第二章 细胞的化学组成
第一节 细胞中的原子和分子
一、组成细胞的原子和分子
1、细胞中含量最多的6种元素是C、H、O、N、P、Ca(98%)。
2、组成生物体的基本元素：C元素。(碳原子间以共价键构成的碳链，碳链是生物构成生物大分子的基本骨架，称为有机物的碳骨架。)
3、缺乏必需元素可能导致疾病。如：克山病(缺硒)
4、生物界与非生物界的统一性和差异性
统一性：组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种元素是生物界特有的。
差异性：组成生物体的化学元素在生物体和自然界中含量相差很大。
二、细胞中的无机化合物：水和无机盐
1、水：(1)含量：占细胞总重量的60%-90%，是活细胞中含量是最多的物质。
(2)形式：自由水、结合水
自由水：是以游离形式存在，可以自由流动的水。作用有①良好的溶剂;②参与细胞内生化反应;③物质运输;④维持细胞的形态;⑤体温调节
(在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多)
结合水：是与其他物质相结合的水。作用是组成细胞结构的重要成分。
(结合水的含量增多，可以使植物的抗逆性增强)
2、无机盐
(1)存在形式：离子
(2)作用
①与蛋白质等物质结合成复杂的化合物。
(如Mg2+是构成叶绿素的成分、Fe2+是构成血红蛋白的成分、I-是构成甲状腺激素的成分。
②参与细胞的各种生命活动。(如钙离子浓度过低肌肉抽搐、过高肌肉乏力)
第二节 细胞中的生物大分子
一、糖类
1、元素组成：由C、H、O 3种元素组成。
2、分类
概 念种 类分 布主 要 功 能
单糖不能水解的糖核糖动植物细胞组成核酸的物质
脱氧核糖
葡萄糖细胞的重要能源物质
二糖水解后能够生成二分子单糖的糖蔗糖植物细胞
麦芽糖
乳糖动物细胞
多糖水解后能够生成许多个单糖分子的糖淀粉植物细胞植物细胞中的储能物质
纤维素植物细胞壁的基本组成成分
糖原动物细胞动物细胞中的储能物质
附：二糖与多糖的水解产物：
蔗糖→1葡萄糖+1果糖
麦芽糖→2葡萄糖
乳糖→1葡萄糖+ 1半乳糖
淀粉→麦芽糖→葡萄糖
纤维素→纤维二糖→葡萄糖
糖原→葡萄糖
3、功能：糖类是生物体维持生命活动的主要能量来源。
(另：能参与细胞识别，细胞间物质运输和免疫功能的调节等生命活动。)
4.糖的鉴定：
(1)淀粉遇碘液变蓝色，这是淀粉特有的颜色反应。
(2)还原性糖(单糖、麦芽糖和乳糖)与斐林试剂在隔水加热条件下，能够生成砖红色沉淀。
斐林试剂： 配制：0.1g/mL的NaOH溶液(2mL)+ 0.05g/mL CuSO4溶液(4-5滴)
使用：混合后使用，且现配现用。
二、脂质
1、元素组成：主要由C、H、O组成(C/H比例高于糖类)，有些还含N、P
2、分类：脂肪、类脂(如磷脂)、固醇(如胆固醇、性激素、维生素D等)
3.功能：
脂肪：细胞代谢所需能量的主要储存形式。
类脂中的磷脂：是构成生物膜的重要物质。
固醇：在细胞的营养、调节、和代谢中具有重要作用。
4、脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
(在实验中用50%酒精洗去浮色→显微镜观察→橘黄色脂肪颗粒)
三、蛋白质
1、元素组成：除C、H、O、N外，大多数蛋白质还含有S
2、基本组成单位：氨基酸(组成蛋白质的氨基酸约20种)
氨基酸结构通式： ：
氨基酸的判断： ①同时有氨基和羧基
②至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
(组成蛋白质的20种氨基酸的区别：R基的不同)
3.形成：许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键(-CO-NH-)相连而成肽链，多条肽链盘曲折叠形成有功能的蛋白质
二肽：由2个氨基酸分子组成的肽链。
多肽：由n(n≥3)个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链。
蛋白质结构的多样性的原因：组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同;
构成蛋白质的多肽链的数目、空间结构不同
4.计算：
一个蛋白质分子中肽键数(脱去的水分子数)=氨基酸数 - 肽链条数。
一个蛋白质分子中至少含有氨基数(或羧基数)=肽链条数
5.功能：生命活动的主要承担者。(注意有关蛋白质的功能及举例)
6.蛋白质鉴定：与双缩脲试剂产生紫色的颜色反应
双缩脲试剂：配制：0.1g/mL的NaOH溶液(2mL)和0.01g/mL CuSO4溶液(3-4滴)
使用：分开使用，先加NaOH溶液，再加CuSO4溶液。
四、核酸
1、元素组成：由C、H、O、N、P 5种元素构成
2、基本单位：核苷酸(由1分子磷酸+1分子五碳糖+1分子含氮碱基组成)
1分子磷酸
脱氧核苷酸 1分子脱氧核糖
(4种) 1分子含氮碱基(A、T、G、C)
1分子磷酸
核糖核苷酸 1分子核糖
(4种) 1分子含氮碱基(A、U、G、C)
3、种类：脱氧核糖核酸(DNA)和 核糖核酸(RNA)
种类英文缩写基本组成单位存在场所
脱氧核糖核酸DNA脱氧核苷酸(4种)主要在细胞核中
(在叶绿体和线粒体中有少量存在)
核糖核酸RNA核糖核苷酸(4种)主要存在细胞质中
4、生理功能：储存遗传信息，控制蛋白质的合成。
(原核、真核生物遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。)
第三章 细胞的结构和功能
第一节 生命活动的基本单位——细胞
一、细胞学说的建立和发展
发明显微镜的科学家是荷兰的列文虎克;
发现细胞的科学家是英国的胡克;
创立细胞学说的科学家是德国的施莱登和施旺。施旺、施莱登提出“一切动物和植物都是由细胞构成的，细胞是一切动植物的基本单位”。
在此基础上德国的魏尔肖总结出：“细胞只能来自细胞”，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。这被认为是对细胞学说的重要补充。
二、光学显微镜的使用
1、方法：
先对光：一转转换器;二转聚光器;三转反光镜
再观察：一放标本孔中央;二降物镜片上方;三升镜筒仔细看
2、注意：
(1)放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数
(2)物镜越长，放大倍数越大
目镜越短，放大倍数越大
“物镜—玻片标本”越短，放大倍数越大
(3)物像与实际材料上下、左右都是颠倒的
(4)高倍物镜使用顺序：
低倍镜→标本移至中央→高倍镜→大光圈，凹面镜→细准焦螺旋
(5)污点位置的判断：移动或转动法
第二节 细胞的类型和结构
一、细胞的类型
原核细胞：没有典型的细胞核，无核膜和核仁。如细菌、蓝藻、放线菌等原核生物的细胞。
真核细胞：有核膜包被的明显的细胞核。如动物、植物和真菌(酵母菌、霉菌、食用菌)等真核生物的细胞。
二、细胞的结构
1.细胞膜
(1)组成：主要为磷脂双分子层(基本骨架)和蛋白质，另有糖蛋白(在膜的外侧)。
(2)结构特点：具有一定的流动性(原因：磷脂和蛋白质的运动);
功能特点：具有选择通透性。
(3)功能：保护和控制物质进出
2.细胞壁：主要成分是纤维素，有支持和保护功能。
3.细胞质：细胞质基质和细胞器
(1)细胞质基质：为代谢提供场所和物质和一定的环境条件，影响细胞的形状、分裂、运动及细胞器的转运等。
(2)细胞器：
线粒体(双层膜)：内膜向内突起形成“嵴”，细胞有氧呼吸的主要场所(第二、三阶段)，含少量DNA。
叶绿体(双层膜)：只存在于植物的绿色细胞中。类囊体上有色素，类囊体和基质中含有与光合作用有关的酶，是光合作用的场所。含少量的DNA。
内质网(单层膜)：是有机物的合成“车间”，蛋白质运输的通道。
高尔基体(单层膜)：动物细胞中与分泌物的形成有关，植物中与有丝分裂细胞壁的形成有关。
液泡(单层膜)：泡状结构，成熟的植物有大液泡。功能：贮藏(营养、色素等)、保持细胞形态，调节渗透吸水。
核糖体(无膜结构)：合成蛋白质的场所。
中心体(无膜结构)：由垂直的两个中心粒构成，与动物细胞有丝分裂有关。
小结：
★ 双层膜的细胞器：线粒体、叶绿体
★ 单层膜的细胞器：内质网、高尔基体、液泡
★非膜的细胞器：核糖体、中心体;
★ 含有少量DNA的细胞器：线粒体、叶绿体
★ 含有色素的细胞器：叶绿体、液泡
★动、植物细胞的区别：动物特有中心体;高等植物特有细胞壁、叶绿体、液泡。
4.细胞核
(1)组成：核膜、核仁、染色质
(2)核膜：双层膜，有核孔(细胞核与细胞质之间的物质交换通道，RNA、蛋白质等大分子进出必须通过核孔。)
(3)核仁：在细胞有丝分裂中周期性的消失(前期)和重建(末期)
(4)染色质：被碱性染料染成深色的物质，主要由DNA和蛋白质组成
染色质和染色体的关系：细胞中同一种物质在不同时期的两种表现形态
(5)功能：是遗传物质DNA的储存和复制的主要场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。
(6)原核细胞与真核细胞根本区别：是否具有成形的细胞核(是否具有核膜)
5.细胞的完整性：细胞只有保持以上结构完整性，才能完成各种生命活动。
第三节 物质的跨膜运输
一、物质跨膜运输的方式：
1、小分子物质跨膜运输的方式：
方式浓度载体能量举例意义
被动运输简单
扩散高→低O2、CO2、水、乙醇、甘油、脂肪酸只能从高到低被动地吸收或排出物质
易化
扩散高→低√×葡萄糖进入红细胞
主动
运输低→高√√各种离子，小肠吸收葡萄糖、氨基酸，肾小管重吸收葡萄糖一般从低到高主动地吸收或排出物质，以满足生命活动的需要。
2、大分子和颗粒性物质跨膜运输的方式：
大分子和颗粒性物质通过内吞作用进入细胞，通过外排作用向外分泌物质。
二、实验：观察植物细胞的质壁分离和复原
实验原理：原生质层(细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质)相当于半透膜，
当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞将失水，原生质层和细胞壁都会收缩，但原生质层伸缩性比细胞壁大，所以原生质层就会与细胞壁分开，发生“质壁分离”。
反之，当外界溶液的浓度小于细胞液浓度时，细胞将吸水，原生质层会慢慢恢复原来状态，使细胞发生“质壁分离复原”。
材料用具：紫色洋葱表皮，0.3g/ml蔗糖溶液，清水，载玻片，镊子，滴管，显微镜等
方法步骤：
(1)制作洋葱表皮临时装片。
(2)低倍镜下观察原生质层位置。
(3)在盖玻片一侧滴一滴蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在蔗糖溶液中。
(4)低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化(变小)，观察细胞是否发生质壁分离。
(5)在盖玻片一侧滴一滴清水，另一侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在清水中。
(6)低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化(变大)，观察是否质壁分离复原。
实验结果：
细胞液浓度外界溶液浓度 细胞吸水(质壁分离复原)
第四章 光合作用和细胞呼吸
第一节 ATP和酶
一、ATP
1、功能：ATP是生命活动的直接能源物质
注：生命活动的主要的能源物质是糖类(葡萄糖);
生命活动的储备能源物质是脂肪。
生命活动的根本能量来源是太阳能。
2、结构：
中文名：腺嘌呤核苷三磷酸(三磷酸腺苷)
构成：腺嘌呤—核糖—磷酸基团～磷酸基团～磷酸基团
简式： A-P～P～P
(A ：腺嘌呤核苷; T ：3; P：磷酸基团;
~ ： 高能磷酸键，第二个高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂)
3、ATP与ADP的相互转化：
酶
ATP ADP+Pi+能量
注：
(1)向右：表示ATP水解，所释放的能量用于各种需要能量的生命活动。
向左：表示ATP合成，所需的能量来源于生物化学反应释放的能量。
(在人和动物体内，来自细胞呼吸;绿色植物体内则来自细胞呼吸和光合作用)
(2)ATP能作为直接能源物质的原因是细胞中ATP与ADP循环转变，且十分迅速。
二、酶
1、概念：酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的蛋白质，又称为生物催化剂。(少数核酸也具有生物催化作用，它们被称为“核酶”)。
2、特性： 催化性、高效性、特异性
3、影响酶促反应速率的因素
(1)PH: 在最适pH下，酶的活性最高，pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(PH过高或过低，酶活性丧失)
(2)温度: 在最适温度下酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。(温度过低，酶活性降低;温度过高，酶活性丧失)
另外：还受酶的浓度、底物浓度、产物浓度的影响。
第二节光合作用
一、光合作用的发现
1648 比利时，范海尔蒙特：植物生长所需要的养料主要来自于水,而不是土壤。
1771 英国，普利斯特莱：植物可以更新空气。
1779 荷兰，扬英根豪斯：植物只有绿叶才能更新空气;并且需要阳光才能更新空气。
1880美国，恩吉(格)尔曼：光合作用的场所在叶绿体。
1864 德国，萨克斯：叶片在光下能产生淀粉
1940美国，鲁宾和卡门(用放射性同位素标记法)：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。(糖类中的氢也来自水)。
1948 美国，梅尔文卡尔文：用标14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，进一步了解到光合作用中复杂的化学反应。
二、实验：提取和分离叶绿体中的色素
1、原理：
叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂(如丙酮、酒精等)。
叶绿体中的色素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;反之则慢。
2、过程：(见书P61)
3、结果：色素在滤纸条上的分布自上而下：
胡萝卜素(橙黄色) 最快(溶解度最大)
叶黄素 (黄 色)
叶绿素a (蓝绿色) 最宽(最多)
叶绿素b (黄绿色) 最慢(溶解度最小)
4、注意：
丙酮的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素，
层析液的的用途是分离叶绿体中的色素;
石英砂的作用是为了研磨充分，
碳酸钙的作用是防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏;
分离色素时，层析液不能没及滤液细线的原因是滤液细线上的色素会溶解到层析液中;
5、色素的位置和功能
叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。
叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害的作用。
Mg是构成叶绿素分子必需的元素。
三、光合作用
1、概念：
指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2、过程：
(1)光反应
条件：有光
场所：叶绿体类囊体薄膜
过程：① 水的光解：
② ATP的合成： (光能→ATP中活跃的化学能)
(2)暗反应
条件：有光和无光
场所：叶绿体基质
过程：①CO2的固定：
② C3的`还原：
(ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能)
3、总反应式：
光能
CO2 + H2O (CH2O)+ O2
叶绿体
4、实质：把无机物转变成有机物，把光能转变成有机物中的化学能
四、影响光合作用的环境因素：光照强度、CO2浓度、温度等
(1)光照强度：在一定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快。
(2)CO2浓度：在一定浓度范围内，光合作用速率随着CO2浓度的增加而加快。
(3)温度：光合作用只能在一定的温度范围内进行，在最适温度时，光合作用速率最快，高于或低于最适温度，光合作用速率下降。
五、农业生产中提高光能利用率采取的方法:
延长光照时间 如：补充人工光照、多季种植
增加光照面积 如：合理密植、套种
光照强弱的控制：阳生植物(强光)，阴生植物(弱光)
增强光合作用效率 适当提高CO2浓度：施农家肥
适当提高白天温度(降低夜间温度)
必需矿质元素的供应
第三节 细胞呼吸
一、有氧呼吸
1、概念：
有氧呼吸是指活细胞在有氧气的参与下，通过酶的催化作用，把某些有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。
2、过程：三个阶段
① C6H12O6 酶 2丙酮酸 + [H](少)+ 能量(少) 细胞质基质
② 丙酮酸 + H2O 酶 CO2 + [H] + 能量(少) 线粒体
③ [H] + O2 酶 H2O + 能量(大量) 线粒体
(注：3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的)
3、总反应式：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 酶 6CO2 + 12H2O + 能量
4、意义：是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径
二、无氧呼吸
1、概念：
无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成乙醇和二氧化碳或乳酸, 同时释放少量能量的过程。
2、过程：二个阶段
①:与有氧呼吸第一阶段完全相同 细胞质基质
② 丙酮酸 酶 C2H5OH(酒精)+CO2 细胞质基质
(高等植物、酵母菌等)
或 丙酮酸 酶 C3H6O3(乳酸)
(动物和人)
3、总反应式：
C6H12O6 酶 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量
C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)+能量
4、意义：
高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。(酒精会毒害根细胞，产生烂根现象)
人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸，释放出一定能量，满足人体的需要。
三、细胞呼吸的意义
为生物体的生命活动提供能量，其中间产物还是各种有机物之间转化的枢纽。
四、应用：
1、水稻生产中适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件，增强水稻根系的细胞呼吸作用。
2、储存粮食时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸。
3、果蔬保鲜时，采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法，抑制细胞呼吸，注意要保持一定的湿度。
五、实验：探究酵母菌的呼吸方式
1、过程(见书p69)
2、结论：酵母能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。
第五章 细胞的增殖、分化、衰老和凋亡
第一节 细胞增殖
一、细胞增殖的意义：是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础
二、细胞分裂方式:
有丝分裂 (真核生物体细胞进行细胞分裂的主要方式 )
无丝分裂
减数分裂
三、有丝分裂：
1、细胞周期：
从一次细胞分裂结束开始，直到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期
注：①连续分裂的细胞才具有细胞周期;
②间期在前，分裂期在后;
③间期长，分裂期短;
④不同生物或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长短不一。
2、有丝分裂的过程：
动物细胞的有丝分裂
(1)分裂间期：主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
结果：DNA分子加倍;染色体数不变(一条染色体含有2条染色单体)
(2)分裂期
前期：①出现染色体和纺锤体 ②核膜解体、核仁逐渐消失;
中期：每条染色体的着丝粒都排列在赤道板上;(观察染色体的最佳时期)
后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向细胞两极移动。
末期：①染色体、纺锤体消失 ②核膜、核仁重现(细胞膜内陷)
植物细胞的有丝分裂
3、动、植物细胞有丝分裂的比较：
动物细胞植物细胞
不
同
点
前期：
纺锤体的形成方式不同由两组中心粒发出的星射线构成纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝构成纺锤体
末期：
子细胞的形成方式不同由细胞膜向内凹陷把亲代细胞缢裂成两个子细胞由细胞板形成的细胞壁把亲代细胞分成两个子细胞
4、有丝分裂过程中染色体和DNA数目的变化：
5、有丝分裂的意义
在有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，分裂结果是染色体平均分配到两个子细胞中去。子细胞具有和亲代细胞相同数目、相同形态的染色体。
这保证了亲代与子代细胞间的遗传性状的稳定性。
四、无丝分裂
1、特点：在分裂过程中，没有染色体和纺锤体等结构的出现(但有DNA的复制)
2、举例：草履虫、蛙的红细胞等。
第二节 细胞分化、衰老和凋亡
一、细胞的分化
1、概念：由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。
2、细胞分化的原因：是基因选择性表达的结果(注：细胞分化过程中基因没有改变)
3、细胞分化和细胞分裂的区别：
细胞分裂的结果是：细胞数目的增加;
细胞分化的结果是：细胞种类的增加
二、细胞的全能性
1、植物细胞全能性的概念
指植物体中单个已经分化的细胞在适宜的条件下，仍然能够发育成完整新植株的潜能。
2、植物细胞全能性的原因：植物细胞中具有发育成完整个体的全部遗传物质。
(已分化的动物体细胞的细胞核也具有全能性)
3、细胞全能性实例： 胡萝卜根细胞离体，在适宜条件下培养后长成一棵胡萝卜。
三、细胞衰老
1、衰老细胞的特征:
①细胞核膨大，核膜皱折，染色质固缩(染色加深);
②线粒体变大且数目减少(呼吸速率减慢);
③细胞内酶的活性降低，代谢速度减慢，增殖能力减退;
④细胞膜通透性改变，物质运输功能降低;
⑤细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小;
⑥细胞内色素沉积，妨碍细胞内物质的交流和传递。
2、决定细胞衰老的主要原因
细胞的增殖能力是有限的，体细胞的衰老是由细胞自身的因素决定的
四、细胞凋亡
1、细胞凋亡的概念：细胞凋亡是细胞的一种重要的生命活动，是一个主动的由基因决定的细胞程序化自行结束生命的过程。也称为细胞程序性死亡。
2、细胞凋亡的意义：对生物的个体发育、机体稳定状态的维持等都具有重要作用。
第三节 关注癌症
一、细胞癌变原因：
内因：原癌基因和抑癌基因的变异
物理致癌因子
外因：致癌因子 化学致癌因子
病毒致癌因子
二、癌细胞的特征：
(1)无限增殖
(2)没有接触抑制。癌细胞并不因为相互接触而停止分裂
(3)具有浸润性和扩散性。细胞膜上糖蛋白等物质的减少
(4)能够逃避免疫监视
三、我国的肿瘤防治
1、肿瘤的“三级预防”策略
一级预防：防止和消除环境污染
二级预防：防止致癌物影响
三级预防：高危人群早期检出
2、肿瘤的主要治疗方法：
放射治疗(简称放疗)
化学治疗(简称化疗)
手术切除
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