高中生物知识点生物竞赛必备知识总结.docx

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高中生物知识点生物竞赛必备知识总结

细胞——生物体结构和功能的基本单位

葡萄糖——组成多糖的基本单位

氨基酸——组成蛋白质的基本单位

核苷酸——组成核酸的基本单位

基因——控制生物性状的基本单位

种群——生物生存和进化的基本单位

第二单元生物的新陈代谢

Ⅰ植物代谢部分：

酶与ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮

2.1酶的分类

存在于低等生物中，将RNA自我催化。

对生命起源的研究有重要意义。

（蛋白质本质）

（核酸本质）

2.2酶促反应序列及其意义

酶促反应序列生物体内的酶促反应可以顺序连接起来，即第一个反应的产物是第二个反应的底物，第二个反应的产物是第三个反应的底物，以此类推，所形成的反应链叫酶促反应序列。

如

酶n

意义各种反应序列形成细胞的代谢网络，使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行，确定了代谢的方向。

2.3生物体内ATP的来源

ATP来源

反应式

光合作用的光反应

酶

ADP＋Pi＋能量——→ATP

化能合成作用

有氧呼吸

无氧呼吸

其它高能化合物转化

（如磷酸肌酸转化）

C~P（磷酸肌酸）＋ADP——→C（肌酸）＋ATP

酶

2.4生物体内ATP的去向

叶绿体基粒的

类囊体薄膜上

2.5光合作用的色素

2.6光合作用中光反应和暗反应的比较

比较项目

光反应

暗反应

反应场所

叶绿体基粒

叶绿体基质

能量变化

光能——→电能

电能——→活跃化学能

活跃化学能——→稳定化学能

物质变化

H2O——→[H]＋O2

NADP+＋H+＋2e——→NADPH

ATP＋Pi——→ATP

CO2＋NADPH＋ATP———→

（CH2O）＋ADP＋Pi＋NADP+＋H2O

反应物

H2O、ADP、Pi、NADP+

CO2、ATP、NADPH

反应产物

O2、ATP、NADPH

（CH2O）、ADP、Pi、NADP+、H2O

反应条件

需光

不需光

反应性质

光化学反应（快）

酶促反应（慢）

反应时间

有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行）

2.7C3植物和C4植物光合作用的比较

C3植物

C4植物

光反应

叶肉细胞的叶绿体基粒

暗反应

叶肉细胞的叶绿体基质

维管束鞘细胞的叶绿体基质

CO2固定

仅有C3途径

C4途径—→C3途径

2.8C4植物与C3植物的鉴别方法

方法

原理

条件和过程

现象和指标

结论

生理学方法

在强光照、干旱、高温、低CO2时，C4植物能进行光合作用，C3植物不能。

密闭、强光照、干旱、高温

生长状况：

正常生长

或

枯萎死亡

正常生长：

C4植物

枯萎死亡：

C3植物

形态学方法

维管束鞘的结构差异

过叶脉横切，装片

①是否有两圈花细胞围成环状结构

②鞘细胞是否含叶绿体

是：

C4植物

否：

C3植物

化学方法

①合成淀粉的场所不同

②酒精溶解叶绿素

③淀粉遇面碘变蓝

叶片脱绿→加碘→过叶脉横切→制片→观察

出现蓝色：

①蓝色出现在维管束鞘细胞

②蓝色出现在叶肉细胞

出现①现象时：

C4植物

出现②现象时：

C3植物

2.9C4植物中C4途径与C3途径的关系

注：

磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为PEP。

2.10C4植物比C3植物光合作用强的原因

C3植物

C4植物

结构原因：

维管束鞘细胞的结构

以育不良，无花环型结构，无叶绿体。

光合作用在叶肉细胞进行，淀粉积累，影响光合效率。

发育良好，花环型，叶绿体大。

暗反应在此进行。

有利于产物运输，光合效率高。

生理原因：

PEP羧化酶

磷酸核酮糖羧化酶

只有磷酸核酮糖羧化酶。

磷酸核酮糖羧化酶与CO2亲和力弱，不能利用低CO2。

两种酶均有。

PEP羧化酶与CO2亲和力大，利用低CO2能力强。

2.11光能利用率与光合作用效率的关系

去向

2.12影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系

温度

2.13光合作用实验的常用方法

可同时使用

2.14植物对水分的吸收和利用

2.14.1植物对水分的吸收

渗透压

2.14.2扩散作用与渗透作用的联系与区别

特指溶剂分子（如水、酒精等）的扩散，需特定的条件

2.14.3半透膜与选择透过性膜的区别与联系

半透膜

选择透过性膜

概念

小分子、离子能透过，大分子不能透过

水自由通过，被选择的离子和其它小分子可以通过，大分子和颗粒不能通过

性质

半透性（存在微孔，取决于孔的大小）

选择透过性（生物分子组成，取决于脂质、蛋白质和ATP）

状态

活或死

活

材料

合成材料或生物材料

生物膜（磷脂和蛋白质构成的膜）

物质运

动方向

不由膜决定，取决于物质密度

水和亲脂小分子：

不由膜决定，取决于物质密度

离子和其它小分子：

膜上载体（蛋白质）决定

功能

渗透作用

渗透作用和其它更多的生命活动功能

共同点

水自由通过，大分子和颗粒都不能通过

2.14.4植物体内水分的运输

导致吐水现象

2.14.5植物体内水分的利用和散失

①根持续吸水的动力

②物质运输的载体

③降低叶片温度

2.15植物体内的化学元素

（1）

主动运输

1.16植物体内的化学元素

（2）

2.17生物固氮

固氮基因（固氮酶）

脲酶

2.18氮循环

（N2循环）

2.19三类微生物在自然界氮循环中的作用

Ⅱ动物与微生物代谢部分：

三大类营养代谢、细胞呼吸、代谢基本类型、微生物类群、

微生物的营养代谢与生长、发酵工程简介

氨基酸

2.20人和动物体内三大营养物质的代谢

助记词

2.21人体的必需氨基酸

细胞膜

②

2.22细胞的有氧呼吸

2.23细胞内的无氧呼吸

2.24有氧呼吸与无氧呼吸的比较

比较项目

有氧呼吸

无氧呼吸

反应场所

真核细胞：

细胞质基质，主要在线粒体

原核细胞：

细胞基质（含有氧呼吸酶系）

细胞质基质

反应条件

需氧

不需氧

反应产物

终产物（CO2、H2O）、能量

中间产物（酒精、乳酸、甲烷等）、能量

产能多少

多，生成大量ATP

少，生成少量ATP

共同点

氧化分解有机物，释放能量

2.25呼吸作用产生的能量的利用情况

呼吸类型

被分解的有机物

储存的能量

释放的能量

可利用的能量

能量利用率

有氧呼吸

1mol葡萄糖

2870kJ

1165kJ

40.59%

无氧呼吸

2870kJ

196.65kJ

61.08kJ

2.13%

注：

无氧呼吸释放的能量值为分解为乳酸时的值。

不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有不同。

特殊类型

2.26新陈代谢的类型

科学发现：

人们对消化过程的研究发现了酶

人们对向光性的研究发现了生长素

人们对溶菌现象的研究发现了青霉素

微生物的类群

2.27微生物的类群

2.28微生物的营养

微生物的营养

加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌

加入青霉素可分离酵母菌和霉菌

不加N源可分离固氮微生物

加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌

改变细胞膜的通透性，即时输出代谢产物，解除对酶的抑制

2.29微生物的代谢

2.30微生物的生长

微生物的生长

2.31微生物的生长曲线与生长速率的关系

说明

2.32发酵工程简介

工程菌（工程细胞）

第三单元生命活动的调节

（包括植物调节、体液调节、神经调节、内环境与稳态、水盐调节、血糖调节、体温调节、免疫）

3.1植物生命活动调节——激素调节

除草

3.2人和高等动物的体液调节

降血糖

其它激素

神经调节

3.3神经调节

动物行为产生的生理基础

3.4动物行为产生的生理基础

3.5内环境与物质交换

NaHCO3增高时

3.6水、钠、钾的来源与去向

水、钠、钾的来源与去向

3.7水盐平衡的调节

水盐平衡的调节

体温调节是中枢

血糖平衡功不小

水盐代谢没有它

什么事都做不了

3.8血糖平衡的调节

神经调节

体温恒定

3.9体温的调节

细胞免疫

3.10免疫概述

淋巴细胞起源

3.10免疫系统的组成与淋巴细胞的起源

抗原

3.11抗原与抗体

3.12体液免疫和细胞免疫

体液免疫

免疫失调引起的疾病

3.13免疫失调引起的疾病

3.13免疫学的应用（选学）

免疫学的应用

缺氧引起脑水肿的原因

①细胞内水肿：

供氧不足→ATP减少→胞内Na+转运下降→胞内渗透压升高→细胞吸水增加→细胞内水肿

②细胞外水肿：

血浆缺氧→毛细血管扩张→通透性升高→血浆物质滤出→组织液增多→细胞外水肿

第四单元生物的生殖与发育

（包括生殖的种类、动物生殖细胞的生成、植物的个体发育、动物的个体发育）

一核消失，一核分裂

4.1生殖的类型

4.2动物有性生殖细胞的形成（没有交换）

四种精子

（一种卵细胞）

4.3减数分裂中非姐妹染色单体的交叉互换

4.4减数分裂中染色体行为及数目与配子类型的关系

①当m＜2n-1，则生成的精子类型最多为2m<2n种

②当m≥2n-1，则生成的精子类型为2m=2n种

配子多样性

的主要原因

4.5减数分裂与有丝分裂的比较（以动物细胞为例）

比较项目

减数分数

有丝分裂

复制次数

1次

分裂次数

2次

1次

同源染色体行为

联会、四分体、同源染色体分离、非姐妹染色体交叉互换

无

子细胞染色体数

是母细胞的一半

与母细胞相同

子细胞数目

4个

2个

子细胞类型

生殖细胞（精细胞、卵细胞）、极体

体细胞

细胞周期

无

有

相关的生理过程

生殖

生长、发育

染色体（DNA）的

变化曲线

时期

数量

时期

数量

DNA

染色体

助记词

消失

4.6被子植物的个体发育

4.7动物的个体发育

爬行类、鸟类、哺乳类和人类在胚胎发育的早期形成羊膜，

内有羊水，为胚胎发育提供水环境，防止震动、保护胚胎。

幼体

判断必需矿质元素的标准是

①不可缺少性：

缺乏不能完成生活史

②不可替代性：

有专一缺乏症，加入其它元

素不可替代

③直接功能性：

直接影响，不是通过影响土

壤、微生物等的间接作用

第五单元生物的遗传、变异与进化

（包括遗传的物质基础、遗传规律、伴性遗传、细胞质遗传、基因突变、染色体变异、现代进化理论）

5.1证明DNA是遗传物质的实验

（1）——肺炎双球菌的转化实验

死亡

DNA是“转化因子”，即遗传物质

5.2证明DNA是遗传物质的实验

（2）——T2噬菌体感染细菌实验

说明

5.3证明RNA是遗传物质的实验——烟草花叶病毒的感染实验

TMV

5.4DNA是遗传物质的理论证据（遗传物质的必备条件）

理论证据

5.5核酸是生物的遗传物质

4、不含DNA的生物（RNA病毒）RNA才是遗传物质

氢键

5.6DNA的组成单位、分子结构和结构特点

基本组成单位

4n种

5.7由碱基互补配对原则引起的碱基间关系

根据第一链计算第二链

5.8DNA分子的复制

5’端

复制

（半保留复制）

DNA带

5.9DNA半保留复制的实验证明

5.10基因的结构及控制蛋白质的合成

原核生物基因的结构

放大

转录

基因控制蛋白质的合成

5.11染色体组与基因组比较

概念

示例

染色体组

正常配子中的全部染色体数称为一个染色体组，用N表示

果蝇：

N=4

基因组

概念

某生物DNA分子所携带的全部遗传信息叫基因组。

包括核基因组和质基因组（线料体基因组和叶绿体基因组）

人：

23+1+

线粒体DNA

单倍体基因组

有性别生物：

N+1（N个DNA+1个性染色体DNA组成）

无性别生物：

N（N个DNA分子组成）

人：

23+1

玉米：

原核生物基因组

一个DNA分子组成（或加上质粒DNA）

细菌DNA

线粒体基因组

线粒体中一个DNA分子所携带的遗传信息（见后述）

线粒体DNA

叶绿体基因组

叶绿体中一个DNA分子所携带的遗传信息

叶绿体DNA

区别与联系

染色体组由正常配子中的染色体数目构成，只包含一条性染色体

基因组由一半常染色体、两条性染色体和细胞质中的DNA分子组成

5.12人类基因组研究

5.12.1人类基因组计划（HGP）大事记

人类基因组计划大事记

1985年

美国科学家诺贝尔奖获得者杜伯克首先提出了人类基因组计划（HGP）

1990年10月1日

经美国国会批准美国HGP正式启动，预计投资30亿美元，历时15年，在2005年完成。

先后共有美、英、日、法、德、中六国参加，分别负担了其中54%、33%、7%、2.8%、2.2%和1%的研究工作。

1998年5月

全球最大的DNA自动测序仪厂家在美国马里兰州罗克威尔设立了Celera（塞莱拉）基因组学公司，声称在3年内完成人类基因组的序列测定，另外有一些私营机构也涉足这一领域，目的都是为了申请专利，垄断人类基因信息资源。

至此形成公私两大阵营。

1998年10月

人类基因组计划的公立阵营宣布提前于2001年完成人类基因组的工作草图，整个终图的完成期将从2005提前到2003年。

1999年9月

我国搭上基因组研究的末班车，加入该计划并负责3号染色体上3000万个碱基对的测序工作，成为参与人类基因组计划唯一的发展中国家。

这1%的测序任务，带给中国的利益是长远的，我们不仅因此可以分享整个计划的成果，拥有相关事务的发言权，而且建立了自己的研究队伍，技术水平走在了世界的前列。

2000年3月14日

美国总统克林顿和英国首相贝理雅发表联合声明，呼吁将人类基因组研究成果公开，以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。

2000年4月底

中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了百分之一人类基因组的“工作框架图”。

2000年6月26日

美国白宫召开会议，宣布人类基因组“工作框架图”完成。

2001年2月15日

人类基因组计划公立阵营在当日出版的《自然》杂志公布人类基因组测序草图。

2001年2月16日

塞莱拉公司在当日出版的《科学》杂志上公布人类基因组测序草图。

2006年5月18日

美国和英国科学家在英国《自然》杂志网络版上发表了人类最后一个染色体—1号染色体的基因测序。

科学家不止一次宣布人类基因组计划完工，但推出的均不是全本，这一次杀青的“生命之书”更为精确，覆盖了人类基因组的99．99％。

历时16年的人类基因组计划书写完了最后一个章节。

5.12.2人类基因组计划（HGP）的主要内容

主要内容

遗传图

又称连锁图，它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM（厘摩））为图距的基因组图。

遗传图的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。

意义：

6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。

对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。

物理图

物理图是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。

绘制物理图的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。

DNA物理图是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。

因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图。

因此，DNA物理图是DNA分子结构的特征之一。

DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。

广义地说，DNA测序从物理图制作开始，它是测序工作的第一步。

序列图

随着遗传图和物理图的完成，测序就成为重中之重的工作。

DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。

通过测序得到基因组的序列图。

转录图

（基因图）

基因图是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。

在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。

其原理是：

所有生物性状和疾病都是由结构或功能蛋白质决定的，而已知的所有蛋白质都是由mRNA编码的，这样可以把mRNA通过反转录酶合成cDNA或称作EST的部分的cDNA片段，也可根据mRNA的信息人工合成cDNA或cDNA片段，然后，再用这种稳定的cDNA或EST作为“探针”进行分子杂交，鉴别出与转录有关的基因。

基因图谱的意义是：

在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。

通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。

5.12.3人类与其他物种的基因组比较（大约）

物种

碱基对数量

基因数量

物种

碱基对数量

基因数量

黴浆菌

580,000

500

酿酒酵母

12,000,000

5,538

肺炎双球菌

2,200,000

2,300

黑腹果蝇

180,000,000

13,350

流感嗜血杆菌

4,600,000

1,700

家鼠

2,500,000,000

29,000

大肠杆菌

4,600,000

4,400

人类

3,000,000,000

27,000

5.12.4人类基因组24条染色体上的基因数目和申请的专利数目（截止2006年）

染色体编号

基因数目

专利数目

染色体编号

基因数目

专利数目

1号

3,141

504

13号

477

2号

1,776

330

14号

821

155

3号

1,445

307

15号

915

141

4号

1,023

215

16号

1,139

192

5号

1,261

254

17号

1,471

313

6号

1,401

225

18号

408

7号

1,410

232

19号

1,715

270

8号

952

208

20号

762

178

9号

1,086

233

21号

357

10号

1,042

170

22号

106

657

11号

1,626

312

1,090

200

12号

1,347

252

144

合计

17,510

3,242

合计

9,405

2,357

累计

26,915

5,599

【说明】目前人们对于基因资源是否应该登记专利仍有争议。

由于学术研究并非营利性，因此通常不受这些专利所拘束。

此外由于美国政府近年来将专利申请条件提高，因此与DNA有关的专利许可，在2001年之后已逐渐减少。

5.12.5人类基因组研究的意义与展望

在人体全部22对常染色体中，1号染色体包含的基因数量最多，达3141个，是平均水平的两倍，共有超过2.23亿个碱基对，破译难度也最大。

一个由150名英国和美国科学家组成的团队历时10年，才完成了1号染色体的测序工作。

复制

5.13遗传的中心法则

5.14基因工程的基本内容

目的基因的检测和表达

5.15基因分离定律中亲本的可能组合及其比数

亲本组合

AA×AA

AA×Aa

AA×aa

Aa×Aa

Aa×aa

aa×aa

基因型比

AAAa

1∶1

AAAaaa

1∶2∶1

Aaaa

1∶1

表现型比

显性

显性∶隐性

3∶1

显性∶隐性

1∶1

隐性

5.16基因分离定律的特殊形式

特殊形式

亲本组合

子代的基因型比

子代的表现型比

（一般形式）

Aa×Aa

AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1

显性∶隐性＝3∶1

显性相对性

Aa×Aa

AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1

显性∶相对显性∶隐性＝1∶2∶1

并显性（MN血型）

LMLN×LMLN

LMLM∶LMLN∶LNLN＝1∶2∶1

显性①∶并显性∶显性②＝1∶2∶1

复等位基因遗传

物种中存在三个以上等位基因，而每一个体只含两个等位基因或两个相同的基因，基因之间存在显隐关系或其它关系。

如ABO血型的遗传：

IA、IB对i为显性，IA对IB并显性。

显性纯合致死

Aa×Aa

Aa∶aa＝2∶1

显性∶隐性＝2∶1

隐性纯合致死

Aa×Aa

AA∶Aa＝1∶2

显性

单性隐性配子致

Aa×Aa

AA∶Aa＝1∶1

显性

单性显性配子致死

Aa×Aa

Aa∶aa＝1∶1

显性∶隐性＝1∶1

伴性遗传

基因在性染色体上，子代表现型与性别有关，形式多样，在后面有专题讨论。

X上的致死效应

见专题5.23（P53）

5.17基因自由组合定律的一般特点

5.18遗传定律中各种参数的变化规律

遗传

定律

亲本中

包含的

相对性

状对数

遗传定律的实质

包含等

位基因

的对数

产生的

配子数

配子的

组合数

表现

型数

基因

型数

性状

分离比

分离定律

（3∶1）

F1在减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离。

自由组合

定律

（3∶1）2

F1在减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体分离的同时，非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。

（3∶1）3

256

（3∶1）4

……

（3∶1）n

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