一、細(xì)胞的分子組成與結(jié)構(gòu)（一）組成細(xì)胞的元素和化合物生物體總是和外界環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)交換，歸根結(jié)底是有選擇地從無機(jī)自然界獲取各種物質(zhì)來組成自身。組成細(xì)胞的化學(xué)元素，常見的有多種，其中有些含量較多，有些含量很少。這些元素在非生物界都可以找到，沒有一種是生物界特有的，這說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性；但各種元素在生物體內(nèi)和無機(jī)自然界中的含量差異很大，這又體現(xiàn)了生物界與非生物界的差異性。在組成細(xì)胞的化合物中，水是含量最多的化合物，蛋白質(zhì)是含量最多的有機(jī)化合物。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，其基本組成單位是氨基酸，氨基酸通過脫水縮合形成肽鏈，肽鏈盤曲折疊形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性決定了其功能多樣性，如催化、運(yùn)輸、免疫、調(diào)節(jié)等。核酸是遺傳信息的攜帶者，分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）兩類。DNA主要分布在細(xì)胞核中，RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。核酸的基本組成單位是核苷酸，核苷酸由一分子含氮堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成。糖類是主要的能源物質(zhì)，分為單糖、二糖和多糖。脂質(zhì)包括脂肪、磷脂和固醇等，脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)，磷脂是構(gòu)成生物膜的重要成分，固醇類物質(zhì)在生命活動(dòng)調(diào)節(jié)中具有重要作用。（二）細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。根據(jù)細(xì)胞內(nèi)有無以核膜為界限的細(xì)胞核，可將細(xì)胞分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞。原核細(xì)胞沒有核膜包被的細(xì)胞核，只有擬核，細(xì)胞器也相對(duì)簡(jiǎn)單；真核細(xì)胞則具有細(xì)胞核和多種復(fù)雜的細(xì)胞器。細(xì)胞膜是細(xì)胞的邊界，主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有少量糖類。細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一定的流動(dòng)性，功能特性是具有選擇透過性。細(xì)胞膜的功能包括將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。細(xì)胞質(zhì)包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。細(xì)胞器是細(xì)胞質(zhì)中具有特定功能的結(jié)構(gòu)，如線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)合成、加工場(chǎng)所和運(yùn)輸通道，高爾基體主要對(duì)來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝，溶酶體含有多種水解酶，能分解衰老、損傷的細(xì)胞器，吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或細(xì)菌，液泡主要存在于植物細(xì)胞中，內(nèi)有細(xì)胞液，含糖類、無機(jī)鹽、色素和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境，充盈的液泡還可以使植物細(xì)胞保持堅(jiān)挺，中心體存在于動(dòng)物細(xì)胞和某些低等植物細(xì)胞中，與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)。細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù)，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)包括核膜、核仁、染色質(zhì)等。染色質(zhì)主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，DNA是遺傳信息的載體。二、細(xì)胞的生命歷程（一）細(xì)胞的增殖細(xì)胞增殖是生物體生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)。細(xì)胞通過分裂的方式進(jìn)行增殖。真核細(xì)胞的分裂方式有三種：有絲分裂、無絲分裂和減數(shù)分裂。有絲分裂是真核生物進(jìn)行細(xì)胞分裂的主要方式。細(xì)胞周期是指連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時(shí)開始，到下一次分裂完成時(shí)為止，包括分裂間期和分裂期。分裂間期主要進(jìn)行DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，為分裂期做準(zhǔn)備。分裂期又分為前期、中期、后期和末期。各個(gè)時(shí)期細(xì)胞的染色體行為和數(shù)量變化是有絲分裂的重點(diǎn)，如前期核膜、核仁消失，染色體和紡錘體出現(xiàn)；中期染色體的著絲點(diǎn)排列在赤道板上，染色體形態(tài)穩(wěn)定、數(shù)目清晰，便于觀察；后期著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分開成為兩條子染色體，在紡錘絲的牽引下移向細(xì)胞兩極；末期染色體和紡錘體消失，核膜、核仁重新出現(xiàn)，細(xì)胞縊裂或形成細(xì)胞板將細(xì)胞分開。（二）細(xì)胞的分化、衰老和凋亡細(xì)胞分化是指在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。細(xì)胞分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。細(xì)胞衰老是細(xì)胞的生理狀態(tài)和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生復(fù)雜變化的過程，最終表現(xiàn)為細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。衰老細(xì)胞具有水分減少、新陳代謝速率減慢、多種酶活性降低、色素積累、細(xì)胞膜通透性改變等特征。細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程，也稱為細(xì)胞編程性死亡。細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物體完成正常發(fā)育，維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定，以及抵御外界各種因素的干擾都起著非常關(guān)鍵的作用。（三）細(xì)胞的癌變細(xì)胞癌變是指細(xì)胞受到致癌因子的作用，細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，變成不受機(jī)體控制的、連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞。癌細(xì)胞具有能夠無限增殖、形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化、細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少，細(xì)胞間的黏著性降低，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移等特征。致癌因子大致分為物理致癌因子、化學(xué)致癌因子和病毒致癌因子三類。細(xì)胞癌變的根本原因是原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。三、新陳代謝（一）酶與ATP酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。酶具有高效性、專一性和作用條件較溫和等特性。影響酶活性的因素主要有溫度和pH等。ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，中文名稱是三磷酸腺苷。ATP分子中具有高能磷酸鍵，水解時(shí)釋放的能量較多，是細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化，這一過程與細(xì)胞中的能量代謝密切相關(guān)。（二）光合作用光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。光合作用的場(chǎng)所是葉綠體，葉綠體中的色素具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用。光合作用的過程可以分為光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段在葉綠體類囊體的薄膜上進(jìn)行，需要光、色素和酶等條件，主要發(fā)生水的光解和ATP的合成。暗反應(yīng)階段在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，不需要光，需要多種酶參與，主要發(fā)生二氧化碳的固定和三碳化合物的還原，該過程需要光反應(yīng)提供的[H]和ATP。影響光合作用的環(huán)境因素主要有光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、溫度等。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可以通過控制這些因素來提高光合作用的效率，從而增加作物產(chǎn)量。（三）細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。細(xì)胞呼吸分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式，分為三個(gè)階段：第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，葡萄糖分解成丙酮酸和少量[H]，釋放少量能量；第二階段在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[H]，釋放少量能量；第三階段在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行，前兩個(gè)階段產(chǎn)生的[H]與氧氣結(jié)合生成水，釋放大量能量。無氧呼吸是指細(xì)胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過程。無氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。高等植物在水淹等缺氧條件下，可以進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳；高等動(dòng)物和人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌細(xì)胞會(huì)進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。細(xì)胞呼吸的意義在于為生命活動(dòng)提供能量，為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。四、生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)（一）植物的激素調(diào)節(jié)植物激素是由植物體內(nèi)產(chǎn)生，能從產(chǎn)生部位運(yùn)送到作用部位，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有顯著影響的微量有機(jī)物。生長(zhǎng)素是最早發(fā)現(xiàn)的植物激素，具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、促進(jìn)扦插枝條生根、促進(jìn)果實(shí)發(fā)育等作用，其作用具有兩重性，即低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng)。除了生長(zhǎng)素外，植物激素還包括赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸和乙烯等。赤霉素能促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)，從而引起植株增高，促進(jìn)種子萌發(fā)和果實(shí)發(fā)育；細(xì)胞分裂素能促進(jìn)細(xì)胞分裂；脫落酸能抑制細(xì)胞分裂，促進(jìn)葉和果實(shí)的衰老和脫落；乙烯能促進(jìn)果實(shí)成熟。植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程，在根本上是基因組在一定時(shí)間和空間上程序性表達(dá)的結(jié)果，同時(shí)也受環(huán)境因素的影響。（二）動(dòng)物的神經(jīng)調(diào)節(jié)神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是反射，反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧，反射弧由感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器五部分組成。神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，包括細(xì)胞體和突起兩部分，突起又分為樹突和軸突。興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是以電信號(hào)的形式進(jìn)行的，這種電信號(hào)也叫神經(jīng)沖動(dòng)。興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是通過突觸進(jìn)行的，突觸包括突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜。由于神經(jīng)遞質(zhì)只存在于突觸前膜的突觸小泡中，只能由突觸前膜釋放，然后作用于突觸后膜上，因此興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的。神經(jīng)系統(tǒng)的分級(jí)調(diào)節(jié)是指中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的不同部位，分別負(fù)責(zé)調(diào)控某一特定的生理功能。一般來說，脊髓中的低級(jí)中樞受腦中相應(yīng)的高級(jí)中樞的調(diào)控。人腦的高級(jí)功能包括語(yǔ)言、學(xué)習(xí)、記憶和思維等。語(yǔ)言功能是人腦特有的高級(jí)功能。（三）動(dòng)物的體液調(diào)節(jié)體液調(diào)節(jié)是指某些化學(xué)物質(zhì)（如激素、二氧化碳等）通過體液的傳送，對(duì)人和動(dòng)物體的生理活動(dòng)所進(jìn)行的調(diào)節(jié)。激素調(diào)節(jié)是體液調(diào)節(jié)的主要內(nèi)容。人體主要的內(nèi)分泌腺有垂體、甲狀腺、胰島、腎上腺、性腺等，它們能分泌相應(yīng)的激素，如生長(zhǎng)激素、甲狀腺激素、胰島素、胰高血糖素、腎上腺素、性激素等。這些激素通過血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)饺砀魈?，作用于靶器官、靶?xì)胞，調(diào)節(jié)其生理活動(dòng)。激素調(diào)節(jié)的特點(diǎn)有微量和高效、通過體液運(yùn)輸、作用于靶器官和靶細(xì)胞等。（四）免疫調(diào)節(jié)免疫調(diào)節(jié)是依靠免疫系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫活性物質(zhì)組成。免疫器官包括骨髓、胸腺、脾、淋巴結(jié)等；免疫細(xì)胞包括吞噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞（T細(xì)胞、B細(xì)胞等）；免疫活性物質(zhì)包括抗體、淋巴因子、溶菌酶等。免疫分為非特異性免疫和特異性免疫。非特異性免疫是人人生來就有的，不針對(duì)某一類特定病原體，而是對(duì)多種病原體都有防御作用。特異性免疫是在非特異性免疫的基礎(chǔ)上形成的，是出生后才產(chǎn)生的，只針對(duì)某一特定的病原體或異物起作用，包括體液免疫和細(xì)胞免疫。體液免疫主要通過B細(xì)胞產(chǎn)生的抗體來清除抗原；細(xì)胞免疫主要通過T細(xì)胞增殖分化形成的效應(yīng)T細(xì)胞來裂解靶細(xì)胞。免疫失調(diào)會(huì)引起多種疾病，如過敏反應(yīng)、自身免疫病和免疫缺陷病等。五、遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)與分子基礎(chǔ)（一）減數(shù)分裂與受精作用減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物，在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時(shí)進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。在減數(shù)分裂過程中，染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞分裂兩次。減數(shù)分裂的結(jié)果是，成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞的減少一半。減數(shù)分裂過程中，同源染色體聯(lián)會(huì)形成四分體，四分體時(shí)期可能發(fā)生交叉互換；同源染色體分離，非同源染色體自由組合，這些都是基因重組的重要來源。受精作用是卵細(xì)胞和精子相互識(shí)別、融合成為受精卵的過程。受精作用使受精卵中的染色體數(shù)目恢復(fù)到體細(xì)胞中的數(shù)目，其中一半來自父方，一半來自母方。受精作用對(duì)于維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定，對(duì)于生物的遺傳和變異，都是十分重要的。（二）DNA是主要的遺傳物質(zhì)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)等，證明了DNA是遺傳物質(zhì)。絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，少數(shù)生物（如某些病毒）的遺傳物質(zhì)是RNA，因此DNA是主要的遺傳物質(zhì)。（三）DNA分子的結(jié)構(gòu)與復(fù)制DNA分子是由兩條鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：A（腺嘌呤）一定與T（胸腺嘧啶）配對(duì)，G（鳥嘌呤）一定與C（胞嘧啶）配對(duì)。堿基之間的這種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，叫做堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。DNA分子的復(fù)制是指以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程。DNA復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過程，需要模板、原料、能量和酶等基本條件。DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。DNA分子通過復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。（四）基因的表達(dá)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段?；虻谋磉_(dá)是指基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制性狀的過程，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)階段。轉(zhuǎn)錄是指在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA有三種：信使RNA（mRNA）、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）和核糖體RNA（rRNA）。翻譯是指游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。翻譯的場(chǎng)所是核糖體，tRNA是氨基酸的運(yùn)載工具，它能識(shí)別mRNA上的密碼子并與之互補(bǔ)配對(duì)。六、遺傳的基本規(guī)律（一）基因的分離定律基因的分離定律是指在生物的體細(xì)胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對(duì)存在，不相融合；在形成配子時(shí)，成對(duì)的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。孟德爾通過豌豆的一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了基因的分離定律。其雜交實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋和驗(yàn)證，是理解分離定律的關(guān)鍵。（二）基因的自由組合定律基因的自由組合定律是指控制不同性狀的遺傳因子的分離和組合是互不干擾的；在形成配子時(shí)，決定同一性狀的成對(duì)的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合。孟德爾通過豌豆的兩對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了基因的自由組合定律。該定律的實(shí)質(zhì)是在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合。（三）伴性遺傳伴性遺傳是指性染色體上的基因所控制的性狀，在遺傳上總是和性別相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象。人類的紅綠色盲、抗維生素D佝僂病等遺傳病的遺傳就屬于伴性遺傳。伴性遺傳也遵循基因的分離定律。七、生物的進(jìn)化現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容包括：種群是生物進(jìn)化的基本單位；突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料；自然選擇決定生物進(jìn)化的方向；隔離是物種形成的必要條件。種群的基因庫(kù)是指一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。基因頻率是指在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。自然選擇通過作用于個(gè)體而影響種群的基因頻率。經(jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇，具有有利變異的個(gè)體有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷提高；相反，具有不利變異的個(gè)體留下后代的機(jī)會(huì)少，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)下降。因此，在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。物種是指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。隔離包括地理隔離和生殖