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第一章走近细胞

第1节从生物圈到细胞

一、生命活动离不开细胞

1、没有细胞结构的病毒只有依赖活细胞才能生活

生活方式：寄生在活细胞中（寄主具一定专一性）

病毒增殖只提供DNA或RNA（原料如：核苷酸、氨基酸等、能量、核糖体、tRNA等都由寄主提供）

病毒分类：DNA病毒(如噬菌体)、RNA病毒（如HIV、SARS、埃博拉病毒等）

遗传物质：或是DNA，或是RNA（一种病毒只含一种核酸）

2、单细胞生物（如细菌、单细胞藻类、单细胞动物）依赖单个细胞完成各种生命活动。

3、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。

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。

二、生命系统的结构层次

细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈（地球上最大的生态系统）。细胞是生物体结构和功能的基本单位；地球上最基本的生命系统是细胞。

★植物无系统；单细胞生物细胞即个体。

第2节细胞的多样性和统一性

一、观察细胞

1、光学显微镜重要结构

光学结构：镜头目镜——越长，放大倍数越小

物镜——越长，放大倍数越大（高倍镜下物镜与裝片距离近）

反光镜平面镜——调暗视野

凹面镜——调亮视野

机械结构：粗（细）准焦螺旋——使镜筒上升或下降

转换器——更换物镜

光圈——调节视野亮度（有大、小之分）

2、光学显微镜的操作步骤：取镜→安放→对光→低倍物镜观察→移至视野中央（偏向哪向哪移）→高倍物镜观察（注意：ａ只能调节细准焦螺旋；ｂ视野较暗，需调节遮光器选用大光圈，转动反光镜选用凹面镜）

3、高倍镜与低倍镜观察情况比较

物像大小

看到细胞数目

视野亮度

物像与装片的距离

视野范围

高倍镜

大

少

暗

近

小

低倍镜

小

多

亮

远

大

4、显微镜的放大倍数=目镜倍数×物镜倍数（得出直径或宽度的放大倍数，如问对面积的放大倍数需平方）

二、原核细胞和真核细胞

1、原核细胞与真核细胞根本区别为：有无以核膜为界限的细胞核

①原核细胞：无核膜，有拟核，无染色体，有核糖体。如细菌、蓝藻等②真核细胞：有核膜，有染色体，有各种细胞器。如植物，动物，真菌（酵母菌、霉菌、香菇、草菇等）注：病毒无细胞结构，但有DNA或RNA

2、蓝藻细胞内含藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用，是自养生物。（警示：蓝藻无叶绿体，能进行光合作用的绿色植物才有叶绿体）

★正确识别带藻字的生物：蓝藻（包括颤藻、蓝球藻、念珠藻、发菜等）之外，其他的均为真核藻类，如褐藻，小球藻等。

3、细菌绝大多数是营腐生或寄生生活的异养生物，极少数为自养生物（如硝化细菌）。

★正确识别带菌字的生物：凡是“菌”字前面有“杆”字、“球”字、“螺旋”及“弧”

字的都是细菌。如破伤风杆菌、葡萄球菌等都是细菌。

4、原核细胞具有与真核细胞相似的细胞膜和细胞质。

5、细胞学说建立者是施莱登和施旺，细胞学说建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。

细胞学说建立过程，是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程，充满耐人寻味的曲折。

○从人体的解剖和观察入手：维萨里；比夏

○显微镜下的重要发现：虎克；列文虎克

○理论思维和科学实验的结合：施旺；施莱登

三大要点：

①细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；

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

③新细胞可以从老细胞中产生。（不正确的描述，后被魏尔肖修正）

○在修正中前进：细胞通过分裂产生新细胞。（魏尔肖）

第二章组成细胞的分子

第1节：细胞中的元素和化合物

一、组成细胞的元素

1、组成细胞（生物体）的化学元素在无机自然界都能够找到。但与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同。

2、组成细胞的元素①大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg②微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu③基本元素：C、H、O、N④最基本元素：C⑤细胞干重中，含量最多元素为C，鲜重中含最最多元素为O

二、组成细胞的化合物

1、生物（沙漠中仙人掌也不例外）鲜重中，含量最多化合物为水，干重中含量最多的化合物为蛋白质。

2、组成细胞的化合物中，无机化合物包括水和无机盐，有机化合物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。

三、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1、原理：还原糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖）可与斐林试剂在水浴加热情况下反应生成砖红色沉淀；脂肪可被苏丹III染成橘黄色（或被苏丹IV染成红色）；淀粉遇碘变蓝色；蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应。

2、材料：还原糖鉴定材料不能选用甘蔗，也不能选西瓜汁。

3、试剂：斐林试剂必须现用现配，需甲液与乙液等量混合（与双缩脲试剂不同，双缩脲试剂先加A液NaOH，再加B液CuSO4）。

4、方法：还原糖检测需50~65℃温水加热2min。

脂肪的检测和观察：方法一：向待测组织样液中滴加3滴苏丹III染液，观察样液被染色情况；方法二：制作子叶临时装片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况，大致过程：取材——切片——制片（滴苏丹III或苏丹IV染液染色，再滴加50%的酒精溶液，洗去浮色）——观察。

第2节生命活动的主要承担者——蛋白质

一、氨基酸及其种类R

1、蛋白质的基本组成单位是氨基酸，氨基酸结构通式为H2N—C—COOH，各种氨基酸的区别在于R基的不同。H

每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，用R基表示。

2、在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。有8种氨基酸是人类细胞不能合成的，必须从外界环境直接获取，这些氨基酸叫做必需氨基酸。

二、蛋白质的结构及其多样性

1、两个氨基酸脱水缩合形成二肽，连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）叫肽键。肽的命名：几个氨基酸缩合就叫几肽

2、脱水缩合中，脱去水分子数=形成的肽键数=氨基酸数（N）—肽链条数（M）

蛋白质分子量=N×a-18×（N－M）

基因（DNA）中碱基︰mRNA中碱基︰氨基酸个数=6︰3︰1

几条肽链就至少有几个氨基和几个羧基（至少在肽链两头有氨基羧基）

3、蛋白质结构多样性原因：每种氨基酸的数目成百上千，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。

三、蛋白质功能：I、结构蛋白：如羽毛、肌肉、头发、蛛丝II、催化作用：如绝大多数酶III、运输载体：如血红蛋白、载体蛋白IV、免疫功能：如抗体

V、信息传递，调节机体的生命活动：如胰岛素、生长激素（不能口服）

第3节遗传信息的携带者——核酸

一、核酸在细胞中的分布

在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要作用，核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；一类是核糖核酸，简称RNA，核酸基本组成单位核苷酸（两大类）。

写出核酸基本组成单位核苷酸的连接方式（会画简图）

DNA

RNA

★全称

脱氧核糖核酸

核糖核酸

★细胞中分布

细胞核、线粒体、叶绿体

主要在细胞质

染色剂

甲基绿

吡罗红

链数

双链

单链

碱基

ATCG

AUCG

五碳糖

脱氧核糖

核糖

组成单位

脱氧核苷酸

核糖核苷酸

作为遗传物质的代表生物

原核生物、真核生物

HIV、SARS病毒、流感病毒、埃博拉病毒

二、实验：观察DNA和RNA在细胞中的分布

1、实验原理

甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。

2、实验操作应注意事项

(1)制片：①用质量分数为0.9%的NaCl溶液而不是蒸馏水：保持口腔上皮细胞形态，在蒸馏水中细胞会吸水胀破。②取口腔上皮细胞时必须漱口：防止混杂食物碎屑。③牙签使用前要消毒。④载玻片烘干要在酒精灯火焰上来回移动，a.防止载玻片受热不均匀而破裂;b.烘干至细胞吸附住即可。

(2).水解:①盐酸的作用：能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。②要注意掌握水温(30℃)和时间(5min），才能达到水解的目的。

(3)冲洗:用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片10s。

(4)染色:①甲基绿吡罗红染色剂的配制要用蒸馏水；②甲基绿吡罗红染色剂是混合染色剂，要现用现配。

(5)观察：先用低倍镜观察:选择染色均匀、色泽浅的区域，移至视野中央，将物像调节清晰。换用高倍镜观察：调节细准焦螺旋，观察细胞核和细胞质的染色情况。

实验现象及结论

(1).绿色明显集中且接近细胞中央，说明DNA主要分布于细胞核中；

(2).绿色周围的红色范围较广，说明RNA主要分布于细胞质中。

第4节细胞中的糖类和脂质

一、细胞中的糖类

1、糖类：又称“碳水化合物”，多数糖类中H︰O=2︰1，①单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖②二糖：麦芽糖和蔗糖（植物细胞）、乳糖（动物细胞）。

③多糖：淀粉和纤维素（植物细胞）、糖原（动物细胞）

2、主要能源物质：糖类细胞生命活动所需的主要能源物质：葡萄糖，常被形容为“生命的燃料”

细胞内良好储能物质：脂肪人和动物细胞的储能物质：糖原；植物体内储能物质：淀粉直接能源物质：ATP

二、细胞中的脂质

脂肪：储能；保温；缓冲；减压

脂质磷脂：生物膜的重要成分；人、动物脑、卵细胞、肝脏、大豆种子中

功能胆固醇：构成动物细胞膜成分，在人体中参与血液中脂质的运输

固醇性激素：促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成

维生素D：促进人和动物肠道对Ca和P的吸收

三、生物大分子以碳链为骨架

1、多糖，蛋白质，核酸等都是生物大分子（多聚体），基本组成单位（单体）依次为：葡萄糖、氨基酸、核苷酸。

2、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，所以“碳是生命的核心元素”，“没有碳，就没有生命”。

第5节细胞中的无机物

一、细胞中的水

1、生物体的含水量随着生物种类不同有所差别，生物体在不同的生长发育期，含水量也不同。幼儿体内含水量大于成人，男性大于女性。

自由水（95.5%）：良好溶剂；参与生物化学反应；提供液体环境；

2、水存在形式运送营养物质及代谢废物

结合水（4.5%）：细胞结构的重要组成成分

3、自由水越多，新陈代谢越强；结合水越多，抗逆性越强；自由水和结合水可相互转化

二、细胞中的无机盐

1、无机盐绝大多数以离子形式存在。某些重要化合物的组成成分，如是构成叶绿素、血红蛋白的主要成分；维持细胞和生物体的生命活动，如哺乳动物血液中Ca2+过低，会出现抽搐症状；患急性肠炎的病人脱水时要输入葡萄糖盐水；高温作业大量出汗的工人要多喝淡盐水；维持细胞的酸碱平衡。

2、活细胞中的化合物，含量和比例处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证生命活动顺利进行。

第三章细胞的基本结构

第1节细胞膜——系统的边界

一、细胞膜的成分

1、细胞膜主要由脂质（主要是磷脂）和蛋白质组成，还有少量糖类。功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多；

2、制取细胞膜利用哺乳动物成熟红细胞，因为无核膜和细胞器膜的干扰。

二、实验：体验制备细胞膜的方法

1、选材

选取哺乳动物和人的成熟的红细胞作实验材料的原因：

①动物细胞没有细胞壁，不但省去了去除细胞壁的麻烦。

②哺乳动物和人的成熟红细胞，因为无核膜和细胞器膜的干扰。

③红细胞数量多，材料易得。

2、实验原理

细胞内的物质具有一定的浓度，把细胞放入清水中，细胞由于吸水而胀破，除去细胞内的其他物质，可得到细胞膜。

3、实验步骤

（1）选材：猪〔或牛、羊、人〗的新鲜的红细胞稀释液。

（2）制作装片：用滴管取一滴红细胞稀释液滴在载玻片上，盖上盖玻片。

（3）观察：用显微镜观察红细胞的形态（由低倍到高倍）

（4）滴清水：在盖玻片的一侧滴，在另一侧用吸水纸吸引（引流法）。

（5）观察：持续观察细胞的变化。

（6）结果：凹陷消失，体积增大，细胞破裂，内容物流出，获得细胞膜。

4、实验注意事项

（1）取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是：①使红细胞分散开，不易凝集成块;②使红细胞暂时维持原有的形态。

（2）滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。

（3）如果该实验过程不是在载玻片上操作，而是在试管中进行，那要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、过滤。

3、细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变，有的产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质。

三、细胞膜的功能

1、将细胞与外界环境分隔开；

2、控制物质进出细胞；

3、进行细胞间信息交流（三种信息交流方式：细胞分泌的化学物质如激素，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞表面的受体结合；相邻两个细胞的细胞膜接触；胞间连丝）。

4、植物细胞的细胞壁成分主要是纤维素和果胶，具有支持和保护作用。

第2节细胞器——系统内的分工合作

一、细胞器之间的分工

1、细胞器

★分离各种细胞器的方法：差速离心法

★叶绿体：绿色植物能进行光合作用的细胞具有的细胞器（含有DNA、RNA）；双层膜

★线粒体：真核生物有氧呼吸主要场所（含有DNA、RNA）；双层膜

（高倍镜下观察叶绿体不需染色，观察线粒体用健那绿染液使活细胞中线粒体呈蓝绿色）

★原核生物没有线粒体也能进行有氧呼吸，例：醋酸杆菌（好氧菌）

★原核生物没有叶绿体也能进行光合作用，例：蓝藻

核糖体：生产蛋白质的细胞器（含有RNA）；无膜

中心体：与动物和某些低等植物细胞有丝分裂有关；无膜

液泡：调节植物细胞内的渗透压，内有细胞液（含花青素等色素）

内质网：对蛋白质加工，合成脂质

高尔基体：对蛋白质加工，分类和包装的“车间”及“发送站”单层膜

溶酶体：含多种水解酶，分解衰老损伤的细胞器，

吞噬杀死侵入细胞的病毒病菌

★硅肺：当肺部吸入硅尘后，硅尘被吞噬细胞吞噬，吞噬细胞中的溶酶体缺乏分解硅尘的酶，而硅尘却能破坏溶酶体膜，使其中的水解酶释放出来，破坏细胞结构，使细胞死亡，最终导致肺功能受损。

★能产生ATP的细胞器：叶绿体、线粒体、（细胞结构：细胞质基质）

体内寄生动物（例：蛔虫）无线粒体

★与有丝分裂有关的细胞器：核糖体、中心体（动物和低等植物）、高尔基体（植物细胞壁形成）、线粒体

★与蛋白质合成、加工、运输、分泌有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜（细胞结构）

★能进行碱基互补配对的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体（细胞结构：细胞核）

2、细胞质

★组成：细胞质主要包括细胞器和细胞质基质。

★细胞质基质

存在状态：胶质状态。

成分:含有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等。

功能：是多种化学反应进行的场所。

★细胞骨架：蛋白质纤维组成；与细胞运动、分裂、分化及物质运输、能量转换、信息传递密切相关。

细胞质基质组成成分不同

基质叶绿体基质三者之间所含的酶不同

线粒体基质功能不同

二、实验：用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体

1、实验原理：

叶肉细胞中的叶绿体，散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球形或球形。可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。线粒体普遍存在于植物细胞和动物细胞中。线粒体的形态多样，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。健那绿染液是将活细胞中的线粒体染色的专一性染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。

2、实验材料的选取

观察叶绿体时，常选用藓类叶片（或菠菜叶、黑藻叶等），这是因为藓类叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞。若选用菠菜叶作为材料,要撕取稍带些叶肉的下表皮，因为接近下表皮的叶肉细胞是海绵组织，细胞排列疏松，易撕取，且所含叶绿体数目少，但个体大，便于观察。

3、实验流程

〈1〉观察叶绿体

制作临时装片：载玻片中央滴一滴清水，放入一片藓类的小叶（或菠菜叶带少许叶肉的下表皮），盖上盖玻片。

观察：先用低倍镜观察再用高倍镜观察。

〈2〉观察线粒体

制作临时装片：载玻片中央滴一滴健那绿染液，消毒牙签刮口腔內侧壁后涂于染液中，盖上盖玻片。

观察：高倍镜下可见被染成蓝绿色的线粒体，细胞质接近无色。

4、实验注意事项

〈1〉临时装片应随时保持有水状态，以免影响细胞的活性。

〈2〉要漱净口腔，防止杂质对观察物像的干扰。

〈3〉必须先在低倍显微镜下将目标移到视野中央，然后再转动转换器换用高倍显微镜。

三、细胞器之间的协调配合

1、消化酶、抗体、一部分激素（蛋白质类）等分泌蛋白合成需四种细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。

2、顺序：附着有核糖体的内质网?囊泡?高尔基体?囊泡?细胞膜?外排成为分泌物

四、细胞的生物膜系统

1、细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统，它们在结构和功能上紧密联系，体现细胞各种结构之间的协调配合。

①维持细胞相对稳定的内部环境，在与外界物质运输、能量转换和信息传递的过程中起决定性作用

生物膜系统功能②许多重要化学反应的场所，为反应所需酶提供附着位点

③把各种细胞器分开，保证生命活动高效、有序地进行

第3节细胞核——系统的控制中心

核膜：双层膜，其上有核孔，实现核质之间物质交换和信息交流

结构核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关

主要由DNA及蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体

1、细胞核染色质容易被碱性染料染成深色

与染色体是同种物质在不同时期的两种状态

功能：是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心

2、模型：是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。

3、细胞核功能的实验探究

①两种美西螈细胞核移植：将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到白色美西螈去核卵细胞中，结果发育成熟的美西螈都是黑色，结论美西螈皮肤颜色遗传史由细胞核控制的。

②横缢蝾螈受精卵：用头发蝾螈受精卵，一半有核，一半无核。结果有核的一半能分裂、分化，无核的一半则不能。结论蝾螈的细胞分裂和分化是由细胞核控制的。

③将变形虫切成两半：切成一半有核、一半无核。结果有核的一半能生长、分裂、再生，具有应激性；无核的一半只能消化食物。结论变形虫的分裂、生长、再生、应激性是由细胞核控制的。

④伞藻嫁接与核移植：将两种伞藻的帽、柄、假根分开后，相互嫁接与核移植。结果“帽”的形状与具有细胞核的假根部分一致。结论伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。

第四章细胞的物质输入和输出

第1节物质跨膜运输的实例

一、渗透作用

1、渗透作用：水分从低浓度溶液通过半透膜向高浓度溶液扩散的现象。

2、渗透系统的组成

（1）具有半透膜

种类:可以是生物性的选择透过性膜，也可是物理性的过滤膜。

特性：允许水分子及小分子通过，不允许蔗糖等大分子通过

（2）半透膜两侧溶液具浓度差。

实验链接:影响渗透作用的因素

①半透膜两侧的浓度差；②温度，因为温庋影响分子的运动。

3、渗透作用的发生

（1）若浓度S1S2，单位时间内由S1--S2的水分子数少于S2--S1，外观上表现为管内液面上升。

（2）若浓度S1〈S2，则情况相反，外观上表现为管内液面下降。

（3）△h达一定高度时，由半透膜进出漏斗的水分子数相等，渗透系统达到平衡状态，液面不再变化。

二、细胞的吸水和失水

1、动物细胞的吸水和失水（以红细胞为例：红细胞膜相当于一层半透膜）

〈1〉当外界溶液浓度〈细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，甚至破裂；

〈2〉当外界溶液浓度〉细胞质浓度时，细胞失水皱缩；

〈3〉当外界溶液浓度=细胞质浓度时，水分进出平衡。

2、植物细胞的吸水和失水

〈1〉原生质层指细胞膜，液泡膜以及两层膜之间的细胞质（相当于一层半透膜）。

植物细胞内的液体环境，主要是指液泡中的细胞液。

〈2〉植物细胞质壁分离中，质指原生质层，壁为细胞壁；

质壁分离的内因：原生质层与细胞壁的伸缩性不同造成收缩幅度不同；

质壁分离的外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。

〈3〉质壁分离与复原实验可拓展应用于：

①证明成熟植物细胞发生渗透作用；②证明细胞是否有生物活性；

③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法；④初步测定细胞液浓度的大小；

★一定浓度的KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液中会发生质壁分离后自动复原的现象。

三、探究植物细胞的吸水和失水

1、实验流程

制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片

有一个紫色的中央大液泡

高倍显微镜观察

原生质层紧贴细胞壁

0.3g/mL蔗糖溶液吸水纸吸引

(重复几次)

中央液泡逐渐变小（紫色加深）

高倍显微镜观察

原生质层与细胞壁逐渐分离

清水(重复几次)吸水纸吸引

中央液泡逐渐变大

高倍显微镜观察

原生质层逐渐贴近细胞壁

2、实验结论

成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。

四、物质跨膜运输的其他实例

1、植物：

不同植物对同一离子的吸收能力不同，同种植物对不同离子的吸收能力不同，植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。

2、微生物：

不同微生物的细胞膜结构有一定差异，不同微生物对矿物质的吸收具有选择性，不同微生物对各种矿物质的需求量不同。

3、结论：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。特点是水分子可以自由通过，一些需要的小分子可以通过，其他离子、小分子和大分子则不能通过。

第2节生物膜的流动镶嵌模型

一、对生物膜结构的探索历程

1、19世纪末，欧文顿发现：凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。提出：膜是由脂质组成的。

2、20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。

3、年，两位科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气——水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。他们由此得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。

4、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，并提出：所有的生物膜都有蛋白质--——脂质——蛋白质三层结构构成。他把生物膜描述为静态的统一结构。

5、年，科学家用绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用红色荧光的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。37℃下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布。本实验结果表明：细胞膜具有流动性。

6、年桑格和尼克森提出生物膜的流动镶嵌模型

①磷脂双分子层：构成膜的基本支架，但这个支架不是静止的，具有流动性。

②蛋白质：镶在、贯穿、嵌入在磷脂双分子层上，大多数蛋白质也是可以运动的。③糖蛋白：蛋白质和糖类结合形成糖被，在细胞膜外表有保护、润滑和细胞识别等功能。

第3节物质跨膜运输的方式

自由扩散：高浓度→低浓度，如H2O，O2，CO2，甘油，乙醇、苯

1、物质跨膜协助扩散：载体蛋白质协助，高浓度→低浓度，如葡萄糖进入红细胞

运输方式主动运输：需要能量；载体蛋白协助；低浓度→高浓度，如无机盐离

子、氨基酸、葡萄糖进入大多数细胞

大分子物质进出细胞的方式：胞吞、胞吐（如分泌蛋白等大分子）

★物质跨膜运输方式的判断：①是否耗能：耗能为主动运输；②是否顺浓度梯度：逆浓度梯度为主动运输；③是否需要载体：不需要载体为自由扩散。

2、细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。

原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。

表现：变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等：

细胞膜流动性的实例

①变形虫捕食和运动时伪足的伸缩；②白细胞吞噬细菌；③胞饮与分泌；④受精时细胞的融合过程；⑤动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程;⑥细胞杂交时的细胞融合；⑦红细胞通过狭窄毛细血管时的变形；⑧精细胞形成精子的变形；⑨酵母菌的出芽生殖中长出芽体;⑩人---鼠细胞的杂交实验；?质壁分离和复原实验

实例：变形虫的变形运动，人和小鼠融合实验，白细胞的吞噬作用，胞吞和胞吐等。

3、细胞膜的功能特点：选择透过性；实例：海水淡化、污水净化

胞膜的功能特性及实验验证

利用红墨水处理正常玉米种子和煮沸的玉米种子。加热煮沸的玉米种子细胞死亡，细胞膜失去了选择透过性，而使胚细胞呈红色，相反正常玉米种子胚细胞则不会呈红色。

第五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

1、细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。

本质：活细胞产生的具催化作用的有机物，绝大多数为蛋白质，少数为RNA

2、酶

功能：催化作用，降低化学反应所需要的活化能（比无机催化剂效果显著）

3、酶的作用机理

①酶在细胞代谢中的作用

在细胞代谢过程中，酶的作用仅是催化化学反应的进行，并不为反应提供物质和能量。

②酶能降低化学反应活化能

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称为活化能。

4、“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验

①实验设计

组别

对照组

实验组

试管号

1

2

3

4

H2O2溶液

2mL

2mL

2mL

2mL

实验处理

不处理

水浴加热

加Fe3+

加过氧化氢酶

设置目的

排除无关变量的干扰

与对照组形成对照，比较实验现象，通过分析得出实验结果或结论。

②实验现象分析

（1）与1号试管相比，2、3、4号试管明显有气泡产生，说明水浴加热、Fe3+、过氧化氢酶都可以促进过氧化氢分解，提高反应速率。

（2）4号试管的反应速率明显比3号试管快，说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率髙得多。

5、关于酶本质的探索

①巴斯德之前，许多化学家认为发酵是纯化学反应，与生命活动无关。

②巴斯德提出酿酒中的发酵是由酵母细胞的存在，没有细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。

③李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

④毕希纳将酵母细胞提取液加入到葡萄糖溶液中，一段时间后糖液变成了酒，他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。

⑤萨姆纳发现了脲酶，并用多种方法证明其为蛋白质。

⑥切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能。

二、酶的特性

1、高效性：与无机催化剂相比，酶的催化效率大约是无机催化剂的~倍。

2、专一性：每种酶只能催化一种或一类化学反应。

（1）探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用

淀粉溶液

蔗糖溶液

实验步骤

一

1号试管中加入2mL淀粉溶液

2号试管中加入2mL蔗糖溶液

二

分别加入淀粉酶2滴，振荡，试管下半部浸入60℃左右热水中，反应5min

三

加入斐林试剂→振荡→约60℃水浴2min

实验现象

蓝色→棕色→砖红色沉淀

无变化

结论

淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解

（2）探究PH对过氧化氢酶活性的影响

1号试管

2号试管

3号试管

实验步骤

一

试管各加入2mL过氧化氢溶液

二

pH=2

pH=7

pH=12

三

试管各加入过氧化氢酶2滴，振荡2~3min

四

将带火星的卫生香分别放入试管中

实验现象

无明显变化

复燃

无明显变化

结论

在适合的pH下酶的催化效率好

（3）锁和钥匙学说

如图，图中A表示酶，B表示被催化的反应物。酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。

3、作用条件较温和

★过酸、过碱或温度过高，酶的空间结构破坏，酶永久失活。

★低温条件下，酶活性很低，但空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高，所以酶制剂适于在低温下保存。

第2节细胞的能量通货——ATP

一、ATP分子中具有高能磷酸键

1、中文名称：三磷酸腺苷

2、结构简式：A-P~P~P

3、符号含义：A：腺苷（核糖+腺嘌呤）；P：磷酸基团；~：高能磷酸键。

4、ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。

二、ATP和ADP可以相互转化

1、ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，远离腺苷的高能磷酸键易水解，释放出大量能量。

2、ATP和ADP的相互转化是不可逆反应，并时刻不停发生并且处于动态平衡之中

ATP的合成

ATP的水解

反应式

A—P~P+Pi+能量→A—P~P~P

A—P~P~P→A—P~P+Pi+能量

所需酶

ATP合成酶

ATP水解酶

能量来源

光能（光合作用）、化学能（呼吸作用）

储存在高能磷酸键中的能量

能量去路

储存于高能磷酸键中

用于各项生命活动

反应场所

细胞质基质、线粒体、叶绿体

生物体的需能部位

ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应。在转变过程中，物质是可逆的，而能量是不可逆的。

三、ATP的利用

1、细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。

2、吸能反应一般与ATP的水解的反应相联系，由ATP水解供能；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。

第3节ATP的主要来源——细胞呼吸

一、细胞呼吸的方式

1、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CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。

★细胞中的能源物质——糖类、脂肪、蛋白质等

细胞内良好的储能物质——脂肪

细胞中主要能源物质——糖类

细胞生命活动的直接能源物质——ATP

细胞生命活动的最终能源——太阳光能

2、探究酵母菌的呼吸方式

（1）酵母菌的呼吸特点及实验原理

①酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此常用来研究细胞呼吸的不同方式。

②CO2的检测：CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养过程中CO2的产生情况。

③酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。

（2）方法步骤

（3）实验现象及分析

①现象：甲、乙装置中石灰水都变浑浊，装置甲浑浊快且程度高。

②分析：a、酵母菌有氧和无氧条件下都产生CO2；b、酵母菌在有氧比无氧时放出的多且快；c、无氧时酵母菌分解葡萄糖产生酒精。

③实验结论

酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。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酒精，还产生少量的二氧化碳。

3、呼吸方式的判断

（1）依据O2吸收量和CO2释放量判断

①不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸；

②O2吸收量=CO2释放量只进行有氧呼吸；

③O2吸收量〈CO2释放量两种呼吸方式同时进行，且多余来自无氧呼吸。

（2）依据酒精和生成量判断

①酒精量=CO2量只进行无氧呼吸；

②酒精量≤CO2量两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自有氧呼吸。

4、对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。

三、有氧呼吸

1、有氧呼吸的场所：在真核生物中主要是线粒体，原核生物细胞内由于没有线粒体，其有氧呼吸的主要场所是细胞质和细胞膜。

2、肌细胞内肌质体就是由大量变形线粒体组成的。

3、有氧呼吸反应式：（注意各原子的去向和来源）

4、有氧呼吸三阶段

阶段

第一阶段

第二阶段

第三阶段

场所

细胞质基质

线粒体基质

线粒体内膜

过程

物质变化

一分子葡萄糖分解为两分子的丙酮酸，同时产生少量的[H]和少量的能量

丙酮酸和H2O彻底分解成CO2和[H]，同时释放少量的能量

前两个阶段产生的[H]和O2结合生成水，释放大量能量

反应式

5、有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

6、与燃烧相比，有氧呼吸是在温和的条件下进行的，有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的；这些能量有相当一部分储存在ATP中。

四、无氧呼吸

1、酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵，根据产物不同可分为酒精发酵和乳酸发酵。

酒精发酵

乳酸发酵

场所

细胞质基质

过程

第一阶段

C6H12O64[H]+2丙酮酸+少量能量

第二阶段

2[H]+丙酮酸C2H5OH+CO2

2[H]+丙酮酸2C3H6O3

反应方程式

C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量

C6H12O62C3H6O3+少量能量

能量转化

只在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP

五、细胞呼吸原理的应用：

1、包扎伤口：选用透气的消毒纱布，抑制厌氧细菌大量繁殖

2、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

3、花盆经常松土：促进根部有氧呼吸，吸收无机盐等

4、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

5、破伤风杆菌感染伤口：破伤风杆菌因进行无氧呼吸，当伤口较深时易大量繁殖

6、提倡慢跑：防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸

第4节能量之源——光与光合作用

一、捕获光能的色素和结构

（一）实验：绿叶中色素的提取和分离

1、原理

（1）各种色素能溶解在有机溶剂（无水乙醇等）中形成溶液，使色素从生物组织中脱离出来。

（2）各种色素都能溶解在层析液中，但在层析液中的溶解度不同：溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。因而不同色素分子可以在滤纸上扩散而分开，各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带。

2、提取绿叶中的色素

步骤名称

操作过程

取材

称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中

研磨

加少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10mL无水乙醇，迅速、充分研磨

过滤

漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤

收集

用小试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞严

二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。

3、色素分离

制滤纸条

①将干燥的滤纸剪成6cm长、1cm宽的纸条，剪去一端两角

②在距剪角一端1cm处用铅笔画线

滤液划线

①用毛细吸管吸少量的滤液沿铅笔线小心均匀地划一条滤液细线

②干燥后再重复划2?3次

纸上层析

①倒人烧杯3ml层析液（以层析液高度不超过滤液细线为准）

②将滤纸条尖端朝下略微斜靠烧杯内壁，轻轻插入层析液中

③用培养皿盖盖上烧杯

观察结果

滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的色素带

4、结果与分析

胡萝卜素：橙黄色最快最少（最窄）主要吸收

类胡萝卜素叶黄素：黄色蓝紫光

叶绿体中色素叶绿素a：蓝绿色最多（最宽）主要吸收

（类囊体薄膜上）叶绿素叶绿素b：黄绿色最慢红光和蓝紫光

二、叶绿体的结构

1、分布：植物的叶肉细胞和嫩茎的表皮细胞。

2、结构及特点：

（1）叶绿体的基质和基粒类囊体上含有与光合作用有关的酶。

（2）类囊体的薄膜上分布有捕获光能的色素。

（3）叶绿体基质中还含有少量的DNA和RNA。

（4）叶绿体基粒的类囊体极大地扩展了受光面积。

3、功能：吸收光能，是光合作用进行的场所。

4、拓展深化

①原核生物蓝藻虽然没有叶绿体，但也能进行光合作用。原因是其含有与光合作用有关的色素和酶。

②原核生物蓝藻虽然没有线粒体，但也能进行有氧呼吸。原因是其含有与有氧呼吸有关的酶。

5、光合作用一般是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2的过程。

三、光合作用的探究历程

年代

科学家

实验与探究

结论

年

普利斯特利

小鼠与绿色植物放在同一个玻璃罩内小鼠没有窒息而死

植物可以更新空气

年

英格豪斯

多次植物更新空气实验

植物只有阳光照射下，才能更新空气

年

梅耶

根据能量转化和守恒定律

光合作用把光能转换成化学能储存起来

年

萨克斯

绿叶→暗处放置→叶片一半曝光、一半遮光→碘蒸汽处理→颜色变化（深蓝色出现）

证实光合作用产物除O2外，还有淀粉。

年

恩格尔曼

利用水绵在不同光照条件下对好氧细菌分布的影响

氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所

年

鲁宾和卡门

分别向小球藻提供HO、C18O2，释放的氧气是18O2

光合作用释放的氧气全部来自于水

20世纪40年代

卡尔文

用14C标记CO2培养小球藻

探明了CO2转化成有机物的途径即卡尔文循环

四、光合作用过程

条件：一定需要光

光反应阶段场所：类囊体的薄膜上

产物：[H]、O2和ATP

过程：（1）水在光下分解成[H]和O2

（2）ADP+Pi+光能ATP

条件：有光无光都可以进行

暗反应阶段场所：叶绿体基质

产物：糖类等有机物、ADP和Pi

过程：（1）CO2的固定：C5+CO22C3

（2）C3的还原：

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。

五、光合作用原理的应用

1、光照对光合作用的影响

（1）光合作用速率与光照强度的关系：光照强度直接影响光反应速率，再通过[H]及ATP的量影响暗反应。植物的光合速率在一定范围内随着光照强度的增加而增强，但光照强度达到一定限度后，光合速率不再随光照强度的增加而增强。

（2）应用：增加光照强度，不同植物的间作套种，林带树种的合理配置，都可以提高光能利用率。

2、CO2浓度对光合速率的影晌

（1）光合作用速率与浓度的关系：CO2是光合作用的原料，通过影响暗反应来影响光合速率。植物的光合速率在一定范围内随着浓度的增加而增强，但CO2浓度达到一定值后，光合速率不再随浓度的增加而增强。

（2）应用：适当提高CO2浓度，可以提高光合速率。在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施增大CO2浓度，提高光能利用率。

3、温度对光合作用的影响

（1）影响原因

温度直接影响光合作用中所需酶的活性，对光合作用的影响很大。温度低时，植物酶促反应速率下降，限制了光合作用的进行；温度高时，叶绿体和细胞质中的酶发生钝化，限制光合作用的进行。

（2）最适温度

一般植物可在10~35℃下正常地进行光合作用，其中以25?30℃最适宜，在35℃以上时，光合作用就开始下降，40?50℃时几乎完全停止。

（3）应用

①适当增加昼夜温差，可以提高产量。白天调到光合作用最适温度，以提髙光合作用。晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。

②阴雨天气，白天也要适当降低温度，并保持昼夜温差。

★光合作用和细胞呼吸中的[H]和ATP

项目

过程

来源

去路

[H]

光合作用NADPH

光反应中水的光解

暗反应中还原C3形成（CH2O）

有氧呼吸NADH

葡萄糖和丙酮酸的分解

第三阶段还原O2产生H2O，释放大量能量

ATP

光合作用

光反应阶段合成、能量来自色素吸收的光能

为暗反应阶段还原C3供能，将其所含能量转化为有机物中稳定的化学能

有氧呼吸

三个阶段均产生，能量来自有机物氧化分解

作为能量通货，用于各项生命活动

★空气中CO2浓度，土壤中水分的多少，光照长短与强弱，光的成分以及温度的高低等，都是影响光合作用强度的外界因素。可通过适当增强光照，增加CO2浓度等措施提高产量。

六、探究：环境因素对光合作用强度的影响

1、实验原理

叶片含有空气，上浮→抽气→叶片下沉→光合作用产生氧气→充满细胞间隙，叶片上浮。

2、实验流程

①打出小圆形叶片（30片）：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片（直径1cm）

②抽出叶片内气体：用注射器（内有清水、小圆形叶片）抽出叶片内气体（氧气等）

③小圆形叶片沉水底：将内部气体已抽出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。

④取3只小烧杯，分别倒入20mL富含二氧化碳的清水。

⑤分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别向3个实验装置进行强、中、弱三种光照。

⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。

3、实验结果

小圆形叶片

加含有等浓度的CO2的清水

光照强度

叶片浮起数量

甲

10片

20mL

强

多

乙

10片

20mL

中

中

病

10片

20mL

弱

少

七、化能合成作用

1、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。

2、实例：硝化细菌的化能合成作用

2NH3+3O2硝化细菌2HNO2+2H2O+能量

2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量

CO2+H2O(CH2O)+O2

硝化细菌

3、、自养生物：可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，如绿色植物，硝化细菌（化能合成作用）。异养生物：不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动，如人、动物、真菌以及大多数细菌。

第六章细胞的生命历程

第1节细胞的增殖

一、细胞不能无限长的

1、实验：细胞大小与物质运输的关系

（1）实验原理：酚酞遇NaOH呈紫红色；琼脂块大小模拟细胞大小；物质扩散体积与总体积之比表示物质运输效率。

（2）实验过程

制备琼脂块：3块边长分别为3cm、2cm、1cm的含酚酞正方体

浸泡：质量分数为0.1%的NaOH溶液10min

切割：捞取、干燥、平分两半

测量—记录—计算

（3）结果讨论

从琼脂块的颜色变化可知扩散到多远。

在相同时间内，在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的。

NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小。

（4）实验结论

细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对越小，所以物质运输的效率越低。

2、限制细胞长大的因素：细胞表面积与体积关系、细胞核的控制能力有限共同限制了细胞的长大。

二、细胞通过分裂进行增殖

1、细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。

有丝分裂：体细胞增殖

2、真核细胞的分裂方式减数分裂：生殖细胞（精子，卵细胞）的产生

无丝分裂：蛙的红细胞，分裂过程中没有出现纺缍丝和染色体变化

三、有丝分裂

1、细胞周期：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。

2、DNA：间期复制后就加倍，分到两个子细胞就减半

染色体：以着丝点来计数，复制不加倍，着丝点分裂才加倍，分到两个子细胞就减半

染色单体：复制后就是染色体的2倍，分开就为0，减数第一次分裂结束分到两个子细胞后减半

有单体时=1∶2

染色体／DNA无单体时=1∶1

★3、分裂间期：完成DNA分子复制和有关蛋白质合成，染色体数目不增加，DNA加倍。

前期：核膜核仁逐渐消失，出现纺缍体和染色体，染色体散乱分布。

有丝中期：染色体着丝点排列在赤道板上，染色体形态比较稳定，数目比较清

分裂分裂期晰，便于观察。

后期：着丝点分裂成两个，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍。

末期：核膜，核仁重新出现，纺缍体，染色体逐渐消失。

主要特征：染色体复制和平均分配,在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对于生物的遗传有重要意义。

★有细胞周期的细胞（连续有丝分裂）：分生区、受精卵、癌细胞、干细胞、生发层。

前期：纺锤体的形成方式不同（植物：纺锤丝形成）

★4、动植物细胞有丝分裂的区别（动物：中心体在间期复制，前期分开，发出星射线，形成纺锤体）

末期：细胞质的分裂方式不同（植物：高尔基体）

5、有丝分裂中，染色体及DNA数目变化规律（以细胞内染色体数目是4为例）

★6、判断动物细胞分裂方式、时期：

（1）染色体散乱分布→前期：是否联会形成四分体，是→减I

否→有同源染色体为有丝，无则为减II

（2）染色体排在中央→中期：着丝点在赤道板两侧→为减I

着丝点均排在赤道板上→有同源染色体为有丝无则为减II

（3）染色体移向两极→后期：同源染色体分开（带单体）移向两极→减I

子染色体（无单体）移向两极→有同源染色体为有丝无则为减II（看一极）

（4）注意同源染色体的判断：先看奇偶数，奇数→无同源染色体

偶数→再看形状大小→两两相同来自父母双方则有同源染色体，不同则无（注意着丝点分裂后只看一极）

（5）注意细胞质的分裂是否均等：均等→初级精母细胞、次级精母细胞和第一极体

不均等→初级卵母细胞或次级卵母细胞

四、无丝分裂

一般是细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成两个子细胞核；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，所以叫无丝分裂。

五、实验:观察根尖分生组织细胞的有丝分裂

1、实验原理

（1）高等植物体的根尖、芽尖分生区细胞能进行有丝分裂，可以利用高倍显微镜观察这个过程，根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。

（2）细胞核内的染色体容易被碱性染料（如龙胆紫溶液）染色，便于观察。

2、材料用具：洋葱（可用葱、蒜代替）

主要试剂：质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精，龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液。

3、方法步骤

（1）洋葱根尖的培养

（2）装片的制作

制作流程为：解离→漂洗→染色→制片

过程

方法

时间

目的

解离

剪取洋葱根尖2~3mm，立即放入盛有盐酸和酒精混合液（1：1）的玻璃皿中，在室温下解离。

3~5min

用药液使组织中的细胞相互分离开来。

漂洗

待根尖酥软后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗。

约10min

洗去药液，防止解离过度。

染色

把根尖放进盛有龙胆紫溶液（或醋酸洋红溶液）的玻璃皿中染色。

3~5min

龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液能使染色体着色。

制片

镊子将这段根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片载玻片。然后，用拇指轻轻按压载玻片。

使细胞分散开来，有利于观察。

（3）洋葱根尖细胞有丝分裂的观察

先用低倍镜观察，找到分生区：细胞呈正方形，排列紧密。再换成高倍镜仔细观察，首先找出分裂中期的细胞，然后再找出前期、后期、末期的细胞。

第2节细胞的分化

1、细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。它是一种持久性变化，是生物个体发育的基础，使多细胞生物体中细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能效率。

2、细胞分化的实例：就一个个体而言，红细胞与肌细胞具有完全相同遗传信息，（同一受精卵有丝分裂形成）；形态、结构和功能不同的原因是不同细胞中遗传信息的执行情况是不同。

细胞分化的根本原因：基因选择性表达的结果

★3、细胞全能性：指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

高度分化的植物细胞具有全能性，如植物组织培养因为细胞（细胞核）具有该生物

高度分化的动物细胞核具有全能性，如克隆羊生长发育所需的全部遗传信息

4、干细胞的研究

（1）概念：动物和人体内仍保留少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。

（2）分类

根据干细胞的分化能力

全能干细胞（可发育成完整个体，如胚胎干细胞）

多能干细胞（可发育成多种组织和器官，如造血干细胞）

专能干细胞（可发育成专门的组织和器官，如神经干细胞）

根据干细胞的来源：胚胎干细胞和成体干细胞

第3节细胞的衰老与凋亡

一、个体衰老与细胞衰老的关系

1、单细胞生物：细胞衰老或死亡也就是个体衰老或死亡。

2、多细胞生物：体细胞总在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

二、细胞衰老的特征

细胞内水分减少，新陈代谢速率减慢

细胞内酶的活性降低，例：酪氨酸酶活性降低（头发变白）

1、细胞衰老特征细胞内色素积累（老年斑）

细胞内呼吸速率减慢，细胞核的体积增大

细胞膜通透性改变，物质运输功能降低

2、细胞衰老的原因：自由基学说和端粒学说

三、细胞凋亡

1、细胞凋亡指由基因决定的细胞自动结束生命的过程。受严格的由遗传机制决定的程序性调控，也叫细胞编程性死亡。是一种正常的自然生理过程，如蝌蚪尾消失。它对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界因素的干扰起着非常关键作用。包括细胞自然更新、被病原体感染的细胞的清除等。

2、细胞坏死：在种种不利因素影响下，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。

第4节细胞的癌变

概念：受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。

①无限增殖②形态结构发生显著变化

1、癌细胞特点③癌细胞表面糖蛋白减少，容易在体内分散和转移

致癌因子：物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子

直接原因：接触致癌因子

根本原因：原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞生长和分裂失控

2、癌症预防：远离致癌因子

3、癌症诊断：病理切片的显微观察、CT、核磁共振以及癌基因检测

4、癌症治疗：手术切除、化疗和放疗

必修2《遗传与进化》

第一章遗传因子的发现

第1节孟德尔的豌豆杂交实验（一）

一、孟德尔选用豌豆作为遗传实验材料的优点

1、豌豆植株具有易于区分的性状；

2、豌豆是自花传粉植物，而且是闭花受粉。自花传粉是指雌雄同株的植物的两性配子相互结合的一种传粉方式，即同一朵花之间的传粉；闭花受粉是指在花未开放之前就已完成受粉。所以豌豆在自然状态下一般是纯种，因此用豌豆做人工杂交实验，结果既可靠又容易分析。

二、孟德尔的豌豆杂交实验

（一）试验方法

1、父本、母本的认定：两朵花之间的传粉过程叫做异花传粉。不同植株的花进行异花传粉时，供应花粉的植株叫做父本，接受花粉的植株叫做母本。

2、去雄：确定被研究的相对性状，选择好父本和母本，先除去母本未成熟花的全部雄蕊，然后套上纸袋。

3、人工授粉：待雌蕊成熟时，采集另一植株的花粉，撒在去雄的母本的雌蕊柱头上再套上纸袋。

4、记录数据、统计分析：详细记录杂交各代的系谱，用统计法处理结果。

（二）一对相对性状的杂交实验

1、过程：纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆作亲本杂交，再让F1自交得到F2。

2、实验现象：

(1)F1只能表现出显性性状；

(2)F2出现性状分离；

(3)F2性状分离比为显性性状：隐性性状=3：1。

（三）对分离现象的解释

1、生物性状由遗传因子(基因)决定的；

2、遗传因子在体细胞中成对存在的；

3、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；

4、受精时，雌雄配子的结合是随机的。

（四）对分离现象解释的验证

1、设计思路：测交后代的表现型种类和比例能真实反映出F1产生配子的种类和比例。

2、目的：用于验证对分离定律解释的正确性。

3、方法：让F1与隐性纯合类型相交。

4、预测：如果对分离现象的解释是正确的，即如果为Dd，则Dd×dd→1Dd(紫)：1dd（白）。

5、实验：F1×矮茎→30株高茎：34株矮茎≈1:1(与预期的设想相符)。

6、结论：证实了F1是杂合子，基因型为Dd；F1形成配子时等位基因分离，分别进入不同的配子中，形成D和d两种类型比例相等的配子。

（五）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，成对的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。

三、遗传因子、性状等概念间的相互关系

四、判断显隐性性状的思路如下：

五、表型与基因型的判断

1、表现型和基因型的一般推断（正推法）

AA×AA→AA，全为显性；AA×Aa→1/2AA:l/2Aa=l:1，全为显性；AA×aa→Aa，全为显性；Aa×Aa→1/4AA:1/2Aa:l/4aa=l:2:l,3/4显性：1/4显性=3:1；Aa×aa→l/2Aa:l/2aa=l:1,1/2显性:1/2隐性=1:1；aa×aa→aa,全为隐性。

2．由子代推断亲代的基因型（逆推型）：

方法一，基因填充法。先根据亲代表现型写出能确定的基因，如显性性状的基因型可用A_来表示，隐性性状基因型只有一种aa，根据子代中一对基因分别来自两个亲本,可推出亲代中未知的基因。

方法二，隐性突破法。如果子代中有隐性个体存在，它往往是逆推过程中的突破口，因为隐性个体是纯合子(aa),因此亲代基因型中必然都有一个隐性基因，然后再根据亲代的表现型作进一步的判断。

六、杂合子Aa连续自交，第n代的比例分析

Fn

杂合子

纯合子

显性纯合子

隐性纯合子

显性性状个体

隐性性状个体

所占

比例

1/2n

1-1/2n

1/2-1/2n+1

1/2-1/2n+1

1/2十1/2n+1

1/2-1/2n+1

根据上表比例，杂合子、纯合子所占比例坐标曲线图为：

七、纯合子、杂合子的判断

1.动物

测交法：若后代出现隐性类型，则一定为杂合子,若后代只有显性性状，则可能为纯合子。

说明:待测对象若为雄性动物，应与多个隐性雌性个体交配，以使后代产生更多的个体，使结果更有说服力。

2．植物

（1）自交法：若后代能发生性状分离，则亲本一定为杂合子；若后代无性状分离，则可能为纯合子。

说明：此法适合于植物，而且是最简便的方法，但对于动物不适合。

（2）测交法：同动物的测交法判断。

第2节孟德尔的豌豆杂交实验(二)

一、两对相对性状的杂交实验

二、对自由组合现象的解释

三、对自由组合现象解释的验证

1、方法:测交，即让F1与隐性纯合子杂交。

2、测交遗传图解：

3、结果

孟德尔测交实验结果与预期的结果相符,从而证实了：

(1)F1是YyRr。

(2)F1产生的配子类型有YR、Yr、yR、yr。

(3)在形成配子时，成对的遗传因子发生了分离，不成对的遗传因子自由组合。

测交的作用：

(1)测定F1产生的配子及比例。

(2)测定F1遗传因子的组成。

(3)判定F1在形成配子时遗传因子的行为。

四、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。

五、孟德尔获得成功的原因

二、孟德尔实验成功的原因：

1、正确选用实验材料：①豌豆是自花传粉植物，而且闭花受粉，所以在自然状态下一般是纯种②具有易于区分的性状

2、由一对相对性状到多对相对性状的研究（从简单到复杂）

3、对实验结果进行统计学分析

4、严谨的科学设计实验程序：假说----演绎法

★山柳菊做为遗传材料的缺点：（1）没有既容易区分又可以连续观察的相对性状；（2）当时没有人知道山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖；（3）花小，难以做人工杂交实验。

六、用分离定律的知识解决自由组合定律问题的思维方法

自由组合定律是以分离定律为基础的，因而可用分离定律的知识解决自由组合定律的问题，且用分离定律解决自由组合定律的问题显得简单易行。

1、配子类型的问题

①具有多对等位基因的个体，在减数分裂时,产生配子的种类数是每对基因产生配子种类数的乘积。

②多对等位基因的个体产生某种配子的概率是每对基因产生相应配子概率的乘积。

某生物雄性个体的基因型为AaBbcc，这三对基因为独立遗传,则它产生的精子的种类有2x2x1=4种。

2、基因型类型的问题

①任何两种基因型的亲本相交,产生的子代基因型的种类数等于亲本各对基因单独相交所产生基因型种类数的乘积。

②F1某一基因型的概率是亲本每对基因杂交所产生相应基因型概率的乘积。

AaBbCc与AaBBCc杂交后代的基因型种类：

Aa×Aa→后代有3种基因型(AA：Aa：aa=1：2：1)

Bb×BB→后代有2种基因型(BB：Bb=1：1)后代

Cc×Cc→后代有3种基因型(CC：Cc：cc=1：2：1)

有3x2x3=18种基因型。

3、表现型类型的问题

①任何两种基因型的亲本相交，产生的子代表现型的种类数等于亲本各对基因单独相交所产生表现型种类数的乘积。

②子代某一表现型所占比例等于亲本每对基因杂交所产生相应表现型概率的乘积。

AaBbCc与AabbCc杂交后代的表现型种类：

先将问题分解为分离定律问题

Aa×Aa→后代有2种表现型

Bb×bb→后代有2种表现型→后代有2x2x2=8种表现型

Cc×Cc→后代有2种表现型

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

（一）减数分裂的概念

减数分裂(meiosis)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，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞细胞的减少一半。（注：体细胞主要通过有丝分裂产生，有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。）

（二）精子的形成过程

1、场所：人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。

2、精子减数分裂过程减数第一次分裂前的间期：精原细胞体积增大，染色体复制(包括DNA复制和蛋白质的合成)，成为初级精母细胞。减数第一次分裂前期：同源染色体（形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方）两两配对（叫做联会）。联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生交叉互换。中期：各对同源染色体排列在赤道板上。后期：两条同源染色体彼此分离，分别向细胞的两极移动（非同源染色体自由组合）。结果：一个初级精母细胞分裂形成两个次级精母细胞。（注意：减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂）减数第二次分裂（无同源染色体）间期：通常没有间期，或者间期时间很短，染色体不在复制。过程：每条染色体的着丝点分裂，两条姐妹染色单体分开，成为两条染色体。并分别移向细胞两极。结果：每个次级精母细胞形成两个精细胞。与初级精母细胞细胞相比，每个精细胞都含有数目减半的染色体。（精细胞要经过复杂的变形才成为精子）

（三）卵细胞的形成过程

1、场所：卵巢

2、与精子形成过程的主要区别：初级卵母细胞经过减数第一次分裂，形成大小不同的两个细胞，大的叫做次级卵母细胞，小的叫极体。次级卵母细胞进行减数第二次分裂，形成一个卵细胞和一个小的极体。在减数第一次分裂过程中形成的极体也能分裂为两个极体。这样一个初级卵母细胞经过减数分裂，形成一个卵细胞和三个极体。

（四）注意：

1、同源染色体：①形态、大小一般都相同；②一条来自父方，一条来自母方；③在减数第一次分裂前期两两配对

2、精原细胞和卵原细胞

的染色体数目与体细胞相同。它们属于体细胞，通过有丝分裂的方式增殖，通过你减数分裂形成成熟的生殖细胞。

3、减数分裂过程中染色体和DNA的变化规律

4、减数分裂形成子细胞种类：假设某生物的体细胞中含n对同源染色体，则：它的精（卵）原细胞进行减数分裂可形成2n种精子（卵细胞）；它的1个精原细胞进行减数分裂形成2种精子。它的1个卵原细胞进行减数分裂形成1种卵细胞。

若考虑交叉互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生配子种类会大于2n种。

（五）实验：观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片

细胞减数分裂的观察步骤

1、在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。

2、先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞、再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目。

3、根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期细胞简图。

二、受精作用

特点：受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。精子的细胞核就和卵细胞的细胞核相融合，使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目，其中有一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞。意义：减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异具有重要的作用。

第2节基因在染色体上

一、萨顿假说

1、基因与染色体行为存在着明显的平行关系。

(1)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。

(2)在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的。在配子中只有成对基因中的一个，同样，也只有成对染色体中的一条。

(3)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。

(4)非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在件数第一次分裂的后期也是自由组合

2、类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，正确与否，还需要观察和实验的检验。

二、基因位于染色体上的实验证据

1、果蝇做为遗传材料的优点：易饲养，繁殖快，染色体数目少，有易于区分的性状。

2、果蝇的一个体细胞中有4对染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体，雄果蝇的一对性染色体是异型的，用XY表示，雌果蝇一对性染色体是同型的，用XX表示。

3、红眼的雄果蝇基因型是XWY，红眼的雌果蝇基因型是XWXw、XWXW，白眼的雄果蝇基因型是XwY，白眼的雌果蝇基因型是XwXw。

4、美国生物学家摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，发现了说明基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘出了第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置的图，说明基因在染色体上呈线性排列。

5、实验过程及分析

(1)实验现象

①果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。

②F1全为红眼，红眼是显性性状。

③F2红眼：白眼=3：1→符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。

④白眼性状的表现与性别相联系。

（2）对实验现象的解释

如果控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因，上述遗传现象就可以得到合理的解释。

（3）对实验现象解释的验证

方法：让F1雌蝇与白眼雄蝇杂交。

测交结果：后代中红眼：白眼=1：1，符合分离定律。其符合预期结果。

结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明了基因在染色体上。

三、孟德尔遗传规律的现代解释

1、基因分离定律的实质是：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。

2、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。

四、基因存在位置的判断

核基因分布在染色体上,染色体分为常染色体和性染色体（大多为X、Y）。判断基因的位置主要是判断基因位于常染色体上还是X、Y染色体上。质基因在叶绿体和线粒体中。

1、根据性状与性别的关系确定

由于常染色体上的基因与性别无关，X染色体上的基因与性别有关，因此：

①已知显隐性的情况下，XY型性别决定的生物利用雌性隐性性状和纯合雄性显性性状个体交配来判断。若子代只表现为一种表现型，则在常染色体上；若子代表现为两种表现型，且性状与性别相关联,则在X染色体上。

②不知显隐性的情况下,利用正交和反交的方法判断。利用具有相对性状的雌雄个体进行正交和反交，若结果一致，则在常染色体上；若结果不一致，则在X染色体上；若只与母本一致，则属于质基因。

2、根据子代性别、性状的数量比分析推断：

若告诉某一性状在子代雌雄个体中出现的比例或数量，则依据该性状在雌雄个体中的比例是否一致即可确定。

灰身、直毛

灰身、分叉毛

黑身、直毛

黑身、分叉毛

雌蝇

0

0

雄蝇

据表格信息:灰身与黑身的比例，雌蝇中3：1，雄蝇中也为3：1，二者相同,故为常染色体遗传；直毛与分叉毛的比例,雌蝇中4：0，雄蝇中1：1，二者不同，故为伴性遗传。

3、Y染色体上基因控制的性状只表现在雄（男）性。

第3节伴性遗传

一、概念：基因位于性染色体上，所以遗传上总是和性别相关联。

二、XY型性别决定方式：

染色体组成（n对）：雄性：n－1对常染色体+XY雌性：n－1对常染色体+XX

性比：一般1:1

常见生物：全部哺乳动物、大多雌雄异体的植物，果蝇等。

ZW型性别决定方式：雌性个体的两条性染色体是异型的（ZW），雄性个体的两条性染色体是同型的（ZZ）

三、伴性遗传的特点：

（1）伴X隐性遗传的特点：

①男＞女②有隔代遗传和交叉遗传现象③母病子必病，女病父必病

（2）伴X显性遗传的特点：

①女＞男②连续遗传③父病女必病，子病母必病

（3）伴Y遗传的特点：

①男病女不病②父→子→孙

（4）表示一个家系的图中，通常以正方形代表男性，圆形代表女性，以罗马数字代表(如I、Ⅱ等)代，以阿拉伯数字表示(如1、2等)个体。

（5）人类的X染色体和Y染色体无论在大小和携带的基因种类上都不一样，X染色体上携带着许多基因，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。所以许多位于X染色体上的基因，在Y染色体上没有相应的等位基因。

附：常见遗传病类型（要记住）：

伴X隐：红绿色盲、血友病常隐：先天性聋哑、白化病

伴X显：抗维生素D佝偻病常显：多(并)指

四、伴性遗传在实践中的应用

性状辨雌雄:依芦花鸡为例

第3章基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质

一、肺炎双球菌的转化实验

1、肺炎双球菌的类型比较

S型细菌

R型细菌

菌落

表面光滑

表面粗糙

菌体

有多糖类的荚膜

无多糖类的荚膜

毒性

有毒性，使小鼠患败血症死亡

无毒性

2、格里菲思的体内转化实验

（1）实验过程：

（2）结果分析

①加热杀死的S型细菌已失活。

②加热杀死的S型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的物质。

（3）实验结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”。

3、艾弗里体外转化实验

(1)方法：将从S型活细菌中分离提纯的DNA、蛋白质和荚膜多糖等物质，分别加入到R型细菌的培养基中进行培养。

（2）过程及现象：

〔3〕结论：DNA才能使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

注意：

(1)肺炎双球菌转化的实验是外源DNA与受体DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息。DNA越纯，转化效率越高。

(2)体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明了转化因子是DNA。

二、噬菌体侵染细菌的实验

1、原理

T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成，头部内含有DNA。T2噬菌体侵染细菌后，在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内的物质来合成自身组成物质，从而进行大量增殖。

2、方法：放射性同位素标记法

选用35S标记噬菌体蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA。因为在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。进一步分析表明：S元素仅存在于蛋白质分子中，P元素几乎都存在于DNA分子中。因为蛋白质和DMA中都含有C、H、O、N，所以此实验不能标记C、H、O、N。

3、实验过程

（1）含35S的培养基+细菌含35S的细菌+噬菌体35S标记的子代噬菌体+细菌上清液放射性高，沉淀物放射性很低。

（2）含32P的培养基十细菌含32P的细菌+噬菌体32P标记的子代噬菌体+细菌沉淀物放射性高，上清液放射性很低。

注意：

因为病毒营专性寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。

4、实验结果分析

（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲，含32P标记的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液放射性为0；实际上，上清液中有少量放射性，原因是：

①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，也会使上清液出现放射性。

②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。

三、RNA是遗传物质的证据：

（1）提取烟草花叶病毒的蛋白质不能使烟草感染病毒。

（2）提取烟草花叶病毒的RNA能使烟草感染病毒。

结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA，DNA是主要的遗传物质。少数的病毒的遗传物质不是DNA，而是RNA。

第2节DNA分子的结构

一、DNA双螺旋结构模型的构建

1、构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。

2、构建依据

①DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。

②威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明DNA分子呈螺旋结构。

③查哥夫测定DNA的分子组成，发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧唆(T)的量；鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶（C）的量。

二、DNA分子的结构

1、DNA的组成元素：C、H、O、N、P2、DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸（4种）3、DNA的结构：①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。内侧：由氢键相连的碱基对组成。③碱基配对有一定规律：A＝T；G≡C。（碱基互补配对原则）

★4、计算1．在两条互补链中(A+G)/(T+C)的比例互为倒数关系。

2．在整个DNA分子中，嘌呤碱基之和=嘧啶碱基之和。

3．整个DNA分子中，(A+T)/(G+C)与DNA分子内每一条链上的该比例相同。

4.DNA分子中，任意两种不配对碱基之和相等，并为碱基总数的一半

5、特别说明：

(1)每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中的第1个碳原子与碱基相连接，第5个碳原子与磷酸相连接，而它的第3个碳原子则与下一个脱氧核苷酸中的磷酸相连接，依次延伸成脱氧核苷酸链。

(2)每个DNA分子上的碱基排列顺序是一定的，其中蕴藏了遗传信息，从而保持了物种的遗传特性。

(3)构成DNA分子的碱基只有4种，但DNA分子中的碱基数目成千上万，碱基的排列顺序千变万化（有n个碱基对，就有4n种排列方式）。因此生物界的DNA分子多种多样。

三、DNA分子结构的特点

1、稳定性

(1)DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。

(2)分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架。

(3)分子双螺旋结构的中间为碱基对,碱基之间形成氢键,从而维持双螺旋结构的稳定。

(4)DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。

2、多样性:DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样。

3、特异性：每种生物的DNA分子都有特定的碱基排列顺序。

四、制作DNA双螺旋结构模型

1.制作原理

DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧，碱基对通过氢键连接，碱基互补配对。

2.制作程序

第3节DNA的复制

一、对DNA分子复制的推测

1、假说：半保留复制方式。

2、提出者：沃森和克里克。

3、内容：解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。

复制：以解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。

特点：半保留复制。

二、DNA半保留复制的实验证据（选学）

1、生物材料：大肠杆菌。

2、实验方法：放射性同位素标记技术和密度梯度离心技术。

3、实验假设：DNA以半保留的方式复制。

4、实验过程：(见图）

①大肠杆菌在含标记的NH4C1培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。

②将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。

③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。

④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。

5、实验预期:离心后应出现3条DNA带。（见上图）

重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。

中带(密度居中):一条链为15N,另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。

轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。

6、实验结果：与预期的相符。（见上图）

①立即取出提取DNA→离心→全部重带(15N/15N)。

②繁殖一代后取出提取DNA→离心→全部中带(14N/14N)。

③繁殖两代后取出提取DNA→离心→1/2轻带(14N/14N)、1/2中带(14N/14N)。

7、实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。

三、DNA复制的过程1、场所：主要是在细胞核2、时间：细胞分裂间期。（即有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期）3、基本条件：①模板：以解开的每一段母链为模板；②原料：游离在细胞中的4种脱氧核苷酸；③能量：由ATP提供；④酶：解旋酶、DNA聚合酶等。4、过程：①解旋；②以母链为模板合成子链；③形成两个新的DNA分子5、特点：①边解旋边复制；②半保留复制6、原则：碱基互补配对原则7、精确复制的原因：①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板； 　　 　　 　　 　　②碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。8、意义：将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持遗传信息的连续性

简记：一所、二期、三步、四条件

第4节基因是有遗传效应的DNA片段

一、基因与染色体的关系

1、基因在染色体上呈线性排列

2、染色体是基因的主要载体，但不是唯一载体，如线粒体、叶绿体中也有少量的DNA，也是基因的载体。

二、基因与DNA的关系

1、基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有多个基因。一个DNA分子上的碱基总数大于该分子上所有基因上的碱基数之和。

2、基因具有遗传效应是指其能控制生物的性状。基因是控制生物性状的结构和功能的基本单位，特定的基因控制特定的性状。

3、人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的DNA碱基序列。

三、基因与脱氧核苷酸的关系

1、基因的基本组成单位是脱氧核苷酸。

2、基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息。

3、基因中脱氧核苷酸的排列顺序的多样性决定了基因的多样性。

四、探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性

问题：4种碱基的排列顺序，是否能够储存大量的遗传信息？

探究情境：情境1：若一个碱基对组成1个基因，4个碱基对可能形成几种基因？(4种）

情境2：17个碱基对可以排列出多少种基因？()

情境3:个碱基对可以有多少种排列方式？(4)

情境4：设人的第1号染色体上有一个基因由17个碱基对随机排列，同桌的两人该基因的碱基排列顺序相同的可能性有多大？

探究结论：碱基对排列的千变万化满足了遗传信息的多样性；但对具体个体的某个基因来说,碱基对的排列顺序又是特定的，即DNA分子具有特异性。可见，DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。

第4章基因的表达

第1节基因指导蛋白质的合成

一、遗传信息的转录

1、RNA的结构：①组成元素：C、H、O、N、P②基本单位：核糖核苷酸（4种）③结构：一般为单链

二、基因控制蛋白质合成：1、转录：

（1）概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。（注：叶绿体、线粒体也有转录）

（2）过程：①解旋：DNA双链解开，碱基暴露；

②配对：游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当其与DNA链上的碱基互补时，两者以氢键结合。

③连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。

④释放：合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。

（3）条件：模板：DNA的一条链（模板链）原料：4种核糖核苷酸能量：ATP酶：RNA聚合酶（4）原则：碱基互补配对原则（A—U、T—A、G—C、C—G）（5）产物：信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）

2、翻译：

（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（注：叶绿体、线粒体也有翻译）

（2）过程：（必修二P66）

①mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与AUG配对，进入位点1

②携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2

③甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。

④核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA占据进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。

（3）条件：模板：mRNA原料：氨基酸（20种）能量：ATP

搬运工具：tRNA（有反密码子，61种）

装配机器：核糖体（核糖体沿着mRNA移动）

（4）原则：碱基互补配对原则

（5）产物：多肽链

3、与基因表达有关的计算

基因中碱基数﹕mRNA分子中碱基数﹕氨基酸数=6﹕3﹕1

4、密码子

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

②特点：专一性、简并性、通用性

③密码子起始密码：AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸）

（64个）终止密码：UAA、UAG、UGA

注：决定氨基酸的密码子有61个，终止密码不编码氨基酸。

一种氨基酸可有多种密码子，可由多种tRNA来转运。一种密码子只决定一种氨基酸，一种tRNA只转运一种氨基酸。

5、一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。

第2节基因对性状的控制

一、中心法则及其发展

1、提出者：克里克

2、中心法则图解

注：虚线表示中心法则的发展。

3、遗传信息流向的各种情况比较

过程

模板

原料

配对原则

产物

实例

DNA复制

DNA→DNA

DNA的两条链

含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸

A-T

G-C

DNA

绝大多数生物

转录

DNA→RNA

DNA的一条链

含A、U、G、C的四种核糖核苷酸

A-U

T-A

G-C

RNA

绝大多数生物

RNA复制

RNA→RNA

RNA

含A、U、G、C的四种核糖核苷酸

A-U

G-C

RNA

以RNA为遗传物质的生物,如烟草花叶病毒

逆转录

RNA→DNA

RNA

含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸

A-T

U-A

G-C

DNA

艾滋病病毒

翻译

RNA→蛋白质

信使RNA

20种氨基酸

A-U

G-C

蛋白质

所有生物

4、各种生物遗传信息流向适用范围

二、基因、蛋白质、性状的关系：

1、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；

例子：

人的白化病：由于控制酪氨酸酶的基因异常而引起的，因为基因不正常而缺乏酪氨酸酶，不能合成黑色素，而表现出白化症状。

豌豆的圆粒和皱粒：皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因（属于基因突变），导致了淀粉分支酶无法合成，而淀粉分支酶缺乏又导致细胞内淀粉含量的降低，游离蔗糖含量升高。淀粉吸水膨胀，蔗糖却不能。当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效的保留水分，而淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。

2、基因还能通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。如囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等。

注：基因与性状的关系不都是简单的线性关系，例如人的身高可能由多个基因控制；

①基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用，共同地精细的调控生物体的性状。

②线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。为了与细胞核的基因相区分，将这些基因称为细胞质基因。由细胞质基因引起的遗传病只能通过母亲遗传给后代。

第5章基因突变及其他变异

第1节基因突变和基因重组

一、生物变异的类型

1、不可遗传的变异（仅由环境变化引起）

2、

二、可遗传的变异

（一）基因突变

1、概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。

2、实例：——镰刀型细胞贫血症

（1）症状：红细胞呈镰刀状，运输氧气的能力降低，易破裂溶血造成贫血，严重时会导致死亡。

（2）直接原因：红细胞的血红蛋白分子上一个氨基酸发生改变引起的，由正常的谷氨酸变成了不正常的缬氨酸。

（3）根本原因：基因突变，即由基因中的一个碱基对的改变引起的。

3、原因：物理因素：X射线、紫外线、γ射线等；

化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等；

生物因素：病毒、细菌等。

4、特点：a、普遍性

b、随机性（基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；基因突变可以发生在细胞内的不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上）；

c、低频性

d、不定向性

5、对后代性状的影响

（1）基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中,突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。

（2）基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可能通过有性生殖传给后代。

注：体细胞的突变一般不能直接传给后代，生殖细胞的则可能

6、意义：它是新基因产生的途径；是生物变异的根本来源；是生物进化的原始材料。

（二）基因重组

1、概念：是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

2、类型：a、非同源染色体上的非等位基因自由组合

b、四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换

3、意义：是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义。

第2节染色体变异

一、染色体结构变异：

1、类型：缺失、重复、倒位、易位

实例：猫叫综合征（5号染色体部分缺失）

2、染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。

二、染色体数目的变异

个别染色体增加或减少：实例：21三体综合征（多1条21号染色体）

以染色体组的形式成倍增加或减少：实例：三倍体无子西瓜

三、染色体组

（1）概念：二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。

（2）特点：①一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同；

②一个染色体组携带着控制生物生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。

（3）染色体组数的判断：

①染色体组数=细胞中形态相同的染色体有几条，则含几个染色体组

例1：以下各图中，各有几个染色体组？

答案：

②染色体组数=基因型中控制同一性状的基因个数

例2：以下基因型所代表的生物染色体组数分别是多少?

（1）Aa______（2）AaBb_______

（3）AAa_______（4）AaaBbb_______

（5）AAAaBBbb_______（6）ABCD______

答案：

四、单倍体、二倍体和多倍体

由配子发育成的个体叫单倍体。与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。

有受精卵发育成的个体，体细胞中含几个染色体组就叫几倍体，如含两个染色体组就叫二倍体，含三个染色体组就叫三倍体，以此类推。体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。

五、染色体变异在育种上的应用

1、多倍体育种：

方法：人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理等。目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

（原理：能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍）

原理：染色体变异

实例：三倍体无子西瓜的培育；培育过程：见必修二P89

优缺点：培育出的植物常常茎秆粗壮，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，但结实率低，成熟迟。

2、单倍体育种：

方法：花粉(药)离体培养得到单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍。

原理：染色体变异

实例：矮杆抗病水稻的培育

例：在水稻中，高杆(D)对矮杆(d)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻ddrr和纯合高杆抗病水稻DDRR两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻ddRR，应该怎么做？

优缺点：后代都是纯合子，明显缩短育种年限，但技术较复杂。

六、实验：低温诱导植物染色体数目的变化

1、实验原理

（1）进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期,染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极,最终被平均分配到两个子细胞中去。

（2）用低温处理植物分生组织细胞〔如根尖分生区细胞〕，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，使植物细胞染色体数目发生变化。

2、方法步骤：

洋葱根尖培养：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触

水面，待不定根长至1cm左右时，将整个装置放入冰

箱，4°C下诱导培养36h

取材:剪取诱导处理的根尖约0.5?1cm，放入卡诺氏液中

浸泡0.5-1h，以固定细胞的形态，然后用体积分数

为95%的酒精冲洗2次

制作装片与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同

观察先用低倍鏡寻找染色体形态较好的分裂相。

视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体

数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染

色体数目变化后，再用高倍镜观察

实验结论：低温处理植物分生组织，能抑制前期形成纺锤体，从而使染色体数目加倍

第3节人类遗传病

一、人类遗传病与先天性疾病区别：

遗传病：由遗传物质改变引起的疾病。

先天性疾病：生来就有的疾病。（不一定是遗传病）

二、人类遗传病产生的原因：人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病

三、人类遗传病类型

（一）单基因遗传病

1、概念：由一对等位基因控制的遗传病。

2、原因：人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病

3、类型：

显性遗传病伴Ｘ显：抗维生素Ｄ佝偻病

常显：多指、并指、软骨发育不全

隐性遗传病伴Ｘ隐：色盲、血友病

常隐：先天性聋哑、白化病、镰刀型细胞贫血症、苯丙酮尿症

（二）多基因遗传病

1、概念：由多对等位基因控制的人类遗传病。

2、常见类型：原发性高血压、冠心病、哮喘病、青少年型糖尿病等。

3、特点：在群体中的发病率比较高。

（三）染色体异常遗传病（简称染色体病）

1、概念：染色体异常引起的遗传病。(包括数目异常和结构异常）

2、类型：

常染色体遗传病结构异常：猫叫综合征

数目异常：21三体综合征（先天智力障碍）

性染色体遗传病：性腺发育不全综合征（XO型，患者缺少一条X染色体）

四、遗传病的监测和预防

1、产前诊断：胎儿出生前，医生用专门的检测手段确定胎儿是否患某种遗传病或先天性疾病，产前诊断可以大大降低病儿的出生率

2、遗传在一定的程度上能够有效的预防遗传病的产生和发展

五、实验：调查人群中的遗传病

注意事项：

1.调查遗传方式——在家系中进行

2.调查遗传病发病率——在广大人群随机抽样

注：调查群体越大，数据越准确

六、人类基因组计划：是测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。

需要测定22+XY共24条染色体

第6章从杂交育种到基因工程

第1节杂交育种与诱变育种

一、概念

1、选择育种：

（1）方法：栽培实践中，挑选品质好的个体进行传种，经过长期选择汰劣留良。

（2）原理：利用生物的变异。

（3）缺点：周期长，可选择的范围有限。

2、杂交育种：

（1）概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

（2）原理：基因重组。

（3）过程（以高产抗病小麦品种的选育为例）

（4）优点：操作简便

（5）应用：农业生产：改良作物品质，提高农作物单位面积产量

家畜、家禽的育种：培育适应性强的乳用、肉用或乳肉兼用羽优良品种。

注意：

（1）培育双杂合品种时，子一代即可直接利用。

（2）培育隐性纯合子时，子二代性状符合要求的个体即可推广。

（3）培育具有显性性状的纯合子时，要多次自交选出稳定遗传的个体。

3、诱变育种：利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。

二、各种育种方法的比较：

诱变育种

杂交育种

多倍体育种

单倍体育种

方法

用射线、激光、化学药品等处理生物

杂交

用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

花药(粉)离体培养得到单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍。

原理

基因突变

基因重组

染色体变异

染色体变异

优缺点

加速育种进程，大幅度地改良某些性状，但有利变异个体少。

方法简便，但要较长年限选择才可获得纯合子。

器官较大，营养物质含量高，但结实率低，成熟迟。

后代都是纯合子，明显缩短育种年限，但技术较复杂。

特别提醒：

（1）杂交育种适用有性生殖的植物或动物，而诱变育种一般应用于植物和微生物。

（2）单倍体育种只适用于进行有性生殖的植物。

第2节基因工程及其应用

一、基因工程

1、概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

2、原理：基因重组

3、结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。

二、基因工程的工具

1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（简称限制酶）

（1）特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。

（2）作用部位：磷酸二酯键

（4）例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。

（黏性末端）（黏性末端）

（5）切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。

（6）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。

注：黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。

2、基因的“针线”——DNA连接酶

（1）作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。

（2）连接部位：磷酸二酯键

（3）DNA连接酶与DNA聚合酶的比较

比较项目

DNA连接酶

DNA聚合酶

不同点

作用对象

连接DNA片段

连接游离的脱氧核苷酸

作用条件

不需要模板

需要模板

相同点

作用部位

连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键

3、基因的运载体

（1）定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。

（2）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。

（3）质粒：存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。

三、基因工程的操作步骤

1、提取目的基因

2、目的基因与运载体结合

3、将目的基因导入受体细胞

4、目的基因的检测和鉴定

四、基因工程的应用

1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等

2、基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗

3、基因工程与环境保护：超级细菌

五、转基因生物和转基因食品的安全性

两种观点是：1、转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制

2、转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。

第7章生物的进化

第一节生物进化理论的发展

一、拉马克的进化学说

1、理论要点：用进废退；获得性遗传

2、进步性：反对神创论和物种不变论，认为生物是进化的。

二、达尔文的自然选择学说

1、自然选择学说的解释模型

事实1：生物都有过度繁殖的倾向

事实2：物种内的个体能保持稳定

事实3：资源是有限的

推论1：个体间存在着生存斗争

事实4：个体间普遍存在差异（变异）

事实5：许多变异是可以遗传的

推论2：具有有利变异的个体，生存并留下后代的机会多

推论3：有利变异逐代积累，生物不断进化出新类型。

1、理论要点：自然选择（过度繁殖→生存斗争→遗传和变异→适者生存）

2、进步性：论证了生物是不断进化的，对生物进化的原因提出了合理的解释。揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先，生物的多样性是进化的结果。

3、局限性：

①不能科学地解释遗传和变异的本质；

②对生物进化的解释仅局限于个体水平；

③强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。

4、达尔文以后进化理论的发展

①从性状水平深入到基因水平，摈弃了获得性遗传的观点。

②从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单位。

三、现代生物进化理论的主要内容

（一）种群是生物进化的基本单位（生物进化的实质：种群基因频率的改变）

1、种群：

概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。

特点：不仅是生物繁殖的基本单位；而且是生物进化的基本单位。

2、种群基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库

3、基因（型）频率的计算：

①按定义计算：

例：从某个群体中随机抽取个个体，测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60和10个，则：基因型AA的频率为______；基因型Aa的频率为______；基因型aa的频率为______。基因A的频率为______；基因a的频率为______。

答案：30%60%10%60%40%

②某个等位基因的频率=它的纯合子的频率+?杂合子频率

例：某个群体中，基因型为AA的个体占30%、基因型为Aa的个体占60%、基因型为aa的个体占10%，则：基因A的频率为______，基因a的频率为______

答案：60%40%

③遗传平衡定律（哈代—温伯格定律）

成立条件：种群非常大，所有的雌雄个体间能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择没有作用，不产生突变。

若只知某一基因型频率，则可用遗传平衡定律计算：A%=,a%=1-A%。

已知基因频率计算基因型频率。此种情况下，只能运用遗传平衡定律计算：

（A+a）2=A2+2Aa+a2=1。AA%=（A%）2，aa%=（a%）2，Aa%=2×A%×a%

（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料

1.达尔文指出可遗传变异是生物进化的原材料

（1）来源：基因突变、基因重组和染色体变异。

（2）基因突变和染色体变异统称为突变。

2．可遗传变异不能决定进化的方向

（1）基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。

由于基因突变是不定向的，无法定向改变基因频率。

（2）由于突变和基因重组都是随机的,不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

（3）突变的有害和有利不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。

（三）自然选择决定进化方向：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。

（四）隔离与物种的形成

1、物种：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且自然状态下能相互交配并能生殖出可育后代的一群生物。

2、隔离：

地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。

生殖隔离：不同种群的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。

3、物种的形成：

⑴物种形成的常见方式：地理隔离（长期）→生殖隔离

⑵物种形成的标志：生殖隔离

⑶物种形成的3个环节：

突变和基因重组：为生物进化提供原材料

自然选择：使种群的基因频率定向改变

隔离：是新物种形成的必要条件

①渐变式:通过以上三个基本环节的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。（如图所示）

②骤变式：同一种群不同个体之间出现生殖隔离→新物种（如多倍体的形成）

第二节共同进化和生物多样性的形成

一、共同进化

1.共同进化

（1）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，这就是共同进化。

（2）内容

①物种与物种间相互影响，相互选择，相互进化。

例如：达尔文发现细长花矩和一种蛾子

斑马和猎豹，两个物种的进化过程宛如一场漫长的“军备竞赛”。

捕食者吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。此外，捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存，这就是所谓的“精明的捕食者”策略。

“收割者理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于增加物种多样性。

②生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。

例如：原始大气没有氧气，生物都是厌氧生物；光合生物出现，使得大气有了氧气；之后出现好氧生物。

（3）意义：共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。

二、生物进化的基本历程

1、地球上的生物是从单细胞到多细胞，从简单到复杂，从水生到陆生，从低级到高级逐渐进化而来的。

2、真核细胞出现后，出现了有丝分裂和减数分裂，从而出现了有性生殖，使由于基因重组产生的变异量大大增加，所以生物进化的速度大大加快。

三、生物进化与生物多样性的形成

1、生物多样性与生物进化的关系是：生物多样性产生的原因是生物不断进化的结果；而生物多样性的产生又加速了生物的进化。

2、生物多样性包括：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。

选修一《生物技术实践》

专题1　传统发酵技术的应用

1、与果酒制作有关的微生物是酵母菌，属于真核生物，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。在有氧的条件下进行有氧呼吸C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O（反应式），并大量繁殖，出芽繁殖。在无氧条件下繁殖能力下降，但可以进行酒精发酵C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2（反应式）。酒精发酵一般将温度控制在　18℃～25℃　。

2、传统发酵技术所使用的酵母菌的来源是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。制作果酒时，应选择新鲜的葡萄，榨汁前先进行冲洗，后除去枝梗。发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒，葡萄汁装入发酵瓶时，要留有1/3的空间。

3、在发酵过程中，随着酒精度数的提高，红葡萄皮的色素进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。

4、果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验，这种物质在酸性条件下，可与酒精反应呈现灰绿色。

5、与果醋制作有关的微生物是醋酸菌，原核生物，其代谢类型是异养需氧型，对氧气的含量特别敏感，当深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。在变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。

6、当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可以将糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌可以将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应式为C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O。醋酸菌的最适生长温度为30℃～35℃。

7、实验流程示意图：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵（果酒）→醋酸发酵（果醋）。

1、在腐乳的制作过程中，有多种微生物（如毛霉、曲霉、酵母、青霉等，都为真核生物），参与了发酵过程。其中起主要作用的是毛霉，是一种丝状真菌，生长迅速，具有发达的白色菌丝。其繁殖的方式是孢子生殖。

2、这些微生物产生的蛋白酶能将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪被脂肪酶分解成甘油和脂肪酸。在多种微生物的作用下，普通的豆腐变成了腐乳。

3、实验流程示意图：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。

4、腐乳的制作过程中，笼屉中的温度应控制在15℃～18℃，并保持一定的湿度。

5、加盐腌制时，将长满毛霉的豆腐块分层整齐的摆放在瓶中，同时逐层加盐，随着层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些。加盐的作用是可析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期的制作过程中不会过早酥烂；盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。

6、卤汤主要是由酒和各种香辛料配置而成的。卤汤中酒的含量一般控制在12%左右。加酒的作用是可以抑制微生物的生长；使腐乳具有独特的香味。

7、影响腐乳口味的因素有盐的用量、酒的种类和用量、发酵的温度和时间、香辛料的种类和用量。

8、用盐腌制时，注意控制盐的用量。盐的浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。

9、酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。

10、用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。

11、装瓶时，操作要迅速小心。整齐地摆放好豆腐，加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。

1、泡菜的制作过程中离不开乳酸菌，原核生物，其代谢类型是异养厌氧型，生殖方式为分裂生殖。在无氧条件下进行发酵产生乳酸。

2、常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。乳酸杆菌常用于生产酸奶。

3、膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3g～0.5g时，会引起中毒；当摄入量达到3g时，会引起死亡。膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿排出，只有在特定的条件下（适宜的pH、温度和一定的微生物作用），才会转变成致癌物亚硝胺，其对动物具有致癌和致畸、致突变的作用。

4、泡菜的制作时，应按照清水与盐的比为4:1的比例配置盐水，将盐水煮沸冷却。

5、检测亚硝酸盐含量是在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料，再与已知浓度的标准液进行比较，大致估算出浓度。

6、用选用火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。不合格的泡菜坛容易引起蔬菜腐烂。

7、在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。

8、在腌制的过程中导致亚硝酸盐含量增加的因素有温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短。

9、测定亚硝酸盐含量的操作：①配制溶液。②制备标准显色液。③制备样品处理液。④比色。

10、实验流程示意图：

选择原料→修整、洗涤、晾晒、测定亚硝酸盐含量

切分呈条状或片状

→加入调味料，装坛→发酵→成品

称取食盐→配制盐水→泡菜盐水

专题2　微生物的培养与应用

1、防止杂菌入侵，获得纯净的培养物，是研究和应用微生物的前提。在实验室培养微生物，一方面需要为培养的微生物提供合适的营养和环境条件，另一方面需要确保无处不在的其他微生物无法混入。

2、培养基――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。

（1）按培养基的外观物理状态来分，培养基可分为固体培养基、半固体培养基、和液体培养基　三类。其中，固体培养基因加入凝固剂琼脂而成固态，可用于分离鉴定微生物、活菌计数和保存菌种等，微生物在其表面生长，可以形成肉眼可见的菌落；半固体培养基可观察微生物的运动；液体培养基中不加凝固剂，便于微生物充分接触和利用培养基中的养料，常用于发酵工业。

（2）按照人们对培养基中成分的了解程度不同，可将培养基分为天然培养基和合成培养基。

（3）按照培养基的功能来分，又可分为用于培养、分离特定微生物的选择培养基和用于鉴别不同种类微生物的鉴别培养基。如要选择培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素；培养金黄色葡萄球菌，可在培养基中加入高浓度食盐；用伊红－美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否含有大肠杆菌（若有，菌落特点：菌落呈黑色，并带有金属光泽）。

3、病毒为专性寄生物，不能独立代谢，在一般培养基上不能生长，需接种在动植物组织中才能增殖。常用来培养动物病毒的是活鸡胚。

4、不同微生物培养往往需要不同的培养基配方，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。在微生物所需要的有机化合物中，需求量最大的是碳源。新陈代谢同化作用类型划分的依据就是能否合成含碳有机物，自养型微生物的碳源是无机碳源，异养型微生物的碳源是有机碳源。

5、微生物最常利用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖，最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。对异养微生物而言，含C、H、O、N的化合物既是碳源又是氮源和能源。

6、在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质　以及氧气的要求。例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌时需要将培养基的pH调至酸性（5.0～6.0），培养细菌时需要将培养基的pH调至中性或微碱性（6.5～7.5），培养厌氧微生物时则需要提供无氧的条件。

7、无菌技术分为消毒和灭菌两大类。消毒是指使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）；灭菌是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。实验室常用的消毒方法有煮沸消毒法、巴氏消毒法和化学药剂消毒法；此外还有紫外线消毒法。常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。加热灭菌的基本原理是使细菌体内的蛋白质和DNA变性。实验后，所用过的培养基、培养液都要统一进行高压蒸汽灭菌再丢弃，否则会造成环境污染。

8、无菌技术围绕着如何避免杂菌污染展开主要包括以下几个方面：①对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒；②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌；③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行；④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。

9、用牛肉膏蛋白胨固体培养基进行大肠杆菌的纯化培养，可分成制备培养基和纯化大肠杆菌两个阶段进行。

第一阶段可分计算、称量、溶化、灭菌和倒平板几步，其中倒平板的最后一步把平板倒过来放置的目的是防止皿盖冷却水倒流入培养基。

第二阶段纯化大肠杆菌。纯化时最常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法　两种。平板划线法是通过接种环在琼脂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。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，这就是菌落。

注意：划线操作要在火焰旁边进行，每次划线前都要灼烧、冷却接种环，不要划破培养基，最后一区的划线不要与第一区的相连。

稀释涂布平板法则是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落。

将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37℃恒温箱中，培养12h和24h后，分别观察并记录结果。未接种的培养基是对照组（设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高结果的可信度）。比如，此实验中只有对照组没有菌落生长，实验组有菌落生长才能说明生长的菌落均来自接种的微生物。

10、为了保持菌种的纯净，需对菌种进行保藏，对于频繁使用的菌种我们可以采用临时保藏法，如固体斜面保藏；对于需长期保存的菌种可以采用甘油管藏法。将菌种放在低温环境中保藏的目的是降低微生物的新陈代谢速度，延缓菌种衰老，但时间长了菌种还是要老化的，因此对临时保存的菌种3～6月后需要重新接种。

1、尿素是一种重要的农业氮肥。但是尿素并不能直接被农作物吸收，只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素是因为它们体内能合成　脲酶，CO(NH2)2＋H2OCO2＋2NH3。

2、Taq细菌能耐受93℃左右的高温，是美国微生物学家托马斯·布鲁克于年在美国黄石国家公园的一个热泉中发现的，这说明在寻找目的菌株时，要根据它对生存环境的要求，到相应环境中去寻找。

3、选择培养基是指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。

4、统计某一稀释度下平板菌落数，应选择菌落数在30～的平板进行计数，最好统计该种平板至少3个，计算出平板菌落数的平均值，然后按公式（C÷V）×M计算每类样品中的菌落数。这种方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，因此统计结果一般用菌落数来表示。除此之外，还常用显微镜直接计数法。

5、土壤取样时保证无菌操作的措施有取土样用的小铁铲和盛土样的信封在使用前都需要灭菌、　应在火焰旁称取土样，在火焰附近将称好的土样倒入锥形瓶中，塞好棉塞和在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁操作。

6、不同种类的微生物往往需要不同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天；放线菌一般在25℃～28℃的温度下培养5～7天；而霉菌一般在25℃～28℃的温度下培养3～4天。本实验中，我们可以每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。一般来说，在一定的培养条件下（相同的的培养基、温度及培养时间），同种微生物表现出稳定的菌落特征。这些特征包括菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面。

7、对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助生物化学的方法。在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高。在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌后，如果pH升高，指示剂将变红。这样，我们就可以初步鉴定该种细菌能够分解尿素。

1、纤维素的基本单位是葡萄糖，人体内没有分解纤维素的酶，所以人体不能直接利用纤维素作为能源物质，但土壤中有分解纤维素的微生物，能最终把纤维素水解成葡萄糖。

2、纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。

3、纤维素酶的最适pH为4.8。

4、纤维素分解菌的筛选方法———刚果红染色法。

刚果红是一种染料，它可以与纤维素结合形成红色复合物，但并不和纤维二糖和葡萄糖　发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红-纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。最后可以通过观察是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

5、常用的刚果红染色法有两种，方法一是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应。方法二是倒平板时就加入刚果红。方法一的缺点是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂，优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺点是易出现假阳性反应，比如有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间的培养过程中会降解刚果红而形成明显的透明圈。

6、分离分解纤维素的微生物的实验流程为：土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。其中，选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。如果土壤中这种微生物较多此步可以省略。

7、纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。纤维素酶的测定方法，一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。

专题6　植物有效成分的提取

1、天然香料的主要来源是动物和植物。微生物中的真菌也可以产生芳香化合物。现在，植物芳香油已经被广泛用于轻工、化妆品、饮料和食品制造等方面，给人们的生产和生活带来了极大的方便。

2、植物芳香油具有很强的挥发性，其组成也比较复杂，主要包括萜类化合物及其衍生物。植物芳香油常用的提取方法有：蒸馏、压榨和萃取，具体使用哪一种方法需要根据植物原料的特点来决定。

3、水蒸气蒸馏法是植物芳香油常用的提取方法，它的原理是：利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，会重新分出油层和水层。根据蒸馏过程中原料放置的位置，可将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏三种。

4、玫瑰精油的提取（水中蒸馏）

提取玫瑰精油的实验流程大致是：鲜玫瑰花和清水、水蒸气蒸馏、油水混合物、加入氯化钠分离油层、加入无水硫酸钠除水、过滤得到玫瑰油。玫瑰精油的提取过程中，为了使油水分开，通常加入氯化钠，然后再用分液漏斗将两层分开。

5、对于一些在水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题，如柑橘、柠檬等常采用压榨的方法。

6、萃取法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂的方法。芳香油溶解于有机溶剂后，只需蒸发出有机溶剂，就可以获得纯净的植物芳香油了。但是，用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会影响芳香油的质量。

7、提取玫瑰精油的实验流程：鲜玫瑰花+清水→水蒸气蒸馏→油水混合物分离油层

除水玫瑰油

8、提取橘皮精油的试验过程大致是：石灰水浸泡、漂洗、压榨、过滤、静置、再次过滤得到橘皮油。

9、压榨法提取植物有效成分时，为了提高出油率，需要将材料干燥去水，并用石灰水浸泡；为了使橘皮油易于与水分离，还要分别加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并调节pH为7～8。

10、从橘皮中提取的橘皮油，无色透明，具有诱人的橘香味，主要成分是柠檬烯。具有很高的经济价值。橘皮精油主要储藏在橘皮部分。

11、压榨液中含有橘皮精油和水分，还有一些糊状残渣等杂质，可以先用普通布袋过滤除去固体物和残渣，然后离心除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮油分离出来。

12、蒸馏温度太高、时间太短，产品品质就比较差。如果要提高品质，就需要延长蒸馏的时间。

13、橘皮在石灰水的浸泡时间为10h以上。橘皮要浸透，这样压榨不会滑脱，出油率高，并且压榨液的黏稠度不会太高，过滤时不会堵塞筛眼。

14、如果实验操作准确，你所提取的玫瑰精油和橘皮精油应该是什么颜色？什么味道？

玫瑰精油：颜色浅黄，味道玫瑰香。橘皮精油：颜色无色，味道橘香。

1、一分子的胡萝卜素可以在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子的维生素A，因此它可以治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，例如夜盲症、干皮症、幼儿生长发育不良等。

2、胡萝卜素是橘黄色晶体，化学性质比较稳定，不溶于水，易溶于石油醚等有机溶剂。在工业生产中，提取天然胡萝卜素的方法主要有三种，一是从植物中提取，二是从大面积养殖的岩藻中获得，三是利用微生物的发酵生产。

3、萃取剂的选择应该考虑多方面的因素，例如溶沸点、萃取效率、对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否能从产品中完全除去、会不会影响产品质量等问题，综合考虑以上因素，我们在萃取胡萝卜素时选取的是水不溶物性的萃取剂是石油醚，因为它有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并不与水混溶。

4、萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时还受到原料颗粒的大小，紧密程度，含水量，萃取的温度和时间等条件的影响。一般来说，原料的颗粒越小，萃取的温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。

5、萃取过程应该避免明火加热，采用水浴加热。为了防止加热时有机溶剂挥发，还要在加热瓶口安装冷凝回流装置，萃取液的浓缩可以直接使用蒸馏装置。在浓缩之前，还应进行过滤，除去萃取液中的不溶物。

6、胡萝卜素提取的试验流程：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素

7、胡萝卜干燥时温度太高，干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。

8、胡萝卜素的鉴定方法：纸层析法。

滤纸：18㎝×30㎝

基线：滤纸下端距底边2㎝处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点。

点样：用最细的注射器针头（毛细吸管）吸取样品进行点样。点样应该快速细致，在基线上形成直径２ｍｍ左右的圆点，每次点样后，可用吹风机将溶剂吹干，注意保持滤纸干燥。等滤纸上的点样液自然挥发干后，将滤纸卷成圆筒状，至于装有１ｃｍ深的石油醚的密封玻璃瓶中。等各种色素完全分开后，观察标准样品中位于展开剂前沿的胡萝卜素层析带。

三种提取方法的比较：

提取方法

实验原理

方法步骤

适用范围

水蒸气蒸馏

利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来

1.水蒸气蒸馏

2.分离油层

3.除水过滤

适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油

压榨法

通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油

1.石灰水浸泡、漂洗

2.压榨、过滤、静置

3.再次过滤

适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取

有机溶剂萃取

使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油

1.粉碎、干燥

2.萃取、过滤3.浓缩

适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中