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。
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。
| 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。
| 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。
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。
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)。
| 比较项 | DNA | RNA |
|---|---|---|
| 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。
| 氨基酸 | R 基 | 个数 |
|---|---|---|
| 甘氨酸 | —H | 1 |
| 丙氨酸 | —CH₃ | 2 |
| 半胱氨酸 | —CH₂—SH | 1 |
【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)。
| 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。
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。
| 培养时间 | 核糖体 | 内质网 | 高尔基体 | 细胞外 |
|---|---|---|---|---|
| 3 min | 强 | 弱 | 0 | 0 |
| 10 min | 中 | 强 | 弱 | 0 |
| 20 min | 弱 | 中 | 强 | 弱 |
| 40 min | 弱 | 弱 | 中 | 强 |
【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。
| 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。
| 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)。
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。
| 时间 / min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 蔗糖溶液组 | 100 | 86 | 80 | 78 | 78 | 78 |
| 尿素溶液组 | 100 | 88 | 92 | 98 | 102 | 102 |
【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。
| 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 → ATP | CO₂ 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⁺ | |
💡 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。
| 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。
| 光照强度 / klx | 0 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CO₂ 吸收速率 | −4 | 0 | 4 | 10 | 14 | 15 | 15 |
【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)。
| 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) |
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。
| 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。
| 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。
| O₂ 浓度 | 0 | 2% | 5% | 10% | 15% | 20% |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CO₂ 释放量 | 10 | 8 | 6 | 7 | 9 | 10 |
| O₂ 吸收量 | 0 | 3 | 6 | 7 | 9 | 10 |
【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。
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。
| 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 |
| 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。
| 时期 | 染色体数 | DNA 分子数 | 染色单体数 |
|---|---|---|---|
| 甲 | 4 | 8 | 8 |
| 乙 | 4 | 4 | 0 |
| 丙 | 2 | 4 | 4 |
| 丁 | 2 | 2 | 0 |
【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)。
| 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。
| 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 |
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。
| 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 |
【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。
| 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 |
| 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。
💡 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)。
【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。
| 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。
| 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。
【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。
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。
| 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。
| 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 |
| 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。
| 时间 / min | 空腹 | 30 | 60 | 120 | 180 |
|---|---|---|---|---|---|
| 血糖浓度 / (mmol·L⁻¹) | 4.8 | 7.6 | 6.9 | 5.3 | 4.9 |
| 胰岛素浓度 / (mU·L⁻¹) | 6 | 48 | 62 | 28 | 8 |
【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」。
| 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 |
💡 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。
| 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 |
| 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 |
| 时间 / h | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 酵母菌数量 | 1 | 2 | 5 | 12 | 25 | 40 | 50 | 52 | 52 |
【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)。
| 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 |
💡 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。
| 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 |
| 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 |
【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。