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走进细胞
第一节从生物圈到细胞
一、生命活动离不开细胞
1、细胞是生物体结构和功能的基本单位。
二、生命系统的结构层次
细胞→组织→器官→系统(植物没有)→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
第二节细胞的多样性和统一性
一、使用显微镜
1、方法:先对光:一转转换器;二转聚光器;三转反光镜再观察:一放标本孔中央;二降物镜片上方;三升镜筒仔细看
2、注意:(1)放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数(2)物镜越长,放大倍数越大目镜越短,放大倍数越大“物镜—玻片标本”越短,放大倍数越大(3)物像与实际材料上下、左右都是颠倒的(4)高倍物镜使用顺序:低倍镜→标本移至中央→高倍镜→大光圈,凹面镜→细准焦螺旋(5)污点位置的判断:移动或转动法
二、细胞的类型
1、原核细胞:没有典型的细胞核,无核膜和核仁。如细菌、蓝藻类、衣原体、支原体、放线菌、乳酸菌等原核生物的细胞。
2、真核细胞:有核膜包被的明显的细胞核。如动物、植物和真菌(酵母菌、霉菌、食用菌)等真核生物的细胞。
3、细胞学说的建立和发展l
发明显微镜的科学家是荷兰的列文•虎克;l
发现细胞的科学家是英国的胡克;l
创立细胞学说的科学家是德国的施莱登和施旺。施旺、施莱登提出“一切动物和植物都是由细胞构成的,细胞
是一切动植物的基本单位”。l
在此基础上德国的魏尔肖总结出:“细胞只能来自细胞”,细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。这被认为是对细胞学说的重要补充。
第二章组成细胞的分子
第一节细胞中的元素和化合物
一、组成细胞的原子和分子
1、细胞中含量最多的6种元素是C、H、O、N、P、Ca(98%),称为大量元素。有些含量较少,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等,被称为微量元素。
2、组成生物体的基本元素:C元素。(碳原子间以共价键构成的碳链,碳链是生物构成生物大分子的基本骨架,称为有机物的碳骨架。)
3、缺乏必需元素可能导致疾病。如:克山病(缺硒),缺铁性贫血
4、生物界与非生物界的统一性和差异性
统一性:组成生物体的化学元素,在无机自然界都可以找到,没有一种元素是生物界特有的。
差异性:组成生物体的化学元素在生物体和自然界中含量相差很大。
二、组成细胞的化合物无机
单糖
糖 二糖
多糖
脂肪
有机 脂质 固醇类物质
核酸
蛋白质
核酸
第二节、生命活动的主要承担着——蛋白质
一、氨基酸及其种类
1、氨基酸是组成蛋白质的基本单位
2、氨基酸结构通式::
3、氨基酸的判断:①同时有氨基和羧基②至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。(组成蛋白质的20种氨基酸的区别:R基的不同)
4、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在同一个碳原子上。
二、蛋白质的结构及其多样性
1、元素组成:除C、H、O、N外,大多数蛋白质还含有S2、基本组成单位:氨基酸(组成蛋白质的氨基酸约20种)
2、形成:许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键(-CO-NH-)相连而成肽链,多条肽链盘曲折叠形成有功能的蛋白质
二肽:由2个氨基酸分子组成的肽链。
多肽:由n(n≥3)个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链。
3、蛋白质结构的多样性的原因:组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同;构成蛋白质的多肽链的数目、空间结构不同
4、计算:一个蛋白质分子中肽键数(脱去的水分子数=氨基酸数-肽链条数。一个蛋白质分子中至少含有氨基数(或羧基数)=肽链条数
5、功能:生命活动的主要承担者。(注意有关蛋白质的功能及举例)
6、蛋白质鉴定:与双缩脲试剂产生紫色的颜色反应双缩脲试剂:配制:(2mL)(3-4滴)
使用:分开使用,先加NaOH溶液,再加CuSO4溶液。
第三节遗传信息的携带者——核酸
一、核酸在细胞内分布
1、元素组成:由C、H、O、N、P5种元素构成
2、种类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
3、分布:真核细胞的DNA主要分布在细胞核内。线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。
4、实验:实验药品:***绿、吡罗红、%的NaCl溶液、质量分数为8%的盐酸(a、使DNA和蛋白质分离b、使细胞壁的通透性改变)
二、核苷酸
1、基本单位:核苷酸(由1分子磷酸+1分子五碳糖+1分子含氮碱基组成)
脱氧核苷酸(DNA)1分子脱氧核糖、1分子含氮碱基(A、T、G、C)
核糖核苷酸(RNA)、1分子五碳糖、1分子含氮碱基(A、U、G、C)
2、碱基种类:
3、生理功能:储存遗传信息,控制蛋白质的合成。(原核、真核生物遗传物质都是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。)
第四节细胞中的糖类和脂质
一、糖类
1、元素组成:由C、H、O3种元素组成。
2、分类
概念 种类 分布 主要功能
单糖 不能水解的糖 核糖 细胞 组成核酸的物质
脱氧核糖
葡萄糖 细胞的重要能源物质
二糖 水解后能够生成二分子单糖的糖 蔗糖 植物细胞
麦芽糖
乳糖 动物细胞
多糖 水解后能够生成许多个单糖分子的糖 淀粉 植物细胞 植物细胞中的储能物质
纤维素 植物细胞壁的基本组成成分
糖原 动物细胞 动物细胞中的储能物质
附:二糖与多糖的水解产物:蔗糖→1葡萄糖+1果糖麦芽糖→2葡萄糖乳糖→1葡萄糖+1半乳糖淀粉→麦芽糖→葡萄糖纤维素→纤维二糖→葡萄糖糖原→葡萄糖
3、功能:糖类是生物体维持生命活动的主要能量来源。(另:能参与细胞识别,细胞间物质运输和免疫功能的调节等生命活动。)
:(1)淀粉遇碘液变蓝色,这是淀粉特有的颜色反应。(2)还原性糖(单糖、麦芽糖和乳糖)与斐林试剂在隔水加热条件下,能够生成砖红色沉淀。斐林试剂:配制:(2mL)+(4-5滴)
使用:混合后使用,且现配现用。
二、脂质
1、元素组成:主要由C、H、O组成(C/H比例高于糖类),有些还含N、P
2、分类:脂肪、类脂(如磷脂)、固醇(如胆固醇、性激素、维生素D等)
3、功能:
脂肪:细胞代谢所需能量的主要储存形式。
类脂中的磷脂:是构成生物膜的重要物质。
固醇:在细胞的营养、调节、和代谢中具有重要作用。
4、脂肪的鉴定:脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。(在实验中用50%酒精洗去浮色→显微镜观察→橘黄色脂肪颗粒)
第五节、细胞中的无机物:
一、水
1、含量:占细胞总重量的60%-90%,是活细胞中含量是最多的物质。
2、形式:自由水、结合水l
自由水:是以游离形式存在,可以自由流动的水。
作用有①良好的溶剂;②参与细胞内生化反应;③物质运输;④维持细胞的形态;⑤体温调节(在代谢旺盛的细胞中,自由水的含量一般较多)l
结合水:是与其他物质相结合的水。
作用是组成细胞结构的重要成分。(结合水的含量增多,可以使植物的抗逆性增强)
二、无机盐
1、存在形式:离子
2、作用①与蛋白质等物质结合成复杂的化合物。(如Mg2+是构成叶绿素的成分、Fe2+是构成血红蛋白的成分、I-是构成甲状腺激素的成分。②参与细胞的各种生命活动。(如钙离子浓度过低肌肉抽搐、过高肌肉乏力)
第三章细胞的基本结构
第一节细胞膜——系统的边界
一、细胞膜的成分
1、组成:主要为磷脂双分子层(基本骨架)和蛋白质,另有糖蛋白(在膜的外侧)。
2、结构特点:具有一定的流动性(原因:磷脂和蛋白质的运动)。
3、细胞壁:主要成分是纤维素,有支持和保护功能。
二、细胞膜的特点
1、将细胞与外界环境分隔开来。
2、控制物质进出细胞。
3、进行细胞间的信息交流。
4、自我保护。
第二节细胞器——系统内的分工合作
一、细胞器
1、线粒体(双层膜):内膜向内突起形成“嵴”,细胞有氧呼吸的主要场所(第二、三阶段),含少量DNA。l
2、叶绿体(双层膜):只存在于植物的绿色细胞中。类囊体上有色素,类囊体和基质中含有与光合作用有关的酶,
是光合作用的场所。含少量的DNA。l
3、内质网(单层膜):是有机物的合成“车间”,蛋白质运输的通道。l
4、高尔基体(单层膜):动物细胞中与分泌物的形成有关,植物中与有丝分裂细胞壁的形成有关。l
5、液泡(单层膜):泡状结构,成熟的植物有大液泡。功能:贮藏(营养、色素等)、保持细胞形态,调节渗透吸
水。l
6、核糖体(无膜结构):合成蛋白质的场所。l
7、中心体(无膜结构):由垂直的两个中心粒构成,与动物细胞有丝分裂有关。
8、实验:①药品:健那绿(1%)②线粒体被染成蓝绿色
9、小结:
★双层膜的细胞器:线粒体、叶绿体
★单层膜的细胞器:内质网、高尔基体、液泡
★非膜的细胞器:核糖体、中心体;
★含有少量DNA的细胞器:线粒体、叶绿体
★含有色素的细胞器:叶绿体、液泡
★动、植物细胞的区别:动物特有中心体;高等植物特有细胞壁、叶绿体、液泡。
★能生成水的细胞器:核糖体、线粒体、叶绿体、高尔基体的代谢
二、生物膜系统
1、组成: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
2、作用:
①将细胞与外界环境分隔开来。控制物质进出细胞。进行细胞间的信息交流
②许多化学反应都在生物膜上进行,这些化学反应都需要酶的参与,广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点
③使各个化学反应互不干扰
第三节细胞核——系统的控制中心
1、功能:细胞核控制着细胞的代谢和遗传
2、组成:核膜、核仁、染色质
3、核膜:双层膜,有核孔(细胞核与细胞质之间的物质交换通道,RNA、蛋白质等大分子进出必须通过核孔。)
4、核仁:在细胞有丝分裂中周期性的消失(前期)和重建(末期)
5、染色质:被碱性染料染成深色的物质,主要由DNA和蛋白质组成。染色质和染色体的关系:细胞中同一种物质在不同时期的两种表现形态
6、原核细胞与真核细胞根本区别:是否具有成形的细胞核(是否具有核膜)
第四章细胞的物质输入和输出
第一节物质跨膜运输的实例:
一、细胞的吸水和失水
1、细胞的吸水和失水取决于细胞内外溶液浓度差
2、实验:观察植物细胞的质壁分离和复原实验
①原理:原生质层(细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质)相当于半透膜,当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,细胞将失水,原生质层和细胞壁都会收缩,但原生质层伸缩性比细胞壁大,所以原生质层就会与细胞壁分开,发生“质壁分离”。反之,当外界溶液的浓度小于细胞液浓度时,细胞将吸水,原生质层会慢慢恢复原来状态,使细胞发生“质壁分离复原”。
②材料用具:紫色洋葱表皮,,清水,载玻片,镊子,滴管。
③显微镜等方法步骤:
a、制作洋葱表皮临时装片。
b、低倍镜下观察原生质层位置。
c、在盖玻片一侧滴一滴蔗糖溶液,另一侧用吸水纸吸,重复几次,让洋葱表皮浸润在蔗糖溶液中。
d、低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化(变小),观察细胞是否发生质壁分离。
e、在盖玻片一侧滴一滴清水,另一侧用吸水纸吸,重复几次,让洋葱表皮浸润在清水中。
(6)低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化(变大),观察是否质壁分离复原。实验结果:细胞液浓度<外界溶液浓度
细胞失水(质壁分离)细胞液浓度>外界溶液浓度细胞吸水(质壁分离复原)
二、物质跨膜运输其他实例
1、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜(功能特性)
第二节生物膜的流动镶嵌模型
略
第三节物质跨膜运输的方式
1、小分子:
方式 浓度载体能量 举例
自由扩散高→低 × × O2、CO2、水、乙醇、甘油、苯 (只能从高到低被动地吸收或排出物质)
协助扩散高→低 √ × 葡萄糖进入红细胞
主动运输低→高 √ √ 各种离子,小肠吸收葡萄糖、氨基酸,肾小管重吸收葡萄糖(一般从低到
高主动地吸收或排出物质,以满足生命活动的需要。)
2、大分子和颗粒性物质跨膜运输的方式:大分子和颗粒性物质通过胞吞作用进入细胞,通过胞吐作用向外分泌物质。
第五章细胞的能量供应和利用
第一节细胞的物质输入和输出
一、酶的作用和本质
1、概念:酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的蛋白质,又称为生物催化剂。(少数核酸也具有生物催化作用,它们被称为“核酶”)。
2、控制变量:
①人为改变的变量称作自变量。
②随自变量变化而变化的变量叫因变量
3、同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。
4、大多数酶是蛋白质,少数是RNA。
二、酶的特性
1、酶具有高效性
2、酶具有专一性
3、酶的作用条件温和
3、影响酶促反应速率的因素
①PH:在最适pH下,酶的活性最高,pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(PH过高或过低,酶活性丧失)
②温度:在最适温度下酶的活性最高,温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(温度过低,酶活性降低;温度过高酶活性丧失)另外:还受酶的浓度、底物浓度、产物浓度的影响。
第二节细胞的能量通货——ATP
1、功能:ATP是生命活动的直接能源物质
注:生命活动的主要的能源物质是糖类(葡萄糖);生命活动的储备能源物质是脂肪。生命活动的根本能量来源是太阳能。
2、结构:
中文名:腺嘌呤核苷三磷酸(三磷酸腺苷)
构成:腺嘌呤—核糖—磷酸基团~磷酸基团~磷酸基团
简式:A—P~P~P
(A:腺嘌呤核苷;T:3;P:磷酸基团;~:高能磷酸键,第二个高能磷酸键相当脆弱,水解时容易断裂)
3、ATP与ADP的相互转化:
酶
ATPADP+Pi+能量
注:(1)向右:表示ATP水解,所释放的能量用于各种需要能量的生命活动。向左:表示ATP合成,所需的能量来源于生物化学反应释放的能量。(在人和动物体内,来自细胞呼吸;绿色植物体内则来自细胞呼吸和光合作用)(2)ATP能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP循环转变,且十分迅速。
第三节ATP的重要来源——细胞呼吸
一、有氧呼吸
1、概念:有氧呼吸是指活细胞在有氧气的参与下,通过酶的催化作用,把某些有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放大量能量的过程。
2、过程:三个阶段
①C6H12O6酶2C3H4O3(***酸)+4[H]+少量能量(2ATP)
②2C3H4O3(***酸)+6H2O酶2O[H]+6CO2+少量能量(2ATP)
③24[H]+6O2酶12H2O+大量能量(34ATP)
(注:3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的)
3、总反应式:C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+大量能量(38ATP)
4、意义:是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径
二、无氧呼吸
1、概念: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乙醇和二氧化碳或乳酸,同时释放少量能量的过程。
2、过程:二个阶段
①与有氧呼吸第一阶段完全相同C6H12O6酶2C3H4O3(***酸)+4[H]+少量能量(2ATP)(细胞质基质)
②
③
3、意义:高等植物在水淹的情况下,可以进行短暂的无氧呼吸,将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳,释放出能量以适应缺氧环境条件。(酒精会毒害根细胞,产生烂根现象)人在剧烈运动时,需要在相对较短的时间内消耗大量的能量,肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸,释放出一定能量,满足人体的需要。
三、应用:
1、水稻生产中适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件,增强水稻根系的细胞呼吸作用。
2、储存粮食时,要注意降低温度和保持干燥,抑制细胞呼吸
3、果蔬保鲜时,采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法,抑制细胞呼吸,注意要保持一定的湿度。
四、实验:探究酵母菌的呼吸方式
1、药品:澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液
2、现象:溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
第四节光合作用
一、捕获光能的色素好结构
1、实验:提取和分离叶绿体中的色素
①原理:叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂无水乙醇中。叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。
②结果:色素在滤纸条上的分布自上而下:
胡萝卜素(橙黄色)最快(溶解度最大)
叶黄素(黄色)
叶绿素a(蓝绿色)最宽(最多)
叶绿素b(黄绿色)最慢(溶解度最小)
③注意:***的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素,层析液的的用途是分离叶绿体中的色素;SiO2的作用是为了研磨充分,碳酸钙的作用是防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏;分离色素时,层析液不能没及滤液细线的原因是防止滤液细线上的色素溶解到层析液中。
④色素的位置和功能叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害的作用。Mg是构成叶绿素分子必需的元素。
2、叶绿体的结构色素分布在类囊体薄膜上
二、光合作用
1、概念:指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、总反应式:12H2O+6CO2光叶绿素C6H12O6+6O2+6H2O
3、过程:
4、实质:把无机物转变成有机物,把光能转变成有机物中的化学能
5、影响光合作用的环境因素:。
①光照强度:在一定的光照强度范围内,光合作用的速率随着光照强度的增加而加快。
②CO2浓度:在一定浓度范围内,光合作用速率随着CO2浓度的增加而加快。
③光质
④温度:光合作用只能在一定的温度范围内进行,在最适温度时,光合作用速率最快,高于或低于最适温度,光合作用速率下降。
6、农业生产中提高光能利用率采取的方法
延长光照时间如:补充人工光照、多季种植
增加光照面积如:合理密植、套种
光照强弱的控制:
增强光合作用效率
适当提高CO2浓度:
施农家肥适当提高白天温度(降低夜间温度)
必需矿质元素的供应
2、光合作用的发现u
1771英国,普利斯特利:植物可以更新空气。u
1779荷兰,扬•英根豪斯:植物只有绿叶才能更新空气;并且需要阳光才能更新空气。u
1864德国,萨克斯:叶片在光下能产生淀粉u
1880美国,恩吉(格)尔曼:光合作用的场所在叶绿体。u
1941美国,鲁宾和卡门(用放射性同位素标记法):光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。(糖类中的氢也来自水)。u
第六章细胞的生命历程
第一节细胞增殖(与必修二合并)
第二节细胞分化
一、细胞的分化及意义
1、概念:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程,称为细胞分化。
2、特点:
①在胚胎期细胞分化达到最大限度
②细胞分化是不可逆的
2、细胞分化和细胞分裂的区别:细胞分裂的结果是细胞数目的增加;细胞分化的结果是细胞种类的增加
二、细胞的全能性
1、细胞全能性的概念:已经分化的细胞,仍然有发育成完整个体的潜能。
2、植物细胞全能性的原因:植物细胞中具有发育成完整个体的全部遗传物质。(已分化的动物体细胞的细胞核也具有全能性)
3、细胞全能性实例:胡萝卜根细胞离体,在适宜条件下培养后长成一棵胡萝卜。
第三节细胞的衰老和凋亡
一、细胞衰老
1、衰老细胞的特征:①细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低,,增殖能力减退;③细胞内色素沉积,妨碍细胞内物质的交流和传递,影响细胞的正常生理功能;④呼吸速率减慢细胞核膨大,核膜皱折,染色质固缩(染色加深);⑤细胞膜通透性改变,物质运输功能降低。
2、决定细胞衰老的主要原因细胞的增殖能力是有限的,体细胞的衰老是由细胞自身的因素决定的
二、细胞凋亡
1、细胞凋亡的概念:由基因决定的细胞自动结束生命的过程。也称为细胞程序性死亡。
2、细胞凋亡的意义:对生物的个体发育、机体稳定状态的维持等都具有重要作用。
第四节细胞的癌变
一、细胞癌变原因:
内因:原癌基因和抑癌基因的变异
外因:致癌因子(化学致癌因子、物理致癌因子、病毒致癌因子)
二、癌细胞的特征:
1、无限增殖
2、没有接触抑制。癌细胞并不因为相互接触而停止分裂
3、具有浸润性和扩散性。细胞膜上糖蛋白等物质的减少
4、能够逃避免疫监视
三、我国的肿瘤防治
1、肿瘤的“三级预防”策略一级预防:防止和消除环境污染二级预防:防止致癌物影响三级预防:高危人群早期检出
2、肿瘤的主要治疗方法:放射治疗(简称放疗)化学治疗(简称化疗)手术切除