专题一 细胞的物质基础和结构基础

专题一 生命的物质基础和结构基础（细胞中的化合物、细胞的结构和功能、细胞增殖、分化、癌变和衰老）1、 细胞中的元素和化合物化学元素必需元素s素大量元素微量元素基本元素 C H O N主要元素 C H O N P S最基本元素C非必需元素C H O NP SK CaFe Mn B Zn Cu Mo等Al、Si、Hg、Ba等1、化学元素与生物体的关系不同种生物体中化学元素的组成特点元素种类大体相同C、H、O、N四种元素含量最多元素含量差异很大2、生物体中化学元素的组成特点3、生物界与非生物界的统一性和差异性统一性组成生物体的化学元素，在无机自然界中都能找到差异性组成生物体的化学元素，在生物体和无机自然界中含量差异很大4、水的存在形式与代谢的关系：自由水 结合水细胞内的良好溶剂运输营养物质和代谢废物参与生物化学反应 若细胞内自由水比例升高，则代谢旺盛，反之代谢缓慢；结合水相对含量升高，植物的抗性增强。5、无机盐（绝大多数以离子形式存在）功能： 、构成某些重要的化合物，如：叶绿素（Mg）、血红蛋白(Fe)等 、维持生物体的生命活动（如动物缺钙会抽搐）(Ca). 、维持酸碱平衡，调节渗透压。6、糖类 单糖： 葡萄糖、核糖、脱氧核糖 (单糖动植物都有)植物二糖：蔗糖、麦芽糖动物二糖：乳糖植物多糖：纤维素、淀粉动物多糖：糖原（肝糖原、肌糖原）供能（淀粉、糖元、葡萄糖等）组成核酸（核糖、脱氧核糖）细胞识别（糖蛋白）组成细胞壁（纤维素）7、脂质 脂肪(C H O）磷脂(C H O N P）（类脂）固醇(C H O） 供能（贮备能源）保护和保温组成生物膜(磷脂) 调节生殖和代谢（性激素、VD ） 8、蛋白质结构元素组成C、H、O、N，有的还有P、S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I等单体氨基酸 （约20种，必需8种，非必需12种）化学结构由多个氨基酸分子脱水缩合而成，含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽呈链状结构，叫肽链。一个蛋白质分子含有一条或几条肽链。高级结构多肽链形成不同的空间结构，分二、三、四级。结构特点由于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列次序不同，于是肽链的空间结构千差万别，因此蛋白质分子的结构是极其多样的。功能蛋白质的结构多样性决定了它的特异性/功能多样性。1. 构成细胞和生物体的重要物质：如细胞膜、染色体、肌肉中的蛋白质；2. 有些蛋白质有催化作用：如各种酶；3. 有些蛋白质有运输作用：如血红蛋白、载体蛋白；4. 有些蛋白质有调节作用：如胰岛素、生长激素等；5. 有些蛋白质有免疫作用：如抗体。备注1连接两个氨基酸分子的键（）叫肽键。2种蛋白质在结构上所具有的共同特点（aa的通式）： 3每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基连同一碳原子上；4各种氨基酸的区别在于基的不同。5变性（熟鸡蛋）盐析凝固（豆腐）计算1由个aa形成的一条肽链围成环状蛋白质时，产生水=肽键=个；2个aa形成一条肽链时，产生水=肽键=个；3个aa形成条肽链时，产生水=肽键=个；4个aa形成条肽链时，每个aa的平均分子量为，那么由此形成的蛋白质的分子量为（）；注意环状和SS键的特殊情况。5.蛋白质中游离氨基或羧基数的计算 至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数 游离氨基或羧基数目=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数6.蛋白质中含有N、O原子数的计算 N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子总数 O原子数=肽键数+2肽链数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子总数-脱去水分子数9、核酸的基本组成单位名称基本组成单位核酸核苷酸（8种）一分子磷酸（H3PO4）一分子五碳糖（核糖或脱氧核糖）核苷一分子含氮碱基（5种：A、G、C、T、U）DNA脱氧核苷酸（4种）一分子磷酸一分子脱氧核糖脱氧核苷一分子含氮碱基（A、G、C、T）RNA核糖核苷酸（4种）一分子磷酸一分子核糖核糖核苷一分子含氮碱基（A、G、C、U）重要考点是基本单位核苷酸组成、种类、DNA与RNA的区别。甲基绿（染色剂）使DNA呈绿色.吡罗红使RNA呈红色。 DNA初步水解脱氧核苷酸（彻底水解）磷酸、脱氧核糖、四种碱基 。生物多样性的直接原因：蛋白质多样性；根本原因：DNA多样性10、不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况生物类别 核酸 核苷酸 碱基 遗传物质 举例 原核生物和真核生物 含有DNA和RNA两种核酸 85DNA细菌、人等病毒只含DNA44DNA噬菌体只含RNA44RNA烟草叶病毒糖类（只有C、H、O），核酸（只有C、H、O、N、P），蛋白质（C、H、O、N等），脂肪（只有C、H、O），磷脂（C、H、O、P）等。在活细胞中含量最多的化合物是水（85-90）；含量最多的有机物是蛋白质（7-10）；占细胞鲜重比例最大的化学元素是O、占细胞干重比例最大的化学元素是C。11、生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质试剂成分实验现象常用材料备注蛋白质双缩脲A: 0.1g/mL NaOH紫色大豆鸡蛋先加试剂A（NaOH）、再滴加试剂BB: 0.01g/mL CuSO4浓硝酸HNO3黄色沉淀脂肪苏丹橘黄色花生苏丹红色还原糖斐林0.1g/mL NaOH浅蓝色棕色砖红色沉淀苹果、梨、白萝卜临时混合、加热0.05g/mL CuSO4淀粉碘液I2蓝色马铃薯特别提醒：.麦芽糖由2分子葡萄糖形成，蔗糖由1分子葡萄糖和1分子果糖形成,乳糖由1分子葡萄糖和1分子半乳糖形成。.除蔗糖和多糖外，其余皆为还原糖。具有还原性的糖：葡萄糖、麦芽糖、果糖.五碳糖中核糖和脱氧核糖分别是RNA和DNA的组成成分。.淀粉和糖元分别是植物、动物细胞内的储能物质，而纤维素为非储能物质，脂肪是生物体的储能物质。.脂质中磷脂含有N、P元素，脂肪只含有C、H、O元素。12、原核细胞和真核细胞的比较 原核细胞 真核细胞主要区别无核膜包围的成型的细胞核有核膜包围的成型的细胞核细胞壁成分糖类和蛋白质结合成的化合物植物细胞：纤维素和果胶；真菌：几丁质转录、翻译可同时进行转录和翻译先在细胞核中转录、然后到核糖体上翻译细胞分裂方式二分裂有丝分裂、无丝分裂、减数分裂变异类型只能基因突变基因突变、基因重组、染色体变异基因结构编码区是连续的、不间隔的编码区是间隔的、不连续的二、细胞结构与功能（一）细胞膜1、组成成分成分种类与含量位置与功能脂质磷脂、胆固醇约占50%磷脂双分子层：构成细胞膜的基本骨架胆固醇：与磷脂尾部一起存在于脂双层内部，维持膜的刚性蛋白质约占40%镶嵌或贯穿于脂双层，功能越复杂的细胞，膜蛋白的种类与数量越多糖类约占2%10%与蛋白质结合形成糖蛋白，完成细胞间信息传递部分与脂质结合形成糖脂注：细胞癌变过程中，细胞膜成分改变，产生甲胎蛋白（AFP），癌胚抗原（CEA）常用于检测体内是否产生癌细胞。2、膜蛋白种类及功能总结：运输蛋白（被动转运）通道蛋白允许水溶性分子或离子通过载体蛋白与物质分子结合蛋白质改变形状运送分子进出细胞运输蛋白（主动转运）载体蛋白与物质分子结合蛋白质改变形状运送分子进出细胞（消耗能量）受体蛋白激素受体激素受体蛋白质+激素引发生理反应神经上的受体（类似通道蛋白）开启时允许离子通过辨识蛋白糖蛋白可作为辨认的标志（细胞标志物）和细胞附着位（结合位），如免疫系统可识别外来入侵者的糖蛋白酶蛋白如ATP合成酶具有酶功能，活化位朝向细胞内液体中，催化细胞内化学反应。3、结构模型：流动镶嵌模型4、细胞膜的结构特点和功能特点项目特点原因实例影响因素结构特点一定的流动性构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止的，而是可以运动的变形虫的变形运动，细胞融合，胞吞、胞吐，主动运输质膜流动性受温度影响。一定温度范围内，随温度升高，流动性增强，进而影响选择透过性。温度过高会使膜结构破坏功能特性选择透过性遗传特性决定载体的种类和数量，从而决定选择透过性植物对离子的选择性吸收，神经细胞对K+的吸收、Na+的排出，肾小管的重吸收和分泌内因：细胞膜上载体的种类和数量外因：温度、pH，氧气等影响呼吸作用的阴虚（主动运输）联系流动性是选择透性的基础（只有膜具有流动性，才能表现出选择透性）5、细胞膜的功能（1）将细胞与外界分隔开，保证了细胞内部环境的相对稳定（2）控制物质进出细胞(行使控制物质进出功能的物质主要是细胞膜上的蛋白质）（3）进行细胞间的信息交流(实行细胞间信息交流的物质基础是细胞膜上的糖蛋白） 信息交流的类型信号传导胞间连接于通讯胞间识别6、细胞膜的物质交换功能 主动运输：矿质离子，葡萄糖，氨基酸、生长素 自由扩散：水、气体、亲脂小分子（酒精、甘油、胆固醇脂肪酸、脂溶性V、苯） 协助扩散：葡萄糖进入红细胞 大分子物质出入细胞的方式:胞吐、胞吞，需要能量，不需载体，同时证明了细胞膜的流动性。 膜的选择透过性的特点与膜载体蛋白的种类和数量有关。7、细胞膜成分的探究及结构功能特性的实验验证。（1）细胞膜成分的探究实验用溶脂剂处理细胞膜，膜被破坏，说明细胞膜含有脂质成分。用蛋白酶处理细胞膜，膜被破坏，说明细胞膜中含有蛋白质成分。（2）细胞膜具有识别作用的探究思路大量同种生物和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混合在一起，发现只有同种生物的精子和卵细胞才能结合。（3）细胞膜结构特点的实验验证 荧光标记的小鼠细胞与人细胞融合证明了这一点。（4）细胞膜的功能特性及实验验证由于不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同，细胞所能选择吸收的物质亦不相同，所以细胞膜具有选择透过性，实验验证思路如下： 含不同无机盐离子的溶液（如Ca2+，Mg2+，SiO32-） + 不同植物（如番茄和水稻） 测定培养液中各离子的初始浓度 培养一段时间 测定实验结束时各离子浓度， 比较同一植物吸收不同离子及不同植物吸收同一离子的情况。8、制备生物膜的原理和方法（1）实验原理：细胞内的物质有一定的浓度，将细胞放到蒸馏水中，细胞就会吸水涨破，细胞内的物质就会流出，从而得到细胞膜。（2）试验中选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料的原因哺乳动物成熟的红细胞无细胞壁，无各种细胞器，无细胞核，可提取到纯净的细胞膜红细胞单个存在，便于制成悬浮液（3）红细胞稀释液的制备：将少量新鲜血液注入生理盐水中，摇匀（4）实验步骤选材：猪（或牛、羊、人）的新鲜的红细胞稀释液制作装片：用滴管取一滴红细胞稀释液滴在载玻片上，盖上盖玻片观察：用显微镜观察红细胞形态（低倍镜高倍镜）滴蒸馏水：在盖玻片的一侧滴，在另一侧用吸水纸吸引观察：持续观察细胞的变化结果：凹陷消失，细胞体积增大，细胞破裂，内容物流出，获得细胞膜。（二）膜系统1生物膜系统：细胞中各种细胞器膜和细胞膜、核膜共同构成细胞的生物膜系统2各种生物膜之间的联系：（1）在化学组成上的联系（2）结构上的联系（3）功能上的联系（以分泌蛋白的形成为例）3生物膜系统的功能细胞膜维持细胞内部环境稳定，参与物质运输、能量交换和信息传递的过程。为多种酶提供附着位点,是许多生物化学反应的场所各种生物膜把细胞分隔成许多小区室，保证了生命活动高效、有序进行。4生物膜系统的应用（1）工业：人工模拟生物膜选择透过性，可滤去海水中盐分，从而对海水淡化处理，也可阻挡污水中的重金属离子，净化污水。（2）农业：从膜结构的角度研究农作物抗旱、抗旱、耐盐的机理，改善农作物品质。（3）医学：人工膜材料代替人体病变器官形式正常的生理功能，如血液透析膜，能代替肾脏把病人血液中的代谢废物透析掉。根据生物膜的特性，将磷脂制成很小的小球，让小球包裹着药物运输的患病部位，通过小球膜和细胞膜融合，将药物送入细胞。 5、动植物细胞吸水和失水 (1).动物细胞吸水和失水的条件、现象及原理（细胞膜相当于半透膜可进行渗透作用）。 (2)植物细胞的吸水和失水半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的 量浓度之差，即摩尔浓度而不是质量浓度。右图所示U型管中间被一种能允许水分子通过而葡萄糖和二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入质量分数为10%的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液，一段时间后，其结果是水从a侧移向b侧的速度小于从b侧移向a侧的速度，其原因是相同体积、相同质量分数的葡萄糖溶液中的葡萄糖分子数多余蔗糖溶液中的蔗糖的分子数（即葡萄糖溶液的物质的量浓度大）。如果两侧分别加入的是 0.1 mol/L的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则一段时间后，两侧液面高度不变。 动物细胞膜相当于一层半透膜，动物细胞构成渗透系统可发生渗透作用，但不能发生质壁分离。（3）扩散作用和渗透作用的关系 物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指 水或其他溶剂分子通过半透膜（或选择透过性膜）进行的扩散。(4)半透膜、选择透过性膜 半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即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，物质能否通过取决于分子的大小。 选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞 死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 共性-都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。 (5).质壁分离是重要考点。原因（内因是原生质层比细胞壁的伸缩性大，外因是具浓度差），条件（活的成熟的植物细胞）应用（鉴定是否为活细胞；测定细胞液的浓度等）现象（液泡变小，细胞液浓度即颜色变深，原生质层与细胞壁分离 自动复原现象 乙二醇、甘油、尿素、KNO3等溶液50%蔗糖溶液、15%盐酸都能杀死细胞质壁分离细胞图的识别（三）细胞质1细胞质：在细胞膜以内，细胞核以外的原生质叫细胞质，主要包括细胞溶胶和细胞器2细胞溶胶：细胞质内呈液态的部分主要成分：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、各种酶等 主要功能：细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代谢提供必需物质和一定的环境条件。3 细胞器：细胞质中具有特定功能的各种叶细胞结构的总称。（四）、细胞器的结构及功能1从细胞中分离各种细胞器的方法：先将细胞膜破坏后，获得各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆，再用差速离心的方法获得各种细胞器。2细胞器总结分布植物细胞特有的细胞器叶绿体、液泡、动物和低等植物细胞特有的细胞器中心体原核细胞和真核细胞共有的细胞器核糖体成分含DNA线粒体、叶绿体含RNA线粒体、叶绿体、核糖体含色素液泡、叶绿体（有色体）结构不具膜结构核糖体、中心体具单层膜结构内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、具双层膜结构的线粒体、叶绿体光学显微镜下可见的细胞器线粒体、叶绿体、液泡功能能产生水的核糖体、高尔基体、线粒体、叶绿体能产生ATP的线粒体、叶绿体、能自主复制的细胞器线粒体、叶绿体能合成有机物的细胞器核糖体、叶绿体，高尔基体，内质网与有丝分裂有关的细胞器中心体，核糖体、线粒体，高尔基体与蛋白质合成、分泌有关的核糖体、内质网、高尔基体、线粒体（提供ATP）能发生碱基互补配对的细胞器核糖体、线粒体、叶绿体3真核生物细胞器的比较名 称化学组成存在位置膜结构主要功能线粒体蛋白质、呼吸酶、RNA、磷脂、DNA动植物细胞双层膜能量代谢有氧呼吸的主要场所叶绿体蛋白质、光合酶、RNA、磷脂、DNA、色素植物叶肉细胞光合作用内质网蛋白质、酶、磷脂动植物细胞中广泛存在单层膜与蛋白质、脂质、糖类的加工、运输有关高尔基体蛋白质、磷脂蛋白质的运输、加工、细胞分泌、细胞壁形成溶酶体蛋白质、磷脂、酶细胞内消化核糖体蛋白质、rRNA、酶无膜合成蛋白质中心体蛋白质动物细胞低等植物细胞与有丝分裂有关注：进行需要呼吸的细胞不一定有线粒体，如好氧细菌，能进行光合作用的细胞不一定有叶绿体，如蓝藻。（四）细胞核：遗传物质贮存和复制的场所，细胞的控制中心。1细胞核的结构和功能 核膜双层膜结构 mRNA内外 结构 核孔大分子物质进出细胞核的通道 蛋白质外内 核仁 rRNA合成、加工和核糖体亚单位的装配场所 染色质（体） 功能 遗传物质储存、复制和转录的场所 是遗传信息库、细胞代谢和遗传的控制中心2染色质和染色体的比较染色质染色体同种物质成分相同主要是DNA和蛋白质特性相同易被龙胆紫、醋酸洋红、苏木精等碱性染料染成深色功能相同遗传物质的主要载体细胞分裂不同时期分裂间期分裂期两种形态细长丝状且交织成网状染色质细丝高度螺旋、缩短变粗形成关系同一物质在细胞不同时期所呈现的不同形态，染色质高度螺旋化、缩短变粗成染色体，染色体解螺旋、成细丝状成染色质（末期）三、有关显微镜的考点归纳1、目镜与物镜的结构、长短与放大倍数之间的关系放大倍数与长短的关系：物镜越长,放大倍数越大,距装片距离越近,如H1。目镜越长,放大倍数越小。2、高倍镜与低倍镜观察情况比较物像大小看到细胞数目视野亮度物镜与玻片的距离视野范围高倍镜大少暗近小低倍镜小多亮远大3、方法规律 高倍镜的使用“四字诀” 找-先在低倍镜下“找”到物像,并调节至清晰。 移-将观察点“移”到视野中央。 转-“转”动转换器,换上高倍镜。 调-调节细准焦螺旋及光圈,使物像清晰。 移装片的方向:物像偏离哪个方向，装片应向相同的方向移动,原因是显微镜成倒立的像。 四、细胞分化与细胞全能性的关系相同细胞的后代在形态、结构、生理功能上发生稳定性差异的过程。特点持久性：贯穿整个生命过程，胚胎时期达到最大限度不可逆转：与组织培养的脱分化再分化不矛盾。细胞分化的根本原因：基因选择表达的结果。遗传物质不改变(选择性表达)手术时也不改变 分化与细胞全能性的关系：体细胞：分化程度越低全能性越高，分化程度越高全能性越低，成反比;生殖细胞：都高;受精卵：分化程度最低（尚未分化），全能性最高。癌细胞的特点无限分裂增殖形态结构变化细胞物质改变扁平梭形球形成纤维细胞癌变如癌细胞膜糖蛋白减少，细胞黏着性降低，易转移扩散。癌细胞膜表面含肿瘤抗原，肝癌细胞含甲胎蛋白等永生细胞五、癌细胞的特点助记词水分减少，细胞萎缩，体积变小，代谢减慢水少酶低色累酶的活性降低色素积累，阻碍细胞内物质交流和信息传递核大细胞核体积增大，染色体固缩，染色加深透变细胞膜通透性改变，物质运输功能降低六、衰老细胞的特点11