初中生物-学霸笔记113页_教资_初高中2026教资_26上资料（持续更新）_初中科三_初中科目三资料合集①_初中生物

全国教师资格证考试用书 生物学科知识与教学能力 (初级中学) 学霸笔记 上岸熊教师资格考试研究院 编著 上岸熊®考情分析 1.题型介绍 题型 题量 每题分值 总分值 分支所占比重 单项选择题 25 2 50 33.3% 简答题 2 15 30 20% 材料分析题 2 20 40 26.7% 教学设计题 1 30 30 20% 总计 30 —— 150 100% 2.题型分布 从多次考试各题型的分布上来看，具体规律如下： (1)单项选择题：考查最多的章节为细胞生物学，其次为动物学与动物生理学、遗传学、生态学。 (2)简答题：考查最多的章节为植物学与植物生理学。 (3)材料分析题：主要涉及课程标准部分内容以及生物学教学策略的运用，其次为生物学基本教学技能的 考查。 (4)教学设计题：教学设计的方法和教案的书写是主要考查内容，需重点掌握。第一篇 生物学科知识 第一章 生物和生物圈 一、生物的特征 生物的特征：生物体具有严整的结构，细胞是生物体结构和功能的基本单位；生物体能进行新陈代谢； 生物体能生长；生物体具有应激性；生物体能生殖和发育；生物体具有遗传和变异的特性；生物体能在 一定程度上适应并影响环境。 二、生物与环境的关系【选择题备考】【23 上选择题】 关系 内容 生物对环境的适应是普遍存在的，每种生物的形态结构都与生活环境相适应。 如：沙漠中的仙人掌叶变成了刺，可减少水分的蒸腾，以适应干旱的生活环 生物对环境的适应 境；企鹅体内有很厚的脂肪，具有保温作用；动物的拟态和保护色等，都是对 生活环境的一种适应。 生物在适应环境的同时，也在影响着环境。如：植物的蒸腾作用，可以提高空 生物对环境的影响 气湿度，增加降雨量等；蚯蚓生活在土壤中，既能疏松土壤，又能增加土壤肥 力；又如：“大树底下好乘凉”“千里之堤，溃于蚁穴”等。 生物与环境之间的关系 生物既能适应环境，也能影响和改变环境；环境也能影响和改变生物。 三、生物圈是最大的生态系统 生态系统的组成与联系【选择题备考】 (一)概念 在一定的时间和空间范围内，生物群落与无机环境所形成的统一整体，叫做生态系统。 (二)组成 名称 内容 非生物部分 阳光、温度、水分、空气、土壤、湿度等。 生物部分 生产者(绿色植物)、消费者(动物)、分解者(细菌和真菌)。 第二章 生物体的层次结构 一、动物体的结构层次【选择题备考】【20 下选择题】 动物的结构层次：细胞→组织→器官→系统→人或动物体。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 二、植物体的结构层次 植物的结构层次：细胞→组织→器官→植物体。 三、植物体的组织【选择题备考】【23 上/24 上选择题】 名称 内容 保护组织 由表皮细胞构成，具有保护内部柔嫩部分的功能。 细胞壁薄，液泡较大，有储藏营养物质的功能；含有叶绿体的营养组织还能进行光合作用 营养组织 (例：番茄果肉)。 由具有分裂能力的细胞构成。其细胞的特点：细胞小，细胞壁薄，细胞核大，细胞质浓， 分生组织 具有很强的分裂能力，能够不断分裂产生新的细胞，再由这些细胞分化形成其他组织。 输导组织 导管和筛管，导管能够运输水和无机盐，筛管能够运输有机物。【21 下 /24 上选择题】 机械组织 对植物体起支撑和保护作用，木纤维增加茎的强度。 四、植物的营养器官————根、茎、叶【选择题备考】 器官是不同的组织按照一定的顺序联合起来，形成的具有一定功能的结构。植物器官分为营养器官(根、 茎、叶)和生殖器官(花、果实、种子)。 (一)根 根构成了植物体的地下部分，其最基本的作用是固着和支持植物体，并从环境中吸收水分和营养。根分为 定根和不定根；根据根的形态不同及生长特性，根系分为直根系和须根系。 (二)茎 茎是植物体地上部分联系根和叶的营养器官，茎的主要功能是输导作用和支持作用。 (三)叶片【23 上选择题】 叶片是制造有机物的营养器官，是植物进行光合作用的场所，其主要功能是光合作用、蒸腾作用，并且蒸 腾作用还能促进吸收作用。少数植物的叶具有繁殖功能。一片完整的叶由三部分组成，即叶片、叶柄、托 叶。第三章 生物圈中的绿色植物 第一节 生物圈中的绿色植物 一、藻类、苔藓和蕨类植物【选择题备考】【20 下/21 下选择题】 名称 结构 生活环境 常见植物 作用 衣藻(单细胞)、水 绵(多细胞)、鹿角 有 单 细 胞 的 也 有 多 细 胞大都生活在水中， 做鱼类饵料，可供 菜 、 马 尾 藻 、 石 藻类植物 的。没有根、茎、叶的分少数生活在陆地上 食 用 ， 可 供 药 用 莼、紫菜、海带、 化。 的阴湿处。 等。 裙 带 菜 、 石 花 菜 等。 一般具有茎和叶。茎中没 有导管，叶中没有叶脉， 大多生活在潮湿的葫芦藓、地钱、小监测空气污染程度 苔藓植物 根非常简单，称为假根。 陆地环境中。 墙藓等。 的指示植物。 所以植株一般都很矮小且 没有输导组织。 根、茎、叶中都有运输物 卷柏、贯众等可供 野生的蕨类植物生肾蕨、江南星蕨、 蕨类植物【24质的管道，具有专门的输 药用，满江红是一 活在森林和山野的卷柏、贯众、胎生 上选择题】 导组织。植株比苔藓植物 种优良的绿肥和饲 潮湿环境中。 狗脊、满江红等。 高大。 料。 【上岸熊提示：苔藓植物、蕨类植物靠孢子繁殖后代，不结种子。】 二、种子植物【选择题备考】 (一)双子叶植物种子的结构和功能(如：大豆、花生、油菜、南瓜等) 结构 功能 图示 种皮 保护种子的内部结构。 胚芽 将来发育成茎和叶。 胚轴 将来发育成连接根与茎的部位。 胚根 将来发育成根。 胚 有两片(肥厚)，贮存营养物质(主要是蛋白质和脂 子叶 肪)。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (二)单子叶植物种子的结构和功能(如：玉米、小麦、水稻、高粱等) 结构 功能 图示 果皮与种皮 保护种子的内部结构。 胚乳 贮存营养物质(主要是淀粉)。 胚芽 将来发育成茎和叶。 胚轴 将来发育成连接根与茎的部位。 胚 胚根 将来发育成根。 只有一片(不肥厚)，将胚乳的营养物 子叶 质转运给胚吸收利用。 第二节 被子植物的一生 一、传粉与受精 传粉的方式 自花传粉和异花传粉。异花传粉根据媒介的不同分为虫媒花和风媒花。 花粉成熟以后落在雌蕊柱头上，在柱头上黏液的作用下，花粉开始萌发，形成 花粉管，花粉管依次穿过柱头、花柱，到达子房的胚珠。在花粉管萌发的过程 中，花粉管中的生殖核进行有丝分裂并形成两粒精子，花粉管通过珠孔进入胚 传粉的过程 珠内部后，顶端破裂，释放出两粒精子，其中一粒与卵细胞结合，另一粒与中 央的两个极核融合，完成双受精过程。花粉管依次经过的结构是柱头、花柱、 子房、胚珠。 二、果实和种子的形成【选择题备考】 受精完成后，花瓣、雄蕊以及柱头和花柱都完成了“历史使命”，因而纷纷凋落。唯有子房继续发育， 最终成为果实。其中子房壁发育成果皮，子房里面的胚珠发育成种子；胚珠里面的受精卵发育成胚。【2 1 下选择题】 三、种子的萌发【高频】【选择题备考】【简答题备考】【21 下/23 上选择题】【23 上简答题】 名称 内容 自身条件 种子必须具备完整的、有生物活性的且度过休眠期的胚。 环境条件 一定的水分、充足的空气和适宜的温度。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 种子萌发的过程基本上包括种子吸水，贮存在组织内的物质水解并运输到生长部位合成细 胞组分，细胞分裂，胚根、胚芽突破和种皮等过程。 过程 胚根先突破种皮向下生长形成根，然后胚芽突破种皮，伸出土面形成茎和叶，逐渐长成幼 苗。在种子萌发的整个过程中，子叶和胚乳提供营养物质；胚根最终发育成根；胚芽发育 成芽，最终发育成茎和叶；胚轴发育成连接茎和根的部分。 【上岸熊提示：根的生长是由根尖部分来完成的，伸长区细胞不断地伸长，分生区细胞不断地增加新细胞。 成熟区：有大量根毛，吸收水分和无机盐。 伸长区：细胞长大，体积增大，使根长长。 分生区：细胞很小，排列紧密，细胞分裂，数目增多。 根冠：保护作用。】【23 上选择题】 第四章生物圈中的人 第一节 消化和吸收 一、消化系统的组成【选择题备考】【21 下选择题】 消化系统主要包括消化道和消化腺两大部分。消化系统的基本生理功能是摄取、转运、消化食物和吸收营养、排 出废物，这些生理过程的完成有利于整个胃肠道协调的生理活动。 名称 内容 消化道由口腔、咽、食道、胃、小肠(十二指肠、回肠、空肠)、大肠(盲肠、阑尾、结肠、 消化道 直肠等)和肛门等器官组成。消化道的管壁(除口腔和咽)由内向外通常分为四层：黏膜层、 黏膜下层、肌层和浆膜层。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 唾液腺：分泌唾液，唾液含有的唾液淀粉酶能够初步分解淀粉。 肝脏：分泌胆汁，胆汁不含消化酶，其作用是将脂肪乳化为脂肪微粒。胆汁储藏在 胆囊中，经导管流入十二指肠。 消化腺 胃腺：分泌胃液，胃液含有盐酸和蛋白酶，可初步消化蛋白质。 胰腺：分泌胰液，胰液含有消化糖类、蛋白质和脂肪的酶。胰液通过导管流入十二 指肠。 肠腺：分泌肠液，肠液含有消化糖类、蛋白质和脂肪的酶。 二、消化过程【选择题备考】【23 上选择题】 名称 内容 口腔通过牙齿咀嚼的方式消化食物，胃和小肠通过蠕动的方式消化食物。其特点 物理性消化 是食物的性质不发生变化，食物由大颗粒变成小颗粒。 在消化酶的作用下，将结构复杂、不溶于水的大分子有机物分解为结构简单、能 化学性消化 溶于水的小分子物质的过程，食物的性质发生变化。 第二节 人体的呼吸和物质运输 一、呼吸系统的组成和功能【选择题备考】 名称 内容 呼吸系统的组成 呼吸系统由呼吸道(鼻腔、咽、喉、气管、支气管)和肺组成。 呼吸道是气体进出肺的通道，有温暖、清洁、湿润空气的作用。肺是气体交换 呼吸系统的功能 的场所。 二、呼吸运动及其原理 类别 肋间肌和膈肌 胸廓 膈顶 肺 肺内气压 气体进出肺泡 气体变化 吸气 收缩 扩大 下降 扩张 下降 外界气体被吸入肺泡 含氧较多 呼气 舒张 缩小 回升 缩小 上升 肺泡内的气体被呼出体外 含二氧化碳较多 三、呼吸的全过程 外界气体→肺→肺部毛细血管→毛细血管组织细胞。 四、人体内物质的运输 (一)血液【选择题备考】【21 下选择题】 1.血液的组成：由血浆和血细胞(红细胞、白细胞和血小板)组成。第一篇 生物学科知识 (1)血浆 成分：水(约占 90%)、蛋白质(约占 7%)、葡萄糖、尿素、无机盐 CO₂等。 功能：运载血细胞、运输养料和废物。 (2)血细胞 红细胞 白细胞 血小板 颜色 红色 白色 白色 形状 呈两面凹的圆盘状 圆球状，比红细胞大 形状不规则 结构 成熟的红细胞无细胞核 有细胞核 无细胞核 数量 最多 最少 较少 功能 运输氧和一部分二氧化碳 吞噬病菌，防御疾病 促进止血，加速凝血 2.动脉血与静脉血的主要区别 (1)动脉血：含氧多、颜色鲜红的血，叫动脉血。 (2)静脉血：含氧少、颜色暗红的血，叫静脉血。 (二)血管【材料分析题备考】【21 下材料分析题】 类别 动脉 静脉 毛细血管 将血液从心脏送到身体将血液从全身各部分收回到心脏的血连通于最小动脉和最小 概念 各部分的血管。 管。 静脉之间的血管。 管壁极薄(仅由一层上 管壁厚、弹性大、管腔 管壁薄、弹性小、管腔较大。 皮细胞构成)；管腔最 管壁特点 较小。 小(只允许红细胞单行 (四肢静脉内具有静脉瓣) 通过)。 血流速度 快速 (喷泉式射出 )。 较慢 (缓慢流出 )。 血流速度最慢。 便于血液与组织细胞之 将血液从心脏输送至全 功能 将血液从全身各处送回心脏。 间 充 分地 进 行 物 质 交 身各处。 换。 图示同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱 全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (三)心脏 1.结构【选择题备考】【21 下选择题】 心脏位于胸腔的中央偏左下方，在两肺之间，大小与本人的拳头差不多。 主动脉 上腔静脉- 肺动脉 肺静脉 肺静脉 左心房 瓣膜 右心房 左心室 右心室 下腔静脉- 2.功能 心肌收缩和舒张，像“泵”一样，为血液循环提供动力，使得血液能够在全身血管里循环流动。 (四)血液循环 人体的血液循环有体循环和肺循环两条途径。 ·上、下腔静脉 肺静脉 各级静脉 二氧化碳 右心房 左心房 氧 等废物 肺部毛细 全身毛细 肺泡 组织细胞 血管网 血管网 氧、营养 二氧化碳 右心室 左心室 物质 肺 体 各级动脉 循 循 环 环 肺动脉 主动脉 ”表示血液循环中的动脉血 “----”表示血液循环中的静脉血 “ 1.体循环 体循环是血液由左心室进入主动脉，再流经全身的各级动脉、毛细血管网、各级静脉，最后汇集到上、 下腔静脉，流回右心房的过程。在体循环中，当血液流经身体各部分组织周围的毛细血管网时发生物质 交换：血液将氧和营养物质提供给组织细胞，同时将组织细胞代谢产生的二氧化碳等代谢废物运走。经 过体循环，血液由动脉血变为静脉血。 体循环基本过程：左心室→主动脉→各级动脉→毛细血管网→各级静脉→上、下腔静脉→右心房。 同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱第一篇 生物学科知识 2.肺循环 肺循环是血液从右心室进入肺动脉，流经肺部的毛细血管网，再由肺静脉流回左心房的过程。当血液流 经肺部毛细血管网时发生物质交换：肺泡内的氧进入血液，血液中的二氧化碳进入肺泡。经过肺循环， 血液由静脉血变为动脉血。 肺循环基本过程：右心室→肺动脉→肺部毛细血管网→肺静脉→左心房。 第三节 人体内废物的排出 一、人体代谢废物的排泄途径 名称 内容 排泄 人体将二氧化碳、尿素、多余的水分和无机盐等排出体外的过程。 排遗 把消化道内不能消化的食物残渣(粪便)排出体外的过程。 【上岸熊提示：排泄的途径：呼吸、排汗、排尿。】 二、尿的形成与排出 (一)泌尿系统的组成【选择题备考】 由肾脏、输尿管、膀胱和尿道组成。其中，肾脏是泌尿系统的主要器官，其功能是形成尿液。 肾单位的结构和功能：【简答题备考】 名称 功能 肾小球 滤过作用————形成原尿。 肾小囊 储存原尿。 肾小管 重吸收作用————形成尿液。 (二)尿液的形成过程 名称 功能 肾小球和肾小囊内壁 当血液流经肾小球时，除血细胞和大分子蛋白质外，血浆中的部分水、无机盐、 的滤过作用 葡萄糖和尿素等物质经肾小球滤过到肾小囊腔内形成原尿。 当原尿流经肾小管时，其中全部的葡萄糖、大部分水和部分无机盐等都被肾小管 肾小管和集合管的重 重吸收进入毛细血管中，剩下的废物(如：尿素、部分无机盐和水分等)由肾小管 吸收作用 流出，形成尿液。 (三)原尿、血液、血浆和尿液的成分对比【选择题备考】【23 上选择题】 1.原尿与血液相比，原尿中不含大分子蛋白质和血细胞。 2.原尿与血浆相比，原尿中没有大分子蛋白质。 3.尿液与原尿相比，尿液中没有葡萄糖。如果尿液中含有大分子蛋白质和血细胞，说明肾小球患有急 性炎症。如果尿液中含有葡萄糖，说明人体患有糖尿病或胰岛素分泌不足。 4.尿液与原尿、血浆相比，尿液中尿素和尿酸增加，且尿素代谢量较大，尿酸代谢量较少。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 第五章 生物圈中的其他生物 第一节 动物的主要类群 一、无脊椎动物【选择题备考】【20 下/23 上选择题】 类别 主要特征 举例 身体微小、结构简单，单细胞(动物界中最原始、最 原生动物 草履虫、疟原虫和变形虫等。 低等的动物)。 多细胞，体壁由两个胚层构成，身体呈辐射对称，水螅、海蜇、珊瑚、水母和海葵 腔肠动物 有口无肛门。 等。 身体背腹扁平，由许多体节构成，身体呈两侧对 无 扁形动物 猪肉绦虫、涡虫和血吸虫等。 脊 称。 椎 动 线形动物 身体细长，前端有口，后端有肛门，有假体腔。 蛲虫、蛔虫、钩虫等。 物 环节动物 身体由许多相似的环状体节构成，有真体腔。 沙蚕、蚯蚓和水蛭等。 河蚌、鱿鱼、蜗牛、乌贼、鲍鱼 软体动物 身体柔软，具有贝壳和外套膜。 和章鱼等。 体表具有外骨骼，身体分为头、胸、腹三部分，胸 节肢动物 蜜蜂、蜻蜓、蝇、蝗虫和蝴蝶 部有三对足，一般有两对翅的动物，叫做昆虫。(昆 等。 (昆虫纲) 虫在发育过程中有蜕皮现象 )。 【上岸熊注释： 1.无脊椎动物主要掌握节肢动物中的昆虫纲。昆虫纲是动物界中种类最多、数量最大、分布最广的陆生无 脊椎动物。2.常见的单细胞生物：草履虫、变形虫、衣藻、眼虫、酵母菌、细菌和蓝藻等。】 二、脊椎动物 各类脊椎动物的主要特征【选择题备考】【20 下选择题】 名称 特征 水生，体表具有鳞片，用鳃呼吸，用鳍游泳，卵生，体外受精，变温。其游泳动力来源于尾 鱼类 部与躯干部的摆动，胸鳍、腹鳍可以维持身体平衡；身体呈流线型，可减少运动阻力。如： 青鱼、海马和鲨鱼等。第一篇 生物学科知识 续表 名称 特征 幼体水生，用鳃呼吸，用鳍游泳，成体水、陆两栖，用肺呼吸和皮肤辅助呼吸，卵生，体外 两栖类 受精，变态发育，变温。如：青蛙、蟾蜍、大鲵(娃娃鱼)等。(两栖类是由水生向陆生过渡的 中间类型) 体表具有鳞片或甲，用肺呼吸，体内受精，卵生，变温。如：壁虎和扬子鳄等。(真正的陆生 爬行类 脊椎动物) 被覆羽毛，前肢变为翼，心脏四腔，用肺呼吸和气囊辅助呼吸(双重呼吸)，恒温，体内受 鸟类 精，卵生。如：麻雀、鸡和鸵鸟等。 体表被毛，牙齿分化，心脏四腔，用肺呼吸，恒温，大脑发达，胎生、哺乳。如：鲸、蝙 哺乳类 蝠、海豚等。(哺乳类是动物界中最高等的一个类群) 第二节 动物的运动和行为 一、动物的运动【选择题备考】【23 上选择题】 (一)动物的运动方式 行走、奔跑、跳跃、飞行、游泳、蠕动等。 (二)人体的运动系统 主要由骨、骨连结和骨骼肌组成。其生理功能：运动、支持和保护等作用。人体运动的形成是以“骨为杠杆， 关节为支点，骨骼肌收缩为动力”。 1.关节的基本结构和功能 关节头 表 面 覆 盖 着 光 滑 的 关 节 软 图示 关节面 骨，以减少两骨之间的摩擦 关节窝 和缓冲震荡。 关 节 由结缔组织包绕整个关节，内壁分泌滑 的 结 关节囊 液，内外还有许多韧带，使关节更加牢 构 固。 关节腔内具有滑液，可减少摩擦，增强 关节腔 关节的灵活性。 功 关节在运动中起支点作用。 能 2.骨骼肌的特性和协作关系【选择题备考】【23 上选择题】 名称 内容 骨骼肌的特性 骨骼肌具有收缩的特性，在运动中起动力作用。 骨骼肌在运动中的协作 屈肘时 肱二头肌收缩，肱三头肌舒张。 关系全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 伸肘时 肱二头肌舒张，肱三头肌收缩。 骨骼肌在运动中的协作 用手直臂提起重物时 肱二头肌和肱三头肌都同时收缩。 关系 两手自然下垂时 肱二头肌和肱三头肌都同时舒张。 【上岸熊提示：人体的任何一个动作，都是由多组肌群在神经系统的支配下，相互配合共同合成的。】 屈肘动作(左)和伸肘动作(右) 二、动物的行为 (一)从动物行为的获得途径上划分【高频】【选择题备考】【20 下/21 下/23 下选择题】 名称 内容 示例 生来就有的一种本能行为，是由遗传物质所决定蜘蛛结网、蜜蜂筑巢、动物捕食 先天性行为 的。 等。 后天学习行为 依赖于生活经验或学习而获得的行为，但它必须建牛耕地、小狗表演杂技、猴子打篮 【23 下选择题】立在先天性行为的基础上。 球等。 (二)从动物行为的功能上划分 取食行为、领域行为、攻击行为、防御行为、繁殖行为、节律行为和社会行为、通讯行为等。 【上岸熊提示：社会行为和通讯行为。社会行为是营群体生活的动物表现出的行为，其特征是群体内部的各个 成员往往具有明确的不同职能，彼此之间分工合作，组成一个大家庭，有的群体还形成等级。如在蜂群中，蜂 后是蜂巢中唯一能生殖的雌蜂，其功能就是产卵。常见的动物有蚂蚁、蜜蜂、狮子、大象、狒狒、猴子、狼、 鬣狗等。通讯行为是指动物通过声音、姿态、颜色、化学物质等方式进行信息传递的行为。】【23 上选择 题】 第三节 细菌、真菌和病毒 细菌、真菌和病毒的区别【选择题备考】【简答题备考】【20 下/24 上选择题】【20 下简答题】 名称 结构特点 营养方式 生殖方式 1.寄生，如：葡萄球菌和大肠杆菌等。 单细胞。由细胞壁、细胞膜、细胞质 细菌 分裂生殖 2.腐生，如：枯草杆菌和乳酸菌等。 和没有成形的细胞核构成。 3.自养，如：硫细菌和硝化细菌等。第一篇 生物学科知识 续表 名称 结构特点 营养方式 生殖方式 多数孢子 1.腐生，如：酵母菌、霉菌(青霉、曲霉、 少数单细胞，多数多细胞。由细胞 生殖、少 真菌 壁、细胞膜、细胞质和成形的细胞 根霉和毛霉)、蘑菇等。 数出芽生 核构成。 2.寄生，如：头癣、灰指甲等。 殖 病毒 由蛋白质组成的外壳和遗传物质(DN 寄生，(离开寄主就失去生命活动)如：流感 【24 A 或 RNA)构成的核心组成。无细胞 增殖 病毒、口蹄疫病毒、艾滋病病毒、烟草花叶 结构，不能独立生存，只能寄生在 上选 (复制) 病毒等。 其他生物的活细胞里才能生存。 择题】 【上岸熊注释：有些细菌在生长发育后期，个体缩小，细胞壁增厚，形成芽孢。芽孢对不良环境有较强的抵抗 能力。芽孢小而轻，可以随风飘散，落在适宜的环境中又能萌发为细菌。】 【上岸熊提示：病毒的蛋白质外壳称为衣壳，又称为壳体。衣壳可以保护病毒核酸，使之免遭环境中的核酸酶 和其他理化因素的破坏。】 第六章 传染病和免疫 一、传染病及其预防【选择题备考】 (一)传染病 由病原体(细菌、真菌、病毒、寄生虫)引起的，能在人与人之间或人与动物之间传播的疾病，叫做传染病。传 染病传染性最强的时间是在发病初期。 (二)传染病的主要特点 具有传染性和流行性。 (三)传染病流行的三个基本环节 名称 内容 传染源 能够散播病原体的人或动物。如：患有传染病的人或动物等。 指病原体离开传染源，到达健康人所经过的途径。如：空气、饮水、饮食、生物媒介等 传播途径 都属于传播途径。 易感人群 指对某种传染病缺乏免疫力，容易感染疾病的人群。如：儿童、老人等。 【上岸熊提示：在以上三个基本环节中，缺少任何一个环节，传染病就不会流行。】 (四)传染病预防措施 措施 内容 对病人要做到早发现、早报告、早诊断、早隔离、早治疗，阻止病原体的传播。 控制传染源 如：对病人进行隔离治疗；对患有传染病的动物进行焚烧或深埋处理等，这些举 措都属于控制传染源。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 措施 内容 切断传播途径 要搞好环境卫生(如：室内通风和消毒等)和个人卫生等。 不让易感者与病人接触并进行预防接种。如：为了保护易感人群，给儿童注射疫苗， 保护易感人群 这里注射的疫苗属于抗原，这种举措属于保护易感人群。 (五)免疫调节【23 下选择题】 1.免疫：识别“自己”，排除“非己”，以维持内环境的平衡和稳定。 2.抗原和抗体 名称 内容 抗原 引起机体产生特异性免疫反应的物质。 抗体 主要分布在血清中。 3.免疫系统的组成：免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质。 【上岸熊提示：(1)唯一能产生抗体的细胞是浆细胞；(2)缺乏 T 细胞会失去细胞免疫能力，体液免疫能 力也会受到影响。】 4.免疫失调 名称 内容 已产生免疫的机体，在再次受到相同抗原的刺激时所发生的组织损伤或功能紊 概念 乱。 过敏反应 特点 发生迅速，反应强烈，消退较快。 自身免疫病 风湿性心脏病、系统性红斑狼疮。 免疫缺陷病 艾滋病。 【上岸熊提示：艾滋病(HIV)传播方式有性接触传播、母婴传播、血液及血制品传播。】 第七章 分子与细胞 第一节 走进细胞 一、细胞的多样性 细胞多样性的表现和原因：细胞多样性表现在细胞的形状、大小、种类和结构等几个方面，其直接原因 是构成细胞的蛋白质结构不同，根本原因是 DNA 的多样性和基因的选择性表达。 按照细胞结构的复杂程度及进化顺序，所有细胞可分为两类：原核细胞和真核细胞。 (一)原核细胞 原核细胞内部结构较简单，其主要特点包括：1.遗传物质含量较少；2.没有由核膜包被的细胞核，但有 核区(又称拟核)，遗传物质 DNA 集中分布于核区；3.细胞器只有核糖体，没有以膜为基础的具有特定结 构第一篇 生物学科知识与功能的细胞器。原核生物一般都是单细胞生物，主要包括细菌、蓝细菌(蓝藻)等。 (二)真核细胞 真核细胞结构相对复杂，功能相对更加多样化。真核细胞具有真正的细胞核，细胞核由双层核膜包被，内有核 仁和核质，遗传物质 DNA 主要分布在核质；细胞器既有核糖体，又有许多由核膜包被或组成的细胞器，包括线 粒体、叶绿体、高尔基体、内质网等。 原核细胞与真核细胞的比较【选择题备考】【21 下选择题】 项目 原核细胞 真核细胞 代表生物 细菌、蓝细菌(蓝藻)。 原生生物、真菌、植物和动物。 细胞膜 细胞膜的化学组成和结构相似。 多数有细胞壁，主要成分是肽聚植物细胞有细胞壁，主要成分是纤维素和果胶；真菌 细胞壁 糖。 有细胞壁；动物细胞无细胞壁。 有线粒体、叶绿体、内质网，溶酶体等细胞器。哺乳 细胞质 只有核糖体 动物的成熟红细胞无细胞核和核糖体等众多的细胞 器，也不进行细胞分裂。 有核膜包被的真正的细胞核(由核膜、核仁和核质组 细胞核 拟核，无核膜，也没有染色体。 成)，有染色体。 遗传物质 DNA DNA DNA 分布 主要分布在拟核，质粒中也有。 主要在细胞核，也有少量分布在线粒体和叶绿体中。 细胞分裂方式 二分裂 有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。 常见的原核生物及易与之混淆的真核生物 常见的原核生物 易与之混淆的真核生物 细菌：细菌名中常常带有“杆”“球”“螺旋”或“弧” 字。 酵母菌、霉菌(如青霉菌、根霉、曲霉等)。 放线菌、链霉菌。 蓝藻、念珠藻、发菜、鱼腥藻。 衣藻、轮藻、黑藻、水绵等。 衣原体、支原体(无细胞壁)、立克次氏体。 原生动物：草履虫、变形虫、疟原虫等。 【上岸熊提示：原核细胞和真核细胞的比较：1.区分依据：有无以核膜为界限的、成形的细胞核。2.共有的细 胞器：核糖体。3.遗传物质：DNA。】 二、细胞的统一性 1.化学组成：组成元素基本一致，化合物种类相似。 2.结构：都具有细胞膜、细胞质和核糖体等结构。 3.增殖方式：都通过细胞分裂进行细胞的增殖。 4.遗传物质：都以 DNA 为遗传物质，且遗传密码子通用。 5.能源物质：都以 ATP 为细胞的直接能源物质。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 三、显微镜的操作技能及相关知识【选择题备考】 (一)使用步骤 1.步骤 取镜——安放——对光——安放玻片标本——调节焦距——低倍镜观察——高倍镜观察。 2.注意事项 (1)调节粗准焦螺旋使镜筒下降时，两眼要注视物镜与盖玻片之间的距离，到快接近时(距 离约为 0.5cm)停止下降。 (2)首先用低倍镜观察，找到要放大观察的物像，移到视野中央，然后换上高倍物镜。 (3)换上高倍物镜后，不能再转动粗准焦螺旋，而只能用细准焦螺旋来调节。 (4)观察颜色深的材料，视野应适当调亮，反之则应适当调暗；若视野中出现一半亮一半 暗，则可能是反光镜的调节角度不对。若观察花生切片标本材料一半清晰一半模糊不清， 则可能是花生切片厚薄不均造成的。 (5)判断异物的位置：①移动玻片；②更换目镜；③更换物镜。 (二)高倍镜与低倍镜的比较 高倍镜与低倍镜在观察时存在一些不同之处，如表所示。 镜头 物像大小 看到细胞数目 视野亮度 物镜与载玻片的距离 视野范围 高倍镜 大 少 暗 近 小 低倍镜 小 多 亮 远 大 【上岸熊注释： 1.显微镜的成像特点 显微镜所成的像是倒立的虚像，即上下左右均是颠倒的。细胞在显微镜下的物像偏右上方，实际在载玻片 上是偏左下方，要将其移至视野中央，应将载玻片向右上方移动，即同向移动原则，但研究细胞质环流 时，显微镜下观察到的方向与实际环流方向一致。 2.显微镜的放大倍数 (1)显微镜的放大倍数是指物体的长度或宽度的放大倍数，而不是面积或体积。 (2)总的放大倍数是目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积。 (3)物镜越长，放大倍数越大；目镜越长，放大倍数越小。】 四、动植物细胞临时装片 (一)制作洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片【23 上选择题】 步骤 具体内容 擦 用洁净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净(以免有灰尘颗粒与所观察的细胞相混)。 把载玻片放在实验台上，用滴管在载玻片的中央滴一滴清水(目的是保持材料新 滴 鲜，防止干缩，维持细胞的正常形态，并利于实验材料的展平)。 撕 用镊子从洋葱鳞片叶内侧撕取一小块透明薄膜————内表皮。第一篇 生物学科知识 步骤 具体内容 把撕下的内表皮浸入载玻片上的水滴中，用镊子将其展平(内表皮是否展平很重要，如果出 展 现重叠现象，会影响观察效果)。 用镊子夹起盖玻片，使它的一边先接触玻璃片上的水滴(盖玻片与载玻片大约呈 45 度角)， 盖 然后缓缓放下，盖在要观察的洋葱表皮上，避免盖玻片下出现气泡。 把一滴碘液滴在盖玻片一侧，然后用吸水纸从盖玻片另一侧吸引，使碘液浸润标本的全 染 部。 (二)制作人口腔上皮细胞临时装片【选择题备考】【23 上选择题】 步骤 具体内容 擦 用洁净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净(防止上面的灰尘影响观察效果)。 滴 在载玻片中央滴一滴生理盐水 (目的是维持细胞形态)。 用消毒牙签在自己已漱净的口腔内侧壁上轻刮几下(漱口的目的是清除口腔内的食物残渣 刮 )。 把牙签附有碎屑的一端放在载玻片上的生理盐水中，轻涂几下 (涂抹的目的是分散细胞， 涂 防止重叠)。 用镊子夹起盖玻片，使它的一边先接触载玻片上的水滴(盖玻片与载玻片大约呈 45 度角)， 盖 然后缓缓放下，盖在水滴上，避免出现气泡。 把几滴碘液滴在盖玻片一侧，然后用吸水纸从盖玻片另一侧吸引，使碘液浸润标本的全 染 部。 第二节 细胞的分子组成 一、组成细胞的元素与化合物 (一)组成细胞的元素【选择题备考】 1.元素的分类 按照在细胞中的含量不同，可将细胞中的元素分为大量元素和微量元素；按照作用的不同，可将细胞中的 元素分为最基本元素、基本元素和主要元素。 分类 判断依据 包含元素 大量元素 占生物体总重量万分之一以上的元素。 C、H、O、N、P、K、 Ca、 Mg 微量元素 生命活动必需，但含量很少的元素。 Fe、 Mn、B、 Zn、 Mo、 Cu 主要元素 共占细胞总量的 97%以上。 C、H、O、N、P、S 无论干重还是鲜重，C、H、O、N 都是含量最多的四 基本元素 C、H、O、N 种元素。 最基本元素 构成有机物的基本框架。 C 【上岸熊提示：大量元素和微量元素混合考察。】 2.存在形式 大多以化合物的形式存在。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (二)组成细胞的化合物 名称 内容 种类 含量(质量分数) 二、细胞中的无机物 (一)水【20 下选择题】 水是构成细胞的重要无机物。生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为 60%~95%，水母的含水 量达到 97%。生物体在不同的生长发育期，含水量也不同。例如，幼儿身体的含水量远远高于成年人身体的 含水量，植物幼嫩部分比成熟部分含水量更多。 存在形式 含量 特点 生理作用 结合水 4.5% 与细胞内的其他物质结合在一起。 是细胞结构的重要组成成分。 1.是细胞内的良好溶剂；2.运输营养物质和代 以游离的形式存在；易蒸发；新陈 自由水 95.5% 谢废物；3.参与许多生物化学反应；4.为细胞 代谢越旺盛，所占比例越高。 提供液体环境。 (二)无机盐 名称 内容 无机盐的含量 无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的 1%~1.5%。 细 胞 中 大 多 数 无 机 盐 以 离 子 的 形 式 存 在 。 含 量 较 多 的 阳 离 子 有 1 无机盐在细胞中的 、 、 、 、Fe²⁺ 、Fe³⁺ 等。阴离子有 Cl⁻ 、SO₄²⁻ 、PO₄⁻ 、HCO 存在形式 ₃⁻ ⁶ 等。 ⁺ ⁺ ⁺² ⁺² 1.与蛋白质等物质结合形成复杂的化合物。如， 是构成叶绿素的成分，Fe²⁺ 是构成血红蛋白的成分，I⁻ 是构成甲状腺激素的成分。 ⁺² 2.参与细胞的各种生命活动。例如，( 浓度过低则肌肉抽搐，过高则肌肉乏力。 无机盐的作用 3.维持生物体内的平衡。例如，Na⁺ 、Cl⁻ 对细胞外液渗透压起重要作用，K⁺ 则 ⁺² 对细胞内液渗透压起决定作用，人血浆中的 、 等对血浆 pH 的稳定起 到重要作用。 ₃ ⁻ ₄ ⁻² ,第一篇 生物学科知识 【上岸熊提示：1.自由水与结合水的比值越大，则新陈代谢越旺盛。2.以离子形式存在，是大多数无机盐 的存在形式，并不是全部。】 三、细胞中的有机物【选择题备考】【21 下选择题】 (一)蛋白质 1.蛋白质的元素组成 组成蛋白质的元素除 C、H、O、N 外，大多数蛋白质还含有 S 元素。 2.蛋白质的基本单位 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，在生物体中组成蛋白质的氨基酸有 21 种，其结构通式为： 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。氨基酸的种类由 R 基决定。 3.氨基酸分子的结合方式 蛋白质是由许多氨基酸分子互相连接而成的。氨基酸分子相结合的方式为脱水缩合，即一个氨基酸分子的 羧基(-COOH)与另一个氨基酸分子的氨基(-NH₂ )相连接，同时失去一分子水的化学反应，连接两个氨基酸 分子的化学键叫肽键(-NH-CO-)。脱水缩合过程如图所示： 由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物，叫做二肽。由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化 合物，叫做多肽。多肽通常呈链状结构，叫做肽链。肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分 子。 4.氨基酸缩合形成多肽过程中的有关计算 (1)“规律法”：计算多肽形成时的肽键数与脱去水分子数。 ①形成肽链时：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数 m-肽链数 n； 肽链数目 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 n 条 m 个 m - n m - n 至少 n 个 至少 n 个 ②形成环肽时：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数 m。 (2)“公式法”：计算蛋白质相对分子量。 ①无二硫键：蛋白质相对分子质量=氨基酸数目 x 氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) ②有二硫键(——S——S—)时：蛋白质相对分子质量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分 子数×18 -二硫键数目×2。 5.蛋白质结构和功能的多样性 (1)蛋白质结构的多样性 蛋白质结构的多样性的原因主要有：组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同以及构成 蛋白质的多肽链的数目、盘曲折叠的方式及形成的空间结构不同。 (2)蛋白质功能的多样性 蛋白质是生命活动的主要承担者，其结构的多样性决定了功能的多样性。 6.蛋白质的部分功能及举例 举例 功能 催化 生物体内各种化学反应多是在酶的催化下进行的。 运输 血红蛋白运输氧气，脂蛋白随血液将脂质从肝运输到身体其他部位。 有机体结构 许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。 防御 抗体具有免疫功能，凝血蛋白能保护受伤的血管。 调控 调节、控制细胞的生长、分化、遗传信息的表达。 7.蛋白质的鉴定 蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，双缩脲试剂的配制：0.1g/mL 的 NaOH 溶液(3mL)和 0.01g /mL 的 CuSO₄溶液(1 ~ 2 滴)。其使用方法是分开使用, 先加 NaOH 溶液, 再加 CuSO₄溶液。 (二)核酸 1.核酸的元素组成 核酸由 C、H、O、N、P 共 5 种元素构成。 2.核酸的基本单位 组成核酸的基本单位是核苷酸(由 1 分子磷酸+1 分子五碳糖+1 分子含氮碱基组成)，核苷酸分为两种，脱 氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。脱氧核糖核苷酸的五碳糖是脱氧核糖，含氮碱基是 A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧 啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)，共有 4 种脱氧核糖核苷酸。核糖核苷酸的五碳糖是核糖，含氮碱基是 A、U(尿嘧啶)、G、C, 共有 4 种核糖核苷酸。 3.核酸的种类 核酸主要有脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两种 种类 英文缩写 基本组成单位 存在场所 脱 氧 核 糖 核 苷 主要在细胞核中(在叶绿体和线粒体中有少量 脱氧核糖核酸 DNA 酸(4 种) 存在) 核糖核酸 RNA 核糖核苷酸(4 种) 主要在细胞质中第一篇 生物学科知识 (1)脱氧核糖核酸(DNA) 名称 内容 DNA 的空间结构——— ①提出者：沃森和克里克；②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架； 双螺旋结构 内侧：按碱基互补配对原则进行配对。 DNA 的结构特性 多样性、特异性和稳定性。 DNA 的功能 DNA 是主要的遗传物质。 (2)核糖核酸(RNA) RNA 的种类: 信使 RNA、转运 RNA、核糖体 RNA。 4.核酸的功能 核酸是细胞内携带遗传信息的物质，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的作用。 原核、真核生物的遗传物质都是 DNA，病毒的遗传物质是 DNA 或 RNA。核酸的主要功能是储存遗传信息，控 制蛋白质的合成。 5. DNA 碱基的计算 (1) A=T、G=C。 (2)任意两个非互补的碱基数量之和相等，且等于全部碱基数的一半。 (3)两条互补单链中的 的值互为倒数。 + (4)互补配对的碱基之和在两条单链中所占的比例与整个 DNA 分子中所占的比例相同。 + (三)糖类 1.糖类的元素组成及功能 名称 内容 糖类由 C、H、O 这 3 种元素组成，其分子通式为(Cn(H₂O)m, 分为单糖、二糖和多 糖类的元素组成 糖等。 (1)单糖是不能水解的糖类，常见的单糖有葡萄糖、果糖等； (2)二糖由两分子单糖脱水缩合而成，必须水解成单糖才能被细胞吸收，常见二糖 糖类的分类 为蔗糖、乳糖、麦芽糖； (3)多糖是生物体内绝大多数糖类的存在形式，淀粉是最常见的多糖。 糖类是细胞生命活动所需的主要能源物质，参与细胞识别、细胞间物质运输和免疫 糖类的功能 功能的调节等生命活动。 2.生物组织中糖类的检测方法【选择题备考】【23 上选择题】 生物组织中糖类的检测方法主要有两种：用碘液检测淀粉(淀粉遇碘变蓝)；用斐林试剂检测还原糖(生 成砖红色沉淀)。 化合物 检测试剂 方法步骤与结果 淀粉 碘液 淀粉遇碘变蓝全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 化合物 检测试剂 方法步骤与结果 斐林试剂 制备组织样液——鉴定样液——砖红色沉淀 甲液: 0.1g/mL NaOH 溶液; 还原糖 (样液+斐林试剂，斐林试剂现配现用，50 ~ 6 乙液: 0.05g/mL CuSO₄溶液; 0℃水浴加热)。 甲乙两液等量混匀后立即使用。 【上岸熊注释：还原糖是指具有还原性的糖类。在糖类中，分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游 离醛基的二糖都具有还原性。还原性糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等。】 (四)脂质 1.脂质的元素组成及分类 脂质主要由 C、H、O 组成(脂肪氢原子比例及 C/H 比例高于糖类，1g 糖原氧化分解释放出约 17kJ 的能 量，而 1g 脂肪可以放出约 39kJ 的能量)，有些还含 N、P(如磷脂)。 2.脂质的种类及其生理功能 种类 生理功能 脂肪 (1)细胞内良好的储能物质；(2)保温、缓冲和减压作用。 磷脂 构成细胞膜和细胞器膜的重要成分。 胆固醇 (1)构成动物细胞膜的重要成分；(2)参与血液中脂质的运输。 固醇 性激素 促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成，激发并维持第二性征。 维生素 D 促进肠道对钙和磷的吸收。 【上岸熊提示：维生素根据其溶解性分为水溶性和脂溶性两大类。脂溶性维生素包括维生素 A、D、E 等。水溶性维生素包括 B 族维生素和维生素 C 等。】【20 下选择题】 3.脂肪的鉴定 脂肪+苏丹Ⅲ染液(苏丹Ⅳ染液)→橘黄色(红色)。 实验材料为花生子叶时，需要用高倍显微镜观察实验现象；实验材料为组织液时，则不需要显微镜。 【上岸熊提示：(1)质量相同的糖类和脂肪氧化分解时，脂肪的耗氧量多，产能也多。(2)糖类元素组成 与脂肪相同，但与脂质不同。(3)脂质不等于脂肪，脂肪是脂质的一个分类；胆固醇不等于固醇，胆固醇 是固醇的一个分类。】 第三节 细胞的结构与功能 一、细胞壁 细胞壁是细胞的最外层，在细胞膜的外面。细胞壁的厚薄常因组织、功能不同而不同。植物、真菌、藻 类和原核生物(除了支原体、L 形细菌和缺壁细菌)都具有细胞壁，而动物细胞不具有细胞壁。细胞壁本 身结构疏松，外界物质可通过细胞壁进入细胞中，细胞壁具有全透性。植物细胞壁的主要成分是纤维 素、果胶，细菌细胞壁主要成分则是肽聚糖。细胞壁的主要功能就是保护和支持细胞。第一篇 生物学科知识 二、细胞膜【选择题备考】 (一)细胞膜的组成 细胞膜又称细胞质膜，是细胞表面的一层薄膜。磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架，细胞膜的主 要成分是蛋白质和脂质，含有少量糖类。其中部分脂质和糖类结合形成糖脂，部分蛋白质和糖类结合 形成糖蛋白(糖蛋白在细胞膜外侧，具有识别功能)，在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，膜上的蛋 白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 (二)细胞膜的结构特点 流动性。 (三)细胞膜的功能 功能 内容 无论是真核细胞还是原核细胞，都必定有一个由一定膜结构形成的界膜，否 则就不会有细胞存在。细胞膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，可 将细胞与外界环境分隔开 以使各种生物大分子集中到一个相对稳定的微环境中，这样有利于细胞的物 质和能量代谢，也有利于细胞的生长发育。细胞膜保障了细胞内部环境的相 对稳定。 细胞膜具有选择透过性：细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不 需要或者对细胞有害的物质不容易进入细胞。当然，细胞膜的控制作用是相 控制物质进出细胞 对的，环境中一些对细胞有害的物质也有可能进入；有些病毒、病菌也能侵 入细胞，使生物体患病。 在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的 进行细胞间的信息交流 协调，才能使生物体健康地生存。这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量 的交换，也有赖于信息的交流。 三、细胞质与细胞器【24 上选择题】 (一)细胞质基质 细胞质基质主要由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶组成。细胞质基质的主要功能是 为代谢提供场所、物质和一定的环境条件，它会影响细胞的形状、分裂、运动及物质运输等。 (二)细胞器【选择题备考】 细胞在生命活动中发生着物质和能量的复杂变化。细胞内部就像一个繁忙的工厂，在细胞质中有许多忙全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 碌不停的“车间”，这些“车间”具有一定的结构，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶 酶体等，它们统称为细胞器。各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。 名称 功能 内膜向内突起形成“嵴”，细胞有氧呼吸的主要场所(第二、三阶段)，含少量 D 线粒体(双层膜) NA，是细胞的“动力车间”。 只存在于植物绿色部分的细胞中，是光合作用的场所，含有叶绿素和类胡萝卜 素，含少量的 DNA 和 RNA，类囊体薄膜上有光合色素和进行光反应所需的酶， 叶绿体(双层膜) 叶绿体基质中含有与暗反应有关的酶，是植物细胞的“养料制造车间”和“能 量转换站”。 内质网(单层膜) 参与蛋白质合成和加工，是脂质的合成“车间”、蛋白质运输的通道。 有囊泡，蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”和“发送站”，动物细胞中 高尔基体(单层膜) 与分泌物的形成有关，植物细胞中与有丝分裂、细胞壁的形成有关。囊泡可转 运至细胞膜或内质网上。 泡状结构，成熟的植物细胞有大液泡。其功能是贮藏营养、色素等，保持细胞 液泡(单层膜) 形态，调节渗透吸水。 核糖体(无膜结构) 由蛋白质和 rRNA 组成，合成蛋白质的场所。 由垂直的两个中心粒构成，分布在动物细胞和低等植物细胞中，与动物细胞有 中心体(无膜结构) 丝分裂有关。 囊状结构，存在于真核细胞中，内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞 溶酶体(单层膜) 器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。 【上岸熊提示：1.高等植物细胞中有；叶绿体、液泡。2.含有色素的细胞器：叶绿体、液泡。】第一篇 生物学科知识 【上岸熊注释】 比较项目 线粒体 叶绿体 形态 短棒状、哑铃形等。 椭球形、球形。 结构 分布 动、植物细胞 绿色植物细胞 生物膜 内膜向内腔折叠成嵴 由类囊体堆叠成基粒 酶 与有氧呼吸有关，分布在基质中和内膜上。 与光合作用有关，分布在基粒上和基质中。 四、细胞核【选择题备考】【21 下选择题】 (一)结构 (二)功能 1.是遗传物质储存和复制的主要场所，是遗传信息库。 2.是细胞代谢和遗传的控制中心。 【上岸熊注释：(1)mRNA、蛋白质进出核膜经过核孔，穿过 0 层膜、0 层磷脂分子。(2)遗传信息的主要 载体是 DNA，遗传物质(DNA)的主要载体是染色体。】 【上岸熊提示：(1)核膜、核孔均对进出的物质具有选择性；(2)细胞代谢的中心为细胞质基质。】 五、生物膜系统 (一)细胞的生物膜系统 在细胞中，许多细胞器都有膜，如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等，这些细胞器膜和细 胞膜、核膜等结构共同构成细胞的生物膜系统。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (二)生物膜的成分 生物膜的主要成分是磷脂(还包括少量的胆固醇)和蛋白质，还有少量的糖类。脂质中最丰富的是磷脂。膜 功能的复杂程度取决于蛋白质的种类和数量。 (三)生物膜的结构模型——流动镶嵌模型 1.磷脂双分子层构成膜的基本骨架。 2.蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双 分子层。 3.细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成糖蛋白，也可以和脂质结合形成糖脂。 4.糖蛋白具有识别、保护和润滑作用。 【上岸熊提示：1.“与分泌蛋白的合成、分泌相关的细胞结构”：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、 囊泡和细胞膜；2.“与分泌蛋白的合成、分泌相关的细胞器”：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(不包 括细胞膜和囊泡)。】 第四节 细胞的代谢 一、物质进出细胞的方式 (一)物质跨膜转运的实例 1.渗透作用 名称 内容 渗透作用指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液 渗透作用 扩散的现象。 渗透作用发生的条件 (1)具有一层半透膜；(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。 2.动物细胞的吸水和失水 动物细胞的细胞膜相当于半透膜，两侧具有浓度差，构成渗透系统，故可发生渗透作用，但不能发生质 壁分离。具体有以下三种情况： (1)当外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀； (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。第一篇 生物学科知识 3.植物细胞的吸水与失水【选择题备考】 名称 内容 成熟植物细胞具有原生质层，由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构 植物细胞发生质壁分离的 成，相当于一层半透膜；同时植物细胞的细胞壁具有全透性；原生质层的伸 原因 缩性>细胞壁的伸缩性。 (1)当外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，此时细胞壁和原生质层都 会出现一定程度的皱缩，但是由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，持续失 植物细胞吸水与失水具体 水将逐渐发生质壁分离。 情况 (2)当外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，持续吸水将逐渐发生质壁 分离复原。 (3)当外界溶液浓度=细胞液浓度时，水分进出平衡。 (二)物质进出细胞的方式 1.小分子物质和离子跨膜运输的方式【选择题备考】【21 下/23 下选择题】 物质进出细胞，既有顺浓度梯度的扩散(包括自由扩散和协助扩散，统称为被动运输)；也有逆浓度梯度的 运输，称为主动运输。 被动运输 项目 主动运输 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 载体 ✗ ✔ ✔ 能量 ✗ ✔ 图例 细胞膜内外物质的浓度差；膜 膜载体种类和数量；能量(温 影响因素 细胞膜内外物质的浓度差。 载体种类和数量。 度、氧浓度)。 O₂、CO₂、H₂O、甘油、乙 小肠细胞吸收葡萄糖、氨基 举例 红细胞吸收葡萄糖。 醇、脂肪酸等。 酸、无机盐等。 主动选择性吸收生命活动所需 意义 被动吸收或排出物质。 物质，排出代谢废物和对细胞 有害的物质。 2.大分子和颗粒性物质运输的方式【选择题备考】【23 上选择题】 大分子和颗粒性物质通过胞吞作用进入细胞，通过胞吐作用向外排出，这体现了生物膜的流动性。胞吞和 胞吐通过囊泡包裹物质进出细胞，均需要能量。胞吞和胞吐不是跨膜运输，它们是根据膜的流动性原全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 理，形成小囊泡而出入细胞，因此物质并未穿过磷脂分子。 胞吞 胞吐 运输方式 胞外→胞内 胞内→胞外 特点 不需要载体、需要能量。 举例 变形虫吞食食物颗粒、白细胞吞噬病菌。 胰岛 B 细胞分泌胰岛素。 影响因素 细胞膜流动性、能量等。 【上岸熊提示：(1)葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞和小肠绒毛上皮细胞的方式分别是协助扩散和主动运 输；(2)小分子物质和离子的运输方式是被动运输和主动运输；(3)大分子和颗粒性物质的运输方式是胞 吞和胞吐。草履虫的食物泡是进行胞吞作用产生的，进入细胞后将与初级溶酶体融合形成次级溶酶 体。】 二、酶与 ATP (一)酶【简答题备考】【21 下简答题】 1.酶的概念及特性 酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的有机物 (大多数为蛋白质，少数是 RNA)，又称 为生物催化剂。少数 RNA 也具有生物催化作用，它们被称为“核酶”。酶具有高效性、专一性、作用条 件温和等特点。 2.影响酶促反应速率的因素 名称 内容 在最适 pH 下，酶的活性最高，pH 偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。pH pH 过高或过低，酶活性丧失。 在最适温度下，酶的活性最高，温度偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。 温度 温度过低，酶活性降低；温度过高，酶活性丧失。 酶的本质是蛋白质，根据酶的化学组成不同，可分为单纯酶和结合酶两类。 结合酶由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，前者称为酶蛋白，后者称为辅助 辅助因子 因子，由酶蛋白与辅助因子组成的酶称为全酶，只有全酶才有催化作用。酶 蛋白部分决定底物的专一性，辅助因子决定反应性质的专一性，它在反应中 通常作为电子、原子或基团的载体。 有些酶可以利用特定的金属离子调节自身的活性，如 DNA 聚合酶，当镁离子 激活剂和抑制剂 存在时才能发挥催化活性，锰离子可以抑制其活性。 当两者的浓度比最合适时，反应速率最快。另外，酶促反应速率还受酶的浓 酶与底物浓度的比例 度、底物浓度、产物浓度的影响。 3.酶的作用机理 酶本身并没有参与反应，其作用机理是降低化学反应的活化能而并没有改变反应的平衡点。反应前后，酶既没有增加也没有减少。第一篇 生物学科知识 二 ( )ATP 1. ATP 的结构及功能 名称 内容 ATP 的中文名称是腺嘌呤核苷三磷酸(三磷酸腺苷)，组成元素：C、H、 O、N、P；其构成是腺嘌呤——核糖——磷酸基团~磷酸基团~磷酸基 ATP 的结构 团；简式为 A——P~P~P(“A”代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；“~” 代表高能磷酸键，远离“A”的高能磷酸键容易断裂，释放大量能量)。 ATP 的功能 ATP 是生命活动的直接能源物质。 ATP 分子中具有高能磷酸键 高能磷酸键水解时释放的能量多达 30.54kJ/mol。 2. ATP 与 ADP 的相互转化 ATP 与 ADP 的转化反应式如下： ATP⇌ 酶→ADP+ Pi+能量 向右：表示 ATP 水解，所释放的能量用于各种生命活动。 向左：表示 ATP 合成，所需的能量来源于生物化学反应释放的能量。(在人和动物体内，ATP 来自细胞呼 吸；在绿色植物体内，ATP 来自细胞呼吸和光合作用) ATP 能作为直接能源物质的原因是细胞中 ATP 与 ADP 循环转变，且十分迅速。 【上岸熊提示：产生 ATP 的场所：细胞质基质、线粒体、叶绿体。】 三、细胞呼吸【高频】【选择题备考】【21 下/23 下选择题】【23 下简答题】 (一)有氧呼吸 名称 内容 有氧呼吸是指活细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，把某些有机物彻底氧化分 有氧呼吸 解，生成二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 1.第一阶段：糖酵解 在细胞质基质中，一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸，同时脱下 4 个[H](活化氢)； 在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，产生少量的 ATP，这一阶段不需要氧的参 与。 C₆ H₁₂O₆ (葡萄糖)——酶→2C₃H₄O₃(丙酮酸)+4[H]+2ATP+热能 2.第二阶段：三羧酸循环 丙酮酸进入线粒体的基质中，两个丙酮酸分子和 6 个水分子中的氢全部脱下，共脱下 20 个[H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此过程中释放少量的能量，产生少量 AT 有氧呼吸的过 P。这一阶段也不需要氧的参与，是在线粒体基质中进行的。 程 醇 热能 3.第三阶段：氧化磷酸化 2₃ ₄ ₃ + 6₂ →6 ₂ + 20[ ] + 2 + 在线粒体的内膜上，前两个阶段脱下的共 24 个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产 生的 6 个 O₂结合成水；在此过程中释放大量的能量，产生大量的 ATP，这一阶段需 要氧的参与。 醇 热能 有氧呼吸中的 在细胞内，1mol 的葡萄糖彻底氧化分解，产生 2870kJ 能量，其中 1161kJ 左右(40.4 24[ ] + 6₂ →12₂ + 34 + 能量转换 5%)的能量储存在 ATP 中，其余的能量(59.55%)则以热能的形式散失了。 酶 大量能量 同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有以下的特点：有氧呼吸是在温和的条 总反应式 ₆ ₁ ₂ ₆ + 6₂ + 6₂ [ }6 ₂ + 12₂ + 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。 【上岸熊提示：1.有氧呼吸三个阶段发生的场所依次是细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜。2.水作为 反应物、生成物的阶段依次为第二阶段、第三阶段。3.利用氧气的阶段第三阶段。4.二氧化碳产生的阶段 第二阶段。5.产生大量能量的阶段第三阶段。】 (二)无氧呼吸【选择题备考】【21 下/23 上/24 上选择题】 名称 内容 无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分 无氧呼吸 解成乙醇和二氧化碳或分解成乳酸，同时释放少量能量的过程。 1.第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。 2.第二阶段的反应场所仍然为细胞质基质，不同的生物的细胞中会发生不 同的反应，反应式如下： 无氧呼吸的过程 �丙� 稀 Ⅲ (高等植物、酵母菌等) 2₃ ₄ ₃ ( + 4 ₂ ₅ ( ( ( + 2 ₂ 2C₃H₄O₃(丙酮酸)+4[H]—酶→2C₃H₆ O₃(乳酸) (动物和人、乳酸菌等)第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 C₆ H₁₂O₆ —酶→2C₂H₅ OH((酒精)+2CO₂+少量能量 总反应式 (乳酸)+少量能量 △ 6 1mol 1葡2 萄6→糖2 3在 6分 3解成乳酸以后，只释放出 196.65kJ 的能量，其中只有 61.0 无氧呼吸中的能量转换 8kJ 的能量储存在 ATP 中，近 69%的能量都以热能的形式散失了。无氧呼吸 只有第一阶段释放能量。 【上岸熊提示：重点掌握乳酸式无氧呼吸的三个特殊实例：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚。】 (三)有氧呼吸和无氧呼吸过程的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 条件 需 O₂、酶 不需 O₂、需酶 产物 H₂O、CO₂ 酒精、CO₂或乳酸 不同点 能量 大量 少量 有机物质彻底分解，能量完全释 有机物质没有完全分解，能量没有完全释 特点 放。 放。 联系 葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同。 相同点 实质 分解有机物，释放能量，合成 ATP。 意义 为生物体的各项生命活动提供能量。 (四)影响细胞呼吸的因素【选择题备考】【20 下选择题】 名称 内容 内因 遗传因素 (决定酶的种类和数量) 环境因素：1.温度；2. O₂浓度(在 O₂浓度为零时会进行无氧呼吸；浓度为 10%以下，既 外因 进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为 10%以上，只进行有氧呼吸)；3. CO₂(对细胞呼吸 有抑制作用)；4.水(自由水含量较高时，细胞呼吸旺盛)。 四、光合作用【选择题备考】【21 下/23 上/23 下/24 上选择题】 (一)光合作用的过程 1.光合作用的概念 光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，并且释放出氧气 的过程。 【上岸熊提示：普利斯特利的实验证明了植物能更新污浊空气，但并没有证明更新污浊空气的是氧气。】 2.捕获光能的色素 (1)光合色素的种类与功能 ①高等植物的光合色素全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 色素种类 吸收光谱 滤纸条上的位置 分布 功能 胡萝卜素 类胡萝卜素 主要吸收蓝 吸 收、传递光 (约 1/4) 叶黄素 紫光 能。 叶绿素 a 转化光能 叶绿体类囊体 薄膜上 叶绿素 主要吸收蓝 吸 收、传递光 (约 3/4) 叶绿素 b 紫光和红光 能。 ②低等植物的光合色素 藻胆素在蓝藻、红藻等藻类中常与蛋白质结合为藻胆蛋白。根据颜色的不同，藻胆蛋白分为藻蓝蛋白和藻红蛋白，藻 蓝蛋白是藻红蛋白的氧化产物，它们可以吸收光能和传递光能。 【上岸熊提示：《绿叶中色素的提取和分离》实验中试剂作用： ①提取色素的试剂：无水乙醇、丙酮等。 ②分离色素的试剂：层析液。 ③二氧化硅的作用：研磨更充分。 ④碳酸钙的作用：防止色素被破坏。 ⑤色素在滤纸条上从上到下的位置：胡、黄、a、b。】 3.光合作用的过程图解 (1)光反应【选择题备考】【23 上选择题】 光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要光、色素、酶和水的参与。 叶绿体中的色素吸收光能传递给少量特殊状态的叶绿素 a，使其中的电子激发到高能态，然后通过一 系列能量传递过程(电子传递链)产生暗反应必需的 ATP 和 NADPH。光反应中还会发生水的裂解，产生 [H]和 O。反应式如下： + + 2 + + + → 2+ + 第一篇 生物学科知识 (2)暗反应 暗反应发生在叶绿体基质中，不需要光照，需要多种酶的参与。 暗反应是利用光反应捕获的能量(NADPH 和 ATP)，将 CO₂固定、还原成糖类的酶促反应。在此过程中 能量储存在糖类中，同时 NADPH 再被氧化成为 NADP⁺ ，而 ATP 再次分解为 ADP 和磷酸反应式如下： C Pi + + + 根据光反应与暗反应中能量的转换，光合作用可划分为三个过程： 2 2 + + + → + ①光能吸收、传递和转换的过程。 ②光能转化为活跃的化学能的过程。 ③活跃的化学能转变为稳定的化学能的过程。 4.总反应式 光照 2 2 2 2 + → ( ) + 5.光反应和暗反应的联系 光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供 ADP 和 Pi。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗 反应，有机物无法合成。 (二)影响光合作用速率的环境因素 1.光照强度 光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。在其他条件都适宜的情况下，在一定的光照强 度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快。 (1)光饱和点 当光照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现象叫光饱和现象。开始达到 光饱和现象的光照强度称为光饱和点。 (2)光补偿点 在光饱和点以下，随着光照强度减弱，光合速率减慢。当减弱到一定光照强度时，光合作用吸收二氧化 碳量与呼吸释放二氧化碳的量处于动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点(如下图中的 B 点)，此时植 物制造有机物量和消耗有机物量相等。 不同类型植物的光饱和点和补偿点是不同的。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 当条件改变时，曲线中几个关键点的移动规律： ①A 点与呼吸强度有关，呼吸强度增加或减小，A 点相应下移或上移。②B 点时光合速率等于呼吸速率。 若环境改变使光合速率低于呼吸速率，则 B 点应右移，通过增强光照强度以提高光合速率；反之，B 点左 移。③C 点与光合强度相关，若环境改变(如 CO₂浓度降低)使暗反应速率降低，光合作用对光照的需求 降低，C 点左移、D 点向左下移动；反之 C 点右移、D 点右上移动。若环境改变(如缺 Mg²⁺ )使光反应降 低，则 C 点左移、D 点左下移动。 2. CO₂浓度 在一定浓度范围内，光合作用速率随着 CO₂浓度的增加而加快。空气中的二氧化碳含量一般占体积的 0. 033%，对植物的光合作用来说是比较低的。如果二氧化碳浓度降低，光合速率急剧减慢。当光合作用吸 收的二氧化碳量等于呼吸作用放出的二氧化碳量，这个时候外界的二氧化碳浓度就叫做二氧化碳补偿 点。空气中的二氧化碳浓度低于二氧化碳补偿点时，植物就没有光合产物的积累；空气中的二氧化碳浓 度高于二氧化碳补偿点时，光合速率随二氧化碳浓度增加而直线上升，但到达一定浓度后，光合速率不 再增加，这时的浓度称为二氧化碳的饱和点。 (三)光合作用原理的应用 农业生产上一般通过以下三种方法来提高光合作用的强度，以增加农作物产量。 名称 内容 延长光照时间 如补充人工光照。 增加光照面积 一般是采取合理密植和套种的方法，以充分利用光照。 增加光合作用效率的方法主要有： 1.对阳生植物和阴生植物采取不同强度的光照； 2.适当提高 CO₂浓度； 增加光合作用效率 3.适当提高白天温度(降低夜间温度 )； 4.供应必需矿质元素。 五、细胞呼吸与光合作用的关系【选择题备考】 (一)细胞呼吸与光合作用的区别【21 下选择题】 植物细胞的呼吸作用和光合作用在物质和能量上有所联系，在其他方面又有所区别。 细胞呼吸 光合作用 物质变化 有机物 分解→无机物 无机物. 合成 有机物第一篇 生物学科知识 续表 细胞呼吸 光合作用 能量变化 化学能→ATP 中活跃的化学能、热能(放能) 光能→化学能(储能) 产生场所 细胞质基质、线粒体。 叶绿体类囊体膜。 ATP 用途 为生物体各项生命活动供能。 为暗反应阶段 C₃的还原供能。 实质 分解有机物、释放能量，供细胞利用。 合成有机物，储存能量。 场所 活细胞(主要在线粒体)。 活细胞(主要在叶绿体)。 条件 有光、无光均可进行。 只在光下进行。 (二)呼吸速率与光合速率【23 下选择题】 随着光照强度的变化，呼吸速率和光合速率的关系： 1. “三率” (1)呼吸速率(A 点)：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用。 (2)净光合速率(表观光合速率)：绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行测得的 数据。 (3)总光合速率(真正光合速率)=净光合速率+呼吸速率 (4)净产氧量=总产氧量-呼吸耗氧量 (5)净生产葡萄糖量=实际生产葡萄糖量-呼吸消耗葡萄糖量 (6)实际消耗二氧化碳量=实测的二氧化碳减少量+呼吸作用二氧化碳释放量 2.各点(段)光合作用和呼吸作用分析 曲线对应点 细胞生理活动 ATP 产生场所 植物组织外观表现 只进行呼吸作用，不进行光合细胞质基质和线 A 点 植物释放 CO₂, 吸收 O₂。 作用。 粒体 AB 段(不含 A、B 点) 呼吸作用>光合作用 植物释放 CO₂, 吸收 O₂。 细胞质基质、叶植物表现上不与外界发生气 B 点 呼吸作用=光合作用 绿体、线粒体 体交换。 B 点后 呼吸作用<光合作用 植物释放 O₂, 吸收 CO₂。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 3.对“三率”的判定 呼吸速率 总光合速率 净光合速率 主体 线粒体 叶绿体 植物体或细胞 O₂ 吸收量(黑暗) 产生量 释放量 有机物 消耗量(黑暗) 制造量 积累量 CO₂ 释放量 利用量、固定量、消耗量 吸收量 第五节 细胞的生命历程【23 下选择题】 一、细胞的增殖 (一)细胞增殖的周期性 1.细胞周期【选择题备考】【20 下选择题】 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。细胞周期分为分裂间 期和分裂期两个阶段。 【上岸熊注释：(1)连续分裂的细胞才具有细胞周期；(2)间期在前，分裂期在后；(3)间期长，分裂期短；(4) 不同生物或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长短不一。】 2.分裂间期 分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生 长。 3.细胞的分裂方式 细胞的分裂主要分为有丝分裂、无丝分裂和减数分裂三种，其中减数分裂为有丝分裂的特殊情况，有丝分裂是 真核生物体细胞进行细胞分裂的主要方式。 【上岸熊提示：不是所有的细胞都能进行细胞分裂，如哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，不能进行分裂。】 (二)细胞的有丝分裂【选择题备考】【20 下选择题】 有丝分裂的过程 (1)植物细胞的有丝分裂 细胞的有丝分裂可以分为前期、中期、后期和末期四个阶段，每个阶段呈现出各自的特点。 植物细胞的有丝分裂过程：第一篇 生物学科知识 分裂期 名称 内容 前期 A.出现染色体和纺锤体；B.核膜解体、核仁逐渐消失。 每条染色体的着丝粒都排列在赤道板(不是真实结构)上，染色体形态固定，数目清晰。 中期 这个时期是观察染色体的最佳时期。 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向细胞两极移动(这个时 后期 期染色体加倍)。 末期 A.染色体、纺锤体消失；B.核膜、核仁重现。 (2)动物细胞的有丝分裂动 物细胞有丝分裂过程： 【上岸熊巧记：前期：膜仁消失显两体；中期：形定数清赤道齐；后期：点裂数增均两极；末期：两消两 现重开始。】 (3)动、植物细胞有丝分裂的比较 动、植物细胞的有丝分裂过程基本相同，不同之处见下表： 不同点 动物细胞 植物细胞 前期：纺锤体的形 由两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体 由细胞的两极发出纺锤丝形成了纺锤体 成方式不同 由细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细 末期：子细胞的形 在赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板 胞缢裂成两部分，每部分都含有一个细胞 成方式不同 逐渐扩展，把亲代细胞分成两个子细胞 核，形成两个子细胞 (三)细胞的无丝分裂【选择题备考】【21 下选择题】 名称 内容 细胞核延长，核中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核，整个细胞从中部缢裂为两个细 无丝分裂的过程 胞。 在分裂过程中，没有染色体和纺锤体等结构的出现，无细胞核的消失和重建，但有 DN 无丝分裂的特点 A 的复制。 举例 蛙的红细胞等。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (四)减数分裂【选择题备考】【21 下选择题】 1.概念 减数分裂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。其结果 是，成熟生殖细胞中的染色体数目(以 N 表示)比原始生殖细胞(2N)的减少一半。 2.减数分裂的过程 (1)精子的形成过程 发生部位：精巢(哺乳动物称睾丸) 名称 内容 前期：同源染色体两两配对(称联会)，形成四分体。 中期：同源染色体成对地排列在赤道板两侧。 减数分裂Ⅰ 后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合。 末期：分裂产生的细胞中染色体数目减半。 前期：染色体排列散乱。 减数分裂Ⅱ 中期：每条染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上。 (无同源染色体) 后期：姐妹染色体分开。 末期：最终形成 4 个子细胞，即精细胞。 (2)卵细胞的形成过程 发生部位：卵巢。 卵细胞的形成过程与精子的基本相同。首先，在减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原 细胞成为初级卵母细胞。然后，初级卵母细胞经过减数分裂 I 和减数分裂Ⅱ，形成卵细胞。卵细胞与精子第一篇 生物学科知识 形成过程的主要区别是：初级卵母细胞经过减数分裂 I 进行不均等分裂，形成大小不同的两个细胞，大的 叫作次级卵母细胞，小的叫作极体。次级卵母细胞经过减数分裂Ⅱ也进行不均等分裂，形成一个大的卵细 胞和一个小的极体。在减数分裂 I 形成的极体又分裂为两个极体。这样，一个初级卵母细胞经过减数分 裂，就形成了一个卵细胞和三个极体。 【上岸熊提示：①同源染色体：形态、大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方；②基因重组可能发 生在减数第一次分裂前期或者减数第一次分裂后期。】 (3)精子和卵细胞 比较项目 精子的形成 卵细胞的形成 形成部位 精巢 (哺乳动物称睾丸) 卵巢 不同点 过程 有变形期 无变形期 子细胞数 一个精原细胞可以产生四个精子 一个卵原细胞产生一个卵细胞和三个极体 相同点 精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半 【上岸熊扩展：线粒体——为细胞分裂提供能量；核糖体——合成 DNA 复制所需要的酶以及染色体中的蛋 白质(组蛋白)；中心体——在某些低等植物或动物细胞中，分裂前期由两组中心粒之间的星射线形成纺锤 体，以牵引染色体移动；高尔基体——植物细胞壁的形成有高尔基体参与。】 二、细胞的分化和全能性 (一)细胞的分化【选择题备考】 名称 内容 由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性 细胞分化 的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。 细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，但在细胞分化过程中基因没有改 实质 变。 1.细胞分化发生在整个生命过程中，胚胎时期达到最大限度。 细胞分化的特点 2.细胞分化具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。 3.细胞分裂的结果是细胞数目增加，而细胞分化的结果是细胞种类的增加。 (二)细胞全能性 1.细胞全能性的概念及原因 细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。细胞具有全能性的原因是细胞中含 有发育成完整个体的全部遗传物质。 2.细胞分化与细胞全能性的关系【选择题备考】 细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质，因而都 具有全能性。一般说来，细胞分化程度越高，全能性越低；细胞分化程度越低，全能性越高。 高度分化的植物细胞具有全能性(植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条 件下，才能表现其全能性)，这是植物组织培养技术的理论基础。动物已分化的体细胞全能性受到限全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 制，但细胞核仍具有全能性，这是动物克隆技术的理论基础。 【上岸熊提示：(1)细胞分化程度从高到低依次为：体细胞>生殖细胞>受精卵。(2)细胞全能性从大到小 依次为：受精卵>生殖细胞>体细胞。】 三、细胞的衰老、凋亡和癌变【高频】【选择题备考】【21 下/23 下选择题】 名称 内容 1.细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢，如老人 出现皱纹。 2.细胞内酶的活性降低，如酪氨酸酶的活性降低，产生的黑色素减少，使头发 细胞衰老的 变白。 特征 细胞的衰 3.细胞内色素沉积，妨碍细胞内物质的交流和传递，如“老年斑”的出现。 老 4.细胞内呼吸速率减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加 深。 5.细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。 细胞衰老的 细胞的增殖能力是有限的，体细胞的衰老是由细胞自身的因素决定的。 主要原因 细胞凋亡是细胞的一种重要的生命活动，是一个主动的由基因决定的细胞程序 概念 化自行结束生命的过程，也称为细胞编程性死亡。 在成熟的生物体中，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，也是通过 细胞的凋 细胞凋亡完成的。细胞凋亡对于生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定以 亡 及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。 意义 细胞坏死与细胞凋亡不同。细胞坏死是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病理性死亡。细胞凋亡是正常状态下的生理性死 亡。 细胞癌变是指受致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，变成不受机体控 概念 制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。 细胞的 1.适宜条件下，能够无限增殖。 癌变 2.形态结构发生显著变化，通常形态变成球形。 特点 【23 下 3.细胞容易在机体内分散和转移，原因是细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞 选择 之间的黏着性降低。 题】 癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变。目前认为，致癌因子大 机理 致分为三类：物理致癌因子(主要指辐射，如紫外线、X 射线等)，化学致癌因子 (如砷化物、苯、煤焦油等)，病毒致癌因子(如 Rous 肉瘤病毒等)。第一篇 生物学科知识 四、观察细胞的有丝分裂 名称 内容 高等植物体的分生区细胞能进行有丝分裂，使用高倍显微镜可观察到有丝分裂各时期细 胞内染色体的变化情况，从而识别某细胞处于有丝分裂的哪个时期。 实验原理 龙胆紫或醋酸洋红等碱性染料可将染色体染成深色。 盐酸和酒精的混合液可使组织中的细胞相互分离。 取材 剪取根尖 2 ~3mm，要保持根尖湿润，故要尽快完成取材。 实验步骤 用质量分数为 15%的盐酸和体积分数为 95%的酒精按 1：1 体积比的混合溶液浸 实 验 前 3 ~ 4 解离 润所取的根尖，时间为 3 ~5min。目的是使组织中的细胞相互分离开来。 天 ， 将 洋 葱 漂洗 用清水漂洗根尖，约 10min。目的是洗去解离液，防止解离过度和影响染色。 放 在 广 口 瓶 染色 用龙胆紫溶液或醋酸洋红液浸润根尖 3 ~5min，使染色体(或染色质)染色。 上 ， 底 部 接 用镊子将处理过的根尖放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎， 触清水，放 制片 盖上盖玻片，再在上面加一片载玻片。用拇指轻压，使细胞分散开。 置温暖处， 常 换 水 ， 待 观察时先用低倍镜找到分生区细胞(正方形、排列紧密)，然后高倍镜观察，可 观察 根 长 约 5 c m 观察到处于分裂间期的细胞数目最多，处于中期的染色体形态数目最清晰。 时取用。 1.本实验中选取的材料应是分裂旺盛的部位，如根尖分生区。 2.要控制好解离时间，若解离时间过短，细胞在压片时不易分散；若解离时间过长，根 注意事项 尖易烂。 3.漂洗要充分，否则盐酸会影响碱性染料着色。 4.在显微镜下观察到的都是死细胞，因为解离时细胞已经死亡。 【上岸熊提示：换高倍镜后，若物像不清晰，要转动细准焦螺旋，千万不可转动粗准焦螺旋，否则很难再 看到物象。】 第八章 遗传与变异 第一节 遗传因子的发现 一、孟德尔的豌豆杂交实验(一) (一)孟德尔豌豆杂交实验的科学方法 名称 内容 去雄 除去未成熟花的全部雄蕊。 套袋 套上纸袋，防止外来花粉干扰。 人工授粉 雌蕊成熟时将另一植株的花粉撒在去雄花的雌蕊柱头上。 再套袋 保证杂交得到的种子是人工传粉后所结。 【上岸熊提示：孟德尔遗传实验获得成功的原因：1.正确地选择了实验材料。豌豆的特点是自花传粉，闭全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学)花受粉；2.孟德尔 采用了统计学的方法处理实验结果；3.科学地设计实验程序。】 (二)基因分离定律及其应用【选择题备考】 1.基因分离定律的内容及应用【21 下选择题】 名称 内容 研究对象 位于一对同源染色体上的一对等位基因。 发生时间 减数第一次分裂后期。 实质 等位基因随着同源染色体的分开而分离。 适用范围 (1)一对相对性状的遗传；(2)细胞核内染色体的基因；(3)进行有性生殖的真核生物。 (1)农业生产：指导杂交育种。 应用 (2)医学实践：分析单基因遗传病的基因型和发病概率；为禁止近亲结婚提供理论依据。 2.基因分离定律的实质与适用范围【24 上选择题】 名称 内容 在杂合子细胞中，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 实质 配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配 子遗传给后代。 适用范围 (1)一对相对性状的遗传；(2)细胞核内染色体上的基因；(3)进行有性生殖的真核生物。 细胞学基础 同源染色体分离，等位基因随之分离。 作用时间 有性生殖形成配子时(减数第一次分裂的后期)。 3.分离定律的验证方法：(1)自交法；(2)测交法；(3)花粉鉴定法。 【上岸熊提示：(1)杂合子自交分离比为 3 ∶1；(2)杂合子测交分离比：1∶1。】 二、孟德尔的豌豆杂交实验(二) (一)两对相对性状的杂交实验 名称 内容 遗传图解 1.两对相对性状的显性性状分别是黄色、圆粒。 现象 2. F₂出现的新类型为黄色皱粒和绿色圆粒。 3. F₂不同性状之间出现了自由组合。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 1. F₁产生配子时，等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因可以自由组合，产 对自由组合现象 生数量相等的 4 种配子。 的解释 2.受精时，雌雄配子的结合方式有 16 种。 3. F₂的基因型有 9 种, 表现型为 4 种, 比例为 9 ∶ 3 ∶3 ∶1。 方法 让 F₁(YyRr)与隐性纯合子(yyrr)测交。 目的 测定 F₁的基因型(或基因组成)。 1. F₁产生 4 种比例相等的配子, 即 YR: Yr:yR: yr=1:1:1:1, 而隐性纯合 理论预测 子只产生 yr 一种配子。 2.测交产生 4 种比例相等的后代, 即 YyRr: Yyrr:yyPr: yyrr=1:1:1:1 对自由组合现象 的验证 测交结果 与结论 实验结果与演绎结果相符，假说成立。 (二)自由组合定律及其应用 1.自由组合定律及应用【选择题备考】 名称 内容 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，在减数分裂的 自由组合定律的内容 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。 (1)指导杂交育种；把优良性状结合在一起。 不同优良性状亲本杂交得到子一代，子一代自交得到子二代，从中选育符合 自由组合定律的应用 要求的个体进行连续自交获得纯合子。 (2)为遗传病的预测和诊断提供理论依据。 【上岸熊提示:①杂合子自交分离比为 9 :3 :3 :1;②杂合子测交分离比为 1 :1 :1 :1。】全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 2.孟德尔两对相对性状遗传实验分析 名称 内容 F₁在产生配子时，每对遗传因子(等位基因)彼此分离，不同对的遗传因子(非同源染 F₁的配子分析 色体上的非等位基因)自由组合，F₁产生的雌、雄配子各 4 种: YR: Yr:yR : yr=1:1: 1:1。 F₂共有 9 种基因型，4 种表现型。 F₂基因型与表 现型分析 【上岸熊提示：需要重点掌握：两大定律的验证方法和判断个体基因型与表现型的方法。】 第二节 基因和染色体的关系 一、基因在染色体上 (一)萨顿假说：基因和染色体行为存在明显的平行关系 名称 内容 研究方法 类比推理法。 假说内容 基因是由染色体携带者从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。 依据 基因和染色体行为存在着明显的平行关系。 (二)摩尔根：基因位于染色体上的实验证据 名称 内容 研究方法 假说——演绎法。 由于果蝇具有繁殖快、易饲养、相对性状易于区分等特点，常被用作遗传学研究的实 选材原因 验材料。【24 上选择题】 提出假说 假设控制白眼的基因只位于 X 染色体上，Y 染色体上无相应的等位基因。 得出结论 控制红眼和白眼的基因位于 X 染色体上→基因位于染色体上。 测定基因位置 基因在染色体上呈线性排列，每条染色体上有许多基因。 二、伴性遗传【高频】【选择题备考】【20 下/21 下/23 上选择题】 1.概念 遗传控制基因位于性染色体上，因而总是与性别相关联。第一篇 生物学科知识 2.伴性遗传的类型 类型 伴 Y 遗传 伴 X 隐性遗传 伴 X 显性遗传 图示 父传子、子传孙，具有世双 亲 正 常 子 病 ； 母 病 子 必子正常双亲病；父病女必病， 判断依据 代连续性。 病，女病父必病。 子病母必病。 没有显隐性之分，患者全男性患者多于女性患者；具女性患者多于男性患者；具有 规律 为男性，女性全部正常。 有隔代交叉遗传现象。 连续遗传现象。 举例 人类外耳道多毛症。 人类红绿色盲症、血友病。 抗维生素 D 佝偻病。 【上岸熊提示：(1)XY 型、ZW 型性别决定类型。(2)三种伴性遗传的特点及对应实例。(3)注意区分伴 性遗传病和常染色体遗传病。】 第三节 基因的本质 一、DNA 是主要的遗传物质 (一)肺炎双球菌的转化实验 名称 内容 实验材料 S 型和 R 型肺炎双球菌、小鼠。 格里菲思的体内 加热杀死的 S 型细菌中含有某种转化因子，使 R 型活细菌转化为 S 型活 转化实验 结论 细菌。 实验材料 S 型和 R 型细菌、培养基。 实验目的 探究 S 型细菌中的“转化因子”是 DNA 还是蛋白质或多糖。 艾弗里的体外转 化实验 实验过程及 S 型细菌的 DNA 是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。 结果 (二)T₂噬菌体侵染细菌的实验 名称 内容 实验材料 T₂噬菌体和大肠杆菌等。 实验方法 放射性同位素标记法。 噬菌体侵染细菌时，DNA 进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面；子代噬菌体的 实验结果分析 各种性状是通过亲代 DNA 遗传的；DNA 是遗传物质。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 二、DNA 的复制 名称 内容 材料 大肠杆菌。 实验证据———半 保留复制 方法 同位素示踪法、密度梯度离心法。 场所 细胞核。 时间 细胞分裂间期。(有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期)。 模板 开始解旋的 DNA 分子的两条单链(亲代 DNA 的两条链)。 原料 是游离在细胞中的 4 种脱氧核苷酸。 DNA 的复制 能量 由 ATP 提供。 酶 DNA 解旋酶、DNA 聚合酶等。 过程 解旋、合成子链、形成子代 DNA。 特点 边解旋边复制、半保留复制。 原则 碱基互补配对原则。 DNA 能精确复制的原 1.独特的、规则的双螺旋结构为复制提供了精确的模版。 因 2.碱基互补配对原则保证了复制能够准确进行。 1.子代 DNA 分子数= 2ⁿ; 2.子代脱氧核苷酸链数： 条； 与 DNA 复制有关的 3.消耗的脱氧核苷酸数 =ⁿ2⁺ ¹ 计算 (1)若子代 DNA 分子中含有某种脱氧核苷酸 m 个，经过 n 次复制需要消耗该脱 氧核苷酸数： 个； (2)第 n 次复制所需该脱氧核苷酸数为 个。 = × ⁿ2 − 1 第四节 基因的表达 ×ⁿ2⁻ ¹ 一、基因指导蛋白质的合成 1.转录【选择题备考】 名称 内容 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 转录 程。(注：叶绿体、线粒体也有转录) 过程 (1)解旋; (2)配对; (3)连接; (4) 释放。 模板 DNA 的一条链(模板链)。 原料 4 种核糖核苷酸。 能量 ATP。 酶 解旋酶、RNA 聚合酶等。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 产物 信使 RNA(mRNA) 、核糖体 RNA(rRNA) 、转运 RNA(tRNA)。 2.翻译 名称 内容 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 翻译 的蛋白质的过程。(注：叶绿体、线粒体也有翻译) 条件模板 mRNA 原料 氨基酸(21 种) 能量 ATP 酶 多种酶 搬运工具 tRNA 装配机器 核糖体 原则 碱基互补配对原则 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：不间断性、方向性、专一性、简并性、通用性。【选择题备考】【21 下选择题】 【上岸熊提示：遗传物质的转录和翻译二者模板不同：转录以 DNA 的一条链为模板，翻译以 mRNA 为模板。】 二、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.内容 遗传信息可以从 DNA 流向 DNA，即 DNA 的自我复制；也可以从 DNA 流向 RNA，进而流向蛋白质，即 遗传信息的转录和翻译。但是，遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质，也不能从蛋白质流向 DNA 或 R NA。近些年还发现有遗传信息从 RNA 到 RNA(RNA 的自我复制)，也可以从 RNA 流向 DNA(逆转录)。 (二)基因控制性状的方式 间接控制 通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状；如白化病等。 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 直接控制 等。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 【上岸熊提示：1.基因通常是具有遗传效应的 DNA 片段；脱氧核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息。2. 基因的功能：储存遗传信息；传递遗传信息；控制生物性状。3.中心法则的过程图代表遗传信息的传递 方向。】 第五节 基因突变及其他变异 一、基因突变和基因重组【简答题备考】【20 下简答题】 (一)基因突变【选择题备考】 名称 内容 基因突变 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，叫做基因突变。 1.物理因素：X 射线、紫外线、γ射线等；2.化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等；3.生物 原因 因素病毒、细菌等。 1.普遍性；2.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)；3.低频性；4.多数有害性； 特点 5.不定向性。 【上岸熊注释：体细胞的突变不能直接传给后代，生殖细胞的则可能。】 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 名称 内容 基因重组 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。 类型 非同源染色体上的非等位基因自由组合；四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换。 【上岸熊提示：基因重组是生物变异的来源之一。可遗传变异是由遗传物质改变引起的，可以遗传给后 代；由环境改变引起的，遗传物质没有发生变化的变异，称为不可遗传变异，不能遗传给后代。】【20 下选择题】 二、染色体变异 (一)染色体结构变异 1.实例：猫叫综合征(5 号染色体部分缺失)。 2.类型：缺失、重复、倒位、易位。 变异类型 具体变化 结果 缺失 缺失某一片段 重复 增加某一片段 排列在染色体上的基因数目或排列顺序发 生改变。 易位 某一片段移接到另一条非同源染色体上 倒位 某一片段位置颠倒第一篇 生物学科知识 (二)染色体数目的变异 1.类型与实例 类型 实例 个别染色体的增减 三体综合征 以染色体组成形式成倍增减 三倍体无籽西瓜 2.染色体组 名称 内容 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。 (1)一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同。 特点 (2)一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息。 (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。 染色体组数的判 (2)染色体组数=基因型中控制同一性状的基因个数。 断 (3)单倍体、二倍体和多倍体。 第六节 从杂交育种到基因工程 一、杂交育种与诱变育种 (一)杂交育种 名称 内容 原理 基因重组 1.植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得 自交→获得 F₂→鉴别、选择 需要的类型，自交至不发生性状分离为止。 ₁ →₁ 过程 2.动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得 F₁→F₁雌雄个体交配→获得 1F₂→ 鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的 F₂个体。 特点 操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。 缺点 获得新品种的周期长。 (二)诱变育种 名称 内容 原理 基因突变 过程 物理处理(X 射线、紫外线)或化学处理(亚硝酸、硫酸二乙酯)萌发的种子或幼苗。 1.可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 特点 2.大幅度地改良某些性状。 缺点 有利变异个体往往不多，需处理大量材料。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (三)各种育种方法的比较 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 杂交→自交→选优用射线、激光、化学药用秋水仙素处理萌发后 处理 花药离体培养。 →自交。 物处理。 的种子或幼苗。 基因重组，组合优 破坏纺锤体的形成，使诱导花粉直接发育，再 原理 人工诱发基因突变。 良性状。 染色体数目加倍。 用秋水仙素。 方法简单，可预见加速育种，改良性状，器官大，营养物质含量缩短育种年限，植株均 优缺点 性 强 ， 但 周 期但有利个体不多，需大高，但发育迟缓，结实为纯合子，但方法复 长。 量处理。 率低。 杂，成活率较低。 例子 水稻的育种。 高产量青霉素菌株。 无籽西瓜。 抗病植株的育成。 【上岸熊提示：1.三倍体无子西瓜的培育过程要经过两次传粉。第一次传粉的目的是获得三倍体种子；第 二次传粉的目的是刺激子房发育为果实。2.三倍体西瓜无子形成的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中， 细胞内染色体联会紊乱，不能产生正常配子。】 第七节生物的进化 一、现代生物进化理论的由来 (一)拉马克的进化学说 用进废退和获得性遗传是生物不断进化的主要原因。认为生物是进化的。 (二)达尔文的自然选择学说 1.自然选择(过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存)能够科学地解释生物进化的原因以及生物的多样 性和适应性。 2.局限性： (1)不能科学的解释遗传和变异的本质。 (2)对生物进化的解释仅局限于性状水平。 (3)强调物种形成是渐变的过程，不能很好地解释物种大爆发等现象。 二、现代生物进化理论【选择题备考】【20 下/23 下选择题】 (一)现代生物进化理论的主要内容 1.种群是生物进化的基本单位。 2.生物进化的实质是种群基因频率的改变。 3.突变(基因突变和染色体变异)和基因重组为生物进化提供原材料。 4.自然选择决定生物进化的方向。 5.隔离是物种形成的必要条件，生殖隔离的形成是新物种形成的标志。 【上岸熊提示：自然选择直接选择的是生物的表现型，间接选择的是生物的基因型，实质是引起种群基因 频率的改变。】第一篇 生物学科知识 (二)用数学方法讨论基因频率的变化【选择题备考】 1.基因频率和基因型频率 (1)基因库：一个种群的全部个体所含有的全部基因构成了该种群的基因库。 (2)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 (3)基因型频率：某种基因型的个体在群体中所占的比例。 2.常染色体上基因频率和基因型频率的计算与关系 (1)已知基因型的个体数，求基因频率： 某基因的频率=[(纯合子个数×2+杂合子个数)÷(总个数×2)]×100% (2)已知基因型频率，求基因频率： 某基因的频率=该基因的纯合子的基因型频率 该基因杂合子的基因频率 1 + 2 × 第九章稳态与环境 第一节 人体的内环境与稳态 一、内环境的组成与理化性质 (一)内环境的组成【简答题备考】 名称 内容 体液与内环境 成分的关系 2.内环境的成分 成分 水 蛋白质 无机盐 葡萄糖、各种代谢废物、气体、激素等 含量 约 90% 7% ~ 9% 1% 少量 功能 运载血细胞，运输营养物质和代谢废物 【上岸熊提示：与组织液和淋巴的成分相比，血浆中含有较多的蛋白质。】全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (二)内环境的理化性质与作用【24 上选择题】 1.内环境的理化性质 名称 内容 渗透压的大小主要与无机盐和蛋白质的含量有关。在组成细胞外液的各种无机盐离子 渗透压 中，细胞外液渗透压的 90%以上是由 Na⁺ 和 Cl⁻ 决定的。 内环境的 pH 保持相对稳定，与它含有的缓冲物质有关。正常人的血浆近中性，pH 为 7.3 酸碱度 5~7.45。 温度 一般维持在 37℃左右。 2.内环境的作用 (1)细胞生存的直接环境。 (2)细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 【上岸熊提示：造成组织水肿的原因：(1)过敏反应中组织胺的释放引起毛细血管壁通透性增大，血浆 蛋白进入组织液使其浓度升高，导致水分进入组织液；(2)营养不良时，血浆蛋白或细胞内蛋白质减 少，使血浆浓度降低或细胞内液浓度下降，水分进入组织液；(3)肾小球肾炎使血浆蛋白随尿液排出体 外，血浆浓度下降，水分进入组织液。】 二、内环境的稳态 (一)内环境的稳态 名称 内容 稳态的实质 内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态。 稳态基础 各器官、系统协调一致地正常运行。 目前普遍认为神经——体液——免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机 稳态调节机制 制。 内环境稳态的重要意义 内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。 稳态遭到破坏的原因 外界环境的变化过于剧烈；人体自身的调节功能出现障碍。 【上岸熊提示：人体维持内环境稳态的能力是有一定限度的。】 (二)人体血浆 pH 稳态的维持 1.稳态维持的原因: 血浆中存在缓冲物质, 如: H₂CO₃/NaHCO₃、NaH₂PO₄/Na₂HPO₄。 2.维持机制： (1)第一篇 生物学科知识 (2)酸过多：乳酸 (呼吸排出)+乳酸钠(碳酸氢盐)(由肾脏排出) (3) 碱过多: 3 2 3 (由肾脏排出) + → 第二节 人和高等2 动3物的神2 经3调节 3 + → 2 一、反射和人脑的高级功能 (一)神经元【选择题备考】 1.概念 神经元，又称神经细胞，是构成神经系统结构和功能的基本单位。神经元是具有长突起的细胞，它由细胞 体和细胞突起构成。细胞体位于脑、脊髓和神经节中，细胞突起可延伸至全身各器官和组织中。 2.结构 【上岸熊提示：神经元的功能：接受刺激产生兴奋，并传导兴奋。】 【上岸熊扩展：神经元由细胞体、树突、轴突构成，即一个神经细胞；神经纤维是由神经元的轴突及套在 外侧的神经胶质细胞构成的；神经是许多神经纤维被包膜包裹形成的神经束。】 (二)基本方式——反射 名称 内容 反射是神经调节的基本方式，在中枢神经系统参与下，动物体或人体对内外环 反射 境变化作出的规律性应答。 反射分为非条件反射和条件反射两种。 结构基础 【上岸熊提示：反射弧是反射的结构基础。】同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱 全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (三)人脑的高级功能——语言功能 W 区(此区发生V 区(此区发生障 障碍，不能写字)碍，不能看懂文字) 前 后 S 区(此区发生障 H 区(此区发生障 碍，不能讲话) 碍，不能听懂话) 二、兴奋的产生、传导与传递 (一)兴奋的传导 1.概念 指动物体或人体内的某些组织(如神经组织)或细胞感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状 态的过程。 2.兴奋在神经纤维上的传导【选择题备考】【21 下选择题】 (1)传导形式 电信号，也称神经冲动。 a b c (2)传导过程【选择题备考】 未受刺激时 形成原因：K⁺ 外流←————膜主要对 K⁺ 有通透 静息电位 性 电位表现：内负外正，即图中 a、c 刺 激 形成原因：Na⁺ 内流←膜对 Na⁺ 通透性增加 动作电位 电位表现：内正外负，即图中 b 兴奋传导 () 未兴奋部位为静息电位：内负外正 电位差 局部电流 (局部电流) 兴奋部位产生动作电位：内正外负 (3)传导特点 双向传导，即图中 a←b→c。 【上岸熊提示：兴奋在神经元上传递是单向的，只能从一个神经元的轴突传递到下一个神经元的树突或细 胞体；而兴奋在神经纤维上的传导是双向的。】 同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱第一篇 生物学科知识 (二)兴奋的传递 1.传递结构 兴奋在神经元间通过突触传递。 2.突触的常见类型 (1)图中 A 突触为轴突——胞体型，简化为○-〈○-〈 (2) 图中 B 突触为轴突————树突型, 简化为○-〈-○-〈 3.突触的形成与结构 名称 内容 轴突末梢膨大形成突触小体(图中 g)，突触小体与其他神经元的细胞体或树突相接触形成突 形成 触。 结构 由 d、e、f 组成，分别是突触前膜、突触间隙和突触后膜。 4.传递过程 5.兴奋在突触处的传递特点：单向。 原因如下： (1)存在：神经递质只存在于突触小体内的突触小泡中。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (2)释放：神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜。 6.神经递质 名称 内容 兴奋性递质：使下一神经元兴奋，如乙酰胆碱。 种类 抑制性递质：使下一神经元抑制，如甘氨酸。 释放方式 胞吐，体现了生物膜的流动性。 受体化学本质 糖蛋白。 作用 引起下一神经元的兴奋或抑制。 去向 迅速被分解或被重吸收到突触小体或扩散离开突触间隙，为下一次兴奋传递做好准备。 【上岸熊提示：信号转换：电信号→化学信号→电信号。】 第三节 体液调节与神经调节的关系 一、脊椎动物激素的调节 人体主要的内分泌腺及其分泌的激素 1.下丘脑 (1)抗利尿激素：由下丘脑分泌，垂体释放，促进肾小管和集合管对水分的重吸收。 (2)促甲状腺激素释放激素和促性腺激素释放激素：分别促进垂体分泌促甲状腺激素和促性腺激素。 2.垂体 (1)生长激素：促进生长，尤其是促进蛋白质的合成和骨的生长。 (2)促甲状腺激素：促进甲状腺的生长发育，调节甲状腺激素的合成与分泌。 (3)促性腺激素：促进性腺的生长发育，调节性激素的合成与分泌。 3.甲状腺 (1)甲状腺激素：促进新陈代谢和生长发育，提高神经系统的兴奋性。 (2)甲状腺激素分泌的分级调节与反馈调节同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱 第一篇 生物学科知识 4.胰岛 胰岛 A 细胞：分泌胰高血糖素，促进糖原分解和 一些非糖物质转化为葡萄糖，使血糖水平升高 胰岛 B 细胞：分泌胰岛素，促进组织细胞加速摄 取、利用和储存葡萄糖，使血糖下降 胰腺组织(局部) 5.性腺 睾丸→雄激素、卵巢→雌激素。 作用→促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成，激发并维持各自的第二性征。 6.肾上腺 肾上腺素作用： (1)促进代谢，增加产热；(2)升高血糖；(3)增强心脏活动，使血管收缩，血压上升。 7.胸腺 胸腺激素：促进 T 淋巴细胞的发育，增强 T 淋巴细胞的功 能。 【上岸熊提示：胰腺既有外分泌部————分泌胰液，内含各种消化酶；又有内分泌部————胰岛分泌调 节血糖 激素。】 二、血糖调节【选择题备考】 (一)血糖的平衡 食物中的糖类 消化、吸收 氧化分解 CO₂+H₂O+能 量 血糖 肝糖原 分解 合成 肝糖原、肌糖原 (3.9~6.1mmol 脂肪等非糖物质 转化 转化 甘油三酯、某些氨基酸 (二)血糖平衡的调节 补充血糖 当血糖水 葡萄糖 平升高时 葡萄糖 正常血糖水平 转化 分解 当血糖水 肝糖原 糖原、甘油三酯 平下降时 血糖水平恢复 刺激胰岛 A 细胞分泌胰高血糖素 同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中 学)人体饭后血糖、胰高血糖素、胰岛素三者之间的变化关系 1.进食后 1h 血糖升高的原因是食物中的糖类消化吸收进入血液；血糖升高引起胰岛素分泌增多(胰 高血糖素分泌减少)，从而使血糖浓度降低。 2.进食较长时间后血糖浓度低于正常水平的原因主要是细胞的氧化分解供能，此时胰高血糖素分泌 增加，主要依靠肝糖原分解来维持正常的血糖浓度。 3.胰岛素和胰高血糖素相互拮抗，共同维持血糖含量的稳定，另外肾上腺素等激素也具有升高血糖 的作用。 (三)糖尿病 名称 内容 病因 胰岛 B 细胞受损，导致胰岛素分泌不足。 症状 多饮、多食、多尿和体重减少。(三多一少) 防治 调节控制饮食、口服降低血糖的药物、注射胰岛素。 检测 斐林试剂、尿糖试纸。 三、体温调节与水盐调节 (一)体温调节【24 上选择题】 1.热量来源主要是细胞中有机物的氧化放能。 2.热量平衡 机体的产热量=散热量。 名称 内容 产热途径 以骨骼肌和肝脏产热为主。 散热途径 (1)汗液的蒸发；(2)皮肤内毛细血管的散热；(3)呼气、排尿和排便等。 3.体温相对稳定的意义 体温相对稳定是人体生命活动正常进行的必要条件，主要通过对酶的活性的调节体现。 4.与体温调节有关的结构 名称 内容 温度感受器 温觉感受器和冷觉感受器，分布于皮肤、黏膜和内脏。 调节中枢 位于下丘脑 感觉中枢 位于大脑皮层第一篇 生物学科知识 5.体温调节的机制 (二)水盐调节 1.调节机制：神经——体液调节 2.水盐平衡调节相关结构与激素 名称 内容 水平衡的调节中枢 在下丘脑，渴觉中枢在大脑皮层。 主要为抗利尿激素。 (1)产生下丘脑产生。 参与的激素 (2)释放：垂体后叶释放。 (3)作用部位：肾小管和集合管。 (4)功能：促进肾小管和集合管对水分的重吸收。 3.水盐平衡调节 名称 内容 神经调节途径 细胞外液渗透压升高→下丘脑渗透压感受器→大脑皮层→产生渴觉。 细胞外液渗透压升高→下丘脑渗透压感受器→(下丘脑产生抗利尿激素 )垂体释 体液调节途径 放抗利尿激素作用于肾小管、集合管，使其重吸收水增多→尿液减少。同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱 全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 4.水盐平衡调节模型 饮水不足、体内失水过多 或吃的食物过咸 细胞外液渗透压升高 刺激 (﹣) (﹣) 下丘脑 细 细 胞 大脑皮层 垂体 胞 外 外 液 液 渗 释放 渗 透 透 压 压 产生渴感 抗利尿激素 下 下 降 降 (﹢) 主动饮水 肾小管、集合管 补充水分 重吸收水 尿量 减少 【上岸熊提示：下丘脑是内分泌系统的总枢纽。下丘脑的部分细胞为神经分泌细胞，既能传导神经冲动， 又有分泌激素的功能。 下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面： (1)感受：渗透压感受器感受渗透压升降，维持水盐代谢平衡。 (2)传导：可将渗透压感受器产生的兴奋传导至大脑皮层，使之产生渴觉。 (3)分泌：分泌促激素释放激素，作用于垂体，使之分泌相应的促激素。如在外界环境温度低时，下丘 脑可分泌促甲状腺激素释放激素。 (4)调节：体温调节中枢、血糖调节中枢、水盐平衡调节中枢。】 同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱第一篇 生物学科知识 第四节 免疫调节 一、免疫系统的组成与功能 (一)免疫系统的组成与功能 1.免疫系统的组成【选择题备考】【20 下选择题】 名称 内容 免疫器官 免疫细胞生成、成熟或集中分布的场所。 免疫细胞 发挥免疫作用的细胞，如淋巴细胞和吞噬细胞等。 免疫活性物质 由免疫细胞或其他细胞产生的发挥免疫作用的物质，如抗体、淋巴因子、溶菌酶等。 2.免疫系统的功能 (二)特异性免疫【23 下选择题】 1.体液免疫 大多数病原体经过吞噬细胞等的摄取和处理，暴露出这种病原体所特有的抗原，将抗原传递给 T 细胞， 刺激 T 细胞产生淋巴因子。少数抗原直接刺激 B 细胞。B 细胞受到刺激后，在淋巴因子的作用下，开始 一系列的增殖、分化，大部分分化为浆细胞，产生抗体。小部分形成记忆细胞。抗体可以与病原体结 合，从而抑制病原体的繁殖或对人体细胞的黏附。在多数情况下，抗原、抗体结合后会发生进一步的变 化，如形成沉淀或细胞集团，进而被吞噬细胞吞噬消化。记忆细胞可以在抗原消失后很长时间内保持对 这种抗原的记忆，当再接触这种抗原时，能迅速增殖分化，快速产生大量的抗体。同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱 全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 病原体(如流感病毒) 一些病原体可以 1 一些病原体被树 和 B 细胞接触，这 ❷ 2 突状细胞、B 细胞 为激活 B 细胞提 等抗原呈递细胞 供了第一个信号。 摄取。 B 细胞 抗原呈递细胞 抗原呈递细胞将抗 3 原处理后呈递在细 辅助性 T 细胞表面 3 4 胞表面，然后传递 的特定分子发生 给辅助性 T 细胞。 变化并与 B 细胞结 合，这是激活 B 细 胞的第二个信号； 辅助性 T 细胞开始 分裂、分化，并分 泌细胞因子。 B 细胞 抗原呈递细胞 辅助性 T 细胞 辅助性 T 细胞 B 细胞受到两个信 5 号的刺激后开始分 浆细胞产生和分泌 裂、分化，大部分 6 细胞因子 大量抗体，抗体可 分化为浆细胞，小 以随体液在全身循 部分分化为记忆 环并与这种病原体 B 细胞。细胞因子 结合。抗体与病原 能促进 B 细胞的分 体的结合可以抑制 裂、分化过程。 6 病原体的增殖或对 人体细胞的黏附。 记忆 B 细胞 浆细胞 抗体 2.细胞免疫 T 细胞在接受抗原的刺激后，通过分化形成效应 T 细胞，效应 T 细胞可以与被抗原入侵的宿主细胞密切 接 触，使这些细胞裂解死亡。病原体失去了寄生的基础，因而被吞噬，消灭。 同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱第一篇 生物学科知识 【上岸熊提示：(1)唯一能产生抗体的浆细胞。(2)缺乏 T 细胞会失去细胞免疫能力，体液免疫能力也会受 到影响。】 3.体液免疫与细胞免疫的比较 免疫类型 体液免疫 细胞免疫 被抗原侵入的宿主细胞、自身突变细胞和来自 作用对象 游离于体液中的抗原。 异体的移植组织器官。 免疫细胞 主要是 B 细胞。 主要是 T 细胞。 免疫时间 过程较迅速，所需时间短。 过程较缓慢，所需时间长。 作用方式 浆细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合。 效应 T 细胞与靶细胞密切接触。 (1)对于外毒素，体液免疫发挥作用； (2)对于胞内寄生病原体，体液免疫先起作用，阻止寄生病原体通过血液循环而播散感染；当 关系 寄生病原体进入细胞后，细胞免疫将抗原释放，再由体液免疫最后清除； (3)若 T 细胞被破坏，则细胞免疫不存在，体液免疫也将大部分丧失。 4.记忆细胞与二次免疫 名称 内容 记忆细胞特点 可以在抗原消失后很长时间保持对这种抗原的记忆。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 抗原再次入侵时，记忆 B 细胞能迅速增殖分化，形成浆细胞，浆细胞快速产 二次免疫反应 生大量抗体。 二次免疫反应特点 更快、更高、更强。 二、免疫功能异常 (一)免疫失调引起的疾病 主要有三类，即过敏反应、自身免疫病和免疫缺陷病。 过敏反应 自身免疫疾病 免疫缺陷病 已免疫的机体再次接受相同抗 由于机体免疫功能不足或缺乏而引 自身免疫反应对自身的组织 概 原刺激时所发生的组织损伤或 起的疾病。可分为两类：先天性免 念 和器官造成损伤。 功能紊乱。 疫缺陷病、获得性免疫缺陷病。 相同过敏原再次进入机体时与抗原结构与正常细胞物质表 发 人体免疫系统功能先天不足 (遗传 病 吸附在细胞表面的相应抗体结面结构相似，抗体消灭抗原 机 缺陷)或遭病毒等攻击破坏。 理 合使细胞释放组织胺而引起。 时，也消灭正常细胞。 消化道、呼吸道过敏反应，皮类风湿性关节炎、风湿性心 举 先天性胸腺发育不良、艾滋病等。 例 肤过敏反应等。 脏病、系统性红斑狼疮等。 (二)艾滋病【选择题备考】 艾滋病 由于机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。 全称 获得性免疫缺陷综合征。 病毒 人类免疫缺陷病毒 (HIV)。 病毒存在部位 血液、精液、唾液、泪液、尿液和乳汁中。 HIV 能够攻击人体的免疫系统，特别是能够侵入 T 细胞，使 T 细胞大量死亡，导致患 作用机理 者丧失大部分的免疫功能，各种病原体则乘虚而入。 传播途径 主要有性接触、血液和母婴传播。 第五节动植物与人体的生殖与发育 一、人的生殖与发育 名称 内容 睾丸是主要的性器官，能产生精子，分泌雄性激素。 输精管道包括附睾(储存精子、供给精子营养和促进精子成熟的作用)、输精管和射 男性生殖系统 精管 (输送精子)。 附属腺有精囊腺、前列腺和尿道球腺，它们的分泌物能增强和维持精子的活动。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 女性生殖系统 卵巢是主要性器官，能产生卵子并分泌雌性激素。 人体内最大的细胞是卵细胞，它在输卵管内与精子相遇，与众多精子中的一个结合， 受精 形成受精卵，完成受精作用。 二、动物的生殖与发育【高频】【选择题备考】【简答题备考】【23 上/23 下选择题】【20 下简答题】 名称 内容 昆虫大多数进行有性生殖，体内受精。发育过程主要为变态发育。变态类型 有不完全变态(如蝗虫，发育经历卵、若虫、成虫三个阶段)和完全变态(如家 昆虫的生殖和发育 蚕，发育经历卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段)。【23 上简答题】【24 上选择 题】 两栖动物进行有性生殖，卵生，体外受精(在水中)。发育方式也是变态发 两栖动物的生殖与发育 育。如青蛙：受精卵→蝌蚪→幼蛙→成蛙。【24 上选择题】 鸟的繁殖具有明显的季节性，一般要经历求偶、交配、筑巢、产卵、孵卵和 鸟的生殖和发育 育雏几个阶段。其生殖特点是体内受精。 哺乳动物的生殖和发育特点为胎生、哺乳，其受精卵进入子宫发育，通过胎 哺乳动物的生殖和发育 盘吸收母体营养，同时排出废物，极大地提高了后代成活率。 三、植物的生殖【选择题备考】【简答题备考】【23 上选择题】【20 下简答题】 名称 内容 植物通过开花、受粉并结出果实，由果实中的种子来繁殖后代。后代具有双亲的遗传特 性。 有性生殖 1.优点：繁殖数量大，根系完整，生长健壮。 2.缺点：一些异花授粉的花卉容易发生变异，不易保持原品种的优良性状。 由植物体的营养器官(根、叶、茎)产生新个体的生殖方式，叫做营养生殖。常 营养生殖 见于高等植物。 无性生殖 有的生物体长成以后能够产生一种细胞，这种细胞不经过两两结合，就可以直 孢子生殖 接形成新个体。如孢子，利用孢子生殖的方式被称为孢子生殖。常见于低等植 物。 无性生殖 扦插、嫁接、压条、二分裂。 的应用全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 第六节 植物激素的调节 一、生长素【选择题备考】【20 下选择题】 (一)生长素的发现 1.生长素的发现历程 实验 实验结论 胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长 19 世纪末达尔文和他的 区传递某种“影响”，造成伸长区背光面比向 儿子 光面生长快。 胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给 1913 年鲍森·詹森 下部。 胚芽鞘的弯曲生长是由尖端产生的影响在其下 1918 年拜尔 部分布不均匀造成的。 造成胚芽鞘弯曲的是一种化学物质，并把这种 1926 年温特 物质命名为生长素。 1934 年 科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质——吲哚乙酸(IAA)。 2.向性运动【选择题备考】【23 上选择题】 名称 内容 植物随光的方向而弯曲的能力称为向光性，向光性是植物为捕获更多光能而建立起来的对不良 向光性 光照条件的适应机制之一。 向重力性分为向地性、背地性和横向重力性(地下茎水平方向生长)。向地性是植物在重力影响 向重力性 下，保持一定方向生长的特性。 向触性的一个明显的例子，是豌豆的卷须。卷须是一种变态的叶，豌豆植株利用卷须在一种坚 向触性 固的支持物上攀缘生长。卷须一接触到支持物，相对一面的生长就加快，于是卷曲起来。向触 性使得植株依靠支持物而向光生长。第一篇 生物学科知识 【上岸熊提示：各种向性的共同点是帮助植物的生长与环境相协调。植物还有在时间上与环境相协调的 适应。】 (二)生长素产生、分布、运输 1.生长素 名称 内容 合成部位 主要是幼嫩的芽、叶和发育中的种子。 来源 由色氨酸转变而来。 分布部位 植物体各器官中都有，相对集中地分布在生长旺盛的部分。 2.生长素的运输 名称 内容 横向运输发生于根尖、茎尖等生长素产生的部位，其发生是由于受单侧光、重力等 横向运输 单一方向的刺激。 极性运输 从形态学的上端运输到形态学的下端。 非极性运输 成熟组织中可以通过韧皮部进行。 (三)生长素的生理作用、特点【选择题备考】【21 下选择题】 1.生长素的生理作用方式及特点 (1)作用方式 不直接参与细胞代谢，而是给细胞传达一种调节代谢的信息。 (2)作用 既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。 (3)作用特点 两重性(低浓度促进，高浓度抑制)： ①生长素两重性的实例：顶端优势 生长素浓度：顶芽<侧芽，侧芽对生长素较敏感。 例如：棉花去芽；松树冠塔形。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) ②根向重力性： 生长素浓度:A死亡率→增加； 稳定型：出生率≈死亡率→不变； 衰退型：出生率<死亡率→减少。 (4)性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的。 2.种群的空间特征 种群中的个体在其生活空间中的位置状态或布局成为种群的空间特征，包括均匀分布、随机分布和集群分 布。 (三)种群的密度调查【23 下选择题】 1.样方法 名称 内容 适用对象 植物或活动范围小的动物。 调查程序 2.标志重捕法 名称 内容 适用对象 活动能力强、活动范围大的动物。 原理 概率相同原则。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 (1)确定调查对象。 (2)捕获并标记个体，计数为 M。 (3)重捕，计数为 n，其中被记个体为 m。 调查程序 (4)计算种群密度： 个体总数(N) 再次捕获个体数(n) 初次捕获标记个体数(M)~重捕的标记个体数(m) (1)调查期间无迁入和迁出、出生和死亡； 注意事项 (2)标记物对所调查动物生命活动无影响。 (四)种群数量增长的变化 1.种群增长的“J”形曲线 在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量呈指数增长，得 到的种群数量曲线为“J”形，如图 1-9-6-5 中 A 曲线所示。种群数量的增长过程可用 公式 表示，其中 N₀ 为该种群的起始数量，t 为时间，N₁为 t 年后该种群的数 量，λ代表该种群数量是一年前种群数量的倍数。这种情况下，种群的增长率不变，且 = 0 种群数量增长没有最大值。 2.种群增长的“S”形曲线 自然条件下，资源和空间有限，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线称为“S”形曲线，如 图 1-9-6-5 中 B 曲线所示。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量，即最大环 境容纳量，称 K 值。 名称 内容 食物空间有限的环境中，种群密度上升，内个体间的斗争加剧，捕食者 K 值出现的原因 数量增加。 种群内个体数量达到环境条件所允许的最大值(K 值)时，种群个体数量 特点 将不再增加；种群增长率变化，种群数量为 K/2 时增速最快，达到 K 时 增速为 0。 大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物减少和活动范围缩小，其 K 值变 应用 小，因此，建立自然保护区，改善栖息环境，提高 K 值，是保护大熊猫 的根本措施；对家鼠等有害动物的控制，应降低其 K 值。 【上岸熊提示：K 值：环境容纳量，会随着外界因素变化而出现波动，不是一成不变的。】全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 二、群落【选择题备考】【简答题备考】【20 下/23 下选择题】【21 下简答题】 (一)群落的概念 同一时间内聚集在一定区域中，相互之间有直接或间接关系的各种生物种群的集合称之为群落。 (二)群落的物种组成 名称 内容 丰富度 群落中物种数目的多少称为丰富度。 探究实验：土壤中小动物 1.取样方法：取样器取样法； 类群丰富度的研究。 2.统计方法：记名计算法和目测估计法。 (三)群落的结构 群落结构是由群落中的各个种群在进化过程中通过相互作用形成的，主要包括垂直结构和水平结构。 名称 内容 垂直结构指群落在垂直方向上的分层现象。植物因群落中的生态因子——光 垂直结构 的分布不均，由高到低分为乔木层、灌木层、草本层；动物分层主要是因群 落的不同层次的食物和微环境不同。 水平结构指群落中的各个种群在水平状态下的格局或片状分布。影响因素： 水平结构 地形、土壤、光照、湿度、人与动物等。 意义 群落结构提高了生物利用环境资源的能力。 【上岸熊提示：垂直结构的影响因素：对植物来说，主要是阳光、温度等；对于动物来说，主要是栖息空 间和食物。】 (四)群落的演替【选择题备考】 名称 内容 群落演替 随着时间的推移，一个群落的优势地位被另一个群落代替的过程。 演替阶段 (以发生在裸岩 裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段。 上的演替为例) 特点：时间长，演替缓慢。在沙丘、火山岩、冰川泥上发生的演 初生演替 替。 演替的类型 特点：时间短，演替快速。在火灾过后的草原、弃耕的农田上发 次生演替 生的演替。 演替的原因 优势种替代。 群落演替的最终阶段是顶级群落，是最稳定的群落阶段。 演替的特征 1.演替是可预测的；2.人类活动可使其不按自然演替的方向和速度进行。第一篇 生物学科知识 (五)种内关系和种间关系【选择题备考】【20 下/23 上/24 上选择题】 互利共生 寄生 种间竞争 捕食 数量坐 标图 常见形式： 营养关 系图 ACB 数量上两种生物同时 数量上呈现出“你死我活”的同步数量上呈现出“先增加 若分开，寄生生物 增加，同时减少，呈 性变化，两种生物的生存能力不者先减少，后增加者后 特点 无法单独生活，宿 现出“同生共死”的 同，如图丙；两种生物的生存能力减少”的不同步性变 主会生活得更好。 同步性变化。 相当，如图丁。 化。 地衣，大豆与根瘤 举例 蛔虫与人。 牛与羊，农作物与杂草。 狼与兔，青蛙与昆虫。 菌。 第八节 生态系统及其保护 一、生态系统的类型 生态系统包括自然生态系统和人工生态系统，自然生态系统的自我调节能力大于人工生态系统。 二、生态系统的结构【选择题备考】【23 上选择题】【23 下简单题】 (一)生态系统的组成成分 生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。 生产者 消费者 分解者 营养方式 自养 异养 异养 1.光合自养生物：绿色植物和蓝藻 大多数动物，寄生植物(如菟腐生细菌和真菌，腐食动 生物类型 等； 丝子)。 物。 2.化能合成生物：硝化细菌等。 地位 生态系统的基石。 生态系统最活泼部分。 生态系统的关键成分。 1.加快物质循环； 1.合成有机物，储存能量； 将有机物分解为无机物， 作用 2 . 帮 助 植 物 传 粉 和 传 播 种 供生产者重新利用。 2.为消费者提供食物和栖息场所。 子。 【上岸熊提示：1.生产者并非只有绿色植物。如一些光能合成自养型的细菌：蓝藻(蓝细菌)。2.消费者不都是 动物。如菟丝子是消费者，同时它是植物。】全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (二)生态系统的营养结构 1.食物链【选择题备考】【23 上选择题】 名称 内容 食物链 生态系统中生物之间由于食物关系形成的一种联系，是一种单向的营养关系。 实例 特点 生产者为第一营养级，消费者所处营养级不固定，食物链中一般不会超过 5 个营养级。 2.食物网 名称 内容 食物网 在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。 生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能 形成原因 吃多种植物也可能被多种肉食性动物所食。 功能 生态系统的营养结构是生态系统物质循环和能量流动的渠道。 特点 同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。 三、生态系统的功能与稳定性 (一)生态系统的功能 1.能量流动【选择题备考】【20 下/23 上选择题】 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。 大致可概括为：第一篇 生物学科知识 名称 内容 输入 生产者固定的太阳能总量。 传递途径 食物链和食物网。 转化 太阳能→有机物中的化学能→热能。 散失 通过呼吸作用以热能形式散失。 【上岸熊提示：能量流动的特点：单向流动、逐级递减。】 2.物质循环【选择题备考】【20 下/21 下选择题】 组成生物体的 C、H、O、N、P、S 等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的 循环过程，这就是生态系统的物质循环。生态系统的物质循环具有全球性、循环性的特点。全球生态系统 的物质循环包括碳循环、水循环以及氮循环等。 碳循环： 名称 内容 (1)在生物群落和无机环境间：主要以 CO₂形式循环。 碳的存在形式与循环形式 (2)在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。 (3)在无机环境中：主要以 CO₂和碳酸盐形式存在。 碳进入生物群落的途径 生产者的光合作用和化能合成作用。 生产者、消费者的呼吸作用；分解者的分解作用(实质是呼吸作用)；化石燃 碳返回无机环境的途径 料的燃烧。 (1)形成原因：大量化石燃料的燃烧，导致大气中的 CO₂含量迅速增加， 碳循环的破坏————温室 打破了生物圈中碳循环的平衡。 效应 (2)影响：使气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升， 进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。 3.信息传递【选择题备考】全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 名称 内容 (1)物理信息：鸟类求偶时发出鸣叫。 分类 (2)化学信息：昆虫交尾时，虫体放出性外激素招引异性前来交尾。 (3)行为信息：蜜蜂找到蜜源后，回蜂巢起舞通知同伴。 (1)生命活动的正常进行离不开信息的传递，例如：蝙蝠依赖声波实现对周围环境的识 别、取食与飞行。 意义 (2)生物种群的繁衍离不开信息的传递，例如：某些植物开花需要光信息刺激。 (3)信息的传递还能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。 (二)生态系统的稳定性【23 下选择题】【23 下简答题】 1.概念 生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。 2.形成原因 生态系统内部具有一定的自我调节能力。 3.类型 类型 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 实质 保持自身结构与功能相对稳定。 恢复自身结构与功能相对稳定。 核心 抵抗干扰，保持原状。 遭到破坏，恢复原状。 区别 影响因素 一般情况下，二者呈负相关，a 为抵抗力稳定性，b 为恢复力稳定性。 联系第一篇 生物学科知识 第十章 生物技术专题 第一节 现代生物技术专题 一、基因工程【选择题备考】【20 下选择题】 (一)理论基础 名称 内容 1.大多数生物的遗传物质是 DNA。 基因拼接的理论基础 2. DNA 的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 3.双链 DNA 分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 1.基因是控制生物性状的独立遗传单位。 外源基因在受体内表达的理论 2.遗传信息的传递都遵循中心法则。 基础 3.生物界共用一套遗传密码。 (二)基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 DNA 重组和转基因技术，赋予生物以新的遗 传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和 施工的，又叫做 DNA 重组技术。 (三)基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”————限制性核酸内切酶(限制酶) 名称 内容 来源 主要是从原核生物中分离纯化出来的。 能够识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个 功能 核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 结果 经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 【上岸熊提示：结果是产生黏性末端(碱基互补配对)或平末端。】 2. “分子缝合针”————DNA 连接酶 名称 内容 (1)相同点：都缝合黏性末端，形成磷酸二酯键。 (E. coli DNA 连接酶 (2)区别：E. coli DNA 连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链 DNA 片段互补的 和 T₄—DNA 连接酶)的 比较 黏性末端磷酸二酯键连接起来；而 T₄——DNA 连接酶来源 T₄—噬菌体，能缝 合两种末端，但连接平末端的效率较低。 与 DNA 聚合酶作用的异DNA 聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯 同 键。DNA 连接酶是连接两个 DNA 片段的末端，形成磷酸二酯键。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 3.“分子运输车”————载体 名称 内容 (1)能在受体细胞中复制并稳定保存。 载体具备的条件 (2)具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA 片段插入。 (3)具有标记基因，供重组 DNA 的鉴定和选择。 质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核 DNA 之外，并具有 最常用的载体 自我复制能力的双链环状 DNA 分子。 其他载体 λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。 (四)基因工程的基本操作程序 1.第一步：目的基因的筛选与获取 名称 内容 目的基因 编码蛋白质的结构基因和某些具有调控作用的因子。 (1)原理: DNA 双链复制。 (2) 过程: 第一步: 加热至 90 ~ 95℃, DNA 解链; 第二步: 冷却到 55 PCR 技术扩增目的基因 ~ 60℃, 引物结合到互补 DNA 链; 第三步: 加热至 70 ~ 75℃, 热稳定 D NA 聚合酶从引物起始互补链的合成。 条件 模板, 引物, 热稳定 DNA 聚合酶(Taq DNA 聚合酶)。 【上岸熊提示：原核基因采取直接分离(从基因文库中获取)获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基 因的常用方法有反转录法和化学合成法。】 2.第二步：基因表达载体的构建(基因工程中的最关键步骤) 名称 内容 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表 目的 达和发挥作用。 目的基因+启动子+终止子+标记基因。 (1)启动子是一段有特殊结构的 DNA 片段，位于基因的首端，是 RNA 聚合酶识别 和结合的部位，能驱动基因转录出 mRNA，最终获得所需的蛋白质。 组成 (2)终止子也是一段有特殊结构的 DNA 片段，位于基因的尾端。 (3)标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的 基因的细胞筛选出来(鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞)。常用的标记基因是 抗生素基因。 3.第三步：将目的基因导入受体细胞【简答题备考】【23 上简答题】 生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法 显微注射法 Ca²⁺ 参与的转换法第一篇 生物学科知识 续表 生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 受精卵、原核期 受体细胞 体细胞 胚胎或培养的细 原核细胞 胞 将目的基因插入 Ti 质粒的 T——DNA 上 Ca²⁺ 处理细胞→感受态细胞 将 目 的 基 因 →导入农杆菌→侵染植物细胞→整合到 →重组表达载体与感受态细 转化过程 注 射 进 受 体 受体细胞的染色体 DNA 上→表达基因表 胞混合→感受态细胞吸收 DN 细胞。 达载体。 A 分子。 【上岸熊提示：(1)转化的概念是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 (2)重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。】 4.第四步：目的基因的检测和表达 (1)首先要检测转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA 分子杂交技术 (原理是碱基互补配对原则)。 (2)其次还要检测目的基因是否转录出了 mRNA，方法是采用标记的目的基因做探针与 mRNA 杂交 (DNA——RNA 分子杂交技术，原理是碱基互补配对原则)。 (3)最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进 行抗原——抗体杂交。 (4)有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。 二、细胞工程 (一)植物细胞工程【选择题备考】【20 下选择题】 1.菊花的组织培养 (1)植物组织培养 ①植物组织培养的基本过程 ②理论基础：植物细胞的全能性。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (2)影响植物组织培养的条件 ①激素：植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。在生长素存在 的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强趋势。在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，其浓 度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响结果。 使用顺序 实验结果 先生长素，后细胞分裂素 有利于分裂但不分化 先细胞分裂素，后生长素 既分裂也分化 同时使用 分化频率提高 植物激素用量比例对实验结果的影响 生长素/细胞分裂素比值 实验结果 比值高时 促根分化，抑芽形成 比值低时 促芽分化，抑根形成 比值适中 促进愈伤组织生长 ②环境条件：pH、温度、光等环境条件。 不同的植物对各种条件的要求往往不同。进行菊花的组织培养，一般将 pH 控制在 5.8 左右，温度控制在 18 ~ 22℃, 并且每日用日光灯照射 12h。 【上岸熊注释：愈伤组织的细胞：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。】 2.月季的花药培养 (1)被子植物的花粉发育 花粉是由花粉母细胞经过减数分裂而形成的，因此，花粉是单倍体的生殖细胞。被子植物花粉的发育要经 历小孢子四分体时期、单核期(单核居中期→单核靠边期)和双核期等阶段。 (2)产生花粉植株的两种途径(通过花药培养产生花粉植株，其为单倍体植株) ①一种是花粉通过脱分化形成胚状体，然后分化发育为植物； ②另一种是花粉在诱导培养基上脱分化先形成愈伤组织，再将其分化成植株。 【上岸熊注释：这两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素的种类及其浓度配比。无论哪 种产生方式，都要先诱导生芽，再诱导生根。胚状体指在植物体细胞组织培养过程中，诱导产生的形态与 受精卵发育成的胚非常类似的结构，其发育也与受精卵发育成的胚类似，有胚芽、胚根、胚轴等完整结 构，就像一粒种子，又称为细胞胚。】 【上岸熊提示：植物组织培养所需激素：主要是细胞分裂素和生长素。】第一篇 生物学科知识 3.植物体细胞杂交技术 名称 内容 过程 原理 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性。 去细胞壁的方法 酶解法，所用的酶是纤维素酶和果胶酶。 物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导 诱导融合的方法 剂。 意义 克服了远缘杂交不亲和的障碍。 融合成功标志 新细胞壁的形成。 (二)动物细胞工程 1.动物细胞培养 (1)动物细胞培养的概述【选择题备考】【20 下选择题】 名称 内容 动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后 动物细胞培养 放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。 动物细胞培养的原理 细胞增殖。 取动物组织块(健康的动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶 或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培 动物细胞培养的流程 养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传 代培养。 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多， 细胞贴壁和接触抑制 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称 为细胞的接触抑制。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (2)动物细胞培养需要满足以下条件 名称 内容 培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防止培养 无菌、无毒的环境 过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危 害。 合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入 营养 血清、血浆等天然成分(原因是人们对细胞所需要的营养物质还不完全清楚)。 温度 适宜温度: 哺乳动物多是 36.5℃ ±0.5℃; pH: 7.2 ~ 7.4。 95%空气+5%CO₂。O₂是细胞代谢所必需的，CO₂的主要作用是维持培养液的 p 气体环境 H。 (3)动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细 胞。 【上岸熊提示：意义是克服远缘杂交不亲和的障碍。】 2.动物体细胞核移植技术和克隆动物(原理：细胞核的全能性)【选择题备考】 哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(比较容易)和体细胞核移植(比较难)。 名称 内容 选用去核卵(母)细胞 卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。 的原因 高产奶牛(提供体细胞)进行细胞培养；同时采集卵母细胞，在体外培养到减Ⅱ分 体细胞核移植的大致 裂中期的卵母细胞，去核(显微操作)；将供体细胞注入去核卵母细胞；通过电刺 过程 激使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎；将胚胎移入受体 (代孕)母牛体内；生出与供体奶牛遗传基因相同的犊牛。 (1)加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；(2)保护濒危物种，增大存活数 体细胞核移植技术的 量；(3)生产珍贵的医用蛋白；(4)作为异种移植的供体；(5)用于组织器官的移 应用 植等。 体细胞核移植技术存 成功率非常低、克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。 在的问题 3.动物细胞融合(原理：细胞膜的流动性) 名称 内容 也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形 动物细胞融合 成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。 与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质 动物细胞融合原理 体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。 克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品 动物细胞融合的意义 种培育的重要手段。第一篇 生物学科知识 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 比较项目 细胞融合的原理 细胞融合的方法 诱导手段 用法 植物体细胞 去除细胞壁后诱导离心、电刺激、振动，聚乙克服了远缘杂交的不亲 细胞膜的流动性。 杂交 原生质体融合。 二醇等试剂诱导。 和性，获得杂种植株。 动物细胞融 使细胞分散后诱导除应用植物细胞杂交手段制备单克隆抗体的技术 细胞膜的流动性。 合 细胞融合。 外，再加灭活的病毒诱导。之一。 4.单克隆抗体 名称 内容 抗体：一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度 单克隆抗体 低、特异性差。由一个杂交瘤细胞克隆产生的。针对单抗原决定簇的抗体，称为单克 隆抗体。 对免疫小鼠注射特定的抗原蛋白(目的使小鼠产生了效应 B 细胞)；提取 B 淋巴细胞； 同时用动物细胞培养的方法培养骨髓瘤细胞并提取；促使它们细胞融合；在特定的选 单克隆抗体的制 择培养基上筛选出融合的杂种细胞；然后对它进行克隆化培养和抗体检测(筛选出能够 备过程 分泌所需抗体的杂种细胞)；最后将杂交瘤细胞在体外做大规模培养或注射入小鼠腹腔 内增殖，从细胞培养液或小鼠腹水中可得到大量的单克隆抗体。 杂交瘤细胞的特 既能大量繁殖，又能产生特定的抗体。 点 单克隆抗体的优 特异性强，灵敏度高，并能大量制备。 点 (1)作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并且跟一定抗原发生特异性 单克隆抗体的作 结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。 用 (2)用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗。可制成“生物导弹”，也有少量 用于治疗其他疾病。 【上岸熊提示：第一步筛选是选择杂交瘤细胞，第二步筛选是选择能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。】 三、胚胎工程【简答题备考】【23 下选择题】 名称 内容 1.场所：睾丸的曲细精管内。 2.时期：从初情期开始，直到生殖机能衰退。 精子 3.过程：见减数分裂。 的发生 4.变形：细胞核→精子头主要部分，高尔基体→顶体，中心体→尾，线粒体→ 尾。基部的线粒体鞘，其他物质→原生质滴(向后脱落)。同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱 全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 1.场所：卵巢及输卵管。 2.时期和过程 胎儿时期性别分化后，卵原细胞有丝分裂，并变成初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵 泡。初情期后：初级卵母细胞→次级卵母细胞和第一极体→卵子、第二极体。 卵子 (1)排卵指卵子从卵泡中排出，而非卵泡从卵巢中排出。 的发生 (2)两次分裂的时间：第一次是在雌性动物排卵前后完成的，第二次是在精子和卵子结合 的过程中完成的。 (3)精子的发生中两次减数分裂是连续的；卵子的发生中两次减数分裂是不连续的。 (4)不同种动物精子的形态相似、大小略有不同，但与动物的体型大小无关。 1.定义：精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。 2.场所：雌性的输卵管内。 3.过程 (1)受精前的准备 精子获能：刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理 变化后，才能获得受精能力。 受精作用 卵子的准备：卵子都要在输卵管中进一步成熟，发育到 MⅡ期时，才具备与精子受精的能 力。 (2)受精阶段 获能的精子穿过次级卵母细胞的放射冠子、透明带，精子的头部与卵细胞接触。 两个细胞的细胞膜融合，精子细胞膜内的遗传物质进入卵细胞，完成受精。 受精的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志为雌雄原核的融 合。 1.受精卵：胚胎发育的起点。 2.卵裂期：(1)细胞分裂方式为有丝分裂；(2)细胞数量增加，胚胎总体积并不增加。 3.桑葚胚：致密细胞团，形似桑葚。 4.囊胚：(1)内细胞团：发育成胎儿的各种组织；(2)滋养层：发育成胎膜和胎盘。 5.原肠胚：(1)外胚层：由内细胞团表层的细胞形成；(2)内胚层：由内细胞团下方的细胞 胚胎早期 形成。 发育 6.桑葚胚细胞仍具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。 7.囊胚是开始分化的阶段，分化为滋养层细胞和内细胞团细胞，该阶段还可进行胚胎分割。 8.孵化：囊胚后期，透明带破裂，胚胎伸展出来。 9.原肠胚特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。由内胚层包围的囊腔叫原肠 腔。此时细胞分化在胚胎期达到最大限度。 胚胎工程 胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞。 的应用 同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱第一篇 生物学科知识 【上岸熊拓展：受精过程中的三大反应与防止多精入卵受精的两道屏障： 1.顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形 成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。 2.透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称作透明带反应， 它是防止多精入卵受精的第一道屏障。 3.卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜 反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。】 第二节 生物技术实践 一、传统发酵技术的应用————果酒和果醋的制作【高频】【选择题备考】【20 下/21 下/23 上/24 上选择 题】 名称 内容 酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，表达式为： 酵母菌的细胞呼 能量 吸 酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，表达式为： ₆ ₁ ₂ ₆ + 6₂ + 6₂ → 6 ₂ + 12₂ + 能量 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活：在有氧时，酵母菌大量繁殖，但是 ₆ ₁ ₂ ₆ → 2₂ ₅ + 2 ₂ + 不起到发酵效果；在无氧时，繁殖速度减慢，但是此时可以进行发酵。在利 酵母菌发酵的最 实验原理 用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气，在有氧环境下一段时间使其 佳环境 繁殖，再隔绝氧气进行发酵。20℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵的最佳 温度是在 18℃~25℃，pH 最好是弱酸性。 当缺少糖原时和有氧条件下，可将乙醇(酒精)氧化成醋酸。 醋酸菌是好氧性 表达式为： 当氧气、糖原都充足时，醋酸 细菌 菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。醋酸菌生长的最佳温度是在 。 ₂ ₅ +₂ → ₃ + ₂ ; 30° ~35° 1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲 洗几次，再用体积分数为 75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。 2.取葡萄 500g，去除枝梗和腐烂的籽粒。 3.用清水冲洗葡萄 1 ~2 遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。 4.用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中或将葡萄打成浆后，用洁净的纱布过滤至发酵 瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置，可以用 500mL 的塑料瓶替代，但注入的果汁量 实验步骤 不要超过塑料瓶总体积的 2/3。 5.将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。 6.由于发酵旺盛期 CO₂的产量非常大，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。如果使用简易 的发酵装置，如瓶子(最好选用塑料瓶)，每天要拧松瓶盖 2 ~4 次，进行排气。 7.10d 以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验酒味、酒精的含量、进行酵母菌 的镜检等工作。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 8.当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后将装置转移至 30 ~35℃ 的条件下发酵，适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接 实验步骤 种，但效果不是很好。如果没有充气装置，可以将瓶盖打开，在瓶口盖上纱布，以减 少空气中尘土等的污染。 【上岸熊注释：请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通过一个长 而弯曲的胶管与瓶身连接?结合果酒、果醋的制作原理，你认为应该如何使用这个发酵装置? 充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出 CO₂的；出料口是用来 取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置 制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。】 二、微生物的利用【23 下选择题】 (一)微生物的分离和培养 1.微生物的营养要求 微生物为了生存就必须从环境中吸取各种物质以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代谢中起调节作用， 这些物质就称为营养物质，除了水以外，主要分为碳源、氮源、无机盐、生长因子四大类。 这四类微生物所需营养物质的特点： 营养物质 定义 功能 种类 主要是葡萄糖，其次还 提供合成细胞物质及代谢 凡可被用来构成细胞物质或代谢产 有 CO₂、NaHCO₃、脂肪 碳源 产物的原料；并为整个生 物中碳素来源的营养物质。 酸 、 花 生 饼 、 石 油 理活动提供所需能源。 等。 提 供 合 成 细 胞 中 含 氮 物 质，如蛋白质、核酸等的铵盐，硝酸盐、亚硝酸 凡用来构成菌体物质或代谢产物中 氮源 原 料 ； 少 数 细 菌 可 以 铵盐、尿素、氨、N₂、牛 氮素来源的营养源。 盐 、 硝 酸 盐 等 氮 源 为 能肉膏、蛋白胨等。 源。 为微生物细胞生长提供碳源、氮源构成菌体成分调节菌体内 主 要 是 钾、 钠 、钙 、 以外的多种重要元素 (包括大量元外渗透压；促进酶的活性 无机盐 镁、硫、磷、铁等 无机 素和微量元素)的物质，多以无机盐或 作 为 某 些 辅 酶 的 组 分 盐。 的形式供给。 等。第一篇 生物学科知识 续表 营养物质 定义 功能 种类 一类微生物正常生活所不可缺少而需 要量又不大，但微生物自身不能用简 维生素，某些氨基酸、嘌 生长因子 单的碳源或氮源合成，或合成量不足 酶和核酸的组成成分。 呤、嘧啶等。 以满足机体生长需要的有机营养物 质。 2.微生物的营养类型 根据微生物对营养源中的碳源需求的不同，微生物可分为自养型和异养型微生物；根据微生物对能源需求 的不同，微生物可分为光能型和化能型微生物。自养微生物与异养微生物的区别见下表。 【上岸熊注释：动物属于异养型生物，植物属于自养型生物，而微生物既有异养型的也有自养型的，大多 数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。 化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行生长。 光能营养型生物：依靠光能进行生长。 动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于 光能营养型生物。】 分类 划分依据 营养比较 能量来源 实例 光能 如蓝藻等。 以 CO₂或碳酸盐为 自养微生 如硝化细菌，能利用 NH₃氧化过程中 主要或唯一碳源进 物 质 氧 化 过 程 中 物 释放化学能，NH₃既作为氮源，又作 行代谢生长。 能否以无机碳 释放的能量。 为能源。 作为生长的主 要或唯一碳源 碳源不仅为异养微生物提供构成细胞 而与氮源无 必须以有机物作为 的物质，而且提供完成整个生命活动 关。 异养微生 有 机 物 的 氧 化 分 碳 源 进 行 代 谢 生 所需的能量。另外，也有部分微生物 物 解。 长。 利用光能作为完成生命活动所需的能 量。 3.微生物培养基的种类 (1)培养基的概述 名称 内容 因科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物 培养基 用的营养基质 (混合养料)称为培养基。 任何培养基都应具备微生物所需要的五大营养要素，且应比例适当，所以一旦配成 特点 必须立即灭菌。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (2)培养基分类 划分标准 培养基种类 特点 用途 液体培养基 不加凝固剂。 工业生产。 半固体培养基 加凝固剂，如琼脂。 观察微生物的运动、分类、鉴定。 物理性质 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌 固体培养基 加凝固剂，如琼脂。 种。 含 化 学 成 分 不 明 确 的 天 然 物 天然培养基 工业生产。 质。 化学成分 培养基成分明确(用化学成分已 合成培养基 分类、鉴定。 知的化学物质配成)。 培养基中加入某种化学物质，培养，分离出特定微生物，如培养酵母菌 以 抑 制 不 需 要 的 微 生 物 的 生和霉菌，可在培养基中加入青霉素；培养 选择培养基 长，促进所需要的微生物的生金黄色葡萄球菌，可在培养基中加入高浓 长。 度食盐。 用途 鉴别不同种类的微生物，如可用伊红—美 根据微生物的代谢特点，在培 蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大 鉴别培养基 养基中加入某种指示剂或化学 肠杆菌(若有，菌落呈深紫色，并带有金 药品。 属光泽)。 (3)培养基的配制原则和营养构成 名称 内容 目标要明确：根据微生物的种类、培养目的，选择不同的原料配制培养基。 培养基的配制原则 营养要协调：配制培养基时要注意各营养物质的浓度和比例、pH 要适宜。 各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。 培养基的营养构成 不同培养基还要满足不同微生物对 pH、特殊营养物质以及氧气的要求。 (4)配制牛肉膏蛋白固体培养基的步骤及注意事项 ①步骤：计算→称量→溶化→调 pH→灭菌→倒平板。 ②注意事项：倒平板的温度一般在 50℃左右适宜，温度过高会烫手，过低培养基又会凝固；平板需倒 置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止培养皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 (5)微生物常用接种方法 ①平板划线法 平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基的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，可以分离得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体菌落。具体 操作步骤如下：第一篇 生物学科知识 第一步：将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。 第二步：在火焰旁边冷却接种环，并打开盛有菌液的试管的棉塞。 第三步：将试管口通过火焰。 第四步：将已冷却的接种环伸入菌液中，蘸取一环菌液。 第五步：将试管口通过火焰，并塞上棉塞。 第六步：左手将培养皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线， 盖上培养皿盖。注意不要划破培养基。 第七步：灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线重复以上操作，在三、 四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连。 第八步：将平板倒置，放入培养箱中培养。 ②稀释涂布平板法 稀释涂布平板法是指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 基表面形成单个的菌落。具体操作步骤如下： 第一阶段：系列稀释操作 第一步：将分别盛有 9mL 水的 6 支试管灭菌，并按 1 的顺序编号。 1 6 第二步：用移液管吸取 1mL 培养的菌液注入 10¹倍稀释的试管中。用手指轻压移液管的橡皮头，吹吸三次， 10 − 10 使菌液与水充分混匀。 第三步：从 10¹倍稀释的试管中吸取 1mL 稀释液，注入 10²倍稀释的试管中，重复第 2 步的混匀操作依次类 推，直至完成最后一支试管的稀释。 【上岸熊注释：移液管需要经过灭菌操作时，试管口和移液管应在离火焰 1 ~2cm 处。】 第二阶段：涂布平板操作 第一步：将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。 第二步：取少量菌液 (不超过 0.1mL)，滴加到培养基表面。 第三步：将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却 8 ~10s。 第四步：用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使菌液分布均匀。 (6)消毒和杀菌的区别 消毒是指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和 孢子)。常用的消毒方法有煮沸消毒法、巴氏消毒法、酒精消毒、氯气消毒等。 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，包括芽孢和孢子常用的灭菌方法有灼烧灭菌法 (接种环)，干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法(培养基)等。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 内容 种类 主要方法 应用范围 微生物接种工具，如接种环、接种针或其他 灼烧灭菌法 酒精灯火焰灼烧。 金属用具等，接种过程中试管口或瓶口等。 灭菌 玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等 干热灭菌箱 160 ~ 170℃加热 1 干热灭菌法 凡不适合用其他方法灭菌又能耐高温的物 ~ 2h。 品。 高压蒸汽灭菌法 121℃维持 15 ~ 30min。 培养基及多种器材、物品。 70 ~ 75℃煮 30min 或 80℃煮 1牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭 巴氏消毒法 5min。 菌的液体。 煮沸消毒法 100℃煮沸 5 ~ 6min。 日常食品、罐装食品。 消毒 紫外线消毒法 紫外线照射 30min。 接种室、接种箱等。 用体积分数为 70%~75%的酒精、皮肤、伤口、动植物组织表面消毒、手术器 化学药剂消毒法 碘酒涂抹，来苏水喷洒等。 械、塑料或玻璃器皿等。 (7)菌种的保藏 频繁使用的菌种，采用临时保藏法；长期保存，采用甘油管藏法。 (二)微生物的生长 1.微生物数量的测定方法 名称 内容 微生物数量的测定往往是在人工培养的条件下进行的。如将少量的某种细菌接种到 研究方法 恒定容积的液体培养基中，并置于适当的条件下培养，然后定期取样测定培养基里 的细菌群体的生长情况。 测细菌的细胞数量：如将待测样品与等量的已知含量的红细胞混匀后，涂布在载 玻片上，经固定染色后，在显微镜下随机选若干个视野进行记数，计算出细菌与 测定方法 红细胞的比例，再根据红细胞的含量计算出单位体积内的细菌数目。 测重量：如取一定体积的培养基，经离心分离，反复洗涤后，称菌体的湿重，然 后烘干称干重，再由此计算出其中的细胞总重量。 【上岸熊提示：微生物数量的测定方法有血球计数板法(直接计数法)和稀释涂布平板法(间接计数法)。】 2.微生物的生长曲线 (1)细菌的生长曲线 将少量的单细胞微生物接种到一定容积的液体培养基后，在适宜的条件下培养，定时取样测定细胞数量。 以细胞增殖数目的对数做纵坐标，以培养时间做横坐标，绘制一条如图所示的曲线，我们称这条曲线为第一篇 生物学科知识细菌的生长曲线。 (2)各时期对比 细菌的生长曲线的各个时期具有明显特征。 类别 调整期 对数期 稳定期 衰亡期 刚接种至进入快速 时间 快速分裂至动态稳定 稳定至开始减少 急剧减少至种群消亡 分裂 最快，菌数以等比数列 几乎为零，一般不 几乎为零，繁殖率=下 降，死亡率 >繁殖 生长速率 形式增长，繁殖率>死 繁殖。 死亡率。 率。 亡率。 代谢活跃，体积增 活 菌 数 达 到 最 高 长快，大量合成细 峰，种内斗争最激 代谢旺盛，个体的形态 细胞形态最多，甚至 胞 分 裂 所 需 的 酶 烈，细胞内大量积 和生理特性比较稳定， 畸形，有些细胞开始 主要特征 类、ATP 及其他细胞 累代谢产物，特别 常作为生产用的菌种和 解体，释放出代谢产 成 分 其 长 短 与 菌 是次级代谢产物， 科研材料。 物。 种、培养条件等因 芽孢的形成也在此 素有关。 时期。 3.影响微生物生长的环境因素 影响微生物生长的环境因素包括温度、pH、氧等。 名称 内容 温度 最适生长温度为 25 ~37℃。 pH 最适 pH, 细菌为 6.5 ~ 7.5, 真菌为 5.0 ~ 6.0。 对不同代谢类型的微生物群体的生长具有不同的影响。 (1)好氧型微生物：如大多数真菌等。 氧 (2)厌氧型微生物：如某些链球菌、产甲烷杆菌等。 (3)兼性厌氧微生物：如酵母菌。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) (三)常见菌种的纯化与分离 名称 内容 大肠杆菌纯化培养的原理：在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌 落，即可获得较纯的菌种。 大肠杆菌的纯化培养 纯化大肠杆菌，其关键步骤是接种，接种时要保证无菌操作。纯化培养的方法是 平板划线法和稀释涂布平板法。 纤维素分解菌可产生纤维素酶，纤维素酶是一种复合酶，它能将纤维素分解为葡 萄糖。 纤维素分解菌的分离方法是刚果红染色法。刚果红纤维素是一种红色复合物，当 纤维素分解菌的分离 纤维素被分解后，红色会消失，纤维素分解菌的菌落周围出现透明圈。所以，使 用以纤维素为唯一碳源的选择培养基，根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解 菌。 能合成脲酶的细菌才能分解尿素，故配制以尿素为唯一氮源的培养基，能够在该 培养基上生长的细菌就是能分解尿素的细菌。 土壤中分解尿素的细菌 的分离 实验流程：土壤取样→配制土壤溶液和制备培养基→系列稀释→涂布平板与培养 →菌落计数。其中，菌落计数的方法包括直接计数法(显微镜下用特定细菌计数 板或血细胞计数板)和间接计数法 (稀释涂布平板法)。 (四)微生物的利用 1.微生物在物质循环中的作用 在生物圈内的物质循环过程中，以异养型微生物为主的分解者，在有机物的矿质化过程中有着不可替代的作 用，它与生产者一起共同推动着生物圈内的物质循环，使生态系统保持平衡。 (1)碳素循环 名称 内容 部分细菌进行光合作用，通过光合作用实现二氧化碳的固定，将二氧化碳转化为有机 二氧化碳的固定 碳。能进行光合作用的细菌统称为光合细菌。 微生物通过分解作用将有机碳分解，再次形成二氧化碳。根据氧气的需求不同，分为 二氧化碳的再生 好氧分解和厌氧分解两种。 (2)氮素循环 在氮素循环中，固氮作用、氨化作用、硝化作用都有微生物的活动。 名称 内容 固氮作用 微生物将大气中的分子态氮还原成氨和其他含氮化合物的过程。 氨化作用 有机氮化物在微生物的分解作用中释放出氨气的过程。 硝化作用 利用微生物将氨气转化为亚硝化物或硝化物的过程。第一篇 生物学科知识 三、酶的研究与应用【简答题备考】【21 下简答题】 (一)酶的存在和简单制作方法 1.酶在生物体内的存在部位 酶是在生物体活细胞中合成的。多数酶在细胞内直接参与生物化学反应，少数的酶要分泌到细胞外发挥作用。 2.酶的制备 名称 内容 如果要提取存在于细胞内的酶，需要破碎生物组织细胞，可用破碎仪、研磨器或匀浆器等 胞内酶的制备 器械将组织细胞破碎，使酶从活细胞中释放出来，进入细胞外的溶液中，经过滤、离心制 备成粗酶液。 对于唾液淀粉酶、胰蛋白酶等分泌到细胞外的酶，可以直接从动物分泌物或细胞外的组织 胞外酶的制备 间隙中提取。 (二)酶活力测定的一般原理和方法 1.酶活力的测定 名称 内容 酶活力的含义 酶活力是指酶在催化一定的化学反应时表现出来的能力。 酶活力测定 酶活力通常以单位时间内底物的消耗量或者在单位时间内产物的生成量来表示。 2.酶活性与影响酶活性的因素 绝大多数的酶是活性蛋白质，少数是 RNA。因此一切对蛋白质活性有影响的因素一般都会影响酶的活性。酶与底 物作用的反应速率受温度、pH、溶液浓度、底物浓度、酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响。 3.酶活力测定的相关实验 果胶是植物细胞壁以及细胞间层的主要组成成分之一。在果汁加工中，果胶会影响出汁率并使果汁浑浊。果胶酶 可使果胶水解成可溶性半乳糖醛酸。 (1)探究温度和 pH 对果胶酶活性的影响 ①实验流程：制备苹果泥→设置一系列具有梯度的 pH 或温度→加入果胶酶反应一段时间→过滤果汁。 ②该实验的自变量是温度或 pH，因变量是酶的活性，检测因变量是通过测定果汁的体积或澄清度来实现的。 (2)探究果胶酶催化果胶水解的最适用量 名称 内容 该实验包括以下五个步骤： ①配制 9 种不同浓度梯度的果胶酶溶液，各取等量酶溶液分别放入试管中，并依次编号。 ②制备苹果泥，各取等量苹果泥分别放入 9 支试管中，并依次对应编号。 实验流程 ③将制得的果胶酶溶液和苹果泥放入 37℃恒温水浴中。 ④一段时间后，迅速混合对应编号的酶溶液和苹果泥，37℃恒温水浴 20mm。 ⑤过滤后测量果汁体积。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 如果随着酶浓度的增大，过滤得到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增 实验结果分 大到某个值后，再增加酶的用量，过滤得到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足 析说明 够，这个值就是酶的最适用量。 (三)酶的应用 1.酶在食品加工中的作用 酶在食品工业中，主要应用于淀粉加工，乳品加工，水果加工，酒类酿造，肉、蛋、鱼类加工，面包与烤 食品的制造，食品保藏以及甜味剂制造等工业。 名称 内容 (1)用于淀粉加工的酶有α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶(糖化酶)、葡萄糖 异构酶、脱支酶以及环糊精葡萄糖基转移酶等。 (2)淀粉加工的第一步是用α-淀粉酶将淀粉水解成糊精，即液化；第二步是通过上 酶在淀粉加工中的应 述各种酶的作用，制成各种淀粉糖浆。 用 (3)工业生产所用的葡萄糖异构酶实际上都是 D-木糖异构酶，通常用固定化异构酶 来生产果葡糖浆。在异构酶的催化下，一部分葡萄糖便转化成果糖，从而产生果葡 糖浆。 (1)用于乳品工业的酶有凝乳酶、乳糖酶、过氧化氢酶、溶菌酶以及脂肪酶等。凝 乳酶用于制造干酪；乳糖酶用于分解牛奶中的乳糖；过氧化氢酶用于牛奶消毒；溶 菌酶添加到奶粉中，可以防止婴儿肠道感染；脂肪酶可增加干酪和黄油的香味。 (2)干酪生产的第一步是用乳酸菌将牛奶发酵成酸奶；第二步是用凝乳酶将可溶性 酪蛋白水解成不溶性 k-酪蛋白和糖肽。 酶在乳品加工中的应 (3)在酸性溶液中，Ca²⁺ 使酪蛋白凝固，再经过切块、加热、压榨、熟化，便制成 用【20 下选择题】 干酪。过去，凝乳酶取自小牛的皱胃，全世界一年要宰杀 4000 多万头小牛，来源不 足，价格昂贵。现在，85%的动物酶已由微生物酶所代替，凝乳酶已成为仅次于淀粉 酶的大众商品酶。 (4)乳糖是由半乳糖残基与葡萄糖残基通过α-1，4 糖苷键连接而成的双糖，溶解 度很低，缺乏甜味。现在，用固定化黑曲霉乳糖酶制成酶柱，让牛奶以一定的流速 通过酶柱，可以生产脱乳糖的牛奶。 酶在水果加工中的应用于水果加工保藏的酶有果胶酶、柚苷酶、纤维素酶、半纤维素酶、橙皮苷酶、葡萄 用 糖氧化酶以及过氧化氢酶等。 啤酒厂常用大麦、大米、玉米等作为辅助原料来代替一部分大麦芽，使用微生物的淀 酶在酒类酿造中的应 粉酶、中性蛋白酶和β-葡聚糖酶等酶制剂来处理上述原料，可以补偿原料中酶活力 用 不足的缺陷。上述原料糖化时，添加糖化酶，可以增加发酵度，缩短糖化时间。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 在啤酒巴氏灭菌前，加入木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶、霉菌酸性蛋白酶处理啤酒， 酶在酒类酿造中的应 可以防止啤酒混浊，延长保存期。 用 糖化酶代替麸曲，用于制造白酒、黄酒、酒精，可以提高出酒率，节约粮食，简化 设备等。 用木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶、米曲霉蛋白酶等酶制剂可以水解胶原蛋白，从而使肌 肉嫩化。工业上嫩化瘦肉的方法有两种：一种是宰杀前，肌注酶溶液于动物体；另 酶在肉、蛋、鱼类加 一种是将酶制剂涂抹于肌肉片的表面，或者用酶溶液浸泡肌肉。 工中的应用 利用蛋白酶水解废弃的动物血、杂鱼以及碎肉中的蛋白质，然后抽提其中的蛋白 质，以供食用，或者用作饲料。这是开发人类蛋白质资源的有效途径。 向陈面粉团添加霉菌的α-1 淀粉酶和蛋白酶制剂，可以提高面包质量；加β-淀粉 酶在面包与焙烤食品 酶，可以防止糕点老化；加蔗糖酶，可以防止糕点中的蔗糖从糖浆中析晶；加蛋白 制造中的应用 酶，可以使通心面条风味佳，延伸性好。 2.加酶洗衣粉的洗涤效果 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶， 其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分 子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污渍从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分 别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更好的去污能力。 【上岸熊提示：含磷洗衣粉污染环境可能导致水体富营养化。】 四、DNA 和蛋白质技术 (一)DNA 的粗提取与鉴定 1.实验原理 提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。对 于 DNA 的粗提取而言，就是要利用 DNA 与 RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取 DNA， 去除其他成分。 名称 内容 DNA 和蛋白质等其他成分在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择 适当的盐浓度就能使 DNA 充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。 DNA 的溶解性 此外，DNA 不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理， 可以将 DNA 与蛋白质进一步分离。 DNA 对酶、高温 蛋白酶能水解蛋白质，但是对 DNA 没有影响。大多数蛋白质不能忍受 60 ~80℃的高 和洗涤剂的耐受 温，而 DNA 在 80℃以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对 DNA 没有影响。 性全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 在沸水浴条件下，DNA 遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定 DNA 的试 DNA 的鉴定 剂。 【上岸熊提示:在 0.14mol/L 的 NaCl 溶液中, DNA 的溶解度最小。】 2.实验设计 名称 内容 凡是含有 DNA 的生物材料都可以考虑，但是使用 DNA 含量相对较高的生物组织，成 实验材料的选取 功的可能性更大。 动物细胞的破碎比较容易，以鸡血细胞为例，在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏 破碎细胞，获取含 水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液即可。如果实验材料是植物细胞，需要先 DNA 的滤液 用洗涤剂溶解细胞膜。例如，提取洋葱的 DNA 时，在切碎的洋葱中加入一定的洗涤 剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。 方案一的原理是 DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分 去除滤液中的杂质 解蛋白质，不分解 DNA；方案三的原理是蛋白质和 DNA 的变性温度不同。 将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等、冷却的酒精溶液，静置 2 ~3min，溶 液中会出现白色丝状物，这就是粗提取的 DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝 状物，并用滤纸吸取上面的水分。 DNA 的析出与鉴定 取两支 20mL 的试管，各加入物质的量浓度为 2mol/L 的 NaCl 溶液 5mL，将丝状物 放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入 4mL 的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热 5min，待试管冷却后， 比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有 DNA 的溶液是否变蓝。 【上岸熊注释：1.为什么反复地溶解与析出 DNA，能够去除杂质? 用高盐浓度的溶液溶解 DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用低盐浓度使 DNA 析出，能除去溶解在低盐 溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出 DNA，就能够除去与 DNA 溶解度不同的多种杂质。 2.方案二与方案三的原理有什么不同? 方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白，从而使提取的 DNA 与蛋白质分开；方案三利用的是 DNA 和蛋白质对高 温耐受性的不同，从而使蛋白质变性，与 DNA 分离。】 (二)PCR 技术 1. PCR 技术概述 名称 内容 原理 PCR 技术的原理为 DNA 复制。 条件 模板、原料、酶、ATP。 场所 体外 PCR 扩增仪。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 DNA 复制的具体过程涉及 DNA 双链的方向，DNA 的两条链是反向平行的，为了明确地表示 DNA 的方向，通常将 DNA 的羟基(——OH)末端称为 3'端，磷酸基团的末端称为 5'端。DN 方向 A 聚合酶不能从头开始合成 DNA，而只能从 3'端延伸 DNA 链，因此，DNA 复制需要引物。 当引物与 DNA 母链通过碱基互补配对结合后，DNA 聚合酶就能从引物的 3'端开始延伸 DN A 链，因此 DNA 的合成方向总是从子链的 5'端向 3'端延伸。 2.过程 DNA 模板 4 种脱氧核苷酸 耐高温的 DNA 聚合酶 引物 DNA 解聚为单链。 时，两种引物通过碱基互补配 时，溶液中的 4 种脱氧核苷酸 对与两条单链 DNA 结合。 在耐高温的 DNA 聚合酶的作用 下，根据碱基互补配对原则合成 新的 DNA 链。 名称 内容 变性 当温度上升到 90℃以上时，双链 DNA 解旋为单链。 复性(退火) 温度下降到 50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链 DNA 结合。 温度上升到 72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在 DNA 聚合酶的作用下，根据 延伸 碱基互补配对原则合成新的 DNA 链。 【上岸熊提示：PCR 技术所需的酶为耐热的 DNA 聚合酶。】 3.检测 PCR 扩增效果 (1) 将样品进行 50 倍稀释: 取 2μL PCR 反应液, 加入 98μL 蒸馏水。 (2)以蒸馏水作为空白对照，在波长 260nm 处，将紫外分光光度计的读数调节至零。 (3)将步骤(1)中的 100μL DNA 稀释液加入厚度为 1cm 的比色杯中，测定其在 260nm 处的光吸收值。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 4. PCR 技术的应用 PCR 技术模拟细胞内 DNA 的复制过程，实现对某一段 DNA 的扩增。PCR 技术能在几小时内将极微量的 DNA 特异性地扩增上百万倍，从而有效地解决了因为样品中 DNA 含量太低而难以对样品进行分析研究的难 题，大大提高了对 DNA 分子的分析和检测能力，被广泛地应用于基因克隆、基因序列分析遗传病诊断、 古生物学研究以及刑侦破案、亲子鉴定等诸多方面。 (三)血红蛋白的提取和分离 1.实验原理 利用蛋白质的物理性质，如形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别，由 此提取和分离各种蛋白质。 名称 内容 分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙，路程短，流动快；分子量 原理 小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部，路程长，流动慢。 凝胶材料 多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。 凝胶色谱法 混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→ (分配色谱法) 分离过程 收集小分子。 洗脱：从色谱柱上端不断注入缓冲液，促使蛋白质分子的差速流动。 作用 分离蛋白质，测定生物大分子分子量，蛋白质的脱盐等。 由弱酸和相应的强碱、弱酸盐组成，调节酸和盐的用量，可配制不同 原理 pH 的缓冲液。如 I 等。 缓冲溶液 缓冲液作用 抵制外界酸、碱对溶液 pH 的干扰而保持 pH 稳定。 ₂ ₃ − ₃ , ₂ ₄ / ₂ ₄ 不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作 原理 用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和 运动速度不同。 凝胶电泳法 分离方法 琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。 在一定 pH 下，使蛋白质基团带上正电或负电；加入带负电荷多的 SD 分离过程 S，形成“蛋白质-SDS 复合物”，使蛋白质迁移速率仅取决于分子大 小。 2.实验步骤 名称 内容 洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，采集的血样要及时采用低速短时间离心分离 红细胞的洗 红细胞，然后用胶头吸管吸出上层透明的黄色血浆，将下层暗红色的红细胞液 涤 体倒入烧杯，再加入五倍体积的生理盐水，缓慢搅拌 10min，低速短时间离 样品处理 心，如此重复洗涤三次，直至上清液中没有黄色，表明红细胞已洗涤干净。 血红蛋白的 在蒸馏水和甲苯作用下，红细胞破裂释放出血红蛋白。 释放第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 将搅拌好的混合溶液离心后，试管中的溶液分为 4 层。第 1 层为无色透明的甲 苯层；第 2 层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；第 3 层是红色透明液 分离血红蛋 体，这是血红蛋白的水溶液；第 4 层是其他杂质的暗红色沉淀物。将试管中的 白溶液 液体用滤纸过滤，除去脂溶性沉淀层，于分液漏斗中静置片刻后，分出下层的 红色透明液体。 取 lmL 的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有 300mL 的物质的量 透析 的浓度为 20mmol/L 的磷酸缓冲液中，透析 12h。透析可以去除样品中分子量 较小的杂质，或用于更换样品的缓冲液。 调节缓冲液面：打开色谱柱下端的流出口，使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下 粗分离 降到与凝胶面平齐，关闭出口。 加入蛋白质样品：用吸管将透析后的样品沿管壁环绕移动加到色谱柱的顶 端。加样后，打开下端出口，使样品渗入凝胶床内，等样品完全渗入凝胶层 纯化 后，关闭出口。 调节缓冲液面：加入 20mmol/L 的磷酸缓冲液到适当高度。 洗脱：连接缓冲液洗脱瓶，打开下端出口，进行洗脱。 收集分装蛋白质：待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集。 纯度鉴定 SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳。 【上岸熊注释：加入蒸馏水后红细胞液体积与原血液体积要相同。加入甲苯的目的是溶解细胞膜，有利于 血红蛋白的释放和分离。】 3.注意事项 名称 注意事项 电泳技术就是在电场的作用下，利用待分离样品中各种分子带电性质以及分子 电泳技术 本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而达到对 样品进行分离、鉴定或提纯的目的。 如果分层不明显，可能是洗涤次数少、未能除去血浆蛋白的原因。此外，离心 红细胞的洗涤 速度过高和时间过长，会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，也得不到纯净的红细 胞，影响后续血红蛋白的提取纯度。 由于凝胶是一种半透明的介质，因此可以在凝胶柱旁放一支与凝胶柱垂直的日 光灯，检查凝胶是否装填得均匀。 如何检测凝胶色谱柱的 此外，还可以加入大分子的有色物质，观察色带移动的情况。如果色带均匀、 装填是否成功? 狭窄、平整，说明凝胶色谱柱的性能良好。如果色谱柱出现纹路或是气泡，轻 轻敲打柱体以消除气泡，无法消除时要重新装柱。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 注意事项 为什么凝胶的装填要紧 如果凝胶装填得不够紧密、均匀，就会在色谱柱内形成无效的空隙，使本该进入 密、均匀? 凝胶内部的样品分子从空隙中通过，搅乱洗脱液的流动次序，影响分离的效果。 沸水浴处理加入洗脱液 不但节约时间，还能除去凝胶中可能带有的微生物和排除凝胶内的空气。 的湿凝胶的目的 “G”代表凝胶的交联程度，膨胀程度及分离范围，75 表示凝胶的水值，即每克 G-75 凝胶膨胀时吸水 75g。 装填完后，立即用洗脱 使凝胶装填紧密。 液洗脱的目的 加入柠檬酸钠有何目的? 为什么要低速、短时离 防止血液凝固；防止白细胞沉淀；防止红细胞破裂释放出血红蛋白。 心?为什么要缓慢搅拌? 与其他真核细胞相比， 哺乳动物及人的成熟的红细胞是双面凹圆饼状，没有细胞核和细胞器。其含有的 红细胞的特点及这一特 血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候 点对进行蛋白质的分离 应该收集脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。 的意义 如果凝胶色谱柱装填得很成功、分离操作也正确的话，能清楚地看到血红蛋白的 如何检测血红蛋白的分 红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散乱、 离是否成功? 变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关。 第三节 生物科学与社会 一、生物科学与农业 (一)农业生产中的繁殖控制技术 1.杂种优势的应用 名称 内容 具有一定遗传差异的两个个体进行杂交后，所产生的后代在生活力、生长发育速度、抗逆 概念 性以及形态大小等方面明显优于杂交双亲的现象。 特点 杂种子代具有更强的生活力。在生长发育速度、抗逆性及形态大小等方面具有优良性状。 杂种优势是生物界普遍存在的一种遗传现象，在农业、畜牧养殖业方面带来了巨大的经 济效益。 杂种优势的应 采用种子繁殖的植物，如水稻、小麦、玉米、油菜、大豆等，杂种优势的“保持”靠每 用 年配制新的 F₁，而且制种的亲本必须高度纯合。当然，也可以利用前一年配制好的 F ₁。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 对于不是采用种子繁殖的植物(因为种子繁殖的后代性状高度分离)，如苹果、桃、李、 杂种优势的应 柑橘、玫瑰等，一旦获得具有优势品质的 F₁后(通常从一个很大的杂交群体中才能选择 用 出少数单株)，就可以用营养繁殖(如扦插、压条等)的方法保持杂种优势，因为营养繁 殖的后代能保持亲本的优良性状。 2.植物微型繁殖技术 名称 内容 利用离体的芽、茎等器官(外植体)在无菌和特定光温条件下，在人工培养基上进行的快 概念 速无性繁殖技术，简称“微繁”或“快繁”。 原理 植物细胞的全能性。 选择优良母株→外植体→外植体表面消毒、接种→茎尖伸长、芽发育成茎或芽苗再生→ 过程 芽苗或再生苗伸长→茎段扦插快速繁殖→伸长苗生根→移苗入土→移苗入圈。 特点 快速、“高保真”和不受自然生长季节的限制。 用于濒危植物的保存和繁殖、名稀特优植物的保存和繁殖、植物脱病毒、园艺园林苗木 应用 的大规模工厂化育苗。 3.动物的人工授精技术 名称 内容 指以人工方法，利用器械采集雄性动物的精液，经检查与稀释处理后，再输入到雌性动物 概念 生殖道内，以此来代替自然交配，从而达到繁育的目的。 操作流程 精液采集→品质检查→稀释与分装→保存与运输→解冻与输精→自然生产。 (1)极大地提高了优良公畜的配种效率，迅速地扩大其优良遗传特性在动物种群中的比 例。 作用 (2)能较好地减少种公畜的饲养数量，降低生产和管理成本。 (3)可以使得优良种公畜的使用不受时间和地域限制。 4.试管家畜技术 名称 内容 通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养成为早期胚胎后，再 概念 经移植产生后代的技术。 卵子的采集和精子的采集→精子的处理和卵子体外培养→体外受精→受精卵发育至早期 过程 胚胎→移植到受体子宫→产仔。 5.胚胎分割技术 名称 内容 指采用机械方法将早期胚胎分割成 2 份、4 份或更多份，经体内或体外培养，然后植入 概念 代孕母体内，从而获得同卵双生或多生后代的技术。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 原理 早期胚胎具有很强的分裂能力，保持着细胞的全能性。 胚胎分割可以提高胚胎的利用率，增加每枚胚胎的后代繁殖数，提高优良品种的推广速 作用 度。 6.克隆技术【选择题备考】 名称 内容 概念 指利用某哺乳动物的体细胞核，产生一个与该动物几乎完全相同的新个体。 原理 动物的体细胞核仍然具有全能性。 使优良农业动物的数量在较短的时间内得到大规模扩增；用于对濒临灭绝动物的保 应用 存。 (二)现代生物技术在育种上的应用 1.转基因技术育种【选择题备考】【23 上选择题】 名称 内容 转基因技术是指按照人们的意愿，把一种生物的某个基因克隆出来，加以修饰和改 概念 造，再转移到另一种生物的细胞里，从而定向地改造生物的遗传性状。 (1)1983 年第一例转基因植物————转基因烟草。 (2)转基因耐贮藏番茄。 转基因植物实例 (3)转基因抗虫作物：转 Bt 基因抗虫棉、抗虫玉米、抗虫杨树和抗虫甘蓝，转植 物蛋白酶抑制剂基因、转外源凝集素基因的转基因水稻、转基因棉。 (4)抗除草剂作物：抗除草剂玉米、油菜、大豆、棉等。 (1)1982 年美国科学家将大鼠的生长激素基因注射到小白鼠的受精卵中，获得第 一只转基因“超级小鼠”。 转基因动物实例 (2)动物转基因技术的应用：提高产仔数或产蛋数；提高抗病能力；研制乳腺生物 反应器；提高动物生长速率；改善肉的品质。 2.细胞杂交育种 (1)细胞杂交的概念 指将同类或不同类生物体的原生质体或体细胞，在一定的物理或化学条件下进行融合形成杂种细胞，再 创造条件将杂种细胞培养成完整的杂种生物个体。第一篇 生物学科知识 (2)杂交过程 名称 内容 酶解法：植物细胞放在含有纤维素酶、果胶酶的无菌混合酶液中消化数小时， 获得原生质体 将细胞壁分解，得到原生质体。 ①过程：原生质体融合包括细胞膜融合→细胞质融合→细胞核融合。 ②方法： 诱导原生质体融合 物理法：如振动、电刺激等。 化学法：聚乙二醇能够使原生质体紧密接触，导致细胞膜融合。 (3)生物育种技术比较 技术 原理 优点 缺点 提高生物变异的频率，可大幅度改良盲目性大，需大量处理实验材 诱变育种 基因突变 某些性状，缩短育种进程。 料。 使位于不同个体的优良性状集中于一周期长，难以克服远缘杂交不亲 杂交育种 基因重组 个个体。 和的障碍。 获得个体均为纯种，明显缩短育种年技术复杂，需要与杂交育种配 单倍体育种 染色体变异 限。 合。 器官大，提高产量和某些营养成分含适用于植物，动物方面难以开 多倍体育种 染色体变异 量。 展。 打破物种界限，定向的改造生物遗传 基因工程育种 基因重组 易造成基因污染。 性状。 克服远缘杂交不亲和的障碍；扩大了 细胞的全能 不能按人们的需要表现出亲代的 细胞工程育种 用于杂交的亲本组合范围；定向改造 性 优良性状。 生物遗传性状。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 3.植物病虫害的防治原理和方法 名称 内容 根据有害生物和环境之间的相互关系，充分发挥自然控制因素的作用，因地制宜地 原理 采取综合防治措施，将有害生物控制在经济允许受害水平之下以获得最佳的经济、 生态和社会效益。 方针 “预防为主，综合防治。” 将有害生物控制在经济允许受害水平之下(在经济阈值之内)，以获得最佳的经济、 要求 生态和社会效益。 4.农作物病虫害综合防治方法 名称 内容 依据调查目的、要求和对象不同可分为基本情况调查、定点系统调查和病虫害防 植物病虫害的调查 治效果调查等，一般采用取样的方式进行调查。 取样方式有五点式、棋盘式、对角线式、直线式、“Z”字形式等。 植物检疫是防止危险性病虫、杂草传播蔓延，保障农业生产和保证对外贸易顺利发 植物检疫 展的一项重要措施。 主要指采取抗性品种的选育、合理耕作制度的制定、科学废水管理制度的 概念 建立等措施，创造有利于农作物生长而不利于病虫、杂草生长的环境条 件，直接或间接消灭或抑制病、虫、杂草的发生和危害。 农业防治技术 方式 通过对抗性作物品种的选育，减少农药用量。 举例 抗虫烟草、抗虫棉。 概念 利用各种物理手段或机械设备来防治作物病虫害的技术。 物理机械防治技术 举例 诱杀灯、黑光灯、超声波、紫外线、红外线。 概念 利用有益生物或生物代谢产物来防治病虫害、杂草等有害生物的方法。 原理 生物之间的相互依存、相互制约的关系，如捕食、寄生等。 以虫治虫，如瓢虫、寄生蜂；以菌治(杀)虫，又称微生物防治，如白僵 生物防治技术 举例 菌。 资源丰富、生产成本低、防治效果好、不污染环境，对人畜安全，对植物 优点 无害。 利用化学药剂防治作物病、虫、杂草等有害生物，从而保护农作物的方 概念 法。 化学防治技术 特点 高效、速效、操作方便、适宜推广、经济效益显著。 核心 科学地使用农药(对症用药、适时用药、准确用药、安全用药)。 【上岸熊提示：化学防治技术————目前综合防治的主要措施。农药安全间隔期：作物最后一次施药距收 获日的时间间隔，应选用安全间隔期较短的农药。】第一篇 生物学科知识 二、生物科学与工业 (一)微生物发酵及其应用 1.发酵工业经历的四个阶段及特点 名称 内容 这个时期，发酵技术原始，顶多是家庭小制作，技术进步缓慢，完全是经验式 原始发展时期 的，并不知道其中的原理。 人们开始了解发酵现象的本质，采用开放式的发酵方式，生产过程较为简单，对 传统发酵工业时期 生产设备要求不高，规模一般不大，因此被称为传统发酵工业。 这个时期生产技术要求高(由于多为好氧纯种发酵，需要通入无菌空气和保持无菌 现代发酵工业时期 条件)，生产规模大，技术发展速度快。因此，菌种的生产能力大幅度提高，新产 品、新技术、新设备的应用达到前所未有的程度。 生物技术产业时代 利用构建的具有特殊生产能力的基因工程菌来进行生产。 2.发酵与食品生产 名称 内容 利用微生物在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物 发酵 的过程。 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力。例如：谷氨酸棒状杆菌发酵可以生产 原理 味精，黄色短杆菌发酵可以生产赖氨酸。 (1)选育菌种：可采用自然界选种、诱变育种、基因工程育种等。 (2)配制培养基：根据微生物的营养需要提供碳源、氮源、生长因子、无机盐和 水。 (3)灭菌：培养基和发酵设备均需严格灭菌。 (4)扩大培养和接种：大规模生产中需要使菌种达到一定数量；将菌种接种到培 发酵过程 养基上，接种时防止杂菌污染。 (5)发酵罐内发酵：要随时监测发酵进程，要及时满足营养需求，还要严格控制 温度、pH、溶解氧等发酵条件。 (6)分离、提纯产物：如果产品是菌体，可采用过滤、沉淀等方法；如果产品是 代谢产物，可采用提取、分离和纯化措施来获得产品。 生产日常食品，如馒头、面包、腐乳、泡菜、葡萄酒等；生产食品添加剂：味精、 实例 醋、酱油等调味剂，各种食品营养增强剂，食品防腐剂，食品色素。 (二)酶在工业生产中的应用 1.酶 名称 内容 根据存在部位分为胞内酶和胞外酶；根据酶催化的反应和所起的作用分为氧化还原 酶的种类 酶、水解酶、裂解酶、连接酶、转移酶和异构酶六大类。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 酶的优点 比无机催化剂催化效率高、反应条件温和等优点。 2.酶制剂的生产 名称 内容 为了保持酶的活性，将微生物发酵后的酶液经分离、提纯、浓缩或干燥等工艺过程， 酶制剂 制备成液态、粉状或颗粒状的制品。 优点：反应条件温和、效率高、污染少。 采用多种办法将酶固定在一定的载体上，制备成不溶于水的固体颗粒，称为固定化酶。 固定化酶 常用的制备固定化酶的主要方法有吸附法、交联法、包埋法等。 优点：避免了污染产物，又可以反复使用，从而有助于实现反应的连续化和自动化。 (三)生物技术药物与疫苗 1.生物技术药物 一般是指利用 DNA 重组技术或其他生物技术生产的药物。 名称 内容 获得目的基因→构建基因工程菌→工程菌大规模培养→产物分离纯化→除菌 生产过程 过滤→半成品检测→成品加工→成品检测。 基因工程药物 特点 高效率地生产各种高质量、低成本的药品。 植物细胞株→固体培养→液体悬浮培养→收集细胞→提取纯化产物→药物制 生产过程 剂。 细胞工程药物 细胞培养生产药用植物如人参、甘草、红豆杉、黄连、银杏、紫草和长春花 应用 等。通过动物细胞培养生产如乙肝疫苗、狂犬病疫苗、脊髓灰质炎疫苗等疫 苗，以及干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等药物。 2.生物技术疫苗 疫苗是经过减毒或灭毒的病原微生物，在免疫学上属于抗原。机体接种某种疫苗，机体内则可产生相应 的抗体和记忆细胞等，从而起到预防该种病原微生物的作用。 名称 内容 传统疫苗包括灭活疫苗、减毒疫苗和亚单位疫苗。灭活疫苗是用致病的微生物或其 代谢产物，接种到动物、鸡胚、组织或细胞培养物中，经生长繁殖后，用化学(丙 传统疫苗 酮、甲醛、酚等)或物理(加热、紫外线照射)等方法将病原体杀死获得的疫苗，因 此又称为“死”疫苗。减毒疫苗是通过适当方法，以降低毒性或无毒的全病原体为 抗原的疫苗。用天然微生物的某些成分的亚单位作为疫苗的，称为亚单位疫苗。第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 新型疫苗主要包括基因工程疫苗和核酸疫苗。基因工程疫苗包括基因亚单位疫 苗、基因工程载体疫苗、基因缺失活疫苗、合成肽疫苗和抗独特型抗体疫苗。核 新型疫苗 酸疫苗包括 DNA 疫苗和 RNA 疫苗。根据它们的基本特征，也可分为活疫苗和灭活 疫苗两大类。 3.三种疫苗比较【选择题备考】【23 上选择题】 名称 来源 原理 优点 不足 (1)必须大量培养病原体； (2) 易泄漏; 传统 生物体或其 (1)人类认识早，利用较早； (3)易产生回复毒性突变； 免疫反应 疫苗 血液 (2)培养过程简单。 (4)灭活、减毒程度难控制； (5)制剂组成复杂，需进行抗 原纯化。 抗 原 基 因 (1)可以制取任何具有免疫原性的蛋 (1)生产成本高； 在宿主细 白质和多肽，用来制备疫苗； 基因 基 因 工 (2)单次接种后很难产生长期 工程 胞内转 程、基因 (2)可以将免疫原性的多肽与载体耦 免疫； 疫苗 的表达 联，以增强其免疫原性； 录 、 翻 译 (3)不易保存。 的产物 (3)对人体危害作用小。 (1)制备的疫苗具有天然抗原形式， 没有病原体在体内复制后致病的问 (1)刺激机体免疫反应的能力 题，也不存在回复突变和毒力返祖问 较弱； 题； (2)目的基因表达水平往往不 (2)免疫应答全面； 由病原体中 基 因 工 高； 核酸 抗原的基因 (3)单次接种可诱导长期或终身免 程、免疫 (3)在体内，抗原蛋白的表达 疫苗 片段和载体 疫； 反应 能够持续多久还不清楚； 构建而成 (4)生产迅速简便，成本低； (4)导入人体的外源 DNA 有整 (5)易于保存运输； 合错误的危险，易引起许多弊 (6)有利于制成联合疫苗； 端。 (7)能够完善婴儿的机体应答，促进 细胞内抗原的清除，防止母体抗体。 三、生物科学与健康 (一)基因诊断与基因治疗 1.基因诊断 名称 内容 指用放射性同位素 (如³²P)、荧光分子等标记的 DNA 分子做探针，利用 DNA 基因诊断技术的原理 分子杂交原理，鉴定被检测样本上的遗传信息，从而达到检测疾病的目的。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 构建基因探针→获得待测组织单链 DNA→对待测单链 DNA 分子进行 PCR 技术 扩增，将扩增获得的 DNA 热处理得到大量的 DNA 单链→将 DNA 转移到一种特制 基因诊断的过程 的尼龙膜上→将探针与尼龙膜上的 DNA 分子进行杂交，如果尼龙膜上含有突变 基因，就会形成特定颜色的杂交斑。 基因诊断的特点 既客观又灵敏。 【上岸熊提示：基因诊断的应用： (1)对感染性疾病的诊断。利用已知病原体的基因做 DNA 探针，当有病原体侵入人体后，就可以快速、准 确地确定病因。基因诊断可用于病毒性(如乙肝病毒)感染、细菌性(如结核分枝杆菌)感染、寄生虫侵 染、真菌性感染等病原体的检测。 (2)癌症的早期检测。通过研究，人们已阐明部分基因与癌症之间的关系。目前临床上可以用基因检测方 法诊断白血病、肺癌、神经胶质瘤等疾病。例如可以用从白血病患者细胞中分离出来的癌基因做成 DNA 探针检测白血病。 (3)对有遗传风险的胎儿做产前诊断。通过基因诊断，不仅可以检测胎儿性别，还可以检测与染色体有关 的遗传病，对于高发性遗传病(如地中海贫血症、镰刀型细胞贫血症、凝血因子缺乏症等)的基因诊断已 在临床上应用，为优生优育作出了巨大贡献。 (4)在法医学上的应用。通过对人基因结构的深入研究发现，有些具有个体特征的遗传标记可用于个体识 别、亲子鉴定、DNA 指纹分析等司法鉴定，还可以应用于动植物检疫与转基因动物中阳性基因的检测。】 2.突变基因检测方法 (1)寡核苷酸探针法(PCR—ASO) 寡核苷酸探针是指用化学合成技术在体外合成的单链 DNA，长度一般为 30 ~50bp。寡核苷酸探针目前均 由 DNA 合成仪合成。常用的寡核苷酸探针有 3 种：①特定序列的单一寡核苷酸探针；②较短的、简并性 较高的成套寡核苷酸探针；③较长而简并性较低的成套寡核苷酸探针。 多用³²P 标记寡核苷酸探针，如：①通过 T₄噬菌体多核苷酸激酶催化的磷酸化反应标记合成的寡核苷酸 探针，在合成寡核苷酸时期 5'端缺少一个磷酸基，因而易用 T₄噬菌体多核苷酸激酶进行磷酸化反应， 而将 从(γ—3²P)ATP 转移至其 5'端。这种磷酸化反应最多能使每一寡核苷酸分子中掺入一个 RPD 32 原子。②用大肠杆菌 DNA 聚合酶 I(Klenow)片段标记合成的寡核苷酸探针，其比活性更高，每一寡核苷酸 − 分子可带有若干个放射性原子，放射性比活度可高达 2× 10¹ 计数/(min·mg) ⁰ 名称 内容 优点 灵敏度高，费用低。 缺点 一次只能检测一种基因(具有特异性)。第一篇 生物学科知识 (2)基因芯片 基因芯片是将大量特定序列的 DNA 片段(DNA 探针)有序地固定在玻片、尼龙膜等支持物上，从而能快速、准 确地对大量的 DNA 分子序列进行测定和分析。以大量已知序列的寡核苷酸、DNA 或基因片段做探针，检测样 品中哪些核酸序列与其互补，然后通过定性、定量分析得出待测样品的基因序列及表达的信息。优点：一 次性大量碱基序列的检测、自动化程度高、效率高。 3.基因治疗 就是把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的。 名称 内容 将抑制癌细胞增生的基因转入到癌细胞内，不仅可阻断癌细胞繁殖， 杀死肿瘤细胞 还可诱导它自杀死亡，或者将一段可抑制癌基因转录的 DNA 序列导入 基因治疗恶性 癌细胞，使癌基因不能表达，阻止癌细胞增殖。 肿瘤 将提高人体免疫力的基因导入免疫系统，提高人体防御功能，进而杀 提高人体免疫力 死癌细胞。 基因治疗的一 选择治疗基因→将治疗基因与运输载体结合→将治疗基因转入患者体内→治疗基因在细胞 般步骤 内正常表达。 (二)器官移植 名称 内容 器官移植是指把健康的器官移植到人体相应的部位以替代丧失功能的器官，并使植入的器 器官移植的含 官迅速恢复功能，起到治疗作用的一种方法。最重要的环节是确保移植器官存活并迅速恢 义 复功能。 1.获得合适的供体器官：选择供体器官与受体病人 HLA(白细胞抗原)差异小的器官移植。 主要为避免病人的免疫系统对外源器官发生免疫排异反应，造成移植失败。 器官移植的过 2.器官保存和移植手术：低温灌洗保存技术(离体存活 24h)，解决供血问题(血管缝合)。 程 3.防止免疫排异(手术前后，降低排异反应强度)：大剂量的放射线(早期，副作用大)和免 疫抑制剂环孢菌素。 1.移植后的器官需要血液供应才能成活，因此血管吻合技术是器官移植需要跨越的第一道 障碍。 影响器官移植 手术成败的因 2.供体器官与受体器官应具有组织相容性，这样才能克服免疫排斥反应。 素 3.被移植的器官必须是活的。而器官一旦脱离人体的血液供应，就会在短时间内丧失活 力。用低温保存的方法，可以将离体移植器官保存一段时间。 (三)人工授精与试管婴儿 1.人工授精【上岸熊提示：人工授精适合于因丈夫精子少或精子活力差而不育的情况。】 名称 内容 概念 用人工方法将精子导入女性子宫，使精子与卵细胞结合成受精卵。全国教师资格证考试用书·生物学科知识与教学能力(初级中学) 续表 名称 内容 用药物刺激卵泡生长，使 2 ~3 个卵子成熟、排卵。12 小时后，将准备好的精子样 人工授精基本过程 品，通过细导管导入女方的子宫颈部或宫腔底部。在输卵管内完成受精。受精完成 后测试和监控妊娠，以判断受精卵是否正常着床、是否正常发育。 2.体外受精技术(试管婴儿技术) 名称 内容 从卵巢内取出几个成熟卵子→在器皿中培养→加入经过技术处理的精子→精子与卵细胞结合形 基本过 成受精卵(也可用显微注射法)→继续培养到形成 8 ~16 个细胞的囊胚→再将囊胚移植到子宫 程 内，使之发育成胎儿。 解决由输卵管阻塞引起的不孕症，还可用于治疗由精子数目低下、形态不良而引起的男性不育 作用 症。 (四)抗生素的合理使用 1.抗生素的定义 名称 内容 抗生素是指微生物在代谢过程中产生的，能抑制或杀灭其他种类微生物的化学物 概念 质。 来源 微生物、动物、植物或化学合成。 性能 抗细菌、抗病毒、抗寄生虫等。 抗生素主要是通过干扰细菌等病原微生物的代谢过程而影响其结构和生理功能，从 作用机制 而达到抑制和杀灭它们的目的。 不同抗生素对细菌的抑制和杀灭机制各不相同。 抗生素名称 作用机制 青霉素、头孢菌素 抑制细胞壁合成 多黏菌素、两性霉素 B 影响细胞膜通透性 喹诺酮类 抑制 DNA 合成 氨基糖苷类、四环素类、氯霉素、红霉素 影响蛋白质合成 2.合理使用抗生素 名称 内容 随意地使用抗生素(滥用抗生素 )或不按正确剂量使用抗生素或任意缩短用药时 间，会使部分抗药性更强的细菌存活下来。若环境有利于具有抗药基因的细菌生 耐药性的产生 存，必然造成菌群抗药基因频率的增大从而表现出抗药性。此时，只有加大剂量才 能获得更好的疗效，这也相对增大了具有更强抗药基因细菌的存活概率，最终菌群 表现出更强的抗药性，使得抗生素失效。同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱 第一篇 生物学科知识 续表 名称 内容 (1)会造成环境中耐药菌株的增多，杀菌效果下降。 滥用抗生素的危 (2)在种植业和畜牧业生产中，使用抗生素可能造成耐药菌株的出现和繁殖；残留 害 的抗生素还可通过食物链进入人体，影响人体健康。 抗生素使用“三不”原则： (1)不自行购买。患病一定要凭医生处方购买，抗生素是处方药。 (2)不主动要求。抗生素主要是对细菌起杀灭作用的，所以要在确定细菌感染时才 抗生素的正确使 有疗效，有 90%的感冒都不是细菌感染，抗生素并不能加速复原，不必主动向医师 用方法 要求开抗生素。 (3)不随便停药。抗生素治疗有一定疗程，一旦需要使用抗生素来治疗，就要按时 服药，直到疗程结束为止，以维持药物在身体里的足够浓度，减少抗药性细菌的产 生。 同学们，更多教资笔试备考资料请关注公众号：过教资资料箱