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1、知识网络第一章 细胞的化学组成第一节 细胞中的元素和化合物一、组成细胞的元素1、细胞中含量最多的6种元素是C、H、O、N、P、Ca(98%)。2、组成生物体的基本元素: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。)3、缺乏必需元素可能导致疾病。如:克山病(缺硒)4、生物界与非生物界的统一性和差异性统一性:组成生物体的化学元素,在无机自然界都可以找到,没有一种元素是生物界特有的。差异性:组成生物体的化学元素在生物体和自然界中含量相差很大。5、种类与含量组成生物体的化学元素常见的有20多种,各种元素的归属范围归纳如下:(1)上述元素分类是指生物的整
2、体概况,具体到某种生物时元素的归属可能不同。(2)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素。(3)占细胞干重最多的元素是C,占细胞鲜重最多的元素是O;无论干重还是鲜重,C、H、O、N四种元素的含量最多。6、细胞中元素的作用(1)组成化合物与光合作用有关元素参与形成的物质及结构N蛋白质、ATP、NADP、叶绿素、核苷酸等PATP、NADP、核苷酸、磷脂;动物体内牙齿、骨骼成分Mg叶绿素的组成成分其他元素S是甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分;是蛋白质的特征元素Fe动物血红蛋白I甲状腺激素等(2)影响生命活动Ca可调节肌肉收缩和血液凝固,血钙过高会造成肌无力,血钙过低会引起抽搐。K可维持人
3、体细胞内液的渗透压、心肌舒张和保持心肌正常的兴奋性。K在植物体内可促进光合作用中糖类的合成和运输。B可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长,植物缺B会造成“花而不实”。二、细胞中的无机化合物:水和无机盐1、水:(1)含量:占细胞总重量的60%-90%,是活细胞中含量是最多的物质。(2)形式:自由水、结合水l 自由水:是以游离形式存在,可以自由流动的水。作用有良好的溶剂;参与细胞内生化反应;物质运输;维持细胞的形态;体温调节(在代谢旺盛的细胞中,自由水的含量一般较多)l 结合水:是与其他物质相结合的水。作用是组成细胞结构的重要成分。(结合水的含量增多,可以使植物的抗逆性增强)2、无机盐(1)存在形式
4、:离子(2)作用与蛋白质等物质结合成复杂的化合物。(如Mg2+是构成叶绿素的成分、Fe2+是构成血红蛋白的成分、I-是构成甲状腺激素的成分。参与细胞的各种生命活动。(如钙离子浓度过低肌肉抽搐、过高肌肉乏力)三、深化拓展1构成细胞化合物的种类构成细胞的化合物有无机物和有机物两类,细胞中含量最多的是水,细胞中含量最多的有机物是蛋白质。2有机物的概念及特点(1)概念:由C、H、O原子通过共价键连接成的碳架作为分子的基本骨架而形成的化合物。如蛋白质、核酸、脂质等。(2)特点3生物大分子生物大分子是以相对分子质量来衡量的,一般认为包括多糖、蛋白质、核酸三类,脂肪不属于生物大分子。分析每一种生物大分子的单
5、体(单糖、氨基酸、核苷酸),可知这些单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架,从而明确碳在组成生物大分子中的重要作用。4自然界的无机物都不具有碳架,只有有机物才具有碳架结构。这是生物界特殊性的表现。5构成生物体的每一种化合物都有其重要的功能,但任何一种化合物都不能单独地完成某一种生命活动,而只有这些化合物按照一定的方式有机地结合在一起,才能表现出细胞和生物体的生命现象。第二节 细胞中的生物大分子一、糖类1、元素组成:由C、H、O 3种元素组成。2、分类概 念种 类分 布主 要 功 能单糖不能水解的糖核糖动植物细胞组成核酸的物质脱氧核糖葡萄糖细胞的重要能源物质二糖水解后能够生成二分子单糖的
6、糖蔗糖植物细胞麦芽糖乳糖动物细胞多糖水解后能够生成许多个单糖分子的糖淀粉植物细胞植物细胞中的储能物质纤维素植物细胞壁的基本组成成分糖原动物细胞动物细胞中的储能物质附:二糖与多糖的水解产物:蔗糖1葡萄糖+1果糖麦芽糖2葡萄糖乳糖1葡萄糖+ 1半乳糖淀粉麦芽糖葡萄糖纤维素纤维二糖葡萄糖糖原葡萄糖3、功能:糖类是生物体维持生命活动的主要能量来源。(另:能参与细胞识别,细胞间物质运输和免疫功能的调节等生命活动。)4糖的鉴定:(1)淀粉遇碘液变蓝色,这是淀粉特有的颜色反应。(2)还原性糖(单糖、麦芽糖和乳糖)与斐林试剂在隔水加热条件下,能够生成砖红色沉淀。斐林试剂: 配制:0.1g/mL的NaOH溶液(
7、2mL)+ 0.05g/mL CuSO4溶液(4-5滴) 使用:混合后使用,且现配现用。 (班氏试剂不用现配先用)二、脂质1、元素组成:主要由C、H、O组成(C/H比例高于糖类),有些还含N、P2、分类:脂肪、类脂(如磷脂)、固醇(如胆固醇、性激素、维生素D等)3功能:脂肪:细胞代谢所需能量的主要储存形式。类脂中的磷脂:是构成生物膜的重要物质。固醇:在细胞的营养、调节、和代谢中具有重要作用。4、 脂肪的鉴定:脂肪可以被苏丹染液(苏丹)染成橘黄色(红色)。(在实验中用50%酒精洗去浮色显微镜观察橘黄色脂肪颗粒)【误区警示】1脂肪与脂质、类脂与磷脂、固醇与胆固醇的关系有的同学经常把脂肪和脂质混淆,
8、认为二者是相同的,或者认为脂肪包括脂质,这些看法都是错误的。脂肪只是脂质里面的一类物质,脂质除包括脂肪以外,还包括类脂和固醇;磷脂是构成生物膜的主要成分,是类脂的一种;固醇包括胆固醇、性激素和维生素D。2为什么同质量的脂肪比糖类释放能量多脂肪与糖类比较,C/H小,氧化分解时耗氧多,产生的水多,释放能量多。三、蛋白质1、元素组成:除C、H、O、N外,大多数蛋白质还含有S2、基本组成单位:氨基酸(组成蛋白质的氨基酸约20种)氨基酸结构通式:氨基酸的判断: 同时有氨基和羧基至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。(组成蛋白质的20种氨基酸的区别:R基的不同)3形成:许多氨基酸分子通过脱水缩合形成
9、肽键(-CO-NH-)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个氨基酸分子组成的肽链。多肽:由n(n3)个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链。蛋白质结构的多样性的原因:组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同;构成蛋白质的多肽链的数目、空间结构不同4计算:一个蛋白质分子中肽键数(脱去的水分子数)氨基酸数 肽链条数。一个蛋白质分子中至少含有氨基数(或羧基数)=肽链条数5功能:生命活动的主要承担者。(注意有关蛋白质的功能及举例)6蛋白质鉴定:与双缩脲试剂产生紫色的颜色反应双缩脲试剂:配制:0.1g/mL的NaOH溶液(2mL)和0.01g/mL CuSO4溶液(3-4滴)
10、 使用:分开使用,先加NaOH溶液,再加CuSO4溶液。功能举例结构功能构成细胞和生物体的结构,如肌肉、头发等成分主要是蛋白质催化功能如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等绝大多数酶运输功能如血红蛋白能运输氧调节功能起信息传递作用的部分激素,如胰岛素等运动功能骨骼肌的肌动蛋白和肌球蛋白直接参与了肌肉收缩与舒张过程免疫功能如抗体能消灭外来抗原物质信息传递激素与受体的识别【特别提醒】1组成氨基酸的元素为C、H、O、N,有的可含有S、P两种元素,如半胱氨酸含有S元素。2构成天然蛋白质的氨基酸都是氨基酸,约有20种。3特点(1)氨基酸分子中的氨基和羧基数目至少一个,也可以是几个,因为R基中可能含有氨基或羧基。例如:
11、谷氨酸(R基上含COOH)赖氨酸(R基上含NH2)(2)在构成蛋白质的氨基酸中,都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上,否则就不是构成蛋白质的氨基酸。例如:H2NCH2CH2CH2COOH。(3)不同的氨基酸分子,具有不同的R基,这是氨基酸分类的依据。例如甘氨酸的R基是H,丙氨酸的R基是CH3。4蛋白质形成过程分析 (1)肽键的结构式可表示如下:或CONH或NHCO (2)一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,分别位于肽链的两端。(3)H2O中的H来自于COOH和NH2,而O则只来自于COOH。(4)若某肽链中有四个肽键,此化合物应叫五肽,不叫四肽,即以脱水缩合的氨基酸个数命名。
12、【解题技巧】1直链肽链中氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系肽键数失去水分子数氨基酸数肽链数2蛋白质中游离氨基或羧基数的计算(1)至少含有的游离氨基或羧基数肽链数(2)游离氨基或羧基数目肽链数R基中含有的氨基或羧基数3蛋白质中含有N、O原子数的计算(1)N原子数肽键数肽链数R基上的N原子数各氨基酸中N原子总数(2)O原子数肽键数2×肽链数R基上的O原子数各氨基酸中O原子总数脱去水分子数4蛋白质相对分子质量的计算蛋白质相对分子质量氨基酸数目×氨基酸的平均相对分子质量脱去水分子数×185假若有A、B和C三种氨基酸,由这三种氨基酸组成多肽的情况可分如下两情形分析
13、(1)A、B、C三种氨基酸,每种氨基酸数无限的情况下,可形成肽类化合物的种类形成三肽的种类3×3×33327种形成二肽的种类3×3329种(2)A、B、C三种氨基酸,且每种氨基酸只有一个的情况下,可形成肽类化合物的种类形成三肽的种类3×2×16种形成二肽的种类3×26种提醒:在蛋白质相对分子质量的计算中,若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时,要考虑脱去氢的相对分子质量,每形成一个二硫键,脱去2个H。6真核生物的内膜系统(1)内膜系统是指在功能上连续统一的细胞内膜结构,其中包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、微体以及一些小泡等。
14、这种内膜之间可通过出芽和融合的方式进行交流。(2)线粒体、叶绿体虽然具有膜结构,但不参加内膜系统间的交流,因此不包括在内膜系统中。功能上:各种内膜之间通过合成分泌蛋白而在功能上联系起来。【特别提醒】:(1)生物膜系统强调的是细胞内所有膜结构而非生物体内的。(2)细菌等原核生物只有细胞膜,不构成生物膜系统,病毒也没有。(3)不同生物膜成分基本相同,但含量差别较大。(4)膜的功能复杂还是简单取决于膜蛋白质的种类和数量,即蛋白质种类和数量越多功能越复杂,而与膜面积无关。【易错点】:1蛋白质多样性的原因(1)直接原因是组成蛋白质分子的氨基酸的种类、数量和排列次序不同,多肽链的盘曲、折叠的方式及形成的空
15、间结构千差万别,使蛋白质的结构具有多样性。(2)根本原因是DNA分子的多样性。由于蛋白质是生命活动的主要承担者,从而导致了生物的多样性。2.多肽和蛋白质的区别(1)结构上有差异。多肽仅仅是蛋白质的初级结构形式,无空间结构,而蛋白质具有一定的空间结构。(2)蛋白质多样性有四个方面原因,但多肽多样性只有三个方面的原因,这一点在组织答案时应特别注意。(3)一条刚刚从核糖体这一车间下线的多肽链可以叫多肽,但不能称为蛋白质。蛋白质往往是由一条或几条多肽链和其他物质结合而成的。即基因控制蛋白质合成时,翻译的直接产物应为多肽,不能写成蛋白质。 【识图析图】两图都是分泌蛋白这一考点中常出现的,A图是细胞的局部
16、,B图则是完整细胞。但考查的知识点基本相同。考点1:从图上首先识别出相应结构的名称,并熟悉在分泌蛋白中的分工及相应作用。考点2:B图中代表分泌蛋白,常考的有消化酶、抗体、蛋白质类激素、血浆蛋白等,常考的不属于分泌蛋白的有血红蛋白、载体、呼吸酶等。考点3:物质进出细胞的方式内吞,该过程体现了细胞膜的流动性。考点4:该过程研究手段同位素标记,3H标记亮氨酸,最先出现在A图中或B图中。转移的方向和途径注意先后顺序。考点5:图示中构成生物膜系统的细胞器中,注意核糖体不是,特别注意别漏了囊泡。提醒:该题型考查多要求用序号回答,且看清有关的是细胞器还是细胞结构。四、核酸1、元素组成:由C、H、O、N、P5
17、种元素构成 2、基本单位:核苷酸(由1分子磷酸+1分子五碳糖+1分子含氮碱基组成)1分子磷酸脱氧核苷酸 1分子脱氧核糖(4种)1分子含氮碱基(A、T、G、C)1分子磷酸核糖核苷酸 1分子核糖(4种)1分子含氮碱基(A、U、G、C)3、种类:脱氧核糖核酸(DNA)和 核糖核酸(RNA)种类英文缩写基本组成单位存在场所脱氧核糖核酸DNA脱氧核苷酸(4种)主要在细胞核中(在叶绿体和线粒体中有少量存在)核糖核酸RNA核糖核苷酸(4种)主要存在细胞质中4、生理功能:储存遗传信息,控制蛋白质的合成。(原核、真核生物遗传物质都是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA。)【拓展深化与易错点归纳】1核
18、酸是生物大分子,包括DNA、RNA;核苷酸是小分子,是核酸的基本组成单位,根据五碳糖的不同又分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。核酸、核苷酸中文名称的命名及记忆方法五碳糖名称核酸碱基名称五碳糖名称核苷酸第二章 细胞的结构和功能第一节 生命活动的基本单位细胞一、细胞学说的建立和发展l 发明显微镜的科学家是荷兰的列文·虎克;l ;发现细胞的科学家是英国的胡克;l 创立细胞学说的科学家是德国的施莱登和施旺。施旺、施莱登提出“一切动物和植物都是由细胞构成的,细胞是一切动植物的基本单位”。l 在此基础上德国的魏尔肖总结出:“细胞只能来自细胞”,细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。这被认为是对细
19、胞学说的重要补充。l 主要内容l 所有的动物和植物都是由细胞 构成的。细胞是生物体结构和功能的基本单位。细胞只能由细胞分裂而来。二、生物分类1整个生物界可以分为五界,原核生物界、原生生物界的绝大多数生物和真菌界的一部分生物以单细胞形式存在,而植物界、动物界的所有生物及大型真菌则由多细胞构成。2细胞和有机体(1)绝大多数有机体结构和功能的基本单位是细胞。(2)细胞是生物生殖、发育和遗传等生命现象的基础。(3)病毒属于特殊的一类无细胞结构的生物。3,病毒没有细胞结构,它主要是由核酸和蛋白质分子组成的生物,且都有严整的结构。病毒的生活方式为寄生生活,它必须利用寄主细胞提供的原料、能量、酶和物质合成场
20、所,才能进行增殖等活动。病毒一旦离开活细胞,不再有任何生命活动。所以病毒的培养必须利用活细胞,不能利用培养细菌的培养基培养。病毒对寄主细胞的危害,主要靠其增殖活动破坏细胞的结构,导致细胞功能丧失。如乙肝病毒破坏肝细胞;脊髓灰质炎病毒破坏脊髓灰质前角的运动神经元,导致小儿麻痹;HIV病毒破坏T淋巴细胞,使人丧失免疫功能。4病毒的分类:从寄主类型可分为噬菌体(细菌病毒)、植物病毒(如烟草花叶病毒)、动物病毒(禽流感病毒、天花病毒、HIV、SARS病毒、乙肝病毒等);从遗传物质可分为DNA病毒和RNA病毒两大类,但一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)4.举例说明细胞的形态和功能是相适应的?5、如何
21、用实验探究某一病毒的遗传物质是DNA还是RNA?提示:用DNA酶处理病毒的遗传物质,再侵染宿主细胞,若有病毒增殖,说明遗传物质为RNA,反之则为DNA;也可用RNA水解酶做相同处理。三、光学显微镜的使用1、方法:先对光:一转转换器;二转聚光器;三转反光镜再观察:一放标本孔中央;二降物镜片上方;三升镜筒仔细看2、注意:(1)放大倍数物镜的放大倍数×目镜的放大倍数(2)物镜越长,放大倍数越大 目镜越短,放大倍数越大“物镜玻片标本”越短,放大倍数越大(3)物像与实际材料上下、左右都是颠倒的(4)高倍物镜使用顺序:低倍镜标本移至中央高倍镜大光圈,凹面镜细准焦螺旋(5)污点位置的判断:移动或转
22、动法第二节 细胞的类型和结构一、细胞的类型原核细胞:没有典型的细胞核,无核膜和核仁。如细菌、蓝藻、放线菌等原核生物的细胞。真核细胞:有核膜包被的明显的细胞核。如动物、植物和真菌(酵母菌、霉菌、食用菌)等真核生物的细胞。二、细胞的结构1细胞膜(1)细胞膜主要成分是脂质和蛋白质,构成细胞膜的脂质主要是磷脂;还有一些糖脂和 胆固醇等。(2)细胞膜的基本骨架:磷脂双分子层。(3)细胞膜中的蛋白质以不同深度覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中,有的蛋白质分子与糖结合成糖蛋白。(3)结构特点:具有一定的流动性(原因:磷脂和蛋白质的运动); 功能特点:具有选择通透性。(4)功能:具有屏障作用,是细胞的界膜。具有
23、控制细胞与外界进行物质交换的功能 。细胞膜还负责细胞间信息的接收与传递(5)生物膜的流动性与选择透过性的关系(1)区别:流动性是生物膜的结构特点,选择透过性是生物膜的功能特性。(2)联系:流动性是选择透过性的基础,膜只有具有流动性,才能实现选择透过性。【特别提醒】:只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。膜的流动性受温度影响,在一定温度范围内,随温度升高,膜的流动性增强。2细胞壁:主要成分是纤维素,有支持和保护功能。3细胞质:细胞质基质和细胞器(1)细胞质基质:为代谢提供场所和物质和一定的环境条件,影响细胞的形状、分裂、运动及细胞器的转运等。(2)细胞器:l 线粒体(双层膜):内膜向内突起形成
24、“嵴”,细胞有氧呼吸的主要场所(第二、三阶段),含少量DNA。 l 叶绿体(双层膜):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,是光合作用的场所。含少量的DNA。l 内质网(单层膜):是有机物的合成“车间”,蛋白质运输的通道。 l 高尔基体(单层膜):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。l 液泡(单层膜):泡状结构,成熟的植物细胞有大液泡。功能:贮藏(营养、色素等)、保持细胞形态,调节渗透吸水。 l 核糖体(无膜结构):合成蛋白质的场所。l 中心体(无膜结构):由垂直的两个中心粒构成,与动物细胞有丝分裂有关。小结:【细胞器归类分
25、析】(1) 从分布看植物细胞特有的细胞器:叶绿体、液泡动物和低等植物细胞特有的细胞器:中心体原核细胞与真核细胞共有的细胞器:核糖体(2)从结构上看不具膜结构的细胞器:核糖体、中心体 具单层膜结构的细胞器:内质网、液泡、高尔基体、溶酶体具双层膜结构的细胞器:线粒体、叶绿体(3)从成分上看含DNA的细胞器:线粒体、叶绿体含RNA的细胞器:线粒体、叶绿体、核糖体含色素的细胞器:叶绿体、液泡 不含磷脂的细胞器;核糖体、中心体(4)从功能上分析与主动运输有关的细胞器 :线粒体提供能量 核糖体合成载体蛋白质与能量转换有关的细胞器:线粒体、叶绿体与蛋白质合成、分泌有关的细胞器:核糖体、内质网、高尔基体、线粒
26、体参与细胞有丝分裂的细胞器:核糖体(间期合成有关蛋白质)、中心体(动物细胞和低等植物细胞前期发出星射线形成纺锤体)、高尔基体(植物细胞分裂末期与细胞壁形成有关)、线粒体(提供个能量)能产生水的细胞器:核糖体、叶绿体、线粒体混合成有机物的细胞器;核糖体、叶绿体、内质网、高尔基体(5).线粒体与叶绿体的比较项目线粒体叶绿体不同点形态短棒状、哑铃形等椭球形、球形结构增大膜面积的方式内膜向内腔折叠形成嵴由囊状结构垛叠而成基粒不同点完成的生理过程有氧呼吸的主要场所,完成有氧呼吸的第二、三阶段光合作用的场所,完成光合作用的全过程所形成的ATP的去路可用于除光合作用暗反应以外的各项生命活动光反应产生的ATP
27、只用于暗反应中C3的还原产生的H的去路在有氧呼吸的第三阶段和O2结合形成水在暗反应中用于C3的还原所含酶的种类与有氧呼吸有关的酶,分布于内膜和基质中与光合作用有关的酶,分布于类囊体薄膜和基质中相同点均具有双层膜结构;均含有少量DNA,与细胞质遗传有关;均能产生水;共同参与自然界中的碳循环【误区警示】1细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含的化学成分不同,所具有的生理功能不同。2在不同细胞中,细胞器的含量是不一样的,如需能量较多的细胞含线粒体较多,合成蛋白质比较旺盛的细胞含核糖体较多,即细胞的结构与其功能是相适应的。3在同一个细胞内,CO2从产生到利用经过至少4层膜,8层磷脂分子;在相邻细胞间,
28、CO2从产生到利用经过至少6层膜,12层磷脂分子。4真核生物:无叶绿体不能进行光合作用;无线粒体不能进行有氧呼吸(如蛔虫、哺乳动物红细胞)。5原核生物:无叶绿体但含光合色素,可进行光合作用(如蓝藻);无线粒体但可进行有氧呼吸(如硝化细菌等)。6叶绿体是植物细胞特有的细胞器,但并不是所有植物细胞都有,如不见光的部位(根、茎内部等)。7.高等植物特有细胞壁、叶绿体、液泡。4细胞核(1)组成:核膜、核仁、染色质(2)核膜:双层膜,有核孔(细胞核与细胞质之间的物质交换通道,RNA、蛋白质等大分子进出必须通过核孔。)(3)核仁:在细胞有丝分裂中周期性的消失(前期)和重建(末期)(4)染色质:被碱性染料染
29、成深色的物质,主要由DNA和蛋白质组成 染色质和染色体的关系:细胞中同一种物质在不同时期的两种表现形态(5)功能:是遗传物质DNA的储存和复制的主要场所,是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。(6)原核细胞与真核细胞根本区别:是否具有成形的细胞核(是否具有核膜)5细胞的完整性:细胞只有保持以上结构完整性,才能完成各种生命活动。6原核细胞和真核细胞的比较原核细胞真核细胞不同点大小较小(0.2 m10 m)较大(10 m100 m)细胞核没有由核膜包被的成形细胞核,遗传物质分布的区域称拟核有成形的细胞核,有核膜和核仁细胞器种类一种:核糖体多种:线粒体、叶绿体、高尔基体等不同点细胞壁成分主要为肽聚
30、糖主要是纤维素和果胶染色体无有细胞分裂一般是二分裂无丝分裂、有丝分裂、减数分裂转录、翻译出现在同一时间、地点转录在细胞核内、翻译在细胞质内举例放线菌、蓝藻、细菌、衣原体、支原体真菌、动物、植物等相似点都有相似的细胞膜和细胞质都有与遗传关系密切的DNA分子提醒:1、真核细胞与原核细胞的本质区别是有无成形的细胞核(或有无核膜)。原核细胞没有线粒体,不一定不能进行有氧呼吸,没有叶绿体也不一定不能进行光合作用,如蓝藻。有的原核细胞无细胞壁,如支原体细胞。2以细胞为基础的生物分类系统【误区警示】(1)原核细胞和真核细胞最主要的差别:原核细胞没有成形的细胞核(即没有核膜)。(2)正确识别带有菌字的生物:凡
31、是“菌”字前面有“杆”字、“球”字、“螺旋”及“弧”字的都是细菌。如破伤风杆菌、葡萄球菌、霍乱弧菌等都是细菌。乳酸菌是一个特例,它本属杆菌但往往把“杆”字省略。青霉菌、酵母菌、曲霉菌及根霉菌等属于真菌,是真核生物,其遗传物质也是DNA。(3)带藻字的植物中,蓝藻(如色球藻、念珠藻等)属于原核生物,单细胞绿藻(如衣藻)属于真核生物。(4)原核生物的遗传不遵循基因的分离规律和自由组合规律,因为原核生物只进行无性生殖。(5)原核生物可遗传变异的来源只有基因突变。因为基因重组发生在减数分裂过程中,而原核生物不能进行有性生殖;原核生物无染色体,故无染色体变异。(6)用纤维素酶处理蓝藻、细菌、真菌的细胞壁
32、不能将其破坏,因为上述细胞壁的成分不是纤维素。如果一个细胞最外层水解产物主要是葡萄糖,则此细胞为植物细胞(植物细胞细胞壁为纤维素和果胶)。(7)细菌、蓝藻都有核糖体,但无其他细胞器。膜结构只有细胞膜,故无内膜系统。【例1】图1是两种高等生物细胞亚显微结构模式图。图24是图1中部分结构的放大,据图回答。(内填图中标号,_上填适当内容的文字)(1)图中的结构115中不应该出现的是和;可能含有水溶性色素的是;结构15与的形成有关。(2)图2、3、4所示在结构上的主要共同点是_。图2、3所示结构的名称分别是_,在其中进行的生理反应、的名称分别是_。图3所示结构产生的气体从产生部位扩散到相邻细胞中被用于
33、细胞呼吸,至少需要穿过的磷脂分子层有_层。答案:(1)31385或12(5、12均可)(2)都有双层膜包被线粒体、叶绿体有氧呼吸第二阶段暗反应12【题后反思】:常考特殊细胞总结如下:(1)根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡,是观察有丝分裂的好材料,成熟区等根部和其他不见光的部位都无叶绿体。(2)叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体,但表皮的其他细胞不含叶绿体。(3)肾小管细胞、心肌、肝脏等部位细胞因代谢旺盛,线粒体含量多;肠腺等一些合成消化酶或蛋白质类激素的细胞,核糖体、高尔基体多。(4)蛔虫的体细胞和人的成熟红细胞无线粒体,只进行无氧呼吸,原料葡萄糖,产物乳酸,且人的红细胞无细胞核,不再进行分裂,是提取细
34、胞膜的首选材料。(5)神经细胞表面形成突起树突和轴突,是产生和传导兴奋的功能细胞。(6)癌细胞:无限增殖,表面糖蛋白减少,黏着性降低,因不断合成蛋白质,故核糖体多而且代谢旺盛,核仁较大。(7)干细胞:分化程度低,全能性高,诱导可分化产生其他功能细胞。(8)原核细胞只有核糖体,无其他细胞器,无核膜和核仁。第三节 物质的跨膜运输一、物质跨膜运输的方式:1、小分子物质跨膜运输的方式:方式浓度载体能量举例意义被动运输单纯扩散高低××O2、CO2、水、乙醇、甘油、脂肪酸只能从高到低被动地吸收或排出物质协助扩散高低×葡萄糖进入红细胞主动运输低高各种离子,小肠吸收葡萄糖、氨基酸
35、,肾小管重吸收葡萄糖一般从低到高主动地吸收或排出物质,以满足生命活动的需要。2、大分子和颗粒性物质跨膜运输的方式:大分子和颗粒性物质通过内吞作用进入细胞,通过外排作用向外分泌物质。【明辨与记忆】(1)葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,但葡萄糖进入其他细胞的方式不是协助扩散,而是主动运输。(2)主动运输的方向不仅可以由低浓度向高浓度方向运输,也能由高浓度向低浓度方向运输。(3)凡是能影响细胞内产生能量(细胞呼吸)的因素,都能影响主动运输的速率,如O2浓度,温度等。(4)载体是细胞膜上的一类蛋白质,它具有特异性,不同物质的载体不同,不同生物细胞膜上的载体的种类和数量也不同;(5)载体具有饱和现象,
36、当细胞膜上的载体达到饱和时,细胞吸收该载体运载的物质的速率不再随物质的浓度的增大而增大。【特别提醒】:要确定某种物质的运输方式,必须抓三个关键:分析被运输的物质是否通过细胞膜;明确被运输物质微粒的性质(大分子、小分子、离子);分析物质通过细胞膜的转运方向(高浓度低浓度,低浓度高浓度),是否需要载体协助,是否需要消耗能量。二、实验:观察植物细胞的质壁分离和复原实验原理:原生质层(细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质)相当于半透膜,l 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,细胞将失水,原生质层和细胞壁都会收缩,但原生质层伸缩性比细胞壁大,所以原生质层就会与细胞壁分开,发生“质壁分离”。l 反之,当外界溶液
37、的浓度小于细胞液浓度时,细胞将吸水,原生质层会慢慢恢复原来状态,使细胞发生“质壁分离复原”。材料用具:紫色洋葱表皮,0.3g/ml蔗糖溶液,清水,载玻片,镊子,滴管,显微镜等方法步骤:(1)制作洋葱表皮临时装片。(2)低倍镜下观察原生质层位置。(3)在盖玻片一侧滴一滴蔗糖溶液,另一侧用吸水纸吸,重复几次,让洋葱表皮浸润在蔗糖溶液中。(4)低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化(变小),观察细胞是否发生质壁分离。(5)在盖玻片一侧滴一滴清水,另一侧用吸水纸吸,重复几次,让洋葱表皮浸润在清水中。(6)低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化(变大),观察是否质壁分离复原。实验结果:细胞液浓度外界溶液
38、浓度 细胞失水(质壁分离)细胞液浓度外界溶液浓度 细胞吸水(质壁分离复原) 【例2】(原创与组合)如图甲所示为物质出入细胞膜的示意图,乙所示为出入方式与浓度的关系,请据图回答:(1)A代表_分子;B代表_;D代表_。(2)细胞膜从功能上来说,它是一层_膜。(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明B具有_。(4)在ae的五种过程中,代表被动运输的是_,它们可用图乙中的表示的是_,可用图乙中表示的为ae中的_。在图乙中画出协助扩散曲线。(5)维生素D进入小肠上皮细胞应是图中编号_;葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号_。(6)人体器官移植时,植入的器官常常被排异,引起这种反应与图中 _
39、具有识别功能有关。(7)线粒体双层膜的结构及化学成分与细胞膜类似,但在线粒体内膜上,图中3的含量远远高于细胞膜,因为线粒体是细胞的主要场所,完成这一过程需要膜上的多种 的参与。(8)若该图表示为人的红细胞膜,则与血浆接触的一侧为 (E、F)侧。K+通过红细胞膜的主要方式是,这种方式需要图中 作为载体。(9)物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系,为了探究温度对膜的流动性的影响,有人做了下述实验:分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质,然后让两个细胞在37条件下融合并培养,40分钟后,融合的细胞膜上红色和绿色的荧光均匀相间分布。有人认为该实验不够严密,其原因是缺少_实验。本实验可以通过在
40、相同时间、不同温度下培养后,观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上的分布情况来判断实验结果,还可以通过比较_来判断实验结果。该实验可能得出的结论是_。答案:(1)蛋白质磷脂双分子层多糖(2)选择透过性(3)一定的流动性(4)b、c、db、ca、e 略(5)ba(6)AD 糖蛋白 (7)有氧呼吸 酶 (8)E 主动运输 A蛋白质 (9)对照红色和绿色荧光在细胞膜上均匀分布所需时间的长短在一定范围内,随着温度升高,细胞膜的流动性加快第三章 光合作用和细胞呼吸第一节 ATP和酶一、ATP1、功能:ATP是生命活动的直接能源物质注:生命活动的主要的能源物质是糖类(葡萄糖);生命活动的储备能源物质是脂肪。生命
41、活动的根本能量来源是太阳能。2、结构:中文名:腺嘌呤核苷三磷酸(三磷酸腺苷)构成:腺嘌呤核糖磷酸基团磷酸基团磷酸基团简式: A-PPP(A :腺嘌呤核苷;T :3; P:磷酸基团; :高能磷酸键,第二个高能磷酸键相当脆弱,水解时容易断裂)3、ATP与ADP的相互转化: 酶ATPADPPi能量注:(1)向右:表示ATP水解,所释放的能量用于各种需要能量的生命活动。向左:表示ATP合成,所需的能量来源于生物化学反应释放的能量。(在人和动物体内,来自细胞呼吸;绿色植物体内则来自细胞呼吸和光合作用)(2)ATP能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP循环转变,且十分迅速。二、酶1、概念:酶通常是
42、指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的蛋白质,又称为生物催化剂。(少数核酸也具有生物催化作用,它们被称为“核酶”)。2、特性:高效性、专一性3、影响酶促反应速率的因素(1)PH: 在最适pH下,酶的活性最高,pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(PH过高或过低,酶活性丧失)(2)温度: 在最适温度下酶的活性最高,温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(温度过低,酶活性降低;温度过高,酶活性丧失)另外:还受酶的浓度、底物浓度、产物浓度的影响。【规律总结】:温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应的速率,并不影响酶的活性。分析此类曲
43、线时首先要弄清横坐标纵坐标表示的意义,其次再分析影响该曲线的因素有几个,一般情况下,曲线未达到饱和时,影响因素是横坐标的因素,达到饱和稳定状态后限制因素是除横坐标因素之外的其它因素。【明辨与记忆】:酶作为生物催化剂,与无机催化剂的相同之处是:化学反应前后数量和性质不变。改变化学反应速率,改变达到平衡所用的时间,但不改变平衡点。都降低化学反应的活化能。【例3】下图表示在不同条件下,酶催化反应的速率(或生成物量)的变化曲线图,有关叙述不正确的是 ()A图虚线表示酶量增加一倍后,底物浓度和反应速率的关系B图虚线表示增加酶浓度,其他条件不变时,生成物量与时间的关系C图不能表示在反应开始后的一段时间内,
44、反应速率与时间的关系D若图中的实线表示Fe3的催化效率,则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率解析:图可以表示反应的底物量一定时,在反应开始后的一段时间内,随反应的进行,底物不断减少,反应速率逐渐降低。答案:C【例4】如图为生物体的新陈代谢与ATP关系的示意图,请回答:(1)海洋中的电鳗有放电现象,其电能是由图中的_过程释放的能量转变而来的。(2)某人感冒发烧,其体温上升所需要的热量是由图中_过程释放出来的。(3)用图中的数字依次表示光能转变为骨骼肌收缩所需能量的过程:_。(4)医药商店出售的ATP注射液可治心肌炎。若人体静脉滴注这种药物,ATP到达心肌细胞内最少要通过细胞膜有()A1层 B2层 C
45、3层 D4层(5)经测定,正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的总量仅为2 m mol/L10 m mol/L,为满足能量需要,生物体内解决这一矛盾的合理途径是思路点拨:在绿色植物体内,光能转变成ATP中的化学能,然后再转移到有机物中,有机物被动物消化吸收后,可以氧化分解释放出其中的能量,这些能量的大部分以热能的形式散失,维持生物体的体温,少部分能量转移到ATP中之后可以用于各种生命活动,如生物放电、肌肉收缩等。静脉滴注ATP时,ATP要到达组织细胞内,首先要通过毛细血管的管壁细胞(2层膜),然后进入组织细胞(1层膜),共通过3层细胞膜。答案:(1
46、)(2)(3)(4)C(5)ATP与ADP之间进行相互转化第二节光合作用一、光合作用的发现u 1648 比利时,范·海尔蒙特:植物生长所需要的养料主要来自于水,而不是土壤。u 1771 英国,普利斯特利:植物可以更新空气。u 1779 荷兰,扬·英格豪斯:植物只有绿叶才能更新空气;并且需要阳光才能更新空气。u 1880美国,恩吉(格)尔曼:光合光合作用的场所在叶绿体。u 1864 德国,萨克斯:叶片在光下能产生淀粉u 1940美国,鲁宾和卡门(用放射性同位素标记法):光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。(糖类中的氢也来自水)。u 1948 美国,梅尔文·卡尔文:
47、用标14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪,进一步了解到光合作用中复杂的化学反应。二、实验:提取和分离叶绿体中的色素1、原理:叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂(如丙酮、酒精等)。 叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。2、过程:(见书P61)3、结果:色素在滤纸条上的分布自上而下:胡萝卜素(橙黄色)最快(溶解度最大)叶黄素(黄色)叶绿素a(蓝绿色) 最宽(最多)叶绿素b(黄绿色)最慢(溶解度最小)4、注意:l 丙酮的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素,l 层析液的的用途是分离叶绿体中的色素;l 石英砂的作用是为了研磨充分,l 碳酸钙的作用是
48、防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏;l 分离色素时,层析液不能没及滤液细线的原因是滤液细线上的色素会溶解到层析液中;5、色素的位置和功能叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害的作用。Mg是构成叶绿素分子必需的元素。【要点整合】1、色素的分布与作用 (1)分布:叶绿体中的色素都分布于类囊体的薄膜上。 (2) 作用:色素可吸收、传递光能,少数处于特殊状态的叶绿素a可实现光合作用中光能电能的转换。2、叶绿体中的色素只吸收可见光,而对红外光和紫外光等不吸收。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大,类胡萝卜素对蓝紫光的
49、吸收量大,但对其他波段的光并非不吸收,只是吸收量较少。由于叶绿素的含量多,因此正常植物的叶呈现绿色,秋季,叶绿素被破坏,叶子表现出类胡萝卜素的颜色,即黄色3、不同颜色温室大棚的光合效率(1)无色透明大棚日光中各色光均能透过,有色大棚主要透过同色光,其他光被其吸收,所以用无色透明的大棚光合效率最高。(2)色素对绿光吸收最少,因此绿色塑料大棚光合效率最低。三、光合作用1、概念:指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程。2、过程:(1)光反应条件:有光场所:叶绿体类囊体薄膜过程:水的光解:ATP的合成:(光能ATP中活跃的化学能)(2)暗反应条件:有
50、光和无光 场所:叶绿体基质过程:CO2的固定:C3的还原:(ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能)3、总反应式: 光能CO2 + H2O (CH2O)+ O2 叶绿体4、实质:把无机物转变成有机物,把光能转变成有机物中的化学能【动态分析】光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、H、ATP和O2及(CH2O)含量的影响。改变条件C3含量C5含量H和ATP含量(CH2O)合成量停止光照, CO2 供应不变增加减少减少或没有减少或没有突然光照, CO2 供应不变减少增加增加增加光照不变,停止CO2 供应减少增加增加减少或没有光照不变, CO2 供应增加增加减少减少增加光照不变, CO2 供应
51、不变,(CH2O)运输受阻增加减少增加减少特别提醒:以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的,且是相对含量的变化。四、影响光合作用的环境因素:光照强度、CO2浓度、温度等光照强度 A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。AB段:随光照强度加强,光合作用强度逐渐加强,CO2的释放量逐渐减少,这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用,此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点:细胞呼吸释放的CO2)量刚好满足光合作用的需要,即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时,植物才能正常生长)。BC段:表明随着光照强度不断加强
52、,光合作用强度不断加强,到C点以上不再加强了(主要受细胞内酶的数量、酶的活性、C3和C5的含量的限制)阴生植物的B点左移,C点较低,如图中虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配,林带树种的配置等都是这一原理的具体运用温度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1035下正常进行光合作用,其中AB段(1035)随温度的升高光合作用逐渐加强;B点(35)表示光合作用的最适温度;当温度超过B点(BC段)时,与光合作用有关的酶活性下降,光合作用强度也开始下降;50左右光合作用几乎停止冬天,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,以提高光合作用的强度;晚上适当降低温度,降低酶的活性,以降低细胞呼吸强度,保证有机物的积累绿叶的面积 OA段: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。超过此点,随叶面积的增大,光合作用不再增加,原因是叶片相互遮挡,影响对光的吸收。OB段:表明干物质量(有机物净生产量,即光合作用的生产量呼吸消耗量)随叶面积增加而增
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