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高三生物复习知识点汇总
高三生物复习知识点汇总
生物固氮
.学习过程:
(一)固氮类型
固氮:
将空气中的氮分子转化成氮化合物的过程
生物固氮:
固氮微生物将空气中的还原成氨的过程
每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右。
生物固氮在氮循环中起重要作用。
(二)固氮微生物的种类
1.固氮微生物都是原核微生物,目前共发现100多种。
主要有:
根瘤菌、蓝藻、放线菌
2.类型:
(1)共生固氮微生物
指与绿色植物互利共生时才能固氮的微生物
如:
根瘤菌——与豆科植物互利共生
弗兰克氏放线菌——与桤木属、杨梅属、沙棘属等植物共生
蓝藻——与红萍等水生蕨类或罗汉松等裸子植物共生,地衣即是。
根瘤菌:
在土壤中分布广泛,其固定的氮素占自然界生物固氮的绝大部分
形状:
棒槌型、T型、Y型
代谢类型:
需氧异养细菌,原核生物
特点:
①只有在侵入到豆科植物的根内才能固氮
②不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植物
③根瘤菌与豆科植物互利共生
根瘤形成:
①豆科植物幼苗长出后,相应的根瘤菌就侵入到根内
②根瘤菌在根内不断繁殖
③刺激根内薄壁细胞分裂,该处组织膨大形成根瘤
重要意义:
豆科植物从根瘤中获得的氮素占所需氮素的30%到80%
(2)自生固氮微生物
指在土壤中能够独立进行固氮的微生物,如:
圆褐固氮菌
圆褐固氮菌:
异养需氧原核生物(细菌)
结构特点:
①大多是杆菌或短杆菌
②通常是单生或对生生活(显微镜下观察呈8字型)
③细菌外层有一层荚膜
功能特点:
①异养需氧生活
②能独立固氮,固氮能力较强(能在无氮培养基中生长)
③能分泌生长素(促进植株生长和果实发育)
生产应用:
常制作成菌剂,投入到土壤中,提高农作物的产量
①作用对象:
小麦,水稻,棉花,玉米
②主要菌种:
圆褐固氮菌,棕色固氮菌
③施用方式:
<1>基施以基肥的形式使用
<2>追施追加在作物的根部,覆盖土壤
<3>拌种阴凉处晾干后使用
<4>增产效果:
单纯使用菌剂不能满足农作物对氮营养的全部需要,只能是一种补充措施
菌落特点:
①色泽土褐色
②表面光滑呈黏稠状(具有荚膜)
③形状不规则(通常具有菌毛,具运动能力)
(3)联合固氮微生物(高中了解部分内容)
必须生活在根际、叶面或动物的肠道等处才能固氮的微生物
如:
雀稗固氮菌、固氮螺菌——生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞间
特点:
具有一定的专一性,但不形成根瘤那种特殊结构
可以进行自行固氮,介于自生固氮和共生固氮之间
(三)生物固氮过程:
1.生物固但是在细胞内的固氮酶的催化下进行的,不同固氮微生物的固氮酶的催化作用基本相同
2.基本过程:
(1)将N2还原成NH3,将C2H2还原成C2H4
(2)需要e和H+(来自植物体内的化学反应)
(3)需要ATP提供能量是一个释能过程
生物固氮示意图
3.固氮酶:
有两种蛋白质组成,只有两种蛋白质同时存在时才能起固氮作用
(1)两种蛋白质分别是:
含铁的蛋白质-铁蛋白;含有铁和钼的蛋白质-钼铁蛋白
(2)电子先传递给铁蛋白,然后传递给钼铁蛋白,最终被N2或C2H2接受
(3)ATP一定要与Mg结合,形成Mg-ATP复合物才能起作用
4.具有底物多样性
(四)生物固氮的意义:
1.植物吸收土壤中的氨盐和硝酸盐,在体内将无机氮转化为有机氮
2.动物直接或间接以植物为食,同化形成动物有机氮
3.动植物有机氮被微生物分解成氨—氨化作用
4.氨或氨盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐—硝化作用
5.硝酸盐被反硝化细菌等还原成亚硝酸盐,进一步形成分子态氮返回大气—反硝化作用
意义:
没有以生物固氮为主的固氮作用,大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。
生物固氮在氮循环中有十分重要的意义。
(五)生物固氮在农业中的应用:
1.补充土壤损失的氮元素(两种途径:
a.施用氮素化肥,农家肥补充b.生物固氮补充)
2.提高豆科作物的产量根(瘤菌拌种种植增产10%~20%)
3.豆科作物做绿肥明显提高土壤的氮素含量
4.让非豆科农作物自行固氮不仅能提高产量,还有利于生态环境的保护
(六)自生固氮菌的分离:
1.原理:
农田表层土壤制成的稀泥浆接种到无氮培养基中,只有自生固氮菌才能生长繁殖。
其他细菌因为没有生长繁殖所必须的氮素营养,所以无法生长.从而将自生固氮菌分离开来。
2.方法步骤:
(1)接种:
①将灭过菌的无氮培养基,在37摄氏度恒温箱中培养一两天,挑选没有生长任何微生物的使用
②取10克土壤混5mL无菌水用无菌玻棒搅匀
③无菌操作在挑选的培养基上接种
④标记内容
(2)培养:
在恒温相中,28至30摄氏度条件下培养3到4天
(3)观察:
观察接种效果,泥浆周围若出现黏液,先为无色透明,以后为乳白色,最后变成褐色,表明含有自生固氮菌
(4)镜检:
①制作临时涂片:
载玻片用酒精消毒,中央滴入无菌水
无菌操作条件下挑粘液涂在载玻片水滴中,用结晶紫染液染色
另取载玻片做推片,推出均匀菌膜
②干燥:
涂片自然干燥(不用加热,以免破坏菌膜)
③观察
依次用低倍镜,高倍镜观察,自生固氮菌染成紫色
六.学习指导:
1.微生物的固氮可分为自生固氮、共生固氮、联合固氮。
2.自生固氮微生物在土壤或培养基中,可以自行固定空气中的分子态的氮。
对植物没有依存关系。
常见的自生固氮微生物:
好氧性自生固氮——圆褐固氮菌、厌氧性自生固氮菌——梭菌、异型胞固氮蓝藻——鱼腥藻、念珠藻。
3.共生固氮微生物只有和植物互利共生时,才能固定空气中的分子态氮。
如:
根瘤菌——与豆科植物共生,弗兰克氏固氮菌——与非豆科植物共生,蓝藻——与红萍等水生蕨类共生。
4.联合固氮微生物介于自生和共生间,与共生植物间有一定的专一性,但不形成特殊结构。
5.根瘤菌在土壤中不能固氮,营异样需氧生活,所以根瘤菌不能用无氮培养基分离出来。
6.豆科植物的根瘤菌具有一定的种属特性,有的根瘤菌只能侵入一种豆科植物,如:
大豆根瘤菌。
7.根瘤菌与豆科植物的共生关系体现在两者生活在一起对彼此的促进作用更大,根瘤菌为豆科植物提供氮素(氨),都克制无为根瘤菌提供有机物。
8.自生固氮菌通常是异养需氧类型,具有荚膜结构。
能用无氮培养基分离来,由于具有荚膜所以菌落通常黏稠光滑,由于细菌具有运动能力所以菌落通常是无规则状。
9.圆褐固氮菌有较强的固氮能力,通常还可以产生生长素,具有促进植物生长和果实发育作用。
10.固氮过程是一个能量消耗过程,所利用的ATP来自有机物的氧化分解作用。
11.固氮过程的最终电子接受体是氮分子或者是乙炔。
固氮酶的参与使得极难被还原的氮分子在常态下快速完成氧化还原过程。
12.硝化细菌将氨盐转化为硝酸盐,其代谢类型是厌氧自养类型。
反硝化细菌则利用硝酸盐还原成亚硝酸盐,进而转化成氮气返回大气。
13.微生物的固氮能力与其体内的固氮基因有关。
固氮基因调控着固氮功能,理论上可以实现生物间的转基因工作,创造出新类型的固氮生物。
14.豆科植物在开花前固氮能力最强。
根瘤一般生长在植物的侧根上。
第三章遗传与基因工程
第一节细胞质遗传
学习过程
(一)引言
1953年美国的沃森和英国的克里克阐明DNA分子双螺旋结构
标志着遗传学的发展进入了分子遗传学阶段
20世纪末分子遗传学的发展
遗传密码的破译
真核生物基因非连续结构的发现
原核生物基因调控机制的阐明
20世纪70年代限制性内切酶的发现基因工程产生
基因工程的发展使人类进入了控制和改造生物的新时代
(举例:
生活中基因工程相关的事例)
(二)细胞质遗传概念
细胞核遗传:
真核生物的许多性状是由细胞核内的遗传物质(核基因)控制的,这种遗传方式称为细胞核遗传,简称核遗传
细胞质遗传:
真核生物还有一些性状是通过细胞质内的遗传物质控制的,这种遗传方式称为细胞质遗传
细胞质遗传与细胞和遗传比较:
(学生总结)
项目
细胞质遗传
细胞核遗传
遗传物质
DNA
线粒体,叶绿体DNA,环状
控制的性状少
DNA
细胞核中染色体,线状
控制主要性状
分离规律
随细胞质随机分离,无规律可
循
有丝分裂:
可出现性状分离
减数分裂:
产生质基因不同配
子
染色体分离有规律
有丝分裂:
复制后平均分配
减数分裂:
遵循三大遗传定律
遗传现象
母系遗传
无明显显隐关系
后代无规律性状分离比
性状有显隐性关系
后代有规律的分离比
主要表现
雄性不育遗传
线粒体、叶绿体遗传
生物的主要遗传方式
主要应用
雄性不育培育杂交种
杂交育种,分析遗传现象
(三)细胞质遗传特点
典型的实例:
紫茉莉质体的遗传
A.质体:
细菌、蓝藻、菌类不存在,动物细胞不存在
植物细胞中普遍存在的一类细胞器
有两层膜,随细胞的生长而增大
有自己的遗传物质,能分裂增殖
是植物细胞内合成代谢最主要的细胞器。
B.实验植物——紫茉莉
性状:
叶色,枝条一般是绿色的,但有多种变异类型。
显微镜检测结果(茉莉花叶肉细胞):
绿色叶:
含有正常叶绿体
白色叶:
细胞内不含叶绿体,只含白色体
花斑叶:
有三种不同的细胞
a.白色斑处细胞:
细胞内不含叶绿体,只含白色体
b.深绿色斑处细胞:
含有正常叶绿体
c.浅绿色斑处细胞:
既含叶绿体,也含白色体
C.叶色性状遗传方式:
研究目的:
1.检测叶色性状的遗传是否符合孟德尔经典遗传定律:
自由组合定律和分离定律
2.通过实验鉴定控制叶色的基因间的相互关系
研究方法:
用不同性状的茉莉花品种相互杂交,观察实验结果,看是否出现定比分离
结果预测:
从表现型上看,若是经典遗传,控制绿色与白色的基因可能是并显性(共显性)关系,这样才会出现条斑状的花斑色
实验结果:
紫茉莉花斑植株的杂交结果
接受花粉的枝条
提供花粉的枝条
种子(F1)发育成的植株
绿色
绿色
绿色
白色
花斑
白色
绿色
白色
白色
花斑
花斑色
绿色
绿色、白色、花斑
白色
绿色、白色、花斑
花斑
绿色、白色、花斑
结果分析:
F1代发育成的植株的叶色,完全取决于种子产生于那一种枝条,与花粉来自哪一种枝条无关。
即:
F1的性状,完全是由母本决定的。
结论:
紫茉莉的叶色遗传为细胞质遗传。
概念:
母系遗传:
F1总是表现出母本性状的遗传现象。
它是细胞质遗传的主要特点。
母系遗传实例:
植物中:
藏报春、玉米、棉花等叶绿体的遗传
高粱、水稻等雄性不育的遗传
微生物中:
链孢霉线粒体的遗传
和代表两种细胞核
和代表两种线粒体
和代表两种质体
细胞质遗传物质分离特点:
不呈现遗传物质的有规律分离,随机地、不均等地分配到子细胞中去
细胞质遗传的原理:
细胞质遗传的特点:
1.子代总表现出母本的性状
2.两个亲本杂交,后代的性状都不会像细胞细胞核遗传那样出现一定的分离比
(四)细胞质遗传的物质基础
研究:
1962年里斯和普兰特
方法:
电子显微镜观察衣藻、玉米等植物的叶绿体超薄切片
发现:
叶绿体基质中存在20.5nm左右的细纤维
检验:
用DNA酶处理,细纤维结构消失
结论:
细纤维结构是DNA
1.细胞质中有控制某些性状的遗传物质——细胞质基因
2.细胞质中没有核遗传物质一样的染色体结构
3.线粒体和叶绿体中存在着细纤维状结构的DNA物质
4.线粒体和叶绿体DNA能够进行自我复制并通过转录和翻译控制蛋白质的合成
5.细胞质DNA的复制与核DNA过程原理一样,但分离随细胞质的分离进行,所以细胞质遗传后代不出现定比分离
(五)细胞质遗传的实际应用
主要应用:
主要用于农作物育种上
问题产生:
农业优良品种种植几年,由于隔离不严等原因失去丰产性,出现品种退化,产量下降
生产经验:
生产上用杂交种,比使用连年种植的优良品种有更显著的增产作用。
但杂种优势往往只能表现在两个品种杂交第一代上。
杂种第二代出现产量下降、生长不齐等退化现象
杂种优势:
杂交后代的性状要优于两个亲本,具有出生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病性强等特点,具有明显的增产作用,这种现象称为杂种优势
解决思路:
为保持作物的杂种优势,生产用种子必须年年用杂种第一代杂种
新出矛盾:
用杂交种生产时面临的是种子生产难、来源少与实际需要量大的矛盾
雄性不育:
植株雄蕊发育不正常,不能产生可育花粉,但是雌蕊正常可育,可以接受其他植株的花粉而产生种子,这种现象称为雄性不育
雄性不育系:
同种植物中具有可遗传的雄性不育性状的植株群体称为不育系
作物范围:
小麦、玉米、水稻等作物
原理:
雄蕊是否可育由细胞核和细胞质中的基因共同决定
细胞核:
不育基因用r表示可育基因用R表示R对r呈显性
细胞质:
不育基因用S表示可育基因用N表示
关系:
R对r呈显性,核可育基因R可以抑制质不育基因S的表达
s
雄性不育基因型
雄性可育基因组成
特点:
1.植株雄蕊发育不正常,不能产生可育花粉
2.雌蕊正常可育,可以接受其他植株的花粉而产生种子
3.产生的种子都是杂交种
4.该种雄性不育应该是由遗传物质控制的,用于生产可获得稳定杂交种
5.雄蕊是否可育由细胞核和细胞质中的基因共同决定
6.核基因可育时该植株安全可育,只有当细胞核基因和细胞质基因同时表现不育时,植株才能表现雄性不育
杂交种培育:
三系配套杂交育种
不育系:
S(rr)
三系保持系:
N(rr)既能使母本结实,又使后代保持了不育特性
恢复系:
N(RR)能使雄性不育系的后代恢复可育性的品种
操作目的:
1.保留雄性不育系(不育系×保持系)
2.获得杂交种植株(不育系×恢复系)
三系植株必须配套使用。
成果:
三系配套法培育出了小麦、大麦、谷子、玉米、水稻等多种优势杂交种。
培育水稻优势杂交种方面,我国取得世界领先地位。
线粒体DNA的重要作用:
线粒体DNA:
多个,环状,每个含几十个基因
线粒体DNA缺陷病:
很多与脑部和肌肉有关的遗传病,都只能通过母亲遗传给后代的,如:
线粒体肌病、神经性肌肉衰弱、运动失调、视网膜炎等
线粒体DNA检验:
多用于对犯罪的鉴定,身份鉴定等
(六)学习指导
1.细胞质中有控制某些性状的遗传物质——细胞质基因
2.细胞质中没有核遗传物质一样的染色体结构
3.线粒体和叶绿体中存在着细纤维状结构的DNA物质
4.线粒体和叶绿体DNA能够进行自我复制并通过转录和翻译控制蛋白质的合成
5.细胞质DNA的复制与核DNA过程原理一样,但分离随细胞质的分离进行,所以细胞质遗传后代不出现定比分离
6.植株雄蕊发育不正常,不能产生可育花粉
7.雌蕊正常可育,可以接受其他植株的花粉而产生种子
8.产生的种子都是杂交种
9.该种雄性不育因该是由遗传物质控制的,用于生产可获得稳定杂交种
10.雄蕊是否可育由细胞核和细胞质中的基因共同决定
11.核基因可育时该植株安全可育,只有当细胞核基因和细胞质基因同时表现不育时,植株才能表现雄性不育
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