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文檔簡介

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上生物必修(一)知識總結第一章 走近細胞 第一節(jié) 從生物圈到細胞一、生命系統(tǒng)的結構層次1、細胞:是生物體結構和功能的基本單位。除了病毒以外,所有生物都是由細胞構成的。細胞是地球上最基本的生命系統(tǒng)。(單細胞生物依靠單個細胞完成各項生命活動,多細胞生物依靠各種分化的細胞密切合作,共同完成各項生命活動)2、種群:在一定的自然區(qū)域內(nèi),同種生物的所有個體的總和。3、群落:在一定的自然區(qū)域內(nèi),所有種群組成一個群落(高中:所有動物+植物+微生物)。4、生態(tài)系統(tǒng):生物群落和它的無機環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體。生物圈就是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)。 5、生命系統(tǒng)的結構層次:細胞組織器官系統(tǒng)個

2、體種群群落生態(tài)系統(tǒng)生物圈6、植物沒有系統(tǒng)層次;單細胞生物既屬于細胞層次又屬于個體層次。病毒不屬于生命系統(tǒng)的任何層次,但屬于生物。二、病毒的相關知識:1、病毒不能獨立進行新陳代謝,只能寄生在活的宿主細胞內(nèi)。2、病毒的結構:一般由蛋白質外殼+某種核酸組成(朊病毒只有蛋白質外殼無核酸)。少數(shù)病毒還有特殊結構:囊膜和刺突(囊膜一般認為是病毒從宿主細胞出來時帶上的特殊結構,屬于生物膜,由糖蛋白和脂質組成,但不屬于生物膜系統(tǒng))。3、病毒分類:按遺傳物質分:DNA病毒(高中:天花病毒,乙肝病毒,噬菌體);RNA病毒(其他所有病毒:流感病毒,HIV,煙草花葉病毒)按宿主分:動物病毒,植物病毒,噬菌體(細菌病毒

3、);4、增殖:吸附注入合成組裝釋放(增殖過程中,原料,能量,場所都由宿主細胞提供)第二節(jié) 細胞的多樣性和統(tǒng)一性一、相關概念1、原核生物:衣原體,支原體,放線菌、細菌(如硝化細菌、乳酸菌、大腸桿菌、肺炎雙球菌)、藍藻(藍球藻,念珠藻,顫藻,發(fā)菜)等都屬于原核生物。2、真核生物:由真核細胞構成的生物。如動物、植物、真菌(酵母菌、霉菌,木耳,蘑菇,靈芝)等。 * (藻類除了藍藻外其他的都是真核生物)二、原核細胞和真核細胞的比較(多樣性)1.兩者本質區(qū)別:有無以核膜為界限的細胞核2.細胞多樣性的區(qū)別:(1).直接原因:構成細胞的蛋白質不同(2).根本原因:不同生物之間:DNA不同;同一生物不同細胞之間

4、:基因的選擇性表達三、細胞學說的建立(統(tǒng)一性)1、過程1665 英國人虎克用自制的顯微鏡首次觀察并命名了細胞。 19世紀30年代德國人施萊登、施旺提出細胞學說2、主要內(nèi)容細胞是一個有機體,一切動植物都由細胞發(fā)育而來,并由細胞和細胞產(chǎn)物所構成;細胞是一個相對獨立的單位,既有它自己的生命,又對與其他細胞共同組成的整體的生命起作用; 新細胞可以從老細胞中產(chǎn)生。(魏爾肖補充:細胞通過分裂產(chǎn)生新細胞)3、意義:揭示細胞統(tǒng)一性和生物體結構統(tǒng)一性,使人們認識到各種生物之間存在共同的結構基礎。(但未揭示細胞的多樣性)種類原核細胞真核細胞細胞大小較小(110m )較大(10-100m )細胞

5、核無以核膜為界的細胞核,核物質集中在擬核(大型環(huán)狀DNA)中。無核膜,核仁。DNA不和蛋白質結合,無染色體有以核膜為界的細胞核。有核膜,有核仁。DNA和蛋白質結合成染色體細胞質僅有核糖體一種細胞器有各種細胞器細胞壁主要成分為肽聚糖植物:纖維素和果膠;真菌:幾丁質細胞分裂二分裂(不是無絲分裂)有絲分裂,無絲分裂,減數(shù)分裂代表生物放線菌、細菌、藍藻、支原體、衣原體真菌、植物、動物相同點都有細胞膜、細胞質、核糖體等結構;都含DNA,RNA但遺傳物質都是DNA*高中可認為只有動物細胞無細胞壁(其實支原體也無細胞壁,不需記)第二章 組成細胞的分子第一節(jié) 細胞中的元素和化合物一、生物界與非生物界具有統(tǒng)一性

6、和差異性1、統(tǒng)一性:組成細胞的化學元素在非生物界都可以找到2、差異性:組成生物體的化學元素在細胞內(nèi)的含量與在非生物界中的含量明顯不同二、組成生物體的化學元素:有20多種 大量元素:C、H、O、N、P、S(97)、K 、Ca、Mg等; 微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等; 最基本元素:C(占干重的55.99%,生物大分子以碳鏈為骨架)主要元素;C、 O、H、N、S、P;細胞含量最多4種元素:C、 O、H、N; 三、組成生物體的化合物 水(8590) 物質無機物無機鹽(11.5) 基礎組成細胞的蛋白質 (710)化合物脂質 (12) 有機物 糖類 (11.5)核酸 1、一般而言含量最多元

7、素:干重:C,鮮重:O;含量最多化合物:干重:蛋白質,鮮重:水2、部分化合物的元素組成:只含CHO:糖類,脂肪,固醇(高中);蛋白質:CHON(PS);C H O N P :磷脂,核酸,ATP,NADPH等。3、RNA病毒與核糖體組成類似,都由蛋白質和RNA組成;DNA病毒與染色體組成類似第二節(jié) 生命活動的主要承擔者-蛋白質一、相關概念1、氨基酸:蛋白質的基本組成單位 ,在生物體中組成蛋白質的氨基酸約有20種。(最簡單的氨基酸:甘氨酸。其R基為H)2、不同氨基酸理化性質不同,主要是因為R基不同。3、成人有8種必需氨基酸(人體不能合成),嬰兒有9種,多了一種組氨酸二、蛋白質的結構與功能1、主要組

8、成元素:C、H、O、N,還含有少量P、S2、組成蛋白質的基本單位氨基酸結構通式:(如右圖) 結構特點:每種氨基酸至少含有一個氨基(NH2)和一個羧基(COOH)連接在同一個碳原子上;氨基酸相互結合的方式脫水縮合(脫去的水中H來自氨基和羧基)三、相關計算:1、每脫去一個水分子就形成一個肽鍵 ;n個氨基酸形成一條肽鏈(不考慮環(huán)狀肽)脫n-1分子水,形成n-1個肽鍵(同理水解時,需要n-1個水參與反應)2、蛋白質中游離氨基數(shù)或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基中氨基數(shù)或羧基數(shù)(每條肽鏈至少有一個游離氨基和羧基)3、蛋白質中氮原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基中氮原子數(shù)=各氨基酸中氮原子數(shù)(蛋白質中的氮原子主要存在于肽鍵

9、中)4、蛋白質中氧原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基中氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子總數(shù)-脫去水分子數(shù)。5、蛋白質中氫原子數(shù)=各氨基酸中氫原子數(shù)-2×脫水數(shù)-2×二硫鍵數(shù)(每形成一個二硫鍵脫去兩個氫)。 *(多條肽鏈之間可以通過二硫鍵相連)6、DNA中堿基數(shù):RNA中堿基數(shù):蛋白質中氨基酸數(shù)=6:3:1(有至少或至多時)四、蛋白質的結構(多樣性) 1、蛋白質多樣性的原因是組成蛋白質的氨基酸的種類,數(shù)目,排列順序不同多肽鏈空間結構不同2、蛋白質的主要功能(生命活動的主要承擔者)蛋白質的結構多樣性決定了它的特異性、功能多樣性構成細胞和生物體的重要物質:如細胞膜、染色體、肌肉

10、中的蛋白質;肌動蛋白;催化作用:如酶; 調(diào)節(jié)作用:如胰島素、生長激素;運輸作用:如血紅蛋白、載體蛋白; 免疫作用:如抗體;第三節(jié) 遺傳信息的攜帶者-核酸一、組成元素:C、H、O、N、P二、種類:脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)三、作用:是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質,在生物的遺傳、變異和蛋白質的合成具有重要作用。 (*細胞中DNA和mRNA都能攜帶遺傳信息,tRNA,rRNA不攜帶遺傳信息)四、組成核酸的基本單位核苷酸DNA與RNA的區(qū)別(堿基種類,單雙鏈,五碳糖種類)元素組成C、H、O、N、P等分類脫氧核糖核酸(DNA一般為雙鏈)核糖核酸(RNA一般為單鏈)基本單位脫氧核糖核苷酸核糖核

11、苷酸成分磷酸 H3PO4五碳糖脫氧核糖核糖堿基A T C GA U C G功能主要的遺傳物質,編碼、復制遺傳信息,并決定蛋白質的合成將遺傳信息從DNA傳遞給蛋白質。存在主要在細胞核中,少量在線粒體、葉綠體中主要存在于細胞質中。*特別提醒:1、腺苷=腺嘌呤+核糖 2、一分子ATP脫掉兩個磷酸基為RNA的基本單位之一(腺嘌呤核糖核苷酸) 3、核酸是一切生物的遺傳物質(不考慮朊病毒),所有細胞生物+DNA病毒遺傳物質:DNA,所有RNA病毒遺傳物質:RNA。 4、RNA中也可能含有氫鍵(tRNA含氫鍵) 5、所有細胞中的核酸不徹底水解可產(chǎn)生8種核苷酸,徹底水解產(chǎn)生8種產(chǎn)物(5種堿基,一種磷酸,2種五

12、碳糖);病毒核酸不徹底水解產(chǎn)生4種核苷酸,徹底水解產(chǎn)生6種產(chǎn)物。 6、RNA的種類及功能:(1)mRNA:翻譯的模板; (2)rRNA:組成核糖體; (3)tRNA:轉運氨基酸(4)作為RNA病毒的遺傳物質;(5)催化功能(少數(shù)酶)五、實驗:觀察細胞中核酸的分布1、原理:(1)甲基綠和吡羅紅對DNA和RNA的親和力不同;(2)鹽酸能改變細胞膜通透性(殺死細胞),加速染色劑進入細胞;同時使染色質中DNA和蛋白質分離,利于DNA和染色劑結合。2、步驟:制片水解(8%的鹽酸)沖洗(蒸餾水)染色觀察現(xiàn)象3、材料選擇:選擇無色細胞(如動物細胞,洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞),防止顏色干擾。4、試劑作用(1)0.

13、9%的NaCl:保持細胞正常形態(tài);(2)8%的鹽酸:略(上面有)*特別注意:1、用低倍鏡觀察時,應選擇染色均勻,色澤淺的區(qū)域(使觀察效果最佳) 2、制片時烘干載玻片的目的:將細胞固定在載玻片上;可迅速殺死細胞.防止細胞死亡時溶酶體釋放水解酶對核酸造成破壞。第四節(jié) 細胞中的糖類和脂質一、糖類1、動物特有糖類:半乳糖,乳糖(1個葡萄糖+1個半乳糖),糖原(重要的儲能物質)2、植物特有糖類:果糖,蔗糖(葡萄糖+果糖),麥芽糖(2個葡萄糖),淀粉(重要的儲能物質),纖維素3、還原糖:所有單糖+麥芽糖和乳糖;非還原糖:蔗糖+所有多糖4、所有多糖的最終水解產(chǎn)物都為葡萄糖,最終代謝產(chǎn)物都為CO2和H2O5、

14、動物細胞只能吸收單糖,植物細胞還可以緩慢吸收蔗糖6、并不是所有糖類都是能源物質:如五碳糖與纖維素不能供能三、脂質 1、組成元素:主要元素為:C,H,O,有時還有N,P。2、脂肪的種類和作用分類元素常見種類功能脂質脂肪C、H、O良好的儲能物質 保溫 保護內(nèi)臟器官磷脂C H O N P細胞膜的主要成分固醇高中可認為只有C H O膽固醇構成動物細胞膜,參與血液中脂質運輸性激素促進生殖器官發(fā)育及生殖細胞形成維生素D有利于Ca、P吸收和利用 *特別注意:1.脂肪中C H元素比例高,所以氧化分解耗氧量大,釋放能量多。 2.多糖、蛋白質、核酸等生物大分子都以碳鏈為基本骨架,所以C為最基本元素3.脂肪可稱為生

15、物大分子,但其分子量很小,不是多聚體四、還原糖,脂肪,蛋白質的鑒定1、斐林試劑與雙縮脲試劑的區(qū)別:四點不同(CuSO4的濃度不同,反應條件不同,使用順序不同,現(xiàn)象不同)。2、雙縮脲試劑雙縮脲(NH2-CO-NH-CO-NH2) 3、脂肪鑒定試驗成功的關鍵:切片要薄4、脂肪被染色后用50%的酒精洗去浮色 5、觀察脂肪時,若用花生勻漿,可不使用顯微鏡6、甲基綠吡羅紅混合染料和斐林試劑兩者都需現(xiàn)配現(xiàn)用第五節(jié) 細胞中的無機物一、水 存在形式含量功能聯(lián)系水自由水絕大部分的水以游離的形式存在,可以自由流動。約95.51、細胞內(nèi)的良好溶劑2、參與多種化學反應3、運送養(yǎng)料和代謝廢物4、是細胞生活的液體環(huán)境可相

16、互轉化;代謝旺盛時自由水含量增多,反之,含量減少。(結合水比例越高,抗逆性越強)結合水部分水和細胞中的其他物質結合約4.5細胞結構的組成成分 二、無機鹽1、存在形式:絕大多數(shù)以離子形式存在。如K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、PO43-2、無機鹽的作用:、某些化合物的組成成分。如:葉綠素(Mg2+)(不是蛋白質)、血紅蛋白(Fe2)等、維持細胞和生物體正常的生命活動。如:動物缺鈣會抽搐、維持細胞的形態(tài)和酸堿平衡,調(diào)節(jié)滲透壓。 第三章 細胞的基本結構第一節(jié) 細胞膜-系統(tǒng)的邊界一、細胞膜的制備 1、選材:哺乳動物成熟的紅細胞,不用植物細胞的原因:有細胞壁,難以獲得細胞膜;存在核膜和多種細胞器膜的干

17、擾。2、某些細胞中所有脂質單層鋪開后=細胞膜面積的2倍。如(成熟紅細胞,細菌等原核生物)二、細胞膜成分:主要是脂質(約50)和蛋白質(約40);還有少量糖類(約2-10) *特別提醒:1.細胞膜的功能與膜蛋白的種類和數(shù)量密切相關2.膜蛋白具有多種功能:作為載體蛋白;作為受體蛋白(糖蛋白);催化作用(如好氧細菌的細胞膜上面附著有氧呼吸的酶等)3.高中階段可認為糖蛋白(或糖脂)僅存在于細胞膜外表面,起識別作用(消化道呼吸道細胞表面糖蛋白還有保護和潤滑作用)。三、生物膜的流動鑲嵌模型:1、基本內(nèi)容:、磷脂雙分子層構成基本支架;但這個支架不是靜止的,它具有流動性。、蛋白質可以鑲在、貫穿、部分或全部嵌入

18、磷脂雙分子層,大多數(shù)蛋白質是可以運動。2、結構特點:具有一定的流動性(細胞膜中磷脂和大多數(shù)蛋白質可以運動,影響因素:溫度)3、功能特性:選擇透過性(影響因素:內(nèi)因:膜上載體種類和數(shù)量;外因:溫度,PH,O2等)4、能體現(xiàn)膜流動性的有:胞吞胞吐,細胞融合,細胞分裂,質壁分離,吞噬細胞發(fā)揮作用等。5、能體現(xiàn)膜選擇透過性的有:主動運輸,協(xié)助擴散等。*特別提醒:1.主動運輸其實也能體現(xiàn)膜的流動性(依賴于載體蛋白的運動),但其主要體現(xiàn)的是膜的選擇透過性。 2.流動性使選擇透過性的基礎,具有流動性,才能實現(xiàn)選擇透過性。3.選擇透過性還與磷脂分子有關(允許脂溶性小分子自由通過)四、細胞膜功能1、將細胞與外界

19、環(huán)境分隔開 2、控制物質進出細胞 3、進行細胞間的信息交流(三種方式)第二節(jié) 細胞器-系統(tǒng)內(nèi)的分工合作一、相關概念1、細胞質:細胞膜以內(nèi)、細胞核以外的原生質,主要包括細胞質基質和細胞器。2、細胞質基質:細胞質內(nèi)呈液態(tài)的部分是基質,是細胞進行新陳代謝的主要場所。3、原生質層:成熟的植物細胞的細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質,相當于一層半透膜。4、原生質體:由細胞膜 細胞質 細胞核組成。一個動物細胞就是一個原生質體(區(qū)分原生質滴)5、細胞骨架:由蛋白質纖維(屬于蛋白質)組成,與細胞分裂分化,物質運輸,信息傳遞等有關。(不屬于細胞質,分為核骨架和質骨架)6、生物膜系統(tǒng):由化學成分相似、基本結構大

20、致相同的細胞膜、細胞器膜和核膜等共同構成生物膜系統(tǒng)。(類囊體薄膜屬于生物膜,病毒,原核生物沒有生物膜系統(tǒng))二、七大細胞器的比較(見下表)細胞器分離的方法差速離心:線粒體葉綠體高爾基體內(nèi)質網(wǎng)液泡核糖體中心體分布動、植物植物(葉肉細胞)、幼莖皮層細胞動植物動植物成熟植物細胞動、植物動物低等植物形態(tài)橢球形、棒形扁平的球形或橢球形大小囊泡、扁平囊網(wǎng)狀橢球形粒狀小體結構雙層膜,有少量DNA和RNA單層膜,囊泡狀和管狀,內(nèi)有腔沒有膜結構嵴(由內(nèi)膜突起形成)、基質(含多種與有氧呼吸有關的酶,)基粒(含光合作用色素和酶)、基質(含有暗反應有關的酶)外連細胞膜,內(nèi)連核膜液泡膜、細胞液(有機酸、生物堿、糖類、蛋白

21、質、無機鹽、色素等)蛋白質、RNA兩個互相垂直的中心粒,主要成分為蛋白質功能進行有氧呼吸的主要場所進行光合作用的場所植物:與細胞壁的形成有關動物:與分泌蛋白的加工運輸有關蛋白質合成和加工,脂質的合成車間儲存養(yǎng)料(含有多種有機物)有維持細胞形態(tài)、調(diào)節(jié)細胞滲透壓的作用。蛋白質合成的場所與有絲分裂有關補充:1.溶酶體:單層膜,內(nèi)含多種水解酶。能分解衰老損傷的細胞器(所以正常細胞內(nèi)部結構也可能被其水解),吞噬并殺死入侵的病菌。2.硅肺:硅塵破壞了溶酶體膜,釋放水解酶,破壞細胞結構,導致肺功能受損。3.內(nèi)質網(wǎng)膜內(nèi)連核膜外連細胞膜(甚至與線粒體膜直接相連,但高中階段可以不考慮),是細胞內(nèi)面積最大的膜, 與

22、蛋白質的加工和運輸有關。4.內(nèi)質網(wǎng)上的核糖體合成:分泌蛋白,膜蛋白,溶酶體中的水解酶(溶酶體起源于高爾基體) ;游離的核糖體合成胞內(nèi)蛋白(除溶酶體中水解酶外)5.線粒體,葉綠體不僅含少量DNA,RNA還含有核糖體,能合成少量蛋白質,但受核基因調(diào)控。6.植物細胞也能合成少量分泌蛋白(也需要內(nèi)質網(wǎng)和高爾基體加工,但高中階段可以不予考慮。所以高爾基體在植物細胞中的功能:只需答與細胞壁的形成有關)7.所有蛋白質合成之后都需要加工才有生物活性,胞內(nèi)蛋白以及原核細胞內(nèi)的蛋白質合成后主要在細胞質內(nèi)加工,真核細胞的分泌蛋白等在內(nèi)質網(wǎng)和高爾基體中加工三、細胞器的協(xié)調(diào)配合(分泌蛋白的合成和運輸 ) 放射性同位素示

23、蹤法核糖體(合成肽鏈)內(nèi)質網(wǎng)(折疊、組裝、糖基化成有一定空間結構的蛋白質)囊泡高爾基體(進一步糖基化、加工、包裝、運輸)囊泡細胞膜(胞吐)細胞外1、 與分泌蛋白合成,加工,運輸,分泌有關的細胞器:核糖體,內(nèi)質網(wǎng),高爾基體,線粒體。整個過程都需要線粒體供能。2、低等植物細胞含細胞器種類最多(可能同時含有8種細胞器)3、含DNA細胞器:線粒體,葉綠體;含RNA的細胞器:線粒體,葉綠體,核糖體4、含有色素的細胞器:葉綠體(脂溶性色素);液泡(花青素為水溶性色素)5、與有絲分裂有關的細胞器:核糖體,線粒體,中心體(動物低等植物),高爾基體(植物)6、能自我復制的細胞器(間期):葉綠體,線粒體,中心體。

24、癌細胞數(shù)量明顯增多的細胞器:線粒體,核糖體(不能自我復制,其形成與核仁有關)7、能產(chǎn)生水的細胞器:核糖體,線粒體,高爾基體(合成纖維素),葉綠體(暗反應產(chǎn)生水) (內(nèi)質網(wǎng)其實也能合成水,高中階段一般沒有考慮)8、能發(fā)生堿基互補配對的細胞器:葉綠體,線粒體,核糖體四、生物膜系統(tǒng)的功能:1、細胞膜不僅使細胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境,同時還在細胞與外界進行物質運輸、能量轉換和信息傳遞的過程起決定性的作用。2、許多重要的化學反應都在生物膜上進行生物膜為酶提供了附著的位點;3、生物膜把各個細胞器分隔開,使得各種生化反應互不干擾。五、用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體1.健那綠染料(活性染料,用健那綠和生理

25、鹽水配制而成)能將線粒體染成藍綠色。2.觀察線粒體選材除了用動物細胞外,還可用無色的植物細胞(如洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞)3.觀察葉綠體選材:取菠菜葉稍帶葉肉的下表皮(葉綠體大且少,便于觀擦),或者蘚類小葉(葉片很薄,單層細胞,透光好)4.高中階段需要細胞保持活性的實驗:觀察葉綠體線粒體,質壁分離及復原實驗。5.光學顯微鏡能觀察到的結構:細胞壁,葉綠體,液泡,細胞核(不清晰)。(染色后還能看到染色體和線粒體)第三節(jié) 細胞核-系統(tǒng)的控制中心一、細胞核的結構1、染色質:細胞核內(nèi)易被堿性染料染成深色的物質,故叫染色質。主要由DNA和蛋白質組成2、核膜:雙層膜,把核內(nèi)物質與細胞質分開。3、核仁:與某種RN

26、A的合成(rRNA)以及核糖體的形成有關。4、核 孔:實現(xiàn)細胞核與細胞質之間的物質交換(具有選擇透過性)和信息交流。如部分蛋白質和mRNA通過核孔(DNA不能通過),小分子物質能過核膜跨膜運輸進出細胞核二、細胞核的功能1、是遺傳信息庫(DNA儲存和復制的主要場所) 2、細胞代謝和遺傳的控制中心;三、細胞是一個有機的統(tǒng)一整體,細胞只有保持完整性,才能正常地完成各種生命活動:1.細胞既是生物體結構和功能的基本單位,也是生物體代謝和遺傳的基本單位 2.染色體是DNA的主要載體,也是基因的主要載體,DNA是遺傳信息的主要載體。3.核孔的數(shù)量,核仁的大小與細胞代謝有關,代謝旺盛的細胞核孔多,核仁明顯(如

27、ES細胞,癌細胞) 4.核仁不是遺傳物質儲存的場所。遺傳物質主要分布在染色體上。5.mRNA穿過核孔,大分子的胞吞胞吐都未實質性跨膜(穿過0層膜),但都要消耗能量。第四章 細胞的物質輸入和輸出第一節(jié) 物質跨膜運輸?shù)膶嵗弧⑾嚓P概念1、滲透作用:水(溶劑分子)從水勢高通過半透膜向水勢低的擴散作用(屬于自由擴散)2、半透膜:是指一類可以讓小分子物質通過而不能讓大分子物質通過的薄膜的總稱。*注意:1.生物膜半透膜:所有生物膜都具有選擇透過性,能自主選擇吸收有用的小分子,而半透膜沒有選擇透過性,物質能否通過半透膜僅取決于分子孔徑的大小2.滲透平衡濃度相等,滲透平衡只能說明進出膜的水分子達到平衡狀態(tài)3.

28、動物細胞也能發(fā)生滲透作用(細胞膜相當于半透膜),但不能發(fā)生質壁分離4.未成熟的植物細胞(無大液泡,也可認為沒有液泡),主要通過吸脹作用吸水二、發(fā)生滲透作用的條件:1、具有半透膜 2、膜兩側具有濃度差(物質的量濃度)三、細胞的吸水和失水(質壁分離及復原):1.質壁分離的原因 :內(nèi)因:原生質層伸縮性大于細胞壁伸縮性;外因:細胞液濃度小于外界溶液濃度。 2.質壁分離及復原實驗可應用于:證明成熟植物細胞發(fā)生滲透作用;證明細胞是否是活的;作為光學顯微鏡下觀察細胞膜的方法; 初步測定細胞液濃度的大小。3.鹽酸,醋酸會殺死細胞,外界溶液濃度過高會使細胞失水過多死亡,不能發(fā)生質壁分離復原。(同理,一次性施肥過

29、多可能會使植物萎焉死亡,俗稱燒苗)4.在尿素,KNO3溶液等溶液下,植物細胞會發(fā)生自動復原(選擇性吸收溶質升高細胞液濃度)5.觀察質壁分離實驗時,也可選用液泡沒有顏色的細胞。如用黑藻葉片進行實驗時,葉綠體的存在有利于觀察實驗現(xiàn)象。第二節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型(略)第三節(jié) 物質跨膜運輸?shù)姆绞揭?、物質跨膜運輸?shù)姆绞?、自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)谋容^:比較項目運輸方向載體是否耗能代表例子自由擴散高低不需要不消耗氣體,H2O、尿素,乙醇、甘油和苯等脂溶性小分子協(xié)助擴散高低需要不消耗葡萄糖進入紅細胞;Na+進入神經(jīng)細胞,K+排出神經(jīng)細胞;水通道蛋白運輸水主動運輸?shù)透咝枰慕^大多數(shù)離子;葡萄糖、氨基

30、酸進出細胞等,鈉鉀泵運輸Na+,K+注意:1.判斷物質跨膜運輸?shù)姆绞剑菏紫瓤搭}目信息。不需載體則為自由擴散;需要載體,不消耗ATP,且從高濃度低濃度,則為協(xié)助擴散;需要載體,消耗ATP(或從低濃度高濃度)則為主動運輸。(若題目信息不足,則按上述表格中記憶知識解題)2.影響物質跨膜運輸?shù)囊蛩兀海?)自由擴散:濃度差,溫度(影響磷脂分子和溶質分子的運動,但高中階段很少考慮)(2)協(xié)助擴散:濃度差,載體的數(shù)量,溫度(影響載體蛋白的活性)(3)主動運輸:O2濃度,載體數(shù)量,溫度,PH值(影響酶和載體蛋白的活性) 其中載體蛋白的種類和數(shù)量屬于內(nèi)因,由DNA決定。自由擴散O運輸速率物質濃度運輸速率率率O物

31、質濃度協(xié)助擴散或主動運輸3、 大分子和顆粒物質進出細胞:胞吞胞吐(未實質性穿膜,不需要載體,消耗能量)第五章 細胞的能量供應和利用第一節(jié) 降低化學反應活化能的酶一、概念: 1、新陳代謝:活細胞中全部化學反應的總稱,是生物與非生物最根本的區(qū)別2、酶:是活細胞(來源)所產(chǎn)生的具有催化作用 (功能:降低化學反應活化能)的一類有機物。3、活化能:分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量。二、酶的發(fā)現(xiàn)過程:略(課本P81)三、酶的特性: 1、高效性:與無機催化劑相比,催化效率很高(酶降低活化能比無機催化劑更顯著)2、專一性:每種酶只能催化一種或一類反應。3、作用條件比較溫和(但在低溫下保存

32、)注意:1.檢驗酶的專一性的兩種方法:酶相同,底物不同。如用淀粉酶分別水解淀粉和蔗糖;酶不同,底物相同。如分別用淀粉酶和蔗糖酶水解淀粉。這兩種方法都用斐林試劑檢測,第一種方法不能用碘液檢測(因為碘液不能檢測蔗糖是否被水解),第二種方法理論上可用碘液檢測,但是如果淀粉酶未完全水解淀粉,也會使其呈藍色,比蔗糖酶那組顏色要淺。但說服力不是很強。2.探究溫度對酶活性影響實驗時,首先應將酶和底物預保溫(目的:使酶和底物達到相應的溫度)再混合,同時也要保證反應在最適宜PH值下進行(無關變量要適宜),此實驗如果底物是淀粉,不能用斐林試劑檢測,本實驗要嚴格控制溫度。3.不能用淀粉,淀粉酶來探究PH值對酶活性的

33、影響(酸能催化淀粉水解,干擾實驗)第二節(jié) 細胞的能量“通貨”ATP一、相關概念ATP:生物體內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物,是生物體的直接能源物質。(直接能源物質不只有ATP,還有GTP,CTP等,磷酸肌酸也是高能化合物,但不能直接供能)葡萄糖:細胞最主要的能源物質; 脂肪:良好的儲能物質; 太陽能:最終能源二、ATP 糖類:主要的能源物質1、結構簡式:2、結構特點:遠離腺苷的高能磷酸鍵容易斷裂和重新形成,釋放和儲存能量。三、ATP與ADP相互轉化的過程及意義ATP 吸收分泌(滲透能)動態(tài)平 衡呼吸作用 肌肉收縮(機械能)水解酶合成酶(線粒體) 吸 Pi 神經(jīng)傳導、生物電(電能)(細胞質基質)

34、 能 合成代謝(化學能)(葉綠體) 放 體溫(熱能)光合作用 Pi 能 螢火蟲(光能) ADP (每個活細胞) 糖類主要能源物質 熱能 散失 1. 太陽光能 脂肪主要儲能物質 氧化(直接能源) 蛋白質能源物質之一 分解 化學能 ATP2.吸能反應一般與ATP的水解反應相聯(lián)系;放能反應一般與ATP的合成相聯(lián)系3.ATP是一種含有能量的物質,并不是能量。4.細胞中的ATP含量少,但與ADP轉化迅速,從而使ATP含量保持相對穩(wěn)定第三節(jié)ATP的主要來源-細胞呼吸一、相關概念:1、呼吸作用(也叫細胞呼吸):指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解,最終生成二氧化碳或其它產(chǎn)物,釋放出能量并生成ATP的過程。分

35、為:有氧呼吸和無氧呼吸2、有氧呼吸:指細胞在有氧的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機物徹底氧化分解,產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放能量,生成大量ATP的過程。3、無氧呼吸:一般是指細胞在無氧的條件下,通過酶的催化作用,把葡萄糖等有機物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物(酒精、CO2或乳酸),同時釋放出少量能量的過程。4、發(fā)酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的無氧呼吸。二、有氧呼吸與無氧呼吸的比較:有氧呼吸無氧呼吸過程 C6H12O6 2丙酮酸 + 4H + 少量能量(2ATP) 2丙酮酸+6H2O 6CO2+20H+少量能量(2ATP) 24H + 6O2 12H2O + 大量能量(34ATP) C6H1

36、2O6 2丙酮酸 +4H + 少量能量(2ATP) 2丙酮酸+4H 2C2H5OH + 2CO2 2C3H6O3總反應C6H12O6+6H2O+6O26CO2 +12H2O +大量能量(38ATP)C6H12O6 酶 2C3H6O3 + 少量能量(2ATP) 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量(2ATP)不同點場所 :細胞質基質 線粒體始終在細胞質基質條件 : 需要氧氣、需要多種酶 不需要氧氣、需要多種酶產(chǎn)物 :徹底分解,產(chǎn)生CO2 、H2O分解不徹底分解,生成酒精和CO2或乳酸能量 :1mol葡萄糖釋放2870KJ能量、合成38molATP(1161KJ),大部分以熱能散失大部分能量

37、儲存在酒精或乳酸中、少部分以熱能散失并合成2molATP(61.08KJ)相同點兩者的第一階段相同;能量轉化都是有機物中穩(wěn)定的化學能轉化為ATP中活躍的化學能和熱能(用于維持體溫恒定)注意:、部分真核細胞無線粒體,只能進行無氧呼吸,如蛔蟲,哺乳動物成熟紅細胞;某些原核生物(藍藻,好氧菌)無線粒體,可進行有氧呼吸(有氧呼吸酶分布在細胞質和細胞膜上)常見的好氧菌:硝化細菌(化能自養(yǎng)合成氧氣),肺炎雙球菌(肺部含豐富的氧氣),醋酸桿菌(控制通氣生產(chǎn)食醋。課本P95)等。、乳酸菌、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚、動物的骨骼肌細胞無氧呼吸下產(chǎn)生乳酸;酵母菌和大部分植物無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2、線粒體不能直

38、接利用葡萄糖,只能利用丙酮酸。丙酮酸進入線粒體條件:O2充足、無氧呼吸僅第一階段釋放能量,產(chǎn)生ATP。三、影響呼吸速率的外界因素:1、溫度; 2、水分:略 3、CO2濃度:環(huán)境CO2濃度越高,抑制細胞呼吸越明顯 4.O2濃度 四、呼吸作用在生產(chǎn)上的應用:1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中適時的疏松土壤等措施的實質就是為了改善土壤通氣條件以增強根系的細胞呼吸,促進根系對礦質離子的吸收。2、種子貯藏時,要低溫低氧干燥環(huán)境;果蔬貯藏時,要低溫低氧適宜濕度(保鮮)3、稻田要定期排水,防止爛根(無氧呼吸產(chǎn)物酒精等對細胞有傷害作用)五、細胞呼吸方式的判斷:1.根據(jù)反應物和產(chǎn)物判斷:略(產(chǎn)物中有水,則一定存在有氧呼吸)2.呼吸

39、熵(RQ=放出的CO2吸收的O2) RQ=1,只進行有氧呼吸(以酵母菌為例)RQ > 1,有氧,無氧呼吸同時進行,若1 <RQ <4/3, 有氧呼吸占優(yōu)勢;若RQ > 4/3,無氧呼吸占優(yōu)勢RQ < 1 ,底物中含有脂肪3.根據(jù)液滴移動來判斷: 甲裝置左移距離表示有氧呼吸耗氧量,乙裝置右移距離表示產(chǎn)生CO2量與耗氧量的差值乙裝置如果左移,則表示底物中含有脂肪對照試驗:將乙裝置發(fā)芽的種子換為煮熟的種子(目的:排除溫度,氣壓等對實驗干擾)第四節(jié) 能量之源-光與光合作用一、相關概念:光合作用:綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,并釋放出

40、氧氣的過程。(藍藻沒有葉綠體,但含有進行光合作用的色素和酶,能進行光合作用)二、捕獲光能的色素1.色素(在類囊體的薄膜上): 三、光合作用的探索歷程:略注意:(1) 薩克斯半葉法實驗:先暗處理葉片幾小時(消耗原有的淀粉),再用酒精隔水加熱(去除葉綠素,排除顏色干擾),最后用碘蒸氣處理,檢測光合作用產(chǎn)生了淀粉。(2) 恩格爾曼實驗:材料:水綿(葉綠體呈帶狀,便于觀察和分析);將裝片放在黑 暗和無空氣的環(huán)境中是為了排除光和O2的影響;用極細光束和好氧菌的目的:能準確判斷水綿細胞中產(chǎn)生O2的部位;結論:葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所,氧氣是葉綠體釋放出來的等。(3) 魯賓與卡門用同位素標記法的實

41、驗證明:光合作用釋放的氧氣全部來自于水(4) 卡爾文用同位素標記法證明暗反應中碳的轉移途徑為CO2C3CH2O四、光合作用的過程 光反應階段暗反應階段條件光、色素、酶CO2、H、ATP、酶場所類囊體薄膜葉綠體的基質過 程 水的光解: 2H2O4H + O2光能 ATP的合成: ADP + Pi ATP CO2的固定: CO2 + C5 2C3H ATP C3的還原;2C3 (CH2O)+C5總反應式CO2 + H2O*(CH2O)+ O2*或 6CO2 + 12H2O*C6H12O6 + 6O2 *+ 6H2O能量轉換光能 ATP中活躍的化學能 有機物中穩(wěn)定的化學能聯(lián)系光反應為暗反應提供H和A

42、TP,暗反應為光反應提供ADP和Pi,NADP+注意:1.化能合成作用和光合作用都能將無機物轉化為有機物(自養(yǎng)型),但化能合成作用利用的是化學能,光合作用利用的是光能。2.光合作用和呼吸作用都能合成ATP,但光合作用合成的ATP遠大于呼吸作用合成的ATP(且光合作用合成的ATP只能用于暗反應)3.光合作用中的H為NADPH,呼吸作用中的H為NADH,兩者化學本質不同4.給植物提供C18O2,H2O,短時間內(nèi)O2中無放射性,較長時間后CO2,H2O,CH2O,O2中都能檢測到放射性(C18O2中18O2通過暗反應轉移至有機物和水中,再通過光反應轉移至O2中)5.甲組連續(xù)光照5h,再黑暗5h;乙組

43、先光照5S,再黑暗5S,連續(xù)交替10h,乙組合成的有機物多于甲組(乙組能更充分地利用H和ATP,所以產(chǎn)生的有機物更多)6.V實際光合=V凈光合+V呼吸V實際光合:CO2的利用量,氧氣的產(chǎn)生量,有機物的生成量V凈光合: CO2的吸收量,氧氣的釋放量,有機物的積累量V呼吸: CO2的釋放量,氧氣的消耗量,有機物的消耗量五、影響光合作用速率的環(huán)境因素(內(nèi)因主要為光合作用的色素和酶)1、光照(1)光質:白光(復合光)>紅光,藍紫光>綠光,所以大棚種植使用透明薄膜 陰雨天,大棚中在相同光強下補充藍紫光(紅光)效果比白光好,因為葉綠素主要吸收藍紫光和紅光,相同光強下,藍紫光和紅光效率更高。(2

44、) 光照強度:(影響光反應中H和ATP的生成,從而影響光合作用) 相關點的移動:環(huán)境條件變優(yōu)良(適當升溫,提高CO2濃度),A點不移(適當升溫下移),B點左移,C點右上移,光飽和點右移 環(huán)境條件變惡劣(降低溫度,降低CO2濃度,缺Mg),A點不移(降溫上移),B點右移,C點左下移,光飽和點左移 *B點對于植物而言,V光合=V呼吸;對于葉肉細胞而言,V光合>V呼吸2.CO2濃度注意:此圖的縱坐標,圖1中CO2的吸收表示V凈光合,圖2表示V實際光合。所以A點表示CO2補償點(V光合=V呼吸時的CO2濃度),A'點表示進行光合作用的最低CO2濃度(剛開始進行光合作用),B點和B'

45、;點含義相同,都表示CO2飽和點。 適當提高光強和溫度,A點左移,B(B點)右移,A點不移 甘蔗,玉米等抗旱植物可以利用更低濃度的CO2,所以其A點左移3.溫度:溫度能影響光合作用有關酶的活性;低溫下葉綠素容易分解,從而影響光合作用(大部分植物光合作用酶的最適溫度,低于呼吸作用) *午休現(xiàn)象:夏季植物光照太強,溫度過高,蒸騰作用散失水分過多,使氣孔關閉。導致CO2吸收減少,光合速率減弱(大田生產(chǎn)可通過澆水來減弱午休現(xiàn)象,降溫和降低光強不切實際)。4.水 礦質元素:略(葉綠素的合成需要Mg和光照;P元素有利于ATP和NADPH合成;N元素有利于酶,葉綠素,ATP,NADPH的合成;K元素有利于有

46、機物的運輸)5.多因子對光合速率的影響: P點前,主要是橫坐標因子限制光合速率,Q點以后主要是橫坐標以外的因子(如圖2低光強下限制Q點光合速率的因素為:內(nèi)因是光合作用的酶和色素,外因主要為光照強度)。PQ段受橫坐標因子與其他因子共同影響(如圖2低光強下PQ段主要受溫度和光照強度限制)6.密閉容器中,一晝夜CO2含量的變化7.實驗法測光合速率 六、提高光合速率的措施及原因:1、合理密植:充分利用光能(增加光合作用有效面積),提高光合效率;保證良好通風,利于CO2供應2、使用農(nóng)家肥:微生物將其分解產(chǎn)生CO2和無機鹽,有利于光合作用進行3、間種(兩種生長期相同的植物在同一塊地上間行種植)套作:增加光

47、合作用面積,提高光能利用率;充分利用土壤中無機鹽4、輪作(同一塊地上輪換種植不同植物):充分利用土壤無機鹽,改善土壤肥力;降低蟲害(同一塊地長期種植某一種作物,會增加該植物害蟲的爆發(fā)率)。復種輪作(改一年一季為多季)還可以延長光合作用時間,提高光合產(chǎn)量。5、溫室栽培植物時,白天適當提高溫度,晚上適當降溫,可提高有機物積累量 *若光照強度降低,則C3含量,C5含量如何變化?答:光照減弱,光反應生成的H和ATP減少,消耗的C3減少,而C3的生成量短時間內(nèi)未明顯降低,所以C3含量增加(無論分析哪種物質變化,都要從生成和消耗兩個角度分析)第六章 細胞的生命歷程第一節(jié) 細胞的增殖一、細胞不能無限長大的原

48、因:細胞體積越大,細胞核表面積與體積之比越小,物質運輸效率越低(運輸速率不變)細胞核的控制能力有限二、細胞分裂 1、無絲分裂(蛙的紅細胞)及其特點與有絲分裂的主要區(qū)別:未出現(xiàn)紡錘絲和染色體的變化過程:細胞核先延長,縊裂為兩個核;接著整個細胞從中部縊裂,形成兩個子細胞2、細胞的有絲分裂、細胞周期 (連續(xù)分裂的細胞才有細胞周期,如精原細胞進行有絲分裂,則具有細胞周期;若進行減數(shù)分裂,則沒有細胞周期) 不同細胞的細胞周期不同 *能連續(xù)分裂的細胞:動物受精卵,癌細胞,干細胞(B/T/記憶細胞受抗原刺激后能連續(xù)分裂);植物受精卵,愈傷組織,分生區(qū),形成層等。 分裂間期:DNA復制與蛋白質的合成(可分為G

49、1,S,G2期,耗時長,為分裂期做準備) 前期:核膜核仁消失,出現(xiàn)染色體和紡錘體(染色體散亂分布在細胞中) 分裂期(M) 中期:染色體形態(tài)數(shù)目最清晰,且排列在中央赤道板上(虛擬結構) 后期:著絲點分裂,染色單體分開,子染色體移向兩極(染色體數(shù)目加倍) 末期:紡錘絲消失,染色體變成染色質,核膜核仁出現(xiàn)、有絲分裂過程圖:略(重點;課本P113)、動植物細胞有絲分裂過程及其區(qū)別 a.前期形成紡錘體的方式不同 :動物有中心體發(fā)射出星射線形成紡錘體;植物由細胞兩極發(fā)射出紡錘絲形成紡錘體。 b.末期細胞質分裂方式不同:動物細胞膜從中部凹陷,縊裂成兩個子細胞;植物細胞中央長出細胞板,將細胞一分為二 三、各個

50、時期的染色體數(shù)量和DNA的數(shù)量變化關系:1、區(qū)別 復制 著絲點分裂 DNA 數(shù): 1 2 2染色體: 1 1 2染色單體: 0 2 0(染色單體形成于間期,消失于后期)2、假設正常體細胞的核中DNA含量為2N,染色體數(shù)為2N,則復制 間期 前期 中期 后期 末期 DNA含量 2N 4N 4N 4N 4N 4N 2N 染色體數(shù) 2N 2N 2N 4N 4N 2N 染色單體 0 4N 4N 4N 0 0染色體組 2 2 2 4 2 3、有絲分裂過程細胞中染色體、DNA的變化注意:1.染色體數(shù)=著絲點數(shù);間期染色體復制,染色體不加倍,DNA數(shù)加倍(染色體和染色體組數(shù)目只會因著絲點分裂而加倍)。復制后每條染色體含2個DNA,兩條染色單體2.染色體的形成保證了核DNA精確平均分配到兩個子細胞,但質DNA是隨機分配 3.有絲分裂的意義:親代細胞的染色體經(jīng)復制后,精確地平均分配到兩個子細胞中。因而使細胞在親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性4.與有絲分裂有關的細胞器:核糖體,線粒體,中心體(動物和低等植物),高爾基體(植物)。 間期數(shù)目會明顯增加的細胞器:核糖體,線粒體,(動物還有中心體?)5.同源染色體:有絲分裂整個過程都有同源染色體,但不會發(fā)生聯(lián)會配對6.細胞分裂時,核DNA轉錄只發(fā)生在間期,分裂期不能轉錄(染色質高度螺旋化,不能

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