【原创】求知若渴，虚心若愚。

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目录

• 第一单元 走近细胞与组成细胞的分子
  • 第1讲 走近细胞
    • 课题1 细胞的多样性和统一性
    • 课题2 使用显比例微镜观察多种多样的细胞
  • 第2讲 细胞中的元素和化合物
    • 课题1 细胞中的元素和化合物
    • 课题2 细胞中的无机物
    • 课题3 检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
  • 第3讲 生命活动的主要承担者——蛋白质
    • 课题1 组成蛋白质的氨基酸及其种类
    • 课题2 蛋白质的结构和功能
  • 第4讲 细胞中的核酸 、糖类和脂质
    • 课题1 核酸的组成、 结构与功能
    • 课题2 细胞中的糖类和脂质
    • 课题3 观察DNA和RNA在细胞中的分布
• 第二单元 细胞的基本结构和物质出入细胞的方式
  • 第5讲 细胞膜与细胞核
    • 课题1 细胞膜的结构与功能
    • 课题2 细胞核
  • 第6讲 细胞器与生物膜系统
    • 课题1 主要细胞器的结构与功能
    • 课题2 细胞器之间的协调配合与生物膜系统
    • 课题3 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
  • 第7讲 细胞的物质输入和输出
    • 课题1 细胞的吸水和失水
    • 课题2 物质出入细胞的方式
• 第三单元 细胞的能量供应和利用
  • 第8讲 ATP和酶
    • 课题1 酶的化学本质、作用和特性
    • 课题2 与酶相关的实验设计
    • 课题3 ATP在能量代谢中的作用
  • 第9讲 细胞呼吸
    • 课题1 细胞呼吸的过程
    • 课题2 影响细胞呼吸的因素及其应用
    • 课题3 (实验 )细胞呼吸相关实验探究
  • 第10讲 光与光合作用（一）
    • 课题1 叶绿体的结构与色素的提取和分离
    • 课题2 光合作用原理及过程
  • 第11讲 光与光合作用（二）
    • 课题1 影响光合作用的因素及应用
    • 课题2 光合作用与呼吸作用的关系
• 第四单元 细胞的生命历程
  • 第12讲 细胞的增殖
    • 课题1 细胞的生长和增殖的周期性
    • 课题2 有丝分裂的过程及相关物质结构变化分析
    • 课题3 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
  • 第13讲 减数分裂和受精作用
    • 课题1 减数分裂和受精作用
    • 课题2 减数分裂与有丝分裂的比较
    • 课题3 细胞分裂与可遗传变异的关系
    • 课题4 实验：观察蝗虫精母细胞减数分裂的固定装片
  • 第14讲 细胞的分化、衰老、凋亡与癌变
    • 课题1 细胞的分化与全能性
    • 课题2 细胞的衰老 、凋亡及癌变
• 第五单元：遗传的基本规律
  • 第15讲 基因的分离定律
    • 课题1 遗传学相关概念与孟德尔定律的发现
    • 课题2 基因分离定律重点题型分析
  • 第16讲 基因的自由组合定律（一）
    • 课题1 两对相对性状的遗传实验分析
    • 课题2 聚焦基因自由组合定律的常规题型
  • 第17讲 基因的自由组合定律（二）
    • 课题1 基因自由组合定律的变式拓展
    • 课题2 孟德尔遗传的实验探究
  • 第18讲 基因在染色体上伴性遗传
    • 课题1 基因在染色体上的假说与证据
    • 课题2 性别决定和伴性遗传
  • 第19讲 人类遗传病
    • 课题1 人类遗传病的类型及检测和预防
    • 课题2 调查人类遗传病及人类基因组计划
• 第六单元 遗传的分子基础
  • 第20讲 DNA 是主要的遗传物质
    • 课题1 肺炎双球菌转化实验
    • 课题2 噬菌体侵染细菌实验及 DNA是遗传物质的证据
  • 第21讲 DNA 的分子结构、 复制及基因的本质
    • 课题1 DNA 的分子结构
    • 课题2 DNA分子的复制
  • 第22讲 基因的表达
    • 课题1 遗传信息的转录和翻译
    • 课题2 中心法则及基因对性状的控制
• 第七单元 生物的变异、 育种和进化
  • 第23讲 基因突变和基因重组
    • 课题1 基因突变
    • 课题2 基因重组
  • 第24讲 染色体变异与育种
    • 课题1 染色体变异
    • 课题2 (实验 )低温诱导植物染色体数目的变化

第1讲 走近细胞

课题1 细胞的多样性和统一性

1. 生命活动离不开细胞

• 单细胞生物：单细胞生物如草履虫、细菌、蓝藻、衣藻、酵母菌、变形虫、疟原虫等，一一个细胞就是一个完整的个体，能完成相应的各种生命活动，如运动、摄食、繁殖、对刺激作出反应等。
• 多细胞生物：由很多细胞构成，但其生命开始于一个细胞——受精卵，其生命活动依靠各种分化细胞的密切合作完成。
• 非细胞生物：病毒不具有细胞结构，不能独立生活，必须侵入宿主活细胞中，利用宿主活细胞中的物质生活和繁殖。一般用活的鸡胚培养病毒，抗日神剧中日本73I部队用活体培养病毒。

2. 病毒相关知识

• 病毒在生态系统中的地位：消费者。
• 病毒分类：根据宿主不同分为植物病毒(烟草花叶病毒)、动物病毒(禽流感病毒)、细菌病毒(T4噬菌体)。根据遗传物质不同分为DNA病毒(天花病毒)和RNA病毒(HIV)。病毒中遗传物质是DNA的有噬菌体、乙肝病毒。
• 病毒结构：病毒不具有细胞结构，主要由蛋白质外壳和核酸组成，每种病毒的核酸只有DNA或RNA中的一种。DNA或RNA是裸露的，不与蛋白质结合形成染色体。
• 增殖：增殖过程中，病毒只提供模板，原料、核糖体、tRNA、能量、酶等都由宿主细胞提供。活细胞为病毒提供合成子代病毒的原料、酶场所等。

3. 生命系统的结构层次大小关系

• 细胞：最基本的生命系统，是生物体结构和功能的基本单位。
• 组织：由形态相似、结构和功能相同的细胞联合在一起构成的细胞群。
• 器官：不同的组织按照一定的次序结合在一起构成的，能行使一定功能的结构单位。
• 系统：由能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定次序组合在一起形成的整体。
• 个体：由各种器官或系统协调配合共同完成复杂的生命活动的生物体。单细胞生物由一个细胞构成。
• 种群：在一定的自然区域内，同种生物的所有个体的总和，是生物繁殖的基本单位，也是进化的基本单位。
• 群落：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。
• 生态系统：生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
• a、b、c三方面同时满足(如不同池塘中的鲫鱼属不同种群，一个池塘中的全部鱼有多种，不属于种群。一个班级中的全部学生不属于种群，因种群包括幼体、成体及老年个体等)。
• 生物圈：由地球上的全部生物及其无机环境共同组成，是最大的生态系统。
• 一个地球就是一个完整的生态系统。一个分子、原子是一个系统但不是生命系统。
• 单细胞生物既可看做个体层次，又可看做细胞层次，没有组织、器官和系统这三个层次。
• 病毒没有细胞结构，不属于生命系统，但其生命活动依赖于生命系统且属于生物。
• 细胞是最小的结构层次，组成细胞的元素、组成细胞的蛋白质、核酸等化合物和细胞膜、细胞器等结构都不能独立表现生命特征，不属于生命系统的结构层次。
• 并非所有生物都具有生命系统的各个层次，如单细胞生物只有细胞、个体层次，植物无系统层次，病毒不属于生命系统。
• 生命系统的层次中可含“非生物成分”(如生态系统、生物圈)。
• 病毒不能独立进行新陈代谢，但能繁殖产生后代，故属于生物。
• 能用普通培养基培养病毒吗? 不能。病毒营寄生生活，一旦离开洁活细胞，就不再具有生命活动，所以在培养病毒时必须利用活细胞。

4. 细胞的多样性和统一性

原核细胞和真核细胞的差异性

• 细胞多样性的“两个”原因(看准是同种还是不同种生物)：直接原因是构成细胞的蛋白质分子不同。根本原因是不同生物DNA（基因）的多样性，同种生物不同细胞基因的选择性表达。
• 具有细胞壁的生物不一定是植物，如真菌和原核生物(除支原体)。
• 可用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁。
• 没有细胞核，不一定是原核生物，如病毒、哺乳动物成熟红细胞。
• 二分裂是最原始的一种细胞分裂。
• 需氧型细菌等原核生物细胞内无线粒体，不等于说原核细胞不能进行有氧呼吸，其有氧呼吸主要在细胞质基质和细胞膜内侧进行。
• 蓝藻属于原核生物，无叶绿体，但能进行光合作用，场所是细胞质中的光合片层。
• 并非所有的原核细胞都有细胞壁，如支原体没有细胞壁。
• 不能用纤维素酶处理蓝藻，因为蓝藻的细胞壁成分是肽聚糖而不是纤维素。

原核细胞与真核细胞统一性

• 结构方面：都有细胞膜、细胞质和核糖体等结构。
• 组成方面：组成细胞的元素和化合物的种类基本相同。
• 能量方面：一般以ATP作为直接能源物质。
• 遗传方面：都以DNA作为遗传物质，各种生物共用一套遗传密码。
• 增殖方面：都以细胞分裂的方式增殖。

细胞多样性的表现及原因

• 表现：细胞的形态、大小、种类、结构等各不相同。如原核细胞与真核细胞、动物细胞与植物细胞、同个体的不同类型的细胞。
• 直接原因：构成细胞的蛋白质分子结构不同。
• 根本原因：DNA的多样性及基因的选择性表达。

常见的两种原核细胞

• 蓝藻是一类生物，而不是一 种生物，包括蓝球菜、念珠藻、发菜。
• 蓝藻生活方式：因其细胞内含有藻蓝素、叶绿素，所以能进行光合作用，为自养生物
• 细菌生活方式：绝大多数营腐生或寄生生活，为异养生物，少数为自养生物。

5. 细胞学说

细胞学说的建立过程

细胞学说的内容

• 细胞是一个有机体，切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
• 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。
• 原生生物和原核生物都是单细胞生物，但原生生物为真核生物。
• 凡“菌”字前面有“杆”“球”“螺旋”“弧”字的都是细菌，为原核生物，而酵毋菌、霉菌、食 ，三用菌为真核生物。乳酸(杆)菌为原核生物。

细胞学说的意义

• 通过对动植物细胞的研究，揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。
• 使人们认识到各生物间存在共同的结构基础。标志着生物学研究进入细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程。

课题2 使用显微镜观察多种多样的细胞

实验原理

• 显微镜放大倍数 = 目镜放大倍数*物镜放天倍数，这里指长和宽的放大，而非体积、面积的放大
• 目镜的放大倍数与镜头长度呈负相关，物镜的放大倍数与镜头长度呈正相关，且物镜的放大倍数越大，物镜与玻片标本之间的距离越近。
• 显微镜下所成的像是倒立的虚像，即上下、左右是颠倒的。细胞在显微镜视野中的像偏右上方，实际在玻片上细胞是偏左下方，要将其物像移到视野的中央，应将玻片向右上方移动。

实验步骤

• 用低倍镜观察，放置装片(标本正对通光孔的中心)——>侧面观察降低镜筒(转动粗准焦螺旋)——>左眼观察找物像（转动粗准焦螺旋，缓慢升高镜简）——>转动细准焦螺旋将物像调清晰。
• 若镜头脏了，不能用手擦，也不能用布擦，应用专门的擦镜纸来擦。
• “找”：在低倍镜下找到目标。"移”：移动装片，使目标位于视野中央。“转"：转动转换器，换用高倍镜。“调”：调节光圈，使视野亮度适宜。调节细准焦螺旋，使物像清晰。
• 调亮度用光圈和反光镜：若视野太暗，用大光圈和反光镜（用凹面镜)，使视野明亮。若观察的材料颜色为浅色或无色，用小光圈和反光镜(用平面镜)，将视野调暗。

显微镜的放大倍数与物像位置变化

• 物像移动：物像移动方向与装片移动方向相反。
• 在光源一定的情况下，放大倍数与视野亮度成反比。

第2讲 细胞中的元素和化合物

课题1 细胞中的元素和化合物

生物界与非生物界的统一性和差异性

• 统一性：组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素是细胞特有的。全部来自无机自然界，无特殊。
• 差异性：组成生物体的化学元素在生物体内和自然界中相对含量相差很大。

元素的分类

• 组成细胞的常见化学元素有20多种。按含量多少可以分为大量元素和微量元素。按作用可分为基本元素、最基本元素和主要元素。
• 大量元素：含量占生物体总质量万分之一以上，如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
• 微量元素：含量很少，是维持生命活动不可缺少的元素，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 微量元素含量虽少，但其生理作用却不可替代。
• 主要元素：C、H、O、N、P、S。
• 基本元素：C、H、O、N。
• 最基本元素：C (在人体细脑干重中C的含量达到55.9%）
• 易错点：误以为细胞内含量最多的元素是C。活细胞内含量最多的元素是O，而不是C，细胞中化合物水最多，故元素O最多。组成细胞干重最多的是C。

组成细胞的化合物

• 无机化合物：水、无机盐
• 有机化合物：CHO=糖类、CHO(N、P)=脂质、CHON(S、P)=蛋白质、CHONP=核酸
• 鲜重含量最多的有机物：蛋白质
• 占细胞干重最多的化合物：蛋白质
• 鲜重含量最多的化合物：水

课题2 细胞中的无机物

细胞中的水

含量

• 水是构成细胞的重要无机化合物。水在细胞的各种化学成分中含量最多。
• 不同的生物体内水的含量差别很大。 例如，一般生物体含水量在60%～95%之间，生活在海洋的水母的身体里的含水量可达到97%。
• 生物体在不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期>成年时期，幼嫩部分>成熟部分。
• 同一生物不同器官水的含量也不同，如心肌含水约79%，血液含水约82%。

存在形式

• 自由水：细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。约占细胞内全部水分的95.5%。流动性强，可参与物质代谢。①细胞内良好的溶剂 ②参与生化反应 ③为细胞提供液体环境 ④运送营养物质和代谢废物。
• 结合水：一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。约占细胞内全部水分的4.5%。不流动，与其他物质结合。细胞结构的重要组成成分。

自由水和结合水相互转化

• 转化条件：与温度有关系，如自由水降温成为结合水，结合水升温成为自由水。
• 烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。水果放人冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。种子贮存前晒干，减少自由水含量，降低种子代谢速率，以延长贮存时间。
• 细胞中自由水相对含量越高，生物新陈代谢越旺盛，其抗逆性越小。自由水相对含量越低，生物新陈代谢越缓慢，其抗逆性越大。旱生植物比水生植物抗早能力强，原因之一就是结合水相对含量高。自由水主生长，结合水主抗性。越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。

细胞中水的产生与利用

• 产生水的生理活动及场所：有氧呼吸第三阶段(线粒体内膜)、暗反应(叶绿体基质)、ATP的合成(叶绿体、线粒体、细胞质基质)、单糖合成多糖、氨基酸脱水缩合(核糖体)、DNA分子的复制、转录(细胞核、线粒体、叶绿体)。
• 利用水的生理活动及场所：有氧呼吸第二阶段(线粒体基质)、光反应(叶绿体类囊体薄膜)、ATP的水解(叶绿体基质、细胞质基质)、肝糖原水解(肝细胞中)、淀粉 蛋白质 脂肪的消化(消化道)、DNA和RNA的水解。

细胞中的无机盐

• 含量：占细胞鲜重的1%~1.5%。
• 存在形式：多数无机盐以离子的形式存在，少数与化合物结合。
• 细胞和生物体内某些复杂化合物的重要组成成分。如Mg（2+）是叶绿素的重要组成成分，Fe（2+）是血红蛋白的重要组成成分。
• 对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用。如Ca（2+）可调节肌肉收缩，血液中Ca（2+）含量太低会出现抽搐现象，Ca（2+）含量过高会造成肌无力
• 维持细胞的渗透压。如大量出汗排出较多的无机盐，会导致水盐平衡失调。Na+维持细胞外液渗透压，K+维持佃胞内液渗透压。
• 维持细胞的酸碱平衡。如血浆中NaHCO₃含量减少会造成酸中毒，H2CO₃含量减少时会造成碱中毒。无机盐作为缓冲物质，调节酸碱平衡。
• 大量出汗后为了保持体内的水盐平衡应补充谈盐水。
• 缺Mg：影响叶绿素合成，患黄叶病。
• 缺Zn：生长发育迟缓

课题3 检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质

1. 物质鉴定中常见试剂使用方法及现象

• 通过出现砖红色沉淀只能推知待测组织样液中含有还原糖，而不能准知是否含有葡萄糖。
• 斐林试剂: 0.1 g/mL NaOH + 0.05 g/mL CuSO₄
• 双缩脲试剂：0.1 g/mL NaOH+0.01 g/mL CuSO₄
• 选材：还原糖含量较高、白色或近于白色的植物组织（苹果、梨、白萝卜）。不能用红瓤西瓜、血液，避免对实验结果产生干扰
• 从植物器官中提取糖类、脂肪或蛋白质的方法，设法使细胞破碎(如研磨、挤压或切割等)，再将这些物质提取出来
• 还原糖有以下几类：葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖(注：蔗糖、多糖为非还原糖）
• 需要现配现用的常见试剂：斐林试剂、二苯胺试剂、甲基绿吡罗红染液
• 苏丹II染液/苏丹IV染液溶于有机溶剂(如酒精)而不落于水
• 反应本质是肽键在碱性环境下与双缩脲试剂中的Cu离子发生反应生成紫色络合物，因此双缩服试剂可检测蛋白质和多肽。

第3讲 生命活动的主要承担者——蛋白质

课题1 组成蛋白质的氨基酸及其种类

• 基本组成元素：C、H、O、N，有的还含有S等。
• 食物中含有的必需氨基酸越多，其营养价值越高。动物蛋白，如肉类、蛋类、乳类均含有8种必需氨基酸，是优质蛋白。而植物蛋白所含的必需氨基酸是不全的，若把玉米、小米及大豆三种植物蛋白混合成面食，其营养价值则明显提高。
• 氨基酸分子中至少都含有一个氨基NH₂和一个羧基COOH连接在同一个碳原子上。
• 不同的氨基酸分子，具有不同的R基，这是将氨基酸进行分类的依据。例如：甘氨酸的R基是一H，丙氨酸的R基是一CH₃。
• 氨基酸的种类：氨基酸是组成蛋白质的基本单位，在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种，包括必需氨基胶和非必需氨基酸。在植物体和动物体内氨基酸种类不同。
• 必需氨基酸：人体不能合成，必须从外界直接获取的氨基酸，包括甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸亮氨酸、色氨酸、苏氨酸8种，婴儿比成人多一种组氨酸。
• 非必需氨基酸：可以通过其他化合物转化来的氨基酸。不是真的不需要，只是人体能够合成，而必需氨基酸不能合成。

课题2 蛋白质的结构和功能

• 决定蛋白质结构的四个方面只要有一 个不同，就不属于同一种蛋白质。氨基酸种类不同，氨基酸数目不同，氨基酸排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及形成的空间结构不同。
• 结构蛋白(如羽毛)，信息传递(如胰岛素)，催化(如胃蛋白酶)，运输载体(如血红蛋白)，免疫(如抗体)
• 载体是协助物质运输的蛋白质，如血红蛋白是运输氧的载体，细胞有运输葡萄糖、Na+、K+等的载体。受体是接受信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子的其主要作用是实现细胞间信息交流。
• 肌肉、头发、羽毛蛛丝等的成分主要就是结构蛋白。
• 生活中判断毛线是否是纯毛的方法，闻烧时有没有烧焦羽毛气味。

第4讲 细胞中的核酸 、糖类和脂质

课题1 核酸的组成、 结构与功能

• 核酸的组成元素：C、H、O、N、P
• 脱氧核糖核酸(简称DNA)：绝大多数生物的遗传物质。
• 核糖核酸(简称RNA)：某些病毒 (如HIV、SARS病毒)的遗传物质。
• 真核生物、原核生物含2种核酸，5种碱基，8种核苷酸。病毒只含1种核酸，4种碱基，4种核苷酸，朊病毒不含核酸。
• 所有具有细胞结构的生物+部分病毒(如T2噬菌体、乙肝病毒等)
• 每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。核酸为生物大分子（单体：核苷酸）
• 核酸的功能：核酸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具有极其重要的作用。
• 多样性：构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是极其多样的，所以DNA分子具有多样性。
• 特异性：每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核昔酸排列顺序代表了特定的遗传信息。一个具有n个碱基对的DNA片段，其种类数可 多达4ⁿ种。
• 一种空间双螺旋结构，两条脱氧核苷酸长链，磷酸、含氮碱基、五碳糖、四单体A、G、C、T这4种脱氧核苷酸、五元素C、H、O、N、P
• RNA作为遗传物质的前提是生物体内不存在DNA。
• 五碳糖(脱氧核糖与核糖)的不同决定了核苔酸的种类。
• 携带遗传信息的物质不仅只有DNA，RNA也可以携带遗传信息，如在①以RNA为遗传物质的病毒中 ②转录形成的mRNA中。
• DNA分子多样性的原因：脱氧核苷酸(或碱基或碱基对)的数目、排列顺序的多样性，但其结构都为规则的双螺旋结构，与蛋白质具有多样性的原因进行区别。
• 线粒体和叶绿体中也含有少量的DNA和RNA，且其中的RNA是环状结构，在功能上属半自主性细胞器。

课题2 细胞中的糖类和脂质

1. 细胞中的糖类

• 糖类的元素组成：C、H、O
• 还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖和乳糖是还原糖，可与斐林试剂发生反应生成砖红色沉淀，此特性可鉴定还原糖的存在。
• 非还原糖：蔗糖、淀粉是非还原糖，但其水解产物仍是还原糖。
• 糖类的功能：①是生物体的主要能源物质 ②与生物体的结构有关，纤维素构成高等植物细胞壁 ③是储存能量的物质，如植物淀粉、动物的糖原 ④糖类与蛋白质结合形成的糖蛋白，具有细胞识别作用、润滑作用等。

2. 细胞中的脂质

• 脂质主要由CHO三种元素组成，有的脂质(如磷脂)还含有P和N
• 脂质分子中氧的含量远远少于糖类，而氢的含量多于糖类。
• 不同的脂质分子结构差异很大，通常不溶于水，而易溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、乙醚。
• 脂质存在于所有的细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物，主要在内质网上合成。
• 能源物质：最终能源是太阳能，主要能源是糖类，储能物质是脂肪，直接能源是ATP。
• 糖不一定甜，如淀粉、纤维素都属糖类，但不甜。甜的不一定是糖，如工业上用的“糖情”，甜而非糖。
• 血糖：指血液中的葡萄糖。糖原包括肝糖原和肌糖原，其中肌糖原不会再转化为血糖，而肝糖原可再水解为葡萄糖，两者都可进行氧化分解提供能量。
• 脂质包括脂肪、固醇和鳞脂，胆固醇是固醇中的一种。

课题3 观察DNA和RNA在细胞中的分布

1. 实验原理

• 染色：甲基绿和毗罗红试剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿+DNA——>呈现绿色，毗罗红干+RNA——>呈现红色。 (两种染色剂不是单独使用，而 是混合使用。
• 水解：盐酸可改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。

2. 实验材料的选择

• 实验材料的选择：所选材料通常为无色或近于白色，可选口腔上皮细胞和洋葱鳞片叶的内表皮细胞。不能选用哺乳动物成熟的红细胞，因为其没有细胞核。不能选用含叶绿体的植物细胞，否则会影响实验结果的观察。
• 在洁净的载玻片上，滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液。不用蒸馏水的原因是：细胞在蒸馏水中易吸水涨破。
• 将涂有口腔上皮细胞的载玻片在酒精灯上烘干，烘干的目的是迅速杀死并固定细胞。
• 将盛有盐酸和载玻片的小烧杯放在大烧杯中水浴保温5 min。需要水浴加热(保温)。时间过长，会破坏细胞结构，干扰DNA和RNA观察。时间过短水解不彻底，染液不易进入细胞，染色不充分。

3. 实验分析

• 绿色主要集中在细胞中央，说明DNA主要分布在细胞核中，叶绿体、线粒体中也含有少量的DNA。红色散布在绿色周围，分布较广，不集中，说明RNA主要分布在细胞质中。

4. 实验注意事项

• 选材：口腔上皮细胞、无色的洋葱鱗片叶内表皮细胞，不能用紫色洋葱表皮细胞或叶肉细胞，以防止颜色的干扰。
• 暖水流冲洗目的：防止载玻片上的细胞被冲走。
• 质量分数为0. 9%的NaCI溶液(生理盐水)：保持口腔上皮细胞正常形态。它的渗透压和细胞内液的渗透压相同，不会让细胞脱水或度吸水。
• 吡罗红甲基绿染色剂：混合使用，且现用现配。
• DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量的不同，故结论中强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。
• 烘干时要来回移动玻片，以免受热不均匀而炸裂

第5讲 细胞膜与细胞核

课题1 细胞膜的结构与功能

1. 实验：体验制备细胞膜的方法

• 原理：利用渗透原理，使红细胞吸水涨破，除去细胞中的其他物质，制得细胞膜。
• 生理盐水中的红细胞维持正常形态。清水中的红细胞吸水，细胞膜凹陷消失，体积增大。细胞吸水过多而破裂，内容物流出，获得细胞膜。
• 动物细胞没有细胞壁，不但省去了去除细胞壁的麻烦，而且无细胞壁的支持、保护，细胞易吸水胞核逐渐退化，为涨破。
• 人和其他哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和各种具有膜结构的细胞器，易得到不掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜。鸡、蛙的红细胞中有细胞器和细胞核。
• 细胞内的物质有一定的浓度，将细胞放到蒸馏水中，细胞会吸水涨破，细胞内的物质（血红蛋白） 就会流出，从而得到细胞膜。
• 选取哺乳动物成熟的红细胞作为制备细胞膜的材料的原因：①动物细胞无细胞壁，细胞吸水易涨破，制备细胞膜更容易 ②哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多细胞器，可避免其他膜结构的干扰 ③红细胞数量大，材料易得 ④红细胞单个存在，便于制成悬浮液。
• 要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后还需经过离心、过滤。离心之后的沉淀物即是破碎的细胞膜
• 先用纤维素酶和果胶酶将植物佃胞壁水解得到原生质体，再将原生质体放入清水中，使原生质体涨破，最后经过离心分离得到植物细胞膜。

2. 细胞膜的成分

• 细胞膜的功能主要由蛋白质来承担，所以功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
• 细胞膜所含脂质主要是磷脂和胆固醇，其中磷脂的含量最为丰富，大多为卵磷脂和脑磷脂。
• 细胞膜外表面的一些糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，具有保护、润滑和识别的作用，除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类与脂质结合成的糖脂。
• 在细胞癌变过程中，细胞膜组分发生改变，使细胞黏着性降低， 易于扩散和转移，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质，并不是有二者就是癌症，而是二者含量超过正常范围才患癌症。
• 糖蛋白：信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质等)的受体蛋白
• 膜载体蛋白：是用于协助扩散和主动运输的载体蛋白
• 具催化作用的酶：如好氧型细菌其细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，此外，细胞膜上还可存在ATP水解酶(催化ATP水解，用于主动运输等)
• 识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等)

3. 细胞膜功能

• 将细胞与外界环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定。
• 控制物质进出细胞。行使控制物质进出细胞功能的物质主要是蛋白质。
• 进行细胞间的信息交流。 行使细胞间信息交流的物质是细胞膜上的糖蛋白。
• 化学信号传递（如激素、神经递质）：与靶细胞膜上的受体结合，将信息传递给靶细胞。（体液）
• 胞间识别（精卵结合）：相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白的识别将信息从一个细胞传递给另一个细胞。（直接接触）
• 胞间连接与通讯(如胞间连丝)。（通道传递）
• 环境中的一些对细胞有害的物质有可能进入，有些病毒、病菌也能侵入使生物体患病。
• 将细胞膜中的磷脂分子提取后在空气与水的界面上铺成单分子层，测得其面积是红细胞表面积的2倍。
• 磷脂双分子层：磷脂分子疏水“尾”相接，位于中央，构成膜的基本支架。
• 细胞膜中的脂质除磷脂外，还有胆固醇。脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称分布。

4. 对生物膜结构的探索历程

• 19世纪末欧文顿：膜是由脂质组成的。
• 20世纪初：膜的主要成分是脂质和蛋白质。
• 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
• 罗伯特森：生物膜由蛋白质——脂质——蛋白质三层结构构成。三层暗-亮-暗结构，其中暗层为蛋白质，亮层为脂质，是一种静态模型。
• 细胞膜具有流动性。
• 桑格和尼克森：提出流动镶嵌模型。

5. 流动镶嵌模型

• 生物膜主要由脂质和蛋白质组成。
• 鳞脂双分子层构成生物膜的基本支架，具有流动性。
• 蛋白质分子以覆盖、镶嵌、贯穿三种方式和磷脂双分子层联系，大多数可以运动。
• 流动性的体现：磷脂分子和蛋白质分子都能够运动。

6. 生物膜的流动性和选择透过性

• 流动性：生物膜中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的移动，膜整体也可以流动。磷脂分子具有流动性，大多数蛋白质分子也可以运动。流动性是细胞膜的结构特点。变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐。
• 选择透过性：细胞要选择的小分子、离子可以通过，其他小分子、离子、大分子物质则不能通过。膜上蛋白质的种类和数量不同。选择透过性是细胞膜的功能特性。植物对离子的选择性吸收、肾小管的重吸收。
• 流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性，凡是影响磷脂分子和蛋白质分子活性的因素(温度、pH、蛋白酶、脂溶剂等)，均能够影响膜的流动性，进而影响膜的选择透过性。

课题2 细胞核

1. 细胞核功能的有关实验

• 美西螈细胞核移植：美西螈皮肤颜色是由细胞核控制的
• 横缢蝾螈受精卵：蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的
• 将变形虫切成两半：变形虫的生长、分裂、再生、应激性是由细胞核控制的。
• 伞藻嫁接与核移植：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的
• 该实验既有相互对照，又有自身前后对照

2. 细胞核的功能

• 物胞核是遗传信息库。细胞核是DNA储存和复制的主要场所，DNA携带遗传信息，并通过复制由亲代传给子代，保证了遗传的连续性。
• 细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。细胞核控制物质合成、能量转换和信息交流，使生物体能够进行正常的细胞代谢。DNA通过控制蛋白质的合成进而控制生物的性状。

3. 细胞核的结构

• 核膜：双层膜，将核内物质与细胞质分开
• 核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
• 核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
• 染色质组成：主要由DNA和蛋白质组成，与染色体关系是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态

4. 细胞是一个统一的整体

• 结构上：细胞核与细胞质通过核孔相通。核膜、内质网膜和细胞膜等相互连接成完整的生物膜系统。
• 功能上：细胞各部分相互联系、分工合作、协调一致地完成各项生命活动。
• 调控上：细胞核是遗传特性和代谢活动的控制中心，但细胞核所需营养物质及能量来自细胞质。细胞正常的生长发育要依靠细胞核和细胞质的相互作用。
• 与外界联系：细胞不断地与外界进行物质交换和能量转换，与外界环境形成统一的整体。
• 像视网膜、肠黏膜与真等不属于细胞生物膜系统

第6讲 细胞器与生物膜系统

课题1 主要细胞器的结构与功能

• 线粒体：有氧呼吸的主要场所，细胞生命活动所需能量的95%来自线粒体，是细胞的“动力车间”。
• 叶绿体：光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
• 内质网：粗面内质网参与蛋白质的合成和运输，滑面内质网与糖原脂质的合成有关。
• 高尔基体：对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”，与植物细胞细胞壁的形成有关。
• 溶酶体：被溶酶体分解后的产物，如果是对细胞有用的物质，细胞可以再利用，而废物则被排出体外。“消化车间”，分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死侵人细胞的病毒或病菌。
• 液泡：内有细胞液，含糖类、无机盐、蛋白质和色素等物质，可以调节植物细胞内的环境，使植物细胞保持坚挺。如花青素，使花呈现不同的颜色。
• 核糖体：附着在内质网上的核糖体合成分泌蛋白，游离的核糖体合成的是胞内蛋白。
• 中心体：在细胞的有丝分裂中与纺锤体的形成有关。
• 嵴使内膜的表面积大。叶绿体增大膜面积的方式是通过类囊体叶(注意与叶绿体内膜体无关)。
• 高尔基体分布不同，功能不同。动物：与分泌蛋白的形成有关。植物与细胞壁的形成有关。
• 核糖体是原核细胞和真核细胞共有的细胞器。
• 植物特有的细胞器：叶绿体、液泡
• 动物和低等植物特有的细胞器：中心体
• 原核细胞与真核细胞共有的细胞器：核糖体
• 无膜细胞器：中心体、核糖体
• 双层膜细胞器：线粒体 、叶绿体
• 单层膜细胞器：高尔基体、内质网、液泡、溶酶体
• 含色素的细胞器：叶绿体、液泡
• 与主动运输有关的细胞器：线粒体、核糖体
• 叶绿体由类囊体堆叠成基粒，线粒体由内膜向内腔折叠形成嵴
• 具有双层膜结构。有能量转换功能。都含磷脂、蛋白质和少量的DNA和RNA等，能够转录、翻译形成自身的部分蛋白质及半自主复制。共同参与了自然界的碳循环。
• 多肽在核糖体上合成，空间结构在内质网上形成，成熟蛋白在高尔基体中形成。
• 运输方向：核糖体→内质网→高尔基体 ➢细胞膜。
• 分泌蛋白经过细胞膜的运输方式为胞吐，需要消耗能量，体现了细胞膜的流动性特点。
• 分泌过程中，内质网以囊泡形式将蛋白质送到高尔基体，囊泡与高尔基体膜融合导致高尔基体膜

第7讲 细胞的物质输入和输出

课题1 细胞的吸水和失水

渗透作用

• 指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方的扩散。简单而言，就是溶剂分子通过半透膜的扩散。
• 水分子的移动方向是双向的，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
• 发生条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。
• 漏斗内液面上升的原因：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液中进入清水中的水分子数。
• 漏斗内液面停止上升的原因：随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来越大，，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速度加快，水分子进出漏斗的速率越来越接近，直至完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的进出达到相对平衡。
• 与纱布不同，纱布对于溶于水的物质而言是全透性的。
• 半透膜：是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。
• 当渗透装置中存在液面差h时，半透膜两侧溶液浓度一定不相等。
• 发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看做没有水分子移动，也不可看做两侧溶液浓度相等。
• 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。如10%的葡萄糖溶液和10%的煎糖溶液的质量浓度相同，但是 10%的蔗糖溶液的物质的量浓度小，故当两者被半透膜隔开时，水分子由蔗糖溶液一侧向葡萄糖溶液一侧移动。

动、植物細胞的吸水和失水

• 植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例) 条件：a.原生质层相当于半透膜。b.细胞液与外界溶液具有浓度差。
• 当外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象。
• 当外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破。
• 当外界溶液浓度等于细胞液浓度，细胞维持正常形态。
• 动物细胞的吸水和失水条件：a.细胞膜相当于半透膜。b.细胞质与外界溶液具有浓度差。
• 当外界溶液浓度小于细胞质浓度，细胞吸水膨胀。
• 当外界溶液浓度大于细胞质浓度，细胞失水皱缩。
• 当外界溶液浓度等于细胞质浓度，细胞维持正常形态。
• 对农作物进行合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于细胞对水分的吸收。
• 盐碱地中植物不易存活或一次施肥过多造成的“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞的细胞液浓度，导致根不易吸水甚至失水。
• 糖渍或盐渍食品不易变质。糖渍或盐渍食品的外面和内部是浓度很高的溶液，微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间地保存。
• 原生质层包括三部分：细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质。植物细胞要具有原生质层必须要有液泡膜，而只有成熟的植物细胞(或高度分化的)才有液泡膜，故只有原生质层的才有质壁分离现象。根尖分生区细胞则无原生质层，而叶肉佃胞则具有原生质层。
• 选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质的吸收的选择性。
• 细胞死亡成膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。

课题2 物质出入细胞的方式

物质跨膜运输的其他实例

• 番茄或水稻对不同无机盐离子的吸收存在差异，番茄和水稻对同种无机盐离子的吸收也存在差异。说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
• 水稻吸收水的相对速率比吸收Ca²⁺、Mg²⁺快，造成培养液中Ca²⁺、Mg²⁺的相对浓度上升，番茄的情况刚好相反。说明植物吸收水分和浓吸收离子是两个相对独立的过程。
• 物质跨膜运输并不都是顺相对浓度梯度的，而是细胞对产物的输入和输出具有选择性，只要是逆浓度梯度运输，一定是主动运输。
• 主动运输既可以由低浓度——>高浓度，也可以由高浓度——>低浓度，但与被动运输相比，其特有的特点是由低浓度——>高浓度且消耗能量。
• 以胞吐方式分泌到细胞外的物质：分泌蛋白、部分激素、抗体、淋巴因子、神经递质。
• 呼吸酶发挥作用的场所在细胞内，不分泌到细胞外。
• 不同因素对主动运输的影响不同：由于主动运输需要载体参与和消耗呼吸作用释放的能量，因此抑制某载体活性，则只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响。但抑制呼吸作用，所有以主动运输跨膜的物质运输都会受影响。

第8讲 ATP和酶

课题1 酶的化学本质、作用和特性

酶在细胞代谢中的作用

• 酶具有催化作用的根本原因是酶可以降低活化能，即使是一个放能反应，在它放出能量之前，也存在着化学反应启动的能量障碍，因为新的化学键形成之前，必须首先断开键，这就是“能障’”。用于克服能障、启动反应进行的能量就 是“活化能” 。
• 酶只有一个作用：催化作用。激素只有一个作用：调节作用
• 活化能是分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。酶的催化作用机理是降低化学反应所需的活化能。酶与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著。用加热的方法不能降低反应所需活化能，但会提供活化能。

酶的本质

• 巴斯德提出只有活酵母细胞参与才能进行发酵，而李比希认为酵母细胞死亡裂解后释放出某种物质引起发酵。
• 毕希纳获得不含酵母细胞的提取液，但未分离鉴定出酶。
• 证实酶的本质是蛋白质：萨姆纳用丙酮提取出刀豆种子中的脲酶，并证明脲酶是蛋白质。
• 高效性：酶的催化效率是无机催化剂的10⁷~10¹³倍。
• 酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。
• 绝大多数酶是蛋白质，过酸、过碱和高温都能使蛋白质分子空间结构破坏，从而引起蛋白质分子变性失活。低温只是使酶活性下度降，适宜温度下酶活性可以恢复。
• 每一种酶只能催化一种或一类化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点。

课题3 ATP在能量代谢中的作用

• ATP是一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。
• 在有关酶的作用下，远离腺苷的高能磷酸键易水解，释成出大量能量。
• ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。

第9讲 细胞呼吸

课题1 细胞呼吸的过程

• 有机物（主要是指葡萄糖）在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。根据有无氧气的参与，可以分为有氧呼吸和无氧呼吸。
• 在酵母菌和大多数植物组织里，无氧呼吸第二阶段的过程是丙酮酸先脱羧生成乙醛，然后乙醛被第一阶段形成的[H]还成原成乙醇。
• 在人体或动物组织中，无氧呼吸第二阶段的过程则是丙酮酸被第一阶段产生的[H]还原成乳酸。
• 有机物氧化的过程中有能量的释放，而有机物还原的过程中则储存能量。第二阶段不仅不放能还会把第一阶段产生的[H]携带的能量吸收了。
• 有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，但生成ATP最多的是发生在线粒体内膜上的第三阶段。无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP,其余能量储存在分解不彻底的氧化产物一酸留在细胞质基质中酒精或乳酸中。
• 不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于基因选择性表达。
• 葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才进入线粒体被分解。
• 有H₂O生成的一定是有氧呼吸，有CO₂生成的一定不是乳酸发酵。
• 细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中。
• 水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。

课题2 影响细胞呼吸的因素及其应用

温度

• 温度通过影响酶的活性影响细胞呼吸速率
• 温度低于a时，随温度降低，酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
• 温度高于a时，随温度升高，酶活性下降，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
• 水果、蔬菜等放人冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间。
• 温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可降低胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜产量。

氧气浓度

• 氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。
• O₂浓度为零，细胞只进行无氧呼吸。随O₂浓度的升高，无氧呼吸速率减慢，有氧呼吸速率逐渐增加，O₂浓度为10%时，无氧呼吸停止。随O₂浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。
• 选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
• 作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。
• 提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
• 稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。

CO₂浓度

• CO₂是细胞呼吸的终产物，积累过多会抑制细胞呼吸。
• 地窖中CO₂浓度高，有利于蔬菜、水果的储存。

含水量

• 许多生化反应需在水中才能进行，自由水含量升高，细胞呼吸加快。
• 抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，更有利于储存。
• 促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。

第10讲 光与光合作用（一）

课题1 叶绿体的结构与色素的提取和分离

• 提取色素：光合色素位于叶绿体中，要提取出来必须破坏细胞，因此需要研磨使色素流出，再溶解于无水乙醇(乙醇纯度越高，溶解的色素量越多)或丙酮之中来提取各种光合色素。
• 分离色素：溶解于无水乙醇中的各种色素，由于溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度也不同，溶解度高的扩散快，反之扩散慢，据此将各种色素分离开来。
• 依据色素带的条数可以判断叶绿体中色素的种类，依据色素带的宽度可以确定色素的含量。
• CaCO₃可防止研磨中色素被破坏。 SiO₂有助于研磨充分。
• 滤纸条剪去两角是为了防止边沿效应，使层析液同步到达铅笔线。
• 滤液细线应细、直、齐，是为了防止色素带重叠。
• 滤液细线不能触及到层析液，否则细线上的色素溶于层析液中，导致实验失败。
• 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
• 少数处于特殊状态的叶绿素a能接受光能并将其转化成电子能。、
• 色素分布在叶绿体类囊体的薄膜上。
• 正常绿色：正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3: 1，且对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以正常叶片总是呈现绿色。
• 叶色变黄：寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄。
• 叶色变红：秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶子呈现红色。
• 叶绿体主要分布在绿色植物的叶肉细胞中。一般呈扁平的椭球形或球形。双层膜：外膜、内膜。
• 基粒：由许多类囊体堆叠而成，类囊体膜上分布有色素和酶。
• 基质：含有光合作用所需的酶、少量DNA、RNA和核糖体。
• 恩格尔曼实验验证了叶绿体的功能，得出叶绿体是光合作用的场所，光合作用过程能产生O₂的结论。
• 黑暗(极细光束照射）→ 好氧细菌集中于被光束照射的部位
• 完全曝光→好氧细菌均匀分布

课题2 光合作用原理及过程

• 光反应阶段产生的[H]用于暗反应阶段C₃的还原，暗反应为光反应提供 ADP、Pi。
• 光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C₃形成糖类，且ATP中话跃的化学能转变为糖类中稳定的化学能储存起来。
• 某些细菌利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的过程，它们属于会做就让它做自养生物。
• 硝化细菌不能利用光能，但能将土壤中的氨(NH₃)氧化成亚硝酸(HNO₂)进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO₃)，并释放出能量。硝化细菌利用这两个反应释放的化学能将二氧化碳和水合成糖类，供自身利用。

第11讲 光与光合作用（二）

课题1 影响光合作用的因素及应用

光照强度

• 与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物的高。
• A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO₂量可表示此时细胞呼吸的收强度。
• AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO₂释放量逐渐减少，因为细胞呼吸释放的CO₂有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用。
• B点：细胞呼吸释放的CO₂全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，B点所示光照强度称为光补偿点。
• BC段：随着光照强度的不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强，C点所示光照强度称为光饱和点。
• 限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO₂浓度等除光照强度之外的环境因素。
• 应用：温室大棚适当增加光照强度可增加光合作用强度，如顶棚采用无色透明玻璃，适当延长光照时间，增加光合作用面积(合理密植)。

CO₂浓度

• 在一定的范围内，光合作用速率随CO₂浓度的增加而增大，但当CO₂浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
• A点：CO₂补偿点。表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO₂浓度。
• B点：CO₂饱和点。限制B点的因素是酶的数量和最大活性及光照强度等环境因素。
• 应用：大田中增加空气流动，以增加CO₂浓度，如“正其行，通其风”。温室中可增施有机肥，以增CO₂浓度或使用CO₂发生器适当提高CO₂浓度。

温度

• 温度主要通过影响酶活性来影响光合作用强度。B点为最适温度。
• 应用：白天将温度调到光合作用的最适温度，以提高光合作用强度。晚上适当降低温度，降低酶的活性，以降低细胞呼吸强度，保证有机物的积累。

矿质元素

• A点：表示植物进行光合作用所需矿质元素的最低浓度。
• B点：表示矿质元素的饱和点，超过该点，随矿质元素浓度的增加，植物的光合作用强度因土壤溶液浓度过高而下降。
• 应用：合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，加快光合作用速率。施用有机肥，被微生物分解后既可补充CO₂，又可提供各种矿质元素。

叶面积指数

• 随叶面积增大，总光合量不断增大，干物质积累量不断增加，呼吸量不断增加，当增大到一定程度后，总光合量不再增加，原因是许多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积增大仍不断增加，故干物质积累量逐渐降低。
• 应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长。合理密植。

第12讲 细胞的增殖

课题1 细胞的生长和增殖的周期性

生物体的生长与细胞的关系

• 多细胞生物体体积增大的原因(细胞体积增大——细胞生长、细胞数量增多——细胞分裂）
• 不同生物同类器官或组织体积不同的原因：细胞大小一般无明显差异，主要取决于细胞数量多少。

细胞不能无限长大的原因

• 细胞表面积与体积之比限制了细胞的长大：当细胞的体积由于生长而逐步增大时，其相对表面(表面积/体积)将变得越来越小，从而使细胞的物质运输的效率降低。
• 细胞的核质之比限制了细胞的长大：细胞核是遗传和代谢的控制中心,细胞核所控制的细胞质围有一定的限度。
• 实验原理：酚酞试剂遇NaOH溶液变红，用含酚酞试剂的琼脂块模拟细胞，用NaOH溶液模拟被吸收的物质。
• NaOH在琼脂块中扩散的速度相同，在相同时间内，NaOH扩散的体积与琼脂块的总体积的比以反映NaOH扩散的速率，由此模拟细胞大小与物质运输速率的关系。
• 物质运输的效率与细胞的相对表面积有关，细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。
• 随着细胞的逐渐长大，相对表面积越小，物质运输的效率越小。
• 琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小，氢氧化钠扩散的体积与整个琼脂块体积的比随着琼脂块的增大而减小。
• 细胞的体积并非越小越好，细胞体积的最小限度是由完成细胞功能所必需的基本结构(如各种细胞器)和物质(如酶)所需的空间决定的。

细胞通过分裂进行增殖

• 细胞增殖的意义：细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
• 单细胞生物体：通过细胞增殖进行繁殖。
• 多细胞生物体：从受精卵开始，经过细胞的增殖和分化逐渐发育为成体。同时还要通过细胞的增殖产生新的细胞来补充已经衰老或死亡的细胞。
• 细胞增殖的过程：包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。
• 真核细胞的分裂方式：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。原核生物进行二分裂

细胞周期

• 概念：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为一个细胞周期。
• 具有细胞周期的前提条件：具有分裂能力的细胞，连续分裂的细胞。高度分化的细胞(如卵细胞、神经细胞)无细胞周期，进行减数分裂的细胞无细胞周期。

课题2 有丝分裂的过程及相关物质结构变化分析

有丝分裂过程

• 间期：DNA分子和有关蛋白质的合成
• 前期：①染色质螺旋化形成染色体 ②核仁逐渐解体，核膜逐渐消失 ③细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体
• 中期：①纺锤丝牵引染色体运动，使其着丝点排列在赤道板上 ②染色体形态稳定，数目清晰，便于观察
• 后期：①着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍 ②子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极。
• 末期：①染色体解螺旋形成染色质 ②纺锤体消失 ③核膜 、核仁重新出现
• 细胞板是实际存在的，而赤道板是假想平面，实际不存在。

动植物细胞有丝分裂过程的区别

• 间期：植物细胞无中心体的复制。动物细胞有中心体的复制。
• 前期纺锤体的形成方式不同：植物细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体。动物细胞由两组中心粒发出星射线形成纺锤体。
• 末期形成两个子细胞的方式不同：植物细胞中部形成的细胞板扩展成新细胞壁分裂细胞。动物细胞膜从中部凹陷缢裂成两个细胞。

课题3 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂

• 细胞的分裂具有独立性，同一詛织的不同细胞，在同一时间内可处于细胞分裂的不同时期。
• 植物的根尖分生区细胞有丝分裂较为旺盛。
• 根据有丝分裂各个时期内染色体的存在状态，识别该细胞所处时期。
• 细胞核内的染色体(质)易被碱性染料着色。
• 质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液：解离目的是使组织中的细胞相互分离开来。
• 低倍镜观察：根据根尖特点找到分生区细胞，分生区细胞的特点是细胞呈正方形，排列紧密。
• 高倍镜观察：先找到中期细胞，再找前、后、末期细胞，最后找间期细胞。

第13讲 减数分裂和受精作用

课题1 减数分裂和受精作用

减数分裂的概念

• 范围：进行有性生殖的生物。
• 时期：从原始的生殖细胞——>成熟生殖细胞。
• 特点：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。
• 结果：成熟生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中的一半。
• 有性生殖：涉及性别，有配子两两结合的受精过程
• 无性生殖：不涉及性别，没有配子两两结合的受精过程

精子的形成过程

• 精原细胞（间期）：DNA复制、有关蛋白质的合成
• 初级精母细胞（减数第一次分裂）前期：同源染色体联会形成四分体，同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换
• 中期：同源染色体排列在赤道板上
• 后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合
• 末期：细胞一分为二，形成两个子细胞
• 次级精母细胞（减数第二次分裂）前期：染色体散乱地分布在细胞中
• 中期：染色体着丝点排列在赤道板上
• 后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，移向细胞两极
• 末期：细胞一分为二，形成两个子细胞
• 同源染色体分离是非同源染色体自由组合的前提。

课题2 减数分裂与有丝分裂的比较

课题3 细胞分裂与可遗传变异的关系

有丝分裂、减数分裂和可遗传变异的关系

• 有丝分裂过程中能发生的可遗传变异是基因突变(主要在有丝分裂的间期DNA复制时)和染色体变异(如在有丝分裂后期染色体分离后未移向两极而导致染色体数目变异)，有丝分裂过程中不能发生基因重组。
• 减数分裂过程中能发生的可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。
• 在减数第一次分裂前的间期，可能发生基因突变。
• 在减数第一次分裂的四分体时期，可能发生交叉互换，导致基因重组。在减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合，导致基因重组。
• 在减数分裂过程中，也会出现染色体变异，如人类性染色体异常病中出现的XXY型、XXX型等，原因可能是减数第一次分裂异常，也可能是减数第二次分裂异常。可能是精子形成时异常，也可能是卵细胞形成时异常。XYY成因可能是减二后期Y染色体着丝点分裂后，末期两条Y染色体进入同一个精细胞。

减数分裂与基因的关系

• 减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。 由于基因位于染色体上，同色体的分离导致等位基因分离。非同源染色体的自由组合导致非同源染色体上非等位基因自由自由。
• 减数第一次分裂中期，分布于赤道板两侧的两条染色体一条来自父方，一条来自母方，因此染色体上相同位置的基因可能相同，也可能互为等位基因。
• 有丝分裂后期和减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开，平面图中相对的两体应完全相同(不发生变异、交叉互换)，因此染色体上相同位置的基因一定相同。

染色体的行为与遗传规律的关系

• 基因的分离定律、自由组合定律、伴性遗传都发生在有性生殖的减数分裂过程中，与减数分裂染色体的行为变化密切相关。
• 同源染色体分离，其上的等位基因分离——基因的分离定律。
• 性染色体分离——性别决定、伴性遗传
• 非同源染色体自由组合，其上的非等位基因自由组合——自由组合定律。
• 减数第一次分裂不正常，产生的配子都不正常。减数第一次分裂正常，减数第二次分裂中一个次级性母细胞分裂不正常，则产生的子细胞中有一半不正常。

第14讲 细胞的分化、衰老、凋亡与癌变

课题1 细胞的分化与全能性

细胞的全能性

• 实质：同一生物体内各种细胞具有完全相同的遗传信息，但不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，从而形成了各种细胞，即细胞分化是基因选择性表达的结果。
• 已分化的细胞仍然具有发有发育成完整个体的潜能。
• 细胞的分化程度越高，全能性越小。受精卵>干细胞>体细胞，植物细胞>动物细胞。增殖细胞>停止增殖细胞。
• 动植物的体细胞一般是由受精卵通过有丝分裂增殖而来的，已分化的体细胞都有一套和受精卵相同的遗传物质，这是体细胞具有全能性的根本原因。
• 植物细胞表现全能性的条件：离体(必要条件)、提供营养物质(水、无机盐、维生素、氨基酸等)、激素(细胞分裂素、生长素等)、其他适宜条件(温度、pH、光照有无等)。
• 动物细胞全能性表达：高度分化的动物细胞其全能性受到限制，但其细胞核仍然保持全能性。
• 植物细胞全能性表达过程：离体培养→完整植株。

干细胞

• 具有分裂和分化能力的细胞。
• 全能干细胞：可分化成各种细胞，构成各种组织和器官，最终发育成完整个体，如胚胎干细胞。
• 多能干细胞：可发育形成一种器官的多种组织，但不能发育成完整个体，如造血干细胞。
• 专能干细胞：只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞。
• 分化的细胞基因组所表达的基因可分为2种类型：管家基因和奢侈基因。
• 管家基因指所有细胞均要表达的一类基因，其产物是维同持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因。
• 奢侈基因是指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。

课题2 细胞的衰老 、凋亡及癌变

细胞的衰老

• 关于细胞衰老机制的研究取得了重大进展。科学家提出了许多假说，目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。
• 自由基：异常活泼的带电分子或基因。自由基可攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。
• 端粒：每条染色体的两端都有一段特殊序列的 DNA，端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，使端粒内侧的正常基因的DNA序列受到损伤。
• 细胞膜：通透性改变，使物质运输功能降低。
• 细胞核：核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
• 水：水分减少(特别是自由水减少)，使细胞体积缩小、代谢速率减慢。
• 酶：多种酶活性降低，导致代谢速率减慢。(举例：老年人头发变白)
• 色素：细胞内的色素积累，妨碍细胞内的物质交流与传递，影响细胞正常的生理功能。(举例:老年斑)
• 单细胞生物：细胞的衰老或死亡=个体的衰老或死亡。
• 多细胞生物：细胞衰老或死亡与个体衰老或死亡不是回事。多细胞生物体内的细胞不断更新，既存在新细胞,又存在衰老或死亡的细胞。个体衰老的过程=细胞普遍衰老的过程。
• 多种酶的活性降低，但不是所有酶的活性都降低，如控制衰老的酶的活性增强。
• 色素堆积在脑部血管，可造成脑血栓，如堆积在眼部血管，可造成失明。
• 个体发育中细胞的编程性死亡亡。
• 成熟个体中细胞的自然更新
• 被病原体感染的细胞的清除
• 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，也被称为细胞编程性死亡。
• 在生物的个体发育中，清除多余的细胞。
• 正常代谢中，清除衰老死亡的细胞，维持器官、组织中细胞数目的相对稳定。
• 清除病变的细胞，有利于机体的自我保护。
• 细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引的细胞损伤和死亡，不受基因控制。
• 人胚胎发育过程中尾的消失、手指的发育，蝌蚪发育成青蛙过程中尾的消失，女性月经期宫内膜的脱落，皮肤的更新等。
• 有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中的遗传物质发生变化，就变成了不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
• 在适宜条件下，癌细胞能够无限增殖。获得“不死性”细胞。
• 癌细胞的形态结构发生显著变化，如体外培养的正常的成纤维细胞呈扁平梭形，转变成癌细胞后就变成球形。
• 癌细胞的表面发生了变化。由干细胞膜上的糖蛋白等物质减少，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。
• 物理致癌因子、化学致癌因子（无机化合物如石棉、有机化合物如黄曲霉素）、病毒致癌因子（Rous肉瘤病毒）
• 正常细胞原癌基因和抑癌基因发生突变变成癌细胞
• 预防：远离致癌因子，保持良好的心理状态，养成健康的生活方式。
• 诊断：病理切片的显微观察、CT、核磁共振以及癌基因检测等。
• 治疗：手术切除、化疗和放疗等。
• 多数酶活性降低，呼吸减慢。细胞体积变小，线粒体减少。核增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。

第15讲 基因的分离定律

课题1 遗传学相关概念与孟德尔定律的发现

• 杂交：基因型不同的生物个体间相互交配
• 自交：基因型相同的生物个体间相互交配，如植物个体的自花传粉和雌雄异花的同株传粉。自交是获得纯合子的有效方法。
• 测交：杂种F与隐性纯合子杂交，用来测定F的基因型
• 回交：杂种F与亲本或与亲本基因型相同个体间的交配
• 相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型
• 显性性状：具有相对性状的两纯种亲本杂交，F表现出来的那个亲本的性状
• 隐性性状：具有相对性状的两纯种亲本杂交，F未表现出来的那个亲本的性状
• 性状分离：在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象
• 纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。纯合子只能产生一种配子。
• 杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。杂合子能产生两以上的配子。
• 显性基因：控制显性性状的基因，一般用大写英文字母表示，如D
• 隐性基因：控制隐性性状的基因，一般用小写英文字母表示，如d
• 等位基因：在一对同源染色体的同一位置上控制相对性状的基因。一般用大写和小写表示，如D和d。
• 非等位基因：位于同源染色体不同位置上或非同源染色体上的基因。
• 表现型：生物个体所表现出来的性状
• 基因型：与表现型有关的基因组成，表现型=基因型+环境的作用

课题2 基因分离定律重点题型分析

• 自交法：主要应用于植物，而且操作最简单。
• 测交法：主要应用于动物。待测个体与隐性纯合子性交 ， 若后代无性状分离，则待测个体为纯合子。若后代有性状分离，则待测个体为杂合子。
• 单倍体育种法：只适用于植物。花药离体培养得到单倍体，再用秋水仙素处理得到纯合子植株。若只得到一种类型的植株，则待测个体为纯合子。若得到两种类型植株则待测个体为杂合子。
• 花粉鉴定法：只适用于植物。非糯性与糯性水稻的花粉遇碘液呈现不同颜色。如果花粉有两种颜色，且比例为1:1，则被鉴定的亲本为杂合子。如果花粉只有一种颜色，则被监定的亲本为纯合子。
• 隐性纯合突破法：若子代出现隐性性状，则基因型一定是aa。其中一个a来自父本，另一个a来自母本。

第16讲 基因的自由组合定律（一）

课题1 两对相对性状的遗传实验分析

• 无论正交还是反交，F1都只表现黄圆(双显性性状)。
• F₁自交，F₂出现了性状自由组合，不仅表现出亲本型性状，还出现了重组型(黄皱、绿圆)。F₂出现 4种性状类型的数量比为9: 3: 3: 1。
• F2中共有4种表现型，在每一种表现型中都仅有一个纯合子，而基因型种类共有9种，所以能发生性状分离(杂合子)的个体的基因型种类有5种，在F₂中占的比例为:1-1/4=3/4。纯合子的比例4/16=1|4。

课题2 聚焦基因自由组合定律的常规题型

• 子代表现型种类数=亲本每对基因单独考虑时相对应的表现力型种类的乘积。其中产生某一表现型个体的概率是亲本每对基因单独考虑时对应的表现型概率的乘积。

第17讲 基因的自由组合定律（二）

判断基因是否位于一对同源染色体上

以AaBb为例，若两对等位基因位于一对同源染 色体上，不考虑交叉互换，则产生两种类型的配子，在此基础上进行自交或测交会出现两种表现型。若两对等位基因位于一对同源染色体上，考虑交叉互换，则产生四种类型的配子，在此基础上进行自交或测交会出现四种表现型。

判断基因是否易位到一对同源染色体上

若两对基因遗传具有自由组合定律的特点，但却出现不符合自由组合定律的现象，可考虑基因转移到同一对同源染色体上的可能，如由染色体易位引起的变异。

判断外源基因整合到宿主染色体上的类型

外源基因整合到宿主染色体上有多种类型,有的遵循孟德尔遗传定律。若多个外源基因以连锁的形 式整合在同源染色体的一条上，其自交会出现分离定律中的3: 1的性状分离比。若多个外源基因分别独立整合到非同源染色体上的一条上，各个外源基因的遗传互不影响，则会表现出自由组合定律的现象。

第18讲 基因在染色体上伴性遗传

课题1 基因在染色体上的假说与证据

萨顿假说

• 基因是由染色体携带着从亲代传递给下二代的，即基因在染色体上。
• 依据：基因和染色体在行为上存在明显的平行关系。
• 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。在配子中只有成对的基因中的一个，同样，也只有成对的染色体中的一条。
• 体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。同源染色体也是如此。
• 非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。

基因在染色体上的实验证据

• 萨顿利用类比推理提出基因位于染色体上
• 摩尔根利用假说——演绎法证明了基因位于染色体上。
• 孟德尔的豌豆杂交实验中，孟德尔也采用了假说——演绎法。
• 测交验证：亲本中的白眼雄蝇(XʷY)和F¹中的红眼雌蝇(XʷXʷ)交配→子代红眼雌性:白眼雌性:红眼雄性:白眼雄性=1:1:1:1，说明假设正确。
• 实验结论：控制白眼的基因位于X染色体上。

孟德尔遗传规律的现代解释

• 分离定律的实质：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，独立随配子遗传给后代。
• 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

课题2 性别决定和伴性遗传

性别决定

• 环境决定型(如由温度决定，常见于多数爬行动物如鳄鱼)
• 年龄决定型(如鳝鱼，幼年时雌性，成年雄性，先雌后雄）
• 染色体数目决定型，(如蜜蜂、蚂蚁)
• 染色体形态决定型(其本质是基因决定型)，如XY型(人、果蝇等)和ZW型(鸡、鸟类等)

伴性遗传

• 交叉遗传：子代XᴮXᵇ的个体中Xᴮ来自母亲，Xᵇ来自父亲。子代XᴮY个体中Xᴮ来自母亲。
• 隔代遗传：如果一个女性携带者的父亲和儿子均患病，则说明这种遗传病的细胞是否受精，遗传特点是隔代遗传。
• 男性色盲患者多于女性：女性只有基因型为XᵇXᵇ时才表现为色盲，而男性只要X染色体上带有色盲基因ᵇ就表现为色盲。
• 伴X显性遗传：抗维生素D佝偻病。连续遗传：患者具有的显性致病基因来自其父亲或母亲，父母至少一方为患者。交叉遗传：男性患者的女儿和母亲一定是患者，正常女性的父亲和儿子一定正常。
• 伴Y遗传：人类外耳道多毛症。患者全为男性，女性全正常：因为致病基因只位于Y染色体上，无显隐性之分。具有世代连续遗传现象：致病基因由父亲传给儿子，儿子传给孙子，也称为限雄遗传。

第19讲 人类遗传病

课题1 人类遗传病的类型及检测和预防

• 人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，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。
• 判定是否为遗传病的关键：只要遣传物质发生改变，即为遗传病，
• 常染色体显性：男女患病概率相等、连续遗传。多指、并指、软骨发育不全。
• 常染色体隐性：男女患病概率相等、隔代遗传。白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症。
• X染色体显性：女患者多于男患者、连续遗传。抗维生素D佝偻病。
• X染色体隐性：男患者多于女患者、隔代交叉遗传。血友病、红绿色盲、进行性肌营养不良。
• Y染色体：男全病，女全正。外耳道多毛症。
• 多基因遗传病：受两对以上等位基因控制，不遵循孟德尔遗传定律。表现为家族聚集现象，易受环境影响。举例：唇裂、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病、冠心病等。
• 染色体异常遗传病：不遵循孟德尔遗传定律，往往造成较严重的后果，甚至在胚胎时期就引起自然流产。猫叫综合征、性腺发育不良、21三体综合征。

课题2 调查人类遗传病及人类基因组计划

• 人类基因组计划的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。
• 测序结果表明，人类基因组由大约31. 6亿个碱基对组成，已发现的基因约为2.0万~2.5万个。

第20讲 DNA 是主要的遗传物质

课题1 肺炎双球菌转化实验

• 格里菲恩的实验只能证明加热杀死的S型细菌中含有转化因子，不能证明DNA是遗传物质。
• S型细菌的DNA与R型上细菌混合培养，后代中既有R型细菌，又有S型细菌，且大多数为R型细菌。
• 加热杀死的S型细菌其蛋白质变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开氢键被打断，但缓慢冷却时时，其结构可恢复。

课题2 噬菌体侵染细菌实验及 DNA是遗传物质的证据

• T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，头部和尾部外壳由蛋白质构成，头部内含有DNA。
• 生活方式：专门寄生于大肠杆菌内。
• 增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身成分，进行增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌被裂解，释放出大量的噬菌体。
• 标记噬菌体。因噬菌体不能独立生存，因此必须先分别用含³⁵S和³²P的细菌培养基培养大肠杆菌，得到含³⁵S和³²P的大肠杆菌，再用标记的大肠杆菌分别培养噬菌体，从而得到被³⁵S和³²P标记的噬菌体。
• 因放射性检测时，只能检测到部位，而不 能确定是何种元素的放射性，故³⁵S和³²P不能同时标记在同一噬菌体上，应将二者分别标记，即把实验分成2组。
• 用搅拌器离心，离心的目的是在上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒。
• 用³²P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：保温时间过短，有一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，上清液中出现放射性。噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离的这段保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后子代释放出来，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。
• 用³⁵S标记的噬菌体侵染大肠杆菌.沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含³⁵S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
• 烟草花叶病毒：它是一种RNA病毒，专门感染植物，尤其是烟草及其他茄科植物，能使这些受感染的叶片看起来斑驳污损，因此得名。

第21讲 DNA 的分子结构、 复制及基因的本质

课题1 DNA 的分子结构

• G、C碱基含量高DINA分子，结构稳性更强(氢键多)。
• 在链状DNA中，有2个游离的磷酸基团，而在环状DNA中，每个脱氧核糖都连接着2个磷酸，不存在游离的磷酸基团。
• 每个人的DNA都不完全相同，因此DNA也可以像指纹一样用于识别身份。利用DNA指纹技术可用于刑侦、亲子鉴定、死者遗骸的鉴定方等。
• 在任何一个DNA的分子中，A与T相等，C与G相等。但A+T的量不一定等于G+C的量，而此则要恰恰反映了DNA分子的特异性。
• DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA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。碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A(腺嘌呤)与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系叫碱基互补配对原则。
• 稳定性：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变。两条链间碱基互补配对的方式不变。每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。
• 多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。每个碱基对有4种可能性，n个碱基对的排列顺序是4"种。
• 特异性：每种DNA有别于其他的DNA的特定的碱基排列顺序。

课题2 DNA分子的复制

DNA分子的复制

• 场所：主要在细胞核、线粒体、叶绿体和原核生物拟核中也发生DNA复制。
• 时间：有丝分裂间期和减数第二次分裂前的间期。
• 条件：能量——ATP。模板——两条DNA分子单链。原料——游离的4种脱氧核苷酸。酶——解旋酶、DNA聚合酶等。
• 解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开。
• 合成子链：以DNA分子的两条母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。
• 形成子代DNA：每条新链与相应的模板链盘绕成双螺旋结构。
• 半保留复制、边解旋边复制
• 通过复制将亲代的遗传信息传给子代，使亲子代保持连续性。
• 从复制结果上看每个DNA分子都保留原DNA分子的一条链

基因

• 基因是有遗传效应的DNA片段，是遗传物质结构和功能的基本单位。
• 储存遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息。
• 传递遗传信息：通过复制把遗传信息传递给下一代。
• 表达遗传信息：使遗传信息以一定的方式(转录和翻译)反映到蛋白质分子结构上，从而使后代表出与亲代相似的性状。
• 病毒DNA复制必须借助寄主细胞完成，在其DNA复制时，病毒仅提供“模板链”，其他一切条件(包括场所、原料、酶、能量)均由寄主细胞提供。
• DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板。碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。
• 若一亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数 m · (2ⁿ-1)。

第22讲 基因的表达

课题1 遗传信息的转录和翻译

转录

• 转录时，只以DNA的一条链为模板，且是边解旋边转录。
• 转录时，遵循碱基互补配对原则，其配对碱基是DNA链上的碱基(A、T、C、G)与4种游离核糖苷酸中的碱基(U、A、G、C)。
• 转录时，需要RNA聚合酶催化，需要消耗能量(ATP)。转录完成后，RNA从DNA上释放，通过核孔进入细胞质指导翻译过程。原DNA恢复双螺旋结构。
• 转录过程中是以基因作为最小单位的，而不是一条完整的DNA链，如一个DNA分子上有多个基因，可能只有其上的一个或几个基因进行转录，而不是全部进行转录，体现基因的选择性表达。
• 转录过程中仅需要RNA聚合酶，不需要解旋酶，因RNA 聚合酶本身具有解旋功能。

翻译

• 游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
• 场所：主要在细胞质中的核糖体上，线粒体和叶绿体中也可发生翻译。
• 过程：一个核糖体上仅有2个结合位点，只允许2个tRNA与之结合。

课题2 中心法则及基因对性状的控制

• 起始阶段：进人细胞质的mRNA与核糖体结合，携带氨基酸的tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对进入位点1。
• 延伸阶段：携带另一种氨基酸的tRNA以同样方式进人位点2，两种氨基酸形成肽链，位点1上的tRNA离开核糖体，位点2上的tRNA进入位点1处。
• 终止阶段：核糖体移动，读取下一个密码子，新的携带氨基酸的tRNA以同样方式结合到mRNA上，继续合成肽链，直到遇到終止密码子，肽链合成终止。
• 密码子一定位于mRNA上，而不要误认为位于基因上，位于基因上的是启动子和终止子，而不是起始密码子和终止密码子。密码子是由核糖核苷酸构成的，而启动子和终止子是由脱氧核苷酸构成的。
• 起始密码子是翻译开始的信号，而终止密码子是翻译终止的信号，起始密码子能编码氨基酸，终止密码子不编码氨基酸。
• 遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序，控制生物的遗传性状用，基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同，决定了遗传信息的多样性
• 密码子：mRNA上决定 1个氨基酸的3个相邻的碱基。直接决定蛋白质中的氨基酸序列。共64种：61种能翻译成氨基酸，3种终止密码子，不能翻译成氨基酸。
• 反密码子：位于tRNA上，在翻译过程中能与mRNA上的密码子发生互补配对的3个相邻的碱基。识别密码子，转运氨基酸。61种。
• 基因中脱氧核苷酸的序列决定mRNA中核糖核苷酸的序列
• mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补
• 密码子与相应反密码子的序列互补配对

课题2 中心法则及基因对性状的控制

• DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。
• RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
• 逆转录过程需要的酶：逆转录酶。
• 转录过程需要的酶：RNA聚合酶。
• 以RNA为遗传物质的生物(如RNA病毒)遗传信息的传递，不具有逆转录能力的RNA病毒，如流感病毒。
• 具有逆转录能力的RNA病毒，如艾滋病病毒。
• 直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制性状，如镰刀型细胞贫血症就是血红蛋白基因突变导致的血红蛋白结构异常引起的。
• 间接控制：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制性状。如控制酪氨酸酶的基因异常→酪氨酸酶不能正常合成→酪氨酸不能正常转化为黑色素→缺乏黑色素表现为白化病。
• 生物体的有些性状受单基因控制，但有时基因与性状的关系不是简单的线性关系，有些性状由多个基因控制。同时，同一生物在不同环境中有不同的表现型。

第23讲 基因突变和基因重组

课题1 基因突变

• DNA分子中发生或基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变叫基因突变。碱基对的替换、增添和缺失必须引起基因结构的改变才属于基因突变。
• 发生时间：通常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
• 紫外线、X射线及其他辐射：损伤细胞内的DNA
• 亚硝酸、碱基类似物等：改变生物体内核酸的碱基
• 某些病毒的遗传物质：影响宿主细胞的DNA等
• DNA分子复制偶尔发生错误。
• DNA的碱基组成发生改变。
• 可产生新的等位基因，在配子中传递给后代，在体细胞中一般不能通过有性生殖遗传。
• 基因突变在生物界普遍存在。无论是病毒、原核生物还是真核生物都会发生基因突变。
• 随机性：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期。基因突变可以发生在不同的DNA分子 ，也 可以发生在同一个DNA分子的不同部位。
• 低频性：自然状态下，对于一种生物而言，其基因突变的频率很低。
• 不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。
• 多害少利性：多数突变对生物体有害。
• 意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
• 替换：只改变1个氨基酸或不改变
• 增添：不影响插人位置前的序列而影响插人位置后的序列
• 缺失：不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列
• 基因突变不一定导致生物性状的改变其原因是：突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段。基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 遗传密码的简并性。基因突变若为隐性突变，如AA→Aa不会导致性状的改变。
• 基因突变对后代的影响：基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。若发生在体细胞中，一般不能遗传，但有些植物可通过无性繁殖传递。
• 基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症。直接原因：组成血红蛋白分子的一个谷氨酸被替换成了缬氨酸从而引起蛋白质结构的改变。根本原因：控制血红蛋白分子合成的基因中一个碱基序列由正常CTT变成CAT即发生了基因突变。从基因突变的类型上分析属于碱基的替换(仅景响其中的一个氨基酸)

课题2 基因重组

• 在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合
• 控制不同性状的基因，至少是两对或两对以上的基因。
• 基因重组发生在有性生殖的过程中，即进行减数分裂产生配子时，所以，自然条件下不进行有性生发生殖的生物，如细菌、真菌等，不能通过基因重组产生可遭传的变异。
• 基因的自由组合：减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合。——>非等位基因的自由组合。
• 基因的交叉互换：减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换——>等位基因间的交叉互换。
• 发生在真核生物有性生殖的核遗传中。
• 两亲本杂合性越高——>遗传物质相差越大——>基因重组类型越多——>后代变异类型越多。
• 基因重组是生物变异的来源之一，是生物多样性的原因之一，对生物进化具有重要意义
• 交叉互换≠基因重组。如果交叉互换发生在同源染色体之间叫基因重组。如果发生在非同源染色体之间叫易位，属于染色体结构变异。
• 精卵结合并没有发生基因重组。来自父方、母方的染色体为同源染色体，几乎每一对间源染色体上都有控制相同性状的基因。

第24讲 染色体变异与育种

课题1 染色体变异

• 排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。
• 染色体中某一片段缺失：缺失片段越大，对个体影响越大。轻则影响个体生活力，重则引起死亡。猫叫综合征、果蝇缺刻翅的形成。
• 染色体中增加某一片段：引起的遗传效应比缺失小，重复部分太大会影响个体生活力。果蝇棒状眼的形成。
• 染色体中某一段位置颠倒：形成的配子大多异常从而影响个体的生育。人的9号染色体臂间倒位引起的不育。
• 染色体中的某一片段移易位接到另一条非同源染色体上：产生部分异常配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代。
• 误认为单倍体只含一个染色体组或认为含多个染色体组者均为多倍体。
• 单倍体强调的是由配子发育而来的个体，其体细胞中染色体组数取决于配子中所含染色体组数，可能为1组、2组或多组。含多个染色体组的个体是单倍体还是多倍体取决于其发育起点是“配子”还是“受精卵”，若为前者，一定是单倍体，若为后者，一定是多倍体。
• 三倍体是指体细胞中含三个染色体组的个体，其每种形态的染色体为“三三相同”。三体则是二倍体(含两个染色体组)，只是其中某形态的染色体“多出了一条”而成为3条，其余染色体均为“两两相同”
• 单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育。多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
• 单倍体与多倍体育种过程不同。单倍体育种要经过花药离体培养和秋水仙素处理。多倍体育种只用秋水仙素处理这一步骤。
• 含有一个染色体组或奇数个染色体组的生物一般是高度不育的，原因是没有同源染色体成同源染色体联会紊乱。
• 单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同。两种育种方式都出现了染色体加倍情况：单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的植株是纯合子。多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。
• 单倍体育种：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再加倍后获得纯种。花药离体培养，然后进行人工诱导染色体加倍(秋水仙素处理幼苗、低温诱导植物染色体数目加倍) 形成纯合子。抗病植株的快速形成。
• 多倍体育种：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(或低温诱导植物染色体数目加倍)。三倍体无籽西瓜的培育。

课题2 (实验 )低温诱导植物染色体数目的变化

• 视野中既有正常的二倍体佃胞，也有染色体数目发生改变的细胞。
• 高山植物多为多倍体，其中一个原因就是低温抑制纺锺体形成，使染色体数目加倍。

续文见下篇：教材：生物（下）