生物知识点汇编-全面解析生命科学的奥秘与关键概念

生物知识点汇编_全面解析生命科学的奥秘与关键概念一、生命的基本特征生命世界丰富多彩，而所有生命都具备一些共同的基本特征，这些特征是区分生物与非生物的关键。（一）细胞是生命的基本单位除病毒外，所有生物都是由细胞构成的。细胞是生物体结构和功能的基本单位。根据细胞结构的复杂程度，可分为原核细胞和真核细胞。原核细胞没有以核膜为界限的细胞核，如细菌、蓝藻等；真核细胞有核膜包被的细胞核，像动物细胞、植物细胞和真菌细胞。细胞能够进行自我复制和代谢活动，维持自身的生存和繁衍。（二）新陈代谢新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称，包括物质代谢和能量代谢两个方面。生物体不断地从外界摄取营养物质，将其转化为自身的组成物质，并储存能量，这是同化作用；同时，生物体又将自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并把代谢终产物排出体外，这是异化作用。新陈代谢是生命活动的基础，一旦新陈代谢停止，生命也就结束了。（三）生长、发育和繁殖生物具有生长和发育的特性。生长是指生物体体积的增大和重量的增加，是细胞分裂和生长的结果；发育则是指生物体从幼体到成熟个体的过程中，在形态、结构和功能上发生的一系列变化。繁殖是生物产生后代的过程，保证了物种的延续。生物的繁殖方式分为无性繁殖和有性繁殖。无性繁殖不经过两性生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体，如细菌的分裂生殖、植物的扦插和嫁接等；有性繁殖则是通过两性生殖细胞的结合形成受精卵，再由受精卵发育成新个体，如大多数动物和植物的繁殖方式。（四）遗传和变异遗传是指亲代与子代之间在性状上的相似性，生物体通过遗传将自身的基因传递给后代，保证了物种的稳定性。变异是指亲代与子代之间以及子代个体之间在性状上的差异，变异为生物的进化提供了原材料。遗传和变异是生物进化的基础，使得生物既能保持物种的相对稳定，又能不断适应环境的变化。（五）应激性应激性是指生物体对外界刺激所做出的规律性反应。例如，植物的向光性、向水性和向地性，动物的趋光性、趋化性等。应激性使生物能够及时感知环境的变化，并做出相应的反应，以适应环境。（六）适应环境和影响环境生物能够适应一定的环境，同时也能影响环境。生物在长期的进化过程中，形成了许多适应环境的特征和习性。例如，骆驼刺的根系非常发达，能够深入地下吸收水分，适应干旱的沙漠环境；北极熊的毛色为白色，与周围的冰雪环境融为一体，有利于捕食和躲避天敌。另一方面，生物的生命活动也会对环境产生影响。例如，植物的光合作用能够吸收二氧化碳，释放氧气，改善大气环境；蚯蚓在土壤中活动，能够疏松土壤，增加土壤肥力。二、生物的分类为了更好地研究和认识生物，科学家根据生物的形态结构、生理功能、生活习性等特征，将生物进行了分类。生物分类的单位从大到小依次是界、门、纲、目、科、属、种。种是最基本的分类单位，同种生物的亲缘关系最密切。（一）原核生物界原核生物界包括细菌、蓝藻等。细菌是一类单细胞的原核生物，具有细胞壁、细胞膜、细胞质等基本结构，但没有成形的细胞核。细菌的营养方式有自养和异养两种，异养又可分为腐生和寄生。蓝藻又称蓝细菌，含有叶绿素和藻蓝素，能够进行光合作用，是地球上最早出现的光合自养生物之一。（二）原生生物界原生生物界主要包括单细胞的真核生物，如草履虫、变形虫、衣藻等。这些生物具有真核细胞的基本结构，但在形态、结构和生活方式上具有很大的多样性。草履虫通过纤毛的摆动在水中运动，以细菌和单细胞藻类为食；变形虫通过伪足进行运动和摄食；衣藻具有叶绿体，能够进行光合作用。（三）真菌界真菌界包括酵母菌、霉菌和大型真菌等。真菌具有细胞壁，但细胞壁的成分与植物细胞壁不同。真菌的营养方式为异养，主要通过分解有机物来获取营养。酵母菌是单细胞真菌，能够进行出芽生殖和孢子生殖；霉菌是多细胞真菌，常见的有青霉和曲霉，它们通过孢子进行繁殖；大型真菌如蘑菇、木耳等，具有较大的子实体，是人们常见的食用菌。（四）植物界植物界是一类能够进行光合作用的多细胞真核生物。根据植物的形态结构和生活习性，可将植物分为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物。藻类植物没有根、茎、叶的分化，大多生活在水中；苔藓植物有茎和叶的分化，但没有真正的根，植株矮小，生活在阴湿的环境中；蕨类植物有根、茎、叶的分化，并且有输导组织，比苔藓植物更适应陆地生活；裸子植物和被子植物都有种子，但裸子植物的种子裸露，没有果皮包被，如松、柏等；被子植物的种子有果皮包被，是植物界中最高等、种类最多的一类植物，如小麦、玉米、苹果等。（五）动物界动物界是生物界中种类最多、分布最广的一类生物。根据动物体内有无脊柱，可将动物分为无脊椎动物和脊椎动物。1.无脊椎动物无脊椎动物包括原生动物、腔肠动物、扁形动物、线形动物、环节动物、软体动物、节肢动物等。原生动物是最原始、最简单的动物，如草履虫；腔肠动物具有刺细胞，如水螅、水母等；扁形动物身体扁平，如涡虫、血吸虫等；线形动物身体细长，呈圆柱形，如蛔虫、钩虫等；环节动物身体由许多相似的体节构成，如蚯蚓、沙蚕等；软体动物身体柔软，大多具有贝壳，如河蚌、蜗牛等；节肢动物是动物界中种类最多的一类，身体分部，足和触角分节，体表有外骨骼，如蝗虫、蜜蜂、蜘蛛等。2.脊椎动物脊椎动物包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。鱼类生活在水中，用鳃呼吸，用鳍游泳，如鲫鱼、鲨鱼等；两栖类幼体生活在水中，用鳃呼吸，成体大多生活在陆地上，也可在水中游泳，用肺呼吸，皮肤辅助呼吸，如青蛙、蟾蜍等；爬行类体表覆盖角质的鳞片或甲，用肺呼吸，在陆地上产卵，卵表面有坚韧的卵壳，如蛇、龟、鳄鱼等；鸟类体表被覆羽毛，前肢变成翼，有气囊辅助呼吸，体温恒定，如鸽子、老鹰等；哺乳类体表有毛，胎生、哺乳，体温恒定，是动物界中最高等的一类动物，如猫、狗、人类等。三、细胞的结构和功能细胞是生命活动的基本单位，不同类型的细胞具有不同的结构和功能，但它们也有一些共同的基本结构。（一）细胞膜细胞膜是细胞的边界，它将细胞与外界环境分隔开来，保障了细胞内部环境的相对稳定。细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还含有少量的糖类。细胞膜具有选择透过性，能够控制物质的进出，让细胞需要的物质进入细胞，将细胞产生的废物排出细胞。同时，细胞膜还具有识别、信息传递等功能。（二）细胞质细胞质是细胞膜以内、细胞核以外的部分，包括细胞质基质和细胞器。细胞质基质是呈胶质状态的液体，含有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等，是细胞进行新陈代谢的主要场所。细胞器是具有特定功能的各种亚细胞结构，主要包括线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体等。1.线粒体线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为“动力车间”。线粒体具有双层膜结构，内膜向内折叠形成嵴，增大了膜面积，有利于有氧呼吸的进行。线粒体中含有少量的DNA和RNA，能够自主合成一部分蛋白质。2.叶绿体叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，只存在于植物的叶肉细胞和幼茎的皮层细胞中。叶绿体也具有双层膜结构，内部含有基粒和基质。基粒由许多类囊体堆叠而成，类囊体上含有光合色素，能够吸收、传递和转化光能；基质中含有与光合作用有关的酶，能够进行光合作用的暗反应。3.内质网内质网是由膜连接而成的网状结构，分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网上附着有核糖体，主要与蛋白质的合成和加工有关；滑面内质网主要与脂质的合成、糖类的代谢等有关。4.高尔基体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”。在植物细胞中，高尔基体还与细胞壁的形成有关。5.核糖体核糖体是蛋白质合成的场所，由RNA和蛋白质组成。核糖体有的附着在内质网上，有的游离在细胞质基质中。6.溶酶体溶酶体是“消化车间”，内部含有多种水解酶，能够分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。（三）细胞核细胞核是细胞的控制中心，控制着细胞的代谢和遗传。细胞核主要由核膜、染色质、核仁等组成。核膜是双层膜，将细胞核与细胞质分隔开来，核膜上有核孔，是大分子物质进出细胞核的通道。染色质主要由DNA和蛋白质组成，是遗传信息的载体。在细胞分裂时，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为染色体。核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。四、细胞的代谢细胞的代谢是细胞内一系列有序的化学反应的总称，包括物质代谢和能量代谢。（一）物质进出细胞的方式物质进出细胞的方式主要有被动运输、主动运输和胞吞、胞吐。1.被动运输被动运输是指物质顺浓度梯度进出细胞，不需要消耗能量的运输方式，包括自由扩散和协助扩散。自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞，如水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等物质的运输方式；协助扩散是指物质借助载体蛋白的扩散，如葡萄糖进入红细胞的方式。2.主动运输主动运输是指物质逆浓度梯度进出细胞，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗能量的运输方式。主动运输能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。例如，小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等。3.胞吞和胞吐胞吞和胞吐是大分子物质进出细胞的方式。胞吞是指细胞通过细胞膜内陷形成囊泡，将大分子物质包裹在囊泡内，然后囊泡与细胞膜分离，进入细胞内部的过程；胞吐是指细胞内的大分子物质先包裹在囊泡中，然后囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排出细胞的过程。例如，白细胞吞噬细菌、分泌蛋白的分泌等。（二）酶酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性和作用条件温和等特点。酶的高效性是指酶能够显著降低化学反应的活化能，使化学反应在温和的条件下快速进行；酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应；酶的作用条件温和，需要适宜的温度、pH等条件，过酸、过碱或温度过高都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，而低温只会使酶的活性降低，不会使酶失活。（三）ATPATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，其结构简式为A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。ATP是细胞生命活动的直接能源物质，细胞内的许多吸能反应都与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应都与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。ATP和ADP可以相互转化，这种转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。（四）细胞呼吸细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。1.有氧呼吸有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段发生在细胞质基质中，葡萄糖分解成丙酮酸和少量的[H]，释放少量能量；第二阶段发生在线粒体基质中，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，释放少量能量；第三阶段发生在线粒体内膜上，前两个阶段产生的[H]与氧气结合生成水，释放大量能量。2.无氧呼吸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不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。无氧呼吸分为两个阶段，都发生在细胞质基质中。第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同；第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳或者转化成乳酸。例如，酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，乳酸菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生乳酸。（五）光合作用光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。1.光反应光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要光的参与。光反应的主要过程包括：水的光解，产生氧气和[H]；ATP的合成，将光能转化为ATP中的化学能。2.暗反应暗反应发生在叶绿体的基质中，不需要光的直接参与。暗反应的主要过程包括：二氧化碳的固定，即二氧化碳与五碳化合物结合生成三碳化合物；三碳化合物的还原，即三碳化合物在[H]和ATP的作用下，被还原成糖类等有机物，同时五碳化合物得以再生。五、细胞的生命历程细胞的生命历程包括细胞的生长、分裂、分化、衰老、凋亡和癌变。（一）细胞的生长和增殖细胞不能无限长大，这是因为细胞的表面积与体积的比值限制了细胞的长大，同时细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加，细胞核的控制能力也是有限的。细胞通过分裂进行增殖，细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。细胞分裂的方式主要有有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。1.有丝分裂有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。有丝分裂包括分裂间期和分裂期，分裂期又分为前期、中期、后期和末期。分裂间期是细胞进行物质准备的时期，主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。分裂期的各个时期具有不同的特点：前期染色体出现，纺锤体形成，核膜、核仁消失；中期染色体的着丝点排列在赤道板上，染色体形态稳定，数目清晰；后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动；末期染色体解螺旋变成染色质，纺锤体消失，核膜、核仁重建，在赤道板的位置出现细胞板，逐渐形成新的细胞壁（植物细胞）。2.无丝分裂无丝分裂的过程比较简单，细胞在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。例如，蛙的红细胞的无丝分裂。3.减数分裂减数分裂是进行有性生殖