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高中生物科核心知识点解读
第一部分 生命活动的基本规律 一、生物的物质基础 1．组成生物体的化学元素及作用 自然界中的生物和非生物都是由化学元素组成的，组成生物体的化学元素，常见的主要有20多种，这些元素在生物体内含量不同，含量占生物体总量万分之以上的元量为大量元素。例如：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等；通常生物生活需要量很少，但是生活所必需的一些元素被称作微量元素，例如：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。在组成生物体的大量元素中C是最基本的元素，C、H、O、N是基本元素，C、H、O、N、P、S是主要元素，大约共占原生质总量的97% 组成生物体的化学元素的重要作用是： 2．组成生物体的六类化合物及作用 （1）化学元素进一步组成各种化合物，这些化合物是生物体生活活动的物质基础。 （2）化学元素能够影响生物体的生命活动，例如B能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用的顺利进行。 构成细胞的化合物分为无机化合物和有机化合物，无机化合物包括水和无机盐；有机化合物包括糖类、脂类、蛋白质和核酸。各种化合物在细胞中的存在形式不同，所具有的功能也都不相同。 （1）水 ①含量：水在细胞中含量最多约占85% ~ 90%，但不同种类的生物体中，含水量差别较大，在不同的组织器官中，水的含量也不相同。 ②存在形式：水在细胞中以两种形式存在，一部分水与细胞内其他物质相结合，叫做结合水，大约占细胞全部水分4.5%；细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。 ③主要功能：结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水是细胞内良好溶剂；是各种反应的介质；参与许多生化反应；能够运输养料和废物。 （2）无机盐 ①含量：无机盐在细胞中含量很少，约占细胞鲜血的1 ~ 1.5%。 ②存在形式：大多数无机盐以离子状态存在干细胞中。 ③主要功能：有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分；许多种无机盐的离子对于维持生物体的生命活动有重要作用；生物体内的无机盐离子，必需保持一定的比例，这对维持细胞的渗透压和酸碱平衡非常重要，这是生物体进行正常生命活动的必要条件。 （3）糖类 ①组成元素：由C、H、O 3种化学元素组成。 ②分类：根据糖类水解后形成的物质糖类大致可以分为单糖、二糖和多糖。单糖是不能水解的糖，其他的葡萄糖，果糖是六碳糖；核糖和脱氧核糖为五碳糖。二糖是水解后能够生成两分子单糖的糖，植物细胞中重要的二糖是蔗糖和麦芽糖，在动物细胞中重要的二糖是乳糖。多糖是水解后能够生成许多单糖的糖，它是自然界中含量最多的糖，在植物细胞中最重要的多糖是淀粉和纤维素，动物细胞和人体细胞中最重要的多糖是糖元，包括肝糖元和肌糖元。 ③功能：糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质；糖类是构成生物体的重要成分，如木纤维、纤维素、壳多糖；有些糖也是细胞重要化合物的重要组成成分，核糖、脱氧核糖是RNA和DNA的组成成分。 （4）脂类 ①组成元素：脂类主要由C、H、O 3种化学元素组成，很多脂类物质还含N和P等元素。 ②分类及功能：脂类包括脂肪、类脂和固醇等。脂肪大量储存在某些植物的种子，果实细胞和动物的脂肪细胞中，它主要是生物体内储存能量的物质，此外高等动物和人体内的脂肪，还有减少身体热量散失，维持体温恒定，减少各部分器官之间摩擦和缓冲外界压力等作用；类脂中的磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜结构的重要组成成分；固醇类物质主要包括胆固醇、性激素和VD等，这些物质对于生物体维持正常的新陈代谢和生殖过程起重要的调节作用。 （5）蛋白质 ①含量：在细胞中的含量只比水少，大约占细胞干重的50%以上。 ②组成元素：蛋白质主要由C、H、O、N 4种化学元素组成，很多重要的蛋白质还含有S、P两种元素，有的也含微量的Fe、Cu、Mn、I、Zn等元素。 ③相对分子质量：蛋白质是一种高分子化合物，也就是相对分子质量很大的生物大分子。 ④基本组成单位：蛋白质的基本组成单位是氨基酸，组成蛋白质的氨基酸大约有20种，结构通式为 ，不同的氨基酸分子，具有不同的R基。氨基酸分子的结构通式表明：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。 ⑤分子结构：一个蛋白质分子可以含有一条或几条肽链，肽链通过一定的化学键互相连接在一起；由3个或3个以上氨基酸分子缩合而成，含有多个肽键的化合物，叫做多肽，多肽通常是链状结构，叫做肽链；氨基酸分子的互相结合方式是，一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一氨基酸分子氨基（—NH2）相连接，同时失去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合，连接两个氨基酸分子的键（—NH—CO—）叫做肽键。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。 ⑥结构多样性，由于组成蛋白质分子的氨基酸的种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端，肽链空间结构千差万别，因此蛋白质分子的结构是极其多样的。 ⑦主要功能：有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质；有些蛋白质有催化作用；有些蛋白质有运输作用；有些蛋白质有调节作用；有些蛋白质有免疫作用。总之，蛋白质是细胞中重要的有机化合物，一切生命活动都离不开蛋白质。 （6）核酸 ①组成元素：核酸由C、H、O、N、P等化学元素组成。 ②相对分子质量：是一种高分子化合物，相对分子质量很大，大约是几十万至几百万。 ③基本组成单位：1个核酸是由1分子含氮的碱基，一分子五碳糖和1分子磷酸组成。 ④分子结构：每个核酸分子是由几百个乃至上亿个核酸互相连接而成的长链。 ⑤分类：根据核酸中所含五碳糖的不同分为脱氧核糖核苷酸（DNA）和核糖核苷酸（RNA）。DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中。 ⑥功能：是一切生物的遗传物质。 任何一种化合物都不能单独完成某一种生命活动，只有按照一定的方式有机地组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞是这些物质最基本的结构形式。 二、生物体的结构基础 1．细胞的结构和功能 （1）细胞膜的分子结构 细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成；在膜的中间由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子有的镶在膜的表面，有的部分嵌插在磷脂双分子层中，有的贯穿在整个磷脂双分子层中；构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质质分子大都不是静止的，而是可以流动的；细胞膜外表的糖被具有保护、润滑和识别作用。 （2）细胞膜的主要功能 细胞膜与细胞的物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫等都有密切关系，离子和小分子物质进出细胞主要通过自由扩散和主动运输，而大分子和颗粒性物质主要通过内吞作用和外排作用出入细胞。细胞膜可以让水分子自由通过细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过，是一种选择透过性膜。 （3）细胞质基质 细胞质基质中含有水、无机盐离子、脂类、糖类、氨基酸和核苷酸，还有许多种酶。细胞质基质为新陈代谢的进行，提供所需要的物质和一定的环境条件。 （4）细胞器的结构和功能 ①线粒体：光镜下，线粒体大多呈椭球形；电镜下，线粒体是由内、外两层膜构成，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴的周围充满了液态基质。线粒体是活细胞进行有氧呼吸的场所，在线粒体内有许多种与有氧呼吸有关的酶，还含有少量的DNA。 ②叶绿体，光镜下叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形；电镜下，叶绿体的外面有双层膜，使叶绿体内部和外界隔开。叶绿体的内部含有几个到几十个基粒，基粒和基粒间充满基质，每个基粒都是一个个囊状的结构垛叠而成的。在囊状结构的薄膜上，有进行光合作用的色素，在叶绿体的基粒上和基质中含有许多进行光合作用所必需的酶，基质中还含少量的DNA。叶绿体是绿色植物叶内细胞中进行光合作用的细胞器。 ③内质网：内质网是由膜结构连接而成的网状结构，分为滑面型内质网和粗面型内质网。由质网增大了细胞内膜面积，膜上附着很多酶，为细胞内各种化学反应的正常进行提供有利条件。内质网与蛋白质，脂类和糖类的合成有关，也是蛋白质等的运输通道。 ④核糖体：核糖体是椭球形的粒状小体，核糖体是合成蛋白质的场所。 ⑤高尔基体：一般认为高尔基体与细胞分泌物的形成有关，对蛋白质进行加工和转运，植物细胞分裂时，高尔基与细胞壁的形成有关。 ⑥中心体：动物细胞和低等植物细胞中有中心体，每个中心体由两个互相垂直排列的中心粒及其周围物质组成，动物细胞的中心体与有丝分裂有关。 ⑦液泡：液泡是植物细胞质中的泡状结构。液泡表面有液泡膜，液泡内有细胞液，它对细胞的内环境起调节作用，可使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀的状态。 （5）细胞核的结构和功能 细胞核的主要结构有核膜、核仁和染色质等，在核膜上有许多核孔，细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。 （6）原核细胞的基本结构 原核细胞最主要的特点是没有由核膜包围的典型的细胞核；大多数原核细胞体积比较小；细胞壁的主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物；细胞质内没有高尔基体、线粒体、内质网和叶绿体等复杂的细胞器，但有分散的核糖体，细胞内的一个区域内有丝状DNA分子，称作核区，不具有染色体结构。 一个细胞就是一个有机的统一整体，细胞只有保持完整性，才能够正常完成各项生命活动。 2．细胞增殖 （1）有丝分裂 细胞周期是指连接分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，这是一个细胞周期。一个细胞周期包括分裂间期和分裂期两个阶段。分裂间期大约占细胞周期的90% ~ 95%，分裂期大约占细胞周期的5% ~ 10%。分裂间期细胞最大的特点是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。细胞分裂期最明显的变化是细胞核中染色体的变化。分裂期又分为前、中、后、末四个时期。前期：最明显的变化是细胞核中出现染色体，同时核仁解体，核膜逐渐消失，同时形成纺锤体，染色体散乱地分布在纺锤体的中央。中期：染色体的着丝点两侧，被纺锤丝附着，纺锤丝牵引着染色体排列的赤道板，这一平面上，此期染色体形态比较固定，数目比较清晰。后期：着丝点分开，两条姐妹染色单体也随着分离，被纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动。末期：染色体解螺旋恢复成染色质状态，核膜、核仁重建，植物细胞在赤道板位置出现了一个细胞板，细胞板向四周扩展，形成细胞壁，将1个细胞分裂为两个细胞。动物细胞细胞膜从细胞的中部向内凹陷，将1个细胞缢裂成两个细胞。有丝分裂的意义是将亲代细胞的染色体经复制后，精确地分配到两个子细胞中去，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。 （2）无丝分裂 无丝分裂一般是核先延长，从核中部向内凹进，缢裂成两个细胞核，接着整个细胞从中部缢裂成两个子细胞，分裂过程没有出现纺锤丝和染色体的变化。 3．细胞的分化、癌变和衰老 （1）细胞分化 在个体发育中，相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程叫做细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化过程，它发生在整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度。大量科学实验证明高度分化的植物细胞仍然保持着细胞的全能性。 （2）细胞的癌变 在个体发育过程中，有的细胞由于受到致癌因子的作用，不能正常地完成细胞分化而变成了不受有机体控制的，连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞便是癌细胞。癌细胞的一些独具的特征：①能够无限增殖。②癌细胞的形态结构发生了变化。③癌细胞的表面也发生了变化，糖蛋白等物质减少。引起细胞癌变的致癌因子有物理致癌因子，化学致癌因子和病毒致癌因子。癌细胞发生的原因是原癌基因激活，细胞发生转化引起的。 （3）细胞衰老 生物体内的绝大多数细胞，都要经过未分化、分化、衰老、死亡这几个阶段，细胞衰老和死亡也是一种正常的生命现象。衰老细胞具有的主要特征：①衰老细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞的新陈代谢速度减慢。②衰老的细胞内，有些酶的活性降低。③细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累。④衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深。⑤细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。 三、生物的新陈代谢 1．酶 （1）酶的发现 1783年意大利科学家斯巴兰让尼设计实验，说明胃具有化学性消化的作用，1836年德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质（后来知道，这就是胃蛋白酶），1926年美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并证实脲酶是一种蛋白质，20世纪30年代，科学家相继提取出多种酶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数DNA也具有生物催化作用。可见酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，其中大多数酶是蛋白质，少数酶是DNA。 （2）酶的特性 ①酶具有高效性。 ②酶具有专一性。每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。 ③酶需要适宜的条件，高温、低温以及过酸和过碱，都影响酶的活性，酶的催化作用需要适宜的温度和pH值。 2．ATP （1）高能磷酸化合物 高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物。ATP水解时释放的能量高达30.54kJ/mol，它是各种活细胞内存在的一种高能磷酸化合物。 （2）ATP与ADP的互相转化 在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酶键水解，远离A的那个磷酸基团脱离开，形成磷酸（Pi），同时储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP转化成ADP；在另一种酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个磷酸结合，从而转化成ATP。 （3）ATP的形成途径 对于动物和人来说，ADP转化成ATP时所需要的能量，来自细胞内呼吸作用中分解有机物释放出来的能量，对于绿色植物来说，除了来自呼吸作用外还来自光合作用。 3．植物对水分的吸收和利用 （1）渗透作用的原理 水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，叫做渗透作用。渗透作用必须具备两个条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。 （2）植物细胞的失水和吸水 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，并且原生质层两侧的溶液通常具有浓度差。因此，当外界溶液浓度大于细胞液的浓度时，植物细胞通过渗透作用吸水，逐渐表现质壁分离，当外界溶液浓度小于细胞液的浓度时，植物细胞通过渗透作用吸水，逐渐表现出质壁分离后又复原的现象 （3）水分的运输、利用和散失 根吸收的水分，通过根、茎、叶中的导管，运输到植株的地上部分，一般只有1% ~ 5%的水分参与光合作用和呼吸作用等生命活动，其余的水分几乎都通过蒸腾作用散失掉了，而蒸腾作用是植物吸收水分和促进水分在体内运输的重要动力。 （4）合理灌溉 合理灌溉就是指根据植物的需水规律适时地，适量地灌溉。 4．植物的矿质营养 （1）植物必需的矿质元素 矿质元素是指除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素，科学家通过溶液培养法进行了研究，确定植物必需的矿质元素有13种，其中，N、P、S、K、Ca、Mg属于大量元素，Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl属于微量元素。 （2）根对矿质元素的吸收 矿质元素是以离子的形式被根尖吸收的。土壤溶液中的矿质元素透过根尖成熟区表皮细胞的细胞膜进入细胞内部的过程是一个主动运输的过程。成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。 （3）矿质元素的运输和利用 矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞以后，随着水分最终进入根尖内的导管并进一步运输到植物体的各个器官中。有些矿质元素（如K）进入植物体以后，仍然呈离子状态，能够被植物体再度利用；有些矿质元素（如N、P、Mg）进入值物体以后，形成不够稳定的化合物，也能被植物体再度利用；有些矿质元素（如Ca、Fe）进入植物体以后，形成难溶解的稳定的化合物，不能被植物体再度利用。 （4）合理施肥 不同植物对各种必需的矿质元素的需要量不同，同一种植物在不同的生长发育时期对各种必需的矿质元素的需要量也不同。合理施肥就是指根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥。 5．光合作用 （1）光合作用的发现 直到18世纪中期，人们一直以为植物体内全部营养物质，都是从土壤中获得的。1771年，英国科学家普里斯特利通过实验发现植物可以更新空气；1864年，德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉；1880年德国科学家恩吉尔曼证明氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所；20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明光合作用释放的氧全部来自水。 （2）叶绿体中的色素 叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卡素，叶绿素包括叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）；类胡萝卜素包括胡罗卜素（橙黄色）和叶黄色（黄色）。 （3）光合作用的过程 光合作用反应式CO2 + H2O （CH2O）+ O2，光合作用可化分为两个阶段光反应阶段和暗反应阶段。在光反应阶段，叶绿体中的色素吸收光能，一方面是将水分子分解成氧和氢[H]，另一方面是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的囊状结构上进行的。在暗反应阶段，绿叶从外界吸收来的CO2首先与植物体内的一种含有五个碳原子的化合物（C5）结合，形成2个三碳的化合物，称作CO2的固定，随后在有关酶的催化作用下，一些三碳化合物接受ATP释放出的能量并被还原，经过一系列化学变化形成糖类，另一些三碳化合物又形成五碳化合物，确切地说，光合作用的产物是有机物和氧气。 （4）光合作用的重要意义 光合作用为几乎所有生物提供物质来源和能量来源；光合作用吸收CO2释放O2，维持大气中O2和CO2含量的相对稳定；还对生物进化具重要作用。 （5）C3和C4植物的概念 对于小麦、水稻等大多数绿色植物，在暗反应阶段，一个CO2被一个五碳化合物（C5）固定以后，形成两个三碳化合物，C3化合物再被[H]还原，将这类仅有C3的植物叫做C3植物。而玉米甘蔗等植物，在暗反应阶段，CO2中的C首先转移到C4中，然后才转移到C3中，将这类植物叫做C4植物。 （6）C3和C4植物叶片结构特点 C3植物叶片中的维管束鞘细胞不含叶绿体，维管束鞘以外的叶肉细胞排列疏松，但都含叶绿体，C4植物叶片中维管束鞘细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体，叶肉细胞则含有正常的叶绿体。 6．人和动物体内糖类、脂质和蛋白质的代谢 （1）糖类代谢 食物中的糖经消化分解成葡萄糖，葡萄糖被吸收，运往全身各处，首先，在细胞中氧化分解，生成CO2和H2O释放能量，供生命活动的需要；其次，多余的部分可被肝脏和肌肉等组成合成糖元而储存起来，最后，如还有多余的葡萄糖，可以转变成脂肪和某些氨基酸。 （2）脂类代谢 脂类在各组织器官内主要发生两种变化，第一，在皮下结缔组织，腹腔大网膜和肠系膜等处储存起来常以脂肪形式存在。第二，在肝脏和肌肉等处再度分解成甘油和脂肪酸，直接氧化分解成CO2和H2O，释放大量的能量，或者转变为糖元。 （3）蛋白质代谢 蛋白质被分解成各种氨基酸时有四种变化：第一，直接被用来合成各种组织蛋白；第二，合成一些具有一定生理功能的特殊蛋白质；第三，通过转氨基作用，形成新的氨基酸；第四，通过脱氨基作用分解为含氮和不含氮部分，其中氨基可以转变成尿素排出体外，不含氮部分可以氧化分解成CO2和H2O，也可以合成糖和脂肪。 （4）三大营养物质代谢的关系 在同一细胞内，这三类物质的代谢是同时进行的，三大物质之间是可以转化的，但转化是有条件的。表达式
（5）三大营养物质代谢与人体健康的关系 正常人血糖含量一般维持在80~120mg/dl，在长期饥饿或肝功减退情况下，血糖降低到50 ~ 60mg/dl而得不到补充，会出现头昏、心慌、四肢无力、面色苍白等低血糖早期症状；如果一个人多食少动就容易导致肥胖。如果脂肪来源太多，而肝功不好，或磷脂合成减少而造成脂肪在肝脏中堆积形成脂肪肝，长期发展，最终造成肝硬化。蛋白质在生命活动中具有多方面的生理作用。人体每天都必须摄入足够量的蛋白质，如果食物种类过于单一，体内就会由于缺乏某些必需氨基酸而导致蛋白质合成受阻，出现营养不良。 7．细胞呼吸 （1）有氧呼吸 高等动植物进行呼吸作用的主要方式是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生CO2和H2O，同时释放大量能量的过程。整个过程包括三个阶段。第一阶段：一分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的氢同时释放少量的能量，第二阶段丙酮酸经一系列反应生成CO2和[H]，释放少量能量，第三阶段前两阶段产生[H]与氧结合生成水同时释放大量能量。1mol葡萄糖彻底氧化分解共释放2870kJ的能量，其中1161kJ储存于ATP中。 （2）无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成为不彻底氧化产物，同时释放出少量能量的过程。第一阶段与有氧呼吸第一阶段相同，第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和CO2成乳酸。 （3）呼吸作用的意义 第一，呼吸作用能为生物体生命活动提供能量，第二，呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。 8．新陈代谢的基本类型 （1）新陈代谢的概念 新陈代谢是活细胞中全部有序的化学变化的总称，它包括物质代谢和能量代谢两方面。物质代谢是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变和生物体内物质的转变过程。能量代谢是指生物体与外界环境之间能量的交换及生物体内能量的转变过程。 （2）新陈代谢的基本类型 按照生物体同化作用和异化作用方式不同，新陈代谢基本类型可分为：同化作用的两种类型自养型和异养型，异化作用的两种类型需氧型和厌氧型。 四、生命活动的调节 1．植物激素调节 （1）植物的向性运动 植物受单方向的外界刺激而引起的定向运动，称为向性运动如基向光性。 （2）植物生长素的发现和生理作用 ①发现 1880年达尔文通过实验推想，胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质，这种物质在单侧光照射下对胚芽鞘下面部分会产生某种影响。1928年，荷兰科学家温特通过实验证明，胚芽鞘尖端产生了某种物质，这种物质从尖端运输到下部，并且能够促进胚芽鞘下面某些部分的生长。1934年，荷兰科学家郭葛从植物中分离出这种物质，鉴定后知道它是吲哚乙酸。由于具有促进植物生长的功能，因此给它取名生长素。 ②生理作用 生长素对植物生长往往具有双重性，低浓度可以促植物生长，促进发芽，防止落花结果，高浓度能抑制生成，抑制发芽，疏花疏果。 （3）生长素在农业生产中的应用 第一，促进扦插枝条生根；第二，促进果实发育；第三防止落花落果。 2．人和高等运物生命活动的调节 （1）体液调节的概念 体液调节是指某些化学物质（如激素，CO2）通过体液的传送，对人和动物体的生理活动所进行的调节。 （2）动物激素的种类，产生部位及生理作用。
（3）激素分泌的调节 在大脑皮层的影响下，下丘脑可以通过垂体，调节和控制某些内分泌腺中激素的合成和分泌；而激素进入血液后，又可以反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成和分泌。这种调节作用叫做反馈调节。通过反馈调节，血液中的激素经常保持在正常的相对稳定水平。 （4）相关激素间的协同作用和拮抗作用 协同作用是指不同激素对同一生物效应都发挥作用，从而达到增强效果的作用。拮抗作用是指不同激素对同一生理效应发挥相反作用。 （5）CO2的调节作用 CO2是调节呼吸的有效生理刺激，当吸入CO2含量较高的混合气时，动脉血中的CO2含量也随之升高，这样就形成了对呼吸中枢的有效刺激呼吸中枢的活动就加强，呼吸加深加快，加快对CO2的消除，使肺泡气和动脉血中的CO2含量维持在正常水平。 （6）神经调节的基本方式 神经系统调节动物体各种活动的基本方式是反射，反射大致可以分为非条件反射和条件反射两类。反射活动的结构基础是反射弧，反射弧是由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分组成。 （7）兴奋的传导 ①神经纤维上的传导，刺激神经纤维某一部分产生兴奋，引起兴奋部位膜内外正负电位交替变化，产生电位差形成局部电流，可以双向传递。 ②细胞间的传递神经冲动通过轴突传导到突触小体，其内的突触小泡释放递质到突触间隙，作用于突触后，膜使另一神经元产生兴奋，单向传递。 （8）高级神经中枢的调节 调节人和高等动物生理活动的高级神经中枢是大脑皮层。大脑皮层的主要功能区包括：与躯体运动功能密切联系的躯体运动中枢，位于中央前回，并且皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的；与语言功能有关的言语区，它包括运动性语言中枢S区，听觉性语言中枢H区，视觉语言中枢V区，书写语言中枢W区。与内脏活动密切联系的内脏活动中枢，位于皮层内侧面，调节血压，呼吸和胃肠运动等。 （9）神经调节和体液调节的区别和联系
（10）激素调节与行为 ①垂体分泌促性腺激素，促进性腺发育和性激素的分泌进而影响性行为。 ②垂体分泌催乳素调控某些动物对幼仔的照顾行为，而且能够促进某些合成食物器官发育和生理机能完成。 （11）神经调节和行为 动物的行为无论先天性行为（包括趋性、非条件反射、本能）还是后天性行为（包括印随、模仿、条件反射等），都与调节系统的调节有直接的联系。在动物的后天性行为中，生活体验和学习对行为的形成起到决定性作用。判断、推理是后天性行为发展的最高级形式，神经系统越发达，行为表现越复杂。 五、生物的生殖和发育 1．生物的生殖 （1）无性生殖及其意义 无性生殖指不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生出新个体的生殖方式，包括分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖和营养生殖。无性生殖中新个体所含的遗传物质与母体的相同，因而新个体基本上保持母体的一切性状。 （2）有性生殖及其意义 由亲本产生有性生殖的细胞（也叫做配子），经过两性生殖细胞的结合，成为合子（受精卵），再由合子发育成为新个体的生殖方式，叫做有性生殖。被子植物的花粉粒中含两个精子，两个精子通过花粉管到达胚囊，一个精子和卵细胞结合形成受精卵，另一个精子与两个极核结合，形成受精极核，这种受精方式叫做双受精。 （3）减数分裂的概念 进行有性生殖的生物，在原始生殖的细胞发展为成熟生殖细胞的过程中，都要进行减数分裂。在分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，产生染色体数目减半的生殖细胞。 （4）精子和卵细胞的形成过程 哺乳动物的精子在睾丸中形成，精原细胞在减数第一次分裂间期染色体进行复制，成为初级精母细胞。初级精母细胞最显著的变化是联会、四分体、交叉互换，同源染色体分离。这样一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞，同时细胞中染色体数减半。次级精母细胞开始进行减数第二次分裂，着丝点分开，染色单体分离被纺锤丝牵引着分别移向两极，两个次级精母细胞分裂成四个精细胞，精细胞再经过一系列的变化形成精子。哺乳动物的卵细胞在卵巢中形成的，染色体的行为变化与精子形成一致，但一个初级卵母细胞经数第一次分裂形成一个次级卵母细胞和一个极体。减数第二次分裂一个次级卵母细胞形成、1个卵细胞、1个极体，同时，第一次分裂形成的极体也分裂成两个极体，不久极体消失，只生成1个卵细胞。 （5）受精作用 精子和卵细胞融合成为受精卵的过程叫做受精作用。 2．生物的个体发育 （1）被子植物的个体发育 ①种子的形成和萌发：受精卵经一次分裂形成顶细胞和基细胞，顶细胞经过多次分裂形成球状胚体，进一步发育成具有子叶、胚芽、胚轴和胚根的胚。受精极核经多次分裂形成胚乳，株被发育成种皮，这样整个胚珠发育成种子。 ②植株的生长发育：种子在合适条件下萌发成幼苗，幼苗经一段时间成为具有根、茎、叶的植株，植株发育到一定阶段，形成花芽，接下来开花结果，完成营养生长和生殖生长。 （2）高等动物的个体发育 ①胚胎发育：受精卵 完整幼体。 ②胚后发育：胚后发育主要指身体的长大和生殖器官的逐渐成熟。有些动物的胚后发育属于变态发育。 六、遗传、变异和进化 1．遗传的物质基础 （1）DNA是主要的遗传物质 通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，现代科学研究证明，有些病毒不含DNA，只含RNA，在这些病毒中RNA是遗传物质因为绝大多数的遗传物质是RNA，所以DNA是主要的遗传物质。 （2）DNA的分子结构和复制 ①分子结构，1953年沃森和克里克共同提出了DNA分子的双螺旋结构，其主要特点是DNA分子是由两条反行平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋的结构；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架，碱基排列在内侧；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且是A = T G = C这种一一对应的碱基互补配对原则。 ②复制，DNA分子复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子过程，该过程是一个边解旋边复制的过程。新合成的DNA分子中，都保留了原来DNA分子的一条链，又叫做半保留复制。 （3）基因的概念 基因是具有遗传效应的DNA片断，在染色体上呈直线排列。 （4）基因控制蛋白质的合成 ①转录：在细胞核内进行，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。 ②翻译：在细胞质中进行，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 （5）基因对性状的控制 生物的一切性状都是受基因控制的，一些基因是通过控制酶的合成来调制代谢过程，从而控制生物性状。基因控制性状的另一种情况是通过控制蛋白质的分子结构来直接影响性状。 2．基因的分离规律 （1）孟德尔的豌豆杂交实验 豌豆是自花传粉，而且是闭花授粉植物，豌豆具有容易区分的相对性状，孟德尔选7对相对性状做杂交实验。 （2）一对相对性的遗传实验，纯合的高茎豌豆与纯合的矮茎豌豆进行杂交，杂交产生子一代F1总是高茎的，让子一代植株自交，F2代除了有高的，还有矮的，高 : 矮 = 3 : 1。 （3）分离现象的解释 ①生物体的性状都是由遗传因子（基因）控制的。控制显性性状的显性基因，用大写字母（D）表示，控制隐性性状的是隐性基因，用小写字母表示（如d）。 ②在生物体细胞中，控制性状的基因成对存在，形成生殖细胞时，成对基因彼此分离，配子中只含一个基因。 ③F1（Dd）产生雌雄配子各两种数目相等。 ④受精时雌雄配子随机结合，F2出现三种基因型DD，Dd，dd；两种表现型。 （3）对分离现象解释的验证 测交实验，F1子一代和隐性亲本类型相交，子代高茎和矮茎之比为1:1，证明F1在形成配子时，成对的基因发生了分离，分离后的基因进入到不同配子中。 （4）基因分离定律的实质 在杂合子的细胞中位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定独立性，生物体在进行减数分裂产生配子时，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子传给后代。 （5）基因型和表现型 生物个体表现出来的性状叫做表现型，与表现型有关的基因组成叫做基因型。 （6）基因分离定律在实践中的应用，有助于人们正确解释生物界的某些遗传现象；预测杂交后代类型和各种类型出现概率；对于动植物育种实践和医学实践都具有重要意义。 3．基因的自由组合定律 （1）对自由组合现象的解释 两对相对性状的遗传实验：F1自交产生配子时，每对基因彼此分离的同时，不同对的基因之间可以自由组合，F1产生雌配子和雄配子就各有4种，它们是YR Yr yR和yr，并且它们之间的数量比较近于1:1:1:1。 （2）对自由组合现象解释的验证一测交试验 让子一代F1植株（YyRr）与隐性纯合子杂交（yyrr）F1产生四种配子，且数目相等，测交结果应当产生4种类型的后代，数量应当接近相等。实验结果符合预期的设想，从而证实了F1在形成配子时，不同对的基因是自由组合的。 （3）基因自由组合定律的实质 位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的，在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。 （4）基因自由组合定律在实践中的应用 在动植物育种工作中，通过杂交使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。在医学实践中，分析家系中两种遗传病同时发病的情况，并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率，为遗传病的预测和诊断提供理论依据。 （5）孟德尔获得成功的原因 第一，正确选用实验材料是孟德尔获得成功的首要条件；第二，在对生物的性状进行分析时，首先只针对一对相对性状进行研究，再研究两对、三对，这种由单因素到多因素的研究方法也是重要原因；第三，应用统计学方法对实验结果进行分析也是重要原因；第四，设计科学的实验程序：实验→假说→验证→结论，也是重要原因。 4．性别决定和伴性遗传 （1）性别决定 研究表明，生物的性别通常是由性染色体决定的。生物决定性别的方式，根据细胞中性染色体的差异主要有两种XY型、ZW型。其中XX为雌性，XY为雄性。 （2）伴性遗传 有些性状的遗传常常与性别相关联，这种现象就是伴性遗传。 5．生物的变异 （1）基因突变 ①概念：由于DNA分子中发生碱基对的增添，缺失或改变，而引起基因结构的改变。 ②特点：普遍存在；随机发生；自然状态下，突变率低；突变是不定向的。 ③人工诱变在育种上应用，人工诱变是指用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。从而提高突变率，创造变异类型，从中选择、培育优良的生物品种。 （2）染色体变异 ①染色结构的变异包括染色体某一片断的缺失、增加、颠倒180°和染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有时会导致生物体死亡。 ②染色体数目的变异 细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。由受精卵发育而成的个体，体细胞中含两个染色体组的叫做二倍体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。利用人工诱导多倍体已培育出三倍体无子西瓜和甜菜，此外我国还创造出了自然界没有的作物—八倍体小黑麦。单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。单倍体育种可以明显缩短育种年限。
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