2021届全国新高考生物冲刺复习:生物基础知识


2021届全国新高考生物冲刺复习
生物基础知识
1.1 细胞的分子组成
知识梳理:
一、组成细胞的元素
细胞中常见的化学元素有20多种;
(一)元素的分类
1.按元素在生物体内的含量可分为(以万分之一为界):
(1)大量元素,如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。
(2)微量元素,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。
(3)无论是大量元素还是微量元素,都是生物体必需的元素,对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用,如P是组成ATP、膜结构等的重要成分;Ca是组成骨骼、牙齿的成分。
2.按元素在生物体内的作用可分为:
(1)最基本的元素是:C 。
(2)基本元素:C、H、O、N 。
(3)主要元素:C、H、O、N、P、S 。
(二)元素的含量特点
1.占细胞鲜重最多的元素是O ,由多到少依次是O、C、H、N 。
2.占细胞干重最多的元素是C ,由多到少依次是C、O、N、H 。
3.细胞中含量最多的四种元素是C、H、O、N 。
(三)元素的存在形式
大多以化合物的形式存在。
(四)来源
生物体有选择地从无机自然界中获取的。
(五)组成细胞的元素的主要作用
1.调节机体生命活动:如K+、Na+、Ca2+、HCO3-等。
2.参与重要化合物的组成:I是合成甲状腺激素的原料;Mg是叶绿素的成分;Fe是血红蛋白的成分。
3.影响机体的重要生命活动:如B可促进花粉管的萌发,从而促进植物受精,油菜缺B 会“花而不实”;K促进植物体内淀粉的运输;N、P、K、Mg与光和作用有关。
(六)组成细胞的各元素特点
1.生物界与非生物界:统一性和差异性
2.不同生物体:元素种类大体相似含量有所差异
二、细胞中的无机物
组成细胞的化合物分为无机化合物和有机化合物,前者中水的含量是最多的,后者中含量最多的是蛋白质。
(一)细胞中的水
1.存在形式:自由水和结合水。
2.含量:在构成细胞的各种化合物中,水的含量最多。
3.功能:
(1)是细胞和生物体的重要组成成分;
(2)是细胞内的良好溶剂,运送营养物质和代谢废物;
(3)参与许多生物化学反应,如光合作用、呼吸作用等;
(4)为细胞提供液体环境。
4.水的含量与代谢的关系:
(1)自由水越多,代谢越旺盛
(2)当自由水向结合水转化较多时,代谢强度就会下降,抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
(二)细胞中的无机盐
1.存在形式:绝大多数以离子的形式存在,少部分是细胞内化合物的组成成分。
2.功能:维持细胞和生物体的生命活动,维持细胞的酸碱平衡等。
(1)是细胞的结构成分;
(2)参与并维持生物体的代谢活动,如哺乳动物血液中钙盐含量过低就会出现抽搐;
(3)维持生物体内的平衡:渗透压平衡(Na+、Cl-维持细胞外液渗透压,K+维持细胞
内液渗透压),酸碱平衡(如人血浆中HCO 3-
、HPO 42-
等的调节)。
三、蛋白质
(一)蛋白质的元素组成
蛋白质的元素组成除C 、H 、O 、N 外,大多数蛋白质还含有S 或者P ,有些蛋白质还含有Fe 、Zn 、Cu 。
(二)蛋白质的基本单位
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。其结构通式为:
H
∣COOH
─C
─N
H ∣
R 2
每种氨基酸分子都至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH ),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。随着R 基的不同,氨基酸的种类也不同。
(三)氨基酸分子的结合方式
脱水缩合
(四)氨基酸脱水缩合形成多肽过程中的有关计算
(1)一个蛋白质分子中肽键数(脱去的水分子数)=氨基酸数-肽链条数 (2)一个蛋白质分子中含有游离的氨基数(=游离的羧基数) =肽链数+R 基上的氨基数(R 基上的羧基数)
=各氨基酸中的氨基总数(各氨基酸中的羧基总数)-肽键数
(3)蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量(128)-失去的水分子数×18
(五)蛋白质的结构
蛋白质的结构具有多样性,其原因主要包括:
(1)组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同;
(2)构成蛋白质的多肽链的数目;
(3)空间结构不同。
(六)蛋白质的功能
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。其结构多样性决定了功能多样性。
1.结构蛋白:是构成细胞和生物体结构的重要物质,如肌肉、头发等的成分。
2.催化作用:绝大多数酶的本质是蛋白质。
3.运输作用:具有运输载体的功能,如血红蛋白能运输氧。
4.信息传递作用:调节机体的生命活动,如胰岛素等激素。
5.免疫功能:如人体内的抗体。
(七)蛋白质的鉴定
(1)原理:
蛋白质+双缩脲试剂紫色反应
??→
(2)反应条件:
不需加热,摇匀即可。
四、核酸
(一)核酸的元素组成
核酸主要由C、H、O、N、P,5种元素构成。
(二)核酸的基本单位
基本组成单位:核苷酸,其分子组成为五碳糖、磷酸、碱基。
(三)核酸的种类及比较
(四)核酸的功能
细胞内携带遗传信息的物质,控制蛋白质的生物合成。
(五)核酸的鉴定
甲基绿和吡罗红两种染色剂,甲基绿使DNA呈现绿色,吡罗红使RNA呈现红色
五、糖类和脂质
(一)细胞中的糖类
1.组成元素:C、H、O
2.分类及特点:根据是否能水解及水解成单糖的数量分为:
(1)单糖:不能水解,可直接被细胞吸收,如葡萄糖、果糖、核糖等。
(2)二糖:两分子单糖脱水缩合而成,必须水解成单糖才能被吸收,常见种类有蔗糖、麦芽糖和乳糖。
(3)多糖:多个单糖脱水缩合而成,水解成单糖后才可被吸收。常见的种类有植物细胞中的淀粉、纤维素,动物细胞中的糖元。
3.功能:
葡萄糖:主要的能源物质
淀粉:植物特有的储能物质 糖原:动物特有的储能物质 纤维素:细胞壁的组成成分 4.糖类的鉴定 ①原理:
—?????→5065℃还原糖(葡萄糖、果糖、麦芽糖)+斐林试剂砖红色沉淀
②反应条件:
——5065℃水浴加热2分钟。
(二)细胞中的脂质
1.组成元素:主要由C 、H 、O ,有的还含有P 和N
2.分类:分脂肪、磷脂和固醇三类。
3.功能:
(1)脂肪是细胞内良好的储能物质,还有保温、缓冲和减压等作用。 (2)磷脂是构成细胞生物膜的重要成分。
(3)固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D 等。
① 胆固醇是构成细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输; ② 性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成; ③ 维生素D 能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 4.脂肪的鉴定
??→脂肪+苏丹Ⅲ染液(苏丹Ⅳ染液)橘黄色(红色)
六、组成生物体分子的综合运用
(一)常见“颜色反应”的归纳
(或红色)(蓝色)(二)生物大分子以碳链为骨架
1.2 细胞的基本结构
知识梳理:
一、细胞壁
1.化学成分:主要是纤维素和果胶。
2.作用:对植物细胞有支持和保护作用。用纤维素酶处理细胞壁,可以使细胞形态发生变化。
二、细胞膜
(一)细胞膜的成分
1.主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质,另外还有少量的糖类。
2.细胞膜功能越复杂,蛋白质的种类和数量越多。
(二)细胞膜的制备
1.选材:哺乳动物成熟的红细胞。
2.原理:红细胞放入清水中,水会进入红细胞,导致红细胞吸水胀破,使细胞内物质流出,从而得到细胞膜。
(三)细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定。
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
①通过细胞分泌的化学物质(如激素)间接传递信息。
②通过相邻两细胞的细胞膜直接接触传递信息。
③通过相邻两细胞间形成胞间连丝进行信息交流。
三、细胞核
(一)核膜
1.结构:
(1)双层膜,内膜与染色质丝相连,外膜与内质网相连通。外膜的外表面上有核糖体附着。
(2)核膜上有核孔。
2.功能:使细胞核既能保持相对独立,又能实现核质之间的物质交换和信息交流。
(1)化学反应的场所。在核膜上有多种大量的酶,利于多种化学反应的顺利进行。核膜在细胞周期过程中表现出周期性的消失和重建。
(2)核孔是细胞核和细胞质之间物质交换的孔道。大分子物质如mRNA可通过核孔。离子和小分子,如氨基酸和葡萄糖可以通过核膜。实际上核膜是选择透过性膜。
(二)核仁
1.结构:核仁是真核细胞间期核中最明显的结构。
2.功能:是某些RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关。在有丝分裂期间表现出周期性的消失与重建。
(三)染色质
1.DNA、染色质、染色体的关系可表示为:
2.功能:是遗传物质的主要载体。
(四)细胞核的功能
1.是细胞代谢和遗传的控制中心。
2.是遗传物质储存和复制的场所,是遗传信息库。
四、细胞质
(一)细胞器的结构与功能
主要功能及比喻基本结构分布示意图
线
粒
体
是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细
胞的“动力车间”。
双层膜,内膜
成“嵴”
真核细胞
叶
绿
体
绿色植物进行光合作用的场所
双层膜结构,
类囊体堆叠成
基粒
植物绿色
细胞
内
质网增大了细胞内的膜面积,为各种反应提
供条件;加工蛋白质;合成脂质;
单层膜的网状
结构
真核细胞
中
高
尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加
工、分类和包装的“车间”及“发送站”;
与植物细胞壁的形成有关(合成纤维素)
单层膜的片层
结构,周围有
囊泡
真核细胞
中
液泡调节植物细胞内的环境,充盈的液泡还
可以使植物细胞保持坚挺
液泡膜,内含
细胞液
成熟的植
物细胞
溶
酶体内含多种水解酶,执行细胞内消化作用,
是细胞内的“消化车间”
单层膜围成真核细胞
核
糖体合成蛋白质
由rRNA、蛋白
质所构成
所有细胞
中
中
心体
与细胞的有丝分裂有关
由两个互相垂
直的中心粒及
周围物质组成
动物细胞
和低等植
物细胞中
(二)用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1.染色、观察
(1)叶绿体呈现绿色,容易观察,不需染色。
(2)健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料,可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿
色,而细胞质接近于无色。
(三)细胞质基质(细胞溶胶)
1.形态:胶质状态。
2.成分:水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等。
3.功能:进行多种生物化学反应的场所。
五、细胞的生物膜系统
(一)组成
由细胞器膜、细胞膜和核膜等结构共同构成。
(二)各种生物膜之间的联系
1.在化学成分上:各种生物膜组成成分相似,均由脂质、蛋白质和少量糖类组成,但每种成分所占的比例不同。
2.在结构上的联系(具有一定的连续性)
3.功能上的联系:在分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌等过程中,各细胞器之间协调配合。
1.3 物质出入细胞的方式
知识梳理:
一、物质跨膜运输的实例
(一)细胞的吸水和失水
1.原理:水分子通过膜的扩散称为渗透作用,水分子从其分子数相对较多处向较少处扩散。
具备两个条件:(1)具有半透膜;(2)膜两侧溶液具有浓度差。
2.动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例:红细胞膜相当于一层半透膜)
(1)当外界溶液浓度<细胞质浓度时,细胞吸水。
(2)当外界溶液浓度>细胞质浓度时,细胞失水。
(3)当外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出平衡。
3.植物细胞的吸水和失水:
(1)在成熟的植物细胞中,原生质层(细胞膜+液泡膜+二者之间的细胞质)相当于一层半透膜。
(2)成熟植物细胞发生质壁分离的条件是外界溶液浓度>细胞液浓度,发生质壁分离复原的条件是外界溶液浓度<细胞液浓度。
二、生物膜的流动镶嵌模型
1.基本内容
(1)磷脂双分子层构成膜的基本支架,其结构特点是具有流动性。
(2)蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨整个磷脂双分子层;大多数蛋白质分子是可以运动的。
(3)细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成糖蛋白,也可以和脂质结合形成糖脂。
2.组成成分及其在膜的分布
3.结构特性——流动性
(1)原因:膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
(2)表现:变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。
(3)影响因素:主要受温度影响,适当温度范围内,随外界温度升高,膜的流动性增强,但温度高出一定范围,则导致膜的破坏。
(4)实例:
质壁分离和复原实验;胞吞与胞吐;白细胞吞噬细菌;动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程;受精时细胞的融合过程;细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)。
4.功能特性——选择透过性
(1)表现:植物根对矿质元素的选择性吸收,神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出,肾小管的重吸收和分泌,小肠的吸收等。
(2)原因:遗传性决定载体的种类和数量,从而也决定了选择性。
三、物质跨膜运输的方式
(一)小分子物质跨膜运输的方式
物质进出细胞,既有顺浓度梯度的扩散,统称为被动运输;也有逆浓度梯度的运输,称为主动运输。
物质跨膜运输方式对比
被动运输
主动运输
自由扩散协助扩散
运输方向高浓度→低浓度低浓度→高浓度载体×√√
能量×√
图例
动力浓度差能量
举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、
苯等
红细胞吸收葡萄糖
小肠细胞吸收葡萄糖、氨
基酸、无机盐等
表示曲线
意义被动吸收或排出物质
主动选择性吸收生命活动所需物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质
(二)大分子和颗粒性物质运输的方式
胞吞和胞吐:与细胞膜的流动性有关,消耗能量,但不属于跨膜运输。
(三)影响跨膜运输的因素
1.影响自由扩散的因素
细胞膜内外物质的浓度差。
2.影响协助扩散的因素
(1)细胞膜内外物质的浓度差。
(2)细胞膜上运载物质的载体数量。
3.影响主动运输的因素
(1)载体:细胞膜上的一类蛋白质。
(2)能量:凡能影响细胞内产生能量的因素,都能影响主动运输,如氧气浓度、温度等。
2.1酶和ATP
知识梳理:
一、酶的作用和本质
(一)作用:催化
酶的作用机理:催化剂是降低了反应的活化能。
(二)本质
酶的本质:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质,少数是RNA。
二、酶的特性
高效性:酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍。
专一性:每一种酶只能催化剂一种或一类化学反应。
作用条件较温和:高温、过酸、过碱,都会使酶的结构遭到破坏,使酶永久失活;在低温下,酶的活性降低,但不会失活。
三、与酶有关的曲线解读
(一)表示酶高效性的曲线
1.催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂相比,酶的
催化效率更高。
2.酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的
平衡点。
3.酶只能催化已存在的化学反应。
(二)表示酶专一性的曲线
1.在A反应物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加
快,说明酶A催化底物A参加反应。
2.在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,
说明酶B不催化底物A参加反应。
(三)影响酶活性的曲线
1.在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用将减弱(如下图甲)。
2.在最适pH时,酶的催化作用最强,高于或低于最适pH,酶的催化作用都将减弱(如下图乙)。
四、ATP的结构和功能
(一)结构:A TP的结构简式是A—P~P~P,一个A TP分子中含有一个普通磷酸键,两个高能磷酸键,三个磷酸基。
(二)功能:直接的能源物质
五、ATP与ADP的相互转化
(一)ATP水解
在有关酶的催化作用下,A TP分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解,并释放能量。
(二)ATP形成
在有关酶的催化作用下,ADP可以接受能量,同时与磷酸结合,重新形成ATP。
六、ATP形成的能量来源
1.对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,均来自于细胞呼吸,对于绿色植物来说,则来自于光合作用和细胞呼吸。
2.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制,是生物体的共性。
八、ATP的利用
(一)ATP可用于主动运输、生物发电和发光、肌细胞收缩、大脑思考等。
(二)细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系,放能反应一般与ATP的形成相联系。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。
2.2 细胞呼吸
知识梳理:
一、细胞呼吸
(一)“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验分析
1.实验装置
2.实验现象:
甲、乙两装置中石灰水都变浑浊,但甲中浑浊程度高且速度快。 2号试管中溶液由橙色变成灰绿色,1号试管不变色。 3.实验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。
(二)有氧呼吸
1.有氧呼吸的概念
有氧呼吸是指活细胞在有氧气的参与下,通过多种酶的催化作用,把某些有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放大量能量的过程。
2.有氧呼吸的过程 有氧呼吸主要有三个阶段: ① 葡萄糖的不彻底分解
6126
343C H O 2C H O +4[H]+2ATP+??→酶
(葡萄糖)丙酮酸热能 细胞质基质 ② 丙酮酸的彻底水解
343222C H O (+6H O 6CO +20[H]+2ATP+??→酶
丙酮酸)热能 线粒体基质
③ 2224[H]+6O 12H O+34ATP+??→酶
热能 线粒体内膜
3.有氧呼吸中的能量转换
在细胞内,1mol 的葡萄糖彻底氧化分解,产生2870KJ 能量,其中1161KJ 左右(40.45%)的能量储存在ATP 中(第一、第二阶段各产生2个ATP ,第三阶段产生34个ATP ),其余的能量(59.55%)则以热能形式散失了。
4.总反应式
61262222C H O +6H O+6O 6CO +12H O+??→酶
能量
(三)无氧呼吸
1.无氧呼吸的概念
无氧呼吸是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成乙醇和二氧化碳或乳酸,同时释放少量能量的过程。
2.无氧呼吸的过程
无氧呼吸过程主要有两个阶段:
①与有氧呼吸第一阶段完全相同 细胞质基质 ②丙酮酸的不彻底分解
2523632C H OH()+2CO 2C H O () ??→??→酶
丙酮酸酒精细胞质基质高等植物、酵母菌等酶
丙酮酸乳酸细胞质基质动物和人
3.总反应式
6126252C H O 2C H OH()+2CO +??→酶
酒精能量
6126363C H O 2C H O ()+??→酶
乳酸能量
4.无氧呼吸中的能量转换
1mol 葡萄糖在分解成乳酸以后,只释放出196.65KJ 的能量,其中只有61.08KJ 的能量储存在ATP 中,近69%的能量都以热能的形式散失了。无氧呼吸只有第一阶段释放能量。
(四)影响细胞呼吸的因素
1.温度
呼吸作用在最适温度(25℃~35℃)时最强;超过最适温度,呼吸酶活性降低甚至变性失活,呼吸作用受抑制;低于最适温度,酶活性下降,呼吸作用受抑制。
2.氧气浓度
在氧气浓度为零时,只进行无氧呼吸;氧气浓度为10%以下时,既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸;氧气浓度为10%以上时,只进行有氧呼吸。
3.含水量
在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而加快,随含水量的减少而减慢。
(五)细胞呼吸的意义及其应用
细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量,其中间产物是各种有机物之间转化的枢纽。其原理的应用主要有:
(1)水稻生产中,适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件,增强水稻根系的细胞呼吸作用。
(2)储存粮食时,要注意降低温度和保持干燥,抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。
(3)果蔬保鲜时,采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法,抑制细胞呼吸,注意要保持一定的湿度。