版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
一、细胞的分子组成与结构(一)组成细胞的元素和化合物生物体总是和外界环境进行着物质交换,归根结底是有选择地从无机自然界获取各种物质来组成自身。组成细胞的化学元素,常见的有多种,其中有些含量较多,有些含量很少。这些元素在非生物界都可以找到,没有一种是生物界特有的,这说明生物界与非生物界具有统一性;但各种元素在生物体内和无机自然界中的含量差异很大,这又体现了生物界与非生物界的差异性。在组成细胞的化合物中,水是含量最多的化合物,蛋白质是含量最多的有机化合物。蛋白质是生命活动的主要承担者,其基本组成单位是氨基酸,氨基酸通过脱水缩合形成肽链,肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。蛋白质的结构多样性决定了其功能多样性,如催化、运输、免疫、调节等。核酸是遗传信息的携带者,分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类。DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中。核酸的基本组成单位是核苷酸,核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。糖类是主要的能源物质,分为单糖、二糖和多糖。脂质包括脂肪、磷脂和固醇等,脂肪是细胞内良好的储能物质,磷脂是构成生物膜的重要成分,固醇类物质在生命活动调节中具有重要作用。(二)细胞的基本结构细胞是生物体结构和功能的基本单位。根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核,可将细胞分为原核细胞和真核细胞。原核细胞没有核膜包被的细胞核,只有拟核,细胞器也相对简单;真核细胞则具有细胞核和多种复杂的细胞器。细胞膜是细胞的边界,主要由脂质和蛋白质组成,此外还有少量糖类。细胞膜的结构特点是具有一定的流动性,功能特性是具有选择透过性。细胞膜的功能包括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。细胞质包括细胞质基质和细胞器。细胞器是细胞质中具有特定功能的结构,如线粒体是有氧呼吸的主要场所,叶绿体是光合作用的场所,核糖体是蛋白质合成的场所,内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道,高尔基体主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装,溶酶体含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌,液泡主要存在于植物细胞中,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,充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺,中心体存在于动物细胞和某些低等植物细胞中,与细胞的有丝分裂有关。细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。细胞核的结构包括核膜、核仁、染色质等。染色质主要由DNA和蛋白质组成,DNA是遗传信息的载体。二、细胞的生命历程(一)细胞的增殖细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。细胞通过分裂的方式进行增殖。真核细胞的分裂方式有三种:有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。细胞周期是指连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,包括分裂间期和分裂期。分裂间期主要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,为分裂期做准备。分裂期又分为前期、中期、后期和末期。各个时期细胞的染色体行为和数量变化是有丝分裂的重点,如前期核膜、核仁消失,染色体和纺锤体出现;中期染色体的着丝点排列在赤道板上,染色体形态稳定、数目清晰,便于观察;后期着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,在纺锤丝的牵引下移向细胞两极;末期染色体和纺锤体消失,核膜、核仁重新出现,细胞缢裂或形成细胞板将细胞分开。(二)细胞的分化、衰老和凋亡细胞分化是指在个体发育中,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。细胞分化的实质是基因的选择性表达。细胞分化使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。细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。衰老细胞具有水分减少、新陈代谢速率减慢、多种酶活性降低、色素积累、细胞膜通透性改变等特征。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,也称为细胞编程性死亡。细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。(三)细胞的癌变细胞癌变是指细胞受到致癌因子的作用,细胞中的遗传物质发生变化,变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。癌细胞具有能够无限增殖、形态结构发生显著变化、细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞间的黏着性降低,容易在体内分散和转移等特征。致癌因子大致分为物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子三类。细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变。三、新陈代谢(一)酶与ATP酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性和作用条件较温和等特性。影响酶活性的因素主要有温度和pH等。ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,中文名称是三磷酸腺苷。ATP分子中具有高能磷酸键,水解时释放的能量较多,是细胞生命活动的直接能源物质。ATP与ADP可以相互转化,这一过程与细胞中的能量代谢密切相关。(二)光合作用光合作用是指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,并且释放出氧气的过程。光合作用的场所是叶绿体,叶绿体中的色素具有吸收、传递和转化光能的作用。光合作用的过程可以分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段在叶绿体类囊体的薄膜上进行,需要光、色素和酶等条件,主要发生水的光解和ATP的合成。暗反应阶段在叶绿体基质中进行,不需要光,需要多种酶参与,主要发生二氧化碳的固定和三碳化合物的还原,该过程需要光反应提供的[H]和ATP。影响光合作用的环境因素主要有光照强度、二氧化碳浓度、温度等。在农业生产中,可以通过控制这些因素来提高光合作用的效率,从而增加作物产量。(三)细胞呼吸细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,分为三个阶段:第一阶段在细胞质基质中进行,葡萄糖分解成丙酮酸和少量[H],释放少量能量;第二阶段在线粒体基质中进行,丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H],释放少量能量;第三阶段在线粒体内膜上进行,前两个阶段产生的[H]与氧气结合生成水,释放大量能量。无氧呼吸是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用,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。无氧呼吸的场所是细胞质基质。高等植物在水淹等缺氧条件下,可以进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳;高等动物和人体在剧烈运动时,骨骼肌细胞会进行无氧呼吸产生乳酸。细胞呼吸的意义在于为生命活动提供能量,为体内其他化合物的合成提供原料。四、生命活动的调节(一)植物的激素调节植物激素是由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。生长素是最早发现的植物激素,具有促进植物生长、促进扦插枝条生根、促进果实发育等作用,其作用具有两重性,即低浓度促进生长,高浓度抑制生长。除了生长素外,植物激素还包括赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等。赤霉素能促进细胞伸长,从而引起植株增高,促进种子萌发和果实发育;细胞分裂素能促进细胞分裂;脱落酸能抑制细胞分裂,促进叶和果实的衰老和脱落;乙烯能促进果实成熟。植物的生长发育过程,在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果,同时也受环境因素的影响。(二)动物的神经调节神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧,反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五部分组成。神经元是神经系统结构和功能的基本单位,包括细胞体和突起两部分,突起又分为树突和轴突。兴奋在神经纤维上的传导是以电信号的形式进行的,这种电信号也叫神经冲动。兴奋在神经元之间的传递是通过突触进行的,突触包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。由于神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜上,因此兴奋在神经元之间的传递是单向的。神经系统的分级调节是指中枢神经系统中的不同部位,分别负责调控某一特定的生理功能。一般来说,脊髓中的低级中枢受脑中相应的高级中枢的调控。人脑的高级功能包括语言、学习、记忆和思维等。语言功能是人脑特有的高级功能。(三)动物的体液调节体液调节是指某些化学物质(如激素、二氧化碳等)通过体液的传送,对人和动物体的生理活动所进行的调节。激素调节是体液调节的主要内容。人体主要的内分泌腺有垂体、甲状腺、胰岛、肾上腺、性腺等,它们能分泌相应的激素,如生长激素、甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素、性激素等。这些激素通过血液循环运输到全身各处,作用于靶器官、靶细胞,调节其生理活动。激素调节的特点有微量和高效、通过体液运输、作用于靶器官和靶细胞等。(四)免疫调节免疫调节是依靠免疫系统来实现的。免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质组成。免疫器官包括骨髓、胸腺、脾、淋巴结等;免疫细胞包括吞噬细胞、淋巴细胞(T细胞、B细胞等);免疫活性物质包括抗体、淋巴因子、溶菌酶等。免疫分为非特异性免疫和特异性免疫。非特异性免疫是人人生来就有的,不针对某一类特定病原体,而是对多种病原体都有防御作用。特异性免疫是在非特异性免疫的基础上形成的,是出生后才产生的,只针对某一特定的病原体或异物起作用,包括体液免疫和细胞免疫。体液免疫主要通过B细胞产生的抗体来清除抗原;细胞免疫主要通过T细胞增殖分化形成的效应T细胞来裂解靶细胞。免疫失调会引起多种疾病,如过敏反应、自身免疫病和免疫缺陷病等。五、遗传的细胞基础与分子基础(一)减数分裂与受精作用减数分裂是进行有性生殖的生物,在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞分裂两次。减数分裂的结果是,成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。减数分裂过程中,同源染色体联会形成四分体,四分体时期可能发生交叉互换;同源染色体分离,非同源染色体自由组合,这些都是基因重组的重要来源。受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。受精作用使受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目,其中一半来自父方,一半来自母方。受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。(二)DNA是主要的遗传物质肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验等,证明了DNA是遗传物质。绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数生物(如某些病毒)的遗传物质是RNA,因此DNA是主要的遗传物质。(三)DNA分子的结构与复制DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对,G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系,叫做碱基互补配对原则。DNA分子的复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。DNA复制是一个边解旋边复制的过程,需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性。(四)基因的表达基因是有遗传效应的DNA片段。基因的表达是指基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程,包括转录和翻译两个阶段。转录是指在细胞核中,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。转录产生的RNA有三种:信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。翻译是指游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。翻译的场所是核糖体,tRNA是氨基酸的运载工具,它能识别mRNA上的密码子并与之互补配对。六、遗传的基本规律(一)基因的分离定律基因的分离定律是指在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。孟德尔通过豌豆的一对相对性状的杂交实验,发现了基因的分离定律。其杂交实验的过程和结果,以及对实验现象的解释和验证,是理解分离定律的关键。(二)基因的自由组合定律基因的自由组合定律是指控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。孟德尔通过豌豆的两对相对性状的杂交实验,发现了基因的自由组合定律。该定律的实质是在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。(三)伴性遗传伴性遗传是指性染色体上的基因所控制的性状,在遗传上总是和性别相关联的现象。人类的红绿色盲、抗维生素D佝偻病等遗传病的遗传就属于伴性遗传。伴性遗传也遵循基因的分离定律。七、生物的进化现代生物进化理论的主要内容包括:种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组产生进化的原材料;自然选择决定生物进化的方向;隔离是物种形成的必要条件。种群的基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因。基因频率是指在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比率。生物进化的实质是种群基因频率的改变。自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。经过长期的自然选择,具有有利变异的个体有更多的机会产生后代,种群中相应基因的频率会不断提高;相反,具有不利变异的个体留下后代的机会少,种群中相应基因的频率会下降。因此,在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。物种是指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。隔离包括地理隔离和生殖
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 职业规划目标设定法
- 机械行业职业发展路径
- 室内表现师职业前景
- 仓库管理入职培训
- 2026秋招:西部机场集团试题及答案
- 2026秋招:甘肃新业资产经营公司笔试题及答案
- 2026年自来水厂人力资源合同
- 办公楼空气净化设备租赁协议2025
- 2025年企业环境管理体系实施与优化指南
- 少儿书法兴趣协议(2025年周末班)
- 《心源性晕厥》课件
- 2025-2030中国硝酸铵行业市场全景调研及投资价值评估咨询报告
- 个人IP打造运营方案【新媒体运营】【个人自媒体IP】
- 2024-2025学年七年级语文上学期期末专题复习:基础知识运用(含答案)
- 高温熔融金属企业安全知识培训
- 航天禁(限)用工艺目录(2021版)-发文稿(公开)
- 邻近铁路营业线施工监测技术规程编制说明
- 教育科学研究方法智慧树知到期末考试答案章节答案2024年浙江师范大学
- 民办高中办学方案
- 树脂镜片制作课件
- 企业对账函模板11
评论
0/150
提交评论