分子与细胞期末知识点总结2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

这是一份高中生物学必修一的期末复习课件，系统覆盖细胞的基本单位、分子组成、结构功能、代谢及生命历程等模块，分章节梳理知识点，包含科学史、实验步骤、公式计算等细节，构建完整知识体系。 资料特色突出核心素养培养，通过细胞学说建立过程体现科学思维（如归纳法应用），实验设计（如质壁分离、色素提取）强化探究实践，物质与能量观（ATP、细胞呼吸、光合作用）深化生命观念，帮助学生夯实基础、提升科学探究能力，为教师提供系统教学资源，助力高效复习。

生物必修一知识点 1.1 细胞是生命活动的基本单位 1．细胞学说的建立者：主要是施莱登和施旺。 2．细胞学说的内容：①细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物构成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新细胞由老细胞分裂产生。 3．细胞学说的部分建立过程：①维萨里揭示了人体在器官水平上的研究，比夏揭示了人体在组织水平上的研究②罗伯特胡克首次发现并命名了细胞（死细胞），列文虎克利用自制显微镜观察多种细胞（活细胞）。③魏尔肖总结出细胞通过分裂产生新细胞，补充并完善了细胞学说。 4．细胞学说的意义：揭示了动物和植物的统一性，进而阐明了生物界的统一性。打破了植物学和动物学之间的壁垒，使生物学研究进入细胞水平，为生物进化论的确立埋下了伏笔。 5．归纳法包括完全归纳法和不完全归纳法，完全归纳法得出的结论可信，不完全归纳法得出的结论可能可信，可以用于预测和判断；细胞学说的建立过程采用的不完全归纳法。 6．生命活动离不开细胞：①单细胞生物单个细胞就能独立完成生命活动②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③病毒没有细胞结构，必须寄生于活细胞才能正常生活。 7．多细胞动物的生命系统的结构层次：细胞-组织-器官-系统-个体-种群-群落-生态系统-生物圈；相比多细胞动物，多细胞植物无系统层次；单细胞生物无组织、器官、系统层次，且细胞和个体为同一层次。 8．最基本的生命系统是细胞，最大的生命系统是生物圈。 9.种群：一定空间范围内，同种生物的所有个体 群落：一定空间范围内，所有生物（动物、植物、微生物）或所有种群 生态系统：群落+无机环境 1.2 细胞的多样性和统一性 1．低倍镜换高倍镜的步骤：①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（偏哪移哪）②转动转换器换为高倍物镜③转动反光镜，换用大光圈使视野明亮④用细准焦螺旋调焦并观察。 2.显微镜成像特点：倒立放大的虚像（做题技巧：试卷水平旋转180°），但细胞质环流方向不变 3.显微镜计算：单行分布=原来细胞数目÷放大倍数 均匀分布=原来细胞数目÷（放大倍数）2 4．真核细胞和原核细胞的分类依据（本质区别）：有无以核膜为界限的细胞核。 5．真核生物包括动物、植物、真菌（酵母菌、霉菌（青霉、曲霉、根霉、毛霉、链霉菌等）、食用真菌（香菇、木耳、灵芝等））、原生生物（单细胞真核生物：草履虫、疟原虫、变形虫、绿眼虫、衣藻等）四类；原核生物包括三菌（蓝细菌、细菌、放线菌）、三体（支原体（无细胞壁）、衣原体、立克次氏体）。 6.蓝细菌（又称蓝藻）包括色球蓝细菌、念珠蓝细菌、颤蓝细菌和发菜四类。蓝细菌结构包括：细胞壁（成分为肽聚糖）、细胞膜、细胞质、拟核、核糖体，无叶绿体，含有藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的自养生物。 植物细胞壁成分：纤维素、果胶 真菌：几丁质 7．细菌（名称中含球、杆、弧、螺旋的菌类，如醋酸杆菌、乳酸杆菌、金黄色葡萄球菌）中多数种类是营腐生或寄生的异养生物。 8．原核细胞的统一性表现在都具有细胞壁（支原体除外）、细胞膜、细胞质，都具有唯一一种细胞器核糖体，无细胞核（无核膜、核仁）和染色体，遗传物质DNA位于拟核区域。 9．真核细胞和原核细胞的统一性表现在都具有细胞膜和细胞质，都具有细胞器核糖体，都以DNA作为遗传物质。 10.水体富营养化：淡水（江、河、湖、泊）——水华 海水——赤潮 2.1 细胞中的元素和化合物 1．生物界和非生物元素的统一性表现在组成细胞元素种类和无机自然界大致相同，差异性表现在组成细胞的元素含量和无机自然界差异很大。 2．生物界元素的统一性表现在组成不同生物的元素种类大致相同，差异性表现在不同生物体的元素含量差异很大。 3．元素分类：按含量分为：大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg；微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo； 按作用分为：基本元素：C、H、O、N，最基本元素（核心元素）：C 4．在细胞鲜重中基本元素含量比较：0>C>H>N，干重中基本元素含量比较：C>O>N>H 5．组成细胞的各种元素大多以化合物形式存在。组成细胞的化合物包括有机化合物（蛋白质、糖类、脂质和核酸）和无机化合物（水和无机盐）。 6．细胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。干重最多的化合物和有机化合物都是蛋白质 7．细胞中物质含量：水>蛋白质>脂质>无机盐>糖类+核酸 8.糖类中的还原糖（葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖）在水浴加热（50-65℃）的条件下，可以与斐林试剂（现用现配）反应产生砖红色沉淀。斐林试剂的成分及加入顺序：甲液0.1g/mLNaOH 乙液0.05g/mL CuSO4 甲液和乙液等量混匀加入。颜色变化：蓝色→棕色→砖红色 注意：蔗糖为非还原糖！！！ 9．蛋白质可以与双缩脲试剂产生紫色反应。双缩脲试剂的成分及加入顺序：A液0.1g/mLNaOH B液0.01g/mL CuSO4 先加A液1mL摇匀再加B液4滴摇匀（过多影响紫色观察），颜色变化：无色→浅蓝色→紫色。蛋白质仍能检测，没有双缩脲试剂时可用稀释后的斐林试剂替代。 10．脂肪可以被苏丹III染液染成橘黄色，实验中体积分数50％酒精可以洗去浮色。若要观察细胞中的脂肪颗粒，需要借助显微镜观察；若要检测某材料匀浆中是否含有脂肪，不需要借助显微镜观察。 11．淀粉可以被碘液染成蓝色。 2.2 细胞中的无机物 1．水在细胞中有自由水和结合水（与蛋白质、多糖结合）两种存在形式，自由水的含量远高于结合水的含量。 2．自由水的功能：①细胞内良好溶剂②参与生物化学反应③提供液体环境④运输营养物质和代谢废物；结合水的功能：细胞结构的重要组成成分。 3．细胞中自由水含量越高，细胞的代谢越旺盛；而细胞中结合水含量越高，细胞的抗逆性越强。冬天来临时自由水过多会导致结冰而损害自身。 4．水是良好溶剂的原因：水是极性分子，带电的分子或离子都容易与水结合。 5．水的温度不易改变的原因：由于分子间氢键存在使水具有较高的比热容。由于氢键不断断裂又不断形成，使水常温下能够维持液体状态。 6．种子晒干失去自由水，烘干失去结合水，灼烧（有机物燃烧）后剩下的灰烬是无机盐 7.细胞中绝大多数无机盐以离子形式存在。 8．无机盐的功能：①构成细胞中某些复杂化合物（Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素，P是组成细胞膜和细胞核的重要成分）②维持细胞和生物体正常的生命活动（Na＋缺乏引起神经、肌肉细胞兴奋性降低，Ca2＋含量过低引起抽搐，Ca2＋含量过高引起肌无力）③维持细胞的酸碱平衡和渗透压平衡。 9．大量出汗后应多喝淡盐水，腹泻后应补充生理盐水。 10．生理盐水是质量分数0.9％的NaCl溶液，其浓度与人体细胞生活的液体环境浓度相同。 2.3 细胞中的糖类和脂质 1．除几丁质（C、H、O、N）外，糖类的组成元素都是C、H、O。 2．单糖不能水解，可以直接被细胞吸收；单糖中五碳糖包括脱氧核糖和核糖，六碳糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖。 3．二糖需要水解成单糖才能被细胞吸收；二糖包括植物二糖：蔗糖（由果糖和葡萄糖构成）、麦芽糖（由两分子葡萄糖构成），动物二糖：乳糖（由半乳糖和葡萄糖构成）。 4．蔗糖是单糖和二糖中唯一一种非还原糖，不能用斐林试剂检测。 5．生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。在多糖中，构成植物体内储能物质的是淀粉：构成动物体内储能物质的是糖原，分布在肝脏的叫肝糖原，当血液中葡萄糖含量低于正常时，肝糖原分解产生葡萄糖及时补充。分布在肌肉的叫肌糖原，肌糖原一般不分解；纤维素是构成植物细胞细胞壁的主要成分，广泛分布于甲壳类动物和昆虫的外骨骼的多糖是几丁质。几丁质可用于废水处理、食品包装纸和食品添加剂、人造皮肤等。 6．纤维素、糖原和淀粉的基本单位都是葡萄糖，但三者葡萄糖的连接方式不同，形成的空间结构不同。 7．除磷脂含有C、H、O、N、P五种元素，其余脂质只含有C、H、0元素。 8．脂肪相比糖类，氢元素的含量高，氧元素的含量低，在氧化分解时消耗更多的氧气，释放更多的能量，因此脂肪是良好的储能物质；除此外，脂肪还是很好的绝热体，具有保温、缓冲、减压的作用。 9．脂肪由三分子脂肪酸和一分子甘油构成，即三酰甘油，又称甘油三酯。植物脂肪大多含不饱和脂肪酸，则在室温下呈液态，大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸，则在室温下呈固态。 10．磷脂是构成细胞膜和细胞器膜的重要成分。 11．固醇类物质包括三类：胆固醇、性激素和维生素D。其中胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在血液中参与脂质的运输；性激素能促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成，维生素D的作用是促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 12．细胞中的糖类和脂质可以相互转化。血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余部分可以合成糖原储存起来；如果葡萄糖还有剩余可以转化为脂肪和某些氨基酸。 13．糖类可以大量转化为脂肪，但脂肪不能大量转化为糖类。 2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 1．蛋白质的功能①构成细胞和生物体结构②催化（大多数酶是蛋白质）③运输（血红蛋白携带并运输氧气）④免疫（抗体）⑤调节（蛋白质类激素）。 2．蛋白质的组成元素是C、H、O、N(S：标记元素，其它元素在R基)，其基本组成单位是氨基酸。 3．组成人体蛋白质的氨基酸有21种，有8种是人体细胞不能合成的，必须从外界获取，称为必需氨基酸（甲携来一本亮色书）；有13种是人体细胞能够合成的，称为非必需氨基酸。 4．氨基酸的结构特点：①至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上②这个碳原子上还连接一个氢原子和一个侧链基团（R基）③氨基酸的种类由R基决定。 5．氨基酸间相互连接的方式叫脱水缩合，它指一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基相互连接，同时脱去一分子水的过程。所以水中的氢来自氨基和羧基，水中的氧来自羧基。连接两个氨基酸的化学键叫肽键。 6．蛋白质结构多样性的原因：氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同。 根本原因：DNA分子的多样性 7．蛋白质的盐析过程可逆，空间结构不变，肽键不变；蛋白质的变性过程不可逆，空间结构改变，肽键不变，所以变性后可以和双缩脲试剂反应；蛋白质的水解过程不可逆，空间结构和肽键都改变，彻底水解后不能与双缩脲试剂反应。 8．双缩脲试剂与蛋白质产生紫色反应的实质是与蛋白质中的肽键反应，因此变性的蛋白质仍然能与双缩脲试剂反应。 9．链状肽中，氨基酸数-肽链数＝肽键数＝脱去的水分子数；环状肽中，氨基酸数＝肽键数＝脱去的水分子数。计算时认为环状肽肽链为0. 氧原子数=氨基酸数+肽链数+R基中氧 。氮原子数＝氨基酸数+R基中氮原子数 10.n条肽链含有的游离氨基（羧基）数＝肽链数n+R基上的氨基（羧基）数 11．蛋白质的相对分子质量＝氨基酸的总相对分子质量-脱去的水的相对分子质量（若形成二硫键，还需要减去形成二硫键所脱去氢的相对原子质量（每形成一个二硫键，脱去两个氢原子）。 12.氨基酸的结构通式： 2.5 核酸是遗传信息的携带者 1．核酸（C、H、O、N、P）包括两类：脱氧核糖核酸（简称DNA）和核糖核酸（简称RNA）。 2．真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，在细胞质中的叶绿体和线粒体也有少量分布，RNA主要分布在细胞质中；原核细胞的DNA主要分布在拟核中，RNA主要分布在细胞质中；病毒只有DNA或RNA一种。 3.DNA的基本单位为脱氧（核糖）核苷酸，其由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基（A、T、G、C）构成；所以脱氧核苷酸有4种。 RNA 的基本单位为核糖核苷酸，其由一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基（A、U、G、C）构成。所以核糖核苷酸有4种。 4．组成DNA的含氮碱基：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）四种。组成RNA的含氮碱基：腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）四种。 5．一般情况下，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，嘌呤数等于嘧啶数；RNA由一条核糖核苷酸链构成，核苷酸之间通过形成磷酸二酯键形成核苷酸链。 6．细胞生物和DNA病毒的遗传物质是DNA，其遗传信息储存在脱氧核苷酸的排列顺序中。 RNA病毒（如HIV、SARS病毒、新冠病毒）的遗传物质是RNA，其遗传信息储存在核糖核苷酸的排列顺序中。 7． 核酸的功能：核酸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具有极其重要的作用。 8． 核酸的特点： 多样性——核苷酸的数目、排列顺序不同 特异性——某种生物的核苷酸排列顺序是特定的 9．生物大分子包括多糖（基本单位为单糖）、蛋白质（基本单位为氨基酸）、核酸（基本单位为核苷酸），这些生物大分子又叫多聚体，其基本单位又叫单体。 10．生物大分子以碳链为基本骨架，因此没有碳就没有生命。 3.1细胞膜的结构和功能 1. 细胞的边界是细胞膜（质膜） 2. 细胞膜功能： （1）将细胞与外界环境分隔开——意义：保障了细胞内部环境的相对稳定 （2）控制物质进出细胞（控制作用是相对的） （3）进行细胞间的信息交流： ①间接交流：分泌化学物质，如激素 ②直接交流：（同种生物）精子、卵细胞之间的识别和交流 ③通道交流：高等植物胞间连丝（不需要受体） 3. 选用哺乳动物成熟红细胞制备细胞膜原因： （1） 无细胞壁，易吸水涨破（2）无细胞核及多余细胞器，易制得纯净细胞膜 4.对细胞膜成分的探索： ①欧文顿：通过多种物质对植物细胞通透性研究提出细胞膜是由脂质组成的。 ②戈特和格伦德尔用丙酮提取人的红细胞的脂质在空气-水界面铺成单分子层，测得单层分子面积为红细胞表面积的2倍得出细胞膜的磷脂分子为连续的两层（强调：磷脂分子的头部是亲水的，尾部是疏水的）。 ③丹尼利和戴维森研究膜张力提出细胞膜除了具有脂质分子外，可能还附有蛋白质。 5．细胞膜主要成分是脂质和蛋白质，还有少量的糖类。脂质中，磷脂最丰富，动物细胞膜还具有胆固醇。功能越复杂的细胞膜，细胞膜上蛋白质的种类和数量越多。 6．对细胞膜结构的探索（科学方法——提出假说）： ①罗伯特森在电子显微镜下观察到细胞膜的暗-亮-暗结构提出膜是由蛋白质-脂质-蛋白质的静态结构构成。 ②科学家利用荧光标记法进行人鼠细胞膜融合实验以及其他标明细胞膜具有流动性。 ③辛格和尼克尔森提出流动镶嵌模型。 7．流动镶嵌模型的内容：①磷脂双分子层构成膜的基本支架②蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中（镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿磷脂双分子层）。 8．细胞膜的外表面还有糖类分子与蛋白质结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被。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。 9．细胞膜的结构特点：具有（一定的 ）流动性；细胞膜的功能特点：选择透过性。 10.数量关系：一层生物膜 = 一层磷脂双分子层 = 两层磷脂分子 3.2 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两部分。 2．分离各种细胞器的方法：差速离心法。 3．八大细胞器： ①线粒体（双层膜，分布在动植物细胞中）：有氧呼吸的主要场所，细胞的“动力车间”，为细胞生命活动提供能量。代谢旺盛的细胞中线粒体数量多 ②叶绿体（双层膜，分布在植物叶肉、嫩茎细胞中）：光合作用的场所，含光合色素。植物细胞的“养料制造车间”、“能量转换站”。 ③内质网（单层膜，分布在动植物细胞中）：蛋白质等生物大分子合成、加工场所和运输的通道。 注意：有核糖体附着的内质网叫粗面内质网，与蛋白质合成有关；无核糖体附着的内质网叫光面内质网，与脂质合成有关。 ④高尔基体（单层膜，分布在动植物细胞中）：对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。注意：高尔基体与植物细胞壁的形成有关。动植物都有，功能不同的细胞器是高尔基体。 ⑤溶酶体（单层膜，起源于高尔基体，主要分布在动物细胞中）：内含水解酶，可以分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死入侵细胞的病毒和细菌。细胞的“消化车间” 注意：溶酶体中的水解酶是蛋白质，由核糖体合成。 ⑥液泡（单层膜，分布在植物细胞中）：内有细胞液（含糖类、无机盐、色素、蛋白质），调节细胞内的液体环境，使细胞保持坚挺。色素是水溶性色素，不能用来光合作用。 ⑦核糖体（无膜，分布在动植物细胞中）：合成蛋白质的场所，“生产蛋白质的机器”。成分为：蛋白质、rRNA，原核细胞具有唯一的一种细胞器 ⑧中心体（无膜，分布在动物和低等植物（藻类）细胞中）：由两个中心粒及周围物质构成，成分为：蛋白质，与细胞的有丝分裂有关。 4. （1）含有DNA和RNA的细胞器：叶绿体和线粒体； 含有RNA的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体； 含核酸的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体 含有色素的细胞器：液泡、叶绿体（色素种类不同） （2） 无膜：核糖体、中心体； 双层膜：线粒体、叶绿体； 双层膜结构：线粒体、叶绿体、细胞核 单层膜：内质网、高尔基体、液泡、溶酶体 （3） 相对高等动物来说，植物特有：叶绿体、液泡； 相对于高等植物来说，动物、低等植物特有：中心体； 原核和真核生物共有：核糖体 （4） 合成有机物：核糖体、内质网、高尔基体、叶绿体； 与能量转换有关：线粒体、叶绿体； 动植物都有，但功能不同：高尔基体 5．细胞骨架是由蛋白质纤维构成的网架结构，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。 6．分泌蛋白：在细胞内合成在细胞外发挥作用，如抗体、消化酶、蛋白质类激素（胰岛素）、血浆蛋白； 胞内蛋白：在细胞内合成在细胞内发挥作用，如血红蛋白、呼吸酶、光合酶等。 7．研究分泌蛋白的合成和运输的方法：同位素标记法。稳定同位素18O和15N,没有放射性。放射性同位素，14C 3H 32P 32S等具有放射性，追踪放射性示踪。 8．分泌蛋白的合成和运输从游离核糖体开始，经两次加工（内质网、高尔基体）两次囊泡运输（内质网、高尔基体），两次膜融合（内质网膜与高尔基体膜融合、高尔基体膜与细胞膜融合）分泌到细胞外，是个胞吐过程，需要消耗能量。 9．在分泌蛋白的合成和运输过程中，膜面积变化——内质网膜面积减少，高尔基体膜面积基本不变，细胞膜面积增加。体现了膜的流动性穿过0层生物膜；囊泡运输中高尔基体起到交通枢纽的作用。 10．细胞内的膜结构统称为生物膜。各种生物膜之间组成成分和结构很相似，在结构和供能上紧密联系。所有生物膜主要都是磷脂和蛋白质构成（不同膜各种成分含量有差别）、都符合流动镶嵌模型、都具有流动性、都有选择透过性。细胞的生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜和核膜；三部分缺一不可。所以原核细胞和病毒无生物膜系统。 11．内质网膜内连核膜，外连细胞膜（直接联系），是膜面积最大的细胞器。内质网膜与高尔基体膜、细胞膜间接联系，靠囊泡联系的就是间接联系。 12.生物膜系统作用：（1）细胞膜保障细胞内部环境的相对稳定，在物质运输、能量转换、信息传递过程起决定性作用（2）广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点（3）使细胞内部区域化，保证生命活动高效、有序地进行 3.3 细胞核的结构和功能 1．真核细胞中除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞外，都具有细胞核。 2．①美西螈核移植实验证明美西螈皮肤的颜色由细胞核控制。②蝾螈受精卵横缢实验证明细胞的分裂和分化由细胞核控制。③变形虫切成两半实验证明摄食、应激性由细胞核控制。④伞藻的嫁接实验证明伞藻帽的性状由假根部分控制，核移植实验进一步证明伞藻帽的性状由假根中的细胞核控制。实验1、4证明细胞核控制遗传、3、4证明细胞核控制代谢。 3．细胞核的结构： ①核膜（双层膜，把核内物质与细胞质分开，具有选择透过性）：成分——蛋白质、脂质；不连续；离子、小分子物质通过核膜进出细胞核 ②核孔（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，具有选择透过性）：大分子物质进出细胞核的通道：DNA不进不出，RNA只出不进，蛋白质只进不出，具有选择性，不能自由通过。通过核孔需要消耗能量。 ③染色质（主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体）：是行使遗传功能的结构 ④核仁（与某种RNA和核糖体的合成有关） 4．细胞代谢越旺盛，核孔越多，核仁越大，线粒体越多 5．细胞分裂时，染色质形成染色体；细胞分裂结束时，染色体重新变为染色质；染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种存在状态。染色质状态有利于DNA的复制和转录，染色体状态有利于细胞分裂时染色体的运动和均分。 6．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。 7．模型包括物理模型、概念模型和数学模型。注意：照片不属于物理模型。制作模型时，科学性是第一位的，其次是模型的美观与否。 8.有关遗传的几个名词： 生物体中的遗传物质——核酸；细胞中遗传物质——DNA；病毒的遗传物质——DNA或RNA；遗传物质的主要载体——染色体；遗传信息——核苷酸（碱基）排列顺序；遗传信息的主要载体——DNA；遗传信息库——细胞核 4.1 被动运输 1．水进出细胞的原理——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）发生渗透作用的条件： ①具有一层半透膜 ②半透膜两侧具有浓度差（物质的量浓度） 半透膜：指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能够通过半透膜取决于物质分子的大小。 （3） 渗透的方向： ①含水量高→含水量低 ②低浓度溶液→高浓度溶液 渗透压低→渗透压高 （4）渗透装置分析 ①液面上升的原因：单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子数>单位时间由漏斗进入烧杯中的水分子数。（水分子的移动方向是双向移动） ②液面不会一直上升的原因：因为液面上升到一定程度就会产生一个静水压(图中Δh)，当该压力和漏斗中的吸水能力相等时液面不再上升。 （5）渗透平衡≠浓度相等：有高度差就有浓度差，液面高的浓度高。平衡时仍有水分子的进出。 2.动物细胞的吸水和失水：     （1）动物细胞与外界溶液可以构成一个渗透系统： ①细胞膜相当于一层半透膜； ②细胞质有一定的浓度，与外界溶液能形成一定的浓度差。 （2）细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧的浓度差。       水往高处流——高指的是高浓度、高渗透压 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 (等渗溶液：0.9%的NaCl 溶液) 3、植物细胞的吸水和失水： （1）成熟的植物细胞与外界溶液可以构成一个渗透系统： ①原生质层（细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质）相当于一层半透膜。         ②液泡中的细胞液与外界溶液之间存在浓度差。（成熟的植物细胞中的液体环境主要指的是液泡里的细胞液） 外界溶液浓度 > 细胞液浓度时 细胞失水发生质壁分离 外界溶液浓度 < 细胞液浓度时 细胞吸水发生质壁分离复原 外界溶液浓度 = 细胞液浓度时 水分进出细胞处于动态平衡 （植物细胞在发生质壁分离或质壁分离复原的过程中细胞的大小基本不变） 4. 探究：植物细胞的吸水和失水 （1） 材料：活的成熟的植物细胞，液泡有颜色便于观察，如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。黑藻细胞、紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞也能观察到质壁分离及复原现象，根尖分生区细胞没有大液泡不能发生质壁分离现象。 （2） 化学试剂的选择：一是对细胞无毒害；二是浓度适当（0.3g/mL的蔗糖溶液）。 （3） 发生质壁分离的原因：内因—— 原生质层相当于一层半透膜 原生质层伸缩性 > 细胞壁伸缩性 外因—— 外界溶液浓度 > 细胞液浓度 注意：质壁分离中：质指原生质层，壁指细胞壁。 （4） 实验现象（低倍镜观察，细胞须保持活性） ①初始状态：原生质层紧贴细胞壁。 ②0.3g/mL 蔗糖溶液处理（引流法）：细胞失水，发生质壁分离现象，观察到原生质层与细胞壁逐渐分离，液泡体积逐渐变小、颜色变深。原生质层与细胞壁间的间隙中充满了蔗糖溶液。 ③清水处理：细胞吸水，发生质壁分离复原现象，观察到液泡体积逐渐变大、颜色变浅。 （5）实验拓展： ①本实验存在的两组对照实验（自身前后对照） 细胞液浓度越大，细胞吸水能力越强(细胞随着质壁分离的进行，吸水能力不断增强)。 ②若使用0.5g/mL的蔗糖溶液：细胞会发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象，原因是外界溶液浓度过高，导致细胞失水过多而死亡。 ③若使用 KN03、甘油、葡萄糖、尿素、乙二醇等溶液（溶质可跨膜）：细胞发生质壁分离后又自动复原（溶质在实验开始时进入细胞，使细胞液浓度变大，当大于外界溶液时，细胞吸水而发生质壁分离自动复原）。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合作观察质壁分离现象的外界溶液。 （6）质壁分离实验的拓展应用： ①判断成熟植物细胞是否具有生物活性。②测定细胞液浓度范围（介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两溶液浓度之间）。③比较不同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） （7）在生产实践中的应用：合理灌溉、一次施肥过多造成“烧苗”现象（浇水缓解）、 防腐杀菌：糖渍、盐渍食品不易变质是高浓度的外界溶液使食品表面的微生物失水死亡、医用生理盐水浓度为0.9% 5.被动运输：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 方式 自由扩散（简单扩散） 协助扩散（易化扩散） 原理 物质通过简单的扩散作用进出细胞 进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散 进出细胞的物质借助 通道蛋白的扩散 实例 水、02、C02、甘油、乙醇、苯、性激素等 葡萄糖进入红细胞 水、某些离子或分子 6.转运蛋白： （1）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。特点 与被运输的物质结合、构象改变、特异性、饱和性 （2）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。分子或离子不需要与通道蛋白结合。特点 ：不结合，特异性、饱和性。凡是通过通道运输的都是协助扩散。 强调：水分进入细胞有协助扩散（主要）和自由扩散（次要）两种方式。 4.2主动运输和胞吞、胞吐 1．主动运输 （1）物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量（ATP），这种方式叫作主动运输。自由扩散、协助扩散、主动运输三种方式中凡是从低浓度到高浓度、需要能量的都是主动运输。仅从载体蛋白不能判断。 （2）实例：小肠上皮细胞吸收小肠液中的氨基酸和葡萄糖；多数离子逆浓度跨膜运输 （3）意义：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。对细胞生物体意义重大。 （4）与主动运输有关的细胞器：线粒体（能量）、核糖体（载体蛋白） 2．胞吞与胞吐： （1）结构基础：依赖于膜的流动性。 （2）胞吞：细胞外→细胞内，如变形虫摄食、白细胞吞噬病原体等。 （3）胞吐：细胞内→细胞外，如胰岛素、抗体等分泌蛋白的分泌。 （4）特点：①消耗能量②不需要载体蛋白，需要特定膜蛋白 （5）胞吐也可以运输小分子物质，如神经递质 （6）胞吞、胞吐属于跨膜运输，但穿膜层数为0 3.总结物质进出细胞方式 方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度 ↓ 低浓度 低浓度 ↓ 高浓度 细胞外 ↓ 细胞内 细胞内 ↓ 细胞外 特点 不需要转运蛋白；不消耗能量 需要转运蛋白；不消耗能量 需要载体蛋白；消耗能量 需要膜蛋白；消耗能量 需要膜蛋白；消耗能量 模型 举例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯 红细胞吸收葡萄糖、H2O通过通道蛋白的运输 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、无机盐、氨基酸等 白细胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌 特别提醒：归纳记忆同一物质的不同运输方式 （1） 葡萄糖：进入红细胞——协助扩散 进入小肠上皮细胞——主动运输 肾小管重吸收——主动运输 (2)水：进出细胞的方式主要是协助扩散，也可以是自由扩散 4.影响物质跨膜运输因素的分析 (1)物质浓度对物质跨膜运输的影响 注：协助扩散中通道蛋白具有极高的转运速率，接近自由扩散的理论值。 (2)氧气含量对跨膜运输的影响 通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。 ①是自由扩散或协助扩散。 ②是主动运输，P点由无氧呼吸提供能量，Q点之后运输速率受载体蛋白数量或其他因素限制。 (3)温度 温度通过影响生物膜的流动性继而影响所有方式的物质运输速率 温度通过影响酶活性影响呼吸速率继而影响主动运输和胞吞和胞吐。 特别提醒 1.主动运输需要消耗ATP，有ATP可进行运输，无ATP不能进行运输。曲线图如下： 2.成熟红细胞进行无氧呼吸供能，故氧气浓度不影响主动运输的速率。坐标图如下： 5.1降低化学反应活化能的酶 1.细胞代谢： （1）概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 （2）条件：离不开酶 （3）意义：细胞代谢是细胞生命活动的基础 （4）细胞代谢中心（主要场所）：细胞质（基质） 细胞代谢的控制中心： 细胞核 2.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 （1）实验原理：H2O2在不同反应条件下可以分解产生氧气和水 （2）判断H2O2分解快慢的依据：O2产生量，观测指标：①气泡冒出情况 ②点燃的卫生香的复燃情况 （3）材料用具：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液： 新鲜——（含较多的过氧化氢酶），久置肝脏中过氧化氢酶会被分解减少 研磨液——使过氧化氢酶充分释放，增大接触面积，加快分解速率 （4）自变量注意事项：滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时，不能共用一个吸管，滴入的肝脏研磨液中会含有少量氯化铁溶液而影响实验结果的准确性。 （5）实验结论：酶具有催化作用，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高 3.科学方法：控制变量和设计对照实验 (1)变量：实验过程中变化的因素称为变量 (2)自变量：实验过程中，人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量 (3)因变量：因自变量改变而变化的变量叫作因变量 (4)无关变量：实验中除自变量外的一些对因变量造成影响的可变因素，叫作无关变量（相同且适宜） (5)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；对照实验一般要设置对照组和实验组。 实验组：一般接受实验变量处理的一组作为实验组 对照组：不接受实验变量处理的对象组 4.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 曲线分析： ①表示无酶催化时反应进行所需要的活化能是 AC段。 ②表示有酶催化时反应进行所需要的活化能是 BC 段。 ③表示酶降低的活化能是AB段。 ④该反应中，若将酶催化改为无机催化剂催化，则B点在纵轴上将向上移动（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） 5.酶： (1)活细胞产生（来源）的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA (2)作用场所：细胞内外、体外 (3)作用机理：降低化学反应活化能 (4)作用特点：降低化学反应活化能，使反应速率加快；只改变化学反应速率，本身不被消耗(反应前后酶的数量和性质不变)；只能催化已存在的化学反应；缩短达到平衡的时间，但不改变化学反应的方向和平衡点。 (5)意义：由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。 (6)酶本质的探索： 巴斯德之前——发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德——发酵必须有活细胞参与 李比希——引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，且只在酵母菌死亡裂解后才发挥作用 毕希纳——活细胞粉碎后所得物质（酿酶）的作用和活的酵母细胞一样 萨姆纳——证明脲酶是蛋白质 切赫和奥尔特曼——证明少量RNA具有生物催化功能（核糖体的rRNA是催化肽键形成的酶） (7)鉴定酶的本质 鉴定酶的本质是否是蛋白质 对照组：已知蛋白液 + 双缩脲试剂 → 出现紫色反应 实验组：待测酶液 + 双缩脲试剂 → 是否出现紫色反应 实验组呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质 （8）检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，原因是蛋白酶本身也可与双缩脲试剂发生反应。 6.酶的特性： （1）高效性：酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍 意义：保证了细胞内化学反应的顺利进行；保证了细胞内能量供应的稳定 。 （2）专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。（二肽酶——可以催化所有的二肽分解） 意义：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行。 （3）作用条件较温和：有适宜的温度、pH（胃蛋白酶的最适pH为1.5） 7.实验：探究影响酶活性的条件 （1）酶活性: 酶催化特定化学反应的能力。可用在一定条件下催化某一化学反应的速率表示。 （2）用淀粉酶探究温度对酶活性的影响（酸能催化淀粉水解） 用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响（过氧化氢受热分解） （3）探究温度对酶活性的影响 ①要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应：酶具有高效性，若酶和底物没有在对应温度混合，一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。 ②进一步探究淀粉酶的最适温度：缩小温度梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验 ③实验不能用斐林试剂检测实验结果：本实验自变量为温度，须严格控制 8.酶的应用：溶菌酶溶解细菌的细胞壁，抗菌消炎 果胶酶：溶解细胞壁中的果胶 加酶洗衣粉：去污力更强 含酶牙膏：分解细菌，清新口气 多酶片：治疗消化不良 9.影响酶促反应的因素: ① 酶浓度 ：在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶浓度与酶促反应速率成正比。 ② 底物浓度 ：(1)加入酶A时，一定范围内随底物浓度增加反应速率增加， 当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变（酶达到饱和）(2)酶A会促进酶促反应进行酶B不会，说明酶具有专一性。 ③ 温度和pH ： 甲图：在最适pH时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用将减弱；过酸过碱都会使酶失活；不同的酶最适pH不同 乙图：在一定温度范围内，随温度升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用将减弱； 低温只会抑制酶的活性，而高温会使酶失活；酶的抑制剂 丙图：反应溶液pH不影响酶作用的最适温度 ④酶的抑制剂： 竞争性抑制剂： 作用机制:与酶的活性位点结合，阻止底物与酶结合。酶分子被抑制剂占据，可用于催化的酶减少，反应速率显著下降。 酶促反应最大速率不变。增加底物浓度可减轻抑制作用 非竞争性抑制剂： 作用机制：与酶的变构位点结合,改变酶的构象,使活性位点的催化效率降低。底物仍可与酶结合，但转化速率显著下降。 酶促反应最大速率减小，由于抑制剂不直接与活性位点竞争，增加底物浓度无法恢复酶的催化活性 5.2细胞的能量“货币”ATP 1.生物体内重要能源物质——糖类 生物体内重要储能物质——脂肪 动物细胞内的储能物质——脂肪、糖原 植物细胞内的储能物质——脂肪、淀粉 能源最终来源——太阳能 能量直接来源——ATP 2.ATP： 功能：驱动细胞生命活动的直接能源物质（不唯一） 组成元素：C、H、O、N、P（同磷脂、核酸、核苷酸） 中文名称：腺苷三磷酸 结构简式：A-P~P~P A代表腺苷，T代表“三”，表示含有3个磷酸基团，P代表磷酸基团，“—”代表普通的化学键，“~”代表特殊化学键 ATP彻底水解产物：腺嘌呤+核糖+磷酸基团 3.不同化合物中“A”的含义 4.1molATP水解释放的能量高达30.54KJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 5. 水解酶 ATP ADP+Pi+能量 合成酶 物质可逆，能量不可逆，酶不相同，不是可逆反应 6.细胞正常生活（饥饿状态也是），ATP和ADP相互转化时刻不停、动态平衡；ATP和ADP相互转化是所有细胞的能量供应机制，体现生物界的统一性（病毒不能发生） 7.ATP的利用：细胞中绝大多数需要能量的生命都由ATP直接供能，如大脑思考、电鳐发电、萤火虫发光、肌肉收缩、物质的主动运输（发生载体蛋白磷酸化、去磷酸化） 8.吸能反应与ATP水解相联系（ATP水解为吸能反应供能）；放能反应与ATP合成相联系（释放的能量储存在ATP中）。能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通，所以把ATP比喻为能量“货币” 5.3细胞呼吸的原理和应用 1.细胞呼吸（呼吸作用） （1）概念：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。 （2）实质：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量的过程。 （3）呼吸≠呼吸作用（呼吸是指人和动物与外界进行的气体交换的过程，是指呼吸动作） 2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 （1）实验原理： ①酵母菌：酵母菌是一类单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，其代谢类型是兼性厌氧型，适合用于研究细胞呼吸的不同方式。 ②细胞呼吸产物的检测 CO2的检测：CO2可使澄清石灰水变浑浊。（根据浑浊程度检测CO2产生的多少） CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄（根据变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少） 酒精的检测：在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液会与酒精发生化学反应，变成灰绿色。（检测汽车司机是否喝了酒） 有氧——通气 （2）自变量：氧气的有无 无氧——密封 因变量：细胞呼吸的产物——CO2的多少、酒精的有无 无关变量:反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性等（相同且适宜） （3）实验装置： 有氧呼吸（实验组）： 接橡皮球（或气泵）：通气 质量分数为10%的NaOH溶液：吸收空气中的CO2 A：进行有氧呼吸 澄清的石灰水：检测CO2的产生及含量 无氧呼吸（实验组）： B：进行无氧呼吸 澄清的石灰水：检测CO2的产生及含量 B瓶封口放置一段时间再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶：消耗完锥形瓶中的氧气。（或覆盖石蜡油） （5） 注意事项： ①由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 ②配制酵母菌培养液时要用新鲜的食用酵母菌——繁殖快，代谢旺盛，实验效果明显 ③要将葡萄糖溶液煮沸，且冷却到常温后方可加入新鲜的酵母菌 煮沸：杀菌、除去溶液中的氧 冷却：防止高温杀死酵母菌 ④如果有氧呼吸装置中的酵母菌培养液滤液用重铬酸钾溶液检测时也出现灰绿色，请分析可能的原因，并提出改进措施： (1)供氧不足,部分细胞进行无氧呼吸。改进措施:用气泵持续供氧。 (2)酵母菌培养液中还存在葡萄糖,葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。 改进措施：应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 ⑤酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸过程中均会产生CO2，故不能依据是否有CO2产生来判断酵母菌的细胞呼吸类型，但可以以CO2产生的速率作为检测指标。 3.科学方法：对比实验：设置两个或两个以上实验组，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，这样的实验叫作对比实验，也叫做相互对照实验。对比实验不设对照组，均为实验组。 4.有氧呼吸（对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式） （1）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。 （2）场所：细胞质基质、线粒体（主要场所） 线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构特点：①线粒体内膜向内折叠形成嵴，使内膜表面积大大增加 ②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 （3）原料：最常利用的是葡萄糖，还可以利用脂肪和蛋白质等 （4）过程： [H]=NADH(还原型辅酶I) （5）能量变化：有机物中稳定的化学能→热能（大部分）+ATP中活跃的化学能（少部分） （1mol ATP含30.54kJ能量） （6） （7）意义：保证有机物中的能量得到充分利用 ①可使有机物中的能量逐步转移到ATP中； ②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。 5.无氧呼吸： （1）概念：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，生成少量ATP的过程。 （2）场所：细胞质基质 （3）原料：最常利用——葡萄糖 （4）过程： （5）只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中 （6） （7）不同生物/细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是酶的种类不同 只进行无氧呼吸：乳酸菌、破伤风杆菌、哺乳动物成熟红细胞、蛔虫 （8） 6.细胞呼吸的意义：①为生物体提供能量 ②是生物体代谢的枢纽 7.细胞呼吸原理的应用： 包扎伤口时，需选用透气的消毒纱布或创口贴等敷料——防止厌氧微生物滋生，伤口感染。 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可产生各种酒——酵母菌无氧呼吸产生酒精（先通气，后密封） 花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气——保证根细胞有氧呼吸，促进根对无机盐的吸收和根系生长。 果蔬保存—— 一定湿度、零上低温、低氧 种子保存—— 干燥、零上低温、低氧 破伤风由破伤风芽孢杆菌（无氧呼吸）引起，皮肤破损较深或被铁锈扎伤后，病菌容易大量繁殖 提倡慢跑等有氧运动的原因之一是：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。 8.影响细胞呼吸的因素 9.细胞呼吸的相关计算和呼吸类型判断 10.判断细胞呼吸的方式 5.4 光合作用与能量转化 1.实验：绿叶中色素的提取和分离 （1）实验原理：提取原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 分离原理: 绿叶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。（纸层析法） （2）实验目的：进行绿叶中色素的提取和分离、探究绿叶中含有几种色素 （3）材料用具：新鲜的绿叶：色素含量较高 提取试剂：无水乙醇（用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替） 溶解、提取色素 分离试剂：层析液（20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成） 二氧化硅：有助于研磨得充分 碳酸钙：防止研磨中色素（主要是叶绿素）被破坏 （4） 实验步骤： ①提取绿叶中的色素：迅速、充分地研磨——迅速（防止乙醇挥发）、充分（叶绿体能够被充分破坏，色素充分释放） 用单层尼龙布过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素 将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严（防止乙醇挥发、色素氧化） ②制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。 剪去两角：避免层析液在边缘扩散过快（边缘效应），使其同步到达滤液细线 ③画滤液细线：滤液细线要细、齐、直——防止色素带重叠 干燥后重复1—2次——增加色素量 ④分离色素：将适量的层析液倒入烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）插入层析液中（细线不能浸入——防止色素溶解在层析液中），随后用棉塞塞紧试管口（防止层析液挥发） 溶解度：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 含 量：叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 （5） 异常现象原因分析： 滤纸条上未得到色带：①滤液细线浸没到层析液中 ②用清水代替乙醇进行提取 ③忘记画滤液细线 收集到的滤液绿色过浅：①所取的绿叶不新鲜 ②研磨不充分(未加入SiO2) ③未加CaCO3，色素分子被破坏 ④一次加入大量的无水乙醇 滤纸条上的色带重叠：①滤液细线画得过粗或不整齐 ②滤纸条没经干燥处理 滤纸条上只出现黄色：①所用叶片为“黄叶” ②忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏 2.影响叶绿素合成的三大因素 （1）光照：光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 （2）温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏。 （3）矿质元素：缺N、Mg——老叶先黄；缺Fe——幼叶先黄 3.光合色素（叶绿体）——脂溶性 细胞液色素（液泡）——水溶性 4.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。 一般情况下，光合作用吸收的光是可见光。 光合色素的功能：吸收、传递、转化光能 5.秋季叶片变黄：温度降低，叶绿素在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定 枫叶秋天变红：叶绿素降解，枫叶液泡内的花青素在酸性环境下变红，使叶片显现出红色 6.恩格尔曼实验巧妙之处： 选材上：水绵（叶绿体呈螺旋式带状，便于观察）、需氧细菌（确定释放O2多的部位） 设计上：无空气黑暗环境（排除O2和光的干扰） 极细光束照射（叶绿体上光照多、光照少——对比实验） 暴露于光下（再次验证实验结果） 7.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）类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶 8.光合作用： （1）概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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）反应式：（CH2O)表示糖类 （3）实质：合成有机物，储存能量 9.探索光合作用原理的部分实验： （1）19世纪末：甲醛→糖 （2）1928年：不能通过光合作用转化成糖 （3）1937年：希尔反应→水的光解产生氧气 （4）1941年：鲁宾和卡门→同位素标记法光合作用氧气来自于水 （5）1954年：阿尔农→光照下叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴 10.光合作用过程：根据是否需要光能，将光合作用分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。 C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸 C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP) （1） 光反应： 必须有光才能进行（并不是所有过程都需要酶的催化色素吸收光能不需要酶的催化） 条件——光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+（氧化型辅酶Ⅱ） 场所——类囊体薄膜上 主要产物——O2、ATP、NADPH（还原型辅酶Ⅱ） 物质转化： 能量转变：光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 （2）暗（碳）反应：有没有光都可以 条件——多种酶、CO2、ATP、NADPH 场所——叶绿体基质中 产物——（CH2O）、ADP 、Pi、NADP+ 物质转化： 能量转变：ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 （3）物质联系：光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 11.提醒： （1）NADPH的作用：作为C3的还原剂，并提供能量 （2）光合作用光反应生成的ATP被暗反应消耗，不能用于各项生命活动 12.光合作用意义： 制造有机物，为自身及异养生物提供营养物质 转化并储存太阳的光能，为生命活动提供能量 为有氧呼吸的生物提供氧气；维持大气中O2和CO2的平衡，从而缓解温室效应 形成臭氧（O3），吸收紫外线，保护地球生物 对生物的进化有重要的作用。（为好氧生物的出现提供了氧气） 光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。 13.光合作用中元素的转移： 14.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析： 15.总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，间隔处理有机物的积累量多（光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间， 有机物还能继续合成） 16.实验;探究光照强度对光合作用的影响 （1）实验原理： （2）实验设计： （3）注意事项：①打孔时避开大叶脉（叶绿体少）②处理过的圆形小叶片放入黑暗处待用（防止光照干扰实验结果）③富含CO2的清水（吹气或用1%~2%的NaHCO3溶液），NaHCO3缓冲液的作用（维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2）④5W LED台灯（冷光源，排除温度干扰），若用白炽灯，需在灯和烧杯之间放盛水玻璃柱（吸收光的热量） （4）实验结果：光照越强，单位时间内圆形小叶片浮起的数量越多 实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随着光照强度的增加而增强 17.光合作用强度：一般用植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量来衡量（也可用单位时间内固定CO2的量或产生O2的量来表示） 18.植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率 19. 总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用 有机物的制造量 = 有机物积累量 + 有机物的消耗量 CO2的固定量 = CO2的吸收量 + CO2的释放量 O2的产生量 = O2的释放量 + O2的吸收量 20.光合作用强度测定方法：①先将植物置于黑暗中，测量呼吸速率 ②在有光条件下，测定净光合速率③计算：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 21.影响光合作用的因素：外因：光照强度 应用：合理密植，间作套种，合理利用光 CO2浓度： 应用：①大田生产时“正其行，通其风”②在农业生产上增施有机肥③温室栽培农作物可以投放干冰或与鸡舍等相连。 温度： 应用：①适时播种 ②温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温 ③植物“午休”现象（气孔关闭） ④连续阴雨天：白天和晚上均降温 水：①水是光合作用的原料 ②水是体内各种化学反应的介质 ③缺水→气孔关闭→限制CO2进入叶片→光合作用受影响 应用：合理浇灌、预防干旱 矿质元素：N：酶、NADP+、ATP的重要组分 P：NADP+、ATP的重要组分 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 ①在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率， 但当超过一定浓度后，植物光合作用速率下降 。 ②土壤中矿质元素溶液浓度过高，植物光合作用速率下降的原因可能是: 溶液浓度过高，导致植物吸水困难甚至失水 应用：合理施肥 光质： ①大棚薄膜颜色（能让同色光透过）：白色透明>红色>蓝紫色>绿色（四种光合色素都能吸收蓝紫光，但它是短波，没有红光容易吸收） ②用相同强度光源照射（灯泡）：红光>蓝紫光>白光 >绿光 多因子变量对光合速率的影响： P点前，限制光合速率的因素应主要为横坐标所表示的因素，随其加强，光合速率不断提高。 Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所代表的因素。 内因：叶龄：在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，降低其呼吸作用消耗有机物。 叶面积指数—单位土地面积上，植物的总叶面积 22.曲线问题： I点：CO2浓度大小跟A点相比减小，减少的CO2转化成有机物积累在植物体内。 说明有有机物的积累,植物能正常生长。 一昼夜是否积累有机物：比较I点时CO2浓度是否比A点时低 23.测定光合速率和呼吸速率的方法 （1）“液滴移动法”测定光合速率（测定装置中的 O2变化） 甲：黑暗下，液滴移动的距离表示单位时间内氧气的吸收量代表细胞呼吸速率。 乙：光照，液滴移动的距离表示单位时间内氧气的释放量代表净光合速率。（NaHCO3或 CO2缓冲液，维持容器中CO2的浓度） 真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 对照实验：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照试验，即使用死亡的绿色植物分别进行上述实验，若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。 （2）黑白瓶法 ①“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。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸量(强度)。 ②有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量，白瓶中O2的增加量(或CO2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。 常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。 （3） 半叶法：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（两部分没有能量和物质交换），分别测定两半叶的干物质重量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。 MA=原叶重-呼吸消耗量 MB=原叶重+净光合量 MB-MA=净光合量+呼吸消耗量 24..影响光合作用强度的因素应用 ①大棚种植，阴雨天补充蓝紫光：光照强度及光质 ②大田生产“正其行，通其风”：CO2浓度 ③多施有机肥或农家肥：CO2浓度、矿质元素 ④大棚内燃放煤炉：CO2浓度、温度 ⑤农田灌溉系统灌溉农作物：水分 ⑥大棚种植适当增加昼夜温差：温度 25.化能合成作用： 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的合成作用。（硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌） 光合作用（太阳能）与化能合成作用（化学能）最主要的区别：能量来源不同 26.光合作用与呼吸作用关系 6.1细胞的增殖 1.细胞增殖 （1）概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程 （2）过程：包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程。 （3）特点：细胞增殖具有周期性 （4）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。 （5）细胞增殖的方式：①真核细胞——有丝分裂（体细胞）、无丝分裂（蛙的红细胞）、减数分裂（生殖细胞）②原核细胞：二分裂 2.细胞周期 （1）条件：连续分裂的细胞（受精卵、早期胚胎细胞、干细胞、根尖分生区细胞、茎的形成层细胞、皮肤生发层细胞、癌细胞等） （2）时间：从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止 （3）两个阶段:包括分裂间期和分裂期，分裂间期占整个细胞周期的90%～95%。 只有连续分裂的细胞才有细胞周期，高度分化的细胞、进行减数分裂的细胞无细胞周期!!! 3.分裂间期:为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。 ①G1期：进行RNA和有关蛋白质的合成，为S期DNA的合成做准备。 ②S期：进行DNA的复制。 ③G2期：进行RNA和有关蛋白质的合成，为分裂期做准备。 4.分裂期：前期、中期、后期、末期 5.细胞周期的表示方法 细胞周期：A→B→A(顺时针) AC、CE、EG 分裂间期：A→B(顺时针) AB、CD、EF 分裂期：B→A(顺时针) BC、DE、FG A→G为一个完整的细胞周期 A组细胞处于分G1期， B组细胞处于S期， C组细胞处于G2期和分裂期 细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒。 6.染色质和染色体：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 7.染色体数=着丝粒数 DNA数=线条数 8.DNA复制后才有姐妹染色单体，着丝粒分裂后又无姐妹染色单体 9.高等植物细胞分裂各时期特点： （1）分裂间期：①完成DNA的复制和有关蛋白质的合成（产生染色单体，染色体数目不变，DNA加倍）②细胞适度的生长（若用药物抑制DNA复制，会停留在间期） （2）前期：核膜、核仁消失，染色体（散乱分布）、纺锤体出现 （3）中期：染色体着丝点排列在赤道板上（观察染色体最佳时期） （4）后期：着丝粒分裂，染色体数目加倍，移向两极 （5）末期：核膜、核仁重建，染色体、纺锤体消失，植物细胞形成细胞板（拓展形成细胞壁） 10.动物细胞分裂与高等植物细胞的区别： （1）间期：中心粒倍增（2）前期：中心粒移到细胞两极，发出星射线形成纺锤体（3）末期：细胞膜从细胞的中部向内凹陷，将细胞缢裂成两个。末期是最根本的区别(因为低等植物有中心体) 11.有丝分裂意义：将亲代细胞的染色体精确分配到子代细胞，保持亲子代遗传的稳定性 12.与动植物细胞有丝分裂相关的细胞器及其生理作用： 核糖体——间期（动植物）与相关蛋白质的合成有关 中心体—— 前期（动物、低等植物）与纺锤体的形成有关 高尔基体——末期（植物）与细胞壁的形成有关 线粒体——整个细胞周期（动植物）提供能量 13.有丝分裂过程的结构变化： 染色单体——（间期）形成→（前期）出现→（后期）消失 染色体——（前期）形成→（末期）消失 14.有丝分裂过程中的“加倍”：DNA——间期——DNA复制 染色体——后期——着丝粒分裂 中心体——间期——中心体复制 细胞核——末期——新核膜已经形成，细胞质尚未分裂 15.有丝分裂中DNA、染色体和染色单体的数量变化： 假定某生物体中一个体细胞核的染色体数和DNA的含量为2N 间期 前期 中期 后期 末期 核DNA 2N→4N 4N 4N 4N 4N→2N 染色体 2N 2N 2N 2N→4N 4N→2N 染色单体 0→4N 4N 4N 4N→0 0 16.有丝分裂中DNA、染色体和染色单体的数量变化曲线： “二看法”区分染色体、核DNA、染色单体曲线图： 先看斜线：无斜线，则是染色体； 有斜线，则看起点：起点从0开始则为染色单体；起点非0开始则为DNA。 17.细胞DNA、染色体、染色单体含量变化柱状图： 18.无丝分裂：先核分裂（①细胞核延长②细胞核中部向内凹陷③缢裂成两个细胞核） 再质分裂（④细胞中部向内凹陷⑤缢裂成两个细胞） 分裂过程中，没有出现纺锤丝和染色体的变化，但有DNA复制。 eg:蛙的红细胞的分裂 19.观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂: （1）实验原理：①高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖的分生区细胞。 ②各个细胞的分裂是独立进行的，同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。 ③在高倍显微镜下，可根据细胞内染色体的存在状态识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。 ④细胞核内的染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液)着色。 ⑤解离液（盐酸和酒精混合液）能使组织中的细胞相互分离 （2）材料用具：染色剂——质量浓度为0.01或0.02g/mL的甲紫溶液（或醋酸洋红液） 解离液——质量分数为15%的盐酸和体积分数95%的酒精（1:1混合） （3）实验步骤：洋葱根尖的培养 装片的制作 ：解离→漂洗→染色→制片 ①解离：剪取洋葱根尖2~3mm（过长包括伸长区，无细胞分裂）、室温下解离3～5min 目的：使组织中的细胞相互分离开来 时间太短：细胞间质未被溶解，细胞不易分散。 时间太长：解离过度，染色体成分被破坏。 ②漂洗：根尖软化后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗10min 目的：洗去解离液，防止解离过度 ③染色：把根尖放入盛有质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的甲紫溶液（或醋酸洋红液）的玻璃皿中染色3~5min 目的：使染色体着色 时间太短：染色体不能完全着色。 时间太长：其他部位被染色，无法辨识。 ④制片：用镊子将根尖取出，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片。然后，用拇指轻轻地按压盖玻片。 目的：使细胞分散开来，有利于观察。 观察：先在低倍显微镜下找到 分生区细胞(特点：细胞呈正方形，排列紧密 ),将其移至视野中央，然后换上高倍显微镜,先找分裂中期的细胞，然后再找前期、后期、末期细胞。最后观察分裂间期 的细胞。 （4）注意：观察洋葱根尖有丝分裂的装片时，不能看到连续的分裂过程，因为在解离过程中细胞已经死亡。 20.细胞不能无限长大的原因：①细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。②细胞的核质比例限制了细胞的长大。 21.细胞体积是不是越小越好？细胞体积最小限度由完成细胞功能所必须的基本结构 （如核糖体、线粒体等）和物质（如酶）所需要的空间决定。 6.2细胞的分化 1.细胞分化： （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、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程（细胞分裂使细胞数目增多，细胞分化使细胞种类增加。细胞分裂是细胞分化的基础） （2）特点：持久性、不可逆性（稳定性）、普遍性、遗传物质不变性 （3）（实质）根本原因：基因的选择性表达。 直接原因：蛋白质的种类不同。 （4）意义：生物界中普遍存在的生命现象，它是个体发育的基础；使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，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：细胞内含有该物种的全套遗传信息 （3）细胞全能性的表达条件：离体、一定的营养物质和激素、适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境 （4）全能性大小的比较： 动植物细胞：植物细胞＞动物细胞 同一个体：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞 同一种细胞：刚产生的细胞＞成熟的细胞＞衰老的细胞 分裂能力：具有旺盛分裂能力的分生组织细胞＞不能分裂的细胞 随着细胞分化程度的提高，细胞全能性逐渐降低（生殖细胞除外） （5）类型：①植物细胞具有全能性。（植物组织培养） ②动物已分化的细胞细胞核具有全能性。 （克隆技术） （6）应用：快速繁殖花卉、蔬菜、培养微型观赏植物、运用克隆技术拯救濒危物种 注意：种子萌发成长成新植株没有体现细胞的全能性 3.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（胚胎干细胞、造血干细胞、神经干细胞、成肌细胞等） （2）种类： 全能干细胞：可分化为各种细胞，构成各种组织和器官，最终发育成完整个体（胚胎干细胞） 多能干细胞：发育形成一种器官的多种组织，但不能发育成完整个体（造血干细胞） 专能干细胞：只能分化成某一类型的细胞（神经干细胞） 6.3 细胞的衰老和死亡 1.细胞衰老： （1）特征：细胞膜：膜通透性改变，物质运输功能降低。 细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。 细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小。   细胞内多种酶活性降低（老人头发变白是酪氨酸酶活性下降合成黑色素减少引起，与衰老有关的酶活性升高），呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。   细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内的物质交流和传递。 （2） 细胞衰老的原因： 自由基学说——在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。 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，成为端粒。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，截短的会逐渐向内延伸，截短到一定程度就影响到了DNA复制。 （3）细胞衰老与个体衰老的关系：单细胞生物：细胞衰老与死亡＝个体衰老与死亡 多细胞生物：个体衰老是体内细胞普遍衰老的过程 （4）意义：有利方面——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。不利方面——众多细胞的衰老会导致人体的衰老，会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。 2.细胞死亡：包括凋亡和坏死 （1）细胞凋亡：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡，是细胞内遗传机制程序性调控的结果，又叫细胞程序性死亡。 实例：人在胚胎时期尾部消失、蝌蚪尾部的消失，胎儿的手指 实质：与凋亡相关的基因选择性表达的结果。 意义：完成正常发育，维持内部环境稳定，抵御外界因素干扰起关键作用。（有利） （2）细胞坏死：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。（有害） 实例：① 烫伤的皮肤细胞的死亡 ② 骨折后骨细胞的死亡 ③ 吸烟者肺部细胞因尼古丁作用的死亡 3.细胞自噬： 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 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，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有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 1 学科网（北京）股份有限公司 $