高中生物重点知识汇编与答疑

高中生物重点知识汇编与答疑一、细胞的结构与代谢系统（一）核心知识梳理1.分子组成蛋白质由氨基酸经脱水缩合形成，结构多样性源于氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链空间结构；核酸是遗传信息的携带者，DNA与RNA在五碳糖（脱氧核糖/核糖）、碱基（T/U）及结构（双链/单链为主）上存在差异；糖类作为主要能源物质，单糖（葡萄糖、果糖）是代谢直接原料，多糖（淀粉、纤维素、糖原）承担储能或结构功能；脂质中的磷脂是生物膜核心成分，固醇（胆固醇、性激素）参与生命活动调节。2.细胞结构与功能原核细胞与真核细胞的本质区别是有无以核膜为界限的细胞核，但两者均含核糖体（蛋白质合成场所）；线粒体（有氧呼吸主要场所）、叶绿体（光合作用场所）具双层膜，内质网（蛋白质加工、脂质合成）、高尔基体（分泌蛋白加工、细胞壁形成）为单层膜，溶酶体（水解酶储存）、液泡（维持渗透压）具膜结构，中心体（无膜，与有丝分裂相关）存在于动物和低等植物细胞。3.物质运输与代谢跨膜运输中，自由扩散（O₂、CO₂）顺浓度梯度且无需载体，协助扩散（葡萄糖进入红细胞）需载体但不耗能，主动运输（离子、氨基酸）逆浓度梯度且需载体和能量；光合作用分为光反应（类囊体膜上，产生ATP、NADPH、O₂）和暗反应（叶绿体基质，C₃还原消耗ATP、NADPH）；细胞呼吸中，有氧呼吸三个阶段均产ATP，无氧呼吸仅第一阶段产ATP，酒精发酵（植物、酵母菌）和乳酸发酵（动物、乳酸菌）产物不同。（二）典型疑问解答1.问：蛋白质变性后，为何空间结构破坏但肽键未断裂？答：变性是高温、强酸等因素破坏了蛋白质的空间结构（如氢键、二硫键等次级键断裂），导致其理化性质改变、生物活性丧失，但氨基酸之间的肽键属于共价键，稳定性强，只有在蛋白酶或肽酶作用下才会断裂（水解为氨基酸）。例如，煮熟的鸡蛋蛋白变性后仍为蛋白块，需消化酶分解才能被吸收。2.问：为什么线粒体和叶绿体被称为“半自主性细胞器”？答：两者含自身的DNA（环状，类似原核）和核糖体，能自主合成部分蛋白质（如线粒体的细胞色素c），但编码的基因有限，多数蛋白质仍需细胞核基因控制、细胞质核糖体合成后输入，因此其增殖和功能依赖核与自身遗传系统共同调控，体现“半自主”特性。二、遗传与进化的逻辑体系（一）核心知识梳理1.遗传规律孟德尔分离定律的本质是等位基因随同源染色体分离而分离（减Ⅰ后期），自由组合定律是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组合；伴性遗传中，X染色体上的基因遗传与性别相关（如红绿色盲男性患者多于女性），Y染色体上的基因（如外耳道多毛症）仅在男性中传递。2.分子遗传DNA复制为半保留复制（子链与母链结合），需解旋酶（解开双链）、DNA聚合酶（催化子链合成），遵循碱基互补配对；转录以DNA一条链为模板合成RNA，翻译在核糖体上以mRNA为模板、tRNA转运氨基酸合成多肽，密码子（mRNA上3个相邻碱基）决定氨基酸，tRNA的反密码子与之配对。3.生物进化现代进化理论认为，种群是进化的基本单位，突变（基因突变、染色体变异）和基因重组为进化提供原材料，自然选择使种群基因频率定向改变（决定进化方向），隔离（地理隔离→生殖隔离）是新物种形成的必要条件。（二）典型疑问解答1.问：如何通过杂交实验判断基因位于常染色体还是X染色体？答：可采用“正反交法”或“隐雌×显雄”杂交。若正反交结果性状表现与性别无关（后代雌雄表现型及比例一致），则基因在常染色体；若正反交结果与性别相关（如雌隐×雄显，后代雌全显、雄全隐），则基因在X染色体。例如，果蝇红眼（X⁺）对白眼（Xᵃ）显性，用白眼雌蝇（XᵃXᵃ）与红眼雄蝇（X⁺Y）杂交，后代雌蝇全红眼（X⁺Xᵃ）、雄蝇全白眼（XᵃY），可证明基因在X染色体。2.问：基因频率改变就意味着生物进化，为何还需自然选择“决定方向”？答：进化的实质是基因频率改变，但突变和基因重组产生的变异是不定向的（如基因突变可使某基因频率随机增减）。自然选择通过定向淘汰不利变异、保留有利变异，使种群基因频率朝适应环境的方向改变（如抗生素使用使细菌抗药基因频率上升），因此自然选择是进化方向的“决策者”，而变异是“原材料提供者”。三、稳态调节与生命活动（一）核心知识梳理1.植物激素调节生长素（IAA）的极性运输（形态学上端→下端，主动运输）使尖端产生的生长素向伸长区运输，而横向运输（尖端受单侧光、重力等刺激时，由向光侧→背光侧或远地侧→近地侧，主动运输）导致分布不均，进而引起向光性、向重力性；生长素作用具两重性（低浓度促进、高浓度抑制），如顶端优势（顶芽优先生长，侧芽受抑制）、根的向地性（近地侧浓度高抑制，远地侧促进）。2.动物生命活动调节神经调节的基本方式是反射，结构基础为反射弧（感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器），兴奋在神经元上以电信号（动作电位）传导，在突触处通过神经递质（化学信号）传递；体液调节中，激素通过体液运输，与靶细胞受体结合发挥作用（如甲状腺激素促进代谢、生长发育）；免疫调节中，体液免疫由B细胞分化为浆细胞产生抗体，细胞免疫由T细胞分化为效应T细胞裂解靶细胞，两者均依赖淋巴细胞特异性识别抗原。（二）典型疑问解答1.问：生长素的极性运输和横向运输有何本质区别？答：极性运输是生长素在植物体内的固有运输方向（仅从形态学上端到下端），不受外界刺激影响，是主动运输（需载体、能量）；横向运输是受单侧光、重力等外界刺激时的横向移动，仅发生在尖端（分生组织），也是主动运输，其结果是使生长素在尖端以下区域分布不均，从而引发向性运动。例如，黑暗环境中胚芽鞘尖端的生长素仅极性运输，而单侧光下尖端会发生横向运输。2.问：过敏反应和自身免疫病都属于免疫过强，二者有何不同？答：过敏反应是已免疫的机体再次接触相同过敏原时，由肥大细胞释放组织胺等引起的快速反应（如花粉过敏），特点是发作迅速、消退快，一般不破坏组织细胞；自身免疫病是机体免疫系统错误地将自身组织当作抗原攻击（如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮），会导致自身组织损伤，且病情通常较顽固。四、生物与环境的协同发展（一）核心知识梳理1.生态系统结构生态系统的成分包括非生物的物质和能量（阳光、水）、生产者（自养生物，主要是绿色植物）、消费者（异养生物，加快物质循环）、分解者（腐生细菌、真菌，将有机物分解为无机物）；营养结构为食物链和食物网，食物链起点是生产者，终点是最高级消费者，种间关系包括捕食、竞争、寄生、互利共生。2.生态系统功能能量流动的特点是单向流动（沿食物链不可逆）、逐级递减（每级传递效率10%~20%），原因是能量在呼吸作用中以热能散失，且未被下一级完全利用；物质循环（如碳循环）具有全球性、循环性，无机环境与生物群落通过光合作用、呼吸作用、分解作用实现物质往返；信息传递包括物理（光、声）、化学（性外激素）、行为（蜜蜂舞蹈）信息，能调节种间关系、维持生态系统稳定。3.生态系统稳定性抵抗力稳定性是生态系统抵抗干扰、保持原状的能力（与物种丰富度正相关，如热带雨林抵抗力强），恢复力稳定性是受破坏后恢复原状的能力（两者常呈负相关，如草原恢复力强于荒漠），负反馈调节（如害虫数量增加→食虫鸟数量增加→害虫数量减少）是维持稳态的基础。（二）典型疑问解答1.问：能量流动中“逐级递减”的根本原因是什么？答：能量在生态系统中传递时，每个营养级的生物都会通过呼吸作用消耗大量能量（以热能形式散失，无法被下一级利用），同时存在未被利用的能量（如残枝败叶、遗体残骸）和被分解者分解的能量，因此只有约10%~20%的能量能流入下一个营养级，导致逐级递减。例如，草固定的太阳能中，大部分用于自身呼吸，只有小部分被初级消费者（如羊）同化。2.问：负反馈调节如何具体维持生态系统稳态？答：负反馈是结果对过程的抑制作用。以草原生态系统为例：若食草动物（如兔）数量突然增加→草被大量啃食→草数量减少→兔因食物不足数量下降→草的压力减轻、数量回升，兔的数量也随之稳定。这种调节使生态系统的结构和功能保持相对稳定，避免某一物种过度繁殖或灭绝。五、生物技术实践（选考拓展）（一）核心知识梳理1.微生物培养无菌技术的关键是防止外来杂菌污染，如培养基灭菌用高压蒸汽灭菌（121℃、100kPa、15~30min），接种工具用灼烧灭菌；培养基按功能分选择培养基（如以纤维素为唯一碳源筛选纤维素分解菌）和鉴别培养基（如伊红美蓝鉴别大肠杆菌，菌落呈黑色并带金属光泽）。2.传统发酵技术果酒发酵利用酵母菌（兼性厌氧，20℃左右，前期通氧使酵母菌大量繁殖，后期无氧产生酒精），果醋发酵利用醋酸菌（好氧，30~35℃，需持续通氧，将乙醇→乙醛→醋酸）；腐乳制作利用毛霉（蛋白酶分解蛋白质为小分子肽和氨基酸，脂肪酶分解脂肪为甘油和脂肪酸），需加盐（析出水分、抑制杂菌）和加酒（抑制杂菌、赋予风味）。3.酶的应用固定化酶技术通过物理（吸附法）或化学（交联法）方法将酶固定在载体上，优点是酶可重复利用、产物易分离；加酶洗衣粉中，蛋白酶（分解血渍、奶渍）、脂肪酶（分解油渍）需在适宜温度（30~50℃）和pH下发挥作用，温度过高会使酶变性失活。（二）典型疑问解答1.问：倒平板时培养基为何要冷却到50℃左右？答：温度过高（如刚灭菌后121℃）会杀死接种的微生物，且琼脂会因温度过高无法凝固；温度过低（如室温）则琼脂会提前凝固，导致培养基无法均匀铺展在培养皿中。50℃左右的温度既不会杀死微生物，又能保证琼脂正常凝固，便于操作。2.问：果酒发酵过程中出现酸味，可能的原因是什么？答：若发酵装置密封不严，醋酸菌会在有氧条件下将酒精氧化为醋酸（果醋发酵），导致酒变酸；此外，若发