1、第 1 页必修分分子子与与细细胞胞分子与细胞第 2 页第 1 章 走近细胞第 1 节 细胞是生命活动的基本单位一、细胞学说及其建立过程：（一）主要建立者：德国科学家施莱登（M.J.Schleiden,1804-1881)和施旺（T.Schwann,1810-1882)（二）建立时间：分别于 1838 年和1839 年（三）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，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用；3新细胞是由老细胞分裂产生的。（四）意义：细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。（五）建
2、立过程：方 法研究阶段科学家过程启 示解剖和观察器官水平到组织水平比利时的维萨里大量的尸体解剖研究，发表了巨著人体构造，揭示了人体在器官水平的结构。科学的发 现需要重视 观察与实证 。法国的比夏经过对器官的解剖观察，指出器官由低一层次的结构组织构成。显微观察资料积累认识细胞英国科学家罗伯特虎克显微镜观察到植物的木栓组织由许多规则的小室组成，他把“小室”称为 cell细胞。科学的发现依赖技术的进步。荷兰的列文虎克用自制显微镜，观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等。意大利的马尔比基显微镜广泛观察了动植物的微细结构，如细胞壁和细胞质。科学观察和归纳概括的结合形成理论植物学家施莱登1通过对花粉、胚珠和
3、柱头组织观察，发现都是由细胞构成，且细胞中都有细胞核。2他进行了理论概括，提出了植物细胞学说，即植物体都是由细胞构成的，细胞是植物体的基本单位，新细胞从老细胞中产生。科学的发现需要归纳和概括。施旺1主要研究了动物细胞的形成机理和个体发育过程，认为：动物体也由细胞构成，一切动物的个体发育过程，都是从受精卵这个单细胞开始的。2发表了研究报告关于动植物的结构及一致性的显微研究。还说：“现在，我们已推倒了分隔动植物界的巨大屏障”修正中前进理论完善耐格里用显微镜观察了多种植物分生区新细胞的形成，发现新细胞的产生原来是细胞分裂的结果。科学理论的建立要经历不断修正完善的过程。有些学者观察了动物受精卵的分裂。
4、德国的魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。二、科学方法归纳法（一）定义：归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。（二）举例：从观察到植物的花粉、胚珠、柱头等的细胞都有细胞核，得出植物细胞都有细胞核这一结论，运用的就是归纳法。（三）种类：分子与细胞第 3 页动物个体微观宏观生态系统无机环境群落所有组成种群同种生物全部个体一定空间生物圈最大细胞构成组织构成器官构成植物系统构成1不完全归纳法：科学研究中经常运用。（1）举例：根据部分植物细胞都有细胞核而得出植物细胞都有细胞核这一结论，就是运用了不完全归纳法。（2）特点：得出的结论可能可信，可用来预测和判断，不过，需注意存在例外的可能。2
5、完全归纳法：如果观察了所有类型的植物细胞，并发现它们都有细胞核，才得出植物细胞都有细胞核的结论，就是完全归纳法。三、细胞是基本的生命系统：（一）从功能角度分析：1从生物类型角度看：（1）单细胞生物能够独立完成生命活动。（2）多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动。【知识整合】1你知道病毒属于哪一类生物吗？答：答：非细胞生物2病毒是如何生活和繁殖的？其生命活动能否离开细胞？答：答：病毒寄生在宿主活细胞中，利用活细胞中的物质生活和繁殖。不能3根据病毒的生活方式，如何来培养病毒？答：答：用相应的宿主活细胞来培养。2从生命现象角度看：（1）细胞代谢是动植物各种生理活动的基础
6、。（2）细胞增殖、分化是生长发育的基础。（3）细胞内基因的传递和变化是遗传与变异的基础。等等。结论：说明细胞是生命活动的基本单位，生命活动离不开细胞。（二）从结构角度分析：生命系统的结构层次：如右图解。【相关信息】系统是指彼此间相互作用、 相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。比如，你的身体是由许多器官在结构上相互联系、在功能上相互配合而形成的整体，因此可以看作一个系统。【知识归纳】1能完整地表现出各种生命活动的最微小的层次是什么？最大的生命系统是什么？答：细胞生物圈2动植物在微观层次上有什么区别？答：植物无系统层次，直接由器官构成个体。3单细胞生物在生命系统中属于什么层次？答：细胞层次和个
7、体层次。生命系统的结构层次4一个分子或一个原子也是一个系统吗？它们是不是生命系统？理由是什么？答：是，但不是生命系统，生命系统能完成一定的生命活动，单靠一个分子或一个原子是不可能完成生命活动的。结论：无论从结构上还是功能上，细胞都属于生命系统的最基本层次。各层次生命系统的形成、维持和运转都以细胞为基础，包括生态系统的能量流动和物质循环。因此说细胞是基本的生命系统。分子与细胞第 4 页一、观察细胞：第 2 节 细胞的多样性和统一性（一）比较观察：观察题图，结合初中知识，分析动植物细胞、不同植物细胞、不同动物细胞结构上的异同：（二）【探究实践】使用高倍镜观察几种细胞：二、原核细胞和真核细胞：（一）
8、原核细胞与真核细胞的比较：（二）蓝细菌和其他细菌的比较：细 胞 举 例细胞壁细胞膜细胞质细胞核动物细胞红细胞无有无叶绿体和液泡无口腔上皮细胞无有无叶绿体和液泡有植物细胞叶肉细胞有有有叶绿体和液泡有洋葱表皮细胞有有无叶绿体、有液泡有目的要求1使用高倍显微镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。2运用制作临时装片的方法。材料用具详见教材实验相关内容。方法步聚制作临时装片小组成员分别制作不同材料的临时装片。观察低倍镜观察低倍镜的使用方法详见初中相关内容。高倍镜观察1转动反光镜使视野明亮。2在低倍镜下观察清楚后，把要放大观察的物像移至视野中央。3转动转换器，换成高倍物镜。4调细准焦螺旋并观察。比较项目原
9、核细胞真核细胞结构细胞壁一般都有，但与真菌、植物细胞的成分不同。真菌和植物细胞有细胞膜相似细胞质都有核糖体有线粒体等，植物细胞还有叶绿体和液泡等。细胞核（主要）无核膜包被的细胞核，无染色体，有环状的DNA 分子（位于细胞内特定的区域，这个区域叫作拟核）。有成形的真正的细胞核、染色体和 DNA 分子。生物类群由原核细胞构成的生物叫原核生物，如细菌（包括蓝细菌和其他细菌）等。由真核细胞构成的生物叫真核生物，如真菌、植物、动物等。项目细菌蓝细菌区别大小较小，直径约为0.55.0m较大，直径约为 10m，但颤蓝细菌 70m。光合色素一般没有有（藻蓝素和叶绿素）获得营养方式绝大多数是营腐生或寄生的异养生
10、物。能进行光合作用的自养型生物。常见种类据形态可分为杆菌、球菌、螺旋菌等。颤蓝细菌、念珠蓝细菌、发菜、色球蓝细菌等。相同点都有细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核等结构。分子与细胞第 5 页【知识解析】1 “菌”类有的是原核生物，有的是真核生物，判断方法如下表：注：乳酸菌、固氮菌等也是细菌。2原核生物除了细菌外，还包括放线菌、支原体、衣原体等。3支原体可能是最小、最简单的单细胞生物，也是原核生物，没有细胞壁。结论：不同细胞结构上的相似性，说明了细胞的统一性；不同细胞在形态、结构、功能上的差异性，说明了细胞具有多样性。本章知识体系分 类举例生物类型细菌球菌肺炎双球菌、八叠球菌原核生物杆菌大肠杆菌、结核杆
11、菌螺旋菌霍乱弧菌放线菌真菌霉菌(根霉、曲霉、青霉等)、食用菌、酵母菌等真核生物分子与细胞第 6 页第 2 章组成细胞的分子第 1 1 节 细胞中的元素和化合物一、组成细胞的元素：（一）特点：（一）特点：1非生物与细胞中的元素比较：分析教材【问题探讨】表格中的数据，得出：（1）结论：组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。（2）原因：生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的。2动植物细胞比较：分析教材 【思考讨论】 “玉米细胞和人体细胞部分元素及含量”表格中的数
12、据， 得出结论： 各种生物的细胞不同，成分不尽相同。（二）种类：（二）种类：常见有 20 多种，可分为：1大量元素（含量较多）：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。2微量元素（含量很少）：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。【方法规律】谐音记忆法记忆微量元素：铁（Fe）猛（锰Mn）碰（硼B）新（锌Zn）木（钼Mo）桶（铜Cu）3含量最多的 4 种元素：C、H、O、N（原因与组成细胞的化合物有关）。（三（三）存在形式存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质， 等等。二、组成细胞的化合物：（一）种类及含量：（一）种类及含量：化合物无机物有机物水无
13、机盐蛋白质脂质糖类核酸所占比例%709011.57101211.5其中，含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。（二）【探究（二）【探究实践】实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质：1实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。（1）还原糖的鉴定：还原糖（如葡萄糖、果糖）中的基团CHO，与 Cu(OH)2（斐林试剂）发生作用，生成砖红色的 Cu2O 沉淀，即：CHO2Cu(OH)2COOHCu2O2H2O（加热条件下）（2）脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹染液染成橘黄色（或被苏丹染成红色）。（3）蛋白质鉴定：蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发
14、生作用（在碱性溶液中与 Cu2+反应），产生紫色反应。2目的要求：尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质。3材料用具：详见教材实验相关内容。4方法步骤：（1）还原糖的检测和观察：检测：加样液：向试管内注入 2 mL 待测组织样液。分子与细胞第 7 页加鉴别试剂：向试管内注入1 mL斐林试剂。振荡试管，使溶液混合均匀，此时呈现蓝色。加热：将试管放进盛有5065温水的大烧杯中，加热约 2 min。现象：蓝色棕色砖红色沉淀【知识解析】鉴定还原性糖时，用甘蔗或甜菜可以吗？答：答：不可以，因为甘蔗和甜菜含有的是蔗糖，是非还原性糖。（2）脂肪的检测和观察：检测：取材：取浸泡过的花生种子，去掉种皮。
15、切片：用刀片将子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。制装片：从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央。在花生子叶片上滴 23 滴苏丹染液，染色 3min。（如用苏丹染液，染色 1min）。用吸水纸吸去染液，滴 12 滴 50%的酒精，洗去浮色。用吸水纸吸去子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。观察：在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移至视野中央，将影像调清楚，再转换高倍镜观察。现象：脂肪小颗粒被苏丹染液染成橘黄色（或被苏丹染成红色）。3蛋白质的检测和观察：检测：加样液：向试管内注入待测组织样液2 mL。加鉴别试剂：向试管内注入双缩脲试剂A液1 m
16、L，摇匀。再加入4滴双缩脲试剂B液，摇匀。现象：蓝色紫色【知识归纳】斐林试剂和双缩脲试剂有什么不同？提示：比较项目斐林试剂双缩脲试剂配方不同NaOH甲液：0.1g/mLA 液：0.1g/mLCuSO4乙液：0.05g/mLB 液：0.01g/mL使用方法不同1因斐林试剂很不稳定，所以在使用时将甲乙液等量混合均匀后使用。2使用时需 5065水浴加热。1在使用时要分别加入，先加A液1mL，再加B液4滴，不要混合加入。2使用时不需加热。第 2 节 细胞中的无机物一、细胞中的水（一）含量：（一）含量：1活细胞中含量最多的化合物。2生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为 60%95%，水母的含
17、水量达到 97%。水生 陆生。（二）作用：（二）作用：1水是细胞内良好的溶剂。【知识解析】水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成，如下图（左） ，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，如下图（右），因此，水是良好的溶剂。分子与细胞第 8 页NaCl 在水中电离后与水分子结合2.参与细胞内的许多生物化学反应。3.多细胞生物体的绝大多数细胞生活的液体环境。4.有助于物质的运输。把营养物质运送到各个细胞，把代
18、谢废物运送到排泄器官或者直接排出体外。【知识解析】由于水分子的极性，当一个水分子的氧端（负电性区）靠近另一个水分子的氢端（正电性区）时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，如右图。每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，其有流动性。同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。（三）存在形式：存在形式：水分子间的氢键（结构式）水分子间的氢键（结构模型）项目项目自由水自由水结合
19、水结合水定义绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水。一部分水与细胞内的其他物质（蛋白质、多糖等）相结合，叫作结合水。含量大约占细胞内全部水分的 95.5%大约占细胞内全部水分的 4.5%。作用自由水是细胞内良好的溶剂；结合水是细胞结构的重要组成部分在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛。结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。例如，将种子晒干就是减少了其中自由水的量而使其代谢水平降低，便于储藏；北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。【知识解析】 自由水和结合水的区分不
20、是绝对的， 两者在一定条件下可以相互转化。二、无机盐（一）存在形式：（一）存在形式：大多数以离子形式存在。（二）含量：（二）含量：很少，仅占细胞鲜重的 1%1.5%【知识解析】少数无机盐是以化合物的形式存在于细胞中的，如动物骨骼和牙齿中的 Ca、植物体内的Ca、Fe、Mg 等。（三）功能：（三）功能：1.是细胞内复杂化合物的重要组成成分，也是细胞结构的重要组分。Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素。P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。2.许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要作用。表现在：（1）无机盐对于生命活动也是必不可少的。例如，人体
21、内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低， 最终引发肌肉酸痛无力等， 因此， 当大量出汗排出过多的无机盐后， 应多喝淡盐水。 如果哺乳动物的血液中Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状。分子与细胞第 9 页（2）生物体内的某些无机盐离子，对维持细胞的酸碱平衡非常重要。【知识拓展】证明无机盐作用的方法：1.植物：一般采用溶液培养法，即用缺素的营养液培养植物，植物出现缺素症状（对照实验用完全营养液培养植物）；再向缺素营养液中添加缺少的元素，相关症状消失（自身前后对比）。2.动物：用缺素的饲料喂养实验动物，观察实验动物是否出现缺素症状；在饲料中恢复添加这种元素，实验动物的缺素症状消失。分子与细
22、胞第 10 页第第 3 节节 细胞中的糖类和脂质细胞中的糖类和脂质一、糖类一、糖类（一）功能：（一）功能：糖类是主要的能源物质。（二）元素组成：（二）元素组成：C、H、O。多数糖中的原子数H:O2:1，类似H2O，故糖类又称为碳水化合物，简写为(CH2O)。（三）种类：三）种类：葡萄糖1.单糖：（1）结构：不能水解的糖类。（2）特点：可被细胞直接吸收。（3）举例：葡萄糖：分子式是 C6H12O6，是细胞生命活动的主要能源物质。其他单糖：果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖等。【知识梳理】单糖的分类：根据组成单糖的碳原子数，可分为五碳糖和六碳糖：五碳糖：核糖：分子式是C5H10O5， 结 构 式 如 右
23、 图 （左），是组成RNA的成分。脱氧核糖：分子式是C5H10O4，结构式如右图（右），是组成DNA 的成分。六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖等。核糖脱氧核糖2.二糖：（1）结构：由两分子单糖脱水缩合而成，其分子式为 C12H22O11。（2）特点：一般要水解成单糖后才能被细胞吸收。（3）举例：植物：蔗糖：举例：红糖、白糖、冰糖都是蔗糖存在或分布：甘蔗、甜菜，大多数蔬菜、水果中。麦芽糖：发芽的小麦等谷粒中含量丰富。动物：乳糖：人和动物的乳汁中含量丰富。3.多糖：（1）特点：生物体内的糖类绝大多数以多糖形式存在。（2）结构：是由多个葡萄糖分子脱水缩合而成，其通式为(C6H10O5)n。（3）举例：植
24、物：淀粉：来源：通过光合作用合成。作用：植物细胞中的储能物质。存在或分布：玉米、小麦、水稻的种子中，马铃薯、山药、甘薯等植物的变态茎或根以及一些植物的果实中。特点：人体摄入的淀粉，必须消化分解成葡萄糖，才能被细胞吸收利用。纤维素：存在或分布：棉、棕榈和麻类中的纤维细丝，植物茎秆和枝叶中的纤维，植物细胞的细胞壁。分子与细胞第 11 页特点：不溶于水，在人和动物体内很难被消化，草食动物也需借助某些微生物才能将其分解。动物：糖原：分布：人和动物的肝脏和肌肉。作用：人和动物细胞中的储能物质。【知识拓展】肝糖原和肌糖原的作用：肝糖原的作用是维持血糖含量的相对稳定；肌糖原的作用是为肌肉活动提供能量。几丁质
25、（壳多糖）：分布：广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。用途：几丁质及其衍生物在医药、化工等方面有广泛的用途。例如，废水处理、制作食品的包装纸和食品添加剂、制作人造皮肤，等等。【知识解析】几种多糖都是由多个葡萄糖分子脱水而成，为什么它们从形态到功能上存在很大的不同？答：答：主要是由于这些物质的结构不同，这就如同组成金刚石和石墨的成分都是碳（如下图），但是它们的物理特性却相差悬殊，这主要是由于分子内部排列不同造成的。H2O+H2O葡萄糖葡萄糖麦芽糖淀粉糖原纤维素【知识归纳】葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖是还原性糖，蔗糖是非还原性糖，多糖也不具有还原性。二、脂质（一）元素组成：（一）元素组成：1.主要
26、是C、H、O 三种元素，有的还含有 N、P。2.脂质中氧含量远少于糖类，但氢含量更多。（二）性质：（二）性质：通常不溶于水，但溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等。（三）举例：（三）举例：1.脂肪：2个连接分子与细胞第 12 页（1）结构：脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油（又称甘油三酯）。其中甘油的分子比较简单，而脂肪酸的种类和分子长短却不相同。如下图：脂肪酸可以是饱和的，也可以是不饱和的，如下表：脂肪酸和种类脂肪酸和种类结构结构分分布布熔点熔点特特点点不饱和脂肪酸碳链上碳原子间存在双键，碳原子连接的氢原子数目不能饱和。植物脂肪大多含有较低在室温时呈液态，如食
27、用油饱和脂肪酸碳链上碳原子间以单键连接，该碳原子可连接 2 个氢原子。大多数动物脂肪含有较高室温时呈固态（2）作用：是细胞内良好的储能物质，还是一种很好的绝缘体，动物脂肪还有保温，缓冲、减压等作用。2.磷脂：（1）元素组成：C、H、O、P、N，如右图。作用： 构成细胞膜以及各种细胞器膜的重要成分。（2）分布：在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中，磷脂含量丰富。3.固醇：（1）胆固醇：是构成动物细胞膜的重要成分； 在人体内参与血液中脂质的运输。（2）性激素：促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成。（3）维生素 D：能有效地促进人和动物肠道对Ca、P的吸收。作用：磷脂分子结构式磷脂分
28、子模型磷脂分子示意图1.细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。血液中的葡萄糖除供细胞利用外， 多余的部分可以合成糖原储存起来；如果葡萄糖还有富余，就可以转变成脂肪和某些氨基酸。脂肪被消化吸收后，可以在皮下结缔组织等处以脂肪组织的形式储存起来。糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。例如，糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。第 13 页第 4 节 蛋白质是生命活动的主要承担者一、含量：是细胞中含量最多的有机物。二、功能：蛋白质是生命
29、活动的主要承担者。（一）结构蛋白：（一）结构蛋白：许多是构成细胞和生物体的重要物质。（二）功能蛋白：（二）功能蛋白：1.催化作用：绝大多数酶【知识拓展】少数酶是RNA。2.运输作用：如血红蛋白【知识拓展】细胞膜上的载体都是蛋白质，有运输作用。3.调节作用（信息传递）：如胰岛素4.免疫功能（防御）：如抗体总结：细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。三、结构：（一）结构层次：（一）结构层次：1.化学结构：（1）基本单位氨基酸：种类：组成蛋白质的氨基酸有21种，分为必需氨基酸和非必需氨基酸，如下表：种种类类含含义义举举例例非必需氨基酸人体细胞内能合成的氨基酸。如丙氨酸、甘氨酸等必需氨基酸人体细胞不能合成
30、，必须从外界环境中获取。共 8 种：赖氨酸、色象酸、苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、苏象酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。【方法规律】8种必需氨基酸的谐音记忆法：甲（甲硫氨酸）携（缬氨酸）来（赖氨酸）一（异亮氨酸） 本（苯丙氨酸）亮（亮氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）结构：通式：见“蛋白质的结构层次图解”。特点：至少含一个氨基（NH2）和一个羧基（COOH），并且都有一个连接在同一个碳原子上；氨基酸不同，R 基不同。【方法规律】如果一个氨基酸含有两个氨基（或羧基）的话，其中一个与中心碳原子相连，另一个在R基团上。【知识解析】只要含有NH2和COOH的物质都是氨基酸，因此自然界中的氨基酸有很多种，那么自然界
31、中的氨基酸都能组成蛋白质吗？组成蛋白质的氨基酸具有哪些特点（即判断组成蛋白质氨基酸的依据）？答答：不是，组成蛋白质的氨基酸必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，即 氨基酸，有21 种。（2）连接：过程： 一个氨基酸分子的羧基（COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（一NH2）相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。参见“蛋白质的结构层次图解”。连接部位：肽键（连接两个氨基酸分子的化学键）。产物：肽（几个氨基酸连接，产物就叫几肽）由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。多肽通常呈链第 14 页状结构，叫作肽链。2.空间结构：参见“蛋白质的结构层次图解”。（1）一
32、条肽链组成的蛋白质：氨基酸之间能够形成氢键，这些氢键使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。（2）含有两条或多条肽链蛋白质：它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。【概念辨析】蛋白质与多肽比较，有哪些不同点？答 ： （1）数量上：一个蛋白质分子可以由一条肽链构成，也可以由几条肽链共同组成。（2）结构上：蛋白质分子都具有一定的空间结构，而肽链不具备，是否具有一定的空间结构是蛋白质和多肽的主要区别，也是肽链不具备蛋白质生理功能的根本原因。【知识解析】通过对蛋白质结构的分析，组成该物质的化学元素有哪些？答：都含有
33、C、H、O、N，由于 R 基的不同，不同的蛋白质还可能含有其他元素。（二）结构特点多样性：（1）种类：10101012种（2）原因：从氨基酸角度分析组成蛋白质的氨基酸：种类不同第 15 页数目成千上万排列顺序千变万化从空间结构角度看：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。（三）结构与功能的关系：氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。例如，人正常血红蛋白的空间结构呈球状，由它参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状，如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白。这样的血红蛋白呈纤维状，性质也与正常血红蛋白有差异，由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状，运输
34、氧的能力会大为削弱。四、性质变性：（一）含义：是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。（二）举例：1高温变性：鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。2经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。【方法规律】相关计算：1设某蛋白质分子由 n 个氨基酸、m 条肽链组成，每个氨基酸的平均分子量为 a，则：（1）肽键数=失去的水分子数=nm（若该蛋白质是由一条环状肽链构成，则肽键数=失去水分子数=n）
35、（2）该蛋白质分子至少含有的NH2或COOH 总数=m游离的NH2或COOH 总数=mR 基中含有的NH2或COOH 总数（若该蛋白质是由一条环状肽链构成，则至少为 0，总数为 R 基中含有的NH2或COOH 总数）（3）蛋白质中各原子数的计算：C 原子数=2nR 基中的 C 原子数H 原子数=2n2mR 基中的 H 原子数O 原子总数=nmR 基中的 O 原子数至少含有的 O 原子数=nm（R 基上无 O 原子时）N 原子总数=n+ R 基中的 N 原子数至少含有的 N 原子数=n（R 基上无 N 原子时）（4）蛋白质的相对分子质量=na (nm)18 。2多肽种类的计算：有 n（n20）种
36、、m 个氨基酸任意排列构成多肽：（1）若允许重复的话，可形成的多肽种类有 nm种。（2）若不允许重复的话，可形成多肽种类=n(n-1)(n-2)(n-m+2)(n-m+1)种 。 （这里mn）第 5 节 核酸是遗传信息的携带者一、种类及其分布：（一）种类：核酸包括两大类第 16 页1脱氧核糖核酸：简称 DNA2核糖核酸：简称 RNA（二）分布1真核细胞的 DNA 主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的 DNA。2RNA 主要分布在细胞质中。二、结构比较项目DNARNA基本单位名称核苷酸脱氧核苷酸(4 种)核糖核苷酸(4 种)组成五碳糖脱氧核糖（C5H10O4）核糖（C5H10O5）磷
37、酸磷酸含 N 碱基腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)连接每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。DNA 一般由两条脱氧核苷酸链构成RNA 一般由一条核糖核苷酸链构成【知识解析】核酸的结构层次：见下页图解。【知识解析】通过对核酸分子结构的分析，组成该物质的化学元素有哪些？答：C、H、O、N、P【拓展引申】核酸初步水解与完全水解的产物相同吗？答：不相同，核酸初步水解的产物为其基本单位核苷酸；核酸完全水解的产物为组成核苷酸的三种成分五碳糖、磷酸和含氮的碱基。【概念辨析】简述核酸、核苷酸、碱基的种类及关系。答：核酸包括两种，即 DNA 和 RNA。核苷酸是
38、核酸的基本单位， 有 2 类 8 种： 第一类是 DNA 的基本单位脱氧核苷酸，包括 4 种： 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；第二类是 RNA 的基本单位核糖核苷酸，也包括 4 种：腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。由于组成脱氧核苷酸和核糖核苷酸的五碳糖不同，所以组成核酸的核苷酸共有 8 种。碱基是组成核苷酸 （或核酸） 的一种成分，共有 5 种：A、 T、 G、 C、 U，其中 DNA 中含有 4 种：A、T、G、C，RNA 中含有 4 种：A、U、G、C，DNA 和 RNA 中相同的碱基有 3 种：A、
39、C、G，不同的碱基各有 1 种：T 或 U。三、结构特点多样性：1原因：四种脱氧核苷酸连成长链时，排列顺序是极其多样的。2遗传信息：脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息。（1）DNA 分子是储存、传递遗传信息的生物大分子；（2）部分病毒的遗传信息储存在 RNA 中，如 HIV、SARS 病毒等。四、功能：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。五、生物大分子以碳链为骨架生物大分子是多聚体，是由单体（基本单位）脱水缩聚而成，如下表：多聚体生物大分子单体基本单位第 17 页多糖单糖蛋白质氨基酸核酸核苷酸结论：每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的
40、碳链为基本骨架，生物大分子由许多单体连接成多聚体。本章知识体系第 3 章 细胞的基本结构第 1 节 细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能（一）将细胞与外界环境分隔开：1意义：膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，使细胞成为一个相对独立的系统。2功能：保障了细胞内部环境的相对稳定。（二）控制物质进出细胞：1内容：（1）进细胞的物质：营养物质的进入；细胞不需要的物质不容易进入；（2）出细胞的物质：细胞分泌物（如抗体、激素等）的分泌；代谢废物的排出；（3）有用的成分不会流失。2特点相对性：（1）环境中的有害物质可能进入；（2）病毒、病菌的侵入，使生物体患病。（三）进行细胞间的信息交流：1意义：在多细
41、胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。2方式：方式内容举例物质传递细胞分泌物与靶细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。内分泌细胞分泌的激素与靶细胞表面的受体结合。接触传递相邻两个细胞膜的接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。精子与卵细胞间的识别和结合通道传递相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。高等植物细胞间的胞间连丝。【知识解析】细胞膜表面的受体都是蛋白质，具有特异性。第 18 页二、细胞膜的结构（一）成分：1膜成分的探究：（1）脂质的推测：方法：1895 年，欧文顿用
42、500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验。现象：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。结论：推测细胞膜是由脂质组成的。【知识拓展】溶解脂质物质的溶剂会溶解细胞膜，该事实也可以证明细胞膜中含有脂质。（2）脂质成分类型的确定：方法：科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。结论：组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。（3）磷脂双分子层的推断：方法： 1925 年， 两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层。现象
43、：测得单层分子的面积为红细胞表面积的 2 倍。结论：推断细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。第 19 页【知识拓展】1917 年，Irving Langmuir 完成了一项重要实验， 他将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发掉以后，磷脂依然保持着一种薄膜状态， 而且其磷酸基团的极性头部浸入在水中。 通过此实验可得出磷脂的头部具有亲水性， 两个脂肪酸组成的尾部具有疏水性。细胞内外都有水，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层，即： 两层磷脂分子的头部朝向两侧，尾部相对，如右图。（4）蛋白质的推测：方法：1935 年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。现象：发现细胞的表面张力明显低于油水界面的
44、表面张力。（人们已发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低）结论：推测细胞膜可能还附有蛋白质。2成分：主要由脂质和蛋白质组成。此外，还有少量的糖类。3含量：脂质：占细胞膜总量 50，其中磷脂最丰富。蛋白质：约占 40。糖类：约占 210。【知识拓展】动物细胞的细胞膜中还含有胆固醇，能增加细胞膜的坚韧性。4特点：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。（二）结构：1膜结构的探究：（1）静态模型的建立：蛋白质分布方式的推测：20 世纪 40 年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。蛋白质分布方式的证明：方法：1959 年，罗伯特森电镜观察。现象：看到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构
45、。结论：所有的细胞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， 两边的暗层是蛋白质分子。（2）动态模型的建立：质疑：20 世纪 60 年代以后，不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。细胞膜流动性的发现：方法：1970 年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。现象：细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光， 另一半发红色荧光。 在 37下经过 40min，两种颜色的荧光均匀分布。结论：细胞
46、膜具有流动性。【知识拓展】蛋白质镶嵌在脂质双分子层中的发现：随着新的技术手段不断运用于细胞膜的研究， 如冰冻蚀刻扫描电镜技术的应用， 科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面， 有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的，如右图。模型提出：1972 年，辛格和尼科尔森提出了流动镶嵌模型。【科学方法】提出假说：第 20 页科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说， 再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。2流动镶嵌模型：（1）基本内容：中间层：磷脂双分子层排布：其内部是磷脂分子的疏水端，作用
47、：膜的基本支架；水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。内外侧：蛋白质：排布：有的镶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 的贯穿于整个磷脂双分子层。作用：这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。糖被：排布：细胞膜的外表面组成：它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂。作用：与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。（2）结构特点：内容：具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。意义：细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。第 2 节 细胞器之间的分工合作一、细胞壁：（一
48、）存在：植物细胞细胞膜外面（二）成分：主要是纤维素和果胶【知识拓展】植物细胞都有细胞壁，但细胞壁不是植物细胞特有的结构，如细菌也有细胞壁，成分是肽聚糖。真菌也有细胞壁，成分是几丁质。（三）功能：对细胞起支持和保护作用。二、细胞质：（一）细胞质基质：呈溶胶状（二）细胞器：1分离方法差速离心法：（1）定义：主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。（2）过程（如右图）：将细胞膜破坏，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆；将匀浆放入离心管中离心：起始的离心速率较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中；收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降；以此类推，达
49、到分离不同大小颗粒的目的。收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降；以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的。第 21 页2种类：如下图：（A）动物细胞（B）植物细胞细胞的亚显微结构1.细胞壁 2.细胞膜 3.细胞质基质 4.高尔基体 5.核膜 6.核孔 7.核仁 8.核基质（核液） 9.染色质 10.细胞核11.光（滑）面内质网 12.粗面内质网 13.游离的核糖体 14.内质网上的核糖体 15.线粒体 16.中心体 17.叶绿体 18.液泡（1）线粒体：是细胞进行有氧呼吸的主要场所。（2）叶绿体：是绿色植物进行光合作用的细胞器。（3）内质网：功能：是蛋白质等大分子物质的合成、加
50、工场所和运输通道。结构：由膜圈成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统。类型：有些内质网上有核糖体附着，叫粗面内质网；有些内质网上不含有核糖体，叫光面内质网。（4）高尔基体：主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。【知识拓展】植物细胞内的高尔基体还与细胞壁的形成有关；动物细胞内的高尔基体与细胞分泌物的形成有关。（5）核糖体：分布：有的附着于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中。【知识梳理】所有细胞生物都含有核糖体。功能：是细胞内合成蛋白质的场所。（6）溶酶体：分布：溶酶体主要分布在动物细胞中成分：内部含有多种水解酶功能：能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵
