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文档简介
1、张庆勉 整理分子与细胞1分子与离子(1)生物的基本特征:以细胞为基本结构和功能单位,有相同的化学成分,新陈代谢,稳态,应激性,生殖与遗传,进化。(2)组成细胞的主要元素有C、H、O、N等,其中C是所有生命系统中的核心元素。2无机物(1)水是细胞内含量最多的化合物(6090)。水是细胞内良好的溶剂,是生物体内物质运输的主要介质;水具有调节体温的作用。没有水就没有生命,水是生命的摇篮。(2)大多数无机盐以离子形式存在,对于维持生命活动有重要作用,如维持血浆的正常浓度、酸碱平衡和神经肌肉的兴奋性,哺乳动物血液中Ca2+含量过低会发生抽搐,Fe2+是血红蛋白的主要成分,Mg2+是叶绿素的必需成分。3有
2、机化合物及生物大分子(1)糖类由C、H、O组成。根据糖类是否能够水解及水解后的产物,糖类可分为单糖、二糖和多糖。单糖是不能水解的糖,是糖类的结构单元,葡萄糖和果糖都是单糖,分子式均为C6H12O6,葡萄糖是最重要的能源物质。蔗糖和麦芽糖属于二糖,分子式是C12H22O11,其中一分子蔗糖的水解后的终产物是一分子葡萄糖和一分子果糖,一分子麦芽糖的水解后的终产物是两分子葡萄糖。多糖有淀粉、纤维素和糖元,其中淀粉、纤维素水解后的终产物是许多个葡萄糖分子。淀粉和糖元是生物体内的重要贮能物质,糖元贮藏在动物的肝脏和肌肉中。(2)脂质由C、H、O组成,有的含有P、N。脂质包括油脂、磷脂、植物蜡和胆固醇。油
3、脂由甘油和脂肪酸组成,是生物体内主要储存能量的物质。磷脂分子是由亲水极性头部的磷酸和亲脂非极性尾部的脂肪酸构成,它是构成细胞内各种膜结构的重要成分。植物蜡对植物细胞起保护作用。胆固醇是人体必需的,但血液中胆固醇过多可能引起心脑血管疾病。(3)蛋白质的基本组成单位是氨基酸,约有20种,其结构通式是个碳原子上同时连接着一个氨基(NH2),一个羧基(COOH),一个R基,一个H,不同的氨基酸有不同的R基。人体必需的氨基酸:甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、精氨酸、组氨酸、色氨酸、苯丙氨酸。一个氨基酸分子的氮基(NH2)与另一个氨基酸分子的羧基(COOH)相连接,同时失去一分子水的过
4、程称为脱水缩合,连接两个氨基酸分子的键(NHCO)称为肽键,两个氨基酸分子缩合而成的化合物称为二肽。3个或3个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构称为多肽多肽通常呈链状结构,叫肽链。一条或几条肽链形成一定的空间结构称为蛋白质。肽键数脱去水分子数氨基酸数目肽链数。由于氨基酸种数、数目、排列次序和肽链空间结构不同,因而蛋白质结构具有多样性。蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质分子功能的多样性:构成细胞和生物体的重要物质,如肌肉蛋白;催化作用,如酶;调节作用,如胰岛素、生长激素;免疫作用,如抗体;运输作用,如细胞膜上的载体。蛋白质空间结构会随温度升高发生改变,空间结构一旦改变,便会失去生物学活性,即蛋白
5、质的热变性,温度超过4050时,一般则蛋白质生物学活性就可能失去。(4)核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)两种。DNA存在于细胞核、线粒体和叶绿体内,DNA中贮藏的遗传信息控制着细胞的所有活动,并决定细胞和整个生物体的遗传特性。RNA主要分布在细胞质,RNA在合成蛋白质时是必需的。(5)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验,依据某些化学试剂能够与生物组织中的有关物质产生特定的颜色反应这一原理设计的。可溶性还原糖与本尼迪特试剂发生作用生成砖红色沉淀沸水浴加热,麦芽糖、葡萄糖和果糖是还原糖;脂肪可以被苏丹(或苏丹)染成橙黄色(或红色)必须用显微镜观察;蛋白质与双缩脲试剂发生作用可
6、以产生紫色反应先加NaOH,后加CuSO4;淀粉遇碘变蓝色。4细胞概述(1)细胞学说主要阐明了生物结构的统一性,即所有的生物都是由一个或者多个细胞组成的;细胞是所有生物的结构和功能的基本单位;所有的细胞必定是由别的细胞产生的。(2)最小的细胞是属于细菌类的支原体细胞;最大的细胞是鸵鸟蛋的卵黄;生物体的增大,主要是由于细胞数目的增多。细胞体积大,其表面积与体积之比就相对变小,如果表面积与体积之比越大,细胞与外界物质交换速度就越快。原核细胞没有核膜包被的细胞核,真核细胞有核膜包被的细胞核。(3)使用高倍镜观察细胞的实验操作过程:先在低倍镜下观察,找到要观察的物象;移动载玻片,将所要观察的细胞(物象
7、)移动到视野中央;转动转换器,让高倍镜头正对通光孔;调节细准焦螺旋,使物象清晰。低倍镜与高倍镜比较:低倍物镜镜头短、视野亮度亮、物象小、细胞数量多;高倍物镜镜头长、视野亮度暗、物象大、细胞数量多少。光学显微镜观察标本时,标本被放大倍数是指放大标本的长度或宽度,显微镜观察到的物像是倒像,因此物像移动的方向与装片移动方向相反。(4)右图,1-细胞膜,2-细胞壁,3-细胞溶胶,4-叶绿体,5-高尔基体,6-核仁,7-染色质,8-核被膜,9-核基质,10-核孔,11-线粒体,12-内质网,13-核糖体,14-液泡,15-中心体5细胞膜与细胞壁(1)细胞膜,主要由磷脂分子和蛋白质分子组成。两层磷脂分子(
8、脂双层,称单位膜)构成基本支架,蛋白质分子(脂蛋白)覆盖、贯穿、镶嵌在基本支架(双层磷脂分子层)中。结构特点是具有一定的流动性。在细胞控制和细胞通讯方面有重要作用:有些膜蛋白控制某些分子和离子的出入(物质交换),有些膜蛋白起着生物催化剂的作用(酶),有些可以起着细胞标志物的作用(细胞识别、免疫)。功能特性是选择透过性。(2)细胞壁,植物细胞的细胞膜外有一层细胞壁,主要由纤维素组成;全透性,具有保护细胞和支撑植物体作用。真菌和细菌的细胞壁和植物细胞细胞壁成分不相同。(3)验证活细胞吸收物质的选择性。6细胞质(1)内质网:单层膜结构,由囊腔和细管组成的细胞器。内质网向内与细胞核膜相连,向外与质膜相
9、连,构成复杂的膜系统。内质网是它有两种类型,粗面内质网,上面有核糖体颗粒,具运输蛋白质的功能;光面内质网,没有颗粒,具氧化酒精和合成磷脂的功能。(2)核糖体:非膜结构。由RNA和蛋白质组成,是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所。(3)高尔基体:单层膜结构,由扁平小囊和小泡组成。是细胞中的物质转运系统,承担着物质运输的任务。在动物细胞中与分泌物的形成有关,并有运输作用。在植物细胞中与细胞壁的形成有关。(4)线粒体:双层膜结构,由外膜、内膜和基质构成,内膜突起形成嵴,内有少量DNA、RNA和核糖体,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,被称为“动力车间”。(5)叶绿体:双层膜结构,内膜里面充满基质,基粒的类囊
10、体膜(光合膜)上分布有叶绿素(主要吸收红光和蓝紫光),包括叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)和类胡萝卜素(主要吸收蓝紫光),包括胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色)。是植物进行光合作用的细胞器。(6)液泡,单层膜结构,内有细胞液,含有无机盐类、糖类、氨基酸、色素等。植物的花、果实和叶有各种颜色是由于液泡中的各种色素引起。能调节细胞渗透吸水的作用。(7)中心体:中心体是由2个中心粒组成,呈垂直排列,与细胞有丝分裂有关。(8)细胞溶胶,细胞进行新陈代谢的主要场所。(9)观察叶绿体。(10)与分泌蛋白合成、运输、分泌有关的细胞器是:核糖体(合成)、内质网(运输)、高尔基体(加工)、线粒体(提供能量
11、)。具有双层膜结构的细胞器是:细胞核、叶绿体、线粒体。具有单层膜结构的细胞器是:内质网、高尔基体、液泡。不具膜结构的是:中心体、核糖体。7细胞核(1)细胞核,最大的细胞器,是遗传物质贮存和复制的场所,是细胞的控制中心。(2)核仁,由某些染色体片段构成,与核糖体形成有关。(3)染色质,主要由DN人和蛋白质构成,染色质和染色体是同一种物质在细胞分裂不同时期的两种不同形态,染色体的数目等于着丝粒的数目,是遗传物质的主要载体。(4)核被膜,双层膜结构,其外层与粗面型内质网相连,具选择透过性。(5)核孔是蛋白质、RNA等大分子物质进出细胞核的通道。(6)核基质。(7)植物细胞有细胞壁和叶绿体,成熟的植物
12、细胞有明显的液泡,而动物细胞中没有;在低等植物和动物细胞中有中心体,而高等植物细胞则没有。8原核细胞原核细胞与真核细胞的主要区别是有无成形的细胞核,即有无核被膜,原核细胞只有核糖体一种细胞器,细胞呼吸场所是质膜,所有细菌(如硝化细菌、乳酸菌等)是原核生物,而真菌(如酵母菌、霉菌、蘑菇等)是真核生物。9细胞与能量ATP是三磷酸腺苷,结构简式是APPP,其中:A代表腺苷,P代表磷酸基,代表高能磷酸键,代表普通化学键。ATP在细胞内含量很低,但ATP与ADP可以相互转化(其中物质可逆,能量不可逆)。ADP转化成ATP时所需要的能量,对于动物和人来说,来自细胞内呼吸作用中分解有机物释放出的能量(场所是
13、细胞质基质、线粒体);对于绿色植物来说,还可来自光合作用(场所是叶绿体)。从反应的性质分析,ATP的分解是一种水解反应,所需的酶是水解酶,而ATP的合成是一种合成反应,所需的酶为合成酶。ATP分解产生的能量是各项生命活动所需能量的直接来源。10物质出入细胞的方式(1)扩散是指分子从高浓度处向低浓度处运动的现象,水分子通过膜的扩散称为渗透,渗透方向是从水分子相对较多处向相对较少处扩散,即从低浓度向高浓度方向扩散。(2)教材图3-4所示,当细胞内外水分子的相对数目相等,也就是溶液浓度相等时,红细胞和植物细胞都没发生变化;当细胞外水分子的相对较多,也就是溶液浓度相对低时,红细胞吸水而破裂,植物细胞吸
14、水而膨胀;当细胞内外水分子的相对较少,也就是溶液浓度相对高时,红细胞失水而收缩,植物细胞失水而发生质壁分离。(3)被动转运是从高浓度一侧运输到低浓度一侧,不消耗能量。其中不需要载体蛋白的扩散有H2O、CO2、甘油等;需要载体蛋白的扩散称为易化扩散。主动转运是指从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体,需要消耗ATP的能量。主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式。(4)物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧,称为被动转运,如氧、二氧化碳、甘油等小分子跨过膜的扩散以及水的渗透。主动转运能根据细胞的需要转运分子或离子,细胞所需要的许多种小分子或离子,它们不能直接穿过质膜,需借助细胞膜中的一类转运
15、蛋白(或载体蛋白),才能被转运到细胞内。这种转运仍是一种扩散作用,但速率要大得多,称为易化扩散。(5)进出细胞的物质被一部分质膜包起来,然后这一部分质膜与整个质膜脱离,裹着该物质运到细胞的内侧,称为胞吞;运到细胞的外侧,称为胞吐。(6)观察植物细胞的质壁分离与质壁分离复原实验原理:成熟植物细胞的原生质层(主要包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质)相当于一层半透膜,原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,植物细胞就通过渗透作用失水,发生质壁分离(液泡体积缩小、颜色加深、细胞液浓度增大)。当发生质壁分离的细胞,在外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,植物细胞就通过渗
16、透作用吸水,发生质壁分离复原(液泡体积增大、颜色变浅、细胞液浓度减小)。11酶(1)酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质(合成酶的场所主要是核糖体,水解酶的酶是蛋白酶),少数酶是RNA(核酶)。酶的催化作用具有高效性和专一性(每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应);并且需要适宜的温度和pH值等条件,在最适宜的温度和pH下,酶的活性最高。温度和pH偏高和偏低,酶的活性都会明显降低,原因是过酸、过碱和高温,都能使酶分子结构遭到破坏而失去活性。(2)在实验过程中可以变化的因素称为变量,其中人为改变的变量叫自变量。随自变量的变化而变化的变量叫因变量。通常,自变量是原
17、因,因变量是结果,二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。在实验设计和操作中,要尽量减少无关变量,而且不同实验组中的无关变量必须完全相同,这样就可以避免由于无关变量的差异引起实验结果的差异,就能够清晰地研究自变量与因变量的关系。通过对照实验,就可以平衡和消除无关变量的影响。12细胞呼吸(1)需氧呼吸指细胞必须在有氧的参与下,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生CO2和水,同时释放出大量能量的过程,反应如下:C6H12O66O26H2O6CO212H2O能最(30ATP)。包括:笫一阶段(糖酵解)C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)少量H少量能量(细胞溶胶);笫二阶段(柠檬酸循环)
18、2C3H4O3(丙酮酸)6CO2大量H少量能量(线粒体基质);第三阶段(电子传递链)HO2H2O大量能量(线粒体内膜)。(2)厌氧呼吸一般是指细胞在无氧的条件下,把糖类等有机物分解为不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程,始终在细胞溶胶中进行。产生乳酸的厌氧呼吸反应如下:C6H12O62C3H6O3(乳酸)能量(2ATP);第一阶段和有氧呼吸的相同,第二阶段2C3H4O32C3H6O3;高等植物某些器官(如马铃薯块茎、甜菜块根)、高等动物、人和乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸。产生酒精的厌氧呼吸,反应如下:C6H12O62C2H5OHCO2能量(2ATP);第一阶段和有氧呼吸的相同,第二阶段2C
19、3H4O32C2H5OHCO2;高等植物、酵母菌厌氧呼吸的产物是酒精。(3)需氧呼吸与厌氧呼吸的比较:消耗等量的葡萄糖时,产生酒精的厌氧呼吸与有氧呼吸产生的二氧化碳之比为1:3,产生的ATP之比为1:15。呼吸方式需氧呼吸厌氧呼吸不同点场所细胞溶胶、线粒体细胞溶胶条件有氧情况、多种酶缺氧情况、多种酶物质变化葡萄糖水和二氧化碳葡萄糖乳酸或酒精二氧化碳能量变化释放大量能量(30ATP)释放少量能量(2ATP)相同点本质氧化分解有机物,释放能量,供生命活动需要过程第一阶段完全相同,都是在细胞溶胶中葡萄糖被分解成丙酮酸意义为生物体的各项生命活动提供能量,为体内其他化合物的合成提供原料13光合作用(1)
20、光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程,反应如下:6CO212H2OC6H12O66O26H2O。光合作用释放的氧全部来自水,包括光反应和碳反应。(2)光反应在叶绿体的类囊体膜上进行,其中色素吸收光能后,通过光系统把光能电能ATP中活跃的化学能,通过光系统把光能电能NADPH中活跃的化学能,e的传递过程是H2O光系统光系统NADPH;过程包括:2H2O4H4eO2,ADPPi光能ATP,HeNADPNADPH。(3)碳反应在叶绿体基质中进行,首先一个CO2和一个五碳分子(RuBP)形成2个三碳分子(3磷酸甘油酸),接着每个三碳分子接
21、受NADPH和ATP形成1分子三碳糖,三碳糖在叶绿体内可形成淀粉、蛋白质和脂质,在叶绿体外形成蔗糖。光反应为碳反应提供NADPH(强还原剂)和ATP。(4)光反应与碳反应的比较比较项目光反应碳反应区别部位叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质中条件需要光、色素、酶不需要光、色素,需要多种酶物质变化水光解ATP和NADPH合成CO2被周定后进而被还原成糖类能量变化光能电能ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能三碳糖中稳定的化学能联系光反应过程中产生的NADPH和ATP保证了碳反应的顺利进行,而碳反应过程中分解NADPH和ATP,产生了NADP、ADP和Pi,又为光反应合成NAD
22、PH和ATP提供了原料。(5)在叶绿体中色素的提取和分离实验中,95乙醇是有机溶剂,加入SiO2的目的是为了研磨充分,加入少许CaCO3的目的是为了防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏。层析时,是利用色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的扩散得快。色素带从上到下是橙黄色(胡萝卜素)、黄色(叶黄素)、蓝绿色(叶绿素a)、黄绿色(叶绿素b)。(6)探究环境因素对光合作用的影响实验原理:光合速率是指一定量的植物在单位时间内进行多少光合作用,通常是通过测定一定的叶面积在单位时间内氧气的释放量或二氧化碳的吸收量来表示。影响光合速率影响因素有光强度、温度、二氧化碳浓度。在生产上可以通过控制光照的强弱和温度的
23、高低,适当增加作物环境中二氧化碳浓度来提高光合速率。14细胞的增殖(1)连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,这是一个细胞周期。一个细胞周期分为分裂间期和分裂期,分裂间期是指从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前。(2)下图中ab是分裂间期的G1期,进行DNA所需蛋白质的合成和核糖体的增生;bc是分裂间期的S期,进行DNA的复制,DNA分子数加倍;cd是分裂间期的G2期,进行分裂所需蛋白质的合成;de是前期,核膜、核仁消失;ef是中期,着丝粒在赤道板,数目最清晰;fg是后期,着丝粒平分,染色体数加倍;gh是末期,核膜、核仁重新出现。(3)动、植物细胞有丝分裂的区别是前
24、期纺锤体的形成方式不同和末期细胞质的分裂方式不同。有丝分裂的重要特征是将亲代细胞的染色体经过复制以后,精确地平均分配到两个子细胞中去,因而在生物的亲代细胞和子代细胞间保持了遗传性状的稳定性。19在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中,对根尖用10盐酸解离的目的是使细胞分离,用清水漂洗的目的是洗去盐酸,染色的目的是使染色体着色,压片的目的是使细胞分散,显微镜下观察到的细胞是死细胞,处于间期的数目最多。15细胞的分化(1)细胞的分化是指在个体发育过程中,相同细胞的后代,在细胞的形态、结构和生理功能上发生的稳定性差异的过程,生物的个体发育是通过细胞的分化实现的。(2)正常细胞发生突变成为癌细胞的过程称为
25、癌变,它是细胞异常分化的结果;引起癌变的因素称为致癌因素(如各种射线、许多无机或有机化合物、许多种病毒)。癌细胞的特征是能够无限增殖,癌细胞表面粘连蛋白缺失,易在组织间转移。(3)细胞全能性是指一个细胞能够生长发育成整个生物的特性,植物细胞具有全能性,动物细胞核有该物种的全套基因,也具有全能性。干细胞是指一类可以分化为各种细胞的未分化细胞,包括全能干细胞(受精卵)、多能干细胞(胚胎干细胞)和专能干细胞(造血干细胞),干细胞进行不对称分裂。16细胞的衰老和凋亡(1)细胞衰老的主要特征有许多酶活性降低、呼吸减慢,细胞体积增大,线粒体数量减少。细胞衰老和细胞凋亡是细胞生命活动的正常现象。遗传与进化1
26、分离定律(1)遗传图解中常用的符号:P亲本,母本,父本,×杂交,自交(自花传粉同种类型相交),F1杂种第一代,F2杂种第二代。(2)性状是指生物的形态、结构和生理生化等特征的总称;同种生物同一性状的不同表现类型,叫做相对性状;在遗传学上,把杂种F1中显现出来的那个亲本性状叫做显性性状,把杂种F1中未显现出来的那个亲本性状叫做隐性性状;在杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象,叫做性状分离。(3)基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位,是有遗传效应的DNA片段基因的脱氧核苷酸排列顺序就代表遗传信息;控制显性性状的基因,叫做显性基因,一般用大写字母表示;控制隐性性状的基因,
27、叫做隐性基因,一般用小写字母表示;在一对同源染色体的同一位置上的,控制着相对性状的基因,叫做等位基因。(4)表现型是指生物个体所表现出来的性状;基因型是指控制表现型的基因组合;由含有相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体叫做纯合体,可稳定遗传;由含有不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体叫做杂合体,不能稳定遗传,后代会发生性状分离。表现型相同,基因型不一定相同;基因型相同,环境相同,表现型相同,环境不同,表现型不一定相同。(5)杂交是指基因型不同的生物体间相互交配的过程;自交指基因型相同的生物体间的相互交配,植物体中指自花传粉和雌雄异花的同株受粉;测交是指让F1与隐性亲本杂交,用来测定F1
28、的基因型的过程;如果甲为父本,乙为母本进行的杂交称为正交,则乙为父本甲为母本进行的杂交称为反交。(6)在进行减数分裂的时候,等位基因随着同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随着配子遗传给后代,这就是基因的分离规律。(7)豌豆是一种自花授粉植物,而且是闭花授粉。有利于确保杂交实验结果的可靠性;豌豆成熟后籽粒都留在豆荚中,便于观察和计数;豌豆具有多个稳定的、可区分的性状。(8)熟记基本杂交组合:AA×AAAA,AA×Aa1/2AA:1/2Aa,AA×aaAa,Aa×Aa1/4AA:2/4Aa:1/4aa,Aa×aa1/2Aa:1/2a
29、a,aa×aaaa。(9)完全显性是指具有相对性状的两个亲本杂交,所得的F1与显性亲本的表现完全一致的现象;不完全显性是指具有相对性状的两个亲本(如红花金鱼草与白花金鱼草)杂交,所得的F1表现为双亲的中间类型(粉红花金鱼草)的现象;共显性是指具有相对性状的两个亲本(如A型血与B型血)杂交,所得的F1同时表现为双亲的性状(AB型血)的现象。2自由组合定律(1)在两对相对性状的遗传试验中:F1产生配子的过程中,由于在等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合(即基因的自由组合规律),配子的种类是4种,比例为1:1:1:1;F2的表现型种类是4种,比例为9:3:3:1;F
30、2中亲本类型比例5/8或3/8,重组类型是比例为3/8或5/8;F2的基因型中纯合体(能稳定遗传)4种,各占1/16,单杂合体4种,各占2/16,双杂合体1种,占4/16(见右图)。(2)有关自由组合定律的解题:正推法:可用“棋盘法”来解,关键是写对F1产生的配子,并按一定顺序写出,F2在“棋盘”格中的遗传因子类型和表现性状的分布是很有规律的(参考上图)。逆推法:用“分解法”求解,可先对每一对相对性状进行分析,再对两对相对性状综合分析。求概率:两对性状中遗传因子类型的出现概率等于每对性状遗传因子类型出现的概率乘积;两对性状中表现类型出现的概率是每对性状的表现类型出现概率的乘积。隐性突破法:出现
31、隐性就能写出遗传因子类型,如绿色皱粒豌豆为yyrr;出现显性性状就能写出一部分遗传因子类型,如黄色圆粒豌豆为Y_R_。3减数分裂中的染色体行为(1)染色体以两种形态存在,分裂间期以染色质形态存在,只有分裂期以染色体形态存在;根据染色体着丝粒位置,染色体可分为中间着丝粒染色体、近端着丝粒染色体和端着丝粒染色体。(2)分裂间期染色体复制后,形成由一个着丝粒连接着的两条完全相同的子染色体,每个子染色体称为染色单体,这两个子染色体互称为姐妹染色单体。(3)同源染色体是指细胞内起源相同的、形状和大小一般也都相同的两条染色体,一个来自父方,一个来自母方;减数第一次分裂的前期能两两配对的两条染色体一定是同源
32、染色体,此时每一对同源染色体就含有4个染色单体,称为一个四分体,所以1个四分体有1对同源染色体、有2条染色体、4个染色单体、4分子DNA。(4)减数分裂是细胞连续分裂两次,而染色体只复制一次的一种特殊的有丝分裂方式,结果是细胞中的染色体数目比原来的减少了一半。(5)右图,1是分裂间期,主要是染色体复制,结果DNA分子数加倍而染色体数不变;2是减T前期,发生同源染色体配对、形成四分体和交叉互换;3是减I中期,同源染色体排列在赤道面上;4是减I后期,同源染色体分离(等位基因分离),非同源染色体自由组合(非等位基因自由组合),导致染色体、DNA减半;5是减前期;6是减中期,着丝粒排列在赤道板上;7是
33、减后期,着丝粒一分为二,染色体数目加倍。其中1是原始生殖细胞(精原细胞或卵原细胞),2、3、4为初级生殖母细胞(初级精母细胞或初级卵母细胞),5、6、7、8为次初级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体。(6)精子形成时两次分裂都是均等分裂,产生四个精子细胞,卵细胞形成时两次都是不均等分裂,只产生一个卵细胞和三个极体;精子细胞须经变形才成为有受精能力的精子,卵细胞不需经过变形即有受精能力;精子在睾丸中形成,卵细胞在卵巢中形成。(7)细胞分裂图的识别:看有无同源染色体,无同源染色体则为减数第二次分裂。有同源染色体,看有无同源染色体配对、四分体、四分体排在赤道板上,同源染色体分离,如有则为减数第一次分裂
34、,无则为有丝分裂。根据各时期特征判断所处时期。(8)精子与卵细胞结合成为合子的过程称为受精作用。减数分裂和受精作用保持生物染色体数目的恒定,为生物的变异提供了可能。4遗传的染色体学说(1)基因与染色体存在平行关系:基因在杂交过程中保持完整性和独立性,染色体在配子形成和受精过程中,也有相对稳定的形态结构。在体细胞中基因成对存在,染色体也是成对的。在配子中基因只有一个,同样,染色体也只有一条。体细胞中成对的基因一个来自父方,一个来自母方,同源染色体也是。在形成配子时,等位基因互相分离,分别进入不同的配子中,配子中只含有成对基因中的一个;在减数分裂中,同源染色体的两条染色体彼此分离,分别进入不同的配
35、子中,配子中只含有同源染色体中的一条染色体。在形成配子时,随着等位基因分离,非等位基因自由组合地进入不同的配子;在减数分裂中,非同源染色体也是随机进入配子。(2)减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的等位基因(如右图中的AaBb、CcBb),而不是所有的非等位基因(如右图中AaCc)。(3)分离定律的实质:在杂合子细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性,在减数分裂形成配子时,等位基因随着同源染色体的分开而分离,分别进入两配子中去,独立的随配子遗传给后代。(4)自由组合定律的实质:位于非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰的,在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼
36、此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。5性染色体与伴性遗传(1)与决定性别有关的染色体叫做性染色体,与决定性别无关的染色体叫做常染色体;染色体组是指一种生物体细胞中全部染色体的数目、大小和形态特征,观察染色体组型最好的时期是有丝分裂的中期。(2)性别决定发生在受精作用时,XY性别决定如右图。(2)伴X染色体隐性遗传男性患者多于女性患者,女性患者的父亲和所有儿子都患病,伴X染色体显性遗传男性患者小于女性患者,男性患者的母亲和所有女儿都患病,伴Y染色体遗传只在男性中表现,男性患者的父亲和所有儿子都患病。近亲结婚使隐性致病基因纯合的几率增大。(3)要熟记的杂交组合:XAXA
37、5;XAY1/2XAXA:1/2XAY,XAXA×XaY1/2XAXa:1/2XAY,XAXa×XAY1/4XAXA:1/4XAXa:1/4XAY:1/4XaY,XaXa×XAY1/2XAXa:1/2XaY,XAXa×XaY1/4XAXa:1/4XaXa:1/4XAY:1/4XaY,XaXa×XaY1/2XaXa:1/2XaY。(4)常见遗传系谱图的解题思路:首先确定显隐性:致病基因为隐性:口诀为:“无中生有为隐性”即:双亲无病生出患病的子女,此致病基因一定是隐性基因致病。致病基因为显性:口诀为:“有中生无为显性”即:双亲有病生出不患病的子女,
38、此致病基因一定是显性基因致病。其次确定致病基因的位置:伴Y遗传:口诀为:“父传子,子传孙,子子孙孙无穷尽也!”即患者都是男性且有“父子孙”的传递规律。常染色体隐性遗传:口诀为:“无中生有为隐性,生女患病为常隐。”即:双亲无病,生出患病的女儿,此致病基因一定是隐性基因,而且致病基因一定位于常染色体上。常染色体上显性遗传:口诀为:“有中生无为显性,生女正常为常显。”即:双亲有病,生出正常的女儿,此致病基因一定是显性基因,而且致病基因一定位于常染色体上。伴X隐性遗传:口诀为:“母患子必患,女患父必患。”即:致病基因为伴X隐性遗传,则母亲患病,儿子一定都患病;女儿患病,父亲一定患病。伴X显性遗传:口诀
39、为:“父患女必患,子患母必患。”即:致病基因为伴X显性遗传,则父亲患病,女儿一定都患病;儿子患病,母亲一定患病。第三判断致病基因型。通过表现型写出基因型的填空型:显性表现型至少有一个显性基因,隐性表现型一定两个隐性基因。亲代中有隐性纯合体,子代中至少有1个隐性基因,子代中有隐性纯合体,亲代中至少有1个隐性基因。第四几率的计算。设甲事件的几率为a,乙事件几率为b,要求同时出现甲乙的几率,如果是既出现甲又出现乙,则几率为ab,如果是要么出现甲要么出现乙,则几率为ab。6核酸是遗传物质的证据(1)用35S标记蛋白质的噬菌体侵染后,细菌体内无放射性,即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部;而用32P标记
40、DNA的噬菌体侵染细菌后,细菌体内有放射性,即表明噬菌体的DNA进人了细菌体内。在噬菌体中,亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA,而不是蛋白质,即DNA是遗传物质。(2)R型(粗糙型)肺炎双球菌的菌落粗糙,菌体无多糖荚膜,无毒;S型(光滑型)肺炎双球菌的菌落光滑,菌体有多糖荚膜,有毒。活体细菌转化实验过程:a.活的R型细菌注射到老鼠体内,老鼠不死亡;b.活的S型细菌注射到老鼠体内,老鼠死亡。c.加热杀死的S型细菌注射到老鼠体内,老鼠不死亡。d.将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到老鼠体内,老鼠死亡。结论:加热杀死的S型细菌中一定有一种物质能把某些R型细菌转化为S型细菌。离体细菌转化实
41、验:从活的S型细菌中抽取DNA、蛋白质和荚膜物质,分别与活的R型细菌混合,并进行悬浮培养。实验结果表明:只有其中的DNA组分能够把R型细菌转化为S型细菌,而且纯度越高,转化效率越高。如果用DNA酶处理DNA样品,就不能使R型细菌发生转化。实验结论:DNA是遗传物质。(3)烟草花叶病毒的感染和重建实验证明:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。7DNA的分子结构和特点(1)如图所示:组成DNA的基本元素是C、H、O、N、P等;组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸,每个脱氧核苷酸由1个脱氧核糖、1个含氮碱基(胞嘧啶c或腺嘌呤A或鸟 嘌呤G或胸腺嘧啶T)和1个磷酸构成;4种脱氧核苷酸(腺嘌呤A脱氧核苷酸、鸟嘌
42、呤G脱氧核苷酸、胞嘧啶C脱氧核苷酸、胸腺嘧啶T脱氧核苷酸)聚合成脱氧核苷酸链。(2)DNA的双螺旋结构:脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧,形成两条主链(反向平行,构成DNA的基本骨架两条主链之间的横档是碱基对,排列在内侧,碱基对通过氢键连接;DNA分子具有稳定性和多样性(因为DNA中的碱基对的排列顺序是千变万化的)。(3)在双链DNA分子中:不互补的两碱基含量之和占整个分子碱基总量的50,ACAGTCTG50;一条链中不互补的两碱基之和的比值与其互补链中相应的比值互为倒数,(A1C1)/(G1T1)(G2T2)/(A2C2);一条链中的互补的两碱基之和的比值与其在互补链中的比值和在整个分子中的比值
43、都是一样的,(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(AT)/(GC)。8遗传信息的传递DNA的复制(右图)。时期:有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。场所:主要在细胞核中,包括叶绿体和线粒体。条件:模板是亲代DNA的两条母链。原料:四种脱氧核苷酸。能量:ATP;酶。过程:DNA分子复制时,在有关酶的作用下,两条链的配对碱基之间的氢键断开,碱基暴露出来,形成了两条模板链。然后,每一条母链按照碱基互补配对原则,吸引含有互补碱基的核苷酸,最后相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸形成磷酸二酯键,产生一条新链(子链)。这样,原来的一个双螺旋DNA分子就变成了两个双螺旋DNA分子。形成的两个子代DNA
44、分子彼此相同,并且与亲代DNA分子相同。这一过程需要DNA聚合酶的参与。特点:边解旋边复制,半保留复制。DNA复制是遗传物质从亲代向子代传递的基础。9遗传信息的表达中心法则如图:DNA通过复制把遗传信息传递给子细胞或下一代,通过转录和翻译把遗传信息表达成性状。转录是在细胞核内进行的,它是指以DNA的一条链的片段为模板,通过RNA聚合酶的催化,合成RNA的过程。翻译是在细胞质的核糖体中进行的,它是指以信使RNA为模板,以tRNA为运输氨基酸的工具,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。密码子(遗传密码)是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。10生物变异的来源(1)基因突变是指在物理因素
45、(如各种射线、温度剧变)、化学因素(如亚硝酸等)和生物因素(病毒)的作用下,引起基因结构的改变,包括DNA碱基对的增添、缺失或改变。基因突变可分为形态突变、生化突变和致死诱发突变,具有普遍性、多方向性、稀有性、可逆性、有害性。(2)基因重组是指在进行有性生殖时,控制不同性状的基因重新组合,包括基因自由组合(非同源染色体上的非等位基因)和基因交换(同源染色体上的非等位基因)。基因重组是产生新的基因型,是生物变异的主要来源;基因突变是产生新的基因,是生物产生变异的根本原因。(3)染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异。染色体结构变异包括缺失(染色体的某一片段丢失)、重复(染色体增加了某一相同
46、片段)、倒位(染色体的某一片段颠倒了180。)和易位(染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上);猫叫综合征是人的第五条染色体部分缺失。染色体数目变异包括整倍体变异和非整倍体变异(人类的先天愚型是多了一条21号常染色体,人类的卵巢发育不全是缺少一条l生染色体)。(4)染色体组是指细胞内所有起源相同的非同源染色体,一般把二倍体生物的生殖细胞中形态、大小不相同的一组染色体,称为一个染色体组,细胞内形态相同的染色体有几条就说明有几个染色体组。由配子直接发育成的个体,不管有多少染色体组,都是某物种的单倍体;由受精卵发育成的个体,凡是体细胞中含有两个染色体组就叫二倍体,凡是体细胞中含有3个及3个以上染
47、色体组的个体,就叫多倍体,如普通小麦含6个染色体组叫六倍体(普通小麦体细胞6n,42条染色体,一个染色体组3n,21条染色体)。11生物变异在生产上的应用育种原理方法特点杂交育种基因重组P杂交F1自交F2选种(选显性性状)自交Fn选择稳定品种;杂交自交选种(选隐性性状);杂交杂种使同种生物的不同优良性状集中于同一个体诱变育种基因突变P用物理因素或化学因素处理选种能提高变异频率,大幅度改良某些性状单倍体育种染色体变异P杂交F1花药离体培养单倍体幼苗,秋水仙素处理纯合体能明显缩短育种年限,加速育种进程多倍体育种染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗多倍体大,产量高营养丰富可培育出自然界中没有的新品
48、种,且培育出的植物器官转基因技术基因重组提取目的基因装入运载体导入受体细胞基因表达筛选出符合要求的新品种定向改造生物;育种周期短,可能会引起生态危机12生物的多样性、统一性和进化(1)生物的多样性主要是指物种的多样性。一个物种区别于另一个物种的特点体现在结构、功能、行为生活方式等方面。(2)生物的统一性是指不同物种之间,在个体、细胞、生物大分子,乃至生命特征和生命活动过程中有高度的统一性。从生物大分子层次上来讲,真核细胞和原核细胞的DNA、RNA、蛋白质在结构和功能上存在统一性。从细胞结构层次上来讲,构成植物、动物、真菌的真核细胞结构十分相似,都有细胞膜、细胞质、细胞核、各种复杂的细胞器,生物
49、膜的基本骨架都是磷脂双分子层,蛋白质覆盖、镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。从功能上看,这些生物的细胞都能完成一定的生命活动,如进行细胞呼吸,与外界进行物质和能量的交换等。即使是原核细胞,与真核细胞在结构上也有相似之处,如细胞膜,细胞质,细胞核,核糖体等结构。从生物体的组织、器官层次上来看,生物体的结构和功能十分相似,如猿与人的脑、骨骼相似程度很高,人的手臂、海豚的鳍肢、鸟和蝙蝠的翼手起源于相同的组织,结构和部位相似。(3)生物是由一个祖先物种发展来的,生物在不同层次上存在统一性,由于自然选择作用生物具有多样性。13进化性变化是怎样发生的(1)选择是进化的动力:达尔文认为,自然选择是进化的一个重要的
50、动力和机制。在一个自然种群中,经过世世代代的选择,在种群中相关的有利变异被保存下来,并不断得到积累,微小变异积成显著变异。新的类型、新的物种由此产生。(2)种群基因频率的平衡和变化:一个生物种群的全部等位基因的总和称为基因库。在种群中,某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例,即为基因频率。任何一个生物种群都是由它所包含的各种不同比例的基因型个体所组成,每种基因型个体数占种群总个体数的比例就叫做基因型频率。一个等位基因的频率等于它的纯合子频率与l/2杂合子频率之和,种群中一对等位基因的频率之和等于1,种群中基因型频率之和等于1。在一个大的、随机交配的种群里,基因频率和基因
51、型频率在没有迁移、突变、选择的情况下,世代相传,不发生变化,并且基因型频率是由基因频率所决定的,这就是遗传平衡定律,也称HardyWeinberg定律。影响遗传平衡的因素有突变、基因迁移、遗传漂变、非随机交配、自然选择。(3)自然选择导致适应:自然选择不仅能保留有利变异,淘汰不利变异,而且能使有利变异积累起来。(4)异地的和同地的物种形成:物种的形成一定要有生殖隔离,生殖隔离是物种形成的标志和必要条件。异地物种形成的模式:同地物种形成的模式:在很短的时间内形成的,如自然界中多倍体的形成。14人类遗传病的主要类型(1)凡是由于生殖细胞或受精卵里的遗传物质发生了改变,从而使发育成的个体患疾病,这类
52、疾病都称为遗传性疾病,简称遗传病。可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体病三大类。(2)单基因遗传病包括常染色体显性遗传病,如并指;常染色体隐性遗传病,如白化病;X连锁显性遗传病,如抗维生素D佝偻病;X连锁隐性遗传病,如红绿色盲;Y连锁遗传病,如外耳道多毛症。(3)多基因遗传病常见的有唇裂、冠心病、先天性心脏病、青少年型糖尿病、高血压病等。(4)染色体异常遗传病常见的有先天愚型(患者细胞中多了一条21号染色体);特纳氏综合症(患者细胞中少了一条X染色体);葛莱弗德氏综合症(患者细胞中多了一条X染色体);猫叫综合症(患者细胞中第5号染色体短臂上缺失一段染色体片断);(4)各类遗传病在人体不同
53、发育阶段的发病风险不同15遗传咨询与优生(1)遗传咨询的基本程序:病情诊断系谱分析染色体/生化测定遗传方式分析/发病率测算提出防治措施。(2)优生的措施主要有婚前检查、适龄生育、遗传咨询、产前诊断、选择性流产、妊娠早期避免致畸剂、禁止近亲结婚等。我国的婚姻法规定,直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。16基因治疗和人类基因组计划(1)基因治疗的一种方法是为细胞补上丢失的基因或改变病变的基因,以达到治疗遗传性疾病的目的,即利用基因工程技术达到治疗遗传病目的的疾病治疗手段。(2)人类基因组计划:2000年6月26日,中国完成1的人类基因组工作框架图。2001年8月,中国提前2年完成了所承担的任务。
54、应用价值:追踪疾病基因、估计遗传风险、用于优生优育、建立个体DNA档案、用于基因治疗。17遗传病与人类未来(1)个体的发育和性状偏离正常,不仅仅是有害基因造成的,还与环境条件不合适有关,所以判断某个基因的利与害,需与多种环境因素进行综合考虑。(2)选择放松是指随着医学和保健科学的发展,遗传病患者得以存活和生育后代,导致致病基因频率增加,有更多的致病基因保留在人群之中。稳态与环境1植物激素(1)在黑暗环境中,直立放置的胚芽鞘会直立生长,如果去掉尖端则不生长,说明胚芽鞘的生长与尖端有关;如果在尖端与尖端下面一段之间插人明胶,会直立生长,如插入云母片则不生长,把放过尖端的琼脂小块,放在去掉尖端的胚芽
55、鞘切面的一侧,胚芽鞘向对侧弯曲生长,说明尖端产生的化学物质向下运输,这种化学物质是由色氨酸合成的吲哚乙酸,即生长素;单侧光照射直立放置的胚芽鞘会向光生长,这是植物的向光性,如果尖端遮光,直立生长,如果尖端下面一段遮光,向光生长,说明产生生长素和感受单侧光刺激的部位是胚芽鞘的尖端,发生弯曲的部位是胚芽鞘下面的部分。(2)尖端(分生组织)产生生长素与光无关。生长素只能从形态学上端以主动转运的方式运往下端(如胚芽鞘的尖端向下运输,顶芽向侧芽运输),而不能反向进行,在进行极性运输的同时,如果单侧光(重力)刺激胚芽鞘的尖端,会使生长素从向光一侧向背光一侧的横向运输,从而向光一侧生长素分布多,细胞生长快,
56、背光一侧生长素分布少,细胞生长慢。(3)对于植物同一器官而言,低浓度的生长素促进生长,高浓度的生长素抑制生长。在低于最适浓度范围内,浓度越高,促进生长的效果越明显;在高于最适浓度范围内,浓度越高,对生长的抑制作用越大。同一株植物的不同器官(根、芽、茎)对生长素浓度的反应不同。(4)多种激素的平衡协调作用控制植物生长发育,如:植物组织培养时生长素与细胞分裂素比例合适,会分化出根茎叶,两者过少只生长不分化,细胞分裂素太多只分化出茎叶,生长素太多只分化出根;赤霉素促进种子萌发,脱落酸抑制种子萌发。乙烯促进果实成熟,不会促进果实发育。2内环境与稳态(1)内环境就是细胞外液,是机体细胞直接生活环境,主要
57、由血浆、组织液、淋巴组成,多细胞动物的细胞通过内环境,借助循环系统、消化系统、呼吸系统和排泄系统间接与外界环境进行物质交换。通过调节使内环境相对稳定是细胞正常生存的必要条件。以神经调节为主,体液调节为辅,两者共同协调,共同调节生物体的生命活动,神经调节反应速度迅速、准确,作用范围比较局限,作用时间短暂;体液调节反应速度比较缓慢,作用范围比较广泛,作用时间比较长。3神经系统的结构与功能(1)神经系统的基本单位是神经元,神经元包含胞体、树突、轴突,轴突又称神经纤维。神经元受刺激后会产生并传导神经冲动,神经冲动就是动作电位。(2)静息状态的膜电位是外正内负(由于K+扩散到膜外多于Na+扩散到膜内),受刺激时兴奋区域的膜电位是外负内正(由于Na+大量内流),此时兴奋区域与未兴奋区域形成局部电流,膜外电流:未兴奋区兴奋区,膜内电流:兴奋区未兴奋区。神经纤维某点受刺激时产生的冲动会双向传导,而正常下冲动由树突胞体轴突,单向传导
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