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文檔簡介
匯報人:XXXX2026年01月06日高二生物寒假期末總結(jié)PPT課件CONTENTS目錄01
細(xì)胞與分子基礎(chǔ)02
新陳代謝03
遺傳與進(jìn)化04
穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)CONTENTS目錄05
生態(tài)系統(tǒng)06
生物技術(shù)實踐07
期末復(fù)習(xí)策略與要點細(xì)胞與分子基礎(chǔ)01細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)與功能
細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能特性細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成,結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性,功能特性是選擇透過性,能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞并進(jìn)行細(xì)胞間信息交流。
細(xì)胞質(zhì)與主要細(xì)胞器功能細(xì)胞質(zhì)包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。線粒體是有氧呼吸主要場所(動力車間),葉綠體是光合作用場所(養(yǎng)料制造車間),核糖體是蛋白質(zhì)合成場所(生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機(jī)器)。
細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與遺傳控制作用細(xì)胞核由核膜、核仁、染色質(zhì)等組成,是遺傳信息庫,控制細(xì)胞代謝和遺傳。染色質(zhì)與染色體是同種物質(zhì)在細(xì)胞不同時期的兩種存在狀態(tài)。
生物膜系統(tǒng)的組成與協(xié)調(diào)配合細(xì)胞膜、核膜及細(xì)胞器膜共同構(gòu)成生物膜系統(tǒng),為酶提供附著位點,分隔細(xì)胞器保證生命活動高效有序,參與物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞。生物膜系統(tǒng)與物質(zhì)運輸
生物膜系統(tǒng)的組成與功能生物膜系統(tǒng)由細(xì)胞膜、核膜及細(xì)胞器膜共同構(gòu)成,其功能包括物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞,為酶提供附著位點并分隔細(xì)胞器,保證生命活動高效有序進(jìn)行。
細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點與功能特性細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成,具有一定的流動性(結(jié)構(gòu)特點)和選擇透過性(功能特性),可讓水分子自由通過,一些離子和小分子選擇性通過。
物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞轿镔|(zhì)運輸包括被動運輸(自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散,順濃度梯度,不耗能)和主動運輸(逆濃度梯度,需載體蛋白和能量);細(xì)胞膜和液泡膜及兩層膜間細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成原生質(zhì)層,可發(fā)生質(zhì)壁分離。組成細(xì)胞的化合物及作用水:含量最多的化合物水是細(xì)胞中含量最多的化合物,人體缺水10%會導(dǎo)致生理紊亂,缺水20%則生命停止。其作用包括作為良好溶劑、參與化學(xué)反應(yīng)、輸送物質(zhì),以及因比熱大而調(diào)節(jié)體溫。存在形式有自由水(大部分,參與上述作用)和結(jié)合水(少量,為生物細(xì)胞組織中的成分)。無機(jī)鹽:離子狀態(tài)的重要成分無機(jī)鹽以離子狀態(tài)存在,既是生物體組成成分,如血紅蛋白含F(xiàn)e、骨骼含Ca、PO?3?是磷脂的組成成分、Mg是植物葉綠素的必需成分、Zn是多種酶的組成元素、I是甲狀腺素的原料等;又參與生物體的代謝活動和調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。糖類:主要的能源物質(zhì)糖類是細(xì)胞的主要能源物質(zhì),其組成元素為C、H、O??煞譃閱翁牵ㄈ缙咸烟恰⒐?、核糖、脫氧核糖)、二糖(如蔗糖、麥芽糖、乳糖)和多糖(如淀粉、纖維素、糖原),其中淀粉是植物內(nèi)糖的儲存形式,糖原是動物體內(nèi)糖的儲存形式。脂質(zhì):儲能與結(jié)構(gòu)成分脂質(zhì)包括脂肪、磷脂和膽固醇等。脂肪是貯能物質(zhì),能減少熱能散失,維持體溫恒定;磷脂是細(xì)胞膜、核膜等膜結(jié)構(gòu)的主要成分;膽固醇是調(diào)解生長、發(fā)育及代謝的重要物質(zhì),也是組成細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的重要成分。蛋白質(zhì):生命活動的主要承擔(dān)者一切生命活動都離不開蛋白質(zhì),其組成單位是氨基酸。蛋白質(zhì)在細(xì)胞中具有多種重要功能,如催化、運輸、免疫、調(diào)節(jié)等,是細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的重要體現(xiàn)者。核酸:遺傳信息的攜帶者核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),在生物體的遺傳變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。包括DNA和RNA兩種類型,其組成單位是核苷酸。DNA主要分布在細(xì)胞核中,RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)胞的生命歷程細(xì)胞增殖
細(xì)胞以分裂方式增殖,是生物體生長、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)。真核細(xì)胞分裂方式包括有絲分裂、無絲分裂和減數(shù)分裂,有絲分裂將復(fù)制后的染色體精確平均分配到子細(xì)胞,維持遺傳穩(wěn)定性。細(xì)胞分化
個體發(fā)育中,細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程,本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)。具有持久性、穩(wěn)定性和不可逆性,高度分化的植物細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整植株的全能性。細(xì)胞衰老與凋亡
細(xì)胞衰老表現(xiàn)為形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能變化;凋亡是基因決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程,對生物體正常發(fā)育、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定及抵御外界干擾起關(guān)鍵作用。細(xì)胞癌變
細(xì)胞受致癌因子作用,遺傳物質(zhì)改變,成為不受機(jī)體控制的惡性增殖細(xì)胞。具有無限增殖、形態(tài)結(jié)構(gòu)顯著變化、細(xì)胞膜糖蛋白減少等特征。新陳代謝02酶的特性與作用機(jī)理
酶的高效性同無機(jī)催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,催化效率更高,能顯著加快細(xì)胞代謝的反應(yīng)速率。
酶的專一性一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng),這是由酶的活性中心與底物的特定結(jié)合方式?jīng)Q定的,保證了細(xì)胞代謝的有序進(jìn)行。
酶的作用條件溫和性酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般在比較溫和的條件下進(jìn)行,需要適宜的溫度和pH值,過酸、過堿或溫度過高會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而失活。
酶的作用機(jī)理酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,使分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài),從而加快反應(yīng)速率,自身在反應(yīng)前后性質(zhì)和數(shù)量不變。ATP與能量供應(yīng)01ATP的結(jié)構(gòu)與高能磷酸鍵ATP(腺苷三磷酸)由腺苷和三個磷酸基團(tuán)組成,結(jié)構(gòu)簡式為A-P~P~P,其中遠(yuǎn)離腺苷的兩個高能磷酸鍵(~)儲存大量化學(xué)能,水解時可釋放約30.54kJ/mol能量。02ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化機(jī)制ATP在酶的催化下水解為ADP(腺苷二磷酸)和游離磷酸(Pi),釋放能量用于生命活動;ADP則通過細(xì)胞呼吸(動物)或光合作用與呼吸作用(植物)吸收能量,重新合成ATP,實現(xiàn)能量動態(tài)平衡。03ATP的功能與能量供應(yīng)特點ATP是細(xì)胞代謝的直接能源物質(zhì),為主動運輸、肌肉收縮、物質(zhì)合成等生命活動供能。其快速轉(zhuǎn)化特性(如劇烈運動時每秒可生成和消耗數(shù)摩爾ATP)保證了能量供應(yīng)的及時性和高效性。04ATP與細(xì)胞呼吸及光合作用的聯(lián)系細(xì)胞呼吸(有氧/無氧)是動物和植物合成ATP的主要途徑,將有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中的能量;光合作用光反應(yīng)階段則利用光能合成ATP,為暗反應(yīng)提供能量,體現(xiàn)能量從無機(jī)環(huán)境到生物群落的流動。光合作用的過程與影響因素
光合作用的概念與場所光合作用是綠色植物通過葉綠體,利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為儲存能量的有機(jī)物,并釋放氧氣的過程。葉綠體是光合作用的主要場所,其類囊體薄膜和基質(zhì)分別是光反應(yīng)和暗反應(yīng)的發(fā)生部位。
光反應(yīng)階段的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換光反應(yīng)在類囊體薄膜上進(jìn)行,需光、色素和酶參與。通過水的光解產(chǎn)生氧氣和[H],同時將光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能,為暗反應(yīng)提供能量和還原劑。
暗反應(yīng)階段的碳同化過程暗反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行,不需要光。通過CO?的固定(與C?結(jié)合生成C?)和C?的還原(利用ATP和[H]生成有機(jī)物),最終將活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化學(xué)能儲存在糖類中,同時再生C?以維持循環(huán)。
光照強(qiáng)度對光合作用的影響在一定范圍內(nèi),光合速率隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而提高,達(dá)到光飽和點后不再增加。陽生植物光飽和點高于陰生植物,如向日葵光飽和點約為1000μmol/m2·s,而人參約為200μmol/m2·s。
CO?濃度與溫度的調(diào)控作用CO?濃度升高可提高暗反應(yīng)效率,大氣CO?濃度(約400ppm)通常是限制因素;溫度通過影響酶活性調(diào)節(jié)光合速率,最適溫度因植物種類而異,溫帶植物多為25-30℃,高溫(超過40℃)會導(dǎo)致酶失活。細(xì)胞呼吸的類型與應(yīng)用有氧呼吸的過程與場所有氧呼吸是細(xì)胞在有氧條件下將有機(jī)物徹底氧化分解的過程,分為三個階段:第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,葡萄糖分解為丙酮酸和少量[H],釋放少量能量;第二階段在線粒體基質(zhì),丙酮酸和水分解成CO?和[H],釋放少量能量;第三階段在線粒體內(nèi)膜,[H]與O?結(jié)合生成水,釋放大量能量??偡磻?yīng)式為C?H??O?+6O?→6CO?+6H?O+能量。無氧呼吸的類型與特點無氧呼吸在無氧條件下進(jìn)行,場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。第一階段與有氧呼吸相同,第二階段丙酮酸在不同酶催化下分解為酒精和CO?(如酵母菌,反應(yīng)式C?H??O?→2C?H?OH+2CO?+少量能量)或乳酸(如乳酸菌、動物肌肉細(xì)胞,反應(yīng)式C?H??O?→2C?H?O?+少量能量)。特點是有機(jī)物分解不徹底,釋放能量少。細(xì)胞呼吸原理的實踐應(yīng)用包扎傷口選用透氣消毒紗布,抑制細(xì)菌有氧呼吸;酵母菌釀酒時先通氣讓其有氧呼吸大量繁殖,后密封進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精;花盆松土促進(jìn)根部有氧呼吸,利于吸收無機(jī)鹽;稻田定期排水防止根部無氧呼吸產(chǎn)生酒精中毒爛根;提倡慢跑避免肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸引起酸痛。遺傳與進(jìn)化03遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)減數(shù)分裂的概念與過程減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。其過程包括減數(shù)第一次分裂(同源染色體聯(lián)會、四分體形成、同源染色體分離、非同源染色體自由組合)和減數(shù)第二次分裂(著絲點分裂),最終形成染色體數(shù)目減半的配子。減數(shù)分裂的意義減數(shù)分裂保證了每種生物前后代染色體數(shù)目的恒定,為生物的變異提供了可能,是遺傳和變異的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。配子的形成精子和卵細(xì)胞形成過程存在異同點,精子形成過程中細(xì)胞質(zhì)均等分裂,最終形成4個精子;卵細(xì)胞形成過程中細(xì)胞質(zhì)不均等分裂,最終形成1個卵細(xì)胞和3個極體。受精作用受精作用是精子和卵細(xì)胞相互識別、融合成為受精卵的過程,其意義在于恢復(fù)染色體數(shù)目,促進(jìn)遺傳物質(zhì)的重組,使后代具有更大的變異性。遺傳的分子基礎(chǔ)
01DNA是主要的遺傳物質(zhì)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗證明“轉(zhuǎn)化因子”是DNA;噬菌體侵染細(xì)菌實驗(同位素標(biāo)記法)進(jìn)一步證實DNA是遺傳物質(zhì)。RNA病毒(如HIV、煙草花葉病毒)的遺傳物質(zhì)為RNA,故DNA是主要遺傳物質(zhì)。
02DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制DNA由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈構(gòu)成雙螺旋結(jié)構(gòu),遵循堿基互補(bǔ)配對原則(A-T、G-C)。復(fù)制方式為半保留復(fù)制,需模板(DNA兩條鏈)、原料(脫氧核苷酸)、酶(解旋酶、DNA聚合酶)和能量,發(fā)生于細(xì)胞分裂間期,保證遺傳信息穩(wěn)定傳遞。
03基因的表達(dá)基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程。轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程,主要發(fā)生在細(xì)胞核中;翻譯是指以mRNA為模板,在核糖體上合成蛋白質(zhì)的過程,需要tRNA轉(zhuǎn)運氨基酸,密碼子具有簡并性和通用性。
04基因?qū)π誀畹目刂苹蛲ㄟ^控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀(如鐮刀型細(xì)胞貧血癥),或通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而間接控制生物體的性狀(如白化?。?。遺傳的基本規(guī)律基因的分離定律孟德爾通過豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn),在雜合子細(xì)胞中,位于一對同源染色體上的等位基因具有獨立性,減數(shù)分裂形成配子時,等位基因隨同源染色體分開而分離,分別進(jìn)入不同配子,獨立遺傳給后代。如高莖(Dd)自交,后代高莖:矮莖=3:1?;虻淖杂山M合定律非同源染色體上的非等位基因在減數(shù)分裂過程中,隨非同源染色體自由組合而自由組合。孟德爾用黃色圓粒與綠色皺粒豌豆雜交,F(xiàn)2出現(xiàn)9:3:3:1的性狀分離比,體現(xiàn)了不同性狀的自由組合。相關(guān)核心概念包括性狀(如莖高)、相對性狀(高莖與矮莖)、顯性性狀(F1顯現(xiàn)的性狀)、隱性性狀(F1未顯現(xiàn)的性狀)、等位基因(如D與d)、基因型(如DD、Dd)、表現(xiàn)型(如高莖)、純合子(基因組成相同,如DD)、雜合子(基因組成不同,如Dd)。生物的變異與育種
變異的類型及區(qū)別生物的變異包括基因突變、基因重組和染色體變異?;蛲蛔兪荄NA分子中堿基對的替換、增添或缺失,可產(chǎn)生新基因;基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,包括交叉互換和非同源染色體自由組合,產(chǎn)生新基因型;染色體變異包括結(jié)構(gòu)變異(缺失、重復(fù)、倒位、易位)和數(shù)目變異(個別染色體增減或整倍體變化)。
單倍體、二倍體與多倍體單倍體是體細(xì)胞含有本物種配子染色體數(shù)目的個體,由配子發(fā)育而來,植株弱小且高度不育;二倍體由受精卵發(fā)育,體細(xì)胞含兩個染色體組,如人、果蠅;多倍體含三個以上染色體組,如馬鈴薯(四倍體)、普通小麥(六倍體),多倍體植株通常莖稈粗壯、果實種子較大。
常見育種方法及原理雜交育種原理為基因重組,通過雜交將優(yōu)良性狀集中,周期較長;誘變育種利用基因突變,提高突變率,如太空育種;多倍體育種基于染色體變異,用秋水仙素處理萌發(fā)種子或幼苗,如三倍體無子西瓜;單倍體育種通過花藥離體培養(yǎng)獲單倍體,再用秋水仙素加倍,可明顯縮短育種年限。生物的進(jìn)化現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的核心內(nèi)容現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為種群是生物進(jìn)化的基本單位,突變(基因突變和染色體變異)和基因重組為進(jìn)化提供原材料,自然選擇決定進(jìn)化方向,隔離是物種形成的必要條件。自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容包括過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異和適者生存。該學(xué)說能解釋生物進(jìn)化的原因和生物的多樣性、適應(yīng)性,但未闡明遺傳和變異的本質(zhì)以及自然選擇的作用機(jī)理。物種形成的三個基本環(huán)節(jié)物種形成的三個基本環(huán)節(jié)是突變和基因重組、自然選擇及隔離。其中,隔離包括地理隔離和生殖隔離,生殖隔離的形成是新物種形成的標(biāo)志。例如,長期地理隔離可使種群基因庫產(chǎn)生顯著差異,最終導(dǎo)致生殖隔離而形成新物種。生物進(jìn)化與生物多樣性的關(guān)系生物進(jìn)化的過程使得生物的多樣性不斷增加,生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次。共同進(jìn)化是生物多樣性形成的原因,不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。人類遺傳病與優(yōu)生
人類遺傳病的類型人類遺傳病主要分為單基因遺傳?。ㄈ缍嘀?、白化病)、多基因遺傳?。ㄈ绺哐獕?、冠心病)和染色體異常遺傳?。ㄈ?1三體綜合征、特納氏綜合征)三大類。
常見人類遺傳病實例單基因遺傳病中,常染色體顯性遺傳病如并指,隱性遺傳病如苯丙酮尿癥;伴性遺傳病如紅綠色盲(伴X隱性)、抗維生素D佝僂?。ò閄顯性)。染色體異常遺傳病如貓叫綜合征(5號染色體部分缺失)。
優(yōu)生的措施優(yōu)生措施包括禁止近親結(jié)婚(降低隱性遺傳病發(fā)病率)、進(jìn)行遺傳咨詢(對咨詢對象提出防治對策和建議)、提倡適齡生育(女性最佳生育年齡24-29歲)、開展產(chǎn)前診斷(如羊水檢查、B超檢查、基因診斷等)。
遺傳病的監(jiān)測與預(yù)防意義通過對人類遺傳病的監(jiān)測和預(yù)防,能夠有效降低遺傳病患兒的出生率,提高人口素質(zhì),減輕家庭和社會的負(fù)擔(dān),為實現(xiàn)健康中國戰(zhàn)略奠定基礎(chǔ)。穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)04內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)
內(nèi)環(huán)境的組成與關(guān)系內(nèi)環(huán)境由細(xì)胞外液構(gòu)成,包括血漿、組織液和淋巴。血漿是血細(xì)胞直接生活的環(huán)境,組織液是大多數(shù)體細(xì)胞直接生活的環(huán)境,淋巴是淋巴細(xì)胞和吞噬細(xì)胞等直接生活的環(huán)境。三者通過毛細(xì)血管壁、毛細(xì)淋巴管壁等結(jié)構(gòu)相互聯(lián)系,血漿和組織液之間可相互滲透,組織液可滲入毛細(xì)淋巴管形成淋巴,淋巴經(jīng)淋巴循環(huán)回流到血漿。
內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)主要包括滲透壓、酸堿度和溫度。滲透壓主要與無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)的含量有關(guān),細(xì)胞外液滲透壓的90%以上來源于Na?和Cl?;酸堿度通常維持在pH7.35-7.45之間,主要由HCO??、HPO?2?等緩沖物質(zhì)調(diào)節(jié);人體細(xì)胞外液的溫度一般維持在37℃左右。
穩(wěn)態(tài)的概念與調(diào)節(jié)機(jī)制穩(wěn)態(tài)是指正常機(jī)體通過調(diào)節(jié)作用,使各個器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動,共同維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定狀態(tài)。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動的必要條件。目前普遍認(rèn)為,神經(jīng)-體液-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制,三者相互協(xié)調(diào),共同維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。
內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)的實例當(dāng)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)遭到破壞時,會引起細(xì)胞代謝紊亂,導(dǎo)致疾病的發(fā)生。例如,尿毒癥是由于腎臟功能障礙,尿素等代謝廢物在體內(nèi)積累,導(dǎo)致內(nèi)環(huán)境滲透壓和酸堿度失衡;高原反應(yīng)是由于人體進(jìn)入高原地區(qū)后,氧氣含量降低,引起細(xì)胞缺氧,導(dǎo)致內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)。神經(jīng)調(diào)節(jié)
反射與反射弧反射是指在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下,動物或人體對內(nèi)外環(huán)境變化作出的規(guī)律性應(yīng)答。反射弧由感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器五部分構(gòu)成,是反射活動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),缺一不可。
興奮的產(chǎn)生與傳導(dǎo)神經(jīng)纖維未受刺激時,細(xì)胞膜內(nèi)外電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)(靜息電位,由K?外流形成);受刺激時,膜電位變?yōu)橥庳?fù)內(nèi)正(動作電位,由Na?內(nèi)流形成)。興奮在神經(jīng)纖維上以電信號形式傳導(dǎo),方向與膜內(nèi)側(cè)電流方向一致,速度快。
興奮在神經(jīng)元之間的傳遞神經(jīng)元之間通過突觸傳遞興奮,突觸包括突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜。神經(jīng)遞質(zhì)存在于突觸前膜的突觸小泡中,只能由突觸前膜釋放,作用于突觸后膜的受體,信號轉(zhuǎn)換為電信號→化學(xué)信號→電信號,傳遞具有單向性。
人腦的高級功能大腦皮層除感知外部世界和控制反射活動外,還具有語言、學(xué)習(xí)、記憶和思維等高級功能。語言中樞是人類特有的神經(jīng)中樞,包括W區(qū)(書寫)、V區(qū)(視覺)、S區(qū)(運動性語言)、H區(qū)(聽覺),各區(qū)功能障礙會導(dǎo)致相應(yīng)語言功能異常。體液調(diào)節(jié)
激素調(diào)節(jié)的特點激素調(diào)節(jié)具有微量高效、通過體液運輸、作用于靶器官或靶細(xì)胞的特點,如甲狀腺激素僅需微量即可顯著提高神經(jīng)系統(tǒng)興奮性。
重要激素及其作用下丘腦分泌抗利尿激素調(diào)節(jié)水鹽平衡;垂體分泌生長激素促進(jìn)生長發(fā)育;甲狀腺分泌甲狀腺激素促進(jìn)新陳代謝;胰島分泌胰島素和胰高血糖素調(diào)節(jié)血糖。
分級調(diào)節(jié)與反饋調(diào)節(jié)以甲狀腺激素為例,下丘腦→TRH→垂體→TSH→甲狀腺→甲狀腺激素,激素過量時負(fù)反饋抑制下丘腦和垂體分泌,維持激素濃度穩(wěn)定。
神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)不少內(nèi)分泌腺直接或間接受中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié),如腎上腺素受神經(jīng)調(diào)節(jié);激素也能影響神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育,如甲狀腺激素影響腦發(fā)育。免疫調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的組成免疫系統(tǒng)由免疫器官(如胸腺、淋巴結(jié))、免疫細(xì)胞(如吞噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞)和免疫活性物質(zhì)(如抗體、淋巴因子、溶菌酶)組成,共同執(zhí)行免疫防御功能。非特異性免疫與特異性免疫非特異性免疫是生來就有的防御機(jī)制,包括皮膚、黏膜等第一道防線和體液中的殺菌物質(zhì)、吞噬細(xì)胞等第二道防線;特異性免疫是后天形成的,通過第三道防線(體液免疫和細(xì)胞免疫)針對特定病原體發(fā)揮作用。體液免疫的過程體液免疫中,B細(xì)胞受抗原刺激后增殖分化為漿細(xì)胞和記憶細(xì)胞,漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體,與抗原結(jié)合形成沉淀或細(xì)胞集團(tuán),進(jìn)而被吞噬細(xì)胞清除。細(xì)胞免疫的過程細(xì)胞免疫中,T細(xì)胞受抗原刺激后增殖分化為效應(yīng)T細(xì)胞和記憶細(xì)胞,效應(yīng)T細(xì)胞與靶細(xì)胞密切接觸,使其裂解死亡,釋放抗原。免疫失調(diào)疾病免疫失調(diào)可導(dǎo)致過敏反應(yīng)(如花粉過敏,二次接觸過敏原引發(fā))、自身免疫?。ㄈ缦到y(tǒng)性紅斑狼瘡,免疫系統(tǒng)攻擊自身組織)和免疫缺陷?。ㄈ绨滩?,HIV攻擊T細(xì)胞)。植物的激素調(diào)節(jié)
生長素的發(fā)現(xiàn)歷程達(dá)爾文實驗表明單側(cè)光照射使胚芽鞘尖端產(chǎn)生某種影響,傳遞到下部導(dǎo)致背光面生長快;溫特實驗命名該影響為生長素,證實其化學(xué)本質(zhì)為吲哚乙酸。
生長素的運輸與分布極性運輸(形態(tài)學(xué)上端→下端,主動運輸)和橫向運輸(尖端受單側(cè)光/重力影響);主要分布于生長旺盛部位,如芽、根尖、發(fā)育中的種子。
生長素的生理作用具有兩重性:低濃度促進(jìn)生長,高濃度抑制生長(敏感度:根>芽>莖)。實例包括頂端優(yōu)勢(頂芽優(yōu)先生長抑制側(cè)芽)、根的向地性(近地側(cè)高濃度抑制)。
其他植物激素的作用赤霉素促進(jìn)細(xì)胞伸長和種子萌發(fā);細(xì)胞分裂素促進(jìn)細(xì)胞分裂;脫落酸抑制生長并促進(jìn)休眠;乙烯促進(jìn)果實成熟。激素間存在協(xié)同或拮抗關(guān)系,共同調(diào)控植物生長發(fā)育。生態(tài)系統(tǒng)05種群和群落
種群的特征種群是指生活在同一地點的同種生物個體的總和,其數(shù)量特征包括種群密度、出生率和死亡率、年齡組成和性別比例。種群密度是種群最基本的數(shù)量特征,調(diào)查方法有樣方法(植物)和標(biāo)志重捕法(動物)。
種群數(shù)量的變化在理想條件下,種群數(shù)量呈“J”型曲線增長,不受資源和空間限制;在自然條件下,呈“S”型曲線增長,存在環(huán)境容納量(K值),種群數(shù)量達(dá)到K值后保持相對穩(wěn)定。
群落的結(jié)構(gòu)群落是在一定時間和自然區(qū)域內(nèi)相互之間有直接或間接關(guān)系的各種生物個體的總和。其結(jié)構(gòu)包括垂直結(jié)構(gòu)(如植物的分層現(xiàn)象)和水平結(jié)構(gòu)(如地形、土壤等影響的鑲嵌分布)。
群落的演替群落演替是指一個群落被另一個群落代替的過程,分為初生演替(如裸巖上的演替)和次生演替(如棄耕農(nóng)田上的演替)。演替的趨勢是生物種類增多,群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜,穩(wěn)定性增強(qiáng)。
種間關(guān)系不同種生物之間存在競爭、捕食、共生、寄生等關(guān)系。例如,根瘤菌與豆科植物是互利共生關(guān)系,狼與兔是捕食關(guān)系,大小草履蟲之間是競爭關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能
01生態(tài)系統(tǒng)的組成成分生態(tài)系統(tǒng)由非生物的物質(zhì)和能量(陽光、熱能、水等)、生產(chǎn)者(自養(yǎng)生物,如綠色植物、硝化細(xì)菌)、消費者(異養(yǎng)生物,如動物)和分解者(腐生生物,如細(xì)菌、真菌)構(gòu)成,四者缺一不可,共同維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
02生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)以食物鏈和食物網(wǎng)為核心,食物鏈反映生物間捕食關(guān)系(如草→兔→狐),食物網(wǎng)是多條食物鏈交織形成的網(wǎng)絡(luò),是物質(zhì)循環(huán)和能量流動的渠道,其復(fù)雜程度與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性正相關(guān)。
03生態(tài)系統(tǒng)的三大功能能量流動具有單向流動、逐級遞減特點,傳遞效率約10%-20%;物質(zhì)循環(huán)(如碳循環(huán))在生物群落與無機(jī)環(huán)境間循環(huán)往復(fù),具有全球性;信息傳遞包括物理、化學(xué)、行為信息,可調(diào)節(jié)種間關(guān)系,維持生態(tài)平衡。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身結(jié)構(gòu)和功能保持原狀的能力。生態(tài)系統(tǒng)成分越單純、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單,自動調(diào)節(jié)能力越小,抵抗力穩(wěn)定性越低;反之則越高,如森林生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性高于草原生態(tài)系統(tǒng)?;謴?fù)力穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)在遭到外界干擾因素破壞后恢復(fù)原狀的能力。一般來說,抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性呈相反關(guān)系,如草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性高于森林生態(tài)系統(tǒng)。其恢復(fù)速度和程度取決于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、干擾強(qiáng)度及生物種類等。穩(wěn)態(tài)維持的機(jī)制主要通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)實現(xiàn),如兔種群數(shù)量增加→狼種群數(shù)量增加→兔種群數(shù)量減少,從而維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。同時,生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力,但這種能力有一定限度,超過限度則穩(wěn)態(tài)被破壞,如“生物圈II號”實驗失敗表明人工生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性難以長期維持。生態(tài)環(huán)境保護(hù)生物多樣性的三個層次生物多樣性包含遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性,是地球生命經(jīng)過幾十億年發(fā)展進(jìn)化的結(jié)果,也是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物多樣性的價值直接使用價值體現(xiàn)在藥用、工業(yè)原料、科學(xué)研究和美學(xué)等方面;間接使用價值主要是其重要的生態(tài)功能;潛在使用價值指目前尚未明確的價值。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的類型抵抗力穩(wěn)定性是生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并保持原狀的能力,恢復(fù)力穩(wěn)定性是生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞后恢復(fù)原狀的能力,兩者通常呈相反關(guān)系,如森林生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性高但恢復(fù)力穩(wěn)定性低。保護(hù)生物多樣性的措施保護(hù)生物多樣性需在基因、物種和生態(tài)系統(tǒng)三個層次采取措施,包括就地保護(hù)(建立自然保護(hù)區(qū))、遷地保護(hù)、加強(qiáng)法律法規(guī)建設(shè)和公眾教育等,以應(yīng)對棲息地破壞、環(huán)境污染等威脅。生物技術(shù)實踐06微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用
培養(yǎng)基的類型與配制培養(yǎng)基按物理性質(zhì)可分為固體(加瓊脂,用于分離計數(shù))、液體(用于擴(kuò)大培養(yǎng));按功能分為選擇培養(yǎng)基(如尿素為唯一氮源篩選尿素分解菌)和鑒別培養(yǎng)基(如伊紅美藍(lán)鑒別大腸桿菌)。配制流程為計算→稱量→溶化→滅菌→倒平板。
無菌技術(shù)操作要點消毒方法包括酒精擦拭、巴氏消毒(70-75℃);滅菌方法有灼燒滅菌(接種環(huán))、高壓蒸汽滅菌(培養(yǎng)基,121℃、103kPa、15-30min)。實驗操作需在超凈工作臺進(jìn)行,避免雜菌污染。
微生物分離與計數(shù)方法平板劃線法通過連續(xù)劃線分離單菌落,適用于菌種純化;稀釋涂布平板法可計數(shù)活菌,公式為(C÷V)×M(C為菌落數(shù),V為接種體積,M為稀釋倍數(shù))?;罹嫈?shù)誤差范圍通常為10%-20%。
工業(yè)應(yīng)用實例利用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)味精,需在有氧、30-37℃、pH7-8條件下培養(yǎng);青霉素高產(chǎn)菌株通過誘變育種獲得,發(fā)酵過程需嚴(yán)格控制溶氧量和碳氮比。傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用
果酒與果醋制作果酒制作利用酵母菌無氧呼吸(18-25℃),先通氣后密封,反應(yīng)式為C?H??O?→2C?H?OH+2CO?+能量;果醋制作需醋酸菌有氧呼吸(30-35℃),持續(xù)通氣,反應(yīng)式為C?H?OH+O?→CH?COOH+H?O+能量。
腐乳與泡菜制作腐乳制作中毛霉產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶,將蛋白質(zhì)分解為小分子肽和氨基酸,脂肪分解為甘油和脂肪酸,加鹽腌制可析出水分并抑菌,鹵湯含酒和香辛料起防腐調(diào)味作用;泡菜制作利用乳酸菌無氧發(fā)酵產(chǎn)乳酸(20℃左右),鹽水需煮沸冷卻以除氧滅菌,亞硝酸鹽含量在腌制10天后降低。
發(fā)酵技術(shù)的實踐要點傳統(tǒng)發(fā)酵依賴微生物自然接種,需控制溫度、通氣等條件。例如酵母菌釀酒時,前期通氣利于菌種繁殖,后期密封促進(jìn)酒精生成;制作腐乳時,豆腐塊加鹽量需適中,過多影響風(fēng)味,過少易腐敗。酶的研究與應(yīng)用
酶的高效性與專一性酶能顯著降低化學(xué)反應(yīng)活化能,催化效率是無機(jī)催化劑的10?-1013倍,如過氧化氫酶分解H?O?速率是Fe3?的10?倍。一種酶僅催化一種或一類底物反應(yīng),如淀粉酶只水解淀粉,蛋白酶只分解蛋白質(zhì)。
酶的固定化技術(shù)通過物理或化學(xué)方法將酶固定于載體(如瓊脂糖、海藻酸鈉),實現(xiàn)重復(fù)利用。固定化酶穩(wěn)定性提高,如固定化葡萄糖異構(gòu)酶可連續(xù)使用半年,催化效率保持80%以上,降低工業(yè)生產(chǎn)成本。
加酶洗衣粉的作用原理含蛋白酶、脂肪酶等多種酶制劑,蛋白酶可分解血漬、奶漬中的蛋白質(zhì),脂肪酶去除油漬,在適宜溫度(30-50℃)和pH下,去污能力比普通洗衣粉提高30%-50%,且減少磷污染。
果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用果膠酶能分解植物細(xì)胞壁中的果膠,提高果汁出汁率10%-20%,同時降低果汁黏度,使果汁澄清度提升40%以上,便于過濾和后續(xù)加工,廣泛應(yīng)用于蘋果汁、橙汁等飲品生產(chǎn)。DNA的粗提取與鑒定
實驗原理DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同,0.14mol/L時溶解度最低;DNA不溶于酒精,可與蛋白質(zhì)等雜質(zhì)分離;DNA遇二苯胺在沸水浴中呈藍(lán)色。
材料選擇與處理常用雞血細(xì)胞(細(xì)胞核DNA豐富),加入檸檬酸鈉抗凝,離心獲取血細(xì)胞后,加蒸餾水使細(xì)胞吸水漲破釋放DNA。
關(guān)鍵步驟破碎細(xì)胞釋放DNA→2mol/LNaCl溶解DNA→加蒸餾水至0.14mol/L析出DNA→過濾取黏稠物→95%冷酒精進(jìn)一步提純→二苯胺沸水浴鑒定。
注意事項攪拌時沿一個方向,防止DNA斷裂;沉淀DNA時用冷酒精效果更佳;二苯胺試劑需現(xiàn)配現(xiàn)用,沸水浴時間約5分鐘。期末復(fù)習(xí)策略與要點07重點知識回顧與梳理
遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)與基本規(guī)律減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂,其過程包括減數(shù)第一次分裂(同源染色體聯(lián)會、四分體形成、同源染色體分離、非同源染色體自由組合)和減數(shù)第二次分裂(著絲點分裂),意義是保證每種生物前后代染色體數(shù)目的恒定,為生物的變異提供可能。孟德爾的豌豆雜交實驗揭示了基因的分離定律和自由組合定律,基因分離定律的實質(zhì)是在雜合子的細(xì)胞中,位于一對同源染色體上的等位基因,具有一定的獨立性;在減數(shù)分裂形成配子的過程中,等位基因會隨同源染色體的分開而分離,分別進(jìn)入兩個配子中,獨立地隨配子遺傳給后代;基因自由組合定律的實質(zhì)是非同源染色體上的非等位基因隨非同源染色體自由組合而組合。穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境由血漿、組織液、淋巴構(gòu)成,是細(xì)胞生活的直接環(huán)境,其理化性質(zhì)包括滲透壓(與無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)濃度相關(guān),血漿滲透壓主要依賴Na?、Cl?和血漿蛋白)、酸堿度(pH7.35-7.45,由HCO??、HPO?2?等緩沖物質(zhì)維持)、溫度(37℃左右),穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制為神經(jīng)-體液-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò),是細(xì)胞正常代謝、生命活動的必要條件。神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是反射,反射弧由感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器五部分構(gòu)成,興奮在神經(jīng)纖維上以電信號(局部電流)傳導(dǎo),在神經(jīng)元之間通過突觸
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