人教版高一上学期生物必修1《分子与细胞》全册知识点复习提纲

第第页人教版高一上学期生物必修1《分子与细胞》全册知识点复习提纲走进细胞第一节细胞是生命活动的基本单位一、细胞学说及建立过程 1、建立者：主要是德国的施莱登和施旺。2、细胞学说的要点：（1）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；（2）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生命起作用；（3）新细胞是由老细胞分裂产生的。3、分析细胞学说建立的过程*英国.罗伯特•胡克用显微镜观察植物木栓组织，发现并命名细胞。（死细胞，只有细胞壁）*荷兰.列文虎克用自制的显微镜观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等。（第一次观察到活细胞）*德国.魏尔肖提出，细胞通过分裂产生新细胞。名言：所有的细胞都来源于先前存在的细胞。细胞学说局限性的理解细胞学说仅涉及动植物细胞，并没有涉及原核细胞、病毒等。细胞学说没有涉及细胞多样性的有关问题。新细胞并非都由老细胞分裂产生，如受精卵源于精子和卵细胞的融合。4、意义(1)揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。(2)对生物学发展的意义：①使生物学的研究进入细胞水平，并为后来进入分子水平打下基础。②为生物进化论的确立埋下了伏笔。 科学方法：归纳法概念：是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。分类：完全归纳法和不完全归纳法。所有类型的植物细胞都有细胞核→结论：植物细胞都有细胞核。→完全归纳法部分植物细胞都有细胞核→结论：植物细胞都有细胞核。→不完全归纳法通过不完全归纳法得出的结论很可能是可信的，因此可以用来预测和判断，不过也需要注意存在例外的可能。二、细胞是基本的生命系统1．生命活动离不开细胞(1)病毒：没有细胞结构，只能寄生在活细胞内才能进行生命活动。(2)单细胞生物：一个细胞就是一个个体，依赖单个细胞完成生命活动。（单细胞生物的运动、繁殖，常见的单细胞生物有酵母菌、草履虫、衣藻、眼虫、原核生物等）(3)多细胞生物：依赖各种分化的细胞密切合作共同完成一系列复杂的生命活动。2．多细胞生物生命活动的基础(1)生物与环境间的物质和能量交换的基础：细胞代谢。(2)生长发育的基础：细胞增殖、分化。细胞增殖包括细胞分裂，教材8页练习(2)涉及了(3)遗传与变异的基础：细胞内基因的传递和变化。3．生命系统的结构层次(1)系统：系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。（不用背）(2)生命系统的结构层次①细胞（生物体结构和功能的基本单位）最基本、最小的生命系统。特例：神经元、肌纤维②组织(由形态相似，结构和功能相同的细胞联合在一起的细胞群)如植物的保护组织、输导组织、营养组织等特例：血液、植物的导管、筛管、胃粘膜③器官(不同的组织按照不同的次序结合在一起构成的行使一定功能的结构)如植物：（植物有六大器官）根、茎、叶、花、果实、种子。动物：五官、心肝脾肺肾脑胃牙齿皮肤、血管、一块骨骼肌、市场上卖的西瓜等④系统（能够完成一种或几种生理活动的多个器官按照一定次序组合在一起)，多细胞动物具有此层次而植物没有。心脏+血管+血液=（血液循环）系统⑤个体(由各种器官或系统协调配合，共同完成复杂生命活动的生物，单细胞生物由一个细胞构成)例如一棵松树。⑥种群(定义：生活在一定区域内的同种生物的全部个体)如一个池塘中所有鲤鱼、一个培养皿中的大肠杆菌菌落。一个池塘中所有鱼（X）种群是对于某一区域的同一物种而言的。要判断某区域的某种生物(如羊、鱼、蛇等)是否为一个种群，就要看其是否为同一个物种。如某草地的“一群羊”，其中山羊、绵羊等，就不能看作一个种群。⑦群落：生活在一定区域内的所有的生物种群的集合（=全部生物）包括全部动物植物微生物。例：一个池塘中所有的生物。（不是所有的鱼）⑧生态系统（由生物群落及其所生活的无机环境相互作用而形成的整体）如一片草地、一片杨树林。注意：阳光、空气、水分等不是生命系统的层次，但属于生命系统的组成成分。⑨生物圈（由地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境共同组成，是地球上最大的生态系统）注意：①病毒、核酸、蛋白质等是系统但不属于生命系统的层次。②单细胞生物无组织、器官、系统层次，既是细胞层次，又是个体层次。③生命系统的各个层次各自具有特定的组成、结构和功能，但又层层相依、相互联系。4．病毒(1)结构：病毒不具细胞结构，一般由核酸（DNA或RNA）和蛋白质组成，体外培养必须要有活细胞的培养基。(2)分类：按照宿主类型划分为：动物病毒：如HIV、流感病毒、禽流感病毒、乙肝病毒、脊髓灰质炎病毒等植物病毒:如烟草花叶病毒细菌病毒:如噬菌体按照含有的核酸类型分为：DNA病毒：天花病毒、乙肝病毒、噬菌体RNA病毒：SARS病毒、流感病毒、新冠病毒、烟草花叶病毒、HIV、埃博拉病毒(3)生活方式：寄生。（病毒不能用普通的培养基培养,需用含有活细胞的培养基培养）第二节细胞的多样性和统一性一、显微镜的使用1、显微镜的结构(1)目镜无螺纹目镜越长→放大倍数越小。(2)物镜有螺纹物镜越长→放大倍数越大→离装片越近，如H1。2、成像特点：物像与实际材料上下、左右均颠倒（卷子不翻面旋转180°）像在右上方，实物在左下方，朝右上方移动才能将像移至视野中央放大倍数＝物镜倍数×目镜倍数放大实质：显微镜的放大倍数是指长度或宽度的放大倍数（不是面积或体积）面积的放大倍数是倍数的平方使用步骤：低倍镜下：取镜→安放→对光→放装片→调焦→观察高倍物镜下：①找：低倍镜下找到要观察的细胞②移：移动装片，将目标移至视野中央③转：转动转换器换上高倍物镜④调：调节遮光器（上有光圈）和反光镜，调节亮度（先调亮再调焦）观察颜色深的材料，视野应适当调亮，反之则应适当调暗。调节细准焦螺旋使视野清晰5、低倍镜与高倍镜的比较物像大小细胞数目视野亮度视野范围物镜与装片的距离低倍镜小多亮大近高倍镜大少暗小远6、污点位置的判断污点可能存在的位置：目镜、物镜、装片依次移动装片、转动目镜，观察污点是否移动判断7、视野中细胞数目计算下图1和图2分别是在目镜放大倍数为10×、物镜放大倍数为10×时观察到的细胞数，若将物镜转换为40×，观察到的细胞数分别是多少？一行细胞时，个数比=倍数的反比圆形视野被细胞充满时，个数比=倍数的反比的平方拓展：成像异常的可能原因分析一半亮、一半暗→反光镜角度不对一半清晰、一半模糊→材料厚薄不均匀有带黑边的圆圈→玻片标本中有气泡看不清物象→切片太厚、盖玻片太厚、玻片标本放反等注意显微镜镜头脏了只能用专门擦镜纸擦拭原核细胞和真核细胞分类依据：科学家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两大类。1、原核细胞：细胞内无以核膜为界限的细胞核。（原核细胞构成原核生物，都是单细胞生物，无细胞分化）原核生物细菌：蓝细菌：衣原体支原体：放线菌：原核生物细菌：蓝细菌：衣原体支原体：放线菌：立克次氏体链霉菌等。可能是最小、最简单的单细胞生物，唯一无细胞壁的原核生物色球蓝细菌、念珠蓝细菌、颤蓝细菌、发菜等。①硝化细菌、硫细菌、铁细菌、光合细菌；②带形状的菌：杆菌、球菌、弧菌、螺旋菌等；③根瘤菌、固氮菌、乳酸菌、醋酸菌等。如动物植物（除蓝藻外带“藻”字的都是植物）真菌（酵母菌、霉菌、食用菌等）3、蓝细菌与大肠杆菌比较(1)大肠杆菌(2)蓝细菌细菌大多数为营腐生或寄生生活的异养生物，少数为自养生物如：铁细菌、硫细菌、硝化细菌等。原核生物没有线粒体也可以进行有氧呼吸，因为原核生物有与有氧呼吸有关的酶。蓝细菌含藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用，为自养生物（无叶绿体）蓝藻疯长①淡水→水华②海水→赤潮细菌大多数为营腐生或寄生生活的异养生物，少数为自养生物如：铁细菌、硫细菌、硝化细菌等。原核生物没有线粒体也可以进行有氧呼吸，因为原核生物有与有氧呼吸有关的酶。蓝细菌含藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用，为自养生物（无叶绿体）蓝藻疯长①淡水→水华②海水→赤潮4、细胞壁的主要成分：植物→纤维素、果胶细菌→肽聚糖真菌→如几丁质动物和支原体→无细胞壁细胞的多样性和统一性真核细胞与原核细胞均具有多样性细胞多样性①直接原因：蛋白质的多样性②根本原因：DNA（基因）的多样性真、原核细胞具有统一性的表现：都含有细胞膜、细胞质和核糖体，都以DNA为遗传物质。四、原核细胞与真核细胞的比较项目原核细胞真核细胞本质区别无以核膜为界限的细胞核有以核膜为界限的真正的细胞核大小较小较大细胞壁有(支原体除外)植物细胞和真菌细胞都有，动物细胞无细胞质有核糖体，无其他细胞器有核糖体和其他细胞器细胞核拟核，无核膜，该区域有一个环状DNA分子，无染色体有核膜，核内有染色体(质)从“结构与功能观”分析原核细胞与真核细胞(1)不属于真核生物的不一定就是原核生物，病毒没有细胞结构，既非原核生物也非真核生物。(2)原核细胞不一定都有细胞壁，如支原体。(3)能进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体，如蓝细菌细胞。(4)没有细胞核的细胞不一定都是原核细胞，如哺乳动物的成熟红细胞。第二章组成细胞的分子第一节细胞中的元素和化合物一、生物界与非生物界的统一性和差异性1、组成细胞（生物体）的化学元素在无机自然界中都能找到（不能反过来说），没有一种元素是细胞所特有的表明：生物界与非生物界（无机自然界）在元素种类上具有统一性。细胞与非生物界相比，各种元素含量大不相同表明：生物界与非生物界具有差异性原因分析：生物体有选择地从无机自然界获取各种物质来组成自身。组成细胞的元素（常见的有20多种）1、大量元素：生物体生命活动所必需的，占生物体总重量万分之一以上的元素。组成生物体的最基本元素：C元素。（碳原子间以共价键构成的碳链，碳链是生物构成生物大分子的基本骨架，称为有机物的碳骨架。）Mg2+：组成叶绿素的元素之一，缺乏时叶片变黄，光合作用减弱Ca2+：血钙过低，抽搐；血钙过高肌无力2、微量元素:生物体生命活动所必需的，含量较少，占生物体总重量万分之一以下的元素。Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。铁、锰、硼、锌、钼、铜（铁猛碰新木桶）B促进花粉的萌发和花粉管的伸长，缺硼时，植物会“花而不实”碘是甲状腺激素合成原料之一，缺碘时患地方性甲状腺肿铁是血红蛋白的组成成分之一，缺乏时患缺铁性贫血补充：动物大量元素Na，微量元素I细胞中元素含量分析鲜重时，含量最多的4种元素：O>C>H>N羊汤清淡（数量最多的是H）干重时，含量最多的4种元素：C>O>N>H（玉米细胞干重含量百分比占前四位的元素是：O>C>H>N）问：干重时含量最多的元素是C；鲜重时含量最多的元素是O。组成细胞的化合物种类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无机化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(水：占70%～90%,无机盐：占1%～1.5%)),有机化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(蛋白质：占7%～10%,脂质：占1%～2%,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(糖类,核酸))占1%～1.5%))))细胞中化合物含量由多到少顺序：①水>蛋白质>脂质>糖类②水>蛋白质>无机盐>糖类活细胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。细胞干重时含量最多的化合物是蛋白质。沙漠中仙人掌细胞含量最多的化合物是水。检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1．还原糖的检测2．脂肪的检测(1)检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色(2)检测步骤：3．蛋白质的检测注意：1．实验材料的选择检测生物组织中的淀粉、还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应，在选择实验材料时应注意哪些问题？提示：一是要富含待检测的化合物；二是要颜色较浅(无色或白色最佳)。2．检测试剂的使用(1)比较斐林试剂与双缩脲试剂3.易混淆的三个误区(1)易忽略斐林试剂本身的颜色。非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。(2)易写错“斐”和“脲”字。“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。(3)物质检测实验需要设立对照实验吗？一般不设立，若需设立对照组，则应加入成分已知的物质。第二节、细胞中的无机物一、细胞中的水1．水的含量（1）在构成细胞的各种化学成分中，水一般占60%～95%。（2）生物种类不同，含水量不同。（3）生物体在不同的生长发育期，含水量不同。2.水的特性（1）水为什么是良好的溶剂？水是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂（2）常温下为什么呈现液态？水分子之间形成氢键，氢键弱，易断裂，易形成，使水在常温下保持液体状态，具有流动性（3）为什么水对于维持生命系统的稳定性十分重要？氢键的存在使水具有较高的比热容，使水温不易发生改变，对于维持生命系统的稳定性十分重要。3．水的存在形式和功能存在形式自由水结合水含义细胞中绝大部分以游离的形式存在，是可以自由流动的水与细胞内其他物质相结合的水功能①细胞内的良好溶剂是细胞结构的重要组成部分②参与许多生物化学反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质和代谢废物含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%例如：①鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻⇒说明自由水散失。②干种子用水浸泡后仍能萌发⇒说明失去自由水的种子仍保持其生理活性。③烘烤后的种子浸泡后不萌发⇒说明失去结合水的种子失去生理活性。4．水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系①将收获的种子晒干，降低自由水的含量，使代谢减弱，有利于种子的长期保存；②干种子萌发前，需要吸收水分，增加自由水的含量，使代谢逐渐增强；③越冬作物减少灌溉，降低自由水含量，提高对低温的抗性二、细胞中的无机盐1．存在形式：大多数以离子的形式存在。eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阳离子主要有：Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋等,阴离子主要有：Cl－、SO\o\al(2－,4)、PO\o\al(3－,4)、HCO\o\al(－,3)等))2．含量：占细胞鲜重的1%～1.5%。3．功能(1)某些复杂化合物和细胞结构的组成成分，如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素分子的元素，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分。(2)维持细胞和生物体的生命活动，如哺乳动物的血液中Ca2＋含量降低，会出现抽搐现象，Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低。(3)维持细胞的酸碱平衡。(4)维持细胞渗透压平衡（例：注射0.9%的生理盐水）拓展：探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法。具体设计思路如下：(1)对照组：植物＋完全培养液→正常生长。(2)实验组实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力第三节细胞中的糖类和脂质一、细胞中的糖类1．元素组成：一般由C、H、O三种元素组成。2．主要作用：糖类是重要的能源物质。3．分类种类概念举例分布单糖不能再水解的糖，可被细胞直接吸收。五碳糖核糖动、植物细胞中脱氧核糖六碳糖葡萄糖(C6H12O6)果糖(C6H12O6)植物细胞半乳糖(C6H12O6)动物细胞二糖由两分子单糖脱水缩合形成的糖，一般要水解成单糖才能被细胞吸收。蔗糖（葡萄糖+果糖）甘蔗、甜菜等麦芽糖（葡萄糖+葡萄糖）发芽的小麦等谷粒中乳糖（葡萄糖+半乳糖）人和动物乳汁中多糖由多个单糖脱水缩合而成，构成它们的基本单位都是葡萄糖。淀粉植物细胞、植物变态茎或根等、一些植物的果实当中糖原（肝糖原和肌糖原）人和动物的肝脏和肌肉中纤维素植物茎秆和枝叶、所有植物细胞的细胞壁中几丁质甲壳类动物和昆虫的外骨骼中注意：①多糖的水解产物：淀粉、纤维素和糖原的水解产物都是葡萄糖，三种多糖的不同点：葡萄糖的数量和连接方式不同。②要注意二糖的组成：麦芽糖是由两分子的葡萄糖脱水缩合形成的；蔗糖是由一分子的果糖和一分子的葡萄糖脱水缩合形成；乳糖是由一分子的半乳糖和一分子的葡萄糖脱水缩合形成的。③肌糖原不能分解产生葡萄糖。4．糖类的功能(1)生命活动的主要能源物质：葡萄糖。(2)细胞中的储能物质：糖原、淀粉。(3)参与构成细胞的物质：核糖、脱氧核糖、纤维素、几丁质等。5．糖类分布图关于糖类物质的5个认识误区(1)不是所有的糖都有甜味，如纤维素没有甜味。(2)不是所有的糖都能和斐林试剂反应，如蔗糖、淀粉等都不能。(3)不是所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素。(4)二糖并不都是由葡萄糖组成的。一分子麦芽糖由两分子葡萄糖组成；一分子蔗糖由一分子果糖和一分子葡萄糖组成；一分子乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成。(5)并不是糖原都能水解为葡萄糖，糖原有肝糖原和肌糖原两种，其中肝糖原能水解为葡萄糖。二、细胞中的脂质1．元素组成：脂肪、固醇含C、H、O，磷脂含C、H、O、N、P。相对于糖类，脂质分子中氧的含量低，氢的含量高。2．分类和功能分类组成元素生理功能脂肪(即三酰甘油，又称甘油三酯)C、H、O①细胞内良好的储能物质；②很好的绝热体，保温作用；③具有缓冲和减压作用，可以保护内脏器官磷脂C、H、O、N、P构成细胞膜、细胞器膜和核膜等生物膜的重要成分固醇胆固醇C、H、O①构成动物细胞膜的重要成分；②在人体内还参与血液中脂质的运输性激素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能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收糖类和脂质的关系：糖类和脂质可以相互转化。①糖类在供应充足时，可以大量转化为脂肪和某些氨基酸。②脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。3.脂质的相互关系易错提醒(1)脂肪≠脂质：脂肪只是脂质中的一种，脂质除了脂肪外，还包括磷脂和固醇等。(2)胆固醇≠固醇：固醇和胆固醇虽然都是脂质，但其范围不同，胆固醇是固醇中的一种。(3)等质量的脂肪与糖类相比，脂肪含C多，含H多，含O少，彻底氧化分解时消耗O2，多生成CO2多、H2O多。(4)第四节、生命活动的主要承担者——蛋白质一、蛋白质的功能1．蛋白质功能举例功能举例作为结构蛋白，构成细胞和生物体羽毛、肌肉、蛛丝、头发、指甲等催化作用绝大多数的酶是蛋白质（少数酶是RNA）运输作用血红蛋白(能运输氧气)调节作用（或信息传递作用）胰岛素等蛋白质类激素免疫作用抗体(可抵御抗原的侵害)蛋白质是生命活动的主要承担者。二、氨基酸的结构特点及其种类1．氨基酸的结构(1)结构通式：。(2)结构特点①数量上：至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。②位置上：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。除此之外，和一个侧链基团。各种氨基酸的区别在于侧链基团(R基)的不同（不同氨基酸理化形式不同由R基决定）2．种类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(必需氨基酸\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(人体细胞不能合成，必须从食物中获取,种类：8种（婴儿9种—组氨酸）)),非必需氨基酸\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(特点：人体细胞能够合成,种类：13种))))三、蛋白质的结构及其多样性1、元素组成：除C、H、O、N外，大多数蛋白质还含有S等。2、基本组成单位：氨基酸（组成蛋白质的氨基酸有21种）3、形成：许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键相连而成肽链，多条肽链盘曲折叠形成有功能的蛋白质二肽：由2个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物。多肽：由多个（n≥3）氨基酸脱水缩合而成的化合物，通常呈链状结构，叫作肽链。4．蛋白质的结构层次5．脱水缩合的过程(1)反应原理：一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸分子的羧基相连接，同时脱去一分子水。H2O中H和O的来源：H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基。—NH2和—COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，分别位于肽链的两端，其余的—NH2和—COOH位于R基中。(2)过程①名称：脱水缩合。(3)物质②名称：二肽。(4)结构③名称：肽键。6、蛋白质结构的多样性的原因：氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同；肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构不同四、蛋白质的相关计算：1.肽键数=脱水数＝氨基酸数-肽链数。（环状多肽肽键数的计算方法由图知：肽键数＝脱水数＝氨基酸数。即认为环状多肽中肽链数为零。）氨基酸数=肽键数+肽链数2.氨基数、羧基数问题（看清有无至少）至少含有氨（羧）基数=肽链数（认为R基中不存在氨基（羧基））含有氨（羧）基数=肽链数+R基上的氨（羧）基数注意：若为环状多肽，则肽链数=0，公式仍适用，无特殊说明不考虑环状多肽3.蛋白质中各原子的计算（1）N原子数=肽键数+肽链数+R基中N原子数=各氨基酸中的N原子总数（2）O原子数=肽键数+肽链数×2+R基中O原子数=各氨基酸中的O原子总数-脱水数（3）C原子数=氨基酸数×2+R基上的C原子数（4）H原子数=各氨基酸中H原子总数—脱水数×2—二硫键数×24.蛋白质相对分子质量的计算：蛋白质的相对分子质量(一般题目会给出氨基酸的平均相对分子质量)=氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－脱水数×18—二硫键数×2例：假设n个氨基酸形成m条肽链，设氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由这些氨基酸形成的蛋白质的相对分子质量为n×a－（n－m）×18，此外，蛋白质相对分子质量计算中有二硫键（—S—S—)时，要考虑脱去氢的质量，每形成1个二硫键，脱去2个H。拓展：1、蛋白质的变性、盐析和水解（1）变性：蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。变性不可逆使蛋白质变性的因素：高温、辐射、强碱、强酸、酒精、重金属盐。变性的应用：用酒精、加热、紫外线等来消毒和杀菌；在重金属盐中毒急救时也常常利用蛋白质的这一特点。未破坏肽键，可以用双缩脲试剂鉴定①相对于生鸡蛋，煮熟的鸡蛋更容易消化，这是因为煮熟的过程中，高温使蛋白质变性，蛋白质空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。②高温使蛋白质变性后，其与双缩脲试剂还能有颜色反应吗？为什么？有颜色反应，因为肽键没有断裂。③若蛋白质空间结构改变一定是蛋白质变性吗？举例说明。不一定，例如载体蛋白在转运物质的过程中空间构象发生改变。④人畜因误食铜盐、汞盐、铅盐等重金属盐而中毒，你认为应采用怎样的措施解毒？为什么？服用蛋清、牛奶或豆浆。因为蛋清、牛奶或豆浆中主要含有蛋白质，它们能与重金属盐迅速发生反应，使蛋白质在消化道中与重金属盐结合成变性的不溶解物，以阻止有毒的离子吸收入人体内，然后再设法将沉淀物自胃中洗出，从而保护机体。（2）盐析：向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种作用叫作盐析。盐析并未破坏蛋白质空间结构，仍具有生物活性。结构未破坏，可以用双缩脲试剂鉴定（3）水解：在蛋白酶的作用下，肽键被破坏。彻底水解产物，不能用双缩脲试剂鉴定2、高中生物中常见的化学本质为蛋白质的物质的分类第五节、核酸是遗传信息的携带者一、核酸的种类及其分布1、元素组成：由C、H、O、N、P5种元素构成2、种类：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(脱氧核糖核酸，简称DNA,核糖核酸，简称RNA))3、分布：真核细胞的DNA主要分布在细胞核内。线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。4．核酸的基本组成单位——核苷酸核苷酸的组成和种类元素组成C、H、O、N、P种类(依据五碳糖不同)脱氧核糖核苷酸(构成DNA的基本单位)核糖核苷酸(构成RNA的基本单位)5.核酸的链数(1)一般情况下，DNA是由脱氧核糖核苷酸聚合成的2条脱氧核糖核苷酸链构成。(2)一般情况下，RNA是由核糖核苷酸聚合成的1条核糖核苷酸链构成。6．核酸的信息储存(1)绝大多数生物其遗传信息储存在DNA分子中。(2)部分病毒的遗传信息直接储存在RNA中。7．核酸的功能(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质。(2)核酸在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。8．核酸多样性的原因：核苷酸数目不同和排列顺序不同。二、生物大分子以碳链为骨架1．生物大分子：多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子。2．单体：生物大分子的基本单位称为单体。3．多聚体：每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。[重难]1.细胞中重要有机物的初级水解、彻底水解、氧化分解：2.生物体内的五碳糖、核苷酸种类与生物种类的关系生物类别核酸核苷酸碱基遗传物质举例细胞生物DNA和RNA8种5种DNA细菌、人病毒只含有DNA4种4种DNA噬菌体只含有RNA4种4种RNA艾滋病病毒3.DNA、RNA和蛋白质的关系第三章细胞的基本结构第一节细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能1．将细胞与外界环境分隔开细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。2．控制物质进出细胞3．进行细胞间的信息交流(1)通过化学物质传递信息。如内分泌细胞分泌的一些物质(如激素)，通过血液的传递运送到作用部位的细胞(靶细胞)，被靶细胞的细胞膜上的受体(成分为糖蛋白)识别，引起靶细胞的生理反应(图示如下)。(2)通过细胞膜直接接触传递信息。相邻两个细胞的细胞膜直接接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞(图示如下)。(3)通过细胞通道传递信息。植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的(图示如下)。二、细胞膜成分和结构的探索1．对细胞膜成分的探索(1)对细胞膜成分的早期探索历程时间(人物)实验依据结论或假说1895年，欧文顿对植物细胞进行通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜细胞膜是由脂质组成的部分科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔将从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层。其面积是红细胞表面积的2倍细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层1935年，英国学者丹尼利和戴维森细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质磷脂分子储存油时是单层，如左图若用鸡鸭鹅红细胞或者人的其他细胞，水面脂质面积大于红细胞表面积2倍。原因：有细胞器膜和核膜，其中也有磷脂。(2)细胞膜的成分①细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。②蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。对细胞膜结构的探索时间实例(实验)结论(假说)1959年电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构罗伯特森认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成1970年人、鼠细胞融合实验细胞膜具有流动性1972年流动镶嵌模型辛格和尼科尔森提出了生物膜的流动镶嵌模型三、流动镶嵌模型的基本内容1．结构模型①流动镶嵌模型认为，细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。蛋白质分子有的镶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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。②细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向移动，膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的【流动性】。③细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被【不对称性】。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。细胞膜的结构特点：流动性。细胞膜的功能特点：选择透过性。2．结构特点：具有一定的流动性。(1)结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。(2)生理意义：保证了细胞的物质运输、信息交流、分裂和融合等正常生命活动的进行。(3)表现：分泌蛋白的分泌、细胞膜厚度的改变、动物细胞吸水膨胀和失水皱缩、变形虫的运动等，都体现了细胞膜的流动性。四、细胞膜成分和功能的实验探究1．细胞膜成分的鉴定细胞膜成分鉴定试剂(方法)结果磷脂脂溶剂处理细胞膜被溶解磷脂酶处理细胞膜被破坏脂溶性物质透过实验脂溶性物质优先通过蛋白质双缩脲试剂紫色蛋白酶处理细胞膜被破坏2.细胞膜功能的实验验证(1)控制物质进出功能的验证(2)识别功能的验证eq\x(\a\al(只有同种生物的精子,和卵细胞才能结合))eq\o(→,\s\up11(验证),\s\do4())eq\x(\a\al(细胞膜具有识别功能,糖蛋白的作用))细胞器之间的分工合作一、细胞器之间的分工1．细胞质(1)组成：主要包括细胞器和细胞质基质。(2)细胞质基质存在状态：溶胶状态。2．细胞器的分离方法：差速离心法。3．几种重要细胞器的分工(1)双层膜结构的细胞器图示名称结构特点功能线粒体内膜向内突起形成“嵴”，含少量DNA和核糖体，是“半自主”细胞器细胞有氧呼吸的主要场所（第二、三阶段），被称为细胞的“动力车间”叶绿体只存在于植物的绿色细胞中。类囊体上有色素，类囊体和基质中含有与光合作用有关的酶，囊状结构堆叠形成基粒。含少量的DNA。绿色植物细胞进行光合作用的场所，被称为细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”(2)单层膜结构的细胞器图示名称功能内质网细胞内蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，有核糖体附着的是粗面内质网；没有核糖体附着的是光面内质网。脂质的合成场所。高尔基体动物细胞中与分泌物的形成有关，植物中与有丝分裂细胞壁的形成有关。是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装的“车间”及“发送站”溶酶体是细胞的“消化车间”，内部含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的细菌、病毒液泡主要存在于植物细胞中，贮藏（营养、色素等），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(3)无膜结构的细胞器名称：中心体结构：由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成分布：动物细胞和某些低等植物细胞中功能：与细胞的有丝分裂有关名称：核糖体分类功能：“生产蛋白质的机器”注：特殊细胞中的细胞器(1)哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器。(2)蛔虫的体细胞没有线粒体，只能进行无氧呼吸。(3)根尖分生区细胞没有叶绿体、大液泡，具有分裂能力。(4)具有分裂能力或代谢旺盛的细胞(包括癌细胞)核糖体、线粒体的数量较多。(5)分泌腺细胞中高尔基体的数量较多。(6)原核细胞只有核糖体一种细胞器。(7)成熟植物细胞有大液泡。小结：1.分布：(1)动植物共有：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。(2)植物含有：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、液泡、(3)动物含有：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、溶酶体、中心体(4)植物特有：叶绿体(5)动物和低等植物特有：中心体(6)原核生物仅有：核糖体(7)真菌：腐生异养无叶绿体2.膜结构：(1)无膜：核糖体、中心体(2)单层膜：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡(3)双层膜：叶绿体、线粒体(2层膜、2层磷脂双分子层、4层磷脂分子)3.成分(4)含DNA：叶绿体、线粒体（若问细胞结构需+细胞核、拟核、质粒）(5)含RNA：叶绿体、线粒体、核糖体（若问细胞结构需+细胞核）(6)含色素：叶绿体、液泡(液泡中含有的色素不能够吸收光能)4.特例(1)没有叶绿体的不一定是动物细胞(如根尖等非绿色器官)没有大液泡的不一定是动物细胞(如根尖分生区)(3)含有中心体的不一定是动物细胞(如低等植物)4．细胞骨架（如图⑤）(1)成分：蛋白质纤维。(2)形态：网架结构。(3)作用：①维持细胞形态，锚定并支撑着许多细胞器；②与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。二、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动1．实验原理(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，散布于细胞质中，不需染色，制片后直接观察。(2)活细胞中的细胞质是不断流动着的，用运动着的叶绿体作为参照物，可观察植物细胞内细胞质的流动。2.观察实验观察叶绿体观察细胞质的流动选材藓类叶片菠菜叶稍带叶肉的下表皮黑藻叶片原因叶片薄，通常由单层叶肉细胞构成，且叶绿体大，可直接取整个小叶在显微镜下观察菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易获取，且所含叶绿体大而少，便于观察。①叶片薄，通常由单层叶肉细胞构成，且叶绿体大，可直接取整个小叶在显微镜下观察②细胞质的流动快为什么用高倍显微镜观察叶绿体的形态和分布时，临时装片要始终保持有水状态？防止细胞内的叶绿体失水，如果失水，叶绿体会皱缩，无法观察叶绿体的形态和分布。三、细胞器之间的协调配合1．分泌蛋白的概念及实例(1)概念：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的一类蛋白质。(2)实例：消化酶、抗体和一部分激素。2．分泌蛋白合成和分泌的过程用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径。如图中箭头所示：(1)分泌蛋白首先在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成，当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，再运输到高尔基体进行再加工，最后经细胞膜分泌到细胞外。(2)内质网将多肽链加工、折叠成具有一定空间结构的蛋白质，高尔基体对来自内质网的蛋白质做进一步的修饰加工。(3)分泌蛋白由内质网到高尔基体、由高尔基体到细胞膜是以囊泡的形式运输的。(4)分泌蛋白的合成、加工和运输都需要线粒体提供能量。(5)高尔基体是重要的交通枢纽。科学方法：同位素标记法用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。(1)同位素：在同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如“160与180，”12C与14C。(2)同位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。(3)生物学研究中常用的同位素有的具有放射性，如“14C、32P、3H、35S等；有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、180等。[师说重难]“三看法”透析分泌蛋白的合成、加工和运输(1)“一看”与分泌蛋白形成有关的细胞器：核糖体(蛋白质的装配机器)、内质网(加工车间)、高尔基体(进一步加工包装)和线粒体(提供能量)。(2)“二看”标记氨基酸出现的先后顺序：核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜(→胞外)，如图1。(3)“三看”膜面积变化的结果：内质网面积缩小，细胞膜面积增大，如图2和图3。四、细胞的生物膜系统1．组成：核膜、细胞膜、细胞器膜等结构。注意：①不是指生物体内的所有膜结构，如视网膜、肠黏膜等，不属于生物膜。②原核细胞的细胞膜也属于生物膜，但其没有核膜及细胞器膜，故原核细胞没有生物膜系统。2．特点(1)各种生物膜的组成成分和结构很相似。①相似性：各种生物膜在组成成分的种类上基本相同，都主要由蛋白质和脂质组成。②差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异，这与不同生物膜功能的复杂程度有关，功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量越多（2）在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。①该图解说明各种生物膜在结构上相互联系，其间接联系是以囊泡的形式实现的。②在功能上的联系：在分泌蛋白合成、加工、运输、分泌等过程中，各细胞器之间协调配合。3．功能(1)细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递的过程中起着决定性作用。(2)广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点，有利于许多化学反应的进行。(3)细胞内的生物膜把细胞器分隔开，使细胞内能够同时进行多种化学反应，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。细胞核的结构和功能一、细胞核的分布与功能1．分布：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。误认为每个细胞有一个细胞核：有些细胞不只具有一个细胞核，如人的骨骼肌细胞中有多个细胞核。有些真核细胞不具有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞。2．功能：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。①黑白美西螈核移植实验②蝾螈受精卵横缢实验③变形虫切割实验思考：单独的核不能生存的原因？失去了细胞质中营养物质和能量供应说明：细胞只有保持完整性才能进行正常的生命活动。（核质依存）④伞藻嫁接与核移植实验①伞藻的“嫁接”与“核移植”实验对比，伞藻核移植实验更具说服力，原因是什么？核移植实验能排除假根中其他物质（如细胞质）对实验的影响。二、细胞核的结构1．细胞核的结构图解原核细胞核糖体的形成与核仁无关原核细胞核糖体的形成与核仁无关蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁较大，核孔较多。(1)误认为“细胞核是具有双层膜结构的细胞器”：细胞核不是细胞器，是具有双层膜的细胞结构。(2)误认为“核孔是大、小分子都能随意进出的通道”：核孔具有选择性，RNA和某些蛋白质等大分子物质出入细胞核的通道是核孔，但并不是所有的大分子都能通过核孔，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质；而小分子物质出入细胞核一般是通过跨膜运输实现的，极少通过核孔。(3)误认为核仁是遗传物质的储存场所：核仁不是遗传物质的储存场所，细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。2．染色质及其与染色体的关系(1)物质组成：主要由DNA和蛋白质组成，其中DNA是遗传信息的载体。(2)形态及特点：极细的丝状物，易被碱性染料染成深色。(3)与染色体的关系：是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态。三、细胞在生命系统中的地位1．结构特点(1)细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧。(2)各组分之间分工合作成为一个统一的整体。2．地位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。四、建构模型1．概念：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。2．类型①物理模型：以实物或画图形式直观地表达认识对象的特征。如沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型。②概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系。③数学模型：以数学关系式或坐标图表示生物学规律。3．举例：沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型就是物理模型。4.科学性是模型设计的第一位。第四章细胞的物质输入和输出第一节被动运输一、渗透作用1．概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。2．渗透作用发生的条件S2S1S2S1渗透作用的方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。注：水分子进出是双向的，水分子更多的向溶液浓度大的一方运输。4.渗透作用发生的原因：S1>S2，蔗糖分子不能通过半透膜。进入半透膜的水分子数>出半透膜的水分子数。5.液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因S2分析右图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是H1产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。S2注：渗透作用的发生，只要满足基本条件即可，即当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化，此时，S1>S2。例如：植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是二、细胞的吸水和失水1．动物细胞的吸水和失水(1)原理①动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜；当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。②水是通过渗透作用进出动物细胞的。(2)连线外界溶液浓度与细胞质浓度不同时细胞的形态变化2．植物细胞的吸水和失水(1)原生质层：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层。原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜。(2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。(3)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。注：从原生质层的概念出发，原生质层不包含细胞核，但包含除液泡外的细胞器。三、探究植物细胞吸水和失水1．实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)原生质层的内侧细胞液与外界溶液可形成浓度差。2.探究问题：水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜？3．实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。4．实验试剂：质量浓度为0.3_g/mL的蔗糖溶液，清水。5．实验流程6．实验结论(1)当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。易错提醒：1.b逐渐变小，颜色逐渐加深。当停止质壁分离时，b与c的浓度相等。2．质壁分离的条件(1)从细胞角度分析①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。①是KNO3溶液中的变化例如1：将相同的植物根毛区细胞置于一定浓度的蔗糖溶液或KNO3①是KNO3溶液中的变化②是蔗糖溶液中的变化②是蔗糖溶液中的变化例如2：将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3mol/L的蔗糖溶液和0.5mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，分析如下：(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。(2)B曲线表示细胞在0.5mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。(3)C曲线表示细胞在0.3mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。二、被动运输1．概念：物质以扩散方式（顺浓度梯度）进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。2．类型eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞,的方式，如二氧化碳、甘油、乙醇等,协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的方,式，如水分子、葡萄糖、氨基酸等))方式转运方向是否需要转运蛋白是否消耗能量自由扩散高浓度→低浓度不需要不消耗协助扩散高浓度→低浓度需要载体蛋白或通道蛋白不消耗3．影响因素(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。①图A表示的运输方式是自由扩散，转运速率主要取决于膜两侧物质的浓度差。②图B表示的运输方式可能是协助扩散，ab段主要受膜两侧浓度差的影响，bc段受到转运蛋白数量的限制，运输速率不能再上升。(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。4.膜上的两种转运蛋白比较名称转运对象特点载体蛋白与自身结合部位相适应的分子或离子每次转运时都会发生自身构象的改变通道蛋白与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子转运分子不需要与通道蛋白结合5.拓展应用①判断成熟植物细胞的死活②测定细胞液浓度范围③比较不同植物细胞的细胞液浓度大小④比较未知浓度溶液的浓度大小⑤鉴别不同种类的溶液（如KNO3QUOTEKNO3溶液和蔗糖溶液）主动运输与胞吞、胞吐一、主动运输1．运输方向：逆浓度梯度。提示：从低浓度一侧运输到高浓度一侧的逆浓度梯度。2．基本条件(1)细胞膜上相应载体蛋白的协助。(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。提示：离子或分子与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状。影响主动运输的因素(1)物质浓度(2)O2浓度(3)温度4．生理意义：通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。二、胞吞与胞吐1．运输的物质：大分子物质或颗粒性物质。（1）a方式称为胞吞，大分子物质进入细胞时，大分子与膜上的蛋白质结合，引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。（2）b方式称为胞吐，细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞。（3）胞吞和胞吐都要发生膜的弯曲、折叠和融合，这主要体现了生物膜的流动性特点。（4）如果用抑制剂降低细胞呼吸，细胞的能量供应减少，胞吞和胞吐也会受到影响，这说明胞吞和胞吐需要消耗能量。2．过程(1)胞吞大分子→与膜上的蛋白质结合→细胞膜内陷形成小囊→小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡→进入细胞内部。(2)胞吐大分子先包裹在细胞内形成的囊泡中→囊泡移动到细胞膜处→与细胞膜融合→大分子排出细胞。3．特点：不需要载体，需要消耗能量。三、物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系1．协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。2．胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。[师说重难]物质进出细胞的方式比较离子和小分子物质大分子和颗粒状物质自由扩散协助扩散主动运输胞吞和胞吐方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度与浓度无关转运蛋白不需要需要需要不需要能量不需要不需要需要需要图示举例水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等脂溶性物质水借助水通道蛋白的运输、血浆中葡萄糖进入红细胞K＋进入红细胞，葡萄糖进入小肠细胞白细胞吞噬细菌、胰岛B细胞分泌胰岛素四、拓展提高1．实验原理根据主动运输和被动运输的条件：能量和转运蛋白，确定实验的自变量。2．实验方法(1)探究是主动运输还是被动运输的方法(2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法第五章细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质1．细胞代谢(1)场所：活细胞内。(2)实质：各种化学反应的总称。(3)意义：细胞生命活动的基础。2．酶在细胞代谢中的作用——比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理：过氧化氢在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。(2)实验步骤和实验现象试管步骤相同处理向4支试管中分别加入2mL过氧化氢溶液不同处理不处理放在90℃左右的水浴中加热滴入2滴FeCl3溶液滴入2滴肝脏研磨液现象气泡基本无少较多很多带火星卫生香无复燃有复燃复燃性较强复燃性很强(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化效率更高。3．控制变量和对照实验对照实验：除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。对照实验的类型和对照组、实验组的判断：1．空白对照设置两组实验，其中施加实验变量(要研究的因素)处理的为实验组，常态或未施加实验变量(要研究的因素)处理的为对照组。自变量为实验变量的有无。一般验证性实验采用空白对照。2．相互对照设置三组以上的实验，每一组既作为实验组，同时又是其他组的对照。自变量为实验变量的不同量度(或类别)。一般“探究××最适(佳)条件”的实验采用相互对照。3．自身对照实验组、对照组在同一实验对象上进行，即实验处理前的为对照组，处理后的为实验组，自变量为实验变量的处理与否，如“探究植物细胞的吸水和失水”实验。4．条件对照增设了与实验变量无关的一组实验。常结合空白对照进行，具有反证或加强作用。如“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中：以蝌蚪为实验材料，甲组(实验组)饲喂甲状腺激素；乙组(条件对照组)饲喂甲状腺抑制剂；丙组(空白对照组)对蝌蚪不做任何处理。通过比较、对照更能充分说明实验变量——甲状腺激素有促进动物生长发育的作用。条件对照的目的是通过对比得出相对立的结论，以验证实验结论的正确性。二、酶的作用原理和本质1．酶的作用原理(1)活化能：指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。(2)原理：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。(3)意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。分析：(1)表示无酶催化时反应进行需要的活化能的是AC段。(2)表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是BC段。(3)酶降低的活化能是AB段。(4)若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向上移动。2．酶的作用及本质（1）科学史概括：（2）酶的本质①产生场所：活细胞中。②生理作用：催化作用。③化学本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA。[师说重难]1．酶的概念理解化学本质大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要在细胞核来源一般活细胞均能产生生理功能具有生物催化作用2．证明某种酶是蛋白质的实验思路实验组：待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液＋双缩脲试剂→出现紫色反应。三、酶的特性1、酶的概念：一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大部分酶是蛋白质。2、酶的特性（1）酶具有高效性①含义：酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。②意义：使细胞代谢快速进行。例如：在比较肝脏研磨液(过氧化氢酶)和FeCl3对过氧化氢的催化效率实验中(如图)，试管甲产生的气泡比试管乙多，说明与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性。（2）酶具有专一性①含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。②意义：使细胞代谢能够有条不紊地进行。实验探究：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验验证：淀粉和蔗糖不是还原糖，但淀粉水解后会生成麦芽糖，蔗糖水解后会产生葡萄糖和果糖，麦芽糖、葡萄糖、果糖都是还原糖。下表为比较新鲜唾液(唾液淀粉酶)对淀粉和蔗糖的催化作用实验，请分析：试管编号操作步骤12可溶性淀粉溶液2mL—蔗糖溶液—2mL新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL2支试管内的液体混合均匀后，60℃保温5min新配制的斐林试剂2mL2mL煮沸1min观察溶液颜色的变化注：1号试管中淀粉被水解，2号试管中蔗糖没有被水解。说明淀粉酶只催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的催化作用具有专一性。碘液只能检测淀粉是否被水解，蔗糖分子是否被水解都不会使碘液变色。酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应，如肽酶，催化的是一类反应，也说明其具有专一性。酶具有专一性及其原理：提示：图中A表示酶，B表示被A催化分解的底物，E、F表示B被分解后产生的物质，C、D表示不能被A催化的物质。酶的作用条件较温和1．探究温度对酶活性的影响试管步骤11′22′33′3%的可溶性淀粉溶液2mL—2mL—2mL—2%的淀粉酶溶液—1mL—1mL—1mL不同温度下处理5min100℃(或0℃)60℃0℃(或100℃)将同一温度下的两种物质混合后保温5min滴加碘液1滴1滴1滴结果(现象)变蓝不变蓝变蓝结论酶的催化作用需在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性提示：预热到同一温度再混合保证反应一开始就达到预设温度，不会因为混合而改变温度。探究温度对酶活性的影响时，自变量是温度，而过氧化氢在高温时会分解，影响对实验结果的分析。不能用过氧化氢溶液来探究温度对酶活性的影响。在探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中不能用斐林试剂来检测。斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同温度。2．探究pH对酶活性的影响步骤试管编号12320%的肝脏研磨液1mL1mL1mL蒸馏水1mL——0.01mol/L的氢氧化钠溶液—1mL—0.01mol/L的盐酸溶液——1mL3%的过氧化氢溶液2mL2mL2mL振荡试管结果有大量气泡产生无明显气泡无明显气泡提示：酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会使酶活性降低。酶的作用具有高效性，在调节pH之前，在加入肝脏研磨液后，直接加入3%的过氧化氢溶液，试管中已经发生了剧烈反应，会影响实验结果。淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应，不能选用淀粉酶和淀粉作为实验材料。3、酶的作用条件较温和①酶活性：酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示（图2），或者到达反应平衡点所需要的时间表示（图1）。②酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的(图3)。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活(如c或f)。低温只能使酶的活性降低(如a或d)，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。③曲线分析①b点：最适温度；e点：最适pH。②偏离b点或e点：酶的活性降低。③过酸、过碱或温度过高：酶失活。4.用曲线模型表示影响酶促反应的因素1．反应物浓度、酶浓度与酶促反应速率的关系(图1、2)(1)图1：在其他条件适宜、酶量一定的情况下，酶促反应速率随反应物浓度增加而加快，但当反应物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。(2)图2：在反应物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度呈正相关。2．温度和pH与酶促反应速率的关系(图3)(1)图3：温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的；反应物浓度和酶浓度是通过影响反应物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。(2)图3：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；反应溶液温度的变化也不改变酶作用的最适pH。四、细胞代谢有序进行的原因1．原因：细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，还与酶在细胞中的分布有关。2．实例：植物叶肉细胞中，与光合作用有关的酶分布在叶绿体内，与呼吸作用有关的酶分布在细胞质基质和线粒体内，这样，光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室同时进行，就可以互不干扰了。第二节细胞的能量“货币”通货ATP一、ATP是一种高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。1．ATP的结构(1)中文名称：腺苷三磷酸。(2)结构简式：A－P～P～P。(3)符号含义：A代表腺苷，P代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键，“－”代表普通磷酸键。变式训练1：提示：图中①②③④分别表示腺苷、AMP(腺苷一磷酸、腺嘌呤核糖核苷酸)、ADP(腺苷二磷酸)和ATP(腺苷三磷酸)，其中②(腺嘌呤核糖核苷酸)是组成RNA的基本单位之一。2．不同化合物中“A”的辨析化合物结构简式“A”含义共同点ATP腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脱氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤2．ATP的特点(1)不稳定：末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。(2)高能量：ATP水解释放的能量高达30.54kJ/mol，是细胞内的一种高能磷酸化合物。3．ATP的功能ATP能够直接为生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。二、ATP和ADP可以相互转化相互转化的反应式：。2．转化的过程(1)ATP的化学性质不稳定，在有关酶（ATP水解酶）的催化作用下，ATP(A－P～P～P)分子中远离A的那个高能磷酸键容易断裂，远离A的那个磷酸基团就脱离下来，形成游离的Pi(磷酸)，同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP(分子简式：A－P～P)。(2)在有关酶（ATP合成酶）的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP(A－P～P～P)。3．ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各项生命活动利用；合成ATP的能量主要来源于呼吸作用分解的有机物中的化学能和光合作用吸收的光能。4．相互转化的特点(1)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生，且处于动态平衡之中。(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性。5．合成ATP的能量来源(1)绿色植物：呼吸作用、光合作用。(2)动物、人、真菌和大多数细菌等：呼吸作用。三、ATP的利用1．ATP利用的实例2．ATP功能的原理ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。例如：ATP为主动运输供能3．ATP是细胞内流通的能量“货币”(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(吸能反应：一般与ATP的水解相联系,放能反应：一般与ATP的合成相联系))(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。[师说重难]1．ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量酶的类型ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位2.细胞的能源物质归纳(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。(2)主要能源物质：糖类。(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。(4)主要储能物质：脂肪。(5)直接能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。（7）ATP是生命活动最主要的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示：这四种物质中，其中ATP是生物体的直接能源物质，就是说你在运动，吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)。细胞呼吸的原理和应用呼吸作用的实质：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，也叫细胞呼吸。二、探究酵母菌细胞呼吸的方式1．实验原理(1)酵母菌的代谢类型：在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。(2)细胞呼吸方式的判断：在有氧和无氧条件下，细胞呼吸的产物不同，以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。2．检测细胞呼吸产物所用试剂与实验现象检测产物所用试剂实验现象二氧化碳澄清的石灰水变浑浊溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄酒精(浓硫酸)重铬酸钾溶液橙色变成灰绿色实验分析：1．变量的控制及实验操作(1)本实验的自变量为氧气的有无，因变量为是否有CO2和酒精的产生。(2)甲装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2所引起的。(3)甲装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是保证酵母菌有充足的氧气，以进行有氧呼吸。(4)B瓶刚封口后，有氧气存在，酵母菌进行有氧呼吸，一段时间后，B瓶中的氧消耗完，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。(5)将葡萄糖溶液加热煮沸后，葡萄糖溶液中的细菌会被杀死，可排除其他微生物对实验结果的影响；加热煮沸时，可排出溶液中的O2；若不冷却直接加入，温度过高会将酵母菌杀死。2．代谢产物的鉴定(1)CO2可使澄清的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2产生量的多少。(2)酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，故不能以CO2的产生为指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式。应以酒精为指标，因为酵母菌只有进行无氧呼吸时才能产生酒精。3．实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。对比实验(2)在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水。对比实验(3)在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。对照实验与对比实验1．对照实验如果两组实验中，除了一个因素不同外，其余因素都相同，那么这两组实验称为对照实验。对照实验一般要设对照组和实验组。一般来说，保持原有状态的组作为对照组，人为改变条件的组作为实验组；或者是已知实验结果的组作为对照组，未知实验结果的组作为实验组。2．对比实验设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验称为对比实验。对比实验结果事先一般均未知。对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。二、有氧呼吸1．主要场所——线粒体⑤(1)写出图中序号代表的结构名称：⑤①外膜；②嵴；③内膜；④线粒体基质。⑤细胞质基质(2)与有氧呼吸有关的酶分布在：②、③、④。2．过程第一阶段⑤第二阶段④第三阶段③场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖丙酮酸、水[H]、O2生成物丙酮酸、[H]、ATPCO2、[H]、ATPH2O、ATP能量少量能量少量能量大量能量化学反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量(38ATP)。3.有氧呼吸三个阶段：（注：3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的）①C6H12O6酶2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量(2ATP)②2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O酶2O[H]+6CO2+少量能量(2ATP)③24[H]+6O2酶12H2O+大量能量(34ATP)注：[H]是一种简化的表达方式。这个过程，实际上是指氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成还原型辅酶Ⅰ（NADH）。4．概念：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。5.意义：是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径。元素去向：三、无氧呼吸1．类型及反应式2．场所：细胞质基质。3．过程(1)第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。(2)第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和CO2，或者转化成乳酸。4.意义：高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。（酒精会毒害根细胞，产生烂根现象）人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸，释放出一定能量，满足人体的需要。四、比较有氧呼吸与无氧呼吸1.比较有氧呼吸和无氧呼吸的相同点和不同点项目有氧呼吸无氧呼吸不同点条件需氧不需氧场所细胞质基质和线粒体细胞质基质分解程度葡萄糖被彻底分解葡萄糖分解不彻底产物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2释放能量大量少量相同点反应条件需酶和适宜温度本质氧化分解有机物，释放能量，合成ATP过程第一阶段完全相同意义为生物体的各项生命活动提供能量2．细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路来源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成水无氧呼吸：还原丙酮酸ATP有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动五、细胞呼吸的概念：细胞呼吸指有机物在细胞内通过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。六、细胞呼吸原理的应用1．包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布。2．酿酒时要先通气后密封，通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖，密封的目的是让酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵。3．对花盆里的土壤经常进行松土透气。4．粮食储藏需要的条件是(零上)低温、低氧和干燥；蔬菜、水果储藏的条件是(零上)低温、低氧和适宜的湿度。5.有氧运动。拓展应用：结合生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解，回答下列问题：(1)苹果储藏久了，会有酒味产