分子与细胞生物知晨读Word格式文档下载.docx
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3.生物大分子
无机化合物包括水和无机盐，其中水是含量最高的化合物；
有机化合物包括
糖类、脂质、蛋白质（是含量最多的有机物）和核酸。
⑴生物大分子的碳链骨架：
碳原子通过化学键互相连接成链或环，从而生成各种大分子的结构。
碳链骨架结构的排列方式和长短，决定了有机化合物的基本性质。
①碳原子可与H、O、N、S、P结合形成多种有机化合物；
②糖类、脂质、蛋白质、核酸是组成生物体重要的生物大分子；
脱水缩合
③由生物单体分子可以通过脱水缩合反应聚合成生物大分子，生物大分子多聚体也可以通过水解反应分解为单体，关系表示如下：
水解
化学元素单体多聚体
生物大分子的碳链骨架充分说明了C是构成生物的最基本的元素
⑵.遗传信息的携带者——核酸
细胞中含量最稳定，是遗传信息的携带者，元素组成：
C、H、O、N、P。
①核酸分为DNA和RNA，DNA的中文名称是脱氧核糖核酸，RNA的中文名称是核糖核酸。
其中DNA特有的是脱氧核糖与胸腺嘧啶（A），RNA特有的是核糖和尿嘧啶（U）。
②核苷酸是核酸的基本组成单位，（核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮碱基组成。
⑶比较DNA与RNA
DNA
RNA
★全称
脱氧核糖核酸
核糖核酸
★分布
细胞核、线粒体、叶绿体
细胞质
染色剂
甲基绿（呈绿色）
焦宁（吡罗红）（红色）
链数
双链
单链
碱基
ATCG
AUCG
五碳糖
脱氧核糖
核糖
组成单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
说明：
真核生物和原核生物的细胞中都同时含有两种核酸，DNA作为遗传物质，在病毒体内都只有一种核酸，DNA或者RNA，有哪种，哪种属于遗传物质。
DNA在细胞核内与蛋白质构成了染色体（染色质），是核遗传物质
⑷核酸的功能：
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。
其中DNA通过控制蛋白质的合成进行遗传信息的表达，而RNA在蛋白质合成中起重要作用。
⑶.生命活动的主要承担者——蛋白质
干重中含量最高的化合物，主要化学元素：
C、H、O、N。
有的含有P、S，有的还含有一些微量元素Fe等
①氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
每种氨基酸都至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH），并且都有一个氨基、一个羧基和一个氢原子连接在同一个碳原子上。
氨基酸的种类由R基（侧链基团）决定。
R
构成生物体的蛋白质的20种氨基酸的结构通式为：
H2N-C-COOH
H
②蛋白质的功能有5点，
a构成细胞和生物体结构的重要物质（肌肉毛发）；
b催化细胞内的生理生化反应—--酶；
c运输载体（血红蛋白）；
d传递信息，调节机体的生命活动（生长激素、胰岛素）
这两种激素属于分泌蛋白，与其合成分泌有关的细胞器有核糖体，内质网，高尔基体，线粒体。
）；
e免疫功能（抗体，也属于分泌蛋白）
③蛋白质分子多样性的原因：
构成蛋白质的氨基酸的种类，数目，排列顺序，以及蛋白质的空间结构不同
★④蛋白质计算公式：
n个氨基酸脱水缩合形成m条多肽链时，共脱去（n－m）个水分子，形成（n－m）个肽键，至少存在m个-NH2和-COOH（其分别位于肽链的左侧和右侧），若每个氨基酸的平均分子量为a,则形成的蛋白质的分子量为n·
a－18（n－m）。
理解并会应用。
⑤蛋白质的鉴定
常用材料：
鸡蛋清，黄豆组织样液，牛奶；
试剂：
双缩脲试剂；
颜色变化：
变成紫色
注意事项：
双缩脲试剂使用先加A液1ml，再加B液3-4滴；
⑥生物催化剂——酶
1.1酶的作用和本质
酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物。
酶大多数是蛋白质，少数是RNA
1.2酶的特性
1.2．1实验：
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
实验结论：
酶具有催化作用，催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多
控制变量法：
变量：
实验过程中可以变化的因素称为变量。
自变量：
人为改变的变量称为自变量。
例如：
催化剂Fe和酶
因变量：
随着自变量的变化而变化的变量。
气泡的多少。
无关变量：
除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。
③对照实验：
除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。
1.2．2酶具有高效性：
实质是同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
1.2．3酶具有专一性：
每一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。
请说明什么是“锁钥学说”？
酶的专一性对生物体有什么意义？
1.2．4酶的催化作用需要适宜的条件：
温度和PH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
实际上，过酸、过碱和高温都能使酶的空间结构遭到破坏而永久失去活性。
低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。
①什么是最适温度、最适PH？
请绘出温度、PH值对酶的活性影响曲线，并说明含义？
②影响酶活性的因素有哪些？
影响酶的催化速率的因素又有哪些？
尝试绘出相关曲线并说明其含义？
脂肪（元素组成C、H、O，比糖含H高）：
储能；
保温；
缓冲；
减压
⑷脂质：
磷脂：
生物膜重要成分（膜的基本支架，双层排列）
胆固醇
固醇：
性激素：
促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞形成维生素D：
促进人和动物肠道对Ca和P的吸收
脂肪的鉴定
a.常用材料：
花生子叶；
试剂：
用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液；
b.现象：
橘黄色或红色。
c.注意事项：
①切片要薄厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊。
②50%酒精的作用是：
洗去浮色③需使用显微镜观察
⑸糖类是主要能源物质，化学元素组成：
C、H、O。
糖类的分类：
①单糖：
葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖
②二糖：
麦芽糖、蔗糖、乳糖
★③多糖：
淀粉和纤维素（植物细胞）、糖原（动物细胞）
①比较说明哪些糖是植物细胞或动物细胞特有的，哪些糖是植物细胞和动物细胞都有的？
②请说明多糖的分布和作用？
③概述糖的作用有哪些？
特别提醒“还原性糖的检测”的注意事项：
①还原糖有葡萄糖，果糖，麦芽糖；
选择材料：
苹果或梨，不能用甘蔗或甜菜。
②斐林试剂中的甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中，现配现用；
③必须用50°
C-65°
C水浴加热，颜色变化：
浅蓝色棕色砖红色沉淀。
⑷尝试比较斐林试剂和双缩脲试剂在组成成分、鉴定的物质、使用方法及颜色反应上的不同。
3、细胞的物质代谢
㈠细胞内外的物质交换
1．细胞是一个开放的生命系统
植物细胞的细胞壁主要成分为纤维素和果胶，具有支持和保护作用。
细胞壁的成分中还含有木质素，它增加了细胞壁的硬度，使细胞壁具有机械支持、维持细胞的形态、防止细胞过度吸水引起细胞破裂的作用。
特别提醒：
①去除细胞壁的方法是使用纤维素酶和果胶酶
②细胞壁是一个全透性的结构
2.细胞膜——系统的边界
制备细胞膜的方法
选材：
哺乳动物成熟红细胞，因为无核膜和各种细胞器膜。
原理：
细胞吸水胀破
现象：
凹陷消失，细胞体积增大，很快细胞破裂，内容物流出
⑴细胞膜主要成分：
磷脂和蛋白质，还有少量糖类。
①细胞膜中的除了磷脂还有胆固醇，但磷脂的含量最高；
②功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多。
⑵细胞膜的结构模型：
细胞膜的液态（流动）镶嵌模型
①生物膜是由磷脂分子和蛋白质分子构成的；
②磷脂双分子层构成了膜的基本支架（亲水端朝向两侧，疏水端朝向内侧，考图）
③蛋白质存在形态：
镶在表面、嵌入、贯穿三种。
细胞膜外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖蛋白（糖被），具有细胞识别的功能，保护和润滑的作用
④结构特点：
具有一定的流动性（磷脂双分子层和大多数蛋白质分子可以运动）
⑤功能特点：
具有选择透过性（细胞膜是一层选择透过性膜，水分子可以自由通过，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。
）
⑵细胞膜的功能有3点：
①将细胞与环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定；
②控制物质出入细胞；
③进行细胞间信息交流。
3．植物细胞对水的吸收——渗透作用
⑴模拟实验：
装置、实验结果及分析见教材。
⑵扩散作用：
指的是物质从浓度高的地方向浓度低的地方移动的过程。
渗透作用：
指的是水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散。
⑶渗透作用发生的条件：
①具有半透膜；
②膜两侧的溶液要有浓度差
⑷植物细胞的渗透装置:
①植物细胞的原生质层相当于半透膜；
②细胞液具有一定的浓度，与外界溶液之间形成浓度差。
什么是原生质层？
半透膜与选择透过性膜有什么不同呢？
只有成熟的植物细胞中才有原生质层，细胞液也只存在于成熟的植物细胞的中央大液泡中。
⑸植物细胞的质壁分离与复原
①原理：
外界溶液浓度>
细胞液浓度时,植物细胞参透作用失水，细胞发生质壁分离；
外界溶液浓度<
细胞液浓度时,植物细胞参透作用吸水，细胞质壁分离复原；
外界溶液浓度=细胞液浓度时就，水分进出细胞处于动态平衡。
质壁分离产生的条件：
（1）具有大液泡，（成熟的细胞有）
（2）具有细胞壁
质壁分离产生的原因：
⑴内因：
原生质层具有半透性且伸缩性大于细胞壁伸缩性；
⑵外因：
细胞液浓度
②实验观察：
材料：
紫色洋葱鳞片叶外表皮（注意选用活细胞）
0.3g/ml的蔗糖溶液。
（浓度要适宜的，为什么呢？
主要观察工具：
显微镜
实验步骤：
略
实验现象：
滴加0.3g/ml的蔗糖溶液时，低倍镜观察：
中央液泡逐渐变小（紫色逐渐加深），原生质层逐渐与细胞壁分离
滴加清水，低倍镜观察：
中央液泡逐渐胀大（紫色逐渐变浅），原生质层逐渐贴进细胞壁
③实验结论：
Ⅰ植物细胞渗透吸水和的失水的原理：
细胞液浓度时,植物细胞参透作用失水；
外界溶液浓度<
细胞液浓度时,植物细胞参透作用吸水。
Ⅱ证明了原生质层具有选择透过性相当于半透膜
探究问题：
外界溶液达到多大浓度时，细胞会发生质壁分离；
质壁分离后的细胞都能复原吗？
思考：
若用适宜浓度的葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇等作为外界溶液，会发生什么现象？
动物细胞的细胞膜具有选择透过性，也相当于半透膜，所以动物细胞也能发生渗透作用吸水和失水。
拓展应用：
Ⅰ用于测定细胞液的浓度：
如何设计实验测定某植物细胞中细胞液的浓度大小？
Ⅱ用于判断细胞的死活，为什么？
Ⅲ用于观察植物细胞的细胞膜
4.物质进出细胞的方式
⑴小分子和离子的运输方式：
方式
方向
载体
能量
举例
自由扩散
高→低
不需要
水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、N2、脂肪酸、维生素等
协助扩散
需要
葡萄糖进入红细胞
主动运输
低→高
氨基酸、K+、Na+、Ca+等离子、葡萄糖进入小肠上皮细胞;
肾小管重吸收葡萄糖
这三种方式又可称作物质的跨膜运输方式，也可分为被动运输和主动运输。
⑵大分子物质进出细胞的方式：
胞吞、胞吐，
这二者不属于跨膜运输的方式，但也要消耗能量。
植物对矿质元素（除C、H、O外）的吸收方式主动运输，对物质是否吸收以及吸收多少，都是由细胞膜上载体的种类和数量决定。
㈡细胞内物质的合成
1.核糖体：
⑴分布：
普通存在于原核细胞和真核细胞内
⑵存在形式：
游离在细胞质中，或附着在内质网上
⑶化学组成：
核糖核酸（RNA）和蛋白质
⑷结构：
无膜，由小亚基和大亚基组成
⑸功能：
合成蛋白质的细胞器——蛋白质的“装配机器”。
★实质就是在RNA的指导下把氨基酸高效精确地合成多肽链
①在合成蛋白质时，mRNA怎样与核糖体结合从而完成蛋白质的合成？
②核糖体除存在于细胞质还存在于哪里（细胞器）？
2．内质网：
存在于绝大多数植物和动物的细胞内
⑵结构：
由一层膜围成的细胞器
⑶类型：
滑面内质网和粗面内质网（附着核糖体）
⑷功能：
①增大了细胞内的膜面积，为多种酶提供了附着位点
②与蛋白质的合成加工有关，与脂质和糖类的合成有关：
粗面内质网参与分泌蛋白的合成和运输，滑面内质网参与脂肪、磷脂、糖原的合成和运输。
③内质网是蛋白质等大分子物质的运输通道
3．高尔基体：
广泛分布于动植物细胞中
由单层膜围成的扁平囊状结构
⑶功能：
①加工、浓缩和运输蛋白质
②在细胞分裂中与植物细胞壁的形成有关
③与分泌物的形成和分泌有关
④与细胞膜（包括分布在其外表面的糖蛋白）的形成有关
4．物质在细胞内的转运：
细胞内分泌蛋白的运输途径
核糖体内质网高尔基体细胞膜
（合成肽链）（初加工成蛋白质）（加工成熟）（囊泡与细胞膜融合，胞吐。
5．胞质溶胶（细胞质基质）：
⑴成分：
⑵功能：
⑶观察胞质溶胶的流动：
①实验原理：
活细胞中的胞质溶胶是不断流动着的。
观察植物细胞内胞质溶胶的流动，可用胞质溶胶中叶绿体的运动作为标志
②材料：
新鲜的黑藻
③方法步骤：
略④实验结果：
细胞的胞质溶胶和叶绿体围绕液泡做环流
拓展思考：
加速胞质溶胶流动的方法有哪些？
提示：
适宜的光照、适当加温（25℃的温水）、切伤
㈡细胞内废物的排除
1、溶酶体的来源：
粗面内质网和高尔基体产生的
2、溶酶体的分布：
普遍存在于真核细胞中（哺乳动物的成熟红细胞除外）
3、溶酶体的结构：
是单层膜围成的小泡状细胞器。
4、溶酶体的成分：
含有多种酶，主要有蛋白酶、磷酸酶、糖苷酶、溶菌酶等。
其中酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。
5、溶酶的作用：
⑴消化作用⑵清除细胞内的废物——细胞内的清道夫⑶防御功能：
可以识别并吞噬入侵的病毒和细菌，并将其杀死和分解
㈢细胞内的生物膜系统
1、细胞器——系统内的分工合作
⑴细胞器的种类：
根据膜的情况，可以分为双层膜、单层膜和无膜的细胞器。
双层膜有叶绿体、线粒体：
叶绿体存在于绿色植物细胞，是进行光合作用的场所，但不能说叶绿体是一切生物体进行光合作用的场所，原核细胞蓝藻没有叶绿体，它含有藻蓝素和叶绿素可以进行光合作用。
线粒体是有氧呼吸主要场所，同理不能说线粒体是进行有氧呼吸的唯一场所。
单层膜的细胞器有内质网、高尔基体、液泡和溶酶体等：
③无膜（或称为没有磷脂成分的）细胞器有核糖体和中心体：
核糖体是合成蛋白质的主要场所。
中心体是动物和低等植物细胞所特有，与细胞有丝分裂有关。
拓展完善：
细胞器知识归纳
1.分布：
植物特有的细胞器:
动物和低等植物特有的细胞器:
动、植物都有的细胞器:
真核、原核细胞都有的细胞器:
2.结构
不具膜结构的细胞器：
具单层膜的细胞器：
具双层膜的细胞器：
光学显微镜下可见的细胞器：
3.成分
含DNA（基因）的细胞器:
含RNA的细胞器:
含色素的细胞器:
4.功能
能产生水的细胞器：
能产生ATP的细胞器：
能量转换器：
与有丝分裂有关的细胞器：
与分泌蛋白的合成、运输、分泌有关的细胞器（结构）：
能发生碱基互补配对的细胞器（结构）：
⑵细胞器的分工合作：
以分泌蛋白的合成和运输为例来说明问题，整个过程由线粒体提供能量。
核糖体内质网高尔基体细胞膜
⑶生物膜系统
概念：
细胞膜、核膜，各种细胞器的膜共同组成的生物膜系统。
作用：
a.使细胞具有稳定内部环境物质运输、能量转换、信息传递；
b.为各种酶提供大量附着位点，是许多生化反应的场所；
c.把各种细胞器分隔开，保证生命活动高效、有序进行。
2细胞核——系统的控制中心（切记不是细胞器）
核膜：
双层膜，把核内物质与细胞质分开（注意和叶绿体，线粒体比较）
核孔，是某些大分子物质（mRNA）进出的通道,实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
结构
核仁：
与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关,（蛋白质合成旺盛，活跃生长的细胞核仁大）
染色质由DNA和蛋白质构成，与染色体是同种物质在不同时期的两种形态
容易被碱性染料染成深色
功能：
是遗传信息库，是细胞代谢活动和遗传特性的控制中心
四、细胞的能量代谢
1、细胞内的“能量货币”——ATP
⑴ATP的中文名称是三磷酸腺苷，它是生物体新陈代谢的直接能源。
糖类是细胞的能源物质，脂肪是生物体的储能物质。
这些能量最终是由太阳能转化而来的。
⑵ATP普遍存在于活细胞中，分子简式写成A－P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，—代表一般的共价键，～代表高能磷酸键，键能30.54KJ/Mol。
ATP在活细胞中的含量很少，但是ATP在细胞内的转化是十分迅速的。
细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中，这对于生物体的生命活动具有重要意义。
⑶ADP＋Pi＋能量ATP不是可逆反应：
当反应向右进行时，对高等动物来说，能量来自呼吸作用，主要场所是线粒体；
对植物来说，能量来自呼吸作用和光合作用。
场所分别是线粒体和叶绿体。
当反应向左进行时,对高等动物来说,能量用于营养物质的吸收、神经兴奋的传导、细胞分裂和蛋白质合成；
对植物来说,能量用于矿质离子的吸收、光合作用暗反应、蛋白质合成及细胞分裂的生命活动。
2.细胞能量转换器——叶绿体
⑴叶绿体的形态结构：
①形态：
在光学显微镜下观察，一般呈扁平的椭球形或球形
②结构：
外膜，内膜（有什么特点）
基质（有哪些成分）
基粒（由类囊体构成），与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。
光合作用色素分布于类囊体的薄膜上，吸收、传递、转化光能的作用
实验：
叶绿体中色素的提取和分离
提取色素的试剂为无水酒精，分离色素的试剂为层析液，分离色素的方法是纸层析法（原理：
绿叶中的色素都能溶解在层析液中，且他们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，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
胡萝卜素：
橙黄色（最窄）
类胡萝卜素叶黄素：
黄色
色素的分类叶绿素a：
蓝绿色（最宽）
叶绿素叶绿素b：
黄绿色
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。
思考问题：
在实验中无水乙醇或丙酮、二氧化硅和碳酸钙的作用分别是什么？
⑵光能的转换——光合作用
绿色植物通过叶绿体（场所），利用光能（条件），把二氧化碳和水
（原料）转化成储存着能量的有机物（产物），并释放出氧气（产物）的过程
⑶光合作用的过程：
①光合作用的探究历程中的重要实验：
普里斯特利“小鼠与绿色植物”——植物可以更新空气。
萨克斯“植物半遮光”——绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。
思吉尔曼用“水绵与好氧菌”——叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，
氧是叶绿体释放出来的。
鲁宾卡门“H218O、CO2”——光合作用释放的氧全部来自来水。
卡尔文“14C标记CO2”——探明CO2转化成有机物的途径
光合作用的过程（见右比较表）
比较项目
光反应阶段
暗反应阶段
场所
在类囊体的薄膜上
叶绿体基质
条件
光、色素、光反应酶
暗反应酶、ATP、[H]
物质变化（用反应式表示）
能量变化
光能→ATP中的活跃化学能
ATP→（CH2O）中的稳定化学能
总反应式
相互联系
光反应为暗反应提供[H]和ATP；
暗反应为光反应提供ADP和Pi
特别注意：
1、光反应产物ATP、[H]移动方向，囊状薄膜→叶绿体基质，而ADP、Pi则相反）
2、C3、C5的变化规律：
CO2减少时C3↓C5↑（解释的角度：
光照变弱时C3↑C5↓消耗的多；
生成的少）反之。
⑷影响光合作用的因素及在生产实践中的应用：
①光对光合作用的影响
a.叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。
b.植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加
c.光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。
温度对光合作用的影响
温度低，光和速率低。
随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。
生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。
CO2浓度对光合作用的影响
在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。
生产上使田间通风良好，供应充足的CO2
请绘出光照强度、温度、CO2浓度对光合作用强度的影响曲线，并能描述关键点、及曲线段的含义和生物学意义
④水分浓度对光合作用的影响
当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。
生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。
⑤光合作用的应用——提高光能利用率
a.适当提高光照强度。
b.延长光合作用的时间。
c.增加光合作用的面积------合理密植，间作套种。
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