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1、必修一必修一 分子与细胞分子与细胞一、组成细胞的元素和化合物 1.无机化合物：包括水和无机盐。 (1)水是含量最高的化合物。不同生物的细胞含水量不同，同种生物在不同生长发育期含水量也不同。细胞中的水包括结合水和自由水，其中结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水是细胞内良好溶剂、运输养料和废物、许多生化反应有水的参与。 (2)细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，无机盐的作用有 4 点：细胞中许多有机物的重要组成成分；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。 2有机化合物：包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。 (1)糖类是主要的能源物质。(2)蛋白质是干重中含量最高的
2、化合物，是生命活动的主要承担者。 基本单位是氨基酸：每种氨基酸都至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(一 COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸的种类由 R 基(侧链基团)决定； 蛋白质分子多样性的原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序，以及肽链的空间结构。蛋白质结构多样性导致蛋白质的功能的多样性。 蛋白质的功能：构成细胞和生物体结构的重要物质(肌肉毛发)、催化细胞内的生理生化反应(多数酶)、运输载体(血红蛋白)、传递信息并调节机体的生命活动(蛋白质类激素)、免疫功能(抗体)。 (3)核酸是细胞中含量最稳定的，化学元素组成：C、H、O、N、P。 核酸：分为
3、 DNA 和 RNA：DNA 主要分布在细胞核中，此外，在线粒体和叶绿体中也有少量的分布。RNA 主要存在于细胞质中，少量存在于细胞核中。 核苷酸是核酸的基本组成单位，核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮碱基组成。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。 (4)脂质：脂肪是主要的储能物质，动物和人体内的脂肪还有保温、减小摩擦、缓冲压力等作用。磷脂是构成细胞膜和细胞器膜的重要成分。 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运输；性激素能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成；维生素 D 促进动物和人肠道对钙和磷的吸收。 二
4、、细胞的基本结构 1.细胞膜主要成分：脂质和蛋白质，还有少量糖类。而脂质中磷脂最丰富，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。细胞膜功能：将细胞与环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定；控制物质出入细胞；进行细胞间信息交流。2细胞器：分为双层膜、单层膜和无膜的细胞器。 (1)双层膜有叶绿体、线粒体。叶绿体存在于绿色植物细胞中，是绿色植物进行光合作用的场所。线粒体是有氧呼吸主要场所。 (2)单层膜的细胞器有内质网、高尔基体、液泡和溶酶体等，其中内质网是细胞内蛋白质合成和加工，脂质合成的场所；高尔基体能够对蛋白质进行加工、分类、包装；液泡是植物细胞特有，调节细胞内部环境，维持细胞形态，与质壁分离
5、有关；溶酶体：分解衰老、损伤细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。(3)无膜的细胞器有核糖体和中心体。 核糖体是合成蛋白质的主要场所(即翻译的场所)；中心体是动物和低等植物细胞所特有，与细胞有丝分裂有关。3细胞器的分工合作，以分泌蛋白的合成和运输为例来说明问题：核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜(合成肽链) (加工成蛋白质) (进一步加工)(囊泡与细胞膜融合，蛋白质释放)4生物膜系统的概念：细胞膜、核膜、各种细胞器的膜共同组成的生物膜系统。生物膜系统的作用：细胞膜使细胞具有相对稳定的内部环境，在细胞与外界环境进行物质运输、能量转换、信息传递的过程中起着决定性作用；为各种酶提供大量的附着位点，是
6、许多生化反应的场所；把各种细胞器分隔开，保证生命活动高效、有序进行。5细胞核控制着细胞的代谢和遗传，是遗传信息库、细胞代谢和遗传的控制中心。 6细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位。7生命活动离不开细胞，即使像病毒那样没有细胞结构的生物，也只有依赖活细胞才能生活。对于单细胞生物而言，单个细胞就能完成各种生命活动；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。8真核细胞和原核细胞的统一性：具有相似的细胞膜和细胞质，遗传物质都是 DNA。9细胞学说提示了细胞统一性和生物体结构的统一性。三、细胞的物质输入和输出1植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细
7、胞液。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质原生质层，它相当于一层半透膜。当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度细胞液浓度时，水分进出细胞处于动态平衡。质壁分离产生的条件：(1)具有大液泡；(2)具有细胞壁。质壁分离产生的内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性；外因：外界溶液浓度细胞液浓度。2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。3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。4流动镶嵌模型的基本内容：磷脂双分子
8、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，有的横跨整个磷脂分子层；磷脂双分子层和大多数蛋白质分子可以运动。糖蛋白组成：由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成。作用：细胞识别、免疫反应、血型鉴定、保护润滑等。5.物质跨膜运输的方式包括被动运输和主动运输。被动运输又包括自由扩散和协助扩散。物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散，称为被动运输。自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞；协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。主动运输：从低浓度一侧运输到高浓度一侧，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。四、细胞的能
9、量供应和利用1细胞代谢：(1)细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。(2)细胞代谢是细胞生命活动的基础。 2酶：(1)活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。(2)大多数酶是蛋白质，少数是RNA。(3)酶催化作用的实质是降低反应的活化能。 3酶具有高效性、专一性：每一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。酶的催化作用需要适宜的条件：温度和 pH 偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。过酸、过碱和高温都能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性。高温使酶失活；低温只是降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。 4，ATP 是生物体生命活动的直接能源。糖类是细胞的主要能源物质，脂肪是生物体的储
10、能物质。这些物质中的能量最终是由 ATP 转化而来的并最终转化成为 ATP 中活跃的化学能而用于各项生命活动。 5ATP 普遍存在于活细胞中，ATP 在活细胞中的含量很少，但是 ATP 在细胞内的转化是十分迅速的。细胞内 ATP 的含量总是处于动态平衡中，这对于生物体的生命活动具有重要意义。能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。6细胞呼吸：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成 C02 或其他产物，释放出能量并生成 ATP 的过程。 (1)有氧呼吸：是细胞呼吸的主要形式，此过程必须有氧参与，主要场所是线粒体
11、。 第一阶段：细胞质基质第二阶段：线粒体基质第三阶段：线粒体内膜有氧呼吸不同于有机物在体外燃烧的特点：有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的；这些能量有相当一部分储存在 ATP 中。(2)无氧呼吸：场所：细胞质基质。产生酒精： 发生生物：大部分植物，酵母菌产生乳酸： 发生生物：动物，乳酸菌有氧呼吸的能量去路：有氧呼吸所释放的能量(2876 kJ)一部分用于生成 ATP(1161 kJ)，大部分以热能形式散失了。无氧呼吸：能量(19665 kJ)小部分用于生成 ATP(6108KJ)，大部分储存于乳酸或酒精中。7能量之源光与光合作用(1)捕获光能的色素叶绿
12、素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。实验绿叶中色素的提取和分离实验原理：绿叶中的色素都能溶解在层析液中，且他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)捕获光能的结构一叶绿体的结构：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薄膜上。(3)光合作用的意义主要有：为自然界提供有机物和 02；维持大气中 02 和 COz 含量的相对稳定；此外，对生物进化具有重要作用。8光合作用的过程：(1)光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧
13、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。(2)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段：必须有光才能进行，场所为类囊体薄膜，包括水的光解和 ATP 形成。光反应中，光能转化为 ATP 中活跃的化学能。暗反应阶段：有光无光都能进行，场所：叶绿体基质，包括 C02 的固定和 C3 的还原。暗反应中，ATP 中活跃的化学能转化为(CH20)中稳定的化学能。光反应和暗反应的联系：光反应为暗反应提供 ATP 和H，暗反应为光反应提供合成 ATP 的原料 ADP 和 Pi。9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：叶绿体中色素的吸收光波主要是红光和蓝紫光；植
14、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，光作用的强度不再随着光照强度的增加而增加；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：温度酶的活性光合作用速率。温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光合速率降低。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)C02 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 C02。(4)水：当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响 CO
15、z 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。五、细胞的生命历程1限制细胞长大的原因包括细胞表面积与体积的比和细胞的核质比。细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。细胞核是细胞的控制中心，一般说，细胞核中的 DNA 是不会随着细胞体积的扩大而增加的。2细胞增殖的意义：生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。(1)真核细胞分裂的方式包括有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。(2)细胞周期的概念：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。(3)细胞周期分分裂间期和分裂期两个阶段。分裂间期：是指从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之
16、前；分裂间期分裂期进行活跃的物质准备，完成 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成。3植物细胞有丝分裂各期的主要特点：(1)分裂间期特点是完成 DNA 的复制和有关蛋白质的合成；结果是每个染色体都形成两个姐妹染色单体，呈染色质形态。(2)前期特点：出现染色体、纺锤体；核膜、核仁消失。染色体散乱地分布在细胞中心附近且每个染色体都有两条姐妹染色单体。(3)中期特点：所有染色体的着丝点都排列在赤道板上且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。(4)后期特点：着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，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
