2025年高考生物一轮复习：高中生物必修+选必修5册教材重点知识点清单

这是一份2025年高考生物一轮复习：高中生物必修+选必修5册教材重点知识点清单，共122页。学案主要包含了糖是乳糖，个碳原子上等内容，欢迎下载使用。
第1节 细胞是生命活动的基本单位
1.细胞学说的建立过程
2. 细胞学说的内容
(1)细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
(2)细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。
(3)新细胞是由老细胞分裂产生的。
3．细胞学说的意义：揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
4.生命活动离不开细胞
（1）病毒：①结构特点：病毒是非细胞生物，一般由蛋白质和核酸组成。
②代谢特点：病毒必须依赖活细胞才能进行正常生命活动。
（2）单细胞生物：依赖单个细胞就能完成各项生命活动。
（3）多细胞生物:依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成生命活动。
5．多细胞生物生命活动的基础：①生物与环境间的物质和能量交换的基础：细胞代谢。②生物生长发育的基础：细胞增殖、分化。③遗传变异的基础：细胞内基因的传递与变化。
6．生命系统的结构层次包括细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈9个层次。最基本的生命系统：细胞，最大的生命系统：生物圈，也是最大的生态系统。植物没有系统层次，单细胞生物既可化做细胞层次，又可化做个体层次。血液属于组织层次，皮肤属于器官层次。西瓜属于器官层次。
第2节 细胞的多样性和统一性
1.高倍镜使用的“四字诀”：
(1)找：在低倍镜下观察，找到要观察的物像。（2）移：移动装片，将物像移到视野中央。（3）转：转动转换器，换上高倍镜。（4）调：若视野较暗，可调节反光镜或光圈，调节细准焦螺旋直到看清物像为止。
3.特别提醒：⑴必须先用低倍镜观察后，再转动转换器换成高倍镜观察。⑵低倍镜观察时，粗、细准焦螺旋都可调节，高倍镜观察时，只能调节细准焦螺旋。⑶由低倍镜换高倍镜，视野变暗,视野内细胞数目变少,每个细胞的体积变 大。⑷目镜的长度与其放大倍数呈反比；物镜的长度与其放大倍数呈正比。⑸显微镜的放大倍数：放大倍数指的是物体的长度或宽度的放大倍数。⑹物象移动与装片移动的关系：由于显微镜下成像是倒立的像，即实物与像之间的关系是实物旋转180°就是像。若细胞在显微镜下的像偏右上方，实际在装片中细胞的位置则偏 左下方。所以，物象移动的方向与载玻片移动的方向是相反的。实物为字母“b”，则视野中观察到的为“ q ”。（7）在10×10的放大倍数下看到64个细胞,而且在视野的直径上排成一行, 则转换为10×40的放大倍数后,看到的一行细胞数为16个。若在10×10的放大倍数下看到64个细胞,这64个细胞充满视野, 则转换为10×40的放大倍数后数目为4个。
4.原核细胞和真核细胞：
（1）通过显微镜观察了解细胞的多样性，同时也看到细胞都有相似的基本结构，如细胞膜、细胞质和细胞核，这反映了细胞的 统一性。
（2）根据细胞内有无以 核膜为界限的细胞核，把细胞分为原核细胞和真核细胞。由原核细胞构成的生物
叫原核生物，真核细胞构成的生物叫真核生物，如植物、动物、真菌（酵母菌、霉菌）。
（3）原核生物中除了分布广泛的各种细菌外，还有 蓝细菌（旧称蓝藻）、支原体、衣原体、放线菌。
①常见的蓝细菌有：色球蓝细菌 、颤蓝细菌、念珠蓝细菌、发菜。蓝细菌内含有藻蓝素和叶绿素 ，是能进行光合作用的自养生物。当淡水水域污染、富营养化会长出讨厌的水华，影响水质和水生动物的生活。
②凡是“菌”前面有“杆”“球”“螺旋”“弧”的都是细菌。(如: 大肠杆菌、霍乱弧菌、金黄色葡萄球菌等)。
原核细胞具有与真核细胞相似的细胞膜和细胞质，它们都以DNA作为遗传物质，这让我们再一次看到了真核细胞和原核细胞的统一性。原核细胞没有由核膜包被的细胞核，也没有染色体，但有一个环状的DNA分子，位于无明显边界的区域，这个区域叫做拟核。
（5）原核细胞和真核细胞比较：
必修一第2章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
1.生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需的物质，归根结底是地从无机自然界获取的。因此，组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有。但是其各元素的相对含量却大不相同。
2.细胞中常见的化学元素有20多种，其中 C、H、O、N、S、K、Ca、Mg 等含量较多，称大量元素；Fe、Mn、B、Zn、M、Cu含量较少，称微量元素。
3．组成细胞的元素来源于无机自然界，在细胞中大多数以化合物形式存在。
4．人体细胞含量最多的元素：细胞鲜重中元素相对含量高的为O＞C＞H＞N ；干重中为 C＞D＞N＞H，此四种元素又称基本元素；其中C为最基本元素，因碳链是生物构成生物大分子的基本骨架。
5.组成细胞的化合物有两大类，即无机化合物和有机化合物；前者包括水、无机盐；后者包括蛋白质、核酸、糖类、脂质_；其中含量较最多的两种化合物为水、蛋白质。细胞内含量最多的化合物：水。细胞内含量最多的有机化合物：蛋白质。占细胞干重最多的化合物：蛋白质。
6.（1）还原糖（如 麦芽糖 、 葡萄糖 、 果糖 ）可与 斐林 试剂反应生成 砖红色沉淀 ；脂肪可被 苏丹Ⅲ 染成 橘黄色 色；淀粉（多糖）遇 碘液 变 蓝 色；蛋白质与 双缩脲 试剂产生 紫色溶液 。
（2）还原糖鉴定材料不能选用甘蔗，因为甘蔗中主要含有非还原糖——蔗糖，常见的还原糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖.常见非还原糖:蔗糖、淀粉。
第2节 细胞中的无机物
1.水的含量：
(1)一般地说，水在细胞的各种化学成分中含量最多。
(2)不同种类的生物体中，不同的生长发育期，含水量不同。同一生物体内，不同器官的含水量也不同。
2．水在细胞内的存在形式和功能：
3.水的存在形式与新陈代谢、抗逆性的关系： 细胞中自由水与结合水的比值大，生物代谢旺盛，抗逆性弱；反之，代谢缓慢，抗逆性强。即：结合水含量与抗逆性成正相关。
4.细胞中的无机盐 ：
（1）存在形式：多数以离子的形式存在，少数以化合 物的形式存在。
（2）作用： ①某些化合物的组成成分，如 Mg是构成叶绿素分子的元素、 Fe是构成血红素的元素，P是细胞膜、细胞核的重要成分 。 ②维持细胞和生物体正常的生命活动，如哺乳动物血钙低会引起抽搐，人体内Na+缺乏会引起神经肌肉兴奋性降低 ，引起肌肉酸痛、无力，因此，当大量出汗后，要及时补充淡盐水。③维持细胞的酸碱平衡和渗透压平衡。
第3节 细胞中的糖类和脂质
1.细胞中的糖类元素组成和功能
(1)元素组成：C、H、O。
(2)功能：糖类是细胞中主要的能源物质。
2．糖类的种类与作用
（1）单糖不能被水解，可被细胞直接吸收。动植物细胞都有的单糖是葡萄糖、核糖、脱氧核糖；植物细胞中的单糖是果糖；动物细胞中的单糖是半乳糖。 （2）二糖由两分子单糖脱水缩合而成，一般需要水解成单糖才能被吸收。植物体内的二糖是蔗糖和麦芽糖，动物体内的二 糖是乳糖。 生活中最常见的二糖是蔗糖。（3）生物体内的糖主要是多糖，常见的多糖是淀粉。植物细胞中的多糖有淀粉和纤维素；动物细胞中的多糖有糖原。淀粉、纤维素和糖原的组成单位(单体)都是葡萄糖。几丁质也是一种多糖。（4）作为储能物质的糖类是淀粉和糖原。 纤维素是植物细胞壁的重要成分。几丁质是外骨骼的重要组成成分。 （5）糖类是生物体生命活动的主要能源物质，但并非 所有糖类都能提供能量，如核糖、脱氧核糖、纤维素。
3.脂质主要由C、H、O_三种元素组成，有的脂质还含有N、P。
4..分类、分布及功能：
5. 能源物质归纳：
（1）三大能源物质及供能顺序：糖类、脂肪、蛋白质。 （2）生命活动的主要能源物质：糖类。
（3）细胞中主要的能源物质：葡萄糖。 （4）良好储能物质：脂肪。 （5）植物细胞中的储能物质：淀粉。 （6）动物细胞中的储能物质：糖原。 （7）直接能源物质：ATP。 （8）能量的最终来源：太阳能。
6. 等质量的脂肪与糖类相比：脂肪中H多 O少，糖类中H少O多，因此脂肪耗氧多，产能多，产水多。
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
1.蛋白质的主要功能及实例：
2.组成蛋白质的基本单位氨基酸。其组成元素为C、H、O、N。有的还含有：P、S
（1）其结构通式为：
（2）结构特点：
数目：至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基 (-COOH)。
连接方式：都有一个氨基和一个羧基连接在同一 个碳原子上。
3.氨基酸的种类和性质的唯一决定因素：R 基。 注：氨基和羧基的书写都要有一个游离键。甘氨酸的R基是-H，丙氨酸R基-CH。
4.组成人体蛋白质的氨基酸有21种，人体细胞不能合成，只能来自外界的 叫必需氨基酸，成人有 8 种，甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸（甲携来一本亮色书）；人体细胞可以合成的叫非必需氨基酸，有 13 种。
5.蛋白质的结构及其多样性
（1）氨基酸脱水缩合形成
肽链，氨基酸分子通过 脱水
缩合的方式形成肽链，具体
过程如右图所示。
（2）相关概念
①脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去1分子水，这种结合方式就叫脱水缩合。②肽键：连接两个氨基酸分子的化学键叫肽键。③肽：由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫二肽；由多个氨基酸分子脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物叫多肽。④肽链：多肽通常呈链状结构，称为肽链。
（3）蛋白质结构的多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及 其形成的空间结构不同。
（4）蛋白质的变性：空间结构被破坏，但肽键未断裂；
（5）吃煮熟的鸡蛋、肉类等更容易消化是因为：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，使内部的肽键暴露出来，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。
（6）经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，达到消毒、灭菌的目的。
（7）蛋白质相关计算：
①肽键数＝脱掉水分子数＝氨基酸数－肽链数。
②每条肽链至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端。
③蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸的平 均相对分子质量－脱去的水分子数×18。
④假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链：
第5节 核酸是遗传信息的携带者
1. 核酸分类：脱氧核糖核酸(简称 DNA)、核糖核酸(简称 RNA)。
2.核酸的分布：
（1）真核细胞：DNA主要分布在细胞核中，少数分布在线粒体和叶绿体中；RNA主要分布在细胞质中。
（2）原核细胞：DNA主要位于拟核中，细胞质中也有小型环状DNA分子（质粒）
（3）病毒：病毒无细胞结构，一种病毒只含有一种核酸（DNA或RNA）
3．基本组成单位—核苷酸
一个核苷酸由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基组成，结构简式如右图所示。(1)五碳糖：核糖、脱氧核糖。(2)含氮碱基：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T（胸腺嘧啶）、U(尿嘧啶)。(3)分类：根据五碳糖的不同，可将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸，分别构成脱氧核糖核酸和核糖核酸两类生物大分子。
脱氧(核糖)核苷酸分为4种：腺(鸟)嘌呤脱氧核苷酸， 胞(胸腺)嘧啶脱氧核苷酸。
核糖核苷酸分为4种：腺(鸟)嘌呤核糖核苷酸，胞(尿) 嘧啶核糖核苷酸。
3.核酸的形成过程：
核酸的结构层次：元素 C、H、O、N、P→核苷酸 → 磷酸二酯键连接形成 核苷酸链 → 2 条( 1 条)核苷酸链构成 DNA( RNA )。
4.DNA 和 RNA 的比较：两者共有磷酸、A、G、C； DNA 特有脱氧核糖和 T，RNA 特有核糖和 U。
5.核酸的功能：
(1)核酸是细胞内携带遗传信息(储存在核苷酸的排列顺序中)的物质。
(2)在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
6.生物体内的核酸、核苷酸和碱基种类 ：
7.多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子，都是由许多基本的组成单位连接而成的，这些基本单位称为单体，这些生物大分子又称为单体的多聚体。
8.单体和多聚体的对应关系如下表所示
9.碳为生命核心元素的原因：
氨基酸、核苷酸、葡萄糖等单体都是以碳链为骨架形成的，单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的形成以及生命活动的进行，故将碳元素称为生命的核心元素。
必修一第3章 细胞的基本结构
第1节 细胞膜的结构和功能
1.细胞膜的功能：
（1）细胞膜将生命物质与外界环境分隔开：保障了细胞内部环境的相对稳定 。
（2）控制物质进出细胞。细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，而细胞不需要，或是对细胞有害 就不容易进入细胞，细胞内合成的抗体和激素等物质可以被分泌到细胞外。细胞膜的控制作用是相对的，有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。
（3）进行细胞间的信息交流 。具体方式有三种如下图A：内分泌细胞分泌的激素随着血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。B：如精子和卵细胞的识别和结合，是两个相邻细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传给给另一个细胞。C：相邻两个细胞之间形成通道，高等植物细胞之间通过胞间连丝，也有信息交流的作用。
对细胞膜结构的探索：
（1）细胞膜的成分：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。其中脂质约占细胞膜总质量的50%，蛋白质约占40%，糖类占2%～10%。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用，因此，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。
（2）对细胞膜成分和结构的探索
3.流动镶嵌模型的基本内容及其结构特点：
（1）基本内容：
①基本支架：磷脂双分子层。
②蛋白质分布：镶在磷脂双分子层表面；嵌入磷脂
双分子层中；贯穿于整个磷脂双分子层。
③多糖：多糖与蛋白质结合形成糖蛋白，多糖与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被，糖被与细胞表面的识别、细胞间信息传递等功能有密切关系。
(2)细胞膜结构特点-----具有一定的流动性
①细胞膜具有流动性的原因：构成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
②细胞膜具有流动性的作用：对于细胞完成物质的运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
③影响细胞膜流动性的因素：温度，一定范围内，温度升高，膜流动性加快。
第2节 细胞器之间的分工合作
1.细胞质由细胞器和细胞质基质构成，细胞质基质呈胶质状态，活细胞进行新陈代谢的主要场所。
2.细胞器之间的分工:
(1)研究细胞内各种细胞器的组成成分和功能，需要将这些细胞器分离出来。常用的方法是差速离心法。
(2)八种细胞器的结构和功能:
①线粒体：双层膜，内膜向内腔折叠形成嵴扩 大了膜面积，嵴的周围充满液态的基质，基质中含有少量的 DNA、RNA 和核糖体。线粒体是有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。 细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体
②叶绿体：双层膜，类囊体堆叠形成的基粒扩大了膜面积，基粒周围充满了基质，基质中含有少量的 DNA、RNA 和核糖体。叶绿体是绿色植物光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和 “能量转换站”。
③溶酶体：单层膜。主要分布在动物细胞中，是细胞的“消化车间”，内含许多水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。
④内质网：单层膜。蛋白质合成和加工以及脂质合成的车间；内连核膜，外连细胞膜，扩大了细胞内的膜面积。
⑤高尔基体：单层膜。对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”； 与动物细胞分泌物形成有关，与植物细胞细胞壁形成有关。
⑥液泡：单层膜，主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等内有细胞液。能调节细胞内的环境，充盈的液泡使植物细胞保持坚挺。
⑦核糖体：无膜，成分为 RNA 和蛋白质。有的附于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中， 是“生产蛋白质的机器”。
⑧中心体：无膜，成分为蛋白质。分布在动物和低等植物细胞中，由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关。
（3）“细胞器”归纳：
A.按分布分：①动植物细胞共有：线粒体、内质网、核糖体、高尔基体。 ②植物细胞特有：叶绿体、液泡。 ③动物和低等植物细胞特有：中心体。 ④原核细胞和真核细胞共有：核糖体。
B.按结构分： ①单层膜：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。 ②双层膜：线粒体、叶绿体。 ③无膜：中心体、核糖体。
C：按成分分 ：①含 DNA 的：线粒体、叶绿体。 ②含 RNA 的：线粒体、叶绿体、核糖体。 ③含色素的：叶绿体、液泡。
D.按功能分：①与能量转换有关的：线粒体、叶绿体。 ②能产生 ATP 的：线粒体、叶绿体。 ③与分泌蛋白合成和分泌有关的：核糖体、内质网、 高尔基体、线粒体。④能产生水的：线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体。 ⑤与有丝分裂有关的：核糖体、中心体、高尔基体、线粒体。⑥与主动运输有关的细胞器：核糖体、线粒体。⑦原核细胞和真核细胞共有的细胞器：：核糖体。
3.高等动、植物细胞的亚显微结构图
细胞种类判断依据：
①高等植物细胞：有细胞壁、叶绿体和液泡，无中心体。 ②低等植物细胞：有细胞壁、叶绿体、液泡和中心体。 ③动物细胞：有中心体，无细胞壁、叶绿体和液泡。
4..细胞骨架：是由蛋白质纤维组成的网架结构，维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞的运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
5.实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
（1）实验原理：
①高等植物的叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。②活细胞中的细胞质处于不断流动的状态，可以用细胞质基质中的叶绿体作为标志来观察细胞质的流动。
（2）实验材料的选取
（3）实验步骤
(1)叶绿体的观察：制片→低倍镜观察找到叶肉细胞→高倍镜观察叶绿体的形态和结构。
(2)细胞质流动的观察：制片→低倍镜观察找到叶肉细胞→高倍镜观察：：以叶绿体作为参照物，注视叶绿体，观察细胞质的流动，仔细观察细胞质的流动速度和流动方向。
（4） 实验结论：①叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，随着细胞质流动自身也可以转动。
每个细胞中细胞质流动的方向一致，其流动方式为环流式。
6、细胞器之间的协调配合
（1）分泌蛋白：由内质网上的核糖体合成，分泌到细 胞外起作用，如消化酶、抗体、蛋白质类激素。
（2）胞内蛋白：由游离核糖体合成，在细胞内起作用， 如呼吸酶、光合酶、血红蛋白等。
（3）分泌蛋白的合成和运输
①研究方法：同位素标记法。用 3H 标记亮氨酸。生物学中常用的同位素有具有放射性的：14C、32P、3H、35S。有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O。
②分泌蛋白的合成和运输过程：
③膜面积变化：内质网膜：减小；高尔基体膜：先增大后减少，基本不变；细胞膜：增大。
④分泌蛋白的合成与运输过程所经过细胞结构的顺序依次是e→c→b→a(用上图中字母表示)，用到的细胞器ecbd。
7.细胞的生物膜系统：
（1）概念：在细胞中，细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。哺乳动物成 熟的红细胞和原核细胞无生物膜系统。
（2)成分：各种生物膜的组成成分基本相似，均主要由脂质、蛋白质组成，都具有一定的流动性（结果特点），体现了生物膜系统的统一性；每种成分所占的比例各不相同，体现了生物膜系统的差异性。
(3)特点：各种生物膜的组成成分和结构很相似。在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结 构之间的协调配合。
(4)结构上:内质网膜可与核膜和细胞膜直接相连;内质网膜、高尔基体膜和细胞膜之间可通过囊泡间接联系。
(5)生物膜系统的功能: ①细胞膜维持细胞内部环境的相对稳定，在物质运 输、能量转换、信息传递中起决定性作用。 ②广阔的膜面积为多种酶提供附着位点。 ③细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，保证细胞生命活动 高效、有序地进行
第3节 细胞核的结构和功能
1.除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。
2.细胞核的功能：
（1）实验：
（2）结论: 对细胞核功能较为全面的阐述应该是：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
细胞核的结构：核膜、核孔、核仁、染色质。
（1）核膜：双层膜，把核质分开，具有选择透过性。
（2）核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流； 大分子物质(如蛋白质和 RNA)进出细胞核的通道；有选择透过性；代谢旺盛的细胞核孔数量较多。
（3）核仁：与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成有关；蛋白质合成旺盛的真核细胞中核仁体积较大。
（4）染色质：主要由 DNA 和蛋白质组成，DNA 是遗传信息的载体
4.染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
1.水进出细胞的原理：
（1）水进出细胞方式：被动运输
（2）渗透作用发生的条件：(1)两溶液之间具有半透膜；(2)两溶液具有有浓度差。
发生现象： 外界溶液浓度＞细胞液(质)浓度：细胞失水；
外界溶液浓度＜细胞液(质)浓度：细胞吸水； 外界溶液浓度＝细胞液(质)浓度：水分进出平衡。
细胞吸水(失水)的数量和速度、液面高度差与半 透膜两侧溶液浓度差呈正比。
（3）动物细胞的吸水和失水：
①以哺乳动物成熟红细胞为例：
清水中：细胞吸水膨胀；
高浓度盐水中：细胞失水皱缩；
0.9%的 NaCl 溶液中：细胞维持正常形态。
②植物细胞的质壁分离与复原：
（1）材料：活的成熟的植物细胞，液泡有颜色便于观察，如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，也能观察到质壁分离及复原现象。
（2）条件：原生质层(由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质组成)具有选择透过性，相当于半透膜；
细胞液与外界溶液有浓度差。
（3）内因：原生质层伸缩性大于细胞壁；原生质层有 选择透过性，细胞壁为全透性。
(4)实验现象(低倍镜观察，细胞须保持活性) : ①初始状态：原生质层紧贴细胞壁。 ②0.3g/mL 蔗糖溶液处理：细胞失水，发生质壁分离现象，观察到原生质层与细胞壁逐渐分离形成球形小团，液泡体积逐渐变小、颜色变深。原生质层与细胞壁间的间隙中充满了蔗糖溶液。
③清水处理：细胞吸水，发生质壁分离复原现象，观察到液泡体积逐渐变大、颜色变浅。
（5）实验拓展
①若使用 90%的蔗糖溶液(溶质不可跨膜)：细胞会发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象，原因是外界溶液浓度过高，导致细胞失水过多而死亡。
②若使用 KNO3、葡萄糖、尿素等溶液(溶质可跨膜)： 细胞发生质壁分离后又自动复原。
2.被动运输
(1)物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 (2)特点:①顺浓度梯度跨膜运输物质。②不消耗能量。
（3）类型：
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
1.主动运输
（1）物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。（2）实例：小肠上皮细胞吸收小肠液中的氨基酸和葡萄糖；多数离子逆浓度跨膜运输。（3）意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
2.胞吞与胞吐：
（1）结构基础：依赖于膜的流动性。 （2）胞吞：细胞外→细胞内，消耗能量。如变形虫摄食、白细胞吞噬病原体等。 （3）胞吐：细胞内→细胞外，消耗能量。如胰岛素、抗体等分泌蛋白的分泌。
3.影响物质跨膜运输的因素：物质浓度、氧浓度、载 体数量、温度。(会分析，理解)
甲图：表示自由扩散，运输速率与物质浓度呈正比。
乙图：表示主动运输或协助扩散。Oa 段限制因素为物质浓度；ab 段限制因素为载体数量(若为主动运输，还可能是能量)。 丙图：表示主动运输。 丁图：表示自由扩散或协助扩散，都不消耗能量。 戊图：表示主动运输。ab 段限制因素为 O2浓度(或能量)，a 点进行无氧呼吸；bc 段限制因素为载体数量。
4. 与主动运输有关的细胞器：核糖体(合成载体蛋白)、线粒体(提供能量)。
必修一第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
1.细胞代谢是指细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，细胞代谢是细胞生命活动的基础。
2．比较过氧化氢在不同条件下的分解：
(1)实验原理：H2O2溶液在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。
(2)实验步骤和实验现象
(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
3．控制变量
（1）自变量：是指在实验中人为改变的量。即实验探究因素。 过氧化氢分解实验中的氯化铁溶液和肝脏研磨液。（2）因变量：随着自变量的变化而变化的变量。过氧化氢分解实验中的气泡产生速率。 （3）无关变量：除自变量外，对实验结果可能造成干扰的可变因素。实验中无关变量要求相同且适宜。过氧化氢分解实验中的反应物的浓度、反应时间等。
4.实验设计原则：单一变量原则、对照性原则、等量性原则等。
5．对照实验：(1)含义：除作为自变量的因素外，其余因素都保持一致的实验。
(2)原则：除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同且适宜。
6.对酶概念的理解
7.活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量成为活化能。
ac 段：表示无催化剂时反应进行所需要的活化能。
bc 段：表示酶催化时反应进行所需要的活化能。
ab 段：表示酶所降低的活化能。
若将酶变为无机催化剂，则 b 在纵轴上向上移动。
与无机催化剂相比，酶能更显著地降低反应的活化能。
用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
8、酶的的 3 个特性：
（1）高效性：同无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著。实验验证自变量：催化剂种类。
①加酶与未加催化剂相比：说明酶具有催化作用。
②加酶与加无机催化剂相比：说明酶具有高效性。
③催化剂只能改变达到平衡点的时间，不改变平衡点。
④平衡点高低取决于底物数量(浓度)。
（2）专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。 实验验证思路：换酶不换底物或换底物不换酶。
1图：A 为酶，B 为反应物(底物)，C、D 为产物。
2图：只有酶 A 能催化 A 反应物发生反应，说明酶 具有专一性。
（3）作用条件温和：在最适宜的温度和 pH 条件下， 酶的活性最高。温度和 pH 偏高或偏低，酶活性都会明显降低。过酸、过碱或高温，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温抑制酶的活性，但酶的 空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性可以升高。酶制剂适于在低温(0～4 ℃下保存。(见上图甲图、乙图)
5.影响酶促反应速率的因素：温度、pH、底物浓度、 酶浓度。(曲线会分析，理解不死记)
丙图：一定范围内，反应速率随底物浓度的增加而加快，当底物浓度达到一定值时，受酶浓度的限制，反应速率不再随底物浓度的增加而加快。 丁图：底物充足情况下，反应速率与酶浓度呈正比。
6.【实验】探究影响酶活性条件的实验注意事项：
（1）“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(反应物t1温度或pH1下＋酶t1温度或pH1下,反应物t2温度或pH2下＋酶t2温度或pH2下, ⋮ ⋮,反应物tn温度或pHn下＋酶tn温度或pHn下))eq \(――→,\s\up7(检测))反应物的分解量剩余量或产物的生成量
(2)注意事项：①若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测底物被分解的试剂“宜”选用碘液，“不宜”选用斐林试剂，因为鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度；②在探究酶的最适温度的实验中，“不宜”选择过氧化氢和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果；③在探究pH对酶活性的影响时，“宜”保证酶的最适温度(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，“不宜”在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。④不能以淀粉为材料来探究 pH 对淀粉酶活性的影响，因为淀粉在酸性条件下会被水解。
第2节 细胞的能量“货币”ATP
1.ATP的功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，即直接给细胞生命活动提供能量_；1 ml ATP 水解释放的能量高达30.54 kJ/ml，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
2．ATP的结构：A－P～P～P，A 代表腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)，P 代表磷酸基团，－代表普通磷酸键，～代表特殊化学键。
ATP与ADP的相互转化
（1）图中的M为腺嘌呤（A），N为核糖，物质乙为Pi，物质甲为Pi，“能量1”对于绿色植物来说，可以来自光能，也可以来自细胞呼吸作用释放的能量，对于其他的大多数生物来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。“能量2”可用于肌肉收缩、物质运输、物质合成等 。对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停发生并且处于动态平衡中的，这种能量供应机制在不同生物的细胞内是一样的，这体现了生物界的统一性。
4.．吸能反应和放能反应：
细胞中的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类，吸能反应一般与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量，放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中,用来为吸能反应直接供能。
第3节 细胞呼吸的原理和应用
1.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）酵母菌：单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼 吸的不同方式。
（2）酵母菌培养液：煮沸(杀菌除氧)后冷却(防止高温杀死酵母菌)的葡萄糖溶液＋新鲜的食用酵母菌。
（3）实验原理：
①检测 CO2的产生：CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
②检测酒精的产生：酸性条件下，使重铬酸钾由橙色变成灰绿色。
（4）两套实验装置
①10% NaOH的作用：排除空气中CO2对实验的干扰。
②B 瓶封口放置一段时间在曼联同盛有澄清石灰水的锥形瓶目的：消耗瓶中氧气，确保CO2来自酵母菌的无氧呼吸。
③甲装置进行有氧呼吸，乙装置进行无氧呼吸，甲装置 CO2产生量、能量产生量多于乙装置，只有 B 瓶中能产生酒精。
细胞呼吸的方式及过程：
（1）有氧呼吸：①有氧呼吸场所：细胞质基质和线粒体(主要)。 线粒体结构：双层膜，内膜折叠形成嵴，扩大了膜面积。 内膜和线粒体基质中含有与有氧呼吸有关的酶。线粒体 基质中还含有少量 DNA、RNA 和核糖体。②有氧呼吸：指的是细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
(2)有氧呼吸过程
③)总反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O2─酶→ 6CO2＋12H2O＋能量
（2）无氧呼吸指在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
①过程:无氧呼吸的全过程可概括地分为两个阶段，这两个阶段需要酶的催化，但都发生在细胞质基质中。
第一阶段与有氧呼吸第一阶段相同，第二阶段是丙酮酸在酶(与催化有氧呼吸的酶不同)的催化下，分解成酒精和CO2，或转化成乳酸。无氧呼吸只在第一阶段阶段释放出少量能量，底物中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
②)反应式：高等植物水淹、酵母菌缺氧：C 6 H 12 O 6 ─酶→2C 2 H 5 OH＋2CO 2 ＋少量能量
马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、骨骼肌缺氧：C 6 H 12 O 6 ─酶→2C 3 H 6 O 3 ＋少量能量
3.细胞呼吸释放的能量
a.细胞呼吸的实质是分解有机物，释放能量。有氧呼吸有机物被彻底氧化分解，故释放能量多；无氧呼
吸有机物分解不彻底，大部分部分能量储存在酒精或乳酸中，故释放能量少。
b.细胞呼吸释放的能量，大部分以热能形式散失，少部分储存在 ATP 中。
c.有氧呼吸三阶段都释放能量，第三阶段产能最多，无氧呼吸两个阶段，只有第一阶段产生能量。
4.有氧吸中[H]和 和 ATP 的作用
a.[H]( NADH)的作用：①有氧呼吸：与 O 2 结合生成水，释放大量能量。②无氧呼吸：将丙酮酸还原成酒精和 CO 2 或乳酸。
b.ATP 的作用：用于除光合作用暗反应(暗反应所需ATP只能由光反应提供)外的各项生命活动。
5.有氧呼吸需要 O 2 参与的是第三阶段，需要水参与的阶段是第二阶段，生成H2O的阶段是第三阶段，生成CO 2 的阶段是第二阶段，生成[H]的阶段是第一、二阶段。
6.葡萄糖和丙酮酸代谢的具体场所
①有氧呼吸：葡萄糖：细胞质基质。丙酮酸：线粒体基质。
②无氧呼吸：葡萄糖：细胞质基质。丙酮酸：细胞质基质。
7.两类生物有氧呼吸的场所：①原核生物：细胞质基质或细胞膜。②真核生物：细胞质基质和线粒体
8.细胞呼吸原理的应用：
①用透气纱布或“创可贴”包扎伤口，以增加通气量，抑制厌氧病原菌的无氧呼吸。②酿酒过程：早期通气，促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖；后期密封发酵罐，促进酵母菌无氧呼吸，
利于产生酒精。③疏松土壤，促进植物根细胞的有氧呼吸。④种子、果蔬保鲜条件: a种子：低氧、零上低温、干燥。b果蔬：低氧、零上低温、一定湿度。⑤提倡慢跑，促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。⑥破伤风杆菌只能进行无氧呼吸，伤口较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖，所以要打破上分抗毒血清。
9.细胞呼吸方式的判断
（1）消耗 O 2 、有 H 2 O 产生：存在有氧呼吸。 （2）有酒精或乳酸生成：存在无氧呼吸。
（3）有 CO 2 生成：进行有氧呼吸或无氧呼吸(酒精发酵)，或两种呼吸并存。
（4）O 2 吸收量＝CO 2 释放量：只进行有氧呼吸。 O 2 吸收量＜CO 2 释放量：无氧呼吸＞有氧呼吸。
（5）酒精量＝CO 2 量：只进行无氧呼吸。 酒精量＜CO 2 量：有氧呼吸＞无氧呼吸。
10. 若消耗等量葡萄糖，有氧呼吸和无氧呼吸 CO 2 总产生量与 O 2 吸收量之比为 4:3；若产生等量的 CO 2 ，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量之比为 1:3。
11. 影响细胞呼吸的因素 ：温度、O 2 浓度、水分、CO 2浓度等。(曲线会分析、理解)
（1）O 点：只进行无氧呼吸。
（2）OD 段：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，无氧呼
吸受到抑制而逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强。A 点时
总呼吸强度最弱，适合保存种子和果蔬。A 点时，有氧呼吸和无氧呼吸 CO 2 释放量相等，但两者呼吸强度不相等，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量之比为 1:3。
（3）D 点：D 点为无氧呼吸消失点，之后只进行有氧呼吸，O 2 吸收量等于 CO 2 释放量。
第4节 光合作用与能量转化
1.绿叶中色素的提取和分离实验：
注意：药品、试剂作用及操作目的：①无水乙醇：溶解、提取色素。 ②SiO 2 ：有助于叶片研磨更充分。③CaCO 3 ：防止研磨中叶绿素被破坏。 ④层析液：分离色素。⑤不能让滤液细线触及层析液：防止色素直接溶于层析液中而无法分离。
2.分离色素的结果：
3. 叶绿体中的色素: （1）分布：叶绿体类囊体薄膜上。（2）种类：叶绿体中的色素分为叶绿素(约占 3/4)和类胡萝卜素(约占 1/4)两类：叶绿素包括叶绿素 a 和叶绿素 b；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。其中叶绿素分子中含有 Mg 元素。（3）功能：吸收光能。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，对绿光的吸收最少，类胡萝卜素不吸收红光。（4）不同颜色的光对光合作用影响不同，光合速率高低为：白光＞红光＞蓝紫光＞……＞绿光。
4.叶绿体的结构：（1）形态：一般呈扁平的椭球形或球形。（2）结构：双层膜，类囊体堆叠形成基粒，扩大了膜面积。类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素和与光合作用有关的酶；叶绿体基质中含有少量的DNA、RNA 和核糖体，分布有与光合作用有关的酶。（3）功能：是进行光合作用的场所。
探究光合作用原理的部分实验：
(1)19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后缩合成糖。
(2)1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖类。
(3)1937年，希尔发现，在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。
(4)1941年,鲁宾和卡门用同位素示踪法，研究了光合作用中氧气的来源。用18 O分别标记H 2 O和CO2，使他们分别变成 H 2 18O 和 C18O 2 ，然后进行两组实验：第一组给植物提供 H 2 18O 和 CO 2，第二组给植物提供 H 2 O 和 C18O 2。在其他条件都相同的情况下，检测产生的氧气的分子质量，第一组释放氧气都是18O 2，第二组释放氧气都是O 2。
(5)1954年，美国阿尔农等用叶绿体做实验：在给光照时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi物质时，体系中就会有ATP出现。这一过程总是与水的光解相伴随。
(6)1946年开始，美国的卡尔文等用同位素示踪方法，提供14CO 2进行光合作用，探明了CO2中的C的去向路径14CO 2 →14C3→有机物和C5，称为卡尔文循环。
6.光合作用的过程:
(1)光合作用的强度是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
(2)总反应式：6CO 2 ＋12H 2 O ─酶、叶绿体→C 6 H 12 O 6 ＋6H 2 O＋6O 2
(3)光反应:①场所：叶绿体类囊体薄膜。②条件：光、色素、酶、H 2 O、ADP、Pi。③能量转换：光能→ATP 中活跃的化学能
(4)暗反应: ①场所：叶绿体基质。②条件：多种酶、CO 2 、NADPH、ATP；③能量转换：ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。
（5）光反应和暗反应的关系：光反应为暗反应提供NADPH和 ATP；暗反应为光反应提供 ADP、 Pi和NADP+。 （6）光合作用光反应产生的NADPH和 和 ATP都仅用于暗反应中C 3 的还原。
（7）提高光合作用强度的 2 种措施：①控制光照强弱和温度的高低。②适当增加环境中的 CO 2 浓度。
7. 自养生物和异养生物
（1）自养生物：能将无机物转化成有机物的生物，包括：①光能自养型：利用光能进行光合作用合成有机物，如绿色植物、蓝细菌；②化能自养型：利用环境中无机物氧化时释放的化学能，通过化能合成作用合成有机物，如硝化细菌利用NH 3 氧化成 HNO 2 、HNO 3 的过程中释放的化学能来合成有机物。
（2）异养生物：只能利用环境中现成有机物来维持自身生命活动的生物，如动物和人、细菌、真菌等。
8.影响光合作用强度的因素(会分析，理解不死记)
①内因：色素的数量、酶的数量、叶绿体的数量等。
②外因：空气中 CO 2 的浓度、光照的强弱、光的成分、温度的高低、土壤中水分的多少等。
光照强度
图1左图：正轴表净光合速率，负轴表呼吸速率
①A 点：黑暗环境，只进行呼吸作用，对应值表示细胞呼吸速率。此时表现为吸收 O 2 释放 CO 2 。A点对应图2的甲图。
②AB段：呼吸速率>光合速率。表现为吸收O 2
释放 CO 2 。AB段对应图2的乙图。
③B点：光补偿点，光合速率等于呼吸速率，净光合速率为 0。此时不与外界进行气体交换。白天植物要正常生长，光照强度必须大于光补偿点。B点对应图2的丙图。
④BC 段：光合速率大于呼吸速率，植物能积累有机物。C 点对应光照强度为光饱和点，此后光合速率不随光照强度的增强而增大。表现为吸收 CO 2 释放 O 2。 BC段对应图2的丁图。 ⑤AC 段限制因素：横坐标光照强度。C 点后限制因素：内因：色素量、酶量等；外因：CO 2 浓度、温度等。
（2）CO 2 浓度
左图：正轴表净光合速率，负轴表呼吸速率
①A 点：黑暗环境，只进行呼吸作用，对应值表示细胞呼吸速率。此时表现为吸收 O 2 释放 CO 2 。对应甲图(填甲-丁图)。
②AB 段：呼吸速率大于光合速率。表现为吸收 O 2释放 CO 2 。对应乙图(填甲-丁图)。
③B 点：CO 2 补偿点，光合速率等于呼吸速率，净光合速率为 0。白天植物要正常生长，光照强度必须大于 CO 2 补偿点。此时不与外界进行气体交换。对应丙图(填甲-丁图)。
④BC 段：光合速率大于呼吸速率，植物能积累有机物。C 点对应 CO 2 浓度为 CO 2 饱和点，此后光合速率
不随 CO 2 浓度的增大而增大。表现为吸收 CO 2 释放O 2 。对应丁图(填甲-丁图)。
⑤AC段限制因素：横坐标CO 2浓度。C点后限制因素：内因色素量、酶量等；外因光照强度、温度等。
（3）温度：温度影响光合酶的活性。
（4）水：是光合作用原料；影响气孔开闭，间接影响CO 2 的供应。
（5）矿质元素：叶绿素分子中含有 Mg；土壤溶液浓度过高会使植物渗透失水而萎蔫，光合速率下降。
9. 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系、指标
（1）关系：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
（2）指标:①呼吸速率：黑暗中：CO 2 释放量、O 2 吸收量、有机物消耗量。②净光合速率：光照下：CO 2 吸收量、O 2 释放量、有机物积累量。③总光合速率：CO 2 固定量、O 2 产生量、有机物生成量。
10. 夏季一昼夜 CO 2 吸收和释放变化曲线
（1）曲线分析: a 点：气温降低，呼吸作用减弱，CO 2 释放减少。b 点：太阳出来，开始进行光合作用。b 段：夜间，只进行呼吸作用。bc 段：光合作用小于呼吸作用。c 点：上午 7 时左右，光合速率等于呼吸速率。 ce 段：光合速率大于呼吸速率。 d 点：气温过高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，CO 2供应不足，出现“光合午休”现象。e 点：下午 6 时左右，光合速率等于呼吸速率。 ef 段：光合作用小于呼吸作用。
f 点：太阳下山，光合作用停止。 fg 段：晚上，只进行呼吸作用。
（2）关于有机物情况分析
①制造有机物时间段：bf 段。 ②积累有机物时间段：ce 段。 ③消耗有机物时间段：g 段。
④一天中有机物积累最多的时间点：e 点。 ⑤一昼夜有机物积累量表示为：S P －S M －S N 。
11.密闭玻璃罩内 CO 2 浓度与时间变化曲线
（1）光合速率等于呼吸速率的点：C 点、E 点。
（2）一昼夜植物体内有机物总量变化分析，O点表示初始 CO 2 浓度，G 点表示 24 小时后 CO 2 浓度，有机物积累量可用 G 点与 O 点对应的 CO 2 浓度的差值表示：
①如果 G 点低于 O 点，说明经过一昼夜光合作用制造的有机物多于呼吸作用消耗的有机物(光合作用CO 2 固定量大于呼吸作用 CO 2 产生量)，植物体内的有机物总量增加。②如果 G 点高于 O 点，说明经过一昼夜植物体内的有机物总量减少。③如果 G 点等于 O 点，说明经过一昼夜植物体内的有机物总量不变。
必修一第6章 细胞的生命活动
第1节 细胞的增殖
1.细胞增殖概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。
2．细胞的增殖分裂方式：真核细胞：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。原核细胞：二分裂。
3．细胞的增殖意义：重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
4.细胞周期：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止为一个细胞周期。包括
分裂间期和分裂期两个阶段：分裂间期在前，用时长；分裂期在后，用时短。
5.有丝分裂过程中有关数目的计算
（1）染色体的数目＝着丝点的数目。
（2）DNA 数目的计算分两种情况。①当染色体不含姐妹染色单体时，一条染色体上含有一个 DNA 分子，如间期染色体复制前、后期、末期。②当染色体含有姐妹染色单体时，一条染色体上含有两个 DNA 分子，如间期染色体复制后、前期、中期。
有丝分裂各时期的主要特点：
①间期：完成 DNA 复制和有关蛋白质的合成。
②前期：核膜逐渐消失、核仁逐渐解体；出现纺锤
体和染色体，染色体散乱分布。
③中期：染色体着丝点整齐排列在细胞中央的赤道
板上。染色体形态稳定、数目清晰，便于观察。
④后期：染色体着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体；染色体随机均匀分配到细胞两极。
⑤末期：纺锤体和染色体消失，核膜和核仁出现。
注：细胞类型判断：
动物细胞：有中心体，无细胞壁。高等植物细胞：有细胞壁，无中心体。低等植物细胞：有细胞壁和中心体。
7. 动植物细胞有丝分裂的不同点：（1）间期(是否进行中心体的复制)①动物、低等植物细胞：有中心体的复制。②高等植物细胞：无中心体的复制。（2）前期(纺锤体的形成方式不同)①植物细胞：由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体。②动物细胞：由两组中心粒发出星射线形成纺锤体。（3）末期(细胞质的分裂方式不同)①植物细胞：在赤道板(不是结构)位置出现细胞板，由细胞的中央向四周扩展，逐渐形成新的细胞壁。最后，一个细胞分裂成两个子细胞。②动物细胞：细胞膜从中部向内凹陷将细胞缢裂为两部分，每部分都含有一个细胞核。
8. 参与有丝分裂的细胞器及其功能
（1）核糖体：动植物细胞，整个时期(主要是间期)合成蛋白质。（2）中心体：动物和低等植物细胞，与前期纺锤体形成有关。（3）高尔基体：植物细胞，与末期细胞壁形成有关。（4）线粒体：提供能量。
9. 知识点归纳
（1）核 DNA 加倍时期：间期。（2）染色体加倍时期：后期，着丝点断裂。（3）染色单体形成、出现、消失时期：间期、前期、后期。（4）中心体复制倍增时期：间期。（5）核膜、核仁解体时期：前期。 （6）核膜、核仁重现时期：末期。（7）始终看不见核膜、核仁时期：中期、后期。
10. 有丝分裂产生的子细胞的三种去向：继续分裂、暂不分裂、永不分裂。
11. 有丝分裂曲线分析
ab 段、lm 段：进行 DNA 的复制。
fg 段、n 段：着丝点断裂，姐妹染色单体分开。
cd 段、hi 段：平均分配到两个子细胞中。
12. 无丝分裂特点：分裂过程中不出现纺锤丝和染色体，核膜、核仁不消失，进行 DNA 的复制和均分。
如蛙的红细胞(两栖动物)。
13.有丝分裂的意义：将亲代细胞的染色体经过复制(实际上是DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。
14. 细胞不能无限长大的原因：（1）表面积与体积的关系限制了细胞的长大。细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低。（2）细胞核与细胞质之间的比例关系限制了细胞的长大。一般来说，细胞核中的 DNA 不会随着细胞体积的扩大而增加。
15. 【实验】观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
（1）装片制作流程：解离→漂洗→染色→制片。
①解离：解离液由质量分数15%的HCl和体积分数95%的酒精1:1混合组成。剪取根尖2～3mm，解离3～5min，目的是使组织细胞分离开来。②漂洗：用清水漂洗约 10min，目的是洗去药液，防止解离过度，有利于染色。③染色：用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色 3～5min，目的是使染色体着色，便于观察。④制片：用镊子将根尖取出放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一块载玻片，用手指轻轻按压。目的是使细胞分散开来，有利于观察。
（2）分生区细胞特点：细胞呈正方形，排列紧密。 （3）视野中大多数细胞处于间期，因为间期用时长。
（4）视野中不能看到染色体的动态连续变化，因为解离过程中细胞被杀死。
必修二第一章 遗传因子的发现
第一节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
1.豌豆用作遗传实验材料的优点：
(1)豌豆是严格的自花传粉、闭花受粉的植物，自花传粉、闭花受粉避免了 外来花粉的干扰 ，自然 状态下一般都是纯种。（2）豌豆不同品种间具有易于区分的、能稳定遗传（纯合子）的相对性状。（3）豌豆花大，便于去雄和人工授粉。（4）豌豆生长周期短,易于栽培。（5）后代数量多,数学统计分析结果更可靠。
2.一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫作相对性状 。
3.人工异花传粉的过程：
a．去雄，先除去未成熟花的全部 雄蕊 。b．套袋，套上纸袋，以免 外来花粉 干扰。c．采集花粉。d．传粉，将采集到的花粉涂（撒）在去除雄蕊的雌蕊柱头上。e．套袋，再套上纸袋，防止外来花粉干扰。 两朵花之间的传粉过程叫作 异花传粉 。不同植株的花进行异花传粉时供应花粉的植株叫作 父本 ，接受花粉的植株叫作 母本 。
4.杂交实验：
（1）孟德尔用高茎 豌豆与矮茎豌豆作亲本进行杂交。无论用高茎豌豆作母本(正交)，还是作父本(反交)，杂交后产生的第一代总是高茎 的。用F1 自交，结果在F2 植株中，不仅有高茎，还有矮茎的，数量比接近3：1。
（2）孟德尔把 F1 中显现出来的性状，叫作 显性性状 ，如高茎; 未显现出来的性状，叫作 隐形性状 ，如矮茎。
（3）杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象，叫作性状分离。
5.对分离现象的解释
（1）生物的性状是由遗传因子决定的。这些因子就像一个个独立的颗粒，既不会相互融合，也不会在传递中消失。每个因子决定一种特定的性状，其中决定显性性状的为 显现遗传因子 ，用大写字母(如 D )来表示；决定隐性性状的为隐形遗传因子，用小写字母(如 d )来表示。
（2）在体细胞中，遗传因子是成对存在的。例如，纯种高茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子DD，纯种矮茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子dd。像这样，遗传因子组成相同的个体叫作纯合子。因为F1自交的后代中出现了隐性性状，所以在F1的体细胞中必然含有隐形遗传因子；而F1表现的是显性性状，因此F1的体细胞中的遗传因子应该是Dd。像这样，遗传因子组成不同的个体叫作杂合子。
（3）生物体在形成生殖细胞----配子时，成对的遗传因子分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子的一个。F1高茎豌豆（Dd）产生两种雌配子即含D、d的配子，两种雄配子，雌配子中：D：d=1：1，雄配子中：D：d=1：1，（数量上雌配子远多于雄配子）
（4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。例如，含遗传因子D的雌配子，既可以与含遗传因子D的雄配子结合，又可以与含遗传因子d的雄配子结合。
6.对分离现象解释的验证
（1）方法：孟德尔巧设计了测交实验对分离现象的解释进行验证，让 F1 与 隐形纯合子杂交。
（2）目的： ①测定F1产生配子的种类及比例。②测定F1产生配子时遗传因子（基因）的行为。③ 测定F1的遗传因子组成（基因型）。
（3）结果：测交后代中Dd:dd=1：1，显性：隐性=1：1。
7.分离定律
（1）内容：分离定律:在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
（2）适用范围：①进行有性生殖的真核生物，细胞核内的遗传；②一对相对性状的遗传。
8.孟德尔的研究方法：假说一演绎法
在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行 演绎推理，推出预测的结果，再通过实验来检验。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的，反之，则可以认为假说是错误的。
9.【实验】性状分离比的模拟实验原理：
（1）甲、乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官。（2）甲、乙小桶内的彩球分别代表雌雄配子。（3）用不同彩球的随机结合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机结合。
10.显性、隐性性状的判断：
（1）异生同, “同”为显。高x矮→高（显性）。（2）同生异，“异”为隐。高x高→高、短（隐性）。（3）分离比为3:1，"3"对应的为显。
11.Aa连续自交：Aa连续自交n代，杂合子（Aa）=1 - l/2n, AA=aa= （1-1/2n）/2 。 随自交代数増多，杂合子（Aa）所占比例趋近于0。纯合子（AA+aa） 所占比例趋近于1, AA或aa所占比例趋近于1/2。
表现型是 基因型与环境 相互作用的结果。表现型相同，基因型 丕一定 相同，AA 、Aa基因型相同，表现型 不一定 相同,因表现型还受 环境 影响。
13. 6个杂交组合（一定要熟记）

14.子代表现型比在解题中的应用（熟记）
（1）后代分离比为3:1,双亲都为杂合子。
（2）后代分离比为1:1,为测交类型，双亲一方为杂合子，另一方为隐性纯合子。
（3）后代全为显性，亲代至少一方为显性纯合子。（4）后代全为隐性，亲代双方都为隐性纯合子。
第二节 孟的豌豆杂交实验（二）
1.两对相对性状的杂交实验：
（1）实验过程（理解+记忆）
P 黄色圆粒 X 绿色皱粒

F1 黄色圆粒
自交
F2 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒
比例： 9 ： 3 ： 3 ： 1
不论正交、反交，F1（子一代）都表现黄色圆粒。②F1自交，F2（子二代）性状间自由组合,有4种表现型：黄圆（双显）：黄皱（一显一隐）：绿圆（一隐一 显）：绿皱（双隐）=9:3:3:1.其中亲本型（黄圆、绿圆）占10/16，重组型（黄皱、绿圆）占6/16。③F2中,黄色：绿色=3:1,圆粒：皱粒=3:1,说明每一对相对性状的遗传都遵循分离定律。
2.对自由组合现象的解释
(1)豌豆的粒形和粒色分别受两对遗传因子控制(粒形:R和r;粒色：Y和y)，显性基因对隐性基因有掩盖作用。
(2)两亲本的遗传因子组成为YYRR、yyrr，分别产生YR和yr各一种配子，F1的遗传因子组成为YyRr，表现为黄色圆粒。
(3)杂交产生的F1的遗传因子组成是YyRr，在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以 自由组合 。结果：F1产生的雌配子和雄配子各有4种，即YR、Yr、yR、yr，且它们之间的数量比为1:1:1:1。
(4)受精时，F1的各种雌雄配子结合机会随机。因此有16种结合方式，产生9种遗传因子组合。F1自交，F2遗传因子组成形式（基因型）有9种：纯合子占4/16,单杂合子占8/16,双杂合子占4/16，表现型有4种，比例为9:3:3:1, 双显性占9/16，单显性占6/16. 双隐性占1/16，亲本型占10/16. 重组型占6/16 （若亲本为YYrr x yyRR,则亲本型占6/16. 重组型占10/16）
3.对自由组合现象解释的验证;
(1)方法:测交,即让 F1YyRr与隐形纯合子yyrr杂交。
(2)预测结果：测交后代有4种性状，比例为1：1：1：1。
(3)实验结果：测交后代有四种性状，比例为1：1：1：1，符合预期设想.
4.自由组合定律：
(1)发生时间：形成配子 时；(2)遗传因子间的关系：控制两对性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；(3)实质：在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。(4)适用范围：进行有性生殖的真核生物两对或两对以上相对性状的遗传。
5.孟德尔遗传规律的再发现
（1）约翰逊给孟德尔的“遗传因子”命名为基因；提出“表现型”和“基因型”： （2）表现型（表型）指生物个体表现出来的性状， （3）与表现型有关的基因组成叫做基因型。 （4）控制相对性状的基因，叫等位基因（如D和d）。
6.孟德尔获得成功的原因：
（1）正确选用实验材料（豌豆）是成功的首要条件。（2）在对生物的性状分析时，首先针对一对相对性状进行研究,再对两对或多对性状进行研究。（3）对实验结果进行统计学分析。（4）科学地设计了实验的程序。
7.用分离定律解自由组合定律问题（理解，熟练运用）
思路：“组合问题分离化，先分后合”。
类型I：正推型，亲代基因型——子代基因型、表现型 如：AaBb x Aabb可以分解为以下两个分离定律： Aa x Aa、Bb x bb
计算 (3对遗传因子自由组合,1对遗传因子控制1对相对性状)
AaBbCc产生的配子种类数？ 种。② AaBbCc产生ABC配子的概率？ 。 = 3 \* GB3 ③AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，配子间的结合方式有多少种？ 种。 = 4 \* GB3 ④AaBbCc×AaBBCc后代中AaBBcc出现的概率？ 。⑤AaBbCc×AaBBCc后代表现型有多少种，基因型有多少种？ 种。
（2）类型II：
逆推型，子代表现型比——亲代基因型
8.异常分离比9:3:3:1变式（会分析理解，不死记）
必修二第二章 基因和染色体的关系
第一节 减数分裂和受精作用
1.减数分裂的概念：减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生 成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
2.减数分裂各个时期的特点:（设染色体数为2N）
（1）减数第一次分裂（细胞中有同源染色体）
①间期：染色体复制（完成DNA复制和蛋白质合成）。②前期（四分体时期）:同源染色体联会，形成四分体，同源染色体的非姐妹染色单体间可发生交义互换，四分体散乱分布。③中期：四分体排列在赤道板两侧。（赤道板只是一个位置，不是细胞的结构）④后期：同源染色体分离,非同源染色体自由组合。⑤末期：细胞溢裂为两个子细胞，子细胞中染色体数目减半，不含同源染色体。
（2）减数第二次分裂（细胞中无同源染色体）
①间期：无或时间短，不进行染色体复制。②前期：染色体散乱分布。③中期：染色体着丝点排列在赤道板上。④后期：染色体着丝点断裂，姐妹染色单体分开,染色体数目加倍，子染色体移向细胞两极。⑤末期：细胞溢裂为两个子细胞。
3.减数分裂的几组重要概念：
（1）同源染色体和非同源染色体
①同源染色体：减数分裂中配对的两条染色体，形态、 大小一般相同,一条来自父方，一条来自母方。如图 中的1和2、3和4。②非同源染色体：形态、大小不相同.且在减数分裂 过程中不配对的染色体。如图中的1和3、1和4、2 和4、2和3。
③注意：5和6（7和8）不是同源染色体，也不是非同源染色体，而是一对姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体。
（2）联会和四分体
①联会：减数笫一次分裂前期同源染色体两两配对的现象。②四分体：联会后的每对同源染色体含有4条染色单体，叫做四分体。四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。如图中的1和2、3和4联会后形成四分体。③数量关系：1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体（含4个DNA分子）。
（3）姐妹染色单体和非姐妹染色单体
①姐妹染色单体：同一着丝点连着的两条染色单体， 如图中的a和a'、b和b'、c和c'、d和d'
②非姐妹染色単体：不同着丝点连着的两条染色单体。包括：同源染色体上的非姐妹染色单体。
（4）交叉互换图示：
①发生的时期：减数第一次分裂前期（四分体时期）。
②范围：同源染色体中非姐妹染色单体间交换片段。
③交换对象：等位基因（B-b）交换。
④结果及意义：导致非等位基因基因重组，产生多种配子，若不交换只产生AB、ab两种配子,若交换则可产生 ab和 Ab、aB、AB 四种配子。
4.精子和卵细胞的形成过程比较
（1）场所不同：人和其他哺乳动物的精子是在 睾丸 中的曲细精管内形成的。卵细胞是在卵巢形成的。
（2）过程：
①1个精原细胞经减数分裂形成4个精细胞，变形形成4个精子，1个卵原细胞经减数分裂只能产生1 个卵细胞和3个极体（最终退化消失），卵细胞不变形。
②初级精母和次级精母细胞质均等分裂，初级卵母和次级卵母细胞细胞质不均等分裂,极体细胞质均等分裂。（注：卵原细胞和精原细胞还能进行有丝分裂产生新的卵原细胞和精原细胞）
5.有丝分裂和减数分裂过程的比较
（1）有丝分裂：染色体复制1次，细胞分裂1次，形成2个子细胞.染色体数不变，细胞中有同源染色体， 但不发生联会。
（2）减数分裂：染色体复制1次，细胞分裂2次，形成4个子细胞，染色体数减半。减I有同源染色体， 前期发生联会，可发生交叉互换，减II无同源染色体。
6.减数分裂中染色体、核DNA数变化图像
（1）细胞中染色体数、核 DNA 含量变化曲线
①BC段：进行DNA复制。
②DE（de）段：同源染色体分离,进入两个子细胞。
③ff'段：着丝点分裂,姐妹染色单体分开。
④H（h）点：姐妹染色单体分开后形成的子染色体平均分配到两个子细胞。
⑤间期染色体复制前（AB段和ab段）和减II后、末期（FH段和fh段），染色体数：核DNA数=1:1
⑥间期染色体复制后、减Ⅰ、减Ⅱ前中期(CF 段和 cf段)，染色体数 : 核 DNA 数＝1:2 。
(2)一条染色体上DNA含量变化曲线
①AB段：间期，进行DNA复制。
②BC段：1条染色体上有2个DNA分子，可对应有丝分裂前期和中期，也可对应减I和减II前、中期。
③CD段：着丝点断裂,姐妹染色体单体分开,可对应有丝分裂后期和减II后期。
④DE段：1条染色体上有1个DNA分子，可对应有丝分裂后、末期,也可对应减II后、末期。
（3）数量变化柱状图
三种图例中，数目可以为0的是染色单体；只要有染色单体存在，其数目与DNA数目是一致的，且此时染色体数：染色单体数：DNA数=1：2：2 ；没有染色单体时,染色体数：DNA数=1：1。
7.细胞分裂图像辩别（理解，熟练运用）
为有丝分裂的细胞是：图1、4、7。
为减I分裂的细胞是图2、5、8、9。
为减II分裂的细胞是图3、6、10、11。
图8的细胞名称为初级精母细胞。
图9的细胞名称为初级卵母细胞。
图10的细胞名称为次级精母细胞或极体。
图9的细胞名称为次级卵母细胞
8.【实验】观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
材料：雄性生物的生殖器官。
雄性生物的生殖器官中精原细胞既能进行有丝分裂又能进行减数分裂，所以观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片染色体数目有4N（有丝分裂后期，最多）、2N、N（减II前、中期）几种情况。
9.配子中染色体组合多样性的原因
（1 ）减I前期：同源染色体中非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换。1个精原细胞若不发生交又互换， 产生4个2种精子（两两相同）：若发生交叉互换，产 生4个4种精子。
（2）减I后期：同源杂色体分离,非同源杂色体自由 组合。一个基因型为AaBb的个体，能产生AB、Ab、 aB、ab四种配子。（2n种，n表示等位基因对数）
（3）基因型为AaBb的雄性个体产生的精子有4种，精子类型为AB、Ab、 aB、ab，它的一个精原细胞经减数分裂形成2种精子，精子类型为Ab、 aB或AB、ab。
基因型为AaBb雌性个体产生的卵细胞有1种，卵细胞类型为AB、Ab、 aB、ab，它的一个卵原细胞经减数分裂形成1种卵细胞，卵细胞类型为Ab或 aB或AB或ab。
9. 受精作用
（1）概念：精子和卵细胞 相互识别、融合成为受精卵的过程。识别依赖于膜上的糖蛋白（糖被），融合体现 了膜的流动性。
（2）过程：精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入。精子的头部进入卵细胞不久，精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。
（3）结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的稳定，其中一半的染色体来自父方，另一半来自母方。而细胞质(质 DNA)几乎全部来自母方 。
（4）意义：保证了生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传特性稳定性。
同一双亲的后代必然呈现多样性。这种多样性有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
10.有性生殖后代多样性原因
(1)配子的多样性：减数分裂Ⅰ前期非姐妹染色单体之间的交叉互换；减数分裂Ⅰ后期非同源染色体之间的自由组合。
(2)受精时精子和卵细胞的结合具有随机性。
11.减数分裂、受精作用与有丝分裂中染色体数、核DNA 含量的变化曲线(会分析理解)
（1）有“斜线”的是核DNA含量变化，无“斜线”的是染色体数变化。（2）起点与终点相同的是有丝分裂分裂，终点减半的是减数分裂。（3）染色体增倍原因是有丝分裂后期或减Ⅱ 后期着丝点断裂，姐妹染色单体分开；但受精作用也会使染色体恢复倍增。染色体减半是由于同源染色体均分到两个子细胞中。
第二节 基因在染色体上
1.萨顿的假说
（1）实验发现：蝗虫精子与卵细胞的形成过程中,等位基因的分离与减数分裂中同源染色体的分离极为相似；
（2）推论：
推测：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。 推论：基因在染色体上
（3）科学研究方法-----类比推理
2.基因位于染色体上的实验证据
（1）实验者：摩尔根。
（2）实验材料：果蝇。 果蝇特点：相对性状多而且明显、易饲养、繁殖快 、染色体少易观察。
(3)果蝇的染色体组成:
雄果蝇上图A：6条常染色体+XY（异型）或3对常染色体+ XY（异型）
雌果蝇上图B：6条常染色体+XX（同型）或3对常色体+ XX （同型）
（4）实验现象解释的验证方法：测交。
遗传图解：
（5）实验结果：子一代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，验证了控制果蝇红眼与白眼的基因位于X染色体上
（6）实验结论:控制果蝇眼色的基因在X上,基因在染色体上。
（7）摩尔根的研究方法：假说-演绎法。（8）发展：一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
3.基因位于常染色体上还是 X 染色体上的判断方法之一
若子代雌雄个体中表现型比(概率)相同，说明与性别无关，则基因在常染色体上。
若子代雌雄个体中表现型比(概率)不同，说明与性别有关，则基因在 X 染色体上。
4.孟德尔遗传规律的现代解释
细胞遗传学的研究结果表明，一对遗传因子就是位于一对同源染色体上的等位基因 ，不同对的遗传因子就是位于非同源染色体上的非等位基因。
基因的分离定律：
①发生时间：减数第一次分裂后期。 ②描述对象：同源染色体上的等位基因。 ③实质：等位基因随同源染色体的分开而分离。
（2）基因的自由组合定律
①发生时间：减数第一次分裂后期。②描述对象：非同源染色体上的非等位基因。③实质：非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合。
第三节 伴性遗传
1.伴性遗传概念：性染色体上的基因控制的性状遗传与性别相关联。
2.伴X染色体隐性遗传（如红绿色盲）的各种基因型：
3.伴X染色体隐性遗传（如红绿色盲、白化病）的特点有：
①男患者多于女患者。②交叉遗传 ：男性红绿色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。女性色盲患者的父亲和儿子均有病。③一般为隔代遗传：第一代和第三代有病，第二代一般为色盲基因携带者。
4.红绿色盲的各种基因型的婚配结果：（熟练掌握）
5.伴X染色体显性遗传抗（维生素D佝偻病）特点：
①女性多于男性；但部分女患者病症较轻。②世代延续性；③男患者的母亲和女儿一定是患病。
6.伴Y遗传
①基因位置：致病基因在 Y 染色体上，在X上无等位基因，无显隐性之分。患者患者基因型：XYM。
②遗传特点：患者均为男性，且“父 子，子 孙”。
7.性别决定
（1）概念：雌雄异体的生物决定性别的方式,自然界中大多数生物的性别由性染色体决定。
注意：①性别既受性染色体控制,也与其上部分基因 有关，但性染色体上的基因并不都与性别决定有关， 如色盲基因。②并非所有生物都有性染色体，性染色体只存在于有性杂色体决定性别的生物体内。
（2）鸡性别决定的ZW型: 雌性：（异型）ZW ， 雄性：（同型） ZZ 。
（3）人类体细胞及配子中染色体组成
男性：体细胞：44条常染色体+ XY（异型）或23对常杂色体+ XY （异型）
精子：22条常染色体+X、 22条常染色体+ Y。（2种）
女性：体细胞：44条常染色体+ XX（同型）或22对常朶色体+ XX（同型）
. 卵细胞：22条常染色体+X。（1种）
注意：人的X、Y性染色体大小、形状不同，但减数分裂中能发生联会.因此属于同源染色体。X染色体比Y染色体大，基因多。
8.伴性遗传在实践中的应用
若要根据子代性状就能判断其性别，则亲本组合为:
（1）XY型生物：隐性雌性（性染色体同型）×显性雄性，
（2）ZW型生物：隐性雄性（性染色体同型）×显性雌性
遗传图解为：
9.遗传系谱图中遗传病、
遗传方式的判断方法
第一步：判断是否为伴Y遗传。
第二步：判断是显性遗传病还是隐性遗传病：无中生有为隐性，有中生无为显性。
第三步：判断是常染色体遗传还是伴X遗传。
隐性遗传看女病，父子有正非伴性。显性遗传看男病，母女有正非伴性。
10.两种遗传病的概率计算方法
当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，若已知患甲病的概率为m，患乙病的概率为n，则各种患病情况如下表：
必修二第三章 基因的本质
第一节 DNA是主要的遗传物质
一、肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思实验(肺炎链球菌体内转化实验)
(1)两种肺炎链球菌比较
(2)实验过程及现象
①R型活细菌 小鼠体内 小鼠不死亡
S型活细菌 小鼠体内 小鼠死亡,小鼠体内有分离出S型活细菌
加热杀死的S型细菌 小鼠体内 小鼠不死亡
将R型活细菌与加热杀死的S型细菌 小鼠体内 小鼠死亡，小鼠体内分离出S型活细菌。
(3)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种转化因子。
2.艾弗里的实验(肺炎双球菌体外转化实验)
（1）实验过程及现象:
第一组：R型细菌的培养基+S型细菌的细胞提取物 培养基含R型细菌和S型细菌。
第二—四组：有R型细菌的培养基+S型细菌的细胞提取物（加蛋白酶或RNA酶或酯酶） 培养基含R型细菌和S型细菌。
第五组：有R型细菌的培养基+S型细菌的细胞提取物（加DNA酶） 培养基只含 R型细菌。
实验结论: DNA是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质
科学方法：自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
二、噬菌体侵染细菌的实验——蔡斯、赫尔希
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后,大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体。
1.实验方法： 同位素示踪技术
2.实验过程：
①标记细菌：大肠杆菌＋含 35S 的培养基→含 35S 的大肠杆菌
大肠杆菌＋含 32P 的培养基→含32P 的大肠杆菌
标记噬菌体：噬菌体＋含 35S 的大肠杆菌→含 35S 的噬菌体
噬菌体＋含 32P 的大肠杆菌→含32P 的噬菌体
③噬菌体侵染 未标记的大肠杆菌，保温一段时间后搅拌离心，检测上清液和沉淀物的放射性。
搅拌的目的是：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离分离。
离心的目的是：让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
注：该实验是自身对照，即试管中上清液和沉淀物放射性高低对照。
（4）实验结果：
含35S的噬菌体+大肠杆菌 上清液放射性高，沉淀物放射性低。
含32P的噬菌体+大肠杆菌上清液放射性低，沉淀物放射性高。
（5）实验结论：DNA是遗传物质。（注意：该实验没有证明蛋白质不是遗传物质）
3.实验误差分析
用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性，原因是：保温时间过短或过长。
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性，原因是：搅拌不充分。
4.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下 4 个实验：①用32P 标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染 35S 标记的细菌；③用 15N 标记的噬菌体侵染未标记的细菌；④用未标记的噬菌体侵染 3H 标记的细菌。以上 4 个实验，短保温时间后离心，检测到放射性的主要部分分别是沉淀物中、沉淀物中、上清液和沉淀物中、沉淀物中。
5.某些病毒的RNA是遗传物质（烟草花叶病毒、HIV、新冠病毒）
烟草花叶病毒：无细胞结构,由RNA和蛋白质 外壳组成。
实验过程
结论：RNA是遗传物质，蛋白质捕食遗传物质。
6.因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
DNA分子的结构
1.DNA双螺旋结构模型的构建
（1）构建者：沃森和克里克。
（2）构建依据和模型： 依据1： DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链,这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G 四种碱基。 依据2：据威尔金斯和其同事富兰克林的DNA衍射图谱→沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构。
→模型1：碱基位于螺旋外部的双螺旋和三螺旋结构模型。
→模型2：磷酸-脱氧核苷酸为骨架安排在螺旋外部,碱基安排在螺旋内部的双链螺旋，相同碱基进行配对。
依据3：査可夫提供信息：腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。
→模型3：A与T配对，G与C。配对的双螺旋结构模型。结果发现：A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径,组成的DNA分子具有些的直径， 能够解释A、T、G、C的数量关系,也能解释DNA 的复制。
2.DNA分子的结构
（1）组成元素：C、H、0、N、P。（2）组成单位：脱氧（核糖）核苷酸。（3）立体结构一规则的双螺旋结构，DNA的双螺旋结构特点：①DNA是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。②DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架;碱基排列在内侧。③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律:A一定与T配对; C 一定与G配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
第三节 DNA复制
1.DNA复制的过程
（1）概念：以亲代DNA两条链为模板合成子代DNA的过程。
（2）时期：在细胞分裂间期，随着染色体的复制而完成的 。
注：间期复制形成的两个相同的 DNA 分子位于染色体的一对姐妹染色单体上；在有丝分裂后期或减Ⅱ后期着丝点断裂时分开，分别随机进入两个子细胞中。场所：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体。
（3）DNA复制需要的基本条件：
= 1 \* GB3 ①模板：DNA两条链 ②酶：解旋酶、DNA聚合酶 = 3 \* GB3 ③原料：游离的4种脱氧核苷酸 = 4 \* GB3 ④能量：ATP 。
（4）特点：①半保留复制； ②边解旋边复制 。
（5）过程：
①解旋：在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋。
②复制：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
③延伸及重新螺旋：随着模板链解旋过程的进行,新合成的子链不断延伸，同时，每条新合成的子链与对应的母链盘绕为双螺旋结构。
= 4 \* GB3 ④结果：复制结束后，一个DNA分子就形成了两个相同的DNA分子。新复制的两个子代DNA分子通过细胞分裂分配到子细胞中。
2.DNA复制的意义：将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
3.准确复制的原因
①DNA分子独特的双独特结构为复制提供了精确的模板。
②通过碱基互补配对原则保证了复制准确无误地进行。
4.DNA分子复制的有关计算;
DNA 的复制方式为半保留复制，将含有一个 15N 的 DNA分子放在含 14N 的环境中复制 n 次，则：
(1)子代 DNA 数为 2n个，其中： 含 15N 的 DNA 分子数： 2 个； 只含 15N 的 DNA 分子数：0个；
含 14N 的 DNA 分子数： 2n个； 只含 14N 的 DNA 分子数： 2n-2 个。
(2)DNA单链数为 2n+1条，其中：含15N 的DNA单链数为：2 条； 含14N 的 DNA 单链数为： 2n+1-2 条；
（3）亲代 DNA 中含某碱基(脱氧核苷酸)m 个，则： 复制 n 次，需消耗该脱氧核苷酸m（2n-1 ）个；
第 n 次复制，需消耗该脱氧核苷酸 m （2n-1） 个；
第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
1.一个DNA分子上有多个基因,每个基因都是特定的DNA片段,有着特定的遗传效应。
2．DNA片段中的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中，碱基 排列顺序千变万化 ,构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定的 排列顺序,又构成了每个DNA分子的特异性；DNA的多样性和特异性是生物体 多样性 的物质基础。基因通常是有 遗传效应的DNA片段。
有些病毒的遗传物质是 RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
注意：一个DNA分子中由n对碱基组成，则碱基排列顺序4n 种，排列遗传信息的种类最多有4n 种。
必修二第四章 基因的表达
第一节 基因指导蛋白质的合成
1.DNA和RNA的比较：
2.转录的概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。
（1）场所： 主要在细胞核（还可在线粒体、叶绿体、原核细胞的细胞质中）
（2）时间：整个生命历程
（3）基本条件：
①模板：基因的一条链 ②原料：4种游离的核糖核苷酸
③能量：ATP ④酶：RNA聚合酶
（4）配对原则：碱基互补配对原则：A-U、T-A、C-G、G-C
（5）产物： RNA（RNA通过核孔释放到细胞质）
（6）遗传信息流动方向：DNA→RNA （7）特点：边解旋边转录
3.遗传信息的翻译
（1）游离胞质中的氨基酸 ，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。
（2）密码子：a.密码子的概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。b.密码子的特点:①专一性:一种密码子只决定一种 氨基酸（除终止密码子外）；②简并性:一种氨基酸可对应一种或多种密码子；③通用性:地球上几乎所有生物都共用一套密码子。
(3)RNA和反密码子：
①tRNA：其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。tRNA中含有氢键。
②反密码子：tRNA上能够与mRNA上密码子互补配对的3个碱基。
③决定氨基酸的密码子有61或62种，所以tRNA有61或62_种，反密码子也有61或62种。
④一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可由一至多种tRNA携带。
4.翻译： （1）场所：核糖体 （2）时间：整个生命历程
（3）基本条件：
①模板：mRNA ②原料： 21种氨基酸. ③能量：ATP
④酶：翻译需要的酶. ⑤转运工具：tRNA
（4）配对方式：mRNA和tRNA配对（A-U,G-C,C-G,U-A ）.
（5）产物： 蛋白质（肽链）.
（6）遗传信息流动方向：mRNA→蛋白质.
（7）翻译的过程：
①：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
②：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
③：甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。
④：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直至核糖体遇到mRNA的 终止密码子，合成才告终止。
特点： 真核生物：先转录后翻译. 原核生物：转录翻译同时
一条mRNA上可结合相继结合多个核糖体，同时合成相同肽链，提高合成蛋白质的速率。
5.中心法则内容：
遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译（基因表达）。少数生物的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向蛋白质。
DNA复制，②转录，③RNA复制，④翻译，⑤逆转录。
（3）不同生物能发生的过程不同
正常细胞：①（分裂细胞）②④。
DNA 病毒：①②④ 。(宿主细胞内)
RNA 病毒：③④。(宿主细胞内)
逆转录病毒：⑤ ① ② ④ 。(宿主细胞内)
6.在遗传信息的流动过程中，DNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，生命是物质、能量和信息的统一体。
第二节 基因表达与性状的关系
1.基因控制性状的途径：
（1）基因间接控制性状：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程 ，进而控制生物体的性状。
基因直接控制性状：基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。
（3）基因通过控制酶的合成来控制代谢过程 ，进而控制豌豆的圆粒和皱粒、人类白化病。基因通过控制蛋白质的结构直接控制人类囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症。
2.基因的选择性表达与细胞分化
(1)同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同。
(2)在不同类型的细胞中，表达的基因可以分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因；另一类是某类细胞中特异性表达的基因。
(3)细胞分化的本质就是基因的选择性。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。
(4)细胞分化的表现：①分子水平：mRNA、蛋白质种类数量等不同。②细胞器水平：细胞器种类和数量有较大差异。③细胞水平：细胞形态、结构、功能发生改变。
3.表观遗传：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。
4.基因与性状的关系
(1)基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受到多个基因的影响。
(2)一个基因可以影响 多个性状。
(3)生物体的性状也不完全是由基因决定，环境对性状也有着重要的影响。
(4)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
5.细胞质基因
（1）细胞质基因：线粒体和叶绿体中的基因。
（2）线粒体和叶绿体中的 DNA，都能进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
（3）质基因传递规律：母系遗传 (即只能通过母亲遗传给后代)、后代无一定的分离比。

必修二第五章 基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组
1.生物变异的类型
①不可遗传变异：仅由环境因素引起，遗传物质并未改变 。
②可遗传变异：遗传物质改变引起。有三种：基因突变 、 基因重组和染色体变异。 可遗传变异一定能遗传给后代吗？ 不一定，请说明理由：如果可遗传变异发生在体细胞中，一般就不会遗传给后代。
2.基因突变的实例
(1)镰状细胞贫血：①症状：红细胞是弯曲的镰刀状。②检测：可用显微镜观察红细胞形状确认。正常人红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症的红细胞是弯曲的镰刀状。③直接原因：组成血红蛋白的一个谷氨酸被替换成了缬氨酸，从而使血红蛋白结构改变。④根本原因：血红蛋白基因中一个碱基对发生替换。
(2)基因突变的概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫做基因突变。
(3)基因突变对后代的影响： ①基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。
②若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物体的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。
3.细胞的癌变
(1)细胞癌变的机理
①原癌基因：一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必须的，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。
②抑癌基因：抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。
(2)癌细胞的特征：能够无限增殖，形态结构发生显著变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的粘着性降低，容易在体内分散和转移等。
4基因突变的原因
(1)原因：①外因：物理因素、化学因素和生物因素 ②内因：DNA复制偶尔发生错误
(2)特点：①普遍性：在生物界普遍存在，是所有生物可遗传变异的共同来源。②随机性：可发生在个体发育的任何时期，细胞内的不同的DNA分子上，以及同一DNA分子的不同部位。③不定向性：一个基因可以发生不同的突变产生一个以上的等位基因。④低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。⑤多害少利性：基因突变对生物有三种情况：有利、 有害、中性，但多数是有害的。
5.基因突变的意义：基因突变是产生新基因的途径。基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了丰富的原材料。
6.基因重组
（1）概念：生物体有性生殖过程中，控制不同性状的基因(非等位基因)的重新组合。
（2）时间：有性生殖的减数分裂过程。
（3）结果：产生 新的基因型。
（4）类型(自然状态下)：①交叉互换型：减数分裂I前期(四分体时期)，同源染色体上的等位基因可能会随非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的非等位基因重组。
②自由组合型：减数分裂I后期，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因自由组合。
③（人为因素）基因工程
(5)意义：是 生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物进化有重要意义。
第2节 染色体变异
1.染色体变异概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。
2.染色体数目的变异
(1)染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少；另一类是以细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。
(2)二倍体和多倍体
①染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
②二倍体概念：体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。实例：几乎全部动物和过半数的高等植物。
③多倍体概念：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，统称为多倍体。实例：在植物中很常见，在动物中极少见。如：三倍体无籽西瓜、四倍体番茄。香蕉和三倍体无籽西瓜没有种子的原因：三倍体因为原始生殖细胞中含有三套非同源染色体，减数分裂出现联会紊乱，因此不能形成可育的种子。多倍体植株优点：多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
(3)人工诱导多倍体：①方法：低温处理、用秋水仙素诱发等。②秋水仙素处理对象：萌发的种子或幼苗。
③秋水仙素作用原理：秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
(4)单倍体：①概念：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。②特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。③应用：利用单倍体植株培育新品种。④优点：能明显缩短育种年限。
3.实验：低温诱导植物染色体数目的变化
（1）原理：用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。
（2）过程：根尖培养→低温诱导→卡诺氏液固定细胞形态→95%的酒精冲洗→制作装片( 解离→ 漂洗 →染色→制片)→观察(先低后高)。
（3）注意事项：视野中大部分细胞处于分裂间期，因为 细胞周期中间期持续时间长分裂期时间短。
观察不到染色体数加倍过程，因为细胞已经死亡。
4.染色体的结构变异
(1)类型： ①缺失：染色体的某一片段缺失引起的变异。 ②增加(重复)：染色体中增加某一片段引起变异。③移接（易位）：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。 ④颠倒（倒位）：染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。
(2)结果：使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。
(3)实例：如猫叫综合征，是由于人的5号染色体部分缺失引起的遗传病。
5.三种可遗传变异的比较
（1）基因突变、基因重组：分子水平变化，光学显微镜下无法直接观察到。
（2）染色体变异：染色体水平变化可用光学显微镜直接观察到。
6.交叉互换与易位的区别：
第3节 人类遗传病
1.人类常见遗传病类型
(1)人类遗传病：通常是指由遗传物质改变而引起的人类疾病。
(2)类型：
①单基因遗传病：指受一对等位基因控制的遗传病。如：多指、并指、软骨发育不全、镰状细胞贫血、白化病、苯丙酮尿症等。
②多基因遗传病：指受两对或两对以上等位基因控制的遗传病。如：原发性高血压、冠心病、哮喘和青少年型糖尿病。多基因遗传病在群体中发病率比较高。
③染色体异常遗传病：指由染色体变异引起的遗传病。如：唐氏综合征（又称21三体综合征）、猫叫综合征。
(3)【调查】调查人群中的遗传病
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、高度近视等。
2.遗传病的检测和预防
1预防措施：通过遗传咨询和产前诊断等手段，对遗传病进行检测和预防。
2、产前诊断：指在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因检测等确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。
3、基因检测：是指通过检测人体细胞中的DNA序列，以了解人体的基本状况。
4、基因治疗：指用正常基因取代或修补患者细胞中有缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的。
必修二 第六章 生物的进化
第1节 生物有共同祖先的证据
达尔文的生物进化论主要由两大学说组成：共同由来学说和自然选择学说。前者指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的；后者揭示了生物进化的机制，解释了适应的形成和物种形成的原因。
2.地层中陈列的证据 ------- 化石
(1)化石是指通过自然作用保存在地层中的古生物的遗体、遗物或生活痕迹。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。(2)生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。(3)生物的进化顺序是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。
3.当今生物体上进化的印迹 -------其他方面的证据
研究表明，不同生物体在比较解剖学、胚胎学以及细胞和分子水平等方面都有很多相似之处，也可以作为生物进化的佐证。
第2节 自然选择与适应的形成
1.适应的普遍性和相对性
(1)适应的含义：一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能，二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。 (2)适应的特点：普遍性和相对性。
2.适应是自然选择的结果
(1)拉马克的进化学说内容：①当今所有的生物都是由更古老的生物进化而来，各种生物的适应性特征并不是自古以来就是如此的，而是在进化过程中逐渐形成的。②适应的形成是都是由于用尽废退和获得性遗传。
③拉马克的进化学说的意义：彻底否定了物种不变论。
(2)达尔文的自然选择学说
①达尔文提出的自然选择学说对生物的进化和适应的形成作出了合理解释。他认为适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。
②自然选择学说的主要内容：a.过度繁殖：选择的基础。 b.生存斗争：生物进化的动力和选择手段。c.遗传和变异：生物进化的内因。 d.适者生存：自然选择的结果。
(3)自然选择学说的贡献：使生物学第一次摆脱了神学的束缚，步入了科学的轨道。揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。
4.自然选择学说的不足：对于遗传和变异的认识还局限于性状水平，不能科学地解释遗传和变异的本质。
5.随着生物科学的发展，关于遗传和变异的援救，已经从性状水平深入到基因水平。关于适应以及物种的形成等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为单位，这样就形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
1.种群基因组成的变化
（1）种群和种群基因库
①种群的概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群。
②基因库的概念：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。
③基因频率的概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做基因频率。
（2）种群基因频率的变化
①基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群基因频率发生变化。
②可遗传的变异提供了生物进化的原材料。
③可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中，基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变产生的新的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
（3）自然选择对种群基因频率变化的影响
在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
2.隔离在物种形成中的作用
①物种的概念：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。
②隔离及其在物种形成中的作用：a.隔离的类型：地理隔离和生殖隔离。b.生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代，这种现象叫作生殖隔离c.地理隔离：同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫作地理隔离。d.隔离:不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象，称为隔离。e.新物种形成的标志：产生了生殖隔离。f.新物种形成的过程：同一物种→地理隔离→自然选择→生殖隔离→不同物种。g.隔离是物种形成的必要条件。
第4节 协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
①协同进化的概念：不同物种之间、生物与环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化。
②关于捕食者在进化中的作用，美国生物学家斯坦利提出“收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或者几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于增加物种多样性。
2.生物多样性的形成
①生物多样性的层次：遗传多样性（基因多样性）、物种多样性和生态系统多样性。
②研究生物进化历程的主要依据：化石。
3.生物进化理论在发展
①现代生物进化理论的核心：自然选择学说。
②现代生物进化理论的主要内容：适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新物种；生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程；生物多样性是协同进化的结果。
③生物进化理论在发展：a.有学者的研究表明，大量的基因突变是中性的。决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。b.有人提出物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
4.基因频率、基因型频率的相关计算
（1）基因频率：：A%=(A/A+a )×100%=(2×AA+Aa/2AA+2Aa+2aa ) ×100%
a%=(a/A+a )×100%=(2×aa+Aa/2AA+2Aa+2aa ) ×100%
A%=AA%+l/2Aa%： a%=aa%+1/2 Aa% A%+a%= l
XA%=( XA/XA+Xa）×100%； xa==( Xa/XA+Xa）×100%
（2）基因型频率： AA%=(AA/AA+Aa+aa))×100% Aa%=(Aa/AA+Aa+aa))×100% aa%=(aa/AA+Aa+aa))×100% AA%+Aa%+aa%=1
（3）遗传平衡定律：
①规律在一个有性生殖的自然种群中，若满足以下5个条件. 则各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。这5个条件是：种群足够大，种群中个体间随机交配，没有突変发生，没有新基因加入，没有自然选择。②基因频率与基因型频率的特点：设A基因频率为p, a基因频率为q,则AA基因型频率为p2，aa基因型频率为q2, Aa基因型频率为2pq. 即（p+q)2=p2+2pq+q2= 1。
8. Aa自交，后代连续自交，若没有进行选择：则后代基因频率丕变，基因型频率改变。
9. Aa自交，后代随机交配（自由交配），若没有进行选择：则后代基因频率丕变，基因型频率不变。
选一第一章 人体的内环境与稳态
第一节 细胞生活的环境
1.体内细胞生活在细胞外液中
（1）体液是指_生物体内以水为基础的液体统称为体液。体液包括细胞内液（2/3）_和细胞外液（1/3）。细胞外液是指细胞外液是细胞直接生活的环境。内环境是指由细胞外液构成的液体环境。单细胞生物有内环境吗？没有
（2）内环境（细胞外液）主要包括血浆、组织液、淋巴。请构建体液、细胞内液、细胞外液、组织液、血浆、组织液的关系图（模型）。
常见细胞生活的具体内环境：心肌细胞生活的内环境为组织液，红细胞生活的内环境为血浆，毛细血管壁细胞生活的内环境为组织液和血浆，毛细淋巴管壁细胞生活的内环境淋巴和组织液，淋巴细胞和吞噬细胞生活的内环境淋巴、血浆。
（4）消化液属于体液吗？不属于，尿液属于体液吗？不属于，肺内粘液属于体液吗？不属于。
2.细胞外液的成分（以血浆为例）
（1）血浆的成分：
（2）血浆、组织液和淋巴的成分完全相同吗？不完全相同，成分上的主要区别是血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴蛋白质含量很少。
（3）呼吸酶、血红蛋白、血浆蛋白、唾液淀粉酶、尿液、尿素、二氧化碳、葡萄糖、激素、神经递质、消化液中不属于内环境的成分的有_呼吸酶（位于细胞内）、血红蛋白（位于细胞内）、唾液淀粉酶（口腔外界环境）、尿液（尿道外界环境）、消化液（位于消化道外界环境）。
3.内环境的理化性质:
（1）渗透压、酸碱度和温度是细胞外液理化性质的三方面。内环境理化性质变化受细胞代谢活动的进行和外界环境变化的影响
（2）渗透压：①渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。②渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，溶质微粒越多（溶液浓度越高），溶液渗透压越高。③血浆渗透压的大小主要与无机盐和蛋白质有关。④细胞外液渗透压的90％以上是由Na+和Cl-决定的。⑤在37℃时，人的血浆渗透压约为770kPa，相当于细胞内液的渗透压。
（3）酸碱度：正常人的血浆近中性，PH值为7.35-7.45，血浆PH相对稳定是因为血浆中有H2CO3与HCO3-等缓冲物质。主要缓冲对有H2CO3与NaHCO3和NaH2PO4与Na2HPO4，每一对缓冲物质都由一种弱酸和一种强碱盐构成。
（4）温度：人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右。
4.细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
（1）如图所示，与人和高等动物体内、外物质交换最为密切相关的四大系统是呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统。
（2）内环境功能：①为细胞生活提供液体件环境。②体内细胞通过内环境与外界环境进行物质交换，内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
5.引起组织水肿的原因
①营养不良；②肾小球肾炎；③过敏反应；④淋巴循环受阻；⑤局部组织细胞代谢过度旺盛。
第二节 内环境的稳态
1.内环境的稳
①概念：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态叫作稳态。
②实质：内环境稳态是一种动态平衡，内环境的各种成分和理化性质维持相对稳定。
2.对稳态调节机制的认识
(1)调节基础：人体各器官、系统协调一致地正常运行。
(2)调节机制：内环境稳态的调节是一种（负）反馈调节，神经一体液一免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。①贝尔纳提出：内环境稳定主要依赖神经系统的调节。②坎农提出:内环境稳态是神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调一致而实现的。③随着分子生物学的发展，人们发现免疫系统对于内环境稳态也起着重要调节作用：因为免疫系统能发现并清除异物、病原微生物等引起内环境波动的因素。
(3)调节能力：人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。当外界环境的变化过于剧烈或人体自身的调节功能出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏。
3.内环境稳态的重要意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
4.血浆pH维持稳态的机制：
选一第二章 神经调节
第一节 神经系统的组成
神经系统的基本结构：
人的神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统两部分。
（1）中枢神经系统
（2）外周神经系统：控制四肢运动的神经属于外周神经系统。
组成:包括脑神经和脊神经，它们都含有传入神经（感觉神经）和传出神经（运动神经）。
①脑神经和脊神经
a.脑神经:与脑相连，人的脑神经共12对，主要分布在头面部，负责管理头面部的感觉和运动。
b.脊神经:与脊髓相连，共31对，主要分布在躯干、四肢，负责管理躯干、四肢的感觉和运动。
c.脑神经和脊神经中都有支配内脏器官的神经。
②传入神经和传出神经:分为支配躯体运动的神经（躯体运动神经）和支配内脏器官的神经（内脏运动神经）。
③自主神经系统:支配内脏、血管和腺体的传出神经，它们的活动不受意识支配，称为自主神经系统。
交感神经:人体兴奋时活动占优势；表现为心跳加快，支气管扩张，胃肠蠕动和消化腺的分泌活动减弱。
副交感神经:人体安静时活动占优势；表现为心跳减慢，支气管收缩，胃肠蠕动和消化腺的分泌活动增强。
注意：a.交感神经或副交感神经是一类传出神经，并非一根传出神经。b.交感神经和副交感神经对同一器官的作用通常是相反的。
2.组成神经系统的细胞:神经元和神经胶质细胞两大类。
（1）神经元
①树突:用来接受信息并将其传导到细胞体。
②轴突:将信息从细胞体传向其他神经元、肌肉或腺体。
神经胶质细胞：
①数量是神经元数量的10-50倍。
②对神经元起辅助作用的细胞，具有支持、保护、营养和修复神经元等多种功能。
③在外周神经系统中，神经胶质细胞参与构成神经纤维表面的髓鞘。
第二节 神经调节的基本方式
1.神经调节的基本方式——反射：其指在中枢神经系统参与下，机体对内外刺激所产生的规律性应答反应。
2.反射的结构基础——反射弧
（1）兴奋：指动物体或人体内的某些细胞或组织（如神经组织）感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。
（2）反射弧的组成与功能
3.注意：
（1）判断某种神经活动是否是反射活动要看两个要素:①要有适宜的刺激；②要经过完整的反射弧。
（2）脊髓中低级中枢的活动一般要受到高级神经中枢的调控。
（3）一个反射弧至少包括两个神经元:感觉神经元和运动神经元，如膝跳反射的反射弧。
4.反射弧传入神经和传出神经的判断
①神经节：有神经节的是传入神经。 ②灰质：窄进宽出。③突触：由突触前膜→突触后膜。a.感受器 b.传入神经 c.神经节 d.突触 e.传出神经 f.效应器
5.非条件反射与条件反射
注意：（1）条件反射建立后要维持下去，还需要非条件刺激的强化。如果反复应用条件刺激而不给予非条件刺激，条件反射就会逐渐减弱，甚至消退。
条件反射的消退不是条件反射的简单丧失，而是中枢把原来引起兴奋性效应的信号转变为产生抑制性效应的信号。
第三节 神经冲动的产生和传导
1.兴奋在神经纤维上的传导
（1）传导形式:兴奋在神经纤维上以电信号形式传导，
又被称为神经冲动。
（2）传导过程:
①静息电位的膜两侧电位
为外正内负，主要是由钾离子
外流维持，运输方式为协助扩散。
②动作电位的膜两侧电位表现为外负内正，主要是由钠离子内流维持，运输方式为协助扩散。
（3）传导特点：可以双向传导，即图中a←b→c。
注意：兴奋的传导方向：①在神经纤维上(离体条件下)：神经纤维上的某一点受到刺激后产生兴奋，兴奋在离体神经纤维上以局部电流的方式双向传导。②)正常反射活动中：只能是感受器接受刺激，兴奋沿着反射弧传导，所以正常机体内兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
（4）兴奋在神经纤维上的传导方向与局部电流方向的关系
①在膜外，局部电流方向与兴奋传导方向相反。
②在膜内，局部电流方向与兴奋传导方向相同。
（5）神经纤维上膜电位变化原理分析
（6）神经纤维膜外离子浓度对膜电位的影响
神经纤维膜内外离子的正常分布如图：
①若膜外的Na＋浓度升高，则膜内外Na＋浓度差会增大，动作电位的峰值会升高(曲线中C点上移)；反之，会下降(曲线中C点下移)。
②若膜外的K＋浓度降低，则膜内外K＋浓度差会增大，静息电位绝对值会增大(曲线中A点下移)；反之，会减小(曲线中A点上移)。
2.兴奋在神经元之间的传递
（1）神经元的轴突末梢经过多次分支最后每个小分支末端膨大呈杯状或球状的结构叫做突触小体。突触小体可以与其他神经元的胞体或树突等相接近，共同形成突触。
（2）①常见类型： 乙 轴突— 树突型
甲 轴突— 胞体
②其他突触类型：轴突—肌肉型、轴突—腺体型
传递过程：在神经元的轴突末梢处，有许多突触小泡,当轴突末梢有神经冲动传来时，突触小泡收到刺激，就会向突触前膜移动并和它融合，同时释放释放神经递质。神经递质经扩散通过突触间隙，与突触后膜上的相关受体结合，形成递质--受体复合物，从而改变了突触后膜对离子的通透性，引发突触后膜电位变化，这样，信号就从一个神经元通过突触传递到另一个神经元。随后，神经递质会与受体分开，并迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用。
注意：①突触后膜指下一个神经元的胞体膜或树突膜。神经递质在突触小体内形成，突触前膜释放神经递质的方式主要为胞吐（一氧化氮自由扩散除外），跨膜层数为0层，神经递质释放的过程体现了细胞膜具有一定到流动性（结构特性），神经递质能使下一个神经元的电位发生改变, 使下一个神经元 兴奋或抑制，神经递质移动的方向从突触前膜→突触后膜，神经递质在突触间隙的移动方式是扩散，受体的本质是糖蛋白。
②兴奋→突触小体→_突触前膜释放神经递质→突触间隙→神经递质与突触后膜上的受体结合→突触后膜电位发生改变→后神经元兴奋（电位变化：由外正内负变为外负内正）或抑制（电位为外正内负，只是膜外正电荷更多了，膜内负电荷更多了），兴奋在神经元之间传递需要消耗能量。
③兴奋在神经元之间的传递是在突触结构上完成的，兴奋在神经元之间的传递信号转化：电信号→_化学信号→电信号。突触小泡的形成与_高尔基体（细胞器）有关系。
（4）传递形式:：神经元之间的兴奋是通过神经递质与特异性受体相结合的形式进行传递的。
（5）传递特点：
①单向传递:兴奋只能由一个神经元的轴突传到下一个神经元的树突或胞体。其原因一个完整的反射弧至少有两个神经元构成，兴奋在神经元之间的传递是单向的（神经递质突触前膜内，只能由突触前膜释放作用于突触后膜），所以在反射弧中就只能单向传递。②突触延搁:兴奋在突触处的传递比在神经纤维上的传导要慢，突触数量的多少决定着该反射所需时间的长短。
（6）抑制性突触后电位的产生机制
突触前神经元轴突末梢兴奋，引起突触小泡释放抑制性递质，抑制性递质与后膜受体结合后，提高了后膜对Cl－的通透性，Cl－进细胞，使膜内外的电位差变得更大，突触后膜更难以兴奋。
3.电流表指针偏转问题分析
①在神经纤维上的电流表指针偏转问题
a.刺激a点，电流表指针发生两次方向相反的偏转。
b.刺激c点(bc＝cd)，电流表指针不发生偏转。
②在神经元之间的电流表指针偏转问题
a.刺激b点(ab＝bd)，电流表指针发生两次方向相反的偏转。
b.刺激c点，电流表指针只发生一次偏转。
4.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害：（1）某些化学物质能够对神经系统产生影响，其作用位点往往是突触。例如，有些物质能促进神经递质的合成和释放速率，有些会干扰神经递质与受体的结合，有些会影响分解神经递质的酶活性。（2）兴奋剂和毒品等也大多是通过突触来起作用的。
第四节 神经系统的分级调节
1.神经系统对躯体运动的分级调节
（1）大脑皮层与躯体运动的关系：
①大脑皮层运动代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的（左右交叉、前后倒置）。
②大脑皮层运动代表区范围的大小与躯体运动的精细程度有关（精细正比）
（2）躯体运动的分级调节：躯体的运动受大脑皮层以及脊髓、脑干等的共同调控，位于脊髓的低级中枢受到脑中相应的高级中枢的调控（如图所示）。
神经系统对内脏活动的分级调节：
(1)大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者，它对各级中枢的活动起调整作用，这就使得自主神经系统并不完全自主。
(2)排尿反射的分级调节
①人能有意识地控制排尿，是因为大脑皮层对脊髓进行着调控。
②大脑皮层通过脊髓控制交感神经和副交感神经的兴奋程度，从而控制排尿。交感神经兴奋，不会导致膀胱缩小，副交感神经兴奋，使膀胱缩小。
神经系统的高级功能
大脑皮层有140多亿个神经元，组成了许多神经中枢，是整个神经系统中最高级的部位，它除了感知对外部世界以及控制机体的反射活动，还具有语言、学习和记忆等方面的高级功能。
1.语言功能：
①语言功能是人脑特有的高级功能。它包括与语言、文字相关的全部智力活动,涉及人类的听、说、写、读。
②人类的语言活动是与大脑皮层某些特定的区域相关的，这些特定区域叫言语区。大脑皮层言语区的损伤会导致特有的各种言语活动功能障碍。
（3）大多数人主导语言功能的区域是在大脑的左半球，逻辑思维主要由左半球负责。大多数人的大脑右半球主要负责形象思维，如音乐、绘画、空间识别等。
2.学习与记忆： （1）概念：学习和记忆是指神经系统不断地接受刺激，获得新的行为、习惯和积累经验的过程。 （2）实质：动物学习的过程实质上是条件反射建立的过程。
（3）记忆的过程的四个阶段:
①学习和记忆涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成。
②短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关，尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。
③要想长久地记住信息，可以反复重复，并将新信息与已有的信息整合。
情绪：情绪也是大脑的高级功能之一。
抗抑郁药一般都是通过作用于突触处来影响神经系统的功能。抑郁症患者神经递质分泌量减少。抗抑郁症药物主要是神经递质的回收阻断剂，即阻断突触前膜对神经递质的回收以增加其在突触间隙中的浓度，有利于神经系统的活动正常进行。例如有的药物可选择性的抑制突触前膜对5-羟色胺的回收，使得突触间隙中对5-羟色胺的浓度维持在一定水平，有利于神经系统的活动正常进行。
选一第三章 体液调节
第一节 激素和内分泌系统
1.激素的发现
（1）沃泰默的观点:胰腺分泌胰液只受神经调节。
（2）斯他林和贝利斯的实验
结论:促胰液素是由小肠黏膜分泌，进入血液后，经血流到达胰腺，促进胰腺分泌胰液的一种化学物质。
激素调节：由内分泌器官或细胞分泌的化学物质—激素进行调节的方式，就是激素调节。
（4）人们发现的第一种激素是促胰液素，由小肠粘膜分泌，是斯他林和贝利斯发现并命名的。
2.内分泌系统的组成和功能
（1）内分泌腺与外分泌腺：①内分泌腺:无导管，其分泌物（统称激素）直接进入腺体的毛细血管，再通过血液循环运送到全身各处。②外分泌腺:有导管，其分泌物通过导管排出去（消化道、体外）。常见的有各种消化腺、汗腺、皮脂腺、乳腺。
（2）激素的种类：①固醇类激素，如性激素。②氨基酸衍生物类激素，如甲状腺激素、肾上腺素。
③多肽和蛋白质类激素，如胰岛素和胰高血糖素。
（3）能口服的激素有：甲状腺激素（氨基酸的衍生物）、肾上腺素（氨基酸的衍生物）、性激素（固醇）。
（4）高等动物主要激素的分泌器官、功能及相互关系
（5）内分泌系统是机体整体功能的重要调节系统。各种内分泌腺间具有复杂的功能联系，共同调节机体活动，包括维持内环境的稳定、调节物质和能量代谢、调控生长发育和生殖。
第二节 激素调节的过程
1血糖平衡的调节
血糖的平衡：
①正常情况下，情况下血糖含量为3.9-6.1mml/L，
②血糖的三个来源：a.食物中糖类的消化吸收（主要来源）；b.肝糖原分解；c.脂肪等非糖物质转化。
③血糖的三个去路：a.氧化分解：CO2+H2O+能量（主要去路）；b.合成肝糖原、肌糖原；c.转化为甘油三脂、某些氨基酸等。
④当血糖范围低于正常范围时肌糖原不能（能或不能）直接分解成葡萄糖。
（2）血糖平衡的调节模型
当血糖浓度升高到定程度时，胰岛B细胞的活动增强，胰岛素的分泌量明显增加。体内胰岛素水平的上升一方 面促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯;另方面又能抑制肝糖原的分解和非糖物质转变成葡萄糖。这样既增加了血糖的去向，又减少了血糖的来源，使血糖浓度恢复到正常水平。当血糖浓度降低时，胰岛A细胞的活动增强，胰高血糖素的分泌量增加。胰高血糖素主要作用于肝，促进肝糖原分解成葡萄糖进人血液，促进非糖物质转变成糖，使血糖浓度回升到正常水平。
①血糖平衡既受激素调节，也受神经调节，但激素调节起主导作用。
②胰岛素是目前所知唯一能降低血糖浓度的激素，但使血糖浓度升高的激素并不仅有胰高血糖素，还有肾
上腺素、糖皮质激素、甲状腺激素等，它们通过调节有机物的代谢或影响胰岛素的分泌和作用，直接或间接地提高血糖浓度。
（3）在血糖调节过程中，胰岛素的作用结果会反过来影响胰岛素的分泌，胰高血糖素也是如此，像这样在
一个系统中系统本身工作的效果反过来又作为信息调节该系统的功能这种调节方式叫做反馈调节。
（4）反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制，它对于机体维持稳态具有重要意义。
（5）糖尿病：①症状:“三多一少”（多尿、多饮、多食；体重减少）②发病机理：a.1型糖尿病:胰岛功能减退导致胰岛素分泌不足。b.2型糖尿病:可能是靶细胞膜上胰岛素受体缺乏或异常，胰岛素并不缺乏。
③出现“三多一少”症状的机理（见右图）
2.甲状腺激素分泌的分级调节
甲状腺激素分泌的调节，是通过下丘脑--垂体--甲状腺轴来进行的。
(1)甲状腺激素分泌过程
①三级腺体：a.下丘脑、b.垂体、c.甲状腺。
②三种激素：甲——促甲状腺激素释放激素；乙——促甲状腺激素；
③两种效果：“＋”“－”分别表示促进、抑制。
（2）调节机制
①分级调节:下丘脑控制垂体，垂体控制相应腺体，这种分层控制的方式称为分级调节。分级调节系统也称为下丘脑一垂体一靶腺体轴，靶腺体还有肾上腺皮质、性腺。分级调节可以放大激素的调节效应，形成多级反馈调节，有利于精细调控，从而维持机体的稳态。
②负反馈调节: 当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，会抑制下丘脑、垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌减少而不至于浓度过高。 ③下丘脑是机体调节内分泌活动的枢纽。
（3）激素调节的特点
①通过体液进行运输: 内分泌腺没有导管，内分细胞产生的激素弥散到体液中，随血液到全身，传递着各种信息，因此，临床上通过抽取血样来检测内分泌系统激素的水平。
②作用于靶器官、靶细胞: 能被特定激素作用的器官、细胞就是该激素的靶器官、靶细胞。激素选择靶细胞是通过与靶细胞上的特异性受体互相结合识别，并发生特异性结合实现的。甲状腺激素的靶细胞是几乎全身所有的细胞。促甲状腺激素释放激素的靶细胞是垂体，促甲状腺激素的靶细胞是甲状腺。
③作为信使传递信息: 激素作用的方式，犹如信使将信息从内分泌细胞传递给靶细胞，靶细胞发生一系列的代谢变化。激素一经作用后就灭活了，因此，体内需要源源不断地产生激素，维持激素含量的动态平衡。
④微量和高效: 在正常生理状态下血液中激素浓度都很低，一般为10-12--10-19ml/L,激素含量甚微，但其作用效果极其显著。激素是人和动物体内微量、高效的生物活性物质。因此，一旦体内激素含量偏离了生理范围，就会严重影响机体机能，这也是临床上通过测定血液中激素含量来检测疾病的原因。
（4）注意：
①激素并不提供能量，也不组成细胞结构、不起催化作用，更不直接参与细胞的代谢过程，只是作为调节生命活动的信息分子，随体液达到靶细胞，使靶细胞原有的生理活动发生变化。②激素发挥作用后,就被灭活。
(5)激素、酶、神经递质的比较：
（6）能合成激素的细胞，一定能合成酶吗？一定，能合成酶的细胞一定能够合成激素吗？不一定
（7）分级调节只存在于激素调节中吗？不是，理由：在神经调节中也有分级调节，脊髓的低级中枢受脑中相应的高级中枢的调控
神经调节与体液调节的关系
体液调节：激素等化学物质，通过体液传送的方式对生命活动进行调节，称为体液调节。
激素调节是体液调节的主要形式，体液调节不等于激素调节。
1.神经调节与体液调节的比较
（1）神经调节与体液调节的关系：①不少内分泌腺直接或间接受中枢神经系统的调节，在这种情况下，体液调节可以看做神经调节的一个环节；②内分泌腺所分泌的激素可以影响神经系统的发育和功能。
（2）神经调节和体液调节比较后各自具有的特点（右表）
（3）神经调节绝对控制体液调节吗？不是，不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节，在这种情况下，体液调节可以看做神经调节的一个环节。
（4）一些低等动物只有体液调节，没有神经调节。
2.体温调节
（1）体温感觉中枢位于大脑皮层，体温调节中枢下丘脑，温觉、冷觉感受器在皮肤、粘膜、内脏器官。
（2）下丘脑的功能：
①传导兴奋参与神经调节：a.作为神经中枢：例：体温调节神经中枢、血糖平衡调节神经中枢、水盐平衡调节神经中枢。b.作为感受器：例：渗透压感受器。
②分泌激素参与体液调节：释放促甲状腺激素释放激素、分泌抗利尿激素等。
（3）体温恒定的原因：机体的产热量和散热量保持动态平衡（即：产热量=散热量）。正常人体在30℃和5℃的环境下，产热量等于散热量，在5℃的环境下机体通过增加产热和尽量减少散热来维持体温恒定，但是在5℃的环境人体散失的热量远多于30℃的环境下散失的热量。所以在30℃产热=30℃散热，5℃产热=5℃散热，30℃产热＜5℃产热，30℃散热＜5℃散热。
（4）人体主要的产热器官是肝脏和骨骼肌，主要内容的散热器官是皮肤。
（5）体温调节的模型
①调节方式:神经调节和体液调节。
②相关中枢:体温调节中枢位于下丘脑；体温感觉中枢位于大脑皮层。
③有关激素:甲状腺激素和肾上腺素等。
④代谢产热是机体热量的主要来源。安静时产热器官主要是肝、脑，运动时产热器官主要是骨骼肌。
⑤皮肤散热（辐射、传导及蒸发）是人体最主要的散热方式。
（6）在寒冷环境中，散热加快，当局部体温低于正常体温时，冷觉感受器受到刺激并产生兴奋，兴奋传递到下丘脑的体温调节中枢，通过中枢的分析、综合，再使有关神经兴奋，进而引起皮肤血管收缩，皮肤的血流量减少，散热量也相应减少。同时，汗腺的分泌量减少，蒸发散热也随之减少。在减少热量散失的同时，机体还会主动增加产热。寒冷刺激使下丘脑的体温调节中枢兴奋后，可引起骨骼肌战栗，使产热增加。与此同时，相关神经兴奋后可以促进甲状腺激素、肾上腺素等激素的释放，使肝及其他组织细胞的代谢活动增强，增加产热。就这样，机体在寒冷环境中实现产热和散热的平衡，体温维持正常。
（7）在炎热的环境中时，皮肤中的热觉感受器兴奋，该兴奋传递至下丘脑的体温调节中枢，进而通过自主神经系统的调节和肾上腺等腺体的分泌，最终使皮肤的血管舒张，皮肤血流量增多，也使汗液的分泌增多等，从而增加散热。由此可见，体温调节是由神经调节和体液调节共同实现的。
3.水和无机盐平衡的调节
（1）水和无机盐平衡调节方式:神经调节和体液调节，渗透压（水盐）感受器位于下丘脑，渗透压（水盐）调节的中枢位于下丘脑，形成渴觉的中枢位于大脑皮层。
（2）若尿中含糖，一定是糖尿病患者吗？不是，理由：一次性摄入较多的糖类，尿液中也会含糖。
（3）抗利尿激素由下丘脑合成分泌，垂体（腺体）释放， 抗利尿激素的作用是促进肾小管集合管重吸收，抗利尿激素的靶细胞是肾小管集合管细胞。另外，当大量丢失水分使血钠含量降低时，肾上腺皮质增加分泌醛固酮，促进肾小管和集合管对Na+的重吸收，维持血钠含量的平衡。
（4）水和无机盐平衡的调节的模型
当人饮水不足或吃的食物过咸时，细胞外液渗透压会升高，下丘脑中的渗透压感受器会受到刺激。这个刺激一方面传至大脑皮层，通过产生渴觉来直接调节水的摄入量;另一方面促使下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素增加，从而促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少了尿量的排出，保留了体内的水分，使细胞外液的渗透压趋向于恢复正常。相反，当人饮水过多或盐分丢失过多而使细胞外液的渗透压下降时，对渗透压感受器的刺激减少，也就减少了抗利尿激素的分泌和释放，肾排出的水分就会增加，这样细胞外液的渗透压就恢复正常。
选一第四章 免疫调节
第一节 免疫系统的组成和功能
1免疫系统的组成
免疫器官：免疫细胞生成、成熟或集中分布的场所。①骨髓:造血器官，也是各种免疫细胞发生、分化、发育的场所；②胸腺:是T细胞分化、发育、成熟的场所；③扁桃体、淋巴结、脾:内含多种免疫细胞。
（2）免疫细胞：发挥免疫作用的细胞，包括各种类型的白细胞，如淋巴细胞、树突状细胞和巨噬细胞,淋巴细胞包括B细胞、T细胞。T细胞包括辅助性T细胞和细胞毒性T细胞。树突状细胞分布于皮肤、消化道、呼吸道等很多上皮组织及淋巴器官内，成熟时具有分支。具有强大的吞噬、呈递抗原的功能。巨噬细胞几乎分布于机体的各种组织中。具有吞噬消化、抗原处理和呈递功能。
①抗原：a.病原体进入机体后，其表面一些特定的蛋白质等物质，能够与免疫细胞表面的受体结合，引发特定的免疫反应，这类物质称为抗原。b.抗原是进入生物体的大分子异物，多数是蛋白质；
②抗原呈递细胞:B细胞、树突状细胞和巨噬细胞都能摄取和加工处理抗原，并且可以将抗原信息暴露在细胞表面，以便呈递给其他免疫细胞，这些细胞统称为抗原呈递细胞（APC）。
（3）免疫活性物质：由免疫细胞或其他细胞产生的、并发挥免疫作用的物质，如抗体、溶菌酶、细胞因子。
①抗体:指的是机体产生的专门应对抗原的蛋白质，抗体能与相应抗原发生特异性结合，即一种抗体只能和一种抗原结合。抗体的作用：抑制病原体繁殖或对人体细胞的黏附。主要分布在血清中，能随血液循环、淋巴循环到全身各处。②细胞因子:主要包括干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等。
2.免疫系统的功能
①免疫防御:指机体排除外来抗原性异物的一种免疫防护作用。是免疫系统最基本的功能。
②免疫自稳:指机体清除衰老或损伤的细胞，进行自身调节，维持内环境稳态的功能。
③免疫监视:指机体识别和清除突变的细胞，防止肿瘤发生的功能。
第二节 特异性免疫
1免疫系统对病原体的识别
在人体所有细胞膜的表面都有作为分子标签来起作用的一组蛋白质,病原体也带有各自的身份标签，免疫系统靠细胞表面的受体来辨认它们的。
2体液免疫：主要靠抗体“作战”的方式。
B细胞的活化需要两个信号的刺激，一些病原体可以和B细胞接触，这为激活B细胞提供了第一个信号。辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，这是激活B细胞的第二个信号。此外还需要细胞因子的作用，细胞因子能促进B细胞的分裂、分化过程。当B细胞活化后，就开始增殖、分化，大部分分化为浆细胞，小部分分化为记忆细胞。随后，浆细胞产生并分泌抗体。抗体与病原体的结合可以抑制病原体的增殖或对人体细胞的黏附在多数情况下，抗体与病原体结合后会发生发生进一步的变化，如形成细胞沉淀等，进而被其他免疫细胞吞噬消化。记忆细胞可在抗原消失后存活几年甚至几十年，当再接触这种抗原时，能迅速增殖分化成浆细胞快速产生大量的抗体。
（2）二次免疫：再次接触相同抗原时，记忆细胞快速作出的免疫应答。
①特点：与初次免疫相比，二次免疫反应快、反应强烈，能在抗原侵入但尚未导致机体患病之前就将它们消灭. 初次免疫浆细胞只来自B细胞的分化，二次免疫浆细胞除来自B细胞的分化之外，记忆细胞也能更快地增殖分化出更多的浆细胞。
②初次免疫和二次免疫反应过程中抗体浓度和患病程度如图所示。
提醒：多次注射相同疫苗可以增加记忆细胞的数量,以提高机体的免疫力。
（3）注意：
①通常一个B细胞只针对一种特异的病原体，活化、增殖后只产生一种特异性抗体。②浆细胞不能识别抗原，抗原呈递细胞能识别抗原，但不具特异性。③再次免疫主要与记忆细胞有关，当再次接触相同抗原刺激时，记忆细胞能迅速增殖分化，分化后快速产生大量抗体。④吞噬细胞既可以在非特异性免疫中发挥作用，又可以在特异性免疫中发挥作用。⑤细胞因子的作用是促进B细胞的增殖分化。
⑥抗原呈递细胞的作用：a.抗原处理：抗原呈递细胞把外源性抗原降解加工处理成抗原多肽片段，再以抗原肽-MHC复合物的形式表于细胞表面。 b.抗原呈递：抗原肽-MHC复合物被辅助性T细胞受体识别，引起T细胞活化。
3.细胞免疫：当某些病原体（如病毒、胞内寄生菌等）进入细胞内部后，就要靠T细胞直接接触靶细胞来“作战”，这种方式为细胞免疫。
①细胞免疫中，细胞毒性T细胞的活化需要条件：靶细胞的接触、辅助性T细胞分泌的细胞因子的作用。
②活化后的细胞毒性T细胞的作用:识别并裂解被同样病原体感染的靶细胞。
③细胞免疫中记忆T细胞作用：如果再次遇到相同的抗原，记忆T细胞会立即分化为细胞毒性T细胞， 迅速、高效地产生免疫反应。
④细胞免疫中细胞毒性T细胞从哪些细胞分化而来？细胞毒性T细胞和记忆T细胞
⑤细胞免疫中能识别抗原的有哪些细胞或物质？细胞毒性T细胞和记忆T细胞。
⑥细胞免疫能否彻底清除胞内寄生抗原？不能。活化后的细胞毒性T细胞使靶细胞裂解后，暴露出病原体，病原体失去了寄生的基础，但还需要与抗体结合或直接被其他免疫细胞吞噬、消灭。
4.体液免疫和细胞免疫的协调配合
5.神经一体液一免疫调节网络
神经系统、内分泌系统和免疫系统通过信号分子构成一个复杂网络，这些信号分子的作用方式都是直接与受体（一般是蛋白质）特异性结合。
6.据材料信息判断细胞免疫与体液免疫
①若材料中出现细胞毒性T细胞、靶细胞、移植器官、肿瘤细胞、胞内寄生菌（如麻风分枝杆菌、结核分枝杆菌）等表示细胞免疫。
②若材料中出现浆细胞、抗体、血清治疗、抗毒素等表示体液免疫。
③若材料中出现吞噬细胞和T细胞，则无法界定。
免疫失调
1.免疫系统的正常功能及失调表现：
2.过敏反应：已免疫的机体，在再次接触相同过敏原时，有时会发生引发组织损伤或功能紊乱的免疫反应，这样的免疫反应称为过敏反应。引起过敏反应的抗原物质叫作过敏原。
机理：有些人在（初次）接触过敏原时，在过敏原的刺激下，B细胞会活化产生抗体，这些抗体吸附在皮肤、呼吸道或消化道黏膜以及血液中某些细胞（如肥大细胞）的表面；当相同的过敏原再次进入机体时，就会与吸附在细胞表面的相应抗体结合，使这些细胞释放出组织胺等物质。组织胺引起毛细血管扩张、血管壁通透性增强、平滑肌收缩和腺体分泌增多，最终导致过敏者出现皮肤红肿、发疹、流涕、打喷嚏、哮喘、呼吸困难等症状。
（1）过敏反应有快慢之分；有明显的遗传倾向和个体差异。
（2）找出过敏原并尽量避免再次接触该过敏原是预防过敏反应的主要措施。
（3）抗原和过敏原的比较
（4）比较体液免疫与过敏反应：过敏反应是异常的体液免疫
2.自身免疫病:
（1） 在某些特殊情况下，免疫系统会对自身成分发生反应，如果自身免疫反应对组织和器官造成损伤并出现了症状，就称为自身免疫病。常见的自身免疫病有风湿性心脏病、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。
（2）机理（以风湿性心脏病为例）：
某种链球菌的表面有一种抗原分子，与心脏瓣膜上一种物质的结构十分相似，当人体感染这种病菌后，免疫系统不仅向病菌发起进攻，而且也向心脏瓣膜发起进攻。结果，在消灭病菌的同时，心脏也受到损伤。
（3）自身免疫病的发病率较高，其中许多类型缺乏有效的根治手段：抑制免疫系统的功能；自体造血干细胞移植（目前很有前景的治疗方法）。
3.免疫缺陷病：指机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。
①先天性疫缺陷病：如重症联合免疫缺陷病，由于遗传而生来就有免疫缺陷的，该病由与淋巴细胞发育有关的基因突变或缺陷引起的。患者多为新生儿和婴幼儿；他们存在严重的体液免疫和细胞免疫缺陷，任何一种病原体感染，对他们都是致命的。
②获得性免疫缺陷病：如艾滋病；大多数免疫缺陷病都属于获得性免疫缺陷病。
4、艾滋病（AIDS）的流行与预防
病原体:人类免疫缺陷病毒（HIV），HIV是一种RNA病毒。
（2）致病机理:HIV主要攻击人体的辅助性T细胞，使人体免疫能力几乎全部丧失。
（3）主要传播途径:性接触传播、血液传播、母婴传播。
（4）HIV的感染
A阶段：在HIV侵入人体后初期,由于免疫系统功能正常,分泌抗HIV抗体，大量病毒被消灭,因此病毒数量快速下降。
B阶段：HIV主要侵入并破坏人体的辅助性T细胞,因此数量迅速下降，免疫系统功能减退。
C阶段：免疫功能丧失，患者无法抵抗其他病毒、病菌的入侵,最终患者死于严重感染或恶性肿瘤等疾病。
HIV侵入人体，会导致人体的免疫功能完全丧失吗？不会，非特异性免疫还在
第四节 免疫调节的应用
1.疫苗：是指用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，从而对特定传染病具有抵抗力。
（1）减毒疫苗:丧失致病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒。常用的有卡介苗、牛痘疫苗等。接种一次且接种量少，免疫时间长，效果好。
（2）灭活疫苗:强抗原病原微生物用理化方法灭活后制作而成。常用的有伤寒疫苗、狂犬疫苗等。制备简单，保存时间长且相对较安全。接种量大且需多次接种。
当给机体输入外源抗原时，免疫系统能够产生反应，而且这种反应具有特异性。除此之外，免疫系统还具有记忆性，免疫力能维持较长时间。
2.器官移植：
面临的问题:免疫排斥、供体器官短缺等。
（1）组织相容性抗原:每个人的细胞表面带有的一组与别人不同的蛋白质，也叫人类白细胞抗原，简称HLA。
（2）器官移植的成败，主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相近。免疫抑制剂的应用，大大提高了器官移植的成活率。
3.疫诊断和免疫治疗
（1）免疫学的应用除了免疫预防，还包括免疫诊断和免疫治疗。
（2）免疫预防与免疫治疗的区别
选一第五章 植物激素的调节
第一节 植物生长素
生长素的发现过程
2.在胚芽鞘中：生长素产生的部位：胚芽鞘的尖端（有光无光都产生生长素，光照强弱不影响生长素产生的量）。生长素作用部位：尖端以下的部位（伸长区）。感光的部位：胚芽鞘的尖端。弯曲的部位：尖端以下的部位（伸长区）。生长素的化学本质是吲哚乙酸（IAA），色氨酸经过一系列反应可转变成生长素。
3. 对植物向光性的解释：
植物向光性的原因：由于生长素分布不均匀造成的，在单侧光刺激下生长素由向光一侧向背光一侧运输，使胚芽鞘背光一侧的生长素含量多（填多或少）于向光一侧，因而引起两侧生长不均匀从而造成向光弯曲。
注意：生长素的产生不需要光照，即有光、无光均可产生。
4、各种处理方式对生长素运输与分布的影响
5.植物激素：由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物，称为植物激素。
6.生长素的合成、运输与分布
（1）主要合成部位:幼芽、幼叶和发育中的种子等生长旺盛的部位。 合成过程:色氨酸经过一系列反应可转变成生长素。
（2）分布:在植物体各器官都有分布,但相对集中地分布在生长旺盛的部分。
（3）运输：
①纵向运输：a.极性运输:在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端向形态学下端运输，而不能反过来运输。是主动运输，需要消耗能量 b.非极性运输:在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输
②横向运输：a.影响生长素横向运输的主要因素:单侧光、重力等单向刺激。 b.运输部位:尖端（如胚芽鞘尖端、根尖、茎尖等）。 c.运输方向:向光侧→背光侧；背地侧→向地侧。
7.生长素的生理作用
(1)作用：生长素在细胞水平上起着促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用；在器官水平则影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等。
(2)作用方式：与细胞内某种蛋白质——生长素受体特异性结合;给细胞传达一种调节代谢的信息;
(3)作用特点:一般情况下，生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长，即具有两重性。
(4)影响生长素生理作用的因素
a.浓度:一般情况下，低浓度时促进生长，浓度过高时抑制生长，甚至会杀死细胞。
b.器官种类:根、芽、茎对生长素的敏感程度为根>芽>茎。
c.植物种类:双子叶植物一般比单子叶植物敏感。故可用适当浓度的生长素类调节剂来杀死单子叶庄稼地里的双子叶杂草，同时促进单子叶植物的生长。
d.细胞成熟程度:幼嫩细胞比老细胞敏感。
(5)抑制生长≠不生长(只是生长慢于对照组)
(6)顶端优势: 顶芽产生的生长素逐渐向下运输，枝条上部的侧芽处生长素浓度较高。由于侧芽对生长素浓度比较敏感,因此它的发育受到抑制,植株因而表现出顶端优势。注意：离顶芽越近的侧芽生长素浓度越高；
根也有顶端优势现象，主根优先生长，侧根生长受到抑制。
解除方法:去掉顶芽。应用:棉花的打顶、果树整枝、盆景修剪等。
8.根的向地性与顶端优势中的生长素的作用原理相同，都是体现两重性。
茎的背地性与茎向光性中的生长素的作用原理相同。
第二节 其他植物激素
1.植物激素的种类和作用
（1）赤霉素：①合成：主要是未成熟的种子、幼芽、幼根等；②分布：主要分布在植株生长旺盛的部位；③生理功能：促进细胞伸长，从而引起植株增高；促进细胞分裂与分化；促进种子萌发、开花和果实发育。
（2）细胞分裂素：①合成：主要是根尖；②分布：主要分布于进行细胞分裂的部位；
③生理功能：a促进细胞分裂；b促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成；延缓叶片的衰老。
（3）脱落酸：①合成：根冠、萎蔫的叶片等；②分布：将要脱落或休眠的器官和组织中较多
③生理功能：a抑制细胞的分裂；b促进气孔关闭； c维持种子休眠;d促进叶和果实的衰老和脱落
（4）乙烯：①合成：植物体各个部位；②分布：各器官、组织中都有，将要脱落或休眠的器官和组织中较多；③生理功能：a促进果实成熟；b促进开花；c促进叶、花、果实脱落。
2.注意：（1）油菜素内酯是第六类植物激素。其能促进茎、叶细胞的扩展和分裂，促进花粉管生长、种子萌发等。（2）一般来说，植物激素对植物生长发育的调控，是通过调控细胞分裂、细胞伸长、细胞分化和细胞死亡等方式实现的。
3.植物激素间的相互作用
（1）植物生长发育和适应环境变化的过程中，某种激素的含量会发生变化；各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互协调控制。
①生长素主要促进细胞核的分裂，细胞分裂素主要促进细胞质的分裂，二者在促进细胞分裂方面表现为协同作用。 ②在调控种子萌发的过程中，赤霉素促进萌发，脱落酸抑制萌发，二者作用效果相反。
③当生长素浓度升高到一定值时，会促进乙烯的合成；乙烯含量的升高会反过来抑制生长素的作用。
（2）决定植物器官生长发育的是激素的相对含量:
黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值较高时，有利于分化形成雌花，比值较低则有利于分化形成雄花。
生长素与细胞分裂素的相对含量对植物组织培养中根、芽分化的影响：
生长素＞细胞分裂素：有利于根的分化； 生长素＜细胞分裂素：利于芽的分化；
生长素=细胞分裂素：有利于愈伤组织的形成。
（3）在植物的生长发育过程中，不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序性。
4.几种植物激素作用辨析
（1）在生长方面：生长素和赤霉素促进生长的原理在于促进细胞纵向伸长；细胞分裂素则是通过促进细胞分裂，增加细胞数量来促进生长。
（2）在果实方面：生长素和赤霉素都能促进果实发育，乙烯促进果实成熟，而脱落酸促进果实脱落。

第3节 植物生长调节剂的应用
1、植物生长调节剂的概念和特点
①含义：人工合成的对植物的生长、发育有调节作用的化学物质。
②特点:原料广泛、容易合成、效果稳定等。
2、植物生长调节剂的种类
①一类分子结构和生理效应与植物激素类似，如吲哚丁酸。
②另一类分子结构与植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应,如a-萘乙酸（NAA）、矮壮素等。
3、植物生长调节剂的应用
注意：（1）植物激素和植物生长调节剂的区别:植物激素只能在植物体内合成；植物生长调节剂是人工合成的化学物质。 （2）利用生长素类调节剂处理植物比用天然的生长素作用时间长，且效果更稳定，其原因是人工合成的生长素类调节剂具有生长素的作用，但植物体内没有分解它的酶，因而能长时间发挥作用。
4、植物生长调节剂的施用
（1）在生产上首先需要根据实际情况，选择恰当的植物生长调节剂。
（2）需要综合考虑施用目的、效果和毒性，调节剂残留、价格和施用是否方便等因素。
（3）对某种植物生长调节剂来说，施用浓度、时间、部位以及施用时植物的生理状态和气候条件等，都会影响施用效果，施用不当甚至会影响生产。
5.探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
（1）实验原理
适宜浓度的生长素（生长素类调节剂）能促进扦插的枝条生根，在不同浓度的生长素（生长素类调节剂）溶液中，扦插枝条的生根情况不同。
（2）实验过程（见右图）
（3）预实验的作用：可以为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性；通过预实验确定有效浓度的大致范围，可为确定最适浓度打下基础。预实验时，设置对照组，用清水作为空白对照。
（4）插条的选择:选取生长旺盛的一年生的小灌木（如月季、腊梅等）的枝条，其形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活。每组不能少于3个枝条。
（5）扦插枝条的处理：①枝条的形态学上端为平面，下端要削成斜面，可增加吸收水分的面积，促进成活。②每一枝条留3~4个芽，所选枝条的芽数尽量一样多。
（6）用生长素类调节剂处理插条的方法
①浸泡法:把插条的基部浸泡在配制好的溶液中，深约3cm，处理几小时至一天（这种处理方法要求的溶液浓度较低，并且最好是在遮阴和空气湿度较高的地方进行处理）
沾蘸法:把插条基部在浓度较高的药液中蘸一下（约5s），深约1.5cm即可.
第四节 环境因素参与调节植物的生动命活
1.光对植物生长发育的调节
（1）光作为一种信号，能够影响、调控植物生长、发育的全过程。
①有些植物(如烟草和莴苣)的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物(如洋葱、番茄)的种子萌发，则受光的抑制:很多植物的开花与昼夜长短(即光照时间)有关。
②没有光就没有器官的分化和形态的发生，如黄化现象(幼苗在黑喑条件下表现出茎细长、顶端成钩状弯曲、叶片小而呈黄白色的现象)。
（2）光敏色素:植物具有的能接受光信号的分子。光敏色素是一类蛋白质(色素一蛋白复合体)，分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。主要吸收红光和远红光，植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。
（3）光调控植物生长发育的反应机制
在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
2. 参与调节植物生命活动的其他环境因素.
（1）温度
①春化作用:有些植物在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花，这种经历低温诱导促使植物开花的作用。
②植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行的，温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。
③植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
（2）重力
①植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。
②“淀粉一平衡石假说”:植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞，即平衡石细胞来实现的。
3. 植物生长发育的整体调控
（1）植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同构成的网络。
（2）植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。
（3）激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。
（4）在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上，是植物响应环境变化、调控基因表达以及激素产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。
选二第一章 种群及其动态
第1节 种群的数量特征
1.种群的概念：在一定的空间范围内，同种生物的所有个体所形成的集合。
例：大明湖里所有的鱼不是一个种群；大明湖里所有的鲤鱼是一个种群（填“是”或“不是”）。
2.种群数量特征包括：种群密度（最基本特征） 、 出生率、死亡率 、 迁入率、迁出率 、年龄组 （包括增长型、稳定型、 衰退型）、性别比例。
3.种群密度：指种群在单位面积或单位体积中的个体数。
①调查分布范围分布范围较小，个体较大的种群时可以采用逐个计数法。
②估算植物种群密度的方法样方法，取样方法有五点取样法、等距离取样法，对于狭长的峡谷、河流一般采用等距取样法，而一般比较方正的样地常选用五点取样法。草本植物样方大小一般以1m2的正方形为宜。测量方法 ：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干样方，计算出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。每个样方的计数原则：记上不记下，记左不计右（即相邻两边及其夹角）
③估算动物种群密度的方法标志重捕法，适用范围：对活动能力强、活动范围大的动物，测量方法 ：捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境中，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例来估计种群密度。
计算公式：N=M×n/m。（N代表个体总数，M代表初次捕获标记数，n代表再次捕获个体数，m重捕获的标志个体数）。
③调查某种昆虫卵的密度、作物植株上的蚜虫的密度、跳蝻的密度，也可以采用样方法。
④对于有趋光性的昆虫还可以采用黑光灯进行灯光诱捕法调查种群密度。
⑤微生物种群密度的调查：抽样检测法
4.与种群数量有关的其他因素
①出生率、死亡率：a.定义：单位时间内新产生或死亡个体数目占该种群个体总数的比率；
b.意义：直接决定种群密度的大小。
②迁入率和迁出率：a.定义：单位时间内迁入和迁出的个体占该种群个体总数的比率；b.意义：针对一座城市人口的变化（种群密度)起直接决定作用。
③年龄组成; a.定义：指一个种群中各年龄期个体数目的比例；
b.类型：增长型（A）、稳定型(B)、衰退型(C)；
c.意义：预测种群密度的大小，通过影响出生率和死亡率影响种群密度
④性别比例：a.定义：指种群中雌雄个体数目的比例；
b.意义：通过影响出生率影响种群密度。
5. 种群数量特征之间的关系：
6.用标志重捕法估算种群数量过程中:若标志物有脱落，估算出的种群数量较实际值偏大，若动物被被捕捉过一次后，不容易再被捕捉，估算出的种群数量较实际值偏大。若第一次标记后，在较短时间内进行重捕，则会导致测得X值偏小。
第2节 种群数量的变化
种群的数量变化曲线：“J型增长”、“S型增长”、种群数量的波动和下降。
1.种群的“J”形增长
模型假设：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下，种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
建立模型：t年后种群的数量：Nt=N0λt
2.种群数量的“S”形增长
模型假设：资源、空间有限，天敌的威胁和竞争者的竞争等因素存在。
3.增长率 = （现有个体数-原有个体数）／原有个体数
增长速率=（现有个体数-原有个体数）／时间
J型曲线的增长率=入-1且入>1，和增长速率
S型曲线的增长率和增长速率
4.S型种群增长曲线中注意点：
（1）环境容纳量：一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，简称K值。
（注意：K值只与环境条件有关，不受种群数量的影响）
（2）保护野生动物最根本的措施是保护它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。K值不是种群数量的最大值，K值应略低于种群所能达到的最大值（种群有过度繁殖的倾向，种群数量应围绕K值上下波动）。
（3）K/2值：当种群数量达到K/2时，种群有最大增长速率；其意义在于：养殖业上，通常在K/2后进行捕捞，将生物数量保留在此处，目的是可以尽快恢复生物数量；害虫的防治则控制在K/2以下。
5.J形增长模型和S形增长模型的联系：（见右图）
两种模型存在的不同主要是因为存在环境阻力。
6.种群数量的波动和下降
受气候、食物、天敌、传染病等因素的影响，大多数种群的数量总是在波动中。
当种群长久处在不利的条件下，种群数量会出现持续性的或急剧下降。种群的延续需要以一定的个体数量为基础，当一个种群数量过少，可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。
7.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
（1）实验原理：①用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
②在理想的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。③计算酵母菌数量可用抽样检测的方法。
（2）血细胞计数板 (如下图所示)：每个血细胞计数板有两个计数室。
血细胞计数板每个大方格（1个计数室）的面积为1 mm2，深度为0.1 mm，容积为0.1 mm3。计算公式如下：①在计数时，先统计(图B所示)5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1 mL菌液中的总菌数。
②设5个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，则0.1 mm3菌液中的总菌数为(A/5)×25×B。已知1 mL＝1 cm3＝1 000 mm3,1 mL菌液的总菌数＝(A/5)×25×10 000×B＝50 000A·B。
（3）实验步骤
①酵母菌的培养：条件为液体培养基，无菌培养；②振荡培养基：使酵母菌分布均匀；③抽样；④观察计数：先将盖玻片放在计数室上，然后将酵母菌培养液滴在盖玻片一侧，让培养液自行渗入，再用吸水纸吸去多余的培养液，待细胞全部沉降到计数室的底部，再用数码显微镜进行计数并计算；⑤重复步骤④，连续观察7天；⑥绘图分析。
（4）注意事项
该实验无需设计对照实验，因不同时间取样已形成对照；该实验需要做重复实验，取平均值，目的是尽量减少误差；若每个小方格内酵母菌数量过多，需要重新稀释培养基再计数。计数原则：类似于样方法。计数方法：血细胞计数板计数法。
第3节 影响种群数量变化的因素
1.非生物因素：如阳光、温度、水等。其影响主要是综合性的。
森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度（林冠层遮蔽地面的程度），即主要取决于林下植物受到的光照强度；植物种子春季萌发，这主要受气温升高影响；蚊类等昆虫冬季死亡，这主要受气温降低影响；东亚飞蝗因气候干旱而爆发式增长。
2.生物因素：种群内部和种群外部两方面影响。
种内竞争会使种群数量的增长受到限制；种群间的捕食与被捕食、相互竞争关系等，都会影响种群数量；寄生虫也会影响宿主的出生率和死亡率等。
3.食物和天敌的因素对种群数量的影响与种群密度有关。如同样缺少食物，密度越高，种群受影响越大，这样的因素称为密度制约因素。而气温、干旱、地震、火灾等自然灾害，属于非密度制约因素。
4.种群研究的应用：研究种群的特征和数量变化的规律，在野生生物资源的合理利用和保护、有害生物的防治等方面都有重要意义。
（1）濒危物种的保护方面：只有通过调查获知种群密度、出生率和死亡率、性别比例、年龄结构等特征，以及影响该种群密度的数量变化的因素，才能准确了解该种群的生存状态，预测该种群的数量变化趋势，进而采取合理的保护对策。
（2）渔业方面：从理论上说，“S”形增长的种群在种群数量达到K值时，出生率与死亡率相等，这时即使不捕捞，种群数量也不会增加。研究表明中等强度的捕捞更有利于持续获得较大的鱼产量。
（3）有害生物防治：控制数量，降低环境容纳量，增加天敌等。
选二第二章 群落及其演替
第1节 群落的结构
1.群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。
2.群落的物种组成：（1）群落的物种组成是一个群落区别于另一个群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素。（2）一个群落中物种数目的多少称为物种丰富度。越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。（3）群落中有些物种不仅数目很多,而且对其他物种的影响也很大，往往占据优势，这样的物种称为优势种。（4）群落中的物种组成不是固定不变的，随着时间和环境的变化，原来不占优势的物种可能逐渐变得有优势，原来有优势的物种可能逐渐失去优势。
3.群落的种间关系：
种间关系主要有原始合作（互惠）、互利共生、种间竞争、捕食和寄生。
群落的空间结构：在群落中，各个生物群落分别占据了不同的空间，使群落形成一定的空间结构。
（1）垂直结构：①大多数群落都在垂直方向上有明显的分层现象。②植物的垂直分层主要与对光的利用有关，这种分层现象提高了群落利用阳光等环境资源的能力（植物分层的意义）。除了光照，在陆生群落中，决定植物分层地上分层的因素还有温度条件；决定植物分层地下分层的因素则是水分、无机盐等。③动物的垂直分层主要与栖息空间和食物条件（植物垂直分层为动物创造的）有关。
（2）水平结构：生物的垂直分层是由于地形变化、土壤湿度、盐碱度、光照强度的不同以及生物自身生长特点的差异、人与动物的相互影响等等因素，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，它们呈镶嵌分布。
5.群落的季节性：由于阳光、温度、水分等随季节而变化，群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化。
6.生态位：①生态位：一个物种在群落中的地位和作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位。②研究动物的生态位，通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等；③研究植物的生态位，通常要研究它在研究区域内出现的频率、种群密度、植株高度等特征，以及它与其他物种的关系等。④群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，这有利于不同生物充分利用环境资源，是群落中物种之间及生物与环境间协调进化的结果。
7.土壤中小动物类群丰富度的研究
【实验原理】：(1)取样方法：许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力，而且身体微小，因此常用取样器取样的方法进行采集、调查。(2)仅仅统计群落中的物种数，不足以全面了解群落的结构，因此还需统计群落中物种的相对数量。常用的统计方法：a.记名计算法（指在一定面积的样地种，直接数出个种群的个体数，一般用于个体较大，种群数量有限的群落）。b.目测估计法（按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少。等级的计划和表示方法有：非常多、多、较多、较少、很少等）。
【实验流程】：(1)提出问题：如何调查和比较不同时间的土壤小动物类群丰富度。
(2)制订计划：包括三个操作环节——取样、观察和分类、统计和分析。
(3)实施计划
准备：制作取样器，记录调查地点的地形和环境的主要情况。
取样：选取取样地点，注意在不同的时间、不同的地点取样。
采集：可采用诱虫器和吸虫器进行采集，也可以采用简易采集法。采集的小动物可以放入体积分数为70%的酒精中。
观察与分类：对采集的小动物进行分类。观察时使用体视显微镜，如用普通光学显微镜，可以用4倍的物镜和5倍的目镜。
(4)统计和分析：设计统计表，分析所收集的数据。
(5)得出结论：组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越丰富，群落结构也越复杂。
8.调查中用到的仪器：
（1）诱虫器：电灯是发挥作用的主要装置，利用了土壤动物趋暗、趋湿，避高温的习性，远离光源、热源。
（2）吸虫器：防止将土壤小动物吸走，将其收集在试管中。
9.立体农业：指充分利用群落的空间结构和季节性，进行立体种植、立体养殖或立体复合种养的生产模式。
第2节 群落的主要类型
根据群落的外貌和物种组成等方面的差异，可以将陆地的群落大致分为荒漠、草原、森林等类型。
1.荒漠生物群落：年降水量稀少且分布不均匀，物种少，群落结构非常简单。荒漠中的生物具有耐旱性。它们以独特的生存方式适应缺乏水分的环境： （1）仙人掌具有肉质茎，叶呈针状，气孔夜间开放；
（2）爬行类动物体表有角质的鳞片或甲，有助于减少水分蒸发；蛋壳坚硬，能保护正在发育的胚胎；其体温调节的方式是每天早上去阳光充足的地方，让身体暖和起来，天热时退到阴凉处；以固态尿酸盐的形式排出代谢废物，而不是产生需要更多水才能溶解的尿素。
2.草原生物群落：季节降雨量不均匀，动植物种类少，群落结构相对简单。在草原上，各种耐寒的旱生多年生草本植物占优势。有的草原上有少量的灌木丛，乔木非常少见。植物叶片狭窄，表面有绒毛和蜡质；动物有挖洞和快速奔跑的特性。
森林生物群落：分布在湿润或较湿润的地区，群落结构非常复杂且相对稳定。森林中植物有乔木、灌木、草本、藤本植物等，有明显的垂直分层现象；动物种类繁多，树栖和攀缘类生物较多。
4.群落中生物的适应性：生活在某一地区的物种能形成群落，，是因为它们都能适应所处的非生物环境。因此有人说，群落是一定时空条件下不同物种的天然群聚。
第3节 群落的演替
1.概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落替代的过程，就叫做群落演替。
2.演替的类型:初生演替 和次生演替
（1）初生演替：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演替.②过程：裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→乔木阶段。③实例：火山岩、冰川泥、沙丘等。④方向：土壤有机物越丰富，群落中的物种丰富度逐渐增大，食物网越来越复杂，群落的结构也越来越复杂。
次生演替：①在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（如发芽地下茎）的地方发生的演替。②一年生杂草→多年生杂草→小灌木→乔木。③实例：火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田。④进程：演替成森林往往需要数十年的时间，但是在干旱的地区或许只能发展到草本植物阶段或稀疏的灌木阶段。
注意：①在时间、资源、条件适宜的情况下，群落最终会演替成森林。②次生演替所需的时间比初生演替所需的时间短，原因是次生演替保留了原有的土壤条件，植物的种子或其他繁殖体。③演替的原因：前一个群落为后一个群落的发展提供了条件；后一个群落的生物更有竞争力。
3.初生演替和次生演替的比较：
4.演替实质：在演替过程中，适应变化的种群数量增长或得以维持，不适应的数量减少甚至淘汰。群落演替的实质是优势取代。
5.人类活动对演替的影响：群落演替的结果往往是由环境和群落内的生物共同决定的。但人类活动对演替的影响有时超过其他因素的影响，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。使之朝着对人类有益的方向发展。
6.为处理好经济发展同人口、资源、环境的关系，走可持续发展的道路，我国政府明确提出退耕还林、还草、还湖和退牧还草，颁布了《退耕还林条例》。
选二第三章 生态系统及其稳定性
第1节 生态系统的结构
1.在一定的空间内，由生物群落和它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统。生态系统可大可小，其中地球上最大的生态系统是生物圈（是指地球上的全部生物及其无机环境的总和）。
2.生态系统的类型：自然生态系统和人工生态系统两类。
3.生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构（包括食物链、食物网）。
4.生态系统的组成成分：生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者（自养生物）、消费者、分解者。
（1）生产者：①生产者的作用将太阳能固定在它们所制造的有机物中，是生态系统的基石。②自养生物都是生产者。主要是绿色植物，但菟丝子等不是生产者。还有硝化细菌等，属于自养型生物。
（2）消费者：①消费者的作用：通过自身新陈代谢，将有机物转变为无机物，加速生态系统的物质循环。有助于植物传粉和传播种子。②消费者主要是动物，还有少部分植物（猪笼草、菟丝子），病毒和细菌等的寄生生物。但秃鹫、蚯蚓等属于分解者。
（3）分解者：①解者的作用：将动植物遗体、残骸中的有机物分解成无机物，保证物质循环顺利进行。
②分解者主要是细菌和真菌。
(4)非生物的物质和能量：阳光、水、空气、无机盐等。是生态系统中物质和能量的根本来源。
4.生态系统的结构——营养结构
(1)食物链(捕食链)：①食物链概念：生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系。②食物链特点：起点是生产者，为第一营养级；终点是最高营养级。只包含生产者和消费者。分解者不参与食物链，消费者所处营养级不固定，③食物链营养级与消费者级别的关系：消费者级别＝营养级级别－1。
(2)食物网：①食物网概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。②食物网形成原因：生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。③食物网特点：同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级，某一个营养级也会有不同的消费者。
(3)食物链和食物网的作用：食物链和食物网是生态系统的营养结构,生态系统物质循环和能量流动的渠道。
(4)复杂的食物网是使生态系统保持相对稳定的重要条件。如果一条食物链上某种生物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来取代。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力越强。
5.请用文字、箭头表示出生态系统各个组成成分之间的关系：
6.生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的纽带。构成一个简单的生态系统的必需成分：生产者，分解者，非生物的物质和能量。
7.植物都是生产者？生产者都是植物？动物都是消费者？消费者都是动物？细菌都是分解者？分解者都是细菌？
不都是，寄生植物如菟丝子不是生产者，是消费者；捕蝇草既是生产者又是消费者。动物中蜣螂、蚯蚓以粪便和腐殖质为食属于分解者。硝化细菌、光合细菌属于生产者而不是分解者。
8.若右图1表示生态系统个组成成分：
A：消费者，B：分解者，C：非生物的物质和能量 D：生产者
图中ABD共同构成了生物群落，食物链只包括D和A，D和B是联系生物群落和无机环境的两大桥梁。
若右图1表示生态系统中的生物与无机环境的关系图：
A：动物，B：营腐生生活的细菌和真菌 C：无机环境 D：主要为绿色植物
第2节 生态系统的能量流动
1.生态系统功能：能量流动、物质循环、信息传递，主要的功能是能量流动、物质循环。
2.能量流动指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
(1)输入：输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能。(2)传递：以有机物中化学能的形式沿食物链、食物网传递。(3)转化：光能→化学能→热能。(4)散失：通过自身呼吸作用以热能形式散失的。
3.能量流动的过程：
(1)能量输入第一营养级：地球几乎所有的生态系统所需的能量都来自太阳。太阳每天输送到地球的能量大约有1x1019kJ。这些太阳能大部分被大气层吸收、散射和反射掉了，大约只有1%以可见光的形式，被生态系统的生产者通过光合作用转化成化学能，固定在它们所制造的有机物质中，这样太阳能就输入到了生态系统的第一营养级。
（2）第一营养级的能量流动：
(4)消费者的能量流动
4.摄入量 = 同化量 + 粪便量（未被该营养级同化量即是上一营养级的同化量的一部分）
贮存量（自身生长、发育、繁殖的能量）
= 同化量 - 呼吸量
同化量的去向：自身呼吸消耗和用于自身的生长、发育、繁殖。自身生长、发育、繁殖的能量的去路：流入下一营养级，流向分解者，未被利用，“未被利用”的能量指未被自身呼吸消耗，也未被后一营养级和分解者利用的能量。粪便中的能量是上一营养级的同化量的一部分。
5.能量流动的特点：
（1）生态系统的能量单向流动——因为捕食关系不能逆转，能量只能从第一营养级流向第二营养级。
（2）生态系统的能量流动逐级递减——输入某一营养级的能量（同化量）一部分通过呼吸散失，另一部
分被分解者分解，只有少部分流向下一营养级。
生态系统能量传递效率的计算指的是相邻两个营养级同化量的比值。
任何生态系统都需要源源不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
6.生态金字塔
（1）能量金字塔：主要分析能量。
如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。生态系统的能量传递效率为10%~20%。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量就越多。因此，营养级一般不超过5个。
（2）生物量金字塔：分析每个营养级所容纳的有机物的总干重。
（3）数量金字塔：分析每个营养体数级的生物个体数。
6.请根据下图填空：
（1）D1表示：生产者流向初级消费者的能量（即：初级消费者同化的能量）。A2表示：初级消费者自身呼吸作用消耗的能量。B2表示：未被利用的能量。D2表示：流向次级消费者的能量（即：次级消费者的同化的能量）。C2表示：流向分解者的能量。
（2）（用图中字母填空）输入第一营养级的能量（即生产者固定的太阳能）是W1，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失的能量为A1，一部分则用生产者的生长、发育、繁殖的能量为B1+C1+D1。
7.下图1为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图2为能量流经该生态系统中初级消费者(营养级Ⅱ)时的变化示意图，其中a－g表示能量值的多少。请据图作答：
(1)图1中，m1、m2表示的能量形式分别为第一营养级固定的能量、各营养级呼吸作用散失的总能量。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量远远少于位于营养级Ⅲ的生物个体数量，主要原因是能量逐级递减营养级越高能利用的能量越少，而且营养级高的高的物种个体一般较大。(2)图2中，A表示初级消费者所摄入的全部能量，则B表示初级消费者所同化的能量，C表示初级消费者用于自身生长、发育、繁殖的能量，D表示初级消费者呼吸作用散失的能量。E表示分解者利用的能量，E的能量来源于：①初级消费者粪便中能量c,这部分能量是生产者的同化量的一部分。②初级消费者遗体残骸重的能量f。(3)若图1中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%(用图中所给字母表示)。
8.分解者呼吸作用产生的热能散失了，这部分能量植物不能利用，但是物质可供生产者利用。
9.研究能量流动的意义
（1）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。例如农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中多层育苗、稻--萍--蛙等立体充分利用了空间和资源，获得了更大的收益。（2）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学的规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用，实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。例如可将秸秆用作饲料喂牲畜，可获得蛋、奶、肉；将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源；沼气翅中的沼渣还可作为肥料还田。（3）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类有益的部分。例如：农田除除草、灭虫、根据草场能量流动的特点合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品高产。
10.能量传递效率相关“最值”计算规律：（1）知低营养级，求高营养级：①获得能量最多：选最短食物链，按×20%计算。②获得能量最少：选最长食物链，按×10%计算。（2）知高营养级，求低营养级：①所需能量最多：选最长食物链，按÷10%计算。②所需能量最少：选最短食物链，按÷20%计算
11.根据右图计算： (1) 如果牧草固定了1000焦耳的能量, 则猫头鹰最少能获得 焦耳能量, 最多能获得 焦耳能量.
(2)若猫头鹰要获得1千焦能量, 则至少消耗掉牧草所固定的 千焦能量, 最多消耗牧草固定的 千焦能量.
12.如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物。1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物 千克.
13.生态系统具有能量流动、物质循环和信息传递三个方面的功能．
第3节 生态系统的功能——物质循环
1.碳循环
注意：（1）C元素在生物体内主要以含碳有机物的形式存在，在无机环境中主要以CO2、碳酸盐的形式存在。
（2）C元素从无机环境进入生物群落的途径：光合作用以及化能合成作用。
（3）C元素从生物群落进入无机环境的途径：动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃烧。
2.物质循环：（1）物质循环的概念：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都在不断地进行着从非生物环境到生物群落、又从生物群落到非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。这里所说的生态系统指的是地球上最大的生态系统----生物圈。（2）物质循环的特点：①具有全球性其的范围是生物圈因此又称生物地球化学循环。 ②循环方式：在无机环境和生物群落间往返循环。
3.化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应。我国一方面采取积极减少二氧化碳排放，另一方面大力植树种草，提高森林覆盖率，这在吸收和固定二氧化碳方面发挥重要作用。
4.生物富集：
生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，称作生物富集。这些有害物质可以通过水、大气、生物迁移等途径扩散，因此生物富集也是全球性的。
5.能量流动与物质循环的关系
（1）物质循环和能量流动两者关系：能量流动和物质循环是生态系统的主要功能， 同时进行，彼此相互依存，不可分割的，能量的固定、储存、转移、释放，都离不开物质的合成和分解等过程，物质作为能量的载体，使能量沿着食物链食物网流动。能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环。生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
（2）生态系统的物质循环和能量流动具有不同的特点：在物质循环过程中，无机环境中的物质可以被生物群落反复利用；能量流动则不同，能量在流经生态系统各营级时，是逐级递减的，而且是单方向的流动，而不是循环流动。
6.探究土壤微生物的分解作用：实验原理土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，他们在生态系统中的成分为分解者。分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境温度、水分等生态因子相关。
7.案例一：落叶是在土壤微生物的作用下分解的。设计实验进行验证。
（1）实验设计首先要遵循的是单一变量原则和对照原则。
（2）该实验的自变量是土壤微生物的有无。因变量是落叶腐烂程度。无关变量：土壤温度、含水量、PH、落叶种类、落叶大小等。
（3）以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A组、B组。对照组A组的土壤不做处理（自然状态），实验组的土壤用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌处理1小时。B组处理的目的是尽可能排除土壤微生物的作用，同时尽可能避免土壤理化性质的改变。
（4）预测实验结果：B组落叶腐烂程度小于A组。
8.案例二：土壤微生物能分解淀粉
9.下列各图表示碳循环示意图：
图1中：A为生产者，B为大气CO2库，C为分解者，D为消费者。
图2中：A为消费者，B为分解者，C为大气CO2库，D为生产者。
图3中： A为生产者 ，B为分解者，C为大气CO2库，D为初级消费者，E为次级消费者。
图4中： A为生产者 ，B为分解者，C为大气CO2库，D为初级消费者，E为次级消费者。F为三级消费者。
图5中： A为大气CO2库 ，B为次级消费者，C为初级消费者，D为三级消费者，E为生产者，F为分解者。
如果上面各图表示生态系统的组成成分，只需要把大气CO2库改写成非生物的物质和能量即可。
第4节 生态系统的信息传递
1.信息：人们通常将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。
信息流：生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换,能够形成信息传递,即信息流。
2.生态系统中的信息种类
（1）物理信息：光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，都属于物理信息。
（2）化学信息：生物生命活动中产生的可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等，都属于化学信息。
（3）行为信息：动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，即生物的行为特征可以体现为行为信息。
3.生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。
4.信息传递的过程：生态系统信息传递过程中不仅有信息源---信息产生的部位，也有信息传播的途径---信道（空气、水以及其他介质均可传播信息）；还需要信息接收的生物或其部位---信息受体，动物的眼鼻、耳朵、皮肤，植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质（如光敏色素等）可以接收多样化的信息。
5.信息传递的作用:
①对于个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用；
②对于种群：生物种群的繁衍，离不开信息的传递；
③对于群落、生态系统：信息传递还能调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。
3、信息传递在农业中的作用
（1）提高农产品或畜产品的产量；模仿动物信息吸收昆虫传粉，光照使鸡多下蛋。
（2）对有害生物进行控制：化学防治、生物防治、机械防治等。用不同声音诱捕和驱赶动物.
第5节 生态系统的稳定性
1.生态平衡：
（1）生态平衡：指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
（2）特点：
①结构平衡：生态系统的各组分保持相对稳定；
②功能平衡：生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。
③收支平衡：植物制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
2.生态系统稳定性
（1）生态系统稳定性的概念：生态系统所具有的维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡状态的能力，叫做生态系统的稳定性。
（2）生态系统具有稳定性的原因：生态系统具有自我调节能力。生态系统的自我调节能力有一定的限度。
（3）生态系统自我调节能力的基础：负反馈调节。
（4）负反馈调节概念：在一个系统中，系统工作的效果，反过来作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。
3.抵抗力稳定性：生态系统所具有的抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。
恢复力稳定性：生态系统所具有的受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
一般抵抗力稳定性和恢复力稳定性成反比关系。
图中：
y表示受到干扰时偏离正常范围的大小，偏离的越大，抵抗力稳定性越弱； x表示恢复到原状所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越小； TS表示生态系统总稳定性，TS面积越大，表示生态系统的总稳定性越低。
4.提高生态系统的稳定性
控制对生态系统的干扰强度,在不超过生态系统自我调节能力范围内，合理适度地利用生态系统。
对人类利用较大的生态系统，应给予相应的物质、能量输入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
5.设计并制作生态缸
选二第四章 人与环境
第1节 人类活动对生态环境的影响
人口增长与生态足迹
生态足迹：又叫生态占用，指在现有技术条件下，维持某一人口单位（一个人、一个城市、一个国家或全人类）生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域面积。生态足迹越大，代表人类所需的资源越多，对生态和环境的影响越大。
全球性生态环境问题
（1）全球性生态环境问题主要包括全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、土地荒漠化、生物多样性丧失、环境污染等。
（2）全球性生态环境问题对生物圈的稳态造成了威胁，同时也影响了人类的生存和可持续发展。我们应正确处理环境保护与经济发展的关系，践行经济、社会和生态相互协调的可持续发展理念。
（3）我国政府倡导生态文明建设，将“全面协调可持续发展”作为基本国策。
第2节 生物多样性及其保护
1.生物圈内所有的植物、动物和微生物等，它们所拥有的全部基因，以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。生物多样性包括基因多样性、物种多样性、生态系统的多样性。
2.生物多样性的价值：（1）直接价值：对人类有食用、药用、工业原料等实用意义的，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的。（2）间接价值：对生态系统起到重要调节作用的价值，也叫做生态功能，例如植物能进行光合作用，具有制造有机物、固碳、供氧等功能；森林和草地具有防风固沙、保持水土的作用，、湿地可以蓄洪抗旱、净化水质、调节气候等。此外，生物多样性在促进生态系统中基因流动和协同进化等方面也具有重要作用。（3）潜在价值：目前人类尚不清楚的价值。
注意：生态系统的间接价值明显大于直接价值。
3.生物多样性丧失的原因：（1）人类活动对野生物种生存环境的破坏，主要表现为使栖息地丧失或碎片化。
（2）掠夺式利用包括过度采伐、滥捕乱猎。（3）环境污染（4）农业、林业品种的单一化导致遗传多样性丧失，以及与之相应的经长期协同进化的物种消失。（5）外来物种的盲目引入。
4.保护生物多样性的措施：（1）就地保护: 在原地对保护的生态系统或物种建立自然保护区和国家公园等 ，这是对生物多样性最有效的保护。（2）易地保护：是指把保护对象从原地迁出在异地进行专门保护。例如建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心。这是为行将灭绝的物种提供最后的生存机会。（3）利用生物技术对濒危物种基因进行保护 ：建立精子库、种子库等，这是对濒危物种保护的重要措施。（4）处理好人与自然的相互关系（关键） ：如控制人口的增长、合理利用自然资源、废物的重复利用等。（5）加强立法、执法和宣传教育，使每个人都理性地认识到保护生物多样性的意义自觉形成保护生物多样性的行为和习惯。（6）反对盲目地、掠夺式地开发利用大自然（不意味着禁止开发和利用，合理利用是最好的保护）。（7）做好生态系统管理，深入开展生物多样性及其保育研究。
第3节 生态工程
1.生态工程概念：指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
2.生态工程的基本原理
生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、协调、循环、自身等生态学基本原理。
自生：①由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。② 要求：有效的选择生物组分并合理布设；③创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。
（2）循环：指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。即保证物质循环再生。例子：无废弃物农业。
（3）协调：即生物与环境、生物与生物的协调与适应等也是需要考虑的问题。
要求：处理好协调问题，需要考虑环境容纳量。
（4）整体：①自然生系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。树立整体观，遵循整体原理。② 要求：a.遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。b.不仅要考虑自然生态系统的规律，也需要考虑经济和社会等的影响力，考虑社会习惯、法律制度等。
3.生态工程的实例和发展前景
（1）农村综合发展型生态工程：①青贮：玉米等农作物没有完全成熟时，将果穗和秸秆一起收获切碎，通过厌氧发酵成为牛羊的饲料。②氨化：指利用氨水或氮素化肥处理稻麦秸秆，使之软化适口，提高其作为饲料的营养价值。（2）湿地生态恢复工程。（3）厦门筼筜湖生态恢复。（4）矿区废弃地生态恢复工程：首要步骤是人工制造表土。（5）赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。时间
科学家
重要发展
1543年
比利时的维萨里、法国的比夏
揭示了人体在器官和组织水平的结构
1665年
英国的罗伯特·虎克
用显微镜观察植物木栓组织，发现并命名细胞
19世纪
德国的施莱登和施旺
细胞是构成动植物体的基本单位
1858年
德国的魏尔肖
细胞通过分裂产生新细胞
原核细胞
真核细胞
不
同
点
细胞核（本质区别）
无细胞核（有拟核）
无染色体, DNA在拟核中
有细胞核，有核膜、有核仁,
有染色体
大小
较小
较大
细胞壁
多数有细胞壁（支原体无），主要是肽聚糖
植物：纤维素和果胶；真菌：几丁质；
动物细胞：无
细胞质
只有核糖体一种细胞器
有核糖体、线粒体、叶绿体等多种复杂的细胞器
相同点
都有细胞膜、细胞质、核糖体，遗传物质都是DNA
形式
自由水
结合水
特点
以游离的形式存在，可以自由流动
与细胞内的其他物质相结合
含量
约占细胞内全部水分的95.5%
约占细胞内全部水分的4.5%
功能
a.细胞内良好的溶剂，各种生化反应的介质；b.参与生化反应；c.为细胞提供液体环境；d.运送营养物质和代谢废物
细胞结构的重要组成部分
联系
自由水和结合水在一定条件下可以相互转化
分 类
元素组成
功能及分布
脂肪
C、H、O
A.主要功能：细胞内良好的储能物质；很好的绝热体，起保温作用；缓冲和减压作用，可以保护内脏器官。B.主要分布：皮下和内脏器官周围
磷脂
C、H、O、N、P
a.主要功能：细胞膜、细胞器膜和核膜的重要成分
b．主要分布：人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中
固醇
胆固醇
C、H、O
构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
性激素
促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成，激发并维持第二性征及雌性动物的性周期
维生素D
促进人和动物肠道对钙、磷的吸收，调节钙、磷的代谢
主要功能
实例
构成细胞和生物体结构的重要物质(结构蛋白)
肉、头发、羽毛、蛛丝等
催化功能
细胞中绝大多数的酶
运输功能
血红蛋白
调节功能(信息传递)
胰岛素
免疫功能
抗体
形成肽链数
形成肽键数
脱去水分子数
氨基数目
羧基数目
多肽相对分子质量
1
n－1
n－1
至少1
至少1
a－18(n－1)
m
n－m
n－m
至少m
少m
a－18(n－m)
生物类别
举例
核酸
遗传物质
含氮碱基
原核生物和真核生物
细菌、人等
DNA和RNA
DNA
5种（A、T、C、G、T、U）
病
毒
DNA病毒
T2噬菌体
只含有DNA
DNA
4种（A、T、C、G、T）
RNA病毒
新冠病毒
只含有RNA
RNA
4种（A、T、C、G、U）
单体(基本单位)
多聚体(生物大分子)
葡萄糖
多糖(淀粉、糖原、纤维素)
氨基酸
蛋白质
核苷酸
核酸(DNA和RNA)
内容
时间
假设
对细胞膜成分的探索
1895年
欧文顿提出细胞膜是由脂质组成的
20世纪初
化学分析表明组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多
1925年
荷兰科学家戈特和格伦德尔推断出细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层
1935年
英国学者丹尼利和戴维森通过研究细胞膜张力，推测细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
对细胞膜结构
的探索
20世纪40年代
有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质
1959年
罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗三层结构，提出细胞膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成。
1970年
科学家用荧光标记法完成人鼠细胞融合实验,该实验表明细胞膜具有流动性
1972年
辛格和尼科尔森提出流动镶嵌模型
实验
观察叶绿体
观察细胞质流动
选材
新鲜的藓类叶片
菠菜叶稍带些叶肉的下表皮
黑藻的幼嫩小叶
原因
叶片很薄，仅有一层叶肉细胞，可以取整个小叶直接制片
a.细胞排列疏松且易撕取
b.下表皮附带的叶肉细胞含叶绿体数目少且个体大
a.用黑藻叶片制片，过程简单易行;b.通过改变观察条件取得明显的实验效果
实验名称
结论
黑白两种美西螈核移植实验
生物体性状的遗传是由细胞核控制的
蝾螈受精卵横缢实验
细胞核控制着细胞的分裂、分化
变形虫切割及核移植实验
细胞核是细胞生命活动的控制中心
伞藻嫁接与核移植实验
生物体形态结构的建成与细胞核有关
方式
自由扩散
协助扩散
原理
物质通过简单的扩散作用进出细胞
进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散
进出细胞的物质借助
通道蛋白的扩散
实例
水. O2 .CO2. 甘油 乙醇. 苯. 性激素等
葡萄糖进入红细胞
水、某些离子或分子
实验
图解
相同处理
向4支试管中分别加入2 mL 过氧化氢溶液
不
同
处
理
操作
不处理
放在90℃左右的水浴中加热
滴入2滴FeCl3溶液
滴入2滴肝脏研磨液
气泡
基本无
较少
较多
大量
带火星卫生香
无复燃
有复燃
复燃性较强
剧烈燃烧
化学本质
大多数是蛋白质
少数是 RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核
来源
活细胞(哺乳动物成熟红细胞不能产生)
作用场所
细胞内、细胞外、体外
作用
催化作用(特点：反应后不变)
作用机理
降低化学反应的活化能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
物质变化
葡萄糖―→丙酮酸＋少量[H]
丙酮酸＋H2O―→CO2＋[H]
O2＋[H]―→H2O
产能情况
少量能量
少量能量
大量能量
场所
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
提取色素
分离色素
原理
色素易溶于有机溶剂中
不同色素在层析液中溶解度不同，它们随层析液在滤纸上扩散速度不同
方法
用无水乙醇提取
纸层析法
试剂
(物质)
研磨的同时添加碳酸钙_以防止叶绿素被破坏，添加二氧化硅促使研磨充分
层析液
步骤
取材→研磨→过滤→收集
制备滤纸条→画滤液细线→分离绿叶中的色素
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
胡萝卜素
橙黄色
最少
最高
最快
叶黄素
黄色
较少
较高
较快
叶绿素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
叶绿素b
黄绿色
较多
最低
最慢
色素种类
吸收光
叶绿素(含量约占3/4)
叶绿素a、叶绿素b
主要吸收蓝紫光和红光
类胡萝卜素(含量约占1/4)
胡萝卜素、叶黄素
主要吸收⑮________
12.表现型、基因型、环境之间的关系：亲本组合
子代
基因型
表现型及比例
AA × AA
AA
全显
AA × Aa
AA、Aa
全显
AA × aa
Aa
全显
Aa × Aa
1AA:2Aa:1aa
3显性:1隐性
Aa × aa
1Aa:1aa
1显性:1隐性
aa × aa
aa
隐性
表现型比
拆分
转化
组合
9:3:3:1
(3:1) (3:1)
(Aa×Aa)(Bb×Bb)
AaBb×AaBb
1:1：1:1
(1:1) (1:1)
(Aa×aa)(Bb×bb)
AaBb×aabb (测交) 或 Aabb×aaBb
3:1:3:1
(3:1) (1:1)
(Aa×Aa) (Bb×bb)
AaBb×Aabb
3:1
(3: l)×l
（Aa×Aa）（全显/全隐）
1:1
(l：l)×l
（Aa×aa）（全显/全隐）
异常比
相对于孟徳尔的表现型比
测交后代比
15: 1
(9A B +3A bb+3aaB ）1aabb
3：1
9:7
9A B: (3A bb+3aaB+ laabb)
1：3
13 : 3
(9A_B_+3A_bb+ laabb) :3aaB_或 (9A B+3aaB+ laabb) :3A bb
3：1
12:3:1
(9A_B_+3A_bb) :3aaB_: laabb 或 (9A B+3aaB J :3A bb: laabb
2：1：1
9:6: 1
9A B: (3A bb+3aaB): laabb
1：2：1
9:3:4
9A_B_:3A_bb: (3aaB_+1 aabb)或 9A B: 3aaB: (3A bb+laabb)
1：1：2

基因的行为
染色体的行为
杂交过程中
保持： 完整性和独立性
也有：相对稳定的形态结构
体细胞中存在形式
成对存在
成对存在
在配子中
只有成对基因中的一个
只有成对染色体中的一条
体细胞中的来源
成对中的基因一个来自父方
一个来自母方
同源染色体一条来自父方
一条来自母方
形成配子时组合方式
非等位基因：自由组合
非同源染色体自由组合
项 目
女 性
男 性
基因型
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
表 型
正常
正常（携带）
色盲
正常
色盲
亲本组合
了代
基因型
表现型
XBXB×XBY
XBXB、XBY
正常
XBXB×XbY
XBXb、XBY
正常
XBXb×XbY
XBXB、XbXb、XBY、XbY
正常男:正常女：色盲男：色盲女=1：1：1：1
XBXb×XBY
XBXB、XBXb、XBY、XbY
3正常:1色盲=3：1（色盲只有男性）
XbXb×XBY
XBXb、XbY
正常：色盲=1：1（正常全为女性、色盲全为男性）
XbXb×XbY
XbXb、XbY
全为患病
序号
类型
计算公式
①
不患甲病的概率
1－m
②
不患乙病的概率
1－n
③
只患甲病的概率
m(1－n)
④
只患乙病的概率
n(1－m)
⑤
同患两种病的概率
mn
⑥
只患一种病的概率
m＋n－2mn或m(1－n)＋n(1－m)
⑦
患病概率
m＋n－mn或1－不患病概率
⑧
不患病概率
(1－m)(1－n)
比较
有无荚膜
有无致病性
菌落
S型细菌
有
有
光滑
R型细菌
无
无
粗糙
项目
DNA
RNA
组成元素
C、H、O、N、P
组成单位
脱氧（核糖）核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮碱基
A、T、C、G
A、U、C、G
空间结构
规则的双螺旋结构
一般是单链
分类
mRNA、tRNA、rRNA
功能
所有细胞生物和
DNA病毒的遗传物质
a.mRNA是蛋白质合成的直接模板；b.tRNA 能识别 mRNA 上的密码子并转运特定的氨基酸；c.rRNA与蛋白质一起构成核糖体；d. 是RNA病毒的遗传物质；f.少数 RNA 具有催化作用
分布
(主要)细胞核、细胞质基质（原核细胞）、线粒体、叶绿体
主要分布在细胞质中
项目
交叉互换
易位（移接）
图解
区别
发生于同源染色体上的非姐妹染色单体之间
发生于非同源染色体之间
属于基因重组
属于染色体结构变异
染色体上基因的数目和排列排列顺序不变，性状不一定改变（因为密码子具有简并性）
染色体上基因的数目和排列顺序改变，性
状不一定改变
调查内容
调查对象
结果分析
遗传病发病率
广大人群随机抽样
发病率＝某种遗传病的患者数/被调查的总人数
遗传方式
患者家系
分析基因显隐性及位置
中枢神经系统
功能
脑
大脑
包括左右两个大脑半球，表面是大脑皮层，大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢
小脑
位于大脑的后下方，它能够协调运动，维持身体平衡
下丘脑
其中有体温调节中枢、水平衡的调节中枢等，还与生物节律等的控制有关
脑干
是连接脊髓和脑其他部分的通路，有调节呼吸、心脏功能的基本活动中枢
脊髓
是脑与躯干、内脏之间的联系通路，它是调节运动的低级中枢。
反射弧的结构
结构特点
功能
感受器
↓
传入神经
↓
神经中枢
↓
传出神经
↓
效应器
感觉神经末梢的特殊结构
将内、外界刺激的信息转变为神经的兴奋
感觉神经元
将兴奋由感受器传入神经中枢
调节某一特定生理功能的神经元群
对传入的兴奋进行分析与综合
运动神经元
将兴奋由神经中枢传至效应器
传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等
对内、外界刺激作出相应的应答
种类
非条件反射
条件反射
概念
生来就有的，先天性的反射
生活过程中“学习”来的，后天性的反射
神经联系
反射弧及神经联系永久、固定，反射不消退
反射弧及神经联系暂时、可变，反射易消退，需强化适应
神经中枢
大脑皮层以下的神经中枢
大脑皮层，是一种高级的神经活动
意义
适应不变的环境
适应多变的环境
举例
缩手反射、膝跳反射
谈虎色变、望梅止渴
联系
条件反射是在非条件反射的基础上，通过学习和训练而建立的
项目
激素
酶
神经递质
化学
本质
蛋白质、多肽、固醇、氨基酸衍生物等
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
乙酰胆碱、多巴胺、氨基酸、NO等
产生
内分泌腺细胞或下丘脑细胞
活细胞
神经细胞
作用部位
靶细胞或靶器官
细胞内外
突触后膜
作用后
被灭活
不发生改变
被降解或回收
比较项目
神经调节
体液调节
作用途径
反射弧
体液运输
反应速度
迅速
较缓慢
作用范围
准确、比较局限
较广泛
作用时间
短暂
比较长
项目
非特异性免疫
特异性免疫
形成
生来就有，也不针对某一类特定病原体而是对多种病原体都有防御作用
后天接触病原体之后获得，主要针对特定的抗原起作用
特点
无特异性；作用弱，范围广
有特异性；作用强，范围窄
包括
第一道防线:皮肤、黏膜；
第二道防线:体液中的杀菌物质（如溶菌酶）和吞噬细胞
第三道防线:主要由免疫器官和免疫细胞组成
联系
①特异性免疫是在非特异性免疫的基础上形成的；②特异性免疫的形成过程又反过来增强了机体非特异性免疫的功能；③二者共同承担机体的防御功能
项 目
体液免疫
细胞免疫
作用对象
侵入内环境的抗原
被抗原入侵的宿主细胞、自身突变的细胞、移植的组织或器官、自身衰老损伤的细胞
参与的细胞
B细胞（主要）、抗原呈递细胞、辅助性T细胞、记忆B细胞、浆细胞
抗原呈递细胞、辅助性T细胞（主要）、细胞毒性T细胞、记忆T细胞
作用方式
浆细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合
细胞毒性T细胞与靶细胞密切接触，使靶细胞裂解、死亡
联系
①体液免疫产生的抗体能消灭细胞外液中的病原体，细胞免疫能裂解被病原体入侵的靶细胞，使病原体失去藏身之所，此时体液免疫又会发挥作用。
体液免疫和细胞免疫巧妙配合、密切合作，共同完成对机体稳态的调节。
功能
功能正常
功能异常
免疫防御
抵抗病原体的入侵
过强：过敏反应。 过弱或缺失：免疫缺陷病
免疫自稳
清除衰老或损伤的细胞
过强：自身免疫病
免疫监视
识别和清除突变的细胞
过弱或缺失：形成肿瘤或持续病毒感染
比较内容
抗原
过敏原
性质不同
一般是大分子
不一定是大分子，如青霉素
来源不同
可以是外来物质，也可以是机体自身的成分
一定是外来物质
感染对象不同
不具有个体差异性
具有个体差异性，不同过敏体质的人，过敏原可能不同
比较项目
体液免疫
过敏反应
不
同
点
激发因素
抗原
过敏原
抗体分布
血清、组织液、外分泌液等
吸附在某些细胞表面
反应时机
第一次接触到抗原
再次接触到相同过敏原
反应结果
消灭抗原
引发过敏反应
相同点
产生的抗体都来源于浆细胞，化学本质都属于蛋白质
项目
免疫预防
免疫治疗
时间
病原体感染前的预防
病原体感染后的治疗
注射
疫苗（经处理的抗原）
抗体、细胞因子、血清等
目的
激发机体自身免疫反应，产生抗体和记忆
直接注射免疫活性物质，增强人体抵御病细胞原体的能力
科学家
实验
实验结论
达尔文
胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“影响”，从而造成伸长区背光面比向光面生长快
鲍森·詹森
胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部
拜尔
脂片胚芽鞘的弯曲生长是由尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的
温特
造成胚芽鞘弯曲生长的是一种化学物质，并名为生长素
植物激素
对应的生长调节剂
应用
生长素
a-萘乙酸、2、4-D
促进扦插枝条生根。②促进果实发育，防止落花落果③用作农业除草
赤霉素
GA（赤霉素类）
①促进植物茎秆伸长。。②解除种子和其他部位休眠，提早用来播种。
细胞分裂素
青鲜素
蔬菜贮藏中，抑制发芽、保鲜、延长贮存时间
乙烯
乙烯利
①增加雌花形成率。②果实的催熟。
脱落酸
矮壮素
防止作物徒长，促进结果。
项目
原始合作
互利共生
寄生
竞争
捕食
数量坐标图
在一起更好，分开了也没事
实例
海葵与寄居蟹等
豆科植物与根瘤菌，地衣等
菟丝子、寄生虫
马与羊等
狼与兔子

初生演替
次生演替
时间
经历的时间长
经历的时间短
速度
缓慢
较快
影响因素
自然因素
人类活动较为关键
实例
沙丘，火山岩，冰川泥
弃耕农田上的演替
实验假设
微生物能分解淀粉生成还原糖
实验组
A杯中加入30ml土壤浸出液，在室温下放置7天后，取20ml溶液放入A1、A2试管，
对照组
B杯中加入30ml蒸馏水，在室温下放置7天后，取20ml溶液放入B1、B2试管，
自变量
是否含有土壤中微生物
因变量
淀粉的分解情况
无关变量
杯中溶液的体积、实验温度等
实验现象
A
A1（加碘液）
不变蓝
A2（加斐林试剂）
产生砖红色沉淀
B
B1（加碘液）
变蓝
B2（加斐林试剂）
不产生砖红色沉淀
结果分析
土壤浸出液中微生物能分解淀粉生成还原糖
设计要求
相关分析
生态缸一般是封闭的
防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全
生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明
为光合作用提供光能；保持生态缸内温度；便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间
便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光应用较强的散射光
防止水温过高导致水生植物死亡
选三第一章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
一、发酵与传统发酵技术
1．发酵的历史：约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。
2.1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的。
3.腐乳的发酵参与发酵的微生物：多种微生物，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
4.腐乳的发酵发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸,味道鲜美，易于消化吸收。
5.发酵的概念：人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
6.发酵原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们可以生产出人们所需要的多种产物。
7.传统发酵技术的概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。
8.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？
不属于，使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算；例如直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术，若直接接种毛霉，则不属于。
9.传统发酵技术的特点:以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。
10.传统发酵技术的主要食品:有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉。
二、尝试制作传统发酵食品
1．乳酸发酵微生物----乳酸菌的特点：厌氧细菌，原核生物，以二分裂方式增殖，代谢类型为异养厌氧型，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸，反应简式：C6H12O6eq \(――→,\s\up15(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量。
2.乳酸发酵的生产应用：用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。
3.乳酸菌的分布空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。
4.常见的乳酸类型乳酸链球菌和乳酸杆菌。
5.酒精发酵微生物-----酵母菌的特点：单细胞真菌，真核生物，兼性厌氧微生物，能以多种糖类作为营养物质和能量的来源。，在无氧条件下能进行酒精发酵，发酵原理（反应简式）为C6H12O6eq \(――→,\s\up15(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。温度是影响酵母菌生长的重要因素；酿酒酵母的最适生长温度约为为28℃。
6.酒精发酵生产应用：用于酿酒、制作馒头和面包等。
7.醋酸发酵微生物—醋酸菌的代谢特点：好氧细菌，代谢类型为异养需氧型，当O2、糖源都充足时能将糖分解成醋酸，反应简式为C6H12O6＋2O2eq \(――→,\s\up15(酶))2CH3COOH(醋酸)＋2H2O＋2CO2＋能量；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应简式为C2H5OH＋O2eq \(――→,\s\up15(酶))CH3COOH(醋酸)＋H2O＋能量。最适生长温度为30～35_℃。
8.醋酸发酵生产应用：用于制作各种风味的醋。
9.制作泡菜
发酵原理: ①利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵；
②发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分比为0.4%-0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。
（2）制作泡菜发酵条件:适宜的温度、严格控制厌氧条件。
（3）制作泡菜方法步骤:配制盐水→蔬菜装坛→加盐水→封坛发酵
①配制盐水:用清水和食盐配制质量百分比为5%~20%的盐水,并将盐水煮沸,冷却待用。
②蔬菜装坛:将新鲜蔬菜洗净,切成块状或条状,混合均匀,晾干后装坛,装至半坛时,放入蒜瓣、生姜、及ITA香辛料,继续装至八成满。
③加盐水:将冷却好的盐水缓缓倒入坛中,使盐水没过全部菜料。
④封坛发酵:盖好坛盖,向坛盖边沿的水槽中注满水,发酵过程中注意补充水,根据室内温度控制发酵时间。
制作泡菜实验分析
①盐的作用：调味，抑制其他微生物生长及调味。 ②盐水浓度为质量百分比为5%-20%。
盐水浓度要适宜的原因：盐水浓度太高会引起乳酸菌细胞渗透失水，影响乳酸菌生长繁殖，甚至导致乳酸菌死亡；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
③盐水煮沸的目的：杀菌，去除水中的溶解氧。
④盐水冷却后使用的目的：为了不影响乳酸菌的生命活动（为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响）。
⑤在冷却后的盐水中可加入少量“陈菜泡液”，目的是增加乳酸菌数量，缩短泡菜制作时间。
⑥泡菜坛子使用之前要检查密封性的目的：给泡菜坛内创造无氧环境,严格控制厌氧条件，利于乳酸菌发酵。
⑦用水密封泡菜坛的目的：给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件。
⑧泡菜制作过程中，是否只有乳酸菌起作用？ 不是，还有一些酵母菌和大肠杆菌。
（4）蔬菜应新鲜的原因：若不新鲜，蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高。
（5）泡菜坛应装至八成满？为什么？防止由于产生CO2而导致发酵液溢出坛外（初期大肠杆菌、酵母菌会产生）；防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂。
（6）为什么含有抗生素的牛奶不易发酵为酸奶？
牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸菌的作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。
（7）发酵中期时，由于前期乳酸的积累，pH下降，嫌气状态形成，乳酸杆菌进行活跃的同型乳酸发酵（发酵产物只有乳酸或达到80%以上），大肠杆菌、酵母菌等微生物的活动受到抑制。试分析这种微生物消长现象的原因（为什么乳酸菌会逐渐成为优势菌种）：乳酸菌比其他种类微生物更耐酸；发酵中期pH下降，导致其他种类的微生物的生命活动受到抑制。
（8）说出乳酸发酵过程中下列变化： ①乳酸菌数量变化先增多后减少；②乳酸含量变化持续增多，最后保持稳定；③亚硝酸盐含量变化先增多后减少，最后保持稳定。
（9）泡菜制作过程中，各阶段菌种变化：
①发酵初期：主要是大肠杆菌、酵母菌活跃，消耗大量氧气，使坛内形成无氧环境，会使好氧菌生命活动逐渐被抑制。
②发酵中期（风味最佳）：乳酸菌活跃使乳酸不断积累，pH下降，会使不耐酸菌被抑制。
③发酵后期：乳酸继续增加，到一定程度后会使乳酸菌的生长繁殖被抑制。
（10）泡菜坛的发酵液表面会长出一层白膜，这层白膜是乳酸菌吗？
不是，是酵母菌繁殖形成的，因为表面氧气含量丰富，不适于乳酸菌生长。
（11）进一步探究——亚硝酸盐：
泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生；膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡；亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中的低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而导致缺氧性中毒症状；膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”形式随尿排出，只有在特定的条件下(如适宜的 pH、温度和一定的微生物作用)，才会转变成致癌物──亚硝胺。（霉变的食品亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。
（12）拓展应用：
某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加人一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5%的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。
①据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适?为什么?
应该在11天后食用比较合适；因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。
②他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么?
可能是食盐浓度过高，抑制乳酸菌生长，产生乳酸较少，导致泡菜未能正常发酵（也可能是由于温度较低）。
③加入“陈泡菜水”的目的是什么？
“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。
④泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素哪些？
腌制方法、食盐用量、腌制时间长短、温度高低。泡菜中亚硝酸盐的含量与腌制时间、腌制温度和有关。温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，易造成细菌大量繁殖，使亚硝酸盐含量增加。
10.制作果酒发酵原理：
(1)许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌；
(2)在酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒；（通过有氧呼吸大量繁殖，通过无氧呼吸进行酒精发酵产酒精）
(3)相关反应式C6H12O6＋6O2＋6HO2eq \(――→,\s\up15(酶))6CO2＋12HO2＋能量
C6H12O6eq \(――→,\s\up15(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量
11.制作果酒发酵条件：
(1)温度——将温度控制在18-30℃进行发酵；
(2)氧气含量a.氧气充足的情况下，大量繁殖；b.无氧条件下，进行酒精发酵.
12.制作果酒方法步骤:器具消毒→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵
①器具消毒:将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净,用体积分数为70%的酒精消毒,晾干备用。
②冲洗:新鲜葡萄用清水冲洗1~2次,再去除枝梗和腐烂的的籽粒,沥干。
③榨汁:用榨汁机榨取葡萄汁,装人发酵瓶中,留大约1/3的空间,盖好瓶盖。
④酒精发酵:温度控制在18~30℃,每隔12h左右将瓶盖拧松一次,但不要打开瓶盖。发酵时间为10~12 d。
⑤醋酸发酵:葡萄酒制作完成后,打开瓶盖,盖上一层纱布,进行葡萄醋发酵,温度为30~35 ℃,时间为7~8 d。
13.制作果酒实验分析:
(1)用体积分数为70%的酒精给发酵瓶、榨汁机消毒。
(2)冲洗葡萄的目的：去除表面灰尘、污物。
(3)冲洗1-2次即可，能否连续冲洗？为什么？不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。
(4)去梗之前冲洗还是去梗之后冲洗？之前。 为什么？避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会。
(5)葡萄汁装入发酵瓶时，能装满吗？不能，要留约1/3的空间。
为什么？ a.先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；b.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
(6)每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：排出气体（CO2）。
(7)能全部打开吗？不能为什么？防止杂菌污染。
(8)果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，酵母菌是如何成为优势菌种的？发酵后期在缺氧和酸性发酵液中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母菌可以适应这一环境成为优势菌种。
(9)在制作果酒过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？
还有一些乳酸菌和醋酸菌；乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等，从而使果酒变质，而在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛进而转化为醋酸。可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。
（10）如何检测果酒的发酵情况:闻、品尝、用酸性重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）。
（11）葡萄酒呈现深红色的原因：在发酵过程中，红葡萄皮的色素进入发酵液中，使葡萄酒呈现深红色。
（12）果酒制作中，酒精含量达一定程度后不变，CO 2 也不产生，原因可能是原料耗尽或高浓度的酒精抑制了酵母菌细胞呼吸。
14.制作果醋参与发酵的主要微生物及来源：空气中的醋酸菌。
15.制作果醋的发酵原理：
（1）在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用可以进一步发酵成果醋；
（2）当糖源、氧气充足时，醋酸菌还可以直接将糖分解为醋酸；
（3）相关反应式：C2H5OH＋O2eq \(――→,\s\up15(酶))CH3COOH(醋酸)＋H2O＋能量
C6H12O6＋2O2eq \(――→,\s\up15(酶))2CH3COOH(醋酸)＋2H2O＋2CO2＋能量
16.制作果醋的发酵条件：
（1）温度——发酵温度为30-35℃。 （2）氧气含量——氧气供应充足。
17.制作果醋的步骤：果酒制作→打开瓶盖，盖上纱布→果醋检测
18.制作果醋的实验分析
（1）在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低，不会继续发酵。
（2）醋酸菌从何而来？打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件（不能利用乙醇）而不能繁殖。
（3）采用什么措施可以加快果醋的制作？在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌；或者买一瓶醋，将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜（即醋酸菌膜），用这层薄膜进行接种亦可。
（4）在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？
a.在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生了CO2；
b.开始发酵后，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵的10天后，这种现象最明显；
c.发酵过程产热，会使发酵液温度上升，应注意控温；
d.发酵过程中，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色；
e.果醋发酵完成后，发酵液的液面上会出现一层菌膜，即醋酸菌膜。
（5）在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？
a.发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用；
b.处理葡萄时应先冲洗再去除枝梗； c.排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。
（6）如何检测果醋的发酵情况？
闻、品尝、使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值、观察醋酸菌膜是否形成。
19.果酒和果醋制作的发酵装置（见右图）
（1）充气口：在酒精发酵时应关闭；在醋酸发酵时连接充气泵泵入无菌空气。
（2）排气口：酒精发酵时排出酵母菌产生的 CO 2 ；醋酸发酵时排出剩余的空气、 CO 2。
（3）出料口：取样、监测。
（4）排气口连接长而弯曲的胶管目的是防止空气中微生物的污染。
第2节 微生物的培养技术及应用
一、微生物的基本培养技术
1.防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提（即发酵工程的重要基础）。
2.在实验室培养微生物：一方面：为微生物提供合适的营养和环境条件（培养基）。另一方面：要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来（无菌技术）。
（一）培养基的配制
1．培养基概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
2.培养基作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
3．培养基的分类（按照物理性质分类）
（1）液体培养基：不含凝固剂（如琼脂），呈液体状态。
用途：扩大培养获得大量菌种、常用于工业生产。目的是增加目的菌的数量。
（2）固体培养基：含凝固剂（如琼脂），呈固体状态。 用途：分离、计数、鉴定等。
4.如何将液体培养基制成固体培养基？加入适量琼脂。
5.微生物是难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌、病毒及一些原生生物等。本章中提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。
6.实验室中最常用的培养基之一：琼脂固体培养基。
7.微生物在琼脂固体培养基的表面或内部生长，可以形成菌落。
8.培养基的基本成分：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。如培养乳酸菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌(真菌)时需将培养基的 pH 调至酸性，培养细菌时需将 pH 调至中性或微碱性，培养厌氧微生物时则需要提供无氧的条件。
9.牛肉膏和蛋白胨来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等营养物质，蛋白胨提供的主要营养为氮源、维生素。牛肉膏提供的主要营养为碳源、磷酸盐、维生素。
10.为什么培养基需要氮源？培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。
11.含C、H、O、N的有机物可作为异养型微生物的碳源、氮源、能源。
12.自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于碳源。
13.能否根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型？
可以，例如自养型微生物所需的碳源来自无机碳源，异养型微生物所需的碳源来自有机碳源。
14.无机氮源能给自养型微生物提供能源吗？
可以，例如NH3既作为硝化细菌的氮源，也作为能源（NH3氧化释放的化学能）。
15.无机盐除了可以调节酸碱平衡、维持一定的渗透压之外，还能有什么功能？
有些无机盐离子可以作为化能合成菌的能源（如铁细菌）
有些无机盐离子可以激活某些酶（如Mg2+激活DNA聚合酶）
16.是否所有培养基中都必须添加碳源、氮源？
不是，例如分离固氮菌不需要额外添加氮源，其可以直接利用空气中的氮气。
（二）无菌技术
1．获得纯净的微生物培养物的关键：防止杂菌污染。无菌技术应围绕如何避免杂菌的污染展开。
无菌技术主要包括消毒和灭菌。
2.无菌技术（消毒和灭菌）工作主要包括两个方面：
(1)对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。常用的消毒方法有：煮沸消毒、巴氏消毒。
(2)对用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。灭菌的方法有：湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌。
3.做好消毒灭菌工作后，要注意：实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。
4.为避免周围环境中微生物的污染，应如何操作？在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。
5.无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。
6.消毒:
(1)概念：是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。
(2)方法: a.日常生活中经常用到煮沸消毒法，操作方法：100 ℃煮沸5～6min；
b.对于一些不耐高温的液体如牛奶，可使用巴氏消毒法，操作方法：62～65℃消毒30min或80～90℃消毒30s-1min；
c.生物活体、水源等还可使用化学药物进行消毒，操作方法：用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等；
d.接种室、接种箱或超净工作台在使用前，可以用紫外线照射，操作方法：紫外线照射30min。
7.灭菌:
（1）概念：是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
（2）方法:
a.培养基等一般用湿热灭菌法，其中高压蒸汽灭菌的效果最好，操作方法：高压蒸汽灭菌锅内,100kPa，温度121℃,15～30min。
b.耐高温的和需要保持干燥物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)、金属用具等，可以用干热灭菌法，操作方法：物品放入干热灭菌箱,160～170℃加热2～3h。
c.接种过程中，微生物的接种工具、试管口、瓶口通过灼烧灭菌法来灭菌，操作方法：直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧。
8.使用高压蒸汽灭菌锅时，能不能直接密封升温？
不能，一定要将锅内冷空气彻底排出，才能密封升温，否则，可能引起锅内压力达到设定值而温度不能达到要求。
9.高压蒸汽灭菌锅灭菌完毕后，可以立刻放气减压吗？
不能，若立即放气减压瓶内液体会剧烈沸腾，冲掉瓶塞而外溢，甚至导致容器爆裂（须待灭菌锅内压力降至与大气压相等后才可打开排气阀开盖）。
10.酒精消毒的最适范围是体积分数为70%-75%的酒精。
原因：酒精浓度过高时，菌体表面蛋白质变性过快，从而凝固形成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其中，酒精浓度过低时，杀菌能力减弱。
11.用紫外线进行消毒时，可以怎么做来加强消毒效果？
照射前，适当喷洒酒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液。
12.高压蒸汽灭菌使用的仪器为高压蒸汽灭菌锅，以水蒸气为介质，灭菌条件为压力200kPa、温度121℃、时间15-30min。
13.干热灭菌法使用的仪器为干热灭菌箱，以热空气为介质，灭菌条件为温度160-170℃、时间2-3h。
14.灼烧灭菌是将需灭菌的用具直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，优点是可以迅速彻底地灭菌。
15.培养基的灭菌方法高压蒸汽灭菌（湿热灭菌法）； 培养皿的灭菌方法干热灭菌（也可用湿热灭菌法）。
（三）微生物的纯培养
1.纯培养概念：在微生物学中,将接种于培养基内,在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。
2.纯培养物概念：由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。
3.获得纯培养物的过程就是纯培养。
4.微生物纯培养的步骤：微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。
5.微生物纯培养的原理：采用平板划线法和稀释涂布平板法将单个微生物分散
在固体培养基上，之后得到的单菌落一般是由单个微生物形成的纯培养物。
6.酵母菌的纯培养:用马铃薯琼脂培养基培养酵母菌。
菌落：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。一个单菌落即一个种群。菌落通常可以用来作为鉴定菌种的重要依据。获得单菌落的方法：平板划线法和稀释涂布平板法。
(2)酵母菌的纯培养:制备培养基、接种和分离酵母菌、培养酵母菌。
制备培养基的步骤：配制培养基→灭菌→倒平板。
①配制培养基：称取去皮的马铃薯200g,切成小块，加水1000ml，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液中加入20g葡萄糖（也可用蔗糖代替）、15-20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。
②将50ml培养基用玻棒转移至锥形瓶中，塞上棉花塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸气灭菌锅，在压力为100kPa、温度为121℃，灭菌15～30min。将培养皿用旧报纸包裹，放入干热灭菌箱内，在160～170℃下灭菌2h。在灭菌前, 用牛皮纸、旧报纸包紧盛有培养基的锥形瓶的目的是灭菌时能避免水蒸汽凝结时浸湿棉塞；取出培养基锥形瓶时也能起到隔绝空气中杂菌污染的作用。
③倒平板时使培养基冷却到50℃左右，在酒精灯火焰附近倒平板。
a.培养基灭菌后为什么要冷却到50℃左右时开始倒平板？ 琼脂是一种多糖，在44℃以下凝固，倒平板时，温度过高，太烫，不易操作；若低于50℃不及时操作，琼脂会凝固。
b.为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？
因为酒精灯火焰附近存在着无菌区域,避免避免周围环境中微生物的污染。
拔掉瓶塞后为什么要使锥形瓶的瓶口通过火焰？通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
c.在倒平板的过程中，若不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间部位，这个平板还能用来培养微生物吗？不能。为什么？因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。
d.倒平板时，能将培养皿的皿盖拿下来放在一边吗？不能。
应如何做？用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙。
为什么？防止杂菌污染培养基。
f.刚倒完平板，可以直接倒置吗？不能，应等培养基冷却凝固。
g.培养基冷凝后，为什么要将培养皿倒过来放置（倒置）？
既可防止皿盖上冷凝的水滴滴人培养基造成污染;又可避免培养基表面的水分过快蒸发。
(3)接种和分离酵母菌:
①通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作将聚集的菌种逐步稀释分散到培养及表面。经数次划线后培养，可以分离得到单个菌落。
②平板划线法接种、划线的工具接种环。
③连续划线的目的：将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面，经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。
④平板划线法过程中，接种环蘸了1次菌液；若分五个区划线，则接种环共需灼烧6次；灼烧次数＝划线次数＋1。
⑤灼烧后的接种环可以直接划线吗？不可以。应如何操作？待接种环冷却后再划线。目的？避免温度过高杀死菌种。
⑥从第二次划线开始，都应从上一次划线的末端开始往下一区域划线。
⑦整个操作中灼烧接种环的不同目的：
第一次灼烧（取菌种前）：杀死接种环上原有微生物，避免接种环上可能存在的微生物污染菌种。
以后每次划线前灼烧：杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使下一次划线时接种环上的菌种直接来源于上一次划线的末端。
划线结束灼烧：及时杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操作者。
⑧除第一次划线外，每次划线都从上一次划线的末端开始，目的是什么？
将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面，经数次划线后培养，可以分离得到单菌落（使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落）。
⑨为什么划线时要注意不能划破培养基？
a.一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的；
b.存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落。
= 10 \* GB3 ⑩用平板划线法接种划线某个平板培养后，第一区域的划线上都不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他环线有菌落。造成划线无菌落的原因：a.接种环未冷却。b.划线未从第一区域末端开始划线（第二区域的第一条线未接到第一区域末端）。
(4)培养酵母菌：完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板（一般做三组，目的：平行重复实验）和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养24-48h。
7.如何确定所倒平板未被杂菌（主要是细菌）污染？
将未接种的空白培养基放入37℃的恒温箱中培养12h～24h，观察是否有菌落存在以确定是否被污染或灭菌是否彻底(该操作也可确定培养基灭菌是否彻底）。
8.未接种的培养基直接培养起什么作用？
做空白对照，判断培养基是否被污染，判断培养基灭菌是否彻底；若培养后培养基表面无菌落，则说明培养基没有污染。
9.若未接种的培养基表面出现菌落，说明了什么？说明培养基被污染，实验组的菌落中可能存在杂菌。
10.注意：
（1）在实验室中，切不可饮食，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染；
（2）使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。
二、微生物的选择培养和计数
（一）选择培养基
1.寻找耐高温DNA聚合酶的思路是什么？根据微生物对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。
2.水生栖热菌的筛选:水生栖热菌能在70～80 ℃的高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。
3.从环境中获得某种特定种类的微生物的原理：某些微生物适应某些特定的环境条件，而绝大多数微生物在这种条件下不能生存，就可以从特定的环境中筛选得到特定种类的微生物。
（1）在被石油污染的土壤中可以筛选石油分解微生物。
（2）在冰川冻土层可以筛选耐寒微生物。
（3）漆酶属于木质降解酶类，分离产漆酶菌株的首选样品是生活污水吗？不是。
4.实验室筛选微生物原理：人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和pH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。
5.选择培养基：在微生物学中，允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。
6.选择培养基三种筛选方法：
（1）利用营养缺陷进行选择培养。某种营养缺陷的微生物不能正常生长
（2）利用添加某种化学物质进行选择培养。 *添加杀伤性物质，有抗性的可以生长，无抗性的死亡
（3）利用改变培养条件进行选择培养。*调节温度、pH等生长条件，只有适应的可以生长
7.选择培养基实例
（1）目的：分离酵母菌、霉菌等真菌，防止细菌生长。 原理：青霉素能抑制细菌生长，对真菌无作用。
配制：使用加入青霉素的培养基。
（2）目的：分离固氮菌。 原理：固氮微生物能利用空气中的氮气。
配制：使用不加氮源（以N2为氮源）的培养基。
（3）目的：分离自养型微生物。 原理：自养型微生物能利用无机碳源。
配制：使用不加有机碳源（以CO2为碳源）的培养基。
（4）目的：分离耐酸菌。 原理：耐酸菌能在pH为酸性的条件下生长。
配制：使用将pH调至酸性的培养基。
8.选择培养基的制备原理：根据不同微生物的特殊营养要求或对其某一化学、物理因素的抗性不同而制备选择培养基。
9.如何设计培养基筛选分解尿素的细菌？
以尿素作为唯一氮源设计选择培养基，只有能合成脲酶的细菌才能生长发育繁殖。
10.该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？
除以尿素作为唯一氮源外，该培养基的其他营养成分与普通培养基基本相同。
11.在选择培养基上生长的一定是所选择的目的菌吗？
不一定，有些微生物可以利用目的菌的代谢产物来生长繁殖，所以还需要进一步验证。
12.怎么证明一个选择培养基具有选择性？
应该设置基础培养基（如牛肉膏蛋白胨培养基）或完全培养基作为对照，若基础培养基或完全培养基中生长的菌落数菌多于该选择培养基，则该选择培养基具有选择性。
13.尿素可为尿素分解菌提供氮源的原因？尿素可为尿素分解菌提供碳源吗？为什么？
尿素分解菌能合成脲酶，脲酶能催化分解尿素产生NH3和CO2，NH3可作为尿素分解菌的氮源。但不能作为碳源，因为尿素分解菌不是自养生物，不能利用CO2作为氮源。
（二）微生物的选择培养
1.稀释涂布平板法（活菌计数法），稀释涂布平板法基础操作包括：梯度稀释和涂布平板。
2.稀释涂布平板法方法概述：由于土壤细菌的数量庞大，要想得到特定微生物的纯培养物，必须要对土壤进行充分稀释，然后再将菌液涂布到制备好的选择培养基上。
3.平板划线法的作用：分离纯化微生物。稀释涂布平板法的作用：分离纯化微生物、统计样品中活菌的数目。
4.分离纯化微生物具体含义：将单个微生物分散在固体培养基上，经培养得到单菌落（即纯培养物）。
6.③号试管稀释倍数为104。
7．分解尿素的细菌的分离：分解尿素的细菌能合成脲酶，该酶能催化尿素分解产生NH3，以此作为细菌生长的氮源。要将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方设计思路是培养基中除含有细菌必需的碳源、水、无机盐外，只含有尿素一种氮源。
8．稀释涂布平板法分离分解尿素的细菌操作过程如下：
采集土样→将10 g土样加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1 mL上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释→取0.1 mL菌液，滴加到培养基表面（多了不易被吸收）→将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中→将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布→用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀→涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37 ℃的恒温箱中培养1～2 d，在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落。
注意：
①在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多（0.1ml）的原因是培养基表面的菌菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果。梯度稀释原因：培养液中菌体浓度高，直接培养很难分离得到单菌落；目的：将聚集的菌体分散开，以便获得单菌落。
②梯度稀释中，每次取样前需用手指轻压移液管橡皮头，吹吸三次，目的是使微生物和无菌水混合均匀。
③涂布器浸在酒精中的主要目的是为涂布器的灼烧灭菌做准备；为保证菌液均匀分布，应在涂布时转动培养皿。 ④将涂布器从酒精中取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧。不要将过热的涂布器放到盛有酒精的烧杯中，以免引燃酒精。
⑤a.以上操作均在酒精灯火焰旁进行，防止杂菌污染。b.若要分离并统计活菌数，应选用稀释涂布平板法。
c.平板划线法不能用于活菌计数的原因是菌落连成片，无法计数。
（三）微生物的数量测定
1.微生物的数量测定方法：间接计数法——稀释涂布平板法
直接计数法——显微镜直接计数法、滤膜法。
2．稀释涂布平板法原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
3.样品的稀释度将直接影响平板上的菌落数目。
4.稀释涂布平板法的计数原则： （1）选择菌落数为30-300的平板计数；
（2）同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。
5.稀释涂布平板法结果分析：
（1）统计的菌落数往往比活菌的实际数目少；这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。 （2）统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。
6.C代表某一稀释度下平板上生长菌落数的平均值；V代表涂布平板时吸取的稀释液体积数值(mL)；M代表稀释倍数；则每g样品中的细菌数=（C÷V）×M。
7.将1ml水样稀释100倍，在三个平板上用涂布法分别接入0.1ml稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为(39+38+37)÷3÷0.1×100×1000。
8.恰当的稀释度、涂布是否均匀是成功统计菌落数目的关键。
9．显微镜直接计数法原理：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量。
10.显微直接计数法使用的计数工具： 血细胞计数板常用对相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等计数；
细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行观察和计数。
11.显微直接计数法优点：快速直观。
12.显微直接计数法缺点：（1）统计结果一般是活菌数和死菌数的总和。原因：不能区分死菌与活菌。
（2）个体小的细菌在显微镜下难以观察。
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1.实验原理： 绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。
2.实验步骤：土壤取样→制备培养基→样品的稀释与涂布平板→微生物的培养与观察。
3.土壤取样：
（1）取样地点要求：酸碱度接近中性的潮湿土壤。 原因：细菌适宜在该环境中生长。
（2）取样过程：取样时一般要铲去表层土。原因：细菌绝大部分分布在距地表3-8cm的土壤层。
(3）注意事项：取土样时用的铁铲和取样袋在使用前都需要灭菌。
4.制备培养基:
（1）作对照：牛肉膏蛋白胨培养基。作用：作为对照组，来判断选择培养基是否具有选择作用。
（2）实验组：选择培养基。 特点：以尿素为唯一氮源。
KH2PO4和Na2HPO4的作用：提供无机盐、调节pH。尿素作用：氮源。 葡萄糖作用：碳源。
5.样品的稀释与涂布平板:
(1)1g土的体积约为_1_ml ，10g土加入到90ml无菌水，相当于稀释了10倍。
假如104稀释度下涂布的3个平板的菌落数分别为42、40和38，则1ml稀释液中的菌株数为400，
104稀释度的试管中的菌株数为4×103，102稀释度的试管中的菌株数为4×105，101稀释度的锥形瓶中的菌株数为4×107。101稀释度的锥形瓶中的菌株来自于10g土，所以1g土中的菌株数为4×106。
（2）每个浓度至少设置4个平板。 1.2.3平板是实验组，为选择培养基，做3组的目的平行重复。 4是对照组，为牛肉膏蛋白胨培养基。
（3）整个实验还需要设置2个平板，是哪两个？ 不涂布稀释液的选择培养基和牛肉膏蛋白胨培养基。 目的：用来判断培养基中是否含有杂菌（培养基灭菌是否合格）。
（4）为获得菌落数在30-300之间适于计数的平板，测细菌时，一般选用104、105、106倍稀释的稀释液进行平板培养。
（5）在初次实验中，对于稀释的范围没有把握，怎样才能保证能从中选择出菌落数在30～300的平板进行计数？ 选用稀释范围更大的稀释液进行平板培养（例如可以将1×103-1×107倍稀释的稀释液分别涂布平板上培养）。
（6）本实验使用的平板和试管较多，为了避免混淆，最好在使用前做好标记，例如，在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的稀释度等。
（7）标记时注意标记在皿底，不能标记在皿盖。
6.微生物的培养与观察
（1）培养条件：细菌一般在30-37℃的温度下培养1-2d。
（2）观察：每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。
（3）为什么选取菌落数目稳定时的记录作为结果？防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。
（4）一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如形状、大小和颜色等。
7.结果分析
（1）说出下列各组培养基的目的：① 3组接种的选择培养基：对土壤中分解尿素的细菌分离和计数。
② 1组接种的牛肉膏蛋白胨培养基：判断选择培养基是否具有选择作用。 ③不接种的选择培养基：验证选择培养基中是否含有杂菌。 ④不接种的牛肉膏蛋白胨培养基：验证牛肉膏蛋白胨培养基中是否含有杂菌。
（2）说出以下现象对应的结果分析：
（3）样品稀释操作成功的标志是什么？得到2个或2个以上菌落数在30-300的平板。
（4）得到的菌落一定是分解尿素的细菌吗？不一定，还需要进一步的鉴定。
进一步探究——分解尿素细菌的进一步鉴定
1.原理:分解尿素细菌合成的脲酶将尿素分解为CO2和NH3，NH3溶于水会电离出NH4+和OH-，使培养基的碱性增强，pH升高，因此可以通过检测培养基pH的变化来判断是否发生了该化学反应，进而判断该菌是否为尿素分解细菌；
2.方法: 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌后，如果pH升高，指示剂将变红。
液体培养基可以直接看液体的变色情况；固体培养基上可以观察菌落周围是否出现红色环带；红色环带直径与菌落直径比值越大，说明分解能力越强。
拓展应用----纤维素分解菌的分离
纤维素分解菌的筛选方法是刚果红染色法。刚果红(简称 CR)是一种染料，能与纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，透明圈的大小可反应细菌降解纤维素的能力。
实验流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。选择纤维素含量丰富的土壤环境采集土样。
第3节 发酵工程及其应用
一、发酵工程的基本环节
1.发酵工程的基本环节：菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵罐内发酵，产品分离、提纯等方面。
(1)选育菌种①选育菌种目的：获得性状优良的菌种。②选育方法（菌种来源）：可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。③菌种选育的重要性（意义）:优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质量稳定等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。
（2）扩大培养：①目的：获得更多的菌种。②原因：工业发酵罐的体积一般较大，因此，需要接入的菌种总体积大（数目多）。③扩大培养的培养基：一般为液体培养基。
（3）配制培养基的要求：①在菌种确定之后，（结合菌种代谢特点）选择原料制备培养基。②在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。（即不断优化培养基）
灭菌：①目的：避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量。②培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌原因：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。
（5）接种：扩大培养的菌种和灭菌后的培养基加入发酵罐中。大型发酵罐有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。
（6）发酵罐内发酵： ①发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。
②发酵罐内发酵严格控制发酵条件的原因：
a.环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成；
b.严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。
③发酵罐内发酵要求：在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。
④不同发酵条件的影响实例——谷氨酸发酵
a.在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸。
b.在酸性条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。
⑤发酵罐结构和用途
a.培养物或营养物质的加入口、放料管、阀门：制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养。
b.空气入口：控制溶解氧。
c.观察孔、取样管、pH计、生物传感器装置、温度传感器和控制装置：通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程，取样管处抽取样品进一步检测。
d.冷却水进入口、冷却水排出口：通过控制冷水流速调节罐温。
e.排气管：调节罐压。
f.电动机、搅拌叶轮：电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。
⑥现代发酵工程使用的发酵罐的优点：均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制，还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。
(7)产品的分离、提纯
①产品的分离、提纯目的：获得产品。
②产品的两种形式：微生物细胞本身、代谢物。
③分离、提纯产物采取手段：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
2.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用菌时，需要考虑哪些因素？
（1）在低成本的培养基上能迅速生长繁殖。（2）生产所需代谢物的产量高。
（3）发酵条件易控制。 （4）菌种不易变异，退化等。
3.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
（1）反复试验确定培养基的配方； （2）对培养基和发酵设备进行严格的灭菌；
（3）随时检测培养液中微生物的数量、产物浓度（4）及时添加必需的营养组分； （5）严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件，使用计算机控制系统对各种条件进行监测和控制，以及反馈控制。
4.在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？
传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离提纯产物。发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附或离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。
5.在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗?为什么？
不能；因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废气培养液进行二次清洁或灭菌处理。
6.注意：
（1）谷氨酸发酵常用菌种为谷氨酸棒状杆菌；
（2）谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为异养需氧型，其与有氧呼吸有关的酶主要存在于细胞膜上；
发酵工程的应用
1.发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理。等特点，在食品工业、医药工业、农牧业等等许多领域得到广泛应用。
2.食品工业是微生物最早开发和应用的领域。一直以来，与发酵有关的食品工业的产量和产值都居于发酵工业的首位。
3.发酵工程在食品工业的应用包括：
(1)生产传统的发酵产品，如酱油、各种酒类。
(2)生产各种各样的食品添加剂，如通过黑曲霉发酵制得的柠檬酸，由谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精。常见的食品添加剂种类：酸度调节剂、增味剂、着色剂、增稠剂、防腐剂。食品添加剂优点：增加食物的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。
(3)生产酶制剂，如α­淀粉酶、β­淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶等。酶制剂应用：食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等。酶制剂来源：少数由动植物生产，绝大多数通过发酵工程生产。
4.发酵工程在生产传统发酵食品中的意义：使这些产品的产量和质量明显提高。
5.啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的。
6.发酵工程在医药工业的应用：
（1）采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物。
（2）直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。
7.利用基因工程生产疫苗具体操作：将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
8.发酵工程在农牧业的应用：
(1)生产微生物肥料。微生物肥料的作用：微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。
(2)生产微生物农药。微生物农药的作用：利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。微生物农药作为生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用。
(3)生产微生物饲料。生产微生物饲料的原理：微生物含有丰富的蛋白质，且繁殖速度快。微生物饲料实例：①单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
②乳酸菌：在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。
9．在其他方面的应用
（1）解决资源短缺与环境污染问题：随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。
（2）将极端微生物应用于生产实践：自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在极端恶劣的环境（高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活。例如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
细胞工程
第一节 细胞工程
一、植物细胞工程的基本技术
1.细胞工程概念：
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性生物工程。
①原理方法：细胞生物学、分子生物学和发育生物学；
②操作水平：细胞器、细胞或组织水平；
③目的：得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品；
④分类：植物细胞工程、动物细胞工程。
（一）植物细胞的全能性
1．概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2.在生物生长发育过程中，并不是所有细胞都表现出全能性，比如：芽原基的细胞发育为芽，叶原基的细胞发育为叶。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
3.是否表现出全能性的判断标准：细胞经分裂和分化后是否产生完整生物体。
4.细胞具有全能性的原因（物质基础）：一般来说，生物体的细胞中都含有该物种的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。
5.生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因（不离体的细胞无法表现出全能性的原因）：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达（从而形成生物体的不同组织和器官）。
6.是不是所有的活细胞都具有全能性？不是，例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞。
7.细胞具有的全能性一定能表现出来吗？不是，例如动物的体细胞。
8.比较一般情况下下列细胞全能性的大小
(1)受精卵＞生殖细胞＞体细胞 (2)分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞、
(3)分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞 (4)植物细胞＞动物细胞
(5)幼嫩的细胞＞衰老的细胞
9.以下例子哪些能够表现出了细胞的全能性：（1）、（3）、（4）、（6）、（7）
(1)利用菊花茎段培养获得试管苗。 (2)芽原基的细胞发育为芽，叶原基的细胞发育为叶。(3)受精卵发育成个体。 (4)蜜蜂的孤雌生殖中，卵细胞直接发育成雄蜂。
(5)造血干细胞可分化形成多种血细胞。 (6)通过花药离体培养，获得单倍体幼苗。
(7)胚胎干细胞可分化发育成为各种组织器官的细胞。 (8)种子发育成完整植株。
（二）植物组织培养技术
1．植物组织培养概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
2.离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。
3.植物组织培养的原理：植物细胞的全能性。
植物组织培养的生殖方式：无性生殖。 植物组织培养的分裂方式：有丝分裂。
4.菊花植物组织培养
（1）菊花植物组织培养的原理
①植物细胞一般具有全能性；
②脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。结果：形成愈伤组织。
③愈伤组织的特点：不定形的薄壁组织团块。一般不需要光照。此过程中涉及的生命活动只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。
④再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。需要给予适当时间和强度的光照，诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。此过程中涉及的生命活动既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。再分化实质：基因的选择性表达。
⑤激素的作用：植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。
它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向；生长素用量与细胞分裂素用量的比值高：有利于根的分化，抑制芽的形成；生长素用量与细胞分裂素用量的比值低：有利于芽的分化，抑制根的形成；生长素用量与细胞分裂素用量的比值适中：促进愈伤组织的形成。
选材：经常选择根尖（分生区）、茎的韧皮部（形成层）等。
原因：分裂能力强、分化程度低，容易诱导形成愈伤组织。
（3）操作流程：
①外植体的消毒：将流水冲洗后的外植体用酒精消毒30 s，用无菌水清洗2～3次后，再用次氯酸钠溶液处理30 min，用无菌水清洗2～3次。若想缩短次氯酸钠溶液处理时间应适当提高次氯酸钠溶液的浓度。
②外植体的分割：用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段。大小应适宜。
③接种：在酒精灯火焰旁，并且实验中使用的培养基和所有的器械及每次使用后的器械都要灭菌，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。接种时注意外植体的方向，不要倒插。④培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22 ℃的培养箱中培养。定期观察和记录愈伤组织的生长情况。诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。⑤转移培养（再分化过程）：培养15-20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
⑥移栽：试管苗不可以直接移栽入土，需先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日，将试管苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩上，壮苗后再移栽入土。
（4）若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？
愈伤组织中不含有叶绿体；培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此，愈伤组织中不含有叶绿体。
（5）植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
①离体（最关键）。 ②严格的无菌条件。 ③适宜的培养条件。
④适宜浓度和比例的激素。 ⑤一定的营养条件。
（6）为什么一定要离体才能表现出全能性？
若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性。
（7）如何控制严格的无菌条件？①用体积分数为70%的酒精对手、超净工作台、外植体进行消毒,对外植体处理还需要质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液,清洗外植体需要使用无菌水。 ②培养基和器械进行灭菌； ③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行。
（8）适宜的培养条件包括那些？①温度（例如菊花植物组织培养应为18-22℃）。②光照（例如脱分化需避光，再分化需照光）。
（9）一定的营养条件如何保证？配制合适的培养基，包括有机营养成分、无机营养成分、特定浓度和比例的激素。
（10）培养基组成： ①无机营养成分（水和无机盐）, ②有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素）,
③特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）。
注意：蔗糖的作用：提供能量，调节渗透压。培养基灭菌方法为：湿热灭菌法（高压蒸汽灭菌）。
（11）为什么整个过程要保证无菌操作？
避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，同时防止有些杂菌危害培养物的生长。
（12）整个过程中使用的培养基中是一成不变的吗？不是。
分别为诱导愈伤组织的培养基→诱导生芽的培养基→诱导生根的培养基。
（13）以上培养基中，生长素/细胞分裂素的比值大小是如何变化的？ 比值适中→比值低→比值高。
（14）接种后，外植体被污染的可能原因：
①培养基、接种工具灭菌不彻底。②外植体消毒不彻底。③操作过程不符合无菌操作要求等。
（15）若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应如何设计对照实验？
空白对照：不加任何激素。
实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1；
实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1；
实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。
（三）植物体细胞杂交技术
1.用传统的有性杂交方法都能得到杂种后代吗？为什么？不是，因为两种生物之间存在着生殖隔离。
2.植物体细胞杂交的概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
3.植物体细胞杂交的主要步骤：植物细胞融合和植物组织培养。
（1）在进行体细胞杂交之前，必须先去除细胞壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。去壁原因：细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）。
（2）诱导原生质体融合的方法
①物理法：电融合法、离心法等。
②化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋－高pH融合法等。
（3）细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁。 植物体细胞杂交完成的标志：培育出杂种植株。
（4）再生出细胞壁的相关的细胞器：高尔基体和线粒体。
（5）验证再生出新壁的实验：质壁分离和质壁分离复原实验。
4.纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常。
5.①植物体细胞杂交的原理：细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性。
②植物体细胞杂交的生殖方式：无性生殖。③植物体细胞杂交的分裂方式：有丝分裂。
④植物体细胞杂交的涉及的可遗传变异类型：染色体变异。
6.获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？不一定；
诱导融合后的产物有三类：未融合的细胞、两两融合的细胞、多细胞融合体。
7.植物体细胞杂交的意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
8.杂种植株包含两个物种的全部遗传物质，各种基因都包含在内，却未按照人们的要求表现出亲本所有的性状，例如“番茄-马铃薯”并没有地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？
生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能像在原植株细胞内实现有序表达，因此不能按照人们的要求表现出亲本所有的性状。
植物细胞工程的应用
植物细胞工程的应用包括植物繁殖的新途径、作物新品种的培育、细胞产物的工厂化生产。
（一）植物繁殖的新途径
1.植物繁殖的新途径包括快速繁殖（也叫微型繁殖）和作物脱毒。
2.快速繁殖
(1)快速繁殖概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)优点：可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；无性繁殖可以保持优良品种的遗传特性；可实现工厂化生产。注意：扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术。
3．作物脱毒
（1）适用范围：无性繁殖的作物(马铃薯、草莓、香蕉）。
（2）进行作物脱毒的原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。
（3）外植体选材部位：植物顶端分生区附近部位，如茎尖。
（4）选分生区的原因：植物顶端分生区附近病毒极少，甚至无病毒。
（5）优点：脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。
（6）作物脱毒具体操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
（7）脱毒苗是否不会再感染病毒？不是，脱毒苗≠抗毒苗。
（8）实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱去病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
（二）作物新品种的培育
1.作物新品种的培育包括单倍体育种和突变体的利用。
2.单倍体育种
(1)过程：花药（或花粉）离体培养（花药取自二倍体植株）―→单倍体幼苗eq \(―――――→,\s\up9(染色体加倍))纯合子植株。当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。
(2)优点：①后代是纯合子，能稳定遗传。②极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③大多数单倍体植株可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
为什么大多数单倍体植株可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料？大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
2．突变体的利用
（1）过程：
（2）诱变处理对象：一般为愈伤组织。
（3）产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。
（4）原理：基因突变和植物细胞的全能性。
（5）诱变育种的缺点：突变具有不定向性和低频性，因此需大量处理实验材料。
（6）诱变育种的优点：通过人工诱变提高愈伤组织的突变率，从而筛选获得抗病、抗盐、高产、优质的新品种，加快育种进程。
(7)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
（三）细胞产物的工厂化生产
1.代谢产物的分类
a.初生代谢产物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动；
产物：糖类、脂质、蛋白质、核酸等
b.次生代谢产物：植物代谢会产生一些一般认为不是生物生长所必需的，一般在特定组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
产物：一类小分子有机化合物（如
酚类、萜类、含氮化合物等)
2.细胞产物的工厂化生产的目标产物：次生代谢产物。
3.次生代谢物作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
4.生产技术手段：植物组织培养技术（在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术）。
5.过程：
6.细胞产物工厂化生产主要利用的是哪种结构？愈伤组织。
7.该过程中是否需要培养得到完整植株？一般不需要。
8.优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，对于社会、经济、环境保护具有重要意义；生产速度快。
9．实例：利用紫草细胞的组织培养生产的紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用红豆杉细胞的组织培养生产的紫杉醇具有高抗癌活性。
第三章 细胞工程
动物细胞工程
动物细胞工程包括：动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植。
一、动物细胞培养
1.动物细胞培养概念：指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2.动物细胞培养的原理：细胞增殖（有丝分裂）。
3.动物细胞培养的地位：动物细胞工程的基础。
4.动物细胞培养的关键操作：原代培养和传代培养。
（一）动物细胞培养的条件
1.动物细胞培养的条件：营养条件、无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、适宜的气体环境。
2.营养物质主要包括：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等。未知营养条件：使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分。其作用为：提供尚未全部研究清楚的细胞所需的营养物质。动物细胞利用的营养物质包括蔗糖和淀粉吗？不包括。
3.动物细胞培养的培养基的物理性质：培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。
4.保证无菌、无毒环境的具体措施
（1）对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。（2）在无菌环境下进行操作。（3）还需要定期更换培养液。
5.培养液的灭菌方法：湿热灭菌法（高压蒸汽灭菌）。
培养用具的灭菌方法：湿热灭菌法（+烘干）或干热灭菌法。
6.怎样保证无菌操作？
对操作空间、操作者衣着和手进行清洁和消毒，保证所有操作均在在超净工作台并在酒精灯火焰旁进行。
7.为什么培养液需要定期更换？ 以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
8.如何防止培养过程中的微生物污染？ 在细胞培养液中添加一定量的抗生素。
9.哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜。
10.多数动物细胞生存的适宜pH为7.2-7.4。
11.维持适宜渗透压的目的维持细胞正常的形态和功能。
12.动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。其作用分别为：O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用维持培养液的pH。
13.培养容器:通常采用培养皿或松盖培养瓶。培养仪器：含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱。
因此动物细胞培养的气体环境为95%空气和5%CO2。
（二）动物细胞培养的过程
取动物组织→制成细胞悬液→转入培养液原代培养→分瓶→传代培养
1.动物细胞培养取材：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。取材原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。
2.制成细胞悬液的步骤（1）将组织分散成单个细胞。
（2）用培养液将细胞制成细胞悬液。
3.将组织分散成单个细胞的原因
（1）从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；
（2）能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。
4.将组织分散成单个细胞的方法(1)机械法;(2)用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。
5.（1）用胰蛋白酶分散细胞，可以说明什么问题？动物细胞间的物质主要是蛋白质。
（2）可以用胃蛋白酶分散细胞吗？不可以。
为什么？胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性，多数动物细胞培养的适宜pH为7.2-7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以用胃蛋白酶不行。
6.酶解法较温和，一定不会对动物细胞造成损伤吗？
不是，使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。
7.体外培养的动物细胞的两大类：
（1）能够悬浮在培养液中生长增殖。
（2）大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁）。
8.两类细胞的生长特点
（1）悬浮生长类：会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
（2）贴壁生长类：除会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻外，还会发生接触抑制。
9.“细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述解释，举例说明哪种细胞最可能无接触抑制现象，并阐述原因：癌细胞，癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少。
11．原代培养
（1）原代培养：通常将分瓶之前的细胞培养，即指动物组织经处理后的初次培养。
（2）原代培养的具体做法：将初次制备好的细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。
13．传代培养
（1）传代培养：将分瓶后的细胞培养。
（2）分瓶传代培养的具体做法:
①收集细胞：a.悬浮生长类：直接用离心法收集。
b.贴壁生长类：重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。
②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。
14.为什么动物细胞培养中需分瓶进行传代培养？ 细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻，贴壁细胞还会发生接触抑制现象。
15.离心的作用：在沉淀中得到细胞，同时去掉上清液中的胰蛋白酶。
16.动物细胞培养技术有没有体现动物细胞的全能性？ 未体现，动物细胞培养只是细胞增殖的过程。
17.正常细胞不能一直传代培养下去；细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去，这时细胞能保持细胞正常的二倍体核型；传至10-50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，这一阶段的细胞称为细胞株; 继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，这一阶段的细胞称为细胞系，细胞系的遗传物质一定改变了。
（三）干细胞的培养及其应用
1．干细胞功能：在一定条件下，可以分化成其他类型的细胞。
2．干细胞的分布：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
3．干细胞的种类：包括胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞等。
4.胚胎干细胞（简称ES细胞）
（1）分布：存在于早期胚胎中。 （2）特点：具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
5.成体干细胞：
（1）分布：存在于成体组织或器官内中。
（2）常见类别：包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞等；
（3）特点：一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。
（4）发现最早研究最多的应用最成熟的实例：造血干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。
6.诱导多能干细胞概念：通过体外诱导成纤维细胞，获得类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。
7.诱导多能干细胞优点： （1）诱导过程无需破坏胚胎。
（2）iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
8.干细胞的应用：有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。9.干细胞应用实例
（1）造血干细胞可以治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。
（2）神经干细胞可以治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）。
（3）诱导多能干细胞（iPS细胞）可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。
9.干细胞可以治疗某些顽症的原理是什么？
干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
10.胚胎干细胞的局限性：必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题。
11.普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
12.iPS细胞用于治疗人类疾病过程
取成纤维细胞 转入相关因子 细胞转化为iPS细胞 诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞 移植回病人体内。
13.制备iPS细胞的其他方法：（1）借助载体将特定基因导入细胞中诱导形成iPS细胞。（2）直接将特定蛋白导入受体细胞中诱导形成iPS细胞。 （3）用小分子化合物来诱导形成iPS细胞诱导形成iPS细胞。
14.iPS细胞的来源：成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞。
15.如果想将iPS细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施？
建立iPS细胞库（HLA多态性丰富的iPS细胞库），可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞。
16.如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？
可以用来治疗不孕症，可以用来进行濒危物种的克隆，可以对获得的生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。
二、动物细胞融合技术与单克隆抗体
（一）动物细胞融合技术
1．动物细胞融合技术概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2.诱导的结果：形成的杂交细胞，具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
3.诱导的原理：细胞膜具有一定的流动性。
4．诱导方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。其中，灭活病毒诱导法是动物细胞融合特有的诱导融合方法。
5．意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
6.“灭活病毒”中灭活的具体含义是什么？
用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构。
7.灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？
病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
8.融合实质及完成的标志：细胞核的融合。
9．动物细胞融合技术的应用：(1)细胞融合技术成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。(2)利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制备单克隆抗体开辟了新途径。
（二）单克隆抗体及其应用
1.早期获得抗体的方法：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。
2.上述抗体的缺点：产量低、纯度低、特异性差。
3.B细胞的特点（优点和局限性）：能产生单一的特异性抗体，但不能无限增殖。
4.癌细胞的特点：能在体外大量增殖，但不能产生抗体。
5.杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能无限增殖又能产生大量特定抗体。
6.米尔斯坦和科勒由于发明了单克隆抗体的制备技术，于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。
7．制备过程：
8.实验最初应如何处理小鼠？ 注射特定的抗原，用特定的抗原对小鼠进行免疫。目的是为了获得抗体吗？不是。其目的：用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞（获得能产生特定抗体的B淋巴细胞）。
9.（1）诱导融合的方法：PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法（动物细胞特有）。
（2）诱导融合后，能得到几种细胞？（融合只考虑两两融合）
①未融合的亲本细胞（B淋巴细胞、骨髓瘤细胞）。②融合的具有同种核的细胞（B-B细胞、瘤-瘤细胞）。
③融合的杂交瘤细胞。
10.筛选
（1）第一次筛选：①如何筛选（筛选方法）：用特定的选择培养基进行筛选。
②筛选原理：在选择培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。③获得的杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生抗体。此时，抗体不是所需的特定抗体。④得到的该杂交瘤细胞一定是所需的吗？杂交瘤细胞并不纯，因为从脾脏获得的B淋巴细胞不纯（既有未免疫的B淋巴细胞，又有能产其他抗体的B淋巴细胞，以及能产所需抗体的B淋巴细胞），因此要进行第二次筛选。
（2）第二次筛选：①如何筛选（筛选方法）：用96孔板培养，在每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞的情况下，进行克隆化培养和抗体检测（一般进行多次筛选）。②获得的杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能分泌所需抗体。③选择抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞，即分泌的抗体能与特定的抗原结合。④抗体检测原理：抗原和抗体能够特异性结合(分子水平的检测）。
第一次筛选的目的：筛选获得杂交瘤细胞。
第二次筛选的目的：获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
11.如何对所需杂交瘤细胞大规模培养
在体外条件下大规模培养（接种于培养液中）或注射到小鼠腹腔内增殖。
12.如何获取单克隆抗体
（1）体外培养：从细胞培养液中获取。
（2）小鼠腹腔内培养：从小鼠腹水中获取。
13.单克隆抗体制备的过程中涉及的原理：细胞膜具有一定的流动性、细胞增殖。
14.单克隆抗体制备的过程中应用到的技术：动物细胞融合、动物细胞培养。
15．单克隆抗体的优点：能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。16．单克隆抗体的应用
(1)作为诊断试剂，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。
17.用作诊断试剂的原理：单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合。
18.用作诊断试剂的实例：多种疾病的诊断和病原体鉴定。
19.运载药物
（1）实例——ADC：与药物结合，制成抗体-药物偶联物（ADC），杀伤肿瘤细胞；
ADC通常由抗体、接头和药物三部分组成。
（2）原理：通过将药物与能特异性识别肿瘤细胞抗原的单克隆抗体结合，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。
发挥杀伤作用的为放射性同位素、化学药物或细胞毒素；
单克隆抗体作用为靶向运输作用；
优点：靶点清楚、毒副作用小（不会对健康细胞造成伤害）。
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1.动物细胞核移植技术概念：将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
2.克隆动物：用核移植的方法得到的动物。
3.动物细胞核移植技术原理：动物细胞核的全能性、细胞膜具有一定的流动性。
培育多利羊的原理：动物体细胞核的全能性、细胞膜具有一定的流动性。
4.动物细胞核移植技术生殖方式：无性生殖。
5．哺乳动物核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。两者中难度较高的是体细胞核移植。
6.动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植；为什么？ 动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。
7.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因
（1）供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低；
（2）对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
（一）体细胞核移植的过程
1.采集的卵母细胞应培养至MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期）
2.选择MⅡ期卵母细胞的原因
（1）含有促进细胞核表现全能性的物质和营养条件。
（2）细胞体积大，易于操作。
3.卵母细胞去核
（1）卵母细胞去核的方法：显微操作（去核）法。 除此之外，还有梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。
（2）“去核”去的是什么？去除的为纺锤体-染色体复合物。
注意：去核时，由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体，一般用微型吸管一并吸出细胞核和第一极体。
（3）去核的原因：使核移植得到的胚胎或动物核内遗传物质全部来自有重要利用价值的动物。
（4）与直接注入核相比，将供体细胞注入卵母细胞的优点：对卵母细胞损伤较小。
注入位置：将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内（卵细胞膜和透明带之间）。
7.重组细胞
（1）诱导供体细胞和去核卵母细胞融合的方法：电融合法。
（2）融合的结果：供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
8.重构胚
（1）重构胚概念：人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。
（2）激活重构胚的方法
①物理方法：电刺激。 ②化学方法：Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制。
（3）激活重构胚的目的：激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程。
9.实验结论：证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性。
10.实验结果：生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
11.新生犊牛的细胞核遗传物质来自供体奶牛。 新生犊牛的细胞质遗传物质来自去核卵母细胞。新生牛的性别与供体奶牛一致。
12.通过动物细胞核移植获得奶牛的过程中涉及的技术：
（1）动物细胞核移植。 （2）动物细胞培养。 （3）动物细胞融合。
（4）早期胚胎培养。 （5）胚胎移植。
注意：操作为“将供体细胞注入去核卵母细胞”时，才涉及该技术。
13.用上述技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？不是。
14.为什么克隆动物不是对体细胞供体动物进行了100%的复制？
（1）克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但线粒体中的DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞。
（2）性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同。
（3）克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。
（二）体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1．应用前景
(1)畜牧生产方面：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
(2)医药卫生领域
①转基因克隆动物作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。
②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为异种移植的供体。
③以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。
(3)保护濒危物种方面：保护濒危物种，增加濒危动物的存活数量。
(4)科研
①研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。
②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因。
③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助。
2．存在问题
(1)体细胞核移植技术的成功率非常低。
(2)各个技术环节有待进一步改进。
(3)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。
第四章 细胞工程
第3节 胚胎工程
一、胚胎工程的理论基础
1.胚胎工程概念：对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
2．胚胎工程技术
(1)操作对象：动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞；
(2)技术种类：体外受精、胚胎移植、胚胎分割；
(3)特点：获得的胚胎需移植到雌性动物体内生产后代；
(4)理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
（一）受精
1．受精概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
2．受精场所：在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。
3．受精过程：包括受精前的准备阶段和受精阶段；
前者又包括精子获能和卵子的准备。
4.精子获能
(1)概念：刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在相应的生理变化发生雌性动物的生殖道后，才能获得受精能力，这一生理现象称为“精子获能”。注意：获能的能指的是“受精能力”而不是“能量”。
(2)使精子获能的两种方法:
①直接利用雌性动物生殖道使精子获能
②将精子培养在人工配制的获能液中使其获能。获能液的成分因动物种类不同而有所差异。获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等。
(3)研究精子获能机制的意义:实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为体外受精技术的建立奠定了基础。
5.卵子的准备
(1)卵子一般在排出2-3h后才能被精子穿入。
(2)动物排出的卵子成熟程度不同。
有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等； 有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。
(3)卵子成熟的场所:排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟。
(4)卵子具备与精子受精能力的时期 MⅡ期。
6.受精阶段过程:
（1）精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构，精子穿越透明带。
（2）透明带反应：阻止多精入卵的第一道屏障。
（3）透明带反应具体表现：精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。
（4）透明带反应发生时间：精子触及卵细胞膜的瞬间。
（5）精子入卵：（卵细胞膜反应：阻止多精入卵的第二道屏障。）
（6）卵细胞膜反应具体表现：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。
（7）卵细胞膜反应发生时间：精子入卵后。
（8）雄原核的形成：精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的核，叫做雄原核。
（9）雌原核的形成：精子入卵后,被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核。
（10）受精的标志：
①观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）。 ②观察到雌、雄原核。
注意：多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体。
受精完成的标志：雌、雄原核核膜消失，形成合子。
受精过程结束后，受精卵的发育也就开始了。
（13）受精卵中细胞核遗传物质来源一半来源于精子，一半来源于卵子。
细胞质遗传物质来源几乎全部来自于卵子。
（二）胚胎早期发育
1.受精卵是胚胎发育过程中全能性最高的阶段。
2.哺乳动物胚胎早期发育场所：输卵管和子宫。
3.胚胎早期发育阶段： 受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚。
4.卵裂：
（1）场所：透明带内。 （2）分裂方式：有丝分裂。
（3）特点： ①细胞数量不断增加。 ②胚胎总体积并不增加。
（4）其他表现： 每个细胞体积不断减小；DNA总数目不断增加；每个细胞的核DNA数目不变；
有机物总量减少；有机物种类增加。
3.桑葚胚
（1）概念：当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。
（2）特点：这一阶段及之前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
4.囊胚
（1）概念： 胚胎进一步发育，细胞开始出现分化，形成内细胞团、滋养层；随着胚胎进一步发育，胚胎内部出现了含有液体的囊腔—囊胚腔，这个时期的胚胎叫做囊胚。
（2）特点：细胞逐渐分化。
（3）结构组成：内细胞团、滋养层、囊胚腔。
①内细胞团：位置：聚集在胚胎一端。 作用：将来发育成胎儿的各种组织。
②滋养层：位置：沿透明带内壁扩展和排列。作用：将来发育成胎膜和胎盘。
③囊胚腔：胚胎内部含有液体的腔。
④孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从透明带中伸展出来，这一过程叫做孵化。
5.囊胚期的内细胞团细胞具有全能性。
6.原肠胚：囊胚孵化后，将发育形成原肠胚；原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层；随着发育的进行，一部分细胞还会在内外两个胚层之间形成中胚层；这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
7.牛在自然情况下，胚胎最早可在8-16细胞阶段进入子宫，但在实践中通常对发育到囊胚阶段的胚胎进行移植的原因：提高移植后胚胎的发育率和妊娠率。
二、胚胎工程技术及其应用
（一）体外受精
1．试管动物：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
2．体外受精技术的主要过程：卵母细胞的采集、精子的获取和受精。
（1）采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养（即培养至MⅡ期）和获能处理（可对精子进行离心处理），然后才能用于体外受精。
（2）一般情况下，可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，来促进它们完成受精。
3.体外受精的意义：是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。
（二）胚胎移植
1．概念：是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
2.胚胎来源：体外受精及其他方式得到的胚胎。
其他方式包括：体内受精、转基因技术、动物细胞核移植技术等。
3．胚胎移植的基本程序：
（1）供体、受体的选择和处理。 ①提供胚胎的个体称为供体。②供体选择标准：遗传性状优良、生产能力强。 ③供体职能：产生具有优良遗传特性的胚胎。④接受胚胎的个体叫受体。⑤受体选择标准：有健康体质和正常繁殖能力。⑥受体职能：承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务。 ⑦对受体进行的处理：同期发情处理。⑧该处理的目的：为胚胎移植前后提供相同的生理环境。⑨只对供体进行的操作：超数排卵处理。
= 10 \* GB3 ⑩该处理需要用的激素：外源促性腺激素。该处理的结果：卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
配种或人工授精（应选择同种的优良公牛）。
（3）胚胎的收集、检查、培养或保存。
①胚胎收集的基础：哺乳动物早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态。②移植前检查的目的：检查胚胎的质量。③胚胎保存的方法（了解）：-196℃液氮中保存。
（4）胚胎的移植的时期：一般选择移植桑葚胚或囊胚阶段的胚胎。
移植后的检查的目的：对受体进行妊娠检查（检查受体是否妊娠）。
4.胚胎移植过程中进行了两次目的不同检查
（1）第一次目的：检查胚胎的质量。 （2）第二次目的：检查受体是否妊娠。
5.胚胎移植的实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
6.胚胎移植的地位：胚胎工程的最终技术环节。
7．胚胎移植的意义
(1)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 (2)大大缩短了供体本身的繁殖周期。
(3)对供体施行超数排卵处理后，增加后代数量。
8.胚胎移植是如何充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力的？ 对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，使供体生产下的后代数量是自然繁殖的十几倍到几十倍。
9.检查合格的胚胎移植到任何一个受体子宫内都能正常发育吗？
不一定；需移植到同种的、生理状况相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。
10.胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？ 在胚胎移植前应该对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器的生理变化同步，目的是为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。
11.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？不会。
12.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？供体；供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传物质在孕育过程中不发生任何变化。
（三）胚胎分割
1．胚胎分割概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
2.胚胎分割理论基础：早期胚胎干细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。
3.胚胎分割生殖方式：无性生殖（无性繁殖、克隆）。
4．胚胎分割的方法：机械方法。所需主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。分割工具:分割针或分割刀。
5．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚（原因：桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性），将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用分割针或分割刀分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割(原因：防止影响分割后胚胎的恢复和进一步发育)。
6.胚胎分割的操作环境：盛有操作液的培养皿，在显微镜下分割。
7.分割后胚胎去向：直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体。
8．胚胎分割的意义
(1)促进优良动物品种的繁殖，产生遗传性状相同的后代（具有相同的遗传物质）用于遗传学研究。
(2)在胚胎移植前，对胚胎进行性别鉴定（取样部位为滋养层，鉴定方法为做DNA分析）、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
9.胚胎移植的局限性：采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。
10.利用核移植技术、体外受精（试管婴儿）、胚胎分割获得胚胎，生殖方式一样吗？不一样；核移植——无性生殖、体外受精——有性生殖、胚胎分割——无性生殖。
第3章 基因工程
1.基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
2.基因工程的诞生（三个理论和三个技术）：
基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科基础上发展起来的，正是这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程，具体有三大理论发现和三个技术突破。
理论基础：①DNA是遗传物质；②DNA分子的双螺旋结构和半保留复制；③遗传密码的通用性和遗传信息传递的方式；
技术基础：①限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割；②DNA连接酶的发现与DNA片段的连接；
③基因工程载体的构建与应用
3.理论上的三大发现
⑴发现了遗传物质——DNA：1944年，艾弗里（）的肺炎双球菌转化实验
⑵揭示了遗传物质的分子机制：DNA分子的双螺旋结构和半保留复制
1953年，沃森和克里克的DNA双螺旋结构模型、半保留复制图，获1958年诺贝尔奖。
⑶确立了遗传信息的传递方式：以密码形式传递
1963年，美国尼伦伯格（）和马太（H.Matthaei）确立了遗传信息以密码形式传递，破译了编码氨基酸的遗传密码(3个核苷酸=1个密码子=1个aa)。
（3）技术上的三大突破
⑴世界上第一个重组DNA实验：实现不同来源DNA的体外重组
1972年斯坦福大学化学家伯格（P.Berg）借助内切酶和连接酶将猴病毒SV40的DNA和大肠杆菌λ噬菌体的DNA在试管中连接在了一起，第一次成功地实现了DNA的体外重组。
⑵第一个基因克隆实验：重组DNA表达实验，是世界上第一个基因工程实验
1973年美国斯坦福大学医学院遗传学家科恩（S.Chen）将体外构建的含有四环素和卡那霉素抗性基因的重组质粒导入大肠杆菌，获得了具有双抗性的大肠杆菌转化子，成功完成了第一个基因克隆实验。是基因工程诞生的标志。
⑶第一个真核基因在原核生物中的表达：第一次实现了异源真核基因在原核生物中的表达
1974年，科恩（S.Chen）和博耶（H.Byer）将非洲爪蟾编码核糖体基因的DNA片断同pSC101质粒重组，并导入大肠杆菌细胞，结果表明动物基因已进入大肠杆菌并转录出相应的mRNA产物，第一次实现了异源真核基因在原核生物中的表达。
第1节 重组DNA技术的基本工具
一、DNA基因工程的基本工具
1.DNA基因工程至少需要三种工具：“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）；“分子缝合针”——DNA连接酶；“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体。
（1）“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）
①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
②功能：能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，且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，因此具有专一性。
③结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：粘性末端和平末端。
（2）“分子缝合针”——DNA连接酶
①)两种DNA连接酶（E·cliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：
a.相同点：都缝合磷酸二酯键。
b.区别：E·cli DNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
②与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
（3） DNA 连接酶——“分子缝合针”
① 作用: 将双链 DNA 片段“缝合” 起来, 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
② 种类:
(4)“分子运输车”——载体
①载体具备的条件：a.能在受体细胞中复制并稳定保存。b.具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。c.具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。d、对受体细胞无害、易分离。
②最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
③其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒
二、DNA 的粗提取与鉴定
1. 实验原理:
(1) DNA、 RNA、 蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面有差异, 选用适当的物理或化学方法对
它们进行提取。
①DNA 不溶于酒精, 某些蛋白质溶于酒精, 分离 DNA 和蛋白质。②DNA 能溶于 2ml/L 的 NaCl 溶液。
(2) DNA 遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
2. 方法步骤:
(1) 研磨:取 30g 洋葱切碎, 倒入 10 mL 研磨液研磨。
(2) 除杂: 漏斗中垫上纱布过滤后, 在 4 ℃冰箱静置后取上清液, 1 500 r/min 的转速下离心后取上清液。
(3) 提取: 加入体积相等、 体积分数 95%酒精, 溶液出现白色的丝状物是 DNA。
方法一: 用玻璃杯按一个(填“一个” 或“两个” ) 方向搅拌, 卷起丝状物, 用滤纸吸去上面的水分。
方法二: 10 000 r/min 的转速下离心 5 min, 取沉淀物晾干。
（4）鉴定:
DNA 的鉴定和还原糖的鉴定都需要加热, 它们有什么不同?
提示:还原糖加斐林试剂后, 置于 55～65 ℃热水中加热; 而 DNA 加二苯胺试剂后, 置于沸水中加热。
第2节 基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
1.第一步：目的基因的获取
（1）目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。
（2）原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因常用方法有反转录法和化学合成法
（3）PCR技术扩增目的基因
①原理：DNA双链复制
②过程：a：加热至90-95℃DNA解链；b：冷却到55-60℃，引物结合到互补DNA链；
c：加热至70-75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
2.第二步：基因表达载体的构建
（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
（2）组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因
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。
3.第三步：将目的基因导入受体细胞
（1）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。
（2）常用的转化方法：
①将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。
②将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。
③将目的基因导入微生物细胞：Ca2+处理法(感受态细胞法或CaCl2法)
（3）重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
4.第四步：目的基因的检测和表达
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
第3节 基因工程的应用
1. 植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
2. 动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
3. 基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
4.基因工程在农牧业方面的应用
(1)发展:
①农牧业:1996-2017 年, 全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍, 美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家。 2017 年, 我国转基因作物种植面积居世界第八位。
②动物: 第一种用于食用的转基因动物——转基因大西洋鲑在美国获得批准上市。
(2)实例:连一连: 基于基因工程在改良动植物品种、 提高作物和畜产品的产量等方面的应用, 将下列转基因生物和选用的目的基因连线
5.基因工程在医药卫生领域的应用
(1) 生产药物:
①常见的药物:细胞因子、 抗体、 疫苗和激素等。 我国生产的重组人干扰素、 血小板生成素、 促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场。
② 批量生产药物:乳腺(房) 生物反应器。
a.目的基因:药用蛋白基因。b.启动子:乳腺中特异性表达的基因的启动子。c.受体细胞:受精卵。
(2)移植器官: 在器官供体的基因组中导入某种调节因子, 以抑制抗原决定基因的表达, 或设法除去抗原决定基因, 培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
(3)培养乳腺生物反应器转基因动物时为什么要选用乳腺中特异性表达的基因的启动子?
乳腺生物反应器通过分泌的乳汁提取相应的基因表达的产品, 乳腺中特异性表达的启动子可让目的基因在乳腺细胞中表达。
6.基因工程在食品工业方面的应用
(1) 氨基酸: 利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料——天冬氨酸和苯丙氨酸。
(2) 酶: 利用转基因生物生产奶酪的凝乳酶; 利用转基因生物加工转化糖浆的淀粉酶; 利用转基因生物加工烘烤食品、 制造生物能源的脂酶等。 (3) 维生素。
第4节 蛋白质工程的原理和应用
1.蛋白质工程的概念:
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质
2. 蛋白质工程崛起的缘由
(1)基因工程的实质和不足: ① 实质: 将一种生物的基因转移到另一种生物体内, 后者可以产生它本不能产生的蛋白质, 进而表现出新的性状。②基因工程存在的不足:原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
(3) 蛋白质工程的崛起:
①理论和技术条件:分子生物学、 晶体学以及计算机技术的迅猛发展。
②天然蛋白质存在不足:天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要, 却不一定完全
符合人类生产和生活的需要。
③实例:
3.蛋白质工程的基本原理：
（1）它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。
（2）基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）。下图中是蛋白质工程的循序的是E、F、G、A、B、C、D；
4.蛋白质工程的应用
（1） 医药工业方面:
①速效胰岛素类似物: 改变氨基酸序列, 抑制胰岛素的聚合。 ②干扰素:一个半胱氨酸替换为丝氨酸, 延长保存时间。 ③单克隆抗体:将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接” 到人的抗体上, 降低诱发免疫反应的强度。
（2）其他工业方面: 广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶。 如枯草杆菌蛋白酶。
（3）农业方面: ① 改造某些参与调控光合作用的酶, 提高植物光合作用的效率。② 改造微生物蛋白质的结构, 增强防治病虫害的效果。
5.有关蛋白质工程的两点提醒：
(1) 改造对象是基因:任何一种天然蛋白质都是由基因编码的, 改造了基因即对蛋白质进行了改造, 而且改造过的蛋白质可以遗传下去。
(2) 基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列, 而蛋白质工程中的
第4章 生物技术的安全性与伦理问题
第1节 转基因生物的安全性
1.基因生物与食物安全的争论：
①反方观点：反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变
②正方观点：有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据
2.转基因生物与生物安全（对生物多样性的影响）的争论：
①反方观点：扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”
②正方观点：生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限
3.转基因生物与环境安全（对生态系统稳定性的影响）的争论：
①反方观点：打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体
②正方观点：不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境
4.理性看待转基因技术
5.我国的农业转基因生物实行了标识制度：农业转基因生物分为四个等级：
安全等级I：尚不存在危险； 安全等级II：具有低度危险；
安全等级III：具有中度危险； 安全等级IV：具有高度危险。
第2节 关注生物技术的伦理问题
三个关于生物技术的伦理的热点问题:
1.克隆人：两种不同观点，多数人持否定态度。
(1)否定的理由：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为的制造在心理上和社会地位上都不健全的人。
(2)肯定的理由：技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法解决。不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟。
(3)中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。
2.试管婴儿：两种目的试管婴儿的区别两种。不同观点，多数人持认可态度。
(1)否定的理由：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；早期生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余胚胎，无异于“谋杀”。
(2)肯定的理由：解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤。
3.基因身份证：
(1)否定的理由：个人基因资讯的泄漏造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。
(2)肯定的理由：通过基因检测可以及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的。
4.基因检测
(1)基因检测的优点： 通过基因检测可以及早采取预防的措施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的.
(2)基因检测引发的问题：
①目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识,要想通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的;
②基因检测结果本身会给受检者带来巨大的心理压力;
③个人基因资讯的泄露会造成基因歧视.
解决的办法:
对于基因歧视现象,可以通过正确的科学知识传授,伦理道德教育,立法得以解决
5.治疗性克隆和生殖性克隆
(1)治疗性克隆
①概念： 指利用克隆技术产生特定细胞或组织(皮肤、 神经或肌肉等)用于治疗性移植。
②原理： 干细胞具有强大的多方向分化潜能和自我更新能力。
(2)生殖性克隆
①概念： 指将克隆技术用于生育目的， 即用于产生人类个体。
②原理： 动物体细胞核的全能性。
(3)二者主要区别： 获得的早期胚胎在治疗性克隆中用于获得胚胎干细胞， 然后诱导胚胎干细胞分化出所需的特定的组织或细胞； 在生殖性克隆中获得的胚胎则通过胚胎移植到母体的子宫内，由母体孕育出婴儿
第3节 禁止生物武器
1.生物武器：
（1）种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。
（2）散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。
（3）特点：致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜伏期、不易被发现、危害时间长等。
（4）《禁止生物武器公约》及中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
2.生物武器的传播途径
(1)经食物与水传播： 霍乱、 肉毒毒素、 病毒、 炭疽
(2)空气传播： 鼠疫、 炭疽、 类鼻疽、 球孢子菌病
(3)接触传播： 炭疽、 破伤风
(4)虫媒传播： 黄热病、 马脑炎、 落矶山斑疹热、 斑疹伤风、 Q 热、 腺鼠疫
(5)病原体直接传播
3.生物武器的特点
(1)单位面积效应大： 生物武器单位战剂的杀伤面积效应很大。 因为生物战剂的感染剂量极小
(2)有特定的伤害对象
伤害对象只限于有生命的人、 畜和农作物， 而不破坏无生命的物质。 因而适用于攻击不易破坏的目标区， 这一特点正符合侵略者发动战争的目的。
(3)具有传染性
它能以多种性状如致病性气溶胶、 媒介昆虫及媒介物、 毒菌、 毒液等， 多种途径如借空气经呼吸道、 借水及食物经消化道、 借媒介昆虫及创口经皮肤粘膜等使人、 畜和农作物受害， 受害者若不及时处理， 就能互相传染， 不断蔓延， 造成传染病流行， 致使人、 畜及农作物大量死亡。
（4）危害时间久
某些致病菌如炭疽杆菌及毒素能长期存在于外界， 有持久的危害作用， 甚至使当地形成疫源地， 以致传染病不断蔓延。
（5）不易被发现和鉴定
施放生物武器时， 因为没有巨大的爆炸声， 亦无光、 气味和颜色， 鉴定技术也较复杂，需时也较长。
（6）使用者本身易受伤害
生物武器很容易受自然条件如气温、 风力、 阳光和雨雪的影响而丧失作用， 若使用不当
或选择时机不好， 也很容易使使用者本身受到伤害。
（7）生物武器造价低、 技术难度不大、 隐蔽性强
可以在任何地方研制和生产。
4.生物武器的局限性
(1) 生物武器主要指病原微生物， 所以它们的生存、 繁殖、 死亡易受环境条件的影响。
如温度： 适宜温度——37℃左右。 若温度过高， 40—50℃， 细胞停止繁殖； 50—70℃，
死亡； 但芽孢必须在 100℃以上的温度条件下才会死亡。 若温度过低， 一般会停止繁殖、
生长， 但不会死亡。
(2)还受地形、 风向等多种条件影响。
(3)生物武器使用时不易控制， 使用不当可危害本方安全。
现象
分析
未涂布培养基上无菌落生长
培养基未被杂菌污染
未涂布培养基上有菌落生长
培养基被杂菌污染
牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目明显多于选择培养基上的菌落数目
选择培养基具有选择作用
种类
来源
特点
E.cliDNA连接酶
大肠杆菌
只能“缝合”具有互补粘性末端的双链DNA片段
T4DNA连接酶
T4噬菌体
既可以“缝合”双链DNA片段互补粘性末端，又可“缝合”平末端。
项目
A
B
2ml/L的Nacl溶液5mL
丝状物或沉淀物
不加
加入
二苯胺试剂4mL
沸水中加热5分钟
现象
无色
蓝色
蛋白质缺陷
改造措施
改造后果
玉米中赖氨酸
含量低
赖氨酸合成中两种酶的
氨基酸背替换
叶片和种子中游离的赖氨酸分别
提高5倍和2倍