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高中生物知识点必修1第1章 走进细胞第1节 从生物圈到细胞 1.细胞是生物体结构和功能的基本单位 2.生命活动离不开细胞（1）单细胞生物的生活、运动、繁殖离不开细胞 （2）生殖细胞（精子、卵细胞）是遗传物质的桥梁，生物体的生殖、生长发育离不开细胞 （3）生命活动（生命活动包括以细胞代谢为基础的生物与环境之间的物质和能量的交换；以细胞增殖、分化为基础的生长发育；以细胞内基因的传递和变化为基础的遗传变异等等）是由许多细胞分工合作共同完成的 （4）细胞只有保持完整性，才能完成各项生命活动，细胞的结构一旦受到破环，生命活动也就不能正常进行 （5）生物体的运动离不开肌细胞，兴奋的传导离不开神经细胞，腺体的分泌离不开相关的腺细胞 3.生命系统的结构层次结构层次概念举例生物圈由地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境共同组成地球上只有一个生物圈生态系统生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体龟生活的水生生态系统群落在一定的自然区域内，所有的种群组成一个群落该区域内龟和其他所有生物的种群种群在一定的自然区域内，同种生物的所有个体是一个种群该区域内同种龟的所有个体个体由各种器官或系统协调配合共同完成复杂的生命活动的生物。单细胞生物由一个细胞构成生物体龟系统能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起循环系统器官不同的组织按照一定的次序结合在一起心脏组织由形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一起心肌组织细胞细胞是生物体结构和功能的基本单位心肌细胞第2节 细胞的多样性和统一性 1.高倍显微镜的使用（1）把细胞移至视野正中（2）转动转换器（3）调节光圈和反光镜（4）调节细准焦螺旋 2.科学家根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，将细胞分为两大类 原核细胞原核生物 细菌(乳酸菌、大肠杆菌)、蓝藻、支原体、放线菌细胞真核细胞真核生物（绝大多数） 植物、动物、真菌(酵母菌、霉菌、大型真菌)原核生物都是单细胞生物；单细胞生物并非都是原核生物，例如草履虫、变形虫、疟原虫，它们属于真核生物，具有成形的细胞核。病毒是由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的非细胞形态的营养寄生生活的生命体，属于非细胞生物。 3.原核细胞与真核细胞的比较比较项目原核细胞真核细胞细胞大小较小（1m10m）较大（10m100）细胞核没有核膜，称为拟核有核膜，有成形的细胞核染色体无染色体，环状DNA不与蛋白质结合有染色体，染色体由DNA和蛋白质结合细胞器只有核糖体有核糖体、线粒体、内质网、高尔基体、叶绿体（植物）等主要类群细菌、蓝藻、衣原体、放线菌动物、植物、真菌等4.真核细胞多种多样，原核细胞多种多样，而真核细胞和原核细胞又不一样，这都体现了细胞的多样性。但是原核细胞和真核细胞具有相似的细胞膜和细胞质，有拟核，拟核和真核细胞染色体的主要成分相同，都是DNA，都和细胞的遗传和代谢关系密切，这些都体现了真核细胞和原核细胞的统一性。 5.细胞学说要点 （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，又对与其它细胞共同组成的整体的生命起作用 （3）新细胞可以从老细胞中产生 6.细胞学说的建立 （1）科学发现的过程是长期的，涉及到许多科学家的辛勤劳动 （2）科学学说并不是一成不变的，而是需要不断修正和发展的（3）科学家的观点并非全是真理，还必须通过实践验证 （4）科学发展和技术的发展有很大关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展 第2章 组成细胞的分子第1节 细胞中的元素和化合物 1.生物界与非生物界的统一性和差异性 （1）统一性：组成生物体的化学元素，在无机自然界中都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的。 （2）差异性：组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大。 2.组成细胞的元素（1）基本元素：C（干重下含量最高，达到48.4%）（2）含量最高的四种元素：C、H、O、N（无论是干重还是鲜重，组成细胞的元素中C、H、O、N这四种元素的含量最多）（3）主要元素：C、H、O、N、P、S （4）大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等（5）微量元素：Fe（半微量元素，较其他微量元素含量稍高）、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等（6）质量分数最大的元素：O（鲜重下含量最高）干重：指除水分以外，细胞所剩余的重量。鲜重：包括细胞的水分和所有构成细胞的有机质以及无机质。 3.组成细胞的化合物 无机化合物：水（含量最高的化合物）、无机盐 有机化合物：糖类、脂类、蛋白质（干重中含量最高的化合物）、核酸4.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质（1）生物组织中还原性糖的检测：取苹果组织样液2ml加1ml斐林试剂振荡试管（此时溶液为浅蓝色）水浴加热（5060）2min砖红色沉淀。斐林试剂实质：刚配制的Cu(OH)2溶液。（2）生物组织中脂肪的检测：脂肪可被苏丹染成橘黄色，或被苏丹染成红色。取材切片制片观察。（3）生物组织中蛋白质的检测：蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应，生成紫色络合物。取豆浆2ml注入试剂A 1ml摇匀注入试剂B 4滴摇匀观察。双缩脲试剂实质：碱性环境下的Cu2+（4）淀粉的检测：取马铃薯匀浆2ml滴加2滴碘液观察。淀粉遇碘变蓝色。第2节 生命活动的主要承担者蛋白质 1.氨基酸及其种类 （1）蛋白质是由许多氨基酸组成的。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。自然界的氨基酸有很多种，但在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。其中非必需氨基酸12种，必需氨基酸8种：苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸。 （2）氨基酸主要由C、H、O、N四种化学元素组成。 （3）氨基酸的结构通式：每个氨基酸都至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子。这个碳原子上还连接一个氢原子和一个侧链基团（用-R来表示）。各种氨基酸的区别在于R基的不同。例如甘氨酸的R基是（-H），而丙氨酸的R基则是一个甲基（-CH3），缬氨酸的R基是-CH（CH3）2。 （4）氨基酸的结合方式脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时失去一一分子的水。 肽键：连接两个氨基酸分子的键（-NH-CO-）。 二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物。 三肽：由三个氨基酸分子缩合而成的化合物。 多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物。 2.蛋白质的结构 （1）形成过程：氨基酸二肽三肽多肽多肽链一条或若干条多肽链盘曲折叠蛋白质 （2）肽键数=失去的水分子数=氨基酸个数肽链条数= nm。n个氨基酸脱水缩合形成m条多肽链时，共脱去(nm)个水分子，形成(nm)个肽键，形成的蛋白质的分子量为n氨基酸的平均分子量18（nm）。 3.蛋白质分子多样性的原因：构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链的折叠方式不同，导致蛋白质结构多样性。因此，蛋白质具有复杂的空间结构。蛋白质结构多样性导致蛋白质功能多样性。 4.蛋白质的功能：蛋白质是生命活动的体现者。蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质分子具有多种重要功能。 （1）有些蛋白质分子是构成细胞和生物体的物质。如：人和动物的肌肉主要是蛋白质；细胞膜上的蛋白质是构成细胞膜的主要成分。（2）有些蛋白质有催化作用。如：体内大多数的酶是蛋白质，具催化作用。（3）有些蛋白质有运输作用。如：红细胞中的血红蛋白具有运输作用，细胞膜上的一些载体蛋白也有运输作用。（4）有些蛋白质有调节作用。如：胰岛素是蛋白质，具有降低血糖浓度的作用。（5）有些蛋白质有免疫作用。如：抗体是蛋白质，在体液免疫中。能特异性地与抗原结合，从而达到清除抗原的目的。第3节 遗传信息的携带者核酸 1.组成元素：C、H、O、N、P等化学元素 2.类别：DNA（脱氧核糖核酸）、RNA（核糖核酸） 3.基本单位：核苷酸磷酸、五碳糖、含氮碱基。 （1）DNA及其基本单位：由脱氧核苷酸连接而成的两条核甘酸长链组成。脱氧（核糖）核苷酸磷酸、脱氧核糖、含氮碱基（A、G、C、T）。 （2）RNA及其基本单位：由核糖核苷酸连接而成的一条核甘酸长链组成。核糖核苷酸磷酸、核糖、含氮碱基（A、G、C、U）。 4.分布 （1）实验：观察DNA和RNA在细胞中的分布 材料：人的口腔上皮细胞 原理：通过盐酸改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。现象：甲基绿把DNA染成绿色，吡罗红把RNA染成红色结论：DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中 （2）真核细胞：DNA主要分布在细胞核中，此外，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA；RNA主要分布在细胞质中。 原核细胞：DNA位于拟核区域（细菌、蓝藻等）。 5.功能（1）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。 （2）生物体内的各种遗传特性，以一定方式储存在核酸分子中，所以核酸是携带遗传信息的物质。由于一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者，所以核酸通过控制蛋白质的合成，来控制生物的性状从而表达出相应的遗传信息。 6. DNA和RNA组成成分的异同类别DNARNA基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸、尿嘧啶脱氧核苷酸碱基腺嘌呤（）、鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（）、鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）五碳糖脱氧核糖核糖磷酸磷酸磷酸第4节 细胞中的糖类和脂类 1.糖类 （1）糖类（carbohydrate）分子都是C、H、O三种元素构成的。因为多数糖类分子中氢原子和氧原子之比是2:1，类似水分子，因而糖类又称为“碳水化合物”。 （2）作用：构成生物体的重要成分，也是细胞的主要能源物质。 （3）种类 单糖：不能够再水解的糖，可被细胞直接吸收的糖类。单糖按所含碳原子的多少可分为五碳糖（核糖和脱氧核糖）和六碳糖（葡萄糖、果糖和半乳糖）。其中葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”。 二糖（C12H22O11）：由两分子单糖脱水缩合而成，二糖必须水解成单糖才能被细胞吸收。如植物细胞中的蔗糖和麦芽糖，动物细胞中的乳糖。 多糖（C6H10O5）n）：生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。多糖也必须分解为葡萄糖才能被细胞吸收。植物细胞中的多糖有淀粉和纤维素，动物细胞的多糖则主要是糖元（储存在肝脏中的肝糖元和储存在肌肉中的肌糖元）。 单糖、二糖、多糖的关系：两个单糖缩合形成二糖，多个单糖缩合形成多糖，多糖和二糖都可水解形成单糖。 2.脂类 （1）组成元素：主要是C、H、O，有些含有P、N。 （2）种类及功能：脂质存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物。 脂肪：最常见的脂质。细胞内良好的储能物质，还具有隔热、保温、缓冲和减压的作用。 磷脂：构成细胞膜、细胞器膜和核膜的主要成分。 胆固醇：是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。固醇 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。 3.生物大分子以碳链为骨架：多糖,蛋白质,核酸等都是生物大分子，都是由许多基本的组成单位连接而成的，这些基本单位称为单体,这些生物大分子又称为单体的多聚体。例如，组成多糖的单体是单糖，组成蛋白质的单体是氨基酸，组成核酸的单体是核苷酸。每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。因此，碳是生命的核心元素。第5节 细胞中的无机物 1.细胞中的水 （1）存在形式：自由水：可以自由流动，以游离形式存在，占细胞内全部水的95以上。 结合水：与细胞内其它物质相结合，约占细胞内全部水的4.5。 自由水多，生命活动更旺盛；结合水多，抵抗恶劣环境的能力强。 （2）作用：自由水：细胞内良好溶剂；运输养料和废物；许多生化反应有水的参与。 结合水：细胞的重要组成成分。 2.细胞中的无机盐 （1）存在形式：细胞中大多数无机盐以离子形式存在。（阳离子：Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等；阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等） （2）含量: 很少，仅占11.5。 （3）生理功能细胞中许多有机物的重要组成成分。对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。维持细胞的酸碱平衡。维持细胞的渗透压。 第3章 细胞的基本结构第1节 细胞膜系统的边界 1.制备细胞膜的实验：在光学显微镜下只能观察到细胞与外界环境之间是有界限的，而不能看到细胞膜。 实验原理：人和哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器，将它投入到清水中，细胞吸水涨破，即可得到细胞膜。 2.细胞膜的成分：细胞膜主要是由脂质（主要是磷脂，50%）、蛋白质（40%）和糖类（2%-10%）组成。 （1）磷脂：构成细胞膜的基本框架；蛋白质：在细胞膜行使功能时起重要作用。 （2）蛋白质在行使功能时起重要作用，细胞膜的功能越复杂，蛋白质的种类和数量也越多。 （3）癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关。 3.细胞膜的功能 （1）将细胞与外界环境分隔开，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 （2）控制物质进出细胞：允许对细胞有利的物质（如营养物质）进入，不允许有害物质进入。 允许细胞分泌物（如抗体、激素）、细胞代谢废物排出，不允许核酸等重要成分排出。 （3）进行细胞的信息交流：细胞分泌化学物质（如激素）通过膜表面的受体传递信息。 通过相邻细胞膜的接触传递信息。相邻细胞之间形成通道 (如高等植物通过胞间连丝来传递信息)。 4.植物细胞的细胞壁：（1）成分：纤维素、果胶；（2）功能：支持和保护。第2节 细胞器系统内的分工合作 1.细胞的结构 细胞膜 细胞器：线粒体（2层膜）、叶绿体（2层膜）、内质网、 高尔基体、液泡、溶酶体（1层膜）、核糖体、中心体（无膜） 细胞 细胞质 细胞质基质：水、无机盐、脂质、糖类、核苷酸和多种酶 细胞核 2.细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代谢的进行提供所需要的物质和一定的环境条件。 3.细胞器的种类及功能 （1）线粒体：细胞的动力车间。线粒体普遍存在于动植物细胞中，是有氧呼吸的主要场所，为生命活动提供能量。例如鸟类飞翔需要大量的能量，所以飞翔鸟类的线粒体比不飞翔鸟类的多。线粒体一般是均匀分布在细胞质基质中，但是它在活细胞中能自由移动，往往在细胞内新陈代谢旺盛的部位比较集中。 （2）叶绿体：养料的制造车间和能量的转换站。叶绿体是绿色植物叶肉细胞中，进行光合作用的细胞器。 （3）内质网：蛋白质合成加工、脂质的合成车间。内质网分为两种：一种是表面光滑的，叫光面内质网；另一种是上面附着许多小颗粒状的核糖体的，叫粗面内质网。内质网增大了细胞内的膜面积，膜上附着很多种酶，为细胞内各种化学反应的正常进行提供了有利条件。内质网与蛋白质、脂类和糖类的合成有关，也是蛋白质等的运输通道。 （4）高尔基体：对来自内质网的蛋白质进行加工分类和包装的车间。高尔基体普遍存在于动植物细胞中。植物细胞分裂时，高尔基体与细胞壁的形成有关。 （5）液泡：是植物细胞质中的泡状结构，细胞液里含有糖类、无机盐、色素和蛋白质。（6）溶酶体：细胞的消化车间。由单层膜包裹，含有多种水解酶，能分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒和病菌。 （7）中心体：有两个互相垂直的中心粒及周围物质组成。存在于动物细胞和低等植物的细胞中，通常位于细胞核附近。动物细胞的中心体与有丝分裂有关。 （8）核糖体：蛋白质的合成车间。核糖体是椭球形的粒状小体，有些附着在内质网上，有些游离在细胞质基质中。 4.动植物细胞的区别（1）植物细胞有细胞壁、液泡、叶绿体，动物细胞则没有。（2）动物细胞有中心体，植物细胞则没有（低等植物除外）。5.细胞器之间的协调配合：帕拉德德经典实验分泌蛋白的合成与运输。（1）相关问题：分泌蛋白是在附着在内质网上的核糖体上合成的。内质网、囊泡、高尔基体、细胞膜参与了分泌蛋白的合成和运输。合成和运输过程中需要的能量由线粒体提供。（2）实验过程：核糖体（合成肽链）内质网（折叠、组装）高尔基体（浓缩、加工、运输）细胞膜（外排），各细胞器之间的传递由囊泡负责，供能由线粒体负责。（3）结论：细胞器在功能上既有分工，又有紧密的联系。6.细胞的生物膜系统（1）组成：细胞膜，细胞器的膜和核膜等共同组成生物膜系统。（2）作用基本作用：首先，细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中也起着决定性的作用。第二，细胞的许多重要的化学反应都在生物膜内或者膜表面进行。细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。第三，细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。对细胞工程的意义：细胞工程是现代生物学研究的主要课题，细胞融合则是细胞工程的关键步骤。膜融合是细胞融合（如植物体细胞杂交，高等生物的受精过程，单克隆抗体的备制）的关键，也与大分子物质进出细胞的内吞作用和外排作用密切相关，通过膜之间的联系，使细胞内各种细胞器在独立完成各自生理功能的同时，又能有效的协调工作，保证细胞生命活动的正常进行。例如分泌蛋白的形成。第3节 细胞核系统的控制中心 1.真核细胞：绝大多数有1个细胞核；植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。原核细胞：没有由核膜包围的典型的细胞核。 2.细胞核的结构 外膜 核膜 内膜 核孔 细胞核 核仁 DNA 染色质 染色体（丝状，形成于分裂 （杆状，分裂 蛋白质间期，通过螺旋浓缩 期，通过解螺作用变短、变粗，成 旋作用又可转为染色体） 变为染色质） 3.细胞核的功能：细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。凡是无核的细胞，既不能生长也不能分裂。实验名称结论美西螈核移植实验美西螈的肤色是由细胞核控制的蝾螈受精卵横缢实验细胞核控制着细胞的分裂、分化变形虫去核及核移植实验细胞核是细胞生命活动的控制中心伞藻嫁接与核移植实验生物体形态结构的建成主要与细胞核有关 细胞核控制着细胞的遗传和代谢。 4.细胞是一个统一的整体：细胞只有保持完整性，才能正常地完成各项生命活动。 细胞核与细胞质通过核孔相通 结构 核膜、内质网膜与细胞膜等相互连接成细胞内完整的生物膜系统 功能：细胞各部分相互联系、分工合作、协调一致地完成各项生命活动 调控：细胞核是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心 与外界的联系：不断地与外界进行物质交换和能量转换，与外界环境形成一个统一的整体第4章 细胞的物质输入和输出第1节 物质跨膜运输的实例 1.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）发生的条件：一是具有半透膜；二是半透膜两侧具有浓度差。 （3）原理：当溶液浓度AB时，水分子就通过半透膜由B流向A；当溶液浓度AB时，水分子就通过半透膜由A流向B；当溶液浓度AB时，则处于动态平衡。 （4）结果：水分子可以通过半透膜进行双向扩散。从宏观观察，水分是由低浓度溶液流向高浓度溶液，直到达到动态平衡。半透膜的特性：水分子等小分子可以通过，蔗糖等大分子则不能通过。 2.细胞的吸水和失水（原理：渗透作用）（1）动物细胞的吸水和失水 细胞膜相当于动物细胞的半透膜。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。（2）植物细胞的吸水和失水细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质（充当植物细胞的半透膜）。外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞质壁分离。外界溶液浓度细胞液浓度。 4.质壁分离复原:当细胞的浓度大于外界溶液浓度时，外界溶液中的水分子就进入细胞液中，整个细胞就可以恢复。 5.植物的吸水方式 （1）吸帐作用（未形成液泡），如：干种子、根尖分生区 （2）渗透作用（形成液泡） 6.比较下面两组概念扩散：物质从高浓度到低浓度的运动叫做扩散（扩散与过膜与否无关。如：O2从浓度高的地方向浓度（1） 低的地方运动）。渗透：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散又称为渗透（如：细胞的吸水和失水，原生质层相当于半透膜）。半透膜：物质的透过与否取决于半透膜孔隙直径的大小（如：动物膀胱、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的卵壳（2） 膜等）。选择透过性膜：细胞膜上具有载体，且不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同，构成了对不同物质吸收与否和吸收多少的选择性（如：细胞膜等各种生物膜）。7.物质跨膜运输的其他实例 （1）对矿质元素的吸收：逆相对含量梯度主动运输 对物质是否吸收以及吸收多少，都是由细胞膜上载体的种类和数量决定。 （2）细胞膜是一层选择透过性膜，水分子可以自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。第2节 生物膜的流动镶嵌模型 1.探索历程 （1）19世纪，欧文顿提出“膜是由脂质组成”的假说。 （2）20世纪初的化学分析方法得出结论：细胞膜主要由脂质和蛋白质构成。 （3）1925年，两位荷兰科学家提出“细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层”的假设。 （4）1959年，罗伯特森提出“所有的生物膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。生物膜为静态的统一结构”的假说。 （5）1970年，论证“生物膜是动态的膜”。 （6）1972年，桑格和尼克森提出生物膜的流动镶嵌模型。 （7）1975年和1977年，分别由Wallach、Jain和White提出晶格镶嵌和模块镶嵌模型。 2. 流动镶嵌模型的基本内容 （1）生物膜的成分：主要是脂质和蛋白质，还有少量多糖。 （2）生物膜的结构：磷脂双分子层构成了膜的基本支架。 蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。 （3）生物膜的结构特点：构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的生物膜具有流动性。（4）生物膜的作用：细胞识别、免疫反应、血型鉴定、保护润滑等。第3节 物质跨膜运输的方式 1.被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散，称为被动运输。 （1）自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞。（2）协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。2.主动运输：物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。3.主动运输与被动运输的比较项目运输方向是否需要载体蛋白是否消耗细胞内的能量举例自由扩散顺浓度梯度（高低）不需要不消耗氧气、水、二氧化碳等通过细胞膜协助扩散顺浓度梯度（高低）需要不消耗葡萄糖通过红细胞主动运输逆浓度梯度（低高）需要消耗葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等4.大分子物质进出细胞的方式（1）胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊泡进入细胞内部，这种现象叫胞吞。（如果进入的是固态物质，称为吞噬；如果进入的是液态物质，称为胞饮。） （2）胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。第5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.细胞代谢与酶 （1）细胞代谢概念：细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 （2）酶概念、本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。特性：专一性、高效性、作用条件较温和。作用：显著降低活化能，使催化效率更高。命名规律：酶的种类繁多，根据其催化反应的方向大体可以分为合成酶（如：ATP合成酶、DNA连接酶、RNA聚合酶）和分解酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、肽酶）两大类，酶的命名一般是依据其催化的底物定的。概念的延伸：绝大多数酶是蛋白质，因此酶的合成受基因控制，可以在核糖体上合成；有些酶在细胞内，有些酶在细胞外起作用。酶在化学反应前后，自身状况不发生改变。 （3）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。 2.影响酶促反应的因素 （1）底物浓度（2）酶浓度（3）PH值：过酸、过碱使酶失活。（4）温度：高温使酶失活，低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。 一般来说，低温利于酶的保存。第2节 细胞的能量“通货”ATP 1.ATP的概念：是细胞内的一种高能磷酸化合物，分子中具有高能磷酸键。ATP中高能磷酸键水解，释放大量的能量，供细胞生命活动利用。中文名称叫做三磷酸腺苷。 2.ATP的结构简式及其含义：A-PPP （A代表腺苷；P代表磷酸基团；代表高能磷酸键） 3.ATP与ADP间的相互转化：ATPADP+Pi+能量（ADP为二磷酸腺苷；Pi为磷酸） 反应物质可逆，但能量不可逆，反应所需的酶也不同。 转化的意义：ATP在细胞内的含量是很少的。但是，ATP在细胞内的转化是十分迅速的。这样，细胞内ATP的含量总是处在动态平衡之中。这对于构成生物体内部稳定的供能环境具有重要的意义。ATP水解时释放出的能量，是生物体维持细胞分裂、根吸收矿质元素和肌肉收缩等生命活动所需能量的直接来源。 4.ATP的形成途径 动物和人：呼吸作用绿色植物：呼吸作用、光合作用（光合作用形成的ATP也只能用于光合作用） 5.ATP的利用：ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。 （1）机械能（如肌细胞收缩） （2）渗透能（如主动运输） （3）化学能（如蛋白质的合成） （4）电能（如电鳗放电、大脑思考） （5）光能（如萤火虫发光） 6.对有关的能源物质的评价主要能源物质糖类；储存能量的物质脂肪；直接能源物质ATP；最终能源光能第3节 ATP的主要来源细胞呼吸 1.细胞呼吸的概念：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，释放出能量并生成ATP的过程。 2.细胞呼吸的分类 （1）有氧呼吸 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,生成许多ATP的过程。过程：第一阶段：葡萄糖的初步分解（场所：细胞质基质） C6H12O62丙酮酸+少量H+少量能量 第二阶段：丙酮酸彻底分解（场所：线粒体基质） 2丙酮酸+6H2O6CO2+大量H+少量能量 第三阶段：H的氧化（场所：线粒体内膜） 24 H+6O212H2O+大量能量 以上三个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。 总反应式：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+大量能量 （2）无氧呼吸 概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。 过程：第一阶段：葡萄糖的初步分解（场所：细胞质基质） C6H12O62丙酮酸+少量H+少量能量 此阶段与有氧呼吸第一阶段相同。 第二阶段：丙酮酸不彻底分解（场所：细胞质基质） A.产生酒精：2丙酮酸2C2H5OH+2CO2+少量能量（发生生物：植物、酵母菌） B.产生乳酸：2丙酮酸2C3H6O3+能量（发生生物：高等动物、人、乳酸菌、高等植物的某些器官，如马铃薯块茎、甜菜块根等） 以上两个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。 总反应式：C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量 C6H12O62C3H6O3+能量 无机物的无氧呼吸也叫发酵，生成乳酸的叫乳酸发酵，生成酒精的叫酒精发酵。 3.细胞呼吸过程中能量及氧的去路 （1）能量去路 有氧呼吸：1mol葡萄糖分解后共产生2870Kj的能量，一部分以热能形式散失(1709kJ/mol,约60%)；另一部分转移到ATP中(1161kJ/mol,约40%)。 无氧呼吸：1mol葡萄糖分解后共产生196.65Kj的能量，小部分（61.08Kj/mol，约31%）用于生成ATP，大部分（135.57Kj/mol，约69%）储存于乳酸或酒精中。 （2）氧的去路：有氧呼吸过程中的氧与H结合生成水。 4.呼吸作用的意义 （1）呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。 （2）呼吸作用的中间产物能为体内其他化合物的合成提供原料（如丙酮酸是合成氨基酸的原料）。 5.有氧呼吸与无氧呼吸的比较 （1）区别类别有氧呼吸无氧呼吸呼吸场所主要在线粒体内细胞质基质内是否需氧需要不需要分解产物彻底，二氧化碳和水不彻底，二氧化碳、酒精或乳酸释放能量较多较少 （2）联系：过程：第一阶段相同。 实质：都是分解有机物释放能量的过程。 意义：都为生命活动提供能量，其中间产物为其它化合物的合成提供原料。第4节 能量之源光与光合作用 1.捕获光能的色素 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素（含量约占总量3/4） 叶绿素b（黄绿色） 绿叶中的色素 胡萝卜素（橙黄色） 类胡萝卜素（含量约占总量1/4） 叶黄素（黄色） 叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 叶绿素对绿光的吸收量最少，正因为如此，绿光被反射出来，叶绿体才呈现绿色。 白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。 2.实验绿叶中色素的提取和分离 （1）原理：绿叶中的色素都能溶解在层析液中，且它们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，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。 （2）方法步骤中需要注意的问题研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？ 二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中的色素被破坏。实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？滤纸条放入试管后为什么用棉塞塞紧试管口？ 因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒物质。滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？ 防止细线中的色素被层析液溶解。滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？ 有四条色带。自上而下依次是橙黄色的胡萝卜素，黄色的叶黄素，蓝绿色的叶绿素a，黄绿色的叶绿素b。最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素。 3.捕获光能的结构叶绿体 （1）结构：外膜，内膜，基质（含酶），基粒（由两个以上的类囊体构成，含色素和酶）。 （2）与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。 4.光合作用原理 （1）探究历程：1771年，英国普利斯特利（J. Priestly)1779年，荷兰英格毫斯（J. Ingen - housz)1845年，德国梅耶（R. Mayer)1864年，德国萨克斯（J. Von Sachs)1939年，美国鲁宾(S. Ruben)和卡门(M. Kamen)1948年，美国卡尔文（M. Calvin) （2）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。 （3）过程以及光反应与暗反应的比较 总反应式：CO2H2O（CH2O）O2（CH2O表示糖类）类别光反应阶段暗反应阶段部位类囊体的薄膜上叶绿体的基质中条件光、色素、水、酶H、ATP、CO2、酶物质变化水的光解：2H2O4HO2ATP的形成：ADPPi能量ATPCO2的固定：CO2C52C32C3 (CH2O)C5H2O能量变化光能转变成活跃的化学能储存在ATP中ATP中活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在各类有机物中。联系光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。光反应与暗反应是光合作用全过程的两个阶段。既有区别又有联系，是缺一不可的整体。 长期以来，人们以为光合作用的产物只是糖类和氧。事实上，一部分氨基酸和脂肪也是光合作用的直接产物（合成氨基酸时，还需要含氮的化合物）。所以，确切地说，光合作用的产物是有机物和氧。 （4）意义：把无机物合成有机物，将光能转化成化学能，贮存在光合作用制造的有机物中，为生物的生存提供了物质来源和能量来源。 维持了大气成分的基本稳定。 对生物的进化有重要作用。 5.影响光合作用的因素及在生产实践中的应用（1）光对光合作用的影响光的波长：叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加。光照时间：光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。（2）温度：温度低，光和速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。（3）CO2浓度：在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。生产上使田间通风良好，供应充足的CO2。（4）水分的供应：当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。6.化能合成作用（1）自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能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。如硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3。硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，将CO2和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。NH33O22HNO22H2O能量2HNO2O22HNO3能量6CO26H2OC6H12O66O2 （2） 光合作用（绿色植物） 自养 同化作用 化能合成作用（硝化细菌） 异养（动物和人，寄生生活的真菌，大多数的细菌） 新陈代谢 需氧（绝大多数动植物） 异化作用 厌氧（乳酸菌） 同化作用：把从外界环境中获取的营养物质，转变为自身的组成物质，储存能量。 异化作用：分解自身的一部分组成物质，把分解的最终产物排除体外，释放能量。 自养：生物体在同化作用过程中，能够把从外界环境中摄取的无机物转变为自身的组成物质，并储存能量。 异养：生物体在同化作用过程中，把从外界环境中摄取的现成有机物转变为自身的组成物质，并储存能量。 需氧：在异化作用过程中，必须不断从外界环境中摄取氧来分解体内的有机物，释放其中的能量，以便维持自身各项生命活动的进行。 厌氧：在异化作用过程中，在无氧的条件下，仍能将体内的有机物氧化，从中获得维持自身生命活动所需要的能量。 自养与异氧的本质区别：能否把无机物转变为有机物。第6章 细胞的生命历程第1节 细胞的增殖 1.限制细胞长大的原因（1）细胞表面积与体积的比。（2）细胞的核质比。2.细胞增殖（1）细胞增殖的意义：生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。（2）真核细胞分裂的方式：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。（3）细胞周期概念：指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。两个阶段分裂间期：从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前。分裂期：分为前期、中期、后期、末期。特点：分裂间期所占时间长。（4）植物细胞有丝分裂各期的主要特点分裂间期特点：完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。结果：每个染色体都形成两个姐妹染色单体，呈染色质形态。分裂期A.前期特点：a.出现染色体、出现纺锤体；b.核膜、核仁消失。染色体特点：a.染色体散乱地分布在细胞中心附近；b.每个染色体都有两条姐妹染色单体。B.中期特点：a.所有染色体的着丝点都排列在赤道板上；b.染色体的形态和数目最清晰。染色体特点：染色体的形态比较固定，数目比较清晰。故中期是进行染色体观察及计数的最佳时机。C.后期特点：a.着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向两极移动；b.纺锤丝牵引着子染色体分别向细胞的两极移动。这时细胞核内的全部染色体就平均分配到了细胞两极。染色体特点：染色单体消失，染色体数目加倍。D.末期特点：a.染色体变成染色质，纺锤体消失；b.核膜、核仁重现；c.在赤道板位置出现细胞板，并扩展成分隔两个子细胞的细胞壁。染色体特点：逐渐变成细长而盘曲的丝。间期：复制加倍作准备。前期：膜仁消失显两体。中期：形定数晰赤道齐。后期：点裂数加均两极。末期：膜仁重现失两体。类别间期前期中期后期末期染色体数2n2n2n4n2n染色单体数04n4n4n00DNA数2n4n4n4n4n2nn表示染色体个数，着丝点有几个，就有几条染色体。3.植物与动物细胞的有丝分裂的比较相同点：（1）都有间期和分裂期。分裂期都有前、中、后、末四个阶段。（2）分裂产生的两个子细胞的染色体数目和组成完全相同且与母细胞完全相同。染色体在各期的变化也完全相同。（3）有丝分裂过程中染色体、DNA分子数目的变化规律。动物细胞和植物细胞完全相同。不同点：类别植物细胞动物细胞前期纺锤体的来源由两极发出的纺锤丝直接产生由中心体周围产生的星射线形成。（此为动物细胞正在进行有丝分裂的显著特点）末期细胞质的分裂细胞中部出现细胞板形成新细胞壁将细胞隔开。细胞中部的细胞膜向内凹陷使细胞缢裂。 4.有丝分裂的意义：将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。从而保持生物的亲代和子代之间的遗传性状的稳定性。 5.无丝分裂：由于在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化，故称无丝分裂（如蛙的红细胞分裂）。第2节 细胞的分化 1.细胞的分化（1）概念：在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。（2）过程：受精卵增殖为多细胞分化为组织、器官、系统发育为生物体。（3）特点：持久性、稳定不可逆转性。2.细胞全能性（1）体细胞具有全能性的原因：由于体细胞一般是通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的DNA分子，因此，分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能。（2）植物细胞全能性：高度分化的植物细胞仍然具有全能性。（例如，胡萝卜根组织的细胞可以发育成完）整的新植株）（3）动物细胞全能性：高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但是，细胞核仍然保持着全能性。（例如，克隆羊多莉）（4）全能性大小：受精卵生殖细胞体细胞 多细胞生物体，一般是由一个受精卵，通过细胞的增殖和分化发育而成。也就是说，仅有细胞的增殖而没有细胞的分化，生物体是不能进行正常的生长发育的。 体细胞：体细胞是一个相对于生殖细胞的概念。它是一类细胞，其遗传信息不会像生殖细胞那样遗传给下一代。高等生物的细胞差不多都是体细胞，除了精子和卵细胞以及它们的母细胞之外。体细胞遗传信息的改变不会对下一代产生影响。体细胞的染色体数是经减数分裂得出的生殖细胞的两倍。例如在人类，体细胞是双倍体（具有两套完整的染色体组），而精子卵子则是单倍体（具有一套完整的染色体组）。第3节 细胞的衰老和凋亡 1.细胞的衰老 （1）个体衰老与细胞衰老的关系单细胞生物体，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。多细胞生物体，个体衰老的过程就是组成个体的细胞普遍衰老的过程。（2）衰老细胞的主要特征在衰老的细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢速度减慢。衰老的细胞内有些酶的活性降低（如人头发基部的黑色素衰老时，由于络氨酸酶活性降低，使头发变白）。细胞内的色素会随着细胞的衰老而逐渐积累。衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深。膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。 （3）细胞衰老的原因：自由基理论、粒端学说等，但没有一种假说能完全揭示细胞衰老的原因。目前的科研表明，细胞衰老可能是多种内因和外因共同作用的结果。2.细胞的凋亡（1）概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制