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必修(1)分子与细胞

第一章走近细胞第一节从生物圈到细胞

一、相关概念、

细胞:是生物体结构和功能的基本单位。除了病毒以外,所有生物都是由细胞构成的。细胞是地球上最基本的生命系统

生命系统的结构层次:细胞→组织→器官→系统(植物没有系统)→个体→种群

→群落→生态系统→生物圈(P5)

二、病毒的相关知识:

1、病毒是一类没有细胞结构的生物体。

主要特征:

①、个体微小,一般在10~30nm之间,大多数必须用电子显微镜才能看见;

②、仅具有一种类型的核酸,DNA或RNA,没有含两种核酸的病毒;

③、专营细胞内寄生生活;

④、结构简单,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白质外壳所构成。

2、根据寄生的宿主不同,病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒(即噬菌体)三大类。根据病毒所含核酸

种类的不同分为DNA病毒(即噬菌体)和RNA病毒(烟草花叶病毒和逆转录病毒HIV)。

3、常见的RNA病毒有:SARS病毒、人类免疫缺陷病毒(HIV)[引起艾滋病(AIDS)]、烟草花叶病毒等。

第二节细胞的多样性和统一性

一、细胞种类: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

二、原核细胞和真核细胞的比较:(P8)

1、原核细胞:细胞较小,无核膜、无核仁,没有成形的细胞核;遗传物质(一个环状DNA分子)集中的区域称

为拟核;没有染色体,DNA 不与蛋白质结合,;细胞器只有核糖体;有细胞壁,成分与真核细胞

不同。

2、真核细胞:细胞较大,有核膜、有核仁、有成形的细胞核;有一定数目的染色体(DNA与蛋白质结合而成);

一般有多种细胞器(如线粒体、叶绿体,内质网等)。

3、原核生物:由原核细胞构成的生物。如:蓝藻(包括蓝球藻、颤藻和、念珠藻及发菜)、细菌(如硝化细菌、

乳酸菌、大肠杆菌、肺炎双球菌)、放线菌、支原体等都属于原核生物。(蓝线支细衣)

4、真核生物:由真核细胞构成的生物。如动物(草履虫、变形虫)、植物、真菌(酵母菌、霉菌、磨菇等食用菌)

等。

蓝藻是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。细菌中的绝大多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物,但也有硝化细菌(化能合成作用)等少数种类的细菌是自养型生物。(P9)

三、细胞学说的建立:罗伯特。虎克既是细胞的发现者也是细胞的命名者,活细胞的发现者是列文虎克;新细胞的产生是细胞分裂的结果;“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”是魏尔肖的名言。

1、细胞学说的主要建立者: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,一切植物、动物都是由细胞发育而来,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的生命起作用。

(3)新细胞可以从老细胞中产生。

3、这一学说揭示了生物体结构的统一性;细胞学说的建立过程,是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展

的过程,充满了耐人寻味的曲折。

第二章组成细胞的分子

第一节细胞中的元素和化合物

、1一、生物界与非生物界具有统一性:组成细胞的化学元素在非生物界都可以找到

2、生物界与非生物界存在差异性:组成生物体的化学元素在细胞内的含量与在非生物界中的含量明显不同

二、组成生物体的化学元素有20多种:

细胞含量最多4种元素(也称基本元素):C、 O、H、N;

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无机盐

组成细胞

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的化合物

三、在活细胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有机物是蛋白质(7%-

10%);占细胞鲜重比例最大的化学元素是O、占细胞干重比例最大的化学元素是C。

第二节生命活动的主要承担者------蛋白质

一、相关概念:

氨基酸:蛋白质的基本组成单位,组成蛋白质的氨基酸约有20种。

脱水缩合:一个氨基酸分子的氨基(—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。

肽键:肽链中连接两个氨基酸分子的化学键(—NH—CO—)。

二肽:由两个氨基酸分子缩合而成的化合物,只含有一个肽键。

多肽:由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构。

肽链:多肽通常呈链状结构,叫肽链。

二、氨基酸分子通式:

NH2

R— C —COOH

H

三、氨基酸结构的特点:每种氨基酸分子至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上(如:有—NH2和—COOH但不是连在同一个碳原子上不叫氨基酸);R基的不同导致氨基酸的种类不同。

四、蛋白质多样性的原因是:组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序不同,多肽链空间结构千变万化。

五、蛋白质的主要功能(生命活动的主要承担者):(结运催免调)

①构成细胞和生物体的重要物质,如肌动蛋白;

②催化作用:绝大多数的酶;

③调节作用:一些激素如胰岛素、生长激素;

④免疫作用:如抗体,抗原;

⑤运输作用:如红细胞中的血红蛋白。细胞膜上的载体

六、有关计算:

①肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数目—肽链数

②至少含有的羧基(—COOH)或氨基数(—NH2) = 肽链数

③蛋白质分子量= 氨基酸分子量×氨基酸个数–脱去水分子的个数×18

第三节遗传信息的携带者------核酸

一、核酸的种类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)

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核酸的作用:是细胞内携带遗传信息的物质,对于生物的遗传、变异和蛋白质的合成具有重要作用。

组成核酸的基本单位是:核苷酸,是由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA为脱氧核糖、RNA为核糖)和一分子含氮碱基组成

第四节细胞中的糖类和脂质

一、相关概念:

糖类:是生物体的主要能源物质;主要分为单糖、二糖和多糖等

单糖:是不能再水解的糖。如葡萄糖。

二糖:是水解后能生成两分子单糖的糖。

多糖:是水解后能生成许多单糖的糖。多糖的基本组成单位都是葡萄糖。

可溶性还原性糖:葡萄糖、果糖、麦芽糖等

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三、脂质的比较:

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第五节细胞中的无机物

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二、无机盐(绝大多数以离子形式存在)功能:

①、构成某些重要的化合物,如:叶绿素中含Mg、血红蛋白中含Fe等

②、维持生物体的生命活动(如动物缺钙会抽搐)

③、维持酸碱平衡,调节渗透压。

第三章细胞的基本结构

第一节细胞膜------系统的边界

一、细胞膜的成分:主要是脂质(主要是磷脂)(约50%)和蛋白质(约40%),还有少量糖类(约2%--10%)

二、细胞膜的功能:P42

①、将细胞与外界环境分隔开②、控制物质进出细胞③、进行细胞间的信息交流

三、植物细胞还有细胞壁,主要成分是纤维素和果胶,对细胞有支持和保护作用;其性质是全透性的。

第二节细胞器----系统内的分工合作

一、相关概念:

细胞质:在细胞膜以内、细胞核以外的原生质,叫做细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。

细胞质基质:细胞质内呈液态的部分是基质。是细胞进行新陈代谢的主要场所。

细胞器:细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。

二、八大细胞器的比较:

1、线粒体:(呈粒状、棒状,具有双层膜,普遍存在于动、植物细胞中,内有少量DNA和RNA,内膜突起形成嵴,

内膜、基质和基粒中有许多种与有氧呼吸有关的酶),线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,生命活动所需要的能量,大约95%来自线粒体,是细胞的“动力车间”

2、叶绿体:(呈扁平的椭球形或球形,具有双层膜,主要存在绿色植物叶肉细胞里),叶绿体是植物进行光合作

用的细胞器,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”,(含有叶绿素和类胡萝卜素,还有少量DNA和RNA,叶绿素分布在基粒片层的膜上。在片层结构的膜上和叶绿体内的基质中,含有光合作用需要的酶)。

3、核糖体:椭球形粒状小体,有些附着在内质网上,有些游离在细胞质基质中。是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所。

4、内质网:由膜结构连接而成的网状物。参与细胞内蛋白质合成和加工,以及脂质合成的“车间”

5、高尔基体:在植物细胞中与细胞壁的形成有关,在动物细胞中与蛋白质(分泌蛋白)的加工、分类运输有关。

6、中心体:每个中心体含两个中心粒,呈垂直排列,存在于动物细胞和低等植物细胞,与细胞的有丝分裂有关。

7、液泡:主要存在于成熟植物细胞中,液泡内有细胞液。化学成分:有机酸、生物碱、糖类、蛋白质、无机盐、

色素等。有维持细胞形态、储存养料、调节细胞渗透吸水的作用。

8、溶酶体:有“消化车间”之称,内含多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒

或病菌。

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2、能产生水的细胞器:线粒体、核糖体、叶绿体

3、与能量转化有关并含有少量DNA和RNA的细胞器:线粒体和叶绿体。

三、分泌蛋白的合成和运输:

核糖体(合成肽链)→内质网(加工成具有一定空间结构的蛋白质)→高尔基体(进一步修饰加工)

→囊泡→细胞膜→细胞外

与这一过程间接有关的细胞器还有线粒体(提供能量),间接有关的细胞结构还有细胞核(控制中心)

四、生物膜系统:P49

组成:包括细胞器膜、细胞膜和核膜等。

作用:(1)细胞膜所具有的功能:使细胞具有一个相对稳定的内部环境,并在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性的作用。(2)广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点。(3)将细胞器分开,使细胞内同时进行的多种化学反应互不干扰,使生命活动高效、有序地进行。

第三节细胞核----系统的控制中心

一、细胞核的功能:是遗传信息库(遗传物质储存和复制的场所),是细胞代谢和遗传的控制中心;

二、细胞核的结构:

1、染色质:由DNA和蛋白质组成,染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。染色质是极

细的丝状物,因容易被碱性染料染成深色而得名。细胞分裂时,细胞核解体,染色质高度螺旋化,

缩短变粗,成为圆柱状或杆状的染色体

2、核膜:双层膜,把核内物质与细胞质分开。

3、核仁:与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。

4、核孔:是RNA等大分子有机物进出的通道;实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流。

第四章细胞的物质输入和输出

第一节物质跨膜运输的实例

一、渗透作用:水分子(溶剂分子)通过半透膜的扩散作用。

二、原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。

三、发生渗透作用的条件:1、具有半透膜2、膜两侧有浓度差

四、细胞的吸水和失水:

外界溶液浓度>细胞内溶液浓度→细胞失水

外界溶液浓度<细胞内溶液浓度→细胞吸水

第二节生物膜的流动镶嵌模型

一、细胞膜结构:磷脂蛋白质糖类

↓↓↓

磷脂双分子层“镶嵌蛋白”糖被(与细胞识别有关)

(膜基本支架)

二、

结构特点:具有一定的流动性(磷脂分子及绝大多数的蛋白质分子可动)细胞膜

(生物膜)功能特点:选择透过性(这种膜可以让水分子自由通过,一些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。这是活细胞的一重要特性。

第三节物质跨膜运输的方式

一、相关概念:

自由扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞。

协助扩散:进出细胞的物质要借助载体蛋白的扩散。

主动运输:物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧,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。

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附:主动运输必需的条件是能量和载体。

三、离子和小分子物质主要以被动运输(自由扩散、协助扩散)和主动运输的方式进出细胞;大分子和颗粒物质进

出细胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用。

第五章细胞的能量供应和利用

第一节降低化学反应活化能的酶

一、相关概念:

细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。

酶:是活细胞(来源)所产生的具有催化作用(功能:降低化学反应活化能,提高化学反应速率)的一类有机物。其中绝大多数是蛋白质。少数种类是RNA

活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。

二、酶的发现:

①、1783年,意大利科学家斯巴兰让尼用实验证明:胃具有化学性消化的作用;

②、1836年,德国科学家施旺从胃液中提取了胃蛋白酶;

③、1926年,美国科学家萨姆纳通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质;

④、20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA 也具有生物催化作用。

三、酶的本质:大多数酶的化学本质是蛋白质(合成酶的场所主要是核糖体,水解酶的酶是蛋白酶),也有少数是

RNA 。

四、酶的特性:

①、高效性:催化效率比无机催化剂高许多。

②、专一性:每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。

③、酶需要较温和的作用条件: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。温度过高、PH 过高或过低会使酶变性(酶的空间结构改变),酶的活性不可恢复;但过低温只会使酶的活性降低,酶不会变性,当温度升高时酶的活性会逐渐恢复。

第二节 细胞的能量“通货”-----ATP

一、ATP 的结构简式:ATP 是三磷酸腺苷的英文缩写,结构简式:A-P~P~P,其中:“A ”代表腺苷,“P ”代

表磷酸基团,“~”代表高能磷酸键,“- ”代表普通化学键。

注意:ATP 的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量,所以ATP 被称为高能化合物。这种高能化合物化学性质不稳定,在水解时,由于高能磷酸键的断裂,释放出大量的能量。

二、ATP 与ADP 的转化及其意义:

转化过程中物质是可逆,能量是不可逆的意义:能量通过ATP 分子在吸能反应(如蔗糖的合成过程)和放能反应(如葡萄糖的氧化分解)之间循环流通P89,ATP 是细胞里的能量流通的能量“通货”

第三节ATP 的主要来源------细胞呼吸

一、相关概念:

1、呼吸作用(也叫细胞呼吸):指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其它产物,释

放出能量并生成ATP 的过程。根据是否有氧参与,分为:有氧呼吸和无氧呼吸

2、有氧呼吸:指细胞在有氧的参与下,通过多种酶的催化作用下,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧

化碳和水,释放出大量能量,生成ATP 的过程。

3、无氧呼吸:一般是指细胞在缺氧的条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物

(酒精、CO2或乳酸),同时释放出少量能量的过程。

4、发酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸。 二、有氧呼吸的总反应式: C 6H 12O 6

+ 6O 2 6CO 2 + 6H 2O + 能量

三、无氧呼吸的总反应式:

C 6H 12O 6 2C 2H 5OH (酒精)+ 2CO 2 + 少量能量 或 C 6H 12O 6

2C 3H 6O 3(乳酸)+ 少量能量

四、有氧呼吸过程(主要在线粒体中进行):

酶 酶

ADP+Pi+能量 酶1 ATP ATP 酶2 ADP+Pi+能量

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六、影响呼吸速率的外界因素:

1、温度:温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。

温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内,温度越低,

细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。

2、氧气:氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。

3、水分:一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没,

根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。

4、CO2:环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。

七、呼吸作用在生产上的应用:

1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。

2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。

3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。

第四节能量之源----光与光合作用

一、相关概念:

1、光合作用: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着能量的有机物,并释放出氧气的

过程

二、光合色素(在类囊体的薄膜上):

主要吸收红光和蓝紫光

(橙黄色)

主要吸收蓝紫光

(黄色)

三、光合作用的探究历程:

①、1648年海尔蒙脱(比利时),把一棵2.3kg的柳树苗种植在一桶90.8kg的土壤中,然后只用雨水浇灌而不供给

任何其他物质,5年后柳树增重到76.7kg,而土壤只减轻了57g。指出:植物的物质积累来自水

②、1771年英国科学家普里斯特利发现,将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭;

将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内,小鼠不容易窒息而死,证明:植物可以更新空气。

③、1785年,由于空气组成的发现,人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳。

1845年,德国科学家梅耶指出,植物进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来。

④、1864年,德国科学家把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光,另一半遮光。过一段时间后,用碘蒸气处理叶

片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈深蓝色。证明:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。

⑤、1880年,德国科学家思吉尔曼用水绵进行光合作用的实验。证明:叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,

氧是叶绿体释放出来的。

⑥、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。第一组相植物提供H218O和CO2,

释放的是18O2;第二组提供H2 O和C18O,释放的是O2。光合作用释放的氧全部来自来水。

四、叶绿体的功能:

叶绿体是进行光合作用的场所。在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素,在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。

五、影响光合作用的外界因素主要有:

1、光照强度:在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快,超过光饱合点,光合速率反而会下降。

2、温度:温度可影响酶的活性。

3、二氧化碳浓度:在一定范围内,光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快,达到一定程度(二氧化碳饱和点)后,

光合速率维持在一定的水平,不再增加。

4、水:光合作用的原料之一,缺少时光合速率下降。

六、光合作用的应用:

1、适当提高光照强度。

2、延长光合作用的时间。

3、增加光合作用的面积------合理密植,间作套种。

4、温室大棚用无色透明玻璃。

5、温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温。

6、温室栽培多施有机肥或放置干冰,提高二氧化碳浓度。

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【动物细胞的有丝分裂】

(1)分裂间期:主要完成DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成

结果:DNA 分子加倍;染色体数不变(一条染色体含有2条姐妹染色单体) (2)分裂期

前期:①出现染色体和纺锤体 ②核膜解体、核仁逐渐消失; 中期:每条染色体的着丝点都排列在赤道板上;(中期染色体的形态和数目最清晰)

后期:着丝点分裂,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体,并在纺锤体的牵引下分别向细胞两极移动。 末期:①染色体、纺锤体消失 ②核膜、核仁重现(细胞膜内陷) 【植物细胞的有丝分裂】

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【有丝分裂过程中染色体、核DNA 数目和姐妹染色单体的变化】(以二倍体生物为例):

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细胞不能无限长大:1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大; 2)DNA 不会随细胞体积的扩大而增多,细胞太大,细胞核的负担就会过重

细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。 细胞是以分裂的方式进行增殖。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。 细胞分裂的方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。 有丝分裂: 1) 细胞周期—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。

包括分裂间期和分裂期 2) 分裂间期:约占细胞周期的90%—95%,为分裂期进行 活跃的物质准备,完成DNA 分子的复制和有关蛋白 质的合成,同时细胞有适度的生长。 3) 分裂期: 第六章 细胞的生命历程

能量相关知识:】

1、是细胞内主要的能源物质:糖类

2、动物体内的储能物质:糖原

3、植物体内的储能物质:淀粉

4、生物体内的储能物质:脂肪

5、是生物能量的最终来源:光能

6、生命活动的直接能源物质是 :ATP 。 三、细胞的无丝分裂【了解】 1、无丝分裂特点:无纺缍丝和染色体的变化。 2、实例:蛙的红细胞和草履虫

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的分裂方式。

细胞的分化 细胞的分化: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。 细胞分化的意义:生物界普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。 细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。 细胞的全能性:指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的能力。 干细胞 动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。如骨髓中的造血干细胞,能分裂分化产生血细胞(如血小板、红细胞和白细胞

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) 细胞的衰老和

凋亡

个体衰老与细胞衰老的关系:个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 细胞衰老的特征:1)细胞内的水分减少,细胞萎缩,新陈代谢速率减慢。 2)细胞内多种酶的活性降低 3)细胞内的色素会随着衰老而逐渐积累,它们会妨碍细胞内物质的交流和传递。 4)细胞内呼吸速率减慢,细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深

5)细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。

细胞的凋亡:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。也称细胞编程性死亡。对于多细胞

生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键

的作用。

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细胞

的癌

癌细胞:有的细胞受到致癌因子的作用,细胞中遗传物质发生变化,就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。 癌细胞的特征:1)能够无限增殖;2)形态结构发生显著变化;3)癌细胞的表面发生了变化,由于细胞膜上糖蛋白等物质减少,使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移。 致癌因子:物理因子:主要指辐射,如紫外线、X 射线等; 化学因子:无机化合物-石棉、砷化物、铬化物、镉化物等 有机化合物:联苯胺、烯环烃、亚硝胺、黄曲霉素,尼古丁等 健康的生活方式与防癌: 注意远离致癌因子,不吸烟,不酗酒;诊断:切片的显微观察、CT 、核磁共振以及癌基因检测 治疗:手术切除、化疗和放疗等技术。 细胞的生

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必修2 遗传与进化

第1章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验(一)

一、孟德尔一对相对性状的杂交实验的过程和结果【了解】

1、相对性状是指:同种生物同一性状的不同表现类型。

2、孟德尔豌豆杂交实验(一对相对性状)

P:高豌豆×矮豌豆 P: AA×aa

↓↓

F1:高豌豆 F1: Aa

↓?↓?

F2:高豌豆矮豌豆 F2:AA Aa aa

3 ︰ 1 1 ︰ 2 ︰1

二、基因的分离现象【理解】

1、生物的性状由遗传因子决定的。遗传因子具有:独立的颗粒状,互不融合。

2、体细胞中遗传因子成对存在

3、遗传因子在生殖细胞中是成单存在的。

4、受精时,雌雄配子的结合是随机的。

三、测交实验的过程和结果【理解】

1、测交是:将F1×隐性纯合子杂交,用以测定F1遗传因子的组成。

2、孟德尔测交实验的过程和结果:

(F1)Dd(高茎)× dd(矮茎)

Dd (高茎):dd(矮茎)

1 : 1

3、判断某生物是否为纯合子的方法:植物:常用方法:测交;最简单方法:自交。

动物:常用方法:测交;

四、基因的分离定律【理解】

1、分离定律的内容

(1)在生物体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;

(2)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。

2、分离定律的实质

....。

....彼此分离

.......是体细胞中

.........的.遗传因子

.....成对的控制相对性状

第2节孟德尔的豌豆杂交实验(二)

一、孟德尔两对相对性状的杂交实验的过程和结果【了解】

P:黄圆×绿皱 P: YYRR×yyrr

↓↓

F1:黄圆 F1: YyRr

↓?↓?

F2:黄圆黄皱绿圆绿皱 F2:Y_R_ Y_rr yyR_ yyrr

9 ︰ 3 ︰ 3 ︰ 1 9 ︰ 3 ︰ 3 ︰ 1

在F2代中有4 种表现型、 9种基因型。

二、解释基因的自由组合现象【理解】

孟德尔两对相对性状的杂交实验中,F1(YyRr)在产生配子时,每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子自由组合。F1产生的雌配子和雄配子各有4种:YR、Yr、yR、yr,数量比例是:1︰1︰1︰1。受精时,雌雄配子的结合是随机的,所以F2性状表现有4种:黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒,它们之间的数量分比是9︰3︰3︰1。

三、概述测交实验的过程和结果【理解】

(F1)YyRr(黄圆)× yyrr(绿皱)

YyRr Yyrr yyRr yyrr

(黄圆)(黄皱)(绿圆)(绿皱)

1 : 1 : 1 : 1

四、基因的自由组合定律【理解】

五、孟德尔遗传实验获得成功的原因【应用】

1、正确的选择实验材料。

①、豌豆是严格自花传粉的植物,而且是闭花受粉,自然状态下一般是纯种,用于人工杂交实验,结果既可靠又

易分析。

②、具有易于区分的相对性状,实验结果易于观察和分析。

2、先对一对相对性状遗传进行研究,然后对多对相对性状遗传进行研究。

3、运用统计学原理对实验结果进行分析。

4、科学地设计实验程序(假说—演绎法)

观察分析——提出假说——演绎推理——实验验证

第2章基因和染色体的关系

第1节减数分裂和受精作用

一、减数分裂的概念【了解】

1、减数分裂:是指有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时,进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂过程

中,染色体只复制一次,而细胞分裂两次。减数分裂的结果是,成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。

二、精子和卵细胞的形成过程【理解】

①、精子的形成②、卵细胞的形成

1个精原细胞(2n) 1个卵原细胞(2n)

↓间期:染色体复制↓间期:染色体复制

1个初级精母细胞(2n) 1个初级卵母细胞(2n)

前期:联会、四分体、交叉互换(2n)前期:联会、四分体、交叉互换(2n)

中期:同源染色体排列在赤道板上(2n)中期:(2n)

后期:配对的同源染色体分离(2n)后期:(2n)

末期:细胞质均等分裂末期:细胞质不均等分裂(2n)2个次级精母细胞(n) 1个次级卵母细胞+1个极体(n)

前期:(n)前期:(n)

中期:(n)中期:(n)

后期:染色单体分开成为两组染色体(2n)后期:(2n)

末期:细胞质均等分离(n)末期:(n)

4个精细胞(n) 1个卵细胞(n) 2个极体(n)

↓变形+1个极体(n)

4个精子(n)

2

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三、受精作用的概念和意义【理解】

1、概念:受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。

2、意义:减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异具有重要的

作用。

第2节基因在染色体上

四、萨顿关于基因定位的假说内容【了解】

1、萨顿的假说的内容:基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。

2、萨顿的假说的原因:基因和染色体行为存在明显的平行关系。

五、说出基因位于染色体上的实验证据【了解】

1、摩尔根(美)和他的学生发现了测定基因位于染色体上的相对位置的方法,并绘出了第一个果蝇各种基因在染

色体上相对位置图,说明基因在染色体上呈线性排列。

2、果蝇的一个体细胞中有多对染色体,其中3对是常染色体,1对是性染色体,雄果蝇的一对性染色体是异型的,

用XY表示,雌果蝇一对性染色体是同型的,用XX表示。

3、果蝇眼色杂交实验:红眼的雄果蝇基因型是X W Y,红眼的雌果蝇基因型是X W X w或X W X W,白眼的雄果蝇基因型是

X w Y,白眼的雌果蝇基因型是X w X w。

P:红眼(♀)×白眼(♂) P: X W X W× X w Y

↓↓

F1:红眼 F1: X W X w× X W Y

↓F1雌雄交配↓

F2:红眼(♀、♂)白眼(♂) F2: X W X W X W X w X W Y X w Y

第三节伴性遗传

一、伴性遗传的概念【了解】

1、伴性遗传:致病基因位于性染色体上,其遗传总是和性别相关联,这种现象叫伴性遗传。

2、实例:红绿色盲、血友病、抗维生素D佝偻病等。

二、人类红绿色盲症的原因【应用】抗维生素D佝偻病的原因【了解】

伴性遗传在实践中的应用【理解】

I、伴X隐性遗传

1、实例:红绿色盲、血友病

2、人类红绿色盲:①红绿色盲基因位于X染色体上,②由隐性基因控制

3、为什么男性红绿色盲的发病率远大于女性?

男性只要X染色体上带有色盲基因就表现为红绿色盲。而女性只有X b X b才表现为红绿色盲,X B X b表现为正常。

4、伴X隐性遗传的特点:

(1)交叉遗传和隔代遗传。即:外公→母亲→儿子。

(2)患者:男性>女性(3)母病子必病,女病父必病。

II、伴X显性遗传

1、实例:抗维生素D佝偻病

2、伴X显性遗传的特点:

(1)世代遗传。(2)患者:女性>男性(3)父病女必病,子病母必病。

III、伴Y遗传病

1、实例:外耳道多毛症、璞趾等。

2、伴Y遗传病的特点:

传男不传女,父传子,子传孙。

第3章基因的本质

第1节 DNA是主要的遗传物质

一、肺炎双球菌的转化实验的过程、结果和结论【理解】

1、肺炎双球菌转化实验

A、1928年格里菲思实验(体内转化实验)

a、材料: S

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b、过程:① R 型活细菌注入小鼠体内小鼠不死亡。

② S 型活细菌注入小鼠体内小鼠死亡。

③杀死后的 S 型细菌注入小鼠体内小鼠不死亡。

④无毒性的 R 型细菌与加热杀死的 S 型细菌混合后注入小鼠体内,小鼠死亡。

c、结论:S型细菌内含有转化因子,能使R型细菌转化为S型细菌。

2、1944年艾弗里实验(体外转化实验)

a、过程:①S型活细菌DNA+ R型细菌→R和S

②S型活细菌多糖或脂类+ R型细菌→R

③S型活细菌DNA+DNA酶+ R型细菌→R

b、结论: DNA 是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质。

二、噬菌体侵染细菌的实验的过程、结果和结论【理解】

1、噬菌体侵染细菌实验:1952年赫尔希和蔡斯

2、材料:噬菌体

3、方法:放射性同位素标记法

4、过程:吸附→注入核酸→合成核酸和蛋白质→组装→释放子代噬菌体

5、结论: DNA 是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质。

【小结】生物的遗传物质:

(1)一切生物的遗传物质是:核酸;(2)生物的主要遗传物质是:DNA;

(3)真核生物和原核生物的遗传物质是:DNA;(4)病毒的遗传物质是:DNA或RNA;第2节 DNA分子的结构

一、DNA双螺旋结构模型构建的过程【了解】

1、模型:DNA双螺旋结构

2、组成元素:C、H、O、N、P

3、基本单位:脱氧核苷酸(四种)

二、DNA分子的结构【理解】

(1)由两条反向平行的脱氧核苷酸长链组成双螺旋结构。

(2)脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧,构成基本骨架;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。碱基互补配对的方式: A = T 、 C ≡ G第3节 DNA的复制

一、DNA分子复制的过程、结果和意义【理解】

1、概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。

2、场所:细胞核

3、时期:有丝分裂间期、减I间期

模板:亲代DNA

原料:细胞核中游离的四种脱氧核苷酸

4、条件能量:ATP

酶:解旋酶、聚合酶

5、原因:①DNA的双螺旋结构,为复制提供了精确模板。

②碱基互补配对,保证复制能准确进行

6、特点:半保留复制;边解旋边复制

7、意义:通过复制将亲代的遗传信息传给子代,使前后代保持连续性。

第4节 基因是有遗传效应的DNA 片段

一、基因与DNA 关系【理解】

1、一个DNA 分子上有多个基因。基因在染色体上呈现线性排列。

2、基因是有遗传效应的DNA 片段。 二、简述基因的概念【了解】

基因是有遗传效应的DNA 片段,是决定生物性状的遗传单位。 三、脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系【理解】 1、遗传信息是指基因的脱氧核苷酸的排列顺序。

2、每个基因中的脱氧核苷酸的排列顺序是特定的。

第4章 基因的表达

第1节 基因指导蛋白质的合成 一、遗传信息的转录和翻译【理解】

基因指导蛋白质的合成的过程:包括转录和翻译。

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注意事项: 1、遗传密码:(1)密码子位于mRNA 上,mRNA 上每3个相邻碱基决定一种氨基酸。 (2)密码子共有64个,其中决定氨基酸的密码子共61种。

(3)一种氨基酸可能有多种密码子,一种密码子只能决定一种氨基酸。 (4)所有生物共用一套密码子。

2、一个mRNA 上可以结合多个核糖体。

第2节 基因对性状的控制

一、中心法则的提出及其发展【理解】

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1、中心法则的内容:

二、基因、蛋白质与性状的关系【理解】

1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。 例:皱粒豌豆的形成、人的白化病

2、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 例:囊性纤维病病因、镰刀型贫血症

第5章基因突变及其他变异

第1节基因突变和基因重组

一、基因突变的原因和特点【理解】

1、基因突变的概念

由于DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或改变,而引起的基因结构的改变,叫基因突变。

2、基因突变的原因

物理因素、化学因素、生物因素。

3、基因突变的特点

①普遍性②随机性③突变频率低④有害性⑤不定向性

二、基因重组及其意义【了解】

1、基因重组的概念

基因重组:是指生物进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。

2、基因重组发生的时期:减Ⅰ前期:交叉互换减Ⅰ后期:自由组合

3、基因重组的意义:基因重组是生物变异的来源之一,对生物进化具有重要的意义。

第2节染色体变异

一、染色体结构变异【了解】

1、染色体结构变异的概念:由染色体结构的改变而引起的变异。

2、染色体结构变异的种类:(1)缺失:(2)重复:(3)易位:(4)倒位:

举例:猫叫综合征,是由于人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。

二、染色体数目变异【了解】

1、概念:由染色体数目的改变而引起的变异。

2、类型

(1)细胞内个别染色体数目的增加或减少。

(2)细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少。

3、染色体组:细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同,携带着控制生物生长发育的全部遗传信

息。

4、二倍体和多倍体

(1)二倍体:由受精卵发育而成,体细胞中含有两个染色体组的个体。包括几乎全部动物和过半数的高等植物。(2)多倍体的概念:由受精卵发育而来,体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体。

其中,体细胞中含有三个染色体组的叫做三倍体,含有四个染色体组的叫做四倍体。例如,香蕉是三倍体,马铃薯是四倍体,普通小麦是六倍体。

四、多倍体育种

1、常用方法:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

2、理论依据:染色体数目的变异

3、秋水仙素的作用:抑制有丝分裂时纺锤体的形成

五、单倍体育种

1、概念:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。

2、自然界单倍体形成的原因:由未受精的卵细胞发育而来

3、单倍体植株的特点:植株弱小,高度不育。

4、单倍体育种

(1)、常用方法:花药离体培养

(2)、优点:明显缩短育种年限

(原因:单倍体育种得到的植株全为纯合体,自交后代不发生性状分离)

第3节人类遗传病

一、人类常见遗传病的类型【了解】1、人类遗传病的概念:

指由于遗传物质改变而引起的人类遗传病,主要分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病

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二、遗传病的监测和预防【了解】

通过遗传咨询和产前诊断等手段,对遗传病进行检测和预防。

1、遗传咨询(遗传商谈或遗传劝导)

①、医生对咨询对象进行身体检查,了解家庭病史,对是否患有某种疾病作出诊断

②、分析遗传病的遗传方式

③、推算出后代的再发风险率

④、提出防治政策和建议

禁止近亲结婚:三代以及三代以内的直系和旁系血亲

原因:近亲之间携带相同隐性致病基因的概率较大。

2、遗传病的产前诊断

①、内容:在胎儿出生前确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病

②、方法:羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查、胚盘绒毛细胞检查以及基因诊断三、人类基因组计划【理解】

1、启动时间:1990年

2、目的:是测定人类基因组的全部DNA序列,解读其中包含的遗传信息。

3、参与国家:6个国家,美、德、英、法、日、中,我国承担了其中1%的测序任务。

第6章从杂交育种到基因工程

第1节杂交育种与诱变育种

一、杂交育种的原理、过程【理解】

1、概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。

2、原理:基因重组。

3、优点:位于不同个体上的优良性状集中在一个个体上。

4、缺点:育种时间长.过程烦琐。

二、诱变育种的原理和实例【了解】

1、原理:基因突变

2、实例:“黑农五号”大豆、高产青霉素菌株

3、特点:

优点:①提高变异频率,加速育种进程。②大幅度地改良某些性状。

缺点:诱发产生的突变方向是不定向,有利的个体不多.需处理大量材料。

第2节基因工程及其应用

一、基因工程的概念、工具及其应用【了解】

1、基因工程:又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因

提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。

2、基因工程的工具:

①基因的“剪刀”:限制性核酸内切酶或限制酶

②基因的“针线”:DNA连接酶

③基因的“运载工具”:运载体

i、种类:质粒(常用的运载体),噬菌体和动植物病毒

ii、具备条件:

a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存;

b、具有多个限制酶切点;

c、具有某些标记基因。

iii、作用:将外源基因送入受体细胞中

2、操作的基本步骤:

①、提取目的基因

②、目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)

③、将目的基因导入受体细胞

④、目的基因的检测和表达

二、基因工程的应用

1、基因工程与作物育种

如:抗虫基因作物的使用,不仅减少了农药的用量,大大降低了生产成本,且还减少了农药对环境的污染。

2、基因工程与药物研制

如:基因工程生产药品的优点是高效率、高质量、低成本。

三、转基因生物和转基因食品的安全性【理解】

1、安全的观点:

转基因食品的构成与非转基因食品一样,都是由氨基酸、蛋白质和碳水化合物组成的,从理论上分析是安全的,应该大范围推广。

2、不安全的观点:

在一个简陋的实验室里,就能把艾滋病毒和感冒病毒组装在一起,使艾滋病像感冒一样,大规模地传播,所以转基因生物和转基因食品的不安全,要严格地控制。

第7章现代生物进化理论

第1节现代生物进化理论的由来

一、拉马克进化学说的主要内容【了解】

1、主要内容:(1)、生物都不是神创的,而是由更古老的生物衍变而来。

(2)、生物是由低等到高等逐渐进化的。

(3)、对于生物进化的原因,他认为:是“用进废退”和“获得性遗传”。

二、达尔文自然选择学说的主要内容【了解】

1、达尔文自然选择学说的主要内容:过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。

2.变异是不定向的,自然选择是定向的,决定进化的方向,自然选择通过生存斗争来实现。

3、达尔文的自然选择学说的历史局限性和意义

①自然选择学说的优点(意义):

a.能科学地解释生物的多样性和适应性以及生命的统一性.

b. 能科学地解释生物进化的原因。

②自然选择学说的缺点:

A.不能科学地解释生物遗传和变异的本质。

B.对于生物进化的解释仅限于个体水平.强调物种的形成是渐变的结果,不能解释物种大爆发等现象。

二、种群、物种、基因库、基因频率、基因型频率概念【理解】

1、种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。

(1): 种群是生物进化和繁殖的基本单位。

2、基因库:种群全部个体所含的全部基因叫做这个种群的基因库。

3、基因频率:某种基因在整个种群中出现的比例。

4、影响种群基因频率原因:基因突变、基因重组、自然选择、遗传漂变、迁移。

5、生物进化的实质:种群基因频率的改变。

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