2027届高三生物人教版一轮复习高中五册书的必备知识点

该高中生物学高考复习知识清单全面覆盖细胞、代谢、遗传、进化、生态及生物技术等核心模块，按知识逻辑分讲分考点系统梳理，包含知识点解析、实验步骤、图表对比及教材隐性知识等内容。 清单采用考点星级标注、知识对比表、实验流程图等设计，如原核与真核细胞比较表直观呈现差异，重点考点标★★★★☆突出重难点，培养学生结构与功能观和科学思维。特设易错点警示和教材拓展模块，助力学生自主构建知识网络，教师可据此优化复习策略，提升备考效率。

第01讲 走近细胞(必备知识) 考点1 细胞学说内容及其意义 1.细胞学说主要建立者:德国科学家 。 2.细胞学说的要点 (1)细胞是一个有机体, 都由 发育而来,并由 所构成。 (2)细胞是 的单位,既有它自己的生命,又对与 共同组成的整体生命起作用。 (3)新细胞是由 产生的。 3.细胞学说的意义 (1)揭示了 。 (2)使人们认识到植物和动物有着共同的结构基础,催生了生物学的问世。 (3)使生物学的研究随之由器官、组织水平进入细胞水平,并为后来进入 水平打下基础。 (4)细胞学说中细胞分裂产生新细胞的结论,不仅解释了个体发育,也为后来生物进化论的确立埋下了伏笔。 4.细胞学说的建立过程 (1)肉眼观察阶段 ①比利时科学家维萨里揭示了人体在 水平的结构。 ②比夏指出器官由低一层次的结构—— 构成。 (2)显微观察阶段 ①罗伯特・胡克发现并命名了 。 ②列文虎克观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等。 ③马尔比基用显微镜广泛观察了动植物的 ,如 和 。 (3)理论归纳阶段 ①德国植物学家施莱登提出植物细胞学说。 ②德国动物学家施旺观察动物,提出动物体也是由 构成的,一切动物的个体发育过程,都是从 开始的。 ③德国的魏尔肖总结出“细胞通过 ”。 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.归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法。 3.科学研究中经常运用不完全归纳法。由不完全归纳得出的结论很可能是可信的,因此可以用来预测和判断,不过,也需要注意存在例外的可能。 考点2 细胞是基本的生命系统 1.生命活动离不开细胞 (1)病毒: 结构,必须寄生在活细胞中才能生活。 (2)单细胞生物:依靠单个细胞完成 。 (3)多细胞生物:依赖 共同完成复杂的生命活动。 2.生命系统的结构层次 细胞(最基本的生命系统) 组织 器官 系统(植物没有系统这一层次) 个体 种群 群落 生物圈(最大的生命系统) 结构层次 含义 举例 细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 上皮细胞、肌肉细胞、心肌细胞 组织 由形态相似、 和 相同的细胞结合在一起形成的细胞群 动物组织:上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织 植物组织:保护组织、分生组织、 、输导组织等 器官 不同的组织按照一定的次序结合在一起形成的能行使一定功能的结构单位 动物器官:各种消化器官、心脏、脑等。 植物器官: (根、茎、叶)、生殖器官(花、果实、种子) 系统 能够共同完成一种或几种 的多个器官按照一定的次序组合在一起构成系统 高等动物的系统:运动系统、呼吸系统、消化系统、 、泌尿系统、生殖系统、 、内分泌系统 个体 由各种器官或系统协调配合,共同完成复杂的生命活动的生物体。单细胞生物是由一个 构成的生物体 草鱼、龟、人、草履虫 种群 在一定的区域内,同种生物的所有个体是个种群 一个池塘中的所有卿鱼 群落 同时间内聚集在一定区域内,各种生物 的集合 一个池塘中的所有生物 生态系统 由 与它的无机环境相互作用而形成的统一整体 一个池塘 生物圈 山地球上所有的 和这些生物生活的无机环境共同组成 生物圈是地球上最大的生态系统,所有的地球生物都生活在这个区域内 特别提醒 1.草履虫等单细胞生物既属于细胞层次,又属于个体层次,没有组织、器官、系统这三个结构层次。 2.生命系统的层次中可含“非生物成分”,如生态系统中的无机环境。 3.病毒属于生物,但不属于生命系统的结构层次。 4.地球上最早出现的生命形式是单细胞生物。生物繁殖和进化的基本单位是种群。 5.单细胞生物由单个细胞直接构成,既属于细胞层次,又属于个体层次,没有组织、器官、系统这三个结构层次。 6.植物没有系统这一结构层次,由细胞 组织 器官(根、茎、叶、花、果实、种子) 植物体构成。 7.能完整表现生命活动的最小生命系统是细胞。 考点3 原核细胞和真核细胞 1.科学家根据细胞内 ,把细胞分为 两大类。 2.由真核细胞构成的生物叫作 生物,如 等。 3.由原核细胞构成的生物叫作 生物。 (1)原核生物主要是分布广泛的各种 。细菌中的多数种类是 生活的 养生物。细菌的细胞都有 ,都没有 ;也没有 体,但有环状的DNA分子,位于细胞内特定的区域,这个区域叫作 。 (2)有一类细菌叫作 (旧称蓝藻)。蓝细菌细胞内含有 ,是能进行光合作用的 生物。淡水水域污染后富营养化,导致 等大量繁殖,会形成让人讨厌的水华,影响水质和水生动物的生活。 4.原核细胞和真核细胞具有相似的 ,它们都以 作为遗传物质,这让我们再一次看到了原核细胞和真核细胞的 性。 5.归纳总结:比较区分真核、原核细胞 原核细胞 真核细胞 绘制模式图解 最主要区别 细胞内无以 为界限的细胞核 细胞内有以 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 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 ,无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器 细胞核 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 结合形成染色体(质) 转录和翻译 可 进行,转录在拟核中进行,翻译在核糖体中进行 不可同时进行,转录主要在细胞核内进行,翻译在细胞质(核糖体)内进行 是否遵循孟德尔遗传定律 不遵循 核基因 ,质基因 可遗传变异类型 基因突变、基因重组和染色体变异 细胞分裂 一般为 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂 共性 都有相似的 ;遗传物质都是 ;都有 举例 蓝细菌、放线菌、衣原体、支原体(目前发现的最小细胞,且无细胞壁)等 酵母菌等真菌、衣藻、动物、植物等 特别提醒 1.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。 2.蓝细菌的常见种类有:色球蓝细菌、念珠蓝细菌、颤蓝细菌、发菜等。 【教材隐性知识】 1.源于P11“旁栏思考”:“原核细胞”中的“原”字指“原始”的含义;“真核细胞”中的“真”字指“真正”的含义;从进化的视角看,真核细胞是由原核细胞进化而来的。 2.源于P12“拓展应用”:支原体可能是最小、最简单的单细胞生物。与细菌的细胞结构的区别是支原体没有细胞壁。 考点4 细胞的多样性和统一性 1.细胞的多样性体现及原因 (1)体现:细胞的形状、大小、种类、结构等方面的差异。 (2)原因: ①直接原因:构成细胞的 。 ②根本原因:DNA的多样性(不同生物间)及 (同种生物不同细胞间)。 2.细胞的统一性的表现 (1)结构:都有 。 (2)能量:一般都以 作为直接能源物质。 (3)组成:组成细胞的元素和化合物种类基本相同。 (4)增殖:都以 的方式增殖。 (5)遗传:都以 作为遗传物质,共用一套 。 考点5 实验:使用高倍显微镜观察几种细胞 1.显微镜使用步骤 (1)转动 使视野明亮。 (2)在 倍镜下观察清楚后,把要放大观察的物像 。 (3)转动 ,换成 倍物镜。 (4)用 准焦螺旋调焦并观察。 2.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, 螺纹,物镜需拧在转换器上, 螺纹。 (2)放大倍数与长短的关系 ①物镜越长,放大倍数 ,距盖玻片距离 。 ②目镜越长,放大倍数 。 ③放大倍数指的是观察物体 的放大倍数,并不是指体积或面积。 3.显微镜的成像特点和物像移动规律 显微镜成的像为左右相反、上下颠倒的虚像,实际看到的像相当于将观察物旋转180 。 应遵循“同向原则”,偏哪往哪移,因为视野中物像的移动方向与装片中实物的运动方向正好相反,如物像偏左上方,则装片应向左上方移动。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(上下左右对调,但细胞质流动的方向不变)。 4.视野中细胞数目与放大倍数的关系 (1)若视野中细胞成单行,则计算时只考虑长度,可根据看到的细胞数目与放大倍数成反比的规律进行计算。 计算公式 放大之后的细胞数目=放大之前的细胞数目 举例 16个16/(400/100)=4个 (2)若视野中细胞均匀分布在整个视野中,可根据看到的细胞数目与放大倍数的平方成反比的规律进行计算。 计算公式 放大之后的细胞数目=放大之前的细胞数目 举例 64个64/(400/100)2=4个 显微镜使用注意事项: 1.装片移动规律,相对于视野中央,物像偏向哪个方向,装片就移向哪个方向,即“偏向哪儿向哪儿移”。 2.观察颜色深的材料,视野应适当调亮,反之则应适当调暗; 考点6 病毒 1.病毒是一类非细胞结构的生物。由于它的结构与高等动植物及其他生物完全不同,所以生物学家在分类时将它作为特殊的一类,单独列为病毒界。病毒形体极其微小,在电子显微镜下才能观察到,一般可以通过细菌滤器(一般的直径为1~10 m,而多数病毒的直径在100nm左右)。 2.病毒的结构:病毒由蛋白质外壳和遗传物质(核酸)或仅由蛋白质(朊病毒)组成。 3.病毒的分类:分为动物病毒(专门寄生在人和动物的细胞里,如流感病毒)、植物病毒(专门寄生在植物的细胞里,如烟草花叶病毒)、细菌病毒(也称噬菌体,专门寄生在细菌体内,如大肠杆菌噬菌体)每种病毒只有DNA或RNA一种核酸。 4.病毒的生活方式:病毒在宿主的活细胞内营寄生生活。不同的病毒只能寄生在特定的宿主细胞内,具有专一性,这也是病毒分类的另一个重要依据。 5.病毒的繁殖过程:病毒在宿主细胞的协助下,以核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖,不存在个体的生长和均等分裂等细胞繁殖方式。以高中生物学中最常见的噬菌体为例:噬菌体的繁殖一般可分为五个阶段:即吸附 注入 合成 组装 释放。 注意 1.病毒不能进行独立的代谢,不属于生命系统层次,但在宿主细胞中能增殖,产生与亲代相同的子代病毒,繁殖是生物的基本特征之一,所以病毒属于生物 2.噬菌体是专门寄生在细菌体内的病毒。 3.病毒离开细胞,病毒很快死亡,而且不能用配置的普通培养基培养,往往采用活鸡胚细胞进行培养。 第02讲 细胞中的元素和化合物(必备知识) 考点1 细胞中的元素 1.元素的种类、分类及存在形式 (1)种类:细胞中常见的化学元素有 多种。 (2)分类 ①大量元素: 等 ②微量元素: 等(根据“含量”区分而非“重要性”) (3)存在形式:存在形式:组成细胞的各种元素大多以 的形式存在,如 等。 特别提醒 1.细胞中含量最多的4种元素是C、H、O、N。 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.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.分析含量之“最”时,要看清楚是干重还是鲜重,是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中,含量最多的元素是O,最多的化合物是水,最多的有机物是蛋白质;在细胞的干重中,含量最多的元素是C,最多的化合物(有机物)是蛋白质。 2.生物界和无机自然界在元素组成上的统一性和差异性 (1)统一性:组成细胞的化学元素在 中都能找到,在元素 上具有统一性。 (2)差异性:同一种元素在生物界和无机自然界中的 差别很大。 考点2 细胞中的化合物 1.无机物 (1)水: 含量最多。 (2)无机盐:占细胞鲜重的 。 2.有机物 (1)糖类:一般为C、H、O。 (2)蛋白质: 含量最多。(C、H、O、N,有的含S) (3)核酸: 的携带者。(C、H、O、N、P) (4)脂质:C、H、O(有的含P甚至N)。 特别提醒 分析含量之“最”时,要看清楚是干重还是鲜重,是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中,含量最多的元素是O,最多的化合物是水,最多的有机物是蛋白质;在细胞的干重中,含量最多的元素是C,最多的化合物(有机物)是蛋白质。 考点3 细胞中的水 1.水的性质 (1)空间结构及电子不对称分布:形成极性分子。 (2)极性分子特性 ①带电荷分子或离子都容易与水结合,是良好溶剂。 ②可形成氢键 1)易断裂易形成,使水在常温下呈液态,可流动。 2)具有较高的比热容,使水的温度相对不易发生改变。 特别提醒 氢键是一种弱的静电引力,氢键的大小介于化学键与范德华力之间。 2.水的功能:细胞内良好的 ;细胞内的许多 都需要水的参与;多细胞生物体的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的 环境中;还可以 营养物质和代谢废物。 3.细胞中水的存在形式和功能 细胞中水有两种形式,绝大部分的水呈游离态,可以自由流动叫作 ;一部分与细胞内的其他物质相结合,叫作 。 是细胞内良好的溶剂, 是细胞结构的重要组成部分,细胞内结合水的存在形式主要是水与 等物质结合。 4.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 在正常情况下,细胞内 所占比例越高,细胞的代谢就 ;而结合水越多,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就 。如曲线: 5.水的理化特性与分子结构的对应关系 理化特性 分子结构 是良好的溶剂 水是极性分子 具有流动性 氢键不稳定 具有高比热容 能形成分子间氢键 特别提醒 1.刚收获的小麦种子,农民往往将其晒干后再储存,该过程中种子丢失的主要是自由水,种子仍保留活性。 2.如果将晒干的种子放在试管中加热,会发现试管壁上有水珠出现,该过程中种子丢失的主要是结合水,种子失去活性。 3.晒干的种子能够长久保存,浸泡吸水后能够萌发,在一定范围内,自由水和结合水的比值越大,细胞代谢越旺盛。 4.越冬的植物、干旱地区植物的细胞中,结合水含量升高,在一般情况下,结合水和自由水的比值越大,细胞抗逆性越强。 考点4 细胞中的无机盐 1.存在形式和含量:大多数以离子的形式存在;无机盐是细胞中含量很少的无机物仅占细胞鲜重的1%~1.5%。 2.生理功能 (1)构成某些化合物:Mg是 的组成成分;Fe是 的组成成分;P是ATP、 、NADPH、 的组成成分。 (2)维持生命活动:维持细胞正常 (如:HCO3-和H2CO3等);维持血浆 (如:Na+和CI-等);影响 (如:Na+和Ca2+等)。 3.验证作用 (1)对照组:植物+完全培养液,正常生长。 (2)实验组:植物+只缺元素X的完全培养液。若正常生长,X为 ;若生长不正常,补充X后生长正常,则X是 。 特别提醒 1.足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象,这是随着汗液丢失了大量钙离子引起的;硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长,缺少硼时常导致“花而不实”。说明无机盐对维持生物体的正常生命活动有着重要的意义。 2.无机盐能调节人体的渗透压,维持细胞的正常形态。 3.人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等无机盐对于维持人体内环境酸碱平衡的相对稳定具有重要作用。 【教材隐性知识】 1.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 。 2.农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出1点即可)。 3.(教材拓展)如图表示冬小麦叶片细胞中的水与冻害程度的相关性曲线,冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值有什么关系? 请解释其中的原因 。 考点5 实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.检测原理(颜色反应) (1)糖类的检测 还原糖+ 。 (2)脂肪的检测:脂肪+苏丹 染液― 。 (3)蛋白质的检测:蛋白质+ ― 紫色。 2.材料的选择:要检测的物质含量高; 色。 3.实验步骤 (1)还原糖的检测和观察 待测组织样液2mL 1mL(甲液和乙液 均匀) (50~65 ) 砖红色沉淀 (2)脂肪的检测和观察 1)取材:选取浸泡并去掉种皮的花生种子。 2)切片:把花生子叶切成薄片,放入盛有清水的培养皿中待用。 3)制片 ①取最薄的切片,置于载玻片中央。 ②滴2-3滴苏丹 染液,染色3分钟。 ③吸去染液,滴加1-2滴体积分数为50%的酒精溶液去浮色。 ④吸去酒精,滴一滴蒸馏水,盖上盖玻片,制成临时切片。 4)观察:先在低倍显微镜下找到花生子叶最薄处,移至视野中央并调清物像,再换高倍显微镜,可观察到视野中被染成 的脂肪颗粒。 (3)蛋白质的检测和观察 待测组织样液2mL 双缩脲试剂 1mL,摇匀 双缩脲试剂 4滴,摇匀 溶液呈 特别提醒 1.能与双缩脲试剂呈现紫色反应的化合物不一定是蛋白质:凡是具有两个或两个以上肽键的化合物均可以与双缩脲试剂呈现紫色反应。双缩脲试剂不能用于检测氨基酸的含量。 2.实验成功的4个关键点 (1)三个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反应。 (2)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,原因是苏丹 染液易溶于酒精。 (3)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。 (4)实验中,在加相应试剂之前要留出部分组织样液,目的是作为对照,以便与检测后的样液颜色作对比,增强实验的说服力。 4.注意事项 (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自身的颜色。 (3)检测蛋白质时,加入双缩脲试剂B液后,如果没有产生明显的紫色反应,可能的原因是加入的双缩脲试剂B液过量,CuSO4在碱性溶液中生成大量的Cu(OH)2产生蓝色絮状沉淀,会遮蔽实验中所产生的紫色,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。 特别提醒 1.因为本实验是利用颜色反应进行检测,生物材料原有颜色会影响实验结果,所以应选白色或无色的材料进行实验。 2.蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2+生成紫色络合物,所以先加双缩脲试剂A液营造碱性环境,后加B液提供Cu2+。其中双缩脲试剂B液的量不能过多,因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2,使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。 3.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一” (1)唯一需要水浴加热——还原糖检测。若不加热,则无砖红色沉淀出现。 (2)唯一需要显微镜——脂肪颗粒的观察。 (3)唯一使用酒精——脂肪的检测,实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。 4.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同” (1)一同:成分相同:都含有NaOH和CuSO4两种成分,且NaOH溶液的质量浓度都为0.1g/mL (2)三不同 ①CuSO4浓度不同:斐林试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.05g/mL,双缩脲试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.01g/mL。 ②使用方法不同:鉴定还原糖时将甲、乙两液等量混匀后立即使用;鉴定蛋白质时先加A液1mL摇匀,然后加B液4滴,振荡摇匀。 ③原理不同::斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液,双缩脲试剂的实质是碱性环境中的Cu2+ 第03讲糖类和脂质(必备知识) 考点1 细胞中的糖类 1.糖类是重要的 物质。糖类分子一般是由 三种元素构成。糖类大致可以分为 、二糖、 等几类。 2.分类 (1)单糖: 水解的糖 种类 特点 常见种类 分布 功能 单糖 水解的糖,能被细胞直接吸收。 五碳糖 核糖C5H10O5 动植物细胞 的基本组成成分 脱氧核糖C5H10O4 的基本组成成分 六碳糖 葡萄糖(C6H12O6) 细胞生命活动的 果糖 植物细胞特有 —— 半乳糖 主要分布在 中 —— (2)二糖——可水解成 (由两分子单糖 而成的糖。) 种类 特点 常见种类 分布 功能 二糖 水解后能够生成两分子单糖,一般要水解成单糖才能被细胞吸收 蔗糖(蔗糖 ) 甜菜、甘蔗、水果等植物细胞中,可用于加工红糖、白糖、冰糖等 能水解成单糖而 麦芽糖( ) 发芽的小麦等植物细胞中 乳糖( ) 人和动物的乳汁中 (3)多糖——可水解成 (由多分子单糖脱水缩合而成的糖。) 种类 特点 常见种类 分布 功能 ( )n (C6H10O5)n 水解后能够生成许多单糖,必须水解成单糖才能被细胞吸收 淀粉(淀粉 ) 玉米、小麦、水稻、马铃薯、山药等植物细胞中 植物细胞中重要的 物质 纤维素(纤维素 ) 植物细胞壁 构成植物细胞的细胞壁 糖原(糖原 许多葡萄糖) 肝糖原 主要存在于人和动物的肝脏和肌肉中 糖原是人和动物细胞中重要的 ;肝糖原可调节血糖含量,肌糖原可为肌肉供能 肌糖原 (壳多糖) 广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中的结构材料 几丁质及其衍生物用于医药、化工方面 【教材隐性知识】 1.源于必修1P24“图2-3”:构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子,但是葡萄糖的数量、连接方式等不同。 2.源于必修1P25“批判性思维”:膳食纤维能够促进胃肠的蠕动和排空。所以,多吃一些富含膳食纤维的食物,排便就会通畅,并且减少患大肠癌的机会,还有利于降低过高的血脂和血糖等,从而有利于维护心脑血管的健康、预防糖尿病、维持正常体重等。因此一些科学家把它称作人类的“第七类营养素”。 特别提醒 1.半乳糖、乳糖并非动物细胞特有的糖类,乳糖也存在于连翘属花的雄性器官中,并已从人心果树的成熟果实中获得。常春藤果实中存在游离的D 半乳糖。 2.果糖也不是植物细胞特有的。 3.糖原也能在细菌(如大肠杆菌)和个别植物(如甜玉米)中找到。 4.海洋无脊椎动物被囊类外套膜中含有相当多的纤维素。 考点2 细胞中的脂质 1.元素组成:主要是 ,有些还含有 。相对于糖类,脂质分子中 含量低, 含量高。 2.性质:脂质通常不溶于 ,而溶于 。 3.分类和功能 (1)脂肪(三酰甘油) ①元素组成: ②结构组成:三分子 和一分子甘油,脂肪酸分为 和不饱和脂肪酸。 ③功能:细胞内良好的 ;保温、 和减压。 (2)磷脂 ①元素组成:除C、H、O外,还有 ,甚至 ②结构组成:一分子甘油、二分子脂肪酸、一分子 及其他衍生物。 ③功能:构成 的重要成分。 ④分布:在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中,含量丰富。 (3)固醇 ①元素组成: ②分类及功能 1)胆固醇:构成 的重要成分,参与人体 脂质的运输。 2)性激素:促进人和动物生殖器官发育和生殖细胞形成。 3)维生素D:促进人和动物肠道对 的吸收。 【教材隐性知识】 1.源于教材P26正文小字部分:构成脂肪的脂肪酸的种类和分子长短不相同,若脂肪酸长链中的碳原子之间都以单键连接,则为 ,若脂肪酸长链中碳原子之间存在双键,则为 。植物脂肪大多数含有 ,在室温时呈 ,而大多数动物脂肪含有 ,室温时呈 。 2.源于必修1P27“练习与应用 概念检测”:磷脂是 (填“真核细胞”“原核细胞”或“所有细胞”)必不可少的脂质。 特别提醒 1.磷脂是所有细胞必不可少的脂质,脂肪不参与生物膜的构成。 2.脂质中只有脂肪可被苏丹 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。 考点3 糖与脂质的转化 1.血液中的葡萄糖除供细胞利用外,多余部分可以合成糖原储存起来,还有富余可以转化成脂肪和某些氨基酸。 2.糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪;而脂肪一般只在糖类供能不足时,才会分解供能,而且不能大量转化为糖类。 3.种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化 种子类型 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 (1)种子形成时,光合作用产物的输入导致其干重增加。 (2)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有所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素),然后再减少。 【教材隐性知识】 1. 淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖,它们在化学性质上有很大差距的原因是 2.相比于淀粉类作物种子,种植油料作物种子时要播种得浅一些,原因是 。 3.向北京鸭饲喂玉米、谷类和菜叶能够达到育肥的原因是 。 4.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 。 第04讲蛋白质和核酸(必备知识) 考点1 蛋白质的基本单位——氨基酸 1.元素组成:C、H、O、N,有的含S等。 2.结构通式: 3.结构特点: (1)每种氨基酸分子至少含有一个 (—NH2)和一个 (—COOH)。 (2)每种氨基酸分子中都有一个 和一个 连接在同一个碳原子上,该碳原子还连接一个 和一个侧链基团,这个侧链基团用 表示。各种氨基酸的区别在于 基的不同。 4.区别依据:各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 5.种类:组成人体蛋白质的氨基酸有 种,非必需氨基酸(13种)、必需氨基酸(8种)。 特别提醒 8种必需氨基酸 甲(甲硫氨酸)来(赖氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。婴儿多1种:组氨酸。 【归纳总结】 1.类比推理法理解氨基酸的结构 (1)类比:把氨基酸分子比喻成人,两只手分别代表 和 ,两条腿代表 ,头代表 基,躯干代表 。 (2)图示 2.氨基、羧基、R基的书写 (1)正确的格式: 、 、 (千万不要忘记在原子团前面加“—”)。 (2)避免两种错误格式 ①写成NH2、COOH、R。 ②写成NH3、—NH3、HCOOH等。 (3)结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别 考点2 蛋白质的结构及其多样性 1.脱水缩合——连接氨基酸的方式 (1)概念: 。 (2)过程 ①过程a的名称: ,脱去的水中的氢来自 ,氧来自 。 ②化合物b的名称: ,即由 脱水缩合形成的化合物。 ③多肽:多个氨基酸缩合而成,含有多个肽键的化合物。多肽通常呈 结构,叫 。 2.蛋白质的结构层次(以血红蛋白为例) 氨基酸之间脱水缩合形成肽链 一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠 这条肽链进一步盘绕形 成一定的空间结构 四条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构。 ①肽链盘曲折叠的原因是肽链上不相邻的氨基酸之间常常会规则性地形成 等。 ②两条或多条肽链之间常通过 等化学键结合在一起。 特别提醒 (1)由于基因的选择性表达,同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量有所不同。 (2)氨基酸数目≠氨基酸种类:蛋白质分子含有多个氨基酸,构成人体蛋白质的氨基酸有21种。 (3)R基团中不一定有C原子,如甘氨酸中R基团为H原子;S元素一定在R基团中。 (4)多肽≠蛋白质:在核糖体上合成的是多肽,而不是蛋白质,多肽必须经过加工后,才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。 3.蛋白质结构多样性的原因 (1)氨基酸 ①种类不同。 ②数目成千上万。 ③排列顺序干变万化。 (2)多肽:肽链的盘曲、折叠方式及其形成的 千差万别。 【教材隐性知识】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 。 4.蛋白质变性 蛋白质变性指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的 被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象,该过程一般不会破坏 键。高温使蛋白质的空间结构变得 、 ,容易被蛋白酶接触而水解。 【教材隐性知识】源于必修1 P32“与社会的联系”: (1)蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其 被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。 (2)熟鸡蛋更容易消化的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,容易被 水解。 考点3 蛋白质的功能 1.蛋白质的功能 实例 蛋白质的功能 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等含有蛋白质 构成 结构的重要物质,称为 绝大多数酶是蛋白质,如胃蛋白酶 功能 血红蛋白能运输 功能 胰岛素等蛋白质类激素 功能 抗体可抵御病菌和病毒等抗原的侵害 功能 总结:细胞的各项生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的 。 2.结构多样性与功能多样性的关系:每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的 ,如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变,就可能会 。 特别提醒 1.蛋白质结构多样性的根本原因:控制蛋白质合成的基因具有多样性。 2.图示法理解激素、酶、抗体、载体蛋白与蛋白质关系 (1)绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA;激素中有些是蛋白质,有些不是蛋白质。 (2)抗体和载体蛋白的本质都是蛋白质,但结构各不相同。 考点4 蛋白质相关计算题的总结 1.计算多肽形成时的肽键数与脱去水分子数 肽链数 氨基酸数 肽键数 脱去水分子数 多肽相对分子质量 氨基数 羧基数 1 m m-1 m-1 am-18(m-1) 至少1个 至少1个 n m m-n am-18(m-n) 至少n个 至少n个 环状 m m m 至少0个 至少0个 2.计算蛋白质相对分子质量 (1)无二硫键:蛋白质相对分子质量= 。 (2)有二硫键(—S—S—)时(每形成一个二硫键脱去两个氢):蛋白质相对分子质量= 。 3.解答多肽中各原子数的计算题 在脱水缩合形成多肽时,C、N原子数目不变,H、O原子数目有变化,其数量关系如下: ①C原子数= ;②H原子数= ; ③O原子数= ; ④N原子数= 。 4.蛋白质分子中氨基酸数和基因、mRNA之间的关系 。 5.蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算 (1)至少含有的游离氨基数或羧基数= 数。 (2)游离氨基数或羧基数=肽链数+ 中含有的氨基数或羧基数。 6.蛋白质水解有关计算 (1)若除去多肽内部的1个氨基酸,需水解掉2个肽键;若除去多肽一端的1个氨基酸,需水解掉1个肽键。 (2)每水解1个肽键,则需要1分子水参与,肽键数减少1个,生成物与原多肽相比氧原子增加1个,氢原子增加2个,氨基增加1个,羧基增加1个。 考点5 核酸是由核苷酸连接而成的长链 1.种类 一类是脱氧核糖核酸,简称 ;另一类是 ,简称RNA。 2.分布 真核细胞的DNA主要分布在 中, 内也含有少量的DNA。RNA主要分布在 中。 特别提醒 真核生物 原核生物 病毒核酸为 ,位于病毒的内部。 3.核酸的基本组成单位——核苷酸 (1)结构如图所示,由a (1种)、b ( 种)、c ( 种)3种小分子构成。b、c合称为 。 (2)核苷酸也分为2种(见下图),其中,DNA的基本组成单位为脱氧核糖核苷酸,简称脱氧核苷酸,RNA的基本组成单位为 。从组成成分来看,DNA与RNA相比:DNA分子特有 ,RNA分子特有 ;DNA和RNA共有的组分为磷酸和A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)3种碱基。 4.DNA和RNA的区别 (1)分子组成的不同 ①DNA的五碳糖是 而RNA的则是核糖。 ②DNA特有的碱基是 ,而RNA的则是 。 (2)分子结构的不同 DNA是由 连接而成的,一般由 条链构成,RNA则是由 连接而成,由 链构成。 5.通过DNA指纹获得遗传信息的根本原因 生物的遗传信息储存在 中,而且每个个体的 各有特点。 6.核酸的多样性及功能 (1)多样性的原因:核苷酸 不同和 多样。 (2)功能 ①核酸是细胞内携带 的物质。 ②核酸在生物体的 和 中具有极其重要的作用。 7.RNA的功能 除了作为少部分病毒(RNA病毒)的遗传物质,RNA还具有以下功能:①mRNA传递遗传信息;②tRNA运输氨基酸;③rRNA可以组成核糖体;④极少数RNA可作为酶,具有催化功能。 8.比较真核生物、原核生物及病毒的核酸类型 项目 核酸 遗传物质 类型 核苷酸种类 碱基种类 类型 核苷酸种类 碱基种类 细胞生物 真核细胞 DNA和RNA DNA 4 4 原核生物 DNA和RNA 8 5 非细胞生物(病毒) DNA病毒 DNA 4 4 RNA病毒 RNA RNA 4 4 9.DNA、RNA初步水解的产物和彻底水解的产物 物质 初步水解的产物 彻底水解的产物 DNA 核苷酸 、磷酸、4种碱基(A、T、C、G) RNA 核苷酸 、磷酸、4种碱基(A、U、C、G) 考点6 生物大分子以碳链为骨架 1.单体和多聚体 生物大分子是由许多基本单位连接而成的,这些基本单位称为 ,这些生物大分子又称为单体的多聚体。 单体(基本单位) 多聚体(生物大分子) 单糖 多糖 氨基酸 蛋白质 核苷酸 核酸 (1)在构成细胞的化合物中, 、 、 都是生物大分子。 (2)生物大分子是由许多 连接成的 。单体通过 或聚合反应(有水生成)生成多聚体。多聚体通过 反应(消耗水)生成单体。 2.每一个单体都以 为基本骨架,由许多单体连接成多聚体。 3.碳是生命的核心元素。 4.细胞是由化学元素和化合物构成的 (1) 等生物大分子以碳链作为基本骨架。 (2) 提供生命活动的重要能源。 (3) 与其他物质一起,共同承担着构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。 (4)细胞中的化合物, 处在不断变化中,但又保持相对稳定,以保证细胞生命活动正常进行。 特别提醒 脂肪是由甘油和脂肪酸结合而成的,而且脂肪的分子量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多,一般不称其为生物大分子。磷脂和固醇同样不属于生物大分子。 5.各种有机物的组成和功能总结 6.有机物分解产物 项目 DNA RNA 蛋白质 淀粉 脂肪 基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 葡萄糖 — 初步分解产物 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 多肽 麦芽糖 甘油和脂肪酸 彻底分解产物 脱氧核糖、含氮碱基和磷酸 核糖、含氮碱基和磷酸 氨基酸 葡萄糖 甘油和脂肪酸 代谢终产物 CO2、H2O、尿素和磷酸盐 CO2、H2O和尿素 CO2和H2O CO2和H2O 第05讲 细胞膜和细胞核(必备知识) 考点1 对细胞膜的探究历程 1.对细胞膜成分的探索 时间、人物 实验依据 结论或假说 1895年,欧文顿 对植物细胞进行通透性实验,发现溶于脂质的物质更容易通过细胞膜 推测:细胞膜是由 组成的 20世纪初,科学家 利用哺乳动物的红细胞,制备纯净的细胞膜进行化学分析 组成细胞膜的脂质有 ,其中 含量最多 1925年,戈特和格伦德尔 用丙酮从红细胞中提取的脂质,铺展成单分子层,单层分子的面积是红细胞表面积的 倍 细胞膜中的磷脂分子必然 1935年,丹尼利和戴维森 发现细胞表面的张力明显低于油—水界面的表面张力 细胞膜可能还附有 2.对细胞膜结构的探索 时间、人物 实验依据 结论或假说 1959年,罗伯特森 在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构 所有的细胞膜都由 三层结构构成,是静态的结构 1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有 1972年,辛格和尼科尔森 新的观察和实验证据 提出为大多数人所接受的细胞膜的 模型 考点2 细胞膜的结构和功能 1.细胞膜(细胞质膜或质膜)的制备 材料 人或其他哺乳动物 选材原因 无 和众多的 ,易制得纯净的细胞膜 无 ,细胞易吸水涨破 制备细胞膜的原理 哺乳动物的红细胞 离心 获得细胞膜 2.细胞膜的成分 (1)脂质: 最丰富,此外还有少量的 。 (2)蛋白质:在细胞膜行使功能方面起着重要的作用,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的 越多。 (3)糖类(少量):主要分布在细胞膜的 ,和蛋白质分子结合形成 ,或与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子被称为 。 特别提醒 1.不同种类的细胞,细胞膜的成分及含量不完全相同。膜上的蛋白质也不是一成不变的。 2.细胞膜的组分并不是不可变的。如细胞癌变过程中,细胞膜组分发生变化,糖蛋白含量下降。 3.流动镶嵌模型 (1)基本内容 ①流动镶嵌模型认为,细胞膜主要是由 和 构成的。 是膜的基本支架,其内部是磷脂分子的 , 或 不能自由通过,因此具有 作用。 以不同方式 在磷脂双分子层中:有的 在磷脂双分子层表面,有的部分或全部 磷脂双分子层中,有的 于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在 等方面具有重要作用。 ②细胞膜的外表面还有糖类分子,它和蛋白质分子结合形成 ,或与脂质结合形成 ,这些糖类分子叫作 。糖被在细胞生命活动中具有重要功能,如与细胞表面的 、细胞间的 等功能有密切关系。 (2)结构特点 特点 具有 原因 构成膜的磷脂双分子可以 自由移动,大多数蛋白质分子也是可以 的 意义 对细胞完成 、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的 实例 质壁分离、变形虫运动、 、巨噬细胞的 作用等 【教材隐性知识】 1.源于必修1P45“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通过细胞膜。 2.源于必修1P46“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。 4.细胞膜的三大功能 (1)将细胞与外界环境分隔开 ①保障 相对稳定; ②将 与 分隔开,产生原始的细胞,成为相对独立的系统 (2)控制物质进出细胞 ①方式:被动运输、主动运输和胞吞、胞吐 ②特点 1)普遍性:营养物质、代谢废物、分泌物等 2)选择性: 根本:细胞自身遗传特性。 直接:细胞膜上 的种类、数量及其 的变化。 3)相对性:病毒、病菌侵入细胞 (3)进行细胞间的信息交流 ①化学物质传递(如 、递质) ②接触传递(如 、细胞毒性T细胞与靶细胞接触) ③通道传递(如 ) 注意: 是系统的边界——细胞的边界。 特别提醒 1.不是所有信号分子的受体都在细胞膜上,有些小分子如脂溶性的信号分子(如性激素)的受体在细胞内部。 2.不是所有信号分子传递都需要受体,如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接进行信息交流。 5.功能特点 特点 具有 表现 水分子、被选择的离子和小分子可以通过,大分子、不被选择的离子和小分子不能通过 主要原因 基因决定转运蛋白的 ,使细胞膜对运输的物质具有选择性 6.植物细胞的细胞壁 (1)成分:主要是 和 (2)形成:与高尔基体有关 (3)去除方法:酶解法(纤维素酶和果胶酶) (4)功能:支持与保护作用 (5)特性:全透性 注意:不同生物细胞壁的主要成分不同,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,细菌细胞壁的主要成分有肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质,真菌细胞壁的主要成分是多糖,还有少量的蛋白质和脂质。 特别提醒 五种常考的“膜蛋白”及其功能 (1)部分信号分子(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,如主动运输的钠钾泵。 (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(如免疫细胞对抗原的特异性识别等)。 考点3 细胞核的结构和功能 1.细胞核的分布:除了高等植物 细胞和哺乳动物 等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。 2. 细胞核的结构概述 特别提醒 核孔复合体 (1)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。 (2)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,而且核也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。 3.染色体与染色质的转化 染色质和染色体是同一物质不同时期的两种存在状态。光学显微镜可以观察到染色体的数目和结构的变化,因此能够通过显微镜观察到染色体的变异。 特别提醒 “三核”——核膜、核孔、核仁的相关剖析 (1)核膜、核仁在有丝分裂前期消失,有丝分裂末期重建。 (2)核膜上附着有多种酶,有利于多种化学反应的进行。 (3)核膜、核孔都有选择透过性:小分子物质可通过核膜进出细胞核。核孔可以运输部分小分子物质(不消耗能量),也可以运输大分子物质(消耗能量)。RNA可以通过核孔进入细胞质。蛋白质(如解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等)通过核孔进入细胞核,但DNA不能通过核孔。 (4)代谢越旺盛的细胞,核孔的数目一般越多,核仁的体积一般越大。如,人的口腔上皮细胞与胰岛B细胞相比,前者核孔的数目少,核仁体积小;冬小麦在越冬期间核孔的数目少,核仁体积小。 3.细胞核的功能 (1)功能阐述:细胞核是 ,是 的控制中心。 (2)原因: 上储存着遗传信息、遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”,这张“蓝图”储藏在 里。 4.细胞核功能的探究实验 (1)伞藻嫁接与核移植实验 ①伞藻嫁接实验过程:相互对照。 ②伞藻核移植实验过程:自身对照。 ③实验结论:伞藻“帽”的形状是由 控制的。 (2)其他动物细胞核功能的经典实验 实验名称 实验过程 实验结论 黑白美西 螈核移植实验 美西螈皮肤颜色的遗传受 的控制 蝾螈受精 卵横缢实验 蝾螈的细胞 受细胞核控制 变形虫切 割实验 变形虫的分裂、生长、摄食、对刺激的反应等生命活动受 控制 注意:黑白美西螈核移植实验中,还可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中,形成重组细胞进行培养,作为对照。 5.细胞在生命系统中的地位 (1)结构特点 ①结构复杂而精巧。 ②各组分之间 成为一个统一的整体。 (2)地位 ①生物体结构的 。 ② 的基本单位。 6.建构模型 (1)概念:模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的 的描述。 (2)类型: 、 、数学模型等。 (3)举例:沃森和克里克制作的 模型属于物理模型,它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征。 第06讲细胞器和生物膜系统(必备知识) 考点1细胞器的结构和功能 1.细胞质概述 (1)细胞质组成:细胞质基质和 。 (2)细胞质基质:呈 状,由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶组成,是生命活动的重要场所。其中的 支撑着细胞器。 (3)分离细胞器的常用方法: 法。主要是采用 的方法分离不同大小细胞器。 见下图。 【教材隐性知识】源于必修1P47“科学方法”:用差速离心法分离细胞器 过程:将细胞膜破坏后,形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆,将匀浆放入离心管中,采取逐渐 离心速率的方法分离不同大小的细胞器。 (4)高等动植物细胞的亚显微结构 图1是 细胞,图2是 细胞,鉴别两者的关键是观察有无 。此外,大部分成熟植物细胞有大液泡,有的有叶绿体;动物细胞无 、无 ,有 。两者共有的结构有核糖体、内质网、高尔基体和 等细胞器,以及 、由⑥⑦⑧⑨⑩构成的 。 2.主要细胞器的结构和功能 分类 名称 示意图 结构和主要功能 双层膜 线粒体 结构:内膜向内腔折叠形成嵴,增大 ;在内膜上含有许多种与有氧呼吸有关的酶;基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶、少量DNA和RNA。 功能:有氧呼吸的主要场所 叶绿体 结构:类囊体堆叠形成基粒,增大膜面积;类囊体薄膜上分布有吸收光能的 和与光合作用有关的酶;基质含有与光合作用有关的酶、少量DNA和RNA。 功能:绿色植物光合作用的场所 单层膜 内质网 结构:由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构,连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统,分为光面内质网和粗面内质网。 功能:蛋白质等大分子物质的 场所和运输通道 高尔基体 结构:由扁平囊状结构和大小囊泡组成。 功能:对来自内质网的蛋白质进行 的“车间”及“发送站”;在植物细胞中与 的形成有关 液泡 结构:液泡膜及其内的 。 功能:调节细胞内的环境,充盈的液泡可以使细胞保持坚挺 溶酶体 结构:内含多种水解酶的小体。 功能:细胞内的“ ”,分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的 无膜 核糖体 成分:主要成分是 和rRNA。分为游离核糖体和附着核糖体。 功能:“生产蛋白质的机器” 中心体 结构:由 组成。 功能:与细胞有丝分裂有关 3.细胞骨架 (1)组成:由 组成的网架结构。 (2)功能:维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多 ,与细胞运动、分裂、分化以及 运输、 转化、 传递等生命活动密切相关。 特别提醒 结构与功能中的“一定”与“不一定” (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)所有生物,其蛋白质合成场所一定是核糖体。 (4)葡萄糖 丙酮酸一定不发生在细胞器中。 考点2 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 1.实验原理 (1)叶绿体呈绿色、扁平的 或球形,可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。 (2)活细胞中的细胞质处于不断 的状态。观察细胞质的流动,可用细胞质基质中的 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,仅有一两层叶肉细胞,叶绿体较大,不需要加工可直接制片 细胞排列疏松,易撕取; 所含叶绿体数目少,个体大 黑藻幼嫩的小叶扁平,只有一层细胞,存在叶绿体,易观察 3.实验步骤 (1)观察叶绿体 ①制作藓类叶片临时装片 1)用镊子取一片藓类的小叶(或取菠菜叶 )放入盛有清水的培养皿中。 2)在洁净的载玻片中央滴一滴 ,用镊子夹住所取的叶放入水滴中。 3)盖上盖玻片。 ②低倍镜下找到叶绿体 ③高倍镜下观察叶绿体的形态和分布 (2)观察细胞质的流动 ①制作黑藻叶片临时装片 1)黑藻应事先放在光照、室温条件下培养。 2)用镊子取一片黑藻幼嫩的小叶,放在载玻片水滴中。 3)盖上盖玻片。 ②低倍镜下找到黑藻叶肉细胞 ③高倍镜下观察 流动的情况 4.实验结论 (1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形,随细胞质流动,自身也可转动。 (2)每个细胞中细胞质流动的方向一致,其流动方式为环流式。 特别提醒 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。 考点3 分泌蛋白的合成和运输 1.分泌蛋白形成过程 (1)概念:在 合成后,分泌到 起作用的蛋白质。 (2)举例:抗体、消化酶和一部分 (如胰岛素)等。 (3)合成、运输、分泌 ①研究方法: ②实验过程:将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有 H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。 ③结果分析: 1)分泌蛋白是在 中合成的; 2)分泌蛋白从合成至分泌到细胞外,经过了 和细胞膜等结构; 3)分泌蛋白合成和分泌的过程中主要由 提供能量 2.与分泌蛋白分泌相关的坐标图 3.“三个角度”透析囊泡类问题 (1)囊泡的来源及去向 ①胞吐:内质网可产生囊泡运往 ,高尔基体一方面可接受 发来的囊泡,另一方面可向细胞膜发送囊泡。 ②胞吞:细胞膜可向细胞内发送囊泡。 (2)囊泡形成原理:生物膜具有一定的 。囊泡运输需消耗能量。 (3)以囊泡形式运输(胞吐)的物质举例 ①分泌蛋白类:消化酶、细胞因子、抗体等蛋白质。 ②神经递质(在突触前膜内合成并释放)。 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靶细胞,主要是因为靶细胞器或靶细胞上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。 4.有关分泌蛋白合成与分泌的几个注意点 (1)核糖体只是肽链的合成场所,肽链需要经内质网和高尔基体的加工与包装才能形成具有生物活性的蛋白质,也只有分泌到细胞外才行使一定的功能。 (2)除分泌蛋白外,存在于细胞膜上的蛋白质也要经内质网和高尔基体加工后转移至细胞膜上,如转运蛋白和受体蛋白等。 (3)分泌蛋白出细胞的方式为胞吐,该过程体现了细胞膜的流动性,并未体现出细胞膜的选择透过性。 特别提醒 1.细胞内各种蛋白质的合成和转运途径 经内质网、高尔基体加工后的蛋白质,主要有三个去路:通过囊泡分泌到细胞外、成为细胞膜膜蛋白和包裹在囊泡中形成溶酶体。 2.研究分泌蛋白的合成、运输的方法是同位素标记法。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。 考点4 细胞的生物膜系统 1.生物膜系统的概念 真核细胞内 等结构,共同构成细胞的生物膜系统。 2.特点 (1) 和 相似 ①组成成分相似:各种生物膜都主要由 组成。 ②结构相似:各种生物膜在结构上大致相同,都符合 模型,都具有一定的 。 (2)在 和 上紧密联系,进一步体现了细胞内各种结构间的协调与配合 ①在结构上具有一定的连续性,图示如下: ②在功能上的联系(如分泌蛋白)。 3.生物膜系统的功能 (1)细胞膜保证相对稳定的 ,在细胞与外部环境进行 、 和 的过程中起决定性作用。 (2)广阔的膜面积提供了 ,保证化学反应顺利进行。 (3)生物膜把各种细胞器分隔成小的区室,使细胞能同时进行多种 ,保证生命活动高效、有序地进行。 特别提醒 1.原核细胞具有细胞膜这一种生物膜,但不能构成生物膜系统。 2.生物膜研究的是细胞中的膜结构,所以生物膜不是对生物体内所有膜结构的统称,例如小肠肠系膜是生物体内的膜,但不是生物膜。 第07讲 物质运输(必备知识) 考点1 渗透作用 1.概念:指 通过 的扩散。 2.发生的条件 (1)具有 。 (2)半透膜两侧的溶液存在 。 3.如果半透膜两侧存在 ,渗透的方向就是水分子从水的相对含量 (浓度 )的一侧向相对含量 (浓度 )的一侧渗透。 4.渗透装置分析 (1)液面上升的原因:单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子数 单位时间由漏斗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 h),当该压力和漏斗中的吸水能力 时液面不再上升。 特别提醒 1.渗透作用与扩散的比较 扩散:分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 渗透作用:水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 2.渗透方向:水分子的移动方向是双向移动,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。 3.这里的浓度是溶质物质的量浓度,不是溶质的质量浓度。例如向两烧杯水中各加入1g葡萄糖和1g蔗糖完全溶解后,葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液物质的量浓度。 4.液面稳定时,处于动态平衡,两者之间还是有水分子进出,只不过数目基本相同。 5.液面稳定后,只要存在液面差,原高浓度的溶液浓度仍大于原低浓度的溶液。 考点2 动物细胞的吸水和失水 1.动物细胞的细胞膜相当于 。 2.水进出动物细胞都是通过 。将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中,一段时间后红细胞将会发生以下的变化: 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 考点3 成熟植物细胞的吸水和失水 1.成熟植物细胞的结构 特别提醒 特别提醒原生质体和原生质层 (1)原生质体:包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分。 (2)原生质层:成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质,可看作一层半透膜。 2.实验:探究植物细胞的吸水和失水 (1)实验材料:紫色的洋葱鳞片叶。 (2)实验原理 ①内因 A、成熟的植物细胞的 相当于一层半透膜 B、原生质层伸缩性比细胞壁 ②外因:细胞液具有一定的浓度,与外界溶液之间具有一定的浓度差,细胞能渗透吸水和失水。 (3)实验步骤及现象 流程 详情 制片 材料:紫色洋葱鳞片叶外表皮(有大液泡,且内含紫色花青素,便于观察) 观察(低倍镜) ①有一个紫色的中央大液泡;②原生质层紧贴细胞壁 滴蔗糖溶液 方法:质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液,用吸水纸引流 观察(低倍镜) ①中央液泡逐渐变小(颜色变深);②原生质层与细胞壁逐渐分离 滴清水 方法:吸水纸引流,滴加清水 观察(低倍镜) ①中央液泡逐渐变大(颜色变浅)②原生质层逐渐贴近细胞壁 记录实验结果 设计表格 注意:探究植物细胞的吸水和失水是高中教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验 (4)实验结果分析 ①当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,细胞 ,原生质层和细胞壁分离,即发生了 。 ②发生质壁分离的细胞,当细胞液的浓度 外界溶液的浓度时,细胞 ,发生质壁分离复原。 (5)实验结论 植物细胞的原生质层相当于一层 ,植物细胞也是通过 作用吸水和失水的。 特别提醒 1.本实验存在的两组对照实验 本实验存在的两组实验均为自身对照,自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行,是实验前后之间的对照。 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不发生质壁分离及复原现象。 ②细菌细胞也能发生质壁分离,但现象不明显。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离后自动复原现象,因为细胞失水质壁分离的同时,会通过被动运输或主动运输吸收溶质分子,使细胞液浓度升高,当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞渗透吸水而发生质壁分离复原。 ②在高浓度溶液(如0.5g/mL蔗糖溶液)中可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象,因为细胞失水过多会死亡。在溶液浓度过低时则不能引起质壁分离或质壁分离太慢。 ③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适合作观察质壁分离现象的外界溶液。 3.细胞液浓度越大,细胞吸水能力越强(细胞随着质壁分离的进行,吸水能力不断增强)。 考点4 物质出入细胞的方式 1.相关概念 (1)物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗 能量,这种物质跨膜运输方式称为 。被动运输又分为 和 两类。 (2)物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,叫作 ,也叫 。 (3) 和一些小分子有机物如 等,不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质,能够协助这些物质 跨膜运输,这些蛋白质称为 。这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式,叫作 ,也叫 。 (4)物质 进行跨膜运输,需要 的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种方式叫作主动运输。 2.物质进出细胞方式比较 方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 运输方向 低浓度 高浓度 细胞内 细胞外 特点 不需要转运蛋白;不消耗能量 转运蛋白; 能量 需要载体蛋白; 能量 膜蛋白; 能量 需要 ; 能量 模型 影响因素 自由扩散: 协助扩散: 载体蛋白的种类和数量、能量 温度、能量 举例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯 、H2O通过通道蛋白的运输 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、无机盐、氨基酸等 白细胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌 特别提醒 1.葡萄糖进入红细胞为协助扩散;葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞肾小管重吸收葡萄糖为主动运输。 2.Na+:进入神经细胞:协助扩散,依赖离子通道;运出神经细胞:主动运输,依赖Na+—K+泵。 3.K+:进入神经细胞:主动运输,依赖Na+—K+泵;运出神经细胞:协助扩散,依赖离子通道。 4.水:水进出细胞的方式可能是自由扩散也可能是协助扩散,但更多的是以协助扩散方式进出细胞。 5.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。 6.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。 3.协助扩散中转运蛋白类型 (1)载体蛋白类:只容许与 相适应的分子或离子通过,且每次转运时都会发生 的改变。 (2)通道蛋白类:只容许与自身通道的直径和 相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子 与通道蛋白结合。 特别提醒 1.水分子进出细胞时,既可以直接穿过磷脂双分子层,也可以穿过水通道蛋白,因此渗透作用的实质是水的自由扩散和协助扩散的叠加,以协助扩散为主。 2.离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只允许一种离子通过,并且只有在特定刺激发生时才瞬间开放。 4.影响物质跨膜运输因素的分析 (1)物质浓度对物质跨膜运输的影响 (2)氧气含量对跨膜运输的影响 通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。 ①是 。 ②是 ,P点由 提供能量,Q点之后运输速率受 数量或其他因素限制。 (3)温度 特别提醒 1.主动运输需要消耗ATP,有ATP可进行运输,无ATP不能进行运输。曲线图如下: 2.成熟红细胞进行无氧呼吸供能,故氧气浓度不影响主动运输的速率。坐标图如下: 第08讲 酶和ATP(必备知识) 考点1 酶在代谢中的作用 1.细胞代谢 (1)概念:细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。 (2)主要场所: 。 (3)意义:是 的基础。 2.酶在细胞代谢中的作用 (1)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 。 (2)Fe3+和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解,它们没有给过氧化氢分子 ,而是 过氧化氢分解反应的 。 (3)正是由于酶的 作用,细胞代谢才能在 条件下快速有序地进行。 3.酶的本质 (1)酶本质的探索过程(连线) 科学家 主要观点或成就 巴斯德 糖类变酒精需酵母菌 参与 李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞 并释放其中物质 毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为 萨姆纳 从刀豆种子中提取出 ,证明 的化学本质为 ,作用为催化尿素分解 切赫和奥尔特曼 少数 也具有生物催化功能 【教材隐性知识】 源于必修1P79“关于酶本质的探索”:巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致,没有活细胞就不能产生酒精;李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质,不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。 (2)酶的化学本质 化学本质 绝大多数是 少数是 合成原料 合成场所 主要是细胞核(真核生物) 来源 一般来说, 都能产生酶 作用场所 细胞内、外及生物体内、外 4.酶的特性 (1)酶具有高效性 ①定义:同 相比,酶降低 ,因而催化效率更高。催化效率是无机催化剂的107~1013倍。 ②意义:使细胞代谢快速进行。 ③曲线分析 催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂相比,酶的催化效率 。 注意:酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。 (2)酶具有专一性 ①无机催化剂催化的化学反应范围比较 。例如:酸能催化 水解,也能催化 水解,还能催化 水解。 ②过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解,不能催化其他化学反应。脲酶除了催化 分解,对其他化学反应也不起作用。每一种酶只能催化 化学反应。 ③意义:使细胞代谢有条不紊地进行。 ④图形及曲线分析 1)图形 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, 只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利于底 物与之结合。 2)曲线 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率 ,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 ,进而说明酶具有 。 (3)酶的作用条件较温和 ①许多无机催化剂能在 条件下催化化学反应。 ② 都对酶活性有影响。与无机催化剂相比,酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的。在 的温度和pH条件下,酶的活性 。温度和pH偏高或偏低,酶活性都会明显 。 ③过酸、过碱或温度过高,会使酶的 遭到破坏,使酶 。在0 左右时,酶的活性 ,但酶的空间结构 ,在适宜的温度下酶的活性会 。因此,酶制剂适宜在 下保存。 5.酶的分布 (1)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行,还与酶在细胞中的 有关。 (2)植物叶肉细胞中,与光合作用有关的酶分布在 内,与呼吸作用有关的酶分布在 内,这样,光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室同时进行,就可以互不干扰了。 【教材隐性知识】 过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。低温下酶的空间结构稳定,因此,酶制剂适宜在低温下保存。 考点2 影响酶促反应速率的因素及曲线分析 1.产物浓度与反应时间的关系曲线 酶对应曲线 ,无机催化剂对应曲线 ,未加催化剂对应曲线 (填字母)。 2.温度和pH对酶促反应速率的影响 曲线解读:(1)在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高; 或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活; 条件下酶的活性很低,但空间结构稳定(图甲和图乙)。 (2)不同pH条件下,酶最适温度 ;不同温度条件下,酶最适pH ,即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)(图丙和图丁)。 3.底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 (1)底物浓度对酶促反应速率的影响 ①ab段:在一定底物浓度范围内,随底物浓度的增加,反应速率 (酶没有完全与底物结合)。 ②bc段:当底物浓度增大到某一值(M)时,反应速率达到 ,不再 (酶完全与底物结合)。 ③ab段限制因素是 ;bc段限制因素是 。 (2)酶浓度对酶促反应速率的影响 ①在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度呈正相关。 ②ab段限制因素是 ;bc段限制因素是 (或酶活性)。 4.酶的抑制剂——竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 (1)竞争性抑制剂与底物具有类似的结构,能与底物竞争酶的活性部位,导致酶促反应被抑制。 (2)非竞争性抑制剂不与酶活性部位结合,而与酶的其他位点结合,可引起酶构象改变并导致酶无法与底物结合,或者虽然可以与底物结合但是无法得到产物等,会导致酶活性丧失。 (3)两种抑制剂与底物浓度的关系 随底物浓度增加,竞争性抑制剂的抑制作用可消除,而非竞争性抑制剂的抑制作用不可消除。 特别提醒 1.酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。 2.温度和pH通过影响酶活性,进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触,进而影响酶促反应速率,但并未改变酶活性。 考点3 探究酶的专一性、高效性相关实验 1.探究酶的专一性 (1)实验步骤 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2mL — 注入蔗糖溶液 — 2mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL 60 水浴保温5min 新配制的斐林试剂 2mL 2mL 沸水浴煮沸1min 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: 。 (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 。 特别提醒 本实验不能用碘液代替斐林试剂,因为无论蔗糖是否发生水解,都不能与碘液发生颜色反应。 2.探究酶的高效性 (1)设计思路:通过比较不同类型 (主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率,得出结论。 (2)设计方案 项目 实验组 对照组 材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的 现象 反应速度很快,或反应用时短 反应速度缓慢,或反应用时长 结论 酶具有 3.探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 ①反应原理 ②鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响 ,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断淀粉被分解的情况,进一步判断酶的活性。 (2)实验步骤和结果 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 2mL淀粉酶溶液 2mL可溶性淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL可溶性淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL可溶性淀粉溶液 二 在冰水中水浴5min 在60 温水中水浴5min 在沸水中水浴5min 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 温水中水浴数分钟 在沸水中水浴数分钟 五 取出试管,分别滴加2滴碘液,摇匀,观察现象 实验现象 呈 出现 呈 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件,温度过高或过低都会影响酶活性 特别提醒 在温度对酶活性的影响实验中,只能运用碘液检测底物,不能利用斐林试剂检验产物的生成,因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50~65 ,导致低温下的实验组由于温度变化,影响实验结果。 4.探究pH对酶活性的影响 (1)pH影响过氧化氢酶的活性,从而影响 的生成量,可用气泡的产生量(或带火星的卫生香燃烧的情况)来检验其生成量的多少。 (2)方法步骤 步骤 项目 试管1 试管2 试管3 1 滴加(新鲜)肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴 2 加入蒸馏水 1mL — — 3 加入HCl溶液 — 1mL — 4 加入NaOH溶液 — — 1mL 5 加入过氧化氢溶液 2mL 2mL 2mL 6 37 水浴 5min 5min 5min 7(检验) 放入带火星的木条 不能复燃 不能复燃 试管内气泡产生量 注意:探究pH对酶活性影响的实验不选择淀粉为实验底物,因为 。 特别提醒 探究pH对酶活性的影响实验中一般不用淀粉溶液和淀粉酶溶液,因为酸性条件会促进淀粉的水解。 5.实验基本理论——实验变量分析 (1)探究酶的专一性时,实验的自变量是 ,因变量是底物是否被相应的酶水解,此时,实验设计的思路是 ;还可以用不同的酶作用于同一底物,此时实验的自变量是 ,因变量是底物是否被酶水解,此时,实验设计的思路是 。 (2)探究酶的高效性时,实验的自变量是 ,因变量是反应速度,如过氧化氢分解实验中观察气泡产生的速度等。 (3)探究温度或pH对酶活性的影响时,实验的自变量分别是 ,因变量是底物反应情况。 6.实验步骤的科学设计 (1)探究温度对酶活性影响的实验中,为保证酶的催化反应是在所控制的温度下进行,要将淀粉、淀粉酶 。 (2)探究酶的最适pH实验中,必须先 (加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液),然后再加入反应物。 特别提醒 1.在探究温度对酶活性的影响的实验中,底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合,保证反应从一开始就是预设的温度。 2.若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响,检测底物被分解情况的试剂宜选用碘液,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。 3.在探究温度对酶活性的影响的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。 4.在探究pH对酶活性的影响实验中,宜先保证酶的最适温度(排除温度干扰),且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触,不宜在达到预设pH前,让反应物与酶接触。 5.在探究pH对酶活性的影响实验中,不宜选用淀粉和淀粉酶作实验材料,因为调节pH值所营造的酸性环境会干扰斐林试剂(碱性)对还原糖的检测,且酸性环境下,淀粉还会水解,碱性环境会干扰碘液与淀粉的蓝色反应。 考点4 ATP的结构和功能 1.ATP是一种高能磷酸化合物 (1)ATP的中文名称: 。 (2)ATP的元素组成: 。 (3)ATP的结构简式: 。其中“A”代表 ,“P”代表 ,“~”代表 (该键不稳定)。 (4)ATP和ADP的结构 (5) ATP是驱动细胞生命活动的 。 特别提醒 1.ATP与DNA、RNA结构简式中不同部位的“A” 图示圆圈部分分别代表:①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。 2.ATP不等同于能量,ATP是与能量有关的一种高能磷酸化合物。 3.ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质,高能化合物在生物体内有很多种,如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP等。 4.ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用,在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体。 2.ATP与ADP的相互转化 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP+Pi+能量ATP ATPADP+Pi+能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量 来源 植物:光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 动物:化学能(细胞呼吸) 末端磷酸基团的转移势能 能量 去路 储存于 中 光合作用过程中产生的ATP用于 ,细胞呼吸过程中产生的ATP用于 反应 场所 高等植物: 动物:细胞质基质、线粒体 生物体内的需能部位,如细胞膜、叶绿体基质等 意义 ①对细胞的正常生活来说,ATP与ADP的这种相互转化,是 地发生并且处于 之中。 ②ATP与ADP相互转化的能量供应机制,在所有生物的细胞内都是一样的,体现了 特别提醒 1.ATP水解时,其末端的磷酸基团(OP)脱离下来,挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化,这个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来,就成为游离的磷酸分子(Pi)。 2.ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。由上表可看出,在ATP和ADP的相互转化过程中,反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 3.ATP在细胞内含量较少,但ATP与ADP转化非常迅速,两者处于动态平衡中,保证了能量及时供应。 3.ATP的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由 直接提供能量的。例如:ATP水解释放的能量可以用于 等。 (1)ATP如何为主动运输供能(下图) ①参与Ca2+主动运输的 是一种能催化 的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时,其酶活性就被 了。 ②在载体蛋白这种酶的作用下,ATP分子的末端 脱离下来与 结合,这一过程伴随着 ,这就是载体蛋白的磷酸化。 ③载体蛋白磷酸化导致其 发生变化,使Ca2+的结合位点转向膜外侧,将Ca2+释放到膜外。 此外,ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,从而使这些分子 发生变化, 也被改变,因而可以参加特定化学反应。 (2)吸能和放能反应 细胞内的化学反应可以分成 和 两大类。前者是需要吸收能量的,如 等;后者是释放能量的,如 等。许多吸能反应与 的反应相联系,由ATP水解提供 ;许多放能反应与 相联系,释放的能量储存在 中,用来为吸能反应直接供能。也就是说,能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。 (3)ATP的其他利用 研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用,并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体,可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的 。 4.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 (1)图甲:A点表示在无氧条件下,细胞可通过无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP;AB段表示随O2供给量的增多,有氧呼吸明显增强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生量随之增加;BC段表示O2供给量超过一定范围后,ATP的产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸基团等 (2)图乙:可表示哺乳动物的成熟红细胞中的ATP来自无氧呼吸,与O2供给量无关 5.生物体内常见的几种能源物质 (1)主要能源物质: 。 (2)主要储能物质: 。 (3)植物储能物质: 。 (4)动物储能物质: 。 (5)直接能源物质: 。 (6)最终能源: 。 第09讲 细胞呼吸(必备知识) 考点1 实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验材料 (1)生物类型:真菌(真核生物)。 (2)代谢类型:异养 。 2.实验原理 (1)有氧: ①H2O ②CO2:检验:澄清石灰水 变浑浊(现象); 草酚蓝溶液 蓝 (现象)。 (2)无氧: ①CO2:检验:溴麝香草第01讲走近细胞（必备知识) 考点1细胞学说内容及其意义★★★☆☆ 1.细胞学说主要建立者：德国科学家 2.细胞学说的要点 (1)细胞是一个有机体， 都由 发育而来，并由 所构成。 (2)细胞是 的单位，既有它自己的生命，又对与 共同组成的整体生命起作用。 (3)新细胞是由 产生的。 3.细胞学说的意义 (1)揭示了」 (2)使人们认识到植物和动物有着共同的结构基础，催生了生物学的问世。 (3)使生物学的研究随之由器官、组织水平进入细胞水平，并为后来进入 水平打下基础。 (4)细胞学说中细胞分裂产生新细胞的结论，不仅解释了个体发育，也为后来生物进化论的确立埋下了伏 笔。 4.细胞学说的建立过程 (1)肉眼观察阶段 ①比利时科学家维萨里揭示了人体在 水平的结构。 ②比夏指出器官由低一层次的结构一一 构成。 (2)显微观察阶段 ①罗伯特·胡克发现并命名了 ②列文虎克观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等。 ③马尔比基用显微镜广泛观察了动植物的 如 和 (3)理论归纳阶段 ①德国植物学家施莱登提出植物细胞学说。 ②德国动物学家施旺观察动物，提出动物体也是由 构成的，一切动物的个体发育过程，都是 从 开始的。 ③德国的魏尔肖总结出“细胞通过 1公科学方法一归纳法 丨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.归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法。 ,3科学研究中经常运用不完全归纳法。由不完全归纳得出的结论很可能是可信的，因此可以用来预测和判断， ·不过，也需要注意存在例外的可能。 考点2细胞是基本的生命系统★★☆☆☆ 1.生命活动离不开细胞 (1)病毒： 结构，必须寄生在活细胞中才能生活。 (2)单细胞生物：依靠单个细胞完成 (3)多细胞生物：依赖 共同完成复杂的生命活动。 2.生命系统的结构层次 细胞（最基本的生命系统）→组织→器官→系统（植物没有系统这一层次）→个体→种群→群落→ 生物圈（最大的生命系统） 结构层 含义 举例 次 细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 上皮细胞、肌肉细胞、心肌细胞 动物组织：上皮组织、结缔组织、肌肉组织、 由形态相似、 和 相同 神经组织 组织 的细胞结合在一起形成的细胞群 植物组织：保护组织、分生组织、 输导组织等 动物器官：各种消化器官、心脏、脑等。 不同的组织按照一定的次序结合在一起 器官 植物器官： (根、茎、叶)、生殖器官（花、 形成的能行使一定功能的结构单位 果实、种子) 能够共同完成一种或几种 的 高等动物的系统：运动系统、呼吸系统、消化 系统 多个器官按照一定的次序组合在一起构 系统、 泌尿系统、生殖系 成系统 统、 内分泌系统 由各种器官或系统协调配合，共同完成复 个体 杂的生命活动的生物体。单细胞生物是由 草鱼、龟、人、草履虫 一个 构成的生物体 在一定的区域内，同种生物的所有个体是 种群 个池塘中的所有卿鱼 个种群 同时间内聚集在一定区域内，各种生物 群落 个池塘中的所有生物 的集合 生态系 的 与它的无机环境相互 一个池塘 统 作用而形成的统一整体 山地球上所有的 和这些生物 生物圈是地球上最大的生态系统，所有的地球 生物圈 生活的无机环境共同组成 生物都生活在这个区域内 「△特别提醒 !1草履虫等单细胞生物既属于细胞层次，又属于个体层次，没有组织、器官、系统这三个结构层次。 2.生命系统的层次中可含“非生物成分”，如生态系统中的无机环境。 ,3病毒属于生物，但不属于生命系统的结构层次。 "一。。”▣一"-一”一"一”。一=一-一 ,4,地球上最早出现的生命形式是单细胞生物。生物繁殖和进化的基本单位是种群。 5单细胞生物由单个细胞直接构成，既属于细胞层次，又属于个体层次，没有组织、器官、系统这三个结构 1层次。 |6植物没有系统这一结构层次，由细胞→组织→器官（根、茎、叶、花、果实、种子）→植物体构成。 17能完整表现生命活动的最小生命系统是细胞。 考点3原核细胞和真核细胞★★★★☆ 1.科学家根据细胞内 把细胞分为」 两大类。 2.由真核细胞构成的生物叫作 生物，如 等。 3由原核细胞构成的生物叫作 生物。 （1)原核生物主要是分布广泛的各种。 细菌中的多数种类是 生活的 养生物。 细菌的细胞都有 都没有 ；也没有体，但有环状的DNA分子，位 于细胞内特定的区域，这个区域叫作 (2)有一类细菌叫作 (旧称蓝藻)。蓝细菌细胞内含有」 ,是能 进行光合作用的 生物。淡水水域污染后富营养化，导致 等大量繁殖，会形成 让人讨厌的水华，影响水质和水生动物的生活。 4.原核细胞和真核细胞具有相似的 它们都以 作为遗传物质，这让我们再一次 看到了原核细胞和真核细胞的 性。 5.归纳总结：比较区分真核、原核细胞 原核细胞 真核细胞 拟核 细胞质 核糖体 鞭毛 菌毛 细胞壁 细胞核 一细胞膜 细胞壁 液泡 细胞质 细胞壁 绘制模式图解 细胞膜 细胞壁 细胞质 细胞膜 拟核 叶绿体 液泡 核糖体 细胞核 大肠杆菌（上）和 细胞质 蓝细菌（下）细胞模式图 最主要区别 细胞内无以 为界限的细胞核 细胞内有以 为界限的细胞核 植物细胞细胞壁的主要成分是和 细胞壁 主要成分为肽聚糖 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」 无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器 细胞核 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 结合形成染色体（质） 可 进行，转录在拟核中进 不可同时进行，转录主要在细胞核内进 转录和翻译 行，翻译在核糖体中进行 行，翻译在细胞质（核糖体）内进行 是否遵循孟德尔 不遵循 核基因 质基因 遗传定律 可遗传变异类型 基因突变、基因重组和染色体变异 细胞分裂 一般为 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂 共性 都有相似的 遗传物质都是 ；都有 蓝细菌、放线菌、衣原体、支原体（目 举例 酵母菌等真菌、衣藻、动物、植物等 前发现的最小细胞，且无细胞壁)等 「△特别提醒 1.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。 I |2.蓝细菌的常见种类有：色球蓝细菌、念珠蓝细菌、颤蓝细菌、发莱等。 ■■■■■■■m■■■■■■✉■■■■m -1 1△【教材隐性知识】 1.源于P血“旁栏思考”：“原核细胞”中的“原”字指“原始”的含义 细胞膜 “真核细胞”中的“真”字指“真正”的含义；从进化的视角看，真核 细胞质 DNA ·细胞是由原核细胞进化而来的。 核糖体 RNA 12.源于P2“拓展应用”：支原体可能是最小、最简单的单细胞生物。与 细菌的细胞结构的区别是支原体没有细胞壁。 支原体结构模式图 考点4细胞的多样性和统二性太女☆☆女 1.细胞的多样性体现及原因 （1)体现：细胞的形状、大小、种类、结构等方面的差异。 (2)原因： ①直接原因：构成细胞的 ②根本原因：DNA的多样性（不同生物间）及 (同种生物不同细胞间)。 2.细胞的统一性的表现 （1)结构：都有 (2)能量：一般都以 作为直接能源物质。 (3)组成：组成细胞的元素和化合物种类基本相同。 (4)增殖：都以 的方式增殖。 (5)遗传：都以 作为遗传物质，共用一套 考点5实验：使用高倍显微镜观察几种细胞★★☆☆☆ 1.显微镜使用步骤 （1)转动 使视野明亮。 (2)在 倍镜下观察清楚后，把要放大观察的物像 (3)转动」 换成倍物镜。 (4)用 准焦螺旋调焦并观察。 2.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：目镜直接放在镜简上， 40× 00 10× 螺纹，物镜需拧在转换器上， 螺纹。 (2)放大倍数与长短的关系 物镜 目镜 ①物镜越长，放大倍数 ,距盖玻片距离 ②目镜越长，放大倍数 ③放大倍数指的是观察物体 的放大倍数，并不是指体积或面积。 3.显微镜的成像特点和物像移动规律 显微镜成的像为左右相反、上下颠倒的虚像，实际看到的像相当于将观察物旋转180°。 应遵循“同向原则”，偏哪往哪移，因为视野中物像的移动方向与装片中实物的运动方向正好相反，如物像 偏左上方，则装片应向左上方移动。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（上下左 右对调，但细胞质流动的方向不变)。 移动前 移动后 装片向左 实物 物像 上方移动 实际细胞 显微镜中观 察到的情况 4视野中细胞数目与放大倍数的关系 (1)若视野中细胞成单行，则计算时只考虑长度，可根据看到的细胞数目与放大倍数成反比的规律进行计 算。 之后放大倍数) 计算公式 放大之后的细胞数目=放大之前的细胞数目 之前放大倍数 放大倍数 100→400倍 举例 16个16/(400/100)=4个 (2)若视野中细胞均匀分布在整个视野中，可根据看到的细胞数目与放大倍数的平方成反比的规律进行计 算。 之后放大倍数 计算公式 放大之后的细胞数目=放大之前的细胞数目 之前放大倍数 放大倍数 100→400倍 举例 64个64/(400/100)2=4个 △显微镜使用注意事项： ·1.装片移动规律，相对于视野中央，物像偏向哪个方向，装片就移向哪个方向，即“偏向哪儿向哪儿移”。· :2.观察颜色深的材料，视野应适当调亮，反之则应适当调暗： 考点6病毒★★★☆☆ 1.病毒是一类非细胞结构的生物。由于它的结构与高等动植物及其他生物完全不同，所以生物学家在分类 时将它作为特殊的一类，单独列为病毒界。病毒形体极其微小，在电子显微镜下才能观察到，一般可以通 过细菌滤器（一般的直径为1~10um,而多数病毒的直径在100m左右）。 2.病毒的结构：病毒由蛋白质外壳和遗传物质（核酸)或仅由蛋白质（朊病毒）组成。 3病毒的分类：分为动物病毒（专门寄生在人和动物的细胞里，如流感病毒)、植物病毒（专门寄生在植物 的细胞里，如烟草花叶病毒)、细菌病毒（也称噬菌体，专门寄生在细菌体内，如大肠杆菌噬菌体)每种病 毒只有DNA或RNA一种核酸。 4病毒的生活方式：病毒在宿主的活细胞内营寄生生活。不同的病毒只能寄生在特定的宿主细胞内，具有专 一性，这也是病毒分类的另一个重要依据。 逆转录酶RNA 5.病毒的繁殖过程：病毒在宿主细胞的协助下，以核酸的复制 和核酸蛋白装配的形式进行增殖，不存在个体的生长和均等分 受体 病毒 裂等细胞繁殖方式。以高中生物学中最常见的噬菌体为例：噬 3 ④ 蛋白 ① 质 菌体的繁殖一般可分为五个阶段：即吸附→注入→合成→组装 DNA ② →释放。 细胞DNAU 八注痘一一一一一 !1.病毒不能进行独立的代谢，不属于生命系统层次，但在宿主细胞中能增殖，产生与亲代相同的子代病毒，！ 丨繁殖是生物的基本特征之一，所以病毒属于生物 12.噬菌体是专门寄生在细菌体内的病毒。 3病毒离开细胞，病毒很快死亡，而且不能用配置的普通培养基培养，往往采用活鸡胚细胞进行培养。 6 第02讲细胞中的元素和化合物（必备知识） 考点1细胞中的元素★★☆☆☆ 1.元素的种类、分类及存在形式 (1)种类：细胞中常见的化学元素有 多种。 (2)分类 ①大量元素： 等 ②微量元素： 等（根据“含量”区分而非“重要性”） (3)存在形式：存在形式：组成细胞的各种元素大多以 的形式存在，如 等。 工Λ特别提醒 1.细胞中含量最多的4种元素是C、H、O、N。 l ㄧ2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1 1可能含有Pb,但Pb不是必需元素。 3.占玉米细胞千重最多的元素是O,占人体细胞千重最多的元素是C。 !4分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中，含！ 量最多的元素是O,最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质：在细胞的千重中，含量最多的元素是C, 最多的化合物（有机物）是蛋白质。 2.生物界和无机自然界在元素组成上的统一性和差异性 (1)统一性：组成细胞的化学元素在 中都能找到，在元素 上具有统一性。 (2)差异性：同一种元素在生物界和无机自然界中的 差别很大。 考点2细胞中的化合物★★☆☆☆ 1.无机物 (1)水： 含量最多。 (2)无机盐：占细胞鲜重的 2.有机物 (1)糖类：一般为C、H、O。 (2)蛋白质： 含量最多。(C、H、O、N,有的含S) （3)核酸： 的携带者。(C、H、O、N、P) (4)脂质：C、H、O(有的含P甚至N)。 「△特别提醒 分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中， !含量最多的元素是O,最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质：在细胞的干重中，含量最多的元素是！ C,最多的化合物（有机物）是蛋白质。 考点3细胞中的水★★★☆☆ 1.水的性质 (1)空间结构及电子不对称分布：形成极性分子。 (2)极性分子特性 ①带电荷分子或离子都容易与水结合，是良好溶剂。 ②可形成氢键 1)易断裂易形成，使水在常温下呈液态，可流动。 2)具有较高的比热容，使水的温度相对不易发生改变。 「△特别提醒 氢键是一种弱的静电引力，氢键的大小介于化学键与范德华力之间。 。。。。。一▣■”一一■。一。一"一" 2.水的功能：细胞内良好的 一：细胞内的许多 都需要水的参与：多细胞 生物体的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的 环境中；还可以 营养物质和 代谢废物。 3.细胞中水的存在形式和功能 细胞中水有两种形式，绝大部分的水呈游离态，可以自由流动叫作 一部分与细胞内的其 他物质相结合，叫作 是细胞内良好的溶剂， 是细胞结构的重要组成 部分，细胞内结合水的存在形式主要是水与 等物质结合。 4自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 在正常情况下，细胞内 所占比例越高，细胞 代谢强度 的代谢就 一；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷 等不良环境的能力就 一。如曲线： 抗逆性 自由水与结合水相对含量比值 5.水的理化特性与分子结构的对应关系 理化特性 分子结构 是良好的溶剂 水是极性分子 具有流动性 氢键不稳定 具有高比热容 能形成分子间氢键 1八特别提醒 1.刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，该过程中种子丢失的主要是自由水，种子仍保留活性。 【2.如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是结合水， !种子失去活性。 -一。一。一-一-一。一=一。一“一▣一。一。一=一=。一-一=一。一。一。一= 3晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代： 谢越旺盛。 「4.越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，在一般情况下，结合水和自由水的比值越大， 细胞抗逆性越强。 考点4细胞中的无机盐★★★☆☆ 1.存在形式和含量：大多数以离子的形式存在；无机盐是细胞中含量很少的无机物仅占细胞鲜重的1%1.5%。 2.生理功能 (1)构成某些化合物：Mg是 的组成成分：Fe是 的组成成分：P是ATP、 NADPH、 的组成成分。 (2)维持生命活动：维持细胞正常 （如：HCO3和H2CO3等)：维持血浆 （如： Na+和CI等)：影响 （如：Nat和Ca2+等)。 3验证作用 （1)对照组：植物+完全培养液，正常生长。 (2)实验组：植物+只缺元素X的完全培养液。若正常生长，X为 若生长不正常， 补充X后生长正常，则X是 特限-一-之-- 11足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大量钙离子引起的，硼能促进： 花粉的萌发和花粉管的生长，缺少硼时常导致“花而不实”。说明无机盐对维持生物体的正常生命活动有着 重要的意义。 |2无机盐能调节人体的滲透压，维持细胞的正常形态。 I3.人体血液中存在HCO3 NaHCO3和NaH2PO4/N2HPO4等无机盐对于维持人体内环境酸碱平衡的相对稳 定具有重要作用。 A【教材隐性知识】 1.玉米细胞和人体细胞千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 2农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是 (答出1点即可)。 3.(教材拓展)如图表示冬小麦叶片细胞中的水与冻害程度的相关性曲 线，冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值有什么关系？ 4 2 请解释其中的原因 2 0 0.511.522.533.5 自由水结合水的值 考点5实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质★★★☆☆ 1.检测原理（颜色反应） （1)糖类的检测 还原糖十 50~65℃水浴加热 (2)脂肪的检测：脂肪+苏丹Ⅲ染液一→ (3)蛋白质的检测：蛋白质+ 一→紫色。 2.材料的选择：要检测的物质含量高： 色。 3.实验步骤 (1)还原糖的检测和观察 待测组织样液2mL 1mL(甲液和乙液 均匀) ↓ (50≈65℃) 砖红色沉淀 (2)脂肪的检测和观察 1)取材：选取浸泡并去掉种皮的花生种子。 2)切片：把花生子叶切成薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。 3)制片 ①取最薄的切片，置于载玻片中央。 ②滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3分钟。 ③吸去染液，滴加1-2滴体积分数为50%的酒精溶液去浮色。 ④吸去酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时切片。 4)观察：先在低倍显微镜下找到花生子叶最薄处，移至视野中央并调清物像，再换高倍显微镜，可观察到 视野中被染成 的脂肪颗粒。 (3)蛋白质的检测和观察 待测组织样液2mL 双缩脲试剂 1mL,摇匀 双缩脲试剂 4滴，摇匀 溶液呈 10 :个特别提醒 1能与双缩脲试剂呈现紫色反应的化合物不一定是蛋白质：凡是具有两个或两个以上肽键的化合物均可以与 「双缩脲试剂呈现紫色反应。双缩脲试剂不能用于检测氨基酸的含量。 |2.实验成功的4个关键点 (1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会千扰实验结果的颜色反应。 (2)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，原因是苏丹Ⅲ染液易引 溶于酒精。 (3)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。 （4)实验中，在加相应试剂之前要留出部分组织样液，目的是作为对照，以便与检测后的样液颜色作对比， 增强实验的说服力。 4.注意事项 (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C(O2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自身的颜色。 (3)检测蛋白质时，加入双缩脲试剂B液后，如果没有产生明显的紫色反应，可能的原因是加入的双缩脲 试剂B液过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的Cu(OH)2产生蓝色絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色， 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。 「△特别提醒 1因为本实验是利用颜色反应进行检测，生物材料原有颜色会影响实验结果，所以应选白色或无色的材料进！ I行实验。 12.蛋白质中的肽键在碱性条件下能与C2+生成紫色络合物，所以先加双缩脲试剂A液营造碱性环境，后加1 1B液提供C2*。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反！ !应生成Cu(OH)2,使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。 13.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一” (1)唯一需要水浴加热一一还原糖检测。若不加热，则无砖红色沉淀出现。 (2)唯一需要显微镜一一脂肪颗粒的观察。 (3)唯一使用酒精一一脂肪的检测，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。 4.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同” （1)一同：成分相同：都含有NaOH和CuSO4两种成分，且NaOH溶液的质量浓度都为0.1gmL ◆ （2)三不同 I①CuSO4浓度不同：斐林试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.05gmL,双缩脲试剂中CuS04溶液的质量浓 11 度为0.01g/mL。 ②使用方法不同：鉴定还原糖时将甲、乙两液等量混匀后立即使用，鉴定蛋白质时先加A液1L摇匀，然丨 后加B液4滴，振荡摇匀。 ③原理不同：：斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液，双缩脲试剂的实质是碱性环境中的C2+ 1"一。一。一"一。一一■一。一。一。一■一。一。一w一■一■■。一。g 第03讲糖类和脂质（必备知识） 考点1细胞中的糖类★★★女女 1.糖类是重要的 物质。糖类分子一般是由 三种元素构成。糖类大致可以分为、 二糖、 等几类。 2.分类 (1)单糖： 水解的糖 种类 特点 常见种类 分布 功能 核糖CH1oOs 的基本组成成分 五碳糖 脱氧核糖 的基本组成成分 CsHj0O4 动植物细胞 水解 葡萄糖 单糖 的糖，能被细 细胞生命活动的 (CH1206) 胞直接吸收。 六碳糖 果糖 植物细胞特有 主要分布在 半乳糖 中 (2)二糖 可水解成 (由两分子单糖 而成的糖。) 种类 特点 常见种类 分布 功能 甜菜、甘蔗、水果等植物细 水解后能够 蔗糖（蔗糖→ 胞中，可用于加工红糖、白 生成两分子 糖、冰糖等 单糖，一般要 能水解成单 二糖 麦芽糖 水解成单糖 发芽的小麦等植物细胞中 糖而 才能被细胞 吸收 乳糖 人和动物的乳汁中 (3)多糖—可水解成 (由多分子单糖脱水缩合而成的糖。) 12 种类 特点 常见种类 分布 功能 玉米、小麦、水稻、 植物细胞中重要 淀粉（淀粉→ 马铃薯、山药等植物 的 物质 细胞中 纤维素（纤维素 构成植物细胞的 水解后能 植物细胞壁 细胞壁 够生成许 )n 多单糖， 肝糖原 糖原是人和动物 (CGHioOs)n 必须水解 细胞中重要 糖原（糖原 成单糖才 主要存在于人和动 的 :肝 →许多葡 能被细胞 肌糖原 物的肝脏和肌肉中 糖原可调节血糖 萄糖) 吸收 含量，肌糖原可 为肌肉供能 广泛存在于甲壳类 几丁质及其衍生 (壳多糖) 动物和昆虫的外骨 物用于医药、化 骼中的结构材料 工方面 「△【数材隐性知识】 |1.源于必修1P24“图2一3”：构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子，但是葡萄糖的数量、连 1接方式等不同。 2源于必修1P25“批判性思维”：膳食纤维能够促进胃肠的蠕动和排空。所以，多吃一些富含膳食纤维的食物， !排便就会通畅，并且减少患大肠癌的机会，还有利于降低过高的血脂和血糖等，从而有利于维护心脑血管！ ·的健康、预防糖尿病、维持正常体重等。因此一些科学家把它称作人类的“第七类营养素”。 术八特翻翻一一一二一一司 !1.半乳糖、乳糖并非动物细胞特有的糖类，乳糖也存在于连翘属花的雄性器官中，并已从人心果树的成熟果 「实中获得。常春藤果实中存在游离的D-半乳糖。 12.果糖也不是植物细胞特有的。 3糖原也能在细菌（如大肠杆菌）和个别植物（如甜玉米)中找到。 4.海洋无脊椎动物被囊类外套膜中含有相当多的纤维素。 考点2细胞中的脂质★★★女女 1元素组成：主要是 有些还含有」 相对于糖类，脂质分子中 含量低， 含量高。 13 2.性质：脂质通常不溶于 而溶于 3.分类和功能 (1)脂肪（三酰甘油） ①元素组成： ②结构组成：三分子 和一分子甘油，脂肪酸分为 和不饱和脂肪酸。 ③功能：细胞内良好的 保温、 和减压。 (2)磷脂 ①元素组成：除C、H、O外，还有 ，甚至 ②结构组成：一分子甘油、二分子脂肪酸、一分子 及其他衍生物。 ③功能：构成 的重要成分。 ④分布：在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中，含量丰富。 (3)固醇 ①元素组成： ②分类及功能 1)胆固醇：构成 的重要成分，参与人体 脂质的运输。 2)性激素：促进人和动物生殖器官发育和生殖细胞形成。 3)维生素D:促进人和动物肠道对 的吸收。 T△【数材隐性蜘识】 丨1.源于教材P26正文小字部分：构成脂肪的脂肪酸的种类和分子长短不相同，若脂肪酸长链中的碳原子之间 都以单键连接， 则为 若脂肪酸长链中碳原子之间存在双键，则为 植物脂1 肪大多数含有 在室温时呈 而大多数动物脂肪含有 室温时 ！2.源于必修1P27“练习与应用概念检测”：磷脂是 (填“真核细胞”“原核细胞”或“所有细胞”)必！ 1不可少的脂质。 ■一■一■一。 「△特别提醒 「1磷脂是所有细胞必不可少的脂质，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。 i3.与糖类相比，脂肪中“C”“H”含量高，而“0”含量低，故脂肪氧化分解释放的能量多，需要O2多，产生的1 1H20多。 4脂肪不是生物大分子，但脂肪也是以碳链为骨架的。 考点3糖与脂质的转化★★★女女 1.血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余部分可以合成糖原储存起来，还有富余可以转化成脂肪和某些氨基 酸。 14 2糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪：而脂肪一 般只在糖类供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。 3.种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化 种子类型 非油料作物种子（如小麦) 油料作物种子（如大豆) 变化 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 (1)种子形成时，光合作用产物的输入导致其干重增加。 (2)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有所增加（是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素)，然后再减少。 A【教材隐性知识】 1.淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，它们在化学性质上有很大差距的原因是 2相比于淀粉类作物种子，种植油料作物种子时要播种得浅一些，原因是 ·3向北京鸭饲喂玉米、谷类和菜叶能够达到育肥的原因是 4.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 第04讲蛋白质和核酸（必备知识） 考点1蛋白质的基本单位— 氨基酸★★★☆女 1.元素组成：C、H、O、N,有的含S等。 R 2.结构通式： HN-C-COOH 3结构特点： H (1)每种氨基酸分子至少含有一个 (一NH2)和一个 (-C0OH)。 (2)每种氨基酸分子中都有一个 和一个 连接在同一个碳原子上，该碳原子还连 接一个 和一个侧链基团，这个侧链基团用 表示。各种氨基酸的区别在于基的不同。 4.区别依据：各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 5种类：组成人体蛋白质的氨基酸有」 种，非必需氨基酸(13种)、必需氨基酸(8种)。 1△特别提醒 8种必需氨基酸 ·甲（甲疏氨酸）来（赖氨酸）写（缬氨酸）一（异亮氨酸）本（苯丙氨酸）亮（亮氨酸）色（色氨酸）书！ (苏氨酸)。要儿多1种：组氨酸。 15 △【归纳总结】 ,1.类比推理法理解氨基酸的结构 决定氨基酸的种类（可变）儿 (1)类比：把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表 R基 和 两条腿代表 ,头代表 基，躯干代 HOOC- NH2 I表 (氨基) 0 (羧基) C (2)图示 2氨基、羧基、R基的书写 （1)正确的格式： (千万不要忘记在原子团前面加“一”)。 (2)避免两种错误格式 ①写成NH、COOH、R。 ②写成NH3、-NH3、HCOOH等。 (3)结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别 R H 0 COoHH-N- -OH 考点2蛋白质的结构及其多样性★★★☆女 1.脱水缩合 连接氨基酸的方式 （1)概念： (2)过程 H O H ①过程a的名称： 脱去的水中的氢来 HN-C-C-OH+H-N-C- -COOH a 自 氧来自 H R2 ②化合物b的名称： 即由 脱 H0肽键 水缩合形成的化合物。 H,N—( -COOH+H,O ③多肽：多个氨基酸缩合而成，含有多个肽键的化合物。多肽 b H R, 通常呈 结构，叫 2.蛋白质的结构层次（以血红蛋白为例） 氨基酸之间脱水缩合形成肽链→一条肽链的特定区 域进行有规律的盘曲、折叠→这条肽链进一步盘绕 形 成一定的空间结构→四条肽链聚集在一起形成复杂 肽链→盘曲、折叠一 →盘绕 ,聚集 的空间结构。 (一定的空间结构)（复杂的空间结构） ①肽链盘曲折叠的原因是肽链上不相邻的氨基酸之间常常会规则性地形成 等。 ②两条或多条肽链之间常通过 等化学键结合在一起。 16 ·△特别提醒 （1)由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量有所不同。 (2)氨基酸数目氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成人体蛋白质的氨基酸有21种。 (3)R基团中不一定有C原子，如甘氨酸中R基团为H原子；S元素一定在R基团中。 (4)多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定引 空间结构和特定功能的蛋白质。 3蛋白质结构多样性的原因 (1)氨基酸 ①种类不同。 ②数目成千上万。 ③排列顺序干变万化。 (2)多肽：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的 千差万 别。一-一一-一-一-一-一 厂△【数材隐性如识源于必修IP问题探讨：用胶原蛋白制成的手术缝合线可以不用拆线，共原理} I是 4.蛋白质变性 蛋白质变性指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的 被破坏，从而导致其理化性质 的改变和生物活性丧失的现象，该过程一般不会破坏 键。高温使蛋白质的空间结构变 得 一一一`一一。二'容易被蛋白酶接触而水解。 ·A【教材隐性知识】源于必修1P32“与社会的联系”： (1)蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其 被破坏，从而导致其理 化性质的改变和生物活性丧失的现象。 (2)熟鸡蛋更容易消化的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被 水解。 考点3蛋白质的功能★★★☆女 1.蛋白质的功能 实例 蛋白质的功能 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等含有蛋白质 构成 结构的重要物质，称为 绝大多数酶是蛋白质，如胃蛋白酶 功能 血红蛋白能运输 功能 胰岛素等蛋白质类激素 功能 抗体可抵御病菌和病毒等抗原的侵害 功能 总结：细胞的各项生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的 2.结构多样性与功能多样性的关系：每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的 如果 氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会 17 ·△特别提醒 1蛋白质结构多样性的根本原因：控制蛋白质合成的基因具有多样性。 12.图示法理解激素、酶、抗体、载体蛋白与蛋白质关系 丨（1)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA;激素中有些是蛋白质，有 酶 激素 蛋白质 些不是蛋白质。 (2)抗体和载体蛋白的本质都是蛋白质，但结构各不相同。 L ■■■■■✉■■■■■m■■ 考点4蛋白质相关计算题的总结★★女女女 1.计算多肽形成时的肽键数与脱去水分子数 脱去水分 多肽相对分子质 肽链数 氨基酸数 肽键数 氨基数 羧基数 子数 量 2 u 一1 一1 om-18（m-1) 至少1个 至少1个 n 1L一 wm一18(m-n) 至少n个 至少n个 环状 至少0个 至少0个 2.计算蛋白质相对分子质量 (1)无二疏键：蛋白质相对分子质量= (2)有二疏键(SS一)时（每形成一个二硫键脱去两个氢)：蛋白质相对分子质量= 0 3解答多肽中各原子数的计算题 在脱水缩合形成多肽时，C、、原子数目不变，H、O原子数目有变化，其数量关系如下： ①C原子数= ②H原子数 ③0原子数= ④N原子数=」 4.蛋白质分子中氨基酸数和基因、mRNA之间的关系 5.蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算 (1)至少含有的游离氨基数或羧基数= 数。 (2)游离氨基数或羧基数=肽链数十中含有的氨基数或羧基数。 6蛋白质水解有关计算 (1)若除去多肽内部的1个氨基酸，需水解掉2个肽键：若除去多肽一端的1个氨基酸，需水解掉1个肽 键。 8 (2)每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢 原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。 考点5核酸是由核苷酸连接而成的长链★女☆女 1.种类 一类是脱氧核糖核酸，简称 另一类是 简称RNA。 2.分布 真核细胞的DNA主要分布在 中， 内也含有少量的DNA。RNA主要分布 在 中。 A特别提醒 DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体中 !真核生物 也有分布 RNA主要分布在细胞质中 DNA集中在拟核，少量分布在细胞质 ,原核生物 RNA分布在细胞质中 病毒核酸为 位于病毒的内部。 3核酸的基本组成单位—核苷酸 (1)结构如图所示，由a (1种)、b 种) (种)3种小分子构成。b、c合称为 (2)核苷酸也分为2种（见下图），其中，DNA的基本组成单位为脱氧核糖核苷酸，简称脱氧核苷酸，RNA 的基本组成单位为 。从组成成分来看 OH A、 A DNA与RNA相比：DNA分子特 LCH. 基 有 RNA分子特 OH OH 有」 DNA和RNA共有的组分为 磷酸 磷酸 OH H OH OH 磷酸和A(腺嘌呤)、C（胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)3 脱氧核糖 核糖 种碱基。 脱氧（核糖）核苷酸 核糖核苷酸 4.DNA和RNA的区别 (1)分子组成的不同 ①DNA的五碳糖是 而RNA的则是核糖。 ②DNA特有的碱基是 y 而RNA的则是 (2)分子结构的不同 DNA是由 连接而成的，一般由 条链构成，RNA则是由 连接而成，由 链 构成。 5.通过DNA指纹获得遗传信息的根本原因 生物的遗传信息储存在 中，而且每个个体的 各有特点。 19 6核酸的多样性及功能 (1)多样性的原因：核苷酸 不同和 多样。 (2)功能 ①核酸是细胞内携带 的物质。 ②核酸在生物体的 和 中具有极其重要的作用。 7.RNA的功能 除了作为少部分病毒(RNA病毒)的遗传物质，RNA还具有以下功能：①mRNA传递遗传信息； ②tRNA运输氨基酸；③rRNA可以组成核糖体；④极少数RNA可作为酶，具有催化功能。 8比较真核生物、原核生物及病毒的核酸类型 核酸 遗传物质 项目 类型 核苷酸种类 碱基种类 类型 核苷酸种类 碱基种类 真核细胞 DNA和RNA DNA 4 4 细胞生物 原核生物 DNA和RNA P 5 非细胞生 DNA病毒 DNA 4 4 物（病毒） RNA病毒 RNA RNA 4 9.DNA、RNA初步水解的产物和彻底水解的产物 物质 初步水解的产物 彻底水解的产物 DNA 核苷酸 、磷酸、4种碱基（A、T、C、G) RNA 核苷酸 磷酸、4种碱基(A、U、C、G) 考点6生物大分子以碳链为骨架★★女女女 1单体和多聚体 生物大分子是由许多基本单位连接而成的，这些基本单位称为 ,这些生物大分子又称为单体的多聚体。 单体（基本单位) 多聚体（生物大分子） 单糖 多糖 氨基酸 蛋白质 核苷酸 核酸 (1)在构成细胞的化合物中， 都是生物大分子。 (2)生物大分子是由许多 连接成的 单体通过 或聚合反应（有水生 成)生成多聚体。多聚体通过 反应（消耗水）生成单体。 2每一个单体都以 为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。 3碳是生命的核心元素。 4.细胞是由化学元素和化合物构成的 (1) 等生物大分子以碳链作为基本骨架。 (2) 提供生命活动的重要能源。 (3) 与其他物质一起，共同承担着构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。 20 (4)细胞中的化合物， 处在不断变化中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动正常 进行。 !△特别提醒 丨脂肪是由甘油和脂肪酸结合而成的，而且脂肪的分子量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多，一般不称其为丨 1生物大分子。磷脂和固醇同样不属于生物大分子。 5各种有机物的组成和功能总结 植物细胞壁 葡萄糖 纤维素一→组成成分 淀粉、糖原 →甘油和脂肪酸 、 ·脂肪 C →固醇 H N、P 脱氧核苷酸→ DNA(主要分布 携带 在细胞核中) 核糖核苷酸一 RNA(主要分布 →遗传 在细胞质中) 信息 素 N(S等) ,氨基酸→蛋白质→生命活动的主要承担者 6有机物分解产物 项目 DNA RNA 蛋白质 淀粉 脂肪 基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 葡萄糖 初步分解产物 4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸 多肽 麦芽糖 甘油和脂肪酸 脱氧核糖、含氯碱 核糖、含氨碱基 彻底分解产物 氨基酸 葡萄糖 甘油和脂肪酸 基和磷酸 和磷酸 C02、H2O和 C02和 代谢终产物 CO2、H2O、 尿素和磷酸盐 CO2和H2O 尿素 H2O 第05讲细胞膜和细胞核（必备知识) 考点1对细胞膜的探究历程女★☆☆☆ 1.对细胞膜成分的探索 时间、人物 实验依据 结论或假说 对植物细胞进行通透性实验，发现溶于脂质的 推测：细胞膜是由 组成 1895年，欧文顿 物质更容易通过细胞膜 的 利用哺乳动物的红细胞，制备纯净的细胞膜进 组成细胞膜的脂质有」 20世纪初，科学家 行化学分析 其中 含量最多 125年，戈特和格伦 用丙酮从红细胞中提取的脂质，铺展成单分子 细胞膜中的磷脂分子必然 德尔 层，单层分子的面积是红细胞表面积的倍 1935年，丹尼利和戴 发现细胞表面的张力明显低于油一水界面的 细胞膜可能还附有 维森 表面张力 2.对细胞膜结构的探索 21 时间、人物 实验依据 结论或假说 在电镜下看到细胞膜清晰的暗 所有的细胞膜都由 1959年，罗伯特森 亮一暗三层结构 层结构构成，是静态的结构 荧光标记的小鼠细胞和人细胞 1970年 细胞膜具有 融合实验 提出为大多数人所接受的细胞膜的 1972年，辛格和尼科尔森 新的观察和实验证据 模型 考点2细胞膜的结构和功能★★★女☆ 1细胞膜（细胞质膜或质膜）的制备 材料 人或其他哺乳动物 无 和众多的 易制得纯净的细胞膜 选材原因 无 细胞易吸水涨破 制备细胞膜的原理 哺乳动物的红细胞 →离心→获得细胞膜 2.细胞膜的成分 (1)脂质： 最丰富，此外还有少量的 (2)蛋白质：在细胞膜行使功能方面起着重要的作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的 越多。 (3)糖类（少量）：主要分布在细胞膜的 ，和蛋白质分子结合形成 或与脂质结合形 成糖脂，这些糖类分子被称为 。。。。。■。 △特别提醒 「1不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同。膜上的蛋白质也不是一成不变的。 I2细胞膜的组分并不是不可变的。如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降。 3.流动镶嵌模型 (1)基本内容 ①流动镶嵌模型认为，细胞膜主要是由 和 糖被 构成的。 是膜的基本支架，其内部是磷脂 糖蛋白 分子的 或 不能自由 通过，因此具有 作用。 以不同方式 磷脂双 分子层 在磷脂双分子层中：有的 在磷脂双分子层表 面，有的部分或全部 磷脂双分子层中，有的 蛋白质 于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在 等方面具有重要作用。 ②细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成 ,或与脂质结合形成 这些糖类分子叫作 糖被在细胞生命活动中具有重要功能，如与细胞表面的 细胞间的 等功能有密切关系。 (2)结构特点 233 特点 具有 原因 构成膜的磷脂双分子可以 自由移动，大多数蛋白质分子也是可以 的 意义 对细胞完成 生长、分裂、运动等功能都是非常重要的 实例 质壁分离、变形虫运动、 巨噬细胞的 作用等 A【教材隐性知识】 11源于必修1P45“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通过细胞膜。 2.源于必修1P46“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丨 |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。 。。一■。。。一。一■。。一。。。■一。■■。一 4细胞膜的三大功能 (1)将细胞与外界环境分隔开 ①保障 相对稳定； ②将 与 分隔开，产生原始的细胞，成为相对独立的系统 (2)控制物质进出细胞 ①方式：被动运输、主动运输和胞吞、胞吐 ②特点 1)普遍性：营养物质、代谢废物、分祕物等 2)选择性： 根本：细胞自身遗传特性。 直接：细胞膜上 的种类、数量及其 的变化。 3)相对性：病毒、病菌侵入细胞 (3)进行细胞间的信息交流 ①化学物质传递（如 、 递质) ②接触传递（如 细胞毒性T细胞与靶细胞接触) ③通道传递（如 注意： 是系统的边界—细胞的边界。 1△特别提醒 11.不是所有信号分子的受体都在细胞膜上，有些小分子如脂溶性的信号分子（如性激素）的受体在细胞内部。 2.不是所有信号分子传递都需要受体，如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接进行信息交流。 5功能特点 23 特点 具有 表现 水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通过 主要原因 基因决定转运蛋白的 使细胞膜对运输的物质具有选择性 6植物细胞的细胞壁 (1)成分：主要是 和 (2)形成：与高尔基体有关 (3)去除方法：酶解法（纤维素酶和果胶酶） (4)功能：支持与保护作用 (5)特性：全透性 注意：不同生物细胞壁的主要成分不同，植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，细菌细胞壁的主要成分 有肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质，真菌细胞壁的主要成分是多糖，还有少量的蛋白质和脂质。 A特别提醒 五种常考的“膜蛋白”及其功能 (1)部分信号分子（如激素、细胞因子、神经递质）的受体蛋白一蛋白质或糖蛋白。 (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，如主动运输的钠钾泵。 《3)膜上的通道蛋白：如用于水协助射扩散的水通道蛋白，与Na内流相关的N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， IATP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（如免疫细胞对抗原的特异性识别等)。 考点3细胞核的结构和功能女★★☆☆ 1.细胞核的分布：除了高等植物 细胞和哺乳动物 等极少数细胞外， 真核细胞都有细胞核。 核膜（双层膜，把核内物质与细胞质分开） 核仁（与RNA的合成以及核糖体的形成有关） 2。细胞核的结构概述 染色质（主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体） 、核孔（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流） 一·一一一一-一 -一-一一一-一1 ·A特别提醒 核孔复合体 (1)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。 核外膜 细胞质 ㄧ(2)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 中夹运输蛋白 体上的受体蛋白结合而实现主动运输过程，而且核也对大分子物 核质环（内环） 核内膜 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。 24 3染色体与染色质的转化 染色质和染色体是同一物质不同时期的两种存在状态。光学 染色质 显微镜可以观察到染色体的数目和结构的变化，因此能够通（分裂间期） 高度螺旋化，缩短变粗染色体 (分裂期)》 过显微镜观察到染色体的变异。 解开螺旋 △特别提醒 “三核”一核膜、核孔、核仁的相关剖析 （1)核膜、核仁在有丝分裂前期消失，有丝分裂末期重建。 I ■ （2)核膜上附着有多种酶，有利于多种化学反应的进行。 (3)核膜、核孔都有选择透过性：小分子物质可通过核膜进出细胞核。核孔可以运输部分小分子物质（不！ 消耗能量)，也可以运输大分子物质（消耗能量）。RNA可以通过核孔进入细胞质。蛋白质（如解旋酶、DNA 聚合酶、RNA聚合酶等)通过核孔进入细胞核，但DNA不能通过核孔。 I （4)代谢越旺盛的细胞，核孔的数目一般越多，核仁的体积一般越大。如，人的口腔上皮细胞与胰岛B细！ 胞相比：前者核礼的数目2，校仁体积小：冬小支在越冬期间枝孔的巅目少，校仁体积小 3细胞核的功能 (1)功能阐述：细胞核是 是 的控制中心。 (2)原因： 上储存着遗传信息、遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”，这张“蓝图”储藏在 里。 4.细胞核功能的探究实验 伞形帽深 郑菊花形帽 (1)伞藻嫁接与核移植实验 伞柄 一伞柄 细胞核 细胞核 ①伞藻嫁接实验过程：相互对照。 假根 假根 ②伞藻核移植实验过程：自身对照 粥 ③实验结论：伞藻“帽”的形状是由 控制的。 (2)其他动物细胞核功能的经典 实验 实验名称 实验过程 实验结论 0一 取核。 果色美西银胚脂细胞分@ 黑白美西 美西螈皮肤颜色的遗传受 螈核移植实验 的控制 白色美西螈 卵细胞 半 有核 →分裂发育正常 胚胎 蝾螈受精 精」 蝾螈的细胞 受细胞核 卵 卵横缢实验 不挤入细胞核分裂 裂 控制 发育 正常胚胎口 25 生命 核移植 生命 活动恢复 活动丧失 个去核 变形虫的分裂、生长、摄食、对 变形虫切 一半 切广 生长、分裂、摄食， 核 对刺激有反应 刺激的反应等生命活动受 割实验 形 割 虫 一半 不能摄食，不生长、 控制 无核 不分裂，对刺激无 反应 注意：黑白美西螈核移植实验中，还可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中，形成重 组细胞进行培养，作为对照。 5.细胞在生命系统中的地位 （1)结构特点 ①结构复杂而精巧。 ②各组分之间 成为一个统一的整体。 (2)地位 ①生物体结构的 ② 的基本单位。 6.建构模型 (1)概念：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的 的描述。 (2)类型： 、 数学模型等。 (3)举例：沃森和克里克制作的 模型属于物理模型，它形象而概括地反映 了DNA分子结构的共同特征。 第06讲细胞器和生物膜系统（必备知识) 考点1细胞器的结构和功能★★★☆☆ 1.细胞质概述 (1)细胞质组成：细胞质基质和 上清液 上清液 上清液 (2)细胞质基质：呈 状，由水、无机盐、脂质、糖 离心 离心 离心 类、氨基酸、核苷酸和多种酶组成，是生命活动的重要场所。其 离 A C 中的 支撑着细胞器。 心 (3)分离细胞器的常用方法： 法。主要是采 密 用 细胞 细胞壁、叶绿体线粒体 核糖体 的方法分离不同大小细胞器。 匀浆 细胞核 见下图。 「A教材隐性如识]源于必修1P“科学方法"：用差速离心法分离细胞器 「过程：将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆，将匀浆放入离心管中，采取逐】 L渐一。一一离心速率的方法分离不同大小的细胞器· 26 (4)高等动植物细胞的亚显微结构 ①23 图1是 细胞，图2是 细胞，鉴别 5 两者的关键是观察有无 。此外，大部分成熟植 物细胞有大液泡，有的有叶绿体；动物细胞无 无 ,有 。两者共有的结构有核糖体、 13 12 内质网、高尔基体和 等细胞器，以 12 12 及 由⑥⑦⑧⑨⑩构成的 16 图1 图2 2.主要细胞器的结构和功能 分类 名称 示意图 结构和主要功能 基质内膜 结构：内膜向内腔折叠形成嵴，增大 :在内膜上 含有许多种与有氧呼吸有关的酶；基质中含有许多种与有 线粒体 外膜 氧呼吸有关的酶、少量DNA和RNA。 功能：有氧呼吸的主要场所 双层膜 结构：类囊体堆叠形成基粒，增大膜面积：类囊体薄膜上 分布有吸收光能的 和与光合作用有关的酶： 叶绿体 基质基粒 基质含有与光合作用有关的酶、少量DNA和RNA。 功能：绿色植物光合作用的场所 粗面内质网 结构：由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构，连接形成 光面 内质网 质兰警 一个连续的内腔相通的膜性管道系统，分为光面内质网和 网 粗面内质网。 功能：蛋白质等大分子物质的 场所和运输通道 分泌泡 结构：由扁平囊状结构和大小囊泡组成。 高尔基体 腔 功能：对来自内质网的蛋白质进行 的“车间” 小囊泡 及“发送站”；在植物细胞中与」 的形成有关 单层膜 细胞质 结构：液泡膜及其内的 液泡 功能：调节细胞内的环境，充盈的液泡可以使细胞保持坚 液泡 挺 各种水 结构：内含多种水解酶的小体。 溶酶体 功能：细胞内的“ _”,分解衰老、损伤的 细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的 27 核糖体 大亚基 成分：主要成分是 和rRNA。 分为游离核糖体 链 核糖体 和附着核糖体。 mRNA T核糖体 无膜 小亚基 功能：“生产蛋白质的机器” 结构：由 组成。 中心体 功能：与细胞有丝分裂有关 3.细胞骨架 (1)组成：由 组成的网架结构。 微管 (2)功能：维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多 与 胞 中间纤维一 细胞运动、分裂、分化以及 运输、 转化、 传架 递等生命活动密切相关。 微丝 :个特别提醒 1结构与功能中的“一定”与“不一定” （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 1行。 〡(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)所有生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。 1（4)葡萄糖→丙酮酸一定不发生在细胞器中。 考点2用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动★★女☆☆ 1.实验原理 (1)叶绿体呈绿色、扁平的 或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。 (2)活细胞中的细胞质处于不断 的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中 的 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 新鲜的黑藻 的下表皮 叶片很薄，仅有一两层叶肉细 细胞排列疏松，易撕取； 原因 胞，叶绿体较大，不需要加工 黑藻幼嫩的小叶扁平，只有一 可直接制片 所含叶绿体数目少，个体大 层细胞，存在叶绿体，易观察 3.实验步骤 (1)观察叶绿体 ①制作藓类叶片临时装片 1)用镊子取一片藓类的小叶（或取菠菜叶 )放入盛有清水的培养皿中。 2)在洁净的载玻片中央滴一滴 用镊子夹住所取的叶放入水滴中。 3)盖上盖玻片。 28 ②低倍镜下找到叶绿体 ③高倍镜下观察叶绿体的形态和分布 (2)观察细胞质的流动 ①制作黑藻叶片临时装片 1)黑藻应事先放在光照、室温条件下培养。 2)用镊子取一片黑藻幼嫩的小叶，放在载玻片水滴中。 3)盖上盖玻片。 ②低倍镜下找到黑藻叶肉细胞 ③高倍镜下观察 流动的情况 4.实验结论 (1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球或球形，随细胞质流动，自身也可转动。 (2)每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。。一。一。 [△特别提醒 【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。丨 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， 丨流动，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丨 1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。 考点3分泌蛋白的合成和运输★★★☆☆ 1.分泌蛋白形成过程 (1)概念：在 合成后，分泌到 起作用的蛋白质。 (2)举例：抗体、消化酶和一部分 (如胰岛素)等。 (3)合成、运输、分泌 ①研究方法： ②实验过程：将豚鼠的胰腺腺泡细胞放入含有H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。 ③结果分析： 1)分泌蛋白是在 中合成的： 2)分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了 和细胞膜等结构： 29 3)分泌蛋白合成和分泌的过程中主要由 提供能量 2.与分泌蛋白分泌相关的坐标图 内质网膜 膜 高尔基体膜放 膜1 内质网膜 细胞膜 核糖体内质网 高尔 基体 细胞膜 度 高尔基体膜 前 后 时间 时间 0 时间 3.“三个角度”透析囊泡类问题 (1)囊泡的来源及去向 ①胞吐：内质网可产生囊泡运往 高尔基体一方面可接受 发来的囊泡，另一方 面可向细胞膜发送囊泡。 ②胞吞：细胞膜可向细胞内发送囊泡。 (2)囊泡形成原理：生物膜具有一定的 囊泡运输需消耗能量。 (3)以囊泡形式运输（胞吐)的物质举例 ①分祕蛋白类：消化酶、细胞因子、抗体等蛋白质。 ②神经递质（在突触前膜内合成并释放）。 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靶细胞，主要 是因为靶细胞器或靶细胞上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。 4.有关分泌蛋白合成与分泌的几个注意点 (1)核糖体只是肽链的合成场所，肽链需要经内质网和高尔基体的加工与包装才能形成具有生物活性的蛋 白质，也只有分泌到细胞外才行使一定的功能。 (2)除分泌蛋白外，存在于细胞膜上的蛋白质也要经内质网和高尔基体加工后转移至细胞膜上，如转运蛋 白和受体蛋白等。 (3)分祕蛋白出细胞的方式为胞吐，该过程体现了细胞膜的流动性，并未体现出细胞膜的选择透过性。 「△特别提醒 细胞质基质 mRNA 11.细胞内各种蛋白质的合成和转运途径 经内质网、高尔基体加工后的蛋白质，主要有三个去路： 内质网定向 信号序列 一分隆要留资 ·通过囊泡分泌到细胞外、成为细胞膜膜蛋白和包裹在囊 粗面内质网 靶向 ,泡中形成溶酶体。 序列 2.研究分泌蛋白的合成、运输的方法是同位素标记法。 线粒体 |常用的具有放射性的同位素：14C、32P、3H、35s等；不 高尔基体 具有放射性的稳定同位素：15、180等。 细胞外 、溶酶体 叶绿体 细胞膜 细胞核 30 考点4细胞的生物膜系统★★★☆☆ 1.生物膜系统的概念 真核细胞内 等结构，共同构成细胞的生物膜系统。 2.特点 (1) 和 相似 ①组成成分相似：各种生物膜都主要由 组成。 ②结构相似：各种生物膜在结构上大致相同，都符合 模型，都具有一定的 (2)在 和 上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构间的协调与配合 ①在结构上具有一定的连续性，图示如下： 一核膜 ②在功能上的联系（如分祕蛋白）。 囊泡 高尔基体膜 (向接联系)广内质网膜 (直接联系)》 七细胞膜 3生物膜系统的功能 （1)细胞膜保证相对稳定的 在细胞 囊泡（间接联系） 与外部环境进行 和 的过程中起决定性作用。 (2)广阔的膜面积提供了 保证化学反应顺利进行。 (3)生物膜把各种细胞器分隔成小的区室，使细胞能同时进行多种 保证生命活动高效、 有序地进行。 「△特别提醒 1原核细胞具有细胞膜这一种生物膜，但不能构成生物膜系统。 12生物膜研究的是细胞中的膜结构，所以生物膜不是对生物体内所有膜结构的统称，例如小肠肠系膜是生物1 体内的膜，但不是生物膜。 第07讲物质运输（必备知识） 考点1渗透作用★★☆☆☆ 1.概念：指 通过 的扩散。 2.发生的条件 (1)具有 (2)半透膜两侧的溶液存在 3如果半透膜两侧存在 渗透的方向就是水分子从水的相对含量 (浓度 的一侧向相对含量 (浓度 ) 的一侧渗透。 4.渗透装置分析 (1)液面上升的原因：单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子 数 单位时间由漏斗进入烧杯中的水分子数。 蔗糖溶液 时 间后 蔗糖溶液 (2)液面不会一直上升的原因：因为液面上升到一定程度就 半透膜 半透膜 清水 清水 31 会产生一个静水压（图中△），当该压力和漏斗中的吸水能力 时液面不再上升。 下一一—■一==一-一。一=一】 A特别提醒 1.渗透作用与扩散的比较 I扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 !渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 2.渗透方向：水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。】 3这里的浓度是溶质物质的量浓度，不是溶质的质量浓度。例如向两烧杯水中各加入1g葡萄糖和1g蔗糖完！ 全溶解后，葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液物质的量浓度。 4液面稳定时，处于动态平衡，两者之间还是有水分子进出，只不过数目基本相同。 5液面稳定后，只要存在液面差，原高浓度的溶液浓度仍大于原低浓度的溶液。 I 考点2动物细胞的吸水和失水★★☆☆女 1动物细胞的细胞膜相当于 2水进出动物细胞都是通过 。将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后 红细胞将会发生以下的变化： 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度 细胞质的浓度 。 膨胀 失水 外界溶液的浓度」 细胞质的浓度 皱缩 平衡 外界溶液的浓度 细胞质的浓度 0 无明显变化 考点3成熟植物细胞的吸水和失水★★☆女☆ 1.成熟植物细胞的结构 蔗糖溶液 细胞液 细 半 细胞膜 胞 透→原生质层 细胞质 L液泡膜 清水 全透性下 细胞壁 ·外界溶液 ⅰ△特别提醒 特别提醒原生质体和原生质层 (1)原生质体：包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分。 ·(2)原生质层：成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，可看作一层半透膜。 儿一一一一一=一一一一一一。一。一。一。一。一一一一小 2.实验：探究植物细胞的吸水和失水 (1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。 32 (2)实验原理 ①内因 A、成熟的植物细胞的 相当于一层半透膜 B、原生质层伸缩性比细胞壁 ②外因：细胞液具有一定的浓度，与外界溶液之间具有一定的浓度差，细胞能渗透吸水和失水。 (3)实验步骤及现象 流程 详情 制片 材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮（有大液泡，且内含紫色花青素，便于观察） 观察（低倍镜） ①有一个紫色的中央大液泡；②原生质层紧贴细胞壁 滴蔗糖溶液 方法：质量浓度为0.3gL的蔗糖溶液，用吸水纸引流 观察（低倍镜） ①中央液泡逐渐变小（颜色变深）；②原生质层与细胞壁逐渐分离 滴清水 方法：吸水纸引流，滴加清水 观察（低倍镜） ①中央液泡逐渐变大（颜色变浅）②原生质层逐渐贴近细胞壁 记录实验结果 设计表格 注意：探究植物细胞的吸水和失水是高中教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验 (4)实验结果分析 ①当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细 质壁分离 质量浓度为0.3gmL的蔗糖溶液) 胞 ，原生质层和细胞壁分离，即 胞 黑 质壁分离复原（清水） 发生了 ②发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度 外界溶液的浓度时，细胞 ，发生质壁分离复原。 (5)实验结论 植物细胞的原生质层相当于一 二层一一。之植物细胞也是通过 作用吸水和失水的。 1△特别提醒 !1本实验存在的两组对照实验 ·本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之· 间的对照。 33 12.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不发生质壁分离及复原现象。 ②细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显。 1(2)从溶液角度分析 ①在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KO?、甘油、尿素、乙二醇等）中可发生质壁分离后自动复！ !原现象，因为细胞失水质壁分离的同时，会通过被动运输或主动运输吸收溶质分子，使细胞液浓度升高， 当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水而发生质壁分离复原。 ②在高浓度溶液（如0.5gL蔗糖溶液)中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象，因为细， 胞失水过多会死亡。在溶液浓度过低时则不能引起质壁分离或质壁分离太慢。 ③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合作观察质壁分离现象的外界溶液。 I 3细胞液浓度越大，细胞吸水能力越强（细胞随着质壁分离的进行，吸水能力不断增强）。 考点4物质出入细胞的方式女★★☆☆ 1.相关概念 (1)物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗 能量，这种物质跨膜运输方式称为 被动运输又分为 和 两类。 (2)物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作 也叫 (3) 和一些小分子有机物如 等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的 蛋白质，能够协助这些物质 跨膜运输，这些蛋白质称为 。这种借助膜上的转运 蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作 也叫 (4)物质 进行跨膜运输，需要 的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放 的能量，这种方式叫作主动运输。 2.物质进出细胞方式比较 被动运输 方式 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 低浓度 细胞内 运输方向 ↓ ↓ 高浓度 细胞外 不需要转运蛋白： 转运蛋白： 需要载体蛋白： 膜蛋白； 需要； 特点 不消耗能量 能量 能量 能量 能量 细胞外 截体蛋白 载体蛋白 备价金帘 你沉1 模型 思9 →⊙。 0 细胞内自由 8遭遵o°g6TP 胞吞 胞吐 打广教 动助 扩广 蛋白主动运输 34 自由扩散： 载体蛋白的种 影响因素 温度、能量 协助扩散： 类和数量、能量 小肠上皮细胞 O2、C02、甘油、 H20通 白细胞吞噬 分泌蛋白的 举例 吸收葡萄糖、无 乙醇、苯 过通道蛋白的运输 病菌 分泌 机盐、氨基酸等 :△特别提醒 1.葡萄糖进入红细胞为协助扩散；葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞肾小管重吸收葡萄糖为主动运输。 ·2.Na+:进入神经细胞：协助扩散，依赖离子通道；运出神经细胞：主动运输，依赖Na+一K泵。 13.K+:进入神经细胞：主动运输，依赖Na+一K+泵；运出神经细胞：协助扩散，依赖离子通道。 4.水：水进出细胞的方式可能是自由扩散也可能是协助扩散，但更多的是以协助扩散方式进出细胞。 「5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。 I6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外流的方式均为协丨 1助扩散。 3协助扩散中转运蛋白类型 细胞外 打开 细胞膜 关闭 细胞内 通道蛋白 载体蛋白 钾离子通道模式图 水通道蛋白的结构模式图 (1)载体蛋白类：只容许与 相适应的分子或离子通过，且每次转运时都会发生 的 改变。 (2)通道蛋白类：只容许与自身通道的直径和 相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子 或离子」 A特别提醒 与通道蛋白结合.一一一一一-一一一一一一一一一】 !1水分子进出细胞时，既可以直接穿过磷脂双分子层，也可以穿过水通道蛋白，因此渗透作用的实质是水的 「自由扩散和协助扩散的叠加，以协助扩散为主。 |2.离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道只允许一种离子通过，并且只有在特定刺激发生时才瞬引 1间开放。 4,影响物质跨膜运输因素的分析 运输速率 运输速率 Q点开始受转运蛋白 (1)物质浓度对物质跨膜运输的影响 数量的限制 0 物质浓度 物质浓度 35 自由扩散 协助扩散或主动运输 (2)氧气含量对跨膜运输的影响 通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。 ①是 0 运 运 ②是 P点由 提供能量，Q点之后 输 运输速率受 数量或其他因素限制。 (3)温度 氧气含量 氧气含量 ① ② 影响 生物膜的流动性 温度 影响、物质运 多酶活性影响 输速率 呼吸速率 ◆ 【A特别提醒 I 11.主动运输需要消耗ATP,有ATP可进行运输，无ATP不能进行运输。曲线图如下： 2成熟红细胞进行无氧呼吸供能，故氧气浓度不影响主动运输的速率。坐标图如下： 运 运 输 率 速 ATP 0 02含量 第08讲酶和ATP(必备知识) 考点1酶在代谢中的作用★★★☆☆ 1.细胞代谢 （1)概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 (2)主要场所： (3)意义：是 的基础。 2.酶在细胞代谢中的作用 (1)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 (2)F3+和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子 ,而是 过 氧化氢分解反应的 (3)正是由于酶的 作用，细胞代谢才能在 条件下快速有序地进行。 3.酶的本质 (1)酶本质的探索过程（连线） 科学家 主要观点或成就 巴斯德 糖类变酒精需酵母菌 参与 李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞 并释放其中物质 毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为 36 从刀豆种子中提取出 证明 的化学本质 萨姆纳 为 ，作用为催化尿素分解 切赫和奥尔特曼 少数 也具有生物催化功能 △教材隐性知识] 源于必修1P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活！ ,细胞就不能产生酒精：李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请， 你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。 -一一一一=。一-。一“一一"一一-一一。一一- (2)酶的化学本质 化学本质 绝大多数是 少数是 合成原料 合成场所 主要是细胞核（真核生物) 来源 一般来说， 都能产生酶 作用场所 细胞内、外及生物体内、外 4.酶的特性 (1)酶具有高效性 ①定义：同 相比，酶降低 因而催化效率更高。催化效率是无 机催化剂的107~103倍。 ②意义：使细胞代谢快速进行。 ③曲线分析 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率 注意：酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 加入酶加入无机催化剂 （2)酶具有专一性 ①无机催化剂催化的化学反应范围比较 例如：酸能催化 未加催化剂 水解，也能催化水解，还能催化 水解。 时间 ②过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。脲酶除了催 化分解，对其他化学反应也不起作用。每一种酶只能催化 化学反应。 ③意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 ④图形及曲线分析 1)图形 底物入 a.锁钥学说：整个酶分子的天然构象具有刚性结构， + a 酶表面具有特定的形状，酶与底物的关系就像锁和钥匙。 69 酶 酶-底物复合物 锁钥学说模式图 b.诱导契合学说：酶表面没有一种与底物互补的固定形状， 底物入 只是由于底物的诱导才形成了互补形状，从而有利于底 酶6c 物与之结合。 诱导契合学说模式图 37 2)曲线 加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率 ↑反应速率 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 10 酶A 进而说明酶具有 5 酶B或 01234 空白对照 (3)酶的作用条件较温和 反应物浓度 ①许多无机催化剂能在 条件下催化化学反应。 ② 都对酶活性有影响。与无机催化剂相比， +酶促反应速率 酶促反应速率 酶所催化的化学反应一般是在 的条件下进行的。在 的温度和pH条件下，酶的活性 温度和pH偏高或 偏低，酶活性都会明显 遭到破坏，使 O最适温度温度 ③过酸、过碱或温度过高，会使酶的 O最适pHpH 酶」 在0℃左右时，酶的活性 但酶的空间结构 在适宜的温度下酶的 活性会 因此，酶制剂适宜在 下保存。 5.酶的分布 (1)细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的 有关。 (2)植物叶肉细胞中，与光合作用有关的酶分布在 内，与呼吸作用有关的酶分布在 内，这样，光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不于扰了。一·一一·一 |A【教材隐性知识】 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构稳定，因 此，酶制剂适宜在低温下保存。 考点2影响酶促反应速率的因素及曲线分析★★★女☆ 1产物浓度与反应时间的关系曲线 烂 B C 酶对应曲线 一，无机催化剂对应曲线 未加催化剂对应曲线 (填字母)。 时间 2.温度和pH对酶促反应速率的影响 v/(mmol·s)】 v/mmol·s) 酶 +反应物剩余量/相对量 +反应物剩余量/相对量 促 DH=1 应 应 率 温度 0ABC/℃ OD FpH 最适温度 最适pH 甲 乙 曲线解读：(1)在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高： 或温度过高，会使酶的 空间结构遭到破坏，使酶永久失活： 条件下酶的活性很低，但空间结构稳定（图甲和图乙)。 38 (2)不同pH条件下，酶最适温度 ；不同温度条件下，酶最适pH 即反应溶液 pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)(图丙和图丁)。 3底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 (1)底物浓度对酶促反应速率的影响 ①ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率 (酶 b c 没有完全与底物结合)。 ②c段：当底物浓度增大到某一值(M)时，反应速率达到 M底物浓度 不再 (酶完全与底物结合)。 ③ab段限制因素是 :bc段限制因素是 (2)酶浓度对酶促反应速率的影响 ①在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与 h 酶浓度呈正相关。 ②ab段限制因素是 bc段限制因素是 酶浓度 N酶浓度 (或酶活性)。 底物充足 底物有限 4.酶的抑制剂一竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 (1)竞争性抑制剂与底物具有类似的结构，能与底物竞争酶的活 底物 竞争性底物 活性部位○ ·抑制剂○ 性部位，导致酶促反应被抑制。 酶 (2)非竞争性抑制剂不与酶活性部位结合，而与酶的其他位点结 反应速率 无抑制剂 合，可引起酶构象改变并导致酶无法与底物结合，或者虽然可以与 加竞争性 底物结合但是无法得到产物等，会导致酶活性丧失。 抑制剂 (3)两种抑制剂与底物浓度的关系 加非竞争 性抑制剂 随底物浓度增加，竞争性抑制剂的抑制作用可消除，而非竞争性抑制剂的抑 底物浓度 制作用不可消除。 「△特别提租 -一1 「1.酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。 〡2.温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进丨 「而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。 考点3探究酶的专一性、高效性相关实验★★★★☆ 1.探究酶的专一性 (1)实验步骤 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2mL 注入蔗糖溶液 一 2mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL 39 60C水浴保温5min 新配制的斐林试剂 2mL 2mL 沸水浴煮沸lmim 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： (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 A特别提醒 本实验不能用碘液代替斐林试剂，因为无论蔗糖是否发生水解，都不能与碘液发生颜色反应。 2.探究酶的高效性 （1)设计思路：通过比较不同类型 (主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率，得出结论。 (2)设计方案 项目 实验组 对照组 材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的 现象 反应速度很快，或反应用时短 反应速度缓慢，或反应用时长 结论 酶具有」 3.探究温度对酶活性的影响 (1)实验原理 淀粉 淀粉酶，麦芽糖 ①反应原理 碘 液 ②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响 滴加碘液，根 蓝色 无蓝色出现 据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断淀粉被分解的情况，进一步判断酶的活性。 (2)实验步骤和结果 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 2mL淀粉酶溶 2mL可溶性 2mL淀粉酶 2mL可溶性淀 2mL淀粉酶 2mL可溶性淀 液 淀粉溶液 溶液 粉溶液 溶液 粉溶液 实验 二 在冰水中水浴5min 在60C温水中水浴5min 在沸水中水浴5mim 步骤 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°℃温水中水浴数分钟 在沸水中水浴数分钟 五 取出试管，分别滴加2滴碘液，摇匀，观察现象 实验现象 呈 出现 呈 结论 酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都会影响酶活性 90 ·△特别提醒 在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利 I用斐林试剂检测时需水浴加热到50~65℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。 。。。。。。。。■。。■。。。■一■一▣■■ 4.探究pH对酶活性的影响 (1)pH影响过氧化氢酶的活性，从而影响 的生成量，可用气泡的产生量（或带火星的卫生香 燃烧的情况)来检验其生成量的多少。 (2)方法步骤 步骤 项目 试管1 试管2 试管3 1 滴加（新鲜）肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴 2 加入蒸馏水 1mL 一 3 加入HCI溶液 lmL 4 加入NaOH溶液 1mL 5 加入过氧化氢溶液 2mL 2mL 2mL 6 37C水浴 5min 5min 5min 放入带火星的木条 不能复燃 不能复燃 7（检验) 试管内气泡产生量 注意：探究pH对酶活性影响的实验不选择淀粉为实验底物，因为—一 ·△特别提醒 ,探究H对酶活性的影响实验中一般不用淀粉溶液和淀粉酶溶液，因为酸性条件会促进淀粉的水解。 ■■▣■■■■■■■■一■■■■■■■■■■4 5.实验基本理论实验变量分析 (1)探究酶的专一性时，实验的自变量是 因变量是底物是否被相应的酶水解，此时，实 验设计的思路是 还可以用不同的酶作用于同一底物，此时实验的 自变量是 因变量是底物是否被酶水解，此时，实验设计的思路是 (2)探究酶的高效性时，实验的自变量是 因变量是反应速度，如过氧化氢分解实 验中观察气泡产生的速度等。 (3)探究温度或H对酶活性的影响时，实验的自变量分别是 因变量是底物反应情况。 6.实验步骤的科学设计 (1)探究温度对酶活性影响的实验中，为保证酶的催化反应是在所控制的温度下进行，要将淀粉、淀粉 酶」 (2)探究酶的最适pH实验中，必须先 (加清水、加NaOH溶液、加HCI溶 液)，然后再加入反应物。 41 1 △特别提醒 1在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保 证反应从一开始就是预设的温度。 丨2.若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解情况的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林丨 」试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。 3在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢(H0)和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧 化氢(HO2)在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。 ·4在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度（排除温度干扰），且将酶溶液的pH调至实· 验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在达到预设pH前，让反应物与酶接触。 5在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作实验材料，因为调节pH值所营造的酸性环！ 「境会干扰斐林试剂（碱性）对还原糖的检测，且酸性环境下，淀粉还会水解，碱性环境会干扰碘液与淀粉！ 1的蓝色反应。 考点4ATP的结构和功能★★★☆☆ 1.ATP是一种高能磷酸化合物 (1)ATP的中文名称： (2)ATP的元素组成： （3)ATP的结构简式： 。其中“A”代表 “P”代表 “”代表 (该键不稳定)。 (4)ATP和ADP的结构 末端的P具有较高的转移势能，易脱离，ATP发生水 解，释放能量 (P)(P -P A 核糖腺嘌呤 腺苷(A) 腺苷一磷酸一AMP(腺嘌呤核糖核苷酸 RNA的基本组成单位之一) 腺苷二磷酸 —ADP 腺苷三磷酸 ATP C5)AT巴是驱动细胞生命活动的 A特别提醒 A 1.ATP与DNA、RNA结构简式中不同部位的“A” (~P 核糖 !图示圆圈部分分别代表：①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤 ① 脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。 A CG 2.ATP不等同于能量，ATP是与能量有关的一种高能磷 T G C ③ 1酸化合物。 3.ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内 I的UTP、GTP、CTP等。 丨4ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，在内脏、中枢及外周神经系统！ 等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体。 一一一一一一一一 2.ATP与ADP的相互转化 A-P~P~P 能量① ② →Pi Pi -PP 能量 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP+Pi十能量酶，AP ATP →ADP十P十能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量 植物：光能（光合作用)、化学能（细胞呼吸） 末端磷酸基团的转移势能 来源 动物：化学能（细胞呼吸） 能量 光合作用过程中产生的ATP用于 储存于」 中 去路 细胞呼吸过程中产生的ATP用于 反应 高等植物： 生物体内的需能部位，如细胞膜、叶绿体基质 场所 动物：细胞质基质、线粒体 等 ①对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是 地发生并 意义 且处于 之中。 ②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了 》 A特别提醒 ,1.ATP水解时，其末端的磷酸基团(OP)脱离下来，挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化，这， I个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸分子(P)。 |2.ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。由上表可看出，在ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、I 丨反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 3.巴在细内含量较少但D与AD即转化非带迅速，两者处于动态Y衡中保证了能量及时供应。_】 3.ATP的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由」 直接提供能量的。例如：ATP水解释放的能量可以 用于 等。 (1)ATP如何为主动运输供能（下图） 43 ①参与Ca2+主动运输的 是一种能催化 Ca2 的酶。当膜内侧的C+与其相应位点结合时，其酶活性就 iiiitM mmmmm 被 _了。 m mnhmn ②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端 ●●ATP ADP ●Ca2+ 脱离下来与 结合，这一过程伴随 着」 这就是载体蛋白的磷酸化。 饰 ③载体蛋白磷酸化导致其 发生变化，使Ca2+的 W ADP 结合位点转向膜外侧，将Ca+释放到膜外。 此外，ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，从而使这些分子 发生变化， 也 被改变，因而可以参加特定化学反应。 (2)吸能和放能反应 细胞内的化学反应可以分成 和 两大类。前者是需要吸收能量的，如 等：后者是释放能量的，如 等。许多吸能反应与 的反应相联系，由 ATP水解提供 许多放能反应与 相联系，释放的能量储存在 中， 用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过 在吸能反应和放能反应之间流通。 (3)ATP的其他利用 研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中 枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息 的 4.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 (1)图甲：A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧 喇 呼吸分解有机物，产生少量ATP:AB段表示随O2供 出 州 给量的增多，有氧呼吸明显增强，通过有氧呼吸分解有 d 机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加；BC段 表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增 O2供给量 02供给量 加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸基团等 甲 乙 (2)图乙：可表示哺乳动物的成熟红细胞中的ATP来 自无氧呼吸，与02供给量无关 5.生物体内常见的几种能源物质 (1)主要能源物质： (2)主要储能物质： (3)植物储能物质： (4)动物储能物质： (5)直接能源物质： (6)最终能源： 44 第09讲细胞呼吸（必备知识） 考点1实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式★★★☆☆ 1.实验材料 (1)生物类型：真菌（真核生物)。 (2)代谢类型：异养 2.实验原理 (1)有氧： ①H20 ②C02:检验：澄清石灰水→变浑浊（现象）： 草酚蓝溶液→蓝→」 (现象)。 （2)无氧： ①C02:检验：溴麝香草酚蓝溶液→蓝→绿→黄（现象）。 ②酒精：检验：橙色重铬酸钾溶液（酸性条件下）→灰绿色（现象）。 3.实验设计思路—对比实验 4.实验步骤 (1)配制酵母菌培养液（酵母菌十 溶液)。 (2)检测C02的产生，装置如图所示 接橡皮球 (或气泵) 质量分数为10% 酵母菌 澄清的 酵母菌 澄清的 的NaOH溶液 培养液 石灰水 培养液 石灰水 甲 乙 (3)检测酒精的产生 自A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入两支干净的试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬 酸钾的 溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。 A特别提醒 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。 5.实验结果 澄清石灰水出现浑浊所需 溴麝香草酚蓝溶液变色 酸性重铬酸钾溶液变色 观察项目 时间及浑浊程度 情况、变化时间 情况 甲组（有氧） 变黄且时间短 不变色 乙组（无氧） 长且浑浊程度小 6.实验结论 45 甲组（有氧） 酵母菌在有氧条件下进行」 产生大量 乙组（无氧）酵母菌在无氧条件下进行 无氧呼吸的产物有 同时也产生少量的 7科学方法—对比实验 (1)对比实验概念：设置两个或两个以上的 通过对结果的比较分析，来探究 这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。 (2)对比实验实例：探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，有氧和无氧两种条件都是实验组，这 两个实验组的结果都是一一一一的：通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。一·一一一一·一， :△特别提醒 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：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法实验：③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染大肠杆菌的 】实验：④探究温度(pH)对酶活性的影响。 考点2细胞呼吸概念、实质和意义★★★☆☆ 1概念：细胞呼吸是指 在 经过一系列的 生成 释放 并生 成 的过程。 2.实质：细胞内 氧化分解，并释放能量。 3.意义 (1)提供了生物体生命活动所需的大部分能量。 (2)是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和 的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 考点3有氧呼吸★★★☆女 1概念：细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把葡萄糖等有机物 氧 化分解，产生 释放能量，生成大量 的过程。 2.场所： (主要)、细胞质基质。 3.过程 阶段 场所 物质变化 能量变化 第一阶段 1葡萄糖(CH206)→2丙酮酸(C3H4O3)+4H] 第二阶段 2丙酮酸(C3H403)+H20→6C02+20[H 第三阶段 24[H]+602→12H20 !△特别提醒 I源于必修1P3“相关信息”：细胞呼吸过程中产生的H]是还原型辅酶I(NADH)的简化表示方法。 4.有氧呼吸的总反应式（标出氧元素的来源与去路） C,H1,0,+6H,0+60,酶→12H,0+6C02+能量 46 5.能量的转化与特点 （1)转化 ①大部分以 形式散失 ②少部分储存到 中 (2)特点：在温和的条件下进行，能量 释放，释放的能量有相当一部分储存在ATP中。 △特别提醒 就线粒体的起源，科学家提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被 !吞噬的细菌不仅没被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细！ :胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。结合真核细胞有氧呼吸的场所，可以判断需氧细菌有· 氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。 考点4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 分解，释放 能量的过程。 2.场所： 3.过程 第一阶段 酶 C6H1206 →2C3H4O3（丙酮酸)+4[H田+ 产酒精 4[H到+2C3H4O3（丙酮酸) 酶 第二阶段 产乳酸 4[H十2C3HO3（丙酮酸) 酶 4.无氧呼吸的总反应式及其对应生物 (1)总反应式 ①无氧呼吸的乳酸途径反应式： ②无氧呼吸的酒精途径反应式： (2)对应生物 第一阶段 （与有氧呼吸 C6H12O6→2C3H4O3（丙酮酸)十4H]十少量能量 第一阶段相同) 2CH4O3(丙酮酸)+ 产生酒精 4[H→2C2H50H(酒精)+ 大多数植物、酵母菌等 第二阶段 2C02 2CLO3(丙酮酸)十 高等动物、乳酸菌和少数植物器官（马铃 产生乳酸 4H田→2C3H603(乳酸) 薯块茎、甜菜块根、玉米胚等) 5.无氧呼吸过程中的能量转化 少量储存在ATP中 少量释放 1mol葡萄糖 大量以热能的形式散失 大量储存：储存在酒精或乳酸中 又 「△特别提醒 1有氧呼吸的底物主要是葡萄糖，但脂肪、蛋白质等也可作底物进行细胞呼吸。底物是葡萄糖时，有氧呼吸 ,消耗的O2量才等于产生的CO2量。当脂肪作为底物时，因为含C、H比例比较高，单位质量的耗氧量多，， !吸收的02量大于产生的C02量。 「2真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。 |3原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有 氧呼吸有关的酶。 4.人和动物细胞呼吸产生C02的场所是线粒体；酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质。 5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：CsH206十602十6H0酶6C0十12H0+能量。 1@无氧呼吸：CH06酶2C,H,0H+2C02十少量能量1CH106酶 2C3H6O3十少量能量。 1(2)相关物质间量的比例关系 ①有氧呼吸：C6H1206:02:C02=1:6:6。 1②无氧呼吸：CH1206:C02:C2H0H=1:2:2或C6H206:CH603=1:2。 1③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的C02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C02之和=3：4。 ④产生等量的C02时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸：有氧呼吸=3：1。 I 6无氧呼吸与有氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 场所 细胞质基质 条件 氧气，多种酶 无氧气，多种酶 葡萄糖彻底氧化分解，生成C02和 葡萄糖分解不彻底，生成 或酒精 区别 物质变化 H20 和C02 能量变化 释放大量能量，产生大量ATP 释放 能量，产生少量ATP 特点 受02和温度等因素的影响 有氧气存在时，无氧呼吸受抑制 二者第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行，本质都是氧化分解有机物、释放能量， 联系 产生ATP 7.“三看法”判断细胞呼吸的方式（以葡萄糖为底物） （1)一看一反应物和产物 ①消耗O2或产物中有H20,一定存在有氧呼吸。 ②产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸。 (2)二看一物质的量的关系 48 根据C02释放量与02消耗量判断 ①不消耗02，释放C02→只进行产酒精的无氧呼吸。 ②不消耗O2,不释放C02→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。 ③CO2释放量等于O2吸收量→只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产乳酸的无氧呼吸。 ④C02释放量大于O2吸收量→既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。 (3)三看—反应的场所 ①真核细胞：若整个细胞呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行， 则为有氧呼吸。 ②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行，其呼吸方式应 根据产物判断。 考点5细胞呼吸的影响因素及应用★★★★☆ 1.温度 个呼吸速率 (1)原理：温度通过影响 的活性来影响呼吸速率。 15 10 (2)应用：①粮食、蔬菜、水果的储藏：在 条件下。②大棚蔬菜 5 的栽培过程：夜间适 01020304050 当 温度，降低细胞呼吸，减少 的消耗。 温度/℃ 2.02浓度 （1)原理 O2是有氧呼吸所必需的，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随O2浓度的增 加而增强。 呼1 CO,的释放量 吸 C0,释放的总量 1.0 0.5 有氧呼吸吸收的0。 O2的吸收量 B 无氧呼吸释放的CO, D 05101520253035400,浓度% 0510152025* O2浓度/% (2)应用 ①包扎伤口：需要选用 的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 ②酿酒：利用酵母菌在控制 的情况下，可以生产各种酒。 ③破伤风由 引起，这种病菌只能进行 。皮肤破损较深或被锈钉扎伤 后，病菌就容易大量繁殖，需到医院治疗。 ④提倡有氧运动（慢跑等）：有氧运动能避免肌细胞因 的 大量积累会使肌肉酸胀乏力。 ⑤生活中：馒头、面包、泡菜等许多传统食品的制作，现代发酵工业生产青霉素、味精等产品，都建立在 对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。 ⑥农业生产：中耕松土、适时排水，是通过改善 供应来促进作物根系的 以利于 作物的生长。 ⑦储藏果实、蔬菜：降低 降低 含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以 减少 的消耗，延长保质期。 3.C02浓度 (1)原理：CO2是细胞呼吸的产物，随着CO2浓度的增大， 对细胞呼吸 作用增强。 (2)应用 CO浓度 粮食、果蔬的储藏：适当 CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。 4.水 (1)原理：在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而 当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物 (2)应用 ①植物栽培：要合理灌溉。 水含臺 ②种子储藏：将种子晒干，以减弱呼吸作用，有利于储藏。 ③果蔬储存：应保持一定的湿度。 六碳葡萄糖 几一20 2分子ATP的两个磷酸 2ADP → 基团结合到六碳葡萄 糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化 糖分子上，产生1分子 细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学 二磷酸六碳糖 磷酸六碳糖 1分子二磷酸六碳糖 反应，它们可以概括为糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸 →一分为二，形成2分子 D 化三个阶段。 磷酸三碳糖 00 00d 磷酸三碳糖 一磷酸三碳糖 经过一系列反应，2分 1糖酵解：发生在细胞质基质中，经过糖酵解，1分子 子一磷酸三碳糖都转 NADH NADH 化为三碳丙酮酸。在 葡萄糖分解为2分子丙酮酸，如下图所示。 2 20 这一过程中，高能氢被 0a0 获取成为NADH,同时 三碳丙酸三碳丙时酸 生成4分子ATP 该过程发生在线粒体基质中，糖酵解终产物丙酮酸经扩散作用进入线粒体，在酶的作用下脱去1分子CO2, 转化为1分子乙酰辅酶A(二碳单位)和1分子NADH,乙酰 丙酮酸（来自糖酵解） CO 辅酶A进入柠檬酸循环，该循环的第一个产物柠檬酸含有3个 NAD CoA NADH 羧基，因此也称为三羧酸循环。在多种酶的催化作用下，在水 乙酰辅酶A -●oA 分子的参与下，丙酮酸彻底分解为CO2和H田，并释放出少量的 -CoA 柠檬酸 能量。 -NAD NADH (CO2) NADH NAD 柠檬酸循环 ATP CO. ADP FADH NAD FAD NADH 50 3.电子传递和ATP的合成 电子传递和ATP的合成发生在线粒体内膜上，其上含有很多种类的膜蛋白，它们紧密地排列在一起， 共同参与H释放的高能电子的传递和能量的转膜间隙 电子传递链 化，称为电子传递链。前两个阶段产生的田， 丙酸 线粒体内膜 释放出高能电子，沿电子传递链传递给O2,在 此过程中电子释放的能量将H由线粒体基质泵 NADH 到线粒体膜间隙（线粒体内膜与外膜之间的空间 NADH- 中，构建形成跨膜H浓度梯度。而线粒体内膜 FADH- H.C 上的ATP合酶同时也是H协助扩散的载体，能 柠檬酸y ATP 代循环 合酶 在跨膜H浓度梯度的推动下合成ATP(如图)。 ADP+Pi 线粒体基质 H 第10讲光合作用（必备知识） 考点1捕获光能的色素和结构★★☆☆☆ 1.实验：绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理 试剂 原理 提取 绿叶中的色素溶于 无水乙醇 各种色素在 中的 不同，溶解度高的随层析液在滤纸上 分离 扩散得 反之则慢 (2)实验步骤 ①提取步骤 1)称取绿叶、剪碎。 氧 碳酸钙 干燥的 化硅 定性 棉塞 2)研磨：加二氧化硅，增大摩擦，使 加 滤纸 液 滤纸条 铅笔线 试管 碳酸钙，防止 加无水乙醇，溶解色素。 齿滤液细线 剪两角 3)过滤：用 过滤。 提取色素过滤制备滤纸条 层析液 层析液 画滤液细线 铁架台 4)收集滤液：及时用棉塞将试管口塞严。 色素的提取 色素的分离 ②分离步骤： 1)制备滤纸条：一端剪去 目的是使扩散均匀，防止出现 色素带。 2)画滤液细线：细、直、匀，待滤液干后重复一两次。 3)色素分离：将滤纸条插入层析液中，层析液 触及滤液细线，目的是防止 在层析液中。 (3)实验结果分析 结果分析： 色素颜色 胡萝卜素橙黄色 ①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有 种色素。 叶黄素 黄色 ②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量 叶绿素a蓝绿色 叶绿素b黄绿色 51 色素带最宽的是 ,最窄的是 叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 ®色素带扩散速度与。—。—一有关，扩散速度越快说明 !△特别提醒 |1提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。 12分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。 2.叶绿体中色素的吸收光谱分析 吸收光能的百分比(%) (1)吸收范围：可见光的波长范围大约是400-760m。一般叶绿体 1001 中的色素只吸收 对红外光和紫外光不吸收。 类胡萝卜素 (2)色素功能：叶绿素主要吸收 一；类胡萝卜 50 叶绿素b 素主要吸收 叶绿素a △特别提醒 影响叶绿素合成的因素 0400450500550600650700波长/nm (1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中生长的叶呈黄色。 丨(2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 丨(3)必需元素：叶绿素由N、Mg等元素构成，缺乏N、Mg等必需元素将导致叶绿素无法合成，叶片变L 黄。 (4)水：缺水不但影响叶绿素生成，还会促进叶绿素分解。 3.叶绿体的结构和功能 (1)叶绿体的形态：扁平的 反射绿光 叶绿体 (2)叶绿体的结构模式图 外表：① ①结构 ② ②Y>① 内部 ③：由 类囊体 堆叠而成 ↓决定 ②功能：进行」 的场所。 ↑证明 ③恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在 有光束照射的部位。 「△救材隐性如识]源于必修1P,“图5一2旁栏思考及a拓展应用 !(1)从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收光谱带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱】 I带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a (填“宽”或“窄”)。 (2)研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片（比如 同一植物底层叶片)中叶绿素ab 弱光下的吸光能力 一，有利于提高植物的1 捕光能力，是对弱光环境的一种适应。 :(3)海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、！ 52 ,深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。 考点2探索光合作用原理的部分实验★★☆☆女 时间及科学家 实验过程 发现或实验结论 普遍认为，在光合作用中，C02分子的C 19世纪末 和0被分开，O2被释放，C与H20结合 成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 对植物有毒害作用，而且 1928年 发现 甲醛不能通过 转化成糖 1937年希尔（英 离体叶绿体的悬浮液十铁盐或其他 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解， 国) 氧化剂 光照02 产生02 用同位素示踪法研究光合作用中氧 1941年鲁宾、卡 气的来源。 光合作用释放的O2来自 门（美国） 提供，180、C02→释放 提供H0、C18O2→释放 1954年、1957年 光照下，叶绿体可合成 这 阿尔农（美国） 一过程总与 相伴随 利用 法。用经过14C 20世纪40年代卡 探明了C02中的碳在光合作用中转化成有 标记的14C02,供小球藻进行光合作 尔文等（美国） 机物中碳的途径 用，然后追踪放射性14C的去向 考点3光合作用的原理★★★☆女 1光合作用的概念：绿色植物通过 利用 将 转化成储存着能 量的 并且释放出 的过程。 2.反应式： 3光合作用的过程 比较项目 光反应 暗反应 H:O水在光下的分了 02 ATP 2C3 C02 叶绿 体中 NADPH 多种酶心 过程模型 能w 的色 参加催化 素 NADP+ 品 C ADP+Pi →(CH2O) 光反应阶段 暗反应阶段 色素、酶、水、ADP、NADP+、Pi,必 多种酶、AIP、NADPH、CO2、C5,有无光 条件 须有光 均可 场所 在叶绿体内的 进行 在 中进行 ①水的光解： ①C02的固定： 物质转化 ②ATP的合成： ②C的还原： 53 ③NADPH的合成： 2C,NADPH酶(CH,O)+C ATP NADP++H+酶 NADPH (注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。) 能量转化 光反应为暗反应提供NADPH和ATP;暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi。可见 关系 光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分 4根据光合作用过程分析，条件骤变时C3和C5含量的变化 C3（三碳化合物) C5(五碳化合物) 光照强→弱，C02供应不变 光照弱-→强，C02供应不变 光照不变，减少C02供应 光照不变，增加C02供应 5.光合作用过程中元素的转移途径 光反应 暗反应 (1)H:H20 NADPSH- (C3H20)。 C02的 (2)C:4c0:固定“C,还原(CH0)。 光反应 (3)0:H80- 180； C02的 C3的 （4)C0:固定一Cg还原一(C0)。 6.化能合成作用与光合作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 C02和H20等无机物 产物 等有机物 能量来源 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 硫细菌等 「△敏材拾适】（必修P104相关信息）C3是指三碳化合物一3确酸甘油酸，C5是指五碳化合物二 枝酮糖1二确酸uB即》：.-. 54 考点4实验：探究光照强度对光合作用强度的影响★★★☆☆ 1.光合作用强度 (1)概念：植物在 内通过光合作用制造 的数量。 (2)表示方法：用一定时间内 来定量表示。 2探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中 光照下叶片进行光合作用产 生 充满细胞间隙，叶片又会 。 在一定范围内，光合作用越强，单位时间内圆形小 叶片上浮的数量 (2)步骤 ①取材：用直径为0.6cm的打孔器在生长旺盛的叶片上打出30片圆形小叶片（避开大的叶脉）。 ②抽气： 1)用注射器（内有清水、圆形小叶片）抽出叶片内 2)处理过的小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 ③光照： 1)向3只盛有富含C02清水的小烧杯中各放10片小叶片。 2)将3只烧杯分别置于强、中、弱三种光照下。 ④观察并记录：同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。 (3)实验结果：在一定范围内，光照越强，烧杯内单位时间内浮起的圆形小叶片」 (4)实验结论：在一定光照强度范围内，随着光照强度增强，光合作用强度也 考点5影响光合作用强度的环境因素★★★★☆ 1.光(1)光照时间越长，产生的光合产物 (2)由于光合色素吸收 光最多，吸收 光最少， 吸 D E 所以光的波长会影响光合作用强度。 (3)光照强度 光补偿点：光合作用强度 呼吸作用强度时的光照强度。 C光照强度 正光合速率 呼吸速率 光饱和点：达到最大光合作用强度时的 光照强度。 释 放 黑暗中呼吸释放的C02量 曲线对应点或线段 细胞生理活动 A点 光照强度为 只进行 AB段 随光照强度增强，光合作用强度 但仍比呼吸作用强度 B点 光合作用强度 呼吸作用强度，此时的光照强度为光补偿点 光合作用强度随光照强度的增强而」 ,而且光合作用强度 呼 BD段 吸作用强度 55 C点 光合作用强度达到 时所需要的 光照强度，即光饱和点 DE段 AD段主要限制因素： DE段主要限制因素： 等。 (4)不同代谢情况下的叶肉细胞气体交换 代谢 叶肉细胞气体交换 C02 只进行呼吸作用 植物释放C02,吸收02 C02 光合速率<呼吸速率 植物释放C02,吸收O2 C02 光合速率=呼吸速率 植物表观上不与外界气体发生交换 CO 光合速率>呼吸速率 植物吸收C02,释放O2 0 注：植物光合速率=呼吸速率时，叶肉细胞光合速率>呼吸速率。 (5)应用：适当 光照强度； 光合作用时间；温室大棚用 的塑料膜或玻璃。 2.C02浓度 (1)原理：C02影响 反应阶段，制约 的 吸收CO2 形成。 B 合作用 (2)曲线解读 ①图1中A点表示 点，即光合速率等于呼吸速率 A CO,浓度 CO,浓度 释放CO2 时的CO2浓度。 图1 图2 ②图2中A'点表示进行光合作用所需C02的最低浓度。 ③B点和B'点对应的CO2浓度表示 点。 (3)应用：温室栽培植物时，适当提高室内 如放一定量的干冰或多施 ;大 田中，要注意通风透气。 3.温度 光合作用强度 B (1)温度通过影响酶的 来影响光合作用强度（主要制约暗反应）。 (2)应用：适时播种；温室栽培时白天适当 温度，夜间适当 A C 温度。 01020304050温度（℃） 4.水及矿质元素 (1)矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 56 (2)水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，也参与光合作用 ,光合作用强度 过程中反应物和生成物的运输：水还会影响 从而影响CO2进 入植物体，间接影响光合作用。 (3)应用：根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。 0含水量及矿质元素 5.多因素对光合速率影响 (1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析 自变量2温度 自变量2光照强度 自变量2C0,浓度 如图所示： 高光强 口 高CO,浓度 (2)限制因素分析 速 低光强速 低CO2浓度 O P P点前：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因 光照强度 CO,浓度 光照强度 素，即图中的自变量。 白变量1 自变量1 自变量1 Q点之后：横坐标所表示的因素不再是限制光合 速率的因素，限制因素为图中的自变量。 PQ之间：主要限制因素为一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。 T个特别提醒 1.通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的C02, 丨从而提高光合作用强度，进而提高光合产量。 |2.北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，C02吸收减少，光合作用强1 度明显减弱。 6环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 2C← CO, (1)“过程法”分析各物质变化 如图中表示光反应，Ⅱ表示C02的固定，Ⅲ表示C3的还 光反 NADPH I Ⅲ 暗反应 应 ATP 原，当外界条件（如光照、C02)突然发生变化时，分析 相关物质含量在短时间内的变化： 业 →(CH2O) I变弱，NADPH、ATP! 变弱 Ⅲ减弱 C消耗减少，合成暂不变C Ⅱ暂不变C,消耗暂不变，合成减少 Cs CO. Ⅱ减弱 C合成减少，消耗暂不变C,} 供 Ⅲ暂不变， C,消耗减少，合成暂不交Ct (2)“模型法”表示C3和Cs等物质含量变化 应减， Ⅲ随后减弱 →NADPH↑、ATP↑ I暂不变 光照：光照弱 光：光 C5、NADPH 啊1 幽 02C02 C0,:C02充足 强 照照 ATP、(CHO) a C NADPH、s 不足 ---C3、(CH2O) 弱强 合成量 充足不足 NADPH ATP 是 合成量 ATP、(CH2O) ----C C3、(CH2O) C NADPH 合成量 合成量 ATP 时间 时间 0 时间 时间 图1 图2 图3 图4 57 考点6影响光合作用的内部因素★★☆☆☆ 阳生植物 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 阴生植物 光补偿点：B<B A' C光照强度 光饱和点：C"<C 呼吸强度：OA'<OA 应用：间作套种 2植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 OA段，随叶龄增大，叶面积增大，色素含量增加， 酶的含量和活性增大，光合速率加快。 叶龄 应用：适时摘除老叶。 3植物叶面积指数 ◆物物质量 A点前：随叶面积指数增大，光合速率增大。 总光合量 A点后：虽然总光合量上升，但因呼吸量上升更快 呼吸量 干物质量 ，导致干物质量下降。 叶面积 应用：适当摘除林冠下层叶；合理密植，增加光合面积。 指数 考点7“三率”的关系及测定★★★☆☆ 1.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 CO 来自空气吸收m 净光合速率 固定m C02 释放m 总光合速率 UUU 呼吸速率 nn几 产生 吸收n1上 进入空气释放n2 净光合速率 02 (以光合速率大于呼吸速率为例) 2光合速率与呼吸速率的常用表示方法 表示方法（单位面积的叶片在单位时间内的变化量） 项目 含义 02 C02 有机物 植物在光下实际合成有机 02 速率或 C02固定速率或叶 有机物 真正光合速率 物的速率 叶绿体释放02量 绿体吸收C02量 速率 植物或叶片或叶肉 植物有机物的 植物或叶片或叶肉细 净光合速率 细胞C02 有机物积累速率 速率 胞02 速率 速率 单位面积的叶片在单位时 中02吸收 黑暗中C02释放速 呼吸速率 有机物消耗速率 间内分解有机物的速率 速率 率 58 3计算公式：真正光合速率=净光合速率十呼吸速率。 4.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 (1)“液滴移动法” 测定装置中气体体积变化 有色液滴 有色液滴 毛细管 毛细管 绿色植物 绿色植物 NaOH溶液 NaHCO3溶液 (吸收CO2) (提供CO2) 甲 乙 甲图“黑暗”下，有色液滴左移距离代表有氧呼吸消耗O2量，即呼吸速率。 乙图“光照”下，有色液滴右移距离代表释放O2的量，即净光合速率。 ①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“真正光合速率”。 ②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。与图示两装置相 比，对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。 (2)“半叶法”一测定光合作用有机物的产生量 遮光 △W=WB-WA(△W 将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据 光 表示截取部分叶片 小时后 在t小时内光合作用 变化值代表 强度值，曝光的一半测得 B 合成的有机物) 的数据变化值代表 强度值，最后计算同一叶片，给 截取对称位置 真正光合速率=△W 予遮光和光照 面积均为S的叶 的平均值/（S×), 真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验 处理且阻止两 片，烘干称重， 即单位时间单位面 之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。 部分的物质和记为W和W 积的叶片制造的有 能量转移 机物的量 （3)“黑白瓶法”测定溶氧量的变化 ⊙①从某一水层取样，装入若干个等体积黑瓶和白 ①“黑瓶”不透光，测定的是 “白瓶”给予光照， 瓶中，并分别测得初始溶氧量 测定的是 0③一段时间后，分别 ②把黑、白瓶悬于原水 测出黑、白瓶的溶 ②在有初始值的情况下，黑瓶中 为有氧呼 深处 氧量并算出平均值 吸量；白瓶中 为净光合作用量：二者之 和为 ③在没有初始值的情况下， =真正光合作用量。 ⊙④计算 (4)“叶圆片称重法” 测定有机物的变化量 本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶 圆片面积)。 在10时将整个 在12时将整个 净光合速率=(z一y)2S；呼吸速率 装置移动至黑暗中 装置移动至光照中 真正光合速率三净光合速率十呼 在10时移走的 在12时移走的 在14时移走的 吸速率= 叶圆片X(干重xg)叶圆片Y(干重yg)叶圆片Z(干重zg) 59 第11讲细胞代谢综合分析（必备知识) 考点1光合作用与细胞呼吸过程、物质和能量的关系★★★☆☆ 1.图解光合作用和细胞呼吸过程中的物质转化关系 光合作用 有氧呼吸 C02 →C6H2O6 →C02 各 →ATP 项 NADPH NADP ATP ADP+Pi ADP+Pi 命 能H,0 动 释放 02 →H,O 吸收 般在叶绿体 主要在线粒体 2光合作用与细胞呼吸的比较 比较项目 光合作用 呼吸作用 含 的植物细胞；光合 发生范围 所有活细胞 细菌（如蓝细菌)等 真核细胞：有氧呼吸为 线粒体： 叶绿体（真核生物）细胞质（原 发生场所 无氧呼吸为细胞质基质 核生物) 原核细胞：细胞质基质和 发生条件 只在光下进行 有光、无光都能进行 物质变化 无机物合成 有机物分解无机物 能量变化 光能→ 化学能→ATP中活跃的 热能 实质 无机物合成 有机物：储存能量 有机物分解 无机物（或简单有机物）；释放能量 ATP和 有机物细 热能 光 光 NADPH 暗 中稳定 胞 的化学 ATP中 用宇 能量转化的联系 能 反应 中活跃的 反应 呼 活跃的 生命 化学能 能 吸 化学能 活动 光合作用 细胞呼吸 C:CO2 暗反应 (CH20) 有氧呼吸第一阶段 有氧呼吸第三阶段c02 元素转移的联系 0:60光反应0，有氧呼吸第三阶段 20 H:五0光反应H 暗反应 有氧呼吸 有氧呼吸」 (CHo)第、二阶段田第三阶段H.0 光能 热能ATP 过程联系 H0+C02光合作用+(CH,0)→有氧呼吸C02+H,0 (含化学能) 02 60 考点2辨析真正光合速率、净光合速率和呼吸速率★★★☆☆ 1植物三率间的关系 (1)呼吸速率：植物 组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在 条件下测得的值。 (2)净光合速率：植物 组织在 条件下光合作用和细胞呼吸 测得的数据。 (3)真正光合速率= 十呼吸速率。 2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法 表示方法（单位面积的叶片在单位时间内的变化量） 项目 02 C02 有机物 02产生（生成）速率或叶 C02固定速率或叶绿 有机物产生（制造、 真正光合速率 绿体释放02速率 体吸收C02速率 生成)速率 植物或 植物或叶片或 净光合速率 有机物积累速率 或 02释放速率 C02吸收速率 呼吸速率 黑暗中02吸收速率 黑暗中C02释放速率 有机物消耗速率 3曲线模型及分析 D C 净光合 真 速率 B 长 呼吸 光照强度 速率 速率 4.“三率”的常考曲线分析 物质的量A】 曲线I:总光合量 D呼吸量 赵个总光合作用 曲线a:总光合强度 曲线Ⅱ：净光合量， 光合作用 a 曲线b:呼吸强度 B 即I一Ⅲ的值 Ⅲ实际量 ab间差值a-b:净光合强 曲线Ⅲ：呼吸量 ,干物质量 度或干物质量 交点D对应点E:此 交点F:光合强度=呼吸 E 时净光合量为“0”， 强度，此时净光合速率= 叶面积指数 B点：植物生长最 细胞呼吸 0植物不能生长，相当 图1 快点 4温度/℃ 于图中D点和E点 图2 -…光照下C0,的吸收量 「曲线c:净光合强度 黑暗下C0,的释放量 曲线d:呼吸强度 4.00 c+d:总光合强度 交点G:净光合强 3.00 度=呼吸强度，此时 2.00 植物仍能生长，直 至曲线c与横轴相 1.00 交使得净光合量降 为0时，才相当于图1 10 20 30温度/℃ (中D点、E点 图3 61 5光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 +CO,的吸收速率 玻璃罩内CO2浓度 D E B D 时刻 ·J IA C 图1自然环境中一昼夜植物CO,吸收速率变化 024681012141618202224时刻 图2密闭容器中一昼夜C○2浓度变化 1图1的B点、图2的BC段形成的原因：凌晨约2时~ 4时，温度 减弱，C02释放量 2图1的C点、图2的C'点：此时开始出现光照，光合作用 3图1的D点、图2的D'点：此时光合作用强度 细胞呼吸强度。 4图1的E点、图2的F'G段形成的原因：温度过高，部分 C02供应不足，出现“ ”现象。 5图1的F点、图2的H'点：此时光合作用强度 细胞呼吸强度，之后光合作用强度 细 胞呼吸强度。 6图1的G点、图2的I'点：此时光照强度降为0，光合作用停止。 7图2所示一昼夜密闭容器中植物能（填“能”或“不能”）正常生长，原因是J'点低于A'点，说明一昼夜密闭 容器中C02浓度减少，即总光合作用量 总细胞呼吸量。 考点3光合速率和呼吸速率的测定★★★☆女 1.装置液滴移动法 气体体积变化法测光合作用O2产生或C02消耗的体积 (1)装置中溶液的作用 红色液滴 红色液滴 在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的 在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供 能保证容绿色 NaOH 绿色 NaHCO 器内 的恒定。 植物 国溶液 植物 溶液 (2)测定原理 甲 乙 ①甲装置在 条件下植物只进行 由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生 的 所以单位时间内红色液滴 的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 ②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定， 所以单位时间内红色液滴 的距离表示植物的O2释放速率，可代表 速率。 ③真正光合速率=净光合速率十呼吸速率。 (3)测定方法 ①将植物置于黑暗中（甲装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算 速率。 ②将同一植物置于光下（乙装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算 速率。 ③根据呼吸速率+净光合速率=真正光合速率可计算得到真正光合速率。 62 (4)物理误差的校正 为排除 等物理因素的影响，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物 分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 2.半叶法 (1)测定：将对称叶片的一部分（A)遮光，另一部分（B)不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄 基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止物质转移。在适宜光照下照射6后，在A、B 的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。 (2)计算：设被截取部分初始干重为M。 ①被截取部分的呼吸速率=(M一MA)/6。 ②被截取部分的净光合速率=(M一M)16。 ③被截取部分的总光合速率=呼吸速率+净光合速率=（M一MA)/6。 3.叶圆片称重法 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定 (S为叶圆片面积)。 (1)净光合速率=(z-y)2S; 在上午10时移动 在中午12时移动 (2)呼吸速率=（x一y)/2S: 整个装置于黑暗中 整个装置于光照下 (3)总光合速率=净光合速率+呼吸速率在上午10时移走的在中午12时移走的 在下午14时移走的 叶圆片X(千重x克)叶圆片Y(千重y克) 叶圆片Z(千重z克) =（x+z-2y)/2S。 4.黑白瓶法 (1)“ ”不透光，测定的是呼吸作用量（强度）：“ ”给予光照，测定的是净光合 作用量（强度）。总光合作用量（强度）=净光合作用量（强度）+呼吸作用量（强度）。 (2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量（或C02的增加量)为 量（强度）：白瓶中O2 的增加量（或C02的减少量）为」 作用量（强度）： 为总光合作用量（强度）。 (3)没有初始值的情况下， 中测得的现有量一 中测得的现有量=总光合作用量。 5.间隔光照法 光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应 的产物ATP和NADPH不能被暗反应及时消耗掉，持续光照，暗反应会限制光合作用的速率，降低了光能 的利用率。但若 交替进行，则黑暗间隔时会利用光照时 的 的 产物，进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照总时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下 制造的 相对多。 6叶圆片上浮法 定性检测O2释放速率 (1)实验原理 叶片含有空气， 抽气 叶片 光合作用 充满细胞间 叶片上浮 下沉产生O2 隙，叶片上浮 (2)实验装置分析 ①自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的 来调节 度的大小。 63 ②中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光 照对烧杯内的水温产生影响。 ③因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽 去空气的小圆形叶片上浮的数量（或浮起相同数量的叶 片所用的时间长短)来衡量 的强弱。 台灯 盛水玻璃柱 直尺 考点4光呼吸★★★☆☆ 光呼吸是指绿色植物在 情况下吸收 将叶绿体中的Cs 分解产生 的过程。 现象产生的分子机制是O2和C02竞争 Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓 度低时，O2会与CO2竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成 高C0,含量 环境下 高O,含量环境下 RuBP(Cs) CO. Rubisco 02 羧化反应 加氧反应 2C酸 (1C酸)+C(乙醇酸) 过氧化 物酶体 (C糖 中间产物 光合产物 线粒体 2C0 广、二二。一。二。二。二二三 ,A特别提醒 1.与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含， I量和低C02含量等。 「2在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭。由于光反应速率大于暗反应速1 I率，此时光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP,防止强光对叶绿体的破坏，又可以为 暗反应阶段提供原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。 ■一■一■。。一。一■一■■一■一。一■■■ 考点5C4植物、CAM植物等特殊代谢类型★★★☆☆ 叶肉细胞的叶绿体 维管束鞘细胞的叶绿体 表皮 (有类囊体，没有Rubisco酶)（没有类囊体，有Rubisco酶） +C02 维管束鞘细胞 +2C3 NADPH PEP酶 Rubisco酶 叶肉细胞 多种酶 (丙酮酸) (PEP) ADP+P (CH2O) ATP ATP C4途径 图2 1.C3途径：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(Cs)与CO2的羧化开始到RuBP(Cs)再生结束，在叶 64 绿体基质中进行，可合成 淀粉等多种有机物。常见C植物有大麦、小麦、大豆、菜 豆、水稻、马铃薯等。 2.C4途径：通过C4途径固定CO2的植物被称为四碳植物(C4植物)。C4植物具有一个典型的结构特征，即 叶脉周围有一圈含」 的薄壁 细胞，其外面整齐环列叶肉细胞（如图1）。 叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入 细胞， 细胞中没有完整的 ,在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的 C02参与 循环，进而生成有机物（如图2)。它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植 物比C3植物具有较强光合作用（特别是在高温、光照强烈、干旱条件下）能力，并且无光合午休现象。常 见C4植物有 一一一二甘蔗、 一-一苋莱等 ,△特别提醒 1玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、千燥和强光的条件下生长。 |2.C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时C02被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入I 维管束鞘细胞，维管束销细胞中没有完整的叶绿体，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有1 1机物。 !3.PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强！ 光合作用（特别是在高温、光照强烈、干旱条件下）能力，并且无光合“午休”现象。 3.景天酸代谢(CAM途径)：晚上，开放气孔吸收二氧化碳，并通过羧化反应形成 存于植 物细胞内的大液泡中（图1）。到了白天，关闭气孔减少水分 气孔 蒸腾，再把夜间储于细胞大液泡里的 物质 CO 气孔 夜晚 白天 (苹果酸)作脱羧反应，释放的二氧化碳进入 循 环进行光合作用（图2）。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、 -①⑩ 苹果酸 兰花、百合、仙人掌等。由于夜间温度比较低，所以通过气 PEP羧化酶 C0, PEP 草酰乙酸 苹果酸 孔丢失的水分要比白天少得多，对于植物来说，这样的好处 、叶绿体苹桌酸 2CG5 磷酸丙糖 丙酮酸 液泡 就是可以避免水分过快的流失，因为气孔只在夜间开放以摄 苹果酸 淀粉 -叶绿体 取二氧化碳。 淀粉 液泡 CAM ,△特别提醒 图1 图2 !1.仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。 这类植物特别适合于干旱地区，其特点是气孔夜间开放，白天关闭。 1 |2.该类植物夜间吸收CO2,淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP),在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化 1下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。而白天气孔关闭，苹果酸转移 到细胞质基质中脱羧，放出CO2,进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖， 最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2,又可进入C3途径。 3.该类植物叶肉细胞夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降；白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液： pH上升。 65 4.蓝细菌的C02浓缩机制 蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。 HCO 细 -Hco HCO转 +HCO 运蛋白 能里 RubiscoCO 膜 HCO C0,转 光合 羧化体 片层 运蛋白 CO 膜 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。 5.C3植物、C4植物和CAM植物的比较 植物类型 C3植物 C4植物 CAM植物 比较项目 吸收C02的时间 白天 白天 夜晚 光反应的场所 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的 细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的叶绿体基质 有无光合午休 有 无 无 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起 的作用，最终还是通过C3途径合成 有机物。 6光合产物及运输 CO 卡尔文循环 (1) 是光合作用中最先产生的糖，也是光合 ATP、NADPH 作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 光反应 Pi (2)光合作用产生的 既可以在叶绿体中形成 DPP磷酸丙糖→A淀粉合成 NADP Pi 淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的 磷酸 转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成 。合 传运器 02 成的或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出， Pi 蔗糖合成太←磷酸丙糖 经韧皮部长距离运输到其他部位。 光系统及电子传递链 1光系统 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H和自由 光能 光能 统Ⅱ 电子(e),光系统I主要是介导NADPH的产生。 光系统I NADPH (2)电子传递过程是高电势到低电势（由于光能的 协助扩散、 Pi 作用)，释放的能量将质子(H)逆浓度梯度从叶绿 H,O H+ 11202 H -ADP 体的基质侧泵入到类囊体腔侧，从而建立了质子浓度 主动运输 H →ATP (电化学)梯度。 类囊体薄膜 (3)类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度运输产 66 生的分子势能来合成ATP。 (4)图示过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要光，电子供体是H2O,电子受体是NADP+。 2.电子传递链和氧化磷酸化 膜 (1)发生在线粒体的内膜上，不需要光，电子 H+ H' H+ H+H H+H+ H+ 供体是NADH,电子受体是O2。 隙 内 (2)通过ATP合成酶把ADP磷酸化为ATP。 膜1 电子传递过程中所形成的梯度作为动力，在基 H 2e 质 2e ADP+Pi ATP ATP合成酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP NADH NAD:+H 2H+1/202 H2O 电子传递链 一ATP合成→ 第12讲细胞的增殖（必备知识） 考点1细胞增殖女★★☆☆ 1.生物体的生长，既靠 增大细胞的体积，还要靠细胞分裂增加细胞的数量。细胞不 能无限生长的原因： 的限制、细胞核控制范围的限制。 2.细胞增殖 （1)概念：细胞通过 增加细胞数量的过程。 (2)意义： ①是重要的细胞生命活动。 ②是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。 (3)过程：包括 和 两个相连续的过程。 (4)方式： ①原核细胞：二分裂。 ②真核细胞： 1) →产生体细胞。 2)有丝分裂→产生体细胞。 3) →产生生殖细胞。 后期 考点2细胞周期★★★☆☆ 前期中期 未期 1.棋型 M 有丝分 (1)条件： 的细胞。 合成 (2)起点：一次分裂 时。 间期 (3)终点：下一次分裂 时。 (4)特点：不同种类的细胞细胞周期 分裂间期与分裂期所占比例也 (5)分裂间期的物质变化： ①G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 67 的复制做准备。 ②S期：又称DNA合成期，主要进行」 的复制。 ®C2期：又称DNA合成后期，主要进行有丝分裂所必需的一些_一— 的合成一一-一 1△特别提醒 ㄧ连续分裂的细胞才具有细胞周期。有一些细胞会暂时停止分裂，但仍能返回细胞周期，如结缔组织中的成丨 纤维细胞。有二些细胞会持线分裂如造血于细胞。 2.细胞周期的表示方法 方法名称 表示方法 用字母表示细胞周期 E A细胞周期开始 D G期 为一个细胞周期，其中A→E 扇形图 G期 S期 为分裂间期，M期为分裂期 直线图 a b.c d (a+b)或(c+d)为一个细胞周期 DNA含量 坐标图 )为一个细胞周期 a bc d e 细1 2n 2n~4n4n 核DNA相对含量 A组细胞处于DNA复制前期；B组细胞处于DNA复制 直方图 期；C组细胞处于DNA复制后的间期和 数 3.影响细胞周期的因素 (1)内部因素：不同种类的细胞（控制细胞周期的相关基因有差异），细胞周期持续的时间 相同， 分裂间期和 所占的比例也 2)外部因素：温度：PH射线生理和病理状况等通过影响醇活性来影响 i△【教材拾遗】（必修1P115思维训练） (1)细胞越大，细胞的表面积与体积的比值 (2)从物质运输的效率看，细胞不能太大的原因是 .3)细胞体积并 越小越好， 考点3有丝分裂★★★☆☆ 68 1.有丝分裂前的间期 分裂图像 特点 植物细胞 动物细胞 完成 和 同时细胞有适度 0 中 的生长 细胞壁 体 2.有丝分裂过程 分裂图像 时期 特点 植物细胞 动物细胞 ① 消失 ②染色质→ 前期 植物：从细胞中的两极发出纺锤丝 ③纺锤体形成{ 动物：中心粒周围发出星射线 中期 染色体的着丝粒排列于赤道板上 ① 分裂， 分开 后期 ②子染色体 每一极各有一套染色体 ①】 出现，形成两个细胞核 ②染色体→」 ③ 消失 末期 ④细胞质分裂 植物：细胞板→细胞壁 动物：细胞膜从细胞中部向内凹陷 3.比较动、植物细胞的有丝分裂的异同 前期 末期 项目 形成 的方式不同 细胞质分裂方式不同 植物细 细胞 发出 形 细胞中央出现 向四周扩展形成细 胞 成纺锤体 胞壁，一个细胞形成两个子细胞 动物细 两组中心粒分别移向细胞两极，其周围发 细胞膜从细胞的 部向内 胞 出 形成纺锤体 个细胞缢裂成两个子细胞 69 △特别提醒 着丝粒是自动分裂的，与纺锤丝的牵引无关，比如用秋水仙素抑制纺锤体的形成，没有纺， 锤丝牵引，着丝粒仍分裂，导致细胞中染色体的数目加倍。 4.细胞有丝分裂的意义 (1)将亲代细胞的 经过复制（关键是 的复制)之后，精确地平均分配到 中。 (2)由于染色体上有 因而在细胞的亲代和子代之间保持了 5.分析一个细胞周期中染色体、染色单体、DNA数量变化 (1)一个细胞周期中染色体、染色单体、DNA数量变化规律 分裂间期 前期 中期 后期 末期 X 行 螺旋缠 着丝粒 进入 特 复制一绕，缩一排列在 一着丝粒 ,两个 短变粗 赤道板上 分裂 子细胞 过期 间期 前期 中期 后期 末期 项目 染色体 21 2n 2n 2m→4n 4n→2m DNA 2m→4m 4n 4n 4n 4n→2n 染色单体 0→4m 41 4n 4n0 0 ①DNA数量加倍的时期是 其原因是 ②染色体数量加倍的时期是 其原因是 (2)一个细胞周期中细胞内DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析 ①曲线模型 数量（个） 4n 一染色体数目变化 ②曲线解读 2n --DNA数目变化 染色单体数目变化 a bc d e时期 项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因 DNA 期DNA复制，DNA数目加倍 末期细胞一分为二，DNA数目减半 染色体 后期 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 期DNA复制，染色单体形成后期 (3)一个细胞周期中细胞内DNA、染色体、染色单体含量变化柱形图分析 ①染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以柱形图中表示的 数 数 数 量 4n 4n 某结构如出现0，则其一定表示染色单体，b为染色单体。 4n (个)2 2 个)2n ②根据有染色单体时，DNA和 数量相同， 没染色单体时，DNA和染色体数量相同，则a为染色体，c abc ab c 丙 为DNA。 70 6.无丝分裂 (1)过程：一般是 先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核：接着，整个细 胞从中部 成两部分，形成两个子细胞。 (2)特点：没有出现 的变化。 （3)实例： =的无丝分裂。 「△〔教材拾遗】（必修1P114思考，讨论）鉴定二个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞，】 I最佳的方法是看分裂末期细胞质的分裂方式，如果形成细胞板则为植物细胞，如果是细胞膜从细胞的中部 1向内凹陷，则为动物细胞。 考点4运用模型解释细胞不能无限长大★★★☆☆ 1.原理 (1)不同大小模型模拟细胞大小。 (2)葡萄糖在不同大小模型中扩散速度 2.变量分析 （1)自变量：“细胞”体积的大小。 (2)因变量：“细胞”中葡萄糖扩散的体积与“细胞”体积的 (细胞物质交换效率)。 3.结果 (1)模型的表面积与体积之比（相对表面积）随体积的增大而 (2)葡萄糖扩散的体积与整个“细胞”体积之比随体积的增大而 4结论 限制了细胞的长大：细胞体积越大，其相对表面积越 细胞的物质运输 效率就越 考点5实验：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂★★★☆☆ 1.实验原理 (1)高等植物根尖、芽尖等 细胞能进行有丝分裂。 (2)在高倍显微镜下观察各时期细胞内 的存在状态判断这些细胞处于有丝分裂的哪个时期。 (3)染色体容易被 (如甲紫溶液)着色。 (4)盐酸和酒精混合液能使组织中的细胞 2.实验步骤 （1)洋葱根尖的培养：实验前3~4d培养，待根长约5cm时，取生长健壮的根尖制成装片观察。 (2)装片的制作 取材：取根尖23mm 解离解离液：质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(1：1) 目的：使组织中的细胞相互分离开来 时间：3~5min 71 漂洗液：清水 防止解离过度 漂洗目的{ 洗去解离液，便于染色 时间：约10min 染液：质量浓度为0.01gmL或0.02g/mL的甲紫溶液（或醋酸洋红液) 染色目的：使染色体着色 时间：35min 制片：用镊子取出根尖放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖将根尖弄碎，盖上 用拇指轻 压 (3)观察 ①低倍镜观察：根据根尖 细胞特点找到细胞。 ②高倍镜观察：先找 细胞，再找 细胞，最后找分裂间期细胞。 (4)绘图：绘制植物细胞有丝分裂中期简图。 :△特别提醒1每一时期的时间=细胞周期×此时期的细胞数占计数细胞总数的比例。 ·2根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂，伸长区和成熟区细胞不能分裂。 3.不能观察一个细胞的连续分裂过程，因为解离时细胞已死亡，可以寻找处于不同时期的细胞，连起来体现， 出细胞分裂的连续过程。 4.“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失，否则不易观察到预期现象。 第13讲减数分裂和受精作用（必备知识） 考点1减数分裂相关概念★★★☆☆ 1.减数分裂概念 (1)适用范围：进行 的生物。 (2)时间：原始生殖细胞形成 时。 (3)特点：染色体复制 , 细胞连续分裂 (4)结果：成熟生殖细胞中染色体数目 2.同源染色体 (1)形状和大小：一般都相同（性染色体除外）。 (2)来源：一条来自父方，一条来自母方。 (3)行为：减数分裂I前期可以联会。 1△特别提醒 同源染色体的形状、大小未必都相同，形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色 体；有丝分裂过程中始终存在同源染色体。 3.联会和四分体 72 (1)联会： 的现象。 (2)四分体：联会后的每对同源染色体含有 叫作四分体。 ①联会形成四分体是减数分裂特有的现象，有丝分裂过程中不进行联会，不存在 ②1个四分体= 对同源染色体= 条染色体= 条染色单体= 个DNA 分子=一条脱氧核苷酸链。 4染色体互换 (1)时期： (2)定义：四分体中的 之间经常发生缠绕并交换 相应的片段。 (3)结果：可能导致姐妹染色单体上出现等位基因。 (4)意义：增加了配子种类。 考点2精子的形成过程★★★☆☆ 1.精细胞形成过程 时期 细胞名称 图像 主要特征 完成DNA复制和有关 合成：产生 间期 精原细胞 染色单体（染色体数目不加倍） 等位基因 X ①同源染色体发生联会，形成 四分体 ②在四分体时期，同源染色体的 前期 之间交换，导致等位基因交换，如下图所示： 深染B体 初级精 成对的同源染色体排列在细胞中央 减数分裂I 中期 母细胞 两侧 同源染色体分离， 染色体自由组合 (如A与b、a与B组合，或A与B、a与b 后期 组合。体细胞中含n对同源染色体，则有2” 种组合) 细胞质分裂，1个初级性母细胞分裂成2个子 末期 细胞 次级精 减数分裂Ⅱ 前期 染色体散乱分布在细胞中 母细胞 73 染色体的 排列在细胞中央 中期 0 2 的 着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体，染色 后期 单体数为0：在纺锤丝的牵引下，这两条染色 体分别移向细胞两极 末期 细胞质分裂，细胞一分为二 AB 变形 精细胞→ 细胞中染色体（实际为染色质状态）数目是体 精子 注：与其同时产生的 细胞染色体数目的一半 另三个精子的基因组 成为aB、Ab、Ab(两 两相同，且互补) 2.精细胞变形成精子 精子呈蝌斟状分头部和尾部头部含有一一： 尾长，能够摆动。 △特别提醒 识记减数分裂的“一复制、两分裂，四细胞、数减半” (1)从过程识记：染色体复制一次，细胞分裂两次，第一次分裂的实质是同源染色体的分离，第二次分裂 !的实质是姐妹染色单体的分离。 (2)从结果识记：减数分裂I后，细胞中染色体数目减半，此后的细胞中不再含有同源染色体：最终减数· 分裂形成了4个细胞，细胞中的染色体数目是原始生殖细胞的一半。 !A【教材拾遗】（必修2P18~19图2-2）1个精原细胞经减数分裂后产生的4个精细胞在不考虑互换的！ 1情况下，这4个精细胞是两种类型，且两两相同，两类互补。来自同一个次级精母细胞的两个精细胞染色1 体组成相同，来自同一个精原细胞或初级精母细胞的精细胞之间染色体相同或互补。 考点3卵细胞的形成过程女★★☆☆ 卵原细胞 第 (第 一)极体 初级卵母细胞 11 次级卵母细胞 卵细胞 74 考点4精子与卵细胞形成过程的比较★★★☆☆ 比较项目 精子的形成 卵细胞的形成 场所 睾丸（哺乳动物） 卵巢（哺乳动物） 细胞质分裂 均等分裂 卵母细胞 分裂：极体 分裂 是否变形 变形 不变形 1个精原细胞→二个精细胞→变 1个卵原细胞→个较大的卵细胞（成熟配 结果 形成为个精子（成熟配子） 子)和个较小的极体（退化消失，不能受精） 考点5减数分裂细胞中染色体、DNA数量变化规律★★★☆☆ 1.数量变化 性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞→性细胞 减数分裂Ⅱ 减数分裂 减数分 时期 间期 减数分裂虹 前、中 Ⅱ后 裂Ⅱ末 染色体数 2n 2n→n 2n 2n→n 核DNA数 2→4n 4n→2n 2n 2n 2n→n 2.减数分裂过程中的相关曲线图与柱形图辨析 (1)甲为性原细胞：乙为 ； 数量 丙、丁为次级性母细胞或第一极体： ☑染色体题DNA☐染色单体 An 戊为性细胞。 2n (2)染色体数目减半发生在减数分裂 甲 丙 戊时期 末期，是由同源染色体分开分别进入 两个子细胞造成的，减数分裂Ⅱ时染色 体数变化为n→2n→，没有减半。 数量 (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 2 有同源染色体。 (4)染色体DNA数的值的变化规律 OGsG前中后末前中后末 时期 间期减数分裂1 减数分裂Ⅱ 及原因 染色体 ----DNA …染色单体 1:染色体复制1：2着丝粒分裂 间期 减数分裂m期1：1。 .+b At Bi 考点6受精作用★★★☆女 ABI) At+b AB时 1配子中染色体组合多样性的原因 情况2 A+ta 情况1 (1)减数分裂I后期，同源染色体分离的同时，非同 B++b ta +b 原始生殖细胞 源染色体自由组合 Ha#b 据图分析可知，对于一个含有两对同源染色体的动物， 配子 配子 75 在同源染色体分离， 染色体自由组合时，会有 种组合结果，因此会形成 种次级 精（卵)母细胞，从而形成 种配子。 具有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 2种 2种 1个雄性个体 2"种 2种 1个卵原细胞 2"种 1种 1个雌性个体 2"种 2种 (2)减数分裂前期，四分体中的非姐妹染色单体之间的互换 A 复制 减数 复制 减数 Ad、aD(2种) Ad、aD(4种) 分裂 分裂AD、ad dD 重组型 未互换 互换 2.受精作用 （1)概念： 相互识别、融合成为 的过程。 (2)实质：精子的 与卵细胞的细胞核融合。 (3)结果：受精卵中 又恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自精子（父方），另一半 来自卵细胞（母方）。 (4)减数分裂和受精作用的意义 减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。 ①保证了每种生物前后代 的恒定，维持了生物遗传的稳定性。 ②增加了子代的 有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了 有性生殖的优越性。 A特别提醒1.有性生殖后代多样性的原因 (1)非同源染色体的自由组合。 (2)同源染色体非姐妹染色单体间的互换。 (3)精子和卵细胞结合的随机性。 (4)基因突变和染色体变异。 2.受精卵的染色体一半来自父方，一半来自母方，因此核DNA一半来自父方，一半来自母方，但质DNA 只来自母方，从而表现母系遗传。 考点7实验：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片★★★☆☆ 1.实验原理 蝗虫的 细胞进行减数分裂形成精细胞，再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在 此过程中，细胞中的染色体 都在不断地发生变化，因而可据此观察 的各个 时期的特点。 76 2.实验步骤 (1)装片制作（与有丝分裂装片制作过程相同）解离→ (2)显微观察及绘图 ①低倍镜观察：在低倍镜下观察蝗虫精母细胞 装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。 ②高倍镜观察：先在低倍镜下依次找到 和 不同时期的细胞，再在高倍镜下仔细观 察染色体的形态、位置和数目。 ③绘图：根据观察结果，绘制 不同时期的细胞简图。 第14讲细胞的分化、衰老和死亡（必备知识) 考点1细胞的分化与全能性★★★☆☆ 1.细胞的分化 (1)概念：在个体发育中，由 增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生 的 过程。 (2)结果：形成具有特定形态、结构和功能的 （3)特点： (4)实质：在个体发育过程中，不同种类的细胞中 即基因的 (5)意义 ①是生物 的基础。 ②使多细胞生物体中的细胞趋向 有利于提高生物体各种 的效率。 (6)细胞分化和细胞分裂的不同点和联系 比较项 细胞分裂 细胞分化 细胞数量 增加 不变 细胞形态、结构 相同 不同 遗传物质种类 相同 相同 蛋白质种类 相同 不同 分裂是分化的基础，共同完成个体发育过 联系 程 1△特别提醒 11细胞分化程度越高，细胞分裂的能力一般就越低。 ,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等刺激后仍可再分裂。 2.细胞的全能性 (1)概念：细胞经分裂和分化后，仍具有 的潜能和特性。 (2)原因：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的 都有发育成为完整个体所必 需的 (3)全能性强弱的比较（特殊情况除外） > ①植物细胞>动物细胞 ②】 >生殖细胞（精子、卵细胞）> 幼嫩的细胞>衰老的细胞 ③分化程度 的体细胞>分化程度 的体细胞 ④细胞分裂能力 的体细胞>细胞分裂能力 的体细胞 (4)植物细胞全能性表达的条件： ① (必要条件)： ②一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸等)： ③ (细胞分裂素、生长素)： ④适宜的条件（适宜的温度、pH等）。 植物组 ,植物细胞具有全能性 织培养 (5)实例动物 ,动物细胞核具有全能性 克隆 △特别提醒 !分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，但花粉、卵细！ 胞的分化程度较高，其全能性也较高。 。一。一。一。。。一。。。 3.千细胞 (1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有 能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。 （2)类型：对哺乳动物来说，干细胞分为两大类： 一一一于细胞与 一=于细胞。 IA【教材拾遗】（必修1P121与社会的联系）可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器 丨官是因为千细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官。 考点2细胞的衰老★★★☆女 1.细胞衰老的特征 (1)形态结构方面 ①细胞：萎缩，体积变小。 ②细胞膜：通透性改变，使物质运输功能 ③细胞核：体积 核膜内折，染色质 染色 (2)细胞内的物质方面 ①水：水分 细胞新陈代谢的速率 ②酶：多种酶的活性 呼吸速率减慢，新陈代谢速率 ③色素：细胞内的色素逐渐 ,妨碍细胞内物质的 2细胞衰老的原因：对于细胞衰老的原因提出了很多假说，目前为大家普遍接受的是 学说。 (1)自由基学说 ①概念：异常活泼的带电分子或基团。 78 ②特点：含有未配对 表现出 的反应活性。 ③产生原因： 1)细胞内不断进行的各种 中容易产生。 2)辐射以及有害物质入侵，刺激 产生。 ④危害： 1)攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是 这些新产生的 又会去攻击 别的分子，由此引发 的反应，对生物膜损伤较大。 2)攻击DNA,引起 3)攻击蛋白质，使其活性下降，导致 （2)端粒学说 ①端粒：染色体两端的一段特殊序列的 ②机理：端粒会随细胞分裂次数的增加而被“截短”，进而损伤端粒内侧 使细胞活 动趋向异常。 3.细胞衰老与个体衰老的关系 (1)单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是 的衰老或死亡。 (2)多细胞生物：细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡 一回事：从总体上看，个体衰老的 过程也是组成个体的细胞 的过程。 4细胞衰老的意义 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地实现自我更新。 考点3细胞的死亡★★★☆☆ 1.细胞调亡 （1)概念：由 所决定的细胞 的过程。由于细胞调亡受到严格的由 决 定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。 (2)类型 ①个体发育中细胞的程序性死亡，如蝌蚪尾的消失。 ②成熟生物体中细胞的 如红细胞的更新。 ③某些 的细胞的清除，如白细胞因吞噬过多的细菌而死亡。 (3)意义 ①完成正常的 如胎儿手的发育。 ②维持 的稳定，如红细胞的更新。 ③抵御外界各种因素的 如吞噬细胞清除病原体。 2细胞坏死：在种种 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 受损或中断引起的 3细胞调亡、坏死的比较 79 项目 细胞凋亡 细胞坏死 过程特点 生理过程，为正常死亡的过程 病理性过程 是否受基因控制 是 否 极端的物理、化学因素或严重的病 影响因素 受遗传机制决定的程序性调控 理性刺激 炎症反应 不引起炎症 引起周围炎症反应 对机体是否有利 是 否 4.细胞自噬 (1)概念：在一定条件下，细胞会将 的 →○ 溶酶体 细胞结构等，通过 降解后再利用， 0--®- 自噬 残余体 这就是细胞自噬。 溶酶体 (2)意义 细胞核 自噬体 细胞膜 ①处于 条件下的细胞，通过细胞自噬可 以获得维持生存所需的 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 以及感染的 从而维持细胞 的稳定。 ③有些激烈的细胞自噬，可能诱导 ④细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。 !△【救材拾遗】（必修P126正文）人压胎时期尾的消失、人类指间细胞的自动死亡，这些细胞调亡现象1 丨与细胞中的细胞器溶酶体有直接关系，因为溶酶体内有多种水解酶，能够分解调亡细胞内各种物质与结构。 1A特别提醒 注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况：若是被病原体感染而死亡，则属于细胞坏死：若感染1 L后被机体免疫系统清除，则属于细胞调亡。 注端粒与端粒酶的结构与功能 (1)端粒结构：染色体末端由TTAGGG重复序列（人类）和蛋白质组成的复合体，保护染色体免受降解 和融合。 (2)端粒酶组成：由RNA模板(TERC)、逆转录酶(TERT)和辅助蛋白构成，通过逆转录延长端粒。 (3)功能对比： ①端粒：缓冲染色体复制损耗，维持基因组稳定性。 ②端粒酶：在干细胞、生殖细胞和癌细胞中激活，补偿端粒缩短。 o 第15讲分离定律（必备知识) 考点1豌豆用作遗传实验的材料女★★☆女 1.豌豆用作遗传实验材料的特点及优势 豌豆的特点 优势 传粉，闭花受粉，自然状态下一般都是 用豌豆做人工杂交实验，结果既可靠，又容易分析 具有 且 实验结果易于观察和分析 花较大 易于做人工杂交实验 子代个体数量较多 生长快，世代周期相对 （相对于动物) 易于进行多代实验 2孟德尔遗传实验的杂交操作 传粉 (1)去雄：除去母本未成熟花的全部雄蕊； 时间：花蕊成熟前，花蕾期； 目的：防止自花传粉。 (2)套袋：避免外来花粉的干扰：目的：防止外来花 高茎（或矮茎)的花 矮茎（或高茎）的花 粉干扰 (3)人工授粉： 将另一植株的花粉撒 在去雄花的雌蕊柱头上。 (4)再套袋隔离：保证杂交得到的种子是 种子 高茎(F) 后所结。 1△【教材拾遗】（必修2P2相关信息）玉米也可以作为遗传实验的材料， 雄花序 :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花。 雌花序 (2)图中两种受粉方式中，方式I属于自交，方式Ⅱ属于杂交，因此自然 状态下，玉米能进行自由交配。 非甜玉米 甜玉米 3.遗传术语 (1)性状：生物体的形态特征和生理特性。 (2)相对性状：一种生物的同一种性状的 类型。 (3)显性性状：F1中 的性状，如高茎。 (4)隐性性状：中 的性状，如矮茎。 (5)性状分离： 后代中，同时出现和 性状的现象。 (6)显性遗传因子：大写，如D。 (7)隐性遗传因子：小写，如d。 81 (8)纯合子：遗传因子组成相同的个体，高茎DD,矮茎dd。 (9)杂合子：遗传因子（基因）组成不同的个体，高茎D。 4.遗传实验中常用符号及含义 符号 F1 F2 × 8 含义亲本 杂交 母本父本 正交：在具有相对性状的遗传实验中，若将 个体作 个体作父本的 杂交方式称为 反交：将 个体作 个体作 的杂交方式就为 正交与反交是 若我们假设其中一种为正交，那么另一种就是反交。 考点2一对相对性状的杂交实验★★★☆☆ 1.一对相对性状杂交实验的“假说演绎”分析 (1)观察现象，提出问题 ①现象： P(亲本) 纯种高茎大纯种矮茎 具有相对性状 ②问题 1)为什么子一代都是高茎而没有矮茎的呢？ F1(子—代) 高茎 2)为什么子二代又出现了矮茎的呢？ 表现为显性性状 3)子二代中出现3：1的性状分离比是偶然的吗？ F2(子代) 出现性状分离现象 (2)分析问题，提出假说 ①生物的 是由 决定， 高茎 DD dd 矮茎 ②减数分裂产生配子时，成对的遗传因子彼此分离， 配子 D d ③受精时， 结合方式有4种。 Dd)高茎 k⑧ (3)根据假说，演绎推理 雌配子 雄配子 测交杂种子一代隐性纯合子 1/2D 1/2d p高茎Dd x dd矮茎 F2 1/2D 1/4DD 1/4Dd 配子D d d 1/2d 1/4Dd 1/4dd Dd) dd 高茎1：1矮茎 (4)设计实验，验证假说 在得到的166株后代中，87株是高茎的，79株是倭茎的， (5)分析结果得出结论 82 ① 表明产生了两种配子(D和d),且比例是1：1。 ② 即1(D)在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子。 ③ ：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融 ===一 1△特别提醒 1.提出问题是建立在杂交和自交实验基础上的不包括测交实验。 !2演绎过程不等于测交实验，前者只是理论推导，后者则是进行测交实验对演绎推理的结果进行验证。 。。。。。。。。。。。。。 2.分离定律的实质 (1)分离定律的实质、发生时间及适用范围 姐妹染色单体分开 同源染色体分开 相同基因分离 等位基因分离 细胞学 基础 D)D 减数分裂I 减数分裂Ⅱ 在杂合子细胞中，等位基因随着同源染 分 实质， 色体的分开而分离；杂合子产生数量相 离 等的两种配子 律 时同减数分裂【后期 发 ·①进行有性生殖的真核生物 适用， 范围 ②细胞核内染色体上的基因 ③一对等位基因控制的相对性状的遗传 (2)分离定律实质与各种比例的关系 F,自交后代 最能体现分离定律的实质 →3：1 表型比例 等位基因 F1(Dd)产 F测交后代 分离实质 随同源染 生的配子 →1：1 表型比例 定律 色体分开 种类的比 F,花粉鉴定 而分离 例为1：1 →1：1 类型比例 可用于验证分离定律 单倍体育种所得1：卫 个体类型比例 3.分离定律的应用 (1)农业生产：指导杂交育种 ①优良性状为显性性状：利用杂合子选育显性纯合子时，可进行」 ,直到 为 止，即可留种推广使用。 ②优良性状为隐性性状：一旦出现就能 遗传，便可留种推广。 ③优良性状为杂合子：两个纯合的不同性状个体杂交的后代就是杂合子，但每年都要育种。 (2)医学实践：分析单基因遗传病的基因型和发病率：为禁止 和进行」 提供理论依据。 83 ·△【教材拾遗】（必修2P7科学方法）“假说一演绎”法中的“提出问题”“假说”“演绎推理”“测交实验” 的区别 丨提出问题是建立在杂交和自交实验基础上的，不包括测交实验，“假说”是在观察和分析的基础上提出问题！ 之后，对提出的问题所做的解释；演绎过程不等于测交实验，前者只是理论推导，后者则是进行杂交实验 对演绎推理的结论进行验证。 考点3性状分离比的模拟实验★★★☆☆ 1.实验原理 用两个小桶表示 小桶内的两种彩球各代表两种 用不同彩球的随机组合 模拟 的随机结合。 2.实验装置 小桶两个，分别标记甲、乙；两种大小相同、不同颜色的彩球各20个，一种彩球标记 ，另一种 彩球标记 甲 3.实验过程 (1)在甲、乙两个小桶中放入两种彩球各10个。 (2)摇动两个小桶，使小桶内的彩球充分混合。 (3)分别从两个桶内 抓取一个彩球，组合在一起，记下两个彩球 Dd (抓取一次情况之一) 的 (4)将抓取的彩球 摇匀。 (5)按步骤(3)和(4)重复做 4.实验结果 彩球组合中，DD:Dd:dd接近 1△特别提醒 (1)盛放彩球的容器最好为圆柱形小桶或其他圆柱形容器，以便摇动时彩球能够充分混匀。 (2)彩球的规格、质地要统一，手感要相同，以避免人为的误差。 (3)为模拟雌性或雄性生殖器官在产生配子时，产生了两种类型的配子且数量相等。两个小桶内小球总数】 「可以不相等，但每个小桶内两种彩球的数量必须相等。 ㄧ(4)每次抓取时不能从一个小桶内同时抓取两个彩球。 (5)记录统计要如实、准确：统计数据时不能主观更改实验数据。 (6)要多次抓取并进行统计，这样才能接近理论值，否则偏差太大。 考点4显、隐性性状的判断★★★☆☆ 1.根据子代性状判断 2A F2性状分离 根据分离比判断“3”的性状为显性性状 比为3：1 “1”的性状为隐性性状 不同性状的 子代只出现 子代所出现的性 亲本杂交 一种性状 状为显性性状 根据 性状判断 相同性状的 子代出现 子代所出现的新 亲本杂交 不同性状 性状为隐性性状 2.根据遗传系谱图进行判断 双亲表现正常，后 双亲表现患病，后 代出现“患者”，则 代出现“正常”，则 致病性状为隐性 致病性状为显性 “致病性状”为隐性 “正常”为隐性 3.合理设计杂交实验进行判断 能 有性状分离 子代发生性状分离的亲本性状 令 为显性性状 具有 无性状分离 相对 子代表现出的性状为显性性状 原亲本杂交 性状 的两 子代只表现 个亲 不能 两个 一种性状 有性状该性状为显性 本 自交 亲本 分离 性状 杂交 子代表现两种性 状，与具有相同 无性状 该性状为隐性 性状的亲代回交 分离 性状 考点5纯合子与杂合子的判断★★★☆☆ 实 过程待测个体自交 交 若子代无性状分离，则待测个体为纯 结果 合子 分析 若子代有性状分离，则待测个体为杂 合子 85 实验 过程 待测个体×隐性个体（已知显、隐性） 测 若子代只有一种性状，则待测个体为 法 结果 纯合子 分析 若子代有两种性状，则待测个体为杂 合子 实验 花 过程 待测个体减数分梨花粉 鉴定法 结果厂若产生2种花粉，则待测个体为杂合子 分析L若只产生1种花粉，则待测个体为纯合子 实验待测个体一花粉→幼苗→秋水仙素 单倍 过程处理→ 获得植株 育 若有两种类型的植株，则待测个体 结果 能产生两种类型的花粉，为杂合子 法 分析 若只得到一种类型的植株，则待测 个体只能产生一种类型的花粉，为 纯合子 【△特别提醒 1鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子，当被测个体是动物时，常采用测交法，当被测个体是植物时，上述」 四种方法均可，其中最简便的方法为自交法。 考点6基因型、表型的推断★★★☆☆ 1.由亲代推断子代的基因型与表型（正推型） 亲本 子代基因型 子代表型 AAXAA AA 全为显性 AA×Aa AA:Aa=1:1 全为显性 AA×aa Aa 全为显性 Aa×Aa AA:Aa:aa=1:2:1 显性：隐性= Aaxaa Aa:aa=1:1 显性：隐性= aaxaa aa 全为隐性 Aa自交后代中A再自交 AA:Aa:aa=」 显性：隐性= Aa自交后代中A再与aa杂交 Aa:aa= 显性：隐性= Aa与aa杂交所得子代再与aa杂交 Aa:aa= 显性：隐性= 86 2.由子代推断亲代的基因型（逆推型） (1)基因填充法：根据亲代 →写出能确定的 (如显性性状的基因型用A表示)→根据子 代一对基因分别来自两个亲本→推知亲代未知基因。若亲代为隐性性状，基因型只能是aa。 (2)隐性突破法：如果子代中有个体，则亲代基因型中必定含有一个 基因，然后再根据亲 代的表型作出进一步推断。 (3)根据分离定律中规律性比例直接判断（用基因B、b表示) 后代显隐性比例 双亲类型 结合方式 显性：隐性=3：1 都是杂合子 Bb×Bb→3B:1bb 显性：隐性=1：1 测交类型 Bb×bb→1Bb:1bb 只有显性性状 至少一方为 纯合子 BBxBB或BBxBb或BBxbb 只有隐性性状 一定都是 纯合子 bbxbb-→bb 考点7分离定律的概率计算（含自交与自由交配) ★★★★☆ 1.概率计算的方法 (1)用经典公式计算 概率=（某性状或 数/总数)×100%。 (2)用配子的概率计算：先计算出亲本产生每种配子的概率，再根据题意要求用相关的两种配子概 率 ，相关个体的概率相加即可。 2.概率计算的类型 (1)已知亲代基因型，求子代某一性状出现的概率 ①用分离比直接推出(B:白色，b:黑色，白色为显性) Bb×Bb→1BB:2Bb:1bb,可见后代毛色是白色的概率是3/4。 ②用配子的概率计算 Bb亲本产生B、b配子的概率都是12，则 a.后代为BB的概率=B(♀)概率×B（3)概率=1/2×1/2=1/4。 b.后代为Bb的概率=b（♀)概率×B（3)概率十b(d)概率×B(♀)概率=12×12十1/2×1/2=1/2。 (2)亲代基因型未确定，求子代某一性状发生的概率 实例：一对夫妇均正常，且他们的双亲也都正常，但双方都有一个 (由一对隐性基因控制， 相关基因用A、a表示)的兄弟。他们婚配后生出患白化病孩子的概率是多少？ 3.杂合子连续自交和自由交配的相关计算 (1)自交和自由交配的区别 ①概念不同 自交一般是指基因型相同的个体或同一个体间的交配。自由交配是指群体中个体 进行交配， 87 包括 型相同或不同的个体之间的交配。 ②交配组合种类不同（若某群体中有基因型为AA、Aa和aa的个体） 自交方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa三种： 方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa、AA×Aa、 AA×aa、Aa×aa六种。 (2)有关自交和自由交配的相关计算的方法及区别 ①基因型为1/3AA、2/3Aa的植物群体中自交是指1/3AA×AA、2/3Aa×Aa。 ② 强调的是群体中所有个体进行随机交配，以基因型为1/3AA、2/3Aa的动物群体为例进 行随机交配，有以下两种解法： 解法一棋盘法 1/3AA 2/3Aa 1/3AA 1/3AA（3)×1/3AA（9) 1/3AA（3)×2/3Aa(♀) 2/3Aa 2/3Aa（3)×1/3AA(♀) 2/3Aa（d)×2/3Aa(♀) 解法二配子比例法 先计算含A的雄配子所占比例为1/3+2/3×1/2=2/3，含a的 所占比例为1-2/3=1/3，同理，含A 的雌配子和含a的雌配子所占比例分别为2/3和1/3。列表分析如下： 雌配子 2/3A 1/3a 雄配子 2/3A 4/9AA 2/9Aa 1/3a 2/9Aa 1/9aa 自由交配问题用配子比例法解答更简单些。 (3)杂合子Dd n代（如图1），杂合子比例为 纯合子比例为1一（1/2) ”,显性纯合子比例=隐性纯合子比例=[1一(1/2)門×1/2。纯合子、杂合子所占比例的坐标曲线如图2所 示： P Dre ↑比例 F 1/4DD 1/2Dd 1/4dd 18 纯合子 F21/4DD1/8DD(1/22Dd1/8dd14dd 2 显性（隐性）纯合子 1⑧ F3 杂合子 (1/2)Dd /8 23456n/子代代数 图2 (1/2y"Dd 图1 88 (4)杂合子(Aa) 且逐代淘汰 个体，自交代后，显性个体中，纯合子比例为 (2-1)/(2+1),杂合子比例为2/(2"+1)。如图所示： P: Aa ↓⑧ F1: 1/4AA 1/2Aa1/4aa(淘汰) 得 1/3AA 2/3Aa F的存活个体 ↓☒ ↓⑧ F2: 1/3AA 2/3(1/4AA+1/2Aa+1/4aa) 即 1/2AA 1/3Aa1/6aa(淘汰) 得 3/5AA 2/5Aa F2的存活个体 ↓⑧ ↓☒ F3: 3/5AA2/5(1/4AA+1/2Aa+1/4aa） 即 7/10AA1/5Aa 1/10aa(淘汰) 得 7/9AA 2/9Aa←— F的存活个体 ↓⑧ ↓⑧ F: (2n-1)/(2n+1)AA 2/(2"+1)Aa←-Fn的存活个体 当n→o时 1 0 100%AA0%Aa 「△特 一一1 】1豌豆、水稻、小麦等自花传粉植物自然状态下是自交。玉米等雌雄异花植物自然状态下是自由交配。 I2.在没有任何千预的条件下，自交和自由交配都不改变基因频率，但连续自交能降低杂合子(Aa)的基因 型频率，自由交配不改变各基因型的频率。 注雄性不育 (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。 第16讲自由组合定律（必备知识） 考点1孟德尔两对相对性状的杂交实验女★★☆☆ 1两对相对性状的杂交实验—提出问题 正交 (1)杂交实验 反交 黄色圆粒×绿色皱粒 F 黄色圆粒 1⑧ F2黄色圆粒黄色皱粒绿色圆粒绿色皱粒 比例9：3：3：1 89 (2)实验结果及分析 结果 结论 F1全为黄色圆粒 说明 为显性性状 2中圆粒：皱粒=3：1 说明 2中黄色：绿色=3：1 说明 中出现两种亲本性状（黄色圆粒、绿色皱 说明两对相对性状之间进行了 粒)，出现两种新性状（绿色圆粒、黄色皱粒） (3)问题提出 ①F2中为什么出现新性状组合？ ②为什么不同类型性状比为9：3：3：1？ 2对自由组合现象的解释—提出假说 (1)理论解释 ①两对相对性状分别由 控制。 ②产生配子时， 彼此分离， 可以自由组合。 ③F1产生配子种类及数量比： ④受精时，雌雄配子的结合是 的，配子结合方式有 种。 (2)遗传图解 P(黄色圆粒)YYRR×yyr(绿色皱粒) F YyRr(黄色圆粒) L 四种表型 9种基因型 西配子 YR Yr yR yr (1YYRR 9Y_R(黄圆) 2YYRr YR 2YrRR (4YyRr Yr ,i 3Yr(黄皱) 1YYrr 2Yyrr 3yyR(绿圆) 1yyRR yR 12yyRr yr 1yyr(绿皱) 1yyrr (3)结果分析：F2共有 种基因型， 种表型。 纯合子 YYRR、YYr、yyRR、yyr各占1/I6 基因型 单杂合子 YyRR、YYRr、Yyr、yyRr各占2/I6 双杂合子 YyRr 4/16 双显YR_占9/16 显隐性 单显Yr+yyR_占(3/16)×2 双隐 -yyrr占1/16 泰 与亲本 亲本类型YR+yyr占10/16 关系 重组类型 Y_rr+yyR占6/I6 90 1Λ特别提醒 1.YYRR基因型个体在F2中的比例为1/16，在黄色圆粒豌豆中的比例为1/9，注意范围不同，求解比例不 I同。黄圆中杂合子占8/9，绿圆中杂合子占2/3。 I2.若亲本是黄皱(YYrr)和绿圆(yyRR),则2中重组类型为绿皱(yIr)和黄圆(YR),所占比例为1 16+916二8：亲本类型为黄皱Y和绿圆所占比例为316+316二8 3对自由组合现象的验证—演绎推理、实验验证 (1)演绎推理过程 ①方法：设计测交实验，让F(YyRr)与 杂交。 ②遗传图解 测交 杂种子一代 双隐性类型 无论是以F作父本还 黄色圆粒 绿色皱粒 是作母本，所得结果YyRD (yyrr 都符合预期的设想 配子 YR YI Cyr 测交 YyRD YyrD CyyRr yyrr 后代 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒绿色皱粒 比例 1 1 预期：孟德尔依据提出的假说，演绎推理出测交实验结果为 (2)实验验证：孟德尔所做的测交实验，无论是以作母本还是作父本，结果都 预期的设想。 4得出结论：实验结果与演绎结果相符，假说成立。.一·一·一-一-一 「八特别提醒 「1.测交实验子代出现4种比例相等的性状类型的原因是F1是双杂合子，能产生4种数量相等的配子，隐性！ |纯合子只产生一种配子。 i2.yRrXYyrr不属于测交，测交是指F1与隐性纯合子杂交。因此虽然YyRrXyyrr和ryRrXYyrr这两对 杂交组合的后代的基因型相同，但只有YyRrXyyrr称为测交。 考点2自由组合定律的内容★★★☆☆ 1.实质、发生时间及适用范围 (1)研究对象：位于 染色体上的 基因 (2)发生时间：减数分裂 后期 (3)实质：同源染色体上 彼此分离的同时，非同源染色体上的 自由组合。 (4)适用： ①进行有性生殖的真核生物的遗传： ②适用于细胞 遗传，不适用于细胞 遗传： ③两对或两对以上 独立遗传。 91 2.基因自由组合定律的细胞学基础 精（卵）原细胞 B明8b 复制 ①同源染色体 初级精（卵）母细胞 X BBhb 分开，等位 基因分离 减数分裂1 (②非同源染色 体自由组合， 非同源染色 次级精（卵 或AX X。 体上的非等 母细胞 BXB b b8b BXB 位基因自由 减数 组合 分裂亚 或 A特别提醒 1.AaBb个体产生的4种雌配子比例相同，4种雄配子比例相同，但雄配子数远远多于， 唯配子数。 2.同源染色体上的非等位基因不能自由组合。 3配子的随机结合（受精作用）不属于基因的自由组合。 ■■■■■■■■■■■■■■■■■ 3孟德尔获得成功的原因 (1)孟德尔获得成功的原因 ①正确地选择了实验材料 ②由单因素到多因素的研究方法，即由 到多对相对性状的遗传研究。 ③应用 方法对实验结果进行分析。 ④科学地设计实验程序。 对大量实验数据进行分析→进行合理推断→设计 验证对现象的推测→得出分离（或自由组合) 定律的结论，这种现代科学研究方法叫 (2)孟德尔遗传规律的再发现 ①1909年，丹麦生物学家约翰逊把“ ”叫作基因。 ②因为孟德尔的杰出贡献，他被公认为“遗传学之父”。 考点3设计实验，验证自由组合定律★★★☆ 1自交法：双杂合子自交后代的分离比为 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。 2.测交法：双杂合子测交后代的性状比例为 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。 3.花粉鉴定法：双杂合子若有四种花粉，比例为 则符合自由组合定律。 4单倍体育种法：取双杂合子花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，并培育成植株，若植株有四种表 型，比例为 则符合自由组合定律。 92 考点4杂交选优，培育动植物新品种★★★☆☆ 1.植物育种 (1)纯合子培育 杂交P抗倒伏易染条锈病 易倒伏抗条锈病 在小麦中，抗倒伏(D)对易倒伏(d)为显性，易 DDTT ddu 染条锈病(T)对抗条锈病(t)为显性。小麦患条锈病或 自交 抗倒伏易染条锈病 DdTt 倒伏，会导致减产甚至绝收。由抗倒伏易染条锈病的纯系 I⑧ 小麦(DDTT)和易倒伏抗条锈病的纯系小麦(ddtt)杂 选优 E,抗倒伏易 抗倒伏抗 易倒伏易易倒伏抗 染条锈病 条锈病 染条锈病 条锈病 交，产生1，再经过 ,逐代 就 连续 DT D_tt ddT_ ddu 自交 可得到符合要求的抗倒伏抗条锈病的新品种(DDtt)。 ↓8 选优 抗倒伏抗条锈病 (2)杂种优势 D ⑧ 遗传组成不同的亲本 产生的后代， 新品种 抗倒伏抗条锈病新品种 在 、长势、 和产量等方面往往 DDu 超过亲本。 培育抗倒伏抗条锈病新品种的过程图解 杂种优势在自然界中普遍存在。在生产实践中，马铃 薯、甘薯等可以进行无性生殖，也可以通过不同品种间的杂交直接获得杂种优势。例如，将黄肉不抗病和 白肉抗病两种马铃薯杂交，获得黄肉抗病(AaBb)的马铃薯新品种。直接选留该黄肉抗病个体进行 生殖，即可保持其优良性状。 2.动物育种 动物也可以通过杂交选优培育新品种。例如，中国从国外引进各种类型的荷斯坦牛与国内的黄牛杂交， 经过多年选育，形成兼具双方特点的中国荷斯坦牛。 △特别提醒培育稳定遗传的新品种不一定都需要通过连续自交获得，如用基因型为AAbb和aaBB的1 亲本，培育出bb的优良品种，就不需要连续自交，因为隐性性状一旦出现即为纯合子。 考点5自由组合定律的解题规律及方法★★★★☆ 1.已知亲代求子代的“正推型”题目 (1)求配子种类及比例（以AaBbCCDd为例） ①求产生配子种类数 Aa Bb CC Dd 2种2种1种2种 2×2×1×2=8(种) ②求产生ABCD配子的概率 基因型 Aa Bb CC Dd 结果 产生配子 Y B C D 配子比例 1/2 1/2 1 1/2 相乘得1/8 93 ③求配子间结合方式 AaBbCCDd自交，配子之间的结合方式为(2×2)× -×(1x1)× (种)。 (2)求基因型和表型的类型及比例 CAaBbCc × CAaBBCc 分别分析每↓对等位基因 Aax Aa BbxBB Ce x Ce ↓ ↓ :后代有3种基因型后代有2种基因型 后代有3种基因型 1AA:2Aa:laa, 1BB:1Bb, 1CC:2Cc:1cc, 2种表型3A1aa 1种表型B 2种表型3C_1cc I 后代中基因型有：3×2×3=18（种） 后代中表型有：2×1×2=4（种） 后代中AaBBcc出现的概率为： 1/2(Aa)×1/2(BB)×1/4(cc)=1/16 后代与亲本表型相同的概率为： 314(A-)×1(B_)×3/4(C_)=9116 个特别提醒 计算不同于双亲的表型比例时，可先算与双亲相同表型的比例，然后用1减去与双亲相！ :同表型的比例即可，同理适用于求杂合子的比例。 2.已知子代求亲代的“逆推型”题目 (1)基因填充法 ①根据亲本和子代的表型写出亲本和子代的 如基因型可表示为AB、Abb。 ②根据子代基因型推测亲本基因型（此方法只适用于亲本和子代表型已知，且显隐性关系已知时）。 (2)根据子代表型及比例推测亲本基因型 规律：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 再组合。如： 表型比例→比例来源 ◆基因型组合 9:3:3:1 (3:1)3:1) AaBb×AaBb AaBb×aabb或 1:1:1:1 (1:1)1:1) Aabb x aaBb AaBb×Aabb或 3:3:1:1 (3:1)1:1) AaBb×aaBb 3.多对基因控制生物性状的分析 对等位基因（完全显性）分别位于n对同源染色体上的遗传规律 亲本相对性 1 中 状的对数 配子种 2种 22种 2"种 类和比例 (1:1)1 (1:1)2 (1:1) F2表型种 2种 22种 2”种 94 类和比例 (3:1)1 (3:1)2 (3:1)u F2基因型 3种 32种 3种 种类和比例 (1:2:1)1 （1:2:1)2 （1:2:1)u 2全显性 (3/4)1 （3/4)2 (3/4) 个体比例 中隐性个体比例 (1/4)1 (1/4)2 (1/4)u 2种 22种 2种 五测交后代表型种类及比例 (1:1)1 (1:1)2 (1:1) 测交后代全显性个体或隐 (1/2)1 (1/2)2 （1/2)u 性个体比例 T△特别提醒 i1.某显性亲本的自交后代中，若全显个体的比例为(34)"或隐性个体的比例为(1/4)”，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(12)心，可知该显性亲本含有对杂合基1 1因，该性状至少受对等位基因控制。 !3.若2中子代性状分离比之和为4"，则该性状由n对等位基因控制。 。。。一。。▣一■■一。一。一■一。一。一"一"一"一■ 4.自由组合中的群体自交、测交和自由交配的概率计算问题 纯合黄色圆粒豌豆(YYRR)和纯合绿色皱粒豌豆(yyTr)杂交后得F,再 得，若F2中绿 色圆粒豌豆个体和黄色圆粒豌豆个体分别进行 和 所得子代的表型及 比例分别如下表所示： 项目 表型及比例 自交 绿色圆粒：绿色皱粒= yyR 测交 绿色圆粒：绿色皱粒=2：1 (绿圆) 自由交配 绿色圆粒：绿色皱粒= 黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱 自交 粒：绿色皱粒=25：5：5：1 YR 黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱 测交 (黄圆) 粒：绿色皱粒= 黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱 自由交配 粒：绿色皱粒=64：8：8：1 5利用自由组合定律计算患遗传病的概率 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如下表所示： 95 序号 类型 计算公式 患甲病的概率为m 不患甲病的概率为1一m 已知 患乙病的概率为n 不患乙病的概率为1一 ① 同时患两病的概率 m·n ② 只患甲病的概率 m·(1一n) ③ 只患乙病的概率 n·(1一m) ④ 不患病的概率 (1-m)(1-n) 拓展 患病的概率 或1-④ 求解 只患一种病的概率 或1-（①+④） 以上各种情况可概括为如图： 两病兼患 只患( 甲米乙 )只患 甲病 病又病 乙病 正常 6.自由组合定律中9：3：3：1变式分析 具相对性状的纯合子亲本杂交，若F2表型比例之和是 不管以什么样的比例呈现，都符合基因 的自由组合定律。将异常分离比与正常分离比 进行对比，分析合并性状的类型。 F(AaBb)自交 原因分析 测交后代 后代表型比例 表型比例 9:3:3:1 正常的完全显性 1：1：1：1 当双显性基因同时出现时为一种表型，其余的基因型为另一种表型 9:7 (9A B )(3A bb+3aaB +1aabb) 15:1 只要具有显性基因其表型就一致，其余基因型为另一种表型 (9A_B +3A bb+3aaB )(1aabb) 双显性、双隐性和一种单显性表现为一种性状，另一种单显性表现 13:3 为另一种性状 (9A B +3aaB +1aabb):(3A bb)(9A B +3A bb+laabb): (3aaB A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强 1:4:6:4:1 (1AABB):(2AaBB+2AABb )(4AaBb+1AAbb +1aaBB): (2Aabb+2aaBb):(1aabb) 第17讲伴性遗传和人类遗传病（必备知识） 考点1基因位于染色体上的实验证据★★★☆☆ 1.萨顿的假说 (1)核心内容：基因是由 携带着从亲代传递给下一代，即基因在 上 (2)依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系 (3)表现： 类别 基因 染色体 比较项目 96 在杂交过程中保持 在配子形成和受精过程中，形 传递中的特点 性 态结构 体细胞中存在形式 成对 成对 配子中的存在形式 成对的基因中的一个 成对的染色体中的一条 成对基因，一个来自父方， 一 一对同源染色体，一条来自父 体细胞中来源 个来自母方 方，一条来自母方 上非等 非同源染色体在 期 形成配子时的行为特点 位基因自由组合 自由组合 2.基因位于染色体上的实验证据一摩尔根果蝇杂交实验（假说一演绎法） (1)观察现象，提出问题 实验一（杂交实验） ①实验过程（摩尔根先做了杂交实验一，紧接着做了回交实验二） 红眼()×白眼(o) F 红眼(？、o) F1雌雄交配 ②现象分析 F2红眼（♀、o）白眼(） 们全为红眼→为显性性状 3 4 实验一中2中红眼：白眼=3：1→符合基因 实验二（回交实验） 的定律，白眼性状都是雄性 F 红眼()×白眼( ③提出问题： 红眼(？)白眼()红眼(a)白眼() 1:1:1:1 (2)提出假说，解释现象 果蝇体细胞中的染色体 项目 雌性 雄性 己 图示 有 理 论 同源染色体 染色体组成 常染色体 性染色体 假 假说1：控制果蝇眼色的基因位于X染色体的非 假说2：控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体 说 同源区段上，X染色体上有，而Y染色体上没有的同源区段上，X染色体和Y染色体上都有 97 XWXW XWXW XwYw 红眼（♀） 白眼(d) P 红眼（♀） 白眼(g) 实 配子 XW XW Y 配子 XW Xw Yw 验 XWXW XWY XWXw XWyw 红眼（♀） 红眼(。) 红眼（♀） 红眼(d) ↓ 图 配子 XW Y 配子Xw Yw 解 Xw XWXW XWY XW XWXW XWYw 红眼（♀） 红眼(。） F2 红眼（♀） 红眼(o) 十 XWXw X"Y XWXw XwYw 红眼（♀） 白眼() Xw 红眼（♀） 白眼(。) 回交 回交 红眼(？)×白眼(g) 红眼（♀）×白眼(g) 实 F:XWXw XWY F:XWX XwYw 验 配子 配子 XW w 图 后代 后代 解 基因型XWX XWY XWX XY 基因型XwX XiY 表型红眼♀红眼g白眼♀白眼o 表型红眼♀红眼c白眼♀白眼。 比例1：1 :1:1 比例1：1：1：1 惑 上述两种假说都能够解释实验一和实验二的实验现象 (3)演绎推理 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，即白眼雌果蝇与野生型红眼 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，如表所示。 假说1：控制果蝇眼色的基因位于X染色 假说2：控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色 假说 体的非同源区段上，X染色体上有，而Y 体的同源区段上，X染色体和Y染色体上都有 染色体上没有 白眼雌果蝇红眼雄果蝇 白眼雌果蝇 红眼雄果蝇 XWXw XWY XXw XWYW 图解 XWXw XWY XWXw XwYw 红眼雌果蝇白眼雄果蝇 红眼雌果蝇红眼雄果蝇 实验羚证：得出结论：。东离温 A特别提醒 果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点：①个体小，容易饲养；②繁殖速度快，在室温 下10多天就繁殖一代：③后代数量大，一只雌果蝇一生能产生几百个后代：④有明显的相对性状，便于观 察和统计：⑤染色体数目少（4对)，便于观察。 3.基因与染色体的关系 (1)数量关系：一条染色体上有 基因。 (2)位置关系：基因在染色体上呈 98 考点2伴性遗传的特点及应用★★★★☆ 1.性别决定 性别决定类型 不同性别的表示方法 典型生物举例 哺乳动物、许多昆虫（如果蝇） XY型 XX为 XY为 等 性染色体 鸟类（如鸡）、鳞翅目昆虫（如蚕） ZW型 为雌性 为雄性 决定性别 等 X0型 XX为雌性 XO为雄性 蝗虫、蟋蟀、蟑螂等 Z0型 Z0为雌性 ZZ为雄性 极少数鳞翅目昆虫 染色体组数目决定性别 一般是雌性 般是雄性 蜜蜂、白蚁等 环境因子决定性别 如鳄鱼孵化时温度影响性别 龟鳖类、鳄鱼等 基因型决定性别 玉米植株的性别决定受两对基因(Bb, T)控制，其中BT为雌雄同株异花、 玉米等 bbT为雄株、Bt或bbt为雌株 A特别提醒 不是所有生物都有性染色体，由性染色体决定性别的生物才有性染色体。雌雄同株的植 1物如豌豆：水褶等)无性染色体。】 2.性染色体传递特点（以XY型为例） (1)X1Y中X1只能由父亲传给 ,Y则由父亲传给 (2)XX3中X2、X3任何一条都可来自母亲，也可来自父亲，向下一代传递时，任何一条既可传给女儿， 也可传给儿子。 (3)一对夫妇(XY和XX3)生两个女儿，则女儿中来自父亲的 ,来自母亲的 3伴性遗传的类型和特点 (1)伴性遗传的概念：位于 染色体上的基因控制的性状，在遗传上总是和 相 关联，这种现象叫作伴性遗传。 (2)伴性遗传的类型和遗传特点分析（以XY型为例） 类型 伴Y染色体遗传 伴X染色体隐性遗传 伴X染色体显性遗传 基因位置 Y染色体上 X染色体上 举例 人类外耳道多毛症 人类红绿色盲 抗维生素D佝偻病 0口 0口O□ 模型图解 遗传 致病基因只位于 ①若女性为患者，则其 ①男性的抗维生素D佝偻病基因一 特点 染色体上，无显隐 一定是患者：若男性正常，则定传给 ,也一定来自 99 性之分，患者后代 其 也一定正常。② ②若男性为患者，则其母亲和女儿 中全为患者， 如果一个女性携带者的父亲和 是患者：若女性正常，则其也 全为正常。简记为 儿子均患病，说明这种遗传病 一定正常。③这种遗传病的遗传特 “男全 女 的遗传特点是 。 ③自然 点是女性患者 男性，图中显示 全 群体中男性患者 女性 的遗传特点是 4.伴性遗传的应用 (1)推测后代发病率，指导优生优育 婚配实例 生育建议及原因分析 男性正常×女性色盲 生 原因： 抗维生素D佝偻病男性×女性正常 生 ;原因： (2)根据性状推断性别，指导生产实践 已知控制鸡的羽毛有横斑条纹的基因只位于Z染色体上， P ZBW(芦花雌鸡)×ZZ(非芦花雄鸡) 且芦花(B)对非芦花(b)为显性，请设计通过花纹选育 配子ZBW “雌鸡”的遗传杂交实验，并写出遗传图解。 ①选择亲本： 0 F ZZ(芦花雄鸡)ZW(非芦花雌鸡)】 ②遗传图解。 考点3人类遗传病★★★☆☆ 1.概念：由 改变而引起的人类疾病。 2.不同类型人类遗传病的特点及实例 遗传病类型 举例 遗传特点 显性 并指、多指、软骨发育不全 男女患病概率相等、含」 就患病 常染色 苯丙酮尿症、 体 隐性 男女患病概率相等、 发病 镰状细胞贫血 与性别有关，含致病基因就患病：患者 单基因 显性 中女性 男性，但部分女性患者病 遗传病 伴X染 症较轻 色体 与性别有关，隐性纯合女性或含致病基 隐性 血友病 因男性患病，患者中男性 女性 伴Y遗传 具有“男性代代传”的特点 多基因遗传病（两对或两对以 冠心病、哮喘、原发性高血 常表现出家族现象；易受环境影响；在 上等位基因控制) 压、 群体中发病率较 结构异常 染色体异常遗 往往造成较严重的后果，甚至胚胎期就 (21三体 传病 数目异常 引起自然流产 综合征) 100 第01讲 走近细胞（必备知识） 考点1 细胞学说内容及其意义★★★☆☆ 1.细胞学说主要建立者：德国科学家施莱登和施旺。 2.细胞学说的要点 （1）细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。 （2）细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。 （3）新细胞是由老细胞分裂产生的。 3.细胞学说的意义 （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）使人们认识到植物和动物有着共同的结构基础，催生了生物学的问世。 （3）使生物学的研究随之由器官、组织水平进入细胞水平，并为后来进入分子水平打下基础。 （4）细胞学说中细胞分裂产生新细胞的结论，不仅解释了个体发育，也为后来生物进化论的确立埋下了伏笔。 4.细胞学说的建立过程 （1）肉眼观察阶段 ①比利时科学家维萨里揭示了人体在器官水平的结构。 ②比夏指出器官由低一层次的结构——组织构成。 （2）显微观察阶段 ①罗伯特・胡克发现并命名了细胞。 ②列文虎克观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等。 ③马尔比基用显微镜广泛观察了动植物的微细结构，如细胞壁和细胞质。 （3）理论归纳阶段 ①德国植物学家施莱登提出植物细胞学说。 ②德国动物学家施旺观察动物，提出动物体也是由细胞构成的，一切动物的个体发育过程，都是从受精卵开始的。 ③德国的魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。 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.归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法。 3.科学研究中经常运用不完全归纳法。由不完全归纳得出的结论很可能是可信的，因此可以用来预测和判断，不过，也需要注意存在例外的可能。 考点2 细胞是基本的生命系统★★☆☆☆ 1.生命活动离不开细胞 （1）病毒：无细胞结构，必须寄生在活细胞中才能生活。 （2）单细胞生物：依靠单个细胞完成各种生命活动。 （3）多细胞生物：依赖各种分化的细胞密切合作共同完成复杂的生命活动。 2.生命系统的结构层次 细胞（最基本的生命系统）→组织→器官→系统（植物没有系统这一层次）→个体→种群→群落→生态系统→生物圈（最大的生命系统） 结构层次 含义 举例 细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 上皮细胞、肌肉细胞、心肌细胞 组织 由形态相似、结构和功能相同的细胞结合在一起形成的细胞群 动物组织：上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织 植物组织：保护组织、分生组织、营养组织、输导组织等 器官 不同的组织按照一定的次序结合在一起形成的能行使一定功能的结构单位 动物器官：各种消化器官、心脏、脑等。 植物器官：营养器官（根、茎、叶）、生殖器官（花、果实、种子） 系统 能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起构成系统 高等动物的系统：运动系统、呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统、生殖系统、神经系统、内分泌系统 个体 由各种器官或系统协调配合，共同完成复杂的生命活动的生物体。单细胞生物是由一个细胞构成的生物体 草鱼、龟、人、草履虫 种群 在一定的区域内，同种生物的所有个体是个种群 一个池塘中的所有卿鱼 群落 同时间内聚集在一定区域内，各种生物种群的集合 一个池塘中的所有生物 生态系统 由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体 一个池塘 生物圈 山地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境共同组成 生物圈是地球上最大的生态系统，所有的地球生物都生活在这个区域内 特别提醒 1.草履虫等单细胞生物既属于细胞层次，又属于个体层次，没有组织、器官、系统这三个结构层次。 2.生命系统的层次中可含“非生物成分”，如生态系统中的无机环境。 3.病毒属于生物，但不属于生命系统的结构层次。 4.地球上最早出现的生命形式是单细胞生物。生物繁殖和进化的基本单位是种群。 5.单细胞生物由单个细胞直接构成，既属于细胞层次，又属于个体层次，没有组织、器官、系统这三个结构层次。 6.植物没有系统这一结构层次，由细胞→组织→器官（根、茎、叶、花、果实、种子）→植物体构成。 7.能完整表现生命活动的最小生命系统是细胞。 考点3 原核细胞和真核细胞★★★★☆ 1.科学家根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为原核细胞和真核细胞两大类。 2.由真核细胞构成的生物叫作真核生物，如植物、动物、真菌等。 3.由原核细胞构成的生物叫作原核生物。 （1）原核生物主要是分布广泛的各种细菌。细菌中的多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。细菌的细胞都有细胞壁、细胞膜、细胞质，都没有由核膜包被的细胞核；也没有染色体，但有环状的DNA分子，位于细胞内特定的区域，这个区域叫作拟核。 （2）有一类细菌叫作蓝细菌（旧称蓝藻）。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。淡水水域污染后富营养化，导致蓝细菌和绿藻等大量繁殖，会形成让人讨厌的水华，影响水质和水生动物的生活。 4.原核细胞和真核细胞具有相似的细胞膜和细胞质，它们都以DNA作为遗传物质，这让我们再一次看到了原核细胞和真核细胞的统一性。 5.归纳总结：比较区分真核、原核细胞 原核细胞 真核细胞 绘制模式图解 最主要区别 细胞内无以核膜为界限的细胞核 细胞内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 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 可同时进行，转录在拟核中进行，翻译在核糖体中进行 不可同时进行，转录主要在细胞核内进行，翻译在细胞质（核糖体）内进行 是否遵循孟德尔遗传定律 不遵循 核基因遵循，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 一般为二分裂 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 举例 蓝细菌、放线菌、衣原体、支原体（目前发现的最小细胞，且无细胞壁）等 酵母菌等真菌、衣藻、动物、植物等 特别提醒 1.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。 2.蓝细菌的常见种类有：色球蓝细菌、念珠蓝细菌、颤蓝细菌、发菜等。 【教材隐性知识】　 1.源于P11“旁栏思考”：“原核细胞”中的“原”字指“原始”的含义；“真核细胞”中的“真”字指“真正”的含义；从进化的视角看，真核细胞是由原核细胞进化而来的。 2.源于P12“拓展应用”：支原体可能是最小、最简单的单细胞生物。与细菌的细胞结构的区别是支原体没有细胞壁。 考点4 细胞的多样性和统一性★★☆☆☆ 1.细胞的多样性体现及原因 （1）体现：细胞的形状、大小、种类、结构等方面的差异。 （2）原因： ①直接原因：构成细胞的蛋白质分子不同。 ②根本原因：DNA的多样性（不同生物间）及基因的选择性表达（同种生物不同细胞间）。 2.细胞的统一性的表现 （1）结构：都有细胞膜、细胞质、核糖体。 （2）能量：一般都以ATP作为直接能源物质。 （3）组成：组成细胞的元素和化合物种类基本相同。 （4）增殖：都以细胞分裂的方式增殖。 （5）遗传：都以DNA作为遗传物质，共用一套遗传密码。 考点5 实验：使用高倍显微镜观察几种细胞★★☆☆☆ 1.显微镜使用步骤 （1）转动反光镜使视野明亮。 （2）在低倍镜下观察清楚后，把要放大观察的物像移至视野中央。 （3）转动转换器，换成高倍物镜。 （4）用细准焦螺旋调焦并观察。 2.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。 ③放大倍数指的是观察物体长度或宽度的放大倍数，并不是指体积或面积。 3.显微镜的成像特点和物像移动规律 显微镜成的像为左右相反、上下颠倒的虚像，实际看到的像相当于将观察物旋转180°。 应遵循“同向原则”，偏哪往哪移，因为视野中物像的移动方向与装片中实物的运动方向正好相反，如物像偏左上方，则装片应向左上方移动。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（上下左右对调，但细胞质流动的方向不变）。 4.视野中细胞数目与放大倍数的关系 （1）若视野中细胞成单行，则计算时只考虑长度，可根据看到的细胞数目与放大倍数成反比的规律进行计算。 计算公式 放大之后的细胞数目＝放大之前的细胞数目÷ 举例 16个16/（400/100）=4个 （2）若视野中细胞均匀分布在整个视野中，可根据看到的细胞数目与放大倍数的平方成反比的规律进行计算。 计算公式 放大之后的细胞数目＝放大之前的细胞数目÷ 举例 64个64/（400/100）2=4个 显微镜使用注意事项： 1.装片移动规律，相对于视野中央，物像偏向哪个方向，装片就移向哪个方向，即“偏向哪儿向哪儿移”。 2.观察颜色深的材料，视野应适当调亮，反之则应适当调暗； 考点6 病毒★★★☆☆ 1.病毒是一类非细胞结构的生物。由于它的结构与高等动植物及其他生物完全不同，所以生物学家在分类时将它作为特殊的一类，单独列为病毒界。病毒形体极其微小，在电子显微镜下才能观察到，一般可以通过细菌滤器（一般的直径为1～10μm，而多数病毒的直径在100nm左右）。 2.病毒的结构：病毒由蛋白质外壳和遗传物质（核酸）或仅由蛋白质（朊病毒）组成。 3.病毒的分类：分为动物病毒（专门寄生在人和动物的细胞里，如流感病毒）、植物病毒（专门寄生在植物的细胞里，如烟草花叶病毒）、细菌病毒（也称噬菌体，专门寄生在细菌体内，如大肠杆菌噬菌体）每种病毒只有DNA或RNA一种核酸。 4.病毒的生活方式：病毒在宿主的活细胞内营寄生生活。不同的病毒只能寄生在特定的宿主细胞内，具有专一性，这也是病毒分类的另一个重要依据。 5.病毒的繁殖过程：病毒在宿主细胞的协助下，以核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖，不存在个体的生长和均等分裂等细胞繁殖方式。以高中生物学中最常见的噬菌体为例：噬菌体的繁殖一般可分为五个阶段：即吸附→注入→合成→组装→释放。 注意 1.病毒不能进行独立的代谢，不属于生命系统层次，但在宿主细胞中能增殖，产生与亲代相同的子代病毒，繁殖是生物的基本特征之一，所以病毒属于生物 2.噬菌体是专门寄生在细菌体内的病毒。 3.病毒离开细胞，病毒很快死亡，而且不能用配置的普通培养基培养，往往采用活鸡胚细胞进行培养。 第02讲 细胞中的元素和化合物（必备知识） 考点1 细胞中的元素★★☆☆☆ 1.元素的种类、分类及存在形式 （1）种类：细胞中常见的化学元素有20多种。 （2）分类 ①大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等 ②微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等（根据“含量”区分而非“重要性”） （3）存在形式：存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质等。 特别提醒 1.细胞中含量最多的4种元素是C、H、O、N。 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.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.分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中，含量最多的元素是O，最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质；在细胞的干重中，含量最多的元素是C，最多的化合物（有机物）是蛋白质。 2.生物界和无机自然界在元素组成上的统一性和差异性 （1）统一性：组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，在元素种类上具有统一性。 （2）差异性：同一种元素在生物界和无机自然界中的相对含量差别很大。 考点2 细胞中的化合物★★☆☆☆ 1.无机物 （1）水：鲜重含量最多。 （2）无机盐：占细胞鲜重的1%-1.5%。 2.有机物 （1）糖类：一般为C、H、O。 （2）蛋白质：干重含量最多。（C、H、O、N，有的含S） （3）核酸：遗传信息的携带者。（C、H、O、N、P） （4）脂质：C、H、O（有的含P甚至N）。 特别提醒 分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中，含量最多的元素是O，最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质；在细胞的干重中，含量最多的元素是C，最多的化合物（有机物）是蛋白质。 考点3 细胞中的水★★★☆☆ 1.水的性质 （1）空间结构及电子不对称分布：形成极性分子。 （2）极性分子特性 ①带电荷分子或离子都容易与水结合，是良好溶剂。 ②可形成氢键 1）易断裂易形成，使水在常温下呈液态，可流动。 2）具有较高的比热容，使水的温度相对不易发生改变。 特别提醒 氢键是一种弱的静电引力，氢键的大小介于化学键与范德华力之间。 2.水的功能：细胞内良好的溶剂；细胞内的许多生物化学反应都需要水的参与；多细胞生物体的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中；还可以运送营养物质和代谢废物。 3.细胞中水的存在形式和功能 细胞中水有两种形式，绝大部分的水呈游离态，可以自由流动叫作自由水；一部分与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。自由水是细胞内良好的溶剂，结合水是细胞结构的重要组成部分，细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合。 4.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 在正常情况下，细胞内自由水所占比例越高，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。如曲线： 5.水的理化特性与分子结构的对应关系 理化特性 分子结构 是良好的溶剂 水是极性分子 具有流动性 氢键不稳定 具有高比热容 能形成分子间氢键 特别提醒 1.刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，该过程中种子丢失的主要是自由水，种子仍保留活性。 2.如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是结合水，种子失去活性。 3.晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。 4.越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，在一般情况下，结合水和自由水的比值越大，细胞抗逆性越强。 考点4 细胞中的无机盐★★★☆☆ 1.存在形式和含量：大多数以离子的形式存在；无机盐是细胞中含量很少的无机物仅占细胞鲜重的1%~1.5%。 2.生理功能 （1）构成某些化合物：Mg是叶绿素的组成成分；Fe是血红素的组成成分；P是ATP、核酸、NADPH、磷脂的组成成分。 （2）维持生命活动：维持细胞正常酸碱平衡（如：HCO3-和H2CO3等）；维持血浆渗透压平衡（如：Na+和CI-等）；影响神经兴奋性（如：Na+和Ca2+等）。 3.验证作用 （1）对照组：植物+完全培养液，正常生长。 （2）实验组：植物+只缺元素X的完全培养液。若正常生长，X为非必需元素；若生长不正常，补充X后生长正常，则X是必需元素。 特别提醒 1.足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大量钙离子引起的；硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长，缺少硼时常导致“花而不实”。说明无机盐对维持生物体的正常生命活动有着重要的意义。 2.无机盐能调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态。 3.人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等无机盐对于维持人体内环境酸碱平衡的相对稳定具有重要作用。 【教材隐性知识】 1.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　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，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N　。 2.农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是　肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收　（答出1点即可）。 3.（教材拓展）如图表示冬小麦叶片细胞中的水与冻害程度的相关性曲线，冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值有什么关系？ 请解释其中的原因　冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值成正比。因为细胞中自由水越多，细胞越容易结冰而发生冻害。反之，如果结合水偏多，则不易结冰，从而有利于植物抗寒　。 考点5 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质★★★☆☆ 1.检测原理（颜色反应） （1）糖类的检测 还原糖＋斐林试剂砖红色沉淀。 （2）脂肪的检测：脂肪＋苏丹Ⅲ染液―→橘黄色。 （3）蛋白质的检测：蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色。 2.材料的选择：要检测的物质含量高；白色或无色。 3.实验步骤 （1）还原糖的检测和观察 待测组织样液2mL ↓ 斐林试剂1mL（甲液和乙液等量混合均匀） ↓ 水浴加热约2__min（50～65℃） ↓ 砖红色沉淀 （2）脂肪的检测和观察 1）取材：选取浸泡并去掉种皮的花生种子。 2）切片：把花生子叶切成薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。 3）制片 ①取最薄的切片，置于载玻片中央。 ②滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3分钟。 ③吸去染液，滴加1-2滴体积分数为50%的酒精溶液去浮色。 ④吸去酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时切片。 4）观察：先在低倍显微镜下找到花生子叶最薄处，移至视野中央并调清物像，再换高倍显微镜，可观察到视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒。 （3）蛋白质的检测和观察 待测组织样液2mL ↓ 双缩脲试剂A液1mL，摇匀 ↓ 双缩脲试剂B液4滴，摇匀 ↓ 溶液呈紫色 特别提醒 1.能与双缩脲试剂呈现紫色反应的化合物不一定是蛋白质：凡是具有两个或两个以上肽键的化合物均可以与双缩脲试剂呈现紫色反应。双缩脲试剂不能用于检测氨基酸的含量。 2.实验成功的4个关键点 （1）三个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反应。 （2）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，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。 （3）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。 （4）实验中，在加相应试剂之前要留出部分组织样液，目的是作为对照，以便与检测后的样液颜色作对比，增强实验的说服力。 4.注意事项 （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自身的颜色。 （3）检测蛋白质时，加入双缩脲试剂B液后，如果没有产生明显的紫色反应，可能的原因是加入的双缩脲试剂B液过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的Cu(OH)2产生蓝色絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，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。　　 特别提醒 1.因为本实验是利用颜色反应进行检测，生物材料原有颜色会影响实验结果，所以应选白色或无色的材料进行实验。 2.蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加双缩脲试剂A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu（OH）2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。 3.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一” （1）唯一需要水浴加热——还原糖检测。若不加热，则无砖红色沉淀出现。 （2）唯一需要显微镜——脂肪颗粒的观察。 （3）唯一使用酒精——脂肪的检测，实验用体积分数为50％的酒精洗去浮色。 4.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同” （1）一同：成分相同：都含有NaOH和CuSO4两种成分，且NaOH溶液的质量浓度都为0.1g/mL （2）三不同 ①CuSO4浓度不同：斐林试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.05g/mL，双缩脲试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.01g/mL。 ②使用方法不同：鉴定还原糖时将甲、乙两液等量混匀后立即使用；鉴定蛋白质时先加A液1mL摇匀，然后加B液4滴，振荡摇匀。 ③原理不同：:斐林试剂的实质是新配制的Cu（OH）2溶液，双缩脲试剂的实质是碱性环境中的Cu2+ 第03讲糖类和脂质（必备知识） 考点1 细胞中的糖类★★★☆☆ 1.糖类是重要的能源物质。糖类分子一般是由C、H、O三种元素构成。糖类大致可以分为单糖、二糖、多糖等几类。 2.分类 （1）单糖：不能水解的糖 种类 特点 常见种类 分布 功能 单糖 不能水解的糖，能被细胞直接吸收。 五碳糖 核糖C5H10O5 动植物细胞 RNA的基本组成成分 脱氧核糖C5H10O4 DNA的基本组成成分 六碳糖 葡萄糖（C6H12O6） 细胞生命活动的主要能源物质 果糖 植物细胞特有 —— 半乳糖 主要分布在动物乳汁中 —— （2）二糖——可水解成 两分子单糖（由两分子单糖脱水缩合而成的糖。） 种类 特点 常见种类 分布 功能 二糖 水解后能够生成两分子单糖，一般要水解成单糖才能被细胞吸收 蔗糖（蔗糖→葡萄糖+果糖） 甜菜、甘蔗、水果等植物细胞中，可用于加工红糖、白糖、冰糖等 能水解成单糖而提供能量 麦芽糖（麦芽糖→葡萄糖+葡萄糖） 发芽的小麦等植物细胞中 乳糖（乳糖→葡萄糖+半乳糖） 人和动物的乳汁中 （3）多糖——可水解成多个葡萄糖（由多分子单糖脱水缩合而成的糖。） 种类 特点 常见种类 分布 功能 （葡萄糖）n （C6H10O5）n 水解后能够生成许多单糖，必须水解成单糖才能被细胞吸收 淀粉（淀粉→许多葡萄糖） 玉米、小麦、水稻、马铃薯、山药等植物细胞中 植物细胞中重要的储能物质 纤维素（纤维素→许多葡萄糖） 植物细胞壁 构成植物细胞的细胞壁 糖原（糖原→许多葡萄糖） 肝糖原 主要存在于人和动物的肝脏和肌肉中 糖原是人和动物细胞中重要的储能物质；肝糖原可调节血糖含量，肌糖原可为肌肉供能 肌糖原 几丁质（壳多糖） 广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中的结构材料 几丁质及其衍生物用于医药、化工方面 【教材隐性知识】　 1.源于必修1P24“图2－3”：构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子，但是葡萄糖的数量、连接方式等不同。 2.源于必修1P25“批判性思维”：膳食纤维能够促进胃肠的蠕动和排空。所以，多吃一些富含膳食纤维的食物，排便就会通畅，并且减少患大肠癌的机会，还有利于降低过高的血脂和血糖等，从而有利于维护心脑血管的健康、预防糖尿病、维持正常体重等。因此一些科学家把它称作人类的“第七类营养素”。 特别提醒 1.半乳糖、乳糖并非动物细胞特有的糖类，乳糖也存在于连翘属花的雄性器官中，并已从人心果树的成熟果实中获得。常春藤果实中存在游离的D­半乳糖。 2.果糖也不是植物细胞特有的。 3.糖原也能在细菌（如大肠杆菌）和个别植物（如甜玉米）中找到。 4.海洋无脊椎动物被囊类外套膜中含有相当多的纤维素。 考点2 细胞中的脂质★★★☆☆ 1.元素组成：主要是C、H、O，有些还含有N、P。相对于糖类，脂质分子中氧含量低，氢含量高。 2.性质：脂质通常不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂。 3.分类和功能 （1）脂肪（三酰甘油） ①元素组成：C、H、O ②结构组成：三分子脂肪酸和一分子甘油，脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。 ③功能：细胞内良好的储能物质；保温、缓冲和减压。 （2）磷脂 ①元素组成：除C、H、O外，还有P，甚至N ②结构组成：一分子甘油、二分子脂肪酸、一分子磷酸及其他衍生物。 ③功能：构成生物膜的重要成分。 ④分布：在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中，含量丰富。 （3）固醇 ①元素组成：C、H、O ②分类及功能 1）胆固醇：构成动物细胞膜的重要成分，参与人体血液中脂质的运输。 2）性激素：促进人和动物生殖器官发育和生殖细胞形成。 3）维生素D：促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 【教材隐性知识】　 1.源于教材P26正文小字部分：构成脂肪的脂肪酸的种类和分子长短不相同，若脂肪酸长链中的碳原子之间都以单键连接，则为饱和脂肪酸，若脂肪酸长链中碳原子之间存在双键，则为不饱和脂肪酸。植物脂肪大多数含有不饱和脂肪酸，在室温时呈液态，而大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸，室温时呈固态。 2.源于必修1P27“练习与应用·概念检测”：磷脂是所有细胞（填“真核细胞”“原核细胞”或“所有细胞”）必不可少的脂质。 特别提醒 1.磷脂是所有细胞必不可少的脂质，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。 考点3 糖与脂质的转化★★★☆☆ 1.血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余部分可以合成糖原储存起来，还有富余可以转化成脂肪和某些氨基酸。 2.糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。 3.种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化 种子类型 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 （1）种子形成时，光合作用产物的输入导致其干重增加。 （2）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有所增加（是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素），然后再减少。 【教材隐性知识】 1.淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，它们在化学性质上有很大差距的原因是　虽然三种多糖的基本单位都是葡萄糖，但是葡萄糖连接的方式、数量等不同，因此它们具有不同的化学性质　。 2.相比于淀粉类作物种子，种植油料作物种子时要播种得浅一些，原因是　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多，产生的H2O多　。 3.向北京鸭饲喂玉米、谷类和菜叶能够达到育肥的原因是　北京鸭细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。当北京鸭摄入的糖类过多时，糖类在鸭体内就转变成了脂肪，并在皮下结缔组织等处储存起来　。 4.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　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　。 第04讲蛋白质和核酸（必备知识） 考点1 蛋白质的基本单位——氨基酸★★★☆☆ 1.元素组成：C、H、O、N，有的含S等。 2.结构通式： 3.结构特点： （1）每种氨基酸分子至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）。 （2）每种氨基酸分子中都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，该碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示。各种氨基酸的区别在于R基的不同。 4.区别依据：各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 5.种类：组成人体蛋白质的氨基酸有21种，非必需氨基酸（13种）、必需氨基酸（8种）。 特别提醒 8种必需氨基酸 甲（甲硫氨酸）来（赖氨酸）写（缬氨酸）一（异亮氨酸）本（苯丙氨酸）亮（亮氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）。婴儿多1种：组氨酸。 【归纳总结】 1.类比推理法理解氨基酸的结构 （1）类比：把氨基酸分子比喻成人，两只手分别代表氨基和羧基，两条腿代表氢，头代表R基，躯干代表中心碳原子。 （2）图示 2.氨基、羧基、R基的书写 （1）正确的格式：—NH2、—COOH、—R（千万不要忘记在原子团前面加“—”）。 （2）避免两种错误格式 ①写成NH2、COOH、R。 ②写成NH3、—NH3、HCOOH等。 （3）结构通式及氨基和羧基不同表达形式的辨别 考点2 蛋白质的结构及其多样性★★★☆☆ 1.脱水缩合——连接氨基酸的方式 （1）概念：一个氨基酸分子的羧基（—COOH）与另一个氨基酸分子的氨基（—NH2）相连接，同时脱去一分子的水。 （2）过程 ①过程a的名称：脱水缩合，脱去的水中的氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。 ②化合物b的名称：二肽，即由两个氢基酸脱水缩合形成的化合物。 ③多肽：多个氨基酸缩合而成，含有多个肽键的化合物。多肽通常呈链状结构，叫肽链。 2.蛋白质的结构层次（以血红蛋白为例） 氨基酸之间脱水缩合形成肽链→一条肽链的特定区域进行有规律的盘曲、折叠→这条肽链进一步盘绕形 成一定的空间结构→四条肽链聚集在一起形成复杂的空间结构。 ①肽链盘曲折叠的原因是肽链上不相邻的氨基酸之间常常会规则性地形成氢键等。 ②两条或多条肽链之间常通过二硫键等化学键结合在一起。 特别提醒 （1）由于基因的选择性表达，同一生物的不同细胞中蛋白质种类和数量有所不同。 （2）氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成人体蛋白质的氨基酸有21种。 （3）R基团中不一定有C原子，如甘氨酸中R基团为H原子；S元素一定在R基团中。 （4）多肽≠蛋白质：在核糖体上合成的是多肽，而不是蛋白质，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。 3.蛋白质结构多样性的原因 （1）氨基酸 ①种类不同。 ②数目成千上万。 ③排列顺序干变万化。 （2）多肽：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。 【教材隐性知识】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。 4.蛋白质变性 蛋白质变性指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象，该过程一般不会破坏肽键。高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶接触而水解。 【教材隐性知识】源于必修1 P32“与社会的联系”： （1）蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。 （2）熟鸡蛋更容易消化的原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。 考点3 蛋白质的功能★★★☆☆ 1.蛋白质的功能 实例 蛋白质的功能 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等含有蛋白质 构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白 绝大多数酶是蛋白质，如胃蛋白酶 催化功能 血红蛋白能运输氧气 运输功能 胰岛素等蛋白质类激素 信息传递（调节）功能 抗体可抵御病菌和病毒等抗原的侵害 免疫功能 总结：细胞的各项生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。 2.结构多样性与功能多样性的关系：每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 特别提醒 1.蛋白质结构多样性的根本原因：控制蛋白质合成的基因具有多样性。 2.图示法理解激素、酶、抗体、载体蛋白与蛋白质关系 （1）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；激素中有些是蛋白质，有些不是蛋白质。 （2）抗体和载体蛋白的本质都是蛋白质，但结构各不相同。 考点4 蛋白质相关计算题的总结★★☆☆☆ 1.计算多肽形成时的肽键数与脱去水分子数 肽链数 氨基酸数 肽键数 脱去水分子数 多肽相对分子质量 氨基数 羧基数 1 m m－1 m－1 am－18（m－1） 至少1个 至少1个 n m m－n m－n am－18（m－n） 至少n个 至少n个 环状 m m m am－18m 至少0个 至少0个 2.计算蛋白质相对分子质量 （1）无二硫键：蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均分子量－脱去水分子数×18。 （2）有二硫键（—S—S—）时（每形成一个二硫键脱去两个氢）：蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均分子量－脱去水分子数×18－形成二硫键个数×2。 3.解答多肽中各原子数的计算题 在脱水缩合形成多肽时，C、N原子数目不变，H、O原子数目有变化，其数量关系如下： ①C原子数＝各氨基酸中碳原子的总数；②H原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去水分子数×2； ③O原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去水分子数； ④N原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。 4.蛋白质分子中氨基酸数和基因、mRNA之间的关系 氨基酸数目：mRNA碱基数：基因碱基数≈1：3：6。 5.蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算 （1）至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链数。 （2）游离氨基数或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基数或羧基数。 6.蛋白质水解有关计算 （1）若除去多肽内部的1个氨基酸，需水解掉2个肽键；若除去多肽一端的1个氨基酸，需水解掉1个肽键。 （2）每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。 考点5 核酸是由核苷酸连接而成的长链★★☆☆☆ 1.种类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；另一类是核糖核酸，简称RNA。 2.分布 真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。 特别提醒 真核生物 原核生物 病毒核酸为DNA或RNA，位于病毒的内部。 3.核酸的基本组成单位——核苷酸 （1）结构如图所示，由a磷酸（1种）、b五碳糖 （2种）、c含氮碱基（5种）3种小分子构成。b、c合称为核苷。 （2）核苷酸也分为2种（见下图），其中，DNA的基本组成单位为脱氧核糖核苷酸，简称脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位为核糖核苷酸。从组成成分来看，DNA与RNA相比：DNA分子特有脱氧核糖和胸腺嘧啶，RNA分子特有核糖和尿嘧啶；DNA和RNA共有的组分为磷酸和A（腺嘌呤）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤）3种碱基。 4.DNA和RNA的区别 （1）分子组成的不同 ①DNA的五碳糖是脱氧核糖而RNA的则是核糖。 ②DNA特有的碱基是胸腺嘧啶（T），而RNA的则是尿嘧啶（U）。 （2）分子结构的不同 DNA是由脱氧核苷酸连接而成的，一般由两条链构成，RNA则是由核糖核苷酸连接而成，由一条链构成。 5.通过DNA指纹获得遗传信息的根本原因 生物的遗传信息储存在DNA分子中，而且每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。 6.核酸的多样性及功能 （1）多样性的原因：核苷酸数目不同和排列顺序多样。 （2）功能 ①核酸是细胞内携带遗传信息的物质。 ②核酸在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。 7.RNA的功能 除了作为少部分病毒（RNA病毒）的遗传物质，RNA还具有以下功能：①mRNA传递遗传信息；②tRNA运输氨基酸；③rRNA可以组成核糖体；④极少数RNA可作为酶，具有催化功能。 第07讲 物质运输（必备知识） 考点1 渗透作用★★☆☆☆ 1.概念：指水分子（或者其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 2.发生的条件 （1）具有半透膜。 （2）半透膜两侧的溶液存在浓度差。 3.如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子从水的相对含量高（浓度低）的一侧向相对含量低（浓度高）的一侧渗透。 4.渗透装置分析 （1）液面上升的原因：单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子数>单位时间由漏斗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。 特别提醒 1.渗透作用与扩散的比较 扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 2.渗透方向：水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。 3.这里的浓度是溶质物质的量浓度，不是溶质的质量浓度。例如向两烧杯水中各加入1g葡萄糖和1g蔗糖完全溶解后，葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液物质的量浓度。 4.液面稳定时，处于动态平衡，两者之间还是有水分子进出，只不过数目基本相同。 5.液面稳定后，只要存在液面差，原高浓度的溶液浓度仍大于原低浓度的溶液。 考点2 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。 2.水进出动物细胞都是通过渗透作用。将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后红细胞将会发生以下的变化： 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 考点3 成熟植物细胞的吸水和失水★★☆☆☆ 1.成熟植物细胞的结构 特别提醒 特别提醒原生质体和原生质层 （1）原生质体：包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分。 （2）原生质层：成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，可看作一层半透膜。 2.实验：探究植物细胞的吸水和失水 （1）实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。 （2）实验原理 ①内因 A、成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 B、原生质层伸缩性比细胞壁大 ②外因：细胞液具有一定的浓度，与外界溶液之间具有一定的浓度差，细胞能渗透吸水和失水。 （3）实验步骤及现象 流程 详情 制片 材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮（有大液泡，且内含紫色花青素，便于观察） 观察（低倍镜） ①有一个紫色的中央大液泡；②原生质层紧贴细胞壁 滴蔗糖溶液 方法：质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸引流 观察（低倍镜） ①中央液泡逐渐变小（颜色变深）；②原生质层与细胞壁逐渐分离 滴清水 方法：吸水纸引流，滴加清水 观察（低倍镜） ①中央液泡逐渐变大（颜色变浅）②原生质层逐渐贴近细胞壁 记录实验结果 设计表格 注意：探究植物细胞的吸水和失水是高中教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验 （4）实验结果分析 ①当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，即发生了质壁分离。 ②发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 （5）实验结论 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 特别提醒 1.本实验存在的两组对照实验 本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。 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不发生质壁分离及复原现象。 ②细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显。 （2）从溶液角度分析 ①在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等）中可发生质壁分离后自动复原现象，因为细胞失水质壁分离的同时，会通过被动运输或主动运输吸收溶质分子，使细胞液浓度升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水而发生质壁分离复原。 ②在高浓度溶液（如0.5g/mL蔗糖溶液）中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象，因为细胞失水过多会死亡。在溶液浓度过低时则不能引起质壁分离或质壁分离太慢。 ③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合作观察质壁分离现象的外界溶液。 3.细胞液浓度越大，细胞吸水能力越强（细胞随着质壁分离的进行，吸水能力不断增强）。 考点4 物质出入细胞的方式★★★☆☆ 1.相关概念 （1）物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。 （2）物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。 （3）离子和一些小分子有机物如葡萄糖和氨基酸等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。 （4）物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。 2.物质进出细胞方式比较 方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度 ↓ 低浓度 低浓度 ↓ 高浓度 细胞外 ↓ 细胞内 细胞内 ↓ 细胞外 特点 不需要转运蛋白；不消耗能量 需要转运蛋白；不消耗能量 需要载体蛋白；消耗能量 需要膜蛋白； 消耗能量 需要膜蛋白； 消耗能量 模型 影响因素 自由扩散：膜内外物质浓度梯度的大小 协助扩散：膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量 载体蛋白的种类和数量、能量 温度、能量 举例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯 红细胞吸收葡萄糖、H2O通过通道蛋白的运输 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、无机盐、氨基酸等 白细胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌 特别提醒 1.葡萄糖进入红细胞为协助扩散；葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞肾小管重吸收葡萄糖为主动运输。 2.Na＋：进入神经细胞：协助扩散，依赖离子通道；运出神经细胞：主动运输，依赖Na＋—K＋泵。 3.K＋：进入神经细胞：主动运输，依赖Na＋—K＋泵；运出神经细胞：协助扩散，依赖离子通道。 4.水：水进出细胞的方式可能是自由扩散也可能是协助扩散，但更多的是以协助扩散方式进出细胞。 5.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。 6.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。 3.协助扩散中转运蛋白类型 （1）载体蛋白类：只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，且每次转运时都会发生自身构象的改变。 （2）通道蛋白类：只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子不需要与通道蛋白结合。 特别提醒 1.水分子进出细胞时，既可以直接穿过磷脂双分子层，也可以穿过水通道蛋白，因此渗透作用的实质是水的自由扩散和协助扩散的叠加，以协助扩散为主。 2.离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道只允许一种离子通过，并且只有在特定刺激发生时才瞬间开放。　　　 4.影响物质跨膜运输因素的分析 （1）物质浓度对物质跨膜运输的影响 （2）氧气含量对跨膜运输的影响 通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。 ①是自由扩散或协助扩散。 ②是主动运输，P点由无氧呼吸提供能量，Q点之后运输速率受载体蛋白数量或其他因素限制。 （3）温度 特别提醒 1.主动运输需要消耗ATP，有ATP可进行运输，无ATP不能进行运输。曲线图如下： 2.成熟红细胞进行无氧呼吸供能，故氧气浓度不影响主动运输的速率。坐标图如下： 第08讲 酶和ATP（必备知识） 考点1 酶在代谢中的作用★★★☆☆ 1.细胞代谢 （1）概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 （2）主要场所：细胞质基质。 （3）意义：是细胞生命活动的基础。 2.酶在细胞代谢中的作用 （1）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）Fe3＋和过氧化氢酶能促进过氧化氢分解，它们没有给过氧化氢分子提供能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能。 （3）正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。 3.酶的本质 （1）酶本质的探索过程（连线） 科学家 主要观点或成就 巴斯德 糖类变酒精需酵母菌活细胞参与 李比希 糖类变酒精需酵母菌细胞死亡并释放其中物质 毕希纳 将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶 萨姆纳 从刀豆种子中提取出脲酶，证明脲酶的化学本质为蛋白质，作用为催化尿素分解 切赫和奥尔特曼 少数RNA也具有生物催化功能 【教材隐性知识】 源于必修1P79“关于酶本质的探索”：巴斯德认为酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞就不能产生酒精；李比希却认为引起发酵的只是酵母菌细胞中的某些物质，不一定需要活的细胞。请你利用酵母菌细胞、研磨和过滤装置、葡萄糖溶液等材料设计一个实验来结束这一争论。 （2）酶的化学本质 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（真核生物） 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 作用场所 细胞内、外及生物体内、外 4.酶的特性 （1）酶具有高效性 ①定义：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。催化效率是无机催化剂的107~1013倍。 ②意义：使细胞代谢快速进行。 ③曲线分析 催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 注意：酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 （2）酶具有专一性 ①无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如：酸能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。 ②过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。脲酶除了催化尿素分解，对其他化学反应也不起作用。每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ③意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 ④图形及曲线分析 1）图形 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，只是由于底物的诱导才形成了互补形状，从而有利于底物与之结合。 2）曲线 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，进而说明酶具有专一性。 （3）酶的作用条件较温和 ①许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。 ②溶液的温度和pH都对酶活性有影响。与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。 ③过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 5.酶的分布 （1）细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。 （2）植物叶肉细胞中，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内，与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。 【教材隐性知识】 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温下酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适宜在低温下保存。 考点2 影响酶促反应速率的因素及曲线分析★★★☆☆ 1.产物浓度与反应时间的关系曲线 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.温度和pH对酶促反应速率的影响 曲线解读：（1）在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定（图甲和图乙）。 （2）不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液pH（温度）的变化不影响酶作用的最适温度（pH）（图丙和图丁）。 3.底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 （1）底物浓度对酶促反应速率的影响 ①ab段：在一定底物浓度范围内，随底物浓度的增加，反应速率增加（酶没有完全与底物结合）。 ②bc段：当底物浓度增大到某一值（M）时，反应速率达到最大值，不再增加（酶完全与底物结合）。 ③ab段限制因素是底物浓度；bc段限制因素是酶浓度。 （2）酶浓度对酶促反应速率的影响 ①在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。 ②ab段限制因素是酶浓度；bc段限制因素是底物浓度（或酶活性）。 4.酶的抑制剂——竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 （1）竞争性抑制剂与底物具有类似的结构，能与底物竞争酶的活性部位，导致酶促反应被抑制。 （2）非竞争性抑制剂不与酶活性部位结合，而与酶的其他位点结合，可引起酶构象改变并导致酶无法与底物结合，或者虽然可以与底物结合但是无法得到产物等，会导致酶活性丧失。 （3）两种抑制剂与底物浓度的关系 随底物浓度增加，竞争性抑制剂的抑制作用可消除，而非竞争性抑制剂的抑制作用不可消除。 特别提醒 1.酶促反应速率与酶活性不同。酶活性的大小可以用酶促反应速率表示。 2.温度和pH通过影响酶活性，进而影响酶促反应速率。底物浓度和酶浓度是通过影响底物和酶的接触，进而影响酶促反应速率，但并未改变酶活性。 考点3 探究酶的专一性、高效性相关实验★★★★☆ 1.探究酶的专一性 （1）实验步骤 试管编号 1 2 注入可溶性淀粉溶液 2mL — 注入蔗糖溶液 — 2mL 注入新鲜的淀粉酶溶液 2mL 2mL 60℃水浴保温5min 新配制的斐林试剂 2mL 2mL 沸水浴煮沸1min 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。 特别提醒 本实验不能用碘液代替斐林试剂，因为无论蔗糖是否发生水解，都不能与碘液发生颜色反应。 2.探究酶的高效性 （1）设计思路：通过比较不同类型催化剂（主要是酶与无机催化剂）催化底物的反应速率，得出结论。 （2）设计方案 项目 实验组 对照组 材料 等量的同一种底物 试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂 现象 反应速度很快，或反应用时短 反应速度缓慢，或反应用时长 结论 酶具有高效性 3.探究温度对酶活性的影响 （1）实验原理 ①反应原理 ②鉴定原理：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淀粉被分解的情况，进一步判断酶的活性。　（2）实验步骤和结果 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 2mL淀粉酶溶液 2mL可溶性淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL可溶性淀粉溶液 2mL淀粉酶溶液 2mL可溶性淀粉溶液 二 在冰水中水浴5min 在60℃温水中水浴5min 在沸水中水浴5min 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℃温水中水浴数分钟 在沸水中水浴数分钟 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，温度过高或过低都会影响酶活性 特别提醒 在温度对酶活性的影响实验中，只能运用碘液检测底物，不能利用斐林试剂检验产物的生成，因为利用斐林试剂检测时需水浴加热到50～65℃，导致低温下的实验组由于温度变化，影响实验结果。 4.探究pH对酶活性的影响 （1）pH影响过氧化氢酶的活性，从而影响O的生成量，可用气泡的产生量（或带火星的卫生香燃烧的情况）来检验其生成量的多少。 （2）方法步骤 步骤 项目 试管1 试管2 试管3 1 滴加（新鲜）肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴 2 加入蒸馏水 1mL — — 3 加入HCl溶液 — 1mL — 4 加入NaOH溶液 — — 1mL 5 加入过氧化氢溶液 2mL 2mL 2mL 6 37℃水浴 5min 5min 5min 7（检验） 放入带火星的木条 能够复燃 不能复燃 不能复燃 试管内气泡产生量 较多 较少 较少 注意：探究pH对酶活性影响的实验不选择淀粉为实验底物，因为淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。 特别提醒 探究pH对酶活性的影响实验中一般不用淀粉溶液和淀粉酶溶液，因为酸性条件会促进淀粉的水解。 5.实验基本理论——实验变量分析 （1）探究酶的专一性时，实验的自变量是底物的种类，因变量是底物是否被相应的酶水解，此时，实验设计的思路是探究同一种酶是否能催化不同底物水解；还可以用不同的酶作用于同一底物，此时实验的自变量是酶的种类，因变量是底物是否被酶水解，此时，实验设计的思路是探究不同的酶是否能催化同种底物水解。 （2）探究酶的高效性时，实验的自变量是催化剂的种类，因变量是反应速度，如过氧化氢分解实验中观察气泡产生的速度等。 （3）探究温度或pH对酶活性的影响时，实验的自变量分别是温度或pH，因变量是底物反应情况。 6.实验步骤的科学设计 （1）探究温度对酶活性影响的实验中，为保证酶的催化反应是在所控制的温度下进行，要将淀粉、淀粉酶分别置于一定温度条件下处理一段时间再混合。 （2）探究酶的最适pH实验中，必须先将酶置于不同pH条件下（加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液），然后再加入反应物。 特别提醒 1.在探究温度对酶活性的影响的实验中，底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。 2.若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解情况的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂，因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。 3.在探究温度对酶活性的影响的实验中，不宜选择过氧化氢（H2O2）和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢（H2O2）在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。 4.在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的最适温度（排除温度干扰），且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在达到预设pH前，让反应物与酶接触。 5.在探究pH对酶活性的影响实验中，不宜选用淀粉和淀粉酶作实验材料，因为调节pH值所营造的酸性环境会干扰斐林试剂（碱性）对还原糖的检测，且酸性环境下，淀粉还会水解，碱性环境会干扰碘液与淀粉的蓝色反应。 考点4 ATP的结构和功能★★★☆☆ 1.ATP是一种高能磷酸化合物 （1）ATP的中文名称：腺苷三磷酸。 （2）ATP的元素组成：C、H、O、N、P。 （3）ATP的结构简式：A—P～P～P。其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表一种特殊的化学键（苏教版为磷酐键）（该键不稳定）。 （4）ATP和ADP的结构 （5）ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 特别提醒 1.ATP与DNA、RNA结构简式中不同部位的“A” 图示圆圈部分分别代表：①腺苷、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸。 2.ATP不等同于能量，ATP是与能量有关的一种高能磷酸化合物。 3.ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP等。 4.ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体。 2.ATP与ADP的相互转化 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量 来源 植物：光能（光合作用）、化学能（细胞呼吸） 动物：化学能（细胞呼吸） 末端磷酸基团的转移势能 能量 去路 储存于ATP中 光合作用过程中产生的ATP用于C3的还原，细胞呼吸过程中产生的ATP用于各项生命活动 反应 场所 高等植物：细胞质基质、线粒体、叶绿体 动物：细胞质基质、线粒体 生物体内的需能部位，如细胞膜、叶绿体基质等 意义 ①对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。 ②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性 特别提醒 1.ATP水解时，其末端的磷酸基团（OP）脱离下来，挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化，这个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸分子（Pi）。 2.ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。由上表可看出，在ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 3.ATP在细胞内含量较少，但ATP与ADP转化非常迅速，两者处于动态平衡中，保证了能量及时供应。 3.ATP的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。例如：ATP水解释放的能量可以用于大脑思考、电鳐发电、物质的主要运输等。 （1）ATP如何为主动运输供能（上图） ①参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 ②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。 ③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 此外，ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，从而使这些分子空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参加特定化学反应。 （2）吸能和放能反应 细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。前者是需要吸收能量的，如蛋白质合成等；后者是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 （3）ATP的其他利用 研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。 4.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 （1）图甲：A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP；AB段表示随O2供给量的增多，有氧呼吸明显增强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加；BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸基团等 （2）图乙：可表示哺乳动物的成熟红细胞中的ATP来自无氧呼吸，与O2供给量无关 5.生物体内常见的几种能源物质 （1）主要能源物质：糖类。 （2）主要储能物质：脂肪。 （3）植物储能物质：淀粉、脂肪。 （4）动物储能物质：糖原、脂肪。 （5）直接能源物质：ATP。 （6）最终能源：太阳能。 实验拓展★★★☆☆ 1.验证酶的高效性 实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是反应速率。 对照组：反应物+无机催化剂→反应速率慢 实验组：反应物+等量酶溶液→反应速率快 2.探究酶的专一性 （1）设计思路一：相同酶不同底物 实验组：酶溶液＋反应物1反应物被分解。 对照组：酶溶液＋等量反应物2反应物不被分解。 （2）设计思路二：相同底物不同酶 实验组：反应物＋酶1溶液反应物被分解。 对照组：反应物＋等量酶2溶液反应物不被分解。 3.“梯度法”探究酶的最适温度或pH （1）探究酶的最适温度 ①设计思路 底物的分解量（或剩余量）或产物的生成量 （该实验下pH保持相同且适宜） ②设计方案 （2）探究酶的最适pH （1）设计思路 底物的分解量（或剩余量）或产物的生成量 （2）设计方案 第09讲 细胞呼吸（必备知识） 考点1 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式★★★☆☆ 1.实验材料 （1）生物类型：真菌（真核生物） （2）代谢类型：异养兼性厌氧。 2.实验原理 （1）有氧： ①H2O ②CO2：检验：澄清石灰水→变浑浊（现象）；溴麝香草酚蓝溶液→蓝→绿→黄（现象）。 （2）无氧： ①CO2：检验：溴麝香草酚蓝溶液→蓝→绿→黄（现象）。 ②酒精：检验：橙色重铬酸钾溶液（酸性条件下）→灰绿色（现象）。 3.实验设计思路——对比实验 4.实验步骤 （1）配制酵母菌培养液（酵母菌＋葡萄糖溶液）。 （2）检测CO2的产生，装置如图所示 （3）检测酒精的产生 自A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入两支干净的试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。 特别提醒 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。 5.实验结果 观察项目 澄清石灰水出现浑浊所需时间及浑浊程度 溴麝香草酚蓝溶液变色情况、变化时间 酸性重铬酸钾溶液变色情况 甲组（有氧） 短且浑浊程度大 变黄且时间短 不变色 乙组（无氧） 长且浑浊程度小 变黄且时间长 由橙色变成灰绿色 6.实验结论 甲组（有氧） 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量CO2 乙组（无氧） 酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生少量的CO2 7.科学方法——对比实验 （1）对比实验概念：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。 （2）对比实验实例：探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，有氧和无氧两种条件都是实验组，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。 特别提醒 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：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法实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验；④探究温度（pH）对酶活性的影响。 考点2 细胞呼吸概念、实质和意义★★★☆☆ 1.概念：细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 2.实质：细胞内有机物氧化分解，并释放能量。 3.意义 （1）提供了生物体生命活动所需的大部分能量。 （2）是生物体代谢的枢纽。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。 考点3 有氧呼吸★★★☆☆ 1.概念：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.场所：线粒体（主要）、细胞质基质。 3.过程 阶段 场所 物质变化 能量变化 第一阶段 细胞质基质 1葡萄糖（C6H12O6）→2丙酮酸（C3H4O3）＋4[H] 少量能量 第二阶段 线粒体基质 2丙酮酸（C3H4O3）＋6H2O→6CO2＋20[H] 少量能量 第三阶段 线粒体内膜 24[H]＋6O2→12H2O 大量能量 特别提醒源于必修1P93“相关信息”：细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ（NADH）的简化表示方法。 4.有氧呼吸的总反应式（标出氧元素的来源与去路） 5.能量的转化与特点 （1）转化 ①大部分以热能形式散失 ②少部分储存到AIP中 （2）特点：在温和的条件下进行，能量逐步释放，释放的能量有相当一部分储存在ATP中。 特别提醒 就线粒体的起源，科学家提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。结合真核细胞有氧呼吸的场所，可以判断需氧细菌有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。 考点4 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：细胞质基质。 3.过程 第一阶段 C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]＋少量能量 第二阶段 产酒精 4[H]＋2C3H4O3（丙酮酸）2C2H5OH（酒精）＋2CO2 产乳酸 4[H]＋2C3H4O3（丙酮酸）2C3H6O3（乳酸） 4.无氧呼吸的总反应式及其对应生物 （1）总反应式 ①无氧呼吸的乳酸途径反应式：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。 ②无氧呼吸的酒精途径反应式：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。 （2）对应生物 第一阶段 （与有氧呼吸第一阶段相同） C6H12O6―→2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]＋少量能量 第二阶段 产生酒精 2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]→2C2H5OH（酒精）＋2CO2 大多数植物、酵母菌等 产生乳酸 2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]→2C3H6O3（乳酸） 高等动物、乳酸菌和少数植物器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等） 5.无氧呼吸过程中的能量转化 特别提醒 1.有氧呼吸的底物主要是葡萄糖，但脂肪、蛋白质等也可作底物进行细胞呼吸。底物是葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2量才等于产生的CO2量。当脂肪作为底物时，因为含C、H比例比较高，单位质量的耗氧量多，吸收的O2量大于产生的CO2量。 2.真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。 3.原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。 4.人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体；酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质。 5.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。 6.无氧呼吸与有氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 区别 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 条件 氧气，多种酶 无氧气，多种酶 物质变化 葡萄糖彻底氧化分解，生成CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底，生成乳酸或酒精和CO2 能量变化 释放大量能量，产生大量ATP 释放少量能量，产生少量ATP 特点 受O2和温度等因素的影响 有氧气存在时，无氧呼吸受抑制 联系 二者第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行；本质都是氧化分解有机物、释放能量，产生ATP 7.“三看法”判断细胞呼吸的方式（以葡萄糖为底物） （1）一看——反应物和产物 ①消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。 ②产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸。 （2）二看——物质的量的关系 根据CO2释放量与O2消耗量判断 ①不消耗O2，释放CO2→只进行产酒精的无氧呼吸。 ②不消耗O2，不释放CO2→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。 ③CO2释放量等于O2吸收量→只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产乳酸的无氧呼吸。 ④CO2释放量大于O2吸收量→既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。 （3）三看——反应的场所 ①真核细胞：若整个细胞呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行，则为有氧呼吸。 ②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行，其呼吸方式应根据产物判断。 考点5 细胞呼吸的影响因素及应用★★★★☆ 1.温度 （1）原理：温度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。 （2）应用：①粮食、蔬菜、水果的储藏：在低温条件下。②大棚蔬菜的栽培过程：夜间适 当降低温度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。 2.O2浓度 （1）原理 O2是有氧呼吸所必需的，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随O2浓度的增加而增强。 （2）应用 ①包扎伤口：需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 ②酿酒：利用酵母菌在控制通气的情况下，可以生产各种酒。 ③破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖，需到医院治疗。 ④提倡有氧运动（慢跑等）：有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。 ⑤生活中：馒头、面包、泡菜等许多传统食品的制作，现代发酵工业生产青霉素、味精等产品，都建立在对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。 ⑥农业生产：中耕松土、适时排水，是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用，以利于作物的生长。 ⑦储藏果实、蔬菜：降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗，延长保质期。 3.CO2浓度 （1）原理：CO2是细胞呼吸的产物，随着CO2浓度的增大，对细胞呼吸抑制作用增强。 （2）应用 粮食、果蔬的储藏：适当增大CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。 4.水 （1）原理：在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而增大。当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物死亡。 （2）应用 ①植物栽培：要合理灌溉。 ②种子储藏：将种子晒干，以减弱呼吸作用，有利于储藏。 ③果蔬储存：应保持一定的湿度。 特别提醒 1.果蔬和种子储存条件不同 果蔬需零上低温、低氧、高CO2、适宜水分；种子需要零上低温、低氧、高CO2、干燥条件。 2.影响植物细胞呼吸的内部因素 （1）植物种类； （2）器官种类 ＞； （3）生长时期：幼苗、开花期升高，成熟期下降。 （拓展知识）糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化 细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应，它们可以概括为糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化三个阶段。 1.糖酵解：发生在细胞质基质中，经过糖酵解，1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸，如下图所示。 2.三羧酸循环（柠檬酸循环） 该过程发生在线粒体基质中，糖酵解终产物丙酮酸经扩散作用进入线粒体，在酶的作用下脱去1分子CO2，转化为1分子乙酰辅酶A（二碳单位）和1分子NADH，乙酰辅酶A进入柠檬酸循环，该循环的第一个产物柠檬酸含有3个羧基，因此也称为三羧酸循环。在多种酶的催化作用下，在水分子的参与下，丙酮酸彻底分解为CO2和[H]，并释放出少量的能量。 3.电子传递和ATP的合成 电子传递和ATP的合成发生在线粒体内膜上，其上含有很多种类的膜蛋白，它们紧密地排列在一起，共同参与[H]释放的高能电子的传递和能量的转化，称为电子传递链。前两个阶段产生的[H]，释放出高能电子，沿电子传递链传递给O2，在此过程中电子释放的能量将H＋由线粒体基质泵到线粒体膜间隙（线粒体内膜与外膜之间的空间）中，构建形成跨膜H＋浓度梯度。而线粒体内膜上的ATP合酶同时也是H＋协助扩散的载体，能在跨膜H＋浓度梯度的推动下合成ATP（如图）。 第10讲 光合作用（必备知识） 考点1 捕获光能的色素和结构★★☆☆☆ 1.实验：绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理 试剂 原理 提取 无水乙醇 绿叶中的色素溶于有机溶剂无水乙醇 分离 层析液 各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 （2）实验步骤 ①提取步骤 1）称取绿叶、剪碎。 2）研磨：加二氧化硅，增大摩擦，使研磨更加充分；加碳酸钙，防止色素被破坏；加无水乙醇，溶解色素。 3）过滤：用单层尼龙布过滤。 4）收集滤液：及时用棉塞将试管口塞严。 ②分离步骤： 1）制备滤纸条：一端剪去两角，目的是使扩散均匀，防止出现弧形色素带。 2）画滤液细线：细、直、匀，待滤液干后重复一两次。 3）色素分离：将滤纸条插入层析液中，层析液不能触及滤液细线，目的是防止色素溶解在层析液中。 （3）实验结果分析 结果分析： ①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。 ②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 ③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。 特别提醒 1.提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。 2.分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。 2.叶绿体中色素的吸收光谱分析 （1）吸收范围：可见光的波长范围大约是400-760nm。一般叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光不吸收。 （2）色素功能：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 特别提醒 影响叶绿素合成的因素 （1）光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中生长的叶呈黄色。 （2）温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 （3）必需元素：叶绿素由N、Mg等元素构成，缺乏N、Mg等必需元素将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。（4）水：缺水不但影响叶绿素生成，还会促进叶绿素分解。 3.叶绿体的结构和功能 （1）叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形。 （2）叶绿体的结构模式图 ①结构 ↓决定 ②功能：进行光合作用的场所。 ↑证明 ③恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在叶绿体有光束照射的部位。 【教材隐性知识】源于必修1P99“图5－12”“旁栏思考”及P101“拓展应用” （1）从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收光谱带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽（填“宽”或“窄”）。 （2）研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片（比如同一植物底层叶片）中叶绿素a/b降低，弱光下的吸光能力增强，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。 （3）海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。 考点2 探索光合作用原理的部分实验★★☆☆☆ 时间及科学家 实验过程 发现或实验结论 19世纪末 — 普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928年 — 发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937年希尔（英国） 离体叶绿体的悬浮液＋铁盐或其他氧化剂O2 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2 1941年鲁宾、卡门（美国） 用同位素示踪法研究光合作用中氧气的来源。 提供HO、CO2→释放18O2； 提供H2O、C18O2→释放O2 光合作用释放的O2来自H2O 1954年、1957年阿尔农（美国） — 光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总与水的光解相伴随 20世纪40年代卡尔文等（美国） 利用同位素标记法。用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向 探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 考点3 光合作用的原理★★★☆☆ 1.光合作用的概念：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。 2.反应式：CO2＋H2O（CH2O）＋O2。 3.光合作用的过程 比较项目 光反应 暗反应 过程模型 条件 色素、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必须有光 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有无光均可 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解：2H2O4H＋＋O2； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋NADPH ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的还原： （注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。） 能量转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 关系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分 4.根据光合作用过程分析，条件骤变时C3和C5含量的变化 C3（三碳化合物） C5（五碳化合物） 光照强→弱，CO2供应不变 升高 下降 光照弱→强，CO2供应不变 下降 升高 光照不变，减少CO2供应 下降 上升 光照不变，增加CO2供应 上升 下降 5.光合作用过程中元素的转移途径 （1）H：3H2ONADP3H（C3H2O）。 （2）C：14CO214C3（14CH2O）。 （3）O：HO18O； （4）C18O2C3（CHO）。 6.化能合成作用与光合作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 糖类等有机物 能量来源 光能 某些无机物氧化时释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 硝化细菌、硫细菌等 【教材拾遗】（必修1P104相关信息）C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）。 考点4 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响★★★☆☆ 1.光合作用强度 （1）概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 （2）表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响 （1）实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。在一定范围内，光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。 （2）步骤 ①取材：用直径为0.6cm的打孔器在生长旺盛的叶片上打出30片圆形小叶片（避开大的叶脉）。 ②抽气： 1）用注射器（内有清水、圆形小叶片）抽出叶片内气体。 2）处理过的小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 ③光照： 1）向3只盛有富含CO2清水的小烧杯中各放10片小叶片。 2）将3只烧杯分别置于强、中、弱三种光照下。 ④观察并记录：同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。 （3）实验结果：在一定范围内，光照越强，烧杯内单位时间内浮起的圆形小叶片越多。 （4）实验结论：在一定光照强度范围内，随着光照强度增强，光合作用强度也增强。 考点5 影响光合作用强度的环境因素★★★★☆ 1.光 （1）光照时间越长，产生的光合产物越多。 （2）由于光合色素吸收红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，所以光的波长会影响光合作用强度。 （3）光照强度 光补偿点：光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度。 光饱和点：达到最大光合作用强度时的最小光照强度。 曲线对应点或线段 细胞生理活动 A点 光照强度为零，只进行细胞呼吸 AB段 随光照强度增强，光合作用强度增强，但仍比呼吸作用强度弱 B点 光合作用强度等于呼吸作用强度，此时的光照强度为光补偿点 BD段 光合作用强度随光照强度的增强而增强，而且光合作用强度大于呼吸作用强度 C点 光合作用强度达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点 DE段 光合作用强度不再随光照强度增大而增强 AD段主要限制因素：光照强度。 DE段主要限制因素：CO2浓度等。 （4）不同代谢情况下的叶肉细胞气体交换 代谢 叶肉细胞气体交换 只进行呼吸作用 植物释放CO2，吸收O2 光合速率<呼吸速率 植物释放CO2，吸收O2 光合速率＝呼吸速率 植物表观上不与外界气体发生交换 光合速率>呼吸速率 植物吸收CO2，释放O2 注：植物光合速率＝呼吸速率时，叶肉细胞光合速率>呼吸速率。 （5）应用：适当提高光照强度；延长光合作用时间；温室大棚用无色透明的塑料膜或玻璃。 2.CO2浓度 （1）原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。 （2）曲线解读 ①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。 ②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 ③B点和B′点对应的CO2浓度表示CO2饱和点。 （3）应用：温室栽培植物时，适当提高室内CO2的浓度，如放一定量的干冰或多施有机肥；大田中，要注意通风透气。 3.温度 （1）温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度（主要制约暗反应）。 （2）应用：适时播种；温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。 4.水及矿质元素 （1）矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 （2）水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，也参与光合作用过程中反应物和生成物的运输；水还会影响气孔开闭，从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。 （3）应用：根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。 5.多因素对光合速率影响 （1）多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析 如图所示： （2）限制因素分析 P点前：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素，即图中的自变量。 Q点之后：横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因素，限制因素为图中的自变量。 P、Q之间：主要限制因素为一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。 特别提醒 1.通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度，进而提高光合产量。 2.北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用强度明显减弱。 6.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 如图中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 考点6 影响光合作用的内部因素★★☆☆☆ 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 光补偿点：B'<B 光饱和点：C'<C 呼吸强度：OA'<OA 应用：间作套种 2.植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 OA段，随叶龄增大，叶面积增大，色素含量增加，酶的含量和活性增大，光合速率加快。 应用：适时摘除老叶。 3.植物叶面积指数 A点前：随叶面积指数增大，光合速率增大。 A点后：虽然总光合量上升，但因呼吸量上升更快，导致干物质量下降。 应用：适当摘除林冠下层叶；合理密植，增加光合面积。 考点7 “三率”的关系及测定★★★☆☆ 1.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法 项目 含义 表示方法（单位面积的叶片在单位时间内的变化量） O2 CO2 有机物 真正光合速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2产生（生成）速率或叶绿体释放O2量 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物产生（制造、生成）速率 净光合速率 植物有机物的积累速率 植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2吸收速率 有机物积累速率 呼吸速率 单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 3.计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 4.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 （1）“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化 甲 乙 甲图“黑暗”下，有色液滴左移距离代表有氧呼吸消耗O2量，即呼吸速率。 乙图“光照”下，有色液滴右移距离代表释放O2的量，即净光合速率。 ①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“真正光合速率”。 ②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。与图示两装置相比，对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。 （2）“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量 将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。 （3）“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 ①“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。 ②在有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量（或CO2的增加量）为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量（或CO2的减少量）为净光合作用量；二者之和为真正光合作用量。 ③在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝真正光合作用量。 （4）“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量 本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率（S为叶圆片面积）。 净光合速率＝（z－y）/2S；呼吸速率＝（x－y）/2S；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝（x＋z－2y）/2S 第11讲 细胞代谢综合分析（必备知识） 考点1 光合作用与细胞呼吸过程、物质和能量的关系★★★☆☆ 1.图解光合作用和细胞呼吸过程中的物质转化关系 2.光合作用与细胞呼吸的比较 比较项目 光合作用 呼吸作用 发生范围 含叶绿体的植物细胞；光合细菌（如蓝细菌）等 所有活细胞 发生场所 叶绿体（真核生物）细胞质（原核生物） 真核细胞：有氧呼吸为细胞质基质、线粒体；无氧呼吸为细胞质基质 原核细胞：细胞质基质和细胞膜 发生条件 只在光下进行 有光、无光都能进行 物质变化 无机物有机物 有机物无机物 能量变化 光能→化学能 化学能→ATP中活跃的化学能、热能 实质 无机物有机物；储存能量 有机物无机物（或简单有机物）；释放能量 能量转化的联系 元素转移的联系 C：CO2（CH2O）丙酮酸CO2 O：H2OO2H2O H：H2OH＋―→NADPH（CH2O）[H]H2O 过程联系 考点2 辨析真正光合速率、净光合速率和呼吸速率★★★☆☆ 1.植物三率间的关系 （1）呼吸速率：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值。 （2）净光合速率：植物绿色组织在有光条件下光合作用和细胞呼吸同时进行测得的数据。 （3）真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法 项目 表示方法（单位面积的叶片在单位时间内的变化量） O2 CO2 有机物 真正光合速率 O2产生（生成）速率或叶绿体释放O2速率 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2速率 有机物产生（制造、生成）速率 净光合速率 植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2吸收速率 有机物积累速率 呼吸速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 3.曲线模型及分析 特别提醒 曲线图中“三率”的判定 当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率变化曲线，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率变化曲线。 4.“三率”的常考曲线分析 5.光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 1图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。 2图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，光合作用启动。 3图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度。 4图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭，CO2供应不足，出现“光合午休”现象。 5图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。 6图1的G点、图2的I′点：此时光照强度降为0，光合作用停止。 7图2 所示一昼夜密闭容器中植物能(填“能”或“不能”)正常生长，原因是J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合作用量大于总细胞呼吸量。 考点3 光合速率和呼吸速率的测定★★★☆☆ 1.装置液滴移动法 气体体积变化法测光合作用O2产生或CO2消耗的体积 （1）装置中溶液的作用 在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。 （2）测定原理 ①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 ②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 ③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 （3）测定方法 ①将植物置于黑暗中（甲装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 ②将同一植物置于光下（乙装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 ③根据呼吸速率＋净光合速率＝真正光合速率可计算得到真正光合速率。 （4）物理误差的校正 为排除气压、温度等物理因素的影响，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 2.半叶法 （1）测定：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤）阻止物质转移。在适宜光照下照射6h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。 （2）计算：设被截取部分初始干重为M。 ①被截取部分的呼吸速率＝（M－MA）/6。 ②被截取部分的净光合速率＝（MB－M）/6。 ③被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝（MB－MA）/6。 3.叶圆片称重法 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率（S为叶圆片面积）。 （1）净光合速率＝（z－y）/2S； （2）呼吸速率＝（x－y）/2S； （3）总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝（x＋z－2y）/2S。 4.黑白瓶法 （1）“黑瓶”不透光，测定的是呼吸作用量（强度）；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量（强度）。总光合作用量（强度）＝净光合作用量（强度）＋呼吸作用量（强度）。 （2）有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量（或CO2的增加量）为呼吸作用量（强度）；白瓶中O2的增加量（或CO2的减少量）为净光合作用量（强度）；二者之和为总光合作用量（强度）。 （3）没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。 5.间隔光照法 光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和NADPH不能被暗反应及时消耗掉，持续光照，暗反应会限制光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔时会利用光照时积累的光反应的产物，进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照总时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相对多。 6.叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率 （1）实验原理 （2）实验装置分析 ①自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 ②中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内的水温产生影响。 ③因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量（或浮起相同数量的叶片所用的时间长短）来衡量光合作用的强弱。 考点4 光呼吸★★★☆☆ 光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的C5分解产生CO2的过程。光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会与CO2竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。 特别提醒 1.与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含量和低CO2含量等。 2.在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭。由于光反应速率大于暗反应速率，此时光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP，防止强光对叶绿体的破坏，又可以为暗反应阶段提供原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。 考点5 C4植物、CAM植物等特殊代谢类型★★★☆☆ 1.C3途径：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP（C5）与CO2的羧化开始到RuBP（C5）再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见C3植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。 2.C4途径：通过C4途径固定CO2的植物被称为四碳植物（C4植物）。C4植物具有一个典型的结构特征，即叶脉周围有一圈含叶绿体的薄壁维管束鞘细胞，其外面整齐环列叶肉细胞（如图1）。叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物（如图2）。它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用（特别是在高温、光照强烈、干旱条件下）能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 特别提醒 1.玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。 2.C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。 3.PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用（特别是在高温、光照强烈、干旱条件下）能力，并且无光合“午休”现象。 3.景天酸代谢（CAM途径）：晚上，开放气孔吸收二氧化碳，并通过羧化反应形成苹果酸存于植物细胞内的大液泡中（图1）。到了白天，关闭气孔减少水分蒸腾，再把夜间储于细胞大液泡里的酸性物质（苹果酸）作脱羧反应，释放的二氧化碳进入卡尔文循环进行光合作用（图2）。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。由于夜间温度比较低，所以通过气孔丢失的水分要比白天少得多，对于植物来说，这样的好处就是可以避免水分过快的流失，因为气孔只在夜间开放以摄取二氧化碳。 特别提醒 1.仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于干旱地区，其特点是气孔夜间开放，白天关闭。 2.该类植物夜间吸收CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质基质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。 3.该类植物叶肉细胞夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降；白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。 4.蓝细菌的CO2浓缩机制 蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。 5.C3植物、C4植物和CAM植物的比较 植物类型 比较项目 C3植物 C4植物 CAM植物 吸收CO2的时间 白天 白天 夜晚 光反应的场所 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的叶绿体基质 有无光合午休 有 无 无 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 6.光合产物及运输 （1）磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 （2）光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部长距离运输到其他部位。 第13讲 减数分裂和受精作用（必备知识） 考点1 减数分裂相关概念★★★☆☆ 1.减数分裂概念 （1）适用范围：进行有性生殖的生物。 （2）时间：原始生殖细胞形成成熟生殖细胞时。 （3）特点：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。 （4）结果：成熟生殖细胞中染色体数目减半。 2.同源染色体 （1）形状和大小：一般都相同（性染色体除外）。 （2）来源：一条来自父方，一条来自母方。 （3）行为：减数分裂Ⅰ前期可以联会。 特别提醒 同源染色体的形状、大小未必都相同；形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体；有丝分裂过程中始终存在同源染色体。 3.联会和四分体 （1）联会：减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象。 （2）四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。 ①联会形成四分体是减数分裂Ⅰ特有的现象，有丝分裂过程中不进行联会，不存在四分体。 ②1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子＝8条脱氧核苷酸链。 4.染色体互换 （1）时期：减数分裂Ⅰ前期。 （2）定义：四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕并交换相应的片段。 （3）结果：可能导致姐妹染色单体上出现等位基因。 （4）意义：增加了配子种类。 考点2 精子的形成过程★★★☆☆ 1.精细胞形成过程 时期 细胞名称 图像 主要特征 间期 精原细胞 完成DNA复制和有关蛋白质合成；产生染色单体（染色体数目不加倍） 减数分裂Ⅰ 前期 初级精 母细胞 ①同源染色体发生联会，形成四分体； ②在四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间交换，导致等位基因交换，如下图所示： 中期 成对的同源染色体排列在细胞中央赤道板两侧 后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合（如A与b、a与B组合，或A与B、a与b组合。体细胞中含n对同源染色体，则有2n种组合） 末期 — 细胞质分裂，1个初级性母细胞分裂成2个子细胞 减数分裂Ⅱ 前期 次级精 母细胞 染色体散乱分布在细胞中 中期 染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上 后期 着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体，染色单体数为0；在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别移向细胞两极 末期 — 细胞质分裂，细胞一分为二 — 精细胞→ 精子 注：与其同时产生的另三个精子的基因组成为aB、Ab、Ab（两两相同，且互补） 细胞中染色体（实际为染色质状态）数目是体细胞染色体数目的一半 2.精细胞变形成精子 精子呈蝌蚪状，分头部和尾部，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。 特别提醒 识记减数分裂的“一复制、两分裂，四细胞、数减半” （1）从过程识记：染色体复制一次，细胞分裂两次，第一次分裂的实质是同源染色体的分离，第二次分裂的实质是姐妹染色单体的分离。 （2）从结果识记：减数分裂Ⅰ后，细胞中染色体数目减半，此后的细胞中不再含有同源染色体；最终减数分裂形成了4个细胞，细胞中的染色体数目是原始生殖细胞的一半。 【教材拾遗】（必修2P18～19图2－2）1个精原细胞经减数分裂后产生的4个精细胞在不考虑互换的情况下，这4个精细胞是两种类型，且两两相同，两类互补。来自同一个次级精母细胞的两个精细胞染色体组成相同，来自同一个精原细胞或初级精母细胞的精细胞之间染色体相同或互补。 考点3 卵细胞的形成过程★★★☆☆ 考点4 精子与卵细胞形成过程的比较★★★☆☆ 比较项目 精子的形成 卵细胞的形成 场所 睾丸（哺乳动物） 卵巢（哺乳动物） 细胞质分裂 均等分裂 卵母细胞不均等分裂；极体均等分裂 是否变形 变形 不变形 结果 1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子（成熟配子） 1个卵原细胞→1个较大的卵细胞（成熟配子）和3个较小的极体（退化消失，不能受精） 考点5 减数分裂细胞中染色体、DNA数量变化规律★★★☆☆ 1.数量变化 性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞→性细胞 时期 间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ前、中 减数分裂Ⅱ后 减数分裂Ⅱ末 染色体数 2n 2n→n n 2n 2n→n 核DNA数 2n→4n 4n→2n 2n 2n 2n→n 2.减数分裂过程中的相关曲线图与柱形图辨析 （1）甲为性原细胞；乙为初级性母细胞；丙、丁为次级性母细胞或第一极体；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分别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，没有减半。 （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/DNA数的值的变化规律及原因 1：11：21：1。 考点6 受精作用★★★☆☆ 1.配子中染色体组合多样性的原因 （1）减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合 据图分析可知，对于一个含有两对同源染色体的动物，在同源染色体分离，非同源染色体自由组合时，会有四种组合结果，因此会形成四种次级精（卵）母细胞，从而形成四种配子。 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 （2）减数分裂Ⅰ前期，四分体中的非姐妹染色单体之间的互换 2.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。 （2）实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。 （3）结果：受精卵中染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。 （4）减数分裂和受精作用的意义 减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。 ①保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。 ②增加了子代的多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。 特别提醒 1.有性生殖后代多样性的原因 （1）非同源染色体的自由组合。 （2）同源染色体非姐妹染色单体间的互换。 （3）精子和卵细胞结合的随机性。 （4）基因突变和染色体变异。 2.受精卵的染色体一半来自父方，一半来自母方，因此核DNA一半来自父方，一半来自母方，但质DNA只来自母方，从而表现母系遗传。 考点7 实验：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片★★★☆☆ 1.实验原理 蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞，再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中，细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此观察减数分裂的各个时期的特点。 2.实验步骤 （1）装片制作（与有丝分裂装片制作过程相同）解离→漂洗→染色→制片。 （2）显微观察及绘图 ①低倍镜观察：在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。 ②高倍镜观察：先在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目。 ③绘图：根据观察结果，绘制减数分裂不同时期的细胞简图。 第14讲 细胞的分化、衰老和死亡（必备知识） 考点1 细胞的分化与全能性★★★☆☆ 1.细胞的分化 （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）结果：形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。 （3）特点：持久性、普遍性、稳定性。 （4）实质：在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同，即基因的选择性表达。 （5）意义 ①是生物个体发育的基础。 ②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 （6）细胞分化和细胞分裂的不同点和联系 比较项 细胞分裂 细胞分化 细胞数量 增加 不变 细胞形态、结构 相同 不同 遗传物质种类 相同 相同 蛋白质种类 相同 不同 联系 分裂是分化的基础，共同完成个体发育过程 特别提醒 1.细胞分化程度越高，细胞分裂的能力一般就越低。 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等刺激后仍可再分裂。 2.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）原因：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。 （3）全能性强弱的比较（特殊情况除外） ①植物细胞＞动物细胞 ②受精卵＞生殖细胞（精子、卵细胞）＞体细胞幼嫩的细胞＞衰老的细胞 ③分化程度低的体细胞＞分化程度高的体细胞 ④细胞分裂能力强的体细胞＞细胞分裂能力弱的体细胞 （4）植物细胞全能性表达的条件： ①离体（必要条件）； ②一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸等）； ③植物激素（细胞分裂素、生长素）； ④适宜的条件（适宜的温度、pH等）。 （5）实例 特别提醒 分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，但花粉、卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。 3.干细胞 （1）概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。 （2）类型：对哺乳动物来说，干细胞分为两大类：胚胎干细胞与成体干细胞。 【教材拾遗】（必修1P121与社会的联系）可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官是因为干细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官。 考点2 细胞的衰老★★★☆☆ 1.细胞衰老的特征 （1）形态结构方面 ①细胞：萎缩，体积变小。 ②细胞膜：通透性改变，使物质运输功能降低。 ③细胞核：体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。 （2）细胞内的物质方面 ①水：水分减少，细胞新陈代谢的速率减慢。 ②酶：多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。 ③色素：细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。 2.细胞衰老的原因：对于细胞衰老的原因提出了很多假说，目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。 （1）自由基学说 ①概念：异常活泼的带电分子或基团。 ②特点：含有未配对电子，表现出高度的反应活性。 ③产生原因： 1）细胞内不断进行的各种氧化反应中容易产生。 2）辐射以及有害物质入侵，刺激细胞产生。 ④危害： 1）攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基，这些新产生的自由基又会去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，对生物膜损伤较大。 2）攻击DNA，引起基因突变。 3）攻击蛋白质，使其活性下降，导致细胞衰老。 （2）端粒学说 ①端粒：染色体两端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。 ②机理：端粒会随细胞分裂次数的增加而被“截短”，进而损伤端粒内侧正常基因的DNA序列，使细胞活动趋向异常。 3.细胞衰老与个体衰老的关系 （1）单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。 （2）多细胞生物：细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是一回事；从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 4.细胞衰老的意义 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地实现自我更新。 考点3 细胞的死亡★★★☆☆ 1.细胞凋亡 （1）概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。 （2）类型 ①个体发育中细胞的程序性死亡，如蝌蚪尾的消失。 ②成熟生物体中细胞的自然更新，如红细胞的更新。 ③某些被病原体感染的细胞的清除，如白细胞因吞噬过多的细菌而死亡。 （3）意义 ①完成正常的发育，如胎儿手的发育。 ②维持内部环境的稳定，如红细胞的更新。 ③抵御外界各种因素的干扰，如吞噬细胞清除病原体。 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.细胞凋亡、坏死的比较 项目 细胞凋亡 细胞坏死 过程特点 生理过程，为正常死亡的过程 病理性过程 是否受基因控制 是 否 影响因素 受遗传机制决定的程序性调控 极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激 炎症反应 不引起炎症 引起周围炎症反应 对机体是否有利 是 否 4.细胞自噬 （1）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，这就是细胞自噬。 （2）意义 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。 ③有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 ④细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。 【教材拾遗】（必修1P126正文）人胚胎时期尾的消失、人类指间细胞的自动死亡，这些细胞凋亡现象与细胞中的细胞器溶酶体有直接关系，因为溶酶体内有多种水解酶，能够分解凋亡细胞内各种物质与结构。 特别提醒 注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况：若是被病原体感染而死亡，则属于细胞坏死；若感染后被机体免疫系统清除，则属于细胞凋亡。 第15讲 分离定律（必备知识） 考点1豌豆用作遗传实验的材料★★★☆☆ 1.豌豆用作遗传实验材料的特点及优势 豌豆的特点 优势 自花传粉，闭花受粉，自然状态下一般都是纯种 用豌豆做人工杂交实验，结果既可靠，又容易分析 具有易于区分的性状且能够稳定地遗传给后代 实验结果易于观察和分析 花较大 易于做人工杂交实验 子代个体数量较多 用数学统计方法分析结果更可靠，且偶然性小 生长快，世代周期相对较短（相对于动物） 易于进行多代实验 2.孟德尔遗传实验的杂交操作 （1）去雄：除去母本未成熟花的全部雄蕊； 时间：花蕊成熟前，花蕾期； 目的：防止自花传粉。 （2）套袋：避免外来花粉的干扰；目的：防止外来花粉干扰 （3）人工授粉：雌蕊成熟时将另一植株的花粉撒在去雄花的雌蕊柱头上。 （4）再套袋隔离：保证杂交得到的种子是人工授粉后所结。 【教材拾遗】（必修2P2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花。 （2）图中两种受粉方式中，方式Ⅰ属于自交，方式Ⅱ属于杂交，因此自然状态下，玉米能进行自由交配。 3.遗传术语 （1）性状：生物体的形态特征和生理特性。 （2）相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型。 （3）显性性状：F1中表现出来的性状，如高茎。 （4）隐性性状：F1中未表现出来的性状，如矮茎。 （5）性状分离：杂种后代中，同时出现显性和隐性性状的现象。 （6）显性遗传因子：大写，如D。 （7）隐性遗传因子：小写，如d。 （8）纯合子：遗传因子组成相同的个体，高茎DD，矮茎dd。 （9）杂合子：遗传因子（基因）组成不同的个体，高茎Dd。 4.遗传实验中常用符号及含义 符号 P F1 F2 × ⊗ ♀ ♂ 含义 亲本 _子一代_ 子二代_ 杂交 __自交_ 母本 父本 正交：在具有相对性状的遗传实验中，若将显性个体作母本，隐性个体作父本的杂交方式称为正交； 反交：将显性个体作父本，隐性个体作母本的杂交方式就为反交。 正交与反交是相对的，若我们假设其中一种为正交，那么另一种就是反交。 考点2一对相对性状的杂交实验★★★☆ 1.一对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析 （1）观察现象，提出问题 ①现象： ②问题 1）为什么子一代都是高茎而没有矮茎的呢？ 2）为什么子二代又出现了矮茎的呢？ 3）子二代中出现3：1的性状分离比是偶然的吗？ （2）分析问题，提出假说 ①生物的性状是由遗传因子决定，体细胞中成对存在。 ②减数分裂产生配子时，成对的遗传因子彼此分离，配子中只含有每对遗传因子中的一个。 ③受精时，雌雄配子的结合是随机的，结合方式有4种。 （3）根据假说，演绎推理 （4）设计实验，验证假说 在得到的166株后代中，87株是高茎的，79株是矮茎的，高茎与矮茎植株的数量比接近1：1。 （5）分析结果得出结论 ①测交实验结果与预测相符，表明F1产生了两种配子（D和d），且比例是1：1。 ②得出结论：假说正确，即F1（Dd）在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子。 ③孟德尔第一定律，又称分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 特别提醒1.提出问题是建立在杂交和自交实验基础上的不包括测交实验。 2.演绎过程不等于测交实验，前者只是理论推导，后者则是进行测交实验对演绎推理的结果进行验证。 2.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）分离定律实质与各种比例的关系 3.分离定律的应用 （1）农业生产：指导杂交育种 ①优良性状为显性性状：利用杂合子选育显性纯合子时，可进行连续自交，直到不再发生性状分离为止，即可留种推广使用。 ②优良性状为隐性性状：一旦出现就能稳定遗传，便可留种推广。 ③优良性状为杂合子：两个纯合的不同性状个体杂交的后代就是杂合子，但每年都要育种。 （2）医学实践：分析单基因遗传病的基因型和发病率；为禁止近亲结婚和进行遗传咨询提供理论依据。 【教材拾遗】（必修2P7科学方法）“假说—演绎”法中的“提出问题”“假说”“演绎推理”“测交实验”的区别 提出问题是建立在杂交和自交实验基础上的，不包括测交实验；“假说”是在观察和分析的基础上提出问题之后，对提出的问题所做的解释；演绎过程不等于测交实验，前者只是理论推导，后者则是进行杂交实验对演绎推理的结论进行验证。 考点3性状分离比的模拟实验★★★☆☆ 1.实验原理 用两个小桶表示雌、雄生殖器官，小桶内的两种彩球各代表两种雌、雄配子。用不同彩球的随机组合模拟雌、雄配子的随机结合。 2.实验装置 小桶两个，分别标记甲、乙；两种大小相同、不同颜色的彩球各20个，一种彩球标记D，另一种彩球标记d。 3.实验过程 （1）在甲、乙两个小桶中放入两种彩球各10个。 （2）摇动两个小桶，使小桶内的彩球充分混合。 （3）分别从两个桶内随机抓取一个彩球，组合在一起，记下两个彩球的字母组合。 （4）将抓取的彩球放回原来的小桶内，摇匀。 （5）按步骤（3）和（4）重复做30次以上。 4.实验结果 彩球组合中，DD：Dd：dd接近1：2：1。 特别提醒 （1）盛放彩球的容器最好为圆柱形小桶或其他圆柱形容器，以便摇动时彩球能够充分混匀。 （2）彩球的规格、质地要统一，手感要相同，以避免人为的误差。 （3）为模拟雌性或雄性生殖器官在产生配子时，产生了两种类型的配子且数量相等。两个小桶内小球总数可以不相等，但每个小桶内两种彩球的数量必须相等。 （4）每次抓取时不能从一个小桶内同时抓取两个彩球。 （5）记录统计要如实、准确；统计数据时不能主观更改实验数据。 （6）要多次抓取并进行统计，这样才能接近理论值，否则偏差太大。 考点4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.合理设计杂交实验进行判断 考点5纯合子与杂合子的判断★★★☆☆ 特别提醒 鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子，当被测个体是动物时，常采用测交法；当被测个体是植物时，上述四种方法均可，其中最简便的方法为自交法。 考点6基因型、表型的推断★★★☆☆ 1.由亲代推断子代的基因型与表型（正推型） 亲本 子代基因型 子代表型 AA×AA AA 全为显性 AA×Aa AA：Aa＝1：1 全为显性 AA×aa Aa 全为显性 Aa×Aa AA：Aa：aa＝1：2：1 显性：隐性＝3：1 Aa×aa Aa：aa＝1：1 显性：隐性＝1：1 aa×aa aa 全为隐性 Aa自交后代中A_再自交 AA：Aa：aa=3：2：1 显性：隐性＝5：1 Aa自交后代中A_再与aa杂交 Aa：aa＝2：1 显性：隐性＝2：1 Aa与aa杂交所得子代再与aa杂交 Aa：aa＝1：3 显性：隐性＝1：3 2.由子代推断亲代的基因型（逆推型） （1）基因填充法：根据亲代表型→写出能确定的基因（如显性性状的基因型用A_表示）→根据子代一对基因分别来自两个亲本→推知亲代未知基因。若亲代为隐性性状，基因型只能是aa。 （2）隐性突破法：如果子代中有隐性个体，则亲代基因型中必定含有一个a基因，然后再根据亲代的表型作出进一步推断。 （3）根据分离定律中规律性比例直接判断（用基因B、b表示） 后代显隐性比例 双亲类型 结合方式 显性：隐性＝3：1 都是杂合子 Bb×Bb→3B_：1bb 显性：隐性＝1：1 测交类型 Bb×bb→1Bb：1bb 只有显性性状 至少一方为显性纯合子 BB×BB或BB×Bb或BB×bb 只有隐性性状 一定都是隐性纯合子 bb×bb→bb 考点7分离定律的概率计算（含自交与自由交配）★★★★☆ 1.概率计算的方法 （1）用经典公式计算 概率＝（某性状或基因型数/总数）×100%。 （2）用配子的概率计算：先计算出亲本产生每种配子的概率，再根据题意要求用相关的两种配子概率相乘，相关个体的概率相加即可。 2.概率计算的类型 （1）已知亲代基因型，求子代某一性状出现的概率 ①用分离比直接推出（B：白色，b：黑色，白色为显性） Bb×Bb→1BB：2Bb：1bb，可见后代毛色是白色的概率是3/4。 ②用配子的概率计算 Bb亲本产生B、b配子的概率都是1/2，则 a.后代为BB的概率＝B（♀）概率×B（♂）概率＝1/2×1/2＝1/4。 b.后代为Bb的概率＝b（♀）概率×B（♂）概率＋b（♂）概率×B（♀）概率＝1/2×1/2＋1/2×1/2＝1/2。 （2）亲代基因型未确定，求子代某一性状发生的概率 实例：一对夫妇均正常，且他们的双亲也都正常，但双方都有一个患白化病（由一对隐性基因控制，相关基因用A、a表示）的兄弟。他们婚配后生出患白化病孩子的概率是多少？ 解答此题分三步进行： 3.杂合子连续自交和自由交配的相关计算 （1）自交和自由交配的区别 ①概念不同 自交一般是指基因型相同的个体或同一个体间的交配。自由交配是指群体中个体随机进行交配，包括基因型相同或不同的个体之间的交配。 ②交配组合种类不同（若某群体中有基因型为AA、Aa和aa的个体） 自交方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa三种；自由交配方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa、AA×Aa、AA×aa、Aa×aa六种。 （2）有关自交和自由交配的相关计算的方法及区别 ①基因型为1/3AA、2/3Aa的植物群体中自交是指1/3AA×AA、2/3Aa×Aa。 ②自由交配强调的是群体中所有个体进行随机交配，以基因型为1/3AA、2/3Aa的动物群体为例进行随机交配，有以下两种解法： 解法一　棋盘法 ♀ ♂ 1/3AA 2/3Aa 1/3AA 1/3AA（♂）×1/3AA（♀） 1/3AA（♂）×2/3Aa（♀） 2/3Aa 2/3Aa（♂）×1/3AA（♀） 2/3Aa（♂）×2/3Aa（♀） 解法二　配子比例法 先计算含A的雄配子所占比例为1/3＋2/3×1/2＝2/3，含a的雄配子所占比例为1－2/3＝1/3，同理，含A的雌配子和含a的雌配子所占比例分别为2/3和1/3。列表分析如下： 雌配子 雄配子 2/3A 1/3a 2/3A 4/9AA 2/9Aa 1/3a 2/9Aa 1/9aa 自由交配问题用配子比例法解答更简单些。 （3）杂合子Dd连续自交n代（如图1），杂合子比例为（1/2）n，纯合子比例为1－（1/2）n，显性纯合子比例＝隐性纯合子比例＝[1－（1/2）n]×1/2。纯合子、杂合子所占比例的坐标曲线如图2所示： （4）杂合子（Aa）连续自交，且逐代淘汰隐性个体，自交n代后，显性个体中，纯合子比例为（2n－1）/（2n＋1），杂合子比例为2/（2n＋1）。如图所示： 特别提醒 1.豌豆、水稻、小麦等自花传粉植物自然状态下是自交。玉米等雌雄异花植物自然状态下是自由交配。 2.在没有任何干预的条件下，自交和自由交配都不改变基因频率，但连续自交能降低杂合子（Aa）的基因型频率，自由交配不改变各基因型的频率。 1.致死效应（隐性致死/显性致死） （1）考点预测：题目可能给出某种基因型致死（如AA胚胎致死），要求推断子代比例或亲本基因型。 （2）解题关键：排除致死基因型后，重新计算存活个体的比例。 2.复等位基因（如ABO血型） （1）考点预测：涉及3个以上等位基因（如IA、IB、i），需分析随机交配或特定婚配后代的基因型频率。 （2）解题关键：明确显隐性关系（IA=IB>i），用棋盘法列出所有配子组合。 3.从性遗传（性别影响显隐性） （1）考点预测：基因位于常染色体，但在不同性别中显隐性相反（如人类秃顶：男性B为显性，女性b为显性）。 （2）解题关键：根据性别拆分表现型比例（如雄性3：1，雌性1：3）。 4.不完全显性与共显性 （1）考点预测：子代出现中间性状（如红花×白花→粉花）或同时表达双亲性状（如MN血型）。 （2）解题关键：基因型比例=表现型比例（1：2：1），无需显隐性转换。 5.表型模拟（环境干扰） （1）考点预测：基因型相同但表型不同（如光照影响藏报春花色），要求区分遗传变异与环境影响。 （2）解题关键：通过杂交实验（如F1自交）观察是否出现性状分离以排除环境干扰。 6.连锁与基因互作（分离定律的延伸） （1）考点预测：两对基因独立遗传时，可能因互补作用（如9：7）或上位效应（如12：3：1）导致比例偏离。 （2）解题关键：虽涉及两对基因，但每对仍遵循分离定律（如Aa×Aa→3：1），需合并分析。 第16讲 自由组合定律（必备知识） 考点1 孟德尔两对相对性状的杂交实验★★★☆☆ 1.两对相对性状的杂交实验——提出问题 （1）杂交实验 （2）实验结果及分析 结果 结论 F1全为黄色圆粒 说明黄色、圆粒为显性性状 F2中圆粒：皱粒＝3：1 说明种子形状的遗传遵循分离定律 F2中黄色：绿色＝3：1 说明子叶颜色的遗传遵循分离定律 F2中出现两种亲本性状（黄色圆粒、绿色皱粒），出现两种新性状（绿色圆粒、黄色皱粒） 说明两对相对性状之间进行了自由组合 （3）问题提出 ①F2中为什么出现新性状组合？ ②为什么不同类型性状比为9：3：3：1? 2.对自由组合现象的解释——提出假说 （1）理论解释 ①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。 ②F1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。 ③F1产生配子种类及数量比：YR：Yr：yR：yr＝1：1：1：1。 ④受精时，雌雄配子的结合是随机的，配子结合方式有16种。 （2）遗传图解 （3）结果分析：F2共有9种基因型，4种表型。 特别提醒1.YYRR基因型个体在F2中的比例为1/16，在黄色圆粒豌豆中的比例为1/9，注意范围不同，求解比例不同。黄圆中杂合子占8/9，绿圆中杂合子占2/3。 2.若亲本是黄皱（YYrr）和绿圆（yyRR），则F2中重组类型为绿皱（yyrr）和黄圆（Y_R_），所占比例为1/16＋9/16＝5/8；亲本类型为黄皱（Y_rr）和绿圆（yyR_），所占比例为3/16＋3/16＝3/8。 3.对自由组合现象的验证——演绎推理、实验验证 （1）演绎推理过程 ①方法：设计测交实验，让F1（YyRr）与隐性纯合子（yyrr）杂交。 ②遗传图解 预期：孟德尔依据提出的假说，演绎推理出测交实验结果为测交后代黄色圆粒：黄色皱粒：绿色圆粒：绿色皱粒数量比为1：1：1：1。 （2）实验验证：孟德尔所做的测交实验，无论是以F1作母本还是作父本，结果都符合预期的设想。 4.得出结论：实验结果与演绎结果相符，假说成立。 特别提醒 1.测交实验子代出现4种比例相等的性状类型的原因是F1是双杂合子，能产生4种数量相等的配子，隐性纯合子只产生一种配子。 2.yyRr×Yyrr不属于测交，测交是指F1与隐性纯合子杂交。因此虽然YyRr×yyrr和yyRr×Yyrr这两对杂交组合的后代的基因型相同，但只有YyRr×yyrr称为测交。 考点2 自由组合定律的内容★★★☆☆ 1.实质、发生时间及适用范围 （1）研究对象：位于非同源染色体上的非等位基因 （2）发生时间：减数分裂Ⅰ后期 （3）实质：同源染色体上等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 （4）适用： ①进行有性生殖的真核生物的遗传； ②适用于细胞核遗传，不适用于细胞质遗传； ③两对或两对以上等位基因独立遗传。 2.基因自由组合定律的细胞学基础 特别提醒 1.AaBb个体产生的4种雌配子比例相同，4种雄配子比例相同，但雄配子数远远多于雌配子数。 2.同源染色体上的非等位基因不能自由组合。 3.配子的随机结合（受精作用）不属于基因的自由组合。 3.孟德尔获得成功的原因 （1）孟德尔获得成功的原因 ①正确地选择了实验材料——豌豆。 ②由单因素到多因素的研究方法，即由一对相对性状到多对相对性状的遗传研究。 ③应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。 对大量实验数据进行分析→进行合理推断→设计测交实验验证对现象的推测→得出分离（或自由组合）定律的结论，这种现代科学研究方法叫假说—演绎法。 （2）孟德尔遗传规律的再发现 ①1909年，丹麦生物学家约翰逊把“遗传因子”叫作基因。 ②因为孟德尔的杰出贡献，他被公认为“遗传学之父”。 考点3 设计实验，验证自由组合定律★★★★☆ 1.自交法：双杂合子自交后代的分离比为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。 2.测交法：双杂合子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。 3.花粉鉴定法：双杂合子若有四种花粉，比例为1：1：1：1，则符合自由组合定律。 4.单倍体育种法：取双杂合子花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，并培育成植株，若植株有四种表型，比例为1：1：1：1，则符合自由组合定律。 考点4 杂交选优，培育动植物新品种★★★☆☆ 1.植物育种 （1）纯合子培育 在小麦中，抗倒伏（D）对易倒伏（d）为显性，易染条锈病（T）对抗条锈病（t）为显性。小麦患条锈病或倒伏，会导致减产甚至绝收。由抗倒伏易染条锈病的纯系小麦（DDTT）和易倒伏抗条锈病的纯系小麦（ddtt）杂交，产生F1，再经过多代自交，逐代筛选，就可得到符合要求的抗倒伏抗条锈病的新品种（DDtt）。 （2）杂种优势 遗传组成不同的亲本杂交产生的后代，在生活力、长势、抗逆性和产量等方面往往超过亲本。 杂种优势在自然界中普遍存在。在生产实践中，马铃薯、甘薯等可以进行无性生殖，也可以通过不同品种间的杂交直接获得杂种优势。例如，将黄肉不抗病和白肉抗病两种马铃薯杂交，获得黄肉抗病（AaBb）的马铃薯新品种。直接选留该黄肉抗病个体进行无性生殖，即可保持其优良性状。 2.动物育种 动物也可以通过杂交选优培育新品种。例如，中国从国外引进各种类型的荷斯坦牛与国内的黄牛杂交，经过多年选育，形成兼具双方特点的中国荷斯坦牛。 特别提醒 培育稳定遗传的新品种不一定都需要通过连续自交获得，如用基因型为AAbb和aaBB的亲本，培育出aabb的优良品种，就不需要连续自交，因为隐性性状一旦出现即为纯合子。 考点5 自由组合定律的解题规律及方法★★★★☆ 1.已知亲代求子代的“正推型”题目 （1）求配子种类及比例（以AaBbCCDd为例） ①求产生配子种类数 2×2×1×2＝8（种） ②求产生ABCD配子的概率 基因型 Aa Bb CC Dd 结果 产生配子 A B C D 配子比例 1/2 1/2 1 1/2 相乘得1/8 ③求配子间结合方式 AaBbCCDd自交，配子之间的结合方式为（2×2）×（2×2）×（1×1）×（2×2）＝64（种）。 （2）求基因型和表型的类型及比例 特别提醒 计算不同于双亲的表型比例时，可先算与双亲相同表型的比例，然后用1减去与双亲相同表型的比例即可，同理适用于求杂合子的比例。 2.已知子代求亲代的“逆推型”题目 （1）基因填充法 ①根据亲本和子代的表型写出亲本和子代的基因型，如基因型可表示为A_B_、A_bb。 ②根据子代基因型推测亲本基因型（此方法只适用于亲本和子代表型已知，且显隐性关系已知时）。 （2）根据子代表型及比例推测亲本基因型 规律：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： 3.多对基因控制生物性状的分析 　n对等位基因（完全显性）分别位于n对同源染色体上的遗传规律 亲本相对性 状的对数 1 2 n F1配子种 类和比例 2种 （1：1）1 22种 （1：1）2 2n种 （1：1）n F2表型种 类和比例 2种 （3：1）1 22种 （3：1）2 2n种 （3：1）n F2基因型 种类和比例 3种 （1：2：1）1 32种 （1：2：1）2 3n种 （1：2：1）n F2全显性 个体比例 （3/4）1 （3/4）2 （3/4）n F2中隐性个体比例 （1/4）1 （1/4）2 （1/4）n F1测交后代表型种类及比例 2种 （1：1）1 22种 （1：1）2 2n种 （1：1）n F1测交后代全显性个体或隐 性个体比例 （1/2）1 （1/2）2 （1/2）n 特别提醒 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。 4.自由组合中的群体自交、测交和自由交配的概率计算问题 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中绿色圆粒豌豆个体和黄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 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 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 5.利用自由组合定律计算患遗传病的概率 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如下表所示： 序号 类型 计算公式 已知 患甲病的概率为m 不患甲病的概率为1－m 患乙病的概率为n 不患乙病的概率为1－n ① 同时患两病的概率 m·n ② 只患甲病的概率 m·（1－n） ③ 只患乙病的概率 n·（1－m） ④ 不患病的概率 （1－m）（1－n） 拓展 求解 患病的概率 ①＋②＋③或1－④ 只患一种病的概率 ②＋③或1－（①＋④） 以上各种情况可概括为如图： 6.自由组合定律中9：3：3：1变式分析 具相对性状的纯合子亲本杂交，若F2表型比例之和是16，不管以什么样的比例呈现，都符合基因的自由组合定律。将异常分离比与正常分离比9：3：3：1进行对比，分析合并性状的类型。 F1（AaBb）自交后代表型比例 原因分析 测交后代 表型比例 9：3：3：1 正常的完全显性 1：1：1：1 9：7 当双显性基因同时出现时为一种表型，其余的基因型为另一种表型 （9A_B_）：（3A_bb＋3aaB_＋1aabb） 1：3 15：1 只要具有显性基因其表型就一致，其余基因型为另一种表型 （9A_B_＋3A_bb＋3aaB_）：（1aabb） 3：1 13：3 双显性、双隐性和一种单显性表现为一种性状，另一种单显性表现为另一种性状 （9A_B_＋3aaB_＋1aabb）：（3A_bb）或（9A_B_＋3A_bb＋1aabb）：（3aaB_） 3：1 1：4：6：4：1 A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强 （1AABB）：（2AaBB＋2AABb）：（4AaBb＋1AAbb＋1aaBB）：（2Aabb＋2aaBb）：（1aabb） 1：2：1 第24讲 内环境与稳态（必备知识） 考点1 细胞生活的环境★★★☆☆ 1.体液的组成 2.内环境定义 由细胞外液构成的液体环境叫作内环境。 3.内环境组成及相互转化 项目 血浆 组织液 淋巴液 存在部位 血管内 组织细胞间隙 淋巴管内 成分来源 ①从消化道吸收而来； ②从组织液中回渗而来； ③淋巴液在左右锁骨下静脉汇入； ④血细胞代谢产生 ①血浆透出毛细血管壁； ②组织细胞代谢产生 组织液渗入毛细淋巴管形成 化学成分 都含有水、无机盐、蛋白质等，血浆中蛋白质含量较高，而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少 特别提醒 1.血浆≠血液，血浆蛋白≠血红蛋白。四者的关系可用图示表示： 2.内环境的概念是对绝大多数多细胞动物而言的，单细胞动物（如草履虫）、简单的多细胞动物（如水螅）和植物没有内环境。 4.各类细胞生活的内环境 细胞名称 所处内环境 组织细胞 组织液 毛细血管壁细胞 血浆、组织液 毛细淋巴管壁细胞 淋巴液、组织液 血细胞 血浆 淋巴细胞和吞噬细胞 淋巴液、血浆 5.内环境的成分 （1）血浆的成分 （2）组织液与淋巴液的成分 组织液和淋巴液的成分和各成分含量与血浆相近，但又不完全相同，最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。 特别提醒 1.细胞内液的蛋白质含量多于血浆。 2.血浆蛋白是血浆中蛋白质的统称，属于内环境组成成分，而血红蛋白存在于红细胞内，不属于内环境组成成分。 6.内环境的理化性质 （1）温度：人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。 （2）渗透压 ①渗透压大小与溶质微粒的关系 溶质微粒数目 对水的吸引力 渗透压高低 越多 越大 越高 越少 越小 越低 ②血浆渗透压的影响因素、正常值及应用 影响 因素 血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关；细胞外液渗透压的90%以上来源于Na＋和Cl－ 正常值 在37℃时，人的血浆渗透压约为770kPa，相当于细胞内液的渗透压 应用 静脉滴注的药物常溶于生理盐水（无菌的质量分数为0.9%的NaCl溶液）中 特别提醒 1.血浆渗透压大小取决于单位体积溶质微粒的数目，与溶质类型无关。 2.肾功能异常出现蛋白尿时，会造成血浆蛋白减少，导致血浆渗透压降低，对水的吸引力减小，水分过多地流向组织液，从而造成组织水肿。 （3）酸碱度：正常人血浆的pH为7.35～7.45，与血浆中含有的HCO、H2CO3等物质（或HCO/H2CO3、HPO/H2PO等缓冲对）有关。 7.细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 （1）细胞可以直接与内环境进行物质交换。 （2）细胞不仅依赖于内环境，也参与了内环境的形成和维持。 （3）内环境与外界环境的物质交换过程，需要体内各个系统的参与：消化系统、循环系统、呼吸系统和泌尿系统。 （4）不同物质在体内的转移途径 物质类别 转移途径 直接相关系统 养料（如葡萄糖） 外界食物→消化系统→循环系统→内环境→组织细胞 消化系统、循环系统 废物（如尿素） 组织细胞→内环境→循环系统→泌尿系统或皮肤→外界环境 循环系统、泌尿系统 O2 外界空气→呼吸系统→循环系统→内环境→组织细胞 呼吸系统、循环系统 CO2 组织细胞→内环境→循环系统→呼吸系统→外界环境 呼吸系统、循环系统 8.内环境及其组成中的2个“认清” （1）认清4类内环境的物质 （2）认清4类非内环境的物质 考点2 内环境的稳态★★★☆☆ 1.对稳态调节机制的认识 （1）稳态的概念：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境相对稳定的状态。 （2）实质：内环境的各种化学成分和理化性质都处于动态平衡中，是通过机体的调节作用实现的。 （3）调节机制：人体各器官、系统协调一致地正常运行，是维持内环境稳态的基础。神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。图解如右： 内环境稳态调节机制中涉及的物质分子及其来源、靶细胞或作用部位如下： 调节方式 物质分子 来源 靶细胞或 作用对象 神经调节 神经递质 突触前膜释放 突触后膜 体液调节 主要是激素 内分泌器官或细胞 相应靶细胞 免疫调节 抗体 浆细胞 抗原 细胞因子 辅助性T细胞等 B淋巴细胞、细胞毒性T细胞 （4）人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。 2.稳态的意义：机体进行正常生命活动的必要条件。 （1）渗透压是维持组织细胞结构与功能的重要因素。 （2）适宜的温度和pH是酶正常发挥催化作用的基本条件。 （3）正常的血糖浓度和含氧量是供给机体所需能量的重要保障。 3.内环境稳态的实例分析 （1）血浆pH调节的过程 （2）内环境稳态失调引起的健康问题（举例） 4.组织水肿及其成因分析 （1）概念：组织水肿又称浮肿，是指组织间隙中积累的组织液过多而引起全身或身体的一部分出现肿胀的症状。 （2）原因：血浆渗透压低于正常值或组织液渗透压高于正常值，从而导致水分滞留于组织液中。具体归纳如下： 5.稳态概念的发展 （1）分子水平：基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等。 （2）细胞水平：细胞，分裂和分化的稳态等。 （3）器官水平：心脏活动的稳态、消化腺分泌消化液的稳态等。 （4）群体水平：种群数量变化存在稳态、生态系统的结构与功能也存在稳态。 [教材隐性知识] 1.源于选择性必修1P10“旁栏思考”：尿毒症是内环境稳态失调引起的疾病，尿毒症患者肾功能出现障碍，体内代谢废物积累。治疗尿毒症的方法有血液透析法、腹膜透析法和肾移植法等。 2.源于选择性必修1P10“思考·讨论2”：大量出汗或严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压会变小，内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内，造成细胞吸水膨胀，进一步导致细胞代谢的功能紊乱。因此在大量出汗或严重腹泻后，为维持内环境的相对稳定，可以在饮水的同时适当补充一些电解质（或无机盐）。 3.源于选择性必修1P10与社会的联系：严重中暑又称“热射病”，目前研究较多的机制之一是“直接热损伤”，过高的体温会使细胞中酶的活性降低或丧失，进而导致细胞代谢的紊乱。 考点3 实验：模拟生物体维持pH的稳定★★☆☆☆ 1.实验原理 在溶液中加入酸或碱，缓冲对（如HPO/H2PO）能使溶液pH的变化减弱；与自来水相比，生物组织匀浆更类似于缓冲液。 2.实验材料：肝匀浆、缓冲液、自来水、0.1mol/L的NaOH、0.1mol/L的HCl等。 3.实验步骤 第1步：将25mL自来水、缓冲液或肝匀浆分别倒入50mL烧杯中，用pH计或pH试纸测试起始pH，并作记录。 第2步：向三个烧杯中分别一次加一滴0.1mol/L的HCl轻轻摇动，加入5滴后再测圆pH，重复这一步骤直到加入了30滴为止，并记录pH测定结果。 第3步：充分冲洗烧杯，重复第1步。 第4步：再如第2步，一滴一滴地加入0.1mol/L的NaOH，测定并记录pH。 以圈pH为纵坐标、以所酸或碱的滴数为横坐标，画出自来水、缓冲液、肝匀浆的pH变化曲线。 ↓ 比较并得出结论。 4.实验结果 实验材料 图示 结果 自来水 滴加HCl后，自来水pH逐渐减小；滴加NaOH溶液后，自来水pH逐渐增大 缓冲液 在一定的范围内，无论滴加HCl还是NaOH溶液后，缓冲液的pH均保持相对稳定 肝匀浆 在一定的范围内，无论滴加HCl还是NaOH溶液，肝匀浆的pH均保持相对稳定 5.实验结论：肝匀浆的性质类似于缓冲液而不同于自来水，说明肝匀浆内含有酸碱缓冲物质，生物体内环境对酸、碱的缓冲作用是维持pH稳定的机制。 第25讲神经调节（必备知识） 考点1 神经调节的结构基础★★★☆☆ 1.神经系统的组成：中枢神经系统、外周神经系统(苏教版为周围神经系统)。 2.中枢神经系统 中枢神经系统 功能 脑 ①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，具有语言、感觉、运动等神经中枢 ②小脑 协调运动，维持身体平衡 ③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 ④脑干 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 脊髓 ⑤灰质 是脑与躯干、内脏之间的联系通路，是调节运动的低级中枢，如调节膝跳反射的中枢 ⑥白质 特别提醒 中枢神经系统≠神经中枢。中枢神经系统中有许多神经中枢，它们分别负责调控机体某一特定的生理功能。同一生理功能可以由不同的神经中枢调控，这些不同的神经中枢之间相互联系与调控。 3.外周神经系统 (1)包括与脑相连的脑神经和与脊髓相连的脊神经。两者比较如下： 比较项目 脑神经 脊神经 数量 12对 31对 分布 主要在头面部 主要在躯干、四肢 功能 管理头面部的感觉和运动 管理躯干、四肢的感觉和运动 共同点 都有支配内脏器官的神经，都含有传入神经和传出神经 (2)按功能划分 (1)传入神经（感觉神经）：作用是将接受到的信息传递到中枢神经系统。 (2)传出神经（运动神经）： ①作用：将指令信息传输到相应器官，从而使机体对刺激作出反应。 ②分类： 1)躯体运动神经：受意识支配。 2)内脏运动神经：自主神经系统，是不受意识支配的。 4.自主神经系统 (1)概念：支配内脏、血管和腺体的传出神经，它们的活动不受意识支配。 (2)组成：由交感神经和副交感神经两部分组成。它们的作用通常相反，如下所示： 交感神经 副交感神经 来源 从脊髓发出 从脑和脊髓发出 功能 对瞳孔的调节 扩张 收缩 对肺的调节 使支气管扩张 使支气管收缩 对心跳的调节 加快 减慢 对血管的调节 收缩 无副交感神经支配 对胃肠的调节 抑制胃肠蠕动 促进胃肠蠕动 特点 交感神经与副交感神经作用通常相反，均不受意识支配 意义 使机体对外界刺激作出更精确的反应，使机体更好地适应环境的变化 【教材隐含知识】长跑时，呼吸、心率将加快，胃肠蠕动将减弱；静坐时，呼吸、心率将减慢，胃肠蠕动将加强。由此可见，运动与静止时，内脏器官的活动是相反的。 (3)意义：可以使机体对外界刺激作出更精确的反应，使机体更好地适应环境的变化。 特别提醒 1.绝大多数内脏器官受交感神经和副交感神经的双重支配，但也有少数内脏和组织只受单一神经支配，例如立毛肌和骨骼肌内的血管只受交感神经支配等。 2.交感神经和副交感神经对同一器官的作用并非都是相反的，有时是一致的。例如，交感神经和副交感神经都有促进唾液腺分泌的作用，但分泌的唾液成分、含量却不一样。 3.交感神经起源于在脊髓，副交感神经起源于脑干和脊髓。 4.交感神经和副交感神经的作用不一定相反，如二者对唾液腺的分泌均为促进作用。 5.组成神经系统的细胞 （1）神经元：神经系统结构和功能的基本单位。 （2）神经胶质细胞 ①广泛分布于神经元之间，其数量为神经元数量的10～50倍。 ②对神经元起辅助作用的细胞，具有支持、保护、营养和修复神经元等多种功能。 ③在外周神经系统中，神经胶质细胞参与构成神经纤维表面的髓鞘。 ④神经元与神经胶质细胞一起，共同完成神经系统的调节功能。 【教材拾遗】（选择性必修1P20拓展应用1）有些神经元轴突很长，并且树突很多，其意义是神经元轴突长有利于神经元将信息输送到远距离的支配器官；树突多有利于充分接收信息。 考点2 神经调节的基本方式★★★☆☆ 1.神经调节的基本方式——反射 （1）反射的概念：在中枢神经系统的参与下，机体对内外刺激所产生的规律性应答反应。 （2）类型 反射类型 非条件反射 条件反射 概念 指出生后无须训练就具有的反射(与生俱来) 出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射 举例 缩手反射、膝跳反射、眨眼反射、吸吮反射、排尿反射、吃东西时分泌唾液等 望梅止渴、画饼充饥、谈虎色变、听到铃声走进教室等 刺激 类型 具体的直接刺激引起的反应 信号(光、声音等)刺激引起的反应 神经 中枢 大脑皮层以下的神经中枢 大脑皮层 数量 有限 几乎无限 神经 联系 反射弧及神经联系永久、固定，反射一般不消退 反射弧及神经联系暂时、可变，反射易消退，需强化适应 联系 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，条件反射的建立需要无关刺激(铃声)和非条件刺激(食物)多次结合，否则将减弱甚至消退。但条件反射的消退不是简单丧失，而是获得了两个刺激间新的联系，是一个新的学习过程，需要大脑皮层的参与 意义 完成机体基本的生命活动 使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性，大大提高了动物应对复杂环境变化的能力 2.反射的结构基础——反射弧 （1）反射弧的结构：通常由下图①～⑤组成。 （2）反射弧是反射的结构基础 ①反射发生的两个条件：完整的反射弧；适宜的刺激。 ②绝大多数的反射活动都是多突触反射，需要3个或3个以上的神经元参与。一般来说，反射活动越复杂，需要的神经元越多。 ③最简单的反射弧至少包括2个神经元——感觉神经元和运动神经元，如膝跳反射。 ④感觉中枢在大脑皮层。产生感觉需经过感受器→传入神经→神经中枢(大脑皮层)，不经过完整的反射弧，故产生感觉不属于(填“属于”或“不属于”)反射。 （3）反射弧各部分功能及异常分析 兴奋传导 反射弧结构 结构特点 功能 结构破坏对功能的影响 感受器 ↓ 传入神经 ↓ 神经中枢 ↓ 传出神经 ↓ 效应器 感受器 感觉神经末梢的特殊结构 将内、外界刺激的信息转变为神经的兴奋 既无感觉又无效应 传入 神经 感觉神经元 将兴奋由感受器传入神经中枢 既无感觉又无效应 神经 中枢 调节某一特定生理功能的神经元群 对传入的兴奋进行分析与综合 既无感觉又无效应 传出 神经 运动神经元 将兴奋由神经中枢传出至效应器 只有感觉但无效应 效应器 运动神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等 对内、外界刺激作出应答 只有感觉但无效应 3.反射弧中传入神经和传出神经的判断方法 （1）根据是否具有神经节：有神经节的是传入神经。 （2）根据突触结构判断：图示中与“”相连的为传入神经，与“”相连的为传出神经。 （3）根据脊髓灰质结构判断：与前角（膨大部分）相连的为传出神经，与后角（狭窄部分）相连的为传入神经。 特别提醒 1.反射活动需要经过完整的反射弧来实现。反射弧中任何环节受损，反射都不能完成。 2.直接刺激传出神经或效应器引起肌肉收缩，不属于反射。 3.一个完整的反射活动的完成至少需要两个神经元，如膝跳反射。 考点3 兴奋的产生和传导★★★☆☆ 1.兴奋在神经纤维上的产生和传导——电信号传导 （1）在神经系统中，兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导，这种电信号也叫神经冲动。 （2）兴奋在神经纤维上的传导方向与膜外局部电流的方向相反，与膜内局部电流的方向相同。 特别提醒 1.细胞外高Na＋、低K＋，细胞内低Na＋、高K＋，说明K＋外流和Na＋内流都是顺浓度梯度的被动运输，两者都是通过离子通道的协助扩散。K＋外流和Na＋内流影响了原有的“细胞外高Na＋、低K＋，细胞内低Na＋、高K＋”状态，为了恢复原有状态，需要借助Na＋－K＋泵，消耗1分子ATP，将3个Na＋泵出细胞的同时将2个K＋泵入细胞内，该过程属于主动运输。 2.静息电位时，神经元处于极化状态。当细胞受到一次阈刺激或阈上刺激时，受刺激细胞膜上Na＋通道少量开放，出现Na＋少量内流，使膜的静息电位值减小而发生去极化。当去极化进行到某一临界值时，会引起Na＋通道大量激活、开放，导致Na＋迅速大量内流而形成动作电位。这个足以使膜上Na＋通道突然大量开放的临界膜电位值，称为阈电位。 2.兴奋在神经元之间的传递——通过突触结构完成 （1）突触的结构 特别提醒 突触小体≠突触 (1)组成不同：突触小体只涉及一个神经元，是轴突末梢分枝末端的膨大部分，其一部分细胞膜构成突触前膜，是突触的一部分；而突触由两个神经元参与构成。 (2)信号转换不同：在突触小体上的信号变化为电信号→化学信号。在突触中完成的信号变化为电信号→化学信号→电信号。 （2）突触的常见类型 ①轴突—胞体型，表示为。 ②轴突—树突型，表示为。 （3）兴奋通过突触传递的过程 ①兴奋到达突触前膜所在神经元的轴突末梢，引起突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质； ②神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近； ③神经递质与突触后膜的受体结合，形成递质-受体复合物； ④突触后膜上的离子通道发生变化，引发电位变化； ⑤神经递质被降解或回收。 （4）传递特点 (1)单向传递。例如从一个神经元的轴突传到下一个神经元的胞体或树突。原因：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上。 (2)突触延搁。神经冲动在突触处的传递需要经化学信号的转换，因此比在神经纤维上传导的速度慢。 特别提醒 在一个反射完成过程中，同时存在神经冲动在神经纤维上的传导和神经元间的传递，而在神经元之间传递时涉及突触处神经递质的释放、结合过程，故突触数量的多少决定该反射时间的长短。 （5）兴奋在神经元之间的传递依赖神经递质 ①神经递质概述 化学本质 很复杂，可以是气体分子，如NO；可以是激素，如肾上腺素；可以是氨基酸，如谷氨酸；在高中生物学中常见的主要有乙酰胆碱和多巴胺等 种类 兴奋性神经递质和抑制性神经递质，常见的兴奋性递质如乙酰胆碱 释放 神经递质一般存在于突触小泡内，以胞吐的方式释放(若神经递质是气体，如NO，则通过自由扩散释放) 效应 神经递质被突触后膜上的受体识别，结合后引起突触后膜兴奋或抑制 发挥作用 后的去向 绝大多数神经递质被相应的酶水解，有的则重新进入突触前膜，如谷氨酸 ②神经递质可能会引起下一个神经元兴奋，也可能会使下一个神经元抑制。抑制性神经递质与突触后膜上的相应受体结合，使膜上某些离子通道(如Cl－通道)开放，使突触后膜的膜内外电位差增大。 ③异常情况分析 1)若某种有毒物质使分解神经递质的相应酶变性失活，则突触后膜会持续兴奋或抑制。 2)若突触后膜上受体位置被某种有毒物质占据，则神经递质不能与之结合，突触后膜不会产生电位变化，阻断信息传导。 3.兴奋在神经纤维上传导和神经元之间传递的比较 比较项目 神经纤维上的兴奋传导 神经元之间的兴奋传递 涉及细胞数 单个神经元 多个神经元 结构基础 神经纤维 突触 传导形式 电信号 电信号→化学信号→电信号 传导方向 双向传导 单向传递 传导速度 迅速 较慢 传导效果 使未兴奋部位兴奋 使下一个神经元兴奋或抑制 4.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 (1)兴奋剂和毒品等大多是通过突触(填结构)起作用的。有的是促进神经递质的合成和释放速率，有的会干扰神经递质与受体的结合，有的是影响分解神经递质的酶的活性。 (2)有些兴奋剂就是毒品，如可卡因，它们会对人体健康带来极大的危害。 5.探究兴奋的传导、传递过程的特点 (1)探究兴奋在神经纤维上的双向传导 方法设计：电刺激图中①处，观察A的反应，同时测量②处的电位有无变化。 结果分析：电刺激①处→A有反应 (2)探究兴奋在神经元之间的单向传递 方法设计：先电刺激图中①处，测量③处的电位变化；再电刺激③处，测量①处的电位变化。 结果分析：①③处都有电位变化→双向传递；只有①处电位有变化→单向传递(且传递方向为③→①)。 考点4 神经系统的分级调节★★★☆☆ 1.大脑的结构和特点 (1)人的大脑由左、右两个大脑半球组成。 (2)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——大脑皮层，是神经系统的最高级中枢。大脑皮层不仅有调控感觉和运动的功能，还有调控睡眠、语言、学习、记忆和思维等功能。 (3)人的大脑有着丰富的沟回，这使得大脑在有限体积的颅腔内，可以具有更大的表面积。大脑皮层的中央前回是躯体运动中枢，中央后回是躯体感觉中枢。 (4)大脑发出的指令，可以通过脑干传到脊髓。 2.神经系统的分级调节 (1)神经系统对躯体运动的分级调节 ①躯体的运动如缩手反射等，不仅受脊髓的控制，也受大脑的调节。 ②大脑皮层第一运动区与躯体运动的关系 1)躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区有各自的代表区。 2)除头面部肌肉代表区外，皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的。 3)皮层代表区范围的大小与躯体运动的精细程度有关，运动越精细且复杂的器官，其皮层代表区的面积越大。 ③躯体运动的分级调节 1)分级调节示意图 2)分级调节的意义：机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下，变得更加有条不紊与精准。 (2)神经系统对内脏活动的分级调节 ①神经系统对内脏活动的调节方式是反射，神经中枢在下丘脑、脊髓、脑干和大脑等。 ②排尿反射的低级中枢在脊髓，受自主神经支配，副交感神经兴奋会导致膀胱缩小。人有意识地排尿，是因为大脑皮层对脊髓进行着调控。 ③许多低级中枢活动靠大脑皮层调控，它对各级中枢的活动起调整作用，使得自主神经系统并不完全自主。 特别提醒 激素的分泌过程存在分级调节，神经系统同样存在分级调节。 考点5 人脑的高级功能★★★☆☆ 1.语言功能 (1)大脑是整个神经系统中最高级的部位。它除了感知外部世界以及控制机体的反射活动，还具有语言、学习和记忆等方面的高级功能，其中语言是人脑特有的高级功能。 (2)大脑皮层言语区 ①概念：人类的语言活动是与大脑皮层某些特定区域相关的，这些特定区域叫言语区。 人类大脑皮层(左半球侧面)的言语区 ②言语区功能受损出现的症状 言语区 联想记忆 受损特征 运动性言 语区(S区) Sport→S 病人可听懂别人的讲话和看懂文字，但不能讲话 听觉性言 语区(H区) Hear→H 病人能讲话、书写，能看懂文字，但听不懂别人的谈话 视觉性言 语区(V区) Visual→V 病人的视觉无障碍，但看不懂文字的含义，变得不能阅读 书写性言 语区(W区) Write→W 病人可听懂别人讲话和看懂文字，也会讲话，手部运动正常，但失去书写能力 2.常见的生理或病理现象及参与或损伤的神经中枢 生理或病理现象 参与或损伤的神经中枢 考试专心答题时 大脑皮层V区和W区(言语区)参与 聋哑人表演舞蹈时 大脑皮层视觉中枢、言语区的V区、躯体运动中枢参与 某同学跑步时 大脑皮层、小脑、下丘脑、脑干和脊髓参与 植物人 大脑皮层损伤，小脑功能退化，但下丘脑、脑干、脊髓等功能正常 高位截瘫 脊髓受损伤，其他部位正常 3.学习与记忆 (1)学习和记忆是指神经系统不断地接受刺激，获得新的行为、习惯和积累经验的过程。 (2)特点：不是由单一脑区控制的，而是由多个脑区和神经通路参与的。 (3)记忆过程的四个阶段及其联系 (4)形成机理 ①学习和记忆涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成。 ②短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关，尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。 ③长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。 4.情绪 ①情绪也是大脑的高级功能之一，有积极和消极两种相反的表现。消极的情绪不断积累，可能会形成抑郁症。 ②减少和应对情绪波动的办法：积极建立和维系良好的人际关系、适量运动和调节压力。 【教材拾遗】（选择性必修1P39相关信息）抗抑郁药一般都通过作用于突触处来影响神经系统的功能。例如，有的药物可选择性地抑制突触前膜对5-羟色胺的回收，使得突触间隙中5-羟色胺的浓度维持在一定水平，有利于神经系统的活动正常进行。 第26讲 体液调节（必备知识） 考点1 促胰液素的发现★★★☆☆ 1.促胰液素的发现 实验 沃泰默的实验 斯他林、贝利斯的实验 实验假设 胰液的分泌受神经调节的控制 在盐酸的作用下，小肠黏膜细胞可能产生了一种化学物质，这种物质进入血液后，随血流到达胰腺，引起胰液的分泌 实验步骤与现象 实验分析 ①甲、乙组对比只有用盐酸刺激小肠时，胰腺才能分泌胰液； ②甲、丙组对比小肠上神经的有无，不影响胰液分泌 ①对照组为沃泰默实验中的乙组； ②说明小肠产生一种化学物质，随血流到达胰腺促进胰液分泌 实验结论 小肠上微小的神经难以剔除干净，胰液的分泌受神经调节的控制（实际上小肠神经的有无，不影响胰液分泌） 胰腺分泌胰液受化学物质的调节控制，并将这种物质命名为促胰液素 2.实验拓展：在斯他林和贝利斯的实验中，若排除稀盐酸和小肠黏膜本身成分对实验结果的干扰，可增设两组对照组。设计如下： （1）稀盐酸同一条狗的静脉； （2）小肠黏膜提取液同一条狗的静脉。 特别提醒 1.斯他林和贝利斯的实验过程中加入砂子的目的是使小肠黏膜研磨更充分，彻底排除神经调节的影响。2.促胰液素由小肠黏膜分泌，作用于胰腺，促进胰液的分泌。 3.斯他林和贝利斯的实验比沃泰默实验的巧妙之处在于彻底排除了神经调节对实验结果的干扰。 考点2 激素研究的实例★★★☆☆ 1.胰岛素的发现 （1）方法：结扎法、摘除法。 （2）过程 （3）实验结论：胰腺中的胰岛产生的胰岛素，可以降低血糖的浓度。 特别提醒 胰腺是一种特殊的腺体，分为外分泌部和内分泌部，其外分泌部可以分泌消化液（胰液），内分泌部（胰岛）可以分泌胰岛素和胰高血糖素。 2.睾丸分泌雄激素的研究 （1）方法：阉割法、移植法。 （2）过程 公鸡被摘除睾丸→雄性性征明显消失（减法原理） ↓ 将睾丸重新移回→雄性特征逐步恢复（加法原理） （3）结论：睾丸能产生维持公鸡第二性征的物质。 （4）进一步研究：科学家从动物睾丸中提取出睾酮，即雄激素。 特别提醒 摘除睾丸和移植睾丸运用了自变量控制的减法原理和加法原理。 3.动物激素功能的实验探究 （1）常用实验方法 ①切除法：切除相应腺体。适用于个体较大的动物。 ②饲喂法：在饲料中添加激素。只适用于甲状腺激素、性激素等小分子激素，多肽和蛋白质类激素不能用饲喂法。 ③注射法：向动物体内注射某激素。适用于各种激素。 （2）一般思路 （3）动物激素功能的实验设计注意事项 ①动物分组的基本要求：选择性别、年龄相同，体重、生理状况相似的动物进行平均分组，且每组不能只有一只。 ②在研究动物激素生理功能的实验设计中，要注意设计对照实验，排除无关变量的影响，使实验结论更加科学。对照实验中，生理盐水不能用蒸馏水代替。 ③对于幼小的动物一般不用摘除法或注射法，例如研究甲状腺激素对蝌蚪发育的影响就应该采用饲喂法。 考点3 内分泌系统的组成和功能★★★☆☆ 1.内分泌系统的组成 内分泌系统由相对独立的内分泌腺以及兼有内分泌功能的细胞共同构成。 2.外分泌腺和内分泌腺 种类 结构特点 分泌物 举例 外分泌腺 有导管，分泌物流出体外或流到消化腔 汗液、消化液等 汗腺、唾液腺、胃腺、胰腺中的外分泌部等 内分泌腺 无导管，分泌物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 激素 垂体、甲状腺、肾上腺、胰腺中的胰岛等 3.主要内分泌腺、分泌的激素及其化学本质、作用的靶器官 内分泌腺 激素名称 主要作用 化学本质 靶器官（细胞） 下丘脑 促甲状腺（性腺、肾上腺皮质）激素释放激素 促进垂体分泌 促甲状腺（性腺、肾上腺皮质）激素 多肽类 垂体 抗利尿激素 促进肾小管和集合管对水的重吸收 肾小管、集合管 垂体 生长激素 调节生长发育等 蛋白质 几乎全身细胞 促甲状腺（性腺、肾上腺皮质）激素 促进甲状腺（性腺、肾上腺皮质）的发育，调节甲状腺（性、肾上腺皮质）激素的分泌 甲状腺（性腺、肾上腺皮质） 甲状腺 甲状腺激素 调节体内的有机物代谢、促进生长和发育、提高神经的兴奋性等 氨基酸衍生物 几乎全身细胞 胰岛 胰岛B细胞 胰岛素 促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪细胞和肝细胞转变为甘油三酯等；抑制肝糖原的分解和非糖物质转变成葡萄糖，从而使血糖浓度降低 蛋白质（多肽） 几乎全身细胞 胰岛A细胞 胰高血 糖素 促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，使血糖浓度升高 主要是肝脏细胞 肾上腺 髓质 肾上腺素 提高机体的应激能力 氨基酸衍生物 几乎全身细胞 皮质 醛固酮、皮质醇 调节水盐代谢和有机物代谢等 类固醇 — 性腺 性激素 促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成，激发并维持第二性征等 固醇 几乎全身细胞 特别提醒 胰腺是一种特殊的腺体，分为外分泌部和内分泌部，其外分泌部可以分泌消化液（胰液，胰液中有胰蛋白酶，能催化蛋白质的水解），内分泌部（胰岛）可以分泌胰岛素和胰高血糖素。 4.内分泌系统的功能：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。 【教材拾遗】（选择性必修1P48相关信息）不同动物激素的化学本质及补充方式 （1）类固醇：如肾上腺皮质激素、性激素（雌激素、雄激素）等。补充方式：既可口服，也可注射。 （2）氨基酸衍生物类：如甲状腺激素、肾上腺素等。补充方式：既可口服，也可注射。 （3）多肽和蛋白质类：如促激素释放激素、促激素、抗利尿激素、胰岛素和胰高血糖素等。 补充方式：不宜口服，需注射。 考点4 激素调节★★★☆☆ 1.概念：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，称为激素调节。 2.特点（1）通过体液进行运输。 （2）作用于靶器官、靶细胞，这是通过与靶细胞上的特异性受体相互识别，并发生特异性结合实现的（苏教版：特异作用）。 （3）作为信使传递信息（苏教版：信使作用），一经靶细胞接受起作用后便失活。 （4）微量和高效（苏教版：高效作用）。 特别提醒（1）激素只起传递信号的作用，结果是使靶细胞原有的生理活动发生变化。 （2）激素作用于靶细胞具有特异性，但其运输无特异性。 （3）激素的受体位于细胞膜表面或细胞内部（如性激素）。 （4）有些激素可以作为神经递质，如肾上腺素和去甲肾上腺素。 （5）激素的靶细胞既可以是其他细胞，也可以是分泌激素的自身细胞，如甲状腺细胞。 3.激素调节时激素间的相互作用 （1）协同作用：生长激素与甲状腺激素在调节生长发育方面、胰高血糖素和肾上腺素在调节血糖平衡方面、甲状腺激素和肾上腺素在产热方面，均具有协同作用。 （2）相互抗衡（苏教版为拮抗作用）：如胰岛素和胰高血糖素在调节血糖平衡方面作用相抗衡。 3.血糖平衡的调节 （1）血糖的来源和去向 特别提醒1.血糖来源中，最主要的来源是食物中的糖类经消化吸收，血糖最有意义的去向是进入组织细胞氧化分解。2.肌糖原在肌肉细胞中转变成乳酸，一般不直接分解成葡萄糖。 （2）血糖调节的过程 ①血糖浓度过高时的调节 ②血糖浓度过低时的调节 ③由以上两图可知，血糖调节以体液调节为主，同时，血糖平衡还受神经系统的调节。 1）调节血糖的神经中枢在下丘脑。 2）血糖降低时，下丘脑通过交感神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素来升高血糖含量；而当血糖浓度升高时，相关的副交感神经能促进胰岛素分泌和抑制胰高血糖素分泌，从而降低血糖浓度。 3）神经系统还通过控制甲状腺和肾上腺的分泌活动来调节血糖含量。 特别提醒 1.使血糖浓度升高的激素有胰高血糖素和肾上腺素、甲状腺激素等，它们在升高血糖浓度上具有协同作用。前述三种激素与胰岛素的作用相抗衡。 2.胰岛素既增加血糖去路，又减少血糖来源，使血糖浓度降低到正常水平。胰高血糖素增加血糖来源，使血糖浓度回升到正常水平。 （3）影响胰岛素和胰高血糖素分泌的因素 ①影响胰岛素分泌的因素：①血糖含量（最主要）；②胰高血糖素的影响：胰高血糖素可直接刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，又可通过升高血糖含量间接促进胰岛素的分泌；③神经调节。 ②影响胰高血糖素分泌的因素：①血糖含量（最主要）；②胰岛素的影响：胰岛素可直接作用于胰岛A细胞，抑制胰高血糖素的分泌；③神经调节。 4.甲状腺激素分泌的分级调节 （1）甲状腺激素分泌的调节 ①三级腺体：a.下丘脑、b.垂体、c.甲状腺。 ②三种激素：甲——促甲状腺激素释放激素；乙——促甲状腺激素；甲状腺激素。 ③两种效果：“＋”“－”分别表示促进、抑制。 ④甲状腺激素分泌的调节存在分级调节和反馈调节 （2）分级调节：下丘脑—垂体—甲状腺轴。 （3）反馈调节：当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌减少而不至于浓度过高。 5.激素分泌的调节机制——分级调节、反馈调节等 注：图中X腺和X激素的对应关系：性腺——性激素，肾上腺（皮质）——肾上腺皮质激素，甲状腺——甲状腺激素。 （1）分级调节：下丘脑通过分泌促X腺激素释放激素控制垂体，垂体通过分泌促X腺激素控制相应的腺体（甲状腺、性腺、肾上腺皮质等）产生相应的激素。下丘脑是分级调节的枢纽。分级调节可以放大激素的调节效应，形成多级反馈，利于精细调控。 （2）反馈调节 ①概念：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，这种调节方式叫作反馈调节。如上图中X激素对下丘脑和垂体分泌活动的调节。反馈调节对于机体维持稳态具有重要意义。 ②类型 类型 正反馈调节 负反馈调节 图示 实例 排尿反射、血液凝固、分娩过程、月经周期中黄体生成素的释放 甲状腺激素分泌的调节、体温调节、血糖调节等 （3）激素分泌调节的三种模型 （1）甲状腺激素、性激素等分泌调节属于甲类型，即： （2）抗利尿激素的分泌调节属于乙类型，即由下丘脑合成、分泌，由垂体释放。 （3）胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等的分泌调节属于丙类型，即： 6.激素间的相互作用 （1）不同激素对同一生理效应发挥相同的作用，从而达到增强效应的结果，表现为协同作用，如： （2）不同激素对同一生理效应发挥相反的作用，如胰岛素与胰高血糖素（或肾上腺素）在调节血糖方面相抗衡。 特别提醒 1.分泌激素的细胞本身也可能是其分泌激素的靶细胞。 2.激素只能作用于靶器官或靶细胞，直接原因是只有靶细胞膜上或细胞内有与相应激素特异性结合的受体；根本原因是与相应激素特异性结合的受体的基因只在靶细胞中选择性表达。 3.激素只作用于靶细胞或靶器官，但并非只运输到靶细胞或靶器官，激素产生后，可随血液流经全身各处。 4.激素既不组成细胞结构，又不能提供能量，也不起催化作用，而是作为信息分子发挥调节作用。 5.激素的受体不都在细胞膜上，如性激素、甲状腺激素的受体在细胞内。 （1）蛋白质类激素的受体一般分布在细胞膜上 （2）类固醇类激素的受体一般分布在细胞内 7.动物激素、酶、抗体与神经递质的区别 比较项目 激素 酶 抗体 神经递质 化学本质 蛋白质、多肽类；类固醇；氨基酸衍生物等 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 球蛋白 乙酰胆碱、多巴胺、氨基酸等 产生细胞 内分泌细胞 活细胞 浆细胞 神经细胞 作用部位 靶器官、靶细胞 细胞内、外 内环境 突触后膜 作用 作为信号分子作用于相应的靶细胞，改变靶细胞的代谢状况 唯一功能为催化，即降低化学反应的活化能 与抗原结合 作用于突触后膜，使其兴奋或抑制 作用后的变化 失活 不发生改变 被降解 被降解或回收进细胞 （拓展）材料2胰岛素的作用机理 胰岛素对物质代谢的调节主要是通过与各种组织细胞上的胰岛素受体结合而发挥作用的，从而降低血糖。下图是其作用机制： （1）葡萄糖经GLUT2/4转运和离子进入细胞的方式分别是协助扩散、主动运输。 （2）血糖浓度上升时，胰岛素分泌增多并与靶细胞膜上受体结合，体现了细胞膜的信息交流功能。若该过程激活了酪氨酸激酶，会使其自体磷酸化，并引起受体效应物活化，促进氨基酸和K＋等进入细胞核，驱动靶酶基因的表达，进而促进葡萄糖的氧化分解、合成糖原及转化为非糖物质，以降低血糖浓度。此时胰岛素作用的结果会反过来影响胰岛素的分泌，这种调节方式为反馈调节。 （3）PI3K是一种脂质激酶，是胰岛素效应物之一。当胰岛素与其受体结合后，PI3K蛋白基因被激活并大量表达，激活后的PI3K又介导下游的PKB蛋白基因高效表达，使进入细胞内的葡萄糖显著增加，据图判断，其作用是促进葡萄糖转运蛋白基因大量表达，增加细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量。 第27讲 体液调节与神经调节的关系（必备知识） 考点1 体液调节和神经调节的区别与联系★★★☆☆ 1.体液调节 （1）概念：激素等化学物质，通过体液传送的方式对生命活动进行调节，称为体液调节。激素调节是体液调节的主要内容。 （2）体液因子：如激素、组胺、某些气体分子（NO、CO等）以及一些代谢产物（如CO2）对细胞、组织和器官的功能起调节作用。 （3）实例——CO2调节呼吸运动示意图 →→→→→ 【教材拾遗】（选择性必修1P57相关信息）临床上给患者输入O2时，往往输入含有5％左右的CO2的混合气体，目的是刺激呼吸中枢，CO2对呼吸运动的调节属于体液—神经调节。 2.体液调节和神经调节的区别与联系 比较项目 体液调节 神经调节 作用途径 体液运输 反射弧 反应速度 较缓慢 迅速 作用范围 较广泛 准确、比较局限 作用时间 比较长 短暂 （1）区别 （2）联系：一方面，不少内分泌腺直接或间接地受中枢神经系统的调节，在这种情况下，体液调节可以看作是神经调节的一个环节。另一方面，内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能。 考点2 体温的调节★★★★☆ 1.体温调节概述 （1）热量来源：主要是代谢产热，且机体的产热量与散热量保持平衡。 （2）产热：主要来源为代谢产热。安静时，主要通过肝、脑等器官的活动提供热量；运动时，主要产热器官是骨骼肌。 （3）散热：主要器官是皮肤。散热方式有辐射、传导、对流、蒸发。 （4）意义：体温恒定是人体生命活动正常进行的必要条件，主要通过对酶活性的调节来体现。 （5）相关结构： ①温度感受器：包括热敏感受器和冷觉感受器，分布于皮肤、黏膜和内脏器官中。 ②调节中枢：位于下丘脑。 ③感觉中枢：位于大脑皮层。 特别提醒1.人体通过调节产热与散热的动态平衡来维持体温的恒定。外界环境温度低时，机体散热多，产热也多；外界环境温度高时，机体散热少，产热也少。 2.在发高烧时，人体的产热不一定大于散热，除非病人的体温在持续升高，如果体温保持不变，则产热等于散热。 2.体温调节的过程 【教材隐性知识】源于选择性必修1P60“旁栏思考”：一般情况下，冬天人的尿较多，夏天人的尿较少的原因：冬天相比于夏天，汗液分泌减少，同时由于环境温度低，机体因代谢生成的水增加，会导致尿液量增加。 （1）体温调节的方式为神经—体液调节。 （2）体温调节中枢位于下丘脑，体温感觉中枢位于大脑皮层。 （3）温度感受器感受温度变化而非绝对温度，分为冷觉感受器和热觉感受器，既存在于皮肤中，也存在于黏膜、内脏器官中。 （4）特点：人体调节体温的能力是有限的。体温过低或过高都会影响物质代谢的正常进行，使细胞、组织和器官发生功能紊乱，破坏内环境稳态，严重时会危及生命。 特别提醒 在某些特殊情况下，体温在一定范围内升高或降低对人体是有益的。如低温麻醉，使机体代谢减慢，提高组织对缺氧和阻断血液情况下的耐受能力；感冒时发热，机体的白细胞会增多，抗体生成活跃，能使病人的抵抗力提高，利于消灭病原体，使人体恢复健康。 考点3 水和无机盐平衡的调节★★★★☆ 1.水平衡的调节 （1）人体内水的来源和去向 （2）水平衡的调节过程 2.无机盐平衡的调节 （1）人体内Na＋的来源和去向 （2）血钠平衡的调节过程 在钠钾平衡调节中起主要作用的激素是醛固酮，它是由肾上腺皮质产生、分泌的，作用是促进肾小管和集合管吸钠泌钾，从而维持钠钾平衡。 如下图所示： （3）血浆渗透压、抗利尿激素含量和尿量的关系 血浆渗透压升高，抗利尿激素分泌增多，二者呈正相关；抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，使尿量减少，二者呈负相关。三者关系如下图所示： 3.水盐调节机制、相关结构及参与的激素 （1）调节机制：神经—体液调节。 （2）相关结构： ①调节中枢：下丘脑。 ②渴觉中枢：大脑皮层。 ③感受器：下丘脑中的渗透压感受器。 ④效应器：下丘脑中的神经分泌细胞。 （3）参与激素： ①抗利尿激素： 1）合成、分泌部位：下丘脑。 2）释放部位：垂体（后叶）。 3）作用部位：肾小管和集合管。 4）功能：促进肾小管和集合管对水分的重吸收。 ②醛固酮： 1）合成、分泌部位：肾上腺皮质。 2）作用部位：肾小管和集合管。 3）功能：促进肾小管和集合管对Na+的重吸收，维持血钠含量的稳定。 【教材拾遗】（选择性必修1P60旁栏思考）一般情况下，冬天人的尿较多，夏天人的尿较少。出现这种情况的原因是冬天相比于夏天，汗液分泌减少，同时由于环境温度低，机体因代谢生成的水增加，故导致尿液量增加。 第28讲免疫调节（必备知识） 考点1 免疫系统的组成和功能★★★☆☆ 1.免疫系统的组成 （1）免疫器官 免疫器官主要由淋巴组织构成，并借助于血液循环和淋巴循环相互联系。免疫器官包括骨髓、胸腺、脾、淋巴结和扁桃体等。 名称 功能 骨髓 各种免疫细胞发生地，是B细胞分化、发育、成熟的场所，是机体重要的免疫器官 免疫细胞产生并发育成熟的地方 胸腺 T细胞分化、发育、成熟的场所 脾 内含大量淋巴细胞，也参与制造新的血细胞与清除衰老的血细胞等 免疫细胞集中分布的场所 淋巴结 淋巴细胞集中的地方，能阻止和消灭侵入体内的微生物 扁桃体 内部有许多免疫细胞，具有防御功能 （2）免疫细胞 ①概念：免疫细胞是执行免疫功能的细胞，它们来自骨髓的造血干细胞，包括各种类型的白细胞。 ②种类 类型 分布 作用 树突状细胞 皮肤、消化道、呼吸道等上皮组织和淋巴器官内 吞噬、呈递抗原 巨噬细胞 几乎机体内各种组织 吞噬消化、抗原处理和呈递 B（淋巴）细胞 血浆和淋巴液（成熟于骨髓） 特异性识别抗原，增殖、分化等 T（淋巴）细胞 血浆和淋巴液（成熟于胸腺） 辅助性T细胞：特异性识别抗原，分泌细胞因子；细胞毒性T细胞：特异性识别抗原，增殖、分化等 特别提醒 1.吞噬细胞既参与非特异性免疫，也参与特异性免疫。非特异性免疫中的吞噬细胞主要是指巨噬细胞和中性粒细胞；特异性免疫中，摄取和处理病原体的吞噬细胞多指树突状细胞，吞噬消化抗原—抗体结合物的吞噬细胞主要是指巨噬细胞和中性粒细胞。 2.浆细胞：由B细胞或记忆细胞增殖、分化形成，不能识别抗原，不能增殖分化，能分泌抗体。 3.辅助性T细胞受抗原刺激后产生的细胞因子，能促进体液免疫中B细胞分裂、分化产生浆细胞，也能加速细胞毒性T细胞分裂并分化形成新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞。 （3）免疫活性物质 ①概念：免疫活性物质是指由免疫细胞或其他细胞产生的、并发挥免疫作用的物质。 ②种类 项目 抗原 抗体 细胞因子 概念 能引发免疫反应的物质 机体产生的专门应对抗原的蛋白质 由活细胞分泌的免疫活性物质 来源 一般是外来异物，也可能是自身的组织或细胞 由浆细胞产生 主要由辅助性T细胞产生 本质 蛋白质或其他（如糖类） 蛋白质 多肽或蛋白质 特点 ①异物性； ②特异性 特异性 特异性 举例 病原体、移植的组织或细胞、癌细胞 免疫球蛋白G 白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子 注：此外，高中生物学涉及特异性（专一性）的物质还有酶、激素、神经递质、受体等，但它们的化学本质不完全相同。 2.免疫系统的功能 （1）人体抵御病原体的三道防线 项目 第一道防线 第二道防线 第三道防线 来源 生来就有 后天获得 组成 皮肤、黏膜 体液中的杀菌物质和吞噬细胞 主要由免疫器官和免疫细胞借助血液循环和淋巴循环组成 功能 阻挡病原体入侵 溶解、吞噬病原体 如产生抗体等消灭病原体 特点 作用范围广，不针对某一类特定病原体 主要针对特定抗原（或病原体） 类型 非特异性免疫 特异性免疫 特别提醒 1.溶菌酶杀菌一定是非特异性免疫，唾液中的溶菌酶为第一道防线，血浆中的溶菌酶为第二道防线。 2.吞噬细胞（如巨噬细胞和树突状细胞）既参与非特异性免疫，也参与特异性免疫。 （2）免疫系统的三大基本功能 功能 定义 功能正常时的调节 功能异常导致的结果 免疫防御 机体排除外来抗原性异物的一种免疫防护作用。这是免疫系统最基本的功能 机体能抵抗病原体的入侵 免疫反应过强、过弱或缺失，可能会导致组织损伤或易被病原体感染等问题 免疫自稳 指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 免疫系统对自身的抗原物质不产生免疫反应 容易发生自身免疫病 免疫监视 指机体识别和清除突变的细胞，防止肿瘤发生的功能 可识别突变的肿瘤细胞，然后调动一切免疫因素将其消除 机体会有肿瘤发生或持续的病毒感染 （3）非特异性免疫与特异性免疫的比较 项目 非特异性免疫 特异性免疫 区别 来源 遗传而来，人人都有的先天性免疫 出生后在与病原体斗争过程中形成的后天性免疫，并非人人都有 对象 对所有病原体起作用 对某一特定的病原体（或异物）起作用 特点 无特异性、作用时间短 有特异性、作用时间长 基础 第一、第二道防线 第三道防线 联系 特异性免疫是在非特异性免疫的基础上形成的，特异性免疫的形成会促进非特异性免疫的功能，两者共同担负着机体的防御功能 考点2 特异性免疫★★★★☆ 1.免疫系统对病原体的识别 （1）每个机体都有其独特的组织相容性抗原。 （2）免疫细胞靠细胞表面的受体识别组织相容性抗原，辨别自己和非己。 2.体液免疫 （1）概念：主要靠抗体“作战”的方式称为体液免疫。免疫对象是内环境中的病原体。 （2）过程 （3）B细胞活化的条件 （4）参与细胞：树突状细胞等抗原呈递细胞、B细胞、辅助性T细胞、记忆B细胞、浆细胞。 （5）结果：在多数情况下，抗体与病原体结合，形成沉淀等，进而被其他免疫细胞吞噬消化。记忆细胞可以长时间存活，当再次接触相同抗原时，能迅速增殖分化，产生大量抗体。 特别提醒 1.体液免疫中的三个“唯一”：唯一能产生抗体的细胞是浆细胞；唯一没有识别功能的细胞是浆细胞；唯一没有特异性识别功能的细胞是吞噬细胞。 2.浆细胞可由B淋巴细胞，记忆B细胞分裂分化而来。 3.通常一个B细胞只针对一种特异的病原体，活化、增殖后只产生一种特异性的抗体。 3.细胞免疫 （1）概念：当病原体进入细胞内部，就要靠T细胞直接接触靶细胞来“作战”，这种方式称为细胞免疫。免疫对象主要是进入细胞内部的病原体（如病毒、致病细菌等）。 （2）过程 ①靶细胞：被病原体感染的宿主细胞。 ②细胞毒性T细胞的活化：需要靶细胞、辅助性T细胞等的参与。 ③细胞免疫过程中细胞因子的作用是加速细胞毒性T细胞的分裂和分化。 （3）参与细胞：树突状细胞等抗原呈递细胞、辅助性T细胞、细胞毒性T细胞、记忆T细胞、巨噬细胞等。 （4）免疫结果：细胞毒性T细胞裂解靶细胞，释放出病原体，抗体与之结合，或被其他细胞吞噬。 特别提醒 1.活化的细胞毒性T细胞与靶细胞接触并使其裂解、死亡属于细胞凋亡。靶细胞裂解死亡，释放抗原后，很多时候仍然需要体液免疫过程中的抗体进一步作用来清除抗原。 2.若靶细胞遭病原体伤害致死，则属于细胞坏死。 【教材拾遗】（选择性必修1P76生物科技进展）活化的T细胞表面的PD-1（程序性死亡受体1）与正常细胞表面的PD-L1（程序性死亡配体1）一旦结合，T细胞即可“认清”对方，不触发免疫反应。肿瘤细胞可通过过量表达PD-L1来逃避免疫系统的“追杀”。基于此，科学家使用PD-1或PD-L1抗体来阻断这一信号通路，从而使T细胞能有效对付癌细胞。 4.二次免疫应答 （1）记忆细胞特点：可以在抗原消失后很长时间内保持对这种抗原的记忆。 （2）二次免疫反应 ①定义：当相同抗原再次入侵时，记忆细胞能迅速增殖分化，分化形成新的浆细胞或细胞毒性T细胞，进而发挥免疫功能。 ②特点：比初次免疫迅速、高效。 （3）二次免疫中抗体浓度变化与患病程度变化曲线 （1）二次免疫的基础：在初次免疫过程中产生的记忆B细胞，当接受相同的抗原刺激时，会迅速地增殖分化成浆细胞，从而更快更多地产生抗体。 （2）二次免疫的特点：从上图中可以看出，二次免疫与初次免疫相比，产生的抗体又快又多，从而使患病程度大大降低。 特别提醒 在二次免疫中，浆细胞（细胞毒性T细胞）的来源有两个，一是由B细胞（细胞毒性T细胞）增殖分化而来，二是由记忆细胞增殖分化而来。 5.体液免疫和细胞免疫的区别和联系 免疫类型 体液免疫 细胞免疫 免疫细胞 主要是B细胞 主要是细胞毒性T细胞 作用方式 浆细胞产生的抗体与相应抗原特异性结合 细胞毒性T细胞与靶细胞密切接触 联系 （1）B细胞和细胞毒性T细胞的活化离不开辅助性T细胞的辅助，辅助性T细胞在体液免疫和细胞免疫中都起着关键的作用。 （2）体液免疫和细胞免疫各有其独特作用又巧妙配合、密切合作，共同完成对机体稳态的调节 ①体液免疫中产生的抗体，能消灭细胞外液中的病原体； ②消灭侵入细胞内的病原体，先靠细胞免疫将靶细胞裂解，使病原体失去藏身之所，再由体液免疫发挥作用 6.免疫调节与神经调节和体液调节构成完整内环境稳态调节网络 （1）神经系统、内分泌系统与免疫系统通过信息分子相互作用示例 ①神经系统、内分泌系统与免疫系统通过信息分子构成一个复杂的调节网络。 ②神经调节、体液调节和免疫调节的实现都离不开信号分子（如神经调节中的神经递质、体液调节中的激素和免疫调节中的细胞因子）。 ③这些信号分子的作用方式都是直接与受体接触。 ④受体一般是蛋白质分子，信号分子与受体的结合具有特异性，因为不同受体结构各异。 （2）神经系统、内分泌系统与免疫系统的信号分子 【教材隐性知识】源于选择性必修1P76“生物科技进展”：活化的T细胞表面的PD­1与正常细胞表面的PD­L1一旦结合，T细胞即可“认清”对方，不触发免疫反应。肿瘤细胞可通过过量表达PD­L1来逃避免疫系统的“追杀”。基于此，科学家使用PD­1或PD­L1抗体来阻断这一信号通路，从而使T细胞能有效对付癌细胞。 第29讲 免疫失调和免疫学的应用（必备知识） 考点1 免疫失调★★★☆☆ 1.过敏反应——免疫防御功能过强 （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，这样的免疫反应称为过敏反应。 （2）过敏原 ①概念：引起过敏反应的抗原物质叫作过敏原。 ②实例：鱼、虾、牛奶、蛋类、花粉、花生、室内尘土、磺胺、奎宁、宠物的皮屑、棉絮等都是（或含有）过敏原。 （3）反应机理 （4）反应特点 ①过敏反应有快慢之分，过敏者可能在接触过敏原后数分钟内出现反应，也可能24h后才有症状。 ②许多过敏反应有明显的遗传倾向和个体差异。 （5）预防措施：找出过敏原并且尽量避免再次接触该过敏原。 特别提醒 抗原≠过敏原 （1）两者都具有异物性、特异性，但抗原一般是大分子，而过敏原不一定。 （2）抗原引起的免疫反应对每个人都一样，但过敏原与人的体质和遗传有关，具有很大的个体差异。 2.自身免疫病——免疫功能过强 （1）概念：在某些特殊情况下，免疫系统也会对自身成分发生反应，如果自身免疫反应对组织和器官造成损伤并出现了症状，就称为自身免疫病。 （2）实例 ①风湿性心脏病。 ②类风湿关节炎。 ③系统性红斑狼疮。 （3）治疗方法：目前缺乏有效的根治手段，很有前景的治疗方法是进行自体造血干细胞移植。其他治疗方法如用免疫抑制药物、血浆置换等。 3.免疫缺陷病 （1）概念：由机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。 （2）类型 （3）艾滋病的感染与预防 ①引起艾滋病的病原体是人类免疫缺陷病毒（HIV），相关艾滋病病毒知识如下表所示。 项目 详　　解 遗传物质 RNA（HIV为逆转录病毒） 遗传信息 传递过程 特点 由于遗传物质为单链，所以艾滋病病毒突变率高，变异类型多，给疫苗的研制带来困难 分布 血液、精液等 作用机理 HIV能够攻击人体的免疫系统，主要侵入并破坏人体的辅助性T细胞，使其大量死亡，导致患者几乎丧失一切免疫功能，最终死于由免疫功能丧失引起的严重感染或恶性肿瘤等疾病 HIV浓度 和辅助性 T细胞数 量的变化 ②传播途径：主要有性接触传播、血液传播和母婴传播。 ③预防艾滋病的传播：采取安全的性行为；避免注射时经血液传播，不吸毒；发生易感行为后主动检测并积极治疗；不与他人共用牙刷和剃须刀；不用未经消毒的器械文眉、穿耳等。 特别提醒 ①艾滋病病原体（HIV）是逆转录病毒，需要的逆转录酶最初不是宿主细胞提供的，病毒本身就含有逆转录酶。 ②HIV侵染人体细胞时，进入细胞的并不是只有其RNA：HIV是一个囊膜病毒，通过囊膜和宿主细胞膜融合，使囊膜内包括蛋白质外壳在内的所有物质被吞噬进入细胞。 ③感染了HIV不能立即被检测出和发病：艾滋病有较长的潜伏期，可能感染后多年才会发病。 ④艾滋病直接死因：由免疫功能丧失引起的严重感染或恶性肿瘤等。 考点2 免疫学的应用★★★☆☆ 1.疫苗（1）概念：疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。 （2）机理：接种疫苗后，人体内可以产生相应的抗体和记忆细胞，从而对特定的传染病具有抵抗力。 （3）类型 ①灭活的疫苗 ②减毒活疫苗 ③新型疫苗1）DNA疫苗2）RNA疫苗 （4）特点 1）特异性：免疫系统的反应具有特异性。 2）记忆性：免疫系统具有记忆性。 【教材拾遗】（选择性必修1P83旁栏思考）疫苗不必包含一个完整的病原体。一般情况下，引起免疫反应的并不是整个病原体，而是病原体所含有的抗原。因此，可以利用病原体的某些成分如蛋白质、多糖荚膜等来制备疫苗。 2.器官移植 （1）概念：医学上把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叫作器官移植。 （2）器官移植面临的问题及解决方案 面临的问题 可能的解决方案 免疫排斥 的问题 （1）供者和受者的主要HLA一半以上相同 （2）免疫抑制剂可以降低免疫排斥反应 供体器官 短缺问题 （1）利用干细胞培养相应的组织、器官 （2）鼓励更多的人自愿捐献器官 ①进行器官移植手术后，免疫系统会把来自其他人的器官当作“非己”成分进行攻击（即存在免疫排斥）。 ②组织相容性抗原（HLA）：每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质——组织相容性抗原，也叫人类白细胞抗原，简称HLA。白细胞能够识别HLA，区分自己和非己。正常情况下，白细胞不攻击自身细胞。 【教材拾遗】（选择性必修1P83～84思考·讨论）利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，容易移植成功，这是因为利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，移植器官和受体的组织相容性抗原是相同的，移植后不会发生免疫排斥反应。 3.免疫学应用 （1）免疫预防①主动免疫：注射疫苗。②被动免疫：注射抗体。 （2）免疫诊断 ①原理：抗原与抗体特异性结合。 ②实例：检测病原体、肿瘤标志物。 （3）免疫治疗 ①免疫抑制疗法：使用免疫抑制剂，抑制免疫系统的功能，用来治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等疾病。 ②免疫增强疗法：对于免疫功能低下者，输入抗体、胸腺激素、细胞因子等，增强患者免疫能力。 拓展： 1.疫苗的研制路径 灭活病毒的局限性和优点：由于没有活性，无法侵染细胞，只激活体液免疫。但疫苗中不包含病毒的核酸，无法在人体内进行复制增殖，对人体安全。 2.mRNA疫苗 （1）mRNA疫苗的作用原理 （2）mRNA疫苗的优点 ①mRNA疫苗能同时诱导体液免疫和细胞免疫，而灭活病毒疫苗仅能诱导体液免疫。 ②mRNA疫苗比DNA疫苗更安全，没有进入细胞核，避免了插入基因组导致突变的危险。 第30讲动物生命活动调节的综合分析（必备知识） 考点1 膜电位的测量及电表指针偏转的判断★★★☆☆ 1.膜电位的测量方法及变化曲线分析（已知电表指针的偏转方向与电流方向相同） 测量装置 电位变化曲线 两电极分别位于细胞膜两侧相同位置 两电极同时位于膜外 两电极同时位于膜内 2.图示法归纳电表指针的偏转情况 （1）电表指针偏转的原理 图中a点受刺激产生动作电位“”，动作电位沿神经纤维传导依次通过“a→b→c→右侧”时电表的指针变化细化图： （2）在神经纤维上电表指针偏转问题 （3）在神经元之间电表指针偏转问题 考点2 反射弧中兴奋传导特点的实验探究★★★☆☆ 1.电刺激法探究反射弧中兴奋传导和传递的特点 （1）探究兴奋在神经纤维上的传导 （2）探究兴奋在神经元之间的传递 2.药物阻断实验 探究某药物（如麻醉药）是阻断兴奋在神经纤维上的传导，还是阻断兴奋在突触处的传递，可分别将药物置于神经纤维上和突触处，依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。 3.“切断法”确认传入神经与传出神经 若切断某一神经，刺激外周段（远离中枢的位置），肌肉不收缩，而刺激向中段（近中枢的位置），肌肉收缩，则切断的为传入神经，反之则为传出神经。 考点3 下丘脑在稳态调节中的作用模型★★★☆☆ 1.模型构建 2.归纳概括 下丘脑是内分泌系统的总枢纽，同时受大脑皮层的调控。下丘脑的部分细胞称为神经分泌细胞，既能传导神经冲动，又有分泌激素的功能。下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面： （1）感受：含有渗透压感受器，能感受细胞外液渗透压的变化。 （2）合成及分泌：具有合成及分泌抗利尿激素、促激素释放激素的功能。 （3）调节：体温调节中枢、血糖调节中枢以及细胞外液渗透压调节中枢都位于下丘脑。 （4）传导：可以产生兴奋并传导兴奋，如将渗透压感受器产生的兴奋传导到大脑皮层，产生渴觉。 考点4 生命活动调节方式的基础模型★★★☆☆ 1.完全依赖反射弧完成，仅涉及“神经递质”这种信号分子——神经调节模型： 举例：膝跳反射、缩手反射等。 2.仅涉及“激素”或其他化学物质——体液调节模型： 举例：人进食后血糖升高，引起胰岛B细胞分泌胰岛素，使血糖降低。 3.既有神经系统调节，又有相关激素或其他化学物质的参与，涉及“神经递质”与“激素”两类信号分子：神经—体液调节 （1）模型Ⅰ 举例：血糖降低，下丘脑通过有关神经使胰岛A细胞分泌胰高血糖素，使血糖升高。 （2）模型Ⅱ 举例：日照长短变化刺激鸟类的神经系统，下丘脑分泌促性腺激素释放激素作用于垂体，垂体分泌促性腺激素作用于性腺，性腺分泌的性激素增加，促使鸟类产卵。 考点5 探究动植物生命活动调节实验的思路与方法★★★☆☆ 1.研究思路 　 2.常用方法示例 激素 方法 实验探究 甲状腺激素 饲喂法 摘除法 生长激素 切除法 切除小狗的垂体后，小狗的生长立即停滞 注射法 对其每天注射适量的生长激素，可逐渐恢复生长 性激素 阉割法 公鸡和母鸡的生殖腺阉割后，会逐渐丧失各自的第二性征 移植法 把公鸡睾丸移植到阉割过的母鸡身体内，该母鸡就会逐渐长出公鸡型的鸡冠和长的尾羽，并且具有公鸡好斗的特性 胰岛素 注射法 小白鼠出现低血糖症状低血糖症状消失胰岛素能降低血糖 3.实验设计时的注意事项 （1）动物分组的基本要求：选择性别、年龄、体重、生理状况相似的平均分组，每组要有数量相等的多只。 （2）实验设计时要注意设置对照实验，控制变量个数，保证单一变量。 （3）进行注射实验时空白对照组应注射生理盐水（不可用蒸馏水），进行饲喂实验时，空白对照组可添加蒸馏水。 （4）充分考虑相关激素的化学本质，选择不同的实验方法。如研究蛋白质（多肽）类的激素不能用饲喂法进行实验。 第31讲 植物生命活动调节（必备知识） 考点1 植物生长素及其生理作用★★★☆☆ 1.生长素的发现过程 （1）达尔文实验 ①各组胚芽鞘的生长弯曲情况：A弯向光源生长；B不生长，不弯曲；C直立生长；D弯向光源生长。 ②A与B对照，说明胚芽鞘的弯曲生长与尖端有关。 ③C与D对照，说明感光部位是胚芽鞘的尖端，而不是尖端下面的一段。 ④达尔文的猜测：胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。 （2）鲍森·詹森实验 ①实验现象：胚芽鞘弯向光源生长。 ②结论：胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。 ③该实验的不足之处在于没有形成单一变量，无法排除琼脂片可能导致胚芽鞘生长的结论。 （3）拜尔实验 ①实验现象：将尖端切下，放到胚芽鞘一侧，胚芽鞘总是弯向对侧生长。 ②结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。 ③该实验要在黑暗中进行，原因是排除光照可能对实验结果造成的干扰。 ④拜尔实验的不足之处是无法证明尖端是否产生某种物质。 （4）温特实验 ①实验组是B，对照组是A。A与B对照说明造成胚芽鞘弯曲生长的是胚芽鞘尖端产生的某种物质。 ②设置A组的目的是排除琼脂片本身的化学物质对胚芽鞘的影响。 ③实验结论：胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，温特将其命名为生长素。 【教材拾遗】（选择性必修1 P90～91正文）根据胚芽鞘系列实验可得出胚芽鞘感光部位在尖端，而弯曲生长的部位在尖端下面的一段；生长素的产生部位是胚芽鞘尖端，生长素发生横向运输的部位是胚芽鞘尖端。 （5）从胚芽鞘系列实验可以得出的结论 ①胚芽鞘感光部位——尖端。 ②胚芽鞘弯曲生长的部位（生长素作用部位）——尖端下面一段。 ③生长素的产生部位——胚芽鞘尖端。 ④生长素横向运输的部位——胚芽鞘尖端。 ⑤胚芽鞘弯曲生长的原因——生长素分布不均匀。 （6）植物向光性的解释 ①原因分析 ②归纳总结 2.植物激素 （1）产生：植物体内。 （2）运输：从产生部位运送到作用部位。 （3）作用：对植物的生长发育有显著影响。 （4）本质：微量有机物。 3.生长素的合成、运输和分布 （1）合成 ①原料：色氨酸。 ②部位：芽、幼嫩的叶和发育中的种子。 （2）运输 ①极性运输 1）部位：胚芽鞘、芽、幼叶和幼根。 2）方向：从形态学上端运输到形态学下端。 3）方式：主动运输。 ②非极性运输：在成熟组织中，通过输导组织进行。 ③横向运输 1）部位：根尖、茎尖等生长素产生部位。 2）原因：单侧光、重力等单一方向刺激。 （3）分布：各器官中都有分布，但相对集中地分布在生长旺盛的部分。 4.生长素的生理作用 （1）生理作用 ①作用方式：不像酶那样催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是给细胞传达信息，调节细胞生命活动。 ②生理作用 细胞水平：促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用。 器官水平：影响器官的生长、发育。 ③作用机制：生长素与生长素受体特异性结合，引发细胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导特定基因的表达，从而产生效应。 （2）生长素的作用特点 ①特点：低浓度促进生长，高浓度抑制生长。（苏教版称为生长素作用的“两重性”） ②生长素作用曲线分析 1）不同浓度生长素对同一器官的影响不同 图中4个关键点的含义：A点为较低浓度，促进生长；B点促进作用最强；C点既不促进，也不抑制；D点为较高浓度，抑制生长。 曲线含义：A～B段表示在一定范围内，随生长素浓度的升高，促进作用增强；B～C段（不包括C点）表示在一定范围内，随生长素浓度的升高，促进作用减弱；C～D段（不包括C点）表示超过一定范围，随生长素浓度的升高，抑制作用增强。 2）相同浓度的生长素对不同器官的影响不同 图中A、B、C三点所对应的生长素浓度分别是促进根、芽、茎生长的最适浓度，超过A′、B′、C′三点所对应的生长素浓度分别抑制根、芽、茎的生长，说明不同的器官对生长素的敏感程度不同，敏感性大小为根＞芽＞茎。 ③实例：顶端优势 现象 顶芽优先生长，侧芽受到抑制 原因 顶芽产生的生长素向下运输，侧芽附近生长素浓度高，发育受到抑制 解除方法 去掉（摘除）顶芽 应用 果树整形修剪、茶树摘心、棉花打顶等以增加分枝，提高产量 顶端优势原因分析 图1中A为顶芽，B、C、D为侧芽，其生长素浓度关系为B>C>D>A；从生长速度看，顶芽优先生长，该浓度下的生长素对顶芽生长起促进作用。侧芽生长受到抑制，且离顶芽越近的侧芽受到的抑制作用越强。故图1中的A～D对应的生长素浓度为图2中的a、b、c、d。 特别提醒 1.抑制生长≠不生长，所谓“抑制”或“促进”均是相对于“对照组”（即自然生长或加蒸馏水处理的组别）而言的，由此可见，抑制生长并非不生长，只是生长速率慢于对照组。 2.这里所说的浓度高低是相对于不同器官的抑制和促进的浓度范围而言的。 3.由于生长素生理作用具有浓度较低时促进，浓度过高时抑制的作用，因此存在两种不同浓度的生长素，其促进效果相同，并且最适浓度在这两种浓度之间。 4.顶芽产生的生长素可以在侧芽积累，但不会影响侧芽自身生长素合成。 考点2 其他植物激素★★★☆☆ 1.其他植物激素的合成部位和主要作用 植物激素种类 合成部位 分布 主要作用 赤霉素 幼芽、幼根和未成熟的种子 主要分布在生长相对旺盛部位　　　 促进细胞伸长，从而引起植株增高；促进细胞分裂与分化；促进种子萌发、开花和果实发育 细胞分裂素 主要是根尖 主要分布在正在进行细胞分裂部位　 促进细胞分裂；促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成 乙烯 植物体各个部位 各器官中都存在 促进果实成熟；促进开花；促进叶、花、果实脱落 脱落酸 根冠、萎蔫的叶片等 将要脱落或进入休眠期的器官和组织中含量多 抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠 油菜素内酯 — — 促进茎、叶细胞的扩展和分裂，促进花粉管生长、种子萌发等 2.植物激素对植物生长发育的调控，是通过调控细胞分裂、细胞伸长、细胞分化和细胞死亡等方式实现的。 3.植物激素间的相互关系 （1）各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。 ①生长素主要促进细胞核的分裂，细胞分裂素主要促进细胞质的分裂，二者协调促进细胞分裂的完成，表现出协同作用。 ②在种子萌发过程中，赤霉素促进萌发，脱落酸抑制萌发，二者作用效果相反。 （2）不同激素在代谢上存在相互作用 生长素浓度升高到一定值时，就会促进乙烯的合成，而乙烯含量的升高，反过来会抑制生长素的作用。 （3）在植物各器官中同时存在多种植物激素，决定器官生长、发育的，往往不是某种激素的绝对含量，而是不同激素的相对含量。 黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值较高，有利于分化成雌花，比值较低则有利于分化成雄花。 （4）在植物生长发育过程中，不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序性。 【教材拾遗】 1.（选择性必修1 P97小字部分）油菜素内酯被认定为第六类植物激素。油菜素内酯能促进茎、叶细胞的扩展和分裂，促进花粉管生长、种子萌发等。 2.（选择性必修1 P99拓展应用1）脱落酸在高温下易降解，则小麦、玉米在即将成熟时，若经历持续一段时间的干热后再遇大雨的天气，种子将易在穗上发芽，原因是持续一段时间的高温，能使种子中的脱落酸降解，从而解除了对种子萌发的抑制，大雨又给种子萌发提供了水分，于是种子就容易在穗上发芽。 考点3 植物生长调节剂的应用★★★☆☆ 1.植物生长调节剂定义：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.植物生长调节剂优点 植物生长调节剂具有原料广泛、容易合成、效果稳定等优点。 3.植物生长调节剂分类：从分子结构来看，主要有两大类：一类分子结构和生理效应与植物激素的类似，如吲哚丁酸；另一类分子结构与植物激素的差别较大，但具有与植物激素类似的生理效应，如α－萘乙酸（NAA）、矮壮素等。 4.植物生长调节剂的应用 植物生长调节剂 应用 赤霉素 用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶，进而生产啤酒 膨大剂 优点：会使水果长势加快，个头变大，加快水果成熟，使其提前上市。 缺点：口感较差，汁水较少，甜味不足，而且不宜长时间储存 青鲜素 青鲜素可以延长马铃薯、大蒜、洋葱储藏期（抑制发芽），但可能有副作用 乙烯利 用于催熟果实 5.植物生长调节剂的作用及施用 （1）作用：①提高作物产量、改善产品品质等。如延长或终止种子、芽及块茎的休眠，调节花的雌雄比例，促进或阻止开花，诱导或控制果实脱落，控制植株高度、形状等。②减轻人工劳动，如减少园林植物的修剪次数。 （2）施用：①选择恰当的植物生长调节剂；还要综合考虑施用目的、效果和毒性，调节剂残留、价格和施用是否方便等因素。②影响施用效果的因素：施用浓度、时间、部位以及施用时植物的生理状态和气候条件等。 6.实验：探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度 （1）实验原理 ①生长素类调节剂对植物插条的生根情况有很大的影响。 ②用不同浓度生长素类调节剂处理插条，其影响程度不同。 ③存在一个最适浓度，在此浓度下植物插条的生根数量最多，生长最快。 （2）实验方法 方法 对象 溶液深度 溶液浓度 时间 条件 浸泡法 插条②基部 约3 cm ③较低 几个小时至一天 遮阴、湿度高 ①沾蘸法 约1.5 cm 较高 约5 s — （3）实验材料的要求 ①生长旺盛的一年生枝条：细胞分裂能力强，易成活。 ②带适量幼芽和叶：产生生长素，促进根的形成。 ③适当去除成熟叶：降低蒸腾作用，减少水分散失。 （4）实验过程 （4）实验结果 生长素类调节剂促进植物插条生根与其浓度有关，在最适浓度下，植物插条生根数量最多，高于或低于最适浓度，插条生根数量少并且存在促进生根效果相同的两个不同生长素类调节剂浓度。 （5）注意事项 ①为了保证实验设计的严谨性，还需要设置重复实验和一定的对照实验。 ②预实验时需要设置清水的空白对照，在预实验的基础上再次实验时不需要空白对照；预实验可以确定实验范围，但不能减小实验误差。 ③处理时插条上下不能颠倒，否则插条不能成活；扦插时要去掉插条成熟叶片，目的是降低蒸腾作用，保持植物体內的水分平衡。 7.实验：尝试利用乙烯利催熟水果 （1）实验原理 乙烯利工业品为液体（物质状态），当溶液pH<3.5时，它比较稳定，但随pH升高，它会分解释放出乙烯。 （2）实验方法：喷洒法、涂抹法或浸泡法。 （3）喷洒法实验步骤 ①将未成熟的猕猴桃分成两组，放在烧杯中，编号为甲组和乙组。 ②甲组喷洒一定浓度的乙烯利，乙组喷洒等量的清水。 ③用保鲜膜对烧杯进行封口。 ④每天观察猕猴桃的成熟情况。 ⑤第5或第6 d时，观察猕猴桃成熟的情况（从硬度、甜度上观察）。 （4）实验结果分析 实验组和对照组的猕猴桃均有一定的成熟，但实验组的成熟度更高。对照组的结果表明猕猴桃存在一定的自熟作用。 （5）实验注意事项 ①实验进行的最适宜温度为20～30 ℃。 ②要严格掌握药液的喷洒浓度。同时注意植物品种、生长状况，因地制宜确定浓度。 ③乙烯利是强酸性物质，使用时避免接触皮肤、眼睛等。 【教材拾遗】（选择性必修1 P100正文）相比于植物激素，植物生长调节剂的效果更稳定，原因是植物生长调节剂是人工合成的，植物体内缺乏分解它们的酶。 考点4 环境因素参与调节植物的生命活动★★★☆☆ 1.光对植物生长发育的影响 （1）提供能量：光合作用。 （2）调节作用：种子萌发，植株生长、开花、衰老等都受光的调控。 （3）调节实质：光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 （4）光敏色素 ①本质：蛋白质（色素——蛋白复合体），主要吸收红光和远红光。 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生理作用：可参与调节种子萌发、茎的伸长、气孔分化、叶绿体和叶片运动、成花诱导、花粉育性等生理过程。 （5）调控机制 【教材拾遗】（选择性必修1 P109拓展应用）（1）将莴苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，莴苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，莴苣种子对红光更敏感，所以在自然光照射下会发芽。 （2）昙花一般夜间开花，受昼夜交替节律的影响。如果要让昙花白天开花，可采取的措施是遮光处理。 2.参与调节植物生命活动的其他环境因素 （1）温度 ①实例： 1）年轮形成：树木的年轮表现出季节性周期变化。在春夏季细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积小，树干上形成颜色较深的带。 2）春化作用：经过一定时间的低温诱导，促使植物开花的作用。 ②机理：植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的，温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。温度在很大程度上决定植物分布的地域性。 （2）重力 【教材拾遗】（选择性必修1 P107旁栏思考）根的向地生长和茎的背地生长的意义：根向地生长，可以深扎根，有利于吸收水分和无机盐；茎背地生长，可以将枝条伸向天空，有利于吸收阳光进行光合作用。 3.植物生长发育的整体调控 （1）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。 （2）具体表现 ①植物的生长、发育、繁殖、休眠都处在基因适时选择性表达的调控之下。 ②多细胞植物体，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息。 ③激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。 第32讲 种群（必备知识） 考点1 种群的数量特征★★★☆☆ 1.种群的概念 在一定的空间范围内，同种生物所有个体形成的集合就是种群。 2.种群的数量特征 （1）相关概念辨析 名称 定义 特点或作用 种群 密度 种群在单位面积或单位体积中的个体数 是种群最基本的数量特征 出生率、死亡率 单位时间内新产生的个体数目或死亡的个体数目占该种群个体总数的比值 直接决定种群密度 迁入率、迁出率 单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比值 直接决定种群密度 年龄 结构 一个种群中各年龄期的个体数目的比例（包括增长型、稳定型、衰退型） 影响出生率和死亡率，进而影响种群密度；可预测种群数量的变化趋势 性别 比例 种群中雌雄个体数目的比例 影响出生率，进而影响种群密度 特别提醒 1.种群密度反映了种群在一定时期的数量，但不能反映种群数量的变化趋势。 2.种群数量受气候、天敌等多种因素的影响，根据年龄结构无法准确判断种群数量的变化趋势。 （2）种群的数量特征之间的关系 ①不同类型年龄结构与种群密度关系 ②年龄结构为稳定型的种群，种群数量在近期不一定（填“一定”或“不一定”）能保持稳定。 理由：出生率和死亡率不完全决定于年龄结构，还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响。此外，种群数量还受迁入率和迁出率的影响。 ③利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体会降低害虫的种群密度，原理是性引诱剂诱杀害虫的雄性个体会导致害虫的性别比例失调，从而降低出生率，导致种群密度明显降低。 3.种群密度的调查方法 （1）样方法 ①概念：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过统计每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估算值。 ②适用范围：植物和活动范围小的动物。 ③取样方法 ④取样关键：随机取样。 ⑥计算公式 种群密度＝＝。 （注：这里的N1、N2等指的是样方的种群密度，而不是指样方的个体数量。） 【教材拾遗】（选择性必修2P5探究·实践）单子叶草本植物常常是丛生或蔓生的，从地上部分难以辨别是一株还是多株；双子叶草本植物的个体数目则易于辨别。 （2）标记重捕法 ①适用范围：活动能力强和活动范围大的动物。 ②调查过程 确定调查对象→初捕M只并全部标记→放回原处一段时间后，重捕n只，记录带标记的m只，再计算种群数量N（计算种群密度再除以面积或体积）。 ③计算方法：N（种群数量）＝×M（初次捕获标记数）。 （3）灯光诱捕法 对于有趋光性的昆虫，还可以用黑光灯进行灯光诱捕的方法调查种群密度。 （注意：在调查分布范围较小、个体较大的种群时，可以逐个计数。） 【教材拾遗】（选择性必修2P2正文）黑光灯诱捕昆虫和性外激素诱杀害虫的原理不同，前者利用了昆虫的趋光性，后者利用了昆虫之间通过化学物质传递信息的原理。前者属于物理信息，后者属于化学信息。 （4）逐个计数法 调查分布范围小、个体较大的种群，调查数为真实值。如调查某山坡上的珙桐密度。 （5）抽样检测法 对于酵母菌等微生物可以用抽样检测法调查种群密度。 （6）取样器取样法 对于土壤中小动物可以用取样器取样法进行采集、调查。 考点2 种群数量的变化★★★☆☆ 1.种群数量变化的研究方法 （1）研究方法：建立数学模型。 ①概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 ②作用：描述、解释和预测种群数量的变化。 （2）一般步骤 （3）表达形式 ①数学公式：科学、准确，但不够直观。 ②曲线图：直观，但不够精确。 2.种群数量增长的两种模型 曲线模型 增长模型 A：“J”形（型）曲线 B：“S”形（型）曲线 前提条件 （形成原因） 理想状态：食物、空间充裕，气候适宜，没有天敌和其他竞争物种 现实状态：食物、空间有限，存在敌害等 特点 种群数量连续增长。数学模型： Nt＝N0λt（N0为种群起始数量，t表示时间，λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数，Nt表示t年后该种群的数量） 增长到一定数量后保持相对稳定。增长速率先增大后减小，种群数量达到K/2时，增长速率最快；达到环境容纳量，即K值时，停止增长，增长速率为0 K值有无 无K值 有K值 适用范围 实验条件下或迁入新环境最初一段时间不存在环境阻力的种群 存在环境阻力的种群 联系 ①两种增长曲线的差异主要在于环境阻力（即图中阴影部分）对种群数量增长的影响不同； ②“J”形增长“S”形增长； ③环境阻力按自然选择学说，就是在生存斗争中被淘汰的个体数 （注：数学公式：科学、准确，但不够直观。曲线图：直观，但不够精确。） 特别提醒 1.环境容纳量（K值）是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量，并不是种群数量达到的最大值。 2.“J”形增长曲线中不存在K值，“S”形增长曲线中增长速率最大时对应的种群数量为K/2，增长率或增长速率为0时对应的种群数量为K。 3.K值和K/2值及其在实践中的应用 （1）K值不是一成不变的 K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件改善时，K值会上升。 （2）不同曲线模型中“K值”与“K/2值” 图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A′、C′、D′时间所对应的种群数量为K/2值。 （3）K值及K/2值的应用 K值的应用 K/2值的应用 （野生）资源 开发、利用 与保护 保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值 种群数量达到环境容纳量的一半时，种群增长速率最大，再生能力最强。把握K/2值处的黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量，又可保持种群快速增长”，符合可持续发展的理念 有害生物 的防治 增大环境阻力（如为防鼠害而封锁粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等），降低K值 务必及时控制种群数量，严防达到K/2值处（若达到K/2值处，可导致该有害生物成灾） （4）λ解读 ①a段——λ＞1且恒定，种群数量呈“J”形增长。 ②b段——λ尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率，则种群数量一直增长。 ③c段——λ＝1，种群数量维持相对稳定。 ④d段——λ＜1，种群数量逐年下降。 ⑤e段——虽然λ呈上升趋势，但仍未达到1，故种群数量逐年下降。 （5）应用实例（以野生大熊猫为例） ①大熊猫锐减的重要原因：大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其K值会变小。 ②建立自然保护区，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。 4.种群数量的波动 （1）在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。 （2）对于大多数生物来说，种群数量总是在波动中。在某些特定条件下可能出现种群爆发。 （3）当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等而衰退、消亡。 考点3 影响种群数量变化的因素★★★☆☆ 1.影响因素 （1）非生物因素 ①阳光：如森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度，即主要取决于林下植物受到的阳光光照强度。 ②温度：如蚊类等昆虫在寒冷季节到来时一般会全部死亡，这主要是受气温降低的影响。 ③水：如气候干旱是东亚飞蝗种群爆发式增长的主要原因。 （2）生物因素 ①种内因素：如种内竞争的加剧，使种群的增长受到限制。 ②种间因素： 1）种间竞争：如双小核草履虫和大草履虫之间。 2）捕食：如猞猁和雪兔之间。 3）寄生：如寄生虫与宿主动物之间。 2.密度制约因素和非密度制约因素 （1）密度制约因素 密度制约因素相当于生物因素，如捕食、寄生、食物等，对种群制约的作用强度随种群密度的加大而加强。一般来说，食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的。 （2）非密度制约因素 气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关，因此被称为非密度制约因素。 【教材拾遗】（选择性必修2P17思维训练）据循环因果关系分析猎物和捕食者种群数量变化的相关性：自然生态系统中猎物增多会导致捕食者增多，捕食者增多会使猎物数量减少，猎物减少会引起捕食者数量减少，最终使猎物和捕食者在一定水平上保持动态平衡。 3.种群研究的应用 （1）有利于对濒危动物采取合理的保护对策。 （2）在渔业上的应用：中等强度的捕捞（捕捞后使鱼的种群数量处在K/2左右）有利于持续获得较大的鱼产量。 （3）在有害生物防治中的应用：既适当采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量，又通过减少其获得食物的机会等方法，降低其环境容纳量。 考点4 实验：培养液中酵母菌种群数量的变化★★★☆☆ 1.实验原理 （1）用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。 （2）在理想的环境条件下，酵母菌种群数量呈“J”形曲线增长；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群数量呈“S”形曲线增长。 （3）计数酵母菌数量可用抽样检测的方法。 （4）计数方法：显微计数法。 2.实验流程 （1）酵母菌培养：液体培养基，无菌条件。 （2）振荡培养基：使酵母菌均匀分布于培养液中。 （3）观察并计数 ①将含有酵母菌的培养液滴在计数板上盖玻片边缘，让培养液自行渗入，用滤纸吸去多余的培养液；②待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，在显微镜下计数一个小方格内酵母菌的数量；③估算1mL培养液中酵母菌总数。 （4）重复（2）、（3）步骤：连续观察7天，统计数目。 （5）绘图分析：将所得数值用曲线表示出来，得出酵母菌种群数量的变化规律。 3.结果分析 （1）开始一段时间内，酵母菌的增长符合“S”形曲线增长模型。 （2）de段曲线下降的原因可能有营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。 4.注意事项 （1）从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小估算误差。 （2）本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成自身对照；需要做重复实验，目的是尽量减小误差，应对每个样品计数三次，取其平均值。 （3）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数。稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数，以每个小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。 （4）显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。 （5）每天计数酵母菌数量的时间要固定。 （6）使用血细胞计数板时，若先滴加样液，再盖盖玻片会使计数结果偏大，因为液滴表面张力的存在，使计数实际体积大于计数室体积。 第33讲 群落（必备知识） 第34讲 考点1 群落的结构★★★☆☆ 1.群落的概念及研究问题 （1）概念：在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，叫作生物群落，简称群落。 （2）群落水平上研究的问题 2.群落的物种组成 （1）意义：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。 （2）指标：物种丰富度：一个群落中的物种数目。 （3）规律 ①不同群落的物种组成不同，物种的数目也有差别。我国越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。 ②群落中的物种组成不是固定不变的。随着时间和环境的变化，原来不占优势的物种可能逐渐变得有优势；原来占优势的物种也可能逐渐失去优势，甚至从群落中消失。 3.群落的种间关系 种间关系 数量坐标图 营养关系图 特点 举例 原始合作 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 海葵和寄居蟹 互利共生 两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。如果彼此分开，则双方或者一方不能独立生存 豆科植物与根瘤菌 寄生 一种生物从另一种生物（宿主）的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象 马蛔虫与马 种间竞争 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 同一草原上生活的非洲狮和 斑鬣狗 捕食 一种生物以另一种生物为食 狼与兔，青蛙与昆虫　 特别提醒1.原始合作双方离开仍可独立生活，而互利共生双方离开至少一方不能正常生活。原始合作和互利共生的双方生物数量变化是同步的。 2.一般情况下，捕食者不会将被捕食者全部捕获；寄生生物一般会给宿主造成一定伤害，但不立即导致宿主死亡。 3.当两种生物以同一植物为食，若取食部位不同并不构成种间竞争关系。 4.捕食双方数量变化非同步，被捕食者数量变化在前，捕食者数量变化在后，一般被捕食者数量多于捕食者，但也有例外，比如一棵树上的昆虫，昆虫的数量多于树的数量。 4.群落的空间结构 （1）概念：在群落中，各个生物种群分别占据了不同的空间，使群落形成一定的空间结构。 （2）类型 ①群落的垂直结构：在垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象。 1）森林植物分层： 影响因素：光照、温度、水分和无机盐。 意义：提高了群落利用阳光等环境资源的能力。 2）动物分层： 影响因素：栖息空间和食物条件。 特别提醒 1.“竹林中的竹子高低错落有致”不属于群落的垂直结构，竹林中的竹子是种群层次，不具有群落的空间结构。 2.水体中植物的垂直分布主要是由光照引起的分层现象，属于群落的垂直结构。 3.草坪和树林中的动物都有分层现象。 4.高山上植物的分布取决于温度，从山顶到山脚，分布着不同的植物类群，属于植被的垂直地带性分布，不属于群落的垂直结构。 ②群落的水平结构：在水平方向上表现为“镶嵌分布”。 1）含义：不同地段往往分布着不同种群，同一地段上种群密度也有差别。 2）原因：地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同以及人与动物的影响等。 （3）群落结构的形成原因与意义 ①形成原因：在长期自然选择基础上形成的对环境的适应。 ②意义：利于群落整体对自然资源的充分利用。 【教材拾遗】（选择性必修2P25图2－4）群落植物垂直分层的意义是提高了群落利用光能等资源的能力，也为动物提供了多种多样的栖息场所和食物来源。 5.群落的季节性 （1）概念：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）特点：生物群落的结构不是静止不变的，会随着时间的推移、气候季节性的交替而发生变化。群落在不同季节，物种组成和空间结构发生改变。 6.生态位 （1）定义：一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位。 （2）研究内容 ①动物：栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。 ②植物：在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征，以及与其他物种的关系等。 （3）意义 群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，有利于不同生物充分利用环境资源，是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。 【教材拾遗】（选择性必修2P27正文）群落中的种间竞争常出现在生态位重叠较大的种群之间，其原因是生态位重叠较大的种群对资源和空间的需求相同点更多。 考点2 研究土壤中小动物类群的丰富度★★★☆☆ 1.实验原理 （1）调查方法：通过取样调查的方法来研究土壤中小动物类群的丰富度，常用取样器取样的方法进行采集、调查。 （2）调查指标：样本中小动物的物种数目和物种在群落中的相对数量。 （3）物种相对数量统计方法：一是记名计算法，二是目测估计法。 特别提醒 区分“标记重捕法、取样器取样法、抽样检测法” （1）标记重捕法一般是针对个体较大、活动能力较强的动物，取样器取样法是针对土壤中的小动物，抽样检测法针对单独的细胞或微生物，各有侧重。 （2）取样器取样法用于调查物种丰富度，标记重捕法和抽样检测法可以比较准确地估算出种群的数量。 2.实验步骤 （1）准备 ①制作取样器。 ②记录调查地点的地形和环境的主要情况。 （2）取样 ①拨开表层落叶。 ②取一定土壤样品。 ③注明取样的时间和地点等 （3）采集小动物 ①常规方法：诱虫器取虫。 ②简易方法：镊子或吸虫器取虫。 （4）观察和分类 ①设计表格便于记录。 ②借助动物图鉴查清名称。 ③使用放大镜、体视显微镜观察。 （5）统计和分析 ①统计物种丰富度和物种在群落中的相对数量。 ②完成研究报告。 3.实验结论 （1）组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。 （2）一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多，群落结构也越复杂。 4.用具分析 （1）诱虫器 诱虫器中的电灯是发挥作用的主要装置，它利用土壤动物具有避光、趋湿、避高温的习性，使土壤小动物下移，落入盛有酒精的烧杯中。 （2）吸虫器 吸虫器中的纱布作用是防止土壤小动物被吸走，将其收集在试管中。 特别提醒 1.统计土壤中小动物类群丰富度既要统计物种丰富度也要统计不同物种在群落中的数量。 2.使用无底花盆是为了提供通气环境，便于小动物向下移动。使用体积分数为70%的酒精溶液，既可以杀死小动物，也利于保存小动物。 考点3 群落的主要类型及群落的演替★★★☆☆ 1.群落类型的分类依据：外貌特征和物种组成。 2.主要的陆地生物群落类型 群落类型 荒漠生物群落 草原生物群落 森林生物群落 生存环境 极度干旱；降水稀少且分布不均匀 半干旱；不同年份或季节雨量不均匀 湿润或较湿润 群落结构 物种少；结构非常简单 物种较少；结构相对简单 物种繁多；结构非常复杂且相对稳定 生存生物特点 动植物具有耐旱特性 各种旱生多年生草本植物占优势，动物善于挖洞或快速奔跑 阳生植物多居上层；阴生植物利用光能较强；动物善于树栖和攀缘 3.其他群落类型 （1）湿地生物群落：动植物物种十分丰富，既有水生生物也有陆生生物。 （2）海洋生物群落：分布有数量众多的浮游植物、大型藻类、种类繁多的动物等。 4.群落中生物的适应性 （1）生活在某一地区的物种能够形成群落，是因为它们都能适应所处的非生物环境。 （2）群落中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。 （3）在不同的群落中，生物适应环境的方式不尽相同。 ①生物以特定的形态结构适应环境，如沙漠中骆驼刺发达的根系、仙人掌的叶片退化为刺状。 ②生物体可以通过调节生理功能适应环境，如鹿蹄草叶肉细胞中大量储存五碳糖等物质来降低冰点等。 ③生物还可以通过特定的行为适应环境，如有些动物的冬眠或夏眠等。 特别提醒 1.荒漠生物群落中生物的适应性体现：植物叶片呈针状、气孔在夜间开放、根系强大等，从而减少水分散失、加强水分摄取；许多动物表皮外有角质鳞片、以固态尿酸盐的形式排泄含氮废物，以减少水分散失。2.草原生物群落中生物的适应性体现：植物往往叶片狭窄，表面有茸毛或蜡质层，能抵抗干旱；动物大都具有挖洞或快速奔跑的特点。 5.群落的演替 （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。 （2）类型：根据起始条件划分为初生演替和次生演替。 类型 初生演替 次生演替 概念 在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替 在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替 实例 在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替 火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替 演替 过程 裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→乔木阶段 一年生杂草→多年生杂草→灌木→乔木（气候适宜） 历经 时间 经历的时间比较长 经历的时间比较短 （3）初生演替和次生演替的区别 除了演替起点的不同，初生演替与次生演替的区别还有：初生演替速度慢，趋向形成新群落，经历的阶段相对较多；次生演替速度快，趋向于恢复原来的群落，经历的阶段相对较少。 （4）群落演替的影响因素 群落外界环境的变化；生物的迁入、迁出；群落内部种群相互关系的发展变化；人类活动，等等。 （5）群落演替原因 影响群落演替的因素常常处于变化的过程中，适应变化的种群数量增长或得以维持，不适应的数量减少甚至被淘汰，因此，群落就不断地演替。 （6）群落的结果 这两类演替，一般是从结构简单的群落发展为结构复杂的群落，群落中的物种数量和群落层次增多，土壤、光能得到更充分的利用。达到一个与群落所处环境相适应的相对稳定的状态。 （7）人类活动对群落演替的影响 在某一地区，群落演替的结果往往是由环境和群落内的生物共同作用而决定的，人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。 特别提醒 1.演替并不是“取而代之”。演替过程中一些种群取代另一些种群，是一种“优势取代”而非“取而代之”。 2.群落演替到与环境处于平衡状态时，就以相对稳定的群落为发展的顶点，此时群落内物种组成处于动态变化中。 3.并不是所有群落都可以演替到森林阶段。如干旱地区，一般只能演替到草本植物阶段或稀疏的灌木阶段。 第34讲 生态系统的结构（必备知识） 考点1 生态系统的概述★★★☆☆ 1.概念：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，叫作生态系统。 2.范围： ①生态系统的空间范围有大有小。 ②生物圈是地球上最大的生态系统，包括地球上的全部生物及其非生物环境。 3.结构：由组成成分和营养结构（食物链和食物网）构成。 4.功能：进行物质循环、能量流动、信息传递。 5.生态系统的类型 （1）自然生态系统：可划分为水域生态系统、陆地生态系统。 （2）人工生态系统：可分为农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、城市生态系统等。 考点2 生态系统的结构★★★☆☆ 1.生态系统的组成成分及其相互关系 （1）组成成分 成分 范畴 营养方式 作用 非生物 成分 光、水、空气、无机盐及非生物的有机物等 — 生物群落中物质和能量的根本来源 生产者（生态系统的基石） ①进行光合作用的绿色植物、蓝细菌、光合细菌等； ②进行化能合成作用的硝化细菌等 自养 把无机物制造成有机物，把光能等转化为有机物中的化学能，从而可以被生物所利用 消费者 ①绝大多数动物； ②营寄生生活的植物（如菟丝子）、细菌和病毒等 异养 加快生态系统的物质循环；对植物的传粉、种子的传播等具有重要作用 分解者 ①营腐生生活的细菌、真菌； ②腐生动物，如蜣螂、蚯蚓等 异养 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，返还到无机环境中，供生产者重新利用 特别提醒 1.三类“不一定” （1）生产者不一定是植物（如蓝细菌、硝化细菌），植物不一定是生产者（如菟丝子营寄生生活，属于消费者）。 （2）消费者不一定是动物（如营寄生生活的微生物等），动物不一定是消费者（如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于分解者）。 （3）分解者不一定是微生物（如蚯蚓等动物），微生物不一定是分解者（如硝化细菌、蓝细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者）。 2.两类“一定” （1）生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者。 （2）营腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是营腐生生活的生物。 （2）生态系统各成分的相互关系 生产者和分解者是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。 特别提醒“非生物的物质和能量”和“生产者”两者之间为双向箭头，“非生物的物质和能量”指入箭头多，“生产者”指出箭头多。 2.生态系统的营养结构——食物链 （1）概念：由生产者和消费者通过捕食关系形成食物链。 （2）特点 ①关联性：生产者为第一营养级，消费者处于较高的营养级，各营养级之间由于食物关系而形成链。除了捕食食物链，还有腐生食物链和寄生食物链等。 ②有限性：一条食物链一般不会超过5个营养级。 ③单向性：捕食食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，通常不会逆转。 ④群体性：某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。 ⑤动态性：食物链中各营养级生物之间是相互制约的，使它们的数量始终处于一种动态变化中。这种制约可能来自种间，也可能来自种内。 3.生态系统的营养结构——食物网 （1）概念：在一个生态系统中，食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。 （2）食物网分析 ①营养位置：同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如猫头鹰在下图食物网中分别占第三、四、五营养级，即猫头鹰在该食物网中占有三个不同的营养级。 ②种间关系：在食物网中，两种生物之间可能有两种及以上的关系，如蛇与猫头鹰，二者之间既有捕食关系，又有种间竞争关系。 ③复杂程度：食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而不是取决于生物数量。 （3）食物链和食物网功能 ①生态系统物质循环和能量流动就是沿着食物链和食物网进行的。 ②错综复杂的食物网是使生态系统保持相对稳定的重要条件。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力越强。 【教材拾遗】一般来说，一个生态系统的食物链越多，食物网越复杂，这个生态系统抵抗外界干扰的能力与保持自身稳定的能力加强。农田和果园等人工生态系统可以通过增加或延长食物链，提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品。例如，水田养鱼、果园养鸡等。 4.构建食物链 （1）依据如下曲线图和柱状图构建的食物链分别为乙→丙→甲（提示：捕食者的高峰滞后于被捕食者）、丙→甲→乙→丁。 （2）根据所含能量（生物量）构建 ①分析依据：根据相邻两个营养级间能量传递效率是10%～20%，可推测能量相差在5倍以内，很可能为同一营养级。 ②分析结果：图2生物可形成一条食物链：丙→甲→乙→丁；图3生物可形成食物网：。 营养级 A B C D Pg 15.9 870.7 1.9 141.0 表格中Pg表示生物同化作用固定能量的总量，根据能量多少和传递效率10%～20%可以确定食物链为B→D→A→C。 （3）根据生物体内有害物质的浓度“由少到多”构建食物链（网） 生物体 A B C D E 有机汞浓度/ppm 0.06 7 0.51 68 0.39 ①分析依据：重金属、农药等有害物质被生物体吸收后难以排出体外，所以此类物质会随着食物链逐级积累，即营养级越高的个体中含有有害物质的量越多。 ②分析结果：。 第35讲 生态系统的功能及其稳定性（必备知识） 考点1 生态系统的能量流动★★★★☆ 1.能量流动的概念解析 （1）概念：生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 （2）能量流动的过程 起点 生产者 源头 光能 能量 输入 相关生理过程 光合作用、化能合成作用 总能量 生产者固定的太阳能等 能量的 传递 传递形式 有机物 传递渠道 食物链和食物网 能量的 散失 相关生理过程 呼吸作用 形式 热能 [教材隐性知识]源于选择性必修2P55“思考·讨论”：生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。流入生态系统的能量一部分储存在生物体有机物中，而另一部分通过生物的呼吸作用以热能的形式散失至非生物环境中，两部分之和与流入生态系统的能量相等（填“相等”或“不相等”）。 2.能量流经生态系统的过程 （1）第一营养级能量流动 特别提醒 1.图中第一营养级生产者固定的太阳能中，一部分能量用于呼吸消耗，余下的用于自身的生长、发育和繁殖，即积累的能量。 2.未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。 （2）第二营养级能量流动过程分析 ①输入该营养级的总能量是指图中的b。 ②粪便中的能量（c）不属于（填“属于”或“不属于”）该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。 ③初级消费者同化的能量（b）＝呼吸消耗的能量（d）+用于生长、发育和繁殖的能量（e）。 ④用于生长、发育和繁殖的能量（e）＝遗体残骸中的能量（h）+下一营养级摄入的能量（i）+未被利用的能量（j）。 特别提醒 1.摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。 2.粪便中的能量≠尿液中的能量：粪便中的能量不属于动物同化量，但尿液中尿素所含能量应属于动物同化量的一部分。 3.一个营养级所同化的能量的“2个”“3个”“4个”去路： “2个”去路：同化能量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。 “3个”去路（无时间单位）：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一个营养级的能量。 “4个”去路（以年为单位）：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一个营养级的能量＋未被利用的能量。 注意：最高营养级的生物没有流入下一个营养级的能量。 3.能量流动的特点 （1）单向流动。原因：①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的；②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能（填“能”或“不能”）被生物群落重复利用，因此能量无法循环。 （2）逐级递减（每个营养级传入下一营养级的能量仅有10$