第一章 走近細胞

第一節 從生物圈到細胞

一、相關概念

細胞：是生物體結構和功能的基本單位。除了病毒以外,所有生物都是由細胞構成的。細胞是地球上最基本的生命系統。

生命系統的結構層次： 細胞→組織→器官→系統（植物沒有系統）→個體→種群→群落→生态系統→生物圈

二、病毒的相關知識

1、病毒（Virus）是一類沒有細胞結構的生物體。主要特征：

①個體微小，一般在10~30nm之間，大多數必須用電子顯微鏡才能看見；

②僅具有一種類型的核酸，DNA或RNA，沒有含兩種核酸的病毒；

③專營細胞内寄生生活；

④結構簡單，一般由核酸（DNA或RNA）和蛋白質外殼所構成。

2、根據寄生的宿主不同，病毒可分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒（即噬菌體）三大類。根據病毒所含核酸種類的不同分為DNA病毒和RNA病毒。

4、在活細胞中含量最多的化合物是水（85％-90％）；含量最多的有機物是蛋白質（7％-

10％）；占細胞鮮重比例最大的化學元素是O、占細胞幹重比例最大的化學元素是C.

第二節 生命活動的主要承擔者——蛋白質

一、相關概念：

1、氨基酸：蛋白質的基本組成單位，組成蛋白質的氨基酸約有20種。

2、脫水縮合：一個氨基酸分子的氨基（—NH2）與另一個氨基酸分子的羧基（—COOH）相連接，同時失去一分子水。

3、肽鍵：肽鍊中連接兩個氨基酸分子的化學鍵（—NH—CO—）.

4、二肽：由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物，隻含有一個肽鍵。

5、多肽：由三個或三個以上的氨基酸分子縮合而成的鍊狀結構。

6、肽鍊：多肽通常呈鍊狀結構,叫肽鍊。

二、氨基酸分子通式：

NH2—（R — C H —COOH）

三、 氨基酸結構的特點：

每種氨基酸分子至少含有一個氨基（—NH2）和一個羧基（—COOH），并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上（如：有—NH2和—COOH但不是連在同一個碳原子上不叫氨基酸）；R基的不同導緻氨基酸的種類不同。

四、蛋白質多樣性的原因：

組成蛋白質的氨基酸數目、種類、排列順序不同，多肽鍊空間結構千變萬化。

五、蛋白質的主要功能（生命活動的主要承擔者）：

1、構成細胞和生物體的重要物質，如肌動蛋白；

2、催化作用：如酶；

3、調節作用：如胰島素、生長激素；

4、免疫作用：如抗體,抗原；

5、運輸作用：如紅細胞中的血紅蛋白。

六、有關計算：

1、肽鍵數 = 脫去水分子數 = 氨基酸數目-肽鍊數

2、至少含有的羧基（—COOH）或氨基數（—NH2） = 肽鍊數

第三節 遺傳信息的攜帶者——核酸

1、核酸的種類：脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。

2、核酸：是細胞内攜帶遺傳信息的物質，對于生物的遺傳、變異和蛋白質的合成具有重要作用。

3、組成核酸的基本單位是：核苷酸，是由一分子磷酸、一分子五碳糖（DNA為脫氧核糖、RNA為核糖）和一分子含氮堿基組成 ；組成DNA的核苷酸叫做脫氧核苷酸，組成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。

4、DNA所含堿基有：腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）

5、RNA所含堿基有：腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）、尿 嘧 啶（U）

6、核酸的分布：真核細胞的DNA主要分布在細胞核中；線粒體、葉綠體内也含有少量的DNA；RNA主要分布在細胞質中。

第四節 細胞中的糖類和脂質

一、相關概念：

1、糖類：是主要的能源物質；主要分為單糖、二糖和多糖等；

2、單糖：是不能再水解的糖.如葡萄糖；

3、二糖：是水解後能生成兩分子單糖的糖；

4、多糖：是水解後能生成許多單糖的糖.多糖的基本組成單位都是葡萄糖；

5、可溶性還原性糖：葡萄糖、果糖、麥芽糖等。

二、糖類的比較：

三、脂質的比較：

第五節 細胞中的無機物

一、有關水的知識要點

二、無機鹽（絕大多數以離子形式存在）功能：

1、構成某些重要的化合物,如：葉綠素、血紅蛋白等

2、維持生物體的生命活動（如動物缺鈣會抽搐）

3、維持酸堿平衡,調節滲透壓.

第三章 細胞的基本結構

第一節 細胞膜——系統的邊界

一、細胞膜的成分：主要是脂質（約50％）和蛋白質（約40％）還有少量糖類（約2％--10％）。

二、細胞膜的功能：

1、将細胞與外界環境分隔開

2、控制物質進出細胞

3、進行細胞間的信息交流

三、植物細胞還有細胞壁，主要成分是纖維素和果膠，對細胞有支持和保護作用；其性質是全透性的。

第二節 細胞器——系統内的分工合作

一、相關概念：

1、細胞質：在細胞膜以内、細胞核以外的原生質，叫做細胞質。細胞質主要包括細胞質基質和細胞器。

2、細胞質基質：細胞質内呈液态的部分是基質，是細胞進行新陳代謝的主要場所。

3、細胞器：細胞質中具有特定功能的各種亞細胞結構的總稱。

二、八大細胞器的比較：

1、線粒體：（呈粒狀、棒狀，具有雙層膜，普遍存在于動、植物細胞中，内有少量DNA和RNA内膜突起形成嵴，内膜、基質和基粒中有許多種與有氧呼吸有關的酶），線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所，生命活動所需要的能量，大約95%來自線粒體，是細胞的“動力車間”。

2、葉綠體：（呈扁平的橢球形或球形，具有雙層膜，主要存在綠色植物葉肉細胞裡），葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，是植物細胞的“養料制造車間”和“能量轉換站”，（含有葉綠素和類胡蘿蔔素，還有少量DNA和RNA，葉綠素分布在基粒片層的膜上，在片層結構的膜上和葉綠體内的基質中，含有光合作用需要的酶）。

3、核糖體：橢球形粒狀小體，有些附着在内質網上，有些遊離在細胞質基質中，是細胞内将氨基酸合成蛋白質的場所。

4、内質網：由膜結構連接而成的網狀物，是細胞内蛋白質合成和加工，以及脂質合成的“車間”。

5、高爾基體：在植物細胞中與細胞壁的形成有關，在動物細胞中與蛋白質（分泌蛋白）的加工、分類運輸有關。

6、中心體：每個中心體含兩個中心粒，呈垂直排列，存在于動物細胞和低等植物細胞，與細胞的有絲分裂有關。

7、液泡：主要存在于成熟植物細胞中，液泡内有細胞液。化學成分：有機酸、生物堿、糖類、蛋白質、無機鹽、色素等。有維持細胞形态、儲存養料、調節細胞滲透吸水的作用。

8、溶酶體：有“消化車間”之稱，内含多種水解酶，能分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死侵入細胞的病毒或病菌。

三、分泌蛋白的合成和運輸：

核糖體（合成肽鍊）→内質網（加工成具有一定空間結構的蛋白質）→高爾基體（進一步修飾加工）→囊泡→細胞膜→細胞外

四、生物膜系統的組成：包括細胞器膜、細胞膜和核膜等。

第三節 細胞核——系統的控制中心

一、細胞核的功能：

是遺傳信息庫（遺傳物質儲存和複制的場所），是細胞代謝和遺傳的控制中心；

二、細胞核的結構：

1、染色質：由DNA和蛋白質組成，染色質和染色體是同樣物質在細胞不同時期的兩種存在狀态。

2、核膜：雙層膜，把核内物質與細胞質分開。

3、核仁：與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關。

4、核孔：實現細胞核與細胞質之間的物質交換和信息交流。

第四章 細胞的物質輸入和輸出

第一節 物質跨膜運輸的實例

一、滲透作用：水分子（溶劑分子）通過半透膜的擴散作用。

二、原生質層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。

三、發生滲透作用的條件：

1、具有半透膜

2、膜兩側有濃度差

四、細胞的吸水和失水：

外界溶液濃度＞細胞内溶液濃度→細胞失水

外界溶液濃度＜細胞内溶液濃度→細胞吸水

第二節 生物膜的流動鑲嵌模型

一、細胞膜結構： 磷脂 蛋白質 糖類

二、結構特點：具有一定的流動性；功能特點：選擇透過性

第三節 物質跨膜運輸的方式

一、相關概念：

1、自由擴散：物質通過簡單的擴散作用進出細胞。

2、協助擴散：進出細胞的物質要借助載體蛋白的擴散。

3、主動運輸：物質從低濃度一側運輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞内化學反應所釋放的能量。

二、 自由擴散、協助擴散和主動運輸的比較：

三、離子和小分子物質主要以被動運輸（自由擴散、協助擴散）和主動運輸的方式進出細胞；大分子和顆粒物質進出細胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用。

第五章 細胞的能量供應和利用

第一節 降低化學反應活化能的酶

一、相關概念：

1、新陳代謝：是活細胞中全部化學反應的總稱，是生物與非生物最根本的區别，是生物體進行一切生命活動的基礎。

2、細胞代謝：細胞中每時每刻都進行着的許多化學反應。

3、酶：是活細胞(來源)所産生的具有催化作用(功能：降低化學反應活化能，提高化學反應速率)的一類有機物。

4、活化能：分子從常态轉變為容易發生化學反應的活躍狀态所需要的能量。

二、酶的發現：

1、1783年，意大利科學家斯巴蘭讓尼用實驗證明：胃具有化學性消化的作用；

2、1836年，德國科學家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶；

3、1926年，美國科學家薩姆納通過化學實驗證明脲酶是一種蛋白質；

4、20世紀80年代，美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也具有生物催化作用。

三、酶的本質：

大多數酶的化學本質是蛋白質（合成酶的場所主要是核糖體,水解酶的酶是蛋白酶），也有少數是RNA。

四、酶的特性：

1、高效性：催化效率比無機催化劑高許多；

2、專一性：每種酶隻能催化一種或一類化合物的化學反應；

3、酶需要較溫和的作用條件：在最适宜的溫度和pH下，酶的活性最高。溫度和pH偏高和偏低，酶的活性都會明顯降低。

第二節 細胞的能量“通貨”——ATP

一、ATP的結構簡式：

ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫，結構簡式：A－P～P～P，其中：A代表腺苷，P代表磷酸基團，～代表高能磷酸鍵，－代表普通化學鍵。

注意：ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲存着大量的能量，所以ATP被稱為高能化合物。這種高能化合物化學性質不穩定，在水解時，由于高能磷酸鍵的斷裂，釋放出大量的能量。

二、ATP與ADP的轉化：

第三節ATP的主要來源——細胞呼吸

一、相關概念：

1、呼吸作用（也叫細胞呼吸）：指有機物在細胞内經過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其它産物，釋放出能量并生成ATP的過程。根據是否有氧參與，分為：有氧呼吸和無氧呼吸。

2、有氧呼吸：指細胞在有氧的參與下，通過多種酶的催化作用下，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，産生二氧化碳和水，釋放出大量能量，生成ATP的過程。

3、無氧呼吸：一般是指細胞在無氧的條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解為不徹底的氧化産物（酒精、CO2或乳酸），同時釋放出少量能量的過程。

4、發酵：微生物（如：酵母菌、乳酸菌）的無氧呼吸。

二、有氧呼吸的總反應式：

C6H12O6 6O2——>6CO2 6H2O 能量

三、無氧呼吸的總反應式：

C6H12O6——>2C2H5OH（酒精） 2CO2 少量能量

或

C6H12O6——>2C3H6O3（乳酸） 少量能量

四、有氧呼吸過程（主要在線粒體中進行）：

五、有氧呼吸與無氧呼吸的比較：

六、影響呼吸速率的外界因素：

1、溫度：溫度通過影響細胞内與呼吸作用有關的酶的活性來影響細胞的呼吸作用。

溫度過低或過高都會影響細胞正常的呼吸作用。在一定溫度範圍内，溫度越低，細胞呼吸越弱；溫度越高，細胞呼吸越強。

2、氧氣：氧氣充足，則無氧呼吸将受抑制；氧氣不足，則有氧呼吸将會減弱或受抑制。

3、水分：一般來說，細胞水分充足，呼吸作用将增強.但陸生植物根部如長時間受水浸沒，根部缺氧，進行無氧呼吸，産生過多酒精，可使根部細胞壞死。

4、CO2：環境CO2濃度提高，将抑制細胞呼吸，可用此原理來貯藏水果和蔬菜。

七、呼吸作用在生産上的應用：

1、作物栽培時，要有适當措施保證根的正常呼吸，如疏松土壤等。

2、糧油種子貯藏時，要風幹、降溫，降低氧氣含量，則能抑制呼吸作用，減少有機物消耗。

3、水果、蔬菜保鮮時，要低溫或降低氧氣含量及增加二氧化碳濃度，抑制呼吸作用。

第四節 能量之源——光與光合作用

一、相關概念：

1、光合作用：綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存着能量的有機物，并釋放出氧氣的過程。

二、光合色素（在類囊體的薄膜上）：

三、光合作用的探究曆程：

1、1648年海爾蒙脫(比利時)，把一棵2.3kg的柳樹苗種植在一桶90.8kg的土壤中，然後隻用雨水澆灌而不供給任何其他物質，5年後柳樹增重到76.7kg，而土壤隻減輕了57g。指出：植物的物質積累來自水

2、1771年英國科學家普裡斯特利發現，将點燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉的玻璃罩内，蠟燭不容易熄滅。将小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩内，小鼠不容易窒息而死，證明：植物可以更新空氣。

3、1785年，由于空氣組成的發現，人們明确了綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。1845年,德國科學家梅耶指出，植物進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存起來。

4、1864年，德國科學家把綠葉放在暗處理的綠色葉片一半暴光，另一半遮光。過一段時間後，用碘蒸氣處理葉片，發現遮光的那一半葉片沒有發生顔色變化，曝光的那一半葉片則呈深藍色。證明：綠色葉片在光合作用中産生了澱粉。

5、1880年，德國科學家思吉爾曼用水綿進行光合作用的實驗。證明：葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所，氧是葉綠體釋放出來的。

6、20世紀30年代美國科學家魯賓卡門采用同位素标記法研究了光合作用。第一組相植物提供H218O和CO2，釋放的是18O2；第二組提供H2O和C18O，釋放的是O2。光合作用釋放的氧全部來自來水。

四、葉綠體的功能：

葉綠體是進行光合作用的場所。在類囊體的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素，在類囊體的薄膜上和葉綠體的基質中含有許多光合作用所必需的酶。

五、影響光合作用的外界因素主要有：

1、光照強度：在一定範圍内，光合速率随光照強度的增強而加快，超過光飽合點，光合速率反而會下降。

2、溫度：溫度可影響酶的活性。

3、二氧化碳濃度：在一定範圍内，光合速率随二氧化碳濃度的增加而加快，達到一定程度後，光合速率維持在一定的水平，不再增加。

4、水：光合作用的原料之一，缺少時光合速率下降。

六、光合作用的應用：

1、适當提高光照強度；

2、延長光合作用的時間；

3、增加光合作用的面積——合理密植,間作套種；

4、溫室大棚用無色透明玻璃；

5、溫室栽培植物時，白天适當提高溫度，晚上适當降溫；

6、溫室栽培多施有機肥或放置幹冰，提高二氧化碳濃度；

七、光合作用的過程：

第6章 細胞的生命曆程

第1節 細胞的增殖

一、植物細胞有絲分裂各期的主要特點：

1、分裂間期

特點：完成DNA的複制和有關蛋白質的合成；

結果：每個染色體都形成兩個姐妹染色單體，呈染色質形态。

2、前期

特點：①出現染色體、出現紡錘體②核膜、核仁消失；

染色體特點：①染色體散亂地分布在細胞中心附近②每個染色體都有兩條姐妹染色單體。

3、中期

特點：①所有染色體的着絲點都排列在赤道闆上 ②染色體的形态和數目最清晰；

染色體特點：染色體的形态比較固定，數目比較清晰。故中期是進行染色體觀察及計數的最佳時機。

4.後期

特點：①着絲點一分為二，姐妹染色單體分開，成為兩條子染色體，并分别向兩極移動。②紡錘絲牽引着子染色體分别向細胞的兩極移動，這時細胞核内的全部染色體就平均分配到了細胞兩極

染色體特點：染色單體消失，染色體數目加倍。

5.末期

特點：①染色體變成染色質，紡錘體消失。②核膜、核仁重現。③在赤道闆位置出現細胞闆，并擴展成分隔兩個子細胞的細胞壁。

前期：膜仁消失顯兩體；中期：形定數晰赤道齊；

後期：點裂數加均兩極；末期：膜仁重現失兩體。

二、植物與動物細胞的有絲分裂的比較

相同點：

1、都有間期和分裂期。分裂期都有前、中、後、末四個階段。

2、分裂産生的兩個子細胞的染色體數目和組成完全相同且與母細胞完全相同。染色體在各期的變化也完全相同。

3、有絲分裂過程中染色體、DNA分子數目的變化規律，動物細胞和植物細胞完全相同。

不同點：

1、植物細胞：前期紡錘體的來源，由兩極發出的紡錘絲直接産生，由中心體周圍産生的星射線形成。

2、動物細胞：末期細胞質的分裂，細胞中部出現細胞闆形成新細胞壁将細胞隔開。細胞中部的細胞膜向内凹陷使細胞缢裂。

三、有絲分裂的意義：

将親代細胞的染色體經過複制以後，精确地平均分配到兩個子細胞中去，從而保持生物的親代和子代之間的遺傳性狀的穩定性。

六、無絲分裂：

特點：在分裂過程中沒有出現紡錘絲和染色體的變化。

第二節 細胞的分化

一、細胞的分化

1、概念：在個體發育中，相同細胞的後代，在形态、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。

2、過程：受精卵，增殖為多細胞，分化為組織、器官、系統發育為生物體。

3、特點：持久性、穩定不可逆轉性

二、細胞全能性：

1、體細胞具有全能性的原因

由于體細胞一般是通過有絲分裂增殖而來的，一般已分化的細胞都有一整套和受精卵相同的DNA分子，因此分化的細胞具有發育成完整新個體的潛能。

2、植物細胞全能性

高度分化的植物細胞仍然具有全能性。

例如：胡蘿蔔跟根組織的細胞可以發育成完整的新植株

3、動物細胞全能性

高度特化的動物細胞，從整個細胞來說，全能性受到限制。但是，細胞核仍然保持着全能性。例如：克隆羊多莉

4、全能性大小：受精卵>生殖細胞>體細胞

第三節 細胞的衰老和凋亡

一、細胞的衰老

1、個體衰老與細胞衰老的關系

①單細胞生物體，細胞的衰老或死亡就是個體的衰老或死亡，

②多細胞生物體，個體衰老的過程就是組成個體的細胞普遍衰老的過程。

2、衰老細胞的主要特征：

①在衰老的細胞内水分；

②衰老的細胞内有些酶的活性；

③細胞内的會随着細胞的衰老而逐漸積累；

④衰老的細胞内速度減慢；細胞核體積增大、固縮、染色加深；

⑤ 通透性功能改變，使物質運輸功能降。

3、細胞衰老的原因：

①自由基學說②端粒學說

二、細胞的凋亡

1、概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。

由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控，所以也常常被稱為細胞編程性死亡。

2、意義：完成正常發育，維持内部環境的穩，抵禦外界各種因素的幹擾。

3、與細胞壞死的區别：細胞壞死是在種種不利因素影響下，由于細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡。

細胞凋亡是一種正常的自然現象。

第4節 細胞的癌變

1. 癌細胞：細胞由于受到____的作用,不能正常地完成細胞分化,，而形成了不受有機體控制的、連續進行分裂 細胞，這種細胞就是癌細胞。

2. 癌細胞的特征：

①能夠無限；

②癌細胞的____發生了變化;

③癌細胞的表面也發生了變化,癌細胞容易在有機體内分散轉移的原因____

3. 緻癌因子的種類有三類：____、____、____

4. 細胞癌變的原因：緻癌因子使細胞的原癌基因從____狀态變為____狀态.正常細胞轉化為____

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