高一生物细胞与遗传知识点精讲与练习

高一生物细胞与遗传知识点精讲与练习一、细胞生物学基础细胞是生命活动的基本单位，其结构与功能的统一、物质与能量的转换、生命历程的调控共同构成了生命活动的核心逻辑。以下从细胞结构、物质运输、能量代谢、生命历程四个维度梳理核心知识点，并配套针对性练习。（一）细胞的结构与功能1.原核细胞与真核细胞的本质区别细胞按核结构可分为原核细胞（如细菌、蓝细菌）和真核细胞（如动植物细胞），核心差异是有无核膜包被的细胞核。原核细胞无复杂细胞器（仅核糖体），但蓝细菌可通过光合片层进行光合作用；真核细胞具线粒体、叶绿体等具膜细胞器，分工更精细。2.细胞器的“分工与协作”线粒体：双层膜，内膜折叠成嵴，是有氧呼吸的主要场所（第二、三阶段），被称为“动力车间”。叶绿体：双层膜，类囊体堆叠成基粒，是光合作用的场所，光反应在类囊体膜，暗反应在基质。内质网：单层膜，粗面内质网（附着核糖体）加工蛋白质，光面内质网合成脂质。高尔基体：单层膜，对来自内质网的蛋白质加工、分类、包装（如分泌蛋白的“加工车间”），植物细胞中参与细胞壁合成。溶酶体：含多种水解酶，能分解衰老细胞器或吞噬的病原体，是“消化车间”。3.生物膜系统的结构与功能细胞膜、细胞器膜、核膜共同构成生物膜系统，其结构特点是具有流动性（如细胞膜的磷脂分子和蛋白质可运动），功能特点是选择透过性（允许特定物质通过）。膜的流动性保障了物质运输、细胞融合等生命活动，选择透过性维持了细胞内环境的稳定。（二）物质跨膜运输的方式物质跨膜运输分为被动运输（顺浓度梯度，不耗能）和主动运输（逆浓度梯度，耗能），大分子则通过胞吞/胞吐运输。自由扩散：如O₂、CO₂、甘油等脂溶性物质，直接穿过磷脂双分子层。协助扩散：需载体蛋白，顺浓度梯度，如葡萄糖进入红细胞。主动运输：需载体和ATP，逆浓度梯度，如小肠上皮细胞吸收葡萄糖、K⁺进入细胞。胞吞/胞吐：依赖膜的流动性，如抗体分泌（胞吐）、吞噬细胞吞噬病菌（胞吞）。（三）细胞的能量供应和利用1.酶：生物催化剂的特性酶的本质是蛋白质或RNA（多数为蛋白质），具有高效性（比无机催化剂效率高10⁷~10¹³倍）、专一性（一种酶催化一种或一类反应，如淀粉酶只催化淀粉水解）、作用条件温和（过酸、过碱、高温会破坏空间结构，低温只抑制活性）。2.ATP：直接能源物质ATP（腺苷三磷酸）结构简式为A-P~P~P，远离A的高能磷酸键易水解，释放能量供生命活动（如主动运输、肌肉收缩）。ATP与ADP可快速转化，维持细胞能量供应的动态平衡。3.细胞呼吸：能量的“释放与转化”有氧呼吸：分三阶段，第一阶段（细胞质基质）葡萄糖分解为丙酮酸和[H]；第二阶段（线粒体基质）丙酮酸与水生成CO₂和[H]；第三阶段（线粒体内膜）[H]与O₂结合生成水，释放大量能量（30或32ATP）。无氧呼吸：第一阶段与有氧相同，第二阶段丙酮酸在酶催化下生成酒精（如酵母菌）或乳酸（如乳酸菌），只释放少量能量（2ATP）。4.光合作用：能量的“捕获与转化”光合色素：叶绿素a、叶绿素b（吸收红光、蓝紫光），类胡萝卜素（吸收蓝紫光），可通过“绿叶中色素的提取与分离”实验分离（层析液中溶解度高的色素扩散快）。光反应（类囊体膜）：水的光解产生O₂和[H]，ADP+Pi合成ATP。暗反应（叶绿体基质）：CO₂固定（与C₅结合生成C₃），C₃还原（需ATP和[H]，生成糖类和C₅）。影响因素：光照强度（影响光反应）、CO₂浓度（影响暗反应）、温度（影响酶活性）。（四）细胞的生命历程1.细胞分裂：遗传物质的“复制与分配”有丝分裂：体细胞增殖方式，过程包括间期（DNA复制、蛋白质合成）、前期（染色体出现、核膜消失）、中期（染色体排列赤道板）、后期（着丝粒分裂，姐妹染色单体分离）、末期（核膜重建、细胞板形成）。染色体数目变化：间期（2N）→后期（4N）→末期（2N）；DNA数目：间期（2N→4N）→末期（2N）。无丝分裂：无染色体和纺锤体变化，如蛙的红细胞分裂。2.细胞分化：基因选择性表达的结果细胞分化是指细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程，本质是基因的选择性表达（如胰岛细胞表达胰岛素基因，肌细胞不表达）。分化具有持久性（贯穿一生）、不可逆性（一般不能恢复为未分化状态），但细胞核仍具全能性（如植物组织培养）。3.细胞衰老与凋亡：生命的“自然规律”衰老细胞特征：细胞膜通透性改变，酶活性降低，色素积累（如老年斑），细胞核体积增大。细胞凋亡：由基因决定的编程性死亡（如胚胎发育中尾的消失、细胞的自然更新），对维持内环境稳定有重要意义。细胞部分练习题基础题1.下列属于原核生物的是（）A.酵母菌B.蓝细菌C.草履虫D.衣藻2.线粒体和叶绿体的共同特点是（）A.具双层膜B.含叶绿素C.产ATP的场所D.只存在于植物细胞3.葡萄糖进入红细胞的方式是______，该过程需要______，但不消耗______。提升题4.用同位素标记法追踪有氧呼吸中O的去路：若标记O₂，最终在______中检测到放射性；若标记葡萄糖中的O，最终在______中检测到放射性。5.某细胞正处于有丝分裂后期，染色体数为24，则该生物体细胞中染色体数为______，间期DNA复制后染色体数为______。二、遗传规律初探遗传的核心是遗传物质的传递与表达，孟德尔的豌豆杂交实验揭示了性状遗传的规律，减数分裂保障了遗传物质的稳定传递，DNA的结构与复制则阐明了遗传信息的本质。（一）孟德尔遗传定律1.分离定律：一对相对性状的遗传孟德尔用假说-演绎法研究豌豆的高茎与矮茎：假说：生物性状由遗传因子（基因）决定，体细胞中基因成对存在，配子中基因成单存在，受精时雌雄配子随机结合。核心：等位基因随同源染色体分离而分离，形成配子时比例为1:1（如Dd产生D和d配子）。验证：测交（Dd×dd）后代性状分离比为1:1，证明假说正确。2.自由组合定律：两对相对性状的遗传实验：黄色圆粒×绿色皱粒→F₁全为黄色圆粒，F₂出现9:3:3:1的性状分离比。核心：非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体自由组合而自由组合，形成配子时比例为1:1:1:1（如YyRr产生YR、Yr、yR、yr配子）。验证：测交（YyRr×yyrr）后代性状分离比为1:1:1:1。3.基因型与表现型的关系表现型（如高茎）=基因型（如DD、Dd）+环境（如温度影响喜马拉雅兔的毛色）。（二）减数分裂与受精作用1.减数分裂：染色体数目减半的“秘密”减数分裂是进行有性生殖的生物产生配子的过程，染色体复制一次，细胞分裂两次，最终配子中染色体数为体细胞的一半。精子形成：精原细胞→初级精母细胞（联会、交叉互换）→次级精母细胞（无同源染色体）→精细胞→精子。卵细胞形成：卵原细胞→初级卵母细胞→次级卵母细胞（不均等分裂，极体小）→卵细胞+极体。关键行为：同源染色体联会（减Ⅰ前期）、同源染色体分离（减Ⅰ后期）、着丝粒分裂（减Ⅱ后期）。2.减数分裂与有丝分裂的比较比较项目有丝分裂减数分裂------------------------------细胞类型体细胞性原细胞分裂次数1次2次同源染色体行为无联会、分离联会、分离（减Ⅰ）子细胞染色体数与母细胞相同母细胞的一半3.受精作用：遗传多样性的“保障”精子与卵细胞融合形成受精卵，染色体数目恢复为体细胞水平，维持了前后代染色体数目的恒定。受精时雌雄配子的随机结合，进一步增加了后代的遗传多样性。（三）基因的本质1.DNA是主要的遗传物质肺炎双球菌转化实验（格里菲斯、艾弗里）：S型菌的DNA能使R型菌转化为S型菌，证明DNA是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验（赫尔希、蔡斯）：³²P标记DNA，³⁵S标记蛋白质，结果DNA进入细菌，蛋白质留在外，证明DNA是遗传物质。结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒（如HIV）的遗传物质是RNA，因此DNA是主要的遗传物质。2.DNA的结构：双螺旋的“密码”DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架，碱基（A、T、C、G）通过氢键互补配对（A-T，C-G），形成双螺旋结构。3.DNA的复制：遗传信息的“传递”方式：半保留复制（新DNA含一条母链和一条子链）。过程：解旋（解旋酶）→合成子链（DNA聚合酶，以母链为模板，dNTP为原料）→子链与母链螺旋化。意义：将遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性。遗传部分练习题基础题1.孟德尔实验中，F₁（Dd）自交后代出现3:1的性状分离比，直接原因是（）A.等位基因分离B.雌雄配子随机结合C.显性基因对隐性基因的显性作用D.染色体的随机分配2.减数分裂中，同源染色体分离发生在（）A.减Ⅰ前期B.减Ⅰ后期C.减Ⅱ前期D.减Ⅱ后期3.DNA复制时，需要的酶有______和______，原料是______。提升题4.某基因型为AaB