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2019-2020年高中生物《分子與細(xì)胞》教案 新人教版必修1 元素 細(xì)胞膜 基質(zhì) 化學(xué)成分 結(jié)構(gòu)與功能 細(xì)胞質(zhì) 化合物 細(xì)胞核 細(xì)胞器 細(xì)胞 生物膜系統(tǒng) 有絲分裂 無絲分裂 細(xì)胞分裂 細(xì)胞分化 細(xì)胞工程 減數(shù)分裂 高一生物內(nèi)容構(gòu)成 細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng) 層次 組成和 結(jié)構(gòu) 功能 發(fā)展和 變化 從生物圈到細(xì)胞 組成細(xì)胞的分子 系統(tǒng)的邊界——細(xì)胞膜 系統(tǒng)的分工合作——細(xì)胞器 系統(tǒng)的控制中心——細(xì)胞核 物質(zhì)輸入和輸出 能量供應(yīng)和利用 細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性 增殖（含生長）、分化 衰老、凋亡、癌變 （一）走近細(xì)胞 一、 比較原核與真核細(xì)胞（多樣性） 原核細(xì)胞 真核細(xì)胞 細(xì)胞 較?。?—10um） 較大（10--100 um） 細(xì)胞核 無成形的細(xì)胞核，核物質(zhì)集中在核區(qū)。無核膜，無核仁。DNA不和蛋白質(zhì)結(jié)合 有成形的真正的細(xì)胞核。有核膜，有核仁。DNA和蛋白質(zhì)結(jié)合成染色體 細(xì)胞質(zhì) 除核糖體外，無其他細(xì)胞器 有各種細(xì)胞器 細(xì)胞壁 有。但成分和真核不同，主要是肽聚糖 植物細(xì)胞、真菌細(xì)胞有，動(dòng)物細(xì)胞無 代表 放線菌、細(xì)菌、藍(lán)藻、支原體 真菌、植物、動(dòng)物 二、生命系統(tǒng)的層次性 植：營養(yǎng)、保護(hù)、機(jī)械、輸導(dǎo) 植：根、莖、葉 細(xì)胞 組織 分泌 器官 花、果、種 動(dòng)：上皮、結(jié)締、肌肉、神經(jīng) 動(dòng)：心、肝…… 運(yùn)動(dòng)、循環(huán) 消化、呼吸 病毒 系統(tǒng)（動(dòng)） 個(gè)體 單細(xì)胞 種群 群落 泌尿、生殖 多細(xì)胞 神經(jīng)、內(nèi)分泌 非生物因素 Ⅰ號 生態(tài)系統(tǒng) 生產(chǎn)者 生物圈 生物因素 消費(fèi)者 Ⅱ號 分解者 三、細(xì)胞學(xué)說內(nèi)容（統(tǒng)一性） ○從人體的解剖和觀察入手：維薩里、比夏 ○顯微鏡下的重要發(fā)明：虎克、列文虎克 ○理論思維和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合：施來登、施旺 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，并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成。 2． 細(xì)胞是一個(gè)相對獨(dú)立的單位，既有它自己的生命，又對與其他細(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。 ○在修正中前進(jìn)：細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新的細(xì)胞。 注：現(xiàn)代生物學(xué)的三大基石 1.1838—1839年 細(xì)胞學(xué)說 2．1859年 達(dá)爾文 進(jìn)化論 3.1866年 孟德爾 遺傳學(xué) 四、結(jié)論 除病毒以外，細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，也是地球上最基本的生命系統(tǒng)。 （二）組成細(xì)胞的分子 基本：C、H、O、N （90％） 大量：C、H、O、N、P、S、（９７％）K、Ca、Mg 元素 　 微量：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等 　?。ǎ玻胺N） 　最基本：C，占干重的48.４%,生物大分子以碳鏈為骨架 物質(zhì) 說明生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性。 基礎(chǔ)　　　　　　　　　　　　水：主要組成成分；一切生命活動(dòng)離不開水 　　　　　　　　　　　無機(jī)物　　無機(jī)鹽：對維持生物體的生命活動(dòng)有重要作用 　　　　　　化合物　　　　　　　蛋白質(zhì)：生命活動(dòng)（或性狀）的主要承擔(dān)者／體現(xiàn)者 　　　　　　　　　　　　　　　　核酸：攜帶遺傳信息 　　　　　　　　　　　有機(jī)物　　糖類：主要的能源物質(zhì) 　　　　　　　　　　　　　　　　脂質(zhì)：主要的儲能物質(zhì)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、蛋白質(zhì)?。ㄕ减r重７－１０％，干重５０％） 結(jié)構(gòu) 元素組成 C、H、O、N，有的還有P、S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I等 單體 氨基酸 （約20種，必需8種，非必需12種） 化學(xué)結(jié)構(gòu) 由多個(gè)氨基酸分子脫水縮合而成，含有多個(gè)肽鍵的化合物，叫多肽。 多肽呈鏈狀結(jié)構(gòu)，叫肽鏈。一個(gè)蛋白質(zhì)分子含有一條或幾條肽鏈。 高級結(jié)構(gòu) 多肽鏈形成不同的空間結(jié)構(gòu)，分二、三、四級。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由于組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列次序不同，于是肽鏈的空間結(jié)構(gòu)千差萬別，因此蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)是極其多樣的。 功能 ○蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性決定了它的特異性/功能多樣性。 １． 構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)：如細(xì)胞膜、染色體、肌肉中的蛋白質(zhì)； ２． 有些蛋白質(zhì)有催化作用：如各種酶； ３． 有些蛋白質(zhì)有運(yùn)輸作用：如血紅蛋白、載體蛋白； ４． 有些蛋白質(zhì)有調(diào)節(jié)作用：如胰島素、生長激素等； ５． 有些蛋白質(zhì)有免疫作用：如抗體。 備注 ○連接兩個(gè)氨基酸分子的鍵（—ＮＨ—ＣＯ—）叫肽鍵。 ○各種蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上所具有的共同特點(diǎn)（通式）： 　　　　　 １． 每種氨基酸至少都含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連同一碳原子上； ２． 各種氨基酸的區(qū)別在于Ｒ基的不同。 ○　變性（熟雞蛋）＆鹽析＆凝固（豆腐）　　　　　　 計(jì)算 ○由Ｎ個(gè)aa形成的一條肽鏈圍成環(huán)狀蛋白質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生水／肽鍵?。巍€(gè)； ○Ｎ個(gè)aa形成一條肽鏈時(shí)，產(chǎn)生水／肽鍵　Ｎ－１　個(gè)； ○Ｎ個(gè)aa形成Ｍ條肽鏈時(shí)，產(chǎn)生水／肽鍵?。危汀€(gè)； ○Ｎ個(gè)aa形成Ｍ條肽鏈時(shí)，每個(gè)aa的平均分子量為α，那么由此形成的蛋白質(zhì) 的分子量為?。桅粒ǎ危停保浮?； 二、核酸 一切生物的遺傳物質(zhì)，是遺傳信息的載體，是生命活動(dòng)的控制者。 元素組成 C、H、O、N、P等 分類 脫氧核糖核酸（DNA雙鏈） 核糖核酸（RNA單鏈） 單體 成分 磷酸 H3PO4 五碳糖 脫氧核糖 核糖 含氮 堿基 A、G、C、T A、G、C、U 功能 主要的遺傳物質(zhì)，編碼、復(fù)制遺 傳信息，并決定蛋白質(zhì)的合成 將遺傳信息從DNA傳遞給 蛋白質(zhì)。 存在 主要存在于細(xì)胞核，少量在線粒 體和葉綠體中。甲基綠 主要存在于細(xì)胞質(zhì)中。吡羅紅 △ 每一個(gè)單體都以若干個(gè)相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架，由許多單體連接成多聚體。 三、糖類和脂質(zhì) 元素 類別 存在 生理功能 糖類 C、H、O 單糖 核糖C5H10O5 主細(xì)胞質(zhì) 核糖核酸的組成成分； 脫氧核糖C4H10O5 主細(xì)胞核 脫氧核糖核酸的組成成分； 六碳糖：葡萄糖 C6H12O6、果糖等 主細(xì)胞質(zhì) 是生物體進(jìn)行生命活動(dòng)的重要能源物質(zhì)（70％以上）； 二糖 C12H22O11 麥芽糖、蔗糖 植物 乳糖 動(dòng)物 多糖 淀粉、纖維素 植物 （細(xì)胞壁的組成成分）， 重要的儲存能量的物質(zhì)； 糖原（肝、肌） 動(dòng)物 脂質(zhì) C、H、O 有的 還有N、P 脂肪 動(dòng)、植物 儲存能量、維持體溫恒定； 類脂/磷脂 腦、豆 構(gòu)成生物膜的重要成分； 固醇 膽固醇 動(dòng)物 動(dòng)物的重要成分； 性激素 促性器官發(fā)育和第二性征； 維生素D 促進(jìn)鈣、磷的吸收和利用； △ 組成生物體的任何一種化合物都不能夠單獨(dú)地完成某一種生命活動(dòng)，而只有按照一定的方式有機(jī)地組織起來，才能表現(xiàn)出細(xì)胞和生物體的生命現(xiàn)象。細(xì)胞就是這些物質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)形式。 四、鑒別實(shí)驗(yàn) 試劑 成分 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 常用材料 備注 蛋白質(zhì) 雙縮脲 A: 0.1g/mL NaOH 紫色 大豆 雞蛋 B: 0.01g/mL CuSO4 濃硝酸 HNO3 黃色沉淀 脂肪 蘇丹Ⅲ 橘黃色 花生 蘇丹Ⅳ 紅色 還原糖 斐林 0.1g/mL NaOH 淺藍(lán)色→棕色→磚紅色沉淀 蘋果、梨、白蘿卜 0.05g/mL CuSO4 淀粉 碘液 I2 藍(lán)色 馬鈴薯 ○具有還原性的糖：葡萄糖、麥芽糖、果糖 五、無機(jī)物 存在方式 生理作用 水 結(jié)合水4.5% 自由水95% 部分水和細(xì)胞中 其他物質(zhì)結(jié)合。 細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分。 絕大部分的水以 游離形式存在，可以自由流動(dòng)。 1．細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑； 2．參與細(xì)胞內(nèi)許多生物化學(xué)反應(yīng)； 3．水是細(xì)胞生活的液態(tài)環(huán)境； 4．水的流動(dòng)，把營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞，并把廢物運(yùn)送到排泄器官或直接排出； 無機(jī)鹽 多數(shù)以離子狀態(tài)存，如K+、 Ca2+、Mg2+、Cl--、PO2+等 1．細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成部分，如Fe2+是血紅蛋白的主要成分； 2．持生物體的生命活動(dòng)，細(xì)胞的形態(tài)和功能； 3．維持細(xì)胞的滲透壓和酸堿平衡； 六、小結(jié) 化合 有機(jī)組合 分化 化學(xué)元素 化合物 原生質(zhì) 細(xì)胞 ○原生質(zhì) 1．泛指細(xì)胞內(nèi)的全部生命物質(zhì)，但并不包括細(xì)胞內(nèi)的所有物質(zhì)，如細(xì)胞壁； 2．包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核三部分；其主要成分為核酸、蛋白質(zhì)（和脂類）； 3．動(dòng)物細(xì)胞可以看作一團(tuán)原生質(zhì)。 ○細(xì)胞質(zhì) ： 指細(xì)胞中細(xì)胞膜以內(nèi)、細(xì)胞核以外的全部原生質(zhì)。 ○原生質(zhì)層：成熟的植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)，為一層半透膜。 (三)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁（植物特有）： 纖維素+果膠，支持和保護(hù)作用 成分：脂質(zhì)（主磷脂）50%、蛋白質(zhì)約40%、糖類2%-10% 細(xì)胞膜 作用：隔開細(xì)胞和環(huán)境；控制物質(zhì)進(jìn)出；細(xì)胞間信息交流； 真核 基質(zhì)： 有水、無機(jī)鹽、脂質(zhì)、糖類、氨基酸、核苷酸和多種酶等 細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì) 是活細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場所。 分工：線、內(nèi)、高、核、溶、中、葉、液、 細(xì)胞器 協(xié)調(diào)配合：分泌蛋白的合成與分泌；生物膜系統(tǒng) 核膜：雙層膜，分開核內(nèi)物質(zhì)和細(xì)胞質(zhì) 核孔：實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交流和信息交流 細(xì)胞核 核仁：與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān) 染色質(zhì)：由DNA和蛋白質(zhì)組成，DNA是遺傳信息的載體 一、 細(xì)胞器 差速離心：美國 克勞德 線粒體 葉綠體 高爾基體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 液泡 核糖體 中心體 分布 動(dòng)植物 植物 動(dòng)植物 動(dòng)植物 植物和某 些原生動(dòng)物 動(dòng)植物 動(dòng)物 低等植物 形態(tài) 橢球形、棒形 扁平的球形或橢球形 大小囊泡、扁平囊 網(wǎng)狀 橢球形粒狀小體 結(jié)構(gòu) 雙層膜，有少量DNA 單層膜，形成囊泡狀和管狀，內(nèi)有腔 沒有膜結(jié)構(gòu) 嵴（TP酶復(fù)合體）、基粒、基質(zhì) 基粒（類體）、基質(zhì)（片層結(jié)構(gòu)）、酶 外連細(xì)胞膜，內(nèi)連核膜 液泡膜、細(xì)胞液 蛋白質(zhì)、RNA、和酶 兩個(gè)互相垂直的中心粒 功能 有氧呼吸的主場所 進(jìn)行光合作用的場所 細(xì)胞分泌， 成細(xì)胞壁 提供合成、運(yùn)輸條件 貯存物質(zhì)，調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境 蛋白質(zhì)合成的場所 與有絲分裂有關(guān) 備注 在核仁 形成 △ 細(xì)胞器是指在細(xì)胞質(zhì)中具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行一定生理功能的結(jié)構(gòu)單位， 三、協(xié)調(diào)配合 分泌蛋白 放射性同位素示蹤法：羅馬尼亞 帕拉德 有機(jī)物、O2 葉綠體 線粒體 能量、CO2 基因調(diào)控 初步合成 加工 修飾 細(xì)胞核 核糖體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 細(xì)胞膜 胞外 氨基酸 肽鏈 一定空間結(jié)構(gòu) ○生物膜系統(tǒng)：細(xì)胞器膜 + 細(xì)胞膜 + 核膜等形成的結(jié)構(gòu)體系 四、細(xì)胞核 = 核膜（雙層） + 核仁 + 染色質(zhì) + 核液 美西螈實(shí)驗(yàn)、蠑螈橫縊實(shí)驗(yàn)、變形蟲實(shí)驗(yàn)、傘藻嫁接與移植實(shí)驗(yàn) 細(xì)胞核是遺傳信息儲存和復(fù)制的場所，是代謝活動(dòng)和遺傳特性的控制中心。 ○ 染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細(xì)胞周期不同階段相互轉(zhuǎn)變的形態(tài)結(jié)構(gòu)。 DNA 螺旋 ○ + = 核小體（串珠結(jié)構(gòu)） 染色質(zhì) 30nm纖維 組蛋白 非組蛋白 螺旋化 0.4um超螺旋管（圓筒形） 2－10um染色單體（圓柱狀、桿狀） 二、樹立觀點(diǎn)(基本思想) 1．有一定的結(jié)構(gòu)就必然有與之相對應(yīng)功能的存在； ○結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一 2．任何功能都需要一定的結(jié)構(gòu)來完成 1．各種細(xì)胞器既有形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上的差異，又相互聯(lián)系，相互依存； ○分工合作 2．細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)體現(xiàn)細(xì)胞各結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)配合。 ○生物的整體性：整體大于各部分之和；只有在各部分組成一個(gè)整體的時(shí)才能體現(xiàn)出生命現(xiàn)象。 1．結(jié)構(gòu)：細(xì)胞的各個(gè)部分是相互聯(lián)系的。如分布在細(xì)胞質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)連核膜，外接細(xì)胞膜。 2．功能：細(xì)胞的不同結(jié)構(gòu)有不同的生理功能，但卻是協(xié)調(diào)配合的。如分泌蛋白的合成與分泌。 3．調(diào)控：細(xì)胞核是代謝的調(diào)控中心。其DNA通過控制蛋白質(zhì)類物質(zhì)的合成調(diào)控生命活動(dòng)。 4．與外界的關(guān)系上：每個(gè)細(xì)胞都要與相鄰細(xì)胞、而與外界環(huán)境直接接觸的細(xì)胞都要和外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)換。 六、總結(jié) 細(xì)胞既是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位，也是生物體代謝和遺傳的基本單位。 （四）細(xì)胞物質(zhì)的運(yùn)輸 ○科學(xué)家研究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的歷程是從物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)象開始的，分析成分是了解結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，現(xiàn)象和功能又提供了探究結(jié)構(gòu)的線索。人們在實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上提出假說，又通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來修正假說，其中方法與技術(shù)的進(jìn)步起到關(guān)鍵的作用 成分：磷脂和蛋白質(zhì)和糖類 結(jié)構(gòu)：單位膜（三明治）→ 流動(dòng)鑲嵌模型 細(xì)胞膜 特性 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有相對的流動(dòng)性 生理特性：選擇透過性（對離子和小分子物質(zhì)具選擇性） 保護(hù)作用 功能 控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換 細(xì)胞識別、分泌、排泄、免疫等 一、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 1.水分 條件 濃度 外液 > 細(xì)胞質(zhì)/液 外液 < 細(xì)胞質(zhì)/液 現(xiàn)象 動(dòng)物 失水皺縮 吸水膨脹甚至漲破 植物 質(zhì)壁分離 質(zhì)壁分離復(fù)原 原理 外因 水分的滲透作用 內(nèi)因 原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的伸縮性不同造成收縮幅度不同 結(jié)論 細(xì)胞的吸水和失水是水分順相對含量梯度跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程 ○ 滲透現(xiàn)象發(fā)生的條件：半透膜、細(xì)胞內(nèi)外濃度差 ○ 滲透作用：水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象。 ○ 半透膜：指一類可以讓小分子物質(zhì)通過而大分子物質(zhì)不能通過的一類薄膜的總稱。 ○ 質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)可拓展應(yīng)用于：（指的是原生質(zhì)層與細(xì)胞壁） ①證明成熟植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用； ②證明細(xì)胞是否是活的； ③作為光學(xué)顯微鏡下觀察細(xì)胞膜的方法； ④初步測定細(xì)胞液濃度的大??； 2. 無機(jī)鹽等其他物質(zhì) ① 不同生物吸收無機(jī)鹽的種類和數(shù)量不同。 ② 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸既有順濃度梯度的，也有逆濃度梯度的。 3. 選擇透過性膜 可以讓水分子自由通過，一些離子和小分子也可以通過，而其他離子、小分子和大分子則不能通過的膜。 □ 生物膜是一種選擇透過性膜，是嚴(yán)格的半透膜。 二、流動(dòng)鑲嵌模型 1.要點(diǎn) ①磷脂雙分子層 構(gòu)成生物膜的基本支架，但這個(gè)支架不是靜止的，它具有流動(dòng)性。 ②蛋白質(zhì) 鑲嵌、貫穿、覆蓋在磷脂雙分子層上，大多數(shù)蛋白質(zhì)也是可以流動(dòng)的。 ③天然糖蛋白 蛋白質(zhì)和糖類結(jié)合成天然糖蛋白，形成糖被具有保護(hù)、潤滑和細(xì)胞識別等 2.與單位膜的異同 相同點(diǎn)：組成細(xì)胞膜的主要物質(zhì)是脂質(zhì)和蛋白質(zhì) 不同點(diǎn)：①流：蛋白質(zhì)的分布有不均勻和不對稱性；強(qiáng)調(diào)組成膜的分子是運(yùn)動(dòng)的。 ②單：蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)；認(rèn)為生物膜是靜止結(jié)構(gòu)。 三、跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞? 例子 方式 濃度梯度 載體 能量 作用 水、甘油、氣體、乙醇、苯 自由擴(kuò)散 順 被選擇吸收的物質(zhì)從高濃度的一側(cè)通過細(xì)胞膜向濃度低的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn) 葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞 協(xié)助擴(kuò)散 順 √ 進(jìn)入紅細(xì)胞的鉀離子 主動(dòng)運(yùn)輸 逆 √ √ 能保證活細(xì)胞按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)地選擇吸收所需要 的物質(zhì)，排出新陳代謝產(chǎn)生的廢物和對細(xì)胞要害的物質(zhì)。 ○大分子或顆粒：胞吞、胞吐 四、小結(jié) 組成 決定 磷脂分子+蛋白質(zhì)分子 結(jié)構(gòu) 功能（物質(zhì)交換） 具有 導(dǎo)致 保證 體現(xiàn) 運(yùn)動(dòng)性 流動(dòng)性 物質(zhì)交換正常 選擇透過性 成分組成結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定功能。構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都是可以流動(dòng)的，因此決定了由它們構(gòu)成的細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)具有一定的流動(dòng)性。結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性保證了載體蛋白能把相應(yīng)的物質(zhì)從細(xì)胞膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到到另一側(cè)。由于細(xì)胞膜上不同載體的數(shù)量不同，所以，當(dāng)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞時(shí)能體現(xiàn)出不同的物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞膜的數(shù)量、速度及難易程度的不同，即反映出物質(zhì)交換過程中的選擇透過性?？梢?，流動(dòng)性是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的固有屬性，無論細(xì)胞是否與外界發(fā)生物質(zhì)交換關(guān)系，流動(dòng)性總是存在的，而選擇透過性是細(xì)胞膜生理特性的描述，這一特性，只有在流動(dòng)性基礎(chǔ)上，完成物質(zhì)交換功能方能體現(xiàn)出來。 (五)細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 H2O 外界 水 H2O O2 礦質(zhì)元素 [H] 光 ATP 原生質(zhì) ADP+PI 熱能 ATP ADP+PI CO2+H2O C3H6O3 C2H5OH+CO2 一、 酶——降低反應(yīng)活化能 ◎ 新陳/細(xì)胞代謝：活細(xì)胞內(nèi)全部有序化學(xué)反應(yīng)的總稱。 ◎ 活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變成容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。 1． 發(fā)現(xiàn) ①巴斯德之前：發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)。 ②巴斯德（法、微生物學(xué)家）：發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)；發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞。 ③利比希（德、化學(xué)家）：引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。 ④比希納（德、化學(xué)家）：酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。 ⑤薩姆納（美、科學(xué)家）：從刀豆種子提純出來的脲酶是一種蛋白質(zhì)。 ⑥許多酶是蛋白質(zhì)。 ⑦切赫與奧特曼（美、科學(xué)家）：少數(shù)RNA具有生物催化功能。 2．定義 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。 注： ①由活細(xì)胞產(chǎn)生（與核糖體有關(guān)） ②催化性質(zhì)：A.比無機(jī)催化劑更能減低化學(xué)反應(yīng)的活化能，提高化學(xué)反應(yīng)速度。 B.反應(yīng)前后酶的性質(zhì)和數(shù)量沒有變化。 ③成分：絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA。 3．特性 ① 高效性：催化效率很高，使反應(yīng)速度很快，是一般無機(jī)催化集的107——1013倍。 ② 專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。 → 多樣性 。 ③ 需要合適的條件（溫度和pH值） → 溫和性 → 易變性 。 酶的催化作用需要適宜的溫度、pH值等，過酸、過堿、高溫都會(huì)破壞酶分子結(jié)構(gòu)。低溫也會(huì)影響酶的活性，但不破壞酶的分子結(jié)構(gòu)。 圖例 解析 在底物足夠，其他因素固定的條件下，酶促反應(yīng)的速度與酶濃度成正比。 1.在S較低時(shí)，V隨S增加而加快，近乎成正比； 2.在S較低時(shí)，V隨S增加而加快，但不顯著； 3.當(dāng)S很大且達(dá)到一定限度時(shí)，V也達(dá)到一個(gè)最大值，此時(shí)即使再增加S，反應(yīng)也幾乎不再改變。 1.在一定T內(nèi)V隨T的 升高而加快； 2.在一定條件下，每一種酶在某一T時(shí)活力最大，稱最適溫度； 3.當(dāng)T升高到一定限度時(shí)，V反而隨溫度的升高而降低。 ◎動(dòng)物T：35—40℃ PH ： 6.5—8.0 ◎ 酶工程 生產(chǎn)提取 制成 酶制劑 應(yīng)用 治療疾??；加工和生產(chǎn)一些產(chǎn)品； 和分離純化 固定化酶 化驗(yàn)診斷和水質(zhì)檢測；其他分支。 二、ATP（三磷酸腺苷） ◎ ATP是生物體細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物，是生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的直接 能源，它的水解與合成存在著能量的釋放與貯存。 1．結(jié)構(gòu)簡式 A — P ～ P ～ P 腺苷 普通化學(xué)鍵13.8KJ/mol 高能磷酸鍵 30.54 KJ/mol 磷酸基團(tuán) 2．ATP與ADP的轉(zhuǎn)化 ATP 動(dòng) 態(tài) 平 衡 呼吸作用 水解酶 合成酶 （線粒體） 吸 Pi （細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)） 能 吸收分泌（滲透能） （葉綠體） 放 肌肉收縮（機(jī)械能） 光合作用 Pi 能 神經(jīng)傳導(dǎo)、生物電（電能） ADP (每個(gè)活細(xì)胞) 合成代謝（化學(xué)能） 體溫（熱能） 螢火蟲（光能） ◎ 糖類—主要能源物質(zhì) 熱能 散失 太陽光能 脂肪—主要儲能物質(zhì) 氧化 （直接能源） 蛋白質(zhì)—能源物質(zhì)之一 分解 化學(xué)能 ATP 水解酶、放 ◎ ATP ADP + Pi + 能量 合成酶、吸 3．能產(chǎn)生ATP： 線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 能產(chǎn)生水： 線粒體、葉綠體、核糖體、細(xì)胞核 能堿基互補(bǔ)配對： 線粒體、葉綠體、核糖體、細(xì)胞核 三、ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸 ◎呼吸是通過呼吸運(yùn)動(dòng)吸進(jìn)氧氣，排出二氧化碳的過程。 ◎細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。分為： 有氧呼吸 無氧呼吸 概念 指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過程。 指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過程。 過程 ① C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP ② 2丙酮酸+ 6H2O → 6CO2 + [H]+ 2ATP ③ [H] + 6O2 → 12H2O + 34ATP ① C6H12O6 → 2丙酮酸 + [H] + 2ATP → 2C3H6O3 ② 2丙酮酸 → 2C2H5OH + 2CO2 反應(yīng)式 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2 + 12H2O + 38ATP C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP 不同點(diǎn) 場所 ： ①②線粒體基質(zhì) ③內(nèi)膜 始終在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 條件 ： 除①外，需分子氧、酶 不需分子氧、需酶 產(chǎn)物 ： CO2 、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量 ： 大量、合成38ATP（1161KJ） 少量、合成2ATP(61.08KJ) 相同點(diǎn) 聯(lián)系 ： 從葡萄糖分解成丙酮酸階段相同，以后階段不同 實(shí)質(zhì) ： 分解有機(jī)物，釋放能量，合成ATP 意義 ： 為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量；為體內(nèi)其他化合物合成提供原料 ◎比較 光合作用 呼吸作用 反應(yīng)場所 綠色植物（在葉綠體中進(jìn)行） 所有生物（主要在線粒體中進(jìn)行） 反應(yīng)條件 光、色素、酶 酶（時(shí)刻進(jìn)行） 物質(zhì)轉(zhuǎn)變 把無機(jī)物CO2和H2O合成有機(jī)物（CH2O） 分解有機(jī)物產(chǎn)生CO2和H2O 能量轉(zhuǎn)變 把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存在有機(jī)物中 釋放有機(jī)物的能量，部分轉(zhuǎn)移ATP 實(shí)質(zhì) 合成有機(jī)物、儲存能量 分解有機(jī)物、釋放能量、產(chǎn)生ATP 聯(lián)系 有機(jī)物、氧氣 光合作用 呼吸作用 能量、二氧化碳 ◎ 光合作用的實(shí)質(zhì) 通過光反應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能，通過暗反應(yīng)把二氧化碳和水合成有機(jī)物，同時(shí)把活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化學(xué)能貯存在有機(jī)物中。 四、光和光合作用 ◎光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的 有機(jī)物，并釋放出氧氣的過程。影響因素有：光、溫度、CO2濃度、水分、礦質(zhì)元素等。 1．發(fā)現(xiàn) 內(nèi)容 時(shí)間 過程 結(jié)論 普里斯特 1771年 蠟燭、小鼠、綠色植物實(shí)驗(yàn) 植物可以更新空氣 薩克斯 1864年 葉片遮光實(shí)驗(yàn) 綠色植物在光合作用中產(chǎn)生淀粉 恩格爾曼 1880年 水綿光合作用實(shí)驗(yàn) 葉綠體是光合作用的場所釋放出氧。 魯賓與卡門 1939年 同位素標(biāo)記法 光合作用釋放的氧全來自水 2．場所 雙層膜 葉綠體 基質(zhì) 基粒 多個(gè)類囊體（片層）堆疊而成 胡蘿卜素（橙黃色）1/3 類胡蘿卜素 葉黃素（黃色） 2/3 吸藍(lán)紫光 色素 （1/4） 葉綠素A（藍(lán)綠色）3/4 葉綠素（3/4） 葉綠素B（黃綠色）1/4 吸紅橙和藍(lán)紫光 3．過程 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 條件 光、色素、酶 CO2、[H]、ATP、酶 時(shí)間 短促 較緩慢 場所 內(nèi)囊體的薄膜 葉綠體的基質(zhì) 過程 ① 水的光解 2H2O → 4[H] + O2 ② ATP的合成/光合磷酸化 ADP + Pi + 光能 → ATP ① CO2的固定 CO2 + C5 → 2C3 ② C3/ CO2的還原 2C3 + [H] →（CH2O） 實(shí)質(zhì) 光能 → 化學(xué)能，釋放O2 同化CO2，形成（CH2O） 總式 CO2 + H2O → （CH2O）+ O2 或 CO2 + 12H2O → （CH2O）6 + 6O2 + 6H2O 物變 無機(jī)物CO2、H2O → 有機(jī)物（CH2O） 能變 光能 → ATP中活躍的化學(xué)能 → 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 ◎ 同位素示蹤 14C 光反應(yīng) 2C 3 暗反應(yīng) （14CH2O） 3H2O 固定 [3H] 還原 （C3H2O） △ 暗反應(yīng)中碳同化的途徑有C3途徑、C4途徑等。根據(jù)其最初光合產(chǎn)物的不同，把高等植物分為C3植物和C4植物兩類。C4植物維管束鞘細(xì)胞外面有“花環(huán)狀”的葉肉細(xì)胞。 H218O 光 18O2 ◎ 人為創(chuàng)設(shè)條件，看物質(zhì)變化： 1． 光照 → [H]和ATP → 暗反應(yīng) → （CH2O） ↓ ↓ ↓ ↓ 切斷 → 不能生成 → 不能進(jìn)行 → 不能生成 2． CO2 → C5 → C3 → （CH2O） ↓ ↓ ↓ ↓ 切斷 → 增多 → 減少 →不能生成 4．意義 （1）制造有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)變——“綠色工廠”； （2）調(diào)節(jié)大氣中O2和CO2的含量——“自動(dòng)的空氣凈化劑”； （3）生物生命活動(dòng)所需能量的最終來源——“巨大的能量轉(zhuǎn)換器”； （4）對生物的進(jìn)化具有重要的作用。 光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。 ６． 比較同化作用的類型 不同點(diǎn) 相同點(diǎn) 能量來源 物質(zhì)來源 舉例 自養(yǎng)型 光能自養(yǎng) 光能 能用無機(jī)物制造有機(jī)物 綠色植物 光合細(xì)菌 都從外界攝取物質(zhì)，經(jīng)過極其復(fù)雜的變化，轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并且貯存能量 化能自養(yǎng) 體外環(huán)境的物質(zhì)氧化時(shí)所放出的能量 硫細(xì)菌 鐵細(xì)菌 硝化細(xì)菌 異養(yǎng)型 所攝取的有機(jī)物中儲存的能量 不能利用無機(jī)物制造有機(jī)物，只能攝取現(xiàn)成的有機(jī)物 人類、動(dòng)物和營腐生、寄生的菌類 ( （六）細(xì)胞的生命歷程 癌變 增殖 分化 衰老與凋亡 一、細(xì)胞的增殖 表面積/體積 → 物質(zhì)運(yùn)輸效率 體積增大 → 細(xì)胞生長 細(xì)胞核/細(xì)胞質(zhì) → 控制與必需 ◎ 生長 減數(shù)分裂 數(shù)目增加 → 細(xì)胞分裂 有絲分裂 核延長縊裂為二，整個(gè)細(xì)胞縊裂成兩個(gè) 無絲分裂 特點(diǎn)：分裂中無紡錘絲和染色體的變化 例子：蛙的紅細(xì)胞 1．細(xì)胞周期 連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時(shí)開始，到下一次分裂完成時(shí)結(jié)束。可分 分裂間期：DNA復(fù)制與蛋白質(zhì)的合成。分G1、S、G2期。 前期：核膜核仁消失，紡錘絲出現(xiàn)形成紡錘體，出現(xiàn)染色體； 分裂期M 中期：紡錘絲牽引著染色體運(yùn)動(dòng)，使染色體的著絲點(diǎn)排列在中央赤道板； 后期：著絲點(diǎn)分裂，染色單體分開，分別移向兩極； 末期：紡錘絲消失，染色體變成染色質(zhì)，核膜核仁出現(xiàn)。 2．區(qū)別 △ 有絲分裂的重要意義，是將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過復(fù)制以后，精確地平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去，而在生物的親代和子代間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。 復(fù)制 著絲點(diǎn)分裂 DNA數(shù)： 1 2 2 染色體 ： 1 1 2 染色單體： 0 2 0 3．假設(shè)正常體細(xì)胞的核中DNA含量為2a，染色體數(shù)為2N，則 復(fù)制 間期 前期 中期 后期 末期 DNA含量 2a → 4a 4a 4a 4a 4a → 2a 染色體數(shù) 2N 2N 2N 4N 4N → 2N 染色單體 0 → 4N 4N 4N 0 0 二、細(xì)胞的分化 1．分化 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，在結(jié)構(gòu)、形態(tài)和生理功能上 發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。 注： ① 持久性：在生物體的整個(gè)生命過程都有，只是在胚胎發(fā)育時(shí)達(dá)到最大值； ② 相對穩(wěn)定性：一般來說，分化了的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡； ③ 意義：使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。 2．全能性 ← 1958年 美國 斯圖爾德 指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。如 植物：胡蘿卜的組織培養(yǎng) 快繁花卉與蔬菜；拯救物種；培育新作物； 動(dòng)物：克隆羊多莉；干細(xì)胞 替換病變部位，治療某些癌癥和遺傳病帶來希望。 一般而言，受精卵的全能性大于生殖細(xì)胞，生殖細(xì)胞的全能性大于體細(xì)胞， 植物細(xì)胞全能性大于動(dòng)物細(xì)胞。 三、細(xì)胞的衰老與凋亡 ◎ 生命歷程：發(fā)生 → 分化 → 衰老 → 死亡 水分減少，體積變小，代謝減慢 → 皺紋 酶活性降低 → 白發(fā) 細(xì)胞衰老 個(gè)體衰老 色素積累 → 老年斑 （形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能） 呼吸減慢，核體積增大，染色質(zhì)固縮，染色加深 細(xì)胞膜通透性改變，使物質(zhì)運(yùn)輸功能降低 細(xì)胞凋亡：由基因所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程。如尾的消失，手指的形成。 VS （基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果） 細(xì)胞壞死 四、細(xì)胞的癌變 物理：主指各種輻射，如紫外線、X射線等； 致癌因子 化學(xué)：如石棉、砷、亞硝胺、黃曲霉素等； 病毒：如Rous肉瘤病毒等。 原癌、抑癌基因突變 無限增殖； 正常細(xì)胞 癌細(xì)胞 形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化； （不受機(jī)體控制的惡性增殖 ） 表面發(fā)生變化，易分散和轉(zhuǎn)移； 實(shí)驗(yàn)專題 一、檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì) 隔水加熱 ◎可溶性還原糖（葡萄糖、果糖、麥芽糖）+藍(lán)色的斐林試劑（甲+乙液） 磚紅色↓ ①3min ②吸水紙吸去染液 2min ◎脂肪+蘇丹Ⅲ 橘黃色 ③50%酒精洗去浮色 ④吸去酒精，滴蒸餾水 先A液：制造堿性環(huán)境；再B液 ◎蛋白質(zhì)+雙縮脲 紫色 二、植物細(xì)胞的吸、失水 原理：原生質(zhì)層相當(dāng)于一層選擇透過性膜。 步驟： 有一個(gè)紫色的中央液泡 制作洋蔥外表皮臨時(shí)裝片 觀察正常細(xì)胞形態(tài) 質(zhì)壁緊貼在一起 中央液泡逐漸縮小 換0.3g/L的蔗糖溶液 觀察質(zhì)壁分離 質(zhì)、壁逐漸分離 中央液泡逐漸擴(kuò)大 換清水 觀察質(zhì)壁分離復(fù)原 質(zhì)壁逐漸緊貼在一起 結(jié)論：①成熟的植物細(xì)胞能與外溶液發(fā)生滲透作用； ②當(dāng)外界溶液大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水； ③當(dāng)外界溶液小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水。 三、影響酶活性的條件 1 2 3 ① 3%可溶性淀粉2 mL ② T 60℃ 100℃ 冰塊 pH 蒸餾水 1 mol/L鹽酸 1 mol/L NaOH ③ 2%淀粉酶溶液1 mL 5min ④ 1滴碘液 結(jié)果 變藍(lán) 不變藍(lán) 四、綠葉中色素的提取與分離 1．過程 步驟 原理 試劑 備注 提取 色素能溶于有機(jī)溶劑 無水乙醇、丙酮 5g綠葉+丙酮+二氧化硅+碳酸鈣 制備濾紙條 畫濾液細(xì)線（細(xì)、直） 分離 溶解度有異，且在濾紙上擴(kuò)散速度不同 層析液（石油醚、丙酮和苯） 細(xì)線不觸及層析液 2．結(jié)果 顏色 種類 含量 溶解度 擴(kuò)散速度 橙黃色 胡蘿卜素 最少 最高 最快 黃色 葉黃素 較少 較高 較快 藍(lán)綠色 葉綠素a 最多 較低 較慢 黃綠色 葉綠素b 較多 最低 最慢 3．注意事項(xiàng) ①研磨不充分，色素未能充分提取出來； ◎淡綠色 ②丙酮加入量太多，稀釋了色素提取液； ③未加入碳酸鈣粉末，葉綠素分子已破壞。 ◎熒光現(xiàn)象：提取液在透射光下是翠綠色的，而在反射光下是棕紅色。 五、觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂 步驟 材料 時(shí)間 作用 培養(yǎng) 洋蔥 3—4天 制 作 裝 片 （取材：根尖2—3 cm,10 am—14 pm分裂最活躍） 解離 解離液（15%鹽酸+95%酒精） 3—5min 溶解細(xì)胞間質(zhì)，使細(xì)胞分離 漂洗 清水 約10min 洗去藥液，防止解離過度 染色 0.01g/mL龍膽紫（醋酸洋紅） 3—5min 使染色體著色 制片 滴清水，碎根尖，壓片 使細(xì)胞分散開呈薄云霧狀 觀察 低倍鏡找到分生區(qū)：細(xì)胞呈正方形，排列緊密；轉(zhuǎn)高倍鏡尋找分裂期 注意事項(xiàng)： ◎爛根：進(jìn)行無氧呼吸而酒精中毒，以及微生物繁殖使水質(zhì)污染導(dǎo)致。