IB 生物/學習指南
PCR
PCR 或聚合酶鏈式反應是由凱利·穆利斯開發的，用於擴增從犯罪現場獲得的 DNA。簡而言之，它是瘋狂的複製。在短短幾個小時內，DNA 可以被複制數百萬次。在該過程中，DNA 聚合酶使用核苷酸和引物來複制一小段 DNA，以便在將從犯罪現場獲得的 DNA 與樣本進行比較時可見。該過程有四個步驟
1. 變性 - 用熱量破壞氫鍵，將它們分開
2. 退火 - 新增引物，冷卻 DNA
3. 延伸 - DNA 聚合酶將核苷酸新增到 DNA 序列中
4. 重複 - 在三個小時內，可以獲得三百萬份 DNA 複製。
熱球菌的 DNA 聚合酶（一種生活在溫泉中的細菌）經常在 PCR 過程中使用，因為該酶能夠在破壞 DNA 中氫鍵所需的極高溫下存活。透過在複製過程中使用特定的引物，可以複製 DNA 的特定序列。
凝膠電泳
凝膠電泳是一種根據 DNA 鏈的電荷和大小分離 DNA 鏈的方法。根據電荷，DNA 分子帶負電荷。當放置在磁場中時，DNA 鏈會向正極移動。此外，它們可以根據大小進行分離。較大的 DNA 分子比較小的分子移動得慢得多，因此不同大小的 DNA 鏈在磁場中不同點停止。透過這種技術，DNA 留下了一種獨特的模式，並且可以與其他樣本進行比較以匹配 DNA。
限制性內切酶
限制性內切酶或分子剪刀用於在特定位置切割 DNA 分子。細菌產生限制性內切酶，目的是尋找和破壞噬菌體 DNA。研究人員使用這些限制性內切酶在稱為迴文的特定點切割 DNA，將其切割成易於管理的片段。之後，這些 DNA 可以插入載體分子中，載體分子將質粒（DNA 片段）帶入細胞。一旦進入細胞的細胞核，這種質粒 DNA 就會被複制並分配給任何子細胞。限制性內切酶以交錯模式切割 DNA，產生粘性末端，其他用相同限制性內切酶切割的 DNA 分子可以與之結合。
重組 DNA
當 DNA 被拼接成載體時，新形成的產物被稱為重組 DNA。基因工程使個人能夠改變病毒，使其能夠更輕鬆地將 DNA 匯入更復雜生物的細胞，從而創造出更復雜和先進的重組 DNA。
人類基因組計劃
人類基因組計劃旨在找出這些基因在人類染色體上的位置以及構成它們的全部 DNA 的鹼基序列。該專案是一個國際合作專案，許多國家的實驗室都參與其中。對整個人類基因組進行測序將使研究基因如何控制人類發育變得更容易。它將更容易識別遺傳疾病並根據基因的 DNA 鹼基序列或這些基因編碼的蛋白質結構生產新的藥物。據估計，該專案可能包含從 30,000 到 40,000 個不同的單個基因。
克隆
克隆產生一個與宿主/供體具有相同基因型的生物體。克隆是指一群基因完全相同的生物體，或一群從單個親本衍生出來的基因完全相同的細胞。存在兩種型別的克隆：胚胎分割克隆（一種早期方法）和核移植克隆（用於克隆多莉羊）。為了克隆多莉羊，從供體羊身上採集乳腺細胞，從另一隻羊身上採集未受精的卵細胞。從每個卵細胞中去除細胞核，然後用供體細胞將其融合，並使用電刺激。融合的細胞發育成胚胎，然後植入代孕母體內。母親生下了一隻與供體細胞生物體基因完全相同的羊。胚胎分割克隆是一種較早的方法，克隆實現的方式有所不同。首先，從動物身上取出實際的卵細胞，在培養皿中受精。在培養皿中，透明帶是一種促進細胞分裂的化學塗層。第一次分裂後，這種透明帶被一種酶去除，兩個細胞分離成兩個獨立的細胞。在培養皿中，人造透明帶被新增到單個卵細胞中，它們繼續獨立發育。這種方法通常用於克隆優良的牲畜。牲畜經常根據有利的商業品質進行克隆，包括羊毛、肉類或牛奶的生產力。
逆轉錄酶在生物技術中的應用
在生物界，逆轉錄酶是一種主要由病毒使用的酶，用於將單鏈 RNA 分子轉化為雙鏈 DNA 分子。在生物技術方面，逆轉錄酶用於逆轉錄 PCR。透過這種方式，透過在開始 PCR 過程之前將 RNA 轉化為 DNA，可以以與透過該過程可以檢查 DNA 的相同方式檢查 RNA。
生物技術倫理
關於生物技術存在許多有爭議的問題。缺點 - 1. 新化學物質可以殺死農業
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
優點 - 1. 藉助生物技術，我們可以更好地養活快速增長的世界人口
2. Products can grow faster, bigger, and better
3. Cloned animals such as cows can produce more milk to better the American market
PCR：聚合酶鏈式反應：聚合酶鏈式反應用於在短時間內擴增 DNA。有四個基本步驟概述了這種擴增。變性：熱量（極端）用於破壞氫鍵並分離 DNA 鏈；退火：然後在該步驟期間將引物新增到分離的鏈中；延伸：熱球菌提供酶 DNA 聚合酶；重複：然後重複該過程多次。每個小時大約產生一百萬個複製。（五個小時 = 約五百萬個複製）
限制性內切酶
限制性內切酶是 DNA 剪刀。它們在特定的鹼基上切割兩條鏈，以去除所需的基因並開啟細菌質粒。透過在特定的鹼基上切割，它們可以產生粘性末端，這在建立重組質粒（例如胰島素）中很有幫助。
凝膠電泳
凝膠電泳用於根據大小和電荷分離 DNA。由於構成 DNA 的磷酸基團，DNA 帶負電荷。因此，DNA 將遷移到帶正電的極。此外，大分子將比小分子移動得慢。
逆轉錄酶
逆轉錄酶用於從 RNA 建立 DNA。它存在於逆轉錄病毒中。生物技術使用它從 RNA 中建立沒有垃圾內含子的 DNA。
人類基因組計劃人類基因組計劃由美國科學家於 1990 年啟動。儘管最初計劃持續 15 年，因為計劃完成的龐大工作量，但它只持續到 2003 年。人類基因組計劃成功地確定了 DNA 中超過 30 億個鹼基對的序列，並確定了 DNA 中的所有基因。人類基因組計劃的最終目標是繪製人類 DNA 圖譜，以便更容易治癒疾病和疾病。
克隆
多莉是透過核移植克隆的一隻羊的名字。另一種克隆方法是胚胎分割。
重組DNA 在將特定DNA片段剪切出來後，可以透過載體將其插入生物體中。載體是運輸該DNA片段的一種方式，例如基因槍或噬菌體（我們竊取其用於注射重組DNA）。這使我們能夠將新基因插入生物體中，為基因工程奠定了基礎。
限制性內切酶 是一種“分子剪刀”，用於在特定位置切割DNA分子。限制性內切酶以交錯的方式切割DNA，產生具有相同、互補、單鏈“粘性末端”的片段。這些“粘性末端”可以與用相同限制性內切酶切割的另一個DNA分子的單鏈末端配對。
PCR 也被稱為聚合酶鏈式反應。它由凱里·穆利斯於1983年創造/發現。PCR的主要目的是複製大量的DNA（在3小時內從1個複製到超過300萬個！！）。第一步是變性，它利用熱量打破氫鍵，使DNA鏈分離。然後是退火，它使用DNA聚合酶新增DNA引物。最後一步是延伸，DNA聚合酶新增核苷酸(dNTPs)。
凝膠電泳 是DNA分析的一種方法，用於根據電荷和大小分離DNA鏈。較小的分子比較大的分子移動得快得多。當DNA帶有負電荷時，由於磷酸基團的存在，它會遷移到帶有正電荷的極點。
重組DNA 是指將DNA剪接到載體中形成的DNA，它是一種人工合成的DNA。工程病毒被用來將DNA引入更復雜的生物體的細胞中。
人類基因組計劃 是一個耗資30億美元、由美國、英國、德國、法國、日本和中國等國家聯盟於1990年正式啟動的專案。該專案的目的是識別人類DNA中的所有20000-25000個基因，確定序列，將資訊儲存在資料庫中，改進分析工具等等。最後一條染色體的序列於2006年公佈；儘管基因組本身在2000年就完成了。隨著該專案的完成，科學家們離他們的目標更近了一步，即分離可能導致某些疾病/疾病的基因。
基因治療 用於透過改變基因型來治療遺傳疾病。理論上，透過改變導致疾病的等位基因的鹼基序列，將來可以消除遺傳疾病。例如，如果致病等位基因是隱性基因，就可以將顯性等位基因插入已感染的細胞中，以阻止疾病。雖然該程式可以在人類生命週期的幾個不同階段進行，但最好的細胞是幹細胞。它們可以反覆分裂以取代丟失的體細胞。
基因突變 是指基因鹼基序列的任何改變。雖然有幾種型別的基因突變，但可能發生的最小變化（當一個鹼基被另一個鹼基替換時）稱為鹼基替換。基因突變最顯著的例子之一是21號染色體的非分離（三體21），也稱為唐氏綜合徵。
克隆 克隆是製作某物遺傳上完全相同的複製品的過程。迄今為止最著名的例子是多莉羊。多莉是體細胞核移植的產物，其中1) 來自體細胞的細胞核被放置在一個去核的卵細胞中 2) 電擊啟動包含體細胞核的卵細胞開始分裂 3) 它最終會形成一個囊胚，其DNA與原始生物幾乎完全相同。
科學家們已經表示，克隆人是可能的，但這一過程被認為存在爭議。從積極的一面來說，克隆胚胎將使科學家能夠更早地篩選遺傳疾病。然後，不孕不育夫婦將有更好的機會，如果他們的胚胎被克隆。從消極的一面來說，那些基因相同的群體可能會遭受心理問題。此外，如果分化細胞可能導致高風險的胎兒畸形和高流產率。然後分化細胞已經開始衰老，這可能會導致人類克隆快速衰老。
逆轉錄酶 是一種可以將單鏈RNA轉錄成雙鏈DNA的分子。
病毒/逆轉錄酶
病毒 是一種非細胞的感染因子，必須有一個宿主細胞才能複製。它們也被認為是非生物的；然而，這一點存在爭議，因為生命當前的定義可能是可以爭論的。病毒是自我繁殖的，它們經歷了一些其他分類的生命體所經歷的相同生物過程。病毒還含有核酸（DNA或RNA），它被蛋白質外殼或衣殼包圍。反對病毒被認為是生命體的論點是，它們依賴於其他細胞來執行代謝活動，沒有獨立性。病毒起源的最廣為接受的理論是，它們是從小細胞中逃逸的核酸片段。噬菌體 是侵入細菌的病毒。
逆轉錄酶，也稱為RNA依賴性DNA聚合酶，是一種DNA聚合酶，它將單鏈RNA轉錄成雙鏈DNA。正常的轉錄涉及從DNA合成RNA，因此逆轉錄是它的逆過程。
原核細胞/真核細胞
真核細胞具有膜結合的細胞器，而原核細胞沒有。原核細胞同時具有細胞壁和細胞膜，而真核細胞只有膜。原核細胞也通常比真核細胞小，並且可能先進化。原核細胞具有環狀的裸露DNA，而真核細胞含有位於細胞核內的線性DNA。最後，原核細胞具有70S核糖體，而真核細胞則具有80S核糖體。
植物/動物細胞
植物細胞具有葉綠體和線粒體，而動物細胞只含有線粒體。植物細胞被纖維素構成的細胞壁包圍，而動物細胞只有細胞膜。植物細胞含有用來儲存水的單個大型液泡，而動物細胞則有許多較小的液泡用於儲存其他物質。最後，動物細胞具有纖毛和鞭毛以促進運動，而植物細胞是靜止的。
細胞器：功能、結構
細胞核 - 包含DNA，調節細胞過程
核仁 - 產生核糖體
葉綠體 - 光合作用的場所
線粒體 - 產生能量
內質網（粗糙或光滑） - 在細胞中運輸物質的通道
核糖體 - 合成蛋白質
溶酶體 - 消化食物，回收有機材料，自殺囊，含有消化酶
高爾基體 - 蛋白質的包裝中心
液泡 - 儲存，廢物處理
囊泡 - 透過細胞質轉運蛋白質
質膜 - 選擇性滲透膜，允許物質進出細胞
細胞壁 - 維持細胞形狀，水分攝入和保護細胞
纖毛/鞭毛 - 提供運動
微管 - 結構
中心體 - 協助細胞分裂
質膜/結構
細胞的質膜由磷脂雙分子層構成。每個磷脂由兩個與甘油分子相連的脂肪酸鏈組成。
細胞週期
間期
生長1（或G0） - 持續11小時（最長階段），細胞器快速生長
合成 - 持續7小時，DNA複製
生長2 - 持續13小時（我不確定為什麼G1是最長階段，但我的圖表上是這麼寫的），繼續生長，為有絲分裂做最後的準備，紡錘體形成
有絲分裂 - 持續1小時（最短階段），前期、中期、後期、末期
然後胞質分裂回到 >>>>>>> 間期
細胞
細胞是所有生物體的基本組成單位
原核細胞/真核細胞
原核細胞和真核細胞有許多區別，例如：原核細胞具有環狀DNA/真核細胞具有線性DNA 原核細胞具有70S svedberg核糖體/真核細胞具有80S svedberg核糖體 真核細胞具有膜結合的細胞器，而原核細胞沒有。
動物細胞和植物細胞
植物細胞 • 被質膜和堅硬的細胞壁包圍 • 包含線粒體和葉綠體 • 被纖維素壁牢牢固定在適當位置 • 具有一個大的中央液泡，主要儲存水分並提供結構支撐。 動物細胞 • 僅被質膜包圍 • 保留了運動的能力（纖毛/鞭毛） • 在整個細胞質中隨機分佈著許多小的液泡
細胞器：• 細胞核：用於控制蛋白質合成和儲存DNA。 “大腦”。 • 核仁：用於製造核糖體 • 葉綠體：植物中光合作用的場所 • 線粒體：細胞呼吸的場所，這是一種分解代謝過程，透過利用氧氣從其他糖、脂肪和其他燃料中提取能量來生成ATP。“動力室” • 粗麵內質網：含有核糖體，用於製造用於分泌的蛋白質 • 光面內質網：脂類合成和解毒的場所 • 核糖體：製造蛋白質 • 溶酶體：消化細胞中的不需要的物質和廢物 • 高爾基體：接收和運輸囊泡的包裝中心 • 液泡：儲存物質，對於植物來說它提供結構 • 囊泡：膜結合的運輸囊 • 質膜：選擇性滲透屏障，控制物質進出細胞
內共生
內共生理論試圖解釋細胞器是如何進化形成真核生物的。林恩·馬古利斯被認為是該理論的創始人。內共生理論認為，早期的原核細胞吞噬了其他原核細胞，形成了共生關係，其中外部細胞提供保護，而內部細胞產生能量。這解釋了線粒體和葉綠體是如何作為獨立的細胞進化而來的，後來演變成現在的細胞器。內共生有幾個“證據”。葉綠體和線粒體具有早期原核細胞的幾個特徵
- 環狀DNA
- 70S核糖體
- 獨立進行有絲分裂
- 獨立的膜
生物體可以是單細胞的，也可以是多細胞的。然而，單細胞生物是執行生命功能所必需的。多細胞生物體中的細胞是獨一無二的，因為它們能夠透過表達某些基因，而不表達其他基因來執行專門的功能。
羅伯特·胡克 首次發現了細胞。一個幫助記住這個事實的軼事：當他觀察這些微小的實體時，它們的分隔外觀讓他想起了微小的、相連的房間（在這個時期也被稱為“細胞”）。因此，他決定將這些實體命名為“細胞”。
病毒需要宿主細胞才能複製。逆轉錄病毒利用逆轉錄酶將病毒 DNA 插入宿主 DNA，使病毒與宿主無法區分。如今最著名的逆轉錄病毒之一是 HIV。
植物細胞有細胞壁、葉綠體和細胞膜，但沒有中心體。植物細胞還包含一箇中央液泡，用於儲存水分。
動物細胞沒有細胞壁、葉綠體或細胞膜，但有中心體。動物細胞也可能具有運動細胞器，例如鞭毛。
細胞大小
細胞的代謝速率等於質量與體積的比率。同樣，物質交換速率等於細胞的表面積。細胞具有高表面積與體積比至關重要。它只能透過保持較小來做到這一點，因為它的表面積增加的速度遠遠低於它的體積。如果細胞變得太大，它將失去維持穩態水平的能力。微絨毛可以幫助增加細胞的表面積，而不會改變其大小。用於觀察細胞的顯微鏡型別可以顯著改變觀察者對細胞的影像。一種光學顯微鏡用於觀察活生物體，使用彩色影像，具有較大的視野，解析度低，放大倍數為 1000 倍，而且相對便宜且便攜。另一方面，電子顯微鏡用於觀察死生物體，使用單色影像，具有較小的視野，解析度高，放大倍數為 250,000 倍，相當昂貴，並且無法移動。
原核細胞的組成部分
細胞壁-提供保護和支撐；由肽聚糖組成。
細胞膜-允許調節細胞內/外的物質。
中介體-位於細胞膜的內褶中。DNA 複製發生在這裡。
細胞質-懸浮細胞器的細胞間液。
核糖體-參與蛋白質製造。
核區-裸露的 DNA 位於此處。
真核細胞的組成部分
細胞質-含水物質，含有參與細胞代謝的物質
內質網 (ER)-在細胞中運輸物質的途徑；與合成和儲存相關
細胞核-控制細胞代謝和繁殖的中心
核糖體-蛋白質合成的場所
溶酶體-細胞內食物的消化
線粒體-細胞的“動力室”；細胞呼吸的場所。它有兩個膜（內膜、外膜）。所有真核細胞都有線粒體。
高爾基體-包裝和分泌細胞的產物
中心體-動物細胞分裂
液泡-被膜包裹的充滿液體的細胞器，儲存食物和廢物
核仁-核糖體生產的場所
核膜-控制進出細胞核的運動
細胞壁-賦予植物形狀並提供生產
纖毛-有助於細胞移動的毛髮狀結構。由 9x2 微管排列組成。
鞭毛-用於運動的長毛髮狀尾部。由 9x2 微管排列組成。
葉綠體-光合作用的場所
細胞板-在胞質分裂期間開始形成的新細胞壁
葉綠素-捕獲光線並用於植物的繁殖
微管-賦予細胞形狀的微觀圓柱體。它們比細的微絲大
微管-在細胞分裂期間運輸染色體，以及在整個細胞中運輸細胞器和囊泡。
葉綠體-光合作用的場所。它包含色素葉綠素。葉綠體具有三層膜（內膜、外膜、類囊體膜）。植物、藻類和一些其他原生生物利用葉綠體進行光合作用。
有許多酶實際上嵌入膜中。以下膜是內膜系統的一部分：內質網、細胞核、高爾基體、溶酶體、液泡和細胞膜。真核細胞具有細胞骨架，它提供形狀並允許運動。
原核細胞：環狀 DNA、中介體、缺乏膜結合的細胞器、70S 核糖體、較小
真核細胞：線性 DNA、無中介體、包含膜結合的細胞器、80S 核糖體、較大
細胞週期 I：間期-最長的階段 G：生長（轉錄和翻譯發生）S：DNA 合成（複製發生）
有絲分裂：目的？階段？
目的-生長和修復；允許細胞直接複製
階段-間期、前期、中期、後期、末期1
減數分裂：目的？階段？
目的-繁殖；允許形成單倍體配子細胞
-真核生物的生殖細胞產生配子
-2 次分裂，最終產生 4 個彼此不同且與親本細胞不同的細胞
階段
間期
-染色體在 S 期複製
前期 I
-細胞核和核膜分解
-中心體移向兩極
-四聯體形成
中期 I
-同源染色體排列在赤道板上
後期 I
-同源染色體分離並移向兩極
末期 I
-染色體位於兩極
-透過胞質分裂形成新的細胞膜
前期 II
中期 II
後期 II
末期 II
當同源染色體在赤道板上相遇形成四聯體時，交叉互換有時會在姐妹染色單體之間發生。在交叉互換中，基因在交叉點交換染色體，並與其新的染色體一起透過減數分裂過程的剩餘部分。四聯體一詞是指這兩個同源染色體結合在一起時形成的結構。獨立分配是指染色體在減數分裂過程中獨立地分配到不同細胞中的特性。交叉互換和獨立分配都增加了物種繁殖中的遺傳變異，從而允許進化。透過有絲分裂繁殖的物種遺傳變異較少，只能透過突變獲得。
微管
微管是細胞骨架的組成部分之一。微管充當細胞內的結構成分，並參與許多細胞過程，包括有絲分裂、胞質分裂和囊泡運輸。
中心體
生物學中的中心體是大多數動物細胞和藻類中發現的桶狀微管結構，但植物中很少見。它構成了細胞生物學家所知的稱為中心體的複合結構。中心體在細胞分裂過程中非常重要。它們組織過中心體物質 (PCM)，它在組織有絲分裂紡錘體中起作用，而有絲分裂紡錘體又幫助細胞分裂。有絲分裂紡錘體在染色體中發揮作用。在細胞分裂過程中，中心體會被複制，因此每個子細胞將有一對中心體。
有絲分裂有絲分裂的目的是透過染色體複製產生兩個相同的細胞。階段如下：-間期-前期-前中期-中期-後期-末期-胞質分裂
減數分裂：目的是產生四個單倍體生殖細胞（例如精子/卵子）。這個過程確保了後代的遺傳變異。與有絲分裂不同，子細胞在遺傳上與親本細胞不同。減數分裂可以粗略地分為九個步驟：前期 I-中期 I-後期 I-末期 I-前期 II-中期 II-後期 II-末期 II-胞質分裂
微管微管是真核細胞中的空心絲狀結構，有助於染色體移向細胞的相對兩側（尤其是在有絲分裂的後期）。它們還有助於細胞的結構和支援。
變異減數分裂通過幾種方式產生生物體變異。
- 交叉互換-當四聯體形成時，同源染色體的末端可以交換，從而在前期 I 期間產生隨機變異。
- 突變-隨機的遺傳事故可以使基因發生突變。
- 插入-DNA 插入
- 缺失-DNA 被取出
- 倒位-DNA 被反轉
- 易位-DNA 被剪切出來，然後貼上到其他位置
- 獨立分配-染色體在減數分裂過程中獨立排列，產生幾乎無限數量的組合。
有絲分裂 有絲分裂是無性生殖。它會產生兩個新的、相同的細胞核。階段
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.
細胞週期
細胞週期從第一個間隙期開始，也稱為G1 期。這個生長階段是細胞週期中最長的階段。在這個階段的結束階段，允許細胞週期進入第二個階段的酶變得越來越活躍。一些細胞不會分裂，並且停滯在細胞週期的這個階段，在這種情況下，將是 G0。下一個階段，S 期，DNA 以及一些染色體蛋白被合成。這也是染色體複製複雜過程發生的階段。S 期完成後，細胞進入第二個間隙期，G2 期。隨著細胞為分裂做準備，更多的蛋白質被合成。與前兩個階段相比，這個階段比較短。細胞週期的最後階段，有絲分裂，接下來發生。雖然它是細胞週期中最短的階段，但這是發生最多動作的部分。在有絲分裂結束階段，細胞質分裂成兩個細胞，這個過程稱為胞質分裂。胞質分裂與 G1 期重疊，G1 期開始了新的迴圈。
有絲分裂是指細胞複製其染色體以產生兩個相同細胞的過程。它與生長和無性生殖有關。階段：間期（未濃縮的染色體）、前期（染色體濃縮）、中期（染色體排列在中期板處）、後期（染色單體分離）、末期（兩個新的相同細胞）。
交叉互換允許配子發生遺傳變異。它發生在非姐妹染色單體上。交叉互換的位點是交叉點。
四分體只在減數分裂過程中形成，由兩條同源染色體組成。
染色體 = DNA + 蛋白質
由於兩件事，變異發生在減數分裂期間。第一個是由於交叉互換。交叉互換提供了遺傳資訊的全新排列，這增加了變異的機會。變異發生的另一種方法是由於獨立分配定律。在獨立分配定律中，不同基因座的等位基因隨機分配到配子中。
遺傳學術語
- 純合子：具有基因的兩個相同等位基因
- 基因座：基因在同源染色體上的特定位置
- 共顯性等位基因：一對等位基因，當存在於雜合子中時，它們都會影響表型。
- 測交：透過將一個懷疑的雜合子與一個已知的純合隱性個體雜交來對其進行測試。
- 攜帶者：一個具有基因的隱性等位基因的個體，該等位基因對其表型沒有影響。
- 表型：生物體的可觀察到的物理或生化特徵，由遺傳構成決定。
- 雜合子：具有基因的兩個不同等位基因。
- 顯性等位基因：無論存在於純合狀態還是雜合狀態，對錶型具有相同影響的等位基因。
- 隱性等位基因：只有在純合狀態下才對錶型有影響的等位基因。
- 基因型：位於同源染色體上的等位基因組合，決定特定的特徵或性狀。
連鎖基因位於同一染色體上，並一起遺傳。它們不獨立分配。只有在發生交叉互換的情況下，連鎖基因才會形成重組體
遺傳重組：產生具有不同於親本性狀的後代
重組頻率：(# 重組體) / (總後代數量) x 100%
突變 - 染色體上的變化，不同於親本，發生在染色體上，標記著特定性狀
遺傳學術語：“等位基因”- 基因的兩種表達形式之一，佔據染色體上的單個基因座。
“顯性”– 一旦遺傳，就會導致特定表型出現的基因（例如，擁有寡婦峰的顯性基因意味著你的前額有寡婦峰）
“隱性”- 一個導致所述表型不存在的基因（例如，對寡婦峰的隱性意味著你沒有寡婦峰），
“純合子”- 描述具有兩個相同等位基因的基因，無論是顯性還是隱性（例如 HH 或 hh）
“雜合子”- 描述包含一個顯性等位基因和一個隱性等位基因的基因（例如 Hh）
“多倍體”- 指擁有不止一套染色體。[多倍體生物體，尤其是植物，比正常生物體更大，細胞也更大。受影響的動物通常外觀異常，通常不育。]
多基因遺傳
多基因遺傳是指由多個基因決定的性狀。例如，膚色、頭髮顏色或眼睛顏色。由於多基因遺傳，不僅僅是黑髮或金髮，而是每種顏色的不同色調。
性連鎖性狀 性連鎖性狀是由僅存在於 X 染色體上，也稱為性染色體上的基因引起的。一個例子是色盲，男性更容易患這種疾病，因為他們有一個 X 染色體和一個 Y 染色體。如果色盲的等位基因位於 X 染色體上，無論它位於 Y 染色體上還是否位於 Y 染色體上，它都將被表達。對於女性而言，她們有兩個 X 染色體，為了讓色盲性狀表達出來，該性狀的等位基因必須存在於兩個 X 染色體中。核型 核型是個人染色體的圖片。核型用於識別某些遺傳疾病。例如，如果核型顯示染色體 21 上存在三體，那麼該人患有唐氏綜合症。
連鎖群：特定染色體中的基因傾向於一起遺傳。如果基因是連鎖的，則應獲得一對一的比率。它們僅在發生交叉互換的情況下才會形成重組體。為了計算頻率，可以使用以下公式：% 重組體 / 總後代數量 x 100% = 重組（以百分比、釐摩或圖距表示）
基因型 – 同源染色體上的等位基因，顯示出同源染色體編碼的性狀的特徵
表型 – 由基因決定的可觀察到的物理特徵
基因座 – 基因在染色體上的位置
純合子 – 基因的兩個相同等位基因 [具有兩個相同等位基因的基因，無論是顯性還是隱性（例如 HH 或 hh）]
雜合子- 基因的兩個不同等位基因 [一個顯性等位基因和一個隱性等位基因（例如 Hh0）]
顯性等位基因- 一個在表型方面占主導地位的等位基因，無論它是否屬於純合或雜合組合
隱性等位基因- 一個在顯性等位基因存在時不顯示的等位基因，但在生物體具有純合隱性性狀時顯示
測交- 透過將一個懷疑的雜合子與一個已知的純合隱性生物體雜交來對其進行測試
遺傳重組- 與其親本具有不同基因型的後代
攜帶者- 一個具有基因的隱性等位基因的生物體，該等位基因不會對其產生影響，但可能會傳遞給其後代
共顯性等位基因- 一對等位基因，即使它們是雜合子，也會對錶型產生相同的影響
連鎖基因 - 位於同一染色體上的基因。
核型 - 個體的染色體組成，以及顯示組成的顯微照片（通常按大小編號）
親代：親代 F1 代：親代的後代 F2 代：F1 代的後代
多等位基因 - 單個基因座的三個或更多個等位基因。例如，血型
單基因雜交的表型比率為 3:1。雙基因雜交的表型比率為 9:3:3:1。
有時，當性狀雜交時，人們最終會得到被稱為雜種優勢的性狀。這是指雜合子優於純合基因型時的優勢。雜種優勢的一些例子包括騾子，以及作為雜合子的鐮狀細胞貧血症，因為這些人不會得瘧疾，但他們仍然可以攜帶氧氣。
多基因遺傳是指多對獨立的基因對同一性狀具有相似的累加效應 - 由多個基因編碼 - 呈正態分佈曲線 例如：膚色、眼睛顏色、頭髮顏色
突變 – 染色體或基因上的變化，導致後代與親代具有不同的 DNA/性狀。
多倍體生物體每條染色體有不止兩份副本。
多基因遺傳是指多對獨立的基因對同一性狀具有相似的累加效應 - 由多個基因編碼 - 呈正態分佈曲線 例如：膚色、眼睛顏色、頭髮顏色
二倍體：具有完整的染色體組（2n 或 46 條染色體） 單倍體：配子（卵子和精子）只有染色體數量的一半（n）
數學與遺傳學
機率 – 用於描述事件發生的機率的分數、百分比或比率。在遺傳學中，機率預測遺傳雜交產生的表型和基因型。
乘積法則 - 兩個或多個獨立事件同時發生的機率，可以透過每個事件的個體機率的乘積來計算。如果高豌豆和矮豌豆雜交後產生矮豌豆的機率是 25%，那麼連續產生三個矮豌豆的機率是多少？答案可以透過乘積法則來計算：0.25×0.25x0.25=0.015625 或 1/64。因此，連續產生三個矮豌豆的機率是 1/64。
哈迪-溫伯格原理 - 這個原理以英國數學家戈弗雷·哈迪和德國醫生威廉·溫伯格的名字命名，它展示了群體中不同基因型的預期頻率。儘管該規則代表了一個理想的群體，在這個群體中存在**隨機交配、無突變、群體規模大、無遷移**（移民或遷出）和**無自然選擇**，但它幫助我們理解在大型群體中，遺傳過程本身不會導致等位基因頻率的改變。哈迪-溫伯格定律中使用兩個方程：p2 + 2pq + q2 = 1 和 p + q = 1，其中 p2 是顯性基因型頻率 (AA)，2pq 是雜合基因型頻率 (Aa)，而 q2 是隱性基因型頻率 (aa)。因此，p 代表顯性等位基因 (A)，而 q 代表隱性等位基因 (a)。
DNA
[edit | edit source]模組 1B
[edit | edit source]結構 DNA 的結構相當複雜。結構
DNA 的結構可以用右手雙螺旋模型來表示，每圈螺旋包含大約 10 個核苷酸對。每條螺旋鏈都由一個糖磷酸骨架和連線的鹼基組成，透過氫鍵（非共價鍵）連線到互補鏈上，腺嘌呤 (A) 與胸腺嘧啶 (T) 配對，鳥嘌呤 (G) 與胞嘧啶 (C) 配對。
腺嘌呤和胸腺嘧啶透過兩個氫鍵（非共價鍵）連線，而鳥嘌呤和胞嘧啶透過三個氫鍵連線。
這個結構最早是由詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在 1953 年描述的。
轉錄
- 在細胞核中進行
- 沿 5'-3' 方向進行
- RNA 聚合酶識別啟動子區域的起始點。核糖核苷酸三磷酸提供轉錄所需的能量，並在失去一個磷酸基團後成為 RNA 核苷酸。轉錄在終止子區域結束。RNA 在離開細胞核之前會進行剪接，去除內含子。在剪接之前，mRNA = hn RNA。在剪接之後，mRNA = 成熟的 m RNA
翻譯
- 在細胞質/核糖體中進行
- 沿 5'-3' 方向進行
- tRNA 啟用酶利用 ATP 能量將特定的氨基酸連線到 tRNA 上。在每個 tRNA 的 3' 端都是三個含氮鹼基：CCA。翻譯包括起始、延伸和終止。起始密碼子總是 AUG。
DNA = 脫氧核糖核酸 DNA 是我們是誰以及我們如何成為現在的藍圖
模組 3B
[edit | edit source]DNA 的形狀是雙螺旋。DNA 的一條鏈包含糖和磷酸骨架以及鹼基。DNA 的亞基是核苷酸。鹼基是腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。腺嘌呤和鳥嘌呤是嘌呤。胸腺嘧啶和胞嘧啶是嘧啶。腺嘌呤與胸腺嘧啶配對，鳥嘌呤與胞嘧啶配對。大多數 DNA 都是重複序列，不編碼任何資訊，只有一小部分是編碼序列。核苷酸透過磷酸二酯鍵連線在一起，該鍵連線糖和磷酸。DNA 鏈也反向平行。基本上，這意味著在任何給定的鏈上，磷酸基團的一端連線到 5' 碳原子，另一端連線到 3' 碳原子。當兩條 DNA 鏈連線時，5' 碳原子連線到 3' 碳原子末端。
結構
染色體組成 染色體由 DNA 和蛋白質組成。DNA 纏繞在蛋白質（組蛋白）周圍，然後摺疊起來。組蛋白構成核小體，核小體是 DNA 纏繞在組蛋白核心（八個組蛋白）周圍形成的完整螺旋，由一個組蛋白穩定蛋白連線在一起。
DNA 複製 DNA 複製是半保留的。這意味著每個新的 DNA 分子都有一半來自原始分子。為了開始複製，DNA 被 DNA 解旋酶解旋（解開）。螺旋穩定蛋白使螺旋保持解開狀態，直到互補鹼基新增完畢。DNA 聚合酶 III 催化核苷酸亞基以 5' 到 3' 方向連線起來，這是始終不變的。能量和核苷酸由脫氧核苷三磷酸提供。當複製即將開始時，RNA 引發酶會鋪設 RNA 引物，在複製完成之前，這些引物會由 DNA 聚合酶 I 替換成 DNA。複製在許多地方啟動，並且在一根鏈上是不連續的，而在另一根鏈上是連續的。滯後鏈遠離複製叉移動，並以片段形式合成，因為 DNA 聚合酶不能遠離複製叉移動，而領先鏈則朝向複製叉移動。滯後鏈上的片段稱為岡崎片段，這些片段透過 DNA 連線酶連線在一起。
測試一下自己！你能在下面的圖片中標出每個數字嗎？
多聚核糖體和核小體 多聚核糖體是一堆由 mRNA 連線在一起的核糖體。核小體由八個組蛋白組成，DNA 纏繞在上面，頂部有一個穩定組蛋白。核小體將 DNA 包裝成染色體。
轉錄：從廣義上講，轉錄是從巨大的食譜中複製所需的特定食譜的過程，去除所有多餘的部分，然後傳送出去進行製作。*在核仁和細胞質中進行*始終沿 5'-3' 方向進行 怎麼做：1. RNA 聚合酶找到一個名為“啟動子”的特定鹼基編碼單元，它是由 A、T、G 和 C 寫成的起始訊號。 2. 然後，RNA 聚合酶在反義鏈上鋪設所需的互補鹼基單元。 3. 這條 RNA 鏈現在被稱為 hnRNA，它仍然包含內含子。 4. 在核膜的開放區域，鏈被“剪接”，所有內含子垃圾都被去除，它現在被稱為成熟的 DNA。該鏈的 3 個鹼基被稱為一個密碼子或一個氨基酸。
翻譯
翻譯是實際烹飪食譜的過程。它是核糖體讀取特定氨基酸並將指令傳送到細胞中的過程。整個過程都在細胞質中進行。
Remember: INITIATION, ELONGATION, TERMINATION.
How it all goes down:
• 起始密碼子 AUG 與 • 核糖體兩個部分之間相遇：大亞基和小亞基。反密碼子 (UAC) 與大亞基的肽鏈部位的密碼子連線。• 然後，肽醯轉移酶將這個連線的單元從 P 部位移動到 A 部位，從而將鏈向下傳遞。• 這個過程一直持續到所有小水母都生成完畢。
區塊 4B
[edit | edit source]DNA 的結構，它的雙螺旋形狀，是由沃森和克里克發現的。DNA 是一種核酸（聚合物），由核苷酸（核酸的單體）組成。每個核苷酸都由一個磷酸基團、一個糖和一個鹼基組成。鹼基連線到糖，糖連線到磷酸基團。糖和磷酸基團以交替模式連線在一起（磷酸二酯鍵），形成 DNA 的骨架。DNA 的核苷酸包含 4 個鹼基，嘌呤包括腺嘌呤和鳥嘌呤，嘧啶包括胞嘧啶和胸腺嘧啶。這些核苷酸結合在一起形成 DNA 鏈。DNA 是一種雙鏈分子。兩條鏈透過鹼基之間的氫鍵連線在一起。腺嘌呤與胸腺嘧啶配對，由兩個氫鍵連線在一起，胞嘧啶與鳥嘌呤配對，由三個氫鍵連線在一起。正是這種鍵的數量和因此鍵的強度的差異導致了螺旋形狀。由於 DNA 鏈中的磷酸基團，DNA 分子帶輕微的負電荷。
染色體組成包括 DNA（基因）和蛋白質。
- DNA 合成從 DNA 分子上被稱為複製起始點（有很多）的特定鹼基序列開始......複製叉在兩端發生，因此 DNA 複製在兩個方向上進行。
DNA 複製
有三種類型的複製
1. 半保留複製 - 新的 DNA 分子包含原始分子的一半遺傳物質。
2. 保留複製 - 新的分子包含原始分子所有的遺傳物質。
3. 分散複製 - 每個分子都包含不同區域的混合遺傳物質，在每條鏈上都是這樣。
DNA 複製從 DNA 分子上稱為複製起始點的特定位點開始。兩條 DNA 鏈同時複製的 Y 形結構稱為複製叉。有一個滯後鏈，它總是離開復制叉，還有一個領先鏈，它始終朝向複製叉移動。然而，滯後鏈以不規則的方式合成，因為DNA 聚合酶（催化 DNA 亞基連線的酶）不能遠離複製叉移動。因此，會生成併合成小的岡崎片段。
複製發生在細胞核中，始終沿 5' 到 3' 方向進行。
1) 解旋酶解旋並解開 DNA。
2) 引發酶然後鋪設一個引物。
3) DNA 聚合酶 I 將 RNA 引物替換為 DNA
4) DNA 聚合酶 III 新增核苷酸
5) 連線酶將岡崎片段連線在一起，這些片段是由於 DNA 聚合酶 III 不能遠離複製叉移動而形成的。岡崎片段存在於滯後鏈上，在那裡複製是不連續的。領先鏈上的複製是連續的。
一個核小體由纏繞在八個組蛋白周圍的 DNA 組成，其中一個組蛋白穩定了結構。
DNA 轉錄在細胞核中沿 5'-3' 方向進行。首先，啟動子區域使 RNA 聚合酶能夠識別起始點。然後，核糖核苷酸三磷酸提供轉錄所需的能量，並在失去一個磷酸基團後成為 RNA 核苷酸。轉錄在到達終止子區域時完成。為了離開細胞核，它必須被剪接（去除非編碼內含子），將其從 hnRNA 轉換為成熟的 RNA。
光合作用/呼吸作用
[edit | edit source]模組 1B
[edit | edit source]光合作用發生在植物細胞中的葉綠體中。光依賴反應發生在葉綠體中的類囊體膜上。來自太陽的光子，也就是光能包，首先到達光系統 II。光系統 II 的光活化是由於光對其的啟用而發生的。光系統中發現的輔助色素吸收光並將能量傳遞給葉綠素，葉綠素是另一種也吸收光的色素。葉綠素然後用接收到的能量被激發並失去兩個電子。葉綠素想要重新獲得它失去的兩個電子，因此一個水分子透過一個叫做光解的過程，在光的幫助下分裂成兩個氫和一個氧。葉綠素然後獲取兩個氫以變得更穩定並取代失去的兩個電子。與此同時，失去的兩個電子進入初級電子受體，然後沿著電子傳遞鏈移動。電子沿著電子傳遞鏈單向移動，從而產生能量。產生的能量用於進行光合磷酸化，在此過程中 ADP 與磷酸結合形成 ATP。然後需要 ATP 來幫助將氫從基質中帶出並進行化學滲透，其中 ATP 合成酶是一種蛋白質通道，允許氫穿過並從類囊體膜中移出。該過程產生更多的 ATP。回到電子透過電子傳遞鏈移動，電子然後進入光系統 I，它被光活化。在光系統 I 中，輔助色素吸收能量並將能量傳遞給葉綠素，葉綠素然後失去兩個電子。葉綠素不需要透過使用光解產生的氫來替換兩個電子，因為更多的電子來自電子傳遞鏈。兩個電子進入初級電子受體，然後進入鐵氧還蛋白。鐵氧還蛋白是一種蛋白質，它將電子傳遞給 NADP，然後進行還原，因為它使用電子與氫結合形成 NADPH。在光依賴反應中，還有迴圈和非迴圈光合磷酸化。非迴圈光合磷酸化是產生 ATP 和 NADPH 的正常光依賴過程；然而，迴圈磷酸化是不同的，不正常。迴圈光合磷酸化是一個過程，其中電子透過初級電子受體，沿著電子傳遞鏈移動，並進入光系統 I。光系統 I 中的輔助色素吸收能量並將能量傳遞給葉綠素。葉綠素然後具有能量並被激發，從而使其失去兩個電子。兩個電子然後進入初級電子受體，並且該過程重複自身。迴圈光合磷酸化不能持續進行，並且只產生 NADPH。光獨立反應發生在光依賴反應之後。光獨立反應發生在基質中。RuBP 羧化酶幫助在稱為碳固定的過程中將二氧化碳和RuBP結合在一起。該過程產生一個 6 碳中間體。6 碳中間體然後變成兩個 3 GP 碳化合物。從光依賴反應中產生的 ATP 和 NADPH 用於改變原子的排列，以便 GP 進行還原併產生兩個 3 TP。ATP 和 NADPH 氧化並變成 ADP 和 NADP，它們可以在光依賴反應中再次使用。TP 中的六個碳中的五個用於重新建立 RuBP，而另一個碳有助於生產碳水化合物。
可以透過提高溫度、陽光或大氣中的 CO2 來提高光合作用速率。
可以透過增加植物上的風量來降低光合作用速率。
CAM/C4
C4 和 CAM 植物都含有一種叫做 PEP（磷酸烯醇丙酮酸）的酶。這種酶可以在非常低的濃度下固定 CO2。
CO2 + PEP（3C）生成草醯乙酸（4c）草醯乙酸被轉化為蘋果酸（使用 NADPH）蘋果酸進入維管束鞘細胞並被脫羧成丙酮酸。丙酮酸（3c）被轉化為 PEP（使用 ATP）CO2 進入卡爾文迴圈（光獨立迴圈），就像在正常的 C3 途徑中一樣。
CAM 植物只在夜間開啟氣孔。它們將 co2 與 PEP 結合形成草醯乙酸，並使用與 C4 植物相同的方法將其轉化為蘋果酸。然而，它們將蘋果酸儲存在液泡中，直到白天，然後脫羧以獲得卡爾文迴圈所需的 co2。
化學滲透
化學滲透是離子穿過膜的擴散。更具體地說，它與氫離子穿過膜的運動產生的 ATP 相關。離子梯度具有勢能，當離子穿過通道時，可以用來為化學反應提供動力。氫離子（質子）將從高質子濃度區域擴散到低質子濃度區域。
ATP 合成酶是透過化學滲透產生 ATP 的酶。它允許質子透過膜，利用動能使 ADP 磷酸化產生 ATP。透過化學滲透產生的 ATP 發生在葉綠體和線粒體以及一些細菌中。
模組 3B
[edit | edit source]旱生植物和水生植物有幾個差異，使它們能夠在其特定的環境中生存。旱生植物（乾旱植物）：厚的角質層以保留水分，深而分枝的根，少量氣孔用於氣體和水分交換，大大減少的葉子（它們可以有刺、捲曲或有毛）；水生植物（水生植物），薄/無角質層，淺而短的根，大量氣孔，大而細分的葉子。
細胞色素用於將電子沿著電子傳遞鏈運輸。
氧化是失去，還原是獲得。記住這一點的一個好方法是：OIL RIG。
糖酵解、克雷布斯迴圈和電子傳遞鏈是細胞呼吸的主要三個步驟，主要發生線上粒體中。
光合磷酸化
一個非常長且複雜的詞，實際上只是意味著用光產生能量。非迴圈與迴圈光合磷酸化 非迴圈
- 光合作用過程中正常發生的事情。
- 產生正常量的 ATP
- 可以永遠進行（理論上）
- 產生 NADPH
迴圈
- 當 H20 不足時，不自然地發生
- 產生異常高的 ATP
- 不能永遠進行
- 不產生 NADPH
PII 和 PI
Photosytem II
-當受到光子照射時，激發的色素失去兩個電子 -葉綠素分解水分子以獲得兩個缺失的電子，從而將水分子轉化為漂浮的氫和氧（稱為光解） -前兩個電子沿著 ETC 反彈，由 ATP 提供動力。
Photosystem I
-兩個電子從 ETC 反彈到下一個葉綠素中，就像它的色素再次將其失去到光子一樣。 -這兩個電子反過來幫助鐵氧還蛋白將 NADP 和 H 轉化為 NADPH
區塊 4B
[edit | edit source]化學滲透是氫離子透過類囊體膜（光系統 I 和 II 所在的位置）的運動。
旱生植物：厚表皮，下陷的氣孔，乾燥的生境
水生植物：氣孔位於表面，通常漂浮或浸沒，潮溼的生境
光能
光發射是光合作用的重要組成部分。可見光是電磁頻譜的一小部分。光以波的形式傳播。波長是兩個波峰之間的距離。光也由稱為光子的能量包組成。光子的能量與其波長成反比。
當一個分子吸收這些光子中的一個時，它的一個電子變得充滿能量，使電子從低能軌道移到遠離原子核的高能軌道。然後，電子要麼返回到其基態，要麼離開原子被電子受體分子接受（後者發生在光合作用中）。
葉綠素
葉子由稱為葉綠素的綠色色素組成，它也是光合作用的主要色素。它主要吸收可見光譜的藍色和紅色區域的光，因為大多數照射到葉子上的綠光都被反射，使植物葉子呈現綠色。葉綠素不止一種。葉綠素 a啟動光合作用的光依賴反應。葉綠素 b是一種輔助色素，它以一種使其呈現黃綠色外觀的方式吸收和反射光，而葉綠素 a 呈現更鮮豔的綠色外觀。另一種稱為類胡蘿蔔素的輔助色素可以擴大可以為光合作用提供能量的光譜，類胡蘿蔔素可以是黃色或橙色。葉綠素可以直接被光子激發，也可以間接被它從這些輔助色素中接收的能量激發。光的吸收通常透過圖表進行監測。色素的吸收光譜是其在不同波長光下吸收光量的圖表。作用光譜顯示了特定波長光的有效性。它可以透過測量暴露在單色光下的葉細胞或組織在每個波長下的光合作用速率來獲得。
光合作用發生在葉綠體中，而呼吸作用發生線上粒體中。植物和藻類進行光合作用。呼吸作用發生在所有真核生物中。
要記住的關鍵要點：氧化是失去，還原是獲得 (OIL RIG)
細胞呼吸有三個代謝階段。第一個是糖酵解迴圈，是糖的分解過程，發生在細胞質中，即膜之間的液體。這個過程是厭氧的，在底物水平磷酸化發生。它以 6C 葡萄糖開始，轉化為 2 個 (3C) 丙酮酸，同時獲得 2 個 ATP 和 2 個 NADH，因此表明發生了氧化。獲得 2 個 NADH 代表輔酶的還原。第二個階段是克雷伯迴圈，發生線上粒體中。此階段以丙酮酸 (3C) 開始，脫羧 (失去 CO2) 轉化為 2C 乙醯輔酶 A。然後新增 4C 形成 6C 中間體，脫羧成 5C，再脫羧成 4C，從而重新開始迴圈。在 4C 草醯乙酸和 3C 丙酮酸之間存在一個連線反應。此過程也是氧化過程，因為它獲得 NADH、2 個 ATP 和 FADH2。克雷伯迴圈/檸檬酸迴圈一次迴圈產生 2 個 CO2、3 個 NADH、FADH2 和 ATP。第三個也是最後一個階段是電子傳遞鏈，發生線上粒體內膜中，產生 32 個 ATP。它將來自 FADH2 或 NADH 的 2 個氫和 2 個電子傳遞給分子氧，形成水，最終生成 ATP。氧氣是 ETC 中的最終電子受體。
光合作用速率隨著光照量的增加而增加，直到達到一定點後保持不變，不再增加或減少。它也會隨著 CO2 濃度的增加而增加，但在非常低的 CO2 濃度下不會發生光合作用，並且最終會在非常高的濃度下趨於平緩。隨著溫度的升高，光合作用速率會持續增加，直到達到最佳速率，然後光合作用速率會迅速下降。所有植物都需要水和氧氣才能生存。
化學
[edit | edit source]模組 1B
[edit | edit source]水也是所有生物化學的重要組成部分。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簡單物質的物質。生物系統中最常見的三個元素是碳 = C、氧 = O2 和氫 = H2。其他重要元素包括氮 = N2、磷 = P、鐵 = Fe、鈣 = Ca、鉀 = K 和鎂 = Mg。
模組 3B
[edit | edit source]三個最常見的元素是碳、氧和氫。氫是地球上含量最豐富的元素，碳存在於所有生命中。有機分子示例 脂類（它們的能量是碳水化合物的兩倍）-單體=甘油/脂肪酸，鍵=酯鍵，用途=緩衝/絕緣/能量儲存/結構，示例=脂肪/油/蠟碳水化合物的單體=葡萄糖或單糖，用途=蛋白質分解、能量儲存、能量，示例：直鏈澱粉、蔗糖、核糖、葡萄糖...任何以 -ose 結尾而不是 -ase 結尾的蛋白質。碳水化合物以 -ose 結尾，蛋白質包含碳、氧、氫、硫和其他有機元素。它們的單體是氨基酸，寫成 OHHNRCHCOHH，其中 R 代表一個官能團，特定於該蛋白質。用途包括儲存、保護、肌肉。它們透過肽鍵連線，肽鍵透過碳和氮的連線形成，同時生成水作為副產物。
氧化還原反應
氧化：當一個分子失去電子時。還原：當一個分子獲得電子時。
OIL RIG：氧化是失去，還原是獲得。
區塊 4B
[edit | edit source]有機化學中最常見的三個元素是碳、氫和氧。
其他重要元素
氮-用於 DNA、蛋白質和酶中。
鈣-有助於構建強壯的骨骼，並用於傳遞神經衝動。
磷-用於 ATP。
鐵-運輸氧氣。
鈉-保持 H20 的平衡。還用於神經衝動和肌肉收縮。
有機分子
- 碳水化合物
monomer-monosaccharide ex. glucose, galactose
- 蛋白質
monomer-amino acid ex. enzymes, structural, hemoglobin
- 脂類
monomer-fatty acids ex.fats, phospholipids, waxes,oils
- 核酸...磷酸二酯鍵
monomer-nucleotide(sugar, phosphate, base) ex.DNA,RNA
脂肪酸：CH3-CH2-C=O（以及從右側 C 分支出來的 OH 透過單鍵連線）
極性鍵是由於共價鍵合的原子具有不等的電負性而形成的。非極性鍵是由於共價鍵合的原子具有相同的電負性而形成的。水是極性分子 - 分子的一端帶部分正電荷，另一端帶部分負電荷。
更多鍵
共價鍵：電子在原子之間共享，使得每個原子都具有完整的價電子層。
電負性衡量原子對鍵中共享電子的吸引力。
離子鍵：由於陽離子和陰離子之間的吸引力而形成。
氫鍵：部分帶負電的原子與氫鍵中的氧或氮原子之間的鍵。可以在兩個分子之間或一個分子的兩個部分之間形成。
有機分子：碳水化合物用於能量和儲存能量。它們的化學組成具有 1:2:1 的碳、氫比例。單體包括葡萄糖和單糖。蛋白質透過肽鍵連線。它們用於結構運動，如肌肉。它們還用於運輸（血紅蛋白）、儲存、保護和調節。蛋白質的單體是氨基酸，共有二十種。脂類不溶於水。單體包括甘油和脂肪酸。酯鍵連線脂類。脂類用於絕緣、能量儲存、緩衝，並具有結構用途（細胞膜）。示例包括脂肪、油、蠟、類胡蘿蔔素、磷脂和類固醇。核酸儲存資訊。RNA 用於傳遞。DNA 負責遺傳資訊的表達。核酸透過磷酸二酯鍵連線。核酸的單體是核苷酸，由糖、磷酸和鹼基組成。
進化
[edit | edit source]模組 1B
[edit | edit source]林恩·馬古利斯提出了內共生理論，它為真核細胞的形成提供了一種可能的解釋。據信，線粒體和葉綠體，它們現在位於真核細胞中，曾經像原核細胞一樣獨立存在。有證據表明這兩個細胞器是原核細胞，因為線粒體和葉綠體含有環狀 DNA，就像原核細胞一樣。此外，線粒體和葉綠體具有 70s 核糖體，類似於原核細胞的 70s 核糖體。該理論解釋說，原核細胞吞噬了線粒體和葉綠體，並形成了共生關係。原核細胞提供住所和保護，葉綠體製造食物，線粒體分解食物以產生細胞可以利用的能量。因此，真核細胞的產生就出現了。
米勒-尤里實驗
他們進行了一項實驗，改變了對生命起源的科學研究方法。米勒將被認為是早期地球大氣主要成分的分子放入一個封閉的系統中。他們使用的氣體是甲烷 (CH4)、氨氣 (NH3)、氫氣 (H2) 和水 (H2O)。接下來，他們在系統中通入持續的電流，以模擬早期地球上普遍存在的雷暴。2% 的碳形成了用於製造蛋白質的一些氨基酸。也許最重要的是，米勒的實驗表明，諸如氨基酸之類的有機化合物，對細胞生命至關重要，可以在科學家認為早期地球上存在的條件下輕鬆製造。這一重大發現激發了大量後續實驗。
人類進化
-將人類定義為靈長類動物的特徵
長有指甲的指頭
眼睛位於頭部前方
五個帶有對生拇指的抓握指頭
長而細的四肢，可以在臀部和肩膀處自由旋轉
敏銳的聽覺
相對較大的大腦
壽命長
-雙足行走的證據
脊柱的彎曲提供了更好的重量分佈
枕骨大孔位於顱骨底部中央
與手臂相比，腿的長度增加
更短、更寬的骨盆，用於附著腿部肌肉
大腳趾與其他腳趾對齊
-南方古猿屬：智人屬的直接祖先
達爾文-華萊士自然選擇理論
進化基於對自然界的四種觀察
1. 過度繁殖：每個物種產生的後代都比能夠生存下來的多
2. 變異：種群中的個體表現出變異
3. 種群增長的限制：環境因素限制了增長，導致生存鬥爭
4. 生殖成功率差異：具有最有利特徵的個體更有可能生存和繁殖
現代進化示例
-由於廣泛使用殺鼠劑華法林，一些鼠類物種已經變得免疫/耐受
-由於廣泛使用抗生素，抗青黴素菌株的細菌
-一些對 DDT 有抵抗力的蚊子
-由於捕食和環境變化，胡椒蛾的進化
我們如何來到這裡的其他理論
- 泛種論- 理論認為生命來自另一個星球，透過彗星或小行星旅行，降落在地球上，導致人類進化
模組 3B
[edit | edit source]米勒-尤里實驗：你需要了解的內容：• 米勒和尤里進行了實驗，以檢驗生命是否可以在原始湯中形成。• 他們使用"
W-ater H-ydrogen A-mmonia M-ethane
• 他們將水煮沸並使用電擊來模擬早期地球表面可能存在的各種加熱和冷卻階段以及閃電。• 他們在這個實驗中產生了有機分子，但沒有生命。然而，這樣的發現給科學界帶來了衝擊波
外源論（奇怪的詞），但更常被稱為泛種論，起源於古希臘哲學家阿那克薩哥拉（好聽的名字）。泛種論的實際理論推測生命來自另一個星球，可能是由墜毀到地球的隕石攜帶的。該理論解決了我們目前在進化圖表中存在的年代差距，但它只是將問題轉移到另一個星球，因此它並沒有真正解決任何問題。
達爾文-華萊士進化論有四個關鍵點。首先，種群中的個體存在變異。其次是過度繁殖，物種的繁殖能力會導致種群數量隨時間推移呈幾何級數增長。然後，種群增長受到限制，例如食物、水、光照、生長空間和其他資源。最後，具有最有利性狀和適應性的個體更有可能生存和繁殖（差異繁殖成功）。
自然選擇
自然選擇是指自然界傾向於偏愛具有特定性狀的生物體。因此，這些生物體比沒有該性狀的其他生物體更有可能在該環境中生存。這使得具有該性狀的生物體在環境中具有顯著優勢。由於具有該性狀的生物體更有可能生存，因此它不太可能早逝，並且更有可能儘早且頻繁地繁殖以傳播其基因。然後它可以將這種有益的性狀傳遞下去，使該性狀在整個物種中傳播。透過這種方式，自然選擇有利於具有特定性狀的生物體，使其更有可能生存並傳遞這些性狀，以便更多種群可以使用這種有利性狀生存。
現代進化示例包括：胡椒蛾、某些蚊子對 DDT 的抗性、由於廣泛使用抗生素導致的青黴素耐藥性細菌菌株以及作為對廣泛使用殺蟲劑的反應而出現的抗華法林大鼠菌株。
進化是指種群整體性狀的變化，通常是指代代相傳的基因。進化用於繪製種群的增長以及影響/改變種群的突變。自然選擇是導致種群進化的其中一種方式，自然選擇意味著更有助於生存的遺傳性狀更有可能代代相傳。
達爾文和華萊士首先提出了進化論。在此之前，還有拉馬克學說，該學說認為在一生中獲得的性狀會遺傳給下一代。
人類從靈長類動物進化而來的原因如下：- 五指手……五趾型 - 抓握能力 - 直立行走 - 立體視覺
重組和分類允許種群中存在變異（和突變）。
米勒和尤里模擬了生命起源前地球上的條件，以測試化學進化。他們在燒瓶中密封了水、氫、氨和甲烷（WHAM），以模擬當時的條件。使用電極來模擬閃電。
人類從 2 億多年前存在的似哺乳動物爬行動物進化而來。早期人類歸類於南方古猿屬。該屬的物種包括：阿法南方古猿、非洲南方古猿和粗壯南方古猿。接下來是人屬。該屬的物種包括：能人、直立人、尼安德特人和智人。現今人類歸類為智人智人。
好吧，泛種論基本上是正確的，因為它認為生命可能來自另一個星球。如果你看過《星際迷航》，其中有一集討論了這一點。它還將安多利亞人、克林貢人、瓦肯人、羅慕倫人和最重要的是人類等多個物種聯絡到另一個星球上的共同祖先。
除了泛種論和進化論之外，另一個用來解釋進化的理論是神創論。它描述了上帝創造地球以及圍繞地球的一切。另一個描述進化的理論是智慧設計論。它認為某種高階生物創造了地球上的萬物，並且一直在引導它們的存在。
內共生是林恩·馬古利斯提出的理論，該理論認為真核細胞是從原核細胞進化而來的。
好吧，內共生理論認為，一個原核細胞吞噬了其他原核細胞，在這種情況下是線粒體和葉綠體。它們逐漸形成了一種共生關係，最終和平共處。人們認為這確實是事實的原因是線粒體和葉綠體有自己的 DNA。
達爾文主義
適應性：一種進化的改變，增加了生存和成功繁殖的可能性。
自然選擇：適應性更強的生物體更有可能生存並繁衍下一代。
查爾斯·達爾文 - 達爾文認為地球非常古老，其形態在漫長的時間裡發生了轉變。據說人工選擇可以使育種者選擇他們喜歡的性狀。達爾文用這個過程來解釋自然界中發生的類似過程。
阿爾弗雷德·華萊士 - 他給達爾文寄了一篇關於他想法的已發表論文，這些想法與達爾文自己的想法非常相似。因此，達爾文-華萊士進化論誕生了，該理論認為生命的四個關鍵方面導致了進化：種群變異、過度繁殖、種群增長限制和差異繁殖成功。
托馬斯·馬爾薩斯 - 撰寫了《人口論》。他在書中指出，人口增長並不總是令人滿意。人口可以呈指數增長，而人口的食物供應只能呈算術級數增長。由於食物供應和人口之間的這種矛盾，饑荒、疾病和戰爭可能會發生，從而阻止人口增長。
進化證據：- 生物體的地理分佈 - 化石 - 放射性測年 - 生化證據：DNA 和蛋白質結構的普遍性 - 胚胎證據，因為所有胚胎在發育的早期階段都看起來很像 - 五趾型肢體
分類可以說是自切片面包以來最偉大的發明。甚至可能早於切片面包。它允許根據生物體的相似特徵將其歸類在一起。生物體種類繁多，因此這一點非常重要。這種生物體（及其生態系統！）的多樣性被稱為生物多樣性。對這種多樣性的研究被稱為系統學。對生物體進行分類和命名被稱為分類學。我們在指代生物體時使用雙名法。雙名法由卡爾·林奈設計，由生物體的屬和種組成。兩個詞都有拉丁語詞根。
如果你想知道，分類系統如下：界 門 綱 目 科 屬 種
物種是：一個潛在的雜交繁殖種群。請記住，後代也必須能夠繁殖。種群是指同一物種的個體群。群落是指共同生活的多個種群。這種棲息地被稱為生態系統。多個生態系統構成生物群落（例如溫帶森林或苔原！）。整個世界，或所有生物群落、生命和一切事物，構成生物圈。
植物
植物有四大類
苔蘚植物
- 非維管植物
- 配子體世代佔優勢
- 無種子植物
- 體型小，需要潮溼的環境，透過孢子繁殖
- 苔蘚、地錢[檢查拼寫]
蕨類植物
- 維管植物
- 孢子體世代佔優勢
- 無種子植物
- 透過孢子繁殖
- 蕨類、木賊
裸子植物
- 維管植物
- 孢子體世代佔優勢
- 種子植物（裸子）
- 透過種子繁殖
- 松柏類、蘇鐵類、銀杏類
被子植物
- 維管植物
- 孢子體世代佔優勢
- 種子植物（種子包在果實裡）
- 透過種子繁殖
- 開花植物、單子葉植物、雙子葉植物
分類系統
分類系統可以幫助科學家將動物、植物和其他生物歸類，以便我們能夠看到它們的異同。
現代分類系統包括
- 界
- 門
- 綱
- 目
- 科
- 屬
- 種
雙名法
這是一種特定的命名系統，科學家根據生物體的屬和種來確定生物體的名稱。例如，人類被分類為智人屬（屬）智人種（種）。這使得在整個科學界中能夠對生物體進行持續且統一的命名，促進研究併為生物學進一步研究奠定基礎。
植物可以分為幾個不同的類別：1. 苔蘚植物 - 非維管無種子植物，體型小，需要潮溼的環境。例如苔蘚和地錢，其優勢世代是配子體世代。2. 維管植物 進一步分為 -> a.) 蕨類植物 - 維管無種子植物，透過孢子繁殖。優勢世代是孢子體世代，例如蕨類和木賊。 b.) 裸子植物 - 維管種子植物（裸子），也透過孢子繁殖。例如松柏和銀杏，其優勢世代是孢子體世代。 c.) 被子植物 - 維管種子植物（種子包在果實裡），透過孢子繁殖。優勢世代也是孢子體世代，例如單子葉植物和雙子葉植物。
植物
苔蘚植物
- 非維管植物
- 配子體世代佔優勢
- 無種子
- 體型小
- 在潮溼的環境中繁衍
- 透過孢子繁殖
- 例如：苔蘚（角苔等）
蕨類植物
- 維管植物
- 孢子體世代佔優勢
- 無種子
- 透過孢子繁殖
裸子植物
- 維管植物
- 孢子體世代佔優勢
- 種子（但為裸子）
- 例如：松柏類（銀杏、蘇鐵等）
被子植物
- 維管植物
- 孢子體世代佔優勢
- 有種子，包在果實裡
- 透過種子繁殖
- 例如：開花植物（水仙花、玫瑰、單子葉植物、雙子葉植物）
分類法是科學家對不同生物及其物種進行分組的方式。可以透過不同的方法確定。
這是一個常規分類系統的運作方式
界=> 門=> 綱=> 目=> 科=> 屬=> 種
記住這一點的方法是
國王玩牌在肥胖的綠色凳子上
對人類來說：動物界，脊索動物門，哺乳綱，靈長目，人科，人屬，智人，克羅馬儂人/智人
物種 - 一種特定的生物；成員具有相似的解剖學特徵，並且能夠交配併產生產育後代。
植物有四個主要類群。蕨類植物、裸子植物和被子植物被歸為一個更大的集合，稱為維管植物。苔蘚植物和蕨類植物透過孢子繁殖，而裸子植物和被子植物透過種子繁殖。被子植物的種子包在果實中，而裸子植物的種子是裸露的。例子：苔蘚植物 - 苔蘚、地錢、角苔；蕨類植物 - 蕨類、石松、木賊；裸子植物 - 針葉樹、蘇鐵、銀杏；被子植物 - 開花植物、單子葉植物、雙子葉植物。
植物和細胞
植物表現出**世代交替**，它們在生命中的一部分時間處於單倍體階段，另一部分時間處於二倍體階段。在配子體世代中，單倍體階段透過有絲分裂產生配子，而減數分裂用於孢子體世代，其中二倍體狀態產生單倍體孢子。配子體產生小的配子體，稱為**精子器**（雌性稱為**頸卵器**）。**合子**是由卵細胞和精子細胞結合形成的。孢子體世代的第一個階段，新形成的二倍體合子，透過有絲分裂分裂，成為一個年輕的多細胞孢子體植物。一旦成熟，它會獲得特殊的細胞，這些細胞透過減數分裂分裂形成單倍體細胞，稱為**孢子**。這些孢子透過有絲分裂分裂，產生多細胞配子體，從而重新開始迴圈。
種子萌發 - 1. 吸水 - 種子吸收水分 2. 胚胎釋放赤黴素 (GA) 3. GA 觸發糊粉層釋放澱粉酶 4. 澱粉酶將澱粉消化成麥芽糖 5. 麥芽糖被胚胎用來生長
每粒種子都需要水和氧氣才能生長。其他可能需要的條件包括：光照、哺乳動物或鳥類的消化、細菌消化和/或火災。
種子有許多不同的部分。人們遇到的第一個是種皮（種皮），然後是糊粉層。因為胚胎必須穿過這兩層，所以萌發需要很長時間。然後在種子中是子葉和胚胎。胚胎由胚芽和胚根組成。
雙名法是給物種命名的正式系統。它包括屬名，然後是種名。屬名始終大寫，而種名小寫。但是，兩個名稱都用斜體表示。例如：Passer domesticus
生物組織：生物體、種群、群落、生態系統、生物群落、生物圈