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1、 第 1 页 高高中中生物知识生物知识结构结构网络网络 第一单元第一单元 生命的物质基础和结构基础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、生物膜系统和细胞工程） 1.1 化学元素与生物体的关系 1.2 生物体中化学元素的组成特点 1.3 生物界与非生物界的统一性和差异性 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 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 化学元素 必需元素 大量元素 有害元素 微量元素 基

2、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、 Mg Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo 等 Al、Si 等 Pb、Hg 等 第 2 页 1.4 细胞中的化合物一览表 化合物 分 类 元素组成 主要生理功能 水 组成细胞 维持细胞形态 运输物质 提供反应场所 参与化学反应 维持生物大分子功能 调节渗透压 无机盐 构成化合物（Fe、Mg） 组成细胞（如骨细胞） 参与化学反应 维持细胞和内环境的渗透压） 糖类 单糖 二糖 多糖 C、H、O 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

3、蛋白） 组成细胞壁（纤维素） 脂质 脂肪 磷脂（类脂） 固醇 C、H、O C、H、O、N、P C、H、O 供能（贮备能源） 组成生物膜 调节生殖和代谢（性激素、Vit.D） 保护和保温 蛋白质 单纯蛋白（如胰岛素） 结合蛋白（如糖蛋白） C、H、O、N、S （Fe、 Cu、 P、 Mo） 组成细胞和生物体 调节代谢（激素） 催化化学反应（酶） 运输、免疫、识别等 核酸 DNA RNA C、H、O、N、P 贮存和传递遗传信息 控制生物性状 催化化学反应（RNA 类酶） 1.5 蛋白质的相关计算 设 构成蛋白质的氨基酸个数 m， 构成蛋白质的肽链条数为 n， 构成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为

4、 a， 蛋白质中的肽键个数为 x， 蛋白质的相对分子质量为 y， 控制蛋白质的基因的最少碱基对数为 r， 则 肽键数脱去的水分子数，为 nmx 蛋白质的相对分子质量 xmay18 或者 xa r y18 3 第 3 页 1.6 蛋白质的组成层次 1.7 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

5、苷 一分子含氮碱基 （A、G、C、U） 1.8 生物大分子的组成特点及多样性的原因 名称 基本单位 化学通式 聚合方式 多样性的原因 多糖 葡萄糖 C6H12O6 脱水缩合 葡萄糖数目不同 糖链的分支不同 化学键的不同 蛋白质 氨基酸 氨基酸数目不同 氨基酸种类不同 氨基酸排列次序不同 肽链的空间结构 核酸 （DNA 和RNA） 核苷酸 核苷酸数目不同 核苷酸排列次序不同 核苷酸种类不同 C、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 R NH2 COOH H C 第 4 页 1.9 生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质和

6、 DNA 的鉴定 物质 试剂 操作要点 颜色反应 还原性糖 斐林试剂（甲液和乙液） 临时混合 加热 砖红色 脂肪 苏丹（苏丹） 切片 高倍镜观察 桔黄色（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 加 0.015mol/LNaCl 溶液 5Ml 沸水加热 5min 蓝色 1.10 选择透过性膜的特点 1.11 细胞膜的物质交换功能 1.12 线粒体和叶绿体共同点 1、具有双层膜结构 2、进行能量转换 3、含遗传物质DNA 4、能独立地控制性状 5、决定细胞质遗传 6、内含核糖体 7、有相对独立的转录翻译系统 8、能自我分裂增殖 选择透过性

7、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 物质交换 大分子、颗粒 内吞 外排 离子、小分子 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 第 5 页 1.13 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、 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

8、、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 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 1.14 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 2a4a 4a 4a 4a 2a 染色体数目（个） 2N 2N 2N 4N 2N 染色体单数（个） 0 4N 4N 0 0 染色体组数（个） 2 2 2

9、4 2 同源染色数（对） N N N 2N N 注：设间期染色体数目为 2N 个，未复制时 DNA 含量为 2a。 1.15 理化因素对细胞周期的影响 理化因素 间期 前期 中期 后期 末期 机理 应用 过量脱氧胸苷 抑制 DNA 复制 治疗癌症 秋水仙素 抑制纺锤体形成 获得多倍体 低温（24） 影响酶活和供能 低温贮藏 注： 表示有影响 1.16 细胞分裂异常（或特殊形式分裂）的类型及结果 类型 分裂方式 结果 事例 细胞质不分裂 有丝分裂 双（多）核细胞 多核胚囊 个别染色体不分离 有丝分裂、减数分裂 单体、多体 21 三体、唐氏综合征 全部染色体不分离 有丝分裂、减数分裂 多倍体 四倍

10、体植物 染色体多次复制，但不分离 有丝分裂 多线巨大染色体 果蝇唾腺染色体 两个以上中心体 有丝分裂 多极核 第 6 页 1.17 细胞分裂与分化的关系 1.18 已分化细胞的特点 1.19 分化后形成的不同种类细胞的特点 1.20 分化与细胞全能性的关系 1.21 细胞的生活史 G1 S G2 M 周期性细胞 G0期（暂不增殖） 终端分化细胞 衰老 死亡 细胞 绝大多数细胞 少数细胞 未分化 分化 衰老 死亡 干细胞 癌细胞 分裂 分裂 干细胞特点： （无限增殖） 既分裂也分化 癌细胞特点： （无限增殖） 只分裂不分化 异常分化 癌变 （永生） 形态结构特化 新陈代谢改变 生理功能专一 分裂

11、能力丧失 已分化细胞 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 形态结构不同 生理功能不同 代谢活动不同 基因表达不同 不同种类细胞 第 7 页 1.22 癌细胞的特点 1.23 衰老细胞的特点 1.24 细胞的死亡 水酶色核透 （水煤色黑透） 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 细 胞 死 亡 病理性死亡（细

12、胞坏死） 程序性死亡（细胞凋亡） 环境因素突变 病原体入侵 正常生命需要 动物变态 花儿凋谢 极体消失 大部分淋巴细胞死亡 蝌蚪尾部消失 花瓣凋萎 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 第 8 页 1.25 生物膜与生物膜系统 膜 生物膜系统 生物膜 功能上的联系 组成细胞的膜的总称 化学组成相似 基本结

13、构相同 结构上的联系 直接联系 间接联系 核外膜内质网膜胞膜 内质网膜线粒体外膜（或相依） 内质网膜膜泡高尔基体膜膜泡胞膜 分泌作用 胞饮作用 内质网-高尔基体-细胞膜 细胞膜-溶酶体 相 互 配 合 协 调 工 作 细胞膜、核膜及具膜细胞器构成的结构体系 结构上紧密联系 功能上相互依存 生理作用 研究意义 为细胞提供稳定的内环境 进行物质运输、能量交换、信息传递 为化学反应提供场所 将细胞分隔成功能小区 细胞膜 工业上 淡化海水，处理污水 研究抗寒、抗旱、耐盐机理 人造膜材料代替病变器官 农业上 医药上 概念 概念 你知道吗 细胞分裂产生新细胞 细胞分化产生新细胞类型 基因突变产生新基因 基

14、因重组产生新基因型 生殖隔离产生新物种 第 9 页 1.26 细胞工程 植 物 细 胞 工 程 细 胞 工 程 植物组织培养 离体的 植物器官 组织或细胞 愈伤 组织 根 芽 植 物 体 脱 分 化 再 分 化 植物体细胞杂交 植 物 细胞 A 植 物 细胞 B 去壁 融合 杂种细胞 组织培养 动 物 细 胞 工 程 动物组织 单个细胞 原代培养 传代培养 动物细胞培养 胚胎移植 动物细胞融合 动物细胞 A 动物细胞 B 杂种细胞 细胞培养 融合 筛选 核移植 单克隆抗体 免 疫 小 鼠 小鼠骨髓瘤细胞 小 鼠 B 细 胞 提 取 抗 体 融 合 细 胞 杂 交 瘤 细 胞 提 取 融 合 筛

15、 选 体内 培养 体外 培养 你知道吗 动物细胞培养代数与取材有关 细胞来源 可传代数 人胎儿细胞 成人细胞 50 代 20 代 小鼠 乌龟 1428 代 90125 代 第 10 页 1.27 植物组织培养与动物细胞培养的比较 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 生物学原理 细胞全能性 细胞分裂 培养基性质 固体 液体 培养基成分 蔗糖、氨基酸、维生素、水、矿物质、生长 素、细胞分裂素、琼脂 葡萄糖、氨基酸、无机盐、 维生素、水、动物血清 取材 植物器官、组织或细胞 动物胚胎、幼龄动物器官或 组织 培养对象 植物器官、组织或细胞 分散的单个细胞 过程 脱分化、再分化 原代培养、传代培养 细

16、胞分裂生长分化特点 分裂：形成愈伤组织 分化：形成根、芽 只分裂不分化 贴壁生长 接触抑制 培养结果 新的植株或组织 细胞株或细胞系 应用 快速繁殖 培育无病毒植株 提取植物提取物（药物、香料、色素等） 人工种子 培养转基因植物 生产蛋白质生物制品 皮肤细胞培养后移植 检测有毒物质 生理、病理、药理研究 培养条件 无菌、适宜的温度和 pH 1.28 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 生物学原理 膜的流动性、膜融合特性 前期处理 原生质体制备： 纤维素酶和果胶酶处理 细胞分散： 胰蛋白酶处理 方法和手段 物理：离心、振动、电刺激 化学：聚乙二醇（PEG）

17、 （同前） 生物：灭活的病毒 应用 进行远缘杂交， 创造植物新品种 制备单克隆抗体 基因定位 下游技术(后续技术) 植物组织培养 动物细胞培养 你知道吗 细胞生物体结构和功能的基本单位 葡萄糖组成多糖的基本单位 氨基酸组成蛋白质的基本单位 核苷酸组成核酸的基本单位 基因控制生物性状的基本单位 种群生物生存和进化的基本单位 第 11 页 第第二二单元单元 生生物的新陈代谢物的新陈代谢 植物代谢部分：酶与 ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮 2.1 酶的分类 2.2 酶促反应序列及其意义 酶促反应序列 生物体内的酶促反应可以顺序连接起来， 即第一个反应的产物是第二个反应的 底物，第二个

18、反应的产物是第三个反应的底物，以此类推，所形成的反应链叫酶促反应序列。如 意义 各种反应序列形成细胞的代谢网络，使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行， 确 定了代谢的方向。 2.3 生物体内 ATP 的来源 ATP 来源 反应式 光合作用的光反应 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）ATP A B C D 酶 1 酶 2 酶 3 终产物 酶 4 酶 n (蛋白质本质) (核酸本质) 蛋白质类酶 类酶 单纯酶 复合酶 仅含蛋白质 蛋白质 辅助因子 离子 有机物 辅酶 NADP(辅酶) B 族维生素 生

19、物素(羧化酶的辅酶) RNA 端粒酶含 RNA 唾液淀粉酶含 Cl- 细胞色素氧化酶含 Cu2+ 分解葡萄糖的酶含 Mg2+ 如胃蛋白质酶 酶 存在于低等生物中，将 RNA 自我催化。对生命起源的研 究有重要意义。 酶 酶 第 12 页 2.4 生物体内 ATP 的去向 2.5 光合作用的色素 2.6 光合作用中光反应和暗反应的比较 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 H2OHO2 NADP+ H+ 2e NADPH ATPPiATP CO2NADPHATP （CH2O）ADPPiNADP+H2O 反应

20、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） 神经传导和生物电 肌肉收缩 吸收和分泌 合成代谢 生物发光 光合作用的暗反应 细胞分裂 矿质元素吸收 新物质合成 植株的生长 植物 动物 ATP ADPPi 能量 酶 色素色素 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

21、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 第 13 页 2.7 C3 植物和 C4 植物光合作用的比较 C3 植物 C4 植物 光反应 叶肉细胞的叶绿体基粒 叶肉细胞的叶绿体基粒 暗反应 叶肉细胞的叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 CO2固定 仅有 C3途径 C4途径C3途径 2.8 C4 植物与 C3 植物的鉴别方法 方法 原 理 条件和过程 现象和指标 结 论 生理 学方 法 在强光照、干旱、高 温、低 CO2时，C4 植物能进行光合作 用，C3 植物不能。 密闭、

22、强光照、 干旱、 高温 生长状况： 正常生长 或 枯萎死亡 正常生长：C4 植物 枯萎死亡：C3 植物 形态 学方 法 维管束鞘的结构差 异 过叶脉横切，装片 是否有两圈花细 胞围成环状结构 鞘细胞是否含叶 绿体 是：C4 植物 否：C3 植物 化学 方法 合成淀粉的场所 不同 酒精溶解叶绿素 淀粉遇面碘变蓝 叶片脱绿加碘 过叶脉横切制片 观察 出现蓝色： 蓝色出现在维管 束鞘细胞 蓝色出现在叶肉 细胞 出现现象时： C4 植物 出现现象时： C3 植物 2.9 C4 植物中 C4 途径与 C3 途径的关系 注：磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为 PEP。 草酰乙酸(C4) 苹果酸 C4 丙酮酸 C3

23、 磷酸烯醇式 丙酮酸（C3） ATP PEP 羧化酶 AMP NADP+ NADPH CO2 苹果酸 C4 丙酮酸 C3 NADP+ NADPH CO2 暗反应 （CH2O） 叶肉细胞 维管束鞘细胞 C5 第 14 页 2.10 C4 植物比 C3 植物光合作用强的原因 C3 植物 C4 植物 结构原因： 维管束鞘细胞的结构 以育不良，无花环型结构，无 叶绿体。 光合作用在叶肉细胞进行，淀 粉积累，影响光合效率。 发育良好，花环型，叶绿体大。 暗反应在此进行。有利于产物 运输，光合效率高。 生理原因： PEP 羧化酶 磷酸核酮糖羧化酶 只有磷酸核酮糖羧化酶。 磷酸核酮糖羧化酶与 CO2亲和 力

24、弱，不能利用低 CO2。 两种酶均有。 PEP 羧化酶与 CO2亲和力大， 利用低 CO2能力强。 2.11 光能利用率与光合作用效率的关系 2.12 影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系 影 响 光 合 作 用 的 外 界 因 素 提 高 光 能 利 用 率 增加二氧化碳供应 通风透光，增施农家肥；人工增 CO2（温室） 必需矿质元素供应 N： P： K：糖类的合成和运输 Mg：叶绿素的成分 ATP、NADP+的成分 控制光照强弱 因地制宜：阳生植物种阳地 阴生植物种阴地 光质影响：蓝紫光照，蛋白质和脂类多 红光照，糖类增多 延长光合作用时间 提高复种指数：改一年一季为一年多季 增加

25、光合作用面积 合理密植 套种（不同时播种） 、间作（同时播种） 光 CO2 矿物质 水 温度 关系 提高光能利用率 延长光合作用时间 增加光合作用面积 提高光合作用效率 控制光照强弱 二氧化碳供应 必需矿质元素供应 光合作用效率 光合作用制造的有机物所含的能量 光合作用吸收的光能 参与光合作用的能 量中被转移的能量 光能利用率 照在该地面的总的光能 光合作用制造的有机物所含的能量 照在地面上的总能 量中被转移的能量 概念 热能损失 光能损失荧光、磷光 光能电能化学能（贮存） 去向 第 15 页 2.13 光合作用实验的常用方法 2.14 植物对水分的吸收和利用 2.14.1 植物对水分的吸收

26、半叶法（遮盖法） 割主叶脉法 同位素标记法 验证（探索）光合作用需 CO2并放 O2、光强的影响 光合作用产生淀粉 验证（探索）光合 作用中物质的转变 打孔法（抽气法） 密封法 光质对光合作用的影响 分光法 可同时使用 渗透吸水 渗透系统 隔着半透膜的两种溶液构成的体系 吸胀吸水 液泡尚未形成或消失 通过亲水物质的亲水性吸水 植物细胞构 成渗透系统 原生质层 由细胞膜、液泡膜、两膜之间的细胞质构成 看作一层半透膜（本质是选择透过性） 两个系统 植物细胞与土壤溶液之间构成 每两个植物细胞之间构成 水 分 的 吸 收 吸水原理 主要由成熟细胞的中央液泡构成渗透系统 通过渗透作用吸水 发生条件 具有

27、半透膜 膜两侧溶液具有浓度差 溶液与纯水达平衡时，溶液一方所承受的外压差。 渗透压 第 16 页 2.14.2 扩散作用与渗透作用的联系与区别 2.14.3 半透膜与选择透过性膜的区别与联系 半透膜 选择透过性膜 概念 小分子、离子能透过，大分子不能透过 水自由通过，被选择的离子和其它小分子可以通 过，大分子和颗粒不能通过 性质 半透性（存在微孔，取决于孔的大小） 选择透过性（生物分子组成，取决于脂质、蛋白 质和 ATP） 状态 活或死 活 材料 合成材料或生物材料 生物膜（磷脂和蛋白质构成的膜） 物质运 动方向 不由膜决定，取决于物质密度 水和亲脂小分子：不由膜决定，取决于物质密度 离子和其

28、它小分子：膜上载体（蛋白质）决定 功能 渗透作用 渗透作用和其它更多的生命活动功能 共同点 水自由通过，大分子和颗粒都不能通过 2.14.4 植物体内水分的运输 2.14.5 植物体内水分的利用和散失 导管运输 水分的运输 方向 向上：根茎叶 动力 蒸腾作用 产生蒸腾拉力 根压 导致吐水现象 利用 1-5%参与光合作用、呼吸作用等生命活动 水分 散失 绝大部分水分通过蒸腾作用散失 生理意义 蒸腾作用 根持续吸水的动力 物质运输的载体 降低叶片温度 扩散作用 渗透作用 物质由相对多（密度高）的地方向相对少（密度低）的地方运动的过程，叫扩散 溶剂分子的扩散叫渗透，具备一定条件才能发生 联系 区别

29、物质由高到低的移动方式，利用物质本身的属性，不需要能量 特指溶剂分子（如水、酒精等）的扩散，需特定的条件 第 17 页 2.15 植物体内的化学元素(1) 1.16 植物体内的化学元素(2) 植物体 水分(10-95%) 干物质(5-90%) 有机物 90% 无机盐 10% 挥发部分 灰分元素 小部分 N 大部分 S 全部 P 全部金属元素 C、H、O、N、S 形成气体： CO2、CO、N2、NH3、H2O 和氮氧化物等。 少量硫形成 H2S、SO2等。 燃烧 N、P、S、K、 Ca、Mg（6 种） 大量元素 微量元素 必需矿质元素 Fe、Mn、B、Zn、 Cu、Mo、Cl、Ni 矿 质 元

30、素 Al、Si、Na、I 等 非必需矿质元素 概念 除 C、H、O 外 由根系吸收的元素 （N 放在矿质元素中讨论） 非 必 需 元 素 必 需 元 素 微 量 元 素 大 量 元 素 植 物 体 植 物 体 C、H、O 非 矿 质 元 素 能被再利用的元素 N、P、K、Mg 老叶先受损 不被再利用的元素 Ca、S、B、 缺乏症 幼叶先受损 吸收 方式 选择性吸收 载体的种类与数量 主动运输 第 18 页 2.17 生物固氮 2.18 氮循环 2.19 三类微生物在自然界氮循环中的作用 生物固氮生物固氮 将 大 气 氮 (N2) 还 原 成 NH3 的 过 程 概 念 意 义 对 自 然 界

31、氮 循 环 有 重 要 作 用 为 绿 色 植 物 提 供 氮 素 营 养 固 氮 微 生 物 的 种 类 种 类 固氮原因及条件 代谢类型 常见类型 在生态系统 中的作用 同 化 异 化 共 生 固 氮 类 与豆科植 物共生时 异 养 需 氧 根瘤菌（6 种） （大豆、菜豆、 豌豆、 苜蓿、 羽 扇豆、三叶草） 消费者 (取食于活的 生物体) 自 生 固 氮 类 独立生活 自 养 固氮蓝藻 (念珠藻) 生产者 异 养 圆褐固氮菌 黄色分支杆菌 分解者 (腐生生活) 注意：不同的根瘤菌具有共生专一性。如蚕豆根瘤菌与蚕豆、 豌豆、豇豆共生；大豆根瘤菌只能与大豆共生。 固氮过程 N2eH+ATPN

32、H3ADPPi 固氮酶 （选学） 固 氮 基 因 （ 固 氮 酶 ） 大气氮库（N2） 大气固氮 工业固氮 NO3- 氮素化肥 氮盐 尿素 硝化细菌 分解者 生物固氮 NH3- NO2-、 NO3- 反硝化细菌 N2 遗体 生产者 消费者 脲酶 尿素 脲酶 固氮微生物 N2NH3 固氮酶 硝化细菌 NH3NO2-、NO3- 酶 反硝化细菌 NO2-、NO3- N2 酶 （N2循环） 第 19 页 动物与微生物代谢部分：三大类营养代谢、细胞呼吸、代谢基本类型、微生物类群、 微生物的营养代谢与生长、发酵工程简介 2.20 人和动物体内三大营养物质的代谢 2.21 人体的必需氨基酸 淀粉 葡萄糖 脂

33、肪、某些氨基酸 CO2H2O能量 肝糖元 肌糖元 氧化 合成 分解 转变 合成 皮下结缔组织、肠系膜 脂肪 储存 甘油、脂肪酸 CO2H2O能量 氧化 糖元 转变 分解 蛋白质 合成 转变 各种组织蛋白、酶及激素等 新的氨基酸 含氮部分 NH3 尿素 转变 不含氮部分 CO2H2O能量 糖类、脂肪 分解 转氨基 脱氨基 氨基酸 必需氨基酸 在人和动物体细胞内能够合成的氨基酸 非必需氨基酸 不能在人和动物体细胞内合成，只能从 食物中获得的氨基酸称为必需氨基酸 种类(8 种) 种类 苯丙赖色亮，缬亮苏甲硫 （本秉赖色亮，谢亮输贾刘） 12 种 概念 概念 苯丙 氨酸 赖 氨酸 色 氨酸 亮 氨酸

34、缬 氨酸 异亮 氨酸 苏 氨酸 甲硫 氨酸 不同种动物有不同的必需氨基酸 助记词 第 20 页 2.22 细胞的有氧呼吸 2.23 细胞内的无氧呼吸 2C3H6O3 2C2H5OH 2CO2 4H 能量 2CH3COCOOH C6H12O6 (葡萄糖) (酒精) (乳酸) (丙酮酸) ATP(少) 热 总反应式 C6H12O6 能量 2C3H6O3 酶 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 酶 能量 总反应式 细胞质基质 线粒体 6CO2 20H C6H12O6 4H 能量 6H2O ATP(少) 热 C6H12O6 2CH3COCOOH 12H2O ATP(多) 6O2 能量 热 呼吸链

35、 ATP(少) 热 能量 2CH3COCOOH (葡萄糖) (丙酮酸) 细胞质基质 线粒体 细胞膜 第 21 页 2.24 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 反应场所 真核细胞：细胞质基质，主要在线粒体 原核细胞：细胞基质（含有氧呼吸酶系） 细胞质基质 反应条件 需氧 不需氧 反应产物 终产物（CO2、H2O） 、能量 中间产物（酒精、乳酸、甲烷等） 、能量 产能多少 多，生成大量 ATP 少，生成少量 ATP 共同点 氧化分解有机物，释放能量 2.25 呼吸作用产生的能量的利用情况 呼吸类型 被分解的有机物 储存的能量 释放的能量 可利用的能量 能量利用率 有氧呼吸 1

36、mol 葡萄糖 2870kJ 2870kJ 1165 kJ 40.59% 无氧呼吸 2870 kJ 196.65 kJ 61.08 kJ 2.13% 注：无氧呼吸释放的能量值为分解为乳酸时的值。不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有不同。 2.26 新陈代谢的类型 你知道吗 科学发现： 人们对消化过程的研究发现了酶 人们对向光性的研究发现了生长素 人们对溶菌现象的研究发现了青霉素 绿色植物 光合细菌 基 本 类 型 新 陈 代 谢 类 型 兼性厌氧型 异 化 类 型 需氧型 厌氧型 同 化 类 型 自养型 异养型 光能自养型 化能自养型 兼性营养型 酵母菌 有光时：自养生活（进行光合作用，但供氢

37、体不是水，而是有机物） 无光时：异养生活 红螺细菌 有氧时：有氧呼吸 无氧时：无氧呼吸 硝化细菌 化能合成作用 光合作用 绝大多数动物，腐生的真菌，大多数细菌 多数动植物 一些细菌(如光合细菌，供氢体不是水，不放 O2) 蛔虫等 特 殊 类 型 第 22 页 2.27 微生物的类群 原 核 细 胞 微 生 物 （ 单 细 胞 ） 细菌 形态 杆形、球形、螺旋形（弧形） 结构 特殊结构 质粒、荚膜、鞭毛、芽孢、 基本结构 细胞壁 细胞膜 细胞质（仅有核糖体） 核区（环状 DNA） 繁殖 二分裂（有 DNA 的复制和平分） 菌落 概念 特征 细菌在固体培养基上繁殖 形成的细菌子细胞群体 大小、形状

38、、颜色、 光泽度、透明度、硬度等 结构 基内丝菌 气生丝菌 吸收养料营养 产生孢子繁殖 分枝状菌丝 放线菌 对人类的贡献 产抗生素（次级代谢产物） 分布 土壤、空气、水中 其它类群 支原体、衣原体（无壁） 、 （蓝藻） 真核细胞微生物 单细胞 多细胞 霉菌 酵母菌 细 胞 结 构 非 细 胞 结 构 增殖 病毒 DNA 或 RNA 结构 囊膜（带刺突） 蛋白质、多糖、脂类组成 衣壳 核酸 核衣壳 （可有） 基本单位：衣壳粒 功能：保护、抗原性 吸附注入复制（核酸）合成（蛋白质）装配释放 分类 DNA 病毒 RNA 病毒 蛋白质和 DNA 组成 蛋白质和 RNA 组成 微 生 物 的 类 群 第

39、 23 页 2.28 微生物的营养 种类 特点 功能 物理 性质 固体培养基 加凝固剂 分离、鉴定 半固体培养基 观察、保藏 液体培养基 不加凝固剂 工业生产 化学 成分 合成培养基 成分明确 分类、鉴定 天然培养基 天然成分 工业生产 用途 选择培养基 加抑制剂(如青霉素) 加特殊 C 源或 N 源 不加某物质（如 N 源） 选择、分离 鉴别培养基 加指示剂或药品 鉴别 培养基 种类 营养素 提供碳素营养 水 无机盐 碳源 无机碳源 有机碳源 CO2、NaHCO3等 糖、脂、石油等 氮源 提供氮素营养 无机氮源 有机氮源 N2、硝酸盐、铵盐等 尿素、牛肉膏、蛋白胨等 生长因子 微生物生长不可

40、缺少的微量有机物 （包括维生素、氨基酸、碱基等） 配制原则 （三要原则） 目的要明确 根据培养种类、培养目的选择原材料 注意营养物质的浓度和比例 营养要协调 C/N=4：有利于繁殖； C/N=3：有利于产谷氨酸 碳氮比最重要 pH 要适宜 细 菌：pH=6.57.5 放线菌：pH=7.58.5 真 菌：pH=5.06.0 微 生 物 的 营 养 你知道吗 加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌 加入青霉素可分离酵母菌和霉菌 不加 N 源可分离固氮微生物 加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌 第 24 页 2.29 微生物的代谢 2.30 微生物的生长 不断 产生 代 谢 产 物 微 生 物 的 代 谢 初

41、级代谢产物 次级代谢产物 微生物自身生长繁殖必需的物质 氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素 产物 概念 对自身生长繁殖非必需的物质 抗生素、毒素、激素、色素 产物 概念 代 谢 调 节 或积累 或排除 特点 酶合成调节 大 肠 杆 菌 一直存在，只受遗传控制的酶 组成酶 诱导酶 受环境中某物质的诱导产生 “好酶知时节，当需乃发生” 分解葡萄 糖的酶 分解乳 糖的酶 酶活性调节 通过改变酶的催化活性，来调节代谢速率 概念 负反馈：酶催化的产物增多抑制酶的活性 原理 谷氨酸脱氢 酶受谷氨酸 产量的调节 同时存在 密切配合 协调作用 代 谢 的 人 工 控 制 改变遗传特性 基因诱变 高产赖氨酸的黄

42、色短杆菌 转基因 基因工程人胰岛素 控制发酵条件 改变细胞膜的通透性，即时输出代谢产物，解除对酶的抑制 微生物群体 生长的规律 时期 特点 作用 调整期 菌体不增殖，代谢活跃，体积增大 对数期 以 2n形式增长，代谢旺盛 作菌种和科研材料 稳定期 生死平衡，活菌数最多，芽孢形成 收获菌体和代谢产物 衰亡期 死亡加速，形态多样，细胞裂解 影响微生物生 长的环境因素 温度 pH 氧 最适生长温度：2537 （最适 pH 见前） 超过：蛋白质和核酸不可逆破坏 超过：影响酶活性和细胞膜稳定性 需氧或不需氧 微 生 物 的 生 长 第 25 页 2.31 微生物的生长曲线与生长速率的关系 2.32 发酵

43、工程简介 时间 菌 体 数 目 (lg) 0 时间 生 长 速 率 0 k k 2 d c a b d c a b 生长速率繁殖率死亡率 注意 a：调整期 b：对数期 c：稳定期 d：衰亡期 说明 概念 内容 采用现代工程技术手段，利用微生物某些特定功能，为人类生产有用产品； 或者直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。 菌种选育 培养基配制 灭菌 扩大培养与接种 基因诱变传统，常用。 基因工程 细胞工程细胞融合 （三要原则） 一般步骤：配制调pH分装灭菌 严格杀灭培养基和发酵设备中的各种微生物，保证菌种是单一纯种 选育的良种要经多次扩大培养，才能满足大规模生产需要 分离提纯产品 代谢产物 菌体本身 过滤、沉淀等方法分离 蒸馏、萃取、离子交换等方法提取 发酵过程 检测菌体数目和产物浓度。 添加培养基组成。 严格控制发酵条件（温度、pH、溶氧、通气量、转速） 应用 食品工业上的应用 生产抗生素、维生素、