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生物教材各单元知识资料集

一　生命的物质基础
1、组成生物体的化学元素
(1)组成生物体的化学元素种类和含量
大量元素：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ca、Mg等（占生物体总重量万分之一）
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等（量少但生物必需）
最基本元素：Ｃ
组成细胞的主要元素：Ｏ、Ｃ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ（共占细胞总量的97%）
植物必需的大量矿质元素：Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｓ、Ca、Ｍg
植物必需的微量矿质元素：Fe、Ｍn、Ｂ、Ｚn、Cu、Mo、Cl、Ni
光合作用有关元素：N、P、K、Mg、Fe 　 血红蛋白的组成元素：C、H、O、N、Fe
叶绿素的组成元素：C、H、O、N、Mg 　 甲状腺的组成元素：C、H、O、N、I
K、Na、Ca、B、I缺乏引起的病症：
Ｋ＋：维持细胞内液渗透，维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋性。血钾过低时，心肌的自动节律异常，并导致心律失常
　 Na＋：维持细胞外液渗透压等作用。缺乏时导致细胞外液渗透压下降并出现血压下降、心率加快、四肢发冷等症状，严重的甚至昏迷。
　 Ca：缺乏时成人患骨质软化病、老人患骨质疏松症、儿童患佝偻病；血钙过高出现肌无力，血钙过低会出现抽搐。
　 Ｂ：植物缺少Ｂ时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良。
　 Ｉ：缺乏时成年人患地方性甲状腺肿，幼年时患呆小症。
(2)组成生物体的化学元素的重要作用
　　①生物体内的化学元素多数以化合物形式存在，这些化合物在生命活动中具有重要作用。
　②化学元素能够影响生物体的生命活动。
(3)生物界和非生物界既有统一性又有差异性　
2、组成生物体的化合物
(1)水：活细胞中最多的化合物,细胞中水有自由水和结合水两种形式,两者可以相互转化,细胞中自由水与结合水的含量比例与细胞代谢旺盛程度正相关。
(2)无机盐：大多数以离子形式存在。有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分，许多无机盐离子对于维持生物体生命活动有重要作用。
(3)糖类：生命活动的主要能源物质，也是细胞内重要化合物的组成成分（如核糖、脱氧核糖）。糖元（肝糖元、肌糖元）是动物多糖，淀粉、纤维素是植物多糖。
(4)脂质：脂肪是生物的主要储能物质；类脂中的磷脂是构成生物膜结构的重要成分，固醇（如性激素）与新陈代谢和生殖有密切关系。
(5)蛋白质：细胞内含量最多的有机物。其组成单位是氨基酸，约有20种，８种必需氨基酸（甲缬赖异苯亮色苏）和12种非必需氨基酸。组成蛋白质的氨基酸的特点是：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。组成蛋白质分子结构具有多样性（原因是组成蛋白质分子的氨基酸种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端，由氨基酸形成的肽链的空间结构千差万别），导致功能也具有多样性（构成细胞和生物体的重要物质，催化作用，运输作用，调节作用，免疫作用）。蛋白质多样性是生物多样性的直接原因。
(6)核酸：生物的遗传物质（主要是DNA），由核苷酸聚合而成。其中DNA主要分布在细胞核内，少量存在于线粒体和叶绿体中。RNA分为核糖体RNA、转移RNA、信使RNA。

二　细胞——生命活动的基本单位
1、细胞的结构和功能
(1) 细胞膜的分子结构和主要功能：
组成成分：磷脂、蛋白质、糖类　　结构：双层磷脂分子构成基本支架，蛋白质分子镶在膜的表层或嵌插在磷脂双分子层中或贯穿在整个磷脂双分子层中。
结构特点：具有一定的流动性 功能特性：选择透过性
自由扩散：物质由高浓度向低浓度运输，不需载体和能量，如H2O、O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯等
主动运输：主动运输既能将物质由低浓度向高浓度运输，也能将物质由高浓度向低度运输，需要消耗能量和载体协助。如葡萄糖、氨基酸、各种离子等
(2)细胞质基质：活细胞进行新陈代谢的主要场所
(3)各种细胞器的结构和功能：
①线粒体和叶绿体：二者均为细胞内的能量转换器，都有双层膜结构，基质中都含有DNA。线粒体是有氧呼吸的主要场所，内膜形成嵴的意义在于增加内膜的表面积；叶绿体是光合作用的场所，色素存在于基粒的囊状结构薄膜上，基粒和基质中都有酶。
②核糖体：细胞内蛋白质的合成场所（发生缩合反应；完成翻译过程）。其中，附着于内质网上的核糖体合成的蛋白质将分泌到细胞外。
③内质网：增大细胞内的膜面积，有利于细胞内化学反应的进行；与分泌蛋白的运输、初步加工（如折 叠、糖基化）等过程及还与脂质、糖类的合成有关。
④高尔基体：与细胞壁的形成有关；与分泌蛋白的加工和转运有关。
⑤中心体：存在于动物和低等植物细胞中，形成纺锤体，决定细胞分裂方向。
⑥液泡：植物细胞质中单层膜泡状结构。成熟植物细胞中具有大液泡。液泡内含细胞液，可显示花、果实的颜色（含花青素等色素），与代谢产物的贮存、植物的水分代谢有关。
(4) 细胞核的结构和功能：细胞核的功能是：细胞内遗传物质储存、复制和转录的场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。它包括核膜（双层，上有核孔）和核仁、染色质等部分。
(5) 原核细胞和真核细胞区别：主要区别是原核细胞没有由核膜包围的细胞核，核物质集中在核区；此外：
　　①原核细胞遗传物质DNA裸露，不与蛋白质结合；真核细胞中DNA主要存在于细胞核的染色体中；
　　②原核细胞细胞质分化程度小，没有高尔基体、线粒体、内质网、叶绿体等复杂细胞器，仅有核糖体；
　　③原核细胞细胞壁不含纤维素，主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物。
(6)生物膜：
　①生物膜系统的概念：细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围成的细胞器，在结构、功能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫细胞的生物膜系统。
②各种生物膜在结构和功能上的联系：直接联系指

间接联系指

③生物膜的功能：a、细胞膜维持细胞内部环境稳定，参与物质运输、能量交换和信息传递的过程。b、生物膜为生命活动化学反应提供场所和相对稳定的环境。c、各种生物膜把细胞分隔成许多小区室，保证了生命活动高效、有序进行。
2、 细胞增殖
(1) 细胞周期：指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。
(2)有丝分裂：
　　分裂间期的最大特点：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
分裂期染色体的主要变化为：前期出现；中期清晰、排列；后期分裂；末期消失。特别注意后期由于着丝点分裂，染色体数目暂时加倍。
动植物细胞有丝分裂的差异：a.前期纺锤体形成方式不同；b.末期细胞质分裂方式不同。
(3)减数分裂：
　 对象：有性生殖的生物　　时期：原始生殖细胞形成成熟的生殖细胞　　特点：染色体只复制一次，细胞连续分裂两次　　结果：新产生的生殖细胞中染色体数比原始生殖细胞减少一半。
　　精子和卵细胞形成过程中染色体的主要变化：减数第一次分裂间期染色体复制，前期同源染色体联会形成四分体（非姐妹染色体单体之间常出现交叉互换），中期同源染色体排列在赤道板上，后期同源染色体分离同时非同源染色体自由组合；减数第二次分裂前期染色体散乱地分布于细胞中，中期染色体的着丝点排列在赤道板上，后期染色体的着丝点分裂染色体单体分离。
　 有丝分裂和减数分裂的图形的鉴别：（检索表以二倍体生物为例）
　 1.1细胞中没有同源染色体……减数第二次分裂
　 1.2细胞中有同源染色体
　　 2.1有同源染色体联会、形成四分体、排列于赤道板或相互分离……减数第一次分裂
2.2同源染色体没有上述特殊行为……有丝分裂　
3、细胞的分化、衰老和癌变
(1)细胞分化：
①特点：持久性（发生在整个生命过程中）；稳定性
　②实质：细胞中基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。
　③结果：形成了各种不同的细胞、组织。
　④意义：分裂和分化是生物正常生长发育的基础。
(2)细胞癌变：
　　①癌细胞：一类不能正常地完成细胞分化，不受有机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
　 ②癌细胞的特征： a.能够无限增殖；b.癌细胞的形态结构发生了变化；c.癌细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使细胞间粘着性减少，导致癌细胞在有机体内扩散和转移等。
③致癌因子：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。
④癌基因学说：癌细胞是由正常细胞在受到致癌因子作用下，原癌基因被激活使细胞发生转化
（3）细胞衰老：
　衰老细胞的主要特征有：　①水分减少、体积变小、代谢减慢；　②酶活性降低；　③色素积累；　④染色体固缩，核增大；　⑤膜透性改变
4、 植物细胞工程
　　包括的技术手段有：植物组织培养和植物体细胞杂交。
（1）细胞的全能性
　　①概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。
②全能性大小：受精卵﹥生殖细胞﹥体细胞
③全能性原理：生物体的每一个细胞（动物：细胞核）都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所需的全部基因。
④生物体内的细胞没有表现出全能而是分化成不同的组织、器官，是由于基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。
⑤植物细胞表现全能性的条件　a.离体状态　b.一定的营养物质（矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物）和植物激素（细胞分裂素和生长素）　c.其它外界条件（适宜的温度、pH等）
（2）植物组织培养
过程：离体的植物器官、组织或细胞经脱分化（去分化）培养成愈伤组织，经再分化
形成具有根、芽结构的胚状体，发育成试管苗，移栽到地里发育成完整的植物体。
愈伤组织细胞的特点：排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。
应用：快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等；生产人工种子；用于植物体细胞杂交及转基因植物的培育。
（3）植物体细胞杂交
植物体细胞杂交是将两种植物的体细胞融合形成杂种细胞，但最终要培育成杂种植株。
植物细胞用纤维素酶、果胶酶去掉细胞壁后的部分叫原生质体。人工诱导原生质体融合的方法有：物理方法是离心、振动、电刺激；化学方法是用聚乙二醇（PEG）等诱导剂。
植物体细胞杂交作为育种方法的优点是：克服远源杂交不亲和的障碍。
5、动物细胞工程
　　包括的技术手段有：动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。
(1)动物细胞的培养
①培养细胞的来源：动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织（这类细胞中有些细胞具有较强的分裂能力）
②培养液必需成分：水、葡萄糖、氨基酸、维生素、无机盐和动物血清。
③工具酶：胰蛋白酶（第一次目的使组织分散成单个细胞，后来的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来）
④培养过程中：10代以前叫原代培养，10代以后叫传代培养；10代～50代的细胞叫细胞株，50代以后的细胞叫细胞系（遗传物质发生了改变，并且有癌变的特点）。
⑤应用：生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等蛋白质生物制品，培养动物组织用于 器官移植、药物生物病理以及药物毒理研究等。
(2)　动物细胞融合
诱导剂：灭活的仙台病毒（利用病毒的感染性和融合性）、PEG等。
(3)　单克隆抗体
①单克隆抗体：通过细胞克隆而获得的化学性质单一、特异性强的抗体。
②制备过程中：所选材料是小鼠骨髓瘤细胞和经过免疫的小鼠脾脏中获得的效应Ｂ淋巴细胞；杂交瘤细胞的特点是既能分泌特异性抗体又能在体外大量增殖；第一次筛选是在特定的选择性培养基中筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的细胞群；杂交瘤细胞可在体外培养或在小鼠体内培养。
③应用：疾病诊断、治疗和预防（与常规抗体相比特异性强，灵敏度高），如单克隆抗体诊断盒、 “生物导弹”。

三　生物的新陈代谢
1、新陈代谢的概念和类型
（1）新陈代谢的概念：
　　①新陈代谢：生物体内全部有序的化学变化的总称，包括同化作用和异化作用两个方面。
　　②同化作用：把从外界环境中获取的营养物质，转变成自身组成物质，并用贮存能量的过程。
　　③异化作用：分解自身的一部分的组成物质，释放能量，把分解的最终产物排出体外的过程。
④关系：相互矛盾、相互联系，在生物体内同时进行。
(２)新陈代谢的基本类型
①同化作用类型：　
判断标准：能否利用无机物合成有机物，是否依赖环境中的有机物来维持正常的生命活动。
自养型：直接从外界环境摄取无机物，通过光合作用、化能合成作用，将无机物制造成 复杂的有机物，并且储存能量，来维持自身生命活动的进行，这种新陈代谢类型属于自养型。
光能自养型生物：如蓝藻、衣藻、水绵等及各种绿色植物。
化能自养型生物：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放出的能量来制造有机物。如硝化细菌（NH3氧化为NO3为硝化作用，利用CO2合成有机物为化能合成作用）。
异养型：只能依靠摄取外界环境中的现成的有机物来维持自身的生命活动，这种新陈代谢类型属于异养型。
②异化作用类型：
　 判断标准：根据能否有氧、无氧的条件下生存。
需氧型：需要生活在氧气充足的环境中，也叫有氧呼吸型。
厌氧型：在无氧条件下，能够将体内的有机物氧化，从而获得自身生命活动所需要的能量。在有氧的条件下，生长受抑制，也叫无氧呼吸型。主要包括乳酸菌、蛔虫、破伤风杆菌甲烷杆菌等。
兼性厌氧型：在有氧的条件下将糖类分解成二氧化碳和水；在无氧的条件下，将糖类分解成二氧化碳和酒精。如：酵母菌。
(３) 酶和ATP
①酶的概念及化学本质：酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。
②酶的特性：高效性；专一性；受温度和pH影响。
③酶的活性：即酶的催化效率，受反应物浓度、温度和ｐH的影响。
a.酶的浓度：在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其它不利酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度与酶的浓度成正比。
b.反应物浓度：在一定的反应物浓度范围内，酶的催化速度随着反应物浓度的增加而加快，达到一定浓度后因为酶的数量有限（所有酶都参加了反应），变化不明显。
c.温度：在一定温度范围内，酶的催化效率随着温度的上升而加快。酶的活性最强，催化效率最高的温度称为酶的最适温度。超过最适温度，酶的催化效率随着温度的上升而减慢。低温抑制酶的活性，但不会使酶失去活性，高温使酶（蛋白质）变性而失去活性。
d.酸碱度：同温度影响酶的活性的情况基本一样，偏酸偏碱都会使酶（蛋白质）变性而失去活性
④ATP的生理功能：直接能源物质
⑤ATP的结构简式：A—P～P～P（A表示腺苷-------腺嘌呤和核糖组成；P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键）。
⑥ATP与ADP的相互转化：（物质是可逆的、能量是不可逆的；酶不同）
a.ATP的形成途径：
绿色植物：光合作用（光反应阶段）；呼吸作用（包括有氧呼吸和无氧呼吸）
动物和人：呼吸作用（包括有氧呼吸和无氧呼吸）
b.ATP的水解： 远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放能量直接用于各种生命活动（如：细胞分裂、根吸收矿质素、肌肉收缩、神经兴奋的传导等）。
2、 植物的水分代谢
(1)渗透作用原理
水分的吸收：吸水主要器官：根，主要部位：根尖成熟区的表皮细胞，主要方式：渗透作用。
渗透作用概念：水分子透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
渗透作用条件：①具有一层半透膜（细胞膜或原生质层相当于半透膜）　②膜两侧的溶液具有浓度差。
原生质层：细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。
(2)植物细胞的吸水与失水
①成熟的植物细胞是一个渗透系统。
②质壁分离：外界溶液＞细胞液浓度→细胞失水→原生质层与细胞壁分离。
③质壁分离复原：外界溶液＜细胞液浓度→细胞吸水→液泡和原生质层恢复原状。
④条件：内因——活的、结构完整的具有大液泡的成熟的植物细胞。
外因——外界溶液浓度大于细胞液浓度。
(3)植物体水分的运输、利用和散失
①水分运输：根毛细胞→根部导管→茎的导管→叶脉→叶肉细胞
②水分的利用：1%--5%（参与光合作用和呼吸作用）
③水分的散失：蒸腾作用（水分通过叶的气孔散失到空气中，影响其主要因素是光，还有空气相对湿度、温度和风等）
④意义：a.是植物吸收水分和促进水分在植物体内运输的主要动力；b.可以促进溶解在水中的矿质养料在植物体内的运输；c.降低植物体特别是叶片的温度
(4)合理灌溉：适时、适量、少水高效（滴灌）
3、植物的矿质代谢
(1) 矿质元素：
　①植物必需的矿质元素（14种）：包括大量元素和微量元素。
　 ②判断矿质元素的必需性，体现在：a.由于缺乏某种元素，植物就不能正常生长、发育和生殖；b.除去某种元素以后，植物体出现特定的营养缺乏症，而且这种缺素症是可以利用该元素进行预防和恢复的。
(2)矿质元素的吸收
①矿质元素的吸收：部位——根尖成熟区表皮细胞；形式——离子；过程——主动运输
②植物对矿质元素的吸收和水的吸收是两个相对独立的过程

水分的吸收
矿质元素的吸收
吸收方式
渗透作用、吸胀作用
主动运输
相关生理过程
蒸腾作用
呼吸作用
决定因素
取决于细胞液与外界溶液的浓度差
决定于细胞膜上载体的种类和数量
联系
1. 矿质元素在植物体内是随着水分的运输而达植物体的各个部分
2. 吸收矿质离子，提高了细胞液的浓度，从而提高吸水能力
③植物对矿质离子的吸收具有选择性：
A表现在: a.同一植物体对不同矿质离子的吸收不同 b.同一植物不同生长时期，对矿质元素的需求量不同 c.不同植物对矿质离子的需求量不同
B原因：与细胞膜上载体的种类和数量有关。
　 ④影响根对矿质元素吸收的外界因素：氧气、水、土壤温度、pH
(3) 矿质元素的运输和利用
①矿质元素的运输：通过导管随水分一起运输；运输的动力是蒸腾作用
②矿质元素的利用：仍以离子状态存在（K）和形成不稳定的化合物（N、P、Mg），土壤中缺少时，幼叶受伤；形成稳定的化合物（Ca、Fe），土壤中缺少时，老叶受伤。
(4)合理施肥：适时、适量、少肥高效（根据是选择性）
4、光合作用
(1)光合作用的发现
(2)叶绿体中的色素： 叶绿体中色素的分布——叶绿体内囊状结构薄膜上；种类——叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）和类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）；功能——绝大多数叶绿素a、全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素有吸收和传递光能的作用，少数处于特殊状态的叶绿素a能吸收和转换光能。
(3)光合作用的过程

(4)光合作用的实质：将无机物转变成有机物，将光能转变成有机物中的化学能。
(5)影响光合作用的因素：
　①光照：光强度、光质都可以影响光合速率。
光照强度：在一定强度范围内，光合速率随光强度的增大而增大。根据植物对光照强弱的需求的不同，把植物分为两大类，即阳生植物和阴生植物。
光质：由于色素吸收可见太阳光中的红橙光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同颜色的光对光合作用的影响不一样。白光下光合效率最高，红橙光和蓝紫光下光合效率较高，绿光下光合效率最低。
　 ②二氧化碳浓度：植物进行光合作用需一定的起始CO2浓度（C4植物比C3植物要低），在一定浓度范围内，随着CO2浓度的增加光合作用逐渐增强，当CO2达到一定浓度后，光合作用的强度不再提高。
　③温度：温度是通过影响酶的活性来影响光合作用效率的。
　 ④矿质营养：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。矿质元素能够直接或间接影响光合作用。
(6)C3和C4植物的概念、叶片结构的特点
　 ①C3和C4植物概念
　a.C3植物：光合作用碳同化的最初光合产物是三碳化合物的植物，如水稻、大麦、小麦、大豆、马铃薯、菜豆、菠菜、棉花等。
b.C4植物：光合作用碳同化的最初光合产物是四碳 化合物的植物，如甘蔗、玉米、高粱、苋菜等。
②C3和C4 植物叶片结构的特点的比较：
C4植物维管束外有两圈细胞呈“花环型”，里面是维管束鞘细胞（含无基粒的叶绿体），外面是叶肉细胞（有正常的叶绿体）；C3植物维管束外只有不含叶绿体的维管束鞘细胞，叶肉细胞分布在海绵组织和栅栏组织中。　　
（7）光合作用的重要意义：是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
（8）提高农作物的光能利用率措施：延长光合作用时间、增加光合作用面积、光照强弱的控制、CO2的供应、必需矿质元素的供应。提高农作物的光合作用效率措施：光照强弱的控制、CO2的供应、必需矿质元素的供应。
5、生物固氮
（1）共生固氮微生物和自生固氮微生物
　　①生物固氮：固氮微生物将大气中的氮还原成NH3的过程。
　　②固氮微生物的种类：包括根瘤菌和园褐固氮菌等细菌、有些放线菌和蓝藻，又分为共生固氮微生物和自身固氮微生物。
a．共生固氮微生物：与一些绿色植物互利共生的固氮微生物，如根瘤菌。
根瘤菌的分布：在土壤中分布广，但只有侵入到豆科植物根内才能固氮。
代谢类型：异养需氧型。
特性：有的根瘤菌只能侵入到一种豆科植物，如：大豆根瘤菌只能侵入大 豆的根；有
的根瘤菌能侵入多种豆科植物，如：蚕豆根瘤菌可以侵入蚕豆、菜豆、豇豆的根。
与豆科植物关系：豆科植物为根瘤菌提供有机物，根瘤菌为豆科植物提供氨。
根瘤形成：根瘤菌在根内不断繁殖，并且刺激根内的一些薄壁细胞分裂，使组织膨大，形成根瘤。
固氮效果：根瘤菌固定的氮素，占自然界生物固氮总量的绝大部分。占豆科植物所需氮素的30％～80％。
b．自生固氮微生物：在土壤中能够独立进行固氮的微生物，多数是自生固氮菌的细菌。
圆褐固氮菌特点：异养需氧型，固氮能力强，且能分泌生长素，促进植株的生长和果实的发育。
应用：制成菌剂，施到土壤中，提高农作物产量。
（2）生物固氮的意义
　　①自然界中的氮循环：自然界中的氮循环有五个主要环节：
a．生物体内有机氮的合成，植物吸收NH4＋或NO3－进行同化作用合成自身蛋白质等有机氮，动物以植物为食经同化作用合成动物蛋白质等有机氮的过程；b．氨化作用 ； c．硝化作用；d．反硝化作用；e．固氮作用，包括工业固氮、高能固氮和生物固氮。
　　②微生物在自然界氮循环中具有十分重要的作用；其中生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右。
（3）生物固氮在农业生产中的应用
　　①生物固氮是土壤获得氮素的重要途径：a．根瘤菌拌种 b．自生固氮菌菌剂；c．豆科植物作绿肥
　②应用前景：通过基因工程培育能自行固氮的农作物新品种。
6、人和动物体内糖类、脂质和蛋白质的代谢
(1)糖类代谢

(2)脂质代谢

(3)蛋白质代谢

a.三大营养物质在人和动物体内消化和吸收的主要场所是：小肠。消化时所需的酶主要有：口腔中的唾液淀粉酶，胃中的胃蛋白酶，小肠中的肠淀粉酶、肠脂肪酶、肠麦芽糖酶、肠肽酶及来自胰腺的胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶、胰麦芽糖酶。
b.脱氨基作用的主要场所是肝脏，肝脏细胞中含较多的转氨酶（如谷丙转氨酶，病变时大量释放到血液中）。氨在肝脏细胞中转化成尿素，尿素经肾脏形成尿液排出体外。
(4)三大营养物质代谢的关系
糖类供应充足时才可以大量转化成脂肪，但脂肪不能大量转化成糖类。
糖类分解生成的中间产物（如丙酮酸）通过转氨基作用可生成非必需氨基酸，而不能转化成必需氨基酸（原因是：糖类分解不能生成与必需氨基酸相对应的中间产物）；氨基酸可以通过脱氨基作用生成不含氮部分再生成糖类和脂肪。
糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，机体才能分解脂肪和蛋白质供能；糖类和脂肪的摄入量都不足时，体内蛋白质分解就会增加。
(5)糖类、脂质和蛋白质等营养物质的代谢与人体健康
①糖的代谢与人体的健康
a.正常情况下血糖含量为80～120mg/dL；空腹时血糖含量超过130mg/dL叫高血糖，高于160～180mg/dL的范围时出现糖尿。
血糖含量降到50～60mg/dL时出现低血糖时期症状：头昏、心慌、出冷汗、面色苍白、四肢无力（措施：吃一些含糖较多的食物或喝一杯浓糖水）。低于45mg/dL时出现低血糖晚期症状：惊厥和昏迷（脑组织得不到足够的能量供给，措施：静脉输入葡萄糖）
b.糖尿病症状：三多一少——“多食、多饮、多尿” “体重减轻”
糖尿病原因：胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足。
诊断：血糖高且有糖尿
防治：基因治疗、药物治疗、饮食习惯、加强锻炼
②脂肪代谢与人体健康：
a.肥胖的原因：摄入糖类、脂肪及蛋白质过多，遗传，内分泌失调等。
肥胖的治疗：控制饮食、加强锻炼。
　　b.脂肪肝的原因：肝脏功能不好或磷脂等的合成减少
③蛋白质代谢与人体健康：
人体每天必须摄入足够量的蛋白质（原因a.蛋白质在人体内不能储存且每天都要分解　b.构成蛋白质的八种必需氨基酸在人体内不能合成，只能来自食物）。
儿童少年、孕妇及大病初愈的人食物中应该含有更多的蛋白质，作为生长发育、组织更新的原料（同化作用大于异化作用）。
动物性食物蛋白质中含的氨基酸种类比较齐全等，有些植物性食物中的蛋白质缺少人体的某些必需氨基酸（如：玉米中蛋白质缺少色氨酸、赖氨酸，稻谷中的蛋白质缺少赖氨酸）。
7、细胞呼吸
（1）有氧呼吸与无氧呼吸
①有氧呼吸
概念：细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。
总反应式：

过程：水在第二阶段参与，氧气在第三阶段参与；二氧化碳在第二阶段形成，水在第三阶段形成；第一、二阶段产生能量少，第三阶段产生能量多。
场所：第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中。
能量：１mol葡萄糖彻底分解释放2870kJ能量，1161kJ储存在ATP中，其余以热能散失。
　②无氧呼吸
　概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
　　总反应式：

（酵母菌、植物细胞在无氧条件下的呼吸）

（高等动物和人体的骨骼肌细胞、马铃薯块茎、甜菜块根等细胞在无氧条件下的呼吸）
过程：第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，第二阶段丙酮酸生成酒精和二氧化碳，或乳酸。
　　 场所：细胞质基质
能量：１mol葡萄糖分解成乳酸释放196.65kJ能量，61.08kJ储存在ATP中，其余以热能散失。
（2）细胞呼吸的意义
　 为生命活动提供能量；为体内其他化合物的合成提供原料。

四、生物的生殖与发育
1、生物的生殖
（1）无性生殖：不经过生殖细胞的两两结合，由母体直接产生出新个体的生殖方式。
优点是：能够保持亲本的遗传性状。
无性生殖类型有：分裂生殖（变形虫、草履虫、细菌等）、出芽生殖（酵母菌、水螅等）、孢子生殖（青霉、曲霉、衣藻等）、营养生殖（马铃薯块茎、草莓的匍匐茎等）。
（2）有性生殖：由亲本产生有性生殖细胞（也叫配子），经过两性生殖细胞的结合，成为合子，再由合子发育成为新个体。特点是：后代具备双亲的遗传特性，具有更强的生活力和变异性，这对于生物的生存和进化具有重要意义。
2、生物的个体发育
(1)植物的个体发育（从受精卵发育成性成熟的个体）
① 种子的形成
种子包括胚、胚乳和种皮。受精卵经短暂休眠发育成胚，受精的极核不经休眠而发育成胚乳，珠被发育成种皮。
受精卵第一次分裂为基细胞（靠近珠孔）和顶细胞（远离珠孔）。顶细胞先发育成球状胚体，后发育成胚（包括子叶、胚芽、胚轴和胚根）。基细胞发育成胚柄，吸收并远送营养物质供球状胚体发育，还能产生一些激素类的物质促进胚体的发育。
大多数单子叶植物胚乳细胞继续发育，形成胚乳，如：小麦、玉米等；大多数双子叶植物胚乳中的营养被胚吸收，形成无胚乳种子，如：荠菜、大豆、花生、黄瓜等。
②种子的萌发
基本条件：适宜的温度、充足的水分、适宜的光照等。干种子是通过吸胀作用吸收水分，使呼吸作用旺盛，先生根后发芽，若此时缺氧则会造成烂根和芽，而温度则是酶所必需的基本条件，所需营养由胚（双子叶）和胚乳（单子叶）提供。
③植株的生长和发育
营养生长从种子萌发到植株形成花芽之前，生殖生长从形成花芽开始发育成成熟的植株。
(2)高等动物的个体发育（从受精卵到性成熟的个体）
①胚胎发育：指从受精卵发育成幼体的过程。
胚胎发育的过程：受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织分化→器官形成→幼体
羊膜出现及意义：爬行类、鸟类和哺乳类，在胚胎发育的早期，从胚胎四周的表面开始形成了围绕胚胎的胚膜。胚膜的内层称为羊膜，呈囊状，里面充满了羊水。羊膜和羊水保证了胚胎发育所需的水环境。还具有防震和保护的作用，增强了动物适应陆地环境的能力。
②胚后发育：
a直接发育：爬行类、鸟类、哺乳类、鱼类
b变态发育：青蛙、昆虫

五 遗传、变异和进化
1、遗传的物质基础
(1)DNA是主要的遗传物质
① 生物的遗传物质：在整个生物界中绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的。有DNA的生物（细胞结构的生物和DNA病毒），DNA就是遗传物质；只有少数病毒（如艾滋病毒、SARS病毒、禽流感病毒等）没有DNA，只有RNA，RNA才是遗传物质。
②证明DNA是遗传物质的实验设计思想：设法把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用。
(2)DNA分子的结构和复制
①DNA分子的结构
a.基本组成单位：脱氧核苷酸（由磷酸、脱氧核糖和碱基组成）。
b.脱氧核苷酸长链：由脱氧核苷酸按一定的顺序聚合而成
c.平面结构：
d.空间结构：规则的双螺旋结构。
e.结构特点：多样性、特异性和稳定性。
②DNA的复制
a.时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期
b .特点：边解旋边复制；半保留复制。
c.条件：模板（DNA分子的两条链）、原料（四种游离的脱氧核苷酸）、酶（解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶等），能量（ATP）
d.结果：通过复制产生了与模板DNA一样的DNA分子。
e.意义：通过复制将遗传信息传递给后代，保持了遗传信息的连续性。
(3)基因的结构及表达
①基因的概念：基因是具有遗传效应的DNA分子片段，基因在染色体上呈线性排列。
②基因的结构：基因中的碱基序列要可分为非编码区和编码区，非编码区（调控序列）中最重要的是RNA聚合酶结合位点。原核生物的编码区是连续的；真核生物的编码区是间隔的、不连续的，由外显子和内含子交替排列而成（非编码区和内含子叫非编码序列）。
③基因控制蛋白质合成的过程：
转录：以DNA的一条链为模板通过碱基互补配对原则形成信使RNA的过程。

翻译：在核糖体中以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质分子

2、基因工程简介
(1)基因工程的概念
标准概念：在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组细胞在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。
通俗概念：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，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)基因操作的工具
A．基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）。
①分布：主要在微生物中。
②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
③结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。
B．基因的针线——DNA连接酶。
①连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。
②结果：两个相同的黏性未端的连接。
C．基困的运输工具——运载体
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②具备的条件：a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存。b、 具有多个限制酶切点。
c、有某些标记基因。
③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
(3)基因操作的基本步骤
A．提取目的基因
目的基因概念：人们所需要的特定基因，如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、干扰素基因等。
提取途径：
①直接分离基因：从体细胞的DNA中直接分离基因。
常用方法：“鸟枪法”或“散弹射击法”——用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段载入运载体，通过运载体分别转入不同的受体细胞，使这些DNA片段大量扩增，找出含目的基因细胞，从中分离出目的基因。 优点：操作简便。 缺点：工作量大，具有一定的盲目性。
②人工合成基因：适用于获取真核细胞中的目的基因。

B．目的基因与运载体结合
用同一种限制酶分别切割目的基因和质粒DNA（运载体），使其产生相同的黏性末端，将切割下的目的基因与切割后的质粒混合，并加入适量的DNA连接酶，使之形成重组DNA分子（重组质粒）
C．将目的基因导入受体细胞
常用方法：可以将受体细胞为细菌的用氯化钙处理，增大细菌细胞壁的通透性，使重组质粒导入细菌细胞中。常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞
D．目的基因检测与表达
检测方法如：质粒中有抗菌素抗性基因的大肠杆菌细胞放入到相应的抗菌素中，如果正常生长，说明细胞中含有重组质粒。
表达：受体细胞表现出特定性状，说明目的基因完成了表达过程。如：抗虫棉基因导入棉细胞后，棉铃虫食用棉的叶片时被杀死；胰岛素基因导入大肠杆菌后能合成出胰岛素等。
(4)基因工程的成果和发展前景
A．基因工程与医药卫生
B．基因工程与农牧业、食品工业
C．基因工程与环境保护

3、遗传的基本规律
(1)基因的分离定律
①豌豆做材料的优点：（1）豌豆能够严格进行自花授粉，而且是闭花授粉，自然条件下能保持纯种。（2）品种之间具有易区分的性状。
②人工杂交试验过程：去雄（留下雌蕊）→套袋（防干扰）→人工传粉
③一对相对性状的遗传现象：具有一对相对性状的纯合亲本杂交，后代表现为一种表现型，F1代自交，F2代中出现性状分离，分离比为3：1。
④基因分离定律的实质：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，生物体在进行减数分裂时，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
(2)基因的自由组合定律
①两对等位基因控制的两对相对性状的遗传现象：具有两对相对性状的纯合子亲本杂交后，产生的F1自交，后代出现四种表现型，比例为9：3：3：1。四种表现型中各有一种纯合子，分别在子二代占1/16，共占4/16；双显性个体比例占9/16；双隐性个体比例占1/16；单杂合子占2/16×4=8/16；双杂合子占4/16；亲本类型比例各占9/16、1/16；重组类型比例各占3/16、3/16
②基因的自由组合定律的实质：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。在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。
③运用基因的自由组合定律的原理培育新品种的方法