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1、苏州中学园区校高二生物复习材料必修一分子与细胞1.1 细胞的分子组成蛋白质的结构与功能1） 氨基酸的结构P21 图 2-3 脱水缩合 P22 图 2-5 2） 蛋白质的结构：由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽通常成链状结构，叫做肽链。肽链能盘曲、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质分子。蛋白质种类繁多的原因：在细胞内，每种氨基酸的数目成千上百；氨基酸形成多肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化；多肽链的空间结构千差万别。3） 蛋白质的功能：蛋白质是生命活动的主要承担者。许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。细胞内的化学反应离不开酶的催化，绝大多数的
2、酶都是蛋白质。 有些蛋白质具有运输载体的功能（血红蛋白） 。 有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动（胰岛素）。有些蛋白质有免疫功能，人体内的抗体是蛋白质。核酸的结构与功能结构： 核酸是由核苷酸连接而成的长链。核苷酸是核酸的基本组成单位。在绝大多数的生物体的细胞中，DNA 由两条核苷酸链构成。RNA 由一条核苷酸链构成。组成 DNA 的脱氧核苷酸虽然只有4 种，但若数量不限，在连成长链时，排列顺序就是极其多样化的。部分病毒的遗传信息直接贮存在RNA 中，如 HIV 、 SARS 病毒等。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糖类的
3、种类与作用糖类是主要的能源物质。（70%）单糖：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”。它不能水解，可直接被细胞吸收。常见的单糖还有果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖等。二糖：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。常见的二糖是蔗糖（植物） 、乳糖（人和动物乳汁）。多糖：生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。淀粉是最常见的多糖。植物通过光合作用产生淀粉，作为植物体内的储能物质存在于植物细胞中。淀粉不易溶于水，人们食用的淀粉，必须经过消化分解成葡萄糖，才能被细胞吸收利用。这些葡萄糖成为人和动物体合成动物多糖糖原的原料。糖原主要分布在人和动物的肝脏和肌
4、肉中，是人和动物细胞的储能物质。植物茎秆和枝叶中的纤维，以及所有植物细胞的细胞壁的主要成分都是纤维素，它也是多糖，不溶于水，由许多葡萄糖连接而成。脂质的种类与作用脂质组成元素主要是C、H、O，有些脂质还含有P、N。脂肪是最常见的脂质。脂肪是细胞内良好的储能物质。磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分。固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D 等。生物大分子以碳链为骨架1） 组成生物体的主要化学元素种类和其重要作用细胞中常见的化学元素有二十多种，其中有些含量较多，如C、H、 O、N、P、S、K、Ca、Mg 等，称为大量元素。有些含量很少，如Fe、Mn 、Zn、Cu、B、Mo 等
5、，被称为微量元素。无论是鲜重还是干重，组成细胞的元素中C、H、O、N 这四种元素的含量最多。在干重中C 的含量达到48.4%。这表明C 是构成细胞的基本元素。2） 碳链是生物构成生物大分子的基本骨架多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子，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。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。正是由于C 原子在组成生物大分子的重要作用，科学家才说 “C 是生命的核心元素” ， “没有 C，就没有生命” 。水和无机盐的
6、作用1） 水在细胞中的存在形式与作用一般地说，水在细胞的各种化学成分中含量最多。水在细胞中以两种形式存在。一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。 结合水是细胞结构中的重要组成成分。细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。自由水是细胞内的良好溶剂。2） 无机盐在细胞中的存在形式与作用细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。例如，哺乳动物的血液中，必须含有一定量的钙离子，若含量太低，会出现抽搐等症状。生物体内的无机盐离子，必须保持一定的量，这对维持细胞的酸碱平衡非常重要。（了解 P36 页第二段）1.2 细胞的结构细胞学说建立的过程
7、由施莱登和施旺建立于19 世纪的细胞学说，是自然科学史上的一座丰碑。他们提出：一、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。二、细胞是一个相对独立的单位，既有他自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。三、新细胞可以从老细胞中产生。细胞学说主要是阐明了生物界的统一性。细胞膜系统的结构和功能1） 生物膜（细胞膜）的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型认为，磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性。蛋白质分子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中，有的横跨整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是
8、可以运动的。2） 细胞膜的成分和功能细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。此外还有少量的糖类。功能：将细胞与外界环境分隔开。控制物质进出细胞。进行细胞间的信息交流。3） 细胞膜系统的结构在细胞中，许多细胞器都有膜，如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等，这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统4） 细胞膜系统的功能首先，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、能量转化和信息传递的过程中起着决定性作用。第二，许多重要的化学反应都在生物膜上进行，这些化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了大量附着位点。第三，细胞内的生物膜把各种细胞器分
9、隔开，如同一个个小的区室，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证细胞的生命活动高效有序的进行。几种细胞器的结构和功能1） 叶绿体、线粒体的结构与功能叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的养料制造车间和能量转换站。在电子显微镜下观察可以看到叶绿体的外表有双层膜，内部有许多基粒，基粒与基粒之间充满了基质。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。（P99 图 5-11） 。 这些囊状结构称为内囊体。吸收光能的四种色素就分布在它的薄膜上。叶绿体是进行光合作用的场所。它的内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必须的酶
10、。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的 “动力车间”。细胞生命活动所需要的能量大约95%来自线粒体。线粒体具有内、外两层膜（P93 图 5-8） ，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质，线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。2） 其他几中细胞器的功能内质网是由膜连接而成的网状结构，是细胞内蛋白质的加工和合成，以及脂质合成的“车间”。高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的 “车间” 及 “发送站”。核糖体有的附着在内质网上，有的游离分布在细胞质中，是“生产蛋白质的机器”。溶酶体是“消化车间” ，内部含有许
11、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或病菌。液泡主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。中心体见于动物和某些低等植物的细胞，有两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关。在细胞质基质中也进行着多种化学反应。细胞核的结构与功能1） 细胞核的结构与功能结构模式图（ P53 图 3-10）功能：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。2） 原核细胞与真核细胞的区别与联系区别：科学家根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。联系：
12、原核细胞具有与真核细胞相似的细胞膜和细胞质，没有由核膜包被的细胞核，也没有染色体， 但有一个环状的DNA 分子， 位于无明显边界的区域，这个区域叫做拟核。真核细胞染色体的主要成分也是DNA 。DNA 与细胞的遗传和代谢关系十分密切。显示了真核细胞和原核细胞的统一性。3） 细胞是一个有机的统一整体细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧；各组分之间分工合作成为一个整体，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。这是几十亿年进化的产物。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。1.3 细胞的代谢物质进出细胞的方式1） 物质跨膜运输方式的类型及特点物质进出细胞既有顺浓
13、度梯度的扩散，统称为被动运输 ；也有逆浓度梯度的运输，称为主动运输 。物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散（水，氧气，二氧化碳）。进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散（葡萄糖进入红细胞）。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所释放的能量，这种方式叫做主动运输。P72 了解胞吞胞吐2） 细胞是选择透过性膜细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，这种膜可以让水分子自由通过，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。3） 大分子物质进出细胞的方式胞吞胞吐酶在代谢中的作用1） 酶的本质、特性、作用本质：酶是活细胞产生的具有催
14、化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质。少数RNA也具有生物催化功能特性：高效性、专一性、作用条件较温和。（见书 P85 图 5-3 5-4 及小字部分）作用：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。2） 影响酶活性的因素温度pH 值ATP 在能量代谢中的作用1） ATP 化学组成和结构特点ATP 是三磷酸腺苷的英文缩写。ATP 分子的结构式可以简写APPP，其中 A 代表腺苷， P 代表磷酸基团，代表一种特殊的化学键，叫做高能磷酸键，ATP 分子中大量的能量就储存在高能磷酸键中。ATP 是细胞内的一种高能磷酸化合物。2） ATP 与 ADP 相互转化的过程及意义在有关酶的
15、催化作用下，ATP 分子中远离A 的那个高能磷酸键很容易水解，于是，远离 A 的那个 P 就脱离开来，形成游离的Pi（磷酸），同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP 就转化成ADP（二磷酸腺苷） 。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi 结合，重新形成ATP（P89 图 5-5） 。细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制是生物界的共性。细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP 直接提供能量的光合作用以及对它的认识过程1） 光合作用的认识过程光合作用是指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。
16、一、 18 世纪中期前，人们认为土壤中的水分是植物建造自身的原料，未考虑到空气。二、 1771 年，英国科学家普利斯特利证明，植物可以更新空气。三、1779 年，荷兰科学家英格豪斯证明上述实验只有在阳光照射下才能成功。1785 年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。四、1864 年，德国植物学家萨克斯证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉。五、因人们发现放射性同位素， 1939 年美国科学家鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自于水（P106 页第6 题） 。六、20 世纪 40 年代美国科学家卡尔文用14C 标记的14CO2，最终证明产物CO2中的 C 在光合作用中转化成有机物中C 的途径，称为卡尔文途径。2） 光合作用的过程CO2+H2O 叶绿素光能（CH2O）+O2光反应阶段：光合作用的第一阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能，有两方面用途：一是将水分解成氧和H ，氧直接以分子形式释放出去，H则被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂，参与到暗反
