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文檔簡介
........參考.資料2024年高考生物必備基礎(chǔ)知識點完整版總結(jié)提綱(精華版)必修1一、細(xì)胞的基本知識1.細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位2.生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次是生物圈、生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群、個體、系統(tǒng)、器官、組織、細(xì)胞。
3.原核細(xì)胞結(jié)構(gòu):細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、擬核(無核膜)[大腸桿菌/肺炎雙球菌/硝化細(xì)菌]
4.真核細(xì)胞:分為細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等[水綿-綠藻/傘藻/草履蟲/變形蟲//酵母菌/蛔蟲]
5.科學(xué)家根據(jù)有無以核膜為界限的細(xì)胞核,將細(xì)胞分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞壁較?。?-10微米)較大(10-100微米)核結(jié)構(gòu)沒有成形的細(xì)胞核,組成核的物質(zhì)集中在擬核,無核膜、核仁有成形的細(xì)胞核,組成核的物質(zhì)集中在擬核,有核膜、核仁細(xì)胞器核糖體多種細(xì)胞器染色體無有種類原核生物(細(xì)菌、放線菌、藍(lán)藻)真核生物(植物、動物、真菌-蘑菇)6.光學(xué)顯微鏡的操作步驟:對光→低倍物鏡觀察(視野亮)→移動視野中央(偏左移左)→高倍物鏡觀察(視野暗):①只能調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋;②調(diào)節(jié)大光圈、凹面鏡
7.細(xì)胞學(xué)說建立者是施萊登和施旺,細(xì)胞學(xué)說建立揭示了細(xì)胞的統(tǒng)一性和生物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性。細(xì)胞學(xué)說建立過程,是一個在科學(xué)探究中開拓、繼承、修正和發(fā)展的過程,充滿耐人尋味的曲折。二、元素和化合物(一)元素1、組成生物體的化學(xué)元素:組成生物體的化學(xué)元素雖然大體相同,但是含量不同。根據(jù)組成生物體的化學(xué)元素,在生物體內(nèi)含量的不同,可分為大量元素和微量元素。其中大量元素有CHONPSKCaMg;微量元素有FeMnZnCuBMo等(諧音:猛鐵碰新木桶)
2、組成生物體的化學(xué)元素:大量元素中,CHON是構(gòu)成細(xì)胞的基本元素,其中碳是最基本的元素;微量元素在生物體內(nèi)的含量雖然極少,卻是維持正常生命活動不可缺少的。
3、生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性:組成生物體的化學(xué)元素,在自然界中都可以找到,沒有一種是生物界所特有的。這個事實說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性;組成生物體的化學(xué)元素,在生物體內(nèi)和在無機自然界中的含量相差很大。這個事實說明生物界與非生物界具有差異性。
4、構(gòu)成細(xì)胞的化合物:P17在活細(xì)胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有機物是蛋白質(zhì)(7%-10%);占細(xì)胞鮮重比例最大的化學(xué)元素是O、占細(xì)胞干重比例最大的化學(xué)元素是C、占細(xì)胞干重比例最大的化合物是蛋白質(zhì)。(二)化合物1、蛋白質(zhì):蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸,生物體中組成蛋白質(zhì)的氨基酸大約有20種,在結(jié)構(gòu)上都符合結(jié)構(gòu)通式。氨基酸分子間以肽鍵的方式互相結(jié)合。由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物稱為二肽,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。一個蛋白質(zhì)分子可能含有一條或幾條肽鏈,通過盤曲﹑折疊形成復(fù)雜(特定)的空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)具有多樣性的特點,其原因是:構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類不同、數(shù)目成百上千、氨基酸排列順序千變?nèi)f化、多肽鏈形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別。由于結(jié)構(gòu)的多樣性,蛋白質(zhì)在功能上也具有多樣性的特點,其功能主要如下:(1)結(jié)構(gòu)蛋白,如肌肉、載體蛋白、血紅蛋白;(2)信息傳遞,如胰島素(3)免疫功能,如抗體;(4)大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)如胃蛋白酶(5)細(xì)胞識別,如細(xì)胞膜上的糖蛋白??偠灾?,一切生命活動都離不開蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。
脫水縮合:一個氨基酸分子的氨基(-NH2)與另一個氨基酸分子的羧基(-COOH)相連接,同時失去一分子水。
有關(guān)計算:①肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)目-肽鏈數(shù)
②至少含有的羧基(-COOH)或氨基數(shù)(-NH2)=肽鏈數(shù)
2、核酸:核酸是遺傳信息的載體,是一切生物的遺傳物質(zhì),對于生物體的遺傳和變異、蛋白質(zhì)的生物合成有極其重要作用。核酸包括脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)兩大類,基本組成單位是核苷酸,由一分子含氮堿基﹑一分子五碳糖和一分子磷酸組成。組成核酸的堿基有5種,五碳糖有2種,核苷酸有8種。
脫氧核糖核酸簡稱DNA,主要存在于細(xì)胞核中,細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體也是它的載體。
核糖核酸簡稱RNA,主要存在于細(xì)胞質(zhì)中。對于有細(xì)胞結(jié)構(gòu)(同時含DNA和RNA)的生物,其遺傳物質(zhì)就是DNA;沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒,有的遺傳物質(zhì)是DNA如:噬菌體等;有的遺傳物質(zhì)是RNA如:煙草花葉病毒、HIV等
3、細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì):糖類分子都是由C、H、O三種元素組成,是細(xì)胞的主要能源物質(zhì)。
糖類可分為單糖、二糖和多糖等幾類。單糖是不能再水解的糖,常見的有葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脫氧核糖,其中葡萄糖是細(xì)胞的重要能源物質(zhì),核糖和脫氧核糖一般不作為能源物質(zhì),它們是核酸的組成成分;二糖中蔗糖和麥芽糖是植物糖,乳糖、糖原是動物糖;多糖中糖原是動物糖,淀粉和纖維素是植物糖,糖原和淀粉是細(xì)胞中重要的儲能物質(zhì)。
脂質(zhì)主要是由CHO3種化學(xué)元素組成,有些還含有P(如磷脂)。脂質(zhì)包括脂肪、磷脂、和固醇、。脂肪是生物體內(nèi)的儲能物質(zhì)。除此以外,脂肪還有保溫、緩沖、減壓的作用;磷脂是構(gòu)成包括細(xì)胞膜在內(nèi)的膜物質(zhì)重要成分;固醇類物質(zhì)主要包括膽固醇、性激素、維生素D等,這些物質(zhì)對于生物體維持正常的生命活動,起著重要的調(diào)節(jié)作用。
多糖、蛋白質(zhì)、核酸等都是生物大分子,組成它們的基本單位分別是單糖(葡萄糖)﹑氨基酸和核苷酸,這些基本單位稱為單體,這些生物大分子就稱為單體的多聚體,每一個單體都以若干個相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架,由許多單體連接成多聚體。4、細(xì)胞內(nèi)有機物質(zhì)的鑒定:糖類中的還原糖能與斐林試劑發(fā)生作用,生成磚紅色沉淀;
脂肪可以被蘇丹Ⅲ染成橘黃色;Ⅳ染成紅色;蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng)。在還原糖的檢測中,斐林試劑甲液和乙液應(yīng)等量混合均勻后再使用,并且要水裕加熱;在蛋白質(zhì)的檢測中,在組織樣液中應(yīng)先加入雙縮脲試劑A液1ml,再加入雙縮脲試劑B液4滴,不需加熱。
甲基綠能使DNA呈現(xiàn)綠色,吡羅紅能使RNA呈現(xiàn)紅色,因此利用這兩種染色劑將細(xì)胞染色,可以顯示DNA和RNA在細(xì)胞中的分布。在此實驗中,鹽酸的作用是改變膜的通透性,加速色素進(jìn)入細(xì)胞。用人的口腔上皮細(xì)胞做實驗材料,此實驗的步驟是制片、水解、沖洗涂片、染色、觀察。5、細(xì)胞中的無機物
水是活細(xì)胞中含量最多的化合物。不同種類的生物體中,水的含量不同;不同的組織﹑器官中,水的含量也不同。
細(xì)胞中水的存在形式有自由水和結(jié)合水兩種,結(jié)合水與其他物質(zhì)相結(jié)合,是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分,約占4.5%;自由水以游離的形式存在,是細(xì)胞的良好溶劑,也可以直接參與生物化學(xué)反應(yīng),還可以運輸營養(yǎng)物質(zhì)和廢物??偠灾鞣N生物體的一切生命活動都離不開水。
細(xì)胞內(nèi)無機鹽大多數(shù)以離子狀態(tài)存在,其含量雖然很少,但卻有多方面的重要作用:有些無機鹽是細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成成分,如Fe是血紅蛋白的主要成分,Mg是葉綠素分子必需的成分;許多無機鹽離子對于維持細(xì)胞和生物體的生命活動有重要作用,如血液中鈣離子含量太低就會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象;無機鹽對于維持細(xì)胞的酸堿平衡也很重要。三、細(xì)胞結(jié)構(gòu):除了病毒等少數(shù)生物之外,所有的生物體都是由細(xì)胞構(gòu)成的。細(xì)胞是生物體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。病毒的化學(xué)成分為:DNA和蛋白質(zhì)或RNA和蛋白質(zhì)
(一)、真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能
1、細(xì)胞壁:植物細(xì)胞在細(xì)胞膜的外面有一層細(xì)胞壁,其主要成分為纖維素和果膠,可用纖維素酶和果膠酶來除去。細(xì)胞壁作用為支持和保護(hù)。細(xì)菌的細(xì)胞壁的主要成分是肽聚糖。
2、細(xì)胞膜:主要由脂質(zhì)(磷脂)分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成,其中脂質(zhì)最多,約占50%;此外,還有少量的糖類。在組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中,磷脂最豐富。細(xì)胞膜的功能是將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流
3、細(xì)胞質(zhì):在細(xì)胞膜以內(nèi),核膜以外的部分叫細(xì)胞質(zhì)?;罴?xì)胞的細(xì)胞質(zhì)處于不斷流動的狀態(tài),細(xì)胞質(zhì)主要包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。
(1)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)含有水、無機鹽、脂質(zhì)、糖類、氨基酸、核苷酸、多種酶,在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行著多種化學(xué)反應(yīng)。
(2)、細(xì)胞器線粒體:廣泛存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,它是有氧呼吸主要場所,被喻為"動力車間"。光鏡下線粒體為橢球形,電鏡下觀察,它是由雙層膜構(gòu)成的。外膜使它與周圍的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開,內(nèi)膜的某些部位向內(nèi)折疊形成嵴,使線粒體內(nèi)的膜面積增加。在線粒體內(nèi)有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶,還含有少量的DNA。葉綠體:葉綠體是植物、葉肉、細(xì)胞特有的細(xì)胞器。葉綠體是綠色植物的光合作用細(xì)胞中,進(jìn)行的細(xì)胞器,被稱為"養(yǎng)料制造車間"和"能量轉(zhuǎn)換站"。在電鏡下可以看到葉綠體外面有雙層膜,內(nèi)部含有幾個到幾十個由囊狀的結(jié)構(gòu)堆疊成的基粒,其間充滿了基質(zhì)。這些囊狀結(jié)構(gòu)被稱為類囊體,其上含有葉綠素。內(nèi)質(zhì)網(wǎng):內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由單層膜連接而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),大大增加了細(xì)胞內(nèi)的膜面積,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工有關(guān),也是脂質(zhì)合成的"車間"。核糖體:細(xì)胞內(nèi)的顆粒狀小體,它除了一部分附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上之外,還有一部分游離在細(xì)胞質(zhì)中。核糖體是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的場所,被稱為"生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機器"。高爾基體:高爾基體本身不能合成蛋白質(zhì),但可以對蛋白質(zhì)進(jìn)行加工分類和包裝,植物細(xì)胞分裂過程中,高爾基體與細(xì)胞壁的形成有關(guān)。液泡:成熟的植物細(xì)胞都有液泡。液泡內(nèi)有細(xì)胞液,其中含有糖類、無機鹽、色素、蛋白質(zhì)等物質(zhì),對細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境起著調(diào)節(jié)作用,可以使細(xì)胞保持一定的形狀,保持膨脹狀態(tài)。中心體:動物細(xì)胞和低等植物細(xì)胞中有中心體,每個中心體由兩個互相垂直排列的中心粒,及其周圍物質(zhì)組成。動物細(xì)胞的中心體與有絲分裂有關(guān)。溶酶體:是細(xì)胞內(nèi)具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器,它含有多種水解酶,能分解多種物質(zhì)。
4、細(xì)胞核:每個真核細(xì)胞通常只有一個細(xì)胞核,而有的細(xì)胞有兩個以上的細(xì)胞核,如人的肌肉細(xì)胞,有的細(xì)胞卻沒有細(xì)胞核,如哺乳動物的紅細(xì)胞細(xì)胞。
(1)、結(jié)構(gòu):在電鏡下觀察經(jīng)過固定、染色的有絲分裂間期的真核細(xì)胞可知其細(xì)胞核主要結(jié)構(gòu)有:核膜、核仁、染色質(zhì)
核膜由雙層膜構(gòu)成,膜上有核孔,是細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間物質(zhì)交換和信息交流的孔道。
核仁在不同種類的生物中,形態(tài)和數(shù)量不同,它在細(xì)胞分裂過程中周期性地消失和重現(xiàn)。核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
染色質(zhì)主要由DNA和蛋白質(zhì)組成,能被堿性染料染成深色。在細(xì)胞有絲分裂間期,染色質(zhì)呈絲狀,并交織成網(wǎng);在分裂期染色質(zhì)螺旋化化,縮短變粗,變成一條圓柱狀或桿狀的染色體,因此,染色質(zhì)和染色體是細(xì)胞中同種物質(zhì)在不同時期的兩種形態(tài)。(2)、功能:細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)和的主要場所,是細(xì)胞和細(xì)胞的控制中心,因此,細(xì)胞核是細(xì)胞中最重要的部分。儲存、復(fù)制、代謝、遺傳
5、細(xì)胞的生物膜系統(tǒng):細(xì)胞器膜和細(xì)胞膜、核膜等結(jié)構(gòu),共同構(gòu)成細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)。
細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞的生命活動中起著極其重要的作用。首先,細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境,同時在細(xì)胞與環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的過程中也起著決定性的作用。第二,細(xì)胞的許多重要的化學(xué)反應(yīng)都在生物膜上進(jìn)行。細(xì)胞內(nèi)的廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點,為各種化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行創(chuàng)造了有利條件。第三,細(xì)胞內(nèi)的生物膜把細(xì)胞分隔成一個個小的區(qū)室,這樣就使得細(xì)胞內(nèi)能夠同時進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng),而不會相互干擾,保證了細(xì)胞的生命活動高效、有序地進(jìn)行。四、物質(zhì)出入細(xì)胞的方式1、"水分進(jìn)出哺乳動物紅細(xì)胞的狀況"的三幅圖片(見課本P60)。
正常生活著的紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機物能夠透過細(xì)胞膜到膜外嗎?不會
根據(jù)現(xiàn)象判斷紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于什么膜?答:半透膜
當(dāng)外界溶液的濃度低時,紅細(xì)胞一定會吸水而漲破嗎?答:不是
紅細(xì)胞吸水或失水的多少取決于什么?答:兩邊溶液中水的相對含量的差值。
2、對于植物細(xì)胞來說水分要進(jìn)出細(xì)胞必須要通過原生質(zhì)層。原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜,植物細(xì)胞膜和液泡膜都是生物膜,(P61)他們具有與紅細(xì)胞的細(xì)胞膜基本相同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。上述的事例與紅細(xì)胞的失水和吸水很相似。
3、紫色洋蔥鱗片葉細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原中央液泡大小原生質(zhì)層的位置細(xì)胞大小30%蔗糖溶液變?。?xì)胞失水)原生質(zhì)層脫離細(xì)胞壁變小清水逐漸恢復(fù)原來大?。?xì)胞吸水)原生質(zhì)層恢復(fù)原來位置基本不變4、在建立生物膜模型的過程中,實驗技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動作用。如電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在;冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認(rèn)識到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對稱;熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實驗又證明了膜的流動性等。沒有這些技術(shù)的支持,人類的認(rèn)識便不能發(fā)展。
5、闡述流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容P68。6、物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式運輸方式運輸方向是否需要載體是否消耗能量示例自由擴散高濃度到低濃度否否水、氣體、脂類(因為細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì),如甘油)主動運輸?shù)蜐舛鹊礁邼舛仁鞘菐缀跛须x子、氨基酸、葡萄糖等協(xié)助擴散高濃度到低濃度是否主動運輸?shù)囊饬x是保證活細(xì)胞按照生命活動需要,主動吸收營養(yǎng)物質(zhì),排出代謝廢物和有害物質(zhì)。五、酶和ATP1、美國科學(xué)家薩姆納通過實驗證實酶是一類具有催化作用的蛋白質(zhì),科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用??傊甘腔罴?xì)胞產(chǎn)生的一類催化作用的有機物,胃蛋白酶、唾液淀粉酶等絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是RNA。不能說所有的蛋白質(zhì)和RNA都是酶,只是具有催化作用的蛋白質(zhì)或RNA,才稱為酶。酶的特性有高效性、專一性、需要適宜的條件。2、進(jìn)行有關(guān)的實驗和探究,學(xué)會控制自變量,觀察和檢測因變量的變化,以及設(shè)置對照組和重復(fù)實驗。
3、ATP中文名叫三磷酸腺苷,結(jié)構(gòu)式簡寫A-p~p~p,幾乎所有生命活動的能量直接來自ATP的水解,由ADP合成ATP所需能量,動物來自呼吸作用,植物來自光合作用和呼吸作用,ATP可在細(xì)胞器線粒體或葉綠體中和在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成。在細(xì)胞內(nèi)ATP含量很少,轉(zhuǎn)化很快,熟悉89頁圖。
4、構(gòu)成生物體的活細(xì)胞,內(nèi)部時刻進(jìn)行著ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化,同時也就伴隨有能量的釋放和儲存。故把ATP比喻成細(xì)胞內(nèi)流通著的"通用貨幣"。六、光合作用與呼吸作用1、光合作用(1)原理:植物與動物不同,它們沒有消化系統(tǒng),因此它們必須依靠其他的方式來進(jìn)行對營養(yǎng)的攝取。就是所謂的自養(yǎng)生物。對于綠色植物來說,在陽光充足的白天,它們將利用陽光的能量來進(jìn)行光合作用,以獲得生長發(fā)育必需的養(yǎng)分。這個過程的關(guān)鍵參與者是內(nèi)部的葉綠體。葉綠體在陽光的作用下,把經(jīng)有氣孔進(jìn)入葉子內(nèi)部的二氧化碳和由根部吸收的水轉(zhuǎn)變成為葡萄糖,同時釋放氧氣:
6CO2+12H2O→C6H12O6+6O2+6H2O
(2)注意事項:上式中等號兩邊的水不能抵消,雖然在化學(xué)上式子顯得很特別。原因是左邊的水,是植物吸收所得,而且用于制造氧氣和提供電子和氫離子。而右邊的水分子的氧原子則是來自二氧化碳。為了更清楚地表達(dá)這一原料產(chǎn)物起始過程,人們更習(xí)慣在等號左右兩邊都寫上水分子,或者在右邊的水分子右上角打上星號。
(3)光反應(yīng)和暗反應(yīng)(高中生物課本中稱之為暗反應(yīng),也有些地方稱之為碳反應(yīng))
光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個步驟
(4)光反應(yīng):條件:光,色素,光反應(yīng)酶;場所:囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上;影響因素:光強度,水分供給
植物光合作用的兩個吸收峰:葉綠素a,b的吸收峰過程:葉綠體膜上的兩套光合作用系統(tǒng):光合作用系統(tǒng)一和光合作用系統(tǒng)二,(光合作用系統(tǒng)一比光合作用系統(tǒng)二要原始,但電子傳遞先在光合系統(tǒng)二開始)在光照的情況下,分別吸收680nm和700nm波長的光子,作為能量,將從水分子光解光程中得到電子不斷傳遞,(能傳遞電子得僅有少數(shù)特殊狀態(tài)下的葉綠素a);最后傳遞給輔酶NADP。而水光解所得的氫離子則因為順濃度差通過類囊體膜上的蛋白質(zhì)復(fù)合體從類囊體內(nèi)向外移動到基質(zhì),勢能降低,其間的勢能用于合成ATP,以供暗反應(yīng)所用。而此時勢能已降低的氫離子則被氫載體NADP帶走。一分子NADP可攜帶兩個氫離子。這個NADPH+H離子則在暗反應(yīng)里面充當(dāng)還原劑的作用。
意義:1:光解水(又稱水的光解),產(chǎn)生氧氣。2:將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,產(chǎn)生ATP,為暗反應(yīng)提供能量。3:利用水光解的產(chǎn)物氫離子,合成NADPH+H離子,為暗反應(yīng)提供還原劑【H】(還原氫)。
(5)暗反應(yīng)(碳反應(yīng)):實質(zhì)是一系列的酶促反應(yīng)
條件:無光也可,暗反應(yīng)酶(但因為只有發(fā)生了光反應(yīng)才能持續(xù)發(fā)生,所以不再稱為暗反應(yīng))場所:葉綠體基質(zhì)影響因素:溫度,二氧化碳濃度
過程:不同的植物,暗反應(yīng)的過程不一樣,而且葉片的解剖結(jié)構(gòu)也不相同。這是植物對環(huán)境的適應(yīng)的結(jié)果。暗反應(yīng)可分為C3,C4和CAM三種類型。三種類型是因二氧化碳的固定這一過程的不同而劃分的。
C3反應(yīng)類型:植物通過氣孔將CO2由外界吸入細(xì)胞內(nèi),通過自由擴散進(jìn)入葉綠體。葉綠體中含有C5。起到將CO2固定成為C3的作用。C3再與【H】及ATP提供的能量反應(yīng),生成糖類(CH2O)并還原出C5。被還原出的C5繼續(xù)參與暗反應(yīng)。
(6)光暗反映的有關(guān)化學(xué)方程式
H20→2H+1/2O2(水的光解)NADP++2e-+H+→NADPH(遞氫)ADP+Pi→ATP(遞能)CO2+C5化合物→C3化合物(二氧化碳的固定)C3化合物→(CH2O)+C5化合物(有機物的生成或稱為C3的還原)ATP→ADP+PI(耗能)
能量轉(zhuǎn)化過程:光能→不穩(wěn)定的化學(xué)能(能量儲存在ATP的高能磷酸鍵)→穩(wěn)定的化學(xué)能(糖類即淀粉的合成)
注意:光反應(yīng)只有在光照條件下進(jìn)行;而暗反應(yīng)在有光和無光的條件下都可以進(jìn)行。
2、呼吸作用生物的生命活動都需要消耗能量,這些能量來自生物體內(nèi)糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機物的氧化分解。生物體內(nèi)的有機物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解,最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物,并且釋放出能量的總過程,叫做呼吸作用(又叫生物氧化)。生物的呼吸作用包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。
有氧呼吸是指細(xì)胞在氧的參與下,通過酶的催化作用,把糖類等有機物徹底氧化分解,產(chǎn)生出二氧化碳和水,同時釋放出大量能量的過程。有氧呼吸是高等動物和植物進(jìn)行呼吸作用的主要形式,因此,通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸。細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所是線粒體。一般說來,葡萄糖是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸時最常利用的物質(zhì)。
有氧呼吸的全過程,可以分為三個階段:第一個階段,一個分子的葡萄糖分解成兩個分子的丙酮酸,在分解的過程中產(chǎn)生少量的氫(用[H]表示),同時釋放出少量的能量。這個階段是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的;第二個階段,丙酮酸經(jīng)過一系列的反應(yīng),分解成二氧化碳和氫,同時釋放出少量的能量。這個階段是在線粒體中進(jìn)行的;第三個階段,前兩個階段產(chǎn)生的氫,經(jīng)過一系列的反應(yīng),與氧結(jié)合而形成水,同時釋放出大量的能量。這個階段也是在線粒體中進(jìn)行的。以上三個階段中的各個化學(xué)反應(yīng)是由不同的酶來催化的。在生物體內(nèi),1mol的葡萄糖在徹底氧化分解以后,共釋放出2870kJ的能量,其中有1161kJ左右的能量儲存在ATP中,其余的能量都以熱能的形式散失了。
無氧呼吸一般是指細(xì)胞在無氧條件下,通過酶的催化作用,把葡萄糖等有機物質(zhì)分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物,同時釋放出少量能量的過程。這個過程對于高等植物、高等動物和人來說,稱為無氧呼吸。如果用于微生物(如乳酸菌、酵母菌),則習(xí)慣上稱為發(fā)酵。細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。蘋果儲藏久了,為什么會有酒味?高等植物在水淹的情況下,可以進(jìn)行短時間的無氧呼吸,將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳,并且釋放出少量的能量,以適應(yīng)缺氧的環(huán)境條件。高等動物和人體在劇烈運動時,盡管呼吸運動和血液循環(huán)都大大加強了,但是仍然不能滿足骨骼肌對氧的需要,這時骨骼肌內(nèi)就會出現(xiàn)無氧呼吸。高等動物和人體的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。此外,還有一些高等植物的某些器官在進(jìn)行無氧呼吸時也可以產(chǎn)生乳酸,如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等。無氧呼吸的全過程,可以分為兩個階段:第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同;第二個階段是丙酮酸在不同酶的催化下,分解成酒精和二氧化碳,或者轉(zhuǎn)化成乳酸。以上兩個階段中的各個化學(xué)反應(yīng)是由不同的酶來催化的。在無氧呼吸中,葡萄糖氧化分解時所釋放出的能量,比有氧呼吸釋放出的要少得多。例如,1mol的葡萄糖在分解成乳酸以后,共放出196.65kJ的能量,其中有61.08kJ的能量儲存在ATP中,其余的能量都以熱能的形式散失了。
無氧呼吸與有氧呼吸:
在遠(yuǎn)古時期,地球的大氣中沒有氧氣,那時的微生物適應(yīng)在無氧的條件下生活,所以這些微生物(專性厭氧微生物)體內(nèi)缺乏氧化酶類,至今仍只能在無氧的條件下生活。隨著地球上綠色植物的出現(xiàn),大氣中出現(xiàn)了氧氣,于是也出現(xiàn)了體內(nèi)具有有氧呼吸酶系統(tǒng)的好氧微生物??梢?,有氧呼吸是在無氧呼吸的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。盡管現(xiàn)今生物體的呼吸形式主要是有氧呼吸,但仍保留有無氧呼吸的能力。由上述分析可以看出,無氧呼吸和有氧呼吸有明顯的不同。
無氧呼吸和有氧呼吸的過程雖然有明顯的不同,但是并不是完全不同。從葡萄糖到丙酮酸,這個階段完全相同,只是從丙酮酸開始,它們才分別沿著不同的途徑形成不同的產(chǎn)物:在有氧條件下,丙酮酸徹底氧化分解成二氧化碳和水,全過程釋放較多的能量;在無氧條件下,丙酮酸則分解成為酒精和二氧化碳,或者轉(zhuǎn)化成乳酸,全過程釋放較少的能量。
硝化細(xì)菌是兼性呼吸
呼吸作用的意義:對生物體來說,呼吸作用具有非常重要的生理意義,這主要表現(xiàn)在以下兩個方面:第一,呼吸作用能為生物體的生命活動提供能量。呼吸作用釋放出來的能量,一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏⑹?,另一部分儲存在ATP中。當(dāng)ATP在酶的作用下分解時,就把儲存的能量釋放出來,用于生物體的各項生命活動,如細(xì)胞的分裂,植株的生長,礦質(zhì)元素的吸收,肌肉的收縮,神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)等。第二,呼吸過程能為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。在呼吸過程中所產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物,可以成為合成體內(nèi)一些重要化合物的原料。例如,葡萄糖分解時的中間產(chǎn)物丙酮酸是合成氨基酸的原料。
發(fā)酵工程:發(fā)酵工程是指采用工程技術(shù)手段,利用生物,主要是微生物的某些功能,為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品,或者直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。人們熟知的利用酵母菌發(fā)酵制造啤酒、果酒、工業(yè)酒精,利用乳酸菌發(fā)酵制造奶酪和酸牛奶,利用真菌大規(guī)模生產(chǎn)青霉素等都是這方面的例子。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,發(fā)酵技術(shù)也有了很大的發(fā)展,并且已經(jīng)進(jìn)入能夠人為控制和改造微生物,使這些微生物為人類生產(chǎn)產(chǎn)品的現(xiàn)代發(fā)酵工程階段?,F(xiàn)代發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的一個重要組成部分,具有廣闊的應(yīng)用前景。例如,利用DNA重組技術(shù)有目的地改造原有的菌種并且提高其產(chǎn)量;利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)藥品,如人的胰島素、干擾素和生長素等。
呼吸作用過程:有機物+氧(通過線粒體)→二氧化碳+水+能量七、細(xì)胞分裂細(xì)胞增殖是生物的重要生命特征。細(xì)胞以分裂方式增殖,通過它,單細(xì)胞生物能產(chǎn)生后代,多細(xì)胞生物則可以由一個受精卵經(jīng)過分裂和分化,最終發(fā)育為一個多細(xì)胞個體。在增殖過程中可以將復(fù)制的遺傳物質(zhì)分配到兩個子細(xì)胞中去,可見,細(xì)胞增殖是生物體生長、發(fā)育、繁殖、遺傳的基礎(chǔ)。
真核細(xì)胞的分裂方式有有絲分裂、無絲分裂和減數(shù)分裂。(一)、有絲分裂
體細(xì)胞的有絲分裂具有細(xì)胞周期,它是指連續(xù)分裂的細(xì)胞從一次分裂開始時開始,到下一次分裂完成時為此,包括分裂間期期和分裂期。
1、分裂間期:DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成,同時細(xì)胞有適度的增長,對于細(xì)胞分裂來說,它是整個周期中為分裂期作準(zhǔn)備的階段。
2、分裂期
(1)前期:最明顯的變化是染色質(zhì)絲螺旋纏繞,縮短變粗,成為染色體,此時每條染色體都含有兩條染色單體,由一個著絲點相連,稱為姐妹染色單體。同時,核仁解體,核摸消失,紡錘絲形成紡錘體。
(2)中期:染色體清晰可見,每條染色體的著絲點都排列在細(xì)胞中央的一個平面上,染色體的形態(tài)比較穩(wěn)定,數(shù)目比較清晰,便于觀察。(3)后期:每個著絲點一分為二,姐妹染色單體隨之分離,形成兩條子染色體,在紡錘絲的牽引下向細(xì)胞兩極運動。
(4)末期:染色體到達(dá)兩極后,逐漸變成絲狀的染色質(zhì),同時紡錘體消失,核仁、核模重新出現(xiàn),將染色質(zhì)包圍起來,形成兩個新的子細(xì)胞,然后細(xì)胞一分為二。
(5)動植物細(xì)胞有絲分裂比較植物動物紡錘體形成方式由細(xì)胞的兩極由中心體細(xì)胞一分為二方式意義(二)、無絲分裂:比較簡單,一般是細(xì)胞核延長,從核的中部向內(nèi)凹進(jìn),分裂為兩個細(xì)胞核,接著整個細(xì)胞從中間分裂為兩個細(xì)胞。沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體,故名無絲分裂,如蛙的紅細(xì)胞的分裂。八、細(xì)胞的分化癌變衰老(1)細(xì)胞分化:指在個體發(fā)育中,由一個或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。它是一種持久性的變化,發(fā)生在生物體的整個生命過程中,但在胚胎時期達(dá)到最大限度。經(jīng)過細(xì)胞分化,生物體內(nèi)會形成各種不同的細(xì)胞和組織,這種穩(wěn)定性的差異是不可逆的。細(xì)胞分化程度:體細(xì)胞>胚胎細(xì)胞>受精卵
但科學(xué)研究證實,高度分化的植物細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力,即保持著全能性。細(xì)胞全能性是指生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能的特性。生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全部的遺傳信息,都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部遺傳物質(zhì)。理論上,生物體的每一個活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。細(xì)胞全能性的大小:受精卵>胚胎細(xì)胞>體細(xì)胞
通常情況下,生物體內(nèi)細(xì)胞并沒有表現(xiàn)出全能性,而是分化成為不同的細(xì)胞、組織,這是基因在特定的時間和空間條件下基因的選擇性表達(dá)的結(jié)果。(2)、細(xì)胞的癌變:在個體發(fā)育過程中,大多數(shù)細(xì)胞能夠正常分化。但是有些細(xì)胞在致癌因子的作用下,不能正常分化,而變成不受有機體控制的、連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞,這種細(xì)胞就是癌細(xì)胞。癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比,具有以下特點:能夠無限增殖形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化;癌細(xì)胞表面糖蛋白減少;容易在體內(nèi)擴散,轉(zhuǎn)移。由于細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少,使得細(xì)胞彼此之間的黏著性減小,導(dǎo)致癌細(xì)胞容易在有機體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。
目前認(rèn)為引起癌變的因子主要有三類:第一類物理致癌因子,如輻射致癌;第二類是化學(xué)致癌因子,如砷、苯、煤焦油等;再一類是病毒致癌因子,引起癌變的病毒叫做致癌病毒。另外,科學(xué)家已證實,癌細(xì)胞是由于原癌基因激活為癌基因而引起的。
(3)、細(xì)胞的衰老:生物體內(nèi)的細(xì)胞多數(shù)要經(jīng)過未分化、分裂、分化和死亡這幾個階段。因此,細(xì)胞的衰老和死亡是一種正常的生命現(xiàn)象。衰老細(xì)胞具有的主要特征有以下幾點:
(1)細(xì)胞內(nèi)的水分減少,結(jié)果使細(xì)胞萎縮,體積變小,細(xì)胞新陳代謝的速率減慢;(2)衰老細(xì)胞內(nèi),酶的活性減低,如人的頭發(fā)變白是由于黑色素細(xì)胞衰老時,酪氨酸酶活性的活性降低;(3)細(xì)胞內(nèi)的色素會隨著細(xì)胞的衰老而積累,影響細(xì)胞的物質(zhì)交流和信息傳遞等正常的生理功能,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡;(4)細(xì)胞膜通透性改變,物質(zhì)運輸能力降低。(4)、細(xì)胞凋亡:基因決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程,是一種正常的自然生理過程,如蝌蚪尾消失,它對于多細(xì)胞生物體正常發(fā)育,維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定以及抵御外界因素干擾具有非常關(guān)鍵作用。
細(xì)胞壞死:由于電、熱、冷、機械等不利因素影響導(dǎo)致細(xì)胞非正常性死亡,不受基因控制。2024年高考生物必修2全冊基礎(chǔ)知識點完整版總結(jié)提綱(精華版)第一章、遺傳因子的發(fā)現(xiàn)第一節(jié)孟德爾豌豆雜交試驗(一)1.孟德爾之所以選取豌豆作為雜交試驗的材料是由于:(1)豌豆是自花傳粉植物,且是閉花授粉的植物;(2)豌豆花較大,易于人工操作;(3)豌豆具有易于區(qū)分的性狀。2.遺傳學(xué)中常用概念及分析(1)性狀:生物所表現(xiàn)出來的形態(tài)特征和生理特性。相對性狀:一種生物同一種性狀(如毛色)的不同表現(xiàn)類型(黃、白)。區(qū)分:兔的長毛和短毛;人的卷發(fā)和直發(fā)等;兔的長毛和黃毛;牛的黃毛和羊的白毛性狀分離:雜種后代中,同時出現(xiàn)顯性性狀和隱性性狀的現(xiàn)象。如在DD×dd雜交實驗中,雜合F1代自交后形成的F2代同時出現(xiàn)顯性性狀(DD及Dd)和隱性性狀(dd)的現(xiàn)象。顯性性狀:在DD×dd雜交試驗中,F(xiàn)1表現(xiàn)出來的性狀;如教材中F1代豌豆表現(xiàn)出高莖,即高莖為顯性。決定顯性性狀的為顯性遺傳因子(基因),用大寫字母表示。如高莖用D表示。隱性性狀:在DD×dd雜交試驗中,F(xiàn)1未顯現(xiàn)出來的性狀;如教材中F1代豌豆未表現(xiàn)出矮莖,即矮莖為隱性。決定隱性性狀的為隱性基因,用小寫字母表示,如矮莖用d表示。(2)純合子:遺傳因子(基因)組成相同的個體。如DD或dd。其特點純合子是自交后代全為純合子,無性狀分離現(xiàn)象。雜合子:遺傳因子(基因)組成不同的個體。如Dd。其特點是雜合子自交后代出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象。(3)雜交:遺傳因子組成不同的個體之間的相交方式。如:DD×ddDd×ddDD×Dd等。自交:遺傳因子組成相同的個體之間的相交方式。如:DD×DDDd×Dd等測交:F1(待測個體)與隱性純合子雜交的方式。如:Dd×dd正交和反交:二者是相對而言的,如甲(♀)×乙(♂)為正交,則甲(♂)×乙(♀)為反交;如甲(♂)×乙(♀)為正交,則甲(♀)×乙(♂)為反交。3.雜合子和純合子的鑒別方法若后代無性狀分離,則待測個體為純合子測交法若后代有性狀分離,則待測個體為雜合子若后代無性狀分離,則待測個體為純合子自交法若后代有性狀分離,則待測個體為雜合子4.常見問題解題方法(1)如后代性狀分離比為顯:隱=3:1,則雙親一定都是雜合子(Dd)即Dd×Dd3D_:1dd(2)若后代性狀分離比為顯:隱=1:1,則雙親一定是測交類型。即為Dd×dd1Dd:1dd(3)若后代性狀只有顯性性狀,則雙親至少有一方為顯性純合子。即DD×DD或DD×Dd或DD×dd5.分離定律實質(zhì)就是在形成配子時,等位基因隨減數(shù)第一次分裂后期同源染色體的分開而分離,分別進(jìn)入到不同的配子中。第二節(jié)孟德爾豌豆雜交試驗(二)1.兩對相對性狀雜交試驗中的有關(guān)結(jié)論(1)兩對相對性狀由兩對等位基因控制,且兩對等位基因分別位于兩對同源染色體。(2)F1減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時,等位基因一定分離,非等位基因(位于非同源染色體上的非等位基因)自由組合,且同時發(fā)生。(3)F2中有16種組合方式,9種基因型,4種表現(xiàn)型,比例9:3:3:1YYRR1/16YYRr2/16親本類型雙顯(Y_R_)YyRR2/169/16黃圓親本類型YyRr4/16純隱(yyrr)yyrr1/161/16綠皺YYrr1/16重組類型單顯(Y_rr)YYRr2/163/16黃皺重組類型yyRR1/16單顯(yyR_)yyRr2/163/16綠圓注意:上述只符合親本為YYRR×yyrr,但親本為YYrr×yyRR,F(xiàn)2中重組類型為10/16,親本類型為6/16。2.常見組合問題(自由組合定律的解題方法統(tǒng)一用分枝法[先一對一對分析,再進(jìn)行組合]:可簡化為用分離定理來解決,即先求一對相對性狀,最后把結(jié)果相乘,即進(jìn)行組合,因此,要熟記分離定理的6種雜交結(jié)果)(1)配子類型問題,如:AaBbCc產(chǎn)生的配子種類數(shù)為2x2x2=8種(2)基因型類型,如:AaBbCc×AaBBCc,后代基因型數(shù)為多少?先分解為三個分離定律:Aa×Aa后代3種基因型(1AA:2Aa:1aa)Bb×BB后代2種基因型(1BB:1Bb)Cc×Cc后代3種基因型(1CC:2Cc:1cc),所以其雜交后代有3x2x3=18種類型。(3)表現(xiàn)類型問題,如:AaBbCc×AabbCc,后代表現(xiàn)數(shù)為多少?先分解為三個分離定律:Aa×Aa后代2種表現(xiàn)型Bb×bb后代2種表現(xiàn)型Cc×Cc后代2種表現(xiàn)型所以其雜交后代有2x2x2=8種表現(xiàn)型。3.自由組合定律,實質(zhì)是形成配子時,成對的基因彼此分離,決定不同性狀的基因自由組合。4.常見遺傳學(xué)符號符號PF1F2×♀♂含義親本子一代子二代雜交自交母本父本5.孟德爾實驗成功的原因:(1)正確選用實驗材料:豌豆是嚴(yán)格自花傳粉植物(閉花授粉),自然狀態(tài)下一般是純種㈡具有易于區(qū)分的性狀;(2)由一對相對性狀到多對相對性狀的研究;(3)分析方法:統(tǒng)計學(xué)方法對結(jié)果進(jìn)行分析(4)實驗程序:假說-演繹法;觀察分析(為什么F2中出現(xiàn)3:1)——提出假說(4點)——演繹推理——實驗驗證(測交)知識結(jié)構(gòu):精子的形成過程減數(shù)分裂卵細(xì)胞形成過程減數(shù)分裂和受精作用配子中染色體組合的多樣性受精作用受精作用的過程和實質(zhì)1.正確區(qū)分染色體、染色單體、同源染色體和四分體(1)染色體和染色單體:細(xì)胞分裂間期,染色體經(jīng)過復(fù)制成由一個著絲點連著的兩條姐妹染色單體。所以此時染色體數(shù)目要根據(jù)著絲點判斷,即一個著絲點就代表一條染色體。(2)同源染色體和四分體:同源染色體指形態(tài)、大小一般相同,一條來自母方,一條來自父方,且能在減數(shù)第一次分裂過程中可以兩兩配對的一對染色體(有絲分裂中也有同源染色體,但不聯(lián)會)。四分體指減數(shù)第一次分裂同源染色體聯(lián)會后每對同源染色體中含有四條姐妹染色單體。(3)一對同源染色體=一個四分體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子。2.減數(shù)分裂過程中遇到的一些概念同源染色體:(上面已經(jīng)有了)聯(lián)會:同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象。四分體:(上面已經(jīng)有了)交叉互換:指四分體時期,非姐妹染色單體發(fā)生纏繞,并交換部分片段的現(xiàn)象。減數(shù)分裂:是有性生殖的生物在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。3.減數(shù)分裂特點:復(fù)制一次,分裂兩次。結(jié)果:染色體數(shù)目減半(染色體數(shù)目減半實際發(fā)生在減數(shù)第一次分裂,第二次分裂類似有絲分裂)。場所:生殖器官內(nèi)(動物的精巢、卵巢;植物的花藥、胚珠;精巢、卵巢內(nèi)既有有絲分裂,又有減數(shù)分裂)過程:精子的形成過程:卵細(xì)胞的形成過程:1個精原細(xì)胞(2n)1個卵原細(xì)胞(2n)↓間期:染色體復(fù)制↓間期:染色體復(fù)制1個初級精母細(xì)胞(2n)1個初級卵母細(xì)胞(2n)↓前期:聯(lián)會、四分體、交叉互換(2n)↓前期:聯(lián)會、四分體…(2n)中期:同源染色體排列在赤道板上(2n)中期:(2n)后期:配對的同源染色體分離(2n)后期:(2n)末期:細(xì)胞質(zhì)均等分裂末期:細(xì)胞質(zhì)不均等分裂(2n)2個次級精母細(xì)胞(n)1個次級卵母細(xì)胞+1個極體(n)↓前期:(n)↓前期:(n)中期:(n)中期:(n)后期:染色單體分開成為兩組染色體(2n)后期:(2n)末期:細(xì)胞質(zhì)均等分離(n)末期:(n)4個精細(xì)胞:(n)1個卵細(xì)胞:(n)+3個極體(n)↓變形4個精子(n)4.精子與卵細(xì)胞形成的異同點比較項目不同點相同點精子的形成卵細(xì)胞的形成染色體復(fù)制復(fù)制一次第一次分裂一個初級精母細(xì)胞(2n)產(chǎn)生兩個大小相同的次級精母細(xì)胞(n)一個初級卵母細(xì)胞(2n)(細(xì)胞質(zhì)不均等分裂)產(chǎn)生一個次級卵母細(xì)胞(n)和一個第一極體(n)同源染色體聯(lián)會,形成四分體,同源染色體分離,非同源染色體自由組合,細(xì)胞質(zhì)分裂,子細(xì)胞染色體數(shù)目減半第二次分裂兩個次級精母細(xì)胞形成四個同樣大小的精細(xì)胞(n)一個次級卵母細(xì)胞(細(xì)胞質(zhì)不均等分裂)形成一個大的卵細(xì)胞(n)和一個小的第二極體。第一極體分裂(均等)成兩個第二極體著絲點分裂,姐妹染色單體分開,分別移向兩極,細(xì)胞質(zhì)分裂,子細(xì)胞染色體數(shù)目不變有無變形精細(xì)胞變形形成精子無變形分裂結(jié)果產(chǎn)生四個有功能的精子(n)只產(chǎn)生一個有功能的卵細(xì)胞(n)精子和卵細(xì)胞中染色體數(shù)目均減半注:卵細(xì)胞形成無變形過程,而且是只形成一個卵細(xì)胞,卵細(xì)胞體積很大,細(xì)胞質(zhì)中存有大量營養(yǎng)物質(zhì),為受精卵發(fā)育準(zhǔn)備的。5.減數(shù)分裂和有絲分裂主要異同點(要求掌握)比較項目減數(shù)分裂有絲分裂染色體復(fù)制次數(shù)及時間一次,減數(shù)第一次分裂的間期一次,有絲分裂的間期細(xì)胞分裂次數(shù)二次一次聯(lián)會四分體是否出現(xiàn)出現(xiàn)在減數(shù)第一次分裂不出現(xiàn)同源染色體分離減數(shù)第一次分裂后期無分離(有同源染色體)著絲點分裂發(fā)生在減數(shù)第二次分裂后期后期子細(xì)胞的名稱及數(shù)目性細(xì)胞,精細(xì)胞4個或卵1個、極體3個體細(xì)胞,2個子細(xì)胞中染色體變化減半,減數(shù)第一次分裂不變子細(xì)胞間的遺傳組成不一定相同一定相同6.有絲分裂和減數(shù)分裂的圖形的鑒別:(檢索表以二倍體生物為例)1.1細(xì)胞中沒有同源染色體……減數(shù)第二次分裂1.2細(xì)胞中有同源染色體2.1有同源染色體聯(lián)會、形成四分體排列于赤道板或相互分離……減數(shù)第一次分裂例題:判斷下列各細(xì)胞分裂圖屬何種分裂何時期圖。[解析]:甲圖細(xì)胞的每一端均有成對的同源染色體,但無聯(lián)會、四分體、分離等行為,且每一端都有一套形態(tài)和數(shù)目相同的染色體,故為有絲分裂的后期。乙圖有同源染色體,且同源染色體分離,非同源染色體自由組合,故為減數(shù)第一次分裂的后期。丙圖不存在同源染色體,且每條染色體的著絲點分開,姐妹染色單體成為染色體移向細(xì)胞兩極,故為減數(shù)第二次分裂后期。7.受精作用:指卵細(xì)胞和精子相互識別、融合成為受精卵的過程。意義:通過減數(shù)分裂和受精作用,保證了進(jìn)行有性生殖的生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定,從而保證了遺傳的穩(wěn)定和物種的穩(wěn)定;在減數(shù)分裂中,發(fā)生了非同源染色體的自由組合和非姐妹染色單體的交叉互換,增加了配子的多樣性,加上受精時卵細(xì)胞和精子結(jié)合的隨機性,使后代呈現(xiàn)多樣性,有利于生物的進(jìn)化,體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性。8.配子種類問題由于染色體組合的多樣性,使配子也多種多樣,根據(jù)染色體組合多樣性的形成的過程,所以配子的種類可由同源染色體對數(shù)決定,即含有n對同源染色體的精(卵)原細(xì)胞產(chǎn)生配子的種類為2n種。第二節(jié)基因在染色體上薩頓假說推論:基因在染色體上,也就是說染色體是基因的載體。因為基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系。研究方法:類比推理2.基因位于染色體上的實驗證據(jù)果蠅雜交實驗分析摩爾根果蠅眼色的實驗:(A—紅眼基因a—白眼基因X、Y——果蠅的性染色體)P:紅眼(雌)×白眼(雄)P:XAXA×XaY↓↓F1:紅眼F1:XAXa×XAY↓F1雌雄交配↓F2:紅眼(雌雄)白眼(雄)F2:XAXAXAXaXAYXaY3.一條染色體上一般含有多個基因,且這多個基因在染色體上呈線性排列4.基因的分離定律的實質(zhì)基因的自由組合定律的實質(zhì)薩頓假說1.內(nèi)容:基因在染色體上(染色體是基因的載體)2.依據(jù):基因與染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系。①在雜交中保持完整和獨立性②成對存在③一個來自父方,一個來自母方④形成配子時自由組合3.證據(jù):果蠅的限性遺傳紅眼XWXWX白眼XwYXWY紅眼XWXw紅眼XWXW:紅眼XWXw:紅眼XWY:白眼XwY①一條染色體上有許多個基因;②基因在染色體上呈線性排列。4.現(xiàn)代解釋孟德爾遺傳定律①分離定律:等位基因隨同源染色體的分開獨立地遺傳給后代。口訣:無中生有為隱性,隱性遺傳看女病。父子患病為伴性。口訣:無中生有為隱性,隱性遺傳看女病。父子患病為伴性。有中生無為顯性,顯性遺傳看男病。母女患病為伴性。三、伴性遺傳的特點與判斷遺傳病的遺傳方式遺傳特點實例常染色體隱性遺傳病隔代遺傳,患者為隱性純合體白化病、苯丙酮尿癥、常染色體顯性遺傳病代代相傳,正常人為隱性純合體多/并指、軟骨發(fā)育不全伴X染色體隱性遺傳病隔代遺傳,交叉遺傳,患者男性多于女性色盲、血友病伴X染色體顯性遺傳病代代相傳,交叉遺傳,患者女性多于男性抗VD佝僂病伴Y染色體遺傳病傳男不傳女,只有男性患者沒有女性患者人類中的毛耳第三節(jié)伴性遺傳1.伴性(別)遺傳的概念:此類性狀的遺傳控制基因位于性染色體上,因而總是與性別相關(guān)聯(lián)。人類紅綠色盲癥(伴X染色體隱性遺傳病)①致病基因Xa正?;颍篨A②患者:男性XaY女性XaXa正常:男性XAY女性XAXAXAXa(攜帶者)③遺傳特點:⑴男性患者多于女性患者。⑵交叉遺傳。即男性(父親)→女性(女兒攜帶者)→男性(兒子)。⑶一般為隔代遺傳??咕S生素D佝僂?。ò閄染色體顯性遺傳?。僦虏』騒A正?;颍篨a②患者:男性XAY女性XAXAXAXa正常:男性XaY女性XaXa③遺傳特點:⑴女性患者多于男性患者。⑵代代相傳。⑶交叉遺傳現(xiàn)象:男性→女性→男性4.Y染色體遺傳:人類毛耳現(xiàn)象遺傳特點:基因位于Y染色體上,僅在男性個體中遺傳5、伴性遺傳在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用:根據(jù)毛色辨別小雞的雌、雄6、人類遺傳病的判定方法口訣:無中生有必為隱,生女有病為常隱;有中生無必為顯,生女有病為常顯。解釋:父母無病,子女有病——隱性遺傳(無中生有)父母無病,女兒有病——常、隱性遺傳;父母有病,子女無病——顯性遺傳(有中生無)父母有病,女兒無病——常、顯性遺傳注:如果家系圖中患者全為男性(女全正常),且具有世代連續(xù)性,應(yīng)首先考慮伴Y遺傳,無顯隱之分。第三章基因的本質(zhì)第一節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗(1)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗:1928年由英國科學(xué)家格里菲思等人進(jìn)行。實驗材料:S型細(xì)菌、R型細(xì)菌菌落菌體毒性S型細(xì)菌表面光滑(smooth)有莢膜(小鼠很難消滅)→有R型細(xì)菌表面粗糙(rough)無莢膜(小鼠容易消滅)→無結(jié)論:在S型細(xì)菌中存在轉(zhuǎn)化因子可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。(2)、體外轉(zhuǎn)化實驗:1944年由美國科學(xué)家艾弗里等人進(jìn)行。結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì)2.噬菌體侵染細(xì)菌的實驗1、實驗過程:①標(biāo)記噬菌體(35S標(biāo)記蛋白質(zhì),32P標(biāo)記DNA,不能同時標(biāo)記)含35S的培養(yǎng)基含35S的細(xì)菌35S蛋白質(zhì)外殼含35S的噬菌體含32P的培養(yǎng)基含32P的細(xì)菌內(nèi)部DNA含32P的噬菌體②噬菌體侵染細(xì)菌含35S的噬菌體細(xì)菌體內(nèi)沒有放射性35S含32P的噬菌體細(xì)菌體內(nèi)有放射線32P結(jié)果分析:測試結(jié)果表明:侵染過程中,只有32P進(jìn)入細(xì)菌,而35S未進(jìn)入,說明只有親代噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)胞。子代噬菌體的各種性狀,是通過親代的DNA遺傳的。DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。結(jié)論:進(jìn)一步確立DNA是遺傳物質(zhì)3.煙草花葉病毒感染煙草實驗:(1)、實驗過程:(2)、實驗結(jié)果分析與結(jié)論:煙草花葉病毒的RNA能自我復(fù)制,控制生物的遺傳性狀,因此RNA是它的遺傳物質(zhì)(還有HIV)。4、生物的遺傳物質(zhì)非細(xì)胞結(jié)構(gòu):DNA或RNA生物 原核生物:DNA細(xì)胞結(jié)構(gòu)真核生物:DNA結(jié)論:絕大多數(shù)生物[有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物(同時含DAN、RNA)和DNA病毒]的遺傳物質(zhì)是DNA,所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)DNA分子的結(jié)構(gòu)基本單位---脫氧核糖核苷酸(簡稱脫氧核苷酸)2、DNA分子有何特點?⑴穩(wěn)定性:是指DNA分子雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性。⑵多樣性:構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸雖只有4種,配對方式僅2種,但其數(shù)目卻可以成千上萬,更重要的是形成堿基對的排列順序可以千變?nèi)f化,從而決定了DNA分子的多樣性(n對堿基可形成4n種)。⑶特異性:每個特定的DNA分子中具有特定的堿基排列順序,而特定的排列順序代表著遺傳信息,所以每個特定的DNA分子中都貯存著特定的遺傳信息,這種特定的堿基排列順序就決定了DNA分子的特異性。3、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點: ⑴DNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。⑵DNA分子外側(cè)是脫氧核糖和磷酸交替連接而成的基本骨架。⑶DNA分子兩條鏈的內(nèi)側(cè)的堿基按照堿基互補配對原則配對,并以氫鍵互相連接。4、相關(guān)計算(畫圖標(biāo)已知,用好100,堿基互補配對出答案)(文科生了解)(1)A=TC=G(2)(A+C)/(T+G)=1或A+G/T+C=1(3)如果(A1+C1)/(T1+G1)=b那么(A2+C2)/(T2+G2)=1/b(4)(A+T)/(C+G)=(A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=a4.判斷核酸種類(1)如有U無T,則此核酸為RNA;(2)如有T且A=TC=G,則為雙鏈DNA;(3)如有T且A≠TC≠G,則為單鏈DNA;(4)U和T都有,則處于轉(zhuǎn)錄階段。第三節(jié)DNA的復(fù)制一、DNA分子復(fù)制的過程1、概念:以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程2、復(fù)制時間:有絲分裂或減數(shù)第一次分裂間期3.復(fù)制方式:半保留復(fù)制4、復(fù)制條件(1)模板:親代DNA分子兩條脫氧核苷酸鏈(2)原料:4種脫氧核苷酸(3)能量:ATP(4)解旋酶、DNA聚合酶等5、復(fù)制特點:邊解旋邊復(fù)制6、復(fù)制場所:主要在細(xì)胞核中,線粒體和葉綠體也存在。7、復(fù)制意義:保持了遺傳信息的連續(xù)性。三、與DNA復(fù)制有關(guān)的堿基計算(文科生了解)1.一個DNA連續(xù)復(fù)制n次后,DNA分子總數(shù)為:2n2.第n代的DNA分子中,含原DNA母鏈的有2個,占1/(2n-1)3.若某DNA分子中含堿基T為a,(1)則連續(xù)復(fù)制n次,所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為:a(2n-1)(2)第n次復(fù)制時所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為:a·2n-1第四節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段一、.基因的相關(guān)關(guān)系1、與DNA的關(guān)系:①基因的實質(zhì)是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,無遺傳效應(yīng)的DNA片段不能稱之為基因(非基因)。②每個DNA分子包含許多個基因。2、與染色體的關(guān)系:①基因在染色體上呈線性排列。②染色體是基因的主要載體,此外,線粒體和葉綠體中也有基因分布。3、與脫氧核苷酸的關(guān)系:①脫氧核苷酸(A、T、C、G)是構(gòu)成基因的單位。②基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息。4、與性狀的關(guān)系:①基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位。②基因?qū)π誀畹目刂仆ㄟ^控制蛋白質(zhì)分子(酶、結(jié)構(gòu)蛋白)的合成來實現(xiàn)。二、DNA片段中的遺傳信息:遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中;堿基排列順序的千變?nèi)f化構(gòu)成了DNA分子的多樣性,而堿基的特異排列順序,又構(gòu)成了每個DNA分子的特異性。第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、DNA與RNA的異同點核酸項目DNARNA結(jié)構(gòu)通常是雙螺旋結(jié)構(gòu),極少數(shù)病毒是單鏈結(jié)構(gòu)通常是單鏈結(jié)構(gòu)基本單位脫氧核苷酸(4種)核糖核苷酸(4種)五碳糖脫氧核糖核糖堿基A、G、C、TA、G、C、U產(chǎn)生途徑DNA復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制存在部位主要位于細(xì)胞核中染色體上,極少數(shù)位于細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體上主要位于細(xì)胞質(zhì)中功能傳遞和表達(dá)遺傳信息①mRNA:轉(zhuǎn)錄遺傳信息,翻譯的模板②tRNA:運輸特定氨基酸③rRNA:核糖體的組成成分細(xì)胞生物(如人、水稻)內(nèi)含:2種核酸、5種堿基、8種核苷酸病毒含:1種核酸、4種堿基、5種核苷酸2、RNA的類型⑴信使RNA(mRNA)⑵轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)⑶核糖體RNA(rRNA)3、轉(zhuǎn)錄⑴概念:以DNA的一條鏈為模板通過堿基互補配對原則形成信使RNA的過程。⑵轉(zhuǎn)錄的場所主要在細(xì)胞核⑶轉(zhuǎn)錄的模板以DNA的一條鏈為模板⑷轉(zhuǎn)錄的原料4種核糖核苷酸⑸轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物一條單鏈的mRNA⑹轉(zhuǎn)錄的原則堿基互補配對⑺轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的異同(下表)階段項目復(fù)制轉(zhuǎn)錄時間細(xì)胞有絲分裂的間期或減數(shù)第一次分裂間期生長發(fā)育的連續(xù)過程進(jìn)行場所主要細(xì)胞核主要細(xì)胞核模板以DNA的兩條鏈為模板以DNA的一條鏈為模板原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸條件需要特定的酶和ATP需要特定的酶和ATP過程在酶的作用下,兩條扭成螺旋的雙鏈解開,以解開的每段鏈為模板,按堿基互補配對原則(A—T、C—G、T—A、G—C)合成與模板互補的子鏈;子鏈與對應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)在細(xì)胞核中,以DNA解旋后的一條鏈為模板,按照A—U、G—C、T—A、C—G的堿基互補配對原則,形成mRNA,mRNA從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中,與核糖體結(jié)合產(chǎn)物兩個雙鏈的DNA分子一條單鏈的mRNA特點邊解旋邊復(fù)制;半保留式復(fù)制(每個子代DNA含一條母鏈和一條子鏈)邊解旋邊轉(zhuǎn)錄;DNA雙鏈分子全保留式轉(zhuǎn)錄(轉(zhuǎn)錄后DNA仍保留原來的雙鏈結(jié)構(gòu));只轉(zhuǎn)錄部分基因遺傳信息的傳遞方向遺傳信息從親代DNA傳給子代DNA分子遺傳信息由DNA傳到RNA二、遺傳信息的翻譯;1、遺傳信息、密碼子和反密碼子遺傳信息密碼子反密碼子概念基因中脫氧核苷酸的排列順序mRNA中決定一個氨基酸的三個相鄰堿基tRNA中與mRNA密碼子互補配對的三個堿基作用控制生物的遺傳性狀直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識別密碼子,轉(zhuǎn)運氨基酸種類基因中脫氧核苷酸種類、數(shù)目和排列順序的不同,決定了遺傳信息的多樣性64種61種:能翻譯出氨基酸3種:終止密碼子,不能翻譯氨基酸61種或tRNA也為61種聯(lián)系①基因中脫氧核苷酸的序列mRNA中核糖核苷酸的序列②mRNA中堿基序列與基因模板鏈中堿基序列互補③密碼子與相應(yīng)反密碼子的序列互補配對2、翻譯⑴定義:在核糖體中以信使RNA為模板,以轉(zhuǎn)運RNA為運載工具合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)分子。⑵翻譯的場所細(xì)胞質(zhì)的核糖體上⑶翻譯的模板mRNA⑷翻譯的原料20種氨基酸⑸翻譯的產(chǎn)物多肽鏈(蛋白質(zhì))⑹翻譯的原則堿基互補配對⑺翻譯與轉(zhuǎn)錄的異同點(下表):階段項目轉(zhuǎn)錄翻譯定義在細(xì)胞核中,以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程以信使RNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程場所細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體模板DNA的一條鏈信使RNA信息傳遞的方向DNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)原料含A、U、C、G的4種核苷酸合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸產(chǎn)物信使RNA有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)實質(zhì)是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄是遺傳信息的表達(dá)三、基因表達(dá)過程中有關(guān)DNA、RNA、氨基酸的計算1、轉(zhuǎn)錄時,以基因的一條鏈為模板,按照堿基互補配對原則,產(chǎn)生一條單鏈mRNA,則轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的一半,且基因模板鏈中A+T(或C+G)與mRNA分子中U+A(或C+G)相等。2.翻譯過程中,mRNA中每3個相鄰堿基決定一個氨基酸,所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中氨基酸數(shù)目是mRNA中堿基數(shù)目的1/3,是雙鏈DNA堿基數(shù)目的1/6。第二節(jié)基因?qū)π誀畹目刂埔?、中心法則:最先是由克里克命名,指的是遺傳信息傳遞的一般規(guī)律。⑴DNA→DNA:DNA的自我復(fù)制;⑵DNA→RNA:轉(zhuǎn)錄;⑶RNA→蛋白質(zhì):翻譯;⑷RNA→RNA:RNA的自我復(fù)制;⑸RNA→DNA:逆轉(zhuǎn)錄。DNA→DNARNA→RNADNA→RNA細(xì)胞生物病毒RNA→蛋白質(zhì)RNA→DNA二、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系1、酶或激素細(xì)胞代謝(間接控制)基因結(jié)構(gòu)蛋白細(xì)胞結(jié)構(gòu)(直接控制)性狀2、基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系,基因的表達(dá)過程中或表達(dá)后的蛋白質(zhì)也可能受到環(huán)境因素的影響。3、生物體性狀的多基因因素:基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素存在復(fù)雜的相互作用,共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀?;颉⒌鞍踪|(zhì)和性狀的關(guān)系:(1)基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀,如白化病等。(2)基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀,如鐮刀型細(xì)胞貧血等?;蛲蛔兒突蛑亟M一、基因突變的實例
1、鐮刀型細(xì)胞貧血癥:⑴癥狀紅細(xì)胞由正常的圓餅狀變成鐮刀型,導(dǎo)致紅細(xì)胞不能順利通過毛細(xì)血管聚集在一起,紅細(xì)胞破裂(溶血),造成貧血。
⑵病因基因中的堿基替換。直接原因:血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的改變根本原因:控制血紅蛋白分子合成的基因結(jié)構(gòu)的改變
2、基因突變:DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失,而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變
二、基因突變的原因和特點
1、基因突變的原因:外因:物理因素:如紫外線、X射線;化學(xué)因素:如亞硝酸、堿基類似物;生物因素:如某些病毒;內(nèi)因:自然突變、誘發(fā)突變2、基因突變的特點:⑴普遍性⑵隨機性⑶不定向性⑷低頻性⑸多害少利性
3、基因突變的時間:有絲分裂或減數(shù)第一次分裂間期
4.基因突變的意義:是新基因產(chǎn)生的途徑;生物變異的根本來源;是進(jìn)化的原始材料
三、基因重組:1、基因重組的概念
2、基因重組的類型:隨機重組(減數(shù)第一次分裂后期);交換重組(四分體時期)
3.時間:減數(shù)第一次分裂過程中(減數(shù)第一次分裂后期和四分體時期)
4.基因重組的意義四、基因突變與基因重組的區(qū)別基因突變基因重組本質(zhì)基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,產(chǎn)生了新基因,也可以產(chǎn)生新基因型,出現(xiàn)了新的性狀。不同基因的重新組合,不產(chǎn)生新基因,而是產(chǎn)生新的基因型,使不同性狀重新組合。發(fā)生時間及原因細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制時,由于外界理化因素引起的堿基對的替換、增添或缺失。減數(shù)第一次分裂后期中,隨著同源染色體的分開,位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合;四分體時期非姐妹染色單體的交叉互換。條件外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。有性生殖過程中進(jìn)行減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞。意義生物變異的根本來源,是生物進(jìn)化的原材料。生物變異的來源之一,是形成生物多樣性的重要原因。發(fā)生可能突變頻率低,但普遍存在。有性生殖中非常普遍。染色體變異一、染色體結(jié)構(gòu)的變異(貓叫綜合征,不是貓叫綜合癥)
1、概念
2、變異類型:(1)缺失(2)重復(fù)(3)倒位(4)易位
二、染色體數(shù)目的變異
1.染色體組的概念:細(xì)胞中的一組非同源染色體,在形態(tài)和功能上各不相同,攜帶著控制生物發(fā)育的全部遺傳信息,這樣的一組染色體,叫染色體組。(文科生了解)
染色體組特點:a、一個染色體組中不含同源染色體。b、一個染色體組中所含的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同。c、一個染色體組中含有控制生物性狀的一整套基因。圖一含4組染色體(或有4個染色體組),每組3條染色體;圖二含4組染色體(或有4個染色體組),每組2條染色體。
2.常見的一些關(guān)于單倍體與多倍體的問題
(1)一倍體一定是單倍體嗎?單倍體一定是一倍體嗎?(一倍體一定是單倍體;單倍體不一定是一倍體。)
(2)二倍體物種所形成的單倍體中,其體細(xì)胞中只含有一個染色體組,這種說法對嗎?為什么?
(答:對,因為在體細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時,同源染色體分開,導(dǎo)致染色體數(shù)目減半。)
(3)如果是四倍體、六倍體物種形成的單倍體,其體細(xì)胞中就含有兩個或三個染色體組,我們可以稱它為二倍體或三倍體,這種說法對嗎?
(答:不對,盡管其體細(xì)胞中含有兩個或三個染色體組,但因為是正常的體細(xì)胞的配子所形成的物種,因此,只能稱為單倍體。)
①由受精卵發(fā)育來的個體,細(xì)胞中含有幾個染色體組,就叫幾倍體;
②而由配子直接發(fā)育來的,不管含有幾個染色組,都只能叫單倍體。
(4)單倍體中可以只有一個染色體組,但也可以有多個染色體組,對嗎?
(答:對,如果本物種是二倍體,則其配子所形成的單倍體中含有一個染色體組;如果本物種是四倍體,則其配子所形成的單倍體含有兩個或兩個以上的染色體組。)
3.多倍體育種
①人工誘導(dǎo)多倍體的方法:用秋水仙素處理萌發(fā)的種子和幼苗。原理:當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時,能夠抑制細(xì)胞分裂前期紡錘體形成,導(dǎo)致染色體不分離,從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍)
②多倍體植株特征:莖桿粗壯,葉片、果實和種子都比較大,糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。③過程:4.單倍體育種
①單倍體植株特征:植株長得弱小而且高度不育。②單倍體植株獲得方法:花藥離休培養(yǎng)。③單倍體育種的意義:明顯縮短育種年限(只需二年)。
④過程:列表比較多倍體育種和單倍體育種:多倍體育種單倍體育種原理染色體組成倍增加染色體組成倍減少,再加倍后得到純種(指每對染色體上成對的基因都是純合的)常用方法秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗花藥的離體培養(yǎng)后,人工誘導(dǎo)染色體加倍優(yōu)點器官大,提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分明顯縮短育種年限缺點適用于植物,在動物方面難以開展技術(shù)復(fù)雜一些,須與雜交育種配合4.三倍體無子西瓜的培育過程圖示:注:親本中要用四倍體植株作為母本,二倍體作為父本,兩次使用二倍體花粉的作用是不同的。(了解)以染色體概念系統(tǒng)為例,分析染色體與遺傳變異進(jìn)化之間的內(nèi)在聯(lián)系:人類遺傳病1、概念:通常是指由于遺傳物質(zhì)改變而引起的人類疾病,主要可以分為單基因遺傳病,多基因遺傳病和染色體異常遺傳病三大類。(一定要記住各種遺傳病類型的實例)2、特點:a、致病基因來自父母,因此其在胎兒的時候就已經(jīng)表現(xiàn)出癥狀或處在潛在狀態(tài)。
b、往往是終生具有的c、常帶有家族性,并以一定的比例出現(xiàn)于各成員中。
3、危害:a、危害人體健康。b、貽害子孫后代。c、增加了社會負(fù)擔(dān)
4、人類基因組計劃是測定人類基因組的全部DNA序列,解讀其中包含的遺傳信息。中、美、德、英、法、日參加了這項工作。雜交育種與誘變育種一、雜交育種:將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中一起,再經(jīng)過選擇和培育,獲得新品種的方法。
1.原理:基因重組。通過基因重組產(chǎn)生新的基因型,從而產(chǎn)生新的優(yōu)良性狀。
2.優(yōu)點:可以將兩個或多個優(yōu)良性狀集中在一起。
3.缺點:不會產(chǎn)生新基因,且雜交后代會出現(xiàn)性狀分離,育種過程緩慢,過程復(fù)雜。二、誘變育種
1.概念:指利用物理或化學(xué)因素來處理生物,使生物產(chǎn)生基因突變,利用這些變異育成新品種的方法。2.誘變原理:基因突變
3.誘變因素:(1)物理:X射線,紫外線,γ射線(2)化學(xué):亞硝酸,硫酸二乙酯等。
4.優(yōu)點:可以在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良性狀。
5.缺點:因為基因突變具有不定向性且有利的突變很少,所以誘變育種具有一定盲目性,所以利用理化因素出來生物提高突變率,且需要處理大量的生物材料,再進(jìn)行選擇培育。三、四種育種方法的比較雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異方法雜交激光、射線或化學(xué)藥品處理秋水仙素處理萌發(fā)種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)后加倍優(yōu)點可集中優(yōu)良性狀時間短器官大和營養(yǎng)物質(zhì)含量高縮短育種年限缺點育種年限長盲目性及突變頻率較低動物中難以開展成活率低,只適用
于植物舉例高桿抗病與矮桿感病雜交獲得矮桿抗病高產(chǎn)青霉菌株的育成三倍體西瓜抗病植株的育成基因工程及其應(yīng)用1.概念:按照人們的意愿,把一種生物的某種基因提取出來,加以修飾改造,然后放到另一種生物的細(xì)胞里,定向地改造生物的遺傳性狀。2.原理:基因重組3.工具:
A.基因的"剪刀":限制性內(nèi)切酶①分布:主要在微生物中。②作用特點:特異性,即識別特定核苷酸序列,切割特定切點。③結(jié)果:產(chǎn)生黏性未端(堿基互補配對)。
B.基因的"針線":DNA連接酶
①連接的部位:磷酸二酯鍵,不是氫鍵。②結(jié)果:兩個相同的黏性未端的連接。
C.基因的"運載工具":運載體①作用:將外源基因送入受體細(xì)胞。
②具備的條件:a、能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。b、具有多個限制酶切點。c、有某些標(biāo)記基因。③種類:質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。
④質(zhì)粒的特點:質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體。
4.基因操作的基本步驟:
①提取目的基因:人們所需要的特定基因,如人的胰島素基因、抗蟲基因、抗病基因、干擾素基因等
②目的基因與運載體結(jié)合(以質(zhì)粒為運載體):用同一種限制酶分別切割目的基因和質(zhì)粒DNA(運載體),使其產(chǎn)生相同的黏性末端,將切割下的目的基因與切割后的質(zhì)?;旌?,并加入適量的DNA連接酶,使之形成重組DNA分子(重組質(zhì)粒)
③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的受體細(xì)胞:大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌、動植物細(xì)胞
④目的基因檢測與表達(dá)
檢測方法如:質(zhì)粒中有抗菌素抗性基因的大腸桿菌細(xì)胞放入到相應(yīng)的抗菌素中,如果正常生長,說明細(xì)胞中含有重組質(zhì)粒。
表達(dá):受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定性狀,說明目的基因完成了表達(dá)過程。如:抗蟲棉基因?qū)朊藜?xì)胞后,棉鈴蟲食用棉的葉片時被殺死;胰島素基因?qū)氪竽c桿菌后能合成出胰島素等。
5.轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性第7章現(xiàn)代生物進(jìn)化理論第1節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來一、拉馬克的進(jìn)化學(xué)說1、拉馬克的進(jìn)化學(xué)說的主要內(nèi)容——用進(jìn)廢退、獲得性遺傳(1)、生物都不是神創(chuàng)的,而是由更古老的生物進(jìn)化來的。這對當(dāng)時人們普遍信奉的神創(chuàng)造成一定沖擊,因此具有進(jìn)步意義。(2)、生物是由低等到高等逐漸進(jìn)化的。(3)、對于生物進(jìn)化的原因,他認(rèn)為:一是“用進(jìn)廢退”的法則;二是“獲得性遺傳”的法則。但這些法則缺乏事實依據(jù),大多來自于主觀推測。2、拉馬克的進(jìn)化學(xué)說的歷史意義二、達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(一)、達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容1.過度(不是過渡)繁殖——選擇的基礎(chǔ)生物體普遍具有很強的繁殖能力,能產(chǎn)生很多后代,不同個體間有一定的差異。2.生存斗爭——進(jìn)化的動力、外因、條件大量的個體由于資源空間的限制而進(jìn)行生存斗爭。在生存斗爭中大量個體死亡,只有少數(shù)的個體生存下來。生存斗爭包括三方面:(1)生物與無機環(huán)境的斗爭(2)種內(nèi)斗爭(3)種間斗爭生存斗爭對某些個體的生存不利,但對物種的生存是有利的,并推動生物的進(jìn)化。3.遺傳變異——進(jìn)化的內(nèi)因在生物繁殖的過程中普遍存在著遺傳變異現(xiàn)象,生物的變異是不定向的,有的變異是有利的,有的是不利的,其中具有有利變異的個體就容易在生存斗爭中獲勝生存下去,反之,具有不利變異個體就容易被淘汰。4.適者生存——選擇的結(jié)果適者生存,不適者被淘汰是自然選擇的結(jié)果。自然選擇只選擇適應(yīng)環(huán)境的變異類型,通過多次選擇,使生物的微小有利變異通過繁殖遺產(chǎn)給后代,得以積累和加強,使
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