2012生物高考第一轮复习参考资料
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高中生物第一轮复习集体备课参考资料
（第一单元 参考课时为12课）
生命的物质基础
知识联系框架
一、组成生物体的化学元素
二、组成生物体的化合物
水
无机物
无机盐
糖类的种类和功能
糖类 糖类与光合作用和呼吸作用
动物体内的糖代谢
脂质的元素组成、种类及功能
脂质 脂肪的代谢
有机物 氨基酸的分子结构和性质 联系桥梁是呼吸作用
蛋白质的分子结构及其性质
蛋白质 蛋白质分子的生物合成及其代谢
蛋白质分子的功能
蛋白质分子的进化
核苷酸的分子结构及其性质
核酸 DNA的分子结构
RNA的分子结构
遗传信息和遗传密码
重点知识的内在联系与剖析
化学元素：
最基本元素：C
基本元素：C H O N
主要元素：C H O N P S
大量元素：C H O N P S K Ca Mg
微量元素：Fe Mn Zn Cu B Mo （Cl Ni）等元素
矿质元素：除了C H O之外的植物必需元素。
注意：生物界与非生物界的统一性和差异性
整个自然界都是由化学元素组成的，组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到，没有一种是生物体特有的；生命起源于非生命物质；组成生物体的基本元素可以在生物界与非生物界之间反复循环运动，这些都说明生物界与非生物界具有统一的一面。
生物和非生物存在着本质的区别，组成生物体的化学元素，在生物体内和无机自然界中的质量分数相差很大，自然界中最丰富的元素是氧、硅、铝、铁四种，而生物体内含量最多的四种元素却是碳、氢、氧、氮。无机自然界中的各种化学元素不能表现出生命现象，但在生物有机体内，元素组成化合物，化合物有序地结合在一起，就能表现出生命现象。因此，生物界和非生物界又存在着差异性的一面。
二、化合物：
从图中看出，构成细胞的化合物中，占第一位的是：水。占第二位的是：蛋白质。
（一） 水
存在形式：自由水：是细胞内的良好溶剂，用以运输养料和废物。
结合水：与大分子物质结合在一起。
生物的新陈代谢离不开水。
（二） 无机盐
存在形式：多数以离子状态存在：如K+、Na+、Cl－。
少数以化合物状态存在。如磷酸基团。
功能：组成生物体的重要组成成分。如P-->ATP、 Mg-->叶绿素、NH2-->蛋白质。
维持生物体的生命活动。如缺Ca，哺乳动物会出现抽搐。孕妇在怀孕期间就常因为缺钙而出现抽搐。
维持酸碱平衡，调节渗透压。
维持细胞的形态和功能
（三）糖类
1.糖类的种类及其功能
糖类的种类及其功能（高中生物教材上讲的糖类是狭义的糖类的概念）
种类 分布 功能
单糖 五碳糖 核糖 细胞中都有 RNA的成分
脱氧核糖 细胞中都有 DNA的成分
六碳糖 葡萄糖 细胞中都有 光合作用的产物，能源物质
二糖 麦芽糖 植物，发芽的谷粒中较多 都能提供能量
蔗 糖 植物，甜菜、甘蔗中较多
乳 糖 动物的乳汁中
多糖 淀 粉 植物的贮藏器官中 贮存能量
纤维素 植物细胞壁中 支持、保护
糖元 肝糖元 动物的肝脏中 贮存能量，调节血糖
肌糖元 动物的肌肉组织中 贮存和提供能量
狭义的糖类是指单纯碳水化合物，元素组成是C、H、0。但在生物体内有许多糖类还与蛋白质和脂质结合在一起，形成糖蛋白和糖脂，在生物体内执行一些特殊的生理功能。糖蛋白和糖脂主要在生物膜上，特别是细胞膜，在细胞识别、免疫等方面有重要功能。种类见表。
糖类的基本功能有两点：
一是生命活动的主要能源物质，生物体进行生命活动的所需能量的70%以上是由糖类提供的；
二是构成细胞和生物体的结构成分，如五碳糖是核酸的成分，纤维素是细胞壁的成分等。
2.糖类与光合作用和呼吸作用
植物进行光合作用的产物主要是葡萄糖，植物体内的物质代谢是以糖为基础进行的。叶绿体进行光合作用制造的葡萄糖可以合成蔗糖等二糖，运出叶绿体及叶肉细胞，为植物体的其他器官提供能源和原料；也可以在叶绿体中合成淀粉，暂时贮存起来。叶片在光下一段时间后，可以用碘检测到淀粉的存在。
呼吸作用最常利用的底物是葡萄糖，淀粉、糖元必须水解成葡萄糖或磷酸葡萄糖后才能被呼吸作用利用。
3.动物体内的糖代谢
以哺乳动物为例，动物体内的糖代谢及其调节过程可归纳为下图。
哺乳动物体内的糖代谢是以血糖为中心展开的。
血糖的来源：
①食物中的淀粉通过消化道消化吸收来的，这是血糖来源的主要途径；
②通过肝糖元分解成葡萄糖释放到血糖中形成血糖，这个过程一般发生在饥饿条件下；
③蛋白质和脂肪的转化，蛋白质转化成血糖必须通过脱氨基实现，这个过程只有在糖类供应严重不足的情况下才会发生。
血糖的主要代谢去向是：
①血糖通过血糖循环运到各组织细胞，被彻底氧化分解成CO2和H2O，同时释放出能量供生命活动之需，这是血糖的主要代谢去向；
②血糖可以转化成糖元，在肝脏中转化成肝糖元，肌肉组织中转化成肌糖元，肝糖元可以转化成血糖，但肌糖元不可以转化成血糖，而直接被肌细胞所氧化分解提供能量；
③血糖可以转化成蛋白质和脂肪，血糖转化成蛋白质必须要有N源，即必须要 有氨基，利用糖代谢中的中间产物通过转氨基作用合成新的氨基酸。
以哺乳动物为例，血糖的浓度稳定在80-120mg/dL。
在人体内，血糖浓度必须保持相对的稳定，如果血糖浓度过低，人体各组织、器官的能源供应不足就会出现代谢障碍，极端的例子就是低血糖休克。
低血糖导致休克的原因是：人体的神经组织，特别是脑和脊髓几乎不贮存糖类(能源物质)，必须通过血液源源不断地提供给神经组织。血糖浓度过低，能源供应不足是导致低血糖休克的主要原因。对低血糖休克病人抢救治疗最有效的措施是注射葡萄糖注射液。
如果血糖浓度过高，会导致人的尿液中含有葡萄糖，这是糖尿病人的典型症状。原因是：肾脏的肾小球对血糖过滤后形成原尿，原尿的成分与血浆是基本相同的，如果血糖浓度过高，原尿中的葡萄糖浓度也相应增高，当超过了肾小管对葡萄糖的重吸收能力后，就会有一部分葡萄糖未被吸收而进入尿液。由于尿液中有葡萄糖，使尿液的渗透压增高，会减少肾小管对水的重吸收，所以糖尿病人的症状之一是尿多。
引起糖尿病的主要原因之一是胰岛合成和分泌胰岛素减少或停止分泌引起的。糖尿病是一种多基因遗传病，在一定的外界诱发因素作用下，就很容易发病。节制饮食是预防和控制糖尿病的有效措施。
■[练习] 下面是正常人的糖代谢途径及其调节的示意图请仔细分析回答下列问题：
(1)图中A代表肠、胰 酶和肠、胰 酶，以及 淀粉酶。
(2)胰岛素注剂给糖尿病人一次注入过量会使病人休克，原因是胰岛素可使血糖浓度 ，在饥饿情况下，胰岛素的分泌量会 。
(3)图中B过程中所需的能量主要是 呼吸产生的，其次是 呼吸产生的，前者反应如图中的〔 〕，后者反应的产物是 。
(4)图中D代表 。一次性大量吃糖以后，图中〔 〕过程会增多。
(5)F过程是 方式运输。。血糖进入红细胞的运输方式是 。前者需图中〔 〕提供 。
(6)血糖到达各种细胞是通过 系统的〔 〕 作用。
(7)G和B共有的中间产物是 ，其中B过程比G过程的产物多了 。
(8)如果尿液中含有葡萄糖，其直接原因是 ，发病的器官或部位是 ，这种病称为糖尿病。
(9)G过程主要发生在 中，其产物中的水是由氢 给 合成的。
（四）脂质
1.脂质的元素组成、种类及功能
脂质的元素组成是C、H、O，有些脂质还含有少量的N和P。脂质的种类及功能见表。
脂质的种类及功能
种 类 功 能 备 注
脂 肪 贮存能量，保温 贮备能源，贮存在皮下、肠系膜等处
类脂 主要是磷脂 是组成细胞膜的成分 神经组织、卵和大豆中含量较多
固醇类 胆固醇 是生物膜的组成成分之—，对维持膜的正常的流动性有重要作用 胆固醇在人体有一个正常含量，过高会导致血管硬化、高血压等
性激素 促进生殖细胞的形成和生殖器官的发育，激发并维持第二性征 有雌性激素和雄性激素二类，雌性激素由卵巢分泌，雄性激素由睾丸分泌
VD 促进小肠对钙和磷的吸收和利用维生素D可预防和治疗佝偻病、骨质蔬松症等 人的皮肤的表皮中有7-去氢胆固醇，在紫外线照射下，通过酶的作用可转化成维生素D
2.脂肪的代谢
食物中的脂肪在消化道内通过胆汁的乳化和脂肪酶的催化下分解成甘油和脂肪酸，经扩散的形式被小肠绒毛上皮细胞吸收后，在上皮细胞内再合成脂肪，与载脂蛋白结合后和类脂、胆固醇混合后一起进入毛细淋巴管，通过淋巴循环进入血液循环，最后输送到各部分组织。
脂质物质进入生物体内后的代谢去向：
一是参与构成动物体的组织，如磷脂是生物膜的组成成分；
二是作为备用物质贮存在皮下、肠系膜、大网膜等处；
三是在需要的情况下，可再分解甘油、脂肪酸等，然后直接分解为CO2和H2O,或者转化成肝糖元等；
四是被各种腺体利用来生成各自的特殊分泌物，如皮脂腺分泌的皮脂、乳腺所生成的乳汁等、内分泌腺分泌的各种类固醇激素等。
[例1] 脂质物质在细胞中具有独特的生物学功能，下面有关脂质物质的生物功能中，属于磷脂的生物学功能的是( )
①生物膜的成分 ②贮存能的分子 ③构成生物体表面的保护成 ④很好的绝缘体，具有保温作用 ⑤具有生物学活性，对生命活动起调节作用 A.①③ B.⑤ C.① D.②④
[析]磷脂的生物学功能主要是构成生物膜的重要成分。脂肪的生物学功能是贮存能量和具有保温、缓冲作用。固醇类物质的生物学功能是对生命活动起调节作用。构成生物体表面保护层的是蜡质，属于脂质，但不是磷脂，如植物体的果实、叶片等表面。
[例2] (01全国) 种子萌发的需氧量与种子所贮藏有机物的元素组成和元素比例有关，在相同条件下，消耗同质量的有机物，油料作物种子(如花生)萌发时需氧量比含淀粉多的种子(如水稻)萌发时的需氧量( )
A.少 B.多 C.相等 D.无规律
[析] 这是一道涉及到生物与化学知识的综合性题目，重点考查学生综合应用知识的能力，对考生的认知层次要求很高，估计难度系数在0.45～0.50之间。呼吸作用的底物通常是葡萄糖，但脂肪、蛋白质水解后的产物也可以作为呼吸作用的底物。
淀粉水解的产物是葡萄糖，以葡萄糖作为呼吸作用的底物进行有氧呼吸的反应式为：C6H12O6 + 6H2O + 6O2→6CO2 + 12H2O + 能量，从反应式可看出吸收一个O2，放出一个CO2即释放的C02和吸收的O2之比为1。
油料作物种子的主要贮存物质是脂肪，水解后的产物是甘油和脂肪酸，以脂肪酸中的硬脂酸作为呼吸作用的底物为例，进行有氧呼吸的反应式为：CH3(CH2)16COOH + 26O2→18CO2 + 18H12O + 能量。由反应式可知：释放的C02比吸收的02少，即释放的C02和吸收的02之比为0.69。
由此可以得出结论：油料作物种子在萌发时吸收的氧气量比含淀粉多的种子萌发时吸收的氧气多。本题也可以通过所学的化学知识，直观地得出结论，糖类是碳水化合物，C/O比一般为1，氧化时释放一个CO2只需要一个O原子即可；脂肪分子上一般都有很长的烃链，C/O比一般远大于1，所以(氧化时释放—个CO2需要超过一个O原子的量。由于脂肪中的C/O比比糖类高，所以同质量的脂肪和糖类中的碳原子数是脂肪比糖类多，因此同质量的脂肪和糖类被氧化分解所需的O2，脂肪大于糖类。 [答案] B
（五）蛋白质
1.氨基酸的分子结构和性质
构成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸，通式是：
氨基酸分子的性质是氨基酸分子上的氨基(NH2-)和羧基(-COOH)决定的。
氨基酸是两性化合物，氨基是碱性的，羧基是酸性的。
构成蛋白质的氨基酸有20种，20种氨基酸的不同之处是R基的不同。即20种氨基酸就有20种不同的R基。如果R基上带有氨基，称为碱性氨基酸。
2.蛋白质的分子结构及其性质
蛋白质分子是由许多氨基酸通过肽键连接起来的高分子化合物。缩合反应是指一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时失去一分子水，形成一个肽键的反应。反应方程式是：
缩合反应在化学上称为缩聚反应，在细胞内进行的场所是核糖体，而且是在mRNA的指导下，有tRNA 参与才能完成。
多肽是由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物。
肽链通过R基与R基之间的相互作用形成一定的空间结构。
一个执行特殊生理功能的蛋白质可以是由一条肽链组成(如生长激素是由191个氨基酸组成的一条肽链)，也可以是由多条肽链组成(如胰岛素是由51个氨基酸、2条肽链组成的，血红蛋白是由574个氨基酸、4条肽链组成的)。
蛋白质分子中肽键数目的计算：设氨基酸数目为n，肽链数为a，肽键数目为占。则b=n-a。
蛋白质分子结构的多样性主要从4个层次加以理解：
一是构成蛋白质分子的氨基酸种类不同；
二是组成每种蛋白质分子的氨基酸数目不同；
三是氨基酸的排列顺序不同；
四是由于前三项造成蛋白质分子的空间结构不同。
蛋白质分子结构的多样性实际是由DNA分子结构的多样性决定的。
多肽是链状结构，一端游离着一个氨基，另一端游离着一个羧基，所以蛋白质分子也是两性化合物。
蛋白质分子的空间结构不是很稳定的，蛋白质在重金属盐(汞盐、银盐、铜盐)、酸、碱、乙醇、尿素、鞣酸等的存在下，或热至70℃～100℃，或在X射线、紫外线等射线的作用下，其空间结构发生改变和破坏，导致蛋白质变性，使蛋白质的生物活性丧失，如酶失去催化能力、血红蛋白失去输氧能力等。
在发生的变性过程中不发生肽键的断裂和二硫键破坏，主要发生氢键、疏水键的破坏，使肽链的有序的卷曲、折叠状态变为松散无序。
蛋白质变性后溶解度降低，失去结晶能力，并形成沉淀。
蛋白质的变性具有不可逆性。
3.蛋白质分子的生物合成
在细胞及生物体内，蛋白质的合成是在DNA(基因)的控制之下，必须经过转录和翻译才能完成。
转录的场所一般是在细胞核中进行(线粒体和叶绿体中也有转录过程，原核生物无核，只能在细胞质中进行)。
转录的过程是：基因中的一段DNA分子首先解旋，然后按照碱基互补配对原则，以其中的一条链为模板合成RNA，这样遗传信息就转换成遗传密码，带有遗传密码的RNA称为mRNA。
翻译是在细胞质的核糖体上进行的，mRNA转录完成后通过核孔进入细胞质中与核糖体结合。
核糖体与mRNA结合的第一个位点是AUG，这是起始密码。然后tRNA携带特定的氨基酸，其一端的3个碱基与mRNA对应的碱基配对。mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，这3个相邻的碱基称为密码子。与mRNA上AUG配对的tRNA运载的氨基酸是甲硫氨酸，接着各种tRNA携带着特定的氨基酸依次与mRNA上对应的密码子配对。在核糖体上相邻的tRNA携带的氨基酸，在相关酶的催化下缩合形成肽键，同时产生一分子水。当翻译到一定的时候。
mRNA上出现UAG、UAA、AGA时，由于这3组碱基没有与之对应的tRNA配对，翻译到此结束，所以这3组碱基组合称为终止密码。
按照基因控制蛋白质的合成过程，任何一个蛋白质分子的多肽键上的第一个氨基酸都是甲硫氨酸，但事实并非如此。原因是翻译成的多肽链是一个初级产品，还要经过一定的修饰，加工才能成为能够执行一定生理功能的蛋白质。
在绝大部分的蛋白质分子中，肽链上的第一个氨基酸不是甲硫氨酸，因这个氨基酸在蛋白质分子的修饰加工过程中被修饰掉了。
在人体内蛋白质的代谢是以氨基酸为中心进行的。
内环境中的氨基酸的来源主要有3条：
一是消化吸收来的；
二是通过转氨基作用从糖类转变而来的；
三是体内蛋白质分解。
内环境中的氨基酸的代谢去向主要也有3个：
一是合成新的蛋白质；
二是通过转氨基作用转变成其他的氨基酸；
三是经脱氨基作用分解。
在蛋白质代谢过程中，氨基酸经脱氨基作用形成的含N部分是NH3，NH3对人体是有毒的，但在肝脏中通过肝脏的解毒作用转变成尿素，尿素基本对人体无害，再通过循环系统运至肾脏，以尿液的形成排出体外，或运至皮肤的汗腺以汗液的形式排出体外。
物质代谢包括糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪的代谢。这三类营养物质的代谢枢纽是呼吸作用，主要是通过呼吸作用的中间产物，如丙酮酸、乙酰辅酶A、柠檬酸等中间产物。糖类转变成蛋白质必须通过转氨基作用，将氨基转移给糖代谢的中间产物就能产生新的氨基酸，如将氨基转给丙酮酸即为丙氨酸，
在人体能够合成的氨基酸称为非必需氨基酸，共有12种，还有8种在人体内不能合成，必须从食物中得到的氨基酸称为必需氨基酸，如赖氨酸、色氨酸等。
蛋白质转变成糖类必须经过脱氨基作用，形成的不含氮部分才能转变糖类。
糖类转变成脂肪必须通过乙酰辅酶A，脂肪转变成乙酰辅酶A后才能进入呼吸作用，继而再转变成糖类和蛋白质。
4.蛋白质分子的功能
蛋白质分子结构具有多样性就决定了蛋白质分子具有多种重要的生理功能，对教材进行综合分析后，可以总结出蛋白质的功能有下列五点：
①组成细胞的结构成分，如细胞膜中的蛋白质，染色体中的蛋白质，肌肉细胞中的蛋白质、红细胞中的血红蛋白等；
②运输功能，如细胞膜上的载体蛋白、运输氧气的血红蛋白等；
③催化功能，如催化各种生化反应的酶等；
④调节功能，如生长激素、胰岛素等激素；
⑤免疫功能，如B淋巴细胞受到抗原刺激后产生的抗体是蛋白质，具有与特异性的抗原结合，从而达到清除抗原的目的。
蛋白质分子结构具有多样性，所以酶也具有多样性，在生物体内存在着许许多多酶，催化着生物体内各种各样的生物化学反应，所以酶具有多样性的特点。
5.蛋白质分子的进化
比较不同生物体内执行相同生理功能的蛋白质分子的结构是确定生物之间亲缘关系的常用方式，被称为生物进化分子生物学方面的证据。如细胞色素C普遍存在于动植物的线粒体中，它是由104个氨基酸组成的一种呼吸色素，近年来，对不同物种的细胞色素C的氨基酸排列顺序进行了测定，其结果见下表。
生物名称 黑猩猩 猕猴 马 鸡 果蝇 小麦 酵母菌 红螺菌
与人类氨基酸差异数 0 1 12 13 27 35 44 65
这种在同一种蛋白质分子中氨基酸分子差异数越小，亲缘关系就越近，反之则越远。
科学家估计，蛋白质分子的进化速度大约每2000万年蛋白质分子中有1%的氨基酸发生替换。
从对细胞色素C的研究结果看出，人与黑猩猩的亲缘关系最近，从共同的祖先分化成两个物种的时间还不到2000万年，而人和黑猩猩与猴子发生分歧的时间大于2000万年。
■以蛋白质为例的综合分析方法
(一)生理卫生和高中生物两本书多处涉及到蛋白质的有关知识点
蛋白质特点 ①氨基酸种类：氨基酸种类/氨基酸数量/氨基酸排列顺序/空间结构；②变性作用
蛋白质结构 ①基本单位—氨基酸/②化学结构—多肽/③空间结构：二级结构/三级结构/四级结构
蛋白质功能 生命活动的体现者：①肌肉蛋白/②酶—生催化剂/③抗体蛋白—特异性免疫/④血红蛋白—O2载体/⑤纤维蛋白原—凝血功能/⑥胰岛素—调节糖代谢
蛋白质代谢 ①食物中蛋白质供给/②消化/③吸收/④运输/⑤合成代谢/⑥分解代谢/⑦代谢终产物排出体外/⑧肝脏解毒：NH3→尿素
蛋白质合成 ①转录/②翻译/③中心法则
生物进化证据 ①细胞色素c②血红蛋白(Hb)
(二)以蛋白质代谢为中心将有关知识图解归纳如图(核心内容是氨基酸代谢的三个来源，三个去路)
[例3] 胰岛素分子是一种蛋白质分子，现有如下材料：
①胰岛素含有2条多肽链，A链含有21个氨基酸，B链含
有30个氨基酸，2条多肽链间通过2个二硫键(二硫键是由2个
“一SH"连接而成的)连接，在A链上也形成1个二硫键，图示
为结晶牛胰岛素的平面结构示意图。
②不同动物的胰岛素的氨基酸组成是有区别的，现把人和其他动物的胰岛素的氨基酸组成比较如下：
猪：B链第30位氨基酸和人不同；
马：B链第30位氨基酸和A链第9位氨基酸与人不同；
牛：A链第8、1．0位氨基酸与人不同；
羊：A链第8、9、10位氨基酸与人不同；
天竹鼠：A链有8个氨基酸与人不同，B链有10个氨基酸与人不同。
根据以上材料回答下列问题：
(1)胰岛素分子中含有肽键 个。控制合成胰岛素的基因中至少有 碱基。
(2)这51个氨基酸形成胰素后，相对分子质量比原来51个氨基酸的总分子量减少了 。
(3)人体中胰岛素的含量低，会导致血糖浓度过高，尿液中有葡萄糖，称为糖尿病，其最佳的治疗方法是使用胰岛素，但只能注射不能口服，原因是 。
(4)前面所列的口甫乳动物和人的胰岛素都由51个氨基酸构成，且在氨基酸组成上大多相同，由此可以得出的结论是 。
(5)人与这几种动物在胰岛素分子上氨基酸组成差异的大小，说明 。
(6)如果要为糖尿病人治疗必须用动物体内的胰岛素的话，最适宜的动物是 。
[析](1)从材料①中可知，由51个氨基酸组成的具有二条肽链组成的胰岛素分子中应含的肽键数目是51-2=49个，根据mRNA上三个碱基决定一个氨基酸，基因中有2条链，所以控制胰岛素合成的基因中的碱基数：51×3×2=306；
(2)51个氨基酸分子合成胰岛素分子后，分子量的减少量应是形成肽链时脱下的水分子数(18×49)和形成二硫键时脱下的H(l×6)，所以相对分子量减少了18×49+l×6=888；
(3)解答此小题，要求同学有知识迁移的能力，在消化道中有各种消化液，能消化各种营养物质，如大分子糖类(淀粉)、蛋白质、脂肪等不溶于水的物质，这些物质在消化道内通过消化液的作用，将其分解为能溶于水的小分子有机物如葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪等，原有物质的大分子结构遭到破坏。胰岛素在消化液的蛋白酶和肽酶的作用下分解为氨基酸而失去其活性，所以只能注射不能口服；
(4)材料②给我们列出的各种生物胰岛素之间的氨基酸差异，反映出不同的哺乳动物体内胰岛素分子中氨基酸组成大部分是相同的，说明这些动物之间的亲缘关系很近，是由共同的古代原始祖先进化而来的；
(5)不同动物胰岛素中氨基酸组成差异的大小反映了各种动物与人亲缘关系的远近，差异数越小，亲缘关系越近，反之则越远。
(6)用动物胰岛素治疗人的糖尿病时，选用亲缘关系最近的动物，治疗效果最好。
[答案] (1)49 306 (2)888 (3)胰岛素是蛋白质，如口服会被消化道内的蛋白酶所催化水解而失去作用 (4)这些哺乳动物和人都有共同的原始祖先 (5)这几种哺乳动物与人的亲缘关系有远有近，差异越大亲缘关系越远，差异越小，亲缘关系起近 (6)猪
[练习] 下面是人体蛋白质代谢示意图，请根据图回答：
(1)①过程在小肠部位需要的酶是 。
(2)②过程吸收的方式是 ，该吸收方式需要细胞膜上的 协助才能完成，这种质的性质直接由 决定。
(3)图中④称为 ，能够通过④合成的氨基酸称为 氨基酸。
(4)图中⑤过程发生在新陈代谢的 过程中，完成⑤⑥过程速度最快的器官或组织是 。
(5)⑥过程是在细胞内的 上完成的，完成该过程的反应称为 ，其内氨基酸顺序直接由 决定。
(6)完成⑧过程的主要器官是 ，属于该器官的 功能。除此之外，该器官还具有 和 基本功能。
(7)⑨所指的物质是 ，完成⑨过程必须经过的⑦过程称为 。
（六）核酸
1.核苷酸的分子结构及其性质
构成核酸的基本单位是核苷酸，一个核苷酸分子包括3个部分：一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基。
核苷酸分两大类共8种：核糖核苷酸有4种，主要是碱基有4种，它们是A、U、C、G；脱氧核糖核苷酸也有4种，主要是碱基有4种，它们是A、T、C、G。
核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸分子结构的区别主要是五碳糖的不同，以腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核糖核苷酸为例，它们的分子结构式如下：
2.DNA的分子结构
构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，许许多多脱氧核苷酸通过一定的化学键连接起来形成脱氧核苷酸链，每个DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成。
DNA分子结构的特点是：
①DNA分子的基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替排列的两条主链；
②两条主链是平行但反向，盘旋成的规则的双螺旋结构，一般是右手螺旋，排列于DNA分子的外侧；
③两条链之间是通过碱基配对连接在一起，碱基之碱基间是通过氢键配对在一起的，其中A与T以2个氢键相配对，C与G这间以3个氢键配对。
所以在一个DNA分子中，C和G的比例较高，则该DNA分子就比较稳定。
DNA分子结构具有相对的稳定性是由两个方面决定的：
一是基本骨架部分的两条长链是由磷酸和脱氧核糖相间排列的顺序稳定不变；
二是空间结构一般都是右旋的双螺旋结构。DNA分子的多样性是由碱基对的排列顺序的多样性决定的。
DNA分子的特异性是指对于控制某一特定性状的DNA分子中的碱基排列顺序是稳定不变的，如控制合成唾液淀粉酶的基因中，不论是何人，这段DNA分子中的碱基排列顺序是稳定不变的。
4.RNA的分子结构及其转录
RNA分子是许许多多核糖核苷酸分子连接而成的链状结构。
RNA分子都是单链的。
根据RNA分子功能的不同，分为3种类型：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。
mRNA的功能将基因中的遗传信息传递到蛋白质上；mRNA的空间结构是链状的。
tRNA的功能是识别遗传密码和运载特定的氨基酸；tRNA的空间结构是呈三叶草形，tRNA-端大环上的3个碱基能够与mRNA的密码子配对，识别密码子，所以这3个称为反密码子。
rRNA是核糖体中的RNA，在蛋白质合成的过程中起重要的作用(具体不作要求)；rRNA具有特定的空间结构，是核糖体的核心部位。RNA都是从DNA上转录下来的。
转录的场所是在细胞核，其中合成rRNA是在细胞核中的核仁部位完成的，核仁是形成核糖体的场所。
mRNA和tRNA是在细胞核中核仁以外的部位转录的。转录是以DNA分子中(基因中)的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
5.遗传信息和遗传密码
遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸排列顺序或碱基的排列序列，位置在DNA分子上。
一般认为遗传信息在有遗传效应的一段DNA分子的一条链上，称为信息链。
另一条链上的碱基序列不代表遗传信息，但不是没有作用，其功能是对DNA分子的双螺旋结构起稳定作用，在复制的时候起模板作用。
以DNA一条链为模板转录成mRNA，mRNA上的碱基排列顺序称为遗传密码。
所以经过转录后，遗传信息就转化成遗传密码。
遗传密码的位置在mRNA，mRNA上相邻的3个碱基决定—个氨基酸，这3个相邻的碱基称为密码子。遗传密码现已查明，共有64个密码子，其中有61个有效密码子，代表着20种氨基酸；每种氨基酸的密码子数目差别很大，有些氨基酸有几种密码子，如亮氨酸一共有6个密码子(UUA、UUG、CUU、CUG、CUA、CUC)，而甲硫氨酸只有一个密码子(AUC)。
在地球上，除极少数的生物(如某些原核生物有小部分不同)外，遗传密码是通用的，这说明地球上的所有生物都是由共同的祖先进化而来的。
[例4] 右边的分子结构式为某种核苷酸，已知分子结构式的右上角部分为腺嘌呤碱基。请仔细观察分析后回答下列问题：
(1)该核苷酸的分子式为 。
(2)该核苷酸的生物学名称为 。
(3)该核苷酸构成哪一种核酸的基本原料
(4)请在图中指出哪一个位置上去掉一个氧便可成为主要遗传物质的基本原料。
(5)如果0.1mol此物质燃烧完全后，把生成物中CO2通人足量Na2O2中，能得到标准状况下多少体积的O2
[析] 该核苷酸的名称为腺嘌呤核糖核苷酸，分子式是：C10H14O7N5P。因为它的五碳糖部分是核糖，它是构成RNA的基本原料。生物体内主要的遗传物质是DNA，构成DNA的基本原料
是脱氧核糖核苷酸，在五碳糖是失去一个氧的位置是由右图中有下划线的哪个氧。
第5小题的计算思路是：2Na2O2 + 2CO2→2Na2CO + O2 0.1molC10H14O7N5P→1molCO2
→1molNa2O2→0.5molO2，再计算标准状况下的体积。 [答案] (1)C10H14O7N5P (2)
腺嘌呤核糖核苷酸 (3)RNA (4)见图 (5)12.2L
细胞的结构和功能
【知识联系框架】
【重点知识联系与剖析】
一、细胞膜的结构与功能
细胞膜也称生物膜或质膜。是由类脂、蛋白质和糖类组成。质膜中的类脂也称膜脂，是质膜的基本骨架，膜蛋白质是膜功能的主要体现者。
质膜中的糖类是少量的，主要与蛋白质或脂类结合形成糖蛋白质或糖脂，是质膜上的标记物，与细胞的识别有关，如红细胞膜上的凝集原即为糖蛋白，这些内容在高中生物中不作要求。
类脂种类很多，但最主要的是磷脂，超过膜脂总量的50％。有些磷脂分子中的两条脂肪酸链，一条链是饱和的，另一条链是不饱和的。不饱和的脂肪酸链对于维持质膜的流动性是非常重要的。质膜的流动性对细胞正常的生命活动是至关重要的。质膜流动性的大小与温度有一定的关系，一般而言，温度高流动性大，温度低流动性小，如果流动性下降过多，质膜黏度增加，附着在其上的酶将会失去活性，质膜的各种活动如主动运输、协助扩散等过程将难于进行。而质膜中的不饱和脂肪酸对维持质膜流动性的稳定，特别是低温下的流动性是非常重要的。在动物细胞细胞膜中还有胆固醇，但在原核生物和植物细胞中没有。胆固醇是一种极性分子，在动物细胞的质膜中占有一定的比例，它可以稳定膜的流动性，使膜的流动性不会因温度的变化而发生较大的波动，以维持细胞正常的生理功能。
质膜中的蛋白质是膜功能的主要体现者，其中有的与物质的运输有关，如载体，在主动运输过程中，载体还兼有ATP水解酶的作用；有的是酶，能催化与膜有关的生化反应；有的是激素或其他有生物活性物质的受体。不同膜上的蛋白质的具体种类是不同的，所以其生理功能也不同，如叶绿体膜。线粒体膜、内质网膜等。细胞膜对物质的运输具有选择性是由其上的蛋白质——载体决定的，载体蛋白具有专一性。
在质膜的运输方式中，自由扩散的动力来自于膜内外物质的浓度差，分子通过膜的扩散速度与膜内外物质的浓度差有关。主动运输对物质的运输速度与细胞提供能量的多少呈正相关，其主要原因也是受细胞膜上载体数量的限制造成的。
磷脂双分子层在电子显微镜下观察，其厚度约为4．5nm，细胞膜在电子显微镜下观察其厚度约为7nm～8nm；，为什么磷脂双分子层的厚度与细胞膜的厚度有此差异呢？这与膜蛋白有关，在磷双分子层的两侧覆盖着许多膜蛋白，因些在电子显微镜下观察到的细胞膜的结构是三合板式的结构，如图1所示。
图1
二、细胞质
细胞质是指除去细胞质膜和细胞核以外的所有物质。
1．细胞质基质
细胞质基质是细胞质中除去所有细胞器和各种颗粒以外的部分，呈半透明的胶体状态。细胞质基质不能看作是细胞中的溶液。在细胞质基质中有着极其复杂的成分和担负着一系列重要的功能，这部分内容在高中生物中不作要求。
2．细胞器
细胞器是指在细胞质中具有一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位，悬浮在细胞质基质中。主要是线粒体和叶绿体，此外还具有内质网、核糖体、高尔基体、中心体和液泡等。
(1)线粒体的结构和功能
线粒体是双层膜结构，内膜向内腔折叠形成嵴，嵴的形成增加了细胞内的膜面积。内膜和嵴上有基粒，基粒线粒体中有合成ATP的结构。线粒体的内膜中蛋白质的含量比外膜多得多，完成有氧呼吸第三阶段过程的所有的酶都分布在内膜上。第二阶段的酶在线粒体基质中。
线粒体是动植物细胞中都具有的细胞器，它与细胞的能量代谢有关。但原核生物(细菌和蓝藻）中没有线粒体。线粒体是有氧呼吸的主要场所，它的主要使命是为各种生命活动提供能量，所以在能量代谢旺盛的细胞中，线粒体的数量就比较多，如心肌细胞与骨骼肌细胞相比较，心肌细胞消耗的能量比骨骼肌细胞多，所以心肌细胞中的线粒体数量比骨骼肌多，而且每个线粒体中峪的数量也比骨骼肌中多。在线粒体中有少量的DNA和RNA，线粒体在细胞中可以进行自我增殖，如细胞从低能量代谢转到高能量代谢时，线粒体的数量就会增加，所以线粒体在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定独立性。
（2）叶绿体的结构和功能
叶绿体是双层膜结构，分为外膜和内膜，但内膜未向内腔折叠，内膜以内是基粒和基质。基粒是由基粒片层结构薄膜组成（线粒体中基粒是一种蛋白质复合体），亦称类囊体，它有效地增加了叶绿体内的膜面积。叶绿体中基粒的数量及发达程度与其进行光合作用的强度大小有关，光合作用旺盛的细胞中不仅叶绿体的数量多，而且叶绿体中基粒的数量也多，每个基粒中的片层结构薄膜的数量也多，反之亦然。
叶绿体中含有少量的DNA和RNA，线粒体也一样，在叶肉细胞也能完成自我增殖，在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定的独立性。
叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上，完成光合作用的整个光反应过程的色素和酶也都在片层结构薄膜上，所以光合作用的光反应是在基粒类囊体的薄膜上进行的。完成暗反应过程的酶在叶绿体的基质中，暗反应过程是在叶绿体基质中进行的。
（3）内质网
内质网是指细胞质中一系列囊腔和细管，彼此相通，形成一个隔离于细胞质基质的管道系统。它是细胞质的膜系统，外与细胞膜相连，内与核膜的外膜相通，将细胞中的各种结构连成一个整体，具有承担细胞内物质运输的作用。内质网能有效地增加细胞内的膜面积，内质网能将细胞内的各种结构有机地联结成一个整体。根据内质网膜上有没有附着核糖体，将内质网分为滑面型内质网和粗面型内质网两种。滑面内质网上没有核糖体附着，这种内质网所占比例较少，但功能较复杂，它与脂类、糖类代谢有关。粗面内质网上附着有核糖体，其排列也较滑面内质网规则，功能主要与蛋白质的合成有关。这两种内质网的比例与细胞的功能有着密切的联系，如胰腺细胞中粗面型内质网特别发达，这与胰腺细胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有关，在睾丸和卵巢中分泌性激素的细胞中，则滑面型内质网特别发达，这与合成和分泌性激素有关。细胞质中内质网的发达程度与其生命活动的旺盛程度呈正相关。
（4）核糖体
核糖体不是由生物膜构成的，它是由蛋白质和RNA构成的复合体。由大小两个亚基组成。核糖体是蛋白质合成的场所。附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质主要有两类：一类是分泌蛋白，通过内质网运输到高尔基体，经加工包装后被分泌到细胞外；另一类是排列到质膜内的蛋白质。游离的核糖体合成的蛋白质一般是分布到细胞质基质中的蛋白质，如分布于细胞质基质中的酶等。
（5）高尔基体
高尔基体是由光面膜所包围成的分隔的腔及一些分泌小泡组成。它属于单层膜结构。在所有动物细胞和植物细胞中都有这种细胞器，但成熟的红细胞是例外。高尔基体的功能是：在植物细胞中能合成和分泌纤维素，将纤维素分泌到原生质体外形成细胞壁，所以在高中生物教材上讲与细胞壁的形成有关；在动物细胞中，高尔基体是细胞分泌物的最后加工和包装的场所。在分泌旺盛的细胞（如唾液腺细胞、胰腺细胞等）中，高尔基体特别发达，数目也特别多。
（6）中心体
中心体存在于低等植物细胞（如衣藻、团藻等藻类植物）和动物细胞中。中心体不具备膜结构，是由蛋白质组成的。每个中心体是由两个互相垂直的短棒状的中心粒排列而成，每个中心粒由9组三联管排列成一圈构成。中心体能在细胞分裂间期进行自我复制，复制后的中心体内含有两组中心粒，每组有两个中心粒。中心粒的功能是在有丝分裂或减数分裂过程中参与星射线（纺缍丝）的形成。
（7）液泡
液泡是在细胞质中由单层膜包围的充满水液的泡，是普遍存在于植物细胞中的一种细胞器。植物细胞中的液泡有其发生发展的过程，年幼的细胞只有很少的、分散的小液泡，而在成长的细胞中，这些液泡就逐渐合并而发展成一个大液泡，占据细胞中央很大部分，而将细胞质和细胞核挤到细胞的边缘，所以成熟的植物细胞才有一个或多个大的液泡。液泡内的液体称为细胞液，溶有很多有机小分子物质和无机盐。液泡的功能是参与细胞的水分代谢（如质壁分离和质壁分离复原），同时也是植物细胞代谢副产品及废物（如蔗糖、植物碱、丹宁、多余的无机盐等）屯集的场所。
三、细胞核
一切真核细胞都有细胞核，但在真核生物体内某些高度分化成熟的细胞（如哺乳动物血液中的红细胞、高等植物细胞体内输导有机物的筛管细胞等）没有细胞核，这些细胞在最初也是有细胞核的，后来在发育过程中消失了。细胞核是遗传物质贮存、复制和转录的场所。细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质和核液4个部分。
核膜是双层膜结构，外膜常与内质网膜相连续，在核膜上有核孔，是大分子物质（如RNA、蛋白质等）的通道，但对大分子物质的运输也是有选择性的。
核仁是形成核糖体的场所。
染色质能被碱性染料（如苏木精、龙胆紫、醋酸洋红等）染成深色，染色质是由蛋白质和DNA组成的在细胞核中成细丝状的物质。在细胞进入分裂时，染色质高度螺旋化缩短变粗而成为染色体。所以说染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种不同形态。一条染色体中含有一个DNA分子，一根染色质丝也同样含有一个DNA分子，在细胞分裂间期完成复制后，两根染色质丝通过一个着丝点彼此相连，进入分裂期后就形成一个染色体，这样的染色体就含有2个DNA分子。
四、细胞的生物膜系统
细胞生物膜系统是指由细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体。
细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中的作用：
①不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中起着决定性的作用。
②细胞内的许多重要化学反应都在生物膜上进行，细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。
③细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。
五、细菌与病毒的结构
细菌是单细胞的原核生物，基本结构由细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核等部分构成。有些细菌还具有特殊结构，如荚膜、鞭毛和芽孢。
细胞壁成分是由蛋白质和多糖构成的，与植物细胞壁不同。
细胞质内只有核糖体一种细胞器，可能含有质粒、贮藏性颗粒等。
拟核由一个大型环状DNA分子反复折叠缠绕而成。
芽孢是细胞为了渡过不良环境而形成的一种休眠体，可以在不良环境中长期生存，等待环境好转再重新复活。
细菌主要以二分裂的方式进行繁殖。
不同种类的细菌所形成的菌落在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征。因此可以作为菌种鉴定的重要依据。
六、原核细胞与真核细胞的区别（见表1）
表1
细胞类型 细胞大小 细胞核 细胞器
核膜 核仁 染色体 线粒体 质体 内质网 核糖体 高尔基体 中心体
原核细胞 较小(1～10m) 无 无 无 无 无 无 有 无 无
真核细胞 较大(10～100m) 有 有 有 有 有 有 有 有 有
在原核细胞中的DNA分子不与蛋白质结合，成游离态，所以一般讲原核细胞没有染色体，也就没有染色体变异。原核细胞中只有一种类型的细胞器——核糖体，比真核细胞中的核糖体小一些。没有其他形式的细胞器，但细胞膜常向内陷以增加膜面积，具有类似于内质网的功能。由原核细胞构成的生物称为原核生物，主要包括两大类：细菌和蓝藻。由真核细胞构成的生物称为真核生物，地球上绝大多数的生物属于真核生物，如酵母菌、霉菌等真菌；绿藻（水绵）、硅藻、褐藻（海带）、红藻（紫菜）等藻类，所有的高等植物和动物。进行有氧呼吸的原核细胞，有氧呼吸过程主要是在内陷的细胞膜进行。进行光合作用的原核生物，光合作用的光反应也是在内陷的细胞膜上进行的。
【经典例题解析】
例题1 在下列结构中，含高尔基体和内质网较多的细胞是（ ）
A．神经细胞 B．汗腺细胞 C．肌细胞 D．胰腺外分泌细胞
解析 本题考查的是细胞的结构与功能之间的关系，细胞的结构总是同其所执行的生理功能相适应。内质网的功能是比较复杂的，但有一点可以肯定，凡是合成代谢旺盛的细胞中，内质网就比较发达。高尔基体是细胞分泌物最后加工和包装的场所，所以在具有分泌功能的细胞中比较发达。本题供选答案中：神经细胞的代谢比较稳定，其内蛋白质的自我更新的速度较慢，一般没有分泌功能，故高尔基体和内质网是欠发达的；汗腺细胞虽有分泌功能，但分泌物中主要是水、无机盐和一些代谢废物如尿素等，无蛋白质及其他对人体有用的物质，所以汗腺的合成代谢是缓慢的，又因其分泌物中没有生物大分子物质或高分子物质，其分
泌过程并不需要高尔基体帮助，所以高尔基体也是不发达的；肌细胞一般无分泌功能，蛋白质的更新速度也较慢，所以这两个细胞器也并不发达；胰腺外分泌细胞的主要功能是分泌胰液，在胰液中含有大量的消化酶如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和麦芽糖酶等，这些酶的分泌必须要经过高尔基体的包装才能安全地分泌到细胞外，而且胰腺外分泌细胞的合成代谢也较旺盛，内质网相对就较发达，所以高尔基体和内质网这两种细胞器在胰腺外分泌细胞中较发达。
答案 D
例题2 内质网膜与核膜、细胞膜相连，这种结构特点表明内质网的重要功能之一是（ ）
A扩展细胞内膜，有利于酶的附着 B．提供细胞内物质运输的通道
C．提供核糖体附着的支架 D．参与细胞内某些代谢反应
解析 内质网的功能是多方面的，它既与蛋白、脂肪的合成、加工、包装和运输有关，又与脂类、胆固醇代谢、糖元的分解、脂溶性毒物（如苯巴比妥）的解毒作用等有关。因此所有选项均是内质网的功能。但就题中所阐述的结构特点分析，表达的是其重要功能之一———提供细胞内物质运输的通道。例如细胞内合成的血浆蛋白、免疫球蛋白、胰岛素、各种消化酶等各种分泌蛋白，就是通过这些膜构成的管道内通过，运输到高尔基体，经加工包装后再分泌到细胞外。
答案 B
例题3 在胰岛细胞中与合成和分泌胰岛素有关的一组细胞器是( )
A.线粒体、中心体、高尔基体、内质网 B．内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体
C．内质网、核糖体、高尔基体、线粒体 D．内质网、核糖体、高尔基体、中心体
解析 核糖体是蛋白质合成的场所，胰岛素是一种分泌蛋白，它是由粗面内质网上的核糖体合成的，合成后经内质网的运输管道运送到高尔基体，在高尔基体中完成加工和包装后再分泌到细胞外。在胰岛素分子的整个合成和分泌过程中都是需要能量的，能量由线粒体提供。中心体的功能是与星射线的形成有关，而与蛋白质的合成与分泌无关。叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器，能够合成和分泌胰岛素的生物是动物，在动物细胞中无叶绿体。
答案 C
例题4 图2表示胰腺细胞合成与分泌酶原颗粒的大体过程，请据图回答有关问题；
图2
(1)如果图示细胞是一个胰腺细胞，则酶原颗粒的合成场所是[ ]___________，合成时必须在__________直接指导下完成；对酶原颗粒进行加工和包装的场所是[ ]___________。
(2)如果图示细胞是一个汗腺细胞，则细胞中与胰腺细胞相比明显减少的细胞器是__________。汗腺细胞的分泌物主要来自___________________。
(3)如果图示细胞是一个小肠绒毛上皮细胞，则图示细胞中与小肠绒毛上皮细胞的功能不相符合的是______________。与其吸收葡萄糖和氨基酸提供条件有直接关系的细胞器是___________和___________________。
解析 在细胞中合成蛋白质的场所是核糖体，在核糖体上将氨基酸合成蛋白质时必须在mRNA的指导下才能顺利完成，如果合成的蛋白质是一种分泌蛋白，则必须通过内质网运输到高尔基体进行加工、修饰和包装后才能被分泌到细胞外。胰腺细胞能分泌大量的胰蛋白酶，而汗腺细胞虽能分泌汗液，但汗液中没有蛋白质，汗腺细胞中核糖体和高尔基体都比胰腺细胞中相对要少，因为细胞的结构和功能总是相适应的。小肠绒毛上皮细胞的功能主要是执行吸收，分泌功能几乎是不执行的，所以在小肠绒毛上皮细胞中没有分泌小泡，但在其细胞膜上有许多载体蛋白，载体蛋白是在核糖体上合成的，在执行运输功能时必须要有ATP提供能量，线粒体是细胞中的动力工厂，95％以上的ATP是在线粒体中产生的。
［答案］ (1)[2]核糖体 mRNA [3]高尔基体 (2)[2]核糖体 血液 (3)分泌小泡 核糖体 线粒体
例题5 正常人的心肌细胞中线粒体数目比腹肌细胞多；一个肝细胞中平均有500～1000个线粒体，而甲亢病人肝细胞中线粒体的数目明显增多。请回答：
(1)人体各种细胞中所含线粒体数目的不同，主要是因为________________________。
(2)甲亢病人的肝细胞中线粒体数目明显增多的原因是__________________________。
(3)在观察哺乳动物的精子中，大多数的线粒体集中于精子尾部的基部，这是因为_______，这种现象可以说是一种___________的适应。
(4)比较代谢水平相当的绿色植物细胞和动物细胞，发现植物所含的线粒体数目一般比动物细胞少。其原因是__________________________________________________________。
解析 细胞的结构总是和功能相适应的。能量代谢旺盛的细胞线粒体数量就多，因为线粒体是细胞内的能量代谢中心，细胞进行代谢所消耗的能量有95％以上是由线粒体提供的；分泌功能旺盛的细胞则高尔基体数量较多，因为细胞的分泌物通过高尔基体分泌出细胞的；蛋白质代谢旺盛的细胞则核糖体数量较多，因为细胞内的蛋白质都是在核糖体上合成的，等等。甲亢病人是由于其甲状腺分泌甲状腺激素过多，体内细胞的物质代谢过于旺盛，物质氧化分解速度过快，而物质的氧化分解是与能量代谢联系在一起的，所以甲亢病人的细胞中线粒体的数量也较多。关于动物细胞中的线粒体数量比植物细胞多的原因是动物细胞的异化作用中的能量代谢比植物细胞大，所以线粒体的数量比植物细胞多，不能理解为植物细胞产生ATP除了呼吸作用外还有光合作用，光合作用产生的ATP主要用于光合作用的暗反应，植物其他的代谢很少用到光合作用的光反应中产生的ATP。
答案 （1）不同细胞代谢水平不同 (2)甲亢病人代谢过于旺盛，体内物质氧化分解过快而导致肝细胞线粒体数目增多 (3)精子尾部运动需消耗较多能量 结构和功能 (4）动物细胞在异化作用过程中的能量代谢比植物细胞大
例题6 图3是一个细胞的亚显微结构模式图，请据图回答下列问题：
图3
(1)根据其结构特点，该细胞主要分布于植物体的_______________________________。
(2)如果该植物细胞是从一朵红色花瓣上取下的，则决定其红色的花色甙存在于哪个标号所示的结构上？______________________________________________________________。
(3)若将该细胞放在含有价标记的培养液中保温一段时间后，则可测到3H的结构有_____________（填标号）。
(4)经测定该细胞的细胞液中所有溶解于细胞液中的物质的量为0.2mol·l-1若将该细胞置于0．3g·ml-1蔗糖液中，片刻后将发现有______________________________现象。
(5)2号结构的特点是具有一定的流动性，如果降低温度，流动性将_______________。
(6)该细胞与叶肉细胞相比较，在颜色上的区别是_______________________________。
(7)在该细胞中不具膜结构的细胞器是__________（填标号），如果在该细胞器上合成的物质中含有50个一氨基酸，则在该细胞器上将会有____________个水分子生成。
解析 图示的细胞是一个植物细胞亚显微结构模式图。从图中可以看出其中的质体是有色体，不是叶绿体和白色体。有叶绿体的细胞是分布于植物体的见光部位，能进行光合作用，其细胞的宏观颜色是绿色的；有色体的植物细胞主要分布于花瓣、果实的表皮细胞中，其细胞的宏观颜色是黄色或橙色；有白色体的植物细胞主要分布于植物体的不见光部位如根、茎的皮层细胞中，其细胞的宏观颜色是无色或白色。关于花瓣、果实的颜色，有些植物是由有色体决定的，如蕃茄、辣椒等；有些是由液泡中花青素或称花色甙引起的，花色甙的颜色与细胞液的pH值有关，其性质是碱蓝酸红。由于细胞中几乎所有的有机物都含氢，所以用3H标记的物质在没有说明具体标记何物时，用3H标记的培养液培养植物细胞，一段时间后几乎所有的细胞结构上都会有3H标记物出现。题中第(4)小题提到的细胞液的浓度为0．2mol·L-1，蔗糖溶液的浓度为0．3 g·ml-1，换算成摩尔浓度约为0．87mol·L-1。细胞液浓度小于蔗糖溶液的浓度，所以细胞会发生质壁分离。在植物细胞中不具膜结构的细胞器是核糖体，在其上合成一个50个含氨基酸残基的多肽形成49个肽健，生成49个分子水。
答案 (1)花瓣、果实的表皮中 (2)4 (3)所有的结构都会有（至少填5个标号） (4)质壁分离 (5)减弱 (6)基本是以黄色为主，而叶肉细胞是绿色的 (7)10 49
例题7 (2000年上海高考试题)所有的原核细胞都具有（ ）
A.核糖体和线粒体 B．细胞膜和叶绿体
C．内质网和中心体 D．细胞膜和核糖体
解析 详见“重点知识联系与剖析”。
答案 D
例题8 (1998年上海高考试题)下列四组生物中，细胞结构最相似的是（ ）
A．变形虫、水绵、香菇 B．烟草、草履虫、大肠杆菌
C．小麦、番茄、大豆 D．酵母菌、灵芝、豌豆
解析 根据细胞结构的差异，细胞分为两大类：原核细胞和真核细胞。原核细胞没有核膜，没有真正的细胞核，但有一个核区，遗传物质主要分布在核区。细胞只有核糖体，而没有其他类型的细胞器。在供选答案中：变形虫草、履虫是原生动物，具有细胞核，是真核细胞构成的单细胞真核生物，通过有丝分裂进行分裂生殖；水绵是多细胞的丝状藻类植物，有细胞壁和细胞核，属于真核生物，内有带状的叶绿体，能进行光合作用；香菇和灵芝属于真菌，是多细胞的真核生物，用孢子繁殖；酵母菌是单细胞的真菌，属于真核生物；烟草、小麦、番茄、大豆和豌豆是高等的被子植物。
答案 C
细胞增殖专题复习
【知识联系框架】
第一课时
一、细胞增殖的方式
细胞增殖是生物体的重要生命特征，是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
1．有丝分裂
细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。一个细胞周期分为细胞分裂间期和细胞分裂期两个时期，分裂期又人为地分为前期、中期、后期和末期。细胞分裂各时期的主要特征见表4-1。
表4-1
时期 主要特征
间期 G1期 转录大量的RNA和合成大量的蛋白质，为DNA复制作准备
S期 DNA复制，一个DNA分子复制出的两个DNA分子通过着丝点连在一起，与蛋白质结合形成2个姐妹染色单体
G2期 为进入分裂期作准备
分裂期 前期 染色质转变成染色体；核膜解体，核仁消失；形成纺缍体
中期 着丝点排列在赤道板中央；染色体数目最清晰，形态最固定
后期 着丝点分裂，染色单体分裂，在纺缍丝牵引下移向细胞两极
末期 染色质转变成染色体；核膜重建，核仁出现；纺缍体解体；赤道板→细胞板→细胞壁
在有丝分裂过程中染色体数目的变化情况是：间期虽进行了染色体的复制，但形成的2条姐妹染色单体通过一个着丝点连接在一起，并未真正成为2个染色体，我们在计数时还是看做是一个染色体。前期和中期均是每个染色体中包含有2条染色单体，到后期着丝点分裂，在纺锤丝的牵引下，染色单体彼此分开时，一个染色体真正变成了2个染色体，染色单体已不再称为染色单体而称为染色体了，此时细胞中染色体数目暂时增加一倍，末期结束时，子细胞中的染色体数目又恢复到与母细胞一样的水平，如图4-1曲线所示。在表示有丝分裂过程细胞内的染色体数目时一般用偶数表示，因为在整个有丝分裂过程都存在着同源染色体，没有减数分裂过程中同源染色体的联会配对形成四分体和同源染色体彼此分开的过程。
图4-1 细胞周期
如果要表示一个细胞核中染色体数目的变化曲线，与一个细胞中的染色体数目变化曲线图略有不同，因为在末期形成了两个细胞核，但细胞尚未真正完全分开，所以一个细胞中的染色体与后期还是一样的，细胞一旦完全分开末期便宣告结束。对一个细胞核中的染色体数目变化曲线的理解就是在后期进入末期时染色体已完全实现了平均分配，所以末期一个细胞核的染色体是后期的一半，与前期和中期一样。如图4-2所示。
图4-2 细胞周期
在有丝分裂过程中DNA含量的变化情况是：在间期的G1是进行DNA复制的准备期，此时主要是进行RNA的转录和有关蛋白质的合成，DNA尚未开始复制S期是DNA的复制期，但复制有一个过程，所以在图中用一斜线表示；S期结束时DNA含量比原来增加了一倍，此后一直到分裂结束，才减半到与母细胞一样的水平。如图4-3所示。
图4-3
一个细胞核中的染色体数目的变化曲线如图4-4所示。
图4-4
动物细胞的有丝分裂与植物细胞的有丝分裂相比较有相同的地方，也有不同的地方。相同的地方表现在动植物细胞有丝分裂的实质是一样的，但由于动物细胞与植物细胞在结构上的差异，所以动植物细胞在有丝分裂的形式上有所不同。具体见表4-2。
表4-2
细胞类型 相同点 不同点
间期 后期 末期 前期 末期
植物细胞 染色体复制 着丝点分裂，染色单体彼此分开 分裂的结果相同，即染色体平均分配 细胞两极发出纺缍形成纺缍体 赤道板位置形成细胞板，再形成细胞壁
动物细胞 同上 同上 同上 中心体发出星射线形成纺缍体 细胞中央向内凹陷，最后缢裂成2个细胞
有丝分裂的实质是染色体经过复制后，平均地分配到2个子细胞中去。有丝分裂的意义是因为染色体上有遗传物质，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
细胞分裂不是无限进行的，细胞分裂产生的子细胞有的继续分裂，进入下一个细胞周期。也有的暂时失去分裂能力，进入生长发育时期，最后形成某种成熟的组织，但当受到某种刺激时，又可恢复分裂能力，如植物的皮层细胞、叶肉细胞等；哺乳动物的上皮组织细胞等。也有的发育成高度分化成熟的组织，永远失去分裂能力，如哺乳动物的红细胞、被子植物的筛管细胞等。
第二课时
2．减数分裂
只有进行有性生殖的生物体内才有进行减数分裂的原始生殖细胞。具有原始生殖细胞（性原细胞）的器官称为生殖腺，雌性动物是卵巢，雄性动物是睾丸。减数分裂是一种染色体只复制一次，而细胞却连续分裂2次的分裂方式，分裂的结果是子细胞中的染色体数目比性原细胞（或体细胞）减少了一半。对于减数分裂过程的理解要注意以下几点：一是染色体的复制时间在性原细胞发育成性母细胞的过程中，即在同源染色体联会之前早就已经复制完成了；二是联会发生在染色体缩短变粗的早期，发生联会的过程在光学显微镜下是看不到的，所以教材中的减数分裂图解表示联会的图中一个染色体中未画出2条染色单体；三是减数分裂第一次分裂的目的是同源染色体彼此分开实现染色体数目减半，在同源染色体彼此分开时非同源染色体之间要自由组合，同源染色体的染色单体之间还要发生交叉互换，这是三大遗传规律的细胞学基础；四是减数分裂第二次分裂的主要特征是着丝点分裂，实现染色单体彼此分开，所以分裂的结果是染色体数目未变，但DNA分子数减少一半；五是第二次分裂程的次级性母细胞的分裂类似有丝分裂过程，但与有丝分裂过程不同的是一般已不存在同源染色体。
关于减数分裂和有丝分裂的比较，重点是减数分裂第二次分裂过程与有丝分裂过程的比较。①有丝分裂中期和减数分裂第二次分裂中期的比较：在有丝分裂过程中自始至终存在着同源染色体，而在减数分裂第二次分裂过程中不存在同源染色体。区分同源染色体的依据在高中生物阶段有两点：一是染色体的大小，同源染色体一般形成和大小相似或相同；二是着丝点位置，着丝点的位置有端着丝点，也有中间着丝点的，同源染色体的着丝点位置应是相同的。有丝分裂中期的图像特征是：染色体数目一般是偶数，染色体两两相同，每个染色体中有2个染色单体，着丝点排列在赤道板的中央。减数分裂第二次分裂中期的图像特征是：染色体数目有奇数，也有偶数，但找不到两两相同的染色体，即不是大小不同，就是着丝点位置不同，说明没有同源染色体，但每个染色体中还有2个染色单体，如图4-5所示。②有丝分裂后期和减数分裂后期分裂图像的比较，如图4-6所示。有丝分裂后期和减数分裂第二次分裂后期的共同特征是：着丝点分裂，每个染色体的2条染色单体彼此分开成为2条染色体，在纺缍丝的牵引下分别移向细胞两极。但不同之处是：有丝分裂后期的细胞中应有同源染色体，而减数分裂第二次分裂后期的细胞中一般没有同源染色体。在识图中应对移向同一方向的一组染色体进行分析，如图4-6A中，向上移动的一组染色体中，大的2个染色体是一样的，可看作是一对同源染色体。而小的2个染色体也是一样的，可看作另一对同源染色体。在图4-6B中，向上移动的一组染色体中大小形状各不相同，所以就没有同源染色体。所以图4-5A看作是有丝分裂后期，图4-5B看作是减数分裂第二次分裂后期。
图4-5 图4-6
精原细胞和卵原细胞的减数分裂过程的异同点是：染色体的行为和数目变化的过程是一样的，但细胞质的分配情况不同。精原细胞在减数分裂过程中，连续2次分裂细胞质均是均等分裂；卵原细胞在减数分裂过程中，连续2次分裂细胞质均是不均等分裂，在第一次分裂过程中细胞质主要分配在次级卵母细胞中，第二次分裂细胞质主要分配在卵细胞中，极体中几乎没有分到细胞质。
精原细胞经减数分裂后形成的是精子细胞，精子细胞必须经过变形后才能形成精子，变形的过程中细胞质大量丢失，只保留细胞核和一个蛋白质构成的尾部。卵细胞的形成没有变形过程，卵细胞体积很大，细胞质中贮存有大量的营养物质，这是为受精卵的发育准备的。
关于减数分裂过程中，染色体数目的变化和DNA含量的变化可用图4-7所示的两条曲线表示。
受精的过程是指精子细胞的细胞核与卵细胞的细胞核相融合的过程，故在受精卵的细胞核中遗传物质是一半来自父方一半来自母方，但在受精卵的细胞质中的遗传物质则全部来自母方。通过受精作用把染色体减半的精子和卵细胞结合成合子，染色体数目恢复原状时使双亲的遗传物质综合到子代个体中，即保证了同种生物亲、子两代染色体数目的稳定性，对遗传有重要意义，又使后代获得两个亲本的遗传物质，有利于生物的生存和进化，对生物的变异也有重要意义。
第三课时
减数分裂难点解析
一. 精子和卵细胞的种类（一）精子的种类：
1. 精原细胞中有2对同源染色体产生的精子的种类。
下图所示为精原细胞，1与2，3与4为同源染色体。在精子形成过程中，减数第一次分裂后期，同源染色体分离（即1与2分离，3与4分离），非同源染色体自由结合分别移向细胞两极。当1与4结合时，移向另一极的必定是2与3，如图A所示。当1与3结合，移向另一极的必定是2与4，如图B所示。但对于一个精原细胞来说，非同源染色体组合只能是A或B中的一种，因此一个精原细胞最终所形成的精子种类只能是其中之一。但一个具有2对同源染色体的生物体，因其体内有多个精原细胞进行分裂产生精子，所以图A、B所示的精子类型都有。
综上所述：
（1）具有2对同源染色体的一个精原细胞减数分裂只能形成2种类型的精子。
（2）具有2对同源染色体的一个生物体内减数分裂后能产生4种（即）类型的精子。
2. 精原细胞中有3对同源染色体产生的精子的种类。
一个有3对同源染色体（1与2，3与4，5与6）的精原细胞，非同源染色体的自由组合有1、3、5；2、4、6或1、3、6；2、4、5或1、4、5；2、3、6或1、4、6；2、3、5。但一个精原细胞经过减数分裂只能形成以上4种情况中的一种。而生物体因有多个精原细胞进行减数分裂，则生物体内可形成以上所有类型。因此：
（1）有3对同源染色体的一个精原细胞减数分裂后可产生2种类型的精子。
（2）有3对同源染色体的一个生物体内减数分裂后可产生8种（即）类型的精子。
推知规律：
（1）具有n对同源染色体的一个精原细胞减数分裂后可产生2种类型的精子。
（2）乙具有n对同源染色体的一个生物体内减数分裂后可产生种类型的精子。
例1. 下图是某种生物的精子细胞，据图中染色体类型和数目回答：
（1）这5个精子细胞至少来自_______________个初级精母细胞，至少有__________个次级精母细胞。
（2）来自同一个次级精母细胞的精子细胞有______________。
（3）形成图中精子细胞的初级精母细胞，在四分体时期其内染色体数目是___________，脱氧核苷酸链数目是_____________。
答案：（1）2 4（2）b、f（3）4 16
（二）卵细胞的种类：
因为一个卵原细胞经减数分裂最终只形成一个卵细胞，因此：
1. 具有n对同源染色体的一个卵原细胞减数分裂后只形成一个卵细胞。
2. 具有n对同源染色体的一个生物体减数分裂后形成种卵细胞。
例2. 基因型为AaBb（两对基因分别位于同源染色体上）的个体，在一次排卵时，发现该卵细胞的基因型为Ab，则在形成该卵细胞时，随之产生的极体的基因型为（ ）
A. AB、ab、ab B. Ab、aB、aB
C. AB、aB、ab D. ab、AB、ab 答案：B
二. 如何识别细胞分裂图像（一）细胞分裂典型时期图与特征
1. 有丝分裂时期图：
有丝分裂前期 识别特征：染色体散乱排列在纺锤体的中央。
有丝分裂中期
识别特征：着丝点排列在赤道板上，其中1与2，3与4为同源染色体。
有丝分裂后期
识别特征：染色单体分开移向细胞两极，细胞两极具有相同的染色体数，其中1与2，3与4，均为同源染色体。
注意：有丝分裂各时期均有同源染色体。
2. 减数第一次分裂各时期图与特征
联会
识别特征：减数第一次分裂过程中的联会是同源色体（1与2，3与4）的两两配对。
减数第一次分裂中期
识别特征：成对的同源染色体以四分体的形式排列在细胞的赤道板上。
减数第一次分裂后期
识别特征：同源染色体分开，非同源染色体自由结合，分别移向细胞两极。
有丝分裂与减数第一次分裂的比较：相同之处：都有同源染色体。不同之处：（1）减数第一次分裂各时期分别有联会、四分体、同源染色体的分离与自由结合，而有丝分裂没有。
（2）减数第一次分裂后期有染色单体而有丝分裂后期中没有染色单体。
3. 减数第二次分裂各时期图与特征：
减数第二次分裂中期
识别特征：非同源染色体排列在细胞的赤道板上。
减数第二次分裂后期
识别特征：非同源染色体的着丝点分裂，染色单体分开移向细胞两极，每极各有一套数目相等的非同源染色体。
减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较：
不同之处：减数第一次分裂的各时期均有同源染色体，减数第二次分裂的各时期均不存在同源染色体。
第四课时
（二）准确识别细胞分裂各时期图的方法及步骤
1. 方法：三步确定法即一定时期，二看同源，三分行为。
2. 步骤：
第一步：一定时期是指根据前、中、后期的典型特征确定时期。
第二步：看有无同源染色体。没有则确定是减数第二次分裂的时期，有则为有丝分裂或减数第一次分裂时期的图。
第三步：三分行为即根据有无联会、四分体、同源染色体的分离与自由组合及是否存在染色单体（后期）来确定是减数第一次分裂还是有丝分裂。有则是减数第一次分裂的各时期，没有就确定为有丝分裂的时期。
例3. 甲、乙、丙三图分别表示某种生物（假定只有2对同源染色体）的3个正在进行分裂的细胞，据下图回答：
（1）甲图表示______________时期。
（2）乙图表示______________时期。乙图细胞分裂产生的子细胞是____________细胞。
（3）丙图表示_______________时期。丙图细胞分裂产生的子细胞是____________细胞。
备注：
（1）判断时要注意是动物细胞还是植物细胞。
（2）判断减数分裂时要分清是精子还是卵细胞形成过程中的各时期图。
（3）卵细胞形成中两次分裂时细胞质分开的方式不同。
例如：图丙细胞质为均等分裂，次级精母细胞分裂的后期和极体的第二次分裂的后期都是均等分裂。因此丙细胞分裂产生的子细胞是精细胞或第二极体。
例4. 下图是某种动物细胞分裂图像，据图回答下列问题：
（1）指出图中各图像所代表的细胞分裂方式及所处的分裂时期。
（2）图中表示动物体细胞的有_________________，表示初级精母细胞的有__________，表示次级精母细胞的有__________________。
（3）图A中的细胞有______________条染色体，_____________条染色单体，_________个DNA分子。
（4）以染色体组合种类为标准，具有图A表示的那种细胞的动物，其减数分裂能生成______________种类型的精子（或卵细胞）。
答案：C、F A、B、E D、G、H（3）4 8 8（4）4
三 减数分裂中染色体行为变化是三大遗传规律的细胞学基础
（1）减Ⅰ后期：同源染色体分离是基因分离规律的细胞学基础；
（2）减Ⅰ后期：非同源染色体自由组合是基因自由组合规律的细胞学基础；
（3）减Ⅰ四分体时期：同源染色体间的非姐妹染色单体可能发生交叉互换是基因连锁互换规律的细胞学基础。
3．无丝分裂
分裂过程是先细胞核延长，从核的中部向内凹进，缢裂成为2个细胞核，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成2个子细胞。在整个分裂过程中没有出现纺比体和染色体的变化。这种分裂方式常出现于高度分化成熟的组织中，如蛙的红细胞的分裂，在某些植物的胚乳中胚乳细胞的分裂等。这里要注意的是：蛙的红细胞是无丝分裂，但不能依次类推，人的红细胞也是无丝分裂。哺乳动物的红细胞已永久失去分裂的能力，哺乳动物的红细胞是通过骨髓中造血干细胞分裂产生的细胞，再分化发育而来的。
二、个体繁殖的方式
繁殖是指生物产生新个体的过程，也称为生殖。根据在生殖过程中是否通过两性生殖细胞的结合繁殖后代，将生物的生殖分为无性生殖和有性生殖两种方式。
1．无性生殖
是指不经过生殖细胞的两两结合，由母体直接产生了新个体的生殖方式。常见的无性生殖方式有：分裂生殖、孢子生殖、出芽生殖和营养生殖。其中营养生殖是高等植物利用其营养器官来繁殖后代的一种方式。无性生殖的优点是：后代的遗传物质来自一个亲本，有利于保持亲本的性状。进行无性生殖的生物，变异的来源只有2种：基因突变和染色体变异，没有基因重组。原因是在无性生殖过程不经过减数分裂，所以没有基因重组的过程。
2．有性生殖
是指经过两性生殖细胞结合，产生合子，由合子发育成新个体的生殖方式。有性生殖的优点是：后代的遗传物质来自2个亲本，所以具有2个亲本的遗传性，具有更大的生活力和变异性，对于生物的进化有重要意义。有性生殖的主要方式是配子生殖，配子生殖中最常见的是卵式生殖。卵式生殖是指：产生的雄配子是具鞭毛或尾部能够运动的，一般细胞质很少或没有，受精后对受精卵的发育不提供营养，这种类型的雄配子称为精子。产生的雌配子很大，无鞭毛或尾等结构，不能运动，细胞质发达并贮存有大量营养物质，为受精后受精卵的发育提供养料，这种雌配子称为卵细胞。由精子和卵细胞结合成合子的生殖方式称为卵式生殖。
三、个体发育
个体发育的起点是受精卵。受精卵经过细胞分裂、组织分化和器官形成，直到发育成新个体的过程称为个体发育。
1．植物的个体发育
植物的个体发育包括胚的发育和胚乳的发育。
了解花的结构对理解和掌握被子植物的个体发育过程是必须的，但这部分知识是在初中阶段学习的，为了便于学习和复习，将这部分内容的主要知识介绍如下：
图4-9
花的基本结构包括花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊6个部分，花的最重要、最基本的部分是雄蕊和雌蕊（如图4－9所示）。雄蕊的花药成熟后破裂，撒出花粉，经虫媒或风媒传到雌蕊的柱头上，萌发出花粉管，管内产生2个精子，其来源是由一个小孢子母细胞（相当于精原细胞）经减数分裂形成4个小孢子，每个小孢子的核内染色体数已减半，核经一次有丝分裂形成2个核，其中一个称为营养核，一个称为生殖核，生殖核再有丝分裂一次就形成2个精子，所以一个花粉中的2精子是同源的，其基因组成也是一样的；雌蕊的子房内有胚珠，胚珠的胚囊内有8个核，其来源是由一个大孢子母细胞（相当于卵原细胞）经减数分裂形成4个大孢子(域称单核胚囊)其中3个退化，只有一个发育成胚囊，其中的核经3次连续的有丝分裂形成8个核或称8个细胞，其中靠近珠孔的3个细胞中，中间最大的一个为卵细胞，胚囊中央为2个极核，卵细胞和极核是同源的，其中的染色体数都是体细胞的一半，且基因组成也是一样的。
花粉在雌蕊的柱头上萌发出花粉管后沿花柱向胚珠生长，最后从珠孔处穿入胚囊，伸到极核与卵细胞之间的胚囊的原生质中释放出2个精子，其中一个精子与卵细胞结合，另一个精子与极核结合，分别形成受精卵和受精的极核，这是被子植物所特有的双受精现象。完成受精后于房的发育情况用图4－10表示。
图4-10
从图中可以看出，一个子房发育成一个果实，一个胚珠发育成一粒种子。在种子中，胚是受精卵发育而来的，是新一代的个体；但种皮未经减数分裂和受精作用，是属于母体．的部分，是由母体发育成的保护胚的结构，在果实中的果皮是由子房壁发育而来的，也是属于母体的一部分。关于这部分知识与遗传之间的联系见专题八。
单子叶植物的种子大多数是有胚乳的。双子叶植物种子有的有胚乳，如番茄、蓖麻、辣椒等，有的种子无胚乳，如大豆、棉花、油菜等。部分双子叶植物无胚乳的原因是在胚的发育过程中，胚乳中的营养物质转移到子叶中，胚乳被子叶吸收掉。
2．动物的个体发育
动物的个体发育包括胚的发育和胚后发育两个连续的阶段。胚的发育是指从受精卵形成，经细胞分裂。组织分化、器官形成直到发育成幼体的过程。胚后发育是指幼体成熟后从卵膜内孵化出来或从母体内生出来后，发育到成体的过程。卵生动物(如鱼、蛙、鸟等）胚的发育过程是在母体外进行的，卵细胞中贮存了大量的营养物质，供胚发育之需，所以卵生动物的卵细胞一般比较大。胎生动物（主要是指哺乳类动物）胚的发育是在母体内进行的，发育过程中由母体提供养料，所以卵细胞相对较小。卵生动物由于胚的发育过程是在外界环境中进行，受外界环境影响比较大，胚胎发育成功率较低，所以产卵率较高，这是对环境的一种适应。胎生动物的胚胎发育是在母体内进行的，受外界环境的影响较小，胚胎发育成功率较高，但出生率相对较低。
青蛙的生殖特征和受精卵的特点。青蛙属两栖动物。其生殖行为中有雌雄“抱对”的假交配现象，其两栖动物生殖的特点是体外受精，体外发育，那么这种雌雄“抱对”的假交配现象的生物学意义是：雌蛙在“抱对”的刺激下，随即排出卵细胞，与此同时，雄蛙也排出精子，在水中完成受精，可见“抱对”的生物学意义在于保证卵细胞和精子同时排出，而且距离很近，大大增加受精机会。
青蛙虽然能在陆地上生活，但由于其生殖过程离不开水，所以还不是真正的陆生动物。其分布必然要受到水的限制。青蛙的受精卵中贮存的营养物质分布是不均匀的，其分布特点是：动物半球分布少，植物半球分布多，所以植物半球比重大总是朝下的，动物半球比重小，总是朝上的。动物半球颜色深有两层生态意义：既有利于吸收阳光的热量，同时也是一种保护色。
受精卵的分裂是一种有丝分裂，但分裂的特点与一般体细胞的有丝分裂不同，分裂产生的子细胞未经生长就接着进入下一次分裂，所以连续分裂后细胞数量越来越多，但细胞的体积却越来越小，这种分裂特点特称为卵裂。由于受精卵的营养物质分布是不均匀的，所以进行第三次卵裂时出现了不均等的现象，即动物半球的4个细胞小，植物半球的4个细胞大，以后动物极细胞分裂速度明显快于植物极细胞，动物半球细胞的数量比植物半球多，但体积比植物半球细胞小，随着营养物质的消耗，逐渐在动物半球的内部出现一个空的腔，称为囊胚腔，此时的胚称为囊胚。继续发育下去出现动物极细胞下包，植物极细胞内陷，在下包和内陷的夹缝中出现一个新的空腔，称为原肠腔，这个结构将来发育成消化道。囊胚腔与外界是不通的，而且随着发育的进行越来越小，最后逐渐消失。原肠腔越来越大。在原肠胚时期分化出了3个胚层，即中胚层沙胚层和内胚层。所以在蛙胚发育过程中细胞的分化从原肠胚时期开始。动物细胞在原肠胚时期之前由于还未开始分化，所以还保留着全能性，但进入原肠胚期后，由于细胞已开始分化，所以就去了全能性。关于3个胚层的来源一般认为外胚层完全来自动物极细胞，内胚层完全来自植物极细胞，中胚层的来源既有动物极的细胞，也有植物极的细胞。
胚后发育实际有2个基本模式：直接发育和变态发育。直接发育是指幼体和成体形态结构基本相同，仅成熟与不成熟之分，生活习性，生态需求都基本一致。如鱼类、爬行类、鸟类、哺乳类动物的胚后发育过程。变态发育是指动物的幼体与成体形态结构差别很大，生活习性和生态需求也有很大的差别，而且这种差别的改变又是集中在短期内完成的。如无尾两栖类的胚后发育过程，常见的代表动物有：青蛙、蟾蜍等，几乎所有的昆虫的胚后发育都属于变态发育，如家蚕的一生要经过食桑叶的幼虫、不食不动的蛹和羽化后发育成的只营交配繁殖的蚕蛾3个阶段。
【经典例题解析】
例题1 一动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了4个四分体，则次级精母细胞中期染色体、染色单体和DNA分子数依次是（ ）
A．4、8、8 B．2、4、8 C．8、16、16 D．8、0、8
答案 A
例题2 下列关于减数分裂和有丝分裂共同点的描述，正确的是（ ）
①染色体复制一次 ②染色体和DNA均等分配 ③细胞质和核物质均等分配 ④同源染色体分开
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案 A
例题3 经减数分裂产生的配子，同时含有3个父方（或母方）染色体的配子占多少？（ ）
A. B. C. D.
答案 C
例题4 图4-12表示马蛔虫（体细胞含有2对同源染色体）的细胞分裂等生理过程，据图4-12分析回答：
图4-12
(1)图中实线代表__________变化曲线，图中虚线代表___________变化曲线。
(2)图中A—C代表的生理过程名称为：A：__________；B：___________；C：_________。
(3)对应曲线填写表4-3。
表4-3
项 目 有丝分裂 子细胞 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 子细胞
间期 分裂期前中后末 间期 分裂期前中后末 间期 分裂期前中后末
①染色体数
②染色单体数
③同源染色体对数
④DNA分子数
答案 （1）DNA 染色体 （2）有丝分裂 减数分裂 受精作用
(3)见表 4-4。
表4-4
项 目 有丝分裂 子细胞 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 子细胞
间期 分裂期前中后末 间期 分裂期前中后末 间期 分裂期前中后末
①染色体数 4 4488 4 4 4444 2 2422 2
②染色单体数 0→8 8800 0 0→8 8888 4 4400 0
③同源染色体对数 2 2244 2 2 2222 0 0000 0
④DNA分子数 4→8 8888 4 4→8 8888 4 4444 2
例题5 请仔细观察图4-13，分析并回答下列问题：
图4-13
(1)上图所示是某动物细胞的细胞分裂，其中A图是________分裂，_________时期。B图是_______分裂，________时期。
(2)A图所示的细胞中有___________对同源染色体，B图所示的细胞中有___________对同源染色体。
(3)A图所示细胞代表的动物体内有___________对同源染色体；B图所示细胞代表的动物体内有_________对同源染色体。
(4)A、B两图所代表的动物是同一种动物。理由是_______________________________。
答案 (1)有丝 后期 减数分裂第二次分裂 后期 (2)4 0 (3)2 4 (4)不是 染色体数目不同
例题6 图4-14是同一种生物体内，有关细胞分裂的一组图像。
图4-14
下列与此有关的几种说法中，不正确的是（ ）
A．中心法则所表示的生命活动内容主要是在图⑤所示的时期进行的
B．可遗传的变异来源之一的基因重组的发生与图①有关而与图③无直接关系
C．在图②示细胞分裂方式，在其间期发生的基因突变传递给下一代的可能性要比图③所示的大得多
D.在雄性动物体内，同时具备上述5个图所示细胞分裂时期的器官是睾丸而不是肝脏
答案 B
例题7 图4-15次级卵母细胞继续分裂过程中染色体平均分配的示意图是（ ）
图4-15
答案 B
例题8 (1997年上海高考试题)（多选题）在下列有关蛙胚胎发育的叙述中，正确的是（ ）
A．卵裂是指受精卵的分裂
B．第三次卵裂之后，胚胎细胞的大小开始出现差别
C．原肠腔的出现一定在囊胚形成之后
D．蛙的器官和系统一定在三胚层分化之后才能形成
答案 A B C D
例题9 一颗饱满的花生中有两粒种子，则此花生的形成需要的子房、胚珠和至少的花粉粒数分别是（ ）
A.2、2、4 B．1、1、3 C．1、2、2 D．1、2、4
答案 C
细胞分化、癌变、衰老及细胞工程
【知识联系框架】
细胞分化及细胞全能性
植物细胞工程
细胞工程
动物细胞工程
细胞癌变
细胞衰老
【重点知识联系与剖析】
细胞分化和细胞的全能性
细胞分化是指在个体发育过程中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。它具有三个特点：稳定性，持久性，不可逆转性。在胚胎时期达到最大限度。其原因是同一种基因在不同细胞中有所表达有所不表达，即基因的选择性表达的结果。
细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体必需的全部基因，所以从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。在生物体内的细胞没有表现出全能性而是分化成不同的组织、器官，是因为基因在特定的时间和空间条件下选择性地表达的结果。在个体发育不同的时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不相同的，合成的蛋白质也是不一样的，从而形成了不同的组织和器官。
二、植物细胞工程
植物细胞工程是指应用细胞生物学与分子生物学的原理和方法，通过工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
植物细胞工程的理论基础是植物细胞的全能性。
植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性。
植物组织培养
植物组织培养的过程可以归纳为：
外植体愈伤组织根、芽植物体
外植体是用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。脱分化是指离体的植物组织器官或细胞，在外源的生长素类物质的诱导下开始分裂，形成一团结构疏松、颜色浅而透明的、高度液泡化的、呈无定形状态的薄壁细胞群的愈伤组织的过程。再分化是指愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官的过程。
植物组织培养具有快速繁殖、培育无病毒植株，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题而在生产上得到广泛的应用。在转基因植物的培育中也要用到植物组织培养技术。
植物体细胞杂交
植物体细胞杂交是指用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。植物体细胞杂交的第一步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。去除细胞壁的常用方法是酶解法，即用纤维素酶和果胶酶等分解植物细胞的细胞壁。第二步是将两个具有活力的原生质体放在一起，通过一定的技术手段进行人工诱导实现原生质体的融合。常用的诱导方法有两大类：物理法和化学法。物理法是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。第三步是将诱导融合得到的杂种细胞，和植物组织培养的方法进行培育，就可以得到杂种植株。植物体细胞杂交的最大优点是可以克服植物远源杂交不亲和的障碍，大大扩大了可用于杂交的亲本基因组合的范围。
三、动物细胞工程
动物细胞培养：用的培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，培养的动物细胞取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。原代培养是指将培养的动物取出来后，先用胰蛋白酶等使组织分散成单个细胞，然后配制成一定浓度的细胞悬浮液，再将该悬浮液放入培养箱中培养。传代培养是指需要定期地用胰蛋白酶使从瓶壁上脱离下来，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中培养的过程。细胞株是指在细胞培养过程中存活10代到40～5 0代的细胞。细胞系是指动物细胞培养过程中存活超过50代的细胞，细胞系的细胞常不太正常，带癌变的特点。动物细胞培养可以用于生产蛋白质生物制品、培养健康细胞用于皮肤移植、检测有毒物质等。
动物细胞融合：动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是相同的，诱导融合的方法也类似。诱导剂常用灭活的病毒或聚乙二醇。动物细胞融合最重要的途径是制备单克隆抗体。
单克隆抗体的制备：第一步将抗原注射入小鼠体内；第二步从小鼠脾脏中获得能够产生抗体的B淋巴细胞，与小鼠骨髓瘤细胞在活的仙台病毒或聚乙二醇的诱导下融合，再在特定的选择性培养基中筛选出杂交瘤细胞；第三步在细胞培养过程中选出能产生特定抗体的细胞群，进行体外或体内培养；第四步从培养液中或小鼠腹水中提取单克隆抗体。
杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有B淋巴细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力。从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，能力大量产生单克隆抗体。
四、细胞癌变
所谓癌细胞是指正常细胞在致癌因子的作用下，不能正常地完成细胞分化，而变成了不受有机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
引起细胞癌变的致癌因子大致分为三种类型，一是物理致癌因子：主要是辐射；二是化学致癌因子：如砷、苯、煤焦油等；三是病毒致癌因子。
正常细胞这所以变成癌细胞，是因为致癌因子的作用导致原癌基因被激活。
癌细胞与正常细胞相比较，主要有三个方面的特征：一是能够无限增殖；二是形态结构发生了变化；三是表面发生了变化，如糖蛋白减少使细胞之间的黏着性减小，导致癌细胞在有机体内容易分散和转移。
五、细胞衰老
生物体内的绝大多数细胞都要经过未分化、分化、衰老、死亡这几个阶段。
衰老的细胞具有的主要特征有：（1）水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速度减慢。（2）有些酶的活性降低。（3）色素逐渐积累。（4）呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩、染色加深。（5）细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。
例题1 下列哪一项属于克隆（ ）
A.将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某种瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
解析 克隆可以理解为“复制”“无性繁殖”，若排除基因突变的话，前后代是完全一样的，因从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子，细胞或个体，A和B选项是利用基因技术完成的，C项是利用细胞融合技术获得的，为此，正确答案应选D。
答案 D
例题2 愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性（氚标记）。当这些细胞被固定后进行显微镜检，利用放射自显影发现放射性集中于细胞核、线粒体和叶绿体。可以有理由地肯定标记化合物是（ ）
A．一种氨基酸 B．尿嘧啶核苷酸
C．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D．葡萄糖
解析 在细胞中含有核酸的细胞结构有细胞核、叶绿体、线粒体和核糖体。在细胞核、线粒体和叶绿体中都含有DNA和RNA，核糖体上只含有RNA而没有DNA，用具有放射性的氚标记的物质集中在细胞核、线粒体和叶绿体中，说明被标记的物质是核酸的基本单位——核普酸，由于核糖体上没有标记物，所以被标记的核苷酸是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，而不是尿呼唤核苷酸。
答案 C
（第一单元 参考课时为12课）
生命的物质基础
知识联系框架
一、组成生物体的化学元素
二、组成生物体的化合物
水
无机物
无机盐
糖类的种类和功能
糖类 糖类与光合作用和呼吸作用
动物体内的糖代谢
脂质的元素组成、种类及功能
脂质 脂肪的代谢
有机物 氨基酸的分子结构和性质 联系桥梁是呼吸作用
蛋白质的分子结构及其性质
蛋白质 蛋白质分子的生物合成及其代谢
蛋白质分子的功能
蛋白质分子的进化
核苷酸的分子结构及其性质
核酸 DNA的分子结构
RNA的分子结构
遗传信息和遗传密码
重点知识的内在联系与剖析
化学元素：
最基本元素：C
基本元素：C H O N
主要元素：C H O N P S
大量元素：C H O N P S K Ca Mg
微量元素：Fe Mn Zn Cu B Mo （Cl Ni）等元素
矿质元素：除了C H O之外的植物必需元素。
注意：生物界与非生物界的统一性和差异性
整个自然界都是由化学元素组成的，组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到，没有一种是生物体特有的；生命起源于非生命物质；组成生物体的基本元素可以在生物界与非生物界之间反复循环运动，这些都说明生物界与非生物界具有统一的一面。
生物和非生物存在着本质的区别，组成生物体的化学元素，在生物体内和无机自然界中的质量分数相差很大，自然界中最丰富的元素是氧、硅、铝、铁四种，而生物体内含量最多的四种元素却是碳、氢、氧、氮。无机自然界中的各种化学元素不能表现出生命现象，但在生物有机体内，元素组成化合物，化合物有序地结合在一起，就能表现出生命现象。因此，生物界和非生物界又存在着差异性的一面。
二、化合物：
从图中看出，构成细胞的化合物中，占第一位的是：水。占第二位的是：蛋白质。
（一） 水
存在形式：自由水：是细胞内的良好溶剂，用以运输养料和废物。
结合水：与大分子物质结合在一起。
生物的新陈代谢离不开水。
（二） 无机盐
存在形式：多数以离子状态存在：如K+、Na+、Cl－。
少数以化合物状态存在。如磷酸基团。
功能：组成生物体的重要组成成分。如P-->ATP、 Mg-->叶绿素、NH2-->蛋白质。
维持生物体的生命活动。如缺Ca，哺乳动物会出现抽搐。孕妇在怀孕期间就常因为缺钙而出现抽搐。
维持酸碱平衡，调节渗透压。
维持细胞的形态和功能
（三）糖类
1.糖类的种类及其功能
糖类的种类及其功能（高中生物教材上讲的糖类是狭义的糖类的概念）
种类 分布 功能
单糖 五碳糖 核糖 细胞中都有 RNA的成分
脱氧核糖 细胞中都有 DNA的成分
六碳糖 葡萄糖 细胞中都有 光合作用的产物，能源物质
二糖 麦芽糖 植物，发芽的谷粒中较多 都能提供能量
蔗 糖 植物，甜菜、甘蔗中较多
乳 糖 动物的乳汁中
多糖 淀 粉 植物的贮藏器官中 贮存能量
纤维素 植物细胞壁中 支持、保护
糖元 肝糖元 动物的肝脏中 贮存能量，调节血糖
肌糖元 动物的肌肉组织中 贮存和提供能量
狭义的糖类是指单纯碳水化合物，元素组成是C、H、0。但在生物体内有许多糖类还与蛋白质和脂质结合在一起，形成糖蛋白和糖脂，在生物体内执行一些特殊的生理功能。糖蛋白和糖脂主要在生物膜上，特别是细胞膜，在细胞识别、免疫等方面有重要功能。种类见表。
糖类的基本功能有两点：
一是生命活动的主要能源物质，生物体进行生命活动的所需能量的70%以上是由糖类提供的；
二是构成细胞和生物体的结构成分，如五碳糖是核酸的成分，纤维素是细胞壁的成分等。
2.糖类与光合作用和呼吸作用
植物进行光合作用的产物主要是葡萄糖，植物体内的物质代谢是以糖为基础进行的。叶绿体进行光合作用制造的葡萄糖可以合成蔗糖等二糖，运出叶绿体及叶肉细胞，为植物体的其他器官提供能源和原料；也可以在叶绿体中合成淀粉，暂时贮存起来。叶片在光下一段时间后，可以用碘检测到淀粉的存在。
呼吸作用最常利用的底物是葡萄糖，淀粉、糖元必须水解成葡萄糖或磷酸葡萄糖后才能被呼吸作用利用。
3.动物体内的糖代谢
以哺乳动物为例，动物体内的糖代谢及其调节过程可归纳为下图。
哺乳动物体内的糖代谢是以血糖为中心展开的。
血糖的来源：
①食物中的淀粉通过消化道消化吸收来的，这是血糖来源的主要途径；
②通过肝糖元分解成葡萄糖释放到血糖中形成血糖，这个过程一般发生在饥饿条件下；
③蛋白质和脂肪的转化，蛋白质转化成血糖必须通过脱氨基实现，这个过程只有在糖类供应严重不足的情况下才会发生。
血糖的主要代谢去向是：
①血糖通过血糖循环运到各组织细胞，被彻底氧化分解成CO2和H2O，同时释放出能量供生命活动之需，这是血糖的主要代谢去向；
②血糖可以转化成糖元，在肝脏中转化成肝糖元，肌肉组织中转化成肌糖元，肝糖元可以转化成血糖，但肌糖元不可以转化成血糖，而直接被肌细胞所氧化分解提供能量；
③血糖可以转化成蛋白质和脂肪，血糖转化成蛋白质必须要有N源，即必须要 有氨基，利用糖代谢中的中间产物通过转氨基作用合成新的氨基酸。
以哺乳动物为例，血糖的浓度稳定在80-120mg/dL。
在人体内，血糖浓度必须保持相对的稳定，如果血糖浓度过低，人体各组织、器官的能源供应不足就会出现代谢障碍，极端的例子就是低血糖休克。
低血糖导致休克的原因是：人体的神经组织，特别是脑和脊髓几乎不贮存糖类(能源物质)，必须通过血液源源不断地提供给神经组织。血糖浓度过低，能源供应不足是导致低血糖休克的主要原因。对低血糖休克病人抢救治疗最有效的措施是注射葡萄糖注射液。
如果血糖浓度过高，会导致人的尿液中含有葡萄糖，这是糖尿病人的典型症状。原因是：肾脏的肾小球对血糖过滤后形成原尿，原尿的成分与血浆是基本相同的，如果血糖浓度过高，原尿中的葡萄糖浓度也相应增高，当超过了肾小管对葡萄糖的重吸收能力后，就会有一部分葡萄糖未被吸收而进入尿液。由于尿液中有葡萄糖，使尿液的渗透压增高，会减少肾小管对水的重吸收，所以糖尿病人的症状之一是尿多。
引起糖尿病的主要原因之一是胰岛合成和分泌胰岛素减少或停止分泌引起的。糖尿病是一种多基因遗传病，在一定的外界诱发因素作用下，就很容易发病。节制饮食是预防和控制糖尿病的有效措施。
■[练习] 下面是正常人的糖代谢途径及其调节的示意图请仔细分析回答下列问题：
(1)图中A代表肠、胰 酶和肠、胰 酶，以及 淀粉酶。
(2)胰岛素注剂给糖尿病人一次注入过量会使病人休克，原因是胰岛素可使血糖浓度 ，在饥饿情况下，胰岛素的分泌量会 。
(3)图中B过程中所需的能量主要是 呼吸产生的，其次是 呼吸产生的，前者反应如图中的〔 〕，后者反应的产物是 。
(4)图中D代表 。一次性大量吃糖以后，图中〔 〕过程会增多。
(5)F过程是 方式运输。。血糖进入红细胞的运输方式是 。前者需图中〔 〕提供 。
(6)血糖到达各种细胞是通过 系统的〔 〕 作用。
(7)G和B共有的中间产物是 ，其中B过程比G过程的产物多了 。
(8)如果尿液中含有葡萄糖，其直接原因是 ，发病的器官或部位是 ，这种病称为糖尿病。
(9)G过程主要发生在 中，其产物中的水是由氢 给 合成的。
（四）脂质
1.脂质的元素组成、种类及功能
脂质的元素组成是C、H、O，有些脂质还含有少量的N和P。脂质的种类及功能见表。
脂质的种类及功能
种 类 功 能 备 注
脂 肪 贮存能量，保温 贮备能源，贮存在皮下、肠系膜等处
类脂 主要是磷脂 是组成细胞膜的成分 神经组织、卵和大豆中含量较多
固醇类 胆固醇 是生物膜的组成成分之—，对维持膜的正常的流动性有重要作用 胆固醇在人体有一个正常含量，过高会导致血管硬化、高血压等
性激素 促进生殖细胞的形成和生殖器官的发育，激发并维持第二性征 有雌性激素和雄性激素二类，雌性激素由卵巢分泌，雄性激素由睾丸分泌
VD 促进小肠对钙和磷的吸收和利用维生素D可预防和治疗佝偻病、骨质蔬松症等 人的皮肤的表皮中有7-去氢胆固醇，在紫外线照射下，通过酶的作用可转化成维生素D
2.脂肪的代谢
食物中的脂肪在消化道内通过胆汁的乳化和脂肪酶的催化下分解成甘油和脂肪酸，经扩散的形式被小肠绒毛上皮细胞吸收后，在上皮细胞内再合成脂肪，与载脂蛋白结合后和类脂、胆固醇混合后一起进入毛细淋巴管，通过淋巴循环进入血液循环，最后输送到各部分组织。
脂质物质进入生物体内后的代谢去向：
一是参与构成动物体的组织，如磷脂是生物膜的组成成分；
二是作为备用物质贮存在皮下、肠系膜、大网膜等处；
三是在需要的情况下，可再分解甘油、脂肪酸等，然后直接分解为CO2和H2O,或者转化成肝糖元等；
四是被各种腺体利用来生成各自的特殊分泌物，如皮脂腺分泌的皮脂、乳腺所生成的乳汁等、内分泌腺分泌的各种类固醇激素等。
[例1] 脂质物质在细胞中具有独特的生物学功能，下面有关脂质物质的生物功能中，属于磷脂的生物学功能的是( )
①生物膜的成分 ②贮存能的分子 ③构成生物体表面的保护成 ④很好的绝缘体，具有保温作用 ⑤具有生物学活性，对生命活动起调节作用 A.①③ B.⑤ C.① D.②④
[析]磷脂的生物学功能主要是构成生物膜的重要成分。脂肪的生物学功能是贮存能量和具有保温、缓冲作用。固醇类物质的生物学功能是对生命活动起调节作用。构成生物体表面保护层的是蜡质，属于脂质，但不是磷脂，如植物体的果实、叶片等表面。
[例2] (01全国) 种子萌发的需氧量与种子所贮藏有机物的元素组成和元素比例有关，在相同条件下，消耗同质量的有机物，油料作物种子(如花生)萌发时需氧量比含淀粉多的种子(如水稻)萌发时的需氧量( )
A.少 B.多 C.相等 D.无规律
[析] 这是一道涉及到生物与化学知识的综合性题目，重点考查学生综合应用知识的能力，对考生的认知层次要求很高，估计难度系数在0.45～0.50之间。呼吸作用的底物通常是葡萄糖，但脂肪、蛋白质水解后的产物也可以作为呼吸作用的底物。
淀粉水解的产物是葡萄糖，以葡萄糖作为呼吸作用的底物进行有氧呼吸的反应式为：C6H12O6 + 6H2O + 6O2→6CO2 + 12H2O + 能量，从反应式可看出吸收一个O2，放出一个CO2即释放的C02和吸收的O2之比为1。
油料作物种子的主要贮存物质是脂肪，水解后的产物是甘油和脂肪酸，以脂肪酸中的硬脂酸作为呼吸作用的底物为例，进行有氧呼吸的反应式为：CH3(CH2)16COOH + 26O2→18CO2 + 18H12O + 能量。由反应式可知：释放的C02比吸收的02少，即释放的C02和吸收的02之比为0.69。
由此可以得出结论：油料作物种子在萌发时吸收的氧气量比含淀粉多的种子萌发时吸收的氧气多。本题也可以通过所学的化学知识，直观地得出结论，糖类是碳水化合物，C/O比一般为1，氧化时释放一个CO2只需要一个O原子即可；脂肪分子上一般都有很长的烃链，C/O比一般远大于1，所以(氧化时释放—个CO2需要超过一个O原子的量。由于脂肪中的C/O比比糖类高，所以同质量的脂肪和糖类中的碳原子数是脂肪比糖类多，因此同质量的脂肪和糖类被氧化分解所需的O2，脂肪大于糖类。 [答案] B
（五）蛋白质
1.氨基酸的分子结构和性质
构成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸，通式是：
氨基酸分子的性质是氨基酸分子上的氨基(NH2-)和羧基(-COOH)决定的。
氨基酸是两性化合物，氨基是碱性的，羧基是酸性的。
构成蛋白质的氨基酸有20种，20种氨基酸的不同之处是R基的不同。即20种氨基酸就有20种不同的R基。如果R基上带有氨基，称为碱性氨基酸。
2.蛋白质的分子结构及其性质
蛋白质分子是由许多氨基酸通过肽键连接起来的高分子化合物。缩合反应是指一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时失去一分子水，形成一个肽键的反应。反应方程式是：
缩合反应在化学上称为缩聚反应，在细胞内进行的场所是核糖体，而且是在mRNA的指导下，有tRNA 参与才能完成。
多肽是由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物。
肽链通过R基与R基之间的相互作用形成一定的空间结构。
一个执行特殊生理功能的蛋白质可以是由一条肽链组成(如生长激素是由191个氨基酸组成的一条肽链)，也可以是由多条肽链组成(如胰岛素是由51个氨基酸、2条肽链组成的，血红蛋白是由574个氨基酸、4条肽链组成的)。
蛋白质分子中肽键数目的计算：设氨基酸数目为n，肽链数为a，肽键数目为占。则b=n-a。
蛋白质分子结构的多样性主要从4个层次加以理解：
一是构成蛋白质分子的氨基酸种类不同；
二是组成每种蛋白质分子的氨基酸数目不同；
三是氨基酸的排列顺序不同；
四是由于前三项造成蛋白质分子的空间结构不同。
蛋白质分子结构的多样性实际是由DNA分子结构的多样性决定的。
多肽是链状结构，一端游离着一个氨基，另一端游离着一个羧基，所以蛋白质分子也是两性化合物。
蛋白质分子的空间结构不是很稳定的，蛋白质在重金属盐(汞盐、银盐、铜盐)、酸、碱、乙醇、尿素、鞣酸等的存在下，或热至70℃～100℃，或在X射线、紫外线等射线的作用下，其空间结构发生改变和破坏，导致蛋白质变性，使蛋白质的生物活性丧失，如酶失去催化能力、血红蛋白失去输氧能力等。
在发生的变性过程中不发生肽键的断裂和二硫键破坏，主要发生氢键、疏水键的破坏，使肽链的有序的卷曲、折叠状态变为松散无序。
蛋白质变性后溶解度降低，失去结晶能力，并形成沉淀。
蛋白质的变性具有不可逆性。
3.蛋白质分子的生物合成
在细胞及生物体内，蛋白质的合成是在DNA(基因)的控制之下，必须经过转录和翻译才能完成。
转录的场所一般是在细胞核中进行(线粒体和叶绿体中也有转录过程，原核生物无核，只能在细胞质中进行)。
转录的过程是：基因中的一段DNA分子首先解旋，然后按照碱基互补配对原则，以其中的一条链为模板合成RNA，这样遗传信息就转换成遗传密码，带有遗传密码的RNA称为mRNA。
翻译是在细胞质的核糖体上进行的，mRNA转录完成后通过核孔进入细胞质中与核糖体结合。
核糖体与mRNA结合的第一个位点是AUG，这是起始密码。然后tRNA携带特定的氨基酸，其一端的3个碱基与mRNA对应的碱基配对。mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，这3个相邻的碱基称为密码子。与mRNA上AUG配对的tRNA运载的氨基酸是甲硫氨酸，接着各种tRNA携带着特定的氨基酸依次与mRNA上对应的密码子配对。在核糖体上相邻的tRNA携带的氨基酸，在相关酶的催化下缩合形成肽键，同时产生一分子水。当翻译到一定的时候。
mRNA上出现UAG、UAA、AGA时，由于这3组碱基没有与之对应的tRNA配对，翻译到此结束，所以这3组碱基组合称为终止密码。
按照基因控制蛋白质的合成过程，任何一个蛋白质分子的多肽键上的第一个氨基酸都是甲硫氨酸，但事实并非如此。原因是翻译成的多肽链是一个初级产品，还要经过一定的修饰，加工才能成为能够执行一定生理功能的蛋白质。
在绝大部分的蛋白质分子中，肽链上的第一个氨基酸不是甲硫氨酸，因这个氨基酸在蛋白质分子的修饰加工过程中被修饰掉了。
在人体内蛋白质的代谢是以氨基酸为中心进行的。
内环境中的氨基酸的来源主要有3条：
一是消化吸收来的；
二是通过转氨基作用从糖类转变而来的；
三是体内蛋白质分解。
内环境中的氨基酸的代谢去向主要也有3个：
一是合成新的蛋白质；
二是通过转氨基作用转变成其他的氨基酸；
三是经脱氨基作用分解。
在蛋白质代谢过程中，氨基酸经脱氨基作用形成的含N部分是NH3，NH3对人体是有毒的，但在肝脏中通过肝脏的解毒作用转变成尿素，尿素基本对人体无害，再通过循环系统运至肾脏，以尿液的形成排出体外，或运至皮肤的汗腺以汗液的形式排出体外。
物质代谢包括糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪的代谢。这三类营养物质的代谢枢纽是呼吸作用，主要是通过呼吸作用的中间产物，如丙酮酸、乙酰辅酶A、柠檬酸等中间产物。糖类转变成蛋白质必须通过转氨基作用，将氨基转移给糖代谢的中间产物就能产生新的氨基酸，如将氨基转给丙酮酸即为丙氨酸，
在人体能够合成的氨基酸称为非必需氨基酸，共有12种，还有8种在人体内不能合成，必须从食物中得到的氨基酸称为必需氨基酸，如赖氨酸、色氨酸等。
蛋白质转变成糖类必须经过脱氨基作用，形成的不含氮部分才能转变糖类。
糖类转变成脂肪必须通过乙酰辅酶A，脂肪转变成乙酰辅酶A后才能进入呼吸作用，继而再转变成糖类和蛋白质。
4.蛋白质分子的功能
蛋白质分子结构具有多样性就决定了蛋白质分子具有多种重要的生理功能，对教材进行综合分析后，可以总结出蛋白质的功能有下列五点：
①组成细胞的结构成分，如细胞膜中的蛋白质，染色体中的蛋白质，肌肉细胞中的蛋白质、红细胞中的血红蛋白等；
②运输功能，如细胞膜上的载体蛋白、运输氧气的血红蛋白等；
③催化功能，如催化各种生化反应的酶等；
④调节功能，如生长激素、胰岛素等激素；
⑤免疫功能，如B淋巴细胞受到抗原刺激后产生的抗体是蛋白质，具有与特异性的抗原结合，从而达到清除抗原的目的。
蛋白质分子结构具有多样性，所以酶也具有多样性，在生物体内存在着许许多多酶，催化着生物体内各种各样的生物化学反应，所以酶具有多样性的特点。
5.蛋白质分子的进化
比较不同生物体内执行相同生理功能的蛋白质分子的结构是确定生物之间亲缘关系的常用方式，被称为生物进化分子生物学方面的证据。如细胞色素C普遍存在于动植物的线粒体中，它是由104个氨基酸组成的一种呼吸色素，近年来，对不同物种的细胞色素C的氨基酸排列顺序进行了测定，其结果见下表。
生物名称 黑猩猩 猕猴 马 鸡 果蝇 小麦 酵母菌 红螺菌
与人类氨基酸差异数 0 1 12 13 27 35 44 65
这种在同一种蛋白质分子中氨基酸分子差异数越小，亲缘关系就越近，反之则越远。
科学家估计，蛋白质分子的进化速度大约每2000万年蛋白质分子中有1%的氨基酸发生替换。
从对细胞色素C的研究结果看出，人与黑猩猩的亲缘关系最近，从共同的祖先分化成两个物种的时间还不到2000万年，而人和黑猩猩与猴子发生分歧的时间大于2000万年。
■以蛋白质为例的综合分析方法
(一)生理卫生和高中生物两本书多处涉及到蛋白质的有关知识点
蛋白质特点 ①氨基酸种类：氨基酸种类/氨基酸数量/氨基酸排列顺序/空间结构；②变性作用
蛋白质结构 ①基本单位—氨基酸/②化学结构—多肽/③空间结构：二级结构/三级结构/四级结构
蛋白质功能 生命活动的体现者：①肌肉蛋白/②酶—生催化剂/③抗体蛋白—特异性免疫/④血红蛋白—O2载体/⑤纤维蛋白原—凝血功能/⑥胰岛素—调节糖代谢
蛋白质代谢 ①食物中蛋白质供给/②消化/③吸收/④运输/⑤合成代谢/⑥分解代谢/⑦代谢终产物排出体外/⑧肝脏解毒：NH3→尿素
蛋白质合成 ①转录/②翻译/③中心法则
生物进化证据 ①细胞色素c②血红蛋白(Hb)
(二)以蛋白质代谢为中心将有关知识图解归纳如图(核心内容是氨基酸代谢的三个来源，三个去路)
[例3] 胰岛素分子是一种蛋白质分子，现有如下材料：
①胰岛素含有2条多肽链，A链含有21个氨基酸，B链含
有30个氨基酸，2条多肽链间通过2个二硫键(二硫键是由2个
“一SH"连接而成的)连接，在A链上也形成1个二硫键，图示
为结晶牛胰岛素的平面结构示意图。
②不同动物的胰岛素的氨基酸组成是有区别的，现把人和其他动物的胰岛素的氨基酸组成比较如下：
猪：B链第30位氨基酸和人不同；
马：B链第30位氨基酸和A链第9位氨基酸与人不同；
牛：A链第8、1．0位氨基酸与人不同；
羊：A链第8、9、10位氨基酸与人不同；
天竹鼠：A链有8个氨基酸与人不同，B链有10个氨基酸与人不同。
根据以上材料回答下列问题：
(1)胰岛素分子中含有肽键 个。控制合成胰岛素的基因中至少有 碱基。
(2)这51个氨基酸形成胰素后，相对分子质量比原来51个氨基酸的总分子量减少了 。
(3)人体中胰岛素的含量低，会导致血糖浓度过高，尿液中有葡萄糖，称为糖尿病，其最佳的治疗方法是使用胰岛素，但只能注射不能口服，原因是 。
(4)前面所列的口甫乳动物和人的胰岛素都由51个氨基酸构成，且在氨基酸组成上大多相同，由此可以得出的结论是 。
(5)人与这几种动物在胰岛素分子上氨基酸组成差异的大小，说明 。
(6)如果要为糖尿病人治疗必须用动物体内的胰岛素的话，最适宜的动物是 。
[析](1)从材料①中可知，由51个氨基酸组成的具有二条肽链组成的胰岛素分子中应含的肽键数目是51-2=49个，根据mRNA上三个碱基决定一个氨基酸，基因中有2条链，所以控制胰岛素合成的基因中的碱基数：51×3×2=306；
(2)51个氨基酸分子合成胰岛素分子后，分子量的减少量应是形成肽链时脱下的水分子数(18×49)和形成二硫键时脱下的H(l×6)，所以相对分子量减少了18×49+l×6=888；
(3)解答此小题，要求同学有知识迁移的能力，在消化道中有各种消化液，能消化各种营养物质，如大分子糖类(淀粉)、蛋白质、脂肪等不溶于水的物质，这些物质在消化道内通过消化液的作用，将其分解为能溶于水的小分子有机物如葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪等，原有物质的大分子结构遭到破坏。胰岛素在消化液的蛋白酶和肽酶的作用下分解为氨基酸而失去其活性，所以只能注射不能口服；
(4)材料②给我们列出的各种生物胰岛素之间的氨基酸差异，反映出不同的哺乳动物体内胰岛素分子中氨基酸组成大部分是相同的，说明这些动物之间的亲缘关系很近，是由共同的古代原始祖先进化而来的；
(5)不同动物胰岛素中氨基酸组成差异的大小反映了各种动物与人亲缘关系的远近，差异数越小，亲缘关系越近，反之则越远。
(6)用动物胰岛素治疗人的糖尿病时，选用亲缘关系最近的动物，治疗效果最好。
[答案] (1)49 306 (2)888 (3)胰岛素是蛋白质，如口服会被消化道内的蛋白酶所催化水解而失去作用 (4)这些哺乳动物和人都有共同的原始祖先 (5)这几种哺乳动物与人的亲缘关系有远有近，差异越大亲缘关系越远，差异越小，亲缘关系起近 (6)猪
[练习] 下面是人体蛋白质代谢示意图，请根据图回答：
(1)①过程在小肠部位需要的酶是 。
(2)②过程吸收的方式是 ，该吸收方式需要细胞膜上的 协助才能完成，这种质的性质直接由 决定。
(3)图中④称为 ，能够通过④合成的氨基酸称为 氨基酸。
(4)图中⑤过程发生在新陈代谢的 过程中，完成⑤⑥过程速度最快的器官或组织是 。
(5)⑥过程是在细胞内的 上完成的，完成该过程的反应称为 ，其内氨基酸顺序直接由 决定。
(6)完成⑧过程的主要器官是 ，属于该器官的 功能。除此之外，该器官还具有 和 基本功能。
(7)⑨所指的物质是 ，完成⑨过程必须经过的⑦过程称为 。
（六）核酸
1.核苷酸的分子结构及其性质
构成核酸的基本单位是核苷酸，一个核苷酸分子包括3个部分：一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基。
核苷酸分两大类共8种：核糖核苷酸有4种，主要是碱基有4种，它们是A、U、C、G；脱氧核糖核苷酸也有4种，主要是碱基有4种，它们是A、T、C、G。
核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸分子结构的区别主要是五碳糖的不同，以腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核糖核苷酸为例，它们的分子结构式如下：
2.DNA的分子结构
构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，许许多多脱氧核苷酸通过一定的化学键连接起来形成脱氧核苷酸链，每个DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成。
DNA分子结构的特点是：
①DNA分子的基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替排列的两条主链；
②两条主链是平行但反向，盘旋成的规则的双螺旋结构，一般是右手螺旋，排列于DNA分子的外侧；
③两条链之间是通过碱基配对连接在一起，碱基之碱基间是通过氢键配对在一起的，其中A与T以2个氢键相配对，C与G这间以3个氢键配对。
所以在一个DNA分子中，C和G的比例较高，则该DNA分子就比较稳定。
DNA分子结构具有相对的稳定性是由两个方面决定的：
一是基本骨架部分的两条长链是由磷酸和脱氧核糖相间排列的顺序稳定不变；
二是空间结构一般都是右旋的双螺旋结构。DNA分子的多样性是由碱基对的排列顺序的多样性决定的。
DNA分子的特异性是指对于控制某一特定性状的DNA分子中的碱基排列顺序是稳定不变的，如控制合成唾液淀粉酶的基因中，不论是何人，这段DNA分子中的碱基排列顺序是稳定不变的。
4.RNA的分子结构及其转录
RNA分子是许许多多核糖核苷酸分子连接而成的链状结构。
RNA分子都是单链的。
根据RNA分子功能的不同，分为3种类型：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。
mRNA的功能将基因中的遗传信息传递到蛋白质上；mRNA的空间结构是链状的。
tRNA的功能是识别遗传密码和运载特定的氨基酸；tRNA的空间结构是呈三叶草形，tRNA-端大环上的3个碱基能够与mRNA的密码子配对，识别密码子，所以这3个称为反密码子。
rRNA是核糖体中的RNA，在蛋白质合成的过程中起重要的作用(具体不作要求)；rRNA具有特定的空间结构，是核糖体的核心部位。RNA都是从DNA上转录下来的。
转录的场所是在细胞核，其中合成rRNA是在细胞核中的核仁部位完成的，核仁是形成核糖体的场所。
mRNA和tRNA是在细胞核中核仁以外的部位转录的。转录是以DNA分子中(基因中)的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
5.遗传信息和遗传密码
遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸排列顺序或碱基的排列序列，位置在DNA分子上。
一般认为遗传信息在有遗传效应的一段DNA分子的一条链上，称为信息链。
另一条链上的碱基序列不代表遗传信息，但不是没有作用，其功能是对DNA分子的双螺旋结构起稳定作用，在复制的时候起模板作用。
以DNA一条链为模板转录成mRNA，mRNA上的碱基排列顺序称为遗传密码。
所以经过转录后，遗传信息就转化成遗传密码。
遗传密码的位置在mRNA，mRNA上相邻的3个碱基决定—个氨基酸，这3个相邻的碱基称为密码子。遗传密码现已查明，共有64个密码子，其中有61个有效密码子，代表着20种氨基酸；每种氨基酸的密码子数目差别很大，有些氨基酸有几种密码子，如亮氨酸一共有6个密码子(UUA、UUG、CUU、CUG、CUA、CUC)，而甲硫氨酸只有一个密码子(AUC)。
在地球上，除极少数的生物(如某些原核生物有小部分不同)外，遗传密码是通用的，这说明地球上的所有生物都是由共同的祖先进化而来的。
[例4] 右边的分子结构式为某种核苷酸，已知分子结构式的右上角部分为腺嘌呤碱基。请仔细观察分析后回答下列问题：
(1)该核苷酸的分子式为 。
(2)该核苷酸的生物学名称为 。
(3)该核苷酸构成哪一种核酸的基本原料
(4)请在图中指出哪一个位置上去掉一个氧便可成为主要遗传物质的基本原料。
(5)如果0.1mol此物质燃烧完全后，把生成物中CO2通人足量Na2O2中，能得到标准状况下多少体积的O2
[析] 该核苷酸的名称为腺嘌呤核糖核苷酸，分子式是：C10H14O7N5P。因为它的五碳糖部分是核糖，它是构成RNA的基本原料。生物体内主要的遗传物质是DNA，构成DNA的基本原料
是脱氧核糖核苷酸，在五碳糖是失去一个氧的位置是由右图中有下划线的哪个氧。
第5小题的计算思路是：2Na2O2 + 2CO2→2Na2CO + O2 0.1molC10H14O7N5P→1molCO2
→1molNa2O2→0.5molO2，再计算标准状况下的体积。 [答案] (1)C10H14O7N5P (2)
腺嘌呤核糖核苷酸 (3)RNA (4)见图 (5)12.2L
细胞的结构和功能
【知识联系框架】
【重点知识联系与剖析】
一、细胞膜的结构与功能
细胞膜也称生物膜或质膜。是由类脂、蛋白质和糖类组成。质膜中的类脂也称膜脂，是质膜的基本骨架，膜蛋白质是膜功能的主要体现者。
质膜中的糖类是少量的，主要与蛋白质或脂类结合形成糖蛋白质或糖脂，是质膜上的标记物，与细胞的识别有关，如红细胞膜上的凝集原即为糖蛋白，这些内容在高中生物中不作要求。
类脂种类很多，但最主要的是磷脂，超过膜脂总量的50％。有些磷脂分子中的两条脂肪酸链，一条链是饱和的，另一条链是不饱和的。不饱和的脂肪酸链对于维持质膜的流动性是非常重要的。质膜的流动性对细胞正常的生命活动是至关重要的。质膜流动性的大小与温度有一定的关系，一般而言，温度高流动性大，温度低流动性小，如果流动性下降过多，质膜黏度增加，附着在其上的酶将会失去活性，质膜的各种活动如主动运输、协助扩散等过程将难于进行。而质膜中的不饱和脂肪酸对维持质膜流动性的稳定，特别是低温下的流动性是非常重要的。在动物细胞细胞膜中还有胆固醇，但在原核生物和植物细胞中没有。胆固醇是一种极性分子，在动物细胞的质膜中占有一定的比例，它可以稳定膜的流动性，使膜的流动性不会因温度的变化而发生较大的波动，以维持细胞正常的生理功能。
质膜中的蛋白质是膜功能的主要体现者，其中有的与物质的运输有关，如载体，在主动运输过程中，载体还兼有ATP水解酶的作用；有的是酶，能催化与膜有关的生化反应；有的是激素或其他有生物活性物质的受体。不同膜上的蛋白质的具体种类是不同的，所以其生理功能也不同，如叶绿体膜。线粒体膜、内质网膜等。细胞膜对物质的运输具有选择性是由其上的蛋白质——载体决定的，载体蛋白具有专一性。
在质膜的运输方式中，自由扩散的动力来自于膜内外物质的浓度差，分子通过膜的扩散速度与膜内外物质的浓度差有关。主动运输对物质的运输速度与细胞提供能量的多少呈正相关，其主要原因也是受细胞膜上载体数量的限制造成的。
磷脂双分子层在电子显微镜下观察，其厚度约为4．5nm，细胞膜在电子显微镜下观察其厚度约为7nm～8nm；，为什么磷脂双分子层的厚度与细胞膜的厚度有此差异呢？这与膜蛋白有关，在磷双分子层的两侧覆盖着许多膜蛋白，因些在电子显微镜下观察到的细胞膜的结构是三合板式的结构，如图1所示。
图1
二、细胞质
细胞质是指除去细胞质膜和细胞核以外的所有物质。
1．细胞质基质
细胞质基质是细胞质中除去所有细胞器和各种颗粒以外的部分，呈半透明的胶体状态。细胞质基质不能看作是细胞中的溶液。在细胞质基质中有着极其复杂的成分和担负着一系列重要的功能，这部分内容在高中生物中不作要求。
2．细胞器
细胞器是指在细胞质中具有一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位，悬浮在细胞质基质中。主要是线粒体和叶绿体，此外还具有内质网、核糖体、高尔基体、中心体和液泡等。
(1)线粒体的结构和功能
线粒体是双层膜结构，内膜向内腔折叠形成嵴，嵴的形成增加了细胞内的膜面积。内膜和嵴上有基粒，基粒线粒体中有合成ATP的结构。线粒体的内膜中蛋白质的含量比外膜多得多，完成有氧呼吸第三阶段过程的所有的酶都分布在内膜上。第二阶段的酶在线粒体基质中。
线粒体是动植物细胞中都具有的细胞器，它与细胞的能量代谢有关。但原核生物(细菌和蓝藻）中没有线粒体。线粒体是有氧呼吸的主要场所，它的主要使命是为各种生命活动提供能量，所以在能量代谢旺盛的细胞中，线粒体的数量就比较多，如心肌细胞与骨骼肌细胞相比较，心肌细胞消耗的能量比骨骼肌细胞多，所以心肌细胞中的线粒体数量比骨骼肌多，而且每个线粒体中峪的数量也比骨骼肌中多。在线粒体中有少量的DNA和RNA，线粒体在细胞中可以进行自我增殖，如细胞从低能量代谢转到高能量代谢时，线粒体的数量就会增加，所以线粒体在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定独立性。
（2）叶绿体的结构和功能
叶绿体是双层膜结构，分为外膜和内膜，但内膜未向内腔折叠，内膜以内是基粒和基质。基粒是由基粒片层结构薄膜组成（线粒体中基粒是一种蛋白质复合体），亦称类囊体，它有效地增加了叶绿体内的膜面积。叶绿体中基粒的数量及发达程度与其进行光合作用的强度大小有关，光合作用旺盛的细胞中不仅叶绿体的数量多，而且叶绿体中基粒的数量也多，每个基粒中的片层结构薄膜的数量也多，反之亦然。
叶绿体中含有少量的DNA和RNA，线粒体也一样，在叶肉细胞也能完成自我增殖，在遗传上不完全依赖于细胞核，有一定的独立性。
叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上，完成光合作用的整个光反应过程的色素和酶也都在片层结构薄膜上，所以光合作用的光反应是在基粒类囊体的薄膜上进行的。完成暗反应过程的酶在叶绿体的基质中，暗反应过程是在叶绿体基质中进行的。
（3）内质网
内质网是指细胞质中一系列囊腔和细管，彼此相通，形成一个隔离于细胞质基质的管道系统。它是细胞质的膜系统，外与细胞膜相连，内与核膜的外膜相通，将细胞中的各种结构连成一个整体，具有承担细胞内物质运输的作用。内质网能有效地增加细胞内的膜面积，内质网能将细胞内的各种结构有机地联结成一个整体。根据内质网膜上有没有附着核糖体，将内质网分为滑面型内质网和粗面型内质网两种。滑面内质网上没有核糖体附着，这种内质网所占比例较少，但功能较复杂，它与脂类、糖类代谢有关。粗面内质网上附着有核糖体，其排列也较滑面内质网规则，功能主要与蛋白质的合成有关。这两种内质网的比例与细胞的功能有着密切的联系，如胰腺细胞中粗面型内质网特别发达，这与胰腺细胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有关，在睾丸和卵巢中分泌性激素的细胞中，则滑面型内质网特别发达，这与合成和分泌性激素有关。细胞质中内质网的发达程度与其生命活动的旺盛程度呈正相关。
（4）核糖体
核糖体不是由生物膜构成的，它是由蛋白质和RNA构成的复合体。由大小两个亚基组成。核糖体是蛋白质合成的场所。附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质主要有两类：一类是分泌蛋白，通过内质网运输到高尔基体，经加工包装后被分泌到细胞外；另一类是排列到质膜内的蛋白质。游离的核糖体合成的蛋白质一般是分布到细胞质基质中的蛋白质，如分布于细胞质基质中的酶等。
（5）高尔基体
高尔基体是由光面膜所包围成的分隔的腔及一些分泌小泡组成。它属于单层膜结构。在所有动物细胞和植物细胞中都有这种细胞器，但成熟的红细胞是例外。高尔基体的功能是：在植物细胞中能合成和分泌纤维素，将纤维素分泌到原生质体外形成细胞壁，所以在高中生物教材上讲与细胞壁的形成有关；在动物细胞中，高尔基体是细胞分泌物的最后加工和包装的场所。在分泌旺盛的细胞（如唾液腺细胞、胰腺细胞等）中，高尔基体特别发达，数目也特别多。
（6）中心体
中心体存在于低等植物细胞（如衣藻、团藻等藻类植物）和动物细胞中。中心体不具备膜结构，是由蛋白质组成的。每个中心体是由两个互相垂直的短棒状的中心粒排列而成，每个中心粒由9组三联管排列成一圈构成。中心体能在细胞分裂间期进行自我复制，复制后的中心体内含有两组中心粒，每组有两个中心粒。中心粒的功能是在有丝分裂或减数分裂过程中参与星射线（纺缍丝）的形成。
（7）液泡
液泡是在细胞质中由单层膜包围的充满水液的泡，是普遍存在于植物细胞中的一种细胞器。植物细胞中的液泡有其发生发展的过程，年幼的细胞只有很少的、分散的小液泡，而在成长的细胞中，这些液泡就逐渐合并而发展成一个大液泡，占据细胞中央很大部分，而将细胞质和细胞核挤到细胞的边缘，所以成熟的植物细胞才有一个或多个大的液泡。液泡内的液体称为细胞液，溶有很多有机小分子物质和无机盐。液泡的功能是参与细胞的水分代谢（如质壁分离和质壁分离复原），同时也是植物细胞代谢副产品及废物（如蔗糖、植物碱、丹宁、多余的无机盐等）屯集的场所。
三、细胞核
一切真核细胞都有细胞核，但在真核生物体内某些高度分化成熟的细胞（如哺乳动物血液中的红细胞、高等植物细胞体内输导有机物的筛管细胞等）没有细胞核，这些细胞在最初也是有细胞核的，后来在发育过程中消失了。细胞核是遗传物质贮存、复制和转录的场所。细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质和核液4个部分。
核膜是双层膜结构，外膜常与内质网膜相连续，在核膜上有核孔，是大分子物质（如RNA、蛋白质等）的通道，但对大分子物质的运输也是有选择性的。
核仁是形成核糖体的场所。
染色质能被碱性染料（如苏木精、龙胆紫、醋酸洋红等）染成深色，染色质是由蛋白质和DNA组成的在细胞核中成细丝状的物质。在细胞进入分裂时，染色质高度螺旋化缩短变粗而成为染色体。所以说染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种不同形态。一条染色体中含有一个DNA分子，一根染色质丝也同样含有一个DNA分子，在细胞分裂间期完成复制后，两根染色质丝通过一个着丝点彼此相连，进入分裂期后就形成一个染色体，这样的染色体就含有2个DNA分子。
四、细胞的生物膜系统
细胞生物膜系统是指由细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体。
细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中的作用：
①不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中起着决定性的作用。
②细胞内的许多重要化学反应都在生物膜上进行，细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。
③细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。
五、细菌与病毒的结构
细菌是单细胞的原核生物，基本结构由细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核等部分构成。有些细菌还具有特殊结构，如荚膜、鞭毛和芽孢。
细胞壁成分是由蛋白质和多糖构成的，与植物细胞壁不同。
细胞质内只有核糖体一种细胞器，可能含有质粒、贮藏性颗粒等。
拟核由一个大型环状DNA分子反复折叠缠绕而成。
芽孢是细胞为了渡过不良环境而形成的一种休眠体，可以在不良环境中长期生存，等待环境好转再重新复活。
细菌主要以二分裂的方式进行繁殖。
不同种类的细菌所形成的菌落在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征。因此可以作为菌种鉴定的重要依据。
六、原核细胞与真核细胞的区别（见表1）
表1
细胞类型 细胞大小 细胞核 细胞器
核膜 核仁 染色体 线粒体 质体 内质网 核糖体 高尔基体 中心体
原核细胞 较小(1～10m) 无 无 无 无 无 无 有 无 无
真核细胞 较大(10～100m) 有 有 有 有 有 有 有 有 有
在原核细胞中的DNA分子不与蛋白质结合，成游离态，所以一般讲原核细胞没有染色体，也就没有染色体变异。原核细胞中只有一种类型的细胞器——核糖体，比真核细胞中的核糖体小一些。没有其他形式的细胞器，但细胞膜常向内陷以增加膜面积，具有类似于内质网的功能。由原核细胞构成的生物称为原核生物，主要包括两大类：细菌和蓝藻。由真核细胞构成的生物称为真核生物，地球上绝大多数的生物属于真核生物，如酵母菌、霉菌等真菌；绿藻（水绵）、硅藻、褐藻（海带）、红藻（紫菜）等藻类，所有的高等植物和动物。进行有氧呼吸的原核细胞，有氧呼吸过程主要是在内陷的细胞膜进行。进行光合作用的原核生物，光合作用的光反应也是在内陷的细胞膜上进行的。
【经典例题解析】
例题1 在下列结构中，含高尔基体和内质网较多的细胞是（ ）
A．神经细胞 B．汗腺细胞 C．肌细胞 D．胰腺外分泌细胞
解析 本题考查的是细胞的结构与功能之间的关系，细胞的结构总是同其所执行的生理功能相适应。内质网的功能是比较复杂的，但有一点可以肯定，凡是合成代谢旺盛的细胞中，内质网就比较发达。高尔基体是细胞分泌物最后加工和包装的场所，所以在具有分泌功能的细胞中比较发达。本题供选答案中：神经细胞的代谢比较稳定，其内蛋白质的自我更新的速度较慢，一般没有分泌功能，故高尔基体和内质网是欠发达的；汗腺细胞虽有分泌功能，但分泌物中主要是水、无机盐和一些代谢废物如尿素等，无蛋白质及其他对人体有用的物质，所以汗腺的合成代谢是缓慢的，又因其分泌物中没有生物大分子物质或高分子物质，其分
泌过程并不需要高尔基体帮助，所以高尔基体也是不发达的；肌细胞一般无分泌功能，蛋白质的更新速度也较慢，所以这两个细胞器也并不发达；胰腺外分泌细胞的主要功能是分泌胰液，在胰液中含有大量的消化酶如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和麦芽糖酶等，这些酶的分泌必须要经过高尔基体的包装才能安全地分泌到细胞外，而且胰腺外分泌细胞的合成代谢也较旺盛，内质网相对就较发达，所以高尔基体和内质网这两种细胞器在胰腺外分泌细胞中较发达。
答案 D
例题2 内质网膜与核膜、细胞膜相连，这种结构特点表明内质网的重要功能之一是（ ）
A扩展细胞内膜，有利于酶的附着 B．提供细胞内物质运输的通道
C．提供核糖体附着的支架 D．参与细胞内某些代谢反应
解析 内质网的功能是多方面的，它既与蛋白、脂肪的合成、加工、包装和运输有关，又与脂类、胆固醇代谢、糖元的分解、脂溶性毒物（如苯巴比妥）的解毒作用等有关。因此所有选项均是内质网的功能。但就题中所阐述的结构特点分析，表达的是其重要功能之一———提供细胞内物质运输的通道。例如细胞内合成的血浆蛋白、免疫球蛋白、胰岛素、各种消化酶等各种分泌蛋白，就是通过这些膜构成的管道内通过，运输到高尔基体，经加工包装后再分泌到细胞外。
答案 B
例题3 在胰岛细胞中与合成和分泌胰岛素有关的一组细胞器是( )
A.线粒体、中心体、高尔基体、内质网 B．内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体
C．内质网、核糖体、高尔基体、线粒体 D．内质网、核糖体、高尔基体、中心体
解析 核糖体是蛋白质合成的场所，胰岛素是一种分泌蛋白，它是由粗面内质网上的核糖体合成的，合成后经内质网的运输管道运送到高尔基体，在高尔基体中完成加工和包装后再分泌到细胞外。在胰岛素分子的整个合成和分泌过程中都是需要能量的，能量由线粒体提供。中心体的功能是与星射线的形成有关，而与蛋白质的合成与分泌无关。叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器，能够合成和分泌胰岛素的生物是动物，在动物细胞中无叶绿体。
答案 C
例题4 图2表示胰腺细胞合成与分泌酶原颗粒的大体过程，请据图回答有关问题；
图2
(1)如果图示细胞是一个胰腺细胞，则酶原颗粒的合成场所是[ ]___________，合成时必须在__________直接指导下完成；对酶原颗粒进行加工和包装的场所是[ ]___________。
(2)如果图示细胞是一个汗腺细胞，则细胞中与胰腺细胞相比明显减少的细胞器是__________。汗腺细胞的分泌物主要来自___________________。
(3)如果图示细胞是一个小肠绒毛上皮细胞，则图示细胞中与小肠绒毛上皮细胞的功能不相符合的是______________。与其吸收葡萄糖和氨基酸提供条件有直接关系的细胞器是___________和___________________。
解析 在细胞中合成蛋白质的场所是核糖体，在核糖体上将氨基酸合成蛋白质时必须在mRNA的指导下才能顺利完成，如果合成的蛋白质是一种分泌蛋白，则必须通过内质网运输到高尔基体进行加工、修饰和包装后才能被分泌到细胞外。胰腺细胞能分泌大量的胰蛋白酶，而汗腺细胞虽能分泌汗液，但汗液中没有蛋白质，汗腺细胞中核糖体和高尔基体都比胰腺细胞中相对要少，因为细胞的结构和功能总是相适应的。小肠绒毛上皮细胞的功能主要是执行吸收，分泌功能几乎是不执行的，所以在小肠绒毛上皮细胞中没有分泌小泡，但在其细胞膜上有许多载体蛋白，载体蛋白是在核糖体上合成的，在执行运输功能时必须要有ATP提供能量，线粒体是细胞中的动力工厂，95％以上的ATP是在线粒体中产生的。
［答案］ (1)[2]核糖体 mRNA [3]高尔基体 (2)[2]核糖体 血液 (3)分泌小泡 核糖体 线粒体
例题5 正常人的心肌细胞中线粒体数目比腹肌细胞多；一个肝细胞中平均有500～1000个线粒体，而甲亢病人肝细胞中线粒体的数目明显增多。请回答：
(1)人体各种细胞中所含线粒体数目的不同，主要是因为________________________。
(2)甲亢病人的肝细胞中线粒体数目明显增多的原因是__________________________。
(3)在观察哺乳动物的精子中，大多数的线粒体集中于精子尾部的基部，这是因为_______，这种现象可以说是一种___________的适应。
(4)比较代谢水平相当的绿色植物细胞和动物细胞，发现植物所含的线粒体数目一般比动物细胞少。其原因是__________________________________________________________。
解析 细胞的结构总是和功能相适应的。能量代谢旺盛的细胞线粒体数量就多，因为线粒体是细胞内的能量代谢中心，细胞进行代谢所消耗的能量有95％以上是由线粒体提供的；分泌功能旺盛的细胞则高尔基体数量较多，因为细胞的分泌物通过高尔基体分泌出细胞的；蛋白质代谢旺盛的细胞则核糖体数量较多，因为细胞内的蛋白质都是在核糖体上合成的，等等。甲亢病人是由于其甲状腺分泌甲状腺激素过多，体内细胞的物质代谢过于旺盛，物质氧化分解速度过快，而物质的氧化分解是与能量代谢联系在一起的，所以甲亢病人的细胞中线粒体的数量也较多。关于动物细胞中的线粒体数量比植物细胞多的原因是动物细胞的异化作用中的能量代谢比植物细胞大，所以线粒体的数量比植物细胞多，不能理解为植物细胞产生ATP除了呼吸作用外还有光合作用，光合作用产生的ATP主要用于光合作用的暗反应，植物其他的代谢很少用到光合作用的光反应中产生的ATP。
答案 （1）不同细胞代谢水平不同 (2)甲亢病人代谢过于旺盛，体内物质氧化分解过快而导致肝细胞线粒体数目增多 (3)精子尾部运动需消耗较多能量 结构和功能 (4）动物细胞在异化作用过程中的能量代谢比植物细胞大
例题6 图3是一个细胞的亚显微结构模式图，请据图回答下列问题：
图3
(1)根据其结构特点，该细胞主要分布于植物体的_______________________________。
(2)如果该植物细胞是从一朵红色花瓣上取下的，则决定其红色的花色甙存在于哪个标号所示的结构上？______________________________________________________________。
(3)若将该细胞放在含有价标记的培养液中保温一段时间后，则可测到3H的结构有_____________（填标号）。
(4)经测定该细胞的细胞液中所有溶解于细胞液中的物质的量为0.2mol·l-1若将该细胞置于0．3g·ml-1蔗糖液中，片刻后将发现有______________________________现象。
(5)2号结构的特点是具有一定的流动性，如果降低温度，流动性将_______________。
(6)该细胞与叶肉细胞相比较，在颜色上的区别是_______________________________。
(7)在该细胞中不具膜结构的细胞器是__________（填标号），如果在该细胞器上合成的物质中含有50个一氨基酸，则在该细胞器上将会有____________个水分子生成。
解析 图示的细胞是一个植物细胞亚显微结构模式图。从图中可以看出其中的质体是有色体，不是叶绿体和白色体。有叶绿体的细胞是分布于植物体的见光部位，能进行光合作用，其细胞的宏观颜色是绿色的；有色体的植物细胞主要分布于花瓣、果实的表皮细胞中，其细胞的宏观颜色是黄色或橙色；有白色体的植物细胞主要分布于植物体的不见光部位如根、茎的皮层细胞中，其细胞的宏观颜色是无色或白色。关于花瓣、果实的颜色，有些植物是由有色体决定的，如蕃茄、辣椒等；有些是由液泡中花青素或称花色甙引起的，花色甙的颜色与细胞液的pH值有关，其性质是碱蓝酸红。由于细胞中几乎所有的有机物都含氢，所以用3H标记的物质在没有说明具体标记何物时，用3H标记的培养液培养植物细胞，一段时间后几乎所有的细胞结构上都会有3H标记物出现。题中第(4)小题提到的细胞液的浓度为0．2mol·L-1，蔗糖溶液的浓度为0．3 g·ml-1，换算成摩尔浓度约为0．87mol·L-1。细胞液浓度小于蔗糖溶液的浓度，所以细胞会发生质壁分离。在植物细胞中不具膜结构的细胞器是核糖体，在其上合成一个50个含氨基酸残基的多肽形成49个肽健，生成49个分子水。
答案 (1)花瓣、果实的表皮中 (2)4 (3)所有的结构都会有（至少填5个标号） (4)质壁分离 (5)减弱 (6)基本是以黄色为主，而叶肉细胞是绿色的 (7)10 49
例题7 (2000年上海高考试题)所有的原核细胞都具有（ ）
A.核糖体和线粒体 B．细胞膜和叶绿体
C．内质网和中心体 D．细胞膜和核糖体
解析 详见“重点知识联系与剖析”。
答案 D
例题8 (1998年上海高考试题)下列四组生物中，细胞结构最相似的是（ ）
A．变形虫、水绵、香菇 B．烟草、草履虫、大肠杆菌
C．小麦、番茄、大豆 D．酵母菌、灵芝、豌豆
解析 根据细胞结构的差异，细胞分为两大类：原核细胞和真核细胞。原核细胞没有核膜，没有真正的细胞核，但有一个核区，遗传物质主要分布在核区。细胞只有核糖体，而没有其他类型的细胞器。在供选答案中：变形虫草、履虫是原生动物，具有细胞核，是真核细胞构成的单细胞真核生物，通过有丝分裂进行分裂生殖；水绵是多细胞的丝状藻类植物，有细胞壁和细胞核，属于真核生物，内有带状的叶绿体，能进行光合作用；香菇和灵芝属于真菌，是多细胞的真核生物，用孢子繁殖；酵母菌是单细胞的真菌，属于真核生物；烟草、小麦、番茄、大豆和豌豆是高等的被子植物。
答案 C
细胞增殖专题复习
【知识联系框架】
第一课时
一、细胞增殖的方式
细胞增殖是生物体的重要生命特征，是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
1．有丝分裂
细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。一个细胞周期分为细胞分裂间期和细胞分裂期两个时期，分裂期又人为地分为前期、中期、后期和末期。细胞分裂各时期的主要特征见表4-1。
表4-1
时期 主要特征
间期 G1期 转录大量的RNA和合成大量的蛋白质，为DNA复制作准备
S期 DNA复制，一个DNA分子复制出的两个DNA分子通过着丝点连在一起，与蛋白质结合形成2个姐妹染色单体
G2期 为进入分裂期作准备
分裂期 前期 染色质转变成染色体；核膜解体，核仁消失；形成纺缍体
中期 着丝点排列在赤道板中央；染色体数目最清晰，形态最固定
后期 着丝点分裂，染色单体分裂，在纺缍丝牵引下移向细胞两极
末期 染色质转变成染色体；核膜重建，核仁出现；纺缍体解体；赤道板→细胞板→细胞壁
在有丝分裂过程中染色体数目的变化情况是：间期虽进行了染色体的复制，但形成的2条姐妹染色单体通过一个着丝点连接在一起，并未真正成为2个染色体，我们在计数时还是看做是一个染色体。前期和中期均是每个染色体中包含有2条染色单体，到后期着丝点分裂，在纺锤丝的牵引下，染色单体彼此分开时，一个染色体真正变成了2个染色体，染色单体已不再称为染色单体而称为染色体了，此时细胞中染色体数目暂时增加一倍，末期结束时，子细胞中的染色体数目又恢复到与母细胞一样的水平，如图4-1曲线所示。在表示有丝分裂过程细胞内的染色体数目时一般用偶数表示，因为在整个有丝分裂过程都存在着同源染色体，没有减数分裂过程中同源染色体的联会配对形成四分体和同源染色体彼此分开的过程。
图4-1 细胞周期
如果要表示一个细胞核中染色体数目的变化曲线，与一个细胞中的染色体数目变化曲线图略有不同，因为在末期形成了两个细胞核，但细胞尚未真正完全分开，所以一个细胞中的染色体与后期还是一样的，细胞一旦完全分开末期便宣告结束。对一个细胞核中的染色体数目变化曲线的理解就是在后期进入末期时染色体已完全实现了平均分配，所以末期一个细胞核的染色体是后期的一半，与前期和中期一样。如图4-2所示。
图4-2 细胞周期
在有丝分裂过程中DNA含量的变化情况是：在间期的G1是进行DNA复制的准备期，此时主要是进行RNA的转录和有关蛋白质的合成，DNA尚未开始复制S期是DNA的复制期，但复制有一个过程，所以在图中用一斜线表示；S期结束时DNA含量比原来增加了一倍，此后一直到分裂结束，才减半到与母细胞一样的水平。如图4-3所示。
图4-3
一个细胞核中的染色体数目的变化曲线如图4-4所示。
图4-4
动物细胞的有丝分裂与植物细胞的有丝分裂相比较有相同的地方，也有不同的地方。相同的地方表现在动植物细胞有丝分裂的实质是一样的，但由于动物细胞与植物细胞在结构上的差异，所以动植物细胞在有丝分裂的形式上有所不同。具体见表4-2。
表4-2
细胞类型 相同点 不同点
间期 后期 末期 前期 末期
植物细胞 染色体复制 着丝点分裂，染色单体彼此分开 分裂的结果相同，即染色体平均分配 细胞两极发出纺缍形成纺缍体 赤道板位置形成细胞板，再形成细胞壁
动物细胞 同上 同上 同上 中心体发出星射线形成纺缍体 细胞中央向内凹陷，最后缢裂成2个细胞
有丝分裂的实质是染色体经过复制后，平均地分配到2个子细胞中去。有丝分裂的意义是因为染色体上有遗传物质，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
细胞分裂不是无限进行的，细胞分裂产生的子细胞有的继续分裂，进入下一个细胞周期。也有的暂时失去分裂能力，进入生长发育时期，最后形成某种成熟的组织，但当受到某种刺激时，又可恢复分裂能力，如植物的皮层细胞、叶肉细胞等；哺乳动物的上皮组织细胞等。也有的发育成高度分化成熟的组织，永远失去分裂能力，如哺乳动物的红细胞、被子植物的筛管细胞等。
第二课时
2．减数分裂
只有进行有性生殖的生物体内才有进行减数分裂的原始生殖细胞。具有原始生殖细胞（性原细胞）的器官称为生殖腺，雌性动物是卵巢，雄性动物是睾丸。减数分裂是一种染色体只复制一次，而细胞却连续分裂2次的分裂方式，分裂的结果是子细胞中的染色体数目比性原细胞（或体细胞）减少了一半。对于减数分裂过程的理解要注意以下几点：一是染色体的复制时间在性原细胞发育成性母细胞的过程中，即在同源染色体联会之前早就已经复制完成了；二是联会发生在染色体缩短变粗的早期，发生联会的过程在光学显微镜下是看不到的，所以教材中的减数分裂图解表示联会的图中一个染色体中未画出2条染色单体；三是减数分裂第一次分裂的目的是同源染色体彼此分开实现染色体数目减半，在同源染色体彼此分开时非同源染色体之间要自由组合，同源染色体的染色单体之间还要发生交叉互换，这是三大遗传规律的细胞学基础；四是减数分裂第二次分裂的主要特征是着丝点分裂，实现染色单体彼此分开，所以分裂的结果是染色体数目未变，但DNA分子数减少一半；五是第二次分裂程的次级性母细胞的分裂类似有丝分裂过程，但与有丝分裂过程不同的是一般已不存在同源染色体。
关于减数分裂和有丝分裂的比较，重点是减数分裂第二次分裂过程与有丝分裂过程的比较。①有丝分裂中期和减数分裂第二次分裂中期的比较：在有丝分裂过程中自始至终存在着同源染色体，而在减数分裂第二次分裂过程中不存在同源染色体。区分同源染色体的依据在高中生物阶段有两点：一是染色体的大小，同源染色体一般形成和大小相似或相同；二是着丝点位置，着丝点的位置有端着丝点，也有中间着丝点的，同源染色体的着丝点位置应是相同的。有丝分裂中期的图像特征是：染色体数目一般是偶数，染色体两两相同，每个染色体中有2个染色单体，着丝点排列在赤道板的中央。减数分裂第二次分裂中期的图像特征是：染色体数目有奇数，也有偶数，但找不到两两相同的染色体，即不是大小不同，就是着丝点位置不同，说明没有同源染色体，但每个染色体中还有2个染色单体，如图4-5所示。②有丝分裂后期和减数分裂后期分裂图像的比较，如图4-6所示。有丝分裂后期和减数分裂第二次分裂后期的共同特征是：着丝点分裂，每个染色体的2条染色单体彼此分开成为2条染色体，在纺缍丝的牵引下分别移向细胞两极。但不同之处是：有丝分裂后期的细胞中应有同源染色体，而减数分裂第二次分裂后期的细胞中一般没有同源染色体。在识图中应对移向同一方向的一组染色体进行分析，如图4-6A中，向上移动的一组染色体中，大的2个染色体是一样的，可看作是一对同源染色体。而小的2个染色体也是一样的，可看作另一对同源染色体。在图4-6B中，向上移动的一组染色体中大小形状各不相同，所以就没有同源染色体。所以图4-5A看作是有丝分裂后期，图4-5B看作是减数分裂第二次分裂后期。
图4-5 图4-6
精原细胞和卵原细胞的减数分裂过程的异同点是：染色体的行为和数目变化的过程是一样的，但细胞质的分配情况不同。精原细胞在减数分裂过程中，连续2次分裂细胞质均是均等分裂；卵原细胞在减数分裂过程中，连续2次分裂细胞质均是不均等分裂，在第一次分裂过程中细胞质主要分配在次级卵母细胞中，第二次分裂细胞质主要分配在卵细胞中，极体中几乎没有分到细胞质。
精原细胞经减数分裂后形成的是精子细胞，精子细胞必须经过变形后才能形成精子，变形的过程中细胞质大量丢失，只保留细胞核和一个蛋白质构成的尾部。卵细胞的形成没有变形过程，卵细胞体积很大，细胞质中贮存有大量的营养物质，这是为受精卵的发育准备的。
关于减数分裂过程中，染色体数目的变化和DNA含量的变化可用图4-7所示的两条曲线表示。
受精的过程是指精子细胞的细胞核与卵细胞的细胞核相融合的过程，故在受精卵的细胞核中遗传物质是一半来自父方一半来自母方，但在受精卵的细胞质中的遗传物质则全部来自母方。通过受精作用把染色体减半的精子和卵细胞结合成合子，染色体数目恢复原状时使双亲的遗传物质综合到子代个体中，即保证了同种生物亲、子两代染色体数目的稳定性，对遗传有重要意义，又使后代获得两个亲本的遗传物质，有利于生物的生存和进化，对生物的变异也有重要意义。
第三课时
减数分裂难点解析
一. 精子和卵细胞的种类（一）精子的种类：
1. 精原细胞中有2对同源染色体产生的精子的种类。
下图所示为精原细胞，1与2，3与4为同源染色体。在精子形成过程中，减数第一次分裂后期，同源染色体分离（即1与2分离，3与4分离），非同源染色体自由结合分别移向细胞两极。当1与4结合时，移向另一极的必定是2与3，如图A所示。当1与3结合，移向另一极的必定是2与4，如图B所示。但对于一个精原细胞来说，非同源染色体组合只能是A或B中的一种，因此一个精原细胞最终所形成的精子种类只能是其中之一。但一个具有2对同源染色体的生物体，因其体内有多个精原细胞进行分裂产生精子，所以图A、B所示的精子类型都有。
综上所述：
（1）具有2对同源染色体的一个精原细胞减数分裂只能形成2种类型的精子。
（2）具有2对同源染色体的一个生物体内减数分裂后能产生4种（即）类型的精子。
2. 精原细胞中有3对同源染色体产生的精子的种类。
一个有3对同源染色体（1与2，3与4，5与6）的精原细胞，非同源染色体的自由组合有1、3、5；2、4、6或1、3、6；2、4、5或1、4、5；2、3、6或1、4、6；2、3、5。但一个精原细胞经过减数分裂只能形成以上4种情况中的一种。而生物体因有多个精原细胞进行减数分裂，则生物体内可形成以上所有类型。因此：
（1）有3对同源染色体的一个精原细胞减数分裂后可产生2种类型的精子。
（2）有3对同源染色体的一个生物体内减数分裂后可产生8种（即）类型的精子。
推知规律：
（1）具有n对同源染色体的一个精原细胞减数分裂后可产生2种类型的精子。
（2）乙具有n对同源染色体的一个生物体内减数分裂后可产生种类型的精子。
例1. 下图是某种生物的精子细胞，据图中染色体类型和数目回答：
（1）这5个精子细胞至少来自_______________个初级精母细胞，至少有__________个次级精母细胞。
（2）来自同一个次级精母细胞的精子细胞有______________。
（3）形成图中精子细胞的初级精母细胞，在四分体时期其内染色体数目是___________，脱氧核苷酸链数目是_____________。
答案：（1）2 4（2）b、f（3）4 16
（二）卵细胞的种类：
因为一个卵原细胞经减数分裂最终只形成一个卵细胞，因此：
1. 具有n对同源染色体的一个卵原细胞减数分裂后只形成一个卵细胞。
2. 具有n对同源染色体的一个生物体减数分裂后形成种卵细胞。
例2. 基因型为AaBb（两对基因分别位于同源染色体上）的个体，在一次排卵时，发现该卵细胞的基因型为Ab，则在形成该卵细胞时，随之产生的极体的基因型为（ ）
A. AB、ab、ab B. Ab、aB、aB
C. AB、aB、ab D. ab、AB、ab 答案：B
二. 如何识别细胞分裂图像（一）细胞分裂典型时期图与特征
1. 有丝分裂时期图：
有丝分裂前期 识别特征：染色体散乱排列在纺锤体的中央。
有丝分裂中期
识别特征：着丝点排列在赤道板上，其中1与2，3与4为同源染色体。
有丝分裂后期
识别特征：染色单体分开移向细胞两极，细胞两极具有相同的染色体数，其中1与2，3与4，均为同源染色体。
注意：有丝分裂各时期均有同源染色体。
2. 减数第一次分裂各时期图与特征
联会
识别特征：减数第一次分裂过程中的联会是同源色体（1与2，3与4）的两两配对。
减数第一次分裂中期
识别特征：成对的同源染色体以四分体的形式排列在细胞的赤道板上。
减数第一次分裂后期
识别特征：同源染色体分开，非同源染色体自由结合，分别移向细胞两极。
有丝分裂与减数第一次分裂的比较：相同之处：都有同源染色体。不同之处：（1）减数第一次分裂各时期分别有联会、四分体、同源染色体的分离与自由结合，而有丝分裂没有。
（2）减数第一次分裂后期有染色单体而有丝分裂后期中没有染色单体。
3. 减数第二次分裂各时期图与特征：
减数第二次分裂中期
识别特征：非同源染色体排列在细胞的赤道板上。
减数第二次分裂后期
识别特征：非同源染色体的着丝点分裂，染色单体分开移向细胞两极，每极各有一套数目相等的非同源染色体。
减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较：
不同之处：减数第一次分裂的各时期均有同源染色体，减数第二次分裂的各时期均不存在同源染色体。
第四课时
（二）准确识别细胞分裂各时期图的方法及步骤
1. 方法：三步确定法即一定时期，二看同源，三分行为。
2. 步骤：
第一步：一定时期是指根据前、中、后期的典型特征确定时期。
第二步：看有无同源染色体。没有则确定是减数第二次分裂的时期，有则为有丝分裂或减数第一次分裂时期的图。
第三步：三分行为即根据有无联会、四分体、同源染色体的分离与自由组合及是否存在染色单体（后期）来确定是减数第一次分裂还是有丝分裂。有则是减数第一次分裂的各时期，没有就确定为有丝分裂的时期。
例3. 甲、乙、丙三图分别表示某种生物（假定只有2对同源染色体）的3个正在进行分裂的细胞，据下图回答：
（1）甲图表示______________时期。
（2）乙图表示______________时期。乙图细胞分裂产生的子细胞是____________细胞。
（3）丙图表示_______________时期。丙图细胞分裂产生的子细胞是____________细胞。
备注：
（1）判断时要注意是动物细胞还是植物细胞。
（2）判断减数分裂时要分清是精子还是卵细胞形成过程中的各时期图。
（3）卵细胞形成中两次分裂时细胞质分开的方式不同。
例如：图丙细胞质为均等分裂，次级精母细胞分裂的后期和极体的第二次分裂的后期都是均等分裂。因此丙细胞分裂产生的子细胞是精细胞或第二极体。
例4. 下图是某种动物细胞分裂图像，据图回答下列问题：
（1）指出图中各图像所代表的细胞分裂方式及所处的分裂时期。
（2）图中表示动物体细胞的有_________________，表示初级精母细胞的有__________，表示次级精母细胞的有__________________。
（3）图A中的细胞有______________条染色体，_____________条染色单体，_________个DNA分子。
（4）以染色体组合种类为标准，具有图A表示的那种细胞的动物，其减数分裂能生成______________种类型的精子（或卵细胞）。
答案：C、F A、B、E D、G、H（3）4 8 8（4）4
三 减数分裂中染色体行为变化是三大遗传规律的细胞学基础
（1）减Ⅰ后期：同源染色体分离是基因分离规律的细胞学基础；
（2）减Ⅰ后期：非同源染色体自由组合是基因自由组合规律的细胞学基础；
（3）减Ⅰ四分体时期：同源染色体间的非姐妹染色单体可能发生交叉互换是基因连锁互换规律的细胞学基础。
3．无丝分裂
分裂过程是先细胞核延长，从核的中部向内凹进，缢裂成为2个细胞核，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成2个子细胞。在整个分裂过程中没有出现纺比体和染色体的变化。这种分裂方式常出现于高度分化成熟的组织中，如蛙的红细胞的分裂，在某些植物的胚乳中胚乳细胞的分裂等。这里要注意的是：蛙的红细胞是无丝分裂，但不能依次类推，人的红细胞也是无丝分裂。哺乳动物的红细胞已永久失去分裂的能力，哺乳动物的红细胞是通过骨髓中造血干细胞分裂产生的细胞，再分化发育而来的。
二、个体繁殖的方式
繁殖是指生物产生新个体的过程，也称为生殖。根据在生殖过程中是否通过两性生殖细胞的结合繁殖后代，将生物的生殖分为无性生殖和有性生殖两种方式。
1．无性生殖
是指不经过生殖细胞的两两结合，由母体直接产生了新个体的生殖方式。常见的无性生殖方式有：分裂生殖、孢子生殖、出芽生殖和营养生殖。其中营养生殖是高等植物利用其营养器官来繁殖后代的一种方式。无性生殖的优点是：后代的遗传物质来自一个亲本，有利于保持亲本的性状。进行无性生殖的生物，变异的来源只有2种：基因突变和染色体变异，没有基因重组。原因是在无性生殖过程不经过减数分裂，所以没有基因重组的过程。
2．有性生殖
是指经过两性生殖细胞结合，产生合子，由合子发育成新个体的生殖方式。有性生殖的优点是：后代的遗传物质来自2个亲本，所以具有2个亲本的遗传性，具有更大的生活力和变异性，对于生物的进化有重要意义。有性生殖的主要方式是配子生殖，配子生殖中最常见的是卵式生殖。卵式生殖是指：产生的雄配子是具鞭毛或尾部能够运动的，一般细胞质很少或没有，受精后对受精卵的发育不提供营养，这种类型的雄配子称为精子。产生的雌配子很大，无鞭毛或尾等结构，不能运动，细胞质发达并贮存有大量营养物质，为受精后受精卵的发育提供养料，这种雌配子称为卵细胞。由精子和卵细胞结合成合子的生殖方式称为卵式生殖。
三、个体发育
个体发育的起点是受精卵。受精卵经过细胞分裂、组织分化和器官形成，直到发育成新个体的过程称为个体发育。
1．植物的个体发育
植物的个体发育包括胚的发育和胚乳的发育。
了解花的结构对理解和掌握被子植物的个体发育过程是必须的，但这部分知识是在初中阶段学习的，为了便于学习和复习，将这部分内容的主要知识介绍如下：
图4-9
花的基本结构包括花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊6个部分，花的最重要、最基本的部分是雄蕊和雌蕊（如图4－9所示）。雄蕊的花药成熟后破裂，撒出花粉，经虫媒或风媒传到雌蕊的柱头上，萌发出花粉管，管内产生2个精子，其来源是由一个小孢子母细胞（相当于精原细胞）经减数分裂形成4个小孢子，每个小孢子的核内染色体数已减半，核经一次有丝分裂形成2个核，其中一个称为营养核，一个称为生殖核，生殖核再有丝分裂一次就形成2个精子，所以一个花粉中的2精子是同源的，其基因组成也是一样的；雌蕊的子房内有胚珠，胚珠的胚囊内有8个核，其来源是由一个大孢子母细胞（相当于卵原细胞）经减数分裂形成4个大孢子(域称单核胚囊)其中3个退化，只有一个发育成胚囊，其中的核经3次连续的有丝分裂形成8个核或称8个细胞，其中靠近珠孔的3个细胞中，中间最大的一个为卵细胞，胚囊中央为2个极核，卵细胞和极核是同源的，其中的染色体数都是体细胞的一半，且基因组成也是一样的。
花粉在雌蕊的柱头上萌发出花粉管后沿花柱向胚珠生长，最后从珠孔处穿入胚囊，伸到极核与卵细胞之间的胚囊的原生质中释放出2个精子，其中一个精子与卵细胞结合，另一个精子与极核结合，分别形成受精卵和受精的极核，这是被子植物所特有的双受精现象。完成受精后于房的发育情况用图4－10表示。
图4-10
从图中可以看出，一个子房发育成一个果实，一个胚珠发育成一粒种子。在种子中，胚是受精卵发育而来的，是新一代的个体；但种皮未经减数分裂和受精作用，是属于母体．的部分，是由母体发育成的保护胚的结构，在果实中的果皮是由子房壁发育而来的，也是属于母体的一部分。关于这部分知识与遗传之间的联系见专题八。
单子叶植物的种子大多数是有胚乳的。双子叶植物种子有的有胚乳，如番茄、蓖麻、辣椒等，有的种子无胚乳，如大豆、棉花、油菜等。部分双子叶植物无胚乳的原因是在胚的发育过程中，胚乳中的营养物质转移到子叶中，胚乳被子叶吸收掉。
2．动物的个体发育
动物的个体发育包括胚的发育和胚后发育两个连续的阶段。胚的发育是指从受精卵形成，经细胞分裂。组织分化、器官形成直到发育成幼体的过程。胚后发育是指幼体成熟后从卵膜内孵化出来或从母体内生出来后，发育到成体的过程。卵生动物(如鱼、蛙、鸟等）胚的发育过程是在母体外进行的，卵细胞中贮存了大量的营养物质，供胚发育之需，所以卵生动物的卵细胞一般比较大。胎生动物（主要是指哺乳类动物）胚的发育是在母体内进行的，发育过程中由母体提供养料，所以卵细胞相对较小。卵生动物由于胚的发育过程是在外界环境中进行，受外界环境影响比较大，胚胎发育成功率较低，所以产卵率较高，这是对环境的一种适应。胎生动物的胚胎发育是在母体内进行的，受外界环境的影响较小，胚胎发育成功率较高，但出生率相对较低。
青蛙的生殖特征和受精卵的特点。青蛙属两栖动物。其生殖行为中有雌雄“抱对”的假交配现象，其两栖动物生殖的特点是体外受精，体外发育，那么这种雌雄“抱对”的假交配现象的生物学意义是：雌蛙在“抱对”的刺激下，随即排出卵细胞，与此同时，雄蛙也排出精子，在水中完成受精，可见“抱对”的生物学意义在于保证卵细胞和精子同时排出，而且距离很近，大大增加受精机会。
青蛙虽然能在陆地上生活，但由于其生殖过程离不开水，所以还不是真正的陆生动物。其分布必然要受到水的限制。青蛙的受精卵中贮存的营养物质分布是不均匀的，其分布特点是：动物半球分布少，植物半球分布多，所以植物半球比重大总是朝下的，动物半球比重小，总是朝上的。动物半球颜色深有两层生态意义：既有利于吸收阳光的热量，同时也是一种保护色。
受精卵的分裂是一种有丝分裂，但分裂的特点与一般体细胞的有丝分裂不同，分裂产生的子细胞未经生长就接着进入下一次分裂，所以连续分裂后细胞数量越来越多，但细胞的体积却越来越小，这种分裂特点特称为卵裂。由于受精卵的营养物质分布是不均匀的，所以进行第三次卵裂时出现了不均等的现象，即动物半球的4个细胞小，植物半球的4个细胞大，以后动物极细胞分裂速度明显快于植物极细胞，动物半球细胞的数量比植物半球多，但体积比植物半球细胞小，随着营养物质的消耗，逐渐在动物半球的内部出现一个空的腔，称为囊胚腔，此时的胚称为囊胚。继续发育下去出现动物极细胞下包，植物极细胞内陷，在下包和内陷的夹缝中出现一个新的空腔，称为原肠腔，这个结构将来发育成消化道。囊胚腔与外界是不通的，而且随着发育的进行越来越小，最后逐渐消失。原肠腔越来越大。在原肠胚时期分化出了3个胚层，即中胚层沙胚层和内胚层。所以在蛙胚发育过程中细胞的分化从原肠胚时期开始。动物细胞在原肠胚时期之前由于还未开始分化，所以还保留着全能性，但进入原肠胚期后，由于细胞已开始分化，所以就去了全能性。关于3个胚层的来源一般认为外胚层完全来自动物极细胞，内胚层完全来自植物极细胞，中胚层的来源既有动物极的细胞，也有植物极的细胞。
胚后发育实际有2个基本模式：直接发育和变态发育。直接发育是指幼体和成体形态结构基本相同，仅成熟与不成熟之分，生活习性，生态需求都基本一致。如鱼类、爬行类、鸟类、哺乳类动物的胚后发育过程。变态发育是指动物的幼体与成体形态结构差别很大，生活习性和生态需求也有很大的差别，而且这种差别的改变又是集中在短期内完成的。如无尾两栖类的胚后发育过程，常见的代表动物有：青蛙、蟾蜍等，几乎所有的昆虫的胚后发育都属于变态发育，如家蚕的一生要经过食桑叶的幼虫、不食不动的蛹和羽化后发育成的只营交配繁殖的蚕蛾3个阶段。
【经典例题解析】
例题1 一动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了4个四分体，则次级精母细胞中期染色体、染色单体和DNA分子数依次是（ ）
A．4、8、8 B．2、4、8 C．8、16、16 D．8、0、8
答案 A
例题2 下列关于减数分裂和有丝分裂共同点的描述，正确的是（ ）
①染色体复制一次 ②染色体和DNA均等分配 ③细胞质和核物质均等分配 ④同源染色体分开
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案 A
例题3 经减数分裂产生的配子，同时含有3个父方（或母方）染色体的配子占多少？（ ）
A. B. C. D.
答案 C
例题4 图4-12表示马蛔虫（体细胞含有2对同源染色体）的细胞分裂等生理过程，据图4-12分析回答：
图4-12
(1)图中实线代表__________变化曲线，图中虚线代表___________变化曲线。
(2)图中A—C代表的生理过程名称为：A：__________；B：___________；C：_________。
(3)对应曲线填写表4-3。
表4-3
项 目 有丝分裂 子细胞 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 子细胞
间期 分裂期前中后末 间期 分裂期前中后末 间期 分裂期前中后末
①染色体数
②染色单体数
③同源染色体对数
④DNA分子数
答案 （1）DNA 染色体 （2）有丝分裂 减数分裂 受精作用
(3)见表 4-4。
表4-4
项 目 有丝分裂 子细胞 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 子细胞
间期 分裂期前中后末 间期 分裂期前中后末 间期 分裂期前中后末
①染色体数 4 4488 4 4 4444 2 2422 2
②染色单体数 0→8 8800 0 0→8 8888 4 4400 0
③同源染色体对数 2 2244 2 2 2222 0 0000 0
④DNA分子数 4→8 8888 4 4→8 8888 4 4444 2
例题5 请仔细观察图4-13，分析并回答下列问题：
图4-13
(1)上图所示是某动物细胞的细胞分裂，其中A图是________分裂，_________时期。B图是_______分裂，________时期。
(2)A图所示的细胞中有___________对同源染色体，B图所示的细胞中有___________对同源染色体。
(3)A图所示细胞代表的动物体内有___________对同源染色体；B图所示细胞代表的动物体内有_________对同源染色体。
(4)A、B两图所代表的动物是同一种动物。理由是_______________________________。
答案 (1)有丝 后期 减数分裂第二次分裂 后期 (2)4 0 (3)2 4 (4)不是 染色体数目不同
例题6 图4-14是同一种生物体内，有关细胞分裂的一组图像。
图4-14
下列与此有关的几种说法中，不正确的是（ ）
A．中心法则所表示的生命活动内容主要是在图⑤所示的时期进行的
B．可遗传的变异来源之一的基因重组的发生与图①有关而与图③无直接关系
C．在图②示细胞分裂方式，在其间期发生的基因突变传递给下一代的可能性要比图③所示的大得多
D.在雄性动物体内，同时具备上述5个图所示细胞分裂时期的器官是睾丸而不是肝脏
答案 B
例题7 图4-15次级卵母细胞继续分裂过程中染色体平均分配的示意图是（ ）
图4-15
答案 B
例题8 (1997年上海高考试题)（多选题）在下列有关蛙胚胎发育的叙述中，正确的是（ ）
A．卵裂是指受精卵的分裂
B．第三次卵裂之后，胚胎细胞的大小开始出现差别
C．原肠腔的出现一定在囊胚形成之后
D．蛙的器官和系统一定在三胚层分化之后才能形成
答案 A B C D
例题9 一颗饱满的花生中有两粒种子，则此花生的形成需要的子房、胚珠和至少的花粉粒数分别是（ ）
A.2、2、4 B．1、1、3 C．1、2、2 D．1、2、4
答案 C
细胞分化、癌变、衰老及细胞工程
【知识联系框架】
细胞分化及细胞全能性
植物细胞工程
细胞工程
动物细胞工程
细胞癌变
细胞衰老
【重点知识联系与剖析】
细胞分化和细胞的全能性
细胞分化是指在个体发育过程中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。它具有三个特点：稳定性，持久性，不可逆转性。在胚胎时期达到最大限度。其原因是同一种基因在不同细胞中有所表达有所不表达，即基因的选择性表达的结果。
细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体必需的全部基因，所以从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。在生物体内的细胞没有表现出全能性而是分化成不同的组织、器官，是因为基因在特定的时间和空间条件下选择性地表达的结果。在个体发育不同的时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不相同的，合成的蛋白质也是不一样的，从而形成了不同的组织和器官。
二、植物细胞工程
植物细胞工程是指应用细胞生物学与分子生物学的原理和方法，通过工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
植物细胞工程的理论基础是植物细胞的全能性。
植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性。
植物组织培养
植物组织培养的过程可以归纳为：
外植体愈伤组织根、芽植物体
外植体是用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。脱分化是指离体的植物组织器官或细胞，在外源的生长素类物质的诱导下开始分裂，形成一团结构疏松、颜色浅而透明的、高度液泡化的、呈无定形状态的薄壁细胞群的愈伤组织的过程。再分化是指愈伤组织继续培养，又可以重新分化成根或芽等器官的过程。
植物组织培养具有快速繁殖、培育无病毒植株，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题而在生产上得到广泛的应用。在转基因植物的培育中也要用到植物组织培养技术。
植物体细胞杂交
植物体细胞杂交是指用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。植物体细胞杂交的第一步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。去除细胞壁的常用方法是酶解法，即用纤维素酶和果胶酶等分解植物细胞的细胞壁。第二步是将两个具有活力的原生质体放在一起，通过一定的技术手段进行人工诱导实现原生质体的融合。常用的诱导方法有两大类：物理法和化学法。物理法是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。第三步是将诱导融合得到的杂种细胞，和植物组织培养的方法进行培育，就可以得到杂种植株。植物体细胞杂交的最大优点是可以克服植物远源杂交不亲和的障碍，大大扩大了可用于杂交的亲本基因组合的范围。
三、动物细胞工程
动物细胞培养：用的培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，培养的动物细胞取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。原代培养是指将培养的动物取出来后，先用胰蛋白酶等使组织分散成单个细胞，然后配制成一定浓度的细胞悬浮液，再将该悬浮液放入培养箱中培养。传代培养是指需要定期地用胰蛋白酶使从瓶壁上脱离下来，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中培养的过程。细胞株是指在细胞培养过程中存活10代到40～5 0代的细胞。细胞系是指动物细胞培养过程中存活超过50代的细胞，细胞系的细胞常不太正常，带癌变的特点。动物细胞培养可以用于生产蛋白质生物制品、培养健康细胞用于皮肤移植、检测有毒物质等。
动物细胞融合：动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是相同的，诱导融合的方法也类似。诱导剂常用灭活的病毒或聚乙二醇。动物细胞融合最重要的途径是制备单克隆抗体。
单克隆抗体的制备：第一步将抗原注射入小鼠体内；第二步从小鼠脾脏中获得能够产生抗体的B淋巴细胞，与小鼠骨髓瘤细胞在活的仙台病毒或聚乙二醇的诱导下融合，再在特定的选择性培养基中筛选出杂交瘤细胞；第三步在细胞培养过程中选出能产生特定抗体的细胞群，进行体外或体内培养；第四步从培养液中或小鼠腹水中提取单克隆抗体。
杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有B淋巴细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力。从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，能力大量产生单克隆抗体。
四、细胞癌变
所谓癌细胞是指正常细胞在致癌因子的作用下，不能正常地完成细胞分化，而变成了不受有机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
引起细胞癌变的致癌因子大致分为三种类型，一是物理致癌因子：主要是辐射；二是化学致癌因子：如砷、苯、煤焦油等；三是病毒致癌因子。
正常细胞这所以变成癌细胞，是因为致癌因子的作用导致原癌基因被激活。
癌细胞与正常细胞相比较，主要有三个方面的特征：一是能够无限增殖；二是形态结构发生了变化；三是表面发生了变化，如糖蛋白减少使细胞之间的黏着性减小，导致癌细胞在有机体内容易分散和转移。
五、细胞衰老
生物体内的绝大多数细胞都要经过未分化、分化、衰老、死亡这几个阶段。
衰老的细胞具有的主要特征有：（1）水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速度减慢。（2）有些酶的活性降低。（3）色素逐渐积累。（4）呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩、染色加深。（5）细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。
例题1 下列哪一项属于克隆（ ）
A.将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中
B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
D．将某种瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
解析 克隆可以理解为“复制”“无性繁殖”，若排除基因突变的话，前后代是完全一样的，因从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子，细胞或个体，A和B选项是利用基因技术完成的，C项是利用细胞融合技术获得的，为此，正确答案应选D。
答案 D
例题2 愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性（氚标记）。当这些细胞被固定后进行显微镜检，利用放射自显影发现放射性集中于细胞核、线粒体和叶绿体。可以有理由地肯定标记化合物是（ ）
A．一种氨基酸 B．尿嘧啶核苷酸
C．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D．葡萄糖
解析 在细胞中含有核酸的细胞结构有细胞核、叶绿体、线粒体和核糖体。在细胞核、线粒体和叶绿体中都含有DNA和RNA，核糖体上只含有RNA而没有DNA，用具有放射性的氚标记的物质集中在细胞核、线粒体和叶绿体中，说明被标记的物质是核酸的基本单位——核普酸，由于核糖体上没有标记物，所以被标记的核苷酸是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，而不是尿呼唤核苷酸。
答案 C
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