生物学（高职）全套教学课件

生物学绪论分为12章包括生命的物质基础、生命的结构基础、生物的新陈代谢、生命活动的调节、生物的生殖和发育、遗传与变异、生命的起源与进化、多彩的植物、多姿的动物、神奇的微生物、生态与环境、生物技术的发展和应用。全套可编辑PPT课件绪论切叶蚁猪笼草究竟什么是生物呢？绪论海马锄足蟾绪论一生物的基本特征二学习生物学的意义三学习生物学的方法绪论一、生物的基本特征什么是生物？必须具备以下共同特征的物体才被认定为生物体。绪论一、生物的基本特征（一）生物体具有严整有序的结构（二）生物体都有新陈代谢作用（三）生物体都有应激性（四）生物体都有生长、发育和生殖的现象（五）生物体都有遗传和变异的特性（六）生物体都能适应一定的环境，也能影响环境绪论一、生物的基本特征（一）生物体具有严整有序的结构除病毒等少数种类以外，生物体都是由细胞构成的，细胞是生物体结构和功能的基本单位。生物界是一个多层次的有序结构。在细胞这一层次之上还有组织、器官、系统、个体、种群、群落和生态系统等层次。每一个层次中的各个结构单元，如器官系统中的各器官、各器官中的各种组织，都有它们各自特定的结构和功能，它们的协调活动构成了复杂的生命系统。绪论一、生物的基本特征（二）生物体都有新陈代谢作用新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础。新陈代谢在性质上分为物质代谢和能量代谢。生物体和周围环境不断进行着物质交换：生物体从外界摄取所需要的营养物质，用来组成自己的身体；同时，将自身的一部分物质加以分解，并将产生的最终产物排出体外，这就是生物体的物质代谢。同时，生物体在这一过程中也进行着能量代谢。绪论一、生物的基本特征（三）生物体都有应激性在新陈代谢的基础上，生物体对外界刺激都能发生一定的反应。例如，植物的根向地生长，而茎则向光生长，这分别是植物对重力和光的刺激所发生的反应；动物都有趋向有利刺激、躲避有害刺激的行为。生物体的应激性，帮助其适应周围的环境。绪论一、生物的基本特征（四）生物体都有生长、发育和生殖的现象生物个体能通过新陈代谢在大小、重量上得以增加，即生长；同时，其生理功能也得以分化和完善，即发育。生物体发育成熟后，就能够进行生殖，产生后代，以保证种族的延续。绪论一、生物的基本特征（五）生物体都有遗传和变异的特性生物在生殖过程中，能将自身的遗传物质传递给后代，后代个体也会产生各种变异，因此，生物的各个物种既能基本上保持稳定，又能不断地进化。绪论一、生物的基本特征（六）生物体都能适应一定的环境，也能影响环境每一种生物都有自己特有的生活环境，它们的形态结构和生活习性都是与环境大体相适应的，不然就要被环境所淘汰；同时，生物的生命活动，也会使环境发生变化。这显示出生物与环境之间的密切关系。绪论二、学习生物学的意义（一）生命科学的发展（二）人类面临的挑战（三）高等教育发展的需要绪论二、学习生物学的意义（一）生命科学的发展1859年，达尔文《物种起源》的发表，引起了科学界的广泛关注和普通民众的兴趣。1928—1942年，弗莱明发明了青霉素，在第二次世界大战后期拯救了几百万人的生命。1953年，沃森和克里克首次提出了DNA双螺旋结构模型，奠定了现代遗传学和分子生物学的基础。绪论二、学习生物学的意义（一）生命科学的发展1973年，美国斯坦福大学教授寇恩和美国加州大学教授布瓦耶以及伯格等带领各自的研究小组几乎同时分别完成了DNA体外重组，一举打开了基因工程的大门，他们被誉为重组DNA技术之父。1997年2月，苏格兰Roslin研究所的生物学家维尔穆特和坎贝尔等完成了首例哺乳动物—绵羊“多利”的克隆，消息传出以后，立刻在全球引发了一场有关克隆的大争论。2000年6月26日，在多方参与和协调下，人类基因组工作框架图完成，标志着功能基因组时代的到来。绪论二、学习生物学的意义（一）生命科学的发展2001年，人类在干细胞研究方面又取得重大突破。2002年，Science杂志以长达14篇的篇幅介绍了中国科学家完成世界上第一张籼稻基因组精细图。2003年初，一些与人类重大疾病相关的基因被发现。2004年，科学家在火星上探测到水存在的痕迹，据此推测火星上曾经有生命活动。绪论二、学习生物学的意义（一）生命科学的发展2005年，人类X染色体基因测序完成，微RNA（microRNAs）调节身体中大部分基因的表达功能被发现，人类蛋白质相互作用首张图谱完成。2009年，日本科学家培育出首批能够遗传植入基因的转基因猴。2012年，日本研究人员成功地诱导小鼠干细胞成为可生长发育的卵子。2013年，胚胎干细胞成功移植视网膜。绪论二、学习生物学的意义（二）人类面临的挑战当今人类社会面临的重大问题和挑战还包括：人口膨胀、粮食短缺、疾病危害、环境污染、能源危机、资源匮乏、生态平衡被破坏和生物物种大量消亡等。绪论一、学习生物学的意义（三）高等教育发展的需要生命科学对人类社会的巨大作用和影响难以估量，一个21世纪的现代大学生不能没有生命科学的基础知识。大学生学习基础生物学知识是现代高等教育的发展趋势。绪论三、学习生物学的方法（一）兴趣是最好的老师（二）掌握基本概念及其内在联系（三）提出问题和设想（四）实验是开启生命王国大门的钥匙生物学第一章

生命的物质基础第一章

生命的物质基础第一节组成生物体的元素第二节组成生物体的化合物第一章

生命的物质基础第一节组成生物体的元素生命是物质的，细胞由化学分子构成的。化学分子可分为无机物和有机物，它们都由原子构成。一、自然界中的元素二、生物界与非生物界的统一性和差异性第一章

生命的物质基础一、自然界中的元素元素是在化学反应中不可再分解的最简单的物质。C，H，O，N分别代表碳、氢、氧、氮，这4种元素在大多数生物体中占总质（重）量的96%以上。除此4种元素之外，生物体内还有一些微量元素，它们的量虽然不大，但也非常重要。第一章

生命的物质基础元素占人体体重比例%占非木本植物体重比例%功能氧（O）6578参与细胞呼吸，存在于大多有机物和水中碳（C）1811有机分子的骨架，能与其他原子形成共价键氢（H）109存在于大多有机分子中，水的组分，氢离子（H+）参与能量传递氮（N）3*蛋白质和核酸的成分，植物叶绿素的成分钙（Ca）1.5*骨和牙的结构成分，重要的信号分子，参与血凝集，参与植物细胞壁的组成磷（P）1*核酸和磷脂的成分，在能量转移反应中起重要作用，骨的结构成分钾（K）**动物细胞中主要的阳离子，在神经功能中有重要作用，影响肌收缩，控制植物气孔的开启硫（S）**大多数蛋白质的成分钠（Na）**钠离子是动物体液中的阳离子，维持体液离子平衡，神经脉冲传导中具有重要作用，在植物光合作用中有重要作用镁（Mg）**动物的血液和其他组织必需离子，激活酶，植物叶绿素的成分氯（Cl）**氯离子是动物体液中主要的阴离子，在维持平衡中起重要作用，在光合作用中也有重要作用第一章

生命的物质基础根据在生物体内的含量不同，可将组成生物体的化学元素分成两大类，即大量元素和微量元素。1．大量元素大量元素是指含量占生物体总重量万分之一以上的元素。例如C，H，O，N，P，S，K，Ca，Mg等。2．微量元素微量元素通常是指生物生活所必需，但是需要量却很少的一些元素。例如Fe，Mn，Zn，Cu，B，Mo等。微量元素在生物体内的含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。第一章

生命的物质基础二、生物界与非生物界的统一性和差异性统一性①生物界和非生物界都是由化学元素组成的，组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到，没有一种元素是生物界所特有的。②生命起源于非生物界。③组成生物体的基本元素可以在生物界与非生物界之间循环往复运动。第一章

生命的物质基础二、生物界与非生物界的统一性和差异性区别①组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界中的含量相差很大。②无机自然界中的各种化学元素不能表现出生命现象，只有在生物机体中有机地结合在一起，才能表现出生命现象，因此生物界和非生物界又存在着差异性。第一章

生命的物质基础蛋白质水无机盐糖类脂类组成生物体的化合物核酸第二节组成生物体的化合物第一章

生命的物质基础一、水在组成生物体的化合物中，水的含量是最高的，一般占生物体质量的65%～95%。水是所有生命中最简单又最重要的无机分子，在生命活动中起着不可替代的作用。（一）水是代谢物质的良好溶剂和运输载体（二）水是促进代谢反应的物质（三）水参与细胞结构的形成（四）水有调节各种生理作用的功能第一章

生命的物质基础二、无机盐无机盐在生物体内通常以离子状态存在，常见的阳离子有K+，Na+，Mg2+，Fe2+，Fe3+等；常见的阴离子有Cl-，S042-，PO43-，HPO42-，H2PO4-，HCO3-等。PO43-合成磷脂、核苷酸的成分Fe2+组成血红蛋白的主要成分Ca2+组成动物骨骼和牙齿的成分第一章

生命的物质基础三、糖类——生命过程的碳源和能源单糖二糖多糖单糖是不能水解的最简单的糖类，是构成各种二糖和多糖的分子的基本单位。葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖二糖是水解后能够生成两分子单糖的糖。蔗糖、麦芽糖、乳糖多糖是水解后能够生成许多单糖的糖。淀粉、糖原、纤维素第一章

生命的物质基础糖类的主要功能②糖类能够作为生物体的结构组分参与各种组织。③糖类是生物体合成其他化合物的重要碳源。④糖类有时还作为抗原性结构物质存在，在细胞识别、免疫活性等多种生理活动中有重要意义。①糖类是一切生物体所需能量的主要来源，为生物体提供能量以维持生命活动。⑤糖类是一种重要的信息分子，能和蛋白质、脂类形成复合糖，在生物体内发挥重要作用。第一章

生命的物质基础四、脂类——生命体的重要构件和储能物质脂肪类脂固醇脂肪也叫中性脂，是动植物体内的储能物质。类脂包括磷脂和糖脂，其中含有磷酸的脂类衍生物叫做磷脂，含有糖的脂类衍生物叫做糖脂。固醇又叫甾醇，是合成胆汁及某些激素的前体，包括植物固醇和动物固醇。第一章

生命的物质基础脂类的主要功能①脂类是构成生物膜的重要成分，是动植物的储能物质；②在机体表面的脂类有防止机械损伤和水分过度散失的作用；③脂类与其他物质相结合，构成了细胞之间的识别物质和细胞免疫的成分；④某些脂类具有很强的生物活性。第一章

生命的物质基础五、蛋白质——遗传信息的表达者蛋白质是生命最基本的物质之一（一）蛋白质的组成元素和基本组成单位氨基酸的结构通式不同R基组成的氨基酸第一章

生命的物质基础（二）蛋白质的结构蛋白质分子是由许多氨基酸分子相互连接而成的。二肽形成反应式第一章

生命的物质基础（三）蛋白质的生物学功能催化作用运输作用和储存作用结构和机械支持作用收缩或运动功能免疫防护功能调节作用此外，蛋白质还在凝血、营养、动物的记忆活动以及控制生长和分化等方面发挥着重要作用。第一章

生命的物质基础（四）蛋白质的变性蛋白质受到某些物理或化学因素作用可引起生物活性的丧失、溶解度的降低以及其他物理化学因素的改变，这种变化称为蛋白质的变性。有些变性是可逆的（能复性），有些则不可逆。第一章

生命的物质基础六、核酸——遗传信息的存储和传递者（一）组成元素及基本组成单位核酸是由C，H，O，N，P等元素组成的高分子化合物。其基本组成单位是核苷酸。核苷酸的结构式第一章

生命的物质基础（二）生物学功能核酸中的五碳糖分为核糖和脱氧核糖两种。根据核酸中所含五碳糖的种类不同，可以将核酸分为两大类：一大类是含有脱氧核糖的，叫做脱氧核糖核酸，简称DNA；另一类是含有核糖的，叫做核糖核酸，简称RNA。核酸是遗传信息的载体，存在于每一个细胞中。核酸也是一切生物的遗传物质，对于生物体的遗传性、变异性和蛋白质的生物合成有着极其重要的作用。上面讲述的组成生物体的每一种化合物，都有其重要的生理功能，但是，任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动，只有按照一定的方式有机组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。生物学第二章生命的结构基础第二章生命的结构基础第一节细胞的结构与功能第二节细胞分裂第三节细胞分化、衰老与凋亡第二章生命的结构基础第一节细胞的结构与功能地球上的生物具有多样性，各种各样的生物都具有一个共同点，即所有的生物都是由细胞及其产物组成的。一、细胞的概述二、细胞的结构与功能第二章生命的结构基础一、细胞的概述1838年，马西斯·施莱登①所有生物都是由细胞的产物组成的；②新的细胞必须经过已存在细胞的分裂而产生；1839年，泰奥多尔·施旺1858年，鲁道夫·魏尔肖③每一个细胞可以是独立的生命单位，许多细胞又可以共同形成生物体或组织。（一）细胞学说第二章生命的结构基础（二）细胞的形态细胞的形态多种多样，有球形、星形、扁平形、立方形、长柱形、梭形等。形态的多样性与细胞的功能特点和分布位置有关。第二章生命的结构基础细胞一般都很小，直径在1～100mm，要用显微镜才能观察到。支原体是最小最简单的细胞，直径只有100～200nm。（三）细胞的大小细胞体积的守恒定律细胞的大小与细胞核质比、细胞的相对表面积及细胞内物质代谢等有密切关系。细胞的体积越小，其表面积与体积比相对就越大，越有利于代谢物质出入细胞，加快细胞的新陈代谢。一般来说，多细胞生物体的大小与细胞的数目成正比，而与细胞的大小关系不大，第二章生命的结构基础（四）细胞的分类1．原核细胞细菌细胞结构模式图原核细胞没有明显可见的细胞核，同时也没有核膜和核仁，只有拟核，进化地位较低。原核细胞直径为1～10mm，内部结构较简单。原核生物一般是单细胞生物，主要包括支原体、细菌和蓝藻等。第二章生命的结构基础（四）细胞的分类2．真核细胞动物细胞（左）、植物细胞（右）结构模式图真核细胞直径为50～100mm，结构复杂。细胞内不仅有由核膜包被的典型的细胞核，其核内具有结构复杂的染色质和核仁等，还有许多由膜包被形成的具有特定功能的细胞器，包括细胞核、线粒体、质体、内质网、高尔基体、溶酶体、微体、液泡等。真核生物包括一些单细胞原生生物、多细胞植物和动物，以及特殊的真菌类等含有各种真核细胞。第二章生命的结构基础二、细胞的结构与功能（一）细胞壁植物、真菌、藻类和原核生物（除支原体、L形细菌即缺壁细菌外）都具有细胞壁，而动物细胞不具有细胞壁。1．植物的细胞壁2．真菌的细胞壁3．细菌的细胞壁胞间层、初生壁、次生壁肽聚糖几丁质、纤维素、葡聚糖、甘露聚糖等多糖第二章生命的结构基础（二）细胞膜膜的流动镶嵌模型第二章生命的结构基础1．细胞膜的特性②组成膜的磷脂双分子和嵌在其中的蛋白质分子的位置是不固定的，它们在膜的水平方向甚至在垂直方向都可以流动、翻转和变化。因此生物膜具有一定的流动性。③膜的内外两侧的组分和含量有明显的差异。①磷脂双分子层构成膜的基本骨架。“流动镶嵌模型”突出了膜的有序性、流动性和不对称性，这些特性对于生物膜适应膜内外环境变化、膜的选择透性及物质的跨膜运输、细胞识别、电子传递和信号转导等具有重要的意义，因而也保证了细胞代谢即物质的交换在高度有序的状态下进行。第二章生命的结构基础2．细胞膜的主要功能自由扩散主动运输自由扩散是指被选择吸收的物质，从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运主动运输的特点是被选择吸收的物质从浓度低的一侧，通过细胞膜运输到浓度高的一侧，必须有载体蛋白质的协助，需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量被动运输第二章生命的结构基础物质进出细胞的方式物质通过细胞膜出入细胞的两种方式，可以说明细胞膜是一种选择透过性膜。这种膜可以让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。第二章生命的结构基础2．细胞膜的主要功能内吞作用大分子和颗粒性物质主要通过内吞作用进入细胞。这些物质附着在细胞膜上，由于细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包围在小囊内。然后，小囊从细胞膜上分离下来而形成小泡，并且进入细胞内部，外排作用物质在细胞膜内被一层膜所包围，形成小泡，小泡逐渐移到细胞表面，小泡膜与细胞膜融合在一起，并且向细胞外张开，使内含物质排出细胞外，第二章生命的结构基础（三）细胞质细胞膜以内，细胞核以外的原生质叫做细胞质。1．细胞质基质（1）细胞质基质的主要成分（2）细胞质基质的功能水、无机离子、脂类、糖类、氨基酸、核苷酸、蛋白质、脂蛋白、RNA等多类物质①多数中间代谢过程都在细胞质基质中进行；②细胞质基质还对细胞骨架有支持作；用；③细胞质基质在蛋白质的修饰、选择性降解、寿命控制和修复错误蛋白质等方面都有重要作用。第二章生命的结构基础2．细胞器细胞中的细胞器主要有：细胞核、线粒体、叶绿体、内质网、核糖体、高尔基体和中心体等。细胞核结构示意图（1）细胞核核膜染色质核仁核基质又称为核被膜，是细胞核与细胞质之间的界膜，由两层生物膜围绕而成。核膜上分布着一些小孔，以利于核内和原生质之间的物质交流，称为核孔。细胞核内看不见染色体，DNA以折叠程度低得多的形式存在，称为染色质。处于分裂间期的细胞核中，用光镜可以看以圆形或椭圆形的核仁。其主要功能是进行核糖体RNA的合成。核基质又称核骨架。第二章生命的结构基础（2）线粒体线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中。光学显微镜下看到线粒体呈粒状、棒状。线粒体结构示意图（3）叶绿体叶绿体主要存在于绿色植物的叶肉细胞里。光学显微镜下看到看到它一般呈扁平的椭球形或球形。叶绿体结构示意图第二章生命的结构基础（4）内质网绝大多数植物和动物的细胞内都有内质网。光学显微镜下看到内质网是由管状、泡状、扁平囊状的膜结构连接而成的网状物。内质网结构模式图（5）高尔基体高尔基体普遍存在于植物细胞和动物细胞中，植物细胞中的高尔基体与细胞壁的形成有关；动物细胞中的高尔基体与细胞分泌物的形成有关。高尔基体结构示意图（左），在电子显微镜下的亚显微结构（右）第二章生命的结构基础（6）核糖体核糖体是椭球形的粒状小体，有些附着在内质网上，有些游离在细胞质的基质中。核糖体是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所，因此，有人把它比喻成蛋白质的“装配机器”。（7）中心体动物细胞和低等植物细胞中都有中心体，它总是位于细胞核附近的细胞质中，接近于细胞的中心，因此叫做中心体。每个中心体由两个垂直排列的中心粒及其周围物质组成。中心体与细胞的有丝分裂有关。第二章生命的结构基础第二节细胞分裂细胞分裂是生物细胞的重要生理功能之一。细胞分裂的方式有三种：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。一、无丝分裂细胞无丝分裂的过程比较简单，一般是细胞核先延长，从核的中部向内凹陷，缢裂成两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。蛙的红细胞的无丝分裂第二章生命的结构基础二、有丝分裂细胞进行有丝分裂，具有一定的周期性。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。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。有丝分裂细胞周期从细胞一次分裂结束之后到下一次分裂之前，是分裂间期。在分裂间期结束之后，就进入分裂期。第二章生命的结构基础植物细胞的有丝分裂前期中期后期末期细胞核中出现染色体纺锤体清楚可见着丝点分裂成两个，两条染色体染色体变成细长而盘曲的丝，纺锤丝逐渐消失，出现新的核膜和核仁第二章生命的结构基础（三）动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂的区别动物细胞的有丝分裂第一，动物细胞有中心体，在细胞分裂的间期，中心体内的两个中心粒各自产生了一个新的中心粒，因而细胞中有两组中心粒。一组中心粒的位置不变，另一组中心粒移向细胞的另一极。在这两组中心粒的周围发出无数条放射状的星射线，由两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。第二，动物细胞到了分裂的末期，细胞的中部并不形成细胞板，而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞质缢裂成两个部分，每部分都含有一个细胞核。这样，一个细胞就分裂成了两个子细胞。第二章生命的结构基础一、细胞分化与全能性第三节细胞分化、衰老与凋亡（一）细胞分化细胞分化是指在个体发育中，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。细胞分化的特点持久性普遍性遗传物质不变性稳定性和不可逆性第二章生命的结构基础细胞分化与细胞分裂的关系①使单细胞生物产生新的个体；②使多细胞生物产生新细胞，使生物幼体由小长大；③通过分裂将复制的遗传物质平均分配到两个子细胞中。关系细胞分裂的特点细胞分裂是细胞分化的基础，仅有细胞分裂，生物体不能进行正常的生长发育。但是，细胞分化必须建立在分裂的基础上，即分化必然伴随着分裂，但分裂的细胞不一定伴随细胞分化，分化程度越高，分裂能力也就越差。第二章生命的结构基础（二）细胞全能性细胞分化的不可逆性突出表现在，随着发育过程向前推进，细胞的分化发育潜能愈来愈窄。达到分化终端的成熟细胞，已没有分化发育潜能可言。大量科学实验证明，高度分化的植物细胞仍然有发育整植株的能力，也就是保持着细胞全能性。植物体细胞培养产生完整植株示意图第二章生命的结构基础二、细胞的衰老与死亡（一）细胞的衰老衰老细胞具有的主要特征包括：①衰老的细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速度减慢；②衰老的细胞内，有些酶的活性降低，例如，人的头发基部的黑色素细胞衰老时，细胞中的酪氨酸酶活性降低，就会导致头发变白；③细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，由于细胞内脂褐素占有的面积增大，阻碍了细胞内物质的交流和信息的传递，影响了细胞正常生理功能的进行，最终导致细胞的衰老和死亡；④衰老的细胞呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩、染色加深；⑤细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。第二章生命的结构基础（二）细胞死亡1．细胞坏死因微生物传染，或有毒物质侵袭，或辐射、高温等物理因素伤害，致使一部分细胞死去，称为细胞坏死。2．细胞凋亡细胞凋亡：因整体生长发育或存活的需要，一部分细胞在规定的时间内有序地死亡，称细胞凋亡。细胞凋亡体现着多方面的生理功能：①清除多余无用的细胞；②清除发育不正常或有害细胞；③清除已完成正常使命对以后生活有妨碍的细胞，控制组织器官各部分的细胞总数等。生物学第三章生物的新陈代谢第三章生物的新陈代谢第一节酶与ATP第二节光合作用第三节呼吸作用第三节新陈代谢第三章生物的新陈代谢第一节酶与ATP生物体内时时刻刻都在进行着新陈代谢。只有在新陈代谢的基础上，生物体才能表现出生长、发育、遗传和变异等基本特征。新陈代谢一旦停止，生命也就结束了。因此，新陈代谢是生物最基础的特征，是生物与非生物最本质的区别。一、酶二、ATP第三章生物的新陈代谢一、酶酶是由生物体内的细胞产生的一种生物催化剂，是细胞赖以生存的基础。1783年，意大利科学家斯帕兰扎尼，推断胃液中一定含有消化肉块的物质，胃具有化学性消化的功能。1836年，德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质胃蛋白酶；1926年，美国科学家萨姆纳，从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并且通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质。后来，科学家们又相继提取出胃蛋白酶、胰蛋白酶等多种酶的结晶，并提出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。（一）酶的发现显微镜下的胃蛋白酶结晶第三章生物的新陈代谢（二）酶的特性1．酶具有高效性2．酶具有专一性通过比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率与无机催化剂Fe3+的实验得出，过氧化氢酶的催化效率要高许多。一般来说，酶的催化效率是无机催化剂的107—1013倍。通过探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用的实验得出，淀粉酶只能催化淀粉水解，对蔗糖不起催化作用。也就是说，酶的催化作用具有专一性的特点，每种酶只能催化一种或一类化合物。3．酶的作用条件很温和高温、低温以及过酸和过碱，都会影响酶的活性，酶的催化作用需要适宜的温度和pH。酶的活性受温度影响示意图酶的活性受pH影响示意图第三章生物的新陈代谢新陈代谢不仅需要酶，而且需要能量。新陈代谢所需要的能量是由细胞内的ATP直接提供的，ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。二、ATP（一）ATP的结构简式ATP是三磷酸腺苷的英文缩写，它是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。ATP的结构式可以简写成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，叫做高能磷酸键。ATP分子中大量的化学能就储存在高能磷酸键中。ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解。高能磷酸键水解时能够释放出大量的能量。第三章生物的新陈代谢（二）ATP与ADP的相互转化ATP与ADP相互转化示意图在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键水解，导致远离A的那个磷酸基团脱离开来，形成游离的Pi（磷酸），同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，此时ATP就转化成ADP（二磷酸腺苷的英文缩写）。另一方面，在另一种酶的催化作用下，ADP可以接受能量并与游离的Pi结合，重新形成ATP第三章生物的新陈代谢（三）ATP的形成途径ADP转化成ATP时所需能量的主要来源构成生物体的活细胞，根据生命活动的需要，内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴随着能量的储存和释放。我们可以形象地把ATP比喻成细胞内流通着的“能量货币”。正是由于细胞内具有这种流通着的“能量货币”，生物体的生命活动才能及时地得到能量供应，新陈代谢才能顺利地进行。第三章生物的新陈代谢第二节光合作用一、光合作用的产物、条件和原料二氧化碳是光合作用的原料，水也是光合作用的原料。叶片剪影绿叶在光下释放氧光合作用吸收二氧化碳光合作用的产物是淀粉和氧，光合作用的条件是光和叶绿体。光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的有机物，并且释放出氧的过程。第三章生物的新陈代谢二、光合作用的过程光合作用过程的图解第三章生物的新陈代谢三、光合作用的重要意义（二）转化并储存太阳能（三）使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定（一）制造有机物由于大气中的一部分氧转化成了臭氧（O3），臭氧在大气上层形成的臭氧层能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，从而使水生生物逐渐能够在陆地上生活。（四）对生物的进化具有重要的作用定光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。“绿色工厂”将太阳能转化成化学能吸收二氧化碳，释放氧使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以产生和发展第三章生物的新陈代谢第三节呼吸作用（一）有氧呼吸有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，最终产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。一、呼吸作用的过程有氧呼吸的过程反应式：第三章生物的新陈代谢有氧呼吸过程图解第一阶段：一分子的葡萄糖分解成两分子的丙酮酸，在分解过程中产生少量的氢[H]，同时释放出少量的能量。第二个阶段：丙酮酸经过一系列的反应，分解成二氧化碳和还原氢[H]，同时释放出少量的能量。第三个阶段：前两个阶段产生的还原氢[H]经过一系列的反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。第三章生物的新陈代谢（二）无氧呼吸无氧呼吸一般是指在无氧条件下，通过酶的催化作用，植物细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物（一般是酒精或乳酸），同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等植物来说叫做无氧呼吸；如果用于微生物（如乳酸菌、酵母菌），则习惯上叫做发酵。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同；第二个阶段是丙酮酸在无氧的条件下，经过酶的催化作用分解成酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。无氧呼吸的过程：第三章生物的新陈代谢二、呼吸作用的重要意义呼吸作用能为植物的各项生命活动提供能量。植物在光合作用中把光能转变为化学能，并且储存在糖类等有机物中。植物在呼吸作用中又将糖类等有机物加以分解，释放出其中的能量。呼吸作用释放出来的能量一部分储存在ATP中。当ATP在酶的作用下水解时，储存在ATP中的能量就释放出来，用在植物生命活动的各个方面，如细胞的分裂，植物的生长，无机盐的吸收，新物质的合成等。第三章生物的新陈代谢第四节新陈代谢一、新陈代谢的概念同化作用异化作用生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物体内物质和能量的转变过程，叫做新陈代谢，也可以简称为代谢。生物体把从外界环境中摄取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量。生物体又把组成自身的一部分物质分解，释放出其中的能量，并且把代谢的最终产物排出体外。生物的新陈代谢过程也就是生物体的自我更新过程第三章生物的新陈代谢根据生物体同化作用方式不同有些生物体在异化作用的过程中，在缺氧的条件下仍然能够将体内的有机物分解，从中获得维持自身生命活动所需要的能量。根据生物体异化作用方式不同自养型有些生物体在异化作用的过程中，必须不断地从外界环境中摄取氧来氧化分解体内的有机物，释放出其中的能量，以便维持自身的各项生命活动。有些生物体在同化作用的过程中，能够直接把从外界环境中摄取的无机物转变为自身的组成物质，并且储存能量。二、新陈代谢的基本类型异养型需氧型厌氧型有些生物体在同化作用的过程中不能直接利用无机物制造有机物，只能从外界摄取现成的有机物转变成为自身的组成物质，并且储存能量。第三章生物的新陈代谢三、人和动物的物质代谢人和动物的物质代谢包括两个方面的内容：一方面是人和动物要不断地从外界环境中摄取营养物质，并且把它们转变成自身的组成物质；另一方面是人和动物要不断地分解自身的一部分组成物质，并且把分解的最终产物排出体外。葡萄糖在人和动物体内的变化情况（一）糖类代谢当血糖含量由于消耗而逐渐降低时，肝脏中的肝糖元可以分解成葡萄糖，并且陆续释放到血液中，以便维持血糖含量的相对稳定。肌肉中的肌糖元则作为能源物质，供给肌肉活动所需要的能量。用填喂的方法使北京鸭在较短的时间内肥育第三章生物的新陈代谢（二）脂类代谢脂类在人和动物体内的变化情况第三章生物的新陈代谢（三）蛋白质代谢氨基酸在动物和人体内的变化情况第三章生物的新陈代谢糖类可以大量转变成脂肪，而脂肪却不能大量转变成糖类（四）三类营养物质代谢的关系糖类脂肪蛋白质只有在糖类供应充足的情况下，糖类才有可能大量转变成脂肪只有当糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才由脂肪和蛋白质氧化分解供给能量，保证机体的能量当糖类和脂肪的摄入量都不足时，体内蛋白质的分解就会增加；而当大量摄入糖类和脂肪时，体内蛋白质的分解就会减少相互联系相互制约第三章生物的新陈代谢四、人和动物的能量代谢（一）能量的储存人和动物必须直接或间接地以绿色植物为食物，来获取自身所需要的有机物。这些有机物经过消化、吸收和重新合成以后，一部分用来建造人和动物体的细胞，另一部分则储存起来，同时也就储存了能量。由此可见，人和动物体内储存的能量，归根结底来自光能。第三章生物的新陈代谢（二）能量的释放和转移人和动物细胞内的糖类、蛋白质和脂肪等有机物中，都含有大量的化学能。当这些有机物在细胞内氧化分解，生成二氧化碳和水等代谢终产物时，它们所含有的能量就释放出来，供人和动物体的生命活动利用。在上述三大类营养物质中，糖类是主要的能源物质。第三章生物的新陈代谢（三）能量的利用总之，生物体都需要不断地进行物质代谢和能量代谢来维持生命活动，实现自我更新。生物体一旦停止了新陈代谢，它的生命也就结束了。生物学第四章生命活动的调节第四章生命活动的调节第一节植物的激素调节第二节动物的生命活动调节第四章生命活动的调节第一节植物的激素调节植物激素是在植物体内通过新陈代谢产生，能从产生部位移动到作用部位，并对植物的生长发育有显著影响的微量有机物，也被称为植物天然激素或植物内源激素。植物激素主要有五类：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。第四章生命活动的调节一、生长素的发现1880年，达尔文在研究植物的向光性时提出，单侧光的照射会使胚芽鞘的尖端产生某种刺激，当这种刺激传递到下部的生长区时，会造成植物的背光面比向光面生长得快，从而出现向光性弯曲。植物的向光性第四章生命活动的调节1928年，荷兰科学家温特通过实验证明造成胚芽鞘弯曲的刺激是一种化学物质。温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质命名为生长素。1934年，荷兰科学家克格尔等人从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质——吲哚乙酸。1942年人们才从高等植物中分离出生长素。后来，科学家进一步发现植物体内具有生长素效应的物质除了吲哚乙酸，还有笨乙酸、吲哚丁酸等。生长素在植物体内的运输，主要是从植物体的上端向下端运输，而不能倒转过来运输。第四章生命活动的调节生长素对植物的生长作用往往具有两重性。生长素既能促进植物生长，也能抑制植物生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。这种现象与生长素的浓度和植物器官种类有关。一般来说，低浓度的生长素可以促进植物生长，而高浓度的生长素则抑制植物生长，甚至杀死植物。二、生长素的生理作用植物的顶端优势（左）和解除（右）第四章生命活动的调节三、生长素在农业生产中的应用促进扦插的枝条生根在农业生产中，人们可以根据植物顶端优势的原理，采用一定的技术措施来提高农作物的产量。生产无子果实防止落花落果第四章生命活动的调节四、其他植物激素植物的生长发育过程，不是受单一激素的调节，而是由多种激素相互协调、共同调节的。除了生长素外，目前公认的植物激素还有赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯，这几类激素普遍存在于被子植物体内。第四章生命活动的调节第二节动物的生命活动调节一、体液调节体液调节是指某些化学物质（如激素、二氧化碳）通过体液的传送，对人和动物体的生理活动所进行的调节。激素调节其他体液调节相关激素协同作用拮抗作用第四章生命活动的调节（一）激素调节激素名称产生激素的内分泌器官激素的主要生理作用生长激素垂体促进生长，主要是促进蛋白质的合成与骨的生长。促甲状腺激素垂体促进甲状腺的生长发育，调节甲状腺激素的合成和分泌。促性腺激素垂体促进性腺的生长发育，调节性激素的合成与分泌等。甲状腺激素甲状腺促进新陈代谢和生长发育，尤其对中枢神经系统的发育和功能具有重要影响，能提高神经系统的兴奋性。胰岛素胰腺中的

胰岛B细胞调节糖类代谢，降低血糖含量，促进血糖合成糖元，抑制非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖含量降低。胰高血糖素胰腺中的

胰岛A细胞提高血糖含量，促进糖原分解，并促进一些非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖含量升高。雄激素主要是睾丸分别促进雌雄生殖器官的发育和生殖细胞的生成，激发和维持各自的第二性征；雌激素能激发和维持雌性的正常性周期。雌激素主要是卵巢孕激素卵巢促进子宫内膜和乳腺等的生长发育，为受精卵着床和泌乳准备条件。第四章生命活动的调节（二）相关激素间的协同作用和拮抗作用2．拮抗作用1．协同作用协同作用是指不同激素对同一生理效应都发挥作用，从而达到增强效应的结果。这可以通过生长激素和甲状腺激素对生长发育的作用来说明。拮抗作用是指不同激素对某一生理效应发挥相反的作用。这可以通过胰岛素和胰高血糖素对血糖含量的调节来说明。胰高血糖素是由胰岛A细胞分泌的，它的主要作用是促进糖元分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖升高。第四章生命活动的调节参与体液调节的化学物质除了激素以外，还有二氧化碳和氢离子等，它们对机体的生理活动也有调节作用。其中，二氧化碳是调节呼吸的有效生理刺激。例如，当吸入的二氧化碳含量升高，动脉血中的二氧化碳含量也随之升高，这样就形成了对呼吸中枢的有效刺激，使呼吸中枢的活动加强，呼吸加深加快，肺的通气量增大，从而加快对二氧化碳的清除，使肺泡和动脉中的二氧化碳含量维持在正常水平。（三）其他体液调节第四章生命活动的调节二、神经调节人和动物的生理活动除受体液调节、自身调节之外，还有一种主要的调节形式——神经调节。神经活动的基本方式是反射。动物生下来就有的，通过遗传而获得的先天性反射叫做非条件反射。动物出生后，在生活过程中通过训练逐渐形成的后天反射，叫做条件反射。（一）条件反射与非条件反射第四章生命活动的调节非条件反射与条件反射的区别非条件反射条件反射1．是在长期种族进化过程中形成的先天性反射1．是在个体生活过程中建立的获得性反射2．参与反射的中枢是脑干和脊髓2．参与反射的中枢是大脑皮层3．引起反射的刺激必须是该感受器的直接刺激3．任何无关刺激都可变为条件反射的刺激4．反射弧是永久固定的4．反射弧是暂时的、易变的5．适应范围小，只适应不变的环境5．适应范围广，可以适应多变的环境第四章生命活动的调节（二）反射的结构基础——反射弧刺激传入神经完成反射的结构基础为反射弧，它是动物从接受刺激到产生兴奋，以及兴奋在神经系统内运行的整个过程。感受器神经中枢传出神经效应器机体活动反射的作用流程第四章生命活动的调节根据感受器特化程度分类外感受器主要分布在皮肤、黏膜、视器和听器等处，刺激主要来自外界，如触、压、痛、温、光、声等。按感受器所在的部位和刺激的来源分类一般感受器内感受器分布于内脏，接受心血管等处来的物理和化学刺激，如渗透压、温度、离子和化合物浓度等的刺激。一般感受器分布于全身各处，如痛、温、触、压等感受器。感受器是指分布在体表或组织内部的一些专门感受机体内、外环境改变的结构或装置。特殊感受器内感受器外感受器特殊感受器仅分布于头部，如视、听、平衡、嗅、味等感受器。本体感受器本体感受器主要分布于肌、肌腱、关节和内耳的位置，主要接受来自机体运动时所产生的刺激。第四章生命活动的调节感觉类型感受器结构视觉视杆和视锥细胞听觉毛细胞嗅觉嗅神经元味觉味感受细胞触压觉神经末稍温觉神经末稍冷觉神经末稍痛觉游离神经末稍人体的主要感觉类型和相应的感受器第四章生命活动的调节（三）植物性神经调节我们在生活中会有这样的体验：在剧烈运动时心跳会加快，呼吸也会加深加快；转入安静状态时，心跳和呼吸则会变慢，并逐渐恢复到正常状态。人体之所以会出现这些变化，与中枢神经系统的调节作用有关，而中枢神经系统对心脏、肺等内脏活动的调节，是通过植物性神经的活动来实现的。植物性神经是指支配各种内脏器官活动的传出神经，包括交感神经和副交感神经两大类。第四章生命活动的调节三、神经调节与体液调节的区别和联系神经调节体液调节区别以反射的方式来实现的，反射的结构基础是反射弧激素随着血液循环输送到全身各处而发挥调节作用的联系①体内大多数内分泌腺都受中枢神经系统的控制②内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的功能共同协调、相辅相成第四章生命活动的调节四、动物的行为（一）按动物行为的不同表现分类1.觅食行为觅食行为是动物通过自身独特的方式获取生存所需食物的行为，与之密切相连的是储食行为。2．攻击行为攻击行为是同种动物个体之间的相互争斗。第四章生命活动的调节四、动物的行为（一）按动物行为的不同表现分类3．防御行为防御行为是异种动物之间进行的保护自己、防御天敌的行为，分为初级防御和次级防御。4．繁殖行为繁殖行为是与动物繁殖后代有关的行为。第四章生命活动的调节四、动物的行为（一）按动物行为的不同表现分类5．节律行为动物的活动或运动因适应环境中自然因素的变化而发生的有节律性的变动。6．社群行为动物的社群行为是同种动物之间维持群体共同生存的行为。第四章生命活动的调节定向行为包括化学定向、视觉定向、听觉定向。7．定向行为8．通信行为通讯行为是指动物社群中要依靠信息的传递来达到行动的一致，包括视觉通信、听觉通信、化学通信、触觉和电通信。（二）按动物行为获得途径的不同分类先天性行为学习行为先天性行为是动物生来就有，由动物体内的遗传物质决定的行为。学习行为是指在遗传基因的基础上，通过环境因素的作用，通过生活经验和学习获得的行为。有一种特殊的学习方式称为印刻（或印随）。如：幼鸭在孵出后的某个时期内对于它接触到的活动物体可以产生一种“依恋”现象，总尾随其后。第四章生命活动的调节（三）激素调节、神经调节与动物行为1．激素调节与动物行为激素调节对动物行为的影响表现最显著的是性行为和对幼仔的照顾方面。影响性行为的激素主要是由性腺（睾丸和卵巢）分泌的性激素。许多动物性腺的发育程度是随季节而变化的：在繁殖季节性腺发达；繁殖期结束后，性腺退化缩小。而动物的性行为活动与性腺的大小有关，性腺小时，缺乏性行为活动，只有当性腺增大到一定程度后，才开始出现性行为活动。第四章生命活动的调节2．神经调节与动物行为动物的行为，无论是先天性行为（包括趋性、非条件反射、本能）还是后天性行为（包括印随、模仿、条件反射等），都与神经系统的调节作用有着直接的联系。在动物的行为中，激素调节与神经调节是相互协调作用的，但是神经系统的调节作用仍处于主导地位。生物学第五章生物的生殖和发育第五章生物的生殖和发育第一节生物的生殖第二节生物的个体发育第五章生物的生殖和发育第一节生物的生殖生物的种类很多，生殖方式相应地也多种多样，总的来说可以分为无性生殖和有性生殖两大类。（一）无性生殖一、生殖的类型水螅的出芽生殖草莓的营养生殖第五章生物的生殖和发育不经过生殖细胞的结合，而是由母体直接产生新个体的生殖方式叫无性生殖。生殖方式概

念举例分裂生殖由一个生物体直接分裂成为两个新个体。这两个新个体大小和形状基本相同。变形虫、

草履虫、细菌出芽生殖在母体的一定部位长出芽体，芽体长大以后，从母体上脱落下来，成为与母体一样的新个体。酵母菌、水螅孢子生殖真菌和一些植物能够产生一种无性的生殖细胞——孢子。孢子在适宜的环境条件下能够萌发并长成新个体。青霉、曲霉、衣藻营养生殖植物体营养器官（根、茎、叶）的一部分在与母体脱离后，能够发育成为一个新个体。马铃薯块茎、

草莓的匍匐茎几种常见的无性生殖方式第五章生物的生殖和发育人们根据植物细胞具有全能性的理论，研究出一项无性繁殖的新技术——植物的组织培养技术。A—分蘖芽萌动B—枝条纤细的无根苗C—单芽，生长健壮D—不定芽数目多E—丛生芽F—试管苗生根第五章生物的生殖和发育（二）有性生殖被子植物有性生殖过程示意图1—百合科植物的花2—子房的纵切3—一个花药的纵切4—花粉管的萌发5—一个胚珠的纵切，完成双受精6—一粒种子的纵切7—幼苗第五章生物的生殖和发育二、减数分裂和有性生殖细胞的形成无论是动物还是植物的生殖细胞，在形成过程中染色体数目都要减少一半，这个过程为减数分裂。在整个减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。减数分裂的结果是，新产生的生殖细胞中的染色体数目比原始的生殖细胞中的减少了一半。第五章生物的生殖和发育哺乳动物的精子和卵细胞的形成（一）精子的形成过程人的睾丸和精子精子的形成过程图解第五章生物的生殖和发育（二）卵细胞的形成过程卵细胞的形成过程图解人的卵巢（横切面）和卵细胞第五章生物的生殖和发育减数分裂的基本过程第五章生物的生殖和发育减数分裂形成的精子和卵细胞，必须相互结合形成受精卵，才能发育成新个体。精子与卵细胞融合成为受精卵的过程，叫做受精作用。在受精作用进行时，精子借助于尾部的摆动游向卵细胞。当精子和卵细胞相遇时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在卵细胞的外面。与此同时，卵细胞的细胞膜外面出现一层特殊的膜，以阻止其他精子再进入。精子的头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。这样，受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半的染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。（三）受精作用第五章生物的生殖和发育第二节生物的个体发育一、被子植物的个体发育种子的形成和萌发植物的生长和发育胚的发育胚乳的发育被子植物的双受精完成以后，一般说来，花被和雄蕊首先凋谢，柱头和花柱也随着萎缩，只有子房继续生长发育。在子房的胚珠里面，受精卵逐渐发育成胚，受精极核逐渐发育成胚乳。第五章生物的生殖和发育荠菜胚的发育过程荠菜的受精卵经过短暂的休眠以后，就开始进行有丝分裂。在第一次分裂形成的两个细胞中，靠近珠孔的一个叫做基细胞，另一个叫做顶细胞。顶细胞经过多次分裂，形成球状胚体。基细胞经过几次分裂，形成一列细胞，构成胚柄。胚柄可以从周围组织中吸收并运送营养物质，供球状胚体发育。在胚体发育完成后，胚柄就退化消失了。由于球状胚体顶端两侧的细胞分裂速度比较快，就形成了两个突起，这两个突起逐渐发育成两片子叶。两片子叶之间的一些细胞发育成胚芽，胚体基部的一些细胞发育成胚根，而胚芽与胚根之间的细胞则形成胚轴。这样，子叶、胚芽、胚轴和胚根就构成了荠菜的胚。第五章生物的生殖和发育胚乳的发育在荠菜的卵细胞受精的同时，两个极核融合之后，再与另一个精子结合。受精的极核不经过休眠就开始进行有丝分裂，经过多次分裂形成大量的胚乳细胞。这些胚乳细胞构成了胚乳。玉米种子的萌发过程第五章生物的生殖和发育幼苗经过一段时间的生长，成为一株具有根、茎、叶三种营养器官的植株。植株生长发育到一定阶段，就开始形成花芽，接下来便是开花、结果。花芽的形成标志着生殖生长的开始。（二）植物的生长和发育第五章生物的生殖和发育二、高等动物的个体发育（一）胚胎发育蛙受精卵卵裂的几个时期动物受精后不久，受精卵便开始进行细胞分裂。一个受精卵分裂成两个细胞，两个细胞分裂成四个细胞，四个细胞再分裂成八个……这些早期的细胞分裂叫卵裂。第五章生物的生殖和发育卵裂进行到一定时期，细胞增多，于是就形成了一个内部有腔的球状胚。这个时期的胚胎叫做囊胚，里面的腔叫做囊胚腔。从囊胚到原肠胚的模式图原肠胚有三个胚层：表面的外胚层，内面的内胚层，在内外胚层之间的是中胚层。这三个胚层继续发育，经过细胞分化，形成组织、器官，最后发育成一个完整的幼体。第五章生物的生殖和发育爬行类、鸟类和哺乳类等动物在胚胎发育的早期，从胚胎四周的表面开始，形成了围绕胚胎的胚膜。胚膜的内层叫做羊膜。羊膜呈囊状，里面充满了液体，叫做羊水。羊膜和羊水不仅保证了胚胎发育所需的水环境，还具有防震和保护作用，使这些动物增强了对陆地环境的适应能力。爬行动物的胚胎第五章生物的生殖和发育（二）胚后发育许多动物的幼体在形态结构和生活习性上都与成体差别较小，因此，幼体不经过明显的变化就会逐渐长成为成体，如爬行动物、鸟类和哺乳动物。对于这些动物来说，胚后发育主要是指身体的长大和生殖器官的逐渐成熟。有些动物的幼体与成体，在形态结构和生活习性上有明显的差异，如蛙、蚕等。这类动物在胚后发育的过程中，形态结构和生活习性都要发生显著的变化，而且这些变化是集中在短期内完成的。这种类型的胚后发育过程叫做变态发育。生物学第六章遗传与变异第六章遗传与变异第一节遗传的物质基础第二节生物的遗传第三节生物的变异第三节遗传与优生第六章遗传与变异第一节遗传的物质基础生物体生长发育到一定阶段，就会产生自己的后代，以保持生命的连续性。生物体在繁衍后代的过程中，总是表现出各种遗传和变异的现象。子代与亲代之间在形态结构和生理功能上常常相似的现象，叫做遗传；亲代与子代之间以及子代的个体之间总是存在着差异的现象，叫做变异。一、DNA是主要的遗传物质二、DNA的分子结构和复制三、基因第六章遗传与变异（一）肺炎链球菌的转化实验F.Griffith的肺炎链球菌转化实验第六章遗传与变异O.Avery等的体外转化实验艾弗里提出了不同于当时大多数科学家观点的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。第六章遗传与变异（二）噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体结构示意图上述事实说明，只有DNA才是亲代和子代之间具有连续性的遗传物质，它携带着亲代的全部基因，控制着子代的发育。第六章遗传与变异二、DNA的分子结构和复制DNA分子的结构模式图（一）DNA的分子结构DNA分子的基本单位——脱氧核苷酸第六章遗传与变异DNA分子双螺旋结构的主要特点①DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，含氮碱基（简称碱基）排列在内侧；③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，碱基之间这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。第六章遗传与变异DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。体细胞中DNA分子的复制是在有丝分裂的间期（对于减数分裂来说，则是在第一次分裂开始前的间期）完成的。（二）DNA分子的复制DNA分子的复制图解由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。因此，这种复制方式叫做半保留复制。DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。第六章遗传与变异基因等同于DNA吗？三、基因基因是具有遗传效应的DNA片段基因的复制是通过DNA分子的复制来完成的。每条染色体只含有1～2个DNA分子，每个DNA分子上有多个基因，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸，基因的脱氧核苷酸排列顺序就代表了遗传信息。由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，因此，不同的基因具有不同的遗传信息。第六章遗传与变异遗传学第二定律——自由组合定律遗传学第三定律——连锁交换定律遗传学第一定律——分离定律一、遗传的基本定律第二节生物的遗传1．一对相对性状的杂交试验2．对性状分离现象的解释3．基因型和表现型4．分离定律的验证1．两对相对性状的杂交试验2．对自由组合现象的解释3．对自由组合现象解释的验证1．果蝇的连锁遗传现象2．连锁遗传现象的解释3．基因的连锁和交换规律的研究意义第六章遗传与变异（一）遗传学第一定律——分离定律人工异花传粉示意图第六章遗传与变异1．一对相对性状的杂交试验高茎豌豆与矮茎豌豆的杂交试验孟德尔用纯种高茎豌豆与纯种矮茎豌豆作亲本（用P表示）进行杂交（用×表示）。结果发现，无论用高茎豌豆作母本（用♀表示），还是作父本（用♂表示），杂交后产生的第一代（简称子一代，用F1表示）的结果一样，都是高茎豌豆。孟德尔又让子一代植株进行自交（用表示），结果在第二代（简称子二代，用F2表示）植株中，既有高茎的，又有矮茎的。第六章遗传与变异孟德尔豌豆杂交试验结果：性状亲本的相对性状FFF2比率

（显性∶隐性）显性

隐性种子形状圆形×皱缩全部圆形5474圆形，1850皱缩2.96∶1子叶颜色黄色×绿色全部黄色6022黄色，2001绿色3.01∶1种皮颜色（花的颜色）褐色×白色（红色×白色）全部褐色（全部红色）705褐色，224白色（红花）（白花）3.15∶1豆荚形状饱满×缢缩全部饱满882饱满，299缢缩2.95∶1豆荚颜色（未成熟时）绿色×黄色全部绿色428绿色，152黄色2.82∶1花的部位腋生×顶生全部腋生651腋生，207顶生3.14∶1茎的高度高茎×矮茎全部高茎787高茎，277矮茎2.84∶1第六章遗传与变异三个共同的特点：①F1只表现出一个亲本性状，孟德尔把F1表现出来的亲本性状叫做显性性状（dominantcharacter），没有表现出来的亲本性状叫做隐性性状（recessivecharacter）；②F2中一部分植株表现出一个亲本的性状，其余的植株表现出另一个亲本的性状，即显性性状和隐性性状同时出现，这种现象叫做性状分离（segregationofcharacter）；③在F2群体中，显性性状与隐性性状的数量比接近3∶1。第六章遗传与变异2．对性状分离现象的解释在生物的体细胞中，控制性状的基因都是成对存在的。在形成配子时，一对基因相互分离，各到不同的配子中去，每个配子只有该等位基因中的一个基因。在受精时，不同配子间的两个等位基因又以同等的机会互相结合。正是这样一个简单的机制，给实验结果做出了合理的解释。人们将孟德尔提出的这个重要原理，称为分离定律（lawofsegregation），又称为遗传学第一定律。高茎豌豆与矮茎豌豆杂交试验的分析图解第六章遗传与变异基因型和表现型的关系比较复杂，表现型相同，基因型不一定相同；由于遗传下来的并不一定都能表现出来，还涉及到个体发育条件是否影响到基因的表型效应，所以，只有在环境条件相同时，基因型相同的个体，其表现型才能相同。基因型为DD或dd的个体，因为它们的一对基因彼此相同，所以叫做纯合子（homozygote）；基因型为Dd的个体，因为它们的一对基因彼此不同，所以叫做杂合子（heterozygote）。基因型（genotype）又称遗传型，是对某一生物个体全部基因组合的总称。基因型是肉眼看不见的。表现型（phenotype）是指具有特定基因型的个体，在一定环境条件下，所表现出来的性状特征的总和。3．基因型和表现型第六章遗传与变异杂合高茎（Dd）与纯隐性矮茎（dd）回交，按分离定律，其后代高茎（Dd）与矮茎（dd）应出现1∶1的比例。孟德尔的验证结果与预期的完全符合，从而证实了分离定律。如果子一代基因型未知，这样一种杂交方法又称为测交（testcross）。测交可用来测定高茎植株的基因型究竟是DD还是Dd。豌豆植株高矮茎的回交试验4．分离定律的验证第六章遗传与变异（二）遗传学第二定律——自由组合定律黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆的杂交试验两对相对性状的测交试验第六章遗传与变异亲代基因对数与基因型和表现型的关系亲代基因对数子一代配子数子一代配子组合数子二代基因型数子二代表现型数分离比12432(3∶1)1241694(3∶1)23864278(3∶1)34162568116(3∶1)4………………n2n4n3n2n(3∶1)n第六章遗传与变异二、性别决定和伴性遗传具有性别分化的生物体的细胞中，在n对染色体中，其中一对染色体在形状上与其他染色体不同，它决定生物的性别，称为性染色体（sexchromosome），其余的染色体称为常染色体（autosome）。（一）性别决定1．性染色体雌雄果蝇体细胞的染色体图解第六章遗传与变异2．性别决定雄杂合型即XY型，在生物界较为普遍，大多数雌雄异体的植物、人和全部哺乳动物、多数昆虫如果蝇、一些鱼类和两栖类都属于这一类型。这类生物在配子形成时，由于雄性个体是异配子性别，可产生分别含有X和Y染色体的两种雄配子；雌性个体是同配子性别，只产生含有X染色体的一种雌配子。因此当雌雄配子结合受精时，含X的卵细胞与含X的精子结合形成的受精卵（XX），将发育成雌性；含X的卵细胞与含Y的精子结合形成的受精卵（XY），将发育成雄性。人类的性染色体就属于XY型，因而雌性和雄性的比例（简称性比）一般总是1∶1。雄杂合型第六章遗传与变异人类染色体分组图第六章遗传与变异XY型性别决定与XY型相似的还有XO型。它的雌性的性染色体为XX；雄性的性染色体只有一个X，而没有Y，不成对。其雄性个体产生含有X和不含有X的两种雄配子，故称为XO型，如蝗虫、蟋蟀等。第六章遗传与变异雌杂合型ZW型性别决定雌杂合型即ZW型，鸟类和鳞翅目昆虫（家蚕、蛾类、蝶类等）都属于这一类型。该类型与XY型恰恰相反，雌性个体是异配子性别，即ZW；而雄性个体是同配子性别，即ZZ。这类生物在配子形成时，雌性个体产生分别含有Z和W染色体的两种雌配子，而雄性个体只产生含有Z染色体的一种雄配子，故当雌雄配子结合受精时，所形成的雌雄性比同样是1∶1。第六章遗传与变异（二）伴性遗传生物中某些遗传现象和性别有关，这是性染色体上的一种基因所表现的特殊遗传现象，它和常染色体上的基因的遗传方式有所不同。我们称基因在性染色体上遗传的遗传方式为伴性遗传（sex-linkedinheritance）。例如，人类的红绿色盲和抗维生素D佝偻病的遗传。第六章遗传与变异1．人类红绿色盲症女

性男

性基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY表现型正常正常（携带者）色盲正常色盲人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型人类红绿色盲是一种常见的隐性伴性遗传病，患者由于色觉障碍，不能像正常人那样区分红色和绿色。色盲是由位于X染色体上的红绿色盲基因（b）控制的。第六章遗传与变异几种红绿色盲的遗传方式图解第六章遗传与变异2．抗维生素D佝偻病抗维生素D佝偻病（vitaminDresistentrickets）是一种肾小管遗传缺陷性疾病。两种抗维生素D佝偻病的婚配图解第六章遗传与变异第三节生物的变异在丰富多彩的世界里，亲代与子代之间以及子代的个体之间存在着或多或少的差异，这就是生物的变异现象。生物的变异主要分为两类：不可遗传的变异和可遗传的变异。仅仅是环境因素影响造成的，并没有引起遗传物质的变化，叫做不可遗传的变异。由于遗传物质发生变化而引起的，这种变异是能遗传下去的，叫做可遗传的变异。在可遗传的变异中，变异的原因并不相同。一些是通过基因的重新组合而引起的，叫做基因重组（generecombination），另外一些是由于遗传物质本身的结构和数量发生变化引起的，这就是基因突变和染色体变异。第六章遗传与变异一、基因突变基因突变（又称基因的点突变，pointmutation）是指由于DNA分子片段中发生了碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因分子结构的改变。正常型红细胞（左）与镰刀型细胞贫血症红细胞（右）的形状比较易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：物理因素、化学因素和生物因素。第六章遗传与变异（二）基因突变引起的人类遗传病1．单基因遗传病——是指受一对等位基因控制的遗传病软骨发育不全的患儿目前，世界上已经发现的这类遗传病大约有6500多种。单基因遗传病大体有两类情况：一类是由显性致病基因引起的，另一类是由隐性致病基因引起的。软骨发育不全就是由显性致病基因A引起的显性遗传病。苯丙酮尿症是由隐性致病基因p（基因型是pp）引起的隐性遗传病。第六章遗传与变异2．多基因遗传病多基因遗传病是指受两对以上的等位基因控制的人类遗传病。其遗传效应较多地受环境因素的影响，与单基因遗传病相比，多基因遗传病不只是由遗传因素决定，而是由遗传因素与环境因素共同起作用的。多基因遗传病主要包括一些先天性发育异常和一些常见病，如先天性心脏病、冠心病、先天性腭裂、原发性癫痫、原发性高血压和哮喘病等。多基因遗传病的致病基因在家系中的传递特征虽不及单基因遗传病那么明显，但也有其家族特点，多基因遗传病有家族聚集倾向，患者亲属发病率高于群体发病率，但可随着亲缘关系的疏远程度而递减。第六章遗传与变异二、染色体变异类

型正常染色体染色体结构变异事

例缺失一条正常染色体断裂后丢失一个片段↓猫叫综合征（人的第5号染色体部分缺失）重复一条染色体的片段连接到同源的另一条染色体上↓果蝇的棒状眼（X染色体上部分重复）第六章遗传与变异类

型正常染色体染色体结构变异事

例倒位一条染色体片段断裂后倒转180°重新接到原部位↓女性习惯性流产（第9号染色体长臂倒置）易位一条染色体断裂后与另一条非同源染色体接合↓人慢性粒细胞白血病（第14号与第22号染色体部分易位）第六章遗传与变异2．染色体数目的变异一般来说，每一种生物的染色体数目都是稳定的，但是在某些特定的环境条件下，生物体的染色体数目会发生改变，从而产生可遗传的变异。染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内的个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。遗传上把一个正常配子中所包含的整套染色体称为一个染色体组或基因组（genome）。凡是细胞核中含有一个完整染色体组的称为单倍体（haploid），含有两个染色体组的称为二倍体（diploid）。细胞核中含有三个或三个以上染色体组的称为多倍体（polyploid）。第六章遗传与变异（二）染色体变异引起的人类遗传病1．常染色体病——是指由于常染色体的结构或数目改变而引起的遗传病，如先天性愚型。先天性愚型患者的染色体第六