生物必修（I）知识整理

生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 1 页 共 20 页 第 2 页 生物必修 生物必修 I I 知识总结 知识总结 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 1 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 2 组织 由形态 结构 功能相同的细胞联合在一起的细胞群 3 器官 不同的组织按照一定次序结合在一起的结构 4 系统 能够完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起的结构 5 个体 由各个器官或系统协调配合共同完成复杂的生命活动的生物 单细胞生物就由一 个细胞构成个体 6 种群 在一定的自然区域内 同种生物的所有个体的总和 7 群落 在一定的自然区域内 所有种群组成一个群落 8 生态系统 生物群落和它的无机环境相互作用而形成的统一整体 生物圈就是地球上最大 的生态系统 是地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境共同构成的 9 生命系统的结构层次 细胞 组织 器官 系统 个体 种群 群落 生态系统 生物圈 二 生命活动离不开细胞 病毒 非细胞生物 运动 繁殖 运动 生长 繁殖 发育 草履虫 人 单细胞生物 多细胞生物 三 生命系统的层次性 植物 营养 保护 机械 输导 植物 根 茎 叶 花 果 种 细胞 组织 分泌 器官 动物 上皮 结缔 肌肉 神经 动物 心 肝 胃 肠 脾 肾 运动 循环 消化 呼吸 病毒 系统 动 个体 单细胞 种群 群落 泌尿 生殖 神经 内分泌 多细胞 非生物因素 号 生态系统 生产者 生物圈 生物因素 消费者 号 分解者 构成生命系统的结构具有层次性 复杂性 多样性 细胞是基本的生命系统 二 病毒的相关知识 1 病毒是一类没有细胞结构的生物体 主要特征 个体微小 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 天花病毒 狂犬病毒 烟草花 叶病毒等 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 相关概念 1 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 2 真核生物 由真核细胞构成的生物 如动物 植物 真菌 酵母菌 霉菌 粘菌 等 二 原核细胞和真核细胞的比较 多样性 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 三 细胞学说的建立 统一性 1 过程 1665 英国人虎克用自制的显微镜首次观察并命名了细胞 德国的魏尔肖总结出 细胞通过分裂产生新细胞 19 世纪 30 年代德国人施莱登 施旺提出细胞学说 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 它揭示了生物体结构的统一性 2 主要内容 细胞是一个有机体 一切动植物都有细胞发育而来 并有细胞和细胞产物所构成 细胞是一个相对对立的单位 既有自己的生命 又对与其他细胞共同组成的生命起作用 新细胞可以从老细胞中产生 细胞通过分裂产生新的细胞 种类原核细胞真核细胞 细胞大小较小 1 10um 较大 10 100 um 细胞核 无成形的细胞核 核物质集中在核区 无核膜 无核仁 DNA 不和蛋白质结合 有成形的真正的细胞核 有核膜 有 核仁 DNA 和蛋白质结合成染色体 细胞质除核糖体外 无其他细胞器有各种细胞器 细胞壁有 但成分和真核不同 主要是肽聚糖植物细胞 真菌细胞有 动物细胞无 细胞分裂二分体 出芽 无有丝分裂能进行有丝分裂 代表生物放线菌 细菌 蓝藻 支原体真菌 植物 动物 相同点都有细胞壁 细胞膜 核糖体等结构 遗传物质都是 DNA 生物的生命活动都离不开细 胞 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 3 页 共 20 页 第 4 页 3 意义 揭示细胞统一性和生物体结构统一性 使人们认识到各种生物之间存在共同的结构基础 其建立标志着生物学的研究进入到微观的细胞水平 现代生物学的三大基石 1838 1839 年 细胞学说 1859 年 达尔文 进化论 1866 年 孟 德尔 遗传学 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 生物界与非生物界具有统一性和差异性 1 统一性 组成细胞的化学元素在非生物界都可以找到 2 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 97 Ca Mg K 等 微量元素 Fe Mn B Zn Cu Mo 等 基本元素 C 占干重的 48 生物大分子以碳链为骨架 主要元素 C O H N S P 细胞含量最多 4 种元素 C O H N 三 组成生物体的化合物 水 85 90 物质 无机物无机盐 1 1 5 基础 组成细胞的蛋白质 7 10 化合物脂质 1 2 有机物 糖类 1 核酸 1 5 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 1 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 2 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 3 肽键 肽链中连接两个氨基酸分子的化学键 NH CO 4 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 5 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 6 肽链 多肽通常呈链状结构 叫肽链 二 蛋白质的结构与功能 1 主要组成元素 C H O N 还含有少量 P S 2 含量 占鲜重 7 10 干重 50 3 组成蛋白质的基本单位 氨基酸 种类 大约有 20 种 必需 8 种 非必需 12 种 结构通式 结构特点 i 每种氨基酸至少含有一个氨基 NH2 和一个羧基 COOH 连接在同一个碳原子上 ii R 基的不同导致氨基酸的种类不同 性质 变性 熟鸡蛋 盐析 凝固 豆腐 氨基酸相互结合的方式 脱水缩合 略 三 蛋白质的结构 多样性 1 元素氨基酸 多肽蛋白质 组成 缩合 一条或几条盘曲折叠 2 蛋白质多样性的原因是 组成蛋白质的氨基酸的种类不同 组成蛋白质的氨基酸的数目不同 组成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同 多肽形成多肽链空间结构不同 3 蛋白质的主要功能 生命活动的主要承担者 蛋白质的结构多样性决定了它的特异性 功能多样性 构成细胞和生物体的重要物质 如细胞膜 染色体 肌肉中的蛋白质 肌动蛋白 催化作用 如酶 调节作用 如胰岛素 生长激素 运输作用 如血红蛋白 载体蛋白 免疫作用 如抗体 抗原 四 有关计算 1 由 n 个氨基酸形成的一条肽链围成环状蛋白质时 产生 至少含有的羧基 COOH 或氨基数 NH2 肽链数 肽键数 脱去水分子数 氨基酸数目 肽链数 n 个 2 由 n 个氨基酸形成的 m 条肽链围成环状蛋白质时 产生 肽键数 脱去水分子数 氨基酸数目 肽链数 n m 个 3 由 n 个氨基酸形成的 m 条肽链围成环状 且每个氨基酸的平均分子量为 则 蛋白质的分子量 n n m 18 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 5 页 共 20 页 第 6 页 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 核酸的组成元素 C H O N P 二 核酸的种类 脱氧核糖核酸 DNA 和核糖核酸 RNA 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 核苷酸 DNA 与 RNA 的区别 四 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 RNA 主要分布 在细胞质中 五 核酸的功能 一切生物的遗传物质 是遗传信息的载体 控制蛋白质的合成 是生命活动的控制者 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 1 糖类 是主要的能源物质 主要分为单糖 二糖和多糖等 2 单糖 是不能再水解的糖 如葡萄糖 3 二糖 是水解后能生成两分子单糖的糖 4 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 二 糖类 1 组成元素 C H O 2 糖类的种类与功能 分类元素常见种类分布主要功能 核糖C5H10O5 组成核酸 RNA五碳 糖脱氧核糖 C4H10O5构成 DNA 的组成成分 葡萄糖C6H12O6 重要能源物质 70 上 单糖 六碳 糖 果糖 半乳糖 动 植 物 蔗糖 麦芽糖 植物二糖 C12H22O11 乳糖动物 淀粉 纤维素重要的植物贮能物质 纤维素 植物 细胞壁主要成分 多糖 C H O 糖原 肝糖原 肌糖原 动物动物贮能物质 3 糖类物质主要功能 主要的能源物质 三 脂质 1 组成元素 主要元素为 C H O 有时还有 N P 2 脂肪的种类和作用 分类分布元素常见种类功能 脂肪 动 植物 C H O 1 主要储能物质 2 保温 3 减少摩擦 缓冲和减压 类脂 磷脂 脑 豆 细胞膜的主要成分 胆固醇与细胞膜流动性有关 性激素 维持第二性征 促进生殖器官发 育 脂 质 固醇动物 C H O N P 维生素 D有利于 Ca P 吸收和利用 四 生物大分子以碳链为骨架 1 组成生物体的主要化学元素 略 2 作用 构成细胞的成分 组成多种多样的化合物 化学元素能影响生物体生命活动 例如 B 能促进花粉的萌发与花粉管的伸长 3 碳链是生物体构成生物大分子的基本骨架 组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动 而只有按照一定的方 式有机地组织起来 才能表现出细胞和生物体的生命现象 四 鉴别实验 元素组成C H O N P等 分类脱氧核糖核酸 DNA 双链 核糖核酸 RNA 单链 基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸 磷酸 H3PO4 五碳糖脱氧核糖核糖成 分含氮 碱基 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 功能 主要的遗传物质 编码 复制遗传信息 并决定蛋白质的合成 将遗传信息从 DNA 传递给蛋白 质 存在主要在细胞核中 少量在线粒体叶绿体中主要存在于细胞质中 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 7 页 共 20 页 第 8 页 具有还原性的糖 葡萄糖 麦芽糖 果糖 第五节第五节 细胞中的无机物细胞中的无机物 一 水 1 组成元素 H O 2 含量 85 90 人体中水约占 65 存在形式含量功能联系 自由 水 绝大部分的水以 游离形式存在 可以自由流动 约 95 1 细胞内的良好溶剂 2 参与多种化学反应 3 运送养料和代谢废物 4 是细胞生活的液态环境 水 结合 水 部分水和细胞中 其他物质结合 约 4 5 细胞结构的组成成分 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 二 无机盐 1 存在形式 绝大多数以离子形式存在 如 K Ca2 Mg2 Cl PO42 2 无机盐的作用 构成某些复杂化合物的重要组成成分 如 叶绿素 Mg2 血红蛋白 Fe2 等 维持细胞和生物体正常的生命活动 如 动物缺钙会抽搐 维持细胞的形态和酸碱平衡 调节渗透压 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 生物膜的流动镶嵌模型 1 提出模型的科学家 桑格和尼克森 2 镶嵌模型图 3 基本内容 磷 脂双 分子 层构 成基 本支 架 但这 个支 架不是静止的 它具有流动性 蛋白质可以镶嵌 贯穿 覆盖在磷脂双分子层上 大多数蛋白质也是可以流动的 4 结构特点 具有一定的流动性 原因是由于组成细胞膜的磷脂和蛋白质可以运动 5 功能特点 选择透过性 水分子 一些离子和小分子可以通过 其他则不能通过 1970 年 用红绿荧光标记实验证明了细胞膜具有流动性 糖类和蛋白质结合形成的糖被 糖蛋白 具有保护 细胞识别和润滑作用 二 细胞膜成分 主要是脂质 约 50 和蛋白质 约 40 还有少量糖类 约 2 10 三 细胞膜功能 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 四 植物细胞壁 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 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 1 原生质 泛指细胞内的全部生命物质 但并不包括细胞内的所有物质 如细胞壁 包括细胞膜 细胞质和细胞核三部分 其主要成分为核酸 蛋白质 和脂类 动物细胞可以看作一团原生质 2 细胞质 细胞膜以内 细胞核以外的原生质 叫做细胞质 主要包括细胞质基质和细胞 器 3 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 4 细胞器 细胞器是指在细胞质中具有一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位 5 原生质层 成熟的植物细胞的细胞膜 液泡膜以及两层膜之间的细胞质 为一层半透膜 6 生物膜系统 由化学成分相似 基本结构大致相同的细胞膜 细胞器膜和核膜等共同构 成 了生物膜系统 三 七大细胞器的比较 差速离心 美国 克劳德 线粒体叶绿体高尔基体内质网液泡核糖体中心体 试剂成分实验现象常用材料 A 0 1g mL NaOH 双缩脲 B 0 01g mL CuSO4 紫色 蛋白质 浓硝酸 HNO3 黄色沉淀 大豆 鸡蛋 苏丹 橘黄色 脂肪 苏丹 红色 花生 0 1g mL NaOH 还原糖斐林 0 05g mL CuSO4 浅蓝色 棕色 砖红色沉淀 苹果 梨 白萝卜 淀粉碘液 I2 蓝色马铃薯 磷脂双分子层 糖类 蛋白质 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 9 页 共 20 页 第 10 页 分 布 动 植物植物 叶肉 细胞 动植物动植物成熟植物细 胞 某些原 生动物 动 植物动物 低等植物 形 态 椭球形 棒形扁平的球形 或椭球形 大小囊泡 扁平囊 网状椭球形粒 状小体 分滑面 型和粗面 型 双层膜 有少量 DNA 和 RNA单层膜 囊泡状和管状 内有腔没有膜结构 嵴 内有少量 DNA 和 RNA 内 膜突起形成 基粒和基质 有许多种与 有氧呼吸有关 的酶 基粒 叶绿 素分布在片 层结构的膜 上 基质 外连细 胞膜 内连核 膜 液泡膜 细 胞液 有机 酸 生物碱 糖类 蛋白 蛋白质 RNA 和酶 两个互相 垂直的中 心粒 结 构 在片层结构 的膜上和叶 绿体基质中 有光合作用 需要的酶 质 无机盐 色素等 功 能 进行有氧呼吸 的主场所 进行光合作 用的场所 植物 与 细胞壁的 形成有关 动物 与 分泌蛋白 的加工运 输有关 提供合 成 运 输分泌 蛋白质 和合成 脂质条 件 贮存物质 调节内环境 有维持细胞 形态 储存 养料 调节 细胞渗透吸 水的作用 蛋白质合 成的场所 与有丝分 裂有关 备 注 生命活动所需 要的能量约 95 来自线粒体 是细胞的 动 力车间 是植物细胞 的 养料制 造车间 和 能量转换 站 合成有 机物的 车间 在核仁形 成 三 协调配合 分泌蛋白的合成和运输 放射性同位素示踪法 罗马尼亚 帕拉德 核糖体 合成肽链 内质网 折叠 组装 糖基化成有一定空间结构的蛋白质 高 尔基体 浓缩 修饰 加工 运输 囊泡 细胞膜 外排作用 细胞外 四 生物膜系统 1 生物膜系统的结构 细胞膜 细胞器膜 核膜等形成的结构体系 2 生物膜系统的功能 细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境 同时还与外界进行物质运输 能量转 换和信息传递的过程起重要的作用 许多重要的化学反应都在生物膜上进行生物膜为酶提供了附着的位点 生物膜把各个细胞器分割开 使得各种生化反应互不干扰 内质网膜可以和细胞膜 核膜相互直接连接 不同细胞器膜之间也可以相互转化 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 细胞核的结构 1 染色质 指细胞核内易被碱性染料染成深色的物质 故叫染色质 主要由 DNA 和蛋白质组 成 在细胞有丝分裂间期 染色质呈细长丝状且交织成网状 在细胞有丝分裂的分裂期 染色质细丝高度螺旋 缩短变粗成圆柱状或杆状的染色体 染色质和染色体是同种物质在 细胞不同分裂时期的两种不同的形态 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 在细胞有丝分裂过程中核仁呈现周期性 的消失和重建 4 核 孔 实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流 如 mRNA 通过核孔进入细胞质 二 细胞核的功能 1 是遗传信息库 遗传物质 DNA 的储存和复制的主要场所 2 是细胞代谢活动和细胞遗传特性的控制中心 三 细胞是一个有机的统一整体 细胞只有保持完整性 才能正常地完成各种生命活动 1 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 2 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 3 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 4 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 境进行物质交换和能量转换 细胞既是生物体结构的基本单位 也是生物体代谢和遗传的基本单位 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 一 相关概念 1 渗透作用 水分子 溶剂分子 从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统的扩散作用 2 半透膜 指一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称 二 发生渗透作用的条件 1 具有半透膜 2 膜两侧具有浓度差 三 细胞的吸水和失水 条件浓度外液浓度 细胞内液浓度外液浓度 细胞内液浓度 现象动物失水皱缩吸水膨胀甚至涨破 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 11 页 共 20 页 第 12 页 植物质壁分离质壁分离复原 外因水分的渗透作用 原理 内因原生质层与细胞壁的伸缩性不同造成收缩幅度不同 结论细胞的吸水和失水是水分顺相对含量梯度跨膜运输的过程 质壁分离与复原实验可应用于 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 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 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 1 自由扩散 物质通过简单的扩散作用进出细胞 2 协助扩散 进出细胞的物质要借助载体蛋白的扩散 3 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 物质跨膜运输的方式 1 物质跨膜运输方式的类型及特点 2 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耗能代表例子 自由扩散高 低不需要不消耗O2 CO2 H2O 乙醇 甘油等 协助扩散高 低需要不消耗葡萄糖进入红细胞等 主动运输低 高需要消耗 植物细胞对离子的吸收 葡萄糖 氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞等 三 大分子和颗粒物质进出细胞的主要方式 胞吞作用 胞吐作用 第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 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 1 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 2 细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应 3 酶 是活细胞 来源 所产生的具有生物催化作用 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 4 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 1 过程 巴斯德之前 发酵是纯化学反应 与生命活动无关 巴斯德 法 微生物学家 发酵与活细胞有关 发酵是整个细胞的作用 李比希 德 化学家 引起发酵的是细胞中的某些物质 但这些物质只有在酵母细 胞死亡并裂解后才能发挥作用 毕希纳 德 化学家 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作 用 就像在活酵母细胞中一样 1926 年 萨姆纳 美 科学家 从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋白质 许多酶是蛋白质 20 世纪 80 年代 切赫与奥特曼 美 科学家 发现少数 RNA 具有生物催化功能 2 本质 由活细胞产生 与核糖体有关 催化性质 i 能减低化学反应的活化能 提高化学反应速度 ii 反应前后酶的性质和数量没有变化 成分 绝大多数酶是蛋白质 少数酶是 RNA 作用 催化作用 在细胞内和细胞外都可以起作用 三 酶的特性 1 高效性 催化效率很高 使反应速度很快 是一般无机催化集的 107 1013倍 2 专一性 每种酶只能催化一种或一类化学反应 多样性 3 酶反应需要适宜条件 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 温和性 易变性 图 例 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 13 页 共 20 页 第 14 页 水解酶 合成酶 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 1 在 S 较低时 V 随 S 增 加而加快 近乎成正比 2 在 S 较低时 V 随 S 增 加而加快 但不显著 3 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 反应也几乎不再改变 1 在一定 T pH 内 V 随 T pH 的升高而加快 2 在一定条件下 每一种酶 在某一 T pH 时活力最大 称最适 T pH 3 当 T pH 升高到一定限度时 V 反而随 T pH 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 ATPATP 一 相关概念 ATP 三磷酸腺苷 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 二 ATP 1 结构简式 2 结构特点 远离腺苷的高能磷酸键容易断裂 产生能量 三 作用 ATP 是各项生命活动直接的能量物质 四 ATP 与 ADP 相互转化的过程及意义 ATP 吸收分泌 渗透能 呼吸作用 肌肉收缩 机械能 线粒体 吸 Pi 神经传导 生物电 电能 细胞质基质 能 合成代谢 化学能 叶绿体 放 体温 热能 光合作用 Pi 能 萤火虫 光能 ADP 每个活细胞 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 直接能源 蛋白质 能源物质之一 分解 化学能 ATP 能产生 ATP 线粒体 叶绿体 细胞质基质 能产生水 线粒体 叶绿体 核糖体 细胞核 能碱基互补配对 线粒体 叶绿体 核糖体 细胞核 第三节第三节 ATPATP 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 通过呼吸运动吸进氧气 排出二氧化碳的过程 2 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 分为 有氧呼吸和无氧呼吸 3 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 4 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 5 发酵 微生物 如 酵母菌 乳酸菌 的无氧呼吸 二 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 有氧呼吸无氧呼吸 概 念 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 生成许多 ATP 的 过程 指细胞在氧的参与下 通过多种酶的催化 作用 把葡萄糖等有机物分解成不彻底的 氧化产物 同时释放出少量能量的过程 过 程 C6H12O6 2 丙酮酸 H 2ATP 2 丙酮酸 6H2O 6CO2 H 2ATP H 6O2 12H2O 34ATP C6H12O6 2 丙酮酸 H 2ATP 2C3H6O3 2 丙酮酸 2C2H5OH 2CO2 反 应 式 C6H12O6 6H2O 6O2 6CO2 12H2O 38ATP C6H12O6 2C3H6O3 2ATP 2C2H5OH 2CO2 2ATP 场所 线粒体基质 内膜始终在细胞质基质 条件 除 外 需氧气 多种酶 不需氧气参与 需多种酶 产物 葡萄糖彻底分解 产生 CO2 H2O葡萄糖分解不彻底 生成酒精和 CO2或乳酸 不 同 点 能量 大量 合成 38ATP 1161KJ 少量 合成 2ATP 61 08KJ 联系 从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同 以后阶段不同 实质 分解有机物 释放能量 合成 ATP 相 同 点意义 为生物体的各项生命活动提供能量 为体内其他化合物合成提供原料 细胞呼吸产生的能量包括热能和 ATP 两部分 酵母菌即可以进行有氧呼吸 又可以进行无氧呼吸 酵母菌 苹果等果实 植物根缺氧条件下产生酒精 乳酸菌 马铃薯块茎 甜菜块根 动物的骨骼肌细胞在缺氧条件下产生乳酸 三 影响呼吸速率的外界因素 1 温度 温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用 温度过低 或过高都会影响细胞正常的呼吸作用 在一定温度范围内 温度越低 细胞呼吸越弱 温度越高 细胞呼吸越强 2 氧气 氧气充足 则无氧呼吸将受抑制 氧气不足 则有氧呼吸将会减弱或受抑制 3 水分 一般来说 细胞水分充足 呼吸作用将增强 但陆生植物根部如长时间受水浸没 根部缺氧 进行无氧呼吸 产生过多酒精 可使根部细胞坏死 4 CO2 环境 CO2浓度提高 将抑制细胞呼吸 可用此原理来贮藏水果和蔬菜 四 呼吸作用在生产上的应用 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 蔬菜保鲜和储藏时 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 动 态 平 衡 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 15 页 共 20 页 第 16 页 减少有机物的消耗 延长保存期限 4 酿酒发酵 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 光合作用 绿色植物通过叶绿体 利用光能 把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物 并释放出氧气的过程 光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢 二 捕获光能的色素和结构 1 色素 在类囊体的薄膜上 2 结构 光合作用的主要场所 双层膜 叶绿体 基质 由许多类囊体组成 含光合作用的色素和酶 基粒 含多种光合作用所必需的酶 三 光合作用的过程 1 光合作用的探索历程 1648 年海尔蒙脱 比利时 实验指出 植物的物质积累来自水 1771 年 普利斯特利 英国 实验证明 植物可以更新空气 1779 年 英格豪斯实验 有阳光照射下才能成功 1785 年 由于空气组成的发现 人们明确了绿叶在光下吸收二氧化碳 放出氧气 1845 年 梅耶 德国 指出 植物进行光合作用时 把光能转换成化学能储存起来 1864 年 萨克斯 德国 实验证明 光合作用中除了产生氧气外还有产生了淀粉 1880 年 恩格尔曼 德国 实验结论 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 氧是 叶绿体释放出的 20 世纪 30 年代科学家鲁宾与卡门 美国 实验证明 光合作用释放的氧全部来自来 水 四 光合作用的过程 五 影响光合作用速率的环境因素 1 环境因素对光合作用速率的影响 光照强度 光照强度影响光反应 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 温度 温度可影响酶的活性 CO2浓度 CO2的浓度影响暗反应 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 水 光合作用的原料之一 缺少时光合速率下降 2 光合作用的应用 提高光照强度 农业上采用套种 合理密植等措施使农作物充分吸收阳光以达增产目的 延长光照时间 增加光合作用的面积 合理密植 间作套种 温室大棚用无色透明玻璃 适当提高温度 温室栽培植物时 白天适当提高温度 晚上适当降温 增加 CO2的浓度 温室栽培多施有机肥或放置干冰 光反应阶段暗反应阶段 所需 条件 光 色素 酶CO2 H ATP 酶 时间短促较缓慢 场所叶绿体内囊体的薄膜叶绿体的基质 过 程 水的光解 2H2O4 H O2 光能 色素 酶 ATP 的合成 光合磷酸化 ADP Pi 光能ATP 色素 酶 CO2的固定 CO2 C5 2C3 酶 C3 CO2 的还原 2C3 H ATP CH2O 酶 C5 实质光能 化学能 释放 O2同化 CO2 形成 CH2O 总反 应式 CO2 H2O CH2O O2 光能 叶绿体 或 CO2 12H2O CH2O 6 6O2 6H2O 光能 叶绿体 物质 变化 无机物 CO2 H2O 有机物 CH2O 能量 转换 光能 ATP 中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供 H ATP 暗反应为光反应提供 ADP Pi 两阶段枢纽为 H 和 CO2 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 17 页 共 20 页 第 18 页 当光照停止时 C3增加 C5减少 当 CO2减少时 C5增加 C3减少 1 光照 H 和 ATP 暗反应 CH2O 切断 不能生成 不能进行 不能生成 2 CO2 C5 C3 CH2O 切断 增多 减少 不能生成 六 光合作用的意义 1 制造有机物 实现物质转变 绿色工厂 2 调节大气中O2和CO2的含量 自动的空气净化剂 3 生物生命活动所需能量的最终来源 巨大的能量转换器 4 对生物的进化具有重要的作用 七 光合作用与呼吸作用比较 第六章第六章 细胞的生命历程细胞的生命历程 第一节第一节 细胞的增殖细胞的增殖 一 相关概念 1 细胞的生长 包括细胞体积的增大和细胞数量的增加 2 细胞的增殖方式 有丝分裂 体细胞 无丝分裂 蛙的红细胞 减数分裂 配子 精子 花粉 卵细胞的生成 细胞分裂是生物体生长 发育 繁殖的基础 3 细胞周期 连续分裂的细胞 从一次分裂完成时开始 到下一次分裂完成时为止 为一个 细胞周期 一个完整的细胞周期包括两个阶段 分裂间期和分裂期 二 细胞分 裂 1 细胞的无丝分裂及其特点 在分裂的过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化 2 细胞的有丝分裂 细胞周期 分裂间期 DNA 复制与蛋白质的合成 分 G1 S G2期 前期 核膜核仁消失 纺锤丝出现形成纺锤体 出现染色体 分裂期 M 中期 纺锤丝牵引着染色体运动 使染色体的着丝点排列在中央赤道板 后期 着丝点分裂 染色单体分开 分别移向两极 末期 纺锤丝消失 染色体变成染色质 核膜核仁出现 有丝分裂过程 动植物细胞有丝分裂过程及其异同 i 植物细胞分裂图象 ii 动物细胞分裂图象 iii 动物细胞和植物细胞有丝分裂的异同点 核内的染色质变化 相同点 分裂过程和时期 动物细胞 中心体复制后 星射线 纺锤体 前期 植物细胞 细胞两极发出纺锤丝 纺锤体 不同点动物细胞 细胞膜哦能够中部向内凹陷缢裂 末期 植物细胞 细胞板 细胞壁 三 各个时期的染色体数量和 DNA 的数量变化关系 1 区别 复制 着丝点分裂 DNA 数 1 2 2 染色体 1 1 2 染色单体 0 2 0 2 假设正常体细胞的核中 DNA 含量为 2a 染色体数为 2N 则 复制 3 有丝分裂过程中染色体 DNA 的变化 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 酶酶 时刻进行 物质转变 把无机物 CO2和 H2O 合成有机物 CH2O 分解有机物产生 CO2和 H2O 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 有机物 氧气 能量 二氧化碳 间期 前期 中期 后期 末期 DNA 含量 2a 4a 4a 4a 4a 4a 2a 染色体数 2N 2N 2N 4N 4N 2N 染色单体 0 4N 4N 4N 0 0 生物必修 I 知识总结 共 20 页 第 19 页 共 20 页 第 20 页 染色体 染色体数始终与着丝点数相同 染色单体 只有当染色体为 X 形才有染色单体 每条染色体含两条染色单体 DNA 只有当染色体为 X 形 每条染色体含两分子 DNA 其他任何情况均含一分子 DNA 同源染色体 一般情况下 有丝分裂整个过程都有同源染色体 四 有丝分裂的特征和意义 1 特征 在有丝分裂的过程中 染色体复制一次 细胞分裂一次 分裂结果是染色体平均分 配到两个子细胞中 2 意义 将亲代细胞的染色体经复制后 精确地平均分配到两个子细胞中 因而在细胞的亲 代和子代之间保持了遗传性状的稳定性 第二节第二节 细胞的分化细胞的分化 一 相关概念 1 细胞分化 在个体的发育过程中 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 2 细胞的全能性 已经分化的细胞 仍然具有发育成完整个体的潜能 3 干细胞 动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞 分为全能干细胞 胚胎干细胞 和组 织干细胞 造血干细胞 二 细胞分化 1 特点 稳定性 一般来说 分化了的细胞将一直保持分化后的状态 直到死亡 持久性 在生物个体发育的过程中 都可能发生细胞分化 不可逆转性 分化过程中 遗传物质一般不改变 但细胞形态 结构和功能会发生变化 2 过程 受精卵 细胞 组织 器官 系统 生物体 增殖 分化 3 时间 整个生命过程 胚胎期达到最大限度 4 原因 基因选择性表达的结果 5 意义 细胞分化是生物个体发育的基础 使得多细胞生物体中的细胞趋向专门化 有利于 提高各种生理功能的效率 三 细胞的全能性 1958 年 美国 斯图尔德 1 基础 细胞内含有该物种的所有遗传信息 2 类型 植物 细胞具有全能性 动物 细胞核具有全能性 受精卵全能性最高 受精卵的全能性 生殖细胞 体细胞 植物细胞的全能性 动物细 胞 3 应用 植物 胡萝卜的组织培养 快繁花卉与蔬菜 拯救物种 培育新作物 动物 克隆羊多莉 干细胞 替换病变部位 治疗某些癌症和遗传病带来希望 第三节第三节 细胞衰老和凋亡细胞衰老和凋亡 一 相关概念 1 细胞衰老 细胞生理状态和化学反应发生复杂变化 导致功能下降的过程 2 细胞凋亡 由一种特定的基因所决定的细胞自动结束生命的过程 又称为细胞编程性死亡 是一种主动性正常死亡 3 细胞坏死 是由某些外界的不利因素造成的细胞急速死亡 是一种被动性病理死亡 二 细胞衰老 1 特征 细胞内的水分减少 结果使细胞萎缩 体积变小 细胞的新陈代谢速率减慢 皱纹 细胞内多种酶的活性降低 白发 细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐累积 老年斑 细胞内呼吸速率减慢 细胞核的体积增大 核膜内折 染色质收缩 染色加深 细胞膜的通透性改变 使物质