分子与细胞的知识结构.docx

1、分子与细胞的知识结构高中生物必修1知识结构分子与细胞元素 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 细胞工程减数分裂必修一生物内容构成 一走近细胞一、比拟原核与真核细胞多样性原核细胞真核细胞细胞较小110um较大10-100 um细胞核无成形的细胞核，核物质集中在核区。无核膜，无核仁。DNA不和蛋白质结合有成形的真正的细胞核。有核膜，有核仁。DNA和蛋白质结合成染色体细胞质除核糖体外，无其他细胞器有各种细胞器细胞壁有。但成分和真核不同，主要是肽聚糖植物细胞、真菌细胞有，动物细胞无代表放线菌、细菌、蓝藻、支原体真菌、植物、动物二、生命

2、系统的层次性 植：营养、保护、机械、输导 植：根、茎、叶细胞 组织 分泌 器官花、果、种 动：上皮、结缔、肌肉、神经 动：心、肝 运动、循环 消化、呼吸 病毒系统动 个体 单细胞 种群 群落 泌尿、生殖 多细胞 神经、内分泌 非生物因素 地球上所有生物生态系统 生产者 生物圈 生物因素 消费者生物生活的无机环境 分解者三、细胞学说内容统一性从人体的解剖和观察入手：维萨里、比夏显微镜下的重要发明：虎克、列文虎克理论思维和科学实验的结合：施来登、施旺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

3、生命起作用。3新细胞可以从老细胞中产生。在修正中前进：细胞通过分裂产生新的细胞。注：现代生物学的三大基石1.18381839年 细胞学说21859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根本单位，也是地球上最根本的生命系统。 二组成细胞的分子根本：C、H、O、N 90大量：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg元素微量：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等 种 最根本：C，占干重的55.99%,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。根底水：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

4、要作用化合物蛋白质：生命活动或性状的主要承当者表现者核酸：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，干重结构元素组成C、H、O、N，有的还有P、S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I等单体氨基酸 约20种，必需8种，非必需12种化学结构由多个氨基酸分子脱水缩合而成，含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽呈链状结构，叫肽链。一个蛋白质分子含有一条或几条肽链。结构特点由于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列次序不同，于是肽链的空间结构千差万别，因此蛋白质分子的结构是极其多样的。结构层次氨基酸多肽 蛋白质功能蛋白质的结构多样性决定了它的特异性/功能多样性。1构成细胞和生物体

5、的重要物质：如细胞膜、染色体、肌肉中的蛋白质；2有些蛋白质有催化作用：如各种酶；3有些蛋白质有运输作用：如血红蛋白、载体蛋白；4有些蛋白质有调节作用：如胰岛素、生长激素等；5有些蛋白质有免疫作用：如抗体。备注连接两个氨基酸分子的化学键叫肽键。各种蛋白质在结构上所具有的共同特点通式： 1每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上；2各种氨基酸的区别在于基的不同。变性熟鸡蛋盐析溶解度降低造成的蛋白质析出，蛋白质结构不变计算由个aa形成的一条肽链围成环状蛋白质时，产生水肽键个；个aa形成一条肽链时，产生水肽键个；个aa形成条肽链时，产生水肽键个；个aa形成条肽链时，每个aa的平均分子

6、量为，那么由此形成的蛋白质的分子量为；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。元素组成C、H、O、N、P等分类脱氧核糖核酸DNA双链核糖核酸RNA单链单体成分磷酸 H3PO4五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基A、G、C、TA、G、C、U功能主要的遗传物质，编码、复制遗传信息，并决定蛋白质的合成将遗传信息从DNA传递给蛋白质。存在主要存在于细胞核，少量在线粒体和叶绿体中。甲基绿主要存在于细胞质中。吡罗红每一个单体都以假如干个相连的碳原子构成的碳链为根本骨架，由许多单体连接成多聚体。三、糖类和脂质元素类别存在生理功能糖类C、H、O单糖核糖C5H10O5主细胞质核糖核酸的组成成分；

7、脱氧核糖C4H10O5主细胞核脱氧核糖核酸的组成成分；六碳糖：葡萄糖C6H12O6、果糖等主细胞质是生物体进展生命活动的重要能源物质70以上；二糖C12H22O11麦芽糖、蔗糖植物乳糖动物多糖淀粉、纤维素植物细胞壁的组成成分，重要的储存能量的物质；糖原肝、肌动物脂质C、H、O有的 还有N、P脂肪动、植物储存能量、维持体温恒定；类脂/磷脂脑、豆构成生物膜的重要成分；固醇胆固醇动物动物的重要成分；性激素促性器官发育和第二性征；维生素D促进钙、磷的吸收和利用；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。细胞就是物质

8、最根本的结构形式。四、鉴别实验颜色反响选材要无色透明或者白色，防止干扰试剂成分实验现象常用材料备注蛋白质双缩脲试剂A:0.1g/mL NaOH紫色大豆鸡蛋B:0.01g/mL CuSO4脂肪苏丹橘黄色花生苏丹红色复原糖斐林0.1g/mL NaOH浅蓝色棕色砖红色沉淀苹果、梨、白萝卜0.05g/mL CuSO4淀粉碘液I2蓝色马铃薯具有复原性的糖：葡萄糖、麦芽糖、果糖；五、无机物存在方式生理作用水结合水4.5%自由水95%局部水和细胞中其他物质结合。细胞结构的组成成分。绝大局部的水以游离形式存在，可以自由流动。1细胞内的良好溶剂；2参与细胞内许多生物化学反响；3水是细胞生活的液态环境；4水的流动

9、，把营养物质运送到细胞，并把废物运送到排泄器官或直接排出；无机盐多数以离子状态存，如K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、PO2+等1细胞内某些复杂化合物的重要组成局部，如Fe2+是血红蛋白的主要成分；2持生物体的生命活动，细胞的形态和功能；3维持细胞的渗透压和酸碱平衡；六、小结 化合 有机组合 分化化学元素化合物原生质 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；2包括细胞膜、细胞质和细胞核三局部；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、液泡膜以与两层

10、膜之间的细胞质，相当于半透膜。(三)细胞的根本结构细胞壁植物特有： 纤维素+果胶，支持和保护作用成分：脂质主磷脂50%、蛋白质约40%、糖类2%-10%细胞膜作用：隔开细胞和环境；控制物质进出；细胞间信息交流；真核基质：有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等细胞 细胞质是活细胞进展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 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和信息交流细胞核 核仁：与某种RNA的合成以与核糖体的形成有关 染色质：由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体一、细胞器

11、 差速离心：美国 克劳德线粒体叶绿体高尔基体内质网液泡核糖体中心体分布动植物植物动植物动植物植物和某些原生动物动植物动物低等植物形态短棒状、圆球状、线形、哑铃形扁平的椭球形或球形大小囊泡、扁平囊网状椭球形粒状小体结构双层膜，有少量DNA单层膜，形成囊泡状和管状，内有腔没有膜结构嵴 内膜向内腔折叠形成、基质基粒类囊体、基质外连细胞膜，内连核膜液泡膜、细胞液蛋白质、RNA、和酶两个互相垂直的中心粒功能有氧呼吸的主要场所进展光合作用的场所蛋白质进展加工、分裂和包装的“车间与发送站蛋白质合成和加工，以与脂质合成的“车间贮存物质，调节内环境；使植物细胞保持坚硬蛋白质合成的场所与有丝分裂有关备注在核仁形成

12、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，三、协调配合分泌蛋白 放射性同位素示踪法 基因调控 初步合成 加工 修饰细胞核核糖体内质网高尔基体细胞膜胞外 氨基酸 肽链 一定空间结构线粒体提供能量生物膜系统：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是遗传信息库遗传信息储存和复制的场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。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。染色体质=蛋白质+DNA二、树立观点(根本思想) 1有一定的结构就必然有与之相对

13、应功能的存在； 结构和功能相统一 2任何功能都需要一定的结构来完成 1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；分工合作2细胞的生物膜系统表现细胞各结构之间的协调配合。生物的整体性：整体大于各局部之和；只有在各局部组成一个整体的时才能表现出生命现象。1结构：细胞的各个局部是相互联系的。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通过控制蛋白质等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展物质

14、交换和能量转换。六、总结细胞既是生物体结构的根本单位，也是生物体代谢和遗传的根本单位。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根底，现象和功能又提供了探究结构的线索。人们在实验观察的根底上提出假说，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：单位膜某某治流动镶嵌模型 细胞膜 特性 结构特点：具有相对的流动性生理特性：选择透过性将细胞与外界环境分隔开 功能 控制物质进出细胞进展细胞间的信息交流一、物质跨膜运输的实例1.水分条件浓度外液 细胞质/液外液 细胞质/液现象动物失水皱缩吸水膨胀甚至涨

15、破植物质壁别离质壁别离复原原理外因水分的渗透作用内因原生质层与细胞壁的伸缩性不同造成收缩幅度不同结论细胞的吸水和失水是水分顺相对含量梯度跨膜运输的过程渗透现象发生的条件：半透膜、细胞内外浓度差渗透作用：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。质壁别离与复原实验可拓展应用于：指的是原生质层与细胞壁证明成熟植物细胞发生渗透作用； 证明细胞是否是活的；作为光学显微镜下观察细胞膜的方法； 初步测定细胞液浓度的大小；2.无机盐等其他物质不同生物吸收无机盐的种类和数量不同。物质跨膜运输既有顺浓度梯度的，也有逆浓度梯度的。

16、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、小分子和大分子如此不能通过的膜。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1.要点磷脂双分子层 构成生物膜的根本支架，但这个支架不是静止的，它具有流动性。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。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2.与单位膜某某治模型的异同 一样点：组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质 不同点：流：蛋白质的分布有不均匀和不对称性；强调组成膜的分子是运动的。单：蛋白质均匀分布在脂双层的两侧；认为生物膜是静止结构。三、跨

17、膜运输的方式例子方式浓度梯度载体能量作用水、甘油、气体、乙醇、苯自由扩散顺被选择吸收的物质从高浓度的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运葡萄糖进入红细胞协助扩散顺进入红细胞的钾离子主动运输逆能保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞要害的物质。大分子或颗粒：胞吞、胞吐有能量消耗四、小结 组成 决定 磷脂分子+蛋白质分子 结构 功能物质交换具有 导致 保证 表现 运动性 流动性 物质交换正常 选择透过性成分组成结构，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

18、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表现出不同的物质进出细胞膜的数量、速度与难易程度的不同，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，只有在流动性根底上，完成物质交换功能方能表现出来。 (五)细胞的能量供给和利用H2O 外界水H2O O2 各项生命活动 H 光 色素ATPADP+PI 热能ATPADP+PI CO2+H2O C3H6O3 C2H5OH+CO2一、 酶降低反响活化能 新陈/细胞代谢：活

19、细胞内全部有序化学反响的总称。 活化能：分子从常态转变成容易发生化学反响的活跃状态所需要的能量。1发现巴斯德之前：发酵是纯化学反响，与生命活动无关。巴斯德法、微生物学家：发酵与活细胞有关；发酵是整个细胞。利比希德、化学家：引起发酵的是细胞中的某些物质，但物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。比希纳德、化学家：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。萨姆纳美、科学家：从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋白质。许多酶是蛋白质。切赫与奥特曼美、科学家：少数RNA具有生物催化功能。2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：由活细胞

20、产生与核糖体有关催化性质：A.比无机催化剂更能减低化学反响的活化能，提高化学反响速度。 B.反响前后酶的性质和数量没有变化。具备催化剂的特点成分：绝大多数酶是蛋白质。3特性高效性：催化效率很高，使反响速度很快，是一般无机催化集的1071013倍。专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反响。 多样性 。需要适宜的条件温度和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。低温也会影响酶的活性，但不破坏酶的分子结构。图例解析在底物足够，其他因素固定的条件下，酶促反响的速度与酶浓度成正比。酶量一定1.在S较低时，V随S增加而加快2.当S很大且达到一定

21、限度时，V也达到一个最大值，此时即使再增加S，反响也几乎不再改变。1.在一定T内V随T的而加快；2.在一定条件下，每一种酶在某一T时活力最大，称最适温度；3.当T到一定限度时，V反而随温度的而降低。动物一般T：3540PH： 6.58.0二、ATP三磷酸腺苷 ATP是生物体细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，是生物体进展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A P P P腺苷 普某某学键13.8KJ/mol 高能磷酸键 30.54 KJ/mol 磷酸基团2ATP与ADP的转化ATP呼吸作用线粒体吸Pi细胞质基质 能 吸收分泌渗透能叶绿体 放 肌肉收缩机械能光合

22、作用 Pi能 神经传导、生物电电能ADP (每个活细胞) 合成代谢化学能 体温热能 萤火虫光能 糖类主要能源物质 热能 散失太阳光能 脂肪主要储能物质氧化直接能源 蛋白质能源物质之一 分解 化学能 ATP 水解酶、放ATPADP + Pi + 能量 合成酶、吸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、细胞核能碱基互补配对：线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核三、ATP的主要来源细胞呼吸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，释放出能量并生成ATP的过程。分为：有氧呼吸无氧呼吸概念指细胞在

23、氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。过程C6H12O6 2丙酮酸 + 4H + 2ATP2丙酮酸+ 6H2O 6CO2 + 20H+ 2ATP24H + 6O2 12H2O + 34ATPC6H12O6 2丙酮酸 + 4H + 2ATP2C3H6O32丙酮酸2C2H5OH + 2CO2反响式C6H12O6+6H2O+6O26CO2 + 12H2O + 38ATPC6H12O62C3H6O3 + 2ATP2C2H

24、5OH + 2CO2 + 2ATP不同点场所 ：细胞质基质线粒体基质线内膜始终在细胞质基质条件 ： 除外，需分子氧、酶不需分子氧、需酶产物 ： CO2 、H2O酒精和CO2或乳酸能量 ： 大量、合成38ATP1161KJ少量、合成2ATP(61.08KJ)一样点联系 ： 从葡萄糖分解成丙酮酸阶段一样，以后阶段不同实质 ： 分解有机物，释放能量，合成ATP意义 ： 为生物体的各项生命活动提供能量；为体内其他化合物合成提供原料比拟光合作用呼吸作用反响场所绿色植物在叶绿体中进展所有生物主要在线粒体中进展反响条件光、色素、酶酶时刻进展物质转变把无机物CO2和H2O合成有机物CH2O分解有机物产生CO2

25、和H2O能量转变把光能转变成化学能储存在有机物中释放有机物的能量，局部转移ATP实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量、产生ATP联系有机物、氧气光合作用 呼吸作用能量、二氧化碳光合作用的实质通过光反响把光能转变成活跃的化学能，通过暗反响把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。四、光和光合作用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、CO2浓度、水分、矿质元素等。1发现内容时间过程结论普里斯特1771年蜡烛、小鼠、绿色植物实验植物可以更新空气萨克斯1864年叶片遮光实验

26、绿色植物在光合作用中产生淀粉恩格尔曼1880年水绵光合作用实验叶绿体是光合作用的场所释放出氧。鲁宾与卡门1939年同位素标记法光合作用释放的氧全来自水2场所双层膜叶绿体 基质 基粒 多个类囊体片层堆叠而成 胡萝卜素橙黄色1/3 类胡萝卜素叶黄素黄色 2/3吸蓝紫光色素 1/4叶绿素A蓝绿色3/4 叶绿素3/4 叶绿素B黄绿色1/4吸红光和蓝紫光在滤纸条上排列：从上到下 胡萝卜素，叶黄素，叶绿素A，叶绿素B3过程光反响暗反响条件光、色素、酶CO2、H、ATP、酶时间短促较缓慢场所内囊体的薄膜叶绿体的基质过程 水的光解2H2O 4H + O2 ATP的合成/光合磷酸化ADP + Pi + 光能 ATP CO2的固定CO2 + C52C3C3/ CO2的复原2C3 + H CH2O实质光能 化学能，释放O2同化CO2，形成CH2O总式CO2 + H2O CH2O+ O2或CO2 + 12H2O CH2O6 + 6O2 + 6H2O物变无机物CO2、H2O 有机物CH2O能变光能 ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 同位素示踪14C 光反响 2C 3 暗反响 14CH2O3H2O 固定 3H 复