2026届高三生物一轮复习必修1《分子与细胞》知识清单

如细胞分裂般的坚持,让你的每一点进步,都汇聚成惊人的力量。 必修1分子与细胞 第1章 走近细胞 第1节细胞是生命活动的基本单位 一、细胞学说及其建立过程 1、细胞学说的建立者主要是德国科学家施莱登和施旺。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。 2、细胞学说的内容是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、细胞学说的意义:揭示了动物和植物的统一性,从而阐明了生物界的统一性。 4、罗伯特•胡克是细胞的发现者和命名者;列文虎克观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等(活细胞)。魏尔肖总结出细胞通过分裂产生新细胞,为细胞学说做重要补充。 5、归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法,细胞学说的建立运用的是不完全归纳法。 二、细胞是最基本的生命系统 1、生命系统的结构层次从小到大依次是: 细胞 组织 器官 系统 个体 种群 群落 生态系统 生物圈。最大的生命系统是生物圈,最基本的生命系统是细胞。 植物没有系统这一层次,单细胞生物没有组织、器官、系统这三个层次,既属于细胞层次,又属于个体层次;病毒不属于生命系统。 2、在一定的区域内, 同种生物的所有个体 是一个种群;所有的种群相互作用形成一个群落;群落与无机环境相互作用形成一个生态系统。 3、除病毒以外,生物体都是以细胞作为结构和功能的基本单位。 第2节 细胞的多样性和统一性 1、显微镜的放大倍数指的是观察物体放大的长度或宽度的倍数,并不是指体积或面积。 物镜越长,放大倍数越大,距离盖玻片距离越近;目镜越长,放大倍数越小 2、低倍镜转换成高倍镜的步骤:“移”移动装片至 视野中央 ;“换”转动转换器换上高倍镜;“调”调光圈或反光镜使视野亮度适宜,调节 细准焦螺旋 。注意:高倍镜下不能动粗。 3、装片的移动规律:“偏哪移哪”,物像偏向哪个方向就向哪个方向移动装片。 4、原核细胞与真核细胞的根本区别是有无以核膜为界限的细胞核 。 比较项目 原核细胞 真核细胞 根本区别 没有以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的细胞核 大小 较小 较大 细胞壁 主要成分是肽聚糖, 支原体无细胞壁 植物细胞壁:纤维素和果胶 真菌细胞壁:几丁质 细胞质 只有核糖体,无其他细胞器 有核糖体、线粒体等8种细胞器 细胞核 无细胞核,有拟核,该区域有大型环状DNA,无染色体 有核膜核仁,有染色体 分裂方式 二分裂 有丝分裂、减数分裂、无丝分裂 变异类型 主要发生基因突变 (广义包括基因重组) 基因突变、基因重组、染色体变异 实例 细菌、放线菌、支原体、蓝细菌、衣原体等 动植物、真菌等 统一性 都有细胞膜、细胞质、核糖体,都以DNA作为遗传物质 5、高倍镜与低倍镜观察情况比较 比较 项目 物像 大小 观察细 胞数目 视野 亮度 物镜与装 片的距离 视野范围 高倍镜 大 少 暗 近 小 低倍镜 小 多 亮 远 大 6、细胞多样性的原因: (1)直接原因:构成细胞的蛋白质分子具有多样性。 (2)根本原因:不同生物的细胞多样性是由于基因的多样性,同一生物的细胞多样性是由于基因的选择性表达。 7、蓝细菌细胞内含有藻蓝素和叶绿素,是能进行光合作用的 自养生物 。包括:色球蓝细菌、颤蓝细菌、念珠蓝细菌、发菜。 8、能进行光合作用的细胞不一定有叶绿体,如蓝细菌。能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体,如硝化细菌;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,高等植物物成熟的筛管细胞。 第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 1、生物界与非生物界具有 统一性 :组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能够找到,没有一种化学元素为 细胞 所特有; 生物界与非生物界具有 差异性 :细胞中各种元素的 相对含量 与无机自然界的大不相同。 2、组成生物体的元素: 3、在活细胞中鲜重含量最多的化合物是 水 ;鲜重含量最多的有机物是 蛋白质 ;干重含量最多的化合物是 蛋白质 ;细胞鲜重含量最多的元素是 O ;细胞干重含量最多的元素是 C 。 4、组成不同生物体的元素: 种类基本相同,但含量相差很大。组成生物体的元素大多以化合物的形式存在。 5、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 ①还原糖:与 斐林试剂 水浴加热(50-65 )反应生成 砖红色沉淀 (注意:葡萄糖、果糖、麦芽糖是还原糖,淀粉、蔗糖不是还原糖)。 ②脂肪:被苏丹 染成橘黄色 。需要用50%的酒精洗去浮色,需要用显微镜观察。 ③蛋白质:与 双缩脲试剂 发生作用,产生 紫色反应 。变性后的蛋白质肽键没有改变,可以检测。 6、斐林试剂:甲液是质量浓度为0.1g/mL NaOH溶液,乙液是质量浓度为_0.05g/mL CuSO4溶液,现配现用,即甲液乙液等量混匀后使用。 双缩脲试剂:A液是0.1g/mL NaOH溶液_,B液是_0.01g/mL CuSO4溶液,先加A液1mL再加B液4滴。 第2节 细胞中的无机物 1、水在细胞中的存在形式与作用 存在形式 自由水 结合水 定义 细胞中绝大部分的水以游离的形式存在,可自由流动 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95.5% 约占细胞内全部水分的4.5% 功能 ①细胞内的良好溶剂②参与许多生物化学反应 ③为细胞提供液体环境④运送营养物质与代谢废物 是细胞结构的重要成分 2、水分子的空间结构及电子的不对称分布,使水成为一个极性分子,因此水是良好的溶剂。 水分子之间由于氢键的存在,使水具有流动性和较高的比热容。 3、无机盐(绝大多数以离子形式存在)功能: ①构成细胞内某些复杂的化合物的组成成分。如:Mg2+是叶绿素的成分、Fe2+是血红素的成分等,碘是甲状腺激素的成分 ②维持细胞和生物体的生命活动(如动物缺Ca2+会抽搐, Ca2+过高会肌无力;缺Na+会引起神经、肌肉兴奋性降低,引发肌肉酸痛、无力等)。 ③维持细胞的酸碱平衡和渗透压。(如大量出汗排出过多的无机盐后,应该多喝淡盐水). 4、水和无机盐的归纳总结 自由水和结合水是可以 相互转化的 ,当植物进入休眠状态 结合水 的含量会上升,种子晒干的过程中损失的主要是 自由水 。自由水/结合水的比值越大,新陈代谢越旺盛。 第3节 细胞中的糖类和脂质 1、糖类组成元素一般是C、H、O;生物体内的糖类绝大多数以 多糖 的形式存在。 2、糖类的种类和作用 种类 分布 功能 单糖:不能 水解的糖 葡萄糖 动植物细胞 细胞生命活动的主要能源物质 脱氧核糖 构成DNA的成分 核糖 构成RNA的成分 果糖 主要是植物细胞 半乳糖 主要是动物细胞 二糖:水解后生成两分子单糖的糖 (C12H22O11) 蔗糖 植物细胞 水解为 葡萄糖 +果糖而供能 麦芽糖 水解为两分子葡萄糖而供能 乳糖 动物细胞 水解为葡萄糖+半乳糖而供能 多糖:水解后 能够生成许多 单糖的糖。 [(C6H10O5)n] (多糖基本单位都是葡萄糖) 淀粉 植物细胞 最常见多糖,植物细胞的储能物质 纤维素 植物细胞壁的组成成分 糖原 动物细胞,主要存在于人 和动物的肝脏和肌肉中 人和动物细胞的储能物质, 肝糖原可分解为葡萄糖,补充血糖;肌糖原不可以。 几丁质 广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中 如能与重金属离子结合用于废水处理;用于制作食品包装纸和食品添加剂;用于制作人造皮肤等。 特别提醒:按还原性分类 还原糖:葡萄糖、果糖、麦芽糖等(所有单糖+乳糖都是还原糖) 非还原糖:淀粉、蔗糖等 3、脂质的种类和作用 种类 元素组成 作用 脂肪 只含C、H、O 细胞内良好的储能物质;隔热和保温作用; 具有缓冲和减压作用,可以保护内脏器官。 磷脂 含有C、H、O、 N、P 构成细胞膜和细胞器膜等生物膜的重要成分 固醇 胆固醇 只含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 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 能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 动物脂肪大多含饱和脂肪酸,熔点较高,容易凝固,室温时呈固态;植物脂肪大多含不饱和脂肪酸,熔点较低,不容易凝固,室温时呈液态。 4、相对于糖类,脂肪分子中O含量低,H含量高,所以氧化分解时脂肪耗氧量更多,释放能量更多。糖类在供应充足的情况下,可以大量转化成脂肪;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。 第4节 生命活动的主要承担者——蛋白质 1、蛋白质的组成元素:C、H、O、N ,有的还含有S等。 2、蛋白质的功能:蛋白质是生命活动的主要承担者。 ①构成细胞和生物体结构的重要物质,如羽毛、肌肉、头发等; ②催化作用:如酶; ③运输 作用:如血红蛋白,载体蛋白。 ④调节作用:如胰岛素、生长激素;⑤免疫作用:如抗体; 3、组成蛋白质的基本单位— 氨基酸 (1)氨基酸的结构通式:见右图 (2)氨基酸的结构特点是:①每种氨基酸分子至少都含有一个 氨基(-NH2) 和一个羧基(-COOH ),且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 ②各种氨基酸之间的区别在于 R基 的不同。 (3)氨基酸的种类:大约有21种。必需氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中直接获取,有8种(记忆口诀:甲携来一本亮色书)。非必需氨基酸是人体细胞能够合成的,有13种。 (4)氨基酸相互结合的方式—— 脱水缩合 (场所:核糖体) 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。 肽键:肽链中连接两个氨基酸分子的化学键。 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,脱去1分子水) 多肽:由多个氨基酸缩合而成的化合物,通常呈链状。(几肽命名取决于氨基酸数) 蛋白质:具有一定空间结构。许多蛋白质都含有两条或多条肽链,它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。蛋白质的空间结构主要由氢键和二硫键形成。 4、脱水缩合的有关计算: ①肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数—肽链数 ②至少含有的羧基或氨基数= 肽链数 ③多肽的分子质量=氨基酸平均分子质量 氨基酸数—脱去的水分子数 18 ④游离的氨基或羧基数=肽链数+ R基中的氨基或羧基数 ⑤环状多肽中:肽键数=脱去水分子数=氨基酸数,游离氨基或羧基数=R基中的氨基或羧基数。 5、蛋白质的结构多样性的直接原因: ①氨基酸的种类 不同 ②氨基酸的数目 不同 ③氨基酸的排列顺序 不同 ④肽链的盘曲折叠方式及形成的 空间结构 不同 根本原因:DNA的多样性(同一生物体不同细胞蛋白质不同的根本原因:基因的选择性表达) 6、吃熟鸡蛋容易消化的原因:高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。 7、常考蛋白质的分布和功能 第5节 遗传信息的携带者——核酸 1、核酸组成元素: C、H、O、 N、P ; 核酸的功能:是细胞内携带遗传信息的物质,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中都具有极其重要的作用。 2、核酸的分类: 3、核酸的基本单位——核苷酸:由一分子含氮碱基、一分子五碳糖、一分子磷酸组成的。 根据五碳糖的不同,可将其分为脱氧核苷酸和核糖核苷酸。 4、DNA和RNA的比较 分类 DNA RNA 基本单位 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种) 碱基 A G C T A G C U 五碳糖 脱氧核糖 核糖 无机酸 磷酸 磷酸 分布 ①真核:主要在细胞核,线粒体和叶绿体也有②原核:拟核、质粒 主要在细胞质中 结构 两条脱氧核苷酸链形成双螺旋结构 一条核糖核苷酸链 初步水解产物 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 完全水解产物 磷酸、脱氧核糖、碱基(4种) 磷酸、核糖、碱基(4种) 5、绝大多数生物的遗传物质是_DNA_,遗传信息就储存在DNA的脱氧核苷酸的排列顺序。 部分病毒的遗传物质是_RNA,如HIV、SARS病毒、流感病毒、烟草花叶病毒、新冠病毒等,遗传信息就储存在RNA的核糖核苷酸的排列顺序。 6、多糖 、蛋白质 、核酸 等都是生物大分子,它们都是由许多单体 连接成的 多聚体 。 单体和多聚体都是以 碳链 为基本骨架。注意:脂质不是生物大分子。 7、不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质的归纳 生物种类 核酸种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 细胞生物 DNA和RNA 5种 8种 DNA 病毒 DNA病毒 DNA 4种 4种 DNA RNA病毒 RNA 4种 4种 RNA 8、辨析不同物质中A的含义: 9、核酸与蛋白质之间的关系 10、常见的核酸——蛋白质复合体 第3章 细胞的基本结构 第1节 细胞膜的结构与功能 1、细胞膜的功能: (1)将细胞与外界环境分隔开 (2)控制物质进出细胞 (3)进行细胞间的信息交流 ①化学物质传递:通过体液运输的作用来完成的交流。 内分泌细胞激素血管靶细胞受体靶细胞。 ②直接接触:相邻两个细胞的细胞膜直接接触,如精子和卵细胞之间的识别和结合。 ③形成通道:相邻细胞之间形成通道,如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接。 (注意:前两种方式需要细胞膜表面的受体来完成。) 2、对细胞膜成分的探索 ①1895欧文顿对植物细胞的通透性进行实验 推测:细胞膜由脂质组成。 ②科学家利用哺乳动物成熟的红细胞(因为其没有细胞核和众多的细胞器)制备出纯净的细胞膜 得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多。 ③1925年荷兰的戈特和格伦德尔,用丙酮从人的红细胞种提取脂质,在空气—水界面上铺展成单分子层,测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍 推断:细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 ④1935年英国的丹尼利和戴维森,发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力 推测:细胞膜除含脂质分子外,可能还附有蛋白质。 3、细胞膜的成分: 细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成,还有少量的糖类。组成细胞膜的脂质中,磷脂最丰富,磷脂分子由甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱组成。功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多。 4、对细胞膜结构的探索 ①1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构 提出假说: 所有细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质构成的静态结构。 ②1970年,科学家用荧光标记法进行人鼠细胞融合实验 表明:细胞膜具有流动性。 ③1972年,辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。 5、流动镶嵌模型的基本内容 ①细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 ②磷脂双分子层是膜的基本支架 ③蛋白质分子的分布:有的镶在磷脂双分子层的表面;有的部分或全部嵌入磷脂双分子层; 有的贯穿整个磷脂双分子层。 ④细胞膜具有流动性:构成膜的磷脂分子可以侧向自由运动,蛋白质分子大多也能运动。 流动性的实例:质壁分离与复原、变形虫的运动、胞吞胞吐、白细胞的吞噬作用、细胞融合等。 6、既然细胞膜内部分是疏水的,水分子为什么能跨膜运输呢? 原因:一是水分子极小,可以通过由于磷脂分子运动而产生的间隙; 二是细胞膜上存在水通道蛋白,水分子可以经通道蛋白通过细胞膜。 7、细胞膜的外表面还有糖类分子,它和蛋白质结合形成糖蛋白,或与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 8、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,对细胞有支持和保护作用。细胞壁是全透性的。 第2节 细胞器之间的分工合作 1、细胞质包括细胞质基质和细胞器,细胞质基质是获细胞进行新陈代谢的主要场所。 分离细胞器常用的方法是差速离心法。 2、八大细胞器的知识归纳: 3、八大细胞器的分类归纳: (1)双层膜:线粒体、叶绿体 (2)单层膜:内质网、高尔基体、液泡、溶酶体 (3)无膜:核糖体、中心体 (4)含有色素的:叶绿体、液泡 (5)含有DNA的:叶绿体、线粒体 (6)含有RNA的:叶绿体、线粒体、核糖体 (7)植物特有:叶绿体、液泡 (8)动物和低等植物特有:中心体 (9)动植物细胞中都有,但功能不同:高尔基体 (10)光学显微镜下可见的:叶绿体、线粒体、液泡 (11)能产生水的:线粒体、核糖体、高尔基体等 (12)能产生ATP的:叶绿体、线粒体 (13)能自我复制的:叶绿体、线粒体、中心体 (14)能发生碱基互补配对的:叶绿体、线粒体、核糖体 (15)与能量转换有关的:叶绿体、线粒体 (16)与有丝分裂有关的:核糖体、中心体、高尔基体、线粒体 (17)与分泌蛋白的合成和分泌有关:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 4、分泌蛋白的合成和运输 (1)研究方法是:同位素标记法,用3H标记亮氨酸。 (2)分泌蛋白的合成和运输大体过程是:核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜 细胞外。在此过程中,内质网膜面积变小,高尔基体膜面积不变,细胞膜面积增大。 (3)常见分泌蛋白有消化酶、抗体、血浆蛋白、蛋白质类激素等,而呼吸酶、血红蛋白是胞内蛋白。 (注意:14C、32P、3H、35S具有放射性,但 15N、18O不具有放射性) 5、生物膜在结构上的联系: 6、生物膜系统包括细胞膜 、细胞器膜、核膜 等结构。(原核细胞没有生物膜系统) 7、生物膜系统的作用: 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决定作用 ②许多重要化学反应都在生物膜上进行,广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点。 ③细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会相互干扰,保证了细胞生命活动高效、有序的进行。 8、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持着细胞的形态,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。 9、实验:用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 观察叶绿体应选用新鲜的藓类的小叶(或菠菜叶稍带些叶肉的下表皮)。 观察细胞质流动的黑藻事先应放在光照、室温条件下培养,目的是促进细胞质流动。 观察细胞质的流动以叶绿体的运动作为标志。 第3节 细胞核——系统的控制中心 1、细胞核的结构 补充:(1)核孔也有选择性:如mRNA、蛋白质(解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等)可通过核孔,但DNA不能通过核孔进入细胞质。此外,物质进出核孔也需消耗能量。 (2)代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞中,核孔数量多,核仁较大。 (3)原核细胞没有核仁,其核糖体形成与核仁无关。 2、细胞核的功能:细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。 3、除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。 4、模型的形式有很多,包括物理模型、概念模型、数学模型。DNA双螺旋结构模型就是物理模型,照片不属于模型。 第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 1、渗透作用: 水分子 (溶剂分子)通过半透膜的扩散作用。 发生渗透作用的条件: ① 具有半透膜 ② 半透膜两侧的溶液具有浓度差 2、动物细胞的吸水和失水:(1)动物细胞中相当于半透膜的是细胞膜; (2)吸水或失水取决于外界溶液与细胞质浓度的浓度差。 3、原生质层: 细胞膜 和 液泡膜 以及 两层膜之间的细胞质 。 4、植物细胞的吸水和失水:原生质层相当于一层半透膜。 (1)当外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离现象。(此时液泡 变小 ,紫色 加深 ,细胞液浓度升高) (2)当外界溶液浓度<细胞液浓度时,细胞吸水,失水的细胞发生质壁分离复原现象。 (液泡 变大 ,紫色变浅 ,细胞液浓度 降低 ) (3)质壁分离的外因和内因:外因:外界溶液浓度大于细胞液浓度,细胞液中的水透过原生质层进入外界溶液中。内因:原生质层比细胞壁的伸缩性大。 5、在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中特别需要注意的问题: (1)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满了外界溶液,原因是细胞壁具有全透性。 (2)使用质量浓度为1 mol L-1的KNO3溶液,因为K+和NO可被细胞吸收,使细胞液浓度增大,所以细胞先发生质壁分离,后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等外界溶液亦同) (3)实验材料是洋葱鳞片叶的外表皮细胞,共涉及三次显微镜观察,三次都是用低倍镜。 6、被动运输 (1)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,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 (2)类型:自由扩散: 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,也叫简单扩散。 协助扩散:借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式,也叫易化扩散。 7、转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种。 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,且每次转运时都会发生自身构象的改变;通道蛋白只容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。分子或离子通过时与不需要与通道蛋白结合。 水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。 第2节 主动运输与胞吞、胞吐 1、物质进出细胞的方式比较: 方式 被动运输 主动运输 胞吞/胞吐 自由扩散 协助扩散 物质运输方向 高浓度 低浓度 高浓度 低浓度 低浓度 高浓度 是否需要转运蛋白 不需要 需要载体蛋白或通道蛋白 需要载体蛋白 不需要 是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗能量 消耗能量 图例 胞吞 胞吐 举例 O2、CO2、水、甘油、乙醇、苯等 水、某些离子、红细胞吸收葡萄糖 小肠吸收葡萄糖、甲状腺滤泡细胞吸收碘,人红细胞、轮藻细胞吸收K+等 白细胞的吞噬作用、 分泌蛋白的分泌 特别注意:①胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用,但不需要转运蛋白的作用。 ②胞吐不是只能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如神经递质。 ③生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如RNA和蛋白质可通过核孔。 ④被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性,胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。 ⑤消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输,胞吞和胞吐也消耗能量。 2、细胞膜的结构特点:具有一定的流动性,细胞膜的功能特点:具有选择透过性。细胞膜具有选择透过性的结构基础: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。 3、主动运输的意义:细胞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。 4、影响物质跨膜运输的因素 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内) (2)转运蛋白数量(被转运的物质充足) (3)氧气含量:通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 第五章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶 1、酶的概念:酶是 活细胞产生的具有催化作用的一类有机物 。 2、酶的发现历程 3、酶的本质和作用: 4、酶的催化作用机理: 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。 5、酶的特性: ① 高效性:与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著,催化效率更高。 ② 专一性 :每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ③酶的作用条件较温和:在最适宜的温度和pH下,酶的活性 最高 ;温度和pH偏高或偏低,酶的活性都会明显降低;过酸、过碱和高温 ,会使 酶的空间结构 遭到破坏,使酶永久失活。 低温不会破坏酶的空间结构,因此酶制剂适合在低温下保存; 6、酶活性实验探究中的“三宜”“五不宜” 7、影响酶促反应速率的因素 (1)底物浓度和酶浓度对酶促反应速率的影响 ①甲图中:在其他条件适宜, 酶量一定 的条件下,酶促反应速率随 底物浓度增加而加快 ;但当底物达到一定浓度后,受 酶量 限制,酶促反应速率 不再增加 。 ②在乙图中:在其他条件适宜,底物量一定时,酶促反应速率随 酶浓度 增加而加快,当酶达到一定浓度时,受 底物浓度 的限制,酶促反应速率不再增加。 ③在其他条件都适宜 的情况下,若底物充足,则酶促反应速率与酶浓度成正比(丙图),若酶量充足,则酶促反应速率与底物浓度成正比(丁图) (2)温度和pH对酶促反应速率的影响(见下图) 注意:①温度、pH、激活剂和抑制剂都是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。 ②底物浓度和酶量是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率,并不影响酶的活性。 第2节 细胞的能量“货币”ATP ( ATP 两个相邻的磷酸基团都 带负电荷而相互排斥 等原因,使得特殊的化学键不稳定,末端磷酸基团有较高的 转移势能 。 )1、ATP的化学组成和结构特点 [拓展延伸] 如果将ATP中的A替换为G、U、C,分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸,一起组成NTP家族,其脱去核糖第二位C上的O原子后组成dNTP家族,均为高能化合物 2、ATP供能机制 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,因而可以参与特定的化学反应。 3、ATP与ADP相互转化 (1)ATP与ADP相互转化的过程及能量来源图解: ATP的合成 ATP的水解 反应式 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能(光合作用)、化学能(呼吸作用) 储存在ATP中的能量 能量去路 储存在ATP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 ( 储存在特殊化学键中 )(2)ATP与ADP转化的特点: ①ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。 ②ATP与ADP相互转化的能量供应机制在所有生物细胞内都是一样的,这体现了生物界的统一性。 4、ATP的利用 (1)细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能的。如大脑思考、主动运输、蛋白质合成、胞吞胞吐、细胞分裂,肌肉收缩等。 (2)ATP是细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应一般与ATP的水解相联系,由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。 ②放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。如细胞呼吸。 ③能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 第3节 细胞呼吸的原理和应用 1、探究酵母菌细胞呼吸的方式:酵母菌是兼性厌氧型的真菌。 ①自变量:氧气的有无。 ②因变量:产生CO 2的多少、是否生成酒精。 ③CO 2的多少检测指标:澄清石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变黄色的时间长短。 ④酒精的检测:在酸性条件下,重铬酸钾与酒精发生反应由橙色变成灰绿色。 ⑤无关变量:温度、试剂用量等,要遵循等量原则。 2、有氧呼吸: ①概念: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有氧呼吸三个阶段的比较: [H]是指还原型辅酶 (NADH) 有氧呼吸 场所 反应物 产物 释放能量 第一阶段 细胞质基质 C6 H12O6 2 C3 H4O3和4[H] 少量 第二阶段 线粒体基质 2 C3 H4O3和6H2O 20[H]和6CO2 少量 第三阶段 线粒体内膜 6O2和24[H] 12 H2O 大量 ③有氧呼吸的总反应式: 3、无氧呼吸: ①概念: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。 ②场所:全过程都在细胞质基质中进行的。 ( 酶 )③过程:无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同,第二阶段是丙酮酸和[H]在酶的作用下分解成乳酸或者酒精+ CO2。 ④反应式:C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+ 2CO2 + 少量能量 ( 酶 )(如酵母菌、苹果果实、大多数高等植物在缺氧条件下) 或 C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+ 少量能量 (如乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、人和动物在缺氧条件下) 4、两种细胞呼吸释放能量的情况: ①1mol葡萄糖彻底氧化分解,共释放出2870kJ 的能量,其中有977.28kJ 左右的能量储存在ATP中,生成32molATP 。 ②1mol葡萄糖不彻底氧化分解,共释放出196.65kJ (生成乳酸)的能量,其中有61.08kJ 左右的能量储存在ATP中,生成2molATP 。 注意:无氧呼吸第二阶段没有能量释放,葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。人体细胞 无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 5、细胞呼吸: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 其它产物 ,释放能量并生成ATP 的过程。 意义:为生物体提供能量,是生物体代谢的枢纽。 6、细胞呼吸原理的应用 ①土壤板结要中耕松土,改善氧气供应,促进根细胞的有氧呼吸,以利于作物生长。 ②包扎伤口应选用透气的纱布,抑制厌氧菌的繁殖。如破伤风杆菌。 ③稻田要定期排水,防止水稻根细胞进行无氧呼吸产生酒精导致烂根。 ④提倡慢跑等有氧运动,避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸使肌肉酸胀乏力。 ⑤储藏蔬菜水果时,要降低温度、降低氧气,以减弱果蔬的呼吸作用,减少有机物的消耗。 7、关于细胞呼吸的场所与过程的提醒 (1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,但部分原核生物无线粒体,也能进行有氧呼吸。 (2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸,如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。 (3)细胞呼吸释放的能量,大部分以热能的形式散失,少部分以储存在ATP中。 (4)人体内产生的CO2只是有氧呼吸产生的,人体无氧呼吸的产物是乳酸,无CO2产生。 (5)脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量≠产生CO2的量。脂肪与葡萄糖相比,含H比例高,因此有氧呼吸时消耗O2的量大于产生CO2的量。 8、影响细胞呼吸的因素 (1)内部因素:酶的种类和数量 (2)外界因素:温度、氧气浓度、水、CO2等 因素 原理 曲线 应用 温度 主要影响酶活性 ①零上低温储藏水果、蔬菜,减少有机物消耗; ②温室栽培中增大昼夜温差,增加有机物积累 O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸有抑制作用 ①稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生酒精,防止烂根、死亡; ②作物栽培中进行中耕松土,促进植物根部有氧呼吸; ③低氧储藏粮食、水果、蔬菜。 CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行 对蔬菜、水果进行保鲜时,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗 水 水作为有氧呼吸的原料,自由水含量较高时细胞呼吸旺盛 ①粮食储藏要求干燥,减少有机物消耗; ②干种子萌发前进行浸泡处理 9、关于呼吸作用的规律: ①消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2比例为1:3 。 当产生等量的CO2时,无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖的比例3:1。 ②如果释放CO2=消耗的O2,则细胞只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸; 如果不消耗O2,只释放CO2,则细胞只进行产生酒精的无氧呼吸; 如果释放的CO2>消耗的O2,则两种呼吸同时进行。 如果释放的CO2<消耗的O2,则存在脂质类的氧化分解。 第4节 光合作用与能量转化 1、绿叶中色素的提取和分离: (1)实验原理:见右图 (2)二氧化硅:使叶片研磨充分; 碳酸钙:保护叶绿素,防止研磨时被破坏。 无水乙醇:溶解或提取色素; 层析液:分离色素,用纸层析法。 (3)注意:①滤液细线要求细、齐、直,而且要含较多的色素,所以待滤液干后再重复画线1~2次。 ②滤液细线不能触及层析液,否则色素溶解到层析液中,滤纸条上得不到色素带。 (4)实验结果: 2、叶绿体中色素的吸收光谱 (1)色素的功能: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,不吸收红光。 (2)叶绿体中的色素对绿光吸收最少。 (3)一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,对红外光和紫外光等不吸收。可见光的波长范围 大约是400~760 nm 3、叶绿体的结构和功能 4、光合作用的探究历程 ①德国恩格尔曼,实验结论:叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。 ②英国希尔,实验结论:离体叶绿体在光照下可以释放出氧气。 ③美国鲁宾和卡门,采用同位素示踪法,得到结论:光合作用释放的氧气全部来自水。 ④美国阿尔农,发现:在光照下,叶绿体可合成 ,这一过程总是与水的光解相伴随。 ⑤美国卡尔文,采用同位素示踪法,得到结论:光合作用产物中的碳来自二氧化碳。 5、光合作用的过程: ①概念:绿色植物通过叶绿体,利用光能, 把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。 ②总反应式:CO2+H2O(CH2O)+O2。 ③根据是否需要光能,光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段。 ④光反应和暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 场所 叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶、水 NADPH、ATP、CO2、多种酶 物质 变化 ①水的光解: ②NADPH合成: ③ATP合成: ADP+Pi+光能ATP ①CO2的固定: CO2+C52C3 ②C3的还原: 能量 变化 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH,暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。 ②没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,光反应最终也会停止。 6、光合作用条件骤变时,各种物质在短时间内发生的变化分析 (1)“过程法”表示C3和C5的含量变化 (2)“模型法”表示C3和C5的含量变化 7、影响光合作用的因素: (1)内部因素 ①与植物自身的遗传特性有关,以阴生植物、阳生植物为例,如图所示。 ②植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 注:影响叶绿素合成的因素还有光照、 温度和矿质元素等。 ③叶面积指数 (2)外部因素 ①光照强度 原理:影响光反应阶段,影响 ATP 及NADPH 的产生,进而 影响C3的还原,影响暗反应。 应用:温室大棚适当提高光照强度(如阴天时补光)可以 提高光合速率 ②CO2浓度 原理:影响C3 的生成,影响暗反应阶段。 曲线图分析:图1中 A点表示CO2补偿点 图2中点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 BB点和点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。 应用:.大田中增加空气流动,以增加CO2浓度, 如“正其行通其风”;.温室中可增施有机肥,有机肥被微生物分解可产生CO2,以增大CO2浓度。 ③温度 原理:通过影响酶活性进而影响光合作用(主要影响暗反应) 应用:.大田中适时播种; .温室中,适当增加昼夜温差,保证植物有机物的积累 ④水分和矿质元素 8、自然界中有少数种类的细菌,能够利用体外环境中的某些 无机物氧化时所释放的能量 来制造有机物 ,这种合成作用叫做 化能合成作用 ,例如硝化细菌。进行光合作用和化能合成作用的生物,能把无机物制造成有机物,属于 自养生物 。人、动物、真菌以及绝大多数细菌,只有利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动,它们属于 异养生物 。 9、辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 ①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。 ②绿色组织在有光条件下光合作用与呼吸作用同时进行,测得的数据为净光合速率。 ③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。净光合速率大于0植物才能生长。 检测指标 呼吸速率(黑暗下) 表观(净) 光合速率 真正(总)光合速率 CO2 (单位时间内) CO2的释放量 CO2的吸收量 CO2的固定量 O2 (单位时间内) O2的消耗量 O2的释放量 O2的产生量 有机物(单位时间内) 有机物的消耗量 有机物的积累量 有机物的制造量 10、光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题 B点(补偿点) C点(饱和点) D点(最大光合速率) 适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移 右上方移 适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移 左下方移 呼吸速率增强 右移 左移 左下方移 注意:A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。 C4植物的CO2 补偿点低于C3植物, 阴生植物的光 补偿点和饱和点都低于阳生植物。 11、绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累” 12、密闭容器内一昼夜CO2浓度变化曲线 第六章 细胞的生命历程 第1节 细胞的增殖 1、细胞增殖概念:细胞通过分裂增加细胞数量的过程。 意义:细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体 生长 、 发育 、 繁殖 和 遗传 的基础。。 2、细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程,具有周期性。 3、细胞周期:连续分裂的细胞,从 一次分裂完成时 开始,到 下一次分裂完成时 为止. 一个细胞周期包括两个阶段: 分裂间期 和 分裂期 。 (只有连续分裂的细胞才有细胞周期,如受精卵、干细胞、癌细胞、根尖分生区细胞等; 高度分化的细胞,如人神经细胞、洋葱表皮细胞等没有细胞周期) 4、细胞周期各时期的主要特征(以植物细胞为例): 时期 主要特征 分裂间期 占细胞周期约90%~95%,完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成(形成姐妹染色单体),同时细胞有适度生长。 分裂期 前期 染色体、纺锤体出现;核仁、核膜消失。(膜仁消失现两体) 中期 染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上;染色体数目最清晰,形态最稳定 (形定数清赤道齐) 后期 着丝点一分为二,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍。(粒裂数增均两极) 末期 核膜、核仁重新出现;染色体、纺锤体消失。(膜仁重现失两体) 5、动植物细胞细胞周期的不同点: 不同点 植物细胞 动物细胞 间期 无中心体的复制 发生中心体的复制 前期 细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体 由中心粒发出星射线,形成纺锤体 末期 细胞中部形成细胞板,扩展形成细胞壁 细胞膜从中部向内凹陷缢裂成两个子细胞 6、细胞有丝分裂的意义:将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后,精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。 7、无丝分裂:分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。例如,蛙的红细胞。 8、细胞不能无限长大的原因:细胞的大小影响物质运输效率,即细胞越大,细胞的表面积与体积的比值越小,物质运输的效率越低,不利于细胞与外界进行物质交换。 9、有丝分裂各个时期的染色体数量和DNA的数量变化: 时期 项目 分裂间期 分裂期 前期 中期 后期 末期 染色体 2 N 2 N 2N 4 N 4 N 2 N 染色单体 0 4 N 4 N 4 N 0 0 核DNA分子 2 N 4 N 4 N 4 N 4 N 4 N 2 N 10、实验:观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 (1)装片的制作流程为: 解离 漂洗 染色 制片 。 制成的装片先放在 低倍镜下观察,找到根尖分生区 细胞,分生区细胞的特点是 细胞呈正方形,排列紧密 ,再换成 高倍镜仔细观察有丝分裂各时期细胞内染色体形态和分布的特点。 第2节 细胞的分化 1、细胞分化的概念、实质及特点、意义 ①概念:在个体的发育过程中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在 形态,结构和生理功能 上发生 稳定性差异 的过程。 ②细胞分化的实质: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。 ③细胞分化的特点:具有 稳定性 、 持久性 、 不可逆性 和 普遍性 ④细胞分化的意义:a.是生物个体发育的基础;b.使多细胞生物体中细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。 2、细胞的全能性 ①概念:细胞经过分裂和分化后,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:已分化的细胞含有该个体的全套遗传信息。 ③证据:植物组织培养,证明植物的体细胞具有全能性。 动物克隆,只证明动物的体细胞核具有全能性。 ④全能性高低比较:一般情况下,分化程度越高,全能性相对越低。 受精卵>生殖细胞>体细胞; 植物细胞>动物细胞。 3、动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。干细胞可分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三种类型。如胚胎干细胞,造血干细胞,神经干细胞。 第3节 细胞的衰老和死亡 一、细胞衰老 1、细胞衰老的概念: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、衰老细胞的主要特征: ①细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小, ②细胞内多种酶的活性降低;如酪氨酸酶活性降低;呼吸速率减慢,新陈代谢的速率减慢; ③细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递。 ④细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。 ⑤细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深; 3、细胞衰老的原因 (1)自由基学说——各种氧化反应、辐射及有害物质入侵刺激细胞产生的自由基会攻击磷脂,使损伤细胞膜;攻击DNA,可能引起基因突变;攻击蛋白质时蛋白质活性下降导致细胞衰老。 (2)端粒学说——每条染色体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,随细胞分裂次数的增加,截短的部分会逐渐向内延伸,进而损伤正常基因的DNA序列,使细胞活动趋向异常。 二、细胞死亡 1、细胞凋亡的相关内容: 2、细胞坏死:是指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,由于细胞的正常代谢活动受损或中断,从而引起细胞的损伤和死亡。 3、细胞自噬 (1)概念: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。 (2)意义: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,通过细胞自噬,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细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。 20 学科网(北京)股份有限公司 $