第二章 组成细胞的分子.docx

1、第二章 组成细胞的分子第二章 组成细胞的分子第一节 细胞中的元素和化合物组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，没有一种元素为细胞所特有（统一性）。但是，细胞与非生物相比，各元素的相对含量大不相同。一、 组成细胞的元素大量元素macroelement：C（基本）、H、O、N（最多）、P、S、K、Ca、Mg等微量元素microelement：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等细胞鲜重：OCHN细胞干重：CONH二、 组成细胞的化合物无机：水（含量最多）+无机盐有机：糖类+脂质+蛋白质（最多有机）+核酸并不是所有细胞化合物含量都一样。实验：1.还原糖（葡萄糖、果糖）与菲林试剂（甲液：0.1g/

2、mL的NaOH溶液，乙液：0.05g/mL的CuSO4溶液）生成砖红色沉淀。 2.脂肪可被苏丹III染成橘红色或被苏丹IV染成红色。 3.淀粉遇碘变蓝。 4.蛋白质与双缩脲试剂（A液：0.1g/mL的NaOH溶液，B液：0.01g/mL的CuSO4）产紫色。第二节 生命活动的主要承担着蛋白质Protein 组成细胞的有机物中含量最多一、氨基酸及其种类氨基酸（Amino Acid）是组成蛋白质的基本单位。组成蛋白质的Aa约有20种。结构通式： 每个Aa至少含有一个氨基一个羧基并且连接 同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，各氨基酸之间的不同在于此。8种必须氨基酸（婴儿9种，多

3、一个组氨酸）：赖氨酸、苯丙氨酸、三、 蛋白质的结构及其多样性Aa 二肽 三肽 多肽 Pr氨基酸脱水缩合方式：n个氨基酸形成1条链脱n-1分子水 n个氨基酸形成m条链脱n-m分子水 脱n分子水形成n个肽键在细胞内，每种氨基酸的数目成百上千，氨基酸形成多肽时，不同种类氨基酸的排序千变万化，多肽链盘曲，折叠方式及其形成的空间结构千差万别。因此，蛋白质分子的结构是及其多样的。蛋白质盐析可逆与变形不可逆。四、蛋白质的功能结构物质、酶、运输载体、信息传递、免疫功能等第三节 遗传信息的携带者核酸核酸（Nucleic Acid）：脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid, DNA） 核糖核酸（

4、Ribonucleic Acid, RNA）核酸是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。一、 核酸在细胞中得分布实验：观察核酸在细胞中的分布DNA主要分布在细胞核，线粒体叶绿体内也含有少量的DNA，RNA主要存在与细胞质。甲基绿染DNA，吡罗红染RNA。盐酸可改变细胞膜通透性，使染料进入细胞。二、 核酸是由核苷酸连接而成的长链核苷酸是核酸的基本单位： 第四节 细胞中的糖类和脂质一、 细胞中的糖类糖类Carbohydrate是主要的能源物质。由C、H、O组成，多数糖类分子H/O比为2：1，因此又称为“碳水化合物”。单糖：不能水解，直接吸收。葡萄糖C

5、6H12O6、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等。二糖：由两个单糖脱水缩合而成，必须水解后才能吸收。蔗糖（葡+果）、麦芽糖（2葡）、乳糖（葡+半乳）。多糖：淀粉（植物细胞中，储能物质）、糖原（人和动物的肝脏和肌肉中，储能物质）、纤维素二、 细胞中的脂质C、H、O有些还有P、N（H多O少）脂质：脂肪、磷脂、固醇，都不溶水，溶于有机溶剂。1 脂肪：良好的储能物质，需要时分解；良好的绝热体，保温。缓冲减压作用，保护内脏器官。2 磷脂：生物膜的重要成分。3 固醇：包括胆固醇（细胞膜，血液中物质运输），性激素（生殖器官发育及生殖细胞形成），维生素D（促进肠道对Ca、P的吸收）等。三、 生物大分子以碳链为骨架

6、每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成的多聚体。第五节 细胞中的无机物一、 细胞中的水含量最多，生物种类不同含量有所差别，同生物在不同发育期含水量也不同，同生物不同组织器官含水量也不同。结合水：与其他物质结合，结构物质。自由水：大部分游离状态，良好的溶剂，参与化学反应，浸润细胞，运输养分与废物。二、细胞中的无机盐大多以离子形式存在：Na+、K+、Ca2+、Mg2+(叶绿素)、Fe2+（血红蛋白）、Fe3+Cl-、SO4-、PO4-、HCO3-维持酸碱平衡。第三章 细胞的基本结构第一节 细胞膜cell membrane系统的边界一、细胞膜的成分实验：细胞膜的制备（

7、红细胞）主要成分：脂质（磷脂最多）和蛋白质，还有少量糖类。二、细胞膜的功能1将细胞与外界环境分开，保障了细胞内部环境的相对稳定。2控制物质进出细胞。3进行细胞间的信息交流。4植物细胞膜外有细胞壁，成分主要为纤维素和果胶，起支持和保护作用。第二节 细胞器organelle系统内的分工合作差速离心分离各种细胞器一、细胞器之间的分工1线粒体是细胞呼吸的场所，动力车间。2叶绿体是绿色植物光合作用的细胞含有的细胞器，养料制造车间，能量转换站。3内质网是蛋白质合成和加工，以及脂质合成的车间。4高尔基体蛋白质的加工，分类和包装的车间及发送站。4 核糖体有的附着在内质网，有的游离在细胞质中，是生产蛋白的机器。

8、5 溶酶体是消化车间，内含多种水解酶，分解衰老损伤细胞器，吞噬杀死侵入细胞的病毒细菌。6 液泡主要存在于植物细胞，内有细胞液，可调节细胞内的环境，充盈的液泡可保持细胞坚挺。7 中心体见于动物和某些低等植物细胞，由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与游戏分裂有关。除细胞器外，还有细胞质基质，在其中进行多种化学反应。实验：观察叶绿体线粒体二、细胞器之间的协调配合分泌蛋白：内质网上的核糖体合成肽链，内质网加工，高尔基体进一步加工修饰，转移到细胞膜，融合，分泌，以囊泡形式运输，能量来自线粒体。三、细胞的生物膜系统细胞器膜+细胞膜+核膜细胞膜不仅是细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在与外界的物质

9、运输、能量转换和信息传递的过程中起重要作用。另外，许多反应都在膜上进行，因为广阔的膜面积提供了大量的酶附着位点。第三，膜将各细胞器分开，使得多种化学反应不相互干扰，保证了细胞生命活动高效有序地进行。第三节 细胞核nucleus系统的控制中心除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞以外，真核细胞都有细胞核。一、细胞核的功能细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，细胞的大脑，细胞的控制中心。二、细胞核的结构 核膜（双层膜）、染色质（DNA与Pr紧密结合，极细的丝状物，易被碱性染料染成深色；细胞分裂时，染色质高度螺旋化，缩短变粗成为染色体；分裂结束时，染色体解螺旋，重新变为丝状染色质

10、。因此染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态）、核仁（与某种RNA和核糖体的形成有关）、核孔（核质物质交换和信息交流）第四章 细胞的物质输入和输出第一节 物质跨膜运输的实例一、细胞的吸水和失水原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，原生质层相当于一层半透膜。当细胞液的浓度小于外界溶液浓度时，细胞液中得水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中得水分就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就

11、会慢慢地恢复原来得状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。二、物质跨膜运输的其他实例生物膜都是选择透过性膜，可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。第二节 生物膜的流动镶嵌模型一、流动镶嵌模型的基本内容磷脂双分子层具有流动性，蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入层中，有的横跨整个层，大多数蛋白分子也是可以运动的。在膜表面，有一层糖被（糖类+pr），有保护润滑作用，识别作用。除糖蛋白外，还有糖脂。第三节 物质跨膜运输的方式被动运输passive transport：顺浓度梯度（自由扩散free diffusion、协助扩散fa

12、cilitated diffusion 借助载体蛋白）。主动运输active transport：逆浓度梯度，需要载体蛋白，同时还需要消耗能量。主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。大分子的胞吞胞吐。第五章 细胞的能量供应和利用第一节 降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质细胞中每时每刻都进行着许多的化学反应，统称为细胞代谢cellular metabolism实验：过氧化氢在不同条件下的分解活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。生物酶大多为蛋白质，少数RNA也可以具有催化功能。二、酶的特性酶：是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中

13、绝大多数酶是蛋白质。1 高效性2 专一性3 作用条件较温和（最适温度、最适PH：过酸过碱或温度过高都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温虽然使酶活性降低，但是使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下活性可以恢复）第二节 细胞的能量“通货”ATP一、ATP分子中具有高能磷酸键ATP是三磷酸腺苷，结构式A-PPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸，代表高能磷酸键。二、ATP和ADP可以相互转化ATP中远离P的那个高能磷酸键容易水解，形成Pi，同时能量被释放出来，ATP转化为ADP。 在酶的作用下，ADP可以接受能量，同时结合一个游离的Pi重新形成ATP。转化处于动态平衡之中。二、 ATP的利用第三

14、节 ATP的主要来源细胞呼吸细胞呼吸：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。一、细胞呼吸的方式1有氧呼吸aerobic respiration：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。主要，场所线粒体（内膜成脊增加内膜表面积，基质含多种酶），反应简式有氧呼吸的三个阶段：第一阶段：一份子葡萄糖分解成两分子丙酮酸，产生少量的H，并释放少量能量，在细胞质基质中进行。第二阶段：丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和H，释放少量能量，在线粒体基质中进行。第三阶段：H与氧结合形成水，同

15、时释放大量能量，在线粒体内膜上进行。2无氧呼吸anaerobic respiration第一阶段：与有氧呼吸第一阶段相同。第二阶段：丙酮酸在酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳或者转化为乳酸。都在细胞质基质中进行，释放少量能量，生成少量ATP。二、细胞呼吸原理的应用第四节 能量之源光与光合作用一、捕获光能的色素和结构实验：绿叶中色素的提取与分离叶绿素ab主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。叶绿体的结构扁平，椭球形球形，双层膜，基粒（类囊体，色素分布于此，还有酶），基质。二、光合作用的原理、过程和应用 光合作用：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，

16、并且释放出氧气的过程。光反应阶段：有光才行，类囊体薄膜上。暗反应阶段：有没有光都可以进行，在叶绿体基质中进行。三、化能合成作用自养（利用无机物）、异养（利用有机物）化能合成第六章 细胞的生命历程第一节 细胞的增殖一、细胞不能无限长大实验：细胞大小与物质运输的关系细胞体积越大，相对表面积越小，细胞的物质运输效率越低。细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。二、细胞通过分裂进行增殖细胞增殖cell proliferation包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。真核细胞：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂三、有丝分裂细胞周期：从一次分裂完成到下一次分裂完成。包括分裂间期（一次分裂结束到下一次分裂开始前，

17、占大部分时间，做物质准备）和分裂期（前中后末）。1 前期：染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，形成染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，其由一个共同的着丝点连接着。核仁解体，核膜消失。从两极发出纺锤丝，形成纺锤体。染色体散乱在纺锤体中央。2 中期：纺锤丝牵引染色体运动，使其排列在细胞中央的一个平面上（赤道板）。染色体形态稳定，数目清晰，便于观察。3 后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，由纺锤丝牵引分别向两极移动。这是细胞核中的染色体平均分配到了细胞的两极。形态数目完全相同。4 末期：染色体变染色质丝，纺锤丝消失，出现核仁核膜。核膜把染色体包围起来，形成两个新的细胞核。这是赤道

18、板位置出现了细胞板，逐渐形成细胞壁。最后分裂成两个子细胞。动物细胞有丝分裂不同之处：1 中心体间期倍增，进入分裂期，一组中心粒不动，另一组去另一极，发出星射线，形成纺锤体。2 末期不形成细胞板，而是中间内凹，缢裂为二。有丝分裂的意义：将亲代细胞的染色体经过复制（DNA的复制），精确地平分到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。四、无丝分裂细胞核延长，中部内凹，分裂为两个细胞核，整个细胞分裂为两部分，形成两个子细胞。没有纺锤丝和染色体的变化。实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂。第二节 细胞的分化一、细胞分化及其意义细胞分化cell diff

19、erentiation：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。二、细胞的全能性全能性totipotency：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。第三节 细胞的衰老和凋亡一、个体衰老与细胞衰老的关系单细胞 多细胞二、细胞衰老的特征1细胞内水分减少，萎缩，体积变小，代谢速率变慢2各种酶活性降低3色素会随着细胞衰老而积累，他们会妨碍细胞内物质的交流和传递，影响正常的生理功能。4细胞内呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。5膜通透改变，使物质运输功能降低。三、细胞的凋亡由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。（细胞编

20、程性死亡）第四节 细胞的癌变有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。一、癌细胞的主要特征1在适宜条件可无限增殖。2形态结构发生显著变化。3表面发生了变化，糖蛋白等减少，粘性降低，容易在体内分散和转移。二、致癌因子物理、化学、病毒致癌因子原癌基因、抑癌基因第二章 基因和染色体的关系第一节 减数分裂和受精作用一、减数分裂meiosis进行有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时，进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。结果是成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。二、精子的形成过程同源染

21、色体：减数第一次分裂开始不久，初级精母细胞中原来分散的染色体进行两两配对。配对的两条染色体，形状大小都相同，一条来自父方，一条来自母方。联会：同源染色体两两配对的现象。四分体：每条染色体都含有两条姐妹染色单体，因此，联会后的每对同源染色体都含有四条染色单体。染色体数目的减半发生在减数第一次分裂。减数第二次分裂没有间期，或者间期很短。卵细胞形成过程中，分卵母细胞和极体。三个极体一个卵细胞二、受精作用：减数分裂形成的精子和卵细胞，必须相互结合形成受精卵，才能发育成新个体。三、配子中染色体组合的多样性四、受精作用卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。这样受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数

22、目，其中有一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞。第二节 基因在染色体上一、萨顿的假说1基因在杂交过程中保持完整性和独立性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。2体细胞中，基因成对存在，染色体也成对。在配子中成对的基因只有一个，成对的染色体也只有一条。3体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。同源染色体也如此。4非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。二、孟德尔遗传定律的现代解释第三节 伴性遗传基因位于性染色体上，所以遗传上总是和性别相关联。红绿色盲、抗维生素D佝偻病、血友病第三章 基因的本质第一节 DNA是主要的遗传物质第二节

23、DNA分子的结构DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这四种脱氧核苷酸分别含有ATGC四种碱基。磷酸-核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。AT配对GC配对。主要特点：1 DNA分子由两条链组成，反向平行双螺旋。2 脱氧核糖和磷酸交替连接排在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。3 碱基通过氢键配对。（碱基互补原则）第三节 DNA的复制解螺旋（能量+酶），以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸为原料，碱基互补配对，各自合成与母链互补的一段子链。随着不断延伸，每条新链与其对应的模板又绕成双螺旋结构。第四节 基因是有遗传效应的DNA

24、片段一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都有特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。第四章 基因的表达第一节 基因指导蛋白质的合成一、遗传信息的转录mRNA，tRNA，rRNA转录：以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。二、遗传信息的翻译翻译：mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质。游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质起始密码：AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸）终止密码：UAA、UAG、UGA第二节 基因对形状的控制一、中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA（复制），也可以从DNA流向RNA进而流向蛋白质（转录翻译）。也可以从RNA流向RNA以及RN

25、A流向DNA。但是，遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向RNA或DNA。二、基因、蛋白质与性状的关系基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状。基因还能通过控制Pr的结构直接控制生物体性状。第三节 遗传密码的破译第五章 基因突变及其他变异第一节 基因突变和基因重组一、基因突变：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。基因突变特点：在生物界普遍存在。随机发生，不定向。突变率很低。意义：新基因产生的途径，生物变异的根本来源，生物进化的原始材料。二、基因重组：生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。第二节 染色体变异染色体结构的

26、改变、数目的增减（个别染色体的增加或减少、以染色体组的形式成倍地增加或减少）二倍体（体细胞里含有两个染色体组）、多倍体、单倍体第三节 人类遗传病单基因遗传病、多基因遗传病、染色体遗传病第六章 从杂交育种到基因工程第一节 杂交育种与诱变育种杂交育种：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培养获得新品种的方法。诱变育种：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。第二节 基因工程及其应用基因的剪刀：限制性内切酶。专一性。基因的针线：粘性末端，DNA连接酶基因的运载体：质粒、噬菌体第七章 现代生物进化理论第二节 现代生物进化理论的主要内容一、种群基因频率的改变与生物进化

27、种群是生物进化的基本单位。生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。自然选择决定进化方向。 二、隔离与物种的形成物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。不同物种之间有生殖隔离。地理隔离三、共同进化与生物多样性的形成不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。稳态与环境第一章 人体的内环境与稳态第一节 细胞生活的环境一、体内细胞生活在细胞外液中体液：细胞内液2/3 + 细胞外液1/3（血液-血浆、组织液-细胞间隙液、淋巴）内环境：

28、细胞外液构成的液体环境。二、细胞外液的渗透压和酸碱度溶质微粒越多（浓度越大），对水的吸引力越大，渗透压越高。酸碱度近中性。温度37左右。三、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介第二节 内环境稳态的重要性一、内环境的动态变化稳态：机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态。二、对稳态调节机制的认识三、内环境稳态的重要意义化学反应酶各种条件内环境稳态是极体进行正常生命活动的必要条件。实验：生物体位置pH稳定的机制第二章 动物和人体生命活动的调节第一节 通过神经系统的调节一、神经调节的结构基础和反射反射弧：感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。反射的过程：二

29、、兴奋在神经纤维上的传导三、兴奋在神经元之间的传递神经元的轴突末梢经过多次分支，最后每个小枝末端膨大，呈球状突触小体。由于神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用在突触后膜上，因此神经元之间兴奋的传递是单向的。四、神经系统的分级调节中枢神经系统：脑（大脑小脑脑干）和脊髓五、人脑的高级功能第二节 通过激素的调节一、激素调节的发现内分泌器官（细胞）二、激素调节的实例糖代谢胰岛素和胰高血糖素的相互拮抗，共同维持血糖含量的稳定。反馈调节。甲状腺激素三、激素调节的特点1微量和高效 2. 通过体液运输 3. 作用于靶细胞第三节 神经调节与体液调节的关系一、比较二、协调第四节 免疫

30、调节一、免疫系统的组成二、免疫系统的防卫功能过敏反应：已产生免疫的机体，在再次接受相同抗原时所发生的组织损伤或功能紊乱。三、免疫系统的监控和清除功能四、免疫学的应用疫苗第三章 植物的激素调节第一节 植物生长素的发现向光性一、生长素的发现（几个实验）二、生长素的产生、运输和分布生长素主要的合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子。只能从形态学的上端运输到形态学下端，极性运输。第二节 生长素的生理作用一、生长素的生理作用两重性：既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。低浓度有利。二、尝试运动生长素促进插条生根第三节 其他植物激素赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯第四章 种群和群落第一节 种群的特征一、调查种群密度的方法种群密度：种群在单位面积或单位体积中的个体数。是种群的最基本的数目特征。二、出生率、死亡率三、迁入率、迁出率四、年龄组成和性别比例第二节 种群