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第1章走进细胞
1细胞是生物体结构和功能的基本单位
、生态系统、群落、种群、个体、系统、器官、组织、细胞。
3原核细胞:分为细胞膜、细胞质、拟核(无核膜,并不是真正的细胞核)[大肠杆菌/肺炎双球菌/硝化细菌]
4真核细胞:分为细胞膜、细胞质、细胞核等[水绵-绿藻/伞藻/草履虫/变形虫//酵母菌/蛔虫]
5科学家根据有无以核膜为界限的细胞核,将细胞分为原核细胞和真核细胞
原核细胞
真核细胞
细胞壁
较小(1-10微米)
较大(10-100微米)
核结构
没有成形的细胞核,组成核的物质集中在拟核,无核膜、核仁
有成形的细胞核,组成核的物质集中在拟核,有核膜、核仁
细胞器
核糖体
多种细胞器
染色体
无
有
种类
原核生物(细菌、放线菌、蓝藻)
真核生物(植物、动物、真菌-蘑菇)
6光学显微镜的操作步骤:对光→低倍物镜观察(视野亮)→移动视野中央(偏左移左)→高倍物镜观察(视野暗):①只能调节细准焦螺旋;②调节大光圈、凹面镜
7细胞学说建立者是施莱登和施旺,细胞学说建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。细胞学说建立过程,是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程,充满耐人寻味的曲折
第二章、组成细胞的分子
第一节:细胞中的元素和化合物
一、组成生物体的化学元素
组成生物体的化学元素虽然大体相同,但是含量不同。根据组成生物体的化学元素,在生物体内含量的不同,可分为大量元素和微量元素。其中大量元素有CHONPSKCaMg;微量元素有FeMnZnCuBMo等(谐音:猛铁碰新木桶)
二、组成生物体的化学元素的重要作用
大量元素中,CHON是构成细胞的基本元素,其中碳是最基本的元素;微量元素在生物体内的含量虽然极少,却是维持正常生命活动不可缺少的。
三、生物界与非生物界的统一性和差异性
组成生物体的化学元素,在自然界中都可以找到,没有一种是生物界所特有的。这个事实说明生物界与非生物界具有统一性;组成生物体的化学元素,在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大。这个事实说明生物界与非生物界具有差异性。
四、构成细胞的化合物P17在活细胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有机物是蛋白质(7%-10%);占细胞鲜重比例最大的化学元素是O、占细胞干重比例最大的化学元素是C、占细胞干重比例最大的化合物是蛋白质。
第二节:蛋白质
蛋白质的基本组成单位是氨基酸,生物体中组成蛋白质的氨基酸大约有20种,在结构上都符合结构通式。氨基酸分子间以肽键的方式互相结合。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物称为二肽,由多个氨基酸分子缩合而成的化合物称为多肽,其通常呈链状结构,称为肽链。一个蛋白质分子可能含有一条或几条肽链,通过盘曲﹑折叠形成复杂(特定)的空间结构。蛋白质分子结构具有多样性的特点,其原因是:构成蛋白质的氨基酸种类不同、数目成百上千、氨基酸排列顺序千变万化、多肽链形成的空间结构千差万别。由于结构的多样性,蛋白质在功能上也具有多样性的特点,其功能主要如下:(1)结构蛋白,如肌肉、载体蛋白、血红蛋白;(2)信息传递,如胰岛素(3)免疫功能,如抗体;(4)大多数酶是蛋白质如胃蛋白酶(5)
细胞识别,如细胞膜上的糖蛋白。总而言之,一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者。
脱水缩合:一个氨基酸分子的氨基(—NH2)与另一个氨基酸分子的羧基(—COOH)相连接,同时失去一分子水。
有关计算:
①肽键数=脱去水分子数=氨基酸数目—肽链数
②至少含有的羧基(—COOH)或氨基数(—NH2)=肽链数
第三节:核酸
核酸是遗传信息的载体,是一切生物的遗传物质,对于生物体的遗传和变异、蛋白质的生物合成有极其重要作用。核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类,基本组成单位是核苷酸,由一分子含氮碱基﹑一分子五碳糖和一分子磷酸组成。组成核酸的碱基有5种,五碳糖有2种,核苷酸有8种。
脱氧核糖核酸简称DNA,主要存在于细胞核中,细胞质中的线粒体和叶绿体也是它的载体。
核糖核酸简称RNA,主要存在于细胞质中。对于有细胞结构(同时含DNA和RNA)的生物,其遗传物质就是DNA;没有细胞结构的病毒,有的遗传物质是DNA如:噬菌体等;有的遗传物质是RNA如:烟草花叶病毒、HIV等
第四节:细胞中的糖类和脂质
糖类分子都是由C、H、O三种元素组成。糖类是细胞的主要能源物质。
糖类可分为单糖、二糖和多糖等几类。单糖是不能再水解的糖,常见的有葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖,其中葡萄糖是细胞的重要能源物质,核糖和脱氧核糖一般不作为能源物质,它们是核酸的组成成分;二糖中蔗糖和麦芽糖是植物糖,乳糖、糖原是动物糖;多糖中糖原是动物糖,淀粉和纤维素是植物糖,糖原和淀粉是细胞中重要的储能物质。
脂质主要是由CHO3种化学元素组成,有些还含有P(如磷脂)。脂质包括脂肪、磷脂、和固醇、。脂肪是生物体内的储能物质。除此以外,脂肪还有保温、缓冲、减压的作用;磷脂是构成包括细胞膜在内的膜物质重要成分;固醇类物质主要包括胆固醇、性激素、维生素D等,这些物质对于生物体维持正常的生命活动,起着重要的调节作用。
多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子,组成它们的基本单位分别是单糖(葡萄糖)﹑氨基酸和核苷酸,这些基本单位称为单体,这些生物大分子就称为单体的多聚体,每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架,由许多单体连接成多聚体。
第五节:细胞中的无机物
水是活细胞中含量最多的化合物。不同种类的生物体中,水的含量不同;不同的组织﹑器官中,水的含量也不同。
细胞中水的存在形式有自由水和结合水两种,结合水与其他物质相结合,是细胞结构的重要组成成分,%;自由水以游离的形式存在,是细胞的良好溶剂,也可以直接参与生物化学反应,还可以运输营养物质和废物。总而言之,各种生物体的一切生命活动都离不开水。
细胞内无机盐大多数以离子状态存在,其含量虽然很少,但却有多方面的重要作用:有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分,如Fe是血红蛋白的主要成分,Mg是叶绿素分子必需的成分;许多无机盐离子对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用,如血液中钙离子含量太低就会出现抽搐现象;无机盐对于维持细胞的酸碱平衡也很重要。
细胞内有机物质的鉴定
糖类中的还原糖(葡萄糖、果糖)能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀;
脂肪可以被苏丹Ⅳ染成橘黄色;蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应。在还原糖的检测中,斐林试剂甲液和乙液应等量混合均匀后再使用,并且要水裕加热;在蛋白质的检测中,在组织样液中应先加入双缩脲试剂A液1ml,再加入双缩脲试剂B液4滴,不需加热。
***绿能使DNA呈现绿色,吡罗红能使RNA呈现红色,因此利用这两种染色剂将细胞染色,可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。在此实验中,盐酸的作用是改变膜的通透性,加速色素进入细胞。用人的口腔上皮细胞做实验材料,此实验的步骤是制片、水解、冲洗涂片、染色、观察
第三章细胞的基本结构
除了病毒等少数生物之外,所有的生物体都是由细胞构成的。细胞是生物体的结构和功能的基本单位。
病毒的化学成分为:DNA和蛋白质或RNA和蛋白质
一、真核细胞的结构和功能
(一)细胞壁:植物细胞在细胞膜的外面有一层细胞壁,其主要成分为纤维素和果胶,可用纤维素酶和果胶酶来除去。细胞壁作用为支持和保护。
(二)细胞膜:对细胞膜进行化学分析得知,细胞膜主要由脂质(磷脂)分子和蛋白质分子构成,其中脂质
最多,约占50%;此外,还有少量的糖类。在组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富。细胞膜的功能是将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流
(三)细胞质:在细胞膜以内,核膜以外的部分叫细胞质。活细胞的细胞质处于不断流动的状态,细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。
1、细胞质基质:细胞质基质含有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶,在细胞质中进行着多种化学反应。
2、细胞器
(1)线粒体:线粒体广泛存在于细胞质基质中,它是有氧呼吸主要场所,被喻为“动力车间”。
光镜下线粒体为椭球形,电镜下观察,它是由双层膜构成的。外膜使它与周围的细胞质基质分开,内膜的某些部位向内折叠形成嵴,这种结构使线粒体内的膜面积增加。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:叶绿体是植物、叶肉、细胞特有的细胞器。叶绿体是绿色植物的光合作用细胞中,进行的细胞器,被称为“养料制造车间”和“能量转换站”。在电镜下可以看到叶绿体外面有双层膜,内部含有几个到几十个由囊状的结构堆叠成的基粒,其间充满了基质。这些囊状结构被称为类囊体,其上含有叶绿素。
(3)内质网:内质网是由单层膜连接而成的网状结构,大大增加了细胞内的膜面积,内质网与细胞内蛋白质合成和加工有关,也是脂质合成的“车间”。
(4)核糖体:细胞中的核糖体是颗粒状小体,它除了一部分附着在内质网上之外,还有一部分游离在细胞质中。核糖体是细胞内合成蛋白质的场所,被称为“生产蛋白质的机器”。
(5)高尔基体:高尔基体本身不能合成蛋白质,但可以对蛋白质进行加工分类和包装,植物细胞分裂过程中,高尔基体与细胞壁的形成有关。
(6)液泡:成熟的植物细胞都有液泡。液泡内有细胞液,其中含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等物质,它对细胞内的环境起着调节作用,可以使细胞保持一定的形状,保持膨胀状态。
(7)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。
(8)溶酶体:溶酶体是细胞内具有单层膜结构的细胞器,它含有多种水解酶,能分解多种物质。
(四)细胞器的分类总结
1、具有双层膜结构的有:线粒体、叶绿体、细胞核
2、无膜结构有:核糖体、中心体
3、具有单层膜结构的有:内质网、高尔基体、液泡、溶酶体
4、与能量转化有关的细胞器:线粒体、叶绿体
5、含色素的细胞器:叶绿体、液泡
6、高等的植物细胞区别于动物细胞的结构:叶绿体、液泡、细胞壁(不是细胞器)
7、动物和低等植物细胞区别于高等植物细胞的结构:中心体
8、与分泌蛋白的形成相关的细胞器:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
9、含有DNA的细胞器:叶绿体、线粒体、细胞核
10、含有RNA的细胞器:叶绿体、线粒体、核糖体、细胞核
11、膜面积最大的细胞器:内质网
12、与细胞的有丝:分裂有关的细胞器:高尔基体、中心体、核糖体、线粒体
13、含色素的细胞器:叶绿体、液泡
14、光学显微镜下能看到的细胞器:叶绿体、液泡、线粒体
15、最大的细胞器:细胞核
16、能产生水(代谢水)的结构:线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体
17、能产生ATP的结构:线粒体、叶绿体、细胞溶胶
18、DNA复制的结构:线粒体、叶绿体(都含有少量DNA和RNA)、细胞核
19、有碱基配对行为的结构:线粒体(含有少量的DNA和RNA)、叶绿体(含有少量的DNA和RNA)、细胞核(DNA的复制以及转录)、核糖体(有翻译的过程)
20、与蛋白质合成与分泌有关的结构:核糖体(合成蛋白质或多肽链)、内质网(加工:折叠、组装、加工糖基团等形成空间结构;运输通道)、高尔基体(再加工:对蛋白质修饰加工、分类包装以供运输)、细胞膜(分泌蛋白的胞吐过程)、线粒体(蛋白质合成、加工、分泌过程的能量供应)
21、可用于区分动、植物细胞的结构:①、有叶绿体的细胞一定是植物细胞②、植物细胞一定含有叶绿体(错,
如植物根尖等非绿色结构的细胞例外)
22、中心体:①、有中心体的细胞一定是动物细胞(错,低等植物细胞例外)②、动物细胞一定含有中心体(对,据学生现有知识)液泡:①、有液泡的细胞一定是植物细胞
(对,低等动物细胞例外)②、植物细胞一定含有液泡(错,根尖生长点等处的细胞例外)
细胞壁:①、有细胞壁的一定是植物细胞(错,细菌、真菌等细胞例外)②、植物细胞一定含有细胞壁(对,据学生现有知识)
23、①、有氧呼吸的主要场所,能量供应的“动力工厂”:线粒体②、光合作用的场所,“养料制造工厂”和“能量转换站”:叶绿体③、蛋白质合成与加工的车间,运输蛋白质的通道:内质网④、合成蛋白质的场所,为蛋白质的“装配机器”:核糖体⑤、蛋白质的加工、分类、包装和转运,与细胞分泌物和细胞壁的形成有关:高尔基体⑥、调节内环境、维持渗透压、保持细胞坚挺:液泡⑦、与动物细胞的有丝分裂有关:中心体⑧、物质转运系统:内质网-高尔基体-细胞膜
(五)细胞核:每个真核细胞通常只有一个细胞核,而有的细胞有两个以上的细胞核,如人的肌肉细胞,有的细胞却没有细胞核,如哺乳动物的红细胞细胞。
1、结构:在电镜下观察经过固定、染色的有丝分裂间期的真核细胞可知其细胞核主要结构有。
核膜、核仁、染色质
核膜由双层膜构成,膜上有核孔,是细胞核和细胞质之间物质交换和信息交流的孔道。
核仁在不同种类的生物中,形态和数量不同,它在细胞分裂过程中周期性地消失和重现。核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
染色质主要由DNA和蛋白质组成,能被碱性染料染成深色。在细胞有丝分裂间期,染色质呈丝状,并交织成网;在分裂期染色质螺旋化化,缩短变粗,变成一条圆柱状或杆状的染色体,因此,染色质和染色体是细胞中同种物质在不同时期的两种形态。
2、功能:细胞核是遗传物质 和 的主要场所,是细胞 和细胞 的控制中心,因此,细胞核是细胞中最重要的部分。储存、复制、代谢、遗传
细胞的生物膜系统
在上述细胞结构和细胞器中,具有双层膜有线粒体、叶绿体,具有单层膜的有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。它们都由生物膜构成,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。
细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。
首先,细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境,同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中也起着决定性的作用。
第二,细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进行。
细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点,为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。
第三,细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室,这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会相互干扰,保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。
第四章细胞的物质输入和输出
1、“水分进出哺乳动物红细胞的状况”的三幅图片(见课本P60)。
正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜到膜外吗?不会
根据现象判断红细胞的细胞膜相当于什么膜?答:半透膜
当外界溶液的浓度低时,红细胞一定会吸水而涨破吗?答:不是
红细胞吸水或失水的多少取决于什么?答:两边溶液中水的相对含量的差值。
2、对于植物细胞来说水分要进出细胞必须要通过原生质层。原生质层相当于半透膜,植物细胞膜和液泡膜都是生物膜,(P61)他们具有与红细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构。上述的事例与红细胞的失水和吸水很相似。
3、紫色洋葱鳞片叶细胞的质壁分离与复原
中央液泡大小
原生质层的位置
细胞大小
30%蔗糖溶液
变小(细胞失水)
原生质层脱离细胞壁
变小
清水
逐渐恢复原来大小(细胞吸水)
原生质层恢复原来位置
基本不变
4、在建立生物膜模型的过程中,实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在;冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称;荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持,人类的认识便不能发展。
5、阐述流动镶嵌模型的基本内容P68。
6、物质进出细胞的方式
比较项目
运输方向
是否要载体
是否消耗能量
代表例子
自由扩散
高浓度→低浓度
不需要
不消耗
O2、CO2、H2O、乙醇、甘油等
协助扩散
高浓度→低浓度
需要
不消耗
葡萄糖进入红细胞等
主动运输
低浓度→高浓度
需要
消耗
氨基酸、各种离子等
主动运输的意义是保证活细胞按照生命活动需要,主动吸收营养物质,排出代谢废物和有害物质。
第五章细胞的能量供应和利用
1、美国科学家萨姆纳通过实验证实酶是一类具有催化作用的蛋白质,科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。总之,酶是活细胞产生的一类催化作用的有机物,胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是蛋白质,少数的酶是RNA。不能说所有的蛋白质和RNA都是酶,只是具有催化作用的蛋白质或RNA,才称为酶。酶的特性有高效性、专一性、需要适宜的条件
2、进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
3、ATP中文名叫三磷酸腺苷,结构式简写A-p~p~p,几乎所有生命活动的能量直接来自ATP的水解,由ADP合成ATP所需能量,动物来自呼吸作用,植物来自光合作用和呼吸作用,ATP可在细胞器线粒体或叶绿体中和在细胞质基质中合成。在细胞内ATP含量很少,转化很快,熟悉89页图。
4、构成生物体的活细胞,内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化,同时也就伴随有能量的释放_和储存_。故把ATP比喻成细胞内流通着的“通用货币”。
5、呼吸作用的本质是氧化分解有机物,释放能量,不一定需要氧气,分为有氧呼吸和无氧呼吸93页图。,
6、有氧呼吸的反应式:,
第一阶段在细胞质基质进行,原料是糖类等,产物是***酸、氢、ATP,第二阶段在线粒体进行,原料是***酸和水,产物是C02、ATP、氢,第三阶段在线粒体进行,原料是氢和氧,产物是水、ATP,第一、二阶段的共同产物是氢、ATP,三个阶段的共同产物是ATP。1mol葡萄糖有氧呼吸产生能量
2870KJ,可用于生命活动的有1161KJ(38molATP),以热能散失1709KJ,(2molATP),。
场所
发生反应
产物
第一阶段
细胞质基质
葡萄糖
酶
2***酸
少量能量量
[H]
+
+
***酸、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第二阶段
线粒体基质
6CO2
6H2O
酶
2***酸
少量能量
[H]
+
+
+
CO2、[H]、释放少量能量,形成少量ATP
第三阶段
H2O
酶
大量能量
[H]
+
+
线粒体内膜
O2
生成H2O、释放大量能量,形成大量ATP
7、写出2条无氧呼吸反应式
C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量
C6H12O62C3H3O3+能量
无氧呼吸的场所是细胞质基质,分2个阶段,第一个阶段与有氧呼吸的相同,是由葡萄糖分解为***酸,第二阶段的反应是由***酸分解成CO2和酒精或转化成C3H3O3(乳酸)。熟悉95页图。
8、影响呼吸速率的外界因素:
1、温度:温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内,温度越低,细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。
2、氧气:氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3、水分:一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没,根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。
4、CO2:环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
9、呼吸作用在生产上的应用:
1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。
3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。
10、光合作用的的探究历程
①、1648年海尔蒙脱(比利时),,然后只用雨水浇灌而不供给任何其他物质,,而土壤只减轻了57g。指出:植物的物质积累来自水
②、1771年英国科学家普里斯特利发现,将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭;将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内,小鼠不容易窒息而死,证明:植物可以更新空气。
③、1785年,由于空气组成的发现,人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳。
1845年,德国科学家梅耶指出,植物进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来。
④、1864年,德国科学家把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光,另一半遮光。过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈深蓝色。证明:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
。
⑤、1880年,德国科学家思吉尔曼用水绵进行光合作用的实验。证明:叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,氧是叶绿体释放出来的。
⑥、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。第一组相植物提供H218O和CO2,释放的是18O2;第二组提供H2O和C18O,释放的是O2。光合作用释放的氧全部来自来水。
11、叶绿体色素吸收可见光,主要吸收红橙光和蓝紫光,(叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红橙光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光),光反应的场所是叶绿体类囊体膜上,(因为所有色素和所有光反应的酶都在囊状结构上),原料是水,ADP、Pi,动力是光能,产物是氧、氢和ATP,暗反应场所是叶绿体基质,原料是CO2,动力是ATP水解释放的能量,产物是有机物(CH2O)和C5,光反应为暗反应提供还原剂氢和ATP(能量),CO2被还原前先要进行固定,C3化合物一部分被还原为有机物,另一部分又变成五碳化合物。光合作用的总反应式:CO2+H2O(CH2O)+O2。自然界最基本的物质、能量代谢是光合作用,光合作用产生的氧气来自H20,有机物中的O来自CO2。光合作用的意义:,固定太阳能,为其他生物提供物质和能量需要,,维持O2与CO2的平衡,,使生物由水生向陆生进化。熟悉103页图。
12、光合作用的过程:
光
反
应
阶
段
条件
光、色素、酶
场所
光
酶
在类囊体的薄膜上
物质变化
水的分解:H2O→[H]+O2↑ATP的生成:ADP+Pi→ATP
能量变化
光能→ATP中的活跃化学能
暗
反
应
阶
段
条件
酶、ATP、[H]
场所
酶
叶绿体基质
物质变化
酶
CO2的固定:CO2+C5→2C3
ATP
C3的还原:C3+[H]→(CH2O)
能量变化
光能
ATP中的活跃化学能→(CH2O)中的稳定化学能
总反应式
叶绿体
CO2+H2OO2+(CH2O)
13、提高农作物产量的重要条件之一,是提高农作物对光能的利用率。要提高农作物的光能的利用率的方法有:
1)延长光合作用的时间2)增加光合作用的面积(合理密植,间作套种)
3)光照强弱的控制4)必需矿质元素的供应5)CO2的供应(温室栽培多施有机肥或放置干冰,提高二氧化碳浓度)。
影响光合作用速度的曲线分析及应用
因素
图像
关键点的含义
在生产上的应用
单因子影响
光照强度
A点光照强度为0,此时只进行呼吸作用,释放CO2的量,表明此时的呼吸强度。AB段表明随光照强度加强,光合作用逐渐加强,CO2的释放量逐渐减少,有一部分用于光合作用;B点时,呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强度=呼吸作用强度,称B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上,植物才能正常生长)。BC段表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到C点以上不再加强了。C点为光合作用的饱和点。
(1)适当提高光照强度
(2)延长光合作用时间(例:轮作)
(3)对温室大棚用无色透明玻璃
(4)若要降低光合作用则用有色玻璃。如用红色玻璃,则透红光吸收其他波长的光,光合能力较白光弱。但较其他单色光强。
光合面积
OA段表明随叶面积的不断增大,光合作用实际量不断增大,A点为光合作用面积的饱和点,随叶面积的增大,光合作用不再增强,原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。OB段干物质量随光合作用增强而增加,而由于A点以后光合作用量不再增加,而叶片随叶面积的不断增加OC段呼吸量不断增加,所以干物质积累量不断降低如BC段。植物的叶面积指数不能超过C点,若超过C点,植物将入不敷出,无法生活下去。
适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免陡长,封行过早,使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下,白白消耗有机物,造成不必要的浪费。温室栽培植物时,可增加光合作用面积,合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
二氧化碳浓度
CO2是光合作用的原料,在一定范围内,CO2越多,光合作用速率越大,但到A点时,即CO2达到饱和时,就不再增加了
温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度,如释放一定量的干冰或多施有机肥,使根部吸收的CO2增多。大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度、增加产量
温度
光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃~35℃下正常进行光合作用,其中AB段(10℃~35℃),随温度的升高而逐渐加强,B点(35℃)以上光合酶活性下降,光合作用开始下降,40℃~50℃光合作用几乎完全停止
(1)适时播种
(2)温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温
(3)植物“午休”现象的原因之一
叶龄
OA段为幼叶,随幼叶的不断生长,叶面积不断增大,叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加,光合作用速率不断增加。AB段为壮叶,叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态,光合速率也基本稳定。BC段为老叶,随叶龄的增加,叶片内叶绿素被破坏,光合速率也随之下降
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶,都是根据其原理。又可降低其呼吸作用消耗有机物
矿质元素
矿质元素是光合作用的产物——葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质。如缺少N,就影响蛋白质(酶)的合成;缺少P就会影响ATP的合成;缺少Mg就会影响叶绿素的合成
合理施肥可促进叶片面积增大,提高酶的合成率,提高光合作用速率
多因子影响
图像
含义
P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随其因子的不断加强,光合速率不断提高。当到Q点时,横坐标所表示的因子,不再是影响光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取适当提高图示的其他因子
应用
温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当充加CO2,进一步提高光合速率。当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。总之,可根据具体情况,通过增加光照强度,调节或增加CO2浓度来充分提高光合效率,以达到增产的目的
CO2的含量很低时,绿色植物不能制造有机物,随CO2的含量的提高,光合作用逐渐提高;当CO2的含量提高到一定程度时,光合作用的强度不再随CO2的含量的提高而提高。光照强度:在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快,超过光饱合点,光合速率反而会下降。温度:温度可影响酶的活性。
14、自养生物:可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,如绿色植物,硝化细菌(化能合成)
异养生物:不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动,如许多动物。
14、请自行比较光合作用与呼吸作用。
第六章细胞的生命历程
细胞增殖细胞增殖是生物的重要生命特征。细胞以分裂方式增殖,通过它,单细胞生物能产生后代,多细胞生物则可以由一个受精卵经过分裂和分化,最终发育为一个多细胞个体。在增殖过程中可以将复制的遗传物质分配到两个子细胞中去,可见,细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
真核细胞的分裂方式有有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。
一、有丝分裂
体细胞的有丝分裂具有细胞周期,它是指连续分裂的细胞从一次分裂开始时开始,到下一次分裂完成时为此, 包括分裂间期期和分裂期。
分裂间期
分裂间期最大特征是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞有适度的增长,对于细胞分裂来说,它是整个周期中为分裂期作准备的阶段。
分裂期
(1)前期:最明显的变化是染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体,此时每条染色体都含有两条染色单体,由一个着丝点相连,称为姐妹染色单体。同时,核仁解体,核摸消失,纺锤丝形成纺锤体。
(2)中期:染色体清晰可见,每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的一个平面上,染色体的形态