高中生物必修一知识点(非常全).doc

高一生物细胞是生物体结构和功能的基本单位第一章走近细胞一、生命活动离不开细胞的原因：1.病毒：没有细胞结构，必须依赖活细胞才能生存，寄生在活细胞中2.单细胞生物：依靠单个细胞就能完成各项生命活动注：单细胞生物实例：所有的细菌、酵母菌、衣藻、草履虫、变形虫、疟原虫、眼虫3.多细胞生物：依靠各种分化的细胞密切合作共同完成复杂的生命活动表1-1多细胞生物生命活动生命活动基础生物与环境之间的物质和能量的交换细胞代谢生长与发育细胞增殖、分化遗传与变异细胞内基因的传递和变化细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、生物圈二、生命系统的结构层次1.生命系统的结构层次：1）细胞：最基本的生命系统2）组织：由形态相似、功能相同的一群细胞和细胞间质组合起来，称为组织。动物：包括上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织（血液、脂肪、骨骼）植物：保护组织、营养组织、机械组织、输导组织3）器官：由不同组织构成的结构。皮肤、果实、叶子属于器官。4）系统：生物机体内能够完成共同生理功能而组成的多个器官的总称。八大系统：运动系统、呼吸系统、循环系统、消化系统、泌尿系统、神经系统、内分泌系统、生殖系统 植物没有系统层次5）个体：对于单细胞生物来说，既是一个细胞，又是一个个体6）种群与群落种群：在一定的区域内同种生物的所有个体。例：一个池塘中所有的鲤鱼群落：在一定的区域内所有种群（所有生物）一个池塘中所有的生物注：一个池塘中所有鱼，既不是种群也不是群落7）生态系统：生物群落和它生存的无机环境相互作用而形成的统一整体8）生物圈：最大的生命系统注：地球上最早的生命形式：原始单细胞生物三、细胞的多样性和统一性原核细胞与真核细胞均有细胞结构细胞的多样性：表现在细胞的形状、大小、结构细胞的统一性：细胞都有相似的基本结构原核细胞与真核细胞的统一性：都有细胞膜，且膜的成分和结构相似都有细胞质，细胞质中都有核糖体都含有DNA和RNA两种核酸，且都以DNA为遗传物质病毒非真非原病毒无细胞结构，由蛋白质外壳和内部的遗传物质组成；病毒的遗传物质：DNA 或 RNA以DNA为遗传物质的病毒：大多数的噬菌体以RNA为遗传物质的病毒：HIV病毒、SARS病毒、禽流感病毒、烟草花叶病毒四、真核细胞与原核细胞的比较原核细胞真核细胞本质区别无核膜为界的细胞核（拟核）有核膜为界的真正的细胞核细胞壁主要成分为肽聚糖植物细胞壁主要成分是纤维素和果胶大多数真菌的细胞壁要成分是几丁质细胞质有核糖体，无其他细胞器有核糖体和其他细胞器细胞核拟核，无核膜和核仁有核膜和核仁DNA存在形式拟核：大型环状质粒：小型环状细胞核：和蛋白质结合形成染色体（质）细胞质：在线粒体和叶绿体中裸露存在是否遵循遗传规律不遵循孟德尔遗传定律遵循孟德尔遗传定律变异类型基因突变基因突变、基因重组、染色体变异细胞分裂二分裂有丝分裂、无丝分裂、减数分裂遗传物质DNA生态系统成分生产者（硝化细菌、蓝藻）消费者（寄生细菌）、分解者生产者、消费者、分解者举例细菌：（球、杆、螺旋）菌、乳酸菌蓝藻：蓝球藻、发菜、念珠藻、颤藻衣原体、支原体（最小的细胞生物，无细胞壁）、立克氏体真菌：酵母菌、黏菌、霉菌、蘑菇等植物：衣藻、黑藻、绿藻、水绵动物：草履虫、变形虫、疟原虫、眼虫注：蓝藻：细胞质中含蓝藻素和叶绿素，能进行光合作用，属于自养生物；细菌：绝大多数种类是营腐生或寄生生活的异氧生物，硝化细菌为自养生物五、细胞学说1.创立者：施莱登，施旺 2.揭示问题：揭示了细胞统一性和生物体结构的统一性3.内容要点：共三点。其中第3点“新细胞可以从老细胞中产生”由魏尔肖修正为“细胞通过分裂产生新细胞”。注：英国科学家罗伯特虎克用显微镜观察植物的木栓组织时，发现并命名了细胞荷兰的列文虎克最先观察到微生物的细胞结构六、显微镜的使用1.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。2、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）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? 201/4=56）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(1/2)2=5 第二章组成细胞的元素和化合物一、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：C H O N P S K Ca Mg等微量元素： Zn 、Mo、Cu、B、Fe、Mn等（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）组成人体细胞的主要元素：鲜重中百分比：OCHNPS 干重中百分比：CONHPS二、组成细胞的化合物 无机化合物：水（鲜重下含量最多），无机盐有机化合物：糖类，脂质，蛋白质（干重中含量最高的化合物），核酸（一）检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。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。脂肪可以被苏丹红染成橘黄色（或被苏丹红染液染成红色）。蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。淀粉遇碘变蓝色。1）还原糖的检测和观察常用材料：苹果和梨匀浆试剂：斐林试剂（甲液：0.1g/ml的NaOH 乙液：0.05g/ml的CuSO4）注意事项：还原糖有葡萄糖，果糖，麦芽糖甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中，现配现用必须用水浴加热，50-65颜色变化：浅蓝色 棕色 砖红色2）脂肪的鉴定常用材料：花生子叶或花生种子匀浆试剂：苏丹或苏丹染液实验方法步骤：方法一：组织样液+苏丹或苏丹染液 方法二：制片+观察以方法二为例： 实验步骤：制作切片-染色-去浮色-制片-镜检注意事项：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。酒精的作用是：洗去浮色，使用体积分数50%的酒精需使用显微镜观察，先低后高使用不同的染色剂染色时间不同颜色变化：橘黄色或红色3）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：0.1g/ml的NaOH B液：0.01g/ml的CuSO4 ）注意事项：先加A液1ml，再加B液4滴 鉴定前留出一部分组织样液，以便对比颜色变化：变成紫色4）淀粉的检测和观察常用材料：马铃薯试剂：碘液元素组成：C H O N(有的含N P S Fe等)基本单位（或单体）：氨基酸颜色变化：变蓝（二）蛋白质生命活动的主要承担者1.氨基酸氨基酸是组成蛋白质的基本单位。种类：约20种8种必需氨基酸（婴儿有9种）：人体细胞不能合成的，必须从外界环境中直接获取12种非必需氨基酸，人体能够合成的结构要点：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。通式：2.蛋白质的结构1）氨基酸分子相互结合的方式是：一个氨基酸分子的羧基（COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（NH2）相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键（NHCO）叫做肽键。有两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。肽链能盘曲、折叠、形成有一定空间结构的蛋白质分子。2）蛋白质结构多样性的原因氨基酸水平：构成蛋白质的氨基酸的种类，数目，排列顺序不同多肽水平：多肽链的盘旋、折叠方式及其形成的空间结构千差万别注：蛋白质结构多样性导致蛋白质的功能的多样性。3蛋白质的功能构成细胞和生物体结构的重要物质（肌肉毛发）催化细胞内的生理生化反应（酶）运输载体（血红蛋白）传递信息，调节机体的生命活动（胰岛素）免疫功能（ 抗体）4规律方法 1）判断是否属于构成蛋白质的氨基酸根据氨基酸的结构通式，至少含有一个NH2和一个COOH位于同一个C原子上2）公式1：肽键数=失去水数=aa数-肽链数（不包括环状）氨基酸数=肽键数+肽链数n个氨基酸脱水缩合形成m条多肽链时，共脱去(nm)个水分子，形成(nm)个肽键至少存在m个NH2和m个COOH，具体还要加上R基上的氨（羧）基数。公式2：蛋白质总的分子量=组成蛋白质的氨基酸总分子量-脱水缩合反应脱去的水的总分子量即：蛋白质总的分子量=氨基酸的平均分子量氨基酸数-18脱去水的数目形成的蛋白质的分子量为n氨基酸的平均分子量18（nm）细胞生物含两种核酸：DNA和RNA病毒只含有一种核酸：DNA或RNA（三）核酸遗传信息的携带1.核酸的分类： 脱氧核糖核酸（DNA）元素组成：C H O N P S基本单位（或单体）：核苷酸核糖核酸（RNA）2.核酸的结构1） 核酸是由核苷酸连接而成的长链，DNA的基本单位脱氧核糖核苷酸，RNA的基本单位核糖核苷酸。2） 核酸初步水解成许多核苷酸。基本组成单位核苷酸（由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮碱基组成）3） DNA由两条脱氧核苷酸链构成。RNA由一条核糖核苷酸连构成。附表核酸DNA（双链）RNA（单链）基本单位核苷酸脱氧核糖核苷酸（4种）核糖核苷酸（4种）碱基（含氮）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）五碳糖脱氧核糖核糖磷酸磷酸磷酸3、核酸中的相关计算：真核生物和原核生物体中，核酸种类2种，碱基种类5种；核苷酸种类8种。病毒中，核酸种类1种（DNA或RNA），碱基种类4种；核苷酸种类4种。4.核酸的功能：核酸是细胞内携带遗传信息的物质（遗传信息的携带者）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。5. 实验观察DNA和RNA在细胞中的分布原理：DNA主要分布在细胞核内，RNA大部分存在于细胞质中。甲基绿使DNA呈绿色，吡罗红使RNA呈现红色。二者对DNA和RNA的亲和力不同。盐酸作用：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。材料：人的口腔上皮细胞或洋葱鳞片叶内表皮细胞试剂：甲基绿、吡罗红混合染色剂（注：使用时现配）方法步骤：以口腔上皮细胞为例。 制片（生理盐水，涂片，烘干）-水解（质量分数8%盐酸,30保温）-冲洗（蒸馏水）-染色（混合染色剂）-观察（先低后高）结论：真核细胞的DNA主要分布在细胞核中。（注：线粒体、叶绿体内含有少量的DNA）RNA主要分布在细胞质中。（注：细胞核中含有少量的RNA）元素组成：C H O （四）糖类主要的能源物质1、糖类的分类，分布及功能种类 分布 功能单糖 五碳糖核糖 (C5H10O5) 细胞中都有 组成RNA的成分 脱氧核糖(C5H10O4) 细胞中都有 组成DNA的成分 六碳糖 葡萄糖 细胞中都有 主要的能源物质 (C6H12O6) 果糖 植物细胞中 半乳糖 动物细胞中 二糖 麦芽糖 植物细胞中 水解产物：2分子葡萄糖 (C12H22O11) 蔗糖 植物细胞中 水解产物：1分子葡萄糖+1分子果糖 乳糖 动物细胞中 水解产物：1分子葡萄糖+1分子乳糖多糖 淀粉 植物细胞中 植物体内的储能物质(C6H10O5)n 纤维素 植物细胞中 植物细胞壁的主要成分糖原 肝糖原 动物肝脏中 储存能量、调节血糖 肌糖原 动物肌肉组织中 储存能量元素组成：C H O（N P）（五）脂质1脂质的分类 、分布及功能种类分布功能脂肪动、植物细胞中良好的储能物质（与糖类相同质量的脂肪储存能量是糖类的2倍）保温；减少内部器官之间摩擦；缓冲外界压力，可以保护内脏器官磷脂动、植物构成细胞膜以及各种细胞器膜重要成分固醇胆固醇动物构成动物细胞膜重要成分；参与人体血液中脂质的运输；可以转化为维生素D性激素动物促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成，激发并维持第二性征维生素D动、植物促进人和动物肠道对Ca和P的吸收（六）水1、水的分类 、功能存在形式结合水自由水含量4.5%95.5%特点在细胞中与其他物质结合在一起以游离的形式存在功能细胞结构的重要组成成分是细胞内良好溶剂参与许多生化反应为细胞提供液体环境运输营养物质和代谢废物1）自由水和结合水是可以相互转烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水2）细胞含水量与代谢的关系：代谢活动旺盛，细胞内自由水水含量高，但抗逆性差代谢活动下降，细胞中结合水水含量高，但抗逆性强2、水与代谢2）利用水的代谢：光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）有氧呼吸第二阶段（线粒体基质）ATP水解（主要是细胞质基质，叶绿体基质）肝糖原水解（肝细胞）淀粉、蛋白质、脂肪消化（消化道）DNA、RNA的水解1）产生水的代谢：暗反应（叶绿体基质）有氧呼吸第三阶段（线粒体内膜）ATP合成（叶绿体、线粒体、细胞质基质）单糖合成多糖（细胞内）氨基酸脱水缩合（核糖体）DNA分子复制和转录（细胞核、叶绿体、线粒体）（七）无机盐1.存在形式：大多数无机盐以离子的形式存在2.无机盐的功能：细胞中许多复杂化合物重要组成成分（如Fe-血红蛋白分子；Mg-叶绿素分子）维持细胞和生物体的生命活动（如哺乳动物血钙过低-抽搐）维持细胞的酸碱平衡（如HCO3-、HPO42-）维持细胞的渗透压（如急性肠胃炎病人脱水时，输葡萄糖盐水；大量出汗时喝淡盐水）3.部分无机盐的作用 缺碘：地方性甲状腺肿大（大脖子病）、呆小症缺钙：抽搐、软骨病，儿童缺钙会得佝偻病，老年人会骨质疏松缺铁：缺铁性贫血缺硒：克山病（心脏扩大。心率失常）缺锌：厌食、口腔溃疡注：以碳链为骨架的机化合物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等 第三章细胞的基本结构一、细胞膜系统的边界1.细胞膜制备常用材料：人或哺乳动物成熟红细胞选材原因：人或哺乳动物成熟红细胞无核膜和众多细胞器；无细胞壁细胞易吸水涨破原理：利用渗透原理，使红细胞吸水涨破，除去细胞内的其他物质，制得细胞膜提纯方法：差速离心法2.细胞膜成分与结构成分所占比例在细胞膜构成中作用脂质50%其中磷脂最丰富，磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架蛋白质40%平铺、镶嵌、贯穿于磷脂分子中；功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多糖类2-10%与细胞膜上部分蛋白质或磷脂结合形成糖蛋白或糖脂；糖蛋白有识别（受体）、保护、润滑（癌细胞）作用注：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）3.细胞膜功能：将细胞与环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定控制物质出入细胞（选择透过性膜）进行细胞间信息交流细胞膜其它功能：维持细胞内环境稳定、分泌、吸收、识别、免疫信息交流方式：方式一：内分泌细胞产生激素，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。方式二：相邻的两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞之间的识别和结合。方式三：相邻的两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。4.细胞膜特性项目内容原因实例影响因素结构特点流动性构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子不是静止的，而是运动的变形虫的变形运动；细胞融合；胞吞胞吐温度，在一定范围内，温度越高，流动性越强功能特点（特性）选择透过性基因的选择性表达-载体蛋白的种类、数量-选择透过性植物对离子的选择性吸收；神经细胞对K+吸收和对Na+排出红墨水测定种子发芽率 内因：细胞膜上载体蛋白的种类、数量 外因：温度、pH、O2等影响呼吸作用的因素细胞壁 ：1.成分：主要是纤维素和果胶 2.与其形成有关的细胞器：高尔基体和线粒体3.功能：支持和保护。（注：动物细胞在清水中可以吸水涨破，但植物细胞不会，主要是细胞壁的功劳）分离各种细胞器的方法：差速离心法二、细胞器系统内的分工合作（一）细胞质： 细胞质基质：呈胶质状态，为代谢提纲场所、物质和一定的环境条件，影响细胞的形态、分裂、运动及细胞器的转运细胞器（二）细胞器之间分工（1）双层膜叶绿体：进行光合作用，“能量转换站”，分布在植物的叶肉细胞。线粒体：细胞进行有氧呼吸的主要场所。内膜向内折叠形成脊，分布在动植物细胞体内。（2）单层膜内质网：蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”，动植物都有。高尔基体：对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装，动植物都有，参与了植物细胞壁的形成。液泡：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，与植物细胞的吸水和失水有关，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。溶酶体：内含有多种水解酶，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。（3）无膜核糖体：合成蛋白质的主要场所。（核糖体由蛋白质和rRNA组成）中心体：动物和某些低等植物的细胞，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。光镜能看到（大于0.2微米）：细胞壁，细胞质，细胞核，线粒体，叶绿体，液泡，染色体电镜能看到（小于0.2微米）：核糖体，细胞膜，微管和微丝（三）细胞器之间的合作以分泌蛋白的合成为例：核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜 （合成） （合成和加工 ） （进一步加工） （分泌释放）肽链 较为成熟的蛋白质 成熟蛋白质 细胞外 或具有一定空间结构的蛋白质注：1）分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过的细胞结构：附和在内质网的核糖体内质网高尔基体细胞膜 +线粒体2）囊泡的作用：内质网鼓出由膜形成的囊泡，包裹着要运输的蛋白质，离开内质网到达高尔基体，与高尔基体膜融合，成为高尔基体膜的一部分。3）高尔基体：起到交通枢纽作用a：内质网c：细胞膜b：高尔基体a：附有核糖体的内质网b：高尔基体c：分泌小泡 表：分泌蛋白和胞内蛋白比较比较 种类分泌蛋白胞内蛋白合成场所附着在内质网上的核糖体游离的核糖体作用场所细胞外细胞内实例消化酶、抗体、部分激素呼吸酶、RNA聚合酶、DNA聚合酶等（四）实验：用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体1.实验原理：叶绿体的辨认依据：叶绿体呈绿色，呈扁平的椭圆球形或球形，可在高倍镜下观察到线粒体辨认依据：线粒体的形态多样，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中线粒体呈现蓝绿色。2.实验材料：观察叶绿体时选用：新鲜的藓类的叶、黑藻叶、菠菜叶观察线粒体时选用：口腔上皮细胞（活细胞）取这些材料的原因是：叶子薄而小，叶绿体清楚，可取整个小叶直接制片。若用菠菜叶作实验材料，取稍带些叶肉的下表皮3.方法步骤：步 骤注 意 问 题分 析1制片。用镊子取一片黑藻的小叶，放入载玻片的水滴中，盖上盖玻片。制片和镜检时，临时装片要随时保持有水状态否则细胞或叶绿体失水收缩，将影响对叶绿体形态和分布的观察。2低倍镜下找到叶片细胞3高倍镜下观察叶绿体的形态和分布4制作人的口腔上皮细胞临时装片在洁净载玻片中央滴一滴健那绿染液用牙签取碎屑盖盖玻片5观察线粒体线粒体蓝绿色，细胞质接近无色。注：1）叶绿体不是静止不动的，叶绿体在不同光照条件下可以运动，这种运动能随时改变椭球体的方向，使叶绿体既能接受较多光照，又不至于被强光灼伤。2）叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能关系：叶绿体的形态和分布都有利于接受光照，完成光合作用。如叶绿体在不同光照条件下改变方向。又如叶子上面的叶肉细胞中的叶绿体比下面的多，这可以接受更多的光照。（五）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：使细胞具有稳定内部环境，在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换、信息传递过程中起决定性作用广阔的膜面积为各种酶提供大量附着位点，是许多生化反应的场所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。绝大多数只有一个核。把各种细胞器分隔开，保证生命活动高效、有序进行三、 细胞核系统控制中心1.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）核孔（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流）注：1) 一个细胞中可能：有一个核仁，多个核仁，没有核仁2）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。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。3）染色体（质）易被碱性染料（龙胆紫或醋酸洋红液）染成深色细胞既是生物体结构的基本单位，又是生物体代谢和遗传的基本单位。2.细胞核的功能是遗传信息库是细胞代谢和遗传的控制中心 是遗传物质储存、复制、转录的场所 第四章细胞的物质输入和输出一、动、植物细胞吸水和失水渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。发生渗透作用的条件：是具有半透膜是半透膜两侧具有浓度差。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液：液泡里面的液体，是细胞内主要的液体环境。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。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。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3.实验观察植物细胞的质壁分离和复原1）原理：1质壁分离的原理：当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而失水，细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离。2质壁分离复原的原理：当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而吸水，外界溶液中的水分就通过原生质层进入到细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，紧贴细胞壁，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。2）实验材料：紫色洋葱鳞片叶的外表皮。因为液泡呈紫色，易于观察。0.3g/ml的蔗糖溶液。用蔗糖溶液做质壁分离剂对细胞无毒害作用，短时间内对细胞的伤害很小。3）实验步骤：步 骤注 意 问 题分 析1制作洋葱表皮的临时装片：在载玻片上滴一滴水，撕取洋葱鳞片叶外表皮放在水滴中展平，盖盖玻片。 盖盖玻片应让一侧先触及载玻片，然后轻轻放平。防止装片产生气泡。2观察洋葱细胞可看到：液泡大，呈紫色，原生质层紧贴着细胞壁。液泡含花青素，所以液泡呈紫色。先观察正常细胞与后面的“质壁分离”起对照作用。3观察质壁分离现象。从盖玻片的一侧滴入0.3g/ml的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次。镜检。观察到：液泡由大变小，颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离。原生质层与细胞壁之间充满蔗糖溶液。重复几次糖浓度不能过高蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞通过渗透作用失水，细胞壁伸缩性小原生质层的伸缩性大，液泡和原生质层不断收缩，所以发生质壁分离。 为了使细胞完全浸入蔗糖溶液中。否则，细胞严重失水死亡，看不到质壁分离的复原。4观察细胞质壁分离的复原现象。从盖玻片的一侧滴入清水，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次。镜检。观察到：液泡由小变大，颜色由深变浅，原生质层恢复原状。发生质壁分离的装片，不能久置，要马上滴加清水，使其复原。重复几次细胞液的浓度高于外界溶液，细胞通过渗透作用吸水，所以发生质壁分离复原现象。因为细胞失水过久，也会死亡。为了使细胞完全浸入清水中。实验讨论：细胞能否发生质壁分离及复原的判断1） 从细胞角度：死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不能发生质壁分离及复原具有中央大液泡的成熟的植物细胞能发生质壁分离及复原2） 从溶液角度：在一定浓度（溶质不能透过膜）的溶液中只会发生质壁分离，不能自动复原在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KNO3、甘油等）中可发生质壁分离后自动复原现象在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不能发生质壁分离复原现象细胞对矿质元素的吸收1）逆相对含量梯度主动运输（区：水分子是顺相对含量梯度跨膜运输）2）对物质是否吸收以及吸收多少，都是由细胞膜上载体的种类和数量决定。3）选择透过性膜：细胞膜和其他生物膜都是选择性透过性膜二、生物膜的流动镶嵌模型1对生物膜结构的探索历程19世纪末欧文顿膜是由脂质组成的20世纪初化学分析膜的主要成分是脂质和蛋白质1925荷兰科学家空气水界面铺成单分子层细胞膜中的脂质分子有两层磷酸-头部-亲水，脂肪酸-尾部-疏水1959罗伯特森暗亮暗三层结构蛋白质脂质蛋白质的静态统一结构1970荧光染料标记小鼠细胞和人细胞两种荧光均匀分布细胞膜具有流动性1972桑格和尼克森提出流动镶嵌模型2流动镶嵌模型的基本内容磷脂双分子层构成了膜的基本支架，具有流动性蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层，大多数蛋白质分子可以运动细胞膜的外表有一层糖蛋白（糖被），细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂三、物质跨膜运输的方式1小分子和离子的跨膜运输方式被动运输（顺浓度梯度）主动运输（逆浓度梯度）自由扩散协助扩散运输方向高浓度低浓度低浓度高浓度特点不需要载体不需要能量需要载体，不需要能量需要载体，需要能量举例气体小分子（O2、CO2）H2O、脂溶性小分子（笨、乙醇、甘油、脂肪酸）固醇类（胆固醇、性激素、维生素D）人的红细胞吸收葡萄糖，神经细胞维持静息电位时的K+外流和形成动作电位时的Na+内流小肠上皮细胞吸水葡萄糖，氨基酸、核苷酸、无机盐影响因素细胞内外物质的浓度差细胞内外物质的浓度差；膜载体种类和数量膜载体种类和数量能量（温度、氧浓度）影响物质跨膜运输的因素2大分子和和颗粒物质进出细胞的方式 第五章细胞的能量供应和利用一、酶（一）酶的基本知识1.概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。 注：对酶概念的理解：一般来说活细胞都能产生酶，哺乳动物成熟红细胞除外属于催化剂，所以反应前后酶量和化学性质不变可在胞内（呼吸酶）或胞外（消化酶）或体外（过氧化氢酶）发挥作用酶只有催化作用（没有调节作用）酶只在生物体内合成（不能从食物中获得）2.本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA3.催化作用机理：降低化学反应的活化能。（降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。4、酶的特性：高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍专一性： 一种酶只能催化一种或一类化学反应注：利用淀粉、蔗糖、淀粉酶验证酶的专一性时，只能选择菲林试剂作为鉴定试剂，不能用碘液作用条件较温和（最适温度，最适pH）过酸、过碱及高温能使蛋白质空间结构破坏，使酶失活低温只能使酶的活性降低，适宜的温度下酶的活性可以恢复，可应用于低温保存酶（二）影响酶促反应的因素1、底物浓度 2、酶浓度3、PH值：过酸、过碱使酶失活4、温度：高温使酶失活，低温降低酶的活性注：温度、pH影响酶的活性，进而影响酶促反应速率注：1）当底物浓度达到一定浓度后，受酶数量的限制，酶催反应速率不在增加。2）在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比注：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度（三）实验探究影响酶活性的因素实验1：比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率1实验原理：鲜肝提取液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶和Fe3+都能催化H2O2分解放出O2。经计算，质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。2.方法步骤：步骤注意问题解释取4支洁净试管，编号，分别加入2mL H2O2溶液不让H2O2接触皮肤H2O2有一定的腐蚀性将2号试管放在900C左右的水浴中加热，观察气泡冒出情况，与1号对照向3号、4号试管内分别滴入2滴FeCl3溶液和2滴肝脏研磨液，观察气泡产生情况不可用同一支滴管肝脏研磨液必须是新鲜的肝脏在制成研磨液 由于酶具有高效性，若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶，会影响实验准确性 因为过氧化氢酶是蛋白质，放置过久，可受细菌作用而分解，使肝脏组织中酶分子数减少，活性降低 研磨可破坏肝细胞结构，使细胞内的酶释放出来，增加酶与底物的接触面积2-3min后，将点燃的卫生香分别放入3号和4号试管内液面的上方，观察复燃情况 放卫生香时，动作要快，不要插到气泡中，避免卫生香因潮湿而熄灭现象：4号试管产生气泡多，冒泡时间短，卫生香猛烈复燃，3号试管产生气泡少，冒泡时间长，卫生香几乎无变化建议：用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH值对酶活性的影响实验2：温度对酶活性的影响1.实验目的：探索淀粉酶在不同温度下催化淀粉水解的情况。2.实验原理： 1）淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。 2）淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。注：选用淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，检测时适宜用碘液，不应该用菲林试剂，因为菲林试剂需热水浴加热，而该实验中需严格控制温度。不用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，因为过氧化氢在加热条件下本身（不需要酶）就可以分解3.方法步骤：操作注意问题解释取3支试管，编上号，然后分别注入2mL可溶性淀粉溶液 另取3支试管，编上号，然后分别注入1mL新鲜淀粉酶溶液 将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成3组，分别放入热水（约600C）、沸水和冰块中，维持各自的温度5min 不能只用不同温度处理淀粉溶液或酶溶液 防止混合时，由于两种溶液的温度不同而使混合后温度发生变化，反应温度不是操作者所要控制的温度，影响实验结果。 分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min 保持各自温度时间不能太短淀粉酶催化淀粉水解需要一定时间 在3支试管中各滴入1-2滴碘液，摇匀后观察这3支试管中溶液颜色变化并记录碘液不能滴加太多防止影响实验现象的观察用表格的形式显示实验步骤序号加入试剂或处理方法试管ABCabc1可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL/新鲜淀粉酶溶液/1mL1mL1mL2保温5min600C1000C00C600C1000C00C3将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀4保温5min600C1000C00C5滴入碘液，摇匀2滴2滴2滴6观察现象并记录实验3：pH值对酶活性的影响注：探究pH值对酶活性的影响时：1） 必须先将酶置于不同的pH条件下，然后在加入反应物2） 通常还可以用过氧化氢酶探究pH值对酶活性的影响操作步骤：用表格开式显示实验步骤（以用淀粉酶探究pH值对酶活性的影响为例）序号加入试剂或处理方法试管1231注入新鲜的淀粉酶溶液1mL1mL1mL2注入蒸馏水1mL/3注入氢氧化钠溶液/1mL/4注入盐酸/1mL5注入可溶性淀粉溶液2mL2mL2mL6600C水浴保温5min7加入斐林试剂，边加边振荡2mL2mL2mL8水浴加热煮沸1min9观察3支试管中溶液颜色变化变记录二、ATP细胞的能量“通货”1.ATP的功能：直接给细胞的生命活动提供能量的有机物注：ATP是最主要的直接能源物质，但还有其他物质，如磷酸肌酸2.ATP分子的化学组成与结构1）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2）结构式可简写成APPP，A代表腺苷(腺嘌呤和核糖)，P代表磷酸集团，代表高能磷酸键3） ATP可以水解（高能磷酸键水解），远离A的易断裂（释放能量）；也可以接受能量而重新形成4） ATP分子具有不稳定性5） 注：ATP与RNA基本单位（腺嘌呤核糖核苷酸）区别3、ATP与ADP相互转化1）ATP的合成：ADP + Pi+ 能量 ATP能量来源：动物、人、真菌等：呼吸作用有机物分解所释放的能量（化学能）植物：呼吸作用，利用有机物分解所释放的能量（化学能）形成ATP光合作用，利用光能形成ATP能量去向：储存在高能磷酸键中2）ATP的利用：ATP ADP + Pi+ 能量能量来源：储存在高能磷酸键中的能量能量去向：用于各种生命活动（如主动运输、思考、肌肉收缩、生物发光和发电等）注：1）细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性2）ATP和ADP的相互转化时，时刻不停的发生，并且处于动态平衡之中。3）吸能反应一般与ATP水解相联系；放能反应一般与ATP的合成有关。三、细胞呼吸（呼吸作用）1.概念：细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化塘或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。2.实质：细胞内有机物的氧化分解，并释放能量。3.方式：有氧呼吸和无氧呼吸A有氧呼吸：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。场所：主要是线粒体线粒体：有内、外两层膜内膜的某些部分向线粒体内腔折叠形成嵴，嵴是内膜表面积大大增加。嵴的周围充满液态基质。内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶，少量的DNA。一般地说，线粒体均匀的分布在细胞质中，肌质体是由大量的线粒体组成的。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖 总反应式：C6H12O6 +6O2 6CO2 +6H2O +能量（38ATP）第一阶段：细胞质基质 C6H12O6 2丙酮酸+4H+少量能量（2ATP） 第二阶段：线粒体基质 2丙酮酸+6H2O 6CO2+20H +少量能量（2ATP）第三阶段：线粒体内膜 24H+6O2 12H2O+大量能量（34ATP）B.无氧呼吸场所：细胞质基质无氧呼吸的全过程可以概括为两个阶段，需要不同酶的催化，都在细胞质基质中进行。发生生物：大部分植物，酵母菌总反应式：产生酒精：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 产生乳酸：C6H12O6 2乳酸+少量能量发生生物：骨骼肌细胞，哺乳动物成熟红细胞，乳酸菌，马铃薯块茎，玉米胚，甜菜块根第一阶段：同要氧呼吸一样 细胞质基质 C6H12O6 2丙酮酸+4H+少量能量第二阶段：细胞质基质 2丙酮酸+4H 2C2H5OH+2CO2 2丙酮酸+4H 2乳酸注：只有第一阶段产生能量注：微生物的无氧呼吸也叫发酵，生成乳酸的叫乳酸发酵，生成酒精的叫酒精发酵。注：无线粒体的真核细胞（生物）只能进行无氧呼吸；原核生物无线粒体，但是可以进行有氧呼吸，只要具有有氧呼吸有关的酶。注：有氧呼吸各元素的来源和去向（区别比较光合作用）有氧呼吸和无氧呼吸的比较项目酶1有氧呼吸无氧呼吸过程阶段酶2 C6H12O6 2C3H4O3（丙酮酸）+22H+2ATP酶32C3H4O3+6H2O6CO2+20H+2ATP 24H+6O2-12H2O+34ATP酶2 有氧呼吸相同2C3H4O3+22H2C3H6O3（乳酸）+2ATP酶2或2C3H4O3+22H -2C2H5OH+2CO2+2ATP场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体的内膜、都在细胞质基质中物质变化分解有机物需氧参与，分解彻底，终产物是无机小分子分解有机物不需氧参与，不彻底，产物为小分子有机物能量变化释放能量多，所释放的能量一部分用于生成ATP，大部分以热能形式散失了释放能量少，能量小部分用于生成ATP，大部分储存于乳酸或酒精中联系有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化发展而来，第一阶段完全相同4.影响细胞呼吸的环境因素1）温度：通过影响酶的活性来影响呼吸强度2）O2浓度：对于有氧呼吸：在一定范围内，随着O2浓度的增加，有氧