高中生物学科知识点总结手册

高中生物学科知识点总结手册引言高中生物学科以“生命的本质与规律”为核心，串联起分子、细胞、个体、群体等不同层次的生命现象。这份手册旨在系统梳理核心知识点，帮助你构建清晰的知识体系，既服务于日常学习的查漏补缺，也助力高考备考阶段的高效复习。第一章细胞的分子与结构基础一、组成细胞的化学元素与化合物1.化学元素分类：大量元素（C、H、O、N、P、S等）是细胞结构与功能的核心物质基础；微量元素（Fe、Mn、Zn等）虽含量少，但对生命活动至关重要（如Fe参与血红蛋白合成）。核心地位：C是最基本元素（构成有机物骨架），C、H、O、N是基本元素（组成蛋白质、核酸等核心化合物）。2.化合物的功能与特性水：自由水（参与代谢、运输物质）与结合水（维持细胞结构）的比例决定细胞代谢强度（如种子萌发时自由水比例上升）。无机盐：以离子形式存在，调节渗透压（如血浆中Na⁺、Cl⁻）、酸碱平衡（如HCO₃⁻），或作为复杂化合物的组成成分（如Mg²⁺参与叶绿素合成）。糖类：单糖（葡萄糖、核糖）是能量载体或核酸组成成分；二糖（蔗糖、乳糖）需水解为单糖供能；多糖（淀粉、糖原）是储能物质，纤维素则构成植物细胞壁。脂质：脂肪是主要储能物质（含能量高）；磷脂是生物膜的核心成分；固醇（胆固醇、性激素、维生素D）参与膜结构、调节生命活动或促进钙吸收。蛋白质：由氨基酸通过脱水缩合形成，结构多样性（氨基酸种类、数目、排列顺序及肽链空间结构）决定功能多样性（催化、运输、免疫等）。高温、过酸过碱会破坏其空间结构（变性），但肽键一般不被破坏。核酸：DNA（脱氧核糖核酸）是遗传信息的携带者，RNA（核糖核酸）参与蛋白质合成（mRNA、tRNA、rRNA分工不同）。两者的区别在于五碳糖（脱氧核糖/核糖）、含氮碱基（T/U）及结构（DNA双链、RNA多为单链）。二、细胞的结构与功能1.原核细胞与真核细胞的本质区别有无以核膜为界限的细胞核：原核生物（细菌、蓝藻等）无核膜，仅含拟核（环状DNA），细胞器只有核糖体；真核生物（动植物、真菌）有核膜包被的细胞核，细胞器种类丰富。2.细胞器的分工与协作线粒体：双层膜，有氧呼吸的主要场所（“动力车间”），内膜折叠形成嵴以扩大膜面积。叶绿体：双层膜，光合作用的场所（“养料制造车间”），类囊体堆叠形成基粒，含光合色素与酶。内质网：单层膜，分为粗面（附着核糖体，加工蛋白质）和滑面（合成脂质、解毒）。高尔基体：单层膜，对蛋白质进行加工、分类、包装（植物细胞中参与细胞壁形成）。核糖体：无膜，蛋白质合成的“机器”，游离于细胞质或附着于内质网。溶酶体：单层膜，含水解酶，分解衰老细胞器或吞噬病原体（“消化车间”）。液泡：植物细胞特有的单层膜结构，调节渗透压（含细胞液，储存色素、无机盐等）。中心体：动物与低等植物细胞特有，无膜，由两个垂直中心粒构成，与有丝分裂纺锤体形成有关。3.生物膜系统与细胞核生物膜系统：由细胞膜、细胞器膜、核膜共同构成，结构上具有流动性（如膜融合、变形虫运动），功能上具有选择透过性（允许特定物质进出）。其功能包括物质运输、能量转换（如叶绿体、线粒体）、信息传递（如细胞膜受体）。细胞核：核膜（双层，有核孔，实现核质物质交换与信息交流）、核仁（与rRNA合成及核糖体形成有关）、染色质（DNA+蛋白质，与染色体是同一物质的不同形态）。细胞核是“遗传信息库”，控制细胞代谢与遗传。第二章细胞的代谢一、酶与ATP1.酶的本质与特性本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA（如核酶）。特性：高效性（催化效率远高于无机催化剂）、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（最适温度、pH，高温、过酸过碱会使酶变性失活，低温仅抑制活性）。2.ATP的结构与功能结构：简式为A-P~P~P（A为腺苷，~为高能磷酸键），远离腺苷的高能磷酸键易断裂/合成，释放/储存能量。功能：细胞生命活动的直接能源物质，合成途径包括光合作用光反应（叶绿体类囊体）、细胞呼吸（细胞质基质、线粒体）。二、光合作用1.光合色素与光反应色素分布：叶绿体类囊体薄膜，包括叶绿素（a、b，吸收红光、蓝紫光）和类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素，吸收蓝紫光）。光反应：在类囊体上进行，水的光解（2H₂O→4[H]+O₂）产生氧气与还原氢，同时ADP+Pi在酶催化下合成ATP（光能→活跃化学能）。2.暗反应（卡尔文循环）场所：叶绿体基质。过程：CO₂固定（CO₂+C₅→2C₃）与C₃还原（[H]、ATP供能，C₃→(CH₂O)+C₅），最终将活跃化学能转化为有机物中稳定化学能。3.影响因素光照强度、CO₂浓度、温度（影响酶活性）、水（缺水导致气孔关闭，CO₂供应不足）、矿质元素（如Mg²⁺影响叶绿素合成）。三、细胞呼吸1.有氧呼吸过程：分三阶段，场所依次为细胞质基质（葡萄糖→丙酮酸+[H]+少量能量）、线粒体基质（丙酮酸+H₂O→CO₂+[H]+少量能量）、线粒体内膜（[H]+O₂→H₂O+大量能量）。总反应式：C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O→6CO₂+12H₂O+能量。2.无氧呼吸场所：细胞质基质，第一阶段与有氧呼吸相同，第二阶段丙酮酸分解为酒精+CO₂（植物、酵母菌）或乳酸（动物、乳酸菌），总反应式：C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量（或2C₃H₆O₃+少量能量）。3.影响因素O₂浓度（低氧时无氧呼吸受抑制，有氧呼吸较弱，有利于果蔬保鲜）、温度（影响酶活性）、水分（干燥种子呼吸弱）、CO₂浓度（过高抑制呼吸）。第三章细胞的生命历程一、细胞增殖1.细胞周期连续分裂的细胞，从一次分裂完成到下一次分裂完成的过程，包括分裂间期（G₁期：蛋白质合成；S期：DNA复制；G₂期：蛋白质合成，为分裂期做准备）和分裂期（前期、中期、后期、末期）。2.有丝分裂的核心变化前期：核膜、核仁消失，染色体、纺锤体出现（染色体含姐妹染色单体）。中期：染色体着丝点排列在赤道板上，形态稳定、数目清晰（观察染色体的最佳时期）。后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分离，染色体数目加倍（由纺锤丝牵引移向两极）。末期：核膜、核仁重建，染色体、纺锤体消失（植物细胞形成细胞板→细胞壁，动物细胞细胞膜向内凹陷缢裂）。3.无丝分裂无染色体和纺锤体变化，如蛙的红细胞分裂（细胞核先延长缢裂，随后细胞质分裂）。二、细胞分化、衰老、凋亡与癌变1.细胞分化个体发育中，细胞在形态、结构、功能上发生稳定性差异的过程，实质是基因的选择性表达（如胰岛细胞表达胰岛素基因，肌细胞表达肌动蛋白基因）。分化具有持久性、不可逆性（一般情况下）、普遍性。2.细胞衰老特征：细胞内水分减少（萎缩）、酶活性降低（如头发变白）、色素积累（如老年斑）、膜通透性改变（物质运输效率下降）、细胞核体积增大等，是正常生命现象。3.细胞凋亡由基因决定的细胞自动结束生命的过程（如蝌蚪尾的消失、细胞的自然更新），对生物体有利（维持内部环境稳定）。4.细胞癌变原癌基因（调控细胞周期）和抑癌基因（抑制细胞异常增殖）发生突变，导致细胞无限增殖（如癌细胞能在体外培养中无限分裂）、形态结构改变（如正常成纤维细胞癌变后变为球形）、细胞膜糖蛋白减少（易转移）。致癌因子包括物理（辐射）、化学（亚硝胺）、病毒（HPV、HBV）。第四章遗传的基本规律一、孟德尔遗传定律1.分离定律内容：控制同一性状的遗传因子（基因）成对存在，形成配子时分离，分别进入不同配子。实质：等位基因随同源染色体的分离而分离（发生在减数第一次分裂后期）。2.自由组合定律内容：控制不同性状的遗传因子的分离与组合互不干扰，形成配子时，决定同一性状的成对遗传因子分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。实质：非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合（减数第一次分裂后期）。3.研究方法：假说-演绎法步骤：观察现象（如F₂代性状分离比）→提出假说（如遗传因子成对存在）→演绎推理（如测交实验预测）→实验验证（测交实验）→得出结论。二、基因在染色体上1.萨顿假说依据基因与染色体行为的平行关系（如体细胞成对存在、配子成单、减数分裂中行为一致），提出“基因在染色体上”的假说（类比推理法）。2.摩尔根的果蝇实验通过假说-演绎法，证明控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，首次将基因定位到染色体上，为“基因在染色体上”提供了直接证据。三、伴性遗传1.伴X隐性遗传（如红绿色盲、血友病）特点：男性患者多于女性（男性只需X染色体带致病基因即患病），隔代交叉遗传（女患者的父亲、儿子必患病）。2.伴X显性遗传（如抗维生素D佝偻病）特点：女性患者多于男性（女性两条X染色体，只要一条带致病基因即患病），连续遗传（男患者的母亲、女儿必患病）。3.伴Y遗传（如外耳道多毛症）特点：传男不传女（基因位于Y染色体上）。第五章生物的变异与进化一、生物的变异1.可遗传变异的类型基因突变：DNA分子中碱基对的替换、增添、缺失，导致基因结构改变（如镰刀型细胞贫血症由碱基对替换引起），是生物变异的根本来源（产生新基因）。基因重组：减数分裂时，非同源染色体上非等位基因自由组合（减Ⅰ后期），或同源染色体非姐妹染色单体交叉互换（减Ⅰ前期），产生新基因型（如杂交育种的原理）。染色体变异：结构变异：缺失（如猫叫综合征，5号染色体部分缺失）、重复、倒位、易位（如慢性粒细胞白血病由染色体易位引起）。数目变异：个别染色体增减（如21三体综合征，多一条21号染色体），或染色体组倍性变化（单倍体：含本物种配子染色体数的个体，如雄蜂；多倍体：含三个或以上染色体组的个体，如三倍体无子西瓜）。2.不可遗传变异由环境因素引起（如晒黑的皮肤），遗传物质未改变，不能遗传给后代。二、生物进化1.现代生物进化理论的核心种群是生物进化的基本单位，基因库是种群中全部个体的全部基因，基因频率是某基因在种群基因库中所占比例。突变（基因突变+染色体变异）和基因重组为进化提供原材料；自然选择决定进化方向（使种群基因频率定向改变）；隔离（地理隔离、生殖隔离）是物种形成的必要条件（新物种形成的标志是生殖隔离）。2.共同进化与生物多样性共同进化：不同物种之间、生物与无机环境之间相互影响，协同进化（如猎豹与羚羊的相互选择）。生物多样性：包括基因多样性、物种多样性、生态系统多样性，是共同进化的结果。第六章生命活动的调节一、植物的激素调节1.生长素的发现与作用产生：幼嫩的芽、叶和发育中的种子，化学本质为吲哚乙酸。运输：极性运输（胚芽鞘尖端→伸长区，主动运输），横向运输（单侧光、重力影响，尖端向光侧→背光侧）。作用：两重性（低浓度促进生长，高浓度抑制生长），如顶端优势（顶芽优先生长，侧芽受抑制）、根的向地性（近地侧生长素浓度高，抑制生长）、茎的背地性（近地侧生长素浓度高，促进生长）。应用：促进扦插枝条生根（用生长素类似物处理）、促进果实发育（无子番茄的培育）、防止落花落果。2.其他植物激素的作用赤霉素：促进细胞伸长，促进种子萌发和果实发育（如解除种子休眠）。细胞分裂素：促进细胞分裂，延缓叶片衰老（如保鲜鲜花）。脱落酸：抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老、脱落，维持种子休眠（如干旱时促进气孔关闭）。乙烯：促进果实成熟（如香蕉催熟）。二、动物和人体的生命活动调节1.神经调节的结构与传导反射弧：感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器（反射的结构基础）。兴奋传导：神经纤维上：电信号（动作电位），双向传导（静息电位：外正内负，K⁺外流；动作电位：外负内正，Na⁺内流）。突触间：电信号→化学信号（神经递质）→电信号，单向传递（神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜）。高级神经中枢：大脑皮层，言语区（W区书写、V区视觉、S区运动性语言、H区听觉性语言）受损会导致相应功能障碍。2.体液调节的核心——激素调节激素通过体液运输，作用于靶细胞（含特异性受体），如甲状腺激素（促进代谢、生长发育，提高神经系统兴奋性）、胰岛素（降血糖）、胰高血糖素（升血糖）。调节机制：反馈调节（如甲状腺激素的分级调节：下丘脑→TRH→垂体→TSH→甲状腺→甲状腺激素，甲状腺激素过多抑制下丘脑和垂体）。3.神经-体液调节的协调体温调节：寒冷时，神经调节（皮肤血管收缩、立毛肌收缩）+体液调节（甲状腺激素、肾上腺素分泌增加，代谢增强产热）；炎热时，神