IB 生物/学习指南
PCR
PCR 或聚合酶链式反应是由凯利·穆利斯开发的，用于扩增从犯罪现场获得的 DNA。简而言之，它是疯狂的复制。在短短几个小时内，DNA 可以被复制数百万次。在该过程中，DNA 聚合酶使用核苷酸和引物来复制一小段 DNA，以便在将从犯罪现场获得的 DNA 与样本进行比较时可见。该过程有四个步骤
1. 变性 - 用热量破坏氢键，将它们分开
2. 退火 - 添加引物，冷却 DNA
3. 延伸 - DNA 聚合酶将核苷酸添加到 DNA 序列中
4. 重复 - 在三个小时内，可以获得三百万份 DNA 拷贝。
热球菌的 DNA 聚合酶（一种生活在温泉中的细菌）经常在 PCR 过程中使用，因为该酶能够在破坏 DNA 中氢键所需的极高温下存活。通过在复制过程中使用特定的引物，可以复制 DNA 的特定序列。
凝胶电泳
凝胶电泳是一种根据 DNA 链的电荷和大小分离 DNA 链的方法。根据电荷，DNA 分子带负电荷。当放置在磁场中时，DNA 链会向正极移动。此外，它们可以根据大小进行分离。较大的 DNA 分子比较小的分子移动得慢得多，因此不同大小的 DNA 链在磁场中不同点停止。通过这种技术，DNA 留下了一种独特的模式，并且可以与其他样本进行比较以匹配 DNA。
限制性内切酶
限制性内切酶或分子剪刀用于在特定位置切割 DNA 分子。细菌产生限制性内切酶，目的是寻找和破坏噬菌体 DNA。研究人员使用这些限制性内切酶在称为回文的特定点切割 DNA，将其切割成易于管理的片段。之后，这些 DNA 可以插入载体分子中，载体分子将质粒（DNA 片段）带入细胞。一旦进入细胞的细胞核，这种质粒 DNA 就会被复制并分配给任何子细胞。限制性内切酶以交错模式切割 DNA，产生粘性末端，其他用相同限制性内切酶切割的 DNA 分子可以与之结合。
重组 DNA
当 DNA 被拼接成载体时，新形成的产物被称为重组 DNA。基因工程使个人能够改变病毒，使其能够更轻松地将 DNA 导入更复杂生物的细胞，从而创造出更复杂和先进的重组 DNA。
人类基因组计划
人类基因组计划旨在找出这些基因在人类染色体上的位置以及构成它们的全部 DNA 的碱基序列。该项目是一个国际合作项目，许多国家的实验室都参与其中。对整个人类基因组进行测序将使研究基因如何控制人类发育变得更容易。它将更容易识别遗传疾病并根据基因的 DNA 碱基序列或这些基因编码的蛋白质结构生产新的药物。据估计，该项目可能包含从 30,000 到 40,000 个不同的单个基因。
克隆
克隆产生一个与宿主/供体具有相同基因型的生物体。克隆是指一群基因完全相同的生物体，或一群从单个亲本衍生出来的基因完全相同的细胞。存在两种类型的克隆：胚胎分割克隆（一种早期方法）和核移植克隆（用于克隆多莉羊）。为了克隆多莉羊，从供体羊身上采集乳腺细胞，从另一只羊身上采集未受精的卵细胞。从每个卵细胞中去除细胞核，然后用供体细胞将其融合，并使用电刺激。融合的细胞发育成胚胎，然后植入代孕母体内。母亲生下了一只与供体细胞生物体基因完全相同的羊。胚胎分割克隆是一种较早的方法，克隆实现的方式有所不同。首先，从动物身上取出实际的卵细胞，在培养皿中受精。在培养皿中，透明带是一种促进细胞分裂的化学涂层。第一次分裂后，这种透明带被一种酶去除，两个细胞分离成两个独立的细胞。在培养皿中，人造透明带被添加到单个卵细胞中，它们继续独立发育。这种方法通常用于克隆优良的牲畜。牲畜经常根据有利的商业品质进行克隆，包括羊毛、肉类或牛奶的生产力。
逆转录酶在生物技术中的应用
在生物界，逆转录酶是一种主要由病毒使用的酶，用于将单链 RNA 分子转化为双链 DNA 分子。在生物技术方面，逆转录酶用于逆转录 PCR。通过这种方式，通过在开始 PCR 过程之前将 RNA 转化为 DNA，可以以与通过该过程可以检查 DNA 的相同方式检查 RNA。
生物技术伦理
关于生物技术存在许多有争议的问题。缺点 - 1. 新化学物质可以杀死农业
2. Some people have allergic reactions, sometimes fatal to biotech engineered food
3. Cloning (hot political issue*) can be seen as trying to "be God"
4. Cloning can cause some genetic problems
优点 - 1. 借助生物技术，我们可以更好地养活快速增长的世界人口
2. Products can grow faster, bigger, and better
3. Cloned animals such as cows can produce more milk to better the American market
PCR：聚合酶链式反应：聚合酶链式反应用于在短时间内扩增 DNA。有四个基本步骤概述了这种扩增。变性：热量（极端）用于破坏氢键并分离 DNA 链；退火：然后在该步骤期间将引物添加到分离的链中；延伸：热球菌提供酶 DNA 聚合酶；重复：然后重复该过程多次。每个小时大约产生一百万个拷贝。（五个小时 = 约五百万个拷贝）
限制性内切酶
限制性内切酶是 DNA 剪刀。它们在特定的碱基上切割两条链，以去除所需的基因并打开细菌质粒。通过在特定的碱基上切割，它们可以产生粘性末端，这在创建重组质粒（例如胰岛素）中很有帮助。
凝胶电泳
凝胶电泳用于根据大小和电荷分离 DNA。由于构成 DNA 的磷酸基团，DNA 带负电荷。因此，DNA 将迁移到带正电的极。此外，大分子将比小分子移动得慢。
逆转录酶
逆转录酶用于从 RNA 创建 DNA。它存在于逆转录病毒中。生物技术使用它从 RNA 中创建没有垃圾内含子的 DNA。
人类基因组计划人类基因组计划由美国科学家于 1990 年启动。尽管最初计划持续 15 年，因为计划完成的庞大工作量，但它只持续到 2003 年。人类基因组计划成功地确定了 DNA 中超过 30 亿个碱基对的序列，并确定了 DNA 中的所有基因。人类基因组计划的最终目标是绘制人类 DNA 图谱，以便更容易治愈疾病和疾病。
克隆
多莉是通过核移植克隆的一只羊的名字。另一种克隆方法是胚胎分割。
重组DNA 在将特定DNA片段剪切出来后，可以通过载体将其插入生物体中。载体是运输该DNA片段的一种方式，例如基因枪或噬菌体（我们窃取其用于注射重组DNA）。这使我们能够将新基因插入生物体中，为基因工程奠定了基础。
限制性内切酶 是一种“分子剪刀”，用于在特定位置切割DNA分子。限制性内切酶以交错的方式切割DNA，产生具有相同、互补、单链“粘性末端”的片段。这些“粘性末端”可以与用相同限制性内切酶切割的另一个DNA分子的单链末端配对。
PCR 也被称为聚合酶链式反应。它由凯里·穆利斯于1983年创造/发现。PCR的主要目的是复制大量的DNA（在3小时内从1个复制到超过300万个！！）。第一步是变性，它利用热量打破氢键，使DNA链分离。然后是退火，它使用DNA聚合酶添加DNA引物。最后一步是延伸，DNA聚合酶添加核苷酸(dNTPs)。
凝胶电泳 是DNA分析的一种方法，用于根据电荷和大小分离DNA链。较小的分子比较大的分子移动得快得多。当DNA带有负电荷时，由于磷酸基团的存在，它会迁移到带有正电荷的极点。
重组DNA 是指将DNA剪接到载体中形成的DNA，它是一种人工合成的DNA。工程病毒被用来将DNA引入更复杂的生物体的细胞中。
人类基因组计划 是一个耗资30亿美元、由美国、英国、德国、法国、日本和中国等国家联盟于1990年正式启动的项目。该项目的目的是识别人类DNA中的所有20000-25000个基因，确定序列，将信息存储在数据库中，改进分析工具等等。最后一条染色体的序列于2006年公布；尽管基因组本身在2000年就完成了。随着该项目的完成，科学家们离他们的目标更近了一步，即分离可能导致某些疾病/疾病的基因。
基因治疗 用于通过改变基因型来治疗遗传疾病。理论上，通过改变导致疾病的等位基因的碱基序列，将来可以消除遗传疾病。例如，如果致病等位基因是隐性基因，就可以将显性等位基因插入已感染的细胞中，以阻止疾病。虽然该程序可以在人类生命周期的几个不同阶段进行，但最好的细胞是干细胞。它们可以反复分裂以取代丢失的体细胞。
基因突变 是指基因碱基序列的任何改变。虽然有几种类型的基因突变，但可能发生的最小变化（当一个碱基被另一个碱基替换时）称为碱基替换。基因突变最显著的例子之一是21号染色体的非分离（三体21），也称为唐氏综合征。
克隆 克隆是制作某物遗传上完全相同的复制品的过程。迄今为止最著名的例子是多莉羊。多莉是体细胞核移植的产物，其中1) 来自体细胞的细胞核被放置在一个去核的卵细胞中 2) 电击启动包含体细胞核的卵细胞开始分裂 3) 它最终会形成一个囊胚，其DNA与原始生物几乎完全相同。
科学家们已经表示，克隆人是可能的，但这一过程被认为存在争议。从积极的一面来说，克隆胚胎将使科学家能够更早地筛选遗传疾病。然后，不孕不育夫妇将有更好的机会，如果他们的胚胎被克隆。从消极的一面来说，那些基因相同的群体可能会遭受心理问题。此外，如果分化细胞可能导致高风险的胎儿畸形和高流产率。然后分化细胞已经开始衰老，这可能会导致人类克隆快速衰老。
逆转录酶 是一种可以将单链RNA转录成双链DNA的分子。
病毒/逆转录酶
病毒 是一种非细胞的感染因子，必须有一个宿主细胞才能复制。它们也被认为是非生物的；然而，这一点存在争议，因为生命当前的定义可能是可以争论的。病毒是自我繁殖的，它们经历了一些其他分类的生命体所经历的相同生物过程。病毒还含有核酸（DNA或RNA），它被蛋白质外壳或衣壳包围。反对病毒被认为是生命体的论点是，它们依赖于其他细胞来执行代谢活动，没有独立性。病毒起源的最广为接受的理论是，它们是从小细胞中逃逸的核酸片段。噬菌体 是侵入细菌的病毒。
逆转录酶，也称为RNA依赖性DNA聚合酶，是一种DNA聚合酶，它将单链RNA转录成双链DNA。正常的转录涉及从DNA合成RNA，因此逆转录是它的逆过程。
原核细胞/真核细胞
真核细胞具有膜结合的细胞器，而原核细胞没有。原核细胞同时具有细胞壁和细胞膜，而真核细胞只有膜。原核细胞也通常比真核细胞小，并且可能先进化。原核细胞具有环状的裸露DNA，而真核细胞含有位于细胞核内的线性DNA。最后，原核细胞具有70S核糖体，而真核细胞则具有80S核糖体。
植物/动物细胞
植物细胞具有叶绿体和线粒体，而动物细胞只含有线粒体。植物细胞被纤维素构成的细胞壁包围，而动物细胞只有细胞膜。植物细胞含有用来储存水的单个大型液泡，而动物细胞则有许多较小的液泡用于储存其他物质。最后，动物细胞具有纤毛和鞭毛以促进运动，而植物细胞是静止的。
细胞器：功能、结构
细胞核 - 包含DNA，调节细胞过程
核仁 - 产生核糖体
叶绿体 - 光合作用的场所
线粒体 - 产生能量
内质网（粗糙或光滑） - 在细胞中运输物质的通道
核糖体 - 合成蛋白质
溶酶体 - 消化食物，回收有机材料，自杀囊，含有消化酶
高尔基体 - 蛋白质的包装中心
液泡 - 储存，废物处理
囊泡 - 通过细胞质转运蛋白质
质膜 - 选择性渗透膜，允许物质进出细胞
细胞壁 - 维持细胞形状，水分摄入和保护细胞
纤毛/鞭毛 - 提供运动
微管 - 结构
中心体 - 协助细胞分裂
质膜/结构
细胞的质膜由磷脂双分子层构成。每个磷脂由两个与甘油分子相连的脂肪酸链组成。
细胞周期
间期
生长1（或G0） - 持续11小时（最长阶段），细胞器快速生长
合成 - 持续7小时，DNA复制
生长2 - 持续13小时（我不确定为什么G1是最长阶段，但我的图表上是这么写的），继续生长，为有丝分裂做最后的准备，纺锤体形成
有丝分裂 - 持续1小时（最短阶段），前期、中期、后期、末期
然后胞质分裂回到 >>>>>>> 间期
细胞
细胞是所有生物体的基本组成单位
原核细胞/真核细胞
原核细胞和真核细胞有许多区别，例如：原核细胞具有环状DNA/真核细胞具有线性DNA 原核细胞具有70S svedberg核糖体/真核细胞具有80S svedberg核糖体 真核细胞具有膜结合的细胞器，而原核细胞没有。
动物细胞和植物细胞
植物细胞 • 被质膜和坚硬的细胞壁包围 • 包含线粒体和叶绿体 • 被纤维素壁牢牢固定在适当位置 • 具有一个大的中央液泡，主要储存水分并提供结构支撑。 动物细胞 • 仅被质膜包围 • 保留了运动的能力（纤毛/鞭毛） • 在整个细胞质中随机分布着许多小的液泡
细胞器：• 细胞核：用于控制蛋白质合成和保存DNA。 “大脑”。 • 核仁：用于制造核糖体 • 叶绿体：植物中光合作用的场所 • 线粒体：细胞呼吸的场所，这是一种分解代谢过程，通过利用氧气从其他糖、脂肪和其他燃料中提取能量来生成ATP。“动力室” • 粗面内质网：含有核糖体，用于制造用于分泌的蛋白质 • 光面内质网：脂类合成和解毒的场所 • 核糖体：制造蛋白质 • 溶酶体：消化细胞中的不需要的物质和废物 • 高尔基体：接收和运输囊泡的包装中心 • 液泡：储存物质，对于植物来说它提供结构 • 囊泡：膜结合的运输囊 • 质膜：选择性渗透屏障，控制物质进出细胞
内共生
内共生理论试图解释细胞器是如何进化形成真核生物的。林恩·马古利斯被认为是该理论的创始人。内共生理论认为，早期的原核细胞吞噬了其他原核细胞，形成了共生关系，其中外部细胞提供保护，而内部细胞产生能量。这解释了线粒体和叶绿体是如何作为独立的细胞进化而来的，后来演变成现在的细胞器。内共生有几个“证据”。叶绿体和线粒体具有早期原核细胞的几个特征
- 环状DNA
- 70S核糖体
- 独立进行有丝分裂
- 独立的膜
生物体可以是单细胞的，也可以是多细胞的。然而，单细胞生物是执行生命功能所必需的。多细胞生物体中的细胞是独一无二的，因为它们能够通过表达某些基因，而不表达其他基因来执行专门的功能。
罗伯特·胡克 首次发现了细胞。一个帮助记住这个事实的轶事：当他观察这些微小的实体时，它们的分隔外观让他想起了微小的、相连的房间（在这个时期也被称为“细胞”）。因此，他决定将这些实体命名为“细胞”。
病毒需要宿主细胞才能复制。逆转录病毒利用逆转录酶将病毒 DNA 插入宿主 DNA，使病毒与宿主无法区分。如今最著名的逆转录病毒之一是 HIV。
植物细胞有细胞壁、叶绿体和细胞膜，但没有中心体。植物细胞还包含一个中央液泡，用于储存水分。
动物细胞没有细胞壁、叶绿体或细胞膜，但有中心体。动物细胞也可能具有运动细胞器，例如鞭毛。
细胞大小
细胞的代谢速率等于质量与体积的比率。同样，物质交换速率等于细胞的表面积。细胞具有高表面积与体积比至关重要。它只能通过保持较小来做到这一点，因为它的表面积增加的速度远远低于它的体积。如果细胞变得太大，它将失去维持稳态水平的能力。微绒毛可以帮助增加细胞的表面积，而不会改变其大小。用于观察细胞的显微镜类型可以显着改变观察者对细胞的图像。一种光学显微镜用于观察活生物体，使用彩色图像，具有较大的视野，分辨率低，放大倍数为 1000 倍，而且相对便宜且便携。另一方面，电子显微镜用于观察死生物体，使用单色图像，具有较小的视野，分辨率高，放大倍数为 250,000 倍，相当昂贵，并且无法移动。
原核细胞的组成部分
细胞壁-提供保护和支撑；由肽聚糖组成。
细胞膜-允许调节细胞内/外的物质。
中介体-位于细胞膜的内褶中。DNA 复制发生在这里。
细胞质-悬浮细胞器的细胞间液。
核糖体-参与蛋白质制造。
核区-裸露的 DNA 位于此处。
真核细胞的组成部分
细胞质-含水物质，含有参与细胞代谢的物质
内质网 (ER)-在细胞中运输物质的途径；与合成和储存相关
细胞核-控制细胞代谢和繁殖的中心
核糖体-蛋白质合成的场所
溶酶体-细胞内食物的消化
线粒体-细胞的“动力室”；细胞呼吸的场所。它有两个膜（内膜、外膜）。所有真核细胞都有线粒体。
高尔基体-包装和分泌细胞的产物
中心体-动物细胞分裂
液泡-被膜包裹的充满液体的细胞器，储存食物和废物
核仁-核糖体生产的场所
核膜-控制进出细胞核的运动
细胞壁-赋予植物形状并提供生产
纤毛-有助于细胞移动的毛发状结构。由 9x2 微管排列组成。
鞭毛-用于运动的长毛发状尾部。由 9x2 微管排列组成。
叶绿体-光合作用的场所
细胞板-在胞质分裂期间开始形成的新细胞壁
叶绿素-捕获光线并用于植物的繁殖
微管-赋予细胞形状的微观圆柱体。它们比细的微丝大
微管-在细胞分裂期间运输染色体，以及在整个细胞中运输细胞器和囊泡。
叶绿体-光合作用的场所。它包含色素叶绿素。叶绿体具有三层膜（内膜、外膜、类囊体膜）。植物、藻类和一些其他原生生物利用叶绿体进行光合作用。
有许多酶实际上嵌入膜中。以下膜是内膜系统的一部分：内质网、细胞核、高尔基体、溶酶体、液泡和细胞膜。真核细胞具有细胞骨架，它提供形状并允许运动。
原核细胞：环状 DNA、中介体、缺乏膜结合的细胞器、70S 核糖体、较小
真核细胞：线性 DNA、无中介体、包含膜结合的细胞器、80S 核糖体、较大
细胞周期 I：间期-最长的阶段 G：生长（转录和翻译发生）S：DNA 合成（复制发生）
有丝分裂：目的？阶段？
目的-生长和修复；允许细胞直接复制
阶段-间期、前期、中期、后期、末期1
减数分裂：目的？阶段？
目的-繁殖；允许形成单倍体配子细胞
-真核生物的生殖细胞产生配子
-2 次分裂，最终产生 4 个彼此不同且与亲本细胞不同的细胞
阶段
间期
-染色体在 S 期复制
前期 I
-细胞核和核膜分解
-中心体移向两极
-四联体形成
中期 I
-同源染色体排列在赤道板上
后期 I
-同源染色体分离并移向两极
末期 I
-染色体位于两极
-通过胞质分裂形成新的细胞膜
前期 II
中期 II
后期 II
末期 II
当同源染色体在赤道板上相遇形成四联体时，交叉互换有时会在姐妹染色单体之间发生。在交叉互换中，基因在交叉点交换染色体，并与其新的染色体一起通过减数分裂过程的剩余部分。四联体一词是指这两个同源染色体结合在一起时形成的结构。独立分配是指染色体在减数分裂过程中独立地分配到不同细胞中的特性。交叉互换和独立分配都增加了物种繁殖中的遗传变异，从而允许进化。通过有丝分裂繁殖的物种遗传变异较少，只能通过突变获得。
微管
微管是细胞骨架的组成部分之一。微管充当细胞内的结构成分，并参与许多细胞过程，包括有丝分裂、胞质分裂和囊泡运输。
中心体
生物学中的中心体是大多数动物细胞和藻类中发现的桶状微管结构，但植物中很少见。它构成了细胞生物学家所知的称为中心体的复合结构。中心体在细胞分裂过程中非常重要。它们组织过中心体物质 (PCM)，它在组织有丝分裂纺锤体中起作用，而有丝分裂纺锤体又帮助细胞分裂。有丝分裂纺锤体在染色体中发挥作用。在细胞分裂过程中，中心体会被复制，因此每个子细胞将有一对中心体。
有丝分裂有丝分裂的目的是通过染色体复制产生两个相同的细胞。阶段如下：-间期-前期-前中期-中期-后期-末期-胞质分裂
减数分裂：目的是产生四个单倍体生殖细胞（例如精子/卵子）。这个过程确保了后代的遗传变异。与有丝分裂不同，子细胞在遗传上与亲本细胞不同。减数分裂可以粗略地分为九个步骤：前期 I-中期 I-后期 I-末期 I-前期 II-中期 II-后期 II-末期 II-胞质分裂
微管微管是真核细胞中的空心丝状结构，有助于染色体移向细胞的相对两侧（尤其是在有丝分裂的后期）。它们还有助于细胞的结构和支持。
变异减数分裂通过几种方式产生生物体变异。
- 交叉互换-当四联体形成时，同源染色体的末端可以交换，从而在前期 I 期间产生随机变异。
- 突变-随机的遗传事故可以使基因发生突变。
- 插入-DNA 插入
- 缺失-DNA 被取出
- 倒位-DNA 被反转
- 易位-DNA 被剪切出来，然后粘贴到其他位置
- 独立分配-染色体在减数分裂过程中独立排列，产生几乎无限数量的组合。
有丝分裂 有丝分裂是无性生殖。它会产生两个新的、相同的细胞核。阶段
Prophase-the chromosomes condense and become visible.
Metaphase-chromosomes line up at the meta pkate and the spindle fibers attach
to the centromeres
Anaphase:Spindle fibers shorten, chromotids separate.
Telophase-cytokinesis! two new identical cells.
细胞周期
细胞周期从第一个间隙期开始，也称为G1 期。这个生长阶段是细胞周期中最长的阶段。在这个阶段的结束阶段，允许细胞周期进入第二个阶段的酶变得越来越活跃。一些细胞不会分裂，并且停滞在细胞周期的这个阶段，在这种情况下，将是 G0。下一个阶段，S 期，DNA 以及一些染色体蛋白被合成。这也是染色体复制复杂过程发生的阶段。S 期完成后，细胞进入第二个间隙期，G2 期。随着细胞为分裂做准备，更多的蛋白质被合成。与前两个阶段相比，这个阶段比较短。细胞周期的最后阶段，有丝分裂，接下来发生。虽然它是细胞周期中最短的阶段，但这是发生最多动作的部分。在有丝分裂结束阶段，细胞质分裂成两个细胞，这个过程称为胞质分裂。胞质分裂与 G1 期重叠，G1 期开始了新的循环。
有丝分裂是指细胞复制其染色体以产生两个相同细胞的过程。它与生长和无性生殖有关。阶段：间期（未浓缩的染色体）、前期（染色体浓缩）、中期（染色体排列在中期板处）、后期（染色单体分离）、末期（两个新的相同细胞）。
交叉互换允许配子发生遗传变异。它发生在非姐妹染色单体上。交叉互换的位点是交叉点。
四分体只在减数分裂过程中形成，由两条同源染色体组成。
染色体 = DNA + 蛋白质
由于两件事，变异发生在减数分裂期间。第一个是由于交叉互换。交叉互换提供了遗传信息的全新排列，这增加了变异的机会。变异发生的另一种方法是由于独立分配定律。在独立分配定律中，不同基因座的等位基因随机分配到配子中。
遗传学术语
- 纯合子：具有基因的两个相同等位基因
- 基因座：基因在同源染色体上的特定位置
- 共显性等位基因：一对等位基因，当存在于杂合子中时，它们都会影响表型。
- 测交：通过将一个怀疑的杂合子与一个已知的纯合隐性个体杂交来对其进行测试。
- 携带者：一个具有基因的隐性等位基因的个体，该等位基因对其表型没有影响。
- 表型：生物体的可观察到的物理或生化特征，由遗传构成决定。
- 杂合子：具有基因的两个不同等位基因。
- 显性等位基因：无论存在于纯合状态还是杂合状态，对表型具有相同影响的等位基因。
- 隐性等位基因：只有在纯合状态下才对表型有影响的等位基因。
- 基因型：位于同源染色体上的等位基因组合，决定特定的特征或性状。
连锁基因位于同一染色体上，并一起遗传。它们不独立分配。只有在发生交叉互换的情况下，连锁基因才会形成重组体
遗传重组：产生具有不同于亲本性状的后代
重组频率：(# 重组体) / (总后代数量) x 100%
突变 - 染色体上的变化，不同于亲本，发生在染色体上，标记着特定性状
遗传学术语：“等位基因”- 基因的两种表达形式之一，占据染色体上的单个基因座。
“显性”– 一旦遗传，就会导致特定表型出现的基因（例如，拥有寡妇峰的显性基因意味着你的前额有寡妇峰）
“隐性”- 一个导致所述表型不存在的基因（例如，对寡妇峰的隐性意味着你没有寡妇峰），
“纯合子”- 描述具有两个相同等位基因的基因，无论是显性还是隐性（例如 HH 或 hh）
“杂合子”- 描述包含一个显性等位基因和一个隐性等位基因的基因（例如 Hh）
“多倍体”- 指拥有不止一套染色体。[多倍体生物体，尤其是植物，比正常生物体更大，细胞也更大。受影响的动物通常外观异常，通常不育。]
多基因遗传
多基因遗传是指由多个基因决定的性状。例如，肤色、头发颜色或眼睛颜色。由于多基因遗传，不仅仅是黑发或金发，而是每种颜色的不同色调。
性连锁性状 性连锁性状是由仅存在于 X 染色体上，也称为性染色体上的基因引起的。一个例子是色盲，男性更容易患这种疾病，因为他们有一个 X 染色体和一个 Y 染色体。如果色盲的等位基因位于 X 染色体上，无论它位于 Y 染色体上还是否位于 Y 染色体上，它都将被表达。对于女性而言，她们有两个 X 染色体，为了让色盲性状表达出来，该性状的等位基因必须存在于两个 X 染色体中。核型 核型是个人染色体的图片。核型用于识别某些遗传疾病。例如，如果核型显示染色体 21 上存在三体，那么该人患有唐氏综合症。
连锁群：特定染色体中的基因倾向于一起遗传。如果基因是连锁的，则应获得一对一的比率。它们仅在发生交叉互换的情况下才会形成重组体。为了计算频率，可以使用以下公式：% 重组体 / 总后代数量 x 100% = 重组（以百分比、厘摩或图距表示）
基因型 – 同源染色体上的等位基因，显示出同源染色体编码的性状的特征
表型 – 由基因决定的可观察到的物理特征
基因座 – 基因在染色体上的位置
纯合子 – 基因的两个相同等位基因 [具有两个相同等位基因的基因，无论是显性还是隐性（例如 HH 或 hh）]
杂合子- 基因的两个不同等位基因 [一个显性等位基因和一个隐性等位基因（例如 Hh0）]
显性等位基因- 一个在表型方面占主导地位的等位基因，无论它是否属于纯合或杂合组合
隐性等位基因- 一个在显性等位基因存在时不显示的等位基因，但在生物体具有纯合隐性性状时显示
测交- 通过将一个怀疑的杂合子与一个已知的纯合隐性生物体杂交来对其进行测试
遗传重组- 与其亲本具有不同基因型的后代
携带者- 一个具有基因的隐性等位基因的生物体，该等位基因不会对其产生影响，但可能会传递给其后代
共显性等位基因- 一对等位基因，即使它们是杂合子，也会对表型产生相同的影响
连锁基因 - 位于同一染色体上的基因。
核型 - 个体的染色体组成，以及显示组成的显微照片（通常按大小编号）
亲代：亲代 F1 代：亲代的后代 F2 代：F1 代的后代
多等位基因 - 单个基因座的三个或更多个等位基因。例如，血型
单基因杂交的表型比率为 3:1。双基因杂交的表型比率为 9:3:3:1。
有时，当性状杂交时，人们最终会得到被称为杂种优势的性状。这是指杂合子优于纯合基因型时的优势。杂种优势的一些例子包括骡子，以及作为杂合子的镰状细胞贫血症，因为这些人不会得疟疾，但他们仍然可以携带氧气。
多基因遗传是指多对独立的基因对同一性状具有相似的累加效应 - 由多个基因编码 - 呈正态分布曲线 例如：肤色、眼睛颜色、头发颜色
突变 – 染色体或基因上的变化，导致后代与亲代具有不同的 DNA/性状。
多倍体生物体每条染色体有不止两份副本。
多基因遗传是指多对独立的基因对同一性状具有相似的累加效应 - 由多个基因编码 - 呈正态分布曲线 例如：肤色、眼睛颜色、头发颜色
二倍体：具有完整的染色体组（2n 或 46 条染色体） 单倍体：配子（卵子和精子）只有染色体数量的一半（n）
数学与遗传学
概率 – 用于描述事件发生的概率的分数、百分比或比率。在遗传学中，概率预测遗传杂交产生的表型和基因型。
乘积法则 - 两个或多个独立事件同时发生的概率，可以通过每个事件的个体概率的乘积来计算。如果高豌豆和矮豌豆杂交后产生矮豌豆的概率是 25%，那么连续产生三个矮豌豆的概率是多少？答案可以通过乘积法则来计算：0.25×0.25x0.25=0.015625 或 1/64。因此，连续产生三个矮豌豆的概率是 1/64。
哈迪-温伯格原理 - 这个原理以英国数学家戈弗雷·哈迪和德国医生威廉·温伯格的名字命名，它展示了群体中不同基因型的预期频率。尽管该规则代表了一个理想的群体，在这个群体中存在**随机交配、无突变、群体规模大、无迁移**（移民或迁出）和**无自然选择**，但它帮助我们理解在大型群体中，遗传过程本身不会导致等位基因频率的改变。哈迪-温伯格定律中使用两个方程：p2 + 2pq + q2 = 1 和 p + q = 1，其中 p2 是显性基因型频率 (AA)，2pq 是杂合基因型频率 (Aa)，而 q2 是隐性基因型频率 (aa)。因此，p 代表显性等位基因 (A)，而 q 代表隐性等位基因 (a)。
DNA
[edit | edit source]模块 1B
[edit | edit source]结构 DNA 的结构相当复杂。结构
DNA 的结构可以用右手双螺旋模型来表示，每圈螺旋包含大约 10 个核苷酸对。每条螺旋链都由一个糖磷酸骨架和连接的碱基组成，通过氢键（非共价键）连接到互补链上，腺嘌呤 (A) 与胸腺嘧啶 (T) 配对，鸟嘌呤 (G) 与胞嘧啶 (C) 配对。
腺嘌呤和胸腺嘧啶通过两个氢键（非共价键）连接，而鸟嘌呤和胞嘧啶通过三个氢键连接。
这个结构最早是由詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在 1953 年描述的。
转录
- 在细胞核中进行
- 沿 5'-3' 方向进行
- RNA 聚合酶识别启动子区域的起始点。核糖核苷酸三磷酸提供转录所需的能量，并在失去一个磷酸基团后成为 RNA 核苷酸。转录在终止子区域结束。RNA 在离开细胞核之前会进行剪接，去除内含子。在剪接之前，mRNA = hn RNA。在剪接之后，mRNA = 成熟的 m RNA
翻译
- 在细胞质/核糖体中进行
- 沿 5'-3' 方向进行
- tRNA 激活酶利用 ATP 能量将特定的氨基酸连接到 tRNA 上。在每个 tRNA 的 3' 端都是三个含氮碱基：CCA。翻译包括起始、延伸和终止。起始密码子总是 AUG。
DNA = 脱氧核糖核酸 DNA 是我们是谁以及我们如何成为现在的蓝图
模块 3B
[edit | edit source]DNA 的形状是双螺旋。DNA 的一条链包含糖和磷酸骨架以及碱基。DNA 的亚基是核苷酸。碱基是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。腺嘌呤和鸟嘌呤是嘌呤。胸腺嘧啶和胞嘧啶是嘧啶。腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶配对。大多数 DNA 都是重复序列，不编码任何信息，只有一小部分是编码序列。核苷酸通过磷酸二酯键连接在一起，该键连接糖和磷酸。DNA 链也反向平行。基本上，这意味着在任何给定的链上，磷酸基团的一端连接到 5' 碳原子，另一端连接到 3' 碳原子。当两条 DNA 链连接时，5' 碳原子连接到 3' 碳原子末端。
结构
染色体组成 染色体由 DNA 和蛋白质组成。DNA 缠绕在蛋白质（组蛋白）周围，然后折叠起来。组蛋白构成核小体，核小体是 DNA 缠绕在组蛋白核心（八个组蛋白）周围形成的完整螺旋，由一个组蛋白稳定蛋白连接在一起。
DNA 复制 DNA 复制是半保留的。这意味着每个新的 DNA 分子都有一半来自原始分子。为了开始复制，DNA 被 DNA 解旋酶解旋（解开）。螺旋稳定蛋白使螺旋保持解开状态，直到互补碱基添加完毕。DNA 聚合酶 III 催化核苷酸亚基以 5' 到 3' 方向连接起来，这是始终不变的。能量和核苷酸由脱氧核苷三磷酸提供。当复制即将开始时，RNA 引发酶会铺设 RNA 引物，在复制完成之前，这些引物会由 DNA 聚合酶 I 替换成 DNA。复制在许多地方启动，并且在一根链上是不连续的，而在另一根链上是连续的。滞后链远离复制叉移动，并以片段形式合成，因为 DNA 聚合酶不能远离复制叉移动，而领先链则朝向复制叉移动。滞后链上的片段称为冈崎片段，这些片段通过 DNA 连接酶连接在一起。
测试一下自己！你能在下面的图片中标出每个数字吗？
多聚核糖体和核小体 多聚核糖体是一堆由 mRNA 连接在一起的核糖体。核小体由八个组蛋白组成，DNA 缠绕在上面，顶部有一个稳定组蛋白。核小体将 DNA 包装成染色体。
转录：从广义上讲，转录是从巨大的食谱中复制所需的特定食谱的过程，去除所有多余的部分，然后发送出去进行制作。*在核仁和细胞质中进行*始终沿 5'-3' 方向进行 怎么做：1. RNA 聚合酶找到一个名为“启动子”的特定碱基编码单元，它是由 A、T、G 和 C 写成的起始信号。 2. 然后，RNA 聚合酶在反义链上铺设所需的互补碱基单元。 3. 这条 RNA 链现在被称为 hnRNA，它仍然包含内含子。 4. 在核膜的开放区域，链被“剪接”，所有内含子垃圾都被去除，它现在被称为成熟的 DNA。该链的 3 个碱基被称为一个密码子或一个氨基酸。
翻译
翻译是实际烹饪食谱的过程。它是核糖体读取特定氨基酸并将指令发送到细胞中的过程。整个过程都在细胞质中进行。
Remember: INITIATION, ELONGATION, TERMINATION.
How it all goes down:
• 起始密码子 AUG 与 • 核糖体两个部分之间相遇：大亚基和小亚基。反密码子 (UAC) 与大亚基的肽链部位的密码子连接。• 然后，肽酰转移酶将这个连接的单元从 P 部位移动到 A 部位，从而将链向下传递。• 这个过程一直持续到所有小水母都生成完毕。
区块 4B
[edit | edit source]DNA 的结构，它的双螺旋形状，是由沃森和克里克发现的。DNA 是一种核酸（聚合物），由核苷酸（核酸的单体）组成。每个核苷酸都由一个磷酸基团、一个糖和一个碱基组成。碱基连接到糖，糖连接到磷酸基团。糖和磷酸基团以交替模式连接在一起（磷酸二酯键），形成 DNA 的骨架。DNA 的核苷酸包含 4 个碱基，嘌呤包括腺嘌呤和鸟嘌呤，嘧啶包括胞嘧啶和胸腺嘧啶。这些核苷酸结合在一起形成 DNA 链。DNA 是一种双链分子。两条链通过碱基之间的氢键连接在一起。腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，由两个氢键连接在一起，胞嘧啶与鸟嘌呤配对，由三个氢键连接在一起。正是这种键的数量和因此键的强度的差异导致了螺旋形状。由于 DNA 链中的磷酸基团，DNA 分子带轻微的负电荷。
染色体组成包括 DNA（基因）和蛋白质。
- DNA 合成从 DNA 分子上被称为复制起始点（有很多）的特定碱基序列开始......复制叉在两端发生，因此 DNA 复制在两个方向上进行。
DNA 复制
有三种类型的复制
1. 半保留复制 - 新的 DNA 分子包含原始分子的一半遗传物质。
2. 保留复制 - 新的分子包含原始分子所有的遗传物质。
3. 分散复制 - 每个分子都包含不同区域的混合遗传物质，在每条链上都是这样。
DNA 复制从 DNA 分子上称为复制起始点的特定位点开始。两条 DNA 链同时复制的 Y 形结构称为复制叉。有一个滞后链，它总是离开复制叉，还有一个领先链，它始终朝向复制叉移动。然而，滞后链以不规则的方式合成，因为DNA 聚合酶（催化 DNA 亚基连接的酶）不能远离复制叉移动。因此，会生成并合成小的冈崎片段。
复制发生在细胞核中，始终沿 5' 到 3' 方向进行。
1) 解旋酶解旋并解开 DNA。
2) 引发酶然后铺设一个引物。
3) DNA 聚合酶 I 将 RNA 引物替换为 DNA
4) DNA 聚合酶 III 添加核苷酸
5) 连接酶将冈崎片段连接在一起，这些片段是由于 DNA 聚合酶 III 不能远离复制叉移动而形成的。冈崎片段存在于滞后链上，在那里复制是不连续的。领先链上的复制是连续的。
一个核小体由缠绕在八个组蛋白周围的 DNA 组成，其中一个组蛋白稳定了结构。
DNA 转录在细胞核中沿 5'-3' 方向进行。首先，启动子区域使 RNA 聚合酶能够识别起始点。然后，核糖核苷酸三磷酸提供转录所需的能量，并在失去一个磷酸基团后成为 RNA 核苷酸。转录在到达终止子区域时完成。为了离开细胞核，它必须被剪接（去除非编码内含子），将其从 hnRNA 转换为成熟的 RNA。
光合作用/呼吸作用
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[edit | edit source]光合作用发生在植物细胞中的叶绿体中。光依赖反应发生在叶绿体中的类囊体膜上。来自太阳的光子，也就是光能包，首先到达光系统 II。光系统 II 的光活化是由于光对其的激活而发生的。光系统中发现的辅助色素吸收光并将能量传递给叶绿素，叶绿素是另一种也吸收光的色素。叶绿素然后用接收到的能量被激发并失去两个电子。叶绿素想要重新获得它失去的两个电子，因此一个水分子通过一个叫做光解的过程，在光的帮助下分裂成两个氢和一个氧。叶绿素然后获取两个氢以变得更稳定并取代失去的两个电子。与此同时，失去的两个电子进入初级电子受体，然后沿着电子传递链移动。电子沿着电子传递链单向移动，从而产生能量。产生的能量用于进行光合磷酸化，在此过程中 ADP 与磷酸结合形成 ATP。然后需要 ATP 来帮助将氢从基质中带出并进行化学渗透，其中 ATP 合成酶是一种蛋白质通道，允许氢穿过并从类囊体膜中移出。该过程产生更多的 ATP。回到电子通过电子传递链移动，电子然后进入光系统 I，它被光活化。在光系统 I 中，辅助色素吸收能量并将能量传递给叶绿素，叶绿素然后失去两个电子。叶绿素不需要通过使用光解产生的氢来替换两个电子，因为更多的电子来自电子传递链。两个电子进入初级电子受体，然后进入铁氧还蛋白。铁氧还蛋白是一种蛋白质，它将电子传递给 NADP，然后进行还原，因为它使用电子与氢结合形成 NADPH。在光依赖反应中，还有循环和非循环光合磷酸化。非循环光合磷酸化是产生 ATP 和 NADPH 的正常光依赖过程；然而，循环磷酸化是不同的，不正常。循环光合磷酸化是一个过程，其中电子通过初级电子受体，沿着电子传递链移动，并进入光系统 I。光系统 I 中的辅助色素吸收能量并将能量传递给叶绿素。叶绿素然后具有能量并被激发，从而使其失去两个电子。两个电子然后进入初级电子受体，并且该过程重复自身。循环光合磷酸化不能持续进行，并且只产生 NADPH。光独立反应发生在光依赖反应之后。光独立反应发生在基质中。RuBP 羧化酶帮助在称为碳固定的过程中将二氧化碳和RuBP结合在一起。该过程产生一个 6 碳中间体。6 碳中间体然后变成两个 3 GP 碳化合物。从光依赖反应中产生的 ATP 和 NADPH 用于改变原子的排列，以便 GP 进行还原并产生两个 3 TP。ATP 和 NADPH 氧化并变成 ADP 和 NADP，它们可以在光依赖反应中再次使用。TP 中的六个碳中的五个用于重新创建 RuBP，而另一个碳有助于生产碳水化合物。
可以通过提高温度、阳光或大气中的 CO2 来提高光合作用速率。
可以通过增加植物上的风量来降低光合作用速率。
CAM/C4
C4 和 CAM 植物都含有一种叫做 PEP（磷酸烯醇丙酮酸）的酶。这种酶可以在非常低的浓度下固定 CO2。
CO2 + PEP（3C）生成草酰乙酸（4c）草酰乙酸被转化为苹果酸（使用 NADPH）苹果酸进入维管束鞘细胞并被脱羧成丙酮酸。丙酮酸（3c）被转化为 PEP（使用 ATP）CO2 进入卡尔文循环（光独立循环），就像在正常的 C3 途径中一样。
CAM 植物只在夜间打开气孔。它们将 co2 与 PEP 结合形成草酰乙酸，并使用与 C4 植物相同的方法将其转化为苹果酸。然而，它们将苹果酸储存在液泡中，直到白天，然后脱羧以获得卡尔文循环所需的 co2。
化学渗透
化学渗透是离子穿过膜的扩散。更具体地说，它与氢离子穿过膜的运动产生的 ATP 相关。离子梯度具有势能，当离子穿过通道时，可以用来为化学反应提供动力。氢离子（质子）将从高质子浓度区域扩散到低质子浓度区域。
ATP 合成酶是通过化学渗透产生 ATP 的酶。它允许质子通过膜，利用动能使 ADP 磷酸化产生 ATP。通过化学渗透产生的 ATP 发生在叶绿体和线粒体以及一些细菌中。
模块 3B
[edit | edit source]旱生植物和水生植物有几个差异，使它们能够在其特定的环境中生存。旱生植物（干旱植物）：厚的角质层以保留水分，深而分枝的根，少量气孔用于气体和水分交换，大大减少的叶子（它们可以有刺、卷曲或有毛）；水生植物（水生植物），薄/无角质层，浅而短的根，大量气孔，大而细分的叶子。
细胞色素用于将电子沿着电子传递链运输。
氧化是失去，还原是获得。记住这一点的一个好方法是：OIL RIG。
糖酵解、克雷布斯循环和电子传递链是细胞呼吸的主要三个步骤，主要发生在线粒体中。
光合磷酸化
一个非常长且复杂的词，实际上只是意味着用光产生能量。非循环与循环光合磷酸化 非循环
- 光合作用过程中正常发生的事情。
- 产生正常量的 ATP
- 可以永远进行（理论上）
- 产生 NADPH
循环
- 当 H20 不足时，不自然地发生
- 产生异常高的 ATP
- 不能永远进行
- 不产生 NADPH
PII 和 PI
Photosytem II
-当受到光子照射时，激发的色素失去两个电子 -叶绿素分解水分子以获得两个缺失的电子，从而将水分子转化为漂浮的氢和氧（称为光解） -前两个电子沿着 ETC 反弹，由 ATP 提供动力。
Photosystem I
-两个电子从 ETC 反弹到下一个叶绿素中，就像它的色素再次将其失去到光子一样。 -这两个电子反过来帮助铁氧还蛋白将 NADP 和 H 转化为 NADPH
区块 4B
[edit | edit source]化学渗透是氢离子通过类囊体膜（光系统 I 和 II 所在的位置）的运动。
旱生植物：厚表皮，下陷的气孔，干燥的生境
水生植物：气孔位于表面，通常漂浮或浸没，潮湿的生境
光能
光发射是光合作用的重要组成部分。可见光是电磁频谱的一小部分。光以波的形式传播。波长是两个波峰之间的距离。光也由称为光子的能量包组成。光子的能量与其波长成反比。
当一个分子吸收这些光子中的一个时，它的一个电子变得充满能量，使电子从低能轨道移到远离原子核的高能轨道。然后，电子要么返回到其基态，要么离开原子被电子受体分子接受（后者发生在光合作用中）。
叶绿素
叶子由称为叶绿素的绿色色素组成，它也是光合作用的主要色素。它主要吸收可见光谱的蓝色和红色区域的光，因为大多数照射到叶子上的绿光都被反射，使植物叶子呈现绿色。叶绿素不止一种。叶绿素 a启动光合作用的光依赖反应。叶绿素 b是一种辅助色素，它以一种使其呈现黄绿色外观的方式吸收和反射光，而叶绿素 a 呈现更鲜艳的绿色外观。另一种称为类胡萝卜素的辅助色素可以扩大可以为光合作用提供能量的光谱，类胡萝卜素可以是黄色或橙色。叶绿素可以直接被光子激发，也可以间接被它从这些辅助色素中接收的能量激发。光的吸收通常通过图表进行监测。色素的吸收光谱是其在不同波长光下吸收光量的图表。作用光谱显示了特定波长光的有效性。它可以通过测量暴露在单色光下的叶细胞或组织在每个波长下的光合作用速率来获得。
光合作用发生在叶绿体中，而呼吸作用发生在线粒体中。植物和藻类进行光合作用。呼吸作用发生在所有真核生物中。
要记住的关键要点：氧化是失去，还原是获得 (OIL RIG)
细胞呼吸有三个代谢阶段。第一个是糖酵解循环，是糖的分解过程，发生在细胞质中，即膜之间的液体。这个过程是厌氧的，在底物水平磷酸化发生。它以 6C 葡萄糖开始，转化为 2 个 (3C) 丙酮酸，同时获得 2 个 ATP 和 2 个 NADH，因此表明发生了氧化。获得 2 个 NADH 代表辅酶的还原。第二个阶段是克雷伯循环，发生在线粒体中。此阶段以丙酮酸 (3C) 开始，脱羧 (失去 CO2) 转化为 2C 乙酰辅酶 A。然后添加 4C 形成 6C 中间体，脱羧成 5C，再脱羧成 4C，从而重新开始循环。在 4C 草酰乙酸和 3C 丙酮酸之间存在一个连接反应。此过程也是氧化过程，因为它获得 NADH、2 个 ATP 和 FADH2。克雷伯循环/柠檬酸循环一次循环产生 2 个 CO2、3 个 NADH、FADH2 和 ATP。第三个也是最后一个阶段是电子传递链，发生在线粒体内膜中，产生 32 个 ATP。它将来自 FADH2 或 NADH 的 2 个氢和 2 个电子传递给分子氧，形成水，最终生成 ATP。氧气是 ETC 中的最终电子受体。
光合作用速率随着光照量的增加而增加，直到达到一定点后保持不变，不再增加或减少。它也会随着 CO2 浓度的增加而增加，但在非常低的 CO2 浓度下不会发生光合作用，并且最终会在非常高的浓度下趋于平缓。随着温度的升高，光合作用速率会持续增加，直到达到最佳速率，然后光合作用速率会迅速下降。所有植物都需要水和氧气才能生存。
化学
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[edit | edit source]水也是所有生物化学的重要组成部分。水的主要特性如下：
POLAR- thus, it is the universal solvent COHESION- water molecules stick to themselves, helps provide surface tension ADHESION- water molecules stick to other surfaces which allows capillary action and movement against the pull of gravity TRANSPARENT- essential for underwater plants to receive the light they need for photosynthesis HIGH HEAT OF VAPORIZATION- when water evaporates, as in sweat, it has a cooling effect because of the heat it draws from the body HIGH SPECIFIC HEAT- water stays warm for a long time after it is heated, but takes a long time to heat. This is essential for organisms living in water so that their environment does not change too quickly before they can adjust.
元素
元素是不能分解成更简单物质的物质。生物系统中最常见的三个元素是碳 = C、氧 = O2 和氢 = H2。其他重要元素包括氮 = N2、磷 = P、铁 = Fe、钙 = Ca、钾 = K 和镁 = Mg。
模块 3B
[edit | edit source]三个最常见的元素是碳、氧和氢。氢是地球上含量最丰富的元素，碳存在于所有生命中。有机分子示例 脂类（它们的能量是碳水化合物的两倍）-单体=甘油/脂肪酸，键=酯键，用途=缓冲/绝缘/能量储存/结构，示例=脂肪/油/蜡碳水化合物的单体=葡萄糖或单糖，用途=蛋白质分解、能量储存、能量，示例：直链淀粉、蔗糖、核糖、葡萄糖...任何以 -ose 结尾而不是 -ase 结尾的蛋白质。碳水化合物以 -ose 结尾，蛋白质包含碳、氧、氢、硫和其他有机元素。它们的单体是氨基酸，写成 OHHNRCHCOHH，其中 R 代表一个官能团，特定于该蛋白质。用途包括储存、保护、肌肉。它们通过肽键连接，肽键通过碳和氮的连接形成，同时生成水作为副产物。
氧化还原反应
氧化：当一个分子失去电子时。还原：当一个分子获得电子时。
OIL RIG：氧化是失去，还原是获得。
区块 4B
[edit | edit source]有机化学中最常见的三个元素是碳、氢和氧。
其他重要元素
氮-用于 DNA、蛋白质和酶中。
钙-有助于构建强壮的骨骼，并用于传递神经冲动。
磷-用于 ATP。
铁-运输氧气。
钠-保持 H20 的平衡。还用于神经冲动和肌肉收缩。
有机分子
- 碳水化合物
monomer-monosaccharide ex. glucose, galactose
- 蛋白质
monomer-amino acid ex. enzymes, structural, hemoglobin
- 脂类
monomer-fatty acids ex.fats, phospholipids, waxes,oils
- 核酸...磷酸二酯键
monomer-nucleotide(sugar, phosphate, base) ex.DNA,RNA
脂肪酸：CH3-CH2-C=O（以及从右侧 C 分支出来的 OH 通过单键连接）
极性键是由于共价键合的原子具有不等的电负性而形成的。非极性键是由于共价键合的原子具有相同的电负性而形成的。水是极性分子 - 分子的一端带部分正电荷，另一端带部分负电荷。
更多键
共价键：电子在原子之间共享，使得每个原子都具有完整的价电子层。
电负性衡量原子对键中共享电子的吸引力。
离子键：由于阳离子和阴离子之间的吸引力而形成。
氢键：部分带负电的原子与氢键中的氧或氮原子之间的键。可以在两个分子之间或一个分子的两个部分之间形成。
有机分子：碳水化合物用于能量和储存能量。它们的化学组成具有 1:2:1 的碳、氢比例。单体包括葡萄糖和单糖。蛋白质通过肽键连接。它们用于结构运动，如肌肉。它们还用于运输（血红蛋白）、储存、保护和调节。蛋白质的单体是氨基酸，共有二十种。脂类不溶于水。单体包括甘油和脂肪酸。酯键连接脂类。脂类用于绝缘、能量储存、缓冲，并具有结构用途（细胞膜）。示例包括脂肪、油、蜡、类胡萝卜素、磷脂和类固醇。核酸储存信息。RNA 用于传递。DNA 负责遗传信息的表达。核酸通过磷酸二酯键连接。核酸的单体是核苷酸，由糖、磷酸和碱基组成。
进化
[edit | edit source]模块 1B
[edit | edit source]林恩·马古利斯提出了内共生理论，它为真核细胞的形成提供了一种可能的解释。据信，线粒体和叶绿体，它们现在位于真核细胞中，曾经像原核细胞一样独立存在。有证据表明这两个细胞器是原核细胞，因为线粒体和叶绿体含有环状 DNA，就像原核细胞一样。此外，线粒体和叶绿体具有 70s 核糖体，类似于原核细胞的 70s 核糖体。该理论解释说，原核细胞吞噬了线粒体和叶绿体，并形成了共生关系。原核细胞提供住所和保护，叶绿体制造食物，线粒体分解食物以产生细胞可以利用的能量。因此，真核细胞的产生就出现了。
米勒-尤里实验
他们进行了一项实验，改变了对生命起源的科学研究方法。米勒将被认为是早期地球大气主要成分的分子放入一个封闭的系统中。他们使用的气体是甲烷 (CH4)、氨气 (NH3)、氢气 (H2) 和水 (H2O)。接下来，他们在系统中通入持续的电流，以模拟早期地球上普遍存在的雷暴。2% 的碳形成了用于制造蛋白质的一些氨基酸。也许最重要的是，米勒的实验表明，诸如氨基酸之类的有机化合物，对细胞生命至关重要，可以在科学家认为早期地球上存在的条件下轻松制造。这一重大发现激发了大量后续实验。
人类进化
-将人类定义为灵长类动物的特征
长有指甲的指头
眼睛位于头部前方
五个带有对生拇指的抓握指头
长而细的四肢，可以在臀部和肩膀处自由旋转
敏锐的听觉
相对较大的大脑
寿命长
-双足行走的证据
脊柱的弯曲提供了更好的重量分布
枕骨大孔位于颅骨底部中央
与手臂相比，腿的长度增加
更短、更宽的骨盆，用于附着腿部肌肉
大脚趾与其他脚趾对齐
-南方古猿属：智人属的直接祖先
达尔文-华莱士自然选择理论
进化基于对自然界的四种观察
1. 过度繁殖：每个物种产生的后代都比能够生存下来的多
2. 变异：种群中的个体表现出变异
3. 种群增长的限制：环境因素限制了增长，导致生存斗争
4. 生殖成功率差异：具有最有利特征的个体更有可能生存和繁殖
现代进化示例
-由于广泛使用杀鼠剂华法林，一些鼠类物种已经变得免疫/耐受
-由于广泛使用抗生素，抗青霉素菌株的细菌
-一些对 DDT 有抵抗力的蚊子
-由于捕食和环境变化，胡椒蛾的进化
我们如何来到这里的其他理论
- 泛种论- 理论认为生命来自另一个星球，通过彗星或小行星旅行，降落在地球上，导致人类进化
模块 3B
[edit | edit source]米勒-尤里实验：你需要了解的内容：• 米勒和尤里进行了实验，以检验生命是否可以在原始汤中形成。• 他们使用"
W-ater H-ydrogen A-mmonia M-ethane
• 他们将水煮沸并使用电击来模拟早期地球表面可能存在的各种加热和冷却阶段以及闪电。• 他们在这个实验中产生了有机分子，但没有生命。然而，这样的发现给科学界带来了冲击波
外源论（奇怪的词），但更常被称为泛种论，起源于古希腊哲学家阿那克萨哥拉（好听的名字）。泛种论的实际理论推测生命来自另一个星球，可能是由坠毁到地球的陨石携带的。该理论解决了我们目前在进化图表中存在的年代差距，但它只是将问题转移到另一个星球，因此它并没有真正解决任何问题。
达尔文-华莱士进化论有四个关键点。首先，种群中的个体存在变异。其次是过度繁殖，物种的繁殖能力会导致种群数量随时间推移呈几何级数增长。然后，种群增长受到限制，例如食物、水、光照、生长空间和其他资源。最后，具有最有利性状和适应性的个体更有可能生存和繁殖（差异繁殖成功）。
自然选择
自然选择是指自然界倾向于偏爱具有特定性状的生物体。因此，这些生物体比没有该性状的其他生物体更有可能在该环境中生存。这使得具有该性状的生物体在环境中具有显著优势。由于具有该性状的生物体更有可能生存，因此它不太可能早逝，并且更有可能尽早且频繁地繁殖以传播其基因。然后它可以将这种有益的性状传递下去，使该性状在整个物种中传播。通过这种方式，自然选择有利于具有特定性状的生物体，使其更有可能生存并传递这些性状，以便更多种群可以使用这种有利性状生存。
现代进化示例包括：胡椒蛾、某些蚊子对 DDT 的抗性、由于广泛使用抗生素导致的青霉素耐药性细菌菌株以及作为对广泛使用杀虫剂的反应而出现的抗华法林大鼠菌株。
进化是指种群整体性状的变化，通常是指代代相传的基因。进化用于绘制种群的增长以及影响/改变种群的突变。自然选择是导致种群进化的其中一种方式，自然选择意味着更有助于生存的遗传性状更有可能代代相传。
达尔文和华莱士首先提出了进化论。在此之前，还有拉马克学说，该学说认为在一生中获得的性状会遗传给下一代。
人类从灵长类动物进化而来的原因如下：- 五指手……五趾型 - 抓握能力 - 直立行走 - 立体视觉
重组和分类允许种群中存在变异（和突变）。
米勒和尤里模拟了生命起源前地球上的条件，以测试化学进化。他们在烧瓶中密封了水、氢、氨和甲烷（WHAM），以模拟当时的条件。使用电极来模拟闪电。
人类从 2 亿多年前存在的似哺乳动物爬行动物进化而来。早期人类归类于南方古猿属。该属的物种包括：阿法南方古猿、非洲南方古猿和粗壮南方古猿。接下来是人属。该属的物种包括：能人、直立人、尼安德特人和智人。现今人类归类为智人智人。
好吧，泛种论基本上是正确的，因为它认为生命可能来自另一个星球。如果你看过《星际迷航》，其中有一集讨论了这一点。它还将安多利亚人、克林贡人、瓦肯人、罗慕伦人和最重要的是人类等多个物种联系到另一个星球上的共同祖先。
除了泛种论和进化论之外，另一个用来解释进化的理论是神创论。它描述了上帝创造地球以及围绕地球的一切。另一个描述进化的理论是智能设计论。它认为某种高级生物创造了地球上的万物，并且一直在引导它们的存在。
内共生是林恩·马古利斯提出的理论，该理论认为真核细胞是从原核细胞进化而来的。
好吧，内共生理论认为，一个原核细胞吞噬了其他原核细胞，在这种情况下是线粒体和叶绿体。它们逐渐形成了一种共生关系，最终和平共处。人们认为这确实是事实的原因是线粒体和叶绿体有自己的 DNA。
达尔文主义
适应性：一种进化的改变，增加了生存和成功繁殖的可能性。
自然选择：适应性更强的生物体更有可能生存并繁衍下一代。
查尔斯·达尔文 - 达尔文认为地球非常古老，其形态在漫长的时间里发生了转变。据说人工选择可以使育种者选择他们喜欢的性状。达尔文用这个过程来解释自然界中发生的类似过程。
阿尔弗雷德·华莱士 - 他给达尔文寄了一篇关于他想法的已发表论文，这些想法与达尔文自己的想法非常相似。因此，达尔文-华莱士进化论诞生了，该理论认为生命的四个关键方面导致了进化：种群变异、过度繁殖、种群增长限制和差异繁殖成功。
托马斯·马尔萨斯 - 撰写了《人口论》。他在书中指出，人口增长并不总是令人满意。人口可以呈指数增长，而人口的食物供应只能呈算术级数增长。由于食物供应和人口之间的这种矛盾，饥荒、疾病和战争可能会发生，从而阻止人口增长。
进化证据：- 生物体的地理分布 - 化石 - 放射性测年 - 生化证据：DNA 和蛋白质结构的普遍性 - 胚胎证据，因为所有胚胎在发育的早期阶段都看起来很像 - 五趾型肢体
分类可以说是自切片面包以来最伟大的发明。甚至可能早于切片面包。它允许根据生物体的相似特征将其归类在一起。生物体种类繁多，因此这一点非常重要。这种生物体（及其生态系统！）的多样性被称为生物多样性。对这种多样性的研究被称为系统学。对生物体进行分类和命名被称为分类学。我们在指代生物体时使用双名法。双名法由卡尔·林奈设计，由生物体的属和种组成。两个词都有拉丁语词根。
如果你想知道，分类系统如下：界 门 纲 目 科 属 种
物种是：一个潜在的杂交繁殖种群。请记住，后代也必须能够繁殖。种群是指同一物种的个体群。群落是指共同生活的多个种群。这种栖息地被称为生态系统。多个生态系统构成生物群落（例如温带森林或苔原！）。整个世界，或所有生物群落、生命和一切事物，构成生物圈。
植物
植物有四大类
苔藓植物
- 非维管植物
- 配子体世代占优势
- 无种子植物
- 体型小，需要潮湿的环境，通过孢子繁殖
- 苔藓、地钱[检查拼写]
蕨类植物
- 维管植物
- 孢子体世代占优势
- 无种子植物
- 通过孢子繁殖
- 蕨类、木贼
裸子植物
- 维管植物
- 孢子体世代占优势
- 种子植物（裸子）
- 通过种子繁殖
- 松柏类、苏铁类、银杏类
被子植物
- 维管植物
- 孢子体世代占优势
- 种子植物（种子包在果实里）
- 通过种子繁殖
- 开花植物、单子叶植物、双子叶植物
分类系统
分类系统可以帮助科学家将动物、植物和其他生物归类，以便我们能够看到它们的异同。
现代分类系统包括
- 界
- 门
- 纲
- 目
- 科
- 属
- 种
双名法
这是一种特定的命名系统，科学家根据生物体的属和种来确定生物体的名称。例如，人类被分类为智人属（属）智人种（种）。这使得在整个科学界中能够对生物体进行持续且统一的命名，促进研究并为生物学进一步研究奠定基础。
植物可以分为几个不同的类别：1. 苔藓植物 - 非维管无种子植物，体型小，需要潮湿的环境。例如苔藓和地钱，其优势世代是配子体世代。2. 维管植物 进一步分为 -> a.) 蕨类植物 - 维管无种子植物，通过孢子繁殖。优势世代是孢子体世代，例如蕨类和木贼。 b.) 裸子植物 - 维管种子植物（裸子），也通过孢子繁殖。例如松柏和银杏，其优势世代是孢子体世代。 c.) 被子植物 - 维管种子植物（种子包在果实里），通过孢子繁殖。优势世代也是孢子体世代，例如单子叶植物和双子叶植物。
植物
苔藓植物
- 非维管植物
- 配子体世代占优势
- 无种子
- 体型小
- 在潮湿的环境中繁衍
- 通过孢子繁殖
- 例如：苔藓（角苔等）
蕨类植物
- 维管植物
- 孢子体世代占优势
- 无种子
- 通过孢子繁殖
裸子植物
- 维管植物
- 孢子体世代占优势
- 种子（但为裸子）
- 例如：松柏类（银杏、苏铁等）
被子植物
- 维管植物
- 孢子体世代占优势
- 有种子，包在果实里
- 通过种子繁殖
- 例如：开花植物（水仙花、玫瑰、单子叶植物、双子叶植物）
分类法是科学家对不同生物及其物种进行分组的方式。可以通过不同的方法确定。
这是一个常规分类系统的运作方式
界=> 门=> 纲=> 目=> 科=> 属=> 种
记住这一点的方法是
国王玩牌在肥胖的绿色凳子上
对人类来说：动物界，脊索动物门，哺乳纲，灵长目，人科，人属，智人，克罗马侬人/智人
物种 - 一种特定的生物；成员具有相似的解剖学特征，并且能够交配并产生产育后代。
植物有四个主要类群。蕨类植物、裸子植物和被子植物被归为一个更大的集合，称为维管植物。苔藓植物和蕨类植物通过孢子繁殖，而裸子植物和被子植物通过种子繁殖。被子植物的种子包在果实中，而裸子植物的种子是裸露的。例子：苔藓植物 - 苔藓、地钱、角苔；蕨类植物 - 蕨类、石松、木贼；裸子植物 - 针叶树、苏铁、银杏；被子植物 - 开花植物、单子叶植物、双子叶植物。
植物和细胞
植物表现出**世代交替**，它们在生命中的一部分时间处于单倍体阶段，另一部分时间处于二倍体阶段。在配子体世代中，单倍体阶段通过有丝分裂产生配子，而减数分裂用于孢子体世代，其中二倍体状态产生单倍体孢子。配子体产生小的配子体，称为**精子器**（雌性称为**颈卵器**）。**合子**是由卵细胞和精子细胞结合形成的。孢子体世代的第一个阶段，新形成的二倍体合子，通过有丝分裂分裂，成为一个年轻的多细胞孢子体植物。一旦成熟，它会获得特殊的细胞，这些细胞通过减数分裂分裂形成单倍体细胞，称为**孢子**。这些孢子通过有丝分裂分裂，产生多细胞配子体，从而重新开始循环。
种子萌发 - 1. 吸水 - 种子吸收水分 2. 胚胎释放赤霉素 (GA) 3. GA 触发糊粉层释放淀粉酶 4. 淀粉酶将淀粉消化成麦芽糖 5. 麦芽糖被胚胎用来生长
每粒种子都需要水和氧气才能生长。其他可能需要的条件包括：光照、哺乳动物或鸟类的消化、细菌消化和/或火灾。
种子有许多不同的部分。人们遇到的第一个是种皮（种皮），然后是糊粉层。因为胚胎必须穿过这两层，所以萌发需要很长时间。然后在种子中是子叶和胚胎。胚胎由胚芽和胚根组成。
双名法是给物种命名的正式系统。它包括属名，然后是种名。属名始终大写，而种名小写。但是，两个名称都用斜体表示。例如：Passer domesticus
生物组织：生物体、种群、群落、生态系统、生物群落、生物圈