生物必修1 2 3+选修1教材课后练习题答案

更新时间：2023-05-05 09:35:01 阅读量：实用文档文档下载

说明：文章内容仅供预览，部分内容可能不全。下载后的文档，内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的，是否完整无缺。

生物必修1推荐度：
相关推荐

《普通高中课程标准实验教科书生物1 必修分子与细胞》

第一章走近细胞

第1节从生物圈到细胞

资料分析

1.提示：草履虫除能完成运动和分裂外，还能完成摄食、呼吸、生长、应激性等生命活动。如果没有完整的细胞结构，草履虫不可能完成这些生命活动。

2.提示：在子女和父母之间，精子和卵细胞充当了遗传物质的桥梁。父亲产生的精子和母亲产生的卵细胞通过受精作用形成受精卵，受精卵在子宫中发育成胚胎，胚胎进一步发育成胎儿。胚胎发育通过细胞分裂、分化等过程实现。

3.提示：完成一个简单的缩手反射需要许多种类的细胞参与，如由传入神经末梢形成的感受器、传入神经元、中间神经元、传出神经元、相关的骨骼肌细胞，等等。人的学习活动需要种类和数量繁多的细胞参与。由细胞形成组织，由各种组织构成器官，由器官形成系统，多种系统协作，才能完成学习活动。学习活动涉及到人体的多种细胞，但主要是神经细胞的参与。

4.提示：例如，胰岛细胞受损容易导致胰岛素依赖型糖尿病；脊髓中的运动神经元受损容易导致相应的肢体瘫痪；大脑皮层上的听觉神经元受损可导致听觉发生障碍，等等。

5.提示：例如，生物体的运动离不开肌细胞；兴奋的传导离不开神经细胞；腺体的分泌离不开相关的腺（上皮）细胞，等等。

（三）思考与讨论

1.提示：如果把龟换成人，图中其他各层次的名称不变，但具体内容会发生变化。例如，心脏应为二心房、二心室；种群应为同一区域的所有人，等等。应当指出的是，生物圈只有1个。如果换成一棵松树，图中应去掉“系统”这个层次，细胞、组织、器官、种群的具体内容也会改变。如果换成一只草履虫，细胞本身就是个体，没有组织、器官、系统等层次。

2.提示：细胞层次；其他层次都是建立在细胞这一层次的基础之上的，没有细胞就没有组织、器官、系统等层次。另一方面，生物体中的每个细胞具有相对的独立性，能独立完成一系列的生命活动，某些生物体还是由单细胞构成的。

3.提示：一个分子或一个原子是一个系统，但不是生命系统，因为生命系统能完成一定的生命活动，单靠一个分子或一个原子是不可能完成生命活动的。

（四）练习基础题1.（1）活细胞：A、D、G、I；（2）死细胞：B、E；（3）细胞的产物：C、F、H。

2.（1）细胞层次（也是个体层次，因为大肠杆菌是单细胞生物）；（2）种群层次；（3）群落层次。

拓展题 1.提示：不是。病毒不具有细胞结构，不能独立生活，只能寄生在活细胞中才能生活，因此，尽管人工合成脊髓灰质炎病毒，但不意味着人工制造了生命。

2.提示：人工合成病毒的研究，其意义具有两面性，用绝对肯定或绝对否定的态度都是不全面的。从肯定的角度看，人工合成病毒可以使人类更好地认识病毒，例如，研制抵抗病毒的药物和疫苗，从而更好地为人类的健康服务；从否定的角度看，人工合成病毒的研究也可能会合成某些对人类有害的病毒，如果这些病毒传播开来，或者被某些人用做生物武器，将给人类带来灾难。

第2节细胞的多样性和统一性

答案和提示

（一）问题探讨

1.从图中至少可以看出5种细胞，它们分别是：红细胞、白细胞、口腔上皮细胞、正在分裂的植物细胞和洋葱表皮细胞。这些细胞共同的结构有：细胞膜、细胞质和细胞核（植物细胞还有细胞壁，人的成熟红细胞没有细胞核）。

2.提示：细胞具有不同的形态结构是因为生物体内的细胞所处的位置不同，功能不同，是细胞分化的结果。例如，红细胞呈两面凹的圆饼状，这有利于与氧气充分接触，起到运输氧气的作用；洋葱表皮细胞呈长方体形状，排列紧密，有利于起到保护作用。

（二）实验

1.使用高倍镜观察的步骤和要点是：（1）首先用低倍镜观察，找到要观察的物像，移到视野的中央。（2）转动转换器，用高倍镜观察，并轻轻转动细准焦螺旋，直到看清楚材料为止。

2.提示：这些细胞在结构上的共同点是：有细胞膜、细胞质和细胞核，植物细胞还有细胞壁。各种细胞之间的差异和产生差异的可能原因是：这些细胞的位置和功能不同，其结构与功能相适应，这是个体发育过程中细胞分化产生的差异。

3.提示：从模式图中可以看出，大肠杆菌没有明显的细胞核，没有核膜，细胞外有鞭毛，等等。

（三）思考与讨论

提示：绝大多数细胞有细胞核，只有少数细胞没有细胞核。例如，人的成熟的红细胞就没有细胞核。细菌是单细胞生物，蓝藻以单细胞或以细胞群体存在，它们的细胞与植物细胞和动物细胞比较，没有成形的细胞核，而有拟核。拟核与细胞核的区别主要有两点：（1）拟核没有核膜，没有核仁；（2）拟核中的遗传物质不是以染色体的形式存在，而是直接以DNA的形式存在。

（四）资料分析

1.提示：通过分析细胞学说的建立过程，可以领悟到科学发现具有以下特点。

（1）科学发现是很多科学家的共同参与，共同努力的结果。

（2）科学发现的过程离不开技术的支持。

（3）科学发现需要理性思维和实验的结合。

（4）科学学说的建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。

2.细胞学说主要阐述了生物界的统一性。

3.提示：细胞学说的建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性，使人们认识到各种生物之间存在共同的结构基础；细胞学说的建立标志着生物学的研究进入到细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程。

（五）练习基础题 1.B。2.提示：（1）人体皮肤：本切片图中可见上皮组织的细胞、角质保护层细胞（死亡）和皮下结缔组织中的多种细胞。

迎春叶：表皮细胞（保护）、保卫细胞（控制水分蒸发和气体进出）、叶肉细胞（光合作用）、导管细胞（运输水和无机盐）、筛管细胞（运输有机物），等等。

（2）动植物细胞的共同点为：都有细胞膜、细胞质和细胞核；不同点为：植物细胞有细胞壁、有液泡，植物细胞一般还有叶绿体。

（3）因为它们都是由多种组织构成的，并能行使一定的功能。例如，人体皮肤由上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织共同构成，人体皮肤有保护、感受环境刺激等功能；迎春叶由保护组织（表皮）、营养组织、机械组织和输导组织等构成，有进行光合作用、运输营养物质等功能。

3.原核细胞和真核细胞的根本区别是：有无成形的细胞核。即真核细胞有核膜包围的细胞核；原核细胞没有细胞核，只有拟核，拟核的结构比细胞核要简单。

它们的区别里包含着共性：细胞核和拟核的共同点是都有遗传物质DNA，体现了彼此之间在生物进化上的联系。

自我检测的答案和提示一、概念检测判断题1.×。2.×。3.√。选择题1.C。2.D。3.B。

画概念图 3个问号分别表示的连接词是：不具有、具有、具有。

二、技能应用

提示：假定人脑每个细胞完全充满水，一个脑细胞的平均大小为1.5×10-15 m3。

如果脑细胞是简单的立方体，那么平均大小的脑细胞每边长度约为1.14×10-5 m。

第2章组成细胞的分子

第1节细胞中的元素和化合物

答案和提示（一）思考与讨论

1.提示：有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。当然这不是严格意义上的区别。对这两类化合物的严格区分，请参照化学教科书。

2.提示：细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。

3.提示：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多，等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。

（二）实验3.生物材料中有机化合物的种类、含量不同。因此，我们应选择多种多样的食物，保证获得全面的营养。

（三）练习基础题1.（1）；（2）√ 。3.B。

拓展题1.提示：细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。这是生物与非生物的区别之一。

2.提示：不能。生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。

第2节生命活动的主要承担者──蛋白质

答案和提示（一）问题探讨

1.提示：富含蛋白质的食品有大豆制品，如豆浆、豆腐、腐竹；奶类制品，如奶粉、酸奶、袋装奶；还有肉、蛋类食品，如烤肉、肉肠、鸡蛋，等等。

2.提示：有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分，如结构蛋白；有些蛋白质能够调节生命活动，如胰岛素；有些蛋白质有催化作用，如绝大多数酶都是蛋白质；有些蛋白质具有运输载体的功能，如红细胞中的血红蛋白；有些蛋白质有免疫功能，如人体内的抗体。

3.提示：因为氨基酸是构成蛋白质的基本单位，在人体内约有20种氨基酸，其中有8种是人体需要而不能自己合成的，必须从外界环境获得，如赖氨酸、苯丙氨酸等，它们被称为必需氨基酸。所以有些食品中要添加赖氨酸或苯丙氨酸等人体必需的氨基酸。

（二）思考与讨论1

1.每个氨基酸都有氨基和羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

2.“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分──氨基和羧基。

（三）思考与讨论2

1.提示：氨基酸→二肽→三肽→……→多肽，一条多肽链盘曲折叠形成蛋白质，或几条多肽链折叠形成蛋白质。

2.提示：食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入细胞后，要形成二肽、三肽到多肽，由多肽构成人体的蛋白质。人体的蛋白质与食物中的蛋白质不一样，具有完成人体生命活动的结构和功能。

3.提示：10个氨基酸能够组成2010条互不相同的长链。氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质空间结构的不同是蛋白质多种多样的原因。

（四）旁栏思考题

n个氨基酸形成一条肽链时，脱掉n－1个水分子，形成n－1个肽键。同理，n个氨基酸形成m条肽链时，脱掉n－m个水分子，形成n－m个肽键。

（五）练习基础题1.（1）√；（2）√。2.A。 3.B。

拓展题提示：红细胞中的蛋白质和心肌细胞中的蛋白质，其氨基酸的种类、数量和排列顺序以及蛋白质分子的空间结构都不同，它们的功能也不相同。

第3节遗传信息的携带者──核酸

答案和提示（一）问题探讨

1.提示：脱氧核糖核酸。DNA是主要的遗传物质，而每个人的遗传物质都有所区别，因此DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息。

2.提示：DNA鉴定技术还可以运用在亲子鉴定上。在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面，也可以利用DNA鉴定技术。

3.提示：需要。因为DNA鉴定只是提供了犯罪嫌疑人的遗传物质方面的信息，还需要有嫌疑人是否有作案动机、时间，是否在犯罪现场，是否有证人等其他证据。如果有人蓄意陷害某人，也完全有可能将他的头发、血液等含有DNA的物质放在现场。因此案件侦察工作应在DNA鉴定的基础上，结合其他证据确定罪犯。

（二）旁栏思考题原核细胞的DNA位于拟核区域。

（三）练习基础题1.（1）√；（2）√ ；（3）√ 。2.C。3.C。

第4节细胞中的糖类和脂质

（一）问题探讨1.不一样。2.糖类。

（二）思考与讨论1.提示：脂肪主要分布在人和动物体内的皮下、大网膜和肠系膜等部位。某些动物还在特定的部位储存脂肪，如骆驼的驼峰。2.提示：花生、油菜、向日葵、松子、核桃、蓖麻等植物都含有较高的脂肪，这些植物的脂肪多储存在它们的种子里。

3.提示：脂肪除了可以储存大量能量外，还具有隔热、保温和缓冲的作用，可以有效地保护动物和人体的内脏器官。

（三）旁栏思考题1.糖尿病人饮食中，米饭、馒头等主食也需限量，是因为其中富含淀粉，淀粉经消化分解后生成的是葡萄糖。

2.熊在冬眠前大量取食获得的营养，有相当多的部分转化为脂肪储存，既可御寒，也供给冬眠中生命活动所需的能量。

（四）练习基础题1.（1）√；（2）√。2.C。 3.C。 4.C。 5.C。

拓展题

1.提示：糖类是生物体主要利用的能源物质，尤其是大脑和神经所利用的能源必须由糖类来供应。而脂肪是生物体内最好的储备能源。脂肪是非极性化合物，可以以无水的形式储存在体内。虽然糖原也是动物细胞内的储能物质，但它是极性化合物，是高度的水合形式，在机体内贮存时所占的体积相当于同等重量的脂肪所占体积的4倍左右。因此脂肪是一种很“经济”的储备能源。与糖类氧化相比，在生物细胞内脂肪的氧化速率比糖类慢，而且需要消耗大量氧气，此外，糖类氧化既可以在有氧条件下也可以在无氧条件下进行，所以对于生物体的生命活动而言，糖类和脂肪都可以作为储备能源，但是糖类是生物体生命活动利用的主要能源物质。

2.提示：葡萄糖是不能水解的糖类，它不需要消化可以直接进入细胞内，因此葡萄糖可以口服也可以静脉注射；但是蔗糖只能口服而不可以静脉注射，因为蔗糖是二糖，必须经过消化作用分解成两分子单糖后才能进入细胞。蔗糖经过口服后，可以在消化道内消化分解，变成单糖后被细胞吸收。

第5节细胞中的无机物

（一）问题探讨

1.提示：水在细胞中的重要作用：水是细胞结构的重要组成成分，是细胞内的良好溶剂，许多种物质溶解在水中，细胞内的许多化学反应也都需要有水的参与，多细胞生物体的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中。水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时，也把各个细胞在代谢中产生的废物，运送到排泄器官或者直接排出体外。总之，各种生物体的一切生命活动，都离不开水。

2.提示：无机盐在细胞中的重要作用：细胞中许多有机物的重要组成成分，调节细胞的生命活动等。

（二）旁栏思考题

2.提示：20世纪70年代以前，人们普遍认为缺碘只能引起甲状腺肿大，还没有认识到缺碘对儿童智力的影响。进入80年代以后，人们认识到缺碘对人类危害最大的不是甲状腺肿，而是造成不同程度的脑发育落后，只有补足了碘才能确保婴幼儿脑的正常发育。根据1994年的统计结果，中国缺碘地区的人口达7.27亿，约占全国人口总数的56%，轻度缺碘或碘营养不足已波及所有省、市。1995年的儿童碘营养调查结果表明：许多经济发达的大城市，儿童尿碘也在100 μg/L以下，甲状腺肿大率在5%以上。证明城市也存在不同程度的碘缺乏。目前公认标准为：人群尿碘水平在100 μg/L以上，才能基本上消除碘缺乏危害。从这个全新的认识出发，我国几乎所有地区，包括以前认为的非病区，实际上都是缺碘地区，因此需要补碘的范围已扩大到全国（高碘地区除外）。

3.提示：不同细胞内的化合物都是由无机物和有机物组成的，其种类有一定差别。例如，淀粉只存在于植物细胞中，糖原只存在于动物细胞中。不同细胞中各种化合物的含量也有一定差别。例如，肌细胞中含蛋白质较多，脂肪细胞中含脂肪较多。但是，各种细胞中的化合物组成及含量又有许多共性。例如，所含的有机物都是糖类、脂质、蛋白质和核酸，无机物中都有无机盐和水；各种化合物在不同细胞中的含量一般维持在一定范围内。这体现了生命世界在物质组成上的统一性。

（三）思考与讨论

1.提示：人类贫血症中有缺少红细胞和缺少血红蛋白两种类型，它们都可导致贫血。而血红蛋白的分子结构不能缺少的一种元素就是铁，所以缺铁会导致血红蛋白的合成障碍，引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。正常人体内含铁量约为3～5 g，它是制造血红蛋白的主要原料之一。当铁缺乏时，血红蛋白就不能合成，从而发生缺铁性贫血。

2.提示：光合作用不能缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是镁。镁是叶绿素的组成元素之一，因此，镁对于光合作用有重要意义。缺镁时叶绿素的形成受到阻碍，从而影响光合作用。此外，镁还是许多酶的活化剂，镁还能促进脂肪的合成。因此，镁是重要的生命元素。

（四）练习基础题1.C。 2.A。 3.D。

拓展题提示：质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境的浓度，所以叫生理盐水。当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。

自我检测的答案和提示

一、概念检测判断题1.√。 2.×。 3.×。 4.√。 5.×。 6.×。选择题1.A。 2.B。

画概念图

完成下面有关蛋白质分子的概念图

二、知识迁移自由水，结合水，自由水。

三、技能应用

提示：20种氨基酸在形成肽链时可以有不同的序列，这是肽链形式多样的主要原因。用数

学的排列组合方式可以解释，假若一段只有20个氨基酸的肽链，那么由于不同的排列组合可

以形成的肽链形式就有2020种之多。更何况肽链中的氨基酸数目远不止20个，通常是成百上

千，可以想像形成的肽链形式将会是一个天文数字。

四、思维拓展

提示：在陨石中发现了氨基酸，且非地球所有，这说明宇宙中很可能还存在与地球生物类

似的生命形式。因为氨基酸是组成蛋白质的基本单位，而蛋白质又是生命活动的主要承担者。

第三章细胞的基本结构

第1节细胞膜──系统的边界

（一）问题探讨

1.提示：气泡是光亮的，里面只有空气。细胞是一个具有细胞膜、细胞核和细胞质的复杂结构，而且是一个立体的结构，在显微镜下，通过调节焦距可以观察到细胞的不同层面。光学显微镜下不能看见细胞膜，但是能够观察到细胞与外界环境之间是有界限的。

2.提示：在电子显微镜诞生之前，科学家已经能够确定细胞膜的存在了。依据的实验事实主要有：进入活细胞的物质要通过一道选择性的屏障，并不是所有的物质都能进入细胞；用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能很快逸出细胞；在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展；用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺破；如果细胞表面结构受损面过大，细胞会死亡。

（二）实验提示：细胞破裂后细胞内物质流出，细胞膜和细胞质中的其他结构质量不一样，可以采用不同转速离心的方法将细胞膜与其他物质分开，得到较纯的细胞膜。

（三）练习基础题1.C。 2.A。 3.C。

拓展题

1.提示：把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样具有容许一些物质出入，阻挡其他物质出入的作用。这样类比也有不妥当的地方。例如，窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯；细胞膜的结构和功能要复杂得多。细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程；而窗纱是没有生命的，它只是被动地在起作用。

2.提示：“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。台盼蓝染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色。而死的动物细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染色剂能够进入死细胞内，使其被染色。

细胞膜的主要功能

细胞膜对于细胞整个结构的完整性以及细胞的正常生命活动都是至关重要的。其功能概括起来有以下几个方面。

（1）细胞的界膜这是细胞膜最重要的功能。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，不然的话就不会有细胞存在。细胞膜的出现使生命起源到了细胞的形式，也保证了细胞生命活动的正常进行。细胞膜的出现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。

（2）物质的跨膜运输膜的存在使细胞成为一个相对独立的系统，但细胞不是一个封闭的系统，细胞的生存、生长和发育依赖于细胞内外的物质交流。膜对于物质的运输具有选择性，只有在需要时，物质才会被运转。物质既可以从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，也可以从浓度低的一侧转运到浓度高的一侧。前者属被动运输，不需要细胞提供代谢能量；后者属主动运输，需要细胞提供代谢

能量。对于大分子的运输，细胞采用的是内吞与外排的方式，通过将物质包裹在囊泡中进行转运。

（3）信号转导膜上的某些蛋白属于信号受体蛋白，这些蛋白与胞外信号分子相结合被激活，然后将信号转入胞内，再通过胞内信号转导分子沿信号通路传递，最终产生特定的生物学效应。例如，某些信号分子激活细胞膜上的受体后，可促进细胞增殖。

（4）胞间连接与通讯多细胞生物体内，细胞通过细胞膜进行细胞间的多种相互作用。动物细胞间有多种连接方式，概括起来为：紧密连接、锚定连接和间隙连接，植物细胞间主要是通过细胞壁连接在一起。有些细胞连接方式主要是为细胞间的通讯提供结构基础，如动物细胞的间隙连接，在相邻细胞间形成孔道结构；植物细胞间的胞间连丝，也成为细胞间物质转运和信息交流的通道。

（5）胞间的识别识别是指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己或异己分子的认识和鉴别。通过细胞表面受体与胞外信号分子的选择性相互作用，导致一系列的生理生化反应，从而实现信号传递。细胞识别是细胞发育和分化过程中一个十分重要的环节，细胞通过识别和黏着形成不同类型的组织。

第2节细胞器──系统内的分工合作

（一）问题探讨

1.提示：一件产品是由多个零部件组成的，不同车间生产不同的零部件之后，要有组装车间完成装配工作，质量检测部门负责检查产品的质量。同时要有部门提供原材料，有部门提供设计图，还要有部门负责动力供应，等等。部门齐全，配合协调，才能生产出优质产品。

2.提示：例如蛋白质的合成。细胞核是遗传信息库，蛋白质的合成要在遗传信息的指导下进行，核糖体是合成蛋白质的场所，同时内质网、高尔基体等细胞器也在蛋白质合成中起到重要的作用。这说明细胞的生命活动也是需要多个“部门”和“车间”协调配合完成的。

（二）资料分析1.分泌蛋白是在内质网上的核糖体中合成的。2.提示：分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜等结构。分泌蛋白是在内质网上的核糖体内初步合成，在内质网内加工，由囊泡运输到高尔基体做进一步加工，再由囊泡运输到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。3.提示：需要，如核糖体在将氨基酸连接成肽链的过程中就需要能量。这些能量是由线粒体进行有氧呼吸提供的。

（三）旁栏思考题线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，能够提供细胞生命活动需要的能量。鸟类飞翔、运动员运动需要大量能量，所以飞翔鸟类的胸肌细胞中、运动员的肌细胞中线粒体多。同样道理，新生细胞的生命活动比衰老细胞、病变细胞旺盛，所以线粒体多。

（四）练习基础题1.图1中，注字的“内质网”应是“高尔基体”，“高尔基体”应是“内质网”。染色质的注字指示线位置有误。中心体还应包括指示线下方的中心粒。图2中，注字的“核仁”应是“叶绿体”，“叶绿体”应是“线粒体”，“核糖体”应是“中心体”。

2.C。

3.B。

4.C。

拓展题提示：溶酶体的膜在结构上比较特殊，如经过修饰等，不会被溶酶体内的水解酶水解。

第3节细胞核──系统的控制中心

（一）问题探讨1.提示：细胞核在细胞的生命活动中起控制作用，如细胞核内贮存的遗传物质携带着遗传信息，可以控制蛋白质的合成，而蛋白质是生命活动的体现者，所以细胞核可以比喻为部队的司令部等。

2.不能。

3.不能。

4.提示：不能。细胞生长需要蛋白质等多种物质作基础，细胞分裂需要遗传物质的复制和相关蛋白质的合成，如果没有细胞核，这些生命活动都不能进行。

（二）资料分析

1.提示：美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的。生物体性状的遗传主要是由细胞核控制的，因为细胞核中有DNA，DNA是主要的遗传物质。DNA上有许多基因，通过指导蛋白质的合成，控制生物的性状。

2.没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。

3.细胞核是细胞生命活动的控制中心。

4.生物体形态结构的建成主要与细胞核有关。

5.细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能。

（三）旁栏思考题提示：同一个生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的（除非发生体细胞突变或细胞癌变）。生物体内细胞形态、结构和功能的多种多样，是细胞分化的结果。

（四）技能训练

1.细胞无核部分随着培养天数的增加，死亡个数迅速增加，第4天就没有存活的了，这是因为没有细胞核，细胞的生命活动就无法进行。而细胞有核部分存活个数和时间都要比无核部分多和长，说明细胞核对于细胞的生命活动是不可或缺的。

2.提示：细胞有核部分出现死亡现象的可能原因有两方面，一是实验过程中人为因素对细胞造成了伤害，导致部分细胞死亡；二是细胞的正常凋亡。

（五）练习基础题1.（1）√；（2）×。2.C。3.C。

拓展题提示：出生小牛的绝大部分性状像母牛甲。因为小牛获得的是母牛甲细胞核中的遗传物质，所以它的性状与母牛甲最相似。

自我检测的答案和提示一、概念检测判断题1.×。 2.×。选择题 C。

连线题

二、知识迁移

提示：与溶酶体的作用有关。细胞死亡后，溶酶体膜破裂，各种水解酶释放出来，分解细胞中的蛋白质等物质，这时的畜、禽肉烹饪后更鲜嫩。这个过程需要一定的时间。

三、技能应用

调暗视野有两种方法：一是转动反光镜使进光量减少；二是选择小的光圈，减少进光量。

四、思维拓展

1.提示：（1）精卵结合时需要精子提供父方的遗传物质；（2）精子要靠尾部摆动游到卵细胞所在位置，才能与卵细胞结合这一过程需要大量的能量，这些能量主要来自线粒体内进行的有氧呼吸。

2.提示：从生物膜在组成、结构、功能上的联系来考虑。

第四章细胞的物质输入和输出

第1节物质跨膜运输的实例

（一）问题探讨

1.由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。

2.用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。

3.半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。

（二）思考与讨论

1.红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。

2.红细胞的细胞膜相当于“问题探讨”中的半透膜。

3.当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。

4.红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。

（三）资料分析

1.在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。

2.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。

3.水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。

4.细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。

（四）练习基础题1.√。 2.√。 3.×。

拓展题

提示：农业生产上的轮作正是针对不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产措施。如果长期在同一块田里种植同种作物，地力就会下降（俗称伤地），即某些元素含量下降，这样就会影响作物的产量。

水势与植物细胞吸水

细胞吸水有三种方式：未形成液泡的细胞，靠吸涨作用吸水；液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水；与渗透作用无关的代谢性吸水。在这三种方式中以渗透作用吸水为主。渗透作用是水分进出细胞的基本过程，而且水分移动需要能量做功。根据热力学原理，系统中物质的总能量可分为束缚能和自由能，束缚能是不能转化为用于做功的能量，而自由能是在温度恒定的条件下用于做功的能量。一种物质每摩尔的自由能就是该物质的化学势，衡量水分反应或转移能量的高低，用水势表示。水溶液的化学势与同温同压同一系统中的纯水的化学势之差除以水的偏摩尔体积所得的商，称为水势。

纯水的自由能最大，水势也最高。溶液中的溶质颗粒降低了水的自由能，所以溶液中水的自由能要比纯水低。将纯水的水势定为零，溶液的水势就成为负值。溶液越浓，水势越低。在一个渗透系统中，水移动方向决定于半透膜两边溶液的水势高低。水势高的溶液的水，流向水势低的溶液。水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，称为渗透作用。一个成长植物细胞的细胞壁主要是由纤维素分子组成的，它对水和溶质是全通透的。而细胞膜和液泡膜都是半透膜，实际上可以把包括细胞膜、细胞质和液泡膜在内的原生质层当做一个半透膜来看待。液泡里的细胞液具有一定的水势。这样，细胞液、原生质层和环境中溶液之间，便会发生渗透作用。当环境中溶液的水势高，而液泡中细胞液的水势低时，环境中溶液所含的水就会进入细胞中。当然，细胞吸水不仅仅与水势有关，还受到其他因素的影响。

第2节生物膜的流动镶嵌模型

（一）问题探讨

1.提示：三种材料比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性，相对好一些。当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。

2.提示：有条件的话，使用微孔塑胶或利用激光给气球打上微孔都可以作为模型的细胞膜。使用透析袋也可以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料。

（二）思考与讨论1

1.最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析得出的。

2.有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。

3.提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。

（三）思考与讨论2 1.提示：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。

2.提示：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。

（四）练习基础题1.提示：细胞膜太薄了，光学显微镜下看不见，而19世纪时还没有电子显微镜，学者们只好从细胞膜的生理功能入手进行探究。2.脂质和蛋白质。

3.提示：这两种结构模型都认为，组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质，这是它们的相同点。不同点是：（1）流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中的分布是不均匀的，有些横跨整个脂双层，有些部分或全部嵌入脂双层，有些则镶嵌在脂双层的内外两侧表面；而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧。（2）流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的；而三层结构模型认为生物膜是静态结构。

4.D。

拓展题

1.提示：生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历程，也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受，

6 取决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。

2.提示：生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。

第3节物质跨膜运输的方式

（一）问题探讨 1.从图上可以看出，氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子（苯还是脂溶性的）很容易通过合成的脂双层；水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。2.提示：葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。

3.提示：通过观察此图还可联想并提出，细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输等问题。

（二）思考与讨论

1.自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。

2.自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。不同之处是：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。

3.因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。

（三）旁栏思考题：这是细胞的胞吞作用。这对于人体有防御功能，并有利于细胞新陈代谢的正常进行。

（四）技能训练

1.K +和Mg 2+是通过主动运输进入细胞的。

2.Na +和Cl －是通过主动运输排出细胞的。

3.提示：因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。

（五）练习基础题 1.D 。 2.A 。

拓展题提示：低温环境肯定会影响物质的跨膜运输。温度会影响分子运动的速率，影响化学反应的速率，因此，组成细胞膜的分子的流动性也会相应降低，呼吸作用释放能量的过程也会因有关酶的活性降低而受到抑制。这些都会影响物质跨膜运输的速率。

自我检测的答案和提示一、概念检测判断题1.×。 2.×。 3.×。 4.×。 5.×。选择题1.D 。 2.C 。

画概念图

二、知识迁移

提示：小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖。这一事实说明细胞膜对物质进入细胞具有选择透过性。这与细胞的生活关系密切，细胞膜的这一特性使细胞尽可能地只吸收自身需要的物质，细胞不需要或对细胞有害的物质常被阻挡在细胞外。

三、技能应用提示：温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。

实验方案设计如下：

按本章第1节渗透现象示意图组装好三组装置。在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组烧杯外加冰块降温；第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及时间。

四、思维拓展

提示：在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时，如果此时细胞的生命活动需要这些营养物质，细胞还能吸收这些营养物质，是通过主动运输。

第5章细胞的能量供应和利用

第1节降低化学反应活化能的酶

（一）问题探讨

1.这个实验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？

2.是胃内的化学物质将肉块分解了。

3.提示：收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。

（二）实验1.2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。2.不能。

3.说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。

4.4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。

（三）资料分析

1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用是不正确的；李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质是合理的，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。

2.提示：巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。

3.毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。

4.萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。成功属于不畏艰苦的人。

（四）旁栏思考题绝大多数酶是蛋白质，强酸、强碱、高温等剧烈条件都会影响到蛋白质的结构，所以酶比较“娇气”。

（五）第一小节练习基础题

1.巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。

李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

毕希纳：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。

萨姆纳：酶是蛋白质。

2.提示：（1

）细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要高效率地进行，酶的催化效率比无机催化剂高

7 得多。

（2）细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条件下进行，无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。3.D 。

拓展题1.提示：可用第2章中学过的鉴定蛋白质的方法。在萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。2.提示：（1）如四膜虫的rRNA 前体具有催化活性。（2）目前已有发现具催化活性的DNA 的报道。

（六）第二小节练习基础题1.B 。 2.B 。3.提示：这个模型中A 代表某类酶，B 代表反应底物，C 和D 代表反应产物。这个模型的含义是：酶A 与底物B 专一性结合，催化反应的发生，产生了产物C 和D 。这个模型揭示了酶的专一性。

拓展题1.（1）A 点：随着反应底物浓度的增加，反应速率加快。B 点：反应速率在

此时达到最高。C 点：反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高，维持在相对稳定的

水平。

（2）如果A 点时温度升高10 ℃，曲线上升的幅度变小。因为图中原曲线表示在最

适温度下催化速率随底物浓度的变化。温度高于或低于最适温度，反应速率都会变慢。

（3）该曲线表明，B 点的反应底物的浓度足够大，是酶的数量限制了反应速率的提

高，这时加入少量的酶，会使反应速率加快（图略）。

酶催化作用的特点

生物体内的各种化学反应，几乎都是由酶催化的。酶所催化的反应叫酶促反应。酶

促反应中被酶作用的物质叫做底物。经反应生成的物质叫做产物。酶作为生物催化剂，

与一般催化剂有相同之处，也有其自身的特点。

相同点：（1）改变化学反应速率，本身不被消耗；（2）只能催化热力学允许进行的反应；（3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；（4）降低活化能，使速率加快。

不同点：（1）高效性，指催化效率很高，使得反应速率很快；（2）专一性，任何一种酶只作用于一种或几种相关的化合物，这就是酶对底物的专一性；（3）多样性，指生物体内具有种类繁多的酶；（4）易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏；（5）反应条件的温和性，酶促反应在常温、常压、生理pH 条件下进行；（6）酶的催化活性受到调节、控制；（7）有些酶的催化活性与辅因子有关。

酶的作用机理

酶催化反应的某些独特性质为许多酶促反应所共有，可概括如下。

（1）酶反应可分为两类，一类反应仅仅涉及到电子的转移，另一类反应涉及到电子和质子两者或者其他基团的转移，大部分反应属于第二类。（2）酶的催化作用是由氨基酸侧链上的功能基团和辅酶为媒介的。

（3）酶催化反应的最适pH 范围通常是狭小的。（4）与底物相比较，酶分子很大，而活性部位通常只比底物稍大一些。这是因为在大多数情况下，只有活性部位围着底物。此外，一个巨大的酶结构对稳定活性部位的构象是必要的。（5）酶除了具有进行催化反应所必需的活性基团外，还有别的特性，使酶促反应的进行更有利，并使更复杂的多底物反应按一定途径进行，这些已超过了较简单的催化剂的范畴。酶的复杂的折叠结构使这些作用成为可能。

影响酶作用的因素

酶的催化活性的强弱以单位时间（每分）内底物减少量或产物生成量来表示。研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。

影响酶促反应的因素常有：酶的浓度、底物浓度、pH 值、温度、抑制剂、激活剂等。其变化规律有以下特点。

（1）酶浓度对酶促反应的影响在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速率与酶浓度成正比。

（2）底物浓度对酶促反应的影响在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比；在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再改变。

（3）pH 对酶促反应的影响每一种酶只能在一定限度的pH 范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。在一定条件下，每一种酶在某一个pH 时活力最大，这个pH 称为这种酶的最适pH 。

（4）温度对酶促反应的影响酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，每一种酶在某一温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。

（5）激活剂对酶促反应的影响激活剂可以提高酶活性，但不是酶活性所必需的。激活剂大致分两类：无机离子和小分子化合物。

（6）抑制剂对酶促反应的影响抑制剂使酶活性下降，但不使酶变性。抑制剂作用机制分两种：可逆的抑制作用和不可逆的抑制作用。

第2节细胞的能量“通货”──ATP

（一）问题探讨

1.萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。

2.萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。

3.有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。

（二）思考与讨论

1.1分子葡萄糖所含的能量，约是1分子ATP 所含能量的94倍（指ATP 转化为ADP 时释放的能量）。

2.有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP 分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。

（三）练习基础题1.B 。

2.提示：吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是由ATP 水解为ADP 时释放能量来提供的。放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP 转化为ATP 的反应，储存在ATP 中。

3.提示：在储存能量方面，ATP 同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是ATP 分子中含有的化学能比较少，一分子ATP 转化为ADP 时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP 分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP 分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。

拓展题提示：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”──ATP ，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。

第3节 ATP 的主要来源──细胞呼吸

（一）问题探讨

两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。

2.不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。

3.在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。

（二）探究

提示：重铬酸钾可以检测有无酒精存在。这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（两者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。

（三）小字部分的问题

有氧呼吸的能量转换效率大约是40%。这些能量大约可以使2.3×1025个ATP转化为ADP。

（四）旁栏思考题

提示：一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下，随着发酵产物（如酒精）的增多，营养物质的减少以及pH发生变化等的影响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终就会停止。其他的例子如用乳酸杆菌使牛奶发酵形成酸牛奶，最终情况也是这样。

（五）资料分析2.提示：胖人通过适量的运动，细胞呼吸的速率会加快，细胞内有机物的分解会增加，体重就会下降。应当将蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷凉的地方储藏，这样能够降低细胞呼吸的速率，减少细胞内有机物的损耗。

（六）练习基础题1.C。 2.B。

3.提示：有氧呼吸与无氧呼吸的第一个阶段完全相同：都不需要氧；都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以作出这样的推测：在生物进化史上先出现无氧呼吸而后才出现有氧呼吸，即有氧呼吸是由无氧呼吸发展变化而形成的。先出现原核细胞而后出现真核细胞，即真核细胞是由原核细胞进化而来的。

4.不能。因为绿色植物在光合作用中也能形成ATP。

拓展题提示：人与鸟类和哺乳类维持体温的能量来源都是细胞呼吸。在这些生物的细胞呼吸过程中，葡萄糖等分子中稳定的化学能释放出来：除一部分储存在ATP中外，其余的则转化成热能，可以直接用于提升体温；ATP水解释放出的能量，除了维持各项生命活动外，有一部分也能转化成热能，用于提升体温。而维持体温的相对稳定，还需复杂的调节机制。

细胞呼吸原理的应用

选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。

对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。

酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。

谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠──味精。

水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。

较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。

有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉

第4节能量之源──光与光合作用

（一）问题探讨

1.用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。

2.因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。

（二）实验

1.滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。这说明绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样。

2.滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。

（三）资料分析

1.恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

2.提示：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。

3.叶绿体是进行光合作用的场所。

（四）旁栏思考题

提示：持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。

（五）思考与讨论1

1.光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。光合作用的反应式是：

CO2 + H2O (CH2O) + O2

2.提示：从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。

（六）思考与讨论2

光反应阶段暗反应阶段

所需条件必须有光有光无光均可

进行场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中

物质变化

H2O分解成O2和［H］；形成

ATP

二氧化碳被固定；C3被［H］还原，最终形成糖类；ATP

转化成ADP和Pi

能量转换

光能转变为化学能，储存在

ATP中

ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能

2.物质联系：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3；

能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。

（七）第一小节练习基础题1.（1）×；（2）√。2.B。3.结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。

拓展题1.植物体吸收光能的色素，还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的细胞中。

2.提示：是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。

（八）第二小节练习基础题1.（1）√；（2）×。2.B。 3.D。 4.C。 5.D。 6.B。

7.光合作用中光反应阶段的能量来源是光能，暗反应阶段的能量来源是ATP。

8.白天若突然中断二氧化碳的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。

拓展题

1.（1）根据图中的曲线表明，7～10时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。

（2）在12时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。

（3）14～17时光合作用强度不断下降的原因，是因为此时光照强度不断减弱。

光合作用反应过程概要

光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。在光反应中，叶绿素吸收光能，叶绿素分子中的电子被激发到较高的能级。被激发的电子沿着分布在类囊体膜上的一系列电子传递体转移。在传递过程中，质子被泵送到类囊体腔内，在类囊体膜两侧形成质子梯度，用来驱动ATP的合成。沿着电子载体传递的电子最后提供给NADP+，将NADP+还原为NADPH。叶绿素分子失去的电子则由水分子中氧原子中的电子来补充，水分子中的氧原子则被氧化为氧气。上述反应都发生在叶绿体的类囊体中。由光反应产生的ATP和NADPH，为暗反应提供能量和还原力，通过卡尔文循环，将二氧化碳转化为糖类。暗反应起始于叶绿体基质，延续到细胞质。最终，在植物的叶片中生成有机物，并以蔗糖的形式进一步运输到植物体的其他组织。

自我检测的答案和提示一、概念检测判断题1.√。 2.×。 3.√。选择题1.D。 2.D。

二、知识迁移提示：松土是我国农业生产中一项传统的耕作措施。松土可以增加土壤的透气性，能促进土壤中枯枝落叶、动物遗体和粪便等有机物的分解，从而有利于农作物生长。但是，松土容易造成水土流失，可能成为沙尘暴的一种诱发因素。科学研究表明，产生沙尘的地表物质以直径为0.005~0.06 mm的粉尘为主，这些粉尘主要来自农田。由于松土促进了土壤微生物的有氧呼吸，增加了二氧化碳的分解和排放，从而使温室效应和全球气候变暖问题变得更加严重。此外，松土还增加了农业生产的成本。为此，农业生产上应当提倡免耕法。

免耕法又叫保护性耕作法，是指农业生产中平时不用或尽量少用松土措施（能保证种子发芽出土即可），收获时只收割麦穗或稻穗等部位，而将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表，任其腐烂，以便尽量恢复土壤的自然状态并保护土壤，避免水分蒸发。对于农业病虫害和农田杂草，则主要通过使用农药和除草剂来解决。免耕法有利于水土保持，能减少沙尘暴的发生，并能提高土壤的肥力。

画概念图

三、技能训练

1.提示：对于具有两个变量的对照实验，探究的原则是先探究其中的一个变量，

然后探究另一个变量。为了节省时间和实验材料，一些探究两个变量的实验可以同时进行操作。例

如，本实验可以参照下表同时进行，然后对2个变量的4组实验数据，分别进行分析研究。

20 ℃50 ℃

6 h 12 h 6 h 12h

比较项目光合作用细胞呼吸

场所植物细胞内的叶绿体细胞内的线粒体和细胞质基质

原料CO2和H2O C6H12O6（或和O2）； C6H12O6是光合作用的产物，

其中所含的能量最终来自光能

条件光能、酶酶

产物（CH2O）和O2；（CH2O）中的能量由光能转化而来，（CH2O）可以为细胞呼吸提供原料CO2和H2O，或C3H6O3，或C2H5OH和CO2；C3H6O3和C2H5OH 中含有的能量最终也来自光能

四、思维拓展

哈密地区位于我国的高纬度地区（夏季的白天长），阳光充足，而且光照强烈，所以哈密瓜植株的叶片进行光合作用的时间长，光合作用的强度大，积累的糖类自然就会很多。哈密地区夜间温度比较低，哈密瓜植株的细胞呼吸相对比较弱，消耗的糖类物质就会比较少。这样，哈密瓜内积存的糖类比较多。哈密瓜细胞内的糖类在有关酶的催化作用下，最终转化成果糖和葡萄糖，所以哈密瓜特别甜。

10 自己的家乡或社区如果想种植哈密瓜并使瓜甜，就要模仿哈密地区的自然条件，创造类似的生态环境，如采取白天适当增加光照时间和光照强度，夜间适当降低温度等措施。

第6章细胞的生命历程

第1节细胞的增殖

（一）问题探讨

1.象与鼠相应器官和组织的细胞大小无明显差异。

2.生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积。

（二）实验1

1.当NaOH 与含酚酞的琼脂块相遇时，其中的酚酞变成紫红色，这是常用的检测NaOH 的方法，从琼脂块的颜色变化就知道NaOH 扩散到多远；在相同时间内，NaOH 在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH 在每一琼脂块内扩散的速率是相同的。

2.根据球体的体积公式V=4/3πr 3，表面积公式S=4πr 2，计算结果如下表。

细胞直径（μm ）表面积（μm 2）体积（μm 3）

比值（表面积/体积） 20 1 256 4 187 0.30

30 2 826 14 130

0.20

3.细胞越大，物质运输的效率越低，所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。细胞越大，需要与外界环境交流的物质越多；但是细胞体积越大，其表面积相对越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对小了，所以物质运输的效率越低。

（三）实验2

1.间期的细胞最多。因为间期时间最长。

2.每一时期的时间=洋葱的细胞周期（12 h ）×每一时期的细胞数占计数细胞总数的比例

（四）批判性思维细胞体积的最小限度，是由完成细胞功能所必须的基本结构（如核糖体）和物质（如酶）所需要的空间决定的。

（五）旁栏思考题有丝分裂的丝指的是纺锤丝。

（六）技能训练提示：限制细胞长大的因素主要有两方面。1.细胞表面积与体积的比。原生动物细胞中的伸缩泡就是增大膜表面积与体积的比。2.细胞的核质比，细胞核所控制的细胞大小与核的大小成比例。所以像草履虫这样个体较大的细胞有两个细胞核，保证正常的核质比。

（七）练习基础题1.C 。 2.A 。 3.D 。 4.C ，E 。 5.B 。

拓展题 1.提示：卵细胞的卵黄中贮存了大量营养物质，卵裂初期所需的营养物质由卵黄提供，不是靠细胞外物质的输入；细胞的表面积与体积之比限制细胞的物质运输，而卵细胞内部储存了大量的营养物质，可以长得比较大。

细胞的增殖周期

细胞从前一次分裂结束开始，到下一次分裂结束为止，这样一个周期叫做细胞增殖周期。

20世纪50年代以前，人们把细胞增殖周期划分为分裂期和静止期两个阶段。当时认为分裂期是细胞增殖周期中的主要阶段。近年来，由于放射自显影和细胞化学等技术的迅速发展，对于细胞增殖过程的动态研究也日趋深入。现在了解到，过去一直被忽视的所谓“静止期”却是细胞增殖周期中极为关键的一个阶段，因为与DNA 分子复制有关的一系列代谢反应，都是在这个阶段进行的。所以现在都把“静止期”叫做间期。

现在，一般把细胞增殖周期分为两个阶段：间期和分裂期。细胞在前一次分裂结束之后就进入间期，这时就是新的细胞周期的开始。间期一共分为三个分期。间期结束就进入有丝分裂期。根据目前的认识，整个细胞增殖周期可以分为G1、S 、G2、M 四个小分期，如下表：

细胞增殖周期中的各个分期，各有其不同的特点。

G1期的特点 G1期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。G1期是一个生长期。在这一时期中主要进行RNA 和蛋白质的生物合成，并且为下阶段S 期的DNA 合成做准备，特别是合成DNA 的前身物质、DNA 聚合酶和合成DNA 所必不可少的其他酶系，以及储备能量。

S 期的特点从G1期进入S 期是细胞增殖的关键时刻。S 期最主要的特征是DNA 的合成。DNA 分子的复制就是在这个时期进行的。通常只要DNA 的合成一开始，细胞增殖活动就会进行下去，直到分成两个子细胞。

G2期的特点 G2期又叫做“有丝分裂准备期”，因为它主要为后面的M 期做准备。在G2期中，DNA 的合成终止，但是还有RNA 和蛋白质的合成，不过其合成量逐渐减少。特别是微管蛋白的合成，为M 期纺锤体微管的组装提供原料。

M 期的特点细胞一旦完成了细胞分裂的准备，就进入有丝分裂期。细胞分裂期是一个连续的过程，为了研究的方便，可以人为地将它分成前、中、后、末四个时期。M 期的细胞有极明显的形态变化。间期中的染色质（主要成分是DNA 和蛋白质），在M 期浓缩成染色体形态。染色体的形成、复制和移动等活动，保证了将S 期复制的两套DNA 分子平均地分到两个子细胞中去。

第2节细胞的分化

（一）问题探讨

1.健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。

2.骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。

（二）旁栏思考题

1.提示：细胞分化的实例：如根尖的分生区细胞不断分裂、分化，形成成熟区的输导组织细胞、薄壁组织细胞、根毛细胞等；胚珠发育成种子，子房发育成果实；受精卵发育成蝌蚪，再发育成青蛙；骨髓造血；皮肤再生等都包涵着细胞的分化。

2.动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，细胞分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。可是细胞核则不同，它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因，并且并没有因细胞分化而失去基因，因此，高度分化的细胞核仍然具有全能性。这可以从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到证实。

（三）资料搜集和分析

1.在个体发育过程中，通常把那些具有自我复制能力，并能在一定条件下分化形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细胞。干细胞有很多种类型，大体上可分为成体干细胞和胚胎干细胞。

2.提示：干细胞的研究为替换病变的组织和器官，某些癌症和遗传病的治疗带来新的希望。

（四）练习基础题1.数目增多，染色体数目，稳定性差异。2.C 。

拓展题

1.提示：通过植物组织培养技术繁殖花卉，保证花木的优良品质不变，并且繁殖得快；通过体细胞克隆哺乳动物；干细胞移植治疗白血病；利用干细胞技术解决器官移植缺少供体器官的难题等。

2.提示：动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育，细胞分化潜能变窄。肌细胞是已分化的细胞，它通常不能转化为其他类型的细胞，因而不能用肌细胞代替干细胞培育组织和器官。

干细胞及其分类

一个成熟或者已分化的细胞进行分裂通常只能产生同种类型的细胞，而一个干细胞则可以分化形成多种类型的细胞。干细胞有很多种类型，它们存在于从胚胎到成体各个阶段的组织和器官里。胚胎干细胞分裂速度快，并且有产生多种分化细胞类型的潜力，因此，它们也被称为多能干细胞。成体干细胞分布于很多组织中，但是它们数量稀少，分裂频率低，分化潜力也很有限。事实上，很多类型的干细胞至今没有在成体中找到。例如，肺上皮细胞缺陷会造成囊性纤维化，而成体中还没有发现可以产生这种细胞的干细胞。

利用干细胞进行各种疾病治疗的关键在于能否成功分离胚胎干细胞和成体干细胞，并将它们在体外扩增后用于替代受损的组织。一般认为每种成体干细胞只能分化产生几种相关的成熟细胞类型，但最近有研究表明，在某些环境中，一种干细胞类型可以转化成其他类型的细胞，例如，造血干细胞可以分化形成神经细胞。

因为大多数疾病只是由于一类细胞损坏造成的，所以针对特定细胞类型的干细胞治疗要比原来整个器官的移植更具优势。例如，帕金森氏综合症、多发性硬化和糖尿病等慢性疾病非常适合利用干细胞治疗。但是，在一些患有慢性疾病或多组织急性衰竭患者的受损组织中，通常很难再找到合适的干细胞。即使能够分离到相应的干细胞，也不一定能保证通过体外培养获得治疗所需的数量。

最具潜力的干细胞是从胚泡中分离的胚胎干细胞。发育5天的人类胚泡最多有100个细胞，其中包括两种类型：将来发育成胎盘的外层细胞和发育成胚胎的内层细胞，即内细胞团（ICM）。通常，移除外层细胞将导致ICM无法发育形成胚胎，但是，ICM可以在培养皿中快速分裂产生胚胎干细胞。

胚胎干细胞有很多显著的特征。例如，虽然它们在染色体组型等方面和正常的细胞没有差别，但却可以在体外无限增殖。另外，胚胎干细胞在体外可以分化形成很多类型的细胞，这些细胞再移植回动物体内，可以在一定程度上改善一些模型动物的病情。如果有办法攻克免疫排斥的难题，胚胎干细胞移植有可能成为治疗多种疾病的有效途径。

细胞核移植──治疗性克隆

最理想的干细胞治疗是使用来自患者自身的胚胎干细胞。然而，除了早期胚胎以外，我们无法从其他渠道获得胚胎干细胞。那么，在成体中逆转细胞正常分化的方向，从而得到适合的干细胞成了另一条可能的途径。实验设计的基本想法是用某种物质将成体细胞逆转成胚性细胞。这些物质可以来自早期胚胎本身，也可以来自卵细胞，因为卵细胞丰富的细胞质中含有早期胚胎发育所必须的因子。这些因子也同样可以使体细胞核进入早期胚胎发育的状态，所以，除去卵细胞的核并植入来自成人细胞的核，就可能得到一个胚胎。

现在人们关注的焦点是能否利用核移植技术制造人类胚胎干细胞用以治疗疾病，并且，能否利用患者自身的细胞来满足特异性要求，解决免疫抑制的问题，确切地说，科学家还没有找到最终答案。目前，核移植技术在很多物种中取得了成功，但在某些物种中却失败了，如果将这一技术用于人类，结果将会如何，目前还没有清晰的答案。

患者特异性干细胞治疗

适合干细胞治疗的方法主要有两种。一种是利用患者的活组织提取细胞核，转入捐献者的卵母细胞，重建早期胚胎并在体外培养至胚泡阶段，分离ICM得到胚胎干细胞。它们与患者有共同的遗传组成，所以可被视为患者的扩展部分。然后，利用研究小鼠模型所积累的经验，将胚胎干细胞诱导成与疾病相关的细胞类型，用于治疗帕金森氏综合症、心脏病或脊髓损伤等。最近的研究表明，还可以使人类胚胎干细胞沿着特定的轨迹分化。不过，目前还不知道哪种活组织是最好的细胞核供体。另一种方法是将某种成体干细胞诱导成另一种适合治疗疾病的类型，其优势是显而易见的。

不过，成体干细胞非常稀少并且很难获取，例如，造血干细胞仅占血细胞总量的1/107；虽然它在骨髓中的含量相对多些，但仍然稀少。尽管造血干细胞还可以取自新生儿的脐带血，但是脐带血需预先储备并且无法重复利用。目前还没有关于纯化脐带血造血干细胞方法的报道，并且它们可否产生造血系统以外的其他细胞类型尚不清楚。另外，有研究人员认为，胰管中存在可以产生胰岛细胞的干细胞，但是还没有分离它们的办法。

目前，大多数使用胚胎干细胞和成体干细胞的实验都是在小鼠中进行的。其中，胚胎干细胞的研究结果尤其令人振奋，它们在移植后通常有较高的存活率并且能长时间地执行功能。很多实验表明它们至少可以部分地缓解病情。

虽然成体干细胞能有效地补充原有细胞类型，但是目前极少有证据显示它们能够转变类型，因此现在很难断定这是一条有效的治疗途径。或许这只是意味着我们需要做更多的研究，尤其是针对成体干细胞。

第3节细胞的衰老和凋亡

（一）问题探讨

1.提示：人体的衰老特征：白发，皱纹，老年斑，耳聋，眼花，行动迟缓，记忆力减退等。

2.老年人体内还会有幼嫩的细胞，如精原细胞仍能增殖产生精子，造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞，最后细胞凋亡、脱落。

3.人体衰老与细胞衰老并不是一回事。人体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

（二）旁栏思考题

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。

（三）技能训练 1.细胞的寿命与分裂能力无关。寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞。

2.有关系。

3.提示：学生可作出各种推测。皮肤表皮细胞的寿命约为10 d，生发层细胞分裂能力强。

（四）练习基础题1.（1）×；（2）√；（3）×。2.C。

拓展题提示：细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行，而且在维持生物体内部环境的稳定，抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键的作用。

细胞衰老的特征

（1）形态变化

细胞核：增大，染色深，核内有包含物，核膜内陷。染色质：凝聚，固缩，碎裂，溶解。

细胞膜：黏度增加，流动性降低。细胞质：色素积聚，空泡形成。

线粒体：数目减少，体积增大。高尔基体：碎裂。包含物：糖原减少，脂肪积聚。

（2）分子水平的变化

DNA：在总体上，DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制，但个别基因可能会异常激活；端粒DNA缩短，线粒体DNA特异缺失；DNA 氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。

RNA：mRNA和tRNA含量降低。

蛋白质：合成减弱；细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应，导致蛋白质稳定性、抗原性、可降解性下降；自由基使蛋白质肽链断裂、交联而变性；氨基酸由左旋变为右旋。

酶分子：活性中心被氧化；金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失；酶分子的二级结构、溶解度、等电点发生改变；酶部分或完全失活。

脂质：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联，膜的流动性降低。

第4节细胞的癌变

（一）问题探讨

1.提示：日光浴使皮肤生发层细胞中的胆固醇在紫外线照射下转化成维生素D，可以预防佝偻病、骨质疏松症；同时在紫外线的照射下，表皮细胞可以产生黑色素，保护内部组织和器官。

2.提示：（1）尽量不在紫外线强烈辐射的时间和地点长时间进行日光浴。不同的地区由于经纬度不同，因而日照强度过强的时间长短不同。可以引导学生调查当地的紫外线辐射的情况。（2）涂上防晒霜，可以在一定程度上减弱紫外线辐射对皮肤的伤害。（3）使用防紫外线遮阳伞，可以适当减少紫外线辐射。

3.提示：臭氧层可以部分吸收紫外线。当臭氧层被破坏时，过多的紫外线辐射有可能伤及表皮细胞中的遗传物质，严重时可能导致皮肤癌。

（二）资料分析1.“病从口入”也适用于癌症。发霉的、熏制的、烧烤的以及高脂肪的食品中含有较多的致癌物质，如黄曲霉素、亚硝酸盐、苯并〔α〕芘等。2.物理的，化学的，生物的。

（三）练习基础题1.（1）√；(2)√。

2.癌细胞的特点：细胞增殖失控，能够无限增殖；细胞的形态结构发生显著变化；容易在体内分散和转移。

拓展题 1.提示：不都是。如果早发现，有些癌症完全可以通过手术切除、化疗或放疗治愈，如乳腺癌、胃癌、肠癌等。2.提示：（1）被动吸烟也可能导致肺癌。（2）其他因素可能导致肺癌。

癌症的治疗

目前，常用的治疗方法仍然是手术切除。这就需要尽可能在早期发现癌组织，用外科手术完全清除。然而，这种方法对癌病灶已有多处转移的患者显然很难实施。遇到这种情形，必须采取“化学疗法”和“放射线疗法”辅助治疗。首先使用抗癌药物和放射线照射缩小转移的癌病灶，再对原发病灶的癌组织进行切除。

放射线疗法是使用高能X射线或γ射线集中照射患病部位，杀死癌细胞。这里利用的是射线对细胞DNA的损伤作用。放射线疗法不适于病灶范围已经扩大的患者。

化学疗法主要利用抗癌剂杀死癌细胞。常用的抗癌剂包括细胞分裂抑制剂、细胞增殖蛋白合成的抑制剂等。多种抗癌剂混合使用往往可以获得较好的疗效，并且副作用小。

免疫疗法主要通过提高机体免疫能力，特别是通过增殖和活化T淋巴细胞，增强机体免疫系统抵抗癌组织的能力。

自我检测的答案和提示一、概念检测判断题1.×。 2.√。

选择题1.C。 2.D。 3.A。 4.A。 5.C。 6.A。

二、技能应用1.提示：（1）2～21.3；（2）21.3～40.6。2.细胞周期：19.3 h；间期：17.3 h；分裂期：2 h。

三、思维拓展提示：用哺乳动物小鼠进行胚细胞培养和成体细胞核移植实验。

实验设计和预期实验结果如下，从而证明动物细胞分化程度越高，它的全能性越受到限制，但细胞核仍具有全能性。

步骤1：分离小鼠8细胞胚胎的一个细胞，培养到胚泡时期，移植到代孕母体子宫中，结果发育成小鼠；

步骤2：分离囊胚期细胞，移植到代孕母体子宫中，结果不能发育成小鼠；

步骤3：分离囊胚期细胞，将其核移植到去核的卵细胞中，可发育成小鼠；

步骤4：分离小鼠肠上皮细胞，将其核移植到去核的卵细胞中，可发育成小鼠。

《普通高中课程标准实验教科书生物2 必修遗传与进化》

第一章遗传因子的发现教材分析

第1节孟德尔的豌豆杂交实验（一）

（一）问题探讨

1.粉色。因为按照融合遗传的观点，双亲遗传物质在子代体内混合，子代呈现双亲的中介性状，即红色和白色的混合色──粉色。

2.提示：此问题是开放性问题，目的是引导学生观察、分析身边的生物遗传现象，学生通过对遗传实例的分析，辨析融合遗传观点是否正确。有些学生可能举出的实例是多个遗传因子控制生物性状的现象（如人体的高度等），从而产生诸多疑惑，教师对此可以不做过多的解释。只要引导学生能认真思索，积极探讨，投入学习状态即可。

（二）实验

1.与每个小组的实验结果相比，全班实验的总结果更接近预期的结果，即彩球组合类型数量比DD∶Dd∶dd=1∶2∶1，彩球代表的显性与隐性类型的数值比为3∶1。因为实验个体数量越大，越接近统计规律。

如果孟德尔当时只统计10株豌豆杂交的结果，则很难正确地解释性状分离现象，因为实验统计的样本数目足够多，是孟德尔能够正确分析实验结果的前提条件之一。当对10株豌豆的个体做统计时，会出现较大的误差。

2.模拟实验的结果与孟德尔的假说是相吻合的。因为甲、乙小桶内的彩球代表孟德尔实验中的雌、雄配子，从两个桶内分别随机抓取一个彩球进行组合，实际上模拟雌、雄配子的随机组合，统计的数量也足够大，出现了3∶1的结果。但证明某一假说还需实验验证。

（三）技能训练提示：将获得的紫色花连续几代自交，即将每次自交后代的紫色花选育再进行自交，直至自交后代不再出现白色花为止。

（四）旁栏思考题不会。因为满足孟德尔实验条件之一是雌、雄配子结合机会相等，即任何一个雄配子（或雌配子）与任何一个雌配子（或雄配子）的结合机会相等，这样才能出现3∶1的性状分离比。

（五）练习基础题1.B。2.B。

3.（1）在F1水稻细胞中含有一个控制合成支链淀粉的遗传因子和一个控制合成直链淀粉的遗传因子。在F1形成配子时，两个遗传因子分离，分别进入不同配子中，含支链淀粉遗传因子的配子合成支链淀粉，遇碘变橙红色；含直链淀粉遗传因子的配子合成直链淀粉，遇碘变蓝黑色，其比例为1∶1。

（2）孟德尔的分离定律。即在F1形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中。（3）2。4.（1）白色；黑色。（2）性状分离；白毛羊为杂合子，杂合子在自交时会产生性状分离现象。

拓展题

1.（1）将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马配种，这样可在一个季节里产生多匹杂交后代。

（2）杂交后代可能有两种结果：一是杂交后代全部为栗色马，此结果说明被鉴定的栗色公马很可能是纯合子；二是杂交后代中既有白色马，又有栗色马，此结果说明被鉴定的栗色公马为杂合子。

2.提示：选择适宜的实验材料是确保实验成功的条件之一。孟德尔在遗传杂交实验中，曾使用多种植物如豌豆、玉米、山柳菊做

杂交实验，其中豌豆的杂交实验最为成功，因此发现了遗传的基本规律。这是因为豌豆具有适于研究杂交实验的特点，例如，豌豆严格自花受粉，在自然状态下是纯种，这样确保了通过杂交实验可以获得真正的杂种；豌豆花大，易于做人工杂交实验；豌豆具有稳定的可以区分的性状，易于区分、统计实验结果。

3.提示：凯库勒提出苯分子的环状结构、原子核中含有中子和质子的发现过程等，都是通过假说—演绎法得出结论的。19世纪以前科学家对遗传学的研究，多采用从实验结果出发提出某种理论或学说。而假说—演绎法，是从客观现象或实验结果出发，提出问题，作出假设，然后设计实验验证假说的研究方法，这种方法的运用促进了生物科学的研究，使遗传学由描述性研究进入理性推导和实验验证的研究阶段。

第2节孟德尔的豌豆杂交实验（二）

（一）问题探讨

提示：问题探讨的目的是活跃学生的思维，引领学生进入新的学习状态，教师可以通过水稻杂交育种等实例，使学生自然地认识到任何生物都不止表现一种性状，后代表现的特征可以是两个亲本性状组合的结果。进一步地思考讨论，双亲的性状是遵循什么规律进行组合、传递给后代的？在育种实践中人类如何获得所需的性状组合？为导入新课做好准备。

（二）思考与讨论

1.提示：豌豆适于作杂交实验材料的优点有：（1）具有稳定的易于区分的相对性状，如高茎和矮茎，高茎高度在1.5～

2.0 m，矮茎高度仅为0.3 m左右，易于观察和区分；（2）豌豆严格自花受粉，在自然状态下可以获得纯种，纯种杂交获得杂合子；（3）花比较大，易于做人工杂交实验。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。

2.提示：如果孟德尔只是研究多对相对性状的遗传，很难从数学统计中发现遗传规律，因为如果研究n对相对性状，将会有2n个性状组合，这是很难统计的，也很难从数学统计中发现问题，揭示生物的遗传规律。这也是前人在遗传杂交实验中留下的经验与教训，孟德尔恰恰借鉴了前人的遗传研究经验，改变实验方法，从简单到复杂地进行观察、统计、分析实验结果，从而发现问题、提出假说、实验验证、得出结论。

3.提示：如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难做出对分离现象的解释。因为通过统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率，也适用于生物遗传的研究，从而将数学的方法引入对遗传实验结果的处理和分析。

4.提示：作为一种正确的假说，不仅能解释已有的实验结果，还应该能够预测另一些实验结果。可参考教科书对“假说—演绎法”的解释。

5.提示：（1）扎实的知识基础和对科学的热爱。孟德尔在维也纳大学进修学习时，通过对自然科学的学习，使他具有生物类型是可变的，可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想。同时孟德尔还学习数学，使他受到“数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响，产生应用数学方法解决遗传学问题的想法，使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实验结果的科学家。

（2）严谨的科学态度。孟德尔对杂交实验的研究是从观察遗传现象出发，提出问题，作出假设，然后设计实验验证假设的研究方法。这在当时是一种新的研究思路，光是豌豆的杂交实验，他就没有局限于对实验结果的简单描述和归纳。

（3）勤于实践。孟德尔在豌豆的遗传杂交实验研究中，连续进行了8年的研究，并且对每次实验的结果进行统计分析，从中发现了前人没有发现的问题和规律。

（4）敢于向传统挑战。孟德尔通过实验研究，提出了“颗粒性遗传”的思想，这是对传统的遗传观念的挑战。

（三）旁栏思考题

从数学角度看，（3∶1）2的展开式为9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积。对于两对相对性状的遗传结果，如果对每一对性状进行单独的分析，如单纯考虑圆和皱或黄和绿一对相对性状遗传时，其性状的数量比是圆粒∶皱粒=（315+108）∶（101+32）=3∶1；黄色∶绿色=（315+101）∶（108+32）=3∶1。即每对性状的遗传都遵循了分离定律。这无疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的乘积，即9∶3∶3∶1来自于（3∶1）2。

（四）练习基础题1.（1）×；（2）×。2.C。

拓展题（1）YyRr；yyRr。（2）黄色皱粒，绿色皱粒；1∶1；1/4。（3）YyRR或YyRr；4；如果是YyRR与yyrr杂交，比值为黄色圆粒∶绿色圆粒=1∶1；如果是YyRr与yyrr杂交，比值为黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=1∶1∶1∶1。

第二章基因和染色体的关系

第1节减数分裂和受精作用

答案和提示（一）问题探讨1.配子染色体与体细胞染色体的区别在于：

（1）配子染色体数是体细胞染色体数的一半；

（2）配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。

（二）旁栏思考题

1.减数分裂的染色体复制发生在减数第一次分裂的间期，减数第二次分裂的间期不复制。

2.初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。

3.在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会，四分体形成，非姐妹染色单体间交叉互换，同源染色体分离，使得细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中染色体数目减少为初级精母细胞的一半等行为。

上述过程可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物的变异，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。

4.经过减数第一次分裂，一个卵原细胞会分裂成一个较大的次级卵母细胞和一个较小的极体。经过减数第二次分裂，一个次级卵母细胞会分裂成一个含细胞质多的卵细胞和一个含细胞质少的极体，而减数第一次分裂形成的极体也经过减数第二次分裂成为两个含细胞质少的极体。最后三个极体退化消失，只剩一个卵细胞。

（三）想像空间

不一样。受精过程中，仅精子的头部进入卵细胞，而精子的头部除了细胞核外，只含极少量的细胞质。而细胞质中线粒体含少量DNA（植物细胞质中的叶绿体也含少量DNA），对生物的遗传也有影响。

（四）实验

1.减数第一次分裂会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。

减数第二次分裂的中期，非同源染色体成单排列在细胞赤道板位置，移向细胞两极的染色体不含染色单体。

2.减数第一次分裂的中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。

减数第二次分裂的中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板的位置。末期细胞两极的染色体不含染色单体。

3.同一生物的细胞，所含遗传物质相同；增殖的过程相同；不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精

14 原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。

（五）模型建构

讨论一1.代表分别来自父方和母方的同源染色体联会。2.4条。减数第一次分裂结束。2条。

3.减数第一次分裂过程中的同源染色体联会，形成四分体，同源染色体在赤道板位置成双排列，同源染色体分离，分别移向细胞两极；减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上，着丝点分裂，染色单体成为染色体，移向细胞两极。

4.2个。2个。

讨论二1.每个配子都含有两种颜色的染色体。2.4种。3.8种。（六）技能训练精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表

时期间期前期中期后期末期

染色体数目（条） 8 8 8 16 8

精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表

细胞类型精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞

染色体数目（条） 8 8 4 4

（七）第一小节练习基础题

1.（1）√；（2）×；（3）×；（4）×。

2.B 。

3.D 。

4.（1）① 这个细胞正在进行减数分裂。因为该细胞中出现了四分体。

② 该细胞有4条染色体，8条染色单体。

③ 该细胞有2对同源染色体。其中染色体A 与C

，A 与D ，B 与C ，B 与D 是非同源染色体。

④ 细胞中a 与a ′，b 与b ′，c 与c ′，d 与d ′是姐妹染色单体。

⑤ 该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。

⑥参见教科书图2 2。（2）① 4条。② B ，D ；B ，C 。

拓展题

提示：不一定。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数第一次分裂时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精（卵）母细胞中，再经过减数第二次分裂产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条染色体。再如减数分裂过程（无论第一次分裂还是第二次分裂）中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体加倍的现象。

如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体（其中21号染色体是2条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。

（八）第二小节练习基础题1.（1）√；（2）√；（3）√。

2.提示：配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体间可能互换部分遗传物质；中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表现是多样的。

由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。这样每个物种正常的雌、雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。

拓展题

提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有2条21号染色体的精子或卵细胞；如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时21号染色体的着丝点分裂，形成了2条21号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中21号染色体是2条。当一个正常的精子或卵细胞（含23条非同源染色体，其中只含有1条21号染色体）与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中21号染色体为3条。当该受精卵发育成人时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条21号染色体。

第2节基因在染色体上

（一）问题探讨这个替换似乎可行。由此联想到孟德尔分离定律中成对的遗传因子的行为与同源染色体在减数分裂过程中的行为很相似。一条染色体上可能有许多个基因。

（二）技能训练不同的基因也许是DNA 长链上的一个个片段。

（三）练习基础题1.D 。2.B 。

拓展题

1.这些生物的体细胞中的染色体虽然减少一半，但仍具有一整套非同源染色体。这一组染色体，携带有控制该种生物体所有性状的一整套基因。

2.提示：人体细胞染色体数目变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异的受精卵不能发育，或在胚胎早期就死亡了的缘故。

摩尔根定位果蝇染色体上基因的方法

1910年5月，在摩尔根果蝇室的大群野生型红眼果蝇中出现了一只白眼雄果蝇。对于这只后来在科学史上非常出名的昆虫，摩尔根当时是爱护备至，努力使它在死亡之前与野生型红眼雌果蝇交配而留下了后代。摩尔根将实验结果写成以“果蝇的限性遗传”为题的论文，发表在1910年7月的《科学》杂志上。

摩尔根用这只白眼雄蝇与通常的红眼雌蝇交配时，子一代不论雌雄都是红眼，但子二代中雌的全是红眼，雄的半数是红眼，半数是白眼。如果雌雄不论，则子二代中红眼∶白眼为3∶1。这显然是个孟德尔比数，但与一般孟德尔比数不同的是，白眼全是雄蝇。

15 摩尔根做了回交实验。用最初出现的那只白眼雄蝇和它的后代中的红眼雌蝇交配，结果产生1/4红眼雄蝇、1/4红眼雌蝇、1/4白眼雌蝇、1/4白眼雄蝇，这也完全是孟德尔比数。

摩尔根根据实验结果，提出如下假设：控制白眼性状的基因W 位于X 染色体上，是隐性的。因为Y 染色体上不带有这个基因的显

性等位基因，所以最初发现的那只雄蝇的基因型是X W Y ，表现为白眼，跟这只雄蝇交配的红眼雌蝇是显性基因的纯合子，基因型是++。

白眼基因W 是突变基因，红眼基因+是野生型基因，因为这对等位基因都在X 染色体上，所以为明确起见，分别记作X W 和X +，Y 代表Y

染色体。

白眼雄蝇与纯种红眼雌蝇交配，白眼雄蝇的基因型是X W Y ，产生两种精子，一种精子带有X ，上面有W 基因，一种精子带有Y ，

上面没有相应的基因。红眼雌蝇的基因型是X +X +，产生的卵细胞都带有X ，上面都有+野生型基因。两种精子(X W 和Y)与卵细胞（X +)结

合，子代雌蝇的基因型是X +X W ，因为+对W 是显性，所以表现型是红眼，子代雄蝇的基因型是X +Y ，所以表现型也是红眼。子一代的红眼

雌蝇与红眼雄蝇交配时，红眼雌蝇(X +X W )产生两种卵细胞：一种是X +，一种是X W 。红眼雄蝇也产生两种精子：一种是X +，一种是Y 。卵

细胞与精子结合，形成4种合子，长大后，雌蝇都是红眼(X +X +和X +X W )，而雄蝇中一半是红眼(X +Y)，一半是白眼(X W Y)，表现型比例是2∶

1∶1。

在摩尔根所做的回交实验中，子一代红眼雌蝇与白眼雄蝇交配，子一代红眼雌蝇的基因型是X +X W ，产生两种卵细胞，一种是X +，

一种是X W 。白眼雄蝇的基因型是X W Y ，产生两种精子，一种是X W ，一种是Y 。雌雄配子结合后，如图17所示。

后代有4种表现型：红眼雌蝇(X +X W )、白眼雌蝇(X W X W )、红眼雄蝇(X +Y)、白眼雄蝇

(X W Y)，比例是1∶1∶1∶1。摩尔根圆满地说明了他的实验结果。为了验证他的假

设，他又设计了三个新的实验。

（1）根据假设，子二代雌蝇虽然都是红眼，但基因型有两种，半数是X +X +，

半数是X +X W ，所以子二代雌蝇与白眼雄蝇做单对交配时，应当半数子二代雌蝇所产

的后裔全部是红眼，半数子二代雌蝇则与子一代雌蝇回交一样，所产的后裔是1/4

红眼雌蝇、1/4白眼雌蝇、1/4红眼雄蝇、1/4白眼雄蝇。

（2）根据假设，白眼雌蝇与红眼雄蝇交配时，子代中雌蝇都是红眼，雄蝇都

是白眼。

（3）根据假设，白眼雌蝇和白眼雄蝇交配时，子代雌雄都是白眼，而且以后

也能真实传代，成为稳定的品系。这三个实验中，以第二个实验最为关键，实验

的结果跟预期完全符合，假设得到证实。这样摩尔根就把决定红眼和白眼的基因

定位在X 染色体上。

第3节伴性遗传

（一）问题探讨

该问题只有在学完本节内容之后，学生才能够比较全面地回答，因此，本问题具有开放性，只要求学生能够简单回答即可。

1.提示：红绿色盲基因和抗维生素D 佝偻病的基因位于性染色体上，因此这两种遗传病在遗传表现上总是和性别相联系。

2.提示：红绿色盲基因和抗维生素D 佝偻病基因尽管都位于X 染色体上，但红绿色盲基因为隐性基因，而抗维生素D 佝偻病基因为显性基因，因此，这两种遗传病与性别关联的表现不相同，红绿色盲表现为男性多于女性，而抗维生素D 佝偻病则表现为女性多于男性。

（二）资料分析1.红绿色盲基因位于X 染色体上。2.红绿色盲基因是隐性基因。

（三）练习基础题1.C 。2.B 。3.C 。4.（1）AaX B X b (妇),AaX B Y （夫）。

（2）既不患白化病也不患红绿色盲的孩子的基因型：AAX B X B ,AAX B X b ,AaX B X B ,AaX B X b ,AaX B Y,AAX B Y 。

拓展题提示：雌果蝇卵原细胞减数分裂过程中，在2 000～3 000个细胞中，有一次发生了差错，两条X 染色体不分离，结果产

生的卵细胞中，或者含有两条X 染色体，或者不含X 染色体。如果含X w X w 卵细胞与含Y 的精子受精，产生X w X w Y 的个体为白眼雌果蝇，

如果不含X 的卵细胞与含Xw 的精子受精，产生OX w 的个体为红眼雄果蝇，这样就可以解释上述现象。可以用显微镜检查细胞中的染色

体，如果在上述杂交中的子一代出现的那只白眼雌果蝇中找到Y 染色体，在那只红眼雄果蝇中找不到Y 染色体，就可以证明解释是正确的。

血友病

血友病为一组先天性凝血障碍性疾病，因缺乏的凝血因子不同而分为血友病甲、血友病乙和血友病丙。本组疾病的共同特点是出血。发病率以血友病甲最高，发病率为4×10-5～1×10-4，重症患者占存活男婴的1/7 000。乙次之，血友病丙罕见。

血友病甲为X 连锁隐性遗传病，致病基因位于X 染色体上。其遗传特点有：

（1）X 连锁隐性遗传，男性患病，女性传递；

（2）女性携带者与正常男性所生子女中，男性1/2患病，1/2正常；女性1/2为携带者，1/2正常；

（3）男性患者与正常女性所生子女中，男性均正常，女性均为携带者；

（4）男性患者与女性携带者所生子女中，男性1/2正常，1/2患病；女性1/2为患者，1/2为携带者。

有20%～40%的患者无家族史，这是基因突变所引起的，可以遗传，遗传规律同前。

高等植物的伴性遗传

植物性连锁遗传实例较少，其主要原因是雌雄异株植物不多。但是，在一些雌雄异株的植物如枣椰树和石竹科女娄菜属的一些种中也发现了性连锁遗传的性状。在这类植物中，雄株为XY ，雌株为XX ，即均为雄性异质型。

异株女娄菜有宽叶和窄叶两种类型，而且叶的宽窄与性别有关。这是因为控制这一相对性状的基因位于X 染色体上，Y 染色体上没

有对应的基因。宽叶由显性基因B 控制，窄叶由隐性基因b 控制，而且基因b 使花粉致死。如纯合宽叶雌株（X B X B )与窄叶雄株(X b Y)杂

交，子代全为宽叶雄株。杂合宽叶雌株（X B X b )与窄叶雄株杂交，子代亦全为雄株，但宽叶与窄叶各占一半。杂合宽叶雌株与宽叶雄株

(X B Y)杂交，子代雌株全为宽叶，雄株中宽叶与窄叶为1∶1。由于X b 的花粉不能参与受精，因而X b X b 基因型不存在，故雌性个体没有窄叶类型。

女娄菜中还存在着一种金黄色植株突变体，但这种突变体只存在于雄株之中，雌株中没有或极少。研究发现，这一突变由隐性基

因a 控制，该基因位于X 染色体上。X a Y 雄性个体金黄色，雌性不出现金黄色个体乃因X a 使花粉致死。X A X A 和X A X a 为正常绿色。X A X a (绿

色)与X a Y(金黄色)杂交，X a 花粉无授精能力，Y 花粉与X A 和X a 卵细胞结合，故后代全为雄性，没有雌性个体或雌性个体极少。在雄性个体中，正常绿色与金黄色的比例为1∶1。该性状的遗传与女娄菜叶宽的遗传同属性连锁致死。

自我检测的答案和提示一、概念检测判断题1.×。2.√。3.×。4.√。5.×。

选择题1.C 。2.C 。3.B 。4.A （该显性基因位于X 染色体上）。5.C 。

二、知识迁移1.设红绿色盲基因为b ，那么（1）XbY ；XBXB ，XBXb 。（2）1/4。

2.（1）表现型正常的夫妇，后代均正常；夫妇一方是患者，子女有1/2为患者。（2）选择生男孩。

（3）不携带。一对等位基因中，只要有一个是显性致病基因，就会表现为患者（真实遗传）

。

3.是父方，可能是在减数分裂第二次分裂中，复制的Y染色体没有分开，产生了含有YY的精子。

三、技能应用

减数分裂有丝分裂

不同点（1）染色体复制一次，细胞连续分裂两次。

（2）同源染色体在第一次分裂中发生联会（并且出现四分

体及非姐妹染色单体的互换）。

（3）分裂后形成4个精子或1个卵细胞。

（4）分裂后，子细胞中染色体的数目减少一半。

（1）染色体复制一次，细胞分裂一次。

（2）无同源染色体联会等行为。

（3）分裂后形成2个体细胞。

（4）分裂后，子细胞中染色体的数目与母细

胞的相同。

相同点（1）在细胞分裂过程中都有纺锤丝出现。（2）染色体在细胞分裂中都只复制一次。

四、思维拓展

1.性别和其他性状类似，也是受遗传物质和环境共同影响的，性反转现象可能是某种环境因素，使性腺出现反转现象的缘故。子代雌雄之比是2∶1。

2.否。孟德尔遗传规律的细胞学基础是减数分裂中染色体的分配规律，该规律只适用于真核生物。

第三章基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质

（一）问题探讨

1.提示：遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制出拷贝，传递给下一代等。

2.提示：这是一道开放性的题，答案并不惟一，只要提出正确的思路即可。

（二）旁栏思考题

因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于 DNA的组分中。用14C和18O等元素是不可行的，因为 T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。

（三）思考与讨论

1.提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。（2）繁殖快。细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。

2.最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。

3.艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等（学生可能回答出其他的技术，但只要回答出上述主要技术就可以）。

科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。

（四）练习基础题1.（1）（×）;(2)（×）。2.C。3.D。

拓展题

1.提示：实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。

2.提示：肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。

作为遗传物质至少要具备以下4个条件：

（1）在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性；

（2）能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程；

（3）具有贮存大量遗传信息的潜在能力；

（4）结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。

第2节DNA分子的结构

（一）问题探讨提示：本节的问题探讨主要是培养学生收集资料、讨论交流的能力。

（二）旁栏思考题

1.（1）当时科学界已经发现的证据有：组成ＤNＡ分子的单位是脱氧核苷酸；ＤNＡ分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的ＤＮＡ的Ｘ射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照Ｘ射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建ＤNＡ结构模型；（4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量这一碱基之间的数量关系。

2.沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。

沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量。于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T 配对，G与C配对，最终，构建出了正确的DNA模型。

（三）思考与讨论

2.提示：主要涉及物理学（主要是晶体学）、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；建构模型的方法等。现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。

3.提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。

（四）模型建构1.DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。碱基对千变万化的排列顺序使DNA 储存了大量的遗传信息。

2.提示：（1）靠 DNA分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；（2）在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力（该点可不作为对学生的要求，教师可进行补充说明）。

（五）练习基础题 1. （1）胞嘧啶；（2）腺嘌呤；（3）鸟嘌呤；（4）胸腺嘧啶；（5）脱氧核糖；（6）磷酸；（7）脱氧核苷酸；（8）碱基对；（9）氢键；（10）一条脱氧核苷酸链的片段。2.C 。3.B 。

拓展题

17 ∵A ＝TG ＝C

∴A ＋G ＝T ＋C

∴A ＋G/（A ＋G ＋T ＋C ）＝T ＋C/（A ＋G ＋T ＋C ）＝50%

也可以写成以下形式：A ＋G ／T ＋C ＝(T ＋G )／(A ＋C)＝(T ＋C )／(A ＋G)……＝1

规律概括为：在DNA 双链中,任意两个不互补碱基之和恒等，并为碱基总数的50%。

第3节 DNA 的复制

（一）问题探讨提示：两个会徽所用的原料应该选自一块石材；应

先制造模型，并按模型制作会徽；应使用电子控制的刻床；刻床应由一

名技术熟练的师傅操作，或完全数控等。（以上可由学生根据自己的经验

推测回答，事实是原料确实选自一块石材，但由于时间紧迫，两个会徽

是由两名技术最好的师傅手工雕刻的）。验证的最简单的方法是：将两个

印章的图形盖在白纸上进行比较（学生也可能提出更科学、更现代化的

方法）。

（二）旁栏思考题

提示：本实验是根据半保留复制原理和DNA 密度的变化来设计的。

在本实验中根据试管中DNA 带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA

了。

（三）练习基础题1.腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胞

嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。

2.模板、原料、能量、酶，双螺旋，碱基互补配对。

3.D 。

4.B 。

拓展题提示：可能有6个碱基会发生错误。产生的影响可能很大，

也可能没有影响（这一问可由学生做开放式回答）。

第4节基因是有遗传效应的DNA 片段

（一）问题探讨提示：本节“问题探讨”的目的主要是让学生体会

碱基排列顺序的多样性。

（二）资料分析

1.生物体的DNA 分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基

总数小于DNA 分子的碱基总数。这说明基因是DNA 的片段，基因不是连

续分布在DNA 上的，而是由碱基序列将其分隔开的。

2.提示：此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求惟一答

案。可以结合提供的资料来理解，如能使生物体发出绿色荧光、控制人

和动物体的胖瘦，等等。3.基因是有遗传效应的DNA 片段。

（三）探究

1.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA 分子的多样性，而碱基特

定的排列顺序，又构成了每一个DNA 分子的特异性。DNA 分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。

2.提示：在人类的DNA 分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA 几乎不可能完全相同，因此，DNA 可以像指纹一样用来鉴别身份。

3.提示：可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的随机排列。

（四）练习基础题1.（1）；（2）×。2.C 。

3.提示：从遗传物质必须具备的条件来分析：（1）在细胞增殖过程中能够精确地进行复制；（2）能够控制生物体的性状；（3）能够贮存足够量的遗传信息；（4）结构比较稳定。

拓展题

1.提示：并非任何一个DNA 片段都是基因，只有具有遗传效应的DNA 片段才是基因。

2.提示：DNA 包括基因与非基因的碱基序列。

3.提示：这一观点是有道理的。但在日常生活中，如报刊、杂志、广播等传播媒体常将基因与DNA 这两个概念等同使用，因此在具体情况中，要留意区分。

第四章基因的表达

第1节基因指导蛋白质的合成

（一）问题探讨

提示：此节问题探讨意在引导学生思考DNA 在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA 分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA 到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA 分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。

（二）思考与讨论一

1.提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。

2.转录成的RNA 的碱基序列，与作为模板的DNA 单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA 双链间碱基互补配对不同的是，RNA 链中与DNA 链的A 配对的是U ，不是T ；与DNA 另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA 链上T 的位置，RNA 链上是U 。

（三）思考与讨论二1.最多能编码16种氨基酸。2.至少需要3个碱基。

（四）思考与讨论三

1.对应的氨基酸序列是：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。

2.提示：这是一道开放性较强的题，答案并不惟一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的，等等。

3. 提示：此题具有一定的开放性，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。

（五）思考与讨论四

1.提示：此题旨在检查对蛋白质合成过程的理解。可以参照教材中图4 6的表示方法来绘制。

2.提示：根据mRNA 的碱基序列和密码子表就可以写出肽链的氨基酸序列。

（六）想像空间

DNA 相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。

DNA 被核膜限制在细胞核内，使转

录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确。

（七）练习基础题1.TGCCTAGAA；UGCCUAGAA；3；3；半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。2.C。

拓展题1.提示：可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。这个实例说明密码的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。

2.提示：因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。

第2节基因对性状的控制

(一)问题探讨1.水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。3.提示：为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？

（二）资料分析1.没有。实验证据指出了原有的中心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。2.遗传信息从RNA流向DNA、从RNA流向RNA的结论是确信无疑的，而从蛋白质流向蛋白质的途径是有可能存在的。

（三）旁栏思考题提示：此题旨在引导学生认识基因与生物的性状并非简单的一一对应关系。

（四）批判性思维提示：此题旨在引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，认识到性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果。

（五）技能训练1.提示：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。2.基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。

（六）练习基础题1.A。2.（1）×；（2）×；（3）√。

拓展题

1.红眼基因正常是形成红眼的必要而非充分条件。红眼基因正常，并且其他涉及红眼形成的基因也正常时，果蝇的红眼才能形成；如果红眼基因不正常，即使所有其他涉及红眼形成的基因都正常，果蝇的红眼也不能形成。

2.提示：生物体内基因的数目多、作用方式复杂，难以单独对其进行研究，生物体的异常性状为科学家研究相关基因的作用提供了一个突破口，使科学家能够从异常性状入手，分析性状异常的个体的基因与正常个体的基因是否存在区别，存在哪些区别等问题，从而建立起性状与基因的对应关系。因为性状是由基因控制的，如果某一性状发生异常，并且能够稳定遗传，说明控制该性状的基因发生了突变。根据异常性状的遗传方式，还可以分析出控制该性状的基因是位于性染色体上还是常染色体上，是显性还是隐性，并且可以预测这一性状将来的遗传规律。

第5章基因突变及其他变异

第1节基因突变和基因重组

（一）问题探讨

提示：DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由于密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变。改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也有可能既无害也无利。

（二）思考与讨论一

1.图中谷氨酸发生了改变，变成了缬氨酸。

2.提示：可查看教材表4-1，20种氨基酸的密码子表。

3.能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传递给下一代。

（三）思考与讨论二

1.223种精子；223种卵细胞。

2.需要有246+1个个体；不可能。

3.提示：可以从染色体上基因的多样性、减数分裂过程中配子形成的过程以及基因重组等角度思考。

生物体的性状是由基因控制的。在减数分裂形成生殖细胞的过程中，随着同源染色体的分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重新组合。人的基因约有3万多个，因此，形成生殖细胞的类型也非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精卵的类型也就非常多。所以，人群中个体性状是多种多样的。

（四）旁栏思考题

因为紫外线和X射线易诱发基因突变，使人患癌症。

（五）批判性思维

这种看法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。

（六）练习

基础题

1.（1）√；（2）×；（3）×。

2.C。

3.B。

4.A。

拓展题

1.放疗或化疗的作用是通过一定量的辐射或化学药剂干扰肿瘤细胞和癌细胞进行DNA分子的复制，使其产生基因突变，从而抑制其分裂的能力，或者杀死癌细胞。放疗的射线或化疗的药剂，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，放疗或化疗后病人的身体是非常虚弱的。

2.镰刀型细胞贫血症患者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明，在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一方面。虽然这个突变体的纯合体对生存不利，但其杂合体却有利于当地人的生存。

第2节染色体变异

答案和提示

（一）问题探讨提示：参见练习中的拓展题，了解无子西瓜的形成过程。

（二）实验

两者都是通过抑制分裂细胞内纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，而引起细胞内染色体数目加倍。

（三）练习

基础题 1.（1）×；（2）×。 2.B。 3.填表

体细胞中的染

色体数

配子

中的染

色体数

体细胞

中的染

色体组数

配子中

的染色

体组数

属于几

倍体生物

豌豆14 7 2 1 二倍体普通小麦42 21 6 3 六倍体

小黑麦56 28 8 4 八倍体拓展题

1.西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。

2.杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

3.三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。

4.有其他的方法可以替代。方法一，进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。

第3节人类遗传病

答案和提示

（一）问题探讨

1.提示：人的胖瘦是由多种原因造成的。有的肥胖病可能是由遗传物质决定的，有的可能是后天营养过多造成的，但大多数情况下，肥胖是由于遗传物质和营养过多共同作用的结果。

2.提示：有人提出“人类所有的病都是基因病”。这种说法依据的可能是基因控制生物体的性状这一生物学规律。因为人体患病也是人体所表现出来的性状，而性状是由基因控制的，从这个角度看，说疾病都是基因病，是有一定道理的。然而，这种观点过于绝对化，人类的疾病并不都是由基因的缺陷引起的，如由大肠杆菌引起的腹泻，就不是基因病。

（二）练习

基础题 1.（1）×；（2）×；（3）×。

2.列表总结遗传病的类型和实例。

人类遗传病的类型定义实例

单基因

遗传病

显性遗传

病

由显性致病基因引起的遗传病多指、并指等

隐性遗传病由隐性致病基因引起的遗传病白化病、苯丙酮尿症等

多基因遗传病受两对以上的等位基因控制的遗传病原发性高血压等

染色体异常遗传病由染色体异常引起的遗传病21三体综合征等拓展题

提示：该女性不一定携带白化病基因；她未出生的孩子可能患白化病。

由该女性的弟弟是白化病的事实可知其弟弟的基因型为aa，因而推测其父母的基因型为Aa，则该女性的基因型有两种可能：AA

和Aa，AA的概率为1/3，Aa的概率为2/3。该女性携带白化病基因的概率为2/3，根据她丈夫携带白化病基因的情况，其后代携带白化病基因和患白化病的可能性分为三种可能：（1）丈夫不含有白化病基因；（2）丈夫含有一个白化病基因；（3）丈夫是白化病患者。遗传咨询师需要根据该女性的丈夫是否是白化病患者，或者是否有家族遗传病史来作出判断，提供遗传咨询。

自我检测的答案和提示

一、概念检测

判断题 1.×。 2.√。 3.×。 4.×。 5.×。 6.√。

选择题B。

识图作答题

1.雌；含有两条х染色体。

2.4；2。

画概念图

二、知识迁移

由女方X染色体上携带一对隐性致病基因患有某种遗传病可知，该女性的基因型为XaXa 。由男方表现型正常可知其基因型为XAY。该夫妇生下患病胎儿的概率为1/2，如果生下的是男孩，则100%患有这种遗传病，如果生下的是女孩，则100%携带有这种遗传病的致病基因。

三、技能应用

提示：野生型链孢霉能在基本培养基上生长，用X射线照射后的链孢霉不能在基本培养基上生长，说明X射线照射后的链孢霉产生了基因突变，有可能不能合成某种物质，所以不能在基本培养基上生长。在基本培养基中添加某种维生素后，X射线照射后的链孢霉又能生长，说明经X射线照射后的链孢霉不能合成该种维生素。

四、思维拓展

1.酶①或酶⑤。

2.酶③。

3.提示：由这个例子可以看出，白化病等遗传病是由某些缺陷基因引起的，这些基因的产物可能是参与代谢途径的重要的酶。基因可以通过控制酶的合成调控生物体内物质的代谢途径，从而控制生物体的性状。

第6章从杂交育种到基因工程

第1节杂交育种与诱变育种

答案和提示

（一）问题探讨

提示：此节问题探讨意在结合学生的生活经验，引导学生思考相关的育种方法。教师可充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与讨论。

（二）思考与讨论一

杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦，过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。

（三）思考与讨论二

诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。

（四）练习

基础题 1.B。 2.B。 3.基因突变；X射线；紫外线；激光。

拓展题

提示：可采用杂交育种的方法，遗传图解可参考教科书插图6 1绘制。优点是育种的目的性较强，能够获得具有优良性状、淘汰不良性状的品种。缺点是育种周期长，过程繁琐。

第2节基因工程及其应用

答案和提示

（一）问题探讨

提示：此节“问题探讨”以基因工程菌的实例，引导学生思考基因工程的原理。为启发学生思考，教师可引导学生回忆前面学过的遗传学知识，如不同生物的DNA在结构上的统一性、几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。

（二）练习

基础题

1.基因工程的操作通常包括以下4步：（1）获得目的基因（外源基因）；（2）目的基因与运载体结合，形成重组DNA分子；（3）将重组DNA分子导入受体细胞；（4）目的基因的检测与表达。

3.常用的运载体有质粒、噬菌体、农杆菌、动植物病毒等。

拓展题

1.提示：这是因为在基因水平上，人和细菌的遗传机制是一致的。细菌和人的遗传物质都是DNA，都使用同一套遗传密码子，都遵循中心法则。因此，通过基因重组，细菌能够合成人体的某些蛋白质。

2.提示：例如，可以向客户说明农场具备相应的安全检测设施和措施，已经领取了农业转基因生物安全证书，产品中所含有的成分都是自然界天然存在的物质，产品经过试用表明对人体无害等。

3.提示：例如，“转基因土豆──肝炎患者的希望！！”等。

自我检测的答案和提示

一、概念检测

连线题1─B，2─C，3─E，4─D，5─F，6─A。

判断题 1.×。 2.√。 3.√。 4.√。

画概念图

二、知识迁移此题是一道开放性题目，答案从略。

三、技能应用

提示：这是一幅具有讽刺意味的卡通图。画面中两位研究人员在培养室中面对人工栽培的人形大头菜，说道：“看来我们把太多的人基因转移到大头菜里了。”暗示他们已能够运用基因工程技术随心所欲地把人的基因转入蔬菜中生产出“人形”大头菜。本题属于开放型题目，手法夸张，教师应启发学生充分发挥想像力，运用本章所学知识对此作出评价，并且认识到理智地运用科学技术成果的必要性。

四、思维拓展

提示：很多生物的基因组目前并不清楚，因此，寻找目的基因仍是十分艰巨的工作。此外，基因的提取、分离和转移需要昂贵的仪器设备。而杂交育种和诱变育种作为常规育种方法，操作简便易行，是基因工程技术所不能取代的。

第7章现代生物进化理论

第1节现代生物进化理论的由来

答案和提示

（一）问题探讨

1.这是拟态现象，使枯叶蝶不易被天敌发现。

2.枯叶蝶的祖先种群中出现翅似枯叶的变异个体后，由于这种变异是可遗传的有利变异，这种变异的个体生存和留下后代的机会多，久而久之，使这类蝴蝶具有翅似枯叶的适应性特征。

3.这与对枯叶蝶适应性的解释看似矛盾。其实，翅色鲜艳的蝴蝶可能具有其他防御敌害的适应性特征，如翅上有类似猛禽眼睛的眼斑，等等。

（二）思考与讨论

1.在西方国家，当时“神创论”和“物种不变论”仍占统治地位，人们普遍认为所有的物种都是上帝创造的，自古以来既没有物种的绝灭，也没有新物种的产生。

2.达尔文认为所有的生物都是由最原始的共同祖先进化而来的，生物界通过自然选择而不断进化，这一观点否定了“神创论”，不能为当时的宗教观念所容，因此，遭到许多人的攻击、谩骂和讥讽。

3.人类与其他生物有着共同的起源。人类是生物世界的成员，而不是凌驾于其他物种之上的“主宰”。

4.马克思在这封信中所说“我们的观点”是指辩证唯物主义观点。

5.激励国人奋发图强，使中华民族能够自立于世界民族之林。

6.“Science aims to discover facts, but leaves us free to choose our own values.”意思是“科学的目的是发现事实，但是却留给我们选择自己价值观的自由。”言外之意是虽然科学否定了上帝造物说，但并不意味着排斥相关的宗教信仰。作者之所以在书的最后一页写这句话，与所在国家的社会文化背景有关。

（三）旁栏思考题

这是由于受当时遗传学发展水平的限制，人们还没有认识到基因与性状的关系，不清楚可遗传变异的来源。

（四）练习

基础题

1.B。

2.按照达尔文的自然选择学说，可以做如下解释：细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异。在未使用抗生素时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势；使用抗生素以后，抗药性弱的个体大量死亡，抗药性强的个体有机会产生更多的后代，一段时间以后，抗生素的杀菌效果就会下降。这一解释未能深入到基因水平，没有说明基因突变在进化中的作用。

拓展题

1.提示：在自然界，物种的绝灭速率本来是很缓慢的，人类活动大大加快了物种绝灭的速率。现在的许多濒危物种之所以濒危，很大程度上是人为因素造成的。因此，一般来说，人类对濒危物种的保护，是在弥补自己对自然界的过失，不能说是干扰了自然界正常的自然选择。当然，如果某一物种的濒危纯粹是由于这种生物适应能力的低下，或者源于自然灾害，则当别论。

2.提示：人工环境与自然环境不可能完全隔绝，人也不可能离开自然界而生存，因此，人类的进化不可能完全摆脱自然界的影响。但是，人类毕竟早已远离风餐露宿、“与狼共舞”的时代，工农业的发展和医疗水平的提高，使得人们的生活条件不断改善，健康水

21 平不断提高，婴幼儿死亡率显著下降，平均寿命显著延长，来自自然界的选择压力在变小，来自人类社会内部的选择因素在增加。

第2节现代生物进化理论的主要内容

答案和提示

（一）问题探讨

提示：学生可以按如下思路展开想像：一个基因所控制的性状，对个体生存和繁殖后代的贡献越大，拥有该基因的个体就可能越多。

（二）思考与讨论一

1.（1）A 配子占60%，a 配子占40%。

（2）子代基因型频率：AA 占36%；Aa 占48%；aa 占16%。

（3）子代种群的基因频率：A 占60%；a 占40%。

（4）亲代基因型的频率 AA （30%） Aa （60%） aa(10%)

配子的比率 A(30%) A(30%) a(30%) a(10%)