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细胞中的元素
1、生物界与非生物界统一性:元素种类大体相同差异性:元素含量有差异
2、组成细胞的元素(常见20多种)
大量元素:CHONPSKCaMg
微量元素:Zn、Mo、Cu、B、Fe、Mn(口诀:新木桶碰铁门)
主要元素:C、H、O、N、P、S
含量最高的四种元素:C、H、O、N(基本元素)
最基本元素:C(干重下含量最高)
质量分数最大的元素:O(鲜重下含量最多的是水)
数量最多的元素:H
3几种元素在生物中的应用:
N:(1)是各种酶、叶绿素、ATP和NATP+的组成元素(2)可促进细胞分裂和生长,使叶面积增大,从而增大光合作用的面积。(3)能延叶片寿命,可延长光合作用时间。(4)是蛋白质和核酸组成元素。
Mg:镁是叶绿素的组成元素
S:硫是蛋白质的组成成分
P:P是叶绿体、ATP、DNA、的组成元素
细胞中的无机化合物
水:自由水结合水
自由水:游离形式存在,可以自由移动,易蒸发。具有作为溶剂、运输、参加生化反应、降温等功能
结合水:在细胞中通过氢键与糖类、蛋白质、脂质等结合在一起,是组成细胞的结构物质,具有抗逆性。
1、细胞鲜重中含量最多的化合物是水(占细胞总量的60%-90%),细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质。
2、结合水是细胞结构的重要组成成分。自由水是细胞内的良好溶剂;细胞内的许多生物化学反应需要水参与;多细胞生物体内的绝大多数细胞,必须浸润在以水为基础的液体环境中;水在生物体内的流动,可以运送营养物质和代谢废物。
3、结合水/自由水的比值变小有利于适应代谢活动的增强。
拓展:
①种子成熟过程中结合水/自由水的比值变大,萌发过程中结合水/自由水的比值变小。
②自由水和结合水的比值大小决定了细胞或生物体的代谢强度,比值越大代谢越强,反之代谢越弱,一般二者比值越大,抗性越差,比值越小,抗性越强。
无机盐:
无机盐在机体中常以离子的形式存在,许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用;
A、维持细胞的酸碱平衡(K2HPO4KH2PO4CO32-HCO3-)
无机盐的功能
B、合成有机物的原料(P-核苷酸Mg2+—叶绿素)
C、合成某些具有特殊生理功能的物质的原料(Fe2+—血红蛋白I—甲状腺激素)
D、参与生命活动
某些无机盐含量过多或过少时,生物体可能会出现相应的症状:
缺Ca2+,哺乳动物会出现肌肉抽搐现象,软骨病,儿童缺钙会得佝偻病,老年人会骨质疏松。Ca2+过多,肌肉出现乏力。
植物缺K+会失绿,直至干枯死亡。
缺碘:地方性甲状腺肿大(大脖子病)、呆小症
缺钙:抽搐、
缺铁:缺铁性贫血
K+:维持细胞内渗透压,促进植物体内淀粉的运输。是动物神经细胞形成动作电位的重要离子。
几种离子的功能
Na+:维持细胞内渗透压,促进植物体内淀粉的运输。是动物神经细胞形成动作电位的重要离子。
Ca2+:能够降低神经系统的兴奋性,过高时肌无力,过低时肌肉抽搐
B+:促进花粉萌发,花药生长。
生物大分子的基本骨架
碳原子之间可以单键相结合,也可以双键或三键相结合,形成不同长度的链状、分支链状或环状结构,这些结构称为有机物的碳骨架,长短以及与骨架连接的原子团决定了有机化合物的基本性质。
糖的种类和功能
相关概念:
糖类:是主要的能源物质;主要分为单糖、二糖和多糖等
单糖:是不能再水解的糖。如葡萄糖。
二糖:是水解后能生成两分子单糖的糖。
多糖:是水解后能生成许多单糖的糖。多糖的基本组成单位都是葡萄糖。
常见糖的种类及功能
分类
常见种类
分子式
分布
主要功能
单糖
核糖
C5H10O5
动植物
组成核酸(DNA或RNA)
脱氧核糖
C5H10O4
葡萄糖、果糖、半乳糖
C6H12O6
重要能源物质
二糖
蔗糖
C12H22O11
植物
能水解成果糖和葡萄糖
麦芽糖
能水解成两分子的葡萄糖
乳糖
动物
能水解成葡萄糖和半乳糖
多糖
淀粉
(C6H10O5)n
植物
植物贮能物质
纤维素
细胞壁主要成分
糖原(肝糖原、肌糖原)
动物
动物贮能物质
注意:
A、组成糖类的化学元素有C、H、O
B、糖类既是生物体重要的结构物质,也是生物体维持生命活动的主要能量来源
C、糖类能与蛋白质等结合形成复杂的化合物(如糖蛋白),它们参与细胞识别、细胞间物质运输和免疫调节等生命活动。
D、根据是否具有还原性,将糖类分为还原性糖和非还原性糖,还原性糖:葡萄糖、果糖、麦芽糖等,非还原性糖:淀粉、蔗糖等。还原性糖能与斐林试剂发生反应,产生砖红色沉淀。而非还原性糖不能。因此实验中用斐林试剂检验还原糖。
E、植物细胞特有的单糖是果糖,特有的二糖是麦芽糖、蔗糖,特有的多糖是淀粉和纤维素;动物细胞所特有的二糖是乳糖,特有的多糖是糖元。
F、在淀粉酶的作用下,淀粉能水解成麦芽糖,麦芽糖与斐林试剂反应,产生砖红色沉淀。
(1)还原糖的检测和观察
实验原理:糖类中的还原糖(如葡萄糖、果糖、麦芽糖)与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀。
常用材料:苹果和梨试剂:斐林试剂(甲液::)
注意事项:①还原糖有葡萄糖,果糖,麦芽糖②甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中,现配现用
③必须用水浴加热
颜色变化:浅蓝色棕色砖红色
(2)淀粉的检测和观察
实验原理:淀粉遇碘变蓝
常用材料:马铃薯试剂:碘液
颜色变化:无色加碘液变蓝加热蓝色消失
脂质的种类和功能
组成脂质的元素主要是C、H、O,有些脂质还含有P和N。
特点:不溶于水,易溶于有机溶剂
脂肪是细胞内良好的储能物质,此外还是一种很好的绝热体,分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用,可以保护内脏器官。磷脂作用是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。
功能分类
化学本质
分布及功能
储能脂质
脂肪
 ①主要分布:动物的皮下、肠系膜、大网膜及内脏周围;
②主要功能:储存能量,缓冲压力,减少摩擦,保温作用
结构脂质
磷脂(类脂)
 ①主要分布:人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子等;
②主要功能:细胞膜、多种细胞器膜的重要成分
功能脂质
 固醇
 胆固醇
 动物细胞膜的重要成分,使细胞膜在低温条件下仍能保持一定的流动性;参与人体血液中脂质的运输
 性激素
 促进人和动物***官的发育以及生殖细胞的形成、激发和维持第二性征及雌性动物的性周期
 维生素D
 促进肠道对钙、磷的吸收,调节钙、磷代谢
(1)组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。
(2)因为等量的脂肪氧化分解比糖类释放的能量多,所以说脂肪是动物细胞中良好的储能物质。
(3)检测生物组织中脂肪
原理:脂肪可以被苏丹红Ⅲ染成橘黄色(或被苏丹红Ⅳ染液染成红色)
材料:花生种子或向日葵种子(浸泡3-4H)、苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液、清水、50%的酒精、二氧化硅
注意事项:
①切片要薄,如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰,有的地方模糊。
②酒精的作用是:洗去浮色
③需使用显微镜观察
④使用不同的染色剂染色时间不同
颜色变化:橘黄色或红色
蛋白质的结构和功能
1、蛋白质是组成细胞的有机物中含量最多的,是细胞干重中含量最多的化合物
2、元素组成:CHON(有的含NPSFe等)
3、基本单位:氨基酸
组成蛋白质的氨基酸约有20种。有8种氨基酸是人体细胞不能合成的(婴儿有9种),必须从外界环境中直接获取,叫必需氨基酸。另外12种氨基酸是人体能够合成的,叫非必需氨基酸。通式:
结构要点:每种氨基酸都至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸的种类由R基(侧链基团)决定。
4、蛋白质的结构
氨基酸分子相互结合的方式是: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。脱水缩合形成的化学键(—NH—CO—)叫做肽键,
脱水缩合的反应式:
由两个氨基酸分子缩合而成的化合物,只含有一个肽键,叫做二肽。由n(≥3)个氨基酸分子以肽键相连形成的一条肽链,称为n肽,也叫多肽。
相关计算:①失去水分子数=肽键数=氨基酸数—肽链数(对于环肽来说,肽键数=氨基酸数),如:n个氨基酸脱水缩合形成m条多肽链时,共脱去(n-m)个水分子,形成(n-m)个肽键。
②蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量-失去水分子数×水的相对分子质量
③一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,在肽链内部的R基中可能也有氨基和羧基。
5、蛋白质分子多样性的原因
①构成蛋白质的氨基酸的种类,数目,排列顺序导致蛋白质结构多样性。
②蛋白质的空间结构不同导致蛋白质结构多样性。
③蛋白质结构多样性,导致蛋白质的功能的多样性。
6、蛋白质的主要功能(生命活动的主要承担者):
①催化功能:有催化功能的蛋白质称酶,生物体新陈代谢的全部化学反应都是由酶催化来完成的。
②运动功能:从最低等的细菌鞭毛运动到高等动物的肌肉收缩都是通过蛋白质实现的。
③运输功能:在生命活动过程中,许多小分子及离子的运输是由各种专一的蛋白质来完成的。例如在血液中血浆白蛋白运送小分子物质、红细胞中的血红蛋白运送氧气和二氧化碳等。
④免疫和防御功能:生物体为了维持自身的生存,拥有多种类型的防御手段,其中不少是靠蛋白质来执行的。例如抗体即是一类高度专一的蛋白质,它能识别和结合侵入生物体的外来物质,如异体蛋白质、病毒和细菌等,取消其有害作用。
⑤调节功能:在维持生物体正常的生命活动中,代谢机能的调节,生长发育和分化的控制,生殖机能的调节以及物种的延续等各种过程中,多肽和蛋白质激素起着极为重要的作用。,如调节机体的生命活动(胰岛素),此外,尚有接受和传递调节信息的蛋白质,如各种激素的受体蛋白等。
7、蛋白质的鉴定
常用材料:鸡蛋清,黄豆组织样液,牛奶
试剂:双缩脲试剂(A液::)
注意事项:
①先加A液1ml,再加B液4滴
②鉴定前,留出一部分组织样液,以便对比
颜色变化:变成紫色
核酸的结构和功能
一核酸的分类
核酸包括两大类:一类是脱氧核糖核酸(DNA)绝大多数生物的遗传物质;一类是核糖核酸(RNA),某些病毒的遗传物质。
细胞生物含两种核酸:DNA和RNA
病毒只含有一种核酸:DNA或RNA
二、核酸的结构
1、核酸可以水解成许多核苷酸。所以核酸的基本组成单位是核苷酸(核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮碱基组成)。根据五碳糖的不同,可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸。
腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸
DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸(4种)
腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸
基本单位:
胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核糖核苷酸(4种)
2、DNA中的碱基:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T),
RNA中的碱基:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)
3、基本结构:DNA由两条脱氧核苷酸链构成的,具双螺旋结构。在DNA分子中的脱氧核糖和磷交替连接,排在外侧构成骨架,碱基排在内侧,两条链的碱基之间通过氢键连接成碱基对,碱基配对有一定的规律,A一定与T配对,G一定与C配对,A与T之间有两个氢键,G与C之间有三个氢键。
注意:(1)DNA和RNA的不同:①碱基不同②五碳糖不同
(2)RNA的种类:有三种,①信使RNA(mRNA)主要担当蛋白质合成的模板;②转运RNA(tRNA)在合成蛋白质时转运氨基酸;③核糖体RNA(rRNA)与蛋白质构成核糖体(核糖核蛋白体)
(3)RNA的主要功能:①遗传物质。部分病毒以RNA为遗传物质②参与遗传信息的表达。比如tRNA和mRNA③催化作用。有少数的酶属于RNA。④核糖体的结构成分。核糖体由rRNA和蛋白质组成⑤作为DNA复制的引物(PCR扩增也需要以RNA为引物)
4、核酸中的相关计算:
(1)若是在含有DNA和RNA的生物体中,则碱基种类为5种;核苷酸种类为8种,脱氧核糖核苷酸种类4种,核糖核苷酸种类4种。
(2)在双链的DNA中,A=T,G=C,如:一条双链DNA中的碱基数为n,其中A为m个,则T也是m个,G=C=;
5、核酸的功能:核酸是细胞内携带遗传信息的物质,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
实验:核酸在细胞中的分布——观察核酸在细胞中的分布:
材料:人的口腔上皮细胞
试剂:***绿、吡罗红混合染色剂
原理:DNA主要分布在细胞核内,RNA大部分存在于细胞质中。***绿使DNA呈绿色,吡罗红使RNA呈现红色。盐酸能够改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色质中的DNA与蛋白质分离。
结论:真核细胞的DNA主要分布在细胞核中。线粒体、叶绿体内含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。
生物科学研究的重要工具——显微镜
一、世界上第一个发明显微镜的人:荷兰的列文虎克,显微镜学家、微生物学的开拓者
二、高倍镜的使用步骤:“一移二转三调”
1在低倍镜下找到物象,将物象移至(视野中央),
2转动(转换器),换上高倍镜。
3调节(光圈)和(反光镜),使视野亮度适宜。
4调节(细准焦螺旋),使物象清晰。
三、显微镜使用常识
1调亮视野的两种方法(放大光圈)、(使用凹面镜)。
2高倍镜:物象(大),视野(暗),看到细胞数目(少)。
低倍镜:物象(小),视野(亮),看到的细胞数目(多)。
3物镜:(有)螺纹,镜筒越(长),放大倍数越大。
目镜:(无)螺纹,镜筒越(短),放大倍数越大。
放大倍数越大视野范围越小视野越暗视野中细胞数目越少每个细胞越大
放大倍数越小视野范围越大视野越亮视野中细胞数目越多每个细胞越小
4放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数
5一行细胞的数目变化可根据视野范围与放大倍数成反比
计算方法:个数×放大倍数的比例倒数=最后看到的细胞数
如:在目镜10×物镜10×的视野中有一行细胞,数目是20个,在目镜不换物镜换成40×,那么在视野中能看见多少个细胞?20×10/40=5
6圆行视野范围细胞的数量的变化可根据视野范围与放大倍数的平方成反比计算
如:在目镜为10×物镜为10×的视野中看见布满的细胞数为20个,在目镜不换物镜换成20×,那么在视野中我们还能看见多少个细胞?20×(10/20)2=5
细胞的大小和形态
1细胞的发现者及命名者:
2细胞学说
(1)细胞学说的创始人是施莱登和施旺。
(2)细胞学说的要点是:细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成;细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用;新细胞可从老细胞中产生。
(3)细胞学说的创立对生物的进化的重要意义是:它揭示了任何动植物均是由细胞构成的,从而说明动植物之间具有一定的亲缘关系,生物之间的亲缘关系对揭示生物进化具有重要价值。
3、细胞的大小:细胞一般很小,用显微镜才能观察到。例如,人的一滴血中有500万个红细胞。不同种类的细胞间大小差距悬殊,即使同一组织中的同种处于不同时期的细胞大小也不一样。现已知最小的细胞是支原体,,要用电镜才能看到。最大的细胞,如鸵鸟的蛋黄,细胞直径可达70mm,长颈鹿的神经细胞可长达3m以上。
4、细胞的相对表面积:细胞的表面积与细胞体积之比,叫做细胞的相对表面积。细胞靠表面接受外界的信息,并和外界进行物质交换。细胞体积小,则单位体积的表面积相对较大,物质运输率高,有利于细胞的生命活动。反之,细胞体积大,则单位体积的表面积相对较小,物质运输率低,不利于细胞的生命活动。
5、细胞的形态多种多样,以适应不同的功能。例如,植物的纤维细胞起支持作用,呈长梭形,动物的神经细胞细长且有很多是分支或突起便于接受和传导刺激等
原核细胞核真核细胞
科学家根据细胞内有无核膜为界限的细胞核,把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。
1、原核细胞:细胞较小,无核膜、无核仁,没有成形的细胞核;遗传物质(一个环状DNA分子)集中的区域称为拟核;没有染色体,DNA不与蛋白质结合,;细胞器只有核糖体;有细胞壁,成分与真核细胞不同,主要成分是由糖类与多肽结合而成的化合物。
拓展:
①原核细胞除核糖体外,无其他细胞器。
②原核生物的遗传不符合孟德尔遗传规律;真核生物在有性生殖过程中,核基因的遗传符合孟德尔遗传规律。
③自然条件下,原核生物的可遗传变异的类型只有基因突变;真核生物的可遗传变异的类型有基因突变、基因重组、染色体变异。
④原核细胞如细菌主要以二分裂的方式进行分裂;真核细胞的分裂方式有有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。
⑤原核生物:细菌(球、杆、螺旋、弧菌、乳酸菌)、衣原体、蓝藻、支原体(没有细胞壁,最小的细胞生物)、放线菌、立克次氏体
2、真核细胞:细胞较大,有核膜、有核仁、有真正的细胞核;有一定数目的染色体(DNA与蛋白质结合而成);一般有多种细胞器。
真核生物:植物、动物、真菌(蘑菇、酵母菌、霉菌、大型真菌)
3、病毒无细胞结构,不能独立生活,病毒的代谢和繁殖过程只能在宿主的活细胞中进行。
拓展:
①病毒在生物分类上是既不属于原核生物,也不属于真核生物。
②组成每种病毒核酸的基本单位是四种脱氧核苷酸,或是四种核糖核苷酸。
③病毒的培养不能直接用培养基培养,因为病毒的繁殖必须在宿主的活细胞中进行。
细胞膜和细胞壁
一、细胞膜的成分:主要是脂质(约50%)和蛋白质(约40%),还有少量糖类(约2%--10%)
二、细胞膜的结构:细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层,蛋白质覆盖磷脂双分子层的表面,有的嵌插或贯穿整个磷脂双分子层,糖与蛋白质结合形成糖蛋白。
三、细胞膜功能:
①将细胞与环境分隔开,保证细胞内部环境的相对稳定
②控制物质出入细胞(选择透过性膜)
③进行细胞间信息交流
拓展:
(1)行使细胞膜控制物质进出功能的物质是载体。
(2)细胞膜与其他生物膜的化学组成大致相同,但是在不同的生物膜中,化学物质的含量有差别,例如,细胞膜上糖类的含量相对与细胞器膜要多。
(3)细胞膜的结构特点是流动性,功能特性是选择透过性。
(4)在细胞膜的外表,有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合而成的糖蛋白,叫做糖被。糖被与细胞表面的识别有密切关系。消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用。
(5)细胞膜其它功能:维持细胞内环境稳定、分泌、吸收、识别、免疫
四、制备细胞膜的方法(实验)
原理:渗透作用(将细胞放在清水中,水会进入细胞,细胞涨破,内容物流出,得到细胞膜)
选材:人或其它哺乳动物成熟红细胞,动物细胞没有细胞壁,没有细胞核和众多细胞器。
提纯方法:差速离心法
细节:取材用的是新鲜红细胞稀释液(血液加适量生理盐水)
二、与生活联系:
细胞癌变过程中,细胞膜成分改变,产生甲胎蛋白(AFP),癌胚抗原(CEA)
三、细胞壁
植物:纤维素和果胶,常用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞壁。
细菌:肽聚糖,是糖类与多肽结合而成的化合物。
作用:支持和保护
细胞质和细胞器
一、细胞质
细胞质:在细胞膜以内、细胞核以外的原生质,叫做细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。
细胞质基质:细胞质内呈液态的部分是基质,含有水、无机盐、脂质、糖类、蛋白质、氨基酸、核苷酸、酶等,是细胞进行新陈代谢的主要场所,能影响细胞的形状、分裂、运动和细胞器的转运等。
细胞器:细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。八大细胞器:内质网,液泡,线粒体,高尔基体,核糖体,溶酶体,叶绿体,中心体
光镜能看到:细胞质,线粒体,叶绿体,液泡,细胞壁
分离各种细胞器的方法:差速离心法
二、细胞器
(1)双层膜
线粒体:呈粒状、棒状,具有双层膜,普遍存在于动、植物细胞中,内有少量DNA和RNA,与线粒体遗传有关。内膜突起形成嵴,增大了内膜的表面积,利于酶的附着。内膜上和基质中有许多种与有氧呼吸有关的酶,线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,生命活动所需要的能量,大约95%来自线粒体,是细胞的“动力车间”。
叶绿体:叶绿体主要存在绿色植物叶肉细胞里,呈扁平的椭球形或球形,具有双层膜,在双层膜内,有叶绿体基质和类囊体,基质中含有与光合作用有关的酶,还有少量DNA和RNA,类囊体是一种扁平的小囊状结构,在类囊体薄膜上有进行光合作用的色素和酶,许多类囊体叠合在一起形成基粒。
叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。叶绿体能进行自我复制。
(2)单层膜
内质网:由膜结构连接而成的网状物,单层膜,动植物都有。是细胞内蛋白质合成和加工,以及脂质合成的“车间”,还有储存和运输物质的功能。
内质网有两种类型,一类是在膜的外侧附有许多核糖体,这种附有核糖体的内质网叫粗面内质网;另一类在膜的外侧不附有核糖体,表面光滑,称光面内质网。粗面内质网的功能是合成蛋白质大分子,并把它转运到其他部位。凡蛋白质合成旺盛的细胞,粗面内质网便发达。在神经细胞中,粗面内质网的发达与记忆有关。光面内质网的功能与糖类、脂类和固醇类的合成有关,并且还具有运输蛋白质的功能
高尔基体:单层膜,动植物都有,由一些扁平的小囊和小泡构成,与细胞分泌物的形成有关,对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装和转运,参与了植物细胞壁的形成。
液泡:单层膜。主要存在与植物细胞中,内有细胞液,含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质,可以调节植物细胞内的环境,使细胞保持一定的渗透压,保持细胞的形态,充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。
溶酶体:单层膜,有“消化车间”之称,内含多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。如果溶酶体内的酶被释放出来,会将整个细胞溶解。
(3)无膜
核糖体:无膜,椭球形粒状小体,存在于所有细胞中,有些附着在内质网上,有些游离在细胞质基质中。是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所。
中心体:无膜,只存在动物和某些低等植物的细胞中,高等植物细胞中没有,由两个相互垂直排列的中心粒及周围物质组成,与细胞的有丝分裂有关。
实验:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料,可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色。
材料:新鲜的藓类的叶
三、分泌蛋白的合成和运输
(1)有些蛋白质是在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用,这类蛋白叫分泌蛋白。如消化酶(催化作用)、抗体(免疫)和一部分激素(信息传递)。
(2)分泌蛋白的合成过程
胞吐
进一步修饰加工
合成肽链
加工成有一定空间结构的蛋白质
出芽囊泡
突起小泡
核糖体内质网高尔基体细胞膜细胞外
(3)分泌蛋白从合成至分泌到细胞外,经过的细胞器和细胞结构:附和在内质网的核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
细胞核
1、除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。绝大多数细胞只有一个核,但少数细胞有多个细胞核,如脊椎动物的骨骼肌细胞。
2、细胞核的结构
核膜(双层膜,把核内物质与细胞质分开)
染色质(主要由DNA和蛋白质组成,DNA是遗传信息的载体)
核仁(与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关,蛋白质合成旺盛的细胞中,核仁较大)
核孔(细胞核和细胞质之间频繁的物质交换和信息交流的通道,特别是蛋白质和RNA等大分子物质的交换离不开核孔)
染色质指细胞核内易被碱性染料染成深色的物质,细胞分裂时,细胞核解体,染色质高度螺旋化,缩短变粗,成为光学显微镜下清晰可见的圆柱状或杆状的染色体。分裂结束时,染色体解螺旋,重新成为细丝状的染色质。染色质(分裂间期)和染色体(分裂时)是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态。
3、细胞核的功能:
(1)细胞核控制着细胞的代谢、遗传、分裂、分化。
(2)是遗传信息库(遗传物质储存和复制的场所)
生物膜系统
1、概念:细胞膜、核膜,各种细胞器的膜共同组成的生物膜系统
2、作用:
(1)使细胞具有稳定内部环境物质运输、能量转换、信息传递;
(2)为各种酶提供大量附着位点,是许多生化反应的场所;
(3)把各种细胞器分隔开,保证生命活动高效、有序进行。
被动运输
一、被动运输:物质进出细胞,顺浓度梯度的扩散,称为被动运输。
物质从高浓度的一侧向低浓度的一侧转运的过程,即物质顺浓度梯度运输
物质从高浓度的一侧向低浓度的一侧转运的过程,即物质顺浓度梯度运输
特点:不需要载体,不消耗能量
自由(简单)扩散:
影响因素:膜内外物质的浓度差
被动运输
举例:CO2、O2、水、乙醇、甘油、脂肪酸、维生素D、性激素、乙醇,尿素,
物质借助载体从高浓度的一侧向低浓度的一侧转运的过程,即物质顺浓度梯度运输
特点:需要载体,不消耗能量
影响因素:载体数量,膜内外物质的浓度差
协助(易化)扩散:
举例:葡萄糖进入红细胞,K+外流,Na+内流,
二、渗透作用
(1)渗透作用:指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)发生渗透作用的条件:①是具有半透膜②是半透膜两侧具有浓度差。
二、细胞的吸水和失水(原理:渗透作用)
1、动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度<细胞质浓度时,细胞吸水膨胀
外界溶液浓度>细胞质浓度时,细胞失水皱缩
外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出细胞处于动态平衡
2、植物细胞的吸水和失水
细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞质壁分离。原生质层比细胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水时,原生质层就会与细胞壁逐渐分离下来,也就是逐渐发生了质壁分离。
外界溶液浓度<细胞液浓度时,细胞质壁分离复原
外界溶液浓度=细胞液浓度时就,水分进出细胞处于动态平衡
1、质壁分离产生的条件:
(1)具有大液泡(2)具有细胞壁(3)外界溶液浓度>细胞液浓度
2、质壁分离产生的原因:
内因:原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性外因:外界溶液浓度>细胞液浓度
1、植物吸水方式有两种:
(1)吸帐作用(未形成液泡)如:干种子、根尖分生区
(2)渗透作用(形成液泡)
主动运输
概念:物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种方式叫做主动运输。
意义:主动运输是逆浓度梯度运输,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,排除代谢废物和有害物质。
特点:需要载体,需要能量,逆浓度梯度运输
影响因素:载体、能量(影响产生因素有O2浓度和温度)
举例:氨基酸、葡糖糖进入小肠绒毛上皮细胞、植物根细胞吸收矿质元素,K+内流,Na+外流,
2、选择透过性膜:细胞膜上具有载体,且不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同,构成了对不同物质吸收与否和吸收多少的选择性。可以说细胞膜和其他生物膜都是选择性透过性膜,这种膜可以让水分子自由通过,一些离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子不能通过。
自由扩散、协助扩散和主动运输的比较:
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
3、胞吐和胞吞
胞吐:大分子物质先在细胞内形成囊泡,并移到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子物质排出
胞吞:大分子物质或颗粒物质附着在细胞膜上,这部分细胞膜内陷形成小囊,然后小囊从细胞膜上分离下来,形成囊泡进入细胞内
功能:胞吐和胞吞是大分子物质进出细胞的方式
原理:细胞膜的流动性,需要消耗能量
生命活动的能量“通货”——ATP
1、ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,中文名称叫做三磷酸腺苷,是直接给细胞的生命活动提供能量的有机物
2、ATP的结构简式是A—P~P~P,其中A代表腺苷,T是三的意思,P代表磷酸基团,—代表普通化学键,~代表高能磷酸键。
3、ATP可以水解(高能磷酸键水解)生成ADP(二磷酸腺苷)和磷酸基团,远离A的~易断裂(释放能量)也易形成(储存能量)