ②利用哺乳动物批量生产药物 乳腺生物反应器 药用蛋白基因 显微 重组注射 早期 乳汁中含有 乳腺中特异表达 载体 胚胎 胚胎 药物蛋白 的基因的启动子 移植 哺乳动物 培养代孕 分娩转基因 母体 动物 受精卵 ③生产供移植的器官 3.食品工业方面：生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等 第四节蛋白质工程的原理和应用 一、蛋白质工程的原理 1.概念：指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基 因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求 2.基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质（天然蛋白质） 蛋白质工程需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质 3.目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造 4.途径：通过改造或合成基因来完成