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必修1第一章 走近细胞 第一节 从生物圈到细胞 一、相关概念、 细 胞：是生物体结构和功能的基本单位。除了病毒以外，所有生物都是由细胞构成的。细胞是地球上最基本的生命系统 生命系统的结构层次： 细胞组织器官系统（植物没有系统）个体种群 群落生态系统生物圈 二、病毒的相关知识： 1、病毒（Virus）是一类没有细胞结构的生物体。主要特征： 、个体微小，一般在1030nm之间，大多数必须用电子显微镜才能看见； 、仅具有一种类型的核酸，DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒； 、专营细胞内寄生生活； 、结构简单，一般由核酸（DNA或RNA）和蛋白质外壳所构成。 2、根据寄生的宿主不同，病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（即噬菌体）三大类。根据病毒所含核酸种类的不同分为DNA病毒和RNA病毒。 3、常见的病毒有：人类流感病毒（引起流行性感冒）、SARS病毒、人类免疫缺陷病毒（HIV）引起艾滋病（AIDS）、禽流感病毒、乙肝病毒、人类天花病毒、狂犬病毒、烟草花叶病毒等。 第二节 细胞的多样性和统一性 一、细胞种类：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 二、原核细胞和真核细胞的比较： 1、原核细胞：细胞较小，无核膜、无核仁，没有成形的细胞核；遗传物质（一个环状DNA分子）集中的区域称为拟核；没有染色体，DNA 不与蛋白质结合，；细胞器只有核糖体；有细胞壁，成分与真核细胞不同。 2、真核细胞：细胞较大，有核膜、有核仁、有真正的细胞核；有一定数目的染色体（DNA与蛋白质结合而成）；一般有多种细胞器。 3、原核生物：由原核细胞构成的生物。如：蓝藻、细菌（如硝化细菌、乳酸菌、大肠杆菌、肺炎双球菌）、放线菌、支原体等都属于原核生物。 4、真核生物：由真核细胞构成的生物。如动物(草履虫、变形虫)、植物、真菌（酵母菌、霉菌、粘菌）等。 三、细胞学说的建立： 1、1665 英国人虎克(Robert Hooke)用自己设计与制造的显微镜（放大倍数为40-140倍)观察了软木的薄片，第一次描述了植物细胞的构造，并首次用拉丁文cella（小室)这个词来对细胞命名。 2、1680 荷兰人列文虎克（A. van Leeuwenhoek），首次观察到活细胞，观察过原生动物、人类精子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌等。 3、19世纪30年代德国人施莱登（Matthias Jacob Schleiden） 、施旺（Theodar Schwann）提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。这一学说即“细胞学说（Cell Theory)”，它揭示了生物体结构的统一性。 第二章 组成细胞的分子 第一节 细胞中的元素和化合物 一、1、生物界与非生物界具有统一性：组成细胞的化学元素在非生物界都可以找到 2、生物界与非生物界存在差异性：组成生物体的化学元素在细胞内的含量与在非生物界中的含量明显不同 二、组成生物体的化学元素有20多种： 大量元素：C、 O、H、N、S、P、Ca、Mg、K等； 微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo； 基本元素：C； 主要元素；C、 O、H、N、S、P； 细胞含量最多4种元素：C、 O、H、N； 水 无机物 无机盐 组成细胞 蛋白质 的化合物 脂质 有机物 糖类 核酸 三、在活细胞中含量最多的化合物是水（85-90）；含量最多的有机物是蛋白质（7- 10）；占细胞鲜重比例最大的化学元素是O、占细胞干重比例最大的化学元素是C。 第二节 生命活动的主要承担者-蛋白质 一、相关概念： 氨 基 酸：蛋白质的基本组成单位 ，组成蛋白质的氨基酸约有20种。 脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基（NH2）与另一个氨基酸分子的羧基（COOH）相连接，同时失去一分子水。 肽 键：肽链中连接两个氨基酸分子的化学键（NHCO）。 二 肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，只含有一个肽键。 多 肽：由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构。 肽 链：多肽通常呈链状结构，叫肽链。 二、氨基酸分子通式： NH2 R C COOH H 三、 氨基酸结构的特点：每种氨基酸分子至少含有一个氨基（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（如：有NH2和COOH但不是连在同一个碳原子上不叫氨基酸）；R基的不同导致氨基酸的种类不同。 四、蛋白质多样性的原因是：组成蛋白质的氨基酸数目、种类、排列顺序不同，多肽链空间结构千变万化。 五、蛋白质的主要功能（生命活动的主要承担者）： 构成细胞和生物体的重要物质，如肌动蛋白； 催化作用：如酶； 调节作用：如胰岛素、生长激素； 免疫作用：如抗体，抗原； 运输作用：如红细胞中的血红蛋白。 六、有关计算： 肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数目 肽链数 至少含有的羧基（COOH）或氨基数（NH2） = 肽链数 第三节 遗传信息的携带者-核酸 一、核酸的种类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA） 二、核 酸：是细胞内携带遗传信息的物质，对于生物的遗传、变异和蛋白质的合成具有重要作用。 三、组成核酸的基本单位是：核苷酸，是由一分子磷酸、一分子五碳糖（DNA为脱氧核糖、RNA为核糖）和一分子含氮碱基组成 ；组成DNA的核苷酸叫做脱氧核苷酸，组成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。 四、DNA所含碱基有：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T） RNA所含碱基有：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、尿 嘧 啶（U） 五、核酸的分布：真核细胞的DNA主要分布在细胞核中；线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA；RNA主要分布在细胞质中。 第四节 细胞中的糖类和脂质 一、相关概念： 糖类：是主要的能源物质；主要分为单糖、二糖和多糖等 单糖：是不能再水解的糖。如葡萄糖。 二糖：是水解后能生成两分子单糖的糖。 多糖：是水解后能生成许多单糖的糖。多糖的基本组成单位都是葡萄糖。 可溶性还原性糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖等 二、糖类的比较： 分类 元素 常见种类 分布 主要功能 单糖 C H O 核糖 动植物 组成核酸 脱氧核糖 葡萄糖、果糖、半乳糖 重要能源物质 二糖 蔗糖 植物 麦芽糖 乳糖 动物 多糖 淀粉 植物 植物贮能物质 纤维素 细胞壁主要成分 糖原（肝糖原、肌糖原） 动物 动物贮能物质 三、脂质的比较： 分类 元素 常见种类 功能 脂质 脂肪 C、H、O 1、主要储能物质 2、保温 3、减少摩擦，缓冲和减压 磷脂 C、H、O （N、P） 细胞膜的主要成分 固醇 胆固醇 与细胞膜流动性有关 性激素 维持生物第二性征，促进生殖器官发育 维生素D 有利于Ca、P吸收 第五节 细胞中的无机物 一、有关水的知识要点 存在形式 含量 功能 联系 水 自由水 约95 1、良好溶剂 2、参与多种化学反应 3、运送养料和代谢废物 它们可相互转化；代谢旺盛时自由水含量增多，反之，含量减少。 结合水 约4.5 细胞结构的重要组成成分 二、无机盐（绝大多数以离子形式存在）功能： 、构成某些重要的化合物，如：叶绿素、血红蛋白等 、维持生物体的生命活动（如动物缺钙会抽搐） 、维持酸碱平衡，调节渗透压。 第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜-系统的边界 一、细胞膜的成分：主要是脂质（约50）和蛋白质（约40），还有少量糖类 （约2-10） 二、细胞膜的功能： 、将细胞与外界环境分隔开 、控制物质进出细胞 、进行细胞间的信息交流 三、植物细胞含有细胞壁，主要成分是纤维素和果胶，对细胞有支持和保护作用；其性质是全透性的。 第二节 细胞器-系统内的分工合作 一、相关概念： 细 胞 质：在细胞膜以内、细胞核以外的原生质，叫做细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。 细胞质基质：细胞质内呈液态的部分是基质。是细胞进行新陈代谢的主要场所。 细 胞 器：细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。 二、八大细胞器的比较： 1、线粒体：（呈粒状、棒状，具有双层膜，普遍存在于动、植物细胞中，内有少量DNA和RNA内膜突起形成嵴，内膜、基质和基粒中有许多种与有氧呼吸有关的酶），线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，生命活动所需要的能量，大约95%来自线粒体，是细胞的“动力车间” 2、叶绿体：（呈扁平的椭球形或球形，具有双层膜，主要存在绿色植物叶肉细胞里），叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”，（含有叶绿素和类胡萝卜素，还有少量DNA和RNA，叶绿素分布在基粒片层的膜上。在片层结构的膜上和叶绿体内的基质中，含有光合作用需要的酶）。 3、核糖体：椭球形粒状小体，有些附着在内质网上，有些游离在细胞质基质中。是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所。 4、内质网：由膜结构连接而成的网状物。是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间” 5、高尔基体：在植物细胞中与细胞壁的形成有关，在动物细胞中与蛋白质（分泌蛋白）的加工、分类运输有关。 6、中心体：每个中心体含两个中心粒，呈垂直排列，存在于动物细胞和低等植物细胞，与细胞的有丝分裂有关。 7、液泡：主要存在于成熟植物细胞中，液泡内有细胞液。化学成分：有机酸、生物碱、糖类、蛋白质、无机盐、色素等。有维持细胞形态、储存养料、调节细胞渗透吸水的作用。 8、溶酶体：有“消化车间”之称，内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。 三、分泌蛋白的合成和运输： 核糖体（合成肽链）内质网（加工成具有一定空间结构的蛋白质） 高尔基体（进一步修饰加工）囊泡细胞膜细胞外 四、生物膜系统的组成：包括细胞器膜、细胞膜和核膜等。 第三节 细胞核-系统的控制中心 一、细胞核的功能：是遗传信息库（遗传物质储存和复制的场所），是细胞代谢和遗传的控制中心； 二、细胞核的结构： 1、染色质：由DNA和蛋白质组成，染色质和染色体是同样物质在细胞不同时期的两种存在状态。 2、核 膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。 3、核 仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。 4、核 孔：实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流。必修2第一章 遗传因子的发现第一节 孟德尔豌豆杂交试验（一）1.孟德尔之所以选取豌豆作为杂交试验的材料是由于：（1）豌豆是自花传粉植物，且是闭花授粉的植物；（2）豌豆花较大，易于人工操作； （3）豌豆具有易于区分的性状。2.遗传学中常用概念及分析（1）性状：生物所表现出来的形态特征和生理特性。如：高、矮、肥、瘦等 相对性状：一种生物同一种性状的不同表现类型。如：豌豆的高茎和矮茎，兔的长毛和短毛 性状分离：杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。如在DDdd杂交实验中，杂合F1代自交后形成的F2代同时出现显性性状（DD及Dd）和隐性性状（dd）的现象。 显性性状：在DDdd 杂交试验中，F1表现出来的性状；如教材中F1代豌豆表现出高茎，即高茎为显性。决定显性性状的为显性遗传因子（基因），用大写字母表示。如高茎用D表示。 隐性性状：在DDdd杂交试验中，F1未显现出来的性状；如教材中F1代豌豆未表现出矮茎，即矮茎为隐性。决定隐性性状的为隐性基因，用小写字母表示，如矮茎用d表示。表现型：生物个体表现出来的性状，如：豌豆的高茎和矮茎基因型：与表现型有关的基因组成叫做基因型如高茎豌豆的基因型是DD，矮茎是dd等位基因：控制相对性状的基因如D和d(注意D和D；d和d不是等位基因，等位基因一定是同一字母一个大写一个小写) （2）纯合子：遗传因子（基因）组成相同的个体。如DD或dd。其特点纯合子是自交后代全为纯合子，无性状分离现象。 杂合子：遗传因子（基因）组成不同的个体。如Dd。其特点是杂合子自交后代出现性状分离现象。（3）杂交：遗传因子组成不同的个体之间的相交方式 如：DDdd Dddd DDDd等。 自交：遗传因子组成相同的个体之间的相交方式。 如：DDDD DdDd等测交：F1（待测个体）与隐性纯合子杂交的方式。 如：Dddd正交和反交：二者是相对而言的， 如甲（）乙（）为正交，则甲（）乙（）为反交； 如甲（）乙（）为正交，则甲（）乙（）为反交。3.杂合子和纯合子的鉴别方法（测交是最常用最有效的方法；自交是最简单的方法） 若后代无性状分离，则待测个体为纯合子测交法 若后代有性状分离，则待测个体为杂合子 若后代无性状分离，则待测个体为纯合子自交法 若后代有性状分离，则待测个体为杂合子4.常见问题解题方法（1）如后代性状分离比为显：隐=3 ：1，则双亲一定都是杂合子（Dd）即DdDd 3D_：1dd（2）若后代性状分离比为显：隐=1 ：1，则双亲一定是测交类型。即为Dddd 1Dd ：1dd（3）若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。即DDDD 或 DDDd 或 DDdd5.分离定律其实质就是在形成配子时，等位基因随减数第一次分裂后期同源染色体的分开而分离，分别进入到不同的配子中。4.常见遗传学符号符号PF1 F2 含义 亲本子一代子二代杂交自交母本父本第2节 孟德尔豌豆杂交试验（二）1.两对相对性状杂交试验中的有关结论（1）两对相对性状由两对等位基因控制，且两对等位基因分别位于两对同源染色体。(2) F1 减数分裂产生配子时，等位基因一定分离，非等位基因（位于非同源染色体上的非等位基因）自由组合，且同时发生。（3）F2中有16种组合方式，9种基因型，4种表现型，比例9：3：3：1 YYRR 1/16 YYRr 2/16亲本类型 双显（Y_R_） YyRR 2/16 9/16 黄圆 YyRr 4/16 纯隐（yyrr） yyrr 1/16 1/16 绿皱 YYrr 1/16 重组类型 单显（Y_rr） YYRr 2/16 3/16 黄皱 yyRR 1/16 单显（yyR_） yyRr 2/16 3/16 绿圆注意：上述结论只是符合亲本为YYRRyyrr，但亲本为YYrryyRR，F2中重组类型为 10/16 ，亲本类型为 6/16。2.常见组合问题（1）配子类型问题（或用公式2n n为等位基因的对数计算）如：AaBbCc产生的配子种类数为2x2x2=8种（2）基因型类型如：AaBbCcAaBBCc，后代基因型数为多少？ 先分解为三个分离定律：AaAa后代3种基因型（1AA：2Aa：1aa）BbBB后代2种基因型（1BB：1Bb）CcCc后代3种基因型（1CC ：2Cc：1cc）所以其杂交后代有3x2x3=18种类型。 （3）表现类型问题 如：AaBbCcAabbCc，后代表现数为多少？ 先分解为三个分离定律：AaAa后代2种表现型Bbbb后代2种表现型CcCc后代2种表现型所以其杂交后代有2x2x2=8种表现型。3.自由组合定律实质是形成配子时，成对的基因彼此分离，决定不同性状的基因自由组合。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.正确区分染色体、染色单体、同源染色体和四分体（1）染色体和染色单体：细胞分裂间期，染色体经过复制成由一个着丝点连着的两条姐妹染色单体。所以此时染色体数目要根据着丝点判断。一条染色体含有两条单体。（2）同源染色体和四分体：同源染色体指形态、大小一般相同，一条来自母方，一条来自父方，且能在减数第一次分裂过程中可以两两配对的一对染色体。四分体指减数第一次分裂同源染色体联会后每对同源染色体中含有四条姐妹染色单体。（3）一对同源染色体= 一个四分体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子。2.减数分裂过程中遇到的一些概念 联会：同源染色体两两配对的现象。交叉互换：指四分体时期，非姐妹染色单体发生缠绕，并交换部分片段的现象。 减数分裂：是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。 3.减数分裂 特点：复制一次， 分裂两次。 结果：染色体数目减半（染色体数目减半实际发生在减数第一次分裂）。 场所：生殖器官内 4.精子与卵细胞形成的异同点比较项目不 同 点相同点精子的形成卵细胞的形成染色体复制复制一次第一次分裂一个初级精母细胞（2n）产生两个大小相同的次级精母细胞（n）一个初级卵母细胞（2n）（细胞质不均等分裂）产生一个次级卵母细胞（n）和一个第一极体（n）同源染色体联会，形成四分体，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，细胞质分裂，子细胞染色体数目减半第二次分裂两个次级精母细胞形成四个同样大小的精细胞（n）一个次级卵母细胞（细胞质不均等分裂）形成一个大的卵细胞(n)和一个小的第二极体。第一极体分裂（均等）成两个第二极体着丝点分裂，姐妹染色单体分开，分别移向两极，细胞质分裂，子细胞染色体数目不变有无变形精细胞变形形成精子无变形分裂结果产生四个有功能的精子(n)只产生一个有功能的卵细胞(n)精子和卵细胞中染色体数目均减半注：卵细胞形成无变形过程，而且是只形成一个卵细胞，卵细胞体积很大，细胞质中存有大量营养物质，为受精卵发育准备的。5.减数分裂和有丝分裂主要异同点比较项目减数分裂有丝分裂染色体复制次数及时间一次，减数第一次分裂的间期一次，有丝分裂的间期细胞分裂次数二次一次联会四分体是否出现出现在减数第一次分裂不出现同源染色体分离减数第一次分裂后期无着丝点分裂发生在减数第二次分裂后期后期子细胞的名称及数目性细胞，精细胞4个或卵1个、极体3个体细胞，2个子细胞中染色体变化减半，减数第一次分裂不变子细胞间的遗传组成不一定相同一定相同6.识别细胞分裂图形（区分有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂）（1）、方法三看鉴别法（点数目、找同源、看行为） 第1步：如果细胞内染色体数目为奇数，则该细胞为减数第二次分裂某时期的细胞。第2步：看细胞内有无同源染色体，若无则为减数第二次分裂某时期的细胞分裂图；若有则为减数第一次分裂或有丝分裂某时期的细胞分裂图。第3步：在有同源染色体的情况下，若有联会、四分体、同源染色体分离，非同源染色体自由组合等行为则为减数第一次分裂某时期的细胞分裂图；若无以上行为，则为有丝分裂的某一时期的细胞分裂图。（2）例题：判断下列各细胞分裂图属何种分裂何时期图。解析：甲图细胞的每一端均有成对的同源染色体，但无联会、四分体、分离等行为，且每一端都有一套形态和数目相同的染色体，故为有丝分裂的后期。乙图有同源染色体，且同源染色体分离，非同源染色体自由组合，故为减数第一次分裂的后期。丙图不存在同源染色体，且每条染色体的着丝点分开，姐妹染色单体成为染色体移向细胞两极，故为减数第二次分裂后期。7.受精作用：指卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。 注：受精卵核内的染色体由精子和卵细胞各提供一半，但细胞质几乎全部是由卵细胞提供，因此后代某些性状更像母方。意义：通过减数分裂和受精作用，保证了进行有性生殖的生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，从而保证了遗传的稳定和物种的稳定；在减数分裂中，发生了非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的交叉互换，增加了配子的多样性，加上受精时卵细胞和精子结合的随机性，使后代呈现多样性，有利于生物的进化，体现了有性生殖的优越性。下图讲解受精作用的过程，强调受精作用是精子的细胞核和卵细胞的细胞核结合，受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞的数目。8.配子种类问题由于染色体组合的多样性，使配子也多种多样，根据染色体组合多样性的形成的过程，所以配子的种类可由同源染色体对数决定，即含有n对同源染色体的精（卵）原细胞产生配子的种类为2n种。第二节 基因在染色体上1. 萨顿假说推论：基因在染色体上，也就是说染色体是基因的载体。因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系。2.、基因位于染色体上的实验证据 果蝇杂交实验分析3.一条染色体上一般含有多个基因，且这多个基因在染色体上呈线性排列第三节 伴性遗传1.伴性遗传的概念2. 人类红绿色盲症（伴X染色体隐性遗传病） 特点：男性患者多于女性患者。交叉遗传。即男性女性男性。一般为隔代遗传。基因型和表现型女性男性基因型XBXB XBXbXbXbXBYXbY表现型正常正常（携带者）色盲正常色盲2. 抗维生素D佝偻病（伴X染色体显性遗传病） 特点：女性患者多于男性患者。代代相传。基因型和表现型（显性病无携带者）女性男性基因型XBXB XBXbXbXbXBYXbY表现型患者患者正常患者正常3、人类遗传病的判定方法口诀：无中生有为隐性，有中生无为显性；隐性看女病，女病男正非伴性；显性看男病，男病女正非伴性。第一步：确定致病基因的显隐性：可根据（1）双亲正常子代有病为隐性遗传（即无中生有为隐性）；（2）双亲有病子代出现正常为显性遗传来判断（即有中生无为显性）。第二步：确定致病基因在常染色体还是性染色体上。 在隐性遗传中，父亲正常女儿患病或母亲患病儿子正常，为常染色体上隐性遗传； 在显性遗传，父亲患病女儿正常或母亲正常儿子患病，为常染色体显性遗传。 不管显隐性遗传，如果父亲正常儿子患病或父亲患病儿子正常，都不可能是Y染色体上的遗传病； 题目中已告知的遗传病或课本上讲过的某些遗传病，如白化病、多指、色盲或血友病等可直接确定。注：如果家系图中患者全为男性（女全正常），且具有世代连续性，应首先考虑伴Y遗传，无显隐之分。第三章 基因的本质第一节 DNA是主要的遗传物质1.肺炎双球菌的转化实验（R型菌是无毒性的，S型有毒性）（1）、体内转化实验：1928年由英国科学家格里菲思等人进行。实验过程 结论：在S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。（2）、体外转化实验：1944年由美国科学家艾弗里等人进行。实验过程 结论：DNA是遗传物质2.噬菌体侵染细菌的实验1、实验过程标记噬菌体含35S的培养基含35S的细菌35S蛋白质外壳含35S的噬菌体含32P的培养基含32P的细菌内部DNA含32P的噬菌体噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体细菌体内没有放射性35S含32P的噬菌体细菌体内有放射线32P结论：进一步确立DNA是遗传物质3.烟草花叶病毒感染烟草实验：（1）、实验过程 （2）、实验结果分析与结论烟草花叶病毒的RNA能自我复制，控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。4、生物的遗传物质非细胞结构：DNA或RNA生物 原核生物：DNA细胞结构 真核生物：DNA结论：绝大多数生物（细胞结构的生物和DNA病毒）的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。第二节 DNA分子的结构1. DNA分子的结构（1）基本单位-脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）2、DNA分子有何特点？稳定性：是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。多样性构成DNA分子的脱氧核苷酸虽只有4种，配对方式仅2种，但其数目却可以成千上万，更重要的是形成碱基对的排列顺序可以千变万化，从而决定了DNA分子的多样性。特异性每个特定的DNA分子中具有特定的碱基排列顺序，而特定的排列顺序代表着遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都贮存着特定的遗传信息，这种特定的碱基排列顺序就决定了DNA分子的特异性。3.DNA双螺旋结构（由沃森和克里克发现）的特点：DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。DNA分子外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的基本骨架。DNA分子两条链的内侧的碱基按照碱基互补配对原则配对，并以氢键互相连接。4.相关计算（1）A=T C=G（2）（A+ C ）/ （T+G ）= 1或A+G / T+C = 1（3）如果（A1+C1 ） / （ T1+G1 ）=b 那么（A2+C2 ） / （T2+G2 ） =1/b（4） （A+ T ） / （ C +G ） =（A1+ T1 ） / （ C1 +G1 ） = （ A2 + T2 ） / （ C2+G2 ） = a4.判断核酸种类（1）如有U无T，则此核酸为RNA； （2）如有T且A=T C=G，则为双链DNA；（3）如有T且A T C G，则为单链DNA ； （4）U和T都有，则处于转录阶段。第3节 DNA的复制一、DNA分子复制的过程解旋酶：解开DNA双链聚合酶：以母链为模板，游离的四种脱氧核苷酸为原料，严格遵循碱基互补配对原则，合成子链连接酶： 把DNA子链片段连接起来1、概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程2、复制时间：有丝分裂或减数第一次分裂间期3. 复制方式：半保留复制4、复制条件 （1）模板：亲代DNA分子两条脱氧核苷酸链 （2）原料：4种脱氧核苷酸 （3）能量：ATP （4）解旋酶、 DNA聚合酶等5、复制特点：边解旋边复制6、复制场所：主要在细胞核中，线粒体和叶绿体也存在。7、复制意义：保持了遗传信息的连续性。三、与DNA复制有关的碱基计算1.一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为：2n2.第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占1/(2n-1)3.若某DNA分子中含碱基T为a， (1)则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a(2n-1) (2)第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a2n-1第4节 基因是有遗传效应的DNA片段一、.基因的相关关系1、与DNA的关系基因的实质是有遗传效应的DNA片段，无遗传效应的DNA片段不能称之为基因（非基因）。每个DNA分子包含许多个基因。2、与染色体的关系基因在染色体上呈线性排列。染色体是基因的主要载体，此外，线粒体和叶绿体中也有基因分布。3、与脱氧核苷酸的关系脱氧核苷酸（A、T、C、G）是构成基因的单位。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。4、与性状的关系基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。基因对性状的控制通过控制蛋白质分子的合成来实现。二、DNA片段中的遗传信息遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，而碱基的特异排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。第四章 基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成一、遗传信息的转录1、DNA与RNA的异同点 核酸项目 DNARNA结构通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构通常是单链结构基本单位脱氧核苷酸（4种）核糖核苷酸（4种）五碳糖脱氧核糖核糖碱基A、G、C、TA、G、C、U产生途径DNA复制、逆转录转录、RNA复制存在部位主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上主要位于细胞质中功能传递和表达遗传信息mRNA：转录遗传信息，翻译的模板tRNA：运输特定氨基酸rRNA：核糖体的组成成分2、RNA的类型信使RNA（mRNA）转运RNA（tRNA）核糖体RNA（rRNA）3、转录转录的概念转录的场所主要在细胞核转录的模板以DNA的一条链为模板转录的原料4种核糖核苷酸转录的产物一条单链的mRNA转录的原则碱基互补配对转录与复制的异同（下表：） 阶段项目复制转录时间细胞有丝分裂的间期或减数第一次分裂间期生长发育的连续过程进行场所主要细胞核主要细胞核模板以DNA的两条链为模板以DNA的一条链为模板原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸条件需要特定的酶和ATP需要特定的酶和ATP过程在酶的作用下，两条扭成螺旋的双链解开，以解开的每段链为模板，按碱基互补配对原则（AT、CG、TA、GC）合成与模板互补的子链；子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构在细胞核中，以DNA解旋后的一条链为模板，按照AU、GC、TA、CG的碱基互补配对原则，形成mRNA，mRNA从细胞核进入细胞质中，与核糖体结合产物两个双链的DNA分子一条单链的mRNA特点边解旋边复制；半保留式复制（每个子代DNA含一条母链和一条子链）边解旋边转录；DNA双链分子全保留式转录（转录后DNA仍保留原来的双链结构）遗传信息的传递方向遗传信息从亲代DNA传给子代DNA分子遗传信息由DNA传到RNA二、遗传信息的翻译1、遗传信息、密码子和反密码子遗传信息密码子反密码子概念基因中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基作用控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同，决定了遗传信息的多样性64种61种：能翻译出氨基酸3种：终止密码子，不能翻译氨基酸61种或tRNA也为61种 联系基因中脱氧核苷酸的序列mRNA中核糖核苷酸的序列mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补密码子与相应反密码子的序列互补配对2、翻译定义翻译的场所 细胞质的核糖体上翻译的模板 mRNA翻译的原料 20种氨基酸翻译的产物 多肽链（蛋白质）翻译的原则 碱基互补配对翻译与转录的异同点（下表）： 阶段项目转录翻译定义在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程场所细胞核细胞质的核糖体模板DNA的一条链信使RNA信息传递的方向DNAmRNAmRNA蛋白质原料含A、U、C、G的4种核苷酸合成蛋白质的20种氨基酸产物信使RNA有一定氨基酸排列顺序的蛋白质实质是遗传信息的转录是遗传信息的表达三、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算1、转录时，以基因的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的一半，且基因模板链中A+T（或C+G）与mRNA分子中U+A（或C+G）相等。2.翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的 1/6 。 第2节 基因对性状的控制一、中心法则 DNADNA：DNA的自我复制；DNARNA：转录；RNA蛋白质：翻译；RNARNA：RNA的自我复制；RNADNA：逆转录。DNADNA RNARNADNARNA 细胞生物 病毒RNA蛋白质 RNADNA二、基因、蛋白质与性状的关系 1、 （间接控制） 酶或激素 细胞代谢基因 性状 结构蛋白 细胞结构 （直接控制）2、基因型与表现型的关系，基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。3、生物体性状的多基因因素：基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细地调控生物的性状。第五章 基因突变及其他变异第一节 基因突变和基因重组一、基因突变的实例1、镰刀型细胞贫血症直接原因：血红蛋白分子结构的改变根本原因：控制血红蛋白分子合成的基因结构的改变（碱基替换）2、基因突变概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变 二、基因突变的原因和特点1、基因突变的原因 有内因和外因物理因素：如紫外线、X射线诱发突变（外因） 化学因素：如亚硝酸、碱基类似物生物因素：如某些病毒自然突变（内因）2、基因突变的特点普遍性 随机性 不定向性 低频性 有害多有利少3、基因突变的时间 有丝分裂或减数第一次分裂间期4.基因突变的意义：是新基因产生的途径；生物变异的根本来源；是进化的原始材料三、基因重组随机重组（减数第一次分裂后期）2、基因重组的类型交换重组（四分体时期）3.时间：减数第一次分裂过程中（减数第一次分裂后期和四分体时期）基因重组的意义：基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义四、基因突变与基因重组的区别基因突变基因重组本质基因的分子结构发生改变，产生了新基因，也可以产生新基因型，出现了新的性状。不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。发生时间及原因细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合；四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换。条件外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。意义生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。发生可能突变频率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。 第二节 染色体变异一、染色体结构的变异（猫叫综合征）缺失2、变异类型重复 倒位 易位二、染色体数目的变异 1.染色体组的概念及特点 （1）大小、形状不相同 （2）无同源染色体 （3）含全部的遗传信息染色体组数目的判断：（1）细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 2个 3个（2）在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的字母（不区分大小写）个数，就是染色体组数。AbC aaaBBb Aaa一个 三个 三个2. 多倍体的形成：天然：严酷的自然条件、温度急剧变化（北极、沙漠、高山地区）人工：用秋水仙素（最有效也是最常用的方法）或低温处理萌发的种子或幼苗秋水仙素作用的原理：秋水仙素能抑制纺锤体形成但不影响染色体的复制与着丝点的分裂 3. 单倍体：概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体发育起点：配子个体 方法：花药离体培养 特点：得到的是纯合子优点：（1）可以缩短育种年限 （2）后代不会发生分离（纯合子）单倍体植株缺点：弱小、高度不育比较多倍体育种和单倍体育种：多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种（指每对染色体上成对的基因都是纯合的）常用方法秋水仙素处理萌发的种子、幼苗花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍优点器官大，提高产量和营养成分明显缩短育种年限缺点适用于植物，在动物方面难以开展技术复杂一些，须与杂交育种配合4.三倍体无子西瓜的培育过程图示：注：亲本中要用四倍体植株作为母本，二倍体作为父本，两次使用二倍体花粉的作用是不同的。5. 单倍体与多倍体的区别由受精卵发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体；而由配子直接发育来的，不管含有几个染色体，都只能叫单倍体 。第三节 人类遗传病男性外耳道多毛症环境污染是导致遗传病发病率上升的主要原因除重视对人类生存环境和医疗卫生条件的改善外,最为有效的方法是:提倡和实行优生优生措施:：禁止近亲结婚；进行遗传咨询；提倡“适龄生育”； 产前诊断人类基因组计划目的：测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。第6章 从杂交育种到基因工程第1节 杂交育种与诱变育种一、杂交育种1.概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2.原理：基因重组。通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。3.优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起。4.缺点：不会创造新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂。二、诱变育种1.概念：指利用物理或化学因素来处理生物，使生物产生基因突变，利用这些变异育成新品种的方法。2.诱变原理：基因突变3.诱变因素： （1）物理：X射线，紫外线，射线等。 （2）化学：亚硝酸，硫酸二乙酯等。4.优点：可以在较短时间内获得更多的优良性状。5.缺点：因为基因突变具有不定向性且有利的突变很少，所以诱变育种具有一定盲目性，所以利用理化因素出来生物提高突变率，且需要处理大量的生物材料，再进行选择培育。三、四种育种方法的比较杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异方法杂交激光、射线或化学药品处理秋水仙素处理萌发种子或幼苗花药离体培养后加倍优点可集中优良性状时间短器官大和营养物质含量高缩短育种年限缺点育种年限长方向不能确定，有害多有利少生长期长，结实率低植株弱小，高度不育举例高杆抗病与矮杆感病杂交获得矮杆抗病品种高产青霉菌株的育成三倍体西瓜抗病植株的育成第二节 基因工程及其应用1.原理：基因重组基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶（剪切目的基因和载体要用同一种限制性内切酶）主要在微生物中基因的“针线”：DNA连接酶基因的运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒、农杆菌等基因工程操作的基本步聚：1、提取目的基因；2、目的基因与运载体结合；3、将目的基因导入受体；4、目的基因的表达和检测第7章 现代生物进化理论第1节 现代生物进化理论的由来一、拉马克的进化学说历史上第一个提出比较完整的进化学说的主要观点：用进废退学说和获得性遗传二、达尔文自然选择学说1、中心观点：自然选择学说，即适者生存，不适者给淘汰的过程（一）、达尔文自然选择学说的主要内容1.过度繁殖 - 选择的基础 生物体普遍具有很强的繁殖能力，能产生很多后代，不同个体间有一定的差异。2.生存斗争 - 进化的动力、外因、条件 大量的个体由于资源空间的限制而进行生存斗争。在生存斗争中大量个体死亡，只有少数的个体生存下来。生存斗争包括三方面： （1）生物与无机环境的斗争 （2）种内斗争 （3）种间斗争3.遗传变异 - 进化的内因在生物繁殖的过程中普遍存在着遗传变异现象，生物的变异是不定向的，有的变异是有利的，有的是不利的，其中具有有利变异的个体就容易在生存斗争中获胜生存下去，反之，具有不利变异个体就容易被淘汰。4.适者生存 - 选择的结果 适者生存，不适者被淘汰是自然选择的结果。自然选择只选择适应环境的变异类型，通过多次选择，使生物的微小有利变异通过繁殖遗产给后代，得以积累和加强，使生物更好的适应环境，逐渐产生了新类型。 所以说变异不是定向的，但自然选择是定向的，决定着进化的方向。（二）、达尔文的自然选择学说的历史局限性：1、遗传和变异的本质没解析清楚 2、对生物进化的解释也局限于个体水平。三、达尔文以后进化理论的发展：中心观点依然是自然选择，但已经从个体水平发展到种群为基础。第2节 现代生物进化理论的主要内容一、种群基因频率的改变与生物进化（一）种群是生物进化的基本单位1、种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。2、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、基因型频率及其相关计算基因频率=基因型频率=（二）突变和基因重组产生进化的原材料 可遗传的变异：基因突变、染色体变异、基因重组 突变包括：基因突变和染色体变异 突变的有害或有利不是绝对的，取决于生物的生存环境（三）自然选择决定生物进化的方向 生物进化的实质是基因频率的改变二、隔离与物种的形成（一）、物种的概念 地理隔离 量变 2、隔离 生殖隔离 质变 新物种形成的标志注：一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生。3、地理隔离 阻断基因交流 不同的突变基因重组和选择 基因频率向不同方向改变 种群基因库出现差异 差异加大 生殖隔离 新物种形成由地理隔离发展到生殖隔离是大多数物种形成的基本因素，4、物种形成的基本环节是：突变和基因重组提供进化的原材料； 自然选择基因频率定向改变，决定进化的方向；隔离物种形成的必要条件三、共同进化与生物多样性的形成（一）、共同进化1、概念 不同物种间的共同进化2、含义 生物与无机环境之间的相互影响和共同演变（二）、生物多样性的形成 基因多样性1、生物多样化的内容 物种多样性 生态系统多样性2、生物多样性形成的进化历程（1）关键点：地球上最早出现的生物都是厌氧和异养的原始的陆生植物主要是蕨类了解这一进化历程的主要依据是化石（2）进化顺序简单 复杂 水生 陆生 低等 高等 异样 自养 厌氧 需氧 无性 有性 单细胞 多细胞 细胞内消化 细胞外消化三、生物进化理论在发展现代生物进化理论核心是自然选择学说必修3植物生命活动的调节1、在胚芽鞘中感受光刺激的部位在胚芽鞘尖端；向光弯曲的部位在胚芽鞘尖端下部；产生生长素的部位在胚芽鞘尖端。2、胚芽鞘向光弯曲生长原因：横向运输（只发生在胚芽鞘尖端）：在单侧光刺激下生长素由向光一侧向背光一侧运输：纵向运输（极性运输）：从形态学上端运到下端，不能倒运：胚芽鞘尖端下部生长素分布情况：生长素多生长的快、生长素少生长的慢，胚芽鞘弯曲方向与生长素少的方向一致3、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。植物生长调节剂：人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质4、色氨酸经过一系列反应可转变成生长素在植物体中生长素的产生部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子 生长素的分布：植物体的各个器官中都有分布，但相对集中在生长旺盛的部分5、植物体各个器官对生长素的忍受能力不同：茎 芽 根6、生长素的生理作用：两重性，既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果在一般情况下：低浓度促进生长，高浓度抑制生长7、生长素的应用：无籽蕃茄：花蕊期去掉雄蕊，用适宜浓度的生长素类似物涂抹柱头顶端优势：顶端产生的生长素大量运输给侧芽抑制侧芽的生长去除顶端优势就是去除顶芽 用低浓度生长素浸泡扦插的枝条下部促进扦插的枝条生根8、赤霉素：主要作用：促进细胞伸长，从而促进植株增高；促进种子萌发、果实的成熟。脱落酸：分布：将要脱落的组织和器官中含量较多主要作用：抑制细胞的分裂，促进叶和果实的衰老和脱落细胞分裂素：主要作用：促进细胞的分裂乙烯：主要作用：促进果实的成熟动物生命活动的调节1、体液：体内含有的大量以水为基础的物体。细胞内液（2/3）体液 细胞内液（1/3）：包括：血浆、淋巴、组织液等2、体液之间关系： 血浆 细胞内液 组织液 淋巴3、内环境：由细胞外液构成的液体环境。内环境作用