全国生物联考竞赛知识点全集doc文档格式.docx

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一级结构：

多肽链中氨基酸连接方式及排序。

二级结构：

是指多肽链本身折叠和盘绕方式，这种周期性的结构是以肽链内或各肽链间的氢键来维持。

天然蛋白质二级结构有α–螺旋、β–折叠、β–转角和自由回折四种。

例如动物的各种纤维蛋白，它们的分子围绕一个纵轴缠绕成螺旋状，称为α–螺旋。

相邻的螺旋以氢键相连，以保持构象的稳定。

指甲、毛发以及有蹄类的蹄、角、羊毛等的成分都是呈α–螺旋的纤维蛋白，又称α–角蛋白。

β–折叠片是并列的比α–螺旋更为伸展的肽链，互相以氢铸连接起来而成为片层状，如蚕丝、蛛丝中的β–角蛋白。

三级结构：

是指在二级结构的基础上，进一步卷曲折叠，构成一个很不规则的具有特定构象的蛋白质分子。

四级结构：

是由两条或两条以上的具有三级结构的多肽聚合而成特定构象的蛋白质分子。

构成功能单位的各条肽链，称为亚基，一般地说，亚基单独存在时没有生物活力，只有聚合成四级结构才具有完整的生物活性。

如：

血红蛋白是由4个不同的亚基（2个α肽链，2个β链）构成的，每个链都是一个具三级结构的球蛋白。

4．特点

（1）胶体性质：

蛋白质分子量很大，容易在水中形成胶体粒，具有胶体性质。

在水溶液中，蛋白质形成亲水胶体，就是在胶体颗粒之外包含有一层水膜。

水膜可以把各个颗粒相互隔开，所以颗粒不会凝聚成块而下沉。

（2）变构作用：

含2个以上亚基的蛋白质分子，如果其中一个亚基与小分子物质结合，那就不但该亚基的空间结构要发生变化，其他亚基的构象也将发生变化，结果整个蛋白质分子的构象乃至活性均将发生变化，这一现象称为变构或别构作用。

例如，某些酶分子可以和它所催化的最终产物结合，引起变构效应，使酶的活力降低，从而起到反馈抑制的效果。

（3）变性作用：

蛋白质在重金属盐（汞盐、银盐、铜盐等）、酸、碱、乙醛、尿素等的存在下，或是加热至70～100℃，或在X射线、紫外线的作用下，其空间结构发生改变和破坏，从而失去生物学活性，这种现象称为变性。

变性过程中不发生肽键断裂和二硫键的破坏，因而不发生一级结构的破坏，而主要发生氢键、疏水键的破坏，使肽链的有序的卷曲、折叠状态变为松散无序。

这种变化不可逆。

（三）核酸

1．生物学功能

核酸是遗传信息的载体，存在于每一个细胞中。

核酸也是一切生物的遗传物质，对于生物体的遗传性、变异性和蛋白质的生物合成有极其重要的作用。

2．种类

核酸分DNA和RNA。

所有生物细胞都含有这两大类核酸（病毒只含有DNA或RNA）。

3．组成元素及基本组成单位

核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的高分子化合物。

其基本组成单位是核苷酸。

每个核酸分子是由几百个到几千个核苷酸互相连接而成的。

每个核苷酸含一分子碱基、一分子戊糖（核糖或脱氧核糖）及一分子的磷酸组成。

DNA的碱基有四种（A、G、C、T），RNA的碱基也有四种（A、G、C、U）。

DNA中碱基的百分含量一定是A＝T、G＝C，不同种生物的碱基含量不同。

RNA中A﹣U、G﹣C之间并没有等量的关系。

4．结构

DNA一级结构中核苷酸之间唯一的连接方式是3’、5’﹣磷酸二酯键（5’端为磷酸）。

所以DNA的一级结构是直线形或环形的结构。

DNA的二级结构是由两条反向平行的多核苷酸链绕同一中心轴构成双螺旋结构。

常有A、B（即Watson－Crick模型）、C型和Z型（左手螺旋）。

5．性质

（1）一般性质

核酸和核苷酸既有磷酸基，又有碱性基团，为两性电解质，因磷酸的酸性强，通常表现为酸性。

核酸可被酸、碱或酶水解成为各种组分，其水解程度因水解条件而异。

RNA在室温条件下被稀碱水解成核苷酸而DNA对碱较稳定，常利用该性质测定RNA的碱基组成或除去溶液中的RNA杂质。

DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末；

都微溶于水，不溶于一般有机溶剂。

常用乙醇从溶液中沉淀核酸。

（2）核酸的紫外吸收性质

核酸中的嘌呤碱和嘧啶碱均具有共轭双键，使碱基、核苷、核苷酸和核酸在240～290nm的紫外波段有一个强烈的吸收峰，最大吸收值在260nm附近。

不同的核苷酸有不同的吸收特性。

由于蛋白质在这一光区仅有很弱的吸收，蛋白质的最大吸收值在280nm处，利用这一特性可以鉴别核酸纯度及其制剂中的蛋白质杂质。

（3）核酸的变性和复性

①核酸的变性：

是指核酸双螺旋区的氢键断裂，碱基有规律的堆积被破坏，双螺旋松散，发生从螺旋到单键线团的转变，并分离成两条缠绕的无定形的多核苷酸单键的过程。

变性主要是由二级结构的改变引起的，因不涉及共价键的断裂，故一级结构并不发生破坏。

核酸变性后，一系列物理和化学性质也随之发生改变，如260nm区紫外吸收值升高（增色效应），粘度下降，失去生物活性。

②核酸的复性：

变性DNA在适当条件（如缓慢冷却即退火）下，又可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构，这个过程称为复性。

DNA复性后，许多物理、化学性质又得到恢复，生物活性也可以得到部分恢复。

DNA的片段越大，复性越慢；

DNA的浓度越高，复性越快。

（四）脂类

脂类是生物体内一大类重要的有机化合物，由C、H、O三种元素组成，有的（如卵磷脂）含有N、P等元素，不溶于水，但溶于乙醚、苯、氯仿和石油醚等有机溶剂。

脂类是构成生物膜的重要成分；

是动植物的贮能物质；

在机体表面的脂类有防止机械损伤和水分过度散失的作用；

脂类与其他物质相结合，构成了细胞之间的识别物质和细胞免疫的成分；

某些脂类具有很强的生物活性。

（l）脂肪也叫中性脂，一种脂肪分子是由一个甘油分子中的三个羟基分别与三个脂肪酸的末端羟基脱水连成酯键形成的。

脂肪是动植物细胞中的贮能物质，当动物体内直接能源过剩时，首先转化成糖元，然后转化成脂肪。

在植物体内就主要转化成淀粉，有的也能转化成脂肪。

（2）类脂包括磷脂和糖脂，这两者除了包含醇、脂肪酸外，还包含磷酸、糖类等非脂性成分。

含磷酸的脂类衍生物叫做磷酯，含糖的脂类衍生物叫做糖脂。

磷脂和糖脂都参与细胞结构特别是膜结构的形成，是脂类中的结构大分子。

（3）固醇又叫甾醇，是含有四个碳环和一个羟基的烃类衍生物，是合成胆汁及某些激素的前体，如肾上腺皮质激素、性激素。

有的固醇类化合物在紫外线作用下会变成维生素D。

在人和动物体内常见的固醇为胆固醇。

（五）水和无机盐1．水

水是细胞的重要成分，一般发育旺盛的幼小细胞中含水量较大，生命活力差的细胞组织中含水量较小，休眠的种子和孢子中含水量一般低于10％。

水的作用有：

水是代谢物质的良好溶剂，水是促进代谢反应的物质，水参与原生质结构的形成，水有调节各种生理作用的功能。

2．无机盐

它在体内通常以离子状态存在，各种无机盐离子在体液中的浓度是相对稳定的，其主要作用有：

维持渗透压，维持酸碱平衡，特异作用等。

第二章生命的基本单位——细胞

第一节细胞的形态和类别

【知识概要】

一、细胞的概念及形态

细胞是由原生质小团所组成的基本单位，其中含有一个核（或拟核），四周被膜包围着。

细胞的大小千差万别。

最大的直径近10cm，如驼鸟卵；

小的需用电子显微镜才能看到，如支原体，其细胞直径只有0.1um。

一般细胞的直径都在10～100um之间，观察需要借助光学显微镜。

细胞的形状多样。

有球状、多面体、纺锤体和柱状体等。

由于细胞内在的结构、自身的表面张力以及外部的机械压力的作用，各种细胞总是保持其一定的形态。

细胞的形状与功能之间有着密切关系，如运动神经元细胞质伸展长达几米，用以传导外界刺激产生的兴奋。

二、原核细胞

原核细胞外部由质膜所包围，质膜之外是坚固的细胞壁。

细胞壁主要是由一种叫胞壁质的蛋白多糖组成。

在原核细胞内含有DNA的区域，没有核膜包围，这个区域为拟核，其中只有一条DNA。

原核细胞中没有内质网、高尔基体、线粒体和质体等，但含有核糖核蛋白体、间体、粒状物、类囊体和蓝色体等。

原核细胞细胞质中的内含物有气泡。

多磷酸颗粒、脂肪滴和蛋白粒等。

由原核细胞构成的生物称原核生物，如支原体、细菌、蓝藻和放线菌等。

三、真核细胞

真核细胞的细胞质与细胞核之间有核膜把它们分开，细胞质中的细胞器与结构都比原核细胞复杂。

真核细胞内含有的物质，大致可分为四类：

①原生质，它是细胞质与细胞核所组成的生活物质的整体。

细胞质包括质膜、内质网、高尔基体、中心体、线粒体、质体等。

②后成质，由细胞分化出来具有一定机能的细胞衍生物，如纤毛、鞭毛等。

③异质，由原生质高度特化的物质，如角质、木质、木柱质、纤维素等。

④副质，细胞质中的内含物，都是新陈代谢的产物，如淀粉粒、糖元粒、油滴、乳液等。

四、真核细胞和原核细胞的主要区分见下表

真核细胞和原核细胞的主要区别

特性

原核细胞

真核细胞

细胞大小

较小（1～10um）

较大（10～100um）

染色体

一个细胞只有一条DNA，与RNA、蛋白质不联结在一起

一个细胞有几条染色体，DNA与RNA、蛋白质联结在一起

细胞核

无核膜和核仁

有核膜和核仁

细胞器

无

有线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等

内膜系统

简单

复杂

微梁系统

有微管和微丝

细胞分裂

二分体、出芽，无有丝分裂

具有丝分裂器，能进行有丝分裂

转录与转译

出现在同一时间与地点

出现在不同时间与地点（转录在核内，转译在细胞质内）

五、动物细胞和植物细胞的区别

植物细胞的外面有细胞壁，它由纤维素和果胶质构成。

细胞壁分为三层：

中胶层、初生壁和次生壁。

中胶层（胞间层）把相邻细胞粘合在一起，初生壁在中胶层的两侧，所有植物细胞都具有。

次生壁在初生壁里面，又分为外、中、内三层，厚而硬，不是所有植物细胞都有的。

在两个相邻细胞之间的壁上，有胞间连丝联结两个相邻细胞的原生质体，使细胞之间互相流通。

此外，植物细胞的细胞器中有液泡和叶绿体。

动物细胞表面由质膜包着，它控制着细胞内物质的运输。

两个相邻细胞之间的质膜也可变形，形成联结或桥粒，使两个相邻细胞“焊接”在一起，便于通讯。

动物细胞质膜外无细胞壁，动物细胞内的微管对细胞的形态起着支持作用；

动物细胞质内也无明显的液泡和叶绿体。

在核附近有中心体，细胞有丝分裂时，中心体能发出星状细丝，分裂时称为星体。

第二节真核细胞的结构和功能

一、细胞膜

1．细胞膜的化学组成

细胞膜主要由脂类和蛋白质组成，其中脂类以磷脂为主，它既有亲水的极性部分（一般称头部），又有疏水的非极性部分（一般称尾部）。

构成膜的蛋白质按其在膜中与磷脂相互作用方式及排列部位不同，可以分为外在性蛋白和内在性蛋白两大类，外在性蛋白与膜的内外表面相连，内在性蛋白嵌在脂质的内部，有的穿过膜的内外表面。

2．细胞膜的结构

关于细胞膜的结构有很多假说和模型，其中广泛被接受的是“液态镶嵌模型”。

它有两个主要特点：

一是膜的结构不是静止的，而是具有一定的流动性；

二是膜蛋白质分布的不对称性，即有的镶嵌在脂质中，有的附在脂质表面。

3．细胞膜的功能

细胞膜的基本功能是：

物质运输、细胞膜受体作用、代谢的调节控制、细胞识别、信息传递、保护细胞等。

物质运输方面。

细胞膜对物质的通过有高度的选择性。

物质出入细胞的三种方式见下表：

物质出入细胞的方式

自由扩散

协助扩散

主动运输

浓度

高→低

低→高

载体

不需要

需要载体协助

能量

不消耗

消耗

类例

水、脂溶性物质

葡萄糖进入红细胞

无机离子、氨基酸进入细胞

此外，一些大分子物质或物质团块，还可以通过内吞和外吐的方式进出细胞。

如白细胞吞噬侵入人体的病菌，属内吞方式；

腺细胞所分泌的酶的过程，属外吐方式。

内吞和外吐也需消耗能量。

二、细胞质

1．基质

细胞基质呈胶体状，除含有小分子和离子外，还含有脂类、糖、氨基酸、蛋白质、RNA等。

在基质中存在着几千种酶，大多数中间代谢，如糖酵解、氨基酸合成等都在这里进行。

在基质内分散着具一定结构和功能的小“器官”叫细胞器，如线粒体、质体。

中心体、内质网、核糖体、溶酶体以及微管和微丝等。

2．线粒体

（1）线粒体形状、大小和数目线粒体一般呈线状或颗粒状，线粒体的直径约0.5～1um，长2～10um。

线粒体数目因细胞类型和生理状况而不同，每个细胞中线粒体的数量可以从1到50万个，在生理活动旺盛的细胞中，线粒体数目多；

在衰老或休眠的细胞中线粒体较少。

（2）线粒体结构电镜下观察线粒体由内外两层膜所包围。

外膜磷脂含量较高，透性较强，有利于线粒体内外物质交换。

内膜透性较差，在不同部位向内折叠形成嵴。

嵴之间的内部空隙叫嵴间腔，里面充满基质，基质中含有蛋白质和少量DNA。

内外膜之间的间隙叫膜间腔。

里面充满液体。

线粒体的内外膜上都附有酶系颗粒，在外膜上牢固附着的是柠檬酸循环所必需的酶系颗粒。

柠檬酸循环所产生的NADPH通过膜进入线粒体，使ADP转变成ATP。

在内膜内侧附着有许多带柄小颗粒，这种颗粒就是可溶性三磷酸腺苷。

（3）线粒体功能线粒体是细胞呼吸中心。

它通过有呼吸作用的多种酶系颗粒，能将细胞质中的糖酵解，产生丙酮酸，再进一步氧化产生能量，并将能量贮藏在ATP高能磷酸键中。

ATP通过膜上的小孔向外扩散到细胞质中，供细胞其他生理活动时能量的需要。

3．质体

质体是绿色植物细胞所特有的细胞器。

根据颜色和功能的不同，成熟的质体分白色体、有色体和叶绿体三类。

（1）白色体（也叫无色体）因所在的组织和功能的不同可分为造粉质体、造蛋白质体和造油体。

（2）有色体有色体内含有叶黄素和胡萝卜素，呈红色或橙黄色。

它存在于花瓣和果实中，其主要功能是积累淀粉和脂类。

（3）叶绿体主要存在于叶肉细胞和幼茎皮层细胞内，是光合作用的场所。

叶绿体由内外两层膜包围，叶绿体膜能控制代谢物质进出叶绿体。

膜内淡黄色、半流动状态的物质叫基质，主要是可溶性蛋白质（酶）和其他代谢物质。

基质中悬浮着浓绿色圆柱状颗粒叫基粒。

每个基粒由两个以上类囊体重叠而成基粒片层，类囊体由自身闭合的双层薄膜组成。

有些类囊体和基粒中的基粒片层横向连接，使基粒跟基粒相连，这种类囊体叫做基质片层。

叶绿体的光合色素主要集中在基粒中，类囊体的内膜和外膜上分别附有几十种与光合作用有关的酶。

光合作用的光反应在类囊体膜上进行，合成有机物的暗反应，在叶绿体基质中进行。

4．内质网和高尔基体

内质网是由单层膜组成，有两种类型：

粗糙内质网和光滑内质网。

粗糙内质网呈扁平囊状，内质网膜的外面附有核糖核蛋白体颗粒，是细胞内合成蛋白质的主要部位。

粗糙内质网常与核膜的外膜相连。

光滑内质网呈管状，膜上没有颗粒，常与有分泌功能的高尔基体相连。

光滑内质网与脂类物质的合成、糖元等的代谢有关。

高尔基体是由双层膜、表面光滑的大扁囊和小囊泡构成，多数扁囊和囊泡集合在一起，又叫高尔基复合体。

在植物细胞内，有高尔基体合成的果胶、半纤维和木质素等物质，这些物质参与细胞壁的形成。

在动物细胞内，高尔基体参与蛋白质的分泌。

在细胞生物学中，把核被膜、内质网、高尔基体、小泡和液泡等看成是在功能上连续统一的细胞内膜，被称为内膜系统。

5．液泡系

液泡系是指由内膜所包围的小泡和液泡，除线粒体和质体外，都属于液泡系。

液泡的类型可分为以下几种：

①高尔基液泡，由高尔基体成熟面高尔基地边缘形成的小泡，其中含有水解酶等。

②溶酶体，由内质网形成，其中含有水解酶。

③圆球体，为植物细胞所特有，相当于溶酶体，也是由内质网形成。

④微体，按其中所含的酶来确定它们的性质。

⑤自噬小体，由一层膜将一小部分细胞质包围而成，其中被消化的物质是细胞质内含有的各种组成，如线粒体、内质网的碎片等。

⑥吞噬泡，由质膜的内陷作用吞噬了营养颗粒而成。

⑦胞饮液泡，由质膜的内陷作用吞噬了一些溶液或营养液而成。

⑧糊粉粒，在植物的种子中产生的一种特异的液泡，其中贮有蛋白质（多数是酶），起源于内质网。

⑨收缩泡，为原生动物所含有的液泡，具有伸缩性，收缩时可把废液和过量的水分排出体外。

动、植物液泡都是由一层单位膜包围而成。

植物细胞中的液泡是植物细胞显著特征之一。

液泡里有细胞液，细胞液主要成分是水，另外含有糖类、丹宁、有机酸、植物碱、色素、盐类等。

植物细胞的液泡既是细胞营养物质的贮藏器，也是废物的排泄器。

溶酶体是溶解或消化小体，内含各种水解酶，在动植物细胞中都含有这类细胞器。

细菌内没有发现溶酶体。

溶酶体的功能有三个方面：

正常消化作用、自体吞噬、细胞自溶作用。

微体有两种类型：

过氧化物酶体和乙醛酸循环体。

前者存在于动、植物细胞内，而后者仅存在于植物细胞内。

植物细胞内的圆球体和糊粉粒都含有水解酶，具有动物溶酶体同样的功能。

6．核糖体

核糖体颗粒存在于所有类型的活细胞内，游离在细胞质中或附着在粗糙型内质网上，快速增殖的细胞中含量更多。

根据核糖体的沉降系数，把不同来源的核糖体分为70S型（具有30S和50S两个亚单位）和80S型（具有40S和60S两个亚单位）两大类。

80S分布在真核细胞的细胞质中，而70S则存在于原核细胞与叶绿体内。

核糖体是蛋白质合成的主要场所。

7．中心体

中心体是动物细胞和低等植物细胞特有的细胞器。

它包括两部分：

中央部分有中心粒，周围的致密物质叫中心球。

它存在的位置比较接近细胞中央，在核的一侧，所以叫中心体。

在电镜下看到，中心粒由27条很短的微管组成，从横切面看到是由9个三体微管盘绕成的环状结构。

三体微管之间和它的周围有质地比较致密的细粒状物质。

中心粒对细胞分裂期纺锤丝的排列方向和染色体的移动方向，起着重要作用。

8．微管和微丝

微管是细胞的骨骼，而微丝则是细胞的肌肉系统。

微管含有微管蛋白，微丝含有的分子与肌肉中的肌动蛋白、肌球蛋白和原肌球蛋白相同，也有像肌肉一样的收缩功能。

微管的功能有：

支架作用、细胞的运动、细胞分裂、细胞内运输、细胞壁的结构等。

微管可以单体到多聚体集合成完整的管子，但经低温、高压、秋水仙素和长春花碱等处理后就会破坏，使细胞变形，也不能运动。

微丝担负着细胞内运输、细胞质运动、细胞的移动和肌肉的收缩等功能。

三、细胞核

细胞核是细胞内储存、复制和转录遗传信息的主要场所。

在真核细胞中，除高等植物成熟的筛管以及哺乳类成熟的红细胞外，都有细胞核。

细胞核的核膜由两层膜组成，包在核之外。

核膜上有许多穿孔，称核孔，全部核孔占膜面积的8％以上。

核孔是细胞核和细胞质进行物质交换的通道。

核液充满在核膜内，是以核蛋白为主的胶态物质，染色质和核仁悬浮在其中。

当这些基质呈液体状态（溶胶）时叫核液，呈半固体状态（凝胶）时叫核质。

核仁主要由蛋白质和RNA组成，它与合成核糖体RNA有关。

染色质是细胞核的重要成分，是真核细胞间期核中DNA、组蛋白、非组蛋白性蛋白质以及少量RNA所组成的一串念珠状的复合体，是能被碱性染料染色的物质。

第三节细胞周期和细胞分裂

一、细胞周期

1．概念

细胞周期是指细胞一次分裂结束开始生长，到下一次分裂完成所经历的过程。

2．细胞周期分四个时期

①从有丝分裂完成到DNA复制前的这段间隙时间叫G1期。

②DNA复制的时期叫S期。

在S期，DNA的含量增加一倍。

③从DNA复制完成到有丝分裂开始，这段时间叫G2期，细胞分裂期的开始，标志着G2期的结束。

④从细胞分裂开始到结束，也就是染色体的凝缩、分离到平均分配到两个子细胞为止，叫M期。

M期包括前、中、后、末四个时期。

在细胞生长繁殖过程中，有的细胞在前一周期结束后，不再进入下一周期，而是退出了细胞周期，细胞这时所处的时期叫G0期。

G0期的细胞不合成DNA，也不发生分裂，而处于静止状态。

二、细胞分裂

细胞分裂有三种方式：

即无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。

无丝分裂又称直接分裂。

分裂时无染色体出现，不形成纺锤体，也无核膜、核仁的消失。

无丝分裂过程简单，遗传物质也不能平均分配，但能保持亲代个体的遗传性。

有丝分裂是真核生物细胞分裂的基本形式，也称间接分裂。

在分裂过程中出现由许多级锤丝构成的纺锤体，经复制后的染色质集缩成棒状的染色体，并平均分配到子细胞中。

细胞有丝分裂是一个连续的过程，为研究方便，按照各时期的特点，人们将有丝分裂分为间期和分裂期。

分裂期又包括前期、中期、后期和末期。

减数分裂是以有性方式繁殖的动、植物，在形成生殖细胞时发生的分裂。

减数分裂有三种类型：

合子减数分裂（形成合子后立即进行减数裂，如衣藻等某些藻类）

配子减数分裂（减数分裂发生在形成配子时，如动物和人）

居间减数分裂（所有高等植物）

有丝分裂和减数分裂的区别比较

有丝分裂

减数分裂

形成体细胞分裂的方式

形成生殖细胞分裂的方式

分裂过程是一次细胞分裂

分裂过程是两次连续的细胞分裂

同源染色体不发生配对联会

同源染色体配对、联会、交叉和交换，形成四分体

染色体数目不减半（2n→2n）

第一次分裂染色体数目减半（2n→n）

分裂结果形成两个体细胞

分裂结果形成四个生殖细胞

第四节细胞的分化、癌变及其他

一、细胞分化

1．细胞分化的原理

（1）细胞核的全能性

在动物个体发育过程中，受精卵具有分化出各种组织和细胞，并建立一个完整个体的潜在能力，这种细胞称为全能细胞。

在胚胎发育的囊胚细胞和原肠胚细胞，虽然具有分化出多种组织的可能，但却不能发育成完整的个体，这部分细胞叫做多能细胞。

在动物长成后，成体中储存着保持增殖能力的细胞，它们产生的细胞后代有的可能分化为多种组织，有的