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1-1细胞的分子组成
1、水和无机盐的作用I
(1)水的作用:①良好的溶剂;②运输营养物质和代谢废物;③代谢的原料(如光合作用和细胞呼吸);④维持细胞的正常形态;⑤细胞结构的组成成分
(2)
元素
参与构成的相关化合物或作用
P
参与构成ATP、ADP、磷脂、核酸等
Ca
Ca2+与肌肉的收缩有关(抽搐与肌无力)。
K
与神经的兴奋传导有关。
Na
与神经的兴奋传导有关。
Fe
亚铁离子参与构成血红蛋白,与氧气的输送有关。
Mg
参与构成叶绿素
I
参与构成甲状腺激素
(3)C、H、O、N在生物体内含量达95%以上,其中C是生物体核心元素,O是活细胞中含量最多的元素;
水是活细胞中含量最多的化合物,蛋白质是干细胞中含量最多的化合物。
2、糖类的种类和作用II
种类
单糖
二糖
多糖
主要分布
动植物细胞:葡萄糖、核糖、脱氧核糖
植物细胞:蔗糖、麦芽糖;动物细胞:乳糖
植物细胞:淀粉、纤维素;动物细胞:糖原
合成部位
叶绿体、内质网、高尔基体、肝脏和肌肉
功能
主要能源物质②细胞结构成分③核酸的组成成分
3、脂质的种类和作用I
包括:油脂、磷脂、固醇、植物蜡等
油脂:细胞内良好的储能物质;①组成元素:C、H、O(C、H比例高,燃烧时耗氧多,产能多);
②功能:储能、保温等;
磷脂:细胞膜及细胞器膜的基本骨架;
固醇:组成元素:C、H、O;小分子物质①胆固醇:动物细胞膜的成分;②性激素:促进人和动物***官的发育及生殖细胞的形成(化学本质是脂质);
植物蜡:对植物细胞起保护作用。
4、蛋白质的种类和功能II
(1)蛋白质的基本单位是氨基酸。每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基,并且一个氨基和一个羧基连接在同一碳原子上。R基的不同决定了氨基酸的种类不同。
(2)两个氨基酸发生脱水缩合形成二肽,形成肽键,见下图:
氨基:-NH2;羧基:-COOH;肽键:-CO-NH-
(3)蛋白质分子结构的多样性:
①组成蛋白质的氨基酸种类不同;
②组成蛋白质的氨基酸数目不同;
③组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同;
④蛋白质的空间结构不同
(4)蛋白质功能:①组成功能:肌肉;②催化功能:酶;③运输功能:血红蛋白;
④调节功能:生长激素;⑤免疫功能:抗体
(5)蛋白质的变性:变性不可逆;变性的本质是破坏了蛋白质的空间结构(强酸、强碱、重金属盐等)
(6)假设有m个氨基酸脱水缩合形成n条链,则:
①肽键数=失去的水分子数=氨基酸总数-肽链条数=m-n;
②至少有n个氨基,n个羧基游离;
③蛋白质分子量=氨基酸平均分子量×m-18×(m-n)
氨基酸数目
名称
肽键数
脱去水分子数
2
二肽
1
1
3
三肽
2
2
n
N肽
n-1
n-1
5、核酸的种类和功能I
核酸是细胞内携带遗传信息的物质。
核酸的分类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
核酸的分布:①脱氧核糖核酸(DNA)主要分布在细胞核中,线粒体和叶绿体中含有少量的DNA
②核糖核酸(RNA)主要分布在细胞质中。
核酸基本组成单位:核苷酸(包括一分子含氮碱基、一分子五碳糖、一分子磷酸)
、油脂和蛋白质
①还原性糖的鉴定原理:还原性糖(麦芽糖、葡萄糖、果糖等)与本尼迪特试剂在加热条件下生成红黄色沉淀。②油脂的鉴定原理:油脂可以被苏丹Ⅲ染液染成橙黄色。③蛋白质鉴定原理:蛋白质与双缩脲试剂发生作用,生成紫色的络合物
1-2细胞的结构
1、细胞学说的建立过程I
细胞学说的建立者主要是施莱登、施旺、菲尔肖。
内容:①细胞是生物体(除病毒)结构和功能的基本单位
②细胞是一个相对独立的单位③新细胞可以从老细胞中产生
意义:揭示细胞统一性和生物体结构统一性。
2、细胞膜及细胞的膜系统的结构和功能I
细胞膜的功能是:①将细胞与外界环境分隔开。②控制物质进出细胞。③进行细胞间的信息交流。
生物膜系统的结构和功能:
结构:①磷脂双分子层(脂双层)构成膜的基本支架
流动镶嵌模型:②蛋白质分子镶嵌、覆盖、贯穿于脂双层中。
在细胞膜的外表面有一层糖蛋白。
结构特点:具有一定的流动性。即构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子是可以运动。
功能特点:细胞膜和其它生物膜都具有选择透过性。
细胞识别功能的物质基础是细胞膜上的化学成分糖蛋白。
3、主要细胞器的结构和功能I
(1)线粒体:细胞呼吸和能量代谢的中心①分布:动植物细胞,代谢旺盛的细胞含量多(如:心肌细胞);
②结构:双层膜,内膜向内折叠形成嵴,含呼吸酶和少量DNA;
③功能:需氧呼吸的主要场所(注意:蛔虫的体细胞内不含线粒体)。
(2)叶绿体:①分布:植物绿色部位;
②结构:双层膜,内含基粒、基质、色素、酶和少量DNA
③功能:光合作用的场所;(注:植物的根尖细胞不含叶绿体)
(3)内质网:能增加细胞内的膜面积,分为粗面内质网(是细胞内蛋白质加工和运输的通道)和光面内质网(参与糖类和脂质的合成,运输)。
①分布:动植物细胞;②结构:单层膜连接而成的网状结构;③功能:和物质的合成和运输有关。
(4)高尔基体:细胞中的物质转运系统,承担物质运输。对蛋白质进行加工、分拣和发送。
①分布:动植物细胞;②结构:单层膜,由扁平囊和囊泡构成(其中扁平囊是判断高尔基体的依据)
③功能:和细胞分泌物的形成有关;和植物有丝分裂中细胞壁的形成有关。
(5)核糖体:细胞内合成蛋白质(多肽链)的机器。
①分布:动植物细胞;②结构:无膜,呈颗粒状;③功能:蛋白质合成的场所。
(6)中心体:①分布:动物细胞和低等植物细胞;②结构:无膜结构,由两个互相垂直的中心粒组成③功能:细胞有丝分裂前期发出星射线形成纺锤体。
(7)液泡:①分布:主要在成熟的植物细胞内;②结构:单层膜(液泡膜),内含细胞液(细胞液中含有色素,无机盐,糖类,蛋白质等);③功能:与细胞渗透吸水相关,使花、果实和叶呈颜色。
*植物细胞特有细胞器是叶绿体、液泡。
动物细胞特有细胞器是中心体,但少数低等植物也会有中心体。如果一种生物同时有叶绿体、液泡、中心体等结构,则为低等植物细胞。
*研究分泌蛋白的合成、运输、分泌所用的实验方法为同位素示踪法:
分泌蛋白的转移方向为核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜,为此过程提供能量的细胞器为线粒体。
*掌握细胞的亚显微结构图,分辨细胞器并了解各细胞器的功能。
4、细胞核的结构和功能II
(1)细胞核的结构:
①核膜(双层膜):将核内物质和细胞质分开;核孔:大分子物质进出细胞核的通道;②核仁:与核糖体的形成有关;③染色质:由DNA和蛋白质组成,分裂间期呈细丝状,分裂期缩短变粗而形成染色体。④核基质:核内代谢场所。
(2)细胞核的功能:是遗传物质贮存和复制的场所,是细胞代谢和遗传的控制中心。
哺乳动物成熟红细胞和维管植物的成熟筛管细胞无细胞核。
(3)细胞是生物体结构、功能、代谢和遗传的基本单位,其行使各项功能的前提是保持细胞结构的完整性
(4)根据有无核膜包被的细胞核,可分为真核细胞和原核细胞。原核细胞主要包括蓝藻、细菌(如杆菌、球菌、乳酸菌等)、放线菌、支原体、衣原体等。真核细胞包括植物、动物和真菌(霉菌、酵母菌)等。
原核细胞没有细胞核,只有拟核,只有一种细胞器:核糖体。具有细胞壁(支原体没有细胞壁),但化学成分与植物细胞壁不同。原核细胞虽然没有线粒体、叶绿体等,但质膜上有多种酶,能进行需氧呼吸和光合作用。
1-3细胞的代谢
1、ATP在能量代谢中的作用II
(1)ATP的结构简式:A—P~P~P(A:腺苷;P:磷酸;~:高能磷酸键);
(2)1个ATP分子中含有:A:1个;P:3个;~:2个;
(3)ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易断裂,发生ATP的水解,形成ADP和Pi,同时释放出大量的能量;ATP在细胞内的含量很少,但和ADP之间的转化非常的迅速,其含量处于动态平衡之中;
(4)ADP转化成ATP时所需能量的主要来源:在动物、人、真菌和大多数细菌细胞内主要来自呼吸作用;在绿色植物细胞内来自光合作用和呼吸作用;
(5)ATP断裂高能磷酸键释放的化学能能迅速转化为光能,电能,渗透能,热能,机械能供细胞代谢直接利用(即供各项生命活动);
(6)生物体内与能量有关的物质总结如下:
::油脂(动物还有糖元,植物还有淀粉)
::光能
2、物质出入细胞的方式II
(1)简单扩散
①特点:从高浓度向低浓度顺浓度梯度扩散;不需要载体蛋白协助;不消耗能量;
②实例:O2、CO2、乙醇、、尿素、脂质;
渗透:特指水的跨膜运输(要有半透膜;浓度差:低浓度向高浓度渗透)
(2)易化扩散①特点:从高浓度向低浓度顺浓度梯度扩散;需要细胞膜上的载体蛋白协助;不消耗能量;②实例:葡萄糖进入红细胞;
(3)被动转运:简单扩散和易化扩散统称为被动转运;
(4)主动转运①特点:从低浓度向高浓度运输;需要细胞膜上的载体蛋白协助;消耗能量;②实例:葡萄糖进入其它组织细胞,氨基酸,核苷酸,无机盐离子等的吸收;③意义:保证了活细胞能够按照生命活动的需要,主动选择吸收所需要的营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质;
(5)胞吞或胞吐:大分子或颗粒状物质进出细胞的方式(依赖于细胞膜的流动性,消耗能量);
(6)质壁分离是指植物细胞因渗透失水导致质膜连同以内的部分收缩而发生质壁分离的现象,此过程中细胞吸水能力逐渐增强。将刚发生质壁分离的细胞重新放入清水中,会发生质壁分离复原,此过程中细胞吸水能力逐渐减弱。
3、酶在代谢中的作用II
(1)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,本质:绝大多数酶是蛋白质,少量的酶是RNA;
(2)酶的特性:①高效性(酶的催化效率比无机催化剂高。
②专一性(每种酶只能催化一种或一类化学反应);
③酶的作用条件较温和:在最适温度和pH条件下,酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低,酶活性都会明显降低;
④高温,强酸,强碱均会使酶变性失活(蛋白质的空间结构破坏)而失去催化活性;(低温只是降低酶的活性)。
4、细胞呼吸II
(1)细胞呼吸:有机物在细胞内经过一系列氧化分解,生成水、CO2或小分子有机物,释放能量过程。
(2)细胞呼吸的本质:分解有机物,释放能量。细胞呼吸的类型:需氧呼吸和厌氧呼吸。
(3)需氧呼吸:①需氧呼吸是高等动植物细胞呼吸的主要形式;
②场所:细胞溶胶和线粒体。主要场所:线粒体;③最常利用的物质:葡萄糖;
酶
④过程:
酶
第一阶段糖酵解(场所:细胞溶胶):C6H12O6—→2***酸+4[H]+少量能量
酶
第二阶段柠檬酸循环(场所:线粒体基质):2***酸+6H2O—→6CO2+20[H]+少量能量
酶
第三阶段电子传递链(场所:线粒体内膜):24[H]+6O2—→12H2O+大量能量
⑤总反应式:C6H12O6+6O2+6H2O—→6CO2+12H2O+能量
[注意:产物H2O中的O全部来自O2,H来自C6H12O6和H2O;CO2中的O来自C6H12O6和H2O,C来自C6H12O6;]
⑥相关小结:①需氧呼吸CO2的生成在第二阶段,O2参与反应在第三阶段;
②需氧呼吸大量能量的释放在第三阶段;
③需氧呼吸H2O参与反应在第二阶段,H2O的生成在第三阶段。
(4)厌氧呼吸①场所:细胞溶胶;最常利用的物质:葡萄糖;
酶
②过程:第一阶段:与需氧呼吸第一阶段相同;
酶
第二阶段:2***酸—→2C3H6O3(乳酸)+少量能量
酶
或2***酸—→2C2H5OH(乙醇)+2CO2+少量能量
酶
③总反应式:C6H12O6—→2C2H5OH+2CO2+能量
或C6H12O6—→2C3H6O3+能量
(5)厌氧呼吸产生酒精的典型生物类群:酵母菌和绿色植物;
(6)厌氧呼吸产生乳酸的典型生物类群:人和高等动物及马铃薯的块茎,甜菜的块根等;
(7)需氧呼吸和厌氧呼吸的异同?
需氧呼吸
厌氧呼吸
呼吸场所
第一阶段:细胞溶胶
第二、三阶段:线粒体
细胞溶胶
是否需氧
需要
不需要
有机物分解程度
彻底
不彻底
分解产物
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
释放能量
较多
较少
相同点
两者的第一阶段完全相同
(8)细胞呼吸的意义:为细胞的生命活动提供能量。
应用:例如:①农业生产中适时的露田、疏松土壤等措施的实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细胞呼吸,促进根系对矿质离子的吸收。
②粮食储藏时,要注意降低温度和保持干燥;果蔬储藏时,采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法,以抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,延长保存期限。
③包扎伤口,选用透气消毒纱布,抑制细菌有氧呼吸。
④酵母菌酿酒:先通气,后密封。先让酵田菌有氧呼吸,大量繁殖,再厌氧呼吸产生酒精。
⑤稻田定期排水:抑制厌氧呼吸产生酒精,防止酒精中毒,烂根死亡。
(9)综合不消耗O2,释放CO2只进行厌氧呼吸
酒精量等于CO2量只进行厌氧呼吸
酒精量小于CO2量既有氧呼吸,又厌氧呼吸,多余的CO2来自有有氧呼吸
CO2释放量等于O2的吸收量只进行有氧呼吸
CO2释放量大于O2的吸收量既有氧呼吸,又厌氧呼吸;多余CO2来自厌氧呼吸
(10).酵母菌是兼性生物,即可进行需氧呼吸也可进行厌氧呼吸。
如图:从B到A随O2浓度降低,酵母菌进行乙醇发酵越旺盛。从B到C随O2浓度升高,酵母菌进行需氧呼吸越旺盛。要储存农产品,最好将氧气浓度调节至
B点。
5、光合作用的基本过程II
(1) 叶绿素a
(类囊体薄膜)叶绿素 叶绿素b 主要吸收红橙光和蓝紫光
叶绿体中色素 胡萝卜素
类胡萝卜素叶黄素 主要吸收蓝紫光
色素的功能:吸收、传递和转化光能。
(2)条件:需要光
场所:叶绿体基粒(类囊体薄膜)
光能
产物:NADPH、ATP和O2
光合作用的过程
光反应阶段过程:H2O——→2e——→光系统Ⅱ(光使低能电子激发到高能电子,随后从水中补充;高能电子+ADP+Pi—→ATP+低能电子)—→光系统Ⅰ(光使低能电子激发到高能电子,随后从光系统Ⅱ中补充;2e—+H++NADP+—→NADPH。)该过程中最初电子供体是H2O,最终电子受体是NADP+。
条件:有没有光都可以进行
碳反应阶段场所:叶绿体基质
产物:糖类等有机物和五碳化合物
过程:(1)CO2的固定:1分子C5和CO2生成2分子C3
(2)C3的还原:C3在NADPH和ATP作用下,生成三碳糖,一部分三碳糖继续合成淀粉、蛋白质、脂质,一部分三碳糖又形成C5,一部分三碳糖运出叶绿体,合成蔗糖,供所有细胞利用。
光反应阶段与碳反应阶段既区别又紧密联系,是缺一不可的整体,光反应为碳反应提供[H]和ATP,碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。
光
(3)光合作用总反应式:
叶绿体
6CO2+12H2O——→C6H12O6+6H2O+6O2
(4)叶绿体色素的提取和分离:
层析的结果:四条色素带从上往下依次为:
橙黄色(胡萝卜素)→黄色(叶黄素)→蓝绿色(叶绿素a)→黄绿色(叶绿素b);
扩散最快---胡萝卜素;扩散最慢---叶绿素b;含量最多---叶绿素a;含量最少---胡萝卜素;
研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是:二氧化硅有助于研磨得充分,碳酸钙可防止研磨时色素被破坏。用培养皿盖住小烧杯和用棉塞塞紧试管口的原因是因为层析液中的***是一种有挥发性的有毒物质。滤纸上的滤液细线不能触及层析液的原因:防止滤液细线中的色素被层析液溶解。
6、影响光合作用速率的环境因素II
光照强度、CO2浓度、温度、土壤中的矿物质、水等,都是影响光合作用强度的外界因素。可通过适当增强光照强度、增加CO2浓度等提高产量。
(1)光照强度:在一定的光强范围内,植物的光合作用速率随光照强度的增强而增强,当光照强度上升到某一数值后,光合作用速率不再继续提高时,称为光饱和点。如图:Q为光饱和点,P表示此时光合作用量=呼吸作用量。
(2)CO2浓度:在一定CO2浓度范围内,植物的光合作用速率随CO2浓度的增加而增强,当CO2浓度超过某一数值后,光合作用速率不再继续提高。
(3)温度:在一定温度范围内,植物的光合作用速率随温度的升高而增强,当温度超过某一数值后,
光合作用速率反而降低。
(4)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、蓝藻。
异养生物:不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,只能利用现成有机物来维持自身生命活动,如许多动物、真菌、大部分细菌(如大肠杆菌)等。
1-4细胞的增殖与分化
1、细胞的生长和增殖的周期性I
细胞周期指连续分裂的细胞从上一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过
程,包括分裂间期和分裂期(M期)。间期又包括G1、S(发生DNA的复制)、G2。如图:从乙到乙代表一个细胞周期。
细胞周期的特点:只有连续分裂的细胞才有细胞周期;先间期后分裂期;分裂间期长,分裂期短。
连续有丝分裂有细胞周期的细胞:分生区、形成层、受精卵、癌细胞、部分干细胞、生发层。
2、细胞的有丝分裂II
分裂间期:完成DNA分子复制及有关蛋白质合成,染色体数目不增加,DNA加倍。一条染色体含有两个姐妹染色单体。
前期:核膜核仁逐渐消失,出现纺缍体及染色体,染色体散乱排列在细胞质中。
有丝分裂 中期:染色体着丝点排列在赤道板上,染色体形态比较稳定,数目比较清晰便于观察。
分裂期后期:着丝点分裂,姐妹染色单体分离并拉向两极,染色体数目加倍。
末期:核膜,核仁重新出现,纺缍体,染色体逐渐消失。一个细胞分裂成两个子细胞。
(1)动植物细胞有丝分裂区别
植物细胞
动物细胞
间期
DNA复制,蛋白质合成(染色体复制)
染色体复制,中心粒复制
前期
细胞两极发生纺缍丝构成纺缍体
中心体发出星射线,构成纺缍体
末期
赤道板位置形成细胞板,向四周扩散形成细胞壁
不形成细胞板,细胞从中央向内凹陷,缢裂成两子细胞
(2)有丝分裂特征及意义:将亲代细胞染色体经过复制后,精确地平均分配到两个子细胞,在亲代与子代之间保持了遗传性状稳定性。
(3)有丝分裂中,染色体及DNA数目变化规律
间期
前期
中期
后期
末期
DNA
2n-4n
4n
4n
4n
2n
染色体
2n
2n
2n
4n
2n
3、细胞的分化II
(1)细胞分化: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,它是一种持久性变化,是生物体发育的基础,有利于提高各种生理功能效率。
(2)细胞分化实质:基因的选择性表达(细胞中的遗传信息并没丢失)。
4、癌细胞的主要特征及癌症的防治I
能够无限增殖
癌细胞特征 形态结构发生显著变化
癌细胞表面糖蛋白减少,容易在体内扩散,转移。
癌症防治:远离致癌因子,进行CT,核磁共振及癌基因检测;也可手术切除、化疗和放疗。
5、细胞的全能性II
(1)细胞全能性:指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体潜能。
因为细胞(细胞核)具有该生物生长发育所需的遗传信息
高度分化的植物细胞具有全能性,如植物组织培养
高度分化的动物细胞核具有全能性,如克隆羊
随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐的减少。
一般情况下:受精卵〉生殖细胞〉体细胞。不同生物的全能性高低为:植物细胞>动物细胞
(2)干细胞:一类可以分化成为各种细胞的未分化细胞。
分类:按来源分为胚胎干细胞和成体干细胞;按分化潜能分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。
特点:进行不对称分裂。应用:细胞移植,器官移植。
6、细胞的衰老、凋亡以及与人体健康的关系I
细胞内水分减少,新陈代谢速率减慢
细胞内酶活性降低
(1)细胞衰老特征 细胞内色素积累
细胞内呼吸速度下降,细胞核体积增大
细胞膜通透性下降,物质运输功能下降
(2)细胞凋亡指基因决定的细胞自动结束生命的过程,是一种正常的自然生理过程,如蝌蚪尾消失,它对于多细胞生物体正常发育,维持内部环境的稳定以及抵御外界因素干扰具有非常关键作用。