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高中生物知识点总结(全附图)

  高三第二轮复习生物知识结构网络 第一单元 生命的物质基础和结构基础 (细胞中的化合物、细胞的结构和功能、细胞增殖、分化、癌变和衰老、生物膜系统和细胞工程) 1.1 化学元素与生物体的关系 必需元素 大量元素 C、H、 O、N、 P、S、 K、Ca、 Mg 最基本元素:C 基本元素:C、H、O、N 主要元素:C、H、O、N、P、S 化学元素 微量元素 非必需元素 无害元素 有害元素 Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo 等 Al、Si 等 Pb、Hg 等 1.2 生物体中化学元素的组成特点 不同种生物体中化学元素的组成特点 C、H、O、N 四种元素含量最多 元素种类大体相同 元素含量差异很大 1.3 生物界与非生物界的统一性和差异性 统一性 组成生物体的化学元素,在无机自然界中都能找到 差异性 组成生物体的化学元素,在生物体和无机自然界中含量差异很大 第1页 1.4 细胞中的化合物一览表 化合物 水 无机盐 糖类 脂质 蛋白质 核酸 分类 单糖 二糖 多糖 脂肪 磷脂(类脂) 固醇 单纯蛋白(如胰岛素) 结合蛋白(如糖蛋白) DNA RNA 元素组成 主要生理功能 ①组成细胞 ②维持细胞形态 ③运输物质 ④提供反应场所 ⑤参与化学反应 ⑥维持生物大分子功能 ⑦调节渗透压 ①构成化合物(Fe、Mg) ②组成细胞(如骨细胞) ③参与化学反应 ④维持细胞和内环境的渗透压) ①供能(淀粉、糖元、葡萄糖等) C、H、O ②组成核酸(核糖、脱氧核糖) ③细胞识别(糖蛋白) ④组成细胞壁(纤维素) C、H、O C、H、O、N、P C、H、O ①供能(贮备能源) ②组成生物膜 ③调节生殖和代谢(性激素、Vit.D) ④保护和保温 ①组成细胞和生物体 C、H、O、N、S ②调节代谢(激素) (Fe、Cu、P、Mo……) ③催化化学反应(酶) ④运输、免疫、识别等 ①贮存和传递遗传信息 C、H、O、N、P ②控制生物性状 ③催化化学反应(RNA 类酶) 1.5 蛋白质的相关计算 设 构成蛋白质的氨基酸个数 m, 构成蛋白质的肽链条数为 n, 构成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为 a, 蛋白质中的肽键个数为 x, 蛋白质的相对分子质量为 y, 控制蛋白质的基因的最少碱基对数为 r, 则 肽键数=脱去的水分子数,为 x ? m ? n ……………………………………① 蛋白质的相对分子质量 y ? ma ?18x …………………………………………② 或者 y ? r a ?18x …………………………………………③ 3 第2页 1.6 蛋白质的组成层次 C、H、O、N、S 氨基酸 肽链 C、H、O、N、P、Fe、Cu…… 离子和(或)分子 基本成分 其它成分 蛋白质 1.7 核酸的基本组成单位 名称 核酸 核苷酸(8 种) DNA 脱氧核苷酸 (4 种) RNA 核糖核苷酸 (4 种) 基本组成单位 一分子磷酸(H3PO4) 一分子五碳糖 (核糖或脱氧核糖) 一分子含氮碱基 (5 种:A、G、C、T、U) 核苷 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 (A、G、C、T) 一分子磷酸 脱氧核苷 一分子核糖 一分子含氮碱基 (A、G、C、U) 核糖核苷 1.8 生物大分子的组成特点及多样性的原因 名称 基本单位 化学通式 聚合方式 多糖 葡萄糖 C6H12O6 蛋白质 氨基酸 R NH2 C COOH H 脱水缩合 核酸 (DNA 和 RNA) 核苷酸 多样性的原因 ①葡萄糖数目不同 ②糖链的分支不同 ③化学键的不同 ①氨基酸数目不同 ②氨基酸种类不同 ③氨基酸排列次序不同 ④肽链的空间结构 ①核苷酸数目不同 ②核苷酸排列次序不同 ③核苷酸种类不同 第3页 1.9 生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质和 DNA 的鉴定 物质 还原性糖 脂肪 蛋白质 DNA 试剂 斐林试剂(甲液和乙液) 苏丹Ⅲ(苏丹Ⅳ) 双缩脲试剂(A 液和 B 液) 二苯胺 操作要点 临时混合 加热 切片 高倍镜观察 先加试剂 A 再滴加试剂 B 加 0.015mol/LNaCl 溶液 5Ml 沸水加热 5min 颜色反应 砖红色 桔黄色(红色) 紫色 蓝色 1.10 选择透过性膜的特点 自由通过 水 选择透过性膜的特点 三个通过 可以通过 被选择的离子和小分子 不能通过 其它离子、小分子和大分子 1.11 细胞膜的物质交换功能 亲脂小分子 自由扩散 高浓度——→低浓度 膜 离子、小分子 不消耗细胞能量(ATP) 的 离子、瓦尔迪兹尽管“令人沮丧”的损失PH值排球运动员不亲脂小分子 流 物质交换 低浓度——→高浓度 动 主动运输 需载体蛋白运载 性 原 消耗细胞能量(ATP) 理 大分子、颗粒 内吞 膜的流动性、膜融合特性 外排 1.12 线、含遗传物质——DNA 4、能独立地控制性状 5、决定细胞质遗传 6、内含核糖体 7、有相对独立的转录翻译系统 8、能自我分裂增殖 第4页 1.13 真核生物细胞器的比较 名称 线粒体 叶绿体 化学组成 存在位置 蛋白质、呼吸酶、RNA、 动植物细胞 脂质、DNA 蛋白质、光合酶、RNA、 植物叶肉细胞 脂质、DNA、色素 内质网 蛋白质、酶、脂质 高尔基体 溶酶体 核糖体 中心体 蛋白质、脂质 蛋白质、脂质、酶 蛋白质、RNA、酶 蛋白质 动植物细胞中广 泛存在 动物细胞 低等植物细胞 膜结构 双层膜 单层膜 无膜 主要功能 能 有氧呼吸的 量 主要场所 代 谢 光合作用 与蛋白质、脂质、糖类 的加工、运输有关 蛋白质的运输、加工、 细胞分泌、细胞壁形成 细胞内消化 合成蛋白质 与有丝分裂有关 1.14 细胞有丝分裂中核内 DNA、染色体和染色单体变化规律 间期 前期 中期 DNA 含量 2a—→4a 4a 4a 染色体数目(个) 2N 2N 2N 染色体单数(个) 0 4N 4N 染色体组数(个) 2 2 2 同源染色数(对) N N N 注:设间期染色体数目为 2N 个,未复制时 DNA 含量为 2a。 后期 4a 4N 0 4 2N 末期 2a 2N 0 2 N 1.15 理化因素对细胞周期的影响 理化因素 间期 过量脱氧胸苷 + 秋水仙素 低温(2—4℃) + 注:+ 表示有影响 前期 + + 中期 + 后期 + 末期 + 机理 抑制 DNA 复制 抑制纺锤体形成 影响酶活和供能 应用 治疗癌症 获得多倍体 低温贮藏 1.16 细胞分裂异常(或特殊形式分裂)的类型及结果 类型 细胞质不分裂 个别染色体不分离 全部染色体不分离 染色体多次复制,但不分离 两个以上中心体 分裂方式 有丝分裂 有丝分裂、减数分裂 有丝分裂、减数分裂 有丝分裂 有丝分裂 结果 双(多)核细胞 单体、多体 多倍体 多线巨大染色体 多极核 事例 多核胚囊 21 三体、唐氏综合征 四倍体植物 果蝇唾腺染色体 第5页 1.17 细胞分裂与分化的关系 M G2 周期性细胞 G1 G0 期(暂不增殖) 终端分化细胞 衰老 死亡 S 1.18 已分化细胞的特点 形态结构特化 1.19 分化后形成的不同种类细胞的特点 基因表达不同 已分化细胞 新陈代谢改变 生理功能专一 不同种类细胞 形态结构不同 生理功能不同 分裂能力丧失 1.20 分化与细胞全能性的关系 代谢活动不同 体细胞 分化程度越低全能性越高,分化程度越高全能性越低 生殖细胞(如卵细胞、花粉) 分化程度高,全能性也高 受精卵 分化程度最低(尚未分化),全能性最高 1.21 细胞的生活史 癌变 (永生) 绝大多数细胞 未分化 异常分化 分化 衰老 死亡 细胞 少数细胞 干细胞 分裂 癌细胞 分裂 第6页 干细胞特点:(无限增殖) 既分裂也分化 癌细胞特点:(无限增殖) 只分裂不分化 1.22 癌细胞的特点 癌细胞的特点 无限分裂增殖 永生细胞 成纤维细胞癌变 形态结构变化 扁平梭形 球形 如癌细胞膜糖蛋白减少,细胞黏着性降低,易转移扩散。 细胞物质改变 癌细胞膜表面含肿瘤抗原,肝癌细胞含甲胎蛋白等 正常功能丧失 新陈代谢异常 如线粒体功能障碍,无氧供能 引发免疫反应 主要是细胞免疫 可以种间移植 可移植在异种生物体内生长,形成癌瘤 1.23 衰老细胞的特点 助 记 水酶色核透 (水煤色黑透) 词 水少 水分减少,细胞萎缩,体积变小,代谢减慢 酶低 酶的活性降低 色累 色素积累,阻碍细胞内物质交流和信息传递 核大 细胞核体积增大,染色体固缩,染色加深 透变 细胞膜通透性改变,物质运输功能降低 1.24 细胞的死亡 病理性死亡(细胞坏死) 细 胞 死 亡 程序性死亡(细胞凋亡) 环境因素突变 病原体入侵 正常生命需要 动物变态 蝌蚪尾部消失 花儿凋谢 花瓣凋萎 极体消失 大部分淋巴细胞死亡 第7页 1.25 生物膜与生物膜系统 组成细胞的膜的总称 概念 结构上的联系 生物膜 功能上的联系 化学组成相似 基本结构相同 直接联系 核外膜——内质网膜——胞膜 内质网膜——线粒体外膜(或相依) 间接联系 内质网膜—膜泡—高尔基体膜—膜泡—胞膜 分泌作用 内质网-高尔基体-细胞膜 胞饮作用 细胞膜-溶酶体 协相 调互 工配 作合 膜 细胞膜 为细胞提供稳定的内环境 进行物质运输、能量交换、信息传递 生理作用 为化学反应提供场所 生物膜系统 将细胞分隔成功能小区 工业上 淡化海水,处理污水 概念 研究意义 农业上 研究抗寒、抗旱、耐盐机理 医药上 人造膜材料代替病变器官 细胞膜、核膜及具膜细胞器构成的结构体系 结构上紧密联系 功能上相互依存 你知道吗 细胞分裂产生新细胞 细胞分化产生新细胞类型 基因突变产生新基因 基因重组产生新基因型 生殖隔离产生新物种 第8页 1.26 细胞工程 植 植物组织培养 物 细 胞 工 程 植物体细胞杂交 脱 离体的 分 化 植物器官 组织或细胞 愈伤 组织 植物 细胞 A 植物 细胞 B 去壁 融合 再 分 化 根 芽 杂种细胞 植 物 体 组织培养 细 胞 工 程 动 物 细 胞 工 程 动物细胞培养 动物组织 单个细胞 原代培养 传代培养 动物细胞融合 动物细胞 A 融合 筛选 动物细胞 B 杂种细胞 细胞培养 单克隆抗体 胚胎移植 免 疫 小 鼠 B 小 鼠 提细 取胞 小鼠骨髓瘤细胞 融 合 融 合 细 胞 筛 选 杂 交 瘤 细 胞 体内 培养 提 取 抗 体外 体 培养 核移植 你知道吗 动物细胞培养代数与取材有关 细胞来源 可传代数 人胎儿细胞 50 代 成人细胞 20 代 小鼠 乌龟 14—28 代 90—125 代 第9页 1.27 植物组织培养与动物细胞培养的比较 比较项目 生物学原理 培养基性质 培养基成分 取材 培养对象 过程 细胞分裂生长分化特点 培养结果 应用 培养条件 植物组织培养 动物细胞培养 细胞全能性 细胞分裂 固体 液体 蔗糖、氨基酸、维生素、水、矿物质、生长 葡萄糖、氨基酸、无机盐、 素、细胞分裂素、琼脂 维生素、水、动物血清 植物器官、组织或细胞 动物胚胎、幼龄动物器官或 组织 植物器官、组织或细胞 分散的单个细胞 脱分化、再分化 原代培养、传代培养 ①分裂:形成愈伤组织 ①只分裂不分化 ②分化:形成根、芽 ②贴壁生长 ③接触抑制 新的植株或组织 细胞株或细胞系 ①快速繁殖 ①生产蛋白质生物制品 ②培育无病毒植株 ②皮肤细胞培养后移植 ③提取植物提取物(药物、香料、色素等) ③检测有毒物质 ④人工种子 ④生理、病理、药理研究 ⑤培养转基因植物 无菌、适宜的温度和 pH 1.28 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 比较项目 生物学原理 前期处理 方法和手段 应用 下游技术(后续技术) 植物体细胞杂交 动物细胞融合 膜的流动性、膜融合特性 原生质体制备: 细胞分散: 纤维素酶和果胶酶处理 胰蛋白酶处理 ①物理:离心、振动、电刺激 (同前) ②化学:聚乙二醇(PEG) ③生物:灭活的病毒 ①制备单克隆抗体 进行远缘杂交,创造植物新品种 ②基因定位 植物组织培养 动物细胞培养 你知道吗 细胞——生物体结构和功能的基本单位 葡萄糖——组成多糖的基本单位 氨基酸——组成蛋白质的基本单位 核苷酸——组成核酸的基本单位 基因——控制生物性状的基本单位 种群——生物生存和进化的基本单位 第 10 页 第二单元 生物的新陈代谢 Ⅰ 植物代谢部分:酶与 ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮 2.1 酶的分类 单纯酶 仅含蛋白质 如胃蛋白质酶 蛋白质类酶 (蛋白质本质) 复合酶 蛋白质 离子 唾液淀粉酶含 Cl细胞色素氧化酶含 Cu2+ 分解葡萄糖的酶含 Mg2+ 辅助因子 NADP(辅酶Ⅱ) 酶 辅酶 B 族维生素 有机物 生物素(羧化酶的辅酶) RNA类酶 (核酸本质) 存在于低等生物中,将 RNA 自我催化。对生命起源的研 究有重要意义。 RNA 端粒酶含 RNA 2.2 酶促反应序列及其意义 酶促反应序列 生物体内的酶促反应可以顺序连接起来,即第一个反应的产物是第二个反应的 底物,第二个反应的产物是第三个反应的底物,以此类推,所形成的反应链叫酶促反应序列。如 A 酶1 B 酶2 C 酶3 D 酶 4 …… 酶 n 终产物 意义 各种反应序列形成细胞的代谢网络,使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行,确 定了代谢的方向。 2.3 生物体内 ATP 的来源 ATP 来源 光合作用的光反应 化能合成作用 有氧呼吸 无氧呼吸 其它高能化合物转化 (如磷酸肌酸转化) 反应式 ADP+Pi+能量—酶—→ATP C~P(磷酸肌酸)+ADP—酶—→C(肌酸)+ATP 第 11 页 2.4 生物体内 ATP 的去向 ATP —酶—→ADP+Pi+ 能量 植物 动物 光合作用的暗反应 细胞分裂 矿质元素吸收 新物质合成 植株的生长 神经传导和生物电 肌肉收缩 吸收和分泌 合成代谢 生物发光 2.5 光合作用的色素 (橙黄色)胡萝卜素 快 (黄色)叶黄素 (蓝绿色)叶绿素 a (黄绿色)叶绿素 b 慢 分离 作用 色素 叶绿体基粒的 类囊体薄膜上 分布 组成 吸收传递光能 胡萝卜素 叶黄素 大部分叶绿素 a 叶绿素 b 吸收转化光能 特殊状态的叶绿素 a 类胡萝卜素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 叶绿素 a 叶绿素 b 2.6 光合作用中光反应和暗反应的比较 比较项目 反应场所 能量变化 物质变化 反应物 反应产物 反应条件 反应性质 反应时间 光反应 暗反应 叶绿体基粒 叶绿体基质 光能——→电能 活跃化学能——→稳定化学能 电能——→活跃化学能 H2O——→[H]+O2 NADP+ + H+ + 2e ——→NADPH ATP+Pi——→ATP H2O、ADP、Pi、NADP+ O2、ATP、NADPH 需光 CO2+NADPH+ATP———→ (CH2O)+ADP+Pi+NADP++H2O CO2、ATP、NADPH (CH2O)、ADP、Pi、NADP+ 、H2O 不需光 光化学反应(快) 酶促反应(慢) 有光时(自然状态下,无光反应产物暗反应也不能进行) 第 12 页 2.7 C3 植物和 C4 植物光合作用的比较 光反应 暗反应 CO2 固定 C3 植物 叶肉细胞的叶绿体基粒 叶肉细胞的叶绿体基质 仅有 C3 途径 C4 植物 叶肉细胞的叶绿体基粒 维管束鞘细胞的叶绿体基质 C4 途径—→C3 途径 2.8 C4 植物与 C3 植物的鉴别方法 方法 生理 学方 法 形态 学方 法 化学 方法 原理 在强光照、干旱、高 温、低 CO2 时,C4 植物能进行光合作 用,C3 植物不能。 维管束鞘的结构差 异 ①合成淀粉的场所 不同 ②酒精溶解叶绿素 ③淀粉遇面碘变蓝 条件和过程 现象和指标 生长状况: 正常生长 或 密闭、强光照、干旱、 枯萎死亡 高温 过叶脉横切,装片 ① 是 否 有 两 圈 花 细 胞围成环状结构 ②鞘细胞是否含叶 绿体 出现蓝色: 叶片脱绿→加碘→ ①蓝色出现在维管 过 叶 脉 横 切 → 制 片 束鞘细胞 →观察 ②蓝色出现在叶肉 细胞 结论 正常生长:C4 植物 枯萎死亡:C3 植物 是:C4 植物 否:C3 植物 出现①现象时: C4 植物 出现②现象时: C3 植物 2.9 C4 植物中 C4 途径与 C3 途径的关系 草酰乙酸(C4) 苹果酸 C4 NADPH PEP 羧化酶 CO2 AMP 磷酸烯醇式 丙酮酸(C3) NADP+ ATP 丙酮酸 C3 叶肉细胞 注:磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为 PEP。 苹果酸 C4 NADP+ NADPH CO2 暗反应 丙酮酸 C3 C5 (CH2O) 维管束鞘细胞 第 13 页 2.10 C4 植物比 C3 植物光合作用强的原因 结构原因: 维管束鞘细胞的结构 生理原因: PEP 羧化酶 磷酸核酮糖羧化酶 C3 植物 以育不良,无花环型结构,无 叶绿体。 光合作用在叶肉细胞进行,淀 粉积累,影响光合效率。 只有磷酸核酮糖羧化酶。 磷酸核酮糖羧化酶与 CO2 亲和 力弱,不能利用低 CO2。 C4 植物 发育良好,花环型,叶绿体大。 暗反应在此进行。有利于产物 运输,光合效率高。 两种酶均有。 PEP 羧化酶与 CO2 亲和力大, 利用低 CO2 能力强。 2.11 光能利用率与光合作用效率的关系 概念 光合作用制造的有机物所含的能量 光能利用率 = 照在该地面的总的光能 光合作用制造的有机物所含的能量 光合作用效率 = 光合作用吸收的光能 照在地面上的总能 量中被转移的能量 参与光合作用的能 量中被转移的能量 去向 延长光合作用时间 热能损失 光能损失→荧光、磷光 光能→电能→化学能(贮存) 关系 提高光能利用率 增加光合作用面积 控制光照强弱 提高光合作用效率 二氧化碳供应 必需矿质元素供应 2.12 影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系 延长光合作用时间 提高复种指数:改一年一季为一年多季 增加光合作用面积 合理密植 套种(不同时播种)、间作(同时播种) 温度 提 高 因地制宜:阳生植物种阳地 光 控制光照强弱 阴生植物种阴地 能 利 光质影响:蓝紫光照,蛋白质和脂类多 用 红光照,糖类增多 率 光 影 响 光 合 作 增加二氧化碳供应 通风透光,增施农家肥;人工增 CO2(温室) CO2 用 的 必需矿质元素供应 N: P: ATP、NADP+的成分 K:糖类的合成和运输 外 界 矿物质 因 素 Mg:叶绿素的成分 水 第 14 页 2.13 光合作用实验的常用方法 可同时使用 半叶法(遮盖法) 密封法 打孔法(抽气法) 光合作用产生淀粉 验证(探索)光合作用需 CO2 并放 O2、光强的影响 验证(探索)光合 作用中物质的转变 光质对光合作用的影响 割主叶脉法 同位素标记法 2.14 植物对水分的吸收和利用 2.14.1 植物对水分的吸收 分光法 吸胀吸水 液泡尚未形成或消失 通过亲水物质的亲水性吸水 水 吸水原理 主要由成熟细胞的中央液泡构成渗透系统 分 通过渗透作用吸水 的 吸 收 渗透系统 隔着半透膜的两种溶液构成的体系 渗透吸水 发生条件 ①具有半透膜 ②膜两侧溶液具有浓度差 渗透压 溶液与纯水达平衡时,溶液一方所承受的外压差。 植物细胞构 成渗透系统 原生质层 两个系统 由细胞膜、液泡膜、两膜之间的细胞质构成 看作一层半透膜(本质是选择透过性) ①植物细胞与土壤溶液之间构成 ②每两个植物细胞之间构成 第 15 页 2.14.2 扩散作用与渗透作用的联系与区别 扩散作用 物质由相对多(密度高)的地方向相对少(密度低)的地方运动的过程,叫扩散 联系 物质由高到低的移动方式,利用物质本身的属性,不需要能量 区别 特指溶剂分子(如水、酒精等)的扩散,需特定的条件 渗透作用 溶剂分子的扩散叫渗透,具备一定条件才能发生 2.14.3 半透膜与选择透过性膜的区别与联系 概念 性质 状态 材料 物质运 动方向 功能 共同点 半透膜 选择透过性膜 水自由通过,被选择的离子和其它小分子可以通 小分子、离子能透过,大分子不能透过 过,大分子和颗粒不能通过 选择透过性(生物分子组成,取决于脂质、蛋白 半透性(存在微孔,取决于孔的大小) 质和 ATP) 活或死 活 合成材料或生物材料 生物膜(磷脂和蛋白质构成的膜) 不由膜决定,取决于物质密度 水和亲脂小分子:不由膜决定,取决于物质密度 离子和其它小分子:膜上载体(蛋白质)决定 渗透作用 渗透作用和其它更多的生命活动功能 水自由通过,大分子和颗粒都不能通过 2.14.4 植物体内水分的运输 水分的运输 导管运输 方向 向上:根—→茎—→叶 动力 蒸腾作用 产生蒸腾拉力 根压 导致吐水现象 2.14.5 植物体内水分的利用和散失 水分 利用 1-5%参与光合作用、呼吸作用等生命活动 散失 蒸腾作用 绝大部分水分通过蒸腾作用散失 生理意义 ①根持续吸水的动力 ②物质运输的载体 ③降低叶片温度 第 16 页 2.15 植物体内的化学元素(1) 植物体 水分(10-95%) C、H、O、N、S 形成气体: CO2、CO、N2、NH3、H2O 和氮氧化物等。 少量硫形成 H2S、SO2 等。 干物质(5-90%) 燃烧 有机物 90% 无机盐 10% 小部分 N 挥发部分 灰分元素 大部分 S 全部 P 全部金属元素 1.16 植物体内的化学元素(2) 载体的种类与数量 选择性吸收 主动运输 方式 吸收 大 量 元 素 必 需 元 微 素 量 元 素 矿 质 元 素 植 物 体 非 非 必 矿 需 质 元 元 素 素 概念 除 C、H、O 外 由根系吸收的元素 (N 放在矿质元素中讨论) 必需矿质元素 大量元素 微量元素 N、P、S、K、 Ca、Mg(6 种) Fe、Mn、B、Zn、 Cu、Mo、Cl、Ni 能被再利用的元素 缺乏症 不被再利用的元素 N、P、K、Mg 老叶先受损 幼叶先受损 Ca、S、B、 非必需矿质元素 Al、Si、Na、I 等 C、H、O 第 17 页 2.17 生物固氮 固氮过程 N2+e+H++ATP—固—氮—酶—→NH3+ADP+Pi (选学) 生物固氮 (N2) 概 意 固 念 义 氮 微 将 ①② 生 大 为对 物 气 绿自 的 氮 色然 种 植界 类 还 原 成 物氮 提循 供环 氮有 素重 营要 的 养作 过 用 程 NH3 2.18 氮循环 代谢类型 种 固氮原因及条件 同 异 类 化化 常见类型 在生态系统 中的作用 共 生 固 固 氮 氮基 类 因 ( 自固 生 氮 酶 固) 氮 类 与豆科植 物共生时 独立生活 异 养 需 自氧 养 异 养 根瘤菌(6 种) 消费者 (大豆、菜豆、 豌豆、苜蓿、羽 (取食于活的 扇豆、三叶草) 生物体) 固氮蓝藻 (念珠藻) 圆褐固氮菌 黄色分支杆菌 生产者 分解者 (腐生生活) 注意:不同的根瘤菌具有共生专一性。如蚕豆根瘤菌与蚕豆、 豌豆、豇豆共生;大豆根瘤菌只能与大豆共生。 大气氮库(N2) 大气固氮 工业固氮 生物固氮 NO3- 氮素化肥 脲酶 NH3- 尿素 硝化细菌 氮盐 NO2-、NO3- 反硝化细菌 脲酶 尿素 分解者 遗体 N2 消费者 生产者 2.19 三类微生物在自然界氮循环中的作用 固氮酶 N2————→NH3 固氮微生物 NH3——酶→NO2-、NO3- 硝化细菌 (N2 循环) 反硝化细菌 NO2-、NO3- 酶 ——→N2 第 18 页 Ⅱ 动物与微生物代谢部分:三大类营养代谢、细胞呼吸、代谢基本类型、微生物类群、 微生物的营养代谢与生长、发酵工程简介 2.20 人和动物体内三大营养物质的代谢 淀粉 葡萄糖 氧化 合成 分解 合成 CO2+H2O+能量 肝糖元 肌糖元 转变 脂肪、某些氨基酸 脂肪 分解 储存 皮下结缔组织、肠系膜 转变 甘油、脂肪酸 氧化 糖元 CO2+H2O+能量 蛋白质 氨基酸 合成 转氨基 脱氨基 各种组织蛋白、酶及激素等 新的氨基酸 含氮部分 NH3 不含氮部分 转变 尿素 分解 转变 CO2+H2O+能量 糖类、脂肪 2.21 人体的必需氨基酸 不同种动物有不同的必需氨基酸 种类 12 种 非必需氨基酸 必需氨基酸 概念 在人和动物体细胞内能够合成的氨基酸 不能在人和动物体细胞内合成,只能从 概念 食物中获得的氨基酸称为必需氨基酸 苯.丙.氨酸 赖.氨酸 色..氨酸 亮氨酸 种类(8 种) 助记词 苯丙赖色亮,缬亮苏甲硫 (本秉赖色亮,谢亮输贾刘) . 缬氨酸 . 异亮氨酸 . 苏氨酸 .. 甲硫氨酸 第 19 页 2.22 细胞的有氧呼吸 C6H12O6 2CH3COCOOH 2CH3COCOOH (丙酮酸) 热 ② 6H2O 能量 ATP(少) 12H2O ATP(多) 线 ③ 呼吸链 能量 热 4[H] ① C6H12O6 (葡萄糖) 能量 ATP(少) 热 2.23 细胞内的无氧呼吸 细胞质基质 细胞膜 酶 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量 总反应式 ① C6H12O6 (葡萄糖) 总反应式 (丙酮酸) 2CH3COCOOH ② 2C2H5OH + (酒精) 2CO2 4[H] 能量 热 ATP(少) 2C3H6O3 (乳酸) 细胞质基质 线 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 比较项目 反应场所 反应条件 反应产物 产能多少 共同点 有氧呼吸 无氧呼吸 真核细胞:细胞质基质,主要在线粒体 细胞质基质 原核细胞:细胞基质(含有氧呼吸酶系) 需氧 不需氧 终产物(CO2、H2O)、能量 多,生成大量 ATP 中间产物(酒精、乳酸、甲烷等)、能量 少,生成少量 ATP 氧化分解有机物,释放能量 2.25 呼吸作用产生的能量的利用情况 呼吸类型 被分解的有机物 储存的能量 释放的能量 可利用的能量 能量利用率 有氧呼吸 无氧呼吸 1mol 葡萄糖 2870kJ 2870 kJ 2870kJ 196.65 kJ 1165 kJ 61.08 kJ 40.59% 2.13% 注:无氧呼吸释放的能量值为分解为乳酸时的值。不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有不同。 2.26 新陈代谢的类型 红螺细菌 有光时:自养生活(进行光合作用,但供氢体不是水,而是有机物) 无光时:异养生活 兼性营养型 绿色植物 光能自养型 光合作用 光合细菌 同 自养型 化 化能自养型 化能合成作用 硝化细菌 类 特 殊 类 型 新 陈 代 谢 类 型 型 基 异养型 绝大多数动物,腐生的真菌,大多数细菌 本 类 型 异 需氧型 多数动植物 化 类 型 厌氧型 一些细菌(如光合细菌,供氢体不是水,不放 O2) 蛔虫等 兼性厌氧型 酵母菌 有氧时:有氧呼吸 无氧时:无氧呼吸 你知道吗 科学发现: 人们对消化过程的研究发现了酶 人们对向光性的研究发现了生长素 人们对溶菌现象的研究发现了青霉素 第 21 页 2.27 微生物的类群 细菌 形态 结构 杆形、球形、螺旋形(弧形) 细胞壁 基本结构 细胞膜 细胞质(仅有核糖体) 核区(环状 DNA) 特殊结构 质粒、荚膜、鞭毛、芽孢、 繁殖 二分裂(有 DNA 的复制和平分) 细菌在固体培养基上繁殖 原 核 菌落 概念 形成的细菌子细胞群体 细 大小、形状、颜色、 胞 微 特征 光泽度、透明度、硬度等 生 物 基内丝菌 吸收养料—营养 ( 单 结构 分枝状菌丝 细 气生丝菌 产生孢子—繁殖 胞 ) 放线菌 分布 土壤、空气、水中 细 胞 对人类的贡献 产抗生素(次级代谢产物) 结 构 其它类群 支原体、衣原体(无壁)、(蓝藻) 单细胞 酵母菌 微 真核细胞微生物 生 物 的 多细胞 霉菌 类 群 DNA 病毒 蛋白质和 DNA 组成 分类 RNA 病毒 蛋白质和 RNA 组成 基本单位:衣壳粒 非 细 结构 核衣壳 衣壳 功能:保护、抗原性 胞 病毒 结 核酸 DNA 或 RNA 构 (可有) 囊膜(带刺突) 蛋白质、多糖、脂类组成 增殖 吸附→注入→复制(核酸)→合成(蛋白质)→装配→释放 第 22 页 2.28 微生物的营养 水 无机盐 碳源 提供碳素营养 营养素 氮源 提供氮素营养 无机碳源 CO2、NaHCO3 等 有机碳源 糖、脂、石油等 无机氮源 N2、硝酸盐、铵盐等 有机氮源 尿素、牛肉膏、蛋白胨等 生长因子 微生物生长不可缺少的微量有机物 (包括维生素、氨基酸、碱基等) 微 生 物 目的要明确 根据培养种类、培养目的选择原材料 的 营 养 营养要协调 注意营养物质的浓度和比例 配制原则 (三要原则) 碳氮比最重要 C/N=4:有利于繁殖; C/N=3:有利于产谷氨酸 培养基 pH 要适宜 细 菌:pH=6.5—7.5 放线 种类 物理 性质 化学 成分 种类 固体培养基 半固体培养基 液体培养基 合成培养基 天然培养基 选择培养基 用途 鉴别培养基 特点 功能 加凝固剂 分离、鉴定 观察、保藏 不加凝固剂 工业生产 成分明确 分类、鉴定 天然成分 工业生产 加抑制剂(如青霉素) 加特殊 C 源或 N 源 选择、分离 不加某物质(如 N 源) 加指示剂或药品 鉴别 你知道吗 加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌 加入青霉素可分离酵母菌和霉菌 不加 N 源可分离固氮微生物 加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌 第 23 页 2.29 微生物的代谢 初级代谢产物 代 谢 产 物 次级代谢产物 不断 概念 微生物自身生长繁殖必需的物质 产生 产物 氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素 特点 概念 对自身生长繁殖非必需的物质 产物 抗生素、毒素、激素、色素 或积累 或排除 分解葡萄 组成酶 一直存在,只受遗传控制的酶 糖的酶 大 酶合成调节 肠 杆 诱导酶 受环境中某物质的诱导产生 分解乳 菌 微 生 代 同时存在 物 的 谢 调 密切配合 代 节 协调作用 谢 “好酶知时节,当需乃发生” 糖的酶 酶活性调节 概念 原理 通过改变酶的催化活性,来调节代谢速率 负反馈:酶催化的产物增多抑制酶的活性 谷氨酸脱氢 酶受谷氨酸 产量的调节 基因诱变 高产赖氨酸的黄色短杆菌 代 改变遗传特性 谢 的 转基因 基因工程人胰岛素 人 工 控 制 控制发酵条件 改变细胞膜的通透性,即时输出代谢产物,解除对酶的抑制 2.30 微生物的生长 微生物群体 微 生长的规律 生 物 的 生 长 影响微生物生 长的环境因素 时期 调整期 对数期 稳定期 衰亡期 特点 菌体不增殖,代谢活跃,体积增大 以 2n 形式增长,代谢旺盛 生死平衡,活菌数最多,芽孢形成 死亡加速,形态多样,细胞裂解 作用 作菌种和科研材料 收获菌体和代谢产物 温度 最适生长温度:25—37℃ 超过:蛋白质和核酸不可逆破坏 pH (最适 pH 见前) 超过:影响酶活性和细胞膜稳定性 氧 需氧或不需氧 第 24 页 2.31 微生物的生长曲线与生长速率的关系 菌 体 数 k 目k 2 (lg) 0 a b c 生 长 速 率 d 时间 0 a b c d 时间 注意 生长速率=繁殖率—死亡率 说明 a:调整期 b:对数期 c:稳定期 d:衰亡期 2.32 发酵工程简介 概念 采用现代工程技术手段,利用微生物某些特定功能,为人类生产有用产品; 或者直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。 菌种选育 基因诱变——传统,常用。 基因工程———————— 细胞工程——细胞融合 改变原来基因 转基因 工程菌(工程细胞) 培养基配制 (三要原则) 一般步骤:配制调→pH→分装→灭菌 灭菌 严格杀灭培养基和发酵设备中的各种微生物,保证菌种是单一纯种 发 酵 工 内容 扩大培养与接种 选育的良种要经多次扩大培养,才能满足大规模生产需要 程 ①检测菌体数目和产物浓度。 发酵过程 ②添加培养基组成。 ③严格控制发酵条件(温度、pH、溶氧、通气量、转速) 分离提纯产品 代谢产物 蒸馏、萃取、离子交换等方法提取 菌体本身 过滤、沉淀等方法分离 应用 医药工业上的应用 生产抗生素、维生素、动物激素、氨基酸、核苷酸等 生产传统发酵产品 啤酒、果酒、食醋等 食品工业上的应用 生产食品添加剂 酸味剂、鲜味剂、甜味剂、色素 开发人类新食源 单细胞蛋白、线 页 第三单元 生命活动的调节 (包括植物调节、体液调节、神经调节、内环境与稳态、水盐调节、血糖调节、体温调节、免疫) 3.1 植物生命活动调节——激素调节 向性运动 植物体受到单一方向外界刺激而引起的定向运动 是植物对于外界环境的适应性 发现 (略) 产生 主要在叶原基、嫩叶和发育的种子 分布 大多集中在胚芽鞘、分生组织、形成层及发育的种子和子房 生 长 素 植 物 激 素 调 节 运输 只能由形态学上端向形态学下端运输,不能倒过来运输 生理作用 促进生长 抑制生长 既能促进生长,又能抑制生长 既能促进发芽,又能抑制发芽 既能保花保果,又能疏花疏果 植取 物决 的于 器生 官长 的素 种浓 类度 应用 两重性 促根 芽 茎 进 生 长 0 抑 制 生 长 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 1 浓度/mol·L-1 促进插枝生根 生 长 促进 促进果实发育 素 类 似 防止落花落果 物 浸 涂泡 抹插 未枝 受下 粉端 柱头 发根增多 涂抹未受粉柱头 无籽番茄 喷洒植株(棉花) 保蕾保铃 抑制 抑制顶端优势 疏花疏果 除草 赤霉素 促进生长 其 他 细胞分裂素 存在于分裂部位。促进细胞分裂、分化 激 素 脱落酸 促进叶片脱落 乙烯 促进果实成熟 第 26 页 3.2 人和高等动物的体液调节 激 素 的 种 类 和 作 用 激素调节 人 和 高 等 动 物 的 体 液 调 节 激 素 分 泌 的 调 节 内分泌腺 下丘脑 垂体 甲状腺 肾上腺 A 细胞 胰 岛 B 细胞 激素名称 促甲状腺激素 释放激素 促性腺激素 释放激素 抗利尿激素 促甲状腺激素 促性腺激素 生长激素 催乳素 甲状腺激素 肾上腺素 醛固酮 胰高血糖素 胰岛素 睾丸 性 性 卵巢 激 素 腺 卵巢 雄激素 雌激素 孕激素 主要生理功能 促进垂体合成和分泌促甲状腺激素 促进垂体合成和分泌促性腺激素 减少排尿 促进甲状腺生长发育和调节其合成与分泌 促进性腺生长发育和调节其合成与分泌 促进生长,主要促进骨生长和蛋白质合成 促进乳腺发育与泌乳及嗉囊分泌鸽乳 促进新陈代谢(促进氧化分解)、促进生长发 育(包括神经)、提高神经系统兴奋性 升血糖(促进肝元糖分解) 促进肾小管吸 Na+泌 K+ 升血糖(强烈促进肝元糖分解和非糖转化) 减少来源 降血糖 增加去路 促进肝(肌)糖元合成 促进葡萄糖氧化分解 促进转变成脂肪 抑制肝糖抑制元分解 抑制非糖物质转化 促进雄性生殖器官的发育和精子生成, 激发并维持雄性第二性征 促进雌性生殖器官的发育和卵子生成, 激发并维持雌性第二性征, 激发并维持正常性周期 促进子宫内膜和乳腺生长发育, 为受精卵着床和泌乳准备条件 调节内分泌的中枢 下丘脑 反馈调节 甲状腺激素 协同作用 增强效应 生长激素 相关激素间的作用 拮抗作用 对抗效应 胰岛素 胰高血糖素 寒冷紧张 (-) 下丘脑 促甲状腺激素释放激素 (+) (-) 垂体 促甲状腺激素 (+) 甲状腺 其他化学物质的调节 如 CO2 对呼吸频率的调节等 甲状腺激素 第 27 页 3.3 神经调节 概念 由神经系统对体内外刺激所作的规律性反应 基本方式 反射 分类 非条件反射 遗传获得的先天性反射 条件反射 生活中学习获得的后天性反射 感受器 传入神经 结构基础 反射弧 神经中枢 神经纤维上的传导 传出神经 双向传导 从兴奋点开始 效应器 刺激 神 ++++++++ - - - -++++++++ 经 调 兴奋的传导 - - - - - - - - ++++- - - - - - - - 节 - - - - - - - - ++++- - - - - - - ++++++++ - - - -++++++++ 细胞间的传导 单向传导 由前一个神经元传向后一个神经元 传导方向 高级神经 中枢的调节 高级神经中枢 大脑皮层 中央前回 驱体运动中枢 交叉支配 倒置投射 左侧中枢支配右侧驱体 右侧中枢支配左侧驱体 顶部中枢支配足部运动 颞部中枢支配头部运动 语言中枢 S 区 运动性语言中枢(说话中枢) 运动性失语 H 区 感觉性语言中枢(听话中枢) 感觉性失语 第 28 页 3.4 动物行为产生的生理基础 性激素 激素调节与行为 催乳素 动 物 甲状腺激素 行 为 产 生 的 生 先天性行为 理 基 础 神经调节与行为 3.5 内环境与物质交换 后天性行为 求偶行为 照顾幼仔行为 影响活动、食欲等 趋性 对环境刺激的定向反应 非条件反射 膝跳反射、搔扒反射 吸吮反射、眨眼反射 本能 由一系列非条件反射 按顺序连锁发生构成 印随 模仿 条件反射 判断推理 生 活 决定性作用 体 验 和 学 习 概念 内环境的理化性质 保持相对稳定的状态 (包括 pH、参透压、温度、血糖浓度等等) 稳 态 的 相 对 稳 定 pH 血浆中碱性物质增多时 血浆中酸性物质增多时 缓冲物质 多余的 H2CO3 生成 CO2 和 H2O Na2CO3 + H2CO3 乳酸 + NaHCO3 缓冲物质 多余的 NaHCO3 H2CO3 增高时 NaHCO3 增高时 由肾脏排出体外 内环境 内 环 体液 境 与 物 质 交 换 细胞内液 细胞液 细胞外液 血浆 淋巴 组织液 养料、O2 废物、CO2 物质交换 第 29 页 3.6 水、钠、钾的来源与去向 H2O 水 、 钠 、 钾 的 Na+ 来 源 与 去 向 来源(mL) 来自饮水 1300 来自食物 900 来自代谢 300 共计 2500 去向(mL) 由肾排出 1500 由皮肤排出 500 由肺排出 400 由大肠排出 100 共计 2500 食物中的 Na+ 人 汗 便 皮肤 大肠 Na+ 体 Na+ 肾 脏 尿 Na+ 食物中的 K+ 诊断某些疾病的指标 消 多吃多排 化 道 吸收 血 K+ 排出 尿 K+ 少吃少排 中 不吃也排 K+ 的 K+ 组织液中的 K+ 便 K+ 细胞中的 K+ 第 30 页 3.7 水盐平衡的调节 神经调节 饮水不足、失水过多、食物过咸 细胞外液渗透压升高 下丘脑渗透压感受器 激素调节 大脑皮层 水 盐 平 衡 的 调 节 产生渴觉 垂体后叶 释放 抗利尿激素 + 肾小管、集合管重吸收水 饮水增加 尿量减少 细胞外液渗透压下降 血钾升高 血钠降低 直接刺激 肾上腺 + 醛固酮 + 重吸收 Na+ + 分泌 K+ 咏下丘脑 下丘脑 下丘脑 产生激素真不少 通过垂体控性甲 有种激素抗利尿 体温调节是中枢 血糖平衡功不小 水盐代谢没有它 什么事都做不了 第 31 页 3.8 血糖平衡的调节 下丘脑另一区域 (+) 胰岛 B 细胞 神 经 胰岛素 调 节 分泌增加 (+) 肾上腺素 (+) 肾上腺 血糖升高 (+) (-) (+) 血糖降低 激 胰高血糖素 素 分泌增加 调 节 胰岛 A 细胞 (+) 下丘脑某一区域 3.9 体温的调节 寒冷 炎热 冷觉感受器 下丘脑体温调节中枢 皮肤 肾上腺 下丘脑 温觉感受器 皮肤 血管收缩 汗腺不排汗 立毛肌收缩 肾上腺素 垂体 代谢增强 甲状腺 甲状腺激素 血管扩张 汗腺排汗 散热增加 散热减少 产热增加 体温恒定 第 32 页 3.10 免疫概述 概念 免疫概述 分类 机体特殊的保护性生理功能。通过识别“自己” 与“非已”,以维持机体内环境的平衡与稳定。 概念 对所有病原体的防御能力 非特异性免疫 组成 第一道防线 皮肤及黏膜的屏障作用 第二道防线 体液中的杀菌物质 吞噬细胞的吞噬作用 概念 对特殊病原体的防御能力 特异性免疫 组成 第三道防线 免疫系统的组成与淋巴细胞的起源 免疫器官 中枢淋巴组织及器官 体液免疫 细胞免疫 骨髓 胸腺 免疫系统 免疫组织 外周淋巴组织及器官 淋巴结 脾脏 吞噬细胞 扁桃体 免疫细胞 淋巴细胞 T 细胞 B 细胞 免疫分子 抗体、淋巴因子(白细胞介素、干扰素等) 淋巴细胞起源 增殖分化 B 细胞 淋 巴 造 少结 抗 血 干 细 胞 大部分死亡 部 分 进 脾 脏 原 刺 激 入扁 后 血液循环 胸腺中的 增殖分化 T 细胞 桃 体 造血干细胞 效应 B 细胞 记忆细胞 效应 T 细胞 记忆细胞 第 33 页 刺激产生 3.11 抗原与抗体 概念 能与 B 细胞受体、T 细胞受体及抗体结合, 具有启动免疫应答潜能的物质 异物性 机体以外的物质。或机体内的隔离物质或已发生改变的自身物质 抗原 抗体 特异结合 性质 大分子性 相对分子质量大于 10000 的物质。蛋白质、脂多糖、多糖等 特异性 只与相应的抗体或效应 T 细胞发生特异性结合。取决于抗原决定簇 抗原决定簇 概念 特点 抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团 是免疫细胞识别抗原的重要依据 ①一种抗原可含有多种抗原决定族 ②不同种抗原可含有相同或相似的抗原决定族 ③一个 B 细胞只接受一种抗原决定族的刺激 ④每一种抗原决定族只引起产生一种特定的抗体 概念 B 细胞识别抗原后经分裂增殖形成的效应 B 细胞所产生的一种球蛋白 特点 ①能与相应的抗原特异性结合,从而清除抗原 ②存在于血浆、组织液和淋巴中 3.12 体液免疫和细胞免疫 效应阶段 抗体与病原体 (抗原)结合 防止病原体感染 降低病毒侵染力 体 液 免 反应阶段 疫 感应阶段 细 胞 免 反应阶段 疫 效应阶段 病原体再次入侵 记忆细胞 抗体 增殖分化 再次刺激 增 殖 分 效应 B 细胞 化 病原体 直接刺激 吞噬细胞 抗原 T 细胞 抗原 B 细胞 白 细 胞 介 素 (+ 增 记忆细胞 殖 分 增殖分化 再次刺激 化 效应 T 细胞 释放淋巴因子 病原体侵入宿主细胞后 宿主细胞裂解死亡 与宿主细胞密切接触 宿主细胞溶酶体酶激活 第 34 页 3.13 免疫失调引起的疾病 概念 已免疫过的机体在再次接触相同物质刺激时所发 生的以机体生理功能紊乱为主的特异性免疫反应 特点 发作迅速、反应强烈、消退较快。无后遗症、有遗传倾向和个体差异 过敏反应 再次刺激 过敏原 刺激 效应 B 细胞 抗体 毛细血管扩张、血管通透性增强 平滑肌收缩、腺体分泌增加 吸附 某些细胞 再次刺激时释放 活性物质 全身性过敏反应 呼吸道过敏反应 消化道过敏反应 皮肤过敏反应 自身免疫 免疫系统对自身成分发生免疫应答的现象 免 疫 导 致 概念 由自身免疫而导致的机体的疾病状态。由于自身组织和 细胞不易被清除,机体不断受攻击,结果进入疾病状态 失 调 引 自身免疫疾病 起 的 疾 器官特异性自身免疫疾病 病变局限于某一器官 病 风湿性心脏病 酿脓链球菌的一种抗原决定族 与心脏瓣细胞的某种物质相似 风湿性关节炎 全身性(系统性)自身免疫疾病 病变见于多种器官和结缔组织 系统性红斑狼疮 累及多器官: 关节痛、皮肤红斑、脱发、白细胞减少 概念 机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病 免疫缺陷病 遗传性(先天性)免疫缺陷病 原发性 B 细胞缺陷病(伴 X 隐性遗传) 获得性(后天性)免疫缺陷病 AIDS 病(HIV 主要攻击 T 细胞) 第 35 页 3.13 免疫学的应用(选学) 免疫学的应用 免疫预防 人工主动免疫 注射抗原 灭活死疫苗(脊髓灰质炎疫苗) 减毒活疫苗(卡介苗、牛痘苗) 类毒素(白喉疫苗、破伤风疫苗) 人工被动免疫 注射抗体 抗毒素(免疫动物后获得的抗体) 人免疫球蛋白制剂(抗乙肝病毒免疫球蛋白) 细胞因子制剂(新型制剂) 单抗制剂 免疫治疗 输入免疫物质(抗体、胸腺素、淋巴因子)或药物 调整病人的免疫功能,从而治疗疾病 移植免疫 组织相容性抗原(HLA)是否一致,关系到的成败 你知道吗 缺氧引起脑水肿的原因 ①细胞内水肿: 供氧不足→ATP 减少→胞内 Na+转运下降→胞内渗透 压升高→细胞吸水增加→细胞内水肿 ②细胞外水肿: 血浆缺氧→毛细血管扩张→通透性升高→血浆物质滤 出→组织液增多→细胞外水肿 第 36 页 第四单元 生物的生殖与发育 (包括生殖的种类、动物生殖细胞的生成、植物的个体发育、动物的个体发育) 4.1 生殖的类型 无性生殖 生 殖 的 类 型 生殖方式 概念 举例 分裂生殖 由一个生物体直接分裂成两个新个体 变形虫、细菌 出芽生殖 在母体的一定部位长出芽体(新个体) 酵母菌、水螅 母体产生无性生殖细胞——孢子,由孢 真菌(青霉) 孢子生殖 子萌发成新个体 低等植物(衣藻) 高等植物的营养器官(根、茎、叶)与 马铃薯的块茎 营养生殖 母体脱落后,发育成新个体 草莓的匍匐茎 注:植物组织培养是人工进行的植物无性繁殖方式。 有性生殖 由亲体产生有性生殖细胞——配子,由配子两两结合 概念 形成合子,再由合子发育成新个体的过程的生殖方式 同配生殖 配子形态大小相同(同型配子) 类型 异配生殖 配子形态大小不同(大配子和小配子) 卵式生殖 配子形态大小差别很大,大的称卵细胞(雌配子), 小的称精子(雄配子),结合形成的合子特称受精卵 (2N) 成体 雄体 雌体 精子 (N) 卵子 (2N) 受精卵 胎的发育 (2N) 幼体 胎后发育 卵细胞不经受精直接发育成新个体 孤雌生殖 (蜜蜂的卵细胞直接发育成雄蜂) 被子植物的有性生殖 一核消失,一核分裂 减数分裂 萌发 花粉母细胞(2N) 核分裂 珠孔 花粉(N) 精子 (2N) 受精卵 消失 (N) 卵细胞 极核 受精极核 (3N) 珠被 减数分裂 胚囊母细胞(2N) 发育 核分裂(3 次) 胚囊(N) 八核胚囊 成熟胚囊 第 37 页 双受精 4.2 动物有性生殖细胞的形成(没有交换) 精子的形成 A‘ A‘B B B‘ 复制 B‘ A A‘ B A A‘ B A B‘ 精原细胞 初级精母细胞 AB‘ (2N=4) (2N=4) 一 种 类 型 共 两 种 精 一子 种 类 型 有 次级精母细胞 性 (N=2) 精细胞 生 (N=2) 殖 细 胞 的 形 成 A‘ B A B‘ A‘ ‘ B 卵原细胞 (2N=4) 复制 B‘ A A‘ B ‘ 初级卵母细胞 (2N=4) B 第一极体(N=2) B‘ ‘ A 次级卵母细胞 (N=2) 卵细胞的形成 精子 (N=2) 第 二 极 体 (N=2) B‘ A‘ 卵细胞 (N=2) 一种卵细胞 4.3 减数分裂中非姐妹染色单体的交叉互换 四分体时期 四分体 交叉 初级精母细胞 互换 四种精子 (一种卵细胞) 次级精母细胞 第 38 页 精细胞 4.4 减数分裂中染色体行为及数目与配子类型的关系 非姐妹染色单体不发生交叉互换 1、由于同源染色体分离,非同源染色体在配子中进行自由组合,所以形成不同种类的配子 2、配子(精子、卵)种数等于组合数 3、组合数又与同源染色体的对数有关 配子种数=2n(n 为同源染色体对数) 4、每一个精原细胞分裂都只形成两种精子 5、每一个卵原细胞分裂都只形成一种卵子 与同源染色体对数无关 6、要产生 2n 种精子至少需要 2n-1 个精原细胞参与减数分裂 7、要产生 2n 种卵细胞至少需要 2n 个卵原细胞参与减数分裂 8、当有 m 个精原细胞进行减数分裂时 ①当 m<2n-1,则生成的精子类型最多为 2m2n 种 ②当 m≥2n-1,则生成的精子类型为 2m =2n 种 非姐妹染色单体发生交叉互换 1、每一个精原细胞分裂都要形成 4 种精子 2、每一个卵原细胞分裂都只形成 1 种卵子 与同源染色体对数无关 配子多样性 的主要原因 3、m 个精(卵)原细胞分裂时形成的精子(卵)最多为 4m(m)种,与染色体对数无关 (不符合 2n 规律) 4.5 减数分裂与有丝分裂的比较(以动物细胞为例) 比较项目 复制次数 分裂次数 同源染色体行为 子细胞染色体数 子细胞数目 子细胞类型 细胞周期 相关的生理过程 减数分数 1次 2次 联会、四分体、同源染色体分离、非姐妹染色体交叉互换 是母细胞的一半 4个 生殖细胞(精细胞、卵细胞)、极体 无 生殖 有丝分裂 1次 1次 无 与母细胞相同 2个 体细胞 有 生长、发育 染色体(DNA)的 变化曲线 DNA 染色体 时期 数量 4 2 时期 助记词 有丝减数区分难,抓住几个关键点。 有丝分裂要加倍,减数分裂看同源。 联会形成四分体,同源分开要减半。 再分过程同有丝,染色体中无同源。 第 39 页 4.6 被子植物的个体发育 提供生长素 子胚胚胚 叶芽轴根 子胚 房珠 受精卵 有丝分裂 多次分裂 顶细胞 球状 多次分裂 胚体 胚 几次分裂 基细胞 供给营养 胚柄 消失 受精极核 多次分裂 胚乳细胞 胚乳 植 株 种果 子实 珠被 或者消失 种皮 4.7 动物的个体发育 卵裂 受精卵 囊胚 分化 原肠胚 外胚层 分化 表皮及其附属结构 神经系统、感觉器官 中胚层 分化 骨骼、肌肉及循环、 排泄、生殖系统等 幼 体 胚胎发育 胚后发育 幼体 内胚层 分化 肝脏、胰脏等腺体 消化道、呼吸道上皮 爬行类、鸟类、哺乳类和人类在胚胎发育的早期形成羊膜, 内有羊水,为胚胎发育提供水环境,防止震动、保护胚胎。 幼体与成体相似 直接发育 幼体与成体不同 变态发育 成体 你知道吗 判断必需矿质元素的标准是 ①不可缺少性:缺乏不能完成生活史 ②不可替代性:有专一缺乏症,加入其它元 素不可替代 ③直接功能性:直接影响,不是通过影响土 壤、微生物等的间接作用 第 40 页 第五单元 生物的遗传、变异与进化 (包括遗传的物质基础、遗传规律、伴性遗传、细胞质遗传、基因突变、染色体变异、现代进化理论) 5.1 证明 DNA 是遗传物质的实验(1)——肺炎双球菌的转化实验 注射 第一组 活 R 型(无毒) 注射 第二组 活 S 型(有毒) 注射 第三组 死 S 型(加热) 第四组 注射 + 死S型 活R型 注射 设想 死亡 活S型 在死 S 细菌中存在某种“转化因子”,使 R 型细菌转化成 S 细菌 健康 死亡 健康 死亡 分离 格里菲思实验 艾弗里的实验 加入 DNA R 型(无毒) 分离 活 S 型(有毒) 蛋白质或 加入 荚膜多糖 R 型(无毒) DNA 加 加入 DNA 酶 结论 DNA 是“转化因子”,即遗传物质 R 型(无毒) 第 41 页 培养 R型 S型 培养 培养 R 型(无毒) R 型(无毒) 5.2 证明 DNA 是遗传物质的实验(2)——T2 噬菌体感染细菌实验 35S 加入 标 记 的 噬 菌 体 培养 搅拌 大肠杆菌 标 记 的 噬 菌 体 加入 培养液 培养 感染 搅拌 离心 含放射性 35S 不含放射性 使在细菌 体外的噬 菌体分离 检测上清液 和沉淀物中 的放射性 新形成的噬菌 体没检测到 35S 离心 不含放射性 含放射性 32P 32P 说明 实线表示不带放射性 虚线表示带放射性 新形成的噬菌 体检测到 32P 5.3 证明 RNA 是遗传物质的实验——烟草花叶病毒的感染实验 蛋白质 RNA 感染 烟草花叶病毒(TMV) 烟叶 感染 花叶病 分离 蛋白质 感染 烟叶 TMV RNA + RNA 酶 烟叶 感染 烟叶 第 42 页 健康 花叶病 健康 5.4 DNA 是遗传物质的理论证据(遗传物质的必备条件) 1、稳定性 分子结构相对稳定 2、连续性 能够自我复制,使前后代保持一定的连续性 理 论 证 3、控制性 能够控制生物的性状和新陈代谢 据 4、变异性 能够产生可遗传的变异 5、信息性 能够贮藏大量遗传信息 5.5 核酸是生物的遗传物质 1、核酸是一切生物的遗传物质 2、DNA 是主要的遗传物质 3、含 DNA 的生物 DNA 是遗传物质,RNA 不是 4、不含 DNA 的生物(RNA 病毒)RNA 才是遗传物质 5.6 DNA 的组成单位、分子结构和结构特点 氢键 5’端 3’端 G C 脱氧核糖 碱基 磷酸 脱氧核苷 脱氧核苷酸 基本组成单位 T A A T C G 3’端 5’端 DNA 的分子结构 第 43 页 1 单脱氧核苷酸经磷酸二酯键连接成脱氧核苷酸长链 2 两条脱氧核苷酸长链反向平行由氢键连接成双链 DNA 分子 3 双链结构的外侧由磷酸和脱氧核糖交替排列形成骨架,碱基排在双链的内侧 4 碱基遵循碱基互补配对原则进行配对,碱基对由氢键连接起来。即:G C;A T。 5 两条链向右旋转形成规则的双螺旋结构 6 一条链的碱基排列顺序一旦确定,另一条链的碱基排列顺序也随之确定 7 理论上链上碱基的排列顺序是任意的,这构成了 DNA 分子的多样性 4n 种 8 DNA 的碱基排列顺序贮藏着生物遗传信息,DNA 分子的多样性是生物多样的根源 DNA 分子的结构特点 5.7 由碱基互补配对原则引起的碱基间关系 A=T G=C 1 A1=T2 G1=C2 G1=C2 A2=T1 G2=C1 A= A1+A2 T=T1+T2 G=G1+G2 C=C1+C2 基 本 A+G=T+C A+C=T+G 关 A( A+C?=GT+)G? 1 ( A ? C) ? 1 系 (T ? C) (T ? G) (T2 ? C2 ) ? m 2 ( A1 ? G1 ) ? m (T1 ? C1 ) ( A2 ? G2 ) ( A2 ? G2 ) ? 1 (T2 ? C2 ) m 根 A2 ? T2 ) ? n 据 第 3 ( A1 ? T1 ) ? n (G2 ? C2 ) 一 链 (G1 ? C1 ) (G2 ? C2 ) ? 1 计 算 ( A2 ? T2 ) n 第 二 链 4 A1 ? w A2 ? 1 G1 ? r G2 ? 1 T1 T2 w C1 C2 r 5 A1 ? s G1 A2 ? 无法计算 G2 T1 ? t C1 T2 ? 无法计算 C2 第 44 页 5.8 DNA 分子的复制 3’端 解旋方向 5’端 3’端 5’端 5’端 3’端 5’端 3’端 5’端 3’端 5’端 3’端 亲代(0 代) 1代 32P 复制 (半保留复制) ACGT T GC A 32P 32P ACGT T GCA 31P 31P ACGT T GC A 32P 子代 DNA 分子中含亲代链的比例 1 子代 DNA 链中含亲代链的比例 1/2 2代 32P ACGT T GC A 31P ACGT T GC A 31P ACGT T GCA 31P ACGT T GC A 32P 1/2 1/4 n代 1/2n-1 1/2n 5.9 DNA 半保留复制的实验证明 亲代 Ⅰ代 Ⅱ代 半重半轻 15N(重链) 全重 15N(重链) 15N(重链) 14N(轻链) 全轻 半重半轻 从每一代 DNA 分子中取等量的 DNA 进行氯化铯密度梯度离心 低 DNA 氯 化 轻带 铯 密 度 中间带 带 重带 高 第 45 页 5.10 基因的结构及控制蛋白质的合成 原核生物基因的结构 非编码区 编码区 非编码区 RNA 聚合酶结合位点 基因(编码区) mRN tRN 放 大 A C G T A C G TA C G T T G C AT G C AT G C A 转 录 A CG U A C G UA C G U U GC A UG C AU G CA 转录 翻译 蛋白质(多肽) 苏 酪 缬 精 基因控制蛋白质的合成 非编码区 RNA 聚合酶结合位点 A 外显子 真核生物基因的结构 编码区 B 内含子 C 外显子 D 内含子 A B 初级 RNA A mRNA 蛋白质(多肽) 转 录 C D 加 工 C E 翻 译 E 外显子 非编码区 E 基因控制蛋白质的合成 第 46 页 5.11 染色体组与基因组比较 概念 示例 染色体组 正常配子中的全部染色体数称为一个染色体组,用 N 表示 果蝇:N=4 概 念 某生物 DNA 分子所携带的全部遗传信息叫基因组。包括核基 人 : 2 3 + 1 + 因组和质基因组(线料体基因组和叶绿体基因组) 线粒体 DNA 基 单倍体基因组 有性别生物:N+1(N 个 DNA+1 个性染色体 DNA 组成) 因 无性别生物:N(N 个 DNA 分子组成) 人:23+1 玉米:10 组 原核生物基因组 一个 DNA 分子组成(或加上质粒 DNA) 细菌 DNA 线粒体基因组 线粒体中一个 DNA 分子所携带的遗传信息(见后述) 线粒体 DNA 叶绿体基因组 叶绿体中一个 DNA 分子所携带的遗传信息 叶绿体 DNA 区别与联系 染色体组由正常配子中的染色体数目构成,只包含一条性染色体 基因组由一半常染色体、两条性染色体和细胞质中的 DNA 分子组成 5.12 人类基因组研究 5.12.1 人类基因组计划(HGP)大事记 1985 年 美国科学家诺贝尔奖获得者杜伯克首先提出了人类基因组计划(HGP) 经美国国会批准美国 HGP 正式启动,预计投资 30 亿美元,历时 15 年,在 1990 年 10 月 1 日 2005 年完成。先后共有美、英、日、法、德、中六国参加,分别负担了其 中 54%、33%、7%、2.8%、2.2%和 1%的研究工作。 全球最大的 DNA 自动测序仪厂家在美国马里兰州罗克威尔设立了 Celera 1998 年 5 月 (塞莱拉)基因组学公司,声称在 3 年内完成人类基因组的序列测定,另 外有一些私营机构也涉足这一领域,目的都是为了申请专利,垄断人类基 因信息资源。至此形成公私两大阵营。 人类基因组计划的公立阵营宣布提前于 2001 年完成人类基因组的工作草 人 1998 年 10 月 图,整个终图的完成期将从 2005 提前到 2003 年。 类 我国搭上基因组研究的末班车,加入该计划并负责 3 号染色体上 3000 万个 基 碱基对的测序工作,成为参与人类基因组计划唯一的发展中国家。这 1%的 因 1999 年 9 月 测序任务,带给中国的利益是长远的,我们不仅因此可以分享整个计划的 组 成果,拥有相关事务的发言权,而且建立了自己的研究队伍,技术水平走 计 在了世界的前列。 划 美国总统克林顿和英国首相贝理雅发表联合声明,呼吁将人类基因组研究 大 2000 年 3 月 14 日 成果公开,以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。 事 记 2000 年 4 月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了百分之一人类基因组 的“工作框架图”。 2000 年 6 月 26 日 美国白宫召开会议,宣布人类基因组“工作框架图”完成。 2001 年 2 月 15 日 人类基因组计划公立阵营在当日出版的《自然》杂志公布人类基因组测序 草图。 2001 年 2 月 16 日 塞莱拉公司在当日出版的《科学》杂志上公布人类基因组测序草图。 美国和英国科学家在英国《自然》杂志网络版上发表了人类最后一个染色 2006 年 5 月 18 日 体—1 号染色体的基因测序。科学家不止一次宣布人类基因组计划完工, 但推出的均不是全本,这一次杀青的“生命之书”更为精确,覆盖了人类 基因组的 99.99%。历时 16 年的人类基因组计划书写完了最后一个章节。 第 47 页 5.12.2 人类基因组计划(HGP)的主要内容 又称连锁图,它是以具有遗传多态性(在一个遗传位点上具有一个以上的等位 基因,在群体中的出现频率皆高于 1%)的遗传标记为“路标”,以遗传学距离(在 减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率,1%的重组率称为 1cM(厘 摩))为图距的基因组图。遗传图的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。 遗传图 意义:6000 多个遗传标记已经能够把人的基因组分成 6000 多个区域,使得连 锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近(紧密连锁)的证据, 这样可把这一基因定位于这一已知区域,再对基因进行分离和研究。对于疾病而言, 找基因和分析基因是个关键。 物理图是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息,它是通过对构 成基因组的 DNA 分子进行测定而绘制的。绘制物理图的目的是把有关基因的遗传信 息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA 物理图是指 DNA 链 的限制性酶切片段的排列顺序,即酶切片段在 DNA 链上的定位。因限制性内切酶在 物理图 DNA 链上的切口是以特异序列为基础的,核苷酸序列不同的 DNA,经酶切后就会产 生不同长度的 DNA 片段,由此而构成独特的酶切图。因此,DNA 物理图是 DNA 分子 结构的特征之一。DNA 是很大的分子,由限制酶产生的用于测序反应的 DNA 片段只 主 是其中的极小部分,这些片段在 DNA 链中所处的位置关系是应该首先解决的问题, 要 故 DNA 物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导 DNA 测序的蓝图。广义地说, 内 DNA 测序从物理图制作开始,它是测序工作的第一步。 容 随着遗传图和物理图的完成,测序就成为重中之重的工作。DNA 序列分析技术 序列图 是一个包括制备 DNA 片段及碱基分析、DNA 信息翻译的多阶段的过程。通过测序得 到基因组的序列图。 基因图是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基 因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具 2%~5%长度的 全部基因的位置、结构与功能,最主要的方法是通过基因的表达产物 mRNA 反追到 染色体的位置。 其原理是:所有生物性状和疾病都是由结构或功能蛋白质决定的,而已知的所 转录图 有蛋白质都是由 mRNA 编码的,这样可以把 mRNA 通过反转录酶合成 cDNA 或称作 EST (基因图) 的部分的 cDNA 片段,也可根据 mRNA 的信息人工合成 cDNA 或 cDNA 片段,然后,再 用这种稳定的 cDNA 或 EST 作为“探针”进行分子杂交,鉴别出与转录有关的基因。 基因图谱的意义是:在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空 图。通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达;也可以 了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达,还可以了解某一特定时间、 不同组织中的不同基因不同水平的表达。 物种 5.12.3 人类与其他物种的基因组比较(大约) 碱基对数量 基因数量 物种 碱基对数量 基因数量 黴浆菌 580,000 500 酿酒酵母 12,000,000 5,538 肺炎双球菌 2,200,000 2,300 黑腹果蝇 180,000,000 13,350 流感嗜血杆菌 4,600,000 1,700 家鼠 2,500,000,000 29,000 大肠杆菌 4,600,000 4,400 人类 3,000,000,000 27,000 第 48 页 5.12.4 人类基因组 24 条染色体上的基因数目和申请的专利数目(截止 2006 年) 染色体编号 基因数目 专利数目 染色体编号 基因数目 专利数目 1号 3,141 504 13 号 477 97 2号 1,776 330 14 号 821 155 3号 1,445 307 15 号 915 141 4号 1,023 215 16 号 1,139 192 5号 1,261 254 17 号 1,471 313 6号 1,401 225 18 号 408 74 7号 1,410 232 19 号 1,715 270 8号 952 208 20 号 762 178 9号 1,086 233 21 号 357 66 10 号 1,042 170 22 号 106 657 11 号 1,626 312 X 1,090 200 12 号 1,347 252 Y 144 14 合计 17,510 3,242 合计 9,405 2,357 累计 26,915 5,599 【说明】目前人们对于基因资源是否应该登记专利仍有争议。由于学术研究并非营利性,因此通 常不受这些专利所拘束。此外由于美国政府近年来将专利申请条件提高,因此与 DNA 有关的专 利许可,在 2001 年之后已逐渐减少。 5.12.5 人类基因组研究的意义与展望 1 对于各种疾病尤其是对各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义 对于深入了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机 2 制以及生物进化等也具有重要意义 3 推动生物高新技术的发展,并产生巨大的经济效应 你知道吗 在人体全部 22 对常染色体中,1 号染色体包含 的基因数量最多,达 3141 个,是平均水平的两倍,共 有超过 2.23 亿个碱基对,破译难度也最大。一个由 150 名英国和美国科学家组成的团队历时 10 年,才完成了 1 号染色体的测序工作。 第 49 页 5.13 遗传的中心法则 转录 复制 DNA 复制 逆转录 翻译 RNA 蛋白质(性状) 5.14 基因工程的基本内容 细胞 获取 DNA DNA 质粒 细菌 获取质粒 提取目的基因 目的基因 质粒 DNA 用同一种限制性内切酶切割 目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达 DNA 连接酶酶 重组质粒 重组质粒 将目的基因导入受体细胞 DNA 细胞增殖 目的基因产物 第 50 页 5.15 基因分离定律中亲本的可能组合及其比数 亲本组合 基因型比 表现型比 AA×AA AA 1 显性 1 AA×Aa AA Aa 1∶1 显性 1 AA×aa Aa 1 显性 1 Aa×Aa AA Aa aa 1 ∶2∶ 1 显性∶隐性 3∶1 Aa×aa Aa aa 1∶1 显性∶隐性 1∶1 aa×aa aa 1 隐性 1 5.16 基因分离定律的特殊形式 特殊形式 亲本组合 子代的基因型比 子代的表现型比 (一般形式) Aa×Aa AA ∶Aa∶aa=1∶2∶1 显性∶隐性=3∶1 显性相对性 Aa×Aa AA ∶Aa∶aa=1∶2∶1 显性∶相对显性∶隐性=1∶2∶1 并显性(MN 血型) LM LN×LM LN LM LM∶LM LN∶LN LN=1∶2∶1 显性①∶并显性∶显性②=1∶2∶1 复等位基因遗传 物种中存在三个以上等位基因,而每一个体只含两个等位基因或两个相同的基因,基因之间存 在显隐关系或其它关系。如 ABO 血型的遗传:IA、IB 对 i 为显性,IA 对 IB 并显性。 显性纯合致死 Aa×Aa Aa∶aa=2∶1 显性∶隐性=2∶1 隐性纯合致死 Aa×Aa AA∶Aa=1∶2 显性 单性隐性配子致 Aa×Aa AA∶Aa=1∶1 显性 单性显性配子致死 Aa×Aa Aa∶a a =1∶1 显性∶隐性=1∶1 伴性遗传 基因在性染色体上,子代表现型与性别有关,形式多样,在后面有专题讨论。 X 上的致死效应 见专题 5.23 (P53) 5.17 基因自由组合定律的一般特点 P 双显 AABB × Aabb 双隐 A 显(AAbb) (aaBB)B 显 F1 AaBb 双显 F1 配子 AB Ab aB ab AB AABB(双显) AABb(双显) AaBB(双显) AaBb(双显) F2 Ab AABb(双显) AAbb(A 显) AaBb(双显) Aabb(A 显) aB AaBB(双显) AaBb(双显) aaBB(B 显) aaBb(B 显) ab AaBb(双显) Aabb(A 显) aaBb(B 显) aabb(双隐) 基因型 表现型 9 种(AABB、AABb、AaBB、AaBb、AAbb、aaBB、Aabb、aaBb、aabb) 种类 4 种 比数 双显∶A 显∶B 显∶双隐=9∶3∶3∶1 表现型同亲本 亲本为 AABB×aabb 时:10/16(9/16 + 1/16) 亲本为 AAbb×aa BB 时:6/16(3/16 + 3/16) 第 51 页 5.18 遗传定律中各种参数的变化规律 遗传 定律 亲本中 包含的 相对性 状对数 分离定律 1 自由组合 定律 2 3 4 …… n 包含等 位基因 的对数 1 2 3 4 …… n F1 产生的 配子数 2 4 8 16 …… 2n 配子的 组合数 4 16 64 256 …… 4n 表现 型数 2 4 8 16 …… 2n F2 基因 型数 3 9 27 81 …… 3n 性状 分离比 遗传定律的实质 (3∶1) (3∶1)2 (3∶1)3 (3∶1)4 …… (3∶1)n F1 在减数分裂形成配子 时,等位基因随同源染 色体的分开而分离。 F1 在减数分裂形成配子 时,等位基因随同源染 色体分离的同时,非同 源染色体上的非等位基 因进行自由组合。 5.19 自由组合遗传题的快速解法 ①将自由组合定律分解成分离定律 方法一 分离定律法 ②根据亲本的基因型或表现型推出子代基因型概率或表现型概率 (或者根据子代的表现型比或基因型比推出亲本的表现型或基因型) ③得出最后结果 例1 基因型为 AaBb(甲)和 Aabb(乙)的亲本杂交,求子代中同亲本的基因型和表现型的概率 AaBb×Aabb 解 ①分解成分离规律的杂交组合 Aa×Aa Bb×bb 示例 ②推出各组合的基因型概率和表现型概率 1/4AA 1/2Aa 1/4aa 1/2Bb 1/2bb 3/4A 显 1/4a 隐 1/2B 显 1/2b 隐 ③计算结果: i 子代基因型为 AaBb(同亲本甲)的概率是:1/2Aa×1/2Bb=1/4 子代基因型为 Aabb(同亲本乙)的概率是:1/2 Aa×1/2bb=1/4 子代基因型同亲本的概率是:1/4+1/4=1/2 ii 子代表现型同亲本的概率是: (3/4A 显×1/2B 显)+(3/4A 显×1/2b 隐)=3/4 例2 用绿圆豌豆与黄圆豌豆进行杂交,得到子代四种豌豆:黄圆 196,黄皱 67,绿圆 189,绿皱 61。 写出亲本的基因型。(已知黄受 Y、圆受 R 控制) 解 ①分解成分离定律的子代表现型 ②推出亲本的基因型 子代表现型比 黄(196+67)∶绿(189+61)=1∶1 亲代基因型 Yy×yy 圆(196+189)∶皱(67+61)=3∶1 Rr×Rr ③得出结果 亲本绿圆豌豆的基因型是 yyRr,黄圆豌豆的基因型是 YyRr 第 52 页 方法二 示例 基因式法 ①根据亲本和子代的表现型写出亲本和子代的基因式 ②根据基因式推出基因型 (此方法只适于亲本和子代表现型已知且显隐关系已知时) 番茄的紫茎(A)对绿茎(a),缺刻叶(B)对马铃薯叶(b)均为显性。亲本紫缺番茄 与紫马番茄杂交,子代出现了紫缺、紫马、绿缺、绿马四种番茄。求亲本的基因型和子 代的表现型比。 解 ①根据亲本和子代的表现型写出亲本和子代的基因式(如图)。 基因式 紫缺 A-B- × 紫马 A-bb (亲本) 基因式 紫缺 A-B- 紫马 A-bb 绿缺 aaB- 绿马 (子代) aabb ②根据基因式推出亲本基因型。 由于子代中有隐性个体出现,因此亲本的基因型是 AaBb(紫缺)和 Aabb(紫马)。 ③利用分离定律法推出子代表现型比(如图)。 3紫 1绿 1缺 1马 3 紫缺 3 紫马 1 绿缺 1 紫马 方法三 示例 逆推法 ①因为子代的表现型比之和就是子代的组合数,所以根据子代的 组合数可推出亲本产生的可能的配子种数。 ②根据亲本可能的配子种数可推出亲本可能的基因型。再根据亲 本相关信息最后确定亲本的基因型或表现型。 番茄的紫茎(A)对绿茎(a),缺刻叶(B)对马铃薯叶(b)均为显性。亲本紫缺番茄 与绿缺番茄杂交,子代出现了 3 紫缺、1 紫马、3 绿缺、1 绿马四种番茄。 求亲本的基因型。 解 ①推出亲本产生的可能的配子种数 由题意可知,子代的表现型比之和为(3+1+3+1),8 种组合数,由此可知亲本产生的 配子种类为: 一个亲本产生 4 种配子,另一亲本产生 2 种配子(因为只能是 4 种配子 与 2 种配子的组合才有 8 种组合数,因为一方产生 8 种配子,另一方产生 1 种配子的 组合不可能)。 ②推出亲本的基因型 要产生 4 种配。 高中生物知识点总结(全附图)_理化生_高中教育_教育专区。高三第二轮复习生物知识结构网络 第一单元 生命的物质基础和结构基础 (细胞中的化合物、细胞的结构和功能、细胞增殖、分化、癌变和衰老、生物膜系统和细胞工程) 1.1 化学元素与生物体的关系 必需

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