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1、第一章 生命科学生命科学三大层次：核心层次（分子生物学和细胞生物学等）、个体生物学、生物圈层次生命科学发展简史：前生物学时期、古典生物学时期、实验生物学时期、分子生物学时期生命基本特征：新陈代谢、形成细胞、生长发育、遗传变异与进化、应激性与活动性。第二章 生命的多样性生物界别：黎德勒的分界方法原核生物界、真菌界、植物界、动物界。1、病毒与类病毒：非细胞结构的由核酸芯子（DNA或RNA）和蛋白质外鞘构成的微粒，类病毒有核酸无蛋白质外鞘。朊病毒有蛋白质无核酸。2、原核生物界：包括细菌、放线菌、蓝藻（或叫蓝绿菌）、原绿藻。它们都由细胞中没有由核膜围成的细胞核与其他膜系构造细胞器的原核细胞构成。共同特
2、征：染色质DNA裸露，没有结合组蛋白，且首尾连接成环。无核膜包围，即无定型的细胞核。细胞质中除蓝藻和原绿藻具光合片层外，没有膜系构造细胞器（高尔基体、线粒体、内质网等）。合成蛋白质工具相对简单，仅为70S核糖体。细胞很小，一分为二的无丝分裂繁殖。（1）细菌：单细胞生物。细胞膜外有一层主要由肽聚糖（革兰氏阳性菌）和脂多糖（革兰氏阴性菌）构成的坚韧细胞壁。膜上中间体是细菌氧化磷酸化，产生能量的小区。有的细菌胞外有荚膜（营养、保护）和鞭毛（运动）。有些细菌逢逆境生成芽孢。细菌充当还原者角色。（2）放线菌：长成纤细菌丝状，无细胞分隔，分为基内菌丝和气生菌丝两部分，广泛分布于肥沃的土壤中，营腐生。能合成
3、抗生素。（3）蓝藻：原核单胞或多胞藻。细胞中含叶绿素a、类胡萝卜素，藻蓝素，缺乏叶绿素b，部分蓝藻还有藻红素。细胞内无叶绿体，以原始的类囊体进行光合放氧代谢。有些多胞藻已分化出专司固氮的异形细胞。（4）原绿藻：含叶绿素a、叶绿素b，无藻蓝素，被认为是后来进化产生的陆生植物的祖先。3、真菌界：低等的异养型真核生物（有双层核膜构成的细胞核，核内染色质与组蛋白结合，有膜系构造细胞器）。多数为多细胞的菌丝编织成，有的为单细胞（酵母菌）。有几丁质构成的细胞壁。营腐生、寄生。无性孢子繁殖为主，部分种类出现有性生殖。地衣是绿藻与真菌的共生体。4、植物界：包括藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物四大类群。
4、共同特征：真核细胞。具有以纤维素为主要成分的细胞壁。叶绿体的类囊体上含有叶绿素a、叶绿素b（硅藻、褐藻除外）、类胡萝卜素等光合作用色素。行光合自养生活。是生物圈的原始生产者。 （1）藻类植物门：包括绿藻、裸藻、甲藻、金藻、红藻和褐藻等门类。单细胞或多细胞群体。无根、茎、叶分化，生长不经过胚胎发育过程。繁殖以裂殖或特化的配子结合方式进行。只能生长于水中或湿处。绿藻是藻类植物的代表，叶绿体中有与高等植物相同的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素（高等植物可能起源于远古绿藻）。金藻的大量繁殖与死亡可能是古代生成石油的原因。红藻门，紫菜，蛋白质和碘含量高。裸藻与甲藻核内DNA是裸露的，不与组蛋白结合，首尾连
5、接成环状，但有细胞膜，是刚刚晋级的真核生物。裸藻有自养和异养2套代谢系统。 （2）苔藓植物门：分苔纲与藓纲。湿生，受精作用离不开水，有世代交替现象。个体发育过程已出现胚胎形成时期。初步细胞分化，无维管束。（3）蕨类植物门：出现了维管束，得以分化出真正的根、茎、叶。分布地域很广。世代交替，受精离不开水。最终被种子植物取代。（4）种子植物门：分为裸子植物与被子植物2个亚门。维管系统进一步完善，根、茎、叶更加发达，孢子是这类植物的生长方式。配子体退化为大孢子（萌发成雌配子体依附于胚珠的珠心）、小孢子（在花粉囊内形成花粉）。花粉管和出现种子是种子植物最显著的特征。 裸子植物种子裸露，维管束木质部中没有
6、导管只有管胞，韧皮部中缺伴胞，运输水分和有机物的效率较低。 种子植物维管束完善，具有导管、管胞、筛管和伴胞。生殖行特殊的双受精，种子有果皮保护。双子叶植物由于形成层不断分裂产生大量次生木质部而长成高大乔木。单子叶植物维管束散生，分裂能力弱，但生长周期短，繁殖迅速，多数为草本植物。一般认为单子叶植物比双子叶植物进化上更高一筹。5、动物界：真核细胞，营异养生活，无细胞壁一大类生物的总称。原生动物（单细胞）、后生动物（多细胞）2大类群。 （1）原生动物门：真核单细胞动物。多数营自由生活，少数寄生。直接分裂的无性繁殖为主，有性结合生殖为辅。主要有四种类型：纤毛纲、鞭毛纲、肉足纲、孢子纲。 （2）海绵动
7、物门：营水生固着生活。多细胞动物。细胞仅有简单分化。 （3）腔肠动物门：水生，多海产。始见两胚层及消化、神经、生殖等器官系统。有口无肛门，网状神经系统。分为3个纲：水螅纲、钵水母纲、珊瑚纲。 （4）扁形动物门：自由生活于海水、淡水和潮湿土壤中，或寄生生活于动物体内或体外。出现了中胚层，出现了排泄系统、肌肉组织、分支的肠道和感光器官。神经系统为二元梯状。有口无肛门，体表换气，肠支输送营养物到全身。分为3纲：涡虫纲、吸虫纲、绦虫纲。 （5）线形动物门：自由生活于海水、淡水和土壤中，或寄生生活于动物体内。体内可见假体腔。出现肛门，可排出食物残渣。 （6）环节动物门：分布于海洋、江湖、陆地，大多自由生
8、活。环节动物及其以上门类有了真体腔。有闭管式循环系统。有脑及中枢神经系统。还出现了利于运动的刚毛与疣足以及较高效的排泄系统。 （7）软体动物门：多数水生，少数陆生或寄生。首次拥有专职呼吸器官、较发达的各式感觉器官、较完善的消化系统和真正意义上的心脏。本门最重要的3纲：具螺旋型贝壳的腹足纲、有两片贝壳和瓣鳃的瓣鳃纲、头足并联的头足纲。 （8）节肢动物门：可能起源于环节动物，广泛分布水、陆、空三界及地球各个角落，是种类最多的一大门类。拥有轻巧的几丁质外壳和多分节附肢，神经系统更加发达。具有多样化的呼吸器官、感觉器官和生殖方式。现存有6纲，较重要的：昆虫纲、甲壳纲、蛛形纲、肢口纲。 （9）棘皮动物门
9、：全部海产。无脊椎动物的最高级类型。首创后口动物的先河，内骨骼亦同时出现。注：原口动物：口起源于胚孔。后口动物：在与原胚孔相反的另一端穿孔成口，原胚孔则成为肛门。所有高等动物都是后口动物。 （10）脊索动物门：脊索的生成是动物进化中的重要事件。出现脊索、背神经管和咽部鳃裂是脊索动物最重要的三大特征。分为3个亚门：尾索动物亚门、头索动物亚门、脊椎动物亚门。A、尾索动物亚门：脊索仅在幼体的尾部出现。成体自由生活或固着生活，外被罕见的类似植物纤维素的被囊素。 B、头索动物亚门：从前端至后端终生存在脊索，是无脊椎动物向脊椎动物过渡的类型。文昌鱼是典型。 C、脊椎动物亚门： a、圆口纲：终生仍具脊索，但
10、已在脊索上出现软骨片，是脊椎动物的低级类群。 b、鱼纲：首见脊柱和胸、腹鳍，血液循环为单循环。 c、两栖纲：初步登陆，受精及幼体发育仍在水中进行，血液循环为不完全双循环。 d、爬行纲：已有较复杂的肺，真正登陆成功，血液循环为不完全双循环。是胚胎发育过程中首先出现羊膜、绒毛膜和尿囊膜等附属器官的动物。 e、鸟纲： 羊膜动物，完善的血液双循环系统，恒温，体内受精。鸟类前肢特化成翼，全身披羽，具有多个气囊，卵生。d、哺乳纲：羊膜动物，完善的血液双循环系统，恒温，体内受精。多数以四肢进行快速运动，全身被毛，胎生，哺乳。第三章 构成生命的物质基础一、无机物1、基本元素：原生质中含量较高，构成生命核心物质
11、的元素称为基本元素。H、O、C、N、P、S，是构成核酸和蛋白质的元素。2、微量元素：有20几种具有各种功能的微量元素和偶然存在的痕量元素。微量元素是机体及细胞重要生理功能的维持者，如Ca、K、Na、Cl等。3、水：水具有强极性和高比热的特点，从而使它成为生物体内含量最多的成分。4、无机盐：生物体中的无机盐一般以离子状态存在，在维持渗透压平衡和pH值平衡等方面发挥了十分重要的作用。二、有机物1、糖类：含醛基或酮基的多羟基碳氢化合物以及它们的缩聚产物和某些衍生物的总称，通常又称为碳水化合物。糖类是光合作用的直接产物，是生物赖以生存的能量来源和代谢中转枢纽。 A、单糖：单分子糖叫单糖，最常见、最重要
12、的是葡萄糖，是6碳糖。葡萄糖是形成淀粉、糖原和纤维素的结构单元。其他较重要的6碳糖还有果糖、半乳糖、甘露糖。还有一类单糖叫核糖和2脱氧核糖，是5碳糖，是组成核苷酸的结构单元。葡萄糖核糖2脱氧核糖 B、双糖：2分子的单糖失水缩合后生成的糖。它们之间的键叫糖苷键。（蔗糖葡萄糖果糖；麦芽糖葡萄糖葡萄糖；乳糖半乳糖半乳糖） C、多糖：3个以上单糖通过糖苷键聚合成的糖。大多无甜味。 a、淀粉：葡萄糖残基分子彼此以1，4糖苷键连成。直链淀粉葡萄糖长链不分支，呈螺圈形，遇碘液显蓝色；支链淀粉分支多，遇碘液显紫红色。b、糖原：葡萄糖残基分子彼此以1，4糖苷键连成。是真菌和动物细胞贮存的多糖，主要位于肌肉和肝脏
13、中。糖原分支比支链淀粉多。遇碘液显红褐色。c、纤维素：葡萄糖残基分子彼此以1，4糖苷键连成。无分支，难以被绝大多数动物消化，是结构性多糖。2、脂类：生物体内难溶或不溶于水而易溶于乙醚、氯仿和苯等非极性溶剂的有机化合物的总称。多数脂类氢氧比大大超过2。 A、脂肪：一分子甘油和三分子424个碳原子的脂肪酸构成，是生物体中重要的能力贮存物。植物多含不饱和脂肪酸，动物多含饱和脂肪酸。 B、磷脂：由甘油、脂肪酸、磷酸及含氮有机碱构成，不同的有机碱形成不同的磷脂。磷脂是两性分子，是生物膜的骨架。含 氮有机碱磷酸甘油脂肪酸1脂肪酸2非极性尾部极性头部甘油脂肪酸1脂肪酸2脂肪酸3脂 肪磷 脂 C、胆固醇：是含
14、环戊烷多氢菲结构的一类化合物的总称。胆固醇是人体必需的有机物，是细胞膜和神经髓鞘的重要组分。胆固醇代谢异常或摄入过多常会引起动脉粥样硬化和胆结石等疾病。3、蛋白质：是生物体重要的结构和功能组分。肌肉、毛发、酶、激素都是蛋白质。A、氨基酸：至少含一个氨基和一个羧基的211个碳的有机小分子。B、蛋白质四级结构 a、一级结构：20种氨基酸以肽键连接成的线性多肽分子。 b、二级结构：多肽长链以右手螺旋的方式形成螺旋体。 c、三级结构：螺旋体卷曲成具有三维空间构象的蛋白质亚基。 d、四级结构：各亚基自动组装成完整的蛋白质。氨基酸与蛋白质都能双性解离，具有双向缓冲所在溶液pH值变化的能力。4、核酸：脱氧核
15、糖核酸（DNA，Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA，Ribonucleic Acid）。核酸都是核苷酸的多聚物。核苷酸由碱基、戊糖、磷酸组成。碱基有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸嘧啶（T）、尿嘧啶（U）。戊糖包括核糖和2脱氧核糖。A、G、C、T分别和脱氧核糖、磷酸结合成脱氧核糖核苷酸（四种）。四种脱氧核糖核苷酸按一定顺序连成DNA。A、G、C、U分别和核糖、磷酸结合成核糖核苷酸（四种）。四种核糖核苷酸按一定顺序连成RNA。核苷酸磷酸基团上以高能键的方式分别再结合上两个磷酸，形成三磷酸高能化合物。如腺嘌呤核苷酸（AMP）、鸟嘌呤核苷酸（GMP）。DNA的
16、结构：沃森、克里克提出的双螺旋结构。一级结构：生物物种遗传密码的承载者。（数量极其庞大的四种脱氧核糖核苷酸以3，5磷酸二酯键按顺序连接成线形或环形分子。）二级结构：DNA的双螺旋模型。（课本P59）三级结构：有些DNA才有，超螺旋或开环状。DNA的功能：记载遗传信息、转录、自我复制。RNA：信使RNA（mRNA，转录DNA的遗传密码）、转运RNA（tRNA，负责转运特定的氨基酸）、核糖体RNA（rRNA，是核糖体的主要构成之一）。都是由DNA转录而来，由四种核糖核苷酸组成的单链分子。三、生命：高度有序化的物质构成了生物。生物与环境进行密切的物质、能量和信息的交流，表现出种种生命特征。第四章 细
17、胞一、细胞结构与功能细胞有两大类：原核细胞与真核细胞。1、细胞大小与形态：真核细胞（大于10m）比原核细胞（110m）大。细胞形态各异。2、细胞膜与细胞外被： A、细胞膜：也叫质膜，是细胞的外界，担负着细胞内外物质进出、能量交换、信息调控、细胞识别以及免疫保护等十分重要的作用。液态镶嵌模型是目前解释生物膜结构的最好理论。 B、细胞外被：动物细胞膜之外大多由糖脂和糖蛋白的结合物组成一层柔软而坚韧的细胞外被，与细胞膜紧密结合，共同行使保护、识别、吸收、吞噬等功能。植物细胞膜外有以纤维素和半纤维素为主要成分的细胞壁，保持形态、维持特定功能。3、膜系构造细胞器（原核细胞无膜系构造细胞器） A、线粒体：
18、是细胞进行氧化磷酸化产生ATP的动力站。 B、叶绿体：植物捕获光量子进行光合作用的“产糖厂”。注：线粒体与叶绿体的基质上都含有环状裸露DNA和70S核糖体，因此认为线粒体是远古细菌与真核细胞共生的产物，叶绿体是原核蓝藻早期与绿藻共生繁衍演化至今的内共生现象。 C、内质网：粗糙型内质网（合成蛋白质的地方）、光滑型内质网（合成各种脂类的地方）。 D、高尔基体：蛋白质、多糖和脂类的“酿造车间”。（具体“酿造过程”：高尔基体合成数种多糖。将内质网输送来的蛋白质修饰后与多糖、脂类结合，外围囊膜，形成小泡。存于细胞质中或分泌到细胞外。） E、溶酶体：高尔基体产生的由单层膜围成的众多球状小体，内含50多种酸
19、性水解酶，可消化多糖、脂类、核酸及蛋白质等生物大分子。能消化异物或细胞本身。 F、微体：类似于溶酶体，由单层膜围成的内含40多种酶的小泡。分为两种：过氧化物酶体（分解过氧化氢）和乙醛酸循环体（转化脂类为糖）。 G、液泡：普遍见于植物细胞中。4、非膜系的细胞器 A、核糖体：rRNA与蛋白质构成的含有大小两个亚基的近圆形实心小体。原核细胞与真核细胞均有核糖体。原核细胞：70S核糖体；真核细胞：80S核糖体。功能是根据rRNA上的指令参与合成蛋白质。 B、微管、微丝与细胞骨架：微管微丝中间纤维细胞质骨架细胞骨架细胞核骨架细胞骨架既发挥支持的作用，又与细胞及细胞器的位移、物质运输和信息传导等功能密切相
20、关。 C、中心体：动物、真菌、低等植物藻类细胞中均有中心体。是细胞有丝分裂的主导中心，周围常有有微管组成的星状体，与有丝分裂时染色体位移有关。 D、鞭毛与纤毛：运动器。5、细胞核：由核膜、染色质、核仁、核骨架以及核液构成。 A、核膜：双层质膜构成，质膜间有核周腔。核膜上均布核孔。核孔为细胞核与细胞质物质交流的通道。 B、染色质：由细胞核中的双螺旋DNA、碱性组蛋白、少量RNA和酸性蛋白构成。组蛋白、DNA形成染色质的基本结构单元核小体。核小体之间以5060对DNA连接。染色体是染色质的高度螺旋紧缩状态。6个核小体螺线体螺旋一圈多层重叠的菊花形结构超螺线体中期染色体螺旋与折叠 C、核仁：细胞核内
21、随细胞分裂周期性产生与消失的圆形小体。rRNA合成、加工以及装配成核糖体亚单元的地方。 D、核骨架：细胞核内由蛋白质构成的网架。细胞核支架、染色质及核仁的固着结合点。 E、核液：核内富含蛋白质（酶）和各种核苷酸的溶胶。控制核苷酸的合成、DNA复制与转录等核酸代谢。6、细胞基质：细胞质内水溶性有机物的总称，包括大量的水以及蛋白质、各种酶、氨基酸、碱基、糖类、脂类和它们代谢的中间产物及尾产物。细胞基质是糖、蛋白质和脂类重要的代谢库和中转站，是维持细胞生命活动的大本营。二、细胞增殖与分裂1、无丝分裂：特点是细胞形态变化简单、耗能少、分裂速度快。2、有丝分裂：细胞增殖周期分为细胞分裂间期、有丝分裂期。
22、特点：细胞有丝分裂变化复杂、历时长、耗能多，但它保证了细胞遗传物质的缜密复制与准确传代，对保持物种的稳定性具有重要的意义。A、细胞分裂间期：G1期（DNA复制预备期，前一次有丝分裂完成后至DNA合成开始前。与染色质加倍有关的物质大量合成，细胞器数量显著增加，内质网面积增大，中心粒彼此分开开始复制。）；S期（DNA复制及染色质合成时期，合成了染色质中的组蛋白）、G2期（细胞分裂准备期，与有丝分裂有关的微管蛋白、蛋白质、RNA合成完毕，中心体复制完成。）细胞增殖周期细胞分裂间期G1期S期G2期有丝分裂期核相分裂胞质分割前期中期后期末期 B、有丝分裂期：（1）核相分裂：前期： 染色质经S期加倍后，螺
23、旋紧缩加粗成超螺线体和染色单体。它们随机散于核内。 中心体与周围呈辐射状排列的微管合成星体。星体移向细胞两极，在两极间由微管构成纺锤体。（动物、真菌、藻类细胞才会出现星体。植物细胞无星体，但有纺锤体。） 前期末，核仁消融、核膜消散。中期： 染色体紧缩呈短而粗的棒状体，借助着丝粒连接两条姐妹染色单体。 各染色体在动粒微管的牵引下向细胞赤道板集中，着丝粒准备排布赤道面上，染色体臂分布于赤道两侧。 随后两个紧密相连的着丝粒彼此分离，染色单体称为独立的染色体。后期：分开的染色体在微管牵引下，着丝粒在前，染色体臂在后，向细胞两极缓缓移动。末期： 到达两极的染色体渐渐解旋，回复成染色质。 纺锤体及星体消失
24、。 核仁、核膜重新出现形成。此时，细胞内见2个子核，子核内含2n个染色质。 （2）细胞质分割 植物细胞：纺锤体消散残留的微管在赤道面形成成膜体。众多高尔基小泡向成膜体汇集并释放出纤维素、半纤维素、果胶质等构成细胞壁的成分，逐渐形成细胞壁，最终将细胞一分为二。 动物细胞：分割开始时，赤道面细胞外围明显增厚，其中包含大量肌动蛋白构成的微丝，与肌球蛋白一起形成皮带状的凝胶环。通过微丝的收缩，凝胶环不断内缢，两个子细胞最终完成分割。三、组织分化分化：在初生的全能性细胞中按一定程序有选择地启动、转录某些基因，同时关闭另一些基因，使细胞从一般演变为特殊，具有特定的形态、结构和功能的现象。分化了的具有相似形
25、态和功能的细胞和细胞间质构成了各种组织。1、植物组织：分生组织、薄壁组织、表皮组织、输导组织、机械组织。 分生组织：由一些保持幼嫩未分化状态细胞构成的组织，细胞常出于分裂或间歇分裂的状态。 薄壁组织：广泛分布植物各器官，直接来自分生组织且分化程度较低，贮藏有机物，有些含叶绿体可光合作用。 表皮组织：根、茎、叶表面覆盖着的单层或多层扁平状细胞。主要功能是保护内器官不受伤害。还会形成气孔（叶）、根毛（根）等。 输导组织：包括输送水分、水溶性无机盐的导管、管胞和输送可溶性有机物的筛管、伴胞两大类。都是长条状，位于维管束内，还起到支持作用。机械组织：细胞大多呈长棱形，细胞壁有不同程度的加厚。分为厚角组
26、织和厚壁组织两种。注：管胞直径小，上下管壁没打通，主要依靠侧面纹孔传递溶液，速度慢、流量小。（蕨类、裸子植物）导管口径大于管胞，管壁上纹理多，横壁完全打通。（被子植物不但有管胞，还有导管。管胞作用降到次要。）管胞、导管都是无生命力的专职输送细胞。筛管能双向输送水溶性有机物的活细胞。显著特点：横壁由多孔筛管构成。筛管细胞有细胞质无细胞核，其活力取决于与其相伴的细胞质浓具细胞核的伴胞。2、动物组织：上皮组织、神经组织、肌肉组织、结缔组织。 上皮组织：来自原肠胚的三个胚层，分布于动物体表和各脏器、管道、腺体的表面。细胞排列方式：单层上皮、复层上皮；细胞形态：扁平、立方、柱状上皮。行使保护、分泌、吸收
27、功能。 神经组织：起源于外胚层，由神经细胞（神经元）和神经胶质细胞构成。神经细胞包括胞体和突起。胞体除一般细胞结构外还有尼氏体和神经原纤维。突起分为树突（短且分支多）与轴突（细长分支少）。树突接受冲动给胞体，轴突将胞体的冲动传向远处。前后两个神经元轴突树突末梢紧密结合，神经冲动传导不可逆。 肌肉组织（肌纤维）：横纹肌（受动物意识支配，如四肢肌肉）、心脏肌（构成心脏的肌层，在自主神经调控下自主节律性收缩）、平滑肌（构成脏器的肌层）。结缔组织：液态结缔组织（血液、淋巴液和组织液，营养、排泄、传输、免疫、代谢平衡等功能的重要介质）、疏松结缔组织（皮下组织、内脏之间广泛分布，填充、联系、贮藏、防御等功
28、能）、致密结缔组织（纤维多，间质细胞较少，十分坚韧，肌腱、骨膜等；还有细胞间质相当坚固且有弹性的，如软骨）、坚固结缔组织（细胞间质含大量硫酸钙和磷酸钙显得十分坚硬，如硬骨。动物运动的杠杆，还有支持和保护作用。）四、减数分裂 （减数分裂的结果是形成只有单倍染色体的雌、雄配子。减数分裂是物种保持稳定、子代继承双亲遗传因子的关键。）1、减数分裂：（1）前期： 细线期：染色质加倍后逐渐螺旋紧缩成染色体。偶线期：同源染色体配对期。 粗线期：同源染色体配对完全后。每条粗线期染色体都由两对同源染色体组成，叫做四分体。四分体显得粗大且僵硬。（密切绞缠的非姐妹染色单体之间可能发生染色体片段的多点交换，这是基因重
29、组并导致子代不成为某个亲本复制品的根本原因。）双线期：同源染色体彼此分离，染色体交叉。油条形染色体呈现出“8”字形。终变期：同源染色体间交叉的端移和染色体持续螺旋紧缩，染色体缩至最短最粗，核膜破裂，核仁消融。（2）中期：同源染色体分开游散于细胞质中。所有染色体在纺锤丝微管作用下向赤道集中。着丝粒不分裂，这是与有丝分裂中期的最本质区别。（3）后期：两组染色体在纺锤丝牵引下分别向细胞两极移去。各染色体都包含两条染色单体。（4）末期：因种而异，到达两极后，完全不松懈或几乎全部解旋核膜重新生成。此期无DNA合成。（动物细胞）星体分裂，原纺锤体在原细胞两极重组成两个纺锤体。两个子核形成细胞膜，生成2个子
30、细胞。2、减数分裂：实质上是一次平常的有丝分裂。五、细胞工程第五章 新陈代谢一、新陈代谢的本质和特点几个概念：新陈代谢：发生在生物体内各种合成和分解的化学反应的总称。包含同化作用和异化作用。生命的新陈代谢是生命存在的依据：新陈代谢不是一种机械的轮回，而是在更高层次达到新的相对的平衡。新陈代谢由各种生物（细胞）主动完成，并与外环境进行活跃的物质、能量和信息的转换与交流，代谢的结果使生物（细胞）得到更新，进行分裂、生长和繁殖。同化作用：外在物质通过机体（细胞）的复杂改造和吸收，转变为生物自身的组成成分并贮存能量的过程，又叫合成代谢。异化作用：生物将自身组成物质分解，产生中间代谢物，逐级释放能量，排
31、出废物的过程。新陈代谢过程存在两方面的反应：物质代谢和能量代谢。物质代谢，指某些（种）物质在体内经过一系列复杂的反应，转变成另一种或几种物质的过程。生物体内多种形式的能量的产生、转化及利用所涉及的各种各样反应的总称叫做能量代谢。1、代谢类型：光能自养型（能源：阳光；供氢体：水、无机物；被同化物：CO2）光能异养型（能源：阳光；供氢体：脂肪酸、醇类；被同化物：有机物）化能自养型（能源：亚硝化、硝化、反硝化过程释放的能量；供氢体：？；被同化物：CO2）化能异养型（能源：有机物氧化获得的能源；供氢体：？；被同化物：糖类等有机物）2、酶的本质和构成（1）本质：酶是生物自己制造的，具有高度专一性、高效催
32、化活性的蛋白质催化剂。（2）构成：酶的活性中心包括结合部位（与底物络合）与催化部位（打开底物特异化学键），其余部分与酶空间立体构型的稳定性有关。简单酶仅由一至数条多肽（亚基）构成，没有其他非蛋白成分。复合酶包括蛋白质和辅助因子。蛋白质是复合酶的核心，决定了酶的性质和功能。辅助因子充当携带和传递电子、原子和某些基团的角色。3、酶促反应主要机理：酶受底物诱导改变构象、底物在酶的作用下变形、底物与酶形成中间产物。4、酶促反应的特点：反应条件温和、催化底物专一、催化作用高效。5、影响酶促反应的因素：单位时间里底物转化为产物的量叫做酶促反应的速率。要达到酶促反应的最佳效果，要对酶原进行激活，注意酶的活化
33、，必须保证充足的底物和足够的酶浓度，适宜的反应条件（pH值、温度、离子种类及浓度等），因酶而异排除各种酶抑制剂。二、光合作用光合作用通式：光合作用是维系地球生物圈生存和发展的核心环节。（一）光合作用基本要素 1、光谱：红、橙、黄、蓝、紫光可被多数植物吸收。 2、集光色素：光合作用色素有：叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素。（高等植物有：叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素。硅藻、甲藻、褐藻还有叶绿素c，红藻有叶绿素d。）叶绿素b、c、d分子与叶绿素a相似，吸收红光、蓝紫光。胡萝卜素有、三种同分异构体，分子式C40H56。叶黄素是胡萝卜素的衍生醇类，C40H56O。 绝大多
34、数叶绿素a分子和所有的叶绿素b及胡萝卜素在光反应中充当捕获和传递光能的角色，因此称为集光色素。 3、光作用中心： （1）中心色素分子：都是特异叶绿素a的二聚体，P680、P700。 （2）原初电子受体：直接接受激发态中心色素分子传出的电子。P680Ph（脱去镁离子的叶绿素），P700A0（单体叶绿素）。 （3）原初电子供体：P680Z（未明）、P700PC（质蓝素）。 4、光合系统（光合单位）： 大约250300个集光色素分子分别和两个光作用中心紧密结合成能完成一个光量子吸收并转化的色素蛋白质复合体，即光合系统（PS）和光合系统（PS）。PS：两个大亚基和一个小亚基组成，直径8nm，P700位
35、于两个大亚基之间。PS：大小7条多肽组成，直径11nm。P680与其中两条多肽的组氨酸结合。 5、原初底物：水是原初底物，原初反应分解后，电子提供给P680，质子供ATP酶复合体偶联，促使ATP生成。（二）光合作用机理1、原初光反应：任何集光色素分子吸收或捕获光量子后，立即引发激发态。激发态的色素分子极不稳定，在几ps内将激发能传给两个光作用中心。光作用中心将获得的光激发能转化为电能。（转化过程为：P700在20ps内电荷分离，高能e A0。P700从PC夺取e补充自身。P680在20ps内电离，e Ph，P680从“Z”夺取e。）经过电子传递链，电子最终用于还原电子受体NADP+成NADPH
36、。原初底物H2O是这条链的最初电子供体。2、电子传递偶联NADPH和ATP生成。主渠道：非环式的“Z”字形光合电子传递链：H2OMn“Z” P680PhQAQBPQFe2S2CytfPCP700A0A1FXFBFdFNRNADP+。PS和PS联合传递，占电子传递量的70以上，产物是NADPH，并可推动质子偶联成ATP。NADP+的水溶液只要有光照既有氧气放出。放氧是光解水的副产物。次渠道：环式电子传递链，仅有PS参与，不放氧，能偶联ATP生成。P700A0A1FXFBFdPQFe2S2Cytb6P700。3、CO2的同化（卡尔文本森循环、C4途径、景天酸途径）意义：把异养生物无法直接利用的无计
37、碳源转变成有机碳，又将ATP和NADPH中活跃的化学能转化为稳定的化学键键能。A、卡尔文本森循环（C3途径）：CO2的同化是以二磷酸核酮糖（RuBP）为受体，第一个被标记的产物是3磷酸甘油酸（3PGA）。再经一系列的转化、再生等过程构成一个复杂的碳循环。卡尔文本森循环最初产物是三碳化合物，所以该途径叫C3途径。只经该途径合成有机物的植物叫C3植物（大多数植物，水稻、小麦、棉花、青菜等）。a、羧化阶段：本阶段以CO2固定及同化、产生三碳化合物为特征。b、还原阶段：三碳化合物3磷酸甘油酸先被ATP活化，然后利用NADPH把自身还原成3磷酸甘油醛。c、再生阶段：小部分3磷酸甘油醛或输出叶绿体用于合成
38、蔗糖，或在叶绿体内合成淀粉。多数3磷酸甘油醛重新转变成5磷酸核酮糖，完成一个循环。3磷酸甘油醛5磷酸核酮糖葡萄糖等 卡尔文本森循环每循环一次：固定并还原耗用产生1分子CO22分子ATP2分子ADP1分子NADPH1分子NADP+ B、C4途径：固定CO2的最初产物是四碳化合物（草酰乙酸）。C4植物适生于高温、强光、干旱生境中。C4植物维管束鞘富含叶绿素，维管束呈花环型结构。a、羧化阶段：CO2进入叶肉细胞水解为HCO3-和H+。 b、CO2转移阶段： 反应脱下的CO2进入叶绿体经卡尔文循环被固定和还原。 c、PEP再生阶段：丙酮酸回到叶肉细胞内，被丙酮酸磷酸双激酶催化重新生成磷酸烯醇式丙酮酸，
39、完成一个循环。C4植物的生成效率明显高于C3植物原因：C4植物既有C4途径又有C3卡尔文循环。C4途径将CO2捕获送入维管束鞘细胞内极有效地保证卡尔文循环进行。C4植物中羧化阶段的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶在外界CO2浓度仅200lL-1时（大气CO2浓度约350lL-1）催化CO2固定的反应已近最高速率，即C4植物CO2的补偿点明显低于C3植物。PEPCase又能将维管束细胞由于光呼吸逸出的以及异化作用产生的CO2重新固定并利用。 C、景天酸代谢途径（CAM）：具有这种代谢途径的植物称为CAM植物。炎热的白天关闭气孔，晚上气孔开放。CO2与磷酸烯醇式丙酮酸结合成草酰乙酸，并被还原成苹果酸存于液泡
40、。白天苹果酸从液泡中输出脱羧成CO2和丙酮酸。丙酮酸经线粒体氧化又产生CO2，以进入卡尔文循环。植物固定和同化CO2的中心环节是卡尔文循环。光合能力：C4植物C3植物CAM植物。4、影响光合作用的因素：阳光强弱、CO2浓度、植物种性和生理状态三个方面。A、光强增加导某一数值时光合作用效率已达最大值，这是光饱和现象，此时光照强度叫做光饱和点。植物净光合速率等于零时，吸收的CO2量等于呼吸作用放出的CO2的量，此时的光强叫做光补偿点。 B、同理：CO2饱和点、CO2补偿点。 C、植物种性和生理状态是影响光合作用效率的决定性内因。CO2固定途径不同是首要因素；不同生长、生育期对光合作用需求有差异。
41、D、其他因素：植物各自的生长最适温区、水分、无机营养（氮、磷、钾）。三、物质代谢与能量代谢1、糖酵解：多糖转化为单糖，单糖磷酸化，六碳糖裂解为三碳化合物等一系列反应的总称。糖酵解氧化不完全，但代谢速率快。 A、生成果糖磷酸（从单糖（葡萄糖）或双糖或多糖开始） B、二磷酸果糖裂解（有2个高能磷酸建的1，6二磷酸果糖不稳定，在酶催化下裂解为三碳化合物，并放出少许能量。）方程式见课本P136。糖酵解总方程式为：一分子葡萄糖经无氧酵解仅得2分子ATP，大部分能量保存于丙酮酸中为释放。丙酮酸去路：缺氧条件下，在酵母细胞内脱羧放出CO2再经还原成乙醇。动物体内剧烈运动时O2供应不足，被还原成乳酸。氧气供应
42、充足时，丙酮酸在线粒体内经三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O，并释放大量能量。2、三羧酸循环（TCA）：有氧条件下，丙酮酸进入线粒体被彻底氧化成CO2和H2O，并产生众多还原物，构成一个循环式代谢系统。第一个产物是柠檬酸，含3个羧基。示意图见课本P138。 丙酮酸进入线粒体首先被氧化脱羧成乙酰辅酶A（CoA，C2），此时得到1分子NADH。然后投入三羧酸循环。完成一次三羧酸循环：投入的底物是1分子乙酰辅酶A（C2），得到产物为偶联产生1分子GTP（可转化为ATP）、2分子CO2、4对氢（1个FAD2H、3个NADH+H+）。 所以，1分子丙酮酸完全氧化4分子NADH和1分子FAD2H。1分子
43、葡萄糖2分子丙酮酸。则1分子葡萄糖三羧酸循环后8分子NADH和2分子FAD2H。葡萄糖酵解阶段有2分子NADH。 所以，1分子葡萄糖完全分解可以得到10分子NADH、2分子FAD2H。可见葡萄糖把它的大部分化学能转移到NADH和FAD2H的高能电子中。3、电子传递与氧化磷酸化：糖氧化产生的含高能电子的还原物在线粒体内嵴上经系列电子传递，并启动了氧化磷酸化反应。电子在从高能电位向低能受体逐级传递过程中偶联产生了大量的ATP。 1分子葡萄糖经糖酵解仅得2分子ATP，而经三羧酸循环彻底氧化以后得到36或38分子ATP。这就是大多数异养生物及植物中的异化作用都选择有氧代谢的根本原因。，得知磷酸肌酸是A
44、TP的储藏库，细胞中ATP不足时，反应式左移，重新生成ATP。4、四类生物大分子代谢相互关系：糖类、脂肪、蛋白质和核酸可以通过三羧酸循环进行转化和利用。因此三羧酸循环式各类生物多种重要生化反应相互沟通的重要枢纽。第六章 高等植物的结构、功能和调控高等植物指具有胚胎发育且一般还有根、茎、叶等器官分化、具维管束的植物。含苔藓、蕨类、种子植物。一、根1、植物的根系：直根系、须根系、变态根。 直根系：胚根从萌发孔长出逐渐长大成主根，主根从中柱鞘分生出侧根，并可一再分生，主次分明。须根系：胚根发育迟缓或主根长成后不久即死亡。从胚轴或茎下部长出不定根。彼此独立，略有分支，大小相当。变态根：从其根系或根系的
45、一部分发育、演变成适应各种环境、具有某方面突出功能、形态各异的变态根。2、根的分区：从根尖开始依次往上 A、根冠区：利用分泌的果胶质和脱落受损细胞质做根向土壤生长的润滑剂，具有重要的保护作用。根向地生长初步认为是“淀粉体”作用的结果。 B、分生区：根的生长点、根活力的核心区。有丝分裂十分旺盛，分别向上下两个方向进行。向下补充根冠细胞，向上使根向地下推进。 C、伸长区：对重力以及生长素的应答反应就发生在该区。开始初步分化，外层为表皮组织，内为薄壁组织。 D、根毛（分化）区：表皮细胞突出形成根毛，扩大根的表面积，增强吸收水分和水溶性无机盐的能力。根中央演化出中柱，出现纵向输导组织。 E、成熟区：分
46、化完全。各类细胞或代谢不活跃或原生质瓦解，仅留下充当运输管道的细胞壁。此区为根的主体，履行支持与输导的功能。3、根的初生结构根的出生结构指直接由根尖分生组织经细胞有丝分裂和分化形成的各种组织。 A、表皮：包围在根表面的单层细胞，具有保护和吸收功能。 B、皮层：多层大型薄壁细胞组成，位于表皮与中柱之间。水溶液可经共质体途径和质外体途径向中柱传输。还具有贮藏功能。内皮层具有凯氏带，调控着进入中柱的水溶性物质的种类和浓度。 C、中柱：内皮层以内的各种组织构成了根的圆柱状中心结构，即中柱，也称维管柱。a、中柱鞘：中柱外周紧挨着内皮层的一、二层薄壁细胞称为中柱鞘。具有一定条件下恢复分生能力的功能，可以形成侧根、不定芽以及部分植物