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（第二阶段分解丙酮酸）等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量(产生于第一阶段，作用于第二阶段，无氧呼吸第二阶段不产生能量）的过程。

拓展：

①高等植物在水淹时，无氧呼吸的产物是酒精和CO2。

②马铃薯、玉米胚进行无氧呼吸的产物是乳酸。

③高等动物和人剧烈运动时，骨骼肌进行无氧呼吸的产物是乳酸。

④无氧呼吸生成乳酸的反应式：                无氧呼吸生成酒精和二氧化碳的反应式：

C6H12O6              2 C3H6O3（乳酸)(葡萄糖化学式的一半）+少量能量； 

C6H12O6      酶      2 C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量

⑤无氧呼吸的部位是细胞质基质

（3）有氧呼吸和无氧呼吸第一个阶段完全相同，有氧呼吸二、三阶段和无氧呼吸的第二阶段的物质变化和场所不同。

利用光合作用原理在农业上的应用有：在冬季通过温室、大棚为农作物提供合适的温度；种植阴生植物要遮荫；通过合理密植、套种等措施提高作物产量。

利用呼吸作用原理在农业生产中的应用有：对稻田举行定期排水，防止水稻幼根因缺氧而腐烂；农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。

拓展：

① 热点：测定光合速率必须在光下（光合大于呼吸）进行，测定呼吸速率必须在暗中（呼吸大于光合）进行。

② 新疆哈密瓜较甜的原因是日照充足、光照强、昼夜温差大。

③ 降低大棚内的温度，减少呼吸消耗

（4）细胞呼吸能为生物体的生命活动提供能量，能为体内其他化合物的合成提供原料。

六、光合作用

1.光合作用的基本过程

（1）光合作用的反应式可表示为：

6CO2+12H2O  光能、叶绿体  C6H12O6 +6O2+6H2O

或CO2 + H2O  光能、叶绿体  (CH2O) + O2

水的光解：2H2O 光  4[ H ]+O2

ATP的合成：ADP+Pi+能量酶ATP

CO2的固定：CO2 +C5  酶  2C3

C3的还原：2C3  [ H ]，ATP,多种酶  (CH2O)+C5

能量变化

光能→活跃的化学能（储存在ATP中）

活跃的化学能→稳定的化学能(储存在有机物中)

完成标志

O2的释放，ATP和[ H ]的生成

葡萄糖等有机物的生成

两者关系

光反应为暗反应提供能量(ATP)和还原剂([ H ]（NADPH)；暗反应为光反应提供ADP和Pi

拓展：

①光反应需要酶。

②光合作用产生的葡萄糖和水中的氧元素来自反应物中的 CO2。

③暗反应能在光下进行。

④与光反应进行有关的非生物因素：光、温度、水。

⑤与暗反应进行有关的非生物因素：温度、CO2。

⑥从外界吸收来的 CO2 不能直接被[H]还原，CO2 需要先被固定成为 C3（二氧化碳的固定），C3 直接被[H]还原。

⑦光反应中，光能转变为活跃的化学能。

⑧暗反应阶段的能量变化是活跃的化学能转变为稳定的化学能。

⑨当CO2不足时，植物体内 C3、ATP、C5、[ H ]的含量变化分别是下降、上升、上升、上升。当光照不足时，植物体内 C3、ATP、C5、[ H ] 的含量变化分别是上升、下降、下降、下降。

⑩光合速率的测定：一般采用的指标如单位时间内氧气的释放量、单位时间内 CO2 的吸收量、单位时间内植物重量（有机物）的变化量。

2.影响光合作用速率的环境因素

（3）提高农作物对光能的利用率的措施有延长光合作用时间、增加光合作用面积、提高光合作用效率。

（4）光合作用效率是植物光合作用中，产生有机物中所含能量与光合作用中吸收的光能的比值。提高农作物的光合作用效率有：给植物提高适宜的光照强度、温度，给植物提供充足的 CO2、

H2O 和矿质元素（无机盐）。

3、化能合成作用：除了绿色植物，自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。例如生活在土壤中的硝化细菌。

第四单元 细胞的生命历程

一、细胞的增殖

1.细胞的生长和增殖的周期性

（1）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，是一个细胞周期。具有连续分裂能力的细胞具有细胞周期，如植物根尖分生区细胞、受精卵细胞等。

2.细胞的有丝分裂

（2）一个细胞周期从一次分裂完成时开始。

（3）分裂间期细胞内发生的主要变化是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。

拓展：用3H 标记胸腺嘧啶，可以研究间期DNA分子的复制。

（4）细胞分裂期各阶段的变化特点是:

前期：“二现、二失”，核仁解体、核膜消失，出现纺锤丝形成纺锤体，染色质螺旋化成为染色体，散乱地分布在纺锤体的中央。

中期：“点在板”，所有染色体的着丝点排列在赤道板上。

后期：“着丝点分裂”，姐妹染色单体分开，纺锤丝牵引子染色体向细胞两极移动。

末期：“二现、二失”，染色体变成染色质，纺锤丝消失，出现新的核膜和核仁，一个细胞分裂成为两个子细胞。

（5）记住细胞有丝分裂DNA、染色体的变化曲线图

（6）在细胞分裂的中期，染色体的形态比较固定、数目比较清晰。

（7）动物细胞与植物细胞有丝分裂过程基本相同，不同的特点是：动物细胞在间期中心体倍增，在前期两组中心粒分别移向细胞两极，在中心粒的周围，发出星射线构成纺锤体；而植物细胞在前期从细胞两极发出纺锤丝。动物细胞分裂的末期细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分；植物细胞末期在赤道板的位置出现细胞板，细胞板由细胞的中央向四周扩展，逐渐形成新的细胞壁。

拓展：

①动物细胞有丝分裂前期纺锤体的形成主要与中心体有关。

②植物细胞分裂末期新的细胞壁的形成与高尔基体有关。

③细胞分裂的过程中还需要核糖体、线粒体的参与。

（8）细胞有丝分裂的重要特征是出现纺锤丝和染色体，有丝分裂后两个子细胞中的核中遗传物质和染色体的数量与有丝分裂前亲代细胞相同。

3.细胞的无丝分裂

(9)蛙的红细胞的分裂过程中，细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核；接着整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。

拓展：

①蛙的红细胞的分裂是无丝分裂，成熟哺乳动物的红细胞无核，也不能进行分裂。

②在无丝分裂过程中有 DNA 的复制。

二、细胞的分化、癌变、衰老和凋亡

1.细胞的分化

(1)在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。细胞分化使细胞趋于专门化，提高了生命活动的效率。细胞分化的本质是：基因的选择性表达。多细胞个体内的每个体细胞都含有该物种全套的基因。有些基因是每个活细胞都必须表达的，如：ATP合成酶基因、呼吸酶基因；有些基因则是不同的细胞选择性表达的，如胰岛素基因只到胰岛B细胞表达，而血红蛋白基因只在红细胞表达。

(2)细胞分化发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大程度。

(3)细胞分化是一种持久性变化，分化导致的稳定性差异一般是不可逆转的。

2.细胞的全能性

(4)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包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。

(5)植物细胞全能性表达需要的条件是植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其它外界条件的作用下，就可能表现出全能性。

拓展：

①细胞分化的过程中遗传物质没有发生改变。

②同一个体不同细胞中DNA相同，RNA、蛋白质不完全相同，因为细胞分化过程中发生了基因的选择性表达。

3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系

(6)生命体的衰老和死亡与细胞的衰老和死亡不是同步进行的，例如幼年个体体内有些细胞在衰老和死亡，老年个体体内也有新产生的细胞。

(7)衰老细胞主要具有以下特征：

细胞内的水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢；细胞内多种酶的活性降低；细胞内的色素随细胞衰老而逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞正常的生理功能；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；细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。

拓展：老年人的皱纹、白发及色斑如何解释？

皱纹产生的准确机理比较复杂，皱纹的产生与代谢减慢、皮肤衰老等有关。

由于头发基部的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，所以老年人头发变白。老年斑是由于细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累造成的。衰老细胞中出现色素聚集，主要是脂褐素的堆积。脂褐素是不饱和脂肪酸的氧化产物，是一种不溶性颗粒物。不同的细胞在衰老过程中脂褐素颗粒的大小也有一定的差异。皮肤细胞的脂褐素颗粒大，就出现了老年斑。

4.癌细胞的主要特征及防治

(8)癌细胞主要有以下特征：

在适宜条件下，癌细胞能够无限增殖；癌细胞的形态结构发生显著变化；癌细胞的表面发生了变化，由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。

(9)人和动物体的染色体上存在原癌基因和抑癌基因。原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使得原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。

第五单元 生物的遗传

一、遗传的细胞基础——减数分裂和受精作用

1.细胞的减数分裂

（1）减数分裂是指有性生殖的生物产生有性生殖细胞的过程，细胞连续分裂2次，而染色体只复制1次，结果子细胞中的染色体数量减半的细胞分裂过程。减数分裂与有丝分裂过程的区别是减数分裂产生的子细胞是有性生殖细胞，而有丝分裂产生体细胞；减数分裂细胞连续分裂2次，而染色体复制1次，有联会、四分体和同源染色体的分离现象；有丝分裂染色体复制和细胞分裂都为1次，无联会和同源染色体分离等现象。

拓展：

①由于减数分裂过程存在联会、同源染色体分离，所以导致分裂后子细胞染色体数量减半，所以减数分裂后，染色体数目比原来减少了一半。

②同源染色体一般能够在减数分裂中发生联会（即配对）现象，形状大小一般相同。

③四分体是指联会后的一对同源染色体共有四条染色单体，成为一个四分体。四分体、同源染色体、染色单体、核 DNA之间的数量关系是1个四分体含有1对同源染色体，共含有4条染色单体，4条DNA。

④在有丝分裂过程中不能形成四分体，因为不发生同源染色体的联会现象。

⑤遗传规律的发生是在细胞减数分裂减I 后期，即同源染色体分离和非同源染色体自由组合的时期。

2.配子的形成过程

（2）卵细胞与精子形成过程的主要区别：卵细胞形成过程中细胞质不均等分配、减数分裂后不经过细胞变形过程，而 精子的形成细胞质均等分配、减数分裂后形成精子时有细胞变形过程。

3.受精过程

（3）受精作用是指精子和卵细胞融合形成受精卵的过程，受精作用的实质是精核与卵细胞核的融合。

（4）受精卵中的核遗传物质一半来自方，一半来自母方，但是如果不强调是核中的遗传物质，就不能说各占一半，因为细胞质遗传物质几乎全部来自卵细胞。

（5）减数分裂和受精作用的重要意义是保证了有性生殖过程中染色体一半来自父方，一半来自母方，并且保证了亲子代染色体数目的恒定。

二、遗传的分子基础

1.人类对遗传物质的探索过程

（1）格里菲思的肺炎双球菌实验过程：该实验共分四组，分别由R型、S型、加热杀死的S型细菌感染小鼠，最后由加热杀死的S型细菌和R型细菌混合感染小鼠，观察小鼠的死活，并试图从死亡的小鼠体内提取S型细菌。

实验结果：将R型、加热杀死的S型细菌感染小鼠，小鼠均不死亡；S型、加热杀死的S型细菌和R型细菌混合感染小鼠，小鼠死亡，并且从死亡小鼠体内提取出S型细菌。

（2）格里菲思的肺炎双球菌实验结论：加热杀死的S型细菌的转化因子使R型细菌发生了转化，从而使小鼠死亡。

（3）艾弗里证明遗传物质是DNA的实验过程：让R型细菌分别与S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质分别混合，并分别在固体培养基上培养，观察哪组能产生S型细菌表面光滑的菌落特征。实验结果：只有与S型细菌的DNA混合的R型细菌接种后能产生S型细菌的菌落特征。

（4）艾弗里和他的同事通过上述实验得出的结论：使R型细菌转化为S型细菌的转化因子即遗传物质是DNA。

（5）赫尔希和蔡斯 （T2噬菌体（DNA病毒）侵染细菌） 的实验操作步骤：首先让T2 噬菌体分别标记32P、35S，然后分别与大肠杆菌混合培养，一段时间后振荡、离心，之后观察放射性在试管的上清液还是沉淀中。

实验结果：标记32P的组放射性主要在沉淀中，而标记35S的组放射性集中在上清液中。

拓展：

①T2 噬菌体侵染细菌后，合成自身组分所需的物质和原料均从细菌（大肠杆菌）中来。

②获得含5S 和32P标记的 T2 噬菌体的方法是首先在含有放射性物质的培养基中培养大肠杆菌，之后再接种T2噬菌体，连续多代培养从而获得含有放射性的噬菌体。

③在噬菌体侵染细菌的实验中，证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是将噬菌体的DNA 和蛋白质分离，分别考察对子代噬菌体的影响作用。

④这个实验过程不能证明 DNA 是主要的遗传物质，由于其他生物有的遗传物质是RNA（RNA病毒的遗传物质是RNA)，而此实验不能进一步证明。

⑤这个实验不能证明蛋白质是遗传物质，因为蛋白质在形成子代噬菌体的过程中不能发挥遗传物质（因为蛋白质留在外壳没有进去起作用，所以不能证明蛋白质是遗传物质）的作用（在实验中将R型转化为S型的作用）

2.DNA分子结构的主要特点

（6）DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸；RNA分子的基本单位是核糖核苷酸。

（7）DNA 分子的空间结构特点是：首先，DNA 由两条脱氧核苷酸链反向平行构成；其次，DNA分子的外侧由磷酸和脱氧核糖（脱氧核糖是五碳糖的一种）交替连接构成基本骨架。  碱基在内侧；碱基之间通过氢键以碱基互补配对方式连接。

拓展：

①判断核酸的种类有三种方法，具有符合双螺旋结构的是DNA，否则可能是RNA；组成如果含有核糖为RNA,如果含有脱氧核糖，则是DNA（看五碳糖的种类）；  组成该分子的碱基中，含有胸腺嘧啶的是DNA，含有尿嘧啶而不含胸腺嘧啶的是RNA。②根据结构功能的统一性原理，地处炎热地区的生物，其DNA分子的结构应更需要维持稳定性，防止热变性，所以具有 G、C 碱基含量高、氢键多。

3.DNA 分子的复制

（8）简述DNA分子复制的过程：DNA分子在解旋酶作用下解旋，之后以细胞核中游离的脱氧核苷酸为原料、以碱基互补配对为原则、合成子代DNA，之后重新螺旋化。

拓展：

①DNA的复制主要在在细胞分裂的间期进行。

②DNA复制是以亲代 DNA 分子的两条脱氧核苷酸链分别作为模板。

③DNA复制的原料是细胞核里游离的脱氧核苷酸。

④DNA复制的方式是半保留复制和边解旋边复制。

⑤DNA复制的场所主要是细胞核，线粒体和叶绿体中也有。

⑥DNA复制需要的基本条件是模板、原料、能量、酶。

4.基因的概念与表达

（9）基因是有遗传效应的 DNA 片段，是 DNA 分子中决定生物性状的结构和功能单位。基因与脱氧核苷酸、遗传信息、DNA、染色体、蛋白质、生物性状之间的关系是：基因是DNA 分子中决定生物性状的基本单位，染色体由 DNA 和蛋白质组成，遗传信息是由基因中特定的脱氧核苷酸的排列顺序决定的。

（10）遗传信息的转录和翻译

①基因控制蛋白质的合成包括两个阶段是转录和翻译。

②转录是在细胞核中以 DNA 为模板，按碱基互补配对方式合成 RNA 的过程。

拓展：

①DNA转录发生的时间是细胞分裂间期。

②DNA转录的模板是 “DNA 分子的一条脱氧核苷酸链”

③DNA转录的原料是细胞核里游离的核糖核苷酸。

④DNA转录的产物有很多RNA 分子,但只有mRNA能传递遗传信息。

⑤DNA转录需要的基本条件是DNA模板、原料、能量、酶等。