生物必修一知识框架

必修一1.1u 生命活动离不开细胞u 细胞是生物体结构和功能的基本单位，是地球上最基本的生命系统u 生物科学的研究已进入分子水平u 生命系统的结构层次：细胞-组织-器官-系统（植物等无）-个体-种群-群落-生态系统-生物圈u 一定区域内，同种生物所有个体是一个种群，种群是生物进化基本单位，是生物繁殖基本单位u 一定区域内，所有种群组成一个群落显微镜光学结构机械结构镜头物镜：有螺纹，长-放大倍数大准焦螺旋转换器平：暗凹：亮光圈：大-亮，小-暗目镜：与物镜相反，长-放大倍数小反光镜注！l 放大倍数=目镜*物镜l 放大倍数放大的是长度l 在粗准焦螺旋看清时，只可调细准焦螺旋粗准焦螺旋（低倍镜）细准焦螺旋（高倍镜）1.2真核真菌：酵母菌、霉菌、蔁类（蘑菇）蓝藻（含叶绿素、藻蓝素）：颤藻、发菜、蓝球藻、念珠藻原核细菌（含核糖体）：大肠杆菌、肺炎双球菌、乳酸菌、硝化细菌、螺旋菌细胞动、植物原核真核细胞壁有，肽聚糖动物：无 植物：有，纤维素、果胶细胞膜有有细胞质仅核糖体核糖体、线粒体、高尔基体、溶酶体、内质网、叶绿体、液泡（植物）中心体（动物）细胞核拟核：DNA分子，非染色体有核膜，染色体=DNA+蛋白质大小/代表小/ 细菌、蓝藻大/ 真菌、动植物u 细胞学说：（施莱登、施旺）1.一切动植物都由细胞发育而来，由细胞和细胞产物所构成。2.新细胞从老细胞中产生3.细胞是一个相对独立的单位，既有他自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用u 虎克发现并命名细胞（木栓细胞）u 列文虎克自制显微镜，观察细菌、红细胞、精子u 施莱登首先提出细胞是构成植物体的基本单位组成细胞的元素必需元素大量元素有害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非必需元素无害元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等Al、Si等Pb、Hg等u 魏尔肖细胞通过分裂产生新细胞2.1物质试剂操作要点颜色反应还原性糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖）斐林试剂（甲液和乙液）临时混合水浴加热砖红色脂肪苏丹 / 苏丹切片，高倍镜观察橘黄色 / 红色蛋白质双缩脲试剂（A液和B液）先加试剂A，再滴加试剂B紫色DNA二苯胺 / 甲基绿加0.015mol/LNaCl溶液5Ml沸水加热5min蓝色 / 绿RNA吡罗红高倍镜红CO2澄清石灰水 / 溴麝香草酚蓝通入溶液浑浊 / 蓝酒精酸性重铬酸钾混合由橙变灰绿结构.功能.运输.免疫.调节.2.2C、H、O、N、S氨基酸肽链基本成分C、H、O、N、P、Fe、Cu离子和（或）分子其它成分蛋白质u 蛋白质结构多样性原因1. 氨基酸种类不同2. 氨基酸数量不同3. 氨基酸排列顺序不同4. 多肽链条数不同5. 空间结构不同A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤C 胞嘧啶 U 尿嘧啶脱氧核糖核苷酸脱氧核糖一分子含氮碱基一分子五碳糖核糖核苷酸核糖核苷酸一分子磷酸A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶2.32.4分类存在场所功能单糖五碳糖核糖RNA脱氧核糖DNA六碳糖葡萄糖动植物主要“生命燃料”提供能量果糖植物半乳糖动物二糖麦芽糖发芽小麦、谷粒提供能量蔗糖甘蔗、甜菜乳糖人和动物乳汁中多糖淀粉植物种子、变态茎、根储能纤维素植物细胞壁支持保护糖原肝糖原动物肝脏调节血糖肌糖原动物肌肉储有能量分类存在场所功能脂肪皮下、内脏器官储能物质、保温、缓冲和减压磷脂脑、丘细胞、肝脏、大豆构成细胞（器）膜固醇胆固醇动物细胞膜、血液性激素性腺维生素D肠道促进对钙水结合水：细胞结构的组成成分自由水：1.良好溶剂 2.参与反应 3.提供液体环境 4.运输物质1.5u 细胞中大多数无机盐以离子形式存在u 无机盐对维持细胞核生物体的生命活动有重要作用、维持细胞酸碱平衡3.1u 将细胞与外界环境分隔开选择透过性膜的特点三个通过水自由通过可以通过不能通过被选择的离子和小分子其它离子、小分子和大分子u 控制物质进出细胞u 进行细胞间的信息交流3.2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、脂质、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、脂质、DNA、色素植物叶肉细胞光合作用内质网蛋白质、酶、脂质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、增加细胞膜面积高尔基体蛋白质、脂质蛋白质的运输、加工、细胞分泌、细胞壁形成溶酶体蛋白质、脂质、酶细胞内消化核糖体蛋白质、RNA、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液泡糖类、蛋白质、色素、无机盐成熟的植物细胞单层膜维持细胞渗透压和膨压 u 需要的能量越多，线粒体就越多u 可合成多糖：高尔基体、叶绿体u 可产生水：叶绿体、线粒体、核糖体、高尔基体u 蛋白质合成加工、分泌：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体u 主动运输：线粒体、核糖体u 能量转换：叶绿体、线粒体u 含核算：核糖、线粒体、叶绿体u 碱基互补配对：核糖体、线粒体、叶绿体u 有丝分裂：线粒体、核糖体、中心体、高尔基体3.3细胞核染色质（主要有DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体、易被碱性染色剂染成深色）核仁（与RNA的合成及核糖体的形成有关，合成核糖体上的RNA）核孔（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流、大分子进出通道、物质通过零层膜）核膜（双层膜、把核内物质与细胞质分开）4.1物质跨膜运输u 条件：具有半透膜、膜两侧有浓度差物质交换大分子颗粒内吞外排离子小分子被动运输（自由扩散）主动运输亲脂小分子高浓度低浓度不消耗细胞能量（ATP）离子、不亲脂小分子低浓度高浓度需载体蛋白运载消耗细胞能量（ATP）膜的流动性膜的流动性、膜融合特性原理u 运输速度由载体数量决定、载体具有专一性5.1降低化学反应活化能的酶u 自变量：人为控制的变量u 因变量：因自变量而改变的量u 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u 酶：活细胞中具有生物催化作用的有机物，本质是蛋白质、RNAu 酶的特性：高效性保证细胞内化学反应顺利、高效进行 专一性细胞代谢能够有条不紊、互不干扰地进行5.2细胞的能量“通货”ATPu 直接能源物质ATP 主要能源物质糖类uATP来源反应式光合作用的光反应酶酶ADPPi能量ATP化能合成作用有氧呼吸无氧呼吸其它高能化合物转化（如磷酸肌酸转化）CP（磷酸肌酸）ADPC（肌酸）ATPATP去向植物动物ATP ADPPi 能量光合作用的暗反应神经传导和生物电（大脑思考）细胞分裂肌肉收缩矿质元素吸收吸收和分泌新物质合成合成代谢植株的生长生物发光5.3ATP的主要来源细胞呼吸u 有氧呼吸阶段场所反应物生成物能量一细胞质基质葡萄糖2份丙酮酸，少量H少量（2个ATP）二线粒体基质丙酮酸、水二氧化碳、H少量（2个ATP）三线粒体内膜H、氧气水大量（34个ATP）C6H12O6 酶丙酮酸色素分布分离（橙黄色）胡萝卜素（黄色）叶黄素（蓝绿色）叶绿素a（黄绿色）叶绿素b快慢作用吸收传递光能胡萝卜素叶黄素大部分叶绿素a叶绿素b吸收转化光能特殊状态的叶绿素a组成类胡萝卜素叶绿素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿体基粒的类囊体薄膜上5.4能量之源光与光合作用比较项目光反应暗反应反应场所叶绿体基粒叶绿体基质能量变化光能电能电能活跃化学能活跃化学能稳定化学能物质变化H2OHO2NADP+ H+ 2e NADPHATPPiATPCO2NADPHATP（CH2O）ADPPiNADP+H2O反应物H2O、ADP、Pi、NADP+CO2、ATP、NADPH反应产物O2、ATP、NADPH（CH2O）、ADP、Pi、NADP+ 、H2O反应条件需光不需光反应性质光化学反应（快）酶促反应（慢）反应时间有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行）6.1细胞的增殖u 抑制细胞增长的原因：细胞表面积和体积的关系（体积大-面积小-细胞物质运输效率低）细胞中DNA不会随着细胞体积增大而增大u 分化程度越高，分裂能力越低u 连续增殖：根尖分生区细胞、茎形成层细胞、造血干细胞、癌细胞、皮肤生发层细胞u 暂不增殖：肝细胞、肾细胞、记忆细胞u 永不增殖：成熟细胞（根冠细胞）、洋葱表皮细胞、人体各上皮细胞、角质层细胞、成熟血细胞、神经细胞u 细胞有丝分裂中核内DNA、染色体和染色单体变化规律间期前期中期后期末期DNA含量2a4a4a4a4a2a染色体数目（个）2N2N2N4N2N染色体单数（个）04N4N00染色体组数（个）22242同源染色数（对）NNN2NN注：设间期染色体数目为2N个，未复制时DNA含量为2a。u 减数分裂与有丝分裂的比较（以动物细胞为例）比较项目减数分数有丝分裂复制次数1次1次分裂次数2次1次同源染色体行为联会、四分体、同源染色体分离、非姐妹染色体交叉互换无子细胞染色体数是母细胞的一半与母细胞相同子细胞数目4个2个子细胞类型生殖细胞（精细胞、卵细胞）、极体体细胞细胞周期无有相关的生理过程生殖生长、发育染色体(DNA)的变化曲线时期数量42时期42数量DNA染色体6.2细胞分化u 基因的选择性表达u 分化与细胞全能性的关系体细胞生殖细胞（如卵细胞、花粉）分化程度越低全能性越高，分化程度越高全能性越低分化程度高，全能性也高分化程度最低（尚未分化），全能性最高受精卵 色累水分减少，细胞萎缩，体积变小，代谢减慢色素积累，阻碍细胞内物质交流和信息传递透变细胞膜通透性改变，物质运输功能降低水少酶低酶的活性降低核大细胞核体积增大，染色体固缩，染色加深6.3细胞的衰老和凋亡u 衰老细胞的特点u 细胞的死亡细胞死亡病理性死亡（细胞坏死）编程性死亡（细胞凋亡）环境因素突变病原体入侵正常生命需要大部分淋巴细胞死亡动物变态花儿凋谢极体消失蝌蚪尾部消失花瓣凋萎动物变态6.4细胞的癌变癌细胞的特点无限分裂增殖形态结构变化细胞物质改变正常功能丧失新陈代谢异常引发免疫反应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如线粒体功能障碍，无氧供能可移植在异种生物体内生长，形成癌瘤可以种间移植主要是细胞免疫永生细胞u 癌细胞的特点