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文檔簡介
第一章走近細胞
第一節(jié)從生物圈到細胞
一、相關(guān)概念、
細胞:是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。除了病毒以外,所有生物都是由細胞構(gòu)
成的。細胞是地球上最基本的生命系統(tǒng)
生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次:細胞f組織-器官一系統(tǒng)(植物沒有系統(tǒng))f個體f種群
一群落-生態(tài)系統(tǒng)f生物圈
二、病毒的相關(guān)知識:
1、病毒:是一類沒有細胞結(jié)構(gòu)的生物體。主要特征:
①、個體微小,大多數(shù)必須用電子顯微鏡才能看見;
②、僅具有一種類型的核酸,DNA或RNA,沒有含兩種核酸的病毒;
③、專營細胞內(nèi)寄生生活;
④、結(jié)構(gòu)簡單,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白質(zhì)外殼所構(gòu)成。
2、根據(jù)寄生的宿主不同,病毒可分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒(即噬菌體)
三大類。根據(jù)病毒所含核酸種類的不同分為DNA病毒和RNA病毒。
3、常見的病毒有:人類流感病毒(引起流行性感冒XSARS病毒、人類免疫缺陷病
毒(HIV)[引起艾滋?。ˋIDS)]、禽流感病毒、乙肝病毒、人類天花病毒、狂犬病
毒、煙草花葉病毒等。
第二節(jié)細胞的多樣性和統(tǒng)一性
一、細胞種類:根據(jù)細胞內(nèi)有無以核膜為界限的細胞核,把細胞分為原核細胞和真
核細胞
二、原核細胞和真核細胞的比較:
1、原核細胞:細胞較小,無核膜、無核仁,沒有成形的細胞核;遺傳物質(zhì)(一個環(huán)
狀DNA分子)集中的區(qū)域稱為擬核;沒有染色體,DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合,;細胞器只
有核糖體;有細胞壁,成分與真核細胞不同。
2、真核細胞:細胞較大,有核膜、有核仁、有真正的細胞核;有一定數(shù)目的染色體
(DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合而成);一般有多種細胞器。
3、原核生物:由原核細胞構(gòu)成的生物。如:藍藻、細菌(如硝化細菌、乳酸菌、大腸
桿菌、肺炎雙球菌X放線菌、支原體等都屬于原核生物。
4、真核生物:由真核細胞構(gòu)成的生物。如動物(草履蟲、變形蟲)、植物、真菌(酵母
菌、霉菌、粘菌)等。
三、細胞學(xué)說的建立:
1、1665英國人虎克(RobertHooke)用自己設(shè)計與制造的顯微鏡(放大倍數(shù)為40-
140倍)觀察了軟木的薄片,第一次描述了植物細胞的構(gòu)造,并首次用拉丁文cella
(小室)這個詞來對細胞命名。
2、1680荷蘭人列文虎克(A.vanLeeuwenhoek),首次觀察到活細胞,觀察過原
生動物、人類精子、鞋魚的紅細胞、牙垢中的細菌等。
3、19世紀30年代德國人施萊登(MatthiasJacobSchleiden)、施旺(Theodar
Schwann)提出:一切植物、動物都是由細胞組成的,細胞是一切動植物的基本單位。
這一學(xué)說即“細胞學(xué)說(CellTheory)",它揭示了生物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性。
四、實驗
(-X高倍鏡的使用步驟:一移二轉(zhuǎn)三調(diào)”
1在低倍鏡下找到物象,將物象移至(視野中央),
2轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)換器),換上高倍鏡。
3調(diào)節(jié)(光圈)和(反光鏡),使視野亮度適宜。
4調(diào)節(jié)(細準焦螺旋),使物象清晰。
(二X顯微鏡使用常識
1)調(diào)亮視野的兩種方法(放大光圈\(使用凹面鏡卜
2)高倍鏡:物象(大),視野(暗),看到細胞數(shù)目(少卜
低倍鏡:物象(?。曇埃粒?,看到的細胞數(shù)目(多卜
3)物鏡:(有)螺紋,鏡筒越(長),放大倍數(shù)越大。
目鏡:(無)螺紋,鏡筒越(短),放大倍數(shù)越大。
放大倍數(shù)越大視野范圍越小視野越暗視野中細胞數(shù)目越少每個細胞越大
放大倍數(shù)越小視野范圍越大視野越亮視野中細胞數(shù)目越多每個細胞越小
4)放大倍數(shù)=物鏡的放大倍數(shù)x目鏡的放大倍數(shù)
5)一行細胞的數(shù)目變化可根據(jù)視野范圍與放大倍數(shù)成反比
計算方法:個數(shù)X放大倍數(shù)的比例倒數(shù)=最后看到的細胞數(shù)
如:在目鏡10X物鏡10X的視野中有一行細胞,數(shù)目是20個,在目鏡不換物鏡換成40X,
那么在視野中能看見多少個細胞?20x1/4=5
6)圓行視野范圍細胞的數(shù)量的變化可根據(jù)視野范圍與放大倍數(shù)的平方成反比計算
如:在目鏡為10x物鏡為10%的視野中看見布滿的細胞數(shù)為20個,在目鏡不換物鏡換成
20x,那么在視野中我們還能看見多少個細胞?20x0/2)2=5
第二章組成細胞的分子
第一節(jié)細胞中的元素和化合物
一、1、生物界與非生物界具有統(tǒng)一性:組成細胞的化學(xué)元素在非生物界都可以找到
2、生物界與非生物界存在差異性:組成生物體的化學(xué)元素在細胞內(nèi)的含量與在
非生物界中的含量明顯不同
二、組成生物體的化學(xué)元素有20多種:
大量元素:C、0、H、N、S、P、Ca、Mg、K等;
微量元素:Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo;
基本元素:C;
主要元素;C、0、H、N、S、P;
細胞含量最多4種元素:C、0、H、N;
r
'無機物〔無機鹽
組成細胞(蛋白質(zhì)
的化合物脂質(zhì)
〔有機物糖類
<核酸
三、在活細胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有機物是蛋白質(zhì)
(7%-10%);占細胞鮮重比例最大的化學(xué)元素是0、占細胞干重比例最大的化
學(xué)元素是C。
四、實驗
檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)
實驗原理:某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。
糖類中的還原糖(如葡萄糖、果糖、麥芽糖)與斐林試劑發(fā)生作用,生成破紅色沉淀。
脂肪可以被蘇丹紅III染成橘黃色(或被蘇丹紅IV染液染成紅色卜淀粉遇碘變藍色。蛋
白質(zhì)與雙縮版試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng)。
(1)還原糖的檢測和觀察
常用材料:蘋果和梨試劑:斐林試劑(甲液:0.1g/ml的NaOH乙液:0.05g/ml
的CuS04)
注意事項:①還原糖有葡萄糖,果糖,麥芽糖②甲乙液必須等量混合均勻后再加入
樣液中,現(xiàn)配現(xiàn)用
③必須用水浴加熱
顏色變化:淺藍色=棕色=>磚紅色
(2)脂肪的鑒定
常用材料:花生子葉或向日葵種子
試劑:蘇丹山或蘇丹IV染液
注意事項:
①切片要薄,如厚薄不均就會導(dǎo)致觀察時有的地方清晰,有的地方模糊。
②酒精的作用是:洗去浮色
③需使用顯微鏡觀察
④使用不同的染色劑染色時間不同
顏色變化:橘黃色或紅色
(3)蛋白質(zhì)的鑒定
常用材料:雞蛋清,黃豆組織樣液,牛奶
試劑:雙縮版試劑(A液:0.1g/ml的NaOHB液:0.01g/ml的CuSO4)
注意事項:
①先加A液1ml,再加B液4滴
②鑒定前,留出一部分組織樣液,以便對比
顏色變化:變成紫色
(4)淀粉的檢測和觀察
常用材料:馬鈴薯
試劑:碘液顏色變化:變藍
第二節(jié)生命活動的主要承擔者一一蛋白質(zhì)
一、相關(guān)概念:
氨基酸:蛋白質(zhì)的基本組成單位,組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種。
脫水縮合:一個氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個氨基酸分子的竣基(—COOH)
相連接,同時失去一分子水。
肽鍵:肽鏈中連接兩個氨基酸分子的化學(xué)鍵(一NH—CO—b
二肽:由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物,只含有一個肽鍵。
多肽:由三個或三個以上的氨基酸分子縮合而成的鏈狀結(jié)構(gòu)。
肽鏈:多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu),叫肽鏈。
氨基酸分子通式:
R
I
NH2—CH—COOH
三、氨基酸結(jié)構(gòu)的特點:每種氨基酸分子至少含有一個氨基(一NH2)和一個較基(一
COOH),并且都有一個氨基和一個竣基連接在同一個碳原子上(如:有
—NH2和一COOH但不是連在同一個碳原子上不叫氨基酸);R基的不同
導(dǎo)致氨基酸的種類不同。
四、蛋白質(zhì)多樣性的原因是:組成蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目、種類、排列順序不同,多
肽鏈空間結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化。
五、蛋白質(zhì)的主要功能(生命活動的主要承擔者):
①構(gòu)成細胞和生物體的重要物質(zhì),如肌動蛋白;
②催化作用:如酶;
③調(diào)節(jié)作用:如胰島素、生長激素;
④免疫作用:如抗體,抗原;
⑤運輸作用:如紅細胞中的血紅蛋白。
六、有關(guān)計算:
①肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)目一肽鏈數(shù)
②至少含有的竣基(一COOH)或氨基數(shù)(一NH2)=肽鏈數(shù)
③蛋白質(zhì)總的分子量=組成蛋白質(zhì)的氨基酸總分子量-脫水縮合反應(yīng)脫去的水
的總分子量
第三節(jié)遺傳信息的攜帶者一一核酸
一、核酸的種類:脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
二、核酸:是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),對于生物的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的合
成具有重要作用。
組成核酸的基本單位是:核甘酸,是由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA為脫氧
核糖、RNA為核糖)和一分子含氮堿基組成;組成DNA的核甘酸叫做脫氧核甘酸,
組成RNA的核甘酸叫做核糖核甘酸。
四、DNA所含堿基有:腺嘿吟(A\鳥喋吟(G)和胞嗑嚏(CX胸腺哪嚏(T)
RNA所含堿基有:腺喋吟(A\鳥喋吟(G)和胞噴嚏(C卜尿噴嚏(U)
核酸的分布:真核細胞的DNA主要分布在細胞核中;線粒體、葉綠體內(nèi)也含有少
量的DNA;RNA主要分布在細胞質(zhì)中。
五、實驗:核酸在細胞中的分布——觀察核酸在細胞中的分布:
材料:人的口腔上皮細胞
試劑:甲基綠、毗羅紅混合染色劑
原理:DNA主要分布在細胞核內(nèi),RNA大部分存在于細胞質(zhì)中。甲基綠使DNA
呈綠色,毗羅紅使RNA呈現(xiàn)紅色。鹽酸能夠改變細胞膜的通透性,加速染色劑進
入細胞,同時使染色質(zhì)中的DNA與蛋白質(zhì)分離。
結(jié)論:真核細胞的DNA主要分布在細胞核中。線粒體、葉綠體內(nèi)含有少量的DNAo
RNA主要分布在細胞質(zhì)中。
第四節(jié)細胞中的糖類和脂質(zhì)
一、相關(guān)概念:
糖類:是主要的能源物質(zhì);主要分為單糖、二糖和多糖等
單糖:是不能再水解的糖。如葡萄糖。
二糖:是水解后能生成兩分子單糖的糖。
多糖:是水解后能生成許多單糖的糖。多糖的基本組成單位都是葡萄糖。
可溶性還原性糖:葡萄糖、果糖、麥芽糖等
二、糖類的比較:
分元
常見種類分布主要功能
類素
核糖
組成核酸
單脫氧核糖動植
糖葡萄糖、果糖、半乳物
重要能源物質(zhì)
C糖
蔗糖
植物
H麥芽糖/
糖
乳糖動物
0淀粉植物貯能物質(zhì)
植物
多纖維素細胞壁主要成分
糖糖原(肝糖原、肌糖
動物動物貯能物質(zhì)
原)
三、脂質(zhì)的比較:
常見種
分類元素功能
類
1、主要儲能物質(zhì)
2、保溫
脂肪C、H、0/
3、減少摩擦,緩沖
和減壓
磷脂/細胞膜的主要成分
脂質(zhì)與細胞膜流動性有
膽固醇
關(guān)
C、H、0
維持生物第二性征,
固醇(N、P)性激素
促進生殖器官發(fā)育
維生素
有利于Ca、P吸收
D
第五節(jié)細胞中的無機物
一、有關(guān)水的知識要點
存在形
含量功能聯(lián)系
式
1、良好溶劑
它們可相互
2、參與多種化學(xué)反
約轉(zhuǎn)化;代謝
自由水應(yīng)
95%旺盛時自由
水3、運送養(yǎng)料和代謝
水含量增
廢物
多,反之,
約細胞結(jié)構(gòu)的重要組
結(jié)合水含量減少。
4.5%成成分
二、無機鹽(絕大多數(shù)以離子形式存在)功能:
①、構(gòu)成某些重要的化合物,如:葉綠素、血紅蛋白等
②、維持生物體的生命活動(如動物缺鈣會抽搐)
③、維持酸堿平衡,調(diào)節(jié)滲透壓。
第三章細胞的基本結(jié)構(gòu)
第一節(jié)細胞膜一一系統(tǒng)的邊界
一、細胞膜的成分:主要是脂質(zhì)(約50%)和蛋白質(zhì)(約40%),還有少量糖類(約
2%-10%)
二、細胞膜的功能:
①、將細胞與外界環(huán)境分隔開
②、控制物質(zhì)進出細胞
③、進行細胞間的信息交流
方式一:內(nèi)分泌細胞產(chǎn)生激素,隨血液到達全身各處,與靶細胞的細胞膜表面的受體
結(jié)合,將信息傳遞給靶細胞。
方式二:相鄰的兩個細胞的細胞膜接觸,信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如,
精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合。
方式三:相鄰的兩個細胞之間形成通道,攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞。
例如,高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接,也有信息交流的作用。
三、實驗:制備細胞膜的方法
原理:滲透作用(將細胞放在清水中,水會進入細胞,細胞漲破,內(nèi)容物流出,得到
細胞膜)
選材:人或其它哺乳動物成熟紅細胞,動物細胞沒有細胞壁,沒有細胞核和眾多細胞
器。
提純方法:差速離心法
細節(jié):取材用的是新鮮紅細胞稀釋液(血液加適量生理鹽水)
四、植物細胞還有細胞壁,主要成分是纖維素和果膠,對細胞有支持和保護作用;其
性質(zhì)是全透性的。
第二節(jié)細胞器--系統(tǒng)內(nèi)的分工合作
一、相關(guān)概念:
細胞質(zhì):在細胞膜以內(nèi)、細胞核以外的原生質(zhì),叫做細胞質(zhì)。細胞質(zhì)主要包括細胞
質(zhì)基質(zhì)和細胞器。
細胞質(zhì)基質(zhì):細胞質(zhì)內(nèi)呈液態(tài)的部分是基質(zhì)。是細胞進行新陳代謝的主要場所。
細胞器:細胞質(zhì)中具有特定功能的各種亞細胞結(jié)構(gòu)的總稱。
二、八大細胞器的比較:
1、線粒體:(呈粒狀、棒狀,具有雙層膜,普遍存在于動、植物細胞中,內(nèi)有少量
DNA和RNA內(nèi)膜突起形成崎,內(nèi)膜、基質(zhì)和基粒中有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶),
線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所,生命活動所需要的能量,大約95%來自線
粒體,是細胞的“動力車間”
2、葉綠體:(呈扁平的橢球形或球形,具有雙層膜,主要存在綠色植物葉肉細胞里),
葉綠體是植物進行光合作用的細胞器,是植物細胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”,
(含有葉綠素和類胡蘿卜素,還有少量DNA和RNA,葉綠素分布在基粒片層的膜上。
在片層結(jié)構(gòu)的膜上和葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中,含有光合作用需要的酶卜
3、核糖體:橢球形粒狀小體,有些附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,有些游離在細胞質(zhì)基質(zhì)中。是
細胞內(nèi)將氨基酸合成蛋白質(zhì)的場所。
4、內(nèi)質(zhì)網(wǎng):由膜結(jié)構(gòu)連接而成的網(wǎng)狀物。是細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工,以及脂質(zhì)合
成的“車間”
5、高爾基體:在植物細胞中與細胞壁的形成有關(guān),在動物細胞中與蛋白質(zhì)(分泌蛋
白)的加工、分類運輸有關(guān)。
6、中心體:每個中心體含兩個中心粒,呈垂直排列,存在于動物細胞和低等植物細
胞,與細胞的有絲分裂有關(guān)。
7、液泡:主要存在于成熟植物細胞中,液泡內(nèi)有細胞液?;瘜W(xué)成分:有機酸、生物
堿、糖類、蛋白質(zhì)、無機鹽、色素等。有維持細胞形態(tài)、儲存養(yǎng)料、調(diào)節(jié)細胞滲透
吸水的作用。
8、溶酶體:有“消化車間”之稱,內(nèi)含多種水解酶,能分解衰老、損傷的細胞器,
吞噬并殺死侵入細胞的病毒或病菌。
三、分泌蛋白的合成和運輸:
核糖體(合成肽鏈)—內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì))一
高爾基體(進一步修飾加工)-囊泡-細胞膜-細胞外
四、生物膜系統(tǒng)的組成:包括細胞器膜、細胞膜和核膜等。
第三節(jié)細胞核一-系統(tǒng)的控制中心
一、細胞核的功能:是遺傳信息庫(遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的場所),是細胞代謝和遺
傳的控制中心;
二、細胞核的結(jié)構(gòu):
1、染色質(zhì):由DNA和蛋白質(zhì)組成,染色質(zhì)和染色體是同樣物質(zhì)在細胞不同時
期的兩種存在狀態(tài)。
2、核膜:雙層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細胞質(zhì)分開。
3、核仁:與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
4、核孔:實現(xiàn)細胞核與細胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換和信息交流。
第四章細胞的物質(zhì)輸入和輸出
第一節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?/p>
一、滲透作用:水分子(溶劑分子)通過半透膜的擴散作用。
二、原生質(zhì)層:細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。
三、發(fā)生滲透作用的條件:1、具有半透膜;2、膜兩側(cè)有濃度差
四、細胞的吸水和失水:
外界溶液濃度>細胞內(nèi)溶液濃度-細胞失水
外界溶液濃度<細胞內(nèi)溶液濃度-細胞吸水
五、植物細胞的吸水和失水
細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細胞液。
植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜。
外界溶液濃度〉細胞液濃度時,細胞質(zhì)壁分離。原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大,當細胞不
斷失水時,原生質(zhì)層就會與細胞壁逐漸分離下來,也就是逐漸發(fā)生了質(zhì)壁分離。
外界溶液濃度〈細胞液濃度時,細胞質(zhì)壁分離復(fù)原
外界溶液濃度=細胞液濃度時就,水分進出細胞處于動態(tài)平衡
中央液泡大小原生質(zhì)層位置細胞大小
蔗糖溶液變小脫離細胞壁基本不變
清水逐漸恢復(fù)原來大小恢復(fù)原位基本不變
1、質(zhì)壁分離產(chǎn)生的條件:
(1)具有大液泡
(2)具有細胞壁
(3)外界溶液濃度〉細胞液濃度
2、質(zhì)壁分離產(chǎn)生的原因:
內(nèi)因:原生質(zhì)層伸縮性大于細胞壁伸縮性
外因:外界溶液濃度〉細胞液濃度
3、植物吸水方式有兩種:
(1)吸帳作用(未形成液泡)如:干種子、根尖分生區(qū)
(2)滲透作用(形成液泡)
六、物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?/p>
1、對礦質(zhì)元素的吸收
逆相對含量梯度——主動運輸
對物質(zhì)是否吸收以及吸收多少,都是由細胞膜上載體的種類和數(shù)量決定。
2、比較幾組概念
擴散:物質(zhì)從高濃度到低濃度的運動叫做擴散(擴散與過膜與否無關(guān))
(如:02從濃度高的地方向濃度低的地方運動)
滲透:水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散又稱為滲透
(如:細胞的吸水和失水,原生質(zhì)層相當于半透膜)
半透膜:物質(zhì)的透過與否取決于半透膜孔隙直徑的大小
(如:動物膀胱、玻璃紙、腸衣、雞蛋的卵殼膜等)
3、選擇透過性膜:細胞膜上具有載體,且不同生物的細胞膜上載體種類和數(shù)量不同,
構(gòu)成了對不同物質(zhì)吸收與否和吸收多少的選擇性??梢哉f細胞膜和其他生物膜都是選
擇性透過性膜,這種膜可以讓水分子自由通過,一些離子和小分子也可以通過,而其
他的離子、小分子和大分子不能通過。
第二節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型
一、細胞膜結(jié)構(gòu):磷脂蛋白質(zhì)糖類
磷脂雙分子層“鑲嵌蛋白”糖被(與細胞識別有關(guān))
(膜基本支架)
r結(jié)構(gòu)特點:具有一定的流動性
細胞膜<
(生物膜)〔功能特點:選擇透過性
第三節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?/p>
一、相關(guān)概念:
自由擴散:物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞。
協(xié)助擴散:進出細胞的物質(zhì)要借助載體蛋白的擴散。
主動運輸:物質(zhì)從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè),需要載體蛋白的協(xié)助,同時還
需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。
二、自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)谋容^:
比較項運輸方向是否要載是否消耗能代表例子
目體量
自由擴IWJ濃度f低不需要不消耗。2、CO2、H2O、
散濃度乙醇、甘油等
協(xié)助擴l=J濃度低需要不消耗葡萄糖進入紅
散濃度細胞等
主動運低濃度—需要消耗氨基酸、各種離
輸濃度子等
三、離子和小分子物質(zhì)主要以被動運輸(自由擴散、協(xié)助擴散)和主動運輸?shù)姆绞竭M
出細胞;大分子和顆粒物質(zhì)進出細胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用。
第五章細胞的能■供應(yīng)和利用
第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
-■、相關(guān)概念:
新陳代謝:是活細胞中全部化學(xué)反應(yīng)的總稱,是生物與非生物最根本的區(qū)別,是
生物體進行一切生命活動的基礎(chǔ)。
細胞代謝:細胞中每時每刻都進行著的許多化學(xué)反應(yīng)。
酶:是活細胞(來源)所產(chǎn)生的具有催化作用(功能:降低化學(xué)反應(yīng)活化能,
提高化學(xué)反應(yīng)速率)的一類有機物。
活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。
二、酶的發(fā)現(xiàn):
①、1783年,意大利科學(xué)家斯巴蘭讓尼用實驗證明:胃具有化學(xué)性消化的作用;
②、1836年,德國科學(xué)家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶;
③、1926年,美國科學(xué)家薩姆納通過化學(xué)實驗證明服酶是一種蛋白質(zhì);
④、20世紀80年代,美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。
三、酶的本質(zhì):大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)(合成酶的場所主要是核糖體,水解酶
的酶是蛋白酶),也有少數(shù)是RNAo
四、酶的特性:
①、高效性:催化效率比無機催化劑高許多。
②、專一性:每種酶只能催化一種或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。
③、酶需要較溫和的作用條件:在最適宜的溫度和pH下,酶的活性最高。溫度和pH
偏高和偏低,酶的活性都會明顯降低。
第二節(jié)細胞的能■“通貨”?--ATP
一、ATP的結(jié)構(gòu)簡式:ATP是三磷酸腺昔的英文縮寫,結(jié)構(gòu)簡式:A-P~P~P,
其中:A代表腺甘,P代表磷酸基團,~代表高能磷酸鍵,-代表普
通化學(xué)鍵。
注意:ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲存著大量的能量,所以ATP被稱為高能化
合物。這種高能化合物化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,在水解時,由于高能磷酸鍵的斷裂,釋放出
大量的能量。
二、ATP與ADP的轉(zhuǎn)化:
ATP??—ADP+Pi+能量
第三節(jié)ATP的主要來源一一細胞呼吸
一、相關(guān)概念:
1、呼吸作用(也叫細胞呼吸):指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解,最終生
成二氧化碳或其它產(chǎn)物,釋放出能量并生成ATP的過程。根據(jù)是否有氧參與,分為:
有
氧呼吸和無氧呼吸
2、有氧呼吸:指細胞在有氧的參與下,通過多種酶的催化作用下,把葡萄糖等有
機物徹底氧化分解,產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放出大量能量,生成ATP的過程。
3、無氧呼吸:一般是指細胞在無氧的條件下,通過酶的催化作用,把葡萄糖等有
機物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物(酒精、C02或乳酸),同時釋放出少量能量的過程。
4、發(fā)酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的無氧呼吸。
二、有氧呼吸的總反應(yīng)式:
C6Hl2。6+60^^6c。2+6H2。+能量
三、無氧呼吸的總反應(yīng)式:
C6Hl2。6里42c2H50H(酒精)+2CO2+少量能量
或
C6Hl2。6里42c3H6。3(乳酸)+少量能量
四、有氧呼吸過程(主要在線粒體中進行):
場所發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)物
第一階細胞質(zhì)葡萄糖醛A2丙酮酸+FHI+少量能量丙酮酸、[H]、釋
段基質(zhì)放少■能■,形成
少,ATP
酶少量CO2、[H]、釋放
第二階線粒體2丙酮酸+6H2O—XCO2+[H]+能量
少?能?形成少
段基質(zhì)
量ATP
線粒體生成。、釋放
[H]+。2號H2O+大量能量H2
第三階
內(nèi)膜大量能量形成大
段
量ATP
五、有氧呼吸與無氧呼吸的比較:
呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸
場所細胞質(zhì)基質(zhì),線粒體基細胞質(zhì)基質(zhì)
不質(zhì)、內(nèi)膜
同條件氧氣、多種酶無氧氣參與、多種
點酶
葡萄糖徹底分解,產(chǎn)生葡萄糖分解不徹
物質(zhì)變化和底,生成乳酸或酒
C02H2O
精等
釋放大量能量(1161kJ釋放少量能量形
能量變化被利用,其余以熱能散成少量ATP
失),形成大量ATP
六、影響呼吸速率的外界因素:
1、溫度:溫度通過影響細胞內(nèi)與呼吸作用有關(guān)的酶的活性來影響細胞的呼吸作用。
溫度過低或過高都會影響細胞正常的呼吸作用。在一定溫度范圍內(nèi),溫度越低,,細胞
呼吸越弱;溫度越高,細胞呼吸越強。
2、氧氣:氧氣充足,則無氧呼吸將受抑制;氧氣不足,則有氧呼吸將會減弱或受抑制。
3、水分:一般來說,細胞水分充足,呼吸作用將增強。但陸生植物根部如長時間受水
浸沒,根部缺氧,進行無氧呼吸,產(chǎn)生過多酒精,可使根部細胞壞死。
4、C02:環(huán)境C02濃度提高,將抑制細胞呼吸,可用此原理來貯藏水果和蔬菜。
七、呼吸作用在生產(chǎn)上的應(yīng)用:
1、作物栽培時,要有適當措施保證根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2、糧油種子貯藏時,要風干、降溫,降低氧氣含量,則能抑制呼吸作用,減少有機物
消耗。
3、水果、蔬菜保鮮時,要低溫或降低氧氣含量及增加二氧化碳濃度,抑制呼吸作用。
第四節(jié)能■之源--光與光合作用
一、相關(guān)概念:
光合作用:綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有
機物,并釋放出氧氣的過程
二、光合色素(在類囊體的薄膜上):
,葉綠素a(藍綠色)、
r葉綠素\1主要吸收紅光和藍紫光
?葉綠素b(黃綠色)>
色素(
c胡蘿卜素(橙黃色)
I類胡蘿卜素1,主要吸收藍紫光
、葉黃素(黃色),
三、光合作用的探究歷程:
①、1648年海爾蒙脫(比利時),把一棵2.3kg的柳樹苗種植在一桶90.8kg的土壤
中,然后只用雨水澆灌而不供給任何其他物質(zhì),5年后柳樹增重到76.7kg,而
土壤只減輕了57g。指出:植物的物質(zhì)積累來自水
②、1771年英國科學(xué)家普里斯特利發(fā)現(xiàn),將點燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉
的玻璃罩內(nèi),蠟燭不容易熄滅;將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內(nèi),小鼠不
容易窒息而死,證明:植物可以更新空氣。
③、1785年,由于空氣組成的發(fā)現(xiàn),人們明確了綠葉在光下放出的氣體是氧氣,吸
收的是二氧化碳。
1845年,德國科學(xué)家梅耶指出,植物進行光合作用時,把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲
存起來。
④、1864年,德國科學(xué)家把綠葉放在暗處理的綠色葉片一半暴光,另一半遮光。過一
段時間后,用碘蒸氣處理葉片,發(fā)現(xiàn)遮光的那一半葉片沒有發(fā)生顏色變化,曝
光的那一半葉片則呈深藍色。證明:綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。
⑤、1880年,德國科學(xué)家思吉爾曼用水綿進行光合作用的實驗。證明:葉綠體是綠
色植物進行光合作用的場所,氧是葉綠體釋放出來的。
⑥、20世紀30年代美國科學(xué)家魯賓卡門采用同位素標記法研究了光合作用。第一
18
組相植物提供H2O和CO2,釋放的是18。2;第二組提供H2O和C18O,釋放
的是02。光合作用釋放的氧全部來自來水。
四、葉綠體的功能:
葉綠體是進行光合作用的場所。在類囊體的薄膜上分布著具有吸收光能的光合色
素,在類囊體的薄膜上和葉綠體的基質(zhì)中含有許多光合作用所必需的酶。
五、影響光合作用的外界因素主要有:
1、光照強度:在一定范圍內(nèi),光合速率隨光照強度的增強而加快,超過光飽合點,
光合速率反而會下降。
2、溫度:溫度可影響酶的活性。
3、二氧化碳濃度:在一定范圍內(nèi),光合速率隨二氧化碳濃度的增加而加快,達到一
定程度后,光合速率維持在一定的水平,不再增加。
4、水:光合作用的原料之一,缺少時光合速率下降。
六、光合作用的應(yīng)用:
1、適當提高光照強度。
2、延長光合作用的時間。
3、增加光合作用的面積一一合理密植,間作套種。
4、溫室大棚用無色透明玻璃。
5、溫室栽培植物時,白天適當提高溫度,晚上適當降溫。
6、溫室栽培多施有機肥或放置干冰,提高二氧化碳濃度。
七、光合作用的過程:
條件光、色素、酶
光
場所在類囊體的薄膜上
反
水的分解:H2。光f[H]+Ot
物質(zhì)變2
應(yīng)酶
化ATP的生成:ADP+Pi-ATP
階
能量變
段光能一ATP中的活躍化學(xué)能
化
條件酶、ATP,[H]
暗場所葉綠體基質(zhì)
反
物質(zhì)變酶
應(yīng)CC)2的固定:CO2+C5f2C3
化
酶
階的還原:
C3C3+(CH2O)
段能量變
化ATP中的活躍化學(xué)能一(CH2O)中的穩(wěn)定化學(xué)能
總反應(yīng)式
光能
CO2+H2OO2+(CH2O)
八、化能合成作用
1、概念:自然界中少數(shù)種類的細菌,雖然細胞內(nèi)沒有葉綠素,不能進行光合作用,但
是能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物,這種合成作
用,叫做化能合成作用,這些細菌也屬于自養(yǎng)生物。
如:硝化細菌,不能利用光能,但能將土壤中的NH3氧化成HNO2,進而將HN02氧
化成HNO3o硝化細菌能利用這兩個化學(xué)反應(yīng)中釋放出來的化學(xué)能,將C02和水合成
為糖類,這些糖類可供硝化細菌維持自身的生命活動.
2、舉例:硝化細菌、硫細菌、鐵細菌、氫細菌
自養(yǎng)型生物:綠色植物、光合細菌、化能合成性細菌
異養(yǎng)型生物:動物、人、大多數(shù)細菌、真菌
第6章細胞的生命歷程
第1節(jié)細胞的增殖
一、限制細胞長大的原因:細胞體積越大,其相對表面積越小,細胞的物質(zhì)運輸?shù)男?/p>
率就越低。細胞表面積與體積的關(guān)系限制了細胞的長大。細胞核控制范圍(核質(zhì)比)
大-cell小。
二、細胞增殖
1.細胞增殖的意義:生物體生長、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)
2.真核細胞分裂的方式:有絲分裂、無絲分裂、減數(shù)分裂。有絲分裂是真核生物進行細
胞分裂的主要方式。
(一)細胞周期
(1)概念:指連續(xù)分裂的細胞,從一次分裂完成時開始,到下一次分裂完成時為止。
(2)兩個階段:
分裂間期:從細胞在一次分裂結(jié)束之后到下一次分裂之前
分裂期:分為前期、中期、后期、末期
(二)植物細胞有絲分裂各期的主要特點:
1.分裂間期
特點:分裂間期所占時間長。完成DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。
結(jié)果:每個染色體都形成兩個姐妹染色單體,呈染色質(zhì)形態(tài)
2.前期
特點:①出現(xiàn)染色體、出現(xiàn)紡錘體
②核膜、核仁消失
染色體特點:1、染色體散亂地分布在細胞中心附近。
2、每個染色體都有兩條姐妹染色單體
3.中期
特點:①所有染色體的著絲點都排列在赤道板上
②染色體的形態(tài)和數(shù)目最清晰
染色體特點:染色體的形態(tài)比較固定,數(shù)目比較清晰。故中期是進行染色體觀察及計
數(shù)的最佳時機。
4.后期特點:①著絲點一分為二,姐妹染色單體分開,成為兩條子染色體。并分別向兩
極移動。
②紡錘絲牽引著子染色體分別向細胞的兩極移動。這時細胞核內(nèi)的全部
染色體就平均分配到了細胞兩極
染色體特點:
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