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现代生物导论第一章认识生物学1.1学习生物学的意义认识自然提高生命质量讲课之前先回答两个问题1谈谈你对生物学的认识。2生物学有哪些分支学科?植物学动物学微生物学植物生理学动物生理学人体解剖学病理学生物化学遗传学分子生物学细胞生物学基因工程蛋白质工程糖生物学发育生物学胚胎学进化论生态学神经生物学放射生物学生物物理学生物数学实验生物学中药学毒理学环境生物技术细胞与组织培养花卉学兽医学食品科学营养学古生物学海洋生物学生物分类学1.2进化的重要性使生物学不同分支联系起来的唯一的重要主题便是进化。进化的理论1801年,拉马克首次对进化的机制进行完整的阐述。他认为一个成熟的生物体为了生存的需要必须具备一些新的特征,然后再把这新的性状遗传给下一代。遗传是由基因控制的,因此后天获得的性状是不可能遗传给后代的。这一理论在今天看来显然是不对的。1859年,达尔文发表《物种起源》,提出了自然选择的原理。认为对周围环境具有良好适应能力的个体才能更好地生存下来。变异是进化的一个重要因素,生物体会产生有利于生存的变异,也会产生不利于生存的变异,为什么不利性状最终会从种群中消失呢?因为不利于生存的变异个体不能很好地适应环境,逐渐被自然环境所淘汰掉,联系到我们的自身和现状,我们更应该好好学习,掌握好生存的本领,这样才能找到适合的工作在这个星球上生存下去。1.3生命的组成所有生物分属5个界:即原核生物界;原生生物界;真菌界;植物界;动物界。界特征特征生物原核生物单细胞、原核,无核膜和其他特化区域细菌原生生物单细胞、真核,有核膜和许多特化内部结构原生动物植物多细胞,真核,自己制造食物蕨类、树真菌多细胞或单细胞、真核,类似植物,从环境中摄取食物酵母、霉菌动物多细胞、真核,必须捕获现成的食物进行内部消化
下面我们一起来回答几个问题1对生物学家来说,生命最本质的是(A)精神上的;(B)物化上的;(C)机制上的;(D)以上均不正确这个答案应该是B,这体现了马列主义的物质第一性原则。2谁认为物种是不变的(A)拉马克;(B)特创论学者;(C)进化学家;(D)生态学家这个答案是B,特创论者其实就是神学论者,他们认为上帝造人,其他的物种也都是与生俱来的。3进化和自然选择是同一概念。(A)对(B)错这是错误的陈述,应该选择B。达尔文提出了自然选择的进化原理,但很显然这两个概念是不能等同的。而且新的进化论也不能只用自然选择来解释了。4拉马克认为获得性状是可以遗传的。(A)对(B)错拉马克的确是这么认为的,所以选A。5进化是发生在不再改变的地球上的过程。(A)对(B)错这显然是错的6人和猿属于同一物种。(A)对(B)错7细菌的细胞有很大的细胞核。(A)对(B)错细菌是原核细胞生物,严格的讲没有真正的细胞核,因为没核膜,遗传物质只位于细胞的中心区域。第二章生命的化学:无机的观点2.4水的特殊性质1.水是极性分子,它能促进许多分子分离为离子,它也能溶解许多无机和有机分子,提高了物质的复杂性。在控制生物特性如肌肉收缩、渗透性和神经刺激传导中起很重要的作用。如果水的摄入不足,人的运动能力就会下降。2.水是自然界中比热最高的物质,即水能吸收大量热量而温度变化相对较小。这一性质有助于阻止温度的剧烈变化。温度的剧烈变化对细胞中的许多大分子具有破坏作用。海水相当于一个巨大的温度调节器,所以沿海地区的气候和内陆地区的气候有着明显的不同,在沿海昼夜的温差是很小的,而在内陆昼夜的温差极大,甚至可以相差几十度。3.水是无色透明的。这一性质保证了光合作用和视觉的正常工作,因为这两个反应都需要光。眼睛玻璃体里就是房水,它能保证光的透过,把光照到视网膜细胞上,转化成神经冲动,在大脑里反映出人看到的物象。2.5维持生命系统中pH值的稳定性大多数有机体中的pH值一般接近中性。人体血液的pH值是7.35,但只要变化0.1个单位,就会对人体产生严重的伤害。胃是比较特殊的器官。胃的pH只有2左右。代谢反应产生的过量的H+和OH-可被缓冲体系中和或吸收。这些缓冲体系常由一种弱酸和弱酸盐组成。如血液中是碳酸根离子系统,而在某些细胞中是醋酸根离子系统。问题如果一种溶液对变形虫来说是等渗溶液,而对于螃蟹来说是高渗溶液,把变形虫和螃蟹都放在这种溶液中,水将流入哪种动物体内?(A)变形虫;(B)螃蟹;(C)二者都不(D)二者都这个题的答案是C。等渗溶液也就是说溶液的浓度和变形虫的体液浓度是样的,所以变形虫不会失水也不会吸水;高渗溶液也就是说外面的溶液浓度比螃蟹的体液浓度高,螃蟹将会失水。而问题问的是水将流入哪种动物体内,答案当然是C。第三章生命的化学:有机水平在这一章我们将介绍三种重要的高分子化合物的结构和功能3.1碳水化合物碳水化合物的一般通式CX(H2O)Y表示。碳水化合物包括糖。最基本的糖单位是单糖,包含3~7个或更多个碳原子,但大多数的单糖含有6个碳原子,称为己糖,如常见的葡萄糖和果糖。有一段时间人们认为碳水化合物这个概念不正确,应该叫糖,后来人们又觉得糖的概念太小了,所以又重新将这类化合物称为碳水化合物,所以在生物学书籍上看到这两个概念时,要知道它们是差不多的意思。糖的缩合反应糖可通过缩合反应或脱水反应聚合起来,一个糖的—OH和另一个糖的—H结合失去一分子水形成两个糖之间的C—O—C连接。缩合反应可不断进行以至形成二糖、三糖和多糖。多糖分为:1.糖原是存在于高等动物体内的多糖,是储存能量的主要分子由葡萄糖组成高度分支2.淀粉是植物中的多糖由葡萄糖组成有直链和支链两种3.纤维素是植物中的多糖长而无分支是植物细胞壁的主要成分人的血糖调节血糖主要指血液中的葡萄糖。当血糖浓度升高时,人体会释放胰岛素到血液中去,它可促进葡萄糖→糖原的合成;相反,当血糖水平低时,人体会释放肾上腺素和胰高血糖素,它们可以激活糖原磷酸化酶,促进糖原→葡萄糖的降解。3.2蛋白质构成蛋白质的基本单位是氨基酸,其结构式为:蛋白质的缩合反应一个氨基酸的羧基去掉一个—OH,而另一个氨基酸的氨基去掉一个—H,这样也是失去一分子水,形成羧基与氨基相连的肽键。可形成二肽、三肽和多肽与糖的聚合有相似之处,都是脱掉一分子水。蛋白质的结构一级结构指的是蛋白质中氨基酸的连接顺序,这是DNA编码决定的。现在大家看到的蛋白质是胰岛素,共有两条链,我们分别把它们叫做A链和B链,两条链之间还有二硫键相连。胰岛素是我国科学家首先人工合成出来的。但是这发生在上世纪60年代,当时由于闭关锁国,我们的这一成就没能申请诺贝尔,据称这是我们国家自然科学中迄今唯一可能获得诺贝尔奖的研究成果。二级结构是一级结构中氨基酸的相互作用,从而导致氨基酸链的折叠、缠绕甚至打摺。典型的二级结构有α-螺旋和β-折叠以及胶原蛋白的三螺旋结构。引起这种变化的主要是分子间的氢键。三级结构是在二级结构基础上进一步发生显著的改变,形成超折叠或复杂的缠绕,从而是蛋白质分子成为高度复杂的球形三维结构。这种改变主要来自于分子间的氢键、二硫键和电荷的相互作用。四级结构:一些蛋白质实际上是由两个或多个肽链组成的,多个肽链聚集在一起形成一个单一功能蛋白质就是蛋白质的四级结构。与代谢有关的许多酶都是由4~6个多肽亚基组成。接下来我们在看一张图片从总体上再次对蛋白质的结果进行把握。特殊的蛋白质——酶酶分子中具有一个特殊的区域,即活性位点,可以和底物结合,所以酶是有专一性的。酶在生物体内起催化作用,主要由蛋白质组成,其催化反应的速度是未催化反应速度的106~108倍。必需氨基酸蛋白质是由20种天然氨基酸组成的,通常生物可将一种氨基酸转化为另一种氨基酸,因此生物所消化的食物不需要具有全部的20种氨基酸。然而有8~9种氨基酸,如色氨酸和苯丙氨酸,并不能由其他氨基酸转化,必须从食物中摄取,这些氨基酸就叫必需氨基酸。之所以在这里我们说有8-9种是必需氨基酸是因为有一种氨基酸还没确定到底是不是必需的。缺乏必需氨基酸的后果缺乏必需氨基酸会导致合成错误的蛋白质,甚至不能合成某些蛋白质,这意味着关键酶和结构蛋白无功能或根本不存在。此外,生物体常将自身的蛋白质降解成组成氨基酸。如果这部分蛋白质的损失不能通过摄入蛋白质进行及时的补充,氮的摄入量低于降解量,将导致负氮平衡,逐渐地造成肌肉和其他重要器官的萎缩,最终导致死亡。许多非洲儿童因为饥饿长期得不到蛋白质的补充,肌肉和重要器官逐渐萎缩,这种病有时候是不可逆的,也就是说即使病后补充营养物质也很难消除已经出现的病症,最后患者将会在长期的营养缺乏过程中病逝。接下来回答一个问题下列食品中哪些含必需氨基酸比较丰富?(A)肉类;(B)乳制品;(C)蔬菜3.3脂类的结构和功能脂类的的基团比碳水化合物和蛋白质更具多样性,因此也更难分类。在生物体内有功能的脂类主要有以下几大类:1.中性脂(甘油三酯)2.磷脂3.类固醇4.蜡甘油三酯是三个脂肪酸分别连接于甘油的三个羟基上。脂肪酸可根据他们的饱和程度分类。牛肉和猪肉中的脂肪酸都是饱和的,而鱼和蔬菜中的脂肪酸多是不饱和的。磷脂的结构和甘油三酯在化学结构上相似。甘油的前两个羟基分别与两个脂肪酸形成酯键,第三个羟基与磷酸相连。因此磷脂具有极性,这种特性可保证脂类在水相(如血)中的运输。类固醇是由四个相互连接的碳环组成,三个为六元环,一个为五元环。胆固醇是细胞膜的重要成分而且与许多器官如神经和血液的正常功能有关如导致动脉硬化维生素D性激素肾上腺皮质激素蜡是高级醇与长链脂肪酸形成的醇酯。蜡是叶子、茎、毛发、皮的表面重要的结构脂类,有屏障的保护作用,防止水分蒸发,有时也能构成坚硬的结构,如蜂巢。我们一起看几个问题。脂肪有哪些功能?1.脂肪作为能量储存物质,其所含键能比碳水化合物和蛋白质都高,因此脂肪在储存能量的时候比碳水化合物占用更少的空间,具有更轻的重量,因为在碳水化合物的储存过程需要水的参与,而脂肪在中间转化和储存的过程中都不需要水。1g碳水化合物氧化约产生4.3kcal能量;1g蛋白质氧化约产生4.6kcal能量;1g甘油三酯氧化约产生超过9kcal能量2.脂肪形成垫保护身体的内部器官,在许多哺乳动物中,皮下脂肪可作为绝缘层抵御低温环境。因此从某种程度上讲,脂肪对于动物来讲是进化上的一个进步。更多思考题。三个单糖分子聚合成三糖产生多少个水分子?通常的食糖是一种二糖,由哪两种己糖组成?哪种多糖与动物体有关?自然界中存在多少种组成蛋白质的氨基酸?肽键是由哪两个原子相连形成的?由几个多肽链形成完整的蛋白质被称为蛋白质的几级结构?健康的婴儿应处于哪种状态的氮平衡?卵巢内产生的激素属于哪一种脂?叶子具有保护功能的表皮特别富含哪种物质?心血管疾病患者饮食中应减少哪两种脂类?看一下下一节课程的内容:生命是多种多样的,但所有的生命体都有着相似的基本组成。那么生命的基本组成单位是什么?又是什么样子呢?关注细胞生物学第四章生命的细胞组成主要内容4.1细胞学说4.2细胞组成4.3细胞膜■★4.4细胞器■★4.5植物组织4.6动物组织4.7细胞大小及限制因素■4.1细胞学说1.所有生物体均由细胞组成,是细胞的产物;2.细胞是结构和功能的基本单位;3.所有的细胞都来源于先前存在的细胞。4.2细胞组成动植物细胞的结构区别植物细胞动物细胞细胞壁无细胞壁叶绿体无叶绿体液泡大液泡小,有些动物没有,作用不显著很少见中心粒有中心粒有质体,内含色素或储藏有淀粉无质体4.3细胞膜S.J.SingerandG.L.Nicholson提出了流动镶嵌模型很好地解释了细胞膜的结构和功能。磷脂双分子层组成细胞膜的基本框架,极性端向外,疏水端向内,在磷脂间有些蛋白质贯穿于磷脂间,叫做固有蛋白,还有些蛋白质覆盖在磷脂外侧,叫做外周蛋白,在细胞膜的外面还有些糖脂和糖蛋白组成的“天线”样结构,其作用是接收外来的信号。另外在细胞膜内还有些胆固醇分子。4.4细胞器粗面内质网其上有核糖体,所以粗面。主要功能合成蛋白质光滑内质网无核糖体,与脂类的合成和运输以及多种毒性物质的脱毒有关。高尔基体主要功能是储藏、修饰,其内充满需向外分泌的产物,一些与分泌功能有关的细胞中尤其富含高尔基体高尔基体是膜通道动力学体系的一部分,该体系还包括核膜、内质网。它们的膜相互连通,彼此无明显分界。线粒体具双层膜,外膜光滑,内膜有许多褶皱,称为嵴,许多酶镶嵌在嵴内,它们参与分解有机分子向细胞提供能量的反应,在代谢旺盛的细胞内尤其丰富。溶酶体其内含有可降解细胞物质的酶,参与细胞内消化,对于发育过程中消除特定结构有重要作用过氧化物酶体其内含有起氧化作用的酶,与氨基酸的氧化脱氨有关,该反应是蛋白质向其他化合物转化的重要反应。中心粒真核细胞的中心粒是一对柱状的杆,位于核膜之外,两根杆的长轴相互垂直形成一个交叉。中心粒与有丝分裂和减数分裂中纺锤体的形成有关。液泡液泡是细胞中较亮的区域,其中含有水和可溶性物质,以及消化酶等,它有调节细胞内的渗透压的功能。细胞骨架是由蛋白质组成的鞭毛和纤毛鞭毛和纤毛都是由微管构成的,通过基体和细胞相连,外膜则与细胞膜相连。微管由α和β两种微管蛋白亚基组成。一个微管蛋白α与一个微管蛋白β结合组建一个微管的亚单位,这些双亚基的亚单位连成细长的原纤丝,13根原纤丝排列成一圈形成微管。值得注意的是鞭毛和纤毛的毛体和基体内微管排列的情况不一样。细胞核为圆形或椭圆形,几乎位于细胞的中心,具有双层膜,两层膜在特定的部位相融合,形成可以允许物质进出的通道,叫核孔。核内可见一到多个核仁,该区域较致密,包含核糖体亚基。核内其他物质是染色体。也有人把细胞核看成是一个细胞器,它是双层膜的结构,上面有核孔保证核内外物质的交换。接着做习题1.根据细胞学说,所有细胞来源于(A)无机物(B)有机物(C)先前存在的细胞(D)培养皿培养这里涉及到物质的第一性问题2.细胞由谁命名的?(A)Dutrochet(B)schleiden(C)Schwann(D)Hooke胡克第一个用显微镜发现了细胞病命名3.哪一界的细胞不具有真正的细胞核?(A)原核生物界(B)原生生物界(C)真菌界(D)植物界原核就是原始的细胞核,只有个核区,没有核膜的包裹4.粗面内质网不同于光滑内质网是由于它与——相连?(A)细胞核(B)细胞膜(C)高尔基体(D)核糖体5.哪两种细胞器具有双层膜?(A)叶绿体(B)线粒体(C)内质网(D)细胞核这里提到了两种细胞器,所以细胞核在这里不被看作是细胞器,正确答案是A和B。6.液体和电解质的储存以及可能的调控中心是什么?(A)细胞核(B)线粒体(C)液泡(D)溶酶体7.哪种细胞器参与细胞的消化?(A)线粒体(B)溶酶体(C)过氧化物酶体(D)液泡8.哪些细胞中含高尔基体比较多?(A)上皮细胞(B)神经细胞(C)白细胞(D)分泌细胞高尔基体和分泌功能有关,所以在分泌细胞内数量较多。4.5植物组织保护组织通常指表皮,为一层有明显液泡的薄壁细胞。在一些植物表皮上具有蜡质的角质层以保护植物,避免水分散失,另外在多年生的植物根茎表面生有周皮,为几层类似软木细胞形成的可防水的组织。薄壁组织:一些排列高度分散、具光合活性的薄壁细胞;厚角组织:一些不规则增厚的细胞;如芹菜的细胞厚壁组织:厚壁的、对植物起到支持作用的细胞,见于许多植物种皮及疤痕处的坚硬部位。维管组织木质部:主要功能是向上运输水分和可溶性物质,有两类细胞,即导管和管胞。这些细胞排列成束状,成熟后就丧失了其生物活性,细胞壁形成运输液体的通道,并可支持植物体的结构。韧皮部:主要功能是运输碳水化合物、氨基酸、寡肽及一些脂类。韧皮部在执行运输功能的时候仍保持生物活性,但一些类型的细胞会失去细胞核。4.6动物组织动物组织分成四大类:1.上皮组织——一种包被组织2.结缔组织——连接和支持的组织结缔组织形式多样,其共同的特征是细胞处于间质中。例如骨骼、软骨、血液、肌腱以及各种起到支持作用或使机体富于弹性的组织。3.神经组织——传导组织4.肌肉组织——伸缩组织回答下面的问题1.分生组织是非特化的。(A)对(B)错2.膜的外表面通常是非极性的。(A)对(B)错3.Robertson因膜结构的流动镶嵌模型而著名(A)对(B)错4.半透膜参与渗透作用。(A)对(B)错5.一组相似的细胞构成组织,各种不同功能的组织又构成独立的具有一定形状的器官。(A)对(B)错6.从细胞到组织到器官到系统到生物体的顺序说明了由低级到高级进化的等级结构。(A)对(B)错7.皮肤、消化道、血管及体内的其他的导管、腔囊的内表面都是由上皮组织构成的。(A)对(B)错8.神经元共有三种,即感觉神经元、运动神经元和联合神经元。(A)对(B)错4.7细胞大小及限制因素限制因素1:表面不能满足继续增长的要求限制因素2:细胞核对于细胞活动的必要控制接下来又是一组问题:1.细胞核和细胞膜是由连续的膜通道系统相连的,叙述这一系统中主要的细胞器。粗面内质网、核糖体、光滑内质网和高尔基体2.为什么在真核细胞中细胞核位于中心位置?细胞核是参与细胞生长和繁殖过程中最重要的细胞器。细胞核指导细胞的代谢活动,且决定细胞的最终形态和大小。为了保证这些指导性的信息能及时有效地达到整个细胞,所以应该位于中心。另外细胞核这么重要,所以它有理由受到重点保护,而处于中心位置恰恰可提供这样的保护,使细胞更好地适应环境,并存活下去。3.Boston大学的LynnMargulis发展了一个令人信服的内共生假说,认为真核生物的某些细胞器是源于原核细胞侵入真核的祖先,这一假说包括了哪些细胞器?叶绿体和线粒体参考资料:干细胞是细胞生物学研究的热点之一,各国的科学家都想在这一领域早点获得突破,于是有些人开始急功近利,然而科学是来不得半点虚假的,最终肇事者面对的是身败名裂。2005年科学界最大的丑闻是韩国首尔大学黄禹锡教授的论文造假事件。接下来就让我们看看这一事件被揭穿的前前后后。下次课引言生物体的能量是怎样产生的?为什么小的哺乳动物比大的哺乳动物具有更高的活性?代谢率慢是长寿的秘诀吗?请继续关注生物能学.第5章能量转化第6章光合作用6.1叶绿体的结构和功能■6.2光合作用■6.3光呼吸■6.4C4植物■第5章能量转化糖类、脂肪和蛋白质都是细胞的能源物质,它们燃烧引起化学键的断裂,释放出分子中储藏的能量,以ATP的形式出现,用于细胞的运动、生殖、合成等生命活动。由于在特定时间内释放大量的能量对于细胞是有害的,因此细胞内的能源物质的分解是受到调控的。葡萄糖的放能过程:厌氧途径是从葡萄糖开始到丙酮酸的过程,在这个过程中,产生了4分子的ATP,但在产生ATP之前先消耗了2分子的ATP。正所谓要想得到首先要付出。该途径是在细胞质中发生的。需氧途径也叫Krebs循环,由于循环中有机酸含有三个羧基基团,又称三羧酸循环(TCA)。该途径是氧化厌氧途径中的终产物丙酮酸,发生在线粒体中。电子传递链和氧化磷酸化电子传递链是线粒体上一系列的呼吸色素,其功能是把电子从还原型的辅酶(NADH、FADH2)传递到氧气,传递过程中能量不断地以ATP的形式释放出来接下来让我们计算一下:1分子葡萄糖完全氧化总共产生多少分子的ATP?厌氧途径中产生4分子ATP,磷酸化的过程中消耗2分子ATP,形成2分子NADH。但在NADH分子进入线粒体时每分子要消耗1分子ATP。[(4-2)+(6-2)]=6丙酮酸在形成乙酰-CoA的过程中产生2分子的NADH。2×3=6每个TCA循环产生3分子的NADH、1分子的FADH2和一分子的ATP。2×[(3×3)+(2×1)+1]=24一般来说,代谢物的能量仅有40%被储存于ATP或其他类似的能源物质的高能键中,其余部分以热能释放,用作运动和维持体温。讨论一个问题:为什么恒温动物比变温动物具有更广阔的生活空间?恒温动物热量的主要来源是覆盖在整个机体上的大量肌肉,总热量的80%来自于肌肉伸缩,变温动物也能从肌肉收缩中获取急需的能量体形大小和代谢速率热能的产生和氧气的消耗量取决于动物个体的大小。以动物的每克体重来计算,较小的动物比较大的动物每克体重消耗更多的氧气,产生更多的热能。这种代谢速率和动物个体的反比关系不仅是对于动物而言,对于植物也普遍适用。回答问题:1.完全氧化1分子葡萄糖总共产生多少ATP?(A)6(B)24(C)36(D)382.碳水化合物如葡萄糖是细胞内唯一的能量来源吗?(A)错(B)对3.在生物界流通的能量来源是什么?(A)光合作用(B)化学键(C)绿色植物(D)太阳4.放能反应是:(A)自然发生的有能量释放的反应(B)需要输入能量的爬坡反应(C)氧化反应(D)厌氧反应5.细胞可以利用相对少量的ATP、NAD+、辅酶A进行高强度的代谢活动是由于(A)进行需要这些化合物的支路反应(B)快速循环这些化合物(C)无这些化合物导致氧亏缺(D)利用底物分子替代这些化合物6.小的恒温动物进行冬眠有何益处?(A)减少因季节改变的需要(B)通过细胞再生提高生存能力(C)降低食肉动物形成的危险(D)减少食物需要7.温血对于鸟类和哺乳动物有何益处?代谢活性较高,可进行更剧烈的活动代谢活动不会因为温度变化而剧烈起伏可自由进行栖息地的选择,从而获得竞争的优势8.为何小的哺乳动物比大型哺乳动物具有更高的活性?因为体形小的动物具有相对大的表面积,散热更快更多,需要更多的能量来维持体温和身体其他机能的平衡,所以要求他们的代谢活性更高。小型哺乳动物的心率、耗氧量、呼吸率等均很高。第6章光合作用6.1叶绿体的结构和功能这张图上显示的是叶绿体的结构。叶绿体是双层膜的细胞器,里面有圆饼状的基粒,基粒叠在一起叫类囊体,类囊体间也有连接,其余部分是半固体的基质。6.2光合作用光合作用分为两个部分,光反应和暗反应。光合色素的排列,以叶绿素a为核心,其他色素吸收不同波长的光再传递到色素中心.这样的排列就象一个卫星天线。不同的色素会吸收不同波段的光波,并把能量传递到中心色素上来。保证了充分利用阳光。光在类囊体膜上的照射发生了一系列的光化学事件。水被光分解为氧气,并形成ATP。暗反应发生的是二氧化碳变成碳水化合物的反应。注意:暗反应并非需要暗环境,只是不需要以来于光。另外暗反应生成葡萄糖,但植物细胞里通常不这样储存糖,而是形成二糖,如蔗糖,更多的情况是在光合活性部位积累淀粉。光合作用反应式6CO2+6H2O+NAD++ADP+PiC6H12O6+6O2+ATP+NADH6.3光呼吸光呼吸是和光合作用相反的一种浪费能源的反应。在高O2、低CO2的条件下,光呼吸对于植物没有任何好处,却可造成许多作物的减产。请回答:光呼吸通常在什么样的天气下发生呢?为什么?呼吸是利用氧进行氧化反应的过程,因此只有在氧过剩的情况下,光呼吸才会发生,在高温、光照强、干旱的天气时,气孔为避免水分的散失而关闭,使细胞内的O2趋于在叶片中积累,而通过光呼吸就可以降低氧的浓度。光呼吸由三个细胞器共同完成,即叶绿体、过氧化物体和线粒体。6.4C4途径C4途径的工作原理叶肉细胞中低浓度的二氧化碳和丙酮酸结合形成草酰乙酸,再转变成苹果酸,通过细胞间的连丝将苹果酸转移到维管束鞘细胞中逆向分解出二氧化碳,以便在其中进行光合作用。由于苹果酸和草酰乙酸都是四碳化合物,所以把具有这种途径的植物叫碳四植物。例如玉米。回答问题:1.由于C4途径可在低浓度CO2条件下进行光合作用,所以在一定程度上,可抑制光呼吸。(A)错(B)对2.光合作用中产生的氧气来源于CO2的裂解。(A)错(B)对氧气的产生是来自于水。3.叶绿体是绿色的,表明绿光是光合作用活性最强的光。(A)错(B)对4.在高等植物中,紫光、蓝光和红光对于激发光合作用最为有效。(A)错(B)对5.高等植物的叶绿体中主要色素有:(A)叶绿素a(B)叶绿素b(C)类胡萝卜素(D)花青素6.叶绿素a是光系统Ⅰ和Ⅱ反应中心。(A)错(B)对7.哪种光合磷酸化可产生更多的NADH?(A)环式光合磷酸化(B)非环式光合磷酸化8.从叶中提取的叶绿素仍可吸收光,但立刻就会以较低的能量发射出去,这种现象在完整的叶片中一定程度上也能发生,被称为:(A)磷光(B)荧光(C)红光转换(D)光吸收(E)以上均不对9.P700是:(A)存在于光系统Ⅰ(B)叶绿素a的一种(C)光系统Ⅰ的反应中心(D)以上全对(E)以上全错10碳的固定(二氧化碳和有机物的结合)发生于光反应过程。(A)错(B)对11.光合作用释放的氧气均来源于光反应时水的裂解。(A)错(B)对12.类囊体膜堆叠成基粒。(A)错(B)对下次课的引言是什么控制着生物体的繁衍?其内在机制是什么?一个受精卵细胞是怎样分裂成一个人的?请继续关注遗传学。第7章基因的性质7.1细胞的信息处理7.2遗传化学基础的探索7.3信息编码——基因语言■7.4遗传信息的加工—蛋白质的合成■★7.5遗传信息的扩增—DNA复制■★7.6遗传信息的改变——突变■7.7遗传工7.1细胞的信息处理DNA:脱氧核糖核酸,一般是链状的大分子,相对稳定、长寿,但可被DNA酶降解,也可被环境中的物理、化学因子诱导突变。细胞的遗传信息主要在细胞核里,它们是由脱氧核糖核酸组成的长链。细胞中信息处理的过程,我们叫它为中心法则:DNA上的信息转录到RNA上,在氨基酸和核糖体参与下,翻译成蛋白质。7.2遗传化学基础的探索1865-1870年间,FriedrichMiescher从脓细胞核中分离到一种当时尚未知道的物质,他称这一酸性物质为“核素”,后来改称“核酸”。1882年,WaltherFlemming对正在进行具有丝分裂的细胞染色体染色,并描述了细胞分裂时忠实地保持染色体数量这一复杂过程。下表是遗传学上其他划时代的发现:TheodorBoveri描述了减数分裂过程中染色体数量减少C.B.Bridges总结出染色体是遗传的生理基础,它们携带作为遗传单位的基因RobertFeulgen发展了一种DNA的染色方法,证明DNA确实存在于染色体上P.A.Levene指出DNA大分子的基本单位是核苷酸,并指出只有四种核苷酸ErwinChargaff证明DNA的四种碱基并非等量存在,但具有规律,即A+G=T+CWatsonandCrick根据RosalindFranklin的DNAX-射线衍射图象,建立了DNA的双螺旋结构模型DNA的结构DNA的结构有三个基本分子构件,即碱基、核糖和磷酸,磷酸与核糖交替排列形成DNA双螺旋的“楼梯”扶手,而碱基则通过碱基互补配对的原则与另一条链上的脱氧核糖核苷酸上的碱基形成氢键,其中G和C之间可形成三个氢键,A和T之间可形成两个氢键,构成了“楼梯”的台阶。总体上来讲DNA是个双螺旋的链子。每十个碱基对形成一个螺旋,大约3.4nm的长度四个碱基为什么会是两两固定的进行配对的?我们来看一写它们的结构,两个嘌呤都是两个环,两个嘧啶的结构都是一个环,因此一个嘌呤和一个嘧啶结合始终保持“楼梯”秤的宽度是均匀的,同时也保证了整个双螺旋的宽度均匀。细胞中DNA的平均长度是2m,则在细胞中DNA必定是以紧密压缩的形式存在的。其基本单位是核小体,由几种组蛋白和DNA组成。核小体上共有五种蛋白质,其中H2A、H2B、H3、H4各一个组成一个平面,外面由DNA双螺旋缠绕,同样的情况在组成一个被DNA双螺旋缠绕的平面,两个DNA圈之间由H1组蛋白连接,这样形成一个团状的结构,缠绕八个球状组蛋白的DNA叫核心DNA,两个核心之间的DNA叫连接DNA。7.3信息编码——基因语言GeorgeGamow等人首先认识到DNA携带的密码决定了蛋白质氨基酸的排列顺序。那么常见的蛋白质氨基酸有20种,如果1个核苷酸编码1个氨基酸,则核苷酸只有4种;如果2个核苷酸编码1个氨基酸,则最多有16种组合;而如果3个核苷酸编码1个氨基酸,则有64种排列,远超过需要。Gamow假定提出了三联体密码,后被证实是正确的。AUG、GUG是起始密码子,UAA、UGA和UAG是终止密码子。7.4遗传信息的加工—蛋白质的合成这里包括两个过程:1DNA有义链碱基序列包含的遗传信息转移到信使RNA上,即转录。2mRNA上的信息指导氨基酸排列成蛋白质,即翻译。mRNA的拷贝数依赖于合成蛋白质分子的数量。有些mRNA是长寿的,有些只短时间存在,产生一个或几个蛋白质。DNA双螺旋解开螺旋,首先进行mRNA的转录,把DNA上的遗传信息,转录到mRNA上,随后,mRNA从核孔处出来,到细胞质中,tRNA负责把氨基酸带到mRNA上,同时核糖体也结合上来共同完成蛋白质的翻译工作。值得一提的是tRNA的结构有点象三叶草,但这只是二级结构,其三级结构更象个倒写的“L”。其上面有结合氨基酸的氨基酸臂和结合mRNA的反密码子环。在真核生物合成蛋白质的过程中,我们常常发现几个核糖体可同时在一条mRNA链上进行翻译,这种一条mRNA链上结合多个核糖体的结构叫多聚核糖体。它能加速真核生物蛋白质合成的速度。7.5遗传信息的扩增—DNA复制DNA双螺旋在复制时解旋并分开,每条链均可结合互补碱基,产生了两个相同的双螺旋。每个双螺旋中有一条链是原亲代的,另一条是新合成的,称为半保留复制。7.6遗传信息的改变——突变可引起突变的物质称为诱变剂,有化学物质也有物理射线。例如,镰刀状细胞贫血病,就是由于缬氨酸替代了谷氨酰胺引起的。虽然只是一个碱基、一个密码子、一个氨基酸的改变,但缬氨酸的疏水性与敢氨酰胺完全不同,突变后的血红蛋白不能够完成其运输氧气的功能7.7遗传工程遗传工程是指有目的地改变遗传信息的一系列程序。例如:将人胰岛素基因导入细菌中,由于细菌大约20min就可分裂一次,所以可用来生产胰岛素。下面的图是转基因鼠的技术路线:首先提取目的基因,然后将它注射到鼠的卵细胞中,把卵细胞植入母鼠体内,生出的后代就会带有转入的基因的表型。克隆是使单基因、染色体或整个生物体产生多拷贝的一项技术。克隆一词源于希腊,词根意为“小树枝”。克隆生物体个体时不需要有性重组,而是利用非生殖组织。许多市售花卉都是克隆的结果如大家熟悉的非洲菊,它还有个名字叫扶郎花是两种女士送给男士的花之一,另一个女士送男士的花是君子兰。请回答问题:1.DNA首先被何人发现(A)Feulgen(B)Griffith(C)Mendel(D)Miescher(E)以上均不对2.互补的腺嘌呤和胸腺嘧啶以三个氢键相连(A)对(B)错3.DNA螺旋完整的一圈是10个碱基的长度。(A)对(B)错4.DNA聚合酶负责mRNA的合成。(A)对(B)错5.由于内含子的存在,原初转录本较成熟的mRNA大很多。(A)对(B)错6.遗传密码的翻译发生在核糖体。(A)对(B)错7.内含子见于原核生物的环状染色体。(A)对(B)错8.tRNA全长均为双链(A)对(B)错9.哪个更长(A)tRNA(B)mRNA(C)rRNA10.哪个更稳定(A)DNA(B)RNA11.哪个更大(A)嘌呤(B)嘧啶12.哪个更复杂(A)人类染色体(B)细菌染色体13.哪个更重(A)核糖(B)脱氧核糖14.艾滋病病毒是反转录病毒(A)对(B)错第8章细胞繁殖主要内容8.1包装基因的染色体■8.2细胞周期和生命周期■8.3有丝分裂8.4减数分裂8.5染色体交换机制8.6有性繁殖和遗传变异8.1包装基因的染色体在细菌中裸露的DNA构成细菌染色体。在真核生物中,染色体以线形短棒状结构存在,核小体是其基本构成单位。据估计,一个典型的基因是由染色体上的4个核小体单位组成。翻译成蛋白质的DNA不超过总DNA的1/10。这就是基因在染色体上的情况,染色体是由蛋白质和DNA组成的,因此我们也把染色体叫做基因的载体。人一共有23对染色体,按照大小进行排序。我们看到的染色体上面有深色的条带,这是用燃料进行染色后看到的结果。据此我们可以比较出不同的染色体的特征区带。8.2细胞周期和生命周期细胞周期分为细胞分裂期和分裂间期,分裂间期就是分裂的准备期,需要的时间较长,还分为G1、S、G2三个时期。生命周期对于无性繁殖的单细胞生物来说,细胞周期就是一个完整的生命周期。对于有性繁殖的单细胞或多细胞生物来说,细胞周期只是生命周期的一部分,减数分裂和受精作用形成的单倍体和多倍体阶段的交替构成生物的生命周期。8.3有丝分裂8.4减数分裂8.5染色体交换机制染色体交换发生在减数分裂的第一次分裂时的联会阶段,同源染色体的染色单体发生部分的交换。这是精子和卵子形成的过程。一个精原细胞可以在减数分裂后形成4个精子,而一个卵原细胞在减数分裂后形成一个卵子,其余的以极体的形式出现,这是一个无法进行生殖的细胞,在女性来讲,卵细胞的形成过程是一辈子的事情,而精子的形成只是一个短暂的连续的过程。8.6有性繁殖和遗传变异有性繁殖就是变异,因为有性繁殖是整套染色体的重组。在受精卵(合子)中,一半染色体来自于父亲,一半染色体来自于母亲。变异为生物进化提供了动力。回答问题:1.在细胞周期的哪个时期DNA加倍,染色体复制?(A)G1(B)S(C)G2(D)M2.精子和卵子是(A)同型配子(B)异种同型物(C)异型配子(D)二倍体细胞3.在许多生物中,尤其是植物界,单倍体和二倍体交替产生。这种有两种阶段的生命类型是(A)还原体系(B)生命周期(C)合成(D)联会4.染色体的基本结构单位是(A)着丝粒(B)核小体(C)端粒5.二倍体生物细胞两个拷贝的染色体来自?(A)单倍体细胞的加倍(B)父母中各一个拷贝(C)四分体细胞减倍6.减数分裂和有丝分裂DNA和染色体的复制发生在同一个时期(A)对(B)错7.极体中没有染色体。(A)对(B)错8.有些男性含有三条性染色体(XXY)并患有一中称为Klinetelter’s综合症的疾病,这是一种性功能障碍和智力迟钝的疾病,这种病是以下哪种疾病的例子之一。(A)染色体组型(B)点突变(C)体内平衡失调(D)细菌引起(E)年老基因是神奇的,它控制着我们人类的一切。然而随着生命科学的不断进步,基因工程迅速发展,科学家可以把人的基因转移到小鼠身上使他长出耳朵供器官移植使用。下次课的引言:遗传有什么规律可循吗?是谁第一个发现了遗传的规律?他是如何发现这些秘密的?他又有着怎样传奇的一生?第9章遗传机制主要内容9.1Mendel之前的遗传观点9.2Mendel定律9.3连锁■9.4性别连锁■9.5基因表达的变异9.6染色体和基因表达9.7遗传疾病的治疗■9.1Mendel之前的遗传观点在埃及和巴比伦,人们有选择地饲养动植物已有2500多年的历史。精子(17世纪)卵子(19世纪)发现后,依然出现了血液是遗传的决定因素的观点。亚里士多德和达尔文都相信泛生论,认为胚芽是来自身体的早期部分,聚集在配子中并直接参与新个体的形成。9.2Mendel定律Mendel的生平:GregorMendel,1822年生于奥地利,后来成为现在的捷克斯洛伐克Brno镇一个修道院中的一个修道士。他有一个小花园,他在花园里种植豌豆,致力于解开遗传之谜,他“疯狂的”科学梦实现了,他也成了一代经典遗传学的奠基人。Mendel的成功之处:1.使用豌豆作为遗传研究的材料2.对实验的详细记录和对实验数据的定量化分析因为豌豆是严格的自花受粉的植物,另外详细的记录和试验数据的量化分析有助于得出遗传学的规律。Mendel第一定律Mendel首先研究了豌豆茎的高矮两个相对的性状。他发现纯种的高茎豌豆和纯种的矮茎豌豆杂交后,子一代都是高茎的,子一代自交后产生的子二代中却有高茎叶有矮茎的,而且高茎和矮茎的数量比之正好是3:1。Mendel的实验分析1.发现一种性状如豌豆的高矮并不是在一定范围内,而是有两个特定的个体:高和矮。他假设决定性状的因子以抽象的可分离的形式存在。2.高植株的F1代能产生高、矮两种后代,使Mendel意识到对一个遗传性状,每个个体不是只有一个因子而是一对因子。而且其中一个是显性的,另一个是隐性的。对亲本配子的遗传因子进行追踪就可以解释Mendel的结果。我们可以借助庞那特方格来进行分析。Mendel第一定律的内容每对性状都由一对特定的因子(基因)所控制,这对因在配子形成时必须分离,而在受精时又随机结合,当这对因子同时存在时,其中一个因子表达而另一个因子不表达。接着我们先介绍两个基本的概念两个概念:如果一个个体的一对遗传因子都是相同的,那么这个个体在这个性状上是纯合的,叫纯合子(TT、tt)。而具有一对不同的遗传因子的个体的是杂合的,叫杂合子(Tt)。基因组的所有遗传因子即构成了个体的遗传型,它们是个体表现型的重要但绝非唯一的决定因素。表现型要受到基因型和环境的共同作用。例如:暹(先)罗猫(Siamesecat)只有四肢和脸是黑色的。其实暹罗猫的全身细胞都可以产生黑色素酶,但是这种酶由于相对高的体温而受到破坏,只有四肢和脸部的温度比较低才使得这种酶能行使功能产生黑色素。Mendel第二定律Mendel得出分离定律可以适用于他所研究的七个不同性状的结论后,又开始研究两个性状是独立遗传还是受到其他遗传因子的影响的实验。即开始同时观察两个性状。Mendel第二定律的内容又叫独立分配定律。生物的性状是独立遗传的,而且,由概率也可算出不同的表现型的比率。介绍一下生平后传:在随后的几年,Mendel转向另一种普通植物——山柳菊,来证明由豌豆得出的遗传规律是否适用于其他生物体。但是没能得出近似的结论,他在痛苦失望中死去,尽管他已经升为他所在修道院的院长,成就举世无双的传奇英雄以悲剧而终结。Mendel失败的原因是山柳菊可以进行无性繁殖,卵可以发育成一个新的个体,而不需要来自花粉上的精子的参与,所以Mendel进行的杂交也就不是真正意义上的杂交9.3连锁19世纪初期,ThomasHuntmorgan在哥伦比亚大学建立了遗传实验室,他们使用的材料是果蝇。他们发现与Mendel独立遗传规律完全不同的现象,果蝇的一些性状是同时遗传而不是分离的。根据Mendel的定律,每个性状都是独立遗传的,应该有四个表型。但Morgan发现果蝇特定的双因子杂种结合后只产生两种表型,那些可能独立分离的性状被认为是连锁在一起的(连锁发生在同一条染色体上的基因之间,这些基因的遗传因子并不发生独立分配,在配子形成时它们作为一个单位迁移。)然而实践中发现有少数后代的连锁性状又发生了分离,为什么会发生这种现象呢?主要原因在于基因的重组点正好在连锁的两个基因间。Morgan等人发现距离较近的基因连锁比较牢靠。9.4性别连锁性别确实影响着一些性状,表现在雄性和雌性之间遗传的不同,我们叫它性别连锁性别连锁性状的基因位于性染色体上,这些性状多与X染色体有关。人的许多染色体组型疾病都是由性别连锁引起的。X染色体上的基因有上千个,Y染色体上很少有功能基因,大约有70几个,人类编码秃顶的基因可能就位于Y染色体上,而且只有男性才能遗传1948年,MurrayBarr和DewartBertram发现在雌性哺乳动物的细胞核中有一个黑色的斑点,但在雄性细胞核中没有,而男性Klinefelter’s综合症(XXY基因型)患者细胞核中也有这种点状结构。最近,在重要比赛中常发现有男性以女性身份参赛。巴氏小体曾作为确定参赛运动员确实是女性。如果有巴氏小体认为是女性,没有巴氏小体即为男性。几年后,MaryLyon(英)对巴氏小体现象提出了解释,巴氏小体是非活动状态下的X染色体高度浓缩所致。一旦X染色体同时出现,只有其中一条处于活动状态。由于Y染色体上的基因数目只有七十几个,而X染色体上的基因数目却有上千个,而且女性的两条X染色体可以随机表达,因此女性要比男性复杂得多,无论是生理上,还是情感上,甚至是她们的直觉都要比男人强。9.5基因表达的变异基因的表达是一个复杂的问题,并不只是简单的分离规律和连锁,比如不完全显性,比如基因多效性等。9.6染色体和基因表达染色体可能有几种情况造成基因表达的变化,缺失,插入和重复。染色体的长度和形状与一些特殊的遗传疾病有关。如一些白血病就是由于一条染色体的长度不正常造成的。9.7遗传疾病的治疗1.表型的出现和基因型和环境有关。如高血压患者可吃低盐食物、水果或一些蔬菜,避免高血压基因的表达2.优型学:用生物手段克服基因问题。一些婴儿生来不能利用苯丙氨酸,尽管是由基因突变引起的,但是患者只要在婴儿期和儿童期的饮食中吃苯丙氨酸含量低的食品则能治疗该病。优型学的另一个方面是对不健全的器官的移植。3.遗传咨询,根据夫妇的遗传型提早判断可能生出缺陷婴儿的机率。4.羊水诊断:就是指取未出生孩子的细胞进行分析来确定婴儿的健康状况。5.优生学:指通过社会计划,支持具有优良性状的夫妇生育,反对具有不良性状的夫妇生育。6.利用遗传工程去修复受损害的基因。注意观察照片然后回答问题1.照片上的两个人长得很象,在遗传学上解释为基因重复现象。(A)错(B)对2.Mendel没有处理(A)分离(B)不完全显性(C)连锁3.有性繁殖发生在?(A)只有动物中(B)只有植物中(C)病毒和细菌中没有(D)生物界中几乎所有的生物4.基因的另一种形式是(A)同质异构体(B)交叉(C)易位(D)遗传因子5.下列中哪个数目较大(A)果蝇中连锁群数目(B)人体中连锁群数目6.由显性遗传因子引起的性状如Huntington”schorea不可能有携带者(只携带有遗传因子,但不患有该病)。(A)错(B)对7.突然的遗传变化叫突变(A)错(B)对8.X-射线可以提高突变率(A)错(B)对9.一些性状有多种存在形式而不仅是两种,这可能是由于这个性状由多个基因控制的(A)错(B)对10.性别连锁性状可以被定义为影响性器官的性状(A)错(B)对11.因为投币正反面落地的概率相等,如果我们向空中投一硬币,第一次是正面落地,第二次必定是反面落地(A)错(B)对第10章遗传学调控机理主要内容1.操纵子假说■2.顺反子、重组子和突变子3.真核生物的基因调控■4.作为遗传畸变的癌症细菌如大肠杆菌染色体总长度约1mm,几乎完全由DNA组成,它们编码多大4000种不同的多肽链,在细胞的任何时期内都有700多种酶,事实上细胞内的每一种蛋白质的数量都有很大的差别,一些蛋白质缺失或只有少数拷贝。10.1操纵子假说1961年巴黎巴斯德研究所的FrancoisJacob和JacquesMonod提出了操纵子假说。操纵子:在细菌染色体上,编码相关酶的功能基因相互靠近,作为一个单元开启或关闭,这一单元受到类似开关的操纵基因控制,操纵基因和相邻的结构基因共同构成了操纵子。10.3真核生物的基因调控真核生物总基因组上的基因数目是原核生物的800多倍,然而许多真核细胞中,99%的基因都处于关闭状态,只有约1%左右的编码DNA被翻译成蛋白质。真核生物染色体中的DNA1.高度重复DNA它的碱基序列在基因组中重复上千次,一般都比较短,在染色体的不同位置上一个接一个的重复,变异性很小,一般不能翻译成蛋白质。2.中度重复DNA在整个染色体上可重复几百次,编码蛋白质。它的重复特征可能是由于大多数真核细胞需要合成大量重要的蛋白质。3.单拷贝基因是蛋白质编码基因,也有许多单拷贝基因从不转录真核生物的基因调控操纵子调控机制脱甲基化作用mRNA转录后和翻译过程中的修饰10.4作为遗传畸变的癌症有证据表明,肿瘤可能根源于基因。因为许多肿瘤都存在遗传倾向。致癌基因的发现是最有力的遗传证据。练习题:1.人类的基因数目大约是细菌基因数目的(A)1000倍(B)10倍(C)相同(D)1/102.操纵子的调节基因通过一种蛋白质而处于关闭状态,这种蛋白质叫(A)启动子(B)阻遏物(C)组蛋白(D)血红蛋白3.当阻遏物结合在操纵基因上时,它阻断(A)启动子(B)调节基因(C)cANP(D)mRNA4.RNA聚合酶在DNA模板上的结合位点叫做(A)调节基因(B)操纵基因(C)启动子(D)顺反子5.操纵子上所有的结构基因都被转录在一条长单链mRNA上。(A)错(B)对6.真核生物与细胞核功能有关的酶实际上是在细胞质中合成的(A)错(B)对参考资料接下来是一个非常有意思的话题,那就是智力可以遗传吗?我相信对于这个问题的回答可能肯定和否定各占一半,也许否定的回答更多一些,但事实是怎样的呢?让我们一起来阅读一下链接的参考资料。下次课的引言:生命为何如此复杂?在漫长的孕育过程中,生命走过了怎样的历险?胚胎学和动物生殖第11章胚胎学本章主要内容11.1动物的发育■受精■卵裂模式和形态学原始胚芽层和器官的形成■11.2人的发育■11.3植物的发育■11.4分化的控制11.5胚胎学发展简史本章要回答的问题1.受精过程中,为什么一个卵细胞只和一个精子结合?是什么机制在控制这一过程?2.不同生物的卵细胞各不相同,那么它们受精后的细胞分裂会有所不同吗?3.“十月怀胎,一朝分娩”这个说法对吗?本章我们将讲述人胚胎的发育过程。4.有些植物的配子也能形成明显的植株,这种单倍体世代是不是进化的表现?这是电子显微镜下的精子,其尾巴的长度是细胞体的10倍以上。从这张精子结构示意图,我们可以看出,精子里面有一个较突出的精子核,接下来是线粒体圈和鞭毛,细胞前面有个顶体,里面含有一些酶,能帮助精子进入卵细胞的透明带。我们再看一下卵子的结构示意图,细胞质膜里面是皮粒层,外面是透明带,透明带和细胞膜之间还有卵周隙。受精过程1.精子在卵细胞上的附着2.精子在卵细胞上的粘着3.发生顶体反应,精子释放酸性水解酶,穿过透明带,进入卵周隙4.精卵细胞融合卵裂模式以海星和海胆为代表的少黄卵是辐射卵裂。以青蛙等两栖动物为代表的中度偏黄卵的卵裂分为植物极和动物极。以鸡为代表的多黄卵在形成胚胎时有三个胚层。原始胚芽层发育的器官外胚层发育成皮肤外层、毛发、指甲、汗腺的分泌细胞、完整的神经系统——大脑、脊髓、周围神经及感觉器官末端特殊受体,口和肛门的某些内皮层以及牙齿的釉质内胚层呼吸道、肝脏的大部分、胰腺细胞、膀胱内壁、尿道内层以及甲状腺和甲状旁腺中胚层所有肌肉、固有的结缔组织、血液及其管道、连接体壁和大部分内脏器官、真皮、肾脏和生殖器官11.2人的发育受精卵发育的第五天就开始分化,内部的发展成胚胎,外部的发展成滋养层,两天之后,滋养层根植到子宫内壁发育成胎盘,为胎儿提供营养。11.3植物的发育植物通常有两种生活形式,在整个生活过程中,单倍配子体世代和双倍孢子体世代两种方式互相交替。海藻的生殖和发育在海藻的发育形式中,配子体世代通常十分明显。许多绿色海藻甚至完全没有孢子体世代。苔藓植物的繁殖和发育配子体世代占优势,孢子体世代不明显。蕨类植物的繁殖和发育蕨类植物的孢子体世代显著,配子体世代退化。开花植物的繁殖和发育孢子世代是唯一的可见形式。双受精作用裸子植物虽然有胚乳,但不发生双受精11.4分化的控制卵细胞有形成完整生物体的能力,这种能力称为全能性。哺乳动物和两栖类动物至少最初的三次分裂产生的卵裂球具备这种能力。但是要形成一个完成的胚胎这些细胞必须进行分化形成各种各样的功能的细胞。分化是由基因控制的,也受环境的影响。分化的最新研究方向1.分化是否具有可逆性?2.发育过程中卵细胞的细胞质在分化过程中起什么作用?3.通过合成和分泌化学诱导物到胚胎的特殊区域来影响胚胎和谐发育的说法是否正确?4.继续寻找控制分化的基因。11.5胚胎学发展简史W.Harvey做了经典的胚胎学观察,著有《论动物的生殖》,提出渐成论,认为新结构起源于细胞原物质。M.Malpighi首先描述和图解了小鸡的发育阶段,其杰出的绘画和对神经胚的描述被认为是对胚胎学的主要贡献,是先成论者。KarlErnstVanBaer建立胚胎学的概念和实验工作的标准,提出胚层的理论,其比较胚胎学研究发现脊索出现在所有脊椎动物胚胎中,被誉为“现代胚胎学之父”。OskarHertwig19世纪发起研究受精的胚胎学家。WilhelmHis研究了神经系统的发育人类胚胎学特异的模式。回答问题:1.比较哪个大?(A)动物极细胞(B)植物极细胞2.比较哪个多?(A)青蛙的卵黄量(B)人的卵黄量哺乳动物的卵通常较小且卵黄相对分散3.比较哪个大?(A)苔藓植物的孢子体(B)苔藓植物的配子体4.比较哪个大?(A)被子植物配子体(B)被子植物孢子体5.神经管起源于外胚层。(A)对(B)错6.在裸子植物,如松树,有种子但没有花。(A)对(B)错7.VanBaer建立起发育的胚层学说。(A)对(B)错8.苔藓植物并不能完全脱离水生环境是因为?(A)苔藓植物是非维管植物,没有输导组织来传递营养物质(B)苔藓植物对水分的需求量比较大(C)苔藓植物的精子必须借助于水游动到卵子处第12章动物的生殖主要内容12.1进化观■体内受精体内发育12.2人类男性生殖系统12.3人类女性生殖系统12.4月经周期■12.5避孕12.6性选择12.1进化观哺乳动物中,精子中段富含独立存在的线粒体,为鞭毛提供所需的ATP。而其他脊椎动物和大部分无脊椎动物精子中的线粒体融合为一个进行代谢的大结构。许多生物中,高尔基体、内质网、核糖体以及其他细胞器都是被分隔成独立的器官,而在精子中,这些细胞器全部退化。大多数精子的细胞核相对较小。另外精子中有大量的组蛋白存在。例如,大部分鱼类的精子中的组蛋白被高度碱性的蛋白叫鱼精蛋白所取代。在灵长类动物的精子中,果糖替代了作为原始能源的葡萄糖。精子的寿命差异很大。在昆虫中,如雄峰的精子可以在蜂王体内存活一年以上。人类的精子在女性生殖道内其活力可维持一周;在死亡的男性体内也可以存活三天以上。有性生殖有性生殖突出的优点是为每一代的后代提供变异,变异就种群而言,可选择那些最适应环境的个体获得高度的发展。有性生殖的缺点是,至少对于雌雄异体的生物来说,需要两个不同性别的个体相遇例外雄性蝾螈在潮湿松软的森林地上排出成堆的精子包,当雌性蝾螈经过时,用它泄殖腔唇收集这些精子。受精作用发生在生殖道内,受精卵会被置于溪流或其他有水环境的岸边继续发育。在这种情况下,雌雄双方并没有相遇,但却可以产生后代。例外雄性青蛙趴在雌性青蛙的背上,用拇趾垫(雄性的第二性征)紧紧地抱住雌性的两侧,称为抱合,雌性对这种挤压动作做出反应,排出一串卵,而雄性直接向卵上排出富含精子的液体。体内受精动物登陆后发生的。就是通过插入器官把精子输送到雌性生殖道并进行受精的过程。鸟类是雌雄的泄殖腔紧靠在一起完成,爬行动物具有不完善的半阴茎,但可以将精子排到雌性生殖道内,昆虫和哺乳动物则具有完善的阴茎。体内发育这种发育方式使哺乳动物的生殖完全从依赖水的环境中解放出来。某些特化的物种如昆虫、蜘蛛、鱼,胚胎在母体内发育成变态的幼体,实际上是卵在雌性生殖道内孵化成幼体再生出体外,又叫卵胎生。12.2人类男性生殖系统男性生殖系统的功能:1.产生精子2.将精子送到雌性生殖道内的适当区域3.产生雄性激素,使腺体和生殖管道行使功能,并产生第二性征,如胡须、体毛、肌肉力量强壮和性欲。12.3人类女性生殖系统12.4月经周期月经周期是高等雌性灵长类和女性生殖到周期性变化的一系列事件。在其他的哺乳动物中,性活动周期的发生不似月经周期那样复杂,被称为动情周期。月经(menstruation)来源于“月亮”的词根,因为许多妇女的月经周期与阴历的月周期(28d)相似,而且潮汐受月亮的影响也有一个28d的周期,所以一些生物学家相信,月经是与人类祖先住在海岸边受潮汐影响而形成的周期痕迹。参与月经周期的激素还和神经系统相互作用以调节月经反应。在饥饿、竞技运动的严格训练时,月经经常停止。被关进纳粹集中营的妇女也经常丧失月经周期。12.5避孕输精管结扎最好的办法,但有不可逆性输卵管结扎不可逆性避孕药丸定期服用,花费较高,中风危险宫内避孕器高感染率和不舒适感避孕套有效避孕外,还能防止疾病人工流产补救方法12.6性选择性欲和性冲动是感情欲望的释放,具有普遍性,它可以通过方式表达。遗传组成以及早期的教育和经历很可能决定了一个人最终的选择。回答问题:1.青蛙抱合是体内受精的例证。(A)对(B)错2.配子通常是由有特化结构的性腺产生的(A)对(B)错3.象精囊之类的附属腺有助于精液的形成。(A)对(B)错4.启动月经周期的激素是由下丘脑产生的。(A)对(B)错5.高浓度孕酮能引起促黄体生成激素的含量下降,这一现象称为?(A)级联效应(B)负反馈(C)雌雄同株(D)正反馈6.精子库的存在对以下哪种避孕方法起重要作用?(A)避孕套(B)输精管结扎(C)输卵管结扎(D)体外排精(E)禁欲7.为什么在月经周期血流并未因为凝血机制而停止?(A)月经周期中的妇女血液中血小板浓度大幅度减少(B)实际上经血的来源是纤溶酶溶解的血栓和子宫内膜上脱落的结缔组织8.避孕药的主要成分是什么?(A)雌二醇(B)孕酮(C)黄体生成素(D)卵泡生成素9.你认为哪些因素能阻碍避孕药的有效使用?(A)避孕的不便性(B)花费太高(C)宗教信仰(D)以上都是视频资料我们都知道男女有别的说法,甚至有人说男人和女人是两种不同的动物,的确男人和女人确实有着很多的不同,不仅是生理上的不同,甚至在同一问题的看法上也往往大相径庭。接下来请看视频资料《认识两性》。请从视频资料库打开。下次课的引言几乎所有的陆生植物都可以叫做维管植物,它们的输导组织为适应陆地生活提供了有力的保障。那么植物从水生到陆生有了哪些进化?第七课第13章维管植物的基本结构和功能本章主要内容13.1植物的营养常量元素和微量元素氮循环13.2维管植物基本结构根茎叶13.3水及矿物质在木质部的运输13.4有机物质在韧皮部的运输维管植物包括蕨类植物和种子植物(裸子植物和被子植物)。13.1植物的营养常量元素:N、P、K、Ca、Mg、S微量元素:Fe、B、Cl、Na、Mn痕量元素:Zn、Cu、Mo豆科植物的固氮作用固氮细菌和豆科植物之间的关系是一中特殊的共生关系,叫互惠共生。豆科植物根部有固氮菌形成的根瘤。13.2维管植物基本结构蕨类植物已经具有木质部和韧皮部,但这些组织的细胞并没有种子植物那样特化或分化,茎不发达,甚至不易被发现,根系也不发达,因此温带地区的蕨类个体通常相当小,孢子世代占优势,但只能维持一季。种子植物与蕨类植物的差别1.产生种子2.大多数有形成层,它是一个分生组织结构,由未分化细胞组成,形成层能够不断产生次级组织。这些次级组织可以是木质部或韧皮部甚至是保护树干的木栓细胞。根根表面的细胞以纤维的方式向外扩展为根毛,提高吸水能力并将水运到根内的导管,此外根还有固定植物的作用。使物质进入根的动力因素1.扩散2.渗透压3.主动运输关于直根系直根系是较为不普遍的类型,主根肉质,只产生适量侧根。直根系的植物有胡萝卜、木薯和蒲公英等,直根通常成为储存食物的主要器官。茎茎是根与叶的连接部分,参与叶位置的稳定、光合作用的完成(特别是草本植物,它们的茎没有木质化)、光合作用初级和次级产物合成、物质转运以及储存食物等。老年的树中,木质部的大部分被树脂、树胶、单宁及色素填塞,失去输导能力,这种老的木质部叫心材。新形成的木质部仍可运输水和营养物质叫边材。茎的变态根状茎(块茎),如马铃薯,春天播种的时候经常是将整个马铃薯切成若干小块,每个小块都带有一个或两个芽点,苗就会从这个地方长出来。鳞茎,如洋葱。球茎,球茎茴香茎的侧枝发育为保护刺,如玫瑰叶状枝,如三角大戢叶叶具有薄而扁平的结构,这有利于光合作用。叶有许多不同的形状和大小,说明叶子具有许多其他的功能。叶的组织结构:上皮细胞、栅栏组织、维管束、海绵组织、气孔(由两个肾形的保卫细胞构成。叶脉叶脉是维管束在叶子中的分布。单子叶植物和双子叶植物的叶脉有很大不同。前者常见整齐排列,叫平行叶脉;后者通常有一个主叶脉位于叶子中心,再分支成复杂的交叉形式,叫网状叶脉。叶具有很大的经济价值1.食物2.药物3.其他用途13.3水及矿物质在木质部的运输木质部有两类细胞管胞和导管根吸水的动力1.根压:根毛的渗透压比周围土壤的渗透压高很多,液体可以连续地进入植物体。2.蒸腾作用;由于水分从叶表面蒸发而引起负压,产生了拉动力。3.水的性质:相邻水分子间氢键的存在,使分子间保持高度的吸引力,使水流连续13.4有机物质在韧皮部的运输韧皮部有两种细胞,即筛胞和伴胞。筛胞首尾相连,细胞两头的壁上布满小孔,叫做筛板(筛胞的两侧也有孔),使细胞间物质连通,形成筛管,成熟的筛胞失去细胞核和许多细胞器,但细胞质保留下来。伴胞是独立的,一生不变,为
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