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生物知识梳理解读

一　生命的物质基础

1、组成生物体的化学元素

（1）组成生物体的化学元素种类和含量

大量元素：

Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ca、Mg等（占生物体总重量万分之一）

微量元素：

Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等（量少但生物必需）

最基本元素：

Ｃ

组成细胞的主要元素：

Ｏ、Ｃ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ（共占细胞总量的97%）

植物必需的大量矿质元素：

Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｓ、Ca、Ｍg

植物必需的微量矿质元素：

Fe、Ｍn、Ｂ、Ｚn、Cu、Mo、Cl、Ni

光合作用有关元素：

N、P、K、Mg、Fe　血红蛋白的组成元素：

C、H、O、N、Fe

叶绿素的组成元素：

C、H、O、N、Mg　甲状腺的组成元素：

C、H、O、N、I

K、Na、Ca、B、I缺乏引起的病症：

Ｋ＋：

维持细胞内液渗透，维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋性。

血钾过低时，心肌的自动节律异常，并导致心律失常

　Na＋：

维持细胞外液渗透压等作用。

缺乏时导致细胞外液渗透压下降并出现血压下降、心率加快、四肢发冷等症状，严重的甚至昏迷。

　Ca：

缺乏时成人患骨质软化病、老人患骨质疏松症、儿童患佝偻病；血钙过高出现肌无力，血钙过低会出现抽搐。

　Ｂ：

植物缺少Ｂ时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良。

　Ｉ：

缺乏时成年人患地方性甲状腺肿，幼年时患呆小症。

（2）组成生物体的化学元素的重要作用

　　①生物体内的化学元素多数以化合物形式存在，这些化合物在生命活动中具有重要作用。

　②化学元素能够影响生物体的生命活动。

（3）生物界和非生物界既有统一性又有差异性　

2、组成生物体的化合物

（1）水：

活细胞中最多的化合物,细胞中水有自由水和结合水两种形式,两者可以相互转化,细胞中自由水与结合水的含量比例与细胞代谢旺盛程度正相关。

（2）无机盐：

大多数以离子形式存在。

有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分，许多无机盐离子对于维持生物体生命活动有重要作用。

（3）糖类：

生命活动的主要能源物质，也是细胞内重要化合物的组成成分（如核糖、脱氧核糖）。

糖元（肝糖元、肌糖元）是动物多糖，淀粉、纤维素是植物多糖。

（4）脂质：

脂肪是生物的主要储能物质；类脂中的磷脂是构成生物膜结构的重要成分，固醇（如性激素）与新陈代谢和生殖有密切关系。

（5）蛋白质：

细胞内含量最多的有机物。

其组成单位是氨基酸，约有20种，８种必需氨基酸（甲缬赖异苯亮色苏）和12种非必需氨基酸。

组成蛋白质的氨基酸的特点是：

每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

组成蛋白质分子结构具有多样性（原因是组成蛋白质分子的氨基酸种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端，由氨基酸形成的肽链的空间结构千差万别），导致功能也具有多样性（构成细胞和生物体的重要物质，催化作用，运输作用，调节作用，免疫作用）。

蛋白质多样性是生物多样性的直接原因。

（6）核酸：

生物的遗传物质（主要是DNA），由核苷酸聚合而成。

其中DNA主要分布在细胞核内，少量存在于线粒体和叶绿体中。

RNA分为核糖体RNA、转移RNA、信使RNA。

二　细胞——生命活动的基本单位

1、细胞的结构和功能

（1）细胞膜的分子结构和主要功能：

组成成分：

磷脂、蛋白质、糖类　　结构：

双层磷脂分子构成基本支架，蛋白质分子镶在膜的表层或嵌插在磷脂双分子层中或贯穿在整个磷脂双分子层中。

结构特点：

具有一定的流动性功能特性：

选择透过性

自由扩散：

物质由高浓度向低浓度运输，不需载体和能量，如H2O、O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯等

主动运输：

主动运输既能将物质由低浓度向高浓度运输，也能将物质由高浓度向低度运输，需要消耗能量和载体协助。

如葡萄糖、氨基酸、各种离子等

（2）细胞质基质：

活细胞进行新陈代谢的主要场所

（3）各种细胞器的结构和功能：

①线粒体和叶绿体：

二者均为细胞内的能量转换器，都有双层膜结构，基质中都含有DNA。

线粒体是有氧呼吸的主要场所，内膜形成嵴的意义在于增加内膜的表面积；叶绿体是光合作用的场所，色素存在于基粒的囊状结构薄膜上，基粒和基质中都有酶。

②核糖体：

细胞内蛋白质的合成场所（发生缩合反应；完成翻译过程）。

其中，附着于内质网上的核糖体合成的蛋白质将分泌到细胞外。

③内质网：

增大细胞内的膜面积，有利于细胞内化学反应的进行；与分泌蛋白的运输、初步加工（如折叠、糖基化）等过程及还与脂质、糖类的合成有关。

④高尔基体：

与细胞壁的形成有关；与分泌蛋白的加工和转运有关。

⑤中心体：

存在于动物和低等植物细胞中，形成纺锤体，决定细胞分裂方向。

⑥液泡：

植物细胞质中单层膜泡状结构。

成熟植物细胞中具有大液泡。

液泡内含细胞液，可显示花、果实的颜色（含花青素等色素），与代谢产物的贮存、植物的水分代谢有关。

（4）细胞核的结构和功能：

细胞核的功能是：

细胞内遗传物质储存、复制和转录的场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。

它包括核膜（双层，上有核孔）和核仁、染色质等部分。

（5）原核细胞和真核细胞区别：

主要区别是原核细胞没有由核膜包围的细胞核，核物质集中在核区；此外：

　　①原核细胞遗传物质DNA裸露，不与蛋白质结合；真核细胞中DNA主要存在于细胞核的染色体中；

　　②原核细胞细胞质分化程度小，没有高尔基体、线粒体、内质网、叶绿体等复杂细胞器，仅有核糖体；

　　③原核细胞细胞壁不含纤维素，主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物。

（6）生物膜：

　①生物膜系统的概念：

细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围成的细胞器，在结构、功能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫细胞的生物膜系统。

②各种生物膜在结构和功能上的联系：

直接联系指

间接联系指

③生物膜的功能：

a、细胞膜维持细胞内部环境稳定，参与物质运输、能量交换和信息传递的过程。

b、生物膜为生命活动化学反应提供场所和相对稳定的环境。

c、各种生物膜把细胞分隔成许多小区室，保证了生命活动高效、有序进行。

2、细胞增殖

（1）细胞周期：

指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。

（2）有丝分裂：

　　分裂间期的最大特点：

完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成

分裂期染色体的主要变化为：

前期出现；中期清晰、排列；后期分裂；末期消失。

特别注意后期由于着丝点分裂，染色体数目暂时加倍。

动植物细胞有丝分裂的差异：

a.前期纺锤体形成方式不同；b.末期细胞质分裂方式不同。

（3）减数分裂：

　对象：

有性生殖的生物　　时期：

原始生殖细胞形成成熟的生殖细胞　　特点：

染色体只复制一次，细胞连续分裂两次　　结果：

新产生的生殖细胞中染色体数比原始生殖细胞减少一半。

　　精子和卵细胞形成过程中染色体的主要变化：

减数第一次分裂间期染色体复制，前期同源染色体联会形成四分体（非姐妹染色体单体之间常出现交叉互换），中期同源染色体排列在赤道板上，后期同源染色体分离同时非同源染色体自由组合；减数第二次分裂前期染色体散乱地分布于细胞中，中期染色体的着丝点排列在赤道板上，后期染色体的着丝点分裂染色体单体分离。

　有丝分裂和减数分裂的图形的鉴别：

（检索表以二倍体生物为例）

　1.1细胞中没有同源染色体……减数第二次分裂

　1.2细胞中有同源染色体

　　2.1有同源染色体联会、形成四分体、排列于赤道板或相互分离……减数第一次分裂

2.2同源染色体没有上述特殊行为……有丝分裂　

3、细胞的分化、衰老和癌变

（1）细胞分化：

①特点：

持久性（发生在整个生命过程中）；稳定性

　②实质：

细胞中基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。

　③结果：

形成了各种不同的细胞、组织。

　④意义：

分裂和分化是生物正常生长发育的基础。

（2）细胞癌变：

　　①癌细胞：

一类不能正常地完成细胞分化，不受有机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。

　②癌细胞的特征：

a.能够无限增殖；b.癌细胞的形态结构发生了变化；c.癌细胞的表面发生了变化。

由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使细胞间粘着性减少，导致癌细胞在有机体内扩散和转移等。

③致癌因子：

物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。

④癌基因学说：

癌细胞是由正常细胞在受到致癌因子作用下，原癌基因被激活使细胞发生转化

（3）细胞衰老：

　衰老细胞的主要特征有：

　①水分减少、体积变小、代谢减慢；　②酶活性降低；　③色素积累；　④染色体固缩，核增大；　⑤膜透性改变

4、植物细胞工程

　　包括的技术手段有：

植物组织培养和植物体细胞杂交。

（1）细胞的全能性

　　①概念：

生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。

②全能性大小：

受精卵﹥生殖细胞﹥体细胞

③全能性原理：

生物体的每一个细胞（动物：

细胞核）都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所需的全部基因。

④生物体内的细胞没有表现出全能而是分化成不同的组织、器官，是由于基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。

⑤植物细胞表现全能性的条件　a.离体状态　b.一定的营养物质（矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物）和植物激素（细胞分裂素和生长素）　c.其它外界条件（适宜的温度、pH等）

（2）植物组织培养

过程：

离体的植物器官、组织或细胞经脱分化（去分化）培养成愈伤组织，经再分化

形成具有根、芽结构的胚状体，发育成试管苗，移栽到地里发育成完整的植物体。

愈伤组织细胞的特点：

排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。

应用：

快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等；生产人工种子；用于植物体细胞杂交及转基因植物的培育。

（3）植物体细胞杂交

植物体细胞杂交是将两种植物的体细胞融合形成杂种细胞，但最终要培育成杂种植株。

植物细胞用纤维素酶、果胶酶去掉细胞壁后的部分叫原生质体。

人工诱导原生质体融合的方法有：

物理方法是离心、振动、电刺激；化学方法是用聚乙二醇（PEG）等诱导剂。

植物体细胞杂交作为育种方法的优点是：

克服远源杂交不亲和的障碍。

5、动物细胞工程

　　包括的技术手段有：

动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。

（1）动物细胞的培养

①培养细胞的来源：

动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织（这类细胞中有些细胞具有较强的分裂能力）

②培养液必需成分：

水、葡萄糖、氨基酸、维生素、无机盐和动物血清。

③工具酶：

胰蛋白酶（第一次目的使组织分散成单个细胞，后来的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来）

④培养过程中：

10代以前叫原代培养，10代以后叫传代培养；10代～50代的细胞叫细胞株，50代以后的细胞叫细胞系（遗传物质发生了改变，并且有癌变的特点）。

⑤应用：

生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等蛋白质生物制品，培养动物组织用于器官移植、药物生物病理以及药物毒理研究等。

（2）　动物细胞融合

诱导剂：

灭活的仙台病毒（利用病毒的感染性和融合性）、PEG等。

（3）　单克隆抗体

①单克隆抗体：

通过细胞克隆而获得的化学性质单一、特异性强的抗体。

②制备过程中：

所选材料是小鼠骨髓瘤细胞和经过免疫的小鼠脾脏中获得的效应Ｂ淋巴细胞；杂交瘤细胞的特点是既能分泌特异性抗体又能在体外大量增殖；第一次筛选是在特定的选择性培养基中筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的细胞群；杂交瘤细胞可在体外培养或在小鼠体内培养。

③应用：

疾病诊断、治疗和预防（与常规抗体相比特异性强，灵敏度高），如单克隆抗体诊断盒、“生物导弹”。

三　生物的新陈代谢

1、新陈代谢的概念和类型

（1）新陈代谢的概念：

　　①新陈代谢：

生物体内全部有序的化学变化的总称，包括同化作用和异化作用两个方面。

　　②同化作用：

把从外界环境中获取的营养物质，转变成自身组成物质，并用贮存能量的过程。

　　③异化作用：

分解自身的一部分的组成物质，释放能量，把分解的最终产物排出体外的过程。

④关系：

相互矛盾、相互联系，在生物体内同时进行。

（２）新陈代谢的基本类型

①同化作用类型：

判断标准：

能否利用无机物合成有机物，是否依赖环境中的有机物来维持正常的生命活动。

自养型：

直接从外界环境摄取无机物，通过光合作用、化能合成作用，将无机物制造成复杂的有机物，并且储存能量，来维持自身生命活动的进行，这种新陈代谢类型属于自养型。

光能自养型生物：

如蓝藻、衣藻、水绵等及各种绿色植物。

化能自养型生物：

能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放出的能量来制造有机物。

如硝化细菌（NH3氧化为NO3为硝化作用，利用CO2合成有机物为化能合成作用）。

异养型：

只能依靠摄取外界环境中的现成的有机物来维持自身的生命活动，这种新陈代谢类型属于异养型。

②异化作用类型：

　判断标准：

根据能否有氧、无氧的条件下生存。

需氧型：

需要生活在氧气充足的环境中，也叫有氧呼吸型。

厌氧型：

在无氧条件下，能够将体内的有机物氧化，从而获得自身生命活动所需要的能量。

在有氧的条件下，生长受抑制，也叫无氧呼吸型。

主要包括乳酸菌、蛔虫、破伤风杆菌甲烷杆菌等。

兼性厌氧型：

在有氧的条件下将糖类分解成二氧化碳和水；在无氧的条件下，将糖类分解成二氧化碳和酒精。

如：

酵母菌。

（３）酶和ATP

①酶的概念及化学本质：

酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

②酶的特性：

高效性；专一性；受温度和pH影响。

③酶的活性：

即酶的催化效率，受反应物浓度、温度和ｐH的影响。

a.酶的浓度：

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它不利酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度与酶的浓度成正比。

b.反应物浓度：

在一定的反应物浓度范围内，酶的催化速度随着反应物浓度的增加而加快，达到一定浓度后因为酶的数量有限（所有酶都参加了反应），变化不明显。

c.温度：

在一定温度范围内，酶的催化效率随着温度的上升而加快。

酶的活性最强，催化效率最高的温度称为酶的最适温度。

超过最适温度，酶的催化效率随着温度的上升而减慢。

低温抑制酶的活性，但不会使酶失去活性，高温使酶（蛋白质）变性而失去活性。

d.酸碱度：

同温度影响酶的活性的情况基本一样，偏酸偏碱都会使酶（蛋白质）变性而失去活性

ATP的生理功能：

直接能源物质

⑤ATP的结构简式：

A—P～P～P（A表示腺苷-------腺嘌呤和核糖组成；P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键）。

⑥ATP与ADP的相互转化：

（物质是可逆的、能量是不可逆的；酶不同）

a.ATP的形成途径：

绿色植物：

光合作用（光反应阶段）；呼吸作用（包括有氧呼吸和无氧呼吸）

动物和人：

呼吸作用（包括有氧呼吸和无氧呼吸）

b.ATP的水解：

远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放能量直接用于各种生命活动（如：

细胞分裂、根吸收矿质素、肌肉收缩、神经兴奋的传导等）。

2、植物的水分代谢

（1）渗透作用原理

水分的吸收：

吸水主要器官：

根，主要部位：

根尖成熟区的表皮细胞，主要方式：

渗透作用。

渗透作用概念：

水分子透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。

渗透作用条件：

具有一层半透膜（细胞膜或原生质层相当于半透膜）　②膜两侧的溶液具有浓度差。

原生质层：

细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。

（2）植物细胞的吸水与失水

①成熟的植物细胞是一个渗透系统。

②质壁分离：

外界溶液＞细胞液浓度→细胞失水→原生质层与细胞壁分离。

③质壁分离复原：

外界溶液＜细胞液浓度→细胞吸水→液泡和原生质层恢复原状。

④条件：

内因——活的、结构完整的具有大液泡的成熟的植物细胞。

外因——外界溶液浓度大于细胞液浓度。

（3）植物体水分的运输、利用和散失

①水分运输：

根毛细胞→根部导管→茎的导管→叶脉→叶肉细胞

②水分的利用：

1%--5%（参与光合作用和呼吸作用）

③水分的散失：

蒸腾作用（水分通过叶的气孔散失到空气中，影响其主要因素是光，还有空气相对湿度、温度和风等）

④意义：

a.是植物吸收水分和促进水分在植物体内运输的主要动力；b.可以促进溶解在水中的矿质养料在植物体内的运输；c.降低植物体特别是叶片的温度

（4）合理灌溉：

适时、适量、少水高效（滴灌）

3、植物的矿质代谢

（1）矿质元素：

　①植物必需的矿质元素（14种）：

包括大量元素和微量元素。

　②判断矿质元素的必需性，体现在：

a.由于缺乏某种元素，植物就不能正常生长、发育和生殖；b.除去某种元素以后，植物体出现特定的营养缺乏症，而且这种缺素症是可以利用该元素进行预防和恢复的。

（2）矿质元素的吸收

①矿质元素的吸收：

部位——根尖成熟区表皮细胞；形式——离子；过程——主动运输

②植物对矿质元素的吸收和水的吸收是两个相对独立的过程

水分的吸收

矿质元素的吸收

吸收方式

渗透作用、吸胀作用

主动运输