高中生物

新教材！高中生必看！学霸笔记整理分享，一张思维导图囊括了高中生物全部知识点，涵盖了走进细胞、组成细胞的分子、细胞的基本结构、细胞的物质输入和输出、细胞的能量供应和利用、细胞的生命历程、遗传因子的发现、 基因和染色体的关系、 基因的本质、 基因的表达、 基因突变和其他变异、 从杂交育种到基因工程以及 现代生物进化理论

高中生物 全部知识点

走进细胞

从生物圈到细胞

生命活动离不开细胞

生命活动离不开细胞详细图表

思维导图图图表

生物

生物类型

生命活动

基本特征说明

SARS病毒

非细胞生物

侵入肺细胞

病毒要在活细胞中繁殖

草履虫

单细胞生物

运动与分裂

运动与繁殖

单细胞生物具有生命的基本特征 （衣藻、酵母菌等）

人

多细胞

生殖发育

繁殖生长发育

多细胞生物的生命活动是从一个细 胞开始的，其生长和发育也是建立 在细孢的分裂和分化基础上的

人

多细胞

缩手反射

应激性

反射等神经活动需要多种细胞的参 与

人

多细胞

免疫

应激性

免疫作为机体对入侵病原微生物的 种防御反应，需要淋巴细胞的参与

生命系统的结构层次

细胞：细胞是生物体结构和功能的基本单位啊

组织：由形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一起的细胞

器官：不同的组织按照一定的次序结合在一起而构成器官

系统：能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在起而构成系统

个体：由各种器官（植物）或系统（动物和人）协调配合共同完成复杂的生命活动的生物。单细胞生物是由一个细胞构成的生物体

种群：在一定的自然区域内，同种生物的所有个体是一个种群

生态系统：生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体

生物圈：由地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境共同组成

细胞的多样性和统一性

观察细胞（显微镜的使用）

低倍镜的视野大（小），通过的光多（少），放大倍数小（大）；

物镜放大倍数小（大），镜头较短（长）

显微镜放大倍数=目镜放大倍数×物镜放大倍数

先用低倍镜观察淸楚，把要放大观察的移到视野中央，再换髙倍镜观察

看到物像是倒像，因而物像移动的方向与实际材料（装片）移动方向相反

原核细胞与真核细胞

类别

原核细胞

真核细胞

细胞大小

较小

较大

细胞核

无成形的细胞核，无核

膜，无核仁，无染色体

有成形的真正的细胞核， 有核膜、核仁和染色体

细胞质

有核糖体

核糖体、线粒体等，植物 细胞还有叶绿体和液泡

生物类群

细菌、蓝藻、支原体

真菌、植物、动物

细胞学说

主要内容

（1）细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成

（2）细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用

（3）新细胞可以从老细胞中产生

从学说的建立过程可以领悟到科学发现具有以下特点

1、科学发现是很多科学家的共同参与，共同努力的结果

2、科学发现的过程离不开技术的

3、科学发现需要理性思维和实验的结合

4、科学学说的建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程

组成细胞的分子

细胞中元素和化合物

组成细胞的元素：

C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg（大量元素）；

Fe、M、Cu、Mo、Zn、B等（微量元素）；

基本元素C；

活（干）细胞中含量最多的四种元素依次为：O、C、H、N（C、O、N、H

组成细胞的化合物：

无机物一水（活细胞中含量最多）

无机盐

有机物一蛋白质（干细胞中含量最多）

核酸、糖类和脂质

检测蛋白质、还原性糖和脂肪：

双缩脲试剂-蛋白质→紫色反应

斐林试剂+还原性糖（葡萄糖、果糖和麦芽糖）→砖红色沉淀

苏丹Ⅲ染液+脂肪→橘黄色

苏丹Ⅳ染液+脂肪→红色

生命活动的主要主要承担者-蛋白质

含量：占细胞鲜重的7%~10%，干重的50%以上，是细胞含量最多的有机物。

组成元素：主要由C、H、O、N等元素组成，有些含有S、Fe等

相对分子质量：几千~100万以上，属于大分子化合物

基本单位：氨基酸，大约有20多种

结构通式

结构特点是至少含有一个氨基（NH2和一个羧基（COOH），并且都有一个有一个

氨基（NH2和一个羧基（COOH）连接在同一个碳原子上，将氨基酸区别为不同的 种类的依据是R基（侧链基团）。

形成过程

（1）脱水缩合

过程图解

（2）肽链

两（三）个氨基酸缩合的化合物叫二（三）肽，含有一（二）个肽键，脱掉一（二）

个水分子，多个氨基酸缩合而的含多个肽键的化合物叫做多肽，若n个氨基酸形成一 条肽链，则可形成n-1个肽键，失去n-1个水分子；若n个氨基酸形成m条肽链，则形 成n-m个肽键，失去n-m个水分子，则由这m条肽链组成的蛋白质的分子量为：nxa （n-m）×18（a为氨基酸的平均分子量、18为水分子量）

（3）空间结构

一条或几条肽链通过一定的化学键互相链接在一起，形成具有复杂空间结构的蛋

白质。高温、强酸强碱和重金属都会破坏蛋白质的空间结构。

结构的多样性：

组成蛋白质的氨基酸数目不同、氨基酸的种类不同、氨基酸排列顺序不同、多肽链的盘曲、折叠方

式及其形成的空间结构千变万化

功能的多样性：

构成细胞和生物体的重要物质；酶有催化作用，绝大多数的酶都是蛋白质；有传递信息（或调节生

命活动）的作用，如胰岛素、生长激素等；有运输载体的作用，如血红蛋白、细胞膜载体等；有免 疫作用，如抗体。

遗传信息的携带者-核酸

组成元素：主要由C、H、O、N、P等元素组成，也是大分子化合物。

种类：脱氧核糖核酸（NA，主要分布在细胞核，少量在叶绿体和线粒体）和核糖核酸（NA，主要分布在细胞质）

功能：细胞内携带的遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中起着极其重要的作用

组成单位

核苷酸详解图

细胞中的糖类（又称碳水化合物）

组成元素：C、H、O

功能：细胞的重要成分，也是细胞主要的能源物质

种类：

单糖：

核糖和脱氧核糖；葡萄糖（C砡玒1O6）（前三种存在所有细胞中）和果糖（植物细胞中）

（C12H22O11）二糖：

蔗糖（一分子果糖和一分子葡萄糖）和麦芽糖两分子葡萄糖）（植物细胞）和乳糖（动物细胞，半乳糖和葡萄糖）

（C6H12O5）多糖：

淀粉和纤维素（存在植物细胞中）和糖原（动物细胞中，肝糖原和肌糖原）这三种多糖均由葡萄糖组成>

细胞中的脂质

组成元素：C、H、O，有些还有N、P等

种类：

脂肪：

只有C、H、O，细胞中储存能量（储存能量最多）的主要物质，对动物和人还有保温、缓冲、减压等作用

磷脂：

组成生物膜的重要成分

固醇：

胆固醇-组成生物膜成分，促进脂质在血液中运输；性激素-促进人和动物的生殖器官的发育、生殖细胞的形成；

以上多糖、蛋白质、核酸等生物大分子均以碳链作为骨架的，都是由许多基本单位单体：如单糖、氨基酸和核苷酸连接而成多聚体

细胞中的水分和无机盐

水分：

自由水（含量97）-有利于物质的运输和生物化学反应顺利的进行和结合水（3%）-结构的重要成分

无机盐：

主要以离子形式存在。

功能：

1）复杂化合物的成分；

2）维持细胞和生物体的生命活动；

3）维保持酸碱平衡

生理盐水：

质量分数为0.9%的氯化钠溶液。因其浓度与人体细胞所处液体环境浓度相当，故称生理盐水。

细胞的基本结构

细胞膜系统的边界

细胞膜的成分：脂质和蛋白质，还有少量糖类；膜功能的复杂程度与蛋白质的多少有关。

提取膜的材料和原理方法：红细胞、吸水涨破，离心

细胞膜的功能：

1）将细胞与外界环境分隔开

2）控制物质进岀细胞

3）进行细胞间的信息交流，如激素的分泌和作用于靶细胞过程、精子与卵细胞的结合、植物细胞通过胞间连丝进行交流等

细胞壁：主要成分是纤维素和果胶，有支持和保护的作用

细胞器-系统内的分工合作

细胞器之间的分工

分离细胞器的方法：差速离心法

线粒体“动力车间”

有氧呼吸的主要场所（不是唯一场所）

双层膜结构：外膜

内膜曲折形成嵴：增大内膜面积，便与呼吸酶附着

含线粒体的细胞一定是真核细胞

原核细胞和病毒无线粒体

叶绿体

“养料制造车间”和“能量转换站”

是植物进行光合作用的唯一场所，只存在高等植物绿色部位

内质网

在酶的参与下，为多种有机物的合成创造有利条件的细胞器

粗面内质网（有核糖体附着）：细胞内蛋白质合成和加工

滑面内质网（无核糖体附着）：脂质合成的“车间”

高尔基体

蛋白质加工、分类和包装的车间及发送站

主要分泌蛋白质

而核糖体负责生产蛋白质

高尔基体在不同生物中功能不同

动物：与分泌物的形成有关 植物：与有丝分裂中细胞壁的形成有关

核糖体

生产蛋白质的机器

附着态核糖体：主要合成细胞外蛋白

游离态核糖体：主要合成细胞内结构蛋白

溶酶体：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

液泡：存在于成熟的植物细胞中，分生区没有，含色素

中心体：存在于动物和某些低等植物（衣藻、水绵等），与细胞有丝分裂有关

细胞质细胞器之间的协调配合

细胞质基质：胶质状态，水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和酶等。

分泌蛋白：在细胞内合成，分泌到细胞外起作用的蛋白质

分泌蛋白合成和分泌的过程

核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→细胞外

上述过程由线粒体提供能量

细胞的生物膜系统

生物膜：细胞膜、核膜、细胞器膜等构成的膜系统

生物膜的功能

1）细胞膜保持内部环境的相对稳定；在与外界进行物质运输、能量转换和细胞间的信息传递过程中起决定性作用

2）许多重要反应都在膜上进行，广阔的膜面积为各种酶提供广阔的附着点，有利于生物化学反应的顺利进行

3）使各个细胞器形成相对独立的小区间，细胞内能够同时进行多种化学反应而不相互影响

细胞核系统的控制中心

细胞核的功能：为细胞的遗传信息库，是细胞代谢和遗传控制中心

细胞核的结构

核膜：两层膜，把核内物质与细胞质分开

染色质：即呈极细丝状的染色体，由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信的载体。染色质与染色体是同一种物质在不同细胞时期的两种存在形态。

核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关

核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流

细胞的物质输入和输出

物质跨膜运输的实例

细胞的吸水和失水质壁分离及其复原

物质跨膜运输的其他实例

结论：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜

生物膜的流动镶嵌模型

探索历程

19世纪未欧文顿提出膜是由脂质组成的

20世纪初化学分析表明膜的主要成分是脂质和蛋白质

1925年得出结论细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层

1959年罗伯特森提出蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构认为生物膜是静态的

20世纪六十年代发现细胞膜并非是静态的

1970年细胞融合等实验表明细胞膜具有流动性

1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型为大多数人所接受

流动镶嵌模型的基本内容

磷脂双分子层构成了膜的基本支架，具有流功性。蛋白质

分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷 脂双分子层中有的贯穿于整个磷脂双分子层。大多数蛋白 质分子也是可以运动的。

物质跨膜运输的方式

小分子的物质或离子

被动运输

顺浓度梯度

自由扩散

协助扩散

需要转运蛋白（载体蛋白或通道蛋白）

主动运输

逆浓度梯度

需要载体蛋白和消耗细胞代谢所产生的能量

某些大分子的物质胞吞胞吐

细胞的能量供应和利用

降低化学反应活化能的酶

酶的作用和本质

酶在细胞代谢中的作用

实验

过氧化氢在不同条件下的分解

过氧化氢常温

过氧化氢加热

过氧化氢加FeCl3

过氧化氢加肝脏研磨液

注：过氧化氢在肝脏研磨液的作用下分解最快

酶降低了化学反应所需活化能

酶的本质

关于酶的本质的探索

1857 巴斯德 没有活细胞的参与，糖内不可能变成酒精

李比希 引起发酵的物质在酵母细胞死亡并裂解后才发挥作用

其他

1926 萨姆纳 脲酶是蛋白质

20世纪80年代 切赫和奥特曼 少数RNA 也具有生物催化功能

酶的特性

高效性

专一性

酶的作用条件较温和

低温抑制

高温失活

细胞的能量“通货”——ATP

ATP中具有高能磷酸键

ATP是三磷酸腺苷的英文缩写

A—P～P～P

A，腺苷

P，磷酸基团

～，高能磷酸键

ATP水解时，远离A的P断裂，高能磷酸键放能

ATP是细胞内一种高能磷酸化合物

ATP与ADP可以相互转化

ATP↔（酶）ADP+Pi+能量

合成能量

注：非可逆反应 能量不同，酶不同

动物，呼吸作用

植物，呼吸作用和光合作用

水解能量

高能磷酸键

ATP的利用

吸能反应，ATP水解

放能反应，ADP→ATP（ATP中储存的能量不能来自热能，光能）

ATP的主要来源——细胞呼吸

细胞呼吸的方式

实验

探究酵母菌的呼吸方式

酵母菌属于兼性厌氧菌

CO2可以使澄清石灰水变浑浊

使溴麝香草酚蓝

乙醇在酸性环境下使橙色的重铬酸钾溶液变灰绿色

备注：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量叫做活化能

有氧呼吸

C6H12O6+6H2O+6O2→(酶）6CO2+12H2O+能量

第一阶段 细胞质基质

C6H12O6→(酶）2C3H4O3+4［H］+能量

第二阶段 线粒体基质

2C3H4O3+6H2O→(酶）6CO2+20［H］+能量

第三阶段 线粒体内膜

24［H］+6O2→(酶）12H2O+能量

备注

第一、二阶段需要少量能量

第三阶段需要大量能量

注意点

需要的氧气的量和生成的二氧化碳的量是相同的

进行有氧呼吸不一定要有线粒体

有相关酶就可以

无氧呼吸

C6H12O6→（酶）2C3H6O3+少量能量 （高等动物，乳酸菌）

C6H12O6→（酶）2C2H5OH+2CO2+少量能量 （多数植物，酵母菌）

第一阶段 细胞质基质

C6H12O6→(酶）2C3H4O3+4［H］+能量

第二阶段 细胞质基质

4［H］+2C3H4O3→（酶）2C3H6O3 4［H］+2C3H4O3→（酶）2C2H5OH+2CO2

有氧呼吸与无氧呼吸比较

共同点

第一阶段完全相同（过程）

多种酶催化（条件）

分解有机物，释放能量（本质）

差别

能量

完全氧化分解，大量能量

不完全氧化分解，少量能量

细胞呼吸原理的应用

创可贴

酿酒

花盆松土

稻田排水

破伤风

跑步

能量之源——光和光合作用

捕获光能的色素和结构

捕获光能的色素

实验

绿叶中色素的提取与分离

吸收蓝紫光

胡萝卜素 橙黄色

叶黄素 黄色

吸收蓝紫光和黄光

叶绿素a 蓝绿色

叶绿素b 黄绿色

叶绿体结构

双层膜

基粒

由类囊体堆积而成 色素发布在类囊体薄膜上

基质

光合作用的原理和应用

光合作用的探究历程

1771～1772 普利斯特利

将空气更新归因于植物生长

1779 英格豪斯 在阳光下前者实验才可成功

1845 梅耶 光能转化成化学能储存

1864 萨克斯 光合作用产物还有淀粉

1941 鲁宾和卡门 光合作用释放的氧气来自水

20世纪40年代 卡尔文 卡尔文循环

光合作用的过程

CO2+H2O→(光能，叶绿体）O2+(CH2O）

光反应阶段 类囊体薄膜

H2O→(光能）［H］+O2

ADP+Pi+能量→（酶）ATP

暗反应阶段 叶绿体基质

CO2+C5→（酶）2C3

2C3→（酶，［H］，ATP）C5+（CH2O）

光合作用原理的应用

探究

环境因素对光合作用强度的影响

叶片沉浮

化能合成作用

利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物

自养生物（如硝化细菌）

细胞的生命历程

细胞增值

细胞分裂是生长，发育，繁殖，遗传的基础

实验：细胞大小与物质运输的关系

实验原理：①酚酞遇NaOH呈紫红色②不同大小的琼脂块模拟不同大小的细胞③用NaOH在琼脂块中扩散的比值与整个琼脂块的体积比值模拟细胞物质运输的效率。

实验结论：①相同时间内NaOH在每一琼脂块那扩散的速率是相同的②琼脂块的相对表面积随着琼脂块的增大而减小③NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而减小

细胞周期

概念：连续分裂的细胞，从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成为止

包括：分裂间期和分裂期

真核细胞分裂方式

有丝分裂

间期(完成复制与合成)

前期(膜仁消失现两体)

中期(形定数晰赤道齐)

便于观察

后期(点裂数加均两极)

末期(两消两现新壁建)

意义

亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中，保持了细胞亲子代之间遗传性状的稳定性。

减数分裂

进行有性生殖的细胞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方式。

无丝分裂

例：蛙的红细胞的无丝分裂

原核细胞分裂方式

二分裂

细胞分化

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性差异的过程

特点

普遍性，持久性，稳定性，不可逆性

实质

基因的选择性表达(遗传信息的执行情况不同)

意义

①使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率

②有利于多细胞生物体的正常发育

细胞全能性

概念

已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能

原因

已经分化的细胞含有发育为个体的全部遗传物质

举例

植物组织培养，克隆羊

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

细胞衰老和凋亡

衰老特征

细胞内水分减少

酶活性降低

色素逐渐累积

细胞呼吸速率减慢

细胞核体积增大，细胞体积变小

细胞膜通透性改变

凋亡

概念

由基因所决定的细胞自动结束生命的过程(又称编程性死亡)

正常生命过程

细胞癌变

主要特征

能无限增值

形态结构发生显著变化

一般为球形

表面发生变化

致癌因子

物理致癌因子

主要指辐射，如紫外线，X射线

化学致癌因子

石棉，砷化物，铬化物，镉化物，亚硝胺，黄曲霉素

病毒致癌因子

Rous肉瘤病毒

致癌机理

与癌有关的基因

原癌基因

调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程

抑癌基因

阻止细胞的不正常增殖

致癌基因

环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控变成癌细胞。

累积效应

至少在细胞中发生五~六个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征

遗传因子的发现

相对性状

概念

同一种生物的同一种性状的不同表现类型

显性性状与隐性性状

性状分离：在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象

显性基因与隐性基因

等位基因：决定1对相对性状的两个基因（位于一对同源染色体上的相同位置上）

纯合子与杂合子

纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体（能稳定的遗传，不发生性状分离）

杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体如Aa（不能稳定的遗传，后代会发生性状分离）

表现型与基因型

表现型：指生物个体实际表现出来的性状。分显性和隐形

基因型+环境→表现型

基因型：与表现型有关的基因组成

杂交与自交

测交：让F1与隐性纯合子杂交（可用来测定F1的基因型，属于杂交）

孟德尔实验成功的原因

正确选用实验材料

豌豆是严格自花传粉植物（闭花授粉），自然状态下一般是纯种

具有易于区分的性状

由一对相对性状到多对相对性状的研究（从简单到复杂）

对实验结果进行统计学分析

严谨的科学设计实验程序：假说-演绎法

基因和染色体的关系

减数分裂

减数分裂的概念

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

染色体只复制一次，而细胞分裂两次。结果是成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半

减数分裂的过程

精子形成的过程(场所：精巢/睾丸)

精原细胞

曲细精管中

初级精母细胞(减数第一次分裂)

间期：染色体复制（包括DNA复制和蛋白质的合成）

前期：同源染色体联会；四分体时期；四分体中的姐妹染色单体发生交叉互换

中期：排列在赤道板上

后期：同源染色体分开；非同源染色体自由组合

末期：细胞质分裂，形成两个子细胞

减数第二次分裂(无同源染色体)

前期：染色体排列散乱

中期：每条染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上

后期：姐妹染色单体分开，成为两条子染色体。并分别移向细胞两极

末期：细胞质分裂，每个细胞形成2个子细胞，最终共形成4个子细胞

精细胞(1个精原细胞产生4个精细胞)

精子：由精细胞分化呈蝌蚪状，头部含有细胞核，尾长，能够摆动

卵细胞形成过程(场所：卵巢)

卵原细胞

初级卵母细胞

次级卵母细胞和极体

卵细胞和极体

减数第一次分裂

减数第二次分裂

精子和卵细胞形成过程的异同

不同点

精子

形成部位

精巢（哺乳动物称睾丸）

过程

有变形期

子细胞数

一个精原细胞形成4个精子

卵细胞

形成部位

卵巢

过程

无变形期

子细胞数

一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体

相同点

精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半

注意点

同源染色体

形态、大小基本相同

一条来自父方，一条来母方

精原细胞和卵原细胞的染色体数目与体细胞相同。因此，它们属于体细胞，通过有丝分裂的方式增殖，但它们又可以进行减数分裂形成生殖细胞

减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂，原因是同源染色体分离并进入不同的子细胞。所以减数第二次分裂过程中无同源染色体

受精作用的特点和意义

特点

是卵细胞和精子互相识别融合成为受精卵的过程

卵细胞细胞膜发生生理反应阻止其他精子进入(受精过程使卵细胞格外活跃)

两者细胞核融合

受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自精子，一半来自卵细胞

意义

对维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异都十分重要

基因在染色体上

萨顿的假说

基因和染色体行为存在着明显的平行关系

基因位于染色体上的实验证据

摩尔根果蝇实验

一条染色体上有多个基因呈线性排列

孟德尔遗传定律的现代解释

一对遗传因子=一对同源染色体上的等位基因

基因分离定律实质

杂合子细胞中位于一对同源染色体上的等位基因具有一定独立性

减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子，独立地随配子遗传给后代

基因自由组合定律实质

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

在减数分裂过程中，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

伴性遗传

定义

控制某性状的基因位于性染色体上，总是和性别关联的遗传

伴X隐

特点：交叉遗传；隔代遗传；男患者更多；女病父必病；母病子必病

例子：红绿色盲、血友病

伴X显

特点：交叉遗传；代代遗传；女患者更多；子病母必病；父病女必病

例子：抗维生素D佝偻病

伴Y

特点：全男性直系血亲连续遗传

例子：外耳道多毛症

应用：对早期的雏鸡(雌ZW 雄ZZ)可以根据羽毛特征区分雌雄

基因的本质

DNA是主要的遗传物质

某些病毒的遗传物质是RNA

绝大多数生物的遗传物质是DNA

DNA分子的结构

化学组成

组成元素：C、M、O、N、P

基本组成单位：四种脱氧核苷酸

脱氧核酸

磷酸

含氮碱基：A、G、C、T

连接方式：聚合

空间结构

规则的双螺旋结构

碱基互补配对原则：A-T；C-G

结构特点

稳定性

脱氧核酸与磷脂交替排列的顺序稳定不变

多样性

碱基对的排列顺序各异

特异性

每个DNA都有自己特定的碱基对排列顺序

计算

在两条互补链中(A+G)/(T+C)的比例互为倒数关系

在整个DNA分子中，A+G=C+T

整个DNA分子中，(A+T)/(G+C)与分子内每一条链上的比例相同

DNA分子的复制

复制方式

半保留复制

概念

以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程

场所

细胞核、线粒体和叶绿体

时间

有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期

条件

模板

开始解旋的DNA分子的两条单链（即亲代DNA的两条链）

原料

是游离在细胞中的4种脱氧核苷酸

能量

由ATP提供

多种酶

DNA解旋酶、DNA聚合酶等

过程

解旋→合成子链→形成子代DNA分子

特点

边解旋边复制

半保留复制

意义

遗传

DNA分子通过复制使遗传信息由亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性

变异

复制出现差值产生基因突变使物种进化

准确性原因

DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板

碱基互补配对原则保证复制能够准确进行

基因是有遗传效应的DNA片段

基因的定义

基因是有遗传效应的DNA片段

DNA是遗传物质的条件

能自我复制

结构相对稳定

储存遗传信息

能够控制性状

DNA分子的特点

多样性、特异性和稳定性

基因的表达

基因指导蛋白质合成

RNA的结构

组成元素：C、H、O、N、P

基本单位：4种核糖核苷酸

结构：一般为单链

基因：是具有遗传效应的DNA片段。主要在染色体上

基因控制蛋白质合成

转录

概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程

过程

解旋→配对→连接→释放

条件

模板：DNA的一条单链(模板链)

原料：四种游离的脱氧核糖核酸，以碱基互补配对原则(A-U，T-A，G-C，C-G)

能量：ATP

酶：RNA聚合酶(解旋，催化酯键形成)

产物：RNA(mRNA，tRNA，rRNA)

翻译

概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程

场所：主要是细胞质中的核糖体，次要是叶绿体、线粒体中的核糖体

条件

模板：mRNA

原料：游离在细胞中的约20种氨基酸(mRNA上相邻3个碱基决定1个氨基酸，这3个碱基称为密码子tRNA上的称为反密码子)多个密码子可编码一个氨基酸

能量：ATP

酶：多种酶

搬运工具：tRNA

装配机器：核糖体

产物：肽链(多肽蛋白质)

有关计算

基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数=6：3：1

密码子

概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子

特点：专一性、简并性、通用性

密码子(64个)

起始密码：AUG，GUG

终止码：UAA，UAG，UGA

注：决定氨基酸的密码子有61个，终止密码不编码氨基酸

基因对性状的控制

中心法则

遗传信息可以从DNA流向DNA：DNA的自我复制

也可以从DNA流向RNA：遗传信息的转录和翻译

遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质、DNA或者RNA

基因、蛋白质与性状的关系

基因通过控制酶的合成来控制代谢。进而控制生物体性状

基因通过控制蛋白质合成直接控制形状

基因突变和其他变异

基因突变和及基因重组

变异类型

不可遗传变异

可遗传变异

基因突变

基因重组

染色体变异

可遗传的变异

基因突变

概念

DNA碱基对的增添、缺失、替换，引起基因结构的改变

类型

自然突变

诱发突变

因素

物理因素(射线)

化学因素(亚硝酸盐)

生物因素(病毒、细菌)

时期

主要在分裂旺盛的间期

特点

普遍性

随机性

可能发生在任何时期任何细胞DNA基因中

低频性

少利多害

对变异生物自身而言

不定向性

突变可逆

意义

变异的根本来源，为生物进化提供最初的原材料

基因重组

概念

是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合

来源

减数第一次分裂后期，非同源染色体自由组合，非等位基因自由组合

减数第一次分裂前期，同源染色体非姐妹染色单体交叉互换，同一条染色体上的非等位基因自由组合

结果

产生新基因型

意义

为进化提供原材料

染色体变异

染色体结构变异

类型

缺失

重复(同源染色体间)

倒位

易位(非同源染色体间)

成因

DNA断裂，在断裂处发生错误连接

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

染色体数目变异

类型

个别染色体增减

以染色体组的形式成倍增加或减少

染色体组

概念

二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组

特点

一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同

一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息

染色体组数的判断

染色体组数=细胞中形态相同的染色体有几条，则含几个染色体组

染色体变异在育种上的应用

多倍体

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的含量有所增加(与二倍体相比)

多倍体育种

方法

用秋水仙素低温处理幼苗或萌发的种子

机理

抑制分裂前期纺锤丝的形成

举例

多倍体草莓

单倍体

单倍体特点

植株弱小，高度不育

单倍体育种

方法

获得单倍体后加秋水仙素

特点

缩短育种年限，操作复杂

从杂交育种到基因工程

杂交育种与诱变育种

诱变育种

原理

基因突变

诱变因素

物理因素：如x射线、Y射线、紫外线、激光等

化学因素：如亚硝酸、硫酸二乙脂、碱基类似物

优点

可提高突变频率，能较短时间内改良性状，增强作物抗逆性

缺点

有一定盲目性，需处理大量的生物材料，再进行选择培育

应用

提高突变率，创造人类需要的变异类型，培育优良品种

杂交育种

原理

基因重组

育种过程

将两个亲本杂交，得到F1再多次自交，逐代选育，直到得到形状不再发生分离的理想纯种

优点

能将多种优良性状集于一体

缺点

育种过程长

应用

农业生产：改良作物品质，提高农作物的单位面积产量

畜牧业：家畜、家禽优良品种的选育

基因工程及其应用

基因工程

基因工程的概念

又叫DNA重组技术或基因拼接技术，它是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞内，定向地改造生物的遗传性状

操作工具

限制性核酸内切酶(基因的剪刀)

分布

主要存在于微生物中

作用及特性

一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子

DNA连接酶(基因的针线)

将两个具相同黏性末端的DNA片段连接起来，使之成为一个完整的DNA分子

连接部位：磷酸二酯键

运载体(基因的运输工具)

常用的运载体

质粒(细菌及酵母菌等生物细胞质中小型环状DNA)、噬菌体和动植物病毒

运载体具备的条件

能够在宿主细胞内赋值并稳定地保存

共有多个限制酶切点，便于与外源基因连接

具有某些标记基因，便于进行筛选

原理：基因重组

操作的基本步骤

提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与表达

基因工程应用

在医药卫生方面

生产基因工程药品

基因诊断(DNA探针)

基因治疗

在农牧业及食品工业方面

农业

获得高产、稳定和具有优良品质的农作物

培育具有各种抗逆性的作物新品种

畜牧业

培育人们需要的各种优良品质的转基因动物

利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达

食品业

为人类开辟新的食物来源

在环境保护方面

环境监测

用DNA探针检测饮用水病毒的含量

环境净化

获得分解四种经类的“超级细菌”，吞噬汞和降解土壤DDT的细菌，净化被辐污染的植物，构建新的杀虫剂

现代生物进化理论

现代生物进化理论的由来

拉马克的进化学说主要内容

生物都不是神创的，而是由更古老的生物传衍来的。这对当时人们普遍信奉的神创造成一定冲击，因此具有进步意义

生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克几乎否认物种的真实存在，认为生物只存在连续变异的个体

生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克几乎否认物种的真实存在，认为生物只存在连续变异的个体

达尔文自然选择学说主要内容

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

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

生物与无机环境的斗争

种内斗争

种间斗争

生存斗争对某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并推动生物的进化

遗传变异——进化的内因

适者生存——选择的结果

变异不是定向的，自然选择是定向的，决定着进化的方向

现代生物进化理论的主要内容

种群基因频率的改变与生物进化

种群是生物进化的基本单位

种群

定义

生活在一定区域的同种生物的全部个体

特点

个体间彼此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代

生物繁殖和进化的基本单位

基因库

一个种群中全部个体所含有的全部基因

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率

基因频率=某种基因的数目/控制同种性状的等位基因的总数

基因型频率

每种基因型个体数占种群总个体数的比例

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

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

隔离与物种的形成

物种

定义

在自然状态下能互相交配，并产生出可育后代的一群生物

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

生殖隔离

一个物种可以包括多个种群

物种的形成

方式有多种

经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式

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

区分物种的主要依据是有无生殖隔离

隔离

地理隔离

同一种生物由于地理上的障碍而分成不同种群，使得种群间不能发生基因交流的现象

生殖隔离

经过长期的地理隔离（由突变和基因重组产生变异）而达到生殖隔离

共同进化与生物多样性的形成

共同进化

不同的物种之间、生物与环境之间在相互影响中不断发展和进化，叫做共同进化

特点

相互选择，共同发展

生物多样性的形成

内容

基因的多样性

物种的多样性

生态系统的多样性

进化历程

关键点

真核生物出现后有性生殖方式的出现，生物进化速度明显加快

寒武纪大爆发：形成生态系统的第三极（消费者），对植物的进化产生影响

原始两栖类的出现：生物登陆改变着环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供了条件

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

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