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
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
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
＝
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
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
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。
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
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
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
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
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）
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
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。
消失
4.6被子植物的个体发育
4.7动物的个体发育
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
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
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）
理论证据
氢键
5.5DNA的组成单位、分子结构和结构特点
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
复制
（半保留复制）
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
原核生物基因的结构
放大
转录
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%的研究工作。
1998年5月
全球最大的DNA自动测序仪厂家在美国马里兰州罗克威尔设立了Celera（塞莱拉）基因组学公司，声称在3年内完成人类基因组的序列测定，另外有一些私营机构也涉足这一领域，目的都是为了申请专利，垄断人类基因信息资源。
至此形成公私两大阵营。
1998年10月
人类基因组计划的公立阵营宣布提前于2001年完成人类基因组的工作草图，整个终图的完成期将从2005提前到2003年。
1999年9月
我国搭上基因组研究的末班车，加入该计划并负责3号染色体上3000万个碱基对的测序工作，成为参与人类基因组计划唯一的发展中国家。
这1%的测序任务，带给中国的利益是长远的，我们不仅因此可以分享整个计划的成果，拥有相关事务的发言权，而且建立了自己的研究队伍，技术水平走在了世界的前列。
2000年3月14日
美国总统克林顿和英国首相贝理雅发表联合声明，呼吁将人类基因组研究成果公开，以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。
2000年4月底
中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了百分之一人类基因组的“工作框架图”。
2000年6月26日
美国白宫召开会议，宣布人类基因组“工作框架图”完成。
2001年2月15日
人类基因组计划公立阵营在当日出版的《自然》杂志公布人类基因组测序草图。
2001年2月16日
塞莱拉公司在当日出版的《科学》杂志上公布人类基因组测序草图。
2006年5月18日
美国和英国科学家在英国《自然》杂志网络版上发表了人类最后一个染色体—1号染色体的基因测序。
科学家不止一次宣布人类基因组计划完工，但推出的均不是全本，这一次杀青的“生命之书”更为精确，覆盖了人类基因组的99．99％。
历时16年的人类基因组计划书写完了最后一个章节。
主要内容
遗传图
又称连锁图，它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM（厘摩））为图距的基因组图。
遗传图的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。
意义：
6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。
对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。
物理图
物理图是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。
绘制物理图的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。
DNA物理图是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。
因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图。
因此，DNA物理图是DNA分子结构的特征之一。
DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。
广义地说，DNA测序从物理图制作开始，它是测序工作的第一步。
序列图
随着遗传图和物理图的完成，测序就成为重中之重的工作。
DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。
通过测序得到基因组的序列图。
转录图
（基因图）
基因图是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。
在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。
其原理是：
所有生物性状和疾病都是由结构或功能蛋白质决定的，而已知的所有蛋白质都是由mRNA编码的，这样可以把mRNA通过反转录酶合成cDNA或称作EST的部分的cDNA片段，也可根据mRNA的信息人工合成cDNA或cDNA片段，然后，再用这种稳定的cDNA或EST作为“探针”进行分子杂交，鉴别出与转录有关的基因。
基因图谱的意义是：
在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。
通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。
5.12.2人类基因组计划（HGP）的主要内容
5.12.3人类与其他物种的基因组比较（大约）
物种
碱基对数量
基因数量
物种
碱基对数量
基因数量
黴浆菌
580,000
500
酿酒酵母
12,000,000
5,538
肺炎双球菌
2,200,000
2,300
黑腹果蝇
180,000,000
13,350
流感嗜血杆菌
4,600,000
1,700
家鼠
2,500,000,000
29,000
大肠杆菌
4,600,000
4,400
人类
3,000,000,000
27,000
5.12.4人类基因组24条染色体上的基因数目和申请的专利数目（截止2006年）
染色体编号
基因数目
专利数目
染色体编号
基因数目
专利数目
1号
3,141
504
13号
477
97
2号
1,776
330
14号
821
155
3号
1,445
307
15号
915
141
4号
1,023
215
16号
1,139
192
5号
1,261
254
17号
1,471
313
6号
1,401
225
18号
408
74
7号
1,410
232
19号
1,715
270
8号
952
208
20号
762
178
9号
1,086
233
21号
357
66
10号
1,042
170
22号
106
657
11号
1,626
312
X
1,090
200
12号
1,347
252
Y
144
14
合计
17,510
3,242
合计
9,405
2,357
累计
26,915
5,599
【说明】目前人们对于基因资源是否应该登记专利仍有争议。
由于学术研究并非营利性，因此通常不受这些专利所拘束。
此外由于美国政府近年来将专利申请条件提高，因此与DNA有关的专利许可，在2001年之后已逐渐减少。
5.12.5人类基因组研究的意义与展望
3
复制
5.13遗传的中心法则
5.14基因工程的基本内容
目的基因的检测和表达
5.15基因分离定律中亲本的可能组合及其比数
亲本组合
AA×AA
AA×Aa
AA×aa
Aa×Aa
Aa×aa
aa×aa
基因型比
AA
1
AAAa
1∶1
Aa
1
AAAaaa
1∶2∶1
Aaaa
1∶1
aa
1
表现型比
显性
1
显性
1
显性
1
显性∶隐性
3∶1
显性∶隐性
1∶1
隐性
1
5.16基因分离定律的特殊形式
特殊形式
亲本组合
子代的基因型比
子代的表现型比
（一般形式）
Aa×Aa
AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
显性∶隐性＝3∶1
显性相对性
Aa×Aa
AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
显性∶相对显性∶隐性＝1∶2∶1
并显性（MN血型）
LMLN×LMLN
LMLM∶LMLN∶LNLN＝1∶2∶1
显性①∶并显性∶显性②＝1∶2∶1
复等位基因遗传
物种中存在三个以上等位基因，而每一个体只含两个等位基因或两个相同的基因，基因之间存在显隐关系或其它关系。
如ABO血型的遗传：
IA、IB对i为显性，IA对IB并显性。
显性纯合致死
Aa×Aa
Aa∶aa＝2∶1
显性∶隐性＝2∶1
隐性纯合致死
Aa×Aa
AA∶Aa＝1∶2
显性
单性隐性配子致
Aa×Aa
AA∶Aa＝1∶1
显性
单性显性配子致死
Aa×Aa
Aa∶aa＝1∶1
显性∶隐性＝1∶1
伴性遗传
基因在性染色体上，子代表现型与性别有关，形式多样，在后面有专题讨论。
X上的致死效应
见专题5.23（P53）
5.17基因自由组合定律的一般特点
F2
5.18遗传定律中各种参数的变化规律
遗传
定律
亲本中
包含的
相对性
状对数
F1
F2
遗传定律的实质
包含等
位基因
的对数
产生的
配子数
配子的
组合数
表现
型数
基因
型数
性状
分离比
分离定律
1
1
2
4
2
3
（3∶1）
F1在减
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