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人教版高中生物必修一《分子與細(xì)胞》 詳細(xì)版

 心靜如水vqolwc 2018-08-03

01

細(xì)胞中的元素和化合物



組成細(xì)胞的元素(常見(jiàn)的有20多種)



項(xiàng)目

包含元素

判斷依據(jù)

大量元素

C,、H,、O、N,、P,、S、K,、Ca,、Mg等

含量占生物體總重量萬(wàn)分之一以上的元素

微量元素

Fe、Mn,、Zn,、Cu、B,、Mo等

生物體生活所必需的,,但需要量卻很少的元素

主要元素

C、H,、O,、N、P,、S

六種元素占細(xì)胞總量97%以上

基本元素

C,、O、H,、N

在細(xì)胞鮮重與干重中,,這四種元素的含量都是最多的

最基本元素

C

在細(xì)胞干重中含量高達(dá)55.99%,,構(gòu)成生物大分子的基本骨架,,是生命的核心元素

圖解模型




組成細(xì)胞的化合物



1
細(xì)胞中的水

1.細(xì)胞中水的存在形式和生理功能


形式

自由水

結(jié)合水

定義

細(xì)胞中絕大部分的水以游離的形式存在,,可自由流動(dòng)

與細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)相結(jié)合的水

生理功能

①是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑;

②參與細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng),;

③為細(xì)胞提供液體環(huán)境,;

④運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物

是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分

聯(lián)系

自由水和結(jié)合水能夠隨新陳代謝的進(jìn)行而相互轉(zhuǎn)化


不同生物及細(xì)胞含水量特點(diǎn)

(1)一般來(lái)說(shuō),水是細(xì)胞和生物體中含量最多的物質(zhì),。

(2)含水量:

水生>陸生,;

幼年>成年>老年;

代謝旺盛的細(xì)胞>代謝緩慢的細(xì)胞,;

幼嫩細(xì)胞>衰老細(xì)胞,。


     (1)自由水與結(jié)合水含量比值的大小決定了細(xì)胞或生物體的代謝強(qiáng)度,比值越大,,表明細(xì)胞或生物體中自由水含量越多,,代謝越強(qiáng);反之,,代謝越弱,。但生物體的抗逆性(如抗旱性、抗寒性等)與此相反,,即二者比值越小,,抗逆性越強(qiáng)。

     (2)在活細(xì)胞內(nèi),,受溫度的影響,,自由水和結(jié)合水可相互轉(zhuǎn)化,溫度升高時(shí),,自由水增多,,反之,結(jié)合水增多,。

 水的存在形式與代謝,、溫度的關(guān)系


2
細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽

1.存在形式:大多以離子形式存在,如Na+,、K+,、Cu2+、Mg2+,、Fe2+,、Cl、HCO3,、SO42等,。少部分以化合物的形式存在。


2.生理功能


功能

舉例

是細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成部分

如Mg2+是葉綠素分子必需的成分,,F(xiàn)e2+是血紅蛋白的主要成分

參與并維持生物體的生命活動(dòng)

哺乳動(dòng)物血液中必須含有一定的Ca2+,,如果血液中Ca+的含量過(guò)低就會(huì)出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象

維持生

物體內(nèi)

的平衡

滲透壓的平衡

Na+,、Cl對(duì)細(xì)胞外液滲透壓起重要作用,K+則對(duì)細(xì)胞內(nèi)液滲透壓起決定作用

酸堿平衡(即pH平衡)

人血漿中的HCO3,、HPO42等對(duì)血漿pH的穩(wěn)定起重要作用








3
蛋白質(zhì)

1.氨基酸及其種類(lèi)




2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性

     

(1)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

①蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸,。

②由氨基酸形成蛋白質(zhì)的過(guò)程:















氨基酸縮合形成多肽過(guò)程中的有關(guān)計(jì)算

(1)蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量、氨基酸數(shù),、肽鏈數(shù),、肽鍵數(shù)和失去水分子數(shù)的關(guān)系

①肽鍵數(shù)=失去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)

②蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸的總質(zhì)量-脫去水的質(zhì)量=氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量-脫去水分子數(shù)×18

     (2)蛋白質(zhì)中游離氨基或羧基數(shù)目的計(jì)算

 ①至少含有的游離氨基或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)

 ②游離氨基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的氨基數(shù)=各氨基酸中氨基的總數(shù)-肽鍵數(shù)

③游離羧基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的羧基數(shù)=各氨基酸中羧基的總數(shù)-肽鍵數(shù)

     (3)蛋白質(zhì)中含有N、0原子數(shù)的計(jì)算

 ①N原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的N原子數(shù)=各氨基酸中N原子總數(shù)

 ②0原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基上的O原子數(shù)=各氨基酸中O原子總數(shù)-脫去水分子數(shù)





4
核酸



2.核酸的基本組成單位:核苷酸






3.核酸的形成

     (1)DNA:由脫氧核苷酸連接而成的2條長(zhǎng)鏈構(gòu)成

     (2)RNA:由核糖核苷酸連接而成的1條長(zhǎng)鏈構(gòu)成





4.DNA與RNA的比較


種類(lèi)

DNA(脫氧核糖核酸)

RNA(核糖核酸)

五碳糖

脫氧核糖

核糖

磷酸

磷酸

堿基

A(腺嘌呤),、G(鳥(niǎo)嘌呤),、C(胞嘧啶)

T(胸腺嘧啶)

U(尿嘧啶)

基本組成單位

脫氧核苷酸(4種)

核糖核苷酸(4種)

空間結(jié)構(gòu)

通常由2條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈構(gòu)成,呈規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

由一條核糖核苷酸長(zhǎng)鏈構(gòu)成

在細(xì)胞中的分布

真核細(xì)胞:細(xì)胞核(主要),、線粒體和葉綠體

原核細(xì)胞:擬核,、質(zhì)粒

主要分布在細(xì)胞質(zhì)中




核酸的功能:是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),在生物體的遺傳,、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用,。




6.核酸與蛋白質(zhì)的聯(lián)系





5
細(xì)胞中的糖類(lèi)和脂質(zhì)

1.糖類(lèi)

        (1)糖類(lèi)的元素組成:C、H,、O

        (2)糖類(lèi)的分類(lèi)及功能



概念

種類(lèi)

分布

主要功能

單糖

不能水解的糖

脫氧核糖

動(dòng)植物細(xì)胞

組成DNA的成分

核糖

組成RNA的成分

葡萄糖

細(xì)胞的主要能源物質(zhì)

二糖

水解后能夠生成

兩分子單糖的糖

蔗糖

植物細(xì)胞

細(xì)胞的能源物質(zhì)

麥芽糖

乳糖

動(dòng)物細(xì)胞

多糖

水解后能夠生成許

多分子單糖的糖

淀粉

植物細(xì)胞

植物細(xì)胞中的

主要儲(chǔ)能物質(zhì)

纖維素

植物細(xì)胞壁的

基本組成成分

糖原

動(dòng)物細(xì)胞

動(dòng)物細(xì)胞中的

主要儲(chǔ)能物質(zhì)




2.脂質(zhì)

 (1)脂質(zhì)的元素組成:主要是C,、H、O,,磷脂還含有P和N

 (2)脂質(zhì)的分類(lèi)及功能


種類(lèi)

組成元素

生理功能

脂肪

C,、H、O

①是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)

②具有保溫,、緩沖和減壓作用

磷脂

C,、H、O,、N,、P

構(gòu)成細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜等的重要成分

膽固醇

C、H,、O

①是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分

②參與血液中脂質(zhì)的運(yùn)輸

性激素

能促進(jìn)生殖器官的發(fā)育和生殖細(xì)胞的形成

維生素D

能有效地促進(jìn)腸道對(duì)鈣和磷的吸收







6
檢測(cè)生物組織中糖類(lèi),、脂肪和蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)原理:某些化學(xué)試劑能夠與生物組織中的有關(guān)有機(jī)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。



注:葡萄糖,、果糖,、麥芽糖和乳糖是還原糖;蔗糖和多糖(如淀粉)是非還原糖,,但其水解產(chǎn)物仍是還原糖,。




2.實(shí)驗(yàn)方法和步驟

(1)還原糖的檢測(cè)和觀察



(2)淀粉的檢測(cè)和觀察



(3)脂肪的檢測(cè)和觀察

 方法一:花生種子勻漿 + 3滴蘇丹Ⅲ染液樣液變成橘黃色

 方法二:



實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

實(shí)驗(yàn)材料的選擇

   ①在還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)中,最好選用含糖量較高的生物材料,而且材料的顏色越淺越易于觀察,。可選用蘋(píng),、果、梨,、白色甘藍(lán)葉、白蘿卜等,,但不能選用甜菜,、甘蔗等,因?yàn)樗鼈兯恼崽鞘欠沁€原糖,;馬鈴薯因含淀粉較多也不能作實(shí)驗(yàn)材料,;不能選西瓜、血液(含葡萄糖),、含還原糖的綠色葉片等作實(shí)驗(yàn)材料,,以避免顏色的干擾。

  ②在脂肪的鑒定實(shí)驗(yàn)中,,實(shí)驗(yàn)材料最好選富含脂肪的種子,。

  ③在蛋白質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)中,最好選用富含蛋白質(zhì)的生物材料,,植物材料常用的是大豆,,動(dòng)物材料常用的是雞蛋的蛋清。

④在做蛋白質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)時(shí),,鑒定之前可以留出一部分樣液,,以便與鑒定時(shí)樣液的顏色進(jìn)行對(duì)比,這樣可以增強(qiáng)說(shuō)服力,。





斐林試劑與雙縮脲試劑的比較



斐林試劑

雙縮脲試劑

鑒定物質(zhì)

還原糖

蛋白質(zhì)

試劑成分

甲液:質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液,;

乙液:質(zhì)量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液

A液:質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液;

B液:質(zhì)量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液

鑒定原理

還原糖與斐林試劑發(fā)生作用,,生成磚紅色沉淀

蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用,,產(chǎn)生紫色反應(yīng)

使用方法

甲液、乙液等量混合均勻后方可使用,,并且要現(xiàn)配現(xiàn)用

先加A液,,再加B液

使用條件

加熱煮沸

不需加熱

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

淺藍(lán)色→棕色→磚紅色

紫色




7
觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理

(1)甲基綠和吡羅紅對(duì)DNA和RNA的親和力不同:甲基綠能使DNA呈現(xiàn)綠色,吡羅紅能使RNA呈現(xiàn)紅色,。

(2)鹽酸能改變細(xì)胞膜的通透性,,加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞,同時(shí)可使染色體中的DNA與蛋白質(zhì)分離,,有利于DNA和染色劑結(jié)合,。


方法步驟


步驟

器材與試劑

作用與原理

(1)制片

①將消毒牙簽刮下的口腔上皮細(xì)胞置于載玻片上的0.9%NaCl液滴中

②將載玻片烘干

0.9%的NaCl

②烘干使細(xì)胞固定在載玻片上

(2)水解

將烘干的載玻片放入8%鹽酸中,

30℃水浴保溫5分鐘

鹽酸能改變細(xì)胞膜的通透性,加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞,,并使染色體中的DNA與蛋白質(zhì)分離

(3)沖洗

用蒸餾水的緩流沖洗10 s

洗去殘留的鹽酸,,避免影響染色

(4)染色

吸去水分;將甲基綠-吡羅紅混合染色劑滴2滴在載玻片上,,染色5 min,;吸去多余染液,蓋上蓋玻片

甲基綠對(duì)DNA親和力強(qiáng),,能使DNA染上綠色吡羅紅對(duì)RNA親和力強(qiáng),,能使RNA染上紅色

(5)觀察

先用低倍鏡找到染色均勻、色澤淺的區(qū)域,,移至視野中央,,調(diào)節(jié)清晰后再換用高倍鏡觀察







02

 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能

1
從生物圈到細(xì)胞

1生命活動(dòng)離不開(kāi)細(xì)胞

     1.細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。

     2.沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒,,只有依賴活細(xì)胞才能生活,。

     3.單細(xì)胞生物如細(xì)菌、單細(xì)胞藻類(lèi),、單細(xì)胞動(dòng)物等,,依靠單個(gè)細(xì)胞就能完成各種生命活動(dòng)。

     4.多細(xì)胞生物如許多植物和動(dòng)物等,,依賴各種分化的細(xì)胞密切合作,,共同完成一系列復(fù)雜的生命活動(dòng)。



2生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次

     1.生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次由小到大依次為:細(xì)胞組織器官系統(tǒng)個(gè)體種群群落生態(tài)系統(tǒng)生物圈,。

     2.同一生命系統(tǒng)的各個(gè)層次之間是密切聯(lián)系而不是彼此孤立的,。




2
細(xì)胞的多樣性與統(tǒng)一性

1細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立和內(nèi)容

     施萊登、施旺提出的細(xì)胞學(xué)說(shuō)的主要內(nèi)容:

     1.細(xì)胞是一個(gè)有機(jī)體,,一切動(dòng)植物都由細(xì)胞發(fā)育而來(lái),,并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成。

     2.細(xì)胞是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位,,既有它自己的生命,,又對(duì)與其他細(xì)胞共同組成的整體的生命起作用。

     3.新細(xì)胞可以從老細(xì)胞中產(chǎn)生,。




2細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性

1.不同細(xì)胞的形態(tài),、大小、生理功能千差萬(wàn)別,,體現(xiàn)了細(xì)胞的多樣性,。

2.細(xì)胞都有相似的細(xì)胞結(jié)構(gòu)(如細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)),均含有DNA,,體現(xiàn)了細(xì)胞的統(tǒng)一性,。




3原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的差異性和統(tǒng)一性

原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較


比較項(xiàng)目

原核細(xì)胞

真核細(xì)胞

大小

較小

較大

本質(zhì)區(qū)別

無(wú)以核膜為界限的細(xì)胞核

有以核膜為界限的真正的細(xì)胞核

細(xì)胞壁

有細(xì)胞壁,主要成分為肽聚糖(多肽和糖的聚合物)

植物細(xì)胞壁主要成分是纖維素和果膠;動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁,;真菌細(xì)胞壁主要成分是多糖

細(xì)胞質(zhì)

有核糖體,,無(wú)其他細(xì)胞器

有核糖體和其他細(xì)胞器

細(xì)胞核

有擬核,無(wú)核膜和核仁

有核膜和核仁

DNA存在形式

擬核:大型環(huán)狀DNA分子,、裸露

質(zhì)粒:小型環(huán)狀DNA分子,、裸露

細(xì)胞核:和蛋白質(zhì)形成染色質(zhì)(體)

細(xì)胞質(zhì):在線粒體、葉綠體中裸露存在

變異類(lèi)型

基因突變

基因突變,、基因重組,、染色體變異

細(xì)胞分

二分裂

有絲分裂、無(wú)絲分裂和減數(shù)分裂

相同點(diǎn)

①都有相似的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì),;

②都以DNA作為遺傳物質(zhì),且遺傳密碼通用,;

③共有的細(xì)胞器是核糖體






4根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行的生物分類(lèi)



3
細(xì)胞膜,、細(xì)胞核和細(xì)胞器

1細(xì)胞膜

  體驗(yàn)細(xì)胞膜的制備


        

實(shí)驗(yàn)原理:利用滲透作用,使紅細(xì)胞吸水漲破,,除去細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì),,制得細(xì)胞膜。


    

方法步驟:

(1)將紅細(xì)胞稀釋液制成臨時(shí)裝片,。   

  (2)在高倍鏡下觀察:待觀察清晰時(shí),,在蓋玻片一側(cè)滴加蒸餾水,另一側(cè)用吸水紙吸引,;隨后可看到紅細(xì)胞凹陷消失,,細(xì)胞體積增大,最后導(dǎo)致細(xì)胞破裂,,內(nèi)容物流出,。

 (3)如果上述實(shí)驗(yàn)在試管中進(jìn)行,細(xì)胞破裂后采用不同轉(zhuǎn)速離心的方法,,就獲得較純的細(xì)胞膜





細(xì)胞膜的成分:主要是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)(蛋白質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量與細(xì)胞膜功能復(fù)雜程度有關(guān)),,還有少量糖類(lèi),與蛋白質(zhì)形成糖蛋白,,與脂質(zhì)構(gòu)成糖脂,。



   細(xì)胞膜的功能

        (1)將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi):使細(xì)胞成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng),保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定,。

        (2)控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞:有選擇性地允許物質(zhì)進(jìn)出,,保證細(xì)胞代謝正常進(jìn)行。但是控制能力是有限的,。

        (3)進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流:保持生物體內(nèi)各細(xì)胞之間功能的協(xié)調(diào),。

         

  方式一:一些細(xì)胞如分泌細(xì)胞分泌一些信息分子如激

素,通過(guò)血液的傳遞運(yùn)送到作用部位的細(xì)胞(靶細(xì)胞),被靶細(xì)胞的細(xì)胞膜上的受體(成分為糖蛋白等)識(shí)別,,引起靶細(xì)胞生理反應(yīng),。

 方式二:相鄰兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸,通過(guò)受體識(shí)

別,,將信息從一細(xì)胞傳遞給另一細(xì)胞,。

方式三:通過(guò)相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成的通道,攜帶信息

的物質(zhì)進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞而實(shí)現(xiàn)信息交流,。



細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能特性


項(xiàng)目

特點(diǎn)

原因

實(shí)例

影響因素

結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)

具有一定的流動(dòng)性

 構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子不是靜止的,,而是可以運(yùn)動(dòng)的

變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng);細(xì)胞融合,;胞吞,;胞吐;主動(dòng)運(yùn)輸

溫度:在一定范圍內(nèi),,溫度越高,,細(xì)胞膜的流動(dòng)性越大

功能

特性

具有選擇

透過(guò)性

遺傳特性決定載體蛋白種類(lèi)、數(shù)量,,再?zèng)Q定選擇透過(guò)性

植物對(duì)離子的選擇性吸收,;神經(jīng)細(xì)胞對(duì)K+的吸收和Na+的排出;腎小管的重吸收作用

①內(nèi)因:細(xì)胞膜上載體蛋白的種類(lèi)和數(shù)量

外因:溫度,、pH,、02等影響呼吸作用的因素




2細(xì)胞核

細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)及各部分的功能


項(xiàng)目

特點(diǎn)

功能

核膜和

核孔


①核膜是雙層膜,外膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連,,且有核糖體附著

②在有絲分裂中,,核膜周期性地消失和重建

③核膜及核孔都具有選擇透過(guò)性

①核膜把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開(kāi);核膜上有酶附著,,利于多種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行

②核孔實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流,,是某些大分子物質(zhì)(如RNA和蛋白質(zhì))出入細(xì)胞核的通道

核仁

①折光性強(qiáng),易與其他結(jié)構(gòu)區(qū)分

②在有絲分裂中,,核仁周期性地消失和重現(xiàn)

與核糖體和某種RNA的形成有關(guān)

染色質(zhì)(體)

①易被堿性染料染成深色

②由DNA和蛋白質(zhì)組成

③染色質(zhì)與染色體的關(guān)系:

    

    

是真核細(xì)胞遺傳物質(zhì)DNA的主要載體

核液

指細(xì)胞核內(nèi)的液體

構(gòu)成核內(nèi)的液體環(huán)境



細(xì)胞核的功能:是遺傳信息庫(kù),,是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。




3細(xì)胞器

各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能

(1)雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器


項(xiàng)目

線粒體

葉綠體

分布

動(dòng),、植物細(xì)胞

綠色植物細(xì)胞

結(jié)構(gòu)

①雙層膜:外膜使線粒體與周?chē)?xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開(kāi),;內(nèi)膜向內(nèi)突起形成“嵴”,增加了內(nèi)膜的表面積,,含有與有氧呼吸有關(guān)的酶

②線粒體基質(zhì):含有與有氧呼吸有關(guān)的酶和少量DNA和RNA

①雙層膜:使葉綠體與周?chē)?xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開(kāi),。

②類(lèi)囊體:圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu),其薄膜上有光合色素和酶,,許多類(lèi)囊體堆疊成基粒,,擴(kuò)大了受光面積

③葉綠體基質(zhì):位于基粒與基粒之間,,含有酶和少量DNA、RNA

功能

是有氧呼吸的主要場(chǎng)所

是光合作用的場(chǎng)所

點(diǎn)

①均具有雙層膜結(jié)構(gòu),;

②均具有能量轉(zhuǎn)換功能,;

③都含有少量的DNA和RNA等,能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,、翻譯(內(nèi)含核糖體)形成自身的部分蛋白質(zhì),,控制細(xì)胞質(zhì)遺傳;

④共同參與了自然界的碳循環(huán)


(2)單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器


項(xiàng)目

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

高爾基體

溶酶體

液泡

分布

動(dòng),、植物細(xì)胞

動(dòng),、植物細(xì)胞

動(dòng)、植物細(xì)胞

植物細(xì)胞

結(jié)構(gòu)

由扁平囊和小囊泡構(gòu)成

具有膜的泡狀結(jié)構(gòu)

由液泡膜及其內(nèi)

的細(xì)胞液構(gòu)成

功能

是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工(形成蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)等),,以及脂質(zhì)合成的“車(chē)間”,。

主要對(duì)來(lái)自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類(lèi),、包裝和轉(zhuǎn)運(yùn),;在植物細(xì)胞中與細(xì)

胞壁的形成有關(guān)

含多種水解酶,能分解衰老,、損傷的細(xì)胞器,,吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或病菌

內(nèi)有細(xì)胞液,,含糖類(lèi),、無(wú)機(jī)鹽、色素和蛋白質(zhì)等物質(zhì),,與滲透作用有關(guān),,可調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境,使植物細(xì)胞保持堅(jiān)挺


(3)無(wú)膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞器


項(xiàng)目

核糖體

中心體

分布

動(dòng),、植物細(xì)胞和原核細(xì)胞

動(dòng)物細(xì)胞和低等植物細(xì)胞

結(jié)構(gòu)

橢球形的粒狀小體,,含RNA和蛋白質(zhì)

由兩個(gè)互相垂直的中心粒及其周?chē)镔|(zhì)構(gòu)成

功能

是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所

與細(xì)胞有絲分裂有關(guān)


多角度比較各種細(xì)胞器


分布

植物特有的細(xì)胞器

葉綠體、液泡

動(dòng)物和低等植物特有的細(xì)胞器

中心體

含DNA的細(xì)胞器

線粒體,、葉綠體

含RNA的細(xì)胞器

核糖體,、線粒體、葉綠體

含色素的細(xì)胞器

葉綠體,、液泡

能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器

線粒體,、葉綠體

能進(jìn)行復(fù)制的細(xì)胞器

線粒體、葉綠體,、中心體

與有絲分裂有關(guān)的細(xì)胞器

核糖體,、線粒體、高爾基體,、中心體

與蛋白質(zhì)合成,、分泌相關(guān)的細(xì)胞器

核糖體,、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體,、線粒體

能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的細(xì)胞器

線粒體,、葉綠體、核糖體

與主動(dòng)運(yùn)輸有關(guān)的細(xì)胞器

核糖體,、線粒體





用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理:

①呈綠色的葉綠體散布于細(xì)胞質(zhì)中,,不需染色。

②健那綠染液能專一性地使線粒體呈藍(lán)綠色,,而細(xì)胞質(zhì)接近無(wú)色,。

③用高倍顯微鏡可以觀察到葉綠體和染色后的線粒體的形態(tài)和分布。



方法步驟:





注意事項(xiàng):

①用高倍顯微鏡可觀察到葉綠體和線粒體的形態(tài)和分布,,但不能觀察到葉綠體和線粒體的亞顯微結(jié)構(gòu),。

②制作的臨時(shí)裝片要始終保持有水狀態(tài),保證細(xì)胞的活性,。

③實(shí)驗(yàn)材料的選擇應(yīng)以取材方便,、制片簡(jiǎn)單、觀察效果好為原則,。由于蘚類(lèi)植物的葉子薄而小,,葉綠體清晰,可取整個(gè)小葉制片,,作為觀察葉綠體的實(shí)驗(yàn)材料,。含葉綠體的或其他顏色鮮艷的植物細(xì)胞,不能用來(lái)觀察線粒體,,因?yàn)樵械念伾珪?huì)遮蔽鍵那綠染色后的顏色變化,,影響觀察。觀察線粒體的實(shí)驗(yàn)材料一般選用人的口腔上皮細(xì)胞,。要漱凈口腔,,防止雜質(zhì)對(duì)觀察物像的干擾。

 ④用菠菜葉稍帶些葉肉的下表皮的原因:靠近下表皮的葉為柵欄組織,,葉綠體大而排列疏松,,便于觀察;稍帶些葉肉是因?yàn)楸砥ぜ?xì)胞不含葉綠體,。    




4
細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)
  

生物膜系統(tǒng)的概念:

真核細(xì)胞內(nèi),,由細(xì)胞膜、核膜以及細(xì)胞器膜(內(nèi)質(zhì)網(wǎng),、高爾基體,、線粒體、葉綠體,、溶酶體等)共同構(gòu)成的膜系統(tǒng),。





 3.生物膜的結(jié)構(gòu)——流動(dòng)鑲嵌模型



      


流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容:

①磷脂雙分子層構(gòu)成了生物膜的基本支架,。

②蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層的表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,,有的貫穿整個(gè)磷脂雙分子層,。

③糖類(lèi)與細(xì)胞膜外表面上的某些蛋白質(zhì)構(gòu)成糖蛋白,可形成一層糖被,,糖蛋白有保護(hù),、潤(rùn)滑、識(shí)別作用,。



4.各種生物膜之間的聯(lián)系

        (1)在結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系:



        (2)在功能上的聯(lián)系:



生物膜系統(tǒng)的功能:

①細(xì)胞膜使細(xì)胞具有相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境,,并對(duì)細(xì)胞與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞起決定性作用,。

 ②廣闊的膜面積為多種酶提供了大量附著位點(diǎn),,是許多重要化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所。

③細(xì)胞內(nèi)的生物膜把各種細(xì)胞器分隔開(kāi),,使細(xì)胞能同時(shí)進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)且互不干擾,,保證細(xì)胞生命活動(dòng)高效、有序地進(jìn)行,。






03

 物質(zhì)出入細(xì)胞的方式

01

滲透作用的原理和實(shí)驗(yàn)

 擴(kuò)散作用的概念:

物質(zhì)分子從相對(duì)含量多的地方向相對(duì)含量少的地方轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象,。







3.驗(yàn)證滲透作用發(fā)生的條件












注意事項(xiàng):

     (1)水分子的移動(dòng)方向:雙向移動(dòng),但最終結(jié)果是單位體積內(nèi)水分子數(shù)多(低濃度)的溶液流向單位體積內(nèi)水分子數(shù)少(高濃度)的溶液,。

     (2)上圖中,,在達(dá)到滲透平衡后,只要存在液面差△h,,Sl溶液的濃度就仍大于S2溶液的濃度,。此時(shí)液柱抑制水分滲入的作用力與濃度差促進(jìn)水分滲入的作用力達(dá)到平衡,。

     (3)若S1和S2為不同濃度的葡萄糖溶液,,因?yàn)槠咸烟欠肿涌梢酝高^(guò)半透膜,所以△h=0,。





02

植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理

(1)成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜,;

(2)細(xì)胞液具有一定的濃度,可與外界溶液形成濃度差而滲透吸水或失水,。

(3)原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大,,故前者收縮幅度較后者大。




方法步驟



注意事項(xiàng):

(1)正確選擇實(shí)驗(yàn)材料:一般選用成熟的活的植物細(xì)胞(如紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞),,因?yàn)槌墒斓闹参锛?xì)胞具有中央大液泡,,質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象明顯;液泡最好帶有顏色,,更便于觀察,;動(dòng)物細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞壁,,故不發(fā)生質(zhì)壁分離。

(2)實(shí)驗(yàn)試劑的使用:

①若使用濃度過(guò)高的蔗糖溶液,,質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯,,但不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原,因?yàn)槿芤簼舛冗^(guò)高,,導(dǎo)致細(xì)胞過(guò)度失水而死亡,。

②若使用質(zhì)量濃度為1 mol/L的KNO3溶液,因?yàn)镵+和NO3-可被細(xì)胞吸收,,使細(xì)胞液濃度增大,,所以細(xì)胞先發(fā)生質(zhì)璧分離后又自動(dòng)復(fù)原。(尿素,、甘油,、乙二醇等溶液發(fā)生的現(xiàn)象同上)

③若使用質(zhì)量濃度為1 mol/L的醋酸溶液,則細(xì)胞不發(fā)生質(zhì)璧分離及復(fù)原現(xiàn)象,,因?yàn)榇姿崮軞⑺兰?xì)胞,,使原生質(zhì)層失去選擇透過(guò)性。

(3)該實(shí)驗(yàn)中存在兩次自身對(duì)照:第一次是自然狀態(tài)與質(zhì)壁分離狀態(tài)對(duì)照,,第二次是復(fù)原后狀態(tài)與質(zhì)壁分離狀態(tài)對(duì)照,。






03

物質(zhì)出入細(xì)胞的方式



1
被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸——離子和小分子的出入方式

自由擴(kuò)散的概念:物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。

協(xié)助擴(kuò)散的概念:進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助載體蛋白的擴(kuò)散,。

主動(dòng)運(yùn)輸的概念:物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè),,需要載體蛋白的協(xié)助,同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量,。




自由擴(kuò)散,、協(xié)助擴(kuò)散與主動(dòng)運(yùn)輸三者的比較



物質(zhì)出入

細(xì)胞方式

被動(dòng)運(yùn)輸

主動(dòng)運(yùn)輸

自由擴(kuò)散

協(xié)助擴(kuò)散

運(yùn)輸方向

高濃度→低濃度(除水外)

一般為低濃度→高濃度

特點(diǎn)

不需要載體,不消耗細(xì)胞內(nèi)的能量

需要載體,,不消耗細(xì)胞內(nèi)的能量

需要載體,,消耗細(xì)胞內(nèi)的能量

舉例

人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖

影響因素

細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差

細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差;細(xì)胞膜上載體的種類(lèi)和數(shù)量

內(nèi)因:

外因:影響呼吸供能的環(huán)境因素(如溫度,、氧氣濃度等)






2
膜泡運(yùn)輸——大分子(或顆粒)的出入方式

胞吞的概念:大分子(或顆粒)附著在細(xì)胞膜表面,,這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成包圍著大分子(或顆粒)的小囊,然后小囊從細(xì)胞膜上分離下來(lái)形成囊泡,,進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,。

胞吐的概念:大分子(或顆粒)在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡,囊泡移動(dòng)到細(xì)胞膜處,,與細(xì)胞膜融合,,將大分子(或顆粒)排出細(xì)胞。




胞吞與胞吐的比較


運(yùn)輸方向

實(shí)例

備注

胞吞

細(xì)胞外→細(xì)胞內(nèi)

白細(xì)胞吞噬細(xì)菌,、細(xì)胞碎片及衰老紅細(xì)胞

(1)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):細(xì)胞膜的流動(dòng)性

(2)運(yùn)輸特點(diǎn):物質(zhì)通過(guò)囊泡轉(zhuǎn)移,,不需載體蛋白協(xié)助,,但需消耗細(xì)胞內(nèi)的能量

胞吐

細(xì)胞內(nèi)→細(xì)胞外

分泌蛋白(如胰島素、消化酶,、抗體等),、神經(jīng)遞質(zhì)的分泌、釋放等






04

 酶與ATP


01

1
細(xì)胞代謝與酶

細(xì)胞代謝的概念:細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng),,統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝,。

酶的本質(zhì)和作用:酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物,其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì),,少數(shù)是RNA,。




酶的作用機(jī)理

(1)酶在細(xì)胞代謝中具有催化作用,其作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,。

(2)與無(wú)機(jī)催化劑相比,,酶降低活化能的作用更顯著,兩者的比較如圖:





2

的特性

 1.高效性:酶的催化效率大約是無(wú)機(jī)催化劑的107~1013倍,。

 2.專一性:一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng),。

 3.作用條件較溫和:在最適宜的溫度、pH條件下,,酶的活性最高,。若溫度和pH偏高或偏低,酶活性都會(huì)明顯降低,;若過(guò)酸過(guò)堿或溫度過(guò)高,,都會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活,。




3
與酶有關(guān)的曲線及分析

     1.表示酶高效性的曲線

        ①催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率,;與無(wú)機(jī)催化劑相比,酶的催化效率更高,。

        ②酶只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時(shí)間,,但不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)。



2.表示酶專一性的圖像和曲線

(1)圖像:


①圖中A表示酶,,B表示被催化的底物,,E,、F表示B分解后的產(chǎn)物,,C、D表示不能被酶催化的物質(zhì),。

②酶和被催化的底物分子都有特定的結(jié)構(gòu),。




(2)曲線:

①在A反應(yīng)物中加入酶A,反應(yīng)速率較未加酶時(shí)明顯加快,,說(shuō)明酶A對(duì)反應(yīng)物A具有催化作用,。

②在A反應(yīng)物中加入酶B,,反應(yīng)速率和未加酶時(shí)相同,說(shuō)明酶B對(duì)反應(yīng)物B不具有催化作用,。



3.表示溫度,、pH對(duì)酶活性影響的曲線


 (1)甲、乙曲線表明:

 ①在一定溫度(或pH)范圍內(nèi),,隨溫度(或pH)的升高,,酶的催化作用增強(qiáng),超過(guò)最適溫度(或pH),,酶的催化作用隨溫度(或pH)的升高而逐漸減弱,。

 ②過(guò)酸、過(guò)堿和高溫都會(huì)使酶失活,;低溫只是抑制酶的活性,,酶分子結(jié)構(gòu)未被破壞,隨溫度升高可使酶活性逐漸恢復(fù),。

 (2)丙圖曲線表明:反應(yīng)溶液pH的變化,,不影響酶作用的最適溫度。



4.表示底物濃度和酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響

 (1)圖甲:在其他條件適宜,、酶量一定的情況下,,酶促反應(yīng)速率隨濃度增加而加快,但當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度后,,受酶數(shù)量和酶活性限制,,酶促反應(yīng)速率不再增加。

(2)圖乙:在底物充足,、其他條件適宜的情況下,,酶促反應(yīng)速率與酶濃度成正比。


注:

①溫度,、pH都能影響酶的空間結(jié)構(gòu),,改變酶的活性,進(jìn)而影響酶促反應(yīng)速率,。

②底物濃度和酶濃度是通過(guò)影響底物與酶的接觸面積而影響酶促反應(yīng)速率的,,并不影響酶的活性。




4
與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)與探究

●變量:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以變化的因素稱為變量,。

●對(duì)照實(shí)驗(yàn):指除了一個(gè)因素以外,,其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。







1.酶本質(zhì)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

(1)設(shè)計(jì)思路:絕大多數(shù)酶的本質(zhì)為蛋白質(zhì),,少數(shù)為RNA,;蛋白質(zhì)的鑒定常用雙縮脲試劑,RNA的鑒定常用吡羅紅染液。

(2)實(shí)驗(yàn)方案:

   

項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn)組

對(duì)照組

材料

待測(cè)酶溶液

等量已知蛋白質(zhì)溶液(或RNA溶液)

處理

分別加入等量的雙縮脲試劑(或吡羅紅染液)

現(xiàn)象

是否呈現(xiàn)紫色(或紅色)

呈現(xiàn)紫色(或紅色)

結(jié)論

若呈現(xiàn)紫色說(shuō)明該酶為蛋白質(zhì),,否則該酶的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì),;若呈現(xiàn)紅色說(shuō)明該酶為RNA,否則該酶的化學(xué)本質(zhì)不是RNA,。








2.酶催化作用的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

(1)設(shè)計(jì)思路:蒸餾水對(duì)底物沒(méi)有催化作用,,酶對(duì)相應(yīng)的底物有催化作用。

(2)實(shí)驗(yàn)方案:      


項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn)組

對(duì)照組

材料

等量的同一種底物

試劑

與底物相對(duì)應(yīng)的酶溶液

等量的蒸餾水

現(xiàn)象

底物被分解

底物未被分解

結(jié)論

酶具有催化作用












3.酶高效性的實(shí)驗(yàn)探究——比較過(guò)氧化氫酶和Fe3+(無(wú)機(jī)催化劑)的催化效率

(1)實(shí)驗(yàn)原理:

①2H2O22H2O+O2

 ②通過(guò)對(duì)過(guò)氧化氫酶與Fe3+對(duì)過(guò)氧化氫反應(yīng)速率的催化效率進(jìn)行比較,,從而得出結(jié)論,。

(2)實(shí)驗(yàn)方案:



注意事項(xiàng):

①肝臟的新鮮程度:必須是新鮮的剛從活體動(dòng)物中取出的。因?yàn)檫^(guò)氧化氫酶是蛋白質(zhì),,放置久了,,會(huì)受到細(xì)菌分解作用使組織中的酶分子數(shù)量減少,或活性降低,。

②滴加FeCl3和肝臟研磨液的滴管不能混用,。否則,由于酶的高效性,,少量的酶帶入FeCl3溶液中,,會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,甚至使人產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué),,作出錯(cuò)誤判斷,。

③將肝臟研磨成液,目的是使細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化氫酶充分釋放出來(lái),。

④觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),,注意觀察兩試管中產(chǎn)生氣泡的先后、相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的多少,、衛(wèi)生香的燃燒情況,、冒泡時(shí)間的長(zhǎng)短,說(shuō)明酶的催化效率的高低,。








4.酶專一性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

(1)設(shè)計(jì)思路:用兩種不同的酶作用于同一種底物,,或用同一種酶作用于兩種不同的底物。通過(guò)觀察反應(yīng)是否發(fā)生得出結(jié)論,。

(2)實(shí)驗(yàn)方案:


項(xiàng)目

方案一

方案二

實(shí)驗(yàn)組

對(duì)照組

實(shí)驗(yàn)組

對(duì)照組

材料

同一種底物(等量)

與酶相對(duì)應(yīng)的底物

另一種底物(等量)

試劑

與底物相對(duì)應(yīng)的酶

另一種酶(等量)

同一種酶(等量)

現(xiàn)象

發(fā)生反應(yīng)

不發(fā)生反應(yīng)

發(fā)生反應(yīng)

不發(fā)生反應(yīng)

結(jié)論

酶的催化作用具有專一性

酶的催化作用具有專一性







5.探究不同環(huán)境因素(溫度和pH)對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)

(1)設(shè)計(jì)思路:

①設(shè)置一系列不同溫度梯度(或pH)的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行相互對(duì)比,,最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論;

②酶促反應(yīng)所需時(shí)間最短的一組所對(duì)應(yīng)的溫度(或pH)最接近最適溫度(或pH),;相鄰組之間的差值(即梯度值)越小,,測(cè)定的最適溫度(或pH)就越精確。

(2)實(shí)驗(yàn)方案:


組別編號(hào)

1

2

……

n

實(shí)驗(yàn)材料

等量的同一種底物和酶

溫度(或pH)

t1(或a1)

t2(或a2)

……

tn(或an)

衡量指標(biāo)

相同時(shí)間內(nèi),,各組酶促反應(yīng)中生成物量的多少,,或底物剩余量的多少

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

生成物量最多的一組,,或底物剩余量最少的一組對(duì)應(yīng)的溫度(或pH),,最接近最適溫度(或pH),,這說(shuō)明不同的溫度(或pH)會(huì)對(duì)酶的活性產(chǎn)生不同的影響。







6.對(duì)影響酶促反應(yīng)速率因素的理解

酶的催化活性的表示方法:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量(即酶促反應(yīng)速率),。








02

ATP

1
ATP的結(jié)構(gòu)和功能


(2)結(jié)構(gòu)示意圖:





ATP的功能:ATP是一種高能磷酸化合物,,高能磷酸鍵中儲(chǔ)存了大量的能量。當(dāng)ATP水解時(shí),,高能磷酸鍵斷裂,,大量的能量釋放出來(lái),直接用于各項(xiàng)生命活動(dòng),。所以ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì),。





2
ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化


項(xiàng)目

ATP的合成

ATP的水解

反應(yīng)式

ADP+Pi+能量→AIP

ATP→ADP+Pi+能量

所需酶

ATP合成酶

ATP水解酶

能量來(lái)源

植物:光合作用(光能)和細(xì)胞呼吸(化學(xué)能)

動(dòng)物:細(xì)胞呼吸(化學(xué)能)

儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中的能量

能量去路

儲(chǔ)存于形成的高能磷酸鍵中

用于各項(xiàng)生命活動(dòng)

反應(yīng)場(chǎng)所

葉綠體基粒、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),、線粒體

生物體需能量部位,,如:細(xì)胞膜、核糖體,、細(xì)胞核,、葉綠體基質(zhì)等

含量特點(diǎn)

細(xì)胞中的ATP含量很少,但轉(zhuǎn)化很快,,所以一般情況下體細(xì)胞中ATP含量能保持相對(duì)穩(wěn)定



注意:葉綠體光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP專用于光合作用的暗反應(yīng),,不能用于其他生命活動(dòng);光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP遠(yuǎn)多于呼吸作用產(chǎn)生的ATP,。




3
 ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系

1.A點(diǎn)表示在無(wú)氧條件下,,細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸分解有機(jī)物,產(chǎn)生少量AIP,,ATP產(chǎn)生量仍然有一定數(shù)值,。

2.AB段表示隨O2供給量逐漸增多,有氧呼吸明顯加強(qiáng),,ATP產(chǎn)生量隨之增加,。

3.BC段表示當(dāng)O2供給量達(dá)到一定值后,ATP產(chǎn)生量不再增加,,因?yàn)橛醒鹾粑^(guò)程還受其他條件的限制,,此時(shí)的限制因素可能是酶、有機(jī)物,、ADP,、磷酸等。


注意:當(dāng)橫坐標(biāo)表示呼吸強(qiáng)度時(shí),,ATP產(chǎn)生量的曲線應(yīng)從原點(diǎn)開(kāi)始,。




4
生物體內(nèi)幾種能源的關(guān)系

1.直接能源:ATP,。

2.能源物質(zhì):糖類(lèi)、脂肪,、蛋白質(zhì),。

3.主要能源:糖類(lèi)。

4.儲(chǔ)備能源:脂肪(主要),,植物細(xì)胞內(nèi)還有淀粉,,

動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)還有糖原。

5.根本能源:太陽(yáng)光能,。








05

 細(xì)胞呼吸


     



02

有氧呼吸

有氧呼吸概念:細(xì)胞在氧的參與下,,通過(guò)多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解,,產(chǎn)生CO2和H2O,,釋放能量,生成許多ATP的過(guò)程,。





3.有氧呼吸的總反應(yīng)式及相關(guān)元素的轉(zhuǎn)移






03

無(wú)氧呼吸

無(wú)氧呼吸的概念:細(xì)胞在無(wú)氧條件下,,通過(guò)酶的催化作用,把糖類(lèi)等有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物,,同時(shí)產(chǎn)生少量能量的過(guò)程,。


      

      




注:不同生物無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物不同,其直接原因是催化反應(yīng)的酶不同,,根本原因是控制酶合成的基因不同,。





3.無(wú)氧呼吸的總反應(yīng)式




注:

①高等植物和酵母菌等生物的無(wú)氧呼吸一般產(chǎn)生酒精。

②高等動(dòng)物,、高等植物的某些器官(馬鈴薯塊莖,、甜菜塊根等)或乳酸菌等的無(wú)氧呼吸一般產(chǎn)生乳酸。





04

有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的比較



        方式

項(xiàng)目  

有  氧  呼  吸

無(wú)  氧  呼  吸

區(qū)



場(chǎng)所

先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),,后在線粒體

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

條件

氧氣,、酶

反應(yīng)的

差異點(diǎn)

①氧化分解徹底

②終產(chǎn)物:CO2H2O等無(wú)機(jī)物

③釋放能量多

①氧化分解不徹底

②產(chǎn)物:乳酸或酒精和CO2

③釋放能量少

聯(lián)   系

①第一步都是葡萄糖分解成丙酮酸

②兩者的實(shí)質(zhì)都是分解有機(jī)物,釋放能量,,產(chǎn)生ATP




注意:

1.有氧呼吸與無(wú)氧呼吸產(chǎn)物最大區(qū)別是無(wú)氧呼吸沒(méi)有水生成,,且無(wú)氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生ATP。

2.真核生物細(xì)胞并非都能進(jìn)行有氧呼吸,,如蛔蟲(chóng)細(xì)胞,、哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。

3.原核生物無(wú)線粒體,,但有些原核生物仍可進(jìn)行有氧呼吸(如藍(lán)藻,、硝化細(xì)菌等),因?yàn)檫@些生物的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜上分布有與有氧呼吸有關(guān)的酶,。




05

細(xì)胞呼吸方式的判斷

以C6H12O6作為細(xì)胞呼吸的底物,,以CO2釋放量和O2消耗量為重要依據(jù),,則判斷方法可總結(jié)為:

1.無(wú)CO2釋放時(shí),細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸,,此種情況下,,容器內(nèi)氣體體積不發(fā)生變化,如馬鈴薯塊莖的無(wú)氧呼吸,。

2.不消耗O2,,但產(chǎn)生CO2,,細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸,。此種情況下容器內(nèi)氣體體積可增大,如酵母菌的無(wú)氧呼吸,。

 3.當(dāng)CO2釋放量等于O2消耗量時(shí),,細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸(或同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸和有氧呼吸兩種方式),此種情況下,,容器內(nèi)氣體體積不變化,,但若將CO2吸收,可引起氣體體積減小,。

4.當(dāng)CO2釋放量大于O2消耗量時(shí),,細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸和有氧呼吸兩種方式,如酵母菌在不同O2濃度下的細(xì)胞呼吸,。此種情況下,,判斷哪種呼吸方式占優(yōu)勢(shì),可如下分析:

(1)若  ,,有氧呼吸和無(wú)氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等,。

(2)若,無(wú)氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸,。

(3)若 ,,有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于無(wú)氧呼吸。




實(shí)驗(yàn)原理

 (1)酵母菌是一種單細(xì)胞真菌,,在有氧和無(wú)氧的條件下都能生存,,屬于兼性厭氧菌,因此常用來(lái)研究細(xì)胞呼吸的不同方式,。

 (2)CO2的檢測(cè):CO2可使澄清石灰水變渾濁,,也可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍(lán)水溶液變成黃色的時(shí)間長(zhǎng)短,,可以檢測(cè)酵母菌培養(yǎng)過(guò)程中CO2的產(chǎn)生情況,。

(3)酒精的檢測(cè):橙色的重鉻酸鉀溶液,在酸性條件下與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng),,變成灰綠色,。



探究過(guò)程



注意事項(xiàng):

(1)將裝置(甲)連通橡皮球,,讓空氣間斷而持續(xù)地依次通過(guò)3個(gè)錐形瓶,既保證O2的充分供應(yīng),,又使進(jìn)入A瓶的空氣先經(jīng)過(guò)含NaOH溶液的錐形瓶,,去除空氣中的CO2,保證第三個(gè)錐形瓶中澄清石灰水變渾濁是由于酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生CO2所致,。

 (2)B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間,,待酵母菌將B瓶中的氧消耗完后,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶,,確保是無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2進(jìn)入澄清的石灰水,。




影響細(xì)胞呼吸的外部因素(環(huán)境因素):溫度、O2濃度,、CO2濃度,、含水量等


影響

因素

曲線

解讀

應(yīng)用

溫度

①溫度主要通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響細(xì)胞呼吸。

②在一定范圍內(nèi),,細(xì)胞呼吸強(qiáng)度隨著溫度的升高而增強(qiáng),;超過(guò)最適溫度,細(xì)胞呼吸強(qiáng)度隨著溫

①低溫下貯存果實(shí)和蔬菜,,可延長(zhǎng)保鮮時(shí)間,;

②大棚蔬菜栽培時(shí),陰天或夜間適當(dāng)降溫,,可降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,,減少有機(jī)物的消耗,達(dá)到提高產(chǎn)量的目的

O2濃度

①O2作為有氧呼吸的原料,,可影響細(xì)胞呼吸的速率和性質(zhì),。

②O2濃度為零時(shí),只進(jìn)行無(wú)氧呼吸,。

③O2濃度小于C時(shí),,同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸;而且隨著O2濃度的增加,,有氧呼吸逐漸加強(qiáng),,無(wú)氧呼吸逐漸減弱。

④O2濃度大于C時(shí),,只進(jìn)行有氧呼吸

①用透氣消毒紗布包扎傷口,,可抑制破傷風(fēng)桿菌等厭氧細(xì)菌的無(wú)氧呼吸,防止此類(lèi)病菌大量繁殖,;

作物栽培中的中耕松土,,可保證根的正常有氧呼吸;有利于根系的生長(zhǎng)和對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收,。

提倡慢跑,,可防止肌細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸使肌肉酸脹乏力,;

④稻田定期排水,可抑制無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,,防止酒精中毒,,導(dǎo)致水稻幼根變黑、腐爛

CO2濃度

CO2是細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物,。從化學(xué)平衡的角度分析,,增加CO2的濃度,對(duì)細(xì)胞呼吸有明顯的抑制作用

在蔬菜和水果的貯存中(包括窖藏),,增加CO2的濃度具有良好的保鮮作用

水為細(xì)胞呼吸提供反應(yīng)環(huán)境,。在一定范圍內(nèi),細(xì)胞呼吸強(qiáng)度隨含水量的增加而加強(qiáng),,隨著含水量的減少而減弱,。

禾谷類(lèi)種子等在貯藏時(shí),,降低含水量,,可使細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低,減少有機(jī)物的消耗,,以延長(zhǎng)貯藏時(shí)間





注意:種子,、蔬菜和水果都需要在低溫、低氧情況下儲(chǔ)藏,,不同的是種子還應(yīng)保持干燥,,而蔬菜和水果應(yīng)保持一定濕度。低溫以不破壞植物組織為標(biāo)準(zhǔn),,一般為零上低溫,。





06

 光合作用

06

捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)


1.捕獲光能的色素(即光合色素)的分布、種類(lèi)和功能

(1)分布:葉綠體中的色素都分布于類(lèi)囊體的薄膜上,。

(2)種類(lèi)和功能:




(2)葉綠體的功能:是真核生物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,。

葉綠體適于光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

 ①葉綠體內(nèi)有許多類(lèi)囊體及其堆疊成的基粒,極大地?cái)U(kuò)展了受光面積,;類(lèi)囊體的薄膜上還分布著許多吸收光能的色素分子,,便于吸收光能。

②類(lèi)囊體的薄膜以及葉綠體的基質(zhì)中,,分布著多種光合作用所必需的酶,,有利于光合作用的進(jìn)行。






02

光合作用的探究歷程

光合作用的概念:指綠色植物通過(guò)葉綠體,,利用光能,,把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,并且釋放出氧氣的過(guò)程,。

 (1)本實(shí)驗(yàn)缺少對(duì)照實(shí)驗(yàn),,實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)服力不強(qiáng),。應(yīng)將點(diǎn)燃的蠟燭和小鼠分別單獨(dú)置于密閉的玻璃罩內(nèi),作為空白對(duì)照,。

(2)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到光在植物更新空氣中的作用,,而將空氣的更新歸因子植物的生長(zhǎng)。

(3)限于當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展水平的限制,,沒(méi)有明確植物更新氣體的成分,。








(1)該實(shí)驗(yàn)設(shè)置了自身對(duì)照,自變量為光的有無(wú),,因變量是顏色變化(有無(wú)淀粉生成),。

(2)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是饑餓處理,使葉片中原有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(淀粉)通過(guò)呼吸作用消耗掉,,以增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力,。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯,在用碘蒸氣處理之前應(yīng)用熱酒精對(duì)葉片進(jìn)行脫色處理,。

(3)本實(shí)驗(yàn)結(jié)論是:光合作用的產(chǎn)物有淀粉,;光是光合作用的必要條件。






  

(1)實(shí)驗(yàn)中的自變量為光照的有無(wú),,因變量為好氧菌聚集的部位,。

(2)本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是:葉綠體是光合作用的場(chǎng)所;光合作用過(guò)程能產(chǎn)生氧氣,。

(3)該實(shí)驗(yàn)的巧妙之處:

①選擇水綿和好氧細(xì)菌,,便于觀察和確定產(chǎn)生O2多的部位。

②無(wú)空氣和黑暗的環(huán)境,,排除了O2和光的干擾,。

③用極細(xì)的光束照射,葉綠體可分為光照多的部位和光照少的部位,,相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn),。

④臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn),再次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。







(1)該實(shí)驗(yàn)設(shè)置了對(duì)照,,自變量是標(biāo)記物質(zhì)(H218O和C18O2),因變量是釋放O2的放射性,。

(2)本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是:光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水,。






03

光合作用的過(guò)程

1
光合作用過(guò)程的圖解:




2
光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較

項(xiàng)目

光反應(yīng)

暗反應(yīng)

所需條件

光、色素,、酶

[H],、ATP、多種酶

進(jìn)行場(chǎng)所

葉綠體基粒的類(lèi)囊體薄膜

葉綠體基質(zhì)

物質(zhì)轉(zhuǎn)化

能量轉(zhuǎn)化

光能→ATP中活躍的化學(xué)能          

ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

兩者聯(lián)系

(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]、ATP,;暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi,。

(2)光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量準(zhǔn)備階段,暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù),,是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段,。

(3)沒(méi)有光反應(yīng),暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行,;沒(méi)有暗反應(yīng),,有機(jī)物無(wú)法合成。




3
光合作用過(guò)程的總反應(yīng)式及其中的元素轉(zhuǎn)移




4
光照和C02濃度驟變時(shí)對(duì)光合作用過(guò)程中C3,、C5,、[H]、ATP和(CH2O)含量的影響

     

條件

C3

C5

[H]和ATP

(CH2O)合成量

模型分析

光照強(qiáng)度由強(qiáng)到弱,,CO2供應(yīng)不變

增加

減少

減少或沒(méi)有

減少

光照強(qiáng)度由弱到強(qiáng),,CO2供應(yīng)不變

減少

增加

增加

增加

光照不變,CO2量由充足到不足

減少

增加

增加

減少

光照不變,,CO2量由不足到充足

增加

減少

減少

增加





4
影響光合作用的環(huán)境因素及其在實(shí)踐中的應(yīng)用

1.影響光合作用的環(huán)境因素有:光照強(qiáng)度,、CO2濃度、溫度,、水分和必需礦質(zhì)元素供應(yīng)等,。

2.光合作用的強(qiáng)度,常用光合作用速率來(lái)表示,,即以單位葉面積在單位時(shí)間內(nèi)CO2的同化量或者有機(jī)物的生成量等表示光合作用的強(qiáng)度。




(一)單因子環(huán)境因素對(duì)光合作用影響的曲線分析及運(yùn)用

1.光照強(qiáng)度:通過(guò)直接影響光反應(yīng)速率來(lái)影響光合速率,。

曲線分析:

①A點(diǎn):光照強(qiáng)度為0,,此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,釋放的CO2量可表示此時(shí)細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度,; 

    ②AB段:隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng),,光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng),CO2的釋放量逐漸減少,,這是因?yàn)榧?xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2有一部分用于光合作用,,此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度;

③B點(diǎn):細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量剛好滿足光合作用的需要,,即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(光照強(qiáng)度只有在B點(diǎn)對(duì)應(yīng)值以上時(shí),,植物才能正常生長(zhǎng)),此時(shí)B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn),;

④BC段:隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng),,光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng),C點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加了(主要受細(xì)胞內(nèi)酶的數(shù)量,、酶的活性,、C3和C5的含量的限制),,此時(shí)C點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。


注意:陽(yáng)生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)通常都高于陰生植物



實(shí)踐應(yīng)用:

①陰天,,溫室大棚適當(dāng)補(bǔ)充光照強(qiáng)度可以增加光合作用強(qiáng)度,;

②不同作物對(duì)光照強(qiáng)弱的要求不同,故陽(yáng)生植物要種植在向陽(yáng)處,,陰生植物要種植在背陰處,;

③間作套種時(shí)農(nóng)作物的種類(lèi)搭配。




2.CO2濃度:通過(guò)直接影響暗反應(yīng)速率來(lái)影響光合速率,。


      

曲線分析:

①圖1和圖2都表示在一定范圍內(nèi),,光合作用隨CO2濃度增加而增強(qiáng),但當(dāng)CO2濃度增加到一定程度后,,光合作用不再增強(qiáng),;

圖1中的A點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時(shí)的CO2濃度,此時(shí)的CO2濃度稱為CO2補(bǔ)償點(diǎn),;圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度,;

1和圖2中的CO2濃度分別達(dá)到B點(diǎn)和B′點(diǎn)后,光合作用強(qiáng)度就不再增加,,此時(shí)B點(diǎn)和B′點(diǎn)的CO2濃度稱為CO2飽和點(diǎn),。


實(shí)踐應(yīng)用:

①溫室栽培農(nóng)作物時(shí),應(yīng)增施有機(jī)肥或使用CO2發(fā)生器等,,以增大溫室中的CO2的含量

②大田種植的農(nóng)作物應(yīng)合理密植,,“正其行,通其風(fēng)”,,確保良好的通風(fēng)透光



3.環(huán)境溫度:主要是通過(guò)影響相關(guān)酶的活性來(lái)影響光合速率,。

曲線分析:

①AB段:隨溫度的升高,光合作用強(qiáng)度逐漸增加,;

②B點(diǎn):所對(duì)應(yīng)的溫度為光合作用的最適溫度,;

③BC段:當(dāng)溫度超過(guò)B點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度時(shí),與光合作用有關(guān)的酶活性下降,,光合作用強(qiáng)度也開(kāi)始下降,, 50℃左右時(shí)光合作用幾乎停止


實(shí)踐應(yīng)用:白天將溫度調(diào)至光合作用的最適溫度,以提高光合作用強(qiáng)度,;晚上適當(dāng)降低溫度,,降低酶活性,以降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,,保證有機(jī)物的積累,。




4.必需礦質(zhì)元素供應(yīng):礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。N是構(gòu)成葉綠素、酶,、 ATP等的元素,;P是構(gòu)成ATP等的元素,參與葉綠體膜的構(gòu)成,;Mg是構(gòu)成葉綠素的元素,;K影響糖類(lèi)的合成和運(yùn)輸。


曲線分析:

在一定濃度范圍內(nèi),,增加N,、P、K,、Mg等必需礦質(zhì)元素的供應(yīng),,可提高光合速率,但當(dāng)超過(guò)一定濃度后,,會(huì)因土壤溶液濃度過(guò)高,,導(dǎo)致植物滲透失水而萎蔫, 光合速率下降。


實(shí)踐應(yīng)用:為了保證植物光合作用順利進(jìn)行,,同時(shí)避免施肥過(guò)多造成的不利影響,,應(yīng)做到合理施肥。



5.土壤中水分:水分是光合作用的原料之一,,缺水時(shí)可直接影響光合作用,,但缺水更主要的是導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉,阻斷CO2供應(yīng)間接影響光合作用強(qiáng)度,;此外缺水時(shí)葉片淀粉水解減弱,,糖類(lèi)堆積,光合作用產(chǎn)物輸出緩慢,,使光合作用強(qiáng)度下降,。

曲線分析:

在一定范圍內(nèi),光合作用隨土壤含水量的增加而增強(qiáng),,隨著土壤含水量的減少而減弱。

實(shí)踐應(yīng)用:根據(jù)作物需水規(guī)律合理灌溉,。





(二)多因子環(huán)境因素對(duì)光合作用影響的曲線分析及應(yīng)用

光合作用往往同時(shí)受到光照強(qiáng)度,、溫度、CO2濃度等環(huán)境因素的制約,。


曲線


曲線分析

①P點(diǎn):該點(diǎn)之前,,限制光合速率的因素為橫坐標(biāo)所表示的因子,隨著該因子的不斷加強(qiáng),,光合速率不斷提高,。

②Q點(diǎn):在該點(diǎn)時(shí),橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合速率的因子,而是坐標(biāo)圖中各曲線所表示的其他因素,,可通過(guò)適當(dāng)提高這些因素的方法來(lái)提高光合速率,。

生產(chǎn)上應(yīng)用

溫室栽培時(shí):①在一定的光照強(qiáng)度下,白天適當(dāng)提高溫度,,增加光合酶的活性,,同時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度,進(jìn)一步提高光合作用,。②當(dāng)溫度適宜時(shí),,可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合作用??傊?,可根據(jù)具體情況,通過(guò)增加光照強(qiáng)度,、調(diào)節(jié)溫度或增加CO2濃度來(lái)充分提高光合速率,,以達(dá)到增產(chǎn)的目的。












05

光合作用與呼吸作用的關(guān)系

1
光合作用與呼吸作用的區(qū)別


項(xiàng)目

光合作用

細(xì)胞呼吸

發(fā)生范圍

含葉綠體的植物細(xì)胞,;藍(lán)藻,、光合細(xì)菌等

所有活細(xì)胞

發(fā)生場(chǎng)所

葉綠體(真核生物);細(xì)胞質(zhì)(原核生物)

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),、線粒體

發(fā)生條件

只能在光下進(jìn)行

時(shí)刻都在進(jìn)行

能量變化

光能→ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能+熱能

實(shí)質(zhì)

合成有機(jī)物,,儲(chǔ)存能量

分解有機(jī)物,釋放能量







2
光合速率與呼吸速率的綜合分析

1.光合速率與呼吸速率的常用表示方法


檢測(cè)指標(biāo)

呼吸速率

凈光合速率

真正(總)光合速率

CO2

 釋放量(黑暗)

吸收量

利用量(即固定量,、消耗量)

O2

 吸收量(黑暗)

釋放量

產(chǎn)生量

有機(jī)物

 消耗量(黑暗)

積累量

產(chǎn)生量(即制造量)






光合速率與呼吸速率的關(guān)系

(1)綠色植物組織在黑暗條件下測(cè)得的數(shù)值表示呼吸速率,。

(2)綠色植物組織在有光的條件下,光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行,,測(cè)得的數(shù)值表示凈光合速率,。

(3)真光合速率=凈光合速率+呼吸速率。用02,、CO2或葡萄糖的量表示如下:

①光合作用產(chǎn)生O2量=實(shí)測(cè)的02釋放量+細(xì)胞呼吸消耗O2量,。

②光合作用固定CO2量=實(shí)測(cè)的C02吸收量+細(xì)胞呼吸釋放CO2量。

 ③光合作用產(chǎn)生的葡萄糖量=葡萄糖的積累量(增重部分)+細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖量,。





光合速率與植物生長(zhǎng)的關(guān)系

 (1)當(dāng)凈光合速率=0時(shí),,植物不能生長(zhǎng)。

(2)當(dāng)凈光合速率>0時(shí),,植物因積累有機(jī)物而生長(zhǎng),。

(3)當(dāng)凈光合速率<0時(shí),植物不能生長(zhǎng),;長(zhǎng)時(shí)間處于此種狀態(tài),,植物將死亡,。







06

綠葉中色素提取和分離的實(shí)驗(yàn)

【實(shí)驗(yàn)原理】

1.提取原理:綠葉中的色素能夠溶解在無(wú)水乙醇中,所以,,可用無(wú)水乙醇提取綠葉中的色素,。

  2.分離原理:綠葉中各種色素在層析液中的溶解度不同:溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快;反之則慢,,這樣可以用紙層析法將不同色素分離開(kāi)來(lái),。



【實(shí)驗(yàn)程序】





色素種類(lèi)

主要吸收的光

色素顏色

色素含量

溶解度

擴(kuò)散速度

胡蘿卜素

藍(lán)紫光

橙黃色

最少

最高

最快

葉黃素

黃色

較少

較高

較快

葉綠素a

紅光和藍(lán)紫光

藍(lán)綠色

最多

較低

較慢

葉綠素b

黃綠色

較多

最低

最慢



實(shí)驗(yàn)中幾種試劑或化學(xué)物質(zhì)的作用

(1) 無(wú)水乙醇:可溶解和提取綠葉中的色素

(2) 層析液:使濾紙條上濾液細(xì)線的色素分離開(kāi)

(3) 二氧化硅:增大摩擦力,破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),,使研磨更充分

(4) 碳酸鈣:中和研磨過(guò)程中釋放出的酸性物質(zhì),,防止綠葉中的色素被破壞




注意事項(xiàng)

(1)提取色素:

①選取的綠葉要新鮮,顏色要深綠,,以保證提取液含有較多色素,。

②研磨一要迅速,因?yàn)闊o(wú)水乙醇易揮發(fā),;二要充分,,使色素更多地釋放出來(lái)。

③濾液收集后,,要及時(shí)用棉塞將試管口塞緊,,以免濾液揮發(fā)。


(2)制備濾紙條:

①定性濾紙需經(jīng)干燥處理,,以吸收更多的濾液(色素),。

②將一端剪去兩角,以保證色素在濾紙條上的擴(kuò)散均勻,、整齊,,便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果(否則會(huì)形成弧形色素帶)。


(3)畫(huà)濾液細(xì)線:

①要畫(huà)得細(xì),、直,、齊。

②待濾液干后再重畫(huà)1~2次,,既增加了濾液細(xì)線上的附著量,,同時(shí)又使濾液細(xì)線中的各種色素?cái)U(kuò)散起點(diǎn)相同。


(4)分離綠葉色素:

①濾液細(xì)線不能觸及層析液,,否則濾液細(xì)線中的色素將溶解到層析液中,,濾紙條上得不到色素帶。

②要用棉塞將試管口塞緊,,以免濾液揮發(fā)。


3.綠葉色素提取和分離實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的異?,F(xiàn)象及原因分析

濾紙條上色素帶重疊:①濾液細(xì)線過(guò)粗,;②濾紙條上的濾液細(xì)線接觸到層析液,。

濾紙條看不見(jiàn)色素帶:①忘記畫(huà)濾液細(xì)線;②濾液細(xì)線接觸到層析液,,且時(shí)間較長(zhǎng),,色素全部溶解到層析液中。






07

 細(xì)胞的生命歷程


01

生物體的生長(zhǎng)與細(xì)胞的生長(zhǎng)

1
生物體的生長(zhǎng)

1.生物體生長(zhǎng)的概念:指生物體體積的增大,。

2.生物體生長(zhǎng)的原因:一是細(xì)胞的生長(zhǎng),;二是細(xì)胞分裂。




2
細(xì)胞的生長(zhǎng)

1.細(xì)胞生長(zhǎng)的概念:指細(xì)胞體積的增大,。







02

細(xì)胞增殖與細(xì)胞分裂


1.細(xì)胞增殖的方式:細(xì)胞分裂

2.真核細(xì)胞的分裂方式:有絲分裂,、無(wú)絲分裂、減數(shù)分裂

3.細(xì)胞增殖的意義:是生物體生長(zhǎng),、發(fā)育,、繁殖、遺傳的基礎(chǔ)




03

細(xì)胞的有絲分裂

1
細(xì)胞周期的概念
細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂具有周期性,,即連續(xù)分裂的細(xì)胞,,從一次分裂完成時(shí)開(kāi)始,到下一次分裂完成時(shí)為止,,為一個(gè)細(xì)胞周期,。細(xì)胞周期包括分裂間期和分裂期。




2
動(dòng),、植物的細(xì)胞有絲分裂過(guò)程及各時(shí)期的特點(diǎn)

時(shí)期

分裂圖像

共同特點(diǎn)

植物細(xì)胞

動(dòng)物細(xì)胞

間期

完成DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成,,形成染色單體

②細(xì)胞適度生長(zhǎng)

前期

①染色質(zhì)絲螺旋纏繞,縮短變粗,,成為染色體

②形成紡錘體

③核仁逐漸解體,,核膜逐漸消失

染色體散亂分布于紡錘體中央

中期

①紡錘絲牽引染色體運(yùn)動(dòng),使其著絲點(diǎn)排列在細(xì)胞中央的赤道板上

②染色體形態(tài)穩(wěn)定,,數(shù)目清晰,,便于觀察

后期

①每個(gè)著絲點(diǎn)分裂,姐妹染色單體分開(kāi),,成為兩條子染色體,,染色體數(shù)目加倍

②子染色體在紡錘絲的牽引下分別移向細(xì)胞兩極,使兩極各有一套染色體(形態(tài)和數(shù)目完全相同)

末期


①染色體變成染色質(zhì)絲,,紡錘絲消失

②核膜,、核仁出現(xiàn),形成兩個(gè)新的細(xì)胞核

③赤道板位置出現(xiàn)細(xì)胞板,,逐漸擴(kuò)展成為細(xì)胞壁,,一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)子細(xì)胞


  






2

有絲分裂的重要意義:

親代細(xì)胞的染色體經(jīng)復(fù)制后,精確地平分到兩個(gè)子細(xì)胞中,,這對(duì)生物的遺傳有重要意義



5
與有絲分裂直接相關(guān)的細(xì)胞器

1.核糖體:間期有關(guān)蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所,。

2.中心體:動(dòng)物和低等植物細(xì)胞分裂過(guò)程中與紡錘體的形成有關(guān),,并決定細(xì)胞的分裂方向;在間期復(fù)制,,前期移向兩極,。

3.高爾基體:植物細(xì)胞分裂末期與細(xì)胞壁形成有關(guān)。

4.線粒體:為DNA,、蛋白質(zhì)的合成及紡錘絲(星射線)牽引染色體運(yùn)動(dòng)等提供能量,。




04

與細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖相關(guān)的實(shí)驗(yàn)

1
細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸關(guān)系的實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)原理:

(1)用含有酚酞的瓊脂塊模擬細(xì)胞,以NaOH溶液模擬被細(xì)胞吸收的物質(zhì),。

(2)由于酚酞遇NaOH顯紅色,,可以通過(guò)測(cè)量NaOH擴(kuò)散進(jìn)入瓊脂塊“細(xì)胞”的深度,獲得相應(yīng)數(shù)據(jù),,從而計(jì)算,、比較不同體積瓊脂塊“細(xì)胞”吸收物質(zhì)的速率,進(jìn)而探究細(xì)胞表面積與體積之比與物質(zhì)運(yùn)輸效率的關(guān)系,。



實(shí)驗(yàn)流程:

(1)制備瓊脂塊:用塑料餐刀將瓊指塊切成邊長(zhǎng)分別為3cm,、2cm、1cm的正方體,。

(2)浸泡:將3塊瓊指塊放在燒杯內(nèi),,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的NaOH溶液,將瓊脂塊淹沒(méi),,浸泡10分鐘,,用塑料勺不時(shí)翻動(dòng)瓊脂塊。(注意:不要將瓊脂塊切開(kāi)或挖動(dòng)表面)

(3)切割:戴上手套,,用塑料勺將瓊脂塊從NaOH溶液中取出來(lái),,用紙巾把溶液吸干,用塑料刀把瓊脂塊切成兩半,。

(4)測(cè)量,、記錄、計(jì)算:觀察切面,,測(cè)量每一塊上NaOH擴(kuò)散的深度,,記錄測(cè)量結(jié)果,進(jìn)行計(jì)算,,并填表,。



實(shí)驗(yàn)結(jié)論:細(xì)胞體積越大,其相對(duì)表面積(表面積與體積之比)越小,,物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男示驮降?。?xì)胞表面積與體積的關(guān)系限制了細(xì)胞的長(zhǎng)大。



制約細(xì)胞體積增大的因素:

(1) 細(xì)胞的表面積與體積的關(guān)系:細(xì)胞體積越小,,其相對(duì)表面積就越大,,細(xì)胞與周?chē)h(huán)境交換物質(zhì)的能力就越大,。

(2) 細(xì)胞核和細(xì)胞的體積有一定的比例關(guān)系,一個(gè)核內(nèi)所含的遺傳信息是一定的,,控制細(xì)胞活動(dòng)也就有一定的限度,這就決定了細(xì)胞體積不能夠太大,。如果細(xì)胞太大,,細(xì)胞核的“負(fù)擔(dān)”就過(guò)重,影響了細(xì)胞的正常生理功能,。






2

觀察根尖分生組織細(xì)胞有絲分裂的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理:

1.植物體內(nèi)有絲分裂常見(jiàn)于根尖,、莖尖等分生區(qū)細(xì)胞。

2.各個(gè)細(xì)胞的分裂獨(dú)立進(jìn)行,,因此在同一分生組織中可看到處于不同分裂時(shí)期的細(xì)胞,。

3.觀察各個(gè)時(shí)期細(xì)胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài),可判斷這些細(xì)胞處于有絲分裂的哪個(gè)時(shí)期,。

4.細(xì)胞核內(nèi)的染色體(質(zhì))易被堿性染料著色,。

方法步驟:

1.洋蔥根尖培養(yǎng):課前3~4 d ,將洋蔥放在盛滿清水的廣口瓶上,,讓底部接觸水,,放置溫暖處培養(yǎng),待根長(zhǎng)至5 cm時(shí)取用

2.裝片制作:

過(guò)程

方法

時(shí)間

目的

解離

上午10時(shí)至下午2時(shí)(洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞分裂旺盛且處于分裂期的較多),,剪去洋蔥根尖2~3mm,,立即放入盛有鹽酸和酒精混合液(1∶1)的玻璃皿中,在室溫下解離,。

3~5min

①這段時(shí)間,,洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞分裂旺盛且處于分裂期的較多;

用藥液使組織中的細(xì)胞相互分離開(kāi)來(lái),。

漂洗

待根尖酥軟后,,用鑷子取出,放入盛有清水的玻璃皿中漂洗

約10min

有利于下一步染色時(shí)堿性染料著色,。

染色

把根尖放進(jìn)盛有質(zhì)量濃度為0.01g/mL或0.02g/mL的龍膽紫溶液(或醋酸洋紅液)的玻璃皿中染色

3~5min

龍膽紫溶液或醋酸洋紅液能使染色體(質(zhì))著色

制片

用鑷子將這段根尖取出來(lái),,放在載玻片上,加一滴清水,,并用鑷子把根尖弄碎,,蓋上蓋玻片,在蓋玻片上再加一片載玻片,。然后,,用拇指輕輕地按壓載玻片。


使細(xì)胞分散開(kāi)來(lái),,有利于觀察,。


注意事項(xiàng):

1.應(yīng)選取分裂期占細(xì)胞周期比例相對(duì)較大的材料做實(shí)驗(yàn),。

2.解離時(shí)間過(guò)短,則細(xì)胞間質(zhì)未被完全溶解,,壓片時(shí)細(xì)胞不易分散,;時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則解離過(guò)度而影響染色,。

3.漂洗時(shí)間要充分,,否則會(huì)影響下一步染色體(質(zhì))著色。

4.染色時(shí)間過(guò)短,,染色體(質(zhì))著色不明顯,;時(shí)間過(guò)長(zhǎng),染色體(質(zhì))周?chē)Y(jié)構(gòu)也被染上深色,,無(wú)法辨認(rèn)染色體(質(zhì)),。

5.壓片過(guò)輕,細(xì)胞未分散而相互重疊,;過(guò)重會(huì)使組織壓爛,。兩者都影響觀察效果。

6.顯微鏡觀察到的都是死亡細(xì)胞,,不能看到細(xì)胞連續(xù)分裂的過(guò)程,,因?yàn)樵诮怆x時(shí)細(xì)胞已死亡。

7.顯微鏡觀察到的間期的細(xì)胞數(shù)目最多,,原因是在細(xì)胞周期中分裂間期歷時(shí)最長(zhǎng),。






08

 細(xì)胞的分化、衰老,、凋亡和癌變

01

細(xì)胞的分化與細(xì)胞的全能性

1
細(xì)胞的分化
 細(xì)胞分化的概念:在個(gè)體發(fā)育中,,由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài),、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程,。



細(xì)胞分化的特點(diǎn):普遍性、持久性,、穩(wěn)定性和不可逆性,。


細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì):細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)。因同一個(gè)體不同類(lèi)型細(xì)胞內(nèi)的DNA相同,,但由于選擇性表達(dá)的基因不同,,因而轉(zhuǎn)錄生成的mRNA和翻譯生成的蛋白質(zhì)不同,這是不同類(lèi)型細(xì)胞出現(xiàn)形態(tài),、結(jié)構(gòu)和生理功能差異的根本原因,。


   

2
細(xì)胞的全能性

   1.細(xì)胞全能性的概念:已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。

   2.細(xì)胞具有全能性的原因:生物體的每個(gè)細(xì)胞都含有本物種特有的全套遺傳物質(zhì),,都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因,。



動(dòng)、植物細(xì)胞全能性的區(qū)別:

(1)高度分化的植物體細(xì)胞保持著全能性,。

(2)已分化的動(dòng)物體細(xì)胞全能性受到限制,,但它的細(xì)胞核仍具有全能性。




3
細(xì)胞的分化和細(xì)胞的全能性比較

項(xiàng)目

細(xì)胞分化

細(xì)胞的全能性

原因

細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)

含有本物種全套遺傳物質(zhì)

結(jié)果

形成形態(tài),、結(jié)構(gòu),、功能不同的細(xì)胞群

形成新的個(gè)體

程度

大小

細(xì)胞分化程度有高低之分:

體細(xì)胞>生殖細(xì)胞>受精卵;

細(xì)胞全能性有大小之分:

受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞;植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞等

關(guān)系

①細(xì)胞分化不會(huì)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變,已分化的細(xì)胞都含有保持物種遺傳特性所需要的全套遺傳物質(zhì),因而都具有全能性

②一般來(lái)說(shuō),,細(xì)胞分化程度越高,全能性越難以實(shí)現(xiàn),細(xì)胞分化程度越低,

全能性就越高

   








03

細(xì)胞的衰老,、凋亡和癌變

1
細(xì)胞的衰老

衰老細(xì)胞的特征

        ①水分減少,,體積變小,代謝減慢,。

        ②多種酶(如酪氨酸酶)活性降低,。

        ③色素逐漸積累,妨礙細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)交流和傳遞,。

        ④細(xì)胞核體積增大,,核膜內(nèi)折,染色質(zhì)收縮,、染色加深,。

        ⑤細(xì)胞膜通透性改變,物質(zhì)運(yùn)輸功能降低,。



個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老的關(guān)系

 ①單細(xì)胞生物:個(gè)體衰老或死亡與細(xì)胞衰老或死亡同步,。

 ②多細(xì)胞生物:個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老有密切的關(guān)系。個(gè)體衰老過(guò)程是組成個(gè)體的細(xì)胞普遍衰老的過(guò)程,,但未衰老的個(gè)體內(nèi)也有細(xì)胞衰老,。

③細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老都是生物體正常的生命現(xiàn)象。




2
細(xì)胞的凋亡

 1.細(xì)胞凋亡的概念:由基因所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程,。

2.細(xì)胞凋亡的實(shí)例:蝌蚪尾消失,;人胚胎發(fā)育過(guò)程中指間細(xì)胞的消失;人的紅細(xì)胞,、白細(xì)胞,、角質(zhì)層細(xì)胞正常死亡更新;白細(xì)胞吞噬細(xì)菌后的死亡及效應(yīng)T細(xì)胞誘導(dǎo)靶細(xì)胞裂解死亡等,。這些都是細(xì)胞凋亡,,對(duì)機(jī)體有利。



細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別:

①細(xì)胞凋亡:是由基因決定的細(xì)胞編程性死亡,是一種自然的生理過(guò)程,,對(duì)機(jī)體有利,。

②細(xì)胞壞死:不受基因控制,而是在不利的因素(如病菌感染,、缺O(jiān)2,、有毒物質(zhì)毒害等)影響下的細(xì)胞非正常死亡,對(duì)機(jī)體不利,。



3
細(xì)胞的癌變
   
癌細(xì)胞的概念:是指受致癌因子的作用,,細(xì)胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變化,變成不受機(jī)體控制的,、連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞,。癌細(xì)胞大量增殖會(huì)引起癌癥(惡性腫瘤)。


癌細(xì)胞的主要特征:

①在適宜的條件下,,癌細(xì)胞能夠無(wú)限增殖,。

②癌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。

③癌細(xì)胞的表面發(fā)生了變化,。由于細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少,,使得癌細(xì)胞彼此之間的黏著性顯著降低,容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移,。


(1)細(xì)胞癌變的原因

(2)原癌基因和抑癌基因:

①原癌基因主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期,,控制細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂的過(guò)程。②抑癌基因主要是阻止細(xì)胞的不正常生長(zhǎng),。

(3)細(xì)胞癌變的機(jī)理 (如下圖) :


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