高中生物竞赛知识总结.docx
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高中生物竞赛知识总结
2016生物竞赛知识提纲
第一单元生命的物质基础和结构基础
必须掌握:
1.1化学元素与生物体的关系1.2生物体中化学元素的组成特点
1.3生物界与非生物界的统一性和差异性1.4细胞中的化合物及作用
1.5蛋白质的相关计算
设构成蛋白质的氨基酸个数m,
构成蛋白质的肽链条数为n,
构成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为a,
蛋白质中的肽键个数为x,
蛋白质的相对分子质量为y,
控制蛋白质的基因的最少碱基对数为r,
则肽键数=脱去的水分子数,为
……………………………………①
蛋白质的相对分子质量
…………………………………………②
或者
…………………………………………③
1.6蛋白质的组成层次1.7核酸的基本组成单位
1.8生物大分子的组成特点及多样性的原因
名称
基本单位
化学通式
聚合方式
多样性的原因
多糖
葡萄糖
R
NH2
COOH
H
C
C6H12O6
脱水缩合
①葡萄糖数目不同
②糖链的分支不同
③化学键的不同
蛋白质
氨基酸
①氨基酸数目不同
②氨基酸种类不同
③氨基酸排列次序不同
④肽链的空间结构
核酸
(DNA和RNA)
核苷酸
①核苷酸数目不同
②核苷酸排列次序不同
③核苷酸种类不同
1.9生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定
1.10选择透过性膜的特点1.11细胞膜的物质交换功能
1.12线粒体和叶绿体共同点
1、具有双层膜结构2、进行能量转换
3、含遗传物质——DNA4、能独立地控制性状
5、决定细胞质遗传6、内含核糖体
7、有相对独立的转录翻译系统8、能自我分裂增殖
1.13真核生物细胞器的比较
1.14细胞有丝分裂中核内DNA、染色体和染色单体变化规律
1.15理化因素对细胞周期的影响
理化因素
间期
前期
中期
后期
末期
机理
应用
过量脱氧胸苷
+
抑制DNA复制
治疗癌症
秋水仙素
+
抑制纺锤体形成
获得多倍体
低温(2—4℃)
+
+
+
+
+
影响酶活和供能
低温贮藏
注:
+表示有影响
1.16细胞分裂异常(或特殊形式分裂)的类型及结果
类型
分裂方式
结果
事例
细胞质不分裂
有丝分裂
双(多)核细胞
多核胚囊
个别染色体不分离
有丝分裂、减数分裂
单体、多体
21三体、唐氏综合征
全部染色体不分离
有丝分裂、减数分裂
多倍体
四倍体植物
染色体多次复制,但不分离
有丝分裂
多线巨大染色体
果蝇唾腺染色体
两个以上中心体
有丝分裂
多极核
1.17细胞分裂与分化的关系
1.18癌细胞的特点
癌细胞的特点
无限分裂增殖
形态结构变化
细胞物质改变
正常功能丧失
新陈代谢异常
引发免疫反应
扁平梭形
球形
成纤维细胞癌变
如癌细胞膜糖蛋白减少,细胞黏着性降低,易转移扩散。
癌细胞膜表面含肿瘤抗原,肝癌细胞含甲胎蛋白等
如线粒体功能障碍,无氧供能
可移植在异种生物体内生长,形成癌瘤
可以种间移植
主要是细胞免疫
永生细胞
1.19生物膜与生物膜系统
第二单元生物的新陈代谢
Ⅰ植物代谢部分:
酶与ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮
如胃蛋白质酶
仅含蛋白质
单纯酶
唾液淀粉酶含Cl
细胞色素氧化酶含Cu2+
分解葡萄糖的酶含Mg2+
2.1酶的分类
离子
蛋白质
蛋白质类酶
NADP(辅酶Ⅱ)
B族维生素
生物素(羧化酶的辅酶)
复合酶
(蛋白质本质)
辅酶
辅助因子
有机物
酶
端粒酶含RNA
RNA
存在于低等生物中,将RNA自我催化。
对生命起源的研究有重要意义。
RNA类酶
2.2酶促反应序列及其意义
、酶促反应序列生物体内的酶促反应可以顺序连接起来,即第一个反应的产物是第二个反应的底物,第二个反应的产物是第三个反应的底物,以此类推,所形成的反应链叫酶促反应序列。
如
A
B
C
D
酶1
酶2
酶3
终产物
……
酶4
酶n
意义各种反应序列形成细胞的代谢网络,使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行,确定了代谢的方向。
2.3生物体内ATP的来源2.4生物体内ATP的去向
2.5光合作用的色素2.6光合作用中光反应和暗反应的比较
比较项目
光反应
暗反应
反应场所
叶绿体基粒
叶绿体基质
能量变化
光能——→电能
电能——→活跃化学能
活跃化学能——→稳定化学能
物质变化
H2O——→[H]+O2
NADP++H++2e——→NADPH
ATP+Pi——→ATP
CO2+NADPH+ATP———→
(CH2O)+ADP+Pi+NADP++H2O
反应物
H2O、ADP、Pi、NADP+
CO2、ATP、NADPH
反应产物
O2、ATP、NADPH
(CH2O)、ADP、Pi、NADP+、H2O
反应条件
需光
不需光
反应性质
光化学反应(快)
酶促反应(慢)
反应时间
有光时(自然状态下,无光反应产物暗反应也不能进行)
2.7光能利用率与光合作用效率的关系
照在地面上的总能
量中被转移的能量
光能利用率
照在该地面的总的光能
光合作用制造的有机物所含的能量
=
概念
参与光合作用的能
量中被转移的能量
=
光合作用制造的有机物所含的能量
光合作用效率
光合作用吸收的光能
热能损失
光能损失→荧光、磷光
光能→电能→化学能(贮存)
去向
延长光合作用时间
控制光照强弱
二氧化碳供应
必需矿质元素供应
增加光合作用面积
提高光能利用率
关系
提高光合作用效率
2.8影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系
影响光合作用的外界因素
延长光合作用时间
提高复种指数:
改一年一季为一年多季
提高光能利用率
水
合理密植
套种(不同时播种)、间作(同时播种)
增加光合作用面积
温度
控制光照强弱
因地制宜:
阳生植物种阳地
阴生植物种阴地
光质影响:
蓝紫光照,蛋白质和脂类多
红光照,糖类增多
光
必需矿质元素供应
CO2
通风透光,增施农家肥;人工增CO2(温室)
增加二氧化碳供应
矿物质
2.9光合作用实验的常用方法
可同时使用
割主叶脉法
光合作用产生淀粉
半叶法(遮盖法)
验证(探索)光合作用需
CO2并放O2、光强的影响
密封法
同位素标记法
验证(探索)光合
作用中物质的转变
打孔法(抽气法)
光质对光合作用的影响
分光法
2.10植物对水分的吸收和利用
2.11半透膜与选择透过性膜的区别与联系
半透膜
选择透过性膜
概念
小分子、离子能透过,大分子不能透过
水自由通过,被选择的离子和其它小分子可以通过,大分子和颗粒不能通过
性质
半透性(存在微孔,取决于孔的大小)
选择透过性(生物分子组成,取决于脂质、蛋白质和ATP)
状态
活或死
活
材料
合成材料或生物材料
生物膜(磷脂和蛋白质构成的膜)
物质运
动方向
不由膜决定,取决于物质密度
水和亲脂小分子:
不由膜决定,取决于物质密度
离子和其它小分子:
膜上载体(蛋白质)决定
功能
渗透作用
渗透作用和其它更多的生命活动功能
共同点
水自由通过,大分子和颗粒都不能通过
Ⅱ动物与微生物代谢部分:
三大类营养代谢、细胞呼吸、代谢基本类型、及微生物的营养
2.12人和动物体内三大营养物质的代谢2.13新陈代谢的类型
2.14有氧呼吸过程与无氧呼吸过程2.15有氧呼吸与无氧呼吸的比较
2.16呼吸作用产生的能量的利用情况
呼吸类型
被分解的有机物
储存的能量
释放的能量
可利用的能量
能量利用率
有氧呼吸
1mol葡萄糖
2870kJ
2870kJ
1165kJ
40.59%
无氧呼吸
2870kJ
196.65kJ
61.08kJ
2.13%
注:
无氧呼吸释放的能量值为分解为乳酸时的值。
不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有不同。
你知道吗
加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌
加入青霉素可分离酵母菌和霉菌
不加N源可分离固氮微生物
加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌
2C3H6O3
2C2H5OH
2CO2
4[H]
能量
2CH3COCOOH
+
C6H12O6
②
①
(葡萄糖)
(酒精)
(乳酸)
(丙酮酸)
ATP(少)
热
总反应式
C6H12O6
+
能量
2C3H6O3
酶
C6H12O6
2C2H5OH
2CO2
+
酶
能量
+
总反应式
细胞质基质
线粒体
6CO2
20[H]
C6H12O6
4[H]
能量
6H2O
ATP(少)
热
C6H12O6
2CH3COCOOH
12H2O
ATP(多)
6O2
能量
热
呼吸链
ATP(少)
热
能量
2CH3COCOOH
②
①
③
(葡萄糖)
(丙酮酸)
细胞质基质
线粒体
细胞膜
②
2.17细胞的有氧呼吸
2.18细胞内的无氧呼吸
2.18微生物的营养
种类
特点
功能
物理
性质
固体培养基
加凝固剂
分离、鉴定
半固体培养基
观察、保藏
液体培养基
不加凝固剂
工业生产
化学成分
合成培养基
成分明确
分类、鉴定
天然培养基
天然成分
工业生产
用途
选择培养基
加抑制剂(如青霉素)
加特殊C源或N源
不加某物质(如N源)
选择、分离
鉴别培养基
加指示剂或药品
鉴别
培养基
种类
营养素
提供碳素营养
水
无机盐
碳源
无机碳源
有机碳源
CO2、NaHCO3等
糖、脂、石油等
氮源
提供氮素营养
无机氮源
有机氮源
N2、硝酸盐、铵盐等
尿素、牛肉膏、蛋白胨等
生长因子
微生物生长不可缺少的微量有机物
(包括维生素、氨基酸、碱基等)
配制原则
(三要原则)
目的要明确
根据培养种类、培养目的选择原材料
注意营养物质的浓度和比例
营养要协调
C/N=4:
有利于繁殖;
C/N=3:
有利于产谷氨酸
碳氮比最重要
pH要适宜
细菌:
pH=6.5—7.5
放线菌:
pH=7.5—8.5
真菌:
pH=5.0—6.0
微生物的营养
第三单元生命活动的调节
(包括植物调节、体液调节、神经调节、内环境与稳态、水盐调节、血糖调节、体温调节、免疫)
3.1植物生命活动调节——激素调节
3.2人和高等动物的体液调节(了解相应的内分泌腺及功能)
其它激素
3.3神经调节3.4动物行为产生的生理基础
3.5内环境与物质交换3.6水盐平衡的调节
咏下丘脑
体温调节是中枢
血糖平衡功不小
水盐代谢没有它
什么事都做不了
下丘脑下丘脑
产生激素真不少
通过垂体控性甲
有种激素抗利尿
3.7血糖平衡的调节
3.8体温的调节
3.9免疫
概念
能与B细胞受体、T细胞受体及抗体结合,
具有启动免疫应答潜能的物质
性质
异物性
机体以外的物质。
或机体内的隔离物质或已发生改变的自身物质
特异性
只与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合。
取决于抗原决定簇
大分子性
相对分子质量大于10000的物质。
蛋白质、脂多糖、多糖等
抗原决定簇
概念
特点
①一种抗原可含有多种抗原决定族
②不同种抗原可含有相同或相似的抗原决定族
③一个B细胞只接受一种抗原决定族的刺激
④每一种抗原决定族只引起产生一种特定的抗体
抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团
是免疫细胞识别抗原的重要依据
概念
B细胞识别抗原后经分裂增殖形成的效应B细胞所产生的一种球蛋白
特点
①能与相应的抗原特异性结合,从而清除抗原
②存在于血浆、组织液和淋巴中
刺激产生
特异结合
抗体
抗原
3.10抗原与抗体
3.12体液免疫和细胞免疫3.13免疫失调引起的疾病
3.13免疫学的应用
你知道吗
缺氧引起脑水肿的原因
①细胞内水肿:
供氧不足→ATP减少→胞内Na+转运下降→胞内渗透压升高→细胞吸水增加→细胞内水肿
②细胞外水肿:
血浆缺氧→毛细血管扩张→通透性升高→血浆物质滤出→组织液增多→细胞外水肿
第四单元生物的生殖与发育
(包括生殖的种类、动物生殖细胞的生成、植物的个体发育、动物的个体发育)
胚囊母细胞(2N)
花粉母细胞(2N)
消失
减数分裂
萌发
减数分裂
胚囊(N)
八核胚囊
发育
核分裂(3次)
成熟胚囊
核分裂
极核
精子
卵细胞
受精卵
受精极核
珠被
被子植物的有性生殖
生殖的类型
无性生殖
生殖方式
概念
举例
分裂生殖
由一个生物体直接分裂成两个新个体
变形虫、细菌
出芽生殖
在母体的一定部位长出芽体(新个体)
酵母菌、水螅
孢子生殖
母体产生无性生殖细胞——孢子,由孢子萌发成新个体
真菌(青霉)
低等植物(衣藻)
营养生殖
高等植物的营养器官(根、茎、叶)与母体脱落后,发育成新个体
马铃薯的块茎
草莓的匍匐茎
注:
植物组织培养是人工进行的植物无性繁殖方式。
概念
由亲体产生有性生殖细胞——配子,由配子两两结合
形成合子,再由合子发育成新个体的过程的生殖方式
孤雌生殖
卵细胞不经受精直接发育成新个体
(蜜蜂的卵细胞直接发育成雄蜂)
类型
同配生殖
配子形态大小相同(同型配子)
异配生殖
配子形态大小不同(大配子和小配子)
卵式生殖
配子形态大小差别很大,大的称卵细胞(雌配子),
小的称精子(雄配子),结合形成的合子特称受精卵
幼体
受精卵
成体
雄体
精子
雌体
卵子
胎的发育
胎后发育
有性生殖
(2N)
(2N)
(2N)
(N)
花粉(N)
(N)
(2N)
(3N)
珠孔
双受精
一核消失,一核分裂
4.1生殖的类型
4.2动物有性生殖细胞的形成(没有交换)
四分体
交叉
互换
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
四分体时期
四种精子
(一种卵细胞)
4.3减数分裂中非姐妹染色单体的交叉互换
4.4减数分裂中染色体行为及数目与配子类型的关系
非姐妹染色单体不发生交叉互换
1、由于同源染色体分离,非同源染色体在配子中进行自由组合,所以形成不同种类的配子
2、配子(精子、卵)种数等于组合数
3、组合数又与同源染色体的对数有关
4、每一个精原细胞分裂都只形成两种精子
5、每一个卵原细胞分裂都只形成一种卵子
6、要产生2n种精子至少需要2n-1个精原细胞参与减数分裂
7、要产生2n种卵细胞至少需要2n个卵原细胞参与减数分裂
图的配_____________________________________________________________________________________________________________________________
8、当有m个精原细胞进行减数分裂时
配子种数=2n(n为同源染色体对数)
与同源染色体对数无关
①当m<2n-1,则生成的精子类型最多为2m<2n种
②当m≥2n-1,则生成的精子类型为2m=2n种
非姐妹染色单体发生交叉互换
1、每一个精原细胞分裂都要形成4种精子
2、每一个卵原细胞分裂都只形成1种卵子
3、m个精(卵)原细胞分裂时形成的精子(卵)最多为4m(m)种,与染色体对数无关
(不符合2n规律)
与同源染色体对数无关
配子多样性
的主要原因
4.5减数分裂与有丝分裂的比较(以动物细胞为例)
助记词
联会形成四分体,同源分开要减半。
再分过程同有丝,染色体中无同源。
有丝减数区分难,抓住几个关键点。
有丝分裂要加倍,减数分裂看同源。
种子
植株
胚根
胚轴
胚芽
子叶
胚柄
受精卵
供给营养
顶细胞
球状
胚体
多次分裂
有丝分裂
基细胞
几次分裂
胚
多次分裂
珠被
种皮
受精极核
多次分裂
胚乳细胞
胚乳
或者消失
果实
胚珠
子房
提供生长素
消失
4.6被子植物的个体发育
4.7动物的个体发育
受精卵
囊胚
原肠胚
卵裂
分化
外胚层
表皮及其附属结构
神经系统、感觉器官
中胚层
骨骼、肌肉及循环、
排泄、生殖系统等
内胚层
肝脏、胰脏等腺体
消化道、呼吸道上皮
幼体
分化
分化
分化
胚胎发育
爬行类、鸟类、哺乳类和人类在胚胎发育的早期形成羊膜,
内有羊水,为胚胎发育提供水环境,防止震动、保护胚胎。
胚后发育
幼体与成体相似
直接发育
幼体
成体
变态发育
幼体与成体不同
你知道吗
判断必需矿质元素的标准是
①不可缺少性:
缺乏不能完成生活史
②不可替代性:
有专一缺乏症,加入其它元
素不可替代
③直接功能性:
直接影响,不是通过影响土
壤、微生物等的间接作用
第五单元生物的遗传、变异与进化
(包括遗传的物质基础、遗传规律、伴性遗传、细胞质遗传、基因突变、染色体变异、现代进化理论)
5.1证明DNA是遗传物质的实验
(1)——肺炎双球菌的转化实验
5.2证明DNA是遗传物质的实验
(2)——T2噬菌体感染细菌实验
培养
含放射性35S
不含放射性
离心
搅拌
加入
不含放射性
含放射性32P
培养
离心
搅拌
加入
大肠杆菌
培养液
感染
使在细菌
体外的噬
菌体分离
检测上清液
和沉淀物中
的放射性
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
新形成的噬菌
体没检测到35S
新形成的噬菌
体检测到32P
实线表示不带放射性
虚线表示带放射性
说明
5.3证明RNA是遗传物质的实验——烟草花叶病毒的感染实验
5.4DNA是遗传物质的理论证据(遗传物质的必备条件)
分子结构相对稳定
1、稳定性
能够自我复制,使前后代保持一定的连续性
2、连续性
能够控制生物的性状和新陈代谢
3、控制性
能够产生可遗传的变异
4、变异性
能够贮藏大量遗传信息
5、信息性
理论证据
A
C
G
G
A
T
C
T
3’端
3’端
5’端
5’端
DNA的分子结构
氢键
5.5DNA的组成单位、分子结构和结构特点
碱基
磷酸
脱氧核糖
脱氧核苷
脱氧核苷酸
基本组成单位
单脱氧核苷酸经磷酸二酯键连接成脱氧核苷酸长链
1
两条脱氧核苷酸长链反向平行由氢键连接成双链DNA分子
2
双链结构的外侧由磷酸和脱氧核糖交替排列形成骨架,碱基排在双链的内侧
碱基遵循碱基互补配对原则进行配对,碱基对由氢键连接起来。
即:
GC;AT。
3
两条链向右旋转形成规则的双螺旋结构
4
一条链的碱基排列顺序一旦确定,另一条链的碱基排列顺序也随之确定
5
理论上链上碱基的排列顺序是任意的,这构成了DNA分子的多样性
6
DNA的碱基排列顺序贮藏着生物遗传信息,DNA分子的多样性是生物多样的根源
7
DNA分子的结构特点
5.7由碱基互补配对原则引起的碱基间关系
5.8DNA分子的复制
5’端
3’端
3’端
5’端
5’端
3’端
解旋方向
5’端
3’端
3’端
3’端
5’端
5’端
A
C
G
T
T
G
C
A
32P
32P
亲代(0代)
1代
2代
n代
T
G
C
A
A
C
G
T
T
G
C
A
A
C
G
T
T
G
C
A
A
C
G
T
A
C
G
T
T
G
C
A
32P
32P
31P
31P
31P
A
C
G
T
T
G
C
A
T
G
C
A
A
C
G
T
32P
31P
32P
31P
子代DNA分子中含亲代链的比例
子代DNA链中含亲代链的比例
1
1/2
1/2n-1
1/2
1/4
1/2n
复制
(半保留复制)
15N(重链)
15N(重链)
15N(重链)
14N(轻链)
从每一代DNA分子中取等量的DNA进行氯化铯密度梯度离心
重带
轻带
中间带
全轻
半重半轻
半重半轻
全重
亲代
Ⅰ代
Ⅱ代
低
高
氯化铯密度
DNA带
5.9DNA半保留复制的实验证明
5.10基因的结构及控制蛋白质的合成
RNA聚合酶结合位点
非编码区
编码区
非编码区
原核生物基因的结构
放大
基因控制蛋白质的合成
T
G
C
A
T
G
C
A
T
G
C
A
A
C
G
T
A
C
G
T
A
C
G
T
U
G
C
A
C
G
U
A
C
G
U
A
C
G
U
A
U
G
C
A
U
G
C
A
苏
酪
精
缬
转录
翻译
基因(编码区)
mRNA
tRNA
蛋白质(多肽)
转录
RNA聚合酶结合位点
非编码区
编码区
非编码区
外显子
外显子
内含子
内含子
外显子
A
B
C
D
E
真核生物基因的结构
转录
A
B
C
D
E
A
C
E
加工
翻译
初级RNA
mRNA
蛋白质(多肽)
基因控制蛋白质的合成
5.11染色体组与基因组比较
概念
示例
染色体组
正常配子中的全部染色体数称为一个染色体组,用N表示
果蝇:
N=4
基因组
概念
某生物DNA分子所携带的全部遗传信息叫基因组。
包括核基因组和质基因组(线料体基因组和叶绿体基因组)
人:
23+1+
线粒体DNA
单倍体基因组
有性别生物:
N+1(N个DNA+1个性染色体DNA组成)
无性别生物:
N(N个DNA分子组成)
人:
23+1
玉米:
10
原核生物基因组
一个DNA分子组成(或加上质粒DNA)
细菌DNA
线粒体基因组
线粒体中一个DNA分子所携带的遗传信息(见后述)
线粒体DNA
叶绿体基因组
叶绿体中一个DNA分子所携带的遗传信息
叶绿体DNA
区别与联系
染色体组由正常配子中的染色体数目构成,只包含一条性染色体
基因组由一半常染色体、两条性染色体和细胞质中的DNA分子组成
5.12人类基因组研究
5.12.1人类基因组计划(HGP)大事记
人类基因组计划大事记
1985年
美国科学家诺贝尔奖获得者杜伯克首先提出了人类基因组计划(HGP)
1990年10月1日
经美国国会批准美国HGP正式启动,预计投资30亿美元,历时15年,在2005年完成。
先后共有美、英、日、法、德、中六国参加,分别负担了其中54%、33%、7%、2.8%、2.2%和1%的研究工
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