生物高考专题基础知识 60页

专题 1 细胞的组成与结构 ‎ 一、组成细胞的元素及其相关应用 ‎1.元素分类 ‎(1)大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg ‎(2)微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo ‎(3)主要元素：C、H、O、N、P、S ‎(4)基本元素：C、H、O、N ‎(5)最基本元素：C ‎(6)鲜重最多元素：O 干重最多元素：C ‎2. 物质判析：糖类含有C、H、O，脂质主要含有C、H、O，有的脂质还含有N、P（如磷脂）。蛋白质含有C、H、O、N，有的还含有P、S等。核酸只含有C、H、O、N、P。几种特征元素可明确判断物质类型：S—蛋白质；Fe—血红蛋白；Mg—叶绿素；I—甲状腺激素。‎ ‎ 3. 代谢产物分析：因为蛋白质、糖类、脂肪的组成元素都含有 C、H、O，所以其彻底氧化产物都有二氧化碳和水；因为蛋白质中含有N，所以其氧化分解的产物中含氮化物。‎ ‎ 4. 氧化放能 ：脂肪中氧的含量远远少于糖类，而氢的含量多于糖类，因此，等质量的脂肪和糖类彻底氧化分解时，脂肪消耗的氧气多，产生的水多，同时释放的能量多。‎ ‎ 5. 同位素标记法在中课本的应用：‎ ‎(1)示踪光合作用和呼吸作用中碳氧原子的去向（14C、18O）。(2)示踪分泌蛋白的合成、分泌、运输途径（3H）。(3)在噬菌体侵染细菌的实验中，证明DNA是遗传物质（32P、35S）。(4)证明DNA的半保留复制（15N）。(5)用于基因诊断和DNA分子杂交等。‎ ‎6.常见结构或生物的化合物组成 结构或生物 化合物 HIV病毒、烟草花叶病毒、SARS病毒、核糖体 RNA和蛋白质 T2噬菌体、染色体 DNA和蛋白质 抗体、受体、（膜）载体 蛋白质 各种细胞器 都含有蛋白质 各种具膜细胞器 都含有磷脂和蛋白质 ‎ 二、蛋白质与核酸的区别和联系及相关计算 ‎ 1.二者在功能上的区别 ‎ (1)蛋白质是生命活动的主要承担者，一切生命活动都离不开蛋白质。蛋白质可分为两类：‎ ‎ ①结构蛋白：肌肉蛋白、细胞膜上的蛋白质等；‎ ‎ ②功能蛋白：血红蛋白、载体、酶、激素、抗体、糖蛋白等。‎ ‎ (2)核酸是细胞内遗传信息的携带者，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中都具有极其重要的作用。‎ ‎ ①DNA是主要的遗传物质，某些病毒以RNA为遗传物质。‎ ‎ ②mRNA是蛋白质合成的直接模板，tRNA是氨基酸的运载工具，rRNA是核糖体 的组成成分，某些RNA可作为酶催化化学反应。‎ ‎ 2.二者的联系 ‎ (1)DNA、RNA和蛋白质之间的关系 ‎ ①蛋白质的合成受 DNA控制，直接模板是mRNA，蛋白质的性质由核酸决定。‎ ‎ ③DNA的复制、转录和翻译等过程要有蛋白质(某些酶)的参与，蛋白质(某些酶)也在核酸代谢中起催化作用。‎ ‎ ③两者之间相互作用，形成了细胞生命活动的一个自动控制体系，是生命活动的基本特征。‎ ‎(2)DNA多样性、蛋白质多样性与生物多样性的关系 ‎(3)DNA和蛋白质的特异性 ‎ DNA和蛋白质均存在物种特异性，其中DNA起决定作用，因此可从分子水平上为生物进化、亲子鉴定、案件侦破等提供证据。‎ ‎ 3. 有关计算 ‎ (1)蛋白质中的肽键数=缩合产生的水分子数=水解所需水分子数=氨基酸个数－肽链数。‎ ‎ (2)蛋白质的相对分子质量=氨基酸分子个数×氨基酸平均相对分子质量－l8×脱去的水分子数。‎ ‎ (3)DNA的相对分子质量=脱氧核苷酸数×脱氧核苷酸平均相对分子质量－(脱氧核苷酸数－2) ×l8。‎ ‎ (4)RNA的相对分子质量=核糖核苷酸数×核糖核苷酸平均相对分子质量(核糖核苷酸数－1) ×l8。‎ ‎ (5)氨基酸与相应核酸的碱基(核苷酸)数目的对应关系：‎ 特别提示：‎ ‎①由于 mRNA 中存在终止密码子等原因，上述关系应为每形成 1个氨基酸，至少需 mRNA上 3 个碱基，DNA上 6 个碱基。‎ ‎ ②由氨基酸脱水缩合形成环状肽的肽键数=缩合产生的水分子数=水解所需水分子数=氨基酸数。‎ ‎ ③环状DNA分子（如质粒），其相对分子质量=脱氧核苷酸数×脱氧核苷酸平均相对分子质量－脱氧核苷酸数×l8。‎ ‎ 三、糖类与脂质的种类及作用 ‎ 1.糖类的种类及相互关系 ‎ 2.糖类的作用 ‎ (1)细胞中的主要能源物质。‎ ‎ (2)构成细胞结构或其他化合物，如纤维素构成植物细胞的细胞壁，核酸中含有核糖或脱氧核糖。‎ ‎ (3)细胞通讯识别作用的基础，如细胞膜表面的糖蛋白。‎ ‎3.脂质的种类及生理作用 种类 生理作用 脂肪 ‎①细胞内良好的储能物质 ②保温作用 ‎③缓冲和减压作用 磷脂 构成生物膜的主要成分 固 醇 胆固醇 ‎①构成生物细胞膜的重要成分 ②参与血液中脂质的运输 性激素 促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成 维生素D 促进人和动物肠道对钙和磷的吸收 特别提示：‎ 细胞中的能源物质种类：‎ ‎ (1)主要能源物质：糖类。‎ ‎ (2)主要储能物质：脂肪。除此之外，动物细胞中的糖原和植物细胞中的淀粉也是重要的储能物质。‎ ‎(3)直接能源物质：ATP。糖类、脂肪、蛋白质中的能量只有转移到ATP中，才能被生命活动利用。‎ ‎(4)最终能源：除上述能源性物质之外，地球上生物的最终能源为太阳能。‎ ‎ 四、水和无机盐的存在形式及作用 ‎1. 水和无机盐的比较 水 无机盐 存在形式 结合水 自由水 主要是离子 生理作用 细胞结 构的组 成成分 ‎①细胞内的良好溶剂 ‎②运输营养物质和代谢废物 ‎③参与生物化学反应 ‎④细胞生活的液体环境 ‎①构成复杂化合物 ‎②维持生命活动中细胞的形态和渗透平衡 ‎ 2. 水分含量与新陈代谢、生物抗性（抵御不良环境的能力）的关系 ‎ 细胞中自由水与结合水的比值越大，生物新陈代谢越旺盛，其抗性越小；该比值越小，生物新陈代谢越缓慢，其抗性越大。‎ ‎ 3. 水的代谢与调节 ‎ 五、有机物的共性与检测 ‎ 1. 均含C、H、O元素，代谢产物中均有CO2、H2O。蛋白质中含N(P、S、Fe)等，尤其是S；核酸中含N、P，尤其是P。这些元素常用于识别或判断相关化合物。‎ ‎ 2. 生物大分子的构成 ‎ 基本元素C→C链→单体→多聚体(生物大分子如多糖、蛋白质、核酸)，由单体形成多聚体时往往需通过脱水缩合完成。‎ 六、细胞中重要物质和结构的检测与观察 成分 试剂 颜色反应 备注 葡萄糖与 其他还原糖 斐林试剂 砖红色沉淀 ‎ NaOH和CuSO4需先混合后再使用，同时需水浴加热 淀粉 碘液 蓝色 脂肪 苏丹Ⅲ 橘黄色 仅为染色，须用显微镜观察 苏丹Ⅳ 红色 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 先加NaOH再滴加CuSO4‎ DNA 甲基绿 绿色 仅为染色，须用显微镜观察 RNA 吡罗红 红色 乙醇 重铬酸钾 橙色→灰绿色 酸性条件 CO2‎ 溴麝香草芬蓝 蓝→绿→黄 也可用澄清石灰水检测 线粒体 健那绿 蓝绿色 仅为染色，须用显微镜观察 染色体 龙胆紫 紫色 醋酸洋红 洋红 特别提示：‎ ‎ ①含有待测物的实验材料都不宜带有颜色，否则会干扰试验结果的颜色变化。‎ ‎②菲林试剂和双缩脲试剂的组成成分相同，但各成分浓度不同。‎ 七、细胞的多样性和统一性 ‎ 1. 原核细胞与真核细胞的比较 ‎ (1)统一性 ‎ ①从结构上看，两者都具有相似的细胞膜和细胞质，且细胞质中都有核糖体。‎ ‎ ②从遗传物质种类看，两者都以 DNA 作为遗传物质。‎ ‎ (2)差异性 ‎ ①两者最大的差异在于原核细胞不具有成形的细胞核。‎ ‎②真核生物的遗传物质主要存在于染色体上，而原核生物没有成形的细胞核，也不存在染色体，其遗传物质主要分布在拟核中。‎ ‎③真核细胞有多种功能各异的复杂细胞器，原核细胞仅有较简单的核糖体。‎ ‎ 2. 细胞形态多样性与功能多样性的统一 ‎ ①具有分泌功能的细胞往往形成很多突起，以增大表面积，提高分泌效率，且细胞内高尔基体和内质网含量较多。‎ ‎ ②代谢旺盛的细胞中，自由水含量高，线粒体、核糖体等细胞器含量多，核仁较大，核孔数量多。‎ ‎ ③衰老的细胞中自由水含量下降，酶活性降低，代谢速率减慢；细胞膜通透性下降，物质运输效率降低；细胞核体积增大，核膜内折。‎ ‎④癌细胞形态结构发生改变，细胞膜上糖蛋白含量减少，使得细胞间黏着性下降，易于扩散和转移。‎ ‎ 3 判断细胞图像的方法 一看核膜：无……原核细胞 ‎ 有……二看细胞壁：无……动物细胞 ‎ 有……三看中心体：有：低等植物细胞 ‎ 无：高等植物细胞 ‎(1)在真核细胞中，无叶绿体和液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。‎ ‎(2)有叶绿体和细胞壁的一定是植物细胞。‎ ‎ 八、生物膜的化学组成、结构和功能 ‎ 1.生物膜的化学组成 ‎ (1)相似性：各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成。‎ ‎ (2)差异性：功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量越多；细胞膜与其他生物膜相比，细胞膜的外表面还含有少量的糖类(分别与膜上的蛋白质和脂质结合成糖蛋白和糖脂)，其他生物膜上以及细胞膜的内表面则不含糖类。‎ ‎ 2. 生物膜系统的功能 ‎ (1)细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在物质运输、能量转换和信息传递中起决定作用。‎ ‎ (2)细胞内广阔的膜面积为各种酶提供了大量的附着位点，有利于化学反应的顺利进行。‎ ‎ (3)细胞内的生物膜将各种细胞器分隔开，能够同时进行多种化学反应而不会相互干扰。‎ ‎3. 生物膜在化学成分上的联系 各种生物膜组成成分相似，由磷脂、蛋白质和少量糖类组成，但每种成分所占比例不同。‎ ‎4. 生物膜在结构上的联系 ‎①联系图解 ‎ ‎ ‎②在不同结构的膜之间相互转化时，以“膜泡”或“囊泡”形式转化的是间接相连的生物膜。‎ ‎ 5. 生物膜在功能上的联系(以分泌蛋白的合成、加工、运输为例)‎ 膜融合是细胞融合（如植物体细胞杂交、动物细胞融合、高等生物受精过程）的关键，也是与大分子物质进出细胞的胞吞胞吐的过程密切相关。‎ ‎6 从不同角度理解细胞膜的特征 ‎(1)从进化角度看：将细胞与外界环境分开 ‎(2)从结构特点（流动性）看：胞吞、胞吐等物质运输，生物膜之间的转化 ‎(3)从功能特征（选择透过性）看：物质进出细胞与膜上载体蛋白的种类和数量有关 ‎(4)从膜蛋白种类多样性看：细胞识别（糖蛋白），接受外界信息（受体），参与某些化学反应（酶）等作用。‎ ‎7 有关生物膜层数与磷脂分子层数的计算 ‎(1)生物膜的基本骨架是磷脂双分子层，故磷脂分子层数是相应生物膜层数的2倍。细胞结构的生物膜层数与磷脂分子层数如下表：‎ 细胞结构 生物膜层数 磷脂分子层数 细胞结构 生物膜层数 磷脂分子层数 细胞膜 ‎1‎ ‎2‎ 高尔基体膜 ‎1‎ ‎2‎ 核膜 ‎2‎ ‎4‎ 液泡膜 ‎1‎ ‎2‎ 线粒体膜 ‎2‎ ‎4‎ 溶酶体膜 ‎1‎ ‎2‎ 叶绿体膜 ‎2‎ ‎4‎ 核糖体 ‎0‎ ‎0‎ 内质网膜 ‎1‎ ‎2‎ 中心体 ‎0‎ ‎0‎ ‎(2)肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁都由一层上皮细胞构成，物质通过它们时，是贯穿整个细胞，两层细胞膜，共四层磷脂分子层。‎ ‎(3)不穿膜的几种情况分析 ‎①胞吞胞吐等大分子物质运输。‎ ‎②分泌蛋白由内质网→高尔基体→细胞膜的过程。‎ ‎③细胞质与细胞核间的大分子物质通过核孔进行物质交换（小分子物质直接通透核膜）。‎ 九、细胞器的结构和功能 分 布 植物特有的细胞器 叶绿体、液泡 动物和低等植物特有细胞器 中心体 结 构 不具膜结构的细胞器 核糖体、中心体 具单层膜结构的细胞器 内质网、液泡、溶酶体、高尔基体 具双层膜结构的细胞器 线粒体、叶绿体 光学显微镜下可见的细胞器 线粒体、叶绿体、液泡 成 分 含 DNA的细胞器 线粒体、叶绿体 含 RNA的细胞器 核糖体、线粒体、叶绿体 含色素的细胞器 叶绿体、液泡 功 能 能产生水的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体 能产生ATP的细胞器 线粒体、叶绿体 能合成有机物的细胞器 核糖体、叶绿体、高尔基体、内质网 与有丝分裂有关的细胞器 核糖体、线粒体、高尔基体、中心体 与蛋白质合成、分泌相关的细胞器 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 能发生碱基互补配对的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体 与主动运输有关的细胞器 核糖体、线粒体 ‎ 十、细胞核的结构和功能 ‎ 1. 结构；‎ ‎(1)核膜：把核内物质与细胞质分开。 ‎ ‎(2)核孔：实现核质之间物质和信息交流（解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等蛋白质，mRNA等大分子由此进出细胞核）。‎ ‎ (3)核仁：与某种 RNA （rRNA）的合成以及核糖体形成有关。‎ ‎2. 功能：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。‎ 专题 2 细胞的生命历程 ‎ 一、细胞周期 ‎ 1. 细胞特点：只有连续分裂的细胞才有细胞周期，高度分化的细胞(如神经细胞)不具有细胞周期，进行减数分裂的性原细胞也没有细胞周期。分裂后的子细胞有三种去向：继续分裂、暂不分裂、不再分裂。‎ ‎2. 表示方法 方法名称 表示方法 说明 扇形图 A→B→C→A为一个细胞周期 直线图 a+b或c+d为一个细胞周期 坐标图 a+b+c+d+e 为一个细胞周期 柱形图 依据此图可以判断复制前、复制时 和复制后所占时长的比例 二、细胞的有丝分裂 ‎1、有丝分裂特征 特 点 染色 体数 染色 单体 数 DNA 分子 数 间期 完成组成染色体的DNA分子的复制和有关蛋白质的合成 ‎2N ‎0‎ ‎↓‎ ‎4N ‎2N ‎↓‎ ‎4N 分 裂 期 前 期 ‎①染色质高度螺旋化形成染色体 ②核逐渐解体：核膜消失,核仁解体 ③形成纺锤体 ‎2N ‎4N ‎4N 中 期 纺锤体牵引染色体运动,使每个染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上 ‎2N ‎4N ‎4N 后 期 ‎①着丝点一分为二，一个染色体上的两个染色单体变成两个染色体 ②纺锤丝收缩变短，牵引染色体分别向两极移动③在细胞两极形成两套数目形态完全相同的染色体 ‎2N ‎↓‎ ‎4N ‎4N ‎↓‎ ‎0‎ ‎4N 末 期 ‎①染色体又变成染色质状态 ②纺锤体消失 ‎③核膜、核仁重新出现，形成两个新细胞核 ‎④一个细胞形成两个子细胞 ‎4N ‎↓‎ ‎2N ‎0‎ ‎4N ‎↓‎ ‎2N 特别提示：‎ 有丝分裂过程中分裂期细胞的重要结构变化可记为：两消两现一散乱，染色体列赤道板，单体分离向两极，两现两消渐复原。‎ 在装片中不能观察一个细胞有丝分裂的连续过程，因为细胞在解离过程中已被杀死，细胞分裂停止在被杀死时所处的时期。‎ ‎2.动、植物细胞有丝分裂的异同点 动物细胞有丝分裂 植物细胞有丝分裂 不同点 间期 中心粒复制为两组 高等植物细胞无中心体的参与，低等植物细胞有中心体复制 前期 两组中心粒周围发出的星射线形成纺锤体 细胞两极发出的纺锤丝形成纺锤体 末期 细胞膜向内凹陷，缢裂成两个子细胞 细胞中部形成细胞板，扩展成细胞壁，分裂成两个子细胞 相同点 分裂过程基本相同；染色体变化规律相同；分裂间期完成染色体复制，分裂期实现染色体平均分配到两个子细胞中 特别提示：‎ 参与动植物细胞有丝分裂细胞器的比较 相同点：1 线粒体：为细胞分裂提供能量 2 核糖体：合成有关酶、染色体蛋白质及纺锤体蛋质等 不同点：1中心体：在低等植物和动物细胞中，发出星射线形成纺锤体 2 高尔基体：在植物细胞中参与细胞壁的形成 ‎ 三、细胞的减数分数 ‎ 1. 减数第一次分裂 ‎ (1)染色体行为变化：同源染色体进行联会形成四分体，其中非姐妹染色单体间发生交叉互换，同源染色体排列在赤道板两侧，以及同源染色体分离，非同源染色体自由组合。‎ ‎ (2)结果：子细胞中染色体数目减半（相对体细胞）。‎ ‎ 2. 减数第二次分裂 ‎ (1)染色体行为变化：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为子染色体，并分别进入到两个子细胞中去。‎ ‎ (2)结果：子细胞中的染色体数目不变，但 DNA减半（相对体细胞）。‎ ‎3.精子与卵细胞形成过程的比较 减数第一次分裂 减数第二次分裂 变形与否 精子的形成 形成两个大小相同的次级 精母细胞 形成四个大小相同的精细胞 变形 卵细胞的形成 形成一个大的次级卵母细 胞和一个小的第一极体 形成一个大的卵细胞和三个小的第二极体 不变形 四、有丝分和减数分裂的比较 ‎1.分裂过程中相关问题比较(以二倍体生物为例)‎ 有丝分裂 减数分裂 DNA复制时期 间期 减数第一次分裂前的间期 染色体加倍 时期及原因 后期，着丝点分裂，两姐妹染色单体分开成为两条染色体(2N→4N)‎ MⅡ后期，因着丝点分裂暂时恢复减半前状态(N→2N)‎ 染色单体形成与消失时期 染色单体形成于间期染色体复制时，消失于后期着丝点分裂时 染色单体形成于MI前的间期 DNA 复制时，消失于MⅡ后期着丝点分裂时 同源染色体分开时期 同源染色体不分开，存在于任何时期(后期加倍)‎ MI后期，同源染色体分开，分别进入两个子细胞，导致子细胞染色体数目减半，以后不再存在同源染色体 ‎ 2. 两种分裂中及受精过程中染色体、DNA数量变化规律曲线的区别及联系 染色单体 ‎ 3.两种分裂中细胞图像的比较及辨析(以二倍体生物为例)‎ ‎(1)图像比较 前期 中期 后期 有丝 分裂 有同 源染 色体 减数 第一 次分 裂 减数 第二 次分 裂 无同 源染 色体 MⅡ 有无同源联会分离等现象 MⅡ MⅠ ‎(2)辨析方法 ‎4.精子和卵细胞形成过程的比较 比较项目 不同点 相同点 精子的形成 卵细胞的形成 染色体复制 复制一次 复制一次 都有染色体复制 MⅠ 一个初级精母细胞形成大小相同的次级精母细胞 一个初级卵母细胞形成一个大的次级卵母细胞和一个第一极体 都有联会、四分体、非姐妹染色单体的交叉互换，同源染色体的分离现象，子细胞染色体数目减半 MⅡ 两个次级精母细胞形成四个同样大小精细胞 一个次级卵母细胞形成形成一个大的卵细胞和一个小的第二极体，第一极体分裂成两个第二极体 着丝点分开，姐妹染色单体分开形成形成两条染色体，子细胞中染色体数目不变 是否变形 精细胞经过变形形成精子 无变形 生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞中染色体数目减少一半 分裂结果 产生四个有功能的精子 产生一个有功能的卵细胞，三个极体都退化消失 ‎5.精子与卵细胞形成过程中有关细胞的判断 判断规律：‎ ‎ 五、细胞的分化及全能性 ‎ 1. 细胞的分化 ‎ (1)实质：是基因选择性表达的结果，遗传物质没有发生改变。‎ ‎ (2)结果：一个或一种细胞增殖的后代细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异，功能进一步特异化(形成不同的细胞和组织)。‎ ‎ (3)特点：①生物界普遍存在。②可持久贯穿于生物体整个生命进程中，是不可逆的。‎ 特别提示：‎ ‎ 细胞分化离不开细胞分裂，细胞分化是机体功能协调的基础。离体后的细胞在人工诱导下可以发生逆转，如植物组织培养过程中的脱分化。‎ ‎ 2. 细胞的全能性 ‎ (1)高度分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，原因是具有本物种全套的遗传物质。‎ ‎(2)已分化的植物细胞和动物细胞核的全能性已得到了证实。‎ ‎(3)细胞分化与细胞全能性的关系 细胞分裂与分化 分化程度 分裂能力 细胞全能性 受精卵 ‎↓‎ 卵裂 ‎↓‎ 胚胎干细胞 ‎↓‎ 造血干细胞 ‎↙ ↓ ↘‎ 红细胞 白细胞 血小板 分 化 程 度 逐 渐 增 高 分 裂 能 力 逐 渐 降 低 全 能 性 逐 渐 受 到 抑 制 特别提示：‎ ‎ 细胞分化程度越高，细胞全能性越难表达，但有例外，如配子的分化程度虽然很高，但全能性却较易表达。‎ ‎ 六、衰老细胞的主要特征 ‎ 1.结构表现：细胞体积变小而细胞核增大，细胞膜通透性改变，核膜内折，染色质收缩、染色加深。‎ ‎ 2.代谢表现：水分减少，新陈代谢速率减慢，物质运输速率降低，酶的活性降低，色素沉积。‎ 七、细胞的分裂、凋亡、坏死与癌变的比较 项目 细胞分裂 细胞凋亡 细胞坏死 细胞癌变 与基因的关系 受基因控制 受基因控制 不受基因控制 受突变基因控制 遗传物质变化特点 遗传物质复制后平均分配 遗传物质不发生变化，基因选择性表达 遗传物质无变化 原癌基因和抑癌基因发生突变 细胞膜的变化 内陷 内陷 破裂 糖蛋白等减少，黏着性降低 形态变化 细胞变圆，与周围细胞脱离 细胞外型不规则变化 呈球形 影响因素 温度、秋水仙素等 受严格的由遗传机制决定的程序性调控 ‎ 电、热、冷、机械等不利因素影响 分为物理、化学和 病毒致癌因子 对机体的影响 对机体有利 对机体有利 对机体有害 对机体有害 结果 单细胞生物完成生殖，多细胞生物产生新细胞 细胞死亡 细胞死亡 形成无限增值的癌细胞 专题 3 物质的跨膜运输与细胞代谢 一、物质的跨膜运输 ‎1．渗透作用的原理（如下图）‎ ‎2．植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用 ‎(1)判断细胞的死活； (2)测定细胞液浓度范围； (3)比较不同植物细胞的细胞液浓度； (4)比较未知浓度溶液的浓度大小； (5)验证原生质层和细胞壁伸缩性大小；‎ ‎(6)鉴别不同种类的溶液。‎ ‎3．流动镶嵌模型 ‎(1)在细胞膜的中间是磷脂双分子层，每个磷脂分子都是头部朝外，尾部相对，构成细胞膜的基本支架。‎ ‎(2)蛋白质分子以不同的方式镶嵌或贯穿在磷脂双分子层之中，或覆盖在磷脂双分子层的表面。‎ ‎(3)一些糖和蛋白质相结合形成糖蛋白位于细胞膜外侧，构成糖被。‎ ‎(4)一些糖和磷脂结合形成糖脂 ‎4．细胞膜的结构和功能的关系 ‎5.物质进出细胞的方式及影响条件 离子和小分子 大分子和颗粒物质 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐 运输方向 高→低 高→低 低→高 外→内 内→外 运输动力 浓度差 浓度差 能量 能量 能量 载体蛋白 不需要 需要 需要 不需要 不需要 实例 水、甘油、乙醇、CO2、O2‎ 红细胞吸收葡萄糖 K、Ca2+、小肠吸收氨基酸、葡萄糖 白细胞吞噬 病菌 胰腺细胞分泌 胰岛素 影响条件 物质浓度 物质浓度、载体种类和数量 载体种类和数量、能量（温度、O2浓度）‎ 能量(温度、O2浓度）‎ 能量（温度、O2浓度)‎ 特别提示：‎ 胞吞和胞吐不属于跨膜运输，它们利用的是细胞膜的流动性原理。‎ 二、酶 ‎1．酶和激素的比较 酶 激素 来源 一般来说，活细胞都能产生酶 内分泌细胞（动物）‎ 化学本质 绝大多数酶是蛋白质，少数是具催化作用的RNA 蛋白质、固醇、多肽或 氨基酸衍生物 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 氨基酸等 合成场所 蛋白质在核糖体 RNA在细胞核内合成 核糖体或内质网 生理作用 具有生物催化作用 调节作用 作用机理 降低化学反应的活化能 与特定靶细胞上受体结合，引起靶细胞的相关代谢变化 作用特点 可反复催化 作用一次即被灭活 共同点 都是微量、高效能物质 特别提示：‎ 催化作用的理解：酶只能催化反应，改变反应速率，不改变反应的平衡点。如图：‎ ‎2. 影响酶活性的因素及其相关曲线 ‎3. 有关酶的实验探究思路 实验名称 实验组 对照组 因变量 验证酶是蛋白质 待测酶液+双缩脲试剂 已知蛋白液+双缩脲试剂 是否出现紫色 验证酶具有催化作用 底物+相应酶液 底物+等量蒸馏水 底物是否被分解 验证酶的专一性 底物+相应酶液 另一底物+相同酶液或同一底物+另一酶液 底物是否被分解 验证酶具有高效性 底物+相应酶液 底物+无机催化剂 底物分解速率 探究酶的适宜温度 温度梯度下处理后的底物和酶混合 底物的分解速率或底物的剩余量 探究酶的最适pH pH梯度下处理后的底物和酶混合 底物的分解速率或底物的剩余量 三、ATP的来源、去路及能量代谢过程 ‎1. ATP的来源 ‎ 2. ATP的去路 ‎ (1)光合作用的光反应产生的 ATP专一用于暗反应中C3的还原，从而实现了 ATP 中活跃化学能向有机物中稳定化学能的转化。‎ ‎ (2)细胞呼吸三个阶段产生的ATP均可作为细胞能量通货，直接用于各项生命活动。‎ ‎ 3. 生物界中能量代谢过程 ‎ (1)光能是生物体进行各项生命活动的根本能量来源，植物的光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢。‎ ‎ (2)生物不能直接利用有机物中的化学能，只有有机物氧化分解并将能量转移到 ATP中，才能被利用。‎ ‎ (3)光能进入生物群落后，以化学能的形式储存于有机物中，以有机物为载体通过食物链而流动。‎ ‎ (4)能量在生物群落中不能重复利用。‎ ‎ 4. ATP产生量的曲线 特别提示：‎ ‎ 细胞中ATP含量很少，但ATP的合成和分解很快，所以细胞中ATP含量始终处于动态平衡之中。‎ 在ATP与ADP的相互转化中，物质是可逆的，能量是不可逆的。‎ ‎ 水解情况：ATP→ADP→AMP（腺嘌呤核糖核苷酸）‎ ‎ ↘ ↘‎ ‎ Pi Pi ‎ 四、细胞呼吸 ‎1. 有氧呼吸的三个阶段 第一阶段 第二阶段 第三阶段 场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 反应物 葡萄糖 丙酮酸+H2O ‎[H] + CO2‎ 生成物 丙酮酸+[H]‎ CO2 +[H]‎ H2O ATP产生量 少量 少量 大量 ‎2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较 ‎ 类型 有氧呼吸 无氧呼吸 条件 氧和酶 不需氧，需要酶 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 产物 CO2、H2O C3H6O3或C2H5OH+CO2‎ 能量释放 产生大量能量 产生少量能量 特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物未彻底分解，能量没完全释放 联系 ‎①第一阶段完全相同 ②实质相同：分解有机物.，释放能量 特别提示：‎ ‎①有氧呼吸过程中，丙酮酸必须在有O2存在条件下才能由细胞质基质进入线粒体 ‎②无氧呼吸过程中，只在葡萄糖分解为丙酮酸的过程中产生ATP ‎3.酵母菌呼吸类型的判断 ‎ ‎(1)若只产生CO2不消耗O2则只进行无氧呼吸(图中A点)。‎ ‎(2)若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多，则两种呼吸同时存在(图中AC段)。‎ ‎(3)若产生CO2的物质的量与吸收O2物质的量相等，则只进行有氧呼吸(图中C点以后)。‎ 五、光合作用 ‎1.叶绿体中色素的种类、分布和功能 ‎ ‎(1)色素的提取和分离 ‎①提取色素的提取液是无水乙醇。在研磨时需加入少许SiO2（使研磨更加充分）和CaCO3（防止叶绿素被氧化而变色）。‎ ‎②色素分离的原理是利用不同色素在层析液中的溶解度不同而将其分离。分离结束后，滤纸条上从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）。同时可根据其宽窄差异区分不同色素的含量，也可用于色素的提纯操作。‎ ‎(2)叶绿体中色素的分布及功能 ‎①叶绿体中色素都分布于类囊体的薄膜上。‎ ‎②叶绿体中色素的功能是吸收、传递和转换光能，其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。‎ ‎2.光合作用的基本过程 ‎ 光反应 暗反应 场所 类囊体的薄膜上 叶绿体基质 物质变化 能量变化 光能→ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能 ‎3.条件骤变时各物质含量的变化 ‎ 条件 C3 ‎ C5‎ ‎[H]和ATP ‎（CH2O）合成量 CO2供应不变，突然增强光照 减少 增加 增加 增加 CO2供应不变，停止光照 增加 减少 减少至没有 减少至没有 CO2供应不变.光照不变 ‎(CH2O)运输受阻 增加 减少 增加 减少 CO2供应增加.光照不变 增加 减少 减少 增加 停止CO2供应.光照不变 减少 增加 增加 减少至没有 ‎4.影响光合作用的因素 ‎ ‎(1)内部因素 ‎①阳生植物与阴生植物对光能利用能力不同，如下图：‎ ‎②自身叶面积指数、叶片生长状况对光能利用能力不同，如下图：‎ ‎(2)外部因素 ‎ 因素 原理 影响途径或方式 应用 CO2‎ 浓 度 影响暗反应阶段，制约 C3化合物生成 大气中CO2浓度过低时(OA段).植物无法进行光合作用 ‎(1)大田中增加空气流动，以增大 CO2浓度 ‎(2)温室中增大CO2浓度，即增施气肥 ‎(3)增施有机肥 光 照 强 度 影响光反应阶段，制约 ATP及[H]‎ ‎(NADPH)的 产生进而制约暗反应 欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点 ‎(1)适当提高光照强度(2)延长光合作 用时间(如：轮作)(3)对温室大棚用无 色透明玻璃(4)若要降低光合作用则 用有色玻璃。如用红色玻璃，则透 红光吸收其他波长的光，光合能力 较白光弱。但较其他单色光强。(5)‎ 阴生植物的光补偿点和光饱和点比 较低，因此种植阴生植物应避免过 强光照 温 度 通过影响酶活性进而影响光合作用 植物光合作用在最适温度时效率最高，温度过低、过高均不利于植物生长 ‎(1)大田中适时播种(2)温室栽培的 应用：冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度，以提高光合作用效率;晚上适当降温，以降低呼吸作用，保证有机物积累 矿 质 元 素 矿质元素可通过参与构成与光合作用相关的重 要化合物对光合作用造成直接或间接影响 ‎ 在一定范围内，矿质元素越丰富光合 ‎ ‎ 作用速率越快，但超过饱和点后，光 ‎ 合作用将不再增强，甚至可能会造成危害(如土壤溶液浓度过大，烧苗)‎ 施用有机肥经微生物分解后既可补 充CO2又可提供各种矿质元素如K+‎ 可影响光合产物的运输和积累，Mg2+‎ 可影响叶绿素生成 水 分 是光合作用 ‎ 原料之一，缺水可导致叶气孔关闭，致使CO2供应不足进而影响光合速率 ‎ 保障水的供应，不仅满足光合作用原 ‎ 料需求，而且可使枝叶挺立、气孔开放，有利于接受光照及CO2摄入 为保障植物光合作用，应适时 适量进行合理灌溉 多因子影响 图像 含义 P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加 强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子，不再是影响 光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示的其他因子 应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，‎ 提高光合速率，也可同时适当充加CO2，进一步提高光合速率。当温度适 宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。总之，可根 据具体情况，通过增加光照强度，调节或增加CO2浓度来充分提高光合效 率，以达到增产的目的 特别提示：‎ ‎①上述任何因素对植物均存在“饱和点”，即达到最大光合速率的“最适点”，超过饱和点，均会使光合效率降低甚至会伤害植物直至使植物死亡。‎ ‎②提倡增施有机肥不仅可提供矿质元素，还会增加CO2供应，同时可减轻因化肥使用造成的水体富营养化等污染。‎ 六、光合作用和细胞呼吸与物质循环和能量代谢 ‎1.光合作用与细胞呼吸过程关系图 ‎2.物质转化关系 ‎3.能量流动 ‎ ‎4.光合作用与细胞呼吸过程中[H]的来源去路分析 七、光合作用和细胞呼吸的相关计算 ‎(1)光合作用强度和细胞呼吸强度的计算总结：对于绿色植物来说，由于进行光合作用的同时还在进行细胞呼吸，因此，光照下测定得值为净光合速率，而实际光合作用速率=净光合作用速率+细胞呼吸速率。一般以光合作用速率和细胞呼吸速率（即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收的O2的量）来表示植物光合作用和细胞呼吸的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。‎ ‎①光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+细胞呼吸耗氧量 ‎ ‎②光合作用实际二氧化碳消耗量=实测二氧化碳消耗量+细胞呼吸二氧化碳释放量 ‎③光合作用葡萄糖净生产量=光合作用实际葡萄糖生产量－细胞呼吸葡萄糖消耗量 ‎ ‎(2)细胞呼吸的有关规律总结：‎ ‎①消耗等量葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸所产生的CO2摩尔数之比1:3‎ ‎②产生等量的ATP时,无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖摩尔数之比为19:1‎ ‎③释放等量的CO2时,无氧呼吸与有氧呼吸所消耗的葡萄糖摩尔数之比为3:1,转移到ATP中能量之比为1:6.8‎ 专题4 遗传的细胞基础与分子基础 一、减数分裂过程及染色体、DNA等的规律性变化 二、细胞分裂与遗传、变异 ‎1.减数分裂是遗传基本定律的细胞学基础 ‎ 减数分裂中染色体的行为变化决定了染色体上基因的行为。两大遗传基本定律都发生在减数第一次分裂，它们的对应关系可归纳如下：‎ 染色体的行为 基因的行为 遗传定律 同源染色体分离 等位基因分离 基因的分离定律 非同源染色体自由组合 非等位基因自由组合 基因的自由组合定律 ‎2.细胞分裂与变异 ‎ ‎(1)减数第一次分裂间期、有丝分裂间期→基因突变。‎ ‎(2)①减数第一次分裂前期同源染色体非姐妹染色单体交叉互换→基因重组。‎ ‎(3)减数分裂与有丝分裂过程中也可能发生染色体结构和数目的改变→染色体变异。‎ 三、证明DNA是遗传物质的实验 ‎1.实验设计思路比较 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验 思路相同 设法将DNA与其他细胞内物质分开，单独地、直接地研究它们是否具有遗传功能 处理方式的区别 直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌了混合培养 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(P和S)‎ ‎2.两个实验遵循相同的实验设计原则——对照原则 ‎(1)肺炎双球菌转化实验中的相互对照 ‎ ‎(2)噬菌体侵染细菌实验中的自身对照 ‎ 噬菌体 侵染细菌后离心 上清液 沉淀物 被35 S标记了蛋白质 放射性很高 放射性很低 被32 P标记了DNA 放射性很低 放射性很高 ‎(3)实验结论比较 ‎ 肺炎双球菌转化实验的结论：证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。‎ 噬菌体侵染细菌实验的结论：证明DNA是遗传物质。‎ 特别提示：‎ 具有细胞结构的生物，无论是原核生物还是真核生物，其细胞内既有DNA也有RNA，但只以DNA为遗传物质；病毒无细胞结构，其体内只有一种核酸，大多数病毒以DNA为遗传物质，少数病毒以RNA为遗传物质；所以绝大多数生物以DNA为遗传物质，即DNA是主要的遗传物质。‎ 四、有关碱基的数量计算及应用 ‎1.关于DNA的计算 ‎ ‎(2)设一个双链DNA分子中含有的脱氧核苷酸 (或碱基)有2m个，则每条单链的数量为m个：‎ ‎2.有关DNA复制 ‎ 己知某一全部N原子被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下表：‎ 世 代 DNA分子总数 不同DNA分子占全部DNA分子之比 脱氧核苷酸链总数 不同脱氧核苷酸链占全部链之比 n ‎2n ‎15N14N： 2/2n ‎ ‎14N14N：1-2/2 n ‎ ‎2 • 2 n ‎ ‎(或2 n+1 )‎ ‎15N链：1/2 n ‎ ‎14N链：1一1/2 n ‎ ‎3.碱基比例的运用 ‎ 由核酸所含碱基种类及比例可以分析判断核酸的种类。‎ ‎(1)若有U无T，则该核酸为RNA。 ‎ ‎(2)若有T无U，且A=T，G=C，则该核酸一般为双链DNA。‎ ‎(3)若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。‎ 五、DNA分子的复制、转录和翻译的比较 复制 转录 翻译 时间 细胞分裂(有丝分裂和减数第一次分裂)的间期 个体生长发育的整个过程 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体 模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA 原料 ‎4种脱氧核苷酸 ‎4种核糖核苷酸 ‎20种氨基酸 条件 酶(DNA解旋酶、DNA聚合酶等)、ATP 酶(RNA聚合酶等)、ATP 酶、ATP、tRNA 产物 ‎2个双链DNA 一个单链RNA（mRNA，‎ tRNA，rRNA）‎ 多肽链 模板 去向 分别进入2个子代DNA分子中 恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构 分解成单个核苷酸 特点 半保留复制，边解旋边复制 边解旋边转录 一个mRNA上结合多个核糖体，顺次合成多条肽链 碱基 配对 A—T，C—G T—A，G—C A—U，C—G T—A，G—C A—U，U—A C—G，G—C 遗传 信息 传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 意义 使遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息，使生物表现出各种性状 特别提示：‎ ‎①基因的表达包括转录和翻译两个过程。‎ ‎②基因表达中的比例:基因碱基数: mRNA碱基数:氨基酸数=6 : 3 : 1，此比例为近似值，忽略了启动子、终止子、终止密码等所对应的碱基（在真核细胞中还需忽略内含子）。‎ ‎③每种氨基酸对应一种或几种密码子，可由一种或几种tRNA转运，但一种密码子只能决定一种氨基酸，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。‎ ‎④基因控制蛋白质合成中的几种数量关系 数目 比较内容 ‎6m 基因中能编码蛋白质序列的碱基数 ‎3m mRNA上的碱基数 m 参与转运氨基酸的tRNA数 m 蛋白质中的氨基酸数 n 蛋白质中的肽链数 m-n 蛋白质中的肽键数 m-n 缩合失去的水分子数 六、中心法则解读 ‎1.图示 ‎ ‎2.分析 ‎ ‎(1)图示中的①②⑤是遗传物质为DNA的生物信息流动方向。‎ ‎(2)图示中的④⑤是RNA病毒的信息流动方向，如车前草病毒。‎ ‎(3)图示中的③①②⑤是逆转录病毒的信息流动方向，如HIV。‎ 专题5遗传的基本定律与伴性遗传 一、与遗传规律有关的概念 ‎1.有关概念及其相互关系 ‎2.几种交配类型的比较及应用 ‎ 含义 作用 杂交 ‎①植物的异株受粉 ‎②不同基因型的动物个体间的交配 ‎①探索控制生物性状的基因的传递规律 ‎②将不同优良性状集中到一起，得到新品种 ‎③显隐性性状判断 自交 ‎①植物的自花(或同株)受粉 ‎②基因型相同的动物个体间的交配 ‎①可不断提高种群中纯合子的比例 ‎②可用于植物纯合子、杂合子的鉴定 测交 Fl与隐性纯合子相交，‎ 测定Fl的基因型 ‎①验证遗传基本规律理论解释的正确性 ‎②高等动物纯合子、杂合子的鉴定 正交 与 反交 相对而言的，正交中父方和母方 分别是反交中母方和父方 使实验结果更可靠或检验是细胞核遗传 还是细胞质遗传 二、两大遗传规律的比较 规律事实 分离定律 自由组合定律 研究性状 一对 两对以上 控制性状的 等位基因 一对 两对以上 等位基因与 染色体关系 位于一对同源染色体上 分别位于两对或两对以上同源染色体上 细胞学基础 ‎(染色体的活动)‎ 减I后期同源染色体分离 减I后期非同源染色体自由组合 遗传实质 等位基因分离 非同源染色体上的非等位基因之间 的自由组合 Fl 基因对数 ‎1‎ ‎2或n 配子类型 ‎2‎ ‎22或2n 及其比例 ‎1:1‎ 数量相等 配子组合数 ‎4‎ ‎42或4n F2‎ 基因型种类 ‎3‎ ‎32或3n 表现型种类 ‎2‎ ‎22或2 n 表现型比 ‎3 : 1‎ ‎(3 : 1)2或(3 : 1) n ‎ 测交子代 基因型种类 ‎2‎ ‎22或2n 表现型种类 ‎2‎ ‎22或2n 表现型比 ‎1 : 1 ‎ ‎(1 : 1)n 特别提示：‎ ‎①原核生物和非细胞生物均不进行减数分裂，不遵循孟德尔遗传定律;‎ ‎②细胞质在减数分裂时，其中的遗传物质随机分配，不遵循孟德尔遗传定律;‎ ‎③研究的生物产生的后代群体要足够大，各种配子的个体存活率相等，才可能符合孟德尔遗传定律;‎ ‎④如果不同基因型的个体间随机交配，解决有关问题时则不适用孟德尔遗传定律，而适用遗传平衡定律。‎ 三、伴性遗传 ‎1.几种伴性遗传类型的比较 ‎ 伴X隐性遗传 伴X显性遗传 伴Y染色体遗传 传递 规律 ‎①女性患者的父、子一定为患者 ‎②正常男性的母、女一定正常 ‎①男性患者的母、女一定为患者 ‎②正常女性的父、子一定正常 患者的父亲和儿子一定患病 遗传 特点 患者中男多于女，隔代遗传，交叉遗传 患者中女多于男，世代连续 患者全为男性，世代连续 实例 红绿色盲、血友病 抗维生素D佝偻病 外耳道多毛症 ‎2.与基因分离定律的关系 ‎ ‎(1)伴性遗传遵循基因的分离定律。伴性遗传是由性染色体上基因控制的遗传，若就一对相对性状而言，则为一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。‎ ‎(2)伴性遗传有其特殊性 ‎ ‎①雌雄个体的性染色体组成不同，有同型和异型两种形式。‎ ‎②有些基因只存在X或Z染色体上，Y或W上无相应的等位基因，从而存在杂合子内(XbY或ZbW)，单个隐性基因控制的性状也表现。‎ ‎③Y或W染色体上携带的基因，在X或Z染色体上无相应的等位基因，只限于在相应性别的个体之间传递。‎ ‎3.伴性遗传的细胞学基础 ‎4.与基因自由组合定律的关系 ‎ 在分析既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对或两对以上的相对性状遗传时，由位于性染色体上基因控制的性状按伴性遗传处理，由位于常染色体上的基因控制的性状按基因的分离定律处理，整体上则按自由组合定律处理。‎ 四、遗传定律的应用 ‎1.巧用分离定律分析自由组合问题 ‎ 利用孟德尔由简到繁的指导思想，在分析配子的类型、子代的基因型或表现型等问题时，先分析一对等位基因，再分析第二对，第三对，……，最后进行综合计算。‎ ‎2.自由组合定律在植物实验中的应用 ‎ ‎9 : 3 : 3 : 1是两对相对性状自由组合出现的表现型比例，题干中如果出现附加条件，可能会出现9 : 3 :4，9:6:1，15: 1，9 : 7等比例，分析时可以按两对相对性状自由组合的思路来考虑。‎ ‎3.判断有关基因是否在X染色体上 ‎ 一般让隐性雌性个体与显性雄性个体交配，依据子代表现型的比例进行分析。‎ ‎4.正反交结果不同的几种情况分析 ‎ ‎(1)细胞质遗传:细胞质遗传表现为母系遗传，正交和反交中母本的性状不同，因而产生的后代性状不同。‎ ‎(2)植物果皮、种皮颜色等性状遗传：以果皮颜色遗传为例，红色(A)对黄色(a)为显性。（拓展内容、可不掌握）‎ 从以上分析看出，番茄果皮颜色遗传中正反交结果不同，子代均表现为母本的性状，但这种遗传方式本质上仍属于细胞核遗传，遵循孟德尔遗传规律，只是子代的性状分离比延迟表现，因为果实是亲本的一部分，种子的胚和胚乳才是子代。另外，正反交结果中胚乳的基因型也不相同。‎ ‎(3)伴性遗传中的某些性状遗传(以人类红绿色盲为例)‎ 五、遗传病的判定 ‎1.首先确定遗传的显、隐性 ‎ ‎(1)若双亲正常，其子代中有患者，此单基因遗传病一定为隐性遗传病。（即“无中生有”）‎ ‎　　　(2)若患病的双亲生有正常后代，此单基因遗传病一定为显性遗传病。( 即“有中生无”)‎ ‎2.其次确定致病基因位于常染色体上，还是位于性染色体上(确定遗传方式)‎ ‎(1)口诀: ‎ ‎　　父子相传为伴y，子女同母为母系；‎ ‎　　无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子皆病为伴性。‎ ‎　　有中生无为显性，显性遗传看男病，母女皆病为伴性。‎ ‎　　(2)注意: ‎ 特征系谱图标：‎ ‎　　3.不能确定的判断类型 ‎ ‎　　若系谱图中无上述特征，就只能做不确定判断，只能从可能性大小方面推测，通常的原则是：若该病在代与代之间呈连续性，则该病很可能为显性遗传；若系谱图中的患者无性别差异，男、女患病的各占1/2，则该病很可能是常染色体上的基因控制的遗传病；若系谱图中的患者有明显的性别差异，男、女患者相差较大，则该病很可能是性染色体上基因控制的遗传病。它又分以下两种情况:‎ ‎　　(1)若系谱中男性患者明显多于女性，则该病更可能是伴Ｘ染色体的隐性遗传病。‎ ‎　　(2)若系谱中女性患者明显多于男性，则该病更可能是伴X染色体的显性遗传病。‎ 专题6　　生物的变异与进化 ‎　　一、可遗传的变异 ‎　　1.三种可遗传变异的比较 基因突变 基因重组 染色体变异 适 用 范 围 生物 种类 所有生物(包括病毒)均可发生 自然状态下只发生于真核生物有性生殖过程中，为核遗传 真核生物细胞增殖过程中均可发生 生 殖 无性生殖 有性生殖 有性生殖 无性生殖 有性生殖 类型 自然突变 诱发突变 自由组合 交叉互换 染色体结构变异 染色体数目变异 一般 发生时期 DNA复制时(有丝分裂和 减数第一次分裂间期)‎ 减数分裂四分体时期及 第一次分裂过程中 细胞分裂期 产生 结果 产生新的基因 只产生新的基因型，不 产生新的基因 不产生新的基因，但可引起基因数目或顺序变化 镜检 光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定 光镜下可检出 育种 应用 诱变育种 杂交育种 单倍体育种 多倍体育种 与进化 的关系 ‎①二种可遗传的变异都为生物的进化提供了原材料;‎ ‎②基因突变可产生新的基因，为进化提供了最初的原材料，是生物变异的根本来源;‎ ‎③基因重组的变异频率高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多样性的重 要原因之一 ‎　　2.基因突变与生物性状 ‎ ‎　　(1)当控制某种性状的基因发生突变时，其性状未必改变，常见原因如下:‎ ‎　　①若发生突变后，引起mRNA上密码子改变，但改变的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。‎ ‎　　②若基因突变为隐性突变，如AA中的一个A→a，此时性状在当代中不改变。‎ ‎　　(2)基因突变对后代的影响 ‎ ‎　　①发生在体细胞有丝分裂过程中的基因突变，可通过无性繁殖传给后代，但一般不会通过有性生殖传给后代。‎ ‎　　②发生在减数分裂过程中的基因突变，可通过有性生殖传给后代。‎ ‎　　3.染色体组 ‎ ‎　　(1)确认方法 ‎ ‎　　①根据细胞中染色体形态判断:细胞内同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组；细胞内有几种形态的染色体，一个染色体组内就有几条染色体。‎ ‎　　②根据基因型来判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，就有几个染色体组，或者说同一英文字母无论大写还是小写出现几次，就有几个染色体组。‎ ‎　　③根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。‎ ‎　　染色体数＝染色体组的数目∕染色体形态数。例如，果蝇体细胞中有8‎ 条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。‎ ‎(2)染色体组的数目与二倍体、多倍体、单倍体的关系 ‎ ‎①由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。‎ ‎　　②由配子发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为单倍体。‎ ‎③二倍体生物的配子中只含有一个染色体组．‎ ‎4.不同生物的可遗传变异来源 ‎ ‎　　(1)病毒的可遗传变异的来源——基因突变 ‎ ‎　　(2)原核生物可遗传变异的来源——基因突变 ‎ ‎　　(3)真核生物可遗传变异的来源: ‎ ‎　　①进行有性生殖时——基因突变、基因重组和染色体变异 ‎　　②进行无性生殖时——基因突变和染色体变异 ‎　　二、常见育种方式的比较 杂交育种 人工诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程 育种 细胞融合 技术 细胞核移 植技术 依据 原理 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组 基因重组、‎ 染色体变异 基因重组、‎ 染色体变异 常用 方法 杂交→‎ 自交→‎ 选种→‎ 自交 辐射诱变、化学诱变、作物空间技术育种 花药的离体培养，然后再诱导，使染色体数目加倍 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 转基因(DNA 重组)技术将目的基因导入受体细胞内，培育新品种 让不同生物细胞原生质体融合 将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵母细胞中 优点 操作简单目的性强 可以提高变异的频率，大幅度地改良某些品种 可以明显地 缩短育种年限 操作简单，能 较快获得新 类型 打破物种界限，定向改变 生物的性状 克服远缘杂交不亲和障碍，把不同物种的遗传特性集中于新物种或细胞 可改良动物品种或保护濒危物种 缺点 时间长，‎ 需及时发现优良品种 有利变异少，盲目性大，需大量处理实验材料 技术复杂且需与杂交育种配合 所得品种发育延迟，结实 率低 有可能引起 生态危机 技术难度大，‎ 受基因互作 影响，难以 成功 技术要求高 举例 矮杆抗锈病小麦 青霉素高产 菌株、太空椒 矮杆抗锈病小麦 三倍体无子西瓜、八倍体 小黑麦 产生人胰岛素素的大肠杆菌、抗虫棉 白菜一甘蓝、‎ 番茄一马铃薯 克隆羊、鲤鲫移核鱼 特别提示：‎ ‎　　常见育种方法中，属于分子水平上的育种有诱变育种和基因工程育种，其余的育种方式为细胞水平上的育种。胚胎移植是完成动物育种的最终环节。‎ ‎　　三、生物的进化 ‎　　1.自然选择学说图解 ‎　　2.现代生物进化理论基本观点是:‎ ‎　　(1)种群是生物进化的单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变。‎ ‎　　(2)突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。‎ ‎　　(3)在这个过程中，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群基因频率发生定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。如下图所示：　‎ ‎　　3.达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的比较 ‎ ‎4.物种形成的方式 ‎ (1)渐变式 ‎ 物种形成的方式有多种，主要为渐变式 ‎　　(2)爆发式 ‎ ‎　　爆发式物种的形成主要是通过染色体变异形成异源多倍体的方式形成新物种，一出现就可以达到生殖隔离（如普通小麦的产生）。‎ ‎　　(3)人工创造新物种 ‎ ‎　　人工诱导多倍体，植物体细胞杂交（如番茄一马铃薯）等。‎ 特别提示：‎ ‎　　物种形成不一定要经过地理隔离，但必须要形成生殖隔离，如人工诱导多倍体的形成。‎ ‎　　5.基因频率的计算 ‎ ‎　　设有Ｎ个个体的种群，AA、Aa，aa的个体数分别ｎ1、ｎ2、ｎ3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：‎ ‎　　由以上公式可得出下列结论:‎ ‎　　①在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。‎ ‎　　②一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。‎ 专题7　　人体的稳态与调节 一、人体的内环境与稳态 ‎1.人体与外界环境进行物质交换 ‎(1)体液组成及相互关系 ‎(2)内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。‎ ‎2.内环境的理化性质 ‎ ‎(1)渗透压：溶液渗透压大小取决于单位体积溶液中溶质微粒数目，血浆渗透压的大小主要是由无机盐和蛋白质含量决定的，细胞外液渗透压90%是由Na+和Cl—决定。‎ ‎(2)酸碱度：正常人血浆pH在7.35——7.45之间变动。其调节机制是血浆中存在着缓冲物质:主要有NaHCO3/H2CO3、Na2HPO4 /NaH2PO4等。‎ ‎(3)温度：人体内环境的温度一般维持在37°C左右，过高或过低会影响酶的活性，从而引起新陈代谢的紊乱。‎ ‎3.内环境的动态变化 ‎ ‎(1)内环境的动态变化的事实 血浆PH：7.35—7.45‎ 血浆渗透压：37°C时约为770 kPa 血糖：80—120 mg/ dL 水： 90 % —92 %‎ ‎(2)变化原因：细胞代谢活动，外界环境不断地变化致使内环境中酸碱度、渗透压、温度、物质浓度等也不断地变化着。‎ ‎4.内环境稳态 ‎ ‎(1)含义：内环境的化学成分(水分、无机盐、有机物)和理化特性(渗透压、pH、温度)保持相对稳定的状态。‎ ‎(2)机制：神经——体液——免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。‎ ‎(3)意义：是机体进行正常生命活动的必要条件。 ‎ 特别提示：‎ ‎(1)组织液、淋巴的成分和含量与血浆相近，但又不完全相同，“最主要”的差别是血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴中的蛋白质含量很少。‎ ‎(2)稳态并不意味着固定、不变动，而是一种在一定范围内可变，但又是相对稳定的状态。‎ 二、神经调节 ‎1.反射的结构基础一一反射弧 ‎ ‎(1)组成：感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。‎ ‎(2)反射弧与反射的关系 ‎①反射弧中任何一个环节中断，反射都不能发生，反射弧的结构完整性是完成反射的前提条件。‎ ‎②在一个反射弧中，若感受器或传入神经或神经中枢损伤，都会既无感觉，又无效应产生；若传出神经或效应器破坏，则只有感觉产生，而无效应发生。‎ ‎2.兴奋在神经纤维上的传导 ‎ ‎(1)传导过程：刺激—→电位差—→局部电流—→局部电流回路(兴奋区)—→未兴奋区。‎ ‎(2)传导特点：双向传导。 ‎ ‎(3)静息电位与动作电位的比较 ‎ 静息电位 动作电位 图形 实质 膜对K+有通透性，K+外流，K+浓度高 于细胞外，电位表现：内负外正 膜对Na+通透性增加，未兴奋部位：内负外正；兴奋部位：Na+内流，内正外负；兴奋与未兴奋部位形成电位差，产生局部电流 电流方向 没有局部电流 膜内：兴奋→未兴奋 膜外：未兴奋→兴奋 ‎3.兴奋在神经元之间的传递 ‎ ‎(1)传递过程：轴突→突触小体→突触小泡→递质→突触前膜→突触间隙→突触后膜(下一个神经元)。‎ ‎ (2)传递特点：单向传递 ‎ 特别提示：‎ 在生物体内决定神经冲动单向传导的结构是突触。在突触传递中神经冲动只能由一个神经元的轴突的突触小体释放递质作用于另一个神经元的突触后膜(树突或细胞体膜)，决定了神经冲动在突触上只能单向传递，同时作用时间比传导长。‎ ‎4.神经系统分级调节 ‎ ‎(1)大脑皮层：最高级的调节中枢，它除了对外部世界的感知以及控制机体的反射活动外，还具有语言、学习、记忆和思维等方面的高级功能。‎ ‎(2)小脑：维持身体平衡的中枢。 ‎ ‎(3)下丘脑在机体稳态调节中有主要作用。可分泌多种调节性激素。同时是激素、水平衡、无机盐平衡、血糖、体温调节中枢。‎ ‎(4)脑干：呼吸中枢。 ‎ 三、激素调节 ‎1.甲状腺激素的分级调节过程如下图解所示 ‎ 通过反馈调节途径，机体甲状腺激素含量维持相对稳定。‎ ‎2.激素调节与神经调节比较 ‎ 项目 激素调节 神经调节 传递物质 激素 神经冲动(生物电)、递质 调节方式 激素一般进入血液，通过血液 循环作用于特定的组织或器官 反射 传递途径 体液运输 反射弧 作用对象 特定细胞(靶细胞)的受体蛋白质 效应器 作用时效 缓慢而持久，作用范围广 一般作用迅速范围局限、持续时间短 关系 神经调节对激素调节起主导控制作用。激素调节也影响神经调节。如甲状腺激素分泌不足，中枢神经兴奋性降低，出现记忆力衰退、说话和行动迟缓，幼年时甲状腺激素分泌不足则患呆小症。‎ ‎3.几种激素的靶器官 ‎ 激素名称 靶器官(或靶细胞)‎ 甲状腺激素 几乎全身组织细胞(促进细胞新陈代谢)‎ 促甲状腺激素释放激素 垂体 促甲状腺激素 甲状腺 抗利尿激素 肾小管、集合管 胰岛素 肝脏、几乎全身组织细胞 胰高血糖素 肝脏细胞 四、免疫调节 ‎4.特异性免疫 ‎ 抗原：能够引起机体产生特异性免疫反应的物质(主要是蛋白质类物质)。‎ 抗体：机体产生的专门抗击抗原的蛋白质(球蛋白或称免疫球蛋白)。‎ 体液免疫和细胞免疫图解 ‎5.与免疫有关的几种细胞比较 来源 功能 吞噬细胞 造血干细胞 处理、呈递抗原；吞噬抗原抗体复合体 B细胞 造血干细胞（骨髓中发育）‎ 识别抗原，分化成为浆细胞、记忆细胞 T细胞 造血干细胞（胸腺中发育）‎ 识别、呈递抗原，分化成效应T细胞、记忆细胞 效应T细胞 T细胞或记忆细胞 分泌淋巴因子，与靶细胞接触发挥免疫功能 浆细胞 B细胞或记忆细胞 分泌抗体，发挥免疫功能 记忆细胞 B细胞或T细胞 识别抗原，分化成相应效应细胞 ‎6.免疫失调引起的疾病：过敏反应、自身免疫病、免疫缺陷病。‎ ‎7.艾滋病 ‎ 病原体：HIV(人类免疫缺陷病毒、艾滋病病毒)。‎ 存在部位：主要存在于患者或携带者的精液、血液中，乳汁等中也有少量。‎ 病因：HIV攻击人体免疫系统的T细胞(大量死亡，丧失免疫功能，病原体乘虚而入)。‎ 传播途径：性传播、血液传播、母婴传播 特别提示：‎ 二次免疫反应 ‎ (1)产生原因：入侵的抗原与第一次入侵的抗原相同；体内产生记忆细胞。‎ ‎(2)特点：反应更快、更强。‎ ‎(3)二次免疫抗体产生量曲线 ‎ 五、体温调节 ‎1.体温的相对稳定是机体产热量和散热量保持动态平衡的结果，其中产热来源于体内有机物的氧化分解；散热主要通过汗液的蒸发、皮肤内毛细血管的散热。‎ ‎2.寒冷和炎热环境下体温调节过程一一神经调节和体液调节 特别提示：‎ ‎ (1)调节体温的中枢在下丘脑；温度感受器分为温觉感受器和冷觉感受器；冷觉在大脑皮层中形成；(2)相关的激素主要有甲状腺激素和肾上腺素；相关的器官是皮肤、毛细血管、汗腺、肌肉等。‎ 六、血糖平衡调节 特别提示：‎ ‎(1)肾上腺素与胰高血糖素协同作用使肝糖元分解;‎ ‎(2)胰岛素岛和胰高血糖素的拮抗作用使血糖维持相对稳定;‎ ‎(3)胰高血糖素可使非糖物质转化为葡萄糖; ‎ ‎(4)胰高血糖素促进胰岛素的分泌，胰岛素抑制胰高血糖素的分泌。‎ 七、水盐平衡调节（高考不作要求）‎ ‎1.水和无机盐的平衡 ‎ ‎(1)饮水和食物是人体所需水、无机盐的主要来源；经肾脏随尿排出是水和无机盐主要去向。‎ ‎(2)细胞内液的渗透压主要由钾离子来维持，细胞外液渗透压主要由钠离子来维持，即"内钾外钠"。‎ ‎2.水和无机盐平衡的调节 ‎ 特别提示：‎ ‎(1)水平衡的调节中枢位于下丘脑，产生渴觉的中枢位于大脑皮层。‎ ‎(2)水和无机盐的平衡是在神经系统和激素调节共同作用下，主要通过肾脏来完成的。‎ ‎(3)调节水盐平衡的激素主要是抗利尿激素，抗利尿激素由下丘脑神经分泌细胞分泌，由垂体后叶释放。抗利尿激素作用的靶细胞是肾小管和集合管的细胞。‎ 专题8植物的激素调节 一、生长素的发现 ‎1.达尔文向光性实验：单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种剌激，这种刺激传递到下部的伸长区时，会造成背光面比向光面生长快而出现向光性弯曲；感光部位在胚芽鞘尖端 ‎2.1910年詹森实验：胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。‎ ‎3.1914年拜尔实验：胚芽鞘弯曲生长是尖端产生的刺激在其下部分布不均匀造成的。‎ ‎4.1928年温特实验：证明造成胚芽鞘弯曲的刺激确实是一种化学物质，并命名为“生长素”。‎ ‎5.生长素的提取及化学本质 ‎ ‎(1)1931年首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质吲哚乙酸(IAA)。‎ ‎(2)1946年从高等植物中分离出生长素，并确认它是吲哚乙酸。‎ ‎(3)植物体内具有生长素效应的物质还有：苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)等。 ‎ ‎6.对植物向光性做出的解释 ‎ 植物的向光性是由于单侧光照射使生长素分布不均匀造成的。背光侧比向光侧的生长素分布的多。‎ 特别提示：‎ 植物激素是指由植物体内产生，能从产生部位运输到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。人类合成的类似物不能叫做植物激素。‎ 二、生长素的产生、运输、分布 ‎1.合成部位：主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子等部位产生，合成原料是色氨酸。‎ ‎2.生长素的运输 ‎ ‎(1)极性运输：如图该运输方式是细胞的主动运输。‎ ‎(2)非极性运输：在成熟的组织中，生长素可以通过韧皮部进行非极性运输。‎ ‎3.分布：植物体各器官都有，但相对集中在生长旺盛的部位(胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等)，而趋向衰老的组织和器官中含量较少。‎ 三、生长素的生理作用 ‎1.生长素的作用具两重性：低浓度促进生长，高浓度则抑制生长。‎ ‎2.体现生长素作用两重性的实例：植物顶端优势，植物横放生长。‎ ‎3.植物的顶端优势现象：顶芽优先生长侧芽生长受抑制的现象，摘掉顶芽可解除。‎ ‎4.生长素在农业生产中的应用 ‎ ‎(1)促进扦插的枝条生根;‎ ‎(2)促进果实发育; ‎ ‎(3)防止落花落果。 ‎ 四、其他植物激素的比较 名称 合成部位 分布较多部位 主要作用 赤霉素 主要是未成熟的种 子、幼根和幼芽 较多存在于生长旺盛的部位如茎端、嫩叶、根尖和果实、种子 促进细胞伸长，从而引起植株增高；促进种子萌发和果实发育 细胞分裂素 主要是根尖 正在进行细胞分裂的部位 促进细胞分裂 脱落酸 根冠、萎蔫的叶片等 将要脱落的器宫和组织中含量多 抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落 乙烯 植物体各个部位 成熟的果实中含量较多 促进果实成熟 特别提示：‎ ‎(1)在植物组织培养过程中，细胞分裂素和生长素的不同配比会影响组织分化，细胞分裂素含量与生长素含量的比值高时，有利于芽的形成；当这一比值低时则有利于根的形成。‎ ‎(2)不同种类的植物激素大都同时存在于同一植物体内，植物的生长发育由多种激素相互作用共同调节。‎ 专题9种群与群落 一、种群的特征 ‎1.调查种群密度的方法 ‎(1)样方法：指在被调查种群的生存环境内随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。这种方法常适用于对植物种群密度的取样调查，也可用于调查某种昆虫卵的密度、作物植株上昆虫的密度等。‎ ‎(2)标志重捕法：指在该种群生存环境中，均匀设置捕获点，捕获一部分个体，并对其进行标记后，再在原地将其放回，并记录个体数(M)，一段时间后，在原来的捕获点再次捕获一部分个体，并记录个体数(n)及其中被标记的个体数(m)。利用公式M/N=m/n，计算出N即为该种群密度的估计值。该方法一般适用于个体较大的动物。‎ 特别提示：‎ 标志重捕法必须满足以下几个条件:‎ ‎(1)标记个体在整个调查种群中均匀分布，标记个体和未标记个体有同样被捕的机会;‎ ‎(2)调查期中，没有迁入或迁出;‎ ‎(3)调查期中，没有新个体的出生或死亡。‎ ‎2.出生率和死亡率 ‎ 出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的主要因素。‎ ‎3.迁入率和迁出率 ‎ 对一个种群来说，单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比率，分别称为迁入率或迁出率。迁入率或迁出率是影响种群密度的一个因素。‎ ‎4.年龄组成和性别比例 ‎ ‎(1)年龄组成：指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。可分为：增长型、稳定型和衰退型三种。‎ 意义：对于预测种群数量的变化趋势具有重要意义。‎ ‎(2)性别比例：是指种群中雌雄个体数目的比例。性别比例对种群密度也有一定影响。‎ ‎5.种群特征之间的关系 二、种群数量的变化 ‎1.建构种群增长模型的方法 观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。‎ ‎2.种群增长的"J"型曲线 ‎ 条件：食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌等。‎ ‎3.种群增长的“S”型曲线 ‎ 条件：食物和空间有限，随种群密度增加，捕食者增加，种内斗争加剧。‎ 特别提示：‎ 对野生动、植物资源的合理开发和利用方面，一般将种群数量控制在环境容纳量的一半，即K/2值左右，此时种群增长率最快，可提供的资源数量也最多，而且不影响资源的再生。当过度砍伐或捕猎导效种群数量小于K/2值时，种群的增长率减慢，获取的资源量将减少，而且还会影响资源的再生;当种群数量大于K/2佳时，种群增长率开始下降，在开发动、植物资源时，可在此时砍伐或捕猎一定数量的该生物资源。‎ 三、群落的结构 ‎1.群落的物种组成 不同群落的物种数目有差别，群落中物种数目的多少称为丰富度。越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。‎ ‎2.种间关系 ‎ ‎(1)互利共生：数量上两种生物同增同减，呈现出"同生共死"的同步性变化，合则两利，分则两伤。‎ ‎(2)寄生：对寄主有害，对寄生生物有利，如果分开，则寄生生物难以单独生存，而寄主会生活得更好。‎ ‎(3)竞争：竞争的结果常表现为相互抑制，数量上呈现出"你死我活"的同步性变化;如果两种生物的生存能力不同，则表现出一方占优势，另一方处于劣势甚至灭亡。‎ ‎(4)捕食：一种生物以另一种生物为食。数量上呈现出先增后减的波动，但两种生物数量的波动不同步，先增先减的为被捕食者，后增后减的为捕食者。两种生物处于不同营养级，数量上也存在差异。‎ 特别提示：‎ ‎(1)具有捕食关系的两种生物之间的数量变化是：被捕食者增多，捕食者随之增多，但随着捕食者的增多，又会引起被捕食者减少；被捕食者减少，因食物来源少了，随后必然引起捕食者的减少，所以数量曲线的波动关系是不同步的，往往呈现出先后达到最大值的情况。‎ ‎(2)区分种内斗争与竞争：种内斗争是同种生物个体间为争夺食物、生存空间等而发生的斗争，属种内关系；而竞争是不同种的生物之间为争夺资源及空间等而进行的斗争，属种间关系。具竞争关系的两种生物生活习性越相似，竞争往往越激烈。‎ ‎3.群落的空间结构 ‎ ‎(1)垂直结构 ‎①在高山植物群落中，不同海拔地带的植物呈垂直分布主要是受温度制约的。‎ ‎②动物的分层与其食物及栖息场所等有关。‎ ‎(2)水平结构 ‎ 水平结构是指由于地形起伏、光照明暗及湿度大小等因素的影响，使不同种群依据各自的生态需求分布在不同地段上。如山坡阳面与阴面的生物不同、湿润处与干燥处生物也不一样等。‎ 四、群落的演替 群落的演替是指随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。‎ ‎1. 演替的类型 ‎(1)初生演替：指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方发生的演替。如在沙丘、火山岩上进行的演替。‎ ‎(2)次生演替：指原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。如火灾过后的草原上进行的演替。‎ ‎2.人类活动对群落演替的影晌 ‎ 人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。‎ 专题10生态系统与环境保护 一、生态系统的结构：组成成分和营养结构(食物链和食物网)‎ 非生物的物质（空气、水矿物质等）和能量（阳光、热能）‎ 生产者：自养型生物（包括光能自养型植物和化能合成作用的微生物）‎ 消费者：捕食、寄生异养型生物（主要是各种动物）‎ 分解者：腐生异养型生物（腐生细菌、真菌和腐生动物）‎ ‎1、生态系统成分 生产者、消费者、分解者被称为三大功能类群，这三大类群的关系如下图所示:‎ ‎(1)无机环境为生物成分提供物质和能量。‎ ‎(2)生产者主要是指绿色植物，是消费者和分解者能量的源泉，也是生态系统存在和发展的基础，因此，生产者是生态系统的主要成分。‎ ‎(3)从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。‎ ‎(4)从理论上讲，消费者的活动，不会影响生态系统的根本性质，所以消费者不是生态系统必要的基本成分。‎ 食物链：在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系 食物网：许多食物链彼此相互连接成的复杂营养结构 ‎2、营养结构 二、生态系统的能量流动 特别提示：‎ 理解能量流动几个要点(捕食链):‎ ‎①流动的路径是沿食物链上的营养级由低营养级向高营养级流动;‎ ‎②流动规律：由前一级传递到高一级的效率是l0%~20%。因此，单一食物链中最多有五个营养级; ‎ ‎③能量流动是在捕食与被捕食过程中，通过同化作用和异化作用完成的。‎ 三、生态系统的物质循环 ‎1.特点：具有全球性、反复出现、循环流动 ‎2.举例：碳循环 ‎ ‎(1)循环形式：CO2‎ ‎(2)过程： ‎ ‎(3)温室效应：大量燃烧化石燃料→大气中CO2含量升高→气温升高 特别提示：‎ ‎(1)进入生态系统中生物群落的能量和物质都是通过光合作用进行的，从物质循环、能量流动的角度看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。‎ ‎(2)在碳的循环中，森林生态系统是碳的主要吸收者。但是，近年来由于人类大量地采伐森林，再加上燃烧化石燃料以及环境污染，因而使大气中的CO2浓度明显增加，这种趋势如果继续发展下去世界的气候就可能发生剧烈变化，后果令人担忧。‎ 四、生态系统的信息传递 ‎1.种类 ‎(1)物理信息：光、声、温度、磁力等，通过物理过程传递 ‎(2)化学信息：生物产生传递信息的化学物质 ‎ ‎(3)行为信息：特殊的行为特征传递的信息 ‎ ‎2.作用 ‎ ‎(1)生态系统 ‎①生命活动的正常进行，离不开信息传递 ‎ ‎②生物种群的繁衍，离不开信息传递 ‎③调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定 ‎(2)农业生产 ‎ ‎①提高农产品或畜产品的产量 ②对有害的动物进行控制 五、生态系统的稳定性 ‎1.概念:生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力 ‎2.内容 ‎ ‎(1)抵抗力稳定性 ‎①概念：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力 ‎②产生原因：生态系统内部具有一定的自我调节能力 ‎③规律：生态系统成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力越小，抵抗力稳定性越小 ‎(2)恢复力稳定性 ‎ 概念：生态系统在遭到外界干扰因素破坏后恢复到原状的能力 ‎3.生态系统稳定性的保护和提高 ‎ 人类活动→环境危机 采取措施→人和自然协调发展 特别提示：‎ 生态系统的调节机制 生态系统普通存在着反馈调节现象。当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫做反馈。反馈有两种类型，即负反馈和正反馈。‎ 负反馈是比较常见的一种反馈，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳定状态，反馈的结采是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。例如，如果草原上的食草动物因为迁入而增加，植物就会因为受到过度啃食而减少，植物数量减少以后，反过来就会抑制动物的数量。‎ 正反馈是比较少见的，它的作用刚好与负反馈相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列的变化，反过来不是抑制而是加速最初发生变化的成分所发生的变化，因此正反馈的作用常常使生态系统远离平衡状态或稳态。‎ 六、生态环境的保护 ‎1.人口增长对生态环境的影响 ‎(1)我国的人口现状和前景 ‎①现状：由于人口基数大，我国人口仍将在较长的时期内持续增长 ‎②前景：21世纪中叶人口总数达到高峰，并开始缓慢下降，基本实现人口与经济、社会、环境和资源的协调发展 ‎(2)人口增长对生态环境的影响 ‎ ‎①土地资源的压力 ②水资源的压力 ③能源的压力 ‎④森林资源的压力 ⑤环境的压力 ‎2.全球性生态环境问题 全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨、土地荒漠化、海洋污染、生物多样性锐减 ‎3.生物多样性 ‎ ‎(1)主要内容 遗传(基因)的多样性、物种的多样性、生态系统的多样性。‎ ‎(2)价值 直接价值——为人类提供多种物质 ‎ 间接价值——调节生态系统平衡等 ‎ 潜在价值——目前尚不清楚的 ‎(3)生物多样性被破坏的原因 ‎ ‎①人类对资源的过度开发 ②人类对资源不合理的利用 ‎③环境污染 ④外来物种入侵 ⑤人口增长过快侵占过多空间等 ‎(4)保护措施：就地保护、迁地保护、加强法制管理 ‎(5)可持续发展——人类的必然选择 专题11现代生物科技专题(选修3)‎ 一、基因工程 ‎1.基因工程的实质：基因重组。‎ ‎2.基因工程的基本工具 ‎ ‎(1)限制性内切酶：这类酶主要从原核生物中分离纯化出来，只能切割外源DNA，而对自身DNA不起作用。（在原核生物细胞中的作用类似于高等动物的免疫系统）①识别DNA分子的某种特定核苷酸序列；②作用位点是DNA分子骨架的磷酸二酯键，使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开(具有专一性)，形成反向重复序列的黏性末端或平末端。‎ ‎(2)DNA连接酶：将DNA外侧主干链上的脱氧核糖和磷酸基团结合形成磷酸二酯键。来源于大肠杆菌的E•coliDNA连接酶可以连接黏性末端。来源于T4噬菌体的T4DNA连接酶既能连黏性末端，也能连接平末端。‎ ‎(3)运载体：①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等，其中质粒是最常用的运载体。动物基因工程中最常用的运载体是动物病毒，如人类基因治疗中使用腺病毒。在培育转基因植物时一般选用土壤农杆菌做中介，此时的基因运载体是Ti质粒。‎ ‎②选择条件：能在受体细胞中友好寄居（不被宿主细胞限制酶切割或DNA水解酶水解）；具有多个限制性内切酶切点，以便与外源基因连接；能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；具有某些标记基因（抗生素基因、色素基因），便于进行筛选等。‎ ‎③质粒：存在于细菌、酵母菌等少数生物细胞的细胞质中，能独立复制的小型环状DNA分子。‎ ‎3.基因工程的基本操作程序 ‎ 目的基因的获取：①从基因文库中获取目的基因；②mRNA反转录成cDNA ‎③化学方法人工合成。‎ 原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法 基因表达载体的构建：构建基因表达载体是基因工程的核心。首先要用一定的限制性内切酶切割载体，然后用同一种限制性内切酶切断目的基因，再加入适量DNA连接酶，形成重组DNA分子。结构包括目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因＋复制原点 ‎（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。‎ ‎（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。‎ ‎（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因和绿色荧光蛋白基因。‎ 将目的基因导人受体细胞：导人植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法（转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程），其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等；转基因动物中采用最多的是显微注射技术，此方法的受体细胞多是 受精卵；导人大肠杆菌最常用的是Ca2+诱导法，先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为 感受态细胞 ，再将 重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。‎ 目的基因的检测与鉴定：包括分子水平鉴定与个体水平鉴定。首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术。其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行抗原－抗体杂交。有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。‎ 特别提示：‎ ‎(1)限制性内切酶是断开磷酸二酯键，DNA连接酶是形成磷酸二酯键，两者的作用对象都不是氢键。‎ ‎(2)不同的限制性内切酶可能切出相同的黏性末端 ‎(3)限制酶和DNA水解酶的比较 酶种类 限制酶 DNA水解酶 底物 DNA分子 产物 含黏性末端或平末端的DNA片段 DNA的基本单位——脱氧核苷酸 有关化学键 DNA分子脱氧核苷酸链中特定核苷酸的磷酸与脱氧核糖之间的化学键 DNA分子中全部的磷酸与脱氧核糖之间的化学键 应用 基因工程中病毒DNA与宿主DNA的整合（如HIV）‎ DNA水解（如在艾弗里“肺炎双球菌转化实验中，利用DNA酶处理S型细菌的DNA，反证DNA是遗传物质）‎ 二、细胞工程 ‎1. 植物组织培养技术 ‎（1）过程：‎ ‎（2）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。‎ ‎（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。‎ ‎2.植物体细胞杂交技术 ‎（1）过程：‎ ‎（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。‎ ‎（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。‎ ‎3. 动物细胞培养 ‎（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。‎ ‎（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。‎ ‎（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。‎ ‎（4）动物细胞培养需要满足以下条件 ‎①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。‎ ‎②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。‎ ‎③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。‎ ‎④气体环境：95%空气＋5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。‎ ‎（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。‎ ‎4.动物体细胞核移植技术和克隆动物 ‎（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。‎ ‎（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。‎ ‎（3）体细胞核移植的大致过程是：（见图）‎ 核移植 胚胎移植 ‎（4）体细胞核移植技术的应用：‎ ‎①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； ②保护濒危物种，增大存活数量；‎ ‎③生产珍贵的医用蛋白； ④作为异种移植的供体；‎ ‎⑤用于组织器官的移植等。‎ ‎（5）体细胞核移植技术存在的问题：‎ 克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。‎ ‎5.动物细胞融合 ‎（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。‎ ‎（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。‎ ‎（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。‎ ‎6.单克隆抗体 ‎（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。‎ ‎（2）单克隆抗体的制备过程：‎ 注入小鼠 细胞融合 分离 抗原注入小鼠体内 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞 细胞培养 选择培养细胞 培养基 体内培养 体外培养 从腹水提取 从培养液提取 单克隆抗体 ‎（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。‎ ‎（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。‎ ‎（5）单克隆抗体的作用：‎ ‎① 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。‎ ‎② 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。‎ 特别提示：‎ ‎1.全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞 能体现“细胞的全能性”的常见实例：‎ ‎(1)植物组织培养：可以说明高度分化的技物细胞具有发育成完整个体的能力;‎ ‎(2)花药离体培养：说明生殖细胞(精子)具有全能性——属植物组织培养的特例;‎ ‎(3)雄蜂的发育：说明生殖细胞(卵细胞)具有全能性;‎ ‎(4)克隆绵羊：说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性。‎ ‎2.植物组织培养和动物细胞培养的比较 ‎ 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 原理 细胞的全能性 细胞增殖 培养基性质 固体培养基 液体培养基 培养基特有成分 蔗糖、植物激素 葡萄糖、动物血清 培养条件 需要CO2培养箱;‎ 无菌环境条件培养 不需要CO2培养箱;‎ 无菌环境条件培养 培养结果 植物体 细胞株、细胞系 培养目的 快速繁殖、培育无 病毒植株 获得细胞或细 胞分泌蛋白 ‎3.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 ‎ 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 生物学原理 膜的流动性、膜融合特性 前期处理 原生质体制备:‎ 纤维素酶和果胶酶处理 细胞分散:‎ ‎ 胰蛋白酶处理（不宜时间过长）‎ 方法和手段 物理:离心、振动、电剌激 化学:聚乙二醇(PEG)‎ 生物:灭活的病毒 应用 进行远缘杂交，‎ 创造植物新品种 ‎①制备单克隆抗体 ‎②基因定位 后续技术 植物组织培养 动物细胞培养 三、胚胎工程 ‎1.体外受精 ‎(1)精子的收集和获能：从附睾中取出成熟的精子，放入培养液中培养，使其达到获能状态。‎ ‎(2)卵母细胞的收集和培养：从卵巢中获得未成熟的卵细胞，最常用的方法是卵巢用促性腺激素处理使其超数排卵后，插入穿刺针吸取卵泡液(连同卵母细胞)取出，在体外进行人工培养，促进其成熟。‎ ‎(3)获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。‎ ‎2.胚胎移植 ‎ ‎(1)基本步骤：供体发情排卵并经配种→受体同期发情→胚胎的回收→胚胎移植到受体的相应部位(输卵管或者子宫角)，然后在受体的子宫着床、生长发育。‎ ‎(2)优点：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。‎ ‎3.胚胎分割 ‎ ‎(1)基本步骤：在显微镜下用切割针或者切割刀把胚胎(桑椹胚或囊胚)分割开，或者采用酶处理等方式将卵裂球中的细胞分散开。分割的胚胎或细胞直接移植给受体，或在体外培养到囊胚阶段，再移植到受体子宫内，着床发育产仔。‎ ‎(2)优点：可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖优良种畜的方法。‎ ‎4.胚胎干细胞（ES、EK细胞） ‎ ‎(1)概念：当受精卵分裂发育成早期胚胎(囊胚)时，内细胞团的细胞为胚胎干细胞。‎ ‎(2特点：未分化，具有发育全能性和二倍体核型，可被诱导分化为多种细胞、组织。‎ ‎(3)培养过程：①将早期胚胎转入培养液中培养在胚胎成纤维细胞滋养层上；②等内细胞团突出滋养层外，用酶消化或机械剥离内细胞团；③将内细胞团用酶消化成单个细胞，可以加滋养层细胞培养，继续抑制分化并自我增殖出胚胎干细胞；或者不加滋养层细胞培养，按需诱导分化。‎ 特别提示：‎ 生物工程技术应用的组合：‎ ‎(1)转基因植物的培育：基因工程+植物组织培养;‎ ‎(2)转基因动物的培育：基因工程+动物细胞培养+胚胎移植;‎ ‎(3)核移植(克隆)动物培育：核移植+动物细胞培养+胚胎移植;‎ ‎(4)胚胎移植：有性生殖+动物细胞培养（+胚胎分割）+胚胎移植;‎ ‎(5)植物体细胞杂交：体细胞融合+植物组织培养;‎ ‎(6)试管婴儿：体外受精+动物细胞培养+胚胎移植。‎ 四、生物技术的安全性和伦理问题 ‎1.生物技术带来的问题 ‎ ‎(1)基因的操作和开发是否可能造成自然界遗传多样性降低。‎ ‎(2)经过基因改造的生物是否会危害其他生物体的生存和环境。‎ ‎(3)基因操作、基因诊断用于人本身，对个人情感、隐私会造成什么后果。‎ ‎(4)基因工程产物，包括经过基因改造的生物体是否会被个人垄断而不利于社会。‎ ‎(5)对现代生物技术的经济支持是否会限制其他技术。‎ ‎(6)强调生物技术的商业化是否不利于贫困群体的生存、生活。‎ ‎(7)现代生物技术专利化是否会对科学家间的交流合作造成障碍，等等。‎ ‎2.正确看待生物技术 ‎ ‎(1)正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。‎ ‎(2)支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人实验。‎ 五、生态工程 生态工程所遵循的基本原理和实例 项目 理论基础 意义 实例 物质循环再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 无废弃物农业 物种多样'性原理 生态系统的稳定性 生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力 ‎"三北"防护林建设中的问题，珊珊礁生态系统的生物多样性问题 协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题 整体性原理 社会、经济、自然复合系统 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题 系统学和工程学 原理 系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式；系统整体性原理：整体大于局部 改善和优化系统结构以改善功能保持系统很高的生产力 桑基鱼塘珊砌礁藻类和珊湖虫的关系 专题12实验与探究 一、观察类实验 ‎1.显微镜相关的知识 ‎(1)观察 高倍镜使用要诀——先低后高，找移转调 低：找——先在低倍镜下"找"到图像，并调节至清晰 移——将观察点"移"到视野中央 ‎ 高：转——"转"动转换器，换上高倍镜 调——调节细准焦螺旋及光圈，使图像清晰 ‎(2)放大倍数与镜头长度及细胞数目的关系归纳 ‎ ‎①物像放大倍倍数=目镜的放大倍数×物镜的放大倍数(放大的是细小物体的两点间长度，不是面积或体积。)‎ ‎②目镜越短，放大倍数越大；物镜越短，放大倍数越小，与玻片距离越远。‎ ‎③低倍镜下视野中：细胞数多、细胞体积小、视野明亮 高倍镜下视野中：细胞数少、细胞体积大、视野较暗 ‎④放大倍数的变化与视野中细胞数量变化的关系 第一种情况：一行细胞数量的变化，可根据放大倍数与视野范围成反比的规律计算。‎ 第二种情况：圆形视野范围内细胞数量的变化，可根据看到的实物范围与放大倍数的平方成反比的规律计算。‎ ‎2.实验归类 ‎ 实验名称 观察时细胞的状态 染色剂 生物材料 观察DNA、RNA的分布 死细胞 甲基绿、吡罗红 洋葱鳞片叶表皮 人的口腔上皮细胞 观察线粒体 活细胞 健那绿 人的口腔上皮细胞 观察有丝分裂 死细胞 龙胆紫(醋酸洋红)‎ 洋葱根尖细胞 观察减数分裂 死细胞 蝗虫精母细胞 低温诱导染色体加倍 死细胞 改良苯酚品红染液 洋葱根尖细胞 观察多种多样的细胞 活或死细胞 无(不需染色)‎ 酵母菌细胞，水绵细胞，叶的保卫细胞，鱼的红细胞等 观察叶绿体 活细胞 藻类的叶(或菠菜叶、黑藻叶)‎ 观察质壁分离与复原 活细胞 紫色洋葱鳞片叶表皮 特别提示：‎ ‎(1)以上的实验中除了"观察质壁分离与复原"使用低倍镜即可外，其余均需使用高倍镜。‎ ‎(2)鉴定类实验中脂肪的切片法鉴定、探究性实验中培养液中酵母菌种群数量的动态变化，也都需用显微镜观察。‎ ‎3.注意取材问题:要根据观察对象选用合适的实验材料 ‎(1)观察DNA、RNA的分布不能选用哺乳动物成熟的红细胞(无细胞核，也就几乎不含DNA、RNA)；‎ ‎(2)不能用观察叶绿体的材料来观察线粒体(叶绿体中的色素颜色会掩盖健那绿染色后的颜色变化)；‎ ‎(3)观察有丝分裂或低温诱导染色体加倍时应注意观察呈正方形的根尖分生区细胞(长方形的细胞可能是根尖的伸长区或成熟区的细胞，没有分裂的能力)；‎ ‎(4)观察减数分裂所选的材料可选用动物的精巢和植物的雄蕊，而不宜选用动物的卵巢和植物的雌蕊(雄配子的产生数量远远多于雌配子，更容易观察到减数分裂的细胞)；‎ ‎(5)观察叶绿体时若选用菠菜叶则取稍带些叶肉的下表皮(靠近下表皮的叶肉细胞中叶绿体较大而数目较少)；‎ ‎(6)观察植物细胞的质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞(含有大的液泡)。‎ ‎4、自变量、因变量、无关变量 ‎(1)自变量：为了达到实验目的而人为改变的量叫自变量，实验中注意单一变量原则 ‎(2)因变量：随着自变量的改变而变化的变量叫因变量，是记录实验结果的指标 ‎(3)无关变量：除自变量以外也会对实验结果造成影响的其他可变因素叫无关变量。无关变量并非真的无关，仅是不属于该实验研究对象。在实验中，要保持无关变量的统一。‎ 二、鉴别类实验 ‎1.实验归类 ‎ 实验名称 鉴定对象 试剂 颜色 生物材料 备注 还原糖的鉴定 还原糖 斐林试剂 砖红色沉淀 苹果或梨 匀浆等 ‎ 甲乙现混现用、水浴加热 脂肪的鉴定 脂肪 苏丹Ⅲ ‎（苏丹Ⅳ）‎ 橘黄色 ‎(红色)‎ 花生种 子切片 蛋白质的鉴定 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 豆浆、‎ 稀蛋清等 先加A液后 加入B液、摇 匀使用 叶绿体中 色素的提 取和分离 四种 色素 提取液：‎ 无水乙醇 分离液：‎ 层析液 胡萝卜素：橙黄色 叶黄素：黄色 叶绿素a：蓝绿色 叶绿素b：黄绿色 新鲜的绿叶 ‎(如菠菜叶)‎ 加入二氧化硅 有助于研磨得 充分；碳酸钙 可防止研磨中 色素被破坏 ‎2.有关蛋白质鉴定 ‎ ‎(1)不能直接将斐林试剂的甲液(0.1 g/mL NaOH 溶液)和乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)用于蛋白质鉴定，因为蛋白质鉴定的双缩脲试剂B是0.01 g/mL CuSO4溶液。但可在提供蒸馏水的情况下，将斐林试剂的乙液((0.05 g/mL CuSO4溶液)用蒸馏水按比例稀释后用于蛋白质鉴定。‎ ‎(2)若用蛋清进行蛋白质鉴定时需将鸡蛋清用水稀释，通常是1个鸡蛋的蛋清加入5 mL水，搅拌均匀。如果蛋白液稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管的内壁上，使反应不容易彻底，并且试管也不容易刷洗干净。‎ ‎(3)鉴定蛋白质时，向匀浆中加入2 mL双缩脲试剂A摇匀，再向样液中加入3-4滴双缩脲试剂B摇匀。其中双缩脲试剂B的量不能过量，因为过量的双缩服试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。‎ ‎3.有关叶绿体中色素的提取和分离 ‎ ‎(1)区分色素提取和分离的原理 ‎①色素提取的原理是：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素——无水乙醇提取法（如需去除叶片中的色素，可浸在酒精中隔水进行加热）。‎ ‎②色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢一一纸层析法。‎ ‎(2)注意事项 ‎ ‎①收集滤液的试管要及时用棉塞塞紧，防止乙醇挥发 ‎②制备滤纸条要选用干燥的滤纸，干燥的滤纸透性好、吸收滤液多；滤纸条要剪去两角，使层析液同步到达滤液细线；‎ ‎③滤液细线要画得细且直，以防止色素带重叠而影响分离效果；待滤液干燥后要再画一两次，目的是为积累更多的色素，使分离后的色素带明显。‎ ‎④分离色素时层析液不能没及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离；覆盖烧杯或试管加棉塞，防止层析液挥发。‎ 三、探究类实验相关实验中的变量 探究实验 自变量 因变量 无关变量 通过模拟实验探究膜的透性 半透膜两侧溶液的浓度差 漏斗玻璃管液面的上升高度 半透膜种类、开始时的液面、温度等条件 探究温度对淀粉酶活性的影响 不同温度(至少三种)‎ 酶的活性(加碘后溶液颜色的变化)‎ pH、底物量、 酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等 探究pH对过氧化氢酶活性的影响 不同pH(至少三种)‎ 酶的活性(气泡的数量或带火星的卫生香燃烧猛烈程度)‎ 温度、底物量、酶量、试管的洁净程度、反应时间、操作程序等 探究酵母菌的 呼吸方式 氧的有无 CO2生成量 (澄清石灰水的浑浊程度等);酒精的产生(重铬酸钾检测)‎ 葡萄糖溶液、石灰水的量、温度、pH、锥形瓶的洁净程度，连接导管的大小等 模拟探究细胞表面积与体积的关系 细胞体积的大小 物质运输的效率 琼脂块的一致性、NaOH溶液的量、浸泡的时间、测量的准确性等 探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度 不同浓度的生长素类似物 因变量扦插枝条的 生根数量或长度 实验材料的致性、激素浓度的准确性、处理时间的一致性等 探究培养液中的酵母菌数量的动态变化 时间 酵母菌数量 培养液的成分、培养条件、空间等 特别提示：‎ 探究温度(pH)对酶活性影响时，必须在调节达到预设的温度(pH)的条件下，再让反应底物与酶接触，避免在未达到预设的温度(pH)时反应底物已与酶接触发生反应，影响实验结果。‎ 四、调查类实验 实验名称 调查常见的人类遗传病 土壤中动物类群丰富度的研究 调查对象 随机确定的人群或 一定数量的家族 生活在土壤中的小动物 调查方法 汇总法 用取样器取样进行 采集、调查的方法 统计方法 发病率=(患病人数/被调查人数)×100% ‎ 记名计算法:目测 估计法 注意事项 ‎①调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等；‎ ‎②调查某种遗传病的发病率时，随机抽样调查，且要保证调查的群体足够大 ‎①取样时应注意随机取样；‎ ‎②动物类群因所取地段不同，可能差异较大；‎ ‎③样土塑料袋上标明取样的地点和时间；‎ ‎④不知名的动物标记为"待鉴XX"；‎ ‎⑤调查的指标是动物种类的丰富度和数量丰富度 特别提示：‎ 运用调查法的要求 ‎(1)真实性：由于调查法是对已有事实的考查，所以尊重事实、实事求是是调查法实施过程中的首要要求，越真实，越与客观事实接近。‎ ‎(2)代表性：实际调查的对象范围应具有代表性，越有代表性，才越能反映要研究的对象总体本身的情况。‎ 五、实验设计 对照是实验控制的手段之一，目的在于消除无关变量对实验结果的影响。通过设置实验对照对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。‎ 不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。‎ ‎1.对照实验步骤设计的一般规律 第一步，取材、分组、编号 在这里实验材料包含实验中用到的各种动植物，取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具有烧杯、培养皿、饲养动物的容器等等。这些材料、用具在试题中都会给出，注意要结合实验的目的、原理合理利用。‎ 第二步，相同处理和不同处理 根据实验变量设置对照(注意:单一因素不同，其他因素相同且最适);‎ 第三步，进一步的相同处理其他因素相同且最适的继续。‎ 第四步，检测、观察、统计、比较 如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果，便于观察。必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。‎ ‎2.实验方案的评价 ‎ 实验评价类试题，最为常见的是考查对照实验的评价，一般的解题方法是"五看"评价法。‎ 一看对照：有无对照实验，如果有，看对照设计是否合理、实验变量设置是否有标记、是否遵循了单一变量原则、是否遵循了等量原则、是否排除了干扰因素 二看步骤：步骤的顺序是否合理、步骤是否完整、具体操作有无违反生物学基本原理 三看结果：实验结果的验证目标是否准确、实验结果的验证方法是否得当 四看材料：生物学材料选择是否得当、实验器材选择是否合理、药剂选择、使用、用量是否准确 五看条件：是否需要搅拌、加热等、实验所需的温度、光照等条件是否合理 特别提示：‎ 答题的规范性 ‎(1)要正确选用生物专业术语答题，提高用词的科学性。尽量使用教材上的基本概念、原理答题。例如，一种抗体只能专一地作用于一种抗原，问：这说明了抗体在分子结构上有什么特性？正确的思路应首先确定抗体是蛋白质，再联想到教材上讲过的有关蛋白质分子结构的多样性、稳定性和特异性几个特性，那么只能回答"特异性"这一术语，而许多学生却根据自己的理解自编了许多词，如专一性、相似性、互补性、对应性和固定性等。"盖玻片"不能说成是"薄的玻璃片"；"等量的"不宜说成"一样多的"；"振荡"不宜说成"晃动加摇动"。实验现象的描述要科学，加碘后"不变蓝"不等于"无色"或"没有颜色变化"；另外"不变"也不能说成是"无现象"。‎ ‎(2)描述避免绝对化。由于生命活动规律既具有普遍性，又具有多样性和特殊性，因此，对生命现象进行概括时，常用"在……条件下"、"一般情况下"、"多数是"和"绝大多数"等词语来描述，而不能一言概之。‎ ‎(3)恰当地进行定量或定性描述。题目有定量要求的，要定量地进行描述。一般在时间、温度、物质的量上难以做到准确的量化描述，则尽可能用"定性"的语言表达。如"一段时间"..适宜的温度""适量的""一定量的"等。实验设计中适时出现"其他培养条件相同川培养一段相同时间后"等都是很好的得分点。‎