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高中生物 · 精讲与随堂测

从分子到细胞、从代谢到遗传、从个体到生态系统,12 节把必修与选择性必修的主线一次串完。每节按「对照表 → 关键结论 → 随堂测 5 题 → 1 道大题」组织。生物最容易考的形式就是对照:场所对照、物质对照、比例对照、方向对照——把表看懂,题就会做。

本页目录

1 细胞的分子组成 · 2 细胞的结构 · 3 物质跨膜运输、酶与 ATP · 4 光合作用 · 5 细胞呼吸 · 6 细胞增殖 · 7 遗传规律 · 8 遗传的分子基础 · 9 变异与育种 · 10 生命活动调节 · 11 种群与群落 · 12 生态系统

建议顺序:先 1~5 节(分子与细胞代谢,占选择题半壁江山),再 6~9 节(遗传,压轴),最后 10~12 节(稳态与环境,性价比最高)。每节的「随堂测」点选项立刻判对错,选错会专门告诉你这一项错在哪。

1

细胞的分子组成

1. 水与无机盐

比较项自由水结合水
存在形式以游离形式存在,可自由流动与蛋白质、多糖等亲水性物质结合
主要作用良好溶剂;运输物质;参与化学反应(是反应物)细胞结构的组成成分
与代谢的关系比例越高 → 代谢越旺盛,但抗逆性越弱比例越高 → 代谢越弱,抗逆性(抗旱、抗寒)越强
典型实验种子晒干失去的主要是自由水,播种后仍能萌发;烘烤(如 100 ℃)失去结合水,细胞结构被破坏,种子死亡

无机盐:多数以离子形式存在。缺 Mg²⁺ 影响叶绿素合成(老叶先黄);缺 Fe²⁺ 影响血红蛋白合成(贫血);缺 Ca²⁺ 引起抽搐;缺 I 引起甲状腺肿大。无机盐还维持细胞和生物体的渗透压与酸碱平衡。

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2. 糖类与脂质对照表

类别代表物质分布与作用
单糖葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质(生命的燃料);核糖、脱氧核糖是核酸的成分
二糖蔗糖(葡萄糖+果糖)、麦芽糖(葡萄糖×2)、乳糖(葡萄糖+半乳糖)蔗糖、麦芽糖是植物糖;乳糖是动物糖
多糖淀粉、糖原、纤维素、几丁质淀粉(植物)、糖原(动物)为储能物质;纤维素(植物细胞壁)、几丁质(外骨骼、真菌细胞壁)为结构物质
脂肪甘油 + 脂肪酸细胞中最好的储能物质;保温、缓冲减压、保护内脏
磷脂甘油 + 脂肪酸 + 磷酸等构成生物膜的基本骨架(磷脂双分子层)
固醇胆固醇、性激素、维生素 D胆固醇参与动物细胞膜构成、参与脂质运输;性激素促进生殖器官发育

💡 糖类与脂肪都由 C、H、O 三种元素组成;脂肪中 C、H 比例高、O 比例低,所以同质量脂肪氧化分解耗氧多、释放能量多,是「储能之王」。磷脂、固醇还含 N、P。

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3. 蛋白质:结构通式与脱水缩合计算

基本单位是氨基酸,约 20 种。每种氨基酸至少含一个氨基(—NH₂)和一个羧基(—COOH),且都连在同一个碳原子上,该碳原子还连一个 H 和一个侧链基团(R 基)。决定氨基酸种类的是 R 基。人体必需氨基酸 8 种(婴儿 9 种),必须从食物中获取。

肽键:—CO—NH—  肽键数 = 脱水数 = 氨基酸数 − 肽链数
n 个氨基酸形成 m 条肽链:肽键 n−m 个,脱水 n−m 分子,至少含 m 个游离氨基、m 个游离羧基
相对分子质量 = n × 氨基酸平均相对分子质量 − 18 ×(n − m) (有二硫键再减 2 × 二硫键数)

蛋白质多样性的四个原因:氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,以及肽链的空间结构千差万别。功能:结构(角蛋白)、催化(酶)、运输(血红蛋白)、免疫(抗体)、调节(胰岛素)、信息传递(受体)。

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4. DNA 与 RNA 对照表

比较项DNARNA
五碳糖脱氧核糖核糖
特有碱基胸腺嘧啶 T尿嘧啶 U
共有碱基A、G、C(三种)
基本单位脱氧核苷酸(4 种)核糖核苷酸(4 种)
链数一般双链,规则双螺旋一般单链(tRNA 局部折叠)
分布主要在细胞核,线粒体、叶绿体也有主要在细胞质
功能细胞生物的遗传物质参与遗传信息的表达(mRNA、tRNA、rRNA)

核苷酸 = 磷酸 + 五碳糖 + 含氮碱基。有细胞结构的生物遗传物质都是 DNA,只有某些病毒以 RNA 为遗传物质。

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简答/实验题蛋白质计算
某链状四肽由 4 个氨基酸脱水缩合而成,各氨基酸的 R 基如下表。请回答:
氨基酸R 基个数
甘氨酸—H1
丙氨酸—CH₃2
半胱氨酸—CH₂—SH1
(1) 形成该四肽时脱去多少分子水?含多少个肽键?
(2) 该四肽至少含几个游离氨基、几个游离羧基?
(3) 若该四肽与另一条肽链上的 —SH 形成 1 个二硫键(—S—S—),相对分子质量再减少多少?
(4) 该四肽彻底水解(肽键全部断裂)需要消耗多少分子水?
看解答

【答案】(1) 3 分子水,3 个肽键。(2) 至少 1 个游离氨基、1 个游离羧基。(3) 减少 2。(4) 消耗 3 分子水。

【解析】(1) 4 个氨基酸形成 1 条肽链,肽键数 = 脱水数 = 4 − 1 = 3。该四肽是「四肽」说明只有 1 条肽链,不能按 4 条算。(2) 表中三种 R 基(—H、—CH₃、—CH₂—SH)都不含氨基和羧基,所以游离氨基、羧基全部来自肽链两端:N 端 1 个氨基、C 端 1 个羧基。(3) 每形成 1 个二硫键脱去 2 个 H,相对分子质量减少 2(若算相对分子质量要减 2)。(4) 水解是脱水缩合的逆过程,3 个肽键断裂需要 3 分子水。

【易错】① 把「四肽」当成 4 条肽链,算出肽键数 0;② 忘记「至少」二字:若 R 基中含氨基(如赖氨酸),游离氨基数要另加,本题 R 基均不含,故为 1;③ 二硫键减少的是 2 个 H(相对分子质量 2),不是 1 分子水(18)。

2

细胞的结构

1. 细胞膜:流动镶嵌模型

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2. 八种细胞器功能对照表

细胞器膜主要功能分布
线粒体双层(内膜内折成嵴)有氧呼吸第二、三阶段的场所,含少量 DNA、RNA 和核糖体动植物细胞
叶绿体双层(内有基粒,基粒由类囊体堆叠而成)光合作用的场所,含少量 DNA、RNA植物绿色部分的细胞
内质网单层蛋白质的初步加工、脂质合成的「车间」,是运输通道动植物细胞
高尔基体单层动物:分泌蛋白的进一步加工、分类、包装;植物:与细胞壁形成有关动植物细胞
核糖体无膜蛋白质合成的「装配机器」(氨基酸脱水缩合)几乎所有的细胞(含原核细胞)
溶酶体单层「消化车间」,含多种水解酶,分解衰老、损伤的细胞器,吞噬病菌主要为动物细胞
液泡单层调节细胞内环境、维持渗透压,含色素、糖类、无机盐植物细胞(成熟植物细胞有大液泡)
中心体无膜与有丝分裂中纺锤体的形成有关动物细胞和某些低等植物细胞

💡 特有二步判断:叶绿体、液泡是植物细胞特有;中心体是动物细胞和低等植物细胞特有;线粒体、内质网、高尔基体、核糖体是动植物共有。原核细胞唯一的细胞器是核糖体。

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3. 细胞核与生物膜系统

细胞核 = 核膜(双层膜,上有核孔,实现核质之间的物质交换和信息交流)+ 核仁(与某种 RNA 即 rRNA 的合成以及核糖体的形成有关)+ 染色质(DNA 与蛋白质组成,与染色体是同种物质在细胞不同时期的两种存在状态)。功能:细胞遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。

生物膜系统:细胞膜、核膜以及各种细胞器膜共同构成。作用:①使细胞具有相对稳定的内部环境;②在物质运输、能量转换、信息传递中起决定作用;③为多种酶提供附着位点,保证化学反应高效有序进行。原核细胞只有细胞膜,没有生物膜系统。

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简答/实验题分泌蛋白
将豚鼠胰腺腺泡细胞置于含 ³H 标记的亮氨酸的培养液中培养,定时取样检测各结构中放射性的相对强度,结果如下表。
培养时间核糖体内质网高尔基体细胞外
3 min强弱00
10 min中强弱0
20 min弱中强弱
40 min弱弱中强
(1) 该细胞合成的蛋白质属于什么蛋白?分泌过程中放射性依次经过的细胞结构是?
(2) 整个过程中线粒体起什么作用?若加入呼吸作用抑制剂,放射性会主要积累在哪些结构中?
(3) 囊泡与细胞膜融合把蛋白质排出细胞的方式叫什么?说明细胞膜具有什么结构特点?
(4) 表格数据能否说明核糖体是蛋白质合成的场所?为什么?
看解答

【答案】(1) 分泌蛋白;核糖体 → 内质网 → 高尔基体 → 细胞膜(细胞外)。(2) 提供能量(ATP);加入呼吸抑制剂后放射性主要积累在内质网(及高尔基体)中。(3) 胞吐;说明细胞膜具有一定的流动性。(4) 能。3 min 时放射性首先出现在核糖体,随后才依次出现在内质网、高尔基体,说明蛋白质最先在核糖体上合成。

【解析】亮氨酸是氨基酸,被 ³H 标记后随氨基酸一起参与蛋白质合成。分泌蛋白的合成路径口诀「核糖体 → 内质网 → 高尔基体 → 细胞膜」,运输工具是囊泡,能量由线粒体提供。放射性强度按时间先后「接力」转移,正是判断各结构功能顺序的依据。

【易错】① 把线粒体也算进「依次出现」的序列——线粒体全程供能,放射性不会依次出现;② 答「细胞膜 → 高尔基体」把方向搞反;③ 加入呼吸抑制剂后放射性积累在内质网而不是核糖体,因为核糖体上的合成不直接消耗 ATP,而囊泡运输与加工需要能量。

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物质跨膜运输、酶与 ATP

1. 四种运输方式对照表

方式运输方向载体蛋白消耗能量典型例子
自由扩散高浓度 → 低浓度不需不耗O₂、CO₂、H₂O、甘油、乙醇、苯
协助扩散高浓度 → 低浓度需要不耗葡萄糖进入人成熟红细胞;水通过水通道蛋白
主动运输低浓度 → 高浓度(可逆浓度梯度)需要耗 ATP小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸;根细胞吸收无机盐;神经细胞排 Na⁺ 吸 K⁺
胞吞 / 胞吐大分子、颗粒(不穿过膜)—耗 ATP白细胞吞噬病菌;胰岛素分泌;神经递质释放

💡 自由扩散与协助扩散合称被动运输(不耗能,只能顺浓度梯度);主动运输能逆浓度梯度,这是判断的关键。温度、O₂ 浓度、呼吸抑制剂只影响主动运输和胞吞胞吐,不影响自由扩散,这是实验题的切入口。

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2. 酶

特性含义常考例证
高效性催化效率远高于无机催化剂H₂O₂ 酶比 Fe³⁺ 分解快得多
专一性一种酶只能催化一种或一类化学反应淀粉酶只水解淀粉,不水解蔗糖;脲酶只分解尿素
作用条件温和需适宜的温度和 pH,过酸过碱高温均失活唾液淀粉酶约 37 ℃、pH 近中性时活性最高

低温只抑制酶活性,空间结构未被破坏,回升温度后活性可恢复;高温、过酸、过碱会破坏酶的空间结构而永久失活,不可恢复。酶的作用机理是降低化学反应的活化能,它本身在反应前后性质和数量不变(可重复使用)。

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3. ATP 的结构与功能

A—P~P~P  A = 腺苷(腺嘌呤 + 核糖),P = 磷酸基团,~ = 高能磷酸键
ATP ⇌ ADP + Pi + 能量 (水解时断裂的是远离 A 的那个高能磷酸键)

ATP 是细胞的直接能源物质。细胞中 ATP 含量很少,但 ATP 与 ADP 的转化十分迅速,能保证能量的持续供应。合成 ATP 的能量来源:动物、人只能靠呼吸作用;绿色植物可靠光合作用和呼吸作用。

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简答/实验题质壁分离
某同学取同一洋葱鳞片叶外表皮,分别用 0.3 g/mL 蔗糖溶液和 0.3 g/mL 尿素溶液处理,显微镜下测得原生质体体积相对值(以处理前为 100)随时间的变化如下表。
时间 / min0510152025
蔗糖溶液组1008680787878
尿素溶液组100889298102102
(1) 5~10 min 内两组原生质体体积都变小,原因是什么?此时细胞液浓度如何变化?
(2) 15 min 后尿素组原生质体体积又逐渐恢复,原因是什么?
(3) 蔗糖组为什么不能自动复原?
(4) 实验中细胞壁起什么作用?若把蔗糖溶液换成 0.5 g/mL 的蔗糖溶液,结果会怎样?
看解答

【答案】(1) 外界溶液浓度大于细胞液浓度,细胞通过渗透作用失水,发生质壁分离;细胞液浓度随失水而升高。(2) 尿素分子能通过细胞膜进入细胞液,使细胞液浓度不断升高,当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞重新吸水,质壁分离自动复原。(3) 蔗糖是二糖,不能通过细胞膜进入细胞,细胞液浓度无法反超外界溶液浓度,故不能自动复原,需滴加清水才会复原。(4) 细胞壁的伸缩性比原生质层小,起支持和限制作用,使原生质层与细胞壁分离;换成 0.5 g/mL 蔗糖溶液会因失水过多过快导致细胞死亡,不能发生复原。

【解析】质壁分离的条件:①有细胞壁(成熟植物细胞);②原生质层相当于半透膜;③细胞液与外界溶液存在浓度差。复原的两种情形:滴加清水(蔗糖组),或溶质能进入细胞(KNO₃、尿素、乙二醇组)。判断能否自动复原,就看溶质能否跨膜进入细胞液。

【易错】① 认为「体积变小」一定是溶质进入——恰恰相反,体积变小是失水;② 认为蔗糖组「时间久了也会复原」——蔗糖不跨膜,不会;③ 忽略「细胞死亡」这一上限:外界溶液浓度过高会使细胞失水死亡,不再发生质壁分离复原。

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光合作用

1. 光反应与暗反应对照表

比较项光反应暗反应(碳反应)
场所类囊体薄膜上叶绿体基质中
条件光、色素、酶多种酶(不直接需要光)
物质变化水的光解:2H₂O → 4[H] + O₂;ADP + Pi + 光能 → ATPCO₂ 固定:CO₂ + C₅ → 2C₃;C₃ 还原:C₃ + [H] + ATP → (CH₂O) + C₅
能量变化光能 → ATP 和 NADPH 中活跃的化学能活跃的化学能 → 糖类中稳定的化学能
联系光反应为暗反应提供 [H](NADPH)和 ATP;暗反应为光反应提供 ADP、Pi 和 NADP⁺
6CO₂ + 12H₂O —光能、叶绿体→ C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O
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2. 影响因素与关键曲线

💡 净光合速率 = 真正光合速率 − 呼吸速率。题目说「CO₂ 吸收量」「O₂ 释放量」「有机物积累量」一般指净光合;说「CO₂ 固定量」「CO₂ 同化量」「O₂ 产生量」「有机物制造量」一般指真正光合。

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3. 色素的提取与分离(纸层析)

顺序(上→下)色素颜色吸收的光
1(扩散最快,最上)胡萝卜素橙黄色主要吸收蓝紫光
2叶黄素黄色主要吸收蓝紫光
3(色素带最宽)叶绿素 a蓝绿色主要吸收红光和蓝紫光
4(扩散最慢,最下)叶绿素 b黄绿色主要吸收红光和蓝紫光

提取用无水乙醇(色素能溶于有机溶剂),加少许 SiO₂ 使研磨充分、CaCO₃ 防止研磨中色素被破坏;分离用层析液,原理是不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快。

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简答/实验题光合作用
某科研小组在 25 ℃、CO₂ 浓度适宜的条件下,测定某绿色植物叶片在不同光照强度下的 CO₂ 吸收速率,结果如下表(单位:mg CO₂·100 cm⁻²·h⁻¹)。
光照强度 / klx01246810
CO₂ 吸收速率−40410141515
(1) 光照强度为 0 时,测得的数据代表什么生理过程?速率是多少?
(2) 该植物的光补偿点和光饱和点分别约为多少?
(3) 光照强度为 6 klx 时,真正光合速率是多少?
(4) 光照强度超过 8 klx 后 CO₂ 吸收速率不再上升,此时限制光合作用的主要因素是什么?若把该植物换为阴生植物,曲线会怎样变化?
看解答

【答案】(1) 代表呼吸作用(细胞呼吸),呼吸速率为 4 mg CO₂·100 cm⁻²·h⁻¹。(2) 光补偿点为 1 klx;光饱和点为 8 klx。(3) 真正光合速率 = 净光合 + 呼吸 = 14 + 4 = 18 mg CO₂·100 cm⁻²·h⁻¹。(4) 主要限制因素是 CO₂ 浓度(温度已适宜且恒定)。换为阴生植物后,光补偿点和光饱和点都降低,曲线整体左移且饱和点更低。

【解析】表中「CO₂ 吸收速率」是净光合速率。光照为 0 时净光合为负值,其绝对值就是呼吸速率 4。净光合为 0 的光照强度即光补偿点(1 klx);净光合不再增加的光照强度即光饱和点(8 klx)。真正光合 = 净光合 + 呼吸,任何一点都要加回 4。

【易错】① 把「CO₂ 吸收速率」当成真正光合速率,忘记加呼吸;② 光补偿点读成 0 klx(0 klx 时只有呼吸,没有光合);③ 认为光饱和点后限制因素还是光照强度——此时再增光照也不变,说明限制因素换成了 CO₂ 浓度或温度;④ 阴生植物的两个点都「高于」阳生植物(正好相反)。

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细胞呼吸

1. 有氧呼吸三阶段对照表

阶段场所反应物 → 产物ATP
第一阶段(糖酵解)细胞质基质C₆H₁₂O₆ → 2 丙酮酸 + 4[H]少量(2 ATP)
第二阶段线粒体基质2 丙酮酸 + 6H₂O → 6CO₂ + 20[H]少量(2 ATP)
第三阶段线粒体内膜24[H] + 6O₂ → 12H₂O大量(34 ATP)
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O —酶→ 6CO₂ + 12H₂O + 能量

1 mol 葡萄糖彻底氧化分解释放能量约 2870 kJ,其中约 1161 kJ 储存在 ATP 中(约 40.5%),其余以热能散失。O₂ 只在第三阶段被消耗;CO₂ 只在第二阶段产生——这是判断「O₂ 消耗量、CO₂ 产生量」类计算的立足点。

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2. 无氧呼吸(全过程都在细胞质基质)

类型反应式代表生物或器官
酒精发酵C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 少量能量酵母菌、大多数植物细胞(苹果、水稻根等)
乳酸发酵C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 少量能量乳酸菌、人和动物的骨骼肌细胞、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚

无氧呼吸只在第一阶段产生少量 ATP。1 mol 葡萄糖无氧呼吸释放能量约 196.65 kJ,其中约 61.08 kJ 储存于 ATP(约 31%)。乳酸发酵不产生 CO₂,这是判断发酵类型的关键。

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3. 影响细胞呼吸的因素与应用

因素影响生产应用
温度影响酶活性,有最适温度低温储藏粮食、蔬菜、水果
O₂ 浓度促进有氧呼吸、抑制无氧呼吸低氧储藏;中耕松土促进根系有氧呼吸;包扎伤口用透气纱布抑制破伤风杆菌
CO₂ 浓度过高会抑制细胞呼吸储藏时适当提高 CO₂ 浓度
水分自由水多则呼吸旺盛粮食晒干后储藏

💡 酿酒工艺「先通气后密封」:先通气让酵母菌有氧呼吸大量繁殖,再密封让其无氧呼吸产生酒精。用透气纱布包扎伤口同理——抑制厌氧菌。

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简答/实验题细胞呼吸
将某植物种子置于密闭容器中,在不同 O₂ 浓度下测得 CO₂ 的释放量与 O₂ 的吸收量如下表(单位:相对值,假设只进行有氧呼吸和酒精发酵)。
O₂ 浓度02%5%10%15%20%
CO₂ 释放量10867910
O₂ 吸收量0367910
(1) O₂ 浓度为 0 时,种子进行什么呼吸?消耗 1 mol 葡萄糖释放多少 CO₂?
(2) O₂ 浓度为 2% 时,有氧呼吸与无氧呼吸释放的 CO₂ 各占多少?
(3) 从哪一 O₂ 浓度开始无氧呼吸完全消失?判断依据是什么?
(4) 储藏该种子最适宜的 O₂ 浓度是多少?为什么?
看解答

【答案】(1) 只进行无氧呼吸(酒精发酵);消耗 1 mol 葡萄糖释放 2 mol CO₂。(2) 有氧呼吸释放 3,无氧呼吸释放 5。(3) 从 10% 开始消失。依据是此时 CO₂ 释放量 = O₂ 吸收量 = 7,说明 CO₂ 全部来自有氧呼吸。(4) 5%。此时 CO₂ 释放量最低(6),细胞呼吸最弱,有机物消耗最少。

【解析】有氧呼吸中吸收 O₂ 与释放 CO₂ 的体积比为 1∶1,所以「O₂ 吸收量」就等于有氧呼吸释放的 CO₂ 量。2% 时 O₂ 吸收量为 3,则无氧呼吸释放 CO₂ = 8 − 3 = 5。10% 起两者相等,说明无氧呼吸已停止。CO₂ 释放总量最低处即细胞呼吸最弱处,是储藏的适宜 O₂ 浓度。

【易错】① 认为 O₂ 浓度越高越好——15%~20% 时 CO₂ 释放量回升,有机物消耗反而增多;② 用「CO₂ 释放量 ÷ O₂ 吸收量」直接当呼吸商时忽略无氧呼吸也会释放 CO₂;③ 计算两种呼吸消耗的葡萄糖时忘记系数:有氧呼吸 1 葡萄糖对应 6 CO₂,酒精发酵 1 葡萄糖对应 2 CO₂。

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细胞增殖

1. 细胞周期

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,为一个细胞周期。包括分裂间期(在前,占 90%~95% 的时间)和分裂期。间期完成 DNA 的复制和有关蛋白质的合成,细胞适度生长。

间期:DNA 加倍、染色体数不变 | 分裂后期:染色体数暂时加倍、DNA 数不变
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2. 有丝分裂各期特征表

时期主要变化口诀
间期DNA 复制、有关蛋白质合成,染色体呈细长丝状(染色质)复制合成在做功
前期核膜、核仁消失;染色质螺旋化成为染色体;出现纺锤体膜仁消失现两体
中期每条染色体的着丝点排列在赤道板上,形态、数目最清晰形定数晰赤道齐
后期着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,分别移向两极,染色体数目暂时加倍点裂数增均两极
末期核膜、核仁重现;染色体、纺锤体消失;细胞质分裂(植物形成细胞板→细胞壁)两消两现新壁现
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3. 减数分裂与受精作用

比较项减数第一次分裂减数第二次分裂
同源染色体有;前期联会形成四分体,可发生非姐妹染色单体交叉互换无
关键事件后期同源染色体分离,非同源染色体自由组合后期着丝点分裂,姐妹染色单体分开
结果染色体数目减半(2N → N),DNA 减半染色体数不变,DNA 再减半
细胞名称初级精(卵)母细胞 → 次级精(卵)母细胞次级精(卵)母细胞 → 精细胞(卵细胞、极体)

受精作用:精子头部(主要是细胞核)进入卵细胞,精卵细胞核融合,染色体数目恢复到体细胞水平,维持了前后代染色体数目的恒定,是有性生殖的基础。

💡 时期判断三步:有同源染色体且分离 → 减Ⅰ后期;无同源染色体且着丝点分裂 → 减Ⅱ后期;有同源染色体且着丝点分裂 → 有丝分裂后期。

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简答/实验题细胞分裂
某二倍体生物体细胞中染色体数为 2N = 4。下表列出其细胞分裂过程中四个时期(甲、乙、丙、丁)的染色体数、DNA 分子数和染色单体数。
时期染色体数DNA 分子数染色单体数
甲488
乙440
丙244
丁220
(1) 甲可能是什么时期?判断依据是什么?
(2) 乙可能是哪些时期(写出两种)?
(3) 丙处于减数第几次分裂的什么时期?有无同源染色体?
(4) 丁是什么细胞?若该生物的基因型为 AaBb(两对基因独立遗传),则丁细胞的基因型有几种可能?
看解答

【答案】(1) 甲是有丝分裂前期或中期。依据:染色体数 4 = 2N,DNA 与染色单体均为 8,说明每条染色体含 2 条染色单体,且染色体数没有减半。(2) 乙可以是有丝分裂末期(子细胞)或体细胞(G₁ 期),也可以是减数第二次分裂后期。(3) 丙处于减数第二次分裂前期或中期;无同源染色体。(4) 丁是减数分裂产生的配子(生殖细胞);基因型可能有 AB、Ab、aB、ab 四种。

【解析】读表的关键是三个数的搭配关系:染色体数 = 染色单体数 ÷ 2 说明含姐妹染色单体;染色单体为 0 说明着丝点已分裂或处于间期 G₁;染色体数为 2N 则可能是有丝分裂,为 N 则只能是减Ⅱ或配子。基因型 AaBb 的个体经减数第一次分裂时非同源染色体自由组合,可产生 AB、Ab、aB、ab 四种配子。

【易错】① 把乙只看成有丝分裂末期,漏掉「体细胞」和「减Ⅱ后期」两种可能;② 认为丙有同源染色体——染色体数为 N 时一定没有同源染色体;③ 把配子的基因型写成 AAbb 之类(配子中每种基因只有一份,不存在成对的等位基因)。

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遗传规律

1. 两大定律对照表

定律发生时期实质典型比例
基因的分离定律减数第一次分裂后期等位基因随同源染色体的分开而分离,分别进入不同的配子Aa × Aa → 表现型 3∶1,基因型 1∶2∶1
基因的自由组合定律减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合AaBb × AaBb → 表现型 9∶3∶3∶1

自由组合定律的适用前提:两对(或多对)基因位于非同源染色体上。若位于同一对同源染色体上则表现为连锁,此时 AaBb 自交后代不出现 9∶3∶3∶1。测交可以验证:AaBb × aabb → 1∶1∶1∶1 说明两对基因独立遗传。

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2. 9∶3∶3∶1 的常见变式

F₂ 表现型比基因互作类型表现型解读
9∶7互补作用只有 A_B_ 表现显性性状,其余全为另一种性状
15∶1重复作用只要含一个显性基因即表现显性性状
9∶6∶1累加作用A_B_、A_bb + aaB_、aabb 三种表现型
9∶3∶4隐性上位aa 存在时抑制 B 的表达
12∶3∶1显性上位A 存在时 B 的表现被掩盖
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3. 显隐性与基因位置的判断

乘法定理:独立事件同时发生 → 概率相乘 | 加法定理:互斥事件 → 概率相加

多对基因独立遗传时,先拆开单对算,再相乘。例如 AaBb × AaBb 中 A_B_ 的比例 = (3/4) × (3/4) = 9/16,AaBb 的比例 = (1/2) × (1/2) = 1/4。

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简答/实验题遗传规律
某二倍体植物的果皮颜色由 A/a 和 B/b 两对独立遗传的基因控制。研究人员做了如下杂交实验:
组合亲本子代(F₁)表现型
一白色甲 × 白色乙全部为紫色
二组合一的紫色 F₁ 自交紫色 270 株,白色 210 株
三组合一的紫色 F₁ × 白色丙紫色 31 株,白色 89 株
(1) 组合二 F₂ 中紫色与白色的比例约为多少?据此推断两对基因的作用方式。
(2) 写出白色甲、白色乙和紫色 F₁ 的基因型。
(3) 组合三中紫色 F₁ 与白色丙的杂交方式叫什么?请解释这一结果。
(4) 组合二 F₂ 的白色植株中,纯合子占多少?
看解答

【答案】(1) 紫色∶白色 ≈ 9∶7,说明只有同时含有 A 和 B 时才表现紫色,缺少任一显性基因(A_bb、aaB_、aabb)都表现白色。(2) 白色甲为 AAbb,白色乙为 aaBB,紫色 F₁ 为 AaBb。(3) 测交;紫色 F₁(AaBb)产生 AB、Ab、aB、ab 四种比例相等的配子,与 aabb(白色丙)的配子结合,子代 AaBb(紫色)∶其余三种(白色)= 1∶3,与表中 31∶89(约 1∶3)相符。(4) 白色植株共 7 份,其中纯合子有 AAbb、aaBB、aabb 三种共 3 份,故占 3/7。

【解析】组合二 F₂ 约为 270∶210 = 9∶7,这是 9∶3∶3∶1 的变式(3+3+1 = 7),属于互补作用。由此倒推紫色 F₁ 必为双杂合子 AaBb。组合一两个白色亲本杂交后代全为紫色,说明两亲本分别提供 A 和 B,即 AAbb × aaBB。组合三是 AaBb × aabb 的测交,后代 1∶3。F₂ 白色为 7/16,其中纯合子 3/16,故比例为 3/7(注意分母是同表现型的份数,不是全部 16 份)。

【易错】① 把 9∶7 误认成 9∶3∶4(后者白色为 4 份而非 7 份);② 第 (4) 问求「白色中纯合子的比例」时错用 3/16;③ 混淆「纯合子」与「纯合白色」:AAbb、aaBB、aabb 是白色纯合子,AABB 是紫色纯合子,不计入。

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遗传的分子基础

1. DNA 复制

项目内容
时期有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期
场所主要在细胞核,线粒体、叶绿体中也有
特点半保留复制、边解旋边复制
条件模板(DNA 两条链)、原料(4 种脱氧核苷酸)、能量(ATP)、酶(解旋酶、DNA 聚合酶)
结果复制 n 次得到 2ⁿ 个 DNA 分子,其中含亲代旧链的有 2 个
意义使遗传信息从亲代传给子代,保持前后代遗传信息的连续性
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2. 转录与翻译对照表

比较项转录翻译
场所主要在细胞核(线粒体、叶绿体也能)细胞质中的核糖体
模板DNA 的一条链mRNA
原料4 种核糖核苷酸约 20 种氨基酸
配对方式A—U、T—A、G—C、C—G密码子(mRNA)与反密码子(tRNA)互补配对
产物mRNA(还有 tRNA、rRNA)多肽链(蛋白质)

密码子:mRNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻碱基,共 64 种,其中 61 种决定氨基酸,3 种是终止密码子。密码子具有简并性(一种氨基酸可由一种或多种密码子决定),这使基因突变后性状不一定改变。一种 tRNA 只能携带一种氨基酸,但一种氨基酸可由多种 tRNA 携带。一个 mRNA 可同时结合多个核糖体(多聚核糖体),少量 mRNA 就能迅速合成大量同种蛋白质。

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3. 中心法则与碱基计算

DNA —复制→ DNA  DNA —转录→ RNA  RNA —翻译→ 蛋白质
补充:RNA —复制→ RNA  RNA —逆转录→ DNA(见于某些病毒)
双链 DNA 中:A = T,G = C,(A + G) = (T + C) = 50%;(A + T)/(G + C) 在两个单链中相同

💡 一句话记牢:双链里 A=T,单链里不一定;两条链的碱基是互补关系,所以一条链上 (A+T)/(G+C) 的比值与整个双链相同,但 (A+G)/(T+C) 在单链中与双链不同(互为倒数)。

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简答/实验题DNA与基因表达
某双链 DNA 分子共含 1000 个碱基对,其中鸟嘌呤(G)为 400 个。请回答: (1) 该 DNA 分子中 A、T、C 的个数分别是多少?
(2) 该 DNA 分子第 3 次复制时,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个?
(3) 若该 DNA 分子复制 3 次,共得到多少个 DNA 分子?其中含亲代旧链的有几个?
(4) 若该 DNA 中作为模板的那条链上 A + T 为 700 个,则由它转录出的 mRNA 中 A + U 为多少个?该 mRNA 最多能编码多少个氨基酸?
看解答

【答案】(1) A = T = 600 个,C = 400 个。(2) 需要 2400 个。(3) 共 8 个 DNA 分子,含亲代旧链的有 2 个。(4) mRNA 中 A + U = 700 个;最多编码 333 个氨基酸(其中 1 个密码子可能是终止密码子,实际合成的多肽链含 332 个氨基酸)。

【解析】(1) 总碱基数 = 1000 × 2 = 2000。G = C = 400,则 A + T = 2000 − 800 = 1200,A = T = 600。(2) 第 3 次复制是从 4 个 DNA 复制到 8 个,净增 4 个 DNA,需要 A = 600 × 4 = 2400 个;注意不是 600 × (8 − 1) = 4200(那是「复制 3 次共需」)。(3) 2³ = 8,半保留复制使 2 个 DNA 各含一条亲代旧链。(4) mRNA 与模板链互补配对:模板链的 A 转录成 mRNA 的 U,模板链的 T 转录成 mRNA 的 A,所以 mRNA 的 A + U 就等于模板链的 A + T,即 700 个。一条链含 1000 个碱基,转录出的 mRNA 也有 1000 个碱基,1000 ÷ 3 = 333 个密码子(余 1 个碱基不构成密码子),最多编码 333 个氨基酸。

【易错】① 把「第 3 次复制需要」算成「复制 3 次共需要」(4200);② 把「含亲代旧链的 DNA 数」算成 2ⁿ 个或 1 个(正确是 2 个);③ 用 1000 × 2 当成 mRNA 长度,或忘记除以 3 换算氨基酸。

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变异与育种

1. 三种可遗传变异对照表

类型本质光镜下可见结果与意义
基因突变DNA 中碱基对的替换、增添、缺失,基因结构改变不可见产生新基因,是生物变异的根本来源
基因重组控制不同性状的基因重新组合(减Ⅰ后期自由组合、减Ⅰ前期交叉互换、基因工程)不可见产生新的基因型,是形成生物多样性的重要原因
染色体变异结构变异(缺失、重复、倒位、易位);数目变异(个别增减或成倍增减)可见性状改变,如 21 三体综合征;可为育种提供材料

基因突变的特点:普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害少利。基因突变不一定引起性状改变,原因有:①密码子的简并性;②突变发生在内含子等非编码区;③隐性突变(AA → Aa 仍表现显性);④突变后形成的蛋白质功能影响不大。

💡 交叉互换(减Ⅰ前期,同源染色体的非姐妹染色单体之间)属于基因重组;染色体易位(非同源染色体之间交换片段)属于染色体结构变异——这是最容易混的一对。

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2. 五种育种方法对照表

方法原理常用手段优点不足
杂交育种基因重组杂交 → 自交 → 筛选操作简便,可集中多个优良性状育种年限长,不能创造新基因
诱变育种基因突变辐射、激光、化学药剂处理提高突变率,加速育种进程,可产生新基因盲目性大,有利变异少
单倍体育种染色体数目变异花药离体培养 → 单倍体 → 秋水仙素处理明显缩短育种年限,得到的植株都是纯合子技术较复杂,需组织培养条件
多倍体育种染色体数目变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大、营养物质含量高(如三倍体无子西瓜)发育延迟、结实率低
基因工程育种基因重组目的基因导入受体细胞能定向改造生物性状,可打破物种界限技术要求高,存在安全性争议

植物体细胞杂交(纤维素酶和果胶酶去壁 → 原生质体融合 → 组织培养)能克服远缘杂交不亲和的障碍,属于细胞工程而非基因工程。

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简答/实验题育种方案
现有两个纯合小麦品种:甲(抗病、高秆,基因型 AABB)、乙(感病、矮秆,基因型 aabb),两对基因独立遗传,抗病对感病为显性(A/a),高秆对矮秆为显性(B/b)。育种目标是获得能稳定遗传的抗病矮秆品种(AAbb)。请回答: (1) 用杂交育种的方法,写出简要流程,并说明为什么需要连续自交。
(2) 用单倍体育种的方法,写出简要流程,并说明它为什么能明显缩短育种年限。
(3) 单倍体育种中,F₁(AaBb)产生的花粉经离体培养得到的植株有哪几种基因型?用秋水仙素处理后得到哪几种纯合子?
(4) 若甲、乙是两个不能杂交的亲缘关系较远的物种,可采用什么方法把甲的优良性状转移到乙中?依据的原理是什么?
看解答

【答案】(1) 甲 × 乙 → F₁(AaBb)→ 自交 → 选出抗病矮秆(A_bb)植株 → 连续自交并逐代筛选,直到不再发生性状分离。因为 F₂ 中的抗病矮秆植株包括 AAbb 和 Aabb 两种,其中 Aabb 自交后代会发生性状分离,只有连续自交才能得到纯合的抗病矮秆品种。(2) 甲 × 乙 → F₁(AaBb)→ 取 F₁ 的花粉进行离体培养,得到单倍体幼苗 → 用秋水仙素处理幼苗,使染色体数目加倍 → 得到纯合二倍体,从中选出 AAbb。因为单倍体经染色体加倍后各对基因都成为纯合,一次即可获得纯合品种,不需要多代自交。(3) 花粉(配子)有 AB、Ab、aB、ab 四种,培养得到的单倍体也有四种;秋水仙素处理后得到 AABB、AAbb、aaBB、aabb 四种纯合子。(4) 可采用植物体细胞杂交(或基因工程);植物体细胞杂交的原理是细胞的全能性和细胞膜的流动性,基因工程的原理是基因重组。

【解析】杂交育种的核心是「杂交 + 连续自交筛选」,靠基因重组把位于不同亲本上的优良基因组合到一起;单倍体育种的核心是「花药离体培养 + 秋水仙素加倍」,一步纯合,缩短年限。判断哪种方法更好,要看题目强调的诉求:年限长要缩短 → 单倍体育种;要求定向改造或克服远缘不亲和 → 基因工程或体细胞杂交。

【易错】① 杂交育种中「选出抗病矮秆」就结束,忽略还要连续自交纯化;② 认为秋水仙素处理的是种子(单倍体高度不育,没有种子,只能处理幼苗);③ 把单倍体育种的原理写成「基因重组」(应为染色体数目变异);④ 体细胞杂交与基因工程混淆,前者转移的是整个细胞核或染色体组。

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生命活动调节

1. 内环境与稳态

内环境(细胞外液)主要由血浆、组织液、淋巴组成,是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。稳态指内环境的温度、渗透压、酸碱度等理化性质保持相对稳定(动态平衡),由神经—体液—免疫调节网络共同维持,是机体进行正常生命活动的必要条件。

💡 判断「是否属于内环境成分」:血红蛋白(在红细胞内)、呼吸酶(在细胞内)、消化酶(在消化道,属于外界环境)都不是;血浆蛋白、抗体、激素、CO₂、葡萄糖、氨基酸、无机盐是。

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2. 神经调节

环节要点
反射弧感受器 → 传入神经 → 神经中枢 → 传出神经 → 效应器(传出神经末梢及其支配的肌肉或腺体)。反射弧完整才能完成反射
静息电位外正内负,由 K⁺ 外流 形成(协助扩散)
动作电位外负内正,由 Na⁺ 内流 形成(协助扩散)
纤维上传导以电信号(局部电流)形式双向传导,速度快
突触处传递突触 = 突触前膜 + 突触间隙 + 突触后膜。递质由突触前膜以胞吐释放,与后膜受体结合,故传递单向(前膜 → 后膜)

递质发挥作用后会被酶降解或被回收,避免突触后膜持续兴奋或抑制。兴奋在突触处有突触延搁,比在神经纤维上慢。

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3. 体液调节

调节方式关键激素与途径
血糖调节胰岛素(胰岛 B 细胞)是唯一降血糖的激素,促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖;胰高血糖素(胰岛 A 细胞)促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖。两者相互拮抗
甲状腺激素下丘脑 → TRH → 垂体 → TSH → 甲状腺 → 甲状腺激素;血中激素过多时反过来抑制下丘脑和垂体(负反馈)
体温调节产热主要来自骨骼肌和肝脏;散热主要经皮肤(汗液蒸发、皮肤血管舒张)。中枢在下丘脑,是神经—体液共同调节
水盐平衡抗利尿激素由下丘脑合成、分泌,由垂体释放,促进肾小管和集合管对水的重吸收
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4. 免疫调节

比较项体液免疫细胞免疫
主要细胞B 细胞 → 浆细胞(效应 B 细胞)T 细胞 → 效应 T 细胞
作用物质或方式产生抗体,与抗原特异性结合效应 T 细胞与靶细胞密切接触,使靶细胞裂解死亡
作用对象细胞外的病原体及其毒素被病原体感染的细胞、癌细胞、移植器官的细胞

免疫失调:过敏反应(免疫功能过强,再次接触过敏原时发生)、自身免疫病(如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮)、免疫缺陷病(如艾滋病,HIV 主要攻击 T 细胞)。浆细胞不能识别抗原,只负责产生抗体。

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简答/实验题血糖调节
某健康志愿者空腹后进食大量米饭,定时测定其血糖浓度和胰岛素浓度,结果如下表。
时间 / min空腹3060120180
血糖浓度 / (mmol·L⁻¹)4.87.66.95.34.9
胰岛素浓度 / (mU·L⁻¹)64862288
(1) 进食后 30 min 血糖升高的直接原因是什么?
(2) 胰岛素浓度随之升高的调节方式是什么?请写出完整的调节途径。
(3) 胰岛素的升高如何使血糖回落?请写出两条具体作用。
(4) 若该志愿者胰岛 B 细胞受损,上述两条曲线会怎样变化?为什么 180 min 时血糖又回落到接近空腹水平?
看解答

【答案】(1) 米饭中的淀粉经消化被吸收为葡萄糖,进入血液,使血糖浓度升高。(2) 神经—体液调节。途径:血糖浓度升高 → 刺激下丘脑的血糖调节中枢 → 通过传出神经作用于胰岛 B 细胞(也可直接刺激胰岛 B 细胞)→ 胰岛 B 细胞分泌胰岛素增多。(3) ①促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖(如合成肝糖原、肌糖原);②促进葡萄糖转化为脂肪等非糖物质;③抑制肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖。(4) 若胰岛 B 细胞受损,胰岛素分泌不足,进食后血糖浓度会明显升高且难以回落,峰值更高、下降更慢;胰岛素曲线上升幅度明显减小或几乎不上升。180 min 时血糖回落,是因为胰岛素在 60 min 后仍维持在较高水平,持续促进组织细胞摄取利用葡萄糖,同时胰高血糖素等升糖激素分泌减少,使血糖回到相对稳定水平——这正是内环境稳态(负反馈调节)的体现。

【解析】血糖调节是典型的负反馈:血糖升高 → 胰岛素升高 → 血糖下降 → 胰岛素分泌减少。胰岛素是唯一降血糖的激素,胰高血糖素和肾上腺素升血糖,二者相互拮抗。表中胰岛素峰值出现在 60 min,略晚于血糖峰值,这正是「血糖变化引起激素变化」的滞后性。

【易错】① 只答「血糖升高刺激胰岛 B 细胞」,漏掉下丘脑通过神经支配胰岛 B 细胞这一条;② 把胰岛素的作用答成「分解葡萄糖」——胰岛素是促进摄取、利用和储存,不直接分解;③ 认为胰岛素和胰高血糖素是「协同作用」(应为拮抗);④ 把胰岛 B 细胞受损写成「胰岛素分泌增多」。

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种群与群落

1. 种群密度的调查方法对照表

方法适用对象操作要点
样方法植物、活动能力弱的小动物(如蚜虫、跳蝻、昆虫卵)随机取样(五点取样法、等距取样法);样方大小一致;取各样方平均值
标志重捕法活动能力强、活动范围大的动物捕获 → 标记 → 放回 → 重捕;N = M × n ÷ m
抽样检测法培养液中的微生物(如酵母菌)用血细胞计数板显微计数,取样前摇匀
黑光灯诱捕法有趋光性的昆虫利用趋光性诱捕,估算种群数量
标志重捕法:N = M × n / m (M 为初次捕获并标志数,n 为重捕总数,m 为重捕中带标志数)

💡 误差分析:标志物脱落、标志后更难被再次捕获(m 偏小)→ 估算值 N 偏大;标志物过于醒目使带标志个体更易被再次捕获(m 偏大)→ 估算值 N 偏小。

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2. 种群的数量特征

特征地位与作用
种群密度最基本的数量特征
出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定种群密度变化的直接因素
年龄组成预测种群数量变化趋势(增长型、稳定型、衰退型)
性别比例通过影响出生率影响种群密度
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3. 「J」型与「S」型曲线

比较项「J」型「S」型
条件食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害(理想条件)资源有限、存在环境阻力
模型Nt = N₀ λt存在环境容纳量 K
增长速率持续增大先增大后减小,K/2 时最大,K 时为 0
应用外来物种入侵初期、实验室理想培养渔业捕捞后使种群数量保持在 K/2;有害动物防治要在 K/2 以前
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4. 群落

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简答/实验题种群数量变化
某研究小组将酵母菌接种到一定体积的培养液中,在适宜条件下培养,定时取样并用血细胞计数板计数,结果如下表(单位:×10⁴ 个/mL)。
时间 / h0246810121416
酵母菌数量125122540505252
(1) 该种群数量增长呈现什么曲线?K 值约为多少?
(2) 增长速率最大的是哪一段时间?此时种群数量约为多少?
(3) 计数时为什么要先摇匀培养液?若取样时未摇匀(取到上清液),结果会偏大还是偏小?
(4) 若继续培养到第 20 h 后数量明显下降,请分析原因(写出两点)。
看解答

【答案】(1) 呈「S」型增长;K 值约为 52 × 10⁴ 个/mL。(2) 增长速率最大在 6~10 h 之间(约 8 h),此时种群数量约为 K/2 ≈ 26 × 10⁴ 个/mL。(3) 摇匀是为了使培养液中的酵母菌分布均匀,减少计数误差;若未摇匀取了上清液,酵母菌沉降在底部,计数值会偏小。(4) ①营养物质大量消耗;②代谢废物积累、pH 下降;③空间有限(其他合理答案亦可)。

【解析】K 值是环境容纳量,即环境条件所能维持的种群最大数量,表中最后稳定在 52。S 型曲线的增长速率在 K/2 处最大,这是防治与捕捞的共同依据:害虫防治要在 K/2 之前,渔业捕捞后要维持 K/2。血细胞计数板计数必须摇匀,否则取样不具有代表性。

【易错】① 把「增长速率」与「增长率」混淆——增长率 =(本次 − 上次)/ 上次,S 型曲线的增长率一直在下降,而增长速率先增后减;② 认为 K 值固定不变(环境条件改变时 K 值随之改变);③ 说「K 值时增长速率最大」(应为 0)。

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生态系统

1. 组成成分

成分内容地位
非生物的物质和能量阳光、热能、水、无机盐、空气物质和能量的来源
生产者自养生物,主要是绿色植物生态系统的基石
消费者异养生物,主要是动物加快生态系统的物质循环,帮助植物传粉、传播种子
分解者细菌、真菌等腐生生物把有机物分解为无机物,是物质循环的关键环节
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2. 能量流动

能量传递效率 = 下一营养级同化量 ÷ 本营养级同化量 × 100% ≈ 10% ~ 20%

💡 计算口诀:求「至少消耗」→ 用最高效率 20%,从高营养级向低营养级除;求「最多消耗」→ 用最低效率 10%,同样向低营养级除。

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3. 物质循环、信息传递与稳定性

项目要点
物质循环C、H、O、N、P、S 等元素在生物群落与无机环境之间往返运动;特点:全球性、循环往复。碳在生物群落与无机环境之间以 CO₂ 形式循环,在群落内部以含碳有机物形式沿食物链传递
信息类型物理信息(光、声、温度)、化学信息(信息素、生物碱)、行为信息(蜜蜂舞蹈、鸟类求偶炫耀)
信息作用维持生命活动的正常进行;保证种群的繁衍;调节种间关系,维持生态系统的稳定
抵抗力稳定性受到干扰后保持原状的能力,与物种丰富度、营养结构复杂程度正相关
恢复力稳定性受到破坏后恢复原状的能力,一般与抵抗力稳定性呈负相关(北极苔原两者都低,是特例)
调节基础生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节
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简答/实验题能量流动
某草原生态系统中,生产者固定的太阳能总量及各营养级的同化量如下表(单位:kJ·m⁻²·a⁻¹)。
营养级生物同化量
第一营养级草1.0 × 10⁵
第二营养级兔、鼠等1.5 × 10⁴
第三营养级狐、蛇等2.4 × 10³
(1) 计算第一营养级到第二营养级、第二营养级到第三营养级的能量传递效率。
(2) 若第三营养级中某消费者增重 1 kg,至少需要消耗草多少 kg?最多需要消耗草多少 kg?
(3) 第二营养级同化量中,除被第三营养级同化外,其余能量的去向有哪些?
(4) 若大量捕杀狐和蛇,短期内兔和鼠的数量会怎样变化?随后又会怎样?这说明了生态系统的什么能力?
看解答

【答案】(1) 第一到第二营养级:1.5×10⁴ ÷ 1.0×10⁵ × 100% = 15%;第二到第三营养级:2.4×10³ ÷ 1.5×10⁴ × 100% = 16%。(2) 至少消耗:1 ÷ 20% ÷ 20% = 25 kg;最多消耗:1 ÷ 10% ÷ 10% = 100 kg。(3) ①通过自身的呼吸作用以热能形式散失;②流向分解者(遗体、残骸被分解);③未被利用(暂时储存在生物体内)。(4) 短期内兔和鼠因天敌减少而数量增加;随后由于食物(草)减少、种内竞争加剧,数量又下降,最终趋于相对稳定。这说明生态系统具有一定的自我调节能力,其基础是负反馈调节。

【解析】能量传递效率 = 下一营养级同化量 ÷ 本营养级同化量,两个结果 15% 和 16% 都落在 10%~20% 的正常范围内。跨两个营养级求「至少消耗」要用最高效率连除两次,即 1 ÷ 0.2 ÷ 0.2 = 25;求「最多消耗」要用最低效率连除两次,即 1 ÷ 0.1 ÷ 0.1 = 100。

【易错】① 用「摄入量」代替「同化量」计算传递效率(同化量 = 摄入量 − 粪便量);② 「至少」用了 10%、「最多」用了 20%,方向弄反;③ 只除一次效率(跨两个营养级要除两次);④ 认为捕杀天敌后猎物会无限增长,忽略负反馈调节。

学完了,去练一练

知识页只是骨架,真正的熟练度来自动手做题。建议顺序:先把「训练.html」刷到 80% 以上,再做「测试.html」做闭卷计时模拟。

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