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生物高考专题基础知识

专题1细胞的组成与结构

一、组成细胞的元素及其相关应用

1.元素分类

（1）大量元素：

C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg

（2）微量元素：

Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo

（3）主要元素：

C、H、O、N、P、S

（4）基本元素：

C、H、O、N

（5）最基本元素：

（6）鲜重最多元素：

O干重最多元素：

2.物质判析：

糖类含有C、H、O，脂质主要含有C、H、O，有的脂质还含有N、P（如磷脂）。

蛋白质含有C、H、O、N，有的还含有P、S等。

核酸只含有C、H、O、N、P。

几种特征元素可明确判断物质类型：

S—蛋白质；Fe—血红蛋白；Mg—叶绿素；I—甲状腺激素。

3.代谢产物分析：

因为蛋白质、糖类、脂肪的组成元素都含有C、H、O，所以其彻底氧化产物都有二氧化碳和水；因为蛋白质中含有N，所以其氧化分解的产物中含氮化物。

4.氧化放能：

脂肪中氧的含量远远少于糖类，而氢的含量多于糖类，因此，等质量的脂肪和糖类彻底氧化分解时，脂肪消耗的氧气多，产生的水多，同时释放的能量多。

5.同位素标记法在中课本的应用：

（1）示踪光合作用和呼吸作用中碳氧原子的去向（14C、18O）。

（2）示踪分泌蛋白的合成、分泌、运输途径（3H）。

（3）在噬菌体侵染细菌的实验中，证明DNA是遗传物质（32P、35S）。

（4）证明DNA的半保留复制（15N）。

（5）用于基因诊断和DNA分子杂交等。

6.常见结构或生物的化合物组成

结构或生物

化合物

HIV病毒、烟草花叶病毒、SARS病毒、核糖体

RNA和蛋白质

T2噬菌体、染色体

DNA和蛋白质

抗体、受体、（膜）载体

蛋白质

各种细胞器

都含有蛋白质

各种具膜细胞器

都含有磷脂和蛋白质

二、蛋白质与核酸的区别和联系及相关计算

1.二者在功能上的区别

（1）蛋白质是生命活动的主要承担者，一切生命活动都离不开蛋白质。

蛋白质可分为两类：

①结构蛋白：

肌肉蛋白、细胞膜上的蛋白质等；

②功能蛋白：

血红蛋白、载体、酶、激素、抗体、糖蛋白等。

（2）核酸是细胞内遗传信息的携带者，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中都具有极其重要的作用。

①DNA是主要的遗传物质，某些病毒以RNA为遗传物质。

②mRNA是蛋白质合成的直接模板，tRNA是氨基酸的运载工具，rRNA是核糖体的组成成分，某些RNA可作为酶催化化学反应。

2.二者的联系

（1）DNA、RNA和蛋白质之间的关系

①蛋白质的合成受DNA控制，直接模板是mRNA，蛋白质的性质由核酸决定。

③DNA的复制、转录和翻译等过程要有蛋白质（某些酶）的参与，蛋白质（某些酶）也在核酸代谢中起催化作用。

③两者之间相互作用，形成了细胞生命活动的一个自动控制体系，是生命活动的基本特征。

（2）DNA多样性、蛋白质多样性与生物多样性的关系

（3）DNA和蛋白质的特异性

DNA和蛋白质均存在物种特异性，其中DNA起决定作用，因此可从分子水平上为生物进化、亲子鉴定、案件侦破等提供证据。

3.有关计算

（1）蛋白质中的肽键数=缩合产生的水分子数=水解所需水分子数=氨基酸个数－肽链数。

（2）蛋白质的相对分子质量=氨基酸分子个数×氨基酸平均相对分子质量－l8×脱去的水分子数。

（3）DNA的相对分子质量=脱氧核苷酸数×脱氧核苷酸平均相对分子质量－（脱氧核苷酸数－2）×l8。

（4）RNA的相对分子质量=核糖核苷酸数×核糖核苷酸平均相对分子质量（核糖核苷酸数－1）×l8。

（5）氨基酸与相应核酸的碱基（核苷酸）数目的对应关系：

特别提示：

①由于mRNA中存在终止密码子等原因，上述关系应为每形成1个氨基酸，至少需mRNA上3个碱基，DNA上6个碱基。

②由氨基酸脱水缩合形成环状肽的肽键数=缩合产生的水分子数=水解所需水分子数=氨基酸数。

③环状DNA分子（如质粒），其相对分子质量=脱氧核苷酸数×脱氧核苷酸平均相对分子质量－脱氧核苷酸数×l8。

三、糖类与脂质的种类及作用

1.糖类的种类及相互关系

2.糖类的作用

（1）细胞中的主要能源物质。

（2）构成细胞结构或其他化合物，如纤维素构成植物细胞的细胞壁，核酸中含有核糖或脱氧核糖。

（3）细胞通讯识别作用的基础，如细胞膜表面的糖蛋白。

3.脂质的种类及生理作用

种类

生理作用

脂肪

①细胞内良好的储能物质②保温作用

③缓冲和减压作用

磷脂

构成生物膜的主要成分

固

醇

胆固醇

①构成生物细胞膜的重要成分②参与血液中脂质的运输

性激素

促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成

维生素D

促进人和动物肠道对钙和磷的吸收

特别提示：

细胞中的能源物质种类：

（1）主要能源物质：

糖类。

（2）主要储能物质：

脂肪。

除此之外，动物细胞中的糖原和植物细胞中的淀粉也是重要的储能物质。

（3）直接能源物质：

ATP。

糖类、脂肪、蛋白质中的能量只有转移到ATP中，才能被生命活动利用。

（4）最终能源：

除上述能源性物质之外，地球上生物的最终能源为太阳能。

四、水和无机盐的存在形式及作用

1.水和无机盐的比较

水

无机盐

存在形式

结合水

自由水

主要是离子

生理作用

细胞结

构的组

成成分

①细胞内的良好溶剂

②运输营养物质和代谢废物

③参与生物化学反应

④细胞生活的液体环境

①构成复杂化合物

②维持生命活动中细胞的形态和渗透平衡

2.水分含量与新陈代谢、生物抗性（抵御不良环境的能力）的关系

细胞中自由水与结合水的比值越大，生物新陈代谢越旺盛，其抗性越小；该比值越小，生物新陈代谢越缓慢，其抗性越大。

3.水的代谢与调节

五、有机物的共性与检测

1.均含C、H、O元素，代谢产物中均有CO2、H2O。

蛋白质中含N（P、S、Fe）等，尤其是S；核酸中含N、P，尤其是P。

这些元素常用于识别或判断相关化合物。

2.生物大分子的构成

基本元素C→C链→单体→多聚体（生物大分子如多糖、蛋白质、核酸），由单体形成多聚体时往往需通过脱水缩合完成。

六、细胞中重要物质和结构的检测与观察

成分

试剂

颜色反应

备注

葡萄糖与

其他还原糖

斐林试剂

砖红色沉淀

NaOH和CuSO4需先混合后再使用，同时需水浴加热

淀粉

碘液

蓝色

脂肪

苏丹Ⅲ

橘黄色

仅为染色，须用显微镜观察

苏丹Ⅳ

红色

蛋白质

双缩脲试剂

紫色

先加NaOH再滴加CuSO4

DNA

甲基绿

绿色

仅为染色，须用显微镜观察

RNA

吡罗红

红色

乙醇

重铬酸钾

橙色→灰绿色

酸性条件

CO2

溴麝香草芬蓝

蓝→绿→黄

也可用澄清石灰水检测

线粒体

健那绿

蓝绿色

仅为染色，须用显微镜观察

染色体

龙胆紫

紫色

醋酸洋红

洋红

特别提示：

①含有待测物的实验材料都不宜带有颜色，否则会干扰试验结果的颜色变化。

②菲林试剂和双缩脲试剂的组成成分相同，但各成分浓度不同。

七、细胞的多样性和统一性

1.原核细胞与真核细胞的比较

（1）统一性

①从结构上看，两者都具有相似的细胞膜和细胞质，且细胞质中都有核糖体。

②从遗传物质种类看，两者都以DNA作为遗传物质。

（2）差异性

①两者最大的差异在于原核细胞不具有成形的细胞核。

②真核生物的遗传物质主要存在于染色体上，而原核生物没有成形的细胞核，也不存在染色体，其遗传物质主要分布在拟核中。

③真核细胞有多种功能各异的复杂细胞器，原核细胞仅有较简单的核糖体。

2.细胞形态多样性与功能多样性的统一

①具有分泌功能的细胞往往形成很多突起，以增大表面积，提高分泌效率，且细胞内高尔基体和内质网含量较多。

②代谢旺盛的细胞中，自由水含量高，线粒体、核糖体等细胞器含量多，核仁较大，核孔数量多。

③衰老的细胞中自由水含量下降，酶活性降低，代谢速率减慢；细胞膜通透性下降，物质运输效率降低；细胞核体积增大，核膜内折。

④癌细胞形态结构发生改变，细胞膜上糖蛋白含量减少，使得细胞间黏着性下降，易于扩散和转移。

3判断细胞图像的方法

一看核膜：

无……原核细胞

有……二看细胞壁：

无……动物细胞

有……三看中心体：

有：

低等植物细胞

无：

高等植物细胞

（1）在真核细胞中，无叶绿体和液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。

（2）有叶绿体和细胞壁的一定是植物细胞。

八、生物膜的化学组成、结构和功能

1.生物膜的化学组成

（1）相似性：

各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成。

（2）差异性：

功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量越多；细胞膜与其他生物膜相比，细胞膜的外表面还含有少量的糖类（分别与膜上的蛋白质和脂质结合成糖蛋白和糖脂），其他生物膜上以及细胞膜的内表面则不含糖类。

2.生物膜系统的功能

（1）细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在物质运输、能量转换和信息传递中起决定作用。

（2）细胞内广阔的膜面积为各种酶提供了大量的附着位点，有利于化学反应的顺利进行。

（3）细胞内的生物膜将各种细胞器分隔开，能够同时进行多种化学反应而不会相互干扰。

3.生物膜在化学成分上的联系

各种生物膜组成成分相似，由磷脂、蛋白质和少量糖类组成，但每种成分所占比例不同。

4.生物膜在结构上的联系

①联系图解

②在不同结构的膜之间相互转化时，以“膜泡”或“囊泡”形式转化的是间接相连的生物膜。

5.生物膜在功能上的联系（以分泌蛋白的合成、加工、运输为例）

膜融合是细胞融合（如植物体细胞杂交、动物细胞融合、高等生物受精过程）的关键，也是与大分子物质进出细胞的胞吞胞吐的过程密切相关。

6从不同角度理解细胞膜的特征

（1）从进化角度看：

将细胞与外界环境分开

（2）从结构特点（流动性）看：

胞吞、胞吐等物质运输，生物膜之间的转化

（3）从功能特征（选择透过性）看：

物质进出细胞与膜上载体蛋白的种类和数量有关

（4）从膜蛋白种类多样性看：

细胞识别（糖蛋白），接受外界信息（受体），参与某些化学反应（酶）等作用。

7有关生物膜层数与磷脂分子层数的计算

（1）生物膜的基本骨架是磷脂双分子层，故磷脂分子层数是相应生物膜层数的2倍。

细胞结构的生物膜层数与磷脂分子层数如下表：

细胞结构

生物膜层数

磷脂分子层数

细胞结构

生物膜层数

磷脂分子层数

细胞膜

高尔基体膜

核膜

液泡膜

线粒体膜

溶酶体膜

叶绿体膜

核糖体

内质网膜

中心体

（2）肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁都由一层上皮细胞构成，物质通过它们时，是贯穿整个细胞，两层细胞膜，共四层磷脂分子层。

（3）不穿膜的几种情况分析

①胞吞胞吐等大分子物质运输。

②分泌蛋白由内质网→高尔基体→细胞膜的过程。

③细胞质与细胞核间的大分子物质通过核孔进行物质交换（小分子物质直接通透核膜）。

九、细胞器的结构和功能

分

布

植物特有的细胞器

叶绿体、液泡

动物和低等植物特有细胞器

中心体

结

构

不具膜结构的细胞器

核糖体、中心体

具单层膜结构的细胞器

内质网、液泡、溶酶体、高尔基体

具双层膜结构的细胞器

线粒体、叶绿体

光学显微镜下可见的细胞器

线粒体、叶绿体、液泡

成

分

含DNA的细胞器

线粒体、叶绿体

含RNA的细胞器

核糖体、线粒体、叶绿体

含色素的细胞器

叶绿体、液泡

功

能

能产生水的细胞器

线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体

能产生ATP的细胞器

线粒体、叶绿体

能合成有机物的细胞器

核糖体、叶绿体、高尔基体、内质网

与有丝分裂有关的细胞器

核糖体、线粒体、高尔基体、中心体

与蛋白质合成、分泌相关的细胞器

核糖体、内质网、高尔基体、线粒体

能发生碱基互补配对的细胞器

线粒体、叶绿体、核糖体

与主动运输有关的细胞器

核糖体、线粒体

十、细胞核的结构和功能

1.结构；

（1）核膜：

把核内物质与细胞质分开。

（2）核孔：

实现核质之间物质和信息交流（解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等蛋白质，mRNA等大分子由此进出细胞核）。

（3）核仁：

与某种RNA（rRNA）的合成以及核糖体形成有关。

2.功能：

细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

专题2细胞的生命历程

一、细胞周期

1.细胞特点：

只有连续分裂的细胞才有细胞周期，高度分化的细胞（如神经细胞）不具有细胞周期，进行减数分裂的性原细胞也没有细胞周期。

分裂后的子细胞有三种去向：

继续分裂、暂不分裂、不再分裂。

2.表示方法

方法名称

表示方法

说明

扇形图

A→B→C→A为一个细胞周期

直线图

a+b或c+d为一个细胞周期

坐标图

a+b+c+d+e为一个细胞周期

柱形图

依据此图可以判断复制前、复制时

和复制后所占时长的比例

二、细胞的有丝分裂

1、有丝分裂特征

特点

染色

体数

染色

单体

数

DNA

分子

数

间期

完成组成染色体的DNA分子的复制和有关蛋白质的合成

↓

分

裂

期

前

期

①染色质高度螺旋化形成染色体②核逐渐解体：

核膜消失,核仁解体③形成纺锤体

中

期

纺锤体牵引染色体运动,使每个染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上

后

期

①着丝点一分为二，一个染色体上的两个染色单体变成两个染色体②纺锤丝收缩变短，牵引染色体分别向两极移动③在细胞两极形成两套数目形态完全相同的染色体

↓

末

期

①染色体又变成染色质状态②纺锤体消失

③核膜、核仁重新出现，形成两个新细胞核

④一个细胞形成两个子细胞

↓

特别提示：

有丝分裂过程中分裂期细胞的重要结构变化可记为：

两消两现一散乱，染色体列赤道板，单体分离向两极，两现两消渐复原。

在装片中不能观察一个细胞有丝分裂的连续过程，因为细胞在解离过程中已被杀死，细胞分裂停止在被杀死时所处的时期。

2.动、植物细胞有丝分裂的异同点

动物细胞有丝分裂

植物细胞有丝分裂

不同点

间期

中心粒复制为两组

高等植物细胞无中心体的参与，低等植物细胞有中心体复制

前期

两组中心粒周围发出的星射线形成纺锤体

细胞两极发出的纺锤丝形成纺锤体

末期

细胞膜向内凹陷，缢裂成两个子细胞

细胞中部形成细胞板，扩展成细胞壁，分裂成两个子细胞

相同点

分裂过程基本相同；染色体变化规律相同；分裂间期完成染色体复制，分裂期实现染色体平均分配到两个子细胞中

特别提示：

参与动植物细胞有丝分裂细胞器的比较

相同点：

1线粒体：

为细胞分裂提供能量2核糖体：

合成有关酶、染色体蛋白质及纺锤体蛋质等

不同点：

1中心体：

在低等植物和动物细胞中，发出星射线形成纺锤体2高尔基体：

在植物细胞中参与细胞壁的形成

三、细胞的减数分数

1.减数第一次分裂

（1）染色体行为变化：

同源染色体进行联会形成四分体，其中非姐妹染色单体间发生交叉互换，同源染色体排列在赤道板两侧，以及同源染色体分离，非同源染色体自由组合。

（2）结果：

子细胞中染色体数目减半（相对体细胞）。

2.减数第二次分裂

（1）染色体行为变化：

着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为子染色体，并分别进入到两个子细胞中去。

（2）结果：

子细胞中的染色体数目不变，但DNA减半（相对体细胞）。

3.精子与卵细胞形成过程的比较

减数第一次分裂

减数第二次分裂

变形与否

精子的形成

形成两个大小相同的次级

精母细胞

形成四个大小相同的精细胞

变形

卵细胞的形成

形成一个大的次级卵母细

胞和一个小的第一极体

形成一个大的卵细胞和三个小的第二极体

不变形

四、有丝分和减数分裂的比较

1.分裂过程中相关问题比较（以二倍体生物为例）

有丝分裂

减数分裂

DNA复制时期

间期

减数第一次分裂前的间期

染色体加倍

时期及原因

后期，着丝点分裂，两姐妹染色单体分开成为两条染色体（2N→4N）

MⅡ后期，因着丝点分裂暂时恢复减半前状态（N→2N）

染色单体形成与消失时期

染色单体形成于间期染色体复制时，消失于后期着丝点分裂时

染色单体形成于MI前的间期DNA复制时，消失于MⅡ后期着丝点分裂时

同源染色体分开时期

同源染色体不分开，存在于任何时期（后期加倍）

MI后期，同源染色体分开，分别进入两个子细胞，导致子细胞染色体数目减半，以后不再存在同源染色体

2.两种分裂中及受精过程中染色体、DNA数量变化规律曲线的区别及联系

3.两种分裂中细胞图像的比较及辨析（以二倍体生物为例）

（1）图像比较

前期

中期

后期

有丝

分裂

有同

源染

色体

减数

第一

次分

裂

减数

第二

次分

裂

无同

源染

色体

（2）辨析方法

4.精子和卵细胞形成过程的比较

比较项目

不同点

相同点

精子的形成

卵细胞的形成

染色体复制

复制一次

都有染色体复制

MⅠ

一个初级精母细胞形成大小相同的次级精母细胞

一个初级卵母细胞形成一个大的次级卵母细胞和一个第一极体

都有联会、四分体、非姐妹染色单体的交叉互换，同源染色体的分离现象，子细胞染色体数目减半

MⅡ

两个次级精母细胞形成四个同样大小精细胞

一个次级卵母细胞形成形成一个大的卵细胞和一个小的第二极体，第一极体分裂成两个第二极体

着丝点分开，姐妹染色单体分开形成形成两条染色体，子细胞中染色体数目不变

是否变形

精细胞经过变形形成精子

无变形

生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞中染色体数目减少一半

分裂结果

产生四个有功能的精子

产生一个有功能的卵细胞，三个极体都退化消失

5.精子与卵细胞形成过程中有关细胞的判断

判断规律：

五、细胞的分化及全能性

1.细胞的分化

（1）实质：

是基因选择性表达的结果，遗传物质没有发生改变。

（2）结果：

一个或一种细胞增殖的后代细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异，功能进一步特异化（形成不同的细胞和组织）。

（3）特点：

①生物界普遍存在。

②可持久贯穿于生物体整个生命进程中，是不可逆的。

特别提示：

细胞分化离不开细胞分裂，细胞分化是机体功能协调的基础。

离体后的细胞在人工诱导下可以发生逆转，如植物组织培养过程中的脱分化。

2.细胞的全能性

（1）高度分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，原因是具有本物种全套的遗传物质。

（2）已分化的植物细胞和动物细胞核的全能性已得到了证实。

（3）细胞分化与细胞全能性的关系

细胞分裂与分化

分化程度

分裂能力

细胞全能性

受精卵

↓

卵裂

↓

胚胎干细胞

↓

造血干细胞

↙↓↘

红细胞白细胞血小板

分

化

程

度

逐

渐

增

高

分

裂

能

力

逐

渐

降

低

全

能

性

逐

渐

受

到

抑

制

特别提示：

细胞分化程度越高，细胞全能性越难表达，但有例外，如配子的分化程度虽然很高，但全能性却较易表达。

六、衰老细胞的主要特征

1.结构表现：

细胞体积变小而细胞核增大，细胞膜通透性改变，核膜内折，染色质收缩、染色加深。

2.代谢表现：

水分减少，新陈代谢速率减慢，物质运输速率降低，酶的活性降低，色素沉积。

七、细胞的分裂、凋亡、坏死与癌变的比较

项目

细胞分裂

细胞凋亡

细胞坏死

细胞癌变

与基因的关系

受基因控制

不受基因控制

受突变基因控制

遗传物质变化特点

遗传物质复制后平均分配

遗传物质不发生变化，基因选择性表达

遗传物质无变化

原癌基因和抑癌基因发生突变

细胞膜的变化

内陷

破裂

糖蛋白等减少，黏着性降低

形态变化

细胞变圆，与周围细胞脱离

细胞外型不规则变化

呈球形

影响因素

温度、秋水仙素等

受严格的由遗传机制决定的程序性调控

电、热、冷、机械等不利因素影响

分为物理、化学和

病毒致癌因子

对机体的影响

对机体有利

对机体有害

结果

单细胞生物完成生殖，多细胞生物产生新细胞

细胞死亡

形成无限增值的癌细胞

专题3物质的跨膜运输与细胞代谢

一、物质的跨膜运输

1．渗透作用的原理（如下图）

2．植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用

（1）判断细胞的死活；

（2）测定细胞液浓度范围；（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度；（4）比较未知浓度溶液的浓度大小；（5）验证原生质层和细胞壁伸缩性大小；

（6）鉴别不同种类的溶液。

3．流动镶嵌模型

（1）在细胞膜的中间是磷脂双分子层，每个磷脂分子都是头部朝外，尾部相对，构成细胞膜的基本支架。

（2）蛋白质分子以不同的方式镶嵌或贯穿在磷脂双分子层之中，或覆盖在磷脂双分子层的表面。

（3）一些糖和蛋白质相结合形成糖蛋白位于细胞膜外侧，构成糖被。

（4）一些糖和磷脂结合形成糖脂

4．细胞膜的结构和功能的关系

5.物质进出细胞的方式及影响条件

离子和小分子

大分子和颗粒物质

自由扩散

协助扩散

主动运输

胞吞

胞吐

运输方向

高→低

低→高

外→内

内→外

运输动力

浓度差

能量

载体蛋白

不需要

需要

不需要

实例

水、甘油、乙醇、CO2、O2

红细胞吸收葡萄糖

K、Ca2+、小肠吸收氨基酸、葡萄糖

白细胞吞噬

病菌

胰腺细胞分泌

胰岛素

影响条件

物质浓度

物质浓度、载体种类和数量

载体种类和数量、能量（温度、O2浓度）

能量（温度、O2浓度）

特别提示：

胞吞和胞吐不属于跨膜运输，它们利用的是细胞膜的流动性原理。

二、酶

1．酶和激素的比较

酶

激素

来源

一般来说，活细胞都能产生酶

内分泌细胞（动物）

化学本质

绝大多数酶是蛋白质，少数是具催化作用的RNA

蛋白质、固醇、多肽或

氨基酸衍生物

合成原料

氨基酸或核糖核苷酸

氨基酸等

合成场所

蛋白质在核糖体

RNA在细胞核内合成

核糖体或内质网

生理作用

具有生物催化作用

调节作用

作用机理

降低化学反应的活化能

与特定靶细胞上受体结合，引起靶细胞的相关代谢变化

作用特点

可反复催化

作用一次即被灭活

共同点

都是微量、高效能物质

特别提示：

催化作用的理解：

酶只能催化反应，改变反

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