2026届高三一轮复习知识清单-分子与细胞

该高中生物学高考复习知识清单全面覆盖细胞的组成成分、基本结构、物质输入输出、代谢及生命历程五大专题，按考点细分知识模块，包含核心概念、实验步骤、例题解析及易错点提示，构建系统知识网络。 清单采用表格对比（如原核与真核细胞）、实验流程分解（如绿叶中色素提取）等方式呈现，突出重难点（如蛋白质计算专题标红），结合科学思维与探究实践素养，设真题关联模块及易错警示，助力学生自主梳理知识，教师精准指导复习。

专题一：细胞的组成成分 考点一：细胞学说及其建立过程  1、细胞学说的建立者：施莱登和施旺 2、细胞学说的主要内容：后人根据他们发表的研究结果进行整理并加以修正，综合为以下要点： 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、 建立过程： ①维萨里通过大量尸体解剖，揭示人体器官结构；比夏指出器官由组织构成； ②罗伯特·虎克用显微镜观察木栓组织（死细胞），命名小室为“细胞”；列文虎克（第一个观察到活细胞）和马尔比基显微观察资料逐渐积累； ③施莱登和施旺通过科学观察和归纳概括，形成理论。 ④耐格里观察发现，新细胞产生是老细胞分裂的结果。 ⑤魏尔肖总结：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。 4、 细胞学说的意义：细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。 理解：①使人们认识到动物和植物有共同的结构基础，促使学科融通和统一，催生生物学的问世； ②生物学的研究由器官、组织水平进入细胞水平，为后来进入分子水平打下基础； ③解释了个体发育，为后来的生物进化论的确立埋下伏笔。 5、 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。 分为：完全归纳法和不完全归纳法 注意：不完全归纳法得出的结论很可能是可信的，可以用来预测和判断，但也存在例外的可能。 注：教材必修1P4“思考·讨论”(节选) 科学家是如何通过获得证据来说明动植物体是由细胞构成这一结论的？ 通过对动植物体的解剖和显微观察获得证据，通过归纳概括形成结论。 考点二：生命系统的结构层次 结构层次 概念 举例 细胞 生物体结构和功能基本单位，能完整表现生命活动的最小层次。 神经元，心肌细胞，上皮细胞 组织 由形态相似结构功能相同的细胞联合在一起形成的细胞群 动：上皮、结缔、肌肉、神经组织； 植：保护、分生、营养、输导、机械组织。 器官 几种不同组织结合形成能完成某一生理功能的结构 动：心脏、脑、消化器官等； 植：营养器官根茎叶，生殖器官花果实种子。 系统 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（区分系统与生命系统、生态系统） 人体系统：运动、呼吸、消化、循环、泌尿、生殖、神经、内分泌。 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 人、草履虫、青蛙、一株番茄 种群 生活在一定区域的同种生物全部个体。生物繁殖和进化的基本单位是种群。 一个池塘所有的鲤鱼 群落 同一时间内在一定区域中所有种群的集合 一个池塘中所有生物，包括动物、植物、微生物 生态系统 生物群落及其所处的非生物环境相互作用而形成的统一整体 一个池塘 生物圈 地球上全部生物及其无机环境的总和 地球（范围包括岩石圈的表面、大气圈的底部和水圈的大部） 1.从生物圈到细胞，生命系统层层相依，又各自有特定的组成、结构和功能。不同的生物体具有不同的、具体的生命系统，越高等的生物其生命系统越复杂。 2.地球上最早出现的生命形式：单细胞生物。它没有组织、器官、系统这三个结构层次。 3.病毒不能独立完成生命活动，不属于生命系统。 4.草履虫等单细胞生物既属于细胞层次，又属于个体层次。 5.生命系统的结构层次可含“非生物成分”，如生态系统、生物圈包含无机环境。 6.一个分子或原子是系统还是生命系统？为什么？ 分子、原子是系统，因为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，但不是生命系统，因为一个分子或原子不能完成一定的生命活动。 考点三：细胞多样性和统一性： 一、生物分类 生物类型 举例 结论 无细胞结构生物 病毒（蛋白质外壳+内部遗传物质：核酸） 只有依赖于活细胞才能生活 有细胞结构生物 单细胞生物 细菌、单细胞藻类、单细胞动物 单细胞生物能够独立完成各项生命活动 多细胞生物 大多动物和植物 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生命活动 注意： 1. 一切生物的生命活动离不开细胞。细胞是生物体结构和功能基本单位。 2. 病毒，不能独立进行新陈代谢。 病毒和动植物相比，最大的特点是没有细胞结构，不能独立地进行代谢，单独存在时不具备生物活性。病毒被认作生物的主要原因是病毒能进行增殖。 病毒不能用一般的培养基培养，其原因是病毒营寄生生活，只能用活细胞来培养。 3. 如图分别表示新冠病毒和T2噬菌体的结构，请据图回答： (1)新冠病毒和T2噬菌体由什么成分组成？这些成分的合成场所在哪里？ 新冠病毒主要由RNA和蛋白质构成。T2噬菌体主要由DNA和蛋白质构成。其中RNA、DNA是在宿主细胞上合成的，蛋白质是在宿主细胞的核糖体上合成的。 (2)新冠病毒比T2噬菌体的变异性更大，原因是什么？自然状态下能发生的变异类型是？ 新冠病毒的遗传物质是RNA，RNA是单链结构，不稳定，容易发生变异；基因突变。 (3)新冠病毒的最外层有脂质的囊膜包被，且有多种蛋白质，据此推测新冠病毒进入宿主细胞的方式是什么？ 依靠脂质膜和细胞膜的融合，以类似胞吞的方式进入宿主细胞。 (4)T2噬菌体是专一侵染大肠杆菌的病毒，如果想用放射性同位素标记T2噬菌体，该如何操作？请写出基本思路。 先用含有放射性同位素的培养基培养大肠杆菌，再用标记后的大肠杆菌培养T2噬菌体。 二、原核细胞和真核细胞 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。 1、由真核细胞构成的生物叫做真核生物，如植物、动物、真菌等。 2、原核生物主要是分布广泛的各种细菌。 蓝细菌（旧称：蓝藻），细胞比其他细菌大，一般来说，肉眼分辨不清；但当它们以细胞群体的形式存在时，可见。如淡水水域污染后富营养化，导致蓝细菌和绿藻大量繁殖，形成水华。 常见种类：发菜、色球蓝细菌、颤蓝细菌、念珠蓝细菌。 蓝细菌细胞内含有藻蓝素和叶绿素（无叶绿体，有光合作用相关酶），是能进行光合作用的自养生物（生产者）。细菌多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。 细菌的细胞都有细胞壁、细胞膜、细胞质，都没有核膜包被的细胞核，也没有染色体，但有环状DNA分子，其所在的区域叫拟核。 3、总结原核细胞和真核细胞的异同点 原核细胞 真核细胞 常见举例 1、 细菌（杆、球、弧、螺旋） 2、 蓝细菌 3、 放线菌 4、 支原体（无细胞壁）、衣原体、立克次氏体 1、 动物细胞 2、 植物细胞 3、 真菌（酵母、霉菌、可食用） 细胞大小 小 大 细胞核 无细胞核，有拟核 有细胞核 遗传物质 拟核，裸露的环状DNA分子 染色质/体，细胞质基因 细胞质 只有核糖体一种细胞器 多种细胞器 变异类型 基因突变 基因突变，基因重组，染色体变异 细胞分裂 细菌是二分裂 有丝、无丝和减数分裂 是否遵循孟德尔遗传规律 否 有性生殖时，核基因遵循 基因表达过程 边转录边翻译 先转录后翻译 联系 化学组成相似，结构上都有细胞膜、细胞质、核糖体，遗传物质都是DNA ①病毒属于真核细胞还是原核细胞？都不属于。 ②细胞多样性的直接原因是？其根本原因是？ 直接原因：构成细胞的蛋白质分子不同； 根本原因：不同生物间：DNA分子具有多样性； 同一生物不同细胞间：基因的选择性表达。 ③细胞统一性的“五个”表现： ④细胞结构和功能相统一的实例： ⑤你如何解读“原核细胞”和“真核细胞”中的“原”字和“真”字？据此推测原核生物和真核生物在进化上的联系。 “原核细胞”的“原”字指“原始”的含义；“真核细胞”中的“真”字指“真正”的含义；从进化的视角看，真核生物是由原核生物进化来的。 ⑥原核生物中既有自养生物又有异养生物？原核生物都是单细胞生物吗？ 是，蓝细菌和大多数细菌；是 ⑦乳酸菌、衣藻、蘑菇和蓝细菌都具有结构有哪些？ 细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体（统一性＋都以DNA作遗传物质） ⑧没有细胞核的细胞不一定都是原核细胞，如哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟筛管细胞。 ⑨能进行有氧呼吸的细胞不一定都含有线粒体，如蓝细菌和硝化细菌。 【考点四：显微镜的使用】 实验：使用高倍显微镜观察几种细胞 1、 选材 真菌（酵母菌）、低等植物细胞（水绵）、高等植物细胞（叶的保卫细胞）、动物细胞（鱼的红细胞）、人体上皮组织、结缔组织、神经组织的切片、血涂片、植物叶片结构永久切片。 2、制作临时装片  擦拭玻片→滴清水→取材→展平（或涂匀）→盖上盖玻片→染色（滴入，吸水纸吸引）→观察。 1. 使用显微镜观察  ①取镜与安放：左手托镜座，右手握镜臂；平稳放在实验台的前方稍偏左。  ②对光：转动转换器，使低倍物镜对准通光孔。然后选一较大的光圈对准通光孔，左眼注视目镜，转动反光镜，使光线通过通光孔反射到镜筒内，通过目镜，可以看到亮白的视野。  ③制片：制作临时装片．如果细胞与背景色相同或相近，则需要将细胞染色。  ④低倍镜观察：把所要观察的玻片标本放在载物台上，用压片夹压住，标本要正对通光孔的中心。转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓下降，直到物镜接近玻片标本为止（此时实验者的眼睛应当看物镜镜头与标本之间，以免物镜与标本相撞）。左眼看目镜内，同时反向缓缓转动粗准焦螺旋，使镜筒上升，直到看到物像为止，再稍稍转动细准焦螺旋，使看到的物像更加清晰。 ⑤高倍镜观察  A转动反光镜，使视野明亮。 B在低倍镜下观察清楚后，把要放大观察的物像移至视野中央。 C转动转换器，换成高倍物镜。 D用细准焦螺旋调焦并观察。 1. 常见问题： ①放大倍数的计算：显微镜的放大倍数等于目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积。 ②放大倍数的实质：显微镜的放大倍数是指长度或宽度的放大，不是指面积或体积。 ③显微镜成像特点：“像在哪往哪移”“动起来方向相同” ④污点可能存在的位置：装片、物镜、目镜。 ⑤显微镜观察异常情况分析 (1)视野模糊原因分析 整个视野模糊—— 视野一半清晰，一半模糊—— 有异物存在。 (2)调节视野亮度的操作 观察染色标本或高倍镜观察——光线宜______。(强、弱) 观察无色或未染色标本或低倍镜观察——光线宜______。(强、弱) 视野一半暗一半亮——应调______。 答案：细准焦螺旋未调好 可能是切片厚薄不均匀 强 弱 反光镜（可能是反光镜的调节角度） 5、结论： 观察细胞图片发现细胞形态的多样性，同时也看到细胞都具有相似的基本结构，如细胞膜、细胞质和细胞核，这反映了细胞的统一性。 【考点五：组成细胞的元素】 生物界和非生物界在元素组成上的统一性和差异性： ①组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种元素为细胞所特有，体现生物界和非生物界在元素种类上具有统一性。 ②但是细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，体现生物界和非生物界在元素相对含量上具有差异性。 1．组成细胞中的化学元素常见的有20多种： 2.玉米和人体细胞鲜重和干重中主要的元素含量： 人体细胞中：鲜重中元素含量占比前四位：O>C>H>N 干重中元素含量占比前四位：C>O>N>H 玉米细胞中：干重中元素含量占比前四位：O>C>H>N 无论鲜重还是干重，含量最多的四种元素是：C、H、O、N 【考点六：组成细胞的无机物】 一、组成细胞的各种元素大多以化合物形式存在。 不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差异的。 二、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 （1）还原糖的检测和观察 实验原理：还原性糖类与斐林试剂作用，生成砖红色沉淀； （甲液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液；乙液质量浓度为0.05g/ml的CuSO4溶液） 取材要求：白色或接近无色（梨、葡萄或者白萝卜匀浆） 不宜选用甘蔗、甜菜、马铃薯，也不宜选用带颜色的材料。 颜色变化：（白色→浅蓝色→棕色→砖红色） 实验步骤： 向试管当中注入2ml待测组织样液，再注入1ml斐林试剂（注意要甲液和乙液等量混合均匀后再注入）；然后将试管放入盛有50-65℃温水的大烧杯中加热约2min。 （2）蛋白质的检测和观察 实验原理：蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。 （A液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液；B液：质量浓度为0.01g/ml的CuSO4溶液） 实验材料：豆浆，鲜肝提取液，鸡蛋清稀释液 实验步骤： 向试管当中注入2ml待测组织样液，再注入双缩脲试剂A液1ml，摇匀，再注入B液4滴，摇匀。 注意：蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？B液为什么不能过量？ 蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。 （3）脂肪的检测和观察 实验原理：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色或者被苏丹Ⅳ染液染成红色； 实验步骤：制作花生子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况。 取材：取一粒浸泡过的花生种子去掉种皮。 注意：因为浸泡时间短，不易切片；浸泡时间过长，组织较软，切片不易成形。切片要尽可能薄些，便于观察。 切片：用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。 制片：从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央；在花生子叶薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min；用吸水纸吸取染液，再滴加1-2滴体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色；用吸水纸吸取花生子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。 注意：染色时间不宜太短，染色不充分，脂肪颗粒染色过浅不宜观察；时间不宜过长，样品中的脂肪可能溶解，洗浮色时被洗掉，且会使其他部位着色，观察不到被染色的脂肪颗粒。 观察：低倍镜下找到最薄处，移到视野中央，换高倍镜观察。如果含有脂肪会观察到橘黄色或者红色圆形脂肪颗粒。 三、细胞中的水 1、水的含量 （1）水是活细胞中含量最多的化合物。 （2）影响细胞内含水量影响因素 ①生物体种类不同，含水量不同： 水生生物含水量>陆生生物含水量。男人>女人；（填“<”“>”“=）” ②生物体的发育阶段，含水量也不同： 幼儿>成年人；植物幼嫩部分>成熟部分；种子萌发时>种子休眠时 ③生物体的不同组织、器官含水量也不同。 血液>骨骼>牙齿 2、水的存在形式 大多数水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水，约占细胞内全部水分的95.5%； 一部分水与细胞内的其它物质相结合，叫做结合水，约占细胞内全部水分的4.5%。 3、水的作用 （1）结合水是细胞结构的重要组成成分。 （2） 自由水是细胞内的良好溶剂； 细胞内许多生物化学反应都需要水的参与； 为细胞提供液体环境； 水具有运输作用（在生物体内流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物运送到排泄器官或直接排出体外）。 4、自由水和结合水的关系 ①自由水和结合水可以相互转化； ②自由水和结合水与新陈代谢的关系： 自由水含量越高，新陈代谢越旺盛；结合水含量越高，抗性越强。 【例题】 ①刚刚收获的小麦种子经曝晒，失去了大量的水分，这些水属于自由水；再将晒干的种子放在试管内用酒精灯加热，试管壁上将出现小水珠，这些水属于结合水。 ②将种子晒干就是减少其中自由水的量使其代谢水平降低，便于储藏；北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。 四、细胞中的无机盐 1、无机盐在细胞中大多以离子形式存在，在细胞中含量很少，仅占细胞鲜重的1-1.5%。 2、无机盐的作用 （1）某些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分； 例如： ①Fe2+是构成血红素的元素，人体缺少它，将导致缺铁性贫血。 ②Mg2+是构成叶绿素的元素，植物缺少它，光合作用将受影响。 ③I-是构成甲状腺激素的元素，成人缺少容易患地方性甲状腺肿大，孕妇或者儿童缺少容易使儿童患呆小症；多易患甲亢。 （2）许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用； 例如：人体内Na+缺乏会引起神经和肌肉细胞兴奋性降低，引发肌肉酸痛、无力等。血液中缺乏Ca2+，会抽搐。 （3）某些无机盐例子参与维持细胞的酸碱平衡和渗透压。 人的血浆PH 值约为7.35-7.45，无机盐如HPO42-/H2PO4-和H2CO3/HCO3-等缓冲系统来调节并维持PH平衡。人体PH 降低0.5个单位，立即引发酸中毒。 注意： 1.为什么在患急性肠胃炎时不能直接喝大量水？ 急性肠胃炎丢失大量水和无机盐，导致体内渗透压平衡出现障碍，如果只补充水，渗透压会变小，所以应该喝淡盐水，严重的应该去医院挂吊瓶补充葡萄糖和淡盐水。 2.为什么植物缺少N、Mg、P会影响植物的光合作用？ N、Mg是组成叶绿素的成分，N、P是组成叶绿体类囊体膜和ATP的成分，N也是组成光合酶的成分，因此植物缺少N、Mg、P会影响植物的光合作用。 3.植物根系既能从土壤中吸收水分也能吸收无机盐，但是不能吸收有机物。 总结： 五、验证某种矿质元素的生理功能 (1)实验设计：减法原理 ②实验组 (2)实验成功关键点 ①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 ②实验组用只缺X的培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水作对照。 ③实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 【考点七：组成细胞的有机物】 一、细胞中的糖类 1、功能：糖类是主要的能源物质。 2、组成元素：C、H、O 3、主要种类和作用 种类 构成特点 作用 存在部位 单糖（不能水解） 五碳糖 脱氧核糖 2号碳上脱氧 构成DNA的组成物质 一切生物除了RNA病毒 核糖 构成RNA的组成物质 一切生物除了DNA病毒 六碳糖 葡萄糖 C6H12O6 同分异构体 细胞生命活动所需要的主要能源物质，“生命的燃料” 一切生物 果糖 植物 半乳糖 动物 二糖 蔗糖 葡萄糖+果糖 两分子单糖脱水缩合形成，化学式C12H22O11，水解成单糖被细胞吸收，进而被氧化分解供能 糖料作物甘蔗甜菜，大多数水果蔬菜 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 多糖（单体均为葡萄糖） 淀粉 [（C6H10O5）n] 植物体内储能物质 粮食作物种子及植物变态茎或根以及一些植物果实 糖原 动物体内储能物质 主要分布于肝脏和肌肉细胞中 纤维素 所有植物细胞细胞壁主要成分，第七类营养素 棉麻棕榈类植物，其他植物茎秆枝叶 几丁质（又称壳多糖） 真菌细胞壁主要成分；含N多糖； 与溶液中重金属离子有效结合，用于废水处理；制作食品包装纸和食品添加剂；制造人工皮肤 广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼 注意： ①多数糖类分子中氢原子和氧原子之比为2：1，所以糖类也叫碳水化合物，简写为（CH2O）。 ②单糖可不经消化直接被吸收，而二糖、多糖必须经消化水解成单糖后才能被吸收。 ③纤维素在人和动物体内很难被消化，草食类动物借助某些微生物才能分解。 ④构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子，但是葡萄糖的数量和连接方式不同。 ⑤根据化学性质不同，糖类又可以分为还原糖和非还原糖，其中还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖，非还原糖蔗糖和多糖。 ⑥植物体内特有的糖类有果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素，动物特有的糖类半乳糖、乳糖、糖原，动植物共有的糖类有五碳糖，葡萄糖。 ⑦RNA、DNA、ATP中的糖依次为核糖、脱氧核糖、核糖。 ⑧区别：水解和氧化分解 二、细胞中的脂质 1、脂质存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物。 2、组成脂质的元素主要是C、H、O，有些脂质还含有N、P。脂质分子中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高，所以在氧化时耗氧更多。 3、脂质各种类分子结构差异很大，通常不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等。 种类 组成元素 结构 分布 功能 脂肪（也叫三酰甘油或甘油三酯） C、H、O 三分子脂肪酸与一分子甘油形成， 植物大多含有不饱和脂肪酸（室温液态）动物大多含饱和脂肪酸（室温固态） 是细胞内良好的储能物质； 还是一种很好的绝热体（保温）； 分布在内脏器官周围的脂肪还有缓冲和减压的作用。 磷脂 C、H、O、N、P 甘油的一个羟基和磷酸及其他衍生物结合 在动物脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中含量丰富 构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。 固醇 胆固醇 C、H、O ------------ ------------ 构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输； 性激素 C、H、O ------------ ------------ 能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成 维生素D C、H、O ------------- ------------ 能有效地促进肠道对钙、磷的吸收。 注意： ①细胞中糖类和脂质是可以相互转化的。 血液中葡萄糖除供细胞利用外，多余部分可以合成糖原储存起来，如果还有富余，可以转变为脂肪和某些氨基酸。 但是糖类和脂质之间转化程度是有差异的。糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只有在糖类代谢发生障碍，引起功能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。 ②相比于淀粉类作物种子，种植油料作物种子时要播种的浅一些，为什么？ 脂肪中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高。等质量的脂肪与糖类氧化分解时，脂肪释放的能量更多，需要的O2多，产生的H2O多。 ③呼吸熵是物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值，糖类的呼吸熵等于1，而脂肪的呼吸熵却小于1，请从糖类和脂肪的元素组成方面分析原因？ 脂肪和糖类均由C、H、O三种元素组成，但脂肪中“C”“H”含量高，而“O”含量低，故脂肪氧化分解释放的能量多，需要O2多，产生的H2O多。 ④哺乳动物体内胆固醇并非有害无益，原因是？ 胆固醇是动物细胞膜的重要组成成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。 ⑤构建种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线 (1)在种子吸水的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。 (2)在种子吸水的第Ⅱ阶段，细胞呼吸CO2的产生量要比O2的消耗量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸。 (3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的吸收量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。 (4)种子萌发后期，O2吸收量大于CO2释放量，说明除了糖类参与氧化分解外，还有其他物质参与氧化分解，如脂肪。 (5)油料作物和非油料作物种子萌发过程中鲜重和干重怎么变化？ 种子形成时，光合作用产物的输入导致其干重增加。 种子萌发时，吸收水分导致其鲜重增加，非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少，油料作物种子萌发初期干重有所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素)，然后再减少。 　　种子类型 变化 非油料作物种子(如小麦) 油料作物种子(如大豆) 种子形成时 可溶性糖(还原糖)→淀粉 糖类→脂肪 种子萌发时 淀粉→可溶性糖(还原糖) 脂肪→甘油、脂肪酸→糖类 三、蛋白质是生命活动的主要承担者 1、地位：组成细胞中的有机化合物中含量最多的；目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子 2、蛋白质的功能 ①构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白，例如：肌肉、头发、羽毛、蛛丝等； ②对细胞内的化学反应有催化作用，例如：酶； ③具有运输功能，如血红蛋白运输氧； ④具有免疫功能，如抗体帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害； ⑤调节机体的生命活动，如胰岛素； 总结：蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、防御等功能，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。 3、蛋白质的结构 （1）蛋白质的基本组成单位--氨基酸 组成元素：C、H、O、N（S、Fe） （2）种类：人体中组成蛋白质的氨基酸有21种。 ①必需氨基酸：人体细胞不能合成的，必须从外界环境中获取的氨基酸，有8种， 包括：蛋（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； ②非必需氨基酸：人体细胞能够合成的,有13种。 注意：长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病，请分析原因？ 赖氨酸为必需氨基酸，人体不能合成，只能从食物中摄取才能保证正常的生命活动，玉米中不含赖氨酸，因此长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而患病。 （3）结构： 氨基酸结构通式： 结构特点：①至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上； ②此碳原子上还连接着一个氢原子，和一个侧链基团（R基）。其中R基决定氨基酸种类。 （4）蛋白质的形成过程： ①一个氨基酸分子羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫做脱水缩合。 ②连接两个氨基酸分子的化学键（-CO-NH-）叫做肽键。 ③由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。由三个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做三肽。由多个（n个）氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做多肽，通常呈链状结构，叫做肽链。 ④氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。 ⑤多条肽链之间可以通过化学键如二硫键相互结合在一起，形成更为复杂的空间结构。 （5）蛋白质多样性的原因： 在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸的数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此蛋白质分子的结构及其多样。 （6）结构和功能相适应： 每一种蛋白质分子都有与它所承担的功能相适应的独特结构。如果氨基酸序列和蛋白质空间结构改变，就可能会影响其功能。 蛋白质变性：蛋白质在某些物理和化学因素（高温、紫外线、强酸、强碱、酒精、甲醛、重金属盐等）作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。变性是不可逆的。 区别于盐析和水解。 【专题：蛋白质相关计算】： 1、氨基酸排列与多肽种类 M种氨基酸形成n肽化合物种类有 2、氨基酸缩合反应相关： 肽键数 脱去水分子数 至少有多少游离的氨基或者羧基数目 N个氨基酸脱水缩合形成一条肽链 N个氨基酸脱水缩合形成两条肽链 N个氨基酸脱水缩合形成三条肽链 N个氨基酸脱水缩合形成m条肽链 N个氨基酸脱水缩合形成环状链 总结： 3、求蛋白质分子量 已知21种氨基酸平均相对分子质量为a，则由n个氨基酸分子组成的含有m条肽链的蛋白质分子质量是 4、求原子个数 氧原子个数 氮原子个数 氢原子个数 5、有的氨基酸分子中含有巯基（-SH），在形成蛋白质分子过程中会有两个巯基脱去两个氢原子，形成二硫键（-S-S-）,即形成一个二硫键，相对分子质量减少 6、水解 单链或者环状肽彻底水解： 部分水解： 4、 核酸是遗传信息的携带者 1、种类对比 核酸种类 DNA RNA 全名 脱氧核糖核酸 核糖核酸 单体 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 元素组成 C、H、O、N、P 组成物质 磷酸 均相同 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、胸腺嘧啶 胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、尿嘧啶 结构 一般为双链（双螺旋结构模型） 一般为单链 分布 真核：主要在细胞核中，少量在线粒体、叶绿体细胞器中 原核：主要在拟核，少量存在质粒中 主要在细胞质中 2、沃森-克里克DNA双螺旋结构模型： ①DNA分子是由两条单链组成的，按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。 ②DNA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。 ③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且按照碱基互补配对原则配对，A和T，C和G配对。 注意：①单链中，两个核苷酸之间通过磷酸二酯键连接； ②配对的碱基中，A与T之间形成两个氢键，C与G之间形成三个氢键，氢键越多，DNA结构越稳定。 ③碱基对的排列顺序代表着遗传信息。 3、DNA分子结构特点： ①稳定性：双螺旋的空间结构相对稳定 ②多样性：遗传信息蕴藏在碱基对排列顺序中，碱基排列顺序千变万化，如某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。 ③特异性：每对碱基对排列顺序特定，比例在不同DNA分子中不同。 注意：DNA和蛋白质分子一样具有空间多样性吗？ DNA没有空间结构多样性，DNA双链结构均连接形成双螺旋结构。而蛋白质分子可以由多肽链进行盘曲折叠。 4、功能： ①生物的主要遗传物质：大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒遗传物质是RNA。 ②参与遗传信息的传递和表达（中心法则） ③催化作用：少数酶的本质是RNA。 注意：DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是？ 人类的遗传信息储存在DNA分子中，而且每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。 5、不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况： 生物种类 举例 含核酸种类 核苷酸种类 碱基种类 细胞结构生物 动物 草履虫、人类 植物 马铃薯、杨树 细菌、真菌 大肠杆菌、酵母菌 不具有细胞结构生物 DNA病毒 T2噬菌体、天花病毒、乙肝病毒 RNA病毒 HIV、SARS、流感、禽流感、烟草花叶病毒 6.DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系 核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不完全相同” 7.常见的核酸—蛋白质复合体 五、生物大分子以碳链为骨架 细胞是由多种元素和化合物构成的，在构成细胞的化合物中，多糖、蛋白质、核酸都是大分子。 生物大分子 基本单位 多糖 单糖 蛋白质 氨基酸 核酸 核苷酸 这些大分子的基本单位称为单体。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。生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。生物大分子也是以碳链为基本骨架的。 “碳是生命的核心元素”，“没有碳就没有生命。” 细胞中的这些化合物，含量和比例处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。 六、化合物判断 专题二：细胞的基本结构 考点一：细胞壁 1、作用：支持和保护 2、成分： 植物：主要由纤维素和果胶构成 细菌：主要成分肽聚糖（唯一没有细胞壁的细菌：支原体） 真菌：主要成分几丁质 3、特点：全透性，伸缩性差 考点二：细胞膜：真正系统的边界，也叫质膜。 1.功能： （1）将细胞与外界环境分隔开 将生命物质与外界坏境分隔开，使细胞成为相对独立的系统，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 （2）控制物质进出细胞 一般来说，细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞；细胞不需要的物质不容易进入细胞。抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外；但是细胞内有用的成分却不会轻易流失到细胞外。细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。 鉴定动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。 （3）进行细胞间的信息交流 在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，而是相互协调的，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。 交流的方式： ①内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素）,随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面受体结合,将信息传递给靶细胞； ②相邻两个细胞的细胞膜接触,信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如精子和卵细胞之间的识别和结合； ③相邻两个细胞之间形成通道,携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,也有信息交流的作用。 2.成分： 脂质 （约占细胞膜总质量的50%）：其中：磷脂最丰富，还有少量的胆固醇。 蛋白质（约占40%）：在细胞膜行使功能方面起着重要作用。 糖类（约占2-10%）：糖链通常以糖被的形式存在与膜外侧。 注意： ①各种膜所含的蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关：功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量就多。 ②细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变，有的产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质，可用来检测癌细胞。膜上糖蛋白的数量会减少，细胞间的黏着性降低，所以癌细胞非常容易扩散和转移。 3.对细胞膜成分和结构的探索 ①19世纪末，欧文顿发现细胞膜对不同的物质的通透性不一样：凡是可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。提出膜是由脂质组成的。 ②科学家利用动物的卵细胞、红细胞神经细胞等进一步制备纯净的细胞膜，进行化学成分分析，得知：细胞膜的脂质主要有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量更多。 ③两位荷兰科学家戈特、格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气--水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面的2倍。推断：细胞膜的中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 ④英国学者丹尼利和戴维森推测，细胞膜外还可能附有蛋白质。 ⑤20世纪50年代，电子显微镜诞生。罗伯特森在电镜下看到了细胞膜的清晰的暗-亮-暗的三层结构，并提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。 ⑥60年代以后，科学家对细胞膜是静态的观点提出了质疑。1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子,用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子,将小鼠细胞和人的细胞融合。刚融合时，融合细胞一般发绿色荧光，一半发红色荧光。在37下经过40分钟，两种颜色的荧光均匀分布。这一实验及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性。 ⑦在新的观察和实验的基础上提出了新的生物模型，现在为大多数人所接受的模型是1972年辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型。 注意：脂质体是人工合成的对水溶性和脂溶性药物均有较好包载能力的类细胞膜结构(如下图所示)，可实现靶向给药。能在水中结晶的药物和脂溶性药物分别放置的位置是？ 4．流动镶嵌模型的基本内容 流动镶嵌模型认为： ①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，具有屏障作用。 ②蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中，有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层，有的贯穿于整个磷脂双分子层（不对称分布），具有物质运输等作用。 ③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自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 ④细胞膜外表面还有糖类分子，和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质分子结合形成糖脂，这些糖类分子叫糖被。其与细胞表面识别、细胞间信息传递等功能有密切关系。 细胞膜的结构特性是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。 考点三：细胞核 1.细胞核的功能 (1)黑白美西螈核移植实验 ①实验过程 ②实验结论：美西螈皮肤颜色的遗传受细胞核控制。 (2)蝾螈受精卵横缢实验 ①实验过程 ②实验结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。 (3)变形虫切割实验 ①实验过程 ②实验结论：变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制。 (4)伞藻嫁接与核移植实验 ①伞藻嫁接实验过程 ②伞藻核移植实验过程 ③实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。 2.结构 细胞核由核膜、核孔、核仁，染色质等结构组成。 ①核膜由两层膜组成，把核内物质与细胞质分开。 ②核膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道，实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。 核膜、核孔都有选择性：DNA不能通过核孔进入细胞质，RNA可以通过核孔进入细胞质；DNA聚合酶等蛋白质通过核孔进入细胞核。穿膜层数是0。 ③核仁的功能：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。 代谢越旺盛的细胞，核仁与核孔的数目越多，核仁的体积越大。如口腔上皮细胞与胰岛B细胞相比，核孔与核仁的数目少，核仁体积小。 ④染色质：主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。 染色质是细胞核内容易被碱性染料染成深色的物质，是极细的丝状物。细胞分裂时细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为光学显微镜下清晰可见的圆柱状或杆状的染色体。细胞分裂结束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质，被包围在新形成的细胞核里。染色质和染色体是同种物质不同时期的两种存在形式。 注意： ①除了高等植物成熟筛管细胞的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。有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中有多个细胞核。 ②核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。 ③核膜和核孔都具有选择透过性，核孔虽然可以允许大分子物质通过，但仍然具有选择性，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质中。 ④核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中，核孔数量多，核仁较大。 ⑤细胞衰老时，细胞萎缩体积变小，细胞核体积变大，核膜收缩，染色质内折，染色加深。 3.功能 细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 4.模型方法 ①模型分为物理模型(如DNA双螺旋结构的挂图或实物模型)、概念模型(如种群的概念)和数学模型(如“J”型曲线、“S”型曲线，公式、表格等)。(P54模型方法) ②在设计并制作细胞模型时，科学性、准确性是第一位的，其次才是美观与否。(P55模型建构) ③洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片不是物理模型(模型是简化的、概括的)。(P56课后习题) 考点四：真核细胞细胞器之间的分工合作 细胞器：细胞质中具有特定功能的各种亚显微结构的总称。 细胞质基质：细胞质内呈胶质状态，是细胞进行新陈代谢的主要场所。 1.分离各种细胞器的方法 常用的方法是差速离心法。将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆，将匀浆放入离心管中，采取逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的细胞器。 2.细胞器的结构和功能 ①线粒体 结构：双层膜，内膜向内折叠形成嵴，增加膜面积。基质中含有DNA、RNA、核糖体等。 功能：线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。 细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体。（代谢越旺盛的细胞，线粒体数目越多） 分布：几乎所有的真核细胞（哺乳动物成熟红细胞没有线粒体） 注意：线粒体内膜的蛋白质种类和数量比外膜高，请从结构与功能观角度分析原因？ 功能复杂的膜中，蛋白质的种类和数量多。线粒体内膜中进行着有氧呼吸的第三阶段。 ②叶绿体 结构：双层膜，类囊体薄膜堆叠形成基粒，增加膜面积。基质中含有叶绿素、DNA、RNA。 功能：是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。 分布：绿色植物的叶肉细胞、保卫细胞以及幼嫩茎的表皮细胞。（叶绿体在植物向光一侧分布集中） 注意：线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体，能独立地进行基因表达合成部分蛋白质，但其绝大多数蛋白质由核基因编码，在细胞质核糖体上合成后转移至线粒体或叶绿体内，因此二者被称为半自主性细胞器。但是不遵循孟德尔遗传规律。 ③核糖体： 结构：没有膜，主要由rRNA和蛋白质构成。 功能：合成蛋白质的场所，是“生产蛋白质的机器”。（进行翻译过程，没有加工功能） （蛋白质合成旺盛的部位核糖体多） 分布：所有真核和原核细胞中（除哺乳动物成熟红细胞） 注意：真核细胞中的核糖体有两类： 附着核糖体主要合成分泌蛋白(如抗体等)； 游离核糖体主要合成细胞自身所需要的蛋白质。 ④内质网： 结构：单层膜，是由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统。增大细胞内的膜面积，膜上附着有多种酶，为各种生化反应创造有利条件。 功能：粗面内质网：有核糖体附着，是蛋白质合成加工场所和运输通道。 光面内质网：没有核糖体，是脂质合成的场所。 分布：大多数动植物细胞中 ⑤高尔基体： 结构：单层膜，有扁平囊状结构和大小囊泡。 功能：高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。 在植物细胞中，与细胞壁的形成有关； 在动物细胞中，与分泌蛋白的形成有关，是各种膜成分相互转化中的“枢纽”。 分布：大多数动植物细胞中（在分泌功能强的细胞中高尔基体的数量较多） ⑥溶酶体 结构：单层膜 功能：是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶。 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。 分布：主要分布在动物细胞中。 注意： a硅肺的成因：肺部吸入硅尘(SiO2)后，硅尘破坏溶酶体膜导致水解酶释放，破坏细胞结构，导致肺的功能受损。 b溶酶体内水解酶不分解溶酶体膜的可能原因：溶酶体膜经过修饰，不会被这些水解酶识别；溶酶体内的酶只有在酸性条件下才能发挥作用，而溶酶体膜介于酸性和中性之间且不断地运动着，分解它们的酶难以起作用。(P50拓展题) ⑦液泡 结构：单层膜，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质。 功能：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。 分布：主要存在于成熟的植物细胞中。 注意：液泡中的色素是花青素，与花和果实的颜色有关；叶绿体中的色素是叶绿素等，与光合作用有关。 ⑧中心体： 结构：没有膜，由两个互相垂直排列的中心粒及周围的物质组成。 功能：与细胞的有丝分裂有关。分裂间期复制成两个中心体，前期向细胞两极移动，发出星射线形成纺锤体。 分布：某些低等植物和动物细胞。 3.细胞的骨架 细胞器并非漂浮于细胞质中的，真核细胞细胞质中存在支持他们的结构--细胞骨架。 细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构。 功能：维持细胞形态，锚定并支撑着许多细胞器，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。 总结：细胞器的不同分类 4.细胞器之间的协调配合 (1)各种生物膜在成分上的联系 ①相似性：各种生物膜都主要由脂质和蛋白质组成。 ②差异性：每种成分所占的比例不同，功能越复杂的生物膜，其蛋白质的种类和数量就越多。 (2)各种生物膜在结构上的联系 ①各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，大都具有一定的流动性。 ②在结构上具有一定的连续性，图示如下： (3) 各种生物膜在功能上的联系(以分泌蛋白的合成、运输、分泌为例) 分泌蛋白：指在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如消化酶、抗体和一部分激素等。 ①研究手段——放射性同位素标记法 在豚鼠的胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，检测放射性依次出现的部位。 先在游离的核糖体中合成一段肽链，后与核糖体一起转移到粗面内质网上再继续合成，且边合成边转移到内质网腔。 ②实验结果 放射性最先出现在附着在内质网上的核糖体中，然后依次出现在内质网、高尔基体和细胞膜等结构上。 ③图解 分泌蛋白依次经过图中①②③④⑤⑥⑦，依次表示核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、囊泡、细胞膜、细胞外，⑧是线粒体，为该过程提供能量。 ④分泌过程中内质网、高尔基体和细胞膜膜面积的变化 A、B、C依次为内质网膜、细胞膜、高尔基体膜。 5.细胞的生物膜系统 ①概念：在细胞中，细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。这些生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现细胞内各种结构之间的协调配合。 注意：原核生物没有生物膜系统。像视网膜、小肠黏膜等也不属于细胞的生物膜系统 ②生物膜系统的作用 首先，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。 第二，许多重要的化学反应都在生物膜上进行，这些化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点。 第三，细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。 6.实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 ①原理：叶肉细胞中的叶绿体散布于细胞质中，呈绿色、扁平的椭球或球形。 活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中叶绿体的运动作为标志。 ②实验材料：藓类叶或菠菜叶、番薯叶等，新鲜的黑藻。 ③方法步骤： （1）制作藓类叶片临时装片并观察叶绿体的形态和分布： 用镊子取下一片藓类小叶或者取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮，放入盛有清水的培养皿； 取载玻片，上滴一滴清水，用镊子夹住所取的叶，放入水滴中，盖上盖玻片。 注意不能把叶片放干，要随时保持有水状态。显微镜低倍到高倍观察叶绿体的形态和分布情况。 （2） 制作黑藻叶片临时装片并观察细胞质流动： 黑藻事先放在光照、室温条件下培养；将黑藻从水中取出，用镊子从新鲜的枝上取一片幼嫩小叶，将小叶放在载玻片的水滴中，盖上盖玻片，观察即可。注意观察叶绿体随着细胞质流动的情况，每个细胞中细胞质流动方向是否一致。 加速细胞质流动的三种方法 ①进行光照，即在阳光或灯光下放置15～20分钟。 ②提高盛放黑藻的水温，可加入热水将水温调至25 ℃左右。 ③切伤一小部分叶片，因为切口处细胞内的一些物质向外扩散加快，由于保护性适应，伤口周围细胞代谢加快，细胞质流动加快。 专题三：物质的输入输出 考点一：渗透作用 1.概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧的扩散过程。 发生渗透作用必须具备的两个条件：①半透膜；②膜两侧具有浓度差。 实例一：哺乳动物红细胞的吸水与失水 ①当外界溶液的浓度＜红细胞的细胞质浓度时，细胞吸水膨胀； ②当外界溶液的浓度＞红细胞的细胞质浓度时，细胞失水皱缩； ③当外界溶液的浓度＝红细胞的细胞质浓度时，细胞形态不变。水分子进出细胞处于动态平衡； 活细胞是否吸水或失水取决于是否有浓度差，吸水或试水的多少取决于膜两侧浓度差大小。 实例二：植物细胞吸水与失水 当细胞液溶质的浓度小于外界溶液浓度时，细胞通过渗透作用失水，细胞壁和原生质层都有一定程度的收缩。由于原生质层伸缩性更大，原生质层和细胞壁发生分离，此现象称为质壁分离。 已经发生质壁分离的细胞，当细胞液溶质浓度小于外界溶液浓度时，细胞通过渗透作用吸水，细胞壁和原生质层慢慢地恢复成原来的状态，此现象称为质壁分离复原。 2.物质跨膜运输的其他实例 (1)植物对无机盐离子的吸收 ①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。 ②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。 (2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。 (3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。 3.渗透作用实验装置的拓展应用 例1.(2019·四川成都石室中学高三入学考)下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列有关叙述正确的是(　　) A．渗透平衡时S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度 B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小 C．当漏斗内外的高度差达到平衡时，没有水分子进出半透膜 D．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小 例2．如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断正确的是(　　) A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升 B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a下降，液面b上升 C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度相等 D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等 例3.科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，结果如图所示，据图分析： (1)由实验结果可以看出：三种离子中，水稻主要吸收SiO44-，番茄主要吸收Mg2＋、Ca2＋。 (2)解释水稻培养液中Mg2＋、Ca2＋浓度升高的原因：水稻吸收水分的量多于吸收Mg2＋、Ca2＋的量。 (3)实验结果说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性(特点)，这一特性与细胞膜上的载体蛋白直接相关。 考点二：实验探究植物细胞的吸水和失水 1.选材：常选用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为观察质壁分离和复原的实验材料。 2.步骤： 3.现象和结论： 4.注意： （1）本实验不需要空白对照，植物细胞实验前后的变化形成自身对照； （2）质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来； （3）当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。 （4）若用一定浓度的KNO3溶液代替蔗糖溶液，会观察到发生质壁分离自动复原现象，其原因是外界溶液中的K+和NO3—被细胞主动选择吸收，细胞液浓度升高，植物细胞吸水发生质壁分离自动复原。 （其他：甘油、乙二醇、尿素、脂肪酸等也同样有此现象） （5）将成熟植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/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： ①A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。 ②B曲线表示细胞在0.5 mol/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；细胞在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。 ③C曲线表示细胞在0.3 mol/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。 5.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)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 (4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 考点三：物质出入细胞的方式 物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 图例 运输方向 顺浓度梯度 一般为逆浓度梯度 胞外→胞内 胞内→胞外 是否需要载体 否 是 是 否 是否消耗能量 否 否 是 是 1.概念： （1）被动运输： 概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。 种类： ①自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞，也叫简单扩散。 举例：一些气体分子如O2、CO2、N2等，脂溶性物质如甘油、乙醇、苯等。 ②协助扩散：进出细胞的物质借助膜上转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。 举例：水分子通过水通道蛋白，葡萄糖进入红细胞，Na+内流入细胞，K+外流。 转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。 载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，每次转运时都会发生自身构象的改变。 通道蛋白只允许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通过，且不需要与通道蛋白结合。 P72练习和应用：淡水中生活的原生动物，如草履虫，能通过伸缩泡排出细胞内过多的水，以防止细胞涨破。如果将草履虫放入蒸馏水或海水中，推测其伸缩泡的伸缩情况，分别会发生什么变化？ 放入蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快，放入海水中的则伸缩频率减慢。 （2） 主动运输： 概念：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，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。 过程：ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例) 举例：甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘；小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖；红细胞从血浆中吸收K+；轮藻细胞从周围水环境中吸收K+，钠钾泵转运离子，生长素的极性运输。 注意：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，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。 能量可以来自①协同运输中的离子梯度动力；② ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量；③光驱动的泵利用光能运输物质,见于细菌。 （3）胞吞：大分子与细胞膜上蛋白质结合，引起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。 例如：白细胞吞噬病菌，变形虫吞噬食物颗粒。 （4）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之融合，将大分子排出细胞。 例如：乳腺细胞合成蛋白质，内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素如胰岛素，消化腺细胞分泌的消化酶，及抗体等的分泌。 注意： ①同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。 ②RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐作用。 ③通过胞吐运输的不一定都是大分子物质，如某些神经递质的释放。 2.影响物质跨膜运输的因素 (1)浓度差对物质跨膜运输的影响 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白数量的限制。 (2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响 载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散中载体蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。 (3)氧气含量对跨膜运输的影响 通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 ①P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。 ②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。 ③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。 (4)温度 专题四：细胞代谢 考点一：酶 一、酶的探索历史 1、1773年意大利斯帕兰扎尼：食物在胃中的消化不是物理作用而是化学作用。 1835年德国科学家施旺发现胃蛋白酶。 2、19世纪之前，人们已知酿酒即糖类通过发酵变成酒精和二氧化碳。 争论：法国微生物学家巴斯德：酿酒是由于活的酵母菌细胞存在。 德国化学家李比希：酵母细胞中某种化学物质在细胞死亡裂解后释放出来并发挥作用。 3、结束争论：德国化学家毕希纳：不含酵母菌细胞的提取液，也能产生酒精，即发酵过程同样产生酿酶。 4、美国萨姆那：用丙酮做溶剂的提取液在刀豆种子中提取出脲酶结晶（脲酶能使尿素分解成氨和二氧化碳），并证明其本质是蛋白质。 5、20世纪80年代（美国切赫和奥特尔曼），发现少数RNA也具有生物催化功能。 二、酶在细胞代谢中的作用 1、酶的定义：活细胞中产生的，具有催化作用的有机物。 本质：绝大多数酶本质是蛋白质，少数是RNA。 “产生激素的细胞一定产生酶，但是产生酶的细胞不一定产生激素。”是______的。（正确、错误） 2、 作用机理：降低化学反应活化能。 【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。 3、与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 注意： ①酶只催化热力学上允许进行的反应。 ②酶可以加快化学反应速率，但并不改变化学反应的方向和平衡点。反应前后酶的数量和性质均没有改变。酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 ③用加热的方法不能降低化学反应的活化能，但可以增加反应物分子的内能，从而能够增加活化分子数。 三、酶的特性 （1）高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍。 注意：无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。 （2）专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应。 （3）作用条件较温和 过酸过碱，温度过高或者重金属盐等，会使酶空间结构遭破坏，使其永久性失活，且不可逆。 低温、盐析只会抑制蛋白质功能，不会破坏结构，可逆。 ①最适温度： 一般动物内酶的最适温度在35-40℃之间。植物40-50℃；细菌与真菌差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。 0℃酶的活性很低但结构稳定，所以酶制剂一般在低温下保存。 ②最适PH： 动物体内最适PH大多在6.5-8.0。特别地，胃蛋白酶1.5。植物体内最适PH大多为4.5-6.5。 【典型例题1】 如图表示A、B两种酶用蛋白酶处理后酶活性与处理时间的关系，据图分析： (1)A、B两种酶的化学本质是否相同？请说明理由： (2)B酶活性改变的原因是：______________________________________________ (3)欲让A、B两种酶的变化趋势换位，应用___________酶处理。 四、酶特性的探究实验 (一)酶的高效性：比较过氧化氢在不同条件下的分解 1、实验原理：水浴加热，氯化铁中Fe3+，新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响过氧化氢分解为水和氧气的速率。 2、实验设计： 试管编号 1 2 3 4 新鲜配制的底物H2O2 2ml 2ml 2ml 2ml 实验处理 自然分解 90℃水浴加热 滴加质量分数为3.5%的FeCl3溶液2滴 滴加质量分数为20%的肝脏研磨液2滴 现象 气泡多少 基本无气泡产生 很少 较多 很多 卫生香复燃程度 —— —— 发亮 复燃 3、实验分析： 实验过程中自变量：____________________________________ 因变量： 无关变量： （空白对照组_________________实验组_________________） 4、实验结论：与无机催化剂相比，酶具有高效性。 （二）酶的专一性：淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 1、实验原理：淀粉和蔗糖是非还原糖，在酶的催化作用下都能水解成还原糖，能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。 2、实验设计： 1 2 3 4 5 6 注入底物2ml 淀粉溶液 淀粉溶液 淀粉溶液 蔗糖溶液 蔗糖溶液 蔗糖溶液 注入酶 淀粉酶 蔗糖酶 蒸馏水 淀粉酶 蔗糖酶 蒸馏水 反应条件1 60℃保温5分钟 反应条件2 每个试管加入斐林试剂2ml，50-65℃水浴加热1分钟 现象 3、实验分析： ①1、2、3组进行对照：同一底物不同酶，碘液和斐林试剂检验均可。 ②1、4组进行对照：不同底物同一酶，斐林试剂检验。 4、实验结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，蔗糖酶只能催化蔗糖水解，酶具有专一性。 （三）探究影响酶活性的条件 细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，用在一定条件下酶所催化的某一化学反应的速率表示。 1.探究温度对酶活性的影响： 试管编号 1 1＇ ２ ２＇ ３ ３＇ 注入反应物2ml 淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 淀粉酶溶液 可溶性淀粉溶液 实验处理 在冰水中水浴5min 在60℃温水中水浴5min 在沸水中水浴5min 分别将两试管内液体混合摇匀，反应几分钟，加碘液摇匀观察现象 现象 呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色 实验分析： ①实验过程中一定要先让反应物在各自所需温度下保温一段时间，再进行混合。 ②检测试剂不能用斐林试剂代替碘液。如果用，需要加入其他物质使整个反应体系完全终止。 ③本实验不宜用过氧化氢做反应物。 实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都将影响酶的活性。 2.探究PH对酶活性的影响： 1 2 3 注入等量H2O2酶溶液 2滴 2滴 2滴 注入不同PH溶液 1ml蒸馏水 1ml盐酸 1mlNaOH溶液 注入等量H2O2溶液 2ml 2ml 2ml 观察现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 实验分析： ①做实验时，需要先调节PH，再将反应物与酶混合。 ②不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会与斐林试剂发生反应。 ③不宜采用淀粉和淀粉酶做实验，酸会作无机催化剂直接催化淀粉水解。 ④如果采用胃蛋白酶做实验，相应的PH梯度要调节到1.5左右。 教材中具有“专一性”或“特异性”的物质归纳 生活中常见的酶： 溶菌酶：能够溶解细菌细胞壁，具有抗菌消炎的作用，在临床上和抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。 果胶酶：能够分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。 多酶片：中含有多种消化酶，可治疗消化不良。 胰蛋白酶：可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可用于去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖。 青霉素酰化酶：能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨苄青霉素。 五、影响酶促反应速率的因素 酶促反应速率表示方法：单位时间内底物的减少量或产物的生成量 1、温度和pH（通过影响酶活性而影响酶促反应速率的） 2、底物浓度和酶浓度（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） a、酶量一定的条件下，在一定的范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受酶数量和酶活性的限制。 b、在底物充足、其它条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正相关。 【教材课后题】下图表示在最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 升高10℃时曲线的变化如a曲线。B点时向反应混合物中加入少量同样的酶时如c曲线表示。 若横轴为时间，纵轴为产物的量，若适当升高温度或增加酶的量，曲线变化是？ 考点二：细胞的能量“货币”ATP 一、ATP的结构和形成 1、ATP中的结构 ATP是腺苷三磷酸的英文缩写 元素组成：C、H、O、N、P 结构简式为： A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键（高能磷酸键），—代表普通化学键。 **ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但表示的意义不同，如图所示： 2、供能原理：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，末端磷酸基团有一种离开ATP和其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能，当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，进而为其提供能量。 3、1molATP水解释放的能量高达30.54kJ，ATP是一种高能磷酸化合物。 ADP是腺苷二磷酸的英文缩写。脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为游离的磷酸Pi。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，与Pi结合，重新形成ATP。 注意： ①ATP≠能量，ATP是一种物质，能量储存在ATP中。 ②ATP是直接能源物质，但不是唯一，还有CTP、GTP、UTP等 ③ATP去掉两个磷酸基团即是构成RNA的基本组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）。 ④ADP比ATP稳定。ATP与ADP的相互转化，并不是简单的可逆反应。 从物质方面来看是可逆的，从酶、反应进行的场所，能量等方面来看是不可逆的。 ⑤ATP与ADP的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。 “人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP。”是______的。（正确、错误） ⑥ATP与ADP的相互转化，是时刻不停的发生，并且处于动态平衡之中。所以ATP、ADP在体内不能大量储存。 “人剧烈运动时，细胞中ATP的含量会明显降低。”是______的。（正确、错误） 二、ATP的利用 1、ADP转化为ATP的能量来源：对于绿色植物：光能，呼吸作用所释放的能量 对于动物、人、真菌和大多数细菌：均来自呼吸作用有机物分解所释放的能量。 2、细胞内吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量； 放能反应一般与ATP合成的反应相联系，释放的能量储存在ATP合成中。 能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 3、ATP中的能量可以用于满足细胞各项生命活动对能量的需求。 ①用于细胞的主动运输： 举例：参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，酶被激活，ATP末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，即载体蛋白磷酸化，导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。 ②用于生物发电、发光： 如电鳐；萤火虫尾部的荧光素接受ATP中的能量被激活，在荧光素酶的催化下，与氧发生反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 ③用于肌肉收缩： ATP中的能量可以使运动蛋白发生移动，导致肌肉收缩。 ④用于大脑思考 ⑤用于物质合成等细胞中的吸能反应。 考点三：细胞呼吸的原理和应用 一、新陈代谢：生物体内进行的一系列的生物化学反应。（区别于细胞代谢） 生物代谢的类型 举例 同化 自养型生物 光能自养型 绿色植物，光合细菌 化能自养型 硝化细菌，硫细菌 异养型生物 动物 异化 需氧型生物 动物，植物，醋酸菌 厌氧型生物 乳酸菌，大肠杆菌 兼性厌氧型生物 酵母菌 同化作用：指把生物体从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质或能量储存的过程。 异化作用：指机体将来自环境的或细胞自己储存的有机小分子，释放能量的过程→主要指细胞呼吸 二、细胞呼吸 （一）概念：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，释放能量并生成ATP的过程。 所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。 注意：有氧呼吸和有机物的燃烧都是分解有机物释放能量的过程，二者有何不同？ 有机物的燃烧是有机物剧烈的氧化分解释放热能的过程；有氧呼吸是在温和的条件下进行的，有机物中的能量是逐步释放的，有一部分能量储存在ATP中。 （二）类型： 1.有氧呼吸： （1）概念：有氧呼吸是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的氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 （2）总反应式：_______________________________________________________________________ 注意： ①有氧呼吸的主要场所是线粒体，线粒体具有内外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，它使内膜表面积大大增加，嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 ②线粒体不是有氧呼吸的必要条件，需氧型生物可在细胞质基质与细胞膜上发生有氧呼吸。 ③线粒体不会吸收葡萄糖，但会吸收丙酮酸。 ④有氧呼吸的底物主要是葡萄糖，但是脂肪、蛋白质等也可以作为底物进行细胞呼吸，底物是葡萄糖时，有氧呼吸消耗氧气量等于二氧化碳产生量，当底物是脂肪时，由于C、H比例高,单位质量的耗氧量大于产生二氧化碳量。 ⑤[H]：还原型辅酶Ⅰ，NADH。反应时由氧化型辅酶Ⅰ，NAD+转化成NADH. ⑥元素走向：O: O2———→H2O； C6H12O6、H2O————→CO2 H： C6H12O6、H2O————→H2O C： C6H12O6————→CO2 ⑦能量变化：有机物中稳定的化学能转变为ATP中的活跃的化学能及热能。1mol葡萄糖彻底氧化分解后，释放2870kJ能量，其中977.28kJ（34%）能量储存在32molATP中，其余大部分均以热能形式散失。 ⑧线粒体的起源： 内共生假说：真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，细菌没有被分解而是生存下来了，需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量，共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。 分化假说：线粒体由细胞膜或内质网膜等生物膜系统中的膜结构演变而来。 2.无氧呼吸 （1）概念：无氧呼吸一般是指细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。在微生物中也可称为发酵。 （2）反应式： 酒精发酵： 乳酸发酵： （3）过程： 注意： ①无氧呼吸第一阶段产生的[H]并没有积累，而是用于 无氧呼吸第二阶段还原丙酮酸。 ②能量变化：葡萄糖中的稳定的化学能转变为热能（大部分）和ATP中活跃的化学能。无氧呼吸释放的能量少，因为进行了不彻底的氧化分解，部分能量储存在不彻底的氧化产物（酒精或者乳酸）中。1mol葡萄糖生成乳酸，释放196.65kJ能量，61.08kJ存在ATP中，剩余69%以热能形式散失。 ③无氧呼吸产物为乳酸的有：大多数动物，人，乳酸菌，马铃薯块茎，玉米胚，甜菜块根，胡萝卜叶 产物为酒精的有：大多植物（水稻根尖细胞，苹果果实），酵母菌 ④不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。 3.有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 条件 需氧 无氧 场所 细胞质基质(一阶段)、线粒体(二、三阶段) 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 能量释放 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，生成ATP供生命活动所需 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 细胞呼吸除了为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。例如：细胞呼吸的中间产物，可转化为甘油，非必需氨基酸等非糖物质。脂肪，蛋白质等非糖物质代谢时与细胞呼吸产物相同，可以进一步转化为葡萄糖。 4.呼吸作用原理的应用 ①用透气的消毒纱布或者创口贴等敷料包扎伤口（伤口较深，医院治疗）破伤风芽孢杆菌。 ②利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，酿酒。 ③土壤板结，中耕松土、稻田定期排水。 ④储存粮食水果，通过降低温度、降低氧气含量等措施减弱呼吸作用，延长保质期。 注意：蔬菜保鲜与种子贮藏所需条件是否相同？ 不完全相同，蔬菜保鲜与种子贮藏均需低氧，蔬菜保鲜应保持零度以上低温和适宜的环境湿度，而种子贮藏则应保持干燥，可以是零下低温。 ⑦有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸，乳酸大量积累会使肌肉酸胀乏力。 ⑥利用微生物细胞呼吸原理，制作酸菜、酸奶、泡菜，青霉素、味精等。 （三）呼吸速率 （1）呼吸速率概念：量化细胞呼吸强度 单位时间内测定有机物的消耗量，氧气消耗量或者测定二氧化碳产生量。 （2）影响因素 1.内部因素：（遗传因素） ①植物种类：不同种类的植物呼吸速率不同，eg.旱生植物>水生植物，阳生植物>阴生植物 ②生长发育时期：同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同，eg.幼苗、开花时期>成熟期 ③器官类型：同一植物不同器官呼吸速率不同，eg.生殖器官>营养器官 2.外部环境因素： 因素 作用原理 关系曲线 应用 温度 主要通过影响与呼吸作用有关酶的活性来影响呼吸速率 低温贮藏水果、蔬菜；在大棚栽培时，夜晚适当降温。 原因：降低呼吸作用，减少有机物消耗，提高产量。 二氧化碳浓度 二氧化碳是细胞呼吸的终产物，积累过多会抑制有氧呼吸 密闭的地窖用来保鲜。 原因：抑制呼吸作用，减少有机物消耗。 氧气浓度 氧气是有氧呼吸所必需的，且能抑制无氧呼吸 适当降低氧气浓度，可延长保鲜时间； 松土、稻田排水，增加氧气浓度，抑制无氧呼吸。 含水量 水作为有氧呼吸的原料和环境因素，影响呼吸速率 种子贮藏，降低自由水含量，减弱细胞呼吸； 作物栽培，合理灌溉。 【细胞呼吸方式的判断和计算】 1、判断细胞呼吸的方式(以葡萄糖为底物） （1）依据反应物和产物： ①不消耗O2——————一定为无氧呼吸 ②消耗O2——————一定存在有氧呼吸 ③产物中有H2O——————一定存在有氧呼吸 ④产生酒精或乳酸——————一定存在无氧呼吸 ⑤无CO2释放——————一定为产生乳酸的无氧呼吸 （2）场所： ①只在细胞质基质中——————无氧呼吸 ②有线粒体参与——————一定存在有氧呼吸 注意：原核细胞没有线粒体,故原核细胞的细胞呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行。 （3）根据物质的量的关系 CO2=O2——————只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 CO2>02>0——————有氧呼吸和酒精途径的无氧呼吸 2、几种数量关系： (1)在消耗等量葡萄糖的情况下,有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生量的比为3:1。 (2)在产生等量CO2的情况下,有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量的比为1:3。 (3)在有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中, 若O2吸收量/CO2释放量=3/4,说明此条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖量与无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等; 若＜O2吸收量/CO2释放量＜3/4,说明此条件下无氧呼吸占优势; 若3/4＜O2吸收量CO2释放量＜1,说明此条件下有氧呼吸占优势。 注意：题目中有时给出的条件是质量,此时就需要根据化学反应方程式和相对分子质量先进行换算,再进行比较。 [呼吸熵]：又称呼吸系数，表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一个指标。植物组织在一定时间内，释放CO2与吸收O2的体积之比或物质的量之比叫做呼吸熵RQ。 【例题】如图表示某植物非绿色器官在不同氧浓度下O2的吸收量和CO2的释放量之间的相互关系，其中线段XY=YZ，则在氧浓度为a时（　　） A. 有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多 B. 有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多 C. 该器官无氧呼吸的方式为乳酸发酵 D. 有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量一样多 （四）酵母菌呼吸方式的探究实验（对比试验） 1、 实验原理： ①酵母菌属于兼性厌氧菌,在有氧和无氧条件下都能生存。以葡萄糖为底物时，通过测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸产物，来确定酵母菌细胞呼吸的方式。 ②二氧化碳的检测：CO2可以使澄清石灰水变浑浊；也可以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者溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短检测酵母菌培养液中CO2产生的情况。（或CO2传感器） ③酒精的检测：橙色的重铬酸钾在酸性条件下（浓硫酸）遇酒精变成灰绿色。 2、实验步骤： ①配置酵母菌培养液：新鲜食用酵母菌，A、B两组，质量分数5%葡萄糖溶液（需煮沸冷却到常温后再加入酵母菌） ②图一左端连接橡皮球或气泵，让空气间歇性依次通过三个锥形瓶（约50min），然后将装置放25-35℃环境中培养8-10h。 C：质量分数10%NaOH溶液。（目的：既能保证O2的充分供应，又能排除空气中CO2对实验结果的干扰） D：澄清石灰水。（目的：检验CO2） ③图二将B封口放置一段时间后，再连通后边装置。（目的：先让酵母菌将B瓶中的O2消耗完，确保通入澄清石灰水的CO2来自无氧呼吸） 注意：葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色反应，所以应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 ④酒精检验：各取2ml酵母菌培养液的滤液，注入试管1、2，滴加0.5ml容有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，使混合均匀，观察颜色变化。 3、实验现象： DE中澄清石灰水变浑浊，D中浑浊程度高，反应速率快。2号试管溶液由橙色变为灰绿色，1号不变色。 4、结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 5、引申：呼吸方式及速率的实验探究： （1） （2）原理： 装置1中加入NaOH溶液的目的是吸收CO2,根据着色液滴移动的距离可测出呼吸作用消耗的O2的体积。 装置2中着色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的O2和释放的CO2的体积的差值。（底物为葡萄糖时，代表无氧呼吸释放CO2的量） 注意： ①整个装置必须在黑暗条件下进行，避免光合作用干扰实验结果。 ②如果实验材料是种子，为了防止微生物呼吸干扰结果，装置及种子要进行消毒处理。 ③为了防止压强、温度等物理因素引起误差，应设置对照试验：将所测生物材料灭活如煮熟后冷却，其他条件均不变。 2） 分析：前提：消耗底物为葡萄糖，不考虑乳酸型无氧呼吸。 装置一左移，装置二不动：_______________________________________________________________ 装置一不动，装置二右移：_______________________________________________________________ 装置一左移，装置二右移：_______________________________________________________________ 装置一不动，装置二不动：_______________________________________________________________ 【例题】(不定项)(2022·山东模拟)某科学兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制氧气浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时二氧化碳产生速率(Ⅰ)、氧气消耗速率(Ⅱ)、以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示各曲线围成的面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装备和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述正确的是(　　) A.在t1时刻，由于氧气浓度较高，无氧呼吸消失 B.如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等 C.若S2∶S3＝2∶1，则S4∶S1＝8∶1时，0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1 D.若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合，则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等 答案　ABC 考点四：光合作用与能量转化 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。 一、捕获光能的色素和结构 （一）实验：绿叶中色素的提取和分离 1、实验原理： 提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 分离：绿叶中色素不只一种，它们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的在滤纸上扩散的快，反之则慢。纸层析法 2、方法步骤： （1）提取色素： ①称取5g绿叶（选材：应选取新鲜的颜色较深的叶片，以保证含有较多的色素），剪去主叶脉，剪碎；放入研钵中，②加入少许SiO2(作用：有助于研磨充分)、CaCO3（作用：防止研磨中色素被破坏）和5-10mL无水乙醇（作用：溶解色素），进行迅速而充分的研磨； ③过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中过滤，漏斗基部放一块单层尼龙布；将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 （2）分离色素： ①制备滤纸条：将干燥定性滤纸剪成长略小于试管长度，宽略小于试管直径的滤纸条，在一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处画铅笔线。　　 ②画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条直且均匀的滤液细线。干燥后，再画一两次。 (也可将滤液倒入培养皿，用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线) ③色素分离：将滤液条插入有层析液的试管中，有滤液细线的一端朝下，随后用棉塞塞紧试管口。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。 (注意：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素将溶解到层析液中。) 3、观察与记录： 滤纸条上颜色从上至下依次是：_____________________________________ 对应的色素是（溶解度从大到小）：___________________________________________________ 色素带的宽度从宽到窄（色素含量从多到少）：___________________________________________ 在滤纸上相邻两条距离最近的两条色素带是：___________ 距离最远的两条色素带是：__________________ 4、问题分析 ①色素提取最好在弱光下进行，因为叶绿素不稳定，见光易分解。 ②提取的色素成淡绿色的原因： *称取绿叶过少或不新鲜；*未加CaCO3或加的太少，色素已部分被破坏；*研磨不充分，色素未被充分提取出来； *加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小；*色素分离时，层析液没及滤液细线，使色素含量减少。 ③得到色素带不整齐： *滤液细线没有细且直，使色素带彼此重叠。*滤纸条一端两角剪的不对称造成的。 ④实验改进：用圆形滤纸进行层析实验，在圆心处点样，滤液在圆形滤纸上扩散的原理和在滤纸条上相同，结果是圆形滤纸上出现4个同心圆，从外向内依次是：__________________________________________ 二、色素 1、绿叶中的色素 色素种类 叶绿素(约3/4) 类胡萝卜素(约1/4) 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 分布 叶绿体的类囊体薄膜上 作用 吸收、传递、转化光能（只有少数叶绿素a能转化光能） 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光； 注意：色素只吸收可见光。波长小于400nm紫外光，大于760nm红外光不吸收。 特性 不溶于水，但能溶于有机溶剂如无水乙醇中。 注意： ①这些色素对光的吸收有差别。植物对红光和蓝紫光吸收效果好。叶绿素对绿光吸收量最少，被反射出来，所以叶片呈现绿色。 ②温室或大棚种植蔬菜时，应选用什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？无色或透明最好。 引申：a透明大棚改成红色大棚；b白炽灯光源改成同等强度红光光源；光照强度的变化？ ③海洋中藻类植物分布为绿藻、褐藻、红藻，在海水中垂直分布的顺序依次为浅中深水区，与光能的捕获有什么关系？（绿藻需要红橙光，褐藻需要黄绿光，红藻需要蓝光） 2、叶绿体的结构 在电子显微镜下观察，叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒,每个基粒都由一个个圆饼状的类囊体堆叠而成。基粒和基粒之间充满了基质。吸收光能的四种色素就分布在类囊体薄膜上。 叶绿体捕获光能，进行光合作用的结构基础： ①叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子。 ②在类囊体膜上和叶绿体基质中有许多进行光合作用所必需的酶。 【影响叶绿素合成的因素】 (1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。（白化苗和韭黄的形成原因） (2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 (3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的成分，缺镁叶片变黄。 注意： ①并不是所有植物细胞都含有叶绿体。 ②叶绿体不是进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌进行光合的场所是细胞质基质。 ③色素不止分布于叶绿体中，也可分布于液泡中，如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。 三、光合作用的探究历程： 时间 人物 过程 结论 1881年 恩格尔曼 1、将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，黑暗中用极细光束照射，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；装置放在光下，细菌分布在叶绿体所有受光部位。2、用透过三棱镜的光照射临时装片，发现细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。（后续）叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用。 19世纪末 科学家普遍认为，光合作用中CO2分子中C与O分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，再缩合成糖。1928年发现甲醛对植物有毒害作用，也不能通过光合转化为糖。 1937年 希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（有水没有CO2）在光照下可以释放氧气。 水光解过程也叫希尔反应 1941年 鲁宾和卡门 “同位素示踪法”用18O分别标记H2O和CO2 发现只有18O标记水的一组，产生的O2带标记 光合作用中释放出来的氧全部来自于参加反应的水。 1954年 阿尔农 光照下，叶绿体可以合成ATP，并且总与水的光解相伴随。 20世纪40年代 卡尔文 用经过14C标记的CO2，供小球藻进行光合作用，追踪放射性，发现二氧化碳中碳在光合作用中转化途径。 暗反应也叫“卡尔文循环” 四、光合作用原理和应用 1、光合作用的过程： （1） 光反应阶段： ①场所：类囊体薄膜上 ②物质变化：水光解（希尔反应）：______________________________________________________ ATP合成：_______________________________________________________________ ③能量变化：________________________________________________________________ 注意：[H]也叫还原型辅酶Ⅱ（NADPH），水光解后的H+和氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合后形成的，NADPH既作为还原剂参与暗反应，也储存部分能量供暗反应阶段利用。 （2） 暗反应阶段： ①场所：叶绿体基质 ②物质变化：CO2的固定：________________________________________________________________ C3的还原：________________________________________________________________ ③能量变化：________________________________________________________________ 注意：①C3也叫3-磷酸甘油酸，C5也叫核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP） ②光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖，可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 2、 光反应和暗反应之间的关系： 补充：化能合成作用：某些细菌能够利用体外环境中某些无极物氧化时所释放的能量来制造有机物。 如硝化细菌：能将土壤中的氨氧化成亚硝酸，进而氧化成硝酸，释放出的化学能被用来将CO2和H2O合成糖类。 3、光合和呼吸作用整体元素走向： 条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由不足到充足，光照不变 C3含量 C5含量 [H]和ATP的含量 (CH2O)的合成量 【外界条件变化，对光合作用相关物质的含量，短时间变化的影响】 五、探究环境因素对光合作用强度的影响 此光合作用强度指植物单位时间通过光合作用制造糖类的数量。 表示方法：单位时间内光合作用产生的有机物的量，消耗CO2的量，产生O2的量。 ①净光合速率:植物在光照条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积CO2的吸收量或O2的释放量。 ②呼吸速率:植物在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 ③真光合速率=净光合速率+呼吸速率。 总(真正)光合速率：叶绿体 净(表观)光合速率:植物体或者细胞 呼吸速率：线粒体 “同化”“固定”或“消耗”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量 “产生”或“制造”的O2的量 “释放至容器(环境)中”或“容器(环境)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 1.内部因素： 因素 具体情况 植物自身的遗传特性 (如植物品种不同) 以阴生植物、阳生植物为例，如图所示 植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 叶面积指数 2.外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 因素 具体情况 光照强度 光补偿点意义：真光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0。 光饱和点意义：达到最大光合速率时所对应的最小光照强度。 CO2浓度 温度 水分或矿质元素 影响气孔的开闭，超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。 　 (2)多因子对光合速率的影响 当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时，若改变某一因素（如CO2浓度）使光合作用增大（减小），则饱和点应右（左）移。 例题练习： ①若植物体缺Mg，则对应的b点将向_____移。 ②已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃和30℃，则温度由25℃上升到30℃时，对应的a点、b点、d点将分别_____移、_____移、_____移。 ③若原曲线代表阳生植物，则阴生植物对应的b点、d点将分别_____移、_____移。 ④若实验时将光照由白光改为蓝光，则对应的b点将_____移。 其他图像： 甲图：自然环境中,一昼夜植物净光合速率的变化曲线 乙图：密闭环境中一昼夜CO2浓度变化曲线 光合作用开始点和消失点：__________ 进行呼吸作用的时间段：__________ 积累有机物的时间段：__________ 制造有机物的时间段：__________ 有机物积累最多的时间点：__________ 有机物积累最快的时间点：__________ 丙图： 丁图： 六、实验 探究光照强弱对光合作用强度的影响 1、实验原理：空气中二氧化碳浓度，土壤中水分的多少，光照的长短和强弱、光的成分以及温度的高低等都是影响光合作用的外界因素。光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。 2、实验步骤 （1）取生长旺盛的绿叶,用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片30片(注意避开大的叶脉)。 （2）将小圆形叶片置于注射器内,并让注射器吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞,使小圆形叶片内的气体逸出。这一步骤可重复几次。 （3）将内部气体逸出的小圆形叶片,放人黑暗处有清水的烧杯中待用,这样的叶片因为细胞问隙充满了水,所以全都沉到水底。 （4）取3只小烧杯,分别倒人20ml富含二氧化碳的清水(事先可用口通过玻璃管向清水内吹气)。 （5）分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片,然后分别对这3个实验装置进行强，中，弱三种光照(3盏40W台灯分别向3个实验装置照射,光照强度可通过调节台灯与实验装置(如菠菜叶片)间的距离来决定)。 （6）观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。 七、植物光合速率与呼吸速率的常用测定方法 1、气体体积变化法——测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积 (1)测定原理 ①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。 ②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。 ③真光合速率=净光合速率+呼吸速率。 (2)测定方法 ①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。 ②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。 ③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真光合速率。 (3)物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对实验结果进行校正。 2、黑白瓶法——测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量 “黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量。“黑白瓶”试题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题。一般规律如下： (1)总光合作用量(强度)=净光合作用量(强度)+有氧呼吸消耗量(强度)。 (2)有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量;白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 (3)没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现有量=总光合作用量。 3、半叶法——测定光合作用有机物的产生量 本方法又叫半叶称重法,即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量,常用于大田农作物的光合速率测定。在测定时,叶片一半遮光,一半曝光,分别测定两半叶的干物质重量,进而计算叶片的呼吸速率、净光合速率和真光合速率。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理, 以防止有机物的运输。 除上述常用的方法外,还可通过叶圆片上浮法定性测定O2的释放速率,分析光合作用强度的大小。 其他种类的植物： 1.正常C3植物：大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等 2.CAM植物：菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌、景天属等在干旱地区生长的植物 3.C4植物：玉米、甘蔗、高粱、苋菜等 PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。 4.光呼吸： 危害：如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。其次，光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。 好处：①回收碳元素；②防止强光对叶绿体的破；③消除中间产物乙醇酸对细胞的毒害。 专题五：细胞生命历程 考点一：细胞的分化 一、细胞分化及其意义 1、概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。 2、结果：形成不同的组织、器官。 3、特点： ①普遍性：细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。 ②持久性：细胞分化贯穿于个体发育的始终，胚胎期达到最大限度。一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。 ③不可逆性：分化后的细胞不可逆转为分化前的状态。 4、意义：细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 5、实质：基因选择性表达的结果。即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。 注意：受精卵经细胞分裂和细胞分化形成了多种细胞，这些细胞中的核DNA相同(填“相同”“不同”或“不完全相同”，下同)，细胞质中的mRNA和蛋白质的种类不完全相同。 拓展： 管家基因：所有细胞内均表达的一类基因，其产物蛋白质是对维持细胞基本生命活动所必需的。 如呼吸酶基因，ATP合成酶基因等。 奢侈基因：不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物蛋白质赋予各类型细胞特异的形态结构特征和功能。 如抗体基因，胰岛素基因等。 6、干细胞 ①概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。 ②类型 项目 胚胎干细胞 成体干细胞 来源 来自早期胚胎或原始性腺组织 来自各式各样的组织 功能 可以分化成各种组织和器官 具有分化成特定功能细胞的能力 举例 囊胚的内细胞团细胞 骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞 二、细胞的全能性 1、概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。 2、原因：细胞中含有发育成生物体所需全套遗传信息。 3、特点： ①高度分化的植物细胞仍具有全能性； ②已分化的动物体细胞全能性受到限制，但细胞核具有全能性。 4、与分化的关系： 分化程度越高，分裂能力越弱，全能性越低。 物种不同：植物细胞 动物细胞 分化程度不同：受精卵 生殖细胞 体细胞 分裂能力不同：分裂能力强 分裂能力弱 5、应用：利用细胞的全能性通过织物组织培养的方法，快速繁殖植物，拯救珍稀濒危物种，还可以和基因工程结合培育作物新类型。 三、细胞分化与细胞的全能性的比较 项目 细胞分化 细胞的全能性 原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质 特点 ①持久性； ②不可逆性； ③普遍性 ①高度分化的植物体细胞具有全能性； ②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性 结果 形成形态、结构和功能不同的细胞 形成新的个体 比较 细胞分化程度有高低之分：体细胞＞生殖细胞＞受精卵 细胞全能性的表达有难易程度之分，由易到难：受精卵＞生殖细胞＞体细胞 关系 ①细胞分化一般不会导致遗传物质改变，除某些特殊情况下，已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性； ②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性越容易表达。 考点二：细胞的衰老和凋亡 一、细胞衰老的特征 1、概念：细胞衰老的过程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。 2、主要特征： （1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小。但细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。 （2）色素逐渐积累，妨碍细胞内物质交流和传递。 （3）多种酶活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。 （4）细胞膜通透性改变，使物质运输能力降低。 注：①细胞衰老时并不是所有酶活性都低，一些与衰老相关的酶（如：一些水解酶）活性高； ②老年人出现白发是因为毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少；白化病人出现白发是因为基因突变，缺少酪氨酸酶。 二、细胞衰老原因 自由基学说：异常活泼的带电分子或基团称自由基。各种氧化反应，辐射以及有害物质入侵容易产生自由基 自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子：攻击磷脂分子，产物同样是自由基；攻击DNA，引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性降低，导致使细胞衰老。 端粒学说：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体，称为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，随着细胞分裂次数的增加，截短的部分逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被截短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。 三、个体衰老和细胞衰老的关系 1、单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。 2、多细胞生物：新老细胞总在不断的更替。随着细胞分裂次数的增多细胞会衰老。从总体上看，个体衰老过程也是组成个体细胞普遍衰老的过程。 细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。 四、细胞的死亡 细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。 1、凋亡概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。 解析： ①细胞凋亡与基因选择性表达有关，有新蛋白质的合成，但不属于细胞分化过程。 ②与细胞凋亡密切相关的细胞器是溶酶体。 ③在一定程度上也受环境的影响。 2、类型和意义： 个体发育中细胞的编程性死亡（意义：有利于生物体正常的发育） 成熟个体中细胞的自然更新（意义：维持内部环境的稳定） 被病原体感染的细胞的清除（意义：抵御外界各种因素的干扰） 3、细胞坏死概念：是指在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤或死亡。 注意：对比细胞坏死和细胞凋亡 项目 实质 结果 细胞凋亡 由遗传机制决定的程序性调控 自动结束生命的正常死亡，对生物体有利 细胞坏死 受外界不利因素影响；不受基因控制 细胞膜破裂，对周围细胞造成伤害，引起发炎，多数是有害的 4、细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用。 作用： ①处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量； ②在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。 ③有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 考点三：细胞癌变 1、癌细胞的特点： ①能够无限增殖（无接触抑制现象）； ②形态结构发生显著变化； ③细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞之间黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。 2、内因：正常细胞中都存在与癌变相关的基因： 原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的。 一旦突变或者过量表达会导致相应蛋白质活性过强，引起细胞癌变。 抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡。 一旦突变会导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，引起细胞癌变。 注意：a原癌基因和抑癌基因是一类基因，而不是一个。 b细胞癌变并不是单一基因突变的结果。 3、外因： ①物理致癌因子：紫外线、X射线及其他辐射，能损伤细胞内的DNA； ②化学致癌因子：亚硝酸盐、碱基类似物等，能改变核酸的碱基； ③病毒致癌因子：某些病毒的遗传物质，能影响宿主细胞的DNA等 考点四：细胞生命历程综合分析 完成细胞的生命历程图解，并分析： (1)除细胞癌变发生了遗传信息改变外，其他过程均未改变遗传信息。 (2)除细胞癌变与细胞坏死对生物体不利外，其他过程均对生物体有积极意义。 (3)除细胞坏死外，其他过程均与基因有关，即受基因控制。 1 学科网（北京）股份有限公司 $