上海生物合格考知識梳理

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第一章走近生命科學

第一節(jié)走進生命科學的世紀

一．生命科學發(fā)展簡史

1．生命科學發(fā)展階段

（1）描述法和比較法生物學階段

我國古代：《詩經(jīng)》——詩歌總集；賈思勰《齊民要素》——農(nóng)書；李時珍《本草綱目》——藥書。

國外：17世紀顯微鏡的獨創(chuàng)，生物探討進入細胞水平；18世紀林耐的“生物分類法則”；19世紀施萊登和施旺的“細胞學說”；達爾文《物種起源》的“進化論”。

（2）試驗法生物學階段

遺傳學奠基人孟德爾的豌豆雜交試驗和摩爾根進一步揭示遺傳機制(伴性遺傳)的果蠅試驗。

（3）分子生物學階段

1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型建立，生物探討進入分子水平(微觀領(lǐng)域)；我國科學家人工合成結(jié)晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸(核酸領(lǐng)域)。

2．當代生命科學的發(fā)展方向

微觀領(lǐng)域的方向——分子生物學

宏觀領(lǐng)域的方向——生態(tài)學

3．當代生命科學探討的重大成果

人體胚胎干細胞探討——世界十大科學成就之首

人體基因組安排——生命科學的“阿波羅登月安排”(用于人類疾病的基因診斷,治療)

二．展望生命科學新世紀

后基因組學,轉(zhuǎn)基因技術(shù),基因治療,生物多樣性愛護,腦科學。

三．生命科學的定義

生命科學是以生命為探討對象的科學和技術(shù)的總稱，它是探討生命活動及其規(guī)律的科學，并涉及到醫(yī)學,農(nóng)學,健康,環(huán)境等領(lǐng)域。

第二節(jié)走進生命科學試驗室

一．生命科學探究的基本步驟

1．基本步驟

學習或生活實踐——提出疑問——提出假設(shè)——設(shè)計試驗——實施試驗——分析數(shù)據(jù)——得出結(jié)論——解答疑問——新的疑問——進一步探究。

2．試驗設(shè)計的原則

（1）等量原則；（2）單一變量原則；（3）設(shè)置比照原則；（4）可操作性原則；（5）平行重復原則；（6）隨機性原則。

二．生命科學試驗的基本要求

重視視察和試驗：（1）帶著問題學習；（2）了解方法和步驟；（3）做好視察和記錄；（4）及時處理數(shù)據(jù)；（5）做好探討和試驗報告。

試驗1.1細胞的視察和測量

一．試驗目的

學會高倍顯微鏡的運用和顯微測微尺的運用。

二．試驗原理

應用顯微鏡的成像原理，同時借助顯微鏡的物鏡測微尺和目鏡測微尺，兩尺協(xié)作運用，進行測量和運算，得出細胞的大小。

三．試驗過程

1．低倍鏡視察：對光→規(guī)范地安放玻片→調(diào)焦→低倍鏡視察。

2．高倍鏡的運用：在高倍鏡下視察細胞，首先必需在低倍鏡下調(diào)整焦距使物像達到最清楚，并把要進一步放大的物像移到視野的正中央。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，使高倍鏡到位。在轉(zhuǎn)動時，兩眼要從顯微鏡側(cè)面留意視察，避開鏡頭及玻片相碰。在高倍鏡下視察細胞應運用細調(diào)整器，絕不可以用粗調(diào)整器，避開鏡頭壓碎玻片。

3．放大倍數(shù)=目鏡的放大倍數(shù)×物鏡的放大倍數(shù)。

4．顯微測微尺的運用

（1）將物鏡測微尺有刻度的一面朝上放在載物臺上夾好，使測微尺刻度位于視野中央。調(diào)焦至看清物鏡測微尺的刻度。

（2）當心移動物鏡測微尺和目鏡測微尺(如目鏡測微尺刻度模糊，可轉(zhuǎn)動目鏡上透鏡進行調(diào)焦，使兩尺左邊的“0”點始終線重合，然后由左向右找出兩尺另一重合的直線。

（3）記錄兩條重合線間目鏡測微尺和物鏡測微尺的格數(shù)。依據(jù)下式計算目鏡測微尺每格的長度等于多少μm。

若物鏡測微尺每格長度=l0μm。

則目鏡測微尺每格的長度(μm)=物鏡測微尺的格數(shù)/目鏡測微尺的格數(shù)×10。

例如：目鏡測微尺20小格等于鏡臺測微尺3小格，已知鏡臺測微尺每格10μm，則3小格的寬度為3×10=30μm，那么相應地在目鏡測微尺上每小格大小為：3×10÷20=1.5μm。

四．留意事項

1．鏡檢時，如有必要使鏡筒傾斜，須留意傾斜角度不能超過45°，以免由于整個鏡體重心不穩(wěn)而翻倒。

2．轉(zhuǎn)動調(diào)整器時，不要用力過猛，以防機件損壞。

本章小結(jié)

1．生命科學是探討生命活動及其規(guī)律的科學，是及我們的生存有著親密關(guān)系的一門基礎(chǔ)科學。它涉及到種植業(yè),畜牧業(yè),漁業(yè),食品加工業(yè),醫(yī)學,制藥,環(huán)境愛護等方面，關(guān)系到人類生活的各個領(lǐng)域。

2．在生命科學發(fā)展的早期，主要是采納描述法和比較法進行生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的視察和記錄。隨著生命科學,物理學,化學和數(shù)學的發(fā)展和相互滲透，試驗法漸漸成為生命科學主要探討手段。

3．17世紀顯微鏡的獨創(chuàng)，使生命科學的探討進入到細胞水平。1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)分子模型的建立，將生命科學的探討深化到分子水平，并為現(xiàn)代生物技術(shù)的形成和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

4．21世紀將是生命科學突飛猛進的時代，它面臨的重大課題有后基因組學,基因治療和轉(zhuǎn)基因技術(shù),生物多樣性愛護和腦科學探討等。它將對人類和社會經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生確定性的影響。

5．生命科學的探究過程源自問題的提出，為了解決問題，可以提出多種假設(shè)，用視察,調(diào)查和試驗來檢驗假設(shè)是否正確，從而獲得新的發(fā)覺和新的理論。在探究過程中，還可能提出更多的問題，激發(fā)進一步探究。查閱及問題相關(guān)的文獻資料，有助于假設(shè)的提出和試驗的設(shè)計。

6．從總體上看，當代生物科學主要朝著微觀和宏觀兩個方面發(fā)展：在微觀方面，生物學已經(jīng)從細胞水平進入到分子水平去探究生命的本質(zhì)；在宏觀方面，生態(tài)學漸漸興起并取得了巨大發(fā)展。

第二章生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

第一節(jié)生物體中的無機化合物

一．水

1．含量：是生物體中含量最多的化合物。不同生物的含水量不同，不同的生長發(fā)育階段含水量不同，代謝旺盛的器官含水量高。

2．存在形式：（1）結(jié)合水(4.5%)；（2）自由水。

3．生理功能

結(jié)合水：及其他大分子物質(zhì)一起構(gòu)成細胞的組成成分。

自由水：（1）自由水是細胞中的良好溶劑；（2）參及各種代謝；（3）運輸養(yǎng)料和廢物；（4）調(diào)整體溫；（5）維持細胞形態(tài)。

4．人體缺乏表現(xiàn)：（1）缺水10%，生理紊亂；（2）缺水20%，生命停止。

二．無機鹽

1．含量：是生物體中含量最少的化合物，僅占細胞干重的1%。

2．存在形式：大多以離子狀態(tài)存在。

3．生理功能

（1）參及組成生物體內(nèi)的重要化合物。如：血紅蛋白：Fe2+,骨骼：Ca2+(缺鈣，肌肉抽搐),PO43—是磷脂的組成成分,Mg是植物葉綠素的必需成分,Zn是多種酶的組成元素,I是甲狀腺素的原料。

（2）參及生物體的代謝活動。

（3）調(diào)整機體的滲透壓和酸堿平衡。

第二節(jié)生物體中的有機化合物

一．糖類

1．概念：符合化學通式Cm(H2O)n，俗稱碳水化合物。(m，n≥3)，m，n可以不相等。組成元素C,H,O。

2．作用

（1）維持生命活動所需能量的主要來源；

（2）組成生物體結(jié)構(gòu)的基本原料。

3．種類

種類

分布

功能

單糖：不能水解的最簡單的糖

戊糖

核糖(C5H10O5)

細胞中都有

組成RNA的成分

脫氧核糖(C5H10O4)

細胞中都有

組成DNA的成分

己糖

葡萄糖(C6H12O6)

細胞中都有

主要的能源物質(zhì)

果糖(C6H12O6)

植物細胞中

供應能量

半乳糖(C6H12O6)

動物細胞中

供應能量

雙糖：由兩分子單糖經(jīng)脫水縮合而成的糖

麥芽糖(C12H22O11)

發(fā)芽的種子含量豐富

供應能量

蔗糖(C12H22O11)

甘蔗甜菜含量豐富

供應能量

乳糖(C12H22O11)

動物乳汁含量豐富

供應能量

多糖：由很多個葡萄糖經(jīng)脫水縮合而成的糖

淀粉(CH2O)n

葉綠體,塊根,塊莖,種子中

儲存能量

纖維素(CH2O)n

植物細胞的細胞壁

支持愛護細胞

糖原

(CH2O)n

肝糖原

動物的肝臟中

儲存能量，調(diào)整血糖

肌糖原

動物的肌肉組織中

儲存能量

4．其他多糖物質(zhì)：多糖+脂質(zhì)=糖脂多糖+蛋白質(zhì)=糖蛋白

二．脂質(zhì)：俗稱脂類物質(zhì)。

1．化學性質(zhì)：不溶于水，易溶于有機溶劑。

2．種類

（1）脂肪(甘油三酯)：組成元素C,H,O。

①基本成分：甘油和脂肪酸。

甘油：脂肪分子中碳及碳之間由雙鍵連接，即含不飽和脂肪酸，室溫時呈液態(tài)，稱為(植物)油。植物油為脂溶性維生素的溶劑。

脂肪酸：脂肪分子中碳及碳之間均以單鍵連接，即只含飽和脂肪酸，室溫時呈固態(tài)，稱為(動物)脂。

②作用：最好的儲能物質(zhì)；緩沖外界打擊；防止能量損失，維持體溫恒定。

（2）磷脂：組成元素C,H,O,N,P。①結(jié)構(gòu)：由親水的頭部和疏水的尾部組成極性分子。②功能：組成細胞膜結(jié)構(gòu)的雙分子層。③種類：卵磷脂和腦磷脂。

（3）膽固醇：①含量：正常人體含l50g。②分布：全身各組織中，以腦及神經(jīng)組織中最為豐富，在內(nèi)臟和皮下脂肪的含量也高。③功能：組成細胞膜結(jié)構(gòu)的重要成分；機體生成激素(雌激素,雄激素,腎上腺皮質(zhì)激素)和維生素D的原料。④血液膽固醇偏高及心血管疾病發(fā)生明顯相關(guān)。

三．蛋白質(zhì)

1．概念

R

NH2

COOH

H

C

以氨基酸為基本單位，由一條或者多條多肽鏈構(gòu)成的大分子化合物。是生物體中含量最多的有機物(干重占50%)。氨基酸有20種，其中8種是必需氨基酸，須從食物中獲得。

2．基本組成單位：氨基酸。

組成元素C,H,O,N。

（1）共同特點：在及羧基(—COOH)相連的C原子上同時連有一個氨基(—NH2)。

（2）不同之處：側(cè)鏈所連接R基團不同，代表不同的氨基酸種類。

3．化學結(jié)構(gòu)

（1）肽鍵(—CO—NH—)：一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基脫去一分子水縮合形成的化學鍵。

在由一條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子中，假如分子中一共有M個氨基酸組成，則分子中：肽鍵數(shù)=脫下的水分子數(shù)=M－1。

在由N條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子中，假如分子中一共有M個氨基酸組成，則分子中：肽鍵數(shù)=脫下的水分子數(shù)=M－N。

蛋白質(zhì)的分子量=氨基酸個數(shù)×平均分子量－脫下的水分子數(shù)×18

（2）肽鏈：氨基酸通過肽鍵連接而成的鏈狀結(jié)構(gòu)。肽鏈不是直線結(jié)構(gòu)，而是折疊或螺旋成肯定的空間結(jié)構(gòu)。

（3）多肽：由3個以上氨基酸殘基連成的肽鏈，3個組成就是三肽，4個組成就是四肽，……n個氨基酸組成就是n肽。

（4）自由氨基和自由羧基：每條多肽鏈的一端至少有1個自由氨基(N端)，另一端至少有一個自由羧基(C端)。

4．蛋白質(zhì)多樣性的緣由：20種氨基酸的種類,數(shù)目,排列依次及多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)(功能多樣性的主因)。

5．功能

（1）機體構(gòu)造的主要成分(結(jié)構(gòu)物質(zhì))。

（2）酶,抗體,激素(胰島素,生長素),血紅蛋白等的必需原料(調(diào)整物質(zhì))。

（3）分解供能占日需總能的10%~15%(能源物質(zhì))。

四．核酸

1．定義：細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)。組成單位：核苷酸，組成元素C,H,O,N,P。

2．分類

脫氧核糖核酸(DNA)

核糖核酸(RNA)

結(jié)構(gòu)

規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

單鏈結(jié)構(gòu)

組成基本單位

脫氧核苷酸

核糖核苷酸

堿基

嘌呤

腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G)

腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G)

嘧啶

胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T)

胞嘧啶(C),尿嘧啶(U)

五碳糖

脫氧核糖

核糖

無機酸

磷酸

磷酸

分布

主要存在于細胞核

主要存在于細胞質(zhì)

3．作用：核酸是一切生物體(包括病毒)的遺傳物質(zhì)，對于生物體的遺傳變異和蛋白質(zhì)的生物合成有極其重要的作用。

五．維生素

1．概念：是生物生長和代謝必需的微量有機化合物。

2．特點：須要量極少，但不能缺乏。膳食多樣化是避開缺乏癥的合理方法。

3．分類：依據(jù)溶解特性劃分。

（1）脂溶性維生素：A(夜盲癥),D(軟骨病,佝僂病),E,K溶解于脂肪，不溶于水，及脂肪一起被淋巴組織汲取后，可在體內(nèi)儲存。

（2）水溶性維生素：B族(B1和B6)(皮炎,神經(jīng)炎),C(壞血癥)溶解于水，不溶于脂肪，直接汲取進入血液中，汲取后很少儲存，過多的則由尿液排出。

試驗2.1食物中的主要養(yǎng)分成分的鑒定

一．試驗目的

學會植物組織中還原性糖，脂肪和蛋白質(zhì)的鑒定。

二．試驗原理

某些化學試劑能夠使生物組織中有關(guān)有機物產(chǎn)生特定顏色反應?？梢砸罁?jù)特定的顏色反應，鑒定生物組織中還原性糖，脂肪和蛋白質(zhì)的存在。

三．試驗過程

1．預備試驗

材料

方法及試劑

現(xiàn)象

結(jié)論

1%淀粉糊

在試管中加1%淀粉糊(多糖)2mL，滴加碘液2滴

藍色

淀粉糊中有大量淀粉存在(多糖鑒定法)

1%葡萄糖溶液

在試管中加葡萄糖溶液2mL，滴加2滴班氏試劑，勻稱加熱至沸騰

磚紅色

葡萄糖屬于還原性糖(還原性糖鑒定法)

10%雞蛋清溶液

在試管中加雞蛋清溶液2mL，然后加入2mL5%NaOH溶液震蕩，再滴加2～3滴1%CuSO4溶液(5%NaOH+l%CuSO4稱為雙縮脲試劑)

紫色

蛋清中含有蛋白質(zhì)(蛋白質(zhì)鑒定法)

植物油

在試管中加植物油2mL，逐步滴加蘇丹Ⅲ染液幾滴

橘紅色

植物油屬于脂肪(脂肪鑒定法)

2．正式試驗

（1）梨果肉薄片+班氏試劑(勻稱加熱)→紅黃色沉淀；

（2）花生仁子葉薄片+蘇丹Ⅲ染液→橘紅色；

（3）含有蛋白質(zhì)的材料及雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應。

四．留意事項

1．還原性糖的鑒定：預備試驗時，加熱試管中的溶液，應運用試管夾夾住試管上部，并放入盛有開水的大燒杯中水浴加熱。

2．脂肪的鑒定：切片時刀口要向內(nèi)，同時留意不要傷著自己和他人。

3．蛋白質(zhì)的鑒定：運用雙縮脲試劑時，應先加NaOH溶液，造成堿性環(huán)境，再加CuSO4溶液，且CuSO4溶液不能多加，否則CuSO4的藍色將遮蓋顏色反應的真實結(jié)果。

本章小結(jié)

1．水是維持生命活動的重要物質(zhì)，它是生物化學反應的介質(zhì)，并具有運輸物質(zhì),參及代謝,調(diào)整體溫,保持體溫恒定的作用。細胞中水的存在形式有自由水和結(jié)合水兩種，其中含量最多的形式的主要作用是細胞內(nèi)的良好溶劑，細胞內(nèi)很多生化反應必需有水的參及，運輸養(yǎng)分物質(zhì)和代謝廢物。

2．無機鹽大多數(shù)以離子形式存在于生物體內(nèi)，其含量雖然很少，但它們卻是調(diào)整生理機能不可缺少的物質(zhì)。重要作用：有些無機鹽是細胞內(nèi)某些困難化合物的組成成分，如Fe是血紅蛋白的主要成分，Mg是葉綠素分子必需的成分；很多無機鹽離子對于生物體的代謝(生命)活動有重要作用，如血液中Ca2+含量太低就會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象；無機鹽對于維持細胞的內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定(酸堿平衡)也很重要。

3．蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的生物大分子化合物。氨基酸及氨基酸之間以肽鍵相連接形成肽鏈，氨基酸的數(shù)目,種類,排列依次確定了肽鏈的多樣性。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是其功能多樣性的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)不但是生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，而且在生理活動中起調(diào)整作用。蛋白質(zhì)在細胞中的含量只比水少，占細胞干重的50%以上其基本組成單位是氨基酸，大約有20種，在結(jié)構(gòu)上都符合結(jié)構(gòu)通式。氨基酸分子間以脫水縮合的方式相互結(jié)合形成多肽，再加工成有特定空間的蛋白質(zhì)。10個氨基酸構(gòu)成1條多肽鏈，脫9份水，形成9個肽鍵。由多個氨基酸分子縮合而成的化合物稱為多肽，其通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，稱為肽鏈。

4．糖類是細胞的主要能源物質(zhì)，糖類的通式是(CH2O)n。糖類可分為單糖﹑雙糖和多糖等幾類。葡萄糖,核糖,脫氧核糖,果糖和半乳糖屬于單糖，葡萄糖是細胞的主要能源物質(zhì)，核糖一般不作為能源物質(zhì)，它們是核酸的組成成分；雙糖中蔗糖和麥芽糖是植物糖，乳糖是動物糖；多糖中糖原是動物體內(nèi)的多糖物質(zhì)，為動物體內(nèi)的能源和結(jié)構(gòu)物質(zhì)。淀粉和纖維素是植物體內(nèi)的主要多糖物質(zhì)，淀粉和糖原是細胞中重要的儲能物質(zhì)。動植物共有的是葡萄糖，核糖，脫氧核糖形式，其中核糖和脫氧核糖分別主要位于細胞的DNA和RNA。

5．核酸是由核苷酸為單體組成的生物大分子化合物。核酸有兩種，一種為脫氧核糖核酸(DNA)，一種為核糖核酸(RNA)。它們的基本組成單位分別是脫氧核苷酸和核糖核苷酸。核酸是遺傳信息的載體。基本單位核苷酸，由一分子磷酸﹑一分子含氮堿基和一分子五碳糖組成。脫氧核糖核酸簡稱DNA，主要存在于細胞核中。核糖核酸簡稱RNA，主要存在于細胞質(zhì)中。

6．脂類主要是由C,H,O三種化學元素組成。脂質(zhì)可分為脂肪,類脂和固醇，后者包括膽固醇,性激素和VD，主要是對維持正常的新陳代謝和生殖過程等生命活動起重要調(diào)整作用。脂肪,磷脂和膽固醇是最常見的脂質(zhì)。脂肪由甘油和脂肪酸構(gòu)成，是生物體內(nèi)的能量儲存的重要形式；磷脂分子結(jié)構(gòu)中有親水性頭部和疏水性尾部，是構(gòu)成細胞膜的主要成分；膽固醇是組成細胞膜結(jié)構(gòu)的重要成分之一，也是很多激素的重要組成部分。

7．維生素是生物生長和代謝所必需的微量有機物，按其溶解特性可分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類。

第三章生命的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

第一節(jié)細胞膜

一．細胞膜的結(jié)構(gòu)

1．化學成分：主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成，外側(cè)有少量多糖。

2．細胞膜的流淌鑲嵌結(jié)構(gòu)：（1）以磷脂雙分子層為基本骨架；（2）蛋白質(zhì)分子有的排在磷脂雙分子層的兩側(cè)，有的鑲嵌或者貫穿在整個磷脂雙分子層中；（3）糖被：糖蛋白和糖脂，是細胞識別外界信息的“信號天線”。

3．特點：（1）細胞膜具有肯定的流淌性；（2）活細胞的細胞膜具有選擇透過性功能。死細胞的細胞膜具全透性。

二．物質(zhì)通過細胞膜的方式

1．溶質(zhì)分子的通過方式

被動運輸

主動運輸

自由擴散

幫助擴散

細胞膜兩側(cè)物質(zhì)濃度差

由高濃度到低濃度

由高濃度到低濃度

由低濃度到高濃度

是否須要載體

不須要

須要

須要

是否消耗細胞內(nèi)的能量

不須要

不須要

須要

代表例子

氧氣,二氧化碳,甘油,乙醇等出入細胞

葡萄糖通過紅細胞膜

葡萄糖,氮基酸通過小腸上皮細胞

2．大分子物質(zhì)和顆粒性物質(zhì)的通過方式

胞吞

胞吐

方向

進入細胞

運出細胞

過程

附著在細胞膜上，膜內(nèi)陷形成小囊被包入，從膜上脫離，形成小囊泡，進入細胞內(nèi)部

在細胞膜內(nèi)被包圍形成小囊泡，及細胞膜融合移到細胞表面，向外張開，排出細胞

是否消耗細胞內(nèi)的能量

須要

須要

代表例子

白細胞吞噬細菌

消化酶的分泌

三．細胞的吸水及失水

1．滲透作用：水分子通過半透膜(細胞膜)的擴散運動過程。

2．關(guān)于“一個活的成熟的植物細胞可以看成一個滲透系統(tǒng)”的分析

（1）細胞壁，全透性，水和溶質(zhì)可自由通過。

（2）細胞膜，液泡膜和部分細胞質(zhì)合稱原生質(zhì)層，可看成一層選擇透過性膜，相當于半透膜。

（3）原生質(zhì)層兩側(cè)的溶液即細胞液和外界溶液存在著濃度差。

3．質(zhì)壁分別和復原

細胞液濃度＜外界溶液→液泡失水→原生質(zhì)層收縮→質(zhì)壁分別

細胞液濃度＞外界溶液→液泡吸水→原生質(zhì)層復原→質(zhì)壁分別復原

四．細胞膜的功能

1．愛護作用。2．運輸作用(即選擇透過性)。3．信息溝通(膜上特別蛋白質(zhì)即受體及外界環(huán)境)。4．細胞識別。5．血型確定。

試驗3.1探究細胞外界溶液濃度及質(zhì)壁分別的關(guān)系

一．試驗目的

探究植物細胞質(zhì)壁分別的程度及外界溶液濃度的關(guān)系。

二．試驗原理

成熟植物細胞具有中央大液泡。細胞壁的特點：全透性的，伸縮性較小。細胞膜，液泡膜相當于半透膜。原生質(zhì)層：包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。原生質(zhì)層相當于半透膜。

當細胞液濃度＞外界溶液濃度，細胞吸水，質(zhì)壁分別復原。

當細胞液濃度＜外界溶液濃度，細胞失水，質(zhì)壁分別。

三．試驗過程

1．第一步：用清水制作洋蔥鱗葉外表皮的臨時裝片，先用低倍鏡視察。

2．第二步：嘗試用不同濃度梯度的蔗糖溶液(濃度分別為10%，20%，30%)引流，使洋蔥表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分別。

3．第三步：使洋蔥表皮細胞浸潤于清水中，視察質(zhì)壁分別的復原。

四．留意事項

1．撕下的表皮既能視察到紫色，又不帶有葉肉細胞。

2．選用的洋蔥紫色越深越好。假如運用的洋蔥紫色較淺，則不利于視察。

3．視察到質(zhì)壁分別現(xiàn)象后，要盡快滴加清水使其復原，否則，細胞會因質(zhì)壁分別時間過長而失水死亡。

4．決不能在顯微鏡的載物臺上滴加蔗糖溶液和清水。滴加蔗糖溶液和清水的步驟，分別要重復3次以上。千萬要留意，絕不能讓蔗糖溶液溢至蓋玻片上，以免污染物鏡。

5．在視察洋蔥根尖有絲分裂的試驗中，要用根尖的分生區(qū)細胞：細胞呈正方形，排列緊密，有的細胞正在分裂。這樣才能看到不同分裂期細胞。

第二節(jié)細胞核和細胞器

一．細胞核：儲存遺傳物質(zhì)的場所，細胞生長發(fā)育和分裂增殖的調(diào)控中心。

形態(tài)結(jié)構(gòu)

功能

核膜

兩層膜組成，其上有核孔，利于大分子物質(zhì)進出

細胞質(zhì)及細胞核之間的界膜，限制染色質(zhì)于細胞核內(nèi)

核基質(zhì)

透亮均一的核液

核內(nèi)進行生化反應的場所

核仁

一個或幾個圓球形結(jié)構(gòu)

及核糖體的形成有關(guān)

染色質(zhì)

可被堿性染料染成藍色的細絲狀物質(zhì)，由DNA和蛋白質(zhì)組成

遺傳物質(zhì)DNA的載體

二．細胞質(zhì)

1．細胞質(zhì)基質(zhì)——液體部分

（1）懸浮各種細胞器。

（2）為細胞新陳代謝供應場所,物質(zhì)和環(huán)境條件。如ATP，核苷酸，氨基酸。

2．細胞器

（1）線粒體：①結(jié)構(gòu)：雙層膜，嵴(擴大膜面積)，基質(zhì)。②成分：呼吸酶，DNA等。③功能：有氧呼吸(呼吸作用)的主要場所。

（2）葉綠體：①結(jié)構(gòu)：雙層膜，基質(zhì)，基粒(擴大膜面積)。②成分：光合色素，光合酶，DNA等。③功能：光合作用的場所。④分布：高等植物細胞特有。

（3）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：①結(jié)構(gòu)：單層膜的網(wǎng)狀物。②分類：滑面型，粗面型。③功能：增大膜面積；及蛋白質(zhì)的運輸及脂質(zhì)(脂肪)合成代謝有關(guān)。

（4）高爾基體：①結(jié)構(gòu)：單層膜，扁平囊狀和泡狀結(jié)構(gòu)。②功能：及動物細胞分泌物的形成有關(guān)，及植物細胞細胞壁(纖維素)的形成有關(guān)。

（5）核糖體：①結(jié)構(gòu)：無膜，體積最小，數(shù)量最多。②成分：蛋白質(zhì)，RNA。③功能：合成蛋白質(zhì)的場所。

附著核糖體：合成分泌蛋白(如抗體，酶，蛋白質(zhì)類激素)和膜蛋白。

游離核糖體：合成結(jié)構(gòu)蛋白(細胞質(zhì)中的蛋白質(zhì))和特別蛋白(如血紅蛋白)。

（6）中心體：①結(jié)構(gòu)：兩個垂直排列的中心粒，無膜結(jié)構(gòu)。②分布：動物和低等植物細胞。③功能：及動物細胞分裂有關(guān)，形成紡錘體。

（7）液泡：①結(jié)構(gòu)：單層膜，含細胞液。②分布：一般成熟植物細胞具有大型液泡。③功能：儲存物質(zhì)(糖類，無機鹽，色素，蛋白質(zhì)等)，及滲透吸水有關(guān)。

（8）溶酶體：①結(jié)構(gòu)：單層膜，含多種水解酶。②分布：全部細胞都有。③功能：可消化進入細胞內(nèi)的異物及蒼老無用的細胞碎片。

三．真核細胞和原核細胞

原核細胞

真核細胞

細胞大小

較小(lμm~10μm)

較大(l0μm~50μm)

細胞核

沒有成形的細胞核，遺傳物質(zhì)DNA集中在細胞中央，稱為擬核。無核膜，無核仁

有成形的，真正的細胞核，有核膜，有核仁

染色體

無染色體，只有一條裸露的DNA分子

由蛋白質(zhì)和DNA分子組成

細胞器

只有核糖體

多種細胞器

細胞壁

主要含肽聚糖

含纖維素，果膠

舉例

細菌，放線菌，藍藻，支原體，立克次氏體，衣原體

原生動物，真菌，植物，動物和人

細胞(除病毒外)是生物體結(jié)構(gòu)單位和功能單位。

植物細胞特有的結(jié)構(gòu)和細胞器：細胞壁,葉綠體和大液泡。

及胰島素(酶)合成,運輸,分泌有關(guān)的細胞器是：核糖體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),高爾基體,線粒體(供應能量)。

微生物中：細菌為原核生物,真菌為真核生物,病毒無細胞結(jié)構(gòu)。

試驗3.2顫藻和水綿細胞的比較視察

一．試驗目的

通過顫藻和水綿細胞的比較視察，了解真核細胞和原核細胞的區(qū)分。

二．試驗原理

真核細胞和原核細胞的最本質(zhì)區(qū)分在于：真核細胞有成形的細胞核，而原核細胞無成形的細胞核，只有擬核。

三．試驗過程

1．制備水綿臨時裝片

（1）滴清水；（2）取樣品；（3）散開；（4）蓋蓋玻片；（5）低倍鏡視察；（6）高倍鏡視察。

2．制備顫藻臨時裝片(方法步驟同步驟1)

3．染色和比較視察

（1）碘液引流：在蓋玻片一側(cè)滴加碘液，在另一側(cè)用吸水紙進行引流。

（2）比較細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)差異。

4．結(jié)論

在水綿細胞內(nèi)有染成棕色,圓球形的細胞核，而顫藻細胞內(nèi)沒有。

深藍紫色的顆粒是光合作用形成的淀粉。

顫藻——原核生物，色素分布在細胞質(zhì)中，無染色較深,形態(tài)固定的結(jié)構(gòu)。

水綿——真核生物，色素分布在葉綠體中，有染色較深,形態(tài)固定的結(jié)構(gòu)。

四．留意事項

1．洋品不能取太多，否則相互重疊反而看不清細胞。

2．碘液引流要充分，重復多次。

第三節(jié)非細胞形態(tài)的生物——病毒

一．病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)

1．結(jié)構(gòu)特點

（1）一類非細胞結(jié)構(gòu)的生物體。

（2）很小，絕大多數(shù)病毒的大小在150nm以下，電子顯微鏡可見。

2．主要成分

蛋白質(zhì)和核酸(一種病毒只含有一種，即RNA或DNA)。

3．結(jié)構(gòu)模式：核心(核酸位于中心)，衣殼(蛋白質(zhì)包在四周)。

4．活動特點：寄生性。

5．病毒的種類

（1）植物病毒；（2）動物病毒；（3）細菌病毒(噬菌體)

二．病毒及人類的關(guān)系

1．危害

（1）病毒性傳染病：病毒性感冒，狂犬病，水痘，腮腺炎，脊髓灰質(zhì)炎。

（2）乙型肝炎：由乙型肝炎病毒(HBV)引起，可通過血液傳播，母嬰傳播。

（3）艾滋?。河砂滩〔《?人類免疫缺陷病毒HIV)感染T淋巴細胞，傳播途徑：血液傳播，性傳播，母嬰傳播。

2．好處

（1）殺滅農(nóng)業(yè)害蟲(生物防冶)；（2）制造疫苗；（3）轉(zhuǎn)基因技術(shù)。

本章小結(jié)

1．細胞膜把細胞及外界環(huán)境分隔開，具有愛護細胞的作用，還具有限制物質(zhì)進出,實現(xiàn)細胞及外界進行信息溝通等功能。細胞膜主要有脂質(zhì),蛋白質(zhì)和多糖組成。磷脂雙分子層是細胞膜的基本支架，蛋白質(zhì)分子有的附著在磷脂雙分子層的內(nèi)外兩側(cè)，有的以不同深度鑲嵌或貫穿在磷脂雙分子層中。細胞膜的流淌性對于細胞完成各種生理功能是特別重要的。

2．物質(zhì)通過細胞膜的運輸方式，有被動運輸,主動運輸和胞吞胞吐。被動運輸是順濃度梯度運輸?shù)倪^程，不須要消耗細胞的能量，包括自由擴散和幫助擴散。主動運輸是逆濃度梯度運輸?shù)倪^程，須要消耗細胞的能量，還須要載體蛋白的幫助。大分子或顆粒狀物質(zhì)通過胞吞胞吐的方式運輸。水通過滲透方式進出細胞。

運輸方式

運輸方向

是否須要載體

是否消耗能量

示例

自由擴散

濃度高到低

否

否

O2,CO2

幫助擴散

濃度高到低

是

否

H2O

主動運輸

濃度低到高

是

是

3．在細胞膜以內(nèi)，細胞核以外的部分叫細胞質(zhì)。細胞質(zhì)主要包括細胞質(zhì)基質(zhì)和細胞器。為新陳代謝的進行供應各種原料和反應場所。細胞質(zhì)中分布著內(nèi)質(zhì)網(wǎng),高爾基體,核糖體,線粒體等各種細胞器，它們執(zhí)行著各自功能，又相互協(xié)同，使細胞中的各種生命活動井然有序地進行。植物細胞還具有細胞壁,液泡及葉綠體等結(jié)構(gòu)。

名稱

功能

存在細胞(動,植物)

線粒體

有氧呼吸的主要場所

動,植

葉綠體

光合作用的場所

植

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

蛋白質(zhì)加工,運輸,脂類代謝

動,植

高爾基體

儲存,加工,轉(zhuǎn)運細胞分泌物，(植)形成細胞壁

動,植

核糖體

蛋白質(zhì)合成的場所

動,植

中心體

有絲分裂

動,低等植物

液泡

維持細胞形態(tài),滲透壓

植

溶酶體

消化異物

動,植

4．細胞核由核膜,核仁,染色質(zhì)和核基質(zhì)組成，是儲存遺傳物質(zhì)的場所，是調(diào)控細胞代謝活動的中心。具有細胞核的細胞為真核細胞。原核細胞僅具擬核，沒有真正的細胞核。

5．細胞是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動的基本單位。在生物界存在著真核細胞和原核細胞兩大類，它們的主要區(qū)分是有無核膜包被的細胞核。原核生物常見的有細菌,藍藻,放線菌,支原體。

6．病毒特別小，不具有細胞結(jié)構(gòu)，其主要成分是核酸和蛋白質(zhì)。病毒只有寄生在特定的活細胞中才能增殖。

第四章生命的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換

第一節(jié)生物體內(nèi)的化學反應

新陳代謝

1．概念：生物體及內(nèi)外環(huán)境之間的物質(zhì)和能量的交換過程，是生物體內(nèi)全部有序的代謝(生化)反應的總稱。

2．過程

（1）同化作用：把從外界環(huán)境中獲得的養(yǎng)分物質(zhì)，轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并儲存能量。

（2）異化作用：分解自身的一部分組成物質(zhì)，把分解的最終產(chǎn)物排出體外，并釋放能量。

3．意義：新陳代謝是生命活動的基礎(chǔ)，是生命最本質(zhì)的特征。

一．合成反應和分解反應

1．合成反應

（1）定義：由小分子形成大分子的化學反應。

（2）舉例：單糖合成多糖，核苷酸合成核酸。

2．分解反應

（1）定義：由大分子分解形成小分子的化學反應。

（2）舉例：①水解反應：(物質(zhì)加水進行的分解反應)比如蛋白質(zhì)的分解過程。②氧化分解反應：(分子降解過程中釋放出[H]的分解反應)比如葡萄糖的氧化分解過程。反應式：

。

二．生物催化劑——酶

1．概念：酶是由活細胞產(chǎn)生的具有催化活性的有機物。

2．化學本質(zhì)：大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。因此也稱為生物催化劑。

3．命名：依據(jù)各種酶的來源以及它們所催化的底物來命名。如：唾液淀粉酶是唾液腺產(chǎn)生的催化淀粉水解酶，胰蛋白酶是胰腺產(chǎn)生的催化蛋白質(zhì)水解的酶，還有腸肽酶，纖維素酶(分解植物細胞壁)等。

4．酶的特性

（1）高效性：催化效率(即酶的活性)遠高于無機催化劑。

（2）專一性：酶特定活性部位及底物完全契合時才能起催化作用。

（3）多樣性：生物細胞內(nèi)有成千上萬種酶。

5．影響酶的催化的內(nèi)外條件

酶的催化活性須要相宜的溫度和pH值，協(xié)助因子，抑制劑。

三．生命活動的直接能源物質(zhì)——ATP

1．中文名稱：腺苷三磷酸(ATP，A：腺苷，T：其數(shù)量為三個，P：磷酸基)。

2．結(jié)構(gòu)簡式：A－P～P～P。A代表腺苷(腺嘌呤核苷)，－代表一般化學鍵，即一個腺苷上連接三個磷酸基，P代表磷酸基，～代表高能磷酸鍵。

3．ATP及ADP的轉(zhuǎn)化：ATP

QUOTE

ADP+Pi+能量(反應中物質(zhì)可逆，能量不可逆)。

4．ATP的功能(去向)：為生命活動供應直接能源，是能源的攜帶和轉(zhuǎn)運者，被稱為“能量貨幣”。

5．ATP來源：全部活細胞的呼吸作用，植物細胞的光合作用(光反應)。

試驗4.1探究酶的高效性

一．試驗目的

比較過氧化氫酶及Fe3+的催化效率，證明酶的高效性。

二．試驗原理

簇新的肝臟中含有過氧化氫酶，F(xiàn)eCl3是一種無機催化劑，它們都可以催化H2O2分解成H2O和O2。

三．試驗過程

1．取5支試管各加入5mL3%H2O2溶液。

2．分別加入蒸餾水，簇新豬肝勻漿，3.5%FeCl3溶液，經(jīng)高溫處理的豬肝勻漿，經(jīng)高溫處理的3.5%FeCl3溶液各0.5mL。

3．視察各試管內(nèi)氣泡發(fā)生狀況并記錄。

四．留意事項

1．每支試管保持等量。

2．搖勻然后檢驗氧氣。

第二節(jié)光合作用

一．光合作用的探討歷史

時間

1642年

1771年

1785年

1864年

20世紀

30年代

20世紀

40年代

國家

比利時

英國

荷蘭

德國

美國

美國

科學家

赫爾蒙特

普利斯特利

英格豪斯

薩克斯

魯賓及卡門

卡爾文

結(jié)論

原料是水

植物可以

更新空氣

光照是

必要條件

產(chǎn)物是

淀粉

產(chǎn)物氧

來自水

CO2轉(zhuǎn)化成

有機物的途徑

二．葉綠體及其色素

1．進行光合作用的主要器官——葉片；進行光合作用的場所——葉綠體。

2．葉綠體結(jié)構(gòu)

（1）雙層膜。（2）基質(zhì)(葉綠體內(nèi)液體)。（3）基粒(類囊體：多層餅狀膜結(jié)構(gòu)組成，增加受光面積，其膜上分布大量光合色素)。

3．光合色素：由上至下

（1）種類：①類胡蘿卜素(含量約占總量的1/5)：包括胡蘿卜素(橙黃色)，葉黃素(黃色)。②葉綠素(含量約占總量的4/5)：葉綠素a(藍綠色)，葉綠素b(黃綠色)。

（2）作用：色素具有選擇汲取光能的特性。

葉綠素主要汲取紅橙光和藍紫光，類胡蘿卜素主要汲取藍紫光。

三．光合作用的過程

1．定義：葉綠體汲取并利用光能，將CO2和H2O合成有機物并釋放O2，將光能轉(zhuǎn)化成化學能的過程。

2．光合作用的總反應式：CO2+2H2O

QUOTE

(CH2O)+H2O+O2↑。

3．過程

光反應

暗反應(卡爾文循環(huán))

類別

場所

基粒(類囊體)膜上

葉綠體基質(zhì)中

條件

光，色素，酶，ADP，Pi，NADP+

酶，ATP，NADPH，C5

物質(zhì)變化

水的光解，ATP的形成，

NADPH的形成

CO2的固定，C3的還原，

C5的再生

能量變化

光能→活躍化學能

活躍化學能→穩(wěn)定化學能

實質(zhì)

將無機物合成有機物，將光能轉(zhuǎn)化為化學能

聯(lián)系

1．光反應為暗反應供應NADPH和ATP

2．暗反應為光反應供應ADP+Pi和NADP+

4．產(chǎn)物的去向

（1）大部分在葉肉細胞中轉(zhuǎn)變成蔗糖；

（2）一部分在葉綠體中轉(zhuǎn)變成淀粉；

（3）一部分參及蛋白質(zhì)，氨基酸和脂質(zhì)等的合成。

四．影響光合作用的因素

1．光照(主要影響光反應)

在肯定的光照強度范圍內(nèi)，光合速率(即光合作用的強度)隨著光照強度增加而加快(因為光反應產(chǎn)生的NADPH和ATP增多，使暗反應加快，光合作用產(chǎn)物增加)。當達到某一光照強度，光合速率達到飽和后不再加快(主要緣由是受暗反應中酶和CO2供應量等的限制)。

2．二氧化碳濃度(主要影響暗反應)

二氧化碳濃度太低，不能進行光合作用；在肯定濃度范圍內(nèi)，隨著二氧化碳濃度的上升，光合速率加快；當二氧化碳濃度超過肯定濃度時，光合速率不再加快。

3．溫度：主要影響酶的活性。即在肯定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的上升，光合速率不斷加快，但超過肯定的溫度，隨著溫度的上升，光合速率漸漸減慢。植物細胞中酶的最適溫度為25°C～30°C，超過35°C，酶的活性開始下降。

總之，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。

試驗4.2葉綠體中色素的提取和分別

一．試驗目的

學會提取和分別葉綠體色素的方法；探究葉綠體中有幾種色素。

二．試驗原理

提取的原理：色素不溶于水而溶于有機溶劑-—用無水酒精提取葉綠體色素。

分別的方法：紙層析法。層析液為石油醚，各種色素因隨著層析液在濾紙上擴散的速度不同而分層。

三．試驗過程

1．材料：簇新菠菜葉片。

2．步驟

（1）研磨

QUOTE

（2）過濾。

（3）濾紙條上畫濾液細線：畫細而直的濾液線，陰干后，重復幾次(目的：保證濾液線上的色素含量，使層析結(jié)果清楚可見)。

（4）分別：紙層析法(層析液：石油醚)。注：層析液不能沒及濾液細線。

3．熒光現(xiàn)象：透射光(綠色)，反射光(紅色)。

四．留意事項

1．要選取簇新，顏色較深的葉片，以使濾液中含較多的色素。

2．研磨要快速而充分。

3．層析時，濾紙條上的濾液細線肯定不能浸入層析液中，否則會因色素溶解在燒杯內(nèi)的層析液中而導致試驗失敗。

第三節(jié)細胞呼吸(生物氧化)

細胞呼吸的定義：有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成CO2或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。

一．糖的有氧呼吸

1．反應式：C6H12O6+6H2O+6O2

QUOTE

6CO2+12H2O+能量

2．特點

（1）酶促反應(酶所催化的反應)；（2）分步進行(22步)；

（3）能量緩慢釋放(部分轉(zhuǎn)移給ATP，大部分以熱能散失，維持體溫)。

3．

階段

場所

反應物

產(chǎn)物

能量

第一階段(糖酵解)

細胞質(zhì)基質(zhì)

C6H12O6

2C3H4O3+4[H]

少量

第二階段

線粒體

2C3H4O3+6H2O

6CO2+20[H]

少量

24[H]+6O2

12H2O

大量

二．糖的無氧呼吸(微生物的無氧呼吸為發(fā)酵)

1．反應式：C6H12O6

QUOTE

2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量

舉例：多數(shù)植物細胞，酵母菌分解葡萄糖為酒精和CO2(酒精發(fā)酵)。

2．反應式：C6H12O6

QUOTE

2C3H6O3(乳酸)+能量

舉例：高等動物，馬鈴薯塊莖，甜菜塊根，玉米胚，乳酸菌分解葡萄糖為乳酸(乳酸發(fā)酵)。

3．細胞呼吸和呼吸的區(qū)分

細胞呼吸是體內(nèi)的有機物被氧化分解的過程。是指一系列微觀的生物化學反應。

呼吸是指機體及外界環(huán)境之間氣體交換的過程。是一個宏觀的氣體交換過程。

4．有氧呼吸及無氧呼吸的比較

有氧呼吸

無氧呼吸

不同點

場所

細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體

細胞質(zhì)基質(zhì)

條件

需O2，需酶

不需O2，需酶

產(chǎn)物

CO2,H2O

酒精和CO2或乳酸

能量

大量，合成38ATP

少量，合成2ATP

相同點

聯(lián)系

從葡萄糖分解為丙酮酸階段相同，以后階段不同

實質(zhì)

分解有機物，釋放能量，合成ATP

第四節(jié)生物體內(nèi)養(yǎng)分物質(zhì)的變化

一．糖類代謝

1．細胞或血漿中葡萄糖的來源主要有三

（1）食物中糖類物質(zhì)的消化汲取。

（2）血糖濃度低于80mg～120mg/dL時，由肝糖原分解產(chǎn)生。

（3）由其他非糖物質(zhì)(如甘油，氨基酸，乳酸等)在代謝中轉(zhuǎn)化產(chǎn)生。

2．細胞或血漿中葡萄糖的去路有四

（1）在細胞中氧化分解供應能量。

（2）血糖濃度高于100mg/dL時，在肝臟合成肝糖原。

（3）骨胳肌中合成肌糖原。

（4）在細胞中轉(zhuǎn)化為其他非糖物質(zhì)。

3．糖類的消化過程：食物中糖類以淀粉為主，在消化道中進行。

4．汲?。阂灾鲃舆\輸?shù)姆绞郊橙〉叫∧c絨毛內(nèi)的毛細血管中。

5．代謝途徑：

二．蛋白質(zhì)代謝

1．氨基酸的來源有三

（1）從食物中的蛋白質(zhì)消化汲取獲得。

（2）自身蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生。

（3）通過轉(zhuǎn)氨基作用產(chǎn)生新氨基酸。

2．氨基酸的去路有四

（1）合成各種組織蛋白和酶。

（2）通過轉(zhuǎn)氨基作用產(chǎn)生新氨基酸。

（3）通過陀氨基作用分解，其中含氮部分轉(zhuǎn)化為尿素。

（4）不含氮部分轉(zhuǎn)化為糖類,脂肪等其他物質(zhì)。

3．蛋白質(zhì)的消化過程：在消化道中進行。

4．汲取：以主動運輸方式進入小腸絨毛中的毛細血管內(nèi)。

5．代謝途徑：

三．脂質(zhì)代謝

1．脂肪的來源有三

（1）從食物中的脂肪消化汲取獲得。

（2）糖類轉(zhuǎn)化。

（3）蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化。

2．脂肪的去路有四

（1）脂肪(皮下,腸系膜等處儲存)。

（2）構(gòu)成細胞成分，如磷脂。

（3）形成腺體分泌物：乳脂,皮脂。

（4）分解成甘油和脂肪酸，進一步氧化分解成CO2+H2O+能量。

食物中脂類的種類：脂肪(甘油三醇),少量的磷脂(腦磷脂,卵磷脂),膽固醇。

3．脂肪的消化過程：在消化道中進行。

4．汲?。捍蟛糠指视?脂肪酸以自由擴散的方式被汲取到小腸絨毛內(nèi)的毛細血管，一部分由絨毛內(nèi)毛細淋巴管汲取。

5．代謝途徑：

四．三大養(yǎng)分物質(zhì)消化產(chǎn)物和代謝產(chǎn)物的比較

在同一細胞內(nèi)，三類物質(zhì)的代謝同時進行，它們既相互聯(lián)系，又相互制約。

生物大分子

消化產(chǎn)物(水解產(chǎn)物)

代謝產(chǎn)物(氧化分解產(chǎn)物)

淀粉

葡萄糖

CO2，H2O

蛋白質(zhì)

氨基酸

CO2，H2O和尿素

脂肪

甘油+脂肪酸

CO2，H2O

五．三大養(yǎng)分物質(zhì)代謝及人體健康

有機物獲得能量的先后依次是：糖類＞脂質(zhì)＞蛋白質(zhì)。

1．平衡膳食：即合理養(yǎng)分。是指人體攝入的食物中七大養(yǎng)分物質(zhì)種類齊全,攝入量及其比例符合人體各個年齡層次生長發(fā)育的須要。

2．七大養(yǎng)分物質(zhì)：糖類,脂肪,蛋白質(zhì),水,無機鹽,維生素和膳食纖維(前3個為能源物質(zhì))。

本章小結(jié)

1．新陳代謝是生命的基本特征。細胞內(nèi)物質(zhì)的自我更新過程是通過一系列化學反應實現(xiàn)的。合成反應和分解反應是生化反應中最常見的類型，它們在酶的催化和限制下進行，并伴隨有能量的變化。

2．酶是生物催化劑，及無機催化劑相比，酶具有專一和高效的特性。酶的專一性及酶活性部位的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。酶的活性受溫度和pH等影響。

3．在綠色植物中，光合作用是葉綠體汲取并利用光能，將CO2和H2O合成有機物質(zhì)并釋放O2，將光能轉(zhuǎn)換成化學能的過程。整個過程有光反應和暗反應兩個階段。光反應發(fā)生在葉綠體的類囊體中，將光能轉(zhuǎn)換為活躍的化學能。暗反應則發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中，利用光反應形成的活躍化學能固定CO2，合成糖，同時將化學能儲存在有機物質(zhì)中。

4．細胞呼吸是活細胞獲得能量的主要途徑。有氧時，有機物在線粒體中徹底氧化釋放大量的能量；無氧時，有機物在細胞中則不能徹底氧化，釋放較少的能量。細胞呼吸是細胞氧化分解的有機物質(zhì)，生成CO2或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。

5．在細胞內(nèi)，糖類,脂肪和蛋白質(zhì)的分解和合成過程中，部分中間產(chǎn)物是相同的，因此，這三類物質(zhì)在細胞內(nèi)是可以相互轉(zhuǎn)變的。合理養(yǎng)分是指膳食中七大養(yǎng)分物質(zhì)種類齊全，攝入量及其比例符合人體養(yǎng)分要求。

第五章生物體對信息的傳遞和調(diào)整

第一節(jié)動物體對外界信息的獲得

一．動物體對物理信息的獲得

皮膚感受器

痛覺感受器(最先感知),觸覺感受器,溫度感受器,壓力感受器

光感受器

——眼

眼球

最外層鞏膜，最內(nèi)層視網(wǎng)膜

視網(wǎng)膜

視細胞(視錐細胞感受色調(diào),視桿細胞感受光亮)

將光能轉(zhuǎn)化為電信號(神經(jīng)沖動)

神經(jīng)細胞

視神經(jīng)將沖動傳到腦的視覺中樞產(chǎn)生視覺

折光

裝置

角膜(最前方)——聚光裝置

房水——為角膜,晶狀體供應養(yǎng)分

晶狀體——折光,聚焦光線投射到視網(wǎng)膜成像(及視力有關(guān))

玻璃體——透亮膠狀物質(zhì)

聲波感受器

(陸生

動物)

耳

外耳——收集聲波

中耳——鼓膜內(nèi)側(cè)，有3塊聽小骨

內(nèi)耳——耳蝸(聲音感受器),前庭器(感受身體平衡)

其他

魚類側(cè)線,蛇的頰窩等

二．動物怎樣感受外界刺激

1．單細胞動物：以整個細胞感受刺激。

多細胞動物：以特定感受器獲得信息。

2．感受器類型：物理感受器和化學感受器。

三．動物體對化學信息的獲得

1．脊椎動物：鼻腔中的嗅細胞,舌上的味覺細胞(味蕾)。

2．昆蟲：味覺毛分布于足末端和口器；感受氣味的嗅毛分布于觸角。

信號(即神經(jīng)沖動)，由視神經(jīng)傳到腦的視覺中樞。

第二節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)中信息的傳遞和調(diào)整

一．信息在神經(jīng)系統(tǒng)中的傳遞

1．神經(jīng)系統(tǒng)

（1）中樞神經(jīng)系統(tǒng)(腦,脊髓)+四周神經(jīng)系統(tǒng)(由腦和脊髓發(fā)出的神經(jīng)包括12對腦神經(jīng)和31對脊神經(jīng))。

（2）神經(jīng)元(神經(jīng)細胞)：神經(jīng)系統(tǒng)功能,結(jié)構(gòu)單位。

神經(jīng)元

QUOTE

（3）神經(jīng)纖維(樹突,軸突及髓鞘)+結(jié)締組織膜=神經(jīng)。

（4）反射：神經(jīng)調(diào)整的基本方式(包括條件反射和非條件反射)。

（5）反射弧(完成反射的基礎(chǔ))：感受器→傳入神經(jīng)→神經(jīng)中樞→傳出神經(jīng)→效應器。①皮膚是最大的感受器。②效應器：含傳出神經(jīng)末梢的肌肉或腺體。③反射弧五個組成部分缺一不可，前兩者之一受損，無感覺,無反應；后兩者之一受損，有感覺,無反應。

2．神經(jīng)沖動——信息在神經(jīng)元內(nèi)以生物電的形式傳導

（1）膜電位——神經(jīng)細胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在的電位差。①靜息電位：內(nèi)負外正(即膜內(nèi)負電位，膜外正電位)；②動作電位(刺激后局部區(qū)域Na+內(nèi)流)：內(nèi)正外負。

（2）興奮區(qū)及周鄰部位之間存在電位差，引起周鄰部位產(chǎn)生興奮，興奮沿神經(jīng)纖維推動。在一個神經(jīng)元內(nèi)，即同一條神經(jīng)纖維上興奮的傳導是雙向的。

3．突觸傳遞——神經(jīng)元間以化學物質(zhì)傳遞

（1）突觸

QUOTE

（2）神經(jīng)沖動到達突觸前膜，突觸小泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)到突觸間隙，神經(jīng)遞質(zhì)及突觸后膜上的受體結(jié)合，引起突觸后膜的膜電位變化，興奮因此而傳遞到下一個神經(jīng)元。在不同的神經(jīng)元之間，興奮的傳導是單向的。即：突觸前膜→突觸間隙→突觸后膜。

二．脊髓的調(diào)整功能

1．脊髓：上連延髓，外圍是白質(zhì)(神經(jīng)纖維集合而成，傳遞神經(jīng)沖動)，內(nèi)部中間是灰質(zhì)(灰色蝴蝶狀，神經(jīng)元細胞體密集而成，低級神經(jīng)中樞所在)。

2．調(diào)整排泄,下肢運動等；反應速度快，總是在腦的限制下進行反射活動。

三．腦的高級調(diào)整功能——條件反射

1．腦中的大腦最發(fā)達，外層為灰質(zhì)，稱大腦皮質(zhì)(分布著較多高級神經(jīng)中樞)。

2．反射分類

反射類型

形成

刺激

神經(jīng)聯(lián)系

反射弧特點

非條件反射

生來就有的先天性反射

非條件刺激

固定的聯(lián)系，不會消退

僅由大腦皮層以下的神經(jīng)中樞即可完成

條件反射

誕生后在生活過程中形成的后天性反射

條件刺激

短暫的聯(lián)系，可以消退

必需在大腦皮層上的神經(jīng)中樞參及下完成

3．建立條件反射的基本條件：強化(無關(guān)刺激及非條件刺激在時間上的結(jié)合)。

4．人類區(qū)分于動物的功能：除對詳細信號(第一信號)作出反應外，亦能對抽象信號如語言文字(第二信號)有反應。

四．自主神經(jīng)對內(nèi)臟活動的調(diào)整

1．自主神經(jīng)(植物性神經(jīng))：支配內(nèi)臟器官和腺體活動的運動神經(jīng)受腦的高級中樞限制，但不受意志支配。

2．分類：交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)，作用結(jié)果相互拮抗(基本上是相反作用)。

試驗5.1牛蛙的脊髓反射現(xiàn)象

一．試驗目的

了解低級中樞脊髓的功能，加深對反射和反射弧的理解。

二．試驗原理

除了腦這個高級神經(jīng)中樞以外，脊髓中還存在調(diào)整反射活動的低級中樞。

三．試驗過程

1．制備脊蛙，徹底去除牛蛙腦部保留脊髓。

2．用0.5%HCl刺激蛙左腳腳趾，產(chǎn)生曲腿反射；剝除左腳腳趾皮膚，重復刺激，無曲腿反射。

3．用0.5%HCl刺激蛙右腳腳趾，產(chǎn)生曲腿反射；用探針插入牛蛙椎管，破壞脊髓，重復刺激，無曲腿反射。

4．破壞坐骨神經(jīng)，沒有反射。

四．試驗結(jié)論

牛蛙腿部在反射弧完好時受到刺激后會發(fā)生曲腿反射，牛蛙完整的皮膚是感受器，神經(jīng)中樞在脊髓，該反射不須要大腦的限制。當反射弧五部分中任一部分被破壞后則無曲腿反射發(fā)生。

第三節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)中信息的傳遞和調(diào)整

一．人體內(nèi)分泌腺

1．激素：由內(nèi)分泌腺分泌后直接進入血液循環(huán)到靶細胞和靶器官，調(diào)整機體的代謝,生長,發(fā)育和生殖活動。含量甚微，作用顯著。

2．人體主要內(nèi)分泌腺的調(diào)整功能

內(nèi)分泌腺

激素

主要生理作用

分泌異樣引起的病癥

腎上腺

皮質(zhì)

多種腎上腺皮質(zhì)激素

調(diào)解水,鹽,糖的代謝

髓質(zhì)

腎上腺素

使人心跳加快,血壓上升,呼吸加快,血糖增加

甲狀腺

甲狀腺素(含碘)

促進新陳代謝,生長發(fā)育，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性

成人過多：甲亢；嬰幼兒過少：呆小癥；缺碘：地方性甲狀腺腫大

胰島(分泌兩種激素，作用相互拮抗)

β細胞：胰島素

加速血糖分解，促使血糖合成糖原

胰島素分泌不足：糖尿病；過多：低血糖

α細胞：胰高血糖素

促使肝糖原分解，提高血糖濃度

生殖腺

精巢

雄性激素和睪丸酮

促進男性精巢的發(fā)育和精子的形成，激發(fā)并維持男性的第二性征

不育癥

卵巢

雌性激素和黃體酮

促進女性卵巢的發(fā)育和卵細胞的形成，激發(fā)并維持女性的第二性征

不育癥

垂體

生長激素

促進生長，調(diào)整蛋白質(zhì),脂肪和糖的代謝

嬰幼兒期過多：巨人癥；過少：侏儒癥，成人過多肢端肥大癥

促甲狀腺素

促進甲狀腺分泌甲狀腺素

其他腦垂體激素

調(diào)整其他內(nèi)分泌腺的分泌

下丘腦

促甲狀腺素釋放激素

刺激垂體合成并分泌促甲狀腺素

二．激素的調(diào)整作用

1．特異性：及靶細胞表面受體有關(guān)。

2．高效性：量少但作用顯著。

3．激素的反饋調(diào)整：促進為正反饋，抑制為負反饋。

4．內(nèi)分泌腺的活動受神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)整。

三．激素及酶的比較

動物激素

酶

化學本質(zhì)

蛋白質(zhì),固醇,氨基酸

絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，極少數(shù)是RNA

產(chǎn)生部位

內(nèi)分泌腺或者內(nèi)分泌細胞

機體內(nèi)全部活細胞

作用部位

隨血液循環(huán)到靶器官

細胞內(nèi)或分泌到細胞外

產(chǎn)生影響

調(diào)整各種代謝

催化特定的生化反應

條件

及神經(jīng)調(diào)整親密相關(guān)

受pH,溫度等因素影響

作用后

易失活

不發(fā)生性質(zhì),數(shù)量變化

特點

高效性,特異性,作用緩慢

高效性,專一性,受外界因素影響

聯(lián)系

能產(chǎn)生激素的細胞肯定能產(chǎn)生酶，能產(chǎn)生酶的細胞不肯定能產(chǎn)生激素

第四節(jié)動物體的細胞識別和免疫

一．免疫系統(tǒng)的組成

1．免疫器官——胸腺,骨髓,脾臟,淋巴結(jié)等。

2．免疫細胞——淋巴細胞,巨噬細胞,粒細胞等。

3．免疫分子——由免疫細胞產(chǎn)生，參及免疫反應。

（1）免疫是建立在細胞識別基礎(chǔ)上的。

（2）免疫反應分為非特異性免疫及特異性免疫兩種。

二．細胞識別——動物體細胞對“自己”和“異己”細胞以及物質(zhì)的識別

1．細胞識別功能及細胞膜表面的糖蛋白和糖脂有關(guān)。

2．抗原

被免疫系統(tǒng)排斥的物質(zhì)，成分主要是蛋白質(zhì)，還有多糖和脂質(zhì)；抗原多為外源性(病原體及其毒性產(chǎn)物,異種動物血清,同種異體生物的組織細胞等)，少數(shù)為內(nèi)源性(機體內(nèi)蒼老,損傷或突變細胞)。

三．非特異性免疫及特異性免疫

1．比較

（1）非特異性免疫：人類在長期進化中形成并通過遺傳鞏固下來的，具有相對穩(wěn)定性。

（2）特異性免疫：在非特異性免疫的基礎(chǔ)上建立的，是個體在生命過程中接受抗原性異物刺激后獲得的防衛(wèi)機制。

非特異性免疫(先天性免疫)

特異性免疫(獲得性免疫)

獲得方式

生來就有的

后天漸漸形成的

針對性

無特別的針對性

具有特別的針對性

作用特點

對全部病原體都起作用

對某一特定的病原體(或異物)起作用

效果

出現(xiàn)快，作用范圍廣，持續(xù)時間短

作用強，持續(xù)時間長

2．人體的三道防線

（1）第一道：完整的皮膚和黏膜——阻擋病原體和有毒物質(zhì)進入，并分泌殺菌物質(zhì)。

（2）第二道：吞噬細胞和溶酶體——溶解,吞噬和殲滅細菌。

（3）第三道：B淋巴細胞和T淋巴細胞——產(chǎn)生抗體和淋巴因子，清除抗原。

（4）第一第二道防線為非特異性免疫，第三道防線為特異性免疫。

3．B淋巴細胞的免疫(體液免疫)

（1）初次免疫反應：B淋巴細胞表面受體及抗原結(jié)合，分裂成兩種細胞。一部分是富含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的漿細胞，壽命短，產(chǎn)生大量免疫球蛋白(即抗體)；另一部分是記憶B細胞，壽命長，對抗原敏感，能“記住”入侵的抗原。

（2）二次免疫反應：相同抗原再次入侵，記憶B細胞分裂產(chǎn)生新的漿細胞和新的記憶B細胞。有些抗原引發(fā)產(chǎn)生的記憶B細胞能終身記憶，因而形成終身免疫實力。

（3）二次免疫反應較初次免疫反應作用快而強。

4．T淋巴細胞的免疫(細胞免疫)

（1）細胞免疫針對病毒及被病毒感染的細胞，以及移植到體內(nèi)的異體組織細胞。

（2）記憶T細胞可以在循環(huán)系統(tǒng)中存留很多年，甚至終身。

5．B淋巴細胞的免疫須要T淋巴細胞和巨噬細胞幫助，也可限制和增加T淋巴細胞的功能。

四．自然免疫和人工免疫

1．自然免疫——患傳染病后獲得的免疫(如得過天花,水痘后獲得免疫抗體)。

2．人工免疫——用人工的方法使人體獲得免疫力。

方式：接種疫苗(即用細菌,病毒,腫瘤細胞等制成滅活的或減毒的制劑)。

3．疫苗種類

（1）死疫苗(滅活制劑：乙腦疫苗,狂犬病疫苗等)：進入人體后不能生長和繁殖，需多次重復注射，劑量較大。可將不同種類的死疫苗適當混合組成聯(lián)合疫苗，以削減注射次數(shù)。

（2）活疫苗(減毒制劑：牛痘疫苗,脊髓灰質(zhì)炎活疫苗,卡介苗等)：一般接種一次，劑量小，效果及長久性較好。

4．接種對象：易發(fā)病,受疾病威脅最大的人群。

第五節(jié)植物生長發(fā)育的調(diào)整

一．植物生長素的探究史

1．感光部位：胚芽鞘尖端。

2．發(fā)生彎曲的部位：尖端以下部位。

3．植物生長素：吲哚乙酸。

二．植物體內(nèi)信息的傳遞和調(diào)整

1．在植物體內(nèi)，生長素大多集中在生長旺盛的部位(如胚芽鞘,芽尖,根尖的分生組織,形成層,受精后的子房和發(fā)育著的種子)，而趨向蒼老的細胞,組織和器官中則較少分布。

2．植物的向光性是不均衡生長的結(jié)果：胚芽鞘受單側(cè)光作用，使向光側(cè)生長素向背光側(cè)移動，致使背光側(cè)生長比向光側(cè)快而表現(xiàn)向光彎曲。

3．生長素調(diào)整作用的兩重性

（1）不同濃度生長素對同一種植物的同種器官的影響不同：低濃度促進生長，高濃度(超過最適濃度)抑制,受害或死亡。

（2）相同濃度生長素對同一植物的不同器宮的影響不同：根＜芽＜莖(最適濃度)。

4．頂端優(yōu)勢：頂芽生長快，側(cè)芽因積累頂芽向下輸送的生長素而受抑制(如：松,杉等；茶葉摘心為去除頂端優(yōu)勢，使枝葉繁茂)。

5．植物激素

（1）在植物體內(nèi)肯定部位產(chǎn)生，并被運輸?shù)阶饔貌课唬繕O少，但對植物新陳代謝,生長發(fā)育等生命活動起重要調(diào)整作用的物質(zhì)。

（2）類型及作用

生長素,赤霉素,細胞分裂素：在幼嫩,生長旺盛的組織器官中含量較高。對植物的生長,細胞的伸長,分裂,分化有促進作用。

脫落酸,乙烯：在成熟,蒼老的組織器官中含量較高。抑制細胞的伸長和分裂，促進器官的成熟,蒼老。

三．植物激素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用

1．生長素類似物：原料來源豐富,生產(chǎn)過程簡單，不易被酶分解,作用效果穩(wěn)定。如：萘乙酸，吲哚丁酸，2,4-D等。

2．主要應用：（1）促進扦插枝條生根；（2）促進果實的發(fā)育——用生長素類似物處理未受粉的雌蕊的柱頭，子房也能正常發(fā)育成果實，但沒有種子，即得無籽果實(如無籽番茄,無籽黃瓜)；（3）防止落花落果；（4）催熟,促進種子萌發(fā)等。

本章小結(jié)

1．人和高等動物有特定的感受器從外界環(huán)境獲得信息。來自外界的信息大致分為兩類：物理信息和化學信息。感受器是一類神經(jīng)末梢，能接受信息產(chǎn)生興奮，由傳入神經(jīng)傳遞到神經(jīng)中樞。

2．信息在神經(jīng)細胞中以電的形式(神經(jīng)沖動)傳導，在神經(jīng)細胞間通過突觸進行化學傳遞。脊髓是動物低級反射活動的中樞，大腦皮質(zhì)是神經(jīng)活動的最高中樞，條件反射是腦的高級調(diào)整功能。動物調(diào)整內(nèi)臟活動的神經(jīng)受腦的限制，但不受意志支配，稱自主神經(jīng)(或植物性神經(jīng))。由交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)兩部分組成，它們的作用相互拮抗，共同限制內(nèi)臟活動。

3．內(nèi)分泌系統(tǒng)也參及生命活動的調(diào)整。內(nèi)分泌腺通過分泌激素傳遞信息，調(diào)整靶器官的生理活動；血液中激素的濃度以及靶器官的生理狀況又可通過反饋調(diào)整內(nèi)分泌腺的分泌活動。

4．細胞識別是動物體細胞對“自己”和“異己”以及物質(zhì)的識別，免疫是建立在細胞識別基礎(chǔ)上的。人和高等動物通過非特異性免疫和特異性免疫來反抗抗原的侵害。免疫細胞包括巨噬細胞,B淋巴細胞和T淋巴細胞等。

5．植物激素是在植物體內(nèi)合成，對植物生命活動產(chǎn)生顯著調(diào)整作用的微量物質(zhì)。在植物體生長活躍的部位可合成生長素，調(diào)控植株的生長。自然的植物激素除生長素外，還有赤霉素,細胞分裂素,脫落酸和乙烯。

6．植物激素的調(diào)整作用及濃度有關(guān)。植物激素在合適濃度范圍內(nèi)，生長素,赤霉素,細胞分裂素對植物的生長,細胞的伸長或分裂有促進作用，而脫落酸,乙烯則起抑制作用。萘乙酸,吲哚丁酸,2,4-D等生長素類似物具有類似生長素的作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中有廣泛的應用。

第六章遺傳信息的傳遞及表達

第一節(jié)遺傳信息

一．DNA是遺傳物質(zhì)

1．間接證據(jù)

（1）從生殖過程分析：親子代之間染色體保持肯定的穩(wěn)定性和連續(xù)性；

（2）從染色體的組成分析：DNA在染色體上含量穩(wěn)定，性質(zhì)穩(wěn)定，染色體是其主要載體。

2．作為遺傳物質(zhì)的必備條件

（1）能貯存大量遺傳信息；

（2）連續(xù)性：能自我復制，使前后代保持肯定的連續(xù)性；

（3）穩(wěn)定性：分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性；

（4）能夠產(chǎn)生可遺傳的變異。

3．直接證據(jù)

（1）噬菌體侵染細菌試驗(前者為寄生于細菌的病毒，它外有蛋白質(zhì)衣殼，其內(nèi)含DNA)

過程

結(jié)果

分析

結(jié)論

被35S標記的噬菌體侵染細菌

細菌內(nèi)無放射性噬菌體增殖

蛋白質(zhì)衣殼留在細胞外，未遺傳給后代

DNA是遺傳物質(zhì)

被32P標記的噬菌體侵染細菌

細菌內(nèi)有放射性噬菌體增殖

DNA進入細胞內(nèi)，指導噬菌體增殖

原理：運用同位素跟蹤法(DNA含P不含S)

侵染過程：吸附→注入→復制→組裝→釋放

（2）肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化試驗

4．生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

原核生物,真核生物,只含DNA的病毒(如噬菌體)——以DNA作為遺傳物質(zhì)；

極少數(shù)只含RNA的病毒(如煙草花葉病毒等)——以RNA作為遺傳物質(zhì)；

絕大部分生物兩者皆有，其中DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

二．DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)

1．DNA基本單位：4種脫氧核糖核酸，即dAMP,dTMP,dGMP,dCMP(d代表脫氧)。

2．脫氧核苷酸組成：（1）一個磷酸；（2）一個脫氧核糖；（3）一個含氮堿基(腺嘌呤A,胸腺嘧啶T,鳥嘌呤G,胞嘧啶C)。

3．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點

（1）每兩個脫氧核苷酸之間通過磷酸及脫氧核糖連接成多核苷酸鏈(脫氧核苷酸長鏈)；

（2）每個DNA分子的兩條多核苷酸鏈之間通過堿基配對(氫鍵)相連，形成雙鏈結(jié)構(gòu)；堿基配對原則：A=T,G=C(已知其中一條鏈的堿基依次，可以推導出互補鏈)；雙鏈DNA分子中嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù)：(A+G)/(T+C)=l；

（3）兩條多核苷酸鏈反向平行，形成右旋的雙螺旋結(jié)構(gòu)，每上升一圈(即每螺旋360°)包括10個堿基對，長3.4nm。

4．特性

（1）穩(wěn)定性：脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成的基本骨架和堿基配對方式不變；堿基對之間的氫鍵和兩條多核苷酸鏈的空間螺旋加強了DNA分子的穩(wěn)定性；

（2）多樣性：DNA分子的脫氧核苷酸(主要是堿基對)的排列依次千變?nèi)f化；

（3）特異性：特定的DNA分子具有特定的堿基對的排列依次。

三．隱藏在DNA分子中的遺傳信息

1．DNA的多樣性：取決于脫氧核苷酸(主要為堿基)種類,數(shù)目,排列依次的不同和多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)。

注：排列方式=4n(n為堿基對數(shù))。

2．基因：DNA分子中攜帶遺傳信息，并具有遺傳效應的片(區(qū))段。

（1）遺傳信息：脫氧核苷酸的排列依次(堿基對的排列依次)；

（2）遺傳效應：基因確定蛋白質(zhì)合成的功能；

（3）宏觀→微觀：染色體(DNA+蛋白質(zhì))＞DNA＞基因＞脫氧核苷酸。

試驗6.1DNA分子模型的搭建

一．試驗目的

通過搭建DNA分子模型，加深對DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)以及堿基配對原則的理解和相識。

二．試驗原理

沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

三．試驗過程

制作脫氧核苷酸模型若干個→制作一條多核苷酸鏈(堿基依次可自行設(shè)計)→遵循堿基配對原則制作互補鏈→兩條多核苷酸鏈反向平行對齊→向右旋轉(zhuǎn)，使每個螺旋的螺距為10個堿基對。

四．分析和探討

1．用相同數(shù)量和種類的脫氧核苷酸制作的DNA分子模型中，多核苷酸鏈的堿基序列可能不同。

2．DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列依次不同，所攜帶的遺傳信息就不同。

第二節(jié)DNA復制和蛋白質(zhì)合成

一．DNA復制

1．概念：以親代DNA分子為模板，合成子代DNA分子的過程。

2．過程：邊解旋邊復制(需在酶的作用下)。

雙鏈解旋→堿基配對→新舊結(jié)合

3．方式：半保留復制(全部DNA分子中保留原有母鏈信息：(1/2)n-1，其中n為復制的次數(shù))。

4．意義：保持生物遺傳特性相對穩(wěn)定。

二．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

1．RNA的結(jié)構(gòu)

（1）基本單位：4種核糖核苷酸，即AMP,UMP,GMP,CMP；

（2）核苷酸組成：磷酸+核糖+含氮堿基(腺嘌呤A,尿嘧啶U,鳥嘌呤G,胞嘧啶C)；

（3）通常呈單鏈結(jié)構(gòu)；

（4）類型：mRNA(信使RNA),tRNA(轉(zhuǎn)移RNA),rRNA(核糖體RNA)。

2．轉(zhuǎn)錄：是以DNA為模板合成信使RNA(mRNA)的過程。

（1）地點：細胞核內(nèi)；

（2）過程：DNA先解旋，再以其中的一條鏈(有義鏈)為模板合成mRNA；

（3）RNA分子中沒有堿基T，轉(zhuǎn)錄時依據(jù)A—U,T—A,G—C,C—G的互補配對規(guī)律合成具有肯定堿基排列依次的mRNA；

（4）意義：通過轉(zhuǎn)錄，DNA攜帶的遺傳信息傳遞給mRNA。

三．翻譯

1．定義：指以信使RNA為模板，合成具有肯定氨基酸依次的蛋白質(zhì)的過程。

2．地點：細胞質(zhì)中的核糖體上(mRNA在細胞核中形成后就進入細胞質(zhì)中，及核糖體結(jié)合開始蛋白質(zhì)的合成)。

3．幾個重要工具

信使RNA(mRNA)分子內(nèi)的堿基排列依次稱為“遺傳密碼”，其中可確定氨基酸依次的每三個相鄰堿基稱為“密碼子”。密碼子共64個，其中61個分別表示20種氨基酸，另有3個為終止密碼子。

轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)：負責將所需的氨基酸運輸進核糖體，每個tRNA帶有能識別mRNA上相應密碼子并及其配對的三個相鄰堿基，稱為反密碼子。不同氨基酸的tRNA不同。

留意點：1個密碼子(3個相鄰堿基)對應1個氨基酸；1個氨基酸可有1個以上密碼子；1個tRNA對應1個氨基酸；l個氨基酸可有1個以上的tRNA。

DNA復制

轉(zhuǎn)錄

翻譯

場所

細胞核

細胞核

細胞質(zhì)的核糖體上

模板

DNA分子的兩條鏈

DNA分子的一條鏈

mRNA

原料

4種游離的脫氧核苷酸

4種游離的核糖核苷酸

20種氨基酸

原則

堿基配對(AT/GC)

堿基配對(TA/AU/GC)

堿基配對(AU/GC)

條件

酶,ATP

酶,ATP

酶,ATP,轉(zhuǎn)移RNA

產(chǎn)物

兩個相同的DNA分子

信使RNA

多肽鏈

四．中心法則及其發(fā)展

1．中心法則：遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，以及遺傳信息從DNA傳遞給DNA的復制過程，是全部具細胞結(jié)構(gòu)的生物在遺傳信息傳遞和表達時遵循的法則。

2．某些病毒中的RNA的自我復制(如煙草花葉病毒)和某些病毒中以RNA為模板在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下逆轉(zhuǎn)錄合成DNA的過程(某些致癌病毒,艾滋病病毒,SARS冠狀病毒等)是對中心法則的補充。這兩個過程在病毒單獨存在時是不能進行的，只有寄生到寄主細胞中時才發(fā)生。

五．DNA和RNA比較

核酸

項目

DNA

RNA

結(jié)構(gòu)

通常是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

通常是單鏈結(jié)構(gòu)

基本組成單位

脫氧核苷酸

核糖核苷酸

五碳糖

脫氧核糖

核糖

堿基

A,G,C,T

A,G,C,U

無機酸

磷酸

磷酸

產(chǎn)生途徑

DNA復制,逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄,RNA復制

存在部位

主要在細胞核內(nèi)染色體上

主要位于細胞質(zhì)中

功能

貯存,傳遞和表達遺傳信息

mRNA：轉(zhuǎn)錄遺傳信息,翻譯的模板

tRNA：運輸特定氨基酸

rRNA：核糖體的組成部分

第三節(jié)基因工程及轉(zhuǎn)基因生物

一．基因工程

1．三種必要工具

（1）切割DNA工具——限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)，其專一性極強，識別特定序列并切割特定位點；

（2）拼接DNA工具——DNA連接酶，將兩個DNA片段“粘連”起來拼接成新的DNA分子；

（3）運載體——通常用質(zhì)粒(細菌中獨立的雙鏈閉環(huán)的DNA分子)，攜帶外源基因進入細胞后能進行自主復制，或者接合到染色體DNA上，隨染色體同步復制。運載體也可用各種病毒。

2．基因工程：依據(jù)預先設(shè)計的藍圖，用人工方法將某種生物的基因，接合到另一種生物的基因組DNA中并使其表達，使后者獲得新的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類須要的產(chǎn)物，或創(chuàng)建出新的生物類型的現(xiàn)代生物技術(shù)。

二．基因工程的基本步驟

1．獲得目的基因

（1）目的基因：人們?yōu)榱说玫狡浔磉_產(chǎn)物而把它轉(zhuǎn)入到新的生物體中去的基因；

（2）獲得目的基因的方法：從生物體中分別或者通過化學方法人工合成；

（3）基因定位：從生物體中分別時，首先確定目的基因在細胞DNA分子上的位置，定位后運用限制酶切取。

2．目的基因及運載體重組

用相同限制酶切開質(zhì)粒，用DNA連接酶將目的基因及質(zhì)粒組成重組DNA分子(重組質(zhì)粒)。

3．重組DNA分子導入受體細胞

受體細胞：接納重組質(zhì)粒的活細胞，可以是微生物,植物細胞和動物細胞，借助活細胞的新陳代謝，使目的基因的遺傳信息得到表達。

4．篩選含目的基因的受體細胞

重組質(zhì)粒勝利導入的概率是10-7，因此必需從大量的細胞群中篩選出已獲得目的基因的細胞，通常選擇質(zhì)粒時運用自身帶有抗生素抗性基因(標記基因)或人工重組使其帶上標記基因的質(zhì)粒，可以依據(jù)受體細胞能否在含抗生素的培育基中生長來進行篩選。能在含抗生素的培育基中生長的表明重組質(zhì)粒勝利導入，再通過細菌發(fā)酵便可以大量生產(chǎn)所需基因產(chǎn)品。

三．轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應用

1．微生物基因工程

（1）原理：微生物繁殖快速,結(jié)構(gòu)簡單,遺傳操作較為簡單；

（2）優(yōu)點：技術(shù)比較成熟,研制周期較短,可通過發(fā)酵大量生產(chǎn)；

（3）應用：用于藥用蛋白質(zhì)的規(guī)模化生產(chǎn)。

2．植物基因工程

（1）分別抗蟲,抗病,抗除草劑,抗旱,抗鹽堿,抗凍,改變花色以及提高作物產(chǎn)量或品質(zhì)的基因，轉(zhuǎn)入農(nóng)作物或園藝植物，培育成轉(zhuǎn)基因植物；

（2）將乙肝,齲齒等疫苗基因轉(zhuǎn)入植物，培育植物疫苗。

3．動物基因工程

（1）原理：受體細胞為動物的受精卵，用顯微注射的方法將目的基因?qū)胧荏w細胞，再使受精卵發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物；

（2）應用：獲得具有優(yōu)良性狀的動物新品種；培育能產(chǎn)生人源性蛋白質(zhì)藥物的動物，從其乳汁中獲得藥物。

四．轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的平安性

1．轉(zhuǎn)基因生物本身是否對生態(tài)環(huán)境造成不利

擔憂：轉(zhuǎn)基因植物進入自然界后，及野生品種雜交，產(chǎn)生具生存優(yōu)勢的雜交種，導致現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變,影響生物多樣性，對人類的生存環(huán)境和生產(chǎn)活動造成不利。

對策：需對轉(zhuǎn)基因作物栽培地環(huán)境實施嚴格的限制和監(jiān)測。

2．轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品是否對人類健康造成損害

擔憂：轉(zhuǎn)基因食品中的致敏物質(zhì)，可能會影響人類健康。

對策：上市前對產(chǎn)品進行嚴格的致敏性檢驗，對具有潛在致敏物質(zhì)的產(chǎn)品標以醒目的標簽；完善有關(guān)轉(zhuǎn)基因食品的平安性的政策法規(guī)；消費者應有知情權(quán)，提高平安意識。

本章小結(jié)

1．DNA是由脫氧核苷酸聚合而成的大分子化合物，每兩個脫氧核苷酸之間以磷酸及脫氧核糖相連接，形成多核苷酸鏈。兩條多核苷酸鏈之間通過堿基配對相連接，相互平行的多核苷酸鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，在某些不含DNA的病毒中，遺傳物質(zhì)是RNA。

2．RNA是由核糖核苷酸聚合而成的大分子化合物，通常呈單鏈結(jié)構(gòu)。細胞內(nèi)存在三種及蛋白質(zhì)合成相關(guān)的RNA，即mRNA，tRNA和rRNA。

3．基因是攜帶遺傳信息，并具有遺傳效應的DNA片段。每個基因由成百上千對脫氧核苷酸組成。基因的脫氧核苷酸序列不同，所攜帶的遺傳信息就不相同。生物體的形