导图社区 【超级全面】高中生物笔记整理
本人就读于浙江省镇海中学时期,高二至高三阶段耗时两年整理的生物笔记,涵盖了几乎全部的知识点,并且配有例题。
编辑于2023-01-24 23:48:16 浙江省必修一:分子和细胞
细胞的分子组成
无机物
水
水母的含水量
97%
水是极性分子吗
是
人体含水量
水占了人体重量的63%。一个体重70公斤的成年人如脱水后将只剩25.9公斤。其中碳水化合物为3公斤,脂肪9.1公斤,蛋白质15.4公斤,矿盐1.4公斤。
作用(4)
溶剂
氢键缓和温度变化
参与物质运输
参与生化反应
无机盐
含量
1%~1.5%
作用(4)
维持血浆正常浓度
维持酸碱平衡
构成某些复杂的化合物
维持神经肌肉的兴奋性
无机盐大多数以离子形态存在
组成叶绿素、血红蛋白的Mg、Fe不是离子形态
题目
判断:蛋白质与铁离子、氧气结合结合,参与血浆中氧气的运输
不能说铁离子
判断:镁在叶绿素中的存在形式是多数无机盐在生物体内的存在形式
多数无机盐的存在形式是离子,镁在叶绿素的存在形式是化合物
有机物
糖类
元素组成
CHO
分类
单糖(5)
葡萄糖
地位
细胞内主要的单糖
最重要的能源物质
果糖
半乳糖
核糖(C₅H₁₀O₅)
脱氧核糖(C₅H₁₀O₄)
二糖(2)
蔗糖
组成它的单糖
葡萄糖加果糖
与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是
蔗糖是非还原糖,比较稳定
麦芽糖
组成它的单糖
两份葡萄糖
多糖(3)
纤维素
单链
木材和棉花
淀粉
双链及以上
糖原
贮藏在动物的____和____中
肝脏/肌肉
也是双链
生物体内重要的贮能物质
还原糖(3)
所有单糖
麦芽糖
乳糖
蔗糖不是
实验:检测生物组织中的糖类和蛋白质
题目
判断:氢氧原子个数比不一定是二比一
如脱氧核糖
判断:符合通式Cₓ(H₂O)ₓ的物质一定是糖
如乙酸C₂H₄O₂,和乳酸
判断:糖类合成(如三碳糖合成蔗糖或淀粉)会脱水
脂质
元素组成
CHO,有些含有NP,O含量比糖少
分类(4)
油脂
组成
甘油
结构类似单糖,有三个羟基
脂肪酸
分类
饱和脂肪酸,没有双键
不饱和脂肪酸,有双键或三键
亚油酸等不饱和脂肪酸人体不能合成,必须从食物中获取
摄入过多的反式脂肪酸会增加动脉硬化的风险
功能
贮能物质
保温
减少器官之间的摩擦,缓冲外界压力
固醇
胆固醇
作用
构成动物细胞膜
参与人体的脂质运输
过多时引发心脑血管疾病
雌性激素(雄激素为蛋白质)
磷脂
细胞内各种膜结构的组成部分
植物蜡
对植物细胞起保护作用
实验:检测生物组织中的油脂
材料用具
用水浸泡过的花生、蚕豆、菜豆种子
便于切片
苏丹Ⅲ染液
在油脂中溶解度大
毛笔
转移切片
50%乙醇
方法步骤
制作切片
切割方式
纵切
厚度
1-2mm
染色
用吸水纸吸去切片表面的水,将苏丹Ⅲ染液滴在切片上,静置2-3min
去浮色
用吸水纸吸去多余的染液,在切片上滴加1-2滴50%乙醇溶液
制片
用吸水纸吸去乙醇溶液,再滴上1-2滴水,盖上盖玻片,制成临时装片
镜检
在低倍镜下将切片最薄的部分移到显微镜视野中心,再用高倍镜观察被染成橙黄色的脂肪颗粒
题目
判断:实验前需将花生种子用水浸泡,目的是便于切片
判断:可以用显微镜观察到橙黄色的油滴分布在细胞内和细胞外
位于两个细胞之间的脂肪滴可能是在制作切片时细胞破碎,细胞中的脂肪滴改变了位置
蛋白质
元素组成
CHON可能有S
基本单位
氨基酸
结构通式
种类数量
20
形成、结构与功能
氨基酸
脱水缩合
场所
核糖体
实质
氨基和羧基链接生成肽键,脱去一分子水
肽键
─NH─CO─
多肽链
盘曲折叠成特定空间结构
场所(3)
内质网
高尔基体
细胞溶胶
作用
正确的三维结构是表现其特有的生物学活性所必需的
是蛋白质被激活/灭活的方式
蛋白质的热变性
蛋白质空间结构发生不可逆的改变
多肽命名方法
三个以上是多肽,有几个氨基酸就称为几肽,与肽键数量无关
蛋白质
多样性的体现(4)
种类
数量
排列顺序
空间结构
组成毛发和指甲的蛋白质是纤维状的
血液中的血红蛋白像一个表面粗糙的球
功能(4)
结构蛋白
生物体和细胞的建筑材料
催化
绝大多数酶
推动化学反应的进行
免疫
抗体
和疾病作斗争
运载
载体蛋白
帮助物质出入细胞
蛋白质每种特定功能都与其特定的结构有关,蛋白质分子的多样性与多功能性是高度统一的
实验:检测生物组织中的糖类和蛋白质
材料用具
蛋白质溶液,淀粉溶液,葡萄糖溶液
阳性对照(一定会出现预期结果)
阴性对照(一定不会出现预期结果)
马铃薯块茎,梨,蛋清液
不能选择甘蔗甜菜的原因
因为其中的主要成分是非还原糖(蔗糖)
蛋白质浓度不可过大(蛋清要稀释)的原因
会粘固再试管壁上,不易清洗
方法步骤
阳性对照
教师用指示剂分别检测蛋白质溶液,淀粉溶液和葡萄糖溶液的显色结果
制备组织样液
剪碎,置于研钵中,加少量清水研磨
静置使其中的固形物沉淀,取上清液
检测
检测淀粉
试剂
5滴
碘-碘化钾(I₂-KI)溶液
颜色
蓝色
检测蛋白质
试剂
先加入2ml双缩脲试剂A(NaOH)
摇匀
再加入5滴双缩脲试剂B(CuSO₄)
颜色
紫色
原理
检测肽键
检测还原糖
试剂
加入2ml本尼迪特试剂,摇匀
本尼迪特试剂
呈碱性
又称班氏试剂
≠斐林试剂
配方是0.1 g/mI NaOH(甲液)和0.05 g/mI CuSO4(乙液)
80-100℃热水浴中加热2-3min
颜色
红黄色沉淀
原理
检测还原性(一价铜)
对照
与样本上清液进行颜色比较
题目
判断:本实验中,通过比较实测结果和预测结果,可以判断待测样品中所含的营养物质
是通过比较样本上清液(阳性对照)与实验结果来判断
判断:还原糖检测时需要使样液中固形物沉淀
题目
判断:氨基酸是酸碱两性化合物
-NH₂氨基显碱性,-COOH羧基显酸性
判断:检测氨基酸含量可用双缩脲试剂
判断:生物体的一切生命活动都与蛋白质有关
判断:沸水浴加热后,构成蛋白质的肽链充分伸展并断裂
沸水加热后,只破坏蛋白质的2,3,4级结构,而它的1级结构即肽链中的肽键不被破坏,所以不发生断裂 二级结构:在一级结构的基础上靠氢键所维持的结构 包括α-螺旋、β-折叠、β-转角 三级结构:在二级结构的基础上进一步折叠形成的结构单位 四级结构:由两个或两个以上的三级结构相互关联的结构
判断:在探究温度对淀粉酶活性的影响时,不可用本尼迪特试剂
本尼迪特检测需要加热
判断:鸟的羽毛,人的头发、指甲主要是由同一种蛋白质构成的
(角蛋白)
判断:肽链中游离氨基的数目与参与构成肽链的氨基酸种类无关
R基团上可能有氨基(也可能有羧基),加一个本身存在的氨基
核酸
元素组成
CHONP
分类
核糖核酸
脱氧核糖核酸
注意是5碳糖
核酸是生物大分子,核苷酸是小分子
题目
常考的物质元素组成填空
叶绿素
C/H/O/N/Mg
RuBP、三碳糖、三碳酸
C/H/O/P
ATP
C/H/O/N/P
磷脂
C/H/O/N/P
核酸
C/H/O/N/P
判断:在人体活细胞中氢原子数量最多
判断:蛋白质区别与脂质的特有元素是N
磷脂CHONP,应该是S
判断:有机物种类的多样性是由碳原子的结构决定的
书本原话
细胞的结构
细胞概述
细胞学说
内容
所有的生物都是由一个或多个细胞组成的
细胞是所有生物的结构和功能的单位
所有的细胞必定是由已存在的细胞产生的
建立过程
1665
英国胡克
死细胞的壁
1838
德国施莱登
所有的植物都是由细胞组成的,细胞是植物各种功能的基础
1839
德国施万
所有的动物也是由细胞组成的
1859
德国菲尔肖
所有的细胞都必定来自已存在的活细胞
细胞大小
以微米(10⁻⁶)计
最大的细胞
鸵鸟蛋卵黄
最小的细胞
支原体
细胞体积小的原因
细胞体积越大,表面积与体积之比就越小
表面积与体积之比太大,不利于物质交换和信息交流
实验:探究细胞表面积与细胞体积的关系
目的要求
体会建立模型是解决问题的科学方法之一
材料用具
含酚酞的琼脂快
0.1%NaOH溶液
方法步骤
切块
3cm2cm1cm各一
染色
淹没在NaOH溶液中,用塑料勺不停翻动
检验
10min后,用纸巾吸干表面液体,切成两半,用直尺测量NaOH扩散的深度
细胞形态
棉花的一条纤维是单个细胞
神经细胞直径不足1mm长度可超过1m
番茄果肉中圆粒状的细胞用放大镜就可以看到
生物体的长大,不是由于单个细胞体积的增大,而是由于细胞数目的增多
题目
判断:所有的细胞都是由分裂产生的
受精卵
判断:显微镜的发明使得人们对生命的研究进入细胞水平的微观领域
判断:生物个体大小与细胞大小无关
细胞壁
分类
植物和藻类
纤维素
纤维素分子组成纤维,纤维成层排列组成细胞壁
细菌
肽聚糖
青霉素的抑菌作用:抑制细菌合成肽聚糖
真菌
壳多糖(几丁质)
虾蟹外壳、昆虫外骨骼主要成分
性质
代表细胞体积(质壁分离时细胞体积不缩小,原生质体体积缩小)
与细胞的选择透性无关(没有选择透性≠全让过)
氯化钙能增加通透性
作用
保护细胞
支撑植物体(参天大树主要靠死细胞的细胞壁支撑)
细胞膜
结构
流动镶嵌模型
组成部分
脂双层
主要成分
两层磷脂
成分
甘油、脂肪酸、磷脂
极性头部
亲水,朝外与有水的环境接触
磷酸基团
非极性尾部
亲脂,朝内形成一个亲脂的小环境
脂肪酸
地位
最基本的部分
基本骨架
性质
脂双层的任何一层都不能称为膜
由脂双层组成的膜称为单位膜
脂双层的形成是由磷脂分子的物理性质和化学性质决定的,在有水的环境中脂双层会自发地形成
脂双层中的两层并不是完全相同的
柔性和刚性
脂肪酸分子的尾部可以摇摆,使得整个磷脂分子发生侧向滑动,具有柔性
脂溶性的胆固醇,处于脂双层的内部,没有长长的尾部,具有刚性
膜蛋白
定义
全部或部分镶嵌在膜中的蛋白质(附着蛋白不是)
性质
有水溶性部分和脂溶性部分
有的蛋白质分子整个贯穿在膜中,有的一部分插在膜中一部分露在膜外,还有的整个露在膜表面
可以移动,但没有磷脂那样容易
功能
控制某些分子和离子的出入
起着生物催化剂的作用
细菌的光合膜
细胞外被(糖萼)
分类
糖脂
糖蛋白
位置
质膜外表面
作用
对质膜起保护作用
细胞识别(糖类成分不同)
识别化学物质
识别其他细胞
识别抗原
成分含量
脂质含量
50%
蛋白质含量
40%
糖类含量
2-10%
特性
一定的流动性
证明
小鼠和人细胞融合
举例
变形虫变形运动
胞吞胞吐
细胞融合
高尔基体小泡
影响因素
一定范围内,温度越高,流动性越强
功能
磷脂
将细胞与外界环境分隔开,使细胞内部环境相对稳定
蛋白质
最重要:选择透性(控制物质出入细胞)
影响因素(4)
内因
载体蛋白的种类和数量
外因
温度
pH
O₂
糖蛋白
进行细胞间的信息交流
举例
精卵识别
胞间连丝
化学信号传递
MHC
使动物细胞具有黏着性
结构决定功能(流动性是选择透性的结构基础)
实验:验证活细胞吸收物质的选择性
材料用具
玉米籽粒
红墨水
方法步骤
活化
将玉米籽粒放在20-25℃温水中浸泡36h
对照组
放在沸水中煮五分钟
染色
先用刀片沿胚的中线,纵切籽粒
再放入稀释20倍的红墨水中染色
2min后倒去红墨水,用水冲洗到冲洗液无色为止
现象
未煮过的胚着色浅,胚乳着色深
煮过的胚和胚乳均着色深
结论
活细胞吸收物质具有选择性
应用
可以检测细胞是死是活
题目
填空:如何获得较纯的细胞膜
取哺乳动物红细胞在蒸馏水中涨破后离心分离
为什么一定要哺乳动物
哺乳动物的成熟红细胞中,没有细胞核等具有膜结构的细胞器,鸟类两栖类则有其他膜结构细胞器
填空:脂双层的形成是由磷脂分子的____性质决定的
物理化学
判断:在”实验:验证活细胞吸收物质的选择性“中,用刀片沿玉米胚乳的中线纵向切开籽粒后,再用稀释20倍的红墨水染色
不是胚乳是胚的中线
判断:植物的细胞膜不含胆固醇
不含胆固醇,因为胆固醇主要存在动物性食物中,但是植物细胞膜中有类似的固醇类
判断:先用红墨水染色玉米籽粒,再纵切
先纵切,再染色,不然怎么染得进去?
判断:生物膜系统是细胞内所有膜结构的统称
判断:子叶细胞中包被脂肪颗粒的膜有选择透性
生物体中所有膜结构都有选择透性
判断:细菌合成和分泌胞外酶需要生物膜系统的参与
原核生物没有生物膜系统
判断:细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必须的结构
细胞间的通讯有三种形式:(1)通过化学物质(2)通过细胞膜直接传递(3)通过细胞通道如胞间连丝
判断:煮过的玉米籽粒作为实验组,未煮过的作为对照组
煮过的是对照组(细胞膜功能失常),未煮过的是实验组(细胞膜功能正常)
细胞质
定义
细胞中除细胞膜和细胞核的其他部分
分类
细胞器
核糖体
无膜
构成
rRNA(核糖体RNA)
蛋白质
特性
原核细胞唯一的细胞器
真核细胞中核糖体的数量
数万
只有在亚显微结构下才能看见
在电子显微镜下,核糖体呈现微小的悬滴状,由大小两个亚基组成
分布及合成的蛋白质种类
游离在细胞溶胶
叶绿体、线粒体所需的大部分蛋白质
血红蛋白
DNA聚合酶
RNA聚合酶
连接在粗面内质网上(需要高尔基体加工)
分泌蛋白
抗体
胰岛素
生长激素
血浆蛋白
消化酶
膜蛋白
载体蛋白
溶酶体内的酶
线粒体,叶绿体中
核外膜外侧
内质网
单位膜
构成
囊腔和细管
分类
粗面内质网
功能
具有核糖体,合成、初步加工的蛋白质会运送到高尔基体
光面内质网
功能
氧化酒精(肝脏)
合成磷脂(睾丸)
合成脂质的场所
高尔基体
单位膜
发现者:意大利人高尔基
构成
扁平小囊和由这种小囊产生的小泡(蛋白质分泌泡)
小泡朝向细胞膜
功能
真核细胞中的物质转运系统,承担着物质运输的任务(注意前提:真核细胞)
把集中在高尔基体中的蛋白质进行加工、分拣、包装,形成有活性的蛋白质,并分送到细胞内或细胞外的目的地
在植物中与细胞壁合成有关(合成多糖,纤维素)
断裂后形成溶酶体
溶酶体
单位膜
构成
高尔基体断裂形成
具有60种以上的水解酶,原本存在于高尔基体中
功能
消化细胞从外界吞入的颗粒和细胞自身产生的碎渣
细胞从外界吞入物质后形成吞噬泡,吞噬泡与溶酶体融合,水解酶将吞噬泡中的物质降解
将细胞中的一些分解反应局限在某种由膜包被的结构中进行,保证其他结构的完整性
举例
蝌蚪尾巴消失
细胞凋亡,水解酶破坏整个细胞
白细胞消灭病原体
特性
正常情况下,对自身细胞结构无分解作用
内部pH5.0
溶菌酶不是溶酶体酶
有些植物没有溶酶体
线粒体
两层膜
嵴是内膜的一部分
外膜平整,内膜向内折叠形成嵴,两层膜之间以及嵴的周围都是液态的基质
内膜折叠的意义
表面积增大,有利于生化反应的进行
组成成分
DNA
RNA
核糖体
酶
半自主细胞器,能合成一部分自身需要的蛋白质
特性
形态
成颗粒状和短杆状,相当于一个细菌的大小
数量
代谢旺盛的细胞(如心肌细胞)中较多,可达数百个
地位
细胞呼吸和能量代谢的中心(前提:真核细胞且不是红细胞、蛔虫等没有线粒体的细胞)
细胞器间的合作
结构上的联系
直接联系:膜结构之间直接相连
间接联系:不同膜结构间通过小泡发生膜的转化
内质网在各种膜结构中处于中心地位
功能上的联系(以分泌蛋白为例)
质体
两层膜
植物和藻类细胞具有
叶绿体
含有色素
组成成分
DNA
RNA
核糖体
酶
半自主细胞器,能合成一部分自身需要的蛋白质
特性
形态
扁平的椭球形
大部分叶肉细胞有叶绿体,但是有的没有,如白化苗。叶绿体不仅存在于叶肉细胞,保卫细胞中也有。表皮细胞没有叶绿体
类囊体堆叠形成基粒,叶绿体内的基粒全部连在一起
细胞质中合成的与光合作用有关的酶进入叶绿体不通过内质网
叶绿体中大部分蛋白质是在细胞质游离核糖体上合成的,在细胞质基质中加工
实验:观察叶绿体
植物
黑藻(高等植物)
形态
强光
弱光
暗
白色体
作用
储存脂质和淀粉
位置
不见光的细胞中
白色体和叶绿体可以相互转化(见光转化)
液泡
单位膜
细胞液成分
无机盐类
糖类
氨基酸
色素
形成过程
刚分裂形成的植物细胞只有很少几个分散的小液泡(小而少)
小液泡逐渐合并发展成一个大液泡占据在细胞中央,因此细胞质和细胞核都被挤到四周紧贴着质膜
功能
使植物保持挺拔
储存物质
调节渗透压,维持细胞水分平衡
中心体
无膜
高等植物没有中心体
构成
两个中心粒
由蛋白质组成的微管构成的筒状结构
互相垂直
功能
在动物细胞增殖过程中起作用
中心体在细胞分裂过程中是否起关键作用,到目前为止还不能肯定
细胞溶胶
成分
蛋白质(细胞中25%-50%的蛋白质)
主要成分:水
功能
多种代谢活动的场所(注意区分“控制代谢活动的场所”细胞核)
题目
填空:叶绿体类囊体膜上转运H⁺离子的蛋白质还兼有____功能
催化ATP合成
判断:线粒体DNA位于线粒体外膜上,编码参与呼吸作用的酶
线粒体DNA在线粒体内,后半句正确
判断:细胞质中合成的光合作用相关蛋白需通过内质网输入叶绿体
不需要通过内质网
判断:线粒体可以直接在光学显微镜下看见
没有色素,需要被染色才能看见
判断:精细胞变成精子后,尾部的线粒体与其运动有关
尾部的抖动需要线粒体供能
动物细胞中,细胞核可以认为是最大的细胞器;植物细胞中,有时最大的细胞器可能是液泡
细胞核
最大的细胞器
动植物细胞示意图
数量
多个核
横纹肌(骨骼肌)细胞
无核
哺乳动物红细胞
维管植物的筛管细胞
结构
核膜
双层膜
将核内物质与细胞质分开
无法防止细胞质对 遗传过程的干扰
核孔复合体
蛋白质进入,RNA运出,DNA不进出
也是两层膜
核膜和核孔都有选择透性
代谢旺盛的细胞核孔多
特性
不是连续的
在前期消失
与粗面内质网相连
染色质
成分
DNA
蛋白质
少量RNA
与染色体区别
是同一种物质
成分相同
凝聚程度不同
易被碱性染料染成深色
碱性染料不是碱性的,只是有碱性的基团,而染色体有酸性基团
核仁
形态
圆形或椭球形
作用
与核糖体的形成有关(前提:真核细胞)
特定时间,核仁可以修复错误折叠的蛋白质
特性
代谢旺盛的细胞核仁大
在前期消失
功能
遗传物质贮存和复制的主要场所
细胞代谢和遗传的控制中心
细胞进行生命活动所必需的
证明
伞藻实验
题目
判断:核膜能保持核内遗传信息的复制不受细胞质的影响
比如调节蛋白,而且细胞核内遗传物质复制需要细胞质提供能量、原料
原核细胞
定义
没有核膜包被的细胞核
结构
唯一细胞器核糖体
遗传物质DNA存在于拟核区,质粒
与核糖体直接接触,边转录边翻译
质粒也是遗传物质
环状DNA
质膜
成分
与真核细胞基本相同
作用
细胞呼吸
有的能光合作用,向内折叠成好几层,含有光合色素
细胞壁
作用
保护细胞
维持细胞形状
成分
肽聚糖
荚膜
位置
细胞壁外
成分
多肽或多糖
作用
抵抗吞噬
致病性强
鞭毛
作用
运动器官
菌毛
作用
物质吸收
细胞溶胶
特点
大小
真核细胞的1/10
分裂方式
二分裂
变异类型
一般是基因突变
人类基因工程基因重组
是否遵循遗传规律
不遵循孟德尔遗传规律
举例
所有细菌
杆菌
螺旋菌
蓝藻(蓝细菌)
蓝细菌的质膜向内折叠,有利于细胞进行光合作用
支原体
无细胞壁(无细胞壁的不一定是动物)
衣原体
题目
判断:拟核中裸露的DNA不与蛋白质结合,有利于基因的表达
细胞的代谢
吸能反应和放能反应
光合作用
地位
植物绿色细胞中最重要的吸能反应(没叶绿体不是)
呼吸作用
地位
所有细胞中最重要的放能反应
纽带
腺苷三磷酸ATP
构成
核糖(戊糖)
腺苷(含氮碱基)
腺苷
3个磷酸基团
1个磷酸键+2个高能磷酸键
磷酸基团之间两个高能磷酸键
性质
水解放能多
不稳定
水解反应式
ATP—酶→Pi+ADP
ADP—酶→Pi+AMP
ATP产生的限制因素
O₂
ADP
磷酸
有机物
酶活性和数量
产生与消耗ATP的生理过程
肌肉收缩,神经细胞活动消耗ATP
生物发光(化学能直接转化成光能,效率100%)
有的吸能反应不需要ATP,比如ATP自身的合成
有的放能反应不产生ATP,比如水解反应都是放能反应,但是不产生ATP
特点
易于再生
所含能量不多,便于流通,“能量通货”
ATP分解为生命活动提供能量时需要水
物质出入细胞的方式
被动转运
简单扩散
定义
分子或离子从高浓度向低浓度(顺浓度梯度)运动的现象,水分子自由移动不是
性质
不需要能量
不需要载体蛋白
顺浓度梯度
举例
小分子
O₂
CO₂
H₂O
乙醇
脂溶性
甘油
脂肪酸
苯
转运速率影响因素
浓度差
渗透
定义
水分子通过膜的扩散作用
性质
不需要能量
不需要载体蛋白
条件
半透膜
定义
能透水分子,不透溶质
探究物质能否通过半透膜
烧杯内盛某溶液,漏斗内盛指示剂
根据哪边发生颜色反应来推断那种物质能通过半透膜
渗透压(浓度差)
方向
从水分子较多(低浓度,低渗透压)处向水分子较少(高浓度,高渗透压)处渗透
浓度越高,渗透压越高,吸水能力越强
渗透平衡(半透膜两侧水分子移动达到动态平衡)时,膜两边浓度不一定相等(物理压强抵消渗透压)
举例
植物细胞(已成熟,具有大液泡)
吸水
条件
细胞液浓度>外界溶液浓度
现象
质壁分离复原
膨胀但不涨破
失水
条件
细胞液浓度<外界溶液浓度
现象
质壁分离
原生质层与细胞壁间充斥的溶液是
外界溶液
质壁分离程度越大,细胞吸水能力越强
液泡如果有颜色的话,颜色会加深
可用质壁分离现象检测活细胞
存在叶绿体不会干扰观察质壁分离
平衡
不发生渗透,但有水分子跨膜运动
实验:观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原
细胞液浓度检测
能引起约50%细胞发生初始质壁分离的蔗糖浓度就是细胞液浓度
初始质壁分离
细胞的角隅处开始出现质膜及其以内部分离开细胞壁的状态
材料用具
0.3g/ml蔗糖溶液
为什么用0.3g/ml蔗糖溶液
很容易使洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离
短时间内对细胞伤害小
清水可使质壁分离复原
洋葱鳞片叶外表皮
为什么用洋葱鳞片叶外表皮
容易剥离
容易在显微镜下观察
吸水纸
作用
引流
镊子
作用
撕洋葱表皮
方法步骤
制作临时装片
在载玻片中央滴一滴水
用镊子撕取紫色洋葱外表皮(最好单层细胞)0.5cm
放在水滴中展平
观察质壁分离
先用低倍镜,再用高倍镜,能看见紫色大液泡和质膜紧紧地贴着细胞壁(细胞质看不见,叶绿体看得见)
在盖玻片一侧滴入0.3g/ml蔗糖溶液,另一侧用吸水纸吸水,重复几次
观察质壁分离复原
在盖玻片一侧滴水,另一侧用吸水纸吸水,重复几次
质壁分离自动复原的原理
溶质可通过半透膜(磷脂膜)
KON₃
尿素
甘油
乙二醇
葡萄糖
NaCl
浓度不是太高,细胞吸收外部溶质,内外渗透压逆转
易错
不需要额外设置对照组,自身前后对照
最开始的时候,紫色大液泡几乎占据整个细胞
不同细胞的细胞液浓度不同,质壁分离程度和位置可能不同
叶绿体的存在有利于实验现象的观察
红细胞
失水
条件
细胞质浓度>外界溶液浓度
现象
皱缩
吸水
条件
细胞质浓度<外界溶液浓度
现象
涨破
平衡
不发生渗透,但有水分子跨膜运动
转运速率影响因素
浓度差
(易化/协助/促进)扩散
举例
葡萄糖进入红细胞
性质
需要转运蛋白
1.由载体介导的易化扩散:葡萄糖、氨基酸等营养性物质的进出细胞就属于这种类型的易化扩散。以载体为中介的易化扩散有如下特点:①高度特异性;②有饱和现象;③有竞争性抑制。
2.由通道介导的易化扩散:通过通道扩散的物质主要是Na+、K+、Ca2+、Cl-等离子。通道具有一定的特异性,但它对离子的选择性没有载体蛋白那样严格。通道蛋白质的重要特点是,随着蛋白质分子构型的改变,它可以处于不同的功能状态。当它处于开放状态时,可以允许特定的离医学教`育网搜集整理子由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转移;当它处于关闭状态时,膜又变得对该种离子不能通透。
顺浓度梯度
不需要能量,所以是被动转运
速率远大于扩散,且具有饱和性
转运速率影响因素
通道蛋白的种类和数量,这是具有饱和性的原因
浓度差
主动转运
性质
需要能量
需要载体蛋白
逆浓度梯度
举例
小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐
葡萄糖进入红细胞外的其他细胞
氨基酸,核苷酸进入细胞
海水鱼的鳃将体内的盐排出
植物的根从土壤溶液中吸收离子
地位
细胞最重要的吸收或排出物质的方式
转运速率影响因素
载体蛋白的种类和数量
能量
温度
O₂浓度
胞吞胞吐
对象
液体
固体
举例
吞噬抗原
分泌蛋白分泌
胰岛素
消化酶
变形虫的摄食过程
性质
需要细胞内部提供能量
需要识别蛋白(细胞识别)
不穿过膜,但是属于跨膜运输
体现了细胞膜的流动性,能体现选择透性
不需要载体蛋白
转运蛋白分类
通道蛋白
易化扩散
载体蛋白
主动转运
易化扩散
注意转运蛋白具有特异性(只能转运一种物质),写名字的时候要说“XX转运蛋白”
题目
判断:利用洋葱根尖可以观察到质壁分离现象
洋葱根尖不仅仅包括根尖分生区,还有具有大液泡的伸长区、成熟区
判断:质壁分离和复原实验总共需要2次观察
至少要用三次,第一次是刚制好装片时用显微镜观察一次它的正常形态,第二次是滴加蔗糖溶液后观察一次它的质壁分离形态,第三次就是滴加清水后观察它的质壁分离复原形态
判断:载体蛋白转运过程中不依赖细胞膜的流动性
太绝对
物质跨膜运输的影响因素
物质浓度
O₂浓度
温度
探究物质跨膜运输的方式
酶
发现过程
18世纪末
意大利,斯帕兰扎尼
胃液中有一种能消化肉的物质
19世纪50年代
对酵母菌的研究使人们对酶有了进一步的认识
巴斯德
实验证实了酒精的产量与酵母菌的繁殖数量成正比
认为酒精发酵是酵母菌代谢活动的结果❌
李比希
认为酒精发酵仅仅是一种化学反应,与酵母菌的活动无关✅
1897
德国,毕希纳
证明促使酒精发酵的是酵母菌中的酶,而不是酵母菌
1926
美国,萨姆纳尔
得到脲酶结晶,发现酶的本质是蛋白质
20时间80年代
科学家发现极少数特殊的酶是RNA
化学本质
绝大多数酶是蛋白质
少数酶是RNA(rRNA不要写成tRNA)
催化过程
酶与底物结合,形成酶-底物复合物
这个复合物会发生一定的形状变化,使底物变成产物,从复合物上脱落
酶分子恢复原状
特性
高效性
和无机催化剂比较得出
作用机制
降低化学反应的活化能
实验:探究酶的催化效率
一组加入鲜肝匀浆或马铃薯匀浆,另一组加入二氧化锰
打开两个试管的橡胶塞,用点然后无明火的卫生香放在试管口处,观察现象
专一性
一种酶,只能催化一种或少数几种相似的底物反应
实验:探究酶的专一性
斐林试剂≠本尼迪特试剂
设置对照组的目的
说明淀粉和蔗糖不与本尼迪特试剂反应
说明淀粉和蔗糖不能自行发生水解
呈现轻度阳性反应的原因
不可能是蔗糖酶能水解淀粉这类
可能是蔗糖酶中混有淀粉酶
可能是试管没洗干净里面有微生物分解
实验思路
实验所用1%淀粉常加入一定量氯化钠
易变性(作用受许多因素的影响)
受温度,pH,各种化合物的影响
种类
按存在部位分
胞内酶
需氧呼吸酶
胞外酶
消化酶
按功能分
水解酶
解旋酶
DNA复制时,打开双链间的氢键
需要消耗ATP
不能让染色体解旋为染色质
核酸水解酶
艾弗里的肺炎双球菌转化实验
淀粉氨基酸的水解不需要ATP供能(在体外能反应)
合成酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
作用于单条链,催化核苷酸间缩聚,形成3',5'磷酸二酯键。
RNA聚合酶催化RNA的合成,其与DNA聚合酶有许多相同的催化特点:
①以DNA为模板;(RNA聚合酶也可以催化RNA复制)
②催化核苷酸通过聚合反应合成核酸;
③聚合反应是核苷酸形成3’,5’一磷酸二酯键的反应;
④以3’→5’方向阅读模板,5’→3’方向合成核酸;
基因工程工具酶
限制性核酸内切酶
具有特异性
DNA连接酶
不具有特异性
DNA聚合酶
用于PCR扩增
细胞工程工具酶
果胶酶
纤维素酶
胰蛋白酶
酶活性与酶促反应速率
酶作用的强弱可用酶活性表示
影响酶促反应速率的因素
温度
直接影响化学反应速率
与对酶活性的影响综合,得出最适温度
酶活性
温度
低温使酶的活性降低,但在适宜温度下可以恢复
高温会破坏酶的空间结构使之失活
大约0-40℃范围内,一般酶活性随温度的升高而升高
pH
过酸过碱都会使酶的空间结构遭到破坏而失活
实验:探究pH对过氧化氢酶的影响
材料用具
过氧化氢酶溶液
鲜肝匀浆
马铃薯匀浆
使细胞破裂释放出胞内酶
缓冲液
pH5.0
pH6.0
pH7.0
ph8.0
滤纸片
反应小室
注满水的托盘,25ml量筒
排水法
方法步骤
将滤纸片浸泡在过氧化氢酶溶液中1min
将滤纸片贴在反应小室内壁上,不要碰到瓶口
向反应小室加入缓冲液和H₂O₂溶液混合液,不碰到滤纸片
将反应小室旋转180°,用排水法收集产生的气体,并计时,分别读取0.5min和1min时的刻度
重复实验
辅酶
定义
辅助酶起作用的分子
原理
暂时与酶结合,使之更适合于底物分子结合。
或牢固结合在蛋白质分子上,帮助酶催化底物分子发生化学反应
化学本质
不是蛋白质
是某种维生素或维生素分子的一部分
底物与酶的接触面积
底物浓度
酶浓度
一般用酶促反应速率衡量酶的活性
单位时间内底物的减少量或产物的生成量
1g蔗糖酶在1min内能使多少克蔗糖水解,就代表蔗糖酶的活性是多少
题目
判断:活细胞一定能产生酶
成熟的哺乳动物红细胞不能
判断:酶活性为零时,酶促反应速率可能不为零
H₂O₂分解
判断:过氧化氢酶可以用来探究温度对酶活性的影响
温度对过氧化氢的分解速率影响大,因此不可以
填空:烘干含酶饲料时要特别注意_____,原因是_____
温度不能过高/酶可能变性失活
呼吸作用
概述
定义
细胞内进行的将有机物分解成无机物或者小分子有机物,并且释放出能量的过程
ATP分子中能量大约是葡萄糖分子中能量的1%
细胞呼吸是一系列有控制的氧化还原反应
需氧呼吸
总反应式
6H₂O+C₆H₁₂O₆+6O₂→6C₂O+12H₂O+能量
地位
细胞呼吸的主要方式
线粒体外膜与所有过程均无关
糖酵解
场所
细胞溶胶
反应物
葡萄糖(C₆H₁₂O₆)
生成物
丙酮酸(C₃H₄O₃)×2
ATP×2 (+放热,维持体温)
[H]×4
还原性辅酶NADH(氧化形式NAD⁺)
成分是核苷酸
柠檬酸循环
场所
线粒体基质(内膜内部的液体)
嵴(线粒体内膜)
反应物
丙酮酸×2
H₂O×6
生成物
CO₂×6
ATP×2(+放热)
[H]×20
过程
[C3]丙酮酸
[C2]
阶段一:脱去 CO₂×1 NADH×1,此过程不产生ATP
[C6]柠檬酸
与 [C4]草酰乙酸 合成
[C4]草酰乙酸
阶段二:脱去 CO₂×2 NADH×3 FADH₂×1,此过程产生1个ATP
特点
分布脱氢
每分子丙酮酸被分解都要消耗三个水分子
每个葡萄糖能让其运行两次,因为每个丙酮酸要先脱去一个CO₂才能开始下一步柠檬酸循环
电子传递链
定义
特殊分子携带氢和电子分别经过复杂的步骤传递给氧的过程
场所
线粒体内膜
反应物
O₂×6
[H]×24
生成物
ATP×26
H₂O×12
反应式
24[H]+6O₂→12H₂O+26ATP
厌氧呼吸
场所
全程在细胞溶胶中进行
产生的能量主要在有机物中,而非热能
乳酸发酵
总反应式
C₆H₁₂O₆→2CH₃CHOHCOOH+能量(2ATP)
发酵过程
第一阶段
糖酵解,产生能量
第二阶段
丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下被[H]还原成乳酸,无能量产生
对应生物
动物
乳酸菌
原核生物,只能进行厌氧呼吸
马铃薯块茎,甜菜块根,玉米胚(这些植物可以同时乳酸发酵和乙醇发酵)
乙醇发酵
总反应式
C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+能量(2ATP)
C₆H₁₂O₆转CO₂速率只有需氧呼吸的1/3
发酵过程
第一阶段
糖酵解,产生能量
第二阶段
丙酮酸先脱去CO₂形成乙醛,乙醛再被[H]还原为乙醇,无能量产生
对应生物
多数植物细胞
酵母菌
细胞呼吸的影响因素
内部
不同植物种类
旱生<水生
阴生<阳生
生长发育的不同时期
幼苗,开花期高
成熟,衰老期低
不同器官类型
生殖器官>营养器官
外部
温度
一定范围内,呼吸强度随温度升高而升高
应用
大棚蔬菜夜间适当降温
蔬果保鲜:零上低温(防冰冻)
O₂浓度
10%下两者都有,10%上只有需氧
应用
慢跑
松土
稻田排水,防止乙醇中毒
蔬果保鲜:低氧(防止厌氧呼吸导致腐烂)
用透气的纱布包扎伤口,防止破伤风杆菌等厌氧生物增殖
CO₂浓度
抑制细胞呼吸(可以从化学平衡角度分析)
应用
蔬果保鲜:适当增加CO₂
水
一定范围内,呼吸强度随含水量升高而升高
应用
种子保存
干燥
蔬果保鲜
低湿
题目
填空:癌细胞的呼吸方式
需氧呼吸+厌氧呼吸
填空:需氧呼吸中葡萄糖能量利用效率
30%
判断:丙酮酸被乳酸脱氢酶还原成乳酸
在乳酸脱氢酶的催化下,被[H]还原成乳酸
判断:糖酵解中将葡萄糖中的能量大部分以热能的形式散失用以维持体温
维持体温是对的,但是大部分能量在丙酮酸里,没有散失,同理也不能说释放的能量大多数储存在有机质中,释放的能量大多数以热能形式散失
判断:阻断电子传递链后,柠檬酸循环和糖酵解都不能继续
糖酵解可以继续,柠檬酸循环不可以
判断:所有细胞中最重要的放能反应是糖的氧化
糖的氧化过程叫做细胞呼吸
判断:H₂O中的氧与丙酮酸中的C结合生产CO₂
C是以CO₂形式在柠檬酸循环中脱去的,H₂O中的氧与[H]结合生成大量ATP
呼吸熵:放出CO₂/吸收O₂
脂质<1
糖类=1
光合作用
概述
总反应式
希尔反应
利用DCIP被还原的程度(蓝→无色)来反映叶绿体活力
观察叶绿体实验
幼嫩的黑藻叶片
能观察到胞质环流
自养生物和异养生物
自养生物
定义
能利用无机物合成有机物
举例
硝化细菌
绿色植物
猪笼草属于生产者,因为它不需要借助现成的有机质,可以自己生产
异养生物
定义
指的是不能自己合成有机物,必须以外源有机物为食物,通过分解氧化有机物来获取能量的生物
举例
过程
光反应
反应式
H₂O→2H⁺+2e⁻+1/2O₂+能量
NADP⁺+H⁺+2e⁻─酶→NADPH
ADP+Pi+能量(H⁺化学势能,内部浓度高)─酶→ATP
总反应式
12H2O+12NADP⁺+18ADP+18Pi→6O2+12NADPH+12H⁺+18ATP+18H2O
可见多产生了6分子水(不确定)
场所
类囊体膜(光合膜)
过程
水在光下裂解为H⁺、O₂、e⁻
水中的氢(H⁺+e⁻)在光下将NADP⁺还原为NADPH
最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体(光系统Ⅰ和光系统Ⅱ)中的电子被光激发的反应
光系统Ⅰ
光系统Ⅱ
类囊体膜中H⁺的来源
水在光下裂解产生
利用高能电子的能量从叶绿体基质中吸收
类囊体产生ATP的方法
积累H⁺电化学势能,再像水库发电一样利用ATP合成酶合成ATP
能量变化
光能→电能→ATP和NADPH中活跃的化学能
有关电子的叙述
电子的最终供体
H₂O
电子的载体
NADPH
电子的最终受体
NADP⁺
水光解的产物、光反应的产物
水光解的产物
H⁺、e⁻、O₂
光反应的产物
NADPH、ATP
碳(暗)反应
场所
叶绿体基质(类囊体外)
定义
二氧化碳还原为糖的一系列反应
总反应式
6CO2+18ATP+12H2O+12NADPH+12H⁺→C6H12O6+18ADP+18Pi+12NADP⁺
会产生水
过程
卡尔文循环
CO₂的固定
RuBP(核酮糖二磷酸)+CO₂→六碳分子
六碳分子→2个三碳酸分子(3-磷酸甘油酸)
三碳酸的还原
2个三碳酸+NADPH+ATP→2个三碳糖+NADP⁺+ADP+Pi
三碳糖(三碳糖磷酸)是CO₂进入卡尔文循环后形成的第一个糖,是碳反应的产物
RuBP的再生
5个三碳糖→3个RuBP
一个离开卡尔文循环
少部分在叶绿体内被利用
和淀粉相互转化
单向转化为氨基酸
和蛋白质相互转化
单向转化为脂质
绝大部分运到叶绿体外
形成蔗糖,并和三碳糖相互转化
或者直接细胞呼吸
根据负反馈原理,有机物(淀粉)的积累会抑制碳反应
卡尔文循环中的关键步骤是
三碳酸分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团,形成三碳糖
碳反应中会产生水
能量变化
ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
外界条件突变对光合作用的影响
光照
CO₂供应
由于化学平衡原理,也会间接影响光反应
在达到稳定的状态下,是光合速率越高,RuBP等的含量越高,与某条件突变无关
光合色素
分布
叶绿体的类囊体膜上
分类
叶绿素3/4
化学成分
含镁有机物
叶绿素a
颜色
蓝绿色
扩散速度
3
含量
1
叶绿素b
颜色
黄绿色
扩散速度
4
含量
2
类胡萝卜素1/4
化学成分
碳氢链
胡萝卜素
颜色
橙黄色
含量
4
扩散速度
1
叶黄素
颜色
黄色
扩散速度
2
含量
3
吸收光谱
横坐标
光波长
纵坐标
吸收光能的百分比(吸光率)
叶绿素主要吸收
蓝紫光,红光
类胡萝卜素主要吸收
蓝紫光
叶片颜色与色素
绿色
叶绿素最多,对绿光吸收最少
其他颜色
叶绿素不稳定,寒冷时易分解
叶绿素形成的条件
光照
过强/过弱都不行
温度
影响酶活性
矿质元素
Mg/N
遗传
白化苗
红色
花青素合成多,呈红色
黄色
类胡萝卜素较稳定,不易分解
实验:光合色素的提取和分离
分离方法
纸层析法
材料用具
新鲜菠菜叶
研钵
提取液
95%乙醇
层析液
乙醚/石油醚
色素在层析液中的溶解度越高,扩散速度越快
SiO₂
增加杵棒和研钵间的摩擦力,破坏细胞结构,使研磨更充分
CaCO₃
防止研磨过程中叶绿素被草酸破坏
定性滤纸
干燥过
剪去两角
防止层析液在滤纸边缘扩散过快
用铅笔在要滴滤液的地方划线
对提取液、层析液的要求
提取液能溶解色素就行
层析液可能需要挥发性
两者不能相同
毛细吸管
方法步骤
烘干
减少水分
剪碎
研磨
迅速,充分
过滤收集
用单层尼龙布过滤
用棉塞塞紧试管口
点样
用毛细吸管沿铅笔细线均匀画
细而直
使色素的起点相同
待干燥后重复画两三次
使色素足够多
分离
大试管中倒入层析液,放入滤纸条,盖上软木塞
滤液细线要高于层析液液面
防止色素溶解在层析液中
塞上软木塞
防止有毒的层析液挥发
在滤纸条上的分布
色素的多少主要通过宽度来判别,其次是颜色深浅
在滤纸条上最近的两条色素带是
叶绿素a和叶绿素b
在滤纸条上最远的两条色素带是
胡萝卜素和叶黄素
色素带较淡的原因
研磨不充分
乙醇加入太多
未加入CaCO₃
色素带重叠的原因
画滤液线时未经干燥处理,这样划出的滤液不能达到细、齐的要求,使色素扩散不一致而发生色素重叠现象
滤液细线画直就是为了防止色素带的重叠;增加色素量,使色素带的颜色更深一些
色素带消失的原因
层析液没及滤液细线,色素会溶解于层析液中,无色素带出现
光合速率(光合强度)
定义
单位面积单位时间进行了多少光合作用(O₂释放量、CO₂消耗量、干重增加量)
分类
表观/净光合速率
特殊字眼
有机物积累
CO₂吸收
O₂释放
真正/实际/总光合速率
特殊字眼
有机物产生/制造
CO₂固定/同化
O₂产生/制造
表观+呼吸=真正
影响因素
外部
光照
光强
光补偿点
呼吸作用与光合作用达到CO₂平衡
此时植物无法生长发育(有夜呼吸存在)
光饱和点
光强增加到一定值后,植物的光合作用强度不再增加,这时的光强度成为光饱和点
使植物达到最大光合速率的最低光强
与光饱和点有关的因素
外部
CO2浓度
温度
内部
植物品种
叶片的厚薄
单位面积叶绿素的含量
光饱和点和光补偿点的移动
阳生植物的光饱和点和光补偿点比阴生植物高
呼吸速率增加时,光补偿点升高(反之变低),光饱和点不变
呼吸速率基本不变,光合速率下降时,光补偿点变高(反之变低),光饱和点变高
除非是图象题,否则不要回答向左向右移动,要回答降低/升高
光照过强可能导致气孔关闭,光合速率下降
做探究光强对光合速率影响的实验时,最好用冷光灯(而不是白炽灯),或者说在白炽灯前放一个水箱来隔热,减少温度对实验的影响
光质
红光和蓝紫光最好
实验室控制光质的方法
使用带颜色的玻璃
温度
温带植物最适温度
25℃
温带植物0℃下
可能完全停止
可能十分微弱
C-4植物热限温度
50-60℃
C-4植物的最适温度
40-45℃
C-3植物热限温度
40℃以下
耐寒植物冷限温度
与植物组织冰点很接近,约-5~-3℃
地衣冷限
-20℃
直接影响酶活性
CO₂浓度
CO₂补偿点
CO₂饱和点
一般为0.1%,而大气中仅有0.035%
浓度过高可能导致CO₂中毒
O₂浓度(影响光呼吸)
水、矿质元素的含量
内部
光合色素含量
植物种类
C-4植物介绍
具有两种光合细胞
叶肉细胞
固定CO₂形成四碳酸,传递给维管束鞘细胞
维管束鞘细胞
四碳酸脱去CO₂,进行正常的卡尔文循环
维管束鞘细胞中的CO₂含量提高,抑制光呼吸
图示
好处
在高温高光强的情况下,光能转化效率是C-3植物的两倍,且无午休现象
举例
高粱,甘蔗,玉米
各种有关化合物的含量,如NADPH、ATP
酶活性、数量
各因素间存在木桶效应,必须要改变限制因素才行
光合速率的测定
以气体体积变化为测量指标
液滴移动法
氧电极测氧装置
CO₂传感器
以有机物变化量为测量指标
半叶法
题目
判断:叶绿体基质中不含蔗糖
判断:研磨时加入CaCO₃的目的是为了防止叶绿体内各种色素被酸性物质破坏
只是为了防止叶绿素被破坏,胡萝卜素分子比较耐酸
判断:若植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度会上升,光合速率会下降
可以通过化学反应速率原理解释
判断:所有植物细胞中最重要的吸能反映是光合作用
×必须是绿色植物细胞
填空:气温降低时幼苗叶片会发黄,最主要的原因是____
叶绿素的合成速度变慢或停止,类胡萝卜素的颜色显露出来
填空:若用不同波长的光照射叶绿素a提取液,测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率,可绘制出该色素的____
吸收光谱
填空:给植物提供C¹⁸O₂,释放的O₂中含¹⁸O的原因是
C¹⁸O₂经过光合作用产生H₂¹⁸O,然后H₂¹⁸O又经过光反应产生¹⁸O₂
与呼吸作用无关
根据化学平衡原理考虑
填空:补红光后,黄瓜叶片细胞的叶绿体内的基粒数减少,但光合速率不降反升,其原因是____
补红光后,类囊体膜上光合色素的种类、含量、比例被改变
填空:RuBP在黑暗时维持较低水平的主要原因
缺乏光反应产生的ATP、NADPH,三碳酸不能被还原为RuBP
细胞的增殖和分化
细胞的增殖
有丝分裂
细胞周期
分裂间期
间隙期
G1期
细胞周期的开始
合成DNA所需蛋白质的合成
各种酶
核糖体的增生
G2期
DNA合成终止
仍然有RNA和相关蛋白质(微管蛋白)的合成
已有一对中心体
细胞体积增大
存在姐妹染色单体
S期
DNA合成(分裂间期中最重要的变化)
通常只要DNA合成一开始,细胞增殖活动就会进行下去,直到分成两个子细胞
DNA分子结构稳定性较低
间期细胞是否可以进行转录?翻译?
是/是
分裂期
M期
细胞核的分裂
前期
染色质螺旋缠绕形成染色体
最明显的变化
染色体散乱排列
染色体在显微镜下清晰可见
较晚的时候出现了由丝状纤维(纺锤丝)组成的纺锤体
动物由中心体发出
植物由细胞两极直接发出
秋水仙素作用于前期,阻止纺锤体形成
低温也能抑制纺锤体形成
核膜解体形成分散的小泡,这些小泡在有丝分裂整个过程中都可以看到,核仁消失
中心体复制并移向细胞两极
中期
染色体继续凝聚变短,排列在细胞中央的赤道面上
染色体缩短到最小的程度,最便于观察和研究
每个着丝粒都连接着两极发出的纺锤丝(减Ⅰ时只连一极)
着丝粒整齐排列在赤道板(面/核板)上
后期
着丝粒分离(在酶的作用下自动分裂,与纺锤丝牵拉无关)
染色体数目翻倍,一套染色体变成完全相同的两套
染色体以相同的速率被纺锤丝拉向两极
两极之间的距离加大
低温诱导使染色体加倍,作用于后期
末期
染色体解螺旋
核膜核仁重新形成
纺锤体消失
植物末期细胞的中部会出现大量单位膜包被的囊泡
四个时期间没有明显的界限
各种数量变化情况
变化的原因只有三个
DNA复制
着丝粒分裂
细胞分裂
胞质分裂
时期
后期或末期
植物
细胞中出现许多囊泡形成的细胞板,以后发展成为新的细胞壁
动物
在赤道面上向内凹陷,形成环沟,最后缢裂
细胞质(细胞器)数量会增加,然后随机分配,除了中心体
细胞是否可以进行转录?翻译?
是(叶绿体或者线粒体,染色体不能转录)/是
细胞周期具有一系列检验点,只有满足相应条件的细胞才会前往下一时期
分裂完成后子细胞的去向
继续分裂
举例
人体皮肤生发层细胞
植物的形成层细胞
根尖分生区细胞
芽的顶端分生组织
免疫记忆细胞
暂时停止分裂(G0期细胞)
G0期细胞也称休眠细胞,这些细胞可暂时脱离细胞周期,暂不分裂,不进行增殖,但在适当刺激下可重新进入细胞周期。
举例
如淋巴细胞、肝、肾细胞、休眠的种子细胞
细胞分化
参与有丝分裂的细胞器
核糖体
合成蛋白质
中心体
纺锤体形成有关
高尔基体
植物细胞壁形成有关
线粒体
能量
实验:细胞有丝分裂观察
材料用具
洋葱(可用蒜、葱代替)
解离液
质量分数为10%的盐酸
有时混合酒精使用,酒精的作用是固定
碱性染料
0.01g/mL龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液
方法步骤
洋葱根尖培养
注意经常换水
待根长1-5cm时取生长健壮的根尖
装片制作
取材
根尖2-3mm
剪取太长的后果
分生区细胞所占比例太小,而不容易在视野中找到
解离
会使细胞死亡
室温下解离10-15min
目的
使植物细胞之间的果胶质层松散,细胞容易分开
漂洗
待根尖变软后,用镊子取出
放入有水的培养皿中漂洗10min
目的
防止细胞结构被盐酸破坏
防止碱性染料与盐酸反应
染色
用镊子压扁后,滴一滴0.01g/mL龙胆紫溶液
染色1-2min,使染色质着色
制片
盖上盖玻片,随后用手指轻压盖玻片,再覆盖上滤纸
用橡皮或笔端轻轻敲击盖玻片几下,使细胞分散开
观察
低倍物镜观察找到分生区细胞(细胞呈正方形,排列紧密)
高倍镜观察,看清细胞的物像
先找中期,慢慢移动装片,以便完整地观察各个时期的细胞
注意细胞是死的,所有动态的描述都是错的
比如细胞板扩展、着丝粒分裂、纺锤丝牵拉等
题目
判断:G2期细胞中已存在染色单体和一对中心体
高等植物无中心体
判断:前期时纺锤体的出现早于核膜的解体
不分前后
判断:染色体解螺旋与分裂成两个细胞不分前后
判断:前期细胞细胞核未解体时,已可观察到染色体(染色体出现的时间早于核膜解体)
核膜是透明的
判断:有丝分裂使得细胞中的遗传物质被精确均分
考虑线粒体、叶绿体
判断:G1期和G2期合成的蛋白质均不一样
判断:若抑制tRNA功能,则细胞周期各阶段都可能会受到影响
判断:细胞分裂间期可以清晰地观察到核仁
填空:时期判断
染色单体形成
间期
纺锤体消失
末期
自由组合时期
中期、后期都有说法
填空:有丝分裂中期利于制作染色体组型的原因
染色体都缩短到最小的程度,不是因为它们排列在赤道面上
填空:有丝分裂的意义
将清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
保证了亲代细胞和子代细胞之间遗传性状的稳定性
减数分裂
过程
进行减数分裂的细胞不具有细胞周期
间期
减数分裂总共一个间期,两次分裂
减数第一次分裂(MⅠ期)
前期Ⅰ
同源染色体发生联会形成四分体
四分体的数量是体细胞染色体数的一半
同源染色体上,非姐妹染色单体间,可能发生交叉互换
杂合体若发生片段交换,产生的四个生殖细胞的基因组成均不同
显微镜下发现染色体交叉,这是结果,原因是互换
实现了染色体上非等位基因的重新组合
不是等位基因的重组
重组型配子指在减数分裂过程中同源染色体之间发生染色体部分片段发生交换而重组形成的配子
中期Ⅰ
各对同源染色体排列在细胞中央赤道面上
同源染色体的着丝粒分别与从细胞相对的两极发出的纺锤丝相连
后期Ⅰ
同源染色体分离
四分体消失
末期Ⅰ
染色体解螺旋,散乱分布在细胞中
减数第二次分裂(MⅡ期)
前期Ⅱ
中期Ⅱ
后期Ⅱ
着丝粒分裂,染色单体分开。染色体数目暂时加倍
末期Ⅱ
染色体解螺旋
意义
保持生物染色体数目的恒定
为生物的变异提供了可能,有利于生物对环境的适应和进化
精子与卵细胞的形成
原始生殖细胞指精原/卵原细胞
卵原细胞最多产生1种配子,精原细胞最多4种,不管它可能产生多少种组合(如果发生片段交换但是图中没有标出基因不同,也算不同类型配子)
实验:减数分裂模型的制作
把颜色和长短一样的两个染色单体并排放在一起,在染色单体中部用一根铁丝把它们扎起来
铁丝代表着丝粒
总共是2个四分体,4条染色体,8条染色单体
表示不同的染色体可以用大小不一、颜色不一等方式
总共画三个纺锤体,后两个与第一个垂直
题目
判断:若洋葱根尖分生区细胞中由一个着丝粒相连的两条染色单体所携带的基因不完全相同,原因可能是基因突变或交叉互换
有丝分裂不会发生交叉互换
判断:若细胞发生了交叉互换则一定发生了等位基因的互换
可能是相同基因的互换
其他细胞分裂方式
二分裂
原核生物
无丝分裂
蛙红细胞
细胞的分化、衰老、凋亡
细胞分化
概念
细胞(不止受精卵)后代在形态,结构和功能上发生差异的过程
特征
持久性
普遍性
稳定性
不可逆性
自然条件下不会发生脱分化,人为可实现脱分化
意义
生物体的正常发育,是细胞在分化过程中受到高度精巧的严格控制下发生的
原因
根本原因
部分基因选择性表达(有些基因一定表达)
直接原因
蛋白质种类,数量有差异
癌细胞
特征
无限增殖(最重要)
一般细胞只能分裂50~60次
癌细胞的分裂次数无限
具有异体致瘤性
形态结构发生了显著的变化
遗传物质会发生变化(一般细胞分化不会变化)
缺少粘连蛋白(一种糖蛋白),容易在组织间转移
致癌因素
物理
辐射,射线
化学
重金属
生物
病毒(如劳氏肉瘤病毒)
原癌基因和致癌基因
有5-6个
不是等位基因
存在于所有体细胞中
原癌基因和抑癌基因同时发生突变,也不一定会致癌
可以看做是细胞异常分化的结果,可逆转成正常细胞
细胞的全能性
细胞衰老
特征
生化
多种(不是所有)酶活性降低
呼吸减慢
细胞膜通透性改变,运输物质受阻
形态结构
细胞体积变小
细胞核,线粒体体积增大
核膜不断内折
线粒体数量减少
染色体收缩
特点
是由基因决定的,必然发生的
多细胞生物个体衰老与细胞衰老并不同步
细胞凋亡(编程性细胞死亡)
目标
衰老细胞
异常细胞
多余的无用细胞
举例
健康成人体内的骨髓和肠中,每小时约有10亿个细胞凋亡
肠粘膜细胞的寿命为3天 肝细胞寿命为500天 脑与骨髓里的神经细胞的寿命有几十年,同人体寿命几乎相等 血液中的红细胞的寿命有120天 白细胞的寿命只有9天 血小板的寿命只有4天
人胚胎发育过程中过量神经细胞的凋亡
单性植物中花器官的退化
植物体内通气组织的形成
意义
维持内部稳定
细胞坏死与细胞凋亡的区别
从机制上看
由基因控制,编程性死亡
不受基因控制,由不利因素影响造成
从方式上看
被动
主动
从结果上看
不利,伤害周围细胞,引发炎症
有利
题目
判断:细胞衰老过程先发生生理和生化的变化,最后发生形态和结构的变化
书本原话
判断:细胞分化、衰老、癌变都会导致细胞形态、结构和功能发生变化
判断:细胞凋亡,形态结构改变,有新蛋白质的合成
由于细胞凋亡涉及基因的选择性表达,所以一定有新蛋白质合成
判断:高度分化的细胞执行特定的功能,不能分裂增殖
肝细胞是例外
填空:人的免疫系统具有____癌细胞的功能
监控、清除
必修二:遗传与进化
孟德尔定律
分离定律
实质
控制一对相对性状的两个不同的等位基因,各自独立,互不沾染,在形成配子时,随同源染色体分离而彼此分离,分别进入不同的配子中
结果是,一半的配子带有一种等位基因,另一半的配子带有另一种等位基因
发生时间
减Ⅰ后期(和自由组合同时发生)
适用范围
真核生物
有性生殖
细胞核遗传
必须是由一对等位基因控制的一对相对性状
性状分离
对性状分离现象的解释
生物的性状由遗传因子(基因)控制
体细胞中的基因成对存在
形成配子时,成对的基因彼此分离,进入不同的配子
关键:F₁产生的两种类型的配子数目相等
验证方法
单倍体育种
直观证据:糯性/非糯性水稻用析碘液处理
糯性
含支链淀粉
呈红褐色
非糯性
含直链淀粉
呈蓝黑色
不是指雌雄配子相等,而是指含有不同等位基因的配子在雌雄配子中分别都是1:1
受精时,雌雄配子的结合是随机的
雄配子远多于雌配子
父本产生的都是雄配子,母本产生的都是雌配子
体现出特定性状分离比所需的条件
只受一对等位基因控制且为完全显性
每一代不同类型的配子都能发育良好,且不同配子结合机会相同
不存在显性致死或者隐性致死
所有后代的存活几率相同
供实验的群体要大
假说-演绎法
应用
指导杂交育种
优良性状为显性
杂合子连续自交,直到不发生性状分离为止,收集性状不发生分离的植株上的种子
优良性状为隐性
一旦出现就能稳定遗传
优良性状为杂合子
具有相对性状的亲本杂交,每年都要制种
禁止近亲结婚的原因
正确解释某些遗传现象(如无中生有)
题目
判断:Aa自交后代出现隐性性状是由于基因重组
这是分离定律,不是基因重组。基因重组一定是两对以上非等位基因重新组合
判断:复等位基因不遵循分离定律
自由组合定律
实质
等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合,即两对基因分离和组合是互不干扰的
时间
前期Ⅰ
性状分离比
两对性状均为一个杂合子一个隐性纯合子
1:1:1:1
一对性状为杂合子和隐性纯合子,一对性状均为杂合子
3:3:1:1
两对性状均为杂合子
9:3:3:1的变式
9:7
9:3:4
9:6:1
15:1
1:4:6:4:1
14:1:1是不是基因工程插进同一个染色体了
基因互作
互补
修饰
上位
重叠
与分离定律的比较
实验:模拟两对相对性状测交
一对相对性状的杂交实验
从雄1信封内抽1张,从雌1信封中抽1张
模拟F1产生配子
将这两张来自不同性别的卡片组合,记录后放回原信封内
模拟受精作用
两对相对性状的杂交实验
从雄1、雄2信封中各随机抽取1张,组合在一起;从雌1、雌2信封中各随机抽取1张,组合在一起。分别代表雌雄个体配子的基因型
模拟F1产生配子
将来自不同性别的4张卡片组合,记录后放回原信封内
模拟受精作用
雄1、雌1内卡片字母相同,雄2、雌2内也相同
在雄1,雌1中各放入10y,10Y,错误
实验中不能用小球代替卡片,因为小球容易滚落丢失
孟德尔遗传实验的科学方法
豌豆做杂交实验材料的优点
生长周期较短
花冠形状便于人工去雄
有多个稳定的,可区分的性状
豌豆成熟后豆粒都留在豆荚中,便于观察和计数
豌豆是自花闭花授粉植物,授粉时无外来花粉干扰,便于形成纯种
人工异花授粉步骤
人工去雄
在花粉尚未成熟时将花瓣掰开,用镊子除去全部雄蕊
XY/ZW决定型的植株对母本不需要进行人工去雄的原因
雌雄异株,植株不会自花授粉
套袋
人工授粉
再套袋
挂上标签以便识别
遗传学基本概念
交配类
杂交
含义
基因型不同个体间的交配
作用
将不同优良性状集中在一起,得到新品种
探索控制生物性状的基因的传递规律
自交
含义
植物的自花授粉(包括同株异花)
动物基因型相同个体的交配
作用
用于高等植物纯合子杂合子的鉴定
不断提高种群中纯合子的比例
测交
含义
一种特殊的杂交,杂合子与隐性纯合子杂交
作用
验证遗传基本规律理论解释的正确性
用于高等动物纯合子杂合子的鉴定
正交与反交
含义
相对概念,正交中的父本性状是反交中的母本性状
作用
检验是细胞核遗传还是细胞质遗传
检验是常染色体遗传还是性染色体遗传
回交
含义
自代与亲代杂交
作用
积累优良性状
基因类
相同基因不是等位基因
性状类
相对性状
同种生物同一性状的不同表现形式
完全显性
不完全显性
子代的性状不同于亲本,为中间类型
举例
金鱼草花色
共显性
基因互不遮盖,两个亲本的性状在子代都有体现
举例
人类的ABO血型
红牛和黄牛生下兼有红毛和黄毛的牛(褐色)
个体类
基因型
表现型
杂合子
纯合子
XⁿY属于纯合体
染色体与遗传
遗传的分子基础
人类对遗传物质的探索过程
染色体
组成
DNA
少量RNA
蛋白质
组蛋白,核小体内的蛋白
核心组蛋白
连接组蛋白
只在S期合成
原核细胞没有组蛋白,因为没有染色体
非组蛋白(酶)
在整个细胞周期都合成,帮助DNA折叠
功能
遗传物质的主要载体
分类
端着丝粒
有的时候会和姐妹染色单体分开后的东西混着出题
近端着丝粒
中间着丝粒
肺炎双球菌的转化实验
实验材料
肺炎双球菌
S型
光滑
有多糖类的胶状荚膜
R型
粗糙
无荚膜
小鼠
活体细菌转化实验
过程
结论
加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌
离体细菌转化实验
目的
探究S型细菌中的“转化因子”是DNA/蛋白质/多糖
过程
S菌的物质不能完全分离
一定要从活菌中直接提取的原因是需要多糖荚膜、蛋白质、DNA具有活性
结论
S型细菌的DNA是使R型细菌产生遗传变异的物质
DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
DNA是主要遗传物质❌
后续的实验证明了DNA纯度越高,转化效率越高
实验分析
转化后形成的S型细菌性状可以遗传下去说明
S型菌的DNA是遗传物质
为什么加热杀死S型菌后R型菌仍然能转化
在一定的温度范围内,加热不会导致DNA变性
DNA热稳定性较高,加热只使氢键断裂,双螺旋结构被解旋,若慢慢冷却,分离的单链可以恢复双螺旋结构
R型菌转化成S型菌的变异类型
基因重组
发生转化的只是少部分R型菌
判断:R型死菌与S型活菌混合也能发生转化
R型菌没有相关转化因子
判断:转化得到的S型菌后代都是S型菌
判断:若用核酶处理S型菌的DNA,再与R型菌混合,结果是部分R型菌转化为S型菌
核酶是指RNA,无法水解DNA
判断:R型菌转化得到的S型菌与提供DNA的S型菌的遗传物质完全相同
T2噬菌体侵染细菌的实验
实验材料
T2噬菌体
结构
蛋白质外壳
含元素S
DNA
含元素P
增殖方式
大肠杆菌
实验方法
放射性同位素标记法
实验过程
标记T2噬菌体
用含³⁵S/³²P的培养基培养出含³⁵S/³²P的大肠杆菌
用含³⁵S/³²P的大肠杆菌培养出含³⁵S/³²P的噬菌体
带标记的T2噬菌体感染细菌
将噬菌体与细菌混合
在搅拌器中搅拌
离心,检测放射性同位素
含³⁵S放射性检测
悬浮液放射性高
沉淀物放射性低
沉淀物中有放射性的原因
搅拌不充分,少量含³⁵S的噬菌体吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀中
悬浮液中放射性高的原因
蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,离心后存在于悬浮液中
含³²P放射性检测
悬浮液放射性低
沉淀物放射性高
能在子代噬菌体中检测到³²P
悬浮液中有放射性的原因
保温时间过短
一部分噬菌体还没有侵入大肠杆菌细胞,经离心后分布于悬浮液中
保温时间过长
噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于悬浮液中
各种操作对应的结论展示
保温时间短——噬菌体未完全侵染
保温时间长——大肠杆菌裂解,子代释放
搅拌——使蛋白质外壳和大肠杆菌分离
离心——使溶液分层
实验结论
DNA是遗传物质
不能证明蛋白质不是遗传物质
题目
判断:本实验中32P标记的噬菌体侵染时,搅拌时间长短不会对实验结果造成影响
搅拌只是把蛋白质外壳与细菌分开
判断:噬菌体侵染细菌的实验需要用到被标记的大肠杆菌
这是两个不同实验,被标记的大肠杆菌是用来得到被标记的细菌的,不属于这个实验
判断:T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
烟草花叶病毒的感染和重组实验
烟草花叶病毒
名称缩写
TMV
HRV
遗传物质
RNA
烟草花叶病毒对烟草叶片细胞的感染实验
过程
结论
在只有RNA没有DNA的病毒中,RNA是遗传物质
病毒重建及感染实验
过程
结论
重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系
探究结论
DNA是主要的遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是DNA
少部分生物(病毒)的遗传物质是RNA
RNA病毒举例
SARS病毒
烟草花叶病毒TMV
小儿麻痹症病毒
脑炎病毒
流感病毒
艾滋病病毒
劳氏肉瘤病毒
逆转录
RNA病毒多还是DNA病毒多
所有RNA病毒都是逆转录病毒?
题目
判断:肺炎双球菌转化实验中,转移到R型菌内的DNA片段表达的产物是荚膜多糖
DNA表达的产物一定是蛋白质
判断:用DNA链接酶处理过的S型菌DNA能将R型菌转化为S型菌
DNA链接酶对DNA活性无影响
DNA分子的结构和复制
分子结构
DNA分子特点
多样性
n个碱基对能构成4ⁿ种顺序
特异性
特异的碱基序列
稳定性
磷酸与脱氧核糖交替的顺序不变
碱基对构成方式不变
DNA(脱氧核糖核酸)的基本单位
脱氧核苷酸
磷酸基团
脱氧核苷
脱氧核糖
碱基
A腺嘌呤
G鸟嘌呤
嘌呤含有两个环;注意氢键数
C胞嘧啶
T胸腺嘧啶
空间结构
双螺旋结构模型
提出者
沃森、克里克
分类
主链(基本骨架)
反向平行
位于双螺旋结构外侧
相对稳定
碱基
由氢键相连
遵循碱基互补配对原则
碱基比率和碱基序列可变
卡伽夫法则
嘌呤数(A+C)等于嘧啶数(T+G)但A+T≠C+G
跟碱基配对原则是两码事
易错
每个DNA分子有两个游离的磷酸基团(环状除外)
磷酸之间不直接相连
磷酸二酯键连核糖的是5'端,连接磷酸基团的是3'端
DNA分子能准确进行复制的原因是由于DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供精确的模板
实验:探究DNA的复制过程
实验思路
15N不含放射性
形成不同密度带
题目
判断:本实验要对大肠杆菌做密度梯度超速离心和分析
对大肠杆菌中提取的DNA 进行密度梯度超速离心
DNA复制
场所
真核细胞
细胞核
线粒体
叶绿体
原核细胞
拟核
质粒
凡是有DNA的地方均可以发生DNA复制
条件
模板
DNA分子的2条链
酶
解旋酶
DNA聚合酶
原料
游离的四种脱氧核苷酸
能量
ATP供能
意义
使遗传信息从亲代传到子代,保证了前后代遗传信息的连续性
特点
过程特点
边解旋边复制
多起点双向复制
结果特点
半保留复制
新合成每个DNA分子都保留原来DNA分子的一条链
遵循原则
碱基互补配对原则
碱基互补配对方式(共6种)
DNA-DNA
A-T
T-A
C-G
G-C
DNA-RNA
A-U
T-A
C-G
G-C
RNA-DNA
U-A
A-T
G-C
C-G
RNA-RNA
A-U
U-A
C-G
G-C
影响DNA复制的外界因素
ATP
酶活性
细胞呼吸O₂浓度
酶活性
温度
pH
题目
判断:DNA彻底分解后的产物有6种
若某DNA分子中某个脱氧核苷酸发生了改变,则该DNA分子结构发生了变化
DNA分子结构包括化学结构、空间结构
判断:亲代DNA通过复制在子代中表达遗传信息
携带遗传信息
判断:探究DNA的复制过程,需要将细菌中的DNA分离出来再做密度梯度超速离心和分析
2N=6的含义
两倍体,体细胞中染色体个数6个
DNA复制n次产生2ⁿ-1个DNA,第n次复制产生2ⁿ⁻¹个DNA
DNA单链,DNA分子,染色体和染色单体在分裂过程中的关系
遗传信息的表达
RNA种类
mRNA
将遗传信息从细胞核传递到细胞质中
同一个体,细胞的多样性的根本原因是mRNA的多样性
tRNA
转运氨基酸,识别密码子
含有氢键
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
rRNA
核糖体组成成分,一种核酶
在细胞中含量最多
遗传信息的转录与翻译
转录
场所
主要是细胞核
叶绿体,线粒体里也有
模板
对于某一个特定基因只有一条模板链
对于一整条DNA,两条链都有机会作为模板链
原料
4种游离的核糖核苷酸
能量
ATP供能
酶
RNA聚合酶
判断移动方向
与转录进行方向相同
游离核苷酸添加的方向
作用
解旋:催化氢键断裂
会解旋包括一个或者几个基因的DNA片段
催化RNA合成:合成磷酸二酯键
重新催化形成DNA双螺旋
过程
边解旋边转录
DNA模板链和编码链
模板链会形成DNA-RNA杂交区域
一个基因只有一条链是模版链,但是整条染色体两条链都有机会做模版链
关于mRNA的加工
加工场所
细胞核内
原核生物与真核生物的区别
原核生物边转录边翻译,mRNA不经过加工
真核生物的mRNA加工前具有外显子和内含子
外显子片段被保留
内含子片段被剪切
真核生物的基因给原核生物表达要逆转录成熟mRNA
翻译
模板
mRNA
若mRNA形成双链则翻译被抑制
场所
核糖体
原料
20种氨基酸
能量
ATP供能
酶
rRNA
过程
原核生物边转录边翻译,mRNA不经过加工
多聚核糖体:多个核糖体串联在一个mRNA上各自合成肽链,大大增加了翻译效率
题目
判断:转录时所需的RNA聚合酶是相同的
真核细胞有3种不同的RNA聚合酶,分别对应不同的启动部位
判断:真核生物细胞内可能会出现转录未结束核糖体就和mRNA结合进行翻译的现象
线粒体、叶绿体
判断:翻译过程中,识别mRNA上的遗传密码的是tRNA上的反密码子
核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的密码
判断:mRNA上所含的密码子均能在tRNA上找到对应的反密码子
起始密码除外
遗传密码与中心法则
概念区分
遗传信息
位置
在DNA上,RNA病毒除外
作用
间接决定着蛋白质中氨基酸的排列顺序
决定性状
遗传密码(密码子)
定义
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基
作用
直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序
分类
终止密码子
3个(UAA/UAG/UGA)
不编码氨基酸,没有对应的反密码子
决定氨基酸的密码子
普通
59个
简并性
除了色氨酸外,大多数氨基酸有两个以上的遗传密码
除少数密码子外,生物界的遗传密码是统一的
特殊
2个起始密码(AUG/GUG)
AUG编码什么
甲硫氨酸
GUG编码什么
缬氨酸
在细菌中,它们都编码
甲酰甲硫氨酸
反密码子
位置
在tRNA上
作用
识别密码子序列,运输相应氨基酸
理论上不是61种
起始密码
位置
mRNA上
启动子
位置
DNA上
中心法则
提出者
克里克
内容
遗传信息由DNA传递到RNA
由RNA决定蛋白质的特异性
蛋白质是生物性状的体现者
生理过程准确进行的原因
精确的模板
严格有序的碱基互补配对关系
题目
判断:劳氏肉瘤病毒RNA在逆转录酶催化下合成自身的遗传物质
自身遗传物质是RNA
基因
定义
基因是一段有功能的核酸
在大多数生物中是一段DNA,只在RNA病毒中是一段RNA
编码区与非编码区
原核细胞的基因的结构
原核基因:编码区全部编码蛋白质
真核基因:编码区分为外显子和内含子,只有外显子能编码蛋白质
编码区:能转录响应的信使RNA,进而指导蛋白质的合成
非编码区:不能转录为信使RNA,不能编码蛋白质
有调控遗传信息表达的核苷酸序列
最重要的是有位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点
真核细胞的基因结构
非编码区:有调控作用的核苷酸序列,包括位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点
编码区:特点:间隔的、不连续的
包括:外显子:能编码蛋白质的序列 内含子:不能编码蛋白质序列
任何一个基因(除了基因工程人工合成的基因)都一定含有编码区和非编码区
与性状的关系
控制性状的途径
直接途径
原理
通过合成蛋白质直接体现性状
举例
囊性纤维病
镰刀形细胞贫血症
间接途径
原理
通过合成酶控制细胞代谢从而控制生物性状
举例
白化病
豌豆粒型
一般而言,一个基因决定一种性状
有时一种性状受到多个基因的影响
有些基因可影响多种性状
性状受环境影响,基因型相同表现型可能不同,表现型相同基因型可能不同
题目
判断:线粒体、叶绿体是基因载体
线粒体叶绿体属于细胞质遗传的主要物质,所以线粒体和叶绿体是基因的载体
判断:等位基因A、a控制不同的性状
控制的是相对性状,同一性状的不同表现
判断:一个基因只参与生物体一个性状的控制
可能参与多个
判断:细胞分裂素延迟植物衰老与基因的作用有关
细胞分裂素的合成过程受基因控制合成的相关酶调控
判断:包括人在内的所有生物只用一套基本的遗传密码
判断:真核细胞一个基因经转录形成的mRNA分子只有一种
虽然未加工的mRNA会被剪切,但是最后还是会拼合成一条
判断:一个种群可能平均有30%左右的基因座位上有不同的基因
一个物种可能有30%,个体有10%左右基因杂合
判断:哺乳动物成熟红细胞中特定基因的表达开启其凋亡的过程
哺乳动物成熟红细胞无细胞核细胞器,故没有基因
判断:一个DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板
一个DNA分子可能含多个基因
判断:可变剪切是导致真核生物基因和蛋白质数量较大差异的重要原因
可变剪切指一个mRNA前体加工产生不同的成熟mRNA分子
染色体
染色体组型(染色体核型)
定义
将某种生物体细胞内的全部染色体,按大小和形态特征进行配对、分组和排列所构成的图像
制作方法
对处在有丝分裂中期的染色体进行显微摄影
对照片上的染色体进行测量
剪贴、配对、分组、排队
特点
人的染色体组型由大到小编为1-22,分为七组A~G
X染色体位于
C组
Y染色体位于
G组
判断:此图为染色体组型图
此图才是,前面那个是显微摄影图
有种的特异性
应用
判断生物的亲缘关系
遗传病的诊断
为什么要用有丝分裂中期的染色体
不是因为着丝粒整齐排列在赤道面
是因为中期的染色体缩短到最小的程度,最便于观察和研究
遗传的染色体学说
根据
基因行为和染色体行为的一致性
基因和染色体都作为独立的遗传单位
基因和染色体在体细胞中都是成对存在的,分别来自父方和母方
形成配子时,同源染色体和等位基因都彼此分离进入不同配子
形成配子时,非等位基因和非同源染色体都自由组合
分类
性染色体
特点
XY染色体是一对特殊的同源染色体
XY染色体同源区段存在等位基因,但其遗传仍属于伴性遗传,受性别影响
分类
XY型
后代性别决定于父方
ZW型
ZZ雄ZW雌
鸟类,一些两栖类,爬行类
后代性别决定于母方
没有性染色体
没有性别之分或者雌雄同体
酵母菌
玉米
水稻
依靠染色体组数区分性别
蜜蜂
蚂蚁
伴性遗传
概念
控制性状的基因位于性染色体上
果蝇伴性遗传实验
提出者
摩尔根
选择果蝇的优点
体小
繁殖快(25℃/12天一代)
只有四条染色体
有易于区分的性状
生育力强,饲养容易
成果
又一次证实了孟德尔定律的正确性
第一次将一个特定基因定位在一条特定染色体上
为发展遗传的染色体学说提供了实验论据
解释了伴性遗传现象
举例
伴X隐
血友病(英国“皇家病”)
症状
受伤出血后,血液不容易凝固而导致死亡
原因
血液中缺少凝血因子
红绿色盲
果蝇白眼
女娄菜细叶(隐)-阔叶(显)叶型
伴X显
抗维生素D佝偻病
伴Y
外耳道多毛症
X、Y同源区段
伴Z显
鸡的羽毛芦花性状
伴Z隐
常染色体
题目
判断:为了鉴定单倍体植株,可通过制作临时装片观察染色体组型
显微镜下无法观察染色体组型
人类遗传病
定义
由于生殖细胞或受精卵里的遗传物质发生了改变,从而使发育成的个体患病
先天性疾病,家族性疾病与遗传病的关系
先天性疾病
定义
出生时已经表现的疾病
病因
可能由遗传物质改变引起
先天性遗传病
可能遗传物质没有改变
胎儿在子宫内受天花病毒感染,出生时留有癞痕
家族性疾病
定义
一个家族中多个成员都表现出的共同疾病
病因
可能是遗传物质改变引起
家族性遗传病
可能遗传物质没有改变
由于饮食缺乏维生素A,一个家族多人患夜盲症
遗传病
大多数是先天的,也有少部分属于后天性疾病(发育到一定年龄才表现出来)
类型
单基因遗传病
举例
常染色体
显
多指、并指、软骨发育不全
高胆固醇血症
隐
白化病
苯丙酮尿症
囊性纤维病
糖原沉积病
先天性聋哑病
性染色体
伴X显
抗维生素D佝偻病
伴X隐
血友病(英国“皇家病”)
症状
受伤出血后,血液不容易凝固而导致死亡
原因
血液中缺少凝血因子
红绿色盲
进行性肌营养不良
伴Y
外耳道多毛症
睾丸发育不全
X、Y同源区段
未做区分要求
家族性心肌病
蚕豆病伴X
特点
种类较多(3000多)
由染色体上单对等位基因引起
人群中发病率低,患者后代发病率高
多基因遗传病
举例
原发性高血压病
冠心病
唇裂、腭裂
先天性心脏病
精神分裂症
青少年型糖尿病
无脑儿
特点
种类较少(100多)
涉及多对等位基因和环境因素,病因和遗传方式复杂
人群中发病率高,患者后代发病率低
染色体异常遗传病
数目变异举例
先天愚型(21-三体综合征/唐氏综合征)
特纳氏综合征
症状
女性卵巢和乳房发育不良
外阴发育幼稚,有颈蹼
身材矮小
智力低下
原因
性染色体为XO
葛莱弗德氏综合征
症状
男性睾丸发育不全
原因
性染色体为XXY
结构变异举例
猫叫综合征
症状
哭声尖细,似猫叫
原因
5号染色体短臂上缺失一段染色体片段
特点
占遗传病的1/10
染色体遗传造成的流产占自发性流产的50%以上
遗传病的发病特点
婴儿和儿童
染色体异常的胎儿50%会流产
新生的婴儿和儿童单基因和多基因发病率都高
青春期
各种遗传病患病率都很低
成人
单基因遗传病发病率比青春期高
很少新发染色体病
中老年群体
多基因遗传病发病率显著增加
遗传咨询与优生
遗传咨询
程序
病情诊断
系谱分析
染色体/生化测定
遗传方式分析/发病率测算
提出防治措施
意义
为遗传病患者及家属做出诊断,估计疾病和异常性状再度发生的可能性,详细解答有关病因遗传方式、表现程度、整治方法、预后情况、再发风险等问题
优生措施
婚前检查
遗传咨询
适龄生育
20岁以下妇女生育的子女先天畸形率比25~34岁高50%
40岁以上妇女生育的子女先天愚型比25~34高十倍
产前诊断
B超检查
外观/性别
羊膜腔穿刺
过程
用穿刺针吸取少量羊水,离心
对羊水细胞进行培养
进行染色体分析,性别确定,生化研究
检查内容
染色体异常
神经管缺陷
某些能在羊水中反映出来的遗传性代谢疾病
绒毛细胞检查
过程
用塑料管或金属管吸取少量胎盘的绒毛细胞
经过培养进行细胞学检查
选择性流产
妊娠早期避免致畸剂
从致畸角度出发,可把胎儿的生长发育分为三个阶段
受精至着床17天
早孕期18~55天
易致畸
56天至分娩
禁止近亲结婚
直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚
近亲结婚会导致纯合体比例上升
有害基因
判断某个基因的利与害需要与多种环境因素进行综合考虑
举例
灵长类无法合成维生素C
无害
蚕豆病
无害
苯丙酮尿症
有害
选择放松
选择放松造成的有害基因增多是有限的
人类有足够的能力面对“选择放松”,改变其对健康和生存带来的影响
题目
判断:《婚姻法》规定禁止近亲结婚,是因为该项措施能降低各种遗传病的发病率
只能降低隐性遗传病的发病率
判断:绒毛细胞检查和羊膜腔穿刺技术是优生措施
判断:获取到的绒毛细胞可直接进行细胞学检查
判断:绒毛细胞检查中,离心后只需要对下层细胞进行培养,做出关于染色体的分析
主要对下层细胞
生物的变异与进化
生物变异的来源
不可遗传的变异
含义
环境因素引发的变异,不涉及遗传物质的改变,不可遗传给后代
举例
无籽蕃茄
无籽葡萄
可遗传的变异
基因重组
性状分离≠基因重组
Aa✖️Aa
概念
具有不同遗传性状的雌雄个体进行有性生殖时,控制不同性状的基因重新组合,导致后代不同于亲本类型的现象或过程
必须含两对以上同源染色体,相当于自由组合
类型
交叉互换型
时间
前期Ⅰ
对象
同源染色体上的非等位基因
自由组合型
时间
中期Ⅰ
对象
非同源染色体上的非等位基因
人工重组型
肺炎双球菌活体转化实验中R型菌转化成S型菌
结果
产生新的基因型
意义
导致生物性状的多样性,为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础
特点
不产生新的基因,不产生新的蛋白质,不产生新的性状(产生新的性状组合)
亲本的杂合性越高,遗传物质相差越大,基因重组类型越多,后代变异越多
发生于真核细胞有性生殖的核遗传中(DNA重组技术除外)
基因突变
发生时间
所有时间都可能发生
易发生在有丝分裂间期和减数分裂第一个间期
概念
基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程
特点
普遍性
在生物个体发育的不同阶段、不同个体的任何细胞内可发生基因突变,包括时间、品种的因素
可逆性
多方向性
产生的是一组复等位基因
稀有性
基因频率高不代表基因突变率高
有害性
多数有害,少数有利,部分中性
基因突变整体对于进化而言是有利的
结果
产生了突变基因的等位基因,即新基因
意义
是生物变异的根本来源
类型
形态突变
生化突变
任何突变都是生化突变
举例
苯丙酮尿症
症状
体内苯丙氨酸无法代谢而过量积累,损伤中枢神经系统,导致智力发育不全
原因
肝脏中缺少苯丙氨酸羟化酶
致死突变
致死突变型按表现程度可分为全致死的(纯合体全部死亡或至少90%死亡),亚致死的(纯合体死亡率达50~90%),半致死的(纯合体死亡率在10~50%之间)和弱致死的(即类正常的,纯合体死亡率在10%以下)几种。
显性突变
隐形突变
隐性突变多数指AA-Aa(做题时只能考虑这个)
(1)对于性细胞:
如果是显性突变,即aa→Aa,可通过受精过程传递给后代,并立即表现出来。
如果是隐性突变,即AA→Aa,当代不表现,只有等到第二代突变基因处于纯合状态才能表现出来。
(2)对于体细胞:
如果显性突变,当代表现,同原来性状并存,形成镶合体。突变越早,范围越大,反之越小。
如果是隐性突变,当代不表现。
一般较多的是隐性突变。
原因
对性状的影响
影响大小
增加或缺失影响较大,影响后方序列
替换一般影响较小,替换到起始密码或终止密码时影响大
在个体发育过程中,基因突变发生得越早,影响越大
基因突变不导致性状改变的原因
突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段
密码子的简并性,导致翻译出的氨基酸不变
基因突变为隐性突变,如AA→Aa
基因突变能否遗传给后代
生殖细胞突变,可能通过有性生殖传给后代
体细胞突变,可能通过无性生殖传给后代
不一定能遗传给后代
发生概率
生殖细胞>体细胞
RNA>DNA
分裂旺盛细胞>停止分裂细胞
举例
镰刀形细胞贫血症
症状
发育不良,关节、腹部、肌肉疼痛
严重时血细胞破裂贫血死亡
原因
一个碱基对替换导致谷氨酸变成了缬氨酸
染色体畸变
染色体结构变异
缺失
图片
显微镜下能看见环状
重复
环状
倒位
倒立环,一个圆圈
易位
易位与片段交换的区分
片段交换发生在同源染色体间
易位发生在非同源染色体间
染色体易位指两条非同源染色体同时发生断裂,所形成的断裂片段移至另一条染色体断端,并连接形成新染色体
十字形
判断:易位会导致基因座位的改变
基因座位即基因在染色体上的位置
染色体数目变异
整倍体变异
染色体组
定义
二倍体生物的一个配子中的全部染色体
由受精卵发育成的个体,体细胞有几个染色体组就叫几倍体,三个及三个以上合称多倍体
单倍体
由配子直接发育成的个体
不一定只有一个染色体组
精子卵子不是单倍体
雄蜂、雄蚁是由本物种的卵细胞直接发育而来的
二倍体
由受精卵发育而来或者由营养繁殖而来
不分裂的体细胞有两个染色体组
判断:体细胞有两个染色体组,该生物肯定是二倍体
可能是由卵细胞发育而来的单倍体,或者是正在分裂的体细胞
多倍体
异源多倍体
同源多倍体
填空:普通六倍体小麦(6n=42)中同一种形态的染色体有几条
6是错的,应该是2
普通小麦是异源六倍体
非整倍体变异
三体综合征
Aaa三体产生配子的比例
A:a:aa:Aa=1:2:1:2
判断染色体畸变的方法
选取分裂旺盛部位的细胞
经染色、制片得到临时装片,在显微镜下观察
制作染色体组型并与正常植株进行比较
发生时间
理论上可以发生在任何时间,主要发生在间期
题目
判断:基因重组只能发生在真核细胞内
×基因工程或者肺炎双球菌转化
判断:同胞兄妹间的遗传差异与父母的基因重组有关
同胞兄妹是异卵
判断:DNA上任何部位发生碱基对改变都是基因突变
必须发生在基因内部(编码区、非编码区都可以)
选择:若不考虑基因突变,遗传信息一定相同的是 A. 同一只红眼雄果蝇的精子 B. 同一株落地生根的不定芽 C. 同一个玉米果穗的籽粒
B, A是因为减数分裂有基因重组导致基因不同 B是指营养繁殖,不定芽全都来源于基因相同的体细胞,因此相同 C的籽粒是由受精卵发育而来,授粉过程具有配子的多样性和配子结合的随机性,因此不同
判断:姐妹染色单体发生交换(SCE)属于染色体畸变
判断:染色体数目变异在生物界较为普遍,对育种有重要意义
书本原话
判断:染色体断裂后就会导致染色体结构变异
可以愈合
判断:对一株白化苗的研究发现,控制其叶绿素的基因缺失了一段DNA,基因不能正常表达,无法合成叶绿素,这属于染色体畸变
缺失发生在基因内部,属于基因突变
判断:有丝分裂间期由于某些原因,DNA复制中止,致使一条染色体上的DNA缺少若干基因,该变异属于染色体畸变
涉及到多个基因则是染色体畸变
判断:染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
判断:每个染色体组中都含有常染色体和性染色体
有雌雄同体动物
判断:每个染色体组中的染色体都是非同源染色体
判断:除草剂敏感型大豆经辐射诱变后获得抗性突变体,已知敏感基因和抗性基因是一对等位基因。突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致,再经诱变可恢复原性状
基因突变可以诱变回去,染色体畸变不行
判断:除草剂敏感型大豆经辐射诱变后获得抗性突变体,已知敏感基因和抗性基因是一对等位基因。若突变体为1条染色体的片段缺失所致,则该抗性基因一定是隐性基因
生物变异在生产上的应用
杂交育种
含义
有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起,培育出更优良的新品种
原理
基因重组
方法
连续自交,不断选种
特点
优点
使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体
操作简单
缺点
育种时间长
局限于亲缘关系较劲的物种
适用范围
有性生殖的动植物
诱变育种
含义
利用物理、化学因素,诱导生物发生变异,并从变异后代中选育新品种的过程
原理
基因突变
染色体畸变
方法
辐射诱变
化学诱变
特点
优点
提高突变频率
在较短时间内有效改良生物品种的某些性状
改良作物品质,增强抗逆性
缺点
有利变异少,需大量处理实验材料(有很大盲目性)
适用范围
几乎所有生物
举例
高产青霉菌
交替使用X射线、紫外线照射和化学物质诱发突变
“太辐一号”小麦
辐射诱变,耐寒、耐旱、抗病
雄性家蚕的选育
诱发常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体,使ZW卵(雌)和不带卵色基因的ZZ卵(雄)有所区别
单倍体育种
含义
利用单倍体作为中间环节,产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法
原理
基因重组
染色体畸变
方法
遗传图解
特点
优点
缩短育种年限
排除显隐性干扰,提高效率
单倍体加倍产生纯合子,基因型和表现型一致,可直接通过表现型来判断基因型
缺点
技术复杂且需要与杂交育种配合
适用范围
有性生殖的植物
多倍体育种
原理
染色体畸变
方法
用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
作用在前期(抑制纺锤体形成)
将细胞抑制在中期
人工诱变多倍体
特点
多倍体的优点
细胞较大,有机物含量高,抗逆性强,经济价值高
适用范围
仅限于植物
举例
三倍体无籽西瓜
可遗传变异,但是不是新物种
二倍体和四倍体杂交后,在四倍体上会结出三倍体西瓜种子
三倍体种子高度不育,用二倍体和三倍体间作,用二倍体的花粉(有生长素,促进子房发育)刺激三倍体子房发育成无籽西瓜
异源八倍体小黑麦
基因工程育种
含义
将某种生物的基因(外源基因)转移到其他生物物种中,使其出现原物种不具有的新性状的技术
原理
基因重组
方法
用人工方法将目的基因导入受体细胞
将目的基因整合到受体细胞的染色体上
目的基因在受体细胞内得以表达,还能将性状稳定遗传给后代
特点
优点
目的性强,育种周期短
克服了远缘物种杂交不亲和的障碍
转基因技术人为地增加了生物变异的范围,实现了种间遗传物质的交换
缺点
技术复杂
可能破坏生态环境,危害人类健康
举例
将北极海鱼的抗冻基因导入西红柿
利用转基因动物作为生物反应器生产医用蛋白和多肽
题目
判断:杂交育种时获得稳定遗传的品种时间都很长
判断:杂交育种必须经过连续自交,选择,纯和化等手段
有时不需要纯和化
判断:花药离体培养的过程利用了细胞的全能性原理
单倍体育种都利用了细胞的全能性原理
判断:可以将两个物种的优良性状组合在一起并遗传给后代的与种方式是杂交育种
还可能是单倍体育种
生物的进化
进化的理论核心
自然选择学说
进化性变化=进化
进化的前提条件
个体间存在可遗传的变异
原材料:可遗传的变异
进化的基本单位
种群
相关概念
基因库
一个生物种群全部等位基因的总和
填空:通过迁移,两个种群的基因库之间有机会进行____
基因交流
基因频率
某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例
给性比率、患者比例、携带者比例,求基因频率时
特殊数据法,设男生100个,女生100个这样
给基因频率,性比率,求基因型频率时
男女各列一个棋盘法,最后综合
基因型频率
每种基因型个体数占总个体数的比例
让计算的基因在性染色体(X)上时,只有算基因频率时注意分母要把男性的一半减掉,算基因型频率不影响
遗传平衡定律(哈迪-温伯格定律)
内容
在一个大的随机交配的种群中,基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下,世代相传不 发生变化
影响遗传平衡的因素
突变
大多数突变基因是有害的,会被删除掉
少数突变基因是有利的,会被保留和扩增,从而引起基因库较大的变化
基因迁移
随着某些个体单向的牵入或牵出,种群将会获得和丢失一些等位基因
种群间互有迁入和迁出,会引起种群间遗传差异的减少,种群内变异量增大
遗传漂变
种群数量过少导致
非随机交配
助长了近亲交配,使纯合基因增加
自然选择
选择的目标是表现型不是基因型
判断:遗传平衡的群体中,生物不发生进化
遗传平衡指基因频率、基因型频率不发生变化
判断:遗传漂变和自然选择不都是进化的因素
遗传漂变和自然选择都能导致基因频率变化而都是进化的因素,但是遗传漂变不属于自然选择,两者使并列关系
进化的动力
选择
人工选择
对象
普遍存在的变异个体
标准
根据人类自己的需要
结果
微小变异积累成为显著变异,培育出新的品种
自然选择
对象
普遍存在的变异个体
标准
能否适应环境
结果
形成显著变异,产生生殖隔离,新的物种诞生
作用
进化的一个重要动力和机制
达尔文通过研究人工选择发现自然选择
进化的实质
种群基因频率的改变
基因频率计算
注意性染色体
不是新物种形成,不是基因型频率改变
进化的结果
类型上具有巨大的多样性
遗传多样性
物种多样性
人们可以把任何生物归到一个物种中去
物种是生物分类的基本单位,也是一种自然的类群
不同种个体间存在生殖隔离
物种总数在200w以上
生态系统多样性
模式上具有高度的统一性
生物大分子
细胞
生物体
生物共同进化
概念
是通过生物之间及生物与环境之间的相互影响、相互作用来实现的
体现
动物与动物之间:猎豹和羚羊之间存在共同进化。猎豹捕食的都是羚羊的老弱病残,同理被饿死的猎豹也是猎豹中的老弱病残。
动物与植物之间:有一种兰花,花筒很深,会专门有一种蛾(口器很长)来给它传粉
植物与微生物之间:比如根瘤菌与大豆的共生。
微生物与微生物之间:比如地衣是藻类和菌类的共生体
生物还可以与无机环境完成共同进化:最典型的例子当属海洋藻类植物的光合作用制造了有氧环境,并形成了臭氧层,从而为生物进化由水生到陆生提供了条件。
概念辨析
种群和物种的关系
物种形成与进化的关系
新物种的出现说明生物一定进化了
生物的进化不一定导致新物种的形成
同地的物种形成和异地的物种形成
异地(渐进的物种形成)
形成方式
一个初始种群因环境隔离因素(如地理隔离)分隔成两个种群
它们之间的遗传差异避免了因基因交流而减弱
随着时间推移,种群间的遗传差异积累,最后达到完全的生殖隔离,新物种形成
形成时间
长
同地
形成方式
通过个体的突变或染色体加倍的方式形成
形成时间
短(比如在一次有性生殖过程中形成)
举例
四倍体植物相对于二倍体是新的物种
题目
判断:生物的种间竞争是一种选择过程,可决定生物进化的方向
判断:自然选择不是进化的唯一因素,但却是适应进化的唯一因素
✓
判断:自然选择通过作用于个体表现型而引起种群基因频率发生定向变化
✓,注意不是作用于基因型,定向变化是对的
判断:链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应抗性突变
×链霉素起选择作用
判断:接种病原体筛选出抗病植物的过程属于自然选择
人工选择
判断:自然选择和人工选择都能使基因频率发生定向改变
判断:只要个体之间存在变异,自然选择就发生作用
❌可能表现型未变
判断:逐渐提高培养基中的青霉素含量筛选金黄色葡萄球菌,得到能生长在250单位青霉素的培养基的品系,此过程属于自然选择
对人类不利,不可能是人工选择
判断:一个种群的基因中,显性基因频率大于隐性基因频率
判断:通过比较海豚鳍肢和蝙蝠翼手的外形和功能,能说明生物在个体层次上存在统一性
要么说通过比较海豚鳍肢和蝙蝠翼手的外形和功能,能说明生物在个体层次上存在多样性;要么说通过比较海豚鳍肢和蝙蝠翼手的结构统一性,能说明生物在个体层次上存在统一性
填空:测定基因序列可为生物进化提供____证据
生物化学/遗传学/分子水平
Topic
必修三:稳态与环境
植物生命活动的调节
生长素的发现
发现过程
达尔文父子
英国,1880
实验内容
去顶
不透明帽
透明帽
不透明膜包住基部
实验结论
苗尖端是感光部位
推测有化学物质传递到了下面
波森·詹森
丹麦,1913(是一个人)
实验内容
明胶片(不阻断
云母片(阻断)
实验结论
确实有一种化学物质向下传递
温特
荷兰,1926
实验内容
含生长素琼脂正放斜放
浓度最大值为上方苗尖端浓度
空白琼脂对照
实验结论
苗尖端中确实存在一种能促进生长的化学物质
20世纪30年代
发现化学本质
IAA吲哚乙酸(非蛋白质,由色氨酸合成)
实验:2,4-D对插枝生根的作用
变量
无关变量(不是实验研究的因素,但对结果有影响)
2,4-D溶液处理时间
植物种类,长势
光照
温度
自变量(可变因素)
2,4-D溶液浓度
时间
因变量
插枝生根情况
因变量检测指标
根的总长度
首次出根所需时间
注意点
选用多根插枝的原因是为了避免偶然性
去叶留芽,形态学下端接触2,4-D溶液
植物可能具有内源激素
表格要写名称
题目
判断:波森·詹森的实验如果在黑暗下进行,会得到不同的实验现象,但能得到相同的实验结论
原本是明胶片组向光弯曲生长,云母片组不弯曲,黑暗后变成明胶片组直立生长,云母片组不生长,都能得到“确实有一种物质向下传递”的结论
调节植物生长的五大激素
激素的作用
植物体内信息的化学载体,起信息传递作用,注意不起催化作用
“调节”的定义
区别于“促进”与“抑制”
特点:微量高效
作用效果影响条件
植物种类
如对于生长素敏感程度:双子叶>单子叶
除草剂
激素作用部位
如对于生长素的敏感程度:根>芽>茎
激素浓度
不是所有激素都像生长素一样有两重性
多种激素的平衡协调作用
拮抗
生长素,细胞分裂素
顶端优势
生长素,脱落酸
器官脱落
脱落酸,赤霉素
休眠与萌发
脱落酸,细胞分裂素
衰老
协同
生长素,细胞分裂素
愈伤组织分化
细胞分裂素,赤霉素
促进种子萌发
反馈
乙烯,生长素
生长素两重性的原因
高浓度生长素促进了乙烯的合成,高浓度乙烯抑制了植物生长
增效
生长素,细胞分裂素
促进生长
生长素,赤霉素
促进生长
脱落酸,乙烯
五大激素具体
生长素
作用
1促进茎伸长 2影响根的生长 3抑制侧芽生长 4使植物产生向光性 5促进果实发育
产生或存在部位
顶芽,幼叶,胚
细胞分裂素
作用
1影响根的生长和分化 2促进细胞分裂 3促进萌发 4延迟衰老
产生或存在部位
根,胚,果实,由根运至其他器官
赤霉素
作用
1促进种子萌发 2促进茎伸长 3促进叶的生长 4促进开花和果实发育 5影响根的生长和分化 6贮藏水分
产生或存在部位
顶芽和根的分生组织,幼叶,胚
脱落酸(逆境激素)
作用
1抑制生长 2失水时使气孔关闭 3保持休眠
产生或存在部位
叶(萎蔫的叶最多),根(根冠最多),茎,绿色果实
乙烯(逆境激素)
作用
1促进果实成熟 2对抗生长素的作用 3因物种而异,促进或抑制跟晔花的生长和发育
产生或作用部位
成熟中的果实,茎节,衰老的叶子
如果题目问“幼叶 ”的产生部位,则不能答不存在的胚、果实等
题目
判断:果实中的生长素主要来源于发育的种子
植物激素的应用
植物生长物质(植物生长调节剂)定义
天然的植物激素
人工合成的类似化学物质
具体应用
无籽番茄
生长素(促进子房生长)
无籽葡萄
赤霉素(促进果柄伸长,使无籽葡萄果实增大)
农产品储存保鲜
细胞分裂素
除草剂
2,4-D
题目
判断:对叶片施赤霉素可使叶片提早展开
判断:油菜开花期如遇连续阴雨天,错过了最佳传粉期,可以通过喷洒适宜浓度的2,4-D(生长素)以提高产量
油菜收获的是种子,喷洒适宜浓度的2,4-D可以促进子房发育成果实,但不能促进种子的发育
动物生命活动的调节
内环境与稳态
内环境
单细胞(变形虫)和简单的多细胞动物(水螅)
无内环境,直接与外部环境进行物质交换
复杂的多细胞动物
内环境概念
细胞外液
血浆
成分来源
从消化道吸收而来
从组织液回渗而来
淋巴在左右锁骨下静脉汇入
化学成分
营养物质
代谢废物
O₂,CO₂等气体
生活在其中的细胞
各种血细胞
组织液
成分来源
从血浆透过毛细血管壁而来
组织细胞代谢产生
化学成分
蛋白质含量比血浆低
生活在其中的细胞
体内绝大多数细胞
淋巴
成分来源
组织液通过单向瓣膜渗入
由消化道吸收而来
化学成分
蛋白质含量比血浆低
生活在其中的细胞
淋巴细胞
细胞外液不止三种,还有比如脑脊液
细胞外液的吸水量一般多于细胞内液
内环境的功能
是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
提供细胞生存的液体环境
内环境的成分
营养物质
抗体,白细胞介素-2,神经递质,激素,血浆蛋白
代谢产物:二氧化碳,水,尿素
内环境的理化性质
渗透压
血浆渗透压主要由无机盐和蛋白质含量决定
细胞外液渗透压主要来源于Na⁺,Cl⁻
酸碱度
人体正常血浆pH
7.35~7.45
与HCO₃⁻,HPO₄²⁻有关
体温
人体正常体温37度
发生在内环境中的生理过程
乳酸与碳酸氢钠作用,维持ph相对稳定
神经递质与受体的结合
抗体与抗原的特异性结合
部分激素与靶细胞膜受体结合
内环境保持相对稳定的意义
为酶促反应提供合适的温度,pH
是细胞正常生存的必要条件
稳态
定义
通过调节反应形成的动物机体内部环境相对稳定的状态,各个器官系统协调一致地运行
理化性质稳定
血糖和氧含量正常
保证机体能量供应
体温ph相对恒定
保证酶活性细胞代谢正常
渗透压相对稳定
维持细胞的形态和功能
填空:人体体温升高后,心率____
上升
填空:血浆渗透压升高,尿量____
减少,要从整体性角度分析
化学成分和含量稳定
失水过多
血浆渗透压升高
蛋白质含量降低
组织水肿
代谢废物上升
尿毒症
氧气缺乏
乳酸中毒
血浆中钙离子浓度过低
抽搐
血糖平衡失调
低血糖,糖尿病
稳态失调的危害
特性
动态平衡
实现方式
依靠神经-体液调节
神经递质
激素
CO₂等
题目
判断:感冒发烧会导致稳态的失调
✅
判断:病毒会大量在内环境中繁殖
病毒是在细胞内大量繁殖的
判断:摄入过多过咸的食物后,会引起细胞内液的量增加
摄入过咸食物,盐积累在细胞外液,细胞外液的渗透压升高,则细胞失水,细胞内液的量减少
判断:内环境的变化不一定会引起机体的自动调节活动
书本原话:内环境的任何变化,都会引起机体自动调节组织和器官的活动
判断:骨骼肌纤维内乳酸积累较多,会引起细胞体积增大
乳酸积累于细胞内液,细胞内乳酸积累过多导致细胞内浓度增大,进而导致细胞吸水使细胞体积增大
神经系统的结构和功能
神经系统
微观
神经的组成
结缔组织(包裹)
神经纤维
长树突
轴突
组成成分
构成人神经系统的基本单位
神经元(=神经细胞)
构成
胞体
树突
长树突
短树突
轴突
外部有髓鞘,郎飞氏节
轴突末梢(神经末梢)
支配其他
树突末梢不是神经末梢
基本特性
可兴奋细胞:受到刺激后会产生神经冲动(=动作电位=兴奋),并沿轴突传送出去
为数更多的支持细胞(胶质细胞)
宏观
中枢神经系统
脑
大脑
中脑
小脑
脑桥,延髓,间脑
脊髓
周围神经系统
传入神经(感觉神经)
脑神经(与脑相连)
传出神经(运动神经)
躯体运动神经
内脏神经
交感神经
副交感神经
脊神经(与脊髓相连)
功能
对内
协调各器官各系统的活动,使他们配合形成一个整体
对外
人和动物能适应外部环境的各种变化
题目
判断:一个神经元有多个轴突末梢
一个神经元只有一根轴突,一根轴突有多个轴突末梢,轴突末梢会出现许多分支,每个分支末端膨大成杯状的突触小体回
判断:人体多数细胞对离子的通透性恒定
多数细胞是非可兴奋性细胞
判断:肌肉张力未达到最大值时有部分细胞未发生兴奋
判断:反射弧的神经元级数越多,兴奋传导和传递的时间越长
神经冲动的产生与传导
神经冲动(兴奋)
以电信号(动作电位)的形式沿着神经纤维传导
动作电位产生后沿膜迅速向四周传播,直到传遍整个细胞,而且其幅度和波形在传播过程中保持不变
只有在离体的神经中兴奋可能双向传导,在反射活动中都是单向传导的
局部电流方向
在膜内,由兴奋区域流向未兴奋区域
在膜外,由未兴奋区域流向兴奋区域
速度
验证各个神经纤维传导速度是否一致的方式
将电刺激点尽可能原理电极,然后测定并分析曲线峰值的电位变化情况,若峰值出现了分离或者出现了多个峰,则说明不同神经纤维上传导速度不相同
不同神经纤维的传导速度可能不同
大脑皮层中速度可达400km/h
兴奋在神经纤维上的传导
过程
极化状态
静息电位
形成原因
神经细胞膜对钾离子的通透性较高,钾离子易化扩散到膜外
去极化
阈下刺激
阈上刺激
钠离子内流
正反馈调节
反极化
钠离子内流
复极化
钠离子通道关闭
钾离子外流
超极化
钾离子外流
抑制性神经递质作用效果
钠钾泵主动转运
使内外Na⁺K⁺离子浓度恢复正常
题目
判断:极化状态与刚完成复极化时膜外离子分布不同
N⁺、K⁺浓度变化
填空:改变K+\Na+浓度对静息电位、动作电位的影响
一定范围内,提高培养液的Na+浓度,动作电位的峰值变大,静息电位绝对值不变
一定范围内,提高培养液的K+浓度,静息电位绝对值变小,动作电位峰值不变
突触的信号传递
突触的结构
突触前膜
突触小体的膜
突触间隙
组织液
突触后膜
种类
胞体膜
树突膜
轴突膜
肌细胞膜,腺体细胞膜
神经递质
释放
胞吐,一种神经末梢通常只能释放一种递质(兴奋/抑制),需要能量
在突触间隙的扩散不需要能量
结合
与突触后膜或效应细胞膜上的特异性受体相结合(不需要能量)引起突触后膜离子通透性变化
注意神经递质不会进入突触后膜
失活
很快被相应的酶分解或移走
一个神经冲动只能引发一次递质释放,引起一次突触后膜的电位变化
突触兴奋传递的特点
单向传递
对药物,内环境的变化十分敏感
突触延搁,传递速度比神经纤维上传导要慢
题目
判断:轴突末梢不可能含有神经递质受体
❌轴突末梢也可以作突触后膜
判断:感受器无突触结构
判断:人体骨骼肌收缩必须依赖神经细胞的兴奋
判断:肌细胞质膜上有许多乙酰胆碱通道蛋白
乙酰胆碱的受体是K⁺/N⁺的通道蛋白
N⁺,兴奋型,形成一个小电位,随乙酰胆碱与受体结合的增加,电位加大,到达一定阈值时才可以传播
K⁺,抑制型,引起后膜超极化
判断:突触的作用是进行细胞间神经冲动的传导
神经冲动传导单指电信号的传递
判断:神经递质作用于突触后膜形成小电位,电位逐渐增大后使突触后膜兴奋
特殊:抑制性神经递质不会
判断:神经肌肉接点处,突触后膜的面积大于突触前膜面积
判断:乙酰胆碱受体结合乙酰胆碱后,改变突触后膜对离子的通透性,引起去极化后便产生动作电位
改变通透性、引起去极化都不能说明小电位积累达到阈值
判断:人工搭建的神经与肌肉的接点不是神经肌肉接点,不是突触
真正的神经肌肉接点在肌肉与神经连接的部分
填空:同侧屈反射的时间比对侧伸反射的时间短,主要原因是
组成同侧屈反射的神经元级数比对侧伸反射的神经元级数少,突出数量少,传递快
填空:刺激与效应器活动不是同时发生的原因
兴奋在神经纤维上传导需要时间
兴奋在神经突触上传递需要时间
反射与反射弧
反射的定义
在中枢神经系统参与下,机体对刺激感受器所发生的规律性反应
神经调节的基本方式
反射
反射通过反射弧实现
定义
在中枢神经系统参与下,机体对刺激感受器所发生的规律性反应
完成反射的结构基础
反射弧
感受器
感觉神经末梢的特殊结构
传入神经元
感觉神经元
反射中枢
传出神经元
运动神经元
效应器
运动神经末梢和它所支配的肌肉腺体
经典反射实例
简单的反射
膝反射(伸小腿)
感受器
股四头肌的肌梭,肌梭是由传入神经元的树突末梢在伸肌结构内构成的
传入神经元
胞体在神经节内
反射中枢
传入神经元与传出神经元之间的突触
传出神经元
胞体位于脊髓内
效应器
股四头肌的伸肌
感受器和效应器都在伸肌中
最简单的反射弧:二元反射弧
屈反射(屈小腿)
三元反射弧
缩手反射
三元反射弧,两个突触
瞬目反射
瞳孔反射
咀嚼反射
吞咽反射
复杂的反射
跨步反射
直立反射
性反射
题目
判断:传入/传出神经远均可以在坐骨神经中找到
✅
判断:坐骨神经的电位变化不随刺激强度的变化而变化
坐骨神经由许多神经纤维被结缔组织包围而成,不同的神经纤维产生的动作电位所需的刺激强度不同
判断:反射弧中各种细胞均为可兴奋细胞
仅包括神经细胞和肌肉细胞
判断:直接用适当强度电刺激腓肠肌,腓肠肌会收缩,肌膜上可检测到动作电位
判断:受伤产生疼痛的过程可称为反射
❌大脑皮层不是效应器
填空:刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的主要原因是
反射在神经上传导需要时间,在突触处传递需要时间
填空:用5%硫酸刺激脊蛙一侧后肢的趾尖后,再用1%硫酸刺激该趾尖,没有观察到屈腿的原因是
感受器受损(记得之后的实验要换成另一个趾尖)
设计:静息电位和动作电位的表格
横坐标两种离子浓度,纵坐标电位,x轴在中间,不用双纵坐标。注意动作电位和静息电位都包括所有的电位范围,尤其是动作电位包括了-70到30的所有范围。
注意:剪短脊蛙的坐骨神经,脊蛙受到刺激会乱动。
大脑皮层功能
言语区
白洛嘉区损坏
可以理解语言,但不能说完整的句子,也不能通过书写表达思想
韦尼克区损坏
可以说话,但不能理解语言
运动区
中央前回
体觉区
中央后回
三个特点
皮层代表的位置与躯体各部分的关系是倒置的,面部除外
皮层代表区范围的大小与躯体运动的精细复杂程度有关
左脑控制右边,右脑控制左边
体温调节
恒温动物的体温
体温定义
人体深部的温度
恒定原因
机体产热和散热保持动态平衡
体温感受中枢
大脑皮层
体温调节中枢
下丘脑
产热
安静时
内脏,肌肉,脑等组织代谢过程产生热量
增加产热
骨骼肌收缩(战栗)
举例
寒冷环境中,皮肤冷感受器引起骨骼肌不由自主的反射性收缩
发烧时,机体产生的热原使体温调定点升高,肌肉战栗产热
全身脂肪代谢酶系统被激活
散热
传导
辐射
对流
气温和周围物体温度接近体温时失去散热作用
蒸发
无感蒸发(持续存在)
出汗
环境温度为29度时,汗腺受到神经的刺激,开始反射性出汗
环境温度35度以上,出汗为唯一有效的散热机制
部分哺乳动物(猫狗)和所有的鸟类没有汗腺
张口喘气,通过呼吸道增加蒸发量与加快散热
蒸发是重要的散热方式,人体每小时大约蒸发37克水,1/3通过呼吸排出,2/3通过皮肤蒸发
物理方式散热
都发生在体表
皮肤是重要的散热器官
体温调节方式
行为调节
增减衣物,不在极端环境中停留过长时间
生理调节
皮肤血管舒张与收缩
肾上腺素和甲状腺激素
立毛肌,骨骼肌战栗
汗液分泌
心率
体温升高后,心率加快
题目
判断:环境温度高于35℃时,出汗是所有恒温动物唯一有效的散热机制
有些哺乳动物和鸟类无汗腺
判断:引起血管反射性收缩和舒张的感受器是不同的
皮肤中冷感受器和热感受器不同
内分泌系统的体液调节
内分泌系统
组成
分布较集中,形成内分泌腺
垂体肾上腺
甲状腺,甲状旁腺
性腺
分布较分散
胃肠中的内分泌细胞
兼有内分泌作用
下丘脑的神经细胞
功能
分泌激素
激素的作用
作为信号分子起调节作用,不起催化作用
一定要与靶细胞受体结合后才能发挥作用
发挥作用后(而不是结合后)会被立刻灭活(无论何种化学本质的激素)
神经调节与体液调节的区别
神经调节与体液调节的区别
神经调节
反射弧
迅速
短
准确,局限
体液调节
体液运输
比较缓慢
长
广泛
题目
体液调节⊇激素调节
CO₂、O₂、尿素等也可以算广义的体液调节
判断:激素在非细胞条件下也能发挥作用
一定要与靶细胞受体结合后才能发挥作用
判断:激素只能在体内作用
动物细胞培养中胰岛素在体外发挥作用
下丘脑与垂体
下丘脑
下丘脑垂体束(神经分泌束),直接联系神经垂体
神经分泌细胞
下丘脑调节激素(通过垂体门脉到达腺垂体)
门脉:许多器官都有的血管,即进入器官的血管
具有内分泌功能,但不属于内分泌腺
垂体
地位
人和脊椎动物的主要内分泌腺
神经垂体
抗利尿激素(血管升压素)
调节人体的水平衡,促进肾集合管的重吸收,使尿量减少
催产素
促进子宫收缩
腺垂体
前列腺:腺垂体在前部
4种促激素
促甲状腺激素
负反馈调节
促甲状腺释放激素
促甲状腺激素
甲状腺激素
促甲状腺激素受体抗体是直接作用于甲状腺细胞膜上的TSH受体的抗体,属免疫球蛋白IgG,根据其作用可分为以下3类:①甲状腺刺激性抗体,又称甲状腺刺激免疫球蛋白,与甲状腺滤泡膜上的TSH受体结合,刺激甲状腺肿大,增强其功能活性,是导致Graves病的主要病因。②甲状腺功能抑制性抗体,又称甲状腺功能抑制性免疫球蛋白,与TSH受体结合后,可抑制甲状腺功能,引起甲低。③甲状腺生长刺激免疫球蛋白,可刺激甲状腺肿大,但不影响其功能。
促肾上腺皮质激素
促卵泡激素
男,促进精子形成
女,刺激卵泡成熟
黄体生成素
男,促进雄激素的合成和分泌
女,促进卵泡成熟,分泌雌激素,孕激素
促性腺激素
作用
作用于靶腺体
是靶腺体形态发育和维持正常功能所必需的
其他激素
生长激素
化学本质
蛋白质
靶细胞
全部组织
作用
促进脂肪分解
刺激蛋白质合成
减少糖的利用,增加糖原生成
促进肌肉增生和软骨的形成与钙化
刺激细胞生长,包括细胞增大与数量增多
催乳素
黑色细胞刺激素
题目
判断:促甲状腺激素的靶器官是甲状腺,可促进其形态发育
判断:垂体分泌的各种激素都用于调节其他内分泌腺
除了促激素都不是
甲状腺
甲状腺激素种类
甲状腺素T4
三碘甲腺原氨酸T3
身体中唯二含碘的激素
甲状腺激素作用
促进物质代谢与能量转换
促进生长发育
促进骨骼成熟
促进中枢神经系统正常发育
靶细胞遍及全身所有器官
题目
判断:甲状腺激素在核糖体中合成
甲状腺激素是氨基酸衍生物,核糖体合成的是蛋白质
判断:饮食中缺碘会导致甲状腺功能增强
×减退
判断:甲状腺激素含量降低仍会抑制下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素
仍会抑制,只是抑制减弱
判断:若新生儿的甲状腺功能低下,则应在一岁之后适量补充甲状腺激素
×婴儿如缺乏甲状腺激素,必须在一岁左右时补给,否则无效
性激素
男性
产生部位
睾丸
睾酮
激发男性第二性征
兴奋剂,影响人的行为
促进精子发生
女性
产生部位
卵巢
孕激素
抑制子宫的运动,刺激乳房准备哺乳
区别催产素,神经垂体分泌,促进子宫收缩
雌激素
支持青春期的突发性快速增长
与孕激素一起建立和调节月经周期
所有性激素都是固醇类似物,脂质
血糖平衡及调节(以激素调节为主)
血糖的标准
正常血糖100mg/mL
正常空腹血糖80~120mg/mL
高血糖患者空腹血糖130+mg/mL
促进胰高血糖素分泌的血糖80mg/mL
促进胰岛素加速分泌的血糖120mg/mL
出现尿糖的血糖160~180mg/mL
尿糖试纸
原理
葡萄糖被葡萄糖氧化酶催化产生过氧化氢,过氧化氢在过氧化氢酶的催化下产生氧,氧将无色化合物氧化形成有色化合物
颜色变化
浅蓝、浅绿、棕、深棕
血糖的来路和去路
来路
食物中糖类的消化吸收
血糖主要来源
不受胰岛素和胰高血糖素的影响
肝糖原分解
几小时或一天不进食,维持血糖
非糖物质转化
很长时间不进食,维持血糖
对小鼠进行“验证胰岛素能降低血糖浓度实验”,实验前对小鼠进行饥饿处理的目的
消耗肝糖原,使实验现象出现较快且明显
去路
氧化分解
主要去路
合成糖原
次要
转变成油脂,氨基酸
再次要
胰岛素和胰高血糖素
胰岛素
胰岛β细胞
几十万个胰岛至少分为五种
51个氨基酸形成的,两条肽链,所组成的蛋白质
肝脏,肌肉等各种组织细胞
唯一能降低血糖的激素
促进肝细胞,肌肉细胞,脂肪细胞摄取,贮存和利用葡萄糖
抑制糖原分解
抑制氨基酸转化成葡萄糖
促进肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收
促进所有组织中氨基酸运进细胞
胰高血糖素
胰岛α细胞
肝细胞
29个氨基酸形成的多肽
不唯一的升高血糖的激素
促进肝糖原分解
促进脂肪分解
肾上腺素也可以增加血糖分泌
血糖浓度直接作用于胰岛,调节胰岛素和胰高血糖素的分泌
低于80mg/100ml,胰高血糖素
高于120mg/100ml,胰岛素
题目
判断:血糖升高时,胰岛素分泌量会随之增加
血糖从较低水平恢复到正常水平时不会
判断:胰岛素和胰高血糖素均由胰腺的腺泡细胞分泌
腺泡细胞分泌消化酶,胰岛细胞分泌胰岛素
判断:糖尿病人吸收CO2与产生O2的比值可能小于1
糖尿病人利用糖的能力差,会更多地消耗脂质
糖尿病
病因
胰岛素分泌不足
靶细胞对胰岛素敏感性降低
自身分泌抗体与胰岛素结合或竞争受体
Ⅰ型,免疫系统破坏了胰岛细胞,终生依赖胰岛素,数量较少,多见于青少年
Ⅱ型,由综合因素引发,有多种降糖方式,数量较多,多见于中老年
判断:出现尿糖则为糖尿病患者
×可能是短时间摄入大量糖分
高等动物激素分泌的调节方式
神经调节
腺体为效应器
分级调节
反馈调节
免疫系统与免疫功能
免疫的定义
身体对抗病原体引起疾病的能力
包括外部的病原体和自身癌变的细胞
免疫系统
第一道防线
物理防御
皮肤,黏膜的阻挡功能
病原体不能在皮肤表层的角质细胞中生存
化学屏障
油脂腺分泌的油脂可抑制某些真菌和细菌
溶菌酶
第二道防线
物质基础
白细胞
血浆蛋白
举例
局部炎症反应
疼痛
释放一种多肽类物质,引发神经冲动
发热
局部体温升高
肿胀
毛细血管通透性升高,蛋白质和液体溢出
发红
微动脉和毛细血管舒张扩大,皮肤变红
增强白细胞吞噬病原体的作用
白细胞吞噬病菌
白细胞种类
颗粒细胞
中性粒细胞
嗜酸粒细胞
嗜碱粒细胞
无颗粒细胞
淋巴细胞
单核细胞
巨噬细胞
脓液
死亡白细胞,一些坏死组织,坏死细胞,死细菌,活的白细胞
表明身体正在克服感染
第三道防线
免疫细胞的来源
都起源于骨髓的淋巴干细胞(造血干细胞)
T淋巴细胞,在胸腺中发育成熟
B淋巴细胞,在骨髓中发育成熟
鸟类的B淋巴细胞,在囊上腔发育成熟
抗原的特点
大分子性
蛋白质,大分子多糖,黏多糖
不一定是蛋白质
酒精不可能是抗原
异物性
一般是外来的物质,也能是自身的
特异性
可以引起机体产生特异性免疫应答
抗原决定簇
一般在抗原表面(或内部)被巨噬细胞吞噬并呈递,是有特殊分子组成的化学基团,抗原越大,抗原决定簇越多
抗体针对的是单一的抗原决定簇,不是整个抗原
体液免疫
抗体
化学成分
全部是蛋白质
形成过程
成熟的b淋巴细胞能合成与特定抗原结合的受体分子(抗体),抗体合成后便移到细胞膜上
基本结构
抗体的基本结构是Y形,两臂上有相同的抗原结合位点
有4条肽链,2条轻链,2条重链,每条轻链和重链通过二硫键相连
作用
使病毒一类的抗原失去进入宿主细胞的能力
使一些细菌产生的毒素被中和
使一些抗原(如可溶的蛋白质)凝聚,被巨噬细胞吞噬
目标
细胞外的病原体和毒素
过程
致敏
当成熟的B淋巴细胞,细胞膜上的抗体锁定抗原后被致敏,被多糖类致敏的可以直接开始分裂
成熟淋巴细胞产生的抗体位于细胞膜上,既是抗体又是受体
分裂分化
被大部分类型抗原致敏的成熟的B淋巴细胞,需要活化的辅助性T细胞分泌的白细胞介素-2促进后,才开始分裂
分化结果
效应B细胞(浆细胞)
浆细胞中内质网和高尔基体的膜面积均比成熟的B细胞大
分泌大量抗体分布到血液和体液中
可利用抗体检验一个人是否曾经受到某种病原体的侵袭(肝炎,艾滋病)
原理
一次免疫应答中产生的抗体不会全部用完,在血液中循环流动
抗体可特异性结合抗原
记忆B细胞
进入静止期
细胞免疫
MHC分子
名称
主要组织相容性复合体
化学成分
糖蛋白
性质
在胚胎发育中产生,所有细胞中都存在
除了同卵双胞胎,每个人的MHC都不同
作用
白细胞不会攻击带有这些标签的自身细胞
过程
病原体被巨噬细胞吞噬,降解成肽,然后在巨噬细胞体内与MHC蛋白结合,形成抗原-MHC复合体,移动到细胞表面呈递出来
刺激细胞毒性T细胞
激活辅助性T细胞
被激活的辅助性T细胞分泌多种蛋白质(包括白细胞介素-2),促进细胞毒性T细胞开始分裂
形成克隆细胞群
效应细胞群(活化的细胞毒性T细胞)
识别Ⅱ型抗原MHC复合体,分泌穿孔素、颗粒酶使被感染细胞凋亡,其中的病毒可能释放出来,被抗体消灭
只能凋亡细胞,不能消灭病毒
记忆细胞群
进入静止期
是不是有细胞免疫就一定有体液免疫
识别抗原能力
辅助性T细胞不能直接识别
效应B细胞不能识别
巨噬细胞不能特异性识别
其他都可以特异性识别抗原
题目
判断:B淋巴细胞上的受体不止一种
抗原受体只有一种,受体不止一种
判断:成熟的T细胞收到抗原刺激后,分化为辅助性T细胞和细胞毒性T细胞
成熟的T淋巴细胞包括成熟的辅助性T细胞和细胞毒性T细胞
判断:在没有遇到相应抗原前,成熟T淋巴细胞表面也存在抗原-MHC复合体受体
判断:溶菌酶能破坏酵母菌和乳酸菌的细胞壁
溶酶体只对细菌的细胞壁有破坏作用
判断:记忆细胞毒性T细胞受抗原刺激后,细胞周期变短
判断:抗原必须突破人体的两道防线才能引发特异性免疫
抗原可以由自身细胞产生,不一定要突破两道防线
判断:同一病原体可携带多种抗原分子并引发机体产生多种抗体
判断:效应细胞毒性T细胞利用抗原-MHC复合体识别受感染的宿主细胞
❌利用抗原-MHC复合体受体
判断:成熟的B淋巴细胞转化为致敏B淋巴细胞需要白细胞介素-2的刺激
需要抗原的刺激,白细胞介素-2是促进致敏B淋巴细胞分裂的
判断:成熟B淋巴细胞抗原受体与相应效应细胞抗体是由用一种基因控制形成的
判断:成熟的B淋巴细胞膜上的抗原受体就是能与特定抗原结合的抗体分子
判断:浆细胞能合成特异性的抗原受体
浆细胞合成的抗体分泌到循环系统中,不是受体
判断:抗体使病毒被中和而失效
使毒素被中和而失效,使病毒失去进入宿主细胞的能力
填空:效应细胞毒性T淋巴细胞的作用对象
被病原体感染的细胞
癌细胞
移植器官的异体细胞
免疫接种
主动免疫
定义
以诱发机体免疫应答(二次免疫)为目的,预防某种传染性疾病
二次免疫
需要相同的抗原,两次或多次刺激
比初次反应快,强烈,能在抗原入侵,但机体尚未患病之前消灭抗原
疫苗
定义
接种后能使机体对相对疾病产生免疫力的生物制剂类的统称
成分
灭活的微生物
减毒的微生物
分离的微生物成分或产物
通过注射或口服进入体内
DNA疫苗,DNA不是抗原,通过DNA合成抗原产生免疫
被动免疫
定义
接种针对某种病原体的抗体(抗血清)
举例
马匹多次接种破伤风菌后,其血清内的大量抗体可以用来医治破伤风感染者
题目
判断:阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率
三种方法降低发病率 1保护易感人群:接种疫苗 2隔离病原体:隔离 3阻断传播途径:搞卫生
判断:自然免疫可以通过两次或多次注射疫苗实现
判断:自然免疫有主动免疫或被动免疫
根据特异性免疫的获得方式,可分为自然免疫和人工免疫
1.自然免疫
是自然获得的而不是人为产生的,它有两种来源
一种是主动免疫:婴儿出生时通过喝母乳从母体获得的对某些疾病的抵抗力,如婴儿出生后6个月 内对麻疹的免疫力。
另一种是被动免疫:由于感染过某 种病原体而获得的对某种疾病的免疫力,如感染过水痘或麻疼病毒后获得的对水痘或麻 疹的免疫力。
2.人工免疫
是通过人们有意识的行为即预防接种而 获得的
免疫系统功能异常
免疫系统过度反应
过敏
致敏原
引发过敏反应的物质,可能是小分子
机体第二次接触到致敏原,才会引发过敏
类型
速发型
举例
青霉素
蜂毒
特点
反应强烈,如不及时治疗,可能导致死亡
迟发型
致敏原与抗原的区别
自身免疫病
器官特异性自身免疫病
胰岛素依赖性糖尿病
系统性自身免疫病
系统性红斑狼疮
类风湿性关节炎
免疫系统功能减退
先天性免疫缺乏病
后天获得的免疫缺乏病
艾滋病(AIDS)
HIV病毒结构
外层脂类膜
说明HIV是有包膜病毒
来自宿主细胞,内参有病毒蛋白质
核心蛋白质
逆转录酶
遗传物质:两条一样的病毒RNA
HIV的蛋白质外壳会进入宿主细胞
传播途径
性接触
血液(体液)传播
母婴传播
不会通过一般的身体接触或空气途径传播,不会经昆虫传播,不会经食物传播,不会经唾液传播
目标细胞
主要:辅助性T细胞
识别并结合辅助性T细胞表面的受体
逆转录酶转录形成互补的DNA整合到辅助性T细胞的DNA中
HIV 是一种逆转录病毒。感染细胞后自身的基因组序列可以通过逆转录整合到宿主的基因组当中。当宿主细胞转录激活,HIV的病毒基因也一起被转录。
那个整合到宿主细胞当中的病毒基因就叫做HIV provirus.(前病毒)
脑细胞
巨噬细胞
症状
有很长的潜伏期(8到10年)
消瘦,痴呆,预期寿命只有1到3年
预防途径
避免不正当性关系
输血要严格检查,远离毒品
对已感染HIV的孕妇,应用药物控制,实施剖腹产,并对其婴儿采用人工哺乳
题目
判断:HIV的高度变异性,使得疫苗效果难以持久
判断:HIV能识别和结合巨噬细胞表面的受体,从而感染巨噬细胞
种群与群落
种群
种群的概念
占有一定空间和时间的同一物种个体的集合体
物种的存在单位,繁殖单位,进化单位
判断:种群内的个体都能互配繁殖
有的个体不育,有的是雌雄同体
种群的特征
出生率
决定因素
性成熟的早晚
每次产仔数
每年生殖次数
死亡率
年龄结构
定义
各个年龄组个体数量在种群中所占的比例关系
分类
生殖前期
生殖期
生殖后期
蜉蝣,蝉生殖前期特别长,生殖期极短,生殖后期为零
可以预测种群未来数量的动态
增长型
稳定型
衰退型
替补出生率
定义
一个家庭生两个孩子
稳定型,可以保持零增长
增长型,人口会增加
衰退型,人口会减少
性比率
不是所有的种群都有性比率
大多数种群性比率基本保持为1:1,蚂蚁蜜蜂为例外
判断:根据性比率特征,种群可以分为雌多于雄,雄多于雌,雌雄相当
双性种群没有性比率特征
判断:性比率略大于1有助于种群数量增加
种群个体特征统计值
种群密度
定义
指某个种群在单位空间或面积内的个体数量
出生率和死亡率决定种群密度
自然增长率=出生率-死亡率
表示:用单位时间出生的数量÷最初的数量
作用
决定生物的益或害,狩猎或禁猎,防治或不防治的依据
检查保护效果和防治效果,进行害虫预测以及研究种群动态的基础
调查方法
标志重捕法
适用范围
标记与未标记的个体有同样被捕捉的机会
没有迁入迁出,出生死亡
活动能力强(保证每次重捕时都再次均匀分布),活动范围广(需将生物个体大小与活动范围对比)的动物
标志不能使动物受伤,过度显眼,能持续一段时间
计算结果与实际情况比较
偏大
接近
偏小
特殊:因捕食而标记脱落,这种情况要看标记有没有吸引天敌加强捕食
注意要除以调查面积
种群分布型
定义
种群中个体的空间配置格局
分类
集群分布
橡树和雪松(高大乔木)的种子常落在母株附近而形成集群
蛾类因趋光性
蚯蚓因趋湿性
藤壶因附着在同一块岩石上
人类在地球表面也呈集群分布
均匀分布
种内竞争的结果
动物的领域行为
树木争夺树冠空间和根部空间
沙漠植物争夺水分
随机分布
种群成员间既不相互吸引,也不相互排斥
狼蛛在森林底层的分布
玉米螟卵块在玉米田中的分布
种群存活曲线
横纵坐标定义
横坐标为年龄
纵坐标为存活个体数的对数值
分类
Ⅰ凸型
大多数个体都能活到平均生理年龄,之后短期内全部死亡
人和很多高等动物
Ⅱ对角线型
各年龄组死亡率相同
水螅
一些鸟类
一些小型哺乳动物
Ⅲ凹型
低龄死亡率极高,但一旦活到某个年龄,死亡率就变得很低且稳定
牡蛎
树蛙
种群的增长方式
指数增长
条件
只有在理想条件下能实现
资源无限,空间无限,不受其他生物制约
实验室条件下,和种群刚迁入新的环境时最初一段时间内的增长
无K值
增长率始终大于零
J形曲线
逻辑斯谛增长
条件
指数增长的条件中,任何一项不满足
必须是多年生植物
有K值
越接近k值,环境阻力越大
k/2时增长速度最快
S形曲线
环境容纳量K
定义
在长时间内环境所能维持的种群最大密度 (种群稳定的平衡密度)
影响因素
环境因素
光
温度
水
水中的溶解氧
由当地的有效资源决定
空间
食物
生物因素
捕食、竞争、寄生
题目
判断:环境阻力可导致种群进化
√
判断:种群的密度会制约自身的增长
×指数增长中不会
判断:一个地域中每部分的环境容纳量不同
判断:指数增长的种群各阶段增长率一定大于1
大于0即可
判断:种群密度是限制种群增长的关键生态因素
在不同的地域和时间,影响种群数量的关键因素不尽相同
判断:S形增长达到K/2时,种群的自然增长率最高
增长速度最快,但是自然增长率不是最高
增长率与增长速率的区别
增长率
加速度a
增长速率
速率v
判断:在群落演替中,各个种群的数量变化均符合S型曲线
只有某一阶段的优势种群符合S型曲线
填空:生物防治并控制污水排入可大量降低水葫芦的____
环境容纳量
种群的数量波动及调节
类型
周期波动
在两个波峰之间的间隔时间相等
主要发生在比较单调的高纬度环境中,如北方针叶林和苔原地带
北极旅鼠
雪兔
猞猁
一年生植物的 种群数量波动具有周期性
非周期波动
亚洲飞蝗
大多数种群数量都是非周期波动
种群数量变化的原因
出生率与死亡率的波动
环境条件的改变
调节种群数量的因素
外源性因素
气候
影响最强烈
高温使蚜虫数量减少
食物
长耳鸮在雪兔数量很少的年份,只有20%的孵窝率
疾病
捕食和寄生
七星瓢虫防蚜虫
灰喜鹊防松毛虫
内源性因素
行为调节
领域行为
竞争力较弱的个体无领域可占,失去繁殖后代的机会
内分泌调节
社会压力加大
排卵功能减退,容易流产
对幼仔照顾不良
行为反常,好斗
题目
判断:捕食能把蒲公英数量压制在低水平
捕食不能把蒲公英数量压制在低水平,反而促进其传播生长
判断:气候对种群数量变化的作用力与种群密度无关
判断:小龙虾自相残杀的行为属于种群数量的外源性调节因素
由于“外源”的缺少食物的原因而自相残杀
实验:探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
实验目的
了解在封闭环境中酵母菌种群数量动态变化规律
学习使用血细胞计数板进行酵母菌细胞计数
学习比浊计(比色计)的使用方法,找出酵母细胞数变化与浑浊度之间的关系
有一组只加入无菌葡萄糖溶液的对照组,有重复实验
实验材料
血细胞计数板
外观
一块计数板有两个计数室
计数方法
抽样检测法
过程
镜检
检查镜片上是否有污物
取样
从试管中吸取培养液前,需拧紧试管盖,将试管倒转数次,使培养液中的酵母菌分布均匀,减小实验误差
加样
将酵母菌悬液滴加到计数板上
镜检计数
计数顺序
左上,右上,右下,左下
不是指在大格中
而是指在一小格中
压在方格线上的细胞只计左线和上线
出芽酵母的芽体体积若超过细胞体积的1/2,则算独立个体
若有粘连,要数出团块中的每一个细胞
计数总数不少于300个细胞
每天计数酵母菌数量的时间要固定
制约酵母菌增长的因素
空间
营养物质
代谢废物
杂菌污染
题目
判断:实验组与对照组的增长趋势相同
✅对照组会被杂菌污染
判断:血细胞计数器上一个中格内细胞数目不少于300个
4/5个中格加起来不少于300个
大格=16/25中格=400小格
判断:为减小实验误差,本实验设置了空白对照实验和重复实验
重复实验:每组做了2个样品 空白对照:每组分为2个试管AB,B管作为空白对照不接种
判断:实验中采用了抽样调查法对酵母菌进行计数
填空:统计酵母菌种群数量明显高于预期,原因可能是
将死亡菌体也加入计算
未摇匀并直接从底部取样
填空:后期酵母菌种群数量减少的原因
乙醇含量增加
CO2导致溶液pH增加
群落
群落的概念
一定空间内所有生物种群的集合体
在环境条件相似的地段,可以重复出现
群落是各个物种适应环境和彼此相互适应过程的产物
具有一定的结构,一定的种类构成,一定的种间相互关系(捕食,竞争,寄生)
菜市场不能成为群落,因为没有种间关系
噬菌体与细菌的种间关系是寄生
填空:____是区分不同群落的重要特征
物种组成
群落结构
空间结构
垂直结构
陆生群落
森林
树冠层(影响最大)
下木层
灌木层
草本层和地表层
分层的原因
植物
光照
动物(一般只在1~2个层次上活动)
食物
栖息地
水生群落
湖泊
表水层
浮游生物活动的主要场所
斜温层
夏季温度变化较大
静水层
密度最大,水温4度
底泥层
主要发生动植物残体的腐败和分解过程
分层原因
对于植物
光的穿透性
温度、氧气的垂直分布
对于动物
食物
生存空间
水平结构
均匀分布
沙漠里的灌木,由于竞争营养和水分形成
群落内种群均匀分布是种间竞争的结果
种群个体均匀分布是种内竞争的结果
集群分布
种子直接落在母株周围,产生成簇的幼株
斑块性镶嵌
空间异质性
定义
生物学格局在空间分布上的不均匀和复杂性
影响条件
土壤
小地形
风
火
水分
养分
水平结构、垂直结构都需要多种生物来构成
时间结构
定义
群落的组成和外貌,随时间而发生有规律的变化
昼夜变化
季节变化
变温动物冬眠
候鸟迁徙
植物的花期
物候学
题目
填空:群落外貌在春夏秋冬有很大的不同,这就是群落的_____
季相
填空:植物的开花时间是在争夺传粉动物的_____压力下形成的
自然选择
判断:冬天,湖泊斜温层的水温变化比较大
只有夏天
群落类型
森林
北方针叶林是地球上最大的森林带,是世界木材的主要产地
热带雨林的生物种类约占地球已知种类的一半,是地球上最丰富的生命基因库,最稳定的生态系统
草原
几乎完全由禾本科植物和阔叶草本植物组成,生命期很短,从春季到秋季便会完成一个生命世代
荒漠
动物可能会夏眠
植物间隔和根系分布能最大限度地减少竞争和充分利用水分
苔原
植被结构简单,种类稀少,生长缓慢
强风吹拂
最脆弱的生态系统
判断:苔原的植物几乎都靠营养繁殖
群落演替
概念
一些物种优势取代另一些物种,一个群落类型取代另一个群落类型的过程,直到出现一个稳定的群落,才会中止
过程
从湖泊演替为森林的过程
裸底阶段
沉水植物群落阶段
浮叶根生植物群落阶段
挺水植物和沼泽植物群落阶段
森林群落阶段
陆生群落的演替过程
草本植物群落
灌木群落
乔木群落
方式
原生演替/次生演替
原生演替
从未有任何生物定居过的裸岩,沙丘和湖底
无有机质和生命胚种
时间长,速度慢
自然因素
次生演替
被毁灭的群落基质(如弃耕农田,次生林)
时间短,速度快
人类活动较为关键
有大量有机质和有生存力的孢子和种子
原因
环境不断变化
为种群中某些物种提供有利的繁殖条件
对另一些物种的生存产生不利影响
生物本身不断繁殖,迁徙
种内和种间关系不断发生变化
人类活动的干扰
群落内部由生命活动造成内部环境改变
特征
演替方向
向着一定方向,具有一定规律,随时间而变化
能预见或可测
能量
总生产量增加
有机物总量增加
结构
生物种类越来越多
群落结构越来越复杂
稳定性
越来越高
经历的三个阶段
侵入定居阶段(先锋群落阶段)
一些物种入侵裸地定居成功,改良了环境,为以后的物种创造了有利条件
竞争平衡阶段
通过种内斗争和种间斗争,优势物种定居,劣势物种被排斥
相对稳定阶段
物种通过竞争,平衡地进行协同进化,资源利用更为充分有效
结果
形成顶极群落
含义
一个群落经过长期的演替,最终与当地的气候和土壤条件处于平衡的状态
特点
稳定的,自我维持的,成熟的群落
物种组成和数量比例相对稳定
群落结构复杂,层次较多
各物种都占据着不同的空间,能最充分,最有效的利用周围的资源
在没有外力干扰的情况下,将永远保持原状
类型的决定因素
平均温度
年降雨量
反映当地气候条件的特点
高温高湿
热带雨林
低温高湿
北方针叶林
中温中湿
温带草原
低温低湿
苔原
极端缺水
荒漠
表现
各主要种群的出生率和死亡率达到平衡
能量的输入与输出达到平衡
地球上现存的大多数群落都处于顶极状态
题目
判断:顶极群落的净初级生产量小于同类型非顶极群落
净初级生产量是指总初级生产量扣除掉生产者呼吸消耗所剩余的部分
判断:顶极群落的净生态系统的生产量为0
净生态系统生产量的定义是在净初级生产量的基础上扣除各种异养生物呼吸消耗的部分,注意有的题目会用净初级生产量来混淆视听
判断:群落演替是一些物种优势取代另一些物种,一个种群取代另一个种群的过程
物种错,群落类型对
判断:当群落演替到顶极状态时,群落的物种组成仍然会发生变化
判断:群落演替中生物的种间关系可能发生变化
比如竞争减弱
判断:顶极群落的初级生产量不如演替中的群落高
书本原话
生态系统
生态系统概述
定义
由生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统
成分
生物成分
生产者
只要能够生产有机质就行
消费者
利用活的生物的有机质
分解者
只要能够利用死的生物的有机质就行
金龟子、蚯蚓、蜣螂、秃鹫、蘑菇
一个生物可能同时属于两个生物成分吗
几乎不可能
非生物成分
气候
能源
无机物
有机物
功能
物质循环
能量流动
信息传递
生态系统的营养结构
食物链
定义
一系列单方向的取食和被取食的营养关系
作用
能量流动和物质移动的通道
有害物质移动和浓缩的通道(生物放大)
有害物质通过食物链逐级积累和浓缩,在生物体内高度富集导致危害
分类
海洋以捕食食物链为主
以活的动植物为起点
陆地以腐食食物链为主
以死亡生物或现成有机物为起点(第一营养级)
分解者的能量可以转化为消费者的能量
寄生食物链
食物网
许多食物链彼此相互交错,连接的复杂营养关系
食物网越复杂,生态系统抵抗外界干扰的能力就越强,反之,生态系统就越容易发生波动和毁灭
食物网中,考虑某种生物数量变化时,高营养级的影响大于低营养级
营养级
营养级的位置越高,归属于这个营养级的生物种类,数量和能量就越少,少到一定程度时,就不可能再维持另一个营养级的存在(一般不超过五个)
类型
生产者营养级
植食动物营养级
以植食动物为食的肉食动物营养级
生态金字塔
定义
生态金字塔是指各营养级之间的某种数量关系
生物量金字塔
数量金字塔
有可能倒置
树木与植食动物
英吉利海峡浮游植物和浮游动物
能量金字塔
自然条件下不可能倒置
人工生态系统中可能倒置
题目
判断:病毒是消费者
判断:食物链可以从活的动物为起点
判断:一个草原生态系统只含一个食物网
判断:各营养级之间的某种数量关系的生态金字塔就是数量金字塔
生态金字塔是指各营养级之间的某种数量关系
填空:生态系统各生物间通过一系列取食和被取食关系,不断传递着生产者所固定的能量,这种单方向的______叫食物链
营养关系
填空:有几条食物链
3
生态系统中的生产量和生物量
初级生产量
总初级生产量(GP)
呼吸消耗量(R)
净初级生产量(NP)
用于植物的生长和繁殖
随温度和雨量的不同,有很大差异
NP=GP-R
>0,生物量增加
=0,生物量不变
<0,生物量减少
生产量(干重)
单位
J/m² 或者g/m²
净生产量在某一调查时刻前的积累量
次级生产量
定义
所有异养生物都属于次级生产者
异养生物(分解者/消费者)利用现成有机物生产出来的有机物
海洋的初级生产量,只有陆地初级生产量的1/2, 但海洋的次级生产量,是陆地次级生产量的3倍
植食动物利用单细胞藻类的效率,为陆地上动物利用纤维素含量较高的高等植物的效率,的5倍
次级生产量 =用于生长发育繁殖的能量 =同化量-呼吸量 =分解者利用量+下一营养级同化量+未利用
生产过程
题目
判断:生物量是净初级生产量在某一调查时刻前的积累量
是净生产量,因为动物也有生物量
填空:鱼摄入的能量分别以鱼的残体遗骸,_____形式流向分解者
鱼的粪便、龟(下一级营养级)的粪便
填空:推测各类动物在生态系统中的相对重要性,可通过计算动物的____实现
生物量
能量流动和物质循环
能量流动
起点
生产者固定的太阳能
总量
生产者通过光合作用所固定的全部太阳能
人工生态系统要算上人工补充的能量
生产者的次级生产量+呼吸量
渠道
食物链和食物网
特点
单向流动
原因
营养级的顺序不可逆转
逐级递减
原因
呼吸作用消耗大部分能量
流入分解者
能量传递效率
太阳→生产者
1~2%
植物→植食动物→肉食动物
10%
有关能量各种效率的区别
能量利用率
流入最高营养级(人)的能量占生产者固定能量的比值
食物链越短,能量利用率越高
能量传递效率
林德曼效率/同化效率
下一级营养级同化量占本级同化量的比值
人工输入部分计入传递效率
生长效率
某种生物同化量与净生产量的比值
消费效率
某种生物摄入量与净生产量的比值
流入某一营养级能量的来路和去路
来路
生产者来自太阳能
消费者来自上一营养级同化的能量
去路
自身呼吸消耗(用于自身生命活动的能量)
流入下一营养级
被分解者分解利用
(定量定时/最终会转化成前三者)未利用
最终都以热能形式从群落中散失
用于生长、发育、繁殖的能量
次级生产量
同化量-呼吸量
分解者利用量+下一级同化量+未利用
题目
判断:投放消化酶可以提高能量传递效率
判断:缩短食物链可以提高能量传递效率
可以提高能力利用率
判断:生态系统中所有能量都来源于太阳能
×硝化细菌
判断:次级生产量大小与次级生产量的能量转化效率有关
判断:一只鼬捕食了一只鼠,该鼬获得了该鼠能量的10%~20%
能量传递效率是针对营养级之间(两个营养级所有的生物)的,而不是个体(也不能说是物质群体)之间
判断:生态系统中,生产者得到的能量必然大于消费者
人工生态系统,有饲料补充
填空:某一营养级“用于生命活动的能量”指的是____
呼吸量
填空:研究能量流动的2种方式
研究能量沿着一个食物链流动
研究能量从一个营养级流向另一个营养级
物质循环
特点
在相对封闭的循环圈中,周而复始,往复循环
参与循环的物质数量恒定,可以得到重复利用
完善的生态系统(生物圈/热带雨林)不需要从外界获得任何物质补给,就能长期维持其正常功能
水循环
沼泽地和大陆架是最肥沃的低地,是地球上生产力最高的生态系统之一
生物在全球水循环中所起的作用很小
碳循环
循环形式
在生物群落与无机环境间,主要以CO₂形式
在生物群落内部,以含碳有机物形式
大气中的CO₂
含量
0.035%
有明显的昼夜变化和季节变化
来源
生产者,消费者的呼吸作用
分解者的分解作用
化石燃料燃烧
海洋溶解CO₂进入
海洋的含碳量是大气圈含碳量的50倍,海洋对于调节大气圈中的含碳量起着非常重要的作用
关键环节
分解者
生产者
碳库
大气CO2
海洋无机碳
生物体中的有机碳
氮循环
题目
判断:植物的光合作用和各种生物的呼吸作用使局部大气CO2含量变化明显
判断:CO2在大气圈和水圈的界面上通过扩散作用而相互交换着
书本原话
填空:碳在生态系统中的含量,都能通过_____得到调整,并恢复到原来的平衡状态
碳循环的自我调节机制
判断:一片农田不能自给自足地进行物质循环
农田有农作物输出,必然需要有物质输入
联系
能量的固定,储存,转移,释放,离不开物质的合成,分解
物质是能量沿食物链流动的载体
能量是物质在生态系统中往复循环的动力
生态系统的稳态及其调节
稳态
定义
生态系统总是朝着物种多样化,结构复杂化,功能完善化的方向发展,直到结构和功能保持相对稳定,达到稳态
原因
生态系统具有自我调节的功能
特点
达到稳态时,能在很大程度上克服和消除外来干扰,保持自身的稳定性
稳态的调节方式
反馈调节
正反馈
很少见
常常使生态系统远离稳态
举例:湖泊污染
负反馈
最常见
抑制和减弱最初发生变化那种成分所发生的变化
稳态的破坏
因素
人为因素
自然因素
原因
外来干扰因素过大时会破坏生物的自我调节功能
启示
人类活动除了要讲究经济效益和社会效益,还要特别注意生态效益和生态后果
人类与环境
生物圈
范围
最高:10000米或更高的副生物圈带
生命形式是真菌孢子和细菌
最低:深海地壳热裂口
能源来自于地热和硫化氢的氧化
生活着一些具有独特适应性的瓣鳃类、多毛类、甲壳类动物,能生活在完全黑暗、压力极大和温度极高的环境
特点
地球表面不连续的一个薄层
生物圈内生物的DNA,RNA,蛋白质,糖类脂质的结构相似
地球生物圈是人类的生命维持系统
全球人口动态
人类生存的唯一出路就是设法降低出生率,做到自我控制
人类对全球环境的影响
全球变暖
海平面上升,岛屿被淹没,受到海潮和水灾的威胁
热带疾病的传播范围扩大
引起大气环流气团向两极推移
因为原本冷的地方(高纬)变热了
臭氧层破坏
原因
氟利昂被广泛地作为各种喷雾器的雾化剂、除臭剂和制冷剂使用
皮肤癌患者增加
水产、作物产量减少
人体免疫功能明显减退
酸雨
原因
煤、石油、天然气燃烧产生的硫和氮的化合物
主要是硫酸和硝酸
pH低于5.6是酸雨
我国酸雨的频率和酸度自北向南逐渐加重
危害
杀死水生生物
上海陆地植物、农作物
使树木生长缓慢并容易感染病害
腐蚀金属、建筑物和历史古迹
含有少量重金属对人体健康不利
水体污染
八类污染物
家庭污水
微生物病原体
化学肥料
杀虫剂、除草剂、洗涤剂
矿物质和化学品
水土流失的冲积物
放射性物质
来自电厂的废热
生物多样性
体现
生态系统多样性
物种多样性
遗传多样性
每一种野生生物都是一个独一无二的基因库,其特性不会和任何其他生物重复
选修一:生物技术实践
实验室守则
要把所有微生物当做
致病菌
用过的培养物都需要
高压灭菌121℃15min
细菌培养液泼洒出来怎么处理
漂白粉(5%次氯酸钠)
生物技术
生物技术概述
生物技术aka
生物工程
生物技术原理
自然科学、工程学
生物技术以什么为反应器
微生物,动物,植物
生产干扰素
转基因的大肠杆菌
生产人乳
羊
生产病毒
鸡胚
扩增基因
酶
生物技术内涵
五大工程
细胞工程
植物细胞
植物组织培养
花粉
组织
原生质体
植物体细胞杂交
详见选修三
动物细胞
细胞培养
细胞融合
单克隆抗体的产生
胚胎移植
核移植
多莉羊
发酵工程
与基因工程结合
生产干扰素,胰岛素,白细胞介素,生长因子
基因工程
基因手术
剔除改造有害基因,引入重组加强有利基因
基因克隆
基因无性繁殖的一种策略
实施基因工程需要的条件
工具酶
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
聚合酶
分离基因
从0到1
基因文库
建立方法
将含有目的基因的DNA用限制性核酸内切酶切成片段,插入载体DNA分子中
将所得的重组载体导入受体菌的群体中储存
通过受体菌的无性繁殖,使目的基因扩增,建立一个包含目的基因在内的基因文库
用特定DNA序列形成探针,逐一测试
蛋白质测序,化学合成
从1到n
PCR扩增
电泳法纯化
分子量越小游得越快
基因载体
质粒
能自我复制
含限制性核酸内切酶位点
含筛选标记(抗性基因)
有启动子和终止子
有高的拷贝数和稳定性
改造后的噬菌体或病毒DNA
受体
微生物植物动物细胞
植物动物个体
aka
重组DNA技术
蛋白质工程
酶工程
生物技术应用
酶工程产品
发酵技术的改进
一次性的
过程
培养基灭菌,接种,发酵,提取
目标
连续发酵,连续生产,连续提取
现代生物技术的商业化
生物技术与生物化学
生物体中几乎所有的反应都是
酶促反应
日常生活中所使用的生物产品都是由多种酶通过一系列生化反应的产物,举例
淀粉 糖 酒 醋
微生物的利用
大肠杆菌的培养和分离
概述
大肠杆菌性质
革兰氏阴性
兼性厌氧
实验目的
扩大培养
形成单菌落
单菌落的定义
由一个细胞繁殖而来肉眼可见的子细胞群体
消除杂菌污染的通用方法
筛选高表达菌株的简便方法
材料
LB液体培养基
目的
扩大培养
成分
蛋白胨
酵母提取物
氯化钠
LB固体培养基
目的
获得单菌落
凝固剂:琼脂
其他成分与液体相同
琼脂和琼脂糖的区别
是否含N
空白试管斜面
大肠杆菌菌种斜面
步骤
培养基灭菌
将培养基装入三角瓶中,加封口膜
高压蒸汽灭菌法
倒平板
60℃
扩大培养
保持接种过程无菌
酒精灯火焰旁边
37℃每分钟200转的摇床上振荡培养12h
氧气
划线分离
连续划线
37℃恒温箱倒置培养12~24小时
倒置原因
若正放时,水分在上壁形成水滴,落入培养基表面后扩散,菌落间相互影响,无法形成单菌落
已被分离的标志
划线的末端出现不连续的单菌落
分离后判断有无杂菌污染的方法
看菌落形态,湿润度,黏稠度,颜色
镜检看细菌形态,大小,芽孢,有无鞭毛
化学法,如革兰氏染色法
一开始要灼烧一次,每划线一块区域又需要灼烧一次,最后要灼烧一次
菌种保存
接种
用划线法,接种在空白斜面(LB固体斜面培养基)
保存
先37℃倒置培养24h,再转入4℃冰箱
题目
判断:倒平板后要间歇晃动,以保证表面平整
立即在水平位置晃动,使培养基铺满底部,冷却时要放平,不晃动
分离以尿素为氮源的微生物
概述
尿素(脲)
蛋白质降解的产物,不提供能量
含有脲酶的细菌可降解尿素
分解方程式
(NH₂)₂C=O + H₂O——>2NH₃ + CO₂
实验原理
尿素在尿酶的降解下产生NH₃,使培养基的变为碱性,酚红从红黄色变成红色
材料
LB全营养培养基
对照组
将LB固体培养基中的琼脂替换为琼脂糖
琼脂糖成分:半乳糖及脱水半乳糖,在水溶液中形成结构复杂的凝胶
避免琼脂提供额外氮源
尿素固体培养基
实验组
加入酚红,琼脂糖
盛有4.5mL蒸馏水的五只有塞试管
250mL三角瓶
1g土样(从有哺乳动物排泄物的地方取得)
步骤
培养基的制备灭菌,倒平板
用含葡萄糖版高压蒸汽灭菌法
在60℃左右倒平板
制备细菌悬液
将1g土样加到含99mL无菌水的三角瓶中
震荡10min,制成10⁻²土壤稀释液
取0.5mL加入一只试管,制成10⁻³土壤稀释液
取0.5mL加入一只试管,制成10⁻⁴土壤稀释液
取0.5mL加入一只试管,制成10⁻⁵土壤稀释液
尽量只取悬液,摇匀,平行重复实验
注意涂布前一定要稀释
用涂布分离法分离细菌
用移液器,取10⁻⁴土壤稀释液,10⁻⁵土壤稀释液各0.1mL
将保存在70%酒精中的玻璃刮刀放在酒精灯火焰上,待火焰熄灭,在酒精灯火焰旁打开培养皿
涂布分离法
培养和观察
在37℃恒温箱中倒置培养24~48h,恒温培养箱里也是有摇床的
全营养培养基中有较多菌落
尿素培养基中只有少量菌落
有红色环状区域,体现脲酶的强度和含量的多少
实验分析
尿素培养基中的单菌落不一定是指以尿素为氮源的微生物,可能是有固氮功能的微生物
本实验表明,以尿素为氮源的细菌较少
哺乳动物排泄较少
尿素在高温下会分解
脲酶的细菌所起的作用
防止土壤板结
促进自然界氮循环
增加氮利用
题目
判断:尿素固体培养基的平板中,只有少量肉眼可见的菌体
菌体≠菌落
判断:能利用尿素的细菌,通过分泌的脲酶将尿素水解成H₂O和氨,并利用其中的氨
分解成氨和CO₂
判断:尿素培养基的灭菌方法是用G6玻璃砂漏斗过滤
只有尿素用G6玻璃砂漏斗,其它营养成分都用高压蒸汽灭菌法灭菌
细菌的培养和分离
前提与要求
细菌的繁殖方式,特点
分裂,速度很快(20min)
培养细菌需要将已有细菌的培养物转移到新的培养基
接种的方法
稀释涂布平板法
平板划线法
工具
接种环,末端金属丝被卷成小圆环
方式
将接种环在明火上烧红后冷却
蘸取培养物,放入培养基
有时接种到空白斜面来保存菌种
分离的方法
涂布分离法
特点
可以计数,更容易分开,但操作复杂
方法
先将培养的菌液稀释10⁻5~10⁻7倍,取0.1毫升菌液加在培养皿的固体培养基上,用玻璃刮刀涂布在培养基平面上
划线分离法
特点
方法简单
方法
划线过程中,接种环上的菌液逐渐减少,因此划线最后部分的,细菌间距加大,形成单菌落
注意涂布前一定要稀释
培养基
配置方法
将物质按配方配制好
摇匀,调pH
加入三角瓶并用封口膜封口后用高压蒸汽灭菌法灭菌
灭菌一定要放到倒平板的前一步,防止杂菌污染
分类
按物理性质分(加凝固剂的多少)
固体培养基
半固体培养基
液体培养基
按化学成分分
合成培养基
化学成分已知
天然培养基
化学成分未知
其优点是含有丰富的营养物质及各种细胞生长因子、激素类物质,渗透压、pH等也与体内环境相似,缺点是其为成分不明确的混合物,受其来源及法规等问题的限制,制作过程复杂,批次间差异大,一般的天然培养基都是属于不完全培养基
基本培养基
仅能满足微生物野生型菌株生长需要的培养基
按用途分
基础培养基
含有基础生长所需的基本营养成分,最常用的是肉浸液,俗称肉汤,主要成分含牛肉浸液和蛋白胨。基础培养基广泛用于细菌的增菌、检验,也是制备其他培养基的基础成分。
选择培养基
加入/缺乏某种化学物质,以抑制(不是杀死)其他菌种的生长,分离出所需的菌种
鉴别培养基
加入了某种指示剂(比如酚红,酸黄碱红),所有菌种均可生长,但是会呈现不同颜色,从而进行挑选
分离纯化乳酸菌的时候加入碳酸钙,中和乳酸,产生溶钙圈,有助于乳酸菌的识别与分离
加富培养基(营养培养基)
在 基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基。这些特殊营养物质包括血液、血清、 酵母浸膏、动植物 组织液等
LB培养基主要用来培养微生物,有机物较多;MS培养基主要用来培养植物,无机盐较多
成分
营养成分
水
碳源
氮源
合成其他物质的原料
无机盐
NaCl
维持渗透压、提供无机盐
蛋白胨
提供碳源、氮源、维生素
酵母提取物
提供生长因子、碳源、氮源
琼脂
未被纯化的混合物,含N元素,不利于以尿素为氮源的细菌的筛选
题目
判断:配置培养基的时候要用无菌水,不能用蒸馏水
可以用蒸馏水,配置完后灭菌
蒸馏水中有杂菌,无菌水中无杂菌
填空:在细胞增殖过程中,为了防止杂菌污染,往往在培养基中添加____
抗生素
细菌对不同抗生素的敏感性不同
对某抗生素不敏感的菌称为该抗生素的耐药菌
填空:在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是
检查灭菌是否合格,空白平板是否被杂菌污染
填空:对平板进行无菌检测的方法是
将空白平板置于37℃恒温箱培养24h,观察有无杂菌生长
填空:动物细胞培养基中添加的胎牛血清可采用_____方法灭菌
G6玻璃砂漏斗过滤
添加抗生素
题目
判断:划线结束可看到划线末端出现不连续单菌落
需要培养10~20h
填空:在涂布平板的时候,滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是
积液过多,菌体堆积不易形成单菌落
灭菌操作
无菌操作的条件
培养基无菌
操作器皿无菌
转移过程无菌
灭菌方法
灼烧灭菌
接种环,接种针或其他金属用具
在酒精灯火焰层灼烧,直至烧红
涂布器灭菌方法:酒精引燃法
干热灭菌
玻璃器皿,金属用具
干热灭菌箱内160℃到170℃,灭菌1h~2h
高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)
温度压力
121℃,1kg/cm²,灭菌15min
有葡萄糖:90℃,500g/cm²,灭菌30min
适用材料或用具
培养基,取样器的头,三角刮刀,接种环,镊子
三角瓶
用封口膜(既通气又不使菌进入)或6层纱布封口
移液管
上端用镊子放入少量棉花
试管
加棉花塞或塑料盖
玻璃砂漏斗
用牛皮纸包上,棉花不能使用脱脂棉
灭菌锅
填空:灭菌锅内压力达标而温度未达标,此时应该____
将锅内气体放尽后重新加热
判断:高压灭菌加热结束时,打开放气阀使压力表指针归零后,开启锅盖
应该切断热源,等待灭菌锅自然冷却、自然降压,等到指针归零后打开排气阀,旋松螺栓
温度达标压力不达标的原因
灭菌后通常将实验用具放入60~80℃烘箱中烘干
进行实验操作前,需将要使用的用具放到超净台上,打开紫外灯和过滤风,灭菌30min
G6玻璃砂漏斗灭菌
有些不能加热灭菌的化合物(尿素)
使用后用1mol/L盐酸浸泡,再洗涤至中性,干燥
采用抽滤的方法
增加灭菌速度
避免被杂菌污染的方法
注意微生物生长条件
细菌
蛋白胨和酵母提取物
氯化钠,维持渗透压
中性偏碱
霉菌
无机物或添加蔗糖的豆芽汁
中性偏酸
减少操作时间
手和实验服要清洁
将培养基加到三角瓶试管培养皿中的时候,不能让壁上沾有培养基
题目
判断:G6玻璃砂漏斗用完后用0.1mol/L HCL浸泡,并抽滤去酸
用1mol/L HCL
填空:为了减少灭菌后器皿被污染,灭菌前应该_____
用报纸或牛皮纸包裹器具
判断:将培养基转移到三角瓶和试管中时必须用三角漏斗
判断:实验用具经灭菌后即可放在超净台上备用
需要在60℃~80℃烘干
判断:高压蒸汽灭菌时,若锅内的冷空气未排尽,会导致锅内温度达不到设定温度
因为空气的膨胀压大于水蒸汽的膨胀压,所以,当水蒸汽中含有空气时,在同一压力下,含空气蒸汽的温度低于饱和蒸汽的温度,部分区域的温度低于设定温度,会造成灭菌死角,导致灭菌不彻底
填空:实验中的棉花不能用脱脂棉的原因
脱脂棉易吸水,吸水后容易引起污染
判断:微生物的培养实验中用到的仪器都要进行高压蒸汽灭菌
接种环就不用
判断:利用微生物发酵进行的食品加工往往需要严格灭菌
一会破坏营养物质,二来食品加工中酸性、无氧的环境会自动杀菌
酶的利用
果汁中的果胶和果胶酶
概述
果胶
是植物细胞壁的主要成分,山楂果实中果胶含量最多
组成
半乳糖醛酸
最终产物
半乳糖醛酸甲酯
中间产物
作用
将植物组织粘合在一起
鉴别方法
果胶不溶于乙醇
果胶酶
来源
黑曲霉
苹果青霉
组成
果胶酶
果胶甲酯酶
作用
将植物组织变得松散,细胞受损
使果汁变得澄清,降低匀浆悬液黏度
水解细胞壁使植物容易吸水胀破,细胞液流出,出汁率增加
工业应用
水果加工业
饲料工业
提高饲料营养价值,促进饲料在动物消化道内的消化吸收
影响果汁产量的物质
纤维素
果胶
果肉出汁率低,耗时长,果汁浑浊,黏度高,容易发生沉淀
材料
95%乙醇
苹果或山楂匀浆
黑曲霉提取液或果胶酶溶液
步骤
去核切块,用匀浆机制成匀浆
设置实验组对照组
A组5g匀浆加10mL黑曲霉提取液
B组5g匀浆加10mL水
混合之前要保证底物和酶达到所要求的温度和ph条件,以免混合后条件变化,无法保证结果可靠
间歇搅拌20~30分钟
将A组B组溶液分别加入两个含有95%乙醇的试管
沸水浴使纤维素凝聚在一起,提高了澄清度
A1
沸水浴
分层十分明显,沉淀浓缩成一小团
果汁被稀释
A2
不加热
分层十分明显,沉淀量比A1大
果汁被稀释
B1
沸水浴
产生絮状沉淀
液体浑浊,比4号要澄清
B2
液体浑浊
不加热
产生大量絮状沉淀
题目
填空:果胶酶在制作果汁中起什么作用
水解果胶,使水果组织软化疏松,细胞受损,营养物质外流。增加澄清度和岀汁率
填空:制作果汁的最佳条件是什么
尽量保留营养成分(糖、有机酸、维生素、矿物质)
分散程度好,不沉淀不上浮
具有原始口味、色彩
有更多的固形物
除去机械组织,易消化
填空:如何让泡菜口感较脆
让果胶酶变性,果胶多了就脆了
澄清度
提高澄清度的方法
自然澄清法
明胶-单宁法
加酶澄清法
加热处理法
电荷中和法
吸附澄清法
沸水浴提高澄清度的原理
沸水浴使纤维素凝聚、果胶变性
加果胶酶提高澄清度的原理
加果胶酶促进果胶水解
最浑浊的是不加热+清水,最澄清的是沸水浴+果胶酶
判断:加热后果汁澄清度变大的原因是果胶在高温下水解
不是水解是变性
α淀粉酶的固定化及淀粉水解作用检测
概述
固定化酶
特性及作用
稳定性好
能反复利用
底物与产物分离,提高产品质量
便于运输和储存,利于自动化生产
可以通过液体流过反应装柱的速度来控制酶反应的快慢
方法
将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上,使之成为不溶于水,而又有酶活性的制剂
物理法
吸附法
试用酶的范围广,酶活性高,但容易脱落
吸附在载体表面:如活性炭,多孔玻璃,硅胶
包埋法
酶活性高,稳定性高,但适用范围较窄
将酶包埋于凝胶和微胶囊内:如琼脂,聚丙烯,海藻酸钠
化学法
共价偶联法
结合稳定,适用范围广,但酶活性较低
一个载体上偶联多个酶
交联法
结合稳定,适用范围广,但酶活性较低
酶自身交联成网状结构
建立和优化固定化酶反应器的思路
酶作用的外因
温度
反应液pH
固定化装置本身
反应液中成分的浓度
所用酶的活性,数量
固定化的方式,介质
酶的反应时间
本实验内容
使用枯草杆菌的α淀粉酶
最适ph
5.5~7.5
最适温度
50~75℃,较高适合工业生产
固定方法及介质
吸附法吸附在石英砂上
淀粉水解过程
淀粉
α淀粉酶
随机打断淀粉长链
遇碘显蓝色
糊精
遇碘显红色
β淀粉酶
2个2个打断长链
麦芽糖
糖化淀粉酶
遇碘不显色
葡萄糖
材料
固定化α淀粉酶
淀粉酶溶于蒸馏水中,加入石英砂,不时搅拌
加入下端接有气门芯并用夹子封住的注射器中
用十倍体积的蒸馏水洗涤此注射器,以除去未吸附的游离淀粉酶,流速较慢1mL/min
流速不快的原因
防止已吸附的淀粉酶脱落
如何证明已洗涤完毕
在试管中加入最后流出液,淀粉,指示剂,观察是否变红
可溶性淀粉溶液
KI-I₂溶液(淀粉指示剂)
步骤
将注射器放在注射器架上,用滴管滴加淀粉溶液,使淀粉溶液以0.3mL/min的流速过柱
在流出5mL淀粉酶溶液后,接收0.5mL流出液,加入1到2滴KI-I₂溶液,观察颜色
用水稀释一倍后再观察颜色
使颜色更明显
实验后,用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此柱,放置在4℃冰箱内
几天后再重复实验,看是否有相同的结果
题目
填空:葡萄糖凝胶可用于分离、纯化酶,可将适量葡萄糖凝胶装入注射器中制成_____柱,并将其固定在支架上,再用滴管滴加酶粗提取液,保持一定的流速过柱,最后用缓冲液进行洗脱,洗脱液即为纯化的酶溶液
层析
食品加工业中的应用
果酒及果醋的制作
制果酒
原理
反应方程式
CH₁₂O₆┄酶┄>2CO+C₂H₅OH
无氧条件
酵母菌酒精发酵(乙醇发酵)
材料
器材
大瓶5~10L(带塞,可用压紧的大团棉花代替)
有弯曲的安全玻璃管
若干小瓶
过滤器
多功能榨汁机或研钵和杵
葡萄酒:紫葡萄2.5~5kg
果酒:苹果(最好),梨,柑橘等
选择新鲜水果的原因
增加果汁中糖含量
营养充分
口感较好
新鲜酵母或干酵母
注意区分酒曲,酒曲指的是黑根霉、黑曲霉等一些能产生淀粉酶的微生物,不是酵母菌,只有利用淀粉发酵的时候才会和酵母菌一起添加
步骤
用葡萄制葡萄酒
冲洗榨汁
先清洗后去梗
避免葡萄破碎,引起杂菌污染
用鲜红紫色的高锰酸钾溶液消毒
用榨汁机以低速将葡萄打成浆状
避免将籽打碎
可以用杵和研钵代替
制作酵母悬液
每2.5g葡萄糖用1g干酵母
向干酵母加入少量温水,使之成为糊状
<40℃
为使酵母迅速发生作用,可加极少量蔗糖
待酵母悬液中出现气泡即可
装瓶
装量不超过2/3
原因
留氧气给酵母菌快速增殖(出芽生殖),形成种群优势
防止后期发酵旺盛时发酵液溢出
加入酵母悬液,搅拌均匀
发酵瓶上插一有弯曲的玻璃管
防止氧气进入
防止杂菌进入
CO₂溶解度较大,排出CO₂减少发酵瓶内压力
酒精发酵
温度
25~30℃
气温过高则要采取降温措施
否则风味不佳
温度偏低则发酵时间延长
时间
2~3天
发酵完毕的信号
停止出现气泡
过滤,分装,保存
用两层纱布过滤,除去葡萄皮和籽
用洗干净的手挤压滤渣,尽可能多的获得葡萄酒
将获得的滤液加入细口瓶中,密封静置,待沉淀后上清液即为葡萄酒,常温可保存1~2年
酒精体积分数约为8%,不含糖
用果汁制果酒
制取果汁
水果用量最低不少于0.5kg
打碎的果实经双层纱布过滤后即为果汁
配料装瓶
每1L果汁,200g蔗糖,转动发酵瓶使之完全溶解
每1L果汁,1g干酵母(酵母悬液最后加入)
发酵
3天后可看到气泡冒出,10天后剧烈的发酵停止
可能会出现负压
原因
微生物的有氧呼吸
CO₂的溶解度大于O₂
对策
不能持续三天以上,否则必须加入更多的酵母,使发酵作用尽快发生
获取
静置5~6个月,酵母下沉上清液即为果酒
可用虹吸法取出
酒精体积分数约为15%,含糖量高
与酒品质好坏相关的因素
温度
原料
水
菌种
通气量
工艺
pH
制果醋
原理
反应方程式
C₂H₅OH+O₂┄酶┄>CH₃COOH+H₂O+能量
有氧条件
醋杆菌将乙醇氧化成醋酸
材料
器材
1.5L下口瓶(甲/乙)
500mL锥形瓶(丙)
直角玻璃管,直玻璃管,胶管
双孔,单孔橡胶塞
锯末
装发酵瓶(乙)至八分满
作用
吸附醋化醋杆菌
松散,利于空气接触,增加通气性
脱脂棉
过滤通入乙瓶的空气,防止杂菌污染
铝箔
盖住所有瓶的上部
果酒
1000mL:200mL果酒/800mL蒸馏水
醋化醋杆菌(可用醋曲代替)
菌种制备
培养基成分
蛋白胨
酵母提取物
甘露醇(作用)
改善风味
作为碳源
维持渗透压
培养过程
用300mL锥形瓶振摇培养48h
振摇可用摇床
搅拌可用磁力搅拌器
步骤
准备工作
甲
倒入800mL酒水混合物
底部离桌面40~50cm
乙
装锯末至八分满
倒入200mL用NaOH调pH至7.0的酒-水混合物,使锯末均匀湿透,醋化醋杆菌附着在锯末上,此时几乎没有游离的液体存在
将水族箱通气泵的出气管与乙瓶上塞有棉花球的玻璃管连接,通气不必太快
保持这种状况,醋酸发酵约48小时后,用pH试纸检查乙瓶中流出液的pH,若检查结果明显呈酸性,则可进入下一步
开始制作
甲滴入乙的液体流量/乙滴入丙的液体流量
5min一滴
每天用pH试纸检测流出液的pH
结束标志
Ph不再减少
甲瓶中的液体全部流入乙瓶
题目
判断:醋杆菌直接将乙醇变为醋酸
先变为乙醛,后变为醋酸
判断:乙醇和CO₂是在酵母菌的细胞溶胶中产生的
CO2还可以在线粒体中产生
判断:实验开始时,往乙瓶通入无菌空气,同时调节甲瓶下口的双通活塞和乙瓶下口的螺旋夹,保持流量一致
应该等乙瓶内发酵液呈酸性之后再打开螺旋夹,保持流量一致
判断:果酒和果醋的制作过程中,发酵液的ph都是逐渐降低
酵母菌和醋杆菌都会产生CO₂,降低发酵液pH
判断:果醋发酵装置中的锯末可以用石英砂代替以吸附醋杆菌
本处利用锯末的疏松多孔,与石英砂固定化酶的原理不同
判断:正常的酒精发酵过程中,发酵罐内的压力不会低于大气压
因为酵母菌有氧呼吸产生负压的过程不属于正常的酒精发酵过程
判断:用某酿酒酵母进行酒精发酵,发酵完毕后得到酒中浓度不超过15%的原因是,接近15%时乙醇氧化逐渐减弱直到停止
是葡萄糖氧化逐渐减弱直到停止,酒精氧化指的是乙醇变为乙酸
判断:酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度较高
果酒发酵最适温度25~30℃,果醋发酵最适温度30~35℃
判断:适当加大接种量可以提高发酵速率,抑制杂菌生长繁殖
加大接种量可以使该菌在与其他菌的竞争中获得优势
判断:若使用此装置,必须进行的操作是定期拧松瓶盖
目的是放出气体,防止爆炸
填空:酒精发酵中期发酵液密度降低的原因
糖被消耗,产生的酒精和CO₂密度低于糖水
填空:葡萄汁装入甲装置时,要留有1/3的空隙,目的是_____
为酵母菌的大量繁殖提供适量的氧气,防止发酵旺盛时汁液溢出
填空:采用固定化醋杆菌而不是固定化酶进行醋酸发酵的主要原因
固定化醋杆菌含有多种酶,能实现连续发酵、连续生产的目的
填空:在酿醋前,将菌种放在锥形瓶内进行振荡培养,可用_____进行搅拌
磁力搅拌器
振荡培养亦称悬浮培养。 是指把微生物或动植物的细胞接种于液体培养基中,并置放在振荡器上不停地摇动而进行的培养。是与静置培养、或霉菌的表面培养相对而言的。在细菌细胞培养时,可改善与营养物质的接触和氧的供应,繁殖比较均一,而且效率也高
填空:想要加快酒精发酵过程,可采取的措施有
适当提升温度
加大菌种的接种量
增加果汁的含糖量
填空:影响酒风味的因素
温度、pH、氧气
菌种
原料
水
工艺
浓度填空
酵母菌死亡的乙醇浓度
16%
果汁制果酒能达到的酒精浓度
15%
葡萄制果酒能达到的酒精浓度
8%
果汁制果醋能达到的醋酸含量
13%
泡菜的制作和亚硝酸盐的测定
泡菜的制作
本实验使用菌类
假丝酵母
乳酸菌
利用糖和其它有机物产生有机酸和醇类物质
材料
蔬菜,调味品
白酒
泡菜罐(无裂纹,无沙眼)
步骤
切块
2~3cm
洗坛
热水
两次
放料
如果希望发酵快些,应该
将蔬菜在开水中浸1min
使植物细胞破裂,细胞内营养物质流出,加快微生物发酵
加入一些白酒的目的
加快发酵
抑制杂菌生长
增加泡菜醇香感
可以加入一些已经腌制过的泡菜汁
相当于接种了已经扩增的发酵菌
封口
用水封口
给乳酸菌创造无氧环境
取食
一周左右可取食
可以不断加入新鲜蔬菜
亚硝酸盐的测定
亚硝酸盐
产生原理
无氧条件下微生物发酵的产物(含有硝酸盐还原酶,产生亚硝酸盐)
检测
可与对氨基苯磺酸发生重氮化反应
产物在与N-1-萘基乙二胺偶联形成紫红色产物,可用光电比色法定量
作用
致癌
0.3~0.5g中毒,3g死亡
亚硝酸转变为亚硝胺后才致癌
提高泡菜保存时间
影响亚硝酸盐含量的因素
泡菜新鲜与否
发酵时间
食盐用量
温度
材料
NaOH溶液
氯化铵缓冲液
用盐酸和氢氧化铵制备
pH
9.7
硫酸锌溶液
作用
与NaOH结合形成Zn(OH)₂,吸附蛋白质,产生白色沉淀,经60℃水浴加热后过滤备用
显色剂
对氨基苯磺酸溶液
棕色瓶,室温保存
5g对氨基苯磺酸,溶于350mL蒸馏水和150mL冰乙酸
N1萘基乙二胺溶液
0.5gN-1-萘基乙二胺,加入500mL60%乙酸
棕色瓶,放入冰箱保存,一周内溶液稳定
亚硝酸钠标准溶液
储液
250mg亚硝酸钠,加入100mL氯化铵缓冲液,在500mL容量瓶中定容
在冰箱中避光保存
测定用溶液
将储液稀释100倍
每毫升亚硝酸钠含量
5μg
步骤
样品处理
腌制的泡菜25g以及少量泡菜汤,在匀浆机中打成匀浆,用滤纸和三角漏斗过滤至烧杯中,用100mL水洗涤匀浆机和残渣两次
合并滤液,用NaOH溶液将ph调至8,再加入25mL硫酸锌溶液,产生白色沉淀(如不产生则一直加NaOH溶液)
在水浴中加热至60℃,10min后,令其冷却至室温,然后用滤纸过滤,用少量水淋洗沉淀2~3次,将滤液和洗涤液在500mL容量瓶中定容
目的:除去样品中的蛋白质(Zn(OH)₂吸附蛋白质)
测定
取10mL样品溶液,加入4.5mL氯化铵缓冲液,2.5mL60%乙酸溶液,5mL显色液,定容于25mL容量瓶
相当于取了25g泡菜的1/50
乙酸作用
促进对氨基苯磺酸溶解
促进亚硝酸钠生成亚硝酸
过量的酸维持反应介质的酸性环境,使对氨基苯磺酸发生重氮化
混合均匀,暗处静置25min
用光程为1cm的比色杯,在550nm处测定光密度值(OD值)
以10mL水为空白对照
其实是10ml溶剂,不一定是水,也有可能是酒精等
OD值计算公式
光程
比色杯的厚度,即光在液体中经过的距离
如果光密度值(OD值)过大,则改变光程
绘制标准曲线
取0,0.5,1,3,5mL亚硝酸盐标准溶液
定容于25毫升容量瓶中,与测定时一致
以亚硝酸钠质量为横坐标,以光密度值为纵坐标
计算
实质:通过标准曲线得到的质量×样品处理液总体积
若横坐标改为亚硝酸钠浓度,则与定容体积有关
题目
判断:乳酸菌大量繁殖会导致亚硝酸盐含量下降
乳酸菌中含有亚硝酸盐还原酶,能降解亚硝酸盐
判断:光电比色法中,物质浓度与OD值关系呈正比
反比
判断:亚硝酸盐与N-1萘基乙二胺盐酸盐 偶联形成紫红色产物
重氮化两个:亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应 紫红色产物三个:重氮化反应产物与N-1萘基乙二胺盐酸盐偶联形成
判断:测定亚硝酸盐含量时,泡菜在打成匀浆前需用蒸馏水冲洗数遍以减少杂质
不用冲洗,以免把泡菜汁里的亚硝酸盐洗掉
判断:亚硝酸盐对光的最大吸收波长为550nm,所以测OD值时用550nm的光
亚硝酸盐重氮化后产生的紫红色物质的最大吸收波长才是550nm
填空:选择新鲜蔬菜的原因
亚硝酸盐含量低
填空:加入陈泡菜汁的目的是
接种乳酸菌,增加乳酸菌含量
填空:发酵过程中创造厌氧环境的方法(2)
将罐口用水液封
用浸泡液(盐水)尽量充满发酵容器
填空:将待测样品通过活性炭脱色,其目的是_____
排除原有颜色干扰
填空:泡菜发酵中期,乳酸菌大量繁殖会使____的细菌受到抑制;后期乳酸过多会使____受到抑制
不耐酸;乳酸菌自身
填空:发酵后期,亚硝酸盐含量逐渐降低,是由于在____和____的环境下亚硝酸被乳酸中的亚硝酸还原酶降解了
厌氧、低糖、酸性
填空:用移液管取培养的酵母菌液时,应用手指轻压移液管的橡皮头,并吸吹三次,目的是:___
首先,移液管类似于胶头滴管,不是移液器
目的是使酵母菌在培养液种均匀分布
现代生物技术
植物组织培养技术
含义
植物无性繁殖的方法
扦插
嫁接
组织培养
取一部分植物组织(外植体)在无菌的条件下,接种在琼脂培养基上,给予一定的光照和温度,使之产生愈伤组织,进而生根或发芽
材料
MS培养基
大量元素
微量元素
有机成分
也可配制成5~10倍的母液,用时稀释
配置母液的原因
可以降低称量误差
生长素
萘乙酸NAA
用少量氢氧化钠溶液溶解
细胞分裂素
苄基腺嘌呤BA
用少量盐酸溶液溶解
采用人工合成激素的原因
植物内无相关分解酶,作用时间长,效果明显
发芽培养基
MS培养基
同时有BA和NAA
加蔗糖和琼脂
加上封口膜1kg压力下,在灭菌锅中灭菌20min
生根培养基
MS培养基
只有NAA
加蔗糖和琼脂
加上封口膜1kg压力下,在灭菌锅中灭菌20min
步骤
组织处理
在超净台中取出一瓶已经过无菌培养的菊花幼苗,在无菌培养皿上用无菌镊子和无菌解剖刀切成几段,每段至少有一张叶片
若使用自然生长的茎,需要在70%乙醇中浸泡10min,再放入5%次氯酸钠溶液中浸泡5min两次,最后在超净台中用无菌水清洗
人教版对菊花茎段的处理
需选择生长旺盛的嫩枝,用流水冲洗,轻轻刷洗
用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分,在70%的酒精中摇动6~7s后取出,用无菌水清洗
用无菌吸水纸吸干外植体表面的水分,放入0.1%氯化汞中1~2min,用无菌水清洗
发芽
在酒精灯旁,将每段放入一瓶生芽培养基中,使茎的一部分插入培养基内
在日光灯下,保持18~25℃,光照不少于14.5h
生根
2~3周后将生长健壮的丛状苗转入生根培养基中
在日光灯下,保持18~25℃,光照不少于14.5h
湿度锻炼
生根后,将苗移至草炭土或蛭石中,用玻璃罩或塑料布保持80%以上湿度
2~3天后打开玻璃罩,逐渐降低湿度进行锻炼,直到将罩全部打开,处于自然湿度下为止
转移至土中培养(定植)
不是从愈伤组织发育而来的(之前有腋芽),但是之后发芽生根的过程会有脱分化成愈伤组织的过程
题目
判断:植物无性繁殖所生成的植物基因型与母体完全一致
花粉繁殖所生成的是单倍体
判断:与发芽培养基相比,配置某丛状苗生根培养基的时候,可根据实际情况通过降低MS培养基浓度促进生根
书本中生根培养基的MS培养基浓度较低
判断:在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物,能够筛选出抗赖氨酸类似物突变体,其中赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的水平升高。
书本原话
赖氨酸结构类似物的作用机制是起假反馈抑制作用。因为赖氨酸结构类似物的结构与赖氨酸相似,为天冬氨酸激酶所误认,与苏氨酸一起在天冬氨酸激酶的变构部位上结合,协同抑制酶的活性。 抗赖氨酸类似物突变体的编码天冬氨酸激酶的结构基因发生突变,导致天冬氨酸激酶对赖氨酸及其结构类似物不敏感,那么,即使在过量苏氨酸存在时,该酶也不与赖氨酸或其结构类似物结合,因此,该酶的活性将不受影响。
填空:茎段保留几个腋芽的原因
腋芽具有较强的细胞分裂能力,有利于外植体培养
填空:农杆菌与茎段共同培养结束后,需要将茎段转移到含有抗生素的培养基中,目的是_____
除去农杆菌
填空:若侵染后外植体软腐,恶化死亡,可能的原因有:
侵染时间过长
农杆菌浓度过高
有其他杂菌污染
填空:生根后,打开生根苗培养瓶瓶盖培养4~5天,目的是______
炼苗,降低湿度进行锻炼
选修三:现代生物技术
基因工程
概述
核心
构建重组DNA分子
因此aka重组DNA技术
产生时间
20世纪70年代
理论基础
DNA是生物遗传物质的发现
DNA双螺旋结构的确认
遗传物质传递方式的认定
遗传工程定义
狭义的遗传工程,把一种生物的基因转入另一种生物体中,使其产生我们需要的基因产物,或者让它获得新的遗传性状。
基本原理(目的)
让目的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达
工具(技术保障)
酶
限制性核酸内切酶
1970
作用
识别和切割DNA分子(对RNA不起作用)内一小段特殊核苷酸序列的酶,水解磷酸二脂键(不是氢键),产生粘性末端
专一性表现
识别双链DNA中特定的核苷酸序列
切割特定序列中的特定位点
DNA连接酶
1967
作用
将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起
易混淆酶比较
粘性末端怎么画
注意要包括所有识别序列的碱基,不止是被切断的部分
DNA连接酶,限制性核酸内切酶作用部位
磷酸二酯键
氢键自动断开/连接
载体
种类
细菌Ti质粒
大肠杆菌
枯草杆菌
土壤农杆菌
噬菌体和某些动物病毒
应具备的特征
能自我复制(有复制原点)
含限制性核酸内切酶位点
含筛选标记(抗性基因)
有启动子和终止子
有高的拷贝数和稳定性
作用
将目的基因送入宿主细胞中
利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制
基本步骤
获得目的基因
从0到1
基因文库
建立方法
将含有目的基因的DNA用限制性核酸内切酶切成片段,插入载体DNA分子中
将所得的重组载体导入受体菌的群体中储存
通过受体菌的无性繁殖,使目的基因扩增,建立一个包含目的基因在内的基因文库
用特定DNA序列形成探针,逐一测试
载体中目的基因可以通过细菌的繁殖完成片段的克隆
蛋白质测序,化学合成法
从1到n
PCR扩增(聚合酶链式反应)
Pcr技术与DNA复制的比较
电泳法分离纯化
分子量越小游得越快
形成重组DNA分子
使用相同的限制性核酸内切酶
容易自身环化、反向连接、任意连接
可能产生三种连接物
载体―载体
载体―基因
基因―基因
使用双酶切法
将重组DNA分子导入受体细胞
常用受体细胞及导入方法
动物
显微注射法
选用受精卵
植物
农杆菌转化法
选用受伤叶片作为农杆菌转化法材料的原料的原因
伤口处细胞分泌酚类物质吸引农杆菌
需要先导入农杆菌的原因
使重组DNA分子大量克隆,可获得大量的基因,有利于重组DNA分子导入受体细胞中
细菌
大肠杆菌
质粒作载体
氯化钙处理
增加细胞壁通透性,方便目的基因进入大肠杆菌
使之成为感受态细胞
然后在离心管中加入液体培养基,置于摇床慢速培养一段时间,CaCl2处理过的农杆菌恢复正常状态
枯草杆菌
酵母菌
最后只有目的基因拼接在染色体上,无关部分不存在
为提高重组DNA分子导入受体细胞的效率,需要考虑
导入方法
筛选条件
防止污染
重组DNA的质量与浓度
受体细胞的生长状态与密度
适宜浓度和pH
筛选含有目的基因的受体细胞
基因标记筛选
原理
质粒上有抗生素抗性基因(不是所有质粒都能做载体)
方法
使用选择培养基筛选
单标记基因筛选
无法区分导入的是重组质粒还是普通质粒
双标记基因筛选
要求
目的基因必须破坏质粒上的某一个标记基因
过程
加入未被破坏的标记基因对应的抗生素
除去未被导入质粒的细菌
加入被破坏的标记基因对应的抗生素
杀死导入重组质粒的细菌
提前留种,影印接种
其他方法
检测DNA
DNA分子杂交技术
检测是否转录出了目的基因的mRNA
核酸分子杂交技术
用目的基因DNA一条链做探针与受体细胞中提取的DNA/mRNA杂交,看是否有杂交带
目的基因的表达
分子水平
检测目的基因是否被翻译成蛋白质
方法
用相应的抗体进行抗原-抗体杂交
个体生物学水平
观察个体是否出现相应性状
mRNA的外显子、内含子
应用
遗传育种
转基因植物
育种时间较短,效率较高
定向改造,针对性强
使远源亲本可以杂交
转基因动物
定义:转入了外源基因的动物
转基因鼠牛羊猪鸡鱼已经问世
生长速度加快
具有抗病能力
生产彩色羊毛
转基因鱼
鲑鱼,鲶鱼,鲤鱼,鳟鱼,罗非鱼
转入了生长激素基因,抗冻蛋白基因
不一定遵循遗传基本定律,取决于基因拼接的位置
基因工程药物
胰岛素
基因工程方法
通过大肠杆菌生产
生产的是胰岛素原,没有生物活性,这与大肠杆菌没有内质网和高尔基体有关
传统方法
从猪和羊的胰腺中提取
作用
治疗胰岛素依赖型糖尿病
干扰素
化学本质
(病毒侵入后细胞产生的)糖蛋白
传统方法
从人的血液中提取
基因工程方法
克隆和表达人的白细胞干扰素基因
作用
抗病毒,抗细胞分裂和免疫调节
治疗病毒性肝炎和肿瘤
我国第一个重组新药
乙型肝炎疫苗
制备方法
利用酵母菌和哺乳动物细胞生产
作用
预防乙型肝炎
白细胞介素,生长激素等等
基因治疗
原理
向目标细胞中引入正常功能的基因,纠正和补偿基因的缺陷
改变的是体细胞,不能遗传给子代
案例
1990年,美国一小女孩的腺苷酸脱氨酶(ADA)发生了突变,T淋巴细胞有缺陷。研究人员向患者骨髓注射了,培养转化后的正常T淋巴细胞
1991年,我国首例B型血友病基因治疗成功
目前尚不成熟,未来发展方向:遗传疾病,心脑血管疾病,老年痴呆症和肿瘤
生态环境保护
分解石油
对自然界存在能够分解石油的细菌进行改造,增强其分解石油的能力
可降解的新型塑料(聚羟基烷酯)
用转基因植物的方法来生产聚羟基烷酯
吸收重金属,降解有毒化合物,处理工业废水
题目
判断:质粒与染色体的化学本质相同
染色体还含有蛋白质、RNA
判断:用显微注射法可以将目的基因直接导入细胞,而不需要DNA载体
目的基因上没有启动子,终止子,复制原点
判断:用相同的限制性核酸内切酶切割DNA留下的粘性末端一定相同
可能是平末端,都没有粘性末端
判断:用不同的限制性核酸内切酶切割留下的粘性末端一定不同
可能是同尾酶
判断:植物基因工程中常用的载体是农杆菌
最常用的是大肠杆菌Ti质粒,还有噬菌体、动植物病毒
判断:载体上的抗性基因能促进目的基因的表达
判断:用逆转录法获得胰岛素基因时,可以从肝细胞中先获得相应mRNA,然后逆转录成DNA
肝细胞中没有胰岛素基因表达,因此没有相应的mRNA
判断:天然的玫瑰没有控制蓝色色素合成的基因B,开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。培育蓝玫瑰时可以提取矮牵牛花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因B
判断:大肠杆菌质粒上具有控制质粒DNA转移的基因
这是Ti质粒作为运载体的优势
判断:将一种生物的细胞移入另一种生物的细胞中,并使相应的遗传物质成功表达,该过程属于遗传工程
子主题 1
判断:提取目的基因时要用到限制性核酸内切酶和DNA链接酶
注意“提取”,不需要DNA链接酶
判断:能直接用限制性核酸内切酶将目的基因从染色体上切割下来
染色体高度螺旋化不易切割,且染色体上具有不止一个限制酶的位点,如果使用内切酶直接酶切染色体,那么得到的是极多的DNA片段,而目的片段混杂在其中,不易分离
填空:目的基因能在植物体内稳定存在并遗传的关键
目的基因是否结合到染色体上
填空:筛选抗病性强/耐盐性强的作物,需要加入
高浓度致病菌/盐水
填空:如要利用转基因动物的乳腺作为生物反应器来生产基因工程药品,则一般选择____细胞作为受体细胞,用显微注射法导入重组DNA分子,完成_____过程
受精卵;转化
克隆技术
繁殖
生命的基本特征之一
自我复制自我繁殖
无性繁殖
不经过异性生殖细胞的结合,直接由母体产生下一代个体的繁殖方式
有性繁殖
经过异性生殖细胞的结合,产生合子,再由合子发育成下一代个体的繁殖方式
克隆
定义
克隆
无性繁殖系
用于个体水平描述时
通过单个细胞进行无性繁殖,从而产生新个体的过程或技术
克隆技术
从众多的基因或细胞群体中,通过无性繁殖和选择,获得目的基因或特定类型细胞的操作技术
分子水平
基因克隆
目的基因在宿主细胞中扩增
用某种探针选择,钓取目的基因
细胞水平
个体水平
用胚胎细胞作为供体,利用细胞核移植技术而取得成功
克隆动物指不经过生殖细胞的结合,而直接由体细胞获得新的个体
胚胎细胞克隆不属于严格意义上的动物个体克隆
植物的克隆
技术基础
植物组织培养
理论基础
植物细胞的全能性
基本含义
植物体的每个生活细胞(花药,子房也可以)都具有遗传上的全能性,因而都具有发育成完整植株的潜能
基础
植物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质
表达条件
内因
培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的原因
染色体畸变
细胞核变异
细胞核形态变化(如裂开),显微镜下可见
非整倍体产生
不可逆
细胞或组织中激素平衡被打破,或细胞对外源生长物质的敏感性发生变化
产生了缺乏成胚性的细胞系
植物的种类不同
较好
拟南芥
烟草
番茄
在多个世代中保持细胞全能性的表达
较差
小麦
玉米
水稻
在多次继代培养后,会丧失细胞全能性的表达能力
同种植物的基因型不同
外因
离体无菌
适当配比的营养物质
植物生长调节剂
环境条件(pH,温度,光照)
如何成功克隆植物细胞
深入探讨特定植物细胞全能性的表达条件(培养基成分配比)
选择性状优良,细胞全能性表达充分的基因型
在生物体中没有表现出全能性的原因
基因选择性表达,细胞分化
培养程序
胚胎发生
器官发生
过程及意义
过程
获取愈伤组织(相同)
配置含有适当营养物质和植物生长调节剂的半固体培养基(0.7%~1%琼脂)
切取消毒后的组织块
最好含有形成层(分生组织)
脱分化得到愈伤组织(创伤组织)
形成原理
植物组织块切口处细胞,在创伤的刺激下脱分化
细胞特点
相对没有分化
高度液泡化(液泡小而多)
排列疏松
避光培养
对愈伤组织的处理(不同)
器官发生
诱导出芽和根的顶端分生组织
由此再生出新的植株
胚胎发生
将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上
通过液体悬浮培养分散成单细胞
胚性细胞:细胞质丰富,液泡小,细胞核大
经过培养基中成分的有导发生类似受精卵,经过卵裂,分化,器官发生和形态建成而发育成胚的过程
单细胞→细胞团→球形胚→心形胚→胚状体
心在球的后面
判断:同一绿色开花植株不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
花粉和体细胞不同
意义
可以在实验室,试管等人工条件下研究植物受精过程和自受精卵进行的植物胚胎发育过程,调控这些过程的环境因素,遗传基础,分子及生理生化机理研究
通过实验手段培育植物新品种
进行遗传工程操作
原生质体
定义
细胞中有代谢活性的原生质部分,包括质膜细胞质和细胞核
形状
球形
意义
利于外源遗传物质的导入和吸收
农杆菌转化法
显微注射法
具有全能性
不同的原生质体,可彼此相互融合
获取方式
0.5~0.6mol/L的甘露醇高渗溶液环境
使细胞处于弱质壁分离状态,防止吸水胀破,有利于清除细胞壁
用纤维素酶和果胶酶混合液将细胞壁消化除去
测定原生质体活性的方法
渗透吸水法
染色法
影响原生质体纯度的因素
酶作用时间、酶浓度活性
细胞生长状况
离心时间、强度
应用
培育出抗逆高产优质的转基因植株
单倍体育种
烟草大麦
突变体的利用
在培养基中加入氯化钠或病原体的毒蛋白,诱发和筛选抗盐或抗病突变体
加入赖氨酸类似物(不参与蛋白质的合成,但能反馈调节赖氨酸的合成),筛选出抗赖氨酸类似物突变体
细胞重要次生代谢产物的工业化生产
人参
紫草素
制造人工种子
题目
判断:用原生质体可制人工种子
原生质体是人工种皮包被胚状体
判断:含目的基因的胚胎成纤维细胞,经胚胎体外培养、胚胎移植后可获得转基因动物
胚胎成纤维细胞能够增殖,但是不具有全能性
判断:获得番茄-马铃薯中间杂种个体用到的技术包括植物体细胞杂交和植物组织培养
植物体细胞杂交包括了植物组织培养
判断:植物体细胞的杂交过程中,原生质体融合后获得的杂种细胞需要再进行筛选
筛选活性强弱
判断:植物组织培养可以不通过愈伤组织阶段
直接采用腋芽的茎段培养丛状苗,再诱导生根
腋芽中含有分生组织
判断:分化程度低的细胞全能性大于分化程度高的细胞
精细胞和体细胞
判断:愈伤组织分散成单个细胞必须有纤维素酶和果胶酶参与
可以通过液体悬浮培养分散细胞
判断:二倍体植株的花粉经过脱分化和再分化后得到稳定遗传的植株
单倍体高度不育
填空:影响愈伤组织能否成功再生出植株的因素
光照温度
培养基营养物质和植物激素配比
植物的基因型
愈伤组织的继代次数
填空:用____培养建立的细胞系用于筛选,可快速获得稳定遗传的抗病植株
花粉离体培养
填空:遇到因胚发育中止而得不到可育种子(败育)的时候,若要使该胚继续发育获得植株,可采取的方法是____
胚的离体培养
填空:可不通过愈伤组织阶段直接采用腋芽带的茎段培养成丛状苗,在诱导生根获得再生植株,其原因是腋芽中存在_____
分生组织
动物的克隆
原理
细胞增殖
广义上包括
动物的细胞培养
组织培养
器官培养
技术基础
动物的细胞和组织培养(组培)
细胞培养
原代培养
过程
取出一部分幼嫩组织,经过机械消化或胰酶消化组织中的胶原纤维和细胞外的其他成分,分散成单细胞
立即在人工控制的培养条件下培养
成分
葡萄糖
氨基酸
无机盐
维生素
促生长因子
血清
提供营养物质
无菌无毒
培养液,培养用具灭菌
培养过程添加抗生素
定期更换培养液
气体环境
95%空气
需氧呼吸
5%CO₂
维持pH
适宜温度和pH
生长特点
接触抑制
彼此紧密接触后不再分裂,往往形成单层细胞
密度抑制
密度大,代谢废物多,营养少
贴附生长
细胞并非彼此独立而是相互依存
最初的10次传代也归入原代培养范围
传代培养(植物成为继代培养)
传代时机
形成生长晕并增大后(细胞生长繁殖停止)
过程
分装到多个培养基(细胞培养瓶/卡氏瓶),使其继续生长,繁殖
放入CO2培养箱中保温保存
CO2的作用?
必须传代的原因
到一定时期培养的细胞会因为细胞密度过大和代谢消耗引起营养枯竭,不能正常生长
组织培养
定义
动物组织在人工控制的条件下,维持生活状态,生长特性
生命活动仍然以细胞为单位
长期的培养只能使单一类型的细胞保存下来,最终变成细胞培养
可以伴随组织分化
器官培养
器官的原基器官的一部分或整个器官,在体外和人工的控制条件下保存和生长
保持器官的结构功能及分化能力
发展经历
1885年鸡神经板在生理盐水中培养成活
1903年在腹水和血清中培养皮肤及白细胞
1907年真正的组织培养,将一部分蛙胚神经管培养在蛙淋巴液中,看到神经纤维末端的阿米巴运动,创立了悬浮培养法
1912年鸡胚细胞的培养,持续了34年
1943年,小鼠体内生长肉瘤的L细胞系
1950年人工培养液“199”研制成功,至今仍在哺乳动物细胞培养中广泛应用
1951年将一位黑人妇女的宫颈癌组织连续培养,形成海拉肿瘤细胞系
克隆培养法
定义
把一个单细胞从群体中分离出来,单独培养,使之繁衍成为一个新的细胞群体的技术
纯系
经过克隆以后的细胞的后裔细胞群称为纯系
最基本要求
所建成的克隆来源于单个细胞
最主要用途之一
分离出缺乏特殊基因的突变细胞系,是研究遗传规律和生理特性的重要材料
细胞系与细胞株
细胞系
定义
细胞系指可连续传代的细胞,原代培养物在首次传代时就成为细胞系
分类
有限细胞系
可传代次数有限
二倍体细胞通常为有限细胞系
连续细胞系
大多数具有异倍体核型
遗传物质发生了转变
可连续多次传代
有些是恶性细胞系,具有异体致瘤性
有些具有不死性,但保留接触抑制现象,不致癌
特点
未经克隆化的细胞系,具有异质性
细胞株
从原代培养物或细胞系中获得的,具有特殊性质的细胞
一般具有恒定的染色体组型,同功酶类型,病毒敏感性和生化特性
细胞系⊇细胞株
提高细胞克隆形成率的措施
调节pH
添加血清
使用CO₂培养箱
选择适宜的培养基
激素刺激(胰岛素)
促进氨基酸运进细胞
以滋养细胞(如小鼠失去增殖能力的成纤维细胞)支持生长
滋养细胞构成饲养层,而滋养层指胚胎干细胞外层细胞
滋养细胞=饲养细胞
细胞融合
方法
灭活的仙台病毒
聚乙二醇
电融合技术
用的电是
低压交流电
举例
人鼠杂交
经常丢失人的染色体
可进行人类基因的定位
杂交瘤技术
基本方法
用外界抗原刺激动物,使B细胞产生抗体
将B细胞与可无限传代的骨髓瘤细胞融合
产生总共五种细胞
B-B杂交细胞
B-瘤杂交细胞
瘤-瘤杂交细胞
未融合细胞
B细胞
瘤细胞
利用的方法
电融合/电脉冲技术
将杂交细胞放置于多孔培养板上稀释培养,尽量保证一孔一个细胞
第一次筛选
选出B-瘤杂交细胞,剔除其他四种细胞
克隆能产生抗体并且能够无限增殖的阳性细胞
基本原理
选择培养基
第二次筛选
再使用抗体检验,除去分泌其他抗体的杂交瘤细胞
基本原理
抗原-抗体杂交
体外培养
单克隆抗体
体内培养
保存在小鼠的腹水中
最大优点
经过克隆筛选,可以从特异抗原成分比例极少的抗原混合物中获得单抗
单克隆抗体
识别抗原部位的专一性
比一般抗血清优越(一般的抗血清是一群识别不同抗原部位的抗体混合物)
作为特异性探针
研究相应抗原蛋白的结构,细胞学分布以及功能
命名
抗xx单克隆抗体
同理,其他的特异性产物命名也要特殊化,如蛋白质、抗体、溶剂
动物细胞的全能性
癌细胞可以逆转为正常细胞
低等生物细胞的全能性比较容易体现
动物难以克隆的根本原因
细胞分化使细胞发生了基因的差异表达
基因组中的基因活动很不完全
动物发育的过程中,细胞的发育潜能逐渐变窄
受精卵具有全能性
多能细胞
多能造血干细胞
小鼠囊胚期原始外胚层细胞
单能细胞
高度分化的细胞
在形态和功能上高度特化
终生不再分裂
核移植实验和动物克隆繁殖
定义
利用一个细胞的供体核,来取代另一细胞中的细胞核,形成重建的合子
发展经历
1952年
豹蛙
1978年
童第周将黑斑蛙的成体红细胞,核移植到去核的未受精卵中,发育成了正常的蝌蚪
胚胎细胞核的移植成功率远高于成体细胞
1981年
完成小鼠核移植实验
1997年
克隆羊多莉
证明了
动物细胞核具有全能性
细胞质具有调控细胞核发育的作用
高度分化的细胞经过一定处理,也可以回复到类似受精卵时期的功能
涉及的技术
核移植
胚胎体外培养
胚胎移植
形成克隆羊的重组卵细胞时要选择分裂三次的胚胎进行移植
形成克隆羊的重组卵细胞最初分裂时虽然复制了DNA,但基因的转录并未开始
在重组卵细胞开始第三次分裂时,原乳腺细胞的调节蛋白便全部被卵细胞质中的蛋白因子替换了,核DNA重新编排,胚细胞开始表达自己的基因
破坏未受精卵核的方法
紫外线破坏
显微手术法
化学处理法
动物核移植的受体细胞一般是MⅡ期次级卵母细胞,或者受精卵
为什么?
细胞质中有促进基因表达的物质
题目
判断:多利羊的培养中,需要对核供体母羊进行超数排卵处理
核受体是卵母细胞,核供体是乳腺细胞,应该对核受体母羊进行超数排卵处理
判断:动物组织培养过程中不会发生组织分化
判断:细胞克隆的最主要用途之一就是从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系
填空:多利羊的培养中,对核供体细胞进行营养限制性培养的方式和原因
降低动物血清浓度,使细胞周期同步至G0期(有增殖能力,但是还未开始增殖的细胞的G1期)
有助于细胞融合后基因表达的分子开关的启动,促进细胞增殖
填空:制备单克隆抗体所涉及到的生物技术包括(2)
动物细胞融合;动物细胞培养
填空:单克隆抗体的治疗效果好的原因(3)
灵敏度高;特异性强;纯度高
填空:核移植需要借助_____和高效率的_____
显微操作仪
向细胞质注射细胞核
细胞融合法
有核细胞杂交无核细胞
填空:克隆羊多利获得成功的部分原因
采用电脉冲细胞融合技术,选择第三次分裂时的细胞
第一次分裂时
虽然复制了DNA,但是基因的转录尚未开始
供体核开始丢失来源于乳腺细胞的调节蛋白
第三次分裂时
乳腺细胞的调节蛋白全部被卵细胞质中的蛋白因子替换
最终目的
核DNA被重新编排,胚细胞开始表达自己的基因,进而调控胚在代孕母亲子宫中进一步发育
营养限制性培养
填空:胚胎培养中添加动物血清的原因
血清营养成分较为齐全,能弥补人工培养基营养的不足
填空:CO2培养箱中CO2的作用
维持培养液pH
填空:动物细胞体外培养的过程需要加入少量抗生素,同时还需要定期更换培养液甚至整个培养体系,其原因是____
胚胎发育所需的营养成分复杂,胚胎不同发育时期的生理代谢的需求也不同
胚胎工程
受精卵的胚胎发育
受精作用
实质
精核和卵细胞核的结合
受精过程
精卵识别
精子附着于卵膜
质膜融合
核融合
同种动物精卵才能结合的原因
表面的特异性识别蛋白
受精卵遗传物质的来源
细胞核内父母各一半
细胞质内全母
加起来母方较多
胚胎发育
定义
从受精卵发育成幼体的过程
受精卵是下一代生命的开始
过程
卵裂期
2到8个细胞时,每一个细胞都具有全能性
细胞数目增加,体积减小
桑椹胚期
32个细胞
囊胚(胚泡)期
外部
扁平细胞形成的滋养层
胎盘和脐带等胚胎附属结构的发育来源
常用于检测性别
时期早
对胚胎发育影响较小
内部
内细胞团(胚胎干细胞)
具有发育全能性
中空的囊胚腔
早期胚胎
原肠胚期
外胚层
中枢神经系统
部分上皮组织
中胚层
增殖区形成
结缔组织(心脏)肌肉组织
大部分骨骼和骨骼肌
内胚层
各种腺体的上皮组织
原肠腔,逐渐缩小的囊胚腔
体外受精过程
将成熟的精子放入培养液,使其达到获能状态
成熟的精子没有受精能力
超数排卵
促性腺激素
从卵巢取出未成熟的卵母细胞,在体外人工培养条件下成熟
使用超声监视器确定卵泡位置,插入穿刺针吸取卵泡液
体外受精,并经早期发育培养(8细胞)后,才能完成植入或着床
经分娩得到“试管动物”
胚胎体外培养
必须配置一系列含有不同成分的培养液(液体培养基),用以培养不同时期的胚胎
比组织和细胞培养困难
尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术
胚胎移植
特点
是胚胎工程中获得后代的唯一方法
可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力,缩短供体本身的繁殖周期
最佳时期
8细胞以上
基本过程
供体
从其生殖器官中取出早期胚胎
受体
同期发情
孕激素
未经配种
同种生物胚胎移植一般不会发生排异反应
性状共同取决于供体和受体
对移植前的胚胎进行性别鉴定,选择细胞的原则
选择细胞越早越好,早发现是男的就可以扔了
一般取囊胚期的滋养层细胞
不会损害内细胞团,影响到胚胎后期发育
胚胎分割
定义
借助显微操作技术,将早期胚胎切割成几等份
是一种快速繁殖良种畜的方法
基本过程
将发育较好的胚胎移入含有培养液的培养皿中
最佳时期
桑椹胚
切割方法
酶处理法
用酶(不是胰蛋白酶)将卵裂球中的细胞分散成单细胞
机械切割法
在显微镜下用切割针或切割刀把胚胎分割开
移植
分散的胚胎或细胞直接移植给受体
在体外培养到囊胚阶段,再移植到受体内
应用
胚胎二分割
胚胎四分割
胚胎干细胞(ES细胞)
定义
囊胚期时内细胞团中的细胞
特点
未分化细胞
体积小,细胞核大,核仁明显
具有发育全能性
二倍体核型
培养
关键
抑制分化
促进生长
在培养皿底部制备一层饲养层细胞
一般是失去增殖能力的胚胎成纤维细胞(高度分化)
可以分泌一些抑制细胞分化的物质
成纤维细胞
成纤维描述的是形状
一般是可以增殖的,被紫外线照射后失去增殖能力
将干细胞接种在饲养层上
内细胞团突出饲养层外后,用酶消化或机械剥离
用酶消化成单细胞,置于新鲜培养液中培养
应用
保护珍稀动物
在试管中改良并创造动物新品种
培育出人造组织器官,用于器官移植
通过基因敲除,减弱或消除排异反应,获得适合人体移植的器官
胚胎干细胞核移植
经过胚激活(电脉冲激活),胚胎培养,胚胎移植后直接由受体产生克隆动物
把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中,形成重建细胞
题目
判断:胚胎分割能从某种程度上克隆动物
判断:胚胎分割后的胚胎或细胞可直接移植给受体
判断:成熟的精子获能后可与卵巢中取出的卵细胞受精获得受精卵
卵巢中的卵细胞未成熟
判断:胚胎干细胞核移植与体细胞核移植相比,其优点是成功率较高
判断:胚胎工程的研究对象主要限定于高等脊椎动物,特别是哺乳动物
判断:体外受精培养一只鸡,需要涉及胚胎体外培养和胚胎移植技术
鸡是卵生的,不需要胚胎移植技术
生态工程
原理
整体,协调,循环,再生
研究对象
社会―经济―自然复合生态系统
总体目标
可持续发展
主要类型
农业生态工程
定义
优化产业结构,节能,应用清洁能源,生态建筑及人口控制,生物多样性保护
保证农业可持续发展的一种生产方式
依据
生态学原理
作用
促进物质循环能量流动信息流动
经济生态社会效益的同步发展
主要技术
物质的良性循环技术
实现了物质的良性循环和多途径利用
洁净可再生的新能源开发技术
热水器直接利用太阳能
利用发酵技术产生沼气开发生物能
开发风能、潮汐能
种植业和畜牧业合理优化技术
针对当地的社会需求,以农业生态系统内部物质良性循环为基础,优化组合种植业、畜牧业等产业结构,以求得最大化的经济效益和生态效应
近年来我国从追求生态效益角度出发,实施退耕还林、退耕还草,重新优化组合种植业和畜牧业的关系
利用动物的不同习性,设计多种立体养殖技术
利用生物种间关系,发展生物防治技术
种植技术
轮种
恢复和提高土壤肥力
套种
共生期较短
间种
共生期较长
庭院生态工程
定义
小型人工生态系统
经济效益分析(3)
系统内部的投入和产出
各子系统对其他子系统的贡献
系统的实际消费
来自外部的物质输入
系统的有效贡献
农户自身消费
出售
物质循环利用的生态工程
秸秆过腹还田
城市生活垃圾减量化,无害化,资源化
节水和废水处理与应用的生态工程
糖厂废糖制酒精
造纸厂回收钙粉,木质素
屠宰场利用废血生产凝血酶,血红蛋白
山区小流域综合治理与开发的生态工程
三北防护林
清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
其他
生态旅游工程
绿色化学工程
住宅,小区和城镇建设生态工程
荒山荒坡滩涂湿地及矿山废弃地生态恢复工程
生物多样性保护和持续利用工程
题目
判断:发展农业要通过增加农业系统的生物多样性,把能量流动和物质循环引导到更大的循环圈中
❌需要更小的循环圈,以提高能量利用率(能量利用效率提高不了)
判断:农业主要包括种植业和畜牧业,是人类食物生产系统的两点支柱;种植业为畜牧养殖业的发展提供物质基础,畜牧业依赖和受制于种植业
判断:庭院生态系统中鸡粪为植物生长提供物质和能量,提高能量利用效率
鸡粪不能给植物生长提供能量
判断:通过转基因培育抗虫品种,利用种间关系控制害虫的数量,利用昆虫激素干扰昆虫的繁殖等都属于生物防治的范畴
填空:农业“种养结合”需按照_____规律进行综合优化
生态和经济
填空:在分析庭院生态系统的经济收益时,除了考虑生产者,消费者,分解者的投入与产出外,还需要考虑____的投入
劳动者/系统外部
❌人工
补充内容
实验
实验步骤
选材
编号,分组,前测
抄全题干,详细
用上关键词
等量适宜
相同适宜
合适时间
加入不同条件,在其他条件相同且适宜的环境中培养
动物生理实验常用方法
摘除法
可用于单功能的器官,如甲状腺
不可用与多功能器官,如胰腺
饲喂法、注射法
胰岛素作用探究实验中,小鼠的行为出现呆滞不能说明血糖降低,只有注射葡萄糖后行为恢复了才能证明
对小鼠进行“验证胰岛素能降低血糖浓度实验”,实验前对小鼠进行饥饿处理的目的
消耗肝糖原,使实验现象出现较快且明显
每隔一段时间分别测定数值,并记录
重复实验
统计、处理、分析实验数据
注意点
审题三明确
目的是验证还是探究
原理是什么
变量
自变量
因变量
因变量检测指标
选择材料的时候要注意让实验效果明显
用含³H的胸腺嘧啶跟踪DNA , 用含³H的尿嘧啶跟踪RNA
离心
常用差速离心法从细胞中分离出各种细胞器
画图表
一
名称
二
横纵坐标的含义/刻度/单位
一
趋势和关键点
让你体验物质效果的时候,注意画前测图+后测图
柱状图画法
横坐标是组别,自变量
双纵坐标法
写清图注,参考值
图标设计题万能模板
一定要看清楚题目让你设计图表还是画图
阴阳对照
阳性对照(一定会出现预期结果)
阴性对照(一定不会出现预期结果)
探针
核酸探针
核酸杂交,检测DNA/RNA,检查是否有杂交带
单克隆抗体探针
抗原-抗体杂交,检查蛋白质
填空:利用_____技术检测棉花细胞是否合成葡萄糖氧化酶
抗原-抗体杂交
放射性检测
只能检测有没有放射性,不能检测来源于那个物质
15N没有放射性
注意写法,写在元素符号前面
写“同位素追踪法”的时候,前面能带上具体的元素符号就带上
检测方式是立即杀死后检测
填空:将培养液离心,取____检测酶活性
上清液
遗传题
注意题干中“若干株”、“一群”表现型相同的XX之类的表述,说明亲本基因型可能不同,从结果入手做
杂合或纯合计算时注意排除隐性纯合的分母
如果某个性状与X染色体有关,然后题干说“人群中的发病率为xx”那么,如果问男性/女性的发病率要重新计算,不是xx
居然真的有题目提到的两个性状一显一隐的题目存在
提取酶可以用盐析的方法
梯度的错误标答说法
梯度不均匀
范围太窄/不合适
微生物实验一般方法
目的确定
寻找菌种
分离纯化
活化扩增
发酵生产
过程监控
检验产物
95%乙醇、无水乙醇可以通用
一同学涂布了三个平板,统计的菌落数分别是27、169、176,取平均数124,该同学的实验结果可信度低,其原因是
1个计数结果与另两个相差悬殊,结果的重复性差
出题的恶心之处
选择
①模糊表述,缓和矛盾
减Ⅰ比减Ⅱ更容易发生基因突变
不是Ⅰ>Ⅱ,而是两者概率一样
分离出的子代噬菌体大部分含有放射性
不是大部分,而是全部
DNA是主要的遗传物质
不是主要,而是全都是DNA
mRNA的多样性主要取决于碱基对的排列顺序
只取决于
血液流过肝脏细胞后,血糖浓度升高
可能升高可能降低,取决于血糖浓度
②前后逻辑混乱
恶性肿瘤细胞有无限增殖的特性,所以不易被化疗药物杀死
前后无逻辑
填空
注意填空顺序
雌、雄基因型分别为
先答雌,再答雄