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。