考點重點難點疑點熱點焦點一:生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
一,各種元素相關(guān)知識歸納
化學元素能參與生物體物質(zhì)的組成或能影響生物體的生命活動.
N就植物而言,N主要是以銨態(tài)氮(NH4+)和硝態(tài)氮(NO2-,NO3-)的形式被植物吸收的.N是葉綠素的成分,沒有N植物就不能合成葉綠素.N是可重復利用元素,參與構(gòu)成的重要物質(zhì)有蛋白質(zhì),核酸,ATP,NADP+,缺N就會影響到植物生命活動的各個方面,如光合作用,呼吸作用等.N在土壤中都是以各種離子的形式存在的,如NH4+,NO2-,NO3-等.無機態(tài)的N在土壤中是不能貯存的,很容易被雨水沖走,所以N是土壤中最容易缺少的礦質(zhì)元素.N是一種容易造成水域生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化的一種化學元素;
P參與構(gòu)成的物質(zhì)有核酸,ATP,NADP+等,植物體內(nèi)缺P,會影響到DNA的復制和RNA的轉(zhuǎn)錄,從而影響到植物的生長發(fā)育.P還參與植物光合作用和呼吸作用中的能量傳遞過程,因為ATP和ADP中都含有磷酸.P對生物的生命活動是必需的,但P也是容易造成水域生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化的一種元素.在一般的淡水生態(tài)系統(tǒng)中,由于土壤施肥的原因,N的含量是相當豐富的,一旦大量的P進入水域,在適宜的溫度條件下就會出現(xiàn)"水華"現(xiàn)象,故現(xiàn)在提倡使用無磷洗衣粉.
Fe2+是血紅蛋白的成分;Fe在植物體內(nèi)形成的化合物一般是穩(wěn)定的,難溶于水的化合物,故Fe是一種不可以重復利用的礦質(zhì)元素.Fe在植物體內(nèi)的作用主要是作為某些酶的活化中心,如在合成葉綠素的過程中,有一種酶必須要用Fe離子作為它的活化中心,沒有Fe就不能合成葉綠素而導致植物出現(xiàn)失綠癥,但發(fā)病的部位與缺Mg是不同的,是嫩葉先失綠.I是甲狀腺激素合成的原料;
Mg是葉綠素的構(gòu)成成分;
B能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長,有利于受精作用;
Zn有助于人體細胞的分裂繁殖,促進生長發(fā)育,大腦發(fā)育和性成熟.對植物而言,Zn是某些酶的組成成分,也是酶的活化中心.如催化合成吲哚乙酸的酶中含有Zn,沒有Zn就不能合成吲哚乙酸.所以缺Zn引起蘋果,桃等植物的小葉癥和叢葉癥,葉子變小,節(jié)間縮短;
Na+是維持人體細胞外液的重要無機鹽,缺乏時導致細胞外液滲透壓下降,并出現(xiàn)血壓下降,心率加快,四肢發(fā)冷甚至昏迷等癥狀;
K+在維持細胞內(nèi)液滲透壓上起決定性作用,還能維持心肌舒張,保持心肌正常的興奮性,缺乏時心肌自動節(jié)律異常,導致心律失常;
Ca是骨骼的主要成分,Ca2+對肌細胞興奮性有重要影響,血鈣過高興奮性降低導致肌無力,血鈣過低興奮性高導致抽搐,Ca2+還能參與血液凝固,血液中缺少Ca2+血液不能正常凝固.
二,細胞亞顯微結(jié)構(gòu)中的相關(guān)知識點歸納
1.動,植物細胞一般均有的細胞器是高爾基體,線粒體,核糖體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等.
高等動物細胞特有的細胞器是中心體.
植物細胞特有的結(jié)構(gòu)是細胞壁,液泡,葉綠體,特有的細胞器是液泡,葉綠體.
動,植物細胞都有但功能不同的細胞器是高爾基體.
低等植物細胞具有的細胞器是中心體,低等動物細胞具有的細胞器是液泡.
能合成多糖的細胞器有葉綠體,高爾基體.
2.具有膜結(jié)構(gòu)的是細胞膜,線粒體,葉綠體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),高爾基體,液泡,溶酶體等.具有雙層膜結(jié)構(gòu)的是核膜,線粒體,葉綠體;具有單層膜結(jié)構(gòu)的是內(nèi)質(zhì)網(wǎng),高爾基體,液泡.沒有膜結(jié)構(gòu)的是細胞壁,中心體,核糖體等.
3.能產(chǎn)生水的細胞結(jié)構(gòu)有線粒體(有氧呼吸的第三階段),核糖體(脫水縮合),葉綠體(暗反應),細胞質(zhì)基質(zhì)(無氧呼吸),細胞核(DNA復制).
4.與蛋白質(zhì)合成,加工和分泌有關(guān)的細胞器是核糖體(合成),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(加工,運輸),高爾基體(加工,分泌),線粒體(供能).需說明的是,核糖體是合成蛋白質(zhì)的裝配機器,附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體主要合成某些專供運輸?shù)郊毎饷娴姆置诘鞍?如消化酶,抗體等;而游離于細胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體合成的蛋白質(zhì),主要供細胞內(nèi)利用.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)的運輸通道,是蛋白質(zhì)的合成車間.高爾基體本身沒有合成蛋白質(zhì)的功,能,但可以對蛋白質(zhì)進行加工和轉(zhuǎn)運.
5.與主動運輸有關(guān)的細胞器是線粒體(供能),核糖體(合成載體蛋白).
6.與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的細胞器(或產(chǎn)生ATP的細胞器)有葉綠體(光能轉(zhuǎn)換:光能一電能一活躍的化學能一穩(wěn)定的化學能),線粒體(化能轉(zhuǎn)換:穩(wěn)定的化學能一活躍的化學能).
7.儲藏細胞營養(yǎng)物質(zhì)的細胞器是液泡.
8.含有核酸的細胞器是線粒體,葉綠體,核糖體.
9.能自我復制的細胞器(或有相對獨立的遺傳系統(tǒng)的半自主性細胞器)是線粒體,葉綠體,中心體.能發(fā)生堿基互補配對行為的細胞器有線粒體,葉綠體,核糖體.
10.參與細胞分裂的細胞器有核糖體(間期蛋白質(zhì)合成),中心體(由它發(fā)出的星射線構(gòu)成紡錘體),高爾基體(與植物細胞分裂時細胞壁的形成有關(guān)),線粒體(供能).
11.含色素的細胞器有葉綠體(葉綠素和類胡蘿卜素等),有色體(類胡蘿卜素等),液泡(花青素等).
另外,在能量代謝水平高的細胞中,線粒體含量多,動物細胞中線粒體比植物細胞多.蛔蟲和人體成熟的紅細胞中(無細胞核)無線粒體,只進行無氧呼吸.
需氧型細菌等原核生物體內(nèi)雖然無線粒體,但細胞膜上存在著有氧呼吸鏈,也能進行有氧呼吸.
藍藻屬原核生物,無葉綠體,有光合片層結(jié)構(gòu),也能進行光合作用.
高等植物的根細胞無葉綠體和中心體.附著在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體所合成的蛋白質(zhì)為分泌蛋白,如消化酶,抗體等.
12.原核細胞:無核膜,無大型細胞器,有核糖體,一般為二分裂.由于無染色體,因此不出現(xiàn)染色體變異,遺傳不遵循孟德爾遺傳定律.
13.光學顯微鏡下可見的結(jié)構(gòu)形式有:細胞壁,細胞質(zhì),細胞核,核仁,染色體,葉綠體,線粒體,液泡.
三,"蛋白質(zhì)"知識小專題復習建議
蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)一種重要的高分子化合物,是生命活動的承擔者,有關(guān)蛋白質(zhì)的知識也是高考命題的重要知識點.在高中課本中有許多章節(jié)都講述了有關(guān)蛋白質(zhì)的知識,復習時我們可將蛋白質(zhì)列為一個小專題進行復習.沖刺階段,除選做一些該小專題的練習題(如專題訓練題)之外,還應該建立好專題的知識體系:
1.教材中和蛋白質(zhì)有關(guān)的知識點歸納:
2.自然界常見蛋白質(zhì)的成分
(1)大部分酶:酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物,除少數(shù)的酶是RNA外,絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì).
(2)部分激素:如胰島素,生長激素,其成分為蛋白質(zhì).
(3)載體:位于細胞膜上,在物質(zhì)運輸過程中起作用,其成分為蛋白質(zhì).
(4)抗體:指機體受抗原刺激后產(chǎn)生的,并且能與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白.主要分布于血清中,也分布于組織液等細胞外液中.
(5)抗毒素:屬于抗體,成分為蛋白質(zhì).一般指用外毒素給動物注射后,在其血清中產(chǎn)生的能特異性中和外毒素毒性的成分.
(6)凝集素:屬于抗體,成分為蛋白質(zhì).指用細菌給動物注射后,在其血清中產(chǎn)生的能使細菌發(fā)生特異性凝集的成分.另外,人體紅細胞膜上存在不同的凝集原,血清中則含有相應種類的凝集素.
(7)部分抗原:引起機體產(chǎn)生抗體的物質(zhì)叫抗原,某些抗原成分是蛋白質(zhì).如紅細胞攜帶的凝集原,決定病毒抗原特異性的衣殼,其成分都是蛋白質(zhì).
(8)神經(jīng)遞質(zhì)的受體:突觸后膜上存在的一些特殊蛋白質(zhì),能與一定的遞質(zhì)發(fā)生特異性的結(jié)合,從而改變突觸后膜對離子的通透性,激起突觸后膜神經(jīng)元產(chǎn)生神經(jīng)沖動或發(fā)生抑制.
(9)朊病毒:近年來發(fā)現(xiàn)的,其成分為蛋白質(zhì),可導致瘋牛病等.
(10)糖被:位于細胞膜的外表面,由蛋白質(zhì)和多糖組成,有保護,潤滑,識別等作用.
(11)單細胞蛋白:指通過發(fā)酵獲得的大量微生物菌體.可用作飼料,食品添加劑,蛋白食品等.
(12)丙種球蛋白:屬于被動免疫生物制品.
(13)細胞色素C:是動,植物細胞線粒體中普遍存在的一種呼吸色素,由一條大約含有110個氨基酸的多肽鏈組成.
(14)血漿中的纖維蛋白原和凝血酶原:均為蛋白質(zhì).在凝血酶原激活物的作用下,凝血酶原轉(zhuǎn)變成凝血酶,在凝血酶的作用下纖維蛋白原轉(zhuǎn)變成不溶性纖維蛋白,起到止血和凝血作用.
(15)血紅蛋白:存在于紅細胞中的含F(xiàn)e2+的蛋白質(zhì).其特性是在氧濃度高的地方與氧結(jié)合,在氧濃度低的地方與氧分離.
(16)肌紅蛋白:存在于肌細胞中,為肌細胞儲存氧氣的蛋白質(zhì).
(17)干擾素:由多種細胞產(chǎn)生的具有廣泛的抗病毒,抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)作用的可溶性糖蛋白.正常情況下組織或血清中不含干擾素,只有在某些特定因素的作用下,才能使細胞產(chǎn)生干擾素.
(18)動物細胞間質(zhì):主要含有膠原蛋白等成分,在進行動物細胞培養(yǎng)時,用胰蛋白酶處理才能獲得單個細胞.
(19)含蛋白質(zhì)成分的實驗材料:黃豆研磨液,豆?jié){,蛋清,蛋白胨,牛肉膏等.
3.蛋白質(zhì)的化學組成和結(jié)構(gòu)
(1)化學組成和結(jié)構(gòu)可表示為下圖.
可聯(lián)系的內(nèi)容有:組成蛋白質(zhì)的化學元素,基本單位;氨基酸的概念,種類,結(jié)構(gòu)通式,縮合成肽的過程;必需氨基酸和非必需氨基酸;氨基酸數(shù)和控制合成蛋白質(zhì)的基因中堿基數(shù)的關(guān)系;鐮刀型細胞貧血癥的病癥,病因;由肽鏈形成蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu);有關(guān)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算.
(2)結(jié)構(gòu)特點——多樣性.
4.蛋白質(zhì)的性質(zhì)
(1)兩性.可聯(lián)系的內(nèi)容是:蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中有游離的一NH2和一C00H.
(2)鹽析.可聯(lián)系的內(nèi)容是:蛋白質(zhì)分子直徑為10-7m～10-9m,具有膠體的性質(zhì);蛋白質(zhì)的分離和提純.
(3)變性.可聯(lián)系的內(nèi)容是:高溫消毒滅菌;重金屬鹽能使蛋白質(zhì)凝結(jié),使人中毒.
(4)水解反應.可聯(lián)系的內(nèi)容是:人體內(nèi)蛋白質(zhì)的消化過程.
(5)顯色反應.可聯(lián)系的內(nèi)容是:蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用,可產(chǎn)生紫色反應;一般有苯環(huán)存在的蛋白質(zhì)分子與濃硝酸作用時產(chǎn)生黃色反應.
(6)被灼燒時,產(chǎn)生燒焦羽毛般的氣味.可聯(lián)系的內(nèi)容是:毛織品,真絲織品及羊角梳鑒定.
5.蛋白質(zhì)的功能
(1)構(gòu)成細胞和生物體的重要物質(zhì).(2)調(diào)節(jié)細胞和生物體新陳代謝的重要物質(zhì).可聯(lián)系的內(nèi)容有:酶的化學本質(zhì)——絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì);酶的特性,酶受溫度和pH的影響;胰島素的產(chǎn)生及其主要生理作用;生長激素的產(chǎn)生及其主要生理作用.(3)其他作用.可聯(lián)系的內(nèi)容有:運載作用——載體;免疫作用——抗體;運輸作用——血紅蛋白;運動作用——肌肉蛋白.
6.蛋白質(zhì)的代謝
蛋白質(zhì)的代謝,可用下圖表示.
可聯(lián)系的內(nèi)容有:蛋白質(zhì)的化學性消化過程及部位;氨基酸被吸收的方式,途徑;蛋白質(zhì)的中間代謝(在細胞內(nèi));蛋白質(zhì)代謝與糖代謝,脂肪代謝之間的關(guān)系.
7.蛋白質(zhì)的應用
(1)生物學意義——沒有蛋白質(zhì)就沒有生命.
(2)工業(yè)上有廣泛的用途,可聯(lián)系的內(nèi)容有:動物的毛和蠶絲的成分都是蛋白質(zhì),它們是重要的紡織原料;動物的皮經(jīng)過鞣制后,可加工成柔韌的皮革;白明膠是用骨和皮等熬煮而的,可用來制造照相感光片和感光紙;牛奶中的蛋白質(zhì)一一酪素除做食品外,還能和甲醛合成酪素塑料;酶的主要成分是蛋白質(zhì),酶廣泛應用于食品,紡織,醫(yī)藥,制革,試劑工業(yè)上.
四,高中生物知識體系中的"水"
1.水的存在
(1)細胞中的水
水是活細胞含量最多的化合物,約占細胞鮮重的80%～90%,在干種子和休眠時的種子中含水量較少.水在細胞中以結(jié)合水和自由水兩種形式存在,結(jié)合水在細胞中與某些大分子(如蛋白質(zhì))結(jié)合,自由水存在于多種細胞器(如線粒體,葉綠體,液泡等)和細胞質(zhì)基質(zhì)中.
實際上結(jié)合水與自由水之間沒有明確的界限.其中,自由水含量的多少決定細胞的代謝強度,細胞中(或生物體)的自由水含量越多,代謝越強,但抗性越弱;反之,則代謝減弱,但抗性增強.
(2)細胞外液中的水
多細胞植物的細胞間隙,各種分泌物(如某些漿汁等)和多細胞動物的內(nèi)環(huán)境,分泌物(如消化液,淚液等),排泄物(如尿液,汗液等)都含有水.
(3)生態(tài)環(huán)境中的水
大氣,水體,土壤等非生物環(huán)境中都含有水.
2.水的功能
水是生命存在的先決條件,生命起源于具有水的海洋,沒有水,則最基本的生命特征——新陳代謝及在其基礎(chǔ)上的其他特征就會消失,生命就會終結(jié).
(1)生物體內(nèi)的水
①結(jié)合水:細胞或生物體結(jié)構(gòu)的組成成分.
②自由水:
a.細胞內(nèi)的良好溶劑,起運輸代謝物質(zhì)的作用
生物細胞中的有機物,無機鹽等都溶解在自由水中,動植物的許多分泌物,代謝廢物都是隨自由水而排出體外的.
b.新陳代謝的反應物
有氧呼吸等許多生化反應需要水參與.正常生活的生物,其細胞中"自由水/結(jié)合水"的比值越大,新陳代謝越旺盛,反之則越弱.
c.維持細胞及生物體的固有形態(tài)
由于細胞含有大量的水分,從而能維持細胞的緊張度.對植物而言可使枝葉挺立,便于接受陽光和葉面蒸騰,同時還可使花朵張開,利于傳粉,成熟的植物細胞失水會發(fā)生質(zhì)壁分離而收縮,吸水時會變得硬挺膨脹;對動物而言,細胞失水會發(fā)生皺縮,過度吸水會脹破.
d.調(diào)節(jié)生物的體溫
水具有很高的汽化熱和比熱容,又有較高的導熱性,因此水在生物體內(nèi)的不斷流動,蒸發(fā),葉面蒸騰等能夠使熱量順利地散發(fā),利于生物體體溫的穩(wěn)定和避免被炎熱夏季的陽光灼傷.
e.水的其他功能
水分子的極性強,能使溶解于其中的許多物質(zhì)解離成離子,利于生化反應的進行;水還具有潤滑作用.
(2)生態(tài)環(huán)境中的水——生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成成分
水是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要組成成分,它保障著生物的生活和生存,影響著某些植物的形態(tài)結(jié)構(gòu),決定著陸生生物的分布,如干旱沙漠地區(qū)只有少數(shù)耐旱生物生存.另外它還是某些生物進化的重要選擇因素.
3.水與新陳代謝
(1)水分的吸收
①吸水原理:吸脹作用,滲透作用
吸脹作用靠親水性物質(zhì)吸水,如干種子,分生區(qū)細胞;與細胞死活無關(guān);親水性強弱規(guī)律:蛋白質(zhì)>淀粉>纖維素,脂肪不具親水性;滲透吸水要有半透膜,靠濃度差吸水.
②吸水的部位和動力
細胞的吸水動力本質(zhì)上主要來自細胞內(nèi),外液的濃度差(即滲透壓).對植物體而言,吸水外因是蒸騰作用和根壓.就吸水部位而言,植物主要靠根尖成熟區(qū)表皮細胞吸收,其次還有葉片等;單細胞動物靠細胞直接吸收,如草履蟲;低等多細胞動物靠消化腔吸收,如水螅;人和高等動物靠消化道中的胃,小腸,大腸吸收,腎小管,集合管對原尿中水的重吸收等.
③蒸騰作用,吸水與吸收礦質(zhì)元素的關(guān)系
(1)蒸騰作用為水和礦質(zhì)元素的吸收提供動力,與水和礦質(zhì)元素的吸收無直接關(guān)系,但有利于水和礦質(zhì)元素的吸收.
(2)水分的運輸
低等多細胞生物通過細胞間的滲透運輸.高等多細胞植物可通過共質(zhì)體(無數(shù)活細胞原生質(zhì)體通過胞間連絲形成的一個連續(xù)整體)間的滲透運輸,即通過胞間連絲運輸,這種方式速率慢;也可通過質(zhì)外體運輸,即通過非原生質(zhì)的部分,包括細胞壁,細胞間隙,導管運輸,這種方式速率快.高等動物則通過血液循環(huán)系統(tǒng)和淋巴循環(huán)系統(tǒng)運輸水分.
(3)水分的利用與產(chǎn)生
①新陳代謝利用水(消耗水)的生理過程及結(jié)構(gòu)
a.大分子有機物的消化(水解)
多糖的消化,即"淀粉一麥芽糖一葡萄糖";部位:細胞質(zhì)基質(zhì)(細胞內(nèi)消化),消化道(細胞外消化).
蛋白質(zhì)的消化,即"蛋白質(zhì)一氨基酸";部位:細胞質(zhì)基質(zhì)(細胞內(nèi)消化),消化道(細胞外消化).
脂肪的消化,即"脂肪一甘油,脂肪酸";部位:細胞質(zhì)基質(zhì)(細胞內(nèi)消化),消化道(細胞外消化).
b.肝臟和肌肉細胞中糖元的分解過程消耗水.
c.光合作用的光反應 部位:葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜.
d.有氧呼吸的第二階段部位:線粒體.
e.ATP的水解過程部位:細胞質(zhì)基質(zhì),葉綠體基質(zhì),線粒體等.
f.ATP水解成ADP和Pi時消耗水.
②細胞中產(chǎn)生水的結(jié)構(gòu)及代謝
a.在葉綠體的基質(zhì)中通過暗反應合成有機物的過程產(chǎn)生水.
b.在線粒體中通過有氧呼吸的第三階段產(chǎn)生水.
c.核糖體上通過氨基酸的脫水縮合作用產(chǎn)生水.
d.高爾基體上通過臺成纖維素產(chǎn)生水.
e.細胞核在DNA復制過程中產(chǎn)生水.
f.動物肝臟和肌肉中合成糖元時產(chǎn)生水.
g.ADP生成ATP時產(chǎn)生水.
(4)水的排出
①植物:蒸騰作用(占95%～99%);葉片的吐水;隨某些分泌物排出,如漿汁等.
②動物:呼出的氣體中的水蒸氣;汗液中的水;尿液中的水;隨某些分泌物排出,如淚液,消化液等.
(5)小結(jié):水與光合作用,細胞呼吸
水既是光合作用和呼吸作用的原料,也是光合作用和呼吸作用的產(chǎn)物.光合作用和呼吸作用過程所需要的水和產(chǎn)生的水在植物的整個水分代謝過程中所占的比例是很小的,幾乎可以忽略不計.但充足的水分對于維持細胞及其葉綠體的正常形態(tài)和光合作用,呼吸作用的正常進行是必需的,如果缺水就使細胞內(nèi)的環(huán)境變得不利于光合作用的進行.葉片缺水萎蔫后氣孔關(guān)閉,外界C0:不能進入葉片內(nèi)部是缺水限制光合作用進行的一個主要因素.水分對呼吸作用的影響主要表現(xiàn)在:種子的含水量在一定范圍內(nèi)與呼吸作用強度呈正比例關(guān)系,原因是種子吸水后,種子內(nèi)水解淀粉的酶活性迅速增高,淀粉被水解成葡萄糖,使呼吸作用的底物增加導致呼吸作用強度增加;充足的水分也是維持細胞和線粒體的正常形態(tài)和呼吸酶系統(tǒng)發(fā)揮催化效率的必要條件.葉片細胞在一定范圍內(nèi)失水會使呼吸作用增強,原因是細胞內(nèi)的水分不足時,水解類酶的活性就會增強,將細胞內(nèi)不溶性的糖轉(zhuǎn)變成可溶性的糖,從而使呼吸作用的底物增加,呼吸作用強度增強.這種特性對植物來講是對環(huán)境的一種很好的適應,細胞內(nèi)可溶性物質(zhì)的增加會使細胞內(nèi)溶液的濃度增加,有利于保持細胞內(nèi)的水分.
4.人體內(nèi)的水平衡及其調(diào)節(jié)
人體內(nèi)水平衡的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)水的攝入量與排出量之間的平衡來實現(xiàn)的,腎臟中的腎小管和集合管對水分的重吸收能力是可以調(diào)節(jié)的.人體內(nèi)感受水分狀況的感受器是滲透壓感受器,當滲透壓感受器感受到血漿中的滲透壓升高時,通過傳人神經(jīng)纖維的興奮傳到大腦皮層,通過產(chǎn)生渴覺來調(diào)節(jié)水的攝人量;傳到下丘腦使下丘腦神經(jīng)細胞分泌,并由垂體后葉釋放的抗利尿激素(也稱加壓素)增加,從而促進腎小管和集合管對水分的重吸收,減少了尿的排出.當滲透壓感受器感受到血漿中的滲透壓下降時,下丘腦的神經(jīng)細胞減少抗利尿激素的分泌,抑制垂體釋放抗利尿激素,從而使腎小管和集合管對水的通透性降低,水的排出量增加.通過這種調(diào)節(jié)機制,人體的水分代謝保持了平衡.
5.水與生物的分布
水在陸地上的分布,決定了陸生生物的面貌.不論是在同一經(jīng)度線的不同緯度線上,還是在同一緯度線的不同經(jīng)度線上,水的分布郡是不均勻的.由于水資源的分布不均勻,導致生態(tài)系統(tǒng)類型的分布發(fā)生很大的變化.如我國從東到西為:森林一草原一荒漠一沙漠.在森林生態(tài)系統(tǒng)中,林下的陰生植物只能在陰濕的環(huán)境中生長,若上層的喬木被大量砍伐后,這些陰生植物就不能直接在陽光下生長,其原因是:在陽光直射下蒸騰作用過于旺盛,體內(nèi)水分散失過多而導致死亡.陰生植物不能在陽生條件下生長的原因之一還是水的限制作用.在水域生態(tài)系統(tǒng)中,生活在淡水中的動,植物,不能生活在海洋中,原因是海水中鹽濃度高,
滲透壓高,這些動,植物不能從海水中吸收水分.海洋中的動,植物如讓其生活在淡水中,水分就通過滲透作用大量進入體內(nèi)導致代謝障礙,甚至引起死亡.所以高中生物教材上講,在水域生態(tài)系統(tǒng)限制生物分布的因素不是水分而是鹽度,就是這個道理.
6.水的污染
水和空氣,食品是人類生命和健康的三大要素.在不同種類的生物體中,水大約占體重60%～95%,水是人類的寶貴資源,是生命之源.水污染在我國相當普遍,而且十分嚴重.造成水污染的物質(zhì)主要有有機物,重金屬,農(nóng)藥,過量的N,P等植物必需的礦質(zhì)元素和致病微生物等.當水中的上述有害物質(zhì)超出水體的自凈能力(物理凈化,化學凈化,生物凈化)時,就發(fā)生了污染.而水中污染物主要來自未凈化處理的工業(yè)廢水,生活廢水和醫(yī)院廢水等.不同污-染類型的凈化過程不同.
五,正確區(qū)分病毒,原核生物和真核生物
細胞類型
細胞大小
細胞核
細胞器
核膜
核仁
染色體
線粒體
質(zhì)體
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
核糖體
高爾基體
中心體
原核細胞
較小
無
無
無
無
無
無
有
無
無
真核細胞
較大
有
有
有
有
有
有
有
有
有
可所看出,原核細胞僅有核糖體,無其它形式的細胞器.在原核細胞中,DNA分子不與蛋白質(zhì)結(jié)合,成游離態(tài),所以一般講原核細胞沒有染色體,也就沒有染色體變異,當然也不會遵循遺傳的三大基體規(guī)律.由原核細胞構(gòu)成的生物稱為原核生物,主要包括兩大類:細菌和藍藻.由真核細胞構(gòu)成的生物稱為真核生物,地球上絕大多數(shù)的生物屬于真核生物,如酵母菌,霉菌等真菌,綠藻(如水綿),褐藻(如海帶),紅藻(如紫菜)等藻類以及全部高等植物和動物.藍藻沒有葉綠體但有光合色素,能夠進行光合作用.原核細胞也沒有線粒體,但很多種類也能進行有氧呼吸,因為其與有氧呼吸有關(guān)的酶分布在細胞膜上.
細菌,真菌和病毒簡介:
1,細菌:從形態(tài)上看可以分為三類:球菌,桿菌和螺旋菌.所有細菌都是單細胞的個體.有的細菌相互連接成團或長鏈,但每個個體都是獨立生活的.從結(jié)構(gòu)上看,細菌由細胞壁,細胞膜,細胞質(zhì)組成,無成形細胞核,所以屬于原核生物.有些細菌有鞭毛,可游動.以分裂生殖方式進行繁殖.從代謝方式上看,絕大部分屬異養(yǎng)型,營腐生或寄生生活,如枯草桿菌,葡萄球菌,乳酸菌,痢疾桿菌,甲烷細菌等;極少數(shù)種類屬自養(yǎng)型,如硝化細菌,硫細菌,鐵細菌等.
2,真菌:酵母菌,霉菌和蘑茹都屬于真菌.酵母菌為單細胞生物,營腐生生活,是一種兼氣性微生物,在有氧氣時主要進行有氧呼吸,把葡萄糖分解為CO2和H2O,無氧時進行無氧呼吸,產(chǎn)生酒精和CO2,生殖方式在環(huán)境條件良好時通常為出芽生殖,發(fā)育到一定階段時也可進行孢子生殖.霉菌的菌體是由許多菌絲組成的,每個菌絲就是一個細胞.生殖方式為孢子生殖.蘑菇是一類大型真菌,也由許多菌絲構(gòu)成,細胞中不含葉綠素,營腐生生活,進行孢子生殖.
3,病毒:比細菌還小得多,一般在電子顯微鏡下才能看見,是一類無細胞結(jié)構(gòu)的,專營寄生生活的生物.由于無細胞結(jié)構(gòu),就根本談不上是真核生物或原核生物了.其結(jié)構(gòu)通常由蛋白質(zhì)的外殼和核酸的芯子兩部分組成,是一類原始的生物.病毒不能獨立生活,必須生活在寄主細胞中,一旦離開寄主細胞就不再有任何生命活動.根據(jù)寄主不同分動物病毒,植物病毒和細菌病毒;根據(jù)核酸種類分DNA病毒和RNA病毒.
考點重點難點疑點熱點焦點二:細胞的增殖,分化,癌變和衰老
一,對減數(shù)分裂和有性生殖細胞形成過程的理解
1.正確區(qū)分染色單體,同源染色體,非同源染色體和四分體.同源染色體是形狀,大小一般相同,一個來自父方,一個來自母方,且在減數(shù)第一次分裂過程中能兩兩配對(即聯(lián)會)的一對染色體;而形狀,大小不同,且在減數(shù)分裂時不聯(lián)會的染色體叫非同源染色體.
在細胞分裂間期,由于染色體的復制,每條染色體形成兩條完全一樣的子染色體,但它們在同一個著絲點上連著,這樣連接在同一個著絲點上的每條子染色體叫姐妹染色單體.
在減數(shù)第一次分裂時,由于同源染色體的聯(lián)會,使得每對同源染色體中含有四條染色單體,這時的一對同源染色體就叫一個四分體.
2.理解并掌握減數(shù)分裂中染色體和DNA數(shù)目的變化規(guī)律.在理解減數(shù)分裂過程的基礎(chǔ)上,分析減數(shù)分裂過程中的染色體,染色單體和DNA的變化情況,為便于掌握可繪制成表格,并能將其轉(zhuǎn)換為曲線形式.
3.掌握有絲分裂和減數(shù)分裂的區(qū)別,仔細分析,比較有絲分裂和減數(shù)分裂的過程及其不同時期的特點,歸納它們的相同點和不同點.為了便于分析和識記也可繪制成表格,主要從染色體復制次數(shù),細胞分裂次數(shù)等方面比較.另外,對減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂的過程和特點也需要分析比較.
二,正確理解同源染色體
同源染色體是形狀,大小一般相同,一條來自父方,一條來自母方,且在減數(shù)第一次分裂過程中能兩兩相配對(即聯(lián)會)的一對染色體.
人體x,y這對性染色體,形狀,大小差別大,但有同源部分,減數(shù)分裂過程中能聯(lián)會,是一對同源染色體;水稻單倍體(n)經(jīng)秋水仙素處理后,染色體加倍的水稻(2n)中形狀,大小相同的一對染色體,在減數(shù)分裂中能聯(lián)會,但不是一條來自父方,一條來自母方,也稱同源染色體;所以,同源染色體從根本上說是減數(shù)分裂過程中能聯(lián)會的一對染色體.
另外,無核細胞:哺乳動物成熟紅細胞,植物篩管細胞以及極核,雄蜂體細胞等都不含同源染色體.
三,有絲分裂和減數(shù)分裂圖像的鑒別
鑒別某一細胞圖像屬于哪種細胞分裂,是本專題中經(jīng)?？疾榈膬?nèi)容.這里以二倍體生物為例,說明一下"三看鑒別法":第一,看細胞中染色體數(shù)目.若為奇數(shù),一定是減數(shù)第二次分裂,且細胞中一定無同源染色體;若為偶數(shù),繼續(xù)往下鑒別.第二,看細胞中有無同源染色體.若無同源染色體,一定是減數(shù)第二次分裂;若有同源染色體,進行第三看.第三,看細胞中同源染色體的行為.若出現(xiàn)聯(lián)會,四分體,著絲點位于赤道板兩側(cè),同源染色體分離等現(xiàn)象,一定是減數(shù)第一次分裂;若無上述同源染色體的特殊行為,則為有絲分裂.另外,需要注意的是,如果是多倍體或是單倍體生物的細胞,則需仔細考慮再作判斷.
四,細胞的全能性
細胞全能性是指生物體細胞都具有使后代細胞發(fā)育成完整個體的潛能.除哺乳類成熟的紅細胞,植物導管細胞等外,具有完整細胞結(jié)構(gòu)的細胞都具有全能性,因為細胞內(nèi)含有該物種特有的全套遺傳物質(zhì)或者含有發(fā)育成一個完整個體的全部基因.細胞全能性的體現(xiàn)必須滿足離體,無菌,所需各種營養(yǎng)物質(zhì),植物激素,適宜溫度,PH等環(huán)境條件.沒有離體在生物體內(nèi)的細胞沒有表現(xiàn)出全能性,而是分化成不同的組織和器官,這是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果.不同的細胞體現(xiàn)細胞全能性的難易程度不同,受精卵最容易,其次是生殖細胞,體細胞,且植物細胞比動物細胞容易,保持分裂能力分化程度低的細胞比高度分化的細胞容易.高度分化的動物細胞全能性受到限制,但是它的細胞核仍然保持全能性,能在一定條件下(如將其移植到卵細胞中)表現(xiàn)出來,有完整細胞結(jié)構(gòu)的細胞具有全能性不等于就能體現(xiàn)全能性,體現(xiàn)全能性必須要發(fā)育成完整個體.
考點重點難點疑點熱點焦點三:生物的新陳代謝
一,影響光合作用速度的曲線分析及應用
因素
圖像
關(guān)鍵點的含義
在生產(chǎn)上的應用
單因子影響
光照強度
A點光照強度為0,此時只進行呼吸作用,釋放CO2的量,表明此時的呼吸強度.AB段表明隨光照強度加強,光合作用逐漸加強,CO2的釋放量逐漸減少,有一部分用于光合作用;到B點時,呼吸作用釋放的CO2全部用于光合作用,即光合作用強度=呼吸作用強度,稱B點為光補償點(植物白天光照強度應在光補償點以上,植物才能正常生長).BC段表明隨著光照強度不斷加強,光合作用強度不斷加強,到C點以上不再加強了.C點為光合作用的飽和點.
(1)適當提高光照強度
(2)延長光合作用時間(例:輪作)
(3)對溫室大棚用無色透明玻璃
(4)若要降低光合作用則用有色玻璃.如用紅色玻璃,則透紅光吸收其他波長的光,光合能力較白光弱.但較其他單色光強.
光合面積
OA段表明隨葉面積的不斷增大,光合作用實際量不斷增大,A點為光合作用面積的飽和點,隨葉面積的增大,光合作用不再增強,原因是有很多葉被遮擋在光補償點以下.OB段干物質(zhì)量隨光合作用增強而增加,而由于A點以后光合作用量不再增加,而葉片隨葉面積的不斷增加OC段呼吸量不斷增加,所以干物質(zhì)積累量不斷降低如BC段.植物的葉面積指數(shù)不能超過C點,若超過C點,植物將入不敷出,無法生活下去.
適當間苗,修剪,合理施肥,澆水,避免陡長,封行過早,使中下層葉子所受的光照往往在光補償點以下,白白消耗有機物,造成不必要的浪費.溫室栽培植物時,可增加光合作用面積,合理密植是增加光合作用面積的一項重要措施.
二氧化碳濃度
CO2是光合作用的原料,在一定范圍內(nèi),CO2越多,光合作用速率越大,但到A點時,即CO2達到飽和時,就不再增加了
溫室栽培植物時適當提高室內(nèi)CO2的濃度,如釋放一定量的干冰或多施有機肥,使根部吸收的CO2增多.大田生產(chǎn)"正其行,通其風",即為提高CO2濃度,增加產(chǎn)量
溫度
光合作用是在酶催化下進行的,溫度直接影響酶的活性.一般植物在10℃～35℃下正常進行光合作用,其中AB段(10℃～35℃),隨溫度的升高而逐漸加強,B點(35℃)以上光合酶活性下降,光合作用開始下降,40℃～50℃光合作用幾乎完全停止
(1)適時播種
(2)溫室栽培植物時,白天適當提高溫度,晚上適當降溫
(3)植物"午休"現(xiàn)象的原因之一
葉齡
OA段為幼葉,隨幼葉的不斷生長,葉面積不斷增大,葉內(nèi)葉綠體不斷增多,葉綠素含量不斷增加,光合作用速率不斷增加.AB段為壯葉,葉片的面積,葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài),光合速率也基本穩(wěn)定.BC段為老葉,隨葉齡的增加,葉片內(nèi)葉綠素被破壞,光合速率也隨之下降
農(nóng)作物,果樹管理后期適當摘除老葉,殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉,都是根據(jù)其原理.又可降低其呼吸作用消耗有機物
礦質(zhì)元素
礦質(zhì)元素是光合作用的產(chǎn)物——葡萄糖進一步合成許多有機物時所必需的物質(zhì).如缺少N,就影響蛋白質(zhì)(酶)的合成;缺少P就會影響ATP的合成;缺少Mg就會影響葉綠素的合成
合理施肥可促進葉片面積增大,提高酶的合成率,提高光合作用速率
多因子影響
圖像
含義
P點時,限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子,隨其因子的不斷加強,光合速率不斷提高.當?shù)絈點時,橫坐標所表示的因子,不再是影響光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取適當提高圖示的其他因子
應用
溫室栽培時,在一定光照強度下,白天適當提高溫度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同時適當充加CO2,進一步提高光合速率.當溫度適宜時,可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合作用速率.總之,可根據(jù)具體情況,通過增加光照強度,調(diào)節(jié)或增加CO2濃度來充分提高光合效率,以達到增產(chǎn)的目的
二,影響植物呼吸速率的因素及相關(guān)曲線
1.內(nèi)部因素
(1)不同種類的植物呼吸速率不同,如旱生植物小于水生植物,陰生植物小于陽生植物.
(2)同一植物在不同的生長發(fā)育時期呼吸速率不同,如幼苗在開花期呼吸速率升高,成熟期呼吸速率下降.
(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官大于營養(yǎng)器官.
2.環(huán)境因素
(1)溫度 呼吸作用在最適溫度(25℃～35℃)時最強;超過最適溫度酶活性降低,甚至變性失活,呼吸受抑制;低于最適溫度酶活性下降,呼吸受抑制.
(2)O2的濃度 O2濃度直接影響呼吸作用的性質(zhì).O2濃度為零時只進行無氧呼吸;濃度為10%以下時,既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸;濃度為10%以上時,只進行有氧呼吸.
(3)CO2濃度 從化學平衡的角度分析:CO2濃度增加,呼吸速率下降.
三,從光合作用和呼吸作用分析物質(zhì)循環(huán)和能量流動
1.從反應式上追蹤元素的來龍去脈
①光合作用總反應式:
②有氧呼吸反應式:
2.從具體過程中尋找物質(zhì)循環(huán)和能量流動
四,新陳代謝知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐及生活中的應用
1.水分代謝知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐及生活中的應用
(1)對農(nóng)作物合理灌溉,既滿足作物對水分的需要,同時也降低了土壤溶液濃度,促進水分的吸收.(2)鹽堿地中植物更易缺水或不易存活;一次施肥過多,會造成"燒苗"現(xiàn)象.這些是因為土壤溶液濃度過高,甚至超過根細胞液濃度,這樣,根就不易吸水或因失水而造成"燒苗"現(xiàn)象.(3)夏季中午葉的氣孔關(guān)閉,是為了減少水分的過分蒸騰.(4)農(nóng)民在移栽白菜時往往去掉一些大葉片,是因為去掉幾片大葉片可以減少水分散失,以避免造成失水過多而死亡,從而提高成活率.(5)糖漬,鹽漬食品(如鹽漬新鮮魚,肉)不變質(zhì)的原因是在食品的外面形成很高濃度的溶液,從而抑制了微生物(如細菌)和生長,繁殖而較長時間地保存.(6)用濃度較高的糖或鹽腌制食品,細胞大量失水死亡,細胞膜失去選擇透過性,糖或Na+大量進入死細胞,使腌制食品具有甜味或咸昧.(7)醫(yī)生注射用的生理鹽水濃度為0.9%,是為了維持組織細胞正常的形態(tài)和功能.
2.礦質(zhì)代謝的知識在生產(chǎn)實踐中的應用
(1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中,中耕松土措施,可以增加土壤的透氣性,提高根細胞的呼吸強度,從而促進根對礦質(zhì)離子的吸收.(2)適當施肥,可以及時補充土壤溶液中缺乏的植物必需的礦質(zhì)離子;無土栽培技術(shù)的推廣運用,可以提高產(chǎn)量,減少污染.(3)無土栽培植物是指不用土壤而用營養(yǎng)液和其他設(shè)備栽培植物的方法.營養(yǎng)液是根據(jù)植物體生長發(fā)育所需礦質(zhì)元素,按照一定的比例配制而成的培養(yǎng)液.無土栽培的最大特點是可以人工直接調(diào)節(jié)和控制根系的生活環(huán)境.
3.光合作用知識在生產(chǎn)實踐中的應用(見專題一)
4.呼吸作用知識在生產(chǎn)實踐及生活中的應用 ,
(1)作物栽培措施,都是為保證根的正常細胞呼吸.
(2)糧油種子的儲藏,必須降低含水量,使種子處于風干狀態(tài),使細胞呼吸降至最低,以減少有機物消耗.如果種子含水量過高,呼吸加強,使儲藏的種子堆中溫度上升,反過來又進一步促進種子的呼吸,同時溫暖潮濕的環(huán)境有利于霉菌等微生物,使種子變質(zhì).
(3)在果實和蔬菜的保鮮中,常通過控制細胞呼吸以降低它們的代謝強度,達到保鮮的目的.例如,某些果實和蔬菜可放在低溫下或降低空氣中的氧含量及增加二氧化碳的濃度來減弱細胞呼吸,使整個器官代謝水平降低,延緩老化.
(4)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,為了使有機物向著人們需要的器官積累,常把下部變黃的,已無光合能力,仍然消耗養(yǎng)分的枝葉去掉,使光合作用的產(chǎn)物更多轉(zhuǎn)運到有經(jīng)濟價值的器官中去.
(5)選用"創(chuàng)可貼"等敷料包扎傷口,既為傷口敷上了藥物,又為傷口創(chuàng)造了疏松透氣的環(huán)境,避免厭氧病原菌的繁殖,從而有利于傷口的痊愈.
(6)酵母菌是兼性厭氧微生物.酵母菌在通氣,適宜的溫度和pH等條件下,進行有氧呼吸并大量繁殖;在無氧條件下則進行酒精發(fā)酵.醋酸桿菌是一種好氧細菌,在氧氣充足和具有酒精底物的條件下,醋酸桿菌大量繁殖并將酒精氧化分解成醋酸.
(7)水稻的根系適于在水中生長,這是因為水稻的莖和根中都有較大的空腔能夠把從外界吸收來的氧氣運送到根部各細胞,而且與旱生植物相比,水稻的根比較適應無氧呼吸.但是,水稻根細胞仍然需要進行有氧呼吸,所以稻田需要定期排水.如果稻田中的氧氣不足,水稻根細胞就會進行酒精發(fā)酵,時間長了,酒精就會對根細胞產(chǎn)生毒害作用,使根系變黑,腐爛.
(8)較深的傷口里缺少氧氣,破傷風芽孢桿菌適合在這種環(huán)境中生存,大量繁殖.所以傷口較深或被銹釘扎傷后,患者應及時請醫(yī)生處理.
(9)有氧運動是指人體細胞充分獲得氧的情況下所進行的體育鍛煉.人體細胞通過有氧呼吸可以獲得較多的能量.相反,百米沖刺和馬拉松長跑等無氧運動,是因為運動劇烈而人體細胞處在相對缺氧條件下進行的高速運動.無氧運動中,肌細胞因氧不足,要靠無氧呼吸來獲取能量,因為乳酸能夠刺激肌細胞周圍的神經(jīng)末梢,所以人會有肌肉酸脹乏力的感覺.
五,植物體的物質(zhì)代謝,能量代謝與細胞器的聯(lián)系圖分析示例
對照下圖可分析下列問題:
(1)在葉綠體結(jié)構(gòu)中磷酸含量主要集中在哪里 暗反應為電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學能過程主要提供哪些物質(zhì) (2)經(jīng)測定,在白天植物不消耗O2,卻消耗大量的CO2,這是否意味著植物體不進行呼吸作用 為什么 (3)夏季中午,植物不吸收也不釋放CO2,此時光合作用速率有何特點 (4)在同一細胞中,線粒體產(chǎn)生的CO2.參與光合作用時,一般要穿過幾層磷脂分子 若是相鄰細胞呢 (5)水稻,油菜,大豆種子中淀粉,脂肪,蛋白質(zhì)主要儲存在什么結(jié)構(gòu)中 綠色植物通過光合作用合成糖類,以及將糖類運輸?shù)椒N子中都需要哪種礦質(zhì)元素的參與
[分析](1)磷酸與ADP吸收能量在酶的催化下能形成ATP.在葉綠體結(jié)構(gòu)中,在類囊體薄膜上,光能經(jīng)過四種色素吸收和傳遞,少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a將光能轉(zhuǎn)換成電能,其中一部分電能可將ADP和Pi轉(zhuǎn)化成ATP,而ADP和Pi是主要集中在葉綠體基質(zhì)中的.所以,暗反應為電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學能過程主要提供的物質(zhì)有ADP,Pi,NADP+等. (2)植物體的呼吸作用是不停地進行的,但在白天,光合作用強度遠大于呼吸作用強度,所以從總體上看,植物不消耗O2,還釋放O2,并消耗大量的CO2. (3)夏季中午,高溫,光照強烈時,植物氣孔關(guān)閉,減少水分的散失;或者在干旱條件下,氣孔也關(guān)閉,這是一種保護性適應.對于C3植物來說,光合作用速率下降,有機物合成減少;而C4植物則能夠利用葉片內(nèi)細胞間隙中含量很低的CO2進行光合作用. (4)在同一細胞中,線粒體產(chǎn)生的CO2經(jīng)過自由擴散到葉綠體中,需要穿過線粒體和葉綠體的各兩層膜,共四層膜,即八層磷脂分子;若是相鄰的細胞,還要加上出自身細胞膜和進相鄰細胞的細胞膜,即再加兩層膜,四層磷脂分子,共十二層磷脂分子. (5)水稻種子中淀粉等物質(zhì)主要存在于胚乳中;油菜,大豆種子中脂肪和蛋白質(zhì)主要儲存在子葉中.綠色植物通過光合作用合成糖類,以及將糖類運輸?shù)椒N子中都需要鉀的參與.
六,"糖類"小專題知識歸納
1.糖類的化學組成,種類和結(jié)構(gòu)
(1)化學組成和種類
(2)葡萄糖,核糖,脫氧核糖的結(jié)構(gòu)簡式,可聯(lián)系的內(nèi)容有:組成糖類的化學元素,核糖,脫氧核糖,葡萄糖的化學式和結(jié)構(gòu)簡式,蔗糖,麥芽糖,乳糖,淀粉,纖維素,糖元的化學式,單糖,二糖,多糖的分布和功能.
2.幾種糖的性質(zhì)
(1)葡萄糖的化學性質(zhì).①還原性,可聯(lián)系的內(nèi)容有:銀鏡反應,用班氏試劑進行尿糖的測定,用斐林試劑進行組織中還原性糖的測定;②能跟酸起酯化反應;③氧化反應,可聯(lián)系的內(nèi)容有:動,植物細胞進行有氧呼吸和無氧呼吸時的比較,厭氧發(fā)酵(酒精發(fā)酵,乳酸發(fā)酵),兼性厭氧型微生物——酵母菌.
(2)蔗糖和麥芽糖的化學性質(zhì).①蔗糖不具有還原性,而麥芽糖具有還原性,可聯(lián)系的內(nèi)容有:還原性糖(還有果糖)與非還原性糖的鑒定;②水解反應,蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖,而麥芽糖水解生成兩分子葡萄糖,可聯(lián)系的內(nèi)容有:蔗糖不具有還原性,而它的水解產(chǎn)物具有還原性.
(3)淀粉的化學性質(zhì).①跟碘作用呈現(xiàn)藍色,可聯(lián)系的內(nèi)容有:用碘液檢驗淀粉;②水解反應,可聯(lián)系的內(nèi)容有:食物中淀粉的化學性消化的過程,工業(yè)上用硫酸等無機酸作催化劑水解制葡萄糖.
(4)纖維素的化學性質(zhì):水解反應;
3.糖類的功能:是生物體進行生命活動的主要能源物質(zhì).
4.綠色植物體內(nèi)糖類的代謝
可聯(lián)系的內(nèi)容有:光合作用的概念,反應式,過程,葉片遮光實驗,適當提高溫室內(nèi)CO2的濃度,有氧呼吸和無氧呼吸的概念,反應式,過程,中耕松土,種子的儲藏,蔬菜的保鮮.
5.人和動物體內(nèi)糖類的代謝
可聯(lián)系的內(nèi)容有:糖類的化學性消化過程及部位,葡萄糖被吸收的方式,途徑,葡萄糖在細胞內(nèi)的代謝,血糖的正常值,低血糖癥,高血糖癥和糖尿病血糖濃度的范圍,高等動物和人體在劇烈運動時細胞呼吸的產(chǎn)物,能量,北京鴨等飼養(yǎng)動物的肥育過程,糖代謝與蛋白質(zhì)代謝,脂肪代謝的關(guān)系.
6.人體內(nèi)血糖平衡的調(diào)節(jié)
可聯(lián)系的內(nèi)容有:血糖的平衡及其意義,參與血糖平衡調(diào)節(jié)的主要激素及其作用,參與血糖平衡的神經(jīng)——激素調(diào)節(jié)的具體過程,低血糖的病癥,病因及其防治,糖尿病的診斷,病癥,病因及其防治.
7.生物學意義
①糖類是構(gòu)成生物體的重要成分,也是細胞的主要能源物質(zhì);②淀粉和糖元分別是植物和動物細胞中儲藏能量的物質(zhì),纖維素是植物細胞壁的成分.
考點重點難點疑點熱點焦點四:生命活動的調(diào)節(jié)
一,生長素極性運輸?shù)脑蚣坝绊懮L素分布不均的因素和生態(tài)學意義
1.極性運輸?shù)脑?/P>
各細胞底部細胞膜上有攜帶生長素的載體蛋白,頂端細胞膜上沒有這種蛋白質(zhì)分子,生長素只能從細胞底部由載體蛋白帶出再進入下面的細胞.故生長素只能從形態(tài)學的上端運輸?shù)叫螒B(tài)學的下端,而不能從形態(tài)學的下端運輸?shù)叫螒B(tài)學的上端(莖足由莖尖到基部,根也是由根尖到基部).
2.影響因素
3.生長素分布不均引起植物向性運動的生態(tài)學意義
植物莖的向光性和背地性生長使植物的莖,葉處于最適宜利用光能的位置,有利于接受充足的陽光而進行光合作用;根的向地性生長使根向土壤深處生長,這樣既有利于植物的固定,又有利于從土壤中吸收水和無機鹽.這是植物對外界環(huán)境的一種適應,是長期自然選擇的結(jié)果.
二,胚芽鞘的兩個重要部位及向光彎曲暗含的三點含義
1.兩個重要部位
尖端是指頂端1mm范圍內(nèi).它既是感受單側(cè)光的部位,也是產(chǎn)生生長素的部位.尖端以下數(shù)毫米是胚芽的生長部位,即向光彎曲部位.
2.三點含義
(1)生長素在莖尖有橫向運輸?shù)哪芰?如果沒有生長素的橫向運輸,就沒有向背光側(cè)的運輸.
(2)生長素有極性運輸?shù)哪芰?如果沒有極性運輸,發(fā)生彎曲的部位就不可能在莖尖下部,向光彎曲也無法解釋.
(3)生長素作用機理以促進細胞的縱向伸長較快.
四,突觸傳遞的特點
突觸傳遞由于要通過化學遞質(zhì)的中介作用,因此具有不同于神經(jīng)纖維傳導的特點:
1.單向傳遞.由于遞質(zhì)只能由突觸前膜釋放,然后作用于突觸后膜,所以興奮在突觸中的傳遞只能向一個方向進行,就是從突觸前神經(jīng)元末梢傳向突觸后神經(jīng)元,而不能逆向傳遞.也就是興奮只能從一個神經(jīng)元的軸突傳向另一個神經(jīng)元的樹突或細胞體.由于突觸的單向傳遞,使得整個神經(jīng)系統(tǒng)的活動能夠有規(guī)律地進行.
2.突觸延擱.興奮在突觸處的傳遞比在神經(jīng)纖維上的傳導慢.這是因為興奮由突觸前神經(jīng)元末梢傳向突觸后神經(jīng)元,需要經(jīng)歷遞質(zhì)的釋放,擴散以及對突觸后膜作用的過程,所以需要較長的時間(約0.5ms),這段時間就叫突觸延擱.
3.對某些藥物敏感.突觸后膜的受體對遞質(zhì)有高度的選擇性,因此某些藥物也可以特異性地作用于突觸傳遞過程,阻斷或者加強突觸的傳遞.
考點重點難點疑點熱點焦點五:生物的生殖和發(fā)育
一,配子的種類
1.一個性原細胞進行減數(shù)分裂
如果在四分體時期染色體不發(fā)生交換,則可產(chǎn)生4個兩種類型的配子,且兩兩染色體的組成相同,而不同配子的染色體組成互補.需注意的是,對一個含n對同源染色體(或n對等位基因)的精原細胞而言,通過減數(shù)分裂產(chǎn)生的是4個兩兩相同的精細胞;而就一個含n對同源染色體(或n對等位基因)的卵原細胞來說,通過減數(shù)分裂,產(chǎn)生的是1個卵細胞和3個極體細胞.
2.有多個性原細胞,設(shè)每個細胞中有n對同源染色體(或n對等位基因)進行減數(shù)分裂
如果在四分體時期染色體不發(fā)生交義互換,則可產(chǎn)生2n種配子.
二,雄蜂精子的產(chǎn)生
蜜蜂由蜂王,雄蜂和工蜂組成,其中蜂王和工蜂是由受精的卵細胞發(fā)育而來的,雄蜂是由未受精卵發(fā)育而來的,蜂王和工蜂是二倍體(2n=32),雄蜂是單倍體(n=16),單倍體雄蜂是怎樣產(chǎn)生精子的呢 雄蜂在產(chǎn)生精子的過程中,它的精母細胞進行的是一種特殊形式的減數(shù)分裂,在減數(shù)第一次分裂中,染色體數(shù)目并沒有變化,只是細胞質(zhì)分成大小不等的兩部分,大的那部分含有完整的細胞核,小的那部分只是一團細胞質(zhì)(一段時間后將退化消失);減數(shù)第二次分裂則是一次普通的有絲分裂,在含有細胞核的那團細胞質(zhì)中,成對的染色單體相互分開,而細胞質(zhì)則進行不均等的分裂,含細胞質(zhì)多的那部分(內(nèi)含16個染色體)進一步發(fā)育成精子,含細胞質(zhì)少的那部分(也含16個染色體)則逐步退化.雄蜂的一個精母細胞,通過這種減數(shù)分裂,只產(chǎn)生一個精子,精母細胞和精子都是單倍體細胞,這種特殊的減數(shù)分裂稱為"假減數(shù)分裂".
三,"種子"與高考
1.種子的形成
種子的形成(以被子植物為例)與花蕊有直接關(guān)系.雌蕊由柱頭,花柱和子房組成,子房內(nèi)生有一至數(shù)枚胚珠.胚珠的外層是珠被,里面是胚囊,胚囊由胚囊母細胞(又叫大孢子母細胞)發(fā)育而成.胚囊母細胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成4個大孢子,其中3個退化,1個連續(xù)進行3次有絲分裂,形成8個細胞核的胚囊.開始時,這8個核分別位于胚囊兩端,各4個.
接著,每端各有1個移至胚囊中央,這就是極核(2個).以后,靠近珠孔的3個細胞核發(fā)育成3個細胞,其中較大的1個是卵細胞,其余2個是助細胞.位于胚珠底部的3個細胞核發(fā)育成反足細胞.
雄蕊由花藥和花絲組成.花藥上生有花粉囊,花粉囊里每個花粉母細胞(也叫小孢子母細胞)經(jīng)過減數(shù)分裂形成4個花粉粒(小孢子),每個花粉粒從花藥里散發(fā)出來,落到柱頭上,受粘液的刺激,進行一次有絲分裂,形成1個較大的營養(yǎng)細胞和1個較小的生殖細胞,前者經(jīng)多次分裂形成花粉管,花粉管穿過花柱,珠孔,直達胚囊,后者分裂一次形成2個精子.
隨后,花粉管的頂端破裂,管內(nèi)的2個精子被釋放出來,一個與卵細胞融合成受精卵,另一個與2個極核融合成受精極核.受精卵經(jīng)過短暫的休眠后,逐漸發(fā)育成由子葉,胚芽,胚軸和胚根組成的胚——新植株的幼體,受精極核不經(jīng)過休眠,直接發(fā)育成胚乳.在胚和胚乳發(fā)育的同時,珠被發(fā)育成種皮.這樣,整個胚珠就發(fā)育成種子.
與此同時,子房壁發(fā)育成果皮,整個子房就發(fā)育成果實.一個果實中種子的數(shù)量取決于完成雙受精作用的胚珠的數(shù)量.
2.種子的結(jié)構(gòu)和成分
種子的基本結(jié)構(gòu)包括種皮,胚和胚乳三部分.多數(shù)成熟的雙子葉植物種子(如蠶豆,花生)只有種皮和胚(胚里有兩片子葉),無胚乳,其養(yǎng)料儲藏在子葉里;多數(shù)成熟的單子葉植物種子(如水稻,玉米)由種皮,胚(胚里有一片子葉)和胚乳組成,其養(yǎng)料儲藏在胚乳里.
任何植物的種子都含有無機物(水,無機鹽)和有機物(淀粉,蛋白質(zhì),脂肪以及纖維素和維生素),占種子鮮重最多的物質(zhì)是水,干燥的種子里,有機物比無機物多.植物的種類不同,各種成分的含量也不同,就有機物來說,谷類植物(如小麥)的種子淀粉較多,豆類植物(如大豆)的種子蛋白質(zhì)較多,油料植物(如油菜)的種子脂肪較多.種子里有機物和無機物都是胚的營養(yǎng)物質(zhì),供給胚發(fā)育成幼苗.因此,播種用的種子,應挑選粒大而飽滿的.
3.種子各部分的染色體數(shù)目和基因型
由于種子各部分的來源不同,所以各部分染色體數(shù)目和基因型不盡相同.種皮由珠被發(fā)育而來,其染色體和基因型與母本的體細胞完全相同.因為極核,卵細胞和精子的形成都經(jīng)過了減數(shù)分裂.所以它們各自的染色體數(shù)都是體細胞(2N)的一半(N).
同一胚珠中的兩個極核和卵細胞的基因型相同,且與形成它們的那一個大孢子細胞的基因型一樣,參與受精的2個精子基因型一樣,且與形成它們的那一個小孢子細胞(花粉粒)的基因型相同.由此可見,胚細胞的染色體數(shù)與體細胞相同(2N),胚的基因型(即子代基因型)取決于形成受精卵的精子和卵細胞的基因型;胚乳細胞的染色體數(shù)是體細胞的l.5倍(3N),胚乳的基因型取決于形成受精極核的精子和2個極核的基因型.
例如:用純黃粒(AA)玉米做母本,自粒(aa)玉米做父本,所結(jié)種子的種皮,胚和胚乳的染色體數(shù)和基因型分別是2N與AA,2N與Aa,3N與AAa.若用純黃粒玉米做父本,白粒玉米做母本.則所結(jié)種子的種皮,胚和胚乳的基因型分別是aa,Aa,Aaa.
現(xiàn)將果實各部分的發(fā)育來源,染色體數(shù)目及基因型(設(shè)植物細胞染色體數(shù)為2N)歸納如下:
歸納:果皮,種皮是非受精的產(chǎn)物,其染色體,基因型只與母本有關(guān);胚,胚乳是受精的產(chǎn)物,其染色體,基因型與父本,母本都有關(guān).
4.種子的萌發(fā)
成熟的種子能否萌發(fā),取決于自身條件和外界條件.自身條件是指種子的結(jié)構(gòu)完整(富含有機養(yǎng)分),胚有生物活力,如久存的種子發(fā)芽率(指萌發(fā)的種子占全部測試種子的百分數(shù))低就是因為胚的生命活力降低了;外界條件是指足夠的水分,充足的空氣和適宜的溫度.
一般地說,凡有生物活性且經(jīng)過休眠后成熟期的種子,只要所必需的外界條件具備,就開始萌發(fā)并逐漸長成幼苗.多數(shù)種子的萌發(fā)與有無光照無關(guān),只有少數(shù)例外,如煙草,杜鵑種子只有在光下才能萌發(fā),莧菜,菟絲子種子只有在黑暗時才能萌發(fā).在種子萌發(fā)時,如果缺氧,會因無氧呼吸產(chǎn)生酒精而毒害細胞,造成爛芽爛根現(xiàn)象.
在空氣充足和溫度適宜的條件下,干種子通過吸脹作用吸收水分,引起種皮軟化,體積增大,子葉或胚乳里的營養(yǎng)物質(zhì)在酶的催化下轉(zhuǎn)變成水溶性物質(zhì),轉(zhuǎn)運給胚根,胚軸和胚芽.
此時,細胞呼吸特別旺盛,有機物的種類大增,含量(干重)減少.當種子萌發(fā)成幼苗后,植株便通過光合作用制造有機物,使干重逐漸增加,進入營養(yǎng)生長階段.進而進入生殖生長階段.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,為了保證全苗,播種以前必須測定種子的發(fā)芽率.一般地說,發(fā)芽率在90%以上的種子才適于播
種.
由此看來,在日常生活中,只要控制了種子萌發(fā)時所需外界條件中的任何一個,就可以長期保存糧食(種子),例如把糧倉建在通風干燥處,糧食入庫前曬于消毒,向倉內(nèi)充入N2或CO2把種子放在低溫下保存等,通過這些措施可以降低細胞的呼吸強度,減少有機物的損耗,并有效地防止糧堆發(fā)熱,發(fā)潮.
5.關(guān)于種子萌發(fā)過程中的代謝活動
處于休眠期和風干的種子新陳代謝十分緩慢,經(jīng)消毒,煮沸處理后,消毒液和高溫能破壞種子中酶的活性,大大降低了其代謝活動,放熱少.當種子萌發(fā)時,由于浸水和急劇吸水,導致種皮通透性增加而使得足夠的氧氣能進入種子內(nèi)部,酶在水環(huán)境中便已具高度活性.
種子在萌發(fā)初期主要進行無氧呼吸,隨著氧氣量的逐漸增加,便以有氧呼吸為主,而且呼吸速率越來越快,呼吸作用強度的加強為種子的萌發(fā)提供了更多的能量.在溫度適宜的條件下,酶活性很強,尤其是水解酶類十分活躍.
子葉最外層上皮細胞分泌的水解酶進入胚乳,使胚乳中的淀粉,蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等難溶性的大分子物質(zhì)水解成葡萄糖,氨基酸等可溶性的小分子物質(zhì).同時,在氧化酶,轉(zhuǎn)氨酶類的作用下,種子內(nèi)發(fā)生了更為復雜的生化反應,產(chǎn)生了種類繁多的代謝中間產(chǎn)物.
6.關(guān)于種子萌發(fā)和幼苗形成的營養(yǎng)生長過程
種子的萌發(fā)是一個異養(yǎng)的過程,葡萄糖,氨基酸作為營養(yǎng)物質(zhì)被運送到正在生長的幼胚中,并供其消耗利用.
胚根和胚芽鞘首先突破種皮,種子便開始萌動.胚根主要靠細胞分裂增加數(shù)目而生長,在細胞分裂過程中,代謝水平要求很高,為保證物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和利用,必須有充足的氧氣來加強呼吸強度.胚根最終形成根,向地性生長,并起立苗和吸收作用.
胚芽鞘是既成器官,在有水條件下能發(fā)育并進一步背地性生長形成莖和葉,主要靠細胞的體積不斷增大而生長,與胚根相比,氧氣供應不足時對胚芽生長影響不大.在胚軸生長的同時,隨著下胚軸的不斷伸長,棉花大豆等種子的子葉被推出土而,展開后在光照下轉(zhuǎn)為綠色,進行光合作用且直到第一片真葉長出之后便萎縮,脫落.幼葉形成后,通過光合作用不斷積累有機物,使其干重增加.
所以說,從種子的萌發(fā)到幼苗的形成的營養(yǎng)生長過程是一個由異養(yǎng)到自養(yǎng)的過程.可歸納如下:
種子形成時:由大型泡狀細胞從周圍吸收營養(yǎng)物質(zhì)供胚體發(fā)育.種子萌發(fā)時:由胚乳或子葉提供營養(yǎng)物質(zhì).幼苗形成后:由葉的光合作用以及根吸收水和無機鹽來提供營養(yǎng).
四,果實的生理活動
一些常見的水果在成熟過程中有復雜的生理活動,以蘋果為例:在果實的形成過程中,大量的有機物從植株轉(zhuǎn)運到果實,主要以不溶性物質(zhì)(如淀粉)的形式貯存起來,當重量達到一定程度時便可以采摘,但果實口感較硬,甜度不高.而后,這些大量的貯存物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì),果實變軟,甜度增加.
考點重點難點疑點熱點焦點六:遺傳,變異和進化
一,遺傳學中幾個重要概念
1.DNA復制,轉(zhuǎn)錄,翻譯
復制
轉(zhuǎn)錄
翻譯
場所
細胞核
細胞核
細胞質(zhì)
模板
DNA的兩條鏈
DNA的一條鏈
mRNA
原料
4種脫氧核苷酸
4種核糖核苷酸
氨基酸
原則
A-T;G-C
A-U;G-C
A-U;G-C
結(jié)果
兩個子代DNA分子
mRNA
蛋白質(zhì)
信息傳遞
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白質(zhì)
意義
前后代之間傳遞遺傳信息
表達信息
表達遺傳信息
(1)基因
①具細胞結(jié)構(gòu)生物和DNA病毒中的基因是指DNA分子上有遺傳效應的片段,它包含了編碼區(qū),非編碼區(qū)上所有脫氧核苷酸,是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位.RNA病毒中的基因是指RNA上控制生物性狀的功能區(qū)段.
②從某生物DNA分子上切割下一個完整基因?qū)说狡渌矬w細胞中仍可行使相應功能.
③基因可人工合成,根據(jù)堿基互補配對原則合成的基因?qū)嶋H上是基因的編碼區(qū),一般無功能,經(jīng)修飾改造才能表達.
(2)基因突變
是指基因片段上堿基對發(fā)生增添,缺失或改變而導致生物性狀發(fā)生變化的遺傳學現(xiàn)象.
①它是遺傳物質(zhì)在分子水平方面的改變.堿基對數(shù)目,種類改變非常小,若數(shù)目改變幅度過大,超過一個基因的范圍則轉(zhuǎn)化為染色體變異.
②基因片段上堿基對的種類發(fā)生改變不一定會導致生物性狀的改變,原因是突變部位可能在非編碼區(qū),即使突變部位在編碼區(qū)上,也會因一種氨基酸有多個密碼子(即密碼子的簡并性)而使突變后的基因控制合成的蛋白質(zhì)與突變前相同.
③基因片段上堿基數(shù)單個的添,減會出現(xiàn)移碼現(xiàn)象,一定會導致生物性狀的改變;若堿基對是以3的倍數(shù)添,減,則不會出現(xiàn)移碼現(xiàn)象,只是局部堿基序列改變,合成的蛋白質(zhì)上氨基酸的種類,排列順序變化較小.
④DNA復制過程中,堿基互補配對發(fā)生偏差或小幅度跳躍,重復復制都會導致基因突變.DNA復制時最容易發(fā)生差錯導致突破,這也是細胞分裂間期最易發(fā)生基因突變的原因,是誘變育種的重要理論基礎(chǔ).
⑤通過基因突變會產(chǎn)生新的基因和基因型.基因重組只能產(chǎn)生新的基因型而不能產(chǎn)生新的基因,要增加基因重組的內(nèi)涵只有通過基因突變,所以基因突變是生物變異的根本來源.
⑥基因突變過程中的堿基對數(shù)目,種類的改變不是人類能控制的,所以用人工誘變育種有很大盲目性.
(3)基因重組
①能發(fā)生重組的基因是:I,非同源染色體上的非等位基因(自由組合);II,同源染色體上的非等位基因(交叉互換);III,不同物種的基因(基因工程導入).
②傳統(tǒng)意義上的基因重組
a.傳統(tǒng)意義上的基因重組只能發(fā)生在進行有性生殖的同種生物之間;
b.傳統(tǒng)意義上的基因重組是在減數(shù)分裂過程中實現(xiàn)的,而不是在精子與卵細胞的結(jié)合過程中實現(xiàn)的;
c.減數(shù)分裂過程中實現(xiàn)的基因重組要在后代性狀中體現(xiàn)出來必須通過精子與卵細胞結(jié)合產(chǎn)生新個體來實現(xiàn),因此對通過基因重組使生物體性狀發(fā)生變異這一現(xiàn)象來說,減數(shù)分裂形成不同類型配子是因,而受精作用產(chǎn)生不同性狀的個體則是果.
③基因重組分類
a.分子水平的基因重組(如通過對DNA的剪切,拼接而實施的基因工程)
特點:可克服遠緣雜交不親和的障礙.
b.染色體水平的基因重組(減數(shù)分裂過程中非姐妹染色單體交叉互換,以及非同源染色體自由組合下的基因重組)
特點:難以突破遠緣雜交不親和的障礙.可產(chǎn)生新的基因型,表現(xiàn)型,但不能產(chǎn)生新的基因.
c.細胞水平的基因重組(如動物細胞融合技術(shù)以及植物體細胞雜交技術(shù)下的大規(guī)模的基因重組)
特點:可克服遠緣雜交不親和的障礙.
二,遺傳方式及規(guī)律
1.細胞核遺傳與細胞質(zhì)遺傳比較
遺傳物質(zhì)的載體
遺傳規(guī)律
正,反交結(jié)果
性狀分離及分離比
核遺傳
染色體
三大遺傳定律
相同
有,有一定分離比
質(zhì)遺傳
葉綠體,線粒體
母系遺傳
不同
有,無一定分離比
2.分離定律,自由組合定律及解題技巧
(1)先"分"后"合"快速推知孟德爾實驗F2基因型,表現(xiàn)型及相關(guān)比例.
RrYy X RrYy 基因型的計算:
Yy X Yy
Rr X Ry
1/4 YY
1/2 Yy
1/4 yy
1/4 RR
1/16 YYRR
1/8 YyRR
1/16 yyRR
1/2 Rr
1/8 YYRr
1/4 YyRr
1/8 yyRr
1/4 rr
1/16 YYrr
1/8 Yyrr
1/16 yyrr
RrYy X RrYy 表現(xiàn)型的計算:
Yy X Yy
Rr X Ry
3/4 黃
1/4 綠
3/4 圓
9/16 黃圓
3/16 綠圓
1/4 皺
3/16 黃皺
1/16 綠皺
(2)解題技巧
上述推導方法適用于任何具有兩對(或多對)性狀的親本雜交試題的解答.解題思路是先將每對相對性狀運用分離定律進行單獨分析,然后再把它們組合起來進行綜合分析得出結(jié)果.
3.伴性遺傳及遺傳病系譜分析
(1)伴性遺傳方式及比較
遺傳方式
遺傳特點
伴Y遺傳
父病子病女不病
伴X顯性遺傳
①交叉遺傳(父病女必病,子病母必病,母病子必病);②連續(xù)遺傳;③男病率女病率
(2)遺傳病系譜分析
①確定致病基因的顯隱性
方法:"無"中生"有"為隱性,"有"中生"無"為顯性.
②確定致病基因的位置
方法:先假設(shè)為伴性遺傳,再通過對遺傳事實與伴性遺傳特點的比較得出結(jié)論.如果遺傳事實與遺傳特點不吻合,則確定致病基因位于常染色體上;如果吻合,則致病基因可能位于性染色體上也可能位于常染色體上,再根據(jù)題干其他相關(guān)信息,作出正確判斷.
③運用遺傳規(guī)律,對照遺傳事實正確解答.
三,育種(問題)的歸納與比較
名稱
原理
方法
優(yōu)點
缺點
應用
雜交
育種
基因
重組
雜交→自交→篩選出符合要求的表型,通過自交至不再發(fā)生性狀分離為止.
使分散在同一物種不同品種間的多個優(yōu)良性狀集中于同一個體上,即"集優(yōu)".
(1)育種時間長;(2)局限于同種或親緣關(guān)系較近的個體
用純種高稈抗病與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥
誘變
育種
基因
突變
(1)物理:紫外線,射線,激光等;(2)化學:秋水仙素,硫酸二乙酯等.
提高變異頻率;加快育種進程;大幅度改良性狀.
有利變異少,工作量大,需大量的供試材料.
高產(chǎn)青霉素菌株
單倍體
育種
染色體
變異
二倍體單倍體純合體
大大縮短育種年限;子代均為純合體.
技術(shù)復雜
用純種高稈抗病與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥
多倍體
育種
染色體
變異
用一定濃度秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗
植株莖稈粗壯,果實,種子都比較大,營養(yǎng)物質(zhì)含量提高.
技術(shù)復雜;發(fā)育延遲,結(jié)實率低,一般只適合于植物
三倍體無籽西瓜,八倍體小黑麥
轉(zhuǎn)基因
育種
異源DNA重組
提取目的基因→與運載體結(jié)合→導入受體細胞→目的基因的檢測與表達→篩選出符合要求的新品種
目的性強;育種周期短;克服遠緣雜交不親和的障礙
技術(shù)復雜;生態(tài)安全問題多
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉
細胞工程育種
植物細胞
雜交
植細胞的
全能性
去細胞壁→誘導融合→組織培養(yǎng)獲得植株
克服遠緣雜交不親和的障礙;大大擴展了用于親本雜交組合的范圍
技術(shù)
復雜
可育性,如"白菜-甘藍"的培育
動物體細胞克隆
細胞核的
全能性;
細胞增殖
核移植,胚胎移植
克服遠緣雜交不親和的障礙;可用于繁育優(yōu)良動物,瀕危動物.
技術(shù)
復雜
克隆羊"多莉"
動物細胞
融合
細胞增殖
細胞融合,細胞培養(yǎng)
克服遠緣雜交不親和的障礙.
技術(shù)
復雜
單克隆抗體的
制備
考點重點難點疑點熱點焦點七:生態(tài)學
一,影響植物分布的非生物因素
1.溫度——在不同海拔高度影響植物分布的主導因素.
(1)溫度隨海拔高度的增加而降低,海拔每增加100m,溫度下降0.5～1℃,所以高山植物的垂直分布特點是:森林一灌木林一高山草甸一雪線.類似于從南到北不同緯度上的植被分布,如北方有蘋果,桃,梨,而南方有柑桔等.
(2)水分充沛地區(qū),如我國沿海岸線南南到北,植物群落的分布特點是:熱帶雨林一常綠闊葉林一落葉闊葉林一北方針葉林.
2.水——在同一緯度上影響植物分布的主導因素.
在亞洲大陸的中高緯度地區(qū),降水量由東向西逐漸遞減,所以在我國的北緯35°～45°之間的自然地帶,從東到西的植物群落分布特點是:森林一草原一荒漠一沙漠.
3.陽光——在不同經(jīng)度,不同緯度影響植物垂直分布的主導因素.
(2)光質(zhì)(即光的波長)——主要影響水生植物的垂直分布.
一般情況下,大氣中的可見光質(zhì)是比較均勻的,對陸生植物的分布幾乎無影響,但在水域生態(tài)系統(tǒng)中就不同了,特別是海洋生態(tài)系統(tǒng),藻類植物由上到下的分布為:綠藻一褐藻一紅藻.這不僅與光照強度有關(guān),更與不同波長的光在海水中的透射程度有關(guān).不同顏色的藻類在海洋不同深度的分布規(guī)律是:(淺)綠藻→褐藻→紅藻(深).
(3)光周期
長日照植物:需要長于某一臨界日長的日照時間才能開花的植物.
中性植物:植物的開花結(jié)果與日照時間的長短沒有明顯的關(guān)系.
短日照植物:需要短于某一臨界日長的日照時間才能開花的植物.
①春天開花的植物一般需長日照條件,秋天開花的則需短日照條件.
②在低緯度地區(qū)只具備短日照條件,如在南北回歸線間,一般只分布有短日照植物.
③在中緯度地區(qū)春天具備長日照條件,秋天具備短日照條件,所以長日照植物和短日照植物均有分布.
④在高緯度地區(qū)長日照條件和短日照條件均具備,但在短日照條件下,溫度極低不適于植物生長,所以無短日照植物分布.
另外,動物的分布往往因植物而定(因營養(yǎng)關(guān)系).
二,影響種群數(shù)量變化因素的分析
1.種群密度的變化預測
影響種群密度變化的因素有多種,它們的相互關(guān)系如圖
分析:
(1)出生率和死亡率,遷入率和遷出率是直接決定種群密度變化的因素.
(2)預測種群密度的變化趨勢,首先依據(jù)的應該是年齡組成情況,其次是性別比例,由此推導預測出生率與死亡率的關(guān)系,從而確定種群密度的變化情況.如:
①
②相同的年齡組成情況下,如假設(shè)增長型的性別比例為
預測一個國家的人口變化情況也基本如此.
所以,年齡組成和性別比例是影響種群密度和種群數(shù)量的間接因素,是預測種群密度未來變化趨勢的重要依據(jù).
2.種間關(guān)系與種群數(shù)量變化
在一個有限的環(huán)境中,隨著某一種群密度的增大,除種內(nèi)斗爭加劇以外,還會導致一系列種間關(guān)系的變化,如該種群的捕食者數(shù)量隨之增加,被捕食者數(shù)量相對減少;傳染病在密度大的種群中更容易傳播,種群密度增大,使傳染病的傳播幾率大大增加,等等.這一切均使該種群的出生率降低,死亡率升高,種群數(shù)量減少.這種調(diào)節(jié)機制也是反饋調(diào)節(jié).
3.非生物因素與種群數(shù)量變化
陽光,溫度,風,雨,雪等氣候因素通過影響種群的出生率,死亡率而間接影響種群的數(shù)量,如溫度適宜,陽光充足,雨水充沛則草木繁茂,草食動物食物充足(如野兔),種群數(shù)量增大.
4.人為因素與種群數(shù)量變化
現(xiàn)代社會,人類活動對自然界中種群數(shù)量變化的影響越來越大.一方面,隨著種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,受人工控制的種群數(shù)量在不斷增加;另一方面,砍伐森林,圍湖造田,過度放牧,獵捕動物及環(huán)境污染等人為因素,使許多野生動植物種群數(shù)量銳減,甚至滅絕.
三,食物鏈,食物網(wǎng)相關(guān)知識及解題要點分析
1.三種食物鏈
(1)捕食鏈:生物之間因捕食關(guān)系而形成的食物鏈.其第一營養(yǎng)級(開端)一定是生產(chǎn)者,第二營養(yǎng)級一定是植食性動物.例如:草→鼠→蛇→貓頭鷹.高中生物通常意義上的食物鏈就是捕食鏈.
(2)寄生鏈:生物間因寄生關(guān)系形成的食物鏈.例如:鳥類→跳蚤→細菌→噬菌體.
(3)腐生鏈:某些生物專以動植物遺體為食物而形成的食物鏈.例如:植物殘枝敗葉→真菌→氧化細菌.
2.捕食鏈中生態(tài)系統(tǒng)的成分,營養(yǎng)級的劃分(舉例如下):
草
→
鼠
→
蛇
→
貓頭鷹
成分:
生產(chǎn)者
初級消費者
次級消費者
三級消費者
營養(yǎng)級:
第一營養(yǎng)級
第二營養(yǎng)級
第三營養(yǎng)級
第四營養(yǎng)級
特別注意:
(1)食物鏈(捕食鏈)由生產(chǎn)者和各級消費者組成,分解者不能參與食物鏈.
(2)食物鏈中的營養(yǎng)級是從食物鏈的起點(生產(chǎn)者)數(shù)起的,即生產(chǎn)者永遠是第一營養(yǎng)級;消費者是從第二營養(yǎng)級(即植食性動物)開始的.
(3)在食物網(wǎng)中數(shù)食物鏈條數(shù),一定是從生產(chǎn)者開始一直到具有食物關(guān)系的最高營養(yǎng)級為止,中間不能斷開.
3.食物網(wǎng)的形成原因及解題要點
一種綠色植物可能是多種植食性動物的食物,而一種植食性動物既可吃多種植物,也可能成為多種肉食性動物的捕食對象,從而使各種食物鏈彼此交錯,形成食物網(wǎng).如圖簡化的草原食物網(wǎng):
(1)此食物網(wǎng)有三條食物鏈,最高營養(yǎng)級均為鷹,鷹在此食物網(wǎng)中占有兩個營養(yǎng)級(第一,笫四營養(yǎng)級).
(2)鷹與鼠,蛇與鼠,鷹與蛇均為捕食關(guān)系,但鷹與蛇均以鼠為食,說明鷹與蛇還有競爭關(guān)系.
(3)假如鷹的食物有來自于兔,來來自于鼠,來自于蛇,那么,鷹若增重20g,最多消耗多少克植物 最少消耗多少克植物
因為已知條件是最高營養(yǎng)級增加重量,及鷹捕食兔,鼠,蛇的能量系數(shù),最多消耗多少植物應按10%(最低能量傳遞率)來計算."植物→兔→鷹"這條食物鏈中,最多消耗植物為:
同理,"植物→鼠→鷹","植物→鼠→蛇→鷹"兩條食物鏈中,最多消耗植物分別為:
共計5600 g.
同理,"最少消耗多少植物"應按20%(最高能量傳遞率)來計算:
四,害蟲防治的常見方法
1.生物農(nóng)藥防治法
(1)常見種類及利用成分 如夾竹桃中的強心苷,煙草中的煙堿,除蟲菊中的除蟲菊酯等.
(2)優(yōu)點 多數(shù)生物農(nóng)藥對人,畜的毒性低,較安全;對環(huán)境無污染;原料來源廣;殺蟲作用的生物種類多,對作物不產(chǎn)生藥害,害蟲不產(chǎn)生抗藥性.
(3)缺點 有效活性成分復雜,較難研制;控制病蟲害的范圍較窄;防治效果一般較為緩慢;易受到環(huán)境因素的制約和干擾;產(chǎn)品有效期短,質(zhì)量穩(wěn)定性差;原藥植物種植有限,商品化生產(chǎn)受到一定的限制.
2.化學農(nóng)藥防治法
(1)隨著化學工業(yè)的發(fā)展,化學農(nóng)藥開始廣泛地應用于害蟲的防治工作,如DDT,六六六的發(fā)現(xiàn)及使用,對害蟲的防治以及對人類社會和自然界都產(chǎn)生了重大而深遠的影響.但其負面影響也越來越明顯,20世紀70年代初,許多國家相繼禁止生產(chǎn)DDT.
(2)優(yōu)點 作用迅速,短期效果明顯(尤其是新型殺蟲劑).
(3)缺點 使害蟲的抗藥性能力增強,殺蟲效果逐年下降;能直接或間接殺死害蟲的天敵,破壞生態(tài)平衡;污染環(huán)境.
3.捕捉防治法
(1)這是人類最早使用的,最原始且目前在農(nóng)村仍然使用的防治方法.如棉田中對棉鈴蟲的捕捉防治,蔬菜田中對菜青蟲的捕捉防治,松樹林中對松毛蟲的捕捉防治.
(2)優(yōu)點 無污染,見效快,效果好;婦孺老幼皆可進行,成本低,尤其是在勞動力剩余,低廉的地區(qū),此法優(yōu)點更明顯.
(3)缺點 費時費力,對體型很小的害蟲無法實施.
4.天敵防治法
(1)天敵防治法是目前廣泛使用的生物防治方法之一,如在松樹林中放養(yǎng)灰喜鵲來防治松毛蟲,在蝗害區(qū)飼養(yǎng)雞,鴨來控制蝗蟲的數(shù)量等.
(2)優(yōu)點 效果好,持久;防治成本低廉;且有的還因天敵而獲得良好的經(jīng)濟效益;對環(huán)境無污染.
(3)缺點 天敵的數(shù)量不確定.
5.寄生蟲防治法
(1)寄生蟲防治法是目前廣泛使用的生物防治方法之一,如利用施放白僵病病原體防治松毛蟲等.
(2)優(yōu)點 效果好;效果持久;防治成本低廉;對環(huán)境無污染.
(3)缺點 不同的害蟲需確定相應的寄生蟲,專一性強.
6.競爭防治法
(1)競爭防治法口前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應用相對較少.
(2)優(yōu)點無污染;控制效果持久,明顯.
(3)缺點競爭者往往和害蟲的食性相近,對農(nóng)作
物有一定的危害;對農(nóng)作物無危害的競爭者不易尋找.
7.激素防治法
(1)激素防治法是目前廣泛使用的生物防治方法之一,如對菜青蟲用蛻皮激素(或類似物)處理,促使其加速變成成蟲,縮短危害作物的幼蟲期,以達到防治害蟲的目的.
(2)優(yōu)點 見效快,效果明顯;無污染.
(3)缺點 只是促使幼蟲變成成蟲,而并未殺死害蟲,故治標不治本.
8.黑光燈防治法
(1)黑光燈防治法利用了昆蟲的趨光性,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上被廣泛應用.
(2)優(yōu)點 成本低;無污染;易操作.
(3)缺點 主要對鱗翅日害蟲的成蟲有防治作用.
9.運用基因工程,培育抗蟲植物防治法
(1)此防治法正逐步被大面積推廣應用,如將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)嗣藁ㄖ信嘤煽瓜x棉.
(2)優(yōu)點 防治效果好,不反彈;無污染;所培育的抗蟲性狀短時間就能穩(wěn)定下來.
(3)缺點 首先是環(huán)境安全問題,如轉(zhuǎn)基因生物是否會影響到生物的多樣性 是否會改變與之相關(guān)的物種 其次是抗蟲食物安全性的問題,如是否會對食用者造成損害 是否會造成腸道微生物的菌群失調(diào)等.為了防止害蟲抗性的形成,一般在抗蟲棉田周圍需種植一定數(shù)量的普通棉.
五,環(huán)保熱點
1.溫室效應
二氧化碳可以影響熱量的輻射.在大氣層中,二氧化碳吸收紅外線并阻擋紅外輻射的通過,就像溫室的玻璃頂罩一樣.大氣中二氧化碳含量越多,熱外流越受阻,從而地球溫度也就升得越高,氣候變暖,海平面上升,對人類社會的影響十分嚴重.要解決二氧化碳大量增加這一問題,一是要減少二氧化碳的排放,二是要提倡植樹種草,增強對二氧化碳的吸收能力.
2.酸雨
大氣中的二氧化硫隨雨水降落到地面成為酸雨,一般稱pH小于5.6的雨水為酸雨.酸雨對土壤,江河,湖泊,森林,農(nóng)作物,建筑等都會造成嚴重的危害.
(1)成因:酸雨中的酸主要是二氧化硫轉(zhuǎn)化而來的硫酸和一氧化氮轉(zhuǎn)化的硝酸.污染源主要是化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵和汽車尾氣.我國通常是硫酸酸雨.
(2)危害:
①酸雨可直接危害植物,造成森林受害和農(nóng)作物減產(chǎn);還能使土壤,水域酸化,建筑物腐蝕,金屬腐蝕等.
②酸雨對生物圈的穩(wěn)態(tài)造成嚴重威脅,并且影響到人類社會的可持續(xù)發(fā)展.
3.臭氧層破壞
在地面空氣中的臭氧是一種污染物,對生物有毒害作用.但位于地球上空25～40km的大氣平流層中的臭氧則是地球的一個"保護傘",它能阻止過量的紫外線到達地球表面.研究表明,平流層中臭氧減少1%,紫外線對地球表面的輻射量將增加2%,皮膚癌,白內(nèi)障患者將增加,農(nóng)作物產(chǎn)量將減少.臭氧的減少是人類活動造成的,人們在生產(chǎn),生活過程中排放的氯氟烷烴如氟利昂等對臭氧有破壞作用.
4.生物富集作用
生物體從周圍環(huán)境中吸收某些元素或不易分解的化合物,這些污染物在體內(nèi)積累,使生物體內(nèi)某些元素或化合物的濃度超過了環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象,叫做生物富集作用.生物富集作用可以分為水生生物富集作朋和陸生牛物富集作用.
水生生物富集作用:水生生物主要通過食物鏈富集污染物質(zhì).例如,有機氯農(nóng)藥在水中的溶解度雖然很低,但是經(jīng)過"浮游植物→浮游動物→小魚→肉食性魚"這樣一條食物鏈,可以成千萬倍地富集起來.
陸生生物富集作用:陸生生物體內(nèi)富集的有毒污染物主要是金屬和化學農(nóng)藥.陸生植物體內(nèi)的重金屬,主要是通過根系從土壤中吸收的.重金屬進入動物體或人體后,除了隨糞便排出一部分外,其余的則在動物或人體內(nèi)富集起來并逐漸造成危害.例如,日本的"鎘米"事件.
5.水體富營養(yǎng)化
富營養(yǎng)化是指水體中N,P等植物所必需的礦質(zhì)元素含量過多,導致藻類植物等大量繁殖,并引起水質(zhì)惡化和魚群死亡的現(xiàn)象.引起水體富營養(yǎng)化的污染源有工業(yè)廢水,生活污水和農(nóng)田排水.當它們匯集到池塘,湖泊,海灣時就會使水體中N,P等植物所必需的礦質(zhì)元素增多,致使藻類植物,浮游生物大量繁殖.由于繁殖,生長過程需要消耗大量氧氣用以進行細胞呼吸,致使水中溶解氧的含量降低.而且當藻類植物和其他浮游生物死亡之后,其遺體首先被水中需氧微生
物分解,從而進一步降低溶解氧的含量,然后被厭氧微生物分解.同時產(chǎn)生H2S,CH4等有毒氣體.因而造成魚類和其他水生生物死亡,引起水華或赤潮現(xiàn)象.
6.微波危害生物體的原理
微波的波長范圍是1mm～1m,頻率范圍是300～300000MHz,它的能量不足以使物質(zhì)產(chǎn)生電離,所以微波不會對生物體產(chǎn)生輻射的危害.但是,它能起到"加熱"的作用.由于它的穿透力強,不僅可使物體表面溫度升高,而且還能深入組織內(nèi)部,更由于組織內(nèi)部難于散熱,所以內(nèi)部的溫度升得更快.
7.白色污染
大量的廢舊農(nóng)用薄膜,包裝用塑料膜,塑料袋和一次性塑料餐具(以下統(tǒng)稱為塑料包裝物)在使用后被拋棄在環(huán)境中,難于分解,給景觀和生態(tài)環(huán)境帶來很大破壞.由于廢舊塑料包裝物大多呈白色,因此造成的環(huán)境污染被稱為"白色污染".
六,對環(huán)境污染危害的認識和基本防治策略
對環(huán)境污染的危害,可以從它對以下幾個方面的影響來認識:一是對生物多樣性的破壞,生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng),生物圈穩(wěn)定的必要條件,是生態(tài)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ);二是對人體健康的危害;三是對社會,經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的影響,社會效益,經(jīng)濟效益的穩(wěn)定和發(fā)展,必須以生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定為基礎(chǔ).
環(huán)境污染防治的基本策略是監(jiān)測一一干預——評價.第一步,通過對環(huán)境污染和人群健康的監(jiān)測,掌握情況;第二步,針對問題制訂對策,進行干預處理;第三步,對干預的效果進行評價,再對發(fā)現(xiàn)的問題采取相應的措施.
防治環(huán)境污染的基本措施:(1)控制污染源(包括合理安排工業(yè)布局,改進工藝等);(2)物理,化學,生物凈化處理;(3)廢物回收利用;(4)加大法治力度;(5)加強環(huán)境道德教育.
考點重點難點疑點熱點焦點八:生物工程
一,基因工程知識小結(jié)
1.基因工程的內(nèi)容包括①基因操作的工具:限制性內(nèi)切酶,DNA連接酶,運載體;②基因操作的基本步驟:提取目的基因,目的基因與運載體結(jié)合,將目的基因?qū)胧荏w細胞,目的基因的檢測與表達.
(1)限制性內(nèi)切酶 生物體內(nèi)有一類酶,它們能將外來的DNA切斷,即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力,但對自己的DNA卻無損害作用,這樣可以保護細胞原有的遺傳信息.由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進行的,故名限制性內(nèi)切酶(簡稱限制酶).限制性內(nèi)切酶是基因工程中最常用的切割工具.科學家已從原核生物中分離出了許多種限制酶,其中一類可以識別特定的核苷酸序列,只在一定DNA序列上進行切割,而且在切割部位,一條鏈正向瀆的堿基順序,與另一條鏈反向讀的順序完全一致,它們之間正好能互補配對,這樣的切口叫做黏性末端,這類限制酶最常被使用.
(2)運載體 在基因工程操作中使用運載體的目的有兩個:一足用它作為運載工具,將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞中去;二是利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量的復制(稱為克隆).現(xiàn)在所用的運載體主要有兩類:一類是細菌的質(zhì)粒,它是一種相對分子質(zhì)量較小,獨立于細菌DNA之外的環(huán)狀DNA,有的細菌中有一個,有的細菌中有多個,質(zhì)粒能通過細菌間的接合由一個細菌向另一個細菌轉(zhuǎn)移,可以獨立復制,也可以整合到細菌DNA中,隨細菌DNA的復制而復制;另一類載體是噬菌體或某些病毒等.現(xiàn)在人們還在不斷地尋找新的運載體,如葉綠體或線粒體DNA等也有可能成為運載體.
作為運載體必須具備三個條件:①在宿主細胞中能保存下來并能大量復制;②有多個限制酶切點,而且每種酶的切點最好只有一個,如大腸桿菌pHR322就有多種限制酶的單一識別位點,可適用于多種限制酶切割的DNA插入;③有一定的標記基因,便于篩選,如大腸桿菌的pBR322質(zhì)粒攜帶四環(huán)素抗性基因,就可以作為篩選的標記基因.
(3)基因工程操作的基本步驟
①制備目的基因 即人們依據(jù)工程設(shè)計中所需要的DNA片段,采用超速離心法,噬菌體攝取法,分子雜交法,反轉(zhuǎn)錄法等方法獲取.見下表:
過程
優(yōu)點
缺點
直接分離法
(鳥槍法)
供體細胞中的DNADNA片段不同的受體細胞→擴增含目的基因細胞目的基因
操作簡便
工作量大,有盲目性,目的基因含有不表達的內(nèi)含子.
人工合成基因
反轉(zhuǎn)錄法
mRNA單鏈DNA雙鏈DNA
專一性強,目的基因中不含內(nèi)含子
操作過程復雜,mRNA存在時間短,技術(shù)要求高.
據(jù)已知的氨基酸序列合成
據(jù)推測出的核苷酸序列,通過化學方法合成
專一性強,目的基因中不含了含子,可合成自然界不存在的基因
目前,未知核苷酸序列的基因不能合成
②體外重組DNA 外源DNA很難直接進入受體細胞,即使進入也會受到細胞內(nèi)限制性內(nèi)切酶的作用而分解.因而需要選擇目的基因的載體(一般用細菌質(zhì)粒和溫和噬菌體),使目的基因與載體DNA結(jié)合起來形成雜合子.
③進行基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移 將重組DNA雜合子向選定的生物受體細胞中轉(zhuǎn)移,讓重組DNA雜合子在受體細胞中自主復制并得以表達.
④篩選 把轉(zhuǎn)化的和沒有轉(zhuǎn)化的受體細胞區(qū)分開.在轉(zhuǎn)化的受體細胞中,外源DNA所攜帶的遺傳信息得到了表達,受體細胞就有了新的性狀,達到了基因工程的預期目的.
2.基因工程技術(shù)的應用
(1)轉(zhuǎn)基因生物 通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)把某種生物的基因或人工合成的基因轉(zhuǎn)移到另一生物體內(nèi),從而培育出對人類有利的生物新品種.如我國科學家1989年將人的生長激素基因?qū)膈庺~的受精卵中,培育成了轉(zhuǎn)基因鯉魚;1995年我國科學家將某種細菌的抗蟲基因?qū)朊藁?培育出了抗蟲棉;1999年我國上海誕生了轉(zhuǎn)基因牛,其牛奶中含有大量人體蛋白,可以治病.
(2)轉(zhuǎn)基因藥物 自從美國1977年第一次用改造的大腸桿菌生產(chǎn)出有活性的人的生長激素釋放抑制素以來,基因工程技術(shù)已經(jīng)成功地應用于生物治療藥物的研制.現(xiàn)已研制成功的基因工程藥物有幾十種,如已上市的人的生長激素,胰島素,干擾索,尿激酶原,超氧化物歧化酶等.
(3)基因治療將外源基因通過基因轉(zhuǎn)移技術(shù),將其插入病人適當?shù)氖荏w細胞中,使外源基因制造的產(chǎn)物能治療某種疾病.1990年美同國立衛(wèi)生研究院的一個研究小組對一個四歲的患腺苷脫氨酶(ADA)缺乏癥的女孩進行基因治療.他們將正常ADA基因利用反轉(zhuǎn)錄病毒載體導入女孩淋巴細胞內(nèi),體外培養(yǎng)后回輸入她體內(nèi),實驗獲得圓滿成功.這是人類歷史上第一個成功的基因治療臨床實驗.1991年我國首例基因治療血友病B獲得成功.
(4)人類基因組計劃 人類基因組計劃是通過國際間科學家聯(lián)合探測人類染色體組所含DNA分子中攜帶的全部遺傳信息,即基因中堿基對序列,搞清它們在染色體上的位置,破譯人類全部遺傳密碼,這為研究人類進化,種族血緣,壽命衰老,疾病診斷和治療等展現(xiàn)了一個廣闊的前景.
1990年10月國際人類基因組計劃啟動.1999年9月中國獲準加入該計劃,是繼美,英,日,德,法之后第六個參與國,負責測定人類基因組全部序列的1%,也就是3號染色體上的3000萬個堿基對.2000年4月中國率先完成了1%人類基因組的工作框架圖.該計劃提前5年,于2000年6月26日公布了人類基因組工作草圖.2001年2月12日六國科學家聯(lián)合公布了更加準確,清晰,完整的人類基因圖譜.基因測序表明,人類基因組約有32億個堿基對.大約有3萬到4萬個基因.
(5)基因芯片 又叫生物芯片,DNA芯片,是將生物活性物質(zhì)如DNA,蛋白質(zhì)等以微陣列的方式有序地排布在同相載體上,在人工限定的條件下進行生化反應,用儀器讀取生物信息的器件.
生物芯片作為一種準確,快捷的生物檢測手段,在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用,它像計算機芯片一樣,將成為21世紀新技術(shù)革命的催化劑.它的應用可以體現(xiàn)在生物樣品的制備,基因擴增,基因表達分析,藥物篩選,環(huán)保科學等方面.在生物分類,作物品系鑒定,品種培育,地學研究,考古等方面,生物芯片也同樣大有用處.
3.基因工程是把"雙刃劍"
基因工程技術(shù)的應用在給人們帶來福音的同時,暗藏著對人類生存的巨大威脅.如基因工程可以制造超級細菌,超級雜草等;戰(zhàn)爭狂人,恐怖主義者可制造出難以制服的病原體,生物毒劑即生物武器,進行訛詐和大規(guī)模毀滅人類的生物戰(zhàn)爭;轉(zhuǎn)基因動植物的出現(xiàn)引發(fā)物種入侵,有可能破壞原有的生態(tài)平衡,對原有物種產(chǎn)生威脅;還有轉(zhuǎn)基因食品安全問題;人類基因組計劃的研究還引發(fā)新的倫理,社會,哲學方面的思考等.
考點重點難點疑點熱點焦點九:動植物細胞工程
1.細胞培養(yǎng)技術(shù)一條件:無菌操作
(1)植物組織培養(yǎng)
①愈傷組織特點:排列疏松無規(guī)則,高度液泡化,無定形的未分化的薄壁細胞.
②組織培養(yǎng)優(yōu)點:取材少,耗時短,繁殖率高,便于自動化管理.
③組織培養(yǎng)用途:快速繁殖名貴的花卉和果樹;培育無病毒植物(采用根尖,莖尖組織).
④植物細胞培養(yǎng)的原理/理論基礎(chǔ):細胞的全能性,屬于無性繁殖,現(xiàn)已推廣應用.
(2)動物細胞培養(yǎng)
①培養(yǎng)液的成分:葡萄糖,氨基酸,無機鹽,維生素(作生長因子),動物血清,類似于內(nèi)環(huán)境成分.
②動物細胞生長特點:貼壁生長直至貼滿即停止分裂,大部分死亡,少部分生存.
③細胞培養(yǎng)用途:生產(chǎn)蛋白制品(如疫苗,干擾素,單抗等);檢測毒物毒性;研究病理和藥理.
④動物細胞培養(yǎng)的原理/理論基礎(chǔ):細胞增殖現(xiàn)已推廣應用.
(3)動,植物細胞培養(yǎng)的對比
項目
理論基礎(chǔ)/原理
培養(yǎng)基
結(jié)果
用途
區(qū)別
植物組織培養(yǎng)
細胞的全能性
固體或半固體培養(yǎng)基(水,無機鹽,有機營養(yǎng),生長素,細胞分裂素,瓊脂,適宜光照)
子代植侏
①快速繁殖名貴花卉,果樹;②培育無病毒植株(采用根尖,莖尖組織)
動物細胞培養(yǎng)
細胞增殖
液本培養(yǎng)基/培養(yǎng)液(營養(yǎng),維生素,動物血清)
細胞株或細胞系
①生產(chǎn)蛋白制品(疫苗,干擾素,單抗);②檢測毒物毒性;③研究病理和藥理.
聯(lián)系
都需要人工條件下的無菌操作
2.細胞拆合技術(shù)—細胞核移植技術(shù)/動物克隆技術(shù)
(1)細胞拆合的原理/理論基礎(chǔ):細胞核的全能性,屬于無性繁殖,現(xiàn)已推廣應用.
(2)兩種重要技術(shù):細胞核移植,胚胎移植.
(3)受體細胞用去核卵細胞的原因:
①體積較大,便于操作;②為細胞核的全能性表達提供環(huán)境.
(4)克隆動物D很像A,有點像B,不像C;同一個動物能否像A,B,C三只動物 答:能.
(5)用途:快速繁殖良種,特異,瀕危的動物;改良動物品種.
(6)局限性:克隆動物的細胞核基因型未變,因此只能繁殖單一性別的動物.
3.細胞融合技術(shù)
植物細胞雜交(番茄馬鈴薯植株)
動物細胞融合(單克隆抗體)
過程
第1步
原生質(zhì)體的制備(酶解法)
正常小鼠的處理(注射滅活抗原)
第2步
原生質(zhì)體的融合(物化法)
動物細胞融合(物化生法)
第3步
雜種細胞的篩選和培養(yǎng)
雜交瘤細胞的篩選和培養(yǎng)
第4步
雜種植株鑒定
提純單克隆抗體(特異性強,靈敏度高)
原理/理論基礎(chǔ)
細胞膜的流動性,植物細胞的全能性
細胞膜的流動性,細胞增殖
融合前
處理
酶解法除去細胞壁:纖維素酶,果膠酶
注射特定抗原法免疫處理正常小鼠
促融因子
物理法:電激,離心,振動
化學法:聚乙二醇,CaCl2等
物化法:與植物相同
生物法:滅活的仙臺病毒
意義和
用途
(1)克服有性遠緣雜交不親和性
(2)克服有性雜交的母系遺傳,獲得細胞質(zhì)基因的雜合子,是研究細胞質(zhì)遺傳的有力手段
有助于疾病的診斷,治療,預防
4.胚胎(分割)移植技術(shù)——試管動物的繁育
(1)用于解決動物和人的不育問題;
(2)提高良種家畜的繁殖力;
(3)繁殖試管動物原理:細胞的全能性,屬于有性生殖.
5.總結(jié)
(1)細胞工程的理論基礎(chǔ)和繁殖方法的比較
類別
項目
植物細胞工程
動物細胞工程
細胞培養(yǎng)
體細胞雜交
細胞核移動
胚胎(分割)移植
細胞培養(yǎng)
細胞融合
繁殖方式
無性繁殖
有性繁殖
原理/理論基礎(chǔ)
細胞的全能性
細胞增殖
細胞膜的流動性
(2)植物部分育種方式的比較
項目
自然種子
人工種子
植物體細胞雜交
轉(zhuǎn)基因植物
繁殖方式
有性繁殖
無性繁殖
原理/理論基礎(chǔ)
細胞的全能性
考點重點難點疑點熱點焦點十:實驗,實習和研究性課題
一,實驗題解題思路
1.審準實驗目的和原理.明確驗證"生物學事實"是什么,或"生物學事實"的哪一方面;實驗所依據(jù)的生物學原理是什么.如"探索酶的活性與溫度的關(guān)系"的實驗原理為:淀粉遇碘變藍,淀粉酶可催化淀粉水解為麥芽糖,麥芽糖遇碘不變藍.
2.找自變量和因變量,以及影響本實驗的相關(guān)變量,然后構(gòu)思實驗變量的控制方法和實驗結(jié)果的獲得手段.如驗證"CO2是光合作用合成有機物的必需原料",首先應明確該實驗的條件是CO2,結(jié)果是光合作用(合成有機物),影響結(jié)果的條件變化應該是CO2的有,無兩種情況,那么對照的設(shè)計就應該為空白對照.影響實驗結(jié)果的相關(guān)變量有溫度,pH,實驗用植物的,生長狀況,饑餓處理的環(huán)境,吸收CO2的氫氧化鈉的量及濃度等因素,這些相關(guān)變量中的任何一種因素的不恰當處理都會影響實驗結(jié)果的準確性和真實性.因此實驗中必須嚴格控制相關(guān)變量,做到平衡和消除相關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響.常常采用對照的方法,即在相關(guān)變量相同的條件下,觀察實驗變量(實驗條件)的不同情況對反應變量(實驗結(jié)果)的影響.
3.實驗對象.實驗所用的生物學材料,如光合作用的葉片,驗證質(zhì)壁分離所用的成熟植物細胞.
4.實驗條件.完成這一項實驗所必需的理化條件及生物學處理方法.如光照,溫度,pH,酶,緩沖劑,離心等.
5.設(shè)計文驗方法和步驟.這一環(huán)節(jié)要遵循科學性原則,可操作性原則,對照設(shè)計原則,單一變量原則,使實驗有可信度和說服力.
6.記錄分析實驗方法和步驟.分析應有的實驗結(jié)果,對意料之外的結(jié)果乃至失敗的情況作出恰當?shù)姆治龊屯普?
7.注意事項及補救措施.實驗中若要使用有毒物質(zhì),應怎么使用 加熱酒精應采用水浴法隔水加熱.一旦燃燒怎么辦 這些注意事項都應該在實驗前有所準備,這些方面常常需要相關(guān)學科實驗能力的滲透.
二,生物學實驗的設(shè)計思路
面對高考實驗題,考生覺得最棘手的是全程實驗設(shè)計,即提供材料信息,藥品,用具,實驗原理等,要求設(shè)計實驗思路,寫出實驗步驟,驗證或預測實驗結(jié)果.這類實驗不是教材實驗的簡單再現(xiàn),它來源于教材又與教材有別,體現(xiàn)了"源于教材,高于教材"的命題思路.
對這類實驗題一般應從以下幾方面人手:(1)了解題目要求;(2)明確實驗目的;(3)分析實驗原理;(4)確定實驗思路;(5)設(shè)計實驗步驟;(6)預測結(jié)果和分析.生物的生命活動往往是錯綜復雜的,影響某一個生命活動的產(chǎn)生和變化的因素常常也很多.為了弄清楚變化的原因和規(guī)律,當研究多個因素之間的關(guān)系時,往往先控制其他幾個因素不變,集中研究其中一個因素變化所產(chǎn)生的影響,這種方法叫控制變量法.這是一種在研究問題時常用的科學實驗方法.其中對照實驗最為典型.在對這類實驗題提出設(shè)計思路時,最為關(guān)鍵的是要抓住3個變量,即實驗變量,相關(guān)變量,反應變量.在具體設(shè)計過程中,實驗變量怎么操縱 相關(guān)變量怎么控制 反應變量怎么檢測 把握住了這3個變量,那么所設(shè)計的實驗就不會違背科學性原則,對照原則,單因子變量原則.
例如,蝌蚪在發(fā)育過程中,前后肢的伸出,頭部形態(tài)的改變,鰓的消失,尾部的消失,體形的變化等,都受甲狀腺激素的影響.請根據(jù)實驗材料設(shè)計實驗,驗證甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育.
實驗材料與用具:15只同時孵化的同種蝌蚪(體長均為15mm),3個相同的玻璃缸,培養(yǎng)皿,小網(wǎng),坐標紙(1mm×1mm),飼料,甲狀腺激素,甲狀腺抑制劑,清水.
[解析]本題要求考生設(shè)計實驗步驟和預測實驗結(jié)果.實驗目的是驗證甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育;實驗原理是甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育,甲狀腺抑制劑能抑制蝌蚪的生長發(fā)育,使蝌蚪的生長發(fā)育延遲.清水不影響蝌蚪的正常生長發(fā)育.
[實驗思路]建立對照實驗,實驗變量是甲狀腺激素,甲狀腺抑制劑,清水.相關(guān)變量是同種蝌蚪15只(每組5條),適宜的相同的水質(zhì),飼料,溫度等,投藥的天數(shù).每天的藥量均相同,白天的觀察時間,次數(shù)均一致.反應變量是蝌蚪的體長,前肢,后肢和尾的變化情況.
[實驗步驟]
(1)將3個相同的玻璃缸分別編為1,2,3號;
(2)將15只同時孵化的同種蝌蚪(體長均為15mm)隨機分為3組(每組5條),分別放人3個玻璃缸中,在適宜的相同的水質(zhì),飼料,溫度等條件下飼養(yǎng);
(3)1號玻璃缸中加入甲狀腺激素5mg,2號缸中加入甲狀腺抑制劑5mg,3號缸中不加任何藥物;
(4)向1號和2號玻璃缸中連續(xù)投藥7d,每天一次,藥量相同;
(5)實驗期間,每天按時觀察一次,觀察時用小網(wǎng)將蝌蚪撈出,放在培養(yǎng)皿中,再將培養(yǎng)皿放在坐標紙上,觀察并測量蝌蚪的體長.觀察前肢,后肢和尾的變化,并記錄.
[預測實驗結(jié)果]
1號玻璃缸中的蝌蚪前后肢,頭部形態(tài)改變,尾部變化,體形變化等較快;
2號玻璃缸中的蝌蚪身體各部位無明顯變化;
3號玻璃缸中的蝌蚪變化情況介于1號玻璃缸與2號玻璃缸中的蝌蚪之間.
[實驗結(jié)論]甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育.
三,探究性生物學實驗的設(shè)計方法
縱觀近幾年高考生物學實驗,由于探究性實驗更能全面考查同學們的知識儲備與科學素養(yǎng),因而受高考命題者青睞.
探究性生物學實驗應當要求同學們在明確實驗要求,目的的前提下,遵循實驗設(shè)計"操作方便,程序合理,藥品節(jié)約,依據(jù)現(xiàn)象推測結(jié)論"的原則進行設(shè)計,一般可分為以下幾個環(huán)節(jié):
1.理論假設(shè)的提出 根據(jù)題目要求,確定實驗的條件即實驗變量x,實驗中要注意控制"變量".一般只確定一個變量,即唯一一個對實驗結(jié)果可能產(chǎn)生影響的變量.在此基礎(chǔ)上提m理論假設(shè),它常?？梢悦枋鰹?"當條件x存在時,事件P(實驗現(xiàn)象)可能發(fā)生;當條件x改變時,若事件P發(fā)生,能得出何結(jié)論;當事件P不發(fā)生,能得出何結(jié)論."
2.設(shè)計探究性假設(shè) 分五個實驗步驟進行:①實驗準備,包括必要的實驗器材及實驗藥品的準備;②滿足條件x,設(shè)計一個實驗,觀察事件P能否發(fā)生;③條件x改變,設(shè)計一個實驗,觀察事件P能否發(fā)生,發(fā)生的程度如何 ④設(shè)計對照實驗.對照實驗是實驗設(shè)計時必須遵循的原則,對照的常用方法有以下幾種:空白對照:不給對照組任何處理因素;條件對照:雖然給對照組施以部分實驗因素,但不是所要研究的實驗因素;自身對照:對照和實驗都在同一研究對象上進行;相互對照:不單獨設(shè)立對照組,而是幾個實驗組相互對照;⑤梳理,實驗是否遵循"單因子變量","平行重復"原則.
3.觀察,記錄和結(jié)論 仔細觀察并準確記錄實驗現(xiàn)象,并根據(jù)實驗現(xiàn)象作出相應的結(jié)論,一般規(guī)律是:
(1)若條件x存在,事件P能發(fā)生,條件x改變,事件P不能發(fā)生(或發(fā)生程度改變),結(jié)論是"________________________".
(2)若條件x存在,事件P能發(fā)生,條件x改變,事件P能發(fā)生(或發(fā)生程度改變),結(jié)論是"
"________________________".
(3)若條件x存在,事件P不能發(fā)生,條件x改變,事件P能發(fā)生(或發(fā)生程度改變),結(jié)論是"_________________________".
4.探究性生物學實驗的幾類題型分析
高考生物探究實驗的基本題型大致有5種:分析——結(jié)論,設(shè)計——預測,問題一一假設(shè),評價——修正和模仿——新.這5種基本題型的命題立意,遵循科學探究思想,重視考查同學們參與科學探究活動的能力,充分貫徹高中生物學新課程改革的精神,有助于推動新一輪課程改革和高考命題改革的進程.近年來主要以分析一一結(jié)論,設(shè)計——預測的題型為主,有的考題每個題目義包含1～2種組題類型,其中以實驗沒計或分析結(jié)論為主干,而問題——假設(shè),評價——修正等其他編制試題的形式則較少.
[分析——結(jié)論型]
該題型的特點是試題給出實驗的目的,方法和過程,側(cè)重于考查同學們對實驗過程的觀察與理解,對實驗現(xiàn)象的解釋和分析以及對實驗結(jié)論的歸納與總結(jié)能力.
[設(shè)計——預測型]
該題型的特點是試題列出生物科學的結(jié)論,事實,要求考生選用適當?shù)膶嶒灢牧?依據(jù)科學的實驗原則,設(shè)計合理的實驗步驟,驗證生物科學的結(jié)論,事實,對實驗可能的結(jié)果作出預測,并對預測的結(jié)果進行解釋和分析,推理出實驗的結(jié)論,側(cè)重于對考生推理能力的考查.
[問題——假設(shè)型]
該題型的特點是試題陳述生產(chǎn)和生活中的一些生物學問題,要求考生提出合理的假設(shè),選用恰當?shù)姆椒炞C或解釋提出的假設(shè),并根據(jù)提出的假設(shè)作出合理的預測.此類題型重在考查同學們提出問題,解決問題的探究能力,是近年來實驗考查的主力題型.從命題技術(shù)上看,這類題型是開放性的好題,但由于受到高考閱卷的限制,目前此類試題只能以選擇或填空的形式出現(xiàn),因而選材受到極大的影響.
[評價——修正型]
該題型的特點是試題給出實驗的目的,列出一些實驗設(shè)計的基本思路,考生通過對試題給出的實驗思路進行分析,評價能否達到實驗的目的,考查了同學們.的科學思維的能力和判斷推理能力;同時要求考生結(jié)合自己的評價,對錯誤的實驗設(shè)計加以修正,提出恰當合理的實驗思路,是一類較為簡單的題型.
[模仿一一創(chuàng)新型]
該題型的特點是試題先進行原型示范和具體指導,考牛從考試的過程中獲得能力的提升,考查考生嘗試,模仿已有實驗的操作,作進一步創(chuàng)新設(shè)計,這類題型增強了實驗技能性目標的考查,體現(xiàn)終生學習的理念.基于課文實驗的創(chuàng)新為備考的重點.
