必修1 «分子与细胞»(知识点总结)
第1章 走进细胞
1.除病毒外,细胞是生物体结构和功能的基本单位
2.生命系统的结构层次是细胞 组织 器官 系统 个体 种群 群落 生态系统 生物圈 3原核细胞:分为细胞膜、细胞质、拟核(并不是真正的细胞核) 4真核细胞:分为细胞膜、细胞质、细胞核等
5科学家根据有无以核膜为界限的细胞核,将细胞分为原核细胞和真核细胞 核结构 细胞器 种类 原核细胞 没有成形的细胞核,组成核的物质集中在拟核,无核膜、核仁 仅有核糖体 原核生物(细菌如___________ 、蓝藻) 真核细胞 有成形的细胞核,组成核的物质集中在细胞核,有核膜、核仁 多种细胞器 真核生物(植物、动物、真菌) 第二章、组成细胞的分子 第一节:细胞中的元素和化合物
一、组成生物体的化学元素
组成生物体的化学元素虽然大体相同,但是含量不同。根据组成生物体的化学元素,在生物体内含量的不同,可分为大量元素和微量元素。其中大量元素有C H O N P S K Ca Mg;微量元素有Fe Mn Zn Cu B Mo等
二、组成生物体的化学元素的重要作用
大量元素中,C H O 是构成细胞的基本元素,其中碳是最基本的元素;微量元素在生物体内的含量虽然极少,却是维持正常生命活动不可缺少的。
三、生物界与非生物界的统一性和差异性
组成生物体的化学元素,在自然界中都可以找到,没有一种是生物界所特有的。这个事实说明生物界与非生物界具有统一性;组成生物体的化学元素,在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大。这个事实说明生物界与非生物界具有差异性。
四、构成细胞的化合物 P17 无机化合物 有机化合物
第二节:蛋白质
蛋白质的基本组成单位是氨基酸,生物体中组成蛋白质的氨基酸大约有20种,在结构上都符合结构通式
。
氨基酸分子间以肽键( )的方式互相结合。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物称为二肽,由多个氨基酸分子缩合而成的化合物称为多肽 ,其通常呈链状结构,称为肽链。一个蛋白质分子可能含有一条或几条 肽链,通过盘曲﹑折叠形成复杂(特定)的空间结构。蛋白质分子结构具有多样性的特点,其原因是:构成蛋白质的氨基酸种类不同 ,数目不同、氨基酸排列顺不同 、多肽链盘曲折叠的方式即空间结构不同。由于结构的多样性,蛋白质在功能上也具有多样性 的特点,其功能主要如下:(1)结构蛋白,如肌肉、载体蛋白、血红蛋白;(2)信息传递,如胰岛素(3)免疫功能,如抗体;(4)大多
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数酶是蛋白质如胃蛋白酶(5)细胞识别,如 细胞膜上的糖蛋白 。总而言之,一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者。 相关计算公式:
第三节:核 酸
核酸的分布
DNA主要分布在细胞核内 RNA主要分布在细胞之内 DNA
脱氧核苷酸
核酸的组成
脱氧核糖 + 含氮碱基+ 磷酸 (A、T、C、G)
RNA
核糖核苷酸
核糖 + 含氮碱基 + 磷酸 (A、U、C、G)
核酸是遗传信息的载体,是一切生物的遗传物质,对于生物体的遗传和变异、蛋白质的生物合成 有极其重要作用。核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸 (RNA) 两大类,基本组成单位是核苷酸,由一分子含氮碱基 ﹑一分子五碳糖和一分子磷酸 组成。组成核酸的碱基有5 种,五碳糖有2 种,核苷酸有8种。
脱氧核糖核酸简称DNA ,主要存在于细胞核 中,细胞质中的线粒体和叶绿体也是它的载体。 核糖核酸简称RNA ,主要存在于细胞质中。对于有细胞结构的生物,其遗传物质就是DNA;没有细胞结构的病毒,有的遗传物质是DNA如:噬菌体等;有的遗传物质是RNA如:烟草花叶病毒等
第四节:细胞中的糖类和脂质
糖类分子都是由C、H、O三种元素组成。糖类是细胞的主要能源物质。 糖类可分为单糖、二糖和多糖等几类。
单糖是不能再水解的糖, 常见的有葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖,其中葡萄糖 是细胞的重要能源物质,核糖和脱氧核糖一般不作为能源物质,它们是核酸的组成成分; 二糖中蔗糖和麦芽糖是植物糖,乳糖、糖原是动物糖;
多糖中糖原 是动物糖 ,淀粉和纤维素是植物糖 ,糖原和淀粉是细胞中重要的储能物质。
脂质主要是由C H O 3种化学元素组成,有些还含有P 和N(如磷脂) 。脂质包括脂肪、磷脂、和固醇、。
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脂肪是生物体内的储能物质。 除此以外,脂肪还有保温、缓冲、减压的作用; 磷脂是构成包括细胞膜在内的膜物质重要成分;
固醇类物质主要包括胆固醇、性激素、维生素D,这些物质对于生物体维持正常的生命活动,起着重要的调节作用。______________________________________
_______________________________________________________________
多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子,组成它们的基本单位分别是单糖(葡萄糖)﹑氨基酸和核苷酸,这些基本单位称为单体,这些生物大分子就称为单体的多聚体,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,由许多单体连接成多聚体 。
第五节:细胞中的无机物
水是活细胞中含量最多的化合物。不同种类的生物体中,水的含量不同 ;不同的组织﹑器官中,水的含量也不同。
细胞中水的存在形式有自由水和结合水两种,
结合水与其他物质相结合,是细胞结构的重要组成成分,
自由水以游离的形式存在,是细胞的良好溶剂,也可以直接参与生物化学反应,还可以运输营养物质和废物 。
总而言之,各种生物体的一切生命活动都离不开水。
细胞内无机盐大多数以离子状态存在,其含量虽然很少 ,但却有多方面的重要作用:
有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分 ,如Fe是血红蛋白的主要成分,Mg 是叶绿素分子必需的成分;
许多无机盐离子对于维持细胞和生物体的生命活动 有重要作用,如血液中钙离子含量太低就会出现抽搐现象;
无机盐对于维持细胞的酸碱平衡 和渗透压也很重要。如脱水要补充生理盐水。 (重点)细胞内有机物质的鉴定
糖类中的还原糖(葡萄糖、果糖)能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀;在还原糖的检测中,斐林试剂甲液______和乙液_______应等量混合均匀后再使用 ,并且要水裕加热; 蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应 。 在蛋白质的检测中,在组织样液中应先加入双缩脲试剂A液( ),再加入双缩脲试剂B液( ) ,不需加热。
脂肪 可以被苏丹Ⅳ染成红色 ;被______________________________ 甲基绿能使DNA呈现绿色,吡罗红能使RNA呈现红色,
因此利用这两种染色剂将细胞染色,可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。 在此实验中,盐酸的作用是改变膜的通透性,加速色素进入细胞 。
第三章 细胞的基本结构
除了病毒等少数生物之外,所有的生物体都是由细胞构成的。细胞是生物体的结构和功能的基本单位。 病毒的化学成分为:DNA和蛋白质 或 RNA和蛋白质 一、真核细胞的结构和功能
(一)细胞壁 植物细胞在细胞膜的外面有一层细胞壁,其主要成分为纤维素和果胶,可用纤维素酶和果胶酶来除去。细胞壁作用为支持和保护。
(二)细胞膜
细胞膜主要由磷脂双分子层,蛋白质,和少量多糖组成。胞膜的功能是将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流
(三)细胞质
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在细胞膜以内,核膜以外的部分叫细胞质。活细胞的细胞质处于不断流动的状态, `细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。
1、细胞质基质
细胞质基质含有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶,在细胞质中进行着多种化学反应。 2、细胞器 (1)线粒体
线粒体广泛存在于细胞质基质中,它是有氧呼吸主要场所,被喻为“动力车间”。 它是由双层膜构成的,含有少量的DNA 。 (2)叶绿体
叶绿体是植物叶肉、细胞特有的细胞器。叶绿体是绿色植物的光合作用细胞中,进行的细胞器,被称为 “养料制造车间” 和“能量转换站” 。在电镜下可以看到叶绿体外面有双层膜,内部含有几个到几十个由囊状的结构堆叠成的基粒 ,其间充满了基质 。这些囊状结构被称为类囊体,其上含有叶绿素。
(3)内质网
内质网是由单层膜连接而成的网状结构,内质网与细胞内蛋白质加工有关,也是脂质 合成的“车间”。 (4)核糖体(无膜)
细胞中的核糖体是颗粒状小体,它除了一部分附着在内质网上之外,还有一部分游离在 细胞质中。核糖体是细胞内合成蛋白质 的场所,被称为“生产蛋白质的机器”。 (5)高尔基体
高尔基体本身不能合成蛋白质,但可以对蛋白质进行深度加工分类和包装 ,植物细胞分裂过程中,高尔基体与细胞壁的形成有关。 (6)液泡(单层膜)
成熟的植物细胞都有液泡。液泡内有细胞液 ,其中含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等物质,它对细胞内的环境起着调节作用,可以使细胞保持一定的形状,保持膨胀状态。
(7)中心体(无膜)
动物细胞和低等植物细胞中有中心体,动物细胞的中心体与有丝分裂有关。 (8)溶酶体
溶酶体是细胞内具有 单层膜 结构的细胞器,它含有多种水解酶 ,能分解多种物质。 (四)细胞核
每个真核细胞通常只有一个 细胞核,而有的细胞有两个以上的细胞核,如人的 肌肉细胞,有的细胞却没有细胞核,如哺乳动物的红细胞细胞。
1、结构
在电镜下观察经过固定、染色的有丝分裂间期的真核细胞可知其细胞核主要结构有。 核膜、核仁、染色质
核膜由双层膜构成,膜上有核孔,是细胞核和细胞质之间物质交换和信息交流 的孔道。
核仁在不同种类的生物中,形态和数量不同,它在细胞分裂过程中周期性地消失和重现。核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
染色质主要由DNA和蛋白质组成,能被碱性染料染成深色 。在细胞有丝分裂间期,染色质呈丝状,并交织成网;在分裂期染色质螺旋化化,缩短变粗,变成一条圆柱状或杆状的染色体,因此,染色质和染色体是细胞中同种物质在不同时期的两种形态。
2、功能
细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所,是细胞代谢和遗传的控制中心,因此,细胞核是细胞中最重要的部分。
(五) 细胞的生物膜系统
在上述细胞结构和细胞器中,具有双层膜有线粒体、叶绿体,具有单层膜的有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。它们都由生物膜构成,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。
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第四章 细胞的物质输入和输出
1、“水分进出哺乳动物红细胞的状况”的三幅图片(见课本P60)。 吸水 失水 动态平衡
2、对于植物细胞来说水分要进出细胞必须要通过
原生质层( )。原生质层相当于半透膜,
3、紫色洋葱鳞片叶细胞的质壁分离与复原 30%蔗糖溶液 清水 中央液泡大小 变小(细胞失水) 逐渐恢复原来大小(细胞吸水) 原生质层的位置 原生质层脱离细胞壁 原生质层恢复原来位置 细胞大小 变小 基本不变 4、细胞膜的结构特点是:具有流动性 细胞膜的功能特点是:具有选择透过性
5、阐述流动镶嵌模型的基本内容 P68。 6、物质进出细胞的方式 运输方式 自由扩散 运输方向 高浓度到低浓度 低浓度到高浓度 高浓度到低浓度 是否需要载体 否 是否消耗能量 否 是 是 是 否 示例 主动运输 协助扩散
主动运输的意义是保证活细胞按照生命活动需要,主动吸收营养物质,排出代谢废物和有害物质。
第五章 细胞的能量供应和利用
1、酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物,大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。酶的特性有 高效性、专一性 ,作用条件温和性 P79
2、进行有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。 3、ATP中文名叫三磷酸腺苷,结构式简写A-p~p~p,几乎所有生命活动的能量直接来自ATP的水解 ( ),由ADP合成ATP 所需能量,动物来自呼吸作用,植物来自光合作用和呼吸作用,ATP在细胞内ATP含量很少,转化很快,熟悉89页图。
4、构成生物体的活细胞,内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化,同时也就伴
随有能量的释放_和储存_。故把ATP比喻成细胞内流通着的“通用货币”。 5、呼吸作用的本质是氧化分解有机物,释放能量,不一定需要氧气, 分为有氧呼吸和无氧呼吸93页图。, 6、有氧呼吸的反应式:图解:
5
,
7、写出2条无氧呼吸反应式 C6H12O6 C6H12O6
2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量 2C3H3O3+能量
无氧呼吸的场所是细胞质基质,分 2个阶段,第一个阶段与 有氧 呼吸的相同,是由 葡萄糖分解为 丙酮酸 ,第二阶段的反应是由丙酮酸分解成CO2和酒精 或转化成 C3H3O3(乳酸) 。熟悉95页图。 8、光合作用 图解:
9、光合作用的总反应式:CO2+H2O(CH2O)+O2。
10、提高农作物产量的重要条件之一,是提高农作物对光能的利用率。要提高农作物的光能的利用率的方法有:
1)延长光合作用的时间 2)增加光合作用的面积
3)光照强弱的控制 4)必需矿质元素的供应 5)CO2的供应
CO2的含量很低时,绿色植物不能制造有机物,随CO2的含量的提高,光合作用逐渐 提高 ;当CO2的含量提高到一定程度时,光合作用的强度不再随CO2的含量的提高而 提高 。
第六章 细胞的生命历程
细胞增殖 细胞增殖是生物的重要生命特征。细胞以分裂方式增殖,通过它,单细胞生物能产生后代,多细胞生物则可以由一个 受精卵 经过 分裂 和 分化 ,最终发育为一个多细胞个体。在增殖过程中可以将复制的遗传物质分配到两个子 细胞中去,可见,细胞增殖是 生物体生长、发育、繁殖、遗传 的基础。
真核细胞的分裂方式有 有丝分裂 、无丝分裂和 减数分裂 。 一、有丝分裂
体细胞的有丝分裂具有细胞周期,它是指 连续分裂的细胞从一次分裂开始时开始,到下一次分裂 完成 时为此, 包括分裂间期 期和分裂期。
1、 分裂间期
分裂间期最大特征是 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成 ,同时细胞有适度的增长 ,对于细胞分裂来说,它是整个周期中 为分裂期作准备的 阶段。
图解:
2、 分裂期 (1)前期
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最明显的变化是 染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体 ,此时每条染色体都含有两条 染色单体,由一个着丝点相连,称为 姐妹染色单体 。同时, 核仁 解体, 核摸消失,纺锤丝形成 纺锤体 。
图解:
(2)中期
染色体 清晰可见,每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的 一个平面上,染色体的形态 比较稳定,数目 比较清晰,便于观察。
图解:
(3)后期
每个 着丝点 一分为二, 姐妹染色单体随之分离,形成两条 子染色体 ,在 纺锤丝的 牵引下向细胞 两极 运动。
图解:
(4)末期
染色体到达两极后,逐渐变成丝状的 染色质,同时 纺锤体 消失, 核仁 、核模重新出现,将染色质包围起来,形成两个新的 子细胞 ,然后细胞一分为二。 图解:
二、 无丝分裂
无丝分裂比较简单,一般是 细胞核 延长,从 核的中部 向内凹进,分裂为两个 细胞核 ,接着整个细胞从中间分裂为两个细胞。此过程中没有出现纺锤丝和染色体 ,故名无丝分裂,如 蛙的红细胞 的分裂。
二、 细胞的分化、癌变、衰老
一、细胞分化
细胞分化是指在 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。它是一种 持久性 的变化,发生在生物体的 整个生命过程 中,但在 胚胎 时期达到最大限度。经过细胞分化,生物体内会形成各种不同的 细胞 和 组织 。
但科学研究证实,高度分化的植物细胞仍然具有发育成 完整植株 的能力,即保持着 全能性 。细胞全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成 完整 个体的 潜能 的特性。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的 全部的遗传信息 ,都有发育成为 完整个体所必需的全部遗传物质 。理论上,生物体的每一个活细胞都应该具有 全能性。在生物体的各种细胞中,受精卵的全能性最高。
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通常情况下,生物体内细胞并没有表现出全能性,而是分化成为不同的 细胞 、组织,这是基因在特定的时间和空间条件下基因的选择性表达的结果。
二、细胞的癌变
在个体发育过程中,大多数细胞能够正常分化。但是有些细胞在致癌因子的作用下,不能正常分化,而变成不受有机体控制的、 连续 进行分裂的 恶性增殖 细胞,这种细胞就是 癌细胞 ,这种细胞的产生与细胞的 直接相关。
癌细胞与正常细胞相比,具有以下特点:P126
(1) ; (2) ; (3) 。
由于细胞膜上的 糖蛋白 等物质减少,使得细胞彼此之间的 黏着性 减小,导致癌细胞容易在有机体内 分散 和 转移 。
目前认为引起癌变的因子主要有三类:第一类物理致癌因子 ,如辐射致癌;第二类是 化学致癌因子,如砷、苯、煤焦油等;再一类是 病毒致癌因子 ,引起癌变的病毒叫做 致癌病毒 。另外,科学家已证实,癌细胞是由于 原癌基因 激活为 癌基因 而引起的。 三、 细胞的衰老
生物体内的细胞多数要经过未分化、 分裂 、 分化 和死亡这几个阶段。因此,细胞的衰老和死亡是一种 正常 的生命现象。衰老细胞具有的主要特征有以下几点:
(1) 细胞内的水分减少 ,结果使细胞 萎缩 ,体积变小, 细胞新陈代谢的速率减慢;
(2)衰老细胞内, 酶的活性减低 ,如人的头发变白是由于黑色素细胞衰老时, 酪氨酸酶活性 的活性降低;
(3)细胞内的色素会随着细胞的衰老而积累,影响细胞的物质交流和信息传递等正常的生理功能,最终导致细胞死亡;
(4)细胞膜通透性改变 ,物质运输能力降低。
四、细胞凋亡(自动结束生命)与细胞坏死(外界条件促使)
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