生物學(xué)期末復(fù)習(xí)題及詳細(xì)解析一、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)與功能1.簡述細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容及其生物學(xué)意義。解析：細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型是目前被廣泛接受的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型。其主要內(nèi)容包括：磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，這個支架具有流動性；蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌或貫穿于磷脂雙分子層中，或結(jié)合在其表面，這些蛋白質(zhì)分子也大多是可以運(yùn)動的；細(xì)胞膜的外表面還含有糖類分子，它們與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白或糖脂，這些糖類分子在細(xì)胞識別、信息傳遞等過程中起重要作用。該模型的生物學(xué)意義在于：它強(qiáng)調(diào)了細(xì)胞膜的流動性和膜蛋白分布的不對稱性。流動性是細(xì)胞膜的基本特性之一，保證了細(xì)胞能夠進(jìn)行胞吞、胞吐等生命活動，也使得膜蛋白能夠在膜上移動，執(zhí)行其特定功能。不對稱性則與細(xì)胞膜的功能密切相關(guān)，例如，某些膜蛋白只存在于細(xì)胞膜的外側(cè)或內(nèi)側(cè)，保證了物質(zhì)運(yùn)輸、信號傳遞等過程的方向性和特異性。2.比較線粒體和葉綠體在結(jié)構(gòu)與功能上的異同點(diǎn)。解析：線粒體和葉綠體都是細(xì)胞內(nèi)的重要細(xì)胞器，都具有雙層膜結(jié)構(gòu)，都含有少量DNA和核糖體，能進(jìn)行一定程度的自主復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，被譽(yù)為“半自主性細(xì)胞器”。結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)：線粒體的內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，以增大內(nèi)膜面積，其基質(zhì)中含有與有氧呼吸相關(guān)的酶；葉綠體內(nèi)部含有由類囊體堆疊而成的基粒，類囊體膜上分布有光合色素和與光反應(yīng)相關(guān)的酶，基質(zhì)中含有與暗反應(yīng)相關(guān)的酶及葉綠體DNA。功能上，線粒體是有氧呼吸的主要場所，是細(xì)胞的“動力車間”，能將有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為細(xì)胞可利用的能量；葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所，是“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”，能將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在有機(jī)物中。3.簡述細(xì)胞核的主要結(jié)構(gòu)及其在細(xì)胞生命活動中的作用。解析：細(xì)胞核主要由核膜、核仁、染色質(zhì)（或染色體）和核基質(zhì)構(gòu)成。核膜是雙層膜，將細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)分隔開，其上有核孔，是大分子物質(zhì)（如mRNA、蛋白質(zhì)等）進(jìn)出細(xì)胞核的通道。核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。染色質(zhì)由DNA和蛋白質(zhì)組成，是遺傳信息的主要載體，在細(xì)胞分裂時會高度螺旋化形成染色體。核基質(zhì)是細(xì)胞核內(nèi)的液態(tài)環(huán)境，為細(xì)胞核內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供場所。細(xì)胞核是細(xì)胞的“控制中心”，在細(xì)胞生命活動中的作用至關(guān)重要。它是遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的主要場所，控制著細(xì)胞的遺傳特性和代謝活動。細(xì)胞的生長、發(fā)育、分裂、分化等生命活動都受細(xì)胞核中遺傳信息的調(diào)控。二、新陳代謝與酶4.什么是酶？酶作為生物催化劑具有哪些特性？影響酶活性的主要因素有哪些？解析：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。酶作為生物催化劑，其特性主要有：高效性，酶的催化效率遠(yuǎn)高于無機(jī)催化劑；專一性，一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)；作用條件較溫和，酶的活性易受溫度、pH等環(huán)境因素的影響。影響酶活性的主要因素包括溫度和pH。在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶活性逐漸增強(qiáng)，達(dá)到最適溫度時活性最高；超過最適溫度后，溫度繼續(xù)升高會導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞，酶活性迅速下降直至失活。同樣，每種酶都有其最適pH，在最適pH條件下酶活性最高，偏離最適pH，無論是過酸還是過堿，都會影響酶的活性，甚至導(dǎo)致酶失活。此外，酶的濃度、底物濃度等也會影響酶促反應(yīng)速率，但不改變酶的活性。5.簡述ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其在細(xì)胞能量代謝中的作用。解析：ATP，即三磷酸腺苷，其結(jié)構(gòu)簡式為A-P~P~P，其中A代表腺苷（由腺嘌呤和核糖組成），P代表磷酸基團(tuán)，~代表高能磷酸鍵。ATP分子中含有兩個高能磷酸鍵，儲存著大量的化學(xué)能。ATP在細(xì)胞能量代謝中起著“能量通貨”的作用。細(xì)胞內(nèi)的糖類、脂肪等有機(jī)物儲存著大量的化學(xué)能，但這些能量不能被細(xì)胞直接利用。當(dāng)這些有機(jī)物氧化分解時，釋放出的能量一部分會轉(zhuǎn)移到ATP中，形成高能磷酸鍵。ATP分子中遠(yuǎn)離腺苷的那個高能磷酸鍵很容易斷裂，斷裂時會釋放出大量能量，供細(xì)胞進(jìn)行各項(xiàng)生命活動，如主動運(yùn)輸、肌肉收縮、細(xì)胞分裂、物質(zhì)合成等。ATP在水解為ADP（二磷酸腺苷）和Pi（磷酸）的同時釋放能量，ADP和Pi又可以在能量的驅(qū)動下重新合成ATP，從而實(shí)現(xiàn)能量的儲存和釋放，保證細(xì)胞能量供應(yīng)的持續(xù)和穩(wěn)定。三、遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)與基本規(guī)律6.減數(shù)分裂與有絲分裂相比，有哪些主要特征？簡述減數(shù)分裂的生物學(xué)意義。解析：減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。與有絲分裂相比，其主要特征有：1.染色體復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，最終形成的子細(xì)胞中染色體數(shù)目是原始生殖細(xì)胞的一半。2.減數(shù)第一次分裂前期會發(fā)生同源染色體的聯(lián)會，形成四分體，四分體時期可能發(fā)生同源染色體非姐妹染色單體間的交叉互換。3.減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，這是基因分離定律和自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。4.減數(shù)分裂過程中沒有細(xì)胞周期，分裂結(jié)果產(chǎn)生的是4個（精細(xì)胞）或1個（卵細(xì)胞）成熟生殖細(xì)胞。減數(shù)分裂的生物學(xué)意義重大：首先，它保證了每種生物前后代染色體數(shù)目的恒定，通過減數(shù)分裂使生殖細(xì)胞中染色體數(shù)目減半，再通過受精作用使受精卵（合子）中染色體數(shù)目恢復(fù)到體細(xì)胞水平，從而維持了物種的穩(wěn)定性。其次，減數(shù)分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換以及非同源染色體的自由組合，為生物的遺傳變異提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于生物的進(jìn)化和適應(yīng)環(huán)境。7.什么是基因的分離定律和自由組合定律？它們的實(shí)質(zhì)分別是什么？解析：基因的分離定律和自由組合定律是孟德爾通過豌豆雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的兩大遺傳基本規(guī)律?；虻姆蛛x定律：在雜合子的細(xì)胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨(dú)立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進(jìn)入兩個配子中，獨(dú)立地隨配子遺傳給后代。其實(shí)質(zhì)是等位基因隨同源染色體的分離而分離?；虻淖杂山M合定律：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。其實(shí)質(zhì)是非同源染色體上的非等位基因自由組合。需要注意的是，自由組合定律的適用條件是控制不同性狀的基因位于非同源染色體上。如果兩對等位基因位于同一對同源染色體上，則它們主要遵循基因的連鎖與交換定律。四、分子生物學(xué)基礎(chǔ)8.簡述DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要特點(diǎn)。解析：DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是由沃森和克里克提出的，其主要特點(diǎn)如下：1.DNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成，一條鏈的走向是5'→3'，另一條鏈的走向是3'→5'。2.兩條鏈圍繞著一個共同的中心軸盤旋，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。3.脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在雙螺旋的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在雙螺旋的內(nèi)側(cè)。4.兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對具有一定的規(guī)律：A（腺嘌呤）一定與T（胸腺嘧啶）配對，G（鳥嘌呤）一定與C（胞嘧啶）配對，這種堿基之間的一一對應(yīng)關(guān)系稱為堿基互補(bǔ)配對原則。A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵。5.雙螺旋結(jié)構(gòu)的直徑約為2nm，每個螺旋包含10個堿基對，相鄰堿基對之間的垂直距離約為0.34nm，螺距約為3.4nm。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出，深刻揭示了DNA作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性、復(fù)制方式以及儲存和傳遞遺傳信息的機(jī)制，是分子生物學(xué)發(fā)展史上的里程碑。9.什么是中心法則？簡述其基本內(nèi)容。解析：中心法則是克里克提出的描述遺傳信息在生物大分子間傳遞規(guī)律的理論。其基本內(nèi)容是：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的自我復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，中心法則得到了補(bǔ)充和完善。目前認(rèn)為，遺傳信息還可以從RNA流向RNA（即RNA的自我復(fù)制，如某些RNA病毒），以及從RNA流向DNA（即逆轉(zhuǎn)錄，如HIV等逆轉(zhuǎn)錄病毒）。但需要強(qiáng)調(diào)的是，遺傳信息不能從蛋白質(zhì)流向蛋白質(zhì)，也不能從蛋白質(zhì)流向DNA或RNA。中心法則揭示了生物體遺傳信息傳遞的一般規(guī)律，是生命科學(xué)的核心理論之一，對理解生物的遺傳、變異和進(jìn)化具有重要意義。五、生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)10.什么是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動？比較二者的主要區(qū)別。解析：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的兩大基本功能。物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等基本元素，在生態(tài)系統(tǒng)的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間反復(fù)循環(huán)的過程。例如碳循環(huán)，大氣中的二氧化碳通過生產(chǎn)者的光合作用進(jìn)入生物群落，然后通過生物的呼吸作用、分解者的分解作用以及化石燃料的燃燒等過程，又回到大氣中，實(shí)現(xiàn)了碳元素的循環(huán)利用。物質(zhì)循環(huán)具有全球性、循環(huán)性和反復(fù)利用的特點(diǎn)，物質(zhì)在循環(huán)過程中總量基本不變。能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。能量流動的起點(diǎn)是生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽能，然后沿著食物鏈和食物網(wǎng)依次傳遞給初級消費(fèi)者、次級消費(fèi)者等。能量在流動過程中，會因呼吸作用、未被利用、被分解者分解等原因而不斷散失，因此能量流動具有單向流動和逐級遞減的特點(diǎn)。能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率大約是10%-20%。二者的主要區(qū)別在于：1.方向性：能量流動是單向的，只能從第一營養(yǎng)級流向更高營養(yǎng)級，最終以熱能形式散失，不能循環(huán)利用；而物質(zhì)循環(huán)是周而復(fù)始的循環(huán)過程。2.特點(diǎn)：能量流動逐級遞減，傳遞效率低；物質(zhì)循環(huán)則在生態(tài)系統(tǒng)中反復(fù)循環(huán)，總量守恒（在生物圈范圍內(nèi)）。3.形式：能