第一章走近细胞

第一节从生物圈到细胞

1、病毒没有细胞结构，但必须依赖（活细胞）才能生存，寄生在活细胞中，利用细胞里的物质结构基础生活，繁殖。

2、生命活动离不开细胞，细胞是生物体结构和功能的（基本单位）。

3、生命系统的结构层次：（细胞）、（组织）、（器官）、（系统）、（个体）、（种群）（群落）、（生态系统）、（生物圈）。

4、血液属于（组织）层次，皮肤属于（器官）层次。

5、植物没有（系统）层次，单细胞生物既可化做（个体）层次，又可化做（细胞）层次。

6、地球上最基本的生命系统是（细胞）。生物圈是最大的生态系统。

7、种群：在一定的区域内同种生物个体的总和。例：一个池塘中所有的鲤鱼。

8、群落：在一定的区域内所有生物的总和。例：一个池塘中所有的生物。（不是所有的鱼）

9、生态系统：生物群落和它生存的无机环境相互作用而形成的统一整体。

10、生物圈中存在着众多的单细胞生物，单个细胞就能完成各种生命活动。许多植物和动物是多细胞生物，他们依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动。以细胞代谢为基础的生物与环境之间的物质和能量的交换；以细胞增殖、分化为基础的生长与发育；以细胞内基因的传递和变化为基础的遗传与变异。

第二节细胞的多样性和统一性

知识梳理：

细胞的统一性：动植物细胞基本相似结构，都具有细胞膜、细胞质、细胞核（哺乳动物、成熟的红细胞没有细胞核）。

一、高倍镜的使用步骤：“一移二转三调”

1、在低倍镜下找到物象，将物象移至（视野中央），

2、转动（转换器），换上高倍镜。

3、调节（光圈）和（反光镜），使视野亮度适宜。

4、调节（细准焦螺旋），使物象清晰。

二、显微镜使用常识

1、调亮视野的两种方法（放大光圈）、（使用凹面镜）。

2、高倍镜：物象（大），视野（暗），看到细胞数目（少）。

低倍镜：物象（小），视野（亮），看到的细胞数目（多）。

3、物镜：（有）螺纹，镜筒越（长），放大倍数越大。

目镜：（无）螺纹，镜筒越（短），放大倍数越大。

放大倍数越大视野范围越小视野越暗视野中细胞数目越少每个细胞越大

放大倍数越小视野范围越大视野越亮视野中细胞数目越多每个细胞越小

4、放大倍数=物镜的放大倍数х目镜的放大倍数

5、一行细胞的数目变化可根据视野范围与放大倍数成反比

计算方法：个数×放大倍数的比例倒数=最后看到的细胞数

如:在目镜10×物镜10×的视野中有一行细胞,数目是20个,在目镜不换物镜换成40×,那么在视野中能看见多少个细胞? 20×1/4=5

6、圆行视野范围细胞的数量的变化可根据视野范围与放大倍数的平方成反比计算

如:在目镜为10×物镜为10×的视野中看见布满的细胞数为20个,在目镜不换物镜换成20×,那么在视野中我们还能看见多少个细胞? 20×(1/2)2=5

三、原核生物与真核生物：

科学家根据细胞内有无核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。

原核生物：细菌（球、杆、螺旋、弧菌、乳酸菌）、衣原体、蓝藻、支原体（没有细胞壁，最小的细胞生物）、放线菌、立克次氏体

真核生物：植物、动物、真菌（蘑菇、酵母菌、霉菌、大型真菌）

病毒非真非原。

蓝藻：发菜、颤藻、念珠藻、蓝球藻。蓝藻没有成型的细胞核，有拟核——环状DNA分子。

蓝藻细胞质：含蓝藻素和叶绿素（物质基础），能进行光合作用（自养生物）；核糖体。

细菌中的绝大多数种类是营腐生或寄生生活的异氧生物。

原核细胞具有与真核细胞相似的细胞膜和细胞质，没有有核膜包被的细胞核，也没有染色体，但有一个环状的DNA分子，位于细胞内特定的区域，这个区域叫拟核。

四、细胞学说

1、创立者：（施莱登，施旺）对动植物细胞的研究而揭示细胞的统一性和生物体结构统一性。

2、细胞的发现者及命名者：英国科学家 罗伯特.虎克

3、内容要点：共三点。其中3.新细胞可以从老细胞中产生应改为细胞通过分裂产生新细胞。

4、揭示问题：揭示了（细胞统一性，和生物体结构的统一性）。

第二章组成细胞的元素和化合物

第一节细胞中的元素和化合物

知识梳理：

1、生物界与非生物界 统一性：元素种类大体相同 差异性：元素含量有差异

2、组成细胞的元素（常见20多种）

大量元素：C H O N P S K Ca Mg

微量元素： Zn 、Mo、Cu、B、Fe、Mn（口诀：新木桶碰铁门）

主要元素：C、H、O、N、P、S

含量最高的四种元素：C、H、O、N（基本元素）

最基本元素：C（干重下含量最高）

质量分数最大的元素：O（鲜重下含量最多的是水）

数量最多的元素：H

3、组成细胞的化合物

无机化合物：水（鲜重下含量最多），无机盐

有机化合物：糖类，脂质，蛋白质（干重中含量最高的化合物），核酸

4、检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质

实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。

糖类中的还原糖（如葡萄糖、果糖、麦芽糖）与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。脂肪可以被苏丹红Ⅲ染成橘黄色（或被苏丹红Ⅳ染液染成红色）。淀粉遇碘变蓝色。蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。

第二节 生命活动的主要承担者——蛋白质

蛋白质是组成细胞的有机物中含量最多的。

元素组成：C H O N(有的含N P S Fe等)

基本单位：氨基酸

一、氨基酸及其种类 氨基酸是组成蛋白质的基本单位（或单体）。

种类：约20种

通式：

有8种氨基酸是人体细胞不能合成的（婴儿有9种），必须从外界环境中直接获取，叫必需氨基酸。另外12种氨基酸是人体能够合成的，叫非必需氨基酸。

结构要点：每种氨基酸都至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH），并且都有一个氨基和一个羧基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。

二、蛋白质的结构

氨基酸分子相互结合的方式是：一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（—NH2）相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）叫做肽键。有两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。

肽链能盘曲、折叠、形成有一定空间结构的蛋白质分子。

三、蛋白质的功能

1. 构成细胞和生物体结构的重要物质（肌肉毛发）

2. 催化细胞内的生理生化反应）

3. 运输载体（血红蛋白）

4. 传递信息，调节机体的生命活动（胰岛素）

5. 免疫功能（ 抗体）

四、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导致蛋白质结构多样性。蛋白质结构多样性导致蛋白质的功能的多样性。

规律方法

1、构成生物体的蛋白质的20种氨基酸的结构通式为：

根据R基的不同分为不同的氨基酸。

氨基酸分子中，至少含有一个－NH2和一个－COOH位于同一个C原子上，由此可以判断是否属于构成蛋白质的氨基酸。

2、公式：肽键数=失去H2O数=aa数-肽链数（不包括环状）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m个－COOH，具体还要加上R基上的氨（羧）基数。

形成的蛋白质的分子量为nx氨基酸的平均分子量－18（n－m）

3、氨基酸数=肽键数+肽链数

4、蛋白质总的分子量=组成蛋白质的氨基酸总分子量-脱水缩合反应脱去的水的总分子量。

第三节遗传信息的携带者——核酸

一、核酸的分类

细胞生物含两种核酸：DNA和RNA

病毒只含有一种核酸：DNA或RNA

核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸（DNA）；一类是核糖核酸（RNA）。

二、核酸的结构

1、核酸是由核苷酸连接而成的长链（C H O N P）。DNA的基本单位脱氧核糖核苷酸，RNA的基本单位核糖核苷酸。核酸初步水解成许多核苷酸。基本组成单位—核苷酸（核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮碱基组成）。根据五碳糖的不同，可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）和核糖核苷酸。

2、DNA由两条脱氧核苷酸链构成。RNA由一条核糖核苷酸连构成。

3、核酸中的相关计算：

（1）若是在含有DNA和RNA的生物体中，则碱基种类为5种；核苷酸种类为8种。

（2）DNA的碱基种类为4种；脱氧核糖核苷酸种类为4种。

（3）RNA的碱基种类为4种；核糖核苷酸种类为4种。

附表

类别	DNA	RNA
基本单位	脱氧核糖核苷酸（4种）	核糖核苷酸（4种）
	腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸	鸟嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸
碱基	腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G、） 胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）	腺嘌呤（A）、 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）
五碳糖	脱氧核糖	核糖
磷酸

三、核酸的功能：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。

第四节细胞中的糖类和脂质

细胞中的糖类——主要的能源物质

糖类的分类，分布及功能：

种类	分布	功能
单糖	五碳糖	核糖 (C5H10O5)	细胞中都有	组成RNA的成分
脱氧核糖 (C5H10O4)	细胞中都有	组成DNA的成分
六碳糖 (C6H12O6)	葡萄糖	细胞中都有	主要的能源物质
果糖	植物细胞中	提供能量
半乳糖	动物细胞中	提供能量
二糖 (C12H22O11)	麦芽糖	发芽的小麦、谷控中含量丰富	都能提供能量
蔗糖	甘蔗、甜菜中含量丰富
乳糖	人和动物的乳汁中含量丰富
多糖 (C6H10O5)n	淀粉	植物粮食作物的种子、变态根或茎等储藏器官中	储存能量
纤维素	植物细胞的细胞壁中	支持保护细胞
糖原	肝糖原	动物的肝脏中	储存能量调节血糖
肌糖原	动物的肌肉组织中	储存能量

细胞中的脂质

脂质的分类 、分布及功能:

1、脂肪（C、H、O）存在人和动物体内的皮下，大网膜和肠系膜等部位。动物细胞中良好的储能物质，与糖类相同质量的脂肪储存能量是糖类的2倍。

功能：①保温②减少内部器官之间摩擦③缓冲外界压力，可以保护内脏器官。

2、（内脂）磷脂构成细胞膜以及各种细胞器膜重要成分。

分布：人和动物的脑、卵细胞、肝脏、大豆的种子中含量丰富。

3、固醇包括：

①胆固醇——构成细胞膜重要成分；参与人体血液中脂质的运输。

②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，激发并维持第二性征。

③维生素D——促进人和动物肠道对Ca和P的吸收。

单体和多聚体的概念：生物大分子如蛋白质是由许多氨基酸连接而成的。核酸是由许多核苷酸连接而成的。 氨基酸、核苷酸、单糖分别是蛋白质、核酸和多糖的单体，而这些大分子分别是单体的多聚体。

生物大分子的形成：C形成4个化学键 → 成千上万原子形成 → 碳链 → 单体 → 生物大分子

第五节细胞中的无机物

1、细胞中的水包括

结合水：细胞结构的重要组成成分

自由水：细胞内良好溶剂 ；运输养料和废物；许多生化反应有水的参与；提供液体环境。

自由水与结合水的关系：自由水和结合水可在一定条件下可以相互转化。

细胞含水量与代谢的关系：代谢活动旺盛，细胞内自由水水含量高；代谢活动下降，细胞中结合水水含量高。

2、细胞中的无机盐

第三章细胞的基本结构

第一节 细胞膜——系统的边界知识网络

1、研究细胞膜的常用材料：人或哺乳动物成熟红细胞

2、细胞膜主要成分：脂质和蛋白质，还有少量糖类

细胞膜成分特点：脂质中磷脂最丰富，功能越复杂的细胞膜，蛋白质种类和数量越多

3、细胞膜功能：

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（选择透过性膜）

③进行细胞间信息交流

一、制备细胞膜的方法（实验）

原理：渗透作用（将细胞放在清水中，水会进入细胞，细胞涨破，内容物流出，得到细胞膜）

选材：人或其它哺乳动物成熟红细胞，动物细胞没有细胞壁，没有细胞核和众多细胞器。

提纯方法：差速离心法

细节：取材用的是新鲜红细胞稀释液（血液加适量生理盐水）

二、与生活联系：

细胞癌变过程中，细胞膜成分改变，产生甲胎蛋白（AFP），癌胚抗原（CEA）

三、细胞壁

植物：纤维素和果胶（原核生物：肽聚糖） 作用：支持和保护

四、细胞膜特性： 结构特性：流动性 举例：（变形虫变形运动、白细胞吞噬细菌）

五、功能特性：选择透过性 举例：（腌制糖醋蒜，红墨水测定种子发芽率，判断种子胚、胚乳是否成活）

六、细胞膜其它功能：维持细胞内环境稳定、分泌、吸收、识别、免疫

第二节 细胞器——系统内的分工合作

分离各种细胞器的方法：差速离心法

一、细胞器之间分工

（1）双层膜

叶绿体：进行光合作用，“能量转换站”，双层膜，分布在植物的叶肉细胞。

线粒体：细胞进行有氧呼吸的主要场所。双层膜（内膜向内折叠形成脊），分布在动植物细胞体内。

（2）单层膜

内质网：蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”，单层膜，动植物都有。

高尔基体：对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装，单层膜，动植物都有，参与了植物细胞壁的形成。

液泡：主要存在与植物细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。单层膜。

溶酶体：内含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌，单层膜。

（3）无膜

核糖体：无膜，合成蛋白质的主要场所。

中心体：动物和某些低等植物的细胞，由两个相互垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关，无膜。

八大细胞器：内质网，液泡，线粒体，高尔基体，核糖体，溶酶体，叶绿体，中心体

光镜能看到：细胞质，线粒体，叶绿体，液泡，细胞壁

在细胞质中，除了细胞器外，还有呈胶质状态的细胞质基质。

实验：用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体

健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色。

材料：新鲜的藓类的叶

二、分泌蛋白的合成和运输

有些蛋白质是在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用，这类蛋白叫分泌蛋白。如消化酶（催化作用）、抗体（免疫）和一部分激素（信息传递）

核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜

（合成肽链） （加工成蛋白质） （进一步加工） （囊泡与细胞膜融合，蛋白质释放）

分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些细胞器活细胞结构？

答：附和在内质网的核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜

内质网鼓出由膜形成的囊泡，包裹着要运输的蛋白质，离开内质网到达高尔基体，与高尔基体膜融合，成为高尔基体膜的一部分。

三、生物膜系统

1、概念：细胞膜、核膜，各种细胞器的膜共同组成的生物膜系统

2、作用：使细胞具有稳定内部环境物质运输、能量转换、信息传递；为各种酶提供大量附着位点，是许多生化反应的场所；把各种细胞器分隔开，保证生命活动高效、有序进行。

第三节细胞核——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等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。绝大多数只有一个核。

细胞核控制着细胞的代谢和遗传。细胞核控制细胞的分裂、分化。

细胞核的结构

核膜（双层膜，把核内物质与细胞质分开）

染色质（主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体）

核仁（与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关）

核孔（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流）

细胞分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为光学显微镜下清晰可见的圆柱状或杆状的染色体。分裂结束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状的染色质。染色质（分裂间期）和染色体（分裂时）是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态。

细胞核具有控制细胞代谢的功能。

细胞既是生物体结构的基本单位，又是生物体代谢和遗传的基本单位。

第四章细胞的物质输入和输出

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基础，现象和功能又提供了探究结构的线索。人们在实验观察的基础上提出假说，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（三明治）→ 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（对离子和小分子物质具选择性）

保护作用

功能 控制细胞内外物质交换，细胞识别、分泌、排泄、免疫等

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 吸水膨胀甚至涨破

植物 质壁分离 质壁分离复原

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。

○ 质壁分离与复原实验可拓展应用于：（指的是原生质层与细胞壁）

①证明成熟植物细胞发生渗透作用；

②证明细胞是否是活的；

③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法；

④初步测定细胞液浓度的大小；

2. 无机盐等其他物质

① 不同生物吸收无机盐的种类和数量不同。

② 物质跨膜运输既有顺浓度梯度的，也有逆浓度梯度的。

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、小分子和大分子则不能通过的膜。

□ 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

①磷脂双分子层 构成生物膜的基本支架，但这个支架不是静止的，它具有流动性。

②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。

③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.与单位膜的异同

相同点：组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质

不同点：①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。

②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、跨膜运输的方式

1、自由扩散，其特点是：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助。

例如：水、氧气、二氧化碳、氮气、苯、脂质、甘油、乙醇等

2、协助扩散，也称促进扩散（faciliatied diffusion），其运输特点是： ①比自由扩散转运速率高；②存在最大转运速率； 在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输也不再增加。因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和；③有特异性，即与特定溶质结合。这类特殊的载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型。

例如：红细胞吸收葡萄糖

3、主动运输，其特点是：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；②需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运输），并对代谢毒性敏感；③都有载体蛋白，依赖于膜运输蛋白；④具有选择性和特异性。

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