人教版生物必修一复习提纲

必修1《分子与细胞》复习知识梳理第二章细胞的化学组成第一节细胞中的原子和分子一、组成细胞的化学元素1、种类：组成生物体的元素中，C、H、O、N、P等元素的质量占全部元素的98%。人教版大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等注意：（1）细胞组成中最多的四种元素是C、O、H、N，其中基本元素是C。（2）人体细胞组成中的主要元素，鲜重：O>C>H>N；干重：C>O>N>H（3）无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用。2、作用①组成多种多样的化合物进而构成细胞，如核酸、蛋白质等。②影响生物体的生命活动，如缺硒导致患克山病。3、研究意义（课标要求）（1）生物界与非生物界的统一性l组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种元素是生物体特有的。（2）生物界与非生物界的差异性：l组成生物体的化学元素在生物体和自然界中含量相差很大；二、细胞中的无机化合物：包括水和无机盐（一）水：1、含量：占细胞总重量的60%-90%，（人教版是60%-95%）是活细胞中含量最多的物质。2、存在形式：自由水和结合水l自由水：细胞中绝大部分的水以游离形式存在，可以自由流动，叫做自由水。l结合水：与细胞内其他物质相结合的水。3、功能l自由水：①细胞内的良好溶剂；②参与细胞内的许多生化反应；③运送营养物质和代谢废物；④维持细胞的形态，保证代谢的正常进行。从生物体的水平上阐述：⑤为细胞生活提供液体环境；⑥具有较大的比热和汽化热，是生物体的温度调节剂。l结合水：是细胞结构的重要组成成分。4、转化：（1）自由水结合水l在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多；l在环境条件恶劣（如低温、干旱、盐渍）时，结合水的含量增多，使植物的抗逆性增强，以适应不良环境。（2）应用：①种子的贮存：晒干种子是为了减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命。②低温环境下减少（填增加或减少）花卉浇水，可以提高花卉对低温的抗性。（二）无机盐29 1、存在形式：主要以离子形式存在。2、含量：占细胞鲜重1%-1.5%。3、功能①合成有机物及某些特殊生理功能物质的原料。如：Mg2+是合成叶绿素的原料、PO43-是合成ATP、磷脂和核苷酸的原料、Fe2+是合成血红蛋白的原料、I-是合成甲状腺激素的原料。②维持细胞和生物体的生命活动。如：哺乳动物血液中Ca2+浓度过低会出现肌肉抽搐（人教版）、过高会出现肌肉乏力现象等；缺少Ca2+时，番茄果实顶端呈现暗绿色或灰白色；缺少K2+时，番茄植株的老叶尖端和边缘会失去绿色直至干枯坏死。③维持细胞的酸碱平衡。如：酸性（HCO-3、PO43-等）、碱性（Ca2+、Mg2+等）离子的适当配合等具有缓冲作用。④调节渗透压，维持细胞的形态和功能。（必修3）如：K+维持细胞内液的渗透压，Na+维持细胞外液的渗透压。注：渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力，单位体积中溶质微粒的数目越多，渗透压越大。第二节细胞中的生物大分子一、生物大分子的基本骨架碳原子之间可以以单键、双键或三键相结合，形成不同长度的链状、分支链状或环状结构，这些结构称为有机物的碳骨架。生物大分子以碳链为骨架。多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子，都是由许多基本组成单位（单体）连接而成的，这些生物大分子又称为单体的多聚体。每个单体都是由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。正是由于碳原子在组成生物大分子中的作用，科学家才说“碳是生命的核心元素”，“没有碳，就没有生命”。二、细胞中重要的有机化合物（一）糖类1、元素组成：由C、H、O3种元素组成。2、种类概念种类分布主要功能单糖不能水解的糖五碳糖核糖C5H10O5核糖、脱氧核糖、葡萄糖动植物细胞都有组成核酸的物质脱氧核糖C5H10O4六碳糖C6H12O6葡萄糖、果糖、半乳糖葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质二糖C12H22O11水解后能够生成二分子单糖的糖蔗糖植物细胞麦芽糖乳糖动物细胞多糖水解后能够生成许多个单糖分子的糖淀粉植物细胞植物细胞中的储能物质纤维素植物细胞壁的基本组成成分糖原动物细胞动物细胞中的储能物质水解3：转化关系：脱水缩合二糖或多糖单糖1蔗糖→1葡萄糖+1果糖1麦芽糖→2葡萄糖1乳糖→1葡萄糖+1半乳糖1淀粉→麦芽糖→葡萄糖1纤维素→纤维二糖→葡萄糖1糖原→葡萄糖29 4、功能：主要功能：是生物体维持生命活动的主要能量来源。是生物体重要的结构物质。其他功能：糖类与蛋白质等物质结合形成的复杂化合物能参与细胞识别，细胞间物质运输和免疫功能的调节等生命活动。5．【实验】糖类的鉴定：（1）淀粉的鉴定淀粉+碘液蓝色（2）生物组织中还原糖的鉴定50-65℃水浴加热l原理2min还原性糖+斐林试剂砖红色沉淀(单糖、麦芽糖和乳糖)注：斐林试剂的使用：成分：0.1g/mLNaOH溶液（甲液）、0.05g/mLCuSO4溶液（乙液）使用：混合（甲液2mL，乙液4-5滴）后使用，且现配现用。条件：隔水加热（人教版：50-60℃水浴加热）（二）脂质1、元素组成：主要由C、H、O组成，有些还含N、P等2、分类：脂肪、类脂（如磷脂）、固醇（如胆固醇、性激素、维生素D等）。不同的脂质在化学组成和化学结构上有很大差异，但共同的特性是通常都不溶于水。3、功能：脂肪：细胞代谢所需能量的主要储存形式。类脂中的磷脂：是构成生物膜的重要物质，所有细胞都含有磷脂。（是构成细胞膜的重要成分，也是构成细胞器膜的重要成分。在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中含量丰富。）固醇类：在细胞的营养、调节和代谢中具有重要功能。胆固醇：构成细胞膜的重要物质，在人体内还参与血液中脂质的运输。性激素：促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成。维生素D：能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。4、【实验】脂肪的鉴定l原理：脂肪+苏丹Ⅲ染液橘黄色脂肪+苏丹Ⅳ染液红色l过程：方法一：花生种子匀浆+3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色方法二：取材：花生种子（浸泡），去掉种皮切片：用刀片在花生子叶横断面上平行切下若干薄片制片：①选取最薄的切片②在切片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min）③去浮色（1-2滴体积分数50%的酒精溶液）④制成临时装片（吸去酒精，加1滴蒸馏水，盖上盖玻片）观察：先用低倍镜观察，再用高倍镜观察结果与结论：视野中有被染成橘黄色的脂肪颗粒，说明有脂肪存在。（三）蛋白质1、元素组成：除C、H、O、N外，大多数蛋白质还含有S2、含量：细胞中含量最多的有机物。3、基本组成单位：氨基酸（1）氨基酸的种类：组成蛋白质的氨基酸约20种。人教版：将氨基酸分为两类：l非必需氨基酸：人体细胞可以合成的。（12种）29 l必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取的氨基酸。（8种）评价食物中蛋白质成分的营养价值时，格外注重其含量。（2）氨基酸的结构通式：。（3）氨基酸的判断：①同时有氨基和羧基②至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。（组成蛋白质的20种氨基酸的区别：R基的不同）4．形成：许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键（-CO-NH-）相连而成肽链，多条肽链盘曲折叠形成有具有一定空间结构的蛋白质二肽：由2个氨基酸分子组成的肽链。多肽：由n（n≥3）个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链。蛋白质结构的多样性的原因：组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同；构成蛋白质的多肽链的数目、空间结构不同5．计算：（1）有关氨基酸脱水缩合反应的计算一个蛋白质分子中肽键数（脱去的水分子数）＝氨基酸数－肽链条数。一个蛋白质分子中至少含有氨基数（或羧基数）=肽链条数蛋白质分子量=氨基酸数×氨基酸平均分子量－脱去的水分子数×18（注意：有时还要考虑肽链之间形成化学键导致的分子量的减少）6．功能：（1）结构功能：细胞膜主要由蛋白质和磷脂构成，还有各种结构蛋白质。（人教版：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，如羽毛、头发、肌肉、蛛丝等的成分主要是蛋白质。）（2）调控（节）功能：如激素等能调节、控制细胞的生长、分化、遗传信息的表达。（3）催化功能：如酶。（4）运输（载体）功能：如载体蛋白，血红蛋白运输氧气，脂蛋白将脂质从肝运输到身体其他部位。（5）信息传递功能：（人教版）如胰岛素与细胞表面的受体结合，调节细胞的糖代谢等。（6）免疫功能：如抗体。小结：蛋白质的功能还有很多。可以说，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。（人教版）7．蛋白质研究的新进展：8、【实验】蛋白质鉴定l原理：蛋白质+双缩脲试剂→紫色注：双缩脲试剂的使用：成分：0.1g/mLNaOH溶液、0.01g/mLCuSO4溶液、（A液）（B液）使用：分开使用，先加1mL0.1g/mLNaOH溶液，再加4滴0.01g/mLCuSO4溶液。条件：（不需要隔水加热）l过程（人教版）选材与制备：鲜肝提取液或黄豆浆滤液↓呈色反应：取2mL组织样液，向试管中加入1mL双缩脲试剂A液1ml并摇匀，再加入双缩脲试剂B液4滴并摇匀，组织样液变成紫色。结论：组织样液中存在蛋白质。（四）核酸1、元素组成：由C、H、O、N、P5种元素构成 29 2、基本单位：核苷酸（由一分子磷酸、一分子五碳糖、一分子含氮碱基组成）1分子磷酸脱氧核苷酸1分子脱氧核糖（4种）1分子含氮碱基（A、T、G、C）1分子磷酸核糖核苷酸1分子核糖（4种）1分子含氮碱基（A、U、G、C）3、种类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）类别核酸DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）基本单位核苷酸脱氧核糖核苷酸（4种）核糖核苷酸（4种）化学成分碱基A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）T（胸腺嘧啶）U（尿嘧啶）五碳糖脱氧核糖核糖磷酸磷酸分布主要分布在细胞核中（在线粒体和叶绿体中有少量存在）主要分布在细胞质中（在线粒体和叶绿体中有少量存在）结构一般由两条脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构一般是一条核糖核苷酸长链（单链RNA不稳定，易发生突变）功能绝大多数生物的遗传物质某些病毒的遗传物质4、生理功能：DNA分子的4种核苷酸分子不同的组合或序列构成了成千上万种基因，这些基因编码着不同的遗传信息，指导和控制着生物体的形态、生理和行为等多种性状的表达和变化。同时，DNA分子也通过精细准确的自我复制，为生物将其遗传特性传递给下一代提供了最基本的分子基础。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。（人教版）5、生物体中DNA和RNA比较：细胞生物（真核、原核）非细胞生物（病毒）核酸DNA和RNA只有DNA只有RNA遗传物质DNADNARNA举例细菌、真菌、动物、植物等大多数噬菌体烟草花叶病毒、SARS病毒、艾滋病病毒（HIV）、流感病毒等29 6、【实验】观察DNA和RNA在细胞中的分布（人教版）l原理：甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红（苏教称派洛宁）使RNA呈现红色。l结果：绿色明显集中分布于细胞中央，红色广泛分布于绿色的周围。l结论：DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。第三章细胞的结构和功能第一节生命活动的基本单位——细胞一、细胞学说的建立和发展1、建立：l；细胞的发现者、命名者是英国的科学家胡克；l细胞学说的建立者是德国的科学家施莱登和施旺。施旺、施莱登提出“一切动物和植物都是由细胞构成的，细胞是一切动植物的基本单位”。l在此基础上德国的魏尔肖总结出：“细胞只能来自细胞”，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。这被认为是对细胞学说的重要补充。2、意义：它使动物和植物统一到细胞的基础上，对现代生物科学的发展具有重要意义。二、光学显微镜的使用1、方法：先对光：一转转换器；二调光圈；三调反光镜再观察：一放标本孔中央；二降物镜片上方；三升镜筒仔细看2、注意：（1）放大倍数＝物镜的放大倍数×目镜的放大倍数（2）物镜越长，放大倍数越大目镜越短，放大倍数越大“物镜—玻片标本”距离越短，放大倍数越大（3）物像与实际材料上下、左右都是颠倒的（4）高倍物镜使用顺序：低倍镜→标本移至中央→高倍镜→大光圈，凹面镜→细准焦螺旋三、【实验】用显微镜观察多种多样的细胞结果：1、不同的细胞形态、大小千差万别。2、不同的细胞有共同的结构：细胞膜、细胞质、（细胞核）。结论：细胞既具有多样性，又具有统一性。第二节细胞的类型和结构一、显微结构与亚显微结构显微结构：光学显微镜下观察到的细胞结构。亚显微结构：电子显微镜下观察到的细胞结构。二、细胞的类型原核细胞真核细胞不同点本质区别无由核膜包被的细胞核有由核膜包被的细胞核大小较小较大细胞壁有，主要成分是糖类和蛋白质植物细胞有，主要成分是纤维素和果胶（动物细胞无细胞壁）细胞质有唯一细胞器核糖体有核糖体和其他细胞器细胞核拟核，无核膜、核仁，DNA不与蛋白质结合有核膜、核仁，DNA与蛋白质结合成染色体举例动物、植物、真菌29 细菌、蓝藻、放线菌、支原体（无细胞壁）相同点①都有相似的细胞膜和细胞质②都有与遗传关系密切的DNA分子人教版：蓝藻也称蓝细菌，颤藻、发菜等都是蓝藻。蓝藻细胞含藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的自养生物。水域污染、富营养化，会长出水华，影响水质和水中动物的生活，其中有多种蓝藻。细菌中的绝大多数是营腐生或寄生的异养生物。三、细胞的结构（一）细胞膜——系统的边界系统（人教版）1、成分：主要是脂质（约占50%）和蛋白质（约占40%），还有少量的糖类（约占2%-10%）2、结构：（流动镶嵌模型）l磷脂双分子层：构成细胞膜的基本骨架。（注：磷脂分子包括亲水的头部和疏水的尾部）l蛋白质：不同程度的嵌入、贯穿或附着在磷脂双分子层的表面。（注：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多）l外表面：糖分子与蛋白质结合形成糖蛋白。（注：糖蛋白与细胞识别有关）3、特点：（1）结构特点：具有一定的流动性（原因：构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以运动的）；（2）功能特点：具有选择透过性。4、功能：（人教版）①将细胞与外界环境分隔开；保障了细胞内部环境的相对稳定性。②控制物质的进出；如：细胞需要的营养物质可以可以进入细胞，而细胞不需要或对细胞有害的物质不容易进入细胞；抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外，细胞产生的废物也要排到细胞外。③进行细胞间信息交流附：细胞壁植物细胞细胞膜外面还有一层细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶，对植物细胞有支持和保护的功能。（二）细胞质：是指细胞膜以内，细胞核以外的部分，主要包括细胞质基质和细胞器。1、细胞质基质：成分：水、无机盐离子、脂质、糖类、蛋白质、氨基酸、核苷酸等，许多蛋白质类酶。功能：为生命活动提供了重要的代谢反应场所和所需的物质物质（如核苷酸、氨基酸等）及一定的环境条件，影响细胞的形状、分裂、运动及细胞器的转运等。2、细胞器：——系统内的分工合作。细胞器是指细胞质基质中一些具有特定形态结构、功能的结构。（1）双层膜细胞器l线粒体：结构：有内外两层膜，内膜向内突起形成“嵴”，内膜以内是线粒体基质。功能：是细胞进行有氧呼吸的主要场所（第二、三阶段），在线粒体内膜与基质中有多种与有氧呼吸有关的酶。细胞生命活动所需能量大约95%来自线粒体。分布：动、植物细胞。特点：含少量DNA和RNAl叶绿体：结构：由双层膜、类囊体、基质构成（许多类囊体叠合构成基粒），在类囊体薄膜上有光合作用必需的色素和与光反应有关的酶，基粒之间的基质中含有与暗反应有关的酶。功能：进行光合作用的场所。分布：主要存在于植物的叶肉细胞中。特点：含少量DNA和RNA29 （2）单层膜细胞器l内质网：结构：由膜构成的复杂结构，广泛分布在细胞质基质内。内质网膜与核膜相连，内质网腔与内、外两层核膜之间的腔相通；有的细胞中内质网膜与细胞膜相连，有的细胞中内质网膜与线粒体外膜相连。功能：①增大了细胞内的膜面积，膜上有多种酶，有利于化学反应进行；②合成和加工蛋白质（形成蛋白质的空间结构）、与脂质的合成有关。分布：动、植物细胞。l高尔基体：结构：由扁平小囊和小泡组成。功能：①与动物细胞分泌物的形成有关；②与植物细胞细胞壁的形成有关；③加工和转运来自内质网蛋白质，形成成熟的蛋白质。分布：动、植物细胞。l液泡：结构：泡状结构，外面的膜称液泡膜，里面的液体称细胞液，其中含有糖类、无机盐、色素和氨基酸等物质。成熟的植物细胞中有大液泡。功能：调节细胞的内环境，使细胞维持一定的渗透压，保持细胞的形态。分布：普遍存在于植物细胞。l溶酶体（人教版）结构：单层膜构成的囊状结构。功能：含多种水解酶，是“消化车间”。能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒、病菌。分布：动、植物细胞。（3）无膜细胞器l核糖体：结构：无膜结构。含rRNA。功能：合成蛋白质的场所。分布：动、植物细胞。（注：其他细胞，包括原核细胞也有）l中心体：结构：无膜结构，由两个垂直排列的中心粒及其周围物质组成。功能：与动物细胞的有丝分裂有关。分布：动物细胞。（注：低等植物细胞中也有）小结：1、高等动、植物细胞区别：高等动物特有的结构是中心体；高等植物特有的结构有细胞壁、叶绿体、液泡。2、具有双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体；具有单层膜的细胞器有内质网、高尔基体、液泡、溶酶体；没有膜的细胞器有核糖体、中心体；3、能产生水的细胞器有：线粒体、核糖体、叶绿体、高尔基体。4、能产生ATP（与能量转换有关）的结构有：线粒体、核糖体、细胞质基质。5、与主动运输有关的细胞器有：线粒体、核糖体。6、生理互动中遵循碱基互补配对原则的结构有：细胞核、核糖体、线粒体、叶绿体。7、参与细胞分裂的细胞器有：线粒体、核糖体、中心体、高尔基体。8、含色素的细胞器有：叶绿体、液泡、有色体。9、与碳循环有关的细胞器有：叶绿体、线粒体。10、核糖体在细胞中的分布和功能：有的附着在内质网上（合成分泌蛋白，如消化酶、抗体、部分激素等）；有的游离在细胞质基质中（合成胞内蛋白，如与有氧呼吸有关的酶）细胞内有许多条“生产线”。每条“生产线”都需要若干细胞器的相互配合。各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。（人教版）体现了“结构与功能相统一、局部与整体相统一”。（三）细胞核（真核细胞）——系统的控制中心1、结构：由核膜、核仁、染色质等组成。29 （1）核膜：双层膜，膜上有核孔（细胞核与细胞质之间的物质交换通道，RNA、蛋白质等大分子进出必须通过核孔），核膜上还有多种酶。（2）核仁：细胞有丝分裂中，周期性的消失（前期）和重建（末期），核糖体中的RNA来自核仁。蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大的核仁。（3）染色质：细胞核中容易被碱性染料染成深色的物质，主要由DNA和蛋白质组成。（注：染色质和染色体的关系：细胞中同一种物质在不同时期的两种表现形态）2、功能：ü是遗传物质DNA的储存和复制的主要场所；ü是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。五、细胞的生物膜系统1、概念：在真核细胞中，细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，称为细胞的生物膜系统。2、作用：（人教版）（1）细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用。（2）许多重要的化学反应都在生物膜上进行，这些化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点。（3）细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。3、生物膜系统之间的联系（1）生物膜在化学组成上的联系①相似性：各种生物膜在组成成分的种类上基本相同，都主要由蛋白质和脂质组成。②差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异。功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量越多；具有识别功能的细胞膜中糖类含量较多。（2）生物膜在结构上的联系（3）生物膜在功能上的联系（以分泌蛋白的合成、运输、加工为例）细胞核：基因的转录，将遗传信息传递到细胞质↓线粒体供能核糖体：利用氨基酸合成多肽。↓内质网：对多肽进行初步加工，形成蛋白质的空间结构，再以囊泡的方式运送到高尔基体。↓高尔基体：将多肽再加工为成熟的蛋白质，再以囊泡的方式运送到细胞膜并与之融合。↓细胞膜：通过外排作用，将蛋白质分泌到细胞外成为分泌蛋白。注：上述过程的发现所用的研究手段是同位素示踪技术。六、细胞的完整性：细胞是一个有机的统一整体，细胞只有保持完整性，才能正常地完成各种生命活动。（第三章）第三节物质的跨膜运输一、物质进出细胞的方式：（一）物质跨膜运输方式的类型几特点1、小分子物质跨膜运输的方式：方式浓度载体能量举例意义29 被动运输简单扩散高→低××O2、CO2、水、乙醇、甘油、小分子脂肪酸只能从高到低被动地吸收或排出物质易化扩散高→低√×葡萄糖进入红细胞主动运输一般低→高√√各种离子，小肠吸收葡萄糖、氨基酸，肾小管重吸收葡萄糖保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择并吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。2、大分子和颗粒性物质跨膜运输的方式：（1）内吞作用：过程：大分子或颗粒附着在细胞膜上，这部分细胞膜内陷形成小囊，然后小囊从细胞膜上脱离下来，形成囊泡，进入细胞内部。实例：白细胞吞噬大肠杆菌，变形虫吞噬有机颗粒。（2）外排作用过程：大分子先在细胞内形成小囊泡，囊泡移到细胞膜处，与细胞膜融合，小囊泡逐渐移到细胞表面，并且向细胞外张开，将大分子排出。实例：胰岛B细胞分泌胰岛素。（二）生物膜的特点：1、结构特点：具有一定的流动性l原因：构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以运动的。l意义：物质运输、细胞识别、细胞融合、细胞表面受体接受信息的调节功能等均与之有关。2、功能特点：具有选择透过性。决定决定l表现：水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子或分子也可以通过，其他的离子或分子则不能通过。l原因：遗传性载体种类、数量选择性3、流动性与选择透过性的关系①区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特点。②联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。（三）生物膜的流动镶嵌模型1、生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容磷脂双分子层构成了膜的基本骨架，这个支架不是静止的，磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。大多数蛋白质也是可以运动的。2、尝试制作生物膜模型（略）（四）渗透实验：1、发生渗透作用的基本条件——渗透系统具有半透膜膜两侧的溶液具有浓度差2、渗透系统的组成（如右下图，开始时漏斗内外液面相等，溶质不能透过半透膜）（1）若S1>S2，则单位时间内进入漏斗中的水分子多，表现为漏斗内液面上升。（2）若S2>S1，则单位时间内进入烧杯中的水分子多，表现为漏斗内液面下降。（3）若S1=S2，则单位时间内进入漏斗中的水分子与进入烧杯中的水分子一样多，表现为漏斗内液面高度不变。【特别提示】（1）半透膜两侧溶液间的水分子是进行双向运动的；29 （2）上述原理适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。（3）水分子、葡萄糖分子可以通过半透膜，蔗糖分子不能通过半透膜；3、动、植物细胞符合渗透系统（1）动物细胞：细胞膜相当于半透膜l当细胞质浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水膨胀；l当细胞质浓度<外界溶液浓度时，细胞失水皱缩；l当细胞质浓度=界溶液浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变。（2）成熟植物细胞：原生质层（包括细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质）相当于半透膜l当外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞通过渗透作用失水，发生质壁分离现象；l将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象；三、【实验】观察植物细胞的质壁分离和复原1、实验原理：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。原生质层（细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质）相当于半透膜。2、材料用具：紫色洋葱表皮，0.3g/ml蔗糖溶液，清水，载玻片，镊子，滴管，显微镜等3、方法步骤：（1）制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片。（2）低倍镜下观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小以及原生质层位置。（现象：有一个紫色的中央大液泡；原生质层紧贴着细胞壁。）（3）在盖玻片一侧滴入蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在蔗糖溶液中。（4）用低倍镜观察，看细胞的中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置、细胞大小是否变化。（现象：中央液泡逐渐变小，细胞液颜色变深，原生质层与细胞壁逐渐分离。）（5）在盖玻片一侧滴入清水，另一侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在清水中。（6）用低倍镜下观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质层的位置有没有变化，细胞的大小有没有变化。（现象：中央液泡逐渐变大，细胞液颜色变浅，原生质层逐渐贴近细胞壁。）4、实验结论：成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水（发生质壁分离现象）外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水（发生质壁分离复原现象）5、应用（1）判断细胞的死活。（2）测定细胞液浓度范围。待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液（分别镜检）→细胞液浓度范围等于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。（3）鉴别不同种类的溶液。成熟植物细胞+不同种类溶液→质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液）29 （4）验证细胞壁和原生质层的伸缩性大小。发生质壁分离现象→细胞壁伸缩性小于原生质层的伸缩性不发生质壁分离现象→细胞壁伸缩性大于原生质层的伸缩性（5）比较不同植物细胞的细胞液浓度。同一植物的不同成熟细胞+同一浓度的蔗糖溶液（镜检）→刚发生质壁分离所需时间比较→判断细胞液浓度（或质壁分离速度）（6）鉴别不同种类的溶液。成熟植物细胞+不同种类溶液→质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3、尿素、甘油、乙二醇等溶液）四、影响植物吸收无机盐（矿质元素）离子的因素1、内因——遗传因素表现决定决定不同植物DNA不同载体种类、数量不同选择性吸收不同植物对同一离子的吸收能力不同；同种植物对不同离子的吸收能力不同。（注意：载体具有特异性，不同的离子一般需要不同的载体来运输。）影响影响2、外因——影响呼吸作用的因素影响①土壤中O2含量呼吸ATP主动②温度→呼吸酶活性作用的生成运输3、根吸收无机盐（矿质元素）离子与溶液中离子浓度的关系（1）曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速度随离子浓度的增大而加快。（2）曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定。（3）曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。五、植物对水分和无机盐（矿质元素）吸收的关系比较水分的吸收矿质元素的吸收区别过程主要通过渗透作用完成通过主动运输完成动力浓度差；蒸腾作用根细胞呼吸产生的ATP影响因素①细胞液与外界溶液的浓度差②蒸腾作用的强度①植物自身的遗传特性②土壤中O2含量③土壤温度联系①无机盐（矿质元素）必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收②吸收后的无机盐（矿质元素）离子，影响对水分的吸收，并随水分一起运输小结：植物对水的吸收和对无机盐（矿质）离子的吸收是两个相对独立的过程。第四章光合作用和细胞呼吸第一节ATP和酶一、ATP在能量代谢中的作用：1、ATP的功能：ATP是生命活动的直接能源物质。注：生物体内可以提供能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质生命活动的主要的能源物质是糖类植物细胞中储存能量的多糖是淀粉动物细胞中储存能量的多糖是糖原储备能源物质是脂肪细胞进行生命活动所需要的主要能源物质是葡萄糖生命活动的根本能量来源是太阳光能29 2、ATP的化学组成与结构特点：中文名：腺嘌呤核苷三磷酸（人教版：三磷酸腺苷）构成：腺嘌呤—核糖—磷酸基团～磷酸基团～磷酸基团（如右图）结构简式：A-P～P～P（A：腺嘌呤核苷P：磷酸基团~：高能磷酸键）简称：ATP（A：腺嘌呤核苷T：3P：磷酸基团）3、ATP在能量代谢中的作用：ATP末端的高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂，ATP水解生成腺嘌呤核苷二磷酸（ADP）和无机磷酸（Pi），同时释放出能量，为各种生命活动直接供能。注：ADP可以继续水解生成腺嘌呤核苷酸（简称AMP）和无机磷酸（Pi）,其中AMP是构成RNA的基本单位之一，可作为RNA的合成原料。4、ATP的形成途径：lATP与ADP的相互转化：酶ATPADP＋Pi＋能量思考：该反应式向右表示ATP水解，向左：表示ATP合成，但上述反应式能不能表示可逆反应？分析：酶ATP的水解酶ATP的合成反应式ATP→ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量→ATP所需酶ATP水解酶ATP合成酶能量来源储存在高能磷酸键中的能量动物：细胞呼吸植物：细胞呼吸和光合作用能量去路用于各项生命活动储存在形成的高能磷酸键中反应场所生物体的需能部分细胞质基质、线粒体、叶绿体小结：（1）从表上可以看出，ATP与ADP相互转化过程中，反应类型，反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此，ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可以循环利用的（能量不可逆）。（2）ATP在细胞中含量并不多，但它却能作为各种生命活动的直接能源物质，原因是细胞中ATP与ADP循环转变，且十分迅速。lATP产生量与O2供给量之间的关系（如下图）（1）A点表示在无氧的条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量的ATP。（2）AB段表示随O2供给量逐渐增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放出来的能量明显增多，ATP产生量随之升高。（3）BC段表示O2供给量超过一定的范围，ATP的产生量不再增加，因为有氧呼吸产生ATP的过程还受其他条件的限制，如酶、ADP、Pi等。二、酶在代谢中的作用：1、酶的概念：酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的一类特殊的蛋白质，又称为生物催化剂。（少数是RNA）。29 附：酶化学本质的实验验证（1）证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应对照组：已知蛋白质溶液+双缩脲试剂→出现紫色反应（2）证明某种酶是RNA实验组：待测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色对照组：已知RNA溶液+吡罗红染液→出现红色注：利用酶的特异性也可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA，将某种酶液用蛋白酶或核糖核酸酶处理，根据酶液是否被水解予以判断。2、酶的特性：（1）催化性操作顺序项目1号试管2号试管1底物2mL3%的H2O22mL3%的H2O22滴加2滴新鲜酵母菌液2滴蒸馏水3用棉花堵住试管√√4插入点燃无火焰卫生香√√5现象产生大量气泡；卫生香燃烧猛烈无气泡产生；卫生香燃烧无变化结论：酶具有催化性（注：同无机催化剂一样，化学反应前后酶的性质和数量不发生变化）（2）高效性（比较过氧化氢在不同条件下的分解效果）注：每滴质量分数为3.5%FeCl3溶液中Fe3+数大约是质量分数20%新鲜肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。操作顺序项目1号试管2号试管1底物2mL3%的H2O22mL3%的H2O22催化剂2滴20%新鲜肝脏研磨液2滴3.5%FeCl3溶液3用棉花堵住试管√√4插入点燃无火焰卫生香√√5现象产生气泡快、多；卫生香燃烧猛烈产生气泡慢、少；卫生香燃烧不猛烈结论：酶具有高效性（注：酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍）附：酶具有高效性的原因分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。催化剂的作用就是降低化学反应的活化能，从而加快反应速度。酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著，因而催化效率更高。（3）特异性操作顺序项目1号试管2号试管1底物2mL3%可溶性淀粉溶液2mL3%的蔗糖溶液2新鲜淀粉酶溶液2mL2mL360℃温水保温5min5min4加入斐林试剂2mL2mL5水浴加热1min1min6现象砖红色沉淀无变化结论：酶具有特异性（注：一种酶只能催化一种或一类化学反应）附：酶具有特异性的原因酶具有一定的空间结构，酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上有特殊的匹配关系，当酶与底物结合时，启动化学反应的发生。如合成反应或分解反应。29 （4）酶的作用条件较温和酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。3、酶促反应的原理：由酶催化的化学反应称为酶促反应，酶能降低化学反应的活化能。分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量成为活化能。三、【实验】探究影响酶活性的因素特别提示：l细胞中几乎所有的化学反应都由酶来催化。酶对化学反应的催化效率称为酶活性。l控制变量：实验过程中可以变化的因素成为变量。其中人为改变的变量称做自变量。随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。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。l对照实验：除了一个因素外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组，在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。1、温度对酶活性的影响：淀粉酶l原理：碘液碘液①淀粉麦芽糖蓝色无蓝色出现②温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色以及蓝色的深浅来判断酶的活性。（颜色越浅，说明该温度下酶的活性越高）l范例：1取3组试管并编号1、1`号2、2`号3、3`号21-3号加等量淀粉溶液1号2mL2号2mL3号2mL31`-3`加等量唾液1`号1mL2`号1mL3`号1mL4控制不同温度条件冰块（5min）37℃（5min）沸水（5min）5唾液与淀粉溶液混合并继续1`→12`→23`→36控制不同温度冰块（5min）37℃（5min）沸水（5min）7加入等量碘液1滴1滴1滴8观察实验现象 变蓝 不变蓝 变蓝l结论：在37℃时，唾液淀粉酶的活性较高。l分析：在最适温度下酶的活性最高，温度偏高或偏低酶的活性都会明显降低。（注：温度过低，酶活性降低；温度过高，酶活性丧失。）【特别提示】本实验不宜选用斐林试剂，因为斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度。2、PH:（不同PH对过氧化氢酶活性的影响）过氧化氢酶l原理：①H2O22H2O+O2↑②PH影响酶的活性，从而影响氧气的生成量。可用点燃的但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少来判断酶活性。l范例：1取4支试管并编号1号2号3号4号5号6号7号8号2加等量肝脏研磨液1mL1mL1mL1mL1mL1mL1mL1mL3加等量不同PH的缓冲液1mLpH5.51mLpH6.01mLpH6.51mLpH7.01mLpH7.51mLpH8.01mLpH8.51mLpH9.04加等量H2O2溶液2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL2mL29 5结果当pH在6.5-8.0时，卫生香燃烧情况较好，其他较差l结论：PH影响酶的活性，酶活性有一定的最适PH范围。l分析：在最适pH下，酶的活性最高，pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。（注：PH过高或过低，酶活性丧失）3、其他影响酶促反应速率的因素（1）底物浓度：（2）酶的浓度：（3）产物浓度：第三节细胞呼吸一、细胞呼吸及其原理的应用：（一）细胞呼吸的概念：细胞呼吸主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或分解为一些不彻底的氧化产物，且伴随着能量释放生成ATP的过程。（二）细胞呼吸的类型：包括有氧呼吸和无氧呼吸l有氧呼吸1、概念：有氧呼吸是指活细胞在有氧气的参与下，通过酶的催化作用，把某些有机物彻底氧化分解，生成二氧化碳和水，同时释放大量能量，生成许多ATP的过程。2、过程：三个阶段第一阶段：C6H12O6酶2丙酮酸+[H]（少量）+能量（少量）场所：细胞质基质第二阶段：丙酮酸+H2O酶CO2+[H]+能量（少量）场所：线粒体基质第三阶段：[H]+O2酶H2O+能量（大量）场所：线粒体内膜（注：3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的）3、总反应式及元素去向：4、意义：是大多数生物特别是人和高等动植物细胞获得能量的主要途径。（注：1mol葡萄糖在彻底氧化分解后，共释放出约2870kJ的能量，其中约有1161kJ储存在ATP中，可形成约38molATP）l无氧呼吸1、概念：无氧呼吸是指细胞在无需氧气（缺氧）的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成乙醇和二氧化碳或乳酸,同时释放少量能量，生成少量ATP的过程。2、过程：二个阶段第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同场所：细胞质基质第二阶段：丙酮酸酶C2H5OH（酒精）＋CO2场所：细胞质基质（高等植物、酵母菌等）或丙酮酸酶C3H6O3（乳酸）（动物、人、乳酸菌等，另外马铃薯块茎、甜菜块根）29 （注意：无氧呼吸只在第一阶段产生少量能量，产生少量ATP，1mol葡萄糖→2molATP，第二阶段没有能量产生。）3、总反应式：C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量4、意义：（1）高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。（酒精会毒害根细胞，产生烂根现象）（2）人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸，释放出一定能量，满足人体的需要。【特别提示】①相同呼吸底物、不同呼吸类型、代谢产物不同的直接原因是催化反应的酶不同，根本原因是不同生物体内的基因不同。②原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸。③微生物的无氧呼吸（或有氧呼吸）也称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。④在分析有氧呼吸与无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律：O2吸收量=CO2释放量→只进行有氧呼吸O2吸收量旱生植物，阳生植物>阴生植物。（2）同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。如：幼苗期、开花期>成熟期（3）同一植物在不同器官细胞呼吸速率不同。如：生殖器官>营养器官2、环境因素29 （1）温度：在一定的温度范围内，呼吸作用随着温度的升高而增强，在最适温度（约25-35℃）时最强，超过最适温度，呼吸酶的活性降低甚至变性失活。（2）O2浓度：§在一定范围内，随O2浓度越高，有氧呼吸强度越强。§O2抑制无氧呼吸。（3）CO2浓度：从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，细胞呼吸速率下降。（4）含水量：在一定范围内，含水量越高，呼吸作用越强。（二）细胞呼吸原理的应用：1、作物栽培时要及时松土透气，利于根系的有氧呼吸，促进水和无机盐的吸收；水稻生产中适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件，增强水稻根系的有氧呼吸，避免无氧呼吸产生大量的酒精对细胞产生毒害作用，使根腐烂。2、储存粮食时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸。3、果蔬保鲜时，采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法，抑制细胞呼吸，但要注意保持一定的湿度。4、选用“创可贴”、透气的消毒纱布包扎伤口，避免厌氧病原菌的繁殖。5、酒是利用酵母菌无氧呼吸生产的，醋是利用醋酸菌有氧呼吸生产的，生产腐乳的毛霉进行有氧呼吸。6、提倡慢跑等有氧运动的原因之一是不会因剧烈运动产生的无氧呼吸积累过多的乳酸而使肌肉酸胀乏力。7、大棚蔬菜进行温度控制，阴天和晚上适当降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗。二、【实验】探究酵母菌的呼吸方式1、实验原理：对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。探究酵母菌的呼吸作用方式，需要设置有氧和无氧两种条件，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸方式的影响。2、实验探究过程（1）提出问题：酵母菌是进行有氧还是无氧呼吸？酵母菌的呼吸作用产物是什么？（2）作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验（如酵母菌可用于酿酒、发面等）作出合理的假设。（3）设计并进行实验:①配制酵母菌培养液：20g新鲜食用酵母菌+240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液②检测CO2的产生，装置如下图：思考：1、可根据石灰水变浑浊的程度来判断甲、乙两装置中产生CO2的多少。29 2、CO2还可以用溴麝香草酚蓝水溶液检测，根据其由蓝变绿再变黄的时间长短来判断产生的CO2的多少。③检测酒精的产生：自A、B中各取2mL酵母菌培养液滤液注入已编号的1、2号试管中→分别0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液中颜色的变化。（4）实验现象及分析：①甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，且甲中浑浊程度高且速度快，说明酵母菌在有氧呼吸条件下产生的CO2比无氧条件下产生的多且快。②2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色，说明无氧条件下酵母菌分解葡萄糖产生酒精。（5）实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。3、实验中的关键步骤（1）将甲装置连接橡皮球，让空气不间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过NaOH的锥形瓶，洗除空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清的石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。（2）B瓶应该封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。第二节光合作用一、叶绿体：（一）叶绿体中的色素1、位置：叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。2、种类：叶绿素：叶绿素a（蓝绿色），叶绿素b（黄绿色）类胡萝卜素：胡萝卜素（橙黄色），叶黄素（黄色）3、功能：叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害的作用。【特别提示】①叶绿素中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。③有色大棚主要透过同色光，其他光被吸收，而无色透明大棚日光中各种色光均能通过，所以光合效率最高。④叶绿素对绿光吸收最少，所以绿色大棚光合效率最低。4、影响叶绿素合成的因素（1）光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。（2）温度：温度可影响与叶绿素有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。（3）必需矿质元素：叶绿素中含N、Mg等必需矿质元素，缺乏将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。5、注意：叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。（二）实验：叶绿体中色素的提取与分离：1、原理：（1）叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂（如丙酮、无水乙醇等）形成色素溶液。据此原理可以提取色素。（2）叶绿体中的色素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；反之则慢。据此原理使各色素分离开来。（1）称取5g绿色叶片并剪碎→研钵研磨→漏斗过滤→收集到试管（2）加入少量SiO2、CaCO3和5mL丙酮内并塞紧管口2、过程：29 提取色素（1）将干燥的滤纸剪成6cm长、1cm宽的纸条，剪去一端两角（2）在距剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线制滤纸条（1）用毛细吸管吸少量的滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线（2）干燥后再重复2-3次滤液划线（1）将适量层析液倒入烧杯（以层析液高度不超过滤液细线为准（2）将滤纸条下端插入层析液中（3）用培养皿盖盖上烧杯色素分离（纸层析）观察结果滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的色带。3、结果：色素在滤纸条上的分布如下图：（橙黄色）最快、最窄（黄色）（蓝绿色）最宽（黄绿色）最慢【特别提示】①从色素带的宽度知色素含量的多少依次为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。②从色素带的位置知再层析液中溶解度大小依次为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。③在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，最远的是胡萝卜素和叶黄素。4、实验疑难点拨：l丙酮（或无水乙醇）的用途是溶解（提取）叶绿体中的色素。l石英砂（二氧化硅）的作用是为了研磨充分。l碳酸钙的作用是防止研磨过程中色素被破坏。l层析液的的用途是分离叶绿体中的色素。5、实验成功的关键：l叶片新鲜，颜色要深绿，含有较多色素。l研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被细胞内有机酸破坏。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。l滤液细线要画得细而直，以防止色素带重叠。且要重复2-3次，以增加色素量，使色素带更加清晰。l滤液细线不能触及层析液，否则滤液细线上的色素会溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。二、光合作用以及对它的认识过程：（一）光合作用概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（二）光合作用的研究历史：u1648比利时，范·海尔蒙特：植物生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤。u1771英国，普利斯特莱：植物可以更新空气。u1779荷兰，扬·英根豪斯：植物只有绿叶才能更新空气；并且需要阳光才能更新空气。u1880美国，恩吉(格)尔曼：光合光合作用的场所在叶绿体。u1864德国，萨克斯：叶片在光下能产生淀粉u1940美国，鲁宾和卡门（用放射性同位素标记法）：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。（糖类中的氢也来自水）。29 1948美国，梅尔文·卡尔文：用标14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，进一步了解到光合作用中复杂的化学反应。（三）光合作用的过程：1、光反应29 条件：有光、色素、酶场所：叶绿体类囊体薄膜物质变化：①水的光解：②ATP的合成：能量变化：光能→ATP中活跃的化学能2、暗反应条件：有光和无光、酶场所：叶绿体基质物质变化：①CO2的固定：②C3的还原：能量变化：ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能3、总反应式及元素去向：光能叶绿体CO2+H2O（CH2O）+O24、实质：把无机物转变成有机物，把光能转变成有机物中的化学能5、意义：（1）为几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。（2）维持大气中O2与CO2含量的相对稳定。（3）促进生物的进化。光合作用改变了大气成分形成臭氧层，使有氧呼吸的生物和陆生生物得以出现。练习：当影响光合作用的外界条件发生骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量。请填写下表：条件C3C5[H]、ATP(CH2O)合成量停止光照CO2供应不变增加减少减少或没有减少或没有突然光照CO2供应不变减少增加增加增加光照不变停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变CO2供应增加增加减少减少增加光照不变CO2供应不变(CH2O)运输受阻增加减少增加减少（四）有氧呼吸与光合作用的比较光合作用有氧呼吸代谢类型合成代谢分解代谢场所叶绿体活细胞（主要在线粒体）条件光、色素、酶酶（有光、无光都能进行）物质变化无机物（CO2+H2O）→有机物有机物→无机物（CO2+H2O）能量变化光能→化学能（储存能量）化学能→ATP+热能（释放能量）实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量意义①为几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。②维持大气中O2与CO2含量的相对稳定。③促进了生物的进化。①为生物体的生命活动提供能量。②为体内物质的合成提供原料。联系①光合作用为细胞呼吸提供物质和能量基础，细胞呼吸为光合作用提供原料。29 ②进化：光合作用促进有氧呼吸生物的出现。③共同维持自然界的碳循环。【特别提示】①光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌才能进行，但细胞呼吸则是所有活细胞都要进行。②光合作用光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。③光合作用的光反应中产生的[H]来自水的光解，用于暗反应中C3的还原，生成（CH2O）；有氧呼吸中产生的[H]来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2结合生成H2O，并产生大量的ATP。三、影响光合作用的因素分析及应用：1、内部因素（1）植物种类不同光合作用速率不同。（2）同一植物的不同生长发育阶段光合作用速率不同。如：同样光照条件下，幼苗期<营养生长期<开花期。（3）同一叶片的不同生长发育时期光合作用速率不同（如右图）。2、单因子外界因素对光合作用速率的影响（1）光照强度：①曲线分析：图1：表示在一定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快，超过一定的强度，光合作用速率不再加快。（图中S点表示进行光合作用所需要的最低光照强度，Q点对应的光照强度称为光饱和点。）图2：lA点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率。lAB段表示随光照强度增强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；B点表示细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，称B为光补偿点。lBC段表示随光照强度不断增强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点对应的光照强度为光饱和点。（C点对应的CO2吸收值表示表观光合速率）②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示，在林生产上间作、套种、林带树种的配置，合理采伐都要考虑阳生植物要给予较强的光照，阴生植物不需要太强的光。附：光质（光的波长）对光合作用速率的影响不同波长光的光合效率不同，红光的光合效率最高，其他色光的光合效率较低。（2）CO2浓度：29 ①曲线分析：图1：表示在一定的浓度范围内，光合作用的速率随着CO2浓度的增加而加快，超过一定的浓度，光合作用速率不再加快。（图中S点表示进行光合作用所需要的最低CO2浓度，Q点对应的CO2浓度称为CO2饱和点。）图2：lA点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度。lAB表示随CO2浓度增加，光合作用不断增强，到B点以上不再加强了。B点对应的光照强度为CO2饱和点。（B点对应的CO2吸收值表示表观光合速率）②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施适当提高CO2浓度，提高光合作用速率。（3）温度：①曲线分析：温度是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率的。②应用：温室栽培时，白天调到光合作用的最适温度（冬天适当升高温度，夏天适当降低温度），以提高光合作用速率；夜间适当降低温度，以降低细胞呼吸，增加有机物的积累。（4）与光合作用有关的矿质元素的供应①曲线含义：在一定的浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难，从而导致光合作用速率下降。②应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，实时地、适量地增施肥料，以提高作物的光合作用速率。（5）水分水也是光合作用的原料之一，满足作物对水分的需求，有利于提高作物的光合作用速率。3、多因子外界因素对光合作用速率的影响①曲线分析：lP点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其不断加强，光合速率不断提高。l到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。②应用：在实际农业生产中，可根据具体情况，通过增加光照强度、增加CO2浓度或调节温度来充分提高光合速率，以达到增产的目的。第五章细胞的增殖、分化、衰老和凋亡第一节细胞增殖一、细胞的生长和增殖的周期性：（一）细胞不能无限长大和细胞也不是越小越好的原因（人教版）1、限制细胞长大的原因29 （1）受细胞表面积与体积之比的限制。细胞体积越大，其相对表面积越小，使细胞内部和外界的物质交换就适应不了细胞的需要，从而引起细胞分裂。（2）受细胞核中DNA数目的限制。一般来说，细胞核中DNA不会随着细胞体积的扩大而增加的，如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重，从而引起细胞分裂。2、细胞不是越小越好的原因：据估计完成细胞的各项功能至少需要100种酶，每个酶促反应须占有直径约50nm的空间，每个核糖体直径为10-20。（二）细胞增殖的意义：是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础单细胞生物体通过细胞增殖而繁衍。多细胞生物从受精卵开始，要经过细胞的增殖、分化逐渐发育为成体。生物体内，也不断地有细胞衰老死亡，需要通过细胞增殖加以补充。（三）真核细胞的增殖方式：——以分裂的方式进行增殖，细胞在分裂之前，必须进行一定的物质准备。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。细胞分裂方式包括:有丝分裂：真核生物进行细胞分裂产生体细胞的主要方式。无丝分裂减数分裂：与产生有性生殖细胞相关的一种细胞分裂的方式。（四）细胞周期：细胞进行有丝分裂具有周期性1、概念：连续分裂的细胞，从一次细胞分裂结束开始，直到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期。2、分期：（1）分裂间期（90%-95%）：细胞周期大部分时间处于此期。为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。（2）分裂期：是一个连续过程，人为的划分为前期、中期、后期、末期。二、细胞的无丝分裂1、特点：在分裂过程中，没有染色体和纺锤体等结构的出现（但有DNA的复制）2、举例：草履虫、蛙的红细胞等。3、优越性：分裂过程简单，耗能少，分裂迅速，分裂过程中细胞核的功能（转录）仍可进行（有丝分裂的分裂期细胞核不能转录）。三、细胞的有丝分裂：1、有丝分裂的过程：l动物细胞的有丝分裂（1）分裂间期：主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成结果：DNA分子加倍；染色体数不变（一条染色体含有2条染色单体）附：细胞分裂“间期”的活动细胞分裂“间期”是一个非常繁忙的时期，它分为三个时期：G1期、S期、G2期。lG1期：是RNA和蛋白质合成旺盛的时期。lS期：进行DNA复制。lG2期：有活跃的RNA和蛋白质合成。（2）分裂期前期：①丝状染色质缩短变粗形成染色体，每条染色体含2条染色单体（染色体排列散乱）②两个中心体分别移向细胞两极并发出星射线形成纺锤体。29 ③核膜解体、核仁逐渐消失；（两体出现膜仁消）中期：在纺锤丝的牵引下，每条染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上。中期染色体的形态和数目最清晰。（中集丝粒赤道板）后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并在纺锤丝分别向细胞两极移动，形成两组均等的染色体。（姐妹分家到两极）末期：①到达细胞两极的染色体逐渐变为丝状染色质，同时纺锤体逐渐消失。②核膜、核仁重新出现。③细胞膜从赤道板处向内凹陷，一个细胞缢裂成两个体积基本相等的子细胞。（两体消失膜仁现）l植物细胞的有丝分裂3、动、植物细胞有丝分裂的比较：动物细胞植物细胞不同点间期：中心体复制有无前期：纺锤体的形成方式不同由两组中心粒发出的星射线构成纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝构成纺锤体末期：细胞的分割方式不同由细胞膜向内凹陷把亲代细胞缢裂成两个子细胞由细胞板形成的细胞壁把亲代细胞分成两个子细胞相同点间期染色体完成复制分裂期染色体平均分配附：动、植物细胞有丝分裂图像辨别（1）看有无细胞壁：动物细胞一般画成圆形，外面代表细胞膜；植物细胞一般画成长方形，外面代表细胞壁。（2）看有无中心体：动物细胞和低等植物细胞要画出中心体；高等植物细胞不能画。（3）看细胞的分割方式：动物细胞后、末期向内凹陷，最终缢裂成两个子细胞；植物细胞不向内凹陷，细胞中央形成细胞板，最终形成两个子细胞。（最可靠的方法）4、有丝分裂过程中每个细胞核中染色体和DNA数目的变化：（注意如果是每个细胞中染色体和DNA数目的变化，则数目下降均发生在末期结束）5、有关细胞器在有丝分裂中的功能l核糖体：合成组成染色体的蛋白质和细胞内蛋白质。l高尔基体：合成多糖类物质，末期参与植物细胞板的形成，进而形成细胞壁。29 l中心体：动物细胞和低等植物细胞前期发出星射线，组成纺锤体。l线粒体：为间期DNA的复制和有关蛋白质的合成、分裂期纺锤丝收缩、植物细胞分裂末期细胞壁的形成等提供能量。6、有丝分裂的意义在有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，分裂结果是染色体平均分配到两个子细胞中去。子细胞具有和亲代细胞相同数目、相同形态的染色体。这保证了亲代与子代细胞间的遗传性状的稳定性。7、细胞周期的表示方法（1）常规表示方法（扇形图、直线图、曲线图）注：方法一：顺时针AB+BA（即顺时针A→A）为一个细胞周期。方法二：AB+BC或CD+DE为一个细胞周期。方法三：AB+BF或FG+GK为一个细胞周期。【特别提示】①只有连续分裂的细胞才具有细胞周期；②不同生物或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长短不一，但都是分裂间期长，分裂期短。③细胞分裂能力与细胞分化程度成反比，早期胚胎细胞具有较强的分裂能力，成熟的细胞一般不分裂，不具分裂能力；④减数分裂不具有周期性；第五章细胞的增殖、分化、衰老和凋亡第二节细胞分化、衰老和凋亡第三节关注癌症一、细胞的分化1、概念：由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。2、特点：l稳定性（不可逆性）：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。l持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。l普遍性：生物界普遍存在，是生物个体发育的基础。3、结果：形成不同种类的细胞。具有一定结构和功能的细胞有机地结合在一起就形成了组织。如植物的叶肉细胞形成营养组织，动物和人的神经细胞形成神经组织，肌细胞形成肌肉组织等。由多种组织形成具有一定功能的器官，再进一步形成结构完整和功能统一的生物体。4、意义：（1）细胞分化是生物个体发育的基础。（2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。5、原因：是基因选择性表达的结果（注意：细胞分化过程中基因没有改变）6、细胞分化与细胞分裂的区别与联系：区别：细胞分化的结果是使细胞种类的增加；细胞分裂的结果是使细胞数目的增加（注：细胞生长的结果是：使细胞体积增大）联系：细胞分化程度越高，分裂能力越低。29 二、细胞的全能性1、概念：指已经分化的细胞在适宜的条件下，仍然具有发育成完整新个体的潜能。2、原因：细胞中含有该物种的全套遗传物质，具有发育成完整个体所必需的全部基因。3、实例：（1）植物组织培养①方法②原理：植物细胞的全能性（2）动物细胞核移植①方法：细胞核移植→胚胎早期培养→胚胎移植→新个体②原理：动物细胞核的全能性4、细胞全能性大小的判断：受精卵>生殖细胞>体细胞（植物细胞>动物细胞）5、干细胞研究进展与人类的关系：三、细胞衰老1、衰老细胞的特征:①细胞核膨大，核膜皱折，染色质固缩（染色加深）；②线粒体变大且数目减少（呼吸速率减慢）；③细胞内酶的活性降低，代谢速度减慢，增殖能力减退；④细胞膜通透性改变，物质运输功能降低；⑤细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小；⑥细胞内色素沉积，妨碍细胞内物质的交流和传递。2、探究细胞衰老的主要原因（1）过程（2）结论：细胞的增殖能力是有限的，体细胞的衰老是由细胞自身的因素决定的。3、细胞衰老学说：主要有自由基学说、端粒学说等，但每一种学说都还有待于进一步发展。四、细胞凋亡1、概念：细胞凋亡是细胞的一种重要的生命活动，是一个主动的由基因决定的细胞程序化自行结束生命的过程。也称为细胞程序性死亡。2、意义：对生物的个体发育、机体稳定状态的维持等都具有重要作用。3、细胞凋亡与细胞坏死的区别：l细胞凋亡由基因决定的细胞程序性死亡。l细胞坏死是极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡。五、癌细胞的主要特征及恶性肿瘤的防止：（一）癌细胞的概念：细胞受到致癌因子的作用，其中遗传物质发生变化，变成不受机体控制、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。（二）癌细胞的特征：1、能无限增殖。（原因是没有接触抑制，癌细胞并不因为相互接触而停止分裂）2、具有浸润性和扩散性。（原因是细胞膜上糖蛋白等物质的减少，使癌细胞间黏着性下降）3、能够逃避免疫监视。4、形态结构发生显著变化。（如：正常成纤维细胞呈扁平梭形，转化为癌细胞后变成球形）（三）细胞癌变原因：1、原因：原癌基因和抑癌基因的突变。原癌基因：主要负责调节细胞周期，控制细胞的生长和分裂进程。抑癌基因：主要是阻止细胞不正常的增殖。2、致癌因子：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。另外，癌症的发生与心理状态也有的关系。（四）我国的癌症防治29 1、癌症的“三级预防”策略一级预防：防止和消除环境污染；二级预防：防止致癌物影响；三级预防：高危人群早期检出。2、癌症的主要治疗方法：（1）传统方法放射治疗（简称放疗）：是指用放射线治疗癌症。化学治疗（简称化疗）：是指运用药物治疗的方法。治疗癌症的大多数药物的原理是“阻止有丝分裂间期DNA的复制或分裂期纺锤体的形成。”手术切除：优点是能最快地切除癌症原发病灶，对早期癌症的治疗效果较好，特别是对放疗、化疗不敏感的癌症，如胃癌、肠癌、食道癌，手术切除更是主要的治疗手段。（2）现代方法：以基因或基因组为治疗或矫正对象的基因治疗。3、健康的生活方式与癌症防治关系：（略）（五）癌症与肿瘤的区别1、肿瘤：机体某些组织的细胞与其他细胞生长不协调，表现为病理性异常增生的一个不正常的组织块，医学上称为肿瘤。2、肿瘤的种类良性肿瘤：生长缓慢，不转移，逐渐增长时仅是压迫周围组织。恶性肿瘤：生长迅速，易转移，可以向周围扩散，破坏周围组织。3、癌症：指的是恶性肿瘤。29