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TOC \o "1-2" \h \z \u 目录 2
必修一 分子与细胞 5
绪论 5
Chap1 走近细胞 6
§1.1 从生物圈到细胞 6
§1.2 细胞的多样性和统一性 6
Chap2 组成细胞的分子 9
§2.1 细胞中的元素和化合物 9
§2.2 生命活动的主要承担者 10
§2.3 遗传信息的携带者（更多详细内容参见必修二） 11
§2.4 细胞中的糖类和脂肪 12
§2.5 细胞中的无机物 13
Chap3 细胞的基本结构 14
§3.1 细胞膜——系统的边界 14
§3.2 细胞器——系统内的分工协作 15
§3.3 细胞核——系统的控制中心 17
Chap4 细胞的物质输入和输出 18
§4.1 物质跨膜运输的实例 18
§4.2 生物膜的流动镶嵌模型 19
§4.3 物质跨膜运输方式 21
Chap5 细胞的能量供应和利用 22
§5.1 降低反应活化能的酶 22
§5.2 细胞的能量通货——ATP 24
§5.3 ATP的主要来源——细胞呼吸 25
§5.4 能量之源——光与光合作用 27
Chap6 细胞的生命历程 30
§6.1 细胞的增殖 30
§6.2 细胞的分化 33
§6.3 细胞的衰老和凋亡 34
§6.4 细胞的癌变 34
必修二 遗传与进化 35
Chap 1 遗传因子的发现 35
§1.1 孟德尔的豌豆杂交实验（1） 35
§1.2 孟德尔的豌豆杂交实验（2） 37
Chap 2 基因和染色体的关系 39
§2.1 减数分裂和受精作用 39
§2.2 基因在染色体上 42
§2.3 伴性遗传 44
Chap 3 基因的本质 47
§3.1 DNA是主要遗传物质 47
§3.2 DNA分子的结构 48
§3.3 DNA的复制 49
§3.4 基因是有遗传效应的DNA片段 50
Chap 4 基因的表达 51
§4.1 基因指导蛋白质的合成 51
§4.2 基因对性状的控制 53
Chap 5 基因突变及其他变异 54
§5.1 基因突变 54
§5.2 基因重组 55
§5.3 染色体变异（对应教材第二节） 56
§5.4 人类遗传病（对应教材第三节） 59
Chap 6 遗传育种与基因工程（对应教材第六章） 60
§6.1 单倍体育种与多倍体育种 60
§6.2 杂交育种与诱变育种（对应教材第一节） 61
§6.3 基因工程及其应用（对应教材第二节） 62
Chap 7 现代生物进化理论 64
§7.1 现代生物进化理论的由来 64
§7.2 现代生物进化理论的主要内容 64
必修三 稳态与环境 67
Chap1 人体的内环境与稳态 67
§1.1 细胞生活的环境 67
§1.2 内环境稳态的重要性 68
Chap2 动物和人体生命活动的调节 70
§2.1 通过神经系统的调节 70
§2.2 通过激素的调节 74
§2.3 神经调节和体液调节的关系 77
§2.4 免疫调节（补充内容多，注意听讲以区别哪些需要重点记忆） 79
Chap3 植物的激素调节 83
§3.1 植物生长素的发现 83
§3.2生长素的生理作用 84
§3.3 其他植物激素 85
Chap4 种群和群落 87
§4.1 种群的特征 87
§4.2 种群数量的变化 89
§4.3 群落的结构 92
§4.4 群落的演替 94
Chap5 生态系统及其稳定性 95
§5.1 生态系统的结构 95
§5.2 生态系统的能量流动 96
§5.3 生态系统的物质循环 98
§5.4 生态系统的信息传递 99
§5.5 生态系统的稳定性 100
Chap6 生态环境的保护 101
§6.1 人口增长对生态环境的影响 101
§6.2 保护我们共同的家园 101
后记 102
必修一 分子与细胞
绪论
什么是生物学
生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门科学
生物的基本特征
生物体都具有一定的结构，除病毒外的生物都是由细胞构成的
生物体都能进行新陈代谢（细胞代谢）
生物体都能繁殖
生物体都有生长、发育现象
生物体都能适应环境和影响环境
研究生物学的基本方法
观察法
实验法
Ⅰ、假说（假设）
假说是指对某个科学问题所作出的某种可能性的解释，科学家一般通过调查或实验的方法来检验假说的合理性。
Eg：某块地种的葡萄产量低，附近地块产量高，调查发现附近地块施用了史丹利复合肥。于是有人提出“史丹利复合肥可以提高葡萄产量”，此即为一个假说。
Ⅱ、实验
实验是通过人为控制变量来检验假设合理性和可信度的研究方法。
①设计实验时，人为操控的所要研究的变量（因子）称为自变量
②随自变量的变化而变化的变量（因子）称为因变量
③除自变量外，其它影响因变量的变量（因子）称为无关变量
Eg：如要判断史丹利复合肥是否可以提高葡萄产量，可将该地块分成16小块，随机选择其中8小块地不施加复合肥；另外8小块地按说明施加复合肥。各地块的管理方式一致，收获后计算两类地块中葡萄的单产，并加以比较。在这个实验设计中，施加/不施加复合肥的处理是实验的自变量；葡萄的单产是实验的因变量；葡萄的品种、田间管理方式等等属于实验的无关变量。
④为排除无关变量的影响，实验中往往需要设计对照实验
Eg：上述实验中施加复合肥与不施加复合肥之间形成一组对照实验。有些实验中不需要设计对照组（高中几乎不涉及此类）。
说明：实验的数学解释（学习完数学中的函数相关知识后再看）
实验1：F（X1，w1，w2，w3…）＝Y1
实验2：F（X2，w1，w2，w3…）＝Y2
实验3：F（X3，w1，w2，w3…）＝Y3
……：……
参数说明：w表示无关变量，X表示自变量，F表示实验处理（运算），Y表示因变量。实验1、实验2、实验3……相互之间形成对照关系（无关变量相同，只有自变量的差异）。这样（Xi，Yi）就能反映X和Y之间的关系。
Chap1 走近细胞
§1.1 从生物圈到细胞
1.1.1 生命活动离不开细胞
单细胞生物依赖单个细胞就可以完成各项生命活动
Eg：草履虫的运动和分裂依赖单个细胞就可以完成。
多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动
Eg：人体的生殖与发育、缩手反射等等都需要分化的细胞协同完成。
病毒的生命活动离不开细胞
Eg：SARS病毒和HIV病毒没有细胞结构，单独存在时没有生命特征，只有寄生在宿主细胞内才能表现生命现象。
1.1.2 生命系统具有结构层次
复杂的多细胞生物体的结构层次通常为：细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
Eg：心肌细胞→心肌组织→心脏→血液循环系统→龟→……
说明：
①高等植物的结构层次中缺少系统层次。
②单细胞生物只有细胞和个体两个层次。
③细胞是最基本的生命系统，生物圈是现已知最大的生命系统。
§1.2 细胞的多样性和统一性
1.2.1 观察细胞——使用高倍镜观察多种多样的细胞
材料用具
Ⅰ、酵母菌（单细胞真菌），水绵（绿藻类低等植物），叶保卫细胞（高等植物），鱼或人红细胞（高等动物细胞）。
Ⅱ、显微镜，载玻片，盖玻片、镊子、滴管、清水，碘液（将细胞核染成黄色）。
观察结果
Ⅰ、自然界的细胞具有多样性：植物细胞（水绵和叶保卫细胞）通常含有细胞壁和叶绿体;真菌细胞多具有细胞壁，但没有叶绿体;动物细胞没有细胞壁，也没有叶绿体。
Ⅱ、绝大多数的动物细胞、植物细胞和真菌细胞都含有细胞核（哺乳动物成熟红细胞没有细胞核）——这说明了这些细胞（真核细胞）具有统一性。
注意：除实验观察的以上细胞外，自然界还存在没有成形核的细胞，如大肠杆菌。
1.2.2 细胞可依据有无核膜分为原核细胞和真核细胞
真核细胞和原核细胞的最主要区别在于有无核膜包被的细胞核
Ⅰ、真核细胞和原核细胞具有结构相似的细胞膜。
Ⅱ、真核细胞的细胞质中含有各种膜包被的细胞器；原核细胞中没有膜包被的细胞器，只含有一种无膜的细胞器——核糖体。
Ⅲ、真核细胞的细胞核中含主要由组蛋白和DNA结合而成的染色体；原核细胞的DNA呈环状，不和组蛋白结合。
真核细胞和原核细胞的相似说明了细胞的统一性
Eg：大肠杆菌和蓝藻属于原核细胞，它们都没有核膜包被的细胞核，只含有拟核，且拟核中的DNA没有与组蛋白结合形成染色体；也没有线粒体和叶绿体等膜包被的细胞器，只含有核糖体一种无膜包被的细胞器。
说明（菌）：通常名称中含表形状字眼的菌为细菌，属原核生物，如大肠杆菌、肺炎双球菌等；名称中不含表形状字眼的菌为真菌，属真核生物，如酵母菌、霉菌等。
说明（藻）：一般来说，蓝藻门更常用的称呼是蓝细菌，它们属原核生物，如蓝藻、发菜、颤藻等都属于蓝藻门。蓝藻门以外的藻类都属于真核生物，如团藻、衣藻等。
1.2.3 细胞学说揭示了生物体的统一性
施莱登和施旺提出了细胞学说，魏尔肖等人发展了细胞学说
细胞学说的主要内容是：
Ⅰ、细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成
Ⅱ、细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其它细胞共同组成的整体的生命起作用
Ⅲ、新细胞可以从老细胞中产生
说明：新细胞主要是从老细胞中通过细胞分裂的方式产生的。精卵结合成受精卵，或者通过现代生物科技使细胞融合成杂种细胞等方式也可以产生新细胞。
细胞学说揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性
Chap2 组成细胞的分子
§2.1 细胞中的元素和化合物
2.1.1 组成细胞的元素可按不同原则进行分类
按含量是否超过万分之一，分为大量元素和微量元素。大量元素主要是指：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
从作用看，C是最基本元素（原因见“生物大分子以碳链为骨架）
2.1.2 组成细胞的化合物可分为有机化合物和无机化合物
组成细胞的化合物分为无机化合物和有机化合物
无机化合物包括水和无机盐，其中水在生物体鲜重中含量最多
有机化合物包括糖类、脂质、核酸和蛋白质，其中蛋白质在有机化合物中是含量最多的
2.1.3 检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质（具体见实验部分）
实验原理：
Ⅰ、还原糖和斐林试剂（现配）在加热条件下生成砖红色沉淀。
Ⅱ、脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色；或可被苏丹Ⅳ染液染成红色。
Ⅲ、蛋白质和双缩脲试剂混合发生反应显紫色。
Ⅳ、碘液和淀粉混合变蓝色。
材料、仪器与用具
Ⅰ、苹果或梨匀浆，马铃薯匀浆，花生种子或花生种子匀浆，豆浆或鲜肝提取液。
Ⅱ、双面刀片，试管，试管夹，试管架，大小烧杯，小量筒，滴管，水浴锅，载玻片，盖玻片，毛笔，吸水纸，显微镜。
Ⅲ、斐林试剂（甲液：0.1g/mL的NaOH，乙液：0.05g/mL的CuSO4，甲乙液混合后现配现用），双缩脲试剂（A液：0.1g/mL的NaOH，B液0.01g/mL的CuSO4，A液和B液顺次加入使用），苏丹Ⅲ或Ⅳ染液，50%酒精。
§2.2 生命活动的主要承担者
2.2.1 组成蛋白质的氨基酸及其种类
组成蛋白质的氨基酸具有相似结构：一个氨基（－NH2）和一个羧基（－COOH）连接在同一个碳原子上
不同的氨基酸具有不同的R基，生物体内的氨基酸主要约20种
Eg：
根据人体能否自身合成，氨基酸可分为必需氨基酸和非必需氨基酸
2.2.2 蛋白质是由氨基酸连接而成具有一定空间结构的生物大分子
蛋白质的基本单位（或单体）是氨基酸
氨基酸通过脱水缩合形成肽键的方式连接成二肽，依次再形成三肽、四肽等多肽……
多肽通常呈链状，可折叠盘曲形成具有一定空间结构有生物活性的蛋白质
说明：每条多肽链至少含有一个游离氨基和一个游离羧基（至少是因为R基上也可能含有氨基或羧基）
说明：在一条肽链中有：
氨基酸数＝肽键数＋1
说明：如蛋白质由多条肽链构成，则：
氨基酸数＝肽键数＋肽链数
（上一个说明可看作是此说明的特例）
Eg:如人胰岛素由2条肽链构成，含有51个氨基酸，具有49个肽键；正常血红蛋白由4条肽链构成，含有574个氨基酸，具有570个肽键。
蛋白质的结构具有多样性，这是因为：构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列次序可以不同，多肽链折叠盘曲形成的空间结构也多种多样
2.2.3 蛋白质因结构的多样性而具有多种多样的功能
蛋白质具有多种功能，是生命活动的主要承担者
Eg：催化作用（有些蛋白质是生物催化剂——酶）； 结构功能（角蛋白等属于结构蛋白）；运输功能（血红蛋白可运输氧气，属于运输蛋白）；调节功能（有些可以调节机体生命活动的激素是蛋白质，如胰岛素）；免疫功能（抗体是蛋白质）。
蛋白质的生物活性依赖特定的空间结构。
变性会破坏蛋白质的空间结构，从而失去生物活性
Eg：高温、过酸过碱或重金属离子等可以使蛋白质的空间结构发生改变，这属于蛋白质的变性，通常剧烈的变性是难以逆转的。
蛋白质功能的多样性是由蛋白质结构的多样性所决定的
§2.3 遗传信息的携带者（更多详细内容参见必修二）
2.3.1 核酸是遗传信息的携带者
核酸可分为两种：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）
注意：病毒含有一种核酸（DNA或RNA），而细胞同时含有两种核酸（DNA和RNA）。
核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质合成中具有极其重要的作用
2.3.2 核酸在细胞中的分布——观察DNA和RNA在细胞中的分布
实验原理
Ⅰ、甲基绿和吡啰红与两种核酸的亲和力不同，RNA结合吡啰红显红色，DNA结合甲基绿显绿色。
Ⅱ、盐酸能改变膜的通透性，加速染色剂进入细胞；同时使染色体中DNA和蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
材料、仪器与用具
Ⅰ、人口腔上皮细胞
Ⅱ、烧杯，小烧杯，温度计，滴管，消毒牙签，载玻片，盖玻片，铁架台，石棉网，火柴，酒精灯，吸水纸，显微镜
Ⅲ、质量分数0.9%的NaCl溶液，8%的盐酸，吡啰红甲基绿染色剂（现配现用），蒸馏水
实验结果
细胞核主要呈现绿色，细胞质主要呈现红色。说明DNA主要位于细胞核（线粒体和叶绿体也有少量DNA），RNA主要位于细胞质。
2.3.3 核酸的结构——核酸是由核苷酸连接而成的长链
构成核酸的基本单位（或单体）是核苷酸
Ⅰ、核苷酸可水解成一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸
Ⅱ、核糖核酸的单体是核糖核苷酸，其五碳糖为核糖。依据碱基不同，核糖核苷酸可分四种，分别是腺嘌呤核糖核苷酸（碱基A）、鸟嘌呤核糖核苷酸（碱基G）、胞嘧啶核糖核苷酸（碱基C）和尿嘧啶核糖核苷酸（碱基U）。
Ⅲ、脱氧核糖核酸的单体是脱氧核苷酸，其五碳糖为脱氧核糖。依据碱基不同，脱氧核苷酸可分四种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸（碱基A）、鸟嘌呤脱氧核苷酸（碱基G）、胞嘧啶脱氧核苷酸（碱基C）和胸腺嘧啶脱氧核苷酸（碱基T）。
核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成核苷酸链
RNA通常是单链。DNA通常由双链形成双螺旋结构
§2.4 细胞中的糖类和脂肪
2.4.1 细胞中的糖类是主要的能源物质
糖类可分为还原糖和非还原糖；也可依据水解情况分为单糖、二糖和多糖
Eg：葡萄糖、果糖等单糖以及麦芽糖都属于还原糖。
Ⅰ、单糖不能再被水解。其中核糖、脱氧核糖和葡萄糖极其重要。只有单糖才能被直接吸收利用
说明：核糖和脱氧核糖参与构成RNA和DNA，葡萄糖是最常利用的呼吸作用底物。
Ⅱ、二糖由两分子单糖缩合而成，常见的二糖包括乳糖、蔗糖和麦芽糖等
Eg：乳糖＝葡萄糖＋半乳糖；蔗糖＝葡萄糖＋果糖；麦芽糖＝葡萄糖＋葡萄糖
Ⅲ、纤维素、淀粉和糖原（肝糖原和肌糖原）等多糖的单体都是葡萄糖
糖类是主要的能源物质；纤维素是植物细胞壁的成分，还具有支持、保护作用
2.4.2 细胞中的脂质可分为脂肪、类脂（如磷脂）和固醇等
细胞中的脂质包括脂肪、磷脂和固醇
Ⅰ、脂肪是主要的储能物质（因为单位质量的脂肪氧化分解释放的能量比糖类多），还具有保温、缓冲和减压等作用
Ⅱ、磷脂是细胞膜和细胞器膜的重要成分
注意：磷脂（有胆碱因而）含有N元素。
Ⅲ、固醇包括胆固醇、性激素和维生素D等
①胆固醇是细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。
②性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成。
③维生素D能促进人和动物肠道对Ca和P的吸收。
2.4.3 生物大分子以碳链为骨架
生物大分子都是由单体经脱水缩合形成的多聚体
多糖、蛋白质和核酸等生物大分子都是由单体聚合而成的多聚体，每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。正是由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用，所以碳是生命的核心元素
§2.5 细胞中的无机物
2.5.1 没有水就没有生命
细胞中的水可分为自由水（游离形式存在自由流动）和结合水（与细胞内其他物质结合）
自由水的功能和新陈代谢密切相关，代谢强时，自由水/结合水的比值高
Ⅰ、良好的溶剂
Ⅱ、参与重要的生物化学反应
Ⅲ、多细胞生物的绝大多数细胞生存在以水为基础的液体环境中
Ⅳ、运输营养物质和代谢废物
结合水是细胞结构的重要组成部分。结合水丢失意味着细胞结构的破坏，会导致细胞死亡
Eg：生长旺盛的植株比种子的自由水含量高，其新陈代谢也更加旺盛；而种子的结合水含量比生长旺盛的植株高，其抗性（抵抗逆境，如干旱等）则更强。
2.5.2 细胞中的无机盐主要以离子形式存在，对维持机体正常生命活动有重要作用
细胞中的无机盐主要以离子形式存在
生物体内无机盐具有重要的作用：
Ⅰ、维持细胞和生物体的生命活动
Eg：缺Ca引起肌肉抽搐，血钙过高会导致肌无力。
Ⅱ、维持酸碱平衡（必修三学习）
Ⅲ、维持渗透压平衡等（必修三学习）
Chap3 细胞的基本结构
§3.1 细胞膜——系统的边界
3.1.1 细胞膜主要由脂质和蛋白质构成
体验细胞膜的制备方法
Ⅰ、植物细胞有细胞壁→选择动物细胞
Ⅱ、动物细胞内部有各种膜包被的细胞器，不易和细胞膜相区分→选择失去各种细胞器的哺乳动物成熟红细胞
Ⅲ、将人成熟红细胞置于清水中吸水涨破，释放细胞内容物得到细胞膜
细胞膜主要由脂质（其中以磷脂为主）和蛋白质构成，还含有少量糖类
功能越复杂的膜，其蛋白质的种类和数量越多
说明：蛋白质是生命活动的主要承担者，膜的功能越多，膜上蛋白质的种类就越多。
3.1.2 细胞膜具有多种多样的功能
将细胞与外界环境分开
控制物质进出细胞
进行细胞间的信息交流
Eg：精子和卵细胞的结合；靶细胞膜上的受体结合其他细胞分泌的激素；植物细胞中的胞间连丝。以上过程或结构均涉及细胞膜执行细胞间的信息交流功能。
3.1.3 植物细胞的细胞膜外还有一层细胞壁
植物细胞和大多数原核细胞在细胞膜外还有一层细胞壁
植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成
说明：细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，而不是纤维素和果胶。
植物细胞壁主要具有支持和保护作用
§3.2 细胞器——系统内的分工协作
3.2.1 分离各种细胞器的方法——差速离心法
差速离心法
当细胞器的密度比周围介质大时，大小、形状不同的颗粒在离心作用下以不同速率向离心管底部运动。从而实现细胞器的分离。
3.2.2 细胞器之间的分工
线粒体
Ⅰ、线粒体的结构模式图：
Ⅱ、线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所
叶绿体
Ⅰ、叶绿体结构模式图：
Ⅱ、叶绿体是光合作用的场所
内质网
Ⅰ、内质网是由单层膜围成的不规则网状结构
Ⅱ、可分为粗面内质网（附着大量核糖体）和滑面内质网（极少附着核糖体）
Ⅲ、内质网是蛋白质合成（实际上是粗面内质网上的核糖体执行肽链合成的功能）和加工的场所；也是脂质合成的车间
Eg：性激素在内质网上合成。
高尔基体
Ⅰ、高尔基体是由单层膜构成的扁平囊状和囊泡状结构
Ⅱ、高尔基体主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装和发送，是细胞内物质运输的枢纽
Eg：膜蛋白、分泌蛋白以及溶酶体中的酶等都要在高尔基体中进行分选和发送。
说明：在植物细胞中，高尔基体与细胞壁的形成有关（为应付会考而补充此内容）。
核糖体
Ⅰ、核糖体由RNA（rRNA）和蛋白质构成，不具有膜结构
Ⅱ、核糖体是蛋白质合成（生成肽键）的场所
液泡
Ⅰ、液泡是由单层膜构成的泡状结构，一般认为只存在于植物细胞中
Ⅱ、液泡内含有细胞液，可以调节植物细胞内的环境；充盈的液泡还可以使植物坚挺
Eg：紫色洋葱鳞茎外表皮因含有紫色的色素而呈现紫色。
中心体
Ⅰ、中心体由两组互相垂直的中心粒构成，无膜包被
Ⅱ、中心体主要存在于动物细胞中，也存在于低等植物（如团藻等）细胞中
Ⅲ、一般认为中心体与细胞分裂时纺锤体的形成有关
溶酶体
Ⅰ、溶酶体具有单层膜结构
Ⅱ、溶酶体中含消化酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死入侵细胞的病毒或病菌
3.2.3 细胞器之间的协调配合
Eg：分泌蛋白的合成、加工、运输与分泌
①（内质网上的）核糖体合成分泌蛋白；
②内质网对分泌蛋白进行初步加工，高尔基体对分泌蛋白进行深加工和分选；
③高尔基体包裹分泌蛋白以囊泡的形式与细胞膜融合，将分泌蛋白分泌出去。
④各细胞器执行功能所需的能量主要由线粒体提供。
说明：分泌蛋白是指分泌到细胞外发挥作用的蛋白质，如胰岛素、抗体等。
3.2.4 细胞的生物膜系统
细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同组成细胞的生物膜系统
注意：生物膜≠生物膜系统。
生物膜系统在结构上相互联系
Eg：内质网膜内连核膜，外连细胞膜。
生物膜系统在功能上紧密联系
Eg：分泌蛋白的加工、运输和分泌。
生物膜系统的功能
Ⅰ、细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外界环境进行物质交换、能量转换和信息传递的过程中起决定性作用
Ⅱ、许多重要的化学反应都在生物膜上进行，广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点
Ⅲ、细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使得细胞内能够同时进行多种化学反应而不互相干扰，保证了细胞生命活动有序高效地进行
3.2.5 用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
实验原理
Ⅰ、叶绿体呈绿色，可在显微镜下直接观察其形态和分布
Ⅱ、线粒体无色，活体的线粒体可被健那绿染液染成蓝绿色（死的不可以染色），在高倍显微镜下进行观察
仪器与用具
Ⅰ、新鲜的藓类叶（或菠菜叶等，菠菜叶需要用镊子撕取稍带叶肉的下表皮）
Ⅱ、健那绿染液
Ⅲ、显微镜，载玻片，盖玻片，滴管，镊子，消毒牙签（取人口腔上皮细胞用）
3.2.6 细胞质基质是细胞代谢的主要场所
细胞质基质呈现胶体状态，含有各种离子和组成细胞的各种化合物
细胞质基质中含有细胞骨架，可以维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序
细胞质基质是细胞进行代谢活动的主要场所
3.2.7 动植物细胞亚显微结构的比较
动物细胞不含有叶绿体、液泡和细胞壁，通常含有中心体
植物细胞通常含有细胞壁、叶绿体和中央大液泡；一般不含有中心体
注意：植物只有绿色组织部分含叶绿体。
注意：只有成熟的植物细胞才含有中央大液泡。
Eg：植物的根尖分生区细胞不含有叶绿体也不含有中央大液泡。
注意：低等植物细胞含有中心体。
Eg：水棉、衣藻等低等植物细胞中含有中心体。
§3.3 细胞核——系统的控制中心
3.3.1 细胞核是遗传和代谢的控制中心
细胞核是遗传信息库；是细胞代谢与遗传的控制中心
3.3.2 细胞核由核膜、核仁、染色质（染色体）等结构组成
注：染色质在细胞分裂过程中螺旋化成为染色体。染色质和染色体是同一种物质在不同时期（分裂期——染色体；非分裂期——染色质）的两种形态。
Chap4 细胞的物质输入和输出
§4.1 物质跨膜运输的实例
4.1.1 渗透作用——水分子通过半透膜的扩散
渗透作用是指溶剂分子（一般指水）从低浓度一侧向高浓度一侧的扩散
渗透作用的发生需要两个条件：
①半透膜；②半透膜两侧存在浓度差
4.1.2 细胞主要依靠渗透主要进行吸水和失水
动物细胞依靠渗透作用吸水和失水
Eg：红细胞膜相当于一层半透膜，当红细胞处于清水（低渗溶液）中时，水分从清水渗入红细胞内；当其处于浓盐水（高渗溶液）中时，水分从红细胞渗入高渗溶液；当其处于0.9%NaCl溶液（即生理盐水，等渗溶液）中时，水分子进出红细胞达到平衡。
成熟植物细胞主要依赖渗透作用吸水和失水
Ⅰ、成熟植物细胞与外界溶液可构成渗透系统，这是因为：原生质层具有选择透过性，相当于半透膜；若细胞液和外界溶液之间存在浓度差，则构成渗透系统。
Ⅱ、①当C外界溶液＜C细胞液，则外界溶液AA细胞液，植物细胞吸水；
②当C外界溶液＞C细胞液，则外界溶液AA细胞液，植物细胞失水;
③当C外界溶液=C细胞液，没有水分的净移动，水分子进出细胞达到平衡。
注意：植物未成熟细胞如根尖分生区细胞吸水的方式不是以渗透作用为主。
4.1.3 探究实验——植物细胞的吸水和失水
实验原理
Ⅰ、成熟植物细胞主要依赖渗透作用吸水和失水
Ⅱ、细胞壁具有全透性且无伸缩性，植物细胞吸水和失水时形态几乎没有变化；
Ⅲ、原生质层具有选择透过性和伸缩性，当植物细胞失水导致细胞液减少时，原生质层随之收缩，从而导致原生质层和细胞壁分离，即质壁分离。
当质壁分离的成熟植物细胞处于清水中时，植物细胞吸水，细胞液增加，原生质层随之增大，质壁分离复原
Ⅳ、紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的中央液泡中含有紫色色素（内表皮没有色素观察起来不明显），可根据中央液泡大小和液泡中紫色的深浅判断植物细胞的吸水和失水
材料仪器和用具：
Ⅰ、紫色的洋葱鳞片叶
Ⅱ、刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜
Ⅲ、质量分数0.3g/mL的蔗糖，清水
4.1.4 物质跨膜运输的其它实例
细胞吸水或失水时，水分子是顺相对含量的梯度跨膜运输的（低浓度一侧的水分子相对含量多，而高浓度一侧的水分子相对含量少）
生物体可以逆浓度梯度进行物质的跨膜运输
Eg：水稻体内有高浓度的Si，但仍可以从外界环境中吸收Si，即使外界环境中的Si浓度很低。海带则可以从海水中不断地吸收I－，最终导致海带中含有比海水浓度高得多的I－。
§4.2 生物膜的流动镶嵌模型
4.2.1 对生物膜结构的探索历程
（19世纪末）凡是可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞 膜由脂质构成。
（20世纪初）从红细胞中分离得到膜，分析 膜的主要成分是脂质和蛋白质
（1925年）单分子层脂质（磷脂）的面积为红细胞表面积的2倍 细胞中的磷脂排列成两层。
说明：磷脂分子可分为疏水性的尾部和亲水性的头部。
提出问题：蛋白质和脂质的位置关系如何？（20世纪40年代）推测脂质两边各覆盖着蛋白质；（1959年）电镜下观察到细胞膜有暗－明－暗三层结构 生物膜是由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成。
静态的细胞模型如何解释细胞的生长等变化？（1970年）荧光标记的人鼠细胞融合实验说明了细胞膜具有流动性。
提出新的模型：现在人们普遍接受的细胞膜结构模型是流动镶嵌模型。
4.2.2 流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层构成膜的基本支架，具有流动性
蛋白质分子镶嵌或贯穿磷脂双分子层，大多数蛋白质分子可以运动
注：膜的功能主要取决于膜上蛋白质的种类和数量。
细胞膜上的一些蛋白和糖类结合形成糖蛋白，叫做糖被，糖蛋白具有润滑、保护和细胞表面的识别作用。细胞膜表面还含有糖类和脂质分子结合成的糖脂
1111
注意：膜的结构具有不对称性，细胞膜上的糖蛋白只朝向细胞外，细胞器膜上的糖蛋白只朝向细胞器内。
§4.3 物质跨膜运输方式
4.3.1 被动运输是顺浓度梯度的运输
物质顺浓度梯度的扩散统称为被动运输。被动运输可分为自由扩散和协助扩散
物质通过简单的扩散作用（顺浓度梯度）进出细胞，叫做自由扩散
Eg：H2O、O2、CO2、甘油、酒精、苯等可以自由扩散进出细胞。
注意：自由扩散时，被扩散的物质（主要是是脂溶性物质）通过溶解于磷脂双分子层中进行自由扩散。磷脂双分子层对于离子(哪怕是最小的离子H＋)是高度不通透的。
进出细胞的物质借助载体蛋白质的（顺浓度梯度）扩散，叫做协助扩散
Eg：多数情况下，葡萄糖和大部分氨基酸通过协助扩散进入组织细胞（也有不少例外）。
说明：当顺浓度梯度进行被动运输的物质不能自由穿过磷脂双分子层时，则采用协助扩散。
4.3.2 主动运输可以逆浓度梯度进行
物质逆浓度梯度运输，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，这种跨膜运输方式叫做主动运输
Eg:：人细胞内K＋浓度高于周围环境，Na＋浓度低于周围环境，但是细胞仍然从周围环境中主动吸收K＋并主动排出Na＋。
注意：小分子或离子逆浓度梯度运输必然需要消耗能量，也一定采用主动运输。
4.3.3 胞吞与胞吐是大分子物质的进出细胞的方式
当细胞摄取大分子时，大分子首先附着在细胞膜表面，这部分膜内陷形成小泡包围着大分子，然后小泡从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部，这种运输方式叫做胞吞
细胞外排的大分子（如分泌蛋白），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，这种现象叫做胞吐
注意：胞吞和胞吐过程中被运输的物质均没有穿越膜，且胞吞胞吐都需要消耗能量。
Chap5 细胞的能量供应和利用
§5.1 降低反应活化能的酶
5.1.1 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
实验原理
Fe3＋能催化过氧化氢的分解，新鲜肝脏中则含有过氧化氢酶。经测算，每滴FeCl3溶液（质量分数3.5%）中的Fe3＋数，大约是每滴肝脏研磨液（质量分数20%）中过氧化氢酶分子的25万倍。
材料、仪器与用具
Ⅰ、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液
Ⅱ、量筒、试管、滴管、试管架，卫生香，火柴，酒精灯，试管夹，大烧杯，三脚架，石棉网，温度计
Ⅲ、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%的FeCl3溶液
实验结果
1号试管（常温无处理）几乎没有气泡产生。2号试管（酒精灯加热）缓慢产生少量小气泡。3号试管（加FeCl3溶液）较快地产生较多的小气泡，带火星的卫生香复燃。4号试管（加肝脏研磨液）快速地产生很多的大气泡，带火星的卫生香复燃极其猛烈。
5.1.2 酶能显著降低反应的活化能
5.1.1的实验说明酶（过氧化氢酶）比无机催化剂（Fe3＋）具有更高的催化效率
酶能比无机催化剂催化效率更高，是因为酶能更显著地降低反应的活化能
说明：活化能是指分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
Eg：无机催化剂和酶对反应影响的比较如下图所示
注意：酶只能降低反应所需的活化能，而不能为反应提供能量；也不能改变最终的化学反应平衡状态。
5.1.3 酶是生物体产生具有催化作用的有机物
酶是活细胞产生的，能够起生物催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少部分酶是RNA
5.1.4 酶具有高效性、专一性和作用条件温和等特性
酶具有高效性
与无机催化剂相比，酶能更显著地降低反应的活化能（而不是提供能量）。
酶具有专一性
一种酶只能催化一种或一类化合物的反应（类似一把钥匙开一把锁）。
酶的作用条件温和
Ⅰ、在适宜的条件下，酶活性最强。
Eg：最适pH或最适温度（如下图所示）时酶的活性最高。
说明：最适pH或最适温度从数学上讲就是曲线的峰值。
Ⅱ、高温、过酸或过碱等会破坏酶的空间结构，导致酶变性失去活性，且难以恢复。
Ⅲ、低温不破坏酶的空间结构，只抑制酶的活性（抑制酶活性的说法有问题，目前我们将就着还这样用）；升高温度后活性可以恢复。
5.1.5 探究温度或pH为酶活性的影响
实验分析：
Ⅰ、实验的选择
①可以选择淀粉酶促进淀粉分解的实验来探究温度对酶活性的影响（因为碘和强碱可发生反应，此实验不适宜探究pH对酶活性的影响）。
②可以选择过氧化氢酶促进过氧化氢的分解实验来探究pH对酶活性的影响（因为温度对过氧化氢的分解影响很大，此实验不适宜探究温度对酶活性的影响）。
Ⅱ、自变量的控制
设置自变量梯度。
Eg：如探究温度对酶活性的影响，可以设置0℃、20℃、40℃、60℃、80℃共5个温度梯度。
Ⅲ、无关变量的控制
每组实验中除自变量的差异外，应保持无关变量处于适宜且相同的状态。
Eg：如探究温度对酶活性影响时，应保证反应在适宜的pH和温度条件下进行，每个实验组所加的试剂种类和试剂的量都相等。
Ⅳ、因变量检测指标的选择
因变量的检测指标要具体，能够反映或说明需要探究的问题。
Eg：用淀粉酶促进淀粉分解的实验来研究温度对酶活性的影响时，一般不选还原糖作为因变量观测指标，因为还原糖鉴定的过程中，需要加热（这就可能改变自变量）。通常会用碘液来检测淀粉的分解情况。
§5.2 细胞的能量通货——ATP
5.2.1 ATP分子的结构
ATP是三磷酸腺苷的英语缩写
ATP含有（2个）高能磷酸键
说明：有些磷酸键在水解时会释放大量能量，因此叫做高能磷酸键（高能磷酸键的提法有问题，但是题目中还经常这样讲）。
5.2.2 ATP和ADP可以相互转化
ATP中远离腺苷的高能磷酸键特别容易水解和重新生成
Ⅰ、利用ADP合成ATP时需要消耗能量
ADP＋Pi＋能量AAATP
Ⅱ、利用ATP分解产生ADP时会释放能量
ATPAAADP＋Pi＋能量
5.2.3 ATP是生物体的直接能源物质
ATP分解时释放的能量可用于推动吸能反应的进行，生物体内绝大多数吸能反应都和ATP的分解相耦联。因此ATP是生物体的直接能源物质
ATP在生物体内的含量较少且相对稳定，生物体通过调节ATP更新速率来控制能量的释放
5.2.4 生物体通过光合作用和细胞呼吸生成ATP
生物体内合成ATP所需的能量来自光合作用或呼吸作用
ADP＋Pi＋（由光合作用或细胞呼吸提供）能量AAATP
§5.3 ATP的主要来源——细胞呼吸
5.3.1 细胞呼吸与燃烧是有区别的
燃烧时，将有机物中的能量在短时间内集中释放，这会灼伤生物体
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并推动AT P生成的过程。细胞呼吸释放能量是在相对温和的条件下进行的；释放能量是分步进行的；且释放的部分能量会储存在ATP中
5.3.2 细胞呼吸的方式——探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验原理
Ⅰ、酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下均可以进行细胞呼吸
Ⅱ、二氧化碳及其量的检测：
①澄清石灰水:根据产生碳酸钙沉淀的多少判断二氧化碳的产生量
②溴麝香草酚蓝:其由蓝变绿再变黄所经历的时间越短，则二氧化碳的产生量越多
Ⅲ、酒精的检测：可用酸性的重铬酸钾进行检验（由橙色变成灰绿色）
材料、仪器与用具
Ⅰ、新鲜酵母（或干酵母），质量分数为5%的葡萄糖溶液
Ⅱ、玻璃棒，玻璃导管，试管夹，研钵，烧杯，量筒，500mL广口瓶或锥形瓶，胶塞，滴管
Ⅲ、质量分数10%的NaOH，澄清的石灰水，酸性重铬酸钾溶液，色拉油，溴麝香草酚蓝
实验装置
说明：在装置二的酵母菌培养液表面加一层色拉油可起到阻止空气进入的作用。
5.3.3 有氧呼吸可将有机物彻底氧化分解，并释放大量能量，生成较多的ATP
真核生物有氧呼吸的主要场所是线粒体
（复习有关线粒体的知识）
有氧呼吸可以人为划分为三个阶段
Ⅰ、第一阶段发生在细胞质基质中，反应方程式如下：
C6H12O6AA2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋能量(少)
Ⅱ、第二阶段发生在线粒体基质中，反应方程式如下：
2C3H4O3＋6H2OAA6CO2＋20[H]＋能量(少)
Ⅲ、第三阶段发生在线粒体内膜，反应方程式如下：
24[H]＋6O2AA12H2O＋能量(多)
Ⅳ、总反应方程式：
C6H12O6＋6H2O＋6﹡O2
AA6CO2＋12H2﹡O＋能量
说明：[H]是指还原态氢，有氧呼吸中的[H]包括了NADH＋H＋和FADH2（不要求记忆）。
有氧呼吸时释放的能量中约40%将会暂时储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失
5.3.4 无氧呼吸能将有机物不彻底的氧化分解，并释放少量能量，生成少量ATP
无氧呼吸发生在细胞质基质
无氧呼吸可以人为划分为两个阶段
Ⅰ、第一阶段和有氧呼吸第一阶段相同
Ⅱ、第二阶段发生在细胞质基质中，丙酮酸转变为酒精或乳酸
2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]
AA2C2H5OH＋2CO2＋能量(少)
或
2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]
AA2C3H6O3(乳酸) ＋能量(少)
注：无氧呼吸第二阶段生成的能量较少，不足以推动ATP的生成，只有第一阶段释放的能量推动生成少量ATP。
Ⅲ、总反应方程式：
C6H12O6AA2C2H5OH＋2CO2＋能量(少)
——发生在植物细胞中
或
C6H12O6AA2C3H6O3(乳酸)+能量(少)
——通常发生在动物细胞，部分植物组织也可以
5.3.5 衡量呼吸作用的指标
可用单位时间内有机物的消耗量来衡量呼吸作用强度
可用单位时间内CO2的产生量来衡量呼吸作用强度
如果只进行有氧呼吸，也可用单位时间内O2的消耗量来衡量呼吸作用强度
5.3.6 细胞呼吸原理的应用
Eg：①包扎用的创可贴或纱布是透气的——有利于有氧呼吸，抑制无氧呼吸；
②及时松土防止土壤板结——防止无氧呼吸，促进有氧呼吸；
③稻田定期排水——防止无氧呼吸积累酒精对植物造成伤害；
④伤口深时，需要注射破伤风抗毒素——破伤风杆菌进行无氧呼吸，可在深伤口中繁殖，导致破伤风；
⑤粮食储存时要求低氧（注意不是无氧）、低温、低湿度——降低呼吸强度，减少有机物的消耗；
⑥果蔬储存时要求低氧、低温、适宜的湿度——降低呼吸强度的同时保证产品品质。
§5.4 能量之源——光与光合作用
5.4.1 叶绿体中色素的提取与分离
实验原理
Ⅰ、绿叶中的色素溶于无水乙醇，，可用无水乙醇提取绿叶中的色素
Ⅱ、绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的在滤纸上扩散得快，溶解度小的在滤纸上扩散得慢
Ⅲ、叶绿素提取后易被破坏，可加入CaCO3保护叶绿体中的色素
材料、仪器与用具
Ⅰ、新鲜的绿叶
Ⅱ、干燥的定性滤纸，试管，试管架，棉塞，研钵，玻璃漏斗，尼龙布（或纱布），毛细吸管，剪刀，药勺，量筒，天平。
Ⅲ、无水乙醇，层析液，二氧化硅和碳酸钙。
实验结果
5.4.2 捕获光能的色素位于类囊体的薄膜上
捕获光能的色素包括叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素
叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）主要吸收蓝紫光
捕获光能的色素位于类囊体的薄膜上
5.4.3 光合作用的探究历程
普里斯特利：植物能更新空气
英格豪斯：植物在有光条件下才更新空气
梅耶：光合作用的实质是光能转变成化学能并储存起来
萨克斯的实验——研究光合作用的产物
Ⅰ、材料及预处理：天竺葵的绿叶在暗处放置一段时间（饥饿处理消耗掉其中的淀粉）
Ⅱ、实验处理及结果：
遮光处理AAAAAAAA 不产生淀粉
曝光处理AAAAAAAA 产生淀粉
Ⅲ、实验结论：光合作用的产物是淀粉。
恩格尔曼的实验
Ⅰ、实验一：
黑暗条件下用极细光束照射水绵（具有带状叶绿体），好氧细菌分布在叶绿体被光照射的部分。完全曝光后，好氧细菌在叶绿体周围均匀分布。这个实验说了叶绿体是光合作用的部位。
实验二：
好氧细胞主要分布在蓝紫光和红光照射部位，说明光合作用主要吸收红光和蓝紫光。
鲁宾和卡门的实验——研究光合作用产物氧气的来源
Ⅰ、实验方法：同位素标记法
Ⅱ、实验处理及结果
第一组H218O＋CO2AAAAAA 产物氧气全部被18O标记
第二组H2O＋C18O2AAAAAA 开始阶段的产物氧气中不含18O标记
Ⅲ、实验结论：光合作用的产物氧气来自于原料水
卡尔文——研究有机物是怎样合成的
二氧化碳转变为有机物的过程（暗反应或碳反应）称为卡尔文循环
5.4.4 光合作用可分为光反应和碳反应两个阶段
光合作用分为两个阶段：光反应阶段和暗反应（叫“碳反应”更标准） 阶段
光反应阶段发生在类囊体薄膜上，其主要变化是叶绿体中的色素吸收光能，然后将吸收的能量用于推动水的光解和ATP的合成
Ⅰ、物质变化：
①水的光解
——H2OAAAA O2＋[H]（或NADPH）；
②ATP的合成
——ADP＋Pi＋能量AAATP
Ⅱ、能量变化：光能转变为ATP和[H]中不稳定的化学能暂时储存起来
注意：类囊体结构的完整性是进行光反应的前提。
暗反应阶段发生在叶绿体基质，其主要变化是利用光反应产生的ATP和[H]，将CO2转变成糖类
Ⅰ、物质变化：
①CO2的固定
——CO2＋C5AA2C3；
②C3的还原
——C3＋ATP＋[H] AAC5＋（CH2O）
Ⅱ、能量变化：不稳定的化学能转变成（CH2O）中稳定的化学能储存起来
注意：糖类只能写成（CH2O），而不能写成CH2O；还原氢要写成[H]，而不能写成H。
光合作用的总反应方程式
H2O＋CO2AAAAAAAAAA O2＋（CH2O）
5.4.5 探究——光照强度对光合作用的影响（非考纲要求实验，但有点重要）
实验原理
Ⅰ、光合作用强度可用单位时间内通过光合作用制造的氧气的量来表示
Ⅱ、氧气在水中的溶解度小（本实验中可忽略），二氧化碳在水中的溶解度较大。绿色植物叶肉细胞间隙含有空气，故其能漂浮在水面上；当把叶肉细胞间隙的气体抽去后，叶片下沉；植物光合作用释放氧气充满叶肉细胞间隙后，叶片又上浮
Ⅲ、光照强度可以用不同功率的光源或相同功率的光源在不同的距离来控制
材料、仪器与用具
Ⅰ、绿色的嫩叶
Ⅱ、打孔器，注射器，台灯，40W灯泡，100W灯泡，烧杯
5.4.6 光照、[CO2]和温度等环境因素会影响光合作用
光照（包括光照强度和光质等）通过影响光反应来影响光合作用
Eg:：有光照条件下才能进行光合作用，黑暗时只进行细胞呼吸。光照强度、光的颜色（波长）等都对光合作用强度有所影响。
二氧化碳做为暗反应的原料，通过影响暗反应来影响光合作用
Eg：夏季晴朗的中午，一些植物会由于光照强、温度高而关闭气孔，从而导致二氧化碳的供应减少，光合作用速率下降。这种情况被称为光合作用的午休。
温度通过影响光合作用（主要是暗反应）相关酶活性来影响光合作用
5.4.7 衡量光合作用强度的指标
真正光合作用速率（总光合作用速率）
真正光合作用速率（总光合作用速率）可以用叶绿体在单位时间内制造的糖类的量来表示，也可用叶绿体单位时间内产生的氧气的量或消耗的二氧化碳的量来表示。
表观光合作用速率（净光合作用速率）
植物细胞通过叶绿体制造的糖类，一部分被线粒体通过细胞呼吸被消耗，剩余部分才能积累在细胞中。植物细胞在单位时间内积累的糖类的量叫做表观光合作用强度（净光合作用速率）。表观光合作用强度也可用植物细胞在单位时间内氧气的释放量或二氧化碳的吸收量来表示。
特别提示：区分总光合速率和净光合速率是高中解决光合作用相关计算题的基础。
5.4.8 化能合成作用
利用无机物氧化释放的能量推动有机物的合成，这种合成作用叫做化能合成作用
Eg：硝化细菌利用NH3转化成HNO2和HNO3释放的能量推动有机物的合成。
Chap6 细胞的生命历程
§6.1 细胞的增殖
6.1.1 实验——细胞大小和物质运输的关系
实验原理
Ⅰ、含酚酞的琼脂块AA紫红色
Ⅱ、氢氧化钠在琼脂块中扩散速率相同
Ⅲ、在一定时间内，NaOH扩散的体积和琼脂块的总体积的比值可以代表扩散的效率
材料、仪器与用具
Ⅰ、含酚酞的琼脂块
Ⅱ、毫米尺，塑料勺，塑料刀，餐巾纸，防护手套，烧杯
Ⅲ、质量分数0.1%的NaOH
实验的理论分析
若实验用琼脂块为球体，半径为R，一定时间内扩散的深度为D，则：
扩散效率＝［πR3－π（R－D）3］／πR3
——其中D为定值，R为变量
半径越大，扩散效率越小
说明：一般可用表面积/体积之比（也叫相对表面积）近似反映扩散效率的大小。
6.1.2 细胞的生长——细胞不能无限增大
细胞体积增大时，细胞表面积/体积减小，相对表面积减少，导致物质运输速率下降，限制了细胞的长大
细胞太大时，细胞核变化较小，其做为控制中心的“负担”就会过重
6.1.3 细胞通过分裂进行增殖
真核细胞能通过有丝分裂、减数分裂和无丝分裂增加细胞的数目
原核生物可以通过二分裂的方式增加个体数目
6.1.4 有关染色体的相关知识 （必须学习）
染色体
Ⅰ、染色体是细胞核内的染色质经高度螺旋化形成的线状或棒状的结构
Ⅱ、细胞核内有多条染色体，每条染色体上都有且只有一个缢缩的着丝点（粒）部位，可以通过计数细胞核内着丝点（粒）的数目进行染色体计数
说明：人们根据染色体的长度和染色体上着丝点（粒）的位置，可以将染色体分类或编号。通常情况下每种生物的细胞核中，染色体的数目是相对恒定的，如正常人的体细胞中都含有46条染色体；果蝇体细胞含有8条染色体等等。大多数生物的体细胞中染色体是成对存在的，体细胞中染色体数目是生殖细胞中染色体数目的2倍，如人类的精子或卵细胞均含有23条染色体；而果蝇的配子中含有4条染色体。
染色体、染色单体和DNA的数量关系
Ⅰ、计数染色体的数目要看着丝点（粒）的数目
Ⅱ、计数DNA分子要看棒状的数目
Ⅲ、着丝点（粒）连接了两个棒状时有染色单体，着丝点（粒）只连接一个棒状时无染色单体
6.1.5 有丝分裂
细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次细胞分裂结束开始（起点）到下一次细胞分裂结束（终点）为止，称为一个细胞周期
Eg：人体的红细胞不具有细胞周期。
细胞周期＝分裂间期＋分裂期（有丝分裂），其中间期持续时间远大于分裂期
Ⅰ、间期：进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为细胞分裂的物质准备阶段
Ⅱ、有丝分裂是一种以纺锤体和染色体出现、子染色体平均分配为特征的细胞分裂方式。有丝分裂多发生在体细胞中，体细胞通过有丝分裂产生体细胞是多细胞生物体增加细胞数目的主要方式。通过有丝分裂产生的子细胞和亲代细胞的遗传组成保持一致
植物细胞有丝分裂过程（见下图示）
有丝分裂过程可人为划分为4个阶段：
①前期：染色质螺旋化形成染色体，两极发出纺锤丝形成纺锤体，核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。
②中期：染色体的着丝点（粒）并排在细胞中央的赤道板，染色体形态稳定数目清晰（是计数最佳时期）。
③后期：着丝点（粒）分裂，姐妹染色单体分离后成为单独的染色体，然后在纺锤丝的牵引下分别移向细胞两极。
④末期：染色体解螺旋形成染色质，纺锤体消失，核仁逐渐重建，核膜逐渐形成。赤道板位置出现细胞板，然后向四周扩散形成细胞壁。
动物细胞有丝分裂过程（只涉及与植物不同的部分，相同部分略）
Ⅰ、间期：完成中心粒的倍增
Ⅱ、分裂期：
①前期：由两组中心粒发出星射线形成纺锤体。
②末期：赤道板位置不产生细胞板，通过缢裂的方式将细胞一分为二。
6.1.6 无丝分裂
无丝分裂时，核先延长并缢裂成两个细胞核，接着从细胞中部缢裂形成两个子细胞。分裂过程中无纺锤丝和染色体的变化
Eg：蛙红细胞的无丝分裂；人肌肉组织受损后也可快速进行无丝分裂。
6.1.7 观察植物根尖分生区细胞的有丝分裂
实验原理
Ⅰ、高等植物根尖、芽尖等分生区部位的细胞能进行旺盛的有丝分裂
Ⅱ、染色体可以被碱性染料（龙胆紫、醋酸洋红或改良苯酚品红）染色。通过观察染色的染色体（或染色质）的存在状态，可以判断细胞所处的有丝分裂的时期
材料、仪器与用具
Ⅰ、洋葱
Ⅱ、显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，剪子，镊子，滴管
Ⅲ、质量分数15%的盐酸，体积分数95%的酒精，质量分数0.01%的龙胆紫溶液，洋葱根尖细胞有丝分裂固定装片
实验步骤
Ⅰ、培养洋葱根尖
Ⅱ、装片制作：解离→漂洗→染色→制片
步骤 目的
解离 使组织中的细胞分散开来
漂洗 防止过度解离
染色 使染色质（体）着色
制片 需按压使细胞分散开以利于观察
Ⅲ、显微镜观察：先低倍镜观察→再高倍镜观察
实验结果及分析
根据染色体（染色质）的存在状态可以判断细胞分裂所处的时期。统计多个视野中处于不同时期的细胞所占的比例，可以判断有丝分裂各时期持续时间的相对长度。
§6.2 细胞的分化
6.2.1 细胞的分化及其意义
在个体发育过程中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构、生理功能上发生稳定性差异的过程叫做细胞分化
Eg：①胚胎发育过程中从受精卵分化出心肌细胞和神经细胞等。
②造血干细胞分化为各种各样的血细胞。
③植物细胞质壁分离不是细胞分化。
多细胞生物的个体发育过程中普遍存在细胞分化（普遍性）；在个体发育完成后，细胞分化仍将继续进行，并贯穿整个生命历程（持久性）；正常机体内分化的细胞通常保持相对稳定、不可逆转（稳定性、不可逆性）
分化的细胞中仍含有全套的遗传信息。细胞分化的原因是不同细胞中遗传信息的执行情况不同
Eg:受精卵分化产生肌细胞和胰岛B细胞，肌细胞中编码肌动蛋白和肌球蛋白的遗传信息得到执行，编码胰岛素的遗传信息没有执行；而在胰岛B细胞中编码胰岛素的遗传信息得到执行，编码肌动蛋白和肌球蛋白的基因没有执行。
细胞分化是多细胞个体发育的基础，它使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率
6.2.2 细胞（细胞核）具有全能性
细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能
Eg：离体的胡萝卜韧皮部细胞在适宜条件下可培养成完整的胡萝卜植株。
细胞具有全能性的原因在于分化的细胞仍含有全套的遗传信息
细胞全能性的大小可根据实现全能性的难易程度加以比较
说明：全能性的实现需要已分化的细胞回到原先未分化的状态，从分化的状态回到未分化的状态可视作是细胞分化的逆向工程。一般来说，走得越远回头越难，分化程度越高实现全能性越难。但是配子作为高度分化的细胞却通常含有极高的全能性。
植物细胞具有全能性，在离体并给予适宜条件下可以发育成完整的植株；动物细胞的全能性较难实现，但是其细胞核仍具有全套的遗传信息，具有细胞核的全能性
6.2.3 干细胞具有分裂和分化的能力
干细胞是指具有分裂和分化能力的细胞
Eg：造血干细胞具有分化能力，可以分化为各种血细胞；同时造血干细胞具有分裂能力，可以通过细胞分裂补充发生分化的造血干细胞。
§6.3 细胞的衰老和凋亡
6.3.1 个体衰老和细胞衰老的关系
单细胞生物：个体衰老＝细胞衰老
多细胞生物：个体衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程
6.3.2 细胞衰老的特征
细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢
细胞内多种酶的活性降低
细胞内的色素随细胞衰老而逐渐积累
细胞内呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质固缩、染色加深
细胞膜通透性改变，物质运输功能降低
6.3.3 细胞的凋亡是细胞自动结束生命的过程
由基因所决定的细胞自动性结束生命的过程就叫细胞凋亡，也叫细胞编程性死亡
Eg：人胚胎发育过程中尾的消失、被病毒侵染的靶细胞的裂解死亡均属于细胞凋亡。
说明：细胞凋亡类似“正常死亡”，细胞坏死类似“意外死亡”。
§6.4 细胞的癌变
6.4.1 癌细胞具有无限增殖等主要特征
在适宜条件下能够无限增殖
癌细胞的形态结构发生显著变化
Eg：正常的成纤维细胞呈现梭形，癌变后呈现球形。
癌细胞的表面发生了变化（主要表现为糖蛋白减少），使癌细胞之间的黏着性下降，容易分散和转移
6.4.2 癌变是在致癌因子作用下，原癌基因和抑癌基因发生突变
致癌因子：能够使细胞发生癌变的物理因素、化学因素或病毒因素
细胞癌变是致癌因子诱发原癌基因和抑癌基因发生了突变的结果，癌变通常涉及到多个基因一起突变
注：
①原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。
②抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
6.4.3 防控癌症，关注健康
远离致癌因子
养成健康的生活方式
保持心态健康
必修二 遗传与进化
Chap 1 遗传因子的发现
§1.1 孟德尔的豌豆杂交实验（1）
1.1.1 选择豌豆进行实验有诸多好处
豌豆是自花闭花受粉，自然状态下为纯种
豌豆杂交实验简单、易行
豌豆具有易于区分的相对性状。相对性状是指同种生物同一性状的不同表现类型
Eg：豌豆茎的长度（同一性状）有高矮之分（不同表现类型）；种子的形状（同一性状）有圆粒和皱粒之分（不同表现类型）等等。
1.1.2 一对相对性状的杂交实验出现性状分离现象
高茎豌豆×矮茎豌豆的杂交实验
说明：图中P表示亲本。F表示子代，F1指子一代；F2指子二代，以此类推。“×”表示杂交。“ ”表示自交。
说明：若高茎(♀)×矮茎(♂)为正交，则矮茎(♀)×矮高茎(♂)为反交，正反交是相对而言的。
显性性状、隐性性状与性状分离
Ⅰ、具有相对性状的两个纯合亲本杂交，杂种子一代表现的性状即显性性状，未表现的性状为隐性性状
Eg：上例中杂种子一代表现高茎，故高茎为显性性状，而矮茎为隐性性状
注意：用定义判断性状显隐性时，要求杂交的两亲本同时满足两个条件：①两亲本表现相对性状；②两亲本都是纯合的。
Ⅱ、子代同时出现显性性状和隐性性状的现象叫做性状分离
种子形状、子叶颜色、种皮颜色、豆荚颜色、豆荚形状、花的位置等具有一对相对性状的豌豆杂交实验中，F1均只表现显性性状，F2出现性状分离，且分离比均为3∶1。这说明分离现象是普遍存在的
1.1.3 孟德尔对分离现象的解释
注意：体细胞中成对存在的遗传因子相同时为纯合子；反之为杂合子。
Eg：DD为纯合子，Dd为杂合子。DR和DDRr都不是纯合子，而DDRR为纯合子。
1.1.4 孟德尔用（假说演绎法＋）测交法对分离现象的解释进行验证
F1测交的演绎
测交实验结果
高茎30株∶矮茎34株≈1∶1，这说明假说具有合理性
注意：测交是指与隐性纯合子进行的杂交，如上例中F1高茎与矮茎豌豆的杂交（Dd×dd）。测交常用于判断显性个体的遗传因子组成。
1.1.5 分离定律是对孟德尔一对相对性状杂交实验现象的理论概括
分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代
提醒：分离定律可以公式化表示为：
Aa（体细胞）AAAAAAAA ＋（配子）
1.1.6 例题（体会而非背诵）
已知某夫妇表现正常，他们生出一个患白化病的男孩和一个正常的女孩。该女儿携带白化病的致病遗传因子的概率为多大？（相关遗传因子用A、a表示）
解析：
（1）将题干信息转化为简单（不规则）系谱图
（2）判断性状的显隐性
父母均表现正常，子代中儿子出现了新的不同于亲本的白化病，因此白化病是隐性性状。（系谱图通常采用此法判断性状的显隐性。使用时需要满足：①两亲本表现相同性状，②子代出现新的不同于亲本的性状。这种新出现的性状就是隐性性状）
（3）根据性状表现写出遗传因子组成，能写多少写多少
（4）根据所求问题逆向推导至已知条件
女儿（A_）← 父（A_）、母（A_）← 儿子（aa）
（5）根据（4），从已知到未知
①儿子（aa）→父（A_）、母（A_）：
儿子为aa，其两个a分别来自父亲（A_）和母亲（A_），因此父母分别为Aa和Aa。
②父（Aa）、母（Aa）→女儿（A_）：
Aa×Aa
AAAAAAAA （＋）×（＋）
AAAAAAA＋＋
③女儿（A_）表现正常，所以去掉aa :
＋＋A＋
（6）因此该女儿携带致病遗传因子的概率是2/3。
请仔细揣摩该题的解题思路和方法，这是以后解决各种遗传学问题的基础。
§1.2 孟德尔的豌豆杂交实验（2）
1.2.1 两对相对性状的杂交实验表现出性状自由组合现象
9黄色圆粒＋3黄色皱粒＋3绿色圆粒＋1绿色皱粒＝（3黄色＋1绿色）×（3圆粒＋1皱粒）
由此可见，黄色/绿色的遗传与圆粒/皱粒的遗传是互不干扰的独立事件，生物学中也把这种现象叫做自由组合现象。
1.2.2 对自由组合现象的解释（作为高中生，学习概率后不建议使用教材的棋盘法）
设：Y/y——黄色/绿色；R/r——圆粒/皱粒
P→F1：YYRR×yyrr→YyRr
F1自交→F2：
　　　YyRr ＋＋＋
　　　　受精作用：（＋＋＋）×（＋＋＋）
　＝＋＋＋——（黄圆）
　　　　　＋＋—————————————（黄皱）
　　　　　＋＋—————————————（绿圆）
　　　　　＋——————————————————（绿皱）
说明：由于 ＋＋＋＝(＋) ×(＋)，这表明Y/y的分离与R/r的分离是相互独立的，在遗传学上也叫做自由组合或独立遗传。
1.2.3 对自由组合现象解释的验证（假说演绎法＋测交实验）
对F1测交的演绎
F1测交实验结果
不论正交还是反交，测交子代均出现四种表现类型，且性状分离比接近1∶1∶1∶1。这说明假说具有合理性
1.2.4 自由组合定律是对两对（或多对）相对性状杂交实验出现性状自由组合现象的理论概括
自由组合定律：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的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
提醒：自由组合定律可以公式化表示为：AaBb（体细胞）
（＋）×（＋）
1.2.5 孟德尔成功的启示
选择豌豆作为实验材料
采用统计学方法对实验数据进行分析
分析问题从简单到复杂（一对相对性状到多对相对性状）
1.2.6 孟德尔遗传定律的再发现
孟德尔遗传定律在发表后并没有引起重视，1900年三位科学家重新发现了孟德尔的工作，并得到了重视。遗传因子的提法也被基因代替。孟德尔后被称为遗传学之父
基因型、表现型和等位基因
Ⅰ、表现型是指个体表现出来的性状
Ⅱ、基因型是与表现型有关的基因组成
Ⅲ、等位基因是控制相对性状的基因
强调补充：自由组合问题的常用处理方法
处理自由组合问题（首先要判断属于自由组合问题，如何判断在Chap2学习）时，我们一般建议将遗传因子一对一对的加以考虑以简化计算，如：
YyRr×YyRr ←→ （Yy×Yy）×（Rr×Rr）
Chap 2 基因和染色体的关系
§2.1 减数分裂和受精作用
2.1.1 减数分裂是染色体数目减半的细胞分裂
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。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。减数分裂的结果是：其产生的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
减数分裂过程中通过同源染色体的分离实现染色体数目的精确平分
Ⅰ、形态、大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方，在减数分裂过程中进行联会的染色体叫做同源染色体
Ⅱ、同源染色体在体细胞中是成对存在的，减数分裂时分别进入不同的配子中，从而导致配子中染色体数目减半
Eg：果蝇有8条染色体（4对同源染色体），经减数分裂产生的配子中含有4条染色体。
Eg：骡子含有63条染色体，这说明其中的染色体无法全部配对成同源染色体。
Ⅲ、识别图像中的同源染色体
减数分裂的过程：减数分裂包括两次细胞分裂过程，可人为划分为间期（分裂的准备阶段）、减数第一次分裂（简称“减Ⅰ”）和减数第二次分裂（简称“减Ⅱ”）
Ⅰ、间期：染色体复制（实际上是进行DNA分子复制和有关蛋白质合成，染色体的数目并未增加），原始生殖细胞生长成为初级精母细胞或初级卵母细胞。
Ⅱ、减数第一次分裂——同源染色体分离，非同源染色体自由组合，染色体数目减半：
①前期：同源染色体联会形成四分体；四分体中的非姐妹染色体单体发生交叉互换。
②中期：成对的同源染色体并排在赤道板相对的两侧。
③后期：成对的同源染色体分离，分别移向细胞两极。同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。
④末期：参见有丝分裂部分。
Ⅲ、减数第二次分裂——减Ⅰ产生的子细胞进行一次有丝分裂
2.1.2 精子的形成过程
哺乳动物的精子形成发生在睾丸的曲线精管中
精子形成过程：
注意：次级精母细胞在减Ⅱ后期发生着丝点分裂，导致染色体数目暂时性加倍（2n）。
注意：变形期精子细胞形态发生变化成为蝌蚪状，并失去绝大部分细胞质。
2.1.3 卵细胞的形成过程
哺乳动物卵细胞形成主要发生在卵巢中
卵细胞生成过程
注意：有些动物的第一极体能继续完成减Ⅱ，最终1个卵原细胞减数分裂形成1个卵细胞和3个第二极体，极体最终都退化。
注意：卵细胞生成过程中，减Ⅰ和减Ⅱ的细胞质分配都是不均匀。但是第一极体若进行减Ⅱ，其细胞质分配是均匀的。
2.1.4 卵细胞和精子形成过程存在明显的差异
一个精原细胞经过减数分裂形成4个精子(染色体组成两两相同，Why？)；一个卵原细胞经过减数分裂形成1个卵细胞和3个极体(染色体组成也是两两相同，Why )
精子形成时所有分裂过程中细胞质分配都是均匀的。卵细胞形成过程中，只有第一极体进行减Ⅱ时的细胞质分配是均匀的
2.1.5 配子中染色体组合具有多有样性
非同源染色体自由组合产生配子的多样性
Eg：人体含有23对同源染色体，配子将获得这23对同源染色体的一条，这样配子的 种类共有223种。
（四分体的非姐妹染色单体之间的）交叉互换丰富了配子的多样性
Eg：
2.1.6 受精作用
受精时，精子进入卵细胞后，精卵的细胞核融合形成受精卵。这样受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞
2.1.7 减数分裂和受精作用的意义
减数分裂形成配子时，不同配子的遗传物质存在差异；受精过程中卵细胞和精子的随机结合，这样同一双亲的后代必然呈现多样性，这种多样性有利于生物在自然选择中进化，这体现了有性生殖的优越性
减数分裂和受精作用对于维持有性生殖生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对生物的遗传和变异都具有重要意义
2.1.8 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
略
补充1：减数分裂异常——染色体不分离
减数分裂异常包括减Ⅰ染色体不分离和减Ⅱ染色体不分离。
减Ⅰ染色体不分离是指减Ⅰ过程中同源染色体移向细胞的同一极，一同进入一个子细胞中
Eg：减Ⅰ时，XY染色体没有分离进入一个次级精母细胞中，导致产生含XY的精子。
减Ⅱ染色体不分离是指减Ⅱ过程中姐妹染色单体分开成为染色体后移向细胞的同一极，一同进入一个子细胞中
Eg：减Ⅱ时，含Y的次级精母细胞中染色单体分开后两条Y染色体进入细胞同一极，导致产生含YY的精子。
补充2：减数分裂和有丝分裂图像的比较（该方法有适用前提，第一遍学习先不做要求）
先看有无同源染色体，无同源染色体的是减Ⅱ
再看有无同源色体行为（即联会、成对的同源染色体并排在赤道板以及同源染色体分离），有同源染色体行为的是减Ⅰ，无同源染色体行为的是有丝分裂。
注意：判断的关键是识别同源染色体。
§2.2 基因在染色体上
2.2.1 萨顿采用类比推理，提出假说认为基因在染色体上
基因位于染色体上，这是因为基因和染色体行为上存在明显的平行关系：
基因在杂交过程中保持完整性和独立性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。
在体细胞中基因成对存在，染色体（同源染色体）也是成对存在的；在配子中成对的基因只有一个，同样，成对的染色体（同源染色体）也只有一条。
体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方；同源染色体也是如此。
非等位基因在配子形成时自由组合，非同源染色体在减Ⅰ后期也是自由组合的。
2.2.2 摩尔根提供了基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法，体会而非记忆）
白眼果蝇的杂交试验
假设：控制红眼/白眼的等位基因W/w位于X染色体上，Y染色体上没有相应基因
对假设的演绎——测交
测交实验结果与演绎的推论相符，说明了假说的合理性
2.2.3 从减数分裂的角度理解遗传基本定律的实质
基因分离定律的实质是：在杂合体的细胞中，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是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离和组合互不干扰；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
位于同源色体上的非等位基因的行为不遵循自由组合定律
Eg:下图中，A和a、B和b、C和c属于等位基因，遵循分离定律；A/a与C/c、B/b与C/c属于非同源染色体上的非等位基因，遵循自由组合定律；A/a与B/b是属于同源染色体上的非等位基因，它们的行为不遵循自由组合定律。
补充：非等位基因位置关系的判断
非等位基因有两类，一类是非同源染色体上的非等位基因（表现自由组合定律），另一类是同源染色体上的非等位基因（不表现自由组合定律）。
如果已经用图示出基因在染色体上的位置关系，则可直接判断（如上例图）
如果给出是数据，可根据假说演绎法，先假定是位于非同源染色体上的非等位基因，然后按照自由组合定律进行计算，最后与题干相关数据进行比较。如相符，则假设成立；否则为同源染色体上的非等位基因。
§2.3 伴性遗传
2.3.1 什么是伴性遗传
性染色体是指性别决定中起关键作用的染色体
Eg：人和果蝇中的XY染色体，鸟类的ZW染色体都属于性染色体。除性染色体以外的其它染色体叫做常染色体。
性染色体上的的基因控制性状遗传总是和性别相关联，这种现象叫做伴性遗传
说明：性状与性别相关联主要是指性状分离比在雌雄个体中不同。
Eg：摩尔根果蝇实验中，F2的红眼∶白眼在雌性中为2∶0，在雄性中为1∶1。因此红眼/白眼性状与性别相关联，属于伴性遗传，控制该性状的基因位于X染色体上。
伴性遗传常会表现出交叉遗传现象（即父本将性状传给女儿，母本将性状传给儿子）
Eg：
注意：交叉遗传是伴性遗传特有的，是区别伴性遗传和常染色体遗传的标志性特征。
2.3.2 人类红绿色盲症——（相当于）伴X隐性遗传
红绿色盲可视作由X染色体上的隐性基因控制，Y染色体上没有对应的基因
伴X隐性遗传病在（遗传平衡）群体中：
P女病＝P男病2 < P男病，即表现女少男多
Eg：我国男性中红绿色盲的发病率约为7%，女性中红绿色盲的发病率约为0.5%，
0.5%≈（7%）2。
伴X隐性遗传常表现隔代遗传现象。
Eg：
2.3.3 抗维生素D佝偻病——伴X显性遗传
抗维生素D佝偻病是由X染色体上的显性基因控制，Y染色体上没有对应基因
伴X显性遗传病在（遗传平衡）群体中：
P女病＝2P男病－P男病2 > P男病，即表现女多男少
伴X显性遗传往往表现为代代遗传（为什么不能隔代遗传？）。
2.3.4 伴性遗传在实践中的应用
交叉遗传在伴性遗传中应用最广泛（记住）
Eg：芦花鸡的横板条纹由显性基因B决定。合理选择亲代鸡的性状进行杂交，可根据子代鸡芦花性状有无早期判断鸡的性别。
补充1：用配子思想解决遗传学中的概率问题
配子法解决遗传学问题的基础在于：亲代经过减数分裂产生配子后，配子之间随机结合产生了子代。
计算时需要注意：
Ⅰ、保证每亲本产生的各种配子概率之和为1
Ⅱ、如有淘汰，则淘汰后仍保持系数之和为1
特别提示：如果题目是自交，配子法会很麻烦，建议此种情况下，直接口算演草即可。如＋
＋＋＋）
＝＋＋
补充2：家系图（小样本）中单基因遗传病的推断与计算（比较啰嗦）
小样本推断不能利用性状分离比例做出判断，因为样本太小（导致分离比不可靠）。一般家系图的分析方法步骤如下：
搞清各世代和亲子关系
分析家系图要从具有亲子关系的个体入手。
判断性状显隐性以及基因所处位置（常染色体、X染色体或Y染色体）
Ⅰ、根据性状分离判断性状的显隐性
Ⅱ、若可以判断显隐性，则（排除基因在Y染色体上后）假定控制性状的基因位于X染色体上，如果推出和已知条件矛盾的结论，则基因位于常染色体上；如果不能推出矛盾，则基因可能位于常染色体也可能位于X染色体上。
Ⅲ、若无法判断判断显隐性，则按照Y、X隐、X显、常隐、常显的顺序依次尝试（实际操作时只需要尝试前三种可能Why？）
根据表现型和已知条件（注意一些特殊条件）写出基因型，能写多少写多少
从所求逆向推至已知
根据4）反向从已知推所求
注意：上述只是一般解题步骤，实际解题时一定要充分考虑题干提供的特殊条件。
例题
例题1（此题主要训练遗传病遗传方式的推断——最低要求掌握如此程度）下图为人类中的一种单基因遗传病系谱图。请回答：
（1）仅根据该系谱图，不能确定致病基因是位于常染色体上，还是位于X染色体上。请利用遗传图解简要说明原因。（显性基因用A表示、隐性基因用a表示。只写出与解答问题有关个体的基因型即可。）
（2）如果将该系谱图中一个表现正常的个体换成患者，便可以形成一个新的系谱图，而且根据新系谱图，就可以确定该致病基因位于哪种染色体上。请写出这个个体的标号和致病基因在何种染色体上（写出一个即可）。
例题2（此题主要训练常规的解题步骤，且含比较简单的特殊条件）下图为某家族甲、乙两种遗传病的系谱图。甲遗传病由一对等位基因（A，a）控制，乙遗传病由另一对等位基因（B，b）控制，这两对等位基因独立遗传。已知Ⅲ-4携带甲遗传病的致病基因，但不携带乙遗传病的致病基因。回答问题：
（1）甲遗传病的致病基因位于 （X，Y，常）染色体上，乙遗传病的致病基因位于 （X，Y，常）染色体上。
（2）Ⅱ-2的基因型为 ，Ⅲ-3的基因型为 。
（3）若Ⅲ-3和Ⅲ-4再生一个孩子，则这个孩子为同时患甲、乙两种遗传病男孩的概率是 。
（4）若Ⅳ-1与一个正常男性结婚，则他们生一个患乙遗传病男孩的概率是 。
补充：二项式定理在遗传计算中的应用（此为悬念，学习数学相关内容后再学习）
Chap 3 基因的本质
§3.1 DNA是主要遗传物质
3.1.1 早期认为蛋白质是遗传物质
遗传物质应该携带足够丰富的遗传信息。起初人们认为，蛋白质中氨基酸的排序方式可以携带大量的遗传信息
早期人们没有认识到DNA分子的结构中可以蕴藏大量遗传信息
3.1.2 肺炎双球菌的转化实验揭示DNA是遗传物质
肺炎双球菌：肺炎双球菌是一种可以导致小鼠患败血症或使人得肺炎的细菌。肺炎双球菌中有两种代表类型：R型和S型。S型菌外包一层荚膜（主要成分为多糖），有致病性；R型菌无荚膜，无致病性
格里菲斯的实验说明加热杀死的S型细菌中含有转化因子
Ⅰ、实验步骤
Ⅱ、实验结果表明：加热杀死的S型细菌中含有转化因子，可将活的R型细菌转化为S型细菌。
艾弗里的实验说明转化因子是DNA（艾弗里的实际实验和教材叙述差异很大）
Ⅰ、实验步骤：
Ⅱ、实验结果表明：转化因子是DNA，DNA是遗传物质。
3.1.3 噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质，蛋白质不是
T2噬菌体：T2噬菌体仅仅由DNA和蛋白质构成， 其外壳由蛋白质构成，内部有DNA。蛋白质含有特异性的S元素，而DNA含有特异性的P元素
赫尔希和蔡斯的实验说明DNA是T2噬菌体的遗传物质
Ⅰ、实验过程
①标记噬菌体：先用含35S（或32P）的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染标记的大肠杆菌，从而得到35S（或32P）标记的噬菌体。
②将标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
③搅拌、离心，检测上清液和沉淀的放射性：搅拌使吸附的噬菌体和大肠杆菌分离。离心使噬菌体和大肠杆菌分开，噬菌体位于上清液中，大肠杆菌位于沉淀物中。
④培养沉淀物，获得子代噬菌体，检测子代噬菌体的放射性。
Ⅱ、实验结果与分析
①35S标记：上清液放射性较高，沉淀放射性较低；子代噬菌体检测不到放射性。
②32P标记：上清液放射性较低，沉淀放射性较高，子代噬菌体检测到放射性。
Ⅲ、实验结论：
35S（蛋白质）没有进入大肠杆菌；32P（DNA）进入到了大肠杆菌体内，并传递给子代噬菌体。亲子代间具有连续性的物质是DNA；DNA是遗传物质，蛋白质不是。
3.1.4 一些实验表明RNA病毒使用RNA作为遗传物质
Eg：烟草花叶病毒和HIV的遗传物质都是RNA。
3.1.5 DNA是主要遗传物质
绝大多数生物（细胞生物和DNA病毒）的遗传物质是DNA，少部分生物（RNA病毒）的遗传物质是RNA。所以说DNA是主要的遗传物质
§3.2 DNA分子的结构
3.2.1 DNA由反向平行的两条脱氧核苷酸链盘旋形成双螺旋结构（回顾必修一核酸结构知识）
通常DNA由两条脱氧核苷酸链形成双螺旋结构，两条链顺序是相反的
说明：核苷酸链具有顺序，一般视5＇P(磷酸基团)为头部，3＇OH为尾部。
磷酸和脱氧核糖交替连接构成双螺旋结构的骨架，排列在外侧
双螺旋的两条链之间通过碱基互补配对形成碱基对，碱基对之间靠氢键维系。其中A与T配对形成2个氢键，G与C配对形成3个氢键
Eg：DNA分子的平面结构模式图
3.2.2 DNA分子结构具有稳定性、特异性和多样性
稳定性：DNA结构的稳定性部分取决于碱基对之间的氢键，氢键的数目（G//C碱基对的数量）多有利于DNA分子结构的相对稳定
特异性：每一给定的DNA分子中，含有特定的碱基（碱基对）的排列顺序
多样性：DNA中碱基（碱基对）排列顺序千变万化，构成DNA分子的多样性
补充：有关DNA分子结构的计算
计算只涉及DNA分子总体时只需利用：
A＝T；G＝C；
A＋T（嘌呤）＝G＋C（嘧啶）
计算涉及DNA分子中某一条链，画图并将条件集中在一条链中加以解决：
§3.3 DNA的复制
3.3.1 对DNA分子复制的推测
半保留复制：DNA分子的双螺旋解开，以解开的两条单链为模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，形成氢键结合到作为模板的单链上。这样新合成的DNA分子中保留了原先DNA分子中的一条链，因此叫做半保留复制
3.3.2 DNA半保留复制的证据——大肠杆菌DNA复制的实验（体会而非记忆）
对半保留复制的演绎
对复制结果的检测方法（区分密度大小）——同位素标记＋密度梯度离心
Ⅰ、由演绎结果可知，子代DNA只有两种类型：完全由新合成的子链构成的DNA；由一条新合成的子链和最初的模板链构成的DNA。
Ⅱ、可以用同位素标记法如15N标记最初的模板链，利用14N合成新的子链。那么亲代DNA可表示为15N//15N，子代两种DNA为15N//14N和14N//14N。
Ⅲ、可用密度梯度离心将上述三种密度不同的DNA分开。
实验过程
用15N标记大肠杆菌然后转入普通培养基中（含14N）繁殖，收集不同时刻的大肠杆菌并提取其DNA，进行密度梯度离心。
实验结果及分析
亲代DNA分子位于离心管底部，为重密度带。子代只有两种类型的DNA，一种位于离心管顶部，为轻密度带；子代还有一种DNA密度介于重带和轻带之间，为中等密度带。
实验结论：
上述实验结果和半保留复制的预期结果相同，说明半保留复制的合理性。
3.3.3 DNA分子复制
DNA分子复制主要发生在间期
DNA分子复制过程包括解旋、合成子链和复旋三个阶段。
Ⅰ、解旋：利用ATP，在解旋酶作用下，使螺旋的双链解开。
Ⅱ、合成子链：以解开的两条母链为模板，在DNA聚合酶作用下，利用4种游离的脱氧核苷酸，按照碱基互补配对原则，合成与模板链互补的新子链。
Ⅲ、复旋：模板链与新合成的子链形成双螺旋结构，形成2个新的DNA分子。
DNA分子复制需要能量（ATP）、酶（DNA聚合酶）、原料（4种脱氧核苷酸）和模板（亲代DNA分子的两条链）
DNA分子复制是个边解旋边复制的过程，这可以提高复制的效率（真核生物还可以通过多起点复制来提高复制的效率）
DNA分子通过复制，将遗传信息传递给子代，保持了遗传信息的连续性
补充：对半保留复制有关计算的分析——抓住变化过程中的不变量及规律变化
在DNA分子复制过程中（假定初始模板DNA有一个）。
规律变化量：
复制N次后，总的DNA分子数为2N。
不变量：
复制无论多少次，初始模板DNA分子中的两条链都将存在于2个子代DNA分子中。
§3.4 基因是有遗传效应的DNA片段
3.4.1 基因是有遗传效应的DNA片段
基因是DNA的片段，一个DNA分子上有多个基因（基因的位置）
基因具有遗传效应，可以控制或影响生物体的性状表现（基因的功能）
3.4.2 基因中的碱基排列顺序代表遗传信息
基因中的碱基排列顺序代表遗传信息
说明：计算遗传信息量时，先计算基因中一条链中的碱基数量（N），则遗传信息总量最多为4N。
Chap 4 基因的表达
§4.1 基因指导蛋白质的合成
3.4.1 RNA充当DNA的信使
RNA的结构适合充当DNA的信使
DNA和RNA的区别
比较项目 DNA RNA
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 A、T、G、C A、U、G、C
核苷酸 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
核苷酸链长度 较长 较短
单链/双链 一般为双链 一般为单链
RNA通常为单链且较短，适合充当DNA的信使。
RNA的种类
Ⅰ、mRNA——翻译的模板
Ⅱ、tRNA——搬运氨基酸
Ⅲ、rRNA——参与构成核糖体
3.4.2 从DNA到RNA——遗传信息的转录
转录的过程
Ⅰ、RNA聚合酶结合在基因特定位置（启动子），随着RNA聚合酶的移动，该部位的双链解开为单链。
Ⅱ、以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则（A-U，T-A，G-C），利用细胞中游离的核糖核苷酸，在RNA聚合酶作用下合成一条与模板DNA互补的RNA。
Ⅲ、新合成的RNA单链甩出，解旋的DNA恢复双螺旋结构。
转录小结
Ⅰ、时间：主要在间期
Ⅱ、场所：主要在细胞核
Ⅲ、模板：DNA分子的一条链
Ⅳ、原料：4种游离的核糖核苷酸
Ⅴ、条件：原料、模板、酶（RNA聚合酶）和能量
3.4.3 从RNA到蛋白质——遗传信息的翻译
mRNA上含有密码子串联而成的遗传密码，充当翻译的模板
Ⅰ、遗传密码：mRNA上碱基的排列顺序
Ⅱ、遗传密码子
①概念：mRNA上编码一个氨基酸的三个相邻碱基叫做一个密码子
②遗传密码子表的解读（需要记忆）
AUG为起始密码子，编码甲硫氨酸；
3个终止密码子不编码氨基酸；
共有64个密码子，其中编码氨基酸的有61个
③遗传密码子的特点：
通用性：几乎所有生物共用同一套遗传密码子。
简并性：编码某氨基酸的密码子常超过一个。
tRNA的反密码子可和密码子配对，每种tRNA携带一种氨基酸（由与其反密码子互补的密码子决定），充当翻译的搬运工
rRNA是核糖体的组成成分，而核糖体是翻译的场所
翻译的过程
Ⅰ、mRNA经核孔进入细胞质结合核糖体。反密码子为３＇－UAC－５＇的tRNA通过与mRNA上的AUG配对，将甲硫氨酸携带至翻译起始部位。
Ⅱ、①tRNA上的反密码子通过与mRNA配对将氨基酸携带至相应位置。
②被转运的氨基酸通过肽键连接起来。
③一个氨基酸被转运后，tRNA离开核糖体（再去转运下一个氨基酸）；并且核糖体沿mRNA后移3个碱基，再次读取下一个密码子。
Ⅲ、没有tRNA与终止密码子配对，出现终止密码子时翻译结束，合成的肽链从核糖体上脱离。
翻译小结
Ⅰ、场所：核糖体
Ⅱ、模板：mRNA
Ⅲ、搬运工：tRNA
Ⅳ、原料：约20种氨基酸
Ⅴ、条件：原料、模板、酶、能量、tRNA和核糖体
提高翻译的效率
Ⅰ、多聚核糖体（一条mRNA结合多个核糖体进行翻译）
Ⅱ、边解旋边翻译（主要发生在原核生物）
3.4.4 对遗传信息转录和翻译的总结
§4.2 基因对性状的控制
4.2.1 中心法则的提出与发展
1957年克里克提出中心法则，用以概括遗传信息的传递规律
补充后的中心法则
注意：RNA复制需要RNA复制酶催化完成。正常细胞生物体内没有RNA复制酶，不能进行RNA的复制。
注意：逆转录（反转录）过程需要逆转录酶（反转录酶）催化完成。人们曾经认为正常细胞生物体内不能进行逆转录过程。
4.2.2 基因、蛋白质与性状的关系
从基因到蛋白质再到性状的两种方式
Ⅰ、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
Eg：淀粉分支酶可以催化淀粉合成。编码淀粉分支酶的基因突变后导致淀粉分支酶不能合成，豌豆成熟后淀粉少，吸水较少而呈现皱缩；正常的基因编码淀粉分支酶，豌豆成熟后淀粉多，吸水较多而呈现圆满。
Eg：酪氨酸酶催化酪氨酸转变为黑色素的过程。编码酪氨酸酶的基因异常导致不能合成酪氨酸酶，从而不能将酪氨酸转变为黑色素，出现白化病。
Ⅱ、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
Eg：CFTR蛋白负责Cl－跨膜转运。CFTR基因缺失3个碱基，导致 CFTR蛋白结构异常，从而Cl－不能及时转运，导致支气管黏液增多，细菌繁殖，肺部感染，即囊性纤维化病。
基因和性状之间不是一一对应的关系
Ⅰ、单基因控制单一性状
Ⅱ、单基因控制多个性状
Eg：导致镰刀形细胞贫血症的异常血红蛋白可以阻断疟原虫的寄生；而正常血红蛋白对疟原虫没有抗性。
Ⅲ、多基因控制一个性状
Eg：身高是由多个基因决定的
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间相互作用，精细调控生物体的性状
4.2.3 细胞质基因及其遗传
细胞质基因存在于线粒体、叶绿体DNA中
细胞质基因可以进行半自主的复制，并能进行转录和翻译
细胞质基因的行为不符合遗传基本定律，只能通过母亲遗传给后代
Chap 5 基因突变及其他变异
涉及遗传物质改变的变异可以遗传给后代，叫做可遗传的变异
说明：遗传物质改变可自发也可诱发出现。
不涉及遗传物质改变的变异不能遗传给后代
§5.1 基因突变
5.1.1 基因突变的实例
Ⅰ、导致镰刀形细胞贫血症的直接原因在于血红蛋白中的一个谷氨酸被缬氨酸所代替。
Ⅱ、导致这种变化的根本原因在于编码血红蛋白的基因中A//T被替换成T//A，即发生了基因突变。
5.1.2 基因突变的影响差异很大
基因突变可能不影响生物体的性状表现；也可能导致性状发生变化
Eg：一般来说，碱基对替换对基因表达产物的影响较小；缺失或增添的影响较大。通常，发生碱基对的缺失或增添时，缺失或增添3个碱基对的影响相对较小。
5.1.3 基因突变是基因结构的改变
DNA中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变，叫做基因突变
（除表型遗传外）基因突变改变了基因的结构，本质上是基因中遗传信息的改变
5.1.4 性细胞突变容易传递给下一代，体细胞突变可通过无性繁殖传递下去
Eg：芽变可以通过扦插等方式进行繁殖。
5.1.5 基因突变多是DNA复制差错导致的
DNA分子复制时（发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期）出现偶然差错导致基因突变
DNA碱基组成发生自发改变（可发生在任意时期，但概率低于DNA分子复制出错）也可导致基因突变
物理因素（紫外线、X射线、γ射线等辐射）、化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等）、生物因素（某些病毒等）等外部因素可诱导基因突变的发生，提高突变频率
5.1.6 基因突变可以自然发生，也利用诱变因素诱发突变
自然发生的突变叫做自然突变（自发突变），这种突变发生的频率极低
由外界因素因素诱发而导致的突变叫做诱发突变
5.1.7 基因突变具有多个特点
基因突变是普遍发生的（普遍性）
基因突变是随机发生的（随机性）。可发生在（有DNA的）任何部位、任何时期
基因突变是不定向的（不定向性）
说明：基因突变后通常形成原基因的等位基因，但发生的变化是随机的，方向并不确定。
基因突变的频率很低（低频性）
如果基因突变导致性状发生变化，这种变化多数情况下，（就与环境的适应性而言）是有害的
5.1.8 基因突变的意义
基因突变是产生新基因的来源
基因突变是生物变异的根本来源（在基因重组部分再学习为什么，听老师讲）
基因突变产生生物进化的原材料（在进化部分学习）
§5.2 基因重组
5.2.1 狭义的基因重组发生在减数分裂过程中，受精作用时没有基因重组
控制不同性状的非等位基因进行重新组合叫做基因重组
Eg：减数分裂过程中非同源染色体自由组合导致控制不同性状的非等位基因重新组合（在配子中）。减数分裂过程中同源染色体上的基因交叉互换导致控制不同性状的非等位基因重新组合（在配子中）。
狭义基因重组发生的概率可视作1，亲子代之间的差异大部分源于基因重组
注意：杂合高茎豌豆Dd自交产生高茎和矮茎豌豆的过程不能体现出基因重组，因为其中只涉及到控制一对相对性状的一对等位基因。（基因重组的发生至少需要涉及2对或2对以上的等位基因）。
注意：受精作用时没有基因重组，因为在形成受精卵时，只是两个配子中的基因结合在一起，每个配子中基因组成并没有在受精作用过程中发生重新组合。
5.2.2 细菌的转化等也属于基因重组
5.2.3 基因工程利用的原理也属于基因重组
5.2.4 基因重组的意义
基因重组一般不产生新基因，但能导致基因的重新组合，从而产生新的性状组合，这有利于子代在无法预测的环境中生存
基因重组是生物变异的主要来源
基因重组产生进化的原材料
§5.3 染色体变异（对应教材第二节）
5.3.1 光学显微镜下可以区分染色体变异和基因突变
有时在表现型上不能区分到底发生了染色体变异还是基因突变；而光学显微镜下可以观察到染色体变异，但不能观察到基因突变
Eg：基因A所在的染色体片段部分缺失后，与基因A突变为a的表型效应相似，不易区分。而在光学显微镜下可以直接区分两者。
5.3.2 染色体变异可分为染色体结构异常和染色体数目异常两大类型
5.3.3 染色体结构变异可分为缺失、重复、倒位、易位四种类型
染色体结构变异改变了染色体的结构但是并不改变染色体的数目
染色体结构变异可分为缺失、重复、倒位和易位共四种。
Ⅰ、缺失：染色体丢失了某一片段，使位于该片段上的基因也随之丢失。
Eg：人类的5号染色体发生部分缺失可导致猫叫综合征。
说明：图示为缺失杂合体联会的示意图（正常染色体含有1、2、3、4、5、6片段）
Ⅱ、重复：染色体某一片段重复出现，使位于该片段的基因也多了一份或几份。
Eg：果蝇X染色体16A片段的重复导致出现棒状眼（野生眼为卵圆形）
说明：图示为重复杂合体联会的示意图
Ⅲ、倒位：染色体的某一个片段颠倒了180°。
注：图示为倒位杂合体联会的示意图（图中1234567为正常顺序的染色体，1254367为发生了倒位的染色体）
Ⅳ、易位：一条染色体的片段移接到另一条非同源染色体上。
说明：图示为相互易位杂合体联会的示意图（染色体“12345”和染色体“ABCDE”之间为非同源染色体，染色体“123BA“和染色体“54CDE”发生了易位）
注意：易位发生在非同源染色体之间，同源染色体之间交换部分片段属于交叉互换（基因重组）。
染色体结构变异的发生改变了基因在染色体上的数目或排列顺序，从而导致性状的变异，且这种变异多是有害的甚至导致死亡
5.3.4 染色体数目变异包括个别染色体的增减和以染色体组的形式成倍的增减
染色体数目变异可分为两种：个别染色体的增减；以染

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