1、生生物物学学SHENGWUXUE必修一必修一分子与细胞分子与细胞生物学必修一分子与细胞- 1 -第一章第一章 走近细胞走近细胞第一节 细胞是生命活动的基本单位一、细胞学说及其建立过程一、细胞学说及其建立过程1、细胞学说的建立者是德国的施莱登和施旺。2、细胞学说的内容：（1）细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；说明细胞是构成生物体的基本单位。（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的生命起作用；强调细胞具有相对独立性，无论单、多细胞生物，细胞都是其基本功能的单位。（3）新细胞是由老细胞分裂产生的。从细胞起源的角度说明细胞
2、对生命活动的重要性，细胞的生命历程必须建立在细胞分裂的基础上。新细胞也可由老细胞融合而来，如精细胞和卵细胞形成受精卵的过程。3、细胞学说未涉及原核细胞、真菌、病毒，以及生物或细胞间的“差异性”。4、细胞的发现者和命名者是罗伯特虎克，活细胞发现者是列文虎克。5、细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明生物界的统一性。二、细胞是基本的生命系统二、细胞是基本的生命系统1、单细胞生物（草履虫、变形虫、衣藻、酵母菌等）依赖单个细胞完成各种生命活动。2、多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，完成复杂的生命活动。例如，以细胞代谢为基础的生物与环境之间物质和能量的交换；以细胞增殖、分化为基础的生长发育；以细
3、胞内基因的传递和变化为基础的遗传和变异等。3、除病毒之外，其它生物都是由细胞构成的。病毒不具有细胞结构，由蛋白质外壳和内部遗传物质组成，寄生在活细胞中，利用活细胞中的物质生活和繁殖。 （所以培养病毒要用活细胞） 。4、生活方式：寄生在活细胞病毒分类：DNA 病毒、RNA 病毒遗传物质：DNA 或 RNA（一种病毒只含一种核酸）DNA 病毒：噬菌体、乙肝病毒、天花病毒；结构较稳定RNA 病毒：烟草花叶病毒、HIV、SARS 病毒、禽流感病毒 结构不稳定病毒的增殖过程：吸附-注入-合成-组装-释放5、生命系统的结构层次：（1）以多细胞动物为例的生命系统九级层次： （层层相依、紧密联系）细胞组织器官
4、系统个体种群群落生态系统生物圈植物的四大组织：保护、营养、输导、分生组织植物的六大器官：根、茎、叶、花、果实、种子动物的四大组织：上皮、肌肉、神经、结缔组织人的八大系统：消化、泌尿、内分泌、循环、运动、呼吸、神经、生殖系统最基本的结构层次是细胞，最高级的层次是生物圈。单细胞生物：既是细胞层次，又是个体层次，无组织、器官、系统层次（易错点） 。松树等所有植物缺少系统层次。蛋白质、核酸等分子虽是组成生命系统的物质，但不属于生命系统结构层次。再比如一个分子或一个原子是一个系统，但不属于生命系统，因为生命系统能完成一定的生命活动，而分子或原子不能完成。生物学必修一分子与细胞- 2 -（2）种群是指一定
5、区域内，同种生物所有个体。eg：一片湖泊里所有的鱼，不是种群层次。鱼有很多种，既非种群，也非群落。（3）群落是一定区域内所有的生物。（4）生态系统包括一定区域内所有生物和无机环境，如：一根枯木、一片池塘。（5）生物圈包括地球上所有生物以及所有生物所生存的无机环境，是最大的生态系统，地球上只有一个生物圈。病毒属于生物，但在生命系统的结构层次中无地位，在生态系统中属于消费者。第二节 细胞的多样性和统一性一、观察细胞一、观察细胞1、显微镜的放大倍数等于目镜倍数物镜倍数放大倍数指的是放大长度和宽度，而不是面积或体积。目镜和物镜的区别：物镜（有螺纹） ，越长放大倍数越大（正比） ，距离载玻片的距离越近；
6、目镜（无螺纹）恰好相反，越长放大倍数越小（反比） 。2、低倍镜换高倍镜使用步骤：低倍镜目标移至中央（偏哪移哪）转换为高倍镜调光（增大光圈，反光镜改为凹面镜）调细准焦螺旋【找移换调】用高倍镜时，不准动粗（即只允许用细准焦螺旋调焦）低倍镜观察调节粗准焦螺旋使镜筒下降时，侧面观察物镜与装片的距离，以免压破玻片，损坏物镜。转动转换器换物镜，不能用手掰物镜。3、放大倍数与视野内细胞数量的关系：规律：当一行细胞时，细胞数与放大倍数呈反比当细胞充满视野时，细胞数与放大倍数的平方呈反比4、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像与装片的距离视野范围高倍镜大少暗近小低倍镜小多亮远大5、显微镜
7、成像与标本实物位置关系辨析：（1）显微镜成的是倒立放大的虚像，若将观察者看到的像平面旋转 1800，则与标本的实际位置相吻合。如观察“b”，则显微镜中看到的应为“q”。生物学必修一分子与细胞- 3 -（2）观察到的细胞质环流方向与实际运动方向相同。（3）“二看法”判断视野中异物存在的位置（其实就是三个位置的排除法）判断依据：在判断显微镜视野中异物可能存在的位置时，可以遵循“异物跟谁移动，就在谁上面”的原则。判断方法：视野中的异物可能存在于物镜、目镜或玻片上。一看：在不调换目镜、物镜的情况下，移动玻片，异物若随着玻片移动，则异物在玻片上；若异物不移动，则进行二看。二看：旋转目镜镜头，若异物随着转
8、动，则异物在目镜上；若异物不随目镜转动，说明异物在物镜上。一般不会在反光镜上，如在反光镜会改变视野中的亮度。二、原核细胞和真核细胞二、原核细胞和真核细胞1、定义细胞内含有以核膜为界的细胞核，称为真核细胞，由真核细胞构成的生物叫做真核生物。细胞内不含有以核膜为界的细胞核，称为原核细胞，由原核细胞构成的生物叫做原核生物。2、原核生物和真核生物的类型：细菌：带有球、杆、螺旋、弧的字样，以及一类重要的细菌蓝细菌原核生物其他：支原体、衣原体、立克次氏体、放线菌草履虫、变形虫真核生物真菌：酵母菌、青霉菌、蘑菇等动物、植物3、真核细胞有染色质（主要由 DNA 和蛋白质组成） ，原核细胞有一条大型环状的裸露的
9、 DNA 分子，位于细胞内特定的位置，这个区域被叫做拟核（拟核不是结构，只是一个位置） ，所以原核细胞没有染色质，需要注意的是原核细胞除了拟核处裸露的大型环状 DNA 分子，还有一些小型的环状 DNA分子（质粒） 。4、关于蓝细菌蓝细菌无叶绿体，但在细胞质中有藻蓝素和叶绿素，因而能进行光合作用，在生态系统的成分中属于生产者，常见的有色球蓝细菌、念珠蓝细菌、颤蓝细菌、发菜。5、病毒、原核细胞和真核细胞的比较原核细胞真核细胞病毒大小较小较大最小本质区别无以核膜为界限的细胞核有以核膜为界限的细胞核无细胞结构细胞壁主要成分是肽聚糖植物：纤维素和果胶；真菌：几丁质；动物细胞无细胞壁无细胞核有拟核，无核膜
10、、核仁，DNA不与蛋白质结合有核膜和核仁，DNA 与蛋白质结合成染色质（体）无细胞质仅有核糖体，无其他细胞器有核糖体、线粒体等其他复杂的细胞器无遗传物质只要有细胞结构，遗传物质就是 DNADNA 或 RNA举例蓝细菌、细菌等真菌，动、植物HIV、H1N1原核细胞中除支原体外都有细胞壁6、原核细胞与真核细胞相同点：都具有细胞膜、细胞质、核糖体等结构，都以 DNA 为遗传物质。7、真、原核细胞的不同点有很多，但最本质区别是：有无以核膜为界限的细胞核。生物学必修一分子与细胞- 4 -8、水华现象：通常是指池塘、河流、湖泊、水库等淡水水域受到污染，水中 N、P 等元素增多致使水体富营养化，在适宜的温度
11、、光照等条件下，蓝细菌和绿藻等大量繁殖，并在水面形成或薄或厚的漂浮物的现象。发生在海水中的这种现象，通常称为“赤潮”。危害严重，具体表现为以下几个方面：造成水体缺氧，引起水生动物窒息死亡。产生毒素、产生异味影响自来水工厂的生产和自来水的质量9、关于哺乳动物成熟红细胞哺乳动物的成熟红细胞无细胞核，但属于真核细胞。由造血干细胞分化而来，成熟过程中细胞核和各种细胞器退化消失，其内含血红蛋白运输氧气，进行无氧呼吸产生乳酸。三、细胞的多样性和统一性三、细胞的多样性和统一性1、细胞多样性（1）表现：细胞的形态、大小、种类、结构等各不相同。（2）直接原因：构成细胞的蛋白质分子不同。（3）根本原因：DNA 的
12、多样性及基因的选择性表达。2、细胞的统一性（1）化学组成：组成不同细胞的元素和化合物种类基本一致。（2）结构：都具有细胞膜、细胞质、核糖体（3）遗传物质：都以 DNA 为遗传物质，且遗传密码相同。（4）能源物质：以 ATP 为直接能源物质。（5）增殖：都是通过细胞分裂等进行增殖。生物学必修一分子与细胞- 5 -第二章第二章 组成细胞的分子组成细胞的分子第一节 细胞中的元素和化合物一、组成细胞的化学元素：1、组成细胞的元素种类微量元素与大量元素只是在细胞内含量的不同，而非重不重要。2、组成细胞的元素含量细胞鲜重含量百分比占前四位的元素是：OCHN但是，不同细胞中干重百分比有差异：人体细胞干重含量
13、百分比占前四位的元素是：CONH玉米细胞干重含量百分比占前四位的元素是：OCHN细胞中的元素大多以化合物的形式存在。3、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种类在无机环境中都能找到，没有一种是生物体所特有的。（2）差异性：组成生物体的化学元素含量在生物界与非生物界相比含量上相差很多。二、组成细胞的化合物二、组成细胞的化合物1、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、脂质等细胞内含量最多的前四位化合物：水蛋白质无机盐脂质2、细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。三、实验三、实验检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测生物组
14、织中糖类、脂肪和蛋白质（1）还原糖的鉴定：1、常用材料：苹果和梨2、试剂： 斐林试剂（甲液： 0.1g/ml 的 NaOH 、乙液： 0.05g/ml 的 CuSO4）3、注意事项：还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖（单、二除蔗）甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中（现配现用） 。必须用水浴加热（5065）4、颜色变化：浅蓝色 Cu（OH）2棕色砖红色沉淀 Cu2O（2）脂肪的鉴定：1、常用材料：花生子叶或向日葵种子2、试剂：苏丹染液或苏丹染液3、注意事项：切片要薄且均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊。染色时间不易过长，体积分数 50%酒精的作用是洗去浮色 。苏丹
15、易溶于酒精需使用显微镜观察（是否使用显微镜，要看实验材料，如将材料制成匀浆则不用）使用不同的染色剂染色时间不同。生物学必修一分子与细胞- 6 -4、颜色变化： 橘黄色 或 红色（3）蛋白质的鉴定：1、常用材料：鸡蛋清、黄豆组织样液、牛奶2、试剂：双缩脲试剂（ A 液： 0.1g/ml 的 NaOH 、B 液： 0.01g/ml 的 CuSO4）3、注意事项：先加 A 液 1ml，再加 B 液 3-4 滴；鉴定前留出一部分组织样液以便对比；用蛋清时一定要稀释，若稀释不够，与双缩脲试剂反应时，会黏在试管内壁，使得反应不够彻底，且试管不易清洗；加入双缩脲试剂的顺序不能颠倒，先用 A 液造成碱性环境后
16、再加入 B 液。4、颜色变化： 紫色第二节 细胞中的无机物一、细胞中的水一、细胞中的水1、生物含水量特点（1）水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的物质。（2）含水量：水生陆生幼年成年老年代谢旺盛代谢缓慢幼嫩细胞衰老细胞2、分类、及生理作用含量概念生理作用结合水4.5%与其他物质结合在一起细胞重要组成成分自由水95.5%能够自由流动、以游离状态存在良好溶剂参与反应 物质运输3、细胞含水量与代谢之间的关系自由水越多，新陈代谢越旺盛，生长发育越迅速，抗逆性越弱。自由水越少，新陈代谢越缓慢，生长发育越迟缓，抗逆性越强。二、无机化合物二、无机化合物-无机盐无机盐1、无机盐存在的形式及含量（1）
17、含量：很少，约占细胞鲜重的1%1.5%（2）存在形式：大多数无机盐以离子的形式存在于细胞中，少数与化合物的相结合。2、无机盐的生理作用（1）有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分。（2）有许多种无机盐的离子对于维持生物体的生命活动有重要作用。（3）生物体内的无机盐离子，必须保持一定的比例，这对维持细胞内的渗透压和酸碱平衡非常重要，这是生物进行正常生命活动的必要条件。总结：常见无机盐的作用与缺乏症种类作用缺乏引起的症状Fe构成血红素的元素缺铁性贫血Ca骨骼、牙齿的重要组成成分骨骼畸形、抽搐Mg构成叶绿素的元素植物叶绿素合成受阻，影响光合作用Na维持动物细胞渗透压动物细胞渗透压降低；过低
18、时不能维持正常的细胞形态I甲状腺激素的重要组成成分地方性甲状腺肿；呆小症B促进花粉的萌发和花粉管的伸长油菜缺 B 时，“花儿不实”生物学必修一分子与细胞- 7 -第三节 细胞中的糖类和脂质一、细胞中的糖类一、细胞中的糖类1、组成元素：C、H、O 三种元素2、分类：糖类大致可以分为单糖、二糖、多糖。（1）单糖：不能被水解，可被细胞直接吸收的糖。最常见的是葡萄糖，是细胞生命活动所需主要能源物质。（2）二糖：由两分子单糖脱水缩合而成的，必须经过水解为单糖才能被细胞吸收。最常见的二糖是蔗糖，还有麦芽糖以及人和动物乳汁中的乳糖。（3）多糖：由多个单糖脱水缩合而成的糖，是生物体内绝大多数糖存在的形式，必须
19、水解为单糖才能被细胞吸收，最常见的是淀粉，作为植物细胞的储能物质存在于细胞中。另外还有糖原作为动物细胞的储能物质存在于动物细胞中。几丁质也是一种多糖，又称为壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，多糖的基本单位都是葡萄糖。还原性糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖（单糖、二糖中除了蔗糖，多糖都不是）3、种类、分布及功能：种类分布功能单糖五碳糖核糖(C5H10O5)植物、动物细胞中组成 RNA 的成分脱氧核糖(C5H10O4)植物、动物细胞中组成 DNA 的成分六碳糖葡萄糖细胞中都有主要的能源物质果糖植物细胞中提供能量半乳糖动物细胞中提供能量二糖(C12
20、H22O11)麦芽糖植物细胞，发芽的小麦、谷物中含量丰富水解成单糖而供能蔗糖植物细胞，甘蔗、甜菜中含量丰富乳糖人和动物的乳汁中多糖(C6H10O5)n淀粉植物粮食作物的种子、变态根或茎等储藏器官中植物的储能物质纤维素植物细胞中构成细胞壁的主要成分， 支持保护细胞。糖原肌糖原动物的肌肉组织中人和动物细胞的储能物质肝糖原动物的肝脏中几丁质甲壳类动物和昆虫的外骨骼废水处理；制作人造皮肤格外要注意二糖的组成麦芽糖是由两分子的葡萄糖脱水缩合形成的； 蔗糖是由一分子的果糖和一分子的葡萄糖脱水缩合形成；乳糖是由一分子的半乳糖和一分子的葡萄糖脱水缩合形成的。二、细胞中的脂质二、细胞中的脂质1、元素组成：C、H
21、、O，有的还含有 P 和 N。脂质的组成元素比较复杂，格外要注意。2、种类和功能：生物学必修一分子与细胞- 8 -（1）脂肪（C、H、O） ：储能物质，维持体温恒定缓冲和减压减少摩擦的作用。（2）磷脂(C、H、O、N、P)：构成细胞膜、细胞器膜和细胞核膜的重要成分。（3）固醇（C、H、O） ：胆固醇：构成动物细胞膜的成分，参与血液中脂质的运输。性激素：促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成。维生素 D：促进人和动物肠道对钙磷的吸收。糖类是主要的能源物质，ATP 是细胞内的直接能源物质，蛋白质是生命活动的主要承担者，脂肪是细胞内的良好储能物质。原因：相同质量的脂肪和糖类相比，脂肪的碳氢比例高
22、，含有的氧少，脂肪彻底氧化分解消耗的氧气更多，产生的水更多，释放的能量就更多。第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者一、蛋白质分子的功能一、蛋白质分子的功能1、运输作用（血红蛋白）2、免疫作用（抗体）3、催化作用（酶绝大多数都是蛋白质，少数是 RNA）4、调节功能（某些激素的化学本质是蛋白质，如生长激素和胰岛素）5、结构蛋白（构成细胞和生物体的结构，如头发和肌肉）二、氨基酸是构成蛋白质的基本单位二、氨基酸是构成蛋白质的基本单位1、氨基酸的种类和分类：自然界中氨基酸已发现有300多种，但构成蛋白质的氨基酸种类大约有21种，包括必须氨基酸和非必需氨基酸。非必须氨基酸：人体自身能够合成，可以通过其他化
23、合物转化而来。必须氨基酸：人体内有8种（婴儿9种组氨酸） ，必须从食物中获取。2、氨基酸的特点：氨基酸分子中至少有一个氨基和一个羧基，且氨基和羧基要连在同一个碳原子上。这也就是判断一个有机物是不是构成蛋白质的氨基酸的条件。氨基酸的结构通式：不同的氨基酸分子有不同的 R 基，这就是区分不同氨基酸的关键。有些氨基酸含多个氨基或羧基，多的氨基和羧基在 R 基团中，但是 R 基本身不能是氨基或羧基。注意不同基团的书写：三、蛋白质的结构及其多样性三、蛋白质的结构及其多样性1、化学结构：用约21种氨基酸作原料，根据“基因”信息指令，在细胞质的核糖体中，按特定的方式和顺序将氨基酸分子互相连结合。胞内蛋白游离
24、的核糖体分泌蛋白内质网上附着的核糖体2、氨基酸分子结合方式：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基，脱去一分子水而连接起来，这种结合方式叫脱水缩合。3、肽键：连接两个氨基酸分子的化学键4、二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，只含有一个肽键的叫做二肽。 （几个氨基酸脱水缩合就叫几肽）肽键数=氨基酸数肽链数若是环状多肽，则将肽链数视为零。生物学必修一分子与细胞- 9 -5、肽链：是由多个氨基酸相互连接在一起所形成的链状结构。6、蛋白质分子具有多样性的原因 ：（1）组成肽链的氨基酸种类、数目、排列顺序不同，所形成的肽链结构不同。（2）肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。7、蛋白
25、质的化学组成和相关计算：蛋白质的化学组成：C、H、O、N、有的还有 S，从氨基酸的结构通式出发，蛋白质应含有 C、H、O、N 元素，但蛋白质的空间结构中肽链之间的连接和固定需要“二硫键”，所以蛋白质中有的还含有 S，S 元素应该存在于某些氨基酸的 R 基中（-SH 巯基） 。有些蛋白质还含有其他一些元素，比如血红蛋白中还有 Fe。蛋白质相关的计算蛋白质相关的计算蛋白质中氨（羧）基数=肽链数+R 基上的氨（羧）基数=各氨基酸中氨（羧）基总数肽键数蛋白质中各原子的计算C 原子=氨基酸分子数2 + R 基上的 C 原子数H 原子=各氨基酸中 H 原子总数 脱水的水分子数2 二硫键数量2N 原子=肽链
26、数 + 肽键数 + R 基中 N 原子数O 原子=肽链数2+肽键数 + R 基中 O 原子数如果问至少有多少个，则认为 R 基中不存在氨基（羧基） 。蛋白质相对分子质量的计算：假设 n 个氨基酸形成 m 条肽链，设氨基酸的平均相对分子质量为 a，那么由这些氨基酸形成的蛋白质的相对分子质量为na（nm）此外，蛋白质相对分子质量计算中还需考虑二硫键，具体问题具体分析。假设有 n（0n21）种、m 个氨基酸，任意排列构成多肽的种类数计算：a 若每种氨基酸数目无限（允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有 nm种b 若每种氨基酸只有一个（不允许重复）的情况下，可形成肽类化合物的种类：有 n（n-
27、1）（n-2） 种7、蛋白质的盐析、变形和水解的区别盐析：蛋白质盐析是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。变性： 蛋白质变性是指蛋白质在某些物理或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。变性的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此熟鸡蛋、熟肉容易被消化。变性的蛋白质加入双缩脲试剂仍然可以产生紫色反应。水解：在蛋白酶的作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程是相反的。8、高中生物中常见的化学本质为蛋白质的物质
28、的分类生物学必修一分子与细胞- 10 -第五节 核酸是遗传信息的携带者一、核酸的种类及其分布一、核酸的种类及其分布1、种类：脱氧核糖核酸即 DNA， 核糖核酸即 RNA。2、核酸的分布：DNA 主要存在于细胞核内，另外线粒体、叶绿体、也含有少量的 DNA，原核细胞主要存在于拟核中。RNA 主要存在于细胞质中,例如核糖体、线粒体、和叶绿体，细胞核中也有少量分布。观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布实验：利用甲基绿和吡罗红两种染色剂，甲基绿使 DNA 呈现绿色，吡罗红使 RNA 呈现红色，从而显示 DNA 和 RNA 在细胞中的分布。二、核酸是由核苷酸连接而成的长链二、核酸是由核苷酸连接而成的
29、长链1、核酸的结构：（1）组成核酸的化学元素：C、H、O、N、P（2）单体：核苷酸，由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷脂分子组成。（3）核苷酸链：若干个核苷酸脱水缩合形成磷酸二酯键。（4）组成 DNA 的四种脱氧核苷酸:（5）组成 RNA 的四种核糖核苷酸:（5）DNA 一般由两条脱氧核苷酸链组成，且呈现双螺旋的结构。RNA 一般由一条核糖核苷酸链组成。（6）“258”与“144”：具有细胞结构的生物体内核酸既有 DNA 又有 RNA，所以其体内共有2种五碳糖、5种含氮碱基、8种核苷酸没有细胞结构的生物病毒体内核酸只有一种：DNA 或 RNA，所以体内只有1种五碳糖、4种含氮碱基、4种核
30、苷酸2、核酸的功能：核酸是遗传信息的携带者，在生物体的遗传变异和蛋白质的合成中具有重要的作用。3、细胞中重要有机物的初级水解、彻底水解、氧化分解：生物学必修一分子与细胞- 11 -巧妙记忆 DNA 结构：54321三、生物大分子以碳链为骨架三、生物大分子以碳链为骨架1、细胞中生物大分子的种类：多糖、蛋白质、核酸。2、结构：每一个单体都以若干个相连的碳链为基本骨架，生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。3、生物大分子的组成特点及多样性的原因：生物学必修一分子与细胞- 12 -第三章第三章细胞的基本结构细胞的基本结构第一节细胞膜的结构和功能一、细胞膜的功能：（1）将细胞与外界环境分隔开，为细胞的生
31、命活动提供相对稳定的内环境；（2）控制物质进出细胞，包括代谢底物的输入与代谢产物的排除,其中伴随着能量的传递；细胞膜的控制作用是相对的，一些有害的物质也可能进入细胞。细胞膜功能特点：选择透过性（3）进行细胞间的信息交流，三种方式：通过化学物质传递信息： 细胞分泌的化学物质 （如激素、 递质）进入血液，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，从而将信息传递给靶细胞，引起靶细胞的生理反应。通过细胞膜直接接触传递信息：相邻两个细胞的细胞膜直接接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞，引起靶细胞的生理反应。如精子和卵细胞之间的识别和结合。通过细胞通道传递信息：相邻两个细胞之间形成通道，使细胞质
32、相互沟通，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。注意：该种信息交流方式没有受体参与。二、细胞膜成分的探索二、细胞膜成分的探索1、1895年，欧文顿发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。推测：细胞膜是由脂质组成的。相似相溶原理：溶质与溶剂在结构上相似，能彼此相溶，例如同为脂质的物质可以相溶。2、通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。3、纯净的细胞膜制备方法选材：哺乳动物成熟的红细胞原因：动物细胞没有细胞壁；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和细
33、胞器，易用差速离心法得到不掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜；红细胞数量多，材料易得。原理：细胞内的物质有一定浓度。把红细胞放入清水中，水会进入红细胞，导致红细胞吸水涨破，使细胞膜内的物质流出来，除去细胞内的其他物质得到细胞膜。 （其实就是发生渗透作用吸水）过程：将红细胞稀释液制成装片。 （用生理盐水进行稀释）在高倍镜下观察，盖玻片一侧滴加蒸馏水，在另一侧用吸水纸吸引。 （引流法）红细胞凹陷消失，体积增大，最后导致细胞破裂，内容物流出。利用差速离心法将细胞内容物与细胞膜相分离，获得纯净的细胞膜。4、磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。5、192
34、5年戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展为单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。磷脂的其他排列方式6、1935年，丹尼利和戴维森推测细胞膜除脂质分子外，可能还附有蛋白质。7、细胞膜的成分是脂质、蛋白质和糖类，主要成分是脂质和蛋白质不同种类的细胞，细胞膜的成分及各成分的含量不完全相同，如动物细胞膜中还有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中胆固醇的含量几乎没有。生物学必修一分子与细胞- 13 -8、与细胞膜功能复杂程度有关的是蛋白质的种类和数量。三、对细胞膜结构的探索三、对细胞膜结构的探索1、1959年，罗伯特森在电
35、镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，把细胞膜描述为静态的统一结构。解释：暗带是因为电子穿透得较少，明带是因为电子穿透得较多。蛋白质对电子的阻挡作用很大，穿透样品的电子较少， 所以是暗带； 而脂双层对电子的阻挡作用小， 透过样品的电子较多， 所以是明带。2、20世纪60年代，对细胞膜静态的观点提出质疑：细胞膜的复杂功能难以实现，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。3、1970年，用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质，再用红色荧光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。在37环境40分钟后，两种
36、颜色的荧光均匀分布。这一实验及相关其他实验表明：细胞膜具有流动性。4、1972年，辛格和尼克尔森提出流动镶嵌模型。四、流动镶嵌模型的基本内容四、流动镶嵌模型的基本内容1、细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成。2、磷脂双分子层是细胞膜的基本支架。3、蛋白质的存在形式：镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中。4、细胞膜的结构特点：具有一定的流动性（原因：膜结构中的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的）5、细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。糖被与细胞表面识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。五、细胞壁（全透性）五、细胞壁（全透性）1
37、、细胞壁的成分：植物纤维素和果胶 细菌肽聚糖 真菌几丁质。2、主要功能：保护、支持，植物细胞壁对于植物体起着骨架的作用，以维持细胞正常的形态。细胞膜是细胞的边界，而非细胞壁！第二节 细胞器之间的分工合作一、相关概念一、相关概念细胞质：在细胞膜以内、细胞核以外的结构，叫做细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。细胞质基质：由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成，呈胶质状态。其中进行着多种化学反应，是细胞进行新陈代谢的主要场所。细胞器：细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。细胞骨架： 由蛋白质纤维组成的网架结构， 维持着细胞形态， 锚定并支撑着许多细胞器， 与细胞运动、能量
38、转化、信息传递等生命活动密切相关。二、细胞器之间的分工二、细胞器之间的分工图例名称分布结构功能线粒体动植物细胞双层膜是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量，大约 95%来自线粒体叶绿体绿色植物细胞(主要是叶肉细胞)双层膜是绿色植物进行光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”生物学必修一分子与细胞- 14 -内质网动植物细胞单层膜是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”；内连核膜，外连细胞膜，扩大了细胞内的膜面积；分为粗面内质网(附着有核糖体)和滑面内质网两类高尔基体动植物细胞单层膜1是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车
39、间”及“发送站”；动植物细胞中都有但功能不同，在植物细胞中与植物细胞细胞壁的形成有关，在动物细胞中与分泌物的形成有关溶酶体动植物细胞单层膜是细胞内的“消化车间”，内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器和细胞，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌液泡植物细胞(成熟植物细胞有大液泡)单层膜内有细胞液，含糖类、无机盐、色素(与花、果实的颜色有关)和蛋白质等物质，充盈的液泡可以使植物细胞保持坚挺， 与植物细胞的吸水和失水有关核糖体动植物细胞无膜组成成分是 RNA 和蛋白质；是细胞内“生产蛋白质的机器”；分为附着核糖体和游离核糖体两类中心体动物细胞和低等植物细胞无膜由两个相互垂直的中心粒及周围物质组成，组成
40、成分是蛋白质；与细胞的有丝分裂有关线粒体外膜：使线粒体与细胞质基质分隔开双层膜内膜：向内腔折叠形成嵴，扩大了线粒体内的膜面积；附着有与有氧呼吸有关的酶线粒体基质：呈胶质状态，分布在嵴的周围，含少量 DNA、RNA 及核糖体，分布有与有氧呼吸有关的酶叶绿体外膜：使叶绿体与细胞质基质分隔开双层膜内膜基粒：由囊状结构的类囊体堆叠而成，扩大了叶绿体内的膜面积；分布有能吸收光能的色素及与光合作用有关的酶叶绿体基质：呈胶质状态，分布在基粒的周围，含少量 DNA、RNA 及核糖体，分布有与光合作用有关的酶三、细胞器之间的协调配合三、细胞器之间的协调配合1、研究方法：同为素标记法2、分泌蛋白的合成、加工及运输
41、过程：附着在内质网上的核糖体（合成肽链）内质网（加工车间）囊泡高尔基体（加工和包装）囊泡细胞膜细胞外该过程涉及到的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。3、关于分泌蛋白的合成和运输图示类题型的总结生物学必修一分子与细胞- 15 -a、d内质网膜b、f高尔基体膜c、e细胞膜四、细胞的生物膜系统四、细胞的生物膜系统1、定义：细胞膜、核膜以及细胞器膜，在结构和功能上都是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。2、功能（1）细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。（2）许多重要的化学反应都在生物膜
42、上进行，细胞内广阔的膜面积提供了大量的附着位点，有利于化学反应的顺利进行。（3）各种生物膜把细胞分割成一个个小的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。3、联系：原核细胞内存在生物膜，但不存在生物膜系统；而病毒无任何膜结构。第三节 细胞核的结构和功能一、细胞核的功能一、细胞核的功能是遗传信息库（遗传物质储存和复制的场所） ，是细胞代谢和遗传的控制中心。二、细胞核的结构二、细胞核的结构（1）染色质：由 DNA 和蛋白质组成，染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。（分裂期染色体，除分裂期外染色质）易被碱性染料染色（甲紫溶液）DN
43、A 的主要载体是染色质，除此之外线粒体和叶绿体还有少量 DNA。（2）核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。双层膜细胞结构（3）核仁：与某种 RNA（rRNA）的合成以及核糖体的形成有关。（4）核孔：实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流，如细胞核中转录产生的 mRNA 通过核孔到细胞质中进行翻译。核孔具有选择性，注意不同于细胞膜的选择透过性核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢强弱有关；大分子物质是通过核孔进出细胞核，所以穿过膜的层数为零。生物学必修一分子与细胞- 16 -第四章第四章细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出第一节 被动运输一、水进出细胞的原理一、水进出细胞的原理1、渗透作用：
44、（1）概念：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。（2）发生渗透作用的条件： 具有一层半透膜 半透膜两侧具有浓度差半透膜：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，物质能够通过半透膜取决于物质分子的大小。（3）渗透的方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 （从溶液的浓度来看就是低浓度溶液中的水向高浓度溶液中渗透的过程）渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小，取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目：溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高。2、动物细胞的吸水和失水（任何状态都有水分子既有进又有出）（1）动物细胞与外界溶液可以构
45、成一个渗透系统：细胞膜相当于一层半透膜；细胞质有一定的浓度，与外界溶液能形成一定的浓度差。（2）细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧的浓度差。水往高处流高指的是高浓度、高渗透压外界溶液浓度 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3、植物细胞的吸水和失水：（1）成熟的植物细胞与外界溶液可以构成一个渗透系统：成熟的植物细胞中的液体环境主要指的是液泡里的细胞液， 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质成为原生质层，它相当于一层半透膜。液泡中的细胞液与外界溶液之间存在浓度差。外界溶液浓度 细胞液浓度时 细胞失水发生质壁分离外界溶液浓度 细胞液浓度6、植物体的两
46、种吸水方式： （1）吸胀吸水（未形成大液泡） （2）渗透吸水（具有中央大液泡）7、质壁分离后的三种“复原”情况分析：不能复原：所用外界溶液浓度过大或有毒性，使细胞在实验过程中因过度失水而死亡；或质壁分离时间过长，使细胞长时间缺水而死亡。需将外界溶液置换成清水（或低浓度溶液）才能复原：因为质壁分离实验所用外界溶液的溶质分子不被植物细胞吸收，如蔗糖。可以自动复原：因为外界溶液的溶质分子可被植物细胞主动吸收，如一定浓度的 KNO3溶液、葡萄糖溶液、尿素溶液等。 （自动复原的原因可分为两方面，一是植物细胞在失水的过程中，细胞液浓度升高；另一方面是植物细胞可主动吸收外界溶液中的溶质分子，使细胞液浓度进一
47、步升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，进入细胞的水分子多于从细胞出去的水分子，所以发生自动复原） 。二、自由扩散和协助扩散二、自由扩散和协助扩散1、被动运输：物质进出细胞顺浓度梯度（由高浓度到低浓度）的扩散，称为被动运输。（1）自由扩散：物质通过简单的扩散方式进出细胞。（2）协助扩散：进出细胞的物质需借助细胞膜上的转运蛋白的扩散方式。生物学必修一分子与细胞- 18 -2、转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白载体蛋白： 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过， 而且每次转运时都发生自身构象的改变。通道蛋白：只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。第二节 主动运输和胞
48、吞、胞吐1、小分子、离子的跨膜运输方式（体现了膜的选择透过性）方式方向载体能量举例被动运输自由扩散高低不需要不消耗H2O、O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素协助扩散高低需要不消耗葡萄糖进入红细胞主动运输低高需要消耗小肠吸收葡萄糖、氨基酸、核苷酸、无机盐离子等水分进入细胞有协助扩散（主要）和自由扩散（次要）两种方式。2、大分子、颗粒性物质的非跨膜运输方式（体现了膜的流动性）（1）胞吞：细胞外细胞内，消耗能量，如白细胞吞噬病菌、变形虫摄食等。（2）胞吐：细胞内细胞外，消耗能量，如消化酶、抗体、蛋白质类激素等分泌蛋白的分泌。3、模型图分析（1）图表示：自由扩散图表示：协助扩散图表示：主动运输
49、。（2）图表示：自由扩散图表示：协助扩散图表示：主动运输。4、曲线图分析（1）图表示自由扩散，运输速率与物质浓度呈正比。（2）图可表示协助扩散或主动运输，若表示协助扩散，OP 段限制因素是物质浓度，P 点后限制因素是载体数量；若表示主动运输，OP 段限制因素是物质浓度，P 点后限制因素是载体数量或能量。（3）图曲线运输速率与 O2浓度无关，说明不消耗能量，曲线表示被动运输。（4）图表示主动运输，OP 段限制因素是 O2浓度，P 点后限制因素是载体数量。（5）图曲线运输速率与载体数量无关，说明不需要载体，曲线表示自由扩散。（6）图可表示协助扩散或主动运输，若表示协助扩散，OP 段限制因素是载体数
50、量，P 点后载体达到饱和状态，运输速率达最大值；若表示主动运输，OP 段限制因素是载体数量，P 点后限制因素是能量。（7）图表示主动运输，虚线下表示物质从高浓度到低浓度运输，虚线上表示物质从低浓度到高浓度运输，P 点后限制因素是载体数量或能量。5、载体(蛋白)的特性（1）特异性：一种载体只能转运一种特定结构的物质，不同细胞膜上载体的种类不同。（2）饱和性：当细胞膜上的载体全部参与物质运输后，细胞运输该物质的速率达最大值，不再随物质浓度的增大而增大。生物学必修一分子与细胞- 19 -第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶1、实验：比较过氧化氢在不同条件
