2026届高三生物一轮复习必修一必修二知识清单

该高中生物学高考复习知识清单全面覆盖分子与细胞、遗传与进化等核心模块，包含细胞的分子组成、结构功能、代谢调节、遗传变异、进化等27讲内容，构建了完整的知识体系。 清单采用考点分级呈现，结合判断辨析、延伸思考、实验探究等设计，如标注重难点“细胞呼吸曲线分析”，实验步骤解析“观察质壁分离”，培养科学思维与探究实践素养。设构建网络、情境储备等模块，帮助学生系统整合知识，教师可据此优化复习策略，提升备考效率。

高三一轮复习 笔记 班级： 姓名： 天助自助者，你要你就能 学科网（北京）股份有限公司 第1讲　走近细胞 考点一 细胞是生命活动的基本单位 1．细胞学说及其建立过程 (1)主要建立者：施莱登和施旺。 (2)细胞学说的内容： (3)意义： ①揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。 ②标志着生物学的研究进入细胞水平。 ③为生物进化论的确立埋下了伏笔。 (4)科学方法——归纳法 ①归纳法：是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。 ②分类：完全归纳法和不完全归纳法，由不完全归纳法得出的结论很可能是可信的，可以用来预测和 判断，但也需要注意存在例外的可能。 ③细胞学说的建立应用了不完全归纳法。 【提醒】　细胞学说中的三个“未涉及”和两个“统一” (1)三个“未涉及”：①未涉及原核细胞；②未涉及病毒；③未涉及生物或细胞间的“差异性”。 (2)两个“统一”：①统一了“动植物”(均由细胞构成)；②统一了“细胞”(细胞均有自己的生命又对整体生命起作用，新细胞均来自老细胞)。 2．细胞是基本的生命系统 (1)生命活动离不开细胞 (2)生命系统的结构层次 ①最基本和最大的生命系统分别是细胞和生物圈。 ②植物没有系统层次；单细胞生物不具有组织、器官、系统层次，细胞即是个体。 ③生物繁殖和进化的基本单位是种群；生态系统是由群落及其所处的无机环境构成的，因此生命系统的结构层次可含非生物成分。 ④病毒不能进行独立的代谢，不属于生命系统的结构层次。 ⑤原子、分子、化合物及细胞内的细胞器等成分不是(填“是”或“不是”)生命系统。 【深挖教材】 (必修1 P6“旁栏思考”)一个分子或一个原子是一个系统，不是生命系统。　 【判断】(1)细胞学说揭示了细胞的统一性和多样性。(　　) (2)细胞学说及其完善内容暗示每个细胞都凝聚着漫长的进化史。(　　) (3)一株冷箭竹无系统层次，人体皮肤和迎春叶属于器官层次。(　　) (4)生态系统的能量流动和物质循环也是以细胞为基础维持和运转的。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√ 【延伸】 病毒相关的知识 问题：病毒没有细胞结构，一般由核酸和蛋白质组成，但是病毒的生活离不开细胞。请回答有关问题： 1．病毒__________(填“属于”或“不属于”)生命系统的结构层次，原因是__________________________。 提示：不属于　病毒没有细胞结构，没有独立的代谢能力 2．病毒表面的三类蛋白质是在哪里合成的？ 提示：在宿主细胞内利用宿主的原料和相应结构(如核糖体)合成。 3．噬菌体是专一侵染细菌的病毒，如果想用放射性同位素标记法标记T2噬菌体，该如何操作？ 提示：先用含有放射性的培养基培养细菌，再用标记后的细菌培养T2噬菌体。 考点二　细胞的多样性和统一性 1．常见原核生物与真核生物 【提醒】 ①真核细胞不一定有细胞核。如：哺乳动物成熟的红细胞等。 ②需氧细菌进行有氧呼吸的场所在细胞质基质、细胞膜内侧。 2．原核细胞与真核细胞 (1)①核糖体；②拟核；③拟核；④细胞膜；⑤核糖体；⑥液泡；⑦核糖体；⑧细胞核。 (2)图中属于原核细胞的是A、B_，属于真核细胞的是C、D。区分这两类细胞的主要依据是有无以核膜为界限的细胞核(本质区别)。A与C在结构上的最主要区别是：A细胞没有以核膜为界限的细胞核，而B有。A生物多数种类营腐生或寄生生活，为异养生物，少数营自养生活。 (3)图B细胞内含有藻蓝素和叶绿素(填所含色素)及光合作用所需的酶，属于可以进行光合作用的自养生物。 【提醒】 ①蓝细菌常见的种类有：色球蓝细菌、颤蓝细菌、念珠蓝细菌、发菜等。 ②蓝细菌可进行光合作用，但无叶绿体；可进行有氧呼吸，但无线粒体。 3．原核细胞与真核细胞的比较 比较项目 原核细胞 真核细胞 最主要区别 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 主要成分为肽聚糖 植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶；动物细胞无细胞壁；大多数真菌细胞壁的主要成分是几丁质 细胞质 有核糖体，无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器 细胞核 有拟核，无核膜和核仁 有细胞核，有核膜和核仁 DNA存在形式 一般为环状DNA 核DNA与蛋白质结合形成染色体(质) 转录和翻译 边转录边翻译 先转录后翻译（核基因） 边转录边翻译（线粒体和叶绿体基因） 是否遵循孟德尔遗传定律 不遵循 核基因有性生殖时遵循，质基因不遵循 可遗传变异类型 基因突变 基因突变、基因重组和染色体变异 细胞分裂 二分裂 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂 共性 都有相似的细胞膜、细胞质；遗传物质都是DNA；都有核糖体 【提醒】单细胞生物不一定都是原核生物，单细胞的原生动物(如草履虫)、单细胞绿藻(如衣藻)、单细胞真菌(如酵母菌)等都是真核生物。原核生物都是单细胞生物。 4．细胞的多样性和统一性 (1)细胞统一性的原因及表现 (2)细胞多样性的表现及原因 ①表现：细胞的形态、大小、种类、结构等各不相同。 ②原因： 【判断】(1)一个湖泊中所有的蓝细菌是一个种群。(　　) (2)真核细胞的细胞核中有DNA－蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有。(　　) (3)硝化细菌没有线粒体，不能进行有氧呼吸。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)× 【延伸】 1． 从“原核细胞”和“真核细胞”的命名分析，原核生物和真核生物进化上的联系是什么？推测原核细胞和病 毒出现的先后顺序及其依据是什么？ 提示：从进化的角度看，真核细胞是由原核细胞进化而来的。先出现原核细胞，后出现病毒，因为病毒必须寄生在活细胞中才能存活。 2． 支原体肺炎是一种常见的传染病，其病原体是一种称为肺炎支原体的单细胞生物(如图)，请据图分析回答。 (1)支原体是真核生物还是原核生物？说出判断依据。 (2)支原体与细菌和蓝细菌的细胞结构有什么区别？ 提示：(1)原核生物，判断依据是无以核膜为界限的细胞核。 (2)支原体无细胞壁。 重难点： 明辨真核、原核细胞的六个“不一定” (1)能进行光合作用的细胞≠含有叶绿体，如蓝细菌。 (2)原核细胞不一定都有细胞壁，如支原体。 (3)没有细胞核的细胞≠原核细胞，如哺乳动物的成熟红细胞、高等植物成熟的筛管细胞三真核细胞。 (4)能进行有氧呼吸的细胞≠含有线粒体，如蓝细菌和硝化细菌等。 (5)原核生物≠原生生物，原生生物都是真核生物。 (6)细胞不一定都有生物膜系统，如原核细胞只有细胞膜，有生物膜，没有生物膜系统。 考点三　使用高倍显微镜观察几种细胞 1．掌握显微镜的使用方法 2．显微镜的放大倍数计算 (1)显微镜的放大倍数等于目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积。 (2)放大倍数指的是观察物体放大的长度或宽度的倍数，不是指面积或体积。（面积放大的倍数=倍数乘积的平方） 例如：若选用目镜10×、物镜40×组合观察，物像的面积是实物的400倍的平方。 3．明确镜头的结构及其长短与放大倍数的关系 (1)区分目镜与物镜的方法：目镜直接放在镜筒上，没有螺纹，物镜需拧在转换器上，有螺纹。 (2)放大倍数与长短的关系：①物镜越长，放大倍数越大，距盖玻片距离越近。 ②目镜越长，放大倍数越小。 4．低倍镜与高倍镜的比较 项目 物镜与装片的距离 视野中的细胞数目 物像大小 视野亮度 视野范围 低倍镜 远 多 小 亮 大 高倍镜 近 少 大 暗 小 5．使用显微镜的注意事项： (1)下降镜筒时不要注视目镜。而要注视物镜,防止物镜下降时压坏玻片标本或损伤物镜。 (2)转换物镜时要转动转换器,不可握住物镜直接转动。 (3)光线暗时，使用大光圈，使用反光镜的凹面,光线亮时,使用小光圈，并使用反光镜的平面。 (4)先低倍后高倍。 (5)换用高倍镜后，不能再调节粗准焦螺旋。 6．归纳概括显微镜成像特点及装片移动规律 (1)成像特点：显微镜下所成的像是倒立且放大的虚像；倒立是指上下、左右均颠倒180度，相当于将观察物水平旋转180度。如实物为字母“b”，则视野中观察到的为“q”。但显微镜视野中观察到的细胞质流动方向和实际流动方向相同，如下图： (2)装片的移动规律 装片与物像移动方向相反，相对于视野中央，物像偏哪个方向，装片就向哪个方向移，即“像在哪往哪移”，如物像偏左上方，则装片应向左上方移动。 7．探究视野中细胞数目与放大倍数变化的关系 若视野中细胞为单行，计算时只考虑长度；若视野中充满细胞，计算时考虑面积的变化。细胞数量与放大倍数的变化规律如下： (1)一行细胞时，个数比=倍数的反比 (2)圆形视野被细胞充满时，个数比=倍数的反比的平方 8．异常情况分析 9．显微结构和亚显微结构 (1)显微结构：光学显微镜下能观察到的结构，包括细胞壁、细胞质、细胞核、叶绿体、大液泡、线粒体（染色后）、染色体（染色后）。（核仁染色后也可以看见） (2)亚显微结构：电子显微镜下才能观察到的结构，包括细胞膜、细胞器膜、核膜的结构、核孔、内质网、高尔基体、溶酶体、中心体、核糖体、细胞骨架、染色质、线粒体和叶绿体、核仁的内部结构等。 练习:下列结构中属于显微结构的是__________，属于亚显微结构的是__________。 ①大液泡　②细胞核　③叶绿体形态　④染色后的线粒体　⑤核孔　⑥中心体　⑦内质网　⑧核糖体　⑨细胞膜的“三层结构” 提示：①②③④　⑤⑥⑦⑧⑨ 【构建网络】 第2讲　细胞中的元素和化合物、无机物、糖类和脂质 考点一　组成细胞的元素和化合物、无机物 1．组成细胞的元素 (1)明确生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系 (2)元素种类和存在形式 2．组成细胞的化合物 【提醒】①大量元素和微量元素的划分依据是元素的含量，一般以元素含量占生物总质量万分之一比例为标准，而不是生理作用。 ②大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如人体内可能含有Pb，但Pb不是必需元素。 ③人体细胞鲜重、干重中元素和化合物的含量 注意：人体活细胞中氧的含量最多，但氢原子的数量最多。 占玉米细胞干重最多的元素是O，占人体细胞干重最多的元素是C。 ④元素多以化合物的形式存在，少数以单质形式存在。 无机盐多以离子的形式存在，少数以化合物形式存在。 【判断】 (1)生物体内含量很少的元素都是微量元素。(×) 提示：微量元素是生物体内含量很少但又不可缺少的元素。生物体内有一些元素(如Pb)含量少，但不是生物体必需的，这些元素不属于微量元素。 (2)生物界和非生物界在元素组成上具有统一性，因此地壳中的元素在生物体内都能找到。(×) 提示：组成细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到，但有些自然界中存在的元素在生物体内找不到。 (3)组成细胞的化学元素大多以离子的形式存在。(×) 提示：组成细胞的化学元素大多以化合物的形式存在。 (4)在沙漠植物仙人掌的活细胞中，含量最多的化合物是蛋白质。 (×) 提示：活细胞中含量最多的化合物是水。 考点二　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1．还原糖的检测 【提醒】 (1)反应的实质：新配制的Cu(OH)2和还原糖的醛基(-CHO)反应，在加热条件下生成砖红色的Cu2O沉淀。 (2)葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖和乳糖等是还原糖，可以用斐林试剂检测。蔗糖和所有的多糖都不具有还原性， 不能与斐林试剂发生反应。 2．脂肪的检测 (1)检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。 (2)检测步骤 3．蛋白质的检测 反应的实质：一般含两个或两个以上肽键的化合物与Cu2+在碱性溶液中反应生成紫色络合物。颜色深浅与蛋白质浓度成正比。 【提醒】 物质检测中的三个“唯一” ①唯一需要加热——还原糖的检测，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热；若不加热，则无砖红色沉淀出现。 ②唯一需要使用显微镜——脂肪的检测。 ③唯一使用酒精——脂肪的检测，洗去浮色。 【判断】 (1)花生子叶切片用苏丹Ⅲ染液染色后，洗去浮色，在显微镜下可观察到橘黄色的脂肪颗粒。(　　) (2)鉴定还原糖时，在待测样液中加入新配制的斐林试剂即可观察到砖红色沉淀。(　　) (3)西瓜汁不适合用来做还原糖的鉴定实验，原因主要是其中的糖为非还原糖。(　　) (4)蛋清的稀释液可作为检测生物组织中蛋白质的材料，主要是其中蛋白质丰富。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√ 【延伸】 1．为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能检测蛋白质？ 提示：斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液的大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可。 2．(海南经典高考题改编)现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请简要说明操作过程和实验结果。 提示：(1)用双缩脲试剂将上述4种溶液区分为两组，其中发生显色反应的一组是稀蛋清和淀粉酶溶液，不发生显色反应的一组是葡萄糖和淀粉溶液。 (2)用斐林试剂区分不发生显色反应的一组溶液，有砖红色沉淀生成的是葡萄糖溶液，没有砖红色沉淀生成的是淀粉溶液。 (3)将淀粉溶液分别加入发生显色反应的两种溶液，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液加入的是稀蛋清溶液，出现砖红色沉淀的溶液加入的是淀粉酶溶液。 重难点：1．斐林试剂与双缩脲试剂的一同三不同 (1)检测还原糖时使用的斐林试剂要现配现用的原因：斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。 (2)在还原糖检测实验中，若待测组织样液中不含还原糖，加入斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是蓝色，即Cu(OH)2的颜色。 (3)双缩脲试剂B液只加4滴不过量的原因：过量的B液会与A液反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，掩盖实验中产生的紫色，影响观察效果。 (4)斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液完全相同，将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释5倍后便成为双缩脲试剂B液，可用于蛋白质的检测。 (5)物质检测实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。 (6)易写错“斐”和“脲”字。“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。 2．实验成功的3个关键点 选材 (1) 实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的颜色变化。 (2) 蛋白质检测中，若用大豆作材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗；且该实验应预留部分组织样液作对比 设置对照 物质检测实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清 实验试剂 脂肪检测的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮色，原理是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精 考点三　细胞中的水和无机盐 1．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而有所差别。 (2)归纳水的特性： ①水分子具有极性，是良好的溶剂。 ②水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成，使水具有流动性。 ③水具有较高的比热容，水的温度相对不容易改变。 (3)水的存在形式和功能 (4)明确自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系 【判断】(1)用含钙的生理盐水灌注蛙心，可跳动数小时，因为钙盐可维持细胞和生物体的生命活动。(√) 2．细胞中的无机盐 教材隐含知识：叶绿素含C、H、O、N、Mg等，血红蛋白（血红素）含C、H、O、N、Fe等 【判断】 (1)细胞中的无机盐主要以化合物的形式存在。(　　) (2)细胞中的各种元素多以化合物的形式存在。(　　) (3)种子从休眠进入萌发状态，结合水/自由水的值下降。(　　) (4)人体内Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，引发肌肉酸痛、无力等。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√ 【延伸】 玉米细胞和人体细胞干重中含量较多的四种元素都是C、H、O、N(其中在玉米细胞中的含量大小关系为O>C>H>N，而在人体细胞中的含量大小关系为C>O>N>H)，这是因为： __________________________。 提示： 玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N，玉米细胞中含糖较多，人体细胞中含蛋白质较多 重难点：1．衍射法归纳细胞中水的吸收、产生和利用 2．归纳概括常考的无机盐的功能 “对照法”验证某种矿质元素是否是植物生长必需的无机盐 (1)实验设计(以Fe为例) (2)实验成功的关键 ①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 ②实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 考点四　糖类、脂质的种类和作用 1．细胞中的糖类 (1)元素组成：糖类分子一般是由C、H、O三种元素组成的，糖类又被称为“碳水化合物”，简写为（CH2O）。 (2)种类和功能 【提醒】①单糖可不经消化直接被吸收，而二糖、多糖必须经消化水解成单糖后才能被吸收。 ②(必修1 P24图2－3)构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，但是葡萄糖的连接方式不同。 ③水解≠氧化分解：多糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的终产物是葡萄糖。糖氧化分解的终产物是CO2和H2O等。 ④纤维素在人和动物体内很难消化，但可刺激肠道蠕动和收缩，增进排便。科学家将纤维素等其他糖类称为人类的“第七类营养素”。 ⑤几丁质 广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。 应用：几丁质及其衍生物在医药、化工等方面有广泛的用途。例如：几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合，因此可用于废水处理；制作食品包装纸和食品添加剂；制作人造皮肤。 小结：1．高考常考的“糖” (1)还原糖与非还原糖：还原糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等，非还原糖包括蔗糖、多糖等。 (2)RNA、DNA、ATP中的糖依次为核糖、脱氧核糖、核糖。 (3)植物细胞壁中的糖：纤维素。 (4)细胞膜中的糖：糖蛋白、糖脂中的糖。 (5)病毒中的糖：RNA病毒含核糖，DNA病毒含脱氧核糖。 2．多糖的“水解”与“氧化分解” 多糖和二糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的终产物是葡萄糖，蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖；糖氧化分解的终产物是CO2和H2O。 2．细胞中的脂质 归纳总结　(1)磷脂是所有细胞必不可少的脂质，但脂肪不参与生物膜的构成。 (2)脂质中只有脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。 (3)与糖类相比，脂肪中“C”“H”含量高，而“O”含量低，故脂肪氧化分解释放的能量多，需要O2多，产生的H2O多。 (4)脂肪不是生物大分子，但脂肪也是以碳链为骨架的。 3．细胞中糖类与脂质的关系 【判断】(1)细胞中的糖类都是能源物质。(　　) (2)淀粉水解的终产物是二氧化碳和水。(　　) (3)饱和脂肪酸的熔点较高，容易凝固。(　　) (4)糖类供应充足时会大量转化为脂肪，必要时脂肪也可以大量转化为糖类。(　　) (5)所有的脂质都能参与膜结构的构成。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× (1)生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。(√) (2)糖原的主要功能是提供能量，其与斐林试剂反应呈现砖红色。(×) 提示：糖原是人和动物细胞的储能物质，且糖原是非还原糖，不会与斐林试剂反应。 (3)人和动物血液中葡萄糖含量低于正常值时，肝糖原、肌糖原便会分解产生葡萄糖及时补充。(×) 提示：人和动物血液中葡萄糖含量低于正常值时，只有肝糖原会分解产生葡萄糖及时补充。 【延伸】 1．与糖类相比较，脂肪的组成元素的种类与比例有什么异同？这种差异与脂肪的功能有什么关系？ 提示：与糖类相比，脂肪的组成元素中C、H比例高；相同质量的糖类和脂肪氧化分解时，脂肪需氧多，释放的能量多，这种差异使脂肪成为生物体内良好的储能物质。 2．等量的脂肪比糖类含能量多，却不是生物体利用的主要能源物质，原因是_____________________。 提示：与糖类氧化相比，脂肪在细胞内的氧化速率慢，耗氧量大，此外，糖类既可在有氧条件下也可以在无氧条件下进行分解 重难点： 种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化 非油料作物种子(如小麦) 油料作物种子(如大豆) 种子形成时 可溶性糖(还原糖)→淀粉 糖类→脂肪 种子萌发时 淀粉→可溶性糖(还原糖) 脂肪→甘油、脂肪酸→糖类 种子萌发时，吸收水分导致其鲜重增加，非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少，油料作物种子萌发初期干重先增加后减少(增加是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素)。 (1)相比于淀粉类作物种子，种植油料作物种子时要播种浅一些还是深一些？为什么？ 提示：要播种浅一些。因为脂肪中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高，等质量的脂肪与糖类氧化分解时，脂肪释放的能量更多，需要的O2更多，因此油料作物种子需要播种浅一点便于吸收O2。 【构建网络】 第3讲　蛋白质是生命活动的主要承担者 考点一　蛋白质的结构和功能 1．组成蛋白质的氨基酸的结构和种类 (1)氨基酸的结构 (2)氨基酸的种类 其区别为R基的不同。 种类 2．蛋白质的合成 (1)多肽的形成过程 ①肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽。 ②H2O中各元素的来源：H来自氨基和羧基（—NH2和—COOH），O来自羧基（—COOH）。 ③一条肽链上氨基数或羧基数的确定：一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基(或羧基)在R基上。 (2)蛋白质的结构层次(以血红蛋白为例) 3．蛋白质结构多样性与功能多样性 蛋白质结构的多样性原因：氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同；肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同。 [提醒]　不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因 ①同一生物不同细胞中蛋白质不同的直接原因是mRNA不同，根本原因是基因的选择性表达。 ②不同生物蛋白质不同的根本原因是DNA(基因或遗传信息)的特异性。 【提醒】载体与受体的区别 载体是协助物质运输的蛋白质，如细胞膜上有运输葡萄糖、Na＋、K＋等的转运蛋白；受体是接受信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子受体，其主要作用是实现细胞间信息交流。 教材隐含知识 1．(必修1 P30正文信息)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。 2．(必修1 P30图2－11)图中胰岛素由2条肽链构成，通过二硫键(—S—S—)相互结合在一起， 中共含有3个二硫键。 　 3．源于必修1 P28“问题探讨”：用胶原蛋白制成的手术缝合线可以不用拆线，其原理是胶原蛋白能被分解为人体可以吸收的氨基酸。 【判断】(1)具有氨基和羧基的化合物都是构成生物体蛋白质的氨基酸。(　　) (2)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质。(　　) (3)胰岛素和抗体的差异与组成它们的氨基酸之间的连接方式有关。(　　) (4)肽链能折叠是由于氨基酸之间能形成氢键或二硫键。(　　) (5)高温处理过的蛋白质空间结构被破坏，功能丧失，但仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√ 重难点：辨析蛋白质的盐析、变性和水解 (1)盐析：蛋白质在高浓度盐溶液中因溶解度下降而沉淀析出，蛋白质的空间结构没有发生变化，在加水稀释后可以重新溶解。 (2)变性：是由高温、过酸、过碱、重金属盐、酒精、紫外线及X射线照射、超声波等因素导致的，蛋白质的空间构象的变化不可逆，活性丧失，但肽键一般不断裂，还能与双缩脲试剂发生紫色反应。 (3)水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质初步水解为短肽，短肽进而彻底水解为氨基酸。 【延伸】(1)熟鸡蛋无法返生的原因是________________________。 提示：高温破坏蛋白质的空间结构，使蛋白质变性，且该过程是不可逆的。 (2)在鸡蛋清中加入食盐析出白色絮状物，兑水后絮状物消失，这一现象说明_______________________；相对于生鸡蛋，煮熟的鸡蛋更容易消化，这是因为________________________。 提示：盐析过程中蛋白质的结构没有发生变化　 高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。 (3)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐而中毒，你认为应采用怎样的措施解毒，为什么？ 提示：服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质，它们能与重金属盐迅速发生反应，从而保护人畜。 (4)若蛋白质空间结构改变一定是蛋白质变性吗？举例说明。 提示：不一定；例如，细胞膜上的载体蛋白在转运物质过程中空间构象发生改变。 (5)人畜误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐而中毒，你认为应采用怎样的措施解毒，为什么？ 提示：服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质，它们能与重金属盐迅速发生反应，从而保护人畜。 (6)蛋白质变性后不可与双缩脲试剂发生反应。( × ) 提示：蛋白质变性后仍可与双缩脲试剂反应，因为蛋白质变性后空间结构改变，并没有破坏氨基酸之间的肽键。 考点二　蛋白质的相关计算 1．蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱水数的关系 ①肽键数＝脱水数＝氨基酸数－肽链数(若为环肽，则肽链数为0)； ②无二硫键时：蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量－18×脱水数 ③有二硫键时：蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量－18×脱水数－2×二硫键数 肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱水数 蛋白质相对分子质量 氨基数 羧基数 1条 m m－1 m－1 am－18(m－1) 至少1个 至少1个 n条 m m－n m－n am－18(m－n) 至少n个 至少n个 注：假设氨基酸平均相对分子质量为a。 注意：①环状肽特点是肽键数与氨基酸数相同，即肽键数＝脱水数＝氨基酸数。 ②如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。 2．蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算 ①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数； ②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。 3．利用原子守恒计算肽链中原子数 （在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢原子和氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。） ①碳原子数＝氨基酸数×2＋R基上的碳原子数。 ②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱水数×2。 ③氧原子数＝肽键数＋肽链数×2＋R基中O原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱水数。 ④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。 【提醒】由于R基上的碳原子数不容易确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 【构建网络】 第4讲　核酸是遗传信息的携带者 考点一　核酸的种类、结构和功能 1．核酸的结构层次 核酸(DNA、RNA)的碱基排列顺序储存着遗传信息。 2．核酸的种类和功能 核酸多样性的原因：核苷酸数目不同和排列顺序不同。 (1)核酸的功能和分布 (2)DNA和RNA的组成成分比较 核酸的初步水解的产物是核苷酸，脱氧核苷酸和核糖核苷酸分别是DNA和RNA的基本组成单位，彻底水解的产物是五碳糖、磷酸和含氮碱基，都有含氮碱基A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)和磷酸，区别在于： (3)判断DNA和RNA的三种方法 (4)生物种类与核酸、核苷酸及碱基种类的关系 生物种类 核酸种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 细胞生物 DNA和RNA 5种 8种 DNA 病毒 DNA病毒 DNA 4种 4种 DNA RNA病毒 RNA 4种 4种 RNA 3．核酸与蛋白质的比较 项目 核酸 蛋白质 DNA RNA 元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等 组成单位 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种) 氨基酸(21种) 形成场所 主要在细胞核中复制产生 主要在细胞核中转录生成 核糖体 分子结构 一般为双螺旋结构 一般为单链结构 氨基酸→多肽→蛋白质 4．细胞分化导致核DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同” 5．常见的核酸—蛋白质复合体 6．DNA、蛋白质和生物多样性的关系 7．生物大分子以碳链为骨架 (1)组成多糖、蛋白质、核酸的基本单位分别是单糖、氨基酸、核苷酸，这些基本单位称为单体。生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。 (2)碳是“生命的核心元素”的原因是生物大分子以碳链为基本骨架，每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。 教材隐含知识 (教材必修1 P34问题探讨)自从全国打击拐卖儿童DNA数据库建成后，借助“打拐DNA数据库”，数以千计的被拐儿童得以重回父母身边。打拐DNA数据库能帮助大量的被拐儿童找到亲生父母的原因是不同个体的DNA如同指纹一样具有特异性，如果能从父母的DNA指纹中找到孩子的所有条带，就可以确定亲子关系。 【判断】(1)A、G、C、T四种碱基在真核细胞中可以构成七种核苷酸。(　　) (2)真核生物的DNA分子和RNA分子都可以作遗传物质。(　　) (3)只要把DNA单链中的T换成U就是RNA了。(　　) (4)真核细胞内DNA和RNA是在细胞核内合成的。(　　) (5)生物大分子都是以碳链为基本骨架的单体连接而成的多聚体。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 【延伸】1．DNA指纹技术在案件侦破工作中能够提供犯罪嫌疑人的信息的依据是什么？DNA鉴定技术还可以运用在哪些方面？ 提示：依据是DNA是人类的遗传物质，每个人的遗传物质有所区别，因此DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息。DNA鉴定技术还可以运用在亲子鉴定、研究人类起源、不同生物类群的亲缘关系等方面。 2．组成DNA分子的脱氧核苷酸有4种，但是如果数量不限，n个脱氧核苷酸在连成DNA片段时，排列顺序最多有多少种？提示：4n/2种。 3．生物的遗传信息是否都储存在DNA分子中？举例说明。 提示：不是，生物的遗传信息大都储存在DNA中，但部分病毒的遗传信息储存在RNA中，如HIV、SARS病毒。 4．多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体，试从组成二者单体种类的角度分析核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是的原因。 提示：构成多糖的基本单位是葡萄糖，无论多少个葡萄糖构成多糖，它的顺序没有什么变化。而核酸是由核苷酸连接而成的长链，核酸分子中4种脱氧核苷酸(或核糖核苷酸)在数量、排列顺序上就会千差万别，从而能够承担起携带遗传信息的功能。 重难点：1．依据元素组成推断有机物的种类及功能 2．有机物初步水解产物、彻底水解产物和代谢终产物 物质 初步水解产物 彻底水解产物 氧化分解产物 由水解酶参与 由呼吸酶参与 淀粉 麦芽糖 葡萄糖(单体) CO2＋H2O 脂肪 甘油＋脂肪酸 甘油＋脂肪酸 CO2＋H2O 蛋白质 多肽 氨基酸(单体) CO2＋H2O＋尿素 核酸 核苷酸(单体) 磷酸＋五碳糖＋碱基 CO2＋H2O＋尿酸 【构建网络】 第5讲　细胞膜和细胞核 考点一　细胞膜的组成、结构和功能 1．细胞膜的功能 是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。 提示：不是，有些小分子物质(如脂溶性的信号分子性激素)的受体在细胞内部。 [提醒]植物细胞“系统的边界”是细胞膜，而不是细胞壁。 教材隐含知识 1．(必修1　P41图3－2)细胞膜上的受体是否为细胞间信息交流所必需的？ 不是，如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流时不需要细胞膜上的受体。 【判断】(1)鉴别细胞的死活时，台盼蓝染液能将代谢旺盛的动物细胞染成蓝色。(×) (2)在细胞膜的控制下，对细胞有害的物质都不能进入细胞。(×) 提示：细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的，一些对细胞有害的物质有可能进入细胞。 2．细胞膜成分的探索 ①欧文顿用多种化学物质对植物细胞的通透性进行研究。 实验现象 溶于脂质的物质容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质不容易穿过细胞膜 实验推测 细胞膜是由脂质组成的 ②探究细胞膜中脂质成分的类型 实验方法 用哺乳动物的红细胞制备纯净的细胞膜，进行化学分析 实验结论 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 ③英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力。 实验现象 细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力，人们已发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低 实验推测 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 (1)归纳细胞膜的物质组成 提醒①癌变细胞膜上糖蛋白减少，黏着性下降，易扩散； ②衰老细胞膜通透性改变，物质运输功能下降； ③代谢旺盛的细胞运输功能增强，膜上蛋白质的种类和数量增多。 (2)连线细胞膜结构的探索历程 答案：①—b　②—a　③—d　④—c 【提醒】①磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸等组成的分子，磷脂“头部”是亲水的，两个脂肪酸一端为疏水的“尾”部。 ②人鼠细胞融合实验采用荧光标记法而非放射性同位素标记法。 【深挖教材】1．(必修1 P42思考·讨论)磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸等组成的分子，磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾。 2．(必修1 P45“旁栏思考”)细胞膜内部是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因： ①水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙； ②细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以由通道蛋白通过细胞膜。 (3)流动镶嵌模型的基本内容 　糖蛋白一般位于细胞膜的外侧，细胞器膜上和细胞膜内侧不存在，故可用于确定细胞膜的内外侧。 (4)归纳细胞膜的结构特点 (5)从三个角度理解细胞膜结构与功能的统一性 (6)四种常考的“膜蛋白”及其功能 ①信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白：糖蛋白。 ②膜转运蛋白：膜上用于协助扩散的通道蛋白、载体蛋白和用于主动运输的载体蛋白。 ③具有催化作用的酶：如好氧细菌细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)。 ④识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子和卵细胞间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)。 教材隐含知识 1．(必修1 P45正文信息)细胞膜的外表面与蛋白质或脂质结合的糖类分子叫作糖被，其与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 2．(必修1 P45旁栏思考)细胞膜的膜内部分是疏水的，但水分子仍能跨膜运输的原因为一是水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白来通过细胞膜。 【判断】 (1)细胞膜形成了细胞与外界环境之间的屏障，对细胞有害的物质都不能进入细胞。(　　) (2)细胞膜的成分是恒定不变的，生物膜的特定功能主要由其中的膜蛋白决定。(　　) (3)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构。(　　) (4)细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。(　　) (5)胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。(　　) (6)细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关，与糖链无关。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 【延伸】 1．台盼蓝染色法是鉴别死细胞和活细胞的常用方法，其原理是什么？ 提示：活细胞的细胞膜有控制物质进出细胞的功能，台盼蓝是细胞不需要的物质，不能进入细胞，活细胞不被染色，而死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝可进入细胞内，细胞被染色。 2．用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单层，测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。请分析原因。 提示：胰岛B细胞中除了含有细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的组成成分中都含有磷脂分子。 重难点： 1．与细胞膜相关的实验设计 (1)细胞膜成分的鉴定方法 (2)细胞膜功能的探究 ①控制物质进出功能的验证 ②识别功能的验证 ③细胞膜功能特性—选择透过性的验证 五种常考的“膜蛋白”及其功能 (1)信号分子(如激素、细胞因子、神经递质)的受体蛋白——蛋白质或糖蛋白。 (2)膜上的载体蛋白：膜上用于协助扩散和主动运输的载体蛋白，如钠钾泵。 (3)膜上的通道蛋白，如用于水协助扩散的水通道蛋白，与Na＋内流相关的Na＋通道蛋白，与K＋外流相关的K＋通道蛋白。 (4)具催化作用的酶：如好氧型细菌的细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解 酶(催化ATP水解，可用于主动运输等)。 (5)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精子和卵细胞间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)。 脂质体相关知识： (1)能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别被包裹在何处？两类药物的包裹位置不相同的原因是什么？ 提示：甲处、乙处。两层磷脂分子之间(乙处)是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体内部(甲处)是亲水的，能在水中结晶的药物被稳定地包裹在其中。 (2)若脂质体运送的药物是抗癌药物，则抗体的作用是什么？ 提示：特异性识别癌细胞，从而将药物定向运送到癌细胞。 (3)脂质体到达靶细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？该过程利用了膜的什么特点？ 提示：脂质体与细胞膜结构相似，到达靶细胞后可能会与细胞膜发生融合，也可能以胞吞的方式将携带的药物运入细胞；利用了膜的流动性。 (4)如果将上图脂质体的磷脂分子提取后置于空气—水界面上、水中和水—苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布？请绘出相关示意图。 (5)若要证明细胞膜中的磷脂分子为双层，请从胰岛B细胞、肝细胞和哺乳动物成熟红细胞中选择实验材料并设计实验进行验证，写出选材原因和实验思路。 提示：应选择哺乳动物成熟红细胞作为实验材料。选材原因：哺乳动物成熟红细胞中没有细胞核和其他细胞器，不会对实验结果产生影响。实验思路：将哺乳动物成熟红细胞膜结构中的磷脂分子提取出来，在空气—水界面上铺展成单分子层，测量单分子层的面积，并与红细胞表面积的大小进行比较。 教材隐性知识 ①源于必修1 P45“旁栏思考”：虽然细胞膜内部分是疏水的，水分子仍能跨膜运输的原因：一是水分子极小，可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙；二是细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白进行跨膜运输。 ②源于必修1 P46“练习与应用·拓展应用”：由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 归纳总结：1．红细胞知识总结 考点二　细胞核的结构和功能 1．细胞核的分布 除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。 2．细胞核功能的实验探究 (1)黑白美西螈核移植实验 (2)蝾螈受精卵横缢实验 (3)变形虫切割实验 (4)伞藻嫁接与核移植实验 [深度思考] (1)若只做伞藻嫁接实验，能否得出细胞核是遗传的控制中心？并说明理由。 提示：不能。无法排除假根中其他物质(如细胞质)对实验的影响。 (2)汉麦林的实验如下图，将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断，再在近杯处切断(a)，中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c)，但将此杯切掉后，不能再生第二杯(d)。对这个实验的解释合理的是________________。 提示：决定杯状藻藻杯的形态发生的遗传信息来自细胞核；(b)能再生一杯(c)是因为(b)中含有由细胞核转录而来的mRNA 【判断】 (1)伞藻嫁接与伞藻核移植实验结果说明细胞的分裂和分化是由细胞核控制的。(×) 提示：伞藻是单细胞生物，没有细胞分化，该实验结果不能说明细胞的分裂和分化是由细胞核控制的。 (2)颤蓝细菌、伞藻和小球藻都有细胞核。(×) 提示：颤蓝细菌是原核生物，没有以核膜为界限的细胞核。 (3)大肠杆菌中核糖体的形成与其核仁有关。(×) 提示：大肠杆菌为原核生物，没有核仁。 (4)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。(×) 提示：核孔对出入细胞核的物质有选择性，并不是让其自由出入。 (5)核孔是细胞核与细胞质进行物质交换和信息交流的唯一通道。(×) 提示：核孔不是细胞核与细胞质进行物质交换和信息交流的唯一通道，还有核膜。 3．细胞核的结构和功能 (1)细胞核的结构 (2)核孔复合体 核孔复合体是核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体。 双功能：①离子和水分子等小分子物质能以被动运输方式通过核孔复合体； ②大分子物质通过自身的核定位信号和核孔复合体上的受体蛋白结合而实现主动运输过程，而且核孔对大分子物质的进出具有选择性。 ③双向性：既介导蛋白质等的入核运输，又介导RNA等的出核运输。 【提醒】①并不是所有物质都能进出核孔，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。 ②核仁不是遗传物质的储存场所，只参与rRNA的合成及核糖体的形成。细胞核中的遗传物质分布于染色体(染色质)上。 ③核孔的数量和核仁大小不是固定的，与细胞代谢活动的强弱有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，其核孔数量多，核仁较大。 ④在细胞周期中表现为周期性消失与重建的是核膜、核仁，而不是染色体。 (2)细胞核的功能 细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 提醒　细胞代谢的主要场所是细胞质，细胞核是细胞代谢的控制中心。 4．细胞在生命系统中的地位 5．建构模型 (1)类型：包括物理模型、概念模型、数学模型等。 (2)实例：DNA双螺旋结构模型是物理模型。 【深挖教材】 (1)(必修1 P56“旁栏思考”)生命活动的“蓝图”指的是DNA上储存的遗传信息。同一个体的不同细胞遗传信息都是一样的，原因是所有细胞都是由受精卵通过有丝分裂和分化形成的，细胞多样性的实质是基因的选择性表达。 (2)(必修1 P57“科学方法”)模型的形式:物理模型(如 DNA双螺旋结构模型)、概念模型(如种群数量特征的关系示意图)和数学模型(如“J”形曲线、“S”形曲线、公式、表格等)。 (3)(必修1 P57“探究·实践”)模型的构建原则:在设计并制作细胞模型时，科学性应该是第一位的，其次才是模型的美观与否。 【判断】(1)核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出。(　　) (2)染色体和染色质只是形态不同，而成分完全相同。(　　) (3)细胞核是细胞代谢的主要场所。(　　) (4)代谢越旺盛的细胞，核孔的数目越多，核仁的体积越大。(　　) (5)某同学制作的某种真核细胞三维结构模型中没有细胞核，是不合理的。(　　) (6)核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关。(2023·湖南卷，2B)( ) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× (6)√ 【延伸】 1．真核细胞的核仁被破坏，抗体合成将不能正常进行的原因是什么？ 提示：核仁与核糖体的形成有关，核仁被破坏，不能形成核糖体，抗体蛋白的合成将不能正常进行。 2．(2023·山东高考改编)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。 (1)核糖体的组成成分有_____________；代谢旺盛的细胞中核仁较大，其意义是________________________。 (2)核糖体小亚基和大亚基是在_________合成的，是在_______________组装成核糖体的。 (3)核糖体蛋白是在____________合成，经过_________运输进入细胞核的。 提示：(1)rRNA和蛋白质　便于形成更多的核糖体参与蛋白质的合成(2)细胞核　细胞质基质(3)细胞质 核孔 重难点： 1．归纳细胞核的结构及相应功能 名称 特点 功能 核膜和 核孔 ①核膜是双层膜，外膜与内质网相连，且有核糖体附着； ②在有丝分裂中核膜周期性地消失和重建； ③核膜和核孔对物质的进出都具有选择性 ①核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行； ②选择性地控制物质出入细胞核，其中大分子物质通过核孔出入细胞核 核仁 ①折光性强，易与其他结构区分； ②在有丝分裂中周期性地消失和重建 与某种RNA的合成及核糖体的形成有关 染色质 遗传物质的主要载体 2.关注细胞核的五个易错点 (1)有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中有多个细胞核。有些真核细胞不具有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞。 (2)核膜和核孔对物质的进出都具有选择性，核孔虽然可以允许大分子物质通过，但仍然具有选择性，如细胞核中的DNA不能通过核孔进入细胞质。 (3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大。 (4)细胞核并非细胞代谢的中心，细胞核是细胞代谢的控制中心，细胞代谢的中心是细胞质。 (5)核仁不是遗传物质的储存场所，细胞核中的遗传物质分布在染色体(质)上。 第6讲　细胞器和生物膜系统 考点一　主要细胞器的结构和功能 1．细胞质的组成 细胞质是细胞代谢的主要场所。 2．植物细胞壁 (1)主要成分：纤维素、果胶。 (2)功能：对细胞起保护和支持作用。 3．细胞器的分离 (1)细胞器的分离方法：差速离心法。 ①将细胞膜破坏，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆。 ②将匀浆放入离心管中，采取逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的细胞器。 差速离心法不同于密度梯度离心法：差速离心法需要用多个离心转速；密度梯度离心法只需用一个离心转速。 (2)过程 ①将细胞膜破坏，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆。 ②将匀浆放入离心管中，采取逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的细胞器。 4．细胞器的结构和功能 (1)双层膜结构的细胞器 注意：葡萄糖不能进入线粒体。 项目 线粒体 叶绿体 酶的种类和分布 与有氧呼吸有关的酶分布于线粒体内膜和基质中 与光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜和基质中 相同点 ①均具有双层膜；②都含有核糖体和少量DNA，是半自主性细胞器；核糖体和DNA位于基质中；③都能产生ATP，与能量转换有关。 (2)单层膜结构的细胞器 提醒 (1)植物细胞中没有溶酶体，但其圆球体和液泡内含有多种酸性水解酶，具有相当于动物溶酶体的作用。 (2)溶酶体并不能合成水解酶：溶酶体内的水解酶是在核糖体上合成的肽链，转移至粗面内质网继续合成，经内质网、高尔基体加工后，由高尔基体产生的分泌小泡将其包裹而形成的。 (3)无膜结构的细胞器 【提醒】(1)原核细胞与真核细胞中均存在核糖体，在真核细胞中核糖体分布在内质网、线粒体、叶绿体、核膜等部位，有的核糖体游离在细胞质基质中。 (2)溶酶体并不能合成水解酶：溶酶体内的水解酶是在核糖体上合成的肽链，转移至粗面内质网继续合成，经内质网、高尔基体加工后，由高尔基体产生的分泌小泡将其包裹而形成的。 5．多角度比较各种细胞器 6．细胞骨架 (1)结构：由蛋白质纤维组成的网架结构。 (2)作用：维持细胞的形态、锚定并支撑许多细胞器，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。（囊泡的运输需要借助细胞骨架。） 【判断】(1)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。(　　) (2)内质网是脂质的合成车间，性激素主要是由内质网上的核糖体合成的。(　　) (3)溶酶体合成和分泌的多种水解酶可以分解自身衰老、损伤的细胞器。(　　) (4)中心体和核糖体不含有脂质，都只存在于真核细胞中。(　　) (5)高尔基体是肽链合成和加工的场所。(　　) (6)细胞骨架与细胞壁都有支撑作用，组成成分都是纤维素。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 【延伸】 人体细胞内的溶酶体是一种含有多种水解酶的细胞器，其内部的pH为5左右。溶酶体的作用存在胞吞和自噬两种途径，如图表示吞噬细胞内溶酶体的产生和作用过程。结合图示思考回答下列问题： (1)从图中可以看出，与溶酶体产生直接相关的细胞器是高尔基体，与水解酶合成和加工有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(至少答3种)。 (2)已知酶在不同pH下的催化活性不同，研究表明，少量的溶酶体内的水解酶泄漏到细胞质基质中不会引起细胞损伤，其主要原因可能是细胞质基质中的pH与溶酶体内的不同，导致酶活性降低或丧失。 (3)研究表明，若抑制肝癌发展期的细胞自噬，其肿瘤的体积和数量都比没有抑制细胞自噬的对照组小，说明在肝癌发展期，细胞自噬会促进(填“促进”或“抑制”)肿瘤的发生，推测其原因可能是__癌细胞可利用自噬过程中的降解产物作为自身细胞代谢的原料，以满足其持续增殖和生长的需要。 (4)据图分析，与溶酶体相比，自噬体在结构上的主要特征是具有双层膜。溶酶体能分解衰老、损伤的细胞器，溶酶体膜不被分解的原因可能是溶酶体膜的成分可能被修饰，使得酶不能对其发挥作用。 (5)新屠宰的家畜家禽，如果马上把肉做熟了吃，这时候的肉比较老，过一段时间再煮，肉反而鲜嫩。这可能与肌细胞内哪一种细胞器的作用有关？请利用所学生物学知识解释其原因。 提示：可能与肌细胞内溶酶体的作用有关。细胞死亡后，溶酶体膜破裂，各种水解酶释放出来，分解细胞中的蛋白质等物质，这时肉烹饪后更鲜嫩，这个过程需要一定的时间。 重难点： 细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不” ①能进行光合作用的生物，不一定有叶绿体(如蓝细菌)，但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中进行。 ②能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定有线粒体参与。 ③一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。 ④有中心体的生物不一定为动物，但一定不是高等植物。 ⑤高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白，但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。 ⑥具有细胞壁的细胞不一定是植物细胞，真菌、细菌也有细胞壁。 ⑦没有叶绿体和中央液泡的细胞不一定是动物细胞，如植物根尖分生区细胞。 利用“结构与功能观”理解细胞的特殊性 考点二　用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1．实验原理 (1)观察叶绿体：叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球或球形。可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。 (2)观察细胞质的流动：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．选材及原因 实验 观察叶绿体 观察细胞质的流动 选材 藓类叶 菠菜叶或番薯叶稍带些叶肉的下表皮 新鲜的黑藻 原因 叶片很薄，许多藓类植物仅有一两层细胞，可以取整个小叶直接制片 ①细胞排列疏松，易撕取； ②含叶绿体数目少，且体积大 黑藻幼嫩的小叶扁平，只有一层细胞，存在叶绿体，易观察 不选幼根为实验材料的原因是幼根中细胞质流动没有明显的参照物，不便于观察。 3．实验步骤 (1)观察叶绿体的形态和分布 (2)观察细胞质的流动 归纳总结　观察细胞质的流动实验的四个注意点 (1)高等绿色植物的叶绿体呈椭球或球形，在不同的光照条件下，叶绿体可以运动，改变椭球体的方向。在强光下，叶绿体以其椭球体的侧面朝向光源，这样既能接受较多的光照，又不至于被强光灼伤；在弱光下，叶绿体以其椭球体的正面朝向光源，利于接受光照进行光合作用。 (2)实验过程中对装片的要求：做实验时要使临时装片始终保持有水状态，以免影响细胞活性。 (3)植物细胞的细胞质处于不断流动的状态，这对于活细胞完成生命活动的意义是随着细胞质的不断旋转流动，叶绿体、线粒体等细胞器和无机盐、蛋白质、各种酶等物质遍布整个细胞，有利于细胞进行新陈代谢等各种生命活动。 (4)在观察细胞质流动时，事先把黑藻放在光照、室温条件下培养，其目的是促进细胞质的流动。若观察时发现细胞质不流动，或者流动很慢，应立即采取措施，如适度照光、适当加温、切伤叶片等，加速细胞质流动。 【判断】(1)常用藓类叶作为观察叶绿体的材料，是因为叶片薄、叶绿体多。(　　) (2)在高倍镜下可以观察到叶绿体基质中由类囊体堆叠形成的基粒。(　　) (3)显微镜的光线调节相对暗淡，更易观察细胞质的流动。(　　) (4)黑藻叶绿体的分布不随光照强度和方向的改变而改变。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 【延伸】 1．细胞质中的叶绿体是不是静止不动的？ 提示：不是静止不动的，它会随着细胞质的流动而运动。 2．在光学显微镜下能否看到叶绿体的双层膜结构？ 提示：不能。叶绿体的双层膜结构属于细胞的亚显微结构，只有用电子显微镜才能看到。 3．为什么观察叶绿体的临时装片的实验过程中要始终保持有水状态？ 提示：防止细胞内的叶绿体失水，如果叶绿体失水，叶绿体就缩成一团，无法观察叶绿体的形态和分布。 考点三　细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统 1．细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成、加工和运输 (1)分泌蛋白：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如消化酶、抗体和一部分激素等。 (2)研究手段——同位素标记法 将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有3H标记的亮氨酸的培养液中培养，检测放射性依次出现的部位。 同位素标记法 在同一元素中，质子数相同、中子数不同 的原子为同位素，如16O与18O，12C与14C。同 位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。 同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。 通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研究中常用的同位素有 的具有放射性，如14C、32P、3H、35S 等；有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。 【深挖教材】 (必修1 P51“科学方法”)常用的具有放射性的同位素：14C、32P、3H、35S等；不具有放射性的稳定同位素：15N、18O等。　（稳定同位素可通过质谱仪来检测相对分子质量） (3)过程 重难点： 1．分泌蛋白合成及分泌过程中膜面积的变化 直方图： 曲线图： 2．细胞中蛋白质的合成及去向 2．生物膜系统的组成和功能 注意：生物膜系统是指细胞内而不是生物体内的全部膜结构，所以口腔黏膜、胃黏膜等不属于细胞内的生物膜系统；原核生物和病毒等无生物膜系统，原核生物有生物膜（细胞膜）但没有生物膜系统。 3．各种生物膜之间的联系 (1)在成分上的联系 (2)在结构上的联系 ①各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，大都具有流动性。 ②在结构上具有一定的连续性，如图所示： 【判断】(1)肽链在高尔基体被加工成有一定空间结构的蛋白质。(　　) (2)囊泡在细胞中穿梭往来，繁忙地运输着“货物”，其中起重要交通枢纽作用的是内质网。(　　) (3)原核细胞的生物膜系统由细胞膜和细胞器膜组成，有利于细胞代谢的有序进行。(　　) (4)生物膜之间通过囊泡的转移实现膜成分的更新，依赖于生物膜的选择透过性。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 【延伸】1．生物膜上的某些蛋白质不仅是膜的组成成分，还具有催化、物质运输、能量转换、接收和传递信息的功能，下面表示三种生物膜。 图1、图2、图3分别表示哪一种生物膜？ 提示：图1表示线粒体内膜；图2表示细胞膜；图3表示叶绿体的类囊体膜。 2．正常细胞中进入内质网的蛋白质含有信号序列，没有进入内质网的蛋白质不含信号序列，科研小组除去内质网蛋白质的信号序列后，将信号序列和细胞质基质蛋白重组，重组前和重组后蛋白质在细胞中的分布如下图所示： 真核细胞中，与分泌蛋白合成和加工相关的具膜细胞器有_____________。 研究发现，核糖体合成的分泌蛋白有信号序列，而从内质网输出的蛋白质不含信号序列，推测其原因可能是_________________________________________。 提示：内质网、高尔基体和线粒体　分泌蛋白的信号序列在内质网中被剪切掉了 【构建网络】 【情境储备】　溶酶体的形成是一个相当复杂的过程。根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶段，大致可分为初级溶酶体、次级溶酶体、残体。 溶酶体中的酶类似于分泌蛋白，需要经过内质网、高尔基体加工转运。 一般认为，溶酶体中的酶是在游离的核糖体上开始多肽链的合成，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，继续其合成、加工。之后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，在高尔基体内经过进一步加工、分类、包装等，形成囊泡，然后离开高尔基体，此时溶酶体中只含水解酶而不含被催化的底物，称为初级溶酶体。初级溶酶体与细胞内的内吞泡或吞噬泡融合形成进行消化作用的复合体，溶酶体中的酸性水解酶发挥作用，将底物逐步消化，此时的溶酶体不仅含有水解酶，而且含有大量被催化的底物，是一种正在进行消化作用的溶酶体，被称为次级溶酶体。次级溶酶体内经历消化后，酶的活力变得很弱甚至丧失，未被消化的物质残存在溶酶体内形成残体。残体可将内容物排出细胞。 (1) 与囊泡运输有关的问题归纳 (2) 囊泡运输与信息交流 囊泡运输是一种高度有组织的定向运输，各类囊泡之所以能够被准确地运到靶细胞器或细胞膜，主要是因为靶细胞器或细胞膜具有特殊的膜标志蛋白，囊泡通过与特殊的膜标志蛋白相互识别，进行囊泡运输。 第7讲　水进出细胞的原理 考点一　渗透作用与细胞的吸水和失水 1.渗透作用的概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 2.渗透作用发生的条件：(1)具有半透膜。 (2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。 3.渗透装置 (1)液面上升的原因：单位时间由烧杯中通过半透膜进入漏斗中的水分子数多于单位时间由漏斗中通过半透膜进入烧杯中的水分子数。 (2)液面不会一直上升的原因：因为液面上升到一定程度就会产生一个静水压(图中Δh)，当该压力和漏斗中的吸 水能力相等时液面不再上升。 【提醒】渗透平衡≠两侧溶液浓度相等：渗透平衡时半透膜两侧液面仍存在液面高度差，则半透膜两侧溶液存在浓度差，且液面高的一侧溶液浓度高。 【判断】(1)1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。(×) 提示：渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，溶质微粒越多，溶液渗透压越高。1 mol/L的NaCl溶液和1 mol/L的蔗糖溶液的渗透压大小不相等，因为NaCl溶液中含有钠离子和氯离子，而蔗糖溶液中只含有蔗糖分子，故NaCl溶液渗透压高于蔗糖溶液。 (2)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。 (×) 提示：当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子仍然在通过半透膜扩散，只是半透膜两侧的水分子进出平衡。 (3)在渗透装置中，从实验开始到实验平衡过程中，水分子进入漏斗的速率越来越快。(×) 提示：从实验开始到实验平衡过程中，水分子进入漏斗的速率越来越慢。 ①原理分析 ②分析上图乙可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换速率相等，液面不再升高，但此时半透膜两侧溶液浓度仍然不相等，蔗糖溶液的浓度仍然大于清水的浓度。 3．动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度 < 细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度 > 细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度 ＝ 细胞质的浓度 (2)条件及现象 教材隐含知识 (必修1 P63思考·讨论)红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。 4．成熟植物细胞的吸水和失水 (1)条件　成熟植物细胞具有中央(大)液泡。 (2)原理 (3)现象 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，活的植物细胞就通过渗透作用失水，发生质壁分离现象。将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界清水的浓度，植物细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 【判断】(1)1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。(　　) (2)植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(　　) (3)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)× 重难点： 判断细胞吸水和失水的主要依据(与细胞正常状态相比) 依据 分析 细胞液浓度变化 细胞液浓度增大，表明细胞渗透失水；细胞液浓度减小，表明细胞渗透吸水 原生质体体积变化 原生质体体积增大，表明细胞渗透吸水；原生质体体积减小，表明细胞渗透失水 细胞液中色素颜色深浅变化(细胞液中含有色素的细胞) 细胞液中色素颜色变深，表明细胞渗透失水；细胞液中色素颜色变浅，表明细胞渗透吸水 液泡直径与细胞壁直径比值变化 液泡直径与细胞壁直径比值减小，表明细胞渗透失水；液泡直径与细胞壁直径比值增大，表明细胞渗透吸水 考点二　探究植物细胞的吸水和失水 1.观察植物细胞的质壁分离及复原 (1)实验原理 ①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 ②细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。 ③原生质层比细胞壁的伸缩性大。 (2)实验步骤 (3)现象与结论 提醒 ①本实验中存在两组对照实验，对照组和实验组在同一装片中先后进行，属于自身前后对照。 ②本实验选用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原；若质量浓度过低则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 ③质壁分离状态不等于质壁分离复原过程：植物细胞处于质壁分离状态时，可能处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离复原过程中，还可能处于渗透平衡状态。 ④发生质壁分离自动复原时，不是开始复原才开始吸收溶质。细胞处于此类溶液中后，就开始主动吸收溶质。 【判断】(1)在“探究植物细胞的吸水和失水”实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察。(×) 提示：在该实验操作中，三次都是用低倍镜进行观察。 (2)质壁分离与复原实验中吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染显微镜镜头。(×) 提示：吸水纸的主要作用是吸引液体在盖玻片下移动，使植物细胞浸润在所滴加的液体中。 (3)利用洋葱根尖分生组织和添加胭脂红的蔗糖溶液进行实验，现象更加明显。(×) 提示：洋葱根尖分生组织细胞属于幼嫩的细胞，没有中央大液泡，不适合用于观察植物细胞的失水和吸水。 (4)选用黑藻成熟叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。(×) 提示：黑藻叶片的叶肉细胞中液泡无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察。 (5)发生质壁分离的细胞，细胞壁与原生质层之间的液体是清水。 (×) 提示：发生质壁分离的细胞，细胞壁与原生质层之间的液体是外界溶液。 【延伸】 1．下图表示处于质壁分离状态的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，请分析并回答相关问题： (1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？选用此细胞的理由是什么？ (2)c处的溶液是什么？ (3)c处溶液浓度是否一定大于b处？理由是什么？ 提示：(1)不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。 (2)浓度降低的外界溶液。 (3)不一定，不能确定此植物细胞正在吸水、失水还是处于动态平衡之中。 2． 将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间的变化如图，请分析各曲线变化的原因。 提示：曲线A表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。曲线B表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。曲线C表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。 2．质壁分离及复原发生的条件 (1)从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度(溶质不能透过半透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，才可复原)。 ②在一定浓度(溶质可透过半透膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离，并能自动复原，因为K＋、NO、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。 ③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。 3．质壁分离实验的拓展应用 (1)判断成熟植物细胞的死活 (2)测定细胞液浓度范围 (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 (4)比较未知浓度的溶液的浓度大小 (5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 【构建网络】 第8讲　物质跨膜运输的方式 考点一　物质跨膜运输的方式 1.被动运输：体现膜的功能特性——选择透过性 (1)被动运输的概念和类型 (2)自由扩散和协助扩散的比较 项目 自由扩散 协助扩散 概念 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，也叫简单扩散 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散 运输方向 高浓度→低浓度 是否需要转运蛋白 不需要 需要 是否消耗能量 不消耗 影响因素 浓度差大小 浓度差大小；转运蛋白的数量 举例 ①气体分子； ②脂溶性小分子有机物，如甘油、乙醇、苯 ①水分子通过水通道蛋白进出细胞； ②葡萄糖进入红细胞 (3)通道蛋白与载体蛋白的比较 项目 通道蛋白 载体蛋白 参与的运输方式 协助扩散 协助扩散或主动运输 与被运输分子的关系 不与被运输分子结合 与被运输分子结合 自身构象是否发生改变 一般不改变 改变 共同点 均为蛋白质；均分布在细胞的膜结构中；均控制特定物质的跨膜运输，具有特异性 【提醒】　1.载体≠受体 ①载体是协助物质运输的蛋白质，如血红蛋白是运输氧的载体，细胞膜上有运输葡萄糖、Na＋、K＋等的转运蛋白。 ②受体是接收信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子受体，其主要作用是实现细胞间信息交流。 2.协助扩散中转运蛋白的类型 2．主动运输 [提醒]　某物质进出细胞的方式并非固定的一种：葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，而葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输，要视具体情况而定。静息电位形成时K＋外流与动作电位形成时Na＋内流均为协助扩散；但K＋、Na＋在其他细胞中的跨膜运输一般为主动运输。 带电粒子不能溶于磷脂，因此，即使是最简单的H＋，也无法通过自由扩散方式进出磷脂双分子层。 教材隐含知识 1．(必修1 P70与社会的联系)囊性纤维化发生的一种主要原因是患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常。 2．(必修1 P71相关信息)胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解。 3．(必修1 P72与社会的联系)变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等食物，又能通过胞吐排出食物残渣和废物。人体肠道内寄生的变形虫——痢疾内变形虫，能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞。 3．胞吞与胞吐 (1)胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。 (2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。 (3)无机盐离子的运输方式不一定是主动运输，如兴奋产生和恢复过程中的Na＋内流和K＋外流的方式均为协助扩散。 (4)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，更离不开磷脂双分子层的流动性，但是不需要转运蛋白的作用。 【深挖教材】 (必修1 P71“相关信息”)1.胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解。　 2.协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。　被动运输和主动运输都体现了细胞膜的选择透过性；胞吞、胞吐体现了细胞膜的流动性。 【判断】(1)一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(　　) (2)分子或离子通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合。(　　) (3)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。(　　) (4)主动运输选择吸收需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。(　　) (5)自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。(　　) (6)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。(　　) (7)胞吞、胞吐过程不需要膜上蛋白质的参与。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)× 【延伸】 1．主动运输过程中载体蛋白发生怎样的变化？ 提示：离子或分子与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状。 重难点： 1．转运蛋白的类型 (1)如图所示，①表示通道蛋白；②表示载体蛋白，其特点为具有专一性、饱和性。 (2)水分子进出细胞的方式是自由扩散和协助扩散，以协助扩散为主。 (3)Na＋、K＋逆浓度梯度进出细胞的方式是主动运输。 2．“三看法”快速判定物质出入细胞的方式 考点二　影响物质跨膜运输的因素和实验探究 1．影响物质跨膜运输因素的分析 (1)物质浓度 (2)氧气浓度 注：左图也可以表示哺乳动物成熟的红细胞的主动运输，成熟的红细胞的主动运输与O2浓度无关。 (3)温度 2．探究物质跨膜运输方式的实验设计思路 (1)探究是主动运输还是被动运输 (2)探究是自由扩散还是协助扩散 【延伸】 柽柳是一种强耐盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收的盐分排出。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明(实验材料：形态及生理状况相似的柽柳幼苗若干，适宜浓度的含Ca2＋和K＋的完全培养液，细胞呼吸抑制剂，蒸馏水)，写出实验步骤，并预测实验结果。 提示：实验步骤：①将形态及生理状况相似的柽柳幼苗随机均分为甲、乙两组，分别培养在适宜浓度的含Ca2＋和K＋的完全培养液中；②甲组柽柳幼苗的培养液中加入一定量的细胞呼吸抑制剂，乙组柽柳幼苗的培养液中加入等量的蒸馏水，在适宜的条件下培养；③一段时间后，分别测定两组柽柳幼苗吸收Ca2＋和K＋的速率，并进行比较。预期实验结果：若两组柽柳幼苗对Ca2＋和K＋的吸收速率相同，则柽柳幼苗从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输；若甲组柽柳幼苗对Ca2＋和K＋的吸收速率明显小于乙组柽柳幼苗对Ca2＋和K＋的吸收速率，则柽柳幼苗从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。 【构建网络】 【情境储备】　 载体蛋白、通道蛋白与离子泵 1．载体蛋白：载体蛋白既参与被动运输，也参与主动运输。葡萄糖、氨基酸、离子等小分子物质一般由载体蛋白转运。载体蛋白需要与被运输的离子或分子结合，然后通过自身的构象变化完成物质的运输。载体蛋白对所转运的物质具有高度的特异性，其上有与转运物质结合的位点，通常只运输一种类型的化学物质，甚至一种分子或离子，而且只能与某一种物质进行暂时性、可逆地结合和分离(如图)。载体蛋白在转运物质过程中会发生构象改变。 2．通道蛋白： 通道蛋白参与的只是被动运输，在运输过程中并不与被运输的物质结合。通道蛋白的运输作用具有选择性，所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通道蛋白主要分为两类：水通道蛋白和离子通道蛋白。 (1)水通道蛋白 水通道蛋白又称为“水孔蛋白”，是一种高度特异性的亲水通道，一般只允许水而不允许离子或其他小分子溶质通过。水分子通过水通道从水势较高的地方向水势较低的地方扩散。 (2)离子通道的类型 通道蛋白对离子的选择性取决于通道的直径、形状以及通道内带电荷氨基酸的分布，所以离子通道介导被动运输时不需要与溶质分子结合，只有大小和电荷适宜的离子才能通过。 ①门控通道：离子通道上有控制物质进出的“门”，依据激活方式，可分为以下三种类型。 电压门通道(A)：带电荷的蛋白质结构域会随跨膜电位梯度的改变而发生相应的移动从而使离子通道开启或关闭。 配体门通道(B、C)：细胞内外的某些小分子配体与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构象改变，从而使离子通道开启或关闭。 应力激活通道(D)：通道蛋白感应应力而改变构象，从而开启通道形成离子流，产生电信号。内耳听觉毛细胞是依赖于这类通道的典型例子。 ②非门控通道: 一直处于开启状态，不会发生自身构象改变。如神经细胞膜上某种非门控K＋通道一直处于开启状态，K＋不断地顺浓度梯度外流。 3．离子泵：离子泵也是膜运输蛋白之一，也可看作一类特殊的载体蛋白，能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过细胞膜，同时消耗ATP释放的能量，属于主动运输。离子泵的本质是水解ATP的酶。目前已知的离子泵有多种，每种离子泵只转运专一的离子。细胞内的离子泵主要有钠-钾泵、钙泵和质子泵。既体现了蛋白质的物质运输功能，也体现了蛋白质的催化功能。 第9讲　降低化学反应活化能的酶 考点一　酶的本质和作用 1．细胞代谢 2．比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验条件与结果 组序 条件 实验结果 ① 自然状态 几乎不分解 ② 90 ℃高温 有少量气泡 ③ 加FeCl3溶液 产生较多小气泡，点燃的卫生香燃烧较弱 ④ 加肝脏研磨液 产生大量大气泡，点燃的卫生香燃烧猛烈 (2)结果分析及结论 对照 ①与② ①与③ ①与④ ③与④ 自变量 温度 有无FeCl3溶液 有无肝脏研磨液 催化剂种类 无关变量 催化剂 温度 温度 温度 加入的H2O2量等 因变量 底物(H2O2)的分解速率，可用单位时间内产生气泡数目的多少表示 结论 加热促进H2O2水解 无机催化剂促进H2O2水解 酶促进H2O2水解 与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 【提醒】加热提供化学反应的活化能；无机催化剂和酶均能降低化学反应的活化能。 3．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)酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。 (3)模型分析 ①：无催化剂时化学反应所需的活化能。 ②：无机催化剂催化时化学反应所需的活化能。 ③：无机催化剂降低的活化能。 ④：酶催化时化学反应所需的活化能。 ⑤：酶降低的活化能。 (4)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。 4．酶的本质 (1)酶本质的探索历程 (2)酶的本质与作用 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 主要是细胞核(真核细胞) 来源 一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶 作用场所 细胞内、外或生物体内、外均可 生理功能 催化作用 (3)作用机理 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。 ②作用机理：降低化学反应的活化能。 ③如图曲线表示在无酶催化条件和有酶催化条件下某化学反应的能量变化过程。 Ⅰ.无酶催化与有酶催化的反应曲线分别是Y、X。 Ⅱ.ca段与ba段的含义分别是无酶催化条件下反应所需要的活化能、酶降低的活化能。 Ⅲ.若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b点在纵轴上将向上移动。 ①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。 ②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 (4)典型酶的种类及作用 酶的种类 酶的作用 淀粉酶 催化淀粉水解为麦芽糖 麦芽糖酶 催化麦芽糖水解为葡萄糖 蛋白酶 催化蛋白质水解为多肽 脂肪酶 催化脂肪水解为脂肪酸和甘油 DNA酶 催化DNA水解为脱氧核苷酸 DNA聚合酶 催化DNA复制产生子代DNA RNA聚合酶 催化DNA转录产生RNA 纤维素酶 分解纤维素 果胶酶 分解果胶 逆转录酶 催化RNA形成DNA单链 DNA连接酶 将两个DNA片段的黏性末端或平末端连接起来 限制酶 识别DNA中特定的核苷酸序列并使磷酸二酯键断裂 酪氨酸酶 催化酪氨酸合成黑色素 解旋酶 催化DNA复制过程中DNA碱基间氢键的断裂 【判断】(1)肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同。(　×　) (2)具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(　√　) (3)胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。(　×　) (4)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。(　√　) (5)无关变量是对因变量没有影响的变量。(　×　) (6)加热与加入酶都能使反应速率加快，二者作用机制是相同的。(　×　) (7)(必修1 P80“拓展应用”T1)在本节“探究·实践”的基础上增加5号试管，向其中加入2 mL H2O2溶液后，再加入2滴煮沸过的肝脏研磨液，目的是与加入新鲜的肝脏研磨液的4号试管做对照。 【判断】(1)细胞中酶在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。(　　) (2)产生激素的细胞一定能产生酶，但是产生酶的细胞不一定能产生激素。(　　) (3)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。(　　) (4)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。(　　) (5)酶活性的发挥离不开其特定的结构。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√ 【延伸】图1表示A、B两种酶用同一种蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，图2表示将A、B两种物质混合，T1时加入酶C，在最适温度下这两种物质浓度的变化。据图分析并回答下列问题。 1．图1中A、B两种酶的化学本质是否相同？ 提示：不相同。A酶活性不变，能抵抗蛋白酶的降解，则化学本质不是蛋白质而是RNA；B酶能被蛋白酶破坏，活性降低，则化学本质为蛋白质。 2．图1中B酶活性改变的原因是什么？ 提示：B酶被降解的过程中其分子结构发生改变，从而使其活性丧失。 3．图1中欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用哪种酶处理？ 提示：应选用RNA水解酶处理。 4．图2中适当降低反应温度，分析T2值如何变化？ 提示：该图为最适温度下的物质变化，适当降低反应温度，达到反应平衡时的时间会延长，T2值会增大。 重难点： 1．对比分析酶与动物激素的“一同三不同” 相同 都具有微量、高效的特点，也具有一定特异性 不同 产生部位 几乎所有活细胞都能产生酶；而只有内分泌细胞才能产生激素 化学本质 酶绝大多数是蛋白质，少数为RNA；激素的化学本质为多肽、蛋白质、类固醇和氨基酸衍生物等 作用机制 酶是催化剂，在化学反应前后，质量和性质不变；激素作为信号分子，在发挥完作用后被灭活 2．鉴定酶本质的实验原理和方法 (1)试剂鉴定法：利用双缩脲试剂与蛋白质作用产生紫色反应的原理设计实验方案。 (2)酶解鉴定法 考点二　酶的特性 1．酶具有高效性 (1)原因：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 (2)意义：使细胞代谢快速进行。 (3)曲线分析 酶对应曲线A，无机催化剂对应曲线B，未加催化剂对应曲线C。(填字母) 2．酶具有专一性 (1)定义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (2)意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 (3)两种学说及相关曲线分析 ①两种学说 a．锁钥学说：整个酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。 b．诱导契合学说：酶表面没有一种与底物互补的固定形状，而是由于底物的诱导才形成了互补形状，从而有利于底物的结合。 ②相关曲线及分析 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率在一定范围内随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用，进而说明酶具有专一性。 3．酶的作用条件较温和 (1)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。 (2)高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活。低温条件下酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，温度适宜时，酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温条件下保存。 教材隐含知识 1．(必修1 P82探究·实践)已知胃蛋白酶的最适pH为1.5，小肠液的pH为7.6，胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能发挥作用吗？为什么？不能。因为没有了适宜的pH，胃蛋白酶活性大大下降甚至失活，不再发挥作用。 2．(必修1 P85科学·技术·社会)溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。 【判断】(1)比较H2O2在加入新鲜肝脏研磨液和加入蒸馏水时的分解速率，可验证酶具有高效性。(　　) (2)用豆浆、淀粉酶、蛋白酶探究酶的专一性，可选用双缩脲试剂进行检验。(　　) (3)酶的活性受温度的影响，温度过高或过低都会使酶失活，温度不同，酶的活性也不同。(　　) (4)酶通常是在低温、低pH条件下进行保存。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 重难点： 1．酶促反应速率的影响曲线分析 (1)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 (2)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线 (3)温度和pH对酶促反应速率的影响 2．教材中具有专一性(或特异性)的五类物质 “三看法”分析酶促反应曲线 考点三　酶的相关实验探究 1．探究酶的专一性(即探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用) (1)实验步骤 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2 mL — 注入蔗糖溶液 — 2 mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL 60 ℃水浴保温5 min 新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL 60 ℃水浴加热1 min 实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀 (2)实验结果和结论：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖没有被水解。结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。 (3)上述实验中不能(填“能”或“不能”)用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖无论是否被水解都不会使碘液变色。 2．探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 (2)实验步骤、现象及结论 取6支试管，分别编号为1与1′、2与2′、3与3′，并分别进行以下操作。 试管编号 1 1′ 2 2′ 3 3′ 实验步骤 一 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 2 mL淀粉酶溶液 2 mL可溶性淀粉溶液 二 在冰水中水浴5 min 在60 ℃温水中水浴5 min 在沸水中水浴5 min 三 1与1′试管内液体混合，摇匀 2与2′试管内液体混合，摇匀 3与3′试管内液体混合，摇匀 四 在冰水中水浴数分钟 在60 ℃温水中水浴相同时间 在沸水中水浴相同时间 五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高和过低都将影响酶的活性 【提醒】①探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。 ②选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。 ③探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2易分解，加热条件下其分解会加快，氧气的产生速率增加，并不能准确反映酶活性的变化。 3．探究pH对酶活性的影响 (1)实验原理：2H2O22H2O＋O2。pH影响酶的活性，从而影响氧气的生成速率，也可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2的生成速率。 (2)步骤 步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 一 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 二 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mLNaOH溶液 三 注入等量的过氧化氢溶液 2 mL 2 mL 2 mL 四 观察现象 有大量气泡产生 基本无气泡产生 基本无气泡产生 (3)结论：酶的催化作用需要适宜的pH，pH偏低或偏高都会影响酶的活性。 【提醒】①探究pH对酶活性的影响时，必须先调pH，然后再将反应物与酶混合，否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验的准确性。另外，本实验中也可将过氧化氢酶溶液和过氧化氢溶液分别调至同一pH再混合，以保证反应开始便达到预设pH。 ②探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用碘液作鉴定试剂，碘液会和NaOH发生化学反应，用斐林试剂作指示剂，盐酸会和斐林试剂发生反应，而且在酸性条件下淀粉也会被水解，从而影响实验的观察效果。 【判断】(1)唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度都是37 ℃。(　　) (2)低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构。(　　) 答案：(1)×　(2)× 【延伸】 1．同一温度下的淀粉和淀粉酶为什么要预热到同一温度再混合？ 提示：保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。 2．在温度为37 ℃的条件下，取等量肝脏研磨液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液的试管中，再滴加盐酸或氢氧化钠使各试管pH分别为3、5、7、9，以探究pH对过氧化氢酶活性的影响。该实验设计的缺陷是什么？ 提示：调节各试管的pH之前过氧化氢已在酶的催化下分解。 【构建网络】 【情境储备】　酶活性的两种抑制机理 1．竞争性抑制剂 与被抑制的酶的正常底物通常有结构上的相似性，能与底物竞相争夺酶分子上的结合位点，从而产生酶活性的抑制作用。竞争性抑制剂的作用是可逆的，只要底物的浓度够高，那么活性部位就不易被抑制剂所占据，底物可照常发生反应。 2．非竞争性抑制剂在化学结构和分子形状上与正常底物无相似之处，因此并不在活性部位与酶结合，而是在活性部位以外的地方与酶结合。然而一旦结合，酶的构象就发生变化，从而导致活性部位不能再结合底物。 第10讲　ATP和细胞呼吸 考点一　ATP的结构、功能和利用 1．ATP的结构和功能 2．ATP与ADP的相互转化 无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。 教材隐含知识 (必修1 P87图5－4)ATP与ADP的相互转化是不是一个可逆反应？不是，原因是虽然从物质方面来看是可逆的，但从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。 3．ATP为主动运输供能 4．细胞内的吸能反应和放能反应 【判断】(1)ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质。(　　) (2)ATP是生命活动的直接能源物质，它在人体肌肉细胞中的含量很多。(　　) (3)光能可转化成ATP中的化学能，ATP中的化学能不能转化为光能。(　　) (4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√ 【延伸】 归纳概括ATP的分子组成与核苷酸的关系情境：根据ATP结构式思考下列问题。 (1)图中①②③的结构分别是什么？ (2)腺苷是由图中哪些结构组成的？ (3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？若ATP完全水解，会得到哪些成分？ (4)ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)，去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ 提示：(1)腺嘌呤、核糖、磷酸基团。(2)①②。(3)腺嘌呤核糖核苷酸。腺嘌呤、核糖、磷酸。(4)腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。 重难点： 1．ATP产生量与O2供给量的关系分析 2．ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析 (1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。 (2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。 (3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。 (4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。 可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。 考点二　细胞呼吸的类型及过程 1．呼吸作用的实质及类型 2．有氧呼吸 (1)概念：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。 (2)过程 (3)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路。 (4)放能：1 mol葡萄糖释放的能量中有977.28 kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。 3．无氧呼吸 (1)概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 (2)场所：全过程是在细胞质基质中进行的。 (3)过程 项目 反应过程 第一阶段(与有氧呼吸第一阶段完全相同) C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量 第二阶段 产生酒精 2C3H4O3＋4[H]2C2H5OH(酒精)＋2CO2 产生乳酸 2C3H4O3＋4[H]2C3H6O3(乳酸) 总反应式 酒精发酵 C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 乳酸发酵 C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量 (4)放能：1 mol葡萄糖释放196.65kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量，其中均有61.08 kJ左右转移至ATP中。 【提醒】①人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。 ②不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。 ③细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。 教材隐含知识 (必修1 P96思维训练)科学家就真核细胞线粒体的起源，提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，二者在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。 【判断】(1)癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。(　　) (2)有氧呼吸产生[H]的过程和消耗[H]的过程都伴随着能量的释放。(　　) (3)如果测得酵母菌细胞呼吸的过程中没有产生水，则产物中也不会有CO2。(　　) (4)蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(　　) (5)过保质期的酸奶常出现胀袋现象是乳酸菌无氧呼吸产生的气体造成的。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 【延伸】 1．所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸还被称为细胞代谢的枢纽，为什么？ 提示：细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 2．无氧呼吸过程中葡萄糖中能量的去路有哪些？ 提示：(1)大部分储存在酒精或乳酸中。(2)释放的能量中大部分以热能形式散失。(3)释放的能量中少部分储存在ATP中。 重难点： 1．细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向 (1)有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路 (2)无氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路 无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗没有积累。 2．归纳总结细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系 (1)反应式 ①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 ②无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量；C6H12O62C3H6O3＋少量能量。 (2)相关物质间量的比例关系 ①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 ②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。 ③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。 ④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。 判断细胞呼吸方式的三大依据 (以葡萄糖为呼吸底物) 【构建网络】 【情境储备】　线粒体内膜上ATP的合成机制 糖酵解(细胞呼吸第一阶段)和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP，有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的，这是一个怎样的过程呢？ 20世纪60年代，生物化学家米切尔在研究细菌的跨膜质子运输过程中获得灵感，提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H＋泵到线粒体内膜和外膜的间隙中，H＋再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成。之后，科学家检测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人工脂质体上，人为控制脂质体膜内、外两侧形成H＋浓度梯度时，脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。 第11讲　细胞呼吸的影响因素、探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一　探究酵母菌细胞呼吸的方式及其拓展应用 1．实验原理 2．实验步骤 (1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋5%葡萄糖溶液)。 (2)检测CO2的产生，装置如图所示。 注：澄清石灰水也可以换为溴麝香草酚蓝溶液。 (3)检测酒精的产生 ―→―→―→ 3．实验现象 实验现象 教材隐含知识 1．(必修1 P91探究·实践)在检测酒精的实验中，为什么将酵母菌培养的时间延长以耗尽溶液中的葡萄糖？由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 2．(必修1 P92科学方法)对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有①②③(填序号)。①探究酵母菌细胞呼吸的方式；②鲁宾和卡门的同位素示踪实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验；④比较过氧化氢在不同条件下的分解。 【判断】(1)探究酵母菌的呼吸方式时，将葡萄糖溶液煮沸，可去除溶液中的O2。(　　) (2)对比实验中每个实验组的结果通常都是事先未知的。(　　) (3)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，可用酸性重铬酸钾溶液检测二氧化碳的含量。(　　) (4)培养开始时向酵母菌培养液中加入酸性重铬酸钾溶液以便检测酒精生成。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)× 【延伸】 某同学利用“液滴移动法”探究萌发种子细胞呼吸的方式，请回答有关问题： (1)实验装置(以发芽种子为例) (2)实验结果预测和结论 实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 ______________________________ 不动 右移 ______________________________ 左移 右移 ______________________________ 左移 不动 ______________________________ (3)由于环境变化也会影响液滴移动，为使实验结果准确，除减少无关变量的干扰，还应如何设置对照实验？ (4)若实验材料选用绿色植物，为准确判定细胞呼吸方式，应如何处理？ 提示：(2)只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡　只进行产生酒精的无氧呼吸　进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸　只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 (3)还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。 (4)若用绿色植物替代发芽种子，则整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰细胞呼吸的测定。 考点二　细胞呼吸的影响因素及应用 1．内部因素 2．温度对细胞呼吸的影响 (1)原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶活性进而影响细胞呼吸速率。 (2)应用 ①保鲜：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间。 ②提高产量：温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。 3．氧气浓度对细胞呼吸的影响 (1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制(填“促进”或“抑制”)作用，对有氧呼吸过程有促进(填“促进”或“抑制”)作用。 (2)应用 ①选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。 ②作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。 ③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。 ④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。 4．二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响 (1)原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。 (2)应用：在蔬菜和水果保鲜中，适当增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 5．水对细胞呼吸的影响 (1)原理 ①间接影响：细胞内的许多生化反应需要水的参与，自由水含量升高，细胞呼吸加快。 ②直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。 (2)应用 ①抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，有利于储藏。 ②促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。 【判断】(1)“正其行，通其风”主要为植物提供更多的O2以提高细胞呼吸效率。(　　) (2)密封塑料袋中的马铃薯块茎会因无氧呼吸积累酒精而造成腐烂。(　　) (3)用乳酸菌制酸奶时，应先通气再密封，利于乳酸菌发酵。(　　) (4)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。(　　) (5)提倡有氧运动，原因之一是避免肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 【延伸】1．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯等，其主要原因是什么？ 提示：密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 2．夏季，池塘中的鱼在黎明时分常出现浮头现象，原因是什么？ 提示：黎明时分水中的溶解氧不足，鱼为了呼吸，便会浮头，以便从空气中吸取氧气。 【构建网络】 【情境储备】　线粒体产能(ATP)的原理 1．糖酵解：细胞呼吸的第一阶段。葡萄糖(氨基酸或脂肪)被转化分解成丙酮酸或脂肪酸。丙酮酸和脂肪酸可进入线粒体进一步分解成乙酰CoA(乙酰辅酶A)。 2．三羧酸循环(TCA循环)：乙酰CoA通过TCA循环(三羧酸循环)，产生含有高能电子的NADH和FADH2(后者无图示)。 3．电子传递链：NADH和FADH2中的高能电子通过电子传递链(虚线带箭头曲线表示)最终传递给氧，生成水。在电子传递的过程中，内膜上的电子传递复合物将基质中的H＋转运至膜间隙，形成H＋浓度梯度，H＋的电化学梯度驱动ATP合成酶合成大量ATP。 第12讲　捕获光能的色素和结构、光合作用的原理 考点一　捕获光能的色素和结构 1．绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理 (2)实验步骤 ①提取色素 a．研磨 操作图解 添加物质 作用 无水乙醇 溶解色素 二氧化硅 研磨充分 碳酸钙 保护色素 b．过滤：用单层尼龙布过滤。 c．收集滤液：试管口加棉塞，防止乙醇挥发和色素氧化。 ②分离色素 主要操作 操作要点 操作目的 制备滤纸条 预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散 一端剪去两角 保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐 画滤液细线 滤液细线要细、直、匀 使各色素扩散的起点相同 待滤液干燥后，再画一两次 增加色素附着量，使分离出的色素带分明 层析 加盖 防止层析液挥发 层析液不能触及滤液细线 防止色素溶解在层析液中 (3)实验结果 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢 2．叶绿体中色素的吸收光谱 (1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。 (2)功能：吸收、传递(四种色素)和转换光能(只有少量叶绿素a)。 ①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 ②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。 3．叶绿体的结构和功能 【总结】恩格尔曼实验设计的4点巧妙之处 (1)实验材料选得妙：实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；利用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。 (2)排除干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境，排除了空气中氧气和光的干扰。 (3)观测指标设计得妙：用极细的光束点状投射，叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。 (4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。 教材隐含知识 1．(必修1 P97问题探讨)生产上，用何种颜色的玻璃或塑料薄膜做温室大棚的顶棚产量高？并说明其原因。阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。阴天时，应选择补红光和蓝紫光的照明灯。 2．(必修1 P99旁栏思考)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？因为这种波长的光光合色素几乎不吸收，不能用于光合作用中合成有机物。 【判断】(1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(　　) (2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　　) (3)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。(　　) (4)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(　　) (5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 【延伸】 1．有的植物工厂在种植蔬菜等植物时，完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝紫色和白色的光源，选择这些光源的原因是什么？ 提示：红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光，光合色素对红光、蓝紫光吸收最多；白光是复合光，含有不同波长的光，光合色素能吸收更多的光。 2．海洋中绿藻、褐藻、红藻在海水中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层，从水层透光与植物光能捕获两个层面解释其中的原因。 提示：藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层。 重难点： 1．实验异常现象分析 异常现象 原因分析 色素带颜色较浅 (1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分； (2)一次加入过量的无水乙醇，提取液浓度太低(应分次加入少量无水乙醇)； (3)画滤液细线时次数太少 滤纸条下面两条色素带较浅 (1)未加碳酸钙或加入过少，叶绿素被破坏； (2)实验材料中叶绿素的含量较少(如泛黄的叶片) 色素带重叠 (1)滤液细线不直； (2)滤液细线过粗 无色素带 (1)忘记画滤液细线；(2)滤液细线接触或浸没于层析液，色素全部溶解到层析液中 2.影响叶绿素合成因素的分析 考点二　光合作用的原理 1．探究光合作用原理的部分实验 【提醒】同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。 2．光合作用的概念 是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 3．光合作用的过程图解 4．反应式 (1)若有机物为(CH2O)：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 (2)若有机物为C6H12O6：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O。 助学巧记：光合作用过程的“一、二、三、四” 5．光合作用和化能合成作用的比较 【提醒】绿色植物和化能合成菌及光合细菌为自养生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。 【判断】(1)光合作用的过程中，ADP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动。(　　) (2)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应过程。(　　) (3)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类。(　　) (4)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)× 【延伸】 1．给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是什么？ 提示：有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物。 2．光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是什么？CO2不足暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是什么？ 提示：暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行。光反应需要暗反应提供的ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行。 3．光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是什么？ 提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。 重难点： 1．光合作用过程中元素的去向分析 2．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“过程法”分析各物质变化 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： (2)模型法表示C3和C5等物质含量变化 判断C3、C5等物质含量变化的分析思路 叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡进行分析： (1)来路去路，则物质含量相对稳定。 (2)来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变，则物质含量减少。 (3)来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变，则物质含量增加。 【构建网络】 第13讲　影响光合作用的环境因素及其应用 考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响 1．实验原理 (1)利用抽气法排出叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。 (2)通过LED台灯与烧杯之间的距离控制光照强度。 (3)光合作用的过程中产生O2的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内小圆形叶片上浮的数量，来比较光合作用强度。 2．实验流程 3．实验结论 在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。 【判断】(1)在探究光照强度对光合作用强度的影响中，增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。(　　) (2)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。(　　) (3)实验中测得的O2产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)× 考点二　影响光合作用的因素及应用 1．内部因素 (1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同) 以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 2．外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 ①光照强度 ②CO2浓度 ③温度 影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内 ④水分 ⑤矿质元素 (2)多因子对光合速率的影响 【延伸】 1．西瓜、玉米和辣椒轮作和固定种植玉米相比，其优点_______________ (答出两点即可)。 提示：充分利用土壤中的矿质元素、改善土壤、减少大面积病虫害发生 2．在温室大棚生产中，大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，原因是_______________________。 提示：农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2，CO2和无机盐能被作物利用，提高大棚作物的产量 3．结合下图分析并回答问题： C点时两者光合作用速率_________(填“相等”“不相等”或“不一定相等”)，理由：____________________。 提示：不一定相等　两者的呼吸速率不一定相等 重难点： 光合作用曲线中的“关键点”移动 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 第14讲　光合作用和细胞呼吸的关系 考点一　光合作用和细胞呼吸的关系 1．细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系 (1)物质转化 ①C：CO2有机物丙酮酸CO2。 ②H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O。 ③O：H2OO2H2OCO2(CH2O)。 (2)能量变化 2．光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路 考点二　真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 1．辨析净光合速率与总光合速率 (1)微观辨析(以光合速率大于呼吸速率为例) (2)结合曲线辨析 2．真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 (1)判定方法 (2)相关计算 ①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。 ②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量。 ③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。 重难点：1．自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线分析 2．密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线分析 【提醒】分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。 第15讲　细胞的增殖 考点一　细胞增殖和细胞周期 1．细胞增殖 (1)概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。 (2)过程：包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。 (3)意义：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。 2．图示细胞周期 分裂间期的物质变化 G1期：又称DNA合成前期，主要进行RNA和有关蛋白质(如DNA聚合酶等)的合成，为S期DNA的复制做准备。 S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。 G2期：又称DNA合成后期，主要进行有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成。 教材隐含知识 (必修1 P111表6－1)(1)不同生物细胞的细胞周期持续时间不一定相同(填“相同”“不同”或“不一定相同”，下同)，同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间不一定相同。 (2)显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时，大部分细胞处于分裂间期，是因为细胞周期中，分裂间期所占的时间长。 (3)若要观察细胞的有丝分裂，应选择小鼠十二指肠上皮细胞，理由是细胞周期中分裂期所占时间相对较长，容易观察到处于分裂期的细胞。 【判断】(1)细胞周期中染色质DNA比染色体DNA更容易复制。(　　) (2)使用高倍镜可观察到赤道板和细胞板的时期分别是中期和末期。(　　) (3)蛙的红细胞能通过无丝分裂增殖，人的红细胞能通过有丝分裂增殖。(　　) (4)有核膜和核仁的时期，细胞内的DNA聚合酶和RNA聚合酶均可能较为活跃。(　　) (5)除中心体之外的细胞器在子细胞中的分配是随机的。(　　) (6)细胞越大，表面积与体积的比值越小，物质运输的效率就越低，因此细胞体积越小越好。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 重难点： 1．细胞周期4种常用表示方法 2．常和细胞周期联系的5个“热点” 考点二　细胞有丝分裂与无丝分裂 1．染色体、染色单体和核DNA的关系 ①当有染色单体(有丝分裂前、中期)时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2 ②当无染色单体(有丝分裂后、末期)时，染色体∶DNA＝1∶1 2.有丝分裂各时期主要特点(以高等植物细胞为例) 时期 主要变化 前期 ①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体； ②从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体； ③核仁逐渐解体，核膜逐渐消失； ④染色体散乱分布于纺锤体中央 中期 纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上 后期 ①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； ②结果：染色体数目加倍，细胞的两极各有一套形态和数目完全相同的染色体 末期 ①染色体变成染色质丝，纺锤丝消失； ②出现新的核膜、核仁，形成两个新的细胞核； ③赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁 教材隐含知识 (必修1 P114正文信息)有丝分裂的丝：对于高等植物，丝指纺锤丝；对于动物和低等植物，丝指星射线。它的作用是牵引染色体的运动(中期牵引染色体排列在赤道板上，后期牵引着丝粒分裂形成的子染色体移向细胞两极)。 3．动物细胞和植物细胞有丝分裂的主要区别 4．无丝分裂 【判断】(1)高等动物胚胎干细胞分裂过程中，染色体和纺锤体的出现可发生于同一时期。(　　) (2)真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物。(　　) (3)二倍体动物有丝分裂中期染色体排列在赤道板上，后期染色单体分离。(　　) (4)细胞中染色体的数目始终等于DNA分子的数目。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)× 重难点：1．细胞周期中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析 (1)曲线模型 (2)曲线解读 项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因 核DNA 间期(S期)DNA复制，核DNA数目加倍 末期细胞一分为二，核DNA数目减半 染色体 后期着丝粒分裂，染色体数目加倍 末期细胞一分为二，染色体数目减半 染色单体 间期(S期)DNA复制，染色单体形成 后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色单体消失 2．进行有丝分裂的细胞周期中染色体数与核DNA数比值的变化曲线 　　 图中EF(BC)段表示S期DNA的复制，染色单体形成；FG(CD)段表示含有姐妹染色单体的时期，即分裂间期的G2期、有丝分裂前期和中期；GH(DE)段表示有丝分裂后期着丝粒分裂，染色单体消失。 3．根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例) (1)根据染色单体变化判断各时期 染色单体 (2)根据比例关系判断各时期 核DNA：染色体：染色单体＝ 考向一　围绕有丝分裂的过程及特点，考查分析判断能力 例1　下图为动物和植物细胞的有丝分裂示意图。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．图甲表示动物细胞分裂前期，图乙表示植物细胞分裂后期 B．⑤聚集成为赤道板，需要高尔基体参与 C．甲细胞在细胞分裂间期进行①的复制 D．甲细胞在分裂前期由①发出星射线，乙细胞在分裂前期也会发生这一过程 答案：C解析：根据细胞壁的有无和星射线可以判断甲细胞为动物细胞，乙细胞为植物细胞。根据甲细胞中有清晰的染色体，且中心体向两极移动，发出星射线，判断甲细胞处于分裂前期，根据乙细胞中细胞板的形成判断其处于分裂末期，A错误；⑤聚集成为细胞板，而非赤道板，B错误；中心体的复制发生在分裂间期，C正确；植物细胞的纺锤体是由细胞两极发出的纺锤丝形成的，D错误。 与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用 名称 生物类型 作用时期 生理作用 核糖体 动物、植物 主要是间期 合成相关蛋白质 线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量 高尔基体 植物 末期 与细胞壁(板)的形成有关 中心体 动物、低等植物 前期 与纺锤体的形成有关 考点三　实验：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 1．实验原理 2．实验步骤 【延伸】 　为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？ 提示：①解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是一个固定时期。②如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断移动装片，在不同的视野中寻找。 重难点： 1．实验操作的注意事项 2．酒精在生物学教材实验中的“同材异用” 【构建网络】 【情境储备】　细胞周期检验点和细胞周期同步化 不同物种的细胞、同一物种的不同细胞细胞周期长短不同，主要因为G1期不同，而其余三个时期大致相同。 1．细胞周期检验点 细胞周期检验点是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。当细胞周期进程中出现异 常时，这类调节机制就被激活，及时中断细胞周期的运行。待细胞修复或排除故障后，细胞周期才能恢复运转。 部分细胞周期检验点举例： 检查：营养状况、生长因子、DNA损伤。 (1)G1/S期检验点：主要检验DNA是否损伤，合成的蛋白质和糖等是否充足等。 (2)S期检验点：检验DNA复制情况。 (3)G2/M期检验点：主要检测DNA是否完成复制，环境因素是否利于细胞分裂，细胞是否已生长到合适大小等。 (4)M期中/后期检验点：检验纺锤体是否连到染色体上。 (5)M期末期检验点：检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极。 2．细胞周期同步化 细胞周期同步化可通过人工诱导获得，即通过药物诱导，使细胞同步化在细胞周期的某个特定时期。目前应用较广泛的诱导同步化的方法主要有两种，即DNA合成阻断法和分裂中期阻断法。 (1)DNA合成阻断法：采用低毒或无毒的DNA合成抑制剂特异地抑制DNA合成，而不影响处于其他时期的细胞进行细胞周期的运转，从而将被抑制的细胞抑制在DNA合成期。目前采用最多的DNA合成抑制剂为TdR或羟基脲。 细胞具有稳定而持续的分裂能力。 A．处于对数生长期的细胞。 B．第一次加入TdR，所有处于S期的细胞立即被抑制，其他细胞运行到G1/S期交界处被抑制。 C．将TdR洗脱，更换新鲜培养液后，抑制被解除，被抑制的细胞沿细胞周期运行。 D．在解除抑制的细胞全部离开S期且到达G1期终点前，第二次加入TdR并继续培养，所有的细胞被抑制在G1/S期交界处。 (2)分裂中期阻断法 某些药物，如秋水仙素、秋水酰胺等，可以抑制微管聚合，因而能有效地抑制细胞纺锤体的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。 第16讲　细胞的减数分裂和受精作用 考点一　减数分裂的过程 1．减数分裂的相关概念 (1)减数分裂概念 (2)同源染色体 形态和大小 一般相同(性染色体X、Y或Z、W不同) 来源 一条来自父方，一条来自母方 行为 减数分裂Ⅰ前期可以联会 (3)联会和四分体：减数分裂Ⅰ过程中(前期)，同源染色体两两配对的现象叫作联会。联会后的每对同源染色体都含有四条染色单体，叫作四分体。 (4)互换：四分体中的非姐妹染色单体之间互换一部分片段的现象。 2．减数分裂的过程 (1)图解精细胞的形成过程 (2)图解卵细胞的形成过程 (3)比较精子和卵细胞形成过程的异同 【判断】(1)同源染色体的形态大小不一定相同，但形态大小相同的一定是同源染色体(不考虑变异)。(　　) (2)同源染色体的片段互换发生在姐妹染色单体之间。(　　) (3)减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ。(　　) (4)雌果蝇体细胞中有4对同源染色体，经减数分裂得到的卵细胞有2对同源染色体。(　　) (5)一个基因型为AaBb的个体，若部分细胞出现了同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，则产生配子的种类数可能会增多。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 【延伸】 1．原始生殖细胞是否只能进行减数分裂？ 提示：原始生殖细胞通过有丝分裂实现增殖，通过减数分裂产生成熟生殖细胞。 2．四分体、同源染色体、染色体和染色单体间具有怎样的数量关系？ 提示：1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体。 重难点： 1．根据细胞质的分配方式判断减数分裂中的细胞类型 2．归纳减数分裂中染色体、DNA数量变化规律 (1)数量变化(体细胞染色体数为2n) 性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞→性细胞 间期 减Ⅰ 减Ⅱ前、中 减Ⅱ后 减Ⅱ末 染色体数2n 2n→n n 2n 2n→n 核DNA数2n→4n 4n→2n 2n 2n 2n→n 注：减Ⅰ表示减数分裂Ⅰ；减Ⅱ表示减数分裂Ⅱ (2)典型图示分析 ①甲为性原细胞；乙为初级性母细胞；丙、丁为次级性母细胞；戊为性细胞。 ②染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ末期，是由同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的，减数分裂Ⅱ时染色体数变化为n→2n→n。 ③减数分裂Ⅱ后期染色体数、DNA数都与正常体细胞相同，不同的是没有同源染色体。 ④染色体/核DNA数的比值的变化规律及原因： 1∶1 1∶2 1∶1。 减数第一次分裂与减数第二次分裂关键点比较 引发相关物质数量变化的四大原因 考点二　观察细胞的减数分裂和受精作用 1．观察蝗虫精母细胞的减数分裂装片 (1)实验原理 减数分裂过程中，细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。 (2)实验步骤 2．配子中染色体组合多样性的原因 (1)减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合。 (2)减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间的互换。 3．受精作用 (1)概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。如图所示： (2)实质：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。 【判断】(1)受精卵中的染色体和遗传物质均有一半来自父方，一半来自母方。(　　) (2)受精作用实现了基因重组，造成有性生殖后代的多样性。(　　) (3)双亲后代的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。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√ 【延伸】 1．子代继承了双亲各半数的染色体，双亲对子代的贡献是一样的吗？卵细胞产生过程中，细胞质不均等分裂，其意义是什么？ 提示：不一样。母亲除了提供一半的核基因之外，还提供了几乎全部的细胞质基因，如线粒体内含有的DNA。保证卵细胞有较多的营养物质，以满足早期胚胎发育过程中对营养物质的需要。 2．试从配子形成和受精作用两方面，分别对遗传的多样性和稳定性的原因进行概括。 提示：遗传多样性的原因：配子形成的过程中，由于减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体间会发生互换及减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合，都导致配子中染色体组合的多样性。受精作用中精子和卵细胞的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性。 遗传稳定性的原因：减数分裂形成的配子中染色体数目减半，而受精作用时精卵结合使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。生物体的性状主要是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了生物遗传的稳定性。 重难点： 1．观察细胞的减数分裂实验注意事项 (1)宜选用雄性个体生殖器官(如植物的花药、动物的精巢)作为观察减数分裂实验材料的原因： ①雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量。 ②哺乳动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞或初级卵母细胞，还需在输卵管中进一步成熟，在精子的刺激下，才能继续完成减数分裂Ⅱ。 (2)精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为N、2N、4N的不同细胞分裂图像。 2．推断减数分裂产生配子的种类 (1)原始生殖细胞减数分裂产生配子的情况(以AaBb为例，没有基因突变和互换)如图： (2)具有n对同源染色体的个体产生配子的情况(不考虑基因突变和互换) 项目 可能产生配子的种类 实际能产生配子的种类 1个精原细胞 2n种 2种 1个雄性个体 2n种 2n种 1个卵原细胞 2n种 1种 1个雌性个体 2n种 2n种 配子来源的判断方法 考点三　有丝分裂和减数分裂的比较 1．减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较 2．根据细胞分裂图像判断细胞分裂方式 (1)三种“前期”比较 (2)三种“中期”比较 (3)三种“后期”比较 【判断】(1)减数分裂和有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量由2变为1的原因相同。(　　) (2)桃树(2n＝16)的有丝分裂中期和减数分裂Ⅰ中期均可观察到8个四分体。(　　) (3)雌兔的某细胞正在进行着丝粒分裂，该细胞内可能含有同源染色体。(　　) (4)染色体数∶核DNA数为1∶1的细胞中可能含有两条Y染色体。(　　) (5)减数分裂Ⅱ过程中可能发生等位基因分离。(　　) (6)若某二倍体雄性动物的初级精母细胞中同源染色体未正常分离，则产生的精子中的染色体数目均异常。() 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√ 重难点： 1．细胞分裂中染色体与核DNA数量变化 (1)模型构建 (2)判断方法 2．每条染色体中DNA含量的变化 A→B B→C 减数分裂对应时期 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期 有丝分裂对应时期 有丝分裂前的间期 前期和中期 C→D D→E 减数分裂对应时期 减数分裂Ⅱ后期 减数分裂Ⅱ末期 有丝分裂对应时期 后期 末期 3.“同源染色体对数”和“染色体组数”数目变化曲线 (1)图甲中表示有丝分裂的是①，表示减数分裂的是②。 (2)图乙中表示有丝分裂的是③，表示减数分裂的是④。 【构建网络】 【情境储备】　蜜蜂的孤雌生殖 未受精的卵细胞发育成雄蜂。受精卵发育成的个体中，从小食用蜂王浆的发育成可育雌蜂——蜂王；从小食用蜂蜜的发育成不具有生育能力的雌蜂——工蜂。 1．孤雌生殖是一种单性生殖，是指卵不经过受精就能发育成新个体。如蜜蜂的卵不受精发育成雄蜂，卵受精则发育成雌性的工蜂和蜂王。 2．雄蜂的假减数分裂 雄蜂体细胞中的染色体数与配子中的一样，雄蜂在产生精细胞过程中，它的精母细胞进行的是一种特殊的减数分裂。 在减数分裂Ⅰ过程中，染色体数目并没有变化，只是细胞质分成大小不等的两部分：大的那部分含有全部的染色体，小的那部分只是一小团细胞质。 减数分裂Ⅱ则是一次普通的有丝分裂，含有染色体的细胞中，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，而细胞质则进行不均等分裂——含细胞质多的那部分(内含16条染色体)进一步发育成精子，含细胞质少的那部分(也含16条染色体)则逐渐退化。 雄蜂的一个精母细胞，通过这种减数分裂，只产生一个精细胞，这是一种特殊的减数分裂。 第17讲　细胞的分化、衰老和死亡 考点一　细胞的分化与细胞的全能性 1．细胞的分化 【提醒】①细胞分化程度越高，细胞分裂的能力就越低。 ②分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞，接受抗原和细胞因子刺激后仍可再分裂。 ③同一个体不同类型的分化细胞内，遗传物质相同，mRNA和蛋白质并非完全不同。 2．细胞的全能性 【提醒】①全能性表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。 ②种子萌发长成新植株并没有体现细胞的全能性，因为种子的胚本身就是植株的幼体，其萌发长成植株是正常发育的过程。 教材隐含知识 (必修1 P118思考·讨论)(1)上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞都源自早期胚胎细胞，这些细胞中的核DNA相同(填“相同”“不同”或“不完全相同”，下同)，细胞质中的mRNA和蛋白质的种类不完全相同。 (2)如何从分子水平判断一个细胞是不是分化的细胞？是否合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。 3．干细胞 【判断】 (1)同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果。(　　) (2)基因的选择性表达只发生在细胞分化的过程中。(　　) (3)RNA聚合酶基因是否表达常作为判断细胞是否分化的依据之一。(　　) (4)已分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖。(　　) (5)造血干细胞分化形成红细胞、白细胞，壁虎断尾后长出新尾均体现了细胞的全能性。(　　) (6)骨髓移植可以改变血型并影响下一代的遗传。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 【延伸】 1．人体的上皮细胞和神经细胞的核基因的种类和数量是相同的，请分析原因。 提示：两种细胞都是由同一个受精卵经分裂和分化而形成的，不同体细胞在形态、结构和功能上不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是细胞中的蛋白质不同。 2．利用干细胞的分离和体外培养在体外培育出组织和器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗。将干细胞体外培育出组织和器官的过程是否体现了体细胞的全能性，为什么？ 提示：不能，细胞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，将干细胞体外培育出组织和器官不能体现细胞的全能性。 重难点： 1．细胞分化的内在原因 2．区分细胞分化的关键点 (1)分化细胞表达的基因 (2)细胞分化的“变”与“不变” 考点二　细胞的衰老和死亡 1．细胞衰老 (1)细胞衰老的特征 ①代谢的变化 ②细胞核的变化：体积增大、核膜内折，染色质收缩、染色加深。 (2)分析细胞衰老的原因 ①自由基学说 ②端粒学说 (3)细胞衰老和个体衰老的关系 教材隐含知识(必修1 P123问题探讨)老年人的白发与白化病患者白发的原因分别是老年人的白发是由于毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少所致；白化病患者的白发是由细胞中控制合成酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶，细胞中缺少酪氨酸酶所致。 2．细胞的死亡 (1)细胞凋亡 (2)细胞坏死：在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。 3．细胞自噬 概念 在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用的过程 对象 受损或功能退化的细胞结构等 作用 条件 在营养缺乏条件下，获得维持生存所需的物质和能量 细胞受到损伤或衰老时，清除受损或衰老的细胞器 微生物入侵时，清除感染的微生物和毒素 【判断】(1)细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动。(　　) (2)衰老细胞内染色质收缩影响转录。(　　) (3)衰老细胞内的酶活性均下降，代谢减缓。(　　) (4)被病原体感染后细胞的死亡属于细胞坏死。(　　) (5)被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡。(　　) (6)细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 【延伸】 1．端粒酶是延长端粒的一种酶，是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体，属于逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模板，合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而来稳定染色体的结构。据此从染色体水平分析癌细胞无限增殖的原因。 提示：癌细胞能激活端粒酶的活性，合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而来稳定染色体的结构。 2．白细胞与红细胞的功能不同，凋亡的速率也不同，白细胞凋亡的速率比红细胞快得多。请结合这一实例说明细胞凋亡的生物学意义。 提示：细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的主要功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行，而且在维持生物体内部环境的稳定、抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键的作用。 【构建网络】 【情境储备】 一、细胞自噬 1．功能 (1)处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。 (2)在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。 2．意义：目前普遍认为，自噬是一种防御和应激调节机制。它既是体内的“垃圾处理厂”，也是“废品回收站”；它既可抵御病原体的入侵，又可保卫细胞免受细胞内毒物的伤害。因此一般来说，细胞自噬是促使细胞存活的自我保护机制。 二、细胞凋亡和细胞坏死 1．细胞凋亡 2．细胞坏死 第18讲　基因的分离定律 考点一　基因的分离定律及其验证 1．实验材料与实验方法 (1)豌豆作为实验材料的优点 ①传粉：自花传粉且闭花受粉，自然状态下一般为纯种。 ②性状：具有稳定遗传且易于区分的相对性状。 ③操作：花大、易去雄蕊和人工授粉。 (2)用豌豆做杂交实验的操作要点 2．一对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析 教材隐含知识 (必修2 P2相关信息)玉米也可以作为遗传实验的材料，结合玉米花序与受粉方式模式图思考： (1)玉米为雌雄同株且为单性(填“单性”或“两性”)花。 (2)图中两种受粉方式中，方式Ⅰ属于自交(填“自交”或“杂交”)，方式Ⅱ属于杂交(填“自交”或“杂交”)，因此自然状态下，玉米能进行自由交配。 (3)如果人工杂交实验材料换成玉米，则操作步骤为套袋→人工授粉→套袋。 3．分离定律的实质 (1)分离定律的实质、发生时间及适用范围 (2)分离定律的实质与各种比例的关系 4．性状分离比的模拟实验 (1)实验原理：甲、乙两个小桶分别代表雌、雄生殖器官，桶内的彩球分别代表雌、雄配子，用不同彩球随机组合模拟生物在生殖过程中雌、雄配子的随机结合。 (2)实验结果 ①彩球组合类型数量比：DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1。 ②彩球组合代表的显、隐性类型的数量比：显性∶隐性≈3∶1。 (3)实验注意问题 ①要随机抓取，且每抓完一次将小球放回原小桶并搅匀。 ②抓取彩球前，一定要摇匀，抓取重复的次数足够多。 【判断】 (1)豌豆是自花传粉植物，杂交实验过程中免去了人工授粉的麻烦。(　　) (2)豌豆在杂交时，父本需要人工剪除雌蕊。(　　) (3)去雄是指在父本的花成熟后将全部雄蕊去除。(　　) (4)孟德尔研究豌豆花的构造，但无须考虑雌蕊、雄蕊的发育程度。(　　) (5)F2的表型比为3∶1的结果最能说明基因分离定律的实质。(　　) (6)基因分离定律的细胞学基础是减数分裂Ⅰ时染色单体分开。(　　) (7)基因分离定律发生在下图的过程①②中。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√ 【延伸】 1．孟德尔豌豆杂交实验中F2出现3∶1的分离比的条件是什么？ 提示：①所研究的每一对相对性状只受一对等位基因控制，且相对性状为完全显性。 ②每一代不同类型的配子都能发育良好，且不同配子结合机会相等。 ③所有后代都处于比较一致的环境中，且存活率相同。 ④供实验的群体要大，个体数量要足够多。 2．某农场养了一群马，马的毛色有栗色和白色两种。已知栗色和白色分别由B和b基因控制。育种工作者从中选出一匹健壮的栗色公马，拟设计配种方案鉴定它是纯合子还是杂合子(就毛色而言)。(已知在正常情况下，一匹母马一次只能生一匹小马。要求：在一个配种季节里完成这项鉴定)。 提示：将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马配种，若杂交后代全部为栗色马，说明被鉴定的栗色公马很可能是纯合子；若杂交后代中既有白色马，又有栗色马，说明被鉴定的栗色公马为杂合子。 重难点： 1．与交配方式相关的概念及其作用 2．基因分离定律的实质与验证 (1)实质：在杂合子的细胞中，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，独立地随配子遗传给后代。如下图所示： (2)验证基因分离定律的方法 ①自交法 ②测交法 ③配子法(花粉鉴定法) ④单倍体育种法 3．等位基因、非等位基因与复等位基因的区别 (1)等位基因：生物杂合子中在一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因。如图中B和b、C和c、D和d就是等位基因。 (2)非等位基因：非等位基因有两种，一种是位于非同源染色体上的基因，符合自由组合定律，如图中A和D；还有一种是位于同源染色体上的非等位基因，如图中A和b。 (3)复等位基因尽管有多个，但遗传时仍符合分离定律，彼此之间有显隐性关系，表现特定的性状，最常见的如人类ABO血型的遗传，涉及三个基因——IA、IB、i，组成六种基因型：IAIA、IAi、IBIB、IBi、IAIB、ii。 考点二　基因分离定律的重点题型 1．显、隐性性状的判断 (1)根据子代性状判断 (2)根据遗传系谱图进行判断 (3)“实验法”判断性状的显隐性 2．纯合子和杂合子的四种判断方法 【提醒】鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子，当待测个体是动物时，常采用测交法；当待测个体是植物时，上述四种方法均可视情况采用，其中自交法较简单。 3．自交的概率计算 (1)杂合子Dd连续自交n代(如图1)，杂合子比例为n，纯合子比例为1－n，显性纯合子比例＝隐性纯合子比例＝×。纯合子、杂合子所占比例的坐标曲线如图2所示： (2)杂合子Aa连续自交，且逐代淘汰隐性个体(如图3)，自交n代后，显性个体中，纯合子比例为，杂合子比例为。 4．自由交配的概率计算 (1)若杂合子Aa连续自由交配n代，杂合子比例为，显性纯合子比例为，隐性纯合子比例为；若杂合子Aa连续自由交配n代，且逐代淘汰隐性个体后，显性个体中，纯合子比例为，杂合子比例为。 (2)自由交配问题的两种分析方法：如某种生物基因型AA占，Aa占，个体间可以自由交配，求后代中AA的比例。 ①棋盘法：在表格的第一行和第一列列出雌雄个体可能的基因型，分别分析每种杂交类型后代的基因型，然后综合分析所有后代中基因型和表型的比例。 ♀ AA Aa AA AA AA、Aa Aa AA、Aa AA、Aa、aa 由表可知，杂交类型有AA×AA、Aa×Aa、AA×Aa、Aa×AA共4种，后代中AA的比例为×＋××＋2×××＝。 ②配子比例法：AA个体产生一种配子A；Aa个体产生两种数量相等的配子A和a，所占比例均为，则A配子所占比例为，a配子所占比例为。 ♀(配子) (配子) A a A AA Aa a Aa aa 由表可知，F1基因型的比例为AA∶Aa∶aa＝∶∶＝4∶4∶1；F1表型的比例为A_∶aa＝∶＝8∶1。 鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子，当待测个体是动物时，常采用测交法；当待测个体是植物时，可采用测交法、自交法、花粉鉴定法、单倍体育种法，但自交法较简单。 “两法”推断基因型和表型 考点三　分离定律的遗传特例归纳 1．复等位基因 在一个群体内，若同源染色体的同一位置上的等位基因的数目在两个以上，称为复等位基因。如控制人类ABO血型的IA、IB、i三个基因，ABO血型由这三个复等位基因决定。因为IA对i是显性，IB对i是显性，IA和IB是共显性，所以基因型与表型的关系如下表： 表型 A型 B型 AB型 O型 基因型 IAIA、IAi IBIB、IBi IAIB ii 2.异常分离比问题 (1)不完全显性 F1的性状表现介于显性和隐性的亲本之间的显性表现形式。如紫茉莉的花色遗传中，红色花(RR)与白色花(rr)杂交产生的F1为粉红花(Rr)，F1自交后代有3种表型：红花、粉红花、白花，性状分离比为1∶2∶1，图解如下： (2)致死遗传现象 现以亲本基因型均为Aa为例进行分析： 3．性别对性状的影响 (1)从性遗传 由常染色体上基因控制的性状，在表型上受个体性别影响的现象。如绵羊的有角和无角受常染色体上一对等位基因控制，有角基因H为显性，无角基因h为隐性，在杂合子(Hh)中，公羊表现为有角，母羊表现为无角，其基因型与表型关系如下表： 基因型 HH Hh hh 雄性 有角 有角 无角 雌性 有角 无角 无角 (2)限性遗传 指常染色体或性染色体上的基因只在一种性别中表达，而在另一种性别中完全不表达。如公鸡和母鸡在羽毛的结构上是存在差别的。通常公鸡具有细、长、尖且弯曲的羽毛，这种特征的羽毛叫雄羽，且只有公鸡才具有；而母鸡的羽毛是宽、短、钝且直的，叫母羽，所有的母鸡都是母羽，但公鸡也可以是母羽。用F1杂合的母羽公鸡与杂合的母鸡互交，F2所有的母鸡都为母羽，而公鸡则呈现母羽∶雄羽＝3∶1。 (3)“母性”效应 “母性”效应是指子代的某一表型受到母本基因型的影响，而和母本的基因型所控制的表型一样。因此正反交的结果不同，但不是细胞质遗传，这种遗传不是由细胞质基因所决定的，而是由核基因表达并积累在卵细胞中的物质所决定的。 4．雄性不育遗传问题 (1)细胞核雄性不育：核基因控制的雄性不育，有显性核不育和隐性核不育，遗传方式符合孟德尔遗传定律。 (2)细胞质雄性不育：表现为母体遗传、花粉败育和雌穗正常。可以被显性核恢复基因恢复育性。 (3)核质互作不育型：是由核基因和细胞质基因相互作用共同控制的雄性不育类型。 【构建网络】 【情境储备】　被子植物的果实各部分遗传因子组成 1．被子植物的有性生殖：被子植物同一花粉粒中的两个精子分别与胚囊中的卵细胞和两个极核结合，并形成受精卵和受精极核，这种受精方式称为“双受精”。在同一种子中，参与受精的两个精子的遗传因子组成相同，而卵细胞和两个极核的遗传因子组成相同。 2．被子植物的果实发育 3．杂交实验的结果分析 (1)图示 (2)结论 ①子房壁细胞与珠被细胞都是母本的体细胞，故果皮和种皮的遗传因子组成与母本一致。 ②胚和胚乳都为父本、母本杂交产生。不考虑细胞质遗传因子，胚细胞的遗传因子一半来自精子，一半来自卵细胞，无论是正交(图1)还是反交(图2)，胚细胞的遗传因子组成都相同，为正常杂交后代；胚乳细胞的遗传因子1/3来自精子，2/3来自极核。 ③F1的胚和胚乳的性状在母本植株的种子上即可表现出来，而F1的果皮和种皮的性状应在F1所长成的植株结的果实上表现出来。 控制果皮、种皮的基因在子代果实、种子上才能表达出来，简单来说就是“性状晚一代表达”。 第19讲　基因的自由组合定律 考点一　两对相对性状的杂交实验与自由组合定律 1．发现问题——两对相对性状的杂交实验 (1)实验过程 (2)结果分析 结果 结论 F1全为黄色圆粒 说明黄色和圆粒为显性性状 F2中圆粒∶皱粒＝3∶1 说明种子粒形的遗传遵循分离定律 F2中黄色∶绿色＝3∶1 说明种子粒色的遗传遵循分离定律 F2中出现两种亲本类型(黄色圆粒、绿色皱粒)，出现两种新性状(绿色圆粒、黄色皱粒) 说明不同性状之间进行了自由组合 教材隐含知识 (必修2 P10旁栏思考)从数学的角度分析，9∶3∶3∶1与3∶1能否建立数学联系？这对理解两对相对性状的遗传结果有什么启示？ 对于两对相对性状的遗传结果，如果对每一对性状单独进行分析，其性状的数量比都是3∶1，即每对性状的遗传都遵循分离定律。两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的乘积，即9∶3∶3∶1来自(3∶1)2。 2．提出假说——对自由组合现象的解释 (1)理论解释(提出假说) ①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。 ②F1在产生配子时，成对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。 ③F1产生的雌配子和雄配子各有4种，且数量相等。 ④受精时，雌雄配子的结合是随机的。 (2)遗传图解 ①纯合子共有4种，每一种纯合子在F2中所占比例均为1/16。 ②一对基因纯合、一对基因杂合的单杂合子共有4种，每一种单杂合子在F2中所占比例均为1/8。 ③两对基因均杂合的双杂合子有1种，在F2中所占比例为1/4。 3．演绎推理、实验验证——对自由组合现象解释的验证 (1)演绎推理：设计测交实验，预测后代4种表型比例为1∶1∶1∶1。 (2)遗传图解 (3)实验验证：进行测交实验，不论正交还是反交，结果都与预测相符。 4．基因自由组合定律的实质 (1)细胞学基础 (2)自由组合定律的实质 5．孟德尔遗传规律的应用 (1)应用：有助于人们正确地解释生物界普遍存在的遗传现象，还能够预测杂交后代的类型和它们出现的概率，这在动植物育种和医学实践等方面都具有重要意义。 (2)实例 ①杂交育种：人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。例如既抗倒伏又抗条锈病的纯种小麦的选育。 ②医学实践：人们可以依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据。 【判断】(1)两对相对性状的杂交实验中，F1(YyRr)产生配子时，成对的遗传因子可以自由组合。(　　) (2)“将F1(黄色圆粒豌豆)与隐性纯合子(绿色皱粒豌豆)进行正反交，统计实验结果显示后代均出现了四种表型且比例接近1∶1∶1∶1”属于孟德尔在研究两对相对性状杂交实验过程中的“演绎”环节。(　　) (3)下图中①②过程可以体现分离定律的实质，⑥过程体现了自由组合定律的实质。(　　) (4)在进行减数分裂的过程中，等位基因彼此分离，非等位基因自由组合。(　　) (5)基因的分离定律和自由组合定律具有相同的细胞学基础。(　　) (6)对杂交育种起指导作用的是基因的自由组合定律，和分离定律无关。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 【延伸】 1．基因型为AaBb的个体自交后代一定有4种表型、9种基因型吗？为什么？ 提示：不一定，若两对等位基因位于两对同源染色体上，基因型为AaBb的个体自交后代中一定有9种基因型，但不一定有4种表型，比如A、a为不完全显性时会产生6种表型；若两对等位基因位于同一对同源染色体上，可能出现AABB、AaBb、aabb或AAbb、AaBb、aaBB 3种基因型。 2．果蝇的灰身(B)对黑身(b)为显性；长翅(V)对残翅(v)为显性，这两对等位基因位于常染色体上。一对灰身残翅与黑身长翅的果蝇杂交，子代出现灰身长翅、灰身残翅、黑身长翅、黑身残翅，比例为1∶1∶1∶1。 (1)该实验结果能不能证明这两对等位基因位于两对同源染色体上，请说明理由__________________________。 (2)利用上述杂交实验的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，要求这两个实验都能独立证明两对基因位于两对同源染色体上。请写出两个实验的杂交组合及子代表型的比例_______________________________________。 提示：(1)不能，因为两对等位基因位于一对同源染色体上和位于两对同源染色体上，都会出现这一结果 (2)实验1：灰身长翅×灰身长翅，子代表型的比例为9∶3∶3∶1，实验2：灰身长翅×黑身残翅，子代表型的比例为1∶1∶1∶1 重难点： 1．用分离定律分析两对相对性状的杂交实验 (1)过程分析 F2 1YY(黄)、2Yy(黄) 1yy(绿) 1RR(圆)、2Rr(圆) 1YYRR、2YyRR、2YYRr、4YyRr(黄圆) 1yyRR、2yyRr(绿圆) 1rr(皱) 1YYrr、2Yyrr(黄皱) 1yyrr(绿皱) (2)结果分析：F2共有9种基因型，4种表型 2．基因分离定律与自由组合定律的关系及相关比例图解分析 3．两对等位基因在染色体上的位置关系 项目 自由组合 连锁 图示 配子 AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1 AB∶ab＝1∶1 Ab∶aB＝1∶1 自交后代的基因型、表型种类及比例 基因型：9种，表型：4种，比例：9∶3∶3∶1 基因型：3种，表型：2种，比例：3∶1 基因型：3种，表型：3种，比例：1∶2∶1 测交后代的比例 基因型：4种，表型：4种，比例：1∶1∶1∶1 基因型：2种，表型：2种，比例：1∶1 基因型：2种，表型：2种，比例：1∶1 【提醒】若基因型为AaBb的个体测交后代出现四种表型，但基因型及比例为AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝42%∶8%∶8%∶42%，测交结果“两大”“两小”，且“两两相同”，出现这一结果的可能原因是A和B连锁，a和b连锁，位于同一对同源染色体上，且部分初级性母细胞在减数分裂四分体时期，四分体中的非姐妹染色单体发生互换，产生四种类型配子，其类型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝42%∶8%∶8%∶42%。 “实验法”验证遗传定律 验证方法 结论 自交法 F1自交后代的性状分离比为3∶1，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制 F1自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制 测交法 F1测交后代的性状比例为1∶1，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制 F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制 花粉鉴 定法 若有2种花粉，比例为1∶1，则符合分离定律 若有4种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律 单倍体 育种法 取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有2种表型，比例为1∶1，则符合分离定律 取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有4种表型，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律 考点二　自由组合定律的解题规律及方法 1．“拆分法”求解自由组合定律计算问题 (1)基因型(表型)种类、概率及比例 (2)配子种类及概率的计算 有多对等位基因的个体 举例：基因型为AaBbCc的个体 产生配子的种类数 Aa　　Bb　 　Cc ↓　　↓　 　 ↓ 2　×　2　×　2＝8(种) 产生某种配子的概率 产生ABC配子的概率为1/2(A)×1/2(B)×1/2(C)＝1/8 2.“逆向组合法”推断亲本基因型问题 (1)方法：将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析，再运用乘法原理进行逆向组合。 (2)题型示例 ①9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb)； ②1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb)； ③3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)； ④3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)(BB×_ _)或(Aa×Aa)(bb×bb)或(AA×_ _)(Bb×Bb)或(aa×aa)(Bb×Bb)。 3．由n对独立遗传的等位基因(完全显性)控制的n个不同性状的遗传规律 亲本相对性状的对数 F1配子 F2表型 F2基因型 种类 比例 种类 比例 种类 比例 1 2 (1∶1)1 2 (3∶1)1 3 (1∶2∶1)1 2 22 (1∶1)2 22 (3∶1)2 32 (1∶2∶1)2 n 2n (1∶1)n 2n (3∶1)n 3n (1∶2∶1)n 1．基因填充法 根据亲代表型可大概写出其基因型，如A_B_、aaB_等，再根据子代表型将所缺处补充完整，特别要学会利用后代中的隐性性状，因为后代中一旦存在隐性性状，那亲代母本、父本基因型中一定都存在相应的隐性基因。 2．分解组合法 根据子代表型比例拆分为分离定律的分离比，确定每一对相对性状的亲本基因型，再组合。如： (1)9∶3∶3∶1→(3∶1)(3∶1)→(Aa×Aa)(Bb×Bb) →AaBb×AaBb； (2)1∶1∶1∶1→(1∶1)(1∶1)→(Aa×aa)(Bb×bb) →AaBb×aabb或Aabb×aaBb； (3)3∶3∶1∶1→(3∶1)(1∶1)→(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)→AaBb×Aabb或AaBb×aaBb。 (1)某显性亲本的自交后代中，若全显个体的比例为(3/4)n或隐性个体的比例为(1/4)n，可知该显性亲本含有n对杂合基因，该性状至少受n对等位基因控制。 (2)某显性亲本的测交后代中，若全显性个体或隐性个体的比例为(1/2)n，可知该显性亲本含有n对杂合基因，该性状至少受n对等位基因控制。 (3)若F2中子代性状分离比之和为4n，则该性状由n对等位基因控制。 纯合黄色圆粒豌豆(YYRR)和纯合绿色皱粒豌豆(yyrr)杂交后得F1，F1再自交得F2，若F2中黄色圆粒豌豆个体和绿色圆粒豌豆个体分别进行自交、测交和自由交配，所得子代的表型及比例分别如下表所示： 项目 表型及比例 Y_R_ (黄圆) 自交 黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒＝25∶5∶5∶1 测交 黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒＝4∶2∶2∶1 自由交配 黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒＝64∶8∶8∶1 yyR_ (绿圆) 自交 绿色圆粒∶绿色皱粒＝5∶1 测交 绿色圆粒∶绿色皱粒＝2∶1 自由交配 绿色圆粒∶绿色皱粒＝8∶1 【构建网络】 第20讲　伴性遗传 考点一　基因在染色体上的假说与证据 1．萨顿的假说 项目 基因 染色体 性质 在杂交过程中保持完整性和独立性 在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构 存在 形式 体细胞 成对 成对 配子 成单 成单 来源 成对的基因一个来自父方，一个来自母方 同源染色体一条来自父方，一条来自母方 行为 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合 2.基因位于染色体上的实验证据(摩尔根果蝇杂交实验) (1)选材原因：果蝇具有易饲养、繁殖快和后代多等特点。 (2)研究方法：假说—演绎法。 (3)研究过程 ①果蝇的杂交实验——问题的提出： 结果分析：F1全为红眼⇒红眼为显性性状；F2中红眼∶白眼＝3∶1⇒符合基因分离定律；白眼性状的表现总是与性别相关联。 ②提出假说，进行解释： a．假说：控制果蝇红眼与白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。 b．解释： 配子 ♀配子 1/2XW 1/2Y 1/2XW 1/4XWXW(红眼♀) 1/4XWY(红眼) 1/2Xw 1/4XWXw(红眼♀) 1/4XwY(白眼) ③实验验证：进行测交实验。 ④得出结论：控制果蝇的红眼、白眼的基因只位于X染色体上。 3．基因与染色体的关系 一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。 教材隐含知识 1．(必修2 P29问题探讨)人有46条染色体，但是旨在揭示人类基因组遗传信息的人类基因组计划却只测定人的24条染色体的DNA序列。 2．(必修2 P32图2－11)右图为果蝇X染色体的部分基因的示意图，图中基因名称为f、m、l、w，l、w、f和m互为非等位基因，其本质区别是脱氧核苷酸序列不同。其遗传不遵循(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔规律。 【判断】 (1)非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合能说明“基因和染色体的行为存在平行关系”。(　　) (2)果蝇易饲养、繁殖快，常用它作为遗传学研究的材料。(　　) (3)摩尔根针对果蝇杂交实验提出的假说是控制果蝇眼色的基因位于X和Y染色体上。(　　) (4)摩尔根果蝇杂交实验证明了基因在染色体上且呈线性排列。(　　) (5)染色体是基因的载体，染色体是由基因组成的。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 【延伸】 1．如图为果蝇X染色体上的几个基因，请思考： (1)图中显示基因与染色体间存在着怎样的“数量”和“位置”关系？ (2)果蝇X染色体上的基因在体细胞中是否存在或表达？ 提示：(1)图示表明一条染色体上有“许多”基因；基因在染色体上呈线性排列。 (2)存在，可选择性表达。 2．依据假说以及摩尔根实验一的解释图解，尝试分析如下信息内容：直毛与分叉毛为一对相对性状(相关基因用F和f表示)。现有两只亲代果蝇杂交，F1的表型与比例如图所示。则：控制直毛与分叉毛的基因位于____X染色体上，判断的主要依据是_________________________________________________________　________________________________________________________________。 提示：X　杂交子代中，雄性个体中直毛∶分叉毛是1∶1，雌性个体中都是直毛，没有分叉毛 重难点： 摩尔根实验的深度解释 1．提出假说，进行解释 假说 假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有 假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有 实验一图解 实验二图解 疑惑 上述两种假说都能够解释实验一和实验二的实验现象 2.演绎推理，验证假说 摩尔根依次做了实验一和实验二之后提出假说1，从而合理地解释了实验一和回交实验二。为了验证假说，摩尔根设计了多个新的实验，其中有一组实验最为关键，即白眼雌果蝇与亲本红眼雄果蝇交配，最后实验的真实结果和预期完全符合，假说1得到了证实。利用上述的假说1和假说2，绘出“白眼雌果蝇与亲本红眼雄果蝇交配”实验的遗传图解，如下表所示。 假说 假说1：控制果蝇眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有 假说2：控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有 图解 考点二　伴性遗传的类型与应用 1．伴性遗传 决定性状的基因位于性染色体上，在遗传上总是和性别相关联的现象。 2. 伴性遗传的特点 (1)伴X染色体隐性遗传实例——红绿色盲 ①男性的色盲基因一定传给女儿，也一定来自母亲。 ②若女性为患者，则其父亲和儿子一定是患者；若男性正常，则其母亲和女儿也一定正常。 ③这种遗传病的遗传特点是男性患者远多于女性患者；男性患者的色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。 (2)伴X染色体显性遗传实例——抗维生素D佝偻病 ①男性的抗维生素D佝偻病基因一定传给女儿，也一定来自母亲。 ②若男性为患者，则其母亲和女儿一定是患者；若女性正常，则其父亲和儿子也一定正常。 ③这种遗传病的遗传特点是女性患者多于男性患者，图中显示的遗传特点是世代连续遗传。 (3)伴Y染色体遗传实例——外耳道多毛症 ①患者全为男性，女性全部正常。 ②没有显隐性之分。 ③父传子，子传孙，具有世代连续性。 3．伴性遗传在实践中的应用 (1)推测后代发病率，指导优生优育 婚配 生育建议 男正常×女色盲 生女孩，原因：该夫妇所生男孩均患病 男抗维生素D佝偻病×女正常 生男孩，原因：该夫妇所生女孩全患病，男孩正常 (2)根据性状推断后代性别，指导生产实践 ①控制鸡的羽毛有黑白相间横斑条纹的基因只位于Z染色体上。 ②选育雌鸡的杂交设计：选择非芦花雄鸡和芦花雌鸡杂交。 ③选择：从F1中选择表型为非芦花的个体保留。 【判断】(1)雌雄异体生物的性别都是由性染色体决定的。(　　) (2)位于X染色体非同源区段的基因在体细胞中不存在等位基因。(　　) (3)女性的某一条X染色体来自父方的概率是1/2，男性的X染色体来自母方的概率是1。(　　) (4)与性别相关联的性状遗传都是伴性遗传，都遵循孟德尔的遗传规律。(　　) (5)人类的红绿色盲患病家系的系谱图中一定能观察到隔代遗传现象。(　　) (6)抗维生素D佝偻病女患者的父亲和母亲可以都正常。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 【延伸】 1．色盲基因(相关基因用B、b表示)和抗维生素D佝偻病基因(相关基因用D、d表示)同样都是位于X染色体的非同源区段，前者是“男性患者多于女性患者”而后者是“女性患者多于男性患者”，其原因是什么？ 提示：色盲基因为隐性基因，女性体细胞内的两条X染色体上同时具备b基因时才会患病，而男性体细胞只有一条X染色体，只要具备一个b基因就表现为色盲，所以“男性患者多于女性患者”；而抗维生素D佝偻病基因为显性基因，女性体细胞内的两条X染色体上只有同时具备d基因时才会正常，而男性只要具备一个d基因就表现为正常，所以“女性患者多于男性患者”。 2．“牝鸡司晨”是我国古代人民早就发现的性反转现象。原来下过蛋的母鸡，以后却变成公鸡，长出公鸡的羽毛，发出公鸡样的啼声。从遗传的物质基础和性别控制的角度，分析这种现象出现的可能原因。 提示：性别和其他性状类似，也是受遗传物质和环境共同影响的，性反转现象可能是某种环境因素，使性腺出现反转现象，但遗传物质组成不变。 重难点：1．X、Y染色体同源区段基因的遗传 (1)在X、Y染色体的同源区段，基因是成对的，存在等位基因，而X的非同源区段在XY雄性个体中不存在等位基因(但在XX雌性个体中存在等位基因)。 (2)X、Y染色体同源区段基因的遗传与常染色体上基因的遗传相似，但也有差别，如： 2．伴性遗传中的致死问题(以XY型为例) (1)X染色体上隐性基因使雄配子(花粉)致死 (2)X染色体上隐性基因使雄性个体致死 人体内X、Y染色体的来源及传递规律 (1)X1Y中X1来自母亲，Y来自父亲，向下一代传递时，X1只能传给女儿，Y只能传给儿子。 (2)X2X3中X2、X3一条来自父亲，一条来自母亲。向下一代传递时，X2、X3任何一条既可传给女儿，又可传给儿子。 (3)一对染色体组成为X1Y、X2X3的夫妇生两个女儿，则女儿中来自父亲的都为X1，且是相同的；但来自母亲的可能为X2，也可能为X3，不一定相同。 性染色体相关“缺失”下的遗传分析 【构建网络】 第21讲　人类遗传病 考点一　人类遗传病的类型及调查 1．人类常见遗传病 (1)概念：由遗传物质改变而引起的人类疾病，主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类。 (2)人类遗传病的特点、类型及实例(连线) (3)人类遗传病的类型及特点 2．遗传病的检测和预防 (1)手段：主要包括遗传咨询和产前诊断等。 (2)遗传咨询的内容和步骤 (3)产前诊断 产前诊断 3．调查人类遗传病 (1)实验 实验原理 注意事项 (2)人类基因组计划 ①内容：人类基因组计划的目的是测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。 ②不同生物的基因组测序 生物种类 人类 果蝇 水稻 玉米 体细胞染色体数 46 8 24 20 基因组测序的染色体数 24(22常＋X＋Y) 5(3常＋X＋Y) 12 10 原因 X、Y染色体非同源区段的基因不同 雌雄同株，无性染色体 【判断】(1)携带遗传病致病基因的个体一定患遗传病，不携带致病基因的个体一定不患遗传病。(　　) (2)单基因遗传病是受一个基因控制的疾病，多基因遗传病是指受两个或两个以上基因控制的遗传病。(　　) (3)调查人类遗传病时，最好选取群体中发病率较高的多基因遗传病。(　　) (4)调查遗传病的发病率应在患者家系中取样调查。(　　) (5)遗传咨询和产前诊断等手段能够对遗传病进行检测和治疗。(　　) (6)性染色体异常患者可通过基因检测进行产前诊断。(　　) (7)基因治疗需要对机体所有细胞进行基因修复。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× (6)×　(7)× 明确遗传病中的5个“不一定” (1)携带致病基因的个体不一定患遗传病。如女性色盲基因携带者XBXb，不患色盲。 (2)不携带致病基因的个体不一定不患遗传病。如21三体综合征、猫叫综合征等。 (3)先天性疾病不一定是遗传病。如母亲妊娠前三个月内感染风疹病毒而使胎儿患先天性白内障。 (4)家族性疾病不一定是遗传病。如由于食物中缺少维生素A，家族中多个成员患夜盲症。 (5)后天性疾病不一定不是遗传病。有些遗传病可在个体生长发育到一定阶段才表现出来。 考点二　遗传系谱图的分析 1．“四步法”分析遗传系谱图 步骤 现象及结论的口诀记忆 图谱特征 第一，排除或确定伴Y遗传 若系谱图中患者全为男性，而且患者后代中男性全为患者，则为伴Y遗传病；若系谱图中，患者有男有女，则不是伴Y遗传 伴Y染色体遗传 第二，确定系谱图中遗传病是显性遗传还是隐性遗传 “无中生有”(无病的双亲，所生的孩子中有患者)，则为隐性遗传 致病基因为隐性 “有中生无”(有病的双亲，所生的孩子中出现无病的)，则为显性遗传 致病基因为显性 第三，确定致病基因位于常染色体上还是位于X染色体上 显性遗传 父病女必病，子病母必病 最可能为伴X染色体显性遗传 ①双亲有病女儿正常； ②父病女不病或者子病母不病 常染色体显性遗传 隐性 遗传 母病子必病，女病父必病 最可能为伴X染色体隐性遗传 ①双亲正常女儿有病； ②母病子不病或女病父不病 常染色体隐性遗传 第四，若系谱图中无上述特征，只能从可能性大小方面推测 2．用集合理论解决两病概率计算问题 (1)当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况的概率分析如下： (2)根据序号所示进行相乘得出相应概率，再进一步拓展如下表 序号 类型 计算公式 已知 患甲病概率为m 则不患甲病概率为1－m 患乙病概率为n 则不患乙病概率为1－n ① 同时患两病概率 m·n ② 只患甲病概率 m·(1－n) ③ 只患乙病概率 n·(1－m) ④ 不患病概率 (1－m)(1－n) 拓展求解 患病概率 ①＋②＋③或1－④ 只患一种病概率 ②＋③或1－(①＋④) (3)上表各情况可概括如下图 男孩(女孩)患病概率≠患病男孩(女孩)概率 “患病男孩”与“男孩患病”的概率计算 （1）常染色体遗传时 ①男孩患病概率＝患病概率。 ②患病男孩概率＝患病概率× 1/2。 （2）伴性遗传时 ①男孩患病概率=所有男孩中，病男所占比例。 ②患病男孩概率=所有孩子中，病男所占比例。 【构建网络】 第22讲　DNA是主要的遗传物质 考点一　肺炎链球菌转化实验 1．肺炎链球菌类型的比较 　 　特点 类型　　　　 菌落 荚膜 致病性 S型 光滑 有 有 R型 粗糙 无 无 2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 (1)实验①、②对比说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性。 (2)实验②、③对比说明被加热致死的S型细菌无致病性。 (3)实验②、③、④对比说明R型细菌转化成了S型细菌。 (4)结论：已经加热致死的S型细菌中，含有使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。 3．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 (1)实验过程 (2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 【判断】 (1)S型细菌与R型细菌存在致病性差异的根本原因是发生了细胞分化。(　　) (2)将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射给小鼠，从死亡小鼠体内只能分离出S型细菌。(　　) (3)由格里菲思实验可以推断，加热致死的S型细菌的DNA促使R型活细菌转化为S型活细菌。(　　) (4)肺炎链球菌体内转化实验中，R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传。(　　) (5)在艾弗里的实验中，实验组分别加入了相应的水解酶，这是利用了自变量控制中的加法原理。(　　) (6)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 【延伸】 1．格里菲思的体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？请说明理由。 提示：加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。 2．艾弗里的体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？其转化的实质是什么？ 提示：实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌，转化实质为基因重组。 3．艾弗里的体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？ 提示：起对照作用，用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，不能使R型细菌转化，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌转化，DNA才是使R型细菌转化的物质。 重难点： 归纳概括肺炎链球菌转化的实质 (1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 (2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。 考点二　噬菌体侵染细菌的实验 1．T2噬菌体结构 2．实验过程及结果 3．实验结论：DNA是遗传物质。 4．实验结果分析 组别 现象 分析原因 35S标记T2噬菌体→细菌 上清液放射性很高 蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中 沉淀物放射性很低 搅拌不充分，有少量含35S的T2噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中 32P标记T2噬菌体→细菌 沉淀物放射性很高 DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中 上清液放射性很低 (1)保温时间过短，有一部分T2噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内； (2)保温时间过长，T2噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代T2噬菌体 5．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 (1)实验过程及现象 (2)实验结论 RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。 6．生物体内核酸种类、遗传物质类型及实例 生物类型 核酸种类 遗传物质 实例 有细胞结 构的生物 原核生物 DNA和RNA DNA 酵母菌、小麦、人 真核生物 乳酸菌、蓝细菌 无细胞结 构的生物 DNA病毒 DNA DNA T2噬菌体 RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒 教材隐含知识 (必修2 P47练习与应用)肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验表明，作为遗传物质至少要具备哪几个条件？能够准确地自我复制；能够指导蛋白质合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定等。 【判断】 (1)分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。(　　) (2)在噬菌体侵染细菌的实验过程中，通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开。(　　) (3)用35S和32P同时标记噬菌体，可使实验更具说服力。(　　) (4)在用35S标记的噬菌体侵染细菌实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(　　) (5)用1个含32P标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含32P。(　　) (6)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 【延伸】 1．噬菌体侵染细菌实验中，以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料的优点是什么？ 提示：①个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。②繁殖快。细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内便可大量繁殖。 2．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是什么？ 提示：可能由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。 3．在证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA的实验中，能否利用噬菌体侵染细菌的实验操作过程？请说明理由。 提示：不能。因为烟草花叶病毒侵染烟草细胞时，RNA和蛋白质没有分开，是完整的病毒侵入宿主细胞。因此，本实验只能通过人工分离提纯技术分离RNA和蛋白质，然后再单独导入宿主细胞，单独观察它们的作用。 重难点： 1．归纳概括噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 2．对比分析体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 实验 体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 处理 方法 酶解法：将某种物质用酶解法去除，直接地、单独地观察该物质在实验中所起的作用 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA 结论 ①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 ②说明了遗传物质能发生可遗传的变异 ①证明DNA是遗传物质，但不能直接证明蛋白质不是遗传物质 ②说明DNA能控制蛋白质的合成 ③说明DNA能自我复制 “两看法”判断子代噬菌体标记情况 “遗传物质”探索的4种方法 【构建网络】 第23讲　DNA分子的结构、复制与基因的本质 考点一　DNA的结构和基因的本质 1．DNA分子的双螺旋结构 (1)DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。 (2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。 (3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A一定与T配对，G一定与C配对。 2．DNA分子的特性 (1)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则其碱基对排列顺序最多有4n种。 (2)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。 (3)稳定性：两条链中磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基之间有氢键相连，使DNA分子具有稳定性。 3．基因的本质 (1)染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 (2)基因与碱基的关系 遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。 【判断】(1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(　　) (2)DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基。(　　) (3)某双链DNA分子中一条链上A∶T＝1∶2，则该DNA分子中A∶T＝2∶1。(　　) (4)人体内控制β—珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种。(　　) (5)DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 【延伸】 1．DNA分子是否都是由两条链构成的？ 提示：不是。大部分DNA以双螺旋结构存在，但一经热或碱处理就会变为单链状态。在某些种类的DNA病毒中存在单链环状或单链线状的DNA分子，如圆环病毒科、细小病毒科的病毒DNA。 2．分析DNA两条链反向平行的原因。 提示：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′－C，与磷酸基团相连的碳叫作5′－C。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链则是从3′－端到5′－端的。 重难点： 1．明确DNA结构的两种关系和两种化学键 (1)数量关系—脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数每个DNA分子片段中，有2个游离的磷酸基团A—T间有2个氢键，G—C间有3个氢键 (2)位置关系—单链中相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接互补链中相邻碱基通过氢键相连 (3)化学键—氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键 2．DNA分子中碱基数量的计算规律 解答有关碱基计算题的“三步曲” 考点二　DNA分子的复制及相关计算 1．DNA分子复制的研究 (1)方式推测：沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说：DNA分子复制方式为半保留复制。 (2)实验证据 ①实验方法：同位素示踪技术和离心技术。 ②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。 ③实验假设：DNA以半保留的方式复制。 ④实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。 ⑤实验过程 ⑥过程分析 立即取出，提取DNA→离心→全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→轻带、中带。 ⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。 教材隐含知识 (必修2 P56练习与应用)已知果蝇的基因组大小为1.8×108 bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100 bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。真核生物中DNA的复制是从多个起点开始的，这种复制方式提高了复制效率。 2．复制过程 (1)概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 (2)时间：细胞有丝分裂的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。 (3)图解 (4)场所：真核生物在细胞核、线粒体和叶绿体；原核生物在拟核和细胞质。 (5)特点：边解旋边复制。 (6)方式：半保留复制。 (7)结果：形成两个完全相同的DNA分子。 3．DNA分子精确复制的原因 (1)DNA分子的双螺旋结构提供精确的模板。 (2)碱基互补配对原则保证复制准确进行。 4．DNA分子复制的意义 使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。 【判断】 (1)在DNA复制方式的探究实验中，若通过对第一代DNA解旋获得的DNA单链进行离心，其结果也可确定DNA复制的方式是全保留复制还是半保留复制。(　　) (2)DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链。(　　) (3)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质一定是DNA聚合酶。(　　) (4)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞中都可以发生DNA复制过程。(　　) (5)DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n。(　　) (6)一个含有m个腺嘌呤的DNA分子经过n次复制，共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×m个。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 【延伸】 在细胞内，DNA的两条链都能作为模板，由于DNA分子的两条链是反向平行的，每条链都通过磷酸和脱氧核糖的3′、5′碳原子相连而成，因此每条链的两端是不同的，其中，一端是3′－端(3′羟基)，另一端是5′－端(5′磷酸基团)。在DNA复制中，DNA聚合酶催化合成的方向是5′→3′，而不是3′→5′。DNA复制又是边解旋边复制。请推测DNA聚合酶是如何催化DNA复制的？ 提示：DNA复制时，一条模板链是3′→5′走向，其互补链在5′→3′方向上连续合成，并称为前导链；另一条模板链是5′→3′走向，其互补链也是沿5′→3′方向合成，但是与前导链的合成方向正好相反，随着复制的进行会形成许多不连续的片段，最后不连续片段连成一条完整的DNA单链，称为后随链。如图所示： 重难点： 1．归纳概括DNA复制的五个问题 (1)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。 (2)外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。 (3)复制方式：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。 (4)过程特点：边解旋边复制；多起点解旋和复制。 (5)DNA复制的准确性 ①一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 ②特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。 2．“图解法”分析DNA复制相关计算 (1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次(如上图)，则： ①子代DNA 共2n个 ②脱氧核苷酸 链共2n＋1条 (2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。 ②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1个。 有关DNA复制和计算的4点“注意” (1)DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。 (2)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。 (3)DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”。 (4)在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。 【构建网络】 第24讲　基因的表达 考点一　基因指导蛋白质的合成 1．RNA (1)RNA的结构和种类 (2)DNA与RNA的区别 物质组成 结构特点 五碳糖 特有碱基 DNA 脱氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是双链 RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是单链 2．遗传信息的转录 (1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。 (2)转录过程(见图) 3．遗传信息的翻译 4．遗传信息、密码子与反密码子之间的联系 教材隐含知识 (必修2 P67图4－6)(1)tRNA含有(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中不是(填“是”或“不是”)只有三个碱基。 (2)反密码子的读取方向为由氨基酸连接端开始读(由长臂端向短臂端读取)。 【判断】(1)一个DNA转录只能转录出1条、1种mRNA。(　　) (2)DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别位于DNA和RNA上。(　　) (3)DNA复制和转录过程中都需要经过解旋，因此都需要解旋酶。(　　) (4)每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。(　　) (5)密码子的简并有利于提高转录的速率。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 【延伸】 1．RNA适合做信使的原因。 提示：RNA由核糖核苷酸连接而成，可以储存遗传信息；一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 2．图形探究： (1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种数量关系？其意义何在？ (2)图示翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？ (3)图中c所指的3条链的氨基酸序列是否相同？为什么？ 提示：(1)a是mRNA，b是核糖体，c是肽链。图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。 (2)由c中三条链越往B侧越长，可确认翻译方向是A→B。 (3)图中c所指的3条链的模板相同(均为a)，故其氨基酸序列均相同。 重难点：1．“列表法”比较复制、转录和翻译 (1)区别 项目 DNA的复制 转录 翻译 时间 有丝分裂前的间期；减数分裂前的间期 整个生长发育的过程中 场所 主要在细胞核中(线粒体、叶绿体中也存在) 主要在细胞核中(线粒体、叶绿体中也存在) 核糖体上 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 多种酶 碱基配对原则 A—T，G—C，T—A，C—G A—U，G—C，T—A，C—G A—U，G—C，U—A，C—G 产物 2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA等 蛋白质 特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录 一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，提高合成蛋白质的效率 信息传递方向 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质(性状) 意义 传递遗传信息 表达遗传信息 (2)联系 2．用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程 考点二　中心法则及基因表达与性状的关系 1．中心法则 (1)提出者：克里克。 (2)补充后的内容图解 2．基因控制性状的途径 (1)直接控制途径(用文字和箭头表示) 基因蛋白质的结构生物体的性状(完善实例分析如下) (2)间接控制途径(用文字和箭头表示) 基因酶的合成代谢过程生物体的性状(完善实例分析如下) ①白化病致病机理图解 ②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解 3．基因的选择性表达与细胞分化 4．表观遗传 5．基因与性状间的对应关系 教材隐含知识 (必修2 P73思考·讨论)资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？DNA甲基化修饰可以遗传给后代。基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状。 【判断】(1)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。(　　) (2)HIV中能完成逆转录过程。(　　) (3)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。(　　) (4)中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内。(　　) (5)豌豆产生圆粒或皱粒的实例说明基因通过控制蛋白质结构，直接控制生物体的性状。(　　) (6)白化病是由于基因异常而引起酪氨酸酶合成变多，能将黑色素转变为酪氨酸，从而出现白化症状。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 【延伸】 　某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XO(黄色)和XB(黑色)，雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型。请写出合理的解释。 提示：对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会出现黑黄相间的类型。 重难点： 不同生物中心法则表达式 生物种类 举例 遗传信息的传递过程 DNA病毒 T2噬菌体 RNA蛋白质 RNA病毒 烟草花叶病毒 蛋白质 逆转录病毒 艾滋病病毒 RNARNA蛋白质 细胞生物 动物、植物、 细菌、真菌等 RNA蛋白质 解决中心法则问题的技巧 (1)从模板分析 ①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或转录。 ②如果模板是RNA，生理过程可能是翻译、RNA复制或逆转录。 (2)从原料分析 ①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA。 ②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA。 ③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质。 (3)从生物种类分析 ①如果是细胞生物，能进行DNA复制、转录和翻译过程。 ②如果是RNA病毒，分两种情况 a．RNA自我复制和翻译。 b．RNA逆转录、DNA复制、转录和翻译。 【构建网络】 第25讲　基因突变和基因重组 考点一　基因突变 1．变异类型的概述 2．基因突变的实例——镰状细胞贫血 (1)图示中编码血红蛋白的基因的模板链上一个碱基T被替换成了A，从而导致密码子由GAG变为GUG，进而导致血红蛋白分子中谷氨酸变为缬氨酸，引起了蛋白质结构的改变，最终导致性状的改变。 (2)致病机理 ①直接原因：在组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换。 ②根本原因：编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变。 3．基因突变的概念、特点与意义 (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。 (2)发生时间：主要发生于有丝分裂前的间期或减数分裂前的间期。 (3)诱发因素 ①物理因素：紫外线、X射线及其他辐射。 ②化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等。 ③生物因素：某些病毒的遗传物质。 (4)结果：可产生新的基因。若发生在配子中，可遗传给后代；若发生在体细胞中，一般不能通过有性生殖遗传。 (5)基因突变的特点 教材隐含知识 1．(必修2 P83正文信息)基因突变是否非害即利？不是，有些基因突变是中性的，既无害也无利。 2．(必修2 P112正文信息)基因突变频率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，但为何它仍可为生物进化提供原材料？对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。 (6)基因突变的意义 4．细胞的癌变 (1)癌细胞的概念：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。 (2)细胞癌变的机理 (3)癌细胞的主要特征 【判断】(1)太空育种的原理是基因突变，可定向产生符合人类需要的新品种。(　　) (2)镰状细胞贫血的血红蛋白分子与正常人的血红蛋白分子的氨基酸数量和排列顺序不同。(　　) (3)基因突变主要发生在有丝分裂前的间期，DNA→RNA的过程中。(　　) (4)基因中碱基的替换一定引起所编码的蛋白质结构改变，也一定引起生物性状的改变。(　　) (5)原癌基因突变为抑癌基因后，就会引起细胞癌变。(　　) (6)基因突变的随机性表现在一个基因可突变成多个等位基因。(　　) (7)没有物理或化学等不良因素的影响时，基因突变不会发生。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× (6)×　(7)× 【延伸】 尝试写出判断某突变体发生了显性突变还是隐性突变的设计思路。 提示：(1)选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现及比例判断。 (2)让突变体自交，观察子代有无性状分离判断。 重难点： 　概括基因突变对蛋白质与性状的影响 (1)基因结构中碱基对的替换、增添、缺失对氨基酸序列的影响大小 类型 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 小 可改变一个氨基酸或不改变，也可能使翻译提前终止 增添 大 不影响插入位置前的序列，影响插入位置后的序列 缺失 大 不影响缺失位置前的序列，影响缺失位置后的序列 增添或缺失3个碱基 小 增添或缺失位置增加或缺失一个氨基酸 (2)基因突变可改变生物性状的4大原因与未改变生物性状的4大原因 基因突变类型的“二确定” (1)确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。 (2)确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断，若只有一个碱基不同，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。 显性突变与隐性突变的判断 (1)突变类型 类型 (2)判定方法 考点二　基因重组 1．基因重组概念：生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 2．类型 (1)自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而发生重组(如图)。 (2)互换型：位于同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的互换而发生重组(如图)。 (3)基因工程重组型：目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因发生重组(如下图)。 (4)肺炎链球菌转化实验：R型细菌转化为S型细菌。 3．基因重组的结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。 4．基因重组的意义及应用 教材隐含知识 (必修2 P84与社会的联系)观赏金鱼色彩斑斓、形态各异，极大地丰富了人们的生活。试分析观赏金鱼是如何形成的。通过基因突变、基因重组及人工选择形成。 【判断】(1)原核生物不存在基因重组，而真核生物的受精过程中可进行基因重组。(　　) (2)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合，导致基因重组。(　　) (3)一对等位基因不存在基因重组，一对同源染色体也不存在基因重组。(　　) (4)同源染色体上的等位基因发生互换，导致染色单体上的基因重组。(　　) (5)基因突变和基因重组均可使姐妹染色单体上携带等位基因。(　　) (6)一对表现正常的夫妇生下了一个既患白化病又患色盲症的女儿，原因最可能是发生了基因重组。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 【延伸】 如图a、b为某二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像，请分析下列问题： (1)图a细胞处于什么时期？细胞中的1、2号染色体发生了什么变异？ (2)图b细胞处于什么时期？该细胞的名称是什么？在该时期细胞中发生了哪种变异？ (3)二倍体生物同源染色体的非姐妹染色单体间一定能发生互换吗？为什么？ 提示：(1)图a细胞处于四分体时期(或减数分裂Ⅰ前期)。细胞中的1、2号非姐妹染色单体因互换发生了基因重组。 (2)图b细胞处于减数分裂Ⅰ后期。该细胞的名称为初级精母细胞。该时期细胞可发生非同源染色体上的非等位基因自由组合，即基因重组。 (3)不一定。二倍体生物进行有性生殖产生生殖细胞的过程中(减数分裂时)，在四分体时期，可能会发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换。 重难点：1．归纳概括基因重组的四个关注点 (1)基因重组只是原有基因间的重新组合。 (2)自然条件下基因重组发生在配子形成过程中，而不是受精作用发生时。 (3)基因重组一般发生于有性生殖产生配子的过程中，无性生殖的生物不发生，有性生殖的个体体细胞增殖时也不会发生。 (4)杂合子(Aa)自交产生的子代出现性状分离，不属于基因重组的原因是A、a控制的性状是同一性状中的不同表型，而非不同性状。 2．姐妹染色单体上等位基因来源的判断方法 (1)据细胞分裂图判断 图示 解读 ①如果是有丝分裂后期图像，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图甲 ②如果是减数分裂Ⅱ后期图像，两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图乙 ③如果是减数分裂Ⅱ后期图像，两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同，则为互换(基因重组)的结果，如图丙 (2)据细胞分裂方式判断 ①如果是有丝分裂中染色单体上基因不同，则为基因突变的结果。 ②如果是减数分裂过程中染色单体上基因不同，可能发生了基因突变或互换。 (3)据亲子代基因型判断 ①如果亲代基因型为BB或bb，则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变。 ②如果亲代基因型为Bb，则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变或互换。 基因突变与基因重组的比较 项目 基因突变 基因重组 变异本质 基因分子结构发生改变 原有基因的重新组合 发生时间 通常发生在有丝分裂间期和减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ四分体时期和减数分裂Ⅰ后期 适用范围 所有生物(包括病毒) 进行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物等 结果 产生新基因(等位基因)，控制新性状 产生新基因型，不产生新基因 意义 生物变异的根本来源，生物进化的原始材料 生物变异的重要来源，有利于生物进化 应用 人工诱变育种 杂交育种、基因工程育种 联系 基因突变产生新基因，为基因重组提供了自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础 【构建网络】 第26讲　染色体变异及其应用 考点一　染色体数目变异 1．染色体数目变异 (1)类型及实例 (2)染色体组 ①概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。 ②组成 如图中雄果蝇体细胞染色体中的一个染色体组可表示为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或_Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。 2．单倍体、二倍体和多倍体 教材隐含知识 (必修2 P91练习与应用)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体吗？不一定，原因是单倍体植株不一定只含一个染色体组，所以用秋水仙素处理后得到的不一定是二倍体。 【判断】(1)体细胞的一个染色体组中不可能存在同源染色体。(　　) (2)体细胞中含有三个染色体组的个体称为三倍体。(　　) (3)秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，从而使着丝粒不能分裂，染色体不能分到两个子细胞。(　　) (4)雄蜂体细胞中的染色体数目是雌蜂卵细胞中染色体数目的2倍。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)× 【延伸】 1．平时吃的香蕉是三倍体，一般没有种子，为什么？ 提示：三倍体的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。 2．野生马铃薯的一个染色体组有12条染色体，一个基因组也包括12条染色体上的DNA，染色体组与基因组相同吗？ 提示：野生马铃薯是二倍体，对于二倍体来说，一个染色体组是二倍体生物配子中所含的染色体。基因组：对于有性染色体的生物(二倍体)，其基因组为常染色体/2＋两条不同的性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。 重难点： “三法”判定染色体组 (1)根据染色体形态判定 细胞内形态、大小相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 (2)根据基因型判定 在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。 (3)根据染色体数与染色体形态数的比值判断 染色体数与形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如果蝇该比值为8/4＝2，则果蝇含2个染色体组。 几种常考变异类型产生配子的分析方法 【提醒】分析三体产生的配子类型时，为了避免混淆，可以进行标号，如AAa，可以记为A1A2a，则染色体的三种分离方式为1A1A2、1a,1A1、1A2a,1A2、1A1a，最后把A合并即可得到各种配子的比例。 考点二　染色体结构变异 1．染色体结构的变异 (1)原因：受各种因素影响(如：各种射线、代谢失调等)，染色体的断裂以及断裂后片段不正常的重新连接。 (2)类型 类型 图像 联会异常 实例 缺失 果蝇缺刻翅、猫叫综合征 重复 果蝇棒状眼 易位 果蝇花斑眼、人类慢性粒细胞白血病 倒位 果蝇卷翅、人类9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产 (3)结果：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。 (4)对生物性状的影响：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。 2．低温诱导植物染色体数目的变化(以洋葱为例) (1)实验原理：用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制其纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。 (2)实验步骤 (3)实验现象：视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。 【判断】(1)染色体上某个基因的丢失属于基因突变。(　　) (2)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。(　　) (3)染色体易位不改变细胞中基因数量，对个体性状不会产生影响。(　　) (4)非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。(　　) (5)硝化细菌存在基因突变和染色体变异。(　　) (6)卡诺氏液可使组织细胞相互分离开。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 【延伸】 1．基因突变和染色体变异中的“缺失或增添”对生物性状的影响一样吗？ 提示：染色体上若干基因的缺失或重复(增添)，属于染色体结构变异，会改变基因的数量，一般对生物性状影响较大；DNA分子上某个基因内部碱基的缺失或增添，会改变基因的结构，不改变基因的数量和位置，属于基因突变，与染色体变异相比，基因突变对生物性状的影响一般较小。 2．在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝粒分裂后细胞向两极移动时出现“染色体桥”结构，如图所示。基因型为Aa的雄性蝗虫进行减数分裂时，其中一个次级精母细胞出现“染色体桥”并在两着丝粒间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，则该次级精母细胞产生的精细胞的基因组成可能有________________________________(若细胞中不含A或a基因则用“O”表示)。 提示：A、A或AA、O或a、a或aa、O 重难点： 1．易位的两种类型 (1)单向易位 (2)相互易位(平衡易位) 2．染色体结构变异、基因突变和基因重组的比较 (1)染色体结构变异与基因突变的区别 (2)易位与互换的区别 项目 染色体易位 互换 图解 区别 位置 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 原理 染色体结构变异 基因重组 观察 可在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 考点三　生物育种的原理及应用 1．单倍体育种 (1)原理：染色体(数目)变异。 (2)过程 (3)优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子。 (4)缺点：技术复杂。 2．多倍体育种 (1)原理：染色体数目变异。 (2)方法：用秋水仙素或低温处理。 (3)处理材料：萌发的种子或幼苗。 (4)过程 (5)实例：三倍体无子西瓜 ①两次 传粉 ②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。 ③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 3．杂交育种 (1)原理：基因重组。 (2)过程 ①培育杂合子品种 选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×)→F1(即为所需品种)。 ②培育隐性纯合子品种 选取符合要求的双亲杂交(♀×)→F1F2→选出表型符合要求的个体种植并推广。 ③培育显性纯合子品种 a．植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。 b．动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。 (3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。 (4)缺点：获得新品种的周期长。 4．诱变育种 (1)原理：基因突变。 (2)过程 (3)优点 ①可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 ②大幅度地改良某些性状。 (4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。 【判断】 (1)单倍体育种中，通过花药(或花粉)离体培养所得的植株均为纯合的二倍体。(　　) (2)单倍体育种中，可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(　　) (3)秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，所以细胞不能分裂，从而使细胞染色体数目加倍。(　　) (4)单倍体育种没有生产实践意义，因为得到的单倍体往往高度不育。(　　) (5)二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小。(　　) (6)二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 重难点： 1．单倍体育种与杂交育种的关系 2．据不同育种目标选择不同育种方案 【构建网络】 【情境储备】　三体产生的配子类型及比例 (1)常染色体三体产生的配子类型及比例 ①若为纯合子，如基因型为BBB，则产生的配子依然是两种，BB与B，比例是1∶1。 ②若是杂合子，如基因型为BBb，则能产生四种配子，其比例为B∶b∶Bb∶BB＝2∶1∶2∶1。 (2)性染色体三体产生配子的类型及比例(以XXY的果蝇为例) 若三条性染色体任意两条联会概率相等，则XXY个体会产生的配子类型及比例是X∶Y∶XY∶XX＝2∶1∶2∶1。 　　　　　 第27讲　生物的进化 考点一　生物有共同祖先的证据、自然选择与适应的形成 1．达尔文的生物进化论的主要组成 2．生物有共同祖先的证据 (1)地层中陈列的证据——化石 (2)比较解剖学证据 教材隐含知识1．(必修2 P102图6－3及思考·讨论)蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢骨骼组成及其排列顺序都是一致的，但它们的外形及功能差别很大，其原因是这些生物具有共同的原始祖先，由于它们生活的环境不同，为适应不同的生活环境，这些器官在进化过程中，逐渐出现了形态和功能上的不同。 (3)胚胎学证据 (4)细胞生物学证据 已知最古老的化石是大约35亿年前的古细菌化石。现在还能发现古细菌，这些古细菌都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。 (5)分子生物学证据 教材隐含知识2．(必修2 P103思考·讨论)人和类人猿在DNA的碱基序列方面高度接近说明人和类人猿有共同的祖先，并且亲缘关系很近。不同生物的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一表明现存各种生物有着或远或近的亲缘关系，差异大说明亲缘关系远，反之则近。同时也能反映各种生物在进化史上出现的顺序。 3．适应的普遍性和相对性 4．适应是自然选择的结果 (1)拉马克的进化学说 ①主要观点 ②意义：彻底否定了物种不变论，奠定了科学生物进化论的基础。 (2)达尔文的自然选择学说 【提醒】变异先于环境选择。变异在环境变化之前已经产生且是不定向的，环境只是起选择作用。 【判断】(1)亲缘关系越近的生物，其蛋白质或核酸分子的相似性越高。(　　) (2)较晚近的地层中，没有较简单、较低等的生物化石。(　　) (3)从以种群为单位，发展到以生物个体为基本单位，形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。(　　) (4)达尔文的共同由来学说揭示了生物界的统一性。(　　) (5)群体中出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。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 【延伸】 1．DNA分子杂交技术可鉴定生物间亲缘关系，依据不同生物的DNA形成游离的单链区数目可判断生物之间的亲缘关系的理由在于___________________________________________________。 提示：游离的单链区数目越少(越多)，DNA中相同的碱基序列越多(越少)，生物的亲缘关系越近(越远)。 2．用拉马克观点解释长颈鹿脖子长的原因是什么？用达尔文观点解释长颈鹿脖子长的原因是什么？ 提示：拉马克观点：长颈鹿在旱季缺乏食物的时期就会用它的长脖子去吃高处的树叶，这样长期“使用”它的脖子，久而久之就变长了(用进废退)，然后遗传给了下一代(获得性遗传)。达尔文观点：长颈鹿的祖先中出现颈长的个体，且该变异可遗传，在缺乏食物的干旱时期，那些颈部较长的个体会有较多的机会吃到高处的树叶，能够生存下来，并繁殖后代，而那些颈部较短的个体则无法得到足够的食物，不易生存下来，也无法繁殖后代，逐渐被淘汰。 考点二　现代生物进化理论 1．种群是生物进化的基本单位 【提醒】(1)基因库一般针对种群而言，不是针对物种。 (2)基因库≠基因文库。 2．种群基因频率的变化 (1)可遗传变异的来源 (2)可遗传变异提供了生物进化的原材料的原因 ①可遗传变异的形成 ②可遗传变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。 【提醒】环境改变导致生物变异一般是不能遗传的，不能为生物进化提供原材料。 3．自然选择对种群基因频率变化的影响 4．探究抗生素对细菌的选择作用 (1)实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。 (2)方法步骤 ① 用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为a、b、c、d ② 取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上 ③ 用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在a区域的中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在b、c、d号区域的中央，盖上皿盖 ④ 将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12～16 h ⑤ 观察培养基上细菌的生长状况。若纸片附近出现了抑菌圈，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值 ⑥ 从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤②～⑤。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径 (3)注意事项：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造成污染。 教材隐含知识 (必修2 P112探究·实践)树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？会。原因是许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。 5．隔离在物种形成中的作用 (1)物种的概念：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 (2)隔离 (3)新物种的形成过程 【提醒】①种群≠物种。 ②物种的形成不一定要经过地理隔离。 6．协同进化 【提醒】同种生物之间不存在协同进化。 7．生物多样性的形成 (1)内容：生物多样性主要包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。 (2)形成原因：生物的进化。 (3)生物多样性三个层次间的关系 8．生物进化理论在发展 【判断】(1)种群间的地理隔离可以阻止基因交流，因此一定会出现生殖隔离。(　　) (2)突变即基因突变，能为生物进化提供原材料。(　　) (3)捕食者的存在对被捕食者有害无益。(　　) (4)协同进化是指同种生物之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。(　　) (5)协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的。(　　) (6)生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程。(　　) (7)生物进化不一定导致新物种的形成，一旦新物种形成，则生物一定发生了进化。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× (6)×　(7)√ 【延伸】 1．进化的基本单位是种群而不是个体的原因是什么？ 提示：生物进化的实质是种群基因频率的改变，研究生物的进化时仅仅研究个体是不够的，还必须研究种群基因组成的变化。 2．自养型生物产生的氧，使大气的组成发生了变化，由还原性大气转变成了氧化性大气。氧化性大气的出现，又导致了臭氧层的形成和有氧呼吸的产生，这在生物进化史上具有什么重要的意义？ 提示：臭氧层的形成阻止了紫外线对地面的直接辐射，保护了地球上的生命，并使它们能够进一步发展；1 mol的葡萄糖通过有氧呼吸产生的ATP是无氧呼吸的16倍，因此，在自然选择过程中，能进行有氧呼吸的生物，由于产能效率高而获得了更大的发展。 重难点： 1．“图解法”把握物种形成的三大模式 2．“列表法”比较物种形成与生物进化的不同 项目 物种形成 生物进化 标志 生殖隔离出现 基因频率改变 变化后生物与原生物的关系 出现生殖隔离，属于不同物种，是质变 基因频率改变，属于同一物种，是量变 二者联系 ①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种 ②进化不一定产生新物种，但新物种产生一定存在进化 【构建网络】 行者常至，为者常成 第 1 页 共 138 页 学科网（北京）股份有限公司 $