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第第页PAGE2026年高考生物考前复习:必修+选择性必修共5册回归教材知识点考点提纲汇编必修1《分子与细胞》第1章走近细胞第1节细胞是生命活动的基本单位一、细胞学说及其建立过程1、细胞学说的建立者主要是德国科学家施莱登和施旺。细胞学说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、细胞学说的内容是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:揭示了动物和植物的统一性,从而阐明了生物界的统一性。4、罗伯特•胡克是细胞的发现者和命名者;列文虎克观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等(活细胞)。魏尔肖总结出细胞通过分裂产生新细胞,为细胞学说做重要补充。5、归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法,细胞学说的建立运用的是不完全归纳法。二、细胞是最基本的生命系统1、生命系统的结构层次从小到大依次是:细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈。最大的生命系统是生物圈,最基本的生命系统是细胞。植物没有系统这一层次,单细胞生物没有组织、器官、系统这三个层次,既属于细胞层次,又属于个体层次;病毒不属于生命系统。2、在一定的区域内,同种生物的所有个体是一个种群;所有的种群相互作用形成一个群落;群落与无机环境相互作用形成一个生态系统。3、除病毒以外,生物体都是以细胞作为结构和功能的基本单位。第2节细胞的多样性和统一性1、显微镜的放大倍数指的是观察物体放大的长度或宽度的倍数,并不是指体积或面积。物镜越长,放大倍数越大,距离盖玻片距离越近;目镜越长,放大倍数越小2、低倍镜转换成高倍镜的步骤:“移”移动装片至视野中央;“换”转动转换器换上高倍镜;“调”调光圈或反光镜使视野亮度适宜,调节细准焦螺旋。注意:高倍镜下不能动粗。
3、装片的移动规律:“偏哪移哪”,物像偏向哪个方向就向哪个方向移动装片。4、原核细胞与真核细胞的根本区别是有无以核膜为界限的细胞核。比较项目原核细胞真核细胞根本区别没有以核膜为界限的细胞核有以核膜为界限的细胞核大小较小较大细胞壁主要成分是肽聚糖,支原体无细胞壁植物细胞壁:纤维素和果胶真菌细胞壁:几丁质细胞质只有核糖体,无其他细胞器有核糖体、线粒体等8种细胞器细胞核无细胞核,有拟核,该区域有大型环状DNA,无染色体有核膜核仁,有染色体分裂方式二分裂有丝分裂、减数分裂、无丝分裂变异类型主要发生基因突变(广义包括基因重组)基因突变、基因重组、染色体变异实例细菌、放线菌、支原体、蓝细菌、衣原体等动植物、真菌等统一性都有细胞膜、细胞质、核糖体,都以DNA作为遗传物质5、高倍镜与低倍镜观察情况比较比较项目物像大小观察细胞数目视野亮度物镜与装片的距离视野范围高倍镜大少暗近小低倍镜小多亮远大6、细胞多样性的原因:(1)直接原因:构成细胞的蛋白质分子具有多样性。(2)根本原因:不同生物的细胞多样性是由于基因的多样性,同一生物的细胞多样性是由于基因的选择性表达。7、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。包括:色球蓝细菌、颤蓝细菌、念珠蓝细菌、发菜。8、能进行光合作用的细胞不一定有叶绿体,如蓝细菌。能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体,如硝化细菌;没有细胞核的细胞不一定都是原核细胞,如哺乳动物成熟的红细胞,高等植物物成熟的筛管细胞。第2章组成细胞的分子第1节细胞中的元素和化合物1、生物界与非生物界具有统一性:组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能够找到,没有一种化学元素为细胞所特有;生物界与非生物界具有差异性:细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。2、组成生物体的元素:3、在活细胞中鲜重含量最多的化合物是水;鲜重含量最多的有机物是蛋白质;干重含量最多的化合物是蛋白质;细胞鲜重含量最多的元素是O;细胞干重含量最多的元素是C。
4、组成不同生物体的元素:种类基本相同,但含量相差很大。组成生物体的元素大多以化合物的形式存在。5、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质①还原糖:与斐林试剂水浴加热(50-65℃)反应生成砖红色沉淀(注意:葡萄糖、果糖、麦芽糖是还原糖,淀粉、蔗糖不是还原糖)。②脂肪:被苏丹Ⅲ染成橘黄色。需要用50%的酒精洗去浮色,需要用显微镜观察。③蛋白质:与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应。变性后的蛋白质肽键没有改变,可以检测。6、斐林试剂:甲液是质量浓度为0.1g/mLNaOH溶液,乙液是质量浓度为_0.05g/mLCuSO4溶液,现配现用,即甲液乙液等量混匀后使用。双缩脲试剂:A液是0.1g/mLNaOH溶液_,B液是_0.01g/mLCuSO4溶液,先加A液1mL再加B液4滴。第2节细胞中的无机物1、水在细胞中的存在形式与作用存在形式自由水结合水定义细胞中绝大部分的水以游离的形式存在,可自由流动与细胞内的其他物质相结合的水含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%功能①细胞内的良好溶剂②参与许多生物化学反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质与代谢废物是细胞结构的重要成分2、水分子的空间结构及电子的不对称分布,使水成为一个极性分子,因此水是良好的溶剂。水分子之间由于氢键的存在,使水具有流动性和较高的比热容。3、无机盐(绝大多数以离子形式存在)功能:①构成细胞内某些复杂的化合物的组成成分。如:Mg2+是叶绿素的成分、Fe2+是血红素的成分等,碘是甲状腺激素的成分②维持细胞和生物体的生命活动(如动物缺Ca2+会抽搐,Ca2+过高会肌无力;缺Na+会引起神经、肌肉兴奋性降低,引发肌肉酸痛、无力等)。③维持细胞的酸碱平衡和渗透压。(如大量出汗排出过多的无机盐后,应该多喝淡盐水).4、水和无机盐的归纳总结自由水和结合水是可以
相互转化的,当植物进入休眠状态
结合水
的含量会上升,种子晒干的过程中损失的主要是
自由水
。自由水/结合水的比值越大,新陈代谢越旺盛。第3节细胞中的糖类和脂质1、糖类组成元素一般是C、H、O;生物体内的糖类绝大多数以
多糖
的形式存在。2、糖类的种类和作用种类分布功能单糖:不能水解的糖葡萄糖动植物细胞细胞生命活动的主要能源物质脱氧核糖构成DNA的成分核糖构成RNA的成分果糖主要是植物细胞半乳糖主要是动物细胞二糖:水解后生成两分子单糖的糖(C12H22O11)蔗糖植物细胞水解为葡萄糖+果糖而供能麦芽糖水解为两分子葡萄糖而供能乳糖动物细胞水解为葡萄糖+半乳糖而供能多糖:水解后能够生成许多单糖的糖。[(C6H10O5)n](多糖基本单位都是葡萄糖)淀粉植物细胞最常见多糖,植物细胞的储能物质纤维素植物细胞壁的组成成分糖原动物细胞,主要存在于人和动物的肝脏和肌肉中人和动物细胞的储能物质,肝糖原可分解为葡萄糖,补充血糖;肌糖原不可以。几丁质广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中如能与重金属离子结合用于废水处理;用于制作食品包装纸和食品添加剂;用于制作人造皮肤等。特别提醒:按还原性分类还原糖:葡萄糖、果糖、麦芽糖等(所有单糖+乳糖都是还原糖)非还原糖:淀粉、蔗糖等3、脂质的种类和作用种类元素组成作用脂肪只含C、H、O细胞内良好的储能物质;隔热和保温作用;具有缓冲和减压作用,可以保护内脏器官。磷脂含有C、H、O、N、P构成细胞膜和细胞器膜等生物膜的重要成分固醇胆固醇只含C、H、O构成动物细胞膜的重要成分;在人体内还参与血液中脂质的运输。性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。动物脂肪大多含饱和脂肪酸,熔点较高,容易凝固,室温时呈固态;植物脂肪大多含不饱和脂肪酸,熔点较低,不容易凝固,室温时呈液态。4、相对于糖类,脂肪分子中O含量低,H含量高,所以氧化分解时脂肪耗氧量更多,释放能量更多。糖类在供应充足的情况下,可以大量转化成脂肪;脂肪一般只在糖类代谢发生障碍,引起供能不足时,才会分解供能,而且不能大量转化为糖类。第4节生命活动的主要承担者——蛋白质1、蛋白质的组成元素:C、H、O、N,有的还含有S等。2、蛋白质的功能:蛋白质是生命活动的主要承担者。①构成细胞和生物体结构的重要物质,如羽毛、肌肉、头发等;②催化作用:如酶;③运输作用:如血红蛋白,载体蛋白。④调节作用:如胰岛素、生长激素;⑤免疫作用:如抗体;3、组成蛋白质的基本单位—氨基酸(1)氨基酸的结构通式:见右图(2)氨基酸的结构特点是:①每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH),且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。②各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。(3)氨基酸的种类:大约有21种。必需氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中直接获取,有8种(记忆口诀:甲携来一本亮色书)。非必需氨基酸是人体细胞能够合成的,有13种。(4)氨基酸相互结合的方式——脱水缩合(场所:核糖体)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。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,脱去1分子水)多肽:由多个氨基酸缩合而成的化合物,通常呈链状。(几肽命名取决于氨基酸数)蛋白质:具有一定空间结构。许多蛋白质都含有两条或多条肽链,它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。蛋白质的空间结构主要由氢键和二硫键形成。4、脱水缩合的有关计算:①肽键数=脱去水分子数=氨基酸数—肽链数②至少含有的羧基或氨基数=肽链数③多肽的分子质量=氨基酸平均分子质量×氨基酸数—脱去的水分子数×18④游离的氨基或羧基数=肽链数+R基中的氨基或羧基数⑤环状多肽中:肽键数=脱去水分子数=氨基酸数,游离氨基或羧基数=R基中的氨基或羧基数。5、蛋白质的结构多样性的直接原因:①氨基酸的种类不同②氨基酸的数目不同③氨基酸的排列顺序不同④肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同根本原因:DNA的多样性(同一生物体不同细胞蛋白质不同的根本原因:基因的选择性表达)6、吃熟鸡蛋容易消化的原因:高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。7、常考蛋白质的分布和功能第5节遗传信息的携带者——核酸1、核酸组成元素:C、H、O、N、P;核酸的功能:是细胞内携带遗传信息的物质,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中都具有极其重要的作用。2、核酸的分类:3、核酸的基本单位——核苷酸:由一分子含氮碱基、一分子五碳糖、一分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同,可将其分为脱氧核苷酸和核糖核苷酸。4、DNA和RNA的比较分类DNARNA基本单位脱氧核苷酸(4种)核糖核苷酸(4种)碱基AGCTAGCU五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸分布①真核:主要在细胞核,线粒体和叶绿体也有②原核:拟核、质粒主要在细胞质中结构两条脱氧核苷酸链形成双螺旋结构一条核糖核苷酸链初步水解产物4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸完全水解产物磷酸、脱氧核糖、碱基(4种)磷酸、核糖、碱基(4种)5、绝大多数生物的遗传物质是_DNA_,遗传信息就储存在DNA的脱氧核苷酸的排列顺序。部分病毒的遗传物质是_RNA,如HIV、SARS病毒、流感病毒、烟草花叶病毒、新冠病毒等,遗传信息就储存在RNA的核糖核苷酸的排列顺序。6、多糖
、蛋白质
、核酸
等都是生物大分子,它们都是由许多单体
连接成的
多聚体
。单体和多聚体都是以碳链为基本骨架。注意:脂质不是生物大分子。7、不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质的归纳生物种类核酸种类碱基种类核苷酸种类遗传物质细胞生物DNA和RNA5种8种DNA病毒DNA病毒DNA4种4种DNARNA病毒RNA4种4种RNA8、辨析不同物质中A的含义:9、核酸与蛋白质之间的关系10、常见的核酸——蛋白质复合体第3章细胞的基本结构第1节细胞膜的结构与功能1、细胞膜的功能:(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①化学物质传递:通过体液运输的作用来完成的交流。内分泌细胞eq\o(→,\s\up7(分泌))激素eq\o(→,\s\up7(进入))血管eq\o(→,\s\up7(血液运输))靶细胞受体eq\o(→,\s\up7(信息))靶细胞。②直接接触:相邻两个细胞的细胞膜直接接触,如精子和卵细胞之间的识别和结合。③形成通道:相邻细胞之间形成通道,如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接。(注意:前两种方式需要细胞膜表面的受体来完成。)2、对细胞膜成分的探索①1895欧文顿对植物细胞的通透性进行实验→推测:细胞膜由脂质组成。②科学家利用哺乳动物成熟的红细胞(因为其没有细胞核和众多的细胞器)制备出纯净的细胞膜→得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多。③1925年荷兰的戈特和格伦德尔,用丙酮从人的红细胞种提取脂质,在空气—水界面上铺展成单分子层,测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍→推断:细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。④1935年英国的丹尼利和戴维森,发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力→推测:细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。3、细胞膜的成分:细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成,还有少量的糖类。组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富,磷脂分子由甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱组成。功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。
4、对细胞膜结构的探索①1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构→提出假说:所有细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质构成的静态结构。②1970年,科学家用荧光标记法进行人鼠细胞融合实验→表明:细胞膜具有流动性。③1972年,辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。5、流动镶嵌模型的基本内容①细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成②磷脂双分子层是膜的基本支架③蛋白质分子的分布:有的镶在磷脂双分子层的表面;有的部分或全部嵌入磷脂双分子层;有的贯穿整个磷脂双分子层。④细胞膜具有流动性:构成膜的磷脂分子可以侧向自由运动,蛋白质分子大多也能运动。流动性的实例:质壁分离与复原、变形虫的运动、胞吞胞吐、白细胞的吞噬作用、细胞融合等。6、既然细胞膜内部分是疏水的,水分子为什么能跨膜运输呢?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,水分子可以经通道蛋白通过细胞膜。7、细胞膜的外表面还有糖类分子,它和蛋白质结合形成糖蛋白,或与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。8、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,对细胞有支持和保护作用。细胞壁是全透性的。第2节
细胞器之间的分工合作1、细胞质包括细胞质基质和细胞器,细胞质基质是获细胞进行新陈代谢的主要场所。分离细胞器常用的方法是差速离心法。2、八大细胞器的知识归纳:3、八大细胞器的分类归纳:(1)双层膜:线粒体、叶绿体(2)单层膜:内质网、高尔基体、液泡、溶酶体(3)无膜:核糖体、中心体(4)含有色素的:叶绿体、液泡(5)含有DNA的:叶绿体、线粒体(6)含有RNA的:叶绿体、线粒体、核糖体(7)植物特有:叶绿体、液泡(8)动物和低等植物特有:中心体(9)动植物细胞中都有,但功能不同:高尔基体(10)光学显微镜下可见的:叶绿体、线粒体、液泡(11)能产生水的:线粒体、核糖体、高尔基体等(12)能产生ATP的:叶绿体、线粒体(13)能自我复制的:叶绿体、线粒体、中心体(14)能发生碱基互补配对的:叶绿体、线粒体、核糖体(15)与能量转换有关的:叶绿体、线粒体(16)与有丝分裂有关的:核糖体、中心体、高尔基体、线粒体(17)与分泌蛋白的合成和分泌有关:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体4、分泌蛋白的合成和运输(1)研究方法是:同位素标记法,用3H标记亮氨酸。(2)分泌蛋白的合成和运输大体过程是:核糖体→
内质网
→高尔基体
→细胞膜→细胞外。在此过程中,内质网膜面积变小,高尔基体膜面积不变,细胞膜面积增大。(3)常见分泌蛋白有消化酶、抗体、血浆蛋白、蛋白质类激素等,而呼吸酶、血红蛋白是胞内蛋白。
(注意:14C、32P、3H、35S具有放射性,但15N、18O不具有放射性)5、生物膜在结构上的联系:6、生物膜系统包括细胞膜
、细胞器膜、核膜等结构。(原核细胞没有生物膜系统)7、生物膜系统的作用:①细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递的过程中起决定作用②许多重要化学反应都在生物膜上进行,广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点。③细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会相互干扰,保证了细胞生命活动高效、有序的进行。8、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。9、实验:用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动观察叶绿体应选用新鲜的藓类的小叶(或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮)。观察细胞质流动的黑藻事先应放在光照、室温条件下培养,目的是促进细胞质流动。观察细胞质的流动以叶绿体的运动作为标志。第3节
细胞核——系统的控制中心1、细胞核的结构补充:(1)核孔也有选择性:如mRNAQUOTEmRNA、蛋白质(解旋酶、DNAQUOTEDNA聚合酶、RNAQUOTEmRNAQUOTERNA聚合酶等)可通过核孔,但DNA不能通过核孔进入细胞质。此外,物质进出核孔也需消耗能量。(2)代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,核仁较大。(3)原核细胞没有核仁,其核糖体形成与核仁无关。2、细胞核的功能:细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。3、除高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。4、模型的形式有很多,包括物理模型、概念模型、数学模型。DNA双螺旋结构模型就是物理模型,照片不属于模型。第4章细胞的物质输入和输出第1节被动运输1、渗透作用:水分子(溶剂分子)通过半透膜的扩散作用。发生渗透作用的条件:①具有半透膜②半透膜两侧的溶液具有浓度差2、动物细胞的吸水和失水:(1)动物细胞中相当于半透膜的是细胞膜;(2)吸水或失水取决于外界溶液与细胞质浓度的浓度差。3、原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。4、植物细胞的吸水和失水:原生质层相当于一层半透膜。(1)当外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离现象。(此时液泡变小,紫色加深,细胞液浓度升高)(2)当外界溶液浓度<细胞液浓度时,细胞吸水,失水的细胞发生质壁分离复原现象。(液泡变大,紫色变浅,细胞液浓度降低)(3)质壁分离的外因和内因:外因:外界溶液浓度大于细胞液浓度,细胞液中的水透过原生质层进入外界溶液中。内因:原生质层比细胞壁的伸缩性大。5、在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中特别需要注意的问题:(1)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满了外界溶液,原因是细胞壁具有全透性。(2)使用质量浓度为1mol·L-1的KNO3溶液,因为K+和NOeq\o\al(-,3)可被细胞吸收,使细胞液浓度增大,所以细胞先发生质壁分离,后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等外界溶液亦同)(3)实验材料是洋葱鳞片叶的外表皮细胞,共涉及三次显微镜观察,三次都是用低倍镜。6、被动运输(1)概念: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。(2)类型:自由扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,也叫简单扩散。协助扩散:借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式,也叫易化扩散。7、转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种。载体蛋白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;通道蛋白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。分子或离子通过时与不需要与通道蛋白结合。水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。第2节主动运输与胞吞、胞吐1、物质进出细胞的方式比较:方式被动运输主动运输胞吞/胞吐自由扩散协助扩散物质运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度是否需要转运蛋白不需要需要载体蛋白或通道蛋白需要载体蛋白不需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗能量消耗能量图例胞吞胞吐举例O2、CO2、水、甘油、乙醇、苯等水、某些离子、红细胞吸收葡萄糖小肠吸收葡萄糖、甲状腺滤泡细胞吸收碘,人红细胞、轮藻细胞吸收K+等白细胞的吞噬作用、分泌蛋白的分泌特别注意:①胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用,但不需要转运蛋白的作用。②胞吐不是只能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如神经递质。③生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如RNA和蛋白质可通过核孔。④被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性,胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。⑤消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输,胞吞和胞吐也消耗能量。2、细胞膜的结构特点:具有一定的流动性,细胞膜的功能特点:具有选择透过性。细胞膜具有选择透过性的结构基础:细胞膜上转运蛋白的种类和数量,或转运蛋白空间结构的变化。3、主动运输的意义:细胞通过主动运输来选择吸收所需要的物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,从而保证细胞和个体生命活动的需要。4、影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)(2)转运蛋白数量(被转运的物质充足)(3)氧气含量:通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。第五章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶1、酶的概念:酶是活细胞产生的具有催化作用的一类有机物。2、酶的发现历程3、酶的本质和作用:4、酶的催化作用机理:降低化学反应活化能。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。5、酶的特性:①高效性:与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著,催化效率更高。②专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。③酶的作用条件较温和:在最适宜的温度和pH下,酶的活性最高;温度和pH偏高或偏低,酶的活性都会明显降低;过酸、过碱和高温,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。低温不会破坏酶的空间结构,因此酶制剂适合在低温下保存;6、酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜”7、影响酶促反应速率的因素(1)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响①甲图中:在其他条件适宜,酶量一定的条件下,酶促反应速率随底物浓度增加而加快;但当底物达到一定浓度后,受酶量限制,酶促反应速率不再增加。②在乙图中:在其他条件适宜,底物量一定时,酶促反应速率随酶浓度增加而加快,当酶达到一定浓度时,受底物浓度的限制,酶促反应速率不再增加。③在其他条件都适宜的情况下,若底物充足,则酶促反应速率与酶浓度成正比(丙图),若酶量充足,则酶促反应速率与底物浓度成正比(丁图)(2)温度和pH对酶促反应速率的影响(见下图)注意:①温度、pH、激活剂和抑制剂都是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。②底物浓度和酶量是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率,并不影响酶的活性。第2节细胞的能量“货币”ATPATP两个相邻的磷酸基团都ATP两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得特殊的化学键不稳定,末端磷酸基团有较高的转移势能。[拓展延伸]如果将ATP中的A替换为G、U、C,分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸,一起组成NTP家族,其脱去核糖第二位C上的O原子后组成dNTP家族,均为高能化合物2、ATP供能机制ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结构发生变化,活性也被改变,因而可以参与特定的化学反应。3、ATP与ADP相互转化(1)ATP与ADP相互转化的过程及能量来源图解:ATP的合成ATP的水解反应式所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用)、化学能(呼吸作用)储存在ATP中的能量能量去路储存在ATP中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位储存在特殊化学键中(2)ATP与ADP转化的特点:储存在特殊化学键中①ATP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的。②ATP与ADP相互转化的能量供应机制在所有生物细胞内都是一样的,这体现了生物界的统一性。4、ATP的利用(1)细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能的。如大脑思考、主动运输、蛋白质合成、胞吞胞吐、细胞分裂,肌肉收缩等。(2)ATP是细胞内流通的能量“货币”①吸能反应一般与ATP的水解相联系,由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。②放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。如细胞呼吸。③能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。第3节细胞呼吸的原理和应用1、探究酵母菌细胞呼吸的方式:酵母菌是兼性厌氧型的真菌。①自变量:氧气的有无。②因变量:产生CO2的多少、是否生成酒精。③CO2QUOTECO2的多少检测指标:澄清石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变黄色的时间长短。④酒精的检测:在酸性条件下,重铬酸钾与酒精发生反应由橙色变成灰绿色。⑤无关变量:温度、试剂用量等,要遵循等量原则。2、有氧呼吸:①概念:指细胞在氧的参与下,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有氧呼吸三个阶段的比较:[H]是指还原型辅酶Ⅰ(NADH)有氧呼吸场所反应物产物释放能量第一阶段细胞质基质C6H12O62C3H4O3和4[H]少量第二阶段线粒体基质2C3H4O3和6H2O20[H]和6CO2少量第三阶段线粒体内膜6O2和24[H]12H2O大量③有氧呼吸的总反应式:3、无氧呼吸:①概念: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:全过程都在细胞质基质中进行的。酶③过程:无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同,第二阶段是丙酮酸和[H]在酶的作用下分解成乳酸或者酒精+CO2。酶④反应式:C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶(如酵母菌、苹果果实、大多数高等植物在缺氧条件下)酶或C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量(如乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、人和动物在缺氧条件下)4、两种细胞呼吸释放能量的情况:①1mol葡萄糖彻底氧化分解,共释放出2870kJ的能量,其中有977.28kJ左右的能量储存在ATP中,生成32molATP。②1mol葡萄糖不彻底氧化分解,共释放出196.65kJ(生成乳酸)的能量,其中有61.08kJ左右的能量储存在ATP中,生成2molATP。注意:无氧呼吸第二阶段没有能量释放,葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。人体细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。5、细胞呼吸:指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其它产物,释放能量并生成ATP的过程。意义:为生物体提供能量,是生物体代谢的枢纽。6、细胞呼吸原理的应用①土壤板结要中耕松土,改善氧气供应,促进根细胞的有氧呼吸,以利于作物生长。②包扎伤口应选用透气的纱布,抑制厌氧菌的繁殖。如破伤风杆菌。③稻田要定期排水,防止水稻根细胞进行无氧呼吸产生酒精导致烂根。④提倡慢跑等有氧运动,避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸使肌肉酸胀乏力。⑤储藏蔬菜水果时,要降低温度、降低氧气,以减弱果蔬的呼吸作用,减少有机物的消耗。7、关于细胞呼吸的场所与过程的提醒(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,但部分原核生物无线粒体,也能进行有氧呼吸。(2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸,如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。(3)细胞呼吸释放的能量,大部分以热能的形式散失,少部分以储存在ATP中。(4)人体内产生的CO2只是有氧呼吸产生的,人体无氧呼吸的产物是乳酸,无CO2产生。(5)脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量≠产生CO2的量。脂肪与葡萄糖相比,含H比例高,因此有氧呼吸时消耗O2的量大于产生CO2的量。8、影响细胞呼吸的因素(1)内部因素:酶的种类和数量(2)外界因素:温度、氧气浓度、水、CO2等因素原理曲线应用温度主要影响酶活性①零上低温储藏水果、蔬菜,减少有机物消耗;②温室栽培中增大昼夜温差,增加有机物积累O2浓度O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸有抑制作用①稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生酒精,防止烂根、死亡;②作物栽培中进行中耕松土,促进植物根部有氧呼吸;③低氧储藏粮食、水果、蔬菜。CO2浓度CO2是细胞呼吸的产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行对蔬菜、水果进行保鲜时,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗水水作为有氧呼吸的原料,自由水含量较高时细胞呼吸旺盛①粮食储藏要求干燥,减少有机物消耗;②干种子萌发前进行浸泡处理9、关于呼吸作用的规律:①消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2比例为1:3。当产生等量的CO2时,无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖的比例3:1。②如果释放CO2=消耗的O2,则细胞只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸;如果不消耗O2,只释放CO2,则细胞只进行产生酒精的无氧呼吸;如果释放的CO2>消耗的O2,则两种呼吸同时进行。如果释放的CO2<消耗的O2,则存在脂质类的氧化分解。第4节光合作用与能量转化1、绿叶中色素的提取和分离:(1)实验原理:见右图(2)二氧化硅:使叶片研磨充分;碳酸钙:保护叶绿素,防止研磨时被破坏。无水乙醇:溶解或提取色素;层析液:分离色素,用纸层析法。(3)注意:①滤液细线要求细、齐、直,而且要含较多的色素,所以待滤液干后再重复画线1~2次。②滤液细线不能触及层析液,否则色素溶解到层析液中,滤纸条上得不到色素带。(4)实验结果:2、叶绿体中色素的吸收光谱(1)色素的功能: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,不吸收红光。(2)叶绿体中的色素对绿光吸收最少。(3)一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,对红外光和紫外光等不吸收。可见光的波长范围大约是400~760nm3、叶绿体的结构和功能4、光合作用的探究历程①德国恩格尔曼,实验结论:叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。②英国希尔,实验结论:离体叶绿体在光照下可以释放出氧气。③美国鲁宾和卡门,采用同位素示踪法,得到结论:光合作用释放的氧气全部来自水。④美国阿尔农,发现:在光照下,叶绿体可合成ATP,这一过程总是与水的光解相伴随。⑤美国卡尔文,采用同位素示踪法,得到结论:光合作用产物中的碳来自二氧化碳。5、光合作用的过程:①概念: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,并且释放出氧气的过程。②总反应式:CO2+H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(叶绿体))(CH2O)+O2。③根据是否需要光能,光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段。④光反应和暗反应的比较项目光反应暗反应场所叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质条件光、色素、酶、水NADPH、ATP、CO2、多种酶物质变化①水的光解:②NADPH合成:③ATP合成:ADP+Pi+光能ATP①CO2的固定:CO2+C52C3②C3的还原:能量变化光能→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联系①光反应为暗反应提供ATP和NADPH,暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。②没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,光反应最终也会停止。6、光合作用条件骤变时,各种物质在短时间内发生的变化分析(1)“过程法”表示C3和C5的含量变化(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化 7、影响光合作用的因素:(1)内部因素①与植物自身的遗传特性有关,以阴生植物、阳生植物为例,如图所示。②植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶注:影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。③叶面积指数(2)外部因素①光照强度原理:影响光反应阶段,影响ATPATP及NADPHNADPH的产生,进而影响C3的还原,影响暗反应。应用:温室大棚适当提高光照强度(如阴天时补光)可以提高光合速率②CO2浓度原理:影响C3C3的生成,影响暗反应阶段。曲线图分析:图1中AA点表示CO2QUOTECO2补偿点图2中A'点表示进行光合作用所需CO2QUOTECO2的最低浓度。BB点和B'点对应的CO2QUOTECO2浓度都表示CO2QUOTECO2饱和点。应用:a.大田中增加空气流动,以增加CO2QUOTECO2浓度,如“正其行通其风”;b.温室中可增施有机肥,有机肥被微生物分解可产生QUOTECO2CO2,以增大CO2QUOTECO2浓度。③温度原理:通过影响酶活性进而影响光合作用(主要影响暗反应)应用:a.大田中适时播种;b.温室中,适当增加昼夜温差,保证植物有机物的积累④水分和矿质元素8、自然界中有少数种类的细菌,能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成作用叫做化能合成作用,例如硝化细菌。进行光合作用和化能合成作用的生物,能把无机物制造成有机物,属于自养生物。人、动物、真菌以及绝大多数细菌,只有利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动,它们属于异养生物。9、辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。②绿色组织在有光条件下光合作用与呼吸作用同时进行,测得的数据为净光合速率。③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。净光合速率大于0植物才能生长。检测指标呼吸速率(黑暗下)表观(净)光合速率真正(总)光合速率CO2(单位时间内)CO2的释放量CO2的吸收量CO2的固定量O2(单位时间内)O2的消耗量O2的释放量O2的产生量有机物(单位时间内)有机物的消耗量有机物的积累量有机物的制造量10、光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题B点(补偿点)C点(饱和点)D点(最大光合速率)适当增大CO2浓度(光照强度)左移右移右上方移适当减小CO2浓度(光照强度)右移左移左下方移呼吸速率增强右移左移左下方移注意:A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。C4C4植物的CO2CO2补偿点低于C3植物,C4阴生植物的光CO2补偿点和饱和点都低于阳生植物。11、绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累”12、密闭容器内一昼夜CO2浓度变化曲线第六章细胞的生命历程第1节细胞的增殖1、细胞增殖概念:细胞通过分裂增加细胞数量的过程。意义:细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。。2、细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程,具有周期性。3、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.一个细胞周期包括两个阶段:分裂间期和分裂期。(只有连续分裂的细胞才有细胞周期,如受精卵、干细胞、癌细胞、根尖分生区细胞等;高度分化的细胞,如人神经细胞、洋葱表皮细胞等没有细胞周期)4、细胞周期各时期的主要特征(以植物细胞为例):时期主要特征分裂间期占细胞周期约90%~95%,完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成(形成姐妹染色单体),同时细胞有适度生长。分裂期前期染色体、纺锤体出现;核仁、核膜消失。(膜仁消失现两体)中期染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上;染色体数目最清晰,形态最稳定(形定数清赤道齐)后期着丝点一分为二,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍。(粒裂数增均两极)末期核膜、核仁重新出现;染色体、纺锤体消失。(膜仁重现失两体)5、动植物细胞细胞周期的不同点:不同点植物细胞动物细胞间期无中心体的复制发生中心体的复制前期细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体由中心粒发出星射线,形成纺锤体末期细胞中部形成细胞板,扩展形成细胞壁细胞膜从中部向内凹陷缢裂成两个子细胞6、细胞有丝分裂的意义:将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后,精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。7、无丝分裂:分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。例如,蛙的红细胞。8、细胞不能无限长大的原因:细胞的大小影响物质运输效率,即细胞越大,细胞的表面积与体积的比值越小,物质运输的效率越低,不利于细胞与外界进行物质交换。9、有丝分裂各个时期的染色体数量和DNA的数量变化:时期项目分裂间期分裂期前期中期后期末期染色体2N2N2N4N4N→2N染色单体0→4N4N4N00核DNA分子2N→4N4N4N4N4N→2N10、实验:观察根尖分生组织细胞的有丝分裂(1)装片的制作流程为:解离→漂洗→染色→制片。制成的装片先放在低倍镜下观察,找到根尖分生区细胞,分生区细胞的特点是细胞呈正方形,排列紧密,再换成高倍镜仔细观察有丝分裂各时期细胞内染色体形态和分布的特点。第2节细胞的分化1、细胞分化的概念、实质及特点、意义①概念:在个体的发育过程中,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细胞分化的实质:基因选择性表达的结果,即在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。③细胞分化的特点:具有稳定性、持久性、不可逆性和普遍性④细胞分化的意义:a.是生物个体发育的基础;b.使多细胞生物体中细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。2、细胞的全能性①概念:细胞经过分裂和分化后,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:已分化的细胞含有该个体的全套遗传信息。③证据:植物组织培养,证明植物的体细胞具有全能性。动物克隆,只证明动物的体细胞核具有全能性。④全能性高低比较:一般情况下,分化程度越高,全能性相对越低。受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞。3、动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。干细胞可分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三种类型。如胚胎干细胞,造血干细胞,神经干细胞。第3节细胞的衰老和死亡一、细胞衰老1、细胞衰老的概念:是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。2、衰老细胞的主要特征:①细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小,②细胞内多种酶的活性降低;如酪氨酸酶活性降低;呼吸速率减慢,新陈代谢的速率减慢;③细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递。④细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。⑤细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深;3、细胞衰老的原因(1)自由基学说——各种氧化反应、辐射及有害物质入侵刺激细胞产生的自由基会攻击磷脂,使损伤细胞膜;攻击DNA,可能引起基因突变;攻击蛋白质时蛋白质活性下降导致细胞衰老。(2)端粒学说——每条染色体两端都有一段特殊序列的DNA——蛋白质复合体,称为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截,随细胞分裂次数的增加,截短的部分会逐渐向内延伸,进而损伤正常基因的DNA序列,使细胞活动趋向异常。二、细胞死亡1、细胞凋亡的相关内容:2、细胞坏死:是指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,由于细胞的正常代谢活动受损或中断,从而引起细胞的损伤和死亡。3、细胞自噬(1)概念:是细胞吃掉自身的结构和物质。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。(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细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。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、几种遗传实验常用的材料及优点(1)豌豆优点①自花传粉、闭花受粉,自然状态下为纯种;②有易于区分的相对性状;③豌豆繁殖速度快,后代数量多,易于统计分析;④豌豆花大,便于进行人工杂交。人工异花传粉步骤:去雄—套袋—传粉—套袋,两次套袋目的都是:防止外来花粉的干扰。(2)玉米优点①雌雄同株且为单性花,便于人工授粉;②有易于区分的相对性状;③繁殖速度快,后代数量多,易于统计分析。(3)果蝇优点①易饲养,繁殖快;②有易于区分的相对性状;③后代数量多,易于统计分析;④染色体数目少,便于观察。二、孟德尔一对相对性状的杂交实验1.实验过程:(提出问题)P:高茎×矮茎↓F1:高茎↓自交F2:高茎矮茎3:12.对分离现象的解释:(提出假说)假说图解(1)生物的性状是由遗传因子决定的。假说图解(2)体细胞中遗传因子是成对存在的(3)生物体在形成生殖细胞——配子时,成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中。配子中只含每对遗传因子的一个。(4)受精时,雌雄配子的结合是随机的。3.对分离现象解释的验证:(先演绎推理、后实验验证)(1)验证方法:测交实验,即让F1与隐性纯合子杂交。(2)演绎推理:若孟德尔的假说正确,请你用图解写出演绎推理过程及结果。测交实验演绎推理图解(3)实验验证:孟德尔让F1与隐性纯合子杂交。测交实验演绎推理图解在得到的后代中,高茎、矮茎两种性状的分离比接近1∶1。孟德尔所做的测交实验的结果验证了他的假说。4.基因分离定律的实质(得出结论):三、性状分离比的模拟实验本实验用甲、乙两个小桶分别代表雌、雄生殖器官,甲、乙小桶内的彩球分别代表雌、雄配子,用不同彩球的随机组合,模拟生物在生殖过程中,雌、雄配子的随机结合。一般来说,雄配子数量远多于雌配子数量,两小桶内的小球数量可以不相等,但每个小桶内标记D的彩球和标记d的彩球数量必须相等。四、相关概念1.性状类①显性性状:具有相对性状的两个亲本杂交,F1表现出来的性状。②隐性性状:具有相对性状的两个亲本杂交,F1没有表现出来的性状。③相对性状:同一种生物的同一种性状的不同表现类型。④性状分离:在杂种后代中,同时显现出显性性状与隐性性状的现象。2.基因类①显性基因:决定显性性状的基因,如图中A、B、C和D。②隐性基因:决定隐性性状的基因,如图中b、c和d。③等位基因:同源染色体的同一位置上控制相对性状的基因,如图中B和b、C和c、D和d。④相同基因:同源染色体相同位置上控制相同性状的基因,如图中A和A。⑤非等位基因(有两种情况):一种是位于非同源染色体上的非等位基因,如图中A和D;还有一种是位于同源染色体上的非等位基因,如图中A和b。3.纯合子与杂合子纯合子:由相同基因组成的合子发育成的个体(能稳定遗传,不发生性状分离):显性纯合子(如AA的个体);隐性纯合子(如aa的个体)。杂合子:由不同基因组成的合子发育成的个体(一般不能稳定遗传,后代会发生性状分离)。4.表型与基因型表型:指生物个体实际表现出来的性状。基因型:与表型有关的基因组成。(关系:基因型+环境=表型)交配类五、基因分离定律的解题思路:1.正推类型:(亲代→子代)亲代基因型子代基因型及比例子代表现型及比例⑴AA×AAAA全显⑵AA×AaAA:Aa=1:1全显⑶AA×aaAa全显⑷Aa×AaAA:Aa:aa=1:2:1显:隐=3:1⑸Aa×aaAa:aa=1:1显:隐=1:1⑹aa×aaaa全隐2.逆推类型:(子代→亲代)(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若子代表现型及比例为推亲代基因型⑴全显至少有一方是AA⑵全隐aa×aa⑶显:隐=1:1Aa×aa⑷显:隐=3:1Aa×Aa六、基因分离定律的题型分析:1.显隐性的判断①具有相对性状的纯合亲本杂交,F1表现出来的那个性状为显性。②杂交后代有出现性状分离,比值为3:1,数目占3/4的性状为显性。③设计杂交实验判断2.纯合子与杂合子的判断3.杂合子(Aa)连续自交n次后各基因型、表现型的比例:杂合子:1/2n纯合子:1-1/2n显性纯合子:1/2(1-1/2n)隐性纯合子:1/2(1-1/2n)显性性状个体:1-1/2(1-1/2n)隐性性状个体:1/2(1-1/2n)七、基因分离定律的应用:(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。第2节孟德尔的豌豆杂交实验(二)一、两对相对性状的杂交实验(提出问题)1.分析总结:①F2中黄色∶绿色=3:1,圆粒∶皱粒=3:1,说明每对性状都遵循分离定律。②F2中两种亲本类型共占10/16,两种重组类型共占6/16。2.提出问题:F2中为什么会出现新的性状组合呢?F2中不同性状的比(9∶3∶3∶1)与一对相对性状杂交实验中F2的3∶1的数量比有联系吗?二、对自由组合现象的解释(提出假说)1.假说内容①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。②F1在产生配子时,每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子可以自由组合。这样F1产生的雌配子和雄配子各有4种:YR、Yr、yR、yr,且数量比为1∶1∶1:1③受精时,雌雄配子的结合是随机的。2.遗传图解:3.总结:F2中双显性性状的个体占,单显性性状的个体各占,双隐性性状的个体占。黄圆黄皱绿皱绿皱9YR3Yrr3yyR1yyrr4.将9种基因型分类:纯合子:(4种基因型,各占比)单杂合子:(4种基因型,各占比)双杂合子:(1种基因型,占比)三、对自由组合现象解释的验证(先演绎推理,后实验检验)1.方法:测交,让F1(YyRr)与隐性纯合子(yyrr)杂交。2.作用:(1)测定F1产生的配子类型及比例(2)测定F1遗传因子的组成3.测交遗传图解见图(演绎推理)实验分析:F1是杂合子,遗传因子组成是YyRr。F1产生了4种类型的配子:YR、Yr、yR、yr,比例相等。4.实验验证:孟德尔用F1与隐性纯合子相交,无论是以F1作为母本还是作为父本,结果测交后代中产生4种表现型,且性状分离比都接近1∶1∶1∶1,符合预期设想,假说正确。四、基因的自由组合定律(得出结论)1.适用范围:①真核生物②有性生殖的生物③细胞核遗传④两对及两对以上的等位基因控制的遗传2.发生时间:形成配子时,发生时期是减数分裂I后期。3.基因的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或组合是互不干扰的,在减数分裂形成配子时,同源染色体上的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。五、孟德尔实验成功的原因:(1)正确选用豌豆作为实验材料(2)由一对相对性状到多对相对性状的研究(3)应用统计学的方法对结果进行分析(4)科学设计了实验程序:假说-演绎法六、自由组合定律的解题方法——分解组合法即先求一对相对性状的,最后把结果相乘,即进行组合,因此,要熟悉分离定律的6种杂交结果。(一)配子类型的问题1.求配子种类数例:AaBbCc产生的配子种类数为2×2×2=8种规律:某一基因型的个体所产生配子种类数等于2n(n为等位基因的对数)2.求配子间结合方式例:AaBbCc与AaBbCC杂交过程中,配子间的结合方式有多少种?先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子?AaBbCc→8种配子、AaBbCC→4种配子。再求两亲本配子间的结合方式:AaBbCc与AaBbCC配子之间有8×4=32种结合方式。规律:基因型不同的个体杂交,配子间结合方式种类数等于各亲本产生配子种类数的乘积。(二)基因型和表现型的问题1.求种类数例:AaBbCc与AaBBCc杂交,求其后代的基因型和表现型数?先分解为三个分离定律:Aa×Aa后代3种基因型(1AA:2Aa:1aa),Bb×BB后代2种基因型(1BB:1Bb),Cc×Cc后代3种基因型(1CC:2Cc:1cc),所以,后代中有3×2×3=18种基因型。Aa×Aa后代2种表现型(3A:1aa),Bb×BB后代1种表现型(1B),Cc×Cc后代2种表现型(3C:1cc),所以,后代中有2×1×2=4种表现型。2.求基因型概率AaBbCc与AaBBCc杂交,求后代基因型AaBbCC出现的概率?1/2Aa×1/2Bb×1/4CC=1/163.求表现型概率AaBbCc与AaBBCc杂交,求后代表现型ABcc出现的概率?3/4A×1B×1/4cc=3/164.理解并熟记常考基因型与表型的对应关系,可提高解题速度。类型表现型比例基因型分离定律3∶1比例来源基因型来源Aa×Aa1∶1Aa×aa自由组合定律9∶3∶3∶1(3:1)(3:1)(Aa×Aa)(Bb×Bb)AaBb×AaBb1∶1∶1∶1(1:1)(1:1)(Aa×aa)(Bb×bb)AaBb×aabb或Aabb×aaBb3∶3∶1∶1(3:1)(1:1)(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)AaBb×Aabb或AaBb×aaBb七、自由组合定律的异常比例问题1.正常情况(1)杂交:AaBb→双显∶单显一∶单显二∶双隐=9∶3∶3∶1(2)测交:AaBb×aabb→双显∶单显一∶单显二∶双隐=1∶1∶1∶12.变式情况(仍遵循自由组合定律)序号条件自交后代比例测交后代比例1存在一种显性基因(A或B)时表现为同一种类型,其余正常表现9∶6∶11∶2∶12A.B同时存在时表现为一种类型,否则表现为另一种类型9∶71∶33aa(或bb)成对存在时,表现同一类型,其余正常表现9∶3∶41∶1∶24只要存在显性基因(A或B)就表现为同一种类型,其余正常表现15∶13∶15只要A存在,就会抑制B的表达12∶3∶12∶1∶16只有A单独存在时表现为一种类型,其他表现为另一种类型13∶31∶17只有A和B单独存在时表现为一种类型,其他表现为另一类型10∶61∶18根据显性基因的基因型中的个数影响性状表现1∶4∶6∶4∶11∶2∶1第二章基因与染色体的关系第一节减数分裂与受精作用一、减数分裂的概念减数分裂是进行有性生殖的生物,在产生成熟生殖细胞时进行的染色体减半的细胞分裂方式。在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次。结果是成熟生殖细胞中的染色体数目比原始减少一半。二、减数分裂的过程1.精子的形成过程:睾丸或者精巢。间期:减数分裂前,染色体进行复制(包括DNA复制和蛋白质的合成)。减数第一次分裂前期:同源染色体两两配对(称联会),形成四分体(指联会后的每对同源染色体含有4条染色单体)。四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕,发生互换。中期:同源染色体成对排列在赤道板两侧。后期:同源染色体分离;非同源染色体自由组合。末期:细胞质均等分裂,形成2个次级精母细胞。减数第二次分裂(无同源染色体)前期:染色体排列散乱。中期:每条染色体的着丝粒都排列在赤道板上。后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体,并在纺锤丝的牵引下,分别移向细胞两极。末期:细胞质均等分裂,每个细胞形成2个精细胞,最终共形成4个精细胞。间期间期间期2.卵细胞的形成过程:卵巢间期三、精子与卵细胞的形成过程的比较
精子的形成卵细胞的形成不同点形成部位睾丸或者精巢卵巢是否均等分裂都是均等分裂初级、次级卵母细胞不均等分裂;第一极体均等分裂子细胞数一个精原细胞形成4个精细胞,经过变形成精子。一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体是否变形有变形无变形相同点①染色体都在减数第一次分裂前的间期复制一次。②减数第一次分裂是同源染色体分开。③减数第二次分裂是姐妹染色单体分开。④形成的精子和卵细胞中染色体数目都减半。四、需要注意问题:(1)同源染色体的概念:①配对的两条染色体②形状和大小一般都相同③一条来自父方,一条来自母方。(2)精原细胞和卵原细胞的染色体数目与体细胞相同。因此,它们属于体细胞,通过有丝分裂来增殖,但又可以进行减数分裂形成生殖细胞。(3)减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂,原因是同源染色体分离并进入不同的子细胞。所以减数第二次分裂过程中无同源染色体。五、受精作用及其意义(一)受精作用:受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。(二)有性生殖的后代具有多样性的原因1.配子中染色体组合的多样性。(1)减数分裂过程中非同源染色体的自由组合(变异类型:基因重组)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种最多2n种1个卵原细胞2n种1种1个雌性个体2n种最多2n种(2)四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体的互换(变异类型:基因重组)2.受精过程中卵细胞和精子结合的随机性。(三)受精作用的意义: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。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。六、减数分裂与有丝分裂的比较分析(1)减数分裂和有丝分裂图像辨析步骤:例:判断下列细胞正在进行什么分裂,处在什么时期?减Ⅱ前减Ⅰ前减Ⅱ前减Ⅱ末有丝后减Ⅱ后减Ⅱ后减Ⅰ后有丝前减Ⅱ中减Ⅰ后减Ⅱ中减Ⅰ前减Ⅱ后减Ⅰ中有丝中(2)减数分裂和有丝分裂过程中染色体、染色单体和核DNA的变化规律(3)减数分裂和有丝分裂柱形图分析①只有染色单体的数目才可能是0,染色体和核DNA分子的数目不可能是0。染色单体会因着丝粒的分裂而消失,所以柱形图中表示的某结构若出现0,则其一定表示染色单体。②核DNA分子未复制时,其数目与染色体一样多,而复制后,每条染色体上含有2个DNA分子,即核DNA分子数∶染色体数可能为1∶1或2∶1,但不可能是1∶2。第2节基因在染色体上第3节伴性遗传一、萨顿假说1.研究对象:蝗虫细胞。2.推论:基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。即基因在染色体上因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系。二、基因位于染色体上的实验证据1.实验者:美国生物学家摩尔根。2.实验科学方法:假说—演绎法。3.实验过程(1)杂交实验:(2)提出问题:白眼性状的表现,为什么总是与性别相联系?(3)作出假设:控制白眼的基因在X染色体上,而Y染色体不含有它的等位基因。(4)演绎推理,实验验证(测交):通过测交的方法进行验证。(5)得出结论:控制白眼性状的基因只位于X上,即基因位于染色体上。三、基因与染色体的关系:(1)数量关系:一条染色体上有许多个基因。(2)位置关系:基因在染色体上呈线性排列。四、孟德尔遗传规律的现代解释(1)基因的分离定律的实质是:在杂合子的细胞中,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的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。(2)基因的自由组合定律的实质是:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的;在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。五、性染色体决定性别:方式不同性别表示方法代表生物XY型XX为雌性XY为雄性所有哺乳动物、许多昆虫(如果蝇)等ZW型ZW为雌性ZZ为雄性鸟类(如鸡)、鳞翅目昆虫(如蚕)等注意: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。雌雄同株的植物(如豌豆、水稻等)无性染色体。六、伴性遗传的特点与判断1.伴性遗传:决定它们的基因位于性染色体上,在遗传上总是和性别相关联。遗传病的遗传方式遗传特点实例常染色体隐性遗传隔代遗传白化病、苯丙酮尿症、常染色体显性遗传代代遗传多指、并指、软骨发育不全伴X染色体隐性遗传隔代交叉遗传;男患者多于女患者;女病父子病。红绿色盲、血友病伴X染色体显性遗传代代连续相传;女患者多于男患者;男病母女病。抗VD佝偻病伴Y染色体遗传只传男不传女,父传子,子传孙人类的外耳道多毛症2.遗传病的判断口诀:无中生有为隐性,隐性遗传看女病,女病父正非伴性,女病儿正非伴性。有中生无为显性,显性遗传看男病,男病母正非伴性,男病女正非伴性。七、伴性遗传在实践中的应用(1)推测后代发病率,指导优生优育(2)根据性状推断性别,指导生产实践用芦花雌鸡(ZBW)与非芦花雄鸡(ZbZb)交配,那么F1中,雄鸡都是芦花鸡(ZBZb),雌鸡都是非芦花鸡(ZbW)。这样,对早期的雏鸡就可以根据羽毛的特征把雌性和雄性区分开,从而做到多养母鸡,多得鸡蛋。第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质一、格里菲思的体内转化实验:1.实验材料——两种类型的肺炎链球菌:S型细菌:菌落光滑,菌体有夹膜,有毒性R型细菌:菌落粗糙,菌体无夹膜,无毒性2.实验过程3.格里菲思推论:已经被加热杀死S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质—“转化因子”。二、艾弗里的体外转化实验:1.实验过程:2.实验结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。(原理:基因重组)(即:DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质)三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验1.实验方法:放射性同位素标记技术,35S标记蛋白质,32P标记DNA。2.实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌3.实验过程:(1)获得被标记的两种噬菌体先用含35S的培养基培养大肠杆菌,再用被35S标记的大肠杆菌培养噬菌体先用含32P的培养基培养大肠杆菌,再用被32P标记的大肠杆菌培养噬菌体(2)用被标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌的过程:吸附→注入→合成→组装→释放(模板来自噬菌体,原料均来自宿主细胞)搅拌目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。离心目的:使噬菌体与细菌分层。4.实验结论:DNA才是遗传物质。5.误差分析:(1)35S组沉淀物出现放射性的原因:由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。(2)32P组上清液出现放射性的原因:保温时间过短,部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中。保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液中。6.艾弗里与赫尔希等实验设计思路的共同之处是设法把DNA与蛋白质分开,单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。四、1956年烟草花叶病毒感染烟草实验证明:实验结论:在只有RNA的病毒中,RNA是遗传物质。另外,遗传物质是RNA的病毒:烟草花叶病毒、HIV病毒、SARS病毒、流感病毒、新冠病毒等。五、小结:因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以DNA是主要的遗传物质。细胞生物(真核、原核)非细胞生物(病毒)含有的核酸DNA和RNADNARNA遗传物质DNADNARNA第2节DNA的结构一、DNA的结构1.DNA的组成元素:C、H、O、N、P2.DNA的基本单位:脱氧核苷酸(4种),一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸,一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成。3.DNA的结构特点:①DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。②DNA分子外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的基本骨架。③DNA分子两条链的内侧的碱基按照碱基互补配对原则配对,并以氢键互相连接。(A=T;G≡C)4.DNA分子的特性:①多样性:DNA分子的碱基的排列顺序是多种多样的。排列种数:4n(n为碱基对数)②特异性:每个DNA分子中都具有特定的碱基排列顺序,代表着遗传信息③稳定性:是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。氢键越多,DNA越稳定,即G≡C比例越大,DNA分子就越稳定。5.与DNA结构有关的计算:在双链DNA分子中:①A=T、G=C②A+G=A+C=T+G=T+C=1/2(任意两个非互补的碱基之和相等;且等于总碱基的一半),因此可得出A+C/T+G=1或A+G/T+C=1③若一条链中A+T/G+C=n,则互补链中A+T/G+C=n,双链中A+T/G+C=n。即双链和单链中互补碱基和之比相等。④若一条链中A+G/T+C=m,则互补链中A+G/T+C=1/m,即单链中非互补碱基和之比互为倒数。⑤若一条链中(A+T)占比等于a%,则其互补链和双链中(A+T)占比也等于a%。若一条链中(G+C)占比等于a%,则其互补链和双链中(G+C)占比也等于a%。6.DNA双螺旋结构的热考点第3节DNA的复制DNA半保留复制的实验证据1.实验材料及方法:1958年,美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记技术,设计了一个巧妙地证明DNA半保留复制的实验。2.方法:同位素标记法,密度梯度离心法注意:15N没有放射性二、DNA复制的相关内容1.概念:以亲代DNA分子两条链为模板,合成子代DNA的过程2.时间:有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期3.场所:主要在细胞核,叶绿体、线粒体也有4.过程:①解旋②合成子链③子链、母链盘绕形成子代DNA分子5.特点:半保留复制,边解旋边复制6.原则:碱基互补配对原则7.条件:①模板:亲代DNA的两条链②原料:4种游离的脱氧核苷酸③能量:ATP④酶:解旋酶、DNA聚合酶等,其中解旋酶:使氢键断裂DNA聚合酶:将单个脱氧核苷酸连接形成DNA单链8.DNA能精确复制的原因:①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;②碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。9.意义:DNA分子复制,使遗传信息从亲代传递给子代,从而保持了遗传信息的连续性。三、与DNA复制有关的计算:(1)将DNA被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养液中繁殖n代,则:①子代DNA共2n个eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的DNA分子:2个,只含15N的DNA分子:0个,含14N的DNA分子:2n个,只含14N的DNA分子:2n-2个
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