高中生物知识点(2019人教版）

高中生物知识，五本书， 必修1分子与细胞： 第1章走近细胞 第2章组成细胞的分子 第3章细胞的基本结构 第4章细胞的物质输入和输出 第5章细胞的能量供应和利用 第6章细胞的生命历程 必修2遗传与进化： 第1章遗传因子的发现 第2章基因和染色体的关系 第3章基因的本质 第4章基因的表达 第5章基因突变及其他变异 第6章生物的进化

高中生物

• 必修1 分子与细胞
  • 第1章 走近细胞
    • 第1节 细胞是生命活动的基本单位
      • 细胞学说及其建立过程
        • 建立者
          • 德国科学家施莱登（M.J. Schleiden，1804—1881）和施旺（T.Schwann，1810—1882）
        • 内容
          • 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
          • 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
          • 新细胞是由老细胞分裂产生的
        • 意义
          • 细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明生物界的统一性。
      • 细胞是基本的生命系统
        • 单细胞生物依赖单个细胞完成各种生命活动。
          • 草履虫、变形虫、衣藻、酵母菌等
        • 多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，完成复杂的生命活动。
          • 例如，以细胞代谢为基础的生物与环境之间物质和能量的交换；以细胞增殖、分化为基础的生长发育；以细胞内基因的传递和变化为基础的遗传和变异等。
        • 除病毒之外，其它生物都是由细胞构成的。
        • 生命系统的结构层次
          • 以多细胞动物为例的生命系统九级层次
            • 细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
              • 植物的四大组织：保护、营养、输导、分生组织 植物的六大器官：根、茎、叶、花、果实、种子 动物的四大组织：上皮、肌肉、神经、结缔组织 人的八大系统：消化、泌尿、内分泌、循环、运动、呼吸、神经、生殖系统
          • 种群是指一定区域内，同种生物所有个体。
          • 群落是一定区域内所有的生物。
          • 生态系统
            • 包括一定区域内所有生物和无机环境
          • 生物圈
            • 包括地球上所有生物以及所有生物所生存的无机环境，是最大的生态系统，地球上只有一个生物圈。
    • 第二节 细胞的多样性和统一性
      • 1、细胞多样性： （1）表现：细胞的形态、大小、种类、结构等各不相同。 （2）直接原因：构成细胞的蛋白质分子不同。 （3）根本原因：DNA的多样性及基因的选择性表达。 2、细胞的统一性： （1）化学组成：组成不同细胞的元素和化合物种类基本一致。 （2）结构：都具有细胞膜、细胞质、核糖体 （3）遗传物质：都以DNA为遗传物质，且遗传密码相同。 （4）能源物质：以ATP为直接能源物质。 （5）增殖：都是通过细胞分裂等进行增殖。
      • 观察细胞
        • 显微镜的放大倍数等于目镜倍数×物镜倍数
          • 目镜和物镜的区别： 物镜（有螺纹），越长放大倍数越大（正比），距离载玻片的距离越近； 目镜（无螺纹）恰好相反，越长放大倍数越小（反比）。
        • 低倍镜换高倍镜使用步骤
          • 低倍镜→目标移至中央（偏哪移哪）→转换为高倍镜→调光（增大光圈，反光镜改为凹面镜）→调细准焦螺旋【找→移→换→调】
        • 放大倍数与视野内细胞数量的关系
          • 当一行细胞时，细胞数与放大倍数呈反比
          • 当细胞充满视野时，细胞数与放大倍数的平方呈反比
        • 高倍镜与低倍镜观察情况比较
      • 原核细胞和真核细胞
        • 定义
          • 细胞内含有以核膜为界的细胞核，称为真核细胞
            • 由真核细胞构成的生物叫做真核生物
          • 细胞内不含有以核膜为界的细胞核，称为原核细胞
            • 由原核细胞构成的生物叫做原核生物
        • 类型
          • 原核生物
            • 原核细胞有一条大型环状的裸露的DNA分子，位于细胞内特定的位置，这个区域被叫做拟核（拟核不是结构，只是一个位置），所以原核细胞没有染色质，需要注意的是原核细胞除了拟核处裸露的大型环状DNA分子，还有一些小型的环状DNA分子（质粒）。
            • 细菌：带有球、杆、螺旋、弧的字样，以及一类重要的细菌——蓝细菌
            • 其他：支原体、衣原体、立克次氏体、放线菌
          • 真核生物
            • 真核细胞有染色质（主要由DNA和蛋白质组成）
            • 草履虫、变形虫
            • 真菌：酵母菌、青霉菌、蘑菇等
            • 动物、植物
        • 病毒、原核细胞和真核细胞的比较
        • 水华现象
          • 通常是指池塘、河流、湖泊、水库等淡水水域受到污染，水中N、P等元素增多致使水体富营养化，在适宜的温度、光照等条件下，蓝细菌和绿藻等大量繁殖，并在水面形成或薄或厚的漂浮物的现象。
  • 第2章 组成细胞的分子
    • 第1节 细胞中的元素和化合物
      • 组成细胞的化学元素
      • 组成细胞的化合物
        • 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质等
          • 细胞内含量最多的前四位化合物：水>蛋白质>无机盐>脂质
      • 探究·实践
        • 检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
          • 还原糖的鉴定
            • 常用材料
              • 苹果和梨
            • 试剂
              • 斐林试剂（甲液： 0.1g/ml的NaOH 、乙液： 0.05g/ml的CuSO4 ）
            • 注意事项
              • 还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖（单、二除蔗）
              • 甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中（现配现用）
              • 必须用水浴加热（50～65℃）
            • 检测的方法步骤
              • 还原糖的检测和观察
                • ①向试管内注人2 mL待测组织样液。
                • ②向试管内注人1mL斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀后再注人）。
                • ③将试管放入盛有50~65℃温水的大烧杯中加热约2min。
                • ④观察试管中出现的颜色变化。
          • 脂肪的鉴定
            • 常用材料
              • 花生子叶或向日葵种子
            • 试剂
              • 苏丹Ⅲ染液 或 苏丹Ⅳ染液
            • 注意事项
              • 切片要薄且均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊。
              • 染色时间不易过长，体积分数50%酒精的作用是洗去浮色 。 苏丹Ⅲ易溶于酒精
              • 需使用显微镜观察
              • 使用不同的染色剂染色时间不同
            • 颜色变化
              • 橘黄色 或 红色
            • 检测的方法和步骤
          • 蛋白质的鉴定
            • 常用材料
              • 鸡蛋清、黄豆组织样液、牛奶
            • 试剂
              • 双缩脲试剂（ A液： 0.1g/ml的NaOH 、B液： 0.01g/ml的CuSO4 ）
            • 注意事项
              • 先加A液1ml，再加B液3-4滴
              • 鉴定前留出一部分组织样液以便对比
              • 用蛋清时一定要稀释，若稀释不够，与双缩脲试剂反应时，会黏在试管内壁，使得反应不够彻底，且试管不易清洗；
              • 加入双缩脲试剂的顺序不能颠倒，先用A液造成碱性环境后再加入B液。
            • 颜色变化
              • 紫色
            • 检测的方法和步骤
              • 蛋白质的检测和观察
                • ①向试管内注入待测组织样液2mL。
                • ②向试管内注人双缩脲试剂A液1mL，摇匀。
                • ③向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。
                • ④观察组织样液颜色的变化。
    • 第2节 细胞中的无机物
      • 细胞中的水
        • 水为什么能成为细胞内良好的溶剂呢？它又为什么具有支持生命的独特性质呢？ 这是由它的分子结构所决定的。水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。 由于水分子的极性，当一个水分子的氧端（负电性区)靠近另一个水分子的氢端（正电性区）时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键。每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
        • 生物含水量特点
          • 水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的物质。
        • 含水量
          • 水生>陆生 幼年>成年>老年 代谢旺盛>代谢缓慢 幼嫩细胞>衰老细胞
        • 分类
          • 结合水
            • 含量
              • 4.5%
            • 概念
              • 与其他物质结合在一起
            • 生理作用
              • 细胞重要组成成分主题
          • 自由水
            • 含量
              • 95.5%
            • 概念
              • 能够自由流动、以游离状态存在
            • 生理作用
              • 良好溶剂 参与反应 物质运输
        • 细胞含水量与代谢之间的关系
          • 自由水越多，新陈代谢越旺盛，生长发育越迅速，抗逆性越弱。 自由水越少，新陈代谢越缓慢，生长发育越迟缓，抗逆性越强。
        • • 水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。
          • 细胞中自由水和结合水所起的作用是有差异的：自由水是细胞内良好的溶剂；结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4.5%。
          • 细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。
          • 例如，将种子晒干就是减少了其中自由水的量而使其代谢水平降低，便于储藏；北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。
      • 细胞中的无机盐
        • 存在的形式及含量
          • 含量
            • 很少，约占细胞鲜重的1%——1.5%
          • 存在形式
            • 大多数无机盐以离子的形式存在于细胞中，少数与化合物的相结合。
        • 生理作用
          • 有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分
          • 有许多种无机盐的离子对于维持生物体的生命活动有重要作用
          • 生物体内的无机盐离子，必须保持一定的比例，这对维持细胞内的渗透压和酸碱平衡非常重要，这是生物进行正常生命活动的必要条件。
        • 常见无机盐的作用与缺乏症
          • 种类 作用 缺乏引起的症状 Fe 构成血红素的元素 缺铁性贫血 Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形、抽搐 Mg 构成叶绿素的元素 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用 Na 维持动物细胞渗透压 动物细胞渗透压降低；过低时不能维持正常的细胞形态 I 甲状腺激素的重要组成成分 地方性甲状腺肿；呆小症 B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺B时，“花儿不实”
    • 第3节 细胞中的糖类和脂质
      • 细胞中的糖类
        • 组成元素
          • C、H、O三种元素
        • 分类
          • 糖类大致可以分为单糖、二糖、多糖
            • 单糖
              • 不能被水解，可被细胞直接吸收的糖。
                • 最常见的是葡萄糖，是细胞生命活动所需主要能源物质。
            • 二糖
              • 由两分子单糖脱水缩合而成的，必须经过水解为单糖才能被细胞吸收。
                • 常见的二糖是蔗糖，还有麦芽糖以及人和动物乳汁中的乳糖。
            • 多糖
              • 由多个单糖脱水缩合而成的糖，是生物体内绝大多数糖存在的形式，必须水解为单糖才能被细胞吸收
                • 最常见的是淀粉，作为植物细胞的储能物质存在于细胞中。
                • 糖原作为动物细胞的储能物质存在于动物细胞中。
                • 纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，多糖的基本单位都是葡萄糖。
                • 几丁质也是一种多糖，又称为壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。
        • 种类、分布及功能
      • 细胞中的脂质
        • 元素组成
          • C、H、O，有的还含有P和N。
        • 种类
          • 脂肪
            • C、H、O
            • 储能物质，维持体温恒定缓冲和减压减少摩擦的作用
          • 磷脂
            • C、H、O、N、P
            • 构成细胞膜、细胞器膜和细胞核膜的重要成分
          • 固醇
            • C、H、O
            • ①胆固醇：构成动物细胞膜的成分，参与血液中脂质的运输。 ②性激素：促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成。 ③维生素D：促进人和动物肠道对钙磷的吸收。
    • 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
      • 蛋白质分子的功能
        • 运输作用
          • 血红蛋白
        • 免疫作用
          • 抗体
        • 催化作用
          • 酶绝大多数都是蛋白质，少数是RNA
        • 调节功能
          • 某些激素的化学本质是蛋白质，如生长激素和胰岛素
        • 结构蛋白
          • 构成细胞和生物体的结构，如头发和肌肉
      • 蛋白质的基本组成单位——氨基酸
        • 氨基酸的种类和分类
          • 自然界中氨基酸已发现有300多种，但构成蛋白质的氨基酸种类大约有21种，包括必须氨基酸和非必需氨基酸。
            • 非必需氨基酸
              • 人体自身能够合成，可以通过其他化合物转化而来。
            • 必需氨基酸
              • 人体内有8种（婴儿9种——组氨酸），必须从食物中获取。
        • 氨基酸的结构通式
        • 特点
          • 氨基酸分子中至少有一个氨基和一个羧基，且氨基和羧基要连在同一个碳原子上。
            • 判断一个有机物是不是构成蛋白质的氨基酸的条件 比如 H2N-CH2-CH2-COOH  这就不是构成蛋白质的氨基酸
          • 不同的氨基酸分子有不同的R基，这就是区分不同氨基酸的关键。
          • 有些氨基酸含多个氨基或羧基，多的氨基和羧基在R基团中，但是R基本身不能是氨基或羧基。
      • 蛋白质的结构及其多样性
        • 化学结构
          • 用约21种氨基酸作原料，根据“基因”信息指令，在细胞质的核糖体中，按特定的方式和顺序将氨基酸分子互相连结合。
        • 氨基酸分子结合方式
          • 一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基，脱去一分子水而连接起来，这种结合方式叫脱水缩合。
        • 肽键
          • 在—CO—NH—结构中的C—N共价键
        • 二肽
          • 由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，只含有一个肽键的叫做二肽。
          • 几个氨基酸脱水缩合就叫几肽 肽键数=氨基酸数—肽链数
        • 肽链
          • 是由多个氨基酸相互连接在一起所形成的链状结构。
        • 蛋白质分子具有多样性的原因
          • 组成肽链的氨基酸种类、数目、排列顺序不同，所形成的肽链结构不同。
          • 肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
        • 蛋白质的化学组成和相关计算
          • 化学组成
            • C、H、O、N、有的还有S，从氨基酸的结构通式出发，蛋白质应含有C、H、O、N元素，但蛋白质的空间结构中肽链之间的连接和固定需要“二硫键”，所以蛋白质中有的还含有S，S元素应该存在于某些氨基酸的R基中（--SH巯基）。有些蛋白质还含有其他一些元素，比如血红蛋白中还有Fe。
          • 相关的计算
            • ①蛋白质中氨（羧）基数=肽链数+R基上的氨（羧）基数=各氨基酸中氨（羧）基总数—肽键数
            • ②蛋白质中各原子的计算 C原子=氨基酸分子数×2 + R基上的C原子数 H原子=各氨基酸中H原子总数 — 脱水的水分子数×2 — 二硫键数量×2 N原子=肽链数 + 肽键数 + R基中N原子数 O原子=肽链数×2+肽键数 + R基中O原子数
            • 蛋白质相对分子质量的计算： 假设n个氨基酸形成m条肽链，设氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由这些氨基酸形成的蛋白质的相对分子质量为　n×a－（n－m）×18
            • 假设有n（0＜n≤21）种、m个氨基酸，任意排列构成多肽的种类数计算： a若每种氨基酸数目无限（允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有n^m种 b若每种氨基酸只有一个（不允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有n×（n-1）×（n-2）…种
      • 蛋白质的盐析、变形和水解的区别
        • 盐析
          • 蛋白质盐析是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。
        • 变性
          • 蛋白质变性是指蛋白质在某些物理或化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
            • 变性的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此熟鸡蛋、熟肉容易被消化。变性的蛋白质加入双缩脲试剂仍然可以产生紫色反应。
        • 水解
          • 在蛋白酶的作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。
    • 第5节 核酸是遗传信息的携带者
      • 核酸的种类及其分布
        • 种类
          • 脱氧核糖核酸，DNA
          • 核糖核酸，RNA
        • 分布
          • DNA主要存在于细胞核内，另外线粒体、叶绿体、也含有少量的DNA，原核细胞主要存在于拟核中。
          • RNA主要存在于细胞质中
            • 例如核糖体、线粒体、和叶绿体，细胞核中也有少量分布。
      • 核酸是由核苷酸连接而成的长链
        • 核酸的结构
          • 组成核酸的化学元素
            • C、H、O、N、P
          • 单体
            • 核苷酸，由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷脂分子组成。
          • 核苷酸链
            • 若干个核苷酸脱水缩合形成磷酸二酯键。
          • DNA与RNA在化学组成上的异同
            • DNA一般由两条脱氧核苷酸链组成，且呈现双螺旋的结构。RNA一般由一条核糖核苷酸链组成。
          • “258”与“144”
            • 具有细胞结构的生物体内核酸既有DNA又有RNA，所以其体内共有2种五碳糖、5种含氮碱基、8种核苷酸
            • 没有细胞结构的生物——病毒体内核酸只有一种：DNA或RNA，所以体内只有1种五碳糖、4种含氮碱基、4种核苷酸
          • 核酸的功能
            • 核酸是遗传信息的携带者，在生物体的遗传变异和蛋白质的合成中具有重要的作用。
      • 生物大分子以碳链为骨架
        • 细胞中生物大分子的种类
          • 多糖、蛋白质、核酸
        • 结构
          • 每一个单体都以若干个相连的碳链为基本骨架，生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。
        • 生物大分子的组成特点及多样性的原因
  • 第3章 细胞的基本结构
    • 第1节 细胞膜的结构和功能
      • 细胞膜的功能
        • 将细胞与外界环境分隔开
          • 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境
        • 控制物质进出细胞
          • 包括代谢底物的输入与代谢产物的排除,其中伴随着能量的传递
          • 细胞膜的控制作用是相对的，一些有害的物质也可能进入细胞。
        • 进行细胞间的信息交流
          • 间接交流方式
            • 激素、神经递质
          • 直接交流方式
            • 细胞膜的直接接触，如精卵细胞的结合
          • 通道方式
            • 植物细胞的胞间连丝
        • 对细胞膜成分的探索
          • 1895年
            • 1895年，欧文顿发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。
              • 推测：细胞膜是由脂质组成的。
            • 相似相溶原理：溶质与溶剂在结构上相似，能彼此相溶，例如同为脂质的物质可以相溶。
            • 通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
          • 1925年
            • 1925年戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气--水界面上铺展为单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
              • 推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
          • 1935年
            • 丹尼利和戴维森推测细胞膜除脂质分子外，可能还附有蛋白质。
      • 对细胞膜结构的探索
        • 1959年
          • 罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构
            • 提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，把细胞膜描述为静态的统一结构。
              • 解释：暗带是因为电子穿透得较少，明带是因为电子穿透得较多。蛋白质对电子的阻挡作用很大，穿透样品的电子较少，所以是暗带；而脂双层对电子的阻挡作用小，透过样品的电子较多，所以是明带。
        • 20世纪60年代
          • 对细胞膜静态的观点提出质疑
            • 细胞膜的复杂功能难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。
        • 1970年
          • 用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质，再用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。
            • 在37℃环境40分钟后，两种颜色的荧光均匀分布。这一实验及相关其他实验表明：细胞膜具有流动性。
        • 1972年
          • 辛格和尼克尔森提出流动镶嵌模型
      • 流动镶嵌模型的基本内容
        • 细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成
        • 磷脂双分子层是细胞膜的基本支架
        • 蛋白质的存在形式：镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中
        • 细胞膜具有一定的流动性
          • 原因：膜结构中的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的
        • 细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。
          • 糖被与细胞表面识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
    • 第2节 细胞器之间的分工合作
      • 细胞器之间的分工
        • 科学方法
          • 分离细胞器的方法——差速离心法
        • 双层膜细胞器
          • 线粒体
            • 呈粒状、棒状，具有双层膜，普遍存在于动、植物细胞中，内有少量DNA和RNA及核糖体，内膜突起形成嵴——增加内膜的表面积，内膜、基质和基粒中有许多种与有氧呼吸有关的酶
            • 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，生命活动所需要的能量，大约95%来自线粒体，是细胞的“动力车间”。
          • 叶绿体
            • 呈扁平的椭球形或球形，具有双层膜，主要存在绿色植物叶肉细胞里
            • 叶绿体是植物进行光合作用的细胞器
              • 含有叶绿素和类胡萝卜素，还有少量DNA和RNA及核糖体，类囊体薄膜上有与光合作用有关的光合色素和光反应的酶，叶绿体基质中有暗反应有关的酶
        • 单层膜细胞器
          • 内质网
            • 由膜结构连接而成的网状物，是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”
            • 滑面内质网（脂质、糖类）和粗面内质网（分泌蛋白）
          • 液泡
            • 成熟的中央大液泡主要存在于成熟植物细胞中，液泡内有细胞液。
            • 化学成分：有机酸、生物碱、糖类、蛋白质、无机盐、色素等。
            • 有维持细胞形态、储存养料、调节细胞渗透吸水的作用。
          • 高尔基体
            • 蛋白质加工
            • 植物细胞壁的形成
            • 突触小泡的形成
            • 酶体的形成
            • 精子变形过程中形成顶体
          • 溶酶体
            • 有“消化车间”之称，内含多种水解酶
            • 能分解衰老、损伤的细胞器
            • 吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
        • 无膜细胞器
          • 核糖体
            • 椭球形粒状小体，由rRNA和蛋白质组成。
            • 是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所。
            • 分为游离的核糖体（合成胞内蛋白）和附着在内质网上的核糖体（合成分泌蛋白）
          • 中心体
            • 每个中心体含两个中心粒，呈空间垂直状态
            • 存在于动物细胞和低等植物细胞，与细胞有丝分裂有关。
        • 细胞骨架
          • 细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的，细胞质中有着支持它们的结构————细胞骨架。
          • 细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
        • 探究·实践
      • 细胞器之间的协调配合
        • 研究方法
          • 同位素标记法
        • 分泌蛋白的合成、加工及运输过程
          • 过程
            • 分泌蛋白的合成过程大致是∶首先，在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。
            • 当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，并且边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。
            • 内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网，到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。
            • 高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。囊泡转运到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外（图3-8）。
            • 在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体。
            • 在细胞内，许多由膜构成的囊泡就像深海中的潜艇，在细胞中穿梭往来，繁忙地运输着“货物”，而高尔基体在其中起着重要的交通枢纽作用。
          • 附着在内质网上的核糖体（合成肽链）→内质网（加工车间）→囊泡→高尔基体（加工和包装）→囊泡→细胞膜→细胞外
            • 该过程涉及到的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
      • 细胞的生物膜系统
        • 定义
          • 细胞膜、核膜以及细胞器膜，在结构和功能上都是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。
        • 功能
          • 细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。
          • 许多重要的化学反应都在生物膜上进行，细胞内广阔的膜面积提供了大量的附着位点，有利于化学反应的顺利进行。
          • 各种生物膜把细胞分割成一个个小的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
    • 第3节 细胞核的结构和功能
      • 细胞核的功能
        • 是遗传信息库（遗传物质储存和复制的场所），是细胞代谢和遗传的控制中心。
      • 细胞核的结构
        • 染色质
          • 由DNA和蛋白质组成
            • 染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态
              • 细胞核中有DNA。 DNA和蛋白质紧密结合成染色质（chromatin）。 染色质是极细的丝状物，因容易被碱性染料染成深色而得名。 细胞分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为光学显微镜下清晰可见的圆柱状或杆状的染色体（chromosome）。 细胞分裂结束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质，被包围在新形成的细胞核里。
            • （分裂期——染色体，除分裂期外——染色质）
            • 易被碱性染料染色（甲紫溶液）
        • 核膜
          • 双层膜，把核内物质与细胞质分开
            • 双层膜细胞结构
        • 核仁
          • 与某种RNA（rRNA）的合成以及核糖体的形成有关
        • 核孔
          • 实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流
            • 如细胞核中转录产生的mRNA通过核孔到细胞质中进行翻译。核孔具有选择性，注意不同于细胞膜的选择透过性
  • 第4章 细胞的物质输入和输出
    • 第1节 被动运输
      • 水进出细胞的原理
        • 渗透作用
          • 概念
            • 指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散
          • 发生渗透作用的条件
            • 具有一层半透膜
              • 半透膜：指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能够通过半透膜取决于物质分子的大小。
            • 半透膜两侧具有浓度差
          • 渗透的方向
            • 水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
            • 从溶液的浓度来看就是低浓度溶液中的水向高浓度溶液中渗透的过程
          • 渗透压
            • 指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小，取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目
              • 溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高。
        • 动物细胞的吸水和失水
          • 动物细胞与外界溶液可以构成一个渗透系统
            • 细胞膜相当于一层半透膜
            • 细胞质有一定的浓度，与外界溶液能形成一定的浓度差
          • 细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧的浓度差
            • 外界溶液浓度 < 细胞质浓度时
              • 细胞吸水膨胀
            • 外界溶液浓度 > 细胞质浓度时
              • 细胞失水皱缩
            • 外界溶液浓度 = 细胞质浓度时
              • 水分进出细胞处于动态平衡
        • 植物细胞的吸水和失水
          • 成熟的植物细胞与外界溶液可以构成一个渗透系统
            • 成熟的植物细胞中的液体环境主要指的是液泡里的细胞液，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质成为原生质层，它相当于一层半透膜。
          • 液泡中的细胞液与外界溶液之间存在浓度差。
            • 外界溶液浓度 > 细胞液浓度时 细胞失水发生质壁分离 外界溶液浓度 < 细胞液浓度时 细胞吸水发生质壁分离复原 外界溶液浓度 = 细胞液浓度时 水分进出细胞处于动态平衡
        • 探究·实践
          • 探究植物细胞的吸水和失水
            • 实验原理
              • 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞将失水，原生质层和细胞壁都会收缩。但原生质层的伸缩性比细胞壁大，所以原生质层就会与细胞壁分开，发生质壁分离。
              • 反之，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞将吸水，原生质层会慢慢恢复原来的状态，使细胞发生质壁分离复原。
            • 材料用具
              • 紫色洋葱外表皮、0.3g/ml的蔗糖溶液、清水、载玻片、镊子、滴管、显微镜等。
              • 对于植物细胞的选择
                • 成熟的植物细胞，保证具有中央大液泡和原生质层
                • 细胞液最好具有颜色，易于观察
                • 常用紫色洋葱鳞片叶作实验材料，其成熟的外表皮细胞的液泡非常大，呈紫色。
              • 化学试剂的选择
                • 对细胞无毒害
                • 浓度适当
            • 方法步骤
              • 制作洋葱表皮临时装片。
              • 低倍镜下观察原生质层位置。
              • 在盖玻片一侧滴一滴蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸（引流法），重复几次，让洋葱表皮浸润在蔗糖溶液中。
              • 低倍镜下观察原生质层位置及细胞大小变化（基本不变），观察到细胞中央液泡逐渐减小（颜色加深），原生质层与细胞壁分离。
              • 在盖玻片一侧滴1～2滴清水，另一侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在清水中。
              • 低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化（基本不变），观察到细胞中央液泡逐渐恢复原来大小，原生质层逐渐贴近细胞壁。
            • 实验结果
              • 细胞液浓度 ＜ 外界溶液浓度
                • 细胞失水（质壁分离）
              • 细胞液浓度 ＞ 外界溶液浓度
                • 细胞吸水（质壁分离复原）
            • 质壁分离产生的原因
              • 内因： 原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
              • 外因： 外界溶液浓度 > 细胞液浓度
            • 植物体的两种吸水方式
              • 吸胀吸水（未形成大液泡）
                • 干种子和根尖分生区细胞
              • 渗透吸水（具有中央大液泡）
                • 根尖成熟区细胞
            • 质壁分离后的三种“复原”情况分析
              • 不能复原
                • ①所用外界溶液浓度过大或有毒性，使细胞在实验过程中因过度失水而死亡；或质壁分离时间过长，使细胞长时间缺水而死亡。
              • 需将外界溶液置换成清水（或低浓度溶液）才能复原
                • 因为质壁分离实验所用外界溶 液的溶质分子不被植物细胞吸收，如蔗糖。
              • 可以自动复原
                • 自动复原的原因可分为两方面， 一是植物细胞在失水的过程中，细胞液浓度升高； 另一方面是植物细胞可主动吸收外界溶液中的溶质分子，使细胞液浓度进一步升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，进入细胞的水分子多于从细胞出去的水分子，所以发生自动复原
                • 因为外界溶液的溶质分子可被植物细胞主动吸收，如一定浓度的KNO3溶液、葡萄糖溶液、尿素溶液等。
            • 质壁分离实验的拓展应用
              • 判断成熟植物细胞是否具有生物活性
              • 测定细胞液浓度范围
              • 比较不同植物细胞的细胞液浓度
              • 比较未知浓度溶液的浓度大小
              • 验证原生质层和细胞壁伸缩性大小
      • 自由扩散和协助扩散
        • 被动运输
          • 定义
            • 物质进出细胞——顺浓度梯度（由高浓度到低浓度）的扩散，称为被动运输
          • 分类
            • 自由扩散
              • 物质通过简单的扩散方式进出细胞。
            • 协助扩散
              • 进出细胞的物质需借助细胞膜上的转运蛋白的扩散方式。
        • 转运蛋白
          • 载体蛋白
            • 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都发生自身构象的改变。
          • 通道蛋白
            • 只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
          • 离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。
    • 第2节 主动运输和胞吞、胞吐
      • 主动运输
        • 概念
          • 物质逆浓度梯度跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。
          • 载体蛋白
            • 具有特异性
              • 不同物质分子的运输所需的载体蛋白不同，一种载体蛋白通常只能转运一类分子或离子。
              • 不同生物细胞膜上的载体蛋白的种类和数量不同。
            • 具有饱和现象
              • 当细胞膜上载体蛋白已经全部参与运输时，细胞通过该载体蛋白运输物质的速率不再随细胞外物质浓度的增大而增大。
        • 意义
          • 主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中
          • 通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
        • 过程
          • 某些离子先与载体蛋白结合，ATP水解释放能量的过程中所产生的磷酸基团与载体蛋白结合，使其磷酸化，载体蛋白磷酸化后空间构象发生改变，离子通过载体蛋白进入细胞膜内侧。
      • 胞吞与胞吐
        • 胞吞
          • 当细胞摄取大分子时，首先大分子与膜上蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。
          • 然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。
          • 需消耗能量，不需要载体
        • 胞吐
          • 当细胞外排大分子时，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。
          • 需消耗能量，不需要载体
        • 细胞进行胞吞、胞吐作用依赖于细胞膜具有一定的流动性。
      • 物质出入细胞的方式的影响因素
        • 被转运物质的浓度对物质跨膜运输的影响
          • 被转运物质的浓度主要影响自由扩散和协助扩散。
            • 自由扩散中，被转运物质的浓度越大，运输速率越大。
          • 协助扩散或主动运输中，当被转运物质的浓度较小时，随被转运物质的浓度的增大，运输速率也逐渐增大；被转运物质的浓度达到一定程度后，运输速率不再继续增大，原因是受转运蛋白数量的限制。
        • 转运蛋白数量对跨膜运输的影响
          • 自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
          • 转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输。
            • 在其他条件适宜的情况下，转运蛋白数量越多，运输速率就越大。主动运输还受能量供应的影响。
        • 氧气浓度对跨膜运输的影响
          • 氧气浓度通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率
          • 氧气浓度主要影响主动运输
            • P点时：无氧呼吸为物质的吸收提供能量，所以运输速率不为零。
            • PQ段：随着氧气浓度的增大，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输速率增大。
            • Q点以后：当氧气浓度达到一定程度后，受转运蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
            • 当横坐标为呼吸强度时，注意曲线的起点从零开始。
            • 特例：第一幅图还可以表示哺乳动物的成熟红细胞的主动运输，因为哺乳动物成熟的红细胞无线粒体，通过无氧呼吸的方式提供能量。
        • 温度对物质运输速率的影响
  • 第5章 细胞的能量供应和利用
    • 第1节 降低化学反应活化能的酶
      • 一 酶的作用和本质
        • 酶在细胞代谢中的作用
          • 细胞代谢
            • 细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢
          • 探究·实践
            • 比较过氧化氢在不同条件下的分解
              • 实验原理
                • 水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鲜的肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2O2分解为水和氧气的速率。
              • 实验过程
              • 注意事项
                • 要求用新鲜的肝脏，因为新鲜的肝脏中H2O2酶的含量及活性较高
                • 要经过研磨且要充分，这样能使肝脏细胞破裂，酶充分释放出来
                • 滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用同一个滴管，原因是少量酶混入FeCl3溶液中会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论。
              • 实验结论
                • 酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多。
              • 控制变量法
                • 自变量
                  • 人为改变的变量
                    • 反应条件
                • 因变量
                  • 随着自变量的变化而变化的变量
                    • 过氧化氢的分解速率
                • 无关变量
                  • 除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，无关变量要适宜且统一
                • 对照实验
                  • 除一个因素外，其余因素都保持不变的实验称为对照实验。
                    • 对照实验一般要设置对照组和实验组，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
                  • 相互对照（如探究酵母菌的呼吸方式）
                  • 前后对照（如缺素培养法和植物细胞的质壁分离及复原实验）
          • 酶的作用机理
            • 活化能
              • 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
            • 酶能显著的降低化学反应的活化能
        • 酶的本质
          • 思考·讨论
            • 关于酶本质的探索
              • 1773年
                • 发现者
                  • （意）斯帕兰札尼
                • 实验过程现象
                  • 将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下，一段时间后取出，发现笼内的肉块消失
                • 实验结论
                  • 胃具有化学消化作用
              • 1857年
                • 发现者
                  • （法）巴斯德、1897年（德）李比希、毕希纳
                • 实验过程现象
                  • 糖类通过酵母菌发酵产生酒精，并从细胞中提取出酶
                • 实验结论
                  • 细胞提取液中含有酶
              • 1926年
                • 发现者
                  • （美）萨姆纳
                • 实验过程现象
                  • 从刀豆种子中提取了脲酶结晶，并证实是蛋白质
                • 实验结论
                  • 酶是一类具有催化作用的蛋白质
              • 20世纪30年代
                • 发现者
                  • 许多科学家
                • 实验过程现象
                  • 相继提取出多种酶的蛋白质结晶
                • 实验结论
                  • 酶是一类具有催化作用的蛋白质
              • 20世纪80年代
                • 发现者
                  • （美）切赫、奥特曼
                • 实验过程现象
                  • 发现少数RNA
                • 实验结论
                  • 发现少数RNA也具有生物催化功能
          • 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶化学本质是蛋白质，少数是RNA。
      • 二 酶的特性
        • 酶具有高效性
          • 催化效率很高，使反应速度加快（与无机催化剂相比）
        • 酶具有专一性
          • 每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
            • 如纤维素酶、蛋白酶
        • 酶的作用条件比较温和
          • 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 0℃左右，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。
          • 酶的最适温度
            • 动物 35℃—40℃； 植物 40℃—50℃；细菌和真菌 70℃。
          • 最适PH值
            • 植物 4.5—6.5； 动物 6.5—8.0、胃蛋白酶最适PH值为1.5；
        • 探究·实践
          • 探究温度对酶活性的影响
            • 原理
              • 温度影响淀粉酶的活性，进而影响淀粉的水解速率。淀粉遇碘变蓝，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅可以判断酶的活性。
            • 注意事项
              • 探究温度对酶活性的影响时，一定要让反应物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合。
              • 选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热的条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。
              • 探究温度对酶活性的影响时，不宜用H2O2作反应物，因为H2O2遇热会加快分解，氧气的产生速率增加并不能反映酶的活性增大。
          • 探究pH对酶活性的影响
            • 原理
              • 过氧化氢在过氧化氢酶作用下分解为水和氧气
            • 步骤
            • 注意事项
              • 探究pH对酶活性的影响时，必须先将酶置于不同环境条件下，然后再加入反应物。
                • 否则放反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验准确性。
              • 探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂
                • 因为盐酸会和斐林试剂中的氢氧化铜发生中和反应，使斐林试剂失去作用。
              • 探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应
                • 因为用作鉴定试剂的碘液会和氢氧化钠发生化学反应，使碘与淀粉产生蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。
        • 影响酶促反应的因素
          • 底物浓度
          • 酶浓度
          • PH值：过酸、过碱使酶失活
          • 温度
            • 高温使酶失活，低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。
    • 第2节 细胞的能量“货币”ATP
      • ATP是一种高能磷酸化合物
        • 组成元素
          • C、H、O、N、P
        • 结构简式
          • A—P～P～P
            • A代表腺苷（腺嘌呤+核糖） P代表磷酸基团     —普通化学键（水解时释放的能量13.8KJ/mol） ～代表高能磷酸键（水解时释放的能量多达30.54kJ∕mol）
      • ATP和ADP可以相互转化
        • 转化示意图
          • ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物——ADP（腺苷二磷酸的英文名称缩写），脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸（以Pi表示）。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP。
        • 转化过程中物质可逆，能量和酶不可逆
          • ATP在细胞内含量很少，但在细胞内的转化速度很快，用掉多少马上形成多少。
          • ATP与ADP的这种转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。
        • ADP转化成ATP时所需能量的主要来源
      • ATP的利用
        • ATP的利用举例
        • ATP为主动运输供能示意图
        • 意义
          • 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，ATP是细胞里的能量流通的能量“通货”。
    • 第3节 细胞呼吸的原理和应用
      • 细胞呼吸的方式
        • 细胞呼吸的概念、本质和类型
          • 概念
            • 指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
          • 本质
            • 细胞内有机物的氧化分解，并释放能量的过程
          • 类型
            • 有氧呼吸和无氧呼吸
        • 探究·实践
          • 探究酵母菌细胞呼吸的方式
            • 实验原理
              • 酵母菌是一种单细胞真菌（真核生物），在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型，便于探究细胞呼吸方式。
                • 有氧条件产生CO2、H2O、能量；无氧条件产生酒精、CO2、能量。
              • O2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
                • 根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌产生的CO2情况。
              • 橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成灰绿色。
            • 实验过程
            • 实验结论
              • 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸
              • 在有氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水
              • 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。
            • 注意事项
              • 配置酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入酵母菌。否则，高温会杀死酵母菌。
              • 有氧条件：甲装置中，让空气间隙性地依次通过3个锥形瓶，在通入A瓶之间先用NaOH溶液处理，这样既能保证氧气的充分供应，又能排除空气中的CO2对结果的干扰。
              • 无氧条件：乙装置中B瓶应封口放置一段时间，再连接澄清的石灰水，其目的是先让酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，确保在实验中只进行无氧呼吸。
              • 本实验属于对比试验，即设置有氧和无氧条件，两个都是实验组且结果都是未知的，通过对比可以看出氧气对细胞呼吸的影响。
      • 有氧呼吸
        • 有氧呼吸的概念和实质
          • 概念
            • 指细胞在有氧的参与下，通过多种酶的催化作用下，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放出大量能量，生成ATP的过程。
          • 实质
            • 细胞在氧气的参与下，分解有机物，释放能量。
        • 有氧呼吸的场所
          • 细胞质基质和线粒体（主要）
            • 一般来说，线粒体均匀分布在细胞质中。但是，活细胞中的线粒体往往可以定向地运动到代谢比较旺盛的部位。
        • 有氧呼吸的过程
          • 第一阶段
            • 场　所
              • 细胞质基质
            • 反应式
              • C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+ 少量能量
          • 第二阶段
            • 场　所
              • 线粒体基质
            • 反应式
              • 2丙酮酸+6H2O→6CO2+20[H]+ 少量能量
          • 第三阶段
            • 场　所
              • 线粒体内膜
            • 反应式
              • 24[H]+6O2→12H2O+大量能量
          • 总反应式
            • C6H12O6 + 6H2O + 6O2 → 6CO2 + 12H2O + 能量
            • 有氧呼吸过程中O2的去路
              • O2用于和[H]生成H2O，而葡萄糖和水中的氧在生成物CO2中
          • 示意图
        • 注意
          • 三个阶段都能产生能量 ，但大量的能量在第三个阶段产生。
          • 反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分进入了ATP；反应式前后的水不能消去，因为在反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水；反应式中间不能用等号，要用箭头；反应条件酶不可省去。
          • 对真核细胞来讲，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中，因此说“线粒体是真核细胞有氧呼吸的主要场所”。
          • 没有线粒体的生物（如某些细菌）也能进行有氧呼吸，因为他们细胞中含有与有氧呼吸有关的酶，由此可见，线粒体不是有氧呼吸的必要条件。
        • 有氧呼吸能量去向
          • 热能的形式散失（主要）+储存在ATP中
      • 无氧呼吸
        • 无氧呼吸的概念和实质
          • 概念
            • 一般是指细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物（酒精或乳酸），同时释放出少量能量的过程。
          • 实质
            • 有机物不彻底的氧化分解，释放能量。
          • 场所
            • 细胞质基质
        • 无氧呼吸的过程
          • 第一阶段
            • 场　所
              • 细胞质基质
            • 反应式
              • C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+ 少量能量
            • 无氧呼吸只在第一阶段产生少量能量
          • 第二阶段
            • 场　所
              • 细胞质基质
            • 反应式
              • 2丙酮酸+4[H]→2C3H6O3 (乳酸)
              • 2丙酮酸+4[H]→2C2H5OH(酒精) + 2CO2
          • 总反应式
            • 无氧呼吸产生酒精的：酵母菌细胞和大多数植物细胞等。
            • 无氧呼吸产生乳酸的：乳酸菌细胞、哺乳动物成熟红细胞、骨骼肌细胞、马铃薯块茎、甜菜的块根。
            • 发酵：微生物（如：酵母菌、乳酸菌）的无氧呼吸。产生酒精的叫酒精发酵；产生乳酸的叫乳酸发酵。
        • 注意
          • 呼吸作用中产生的[H]属于还原性辅酶I（NADH）
        • 无氧呼吸能量去向
          • 热能的形式散失+储存在ATP中+不彻底氧化产物中的能量（主要）
      • 细胞呼吸原理的应用
        • 作物栽培时
          • 要有适当措施保证根的正常呼吸，如疏松土壤等。
        • 粮油种子贮藏时
          • 要风干、降温，降低氧气含量，则能抑制呼吸作用，减少有机物消耗。
        • 水果、蔬菜保鲜时
          • 要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度，抑制呼吸作用。
        • 包扎伤口，选用透气消毒纱布
          • 抑制细菌无氧呼吸
        • 酵母菌酿酒
          • 先通气，后密封。先让酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。
        • 稻田定期排水
          • 抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
        • 提倡慢跑
          • 防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
        • 破伤风杆菌感染伤口
          • 须及时清洗伤口，以防无氧呼吸
      • 影响细胞呼吸作用的因素
        • 内部因素——遗传因素
          • 不同种类植物的呼吸速率不同
            • 如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
          • 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同
            • 如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
          • 同一植物不同器官呼吸速率不同
            • 如生殖器官大于营养器官。
        • 外界因素（环境因素）
          • 温度
            • 原理
              • 细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶活性来影响细胞的呼吸速率。
                • 最适温度时，细胞呼吸最强； 超过最适温度时酶活性降低，甚至变性失活，呼吸作用受到抑制； 低于最适温度时酶活性下降，呼吸作用受到抑制。
            • 应用
              • 零上低温储存粮食、水果、蔬菜；
              • 种植大棚植物时，白天适当升温，夜间适当降温。
          • O2浓度
            • 图解
              • • Q点：不耗O2，产生CO2→只进行无氧呼吸。
                • P点：当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强；消耗O2量=产生CO2量→只进行有氧呼吸。
                • QP段（不包含Q、P点）：O2浓度低时，无氧呼吸占优势； O2随浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强； 产生CO2量＞消耗O2量→同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
                • R点：产生CO2量最少→组织细胞呼吸作用最弱。 在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度。
                • AB段=BC段长度，说明此时有氧呼吸与无氧呼吸CO2释放相等，此时有氧呼吸消耗葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的三分之一。
            • 原理
              • O2是有氧呼吸所必需的，且对无氧呼吸过程有抑制作用，在O2浓度为零时，只进行无氧呼吸； O2浓度为大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。
          • CO2浓度
            • 从化学平衡角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。环境CO2浓度提高，将抑制细胞呼吸，可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
          • 含水量
            • 在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增强，随含水量的减少而减弱。但陆生植物根部如长时间受水浸没，根部缺氧，进行无氧呼吸，产生过多酒精，可使根部细胞坏死。
      • 考试题型
        • 有氧、无氧比例综合计算类
          • 计算有氧和无氧相关反应物和产物的比例
            • 有氧呼吸：C6H12O6～6O2～6CO2 无氧呼吸：C6H12O6～2C3H6O3 (乳酸) C6H12O6～2C2H5OH(酒精) ～2CO2
          • 根据CO2释放量和O2消耗量判断
            • 不消耗O2，释放CO2→只进行无氧呼吸。
            • 无CO2释放→只进行产生乳酸的无氧呼吸。
            • 酒精产生量等于CO2量→只进行产生酒精的无氧呼吸。
            • CO2释放量等于O2的吸收量→只进行有氧呼吸。
            • CO2释放量大于O2的吸收量→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自酒精发酵。
            • 酒精产生量小于CO2量→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵，多余的CO2来自有氧呼吸。
    • 第4节 光合作用和能量转化
      • 一 捕获光能的色素和结构
        • 捕获光能的色素
          • 探究·实践
            • 绿叶中色素的提取和分离
              • 实验原理
                • 色素的提取原理
                  • 绿叶中色素不溶于水，易溶于无水乙醇、丙酮等有机溶剂
                • 色素的分离原理
                  • 不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的速度快，反之则慢。
              • 实验材料
                • 新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶），无水乙醇，层析液（由20份在60～90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成。93号汽油也可代用），二氧化硅和碳酸钙。
              • 方法步骤
              • 实验现象
                • 最宽：叶绿素a；（含量最多） 最窄：胡萝卜素；（含量最少） 相邻色素带最近：叶绿素a和叶绿素b； 相邻色素带最远：胡萝卜素和叶黄素。 扩散最快（溶解度最高）的是胡萝卜素（橙黄色） 扩散最慢（溶解度最低）的是叶绿素b（黄绿色）
              • 实验中注意事项及操作目的
                • 提取色素
                  • 选新鲜的、深绿色的叶片
                    • 目的：使滤液中色素含量高
                  • 研磨时加无水乙醇
                    • 目的：溶解色素
                  • 加少许二氧化硅和碳酸钙
                    • 目的：二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
                  • 迅速、充分研磨
                    • 目的：防止乙醇挥发，充分溶解色素
                  • 盛放滤液的试管管口用棉塞塞严
                    • 目的：防止乙醇挥发和色素氧化
                  • 异常情况分析
                    • 色素提取液呈淡绿色的原因可能是
                      • 研磨不充分，色素未能充分提取出来
                      • 称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小
                      • 未加入碳酸钙或加人的量过少，色素分子部分被破坏
                • 分离色素
                  • 滤纸要保证干燥
                    • 目的：使层析液在滤纸上快速扩散
                  • 滤液细线要细、直、齐
                    • 目的：使分离出的色素带平整不重叠
                  • 滤液细线干燥后再画一两次
                    • 目的：增加色素总量，使分离出的色素带清晰分明
                  • 滤液细线不触及层析液
                    • 目的：防止色素直接溶解到层析液中
                  • 试管（小烧杯）加盖
                    • 目的：防止层析液中的成分挥发
                  • 异常情况分析
                    • 色素带不整齐的原因可能是
                      • 画滤液细线时，细线没有做到细且直，使色素带彼此重叠
                      • 滤纸条一端两角剪的不对称。
                    • 滤纸条上看不见色素带的原因可能是
                      • 滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中
                      • 忘记画滤液细线
          • 绿叶中的色素
            • 叶绿素（含量约占3/4)
              • 叶绿素a(蓝绿色）
              • 叶绿素b(黄绿色）
            • 类胡萝卜素（含量约占1/4)
              • 胡萝卜素（橙黄色）
              • 叶黄素（黄色）
            • 因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。
            • 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光
            • 吸收光谱
              • 实验结果表明
                • 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光
                • 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
        • 叶绿体的结构适于进行光合作用
          • 叶绿体只存在于植物的绿色细胞中，扁平的椭球形或球形，双层膜（透明的，有利于光照的透过）。
          • 叶绿体内部由多个类囊体堆叠成基粒，基粒上有色素，吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。每个基粒由2-100个类囊体组成，增大叶绿体内的膜面积，扩大色素酶附着面，扩大了受光面积，有利于提高光能的利用率。
          • 基粒与基粒之间充满了基质，基质光合作用中暗反应进行的场所。
          • 电镜照片和模式图
      • 二 光合作用的原理和应用
        • 光合作用的原理
          • 光合作用
            • 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。
              • 场所
                • 绿色植物的叶绿体中
              • 能量来源
                • 光能
              • 反应物
                • 二氧化碳和水
              • 产物
                • 有机物和氧气
              • 实质
                • 合成有机物，储存能量
          • 光合作用的探究历程
          • 光合作用的过程
            • 总反应式
            • 示意图
            • 根据是否需要光能
              • 光反应阶段
                • 必须有光才能进行
                • 条件
                  • 光、色素、酶、水
                • 场所
                  • 叶绿体的类囊体薄膜
                • 物质变化
                  • 水的光解
                  • ATP的合成
                • 能量变化
                  • 光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能
              • 暗反应阶段
                • 有光无光都能进行
                • 条件
                  • 酶、CO2、NADPH、ATP
                • 场所
                  • 叶绿体基质
                • 物质变化
                • 能量变化
            • 联系
              • 光反应阶段与暗反应阶段既有区别又紧密联系，是缺一不可的整体
              • 光反应为暗反应提供ATP和NADPH
              • 暗反应为光反应提供合成ATP的原料ADP和Pi以及NADP+
              • 没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。
          • 光合作用的意义
            • 制造有机物，实现物质转变，将CO2和H2O合成有机物，转化并储存太阳能
            • 调节大气中的O2和CO2含量保持相对稳定
            • 生物生命活动所需能量的最终来源
        • 光合作用原理的应用
          • 相关概念
            • 光合作用的强度
              • 是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量
            • 表示方法
              • 单位时间光合作用产生氧气、利用二氧化碳、产生有机物的量进行表示
            • 光合速率
              • 光合作用强度的指标，它是指单位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率
            • 影响因素包括植物自身内部的因素，如处在不同生育期等，以及多种外部因素
          • 影响光合作用的因素
            • 光照强度
              • • 曲线分析
                  • A点：光照强度为零，此时只进行细胞呼吸。
                  • AB段：随光照强度的增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少。
                  • B点：为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。
                  • C点：对应的光照强度为光饱和点，限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
                • 应用
                  • 室中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；
                  • 阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
                • 环境因素的改变会影响光饱和点和光补偿点位置的移动移动规律
                  • 若改变某一因素（如光照、CO2浓度），使光合作用强度增大（减少），而呼吸作用不变，为使光合作用强度与呼吸作用强度相等，则光补偿点应左移（右移）。
                  • 若改变某一因素（如温度），使呼吸作用强度增大（减少），为使光合作用强度与呼吸作用强度相等，则光补偿点应右移（左移）。
                  • 饱和点变化规律
                    • 光饱和点的变化与呼吸作用无关，只与光合作用有关，若改变某一因素使光合作用强大增大（减少），则光饱和点应右移（左移）。
              • 有关光合作用的计算
                • 总光合作用速率=净光合作用速率+细胞呼吸作用速率
                • 光合作用制造的有机物=光合作用积累的有机物+细胞呼吸消耗的有机物
                  • 总光合作用速率一般表述为
                    • 叶绿体“固定”CO2量； 叶绿体产生O2量； 叶绿体“生产或制造”葡萄糖量，植物（叶片）“合成”有机物的量
                  • 净光合速率一般表述为
                    • 植物（叶片）“吸收”CO2量或实验容器内CO2的减少量； 植物（叶片）“释放”O2量或实验容器内O2的增加量； 植物（叶片）“积累”葡萄糖量或植物重量（有机物）增加量。
                • 光合作用利用CO2的量=从外界吸收的CO2的量+细胞呼吸释放的CO2的量
                • 净光合速率与植物生长的关系
                  • 当净光合速率＞0时，植物积累有机物而生长
                  • 当净光合速率=0时，植物不能生长，但能生存
                  • 当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此状态，将会死亡
            • 光照面积
              • • 曲线分析
                  • OA段：随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用叶面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶片被遮挡，光照不足。
                  • OC段：随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加。
                  • OB段：干物质量随光合作用增加而增加，B点为干物质量最大点，此时的叶面积指数有利于农业生产。而BC段干物质积累量不断降低是由由于A点以后光合作用强度不再增加，而呼吸作用强度仍然在增强。
                • 应用
                  • 合理密植，适当修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。
            • CO2浓度
              • • 曲线分析
                  • a中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。
                  • b中A'点表示进行分光合作用所需的CO2最低浓度。
                  • B点和B'点都表示CO2饱和点。
                  • 限制因素：B点前为CO2浓度；B点及以后可能有温度、光照强度。
                  • 若光强适当增强至光饱和点，则A点左移，B点右移。
                  • 若光强适当减弱，则A点右移，B点左移。
                • 应用
                  • 在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
            • 温度
              • • 曲线分析
                  • AB段：在B点前，随着温度升高，光合速率增大。
                  • B点：酶的最适温度，光合速率最大。
                  • BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50℃左右光合速率几乎为零。
                • 应用
                  • 在晴天条件下，白天适当升温，以提高光合作用，晚上适当降温，减少呼吸消耗，保证有机物的积累；
                  • 在阴天条件下，白天温度不可太高，晚上适当降温。
            • 矿质元素
              • • 原理
                  • N存在于各种酶、蛋白质及NADPH和ATP、核酸、叶绿素中
                  • P存在于NADPH和ATP、核酸、磷脂中
                  • Mg存在于叶绿素中
                • 曲线分析
                  • BC段土壤溶液浓度过高导致植物渗透失水萎蔫，光合速率下降。
                • 应用
                  • 合理施肥
                  • 轮作（如今年种花生，明年种棉花）可充分利用土壤矿质元素
            • 水分
              • • 原理
                  • 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，缺水会导致植物萎蔫，使光合速率下降。
                  • 水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
                • 曲线分析
                  • a表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。
                  • b曲线中间E处光合作用强度暂时降低
          • 经典曲线分析
            • 夏季植物CO2气体吸收与释放典型曲线分析
              • • 曲线分析
                  • oa段：凌晨3时～4时，温度降低，细胞呼吸强度减弱，CO2释放减少。
                  • b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。
                  • bc段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
                  • c点：上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
                  • ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。
                  • d点：温度过高，失水过多导致部分气孔关闭，出现“午休”现象。
                  • e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
                  • ef段：光合作用强度小于呼吸作用强度。
                  • fg段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。
            • 有机物产生与消耗情况的分析
              • • 积累有机物时间段：ce段
                • 制造有机物时间段：bf段
                • 消耗有机物时间段：og段
                • 一天中有机物积累最多时间点：e点
            • 密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线
              • • 曲线分析
                  • AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。
                  • BC段：温度降低，呼吸作用减弱。
                  • CD段：4时，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度。
                  • D点：光合作用强度=呼吸作用强度。
                  • DH点：光合作用强度＞呼吸作用强度，其中FG段表示“午休”现象。
                  • H点：光合作用强度=呼吸作用强度。
                  • HI段：光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。
          • 化能合成作用
            • 自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够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，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。
            • 硝化细菌
        • 比较光合作用和细胞呼吸作用
        • C3和C5（及NADPH、ATP）变化规律
  • 第6章 细胞的生命历程
    • 第1节 细胞增殖
      • 细胞增殖
        • 概念
          • 细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程，叫作细胞增殖
        • 意义
          • 细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
        • 真核细胞增殖的方式
          • 有丝分裂
            • 真核生物体细胞增殖的主要方式
          • 无丝分裂
            • 蛙的红细胞等特殊细胞的增殖方式
          • 减数分裂
            • 真核生物产生成熟生殖细胞的方式
      • 细胞周期
        • 概念
          • 连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到一下次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
        • 阶段
          • 分裂间期
            • 所占时间长（大约占细胞周期的90%——95%）
              • 分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长
          • 分裂期
            • G1期
              • 进行RNA和有关蛋白质的合成，为S期DNA的合成做准备。
            • S期
              • 进行DNA的复制
            • G2期
              • 进行RNA和有关蛋白质的合成，为分裂期做准备
      • 有丝分裂
        • 植物细胞有丝分裂各时期的主要特点
          • 前期
            • 出现染色体、出现纺锤体
            • 核膜、核仁消失
            • 染色体散乱地分布在细胞中心附近
            • 每条染色体都有两条姐妹染色单体
          • 中期
            • 染色体特点：染色体的形态比较固定，数目比较清晰。 故中期是进行染色体观察及计数的最佳时期
            • 所有染色体的着丝粒都排列在细胞中央的一个平面赤道板上（位置）
            • 染色体的形态和数目最清晰
          • 后期
            • 染色体特点：染色单体消失，染色体数目加倍。
            • 着丝粒一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向两极移动
            • 纺锤丝牵引着子染色体分别向细胞的两极移动
              • 这时细胞核内的全部染色体就平均分配到了细胞两极
          • 末期
            • 染色体变成染色质，纺锤体消失
            • 核膜、核仁重现
            • 在赤道板位置出现细胞板，并扩展形成成分隔两个子细胞的细胞壁
              • 与高尔基体（直接）、线粒体（间接）的活动有关
        • 过程图
          • • 分裂间期 分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。分裂间期结束后，开始进行有丝分裂。
            • • 前期 染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，这两条染色单体由一个共同的着丝粒连接着。核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。
              • • 中期 每条染色体的着丝粒两侧，都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上。这个平面与纺锤体的中轴相垂直，类似于地球上赤道的位置，称为赤道板。
                • • 后期 每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，结果是细胞的两极各有一套染色体。这两套染色体的形态和数目完全相同，每一套染色体与分裂前亲代细胞中的染色体的形态和数目也相同。
                  • • 末期 当这两套染色体分别到达细胞的两极以后，每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝。同时，纺锤丝逐渐消失，出现了新的核膜和核仁，形成两个新的细胞核。这时候，在赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁。
                    • • 子细胞 一个细胞分裂成为两个子细胞，每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。分裂后形成的子细胞若继续分裂，就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。
        • 有丝分裂过程中染色质与染色体变化过程
          • • 染色体数量就看着丝粒数量
        • 动、植物细胞有丝分裂的区别
          • 前期：纺锤体形成方式不同
            • 植物细胞
              • 由细胞两极发出纺锤丝构成纺锤体
            • 动物细胞
              • 由位于细胞两极的两组中心粒周围发出星射线构成纺锤体
          • 末期：细胞质分裂方式不同
            • 植物细胞
              • 细胞板向四周扩展形成细胞壁，分成两个子细胞
            • 动物细胞
              • 由细胞膜向内凹陷，缢裂成两个子细胞
          • 动物细胞有丝分裂的过程，与植物细胞的基本相同。
            • 不同的特点是∶
              • 第一，动物细胞有由一对中心粒构成的中心体，中心粒在间期倍增，成为两组。进入分裂期后，两组中心粒分别移向细胞两极。在这两组中心粒的周围，发出大量放射状的星射线，两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。
              • 第二，动物细胞分裂的末期不形成细胞板，而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分，每部分都含有一个细胞核。这样，一个细胞就分裂成了两个子细胞。
        • 有丝分裂过程中DNA数量、染色体数量、染色单体数、每条染色体上DNA数变化
        • 细胞DNA、染色体、染色单体含量变化柱状图
        • 有丝分裂的重要意义
          • 亲代细胞的染色体经过复制，精确地平均分配到两个子细胞中，亲子代细胞核遗传物质完全相同，保证了遗传的连续性。
        • 观察植物细胞的有丝分裂
          • 实验原理
            • 细胞有丝分裂过程中最重要的变化是染色体的形态和数量变化。染色体容易被碱性染料（甲紫溶液或醋酸洋红染液）染成深色。
          • 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
            • 方法步骤
              • 解离——漂洗——染色——制片
                • 解离液成分：质量分数15%盐酸+体积分数95%酒精按1:1混合
                • 解离目的：杀死细胞，使染液进入细胞、使组织中细胞相互分离（主要）
            • 注意
              • 解离时间不宜过长或过短
                • 过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏
                • 过短使根尖细胞解离不充分，组织细胞不能相互分离开。
              • 经过解离后的细胞都为死细胞，若要观察各时期的细胞，可以在显微镜下先找到一个处于分裂间期的细胞，然后在周围找其他时期的细胞。
              • 解离之后要用清水进行漂洗，再进行染色
        • 无丝分裂特点
          • 在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化
          • 细胞无丝分裂的过程比较简单，一般是细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。因为在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化，所以叫作无丝分裂，如蛙的红细胞的无丝分裂。
        • 细胞不能无限长大
          • 生物体体积增大的原因
            • 细胞体积增大和细胞数目增多
          • 限制细胞长大的原因
            • 细胞表面积与体积之比限制了细胞的长大
              • 细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低，细胞不能获得足够的养料和能量来满足代谢的需求。 
            • 细胞的核质之比限制了细胞的长大
              • 细胞核是遗传和代谢的控制中心，细胞核所控制的细胞质范围是有一定限度的。
    • 第2节 细胞分化
      • 细胞分化及其意义
        • 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的稳定性差异的过程，叫做细胞分化
        • 结果
          • 形成形态、结构和生理功能都有很大差异的细胞，进而形成不同的组织和器官
        • 细胞分化的特点
          • 稳定性
            • 一般来说，分化了的细胞不会再变成原始的细胞，将一直保持分化后的状态，直到死亡。
          • 持久性
            • 贯穿于生物体整个生命过程中，在胚胎时期达到最大限度
          • 遗传物质不变性
            • 分化后的细胞遗传物质不变
          • 普遍性
            • 在生物界中普遍存在
        • 分化的实质
          • 不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致
            • 基因的选择性表达
        • 意义
          • 细胞分化是个体发育的基础，能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官
          • 细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率
      • 细胞的全能性
        • 概念
          • 指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
        • 原因
          • 已分化的细胞仍含有本物种个体发育所需要的全套遗传信息
        • 全能性大小的比较
          • 动植物细胞：植物细胞＞动物细胞
          • 同一个体：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞
          • 同一种细胞：刚产生的细胞＞成熟的细胞＞衰老的细胞
          • 分裂能力：具有旺盛分裂能力的分生组织细胞＞不能分裂的细胞
          • 随着细胞分化程度的提高，细胞全能性逐渐降低（生殖细胞除外）
        • 生物体内细胞不能表现出全能性的原因
          • 在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化形成不同的组织和器官，这是因为在特定的时间和空间条件下，基因会选择性表达。
        • 类型
          • 植物细胞具有全能性
            • 植物组织培养
          • 动物已分化的细胞细胞核具有全能性
            • 克隆技术
        • 细胞全能性表达的条件
          • 离体、一定的营养物质、激素、适宜的条件
        • 细胞的分化程度越低，全能性越大，分裂能力越强
        • 从不同的水平理解细胞分化
          • 从细胞水平看
            • 细胞形态、结构、功能的改变。
          • 从亚显微水平看
            • 细胞器数目及细胞质基质成分和功能的改变
          • 从分子水平看
            • 蛋白质分子：蛋白质种类、数量的改变。
            • 核酸分子：RNA的种类和数量的改变（DNA未变）。
    • 第3节 细胞衰老和死亡
      • 细胞衰老的特征
        • 细胞膜：膜通透性改变，物质运输功能降低
        • 细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深
        • 细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小
        • 细胞内多种酶活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢
        • 细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内的物质交流和传递
      • 细胞衰老的原因
        • 自由基学说
          • 在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。
        • 端粒学说
          • 每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，成为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加，截短的会逐渐向内延伸，截短到一定程度就影响到了DNA复制。
      • 细胞衰老与个体衰老的关系
        • 单细胞生物
          • 细胞衰老与死亡＝个体衰老与死亡
        • 多细胞生物
          • 个体衰老是体内细胞普遍衰老的过程
      • 细胞的死亡
        • 细胞凋亡
          • 概念
            • 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。
            • 由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为程序性死亡。
          • 实例
            • 人在胚胎时期尾部消失、蝌蚪尾部的消失，胎儿的手指等
          • 意义
            • 清除多余的、无用的细胞
            • 清除完成正常使命的衰老细胞，如衰老的白细胞死亡
            • 维持器官和组织中细胞数目的相对稳定，如红细胞的更新
            • 清除体内有害的细胞，如癌症的发生就是异常细胞没有被及时清除的结果
        • 细胞坏死
          • 概念
            • 在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
          • 举例
            • 烫伤、烧伤而死亡的细胞
        • 细胞自噬
• 必修2 遗传与进化
  • 第1章  遗传因子的发现
    • 第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
      • 豌豆用作遗传实验材料的优点
        • 豌豆用作遗传实验材料的优点
          • 自花传粉，自然状态下一般为纯种
            • 实验结果既可靠，又容易分析
          • 具有易于区分的相对性状，且能稳定遗传
            • 实验结果易于观察和分析
        • 杂交实验的一般操作方法
          • 去雄
            • 人工除去母本未成熟花的全部雄蕊
          • 套袋
            • 以防止外来花粉的干扰
          • 授粉
            • 待去雄花的雌蕊成熟时，采集另一植株的花粉，涂(撒)在去雄花的雌蕊的柱头上
          • 套袋
            • 确保杂交得到的种子是人工授粉后所结
          • 注意
            • 母本人工去雄的原因是避免自花传粉。（父本，不处理）
            • 对母本人工去雄的时间是开花前
              • 这样操作的原因是豌豆是闭花受粉植物，成熟后就已经完成受粉，所以去雄时应选择未成熟花
            • 在对母本去雄和人工授粉后都要进行套袋处理
              • 目的是防止其他外来花粉的干扰。
        • 豌豆的7对相对性状
      • 一对相对性状的杂交实验
        • 相对性状
          • 概念
            • 一种生物的同一种性状的不同表现类型
          • 类型
            • 显性性状和隐性性状
        • 各符号的含义
        • 实验过程
          • • P具有相对性状
            • F1全部表现为显性性状
            • F2出现性状分离现象，分离比约为3∶1
      • 对分离现象的解释
        • 孟德尔对分离现象的原因提出的假说的内容
          • 生物的性状是由遗传因子决定的。
            • 生物的性状是由遗传因子（hereditary factor）决定的。 这些因子就像一个个独立的颗粒，既不会相互融合，也不会在传递中消失。每个因子决定一种特定的性状，其中决定显性性状的为显性遗传因子，用大写字母（如D）来表示；决定隐性性状的为隐性遗传因子，用小写字母（如d）来表示。
          • 在体细胞中，遗传因子是成对存在的。
            • 在体细胞中，遗传因子是成对存在的。 例如，纯种高茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子DD，纯种矮茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子dd。 像这样，遗传因子组成相同的个体叫作纯合子。 因为F1自交的后代中出现了隐性性状，所以在F1的体细胞中必然含有隐性遗传因子；而F1表现的是显性性状，因此F1的体细胞中的遗传因子应该是Dd。 像这样，遗传因子组成不同的个体叫作杂合子。
          • 生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个
            • 生物体在形成生殖细胞————配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。 配子中只含有每对遗传因子中的一个。
          • 受精时，雌雄配子的结合是随机的。
            • 受精时，雌雄配子的结合是随机的。 例如，含遗传因子D的配子，既可以与含遗传因子D的配子结合，又可以与含遗传因子d的配子结合
        • 遗传图解
        • 性状分离比的模拟实验
          • 模拟内容
          • 操作步骤
      • 对分离现象解释的验证
        • 方法
          • 测交，即让F1与隐性纯合子杂交
        • 过程
      • 分离定律
        • 描述对象
          • 遗传因子
        • 发生时间
          • 形成配子时
        • 核心实质
          • 在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合； 在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代
        • 假说-演绎法的一般程序
          • 提出问题→作出假设→演绎推理→实验验证
            • 观察现象，提出问题
              • 一对相对性状的杂交实验结果
            • 作出假说
              • 对分离现象的解释
            • 演绎推理
              • 预期测交实验结果
            • 实验验证
              • 进行测交实验，获得结果
        • 考试重点
          • 遗传因子组成及判断方法
            • 个体遗传因子组成
              • 遗传因子组成
                • 与生物个体表现出来的性状有关的遗传因子组成
              • 纯合子
                • 遗传因子组成相同的个体
              • 杂合子
                • 遗传因子组成不同的个体
            • 交配类
              • 杂交
                • 遗传因子组成不同的个体间相互交配的过程。
              • 自交
                • 植物体中自花受粉和雌雄异花的同株受粉。
              • 正交与反交
          • 杂交和自交法在判断性状显隐性中的应用
            • 根据子代性状判断
              • 不同性状的亲本杂交⇒子代只显现一种性状⇒子代所显现的性状为显性性状
              • 相同性状的亲本杂交⇒子代显现不同性状⇒子代所显现的新的性状为隐性性状
            • 根据子代性状分离比判断
              • 具有一对相对性状的亲本杂交⇒F2性状分离比为3∶1⇒分离比为3的性状为显性性状。
            • 根据自交后性状是否分离判断
              • 对于自花受粉的植物， 自交后若性状发生分离，则亲本的性状为显性性状，子代新出现的性状为隐性性状； 若不发生性状分离，则不能判断显隐性，需结合杂交实验进行判断。
          • 遗传因子组成的判断方法
            • 测交法(已知显、隐性性状)
            • 配子鉴定法
              • 若某个体能产生两种类型的配子，则为杂合子；若只产生一种配子，则为纯合子。
          • F1自交后代出现3∶1的性状分离比所必须满足的理想条件
            • F1产生的雌、雄配子分别有两种类型，这两种类型的配子数量完全相等
            • 不同类型雌、雄配子之间的结合机会均相等
            • 每一个受精卵都能正常发育为成熟的个体
            • 显性遗传因子对隐性遗传因子的显性作用是完全的
          • 分离定律的验证方法
            • 测交法
              • F1×隐性纯合子⇒子代性状分离比为1∶1⇒F1产生两种数量相等的雌配子和两种数量相等的雄配子，遵循分离定律。
            • 自交法
              • F1自交 子代性状分离比为3∶1⇒F1产生了两种数量相等的雌配子和两种数量相等的雄配子，遵循分离定律。
            • 花粉鉴定法
              • 原理及过程
                • 非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色；取F1的花粉放在载玻片上，加一滴碘酒。
              • 结果
                • 一半花粉呈蓝黑色，一半花粉呈橙红色
              • 结论
                • 分离定律是正确的
    • 第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）
      • 两对相对性状的杂交实验
        • 实验过程
        • 实验分析
          • 两亲本无论正交或反交，F1均为黄色圆粒，说明黄色对绿色是显性，圆粒对皱粒是显性。
          • F2中除了出现亲本类型外，还出现的两种新类型是黄色皱粒和绿色圆粒。
          • 每对性状的遗传都遵循分离定律。
      • 对自由组合现象的解释和验证
        • 理论解释
          • 两对相对性状分别由两对遗传因子控制。
          • F1产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。
          • F1产生的雌配子和雄配子各有4种，它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。
          • 受精时，雌雄配子的结合是随机的。
        • 遗传图解
          • F2中各种性状表现对应的遗传因子组成类型
            • 双显型
              • 黄色圆粒：YYRR，YyRR，YYRr，YyRr。
            • 一显一隐型
              • 黄色皱粒：YYrr、Yyrr
              • 绿色圆粒：yyRR、yyRr
            • 双隐型
              • 绿色皱粒：yyrr
          • 孟德尔又设计了测交实验∶让杂种子一代（YyRr）与隐性纯合子（yyrr）杂交。同样，孟德尔依据提出的假说，演绎推理出测交实验的结果
            • 在孟德尔所做的测交实验中，无论是以F，作母本还是作父本，结果都与预测相符
        • 考试重点
          • 用分离定律分析两对相对性状的杂交实验
          • 两对相对性状杂交实验中F2基因型和表型的种类及比例
            • F2共有16种组合，9种基因型，4种表型
              • 基因型
                • 纯合子→YYRR、YYrr、yyRR、yyrr,各占1/16
                • 单杂合子→YyRR、YYRr、Yyrr、yyRr,各占2/16
                • 双杂合子→YyRr,占4/16
              • 表型
          • 对自由组合现象解释的验证——演绎推理和实验验证
            • 验证方法
              • 测交实验
            • 测交遗传图解——演绎推理
            • 测交实验结果
            • 测交实验结论
              • 孟德尔测交实验结果与预期的结果相符，从而证实了：F1在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子发生了分离，决定不同性状的遗传因子表现为自由组合。从而产生4种且比例相等的配子。
      • 自由组合定律
        • 自由组合定律
          • 自由组合定律（law of independent assortment∶控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
        • 自由组合定律的适用范围和发生时间
          • 范围
            • 与分离定律一样，两者均为真核生物细胞核基因在有性生殖中的传递规律。凡原核生物及病毒的遗传均不符合，真核生物的细胞质遗传也不符合
          • 发生时间
            • 进行有性生殖的生物形成配子的过程中
        • 分离定律与自由组合定律的关系
          • 均适用于真核生物核基因的遗传
          • 形成配子时，两个遗传规律同时起作用
          • 分离定律是最基本的遗传规律，是自由组合定律的基础。
      • 孟德尔实验方法的启示
        • 孟德尔获得成功的原因
          • 选材得当
            • 选择豌豆作为实验材料
          • 科学地确定研究对象
            • 先研究一对相对性状，再研究多对相对性状
          • 科学的统计方法
            • 运用数学统计的方法
          • 科学的实验程序设计
            • 提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。
      • 孟德尔遗传规律的再发现
        • 表型
          • 生物个体表现出来的性状
        • 基因型
          • 与表型有关的基因组成
        • 等位基因
          • 控制相对性状的基因
      • 孟德尔遗传规律的应用
        • 1．有助于人们正确地解释生物界普遍存在的遗传现象。
        • 2．能够预测杂交后代的类型和它们出现的概率，在动植物育种和医学实践等方面都具有重要意义。
          • (1)在杂交育种中，人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。
          • (2)在医学实践中，人们可以依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据。
  • 第2章 基因和染色体的关系
    • 第1节　减数分裂和受精作用
      • 一 减数分裂
        • 减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。 在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。 减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半
        • 精子的形成过程
          • 减数分裂过程概括
            • 减数分裂前，染色体复制一次，导致DNA含量加倍，染色体数目不变。
            • 细胞经历两次分裂，最终细胞内DNA减半两次，染色体减半一次。
            • 减数分裂产生的配子与体细胞相比，细胞内的DNA 含量减半，染色体数减半。
          • 场所及细胞名称的变化
            • 场所
              • 高等动植物：有性生殖器官内
              • 人和其他哺乳动物：睾丸
            • 细胞名称的变化
          • 染色体的变化
            • 间期
              • 一部分精原细胞的体积增大，染色体复制，成为初级精母细胞，此时的染色体呈染色质丝的状态。
            • 减数分裂过程
              • 减数分裂Ⅰ
                • 前期
                  • 分裂图像
                  • 染色体行为
                    • 同源染色体联会，形成四分体，此时同源染色体的非姐妹染色单体可以发生互换
                • 中期
                  • 分裂图像
                  • 染色体行为
                    • 同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧
                • 后期
                  • 分裂图像
                  • 染色体行为
                    • 同源染色体分离，非同源染色体自由组合，并移向细胞两极
                • 末期
                  • 分裂图像
                  • 染色体行为
                    • 细胞一分为二，染色体数目减半
              • 减数分裂Ⅱ
                • 间期
                  • 分裂图像
                    • 通常没有或时间很短
                  • 染色体行为
                    • 染色体不再复制
                • 前期
                  • 分裂图像
                  • 染色体行为
                    • 染色体散乱地分布在细胞中
                • 中期
                  • 分裂图像
                  • 染色体行为
                    • 染色体着丝粒排列在细胞中央的赤道板上
                • 后期
                  • 分裂图像
                  • 染色体行为
                    • 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极
                • 末期
                  • 分裂图像
                  • 染色体行为
                    • 细胞一分为二
          • 图解
            • 同源染色体的交叉互换
              • • 同源染色体联会时，四分体中的非姐妹染色单体之间相对应的部位常常会发生交叉与互换。
            • 同源染色体、联会与四分体的概念
              • • 同源染色体
                  • 形状和大小：一般相同 来源：一条来自父方，一条来自母方 行为：减数分裂I中进行配对
                • 联会
                  • 同源染色体两两配对的现象
                • 四分体
                  • 联会后的每对同源染色体含有四条染色单体
            • 联会和四分体的相互关系
              • • 联会是同源染色体两两配对的过程，而四分体是联会的结果，是同源染色体的特殊存在形式。
                • 1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。
        • 卵细胞的形成过程
          • 场所
            • 卵巢
          • 过程
            • • 卵细胞的形成过程与精子的基本相同。 首先，在减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞。 然后，初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ，形成卵细胞。
              • 卵细胞的形成过程与精子的基本相同。
              • 在减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞。
              • 初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ，形成卵细胞。
          • 图解
            • • 卵细胞与精子形成过程的主要区别是∶ 初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ进行不均等分裂，形成大小不同的两个细胞，大的叫作次级卵母细胞，小的叫作极体。 次级卵母细胞经过减数分裂Ⅱ也进行不均等分裂，形成一个大的卵细胞和一个小的极体。 在减数分裂I 形成的极体又分裂为两个极体。 这样，一个初级卵母细胞经过减数分裂，就形成了一个卵细胞和三个极体。 卵细胞和极体中都含有数目减半的染色体。 不久，三个极体都退化消失，结果是一个卵原细胞只形成一个卵细胞。 经过减数分裂，与精子的形成不同，卵细胞的形成不需要变形。
          • 减数分裂的概念
        • 探究·实践
          • 探究蝗虫精母细胞减数分裂装片
            • 实验原理
              • 根据细胞中的染色体形态、位置和数目的变化，识别减数分裂的各个时期
            • 实验流程
      • 二 受精作用
        • 配子中染色体组合的多样性
        • 受精作用
          • 概念
            • 卵细胞与精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
          • 过程
            • 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面
            • 卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入
            • 精子头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起
          • 结果
            • 受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。
            • 受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
          • 意义
            • 保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代体细胞中染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。
            • 后代呈现多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
            • 减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异都具有重要意义。
    • 第2节　基因在染色体上
      • 萨顿的假说
        • 研究方法
          • 类比推理法。
        • 内容
          • 基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上
        • 推论
          • 基因位于染色体上，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
        • 实验者
          • 美国生物学家摩尔根
        • 科学探究方法
          • 假说-演绎法
        • 实验现象
        • 实验现象的解释
          • 假设
            • 控制白眼的基因在染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
          • 遗传图解
          • 结论
            • 基因在染色体上
            • 一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
      • 孟德尔遗传规律的现代解释
        • 基因分离定律的实质
          • 基因的分离定律的实质是∶在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
          • 在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性
          • 在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
        • 基因自由组合定律的实质
          • 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。
    • 第3节　伴性遗传
      • 伴性遗传
        • 概念
          • 性染色体上的基因所控制的性状遗传，与性别相关联的现象
        • 实例
          • 人类红绿色盲、抗维生素D佝偻病和果蝇的眼色遗传等
      • 人类红绿色盲
        • 人类的X、Y性染色体
          • X染色体携带着许多个基因，Y染色体只有X染色体大小的1/5左右，携带的基因比较少。
        • 红绿色盲基因位置
          • 红绿色盲基因位于X染色体上，Y染色体上没有等位基因。
        • 人类正常色觉和红绿色盲的基因型和表型
        • 人类红绿色盲遗传的主要婚配方式
          • 女性正常和男性色盲
          • 女性携带者和男性正常
          • 女性色盲与男性正常
          • 女性携带者与男性色盲
        • 伴X隐性遗传的特点
          • 患者中男性远多于女性
          • 男性患者的基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿
            • 交叉遗传
          • 通常表现为上一代父母亲无患病个体，但子女中有患病个体，即“无中生有”。
            • 隔代遗传
      • 抗维生素D佝偻病
        • 基因位置
          • 位于染色体上
        • 基因型和表型
        • 伴X显性遗传的特点
          • 患者中女性多于男性，但部分女性患者病症较轻。
          • 男性患者与正常女性婚配的后代中，女性都是患者，男性正常。
            • 通常表现为连续遗传。
      • 伴性遗传理论在实践中的应用
        • 根据伴性遗传的规律，可以推算后代的患病概率，从而指导优生。
        • 伴性遗传还可以指导育种工作
          • 鸡的性别决定
            • 雌性：ZW（异型）；雄性：ZZ（同型）
          • 根据雏鸡的羽毛特征来区分雌性和雄性
      • 考试重点
        • 判断遗传系谱图中遗传方式的思路和方法
          • 常染色体显性遗传
          • 显性遗传
          • 隐性遗传
          • 常染色体隐性遗传
        • 用集合方法解决两种遗传病的患病概率
          • 当两种遗传病(甲病和乙病)之间具有“自由组合”关系时，可用图解法来计算患病概率
            • • 两病兼患概率＝患甲病概率×患乙病概率
              • 只患甲病概率＝患甲病概率－两病兼患概率
              • 只患乙病概率＝患乙病概率－两病兼患概率
              • 只患一种病概率＝只患甲病概率＋只患乙病概率
              • 患病概率＝患甲病概率＋患乙病概率－两病兼患概率
              • 正常概率＝(1－患甲病概率)×(1－患乙病概率)或1－患病概率
        • 基因在染色体上位置的实验探究
          • 探究基因位于常染色体上还是位于X染色体上
            • 若已知性状的显隐性
            • 若未知性状的显隐性
          • 探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是只位于X染色体上
            • 适用条件
              • 已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上
            • 基本思路
              • 用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行实验，观察分析F1的性状。
              • 用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行实验，观察分析F1的性状。
          • 探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于常染色体上
            • 隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表型情况。
  • 第3章 基因的本质
    • 第1节　DNA是主要的遗传物质
      • 对遗传物质的早期推测
        • 20世纪20年代
          • 蛋白质是生物体的遗传物质
        • 20世纪30年代
          • 意识到DNA的重要性，但认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
      • 肺炎链球菌的转化实验
        • 肺炎链球菌的类型
          • S型细菌
            • 有多糖类荚膜
            • 菌落特征
              • 表面光滑
            • 有毒性
          • R型细菌
            • 无多糖类荚膜
            • 菌落特征
              • 表面粗糙
            • 无毒性
        • 格里菲思的体内转化实验
          • 过程与现象
            • • 实验①②对比说明R型细菌无毒，S型细菌有毒。
              • 实验②③对比说明加热致死的S型细菌无毒。
              • 实验②③④对比说明加热致死的S型细菌能使部分R型细菌转化为S型细菌。
              • 综合以上实验得出的结论是S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌。
          • 示意图
        • 艾弗里的体外转化实验
          • 示意图
            • • 将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中，结果出现了S型活细菌（图3-3，第一组）。 然后，他们对细胞提取物分别进行不同的处理后再进行转化实验，结果表明分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后，细胞提取物仍然具有转化活性（图3-3，第二至第四组）； 用DNA酶处理后，细胞提取物就失去了转化活性（图3-3，第五组）。
          • 通过酶解法，将物质一个个的排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子，这就是实验设计的“减法原理”
      • 噬菌体侵染细菌的实验
        • 实验材料
          • 结构
          • 生活方式
            • 寄生在大肠杆菌体内。
          • 噬菌体的侵染过程
        • 实验方法
          • 放射性同位素标记法
        • 实验过程和现象
          • 标记噬菌体的方法
          • 噬菌体侵染大肠杆菌
          • 实验考点
            • 搅拌
              • 目的是使吸附在细菌上的噬菌体(蛋白质外壳)与细菌分离
            • 离心
              • 目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
            • 35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
              • 搅拌不充分，仍有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面
            • 32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
              • 保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内；
              • 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖，后子代噬菌体释放出来；
        • 实验结论
          • DNA才是噬菌体的遗传物质。
        • DNA是主要的遗传物质
          • 因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
          • 烟草花叶病毒侵染烟草的实验
            • 烟草花叶病毒的组成
              • 只含有蛋白质和RNA
            • 侵染实验
            • 实验结论
              • 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
      • 总结
        • 肺炎链球菌体内与体外转化实验的比较
          • 体内转化实验
            • 科学家
              • 格里菲思
            • 细菌培养场所
              • 小鼠体内
            • 实验原则
              • R型细菌与S型细菌的毒性对照
            • 实验结果
              • 加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
            • 实验结论
              • S型细菌体内有“转化因子”
            • 巧妙构思
              • 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
          • 体外转化实验
            • 科学家
              • 艾弗里及其同事
            • 细菌培养场所
              • 体外培养基
            • 实验原则
              • 加热致死的S型细菌的细胞提取物及其经酶处理后的作用对照
            • 实验结果
              • S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
            • 实验结论
              • S型细菌的DNA是遗传物质
            • 巧妙构思
              • 分别用不同的酶处理S型菌细胞提取物的成分，再与R型菌混合培养，然后观察除去相关物质后细胞提取物的功能
          • 联系
            • 所用材料相同
            • 体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸
            • 两实验都遵循对照原则、单一变量原则
        • 肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
          • 肺炎链球菌体外转化实验
            • 处理方法
              • 分别用除去蛋白质、RNA、脂质、DNA等成分的S型菌的细胞提取物与R型菌混合培养
            • 结论
              • 证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质；
              • 遗传物质可发生可遗传的变异
          • 噬菌体侵染细菌实验
            • 处理方法
              • 分别用同位素35S、32P标记噬菌体的蛋白质和DNA
            • 结论
              • 证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
              • 说明DNA能控制蛋白质的合成
              • 说明DNA能自我复制
    • 第2节　DNA的结构
      • DNA双螺旋结构模型的构建
        • 构建者
          • 美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
        • 元素组成
          • C、H、O、N、P
        • 基本结构单位
          • 脱氧核糖核苷酸
      • DNA的结构
        • DNA的结构模式图
          • 脱氧核糖中的1′C是指与碱基相连的碳，5′C是指与磷酸基团相连的碳
          • DNA两条链是反向平行的依据是：从双链的一端起始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从3′端到5′端的。
        • DNA的结构特点
          • 整体结构
            • 由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
          • 基本骨架
            • 由脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架
          • 碱基配对
            • 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧并且遵循碱基互补配对原则：A与T配对、G与C配对
      • 总结
        • DNA分子的结构及特点
          • 数量关系
            • 每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有2个
            • 脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数
            • A-T碱基对有2个氢键，G-C碱基对有3个氢键
          • 位置关系
            • 单链中相邻碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接
            • 互补链中相邻碱基通过氢键相连
          • 化学键
            • 氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键
            • 磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键
          • DNA初步水解的产物
            • 脱氧核苷酸
          • 彻底水解的产物
            • 磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
        • DNA分子的结构特性
          • 稳定性
            • DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。
          • 多样性
            • DNA分子中碱基对(脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→生物多样性。
          • 特异性
            • 每种DNA都具有不同于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
        • DNA分子中有关碱基数量的计算
          • 碱基互补配对原则
            • 在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。
          • DNA分子中碱基数量关系的规律
            • 在双链DNA分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基数的一半，或“不互补碱基之和相等，比值为1”
              • A＋G＝T＋C＝A＋C＝G＋T (A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(G＋T)＝1
            • 在双链DNA分子中，互补碱基之和的比值在两条链中和整个DNA分子中相等。
              • 若(A1＋T1)/(G1＋C1)＝m，则(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)＝m。
            • 在双链DNA分子中，不互补碱基之和的比值在两条链中互为倒数，在整个DNA分子中为 1 。
              • 若(A1＋G1)/(T1＋C1)＝n，则(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/n，双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。
    • 第3节　DNA的复制
      • 对DNA复制的推测
        • 提出者
          • 沃森和克里克
        • 假说内容
          • 解旋
            • DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂
          • 复制
            • 模板
              • DNA分子解开的两条单链
            • 原料
              • 游离的4种脱氧核苷酸
            • 原则
              • 碱基互补配对原则
        • 特点
          • 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作半保留复制。
      • DNA半保留复制的实验证据
        • 实验材料
          • 大肠杆菌
        • 实验方法
          • 运用同位素标记技术
        • 实验过程演示
        • 实验预期
          • 亲代DNA分子中两条链均含15N，DNA分子密度高。
          • 复制一次产生的DNA分子中，一条链含 14N，另一条链含 15N，DNA分子密度居中。
          • 复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含14N，DNA分子密度较低；另两个DNA分子中一条链含 15N，另一条链含 14N。
      • DNA复制的过程
        • 概念
          • 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
        • 时间
          • 有丝分裂间期和减数分裂Ⅰ前的间期
        • 场所
          • 主要是细胞核
        • 条件
          • 模板、原料、能量、酶等
        • 特点
          • 半保留复制、边解旋边复制
        • 意义
          • 通过复制将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性
        • 复制的过程
          • 示意图
            • • 复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋。
              • DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
              • 随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
              • 一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。
          • 准确复制的原因
            • DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
            • 通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
        • DNA复制的相关计算
          • 两个子代核DNA的位置及分开时间
            • 复制产生的两个子代核DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中
          • 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次
            • DNA分子数
              • 子代DNA分子数＝2^n个。
              • 含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。
              • 含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2^n-2个。
            • 脱氧核苷酸链数
              • 子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2^(n＋1)条
              • 亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
              • 新合成的脱氧核苷酸链数＝(2^(n＋1)－2)条
            • 消耗的脱氧核苷酸数
              • 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m×(2^n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m×2^(n－1)。
    • 第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段
      • 基因与DNA关系的实例
        • 大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×10^6个碱基对，在DNA分子上分布了大约4.4×10³个基因，每个基因的平均长度约为1×10³个碱基对。
        • 生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×10³个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光
        • 人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上DNA的碱基序列。每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约含有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
        • • • 基因与染色体的关系： (1)据图1可知，基因与染色体的关系是基因在染色体上呈线性排列。 (2)若图2为染色体组成的概念模型，则图2中的字母分别表示： a．染色体，b.DNA，c.基因，d.脱氧核苷酸。 (3)染色体主要由DNA和蛋白质构成，一个DNA上有许多个基因，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。
      • DNA片段中的遗传信息
        • 遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
          • 本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
          • 结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
          • 功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
          • 位置上，基因在染色体上呈线性排列。
        • 特点
          • 多样性：碱基排列顺序的千变万化。
          • 特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
          • 稳定性：DNA分子的结构较稳定。
        • 与生物体多样性和特异性的关系
          • DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
        • 基因的延伸
          • 对于遗传物质是RNA的生物，基因就是有遗传效应的RNA片段
  • 第4章 基因的表达
    • 第1节　基因指导蛋白质的合成
      • 遗传信息的转录
        • RNA的结构与种类
          • RNA的结构
          • RNA的种类及其作用
            • mRNA
            • tRNA
            • rRNA
        • 遗传信息的转录
          • 概念
            • 场所
              • 主要在细胞核中
            • 模板
              • DNA的一条链
            • 原料
              • 4种游离的核糖核苷酸
            • 产物
              • RNA(mRNA、tRNA、rRNA)
            • 酶
              • RNA聚合酶
          • 过程
      • 遗传信息的翻译
        • 密码子
          • 概念
            • mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基
          • 种类（共64种）
            • 起始密码子：AUG（甲硫氨酸）、GUG(缬氨酸、甲硫氨酸）
            • 终止密码子：UAA、UAG、UGA
            • 其他密码子
        • tRNA
          • RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。
        • 翻译
          • 概念
            • 游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译（translation）。
          • 过程
            • 起始
              • mRNA与核糖体结合
            • 运输
              • tRNA携带氨基酸到达特定位置
            • 延伸
              • 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上（一个mRNA可以结合多个核糖体）
            • 终止
              • 当核糖体遇到mRNA上的终止密码子时，合成停止
            • 脱离
              • 肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子
          • 密码子表
        • 总结
          • 转录与翻译的比较
          • 遗传信息、密码子、反密码子的比较
          • 基因表达过程中的相关数量计算
            • 基因中碱基数目∶mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝6∶3∶1。
            • 由于在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的序列(如终止密码子)，在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA 的DNA片段。因此，如果蛋白质中的氨基酸数为n，则对应的mRNA分子中的碱基数最少为3n，DNA(基因)中的碱基数最少为6n。
      • 中心法则
        • 提出者
          • 克里克。
        • 内容
          • 中心法则（central dogma）∶遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。
        • 中心法则的发展
        • 生命是物质、能量和信息的统一体
          • 在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量。
    • 第2节　基因表达与性状的关系
      • 基因表达产物与性状的关系
        • 基因对生物性状的间接控制
          • 实质
            • 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
          • 举例
            • 皱粒豌豆的形成
              • 编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱
                • 淀粉分支酶异常，活性大大降低
                  • 淀粉合成受阻，含量降低
                    • 淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩
            • 人的白化病的形成
              • 控制编码酪氨酸酶的基因异常
                • 不能合成酪氨酸酶
                  • 酪氨酸不能转变为黑色素
                    • 表现出白化症状
        • 基因对生物性状的直接控制
          • 实质
            • 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
          • 实例
            • 囊性纤维化的形成
              • 编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失3个碱基
                • 导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸
                  • CFTR蛋白空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常
                    • 导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损
      • 基因的选择性表达与细胞分化
        • 生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。
        • 细胞分化的本质
          • 基因的选择性表达。
        • 表达的基因的类型
          • 在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
          • 只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
        • 基因选择性表达的原因
          • 与基因表达的调控有关
            • (1)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因的原因是三种细胞都是由受精卵经有丝分裂和细胞分化形成的。 (2)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中都只检测到一种mRNA的原因是基因的选择性表达。 (3)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中含有的mRNA和蛋白质不完全相同
      • 表观遗传
        • 概念
          • 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
        • 实例
          • 柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。
        • 表观遗传的原因
          • DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
        • 表观遗传的特点
          • 可遗传
            • 基因表达和表型可以遗传给后代。
          • 不变性
            • 基因的碱基序列保持不变。
          • 可逆性
            • DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可以发生去甲基化。
      • 基因与性状的关系
        • 一个性状可以受到多个基因的影响。
        • 一个基因也可以影响多个性状。
        • 生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。
  • 第5章 基因突变及其他变异
    • 第1节　基因突变和基因重组
      • 基因突变的实例
        • 镰状细胞贫血
          • 病症
            • 红细胞是弯曲的镰刀状，易破裂，使人患溶血性贫血。
          • 直接原因
            • 血红蛋白分子发生了氨基酸的替换
          • 根本原因
            • 基因中碱基的替换
          • 结论
            • 镰状细胞贫血是由于基因的一个碱基对改变而产生的一种遗传病。
          • 基因突变（gene mutation）
            • 概念
              • DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变（gene mutation）。
            • 基因突变的遗传特点
              • 发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。
              • 发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。
        • 细胞的癌变
          • 原因
            • 原癌基因和抑癌基因发生突变
              • 原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。
              • 抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，主要是阻止细胞不正常的增殖。这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。
          • 抑癌基因与原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用
          • 癌细胞的特征
            • 能够无限增殖
            • 形态结构发生显著变化
            • 细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏连性显著降低，细胞容易在体内分散和转移
      • 基因突变的原因
        • 原因
          • 诱发产生
            • 物理因素：紫外线、X射线；
            • 化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物
            • 生物因素：某些病毒，如Rous 肉瘤病毒。
          • 自发产生
            • 由于DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。
        • 基因突变的特点
          • 普遍性
            • 生物界中普遍存在。
          • 随机性
            • 生物个体发育的任何时期和任何部位都有可能发生。
          • 低频性
            • 突变频率很低。
      • 基因突变的意义
        • 产生新基因的途径。
        • 生物变异的根本来源。
        • 为生物的进化提供了丰富的原材料。
      • 基因重组
        • 概念
          • 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，称为基因重组。
        • 类型
          • 自由组合
            • 发生的时期
              • 减数分裂Ⅰ后期
            • 发生的范围
              • 非同源染色体上的非等位基因
          • 交叉互换
            • 发生的时期
              • 减数分裂Ⅰ前期
            • 发生的范围
              • 同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体之间的互换而发生交换
        • 意义
          • 生物变异的来源之一
          • 对生物的进化有重要意义
      • 总结
        • 基因突变和基因重组的比较
          • 基因突变
            • 发生时间
              • 细胞分裂前的间期
            • 发生原因
              • 在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中发生碱基的替换、增添和缺失，引起基因碱基序列的改变
            • 适用范围
              • 所有生物都可以发生
            • 种类
              • ①自然突变
              • ②人工诱变
            • 结果
              • 产生新基因，出现新性状
            • 意义
              • 是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，生物进化的原材料
            • 联系
          • 基因重组
            • 发生时间
              • 减数分裂Ⅰ前期和后期
            • 发生原因
              • 减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体的非姐妹染色单体互换，或非同源染色体上的非等位基因自由组合
            • 适用范围
              • 只适用于真核生物有性生殖的细胞核遗传
            • 种类
              • ①基因自由组合
              • ②染色体互换
            • 结果
              • 原有基因的重新组合，产生新的基因型和表型
            • 意义
              • 生物变异的来源之一，有利于生物进化
          • 联系
            • 通过基因突变产生新基因，基因突变为基因重组提供可自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础
    • 第2节　染色体变异
      • 染色体数目的变异
        • 二倍体和多倍体
          • 染色体变异
            • 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
          • 染色体数目的变异
            • 类型
              • 细胞内个别染色体的增加或减少
                • 21三体综合征
              • 细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。
                • 单倍体或多倍体
          • 染色体组
            • 细胞中的一套非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。
              • 以（2n=8）果蝇为例，一个染色体组恰好是一个配子的染色体组成。
          • 二倍体
            • 染色体组数：体细胞中两个染色体组
              • 几乎全部动物和过半数的高等植物
          • 多倍体
            • 概念
              • 染色体组数：体细胞中含三个或三个以上染色体组
            • 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都有所增加。
            • 人工诱导多倍体
              • 方法
                • 用秋水仙素诱发或用低温处理
              • 处理对象
                • 萌发的种子或幼苗。
              • 原理
                • 能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
            • 多倍体育种的过程
              • 优点
                • 多倍体和二倍体相比，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
              • 缺点
                • 多倍体育种适用于植物，在动物方面难以开展，且多倍体植物往往发育迟缓，结实率低。
              • 实例
                • 三倍体无子西瓜
        • 单倍体
          • 概念
            • 体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。
          • 特点
            • 植株长得弱小
            • 高度不育
          • 应用
            • 单倍体育种
              • 方法
              • 优点
                • 明显缩短育种年限
              • 缺点
                • 技术复杂且需与杂交技术结合使用
          • 实例
            • 用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程
        • 低温诱导植物细胞染色体数目的变化
          • 过程及结论
          • 实验中几种溶液的作用
            • 卡诺氏液
              • 使用方法
                • 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h
              • 作用
                • 固定细胞形态
            • 体积分数为95%的酒精
              • 使用方法
                • 冲洗用卡诺氏液处理的根尖
              • 作用
                • 洗去卡诺氏液
            • 质量分数为15%的盐酸
              • 使用方法
                • 质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合作为解离液，浸泡经固定的根尖
              • 作用
                • 解离根尖细胞
            • 清水
              • 使用方法
                • 浸泡解离后的根尖约10 min
              • 作用
                • 漂洗根尖，去除解离液
            • 甲紫溶液
              • 使用方法
                • 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色
              • 作用
                • 使染色体着色
      • 染色体结构的变异
        • 类型
          • 缺失
          • 重复
          • 倒位
          • 易位
        • 结果
          • 使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。
          • 大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
      • 总结
        • 染色体易位与互换的比较
          • 染色体易位
            • 发生于非同源染色体之间
            • 属于染色体结构变异
            • 可在显微镜下观察到
          • 互换
            • 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
            • 属于基因重组
            • 在显微镜下观察不到
        • 染色体结构变异与基因突变的比较
          • 染色体结构变异
            • 本质
              • 染色体片段的缺失、重复、易位或倒位
            • 基因数目的变化
              • 1个或多个
            • 变异水平
              • 细胞
            • 光镜检测
              • 可见
          • 基因突变
            • 本质
              • 碱基的替换、增添或缺失
            • 基因数目的变化
              • 1个
            • 变异水平
              • 分子
            • 光镜检测
              • 不可见
    • 第3节　人类遗传病
      • 人类常见遗传病的类型
        • 单基因遗传病
          • 概念：受一对等位基因控制的遗传病。
          • 类型和实例
            • 由显性致病基因引起的疾病：多指、并指、软骨发育不全、抗维生素D佝偻病等。
            • 由隐性致病基因引起的疾病：镰状细胞贫血、白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症等。
        • 多基因遗传病
          • 概念：受两对或两对以上等位基因控制的遗传病。
          • 特点：在群体中的发病率比较高。
          • 实例：主要包括一些先天性发育异常和一些常见病，如原发性高血压、冠心病、哮喘和青少年型糖尿病等。
        • 染色体异常遗传病
          • 概念：由染色体变异引起的遗传病。
          • 类型
            • ①染色体结构异常，如猫叫综合征等。
            • ②染色体数目异常，如21三体综合征等。
        • 调查人群中的遗传病
          • 调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。
          • 遗传病发病率的计算公式
      • 遗传病的检测和预防
        • 遗传咨询的内容和步骤
          • 医生对咨询对象进行身体检查，了解家族病史，对是否患有某种遗传病作出诊断
          • 分析遗传病的传递方式
          • 推算出后代的再发风险率
          • 向咨询对象提出防治对策和建议，如进行产前诊断、终止妊娠等
        • 产前诊断
          • 时间：胎儿出生前。
          • 手段：羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因检测。
          • 目的：确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病
        • 基因检测
          • 概念：通过检测人体细胞中的DNA序列，以了解人体的基因状况。
          • 意义
            • ①可以精确地诊断病因。
            • ②可以预测个体患病的风险，从而帮助个体通过改善生存环境和生活习惯，规避或延缓疾病的发生。
            • ③预测后代患病概率。
          • 争议：人们担心由于缺陷基因的检出，在就业、保险等方面受到不平等的待遇。
        • 基因治疗
          • 用正常基因取代或修补患者细胞中有缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的。
  • 第6章 生物的进化
    • 第1节　生物有共同祖先的证据
      • 达尔文的生物进化论
        • 共同由来学说
          • 地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的
        • 自然选择学说
          • 揭示了生物进化的机制
          • 解释了适应的形成和物种形成的原因
      • 地层中陈列的证据——化石
        • 化石的概念
          • 化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
        • 化石的作用
          • 利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。
        • 化石证据证实的问题
          • 大量化石证据证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。
          • 大量化石证据还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
      • 当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
        • 1．比较解剖学证据
          • 研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
        • 2．胚胎学证据
          • (1)胚胎学的概念：研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
          • (2)脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这个证据支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点。
        • 3．细胞和分子水平的证据
          • (1)当今生物有许多共同的特征，比如都有能进行代谢、生长和增殖的细胞，细胞有共同的物质基础和结构基础等，这是对生物有共同祖先这一论点的有力支持。
          • (2)不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点，提示人们当今生物有着共同的原始祖先，其差异的大小则揭示了当今生物种类亲缘关系的远近，以及它们在进化史上出现的顺序。
      • 总结
        • 对人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手在结构上相似性的分析
          • (1)人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手，从外形来看，这些器官很不相同，但是比较它们的内部结构，却基本一致，它们都是由肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨组成的，排列的方式也基本一致。这些器官只是在进化过程中，由于它们生活环境的不同，为适应不同的生活环境，逐渐出现了形态和功能上的不同。
          • (2)从这些器官结构上的相似性可以说明，这些生物都是由共同的原始祖先进化而来的。
        • 比较人、鱼、龟和鸡胚胎发育的相同或相似性
          • 人、鱼、龟和鸡胚胎发育的相同或相似性说明，高等脊椎动物是由古代的某些低等脊椎动物进化而来的。也就是说，脊椎动物和人都是由共同的原始祖先进化而来的，所以它们的胚胎在发育初期十分相似。古代脊椎动物共同的原始祖先生活在水中，所以陆生脊椎动物和人在胚胎发育过程中会出现鳃裂。人是由有尾的动物进化而来的，所以在胚胎发育的过程中会出现很明显的尾。
        • 细胞生物学证据和结论
          • 证据
            • ①无论是原核生物还是真核生物，它们的细胞都有相似的基本结构。
            • ②原核细胞中的蓝细菌和真核细胞中的叶肉细胞都有与光合作用有关的色素和酶等，它们都能进行光合作用，把光能转化为化学能，将无机物转化为贮藏能量的有机物。
          • 结论：现存生物都是由共同的原始祖先进化而来的，它们有着或远或近的亲缘关系，亲缘关系越近的生物之间，就具有越多的共同特征。
        • 分子生物学证据和结论
          • (1)证据
            • ①DNA分子水平：大多数现存生物的遗传物质都是DNA，而且它们的DNA在组成、结构和功能上有许多共同之处，不同生物的DNA在行使功能时也有许多相似之处。
            • ②基因水平：人类与猩猩、恒河猴和兔的血红蛋白基因中部分碱基序列有一定的相似性。
            • ③蛋白质分子水平：不同生物细胞色素c的氨基酸序列也存在很高的相似度。
        • 结论
          • ①不同生物之间的特征DNA序列都有一定的相似性，亲缘关系越近的生物，其DNA序列的相似性越高。
          • ②不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度与生物之间的亲缘关系密切相关。
        • 归纳生物进化的规律
          • 生物的进化按照由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的顺序进行。
    • 第2节　自然选择与适应的形成
      • 适应的普遍性和相对性
        • 适应的含义
          • 一是生物的形态结构适合于完成一定的功能，
          • 二是生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
        • 适应具有普遍性和相对性。
        • 适应相对性的原因
          • 适应性特征来自遗传，即来源于可遗传变异的逐代积累，是对之前的环境适应的结果。由于环境总是处于不断变化之中，遗传的稳定性与环境之间不断变化之间的矛盾是适应相对性的原因。
      • 适应是自然选择的结果
        • 拉马克的进化学说
          • （1）内容：
            • ①当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的。
            • ②各种生物的适应性特征并不是自古以来就如此的，而是在进化过程中逐渐形成的。
            • ③适应的形成是由于用进废退和获得性遗传。
          • （2）意义：
            • ① 否定了神创论和物种不变论。
            • ② 历史上第一个提出比较完整的进化学说。
          • （3）不足：
            • ① 提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。
            • ② 过于强调环境的变化直接导致物种的改变，具有局限性。
        • 达尔文的自然选择学说
          • 主要内容
            • 适应形成的必要条件：
            • ①群体中出现可遗传的有利变异
            • ②环境的定向选择
          • （2）意义：
            • ①揭示了生物界的统一性是由于所有生物都有共同祖先，生物的多样性和适应性是进化的结果。
            • ②论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释。
            • ③使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。
        • 生物进化观点对人类思想观念的影响
          • 批判性思维的形成；
          • 进化的观点使人们认识到人类与其他生物有着共同的祖先。人类是大自然的一员，而不是凌驾于其他物种之上的“主宰”。
        • 以自然选择为核心的现代生物进化理论
          • ①关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到了遗传和变异的本质。
          • ②关于适应以及物种的形成等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单位。
          • ③形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。
    • 第3节　种群基因组成的变化与物种的形成
      • 种群基因组成的变化
        • 种群和种群基因库
          • 种群
            • 概念：三要素
              • 生活在同一区域，属于同一物种，包含全部个体。
            • 特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。
          • 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值。
          • 种群基因频率的计算
            • 某基因频率＝该基因总数/该基因及其等位基因总数×100%,
              • (A、a代表基因，PAA、PAa、Paa代表三种基因型个体数)
              • (A、a代表基因，PAA、PAa、Paa代表三种基因型个体数)
            • 设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示
            • X染色体上基因的基因频率的计算
              • XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。例如，用N表示个体数，p表示XA频率，q表示Xa频率
            • 利用哈代温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
              • (1)成立前提
                • ①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有突变。
              • (2)计算公式
                • ①设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。
            • 已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率
              • 即：AA的基因型频率＝p²，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q²。
                • 若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为√m。
        • 种群基因频率的变化
          • 可遗传的变异来源
            • 基因重组
            • 基因突变
            • 染色体变异
            • 统称为突变
          • 可遗传的变异的形成
            • 可遗传的变异的形成：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
            • 可遗传的变异的特点
              • 随机性
              • 不定向性
            • 可遗传的变异的结果：使种群基因频率发生了改变
          • 可遗传的变异的利害性
            • 变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。
          • 种群基因突变数的计算方法
            • 某种群基因突变数＝个体基因数×突变率×个体数
        • 自然选择对种群基因频率变化的影响
          • 原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
          • 选择的对象
            • (1)直接作用对象：个体的表型。
            • (2)实质：决定表型的基因
          • 选择的结果
            • (1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。
            • (2)基因上：种群的基因频率会发生定向改变。
          • 进化的实质：种群基因频率的改变。
        • 探究抗生素对细菌的选择作用
          • 实验原理
            • 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
          • 方法步骤
      • 隔离在物种形成中的作用
        • 物种的概念
          • 在遗传学和生物进化论的研究中，把能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种（species）
        • 隔离在物种形成中的作用
          • 隔离
            • ①概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
            • ②常见类型：
              • 生殖隔离
                • 发生范围
                  • 不同物种间
                • 结果
                  • a.不能相互交配
                  • b．即使交配成功，也不能产生可育后代
              • 地理隔离
                • 发生范围
                  • 同种生物
                    • 使种群间不能发生基因交流
          • 新物种的形成过程
            • 结论：隔离是物种形成的必要条件。
    • 第4节　协同进化与生物多样性的形成
      • 协同进化
        • 概念
          • 不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化（coevolution）
        • 结果：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。
        • 协同进化的实例
          • 种兰花具有细长的花矩协同 —— 某种蛾类具有细长的吸管似的口器。
          • 斑马的奔跑速度加快——猎豹的奔跑速度加快。
          • 生物影响环境、环境影响生物：地球最早是无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→出现好氧生物。
        • 对协同进化的理解
          • (1)不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间竞争。任何一个物种都不是单独进化的。
          • (2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
          • (3)协同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。
      • 生物多样性的形成
        • 生物多样性的含义
          • 生物多样性三个层次之间的联系：
          • (1)遗传(基因)多样性：生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，因而出现了遗传多样性。
          • (2)物种多样性：遗传的多样性决定了蛋白质的多样性，遗传多样性是形成物种多样性的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。
          • (3)生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。
        • 生物多样性的形成过程
        • 生物进化的历程
          • 项目
            • 进化历程
              • 意义
          • 细胞数目
            • 单细胞→多细胞
              • 为功能复杂化提供结构基础
          • 细胞结构
            • 原核细胞→真核细胞
              • 结构和功能更加完善
          • 代谢类型
            • 厌氧型→需氧型
              • 能量供应更加充足
          • 生殖方式
            • 无性生殖→有性生殖
              • 实现基因重组，增强了变异的多样性，明显加快进化的速度
          • 生态系统成分
            • 只有分解者→出现生产者→出现消费者
              • ①光合自养生物的出现改变了原始大气成分，为需氧型生物的出现创造了条件
              • ②消费者的出现使生态系统结构更加复杂，对植物进化更加有利
          • 生活环境
            • 海洋→陆地
              • 陆地复杂的环境为生物进化提供了广阔的舞台
      • 生物进化理论在发展
        • 现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释
          • (1)适应是自然选择的结果。
          • (2)种群是生物进化的基本单位。
          • (3)突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种。
          • (4)生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程。
          • (5)生物多样性是协同进化的结果。
        • 生物进化理论的发展
          • (1)中性突变理论：大量的基因突变是中性的，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。
          • (2)间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
          • (3)影响广泛的观点：以自然选择学说为核心的生物进化理论。
• 选择性必修1
  • 第1章 人体的内环境与稳态
    • 第1节　细胞生活的环境
      • 体内细胞生活在细胞外液中
        • 体液
          • 概念：人体内含有大量以水为基础的液体，这些液体统称为体液。
          • 组成及比例
        • 内环境
          • (1)概念：由细胞外液构成的液体环境。
          • (2)作用：机体内细胞生活的直接环境。
      • 细胞外液的成分
        • 血浆的主要成分
          • 研究表明，血浆中约90%为水；其余10%分别是∶蛋白质（7%～9%），无机盐（约1%），以及血液运输的其他物质，包括各种营养物质（如葡萄糖）、激素、各种代谢废物）。
        • 组织液、淋巴液、血浆成分的异同点：成分和含量相近，最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质。
        • 本质：是一种盐溶液，类似于海水。
        • 内环境成分判定
          • 内环境可以存在的物质
            • 气体成分
              • 氧气、二氧化碳
            • 营养成分
              • 氧气、水、无机盐、氨基酸、葡萄糖、甘油、脂肪酸等
            • 调节成分
              • 激素、维生素、抗体、组织胺等
            • 代谢废物
              • 尿素等
          • 内环境不应存在的物质
            • 只存在于细胞内的物质
              • 血红蛋白及与细胞呼吸、复制、转录、翻译有关的酶等
            • 与外界相通孔道中的物质(包括不能被吸收的物质)
              • 消化酶、纤维素、麦芽糖等
            • 存在于细胞膜的物质
              • 载体等
      • 内环境的理化性质
        • (1)渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力，其大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关，而细胞外液渗透压的90%以上来源于Na＋和Cl－。
        • (2)酸碱度：正常人的血浆pH为7.35～7.45，血浆的pH之所以能够保持稳定，与其中含有的HCO3-、H2CO3等物质有关。
        • (3)温度：人体细胞外液的温度一般维持在37 ℃左右。
        • 组织水肿
          • 组织间隙液体过多而引起的全身或身体的一部分肿胀的症状
      • 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
        • 体内细胞与外界环境之间的物质交换
          • 细胞作为一个开放系统，可以直接与内环境进行物质交换：不断获取进行生命活动所需要的物质，同时又不断排出代谢产生的废物，从而维持细胞正常的生命活动。
        • 内环境与外界环境的物质交换过程，需要体内各个系统的参与。同时，细胞和内环境之间也是相互影响、相互作用的。细胞不仅依赖于内环境，也参与了内环境的形成和维持。
        • 构建人体细胞与外界环境的物质交换模型。
          • 内环境与体内各功能系统的联系
            • ①营养物质：消化系统的消化、吸收→循环系统→组织液(或血浆和淋巴液)→组织细胞。
            • ②空气中的O2：呼吸系统→循环系统→组织液(或血浆和淋巴液)→组织细胞。
            • ③二氧化碳：二氧化碳的排出过程与氧气的进入过程刚好相反。
            • ④代谢废物
          • 参与内环境与外界环境物质交换的系统有循环系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统。
      • 总结
        • 1．内环境是由细胞外液构成的液体环境，是细胞生活的体内环境，它主要包括血浆、组织液和淋巴液。
        • 2．血浆、组织液和淋巴液的主要成分都是水、无机盐和蛋白质等，但血浆中蛋白质含量较高，而组织液和淋巴液中蛋白质含量很少。
        • 3．血浆渗透压大小主要与无机盐(尤其是Na＋、Cl－)和蛋白质的含量有关。
        • 4．体内细胞直接与内环境进行物质交换，细胞通过内环境与外界环境进行物质交换。
    • 第2节　内环境的稳态
      • 内环境的动态变化
        • 模拟生物体维持pH的稳定
          • (1)实验目的：通过比较自来水、缓冲液和肝匀浆在加入酸或碱后pH的变化，推测生物体是如何维持pH稳定的。
          • (2)方法步骤
            • ①设计实验记录表：根据实验的流程，设计表格记录实验结果。
            • ②进行实验
              • a．被测实验材料：自来水、缓冲液、肝匀浆。
              • b．酸碱变化所用试剂：0.1 mol/L的HCl模拟酸性条件；0.1 mol/L的NaOH模拟碱性条件。
              • c．实验过程
                • Ⅰ.取25 mL被测实验材料倒入50 mL烧杯中，记录起始的pH。
                • Ⅱ.一次加一滴0.1 mol/L HCl(或0.1 mol/L NaOH)，然后轻轻摇动，每加 5滴测量一次pH，直至滴加30滴，记录实验结果。
          • (3)分析实验数据
            • 根据所得数据，以酸或碱的滴数为横坐标，以pH为纵坐标，画出每次实验中pH变化的曲线。
          • (4)实验结论：生物组织匀浆类似于缓冲液，加入少量酸或碱不会发生pH的大幅度变动。
          • 根据探究·实践“模拟生物体维持pH稳定”，分析实验现象及原因。
        • 内环境的稳态
          • (1)概念：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态。
          • (2)实质：内环境的各种化学成分和理化性质都处于动态平衡中。
          • (3)影响内环境稳态的因素
            • ①外因：外界环境因素的变化。
            • ②内因：体内细胞不断进行的代谢活动。
          • (4)实例：人体体温的日变化规律
            • 正常情况下，不同人的体温，会因年龄、性别等的不同而存在着微小的差异；同一个人的体温在一日内也有变化，但变化幅度一般不超过1 ℃。
      • 对稳态调节机制的认识
        • 内环境稳态调节的基础
          • 人体各器官、系统协调一致地正常运行，是维持内环境稳态的基础。
          • 直接相关的系统：消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统。
        • 对稳态调节机制的探究历程
          • 法国生理学家贝尔纳
            • 内环境的稳定主要依赖于神经系统的调节
          • 美国生理学家坎农
            • 内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的
          • 现代观点
            • 机体维持稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节网络
        • 内环境稳态失调
          • 人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。
          • 造成稳态破坏的原因
            • 外界环境的变化过于的剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍。
      • 内环境稳态的重要意义
        • 内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。例如温度过高、过低或pH过小、过大都会直接影响酶的活性，从而影响细胞代谢。
        • 稳态概念的发展
  • 第2章 神经调节
    • 第1节　神经调节的结构基础
      • 神经系统的基本结构
        • 神经系统的组成
          • 人的神经系统
            • 中枢神经系统
              • 脑(如大脑、脑干和小脑等，位于颅腔内）
              • 脊髓(位于椎管内）
            • 外周神经系统
              • 脑神经(与脑相连)
              • 脊神经(与脊髓相连)
        • 中枢神经系统的结构及功能
          • 在中枢神经系统内，大量神经细胞聚集在一起，形成许多不同的神经中枢，分别负责调控某一特定的生理功能
            • 如脊髓中的膝跳反射中枢、脑干中的呼吸中枢、下丘脑中的体温调节中枢等。
        • 外周神经系统的组成
          • 外周神经系统包括脑神经和脊神经，它们都含有传入神经(感觉神经)和传出神经(运动神经)。
            • 传出神经又可分为支配躯体运动的神经(躯体运动神经)和支配内脏器官的神经(内脏运动神经)，其中内脏运动神经的活动不受意识支配，称为自主神经系统。
          • 自主神经系统
            • 自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成。
              • 它们的作用通常是相反的。当人体处于兴奋状态时，交感神经活动占据优势，心跳加快，支气管扩张，但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱；当人处于安静状态时，副交感神经活动占据优势，此时，心跳减慢，但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强，有利于食物的消化和营养物质的吸收。
      • 组成神经系统的细胞
        • 分类
          • 组成神经系统的细胞主要包括神经元和神经胶质细胞两大类。
        • 神经元、神经纤维和神经
          • 神经系统结构与功能的基本单位——神经元。
          • 轴突呈纤维状，外表大都套有一层髓鞘，构成神经纤维。
          • 许多神经纤维集结成束，外面包有一层包膜，构成一条神经。
        • 神经胶质细胞
          • 神经胶质细胞对神经元起辅助作用，具有支持、保护、营养和修复神经元等多种功能，参与构成神经纤维表面的髓鞘。神经元与神经胶质细胞一起，共同完成神经系统的调节功能。
    • 第2节　神经调节的基本方式
      • 反射与反射弧
        • 神经调节的基本方式——反射
          • 是指在中枢神经系统的参与下，机体对内外刺激所产生的规律性应答。
        • 完成反射的结构基础——反射弧
          • 感受器；传入神经；神经中枢；传出神经；效应器（传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等）。
        • 兴奋
          • 指动物体或人体内的某些细胞或组织(如神经组织)感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。
        • 反射的大致过程
          • 刺激→感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器→产生反应。
        • 反射弧各部分结构的破坏对功能的影响
      • 非条件反射与条件反射
        • 1．概念
          • (1)出生后无需训练就具有的反射，叫作非条件反射。
          • (2)出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射叫作条件反射。
        • 2．条件反射的建立与消退
          • (1)建立：条件反射是在非条件反射的基础上，通过学习和训练而建立的。条件反射建立之后要维持下去，还需要非条件刺激的强化。
          • (2)建立的意义：条件反射使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性，大大提高了动物应对复杂环境变化的能力。
          • (3)消退：条件反射的消退是中枢把原先引起兴奋性效应的信号转变为产生抑制性效应的信号，对动物来说是一个新的学习过程，需要大脑皮层的参与。
    • 第3节　神经冲动的产生和传导
      • 兴奋在神经纤维上的传导
        • 神经冲动
          • 在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫神经冲动。
        • 传导过程
          • • 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态。此时，神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低，而神经细胞膜对不同离子的通透性各不相同∶静息时，膜主要对K+有通透性，造成K+外流，使膜外阳离子浓度高于膜内。由于细胞膜内外这种特异的离子分布特点，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，这称为静息电位（resting potential）。
            • 当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，表现为内正外负的兴奋状态。此时的膜电位称为动作电位（action potential）。而邻近的未兴奋部位仍然是内负外正。在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动，这样就形成了局部电流。
            • 这种局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复为静息电位。
        • 传导特点：双向传导
      • 兴奋在神经元之间的传递
        • 突触结构
          • 突触的结构包括:突触前膜、突触间隙、突触后膜三部分。
          • 突触的常见类型
            • 轴突—细胞体型
            • 轴突—树突型
          • 传递过程
            • 轴突→突触小体→突触小泡→突触前膜释放神经递质→突触间隙→突触后膜(下一个神经元)→神经递质被降解或回收。
          • 信号转换：电信号→化学信号→电信号。
          • 传递特点：单向传递。
            • 原因是神经递质储存于突触前膜的突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜。
          • 药物对兴奋传递的影响
            • (1)某些药物与突触后膜上的受体结合，兴奋无法在细胞间传递，导致肌肉松弛(肌无力)。
            • (2)药物抑制分解神经递质的酶的活性，使神经递质持续作用于突触后膜上的受体，导致肌肉僵直、震颤。
            • (3)药物止痛机理：药物与神经递质争夺突触后膜上的特异性受体，阻碍兴奋的传递；药物阻碍神经递质的合成与释放。
      • 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
        • 1．化学物质对神经系统产生影响的作用机理
          • 作用位点往往是突触。有些物质能促进神经递质的合成和释放速率，有些会干扰神经递质与受体的结合，有些会影响分解神经递质的酶的活性。
        • 2．兴奋剂：原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物，如今是运动禁用药物的统称。具有增强人的兴奋程度，提高运动速度等作用。
        • 3．毒品
          • 指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品，有些兴奋剂就是毒品。
        • 4．责任和义务
          • 珍爱生命、远离毒品，向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害是我们每个人应尽的责任和义务。
    • 第4节　神经系统的分级调节
      • 神经系统对躯体运动的分级调节
        • 大脑结构
          • (1)大脑皮层：大脑的表面覆盖着主要由神经元胞体及其树突构成的薄层结构。
          • (2)沟回：人的大脑有着丰富的沟回(沟即为凹陷部分，回为隆起部分)。
        • 神经系统对躯体运动的分级调节
          • 刺激大脑皮层中央前回的顶部，可以引起下肢的运动；刺激大脑皮层中央前回的下部，可以引起头部器官的运动。躯体的运动受大脑皮层以及脑干、脊髓等的共同调控，脊髓是机体运动的低级中枢，大脑皮层是最高级中枢，脑干等连接低级中枢和高级中枢。
      • 神经系统对内脏活动的分级调节
        • 神经系统通过反射对内脏活动进行调节
          • 排尿反射：排尿不仅受脊髓的控制，也受到大脑皮层的调控。脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的。
          • 其他内脏反射活动：脊髓是调节内脏活动的低级中枢，通过它可以完成简单的内脏反射活动，如排尿、排便、血管舒缩等。脑干中也有许多重要的调节内脏活动的基本中枢，如调节呼吸运动的中枢，调节心血管活动的中枢等。下丘脑是调节内脏活动的较高级中枢，它也使内脏活动和其他生理活动相联系，以调节体温、水平衡、摄食等主要生理过程。
        • 神经系统对内脏活动的分级调节
          • 大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者，它对各级中枢的活动起调整作用，这就使得自主神经系统并不完全自主。
    • 第5节　人脑的高级功能
      • 语言功能
        • 人脑的语言功能
          • • 大多数人主导语言功能的区域在大脑的左半球，逻辑思维主要由左半球负责。大多数人的大脑右半球主要负责形象思维。
      • 学习和记忆
        • 学习和记忆是指神经系统不断地接受刺激，获得新的行为、习惯和积累经验的过程。
        • 条件反射的建立也就是动物学习的过程。
        • 人类的记忆过程分成四个阶段，即感觉性记忆、第一级记忆、第二级记忆和第三级记忆。前两个阶段相当于短时记忆，后两个阶段相当于长时记忆。
        • 短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关，尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。
      • 情绪
        • 情绪是人对环境所作出的反应，当消极情绪达到一定程度时，就会产生抑郁。当抑郁持续下去而得不到缓解时，就可能形成抑郁症。
  • 第3章 体液调节
    • 第1节　激素与内分泌系统
      • 激素的发现
        • 促胰液素的发现过程
          • 沃泰默
            • 实验假设
              • 胰液的分泌受神经调节的控制
            • 实验步骤
            • 实验现象
              • A组、C组中的胰腺能分泌胰液，B组中的胰腺不能分泌胰液
            • 实验结论
              • 小肠上微小的神经难以剔除，胰液的分泌受神经调节的控制
          • 斯他林、贝利斯
            • 实验假设
              • 胰液的分泌受化学物质的调节
            • 实验步骤
            • 实验现象
              • 胰腺分泌胰液
            • 实验结论
              • 胰液的分泌受化学物质的调节
          • 激素调节是指由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质——激素进行调节的方式。
        • 激素研究的实例
          • 胰岛素的发现
            • ①1869年：观察胰腺组织时发现并命名“胰岛”。
            • ②1889年：切除胰腺的狗患上与人的糖尿病类似的疾病，据此提出胰腺能分泌某种抗糖尿病的物质的假说。
            • ③1916年：科学家将胰岛产生的、可能与糖尿病有关的物质命名为胰岛素。
            • ④1920年：班廷了解到胰管结扎或阻塞会引起胰腺萎缩，而胰岛却保持完好，这样机体不会患糖尿病。
            • ⑤1921年：班廷和贝斯特与生化学家合作通过抑制胰蛋白酶活性，直接提取到正常胰腺中的胰岛素。
          • 睾丸分泌雄激素的研究
            • 科学家从动物睾丸中提取出睾酮，经证实，它就是睾丸分泌的雄激素。
      • 内分泌系统的组成和功能
        • 人体主要内分泌腺及其分泌的激素和功能
          • 下丘脑
            • 促甲状腺(促性腺、促肾上腺皮质)激素释放激素
              • 功能
                • 促进垂体合成并分泌促甲状腺(促性腺、促肾上腺皮质)激素
              • 化学本质
                • 蛋白质或多肽类
              • 靶器官或靶细胞
                • 垂体
            • 抗利尿激素
              • 功能
                • 促进肾小管、集合管对水的重吸收
              • 化学本质
                • 蛋白质或多肽类
              • 靶器官或靶细胞
                • 肾小管、集合管
          • 垂体
            • 促甲状腺(促性腺、促肾上腺皮质)激素
              • 功能
                • 分别调节相应的内分泌腺的分泌活动
              • 化学本质
                • 蛋白质或多肽类
              • 靶器官或靶细胞
                • 甲状腺(性腺、肾上腺)
            • 生长激素
              • 功能
                • 调节生长发育
              • 化学本质
                • 蛋白质或多肽类
              • 靶器官或靶细胞
                • 几乎全身各处细胞
          • 胰腺
            • 胰高血糖素
              • 功能
                • 升高血糖
              • 化学本质
                • 蛋白质
              • 靶器官或靶细胞
                • 主要是肝脏
            • 胰岛素
              • 功能
                • 降低血糖
              • 化学本质
                • 蛋白质
              • 靶器官或靶细胞
                • 几乎全身各处细胞
          • 甲状腺
            • 甲状腺激素
              • 功能
                • ①调节体内的有机物代谢；
                • ②促进生长和发育；
                • ③提高神经的兴奋性
              • 化学本质
                • 含碘的氨基酸衍生物
              • 靶器官或靶细胞
                • 几乎全身各处细胞
          • 肾上腺
            • 皮质
              • 醛固酮、皮质醇
                • 功能
                  • 调节水盐代谢和有机物代谢
                • 化学本质
                  • 固醇类
                • 靶器官或靶细胞
            • 髓质
              • 肾上腺素
                • 功能
                  • 提高机体的应激能力
                • 化学本质
                  • 氨基酸衍生物
                • 靶器官或靶细胞
                  • 几乎全身各处细胞
          • 性腺
            • 孕激素、雌激素、雄激素(主要是睾酮)
              • 功能
                • ①促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成；
                • ②激发并维持各自的第二性征
              • 化学本质
                • 固醇类
              • 靶器官或靶细胞
                • 几乎全身各处细胞
    • 第2节　激素调节的过程
      • 激素调节的实例
        • 实例1：血糖平衡的调节
          • 血糖的来源和去向(正常情况下)
            • • 血糖的来源主要有以下几个方面∶食物中的糖类经消化、吸收进入血液，是血糖的主要来源；肝糖原分解成葡萄糖进入血液，是空腹时血糖的重要来源；非糖物质可以转化为葡萄糖进入血液，补充血糖。
              • 血糖的去向可以概括为以下几个方面∶随血液流经各组织时，被组织细胞摄取，氧化分解；在肝和骨骼肌细胞内合成肝糖原和肌糖原储存起来；脂肪组织和肝可将葡萄糖转变为非糖物质，如甘油三酯等。
          • 参与血糖调节的两种激素的区别与联系
            • 胰岛素
              • 分泌细胞
                • 胰岛B细胞
              • 生理作用
                • 促进血糖进入组织细胞，合成糖原，进入脂肪细胞转变为甘油三酯；抑制肝糖原的分解和非糖物质转变成葡萄糖
              • 作用方向和结果
                • 增加血糖去路；减少血糖来源；降低血糖含量
            • 胰高血糖素
              • 分泌细胞
                • 胰岛A细胞
              • 生理作用
                • 促进肝糖原分解、并促进一些非糖物质转变成葡萄糖
              • 作用方向和结果
                • 增加血糖来源；升高血糖含量
          • 血糖平衡调节的模型建构
            • • ①血糖调节方式：神经—体液调节，主要是体液调节，血糖调节中枢在下丘脑。
              • ②胰岛A细胞上有神经递质、血糖、胰岛素分子的受体。
              • ③胰岛B细胞上有神经递质、血糖、胰高血糖素分子的受体。
          • 激素分泌调节的方式——反馈调节
            • 概念：在一个系统中，系统本身工作的效果，反过来又作为信息调节该系统工作的调节方式。
            • 意义：反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制，它对于机体维持稳态具有重要意义。
        • 实例2：甲状腺激素分泌的分级调节
          • 甲状腺激素分泌的分级调节
            • 甲状腺激素分泌的调节，是通过下丘脑一垂体——甲状腺轴
              • 当机体感受到寒冷等刺激时，相应的神经冲动传到下丘脑，下丘脑分泌TRH；TRH运输到并作用于垂体，促使垂体分泌TSH；TSH随血液循环到达甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌。
              • 当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌减少而不至于浓度过高。也就是说，在甲状腺激素分泌的过程中，既存在分级调节，也存在反馈调节。
          • 分级调节
            • 将下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的这种分层调控，称为分级调节。
            • 常见靶腺体包括甲状腺、性腺和肾上腺皮质。
          • 在甲状腺激素分泌过程中，既存在分级调节，也存在反馈调节，分级调节可以放大激素的调节效应，形成多级反馈调节，有利于精细调控，从而维持机体的稳态。
      • 激素调节的特点
        • 共同特点
          • (1)通过体液进行运输：内分泌腺没有导管，内分泌细胞产生的激素弥散到体液中，随血液流到全身，传递各种信息。
          • (2)作用于靶器官、靶细胞：激素与靶细胞上的特异性受体结合，引发细胞内的代谢速率发生改变，从而起调节作用。
          • (3)作为信使传递信息：激素将信息从内分泌细胞传递给靶细胞，靶细胞发生一系列的代谢变化。激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活，因此体内需要不断产生激素，从维持激素含量的动态平衡。
          • (4)微量和高效：正常生理状态下，血液中激素浓度都很低，一般为10－12～10－9 mol/L。
        • 图解
    • 第3节　体液调节与神经调节的关系
      • 体液调节与神经调节的比较
        • 体液调节
          • (1)概念：激素等化学物质，通过体液传送的方式对生命活动进行调节。
          • (2)主要内容：激素调节。
          • (3)其他化学物质：组织胺、某些气体分子(如NO、CO)以及一些代谢产物(如CO2)。
          • (4)范围
            • ①一些低等动物只有体液调节。
            • ②在人和高等动物体内，体液调节和神经调节都是机体调节生命活动的重要方式。
        • 体液调节和神经调节的特点比较
          • 神经调节
            • 作用途径
              • 反射弧
            • 反应速度
              • 迅速
            • 作用范围
              • 准确、比较局限
            • 作用时间
              • 短暂
          • 体液调节
            • 作用途径
              • 体液运输
            • 反应速度
              • 较缓慢
            • 作用范围
              • 较广泛
            • 作用时间
              • 比较长
      • 体液调节和神经调节的协调
        • 实例1：体温调节
          • 热量的主要来源：代谢产热。
          • 热量平衡：机体的产热量＝散热量。
            • 途径
              • 产热途径
                • 静息状态：肝、脑为主
                • 运动状态：骨骼肌为主
              • 皮肤散热途径
                • 辐射：以红外线等形式将热量传到外界
                • 传导：直接传给同它接触的物体
                • 对流：通过气体交换热量
                • 蒸发：如汗液的蒸发
          • 调节过程
          • 调节方式：神经—体液调节。
        • 实例2 水和无机盐平衡的调节
          • 人体内水的来源：饮水、食物中所含有的水和代谢中产生的水。
          • 水的排出：肾排尿、皮肤排汗、肺呼吸、大肠排便。
          • Na＋的来源和排出
            • Na＋的主要来源是食盐，几乎全部由小肠吸收，主要经肾随尿排出，排出量几乎等于摄入量。
          • 水盐平衡调节示意图
            • • 当人饮水不足或吃的食物过咸时
                • 细胞外液渗透压会升高，下丘脑中的渗透压感受器会受到刺激。这个刺激一方面传至大脑皮层，通过产生渴觉来直接调节水的摄入量；
                • 另一方面促使下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素增加，从而促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少了尿量的排出，保留了体内的水分，使细胞外液的渗透压趋向于恢复正常。
              • 当人饮水过多或盐分丢失过多而使细胞外液的渗透压下降时
                • 使细胞外液的渗透压下降时，对渗透压感受器的刺激减少，也就减少了抗利尿激素的分泌和释放，肾排出的水分就会增加，这样细胞外液的渗透压就恢复正常。
                • 当大量丢失水分使细胞外液量减少以及血钠含量降低时，肾上腺皮质增加分泌醛固酮，促进肾小管和集合管对Na+的重吸收，维持血钠含量的平衡。
                • 相反，当血钠含量升高时，则醛固酮的分泌量减少，其结果也是维持血钠含量的平衡。
              • 水和无机盐的平衡，是在神经调节和激素调节的共同作用下，通过调节尿量和尿的成分实现的。
          • 血钠的平衡
            • • 当大量丢失水分使细胞外液量减少以及血钠含量降低时，肾上腺皮质增加分泌醛固酮，促进肾小管和集合管对Na+的重吸收，维持血钠含量的平衡。
              • 相反，当血钠含量升高时，则醛固酮的分泌量减少，其结果也是维持血钠含量的平衡。
          • 水盐平衡的意义
            • 水和无机盐的平衡，对于维持人体的稳态起着非常重要的作用，是人体各种生命活动正常进行的必要条件。
        • 神经调节和体液调节的联系和意义
          • 联系
            • 一方面，不少内分泌腺直接或间接地受中枢神经系统的调节，在这种情况下，体液调节可以看作是神经调节的一个环节。
              • 例如，肾上腺髓质受交感神经支配，当交感神经兴奋时，肾上腺髓质分泌肾上腺素等激素，它们作用于靶细胞，使靶细胞产生相应的反应。
            • 另一方面，内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能
              • 如人在幼年时缺乏甲状腺激素会影响脑的发育；成年时，甲状腺激素分泌不足会使神经系统的兴奋性降低，表现为头晕、反应迟钝、记忆力减退等症状。
  • 第4章 免疫调节
    • 第1节　免疫系统的组成和功能
      • 免疫系统的组成
        • 免疫器官
          • 免疫器官主要由淋巴组织构成，并借助于血液循环和淋巴循环相互联系。
          • 免疫器官包括骨髓、胸腺、脾、淋巴结和扁桃体等。
          • 骨髓和胸腺是免疫细胞产生并发育成熟的地方；脾、淋巴结和扁桃体是免疫细胞集中分布的场所。
        • 免疫细胞
          • 免疫细胞的类型
            • 免疫细胞是执行免疫功能的细胞，它们来自骨髓的造血干细胞，包括各种类型的白细胞，如淋巴细胞、树突状细胞和巨噬细胞等。
          • 抗原的概念：病原体在进入机体后，其表面一些特定的蛋白质等物质，能够与免疫细胞表面的受体结合，从而大多数抗原是蛋白质，它既可以游离，也可以存在于细菌、病毒等病原生物以及细胞上，能刺激机体产生免疫反应。引发免疫反应。这些能引发免疫反应的物质称为抗原。
          • 抗原呈递细胞：B细胞、树突状细胞和巨噬细胞都能摄取和加工处理抗原，并且可以将抗原信息暴露在细胞表面，以便呈递给其他免疫细胞，因此，这些细胞统称为抗原呈递细胞(APC)。
        • 免疫活性物质
          • 免疫活性物质是指由免疫细胞或其他细胞产生的、并发挥免疫作用的物质。
          • 机体产生的专门应对抗原的蛋白质，称为抗体。抗体能与相应抗原发生特异性结合，即一种抗体只能与一种抗原结合。抗体是一种免疫活性物质，能随血液循环和淋巴循环到达身体的各个部位。
          • 除了抗体，其他一些物质，如溶菌酶、淋巴细胞分泌的细胞因子等，也属于免疫活性物质。白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子等是几类主要的细胞因子。
      • 免疫系统的功能
        • 人体的三道防线
          • 非特异性免疫
            • 第一道防线：皮肤、黏膜及其附属物、分泌物；
            • 第二道防线：体液中的杀菌物质(如溶菌酶)和吞噬细胞(如巨噬细胞和树突状细胞)
            • 特点
              • 人人生来就有，不针对某一类特定的病原体，而是对多种病原体都有防御作用
          • 特异性免疫
            • 第三道防线：免疫器官和免疫细胞，发挥作用的主要是淋巴细胞
            • 特点
              • 机体在个体发育过程中与病原体接触后获得，主要针对特定的抗原起作用，具有特异性
        • 免疫系统的功能
          • (1)免疫防御：机体排除外来抗原性异物的一种免疫防护作用。
          • (2)免疫自稳：机体清除衰老或损伤的细胞，进行自身调节，维持内环境稳态的功能。
          • (3)免疫监视：机体识别和清除突变的细胞，防止肿瘤发生的功能。
    • 第2节　特异性免疫
      • 免疫系统对病原体的识别
        • 在人体所有细胞膜的表面，有一组作为分子标签来起作用的蛋白质，它们能被自身的免疫细胞所识别。病毒、细菌等病原体也带有各自的身份标签，当它们侵入人体后，能被免疫细胞识别出来。免疫细胞是靠细胞表面的受体来辨认它们的。
        • 第三道防线分为体液免疫和细胞免疫两种
      • 体液免疫
        • • ①一些病原体可以和B细胞接触，这为激活B细胞提供了第一个信号。
          • ②一些病原体被树突状细胞、B细胞等抗原呈递细胞摄取。
          • ③抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T细胞。
          • ④辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，这是激活B细胞的第二个信号；辅助性T细胞开始分裂、分化，并分泌细胞因子。
          • ⑤B细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化、大部分分化为浆细胞，小部分分化为记忆B细胞。细胞因子能促进B细胞的分裂、分化过程。
          • ⑥浆细胞产生和分泌大量抗体，抗体可以随体液在全身循环并与这种病原体结合。抗体与病原体的结合可以抑制病原体的增殖或对人体细胞的黏附。
        • 记忆B细胞直接接触抗原，引起的二次免疫反应
          • • (1)相同抗原再次入侵时，记忆细胞比普通的B细胞更快地作出反应，即很快增殖分化产生新的浆细胞和记忆B细胞，浆细胞再产生抗体消灭抗原，此为二次免疫反应。
            • (2)二次免疫比初次免疫反应快且强，能在抗原侵入但尚未患病之前将它们消灭，从而使患病程度大大降低。
      • 细胞免疫
        • 细胞免疫过程
          • • 参与细胞：巨噬细胞、细胞毒性T细胞、记忆T细胞、辅助性T细胞。
              • 结果：细胞毒性T细胞与被抗原入侵的靶细胞密切接触，使之裂解死亡，病原体被暴露出来。
          • 被病原体（如病毒）感染的宿主细胞（靶细胞）膜表面的某些分子发生变化，细胞毒性T细胞识别变化的信号。
          • 细胞毒性T细胞分裂并分化，形成新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞。细胞因子能加速这一过程。
          • 新形成的细胞毒性T细胞在体液中循环，它们可以识别并接触、裂解被同样病原体感染的靶细胞。
          • 靶细胞裂解、死亡后，病原体暴露出来，抗体可以与之结合或被其他细胞吞噬掉。
      • 体液免疫和细胞免疫的协调配合
        • 1．体液免疫与细胞免疫的关系
          • B细胞和细胞毒性T细胞的活化离不开辅助性T细胞的辅助；体液免疫中产生的抗体，能消灭细胞外液中的病原体；而消灭侵入细胞内的病原体，要依靠细胞免疫将靶细胞裂解，使病原体失去藏身之所，此时体液免疫又能发挥作用了。
        • 2．神经调节、体液调节和免疫调节的实现都离不开信号分子(如神经递质、激素和细胞因子等)，信号分子都是直接与受体接触，受体一般是蛋白质分子。
    • 第3节　免疫失调
      • 过敏反应
        • 过敏反应：已免疫的机体，在再次接触相同的抗原时，有时会发生引发组织损伤或功能紊乱的免疫反应。
        • 过敏原：引起过敏反应的抗原物质。
        • 过程：在过敏原的刺激下，B细胞活化产生的抗体吸附在皮肤、呼吸道或消化道黏膜以及血液中某些细胞表面。当相同的过敏原再次进入机体时，就会与吸附在细胞表面的相应抗体结合，使这些细胞释放出组织胺等物质，引起毛细血管扩张、血管壁通透性增强、平滑肌收缩和腺体分泌增多，最终出现过敏症状。许多过敏反应还有明显的遗传倾向和个体差异。
      • 自身免疫病
        • 概念
          • 自身免疫反应对组织和器官造成损伤并出现了症状就称为自身免疫病。
        • 原因
          • 抗原分子与自身结构十分相似，当人体感染这种抗原时，免疫系统不仅向抗原发起进攻，而且向自身结构发起进攻，从而引起组织损伤。
        • 实例
          • 风湿性心脏病、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。
      • 免疫缺陷病
        • 概念
          • 由机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。
        • 类型
          • 先天性免疫缺陷病：由于遗传而生来就有免疫缺陷的，如重症联合免疫缺陷病。
          • 获得性免疫缺陷病：由疾病和其他因素引起的，如艾滋病。
        • 艾滋病
          • 原因：感染了人类免疫缺陷病毒(HIV)，其攻击人体的免疫系统，主要侵染辅助性T细胞。
          • 主要传播途径：性接触、血液和母婴传播。
          • 预防：洁身自爱，不共用牙刷、剃须刀等。
    • 第4节　免疫学的应用
      • 疫苗
        • 1．概念：疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
        • 2．类型
          • (1)目前人类已经研制出天花疫苗、卡介苗、脊髓灰质炎疫苗和麻疹疫苗等多种疫苗。
          • (2)2006年，人乳头病毒HPV疫苗获美国批准，可以预防HPV引起的几种子宫颈癌，是世界上第一个预防癌症的疫苗。
          • (3)2018年5月，我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书，这是新型的基因工程疫苗。
      • 器官移植
        • 1．概念
          • 医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术叫作器官移植。
        • 2．成败的关键
          • 每个人细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质——组织相溶性抗原，也叫人类白细胞抗原，简称HLA。器官移植的成败，主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相近。免疫抑制剂的应用，大大提高了器官移植的成活率。
        • 3．其他应用
          • 免疫学在临床实践上的应用，除了免疫预防，还包括免疫诊断和免疫治疗。
  • 第5章 植物生命活动的调节
    • 第1节　植物生长素
      • 生长素的发现过程
        • 植物的向光性
          • 在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。
        • 达尔文的实验
          • 实验过程
            • 不做处理
              • 胚芽鞘向光弯曲生长
            • 去掉尖端
              • 胚芽鞘不生长不弯曲
            • 用锡箔罩子罩上尖端
              • 胚芽鞘直立生长
            • 用锡箔罩子罩上尖端下面的一段
              • 胚芽鞘向光弯曲生长
          • 实验结论
            • 胚芽鞘弯曲生长的部位是尖端下部，感受光刺激的部位是胚芽鞘的尖端。胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“影响”，会造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。
        • 鲍森·詹森的实验(1913年)
          • 实验过程及现象
            • ①现象：不生长不弯曲；②现象：向光弯曲生长。
            • 实验自变量是尖端和琼脂片的有无。
          • 实验结论：胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。
        • 拜尔的实验(1918年)
          • 实验过程及现象
            • 自变量是尖端放置的位置。
            • 在黑暗中可以排除单侧光对实验结果的干扰。
          • 实验结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
        • 温特的实验(1926年)
          • 实验过程及现象
            • 实验组
              • 琼脂块接触过胚芽鞘尖端
                • 胚芽鞘朝对侧弯曲生长
            • 对照组
              • 琼脂块未接触过胚芽鞘尖端
                • 胚芽鞘不生长也不弯曲
            • 自变量：琼脂块是否接触过胚芽鞘尖端；
          • 结论：胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的，并把这种物质命名为生长素
        • 生长素的化学本质：吲哚乙酸(IAA)。植物体内具有生长素效应的物质，除吲哚乙酸(IAA)外，还有苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸(IBA)等。
        • 植物向光性的解释
          • (1)外因：单侧光照射。
          • (2)内因：生长素在背光一侧含量多于向光一侧。
          • (3)结果：两侧生长不均匀，背光侧生长快，向光侧生长慢，从而造成向光弯曲。
        • 植物激素
          • (1)概念：由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
          • (2)举例：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等。
      • 生长素的合成、运输与分布
        • 合成
          • 主要部位：芽、幼嫩的叶和发育中的种子
          • 来源：由色氨酸经过一系列反应转变而来
        • 运输
          • 方向
            • 极性运输：由形态学上端向形态学下端运输
            • 非极性运输：在成熟组织中的输导组织进行
          • 极性运输是一种主动运输
        • 分布
          • 在植物体各器官中都有分布，相对集中地分布在生长旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
      • 生长素的生理作用
        • 生长素的作用方式及特点
          • 作用方式：不催化细胞代谢，也不为细胞提供能量，而是给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
          • 作用
            • ①细胞水平上：促进细胞伸长生长，诱导细胞分化等作用。
            • ②器官水平上：影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等。
          • 作用特点：生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长。
        • 生长素作用特性的表现
          • • ①图中生长素对同一器官，生长素在一定浓度范围内促进植物器官生长，超过该范围则抑制植物器官的生长。
            • ②同一浓度的生长素作用于不同器官引起的生理效应也不同，这是因为不同的器官对生长素的敏感程度不同，曲线体现了根、芽、茎的敏感程度大小为根＞芽＞茎。
            • ③曲线在A、B、C三点代表生长素的最佳促进效果，A′、B′、C′三点对应的生长素浓度分别对根、芽、茎的作用是既不促进，也不抑制。
          • 幼嫩细胞比衰老细胞对生长素的敏感程度高。
        • 具体体现——顶端优势
          • • 现象：顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制。
            • 原因：①生长素的运输方向为A→B(用图中字母表示)；②A处生长素浓度低→促进生长；B处生长素浓度高→抑制生长。
          • 解除措施：摘除顶芽。
          • 应用：棉花打顶。
    • 第2节　其他植物激素
      • 其他植物激素的种类和作用
        • 植物体内存在着生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等植物激素。
        • 其他植物激素的比较
          • 赤霉素
            • 合成部位
              • 幼芽、幼根和未成熟的种子
            • 生理功能
              • 促进细胞伸长，从而引起植株增高；促进细胞分裂与分化；促进种子萌发、开花和果实发育
          • 细胞分裂素
            • 合成部位
              • 主要是根尖
            • 生理功能
              • 促进细胞分裂；促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成
          • 脱落酸
            • 合成部位
              • 根冠和萎蔫的叶片等
            • 生理功能
              • 抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠
          • 乙烯
            • 合成部位
              • 植物体的各个部位
            • 生理功能
              • 促进果实成熟；促进开花；促进叶、花、果实脱落
        • 第六类植物激素是油菜素内酯，能促进茎、叶细胞的扩展和分裂，促进花粉管生长、种子萌发等。
        • 一般来说，植物激素对植物生长发育上的调控，是通过调控细胞分裂、细胞伸长、细胞分化和细胞死亡等方式实现的。
      • 植物激素间的相互作用
        • 1．细胞分裂方面
          • 生长素主要促进细胞核的分裂，而细胞分裂素主要促进细胞质的分裂，二者表现出协同作用。
        • 2．种子萌发方面
          • 赤霉素促进萌发，脱落酸抑制萌发，二者作用效果相反，表现出拮抗作用。
        • 3．代谢方面
          • 不同激素在代谢上存在着相互作用，例如，当生长素浓度升高到一定值时，就会促进乙烯的合成；乙烯含量的升高，反过来会抑制生长素的作用。
        • 4．相对含量
          • 在植物各器官中同时存在着多种植物激素，决定器官生长、发育的，往往不是某种激素的绝对含量，而是不同激素的相对含量。例如，黄瓜茎端脱落酸与赤霉素的比值较高，有利于分化形成雌花，比值较低则有利于分化形成雄花。
        • 5．出现一定的顺序性
          • 在植物生长发育过程中，不同种激素的调节还往往表现一定的顺序性。例如，在猕猴桃果实的发育过程中，细胞分裂素、生长素、赤霉素、脱落酸等激素含量按照次序出现高峰，调节果实的发育和成熟。
    • 第3节　植物生长调节剂的应用
      • 植物生长调节剂的类型和作用
        • 1．含义：由人工合成的，对植物的生长、发育有调节作用的化学物质，称为植物生长调节剂。
        • 2．特点：植物生长调节剂具有容易合成、原料广泛、效果稳定等优点。
        • 3．类型
          • (1)分子结构和生理效应与植物激素类似，如吲哚丁酸。
          • (2)分子结构与植物激素完全不同，但具有与植物激素类似的生理效应，如α­萘乙酸(NAA)、矮壮素等。
        • 4．应用事例
          • (1)赤霉素可使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶。
          • (2)膨大剂会使水果长势加快、个头变大，加快水果成熟、但口感较差，不宜长时间储存。
          • (3)延长马铃薯、大蒜、洋葱储藏期的青鲜素可能有副作用。
        • 5．作用
          • 植物生长调节剂能延长或终止种子、芽及块茎的休眠，调节花的雌雄比例，促进或阻止开花，诱导或控制果实脱落，控制植物高度、形状等。
      • 植物生长调节剂的施用
        • 施用效果影响因素
          • 在生产上首先需要根据实际情况，选择恰当的植物生长调节剂；还要综合考虑施用目的、效果和毒性；调节剂残留、价格和施用是否方便等因素；施用浓度、时间、部位以及施用时植物的生理状态和气候条件等，都会影响施用效果。
        • 探索植物生长调节剂的应用
          • (1)探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度。
            • ①实验原理
              • 适宜浓度的2,4－D或NAA可以使杨树或月季插条基部的薄壁细胞恢复分裂能力，产生愈伤组织，长出大量不定根。
            • ②实验步骤
              • a．分组：把形态、大小基本一致的插条平均分成10组，每组3枝。
              • b．处理枝条：把一定浓度的2,4－D或NAA按不同比例稀释成10份具有浓度梯度(实验前通过预实验确定的梯度范围)的溶液，用浸泡法或者沾蘸法处理插条。
              • c．培养：将处理过的插条放入营养花钵中，适宜温度(25～30 ℃)下培养。
              • d．观察：一段时间后，观察、记录各组插条的生根情况，如生根条数、根的长度等。
            • ③实验结果
              • 生根数目最多且不定根的长度最长的一组对应的生长素类调节剂浓度接近促进插条生根的适宜浓度。
          • (2)尝试利用乙烯利催熟水果
            • ①乙烯利工业品为液体，当溶液pH＜3.5时，它比较稳定，但随pH升高，它会分解释放出乙烯。
            • ②乙烯利对皮肤、黏膜有一定的刺激性，操作时要在通风良好的环境中进行。乙烯利遇到明火可燃烧。
    • 第4节　环境因素参与调节植物的生命活动
      • 光对植物生长发育的调节
        • 光的作用：光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
        • 调控机理：植物具有能够接受光信号的分子，光敏色素是其中一种，光敏色素是一类蛋白质(色素—蛋白复合体)，分布在植物各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导至细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
        • 光敏色素主要吸收红光和远红光。
      • 参与调节植物生命活动的其他环境因素
        • 1．温度
          • 温度可以影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动，从而参与调节植物生长发育。植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。
        • 2．重力
          • 重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素，植物根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。
      • 植物生长发育的整体调控
        • 植物生长发育的调控，是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节的作用，激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。
• 选择性必修2
  • 第1章 种群及其动态
    • 第1节　种群的数量特征
      • 种群密度及其调查方法
        • 种群的概念
          • (1)定义：在一定空间范围内，同种生物所有个体形成的集合就是种群。
          • (2)数量特征：种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例。其中最基本的数量特征是种群密度。
        • 种群密度的概念
          • 含义：指种群在单位面积或单位体积中的个体数。
          • 表示方式：种群密度=个体数/空间大小（面积或体积）
        • 调查方法
          • 样方法
            • 适用生物：适用于植物或活动能力弱、活动范围小的动物，如昆虫卵、蚜虫、跳蝻等。
            • 调查程序
              • 随机选取若干个样方
              • 计数每个样方内的个体数
              • 求每个样方的种群密度
              • 求所有样方种群密度的平均值
          • 标记重捕法
            • 适用生物：适用于活动范围大、活动能力强的动物个体，如鼠、鸟类等。
            • 调查程序
              • 这种方法是在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估算种群密度
            • 计算公式
              • 初捕标记个体数（M)/个体总数（N)=重捕中标记个体数(m)/重捕个体总数(n) 即N=M·n/m
      • 出生率和死亡率
        • 概念
          • 单位时间内新产生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比值。
        • 计算公式
          • 出生率(死亡率）=出生（死亡）个体数/ 种群个体总数×100%
        • 意义
          • 出生率和死亡率是决定种群密度的直接因素。
      • 迁入率和迁出率
        • 概念
          • 单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比值。
        • 意义
          • 迁入率和迁出率直接决定种群密度。
      • 年龄结构与性别比例
        • 年龄结构
          • 概念
            • 一个种群中各年龄期的个体数目的比例。
          • 类型
            • 增长型
              • 出生率>死亡率
              • 幼年个体数大于成年、老年个体数
              • 种群密度变化趋势
                • 增大
            • 稳定型
              • 出生率≈死亡率
              • 各年龄期个体数比例适中
              • 种群密度变化趋势
                • 稳定
            • 衰退型
              • 出生率<死亡率
              • 幼年个体数小于成年、老年个体数
              • 种群密度变化趋势
                • 减小
        • 性别比例
          • 概念
            • 种群中雌雄个体数目的比例。
          • 意义
            • 通过影响出生率影响种群密度。
          • 应用
            • 利用人工合成的性引诱剂(信息素)诱杀某种害虫的雄性个体―→破坏种群正常的性别比例―→降低害虫种群密度。
      • 调查草地中某种双子叶植物的种群密度
        • 1．调查对象——双子叶植物
          • 单子叶草本植物常是丛生或蔓生的，而双子叶草本植物易于辨别个体数目。单子叶植物的叶片一般呈条形或披针形，叶脉一般是平行脉；双子叶植物的叶脉一般是网状脉。
        • 方法步骤
        • 3．用样方法估算种群密度时的注意事项
          • (1)随机取样。
          • (2)样方大小随植物类型而定，如乔木一般为100 m2，灌木一般为16 m2，草本植物一般为1 m2。
          • (3)样方数量不宜太少。
          • (4)同种生物个体无论大小都要计数，对于压在边线上的个体，则只计数样方相邻两边及其夹角上的个体。
    • 第2节　种群数量的变化
      • 建构种群增长模型的方法
        • 数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
        • 构建数学模型的方法步骤
          • 观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。
        • 根据教材中“细菌数量增长规律”分析：若N表示细菌数量，n表示第n代，则细菌增长的方程式模型为Nn＝2^n
        • 曲线模型为：
      • 种群的“J”形增长
        • 模型假设：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等(即理想条件)。
        • (2)建立模型
          • ①参数的含义：Nt：t年后种群的数量；N0：种群的起始数量；t：时间(年数)；λ：该种群数量是前一年种群数量的倍数。
          • 数学方程式：Nt＝N0λ^t
          • 曲线图
      • 种群的“S”形增长
        • 模型假设：自然界的资源和空间总是有限的。
        • 对曲线的分析
          • • ①a点以前是生物对环境的适应期，种群数量增长较慢的原因是个体数量少，因此增长速率很小。
            • ②ab段是快速增长期，种群数量快速增长，K/2时增长速率达到最大，此时食物、空间相对充裕，天敌数量少。
            • ③bc段，随着种群密度的增加，个体间因食物、空间和其他生活条件的争夺而导致种内竞争加剧，使种群出生率降低，死亡率升高。
            • ④达到K值时，种群出生率等于死亡率，种群数量保持相对稳定。
          • K值的含义：又称为环境容纳量，指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。
          • 应用
            • ①野生大熊猫数量锐减的原因：栖息地遭到破坏，食物减少和活动范围缩小，K值变小。
            • ②应对措施：建立自然保护区，改善栖息环境，提高环境容纳量。
      • “J”形和“S”形曲线之间的关系
        • • 二者之间的阴影部分代表环境阻力(按自然选择学说，它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量)
        • 增长率、增长速率、λ值的辨析
          • 在“J”形曲线中增长率不变；在“S”形曲线中增长率逐渐减小。不能认为“S”形曲线的开始部分是“J”形曲线。
          • 在“J”形曲线中种群增长速率不断增大；在“S”形曲线中种群增长速率先增大，在K/2时达到最大，然后逐渐减小。
          • λ值为某时段结束时种群数量为初始数量的倍数，而非增长率。在“J”形曲线中增长率和λ的关系是：λ＝增长率＋1。
      • 种群数量的波动
        • 影响因素
          • 自然因素
          • 人为因素：人类活动的影响
        • 数量变化：大多数种群的数量总是在波动中；处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。长久处于不利的条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
      • 培养液中酵母菌种群数量的变化
        • 1．实验目的：初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。
        • 2．实验原理
          • (1)用液体培养液培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
          • (2)在理想环境中，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在有限的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“S”形曲线。在恒定培养液中当酵母菌种群数量达到K值后，还会转而下降直至全部死亡(是营养物质消耗、代谢产物积累及pH变化所致)。
          • (3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法。
        • 3．实验步骤
          • (1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。
          • (2)将酵母菌接种到试管中的培养液中，并放在适宜条件下培养。
          • (3)每天在固定的时间取样并计数酵母菌种群数量。在显微镜下计数，估算10 mL培养液中酵母菌种群的初始数量N0。连续观察7天，记录数据。
          • (4)分析数据，以时间为横坐标，以酵母菌数量为纵坐标，画出坐标曲线，分析曲线走向，揭示酵母菌种群数量变化规律。
        • 4．实验结果分析
          • 根据实验数据可得如图所示的增长曲线。
            • • 开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，酵母菌大量繁殖，种群数量剧增；随着酵母菌数量的不断增加，营养消耗，pH变化，生存条件逐渐恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。
        • 注意事项　
          • (1)本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；需要做重复实验，目的是尽量减少误差。
          • (2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
          • (3)制片时，先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。
          • (4)制好装片后，应稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察、计数。
          • (5)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则计数。
          • (6)如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数，以每小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。
    • 第3节　影响种群数量变化的因素
      • 非生物因素
        • (1)在自然界，种群的数量变化受到阳光、温度、水等非生物因素的影响。
          • ①森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度，即光照强度。
          • ②种子的萌发，主要受气温升高的影响；昆虫的死亡，主要受气温降低的影响。
          • ③干旱缺水植物种群死亡率升高；动物缺水可导致个体的死亡或种群爆发式增长。
        • (2)非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。
      • 生物因素
        • (1)内部因素——种内竞争。
        • (2)外部因素
          • ①捕食与被捕食关系：除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的捕食对象，每种动物都需要以其他生物为食，使各种生物种群数量控制在一定范围内。
          • ②相互竞争关系：不同植物竞争阳光和养分，不同动物竞争食物和生存空间，导致种群数量的变化。
          • ③寄生关系：宿主被寄生生物寄生，影响种群的出生率和死亡率，进而影响种群的数量变化。
      • 种群研究的应用
        • 濒危动物的保护：通过调查种群特征及影响因素，了解种群生存状态，预测种群的数量变化趋势，采取保护措施以降低环境阻力，提高K值(或环境容纳量)。
        • 渔业方面：中等强度的捕捞(捕捞量在K/2左右)，有利于持续获取较大的鱼产量。
        • 有害生物的防治
          • 采用化学和物理的方法控制现存种群数量。
          • 通过减少食物、有效保护或引入天敌生物等方法降低其环境容纳量。
  • 第2章 群落及其演替
    • 第1节　群落的结构
      • 群落的物种组成
        • 1．群落的概念
          • 在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。
        • 2．群落水平上研究的问题
          • 物种组成、种间关系、群落的演替、空间结构(包括垂直结构和水平结构)、生态位和群落的范围与边界等。
        • 3．群落的物种组成
          • (1)意义：物种组成是区别不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素。
          • (2)衡量指标：物种丰富度，即一个群落中的物种数目。我国从东北到海南的森林群落越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。
          • (3)优势种：在群落中数量很多，对群落中其他物种的影响也很大，往往占据优势。
      • 种间关系
        • 原始合作(互惠)：两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活。
        • 互利共生：两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。
        • 捕食：一种生物以另一种生物为食的现象。
        • 种间竞争
          • 概念：两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。
          • 结果：常表现为相互抑制，有时表现为一方占优势，另一方处于劣势甚至灭亡。
        • 寄生：一种生物从另一种生物(宿主)的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象。
      • 群落的空间结构
        • 1．空间结构类型
          • 在群落中，各个生物种群分别占据了不同的空间，形成一定的空间结构。群落的空间结构包括垂直结构和水平结构等。
        • 2．垂直结构
          • (1)概念：在垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象。
          • (2)植物的分层
            • ①植物的分层与对光的利用有关，显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
            • ②除了光照，在陆生群落中，决定植物地上分层的环境因素还有温度等；决定植物地下分层的环境因素则是水分、无机盐等。
          • (3)动物的分层：群落中植物的垂直分层为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件。
        • 3．水平结构
          • (1)分布：常呈镶嵌分布。
          • (2)决定因素：地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等。
      • 群落的季节性
        • 由于阳光、温度和水分等随季节而变化，群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化。
      • 生态位
        • (1)概念
          • 一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位。
        • (2)研究范围
          • ①动物：栖息地、食物、天敌及与其他物种的关系等。
          • ②植物：在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征及与其他物种的关系等。
        • (3)意义
          • 群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，这有利于不同生物充分利用环境资源，是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。
      • 研究土壤中小动物类群的丰富度
        • 实验原理
          • (1)土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性。
          • (2)调查方法：常用取样器取样的方法进行采集、调查。
          • (3)调查对象：样本中肉眼可见的所有动物。
          • (4)调查指标：样本中小动物的种类和数量。
          • (5)统计方法：一是记名计算法；二是目测估计法。
        • 实验步骤
        • 实验结论
          • (1)组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。
          • (2)一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越丰富，群落结构也越复杂。
        • 注意事项
          • (1)使用诱虫器采集小动物时利用了土壤小动物具有趋暗、趋湿、避高温的特点。
          • (2)用体积分数为70%的酒精杀死并保存标本，若要保存活体通常用含有湿棉花的试管收集。
          • (3)体型较大的小动物可用包着纱布的镊子直接取出来，体型较小的小动物则需用吸虫器采集。
          • (4)注意区分丰富度的两种统计方法
            • ①记名计算法是指在一定面积的样地中，直接数出各个种群的个体数目。一般用于个体较大、种群数量有限的物种。
            • ②目测估计法是按预先确定的多度等级来估计单位面积(体积)中的种群数量。等级的划分和表示方法有：非常多、多、较多、较少、少、很少，等等。
    • 第2节　群落的主要类型
      • 荒漠生物群落
        • ①分布：极度干旱区，年降水量稀少且分布不均匀。
        • ②群落结构：非常简单，物种少。
        • ③生物特性：耐旱。
      • 草原生物群落
        • ①分布：主要分布在半干旱地区、不同年份或季节雨量不均匀的地区。
        • ②群落结构：相对简单，动植物的种类较少。
        • ③生物特性：耐寒、耐旱。
      • 森林生物群落
        • ①分布：湿润或较湿润的地区。
        • ②群落结构：非常复杂且相对稳定。
        • ③生物种类繁多，阳生植物多居上层，阴生植物生活在林下；树栖和攀缘生活的动物种类特别多。
      • 群落中生物的适应性
        • (1)适应非生物环境：水分、温度等。
        • (2)适应生物环境：群落中不同种群之间通过复杂的种间关系，相互依存、相互制约形成有机整体，从而维持种群之间的协调和平衡。
        • (3)生物适应环境的方式不尽相同，群落是一定时空条件下不同物种的天然群聚
    • 第3节 群落的演替
      • 演替的概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。
      • 演替的类型
        • (1)初生演替
          • ①概念(特征)：在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。
          • ②过程(以发生在裸岩上的演替为例)：裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→乔木阶段。
          • ③实例：在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。
        • (2)次生演替
          • ①概念(特征)：在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体(如能发芽的地下茎)的地方发生的演替。
          • ②过程(以发生在弃耕农田上的演替为例)：
            • 弃耕农田→一年生杂草→多年生杂草→灌木→乔木。
          • ③实例：火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替。
        • 比较初生演替和次生演替
          • 除了演替起点的不同，初生演替与次生演替的区别还有∶初生演替速度慢，趋向形成新群落，经历的阶段相对较多；次生演替速度快，趋向于恢复原来的群落，经历的阶段相对较少。
          • 相同点
            • 这两类演替，都是从结构简单的群落发展为结构复杂的群落，群落中的物种数量和群落层次增多，土壤、光能得到更充分的利用。
        • 影响演替的因素：群落外界环境的变化，生物的迁入和迁出，群落内部种群相互关系的发展变化，以及人类的活动，等等。
        • 演替的结果
          • 适应变化的种群数量增长或得以维持，不适应的数量减少甚至被淘汰。最终会达到一个与群落所处环境相适应的相对稳定的状态。
      • 人类活动对群落演替的影响
        • 1．人类活动对群落演替的影响
          • (1)活动方式
            • ①破坏性行为：砍伐森林、过度放牧、污水直接排放等。
            • ②保护性行为：封山育林、治理沙漠、管理草原、建立人工群落等。
          • (2)影响后果
            • 人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
        • 2．退耕还林、还草、还湖
          • (1)原因：毁林开荒、围湖造田等以牺牲环境为代价的垦殖活动，导致了严重的水土流失，并且成为洪涝灾害频繁发生的重要原因。
          • (2)解决方案：走可持续发展道路，我国政府明确提出退耕还林、还草、还湖和退牧还草，颁布了《退耕还林条例》，自2003年1月20日起施行。2014年启动了新一轮退耕还林还草工程；2015年将这项工程列为生态文明体制改革的组成部分；2018年我国启动了大规模国土绿化行动。
  • 第3章 生态系统及其稳定性
    • 第1节　生态系统的结构
      • 生态系统的范围
        • 概念：在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。
        • 2．范围
          • (1)生态系统的空间范围有大有小。
          • (2)生物圈是地球上最大的生态系统，包括地球上的全部生物及其非生物环境。
        • 自然生态系统
          • ①水域生态系统：海洋生态系统、淡水生态系统等。
          • ②陆地生态系统：森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等。
        • 人工生态系统：农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、城市生态系统等。
      • 生态系统具有一定的结构
        • 生态系统的组成成分
          • 生态系统的结构包括生态系统的组成成分及食物链和食物网。
        • 生态系统各组成成分
          • 生物成分
            • 生产者
              • 地位
                • 主要成分(基石)
              • 作用
                • 物质：无机物→有机物
                • 能量：太阳能→化学能；无机物中的能量→化学能，为消费者提供食物和栖息场所
              • 实例
                • 自养生物，主要指绿色植物；还包括一些化能自养型生物
            • 消费者
              • 地位
                • 最活跃的成分
              • 作用
                • 有利于植物的传粉和种子的传播等；能够加快生态系统的物质循环
              • 实例
                • 主要指动物，还包括营寄生生活的生物
            • 分解者
              • 地位
                • 物质循环中的关键成分
              • 作用
                • 将动植物遗体和动物排遗物中的有机物分解成无机物
              • 实例
                • 主要是细菌和真菌
          • 非生物的物质和能量
            • 地位
              • 基础
            • 作用
              • 生物群落赖以生存和发展的基础
            • 实例
              • 光、热、水、空气、无机盐等
          • 生态系统各组成成分的相互关系
        • 食物链和食物网
          • 食物链
            • 特点：生产者为第一营养级，消费者所处营养级因食物关系而不固定，但一般不会超过五个营养级。
          • 食物网
            • (1)概念：在生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。
            • (2)形成的原因
              • ①一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物。
              • ②一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。
            • (3)特征：如果一条食物链上的某种动物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来取代。
          • 3．食物链和食物网的意义
            • (1)是生态系统的营养结构。
            • (2)是生态系统物质循环和能量流动的渠道。
            • (3)是生态系统保持相对稳定的重要条件，一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力越强。
    • 第2节　生态系统的能量流动
      • 能量流动的概念
        • 指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
      • 能量流动的过程
        • (1)输入：生产者通过光合作用把太阳能转化为化学能，固定在它们所制造的有机物中。
        • (2)传递、转化和散失过程(以第一营养级为例)
          • 输入第一营养级的能量：
            • ①一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失。
            • ②另一部分用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中。
              • 构成植物体有机物中的能量：
                • a．一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来。
                • b．另一部分则被初级消费者摄入体内，流入第二营养级。
        • 能量流经第二营养级示意图
          • • 摄入量(a)和粪便量(c)、初级消费者的同化量(b)
              • 摄入量＝粪便量＋同化量。
            • 初级消费者粪便中的能量属于第一营养级的能量；第三营养级粪便中的能量属于第二营养级的能量。
            • 初级消费者同化的能量
              • 自身呼吸散失、被分解者利用和流向下一营养级。
          • 生态系统的能量流动
            • 能量的输入：生产者的同化量。
            • 能量的输出：各生物成分的呼吸量。
            • 消费者的同化量：摄入量－粪便量。
            • 同化量的去路(某营养级能量的去路)：呼吸消耗量＋用于生长、发育和繁殖的能量＝呼吸消耗量＋流入下一营养级的能量＋被分解者利用的能量。
        • 能量在某个生态系统中流动的过程图解
          • • 生产者及各级消费者(除最高营养级)能量流动相同的三个去向是通过呼吸作用以热能的形式散失；流向下一营养级；被分解者分解利用。
      • 能量流动的特点
        • 特点
          • 单向流动∶沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动
          • 逐级递减∶能量在沿食物链流动的过程中逐级减少
          • 导致在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级
        • 能量传递效率的计算
          • 计算公式
            • 能量传递效率=下一营养级同化量/上一营养级同化量×100%
          • 一般生态系统中相邻两个营养级间的能量传递效率为10%～20%。
        • 生态系统维持正常功能的条件
          • 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
        • 赛达伯格湖的能量流动
          • 图中数字为能量数值，单位是J/(cm2·a)；为研究方便，将肉食性动物作为一个整体看待。
            • 图中生产者、植食性动物、肉食性动物之间由于存在捕食关系而形成食物链(网)，而且这种关系是不可逆的，因而能量只能由生产者→植食性动物→肉食性动物，即能量流动是单向的。
            • 据图分析，该生态系统中生产者、植食性动物、肉食性动物固定或同化的能量分别是464.6、62.8、12.6 J/(cm²·a)；即在生态系统中生物所处的营养级越高，获取的能量越少，说明能量流动具有逐级递减的特点。
            • 第一营养级到第二营养级之间的能量传递效率是13.5%。能量不能100%流入下一营养级的原因是一部分通过呼吸作用散失，一部分被分解者分解利用，一部分未被利用。
      • 生态金字塔
        • 概念及类型
          • 将单位时间内各营养级的能量数值、生物量、生物个体的数目转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，分别叫作能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，统称为生态金字塔。
        • 三种金字塔
          • 能量金字塔
            • 形状
            • 特点
              • 天然生态系统一定为上窄下宽的(正)金字塔形
            • 象征含义
              • 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
            • 特殊形状
              • 某些人工生态系统(如人工鱼塘)可呈现倒置状况
          • 生物量金字塔
            • 形状
            • 特点
              • 一般为上窄下宽的(正)金字塔形
            • 象征含义
              • 一般生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)沿食物链中营养级的升高而逐级递减
            • 特殊形状
              • 在海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小、寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物的生物量可能要低于浮游动物的生物量
          • 数量金字塔
            • 形状
            • 特点
              • 一般为上窄下宽的(正)金字塔形，有时会出现上宽下窄倒置的(倒)金字塔形
            • 象征含义
              • 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级减少
            • 特殊形状
              • 一棵树与树上昆虫及鸟的数量关系出现上宽下窄倒置的(倒)金字塔形
      • 研究能量流动的实践意义
        • (1)帮助人们将生物在时间、空间上合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。如农田系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业生产方式都充分利用了空间和资源，获得了更大收益。
        • (2)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。如“桑基鱼塘”等生态农业实现了对能量的多级利用，提高了能量的利用率。
        • (3)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。如合理确定草场的载畜量、划区轮牧、农田捉虫、除草等。
    • 第3节　生态系统的物质循环
      • 碳循环
        • • 碳是构成生物体的重要元素之一，在生物群落中主要以含碳有机物形式存在，大气中的碳主要是二氧化碳。
          • 大气中碳元素进入生物群落的途径是光合作用和化能合成作用，形式是二氧化碳。
          • 生物群落中的碳元素回到非生物环境中的途径有分解者的分解作用、动物和植物的呼吸作用、化石燃料的燃烧，形式是二氧化碳。
          • 碳在生物群落与非生物环境间循环的形式是二氧化碳，在生物群落内部传递的形式是含碳有机物，途径是食物链(网)。
          • 海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。
          • 温室效应的形成原因是化石燃料的大量燃烧，打破了碳平衡。缓解温室效应的方法是减少二氧化碳排放，大力植树种草等。
        • 生态系统的物质循环概念
          • 组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
          • 特点
            • (1)全球性：物质循环的概念中所说的“生态系统”指地球上最大的生态系统——生物圈，因此又叫生物地球化学循环。
            • (2)循环往复运动。
      • 生物富集
        • 概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。
        • 实例：铅、镉、汞等重金属，DDT、六六六等有机化合物以及一些放射性物质等。
        • 进入生物体方式
          • ①动、植物直接吸收。
          • ②沿食物链在生物体内逐渐聚集，积累在食物链的顶端。
        • 在生物体的分布：形成稳定化合物分布于多种组织细胞中，不易被排出，积蓄在体内。
        • 特点：全球性。
      • 能量流动和物质循环的关系
        • 能量流动
          • 范围
            • 生态系统各营养级
          • 特点
            • 单向流动，逐级递减
        • 物质循环
          • 范围
            • 全球性
          • 特点
            • 反复利用
        • 联系
          • 同时进行、相互依存，不可分割：①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；③能量是物质在生物群落和非生物环境间循环往复的动力
        • 能量流动和物质循环关系分析
          • 能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。
          • 能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。
      • 探究土壤微生物的分解作用
        • 实验原理
          • (1)土壤中生活着细菌、真菌、放线菌等微生物，它们在生态系统中主要充当分解者。在不同的气候与环境条件下，落叶在土壤中被分解的时间也不同。
          • (2)淀粉——还原糖——砖红色沉淀。
        • 案例设计
          • 
注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。
          • 案例1
            • 土壤微生物能分解落叶使之腐烂
          • 案例2
            • 土壤微生物能分解淀粉
    • 第4节　生态系统的信息传递
      • 生态系统中信息的种类
        • 信息的概念：可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
        • 信息传递：生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，能够形成信息传递，即信息流
        • 生态系统中信息的种类
          • 物理信息
            • 物理信息
              • 通过物理过程传递的信息
            • 化学信息
              • 自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等
            • 行为信息
              • 非生物环境、生物个体或群体
          • 化学信息
            • 物理信息
              • 生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质
            • 化学信息
              • 植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等
            • 行为信息
              • 生物在生命活动过程中产生
          • 行为信息
            • 物理信息
              • 动物的特殊行为在同种或异种生物之间传递的信息
            • 化学信息
              • 蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”
            • 行为信息
              • 动物的行为特征
        • 信息传递过程：信息源——信息受体。
      • 信息传递在生态系统中的作用
        • (1)个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。如海豚的“回声定位”，烟草等种子的萌发生长。
        • (2)种群：生物种群的繁衍，离不开信息的传递。如植物开花、昆虫交尾。
        • (3)群落和生态系统：能够调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。如食物链中相邻物种间“食”与“被食”的关系。
      • 信息传递在农业生产中的应用
        • (1)提高农畜产品的产量
          • 举例：①模拟动物的信息吸引大量的传粉动物，可以提高果树的传粉效率和结实率。
          • ②养鸡时，在增加营养的基础上，延长光照时间，会刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌，可提高产蛋率。
        • (2)对有害动物进行控制
          • ①控制方法：化学防治、生物防治和机械防治。
          • ②举例：a.利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物；b.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度；c.利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物的繁殖力下降。
    • 第5节　生态系统的稳定性
      • 生态平衡与生态系统的稳定性
        • 生态平衡
          • (1)概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
          • (2)特征——动态平衡。
            • ①结构平衡：生态系统的各组分保持相对稳定。
            • ②功能平衡：生产—消费—分解的生态过程正常进行。
            • ③收支平衡。
          • (3)调节机制——负反馈机制。
            • ①在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。
            • ②负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统具备自我调节能力的基础。
        • 生态系统的稳定性
          • (1)概念：生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。生态系统的稳定性强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
          • (2)原因：生态系统具有自我调节能力。
          • (3)特点：生态系统的自我调节能力是有限的。
      • 抵抗力稳定性和恢复力稳定性
        • 1．抵抗力稳定性
          • (1)含义：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受损害)的能力。
          • (2)规律：一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高，如热带雨林生态系统。
        • 2．恢复力稳定性
          • (1)含义：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
          • (2)特点：生态系统在受到不同的干扰(破坏)后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。
        • 3．提高生态系统的稳定性
          • (1)原因
            • ①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需。
            • ②处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
          • (2)措施
            • ①控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统自我调节能力范围内，合理适度地利用生态系统。
            • ②对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
      • 设计制作生态缸，观察其稳定性
        • 1．实验目的 设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。 2．实验原理 (1)在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。 (2)在设计时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。 3．实验步骤 (1)用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架。 (2)在生态缸内底部的一侧铺垫几块石块作为基垫，再铺上一层颗粒较细的沙土，厚度为5～15 cm，在沙土上铺一层含腐殖质较多的土，厚度为5～10 cm，铺垫好的土和石块整体呈坡状。 (3)在土坡上放几块有孔的假山石，可作为小动物栖息的场所。 (4)向缸内倒入自来水，水位高5～10 cm，在水中放几块鹅卵石。 (5)在土坡上选择苔藓、铁线蕨、鸭跖草、马齿苋、罗汉松、翠云草等进行种植，放入鼠妇、蚰蜓、蚯蚓、蜗牛等小动物；在水中放入浮萍、金鱼藻等水生植物，放入虾、小鱼和小乌龟等小动物。 (6)封上生态缸盖。将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射。 (7)每个星期至少观察一次生态缸内生物种类及数量的变化，并且进行记录。 4．注意事项 (1)生态缸必须是密闭的，以防止外界生物或非生物因素的干扰。 (2)生态缸中要有非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，投放的几种生物必须具有很强的生活力，目的是使生态缸中能够进行物质循环和能量流动，并在一定时期内保持稳定。 (3)制作生态缸的材料必须是透明的，以便为生产者进行光合作用提供光能，保持生态缸的温度，且便于观察。 (4)选择的动物不宜太多，个体不宜太大，目的是减少对O2的消耗，防止生产量<消耗量。 5．结果分析 (1)生态缸中的生物只能存活一段时间。虽然生态缸中生态系统成分齐全，但其结构比较简单，自我调节能力差。 (2)不同的生态缸中生态系统的稳定性时间有长有短。
  • 第4章 人与环境
    • 第1节　人类活动对生态环境的影响
      • 人口增长与生态足迹
        • 1．生态足迹
          • (1)概念：生态足迹又叫生态占用，是指在现有技术条件下，维持某一人口单位(一个人、一个城市、一个国家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。
          • (2)特点：①生态足迹的值越大，对生态和环境的影响越大。
          • ②生活方式不同，生态足迹的大小可能不同。
        • 2．人口增长对生态环境的影响
          • (1)现状：生态足迹增长很快，生态承载力(地球提供资源的能力)增长较慢，环境压力不断增大。
          • (2)采取的措施：处理好人口增长和资源环境的关系。
      • 关注全球性生态环境问题
        • 全球性生态环境问题的类型及主要原因
          • (1)全球气候变化：CO2等温室气体的大量排放。
          • (2)水资源短缺：①人口多；②污染严重。
          • (3)臭氧层破坏：氟氯烃、哈龙等化合物的使用。
          • (4)土地荒漠化：植被的破坏。
          • (5)生物多样性丧失：生物生存的环境被破坏。
          • (6)环境污染：最为常见的是大气污染、水体污染和土壤污染。
        • 特点：全球性。
        • 影响：对生物圈的稳态造成威胁，也影响到人类的生存和可持续发展。
        • 我国态度：倡导生态文明建设，将“全面协调可持续发展”作为基本国策。
    • 第2节　生物多样性及其保护
      • 生物多样性的价值
        • 生物多样性
          • (1)概念：生物圈内所有的植物、动物和微生物等，它们所拥有的全部基因，以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。
          • 遗传多样性(基因多样性)：地球上所有生物携带的遗传信息的总和
          • 物种多样性：每个物种都具有独特性，目前被描述的物种约175万种。
          • 生态系统多样性：地球上的生境、生物群落和生态系统的多样化，还包括生态系统的组成、结构、功能等随着时间变化而变化的多样性
        • 生物多样性的价值
          • (1)直接价值：对人类有食用、药用、工业原料等实用意义及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值。
          • (2)间接价值：调节生态系统的功能。生物多样性的间接价值明显大于直接价值。
          • (3)潜在价值：目前人类尚不清楚的价值。
      • 生物多样性丧失的原因
        • 生物多样性丧失的原因
          • (1)人类活动对野生物种生存环境的破坏。主要表现为使得某些物种栖息地丧失和碎片化。
          • (2)掠夺式利用：包括过度采伐、滥捕乱猎。
          • (3)环境污染。
          • (4)农业和林业品种的单一化。
          • (5)外来物种的盲目引入。
        • 保护生物多样性的措施
          • (1)就地保护
            • ①含义：指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等。
            • ②意义：是对生物多样性最有效的保护。
          • (2)易地保护
            • ①含义：指把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护。
            • ②实例：建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等。
            • ③意义：为行将灭绝的物种提供最后的生存机会。
          • (3)其他
            • ①建立精子库、种子库、基因库，利用生物技术对濒危物种的基因进行保护等。
            • ②利用人工授精、组织培养和胚胎移植等生物技术，加强对珍稀、濒危物种的保护。
            • ③处理好人与自然的相互关系，主要是降低破坏地球生态环境的速度。
            • ④加强立法、执法和宣传教育。
        • 保护与利用的关系
          • 保护生物多样性只是反对盲目地、掠夺式开发利用大自然，并不意味着禁止开发和利用。合理利用就是最好的保护。
    • 第3节　生态工程
      • 一 生态工程的基本原理
        • 关注生态工程建设
          • (1)生态工程的概念：人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
          • (2)生态工程建设的目的：遵循生态学规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
          • (3)生态工程的特点：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
        • 生态工程所遵循的基本原理
          • 生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
          • (1)自生
            • ①含义：由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持。
            • ②要求
              • a．遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。
              • b．维持系统的自生，需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，及它们形成互利共存关系的条件。
          • (2)循环
            • ①含义：在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。
            • ②意义：通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能的被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。
          • (3)协调：处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需考虑环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。
          • (4)整体
            • ①要求
              • a．遵从自然生态系统的规律。
              • b．考虑社会—经济—自然复合系统的影响力。
            • ②意义：统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系，保障生态系统的平衡与稳定。
      • 二 生态工程的实例和发展前景
        • 生态工程的实例
          • 农村综合发展型生态工程
            • 问题
              • 实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下能较多地产出，以解决人多地少的矛盾
            • 原理
              • 循环、整体
            • 对策
              • 建立农村综合发展型生态工程
            • 案例
              • 以沼气工程为中心的生态工程
          • 湿地生态恢复工程
            • 问题
              • 湿地缩小和破坏
            • 原理
              • 自生、协调
            • 对策
              • 控制污染、退田还湖
            • 案例
              • 厦门筼筜湖的生态恢复工程
          • 矿区废弃地的生态恢复工程
            • 问题
              • 矿区生态环境问题
            • 原理
              • 协调、整体
            • 对策
              • 修复土地、植被恢复
            • 案例
              • 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
        • 生态工程的发展前景
          • (1)不足
            • ①缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。
            • ②有些设计缺乏高科技含量，生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等。
          • (2)我国面临的生态危机：环境污染、人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等。
          • (3)我国态度：把美丽中国作为建设社会主义现代化强国的重要目标，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。
• 选择性必修3
  • 第1章 发酵工程
    • 第1节　传统发酵技术的应用
      • 发酵与传统发酵技术
        • 发酵的历史
          • (1)约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。
          • (2)1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验，证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的。
        • 发酵的概念
          • 发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
        • 腐乳的制作
          • 参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
          • 腐乳的特点：豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，便于保存。
        • 传统发酵技术
          • (1)概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
          • (2)类型：传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。
          • (3)发酵产品：利用传统发酵技术制作的食品有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。
      • 尝试制作传统发酵食品
        • 制作泡菜
          • 所需菌种——乳酸菌
            • (1)分布广泛：空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有分布。
            • (2)代谢类型：异养厌氧型。
            • (3)常见种类：乳酸链球菌和乳酸杆菌。
          • 制作原理
            • (1)在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸。可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。
            • (2)反应简式：C6H12O6—（酶）—>2C3H6O3(乳酸)＋能量。
          • 方法步骤
            • 配制盐水
              • 用清水和食盐配制质量百分比为5%~20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用
            • 原料处理
              • 将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干
            • 装坛
              • 晾干后的蔬菜装入坛内，装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香装坛辛料，继续装至八成满。将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料
            • 封坛发酵
              • 盖好坛盖，向坛盖边沿的水槽中封坛注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间
          • 制作泡菜的注意事项
            • ①用于制作泡菜的蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。
            • ②用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水。食盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水要煮沸后冷却，煮沸的作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他微生物。
            • ③控制严格的厌氧条件的措施
              • a．选择合理的发酵容器，如泡菜坛，这是一种既科学又简单的厌氧发酵容器。
              • b．盐水煮沸后冷却待用。
              • c．装坛时压实，使盐水没过全部菜料。
              • d．泡菜坛用水封口不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。
            • ④控制适宜的发酵温度：温度过高易致杂菌滋生；温度过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。
            • ⑤控制发酵时间：一般在腌制10天后，亚硝酸盐含量开始下降。但泡菜发酵时间并不是越长越好，一方面发酵时间过长，可能会产生其他有害物质，另一方面，发酵时间过长，乳酸含量过高，口味不佳。
        • 制作果酒和果醋
          • 果酒制作的原理
            • 发酵菌种
              • ①菌种来源：主要是附着在葡萄皮上的野生酵母菌。
              • ②代谢类型：异养、兼性厌氧型。
              • ③酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。
              • ④应用：可用于酿酒、制作馒头和面包等。
            • 制作原理
              • 有氧 C6H12O6＋6H2O＋6O—>26CO2＋12H2O＋能量 大量繁殖
              • 无氧 C6H12O62—>C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量 酒精发酵
          • 果醋制作的原理
            • (1)发酵菌种
              • ①菌种：醋酸菌。
              • ②代谢类型：异养需氧型，对氧气的含量特别敏感。
            • (2)制作原理
              • ①氧气、糖源都充足：醋酸菌能将糖分解成醋酸。
                • 反应简式：C6H12O6＋2O2—>2CH3COOH＋2H2O＋2CO2＋能量。
              • 氧气充足、缺少糖源：醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
                • 反应简式：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量。
            • 发酵所需条件
              • ①氧含量：保持氧气充足。
              • ②温度：控制在30～35 ℃。
          • 果酒和果醋制作步骤
    • 第2节　微生物的培养技术及应用
      • 一 微生物的基本培养技术
        • 培养基的配制
          • 概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
          • 种类
            • 不含凝固剂（如琼脂）、呈液体状态的培养基为液体培养基，呈固体状态的培养基为固体培养基。
          • 作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
          • 成分
            • (1)主要成分：水、碳源、氮源、无机盐。
            • (2)其他成分：还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。
              • 几种微生物培养时的特殊需求：培养乳酸杆菌时，需要添加维生素；培养霉菌时，需要将培养基调至酸性；培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性；培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。
            • (3)牛肉膏和蛋白胨：来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质。
        • 无菌技术
          • 1．消毒
            • (1)概念：指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。
            • (2)适用对象：操作的空间、操作者的衣着和手等。
            • (3)常用方法：煮沸消毒、巴氏消毒等。
          • 2．灭菌
            • (1)概念：指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
            • (2)适用对象：用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等。
            • (3)常用方法：湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌等。
          • 无菌操作中的5个注意事项
            • (1)用体积分数为70%的酒精消毒效果最好，原因是浓度过高，菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜，酒精不能渗入其中；浓度过低，杀菌力减弱。
            • (2)接种室、接种箱和超净工作台在使用前，可以用紫外线照射30 min，以杀死物体表面或空气中的微生物。在
            • 照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。
            • (3)芽孢是某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成的休眠体。孢子是某些微生物的繁殖体。
            • (4)一般情况下，在实验操作过程中，对能灭菌的对象进行灭菌处理，如培养皿及用到的各种器具；对无法灭菌的对象则进行消毒处理，如实验操作者的衣着和双手等。
            • (5)与煮沸消毒法相比，巴氏消毒法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。
            • (6)无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还能有效避免污染环境以及操作者自身被微生物感染。
        • 微生物的纯培养
          • 概念：将接种于培养基内，在合适条件下形成的含有特定种类微生物的群体称为培养物。由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。
          • 微生物的纯培养步骤(以酵母菌的纯培养为例)
            • (1)微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。
            • (2)菌落的概念：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。
            • (3)接种方法：最常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。
            • (4)平板划线法
              • ①原理：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单个菌落。
              • ②操作
            • (5)方法步骤
              • 倒平板
                • • (1)拔出锥形瓶的棉塞(如图a所示)。
                  • (2)将瓶口迅速通过火焰(如图b所示)。
                  • (3)用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基(10～20 mL)倒入培养皿，立即盖上皿盖(如图c所示)。
                  • (4)等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置(如图d所示)。
      • 二 微生物的选择培养和计数
        • 选择培养基
          • (1)概念：允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。
          • (2)举例：筛选土壤中分解尿素的细菌的选择培养基是以尿素为唯一氮源，按物理性质归类为固体培养基。
        • 微生物的选择培养
          • 稀释涂布平板法
            • 系列稀释操作
              • ①编号为1×10^2～1×10^7试管中分别盛有9 mL无菌水。
              • ②将10 g土样加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。
              • ③取1 mL上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
            • 涂布平板操作
              • 取菌液：取0.1 mL菌液，滴加到培养基表面
              • 涂布器消毒：将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中
              • 涂布器灭菌：将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布
              • 涂布平板：用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀
            • 微生物的数量测定
              • 1．统计菌落数目
                • 方法：稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。常用来统计活菌数目的方法是稀释涂布平板法。
              • 2．稀释涂布平板法
                • (1)统计依据：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
                • (2)操作
                  • ①同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。
                  • ②为保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数。
                  • ③统计的菌落数往往比活菌实际数目低。
              • 3．显微镜直接计数法：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量，缺点是不能区分死菌与活菌。
              • 4．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
                • Ⅰ.实验设计
                  • (1)土壤取样
                    • ①土壤要求：酸碱度接近中性且潮湿。
                    • ②取样部位：距地表约3～8_cm的土壤层。
                  • (2)样品的稀释
                    • 测定土壤中细菌的数量，一般选用1×10^4、1×10^5和1×10^6倍稀释的稀释液进行平板培养，当第一次做这个实验时可以将稀释的范围放宽一点。
                  • (3)微生物的培养与观察
                    • ①培养：根据不同微生物的需要，控制适宜的培养温度和培养时间。细菌一般在30～37 ℃的温度下培养1～2 d。
                    • ②观察
                      • a．观察方法：每隔24 h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。
                      • b．记录菌落的特征：包括菌落的形状、大小和颜色等。
                • Ⅱ.操作提示
                  • (1)无菌操作
                    • ①取土样的用具在使用前都需要灭菌。
                    • ②实验操作均应在火焰旁进行。
                  • (2)做好标记：本实验使用的平板和试管比较多，为避免混淆，最好在使用前做好标记。例如，在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的稀释度等。
                  • (3)制定计划：对于耗时较长的生物实验，需要事先规划时间，以便提高实验效率，在操作时有条不紊。
    • 第3节　发酵工程及其应用
      • 发酵工程的基本环节
        • 选育菌种
          • 可以从自然界筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得
        • 扩大培养
        • 配制培养基
          • 培养基的配方要经过反复试验才能确定
        • 灭菌
          • 培养基和发酵设备都必须严格灭菌
        • 接种
        • 发酵
          • 现代发酵工程能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制，还可以进行反馈控制；在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件
        • 分离、提纯产物
          • 微生物细胞：采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥
          • 代谢物：根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品
        • 获得产品
        • 发酵罐
      • 发酵工程的应用
        • 1．在食品工业上的应用
          • (1)生产传统的发酵产品
            • ①以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌生产酱油。
            • ②以谷物或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。
          • (2)生产各种各样的食品添加剂
            • 食品添加剂可以增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期。
              • ①柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得。
              • ②由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。
          • (3)生产酶制剂
            • 常用酶制剂有α­淀粉酶、β­淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。目前，已有50多种酶制剂成功用于食品的直接生产，改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面。
        • 2．在医药工业上的应用
          • (1)发展：青霉素的发现和产业化生产推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。之后，发酵工程逐步扩展到了其他抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等的生产领域。近些年来，基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。
          • (2)应用实例
            • ①生长激素释放抑制激素最初从羊脑中提取，远远不能满足需要，利用经过基因改造的微生物进行发酵生产，产量大幅提升，价格降为原来的几百分之一。
            • ②将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产乙型肝炎疫苗。
            • ③未来甚至还可能利用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。
        • 3．在农牧业上的应用
          • (1)生产微生物肥料
            • ①作用：利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。
            • ②类型：常见的有根瘤菌肥和固氮菌肥等。
          • (2)生产微生物农药
            • ①原理：微生物农药利用微生物或其代谢产物来防治病虫害。
            • ②实例：苏云金杆菌可用来防治80多种农林虫害，利用白僵菌可以防治玉米螟、松毛虫等虫害；一种放线菌产生的抗生素——井冈霉素可以用于防治水稻枯纹病。
          • (3)生产微生物饲料
            • 以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白。用酵母菌等生产的单细胞蛋白可以作为食品添加剂；用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。另外，在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。
        • 4．在其他方面的应用
          • (1)利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
          • (2)极端微生物利用，如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
  • 第2章 细胞工程
    • 第1节　植物细胞工程
      • 一 植物细胞工程的基本技术
        • 细胞工程的含义
          • 原理和方法 细胞生物学、分子生物学和发育生物学等
          • 操作水平 细胞水平、细胞器水平或组织水平
          • 目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
          • 分类 植物细胞工程和动物细胞工程
        • 细胞的全能性
          • (1)定义：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
          • (2)在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
        • 植物组织培养技术
          • 植物组织培养
            • (1)概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
            • (2)理论基础：植物细胞的全能性。
            • (3)前提：离体的植物器官、组织或细胞等。
            • (4)条件：激素、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。
            • (5)结果：脱分化形成愈伤组织，再诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。
            • (6)相关概念
              • ①外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。
              • ②脱分化：已经分化的细胞，在一定激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞。
              • ③愈伤组织：脱分化而形成的不定形的薄壁组织团块。
              • ④再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
          • 菊花的组织培养
          • 植物体细胞杂交技术
            • 1．概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
            • 过程
              • (1)去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。
              • (2)人工诱导原生质体融合的方法
                • ①物理法：电融合法、离心法等。
                • ②化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
            • 3．植物体细胞杂交的原理
              • 原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
            • 4．意义：打破生殖隔离、实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
            • 5．实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草，多种柑橘属不同种间的杂种植株。
      • 二 植物细胞工程的应用
        • 植物繁殖的新途径
          • 1．快速繁殖
            • (1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫作微型繁殖技术。
            • 特点
              • ①高效、快速地实现种苗的大量繁殖
              • ②无性繁殖，保持优良品种的遗传特性
              • ③可实现产业化生产
            • 实例：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。
          • 作物脱毒
            • (1)选材部位：植物顶端分生区附近的部位(如茎尖)。
            • (2)优点：提高作物的产量和品质。
            • (3)实例：采用茎尖组织培养技术脱去病毒，已在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。
        • 作物新品种的培育
          • 单倍体育种
            • (1)原理：细胞的全能性和染色体变异。
            • (2)过程：花药(或花粉)—（离体培养）—单倍体植株—（人工诱导染色体数目加倍）—纯合二倍体植株—（选择）—优良品种。
            • (3)优点
              • ①子代是能稳定遗传的纯合子。
              • ②极大地缩短了育种的年限。
              • ③是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
            • (4)实例
              • ①世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。
              • ②单倍体育种与常规育种相结合的新品种：水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等。
          • 突变体的利用
            • (1)原理：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
            • (2)过程
            • (3)利用：筛选出有用的突变体，培育新品种。如培育抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体。
            • (4)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
          • 细胞产物的工厂化生产
            • (1)细胞产物类型
              • ①初生代谢物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，在整个生命过程中一直进行着。初生代谢物是通过初生代谢产生的，自身生长繁殖所必需的物质，如糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
              • ②次生代谢物：次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下进行，在该过程中产生的一类小分子有机化合物就是次生代谢物，如酚类、萜类和含氮化合物等。
            • (2)技术：植物细胞培养，指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
            • 过程
            • (4)实例：人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现工厂化生产。
            • (5)意义：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
    • 第2节　动物细胞工程
      • 一 动物细胞培养
        • 动物细胞工程常用的技术：动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
        • 概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
        • 动物细胞培养的条件
          • 营养条件
            • 无机物：无机盐
            • 有机物：糖类、氨基酸、维生素等
            • 天然成分：血清等
            • 将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。
          • 无菌、无毒的环境
            • 需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
          • 温度、pH和渗透压
            • 温度：哺乳动物细胞多以36.5±0.5℃为宜
            • pH：多数动物细胞适宜pH为7.2～7.4渗透压
          • 气体环境
            • O2：细胞代谢所必需的
            • CO2:维持培养液的pH
            • 在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
        • 动物细胞培养过程
          • • 在从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖。 在进行细胞培养时，首先要对新鲜取材的动物组织进行处理，或用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，将组织分散成单个细胞。
            • 用培养液将细胞制成细胞悬液，再将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。
              • 体外培养的动物细胞可以分为两大类∶一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖；另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，大多数细胞属于这种类型，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。
            • 悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
            • 贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，即当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
            • 这时就需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖。人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养，将分瓶后的细胞培养称为传代培养。
              • 在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
          • ①细胞贴壁：悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。
          • ②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
          • ③原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。
          • ④传代培养：分瓶后的细胞培养。
        • 干细胞培养及其应用
          • 1．来源：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
          • 2．类型：胚胎干细胞和成体干细胞等。
          • 3．胚胎干细胞
            • (1)概念：存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
            • (2)局限：胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。
          • 4．成体干细胞
            • (1)概念：成体组织或器官内的干细胞。
            • (2)类型
              • 骨髓中的造血干细胞
              • 神经系统中的神经干细胞
              • 睾丸中的精原干细胞
            • (3)特点：具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。
            • (4)作用：有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
            • (5)应用
              • ①造血干细胞：治疗白血病、一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。
              • ②神经干细胞：治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等)。
          • 5．诱导多能干细胞
            • (1)概念：通过体外诱导成纤维等细胞，获得类似胚胎干细胞的一种细胞，被称为诱导多能干细胞(简称iPS细胞)。
            • (2)应用
              • 治疗小鼠的镰状细胞贫血；现在用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。
            • (3)优点：无需破坏胚胎；iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
      • 二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
        • 动物细胞融合技术
          • 1．概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
          • 2．原理：细胞膜的流动性。
          • 3．诱导融合的方法
            • PEG融合法
            • 电融合法
            • 灭活病毒诱导法
          • 4．意义：细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
          • 5．应用
            • (1)成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
            • (2)用于制造单克隆抗体。
          • 动物细胞融合与植物体细胞杂交的对比
            • 植物体细胞杂交
              • 原理
                • 细胞膜的流动性、细胞的全能性
              • 细胞融合方法
                • 用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合
              • 诱导手段
                • 聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法、电融合法、离心法
              • 结果
                • 形成杂种植株
              • 用途
                • 打破生殖隔离实现远缘杂交育种，扩展杂交亲本范围，培育新品种
              • 意义
                • 突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
            • 动物细胞融合
              • 原理
                • 细胞膜的流动性
              • 细胞融合方法
                • 用胰蛋白酶使细胞分散后，诱导细胞融合
              • 诱导手段
                • PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法
              • 结果
                • 形成杂交细胞，以生产细胞产品
              • 用途
                • 研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤、培育生物新品种、制备单克隆抗体
              • 意义
                • 突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
        • 单克隆抗体及其应用
          • 1．传统抗体的获得
            • (1)方法：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。
            • (2)缺陷：产量低、纯度低、特异性差。
          • 2．单克隆抗体的制备
            • (1)制备原理
              • ①B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，B淋巴细胞在体外不能(填“能”或“不能”)无限增殖。
              • ②骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。
              • ③杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。
            • (2)制备过程
              • 制备特异性B淋巴细胞
                • ①用特定抗原对小鼠进行免疫
                • ②从小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞
              • 获得杂交瘤细胞
                • ①将骨髓瘤细胞与多种B淋巴细胞诱导融合
                • ②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，该杂种细胞既能迅速大量增殖，又能产生抗体
              • 克隆化培养和抗体检测
              • 将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖
              • 提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠腹水中提取
            • 单克隆抗体优点：特异性强、灵敏度高、并可大量制备。
            • 单克隆抗体的应用
              • ①作为诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。例如利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
              • ②用于治疗疾病和运载药物。
      • 三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
        • 体细胞核移植的过程
          • 1．概念
            • 将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育为动物个体的技术。
          • 2．分类
            • 包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中胚胎细胞核移植较易成功。
          • 过程
        • 体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
          • 体细胞核移植技术的应用前景
            • (1)加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。
            • (2)生产珍贵的医用蛋白。
            • (3)用于细胞、组织或器官移植，可以避免免疫排斥反应。
            • (4)使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。
            • (5)分析致病基因，研究疾病的致病机制，开发相应药物。
            • (6)增加濒危物种的存活数量。
          • 体细胞核移植技术存在的问题
            • (1)成功率非常低，各个技术环节也有待进一步改进。
            • (2)绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。
            • (3)相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。
    • 第3节　胚胎工程
      • 一 胚胎工程的理论基础
        • 胚胎工程的概念
          • (1)操作对象：动物生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。
          • (2)技术基础：如体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。
          • (3)特点：经过多种显微操作和处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
          • (4)理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
          • (5)实质：在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。
        • 受精
          • (1)概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
          • (2)场所：哺乳动物的输卵管内。
          • (3)过程
            • 准备阶段1——精子获能
              • 在雌性动物的生殖道内完成
            • 准备阶段2——卵子的准备
              • 发育到MII期才具备受精能力
            • 受精阶段
              • 获能后的精子与卵子相遇(精子释放多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构)
              • 精子触及卵细胞膜(透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带
              • 精子入卵（卵细胞膜发生生理反应:拒绝其他精子再进入卵内)
              • 雌、雄原核形成
              • 雌、雄原核结合(受精完成的标志）
        • 胚胎早期发育
          • 胚胎早期发育的过程
            • 桑葚胚 当卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团，形似桑葚时，这时的胚胎称为桑葚胚。 囊胚 胚胎进一步发育，细胞逐渐分化。聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织；而沿透明带内壁扩展和排列的细胞，称为滋养层细胞，它们将来发育成胎膜和胎盘。 随着胚胎的进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的腔———囊胚腔，这个时期的胚胎叫作囊胚。 囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。 囊胚孵化后，将发育形成原肠胚。原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层。随着发育的进行，一部分细胞还会在内、外两个胚层之间形成中胚层。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
            • • (1)卵裂：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，在透明带内进行。
              • (2)桑葚胚：每个细胞都是全能细胞。
              • (3)囊胚：细胞逐渐分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，随着胚胎的进一步发育，出现囊胚腔。
              • (4)孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来。
              • (5)原肠胚：原肠胚表面的细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层，一部分细胞在内、外两个胚层之间形成中胚层，这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
      • 二 胚胎工程技术及其应用
        • 体外受精
          • 1．胚胎工程技术：胚胎工程技术目前在医学和生产上应用较多的是体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
          • 2．试管动物
            • (1)概念：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
            • (2)意义：提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
          • 体外受精
            • (1)基本步骤：卵母细胞的采集、精子的获取和受精。
            • (2)我国的进展：我国体外受精技术的研究起步于20世纪80年代后期，目前已经在羊、牛、猪和人等生物中取得成功，特别是人和牛的体外受精技术已达国际先进水平。
        • 胚胎移植
          • (1)概念
            • ①移植对象：通过体外受精及其他方式得到的胚胎。
            • ②移植条件：同种的、生理状态相同的雌性动物体内。
            • ③供体：在胚胎移植中提供胚胎的个体。
            • ④受体：在胚胎移植中接受胚胎的个体。
            • ⑤地位：通过任何一项技术(如转基因、核移植和体外受精等)获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。
          • (2)胚胎移植的优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
          • (3)胚胎移植的基本程序
        • 胚胎分割
          • 概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
          • 实质：动物的无性繁殖或克隆。
          • 特点：后代遗传性状相同。
          • 主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。
          • 操作程序
            • • (1)选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
              • (2)在显微镜下用分割针或分割刀分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，注意将内细胞团均等分割。
              • (3)还可用分割针分割滋养层，做DNA分析，鉴定性别。
              • (4)分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
          • 意义：可以促进优良动物品种的繁殖；产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行性别鉴定、遗传病筛查等对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
  • 第3章 基因工程
    • 第1节　重组DNA技术的基本工具
      • 限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
        • 来源
          • 主要来自原核生物
        • 种类
          • 数千种
        • 作用
          • 识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开
        • 结果
          • 产生黏性末端或平末端
      • DNA连接酶——“分子缝合针”
        • 作用：将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
        • 种类
          • E.coli DNA连接酶
            • 来源
              • 大肠杆菌
            • 特点
              • 只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段
          • T4 DNA连接酶
            • 来源
              • T4噬菌体
            • 特点
              • 既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低
        • 与DNA相关的几种酶的比较
      • 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
        • 1．种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等。
        • 2．常用载体——质粒
          • (1)本质：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
          • (2)质粒作为载体所具备的条件及原因
            • 稳定存在并能自我复制或整合到受体DNA上
              • 能使目的基因稳定存在且数量可扩增
            • 有一个至多个限制酶切割位点
              • 可携带多个或多种外源基因
            • 具有特殊的标记基因
              • 便于重组DNA分子的筛选
            • 无毒害作用
              • 对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤
          • (3)作用
            • ①作为运输工具，将外源基因导入细胞。
            • ②质粒携带外源基因在细胞内大量复制。
      • DNA的粗提取与鉴定
    • 第2节　基因工程的基本操作程序
      • 第一步：目的基因的筛选与获取
        • 筛选合适的目的基因
          • 目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。主要指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
          • 从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。
        • 利用PCR获取和扩增目的基因
          • ①PCR的含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写，它是一项根据DNA半保留复制的原理，在生物体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
          • ②目的：快速扩增目的基因。
          • ③原理：DNA半保留复制。
          • ④基本条件：DNA模板、4种脱氧核苷酸、2种引物、耐高温的DNA聚合酶、缓冲液。
          • ⑤过程
            • a．变性：当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链。
            • b．复性：温度下降至50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
            • c．延伸：温度升至72 ℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
          • ⑥结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即成指数形式扩增(约为2^n，n为扩增循环的次数)。
          • ⑦鉴定：采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物。
          • ⑧仪器：PCR扩增仪。
      • 第二步 基因表达载体的构建
        • 基因表达载体构建的目的
          • 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
        • 基因表达载体的组成
        • 基因表达载体的构建过程
          • 一般用同种或能产生相同末端的限制酶分别切割载体和含有目的基因的DNA片段，再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处(如图所示)。
            • 如何选择限制酶
              • (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 ①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。 ②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。 ③为避免目的基因和质粒的自身环化和反向连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst Ⅰ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)切割。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 ①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。 ②质粒作为载体必须具有标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构。 (3)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达，即酶切位点应位于启动子与终止子之间。
      • 第三步 将目的基因导入受体细胞
        • 转化的含义
          • 目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
        • 2．转化的方法
          • (1)导入植物细胞
            • ①花粉管通道法：可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊。
            • ②农杆菌转化法：将目的基因导入双子叶植物和裸子植物时最常用的方法。
              • a．农杆菌的特点：农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-­DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。
              • b．方法步骤：目的基因插入Ti质粒的T-­DNA中→转入农杆菌→导入植物细胞→目的基因插入植物细胞中的染色体DNA上→目的基因表达。
          • 导入动物细胞
            • ①方法：显微注射技术。
            • ②常用受体细胞：受精卵。
          • 导入微生物细胞：常以大肠杆菌作为受体细胞，一般先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。
      • 第四步 目的基因的检测与鉴定
        • 1．分子水平的检测
          • (1)通过PCR等技术检测受体生物的染色体DNA上是否插入目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA。
          • (2)利用抗原—抗体杂交，检测目的基因是否翻译成相关蛋白质。
        • 2．个体生物学水平的鉴定：检测目的基因是否赋予转基因生物相应的特性及该特性的程度。
        • 3．基因工程的基本操作程序
          • 获取质粒噬菌体等载体
            • 筛选和获取目的基因
          • 用限制酶切割载体和含有目的基因的DNA片段，然后用DNA连接酶连接，构建基因表达载体
          • 将含有目的基因的表达载体导入受体细胞
          • 检测和鉴定目的基因是否稳定维持和表达其遗传特性
    • 第3节　 基因工程的应用
      • 基因工程在农牧业方面的应用
        • 转基因抗虫植物
          • (1)方法：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。
          • (2)成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
        • 转基因抗病植物
          • (1)背景：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病新品种。
          • (2)方法：将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，培育出转基因抗病植物。
          • (3)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
        • 转基因抗除草剂植物
          • (1)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。
          • (2)方法：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。
          • (3)成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
        • 改良植物的品质
          • 优良基因
            • 必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因
              • 富含赖氨酸的转基因玉米
            • 与植物花青素代谢有关的基因
              • 转基因矮牵牛
        • 提高动物的生长速率
          • (1)基因：外源生长激素基因。
          • (2)成果：转基因鲤鱼。
        • 改善畜产品的品质
          • (1)基因：肠乳糖酶基因。
          • (2)成果：转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。
      • 基因工程在医药卫生领域的应用
        • 1．利用微生物或动植物细胞生产药物
          • 成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
        • 2．利用哺乳动物生产药物
          • (1)方法：将药用蛋白基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由该受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物。
          • (2)成果：利用乳腺生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α­抗胰蛋白酶等。
        • 3．建立移植器官工厂
          • (1)方法：在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
          • (2)优点：解决移植器官短缺问题；避免免疫排斥。
      • 基因工程在食品工业方面的应用
        • 1．基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
        • 2．成果
          • (1)凝乳酶：将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。
          • (2)淀粉酶、脂酶等：构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产；产品纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。
          • (1)凝乳酶：将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。
          • (2)淀粉酶、脂酶等：构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产；产品纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。
        • 3．其他应用：利用“超级细菌”来处理环境污染，利用经过基因改造的微生物生产能源。
    • 第4节　蛋白质工程的原理和应用
      • 蛋白质工程崛起的缘由
        • (1)崛起缘由
          • ①基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。
          • ②基因工程的不足：基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。
          • ③天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
        • 实例：提高玉米赖氨酸含量
          • 天冬氨酸激酶（异亮氨酸）改造天冬氨酸激酶(第352位的苏氨酸）
          • 二氢吡啶二羧酸合成酶(第104位的天冬酰胺）改造二氢吡啶二羧酸合成酶(异亮氨酸）
      • 蛋白质工程的基本原理
        • 蛋白质工程的基本思路：预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
      • 蛋白质工程的应用
        • 医药工业方面
          • 科学家通过对胰岛素基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。
          • 干扰素(半胱氨酸）体外很难保存—（改造）—干扰素(丝氨酸）体外一70℃下可以保存半年
          • 人－鼠嵌合抗体：降低免疫反应强度。
        • 其他工业方面
          • 利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的突变体，筛选出符合工业化生产需求的突变体，提高该酶的使用价值。
        • 农业方面
          • ①科学家尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。
          • ②科学家利用蛋白质工程的思路设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，增强微生物防治病虫害的效果。
  • 第4章 生物技术的安全性与伦理问题
    • 第1节　转基因产品的安全性
      • 转基因成果
        • 1．微生物方面
          • (1)优点：对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点。
          • (2)成果
          • ①转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期。
          • ②用基因工程技术构建高产、优质的基因工程菌来生产氨基酸。
          • ③用基因工程菌生产药物。
        • 2．转基因动物方面
          • (1)培育了一批生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜。
          • (2)培育了抵抗相应病毒的动物新品种。
          • (3)建立了某些人类疾病的转基因动物模型。
        • 3．转基因植物方面
          • (1)培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状的作物。
          • (2)种植最多的转基因作物是大豆和玉米，其次是棉花和油菜。
      • 对转基因产品安全性的争论
        • 人们的价值观取向不同，对转基因技术就会产生不同的见解，特别是在转基因食品的安全性等方面发生激烈的争论。
      • 理性看待转基因技术
        • 理性看待转基因技术需要以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程；还应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；最重要的是，要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
        • 我国对转基因技术的方针是研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。
        • 我国针对转基因技术的应用，颁布和实施了一系列法规和政策，既维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权，又最大程度地保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性。
    • 第2节　关注生殖性克隆人
      • 生殖性克隆人面临的伦理问题
        • (1)克隆人可能使以血缘为纽带的人伦关系消亡。
        • (2)克隆人冲击了现有的一些有关婚姻、家庭和两性关系的伦理道德观念。
        • (3)克隆人是人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。
        • (4)克隆技术尚不成熟，可能孕育出有严重生理缺陷的克隆人。
        • (5)生殖性克隆人是对人类尊严的侵犯。
        • (6)生殖性克隆人破坏了人类基因多样性的天然属性，不利于人类的生存和进化。
      • 我国禁止生殖性克隆人
        • 坚决反对克隆人：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
        • 重视治疗性克隆所涉及的伦理问题，对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。
        • 生殖性克隆与治疗性克隆
          • 生殖性克隆：通过克隆技术产生独立生存的新个体。
          • 治疗性克隆：利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。
      • 警惕用新技术研究生殖性克隆人
        • (1)近些年来，干细胞研究取得了一系列重要进展，可能会涉及克隆人研究。
        • (2)“人类基因组编写计划”引起了伦理方面的担忧。
    • 第3节　禁止生物武器
      • 前事不忘，后事之师
        • 1．生物武器的种类：致病菌类、病毒类和生化毒剂类等，如天花病毒、波特淋菌、霍乱弧菌和炭疽杆菌等。
        • 2.特点：致病能力强、攻击范围广。
        • 3．散布途径：生物武器可以直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。
      • 对生物武器的威胁，不能掉以轻心
        • 危害
          • (1)致病菌：第二次世界大战期间，侵华日军在中国领土上修建了几十座细菌武器工厂，曾用数千名中国人做实验，还曾在中国20多个地区使用了细菌武器，造成了几十万老百姓死亡。日本战败投降时，侵华日军又一次把培养的细菌释放出来，在我国造成传染病大流行。
          • (2)病毒：如天花病毒，在年轻人普遍都没有接种天花疫苗的情况下，若有人用天花病毒或某些动物的痘病毒作为生物武器，后果将不堪设想。
          • (3)利用转基因技术制造各种新型的致病菌：这些致病菌是人类从未接触过的致病菌，可让大批受感染者突然发病，而又无药可医。
        • 禁止生物武器公约
          • (1)1972年4月，苏联、美国、英国分别在其首都签署了《禁止试制、生产和储存并销毁细菌(生物)和毒剂武器公约》(简称《禁止生物武器公约》)，并于1975年3月生效。1984年11月，我国也加入了这一公约。
          • (2)我国在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。