高中生物必修1[分子与细胞]知识结构
高中生物必修1《分子与细胞》知识结构
元素
细胞膜 基质
化学成分 结构与功能 细胞质
化合物 细胞核 细胞器
细胞 生物膜系统
有丝分裂
无丝分裂 细胞分裂 细胞分化 细胞工程 减数分裂
高一生物内容构成
(一)认识细胞
一、
比较原核与真核细胞(体现细胞多样性)
植:营养、保护、机械、输导植:根、茎、叶 细胞 分泌花、果、种 ① ②动:上皮、结缔、肌肉、神经 ③动:心、肝…… 运动、循环
消化、呼吸病毒
系统个体单细胞种群群落 ④泌尿、生殖 ⑤多细胞 ⑥ ⑦
神经、内分泌
非生物因素Ⅰ号 (地球) 生态系统生产者生物圈 ⑧生物因素消费者 ⑨Ⅱ号(模拟地球) 分解者
三、细胞学说内容(体现不同细胞统一性)
①从人体的解剖和观察入手:维萨里(写出《人体构造》) 、比夏(提出器官由组织构成) ②显微镜下的重要发明:虎克(提出cell 之名)、列文虎克(看到多种细胞) 、施旺(动物学家)
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的生命起作用。3.
○在修正中前进:细胞通过分裂产生新的细胞。(魏尔肖) 注:现代生物学的三大基石
1.1838—1839年 细胞学说 2.1859年 达尔文 进化论 3.1866年 孟德尔 遗传学
四、结论
除病毒以外,细胞是生物体结构和功能的基本单位,也是地球上最基本的生命系统。
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(二)组成细胞的分子
基本:C 、H 、O 、N (90%)
大量:C 、H 、O 、N 、P 、S 、(97%)K 、C a 、Mg
元素 微量:F e 、Mo 、Zn 、Cu 、B 、Mo 等
约20种 最基本:C ,占干重的48. 4%,生物大分子以碳链为骨架 物质 说明生物界与非生物界的统一性和差异性。
基础 水:主要组成成分;一切生命活动离不开水 无机物 无机盐:对维持生物体的生命活动有重要作用 化合物 蛋白质:生命活动(或性状)的主要承担者/体现者 核酸:携带遗传信息
有机物 糖类:主要的能源物质
脂质:主要的储能物质 一、蛋白质 (占鲜重7-10%,干重50%)
二、核酸
一切生物的遗传物质,是遗传信息的载体,是生命活动的控制者。
△ 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。
三、糖类和脂质
△组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动,而只有按照一定的方式有机地
组织起来,才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。
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四、鉴别实验
(三) 细胞的基本结构
细胞壁(植物特有): 纤维素+果胶,支持和保护作用, 性质为全透性。
成分:脂质(以磷脂为主)50%、蛋白质约40%、糖类2%-10% 作用:隔开细胞和环境;控制物质进出;细胞间信息交流;免疫等
真核细胞质基质: 有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等 细胞是活细胞进行新陈代谢的主要场所。
分工:线、内、高、核、溶、中、叶、液、
细胞器
协调配合:分泌蛋白的合成与分泌;生物膜系统
○水愈细胞代愈旺代谢旺自由水增多,之,含少。
核膜:双层膜,分开核内物质和细胞质
核孔:实现核质之间频繁的物质交流(如RNA 等)和信息交流 细胞核核仁:与某种RNA 的合成以及核糖体的形成有关
染色质(染色体):由DNA 和蛋白质组成,DNA 是遗传信息的载体
○还原糖:葡萄糖、麦芽糖、果糖。
五、无机物
自由多,谢就盛;盛时含量反量减
一、
细胞器差速离心:(美国 克劳德)
六、
有机分化 化学元素细胞
○原生质 1.泛指细胞内的全部生命物质,但并不包括细胞内的所有物质,如细胞壁;
小结
化合组
合2.包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分;其主要成分为核酸、蛋白质(和脂类);
3.动物细胞可以看作一团原生质。
○细胞质 : 指细胞中细胞膜以内、细胞核以外的全部原生质。
○原生质层:成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质,为一层半透膜。
△ 细胞器是指在细胞质中具有一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位,
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三、协调配合 分泌蛋白的合成与分泌 用放射性同位素示踪法:
有机物、O 2
叶绿体线粒体
基因调控 胞外 氨基酸肽链一定空间结构
○生物膜系统:细胞器膜 + 细胞膜 + 核膜等形成的结构体系
(四)细胞物质的运输
○科学家研究细胞膜结构的历程是从物质跨膜运输的现象开始的,分析成分是了解结构的基础,现象和功能又提供了探究结构的线索。人们在实验观察的基础上提出假说,又通过进一步的实验来修正假说,其中方法与技术的进步起到关键的作用
成分:磷脂和蛋白质和糖类 结构: 流动镶嵌模型
细胞膜 特性 结构特点:具有相对的流动性
生理特性:选择透过性(对离子和小分子物质具选择性)
保护作用
功能 控制细胞内外物质交换
细胞识别、分泌、排泄、免疫等
四、细胞核 = 核膜(双层) + 核仁 + 染色质 + 核液
美西螈实验、蝾螈横缢实验、变形虫实验、伞藻嫁接与移植实验
细胞核的功能是遗传信息储存和复制的场所,是代谢活动和遗传特性的控制中心。
○ 染色质和染色体是同一物质在细胞周期不同阶段相互转变的形态结构。
DNA 螺旋
○ + = 核小体染色质纤维 组蛋白 非组蛋白
螺旋化
0.4um超螺旋管(圆筒形)-10um 染色单体(圆柱状、杆状) 五、树立观点(基本思想)
.有一定的结构就必然有与之相对应功能的存在; 1、.任何功能都需要一定的结构来完成
.各种细胞器既有形态结构和功能上的差异,又相互联系,相互依存;
2、2.细胞的生物膜系统体现细胞各结构之间的协调配合。
3、生物的整体性:整体大于各部分之和;只有在各部分组成一个整体的时才能体现出生命现象。①结构:细胞的各个部分是相互联系的。如分布在细胞质的内质网内连核膜,外接细胞膜。
②功能:细胞的不同结构有不同的生理功能,但却是协调配合的。如分泌蛋白的合成与分泌。 ③调控:细胞核是代谢的调控中心。其DNA 通过控制蛋白质类物质的合成调控生命活动。
④与外界的关系上:每个细胞都要与相邻细胞、而与外界环境直接接触的细胞都要和外界环境进行物质交换和能量转换。
一、物质跨膜运输的实例
1. ○ ○ 渗透作用:水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
○ 半透膜:指一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。 ○ 质壁分离与复原实验可拓展应用于:(指的是原生质层与细胞壁) ①证明成熟植物细胞发生渗透作用 ②证明细胞是否是活的;
③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法; ④初步测定细胞液浓度的大小; 2. 无机盐等其他物质
① 不同生物吸收无机盐的种类和数量不同。
② 物质跨膜运输既有顺浓度梯度的,也有逆浓度梯度的。
3. 选择透过性膜
可以让水分子自由通过,一些离子和小分子也可以通过,而其他离子、小分子和大分子则不能通
六、总结
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。
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过的膜。简言之,此物能过彼物不过,或此物过的多彼物过的少皆体现选择性。
□ 生物膜是一种选择透过性膜,是严格的半透膜。
二、流动镶嵌模型
. 要点 ①磷脂双分子层 构成生物膜的基本支架,但这个支架不是静止的,它具有流动性。
②蛋白质 镶嵌、贯穿、覆盖在磷脂双分子层上,大多数蛋白质也是可以流动的。 ③天然糖蛋白 蛋白质和糖类结合成天然糖蛋白,形成糖被具有保护、润滑和细胞识别等
需氧呼吸 厌氧呼吸 一、 酶——降低反应活化能
◎ 新陈/细胞代谢:细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应。
◎ 活化能:分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 1.定义
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质。
注:
①由活细胞产生(与核糖体有关)
②催化性质:A. 比无机催化剂更能减低化学反应的活化能,提高化学反应速度。 B.反应前后酶的性质和数量没有变化。
③成分:目前,绝大多数酶是蛋白质(合成酶的场所主要是核糖体,水解酶的酶是蛋白酶),少数酶是RNA 。 2.特性
① 高效性:催化效率很高,使反应速度很快,是一般无机催化集的107——1013倍。 ② 专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 → 多样性 。 ③ 需要合适的条件(温度和pH 值) → 温和性 → 易变性 。
酶的催化作用需要适宜的温度、pH 值等,过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构(不可逆)。
四、小结
组成 决定
磷脂分子+蛋白质分子
结构
具有导致保证 体现
运动性流动性物质交换正常选择透过性
低温也会影响酶的活性,但不破坏酶的分子结构。(可逆)
成分组成结构,结构决定功能。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的,
因此决定了由它们构成的细胞膜的结构具有一定的流动性。结构的流动性保证了载体蛋白能把相应的物质从细胞膜的一侧转运到到另一侧。由于细胞膜上不同载体的数量不同,所以,当物质进出细胞时能体现出
不同的物质进出细胞膜的数量、速度及难易程度的不同,即反映出物质交换过程中的选择透过性。可见,流动性是细胞膜结构的固有属性,无论细胞是否与外界发生物质交换关系,流动性总是存在的,而选择透过性是细胞膜生理特性的描述,这一特性,只有在流动性基础上,完成物质交换功能方能体现出来。
(五) 细胞的能量供应和利用
2外界(蒸腾作用) 光ATP I CO22363 252
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◎ 酶工程(供参考)
生产提取 制成 酶制剂 应用 治疗疾病;加工和生产一些产品; 和分离纯化 固定化酶 化验诊断和水质检测;其他分支。
放出能量并生成A TP 的过程。分为:
二、ATP (三磷酸腺苷)
◎ A TP 是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物,是生物体进行各项生命活动的直接
能源,它的水解与合成存在着能量的释放与贮存。
1.结构简式(切记!!)
A P ~ P P
腺苷 普通化学键13.8KJ/mol 高能磷酸键 30.54 KJ/mol 磷酸基团
2.ATP 与ADP 的转化
线粒体) 吸收分泌(渗透能)
光合作用肌肉收缩(机械能)
神经传导、生物电(电能) 合成代谢(化学能) 体温(热能) 萤火虫(光能) ◎ 热能 散失
A TP
水解酶、放能
◎ A TP ADP + Pi + 能量 (此非可逆反应,因场所、酶、能量的不同) 合成酶、吸能
3.能产生ATP : 线粒体、叶绿体、细胞质基质 能产生水: 线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核 含有DNA : 线粒体、叶绿体、细胞核
呼吸作用
1、温度:温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内,温度越低,,细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。
2、氧气:氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3、水分:一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没,根部缺氧,
进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。 4、CO 2:环境CO 2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
◎呼吸作用在生产上的应用:
1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。 3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。
三、ATP 的主要来源——细胞呼吸(重点,务求掌握)
◎呼吸是通过呼吸运动吸进氧气,排出二氧化碳的过程。
◎细胞呼吸(呼吸作用)是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释
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四、光和光合作用(重点,务求掌握)
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,并释放出氧气的过程。影响因素有:光、温度、CO 2浓度、水分、矿质元素等。 1.重要发现历程
2.场所
双层膜
叶绿体
基质 含多种酶
基粒 多个类囊体(片层)堆叠而成 (含酶和色素)
胡萝卜素(橙黄色) 类胡萝卜素 叶黄素(黄色) 吸蓝紫光 (1/4) 叶绿素A (蓝绿色) 叶绿素(3/4 叶绿素B (黄绿色)吸红橙和蓝紫光 3.过程
4 ① 同位素示踪法
② 人为创设条件,看物质变化:
1. 光照 → [H]和ATP → 暗反应 → (CH 2O )
↓ ↓ ↓ ↓ 切断 → 不能生成 → 不能进行 → 不能生成
2. CO 2 → C5 → C3 → (CH 2O )
↓ ↓ ↓ ↓
切断 → 增多 → 减少 →不能生成 5、比较
◎
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
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细胞呼吸是细胞代谢的中心
6.比较同化作用的类型
7、影响光合作用的外界因素主要有:
1、光照强度:在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快,超过光饱合点,光合速率反而会下降。 2、温度:温度可影响酶的活性。
3、二氧化碳浓度:在一定范围内,光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快,达到一定程度后,光合速率
2.区别
复制 着丝点分裂
维持在一定的水平,不再增加。 4、水:光合作用的原料之一,缺少时光合速率下降。间接影响二氧化碳浓度 8、光合作用的应用:
1、适当提高光照强度。 2、延长光合作用的时间。 3、增加光合作用的面积------合理密植,间作套种。 4、温室大棚用无色透明玻璃。
5、温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温。 6、温室栽培多施有机肥或放置干冰,提高二氧化碳浓度。
(六)细胞的生命历程
一、细胞的增殖
表面积/体积 → 物质运输效率 体积增大 → 细胞生长 细胞核/细胞质 → 控制与必需 ◎ 生长 减数分裂
数目增加 → 有丝分裂 核延长缢裂为二,整个细胞缢裂成两个 特点:分裂中无纺锤丝和染色体的变化
例子:蛙的红细胞
1.细胞周期
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结束。可分为:
分裂间期:DNA 复制与蛋白质的合成。时间长,约占90%----95%。 前期:核膜核仁消失,纺锤丝出现形成纺锤体,出现染色体;
分裂期M 中期:纺锤丝牵引着染色体运动,使染色体的着丝点排列在中央赤道板; 后期:着丝点分裂,染色单体分开,分别移向两极; 末期:纺锤丝消失,染色体变成染色质,核膜核仁出现。 ●动植物细胞有丝分裂区别 DNA 数: 1 2 2 染色体 : 1 1 2 染色单体: 0 2 0
3.假设正常体细胞的核中DNA 含量为2a ,染色体数为2N ,则
复制
间期 前期 中期 后期 末期
DNA (数线)2a →4a 4a 4a 4a 4a → 2a 染色体(数点)2N 2N 2N 4N 4N → 2N 染色单体(看形0→4N 4N 4N 0 0
4、细胞的分化
1.分化
在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在结构、形态和生理功能上 发生稳定性差异的过程。 注:
① 持久性:在生物体的整个生命过程都有,只是在胚胎发育时达到最大值; ② 相对稳定性:一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡; ③ 意义:个体发育的基础,形成各种组织和器官;
使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。
④实质:不同细胞遗传物质的执行情况不同(即基因的选择性表达)
2.全能性 ← 1958年 美国 斯图尔德
指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。
植物:胡萝卜的组织培养快繁花卉与蔬菜;拯救物种;培育新作物;
如替换病变部位,治疗某些癌症和遗传病带来希望。第 8 页 共 11
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一般而言,受精卵的全能性大于生殖细胞,生殖细胞的全能性大于体细胞,
植物细胞全能性大于动物细胞。
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三、细胞的衰老与凋亡
◎ 生命历程:发生 → 分化 → 衰老 → 死亡
水分减少,体积变小,代谢减慢 → 皱纹 酶活性降低 → 白发
细胞衰老 个体衰老 色素积累 → 老年斑
呼吸减慢,核体积增大,染色质固缩,染色加深 细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低
细胞凋亡:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。属于主动死亡。如尾的消失,手指的形成。 VS (基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果) 细胞坏死 :被动死亡的过程
四、细胞的癌变
物理:主指各种辐射,如紫外线、X 射线等; 致癌因子 化学:如石棉、砷、亚硝胺、黄曲霉素等; 病毒:如Rous 肉瘤病毒等。
原癌、抑癌基因突变 无限增殖;
正常细胞 癌细胞 形态结构发生显著变化;
(不受机体控制的恶性增殖 )表面发生变化,易分散和转移;
实验专题
一、检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
水浴加热2min ①可溶性还原糖(葡萄糖、果糖、麦芽糖)+蓝色的本尼迪特试剂(甲+
黄红色↓
①3min ②吸水纸吸去染液 ②脂肪+苏丹Ⅲ橙黄色
③50%酒精洗去浮色 ④吸去酒精,滴蒸馏水
③蛋白质+双缩脲 紫色 先A 液:制造碱性环境;再B 液
二、植物细胞的吸、失水
原理:原生质层相当于一层选择透过性膜,且原生质层毕细胞壁的伸缩性大。
步骤: 有一个紫色的中央液泡 观察正常细胞形态 质壁紧贴在一起
中央液泡逐渐缩小
换 观察质壁分离 质、壁逐渐分离 中央液泡逐渐扩大
换清水 质壁逐渐紧贴在一起
结论:①成熟的植物细胞能与外溶液发生渗透作用;
②当外界溶液大于细胞液浓度时,细胞失水; ③当外界溶液小于细胞液浓度时,细胞吸水。
●质壁分离后,在原生质层和细胞壁之间的充满是什么?为什么?
外界溶液(实验时为蔗糖溶液),因为细胞壁具有全透性。
三、影响酶活性的条件
若超过最适温度,酶的活性逐渐下降,甚至停止。高温使酶变性失活,活性不能恢复。低温仅降低活性,不失活,活性可恢复。
●每种酶只能在一定限度的pH 范围内表现出活性,其中酶的活性最高时的pH ,即为该种酶的最适pH 。在过酸或过碱环境中,酶失去活性,并且不能再恢复。
四、绿叶中色素的提取与分离
1 2.结果
3.注意事项
①未加SiO 2或研磨不充分,色素未能充分提取出来;
①淡绿色 ②无水乙醇加入量太多,稀释了色素提取液;
③未加入碳酸钙粉末,叶绿素分子已破坏。
②层析时滤纸上的细线不能触及层析液,以免色素直接溶解在层析液中,影响实验 效果。
五、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
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注意事项:◎烂根:进行无氧呼吸而酒精中毒,以及微生物繁殖使水质污染导致。
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