高一生物上册知识点总结(特别全)

易方教育教学部专用易方教育教学部专用 1 生物必修 生物必修 1 知识点整理 知识点整理 第一章第一章 走近细胞走近细胞 第一节第一节 从生物圈到细胞从生物圈到细胞 一 相关概念 细 胞 是生物体结构和功能的基本单位 除了病毒以外 所有生物都是由细胞构成的 细胞是地球上 最基本的生命系统 生命系统的结构层次 细胞 组织 器官 系统 植物没有系统 个体 种群 群落 生态系统 生物圈 二 病毒的相关知识 1 病毒 Virus 是一类没有细胞结构的生物体 主要特征 个体微小 一般在 10 30nm 之间 大多数必须用电子显微镜才能看见 仅具有一种类型的核酸 DNA 或 RNA 没有含两种核酸的病毒 专营细胞内寄生生活 结构简单 一般由核酸 DNA 或 RNA 和蛋白质外壳所构成 2 根据寄生的宿主不同 病毒可分为动物病毒 植物病毒和细菌病毒 即噬菌体 三大类 根据病毒所含 核酸种类的不同分为 DNA 病毒和 RNA 病毒 3 常见的病毒有 人类流感病毒 引起流行性感冒 SARS 病毒 人类免疫缺陷病毒 HIV 引起艾滋 病 AIDS 禽流感病毒 乙肝病毒 人类天花病毒 狂犬病毒 烟草花叶病毒等 三 高倍镜 1 镜的使用步骤 尤其要注意第 1 和第 4 步 在低倍镜下找到物象 将物象移至 视野中央 转动 转换器 换上高倍镜 调节 光圈 和 反光镜 使视野亮度适宜 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 反则用小光圈或凸面镜 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 4 目镜 无 螺纹 镜筒越 短 放大倍数越大 5 放大倍数 物镜的放大倍数 目镜的放大倍数 6 一行细胞的数目变化可根据视野范围与放大倍数成反比 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 3 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 1 4 5 4 注意事项 1 调节粗准焦螺旋使镜筒下降时 侧面观察物镜与装片的距离 2 首先用低倍镜观察 找到要放大观察的物像 将物像移到视野中央 粗准焦螺旋不动 然后换上高倍 物镜 3 换上高倍物镜后 不准动粗 物像移动的方向与装片移动的方向相反 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 2 第二节第二节 细胞的多样性和统一性细胞的多样性和统一性 一 一 细胞种类 根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核 把细胞分为原核细胞和真核细胞 二 原核细胞和真核细胞的比较 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 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 3 原核生物 由原核细胞构成的生物 如 蓝藻 细菌 如硝化细菌 乳酸菌 大肠杆菌 肺炎双球菌 放线菌 支原体等都属于原核生物 4 真核生物 由真核细胞构成的生物 如动物 草履虫 变形虫 植物 真菌 酵母菌 霉菌 粘菌 等 三 细胞学说的建立 1 1665 英国人虎克 Robert Hooke 用自己设计与制造的显微镜 放大倍数为 40 140 倍 观察了软木的薄片 第一次描述了植物细胞的构造 并首次用拉丁文 cella 小室 这个词来对细胞命名 2 1680 荷兰人列文虎克 A van Leeuwenhoek 首次观察到活细胞 观察过原生动物 人类精子 鲑 鱼的红细胞 牙垢中的细菌等 3 19 世纪 30 年代德国人施莱登 Matthias Jacob Schleiden 施旺 Theodar Schwann 提出 一切 植物 动物都是由细胞组成的 细胞是一切动植物的基本单位 这一学说即 细胞学说 Cell Theory 它揭示了生物体结构的统一性 第二章第二章 组成细胞的分子组成细胞的分子 第一节第一节 细胞中的元素和化合物细胞中的元素和化合物 一 1 生物界与非生物界具有统一性 组成细胞的化学元素在非生物界都可以找到 2 生物界与非生物界存在差异性 组成生物体的化学元素在细胞内的含量与在非生物界中的含量明显不同 二 组成生物体的化学元素有 20 多种 大量元素 C O H N S P Ca Mg K 等 微量元素 Fe Mn B Zn Cu Mo 基本元素 C 主要元素 C O H N S P 细胞含量最多 4 种元素 C O H N 大量元素 指含量占生物总重量的万分之一以上的元素 微量元素 指生物体生活所必须的 含量虽少但却是维持正常生命活动所必不可少 的如 Mn Zn Cu B Mo 等 矿质元素 指出了 C H O 以外 主要由根系从土壤中吸收的元素 Fe 属于半微量元素 是血红蛋白的主要成分 和氧气的运输有重要关系 植物缺铁 叶绿素 形成受阻 影响光合作用 K 在动物细胞中多分布在细胞质中 对维持细胞的渗透压 神经的兴奋传导和肌肉收缩有重 要作用 在植物体内以离子形式存在 与光合作用过程中糖类的运输有关 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 3 Ca动物血液和组织液中的钙离子对血液的凝固和肌肉的收缩有调节作用 缺钙易患骨质疏松 骨质软化 儿童易患佝偻病 血钙含量低则发生抽搐 血钙高则导致肌无力 Mg 是叶绿素的组成成分 是一切绿色植物光合作用不可缺少的 三 统一性和多样性 1 生物的统一性和多样性 1 统一性 组成生物体的各化学元素种类大体相同 2 差异性 组成生物体的各化学元素的含量有很大差异 2 生物界与非生物界的统一性和差异性 1 统一性 组成生物体的化学元素在无机环境中都能找到 没有一种是生物体所特有的 2 差异性 组成生物体的化学元素在生物界与非生物界相比含量上大不相同 水 无机物无机盐 组成细胞蛋白质 的化合物脂质 有机物 糖类 核酸 四 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 第二节第二节 生命活动的主要承担者生命活动的主要承担者 蛋白质蛋白质 一 相关概念 氨 基 酸 蛋白质的基本组成单位 组成蛋白质的氨基酸约有 20 种 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 肽 键 肽链中连接两个氨基酸分子的化学键 NH CO 二 肽 由两个氨基酸分子缩合而成的化合物 只含有一个肽键 多 肽 由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构 肽 链 多肽通常呈链状结构 叫肽链 二 氨基酸分子通式 NH2 R C H COOH 三 氨基酸结构的特点 每种氨基酸分子至少含有一个氨基 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 如 有 NH2和 COOH 但不是连在同一个碳原子上不 叫氨基酸 R 基的不同导致氨基酸的种类不同 四 蛋白质多样性的原因是 组成蛋白质的氨基酸数目 种类 排列顺序不同 多肽链空间结构千变万化 五 蛋白质的主要功能 生命活动的主要承担者 构成细胞和生物体的重要物质 如头发和肌肉等 免疫作用 如抗体 抗原 调节作用 如胰岛素 生长激素 运输作用 如红细胞中的血红蛋白 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 4 催化作用 如酶 六 有关计算 肽键数 脱去水分子数 氨基酸数目 肽链数 至少含有的羧基 COOH 或氨基数 NH2 肽链数 a 由 个氨基酸形成的一条肽链围成环状蛋白质时 产生水 肽键 个 b 个氨基酸形成一条肽链时 产生水 肽键 个 c 个氨基酸形成 条肽链时 产生水 肽键 个 d 个氨基酸形成 条肽链时 每个蛋白质的平均分子量为 那么由此形成的蛋白质 e 的分子量为 第三节第三节 遗传信息的携带者遗传信息的携带者 核酸核酸 一 核酸的种类 脱氧核糖核酸 DNA 和核糖核酸 RNA 二 核 酸 是细胞内携带遗传信息的物质 对于生物的遗传 变异和蛋白质的合成具有重要作用 三 组成核酸的基本单位是 核苷酸 是由一分子磷酸 一分子五碳糖 DNA 为脱氧核糖 RNA 为核糖 和 一分子含氮碱基组成 组成 DNA 的核苷酸叫做脱氧核苷酸 组成 RNA 的核苷酸叫做核糖核苷 酸 四 DNA 所含碱基有 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 和胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T RNA 所含碱基有 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 和胞嘧啶 C 尿 嘧 啶 U 5 核酸的分布 真核细胞的 DNA 主要分布在细胞核中 线粒体 叶绿体内也含有少量的 DNA 原核细胞主要 存在于拟核中 RNA 主要分布在细胞质中 观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布实验 利用甲基绿和吡罗红两种染色剂 甲基绿使 DNA 呈现绿色 吡罗红使 RNA 斐林试剂 双缩尿试剂 苏丹红试剂碘液吡罗 红 甲基 绿 甲液乙液A 液B 液苏丹 III 苏丹 IV 成分 0 1 mL NaOH 溶液 0 05 m L CuSO4 溶液 0 1 mL NaOH 溶液 0 01 m L CuSO4 溶液 鉴定 物质 可溶性还原糖 蛋白质脂肪淀粉 RNADNA 添加 顺序 甲乙两夜等量混 匀后立即使用 先加入 A 液 1mL 摇匀 再 加入 B 液4滴 摇匀 反应水浴50 65摄氏不需加热 摇匀不需加热不需加不加热不加热 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 5 呈现红色 从而显示 DN 和 ARNA 在 细胞中的分 布 第四节第四节 细胞中的糖类和脂质细胞中的糖类和脂质 一 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 可溶性还原性糖 葡萄糖 果糖 麦芽糖等 二 糖类的比较 分类元素常见种类分布主要功能 核糖 脱氧核糖 组成核酸 单糖 C H 葡萄糖 果糖 半乳糖 动植物 重要能源物质 条件度即可热 反应 现象 样液为砖红色样液变紫色样液为 橘黄色 样液为 红色 样液为 蓝色 红色绿色 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 6 蔗糖 麦芽糖 植物 二糖 乳糖动物 淀粉植物贮能物质 纤维素 植物 细胞壁主要成分多糖 O 糖原 肝糖原 肌糖原 动物动物贮能物质 三 脂质的比较 分类元素常见种类功能 脂肪C H O 1 主要储能物质 2 保温 3 减少摩擦 缓冲和减压 磷脂 细胞膜的主要成分 胆固醇与细胞膜流动性有关 性激素 维持生物第二性征 促进 生殖器官发育 脂质 固醇 C H O N P 维生素 D有利于 Ca P 吸收 第五节第五节 细胞中的无机物细胞中的无机物 一 有关水的知识要点 存在形式含量功能联系 自由水约 95 1 良好溶剂 2 参与多种化学反应 3 运送养料和代谢废物 水 结合水约 4 5 细胞结构的重要组成成分 它们可相互转化 代谢旺盛时自由 水含量增多 反 之 含量减少 不同生物含水量特点 是细胞和生物体中含量最多的物质 含水量 水生 陆生 幼年 成年 老年 代谢旺盛 代谢缓慢 幼嫩细胞 衰老细胞 二 无机盐 绝大多数以离子形式存在 功能 构成某些重要的化合物 如 叶绿素 血红蛋白等 维持生物体的生命活动 如动物缺钙会抽搐 维持酸碱平衡 调节渗透压 无机盐存在的形式及含量 1 含量 很少 约占细胞鲜重的1 5 2 存在形式 大多数无机盐以离子的形式存在于细胞中 少数以化合物的形式存在与细胞中 第三章第三章 细胞的基本结构细胞的基本结构 第一节第一节 细胞膜细胞膜 系统的边界系统的边界 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 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 7 二 细胞膜的功能 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 3 植物细胞还有细胞壁 主要成分是纤维素和果胶 对细胞有支持和保护作用 其性质是全透性的 4 细胞膜的几个特性 a 镶嵌性 膜的基本结构是由磷脂双分子层镶嵌蛋白质 如受体 载体蛋白 酶蛋白 b 流动性 流动性膜结构中蛋白质和脂类分子在膜中可做各种形式的移动 膜整体结构也具有流动性 流动 性具有重要生理意义 与物质运输 细胞识别 细胞融合 细胞表面受体功能调节等有关 C 不对称性 膜两侧的分子性质和结构不相同 第二节第二节 细胞器细胞器 系统内的分工合作系统内的分工合作 一 相关概念 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 是细胞进行新陈代谢的主要场所 细 胞 器 细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称 二 八大细胞器的比较 1 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 内膜突起 形成嵴 内膜 基质和基粒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 2 叶绿体 呈扁平的椭球形或球形 具有双层膜 主要存在绿色植物叶肉细胞里 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 含有叶绿素和类胡 萝卜素 还有少量 DNA 和 RNA 叶绿素分布在基粒片层的膜上 在片层结构的膜上和叶绿体内 的基质中 含有光合作用需要的酶 3 核糖体 椭球形粒状小体 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 4 内质网 由膜结构连接而成的网状物 是细胞内蛋白质合成和加工 以及脂质合成的 车间 5 高尔基体 在植物细胞中与细胞壁的形成有关 在动物细胞中与蛋白质 分泌蛋白 的加工 分类运 输有关 6 中心体 每个中心体含两个中心粒 呈垂直排列 存在于动物细胞和低等植物细胞 与细胞的有丝分 裂有关 7 液泡 主要存在于成熟植物细胞中 液泡内有细胞液 化学成分 有机酸 生物碱 糖类 蛋白质 无机盐 色素等 有维持细胞形态 储存养料 调节细胞渗透吸水的作用 8 溶酶体 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 9 细胞壁 植物细胞壁的成分和作用 化学成分 纤维素和果胶 作 用 支撑和保护作用 细胞的基本结构 细胞核 核糖体 内质网 高尔基体 溶酶体 叶绿体 细胞质基质 细胞膜 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 8 线粒体 细胞壁 动物细胞的基本结构 细胞核 核糖体 内质网 高尔基体 溶酶体 中心体 细胞质基质 细胞 膜 线粒体 三 分泌蛋白的合成和运输 核糖体 合成肽链 内质网 加工成具有一定空间结构的蛋白质 高尔基体 进一步修饰加工 囊泡 细胞膜 细胞外 四 生物膜系统的组成 包括细胞器膜 细胞膜和核膜等 第三节第三节 细胞核细胞核 系统的控制中心系统的控制中心 一 细胞核的功能 是遗传信息库 遗传物质储存和复制的场所 是细胞代谢和遗传的控制中心 二 细胞核的结构 1 染色质 由 DNA 和蛋白质组成 染色质和染色体是同样物质在细胞不同时期的两种存在状态 2 核 膜 双层膜 把核内物质与细胞质分开 3 核 仁 与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成有关 4 核 孔 实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流 细胞膜的制备细胞膜的制备 1 选材 人或动物成熟的红细胞 原因 没有细胞器 没有细胞核 没有细胞壁 其他材料 蒸馏水 滴管 吸水纸 载玻片 盖玻片 显微镜 2 原理 细胞内的物质有一定浓度 把红细胞放入清水中 水会进入红细胞 导致红细胞吸水涨破 使细胞 膜内的物质流出来 除去细胞内的其他物质得到细胞膜 3 方法和步骤 将红细胞稀释液制成装片 在高倍镜下观察 盖玻片一侧滴加蒸馏水 在另一侧用吸水纸吸引 红细胞凹陷消失 体积增大 最后导致细胞破裂 内容物流出 利用离心法获得纯净的细胞膜 1 有一定的结构就必然有与之相对应功能的存在 结构和功能相统一结构和功能相统一 2 任何功能都需要一定的结构来完成 1 各种细胞器既有形态结构和功能上的差异 又相互联系 相互依存 分工合作分工合作 2 细胞的生物膜系统体现细胞各结构之间的协调配合 生物的整体性生物的整体性 整体大于各部分之和 只有在各部分组成一个整体的时才能体现出生命现象 结构结构 细胞的各个部分是相互联系的 如分布在细胞质的内质网内连核膜 外接细胞膜 功能功能 细胞的不同结构有不同的生理功能 但却是协调配合的 如分泌蛋白的合成与分泌 调控调控 细胞核是代谢的调控中心 其 DNA 通过控制蛋白质类物质的合成调控生命活动 与外界的关系上与外界的关系上 每个细胞都要与相邻细胞 而与外界环境直接接触的细胞都要和外界环境进行物质交换 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 9 和能量转换 第四章第四章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出 第一节第一节 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例 1 渗透作用 水分子 溶剂分子 通过半透膜的扩散作用 1 原理 动物 水分从水势高的系统通过细胞膜 半透膜 向水势低的系统移动 植物 水分从水势高的系统通过原生质层 半透膜 向水势低的系统移动 2 条件 具有半透膜 膜两侧有浓度差 3 选择透过性膜 半透膜 可以让水分子自由通过 一些离子和小分子也可以通过 而其他离子 小分子和大分子则不能通过的 一 类膜的总称 4 生物膜是一种选择透过性膜 是严格的半透膜 二 原生质层 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质 三 细胞的吸水和失水 1 动物细胞的吸水和失水 外界溶液浓度 细胞内溶液浓度 细胞失水而褶皱 外界溶液浓度 细胞内溶液浓度 细胞吸水 吸水过多细胞涨破 外界溶液浓度 细胞内溶液浓度 细胞既不吸水也不失水 2 植物细胞吸水和失水 1 未形成液泡的细胞 靠吸涨作用吸水 这样的细胞主要靠细胞内的蛋白质 淀粉和纤维素等亲水性物质 吸收水分 叫做吸涨作用 干燥的种子和根尖分生区的细胞 主要靠吸涨作用吸收水分 注意 蛋白质 淀粉 和纤维素的亲水性一次减弱 2 液泡形成以后 细胞主要靠渗透作用吸水 细胞液浓度 外界溶液浓度 细胞吸水 细胞液浓度 外界 溶液浓度 细胞失水 3 成熟的植物细胞是一个渗透系统 植物的最外层是细胞壁 主要由纤维素分子组成 分子间空隙较大 一切溶剂和溶质都能够透过 细胞壁是全透过性的 细胞膜和液泡膜是选择透过性膜 我们可以把细胞膜 液 泡膜 以及两膜之间的其他物质即 原生质 当做一层选择透过性膜 膜 内的细胞液有一定的浓度 与细胞 的溶液存在浓度差 这样 细胞也就通过这层选择透过性膜与外界环境中的溶液发生渗透作用 4 质壁分离与质壁分离复原 a 外界溶液浓度 细胞溶液浓度 渗透失水 质壁分离 b 外界溶液浓度 细胞溶液浓度 渗透吸水 质壁分离复原 质壁分离与复原实验可拓展应用于 指的是原生质层与细胞壁 证明成熟植物细胞发生渗透作用 证明细胞是否是活的 作为光学显微镜下观察细胞膜的方法 初步测定细胞液浓度的大小 细胞的吸水和失水 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 10 第二节第二节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型 一 细胞膜结构 磷脂 蛋白质 糖类 磷脂双分子层 镶嵌蛋白 糖被 与细胞识别有关 膜基本支架 二 二 结构特点 具有一定的流动性 细胞膜 生物膜 功能特点 选择透过性 第三节第三节 物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式 一 相关概念 自由扩散 物质通过简单的扩散作用进出细胞 协助扩散 进出细胞的物质要借助载体蛋白的扩散 主动运输 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 二 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 离子和小分子物质主要以被动运输 自由扩散 协助扩散 和主动运输的方式进出细胞 大分子和颗粒物质 进出细胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用 胞吞 内吞 胞吐 外排 条件细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式 原理生物膜的流动性 特点物质通过小泡转移 需要消耗能量 不需要载体 方向细胞外 内细胞内 外 实例变形虫吞食食物颗粒 白细胞吞 噬病菌等 胰岛 B 细胞分泌胰岛素 四 物质运输速率的因素四 物质运输速率的因素 一定浓度范围内 协助扩散或主动运输速率不再随物质浓的增大而加快时 主要是因为细胞膜上运输该物 质的载体蛋白的数量有限 主动运输还可能受细胞内能量供应的限制 温度 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 11 二 流动镶嵌模型二 流动镶嵌模型 1 生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 1 磷脂双分子层构成膜的基本骨架 其结构特点是具有流动性 2 蛋白质分子有的镶嵌在磷脂分子层表面 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 大多数蛋白质分子是运动的 3 细胞膜的表面的糖类可以和蛋白质结合形成糖蛋白 也可以和脂质结合形成糖脂 2 细胞膜流动性的实例 质壁分离和复原实验 变形虫捕食和运动时伪足的形成 白细胞吞噬细菌 胞吞与胞吐 载体对相应物质的转运 受精时细胞的融合过程 动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程 细胞杂交时的细胞融合 如人鼠细胞融合 兴奋在突触的传递 3 流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述 但两者既有区别又有联系 区别 流动性是细胞膜结构方面的特性 选择透过性体现 了细胞膜功能方面的特性 主动运输能充分说明选 择透过性 联系 细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础 因为只有细胞膜具有流动性 细胞才能完成其各项 生理功能 才能表现出选择透过性 相反 如果细胞膜失去了选择透过性 细胞可能已经死亡了 4 生物膜的探索历程 时间 人物 依据 结论或假说 19 世纪末 欧文顿 凡能溶于脂质的物质 必不能溶于纸质 的物质更容易通过细胞膜 细胞膜是由脂质组成的 20 世纪初分离分离并析出哺乳动物红细胞膜的主要成分为脂质和蛋白质 1925 年两位荷兰科学 家 把红细胞膜中的脂质提取出来 在空气 水界面上铺成单分子层 测得其面积 恰是红细胞表面积的 2 倍 红细胞膜中的脂质分子必然排列为连续 的两层 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 12 20 世纪 40 年代有学者在荷兰科学家的研究基础上推测 脂质的两边各覆盖着蛋白质 双分子层模型 细胞膜是由双层脂质 分子及内外表面附着的蛋白质构成的 1959 年罗伯特森电显微镜下看到细胞膜清晰的一亮一暗 三层结构 所有生物膜都是由蛋白质 脂质 蛋白 质三层结构构成 1970 年人属细胞融合实验细胞膜具有流动性 1972 年桑格和尼文森在前人研究的基础上提出了细胞膜的流动镶嵌模型 第第 5 章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 H2O 外界外界 水水 H2O O2 光 叶绿体的色素 CO2 H2O C3H6O3 C2H5OH CO2 第一节第一节 降低化学反应活化能的酶降低化学反应活化能的酶 一 相关概念 新陈代谢 是活细胞中全部化学反应的总称 是生物与非生物最根本的区别 是生物体进行一切生命活动 的基础 细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应 酶 是活细胞 来源 所产生的具有催化作用 功能 降低化学反应活化能 提高化学反应速率 的一类 有机物 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 二 酶的发现 1783 年 意大利科学家斯巴兰让尼用实验证明 胃具有化学性消化的作用 1836 年 德国科学家施旺从胃液中提取了胃蛋白酶 1926 年 美国科学家萨姆纳通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质 20 世纪 80 年代 美国科学家切赫和奥特曼发现少数 RNA 也具有生物催化作用 三 酶的本质 大多数酶的化学本质是蛋白质 合成酶的场所主要是核糖体 水解酶的酶是蛋白酶 也有少数 是 RNA 四 酶的特性 高效性 催化效率比无机催化剂高许多 专一性 每种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应 酶需要较温和的作用条件 在最适宜的温度和 pH 下 酶的活性最高 温度和 pH 偏高和偏低 酶 的活性都会明显降低 酶的催化作用需要适宜的温度 pH 值等 过酸 过碱 高温都会破坏酶分子结构 低温也会影响酶的活性 矿质元素 C3 C5 ATP ADP Pi H 原生质 热能 C6H12O6 ATP ADP Pi 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 13 但不破坏酶的分子结构 图 例 V 酶浓度 V 底物浓度 S V 温度 解 析 在底物足够 其 他因素固定的条 件下 酶促反应 的速度与酶浓度 成正比 在 S 在一定范围内 V 随 S 增加而加快 近乎成正比 当 S 很大且达到一定限度时 V 也达到一个最大值 此时 即使再增加 S 反应几乎不 再改变 在一定温度范围内 V 随 T 的升高 而加快在一定条件下 每一种酶在 某一温度时活力最大 称最适温度 当温度升高到一定限度时 V 反而 随温度的升高而降低 第二节第二节 细胞的能量细胞的能量 通货通货 ATP 1 ATP 三磷酸腺苷 三磷酸腺苷 ATP 是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物 是生物体进行各项生命活动的直接能源 它的水解与 合成存在着能量的释放与贮存 1 结构简式 A P P P 腺苷 普通化学键 高能磷酸键 磷酸基团 13 8KJ mol 30 54 KJ mol 2 ATP 与 ADP 的转化 ATP ADP Pi 能量 ATP 放能 呼吸作用 每一个细胞的生命活动 线粒体 吸能 细胞质 Pi Pi ADP 糖类 主要能源物质 热能 散失 太阳光能 脂肪 主要储能物质 氧化分解 直接能源 蛋白质 能源物质之一 化学能 ATP 二 ATP 与 ADP 的转化 酶 第三节第三节 ATP 的主要来源的主要来源 细胞呼吸细胞呼吸 一 相关概念 1 呼吸作用 也叫细胞呼吸 指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 最终生成 二氧化碳或其它 产物 释放出能量并生成 ATP 的过程 根据是否有氧参与 分为 有氧呼吸和无氧呼吸 2 有氧呼吸 指细胞在有氧的参与下 通过多种酶的催化作用下 把葡萄糖等有机物彻底氧化分解 产生 二氧化碳和水 释放出大量能量 生成 ATP 的过程 ATPADP Pi 能量 合成酶 水解酶 水解酶 动态平衡 合成酶 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 14 3 无氧呼吸 一般是指细胞在无氧的条件下 通过酶的催化作用 把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化 产物 酒精 CO2 或乳酸 同时释放出少量能量的过程 4 发酵 微生物 如 酵母菌 乳酸菌 的无氧呼吸 二 有氧呼吸的总反应式 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 能量 三 无氧呼吸的总反应式 C6H12O6 2C2H5OH 酒精 2CO2 少量能量 或 C6H12O6 2C3H6O3 乳酸 少量能量 四 有氧呼吸过程 主要在线粒体中进行 场所发生反应产物 第一阶段 细胞质 基质 丙酮酸 H 释放少 量能量 形成少量 ATP 第二阶段 线粒体 基质 CO2 H 释放少量能 量 形成少量 ATP 第三阶段 线粒体 内膜 生成 H2O 释放大量能 量 形成大量 ATP 五 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸 场所细胞质基质 线粒体基质 内膜细胞质基质 条件氧气 多种酶无氧气参与 多种酶 物质变化 葡萄糖彻底分解 产生 CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底 生 成乳酸或酒精等 不 同 点 能量变化 释放大量能量 1161kJ 被利用 其余以热能散失 形成大量 ATP 释放少量能量 形成少 量 ATP 六 影响呼吸速率的因素 1 内部因素 遗传因素 决定酶的种类和数量 1 不同植物细胞呼吸速率不同 如旱生植物小于水生植物 2 同一植物不同生长发育时期细胞呼吸速率不同 如幼苗期 开花期细胞呼吸速率较高 3 同一植株不同的器官 呼吸速率也有很大的差异 如生殖器官大于营养器官 2 环境因素 1 温度 酶 6H2O 酶 2丙酮酸 少量 能量 H 6CO2 H2O 酶 大量能量 H O2 酶 酶 葡萄糖 酶 2丙酮酸 少量能量 H 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 15 2 O2的浓度 3 CO2浓度 从化学平衡角度分析 CO2浓度增加 呼吸速率下降 4 含水量 在一定范围内 呼吸作用强度随含水量的增加而增强 随含水量的减少而减弱 七 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 第四节第四节 能量之源能量之源 光与光合作用光与光合作用 一 相关概念 1 光合作用 绿色植物通过叶绿体叶绿体 利用光能光能 把二氧化碳二氧化碳和水水转化成储存着能量的有机物有机物 并释放出氧氧 气气的过程 二 光合色素 在类囊体的薄膜上 叶绿素 a 蓝绿色 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 叶绿素 b 黄绿色 色素 胡萝卜素 橙黄色 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶黄素 黄色 三 光合作用的探究历程 内容时间 过程结论 普里斯特1771 年 蜡烛 小鼠 绿色植物实 验 植物可以更新空气 萨克斯 1864 年叶片遮光实验绿色植物在光合作用中产生淀粉 恩格尔曼 1880 年水绵光合作用实验 叶绿体是光合作用的场所释放出氧 温度以影响酶的活性影响呼吸速率 在最低点与 最适点之间 呼吸酶活性低 呼吸作用受抑制 呼 吸速率随温度的升高而加快 超过最适点 呼吸酶 活性降低甚至变性失活 呼吸作用受到抑制 呼吸 速率则会随着温度的增高而下降 呼吸强度 呼吸强度 CO2浓度含水量 植物在 O2浓度为 0 时只进行无氧呼吸 大多数植 物无氧呼吸的产物是酒精和 CO2 O2浓度在 0 10 时 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 在 O2浓度 5 时 呼 吸作用最弱 在 O2浓度超过 10 时 只进行有氧呼吸 有氧环境对无氧呼吸起抑制作用 抑制作用随氧浓度的 增加而增强 直至无氧呼吸完全停止在一定氧浓度范围 内 有氧呼吸的强度随氧浓度的增加而增强 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 16 鲁宾与卡门1939 年 同位素标记法 光合作用释放的氧全来自水 四 叶绿体的功能 叶绿体是进行光合作用的场所 在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素 在类囊体的薄膜上和 叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶 五 影响光合作用的外界因素主要有 1 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 2 温度 温度可影响酶的活性 3 二氧化碳浓度 在一定范围内 光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快 达到一定程度后 光合速率维持 在一定的水平 不再增加 4 水 光合作用的原料之一 缺少时光合速率下降 六 光合作用的应用 1 适当提高光照强度 2 延长光合作用的时间 3 增加光合作用的面积 合理密植 间作套种 4 温室大棚用无色透明玻璃 5 温室栽培植物时 白天适当提高温度 晚上适当降温 6 温室栽培多施有机肥或放置干冰 提高二氧化碳浓度 七 光合作用的过程 光反应 暗反应 条件光 H2O 色素 酶CO2 H ATP C5 酶 时间 短促 较缓慢 场所 类囊体的薄膜上 叶绿体的基质 过程 水的光解 2H2O 4 H O2 ATP 的合成 ADP Pi 光能 CO2的固定 CO2 C5 2C3 C3 CO2的还原 2C3 H 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 17 ATP CH2O 实质光能 化学能 释放 O2 同化 CO2 形成 CH2O 总式 CO2 H2O CH2O O2 或 CO2 12H2O CH2O 6O2 6H2O 物变 无机物 CO2 H2O 有机物 CH2O 能变光能 ATP 中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 同位素示踪 14C 2C3 14CH2O 3H2O 3H C3H2O H218O 18O2 人为创设条件 看物质变化 人为创设条件 看物质变化 1 光照 强 弱 H C3还原减弱 C3 CH2O CO2供应不变 ATP CO2固定仍正常进行 C5 合成量 2 光照不变 CO2固定减弱 C3 H CH2O 减少 CO2 供应 C3还原仍正常进行 C5 ATP 合成量 光合作用的实质实质 通过光反应把光能转变成活跃的化学能 通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物 同时把活跃的化学能转变成 稳定的化学能贮存在有机物中 4 光合作用的意义 制造有机物 实现物质转变 将 CO2和 H2O 合成有机物 转化并储存太阳能 调节大气中的 O2和 CO2含量保持相对稳定 生物生命活动所需能量的最终来源 注 光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢 5 影响光合作用速率的因素及其在生产上的应用 光合速率光合速率是光合作用强度的指标 它是指单位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率 影响因素包括植物 自身内部的因素 如处在不同生育期等 以及多种外部因素 1 单因子对光合作用速率影响的分析 光照强度 如图所示 曲线分析曲线分析 A 点光照强度为 0 此时只进行细胞呼吸 释放 CO2量表明此时的呼吸强度 AB 段表明光照强度加强 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 而到 B 点时 细胞呼吸释放的 CO2全部用于光合作用 即光合作用强度 细胞呼吸强度 称 B 点为光补偿点光补偿点 植物白天的光 照强度在光补偿点以上 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 称 C 点为光饱和点光饱和点 应用 阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低 如上图虚线所示 间作套种时农作物的种类搭配 林带树种的 配置 冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关 光能 叶绿体 光能 叶绿体 光反应 暗反应 光 固定 还原 暗反应 光反应减弱 暗反应 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 18 光照面积 如图所示 曲线分析曲线分析 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 点为光合作用叶面积的饱和点 随 叶面积的增大 光合作用不再增加 原因是有很多叶被遮挡 光照强度在光补偿点以下 OB 段表明干物质量 随光合作用增加而增加 而由于 A 点以后光合作用不再增加 但叶片随叶面积的不断增加呼吸量 OC 段 不断增 加 所以干物质积累量不断降低 BC 段 应用 适当间苗 修剪 合理施肥 浇水 避免徒长 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 CO2浓度 含水量和矿质元素 如图所示 曲线分析曲线分析 CO2和水是光合作用的原料 矿质元素直接或间接影响光合作用 在一定范围内 CO2 水和矿质 元素越多 光合作用速率越快 但到 A 点时 即 CO2 水 矿质元素达到饱和时 就不再增加了 应用 正其行 通其风 温室内充 CO2 即提高 CO2浓度 增加产量的方法 合理施肥可促进叶片面积增大 提高酶的合成速率 增加光合作用速率 温度 如图所示 曲线分析曲线分析 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 50 左右光合作用完全停止 应用 冬天温室栽培可适当提高温度 夏天 温室栽培可适当降低温度 白天调到光合作用最适温度 以提高 光合作用 晚上适当降低温室温度 以降低细胞呼吸 保证有机物的积累 叶龄 如图所示 曲线分析曲线分析 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 叶绿体的叶绿素都处于稳定状态 光合速率也基本稳 定 BC 段为老叶 随着叶龄的增加 叶片内叶绿素被破坏 光合速率也随之下降 应用 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 降低其细胞呼吸 消耗有机物 2 多因子对光合作用速率影响的分析 如图所示 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 19 曲线分析曲线分析 P 点时 限 制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随着因子的不断加强 光合速率不断提高 当到 Q 点时 横坐标 所表示的因素 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中的其他因子的方法 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浓度以提高光合速率 总之 可根据具体情况 通过增加光照强度 调节温度或增加 CO2浓度来充分提高光合速率 以达到增产的目的 6 总结 光合作用在现实生活中 提高农作物产量 延长光合作用时间 增大光合作用面积 合理密植 改变植物种植方式 轮作 间作 套作 提高光合作用速度 覆盖地膜 使用温室大棚 使用农家肥 化肥 正其行 通其风 大棚中适当提高二氧化碳的浓度 补充人工光照 7 计算 计算 真光合作用速率 净光合作用速率 细胞呼吸作用速率 CO2吸收 光照强度 CO2释放 光合作用制造制造的有机物 光合作用积累积累的有机物 细胞呼吸消耗消耗的有机物 解析解析 制造的就是生产的总量 其中一部分被储存起来 就是积累的 另一部分被呼吸消耗 光合作用利用利用二氧化碳的量 从外界吸收吸收的二氧化碳的量 细胞呼吸释放释放的二氧化碳的量 解析 解析 光合作用利用 CO2的量有两个来源 一个是外界吸收的 另一个是自身呼吸放出的 二者都被光合作用 利用 六六 比较光合作用和细胞呼吸作用比较光合作用和细胞呼吸作用 光合作用呼吸作用 反应场所 绿色植物 在叶绿体中进行 所有生物 主要在线粒体中进行 反应条件 光 色素 酶等 酶 时刻进行 物质转变无机物 CO2和 H2O 合成有机物 CH2O 分解有机物产生 CO2和 H2O 呼吸作用 净光合作用 真光合作用 净光合作用 呼吸作用 O A C B D E 易方教育教学部专用易方教育教学部专用 20 能量转变把光能转变成化学能储存在有机物中 释放有机物的能量 部分转移 ATP 实质 合成有机物 储存能量 分解有机物 释放能量 产生 ATP 联系 光合作用 呼吸作用 五五 化能合成作用化能合成作用 自然界中少数种类的细菌 虽然细胞内没有色素 不能进行光合作用 但是能够利用体外环境中某些无机物 氧化时释放的能量来制造有机物 这种合成作用叫做化能合成作用化能合成作用 例如 硝化细菌 硫细菌 铁细菌等少数 种类的细菌 下图为硝化细菌的化能合成作用 进行光合作用和化能合成作用的生物都是自养型生物自养型生物 而只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活 动的生物是异养型生物异养型生物 第六章第六章 细胞的生命历程细胞的生命历程