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文档简介

1、第一章 走近细胞第一节 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。 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 2、血液属于组织层次,皮肤属于器官层次。3、植物没有系统层次,单细胞生物既可划作个体层次,又可划作细胞层次。4、地球上最基本的生命系统是细胞。5、种群:在一定的区域内同种生物个体的总和。例:一个池塘中所有的鲤鱼。6、群落:在一定的区域内所有生物的总和。例:一个池塘中所有的生物。(不是所有的鱼)7、生态系统:生物群落和它生存的无机环境相互作用而形成的统一整

2、体。8、生物与环境之间物质和能量的交换基础是细胞代谢;生物体生长发育的基础是细胞增殖、分化;遗传与变异的基础是细胞内基因的传递和变化。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,必须依赖活细胞才能生活。主要特征: 、个体微小,一般在1030nm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、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。 4、 第二节 细胞的多样性和统一性 一、高倍镜的使用步骤(尤其要注意第1和第4步)1、在低倍镜下找到物象,将物象移至视野中央,2、转动转换器,换上高倍镜。3、调节光圈和反光镜,使视野亮度适宜。4、调节细准焦螺旋,使物象清晰。二、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。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。目镜:

4、无螺纹,镜筒越短,放大倍数越大。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。4、放大倍数=物镜的放大倍数目镜的放大倍数5、一行细胞的数目变化,可根据视野范围与放大倍数成反比计算方法: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=56、圆行视野范围细胞的数量的变化,可根据视野范围与放大倍数的平方成反比计算如:在目镜为10&

5、#215;物镜为10×的视野中看见布满的细胞数为20个,在目镜不换物镜换成20×,那么在视野中我们还能看见多少个细胞? 20×(1/2)2=5二、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、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,不能进行有丝分裂,DNA不与蛋白质结合,细胞器只有核糖体,不含线粒体,但有些能进行有氧呼吸;有细胞壁,成分与真核细胞不同。成分是肽聚糖和糖蛋白。2、真核细胞:细胞较大,有核膜、有核仁、有真正的细胞

6、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,衣原体,立克次氏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。 识名巧辨原核生物:细菌类:凡“菌”字前有“杆”、“球”、“螺旋”及“弧”字的一般都是细菌。带“菌”|字和“藻”字的不一定都是原核生物。例如:酵母菌、霉菌、绿藻、红藻、褐藻都是真核生物。蓝藻类:颤藻、蓝球藻、念珠藻,发菜等。 并非所有原核细胞都有细胞壁,如支原体。类别原核细胞真核细胞

7、大小较小较大本质区别无核膜为界限的细胞核有成型细胞核细胞壁有,主要是肽聚糖和糖蛋白植物细胞有,主要成分是纤维素和果胶;动物细胞无;真菌细胞有,主要成分为多糖。细胞质有核糖体有核糖体和其他细胞器细胞核无细胞核,仅有拟核,无核膜核仁染色体有成形的细胞核,有核膜核仁染色体DNA存在形式拟核中:大型环状、裸露;质粒中:小型环状、裸露。细胞核中:和蛋白质形成染色体细胞质中:在线粒体叶绿体中裸露存在增殖方式二分裂无丝分裂、有丝分裂、减数分裂可遗传变异方式基因突变基因突变、基因重组、染色体变异生物类群衣原体, 支原体, 蓝藻, 细菌,放线菌(一支蓝细线)动物,植物,真菌三、细胞学说: (一)建立过程 1、1

8、665英国人虎克(RobertHooke)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(AvanLeeuwenhoek),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(MatthiasJacobSchleiden)、施旺(TheodarSchwann)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(CellTheory)”,它揭示了生物体结构的统一性。 4、德

9、国科学家魏尔肖提出了细胞通过分裂产生新细胞作为对细胞学说的修正和补充。(二)内容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,既有他自己的生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命起作用。3、新细胞可以从老细胞中产生。(三)意义1、揭示了细胞结构和功能的统一性和生物体结构的统一性。2、揭示了生物间存在着一定的亲缘关系。3、标志着生物学研究进入细胞水平,极大地促进了生物学的研究过程。四、细胞多样性与统一性的表现1、多样性主要体现在细胞形态、大小结构和功能等的差异。(1)直接原因构成细胞的蛋白质分子不同。(2)根本原因基因的选择性表达2、统

10、一性:(1)基本结构相似;(2)化学组成相似:不同细胞有基本相同的化学元素和化合物种类。(3)细胞来源相同:同一生物个体的不同细胞一般都由同一个受精卵分裂而来。(4)细胞增殖方式相同细胞分裂;(5)遗传密码通用;(6)均以ATP作为直接能源物质。第二章 组成细胞的分子第一节 细胞中的元素和化合物一、 组成生物体的化学元素的种类 (1)按含量 大量无素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg分 微量无素:Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu(铁桶碰新木门)(2)按作用 主要元素:C、H、O、N、P、S 分 基本元素:C、H、O、N最基本元素:C细胞干重中,含量最多元素为C,鲜重中含量最多元素为O鲜重

11、条件下:O (65%)C(18%)H(10%)N(3%)P(14%)S(03%)干重条件下:C(484%) O(237) N(129)H(66%)Ca(35%)S、P二、生物界与非生物界的统一性和差异性1、统一性是从化学元素的种类来分析的:组成细胞的化学元素在非生物界都可以找到。 2、差异性是从组成生物体的各种化学元素的含量来分析的: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。三、组成细胞的化合物1、种 无机化合物:水,无机盐类 有机化合物:糖类,脂质,蛋白质,核酸 占细胞鲜重最多、占细胞鲜重50%以上、细胞中含量最多的化合物是水(85-90)2、含量 占细胞鲜重最多的有机

12、化合物是蛋白质(7-10) 占细胞干重最多的化合物是蛋白质三、化合物的鉴定:1、还原糖的检测和观察常用材料:苹果和梨试剂:斐林试剂(甲液:01g/ml的NaOH 乙液:005g/ml的CuSO4)注意事项:还原糖有葡萄糖,果糖,麦芽糖等。甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中,现配现用必须用水浴加热颜色变化:浅蓝色 棕色 砖红色2、脂肪的鉴定常用材料:花生子叶或向日葵种子试剂:苏丹或苏丹染液苏丹染成橘黄色,苏丹染成红色注意事项:切片要薄,如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰,有的地方模糊。酒精的作用是:洗去浮色需使用显微镜观察使用不同的染色剂染色时间不同颜色变化:橘黄色或红色3、蛋白质的鉴定常用

13、材料:鸡蛋清,黄豆组织样液,牛奶试剂:双缩脲试剂(A液:01g/ml的NaOH B液: 001g/ml的CuSO4 )注意事项:先加A液1ml,再加B液4滴鉴定前,留出一部分组织样液,以便对比颜色变化:变成紫色4、淀粉的检测和观察常用材料:马铃薯 试剂:碘液颜色变化:变蓝DNA:用甲基绿,变成绿色;二苯胺:沸水浴加热:蓝色RNA:吡罗红,变成红色第二节 生命活动的主要承担者蛋白质一、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。包括必需氨基酸(8种)必须从外界环境中直接获取,甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸(甲携来一本亮色书)、

14、和非必需氨基酸(12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(NHCO)。 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。 NH2 二、氨基酸分子通式: RCCOOH H3、 氨基酸结构元素组成:C、H、O、N特点:每种氨基酸分子至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)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

15、不叫氨基酸)R基的不同导致氨基酸的种类不同。 4、 蛋白质多样性的原因是:1、直接原因(1) 组成蛋白质的氨基酸数目、种类、排列顺序不同(2) 多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千变万化。 2、根本原因DNA分子的多样性五、蛋白质的主要功能(生命活动的主要承担者和体现者): 构成细胞和生物体的重要物质,如肌动蛋白; 催化作用:如酶;调节作用:如胰岛素、生长激素; 免疫作用:如抗体,抗原; 运输作用:如红细胞中的血红蛋白。 六、性质与鉴定 盐析:可逆1、性质 变性:不可逆2、鉴定:与双缩脲试剂呈紫色。七、有关计算: 1、n个氨基酸脱水缩合形成m条多肽链时,共脱去(nm)个水分子,形成(nm

16、)个肽键,至少存在m个NH2和m个COOH,形成的蛋白质的分子量为n·氨基酸的平均分子量18(nm)2、氨基酸数=肽键数+肽链数 肽键数=失去的水分子数=氨基酸总数-肽链数3、蛋白质总的分子量=组成蛋白质的氨基酸总分子量-脱去的水的总分子量第三节 遗传信息的携带者-核酸 一、核酸的分类1、核酸的种类 DNA(脱氧核糖核酸) RNA(核糖核酸)2、DNA与RNA组成成分比较类别DNARNA基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸成分碱基腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)

17、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)五碳糖脱氧核糖核糖磷酸磷酸磷酸结构规则的双螺旋结构常为单链功能能进行复制、转录过程,从而实现遗传信息的传递,是主要遗传物质 作为遗传物质:只在RNA病毒中 参与蛋白质合成:传递遗传信息(mRNA),组成核糖体(rRNA)运输氨基酸(rRNA) 催化作用:酶的一种存在主要在细胞核,少量在线粒体和叶绿体主要在细胞质中特别提醒:DNA与RNA的区别是五碳糖不同;他们都可携带遗传信息,但具体到某一种生物时,其遗传物质只能是其中一种。3、化学元素组成:C、H、O、N、P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

18、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,DNA含两条脱氧核苷酸链。组成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。含一条核糖核苷酸链。 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) 五、核酸分子的多样性1、原因:核苷酸种类不同和排列顺序多样性。2、核酸中遗传信息的贮存绝大多数生物中,遗传信息贮存于DNA分子中;部分病毒的遗传信息直接贮存在RNA中,如HIV、SARS

19、病毒等。3、生物体内核酸、核苷酸以及碱基的种类和数量生物 比较项目核酸核苷酸碱基举例具有细胞结构的生物DNA和RNA两种8种5种人、草履虫、大肠杆菌无细胞结构的生物DNA4种4种噬菌体RNA4种4种HIV、SARS五、1、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。少量存在细胞核中。 2、实验:观察核酸在细胞中的分布:(1)材料:人的口腔上皮细胞(2)试剂:甲基绿、吡罗红混合染色剂(3)注意事项:盐酸的作用:改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色体中的DNA与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合。现象:甲基绿将细胞核

20、中的DNA染成绿色,吡罗红将细胞质中的RNA染成红色。DNA是细胞核中的遗传物质,此外,在线粒体和叶绿体中也有(4)实验结论 少量分布。 RNA主要存在于细胞质中,少量存在于细胞核中。2、 蛋白质和核酸的比较类别蛋白质核酸元素C、H、O、NC、H、O、N、P单体氨基酸DNA:脱氧核糖核苷酸RNA:荷塘核苷酸分子结构氨基酸多肽链空间结构蛋白质分子DNA:双螺旋结构RNA:一般是单链分子多样性原因由于氨基酸种类、数量和排列顺序以及空间结构的不同由于DNA中4种脱氧核苷酸的数量、序列和比例不同形成场所核糖体DNA:在细胞核内复制RNA:在细胞核内合成主要功能是细胞和生物体的重要组成成分,调节细胞和生

21、物体的代谢过程,有的还有免疫作用。是一切生物的遗传物质相互关系 生物多样性的直接原因是蛋白质多样性;根本原因是DNA多样性; 蛋白质的合成受DNA控制,蛋白质的性质由核酸决定;DNA的复制、信使RNA的转录、翻译等过程要有酶的参与,蛋白质(酶)控制了核酸代谢; 两者之间相互作用,形成了细胞生命活动的一个自动控制体系,是生命活动的基本特征。第四节 细胞中的糖类和脂质 一、细胞中的糖类1、功能:细胞中的主要能源物质 构成细胞结构,如:糖被、细胞壁 核酸的组成成分2、化学元素组成:C、H、O三种元素。3、分类 种类分布功能单糖五碳糖核糖(C5H10O4)细胞中都有组成RNA的成分脱氧核糖(C5H10

22、O5)细胞中都有组成DNA的成分六碳糖(C6H12O6)葡萄糖细胞中都有主要的能源物质果糖植物细胞中提供能量半乳糖动物细胞中提供能量二糖(C12H22O11)麦芽糖发芽的小麦、谷控中含量丰富都能提供能量蔗糖甘蔗、甜菜中含量丰富乳糖人和动物的乳汁中含量丰富多糖(C6H10O5)n淀粉植物粮食作物的种子、变态根或茎等储藏器官中植物中的主要储能物质纤维素植物细胞的细胞壁中支持保护细胞糖原 肝糖原动物的肝脏中储存能量调节血糖 肌糖原动物的肌肉组织中人和动物中的主要储能物质二、细胞中的脂质1、 元素组成:主要是C、H、O,有些还含有N、P。2、 化学性质脂质分子差异很大,通常不溶于水,而溶于脂溶性有机溶

23、剂3、 分类和功能分类分布生理功能脂肪存在人和动物体内的皮下,大网膜和肠系膜等部位。(1) 动物细胞中良好的储能物质(2) 很好的绝热体,有隔热和保温作用能缓冲和减压,可以保护内脏器官磷脂人和动物的脑、卵细胞、肝脏、大豆的种子中含量丰富构成细胞膜以及各种细胞器膜重要成分固醇胆固醇蛋黄、鱼子、动物内脏的胆固醇含量最高(1) 构成细胞膜重要成分(2) 参与人体血液中脂质的运输性激素雌性动物卵巢雄性动物睾丸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促进人和动物肠道对Ca和P的吸收。3、 生物大分子以碳链为骨架每一个单体都以若干个相邻的碳原子构成的碳链为基本骨架,由许多单

24、体连接成多聚体单体(基本单位)多聚体(生物大分子)单糖多糖氨基酸蛋白质核苷酸核酸 特别提醒:(1)单糖中的葡萄糖、果糖及二糖中的麦芽糖是还原糖,可用菲林试剂鉴定,多糖不具有还原性。(3) 糖类和脂肪均由C、H、O三种元素组成,氧化分解产物CO2、H2O,同时释放能量。但脂肪中氢的含量远远高于糖类,所以同质量的脂肪储存的能量比糖类多。 第五节细胞中的无机物 1、 细胞中的水1、 水的含量(1)含量最多,在构成细胞的各种成分中,水一般占60%95% (2)含量存在差异不同种类生物含水量有差异,如水生生物含水量高于陆生生物。不同的生长发育期,生物体内含水量差别很大,如未成熟个体含水量高于成熟个体。同

25、一生物不同器官内水的含量不同2、 水的存在形式与功能存在形式自由水结合水概念细胞中绝大部分以游离的形式存在,可以自由流动的水与细胞内的其他物质相结合的水含量约占细胞内全部水分的955%约占细胞内全部水分的45%功能细胞内的良好溶剂参与生物化学反应为细胞提供液体环境运送营养物质及代谢废物绿色植物进行光合作用的原料。是细胞结构的重要组成成分联系两者之间能够随新陈代谢的进行而相互转化。特别提醒:旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力,其生理原因之一就是结合水含量较高。3、 细胞中产生水的结构与代谢过程结构代谢过程叶绿体基质光合作用暗反应阶段线粒体有氧呼吸第三阶段核糖体脱水缩合生成多肽高尔基体植物细胞纤

26、维素的合成细胞核DNA复制、转录2、 细胞中的无机盐1、 (1)细胞中绝大多数无机盐以离子形式存在 (2)含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等,阴离子有Cl-、SO42-、PO43-、HCO-3等。2、含量:占细胞鲜重的1%15%3、功能: (1)、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。 (2)部分无机盐的作用 缺碘:地方性甲状腺肿大(大脖子病)、呆小症 缺钙:抽搐、软骨病,儿童缺钙会得佝偻病,老年人会骨质疏松 缺铁:缺铁性贫血第三章 细胞的基本结构 第一节 细胞膜-系统的边界

27、一、 制备细胞膜的方法(实验)1、选材:人或其它哺乳动物成熟红细胞(鸟类,两栖类的不能做为实验材料)原因:因为材料中没有细胞核和众多细胞器2、原理:渗透作用(将细胞放在清水中,水会进入细胞,细胞涨破,血红蛋白和无机盐等内容物流出,得到细胞膜)3、提纯方法:差速离心法细节:取材用的是新鲜红细胞稀释液(血液加适量生理盐水)本实验只是通过观察红细胞形态变化来理解制备细胞膜的方法和原理,不能直接观察和获得细胞膜。若想获得较纯净的细胞膜需在试管中离心和过滤二、细胞膜主要成分:脂质和蛋白质,还有少量糖类脂质(50%):以磷脂为主,是细胞膜的骨架,含两层;蛋白质(40%):细胞膜功能的体现者,细胞膜功能越复

28、杂,蛋白质种类和数量越多;糖类:和蛋白质和脂质结合形成糖蛋白也叫糖被、糖脂,和细胞识别、免疫反应、信息传递、血型决定等有直接联系;细胞癌变过程中,细胞膜成分改变,产生甲胎蛋白(AFP),癌胚抗原(CEA)。细胞膜上的糖蛋白减少,细胞间粘滞性下降,使得癌细胞易分散和转移。三、细胞膜的结构 基本骨架磷脂双分子层,疏水的尾部和亲水的头部1、基本结构 镶、嵌、贯穿蛋白质分子 外侧糖蛋白(与细胞识别有关)也可以和脂质形成糖脂结构特点:一定的流动性举例:(变形虫变形运动、白细胞吞噬细菌)原因是组成膜的磷脂分子,大多数蛋白质都是可以运动的功能特点:具有选择透过性3、细胞膜功能:(1)将细胞与外界环境分隔开,

29、使细胞成为相对独立的系统,保证细胞内部环境的相对稳定。(2)控制物质进出细胞(控制具有相对性)(方式:自由扩散、协助扩散和主动运输)细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞。细胞产生的抗体、激素和废物排到细胞外。细胞膜的控制作用是相对的。(4) 进行细胞间的信息交流 基础:大多与细胞膜的糖被(糖蛋白)有关。 方式:a通过细胞分泌的化学物质间接传递信息。b通过相邻两细胞的细胞膜直接接触传递信息。c通过相邻两细胞间形成通道进行信息传递。功能特点:选择透过性(取决于载体蛋白的种类和数量)举例:(腌制糖醋蒜,红墨水测定种子发芽率,判断种子胚、胚乳是否成活)进行细胞间的信息交流(方式:三种)(和细胞膜上的糖

30、蛋白紧密相关)四、细胞壁植物:纤维素和果胶(用纤维素酶和果胶酶可以在不损伤细胞内部结构的前提下出去细胞壁)原核生物:肽聚糖结构特点:不具有选择透过性,全透性。作用:支持和保护三、植物细胞含有细胞壁,主要成分是纤维素和果胶,对细胞有支持和保护作用; 第二节 细胞器-系统内的分工合作 一、相关概念:1、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。 2、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。 3、细胞器:细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。4、分离细胞器的方法:差速离心法二、八大细胞器的比较: 1、线粒体:(呈粒状、

31、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。

32、是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所。 4、内质网:由单层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:单层膜,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。功能: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

33、病毒或病菌。 三、细胞器归类分析 植物细胞特有的细胞器:叶绿体、液泡1、从分布看 动物和低等植物细胞特有的细胞器:中心体原核细胞和真核细胞共有的细胞器:核糖体不具膜结构的细胞器:核糖体、中心体2、从结构看 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 含DNA的细胞器:线粒体、叶绿体3、从成分看 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4、从功能上分析(1)与主动运输有关的细胞器:线粒体、核糖体 (3) 参与细胞有丝分裂 中心体:动物细(4) 胞分裂前期发出星射线形成纺锤体纺锤体 高尔基体:植物细胞分裂末期与细胞壁形成有

34、关(3)生理活动中发生碱基互补配对现象的细胞器:线粒体和叶绿体(DNA复制和表达)、核糖体(翻译)三、分泌蛋白的合成和运输:1、分泌蛋白的概念:有些蛋白质是在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的,这里蛋白质叫分泌蛋白。实例:消化酶、抗体和一部分激素。2、分泌蛋白的合成和分泌(1)提供能量的细胞器:线粒体。(2)合成场所:附着在内质网上的核糖体。3、合成和分泌途径核糖体(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 小泡 核膜高尔基体内质网 线粒体 (间接联系) (直接联系) 细胞膜 小泡(间接联系) 4、 生物膜系统1、 组成:包括细胞器膜、细胞膜

35、和核膜等。 2、特点:各种生物膜的组成成分和结构很相似,它们在结构和功能上紧密联系,进一步体现了细胞内各种结构的协调配合。 维持细胞内环境相对稳定3、生物膜系统功能 许多重要化学反应的位点,酶的附着点。 把各种细胞器分开,提高生命活动效率 第三节 细胞核-系统的控制中心 一、细胞核的分布:除高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等及少数细胞外,真核细胞都有细胞核。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。DNA是遗传信息的载体。 2、核膜:双层膜,外膜表面有核糖体附着,核膜不连续,其上有核孔。把核内物质与细胞质分开。 3、

36、核孔:实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流 4、核仁:与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。三、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;1、细胞核是遗传物质储存和复制的场所,DNA携带遗传信息,并通过复制由亲代传给子代,保证了遗传信息的连续性。2、细胞核控制着物质合成、能量转换和信息交流,使生物体能够进行正常的细胞代谢。DNA可以控制蛋白质的合成,从而决定生物的性状。 第四章 细胞的物质输入和输出第一节 物质跨膜运输的实例一、渗透作用(1)渗透作用:指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。(2)发生渗透作用的条件:是具有半透膜是半透膜两侧

37、具有浓度差。二、细胞的吸水和失水(原理:渗透作用)1、动物细胞的吸水和失水外界溶液浓度<细胞质浓度时,细胞吸水膨胀外界溶液浓度>细胞质浓度时,细胞失水皱缩外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出细胞处于动态平衡2、植物细胞的吸水和失水(质壁分离与复原)中央液泡大小原生质层位置细胞大小蔗糖溶液变小脱离细胞壁基本不变清水逐渐恢复原来大小恢复原位基本不变外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞质壁分离外界溶液浓度<细胞液浓度时,细胞质壁分离复原外界溶液浓度=细胞液浓度时就,水分进出细胞处于动态平衡(1)细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。(2)原生质层:细胞膜和液泡膜以及两层膜之

38、间的细胞质(3)原生质体(protoplast):脱去细胞壁的细胞叫原生质体,动物细胞也可算做原生质体。(4)原生质:构成生活细胞的生活物质,细胞中有生命的部分是由原生质构成的,所以原生质是细胞结构和生命活动的物质基础。(5)原生质体由原生质分化形成,具体包括细胞膜和膜内细胞质及其他具有生命活性的细胞器3、质壁分离产生的条件:(1)具有大液泡 (2)具有细胞壁(3)外界溶液浓度>细胞液浓度4、质壁分离产生的原因:内因:原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性外因:外界溶液浓度>细胞液浓度5、植物吸水方式有两种:(1)吸帐作用(未形成液泡)如:干种子、根尖分生区(2)渗透作用(形成液泡)三、物

39、质跨膜运输的其他实例1、对矿质元素的吸收逆相对含量梯度主动运输对物质是否吸收以及吸收多少,都是由细胞膜上载体的种类和数量决定。2、细胞膜是一层选择透过性膜,水分子可以自由通过,一些离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。四、比较几组概念扩散:物质从高浓度到低浓度的运动叫做扩散(扩散与过膜与否无关) (如:O2从浓度高的地方向浓度低的地方运动)渗透:水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散又称为渗透 (如:细胞的吸水和失水,原生质层相当于半透膜)半透膜:物质的透过与否取决于半透膜孔隙直径的大小 (如:动物膀胱、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的卵壳膜等)选择透过性膜:细胞膜上具有载体,且不

40、同生物的细胞膜上载体种类和数量不同,构成了对不同物质吸收与否和吸收多少的选择性。(如:细胞膜等各种生物膜)第二节 生物膜的流动镶嵌模型一、探索历程时间(人物)实验依据结论或假说19世纪末欧文顿对植物细胞进行通透性实验,发现脂质更容易通过细胞膜进入细胞膜是由脂质组成的20世纪初对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析膜的主要成分是脂质和蛋白质1925年荷兰科学家从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两倍膜中的脂质分子必然排列为连续的两层1959年罗伯特森电子显微镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗三层结构所有的生物膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构组成,是静态的结构1970年荧光标记的小鼠细胞和

41、人细胞融合实验细胞膜具有流动性1972年桑格和尼克森新的观察和实验证据提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型 二、流动镶嵌模型的基本内容(1)、组成成分:磷脂双分子层和蛋白质。(2)、基本支架:磷脂双分子层(3)、蛋白质分布:有镶在表面、嵌入、横跨三种。(4)、结构特点:一定的流动性。(5)、功能特点:选择透过性。三、流动镶嵌模型基本内容的总结1、生物膜的组成:主要由蛋白质和脂质组成2、生物膜的基本骨架:脂分子层(亲水性头部朝向两侧,疏水性尾部朝向内侧磷双)。3、蛋白质分子存在形态:有镶在表面、嵌入、横跨三种,外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。(糖被与细胞识别、胞间信息交

42、流等有密切联系)4、生物膜的结构特点:一定的流动性(磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的)第三节 物质跨膜运输的方式一、被动运输:物质进出细胞,顺浓度梯度的扩散,称为被动运输。(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:进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散二、主动运输: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,这种方式叫做主动运输。方向载体能量举例自由扩散高低不需要不需要水、CO2、O2、N2、乙醇、甘油、苯、脂肪酸、维生素等协助扩散高低需要不需要葡萄糖进入红细胞主动运输低高需要需要氨基酸、K+、Na+、Ca+等离子、葡萄糖进入小

43、肠上皮细胞三、大分子物质进出细胞的方式:胞吞、胞吐特别提醒:胞吞胞吐不属于跨膜运输方式,但与细胞膜的流动性有关,且需要能量。第5章 细胞的能量供应和利用第1节 酶降低反应活化能  新陈细胞代谢:活细胞内全部有序化学反应的总称。   活化能:分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。    1 发现 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。  利比希(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

44、细胞死亡并裂解后才能发挥作用。  比希纳(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。  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。  切赫与奥特曼(美、科学家):少数RNA具有生物催化功能。  2定义 :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。 注: 由活细胞产生(与核糖体有关)  催化性质:A比无机催化剂更能减低化学反应的活化能,提高化学反应速度。  B反应前后酶的性质和数量没有变化。成分:绝

45、大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。  3特性 高效性:催化效率很高,使反应速度很快  专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 需要合适的条件(温度和pH值) 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,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T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

46、。  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。 二、ATP(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  (138KJ/mol) (3054 KJ/mol)

47、  2ATP与ADP的转化    合成酶ATP  ADP + Pi + 能量  水解酶  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(最终能源) 蛋白质能源物质之一  化学能ATP(直接能源) 三、ATP的主要来源细胞呼吸 呼吸是通过呼吸运动吸进氧气,排出二氧化碳的过程。  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。分为:有氧呼吸无氧呼吸第一阶段酶C6H12O

48、6 2丙酮酸4H能量(少)场所:细胞质基质酶C6H12O6 2丙酮酸4H 能量(少)场所:细胞质基质第二阶段酶2丙酮酸6H2O6CO220H+能量少场所:线粒体2C2H5OH + CO2 + 能量(少)2C3H6O3 + 能量(少)酶2丙酮酸 场所:细胞质基质第三阶段酶24H 6O2 12H2O 能量(大)场所:线粒体总反应式酶C6H12O6 6O2 6H2O6CO2 12H2O 能量酶C6H12O6 2C2H5OHCO2能量(少)酶C6H12O6 2C3H6O3能量(少)释放能量释放大量能量(合成38个ATP)释放少量能量(合成2个ATP)概念指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄

49、糖等有机物彻底氧化分解,产生 CO2 和H2O释放能量,生成许多ATP的过程指细胞在无氧的参与下,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。  相同点联系  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 意义  为生物体的各项生命活动提供能量四、影响细胞呼吸作用的因素1、内部因素遗传因素(决定酶的种类和数量)2、环境因素(1)温度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

50、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。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010%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。(2)O2的浓度CO2浓度呼吸强度(3)CO2浓度从化学平衡角度分析,CO2浓度增加,呼吸速率下降。呼吸强度含水量%(4)含水量在一

51、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五、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,并释放出氧气的过程。1发现  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 2、场所 双层膜  叶绿体   基质 :DNA,多种酶、核糖体等 基粒  多个类囊体(片层)堆叠而成  胡萝卜素(橙黄色)1/3  类胡萝卜素  叶黄素(黄色) 2/3  吸蓝紫光    (1/4) 色素 叶绿素A(蓝绿色)3/4  吸红橙和蓝紫光  叶绿素(3/4 ) 叶绿素B(黄绿色)1/4   3光合作用的过程:光反应阶段条件光、色素、酶场所在类囊体的薄膜上物质变化光水的光解:2H2O 4 H +

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