备战2025年高考生物抢押秘籍（山东专用）高中生物考点必背知识点汇总练习

这是一份备战2025年高考生物抢押秘籍（山东专用）高中生物考点必背知识点汇总练习，共123页。试卷主要包含了组成细胞的分子，细胞的结构与物质运输，细胞代谢，细胞的生命历程，遗传的基本规律和人类遗传病，遗传的分子基础、变异和进化，动物体和人体生命活动的调节，植物生命活动的调节等内容，欢迎下载使用。

目 录
\l "bkmark1" 专题一 组成细胞的分子 1
\l "bkmark2" 专题二 细胞的结构与物质运输 6
\l "bkmark3" 专题三 细胞代谢 12
\l "bkmark4" 专题四 细胞的生命历程 18
\l "bkmark5" 专题五 遗传的基本规律和人类遗传病 23
\l "bkmark6" 专题六 遗传的分子基础、变异和进化 26
\l "bkmark7" 专题七 动物体和人体生命活动的调节 37
\l "bkmark8" 专题八 植物生命活动的调节 56
\l "bkmark9" 专题九 生物与环境 61
\l "bkmark10" 专题十 生物技术与工程 77
专题一 组成细胞的分子
一、细胞中的元素
（一）组成细胞的元素与非生物界的关系
1、统一性（种类上）
组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有，这说明了生物界与无机自然 界具有统一性；
2、差异性（含量上）
细胞与无机自然界相比，各种元素的相对含量又大不相同，这说明了生物界与无机自然界具有差异性
（二）组成细胞的元素：常见 20 多种
1、最基本元素（生物的核心元素）：C
2、基本元素：C、H、O、N
3、大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
4、微量元素：Fe、Mn 、B 、Zn 、M 、Cu（口诀：铁猛碰新木桶）
（三）组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。
二、组成细胞的化合物
1、无机化合物包括：水、无机盐 2、有机化合物包括：糖类、脂质、蛋白质、核酸
（一）含量
1、细胞中含量最多的化合物：水； 2、细胞中含量最多的有机化合物是：蛋白质
3、鲜重中含量最多的化合物是：水 4、干重中含量最多的化合物是：蛋白质
（二）各化合物的元素组成
1、糖类的元素组成：一般为 C、H、O
2、脂质的元素组成：C、H、O（N、P）①脂肪、固醇：C、H、O；②磷脂：C、H、O、N、P
3、蛋白质的元素组成：C、H、O、N（S、P）（血红蛋白中有 F e ) 氨基酸的组成元素：C、H、O、N（S）
4、核酸的元素组成：C、H、O、N、P
5、ATP 的元素组成：C、H、O、N、P
（三）还原糖、脂肪、蛋白质、淀粉的鉴定
1、还原糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖）
（1）鉴定试剂：斐林试剂（甲液：0.1g/ml 的 NaOH 乙液：0.05g/ml 的 CuSO4）
（2） 甲液、乙液等量混合后，现配现用；必须用水浴加热
（3）现象：砖红色沉淀
2、脂肪的鉴定
（1）鉴定试剂：苏丹Ⅲ染液 （2）现象：橘黄色脂肪颗粒
（3）实验中用到 50%的酒精洗去浮色
3、蛋白质的鉴定
（1）鉴定试剂：双缩脲试剂（A 液：0.1g/ml 的 NaOH B 液： 0.01g/ml 的 CuSO4 ）
（2）先加 A 液 1ml，再加 B 液 4 滴 （3）现象：紫色反应
4、淀粉的鉴定
（1）鉴定试剂：碘液 （2）现象：蓝色
三、细胞中的水
1、水在细胞中以两种形式存在： 自由水和结合水
（1） 自由水：可以自由流动的水
（2）结合水：与细胞内蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分
2、 自由水的作用
（1）细胞内良好溶剂，许多种物质能够在水中溶解；
（2）细胞内的许多生化反应需要水的参与；
（3）运输养料和废物
（4）多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中。
3、结合水的作用：是细胞结构的重要组成部分
4、 自由水与结合水的关系： 自由水和结合水可在一定条件下可以相互转化。
（1）细胞内自由水比例越大，细胞代谢活动越旺盛
（2）结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力越强
如：晒干的种子散失的是自由水，从而降低代谢，便于储存，可以萌发。（注：烘烤的种子散失的是结合水，所以 不能萌发）
北方冬小麦来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导 致结冰而损害自身
5、水具有较高的比热容，与氢键的存在有关
四、细胞中的无机盐
1、点燃一粒种子，待它烧尽时可见到一些灰色的灰烬，这些灰烬就是小麦种子中的无机盐
2、细胞中大多数无机盐以离子的形式存在（教材黑体字）
3、作用：
（1）某些重要化合物的组成部分。 如：Mg 是构成叶绿素的元素；Fe 是构成血红素的元素；
（2）对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用
如：人体内 Na+ 缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低→肌肉酸痛、无力。
Ca2+ 的含量太低→抽搐； Ca2+ 的含量太高→肌无力
（3）对维持细胞酸碱平衡非常重要。
（4）维持正常渗透压，即水盐平衡。
五、糖类
1、糖类是主要的能源物质（教材黑体字）
2、糖类包括：
（1）单糖（不能水解的糖）：核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖、半乳糖
（2）二糖（由两个单糖脱水缩合而成，一般要水解为单糖才能被细胞吸收）：麦芽糖、蔗糖、乳糖
（3）多糖（生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在，需水解为单糖才能被细胞吸收）：
淀粉、糖原、纤维素、几丁质（壳多糖）
3、动植物细胞中的糖
（1）动植物细胞共有的糖：核糖、脱氧核糖、葡萄糖
（2）动植物细胞相比，动物细胞特有的糖：半乳糖、乳糖、糖原、几丁质（壳多糖）
几丁质：①广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼；
②能与溶液中的重金属离子有效结合，因此可以用于废水处理；
③可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂；
④用于制造人造皮肤
⑤真菌细胞壁的主要成分
（3）动植物细胞相比，植物细胞特有的糖：果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、纤维素
纤维素：不溶于水，在人和动物体内很难被消化，即使草食类动物有发达的消化器官，也需借助某些微生物 的作用才能分解这类多糖
六、脂质
1、脂质的分类：脂肪、磷脂、固醇
（1）脂肪（C、H、O） :由三分子脂肪酸和一分子甘油构成，即三酰甘油（也叫甘油三酯）
①脂肪酸分为：饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸
②植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，室温呈液态
③大多动物脂肪含有饱和脂肪酸，室温呈固态
④脂肪不仅是储能物质，还是一种很好的绝热体。皮下厚厚的脂肪层起到保温的作用。分布在内脏器官周围的脂肪 还具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。
（2）磷脂（C、H、O、N、P）：构成细胞膜以及各种细胞器膜重要成分。
（3） 固醇（C、H、O）包括：胆固醇、性激素、维生素 D
①胆固醇----构成动物细胞膜重要成分；参与人体血液中脂质的运输。
②性激素----促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成。
③维生素 D----促进人和动物肠道对 Ca 和 P 的吸收。
2、脂质和糖类的关系
（1）脂质分子中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高，所以氧化分解时，需氧量更高，释放的能量更多
（2）细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。
但是转化程度有明显差异：糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类代谢发生障 碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
七、蛋白质是生命活动的主要承担者（教材黑体字）
（一）基本单位：氨基酸
1、组成人体的氨基酸有 21种
（1）8 种必需氨基酸：人体细胞不能合成的，必须从外界环境中获取的氨基酸。
包括：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸（记为： 甲携来一本亮色 书）
（2）13 种非必需氨基酸：人体细胞能够合成的
2、氨基酸的结构通式：
3、氨基酸的结构特点：每种氨基酸都至少含有一个氨基（-NH2 ）和一个羧基（-COOH），并且都有一个氨基和一个 羧基连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。侧链基团用R 表示。
4、各种氨基酸之间的区别在于 R 基不同
（二）脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基（—NH2 ）和另一个氨基酸分子的羧基（—COOH）相连接，同时脱去一分
子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。
1、连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键；
2、氨基酸之间还能形成氢键；使肽链能盘曲、折叠、形成有一定空间结构的蛋白质分子。
3、许多蛋白质都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起，形成更复杂的空间结构。
（三）蛋白质结构多样性的原因：构成蛋白质的氨基酸的种类，数目，排列顺序，以及肽链的空间结构不同导致蛋 白质结构多样性。
（四）蛋白质的功能（结、催、运、免、调）
1、结构蛋白：构成细胞和生物体结构的重要物质。如，肌肉、毛发
2、催化作用：绝大多数酶是蛋白质
3、运输作用：如，载体蛋白、通道蛋白、血红蛋白
4、免疫功能：如，抗体
5、调节机体的生命活动：如，胰岛素
（五）蛋白质的盐析、变性和水解
1、盐析：是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。
如：在鸡蛋清中加入一些食盐 ，就会看到白色的絮状物 ，这是在食盐作用下析出的蛋白质。兑水稀释后，你 会发现絮状物消失在上述过程中，蛋白质的结构没有发生变化。
2、变性：蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏。肽键一般不断裂，仍能与双缩脲试剂发 生颜色反应
（1）熟鸡蛋更容易消化的原因 : 高温引起蛋白质的空间结构变得伸展，松散,易被蛋白酶水解
（2）用酒精、加热、紫外线等方法进行消毒、杀菌的原因是： 以上方法使蛋白质变性失活，使病菌失去繁殖能力 和致病性
3、水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。（水解和脱水缩合的过程相反：脱水缩合脱 去几分子水，水解就消耗几分子水）
八、核酸是遗传信息的携带者
（一）核酸的种类
1、核酸包括：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA） DNA 和 RNA 的不同：
（1）化学组成上：五碳糖不同、碱基种类不同
（2）结构上：DNA 一般由两条脱氧核苷酸链构成。RNA 一般由一条核糖核苷酸连构成。
2、（1）细胞生物含两种核酸：DNA 和 RNA
（2）细胞生物的遗传物质：DNA
（3）病毒只含有一种核酸：DNA 或 RNA
（4）病毒的遗传物质：DNA 或 RNA
（5）DNA 是生物体的主要遗传物质，少数生物的遗传物质是 RNA
（二）核酸的结构
1、核酸基本组成单位：核苷酸（一分子五碳糖+一分子磷酸+一分子碱基）
2、DNA 的基本单位：脱氧核苷酸（一分子脱氧核糖+一分子磷酸+一分子碱基）
3、RNA 的基本单位：核糖核苷酸（一分子核糖+一分子磷酸+一分子碱基）
4、DNA 中的碱基：A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）
5、RNA 中的碱基：A（腺嘌呤）、U（尿嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）
6、DNA 初步水解：4 种脱氧核苷酸
7、RNA 初步水解：4 种核糖核苷酸
8、DNA 彻底水解：脱氧核糖、磷酸、A、T、G、C
9、RNA 彻底水解：核糖、磷酸、A、U、G、C
（三）核酸的功能：核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重 要的作用。（教材黑体字）
（四）生物大分子以碳链为骨架
1、多糖、蛋白质、核酸等生物大分子的基本单位分别是：单糖、氨基酸、核苷酸，这些基本单位称为单体
2、生物大分子是由许多单体连接成的多聚体
3、生物大分子是以碳链为基本骨架。
因此：碳是生命的核心元素
专题二 细胞的结构与物质运输
一、走近细胞
（一）细胞学说
1、细胞学说的建立者：施莱登、施旺
2、细胞学说的建立过程
（1）细胞的发现者和命名者：罗伯特 ·虎克（观察木栓组织，首次发现细胞——死细胞）
（2）首次观察到活细胞：列文虎克（观察到活细胞）
（3）概括提出细胞学说：施莱登和施旺
（4）对细胞学说进行修正的：魏尔肖
魏尔肖总结出：细胞通过分裂产生新细胞。他的名言是：所有的细胞都来源于先前存在的细胞
3、细胞学说的主要内容：
（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，又对与其它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
4、细胞学说的意义：细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性（教材黑体字）
5、 目前对生物学的研究已进入分子水平。
6、科学方法：归纳法
由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法。
（1）科学研究中经常运用不完全归纳法。
（2） 由不完全归纳得出的结论很可能是可信的，因此可以用来预测和判断，不过，也需要注意存在例外的可能。
（二）细胞是基本的生命系统
1、除病毒外，生物体都是以细胞作为结构和功能的基本单位
2、细胞是生命活动的基本单位，一切生物的生命活动都是在细胞内或在细胞参与下完成的，生命活动离不开细胞
（1）单细胞生物：依靠单个细胞完成各项生命活动
（2）多细胞生物：依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动
（3）病毒： 由核酸和蛋白质构成，没有细胞结构，必须寄生在活细胞内才能生存
（三）生命系统的结构层次
1、系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。一个蛋白质分子可以看成一个系统。
2、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
（1）最基本的生命系统是细胞； （2）最大的生命系统是生物圈； （3）种群：同种生物的所有个体； （4）群落：所有生物；
（5）生态系统：群落+无机环境 （6）植物没有系统层次； （7）单细胞生物没有组织、器官、系统这三个层次，属于细胞和个体层次；
（8）病毒不属于生命系统的结构层次； （9）分子和原子不是生命系统； （10）地球上最早出现的生命形式是单细胞生物
（四）使用高倍镜观察几种细胞
1、高倍镜的使用步骤： “找→移→转→调→调 ”
（1）在低倍镜下找到物像； （2）将物像移至视野中央；
（3）转动转换器，换上高倍物镜； （4）调节（光圈和反光镜），使视野亮度适宜； （5）调节（细准焦螺旋），使物像清晰。
2、显微镜使用常识
（1）调亮视野的两种方法：调大光圈、使用凹面反光镜
（2）高倍镜：物像（大），视野（暗），看到细胞数目（少）。
低倍镜：物像（小），视野（亮），看到细胞数目（多）。
（3） 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。
（4）物像移到视野中央的方法：朝相同方向移动。
（5）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。
（放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数）
（五）原核细胞和真核细胞
1、根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类
2、原核生物
（1）三“菌 ”：蓝细菌、细菌、放线菌
①蓝细菌：颤蓝细菌、念珠蓝细菌、色球蓝细菌、发菜
②细菌：球、杆、螺旋、弧菌（乳酸杆菌、醋酸杆菌） ③放线菌
（2）三“体 ”：①衣原体 ②支原体③立克次氏体
（3）注意：
①蓝细菌细胞内含有：藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用，属于自养生物。
②淡水水域污染后富营养化，导致蓝细菌（属于原核生物）和绿藻（属于真核生物）等大量繁殖，会形成让人讨厌 的水华，影响水质和水生动物的生活。
③细菌中的多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。
④支原体可能是最小、最简单的单细胞生物，没有细胞壁
⑤原核生物除支原体外，具有有细胞壁（成分与植物细胞壁不同）。
⑥原核细胞唯一具有的细胞器：核糖体（由 RNA 和蛋白质构成）。
⑦原核细胞没有染色体，环状的 DNA 分子位于拟核。
3、真核生物： 由真核细胞构成的生物
常见的真核生物 ( 1 ) 植物 ( 2 ) 动物 ( 3 ) 真菌
4、真核细胞、原核细胞的统一性：都有细胞膜、细胞质、核糖体和 DNA（遗传物质）
5、特别强调: ( 1 ) 乳酸菌是原核生物，酵母菌是真核生物。 ( 2 ) 病毒没有细胞结构，既不是真核生物也不是 原核生物
二、细胞的基本结构
（一）细胞壁
1、植物细胞壁
（1）成分：纤维素和果胶 （2）作用：对植物细胞起支持和保护作用
2、真菌细胞壁 成分：几丁质（壳多糖）
3、细菌细胞壁 成分：肽聚糖
（二）细胞膜（质膜）
1、细胞膜是细胞的边界
2、细胞膜的功能（教材黑体字）
（1）将细胞与环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定
（2）控制物质出入细胞（控制作用是相对的）
（3）进行细胞间的信息交流
3、细胞膜的成分
（1）主要为：脂质和蛋白质。此外还有少量糖类。
（2）脂质中，磷脂最丰富的。
（3）动物细胞膜还有胆固醇
（4）细胞膜的功能越复杂，细胞膜上蛋白质的种类和数量就越多。
4、细胞膜的结构
（1）探索历程
①罗伯特森在电镜下看到暗-亮-暗的三层结构，提出假说：细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他认 为，细胞膜为静态的统一结构。
②荧光标记法标记小鼠和人细胞膜上的蛋白质，使细胞融合，最后荧光均匀分布，证明膜具有流动性。
③科学家测出人红细胞细胞膜的脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层的面积为人红细胞表面积的 2 倍， 由此推 断：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
（2）细胞膜的流动镶嵌模型
①提出者：辛格和尼克尔森 ②内容：
Ⅰ.细胞膜的基本支架：磷脂双分子层
（头部亲水、尾部疏水）
Ⅱ.蛋白质分子分布方式：镶在磷脂双分子层表面，部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。
Ⅲ.细胞膜具有流动性。磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动。
Ⅳ.细胞膜外表面有糖类分子（糖被） 。糖被与细胞表面的识别、细胞间信息传递密切相关。
糖类和蛋白质结合形成糖蛋白，和脂质结合形成糖脂。
5、细胞膜（1）功能特性：选择透过性（与其膜上转运蛋白的作用有关）；（2）结构特性：流动性。
（三）细胞质
1、细胞质包括：细胞质基质和细胞器
2、细胞质基质：细胞代谢的主要场所
3、分离各种细胞器的方法：差速离心法
4、八大细胞器： 内质网，液泡，线粒体，高尔基体，核糖体，溶酶体，叶绿体，中心体
（1）双层膜的细胞器：叶绿体、线粒体
①叶绿体：进行光合作用的场所，“养料制造车间 ”和“能量转换站 ”。
②线粒体：细胞进行有氧呼吸的主要场所。“动力车间 ”， 内膜向内折叠形成嵴 （叶绿体和线粒体均含少量 DNA 和RNA 和酶，还有核糖体）
（2）单层膜的细胞器： 内质网、高尔基体、液泡、溶酶体
①内质网：蛋白质合成、加工场所和运输通道，有粗面内质网（有核糖体附着）和光面内质网。
②高尔基体：对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间 ”和“发送站 ”，参与了植物细胞壁的形成。 （动植物细胞内都有，但功能不同）
③液泡：主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素（不可进行光合作用）和蛋白质等，可以调 节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。与植物细胞渗透吸水和失水有关。
④溶酶体：主要分布在动物细胞，“消化车间 ”，内含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵 入细胞的病毒或细菌。
（3）无膜的细胞器：核糖体、中心体
①核糖体：合成蛋白质的主要场所。 由 RNA 和蛋白质构成。有的附着在内质网上，有的游离在细胞质基质中。
②中心体：分布在动物和某些低等植物细胞，由两个相互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。（在动物细胞有丝分裂时，它发出星射线形成纺锤体）
（4）有色素的细胞器：液泡和叶绿体
（5）植物细胞都有细胞壁，但不一定有叶绿体和液泡，如根细胞没有叶绿体，未成熟的细胞没有液泡。
（6）植物细胞有，但是动物细胞没有的结构有：细胞壁、叶绿体、液泡
（7）能形成囊泡的细胞结构： 内质网、高尔基体、细胞膜
5、【实验】用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动（先低倍后高倍）
材料：新鲜的藓类的叶或菠菜叶稍带叶肉的下表皮
6、分泌蛋白的合成和运输
（1）有些蛋白质是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用，这类蛋白叫分泌蛋白。
如消化酶（催化作用）、抗体（免疫）和一部分激素（信息传递）、唾液淀粉酶
（2）与分泌蛋白的合成和分泌有关的主要细胞结构包括：核糖体、 内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体
①核糖体：合成蛋白质
②内质网：合成、加工和运输蛋白质
③高尔基体：加工、分类、包装、运输蛋白质
④线粒体：提供能量
⑤分泌蛋白合成后的运输方向：核糖体→ 内质网→高尔基体→细胞膜
（四）细胞核
1、细胞核的功能：细胞核是遗传信息库，是细胞的代谢和遗传控制中心。（教材黑体字）
2、细胞核的结构
（1）核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开
（2）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，核仁相对较大
（3）染色质：主要由DNA 和蛋白质组成，DNA 是遗传信息的载体
（4）核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。
3、染色质和染色体：（教材黑体字） 同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。容易被碱性染料染成深色。
（五）细胞骨架 ：成分是蛋白质纤维，支撑着许多细胞器
（六）生物膜系统
1、概念：细胞膜、核膜、细胞器膜（高尔基体、 内质网、溶酶体、线粒体、叶绿体、液泡等）共同组成的生物膜 系统。（教材黑体字）
2、真核细胞才有生物膜系统，原核细胞没有，但哺乳动物成熟红细胞（无细胞核和众多的细胞器），植物成熟的 筛管细胞是真核细胞也没有生物膜系统
3、作用：
（1）细胞膜使细胞具有稳定内部环境，在细胞与外界环境进行物质运输、能量转换、信息传递密切相关；
（2）广阔的膜面积为各种酶提供大量附着位点；
（3）生物膜把各种细胞器分隔开，形成小区室，细胞内同时进行多种化学反应，互不干扰，保证生命活动高效、 有序进行。
4、 内质网膜内连核膜的外膜，外连细胞膜。
（七）构建模型 包括：物理模型，数学模型，概念模型。
（八）细胞的物质输入和输出
1、水进出细胞的原理：渗透作用
（1）渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散
（2）渗透作用发生的条件①有一层半透膜②半透膜两侧溶液具有浓度差
2、动物细胞的吸水和失水
条件：①细胞膜相当于半透膜②细胞质和外界溶液之间存在浓度差
3、植物细胞的吸水失水
条件：①原生质层相当于半透膜（原生质层：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质）
②细胞液和外界溶液之间具有浓度差
4、植物体质壁分离
（1）质壁分离的条件
①活的植物细胞 ②成熟的植物细胞（有中央大液泡） ③外界溶液浓度大于细胞液浓度
（2）发生质壁分离的原因
①外因：外界浓度大于细胞液浓度
②内因： Ⅰ.细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性 Ⅱ.原生质层相当于一层半透膜
（3）发生质壁分离时，细胞壁与原生质层之间是外界溶液
（4）①在溶质可穿膜溶液（如 KNO3 、NaCl、葡萄糖、尿素、甘油）中的细胞会发生先质壁分离后自动复原。
（液泡体积会先减小后增大最后不变）
②在溶质不能穿膜溶液（如 0.3g/ml蔗糖） 中的细胞只会发生质壁分离，不能自动复原。
③在高浓度溶液中的细胞可发生质壁分离，但会因过度失水而死亡不再复原。
5、物质的运输方式
（1）小分子物质的跨膜运输方式的比较（体现膜的功能特点：选择透过性）
注意：
教材黑体字：①被动运输：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
②自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞
③协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
④主动运输：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
关于水分子的运输： 自由扩散和协助扩散，更多的是协助扩散
（2）大分子物质进出细胞的方式：胞吞胞吐
①细胞进行胞吞、胞吐作用依赖于细胞膜具有一定的流动性，伴随着生物膜的相互转化。
②大分子进出细胞通过胞吞胞吐，需消耗能量，不需要载体蛋白协助，但需要蛋白质参与
③实例： 白细胞吞噬病菌（胞吞）；胰岛B 细胞分泌胰岛素（胞吐）；变形虫的摄食（胞吞）
专题三 细胞代谢
（教材黑体字）细胞每时每刻都进行着许多化学反应 ，统称为细胞代谢
第一节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的本质 ：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质
1、化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是 RNA
2、合成原料：氨基酸、核糖核苷酸
3、合成场所：核糖体（主要）、细胞核
4、来源：一般活细胞都能产生酶（例外：哺乳动物成熟的红细胞不能）
5、酶在细胞代谢中的作用：催化作用
6、酶的作用场所：细胞内外、生物体内外均可
7、酶在催化反应前后其自身的性质不会发生改变
二、酶的作用机理（酶具有催化作用的原因）：降低化学反应的活化能
（教材黑体字）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量
三、酶的特性：高效性、专一性、作用条件温和
1、高效性：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高（教材黑字体）
2、专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应
3、酶的作用条件较温和：酶在最适宜的温度和 PH 值下活性最高。
（1）高温、过酸、过碱：使酶空间结构被破坏而永久失活性，不可逆；
（2）低温：抑制酶活性，温度升高至最适温度，酶活性可恢复； （3）酶制剂的保存：低温保存。
四、相关实验
1、相关概念
（1）酶活性：酶催化特定化学反应的能力。可以用一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示
（2）酶促反应速率：单位时间内底物或产物的变化量
（3）温度和 PH 通过影响酶活性进而影响酶促反应速率。
（4）底物浓度和酶浓度也能影响酶促反应速率，但并未改变酶活性
2、【实验】 比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1） 自变量：温度和催化剂种类
（2）因变量：过氧化氢的分解速率
（3）检测过氧化氢分解速率的方法：
①单位时间内产生气泡的多少
②带火星的卫生香复燃的剧烈程度
3、【实验】验证酶的专一性
（1）思路 1：相同底物不同酶（自变量：酶的种类）
（2）思路 2：相同酶不同底物（自变量：不同的底物）
（3）探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用，不能用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂，因为碘液只能检测淀粉是否 水解，而蔗糖分子无论是否水解都不会使碘液变色
4、探究温度对酶活性的影响
（1）若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不宜选用斐林试剂， 因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。
（2）不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料，因为过氧化氢(H2O2)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）底物和酶溶液应先分别在预设的温度中保温一段时间后再混合，保证反应从一开始就是预设的温度。
5、探究pH 对酶活性的影响
（1）不宜选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，因为在酸性条件下淀粉本身分解也会加快，从而影响实验结果。
（2）可选用过氧化氢和过氧化氢酶进行实验
（3）将酶溶液的pH 调至实验要求的pH 后再让反应物与酶接触。
第二节 细胞的能量“货币”——ATP
一、ATP 的中文名称： 腺苷三磷酸
二、ATP 的功能： 驱动生命活动进行的直接能源物质，是细胞的能量“货币 ”
三、ATP 的结构
1、结构简式：A—P~ P~ P（组成元素：C、H、O、N、P）
（1）A：腺苷（腺嘌呤+核糖） （2）T：三个 （3）P：磷酸基团 （4）~：特殊的化学键
2、ATP 是一种高能磷酸化合物
四、ATP 和 ADP 的相互转化
1、对细胞的正常生活来说，ATP 与 ADP 的相互转化，是时刻不停的发生并且处于动态平衡之中的
2、ATP 合成和 ATP 水解的比较
五、 吸能反应和放能反应
1、许多吸能反应与 ATP 的水解相联系， 由 ATP 水解提供能量。如：物质合成
2、许多放能反应与 ATP 的合成相联系，释放的能量储存在 ATP 中。如：呼吸作用
3、能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，ATP 为细胞内流通的能量“货币 ”；
六、总结
1、细胞中的能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP 2、细胞中的主要能源物质：葡萄糖(生命的燃料）
3、细胞内良好的储能物质：脂肪 4、细胞中的直接能源物质：ATP
5．植物细胞内的储能物质：淀粉 6.动物细胞内的储能物质：糖原（主要分布在肝脏和肌肉中）
7．最终能量来源：太阳能
七、离子泵是一种具有 ATP 水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开 ATP 的水解。借助离子泵进出细胞 的物质跨膜运输方式是：主动运输
八、蛋白质的磷酸化：ATP 水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化 后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应
第三节 细胞呼吸的原理和应用
一、 呼吸作用（细胞呼吸） 的实质是：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
（教材黑体字）细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和其他产物，释放能量并生成 ATP 的过程
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1、酵母菌常被用于研究细胞呼吸的不同方式，主要原因是：它是兼性厌氧菌（在有氧和无氧条件下都能生存）
2、CO2 的检测：（1）CO2 可使澄清的石灰水变浑浊。（2）CO2 可使溴麝香草酚蓝溶液， 由蓝→绿→黄。
3、酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性（浓硫酸）条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
4、设计对比实验（设置两个或两个以上的实验组），分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。
（1） 自变量：细胞呼吸的条件（有氧、无氧） （2）因变量：细胞呼吸的产物（CO2 、酒精）
5、实验过程
（1）10% NaOH 的作用：吸收空气中的二氧化碳
（2）澄清石灰水的作用：检测 CO2 的产生
6、实验现象
7、实验结论
( 1 ) 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
( 2 ) 在有氧条件下细胞呼吸产生大量 CO2 ，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和少量 CO2。
三、细胞呼吸的方式：有氧呼吸和无氧呼吸
1 有氧呼吸
（1）（教材黑体字）概念：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）场所：线粒体（主要）、细胞质基质
（3）反应式：
（4）过程
①第一个阶段：细胞质基质
②第二个阶段：线粒体基质
③第三个阶段：线粒体内膜 24[H]+60,-12H,O + 大量能量
（5）能量的去向：大部分以热能的形式散失，少部分储存在 ATP 中
2、无氧呼吸（微生物的无氧呼吸也叫做发酵）
（1）（教材黑体字）概念：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。
（2）场所：两个阶段都在细胞质基质中进行
（3）两种类型
①产生酒精的无氧呼吸（酒精发酵）：
例：几乎所有植物细胞（如植物在水淹情况下）、酵母菌
②产生乳酸的无氧呼吸（乳酸发酵）：
例：几乎所有动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米种子的胚
（4）过程（两个阶段）
第一阶段（同有氧呼吸）：C6H12O6 分解产生丙酮酸和[H]，释放出少量的能量。
第二阶段：丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸
注意：无氧呼吸只在第一阶段放出少量的能量，生成少量的 ATP。葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或者乳酸中。
（5）能量去向：大部分储存在酒精或乳酸中，少部分释放出来（释放出来的能量大部分以热能形式散失，少部分 储存在 ATP 中）
四、影响细胞呼吸的外界因素：温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量
五、细胞呼吸原理的应用
1、（1)水果、蔬菜的储存：零上低温、低氧、高二氧化碳、一定湿度
(2)种子的储存：零上低温、低氧、高二氧化碳、干燥
2、提倡有氧运动：避免无氧呼吸积累过多的乳酸，而使肌肉乏力
3、作物中耕松土：促进根有氧呼吸产生大量能量，促进对无机盐离子的吸收
4、稻田定期排水：避免根无氧呼吸产生大量酒精，对细胞产生毒害作用，使其腐烂
5、选用“创可贴 ”或透气的消毒纱布包扎伤口：为伤口创造有氧的环境，避免厌氧菌的繁殖
6、伤口过深或被锈钉扎伤，需及时治疗：避免破伤风杆菌进行无氧呼吸大量繁殖，引发破伤风
7、制作酸菜、酸奶、泡菜等：利用乳酸菌的无氧呼吸
8、制作果酒等：利用酵母菌的无氧呼吸。
第四节 能量之源----光与光合作用
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
1、色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
2、色素的分离：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢，这样， 色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。分离方法：纸层析法。
3、试剂及药品作用
（1）无水乙醇作用：溶解、提取色素； （2）层析液作用：分离色素；
（3）SiO2 作用：有助于研磨得充分； （4）CaCO3 作用：防止研磨中色素被破坏。
4、色素分离结果（见右图）
滤纸条上观察到4 条色素带， 自上而下依次是胡萝 卜素、叶黄素、叶绿素 a 和叶绿素b。 可知胡萝 卜素的溶解度最高，叶绿素b 的溶解度最低；叶绿素a 的含量最多。
二、捕获光能的色素
1、叶绿素：叶绿素 a （蓝绿色）、叶绿素b （黄绿色）
2、类胡萝 卜素：胡萝 卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）
3、（教材黑体字）叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝 卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
三、捕获光能的结构： 叶绿体
1、叶绿体结构包括：外膜、 内膜、基质、基粒（类囊体堆叠形成）
2、光合作用的场所是叶绿体。叶绿体增大膜面积方式：类囊体堆叠形成基粒。
3、吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上；与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中
四、光合作用的过程
1、概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。
2、总反应式：
3、包括光反应和暗反应两个阶段
（1）（教材黑体字）光反应阶段：光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行。
场所：类囊体的薄膜上进行
（2）（黑体字）暗反应阶段：光合作用第二个阶段的化学反应，有没有光都能进行。 场所：叶绿体基质
（3）过程图解
（4）鲁宾和卡门用同位素示踪方法，研究了光合作用中氧气的来源。
卡尔文用含 14C 的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，碳原子的转移途径是：二氧化碳→三碳化合物→糖类 5、光反应和暗反应的比较
6、影响光合作用的外界因素主要有：（1）光照强度 （2）CO2 浓度 （3）温度
7、 自养生物
（1）硝化细菌不能进行光合作用，但能进行化能合成作用制造有机物，因此也是自养生物。
（2）硝化细菌能将土壤中的氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化为硝酸，这个过程释放出化学能，被硝化细菌用 来将 CO2 和 H2O 合成糖类
（3） 自养生物和异养生物根本的区别是：能否将无机物合成有机物
8、影响光合作用的因素及相关应用
专题四 细胞的生命历程
【思维导图】
【梳理归纳】
一、细胞大小与物质运输效率的关系 ：细胞越大，相对表面积（表面积和体积的比值）越小，细胞的物质运输效率 越低
二、细胞的增殖
（一）细胞增殖：包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程，细胞增殖具有周期性
（教材黑体字）细胞增殖是重要的生命活动，是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础
（二）细胞周期
1、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
2、一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期
（1）分裂间期：完成 DNA 的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长
（2）分裂期：开始进行细胞分裂
①真核细胞的分裂方式有：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂三种。②原核生物：二分裂
3、不同细胞的细胞周期一般不同，分裂间期与分裂期所占比例也不同。
4、细胞周期中分裂间期的时间比分裂期长
5、观察有丝分裂过程时应选择细胞周期短，分裂期占细胞周期比例相对较大的材料
三、有丝分裂
（一）高等植物细胞有丝分裂各时期特点
1、前期： “膜仁消失显两体 ”
（1）（细丝状）染色质（螺旋缠绕、缩短变粗） → 染色体 (杆状)，染色体散乱分布于纺锤体中；
（2）核膜逐渐消失，核仁逐渐解体；
（3）细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体 。
2、中期： “形数清晰赤道齐 ”
（1）纺锤丝牵引着染色体运动，染色体着丝粒整齐排列在细胞中央的赤道板上；
（2）染色体形态稳定，数目清晰，便于观察。
3、后期： “粒裂数增均两级 ”
着丝粒断裂，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别移向细胞两极。
4、末期： “两消两现重开始 ”
（1） (杆状)染色体→解螺旋染色质(细丝状)；（2）纺锤体消失；（3）核膜、核仁重新出现，形成 2 个新的细胞 核；（4）赤道板处出现细胞板向四周扩展新的细胞壁。
（二）动物、植物细胞有丝分裂的比较
（三）有丝分裂的意义
（教材黑体字）将亲代细胞的染色体经过复制(实质为 DNA 的复制)之后，精确地平均分到两个子细胞中。 由于染 色体上有遗传物质 DNA，因而在细胞的亲代和子代间保持了遗传性状的稳定性。
（四）有丝分裂知识点归纳
1、（1）核 DNA 加倍时期：间期（DNA 复制／染色体复制）；（2）染色体加倍时期：后期（着丝粒分裂）。
2、染色单体形成、出现、消失的时期依次是：间期、前期、后期。
3、观察染色体形态、数目的最佳时期：中期。
4、（1）核膜、核仁解体的时期：前期；（2）重新出现的时期：末期；（3）始终看不见的时期： 中期、后期。
5、（1）纺锤体、染色体形成的时期：前期；（2）纺锤体、染色体消失的时期：末期。
6、末期与细胞板、细胞壁形成有关的细胞器：高尔基体。
7、赤道板不是真实存在的细胞结构。
8、染色体数:染色单体数:核 DNA 数＝1 :2:2 的时期主要是：前期、中期。
9、中心体复制（中心体倍增）的时期是：间期
（五）【实验】观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
1、选材：根尖、芽尖等分生区细胞
2、各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。
3、细胞核内的染色体(质)容易被碱性染料(如甲紫溶液、醋酸洋红液)染成深色。
4、实验步骤
（1）洋葱根尖的培养
（2）装片制作（流程：解离→漂洗→染色→制片）
①解离的目的：使组织中的细胞相互分离开来。
②漂洗的目的：洗去药液，防止解离过度，便于染色。
③染色的目的：用甲紫溶液或醋酸洋红液使染色体着色，便于观察。
④制片的目的：使细胞分散开来，有利于观察。
（3）观察：先放在低倍镜下观察找到分生区的细胞(特点：细胞呈正方形，排列紧密)；再转换成高倍镜观察。
（4）视野中观察到的细胞都是死细胞，因此不能连续观察一个细胞从前期到末期的动态变化。
四、无丝分裂的特点：分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化，如蛙的红细胞的分裂。
五、减数分裂和受精作用
（一）减数分裂
1、（教材黑体字） 同源染色体：形态和大小一般相同，一条来自于父方，一条来自于母方
2、（教材黑体字）联会：减数分裂中同源染色体两两配对的现象
3、（教材黑体字） 四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体
4、1 个四分体=1对同源染色体=2 条染色体=4 条染色单体=4 个 DNA 分子。
4、交叉互换（1）范围：同源染色体非姐妹染色单体之间（2）时期：减数第一次分裂前期
5、（教材黑体字）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。
6、（教材黑体字）减数分裂的特点：在减数分裂前，染色体只复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次
7、（教材黑体字）减数分裂的结果是：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始的生殖细胞的减少一半
8、（教材黑体字）减数分裂中染色体数目的减半发生在减数分裂 Ⅰ
原因是：减数第一次分裂后期同源染色体分离，减数第一次分裂末期结束后分别进入两个子细胞
9、减数分裂Ⅱ及其形成的子细胞没有同源染色体
（1）减数分裂Ⅱ的细胞包括：（雄性）次级精母细胞、（雌性）次级卵母细胞和极体
（2）减数分裂Ⅱ结束后形成的子细胞包括：（雄性）精细胞、（雌性）卵细胞和极体
10、精子形成过程中细胞名称的变化：精原细胞→初级精母细胞（减数分裂 Ⅰ ) →次级精母细胞（减数分裂Ⅱ) → 精细胞→精子（变形）
11、卵子形成过程中名称的变化：卵原细胞→初级卵母细胞（减数分裂 Ⅰ ) →次级卵母细胞和极体（减数分裂Ⅱ) →卵细胞和极体
12、减数分裂的过程
（1）减数分裂前的间期：蛋白质合成和DNA 复制
（2）减数分裂 Ⅰ（减数第一次分裂）
①前期： 同源染色体联会，形成四分体，四分体的非姐妹染色单体之间可以发生交叉互换
②中期： 同源染色体排列在赤道板的两侧（赤道板不是真实存在的结构）
③后期： 同源染色体分离，非同源染色体自由组合
④末期：细胞膜向内凹陷，细胞均分为两个细胞
（3）减数分裂Ⅱ（减数第二次分裂）
①前期：染色体散乱的分布在细胞中
②中期：染色体的着丝粒排列在赤道板上
③后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞两级
④末期：细胞膜向内凹陷，细胞均分为两个细胞
13、精子与卵细胞形成过程的异同
不同：（1）1 个精原细胞产生 4 个（2 种）精细胞；1 个雄性个体可以产生 2n 种精细胞（体细胞 2n 条染色体）
（2）1 个卵母细胞产生 1 个（1种）卵细胞；1 个雄性个体可以产生 2n 种精细胞（体细胞 2n 条染色体）
（3）卵细胞形成过程中出现细胞质的不均等分裂
（4）精子形成过程中要变形；卵子形成过程中不变形
相同：染色体复制一次，细胞连续分裂两次，子细胞中染色体数目减半；染色体的行为变化相同
14、有丝分裂和减数分裂的异同。方法总结：一看：有无同源染色体；二看：染色体行为
（1）无同源染色体：减数分裂Ⅱ（2）有同源染色体：看同源染色体行为
①有联会、四分体、同源染色体排列在赤道板两侧、同源染色体分离等：减数分裂 Ⅰ
②无以上染色体行为：有丝分裂
（二）受精作用 ：精子和卵细胞相互识别、融合成受精卵的过程
（教材黑体字）受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自精子（父方），另一半 来自卵细胞（母方）
注意：受精卵中遗传物质的来源
1、细胞核中的遗传物质（核DNA）：一半来自父方，一半来自母方
2、细胞质中的遗传物质（质DNA）：几乎全部来自于母方
3、受精卵中的总遗传物质（DNA）：来自于母方多于来自父方
（三）减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性
六、细胞分化和细胞的全能性
（一）细胞分化
1、（教材黑体字）概念：在个体发育中， 由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳 定差异的过程，叫作细胞分化
2、细胞分化的特点：（1）普遍性（2）持久性（3）稳定性和不可逆性（4）遗传物质不变性
3、细胞分化原因（实质）：基因的选择性表达。（教材黑体字）
4、细胞分化的意义：（1）是多细胞生物个体发育的基础；（2）使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提 高生物体各种生理功能的效率。
（二）细胞的全能性
1、（教材黑体字）细胞全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和 特性。
那些没有分化的细胞，如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞，植物体的分生组织细胞也具有全能性
2、（1）植物组织培养：说明已分化的植物细胞具有全能性，如胡萝 卜韧皮部细胞经组织培养能产生完整植株。
（2）克隆(核移植)：说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性，如克隆羊多莉的诞生。
3、全能性高低比较：①受精卵(最高)＞生殖细胞＞体细胞 ②已分化植物细胞＞已分化动物细胞
一般来说，分化程度越高，分裂能力越低，全能性越低。（例外：卵细胞的分化程度高，全能性也高）
4、干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
七、细胞衰老
1、衰老细胞的主要特征：“一大 ”、“一小 ”、“一多 ”、“一少 ”、“两低 ”、“两慢 ”
（1）细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积减小。如老年人皮肤皱缩。
（2）细胞内多种酶的活性降低。如： 由与毛囊细胞中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合 成减少，所以老年人的头发变白。
注意：不是所有酶的活性都降低，与细胞衰老有关的酶活性升高。
（3）细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。如老年人的“老年斑 ”。
（4）呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。
（5）细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
（6）细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。
2、细胞衰老的原因
（1） 自由基学说： 自由基（异常活跃的带电分子或基团）产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物 分子
（2）端粒学说
①端粒：每条染色体的两端都有一段特殊序列的 DNA，称为端粒。（只存在于真核细胞中）
②端粒 DNA 序列在每次细胞分裂后会缩短一截。
八、细胞死亡
1、细胞死亡包括： 细胞凋亡和细胞坏死。
（1）细胞凋亡：（教材黑体字） 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程
受基因控制，是细胞主动发生的，对生物体有利。是一种程序性死亡
（2）细胞坏死：不受基因控制，是细胞被动发生的，对生物体有害。
2、细胞凋亡的类型：
（1）个体发育中细胞的程序性死亡。如：蝌蚪尾的消失
（2）成熟个体中细胞的自然更新。
（3）被病原体感染的细胞的清除。
专题五 遗传的基本规律和人类遗传病
【思维导图】
【知识梳理】
一、遗传因子的发现
（一）豌豆作为杂交实验材料
1、优点：（1）豌豆为自花传粉，闭花受粉→保证自然状态下都是纯种。
（2）豌豆具有易于区分且能稳定地遗传给后代的性状。
（3）花大，便于进行人工异花传粉
（4）子代数目多，便于进行统计分析
2、用豌豆做杂交实验（人工异花授粉）的方法：去雄（开花前） →套袋（防止外来花粉的干扰） →人工授粉→套 袋。
（二）相关概念
1、表型（表现型）：生物个体表现出来的性状，如：豌豆的高茎和矮茎
2、基因型：与表型有关的基因组成。如：高茎豌豆的基因型是 DD 或Dd，矮茎豌豆的基因型是 dd
3、等位基因：控制相对性状的基因，如：D 和 d
4、相对性状： 同种生物同一种性状的不同表现类型。如：豌豆茎的高和矮
5、显性性状：具有相对性状的两纯种亲本杂交，子一代中显现出来的性状
6、隐性性状：具有相对性状的两纯种亲本杂交，子一代中未显现出来的性状
7、性状分离：在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象
8、纯合子（纯合体）：基因型组成相同的个体。能稳定遗传， 自交后代不性状分离。如 DD、dd 的植株
9、杂合子（杂合体）：基因型组成不同的个体。不能稳定遗传， 自交后代会性状分离。如 Dd 的植株
10、显性基因：控制显性性状的基因。用大写字母表示。如：D
11、隐性基因：控制隐性性状的基因。用小写字母表示。如：d
12、测交：某一个体与隐性纯合子交配
（三）一对相对性状的杂交实验（方法 ：假说-演绎法）
1、假说-演绎法：
①观察现象、提出问题②提出假说③演绎推理（设计实验）④验证假说（进行实验）⑤得出结论：分离定律
2、（教材黑体字）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。
3、（教材黑体字）孟德尔遗传规律的现代解释
基因分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形 成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
4、最能体现分离定律实质的是 F1（Aa)配子种类的比例为 1：1
（四）两对相对性状的杂交实验（方法 ：假说-演绎法）
1、（教材黑体字） 自由组合定律：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的，在形成配子时，决定同 一性状的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
2、（教材黑体字）孟德尔遗传规律的现代解释
自由组合定律实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程种，同源染色 体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
3、最能反映自由组合定律实质的是 F1 (AaBb)配子种类的比例为 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1。
（五）孟德尔获得成功的原因
1、选用豌豆作为实验材料 2、 由一对相对性状到多对相对性状
3、对实验结果进行统计学分析 4、运用假说-演绎法
（六）性状分离比的模拟实验
1、 甲、乙两个小桶分别代表：雌、雄生殖器官 2、 甲、乙两个小桶内的彩球代表：雌、雄配子
3、不同彩球的随机组合模拟:雌、雄配子的随机结合
4、注意：
（1）要随机抓取，且抓完一次将小球放回原小桶并摇匀，重复次数足够多。
（2）两小桶内的彩球数量可以不相同，每个小桶内两种颜色的小球数量必须相同。
（七）分离定律和自由组合定律适用的条件 ：真核生物有性生殖的细胞核遗传
（八）方法总结
1、显隐性判断
（1） “无 ”中生“有 ”，“有 ”为隐性。
如：高茎豌豆自交，后代中既有高茎，也有矮茎。（则：矮茎为隐性性状）
（2） “有 ”中生“无 ”，“无 ”为隐性。
如：高茎豌豆和矮茎豌豆进行杂交，后代只有矮茎。（则：矮茎为隐性性状）
2、纯合子和杂合子的判断方法
（1）测交 （2） 自交 （3）花粉鉴定法 （4）单倍体育种法
（注意：①当待测个体为动物，常采用：测交 ②当待测个体为植物，4 种方法均可，但自交最为简便）
二、基因和染色体的关系
（一）基因位于染色体上
1、萨顿假说 方法：类比推理法
（1）核心内容：基因在染色体上
（2）依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系（教材黑体字）
2、基因位于染色体上的实验证据：果蝇的杂交实验（实验者：摩尔根）
方法：假说-演绎法
3、基因和染色体的关系
（1）一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列
（2）生物体细胞的基因不一定都位于染色体上
（3）相同基因、等位基因、非等位基因
①相同基因： 同源染色体的相同位置上控制相同性状的基因，如图中A 和 A。
②等位基因： 同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因，如图中B 和b、C 和 c、D 和 d。
③非等位基因(有两种情况)：一种是位于非同源染色体上的非等位基因，如图中A 和D；
另一种是位于同源染色体上的非等位基因，如图中A 和 B。
（二）伴性遗传：性染色体上的基因控制的性状在遗传上与性别相关联（教材黑体字）
1、特点：参考人类遗产病
2、应用
（1）推测后代发病率，指导优生优育
（2）根据性状推断性别，指导生产实践
例 1：控制果蝇红眼和白眼的基因位于 X 染色体上，且红眼(A)对白眼(a)为显性，请设计通过后代的眼色可以直接 判断性别
①选择亲本：隐雌×显雄（亲本均纯合）
②预期结果：后代雄性个体都为隐性，雌性个体都为显性
例 2：已知控制鸡的羽毛有横斑条纹的基因只位于 Z 染色体上，且芦花(B)对非芦花(b)为显性，请设计通过花纹选 育“雌鸡 ”的遗传杂交实验，并写出遗传图解。
①选择亲本：选择非芦花雄鸡和芦花雌鸡杂交。（隐雄、显雌）
②请写出遗传图解。
提示 如图所示
（三）性别决定
1、XY 型性别决定：雌性为 XX，雄性为 XY（例：人、果蝇）
2、ZW 型性别决定：雌性为 ZW，雄性为 ZZ（例：鸟类、蛾类）
专题六 遗传的分子基础、变异和进化
【思维导图】
一、基因的本质
（一） DNA 是主要的遗传物质
1、格里菲斯用肺炎链球菌和小鼠进行转化实验，得出结论： 已经加热杀死的 S 型细菌，含有某种促进 R 型活细菌 转化为 S 型活细菌的活性物质——转化因子
（1）S 型细菌菌落光滑，有荚膜，有毒性（2）R 型细菌菌落粗糙，无荚膜，无毒性
2、艾弗里及其同事的肺炎链球菌转化实验利用了自变量控制中的“减法原理 ”，得出结论：DNA 是遗传物质
3、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌
（1）实验证明了：DNA 是遗传物质
（2）实验方法：放射性同位素示踪法（35S 标记蛋白质、32P 标记 DNA）
（3）实验材料：T2 噬菌体和大肠杆菌
T2 噬菌体的结构
（4）实验过程：
①标记噬菌体： 用 32P 标记噬菌体的 DNA
Ⅰ. 用含 32P 放射性同位素的培养基培养大肠杆菌 用 35S 标记噬菌体的蛋白质
Ⅰ.用含 35S 放射性同位素的培养基培养大肠杆菌
②侵染大肠杆菌
Ⅰ.搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
Ⅱ.用被 32P 标记的大肠杆菌培养噬菌体
Ⅱ.用被 35S 标记的大肠杆菌培养噬菌体
Ⅱ.离心的目的：让上清液中析出重量较轻的T2 噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
（5）实验误差分析：
①用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因是保温时间过短或过长。
②35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是搅拌不充分，有少量含 35S 的噬菌体外壳吸附在细菌 表面，随细菌离心到沉淀物中。
4、烟草花叶病毒对烟草叶片细胞的感染实验证明：RNA 是遗传物质
5、（教材黑体字）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
6、 自变量控制中的“加法原理 ”和“减法原理 ”
（1） “加法原理 ”：与常态比较，人为增加某种影响因素
（2） “减法原理 ”：与常态比较，人为去除某种影响因素
（二） DNA 分子的结构
1、DNA 的组成元素：C、H、O、N、P 2、DNA 的基本单位：脱氧核糖核苷酸(4 种)
3、DNA 双螺旋结构模型的建构者：沃森和克里克
4、DNA 分子的结构
（1）DNA 是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
（2）DNA 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，且遵循碱基互补配对原则（A 一定和T 配对，G 一定和C 配对）
5、DNA 的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作 5'-端，另一端有一个羟基（-OH)，称 作 3'-端。DNA 的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从 5-端到 3-端的，另一条单链则是从 3-端 到 5'-端的。
6、根据碱基互补配对原则（A=T、G=C），可得如下结论：
（1）在 DNA 双链中嘌呤总数等于嘧啶总数。 A+G=T+C
（2）互补碱基之和的比例在任意一条链及整个 DNA 分子中都相同。
（3）非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个 DNA 分子中为 1
7、遗传信息蕴藏在4 种碱基的排列顺序之中（教材黑体字）
8、DNA 分子的多样性和特异性（教材黑体字）
（1）碱基排列顺序的千变万化，构成了 DNA 的多样性
（2）每个碱基特定的排列顺序，又构成了每个 DNA 分子的特异性
（3）DNA 的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础
（三） DNA 分子的复制（以亲代 DNA 分子为模板合成子代 DNA 分子的过程）
1、DNA 复制方式的实验证据
（1）实验者：梅塞尔森和斯塔尔。 （2）研究方法：假说—演绎法。
（3）实验材料：大肠杆菌。 （4）实验技术：同位素标记技术和密度梯度离心。
（5）实验原理：含 15N 的双链 DNA 密度大，含 14N 的双链 DNA 密度小，一条链含 14N、一条链含 15N 的双链 DNA 密度 居中。（注：15N 为稳定同位素，没有放射性）
（6）实验过程：看教材
（7）实验结论：DNA 的复制是以半保留的方式进行的。
（8）将含有 15N 的 DNA 分子放在含有 14N 的培养基中连续复制 n 次，则：
①子代 DNA 共 2n 个； ②含 15N 的 DNA 分子：2 个；③只含 15N 的 DNA 分子：0 个；④含 14N 的 DNA 分子：2n 个； ⑤只含 14N 的 DNA 分子：2n-2 个
2、DNA 复制
（1）方式：半保留复制
（2）场所：主要在细胞核
（3）时间：细胞分裂前的间期
（4）条件
①能量：ATP 提供 ②酶：解旋酶、DNA 聚合酶 ③模板：DNA 的两条单链
④原料：4 种游离的脱氧核苷酸 ⑤引物：使 DNA 聚合酶能够从引物的 3 ’-端开始连接脱氧核苷酸
（5）过程：解旋 → 合成子链 → 重新螺旋
（6）特点：边解旋边复制、半保留复制、遵循碱基互补配对原则
（7）结果：形成与亲代相同的两个 DNA 分子
（8）意义：DNA 通过复制，将遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
（9）准确复制的原因
①DNA 的双螺旋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能够准确地进行下去
（10）DNA 复制中会出现多个复制泡的原因是：DNA 有多个复制起点，可从不同起点开始 DNA 的复制，由此加快了 DNA 复制的速率，为细胞分裂做好准备。
（四）基因通常是有遗传效应的 DNA 片段（教材黑体字）
1、绝大多数生物（所有细胞生物、DNA 病毒）的基因是：有遗传效应的 DNA 片段
2、少部分生物（RNA 病毒）的基因是：有遗传效应的 RNA 片段
3、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
二、基因的表达：基因指导蛋白质的合成
（一） RNA
1、元素组成： C、H、O、N、P
2、基本单位： 核糖核苷酸
3、种类
（1）信使 RNA(mRNA)：翻译的直接模板。
密码子：①mRNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻碱基，称作 1 个密码子
②密码子共有 64 种，2 种起始密码子，3 种终止密码子
③一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以对应一种或几种密码子
（一种氨基酸可以对应几种密码子也叫密码子的简并性）
④并不是所有密码子都决定氨基酸，其中有 2 个终止密码子不决定氨基酸
⑤地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码
（2）转运 RNA(tRNA)
①作用：识别密码子，转运氨基酸。
②一种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可由一种或几种 tRNA 转运。
③反密码子：tRNA 上与密码子配对的 3 个相邻碱基（tRNA 能识别 mRNA 上的密码子）
④tRNA 转运氨基酸到核糖体上
（3）核糖体 RNA(rRNA)：与蛋白质结合形成核糖体
（二）基因指导蛋白质的合成（基因的表达 ：包括转录和翻译）
注意：
1、基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目： mRNA 的碱基数目：基因中的碱基数目=1：3：6
2、翻译过程中核糖体沿着 mRNA 移动。核糖体与mRNA 的结合部位会形成 2 个 tRNA 结合位点
（三）辨析 ：遗传信息、密码子与反密码子、启动子、终止子
三、 中心法则
1、提出者：克里克
2、补充后的内容图解：
注：每个过程都遵循碱基互补配对原则
3、各种生物遗传信息的传递途径
（1）能分裂的细胞生物及噬菌体等 DNA 病毒遗传信息的传递：
（2）具有 RNA 复制功能的RNA 病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递：
（3）具有逆转录功能的 RNA 病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递：
。
（4）高度分化的细胞遗传信息的传递：
。
4、在遗传信息的传递过程中：①DNA、RNA 是信息的载体②蛋白质是信息的表达产物③ATP 为信息流动提供能量。 总结：（教材黑体字）生命是物质、能量和信息的统一体
四、基因表达与性状的关系
（一）基因表达产物与性状的关系
1、（教材黑体字）基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状（间接控制）
例：皱粒豌豆的形成、 白化病的形成
2、（教材黑体字）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状（直接控制）
例：囊性纤维化、镰状细胞贫血
（二）基因的选择性表达与细胞分化
1、在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类：
（1）在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如：核糖体蛋白基因、 ATP 合成酶基因
（2）只在某类细胞中特异性表达的基因，如：卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因
2、细胞分化的本质就是基因的选择性表达
（三）表观遗传
1、（教材黑体字）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
2、表观遗传的分子基础：DNA 甲基化修饰等
3、DNA 甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型
4、实例：
（1）柳穿鱼花形的遗传；（2）某种小鼠毛色的遗传；（3）蜂王和工蜂。（4）基因组成相同的同卵双胞胎所具有 的微小差异就与表观遗传有关
（四）基因与性状间的对应关系
1、基因与性状之间不是简单的线性关系
2、基因与性状的数量对应关系：一对一、一对多、多对一
（1）一个性状可以受多个基因的影响 （2）一个基因可以影响多个性状
3、生物的性状是基因和环境共同作用的结果
五、基因突变及其他变异
（一）基因突变
1、实例：镰状细胞贫血（碱基的替换）
2、（教材黑体字）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（基因结构）的改变叫作基因 突变
3、时间：可发生在生物个体发育的任何时期，但主要发生在DNA 分子复制过程中，如：真核生物——主要发生在 细胞分裂前的间期。
4、诱发基因突变的原因：
（1）外因：①物理因素②化学因素③生物因素
（2） 内因：DNA 复制偶尔发生错误等原因自发产生
5、突变特点：
（1）普遍性：在生物界是普遍存在的。
（2）随机性：时间上——可以发生在生物个体发育的任何时期；部位上——可以发生在细胞内不同DNA 分子上和 同一 DNA 分子的不同部位。
（3）低频性： 自然状态下，突变频率很低。
（4）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。
（5）遗传性：若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。若发生在体细胞中，一般不能遗传，但有些植物可 通过无性生殖遗传。
（6）多害少利性
6、基因突变的意义：①新基因产生的途径；②生物变异的根本来源；③为生物的进化提供了原材料
7、细胞的癌变：
（1）人和动物正常细胞中也存在与癌变有关的基因：原癌基因、抑癌基因
①一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，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抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，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，细胞之间的黏着性 降低，容易在体内分散和转移
（二）基因重组
1、（教材黑体字）基因重组就是生物体在有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合
2、类型
（1） 自由组合型：（减数分裂 Ⅰ 的后期）非同源染色体上的非等位基因自由组合
（2）交叉互换型：（减数分裂 Ⅰ 的前期）同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换
（3）基因工程重组型
（4）肺炎链球菌转化型：R 型细菌转化为 S 型细菌。
3、基因重组的结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。（不产生新基因和新性状）
4、基因重组的意义
有性生殖过程中的基因重组能够使产生的配子种类多样化，进而产生基因组合多样化的子代，也是生物变异的来源 之一，对生物的进化具有重要意义，还可以用来指导育种。
5、同胞兄弟或姐妹个体之间的性状有差异，这种变异主要来自基因重组
（三）染色体变异 ：体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化（教材黑体字）
1、染色体变异包括：染色体结构变异和染色体数目变异
2、染色体结构变异
（1）类型：缺失、重复、颠倒（倒位）、移接（易位） 例：猫叫综合征（缺失）
（2）结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
3、染色体数目变异的类型
（1）个别染色体的增加或减少 例：21三体综合征（又叫先天性愚型）
（2）细胞内染色体数目一整套的非同源染色体为基数成倍地增加或成倍地减少
4、相关概念
（1）染色体组：细胞中的每套非同源染色体
（2）二倍体（起点：受精卵）： 由受精卵发育的个体，体细胞中含有两个染色体组
（3）多倍体：（起点：受精卵）： 由受精卵发育的个体，体细胞具有三个或三个以上染色体组
①多倍体的特点：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含量增加
②诱导多倍体形成的方法：秋水仙素处理萌发种子或幼苗；低温处理
③秋水仙素诱导多倍体形成的原因：抑制细胞分裂时纺锤体的形成
（4）单倍体： 由配子发育成的生物体，细胞中无论有几个染色体组只能叫单倍体 单倍体的特点：植株弱小；高度不育
（四）三种可遗传变异的比较
1、三种变异只有染色体变异可以在显微镜下被观察到
2、基因突变、基因重组和染色体结构变异
（1）基因突变产生新基因，不改变基因的数目和位置
（2）基因重组产生新的基因型，导致重组性状出现
（3）染色体的结构变异使基因的数目或位置发生改变
3、交叉互换和易位
（1）交叉互换：发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间；属于基因重组
（2）易位：发生在非同源染色单体之间；属于染色体结构变异
（五）生物变异在育种上的应用
1、单倍体育种
（1）原理：染色体(数目)变异。 （2）过程：花药离体培养、秋水仙素处理
（3）优点： 明显缩短育种年限，且得到纯合二倍体。 （4）缺点：技术复杂。
2、多倍体育种
（1）方法：用秋水仙素或低温处理。 （2）处理材料：萌发的种子或幼苗。
（3）原理：染色体(数目)变异。 （4）实例：三倍体无子西瓜的培育
3、杂交育种
（1）原理：基因重组。
（2）优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。 （3）缺点：获得新品种的周期长。
4、诱变育种
（1）原理：基因突变。
（2）优点：①可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 ②大幅度地改良某些性状。
（3）缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
五、人类遗传病
人类遗传病的类型：单基因遗传病、多基因遗传病、染色体异常遗传病
（一）单基因遗传病 ：受一对等位基因控制的遗传病
（二）多基因遗传病：受两对或两对以上等位基因控制的遗传病
1、特点：①在群体中发病率较高②易受环境影响③常表现为家族聚集现象
2、实例：原发性高血压、冠心病、哮喘、青少年型糖尿病
（三）染色体异常遗传病(染色体病)： 由染色体结构或者数目异常引起
1、特点：往往造成严重的后果，甚至胚胎期引起流产
2、实例：唐氏综合征（21三体综合征）（患者比正常人多了一条 21 号染色体）；猫叫综合征（染色体片段缺失）
3、21三体综合征发生的原因：①原因一：减数第一次分裂后期同源染色体未分离；②原因二：减数第二次分裂后 期姐妹染色单体未分离。
（四）遗传病的检测和预防
1、手段：遗传咨询、产前诊断等
（1）遗传咨询
（2）产前诊断
①羊水检查：检测染色体异常疾病 ②B 超检查：检测外观和性别
③基因诊断：检测基因异常病 ④孕妇血细胞检查：可以筛查遗传性地中海贫血症
2、意义：在一定程度上能够有效地预防遗传病的产生和发展。
（五）人类遗传病的调查
1、调查时最好选择发病率高的单基因遗传病、随机调查、调查样本要足够多
2、调查发病率时：在人群中随机抽样调查，并保证调查的群体足够大
3、调查某种病的遗传方式时：在患者家系中调查，并绘出遗传系谱图
七、生物的进化
（一）生物有共同祖先的证据
1、化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等
2、化石是研究生物进化最直接、最重要的证据
3、大量的化石证据证实：
（1）生物是由原始的共同祖先进化而来
（2）生物进化的顺序： 由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生
4、脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这个证据支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点
（二） 自然选择与适应的形成
1、适应是普遍存在的、适应是相对的。
2、环境总是处于不断变化中的，遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾是适应相对性的根本原因
3、拉马克的进化学说的内容：适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传
4、达尔文的自然选择学说
（1） 内容：适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果
（2）意义：①能解释生物进化的原因和生物多样性、适应性
②使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。
③揭示了生物界的统一性是由于所有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。
（3）局限性①不能科学的解释遗传和变异的本质②对生物进化的解释局限于个体水平
5、现代生物进化理论以自然选择为核心
（三）种群基因组成的变化与物种的形成
1、种群是研究适应及物种组成的基本单位
（1）（教材黑体字）种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。
（2）（教材黑体字）基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因
（3）基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值
（4）生物进化的实质是：种群基因频率的定向改变。
2、突变（基因突变和染色体变异）和基因重组是产生进化的原材料
（1）（教材黑体字）基因突变产生新的等位基因，这就可以是种群基因频率发生变化
（2）可遗传变异提供生物进化的原材料
①可遗传变异来源于：基因突变、基因重组和染色体变异
②基因突变和染色体变异统称为突变
（3）突变的有害和有利不是绝对的，往往取决于生物的生存环境
（4）突变和重组都是随机的、不定向的；进化是定向的
3、 自然选择决定生物进化的方向：种群基因频率定向改变
（教材黑体字）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
4、 隔离导致物种形成：生殖隔离的产生标志着新物种的产生
（1）（教材黑体字）物种：在自然状态下能够相互交配并产生可育后代的一群生物
（2）（教材黑体字）隔离是物种形成的必要条件
①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
②生殖隔离（新物种形成的标志）：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代
③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
（3）物种的形成：经过长期地理隔离而达到生殖隔离是较常见的方式
（4）物种形成的三个基本环节：突变和基因重组、 自然选择、隔离
（四）协同进化与生物多样性的形成
1、（教材黑体字）协同进化：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展
2、生物多样性：遗传多样性（基因多样性）、物种多样性和生态系统多样性
3、地球上最早出现的生物是：厌氧单细胞生物
（五）现代生物进化理论的内容（教材黑体字）
1、适应是自然选择的结果
2、种群是生物进化的基本单位
3、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
4、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
5、生物多样性是协同进化的结果
专题七 动物体和人体生命活动的调节
第 1 章 人体的内环境和稳态
1．1 细胞生活的环境
一、体液
1、概念：体内含有大量以水为基础的液体，统称为体液 2、包括：细胞内液（约占 2/3）和细胞外液（约占 1/3）。
二、细胞生活的环境
（一）单细胞生物：直接生活在水中。可以直接从水中获取生存所必需的养料和氧，并把废物直接排入水中
（二）多细胞生物：体内细胞生活在细胞外液（内环境） 中
1、细胞外液：包括血浆、组织液和淋巴液等
2、 内环境：为了区别于个体的外界环境， 由细胞外液构成的液体环境叫作内环境。（教材黑体字）
3、 内环境三种成分之间的相互转化
4、单细胞生物、植物没有“ 内环境 ”
5、组织水肿
（1）组织水肿：直接表现——组织液增多
（2）组织水肿的原因归纳
三、 内环境的成分和理化性质
（一）内环境的成分
1、血浆中约 90%为水；其余 10%分别是：蛋白质（7%～9%），无机盐（约 1%） ， 以及血液运送的其他物质，包括 各种营养物质（如葡萄糖）、激素、各种代谢废物等。
2、组织液、血浆、淋巴液在成分上的最主要差别在于血浆中含有较多的蛋白质，而组织液、淋巴液中蛋白质含量 很少。
（二）内环境的理化性质
1、（教材黑体字） 内环境（细胞外液）理化性质的三个主要方面：渗透压、酸碱度和温度
（1）渗透压
①血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关
②细胞外液渗透压的 90%以上来源于Na+和 Cl-。
（2）酸碱度：
①血浆 PH：近中性，7.35～7.45
②内环境酸碱度之所以能够保持稳定，是因为内环境中有很多缓冲对，其中最重要的是 HCO3 - 、H2 CO3 , 其次还有 HPO4 2 - 、H2 PO4 -
（3）温度：人体细胞外液的温度一般维持在 37_ ℃左右（酶的适宜温度）
四、 内环境的作用：1、细胞生存的直接环境；2、细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
1．2 内环境的稳态
一、 内环境的稳态
1、（教材黑体字）概念：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境相对稳定的状态
2、实质： 内环境中的各种化学成分和理化性质保持相对稳定的状态
3、（教材黑体字）主要调节机制：神经-体液-免疫调节网络
4、调节能力：是有一定限度的
5、影响内环境稳态的因素：外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行
6、稳态遭到破坏的原因：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，危及机体健康。
二、稳态的意义：机体进行正常生命活动的必要条件。（教材黑体字）
第 2 章 神经调节
2．1 神经调节的结构基础
一、神经调节的结构基础
二、 自主神经系统
1、（教材黑体字）概念：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。
2、包括：交感神经和副交感神经
2、功能：交感神经和副交感神经对同一器官的作用往往相反
（1）当人处于兴奋状态时，交感神经活动占据优势，心跳加快，瞳孔、支气管扩张，血管收缩， 胃肠蠕动和消化 腺分泌活动减弱
（2）当人处于安静状态时，副交感神经活动占据优势，心跳减慢，瞳孔、支气管收缩， 胃肠蠕动和消化腺分泌加 强
（3）交感神经和副交感神经对同一器官的作用，犹如汽车的油门和刹车，可以使机体对外界刺激作出更精确的反 应，使机体更好地适应环境的变化
2．2 神经调节的基本方式——反射
一、反射的概念：在中枢神经系统的参与下，机体对内外刺激所产生的规律性应答反应，叫作反射。（教材黑体字）
二、反射的结构基础——反射弧
1、组成：感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器（传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等）
2、反射的过程：
感受器接受一定的刺激后，产生兴奋。产生的兴奋沿着传入神经向神经中枢传导；神经中枢随之产生兴奋，并对传 入的信息进行分析和综合；神经中枢的兴奋经过传出神经到达效应器；效应器对刺激作出应答。
（1）反射活动需要经过完整的反射弧来实现。如果反射弧中任何环节在结构、功能上受损，反射就不能完成。
（2）直接刺激传出神经或效应器引起肌肉收缩，不属于反射。
（3）感觉的产生不属于反射。
（4）一个完整的反射活动至少需要 2 个神经元参与，如膝跳反射。反射活动越复杂，参与的神经元越多
3、兴奋
（1）（教材黑体字）概念：兴奋是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）兴奋除了在反射弧中传导，还会在脑与脊髓等中枢神经系统中传导
二、类型 ：条件反射和非条件反射
1、非条件反射：出生后无须训练就具有的反射，不需要大脑皮层也可以完成
意义：完成机体基本的生命活动
举例：缩手反射、膝跳反射、眨眼反射、吸吮反射、排尿反射、吃东西时分泌唾液等
2、条件反射：出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射，需要大脑皮层参与
意义：使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性，大大提高了动物应对复杂环境变化的能力
举例：望梅止渴、画饼充饥、谈虎色变、听见铃声走进教室等
3、条件反射和非条件反射的联系：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。条件反射建立 之后要维持下去，还需要非条件刺激的不断强化。
4、条件反射的消退
（1）原因：反复应用条件刺激而不给予非条件刺激
（2）条件反射的消退使得动物获得了两个刺激间新的联系，是一个新的学习过程， 需要大脑皮层的参与。
2．3 神经冲动的产生和传导
一、神经冲动
在神经系统中，兴奋是以电信号的形式在神经纤维上传导的，这种电信号也叫神经冲动。
二、兴奋的产生
1、静息电位表现为外正内负，产生原因是静息时 K+外流
2、动作电位表现为外负内正，产生原因是Na＋ 内流
3、神经纤维上兴奋的产生主要是Na＋ 内流的结果。
三、兴奋在神经纤维上的传导
1、传导形式：局部电流（电信号、神经冲动）
2、传导过程
（1）在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动，这样就形成了局部电流。
（2）这种局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复 为静息电位。
3、传导特点：双向传导
注意：在反射活动（生物体） 中，兴奋是单向传导的
4、局部电流和兴奋传导方向的关系：膜外相反，膜内相同
四、兴奋在神经元之间的传递
1、兴奋在神经元之间传递的结构基础：突触
（1）结构
①突触前膜：轴突末端突触小体的膜
②突触间隙：突触前膜与突触后膜之间存在的间隙(内有组织液）
③突触后膜：另一个神经元的细胞体膜或树突膜
（2）区别：突触小体≠突触
①突触小体：是神经元轴突末端膨大部分，其上的膜可以构成突触前膜，突触前膜是突触的一部分；
②突触： 由两个神经元构成，包括突触前膜、突触间隙、突触后膜
2、过程：
3、兴奋在神经元之间传递的特点：
（1）单向传递
原因：神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上。
例如，从一个神经元的轴突传到下一个神经元的细胞体或树突。
（2）兴奋在神经元之间的传递比在神经纤维上的传导要慢
原因：突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换
4、突触中的信号变化： 电信号→化学信号→ 电信号
突触小体或突触前膜中的信号变化： 电信号→化学信号
突触后膜的信号变化：化学信号→ 电信号
5、神经递质
（1）供体：突触小泡
（2）与神经递质的形成有关的主要细胞器：高尔基体
（3）传递途径：突触前膜→突触间隙→突触后膜。
（4）释放方式：胞吐，体现了细胞膜的流动性，需要能量
（5）受体：突触后膜上的糖蛋白，具有特异性。
（6）作用效果：使后一个神经元（或效应器）兴奋或抑制。（在特定的情况下，突触释放的神经递质，也能使肌 肉收缩或某些腺体分泌。）
（7）类型及机理
①兴奋性递质：使下一个神经元兴奋（Na＋ 内流）
②抑制性递质：使下一个神经元抑制（Cl－ 内流）
（8）去向：降解或被回收
神经递质发挥效应后，会很快被相应的酶降解，或被突触前神经元回收， 以免持续发挥作用。
五、比较兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递
六、滥用兴奋剂、 吸食毒品的危害： 作用位点往往是突触
2．4 神经系统的分级调节
中枢神经系统的不同部位，存在着控制同一生理活动的中枢
一、神经系统对躯体运动的分级调节 大脑皮层与躯体运动的关系
1、大脑皮层
（1）组成：大脑的表面覆盖着主要由神经元胞体及其树突构成的薄层结构。
（2）功能：调节机体活动的最高级中枢。
2、大脑皮层（第一运动区）与躯体运动的关系
（1）躯体运动中枢：位于大脑皮层的中央前回，又叫第一运动区。
（2）第一运动区与躯体运动的关系
①管理身体对侧骨骼肌的随意运动。
②躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区内都有它的代表区
③皮层代表区的位置与躯体各部位的关系是倒置的，头面部是正置的。
④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
二、神经系统对内脏活动的分级调节
1、神经系统对内脏活动的调节与它对躯体运动的调节相似，也是通过反射进行的。
2、实例分析：排尿反射的分级调节
（1）控制排尿的低级中枢在脊髓
（2）排尿不仅受到脊髓的控制，也受到大脑皮层的调控；
（3）脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的。
①交感神经兴奋，不会导致膀胱缩小
②副交感神经兴奋，会使膀胱缩小
（4）人之所以能有意识地控制排尿，是因为大脑皮层对脊髓进行着调控。
（5）如果没有高级中枢的调控，排尿反射可以进行，但排尿不完全，也不能受意识控制。
3、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，这使得自主神经系统并不完全 自主。
2．5 人脑的高级功能
一、语言功能
1、人类大脑皮层的言语区
2、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。
二、学习和记忆
1、条件反射的建立也就是动物学习的过程。
2、学习和记忆不是由单一脑区控制的，而是由多个脑区和神经通路参与
3、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。
4、记忆形成机理
（1）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；
（2）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。
三、情绪
1、消极情绪达到一定程度时，就会产生抑郁。
2、抑郁通常是短期的，可以通过自我调适、身边人的支持以及心理咨询好转。
3、当抑郁持续下去而得不到缓解时，就可能形成抑郁症。
4、一般抑郁不超过两周，如果持续两周以上，则应咨询精神心理科医生以确定是否患有抑郁症。
5、抗抑郁药一般通过作用于突触处来影响神经系统的功能。例如，有的药物可选择性地抑制突触前膜对 5-羟色胺 的回收，使得突触间隙中 5-羟色胺的浓度维持在一定水平
第 3 章 体液调节
一、分泌腺： 人和高等动物体内都分布着许多能分泌物质的腺体。
1、外分泌腺：分泌物经由导管流出体外或流到消化腔的腺体。如汗腺、唾液腺、 胃腺等
2、 内分泌腺：没有导管的腺体，其分泌物——激素直接进入腺体内的毛细血管，并随血液循环输送到全身各处。 如垂体、 甲状腺、肾上腺等。
【归纳总结】
（一）激素化学本质分类
1、多肽或蛋白质类
（1）相关腺体：下丘脑、垂体、胰岛
（2）激素举例：促 XX 激素释放激素、抗利尿激素、促 XX 激素、生长激素、胰岛素、胰高血糖素
（3）补充方式：不宜口服，需注射补充。
2、氨基酸衍生物类
（1）相关腺体： 甲状腺、肾上腺(髓质) （2）激素举例： 甲状腺激素、肾上腺素
（3）补充方式：既可口服，也可注射补充。
3、脂质类(固醇类)
（1）相关腺体：性腺、肾上腺(皮质) （2）激素举例：性激素、醛固酮、皮质醇
（3）补充方式：既可口服，也可注射补充。
（二）激素间相互作用的两种类型
1、协同作用
2、作用相抗衡：胰岛素降低血糖，与胰高血糖素、肾上腺素、 甲状腺激素的升糖效应相抗衡。
二、激素的发现
1、沃泰默观点：胰腺分泌胰液只受神经调节。
2、斯他林和贝利斯：盐酸的作用下，小肠黏膜产生某种化学物质，促进胰腺分泌胰液，这种物质称为促胰液素。
3、促胰液素：
（1）人们发现的第一种激素 （2）它由小肠黏膜分泌。 （3）作用：引起胰腺分泌胰液。
三、激素研究的实例
（一）实例一：胰岛素的发现
1、方法：结扎法、摘除法、注射法
2、过程：看教材
（二）睾丸分泌雄激素的研究
1、方法：阉割法、移植法。
2、过程：看教材
四、激素调节（教材黑体字）
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。
五、激素调节的特点（教材黑体字）
1、通过体液进行运输
应用：临床上通过抽取血样来检测内分泌系统中激素的水平。
2、作用于靶器官、靶细胞
3、作为信使传递信息
（1）激素是调节生命活动的信息分子。
（2）激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活，因此体内需要不断产生激素， 以维持激素含量的动态平衡。
4、微量和高效。
六、体液调节
1、（教材黑体字）概念：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。（激素调节是体液调节的 主要内容）
2、体液因子：激素(主要)、组胺、某些气体分子(NO、CO 等)以及一些代谢产物(如 CO2)。
3、应用：临床上给患者输入 O2 时，往往采用含有 5%左右的 CO2 的混合气体， 以达到刺激呼吸中枢的目的。
七、体液调节与神经调节的比较
八、体液调节与神经调节的协调 实例一：血糖平衡调节
1、血糖中的来源和去路
（1）来源：
①食物中的糖类经消化、吸收进入血液，是血糖的主要来源；
②肝糖原分解成葡萄糖进入血液，是空腹时血糖的重要来源；
③非糖物质可以转化为葡萄糖进入血液，补充血糖。
（2）去向：
①随血液流经各组织时，被组织细胞摄取，氧化分解；
②在肝和骨骼肌细胞内合成肝糖原和肌糖原储存起来；
③脂肪组织和肝可将葡萄糖转变为非糖物质，如甘油三酯等。
2、参与血糖平衡调节的激素
（1）参与血糖平衡调节最主要的激素：胰岛素和胰高血糖素
（2）糖皮质激素、肾上腺素、 甲状腺激素等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、血糖平衡调节的过程
（1）调节中枢：下丘脑的相关区域。
（2）调节机制：神经—体液调节。
（3）影响胰岛素和胰高血糖素分泌调节的因素
①影响胰岛 A 细胞分泌胰高血糖素的物质分子有神经递质、血糖、胰岛素分子等
②影响胰岛B 细胞分泌胰岛素的物质分子有神经递质、血糖、胰高血糖素分子等物质。
4、反馈调节
（1）（教材黑体字）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工作的调节方式叫作 反馈调节
（2）实例：在血糖调节的过程中，胰岛素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。
（3）意义：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。
（4）类型
①正反馈调节：促进原来生命活动，使偏离平衡（如血液凝固、排尿排便、胎儿分娩等）
②负反馈调节：抑制原来生命活动，使达到平衡（如体温调节、血糖调节等）
实例二：水和无机盐平衡的调节
1、水和无机盐的平衡
（1）水的平衡
（2）无机盐的平衡（以 Na+为例）
（3）水平衡和盐平衡的调节过程密切相关，通常称为渗透压调节，主要是通过肾完成的。
2、水盐平衡的调节过程
（1）调节方式：神经—体液调节 （2）渗透压感受器：下丘脑
（3）调节中枢：下丘脑 （4）渴觉的形成部位：大脑皮层
（5）效应器：下丘脑神经分泌细胞
（6）参与激素
①抗利尿激素（细胞外液渗透压升高时）
产生、分泌部位：下丘脑 释放部位：垂体
靶器官：肾脏（肾小管、集合管） 作用：促进肾小管、集合管对水分的重吸收
②醛固酮（当大量丢失水分使细胞外液量减少以及血钠含量降低时）
产生、分泌部位：肾上腺皮质 靶器官：肾脏（肾小管、集合管）
作用：促进肾小管、集合管对 Na+ 的吸收。
（7）水和无机盐的平衡是在神经调节和激素调节的共同作用下，通过调节尿量和尿的成分实现的。
（8）示意图
实例三：体温的调节
1、体温相对恒定的原因：人体的产热量和散热量保持动态平衡。
2、产热和散热的机制
（1）产热
（2）散热
①最主要的散热器官：皮肤 ②散热方式：辐射、传导、对流、蒸发
3、体温调节的过程
（1）调节方式：神经-体液调节 （2）感受器：皮肤、黏膜和内脏器官
（3）体温调节中枢：下丘脑 （4）体温感觉中枢：大脑皮层
（5）主要参与的激素： 甲状腺激素和肾上腺素
实例四： 甲状腺激素分泌的分级调节和反馈调节
1、分级调节：下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的分层调控，称为分级调节（教材黑体字）
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，从而维持机体稳态
2、反馈调节：当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状 腺激素的分泌减少而不至于浓度过高。
3、 由图示信息推断影响下丘脑、垂体、 甲状腺分泌激素的信号物质分别有神经递质和甲状腺激素；促甲状腺激素 释放激素和甲状腺激素；促甲状腺激素。
三、 归纳总结 ：激素、酶、抗体与神经递质的区别
第 4 章 免疫调节
1、病原体：可造成人或动植物感染疾病的微生物、寄生虫或其他媒介，如细菌、病毒等
2、抗原：病原体在进入机体后，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，从而引发免 疫反应。这些能引起免疫反应的物质称为抗原
（1）化学本质：大多数抗原是蛋白质（还有多糖等）
（2）抗原一般是外来异物，如病原体、移植的组织或细胞等；抗原也可能是自身的组织或细胞，如癌变的细胞。
4．1 免疫系统的组成和功能
一、免疫系统的功能
（一）保卫人体的三道防线
提醒：
（1）溶菌酶杀菌一定是非特异性免疫，唾液中的溶菌酶为第一道防线，血浆中的溶菌酶为第二道防线。
（2）吞噬细胞（如巨噬细胞和树突状细胞)既参与非特异性免疫，也参与特异性免疫。
（二）免疫系统的功能
人体的三道防线是统一的整体，共同实现免疫防御、免疫自稳和免疫监视三大基本功能
1、免疫防御——“对外 ”：机体排除外来抗原性异物的一种免疫防护作用
2、免疫自稳——“对内（老、残） ”：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——“对内（叛徒） ”：机体识别和清除突变的细胞，防止肿瘤发生
二、免疫系统的组成
抗原呈递 细胞（APC）
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，因此，这些细胞统称为抗原呈递细胞。
抗原呈递细胞可以识别抗原，但是不能特异性识别
浆细胞不能识别抗原，但其分泌的抗体可以特异性识别
4．2 特异性免疫
一、免疫系统对病原体的识别
1、分子标签
（1）人体所有细胞膜表面，都有一组蛋白质作为分子标签。
①同一个体细胞的分子标签相同。 ②每个人的细胞表面带有的分子标签与别人不同。
（2）病毒、细菌等病原体也带有各自的身份标签。
（3）组织相容性抗原为分子标签，也叫人类白细胞抗原，简称 HLA。
2、免疫细胞的识别基础：依靠免疫细胞细胞表面的受体。
二、体液免疫
1、定义：B 细胞激活后可以产生抗体，由于抗体存在于体液中，所以这种主要靠抗体“作战 ”的方式称为体液免 疫。
2、针对的对象： 内环境（细胞外液） 中的病原体
3、体液免疫的基本过程
①有些病原体和B 细胞接触，这为激活 B 细胞提供了第一个信号；
②一些病原体被树突状细胞、巨噬细胞、B 细胞等抗原呈递细胞摄取；
③抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性 T 细胞；
④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。 辅助性 T 细胞开始分裂、分化，并分泌细胞因子。
⑤B 细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化，大部分分化为浆细胞，小部分分化为记忆 B 细胞。 细胞因子能够促进 B 细胞的分裂、分化过程。
⑥浆细胞产生和分泌大量抗体，抗体随体液在全身循环并与病原体结合。
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。
抗体与病原体结合后发生进一步的变化：如形成沉淀等，进而被其他免疫细胞吞噬消化。
⑦记忆 B 细胞再次接触到该抗原时，能迅速增殖分化，分化后快速产生大量抗体
4、B 细胞活化的条件
5、通常情况下，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的抗体。
三、细胞免疫
1、定义： 当病原体进入细胞内部，就要靠T 细胞直接接触靶细胞来“作战 ”，这种方式称为细胞免疫。
2、针对的对象
靶细胞（被病原体，如病毒、细菌感染的宿主细胞）、衰老和损伤细胞、癌细胞、异体器官移植细胞
3、基本过程
①被病原体（如病毒）感染的宿主细胞（靶细胞）膜表面的某些分子发生变化，细 胞毒性 T 细胞识别变化的信号。
②细胞毒性 T 细胞分裂并分化，形成新的细胞毒性 T 细胞和记忆 T 细胞，细胞因子 能加速这一过程。（细胞因子主要由辅助性 T 细胞产生）
③新形成的细胞毒性 T 细胞在体液中循环，它们可以识别并接触、裂解被同样病原 体感染的靶细胞。
④靶细胞裂解、死亡后，病原体暴露出来，抗体可以与之结合；或被其他细胞吞噬 掉。
⑤此后，活化的免疫细胞功能受到抑制，机体将逐渐恢复正常状态。
⑥这个过程形成的记忆细胞可以在体内存活几年甚至几十年，如果没有机会再次接 触相同的抗原，它们就会逐渐死亡。
如果再次遇到相同的抗原，它们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、参与细胞毒性 T 细胞活化的细胞有：靶细胞、辅助性 T 细胞等
5、细胞免疫过程中作用于细胞毒性 T 细胞的细胞因子，主要由辅助性 T 细胞分泌，细胞毒性 T 细胞也可分泌细胞 因子。
6、细胞免疫过程中细胞因子的作用：加速细胞毒性 T 细胞的分裂和分化。
7、活化的细胞毒性 T 细胞与靶细胞接触并使其裂解、死亡属于细胞凋亡。
若靶细胞遭病原体伤害致死，则属于细胞坏死。
四、体液免疫和细胞免疫的协调配合
五、记忆细胞与二次免疫应答
1、记忆细胞特点：可以在抗原消失后很长时间保持对这种抗原的记忆，能特异性识别抗原
2、二次免疫反应：当相同抗原再次入侵时，记忆细胞能迅速增殖分化，形成相应效应细胞，迅速高效地产生免疫 反应。
3、二次免疫反应特点： 比初次免疫反应快速、强烈，产生抗体浓度高，能在抗原侵入但尚未导致机体患病之前将 它们消灭。
六、神经调节、体液调节和免疫调节之间的关系
1、神经调节、 内分泌系统与免疫系统之间存在着相互调节，通过信息分子构成一个复杂的网络。（神经—体液— 免疫调节网络）
2、神经调节、体液调节和免疫调节的实现都离不开信号分子
通过这些信号分子，复杂的机体才能够实现统一协调，稳态才能够得以维持。
4．3 免疫失调
一、过敏反应（免疫防御功能过强）
1、概念： 已免疫的机体，在再次接触相同的抗原时，有时会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。
2、过敏原：引起过敏反应的抗原物质
3、发病机理与常见类型：
（1）有些人在接触过敏原时，在过敏原的刺激下，B 细胞活化产生抗体
（2）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
（3）当相同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胺等物质，一 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等，最终过敏者出现红肿、发疹、流涕、打喷嚏、 哮喘、呼吸困难等症状
4、过敏反应的特点
（1）有快慢之分
（2）有明显的遗传倾向和个体差异
5、预防：找到过敏原，并避免再次接触
二、 自身免疫病（免疫功能过强）
1、概念： 自身免疫病指自身免疫反应对组织和器官造成损伤并出现了症状
2、常见自身免疫病
风湿性心脏病、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。
三、免疫缺陷病（免疫功能不足或缺乏）
1、概念：免疫缺陷病是指由机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。
2、类型：
（1）先天性免疫缺陷病
（2）获得性免疫缺陷病
3、艾滋病（AIDS）
（1）全称：获得性免疫缺陷综合征
（2）病毒：人类免疫缺陷病毒（HIV）
（3）遗传信息的传递过程
（4）发病机理：HIV 主要侵染辅助性 T 细胞，逐渐使人体免疫功能丧失，最终使人无法抵御其他病原体入侵或发 生恶性肿瘤
（5）直接死因： 由免疫功能丧失引起的严重感染或恶性肿瘤等。
（6）传播途径：性接触、血液、母婴传播
4．4 免疫学的应用
一、疫苗
1、概念：通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
2、作用：接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体和记忆细胞，从而对特定传染病具有抵抗力。
二、器官移植
1、概念：医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官， 以重建其生理功能的技术叫作器官移植。
2、器官移植容易失败的原因：进行器官移植手术后，免疫系统会把来自其他人的器官当作“非己 ”成分进行攻击 （即存在免疫排斥）。
注：器官移植引起的免疫排斥反应主要是细胞免疫。
（1）组织相容性抗原(HLA)：每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质——组织相容性抗原，也叫人类白 细胞抗原，简称 HLA。
（2）每个人的白细胞都能识别自身细胞的 HLA，正常情况下不会攻击自身细胞。如果是异体器官或组织移植过来， 白细胞就能识别出 HLA 的不同而发起攻击。
（3）除了同卵双胞胎，要想在世界上找到两个 HLA 完全一致的人几乎是不可能的。
3、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。只要供者和受者的主要 HLA 有一半以上相同 就可以进行器官移植
4、免疫抑制剂的应用，大大提高了器官移植的成活率
5、除了存在免疫排斥的问题，供体器官短缺也是世界各国在器官移植方面普遍存在的问题。
三、免疫学在临床上的应用
1、免疫预防
2、免疫诊断：利用抗原和抗体反应的高度特异性，如检测病原体、检测肿瘤标记物等
3、免疫治疗：免疫增强疗法、免疫抑制疗法
专题八 植物生命活动的调节
第 5 章 植物生命活动的调节
5．1 植物生长素
一、 向光性：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象
二、生长素的发现过程
1、达尔文和他的儿子实验
（1）实验现象：① 向光弯曲生长；②不生长，不弯曲；③直立生长；④ 向光弯曲生长。
（2）①与②对比，说明胚芽鞘的弯曲生长与尖端有关。
（3）③与④对比，说明感受单侧光引起向光性的是尖端，而不是尖端下面的一段。
（4）达尔文的猜测：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递了某种“影响 ”，造成伸长区背光面比 向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
2、鲍森 ·詹森实验
（1）实验现象：A 胚芽鞘不生长，不弯曲；B 胚芽鞘弯向光源生长。
（2）结论：胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部。
3、拜尔实验
（1）实验现象：将尖端切下，放到胚芽鞘一侧，胚芽鞘总是弯向对侧生长。
（2）结论：胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的“影响 ”在其下部分布不均匀造成的。
4、温特实验
（1）实验现象：A 不生长，不弯曲；B 向琼脂快放置对侧弯曲生长
（2）实验结论：引起胚芽鞘弯曲生长的确实是一种化学物质
（3）温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质命名为生长素
5、1934 年，科学家首先从人尿中分离出与生长素相同的化学物质——吲哚乙酸（IAA）
6、1946 年人们从高等植物中分离出 IAA
7、生长素：吲哚乙酸（IAA）、苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）
三、 向光性的原因
生长素分布不均匀造成的：单侧光照射时，胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧，因而引起两侧的生长不均 匀，从而造成向光弯曲。
四、生长素的合成、运输与分布
（一）合成
1、合成原料：色氨酸 2、部位：芽、幼嫩的叶和发育中的种子
（二）运输
1、极性运输（属于主动运输）
在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端到形态学下端
2、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。
3、横向运输
由于单侧光、重力等因素，根尖、茎尖等细胞分裂特别旺盛的部位可进行横向运输。
（三）分布
各个器官都有分布，相对集中分布在生长旺盛的部位，如：胚芽鞘、芽、根尖的分生组织、形成层、发育中的种子 和果实等处。
五、生长素的生理作用
1、细胞水平：促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用
2、器官水平：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
六、生长素的作用特点：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。（教材黑体字）
如：顶端优势、根的向地性
其他：1、幼嫩的细胞对生长素敏感，衰老细胞则比较迟钝
2、不同器官对生长素的敏感程度不同。如：对生长素的敏感性根 ＞芽 ＞茎
3、不同生物对生长素的敏感程度不同，敏感性大小：双子叶植物>单子叶植物。
六、植物激素
1、概念： 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，叫作植 物激素
2、作用：植物激素作为信号分子，几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动
3、动物激素和植物激素的区别
5．2 其他植物激素
总结：
1、植物激素在植物体内含量虽然微少，但是在调节植物生长发育上的作用却是非常重要。
生长发育：
一般情况，生长素、赤霉素、细胞分裂素促进生长发育； 乙烯、脱落酸抑制生长发育
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。
三、植物激素间的相互作用
1、在植物的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
2、各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。
3、不同激素在代谢上存在着相互作用。
如：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，反过来会抑制生长素的作用。
4、决定器官生长、发育的，往往不是某种激素的绝对含量，而是不同激素的相对含量。
如：黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值较高，有利于分化形成雌花，比值较低有利于分化为雄花
5、在植物生长发育过程中，不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序
总之，植物的生长、发育，是由：多种激素相互作用形成的调节网络调控的
5．3 植物生长调节剂的应用
一、植物生长调节剂
1、（教材黑体字） 由人工合成的，对植物的生长、发育有调节作用的化学物质，称为植物生长调节剂
2、优点：原料广泛、容易合成、效果稳定等
3、类型：从分子结构分
（1）分子结构和生理效应与植物激素相似。如：吲哚丁酸
（2）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： α-萘乙酸（NAA）、矮壮素 4、作用
（1）提高作物产量、改善产品品质（2）减轻人工劳动
5、应用实例
（1） 乙烯利：催熟
（2）赤霉素：使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
（3）2，4-D：培育无子番茄
（4）青鲜素：保持蔬菜鲜绿
（5）膨大素：使水果长势加快，个头变大，加快水果成熟
二、探究·实践 ：探究植物生长调节剂的应用
（一）实验方法：预实验
1、在进行科学研究时，有时需要在正式实验前先做一个预实验
2、作用：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
（二）探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
1、用生长素类调节剂处理插条的方法
（1）浸泡法
使用条件：溶液浓度小，并且最好在遮阴和空气湿度较高的地方进行
（2）沾蘸法
使用条件：浓度较高
2、实验过程
（三）尝试利用乙烯利催熟水果
1、乙烯利的性质
（1）工业品为液体。
（2）当溶液pH1，是恒定值。
（二）种群的“S”形增长
1、形成原因：资源和空间总是有限的。随着种群密度增大，种内竞争加剧，从而使出生率降低、死亡率升高，直 至平衡
2、 曲线图
（1） 曲线特点：
①种群增长速率先逐渐增大，种群数量达到K/2 时，增长速率最大；
②此后，增长速率逐渐减小，到 K 值时停止增长，增长速率为 0
（2）K 值（环境容纳量）：一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称 K 值。（教材黑体字）
①K值并不是种群数量的最大值： K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能维持的种群最大数量； 种群数量所达到的最大值会超过 K值，但这个值存在的时间很短，因为环境会遭到破坏。
②K 值会随着环境的改变而发生变化：环境遭受破坏时，K 值变化是下降；当环境条件状况改善时,K 值会上升。
③在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在 K值附近上下波动。当种群数量偏离 K值的时候，会通过负反馈调节 使种群数量回到 K值。
3、应用
（1）对野生生物资源和濒危物种的保护
根本措施：建立自然保护区→提高环境容纳量
（2）对生物资源的合理利用
①人们在进行渔业捕捞作业时，为了能持续获得最大的捕获量：应在K/2 以后进行捕捞
②人们在进行渔业捕捞作业时，为了获得单次最大的捕获量：应在 K 时进行捕捞
（3）对有害生物（如： 鼠、蚊虫）的防治：应在种群数量为K/2 前防治
措施：从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储存在安全处，断绝或 减少它们的食物来源；室内采取地面硬化，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等。
（三） “J”形增长和“S”形增长的联系
1、阴影部分含义：在生存斗争中被淘汰的个体数量（环境阻力）
2、图中b 曲线的形成过程中出现环境阻力的时间：b 曲线的形成过程中始终存在环境阻力。
三、种群数量的波动
1、大多数生物的种群数量总是在波动中。
2、当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
3、当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。
【实验探究】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 ”形曲线增长；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S ” 形曲线增长。
(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
2．实验流程
3．结果分析
(1)开始一段时间内，酵母菌的增长符合“S ”形曲线增长模型。
(2)de 段曲线下降的原因可能有营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的 pH 等理化性质发生改 变等。
1．3 影响种群数量变化的影响因素
1、生物因素（密度制约因素）：食物、天敌等
2、非生物因素（非密度制约因素）：光照强度、温度、水、氧气等
2．1 群落的结构
一、群落：（教材黑体字）在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，叫作生物群落
二、群落的物种组成
1、群落的物种组成是区别不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素
2、衡量指标：物种丰富度，即一个群落中的物种数目。（教材黑体字）
3、规律
（1）不同群落丰富度不同，一般越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。
（2）不同物种在群落中的地位不同。
①数量多，且对群落中其他物种的影响很大的物种，称为优势种
②有一些物种虽然在群落中比较常见，但对其他物种的影响不大，它们就不占优势
（3）群落中的物种组成不是固定不变的，而是会随时间和环境的变化而变化。
三、群落的种间关系
注意：
1、生物之间的关系
2、捕食者的作用
（1）促进被捕食者种群发展
捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用
（2）有利于保持群落内物种的丰富度
“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少数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
（3）与被捕食者表现出协同进化
3、寄生和腐生的区别
（1）寄生是从活的生物体内获得营养物质，属于种间关系
（2）腐生是从死的生物体内获得营养物质，不属于种间关系
四、群落的空间结构
五、群落的季节性
由于阳光、温度和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。。
六、生态位
1、（教材黑体字）个物种在群落中的地位或作用，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、研究内容
（1）动物：栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。
（2）植物：在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度以及与其他物种的关系等。
3、成因：群落中物种之间以及生物与环境间协同进化的结果。
4、意义：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。
【探究·实践】研究土壤中小动物类群的丰富度
1、取样方法：许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力，常用取样器取样法进行采集、调查。
2、采集小动物的方法
（1）诱虫器采集
①利用土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的特点
②注意事项
Ⅰ.土壤和花盆壁之间要留一定的空隙：为了使空气流通 Ⅱ.70%酒精的作用：杀死和保存小动物
Ⅲ.如果需保证小动物生活状态应将酒精换成：湿润的棉花
（2）简易采集法
用解剖针拨找小动物，同时用放大镜观察：
①体型较大的小动物可以用包着纱布的镊子取出来
②体型较小的小动物可以用吸虫器采集。吸虫器中纱布的作用是防止将土壤小动物吸走。
3、统计方法：记名计算法和 目测估计法。
（1）记名计算法：指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目。一般用于个体较大，种群数量有限的物 种。
（2） 目测估计法：按预先确定的多度等级来估计单位面积(体积)中的种群数量。等级的划分和表示方法有： “非 常多、多、较多、较少、少、很少 ”等等。
4、实验步骤
2．2 群落的主要类型
1、群落的主要类型
2、群落中生物的适应性
（1）不同群落在物种组成、群落外貌和结构上都有着不同的特点，不同群落中生物也都有适应其环境的特征。
（2）生活在一定区域的物种能够形成群落，是因为它们都能适应所处的非生物环境。
（3）在不同的群落中，生物适应环境的方式不尽相同。每一种生物都有自己适宜的生存环境，因此，群落是一定 时空条件下不同物种的天然群聚。
2．3 群落的演替
一、群落演替的概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。（教材黑体字）
注：群落演替时，不同种群间是优势取代，而非取而代之。在森林阶段能找到地衣、苔藓等其他植物
二、群落演替的类型：初生演替、次生演替
注：
1、在群落演替过程中，地衣通过分泌有机酸加速岩石风化形成土壤，并积累有机物，这为苔藓的生长提供了条件。 苔藓能取代地衣的原因是由于其植株高于地衣，能获得更多的阳光，处于优势地位，逐渐取代了地衣。
2、演替最终不一定能形成森林。
原因：演替最终能否形成森林取决于所处地域的气候等条件，如干旱地区或冻土地带很难演替到森林阶段。
3、次生演替的速度更快，历时更短。
原因：次生演替的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
三、影响群落演替的因素
1、群落外界环境的变化，生物的迁入、迁出
2、群落内部种群相互关系的发展变化
3、人类活动
这些因素常常处于变化的过程中，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被淘汰（教材黑体 字）
四、人类活动对群落演替的影响：人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行
第 3 章 生态系统的概述
1、（教材黑体字）在一定空间内， 由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体，叫作生态系统
2、范围：有大有小，地球上最大的生态系统是生物圈。（生物圈是地球上的全部生物及其非生物环境的总和）
3、结构：包括组成成分和营养结构(食物链和食物网) ↓
包括：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者
4、功能：物质循环、能量流动、信息传递。
5、生态平衡：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态
6、生态系统的稳定性：生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力
3．1 生态系统的结构
一、生态系统的组成成分
1、各成分的作用及地位
2、生态系统各组成成分相互关系
生产者和分解者是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。
3、易错提醒
（1）生态系统成分认识的误区
（2）生态系统各成分的判断方法
①看双向箭头
Ⅰ.“进 ”的箭头多：非生物的物质和能量
Ⅱ.“ 出 ”的箭头多：生产者
②剩下两者中，只能是消费者指向分解者
二、生态系统的营养结构（食物链和食物网）
1、食物链：生物之间由于吃与被吃的关系而形成的链状结构。
（1）食物链的起点一定是生产者，后面的都是消费者，不含分解者和非生物的物质和能量。
（2）食物链中体现的种间关系只有捕食。
（3）食物链中箭头方向为物质和能量流动的方向，方向具有不可逆性，是长期自然选择的结果
2、营养级=消费者级别+1
（1）营养级一般不超过五个，这是因为能量沿食物链是逐级递减的。
（2）某一营养级生物的含义是该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个生物种群。
3、食物网：（教材黑体字）食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系，就是食物网
（1） 同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级；
（2）食物网中，两种生物之间的种间关系除了捕食，可能还有种间竞争。
4、食物链和食物网的功能
（1）食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。
（2）错综复杂的食物网是使生态系统保持相对稳定的重要条件。食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就 越强
3．2 生态系统的能量流动
一、能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。（教材黑体 字）
1、输入
（1）源头：太阳能
（2）流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量
（3）生理过程：光合作用和化能合成作用
2、传递
（1）途径：食物链和食物网 （2）形式：有机物中的化学能
3、转化：太阳能→有机物中的化学能→热能
4、散失
（1）形式：最终以能量的形式散失 （2）过程： 自身呼吸作用
二、某一营养级的能量来源和去向
三、能量流动的特点:单向流动、逐级递减
1、生态系统中能量流动是单向的。
原因：①食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不能逆转；②每一营养级不能再利用呼吸作用散失的热能。
2、能量流动逐级递减。
原因：①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量；②有一部分被分解者利用；③还有未被利用的能量。所以 某个营养级不能将全部的能量流入下一营养级。
注：
（1）能量在相邻两个营养级间的传递效率为 10%~20%
（2）生态系统中的能量流动一般不超过 5 个营养级。原因：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
（3）任何生态系统都需要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。
四、生态金字塔的类型及特点
五、研究能量流动的实践意义
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：间种套作、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业生产方式。
2、帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
这样就实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
例如：建设“沼气池 ”、桑基鱼塘
3、研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对 人类最有益的部分。
例如：合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
六、能量流动的相关计算
1、
2、“最值 ”的计算
（1）知低营养级，求高营养级（获得量）
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（消耗量）
①消耗能量最多：选最长食物链、按÷10%计算 ②消耗能量最少：选最短食物链、按÷20%计算
3、在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加
3．3 生态系统的物质循环
一、物质循环（生物地球化学循环）
（教材黑体字）组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断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。
1、物质循环的中的“物质 ”是指组成生物体的元素
2、物质循环的范围是生物群落和非生物环境
3、这里的生态系统是指生物圈
4、特点：循环往复、全球性
二、碳循环
1、碳的存在形式
（1）非生物环境中：主要以二氧化碳和碳酸盐形式存在。
（2）生物群落内部： 以含碳有机物形式传递。
3、碳循环的过程
碳主要是以二氧化碳的形式在生物群落和非生物环境之间循环
（1）碳从无机环境进入生物群落的途径：生产者的光合作用、化能合成作用
（2）碳从生物群落回到无机环境的途径：
①生产者、消费者的呼吸作用
②分解者的分解作用（实质是呼吸作用）
③化石燃料的燃烧
（3）碳在群落内部进行传递
①渠道：食物链、食物网
②形式：含碳有机物
三、生物富集
1、（教材黑体字）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，称为生物富集
2、生物富集的途径：食物链（网）
3、生物富集的特点（1）具有全球性（2）有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高
4、物质
（1）重金属： 如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。 （2）人工合成的有机物：如 DDT、六六六等。
四、能量流动、物质循环的关系
能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行的，彼此相互依存，不可分割
1、能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程
2、物质是能量的载体，使能量沿着食物链（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 之间循环往返
3、生态系统中的各组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能紧密地联系在一起，形成一个统一地整体
3．4 生态系统的信息传递
生态系统的信息传递需要有：信息源、信道、信息受体
一、生态系统中信息的种类
1、物理信息：涉及光、声音、颜色、温度、磁力等通过物理过程传递的信息。来源可以是非生物环境，也可以是 生物个体或群体
2、化学信息：信息载体为化学物质。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
3、行为信息：动物特殊的行为特征
二、信息传递在生态系统中的作用（教材黑体字）
1、生命活动的正常进行，离不开信息传递（个体水平）
如：海豚靠“超声波 ”捕食、定位等；莴苣或烟草种子萌发需特定光波
2、种群的繁衍，离不开信息传递（种群水平）
如：植物开花需要光信息；雌雄昆虫交尾涉及“性外激素 ”
3． 信息还能调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定（群落、生态系统水平）
如：捕食者与被捕食者依靠信息追踪或躲避猎捕
三、信息传递在农业生产中的应用
1、提高农畜产品的产量。
如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的传粉效率和结实率。
2、对有害动物进行控制。
如利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度。
（1）控制动物危害的技术方法：机械防治、化学防治、生物防治等，生物防治的优点是：对人类生存环境无污染
（2）生物防治的实例：①利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田；②利用昆虫信息素诱捕或警 示有害动物，降低害虫的种群密度；③利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物的繁殖力下降， 从而减缓有害动物对农作物的破坏
四、能量流动和信息传递的关系
3．5 生态系统的稳定性
一、生态平衡
1、（教材黑体字）生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。
2、生态平衡的生态系统具有：结构平衡、功能平衡、收支平衡的特征
3、生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态的平衡。
4、调节机制——负反馈调节：
（1）（教材黑体字）概念：在一个系统中，系统工作的效果，反过来又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。
（2）（教材黑体字）意义：负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。
二、生态系统的稳定性
1、（教材黑体字）人们把生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力，叫作生态系统的稳定性。
2、原因：生态系统具有自我调节能力。
3、特点：生态系统的自我调节能力是有一定限度的
4、类型：抵抗力稳定性、恢复力稳定性
特例：冻原、沙漠等生态系统的两种稳定性都比较低
5、提高生态系统稳定性的措施
（1）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的范围内，合理适度地利用生态系统。
（2）对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
三、设计和制作生态缸的要求
1、在设计生态缸时要考虑系统内不同营养生物之间的合适比例，制作完成后，封上生态缸盖
2、将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方，避免阳光直接照射。
第 4 章 人与环境
一、生态足迹
又叫生态占用，是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的面积。
1、生态足迹的值越大，代表人类所需的资源越多，对生态和环境的影响越大
2、生活方式不同，生态足迹的大小可能不同
如：食用牛肉会比食用蔬菜产生的生态足迹要大
原因是：①牛处于第二营养级，蔬菜处于第一营养级，而能量流动是逐级递减的，所以食用牛肉消耗的资源
②养牛与种植蔬菜相比，前者释放的 CO2 多，所需要的林地面积和水域面积也就越大
二、全球性生态环境问题包括：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
三、生物多样性
1、生物多样性是不同物种之间以及生物与无机环境之间协同进化的结果
2、生物多样性包括：遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性
3、生物多样性的价值：
（1）直接价值：食用、药用和工业原料、旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等。
（2）间接价值：主要体现在调节生态系统的功能等方面。
例如：①植物能进行光合作用，具有制造有机物、固碳、供氧等功能；②森林和草地具有防风固沙、水土保持作用；
③湿地可以蓄洪防旱、净化水质、调节气候，等等。
（3）潜在价值： 尚不太清楚的价值 注意：生物多样性的间接价值明显大于它的直接价值
4、生物多样性丧失的原因
（1）人类活动对野生动物生存环境的破坏：是某些物种的栖息地丧失或者碎片化
（2）掠夺式利用：过度采伐、滥捕乱猎等
（3）环境污染
（4）农业和林业的单一化会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
5、保护生物多样性的措施：保护生物多样性关键是要处理好人与自然的相互关系
（1）就地保护（最有效的保护）：建立自然保护区以及国家公园等
（2）易地保护：建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等
（3）建立精子库、种子库、基因库，利用生物技术对濒危物种的基因进行保护
（4）加强立法、执法、宣传教育。 注：反对盲目地、掠夺式开发利用大自然，并不意味着禁止开发和利用。
四、生态工程
1、概念：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、特点：少消耗、多效益、可持续
3、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、 自生等生态学基 本原理
判断的关键：
（1） 自生： ①增加生物多样性，提高自我调节能力 ②生物组分合理布设，考虑生物生态位的差异
（2）循环：促进物质循环，减少废物产生
（3）协调：①生物与生物之间、生物与环境之间协调适应 ②考虑环境容纳量。
（4）整体：①各组分之间要有适当的比例 ②自然（生态）、经济、社会结合。
专题十 生物技术与工程
第 1 章 发酵工程
1．1 传统发酵技术的应用
一、发酵：是指人们利用微生物，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（教 材黑体字）
二、传统发酵技术
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面团、卤汁等发酵物中的微生物进化发酵、制 作食品的技术一般称为传统发酵技术。
传统发酵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。
（一）腐乳的发酵
1 、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，而腐乳本身又 便于保存。
2 、多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、 曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。（P5）
（二）泡菜的制作
1．乳酸菌的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；
酶
反应简式：C6H12O6 ——→2C3H6O3（乳酸）＋能量（P5）
可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等；
乳酸菌种类很多，在自然界中分布广泛、空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有乳酸菌分布；
常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。
2． 制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。
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。（P6“探究·实践 ”）
3．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。（P6“探究·实践 ”）
4．用于制作泡菜的蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。
5．用清水和食盐配制质量分数为 5%～20%的盐水。
盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；
用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
6．盐水要煮沸后冷却。
（1） “煮沸 ”的目的：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他微生物。
（2） “冷却 ”的目的：不影响乳酸菌的生命活动
（三）果酒和果醋的制作
1 、菌种
2、果酒和果醋发酵流程
注 ：先冲洗，再去除梗
3 、果酒变果醋发酵改变两个条件：（1）通氧，因为醋酸菌是好氧细菌；（2）升高温度，因为果酒的发酵温度在 18～25 ℃ , 而果醋的发酵温度在30～35 ℃ 。（P7“探究·实践 ”）
三、传统发酵技术的局限：
菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食物的品质不一
1．2 微生物的培养技术及应用
【本节框架】
一、研究和应用微生物的前提、发酵工程的重要基础
二、实验室培养微生物的要求
三、培养基
四、无菌技术
五、微生物的纯培养
六、微生物的选择培养
七、微生物的计数
一、 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 ，也是发酵工程的重要基础
二、实验室培养微生物 ，一方面要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件；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。
三、培养基
1．培养基是指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．培养基的营养组成：一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。
（1）碳源：提供碳元素的物质。如 CO2 、NaHCO3 等无机碳源；糖类、石油、花生粉饼等有机碳源。异养微生物只能 利用有机碳源。单质碳不能（填“能 ”或“不能）作为碳源。
（2）氮源：提供氮元素的物质。如 N2 、NH3 、NO 、NH 等无机氮源；蛋白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨等有 机氮源。 只有固氮微生物才能利用 N2。
（3）水
（4）无机盐
（5）另外，培养基还要满足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
例如，培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；
培养霉菌时，一般需将培养基的pH 调至酸性；
培养细菌时，一般需要将pH 调至中性或弱碱性；
培养厌氧微生物时，则需要提供无氧的条件。
3．培养基的种类及用途：
（1）按物理性质可主要分为液体培养基和固体培养基。
①液体培养基应用于工业或生活生产
② 固体培养基应用于微生物的分离、鉴定，活菌计数，菌种保藏
（2）按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴别培养基。
①选择培养基是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。
②鉴别培养基是根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化的 培养基
（3）（联系动物细胞工程教材P44）合成培养基：将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基。 由于人们对动物细胞培养所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些 天然成分
四、无菌技术
1．获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。
2．无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括消毒和灭菌。
（1）消毒
①（教材黑体字）消毒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（不包括芽 孢和孢子）。
②消毒方法常用到煮沸消毒法，巴氏消毒法（对于一些不耐高温的液体），还有化学药物消毒（如酒精、氯气、石 炭酸等）、紫外线消毒（在照射前适量喷洒石炭酸或煤酚皂等消毒液，可以加强消毒效果
Ⅰ.操作者双手：化学药物消毒
Ⅱ.无菌室：紫外线消毒
Ⅲ.牛奶： 巴氏消毒
（2）灭菌
①（教材黑体字）灭菌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灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌（其中高压蒸汽灭菌的效果最好）。
Ⅰ.接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；
Ⅱ.培养皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱；
Ⅲ.培养基、无菌水等使用湿热灭菌（ 高压蒸汽灭菌法），所用器械是高压蒸汽灭菌锅。
（3） 比较消毒和灭菌
3．无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还能有效避免操作者自身被微生物感染。
五、微生物的纯培养
（一）概念辨析
1．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．由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物
3．获得纯培养物的过程就是纯培养
4．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，这就是 菌落。
5．一般来说，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）
（二）微生物纯培养的接种方法：平板划线法、稀释涂布平板法等
采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微 生物繁殖形成的纯培养物。
1、平板划线法
（1）平板划线法的原理：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基的 表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。
（2）操作步骤
①倒平板：待培养基冷却至 50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
②培养基灭菌后，需要冷却到 50℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？
可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。
③为什么需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。
④平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染；防止水分过快蒸发
⑤在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什 么？
不能。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，因此不能用这个平板培养微生物。
⑥为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什 么？
Ⅰ.操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；
Ⅱ.每次划线前灼烧接种环是为了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 直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到菌落。
Ⅲ.划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
⑦在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
以免接种环温度太高，杀死菌种。
⑧在第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？
划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的 增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
2、稀释涂布平板法
（1）分离和纯化的原理：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
（2）操作步骤
①梯度稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的方法分散细胞，随着稀释程度的增大， 单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。
②涂布平板操作步骤
3、平板划线法和稀释涂布平板法的比较
4、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、培养未接种平板的目的是作为对照，检测培养基平板灭菌是否合格
六、微生物的选择培养
1．（教材黑体字）在微生物学中，将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， 称为选择培养基。
2．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。（P18“探究 ·实践 ”）
3．在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤 维素分解菌的含量相对较高，从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境
4．要证明一个选择培养基具有选择性，应该设置完全培养基（如牛肉膏蛋白胨培养基）作为对照，若完全培养基中 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。
5．选择培养的接种方法：平板划线法、稀释涂布平板法
七、微生物的计数
方法：稀释涂布平板法、显微镜直接计数法
1、稀释涂布平板法
（1）计数原理：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 过计数平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
（2）注意
①为了保证结果准确，一般选择 30-300个菌落的平板进行计数；
②样品的稀释度将直接影响平板上菌落的数目。
③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。
④统计的菌落往往比活菌的实际数目少。
原因：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。
⑤统计结果一般用菌落数而不是活菌数来表示。
2、显微镜直接计数法
（1）利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。
（2）注意
①优点：快速、直观
②缺点：不能区别死菌和活菌使计数结果偏大
1．3 发酵工程及其应用
一、发酵工程的基本环节
1．发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。（P22）
（1）菌种选育：性状优良的菌种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。
例如：生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。在啤酒生产中，使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速发酵过 程，缩短生产周期。
（2）扩大培养：工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所 以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。（P22）
（3）配制培养基
（4）灭菌
（5）发酵罐内发酵（发酵工程的中心环节）
①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。
②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。
原因：环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。
例如：谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和 N－乙酰谷 氨酰胺。
（6）分离和提纯产物：
①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，即可得到产品。
②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。（P23）
7．发酵罐
二、发酵工程的应用
1、在食品工业上的应用
第一，生产传统的发酵产品。
如： 以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉），将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸， 然后经淋洗、调制成的酱油产品； 以谷物或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产的各种酒类。（P24）
第二，生产各种各样的食品添加剂。
如：柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂，它可以通过黑曲霉的发酵制得；由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到 谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。（P25）
第三，生产酶制剂。
2、在医药工业上的应用
（1）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。
（3）利用基因工程，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，获得的表达产物可以作为疫苗使 用。
3、在农牧业上的应用
（1）生产微生物肥料
（2）生产微生物农药
与传统的化学农药不同，微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。
（3）生产微生物饲料
如：单细胞蛋白
单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。其 不仅含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质和维生素等物质。
第 2 章 细胞工程
细胞工程的概念
1、原理和方法：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。
2、操作水平：细胞器水平、细胞水平或组织水平。
3、 目的：获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品。
2．1 植物细胞工程
一、植物细胞的全能性
1、（教材黑体字）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，即细胞具有全 能性。
2、具有全能性的原因：生物体的每一个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因。
3、全能性大小的比较：
（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）植物细胞＞动物细胞
4、体现：利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞都可以繁殖出新的植株
5、在生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，原因是：在特定时间、空间条件下基因会选择性表达。
6、高度分化的植物细胞能在适宜条件下表现出全能性。
二、植物细胞工程的基本技术
（一）植物组织培养技术
1、（教材黑体字）植物组织培养是指将离体的植物器官、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。
（1）这些离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体
（2）生殖方式：无性生殖 （3）分裂方式：有丝分裂
2、理论基础：植物细胞的全能性
3、植物组织培养流程
（1）脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，使已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化 的细胞，进而形成愈伤组织的过程
（2）再分化：愈伤组织能重新分化成芽、根等器官的过程。
（3）愈伤组织： 已分化的细胞经过诱导、脱分化而形成的不定形的薄壁组织团块
4、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、比例等会影响植 物细胞的发育方向。
5、接种时注意外植体的方向，不要倒插！（将“形态学上端 ”朝上，下端朝下）
6、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。
（二）植物体细胞杂交技术
1．（教材黑体字）植物体细胞杂交是指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。
2．原理：①原生质体的融合利用了细胞膜的流动性；②杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
3．基本过程
（1）去除细胞壁 方法：利用纤维素酶和果胶酶
（2）原生质体的融合
①理论基础：细胞膜具有流动性 ②方法：物理方法： 电融合法、离心法
化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、高 Ca2+-高 pH 融合法
（3）再生出细胞壁，形成杂种细胞（植物细胞融合完成的标志）
①参与此过程中的主要细胞器是：高尔基体
②杂种细胞的染色体数：两亲本染色体数之和
③杂种细胞染色体组数：两亲本染色体组数之和
④融合后，培养基中有几种类型的细胞？未融合的细胞：A、B；两两融合的细胞：AA、BB、AB
（4）脱分化
（5）再分化
形成杂种植株——植物体细胞杂交完成的标志
（6）移栽
4．意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
5．实例： 白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草、多种柑橘属不同种间的杂种植株。
三、植物细胞工程的应用
（一）植物繁殖的新途径
1、快速繁殖
（1）用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖技术。
（2）不仅可以高效、快速地实现种苗地大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性
2、作物脱毒
（1）作物脱毒的原因：通常用无性繁殖的方式进行繁殖的植物，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
（2）作物脱毒材料选取：植物顶端分生区附近（如茎尖），此部分病毒极少，甚至无病毒
（二）作物新品种的培育
1、单倍体育种
（1）方法（花药取自二倍体植株）：通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年 就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。
（2）过程：花药离体培养、人工诱导染色体加倍
（3）原理：植物细胞具有全能性、染色体变异
（4）优点：①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。②可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突 变的理想材料。
（5）实例：我国科学家在 1974 年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育 1 号烟草
2、突变体的利用
（1）在植物的组织培养过程中， 由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到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。 从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成 新品种。
（2）原理：基因突变、植物细胞具有全能性
（三）细胞产物的工厂化生产
1、细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。（ 目 标产物通常为次生代谢物）
2、植物细胞培养：是指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。
2．2 动物细胞工程
动物细胞工程常用的技术包括：动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等
动物细胞培养是动物细胞工程的基础
一、动物细胞培养
1．（教材黑体字）动物细胞培养是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。（P43）
2．培养条件
（1）营养条件：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等
①将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为合成培养基
②由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成 分
③培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液
（2）无菌、无毒的环境
在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，即需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境 下进行操作。培养液还需要定期更换， 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。（P44）
（3）气体环境
动物细胞培养所需气体主要有 O2 和 CO2。O2 是细胞代谢所必需的，CO2 的主要作用是维持培养液的 pH。在进行细胞培 养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和 5%CO2 的混合气体的 CO2 培养箱中进行培养。（P44）
3．动物细胞培养过程
（1）在进行细胞培养时，首先要对新鲜取材的动物组织进行处理，或用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶 处理一段时间，将组织分散为单个细胞
（2）动物细胞培养时细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。
（3）悬浮培养的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 在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，即当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞 通常会停止分裂增殖。（P44）
（4）人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养。
（5）将分瓶后的细胞培养称为传代培养。
①在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集
②贴壁细胞需要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。之后，将收集的细胞制成细 胞悬液，分瓶培养
4．杆细胞培养及其应用
（1）在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器 官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。（P46）
①胚胎干细胞（embrynic stem cell，简称 ES 细胞）存在于早期胚胎中，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。（P46）
②一般认为，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。（P46）
（2）造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和 脐带血中。
（3）科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称 iPS 细胞），并用 iPS 细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。（P46）
二、动物细胞融合技术与单抗隆抗体
（一）动物细胞融合技术
1．（教材黑体字）动物细胞融合技术（cell fusin technique）就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的 技术。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。（P48）
2．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。诱导动物细胞融合的常用方法有PEG 融合法、 电融合法和 灭活病毒诱导法等。（P48）
3．细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。（P48）
（二）单克隆抗体及其应用
1、相关细胞
（1）B 淋巴细胞特点：一种 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
（2）骨髓瘤细胞特点：能在体外大量增殖。
（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。
2、制备单克隆抗体的整个过程运用到的技术：动物细胞融合、动物细胞培养
3、原理：细胞膜的流动性、细胞增殖
4、单克隆抗体的特点（优点）：灵敏度高、特异性强、可大量制备
5、制备过程（图示：教材 P48~49 ⭐ 重点！！！）
6、第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，方法是用特定的选择性培养基培养。经过筛选后未融合的细胞或者融 合后具有同种核型的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。（P49）
7、第二次筛选的目的是筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞，方法是抗体检测。（P49）
8、抗体——药物偶联物（ADC）通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的 选择性杀伤。（P50“思考 ·讨论 ”）
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1．（教材黑体字）动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，并使这个重新组合的 细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。（P52）
2．减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）卵母细胞中的“核 ”其实是纺锤体—染色体复合物。文中所说的“去核 ”是去除该复 合物。（P52“相关信息 ”）
3．哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。 由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容 易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。（P52）
4．下面以克隆高产奶牛为例，来说明体细胞核移植的大致过程（如图） 。（P53）
5． 目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用梯度离心、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。（P54“相关信息 ”）
2．3 胚胎工程
（教材黑体字）
1．胚胎工程是指对生殖细胞、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．胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。（P56）
一、胚胎工程的理论基础
（一）受精
1．受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，哺乳 动物的受精在输卵管内完成。
（1）准备阶段 1——精子获能
刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一 生理现象称为“精子获能 ”。
（2）准备阶段Ⅱ——卵子的准备
动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，有的可能是次级卵母细胞。需要在输卵管进一步成熟到 MⅡ期时，才具备与精子受精的能力
（3）受精阶段
①在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。然后，精 子入卵。精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。（P57）
②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，叫作雄 原核。与此同时，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。（P57）
③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。在实际胚胎工程操作中，常以观察到 两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。（P58“相关信息 ”）
2．图示：
【答案】获能；MⅡ；卵细胞膜；原核
图示：
（二）胚胎早期发育
1．受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。根据胚胎形态的变化可将早期发育的胚胎分为几个阶段。
（1）胚胎发育早期，有一段时间是在透明带内进行分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，这种 受精卵的早期分裂称为卵裂。（P58）
（2）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
（3）胚胎的进一步发育，细胞逐渐分化。聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织；而 沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。
（4）随着胚胎的进一步发育胚胎的内部出现了含有液体的腔——囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。囊胚进一步 扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就 无法继续发育
2、图示
【答案】透明带；有机物；胎膜、胎盘；胎儿的各种组织；透明带
二、胚胎工程技术及其应用
（一）体外受精
1．哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等步骤。（P60）
2．采集到的卵母细胞和精子，要分别对它们进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精。（P60）
（二）胚胎移植
1．（教材黑体字）胚胎移植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。
（1）对象：转基因、核移植、体外受精获得的胚胎
（2）结果：发育成新个体
（3）供体：提供胚胎的个体（遗传性状优良、生产能力强）
（4）受体：接受胚胎的个体（具有健康的体质和正常的繁殖能力）
2．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。（P62“思考 ·讨论 ”）
3．进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。（62）
4．胚胎移植的过程（以牛的胚胎移植为例）
（1）胚胎移植主要包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移 植， 以及移植后的检查等步骤（下图）。（P61）
（2）胚胎移植中的两次处理：
第一次：对受、供体进行同期发情处理（使用雌激素或孕激素）；
第二次：用于供体的超数排卵处理（使用促性腺激素）。
（3）胚胎移植中的两次检查：
第一次：（移植前）对收集的胚胎进行质量检查；
第二次：（移植后）对受体母牛是否妊娠进行检查。
（4）一般情况下合格的胚胎应移植到同种、生理状态相同受体子宫内，在移植前应对受体进行同期发情处理。
（三）胚胎分割
1．在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，将它移入盛有操作液的培养皿中，然后在显微 镜下用分割针或分割刀分割。
2．在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。（P62）
3．对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同。
4．分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
5．还可用分割针取出滋养层细胞，做 DNA 分析鉴定性别。
第 3 章 基因工程
3．1 重组 DNA 技术的基本工具
一、 限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
1．切割 DNA 分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。它们能够 识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，产生黏性末端或平末端两种 形式的末端。（P71）
2．原核生物中的限制酶不切割自身DNA 的原因是原核生物DNA 分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
二、 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磷酸二酯键。
2．DNA 连接酶分为两类：一类是 E.cli DNA 连接酶，另一类是 T4DNA 连接酶。
（1）E.cli DNA 连接酶：只能将具有互补黏性末端的 DNA 片段连接起来
（2）T4DNA 连接酶：既可以“缝合 ”双链 DNA 片段互补的黏性末端，又可以“缝合 ”双链 DNA 片段的平末端，但 连接平末端的效率相对较低。（P72）
3、连接酶和 DNA 聚合酶的区别
（1）DNA 连接酶：催化形成磷酸二酯键，连接两个 DNA 片段。起作用时需要以 DNA 链为模板。
（2）DNA 聚合酶：催化形成磷酸二酯键，连接单个脱氧核苷酸形成单链。起作用时不需要模板
三、载体——“分子运输车”
1．质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核 DNA 之外，并具有自我复制能力的环状双 链 DNA 分子。（P72）
2．在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。这些质粒上常有特殊 的标记基因，如四环素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等，便于重组 DNA 分子的筛选（P72）
3．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。
4．载体必须具备的条件：①能在受体细胞中保存下来并能自我复制；②具有 1 个或多个限制酶切割位点， 以便与 外源基因连接。③具有标记基因。（P72）
四、DNA 的粗提取和鉴定
1．DNA 不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离 DNA 与蛋白质。
2．DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，它能溶于 2 ml/L 的 NaCl 溶液。
3．在一定温度（沸水浴）下，DNA 遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定 DNA 的试剂。
3．2 基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作程序：
第一步： 目的基因的筛选与获取
第二步：基因表达载体的构建（基因工程的核心）
第三步：将目的基因导入受体细胞（只有该步骤没涉及到碱基互补配对现象）
第四步： 目的基因的检测与鉴定
第一步： 目的基因的筛选与获取
一、利用 PCR 获取和扩增目的基因
1．PCR 是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA 半保留复制的原理，在体外提供参与DNA 复制的各种组分与反 应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。（P77）
2．PCR 反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行，需提供DNA 模板，2 种引物（分别与两条模板链结合） ，4 种脱氧 核糖核苷酸和耐高温的 DNA 聚合酶。
同时通过控制温度使 DNA 复制在体外反复进行。
扩增的过程是： 目的基因 DNA 受热变性后解为单链，引物与单链相应互补序列结合；然后以单链 DNA 为模板，在 DNA 聚合酶作用下进行延伸，即将 4 种脱氧核苷酸加到引物的 3 ′端，如此重复循环多次。（P78）
3．引物在 DNA 复制中的作用：使 DNA 聚合酶能够从引物的 3 ′端开始连接脱氧核苷酸
4．PCR 技术可以分为变性、复性和延伸三步。（如下图）（P78）
5．PCR 反应过程可以在 PCR 扩增仪（PCR 仪） 中自动完成，完成以后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定 PCR 的产物。 （P79）
6．在凝胶中DNA 分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA 分子的大小和构象等有关。
二、在获得转基因产品的过程中 ，还可以通过构建基因文库来获取目的基因。（P82）
第二步：基因表达载体的构建（基因工程的核心）
1．构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达 和发挥作用。（P80）
2．基因表达载体要包括以下五个基本的结构：复制原点、 目的基因、启动子、终止子、标记基因。（P80）
（1）启动子是一段具有特殊序列结构的 DNA 片段，位于目的基因的上游，它是RNA 聚合酶识别和结合的部位，有 了它才能驱动基因转录出mRNA，最终表达出人类需要的蛋白质（P80）
有时为了满足应用需要，会在载体上人工构建诱导型启动子，当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。
（2）终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停下来，它位于基因的下游，也是一段特殊序列的 DNA 片段
（3）基因表达载体模式图
3．基因表达载体的构建过程
（1）首先用一定的限制酶切割载体（质粒），使它出现一个切口。
（2）然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的 DNA 片段。
（3）用 DNA 连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处，这样就形成了一个重组 DNA 分子（ 基因表达载体）。
（4）双酶切优点：①防止质粒自身环化②防止目的基因自身环化③防止质粒与目的基因反向连接
第三步：将目的基因导入受体细胞
1．转化： 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。
（此处“转化 ”与肺炎链球菌转化实验中的“转化 ”含义相同，实质都是基因重组。）
2．将目的基因导入受体细胞的方法
3．农杆菌转化法
（1）农杆菌的特点：
①农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力。随着转化方法的突破， 用农杆菌侵染水稻、玉米等多种单子叶植物也取得了成功。
②农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上 T-DNA（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞， 并且将其整合到该细胞的染色体 DNA上。
（2）农杆菌转化法：
将目的基因插入Ti 质粒的 T-DNA 中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞。
（3）示意图
（4）农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入
①两次拼接
第一次拼接：将 目的基因拼接到Ti 质粒的 T-DNA 上。（人工操作）
第二次拼接：含 目的基因的 T-DNA 被拼接到受体细胞的染色体 DNA上。（非人工操作） ②两次导入
第一次导入：将含目的基因的 Ti 质粒重新导入农杆菌。（人工操作）
第二次导入：含 目的基因的 T-DNA 导入受体细胞。（非人工操作）
4、显微注射技术
将目的基因导入动物受精卵最常用的一种方法是利用显微注射将目的基因注入动物的受精卵中，这个受精卵将发育 成为具有新性状的动物。
5 、Ca2+处理法
（1）受体细胞：常用原核生物，其中以大肠杆菌应用最为广泛
（2）先用 Ca2+处理大肠杆菌，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态，然后再将重组的基因表达 载体导入其中
第四步： 目的基因的检测与鉴定
目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性，需要进行检测和鉴定
1、分子水平的检测
（1）检测目的基因是否插入受体细胞染色体 DNA 上：PCR 技术
（2）检测目的基因是否转录出相应的mRNA：PCR 技术
（3）检测目的基因是否翻译出蛋白质：抗原-抗体杂交技术
2、个体生物学水平的检测
（4）检测受体植株是否表达出相应的性状：进行抗虫、抗病等接种实验 【探究·实践】 DNA 片段的扩增及电泳鉴定
1．利用PCR 可以在体外进行 DNA 片段的扩增。PCR 利用了 DNA 的热变性原理，通过调节温度来控制 DNA 双链的解聚 与结合。PCR 仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器。一次 PCR 一般要经历 30 多次循环。（P84“探究 ·实践 ”）
2．DNA 分子具有可解离的基团，在一定的 pH 下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电 分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。
3．PCR 的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA 分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA 分子的大小和构 象等有关。凝胶中的 DNA 分子通过染色，可以在波长为 300 nm 的紫外灯下被检测出来。（P84“探究 ·实践 ”）
3．3 基因工程的应用
1 ．科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺 乳动物的受精卵中， 由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物， 这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。（P90）
2 ．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。（P91“相关信息 ”）
3 ． 目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是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，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥 反应的转基因克隆猪器官。（P91）
3．4 蛋白质工程的原理和应用
1 ．（教材黑体字）蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基 因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。（P93）、
它是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程
2 ．（教材黑体字）基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中 形成的，它们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。（P93）
3 ．蛋白质工程的基本思路是：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 并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质（如下图） 。（P94）
蛋白质工程的基本思路
第 4 章 生物技术的安全性与伦理问题
4．1 转基因产品的安全性
一、转基因成果
二、对转基因产品安全性的争论
三、理性看待转基因技术
1 、理性看待转基因技术
（1）清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。
（2）看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。
（3）靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
2 、我国对转基因技术的方针是一贯的、明确的，就是研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安 全；管理上要严格，坚持依法监管。
4．2 关注生殖性克隆人
一、生殖性克隆人面临的伦理问题
1 、生殖性克隆：通过克隆技术产生独立生存的新个体。
2 、治疗性克隆：利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从 而达到治疗疾病的目的
3 、关于生殖性克隆人的争论
4 、我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
5 、我国政府同样重视治疗性克隆所涉及的伦理问题，主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查
二、试管婴儿和设计试管婴儿的比较
4．3 禁止生物武器
一、生物武器的种类和特点 1 、种类
2 、特点
（1）致病性强；传染性强；人易感。
（2）较隐蔽：不易被发现；易传播(如气溶胶) ，发病有潜伏期，污染面积大、危害时间长。
（3）易得到：制备容易，花费小。
（4）传染途径多，治疗困难。
（5）受自然条件影响大。
二、《禁止生物武器公约》
1 、1972 年 4 月，苏联、美国、英国分别在其首都签署了《禁止生物武器公约》，并于 1975 年 3 月生效。
2 、1984 年 11 月，我国也加入了这一公约。
3 、1998 年 6 月，中美两国元首重申了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。
4 、2010 年，在第 65 届联合国大会上，我国政府主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性武器。
被动运输
主动运输
自由扩散（简单扩散）
协助扩散（易化扩散）
特 点
方向
顺浓度梯度（高浓度→低浓度）
逆浓度梯度（低浓度→高浓度）
能量
不消耗
消耗
转运蛋白
不需要
需要（载体蛋白或通道蛋白）
需要（载体蛋白）
影响因素
细胞内外物质的浓度 差
①细胞内外浓度差
②转运蛋白的种类和数量
①载体蛋白的种类和数量
②能量的供应
举例
①水分子、气体（O2 、 CO2 ）②脂溶性小分子 （甘油、乙醇、苯等）
①水分子（借助水通道蛋白）② 离子③葡萄糖、氨基酸顺浓度梯 度运输（如：葡萄糖进入红细胞）
①离子
②葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮 细胞膜；
ATP 水解
ATP 合成
反应式
酶的类型
水解酶
合成酶
场所
生物体的需能部位
线粒体、叶绿体、细胞质基质
能量的来源
ATP 末端磷酸基团的转移势能
呼吸作用时有机物分解所释放的化学能 光合作用所利用的光能
能量的去向
用于各项生命活动
（如：大脑思考、物质合成、主动运输等）
储存于 ATP 中，用以形成特殊的化学键
ATP 的合成和水解不是可逆反应（因为虽物质可逆，但是酶不同，且能量不可逆）
条件
澄清石灰水
溴麝香草酚蓝溶液
重铬酸钾（酸性条件）
甲组(有氧)
更混浊
黄（迅速）
无颜色变化
乙组(无氧)
混浊
黄（较慢）
灰绿色
影响因素
光照强度
CO2 浓度
温度
水
矿质元素
应用
间作套种、合 理密植
施有机肥或农家肥； 温室栽培植物时还可 使用 CO2 发生器等；
大田中还要注意通风 透气
维持适当昼夜温 差
合理灌溉
合理施肥
时 期
有丝分裂
减数分裂 Ⅰ
减数分裂Ⅱ
前 期
有同源染色体
联会，形成四分体，有同源染 色体
无同源染色体
中 期
着丝粒排列在赤道板上，有同源染色体
四分体排列在赤道板两侧
着丝粒排列在赤道板上，无同源染色体
后 期
着丝粒分裂，有同源染色体(看左右)
同源染色体分离，非同源染色 体自由组合，有同源染色体
着丝粒分裂，无同源染色体(看左右)
基因指导蛋白质合成
DNA 的复制
过程
转录
翻译
产物
RNA（包括三种 RNA）
蛋白质
DNA
场所
细胞核（主要）
核糖体
细胞核（主要）
条 件
模板
DNA 的一条链
mRNA
DNA 的两条链
原料
4 种核糖核苷酸
游离的 21种氨基酸
4 种脱氧核糖核苷酸
酶
RNA 聚合酶
多种酶
解旋酶、DNA 聚合酶
能量
ATP 提供
ATP 提供
ATP 提供
转运工具：tRNA
引物
碱基配对方式
A—U、T—A、G—C、C—G
A—U、U—A、G—C、C—G
A—T、T—A、G—C、C—G
信息传递
DNA → RNA
mRNA → 蛋白质
DNA → DNA
意义
表达遗传信息
传递遗传信息
比较项目
实质
遗传信息
DNA 中脱氧核苷酸的排列顺序
密码子
mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
反密码子
位于 tRNA 上的能与 mRNA 上对应密码子互补配对的三个相邻碱基
启动子
①作用：RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA；②特殊序列的DNA 片段；③紧挨转 录的起始位点；
终止子
①特殊序列的DNA 片段；②相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停下来
特点
实例
常染色体遗传病
显性
①男女患病概率相等
②连续遗传
多指、并指、软骨发育不全
隐性
①男女患病概率相等
②往往隔代遗传
镰状细胞贫血、 白化病、苯丙 酮尿症
伴 X 染色体遗传病
显性
①女性患者多于男性，但部分女患者症状较轻
②男患者的母亲和女儿一定患病（男病，母女病）
③具有世代连续性
抗维生素 D 佝偻病
隐性
①男性患者多于女性
②女患者的父亲和儿子一定患病（女病，父子病）
③男性患者的基因只能从母亲那里传来， 以后只能 传给女儿
红绿色盲、血友病
伴 Y 染色体遗传病
具有“男性代代传 ”的特点
外耳道多毛症
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
结构基础
神经元（神经纤维）
突触
信号形式
电信号
电信号→化学信号→ 电信号
特点
方向
双向传导
单向传递
速度
传导速度快
传导速度慢
言语区
联想记忆
受损特征
运动性言语区(S 区)
Sprt→S
病人可听懂别人的讲话和看懂文字，但不能讲话
听觉性言语区(H 区)
Hear→H
病人能讲话、书写，能看懂文字，但听不懂别人的谈话
视觉性言语区(V 区)
Visual→V
病人的视觉无障碍，但看不懂文字，变得不能阅读
书写性言语区(W 区)
Write→W
病人可听懂别人讲话和看懂文字，也会讲话，手部运动正常，但失去书写能力
内分泌腺
分泌的激素
功能
化学本质
靶器官或 靶细胞
下丘脑
促甲状腺激素释放激素
调控垂体分泌促甲状腺激素
蛋白质或 多肽类
垂体
促性腺激素释放激素
调控垂体分泌促性腺激素
促肾上腺皮质激素释放激素
调控垂体分泌促肾上腺皮质激素
抗利尿激素
促进肾小管、集合管对水的重吸收
肾小管、 集合管
垂体
促甲状腺激素
促进甲状腺的生长发育，调节甲状 腺激素的合成和分泌
蛋白质
或多肽类
甲状腺
促性腺激素
促进性腺的生长发育和性腺激素的 分泌
性腺
促肾上腺皮质激素
促进肾上腺皮质激素的分泌
肾上腺
生长激素
调节生长发育
几乎全身细胞
胰 岛
A 细胞
胰高血糖素
升高血糖
①促进肝糖原分解成葡萄糖进入血 液
②促进非糖物质转变成糖
多肽
主要是肝脏
B 细胞
胰岛素
降低血糖
①促进血糖进入组织细胞进行氧化 分解；
②促进血糖进入肝、肌肉并合成糖 原；
③促进血糖进入脂肪组织细胞转变 为甘油三酯
④抑制肝糖原的分解；
⑤抑制非糖物质转变成葡萄糖。
蛋白质
几乎全身细胞
甲状腺
甲状腺激素
①调节体内的有机物代谢
②促进生长和发育
③提高神经的兴奋性等
含碘的
氨基酸
衍生物
几乎全身细胞
肾 上 腺
皮质
醛固酮
促进肾小管、集合管对 Na+ 的重吸收
类固醇
肾脏
皮质醇
调节有机物代谢
几乎全身细胞
髓质
肾上腺素
提高机体的应激能力
氨基酸
衍生物
性 腺
卵巢
雌激素和孕激素
①促进女性生殖器官的发育
②促进卵细胞的生成
③促进女性第二性征的出现等
类固醇
几乎全身细胞
睾丸
雄激素（主要是睾酮）
①促进男性生殖器官的发育
②促进精子的生成
③促进男性第二性征的出现等
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
联系
①不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节，体液调节可以看作神经调节的一个环节； 例如：肾上腺髓质受交感神经支配，当交感神经兴奋时，肾上腺髓质分泌肾上腺素等激素。它作用于 靶细胞，使靶细胞产生相应的反应。
② 内分泌腺分泌的激素也影响神经系统的发育和功能
例如：人在幼年时，缺乏甲状腺激素，会影响脑的发育，患呆小症。成年时， 甲状腺激素分泌不足， 会使神经系统的兴奋性降低，表现为头晕、反应迟钝、记忆力减退等症状。
协调意义
神经调节和体液调节相互协调，共同维持内环境稳态，保证各项生命活动正常进行，机体才能适应环 境的不断变化
比较项目
激素
酶
抗体
神经递质
化学本质
蛋白质、多肽、类固醇、氨基 酸衍生物等
绝大多数是蛋白质， 少数是 RNA
球蛋白
乙酰胆碱、多巴胺、氨基 酸、NO 等
产生细胞
内分泌腺或细胞
活细胞（哺乳动物成 熟的红细胞除外）
浆细胞
神经细胞
作用部位
靶细胞或靶器官
细胞内外
内环境
突触后膜
作用后变化
被灭活
数量和性质不变
被降解
被降解或回收
共同点
与相应的分子结合后发挥作用
第一道防线
皮肤、黏膜
非特异性免疫
人人生来就有，是机体在长期进化过程中遗传下来的，不 针对某一类特定的病原体，而是对多种病原体都有防御作 用
第二道防线
体液中的杀菌物质（如溶菌酶）
吞噬细胞（如巨噬细胞和树突状细胞）
第三道防线
体液免疫
细胞免疫
特异性免疫
机体在个体发育过程中与病原体接触后获得的，主要由淋 巴细胞参与，针对特定的抗原起作用，具有特异性。
项目
体液免疫
细胞免疫
参与
细胞
抗原呈递细胞、辅助性 T 细胞、B 细胞、记忆 B 细胞、浆细胞
靶细胞、抗原呈递细胞、辅助性 T 细胞、细胞毒性 T 细胞、记忆 T 细胞
作用
对象
内环境中的病原体
被病原体侵入的宿主细胞(即靶细胞)、衰老和损伤 细胞、癌细胞、异体器官移植细胞
举例
外毒素
结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌
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
联系
（1）辅助性 T 细胞在体液免疫和细胞免疫中都起着关键的作用
（2）两者相互配合清除病原体
①体液免疫中产生的抗体，能消灭细胞外液中的病原体
②消灭侵入细胞内的病原体，要靠细胞免疫将靶细胞裂解，使病原体失去藏身之所，此时体液免疫 又能发挥作用了
神经调节
体液调节
免疫调节
信息分子
神经递质
主要为激素
细胞因子等
作用方式
直接与受体结合（具有特异性） 受体一般是蛋白质
项目
植物激素
动物激素
合成部位
无专门的分泌器官
内分泌腺或内分泌细胞
作用部位
没有特定的器官
特定的器官、组织
运输途径
极性运输、非极性运输和横向运输
随血液循环(体液)运输
化学本质
有机小分子
蛋白质类、类固醇、氨基酸衍生物等
种类
合成部位
作用
生长素
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
1、细胞水平：促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等 作用
2、器官水平：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
赤霉素
幼芽、幼根和未成熟的种子
1、促进细胞伸长，从而引起植株增高
2、促进细胞分裂和分化
3、促进种子萌发、开花和果实发育
乙烯
植物的各个器官
1、促进果实成熟
2、促进开花
3、促进叶、花、果实脱落
细胞分裂素
主要是根尖
1、促进细胞分裂
2、促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成
脱落酸
根冠、萎蔫的叶片等
1、抑制细胞分裂
2、促进气孔关闭
3、促进叶和果实的衰老和脱落
4、维持种子休眠
方法
适用范围
逐个计数法
分布范围较小、个体较大的种群
估算法
样方法
植物或昆虫卵及一些活动能力弱、活动范围较小的动物（如蚜虫、跳蝻等）
标记重捕法
活动能力强、活动范围大的动物
黑光灯诱捕法
有趋光性的昆虫
种间关系
概念
举例
数量坐标图
营养关系图
（箭头表示营养流动的方 向）
原始合作
（互惠）
两种生物共同生活在 一起时，双方都受益， 但是分开后，各自也能 独立生活。
海葵与寄居蟹、鳄鱼 与牙签鸟
互利共生
两种生物长期共同生 活在一起，相互依存， 彼此有利。
（一般不能独立生存）
豆科植物和根瘤菌、 地衣
同增同减
种间竞争
两种或更多种生物共 同利用同样的有限资 源 和 空间而产生的相 互排斥的现象。
竞争的结果常表现为 相互抑制，有时表现为 一方占优势，另一方处 于劣势甚至灭亡。
大草履虫和双小核 草履虫、同一片草原 上生活的非洲狮和 斑鬣狗
捕食
一种生物以另一种生 物为食的现象
猞猁和雪兔 翠鸟捕鱼
有先有后
“先增加，先减少者 ”为 被捕食者；
“后增加，后减少者 ”为 捕食者
寄生
一种生物从另一种生 物（宿主）的体液、组 织 或 已消化的物质中 获取营养并通常对宿 主产生危害的现象。
菟丝子和豆科植物、 噬菌体和大肠杆菌、 马蛔虫和马
概念
在群落中，各个生物种群分别占据了不同的空间，使群落形成一定的空间结构
类型
垂直结构
水平结构
表现
垂直方向有明显的分层现象
水平方向上常呈镶嵌分布
决定因素
1、植物：
（1）决定植物地上分层现象的因素：光照（主要）、 温度
（2）决定植物地下分层现象的因素：水分、无机盐等；
2、动物：栖息空间和食物条件；
3、植物分层决定动物分层：植物的垂直分层为动物创 造了栖息空间和食物条件
环境因素：地形变化、土壤湿度和盐碱 度的差异以及光照强度的不同；
生物因素：生物自身生长特点的不同以 及人与动物的影响
原因
在长期自然选择基础上形成的对环境的适应
意义
利于群落整体对自然资源的充分利用
类型 项目
初生演替
次生演替
概念
从一个从来没有植物覆盖的地面，或者是原来存 在过植被但被彻底消灭了的地方发生的演替。
在原有植物虽已不存在，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 能发芽的地下茎）的地方发生的演替。
举例
裸岩、沙丘、火山岩、冰川泥
火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田
过程
以裸岩上的演替为例：
以弃耕农田上的演替为例：
弃耕农田→杂草→灌木→乔木→森林
不 同 点
演替速度
慢
快
形成群落
趋向新群落
趋向恢复原来的群落
经历阶段
相对较多
相对较少
相同点
①方向：群落结构从简单→复杂；
土壤有机物越来越丰富，群落中物种丰富度逐渐加大，食物网越来越复杂，群落的结构也越来越 复杂。
②土壤、光能得到更充分的利用；
③最终都会达到一个与群落所处环境相适应的相对稳定的状态
组成
成分
非生物的物质和能 量
生产者
消费者
分解者
营养
方式
-
自养
异养
异养
实例
物质：水、空气、无 机盐等
能量：光、热
光合自养生物：绿色植物和 蓝细菌等；
化能合成生物：硝化细菌等
捕食类生物：大多数动物
寄生类生物：寄生植物 （如菟丝子）、寄生细菌、 病毒等
营腐生生活的细菌和 真菌、腐食动物等
作用
生物群落中物质和 能量的根本来源
（1）将无机物转化为有机 物，并将能量储存在有机物 中
（2）为消费者提供食物条 件和栖息场所。
（1）消费者的存在能加 速生态系统的物质循环。 原因：消费者通过自身的 新陈代谢，能将有机物转 化为无机物，这些无机物 排出体外后又可以被生 产者重新利用。
（2）帮助植物传粉和传 播种子
能将动植物遗体和动 物的排遗物分解成无 机物
地位
生态系统的基础、 必要成分
生态系统的基石 主要成分
生态系统最活跃的成分 非必要成分
生态系统的关键成分 必要成分
“不一定 ”
①生产者不一定是植物（如蓝细菌、硝化细菌）
②植物不一定是生产者（如菟丝子营寄生生活，属于消费者）
③消费者不一定是动物（如营寄生生活的微生物等）
④动物不一定是消费者（如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于 分解者）
⑤分解者不一定是微生物（如蚯蚓等动物）
⑥微生物不一定是分解者（如硝化细菌、蓝细菌属于生产者；寄生细菌属于消费者）
“一定 ”
①生产者一定是自养生物， 自养生物一定是生产者
②营腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是营腐生生活的生物
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
每一层含义
每一营养级生物所含能量的 多少
每一营养级生物个体的数量
每一营养级生物所容纳的有机 物总干重
特点
通常都是上窄下宽的金字塔 形
原因：能量流动逐级递减
一般是上窄下宽的金字塔形
一般是上窄下宽的金字塔形
例外
——
项目
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动、逐级递减
全球性、
循环往复
往往是双向的
途径
食物链和食物网
多种
地位
生态系统的动力
生态系统的基础
决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体
项目
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
区 别
实质
保持自身结构与功能相对稳定
恢复自身结构与功能相对稳定
核心
抵抗干扰，保持原状
遭到破坏，恢复原状
影响因素
生态系统中的组分越多，食物网越复杂，自 我调节能力越强，抵抗力稳定性越强
生态系统中的组分越少，食物网越简单， 自 我调节能力越弱，恢复力稳定性越强
二者联系
①相反关系：抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性弱，反之亦然；
②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用，共同维持生态 系统的稳定。如图所示：
设计要求
相关分析
生态缸必须是封闭的
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，种类齐全(具有生产者、消费者和分解者)
使生态缸中的生态系统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，且使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
选择的动物不宜过多，个体不宜太大
减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量
发酵菌种
酵母菌
醋酸菌
应用
可用于酿酒、制作馒头和面包等。
制作各种风味的醋
生物分类
真菌（ 真核生物）
原核生物
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养需氧型
发酵原理
菌种来源：附着在葡萄皮上的野生酵母菌
①有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：
酶
C6H12O6＋6H2O＋6O2 ——→6CO2＋12H2O＋能量；
②无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：
酶
C6H12O6 ——→2C2H5OH＋2CO2＋能量
①O2 、糖源充足时：
酶
C6H12O6＋2O2 ——→2CH3COOH＋2CO2 + 2H2O＋能量；
② O2 充足、缺少糖源时：
酶
C2H5OH＋O2 ——→CH3COOH＋H2O＋能量
影响因素
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 28℃。
因此，果酒发酵温度控制在 18~30℃
多数醋酸菌的最适生长温度为 30~35℃。
氧气
初期需氧，后期不需
始终需要氧
比较项
理化因素的作用强度
消灭微生物的数量
芽孢和孢子能否被消灭
消毒
较为温和
部分生活状态的微生物
不能
灭菌
强烈
全部微生物
能
项目
平板划线法
稀释涂布平板法
分离结果
关键操作
接种环在固体培养基表面连续划线
①一系列的梯度稀释；②涂布平板操作
接种用具
接种环
涂布器
优点
可分离纯化菌种
可分离纯化菌种、可计数
缺点
不能计数
操作复杂，需要涂布多个平板
生长素/细胞分裂素
植物细胞的发育方向
简记为：“高 ”根，“低 ”芽，“ 中 ”愈伤
高
有利于根的分化、抑制芽的形成
低
有利于芽的分化、抑制根的形成
适中
促进愈伤组织的生长
受体细胞类型
方法
植物细胞
农杆菌转化法、花粉管通道法（我国科学家独创）
动物细胞
显微注射技术 （注射到受精卵内）
微生物细胞
Ca2＋处理法
领域
成果
微生物方面
1 、减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期；
2 、构建高产、优质的基因工程菌生产氨基酸；
3 、用基因工程菌生产药物
转基因动物方面
1 、培育生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜；
2 、培育抵抗相应病毒的动物新品种；
3 、建立某些人类疾病的转基因动物模型
转基因植物方面
培育具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状的作物
举例：利用转基因技术显著抑制番茄中乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，从而育成了转 基因耐储藏番茄。
观点
理由
赞同
①科学研究有自己内在的发展规律，社会应该允许科学家研究；
②现在人们的伦理道德观念还不能接受这一切，但是人的观念是可以改变的
大多
数人
反对
①生殖性克隆人“有违人类尊严 ”；
②在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，严重地违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；
③克隆技术还不成熟，面临着流产、死胎和畸形儿等问题
类型
试管婴儿
设计试管婴儿
技术手段
不需进行遗传诊断
胚胎移植前需进行遗传诊断
实践应用
解决不孕不育问题
用于白血病、贫血病等疾病的治疗
联系
二者都是体外受精，经体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，在生殖方式上都为有性生殖