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具有差异性(元素含量不同)
一、.细胞中的元素
最基本元素
C
大量元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
微量元素
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
鲜重
O最多
干重
C最多
元素的作用:
B元素影响花粉萌发,植物缺B会造成“花而不实”;
Ca元素:
血钙过高会造成肌无力,血钙过低会引起抽搐;
Fe元素参与构成血红蛋白;
Mg元素参与构成叶绿素
I元素参与构成甲状腺激素,二、细胞中的化合物
化合物
质量分数
无机物
水
占85-90
无机盐
蛋白质
占7-10
有机物
核酸
糖类
脂质
三、细胞中的无机物:
水和无机盐
1.细胞中的水
存在形式含量概念
结合水4.5%与其他物质结合在一起
自由水95.5%能够自由流动、以游离状态存在
(1)不同生物的含水量特点
①水是细胞和生物体中含量最多的化合物(如精瘦肉、沙漠植物中含量最多的都是水)。
②含水量:
水生>
陆生、幼年>
成年>
老年、代谢旺盛>
代谢缓慢、幼嫩细胞>
衰老细胞。
③若细胞内自由水比例升高,则代谢旺盛,结合水比例升高则代谢缓慢,抗逆性增强。
④在活细胞内,自由水和结合水可相互转化。
⑥种子晒干时减少的是自由水,但仍能萌发;
试管加热或炒熟则丧失结合水,种子死亡⑦心肌和血液总的含水量差不多,但心肌呈固态,血液呈液态,原因是二者自由水和结
合水的比例不同。
(2)水的功能:
①自由水是细胞内的良好溶剂②参与许多生物化学反应;
③运送营养物质和代谢废物;
④为细胞提供液体环境
2.细胞中的无机盐
(1)存在形式:
绝大多数以离子的形式存在,少数参与构成细胞内复杂化合物。
(2)功能:
①维持细胞的渗透压和酸碱平衡②维持细胞和生物体的正常生命活动
蛋白质——生命活动的主要承担着(2
.2)
一、蛋白质
1、是细胞内含量最多的有机物,细胞干重最多的化合物
2、是生物大分子,人体不能直接吸收,要消化成氨基酸才能吸收。
以主动运输进入细胞。
二、氨基酸
1、元素组成:
2、约20种
C、H、O、N,有些含有
S等
3、结构特点:
至少含有一个氨基()和一个羧基(
且氨基和羧基连在同一个碳原子上。
)
4、结构通式:
不同氨基酸的区别在于
R基不同
5、分类:
必需氨基酸:
人体细胞不能合成,必须从食物中获取。
非必需氨基酸:
人体细胞可以合成。
三、氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质(在核糖体上进行,即以
mRNA
为模板的翻译过程)
1、反应式:
2、H2O中的H来自—COOH和—NH2,而O只来自于—COOH
3、肽链(有长有短):
二肽:
两个氨基酸脱水缩合而成的化合物
多肽:
多个氨基酸脱水缩合而成的化合物
4、肽链通过盘曲折叠形成一定空间结构的蛋白质
5、肽键:
—CONH——CO—NH——C—N—
四、蛋白质种类繁多的原因
1、氨基酸种类,数目,排列顺序不同,构成的蛋白质不同
2、肽链的数目不同,盘曲折叠成的空间结构不同,得到的蛋白质也不同五、蛋白质的变性
高温,过酸过碱,重金属盐,紫外线等会破坏蛋白质的空间结构,且不可恢复。
六、蛋白质的功能
催化作用
调节作用
免疫作用
运输作用
结构成分
例子
绝大多数
胰岛素,
抗体
载体蛋白
肌肉,羽毛,
的酶
生长激素
血红蛋白
毛发
七、相关计算(对应习题理解)
1、肽键数=脱水数=氨基酸数—肽链数
2、一条肽链至少一个氨基和一个羧基。
3、蛋白质中O原子数最少为:
氨基酸数
n条肽链至少
*2—脱水数
n个氨基和
n个羧基。
4.蛋白质相对分子质量=氨基酸数目×
氨基酸的平均相对分子质量-脱去水分子数×
18
5.DNA、RNA、蛋白质中氨基酸的对应关系
转录
翻译
蛋白质(性状)
DNA(基因)――→
mRNA――→
至少6个碱基
至少3个碱基
氨基酸数1
遗传信息的携带者——核酸(2.3)
一、核酸:
1、功能:
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。
2、分类:
包括脱氧核糖核酸(
DNA)和核糖核酸(
RAN)
3、分布:
核酸分布在所有细胞中。
在细胞中既有DNA又有RNA中,线粒体和叶绿体也有少量;
RNA主要分布在细胞质中。
,DNA主要分布在细胞核
二、DNA
1、空间结构:
DNA由两条链组成,呈反向平行的双螺旋结构。
2、平面结构:
磷酸与脱氧核糖交替连接,排列在外侧,
构成基本骨架。
碱基之间通过氢键连接,
A只能与T配对,
C只能与
3、每个
G配对
DNA片段中,游离的磷酸基团有
2个
4、在一个DAN中,CG碱基对越多,其结构越稳定且脱氧核苷酸数=磷酸数=脱氧核糖数=碱基数
5、碱基对之间的化学键为氢键,可用解旋酶断裂,也可高温加热断裂
6、DNA的多样性:
指不同DNA分子中,碱基对的排列顺序是千变万化的
7、DNA的特异性:
指每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序
8、双链DNA分子中,因为A=T,C=G;
所以:
A=(碱基总数—C—G)/2,且非互补碱基之和(A+G、T+C、A+C、T+G)等于DNA分子中碱基总数的一半。
种类
基本组成单位
彻底水解产物
(水解产物)
脱氧核苷酸(4种)
脱氧核糖核酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
磷酸,脱氧核糖
胞嘧啶脱氧核苷酸
四种含氮碱基(A、T、C、G)
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
核糖核苷酸(4种)
核糖核酸
尿嘧啶核糖核苷酸
磷酸,核糖
RNA
胞嘧啶核糖核苷酸
四种含氮碱基(A、U、C、G)
腺嘌呤核糖核苷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸
三、RNA
1、RNA一般为单链结构,可分3种
mRNA:
翻译的模板;
tRNA:
运输氨基酸;
rRNA:
参与构成核糖体
2、细胞中核苷酸为8种、五碳糖为2种、碱基为5种
病毒中核苷酸为4种、五碳糖为1种、碱基为4种
细胞中遗传物质的核苷酸为4种、五碳糖为1种、碱基为4种
细胞中的糖类和脂质(2.4)
一、细胞中的糖类——主要能源物质
1.元素组成:
C、H、O
2、分类
分布
备注
单糖
核糖,脱氧核糖
所有
静脉注射
葡萄糖(生命的燃料)
细胞
直接吸收
果糖,半乳糖
二糖
乳糖
动物
蔗糖,麦芽糖
植物
水解成单糖才
多糖
纤维素,淀粉
能吸收
糖原
二、细胞中的脂质
1.组成元素:
主要有C、H、O,有的还含有P和N。
2.分类:
脂肪,磷脂,固醇
3.脂肪(C、H、O)——主要储能物质
(1)细胞内良好的储能物质。
(2)是一种很好的绝热体,皮下的脂肪层起到保温作用。
(3)分布在内脏周围的脂肪具有缓冲和减压作用,保护内脏器官。
4.磷脂:
构成细胞膜及细胞器膜的重要成分。
5.固醇
(1)胆固醇:
构成细胞膜的重要成分,参与血液中脂质的运输。
(2)性激素:
促进人和动物生殖器官发育及生殖细胞的形成。
(3)维生素D:
促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
1.除了多糖和蔗糖,其余为还原糖
2.并非所有的糖都是能源物质,如核糖、脱氧核糖、纤维素等不参与氧化分解供给能量。
3.脂肪中氢的含量远远高于糖类,所以相同质量的脂肪氧化分解时释放的能量比糖类多,
消耗的氧气也更多
三、生物大分子以碳链为骨架
生物大分子
基本单位
(即多聚体)
(即单体)
多糖(纤维素,淀粉,糖原)
葡萄糖
氨基酸
核酸(DNA、RAN)
核苷酸(脱氧核苷酸、核糖核苷酸)
细胞膜——系统的边界(3.1)
生物膜的流动镶嵌模型(4.2)
细胞作为一个基本的生命系统,它的边界就是细胞膜。
一、体验制备细胞膜
①选材:
选取哺乳动物成熟的红细胞。
②原因:
哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核与众多的细胞器。
③过程:
把细胞放入清水中,细胞由于吸水涨破,细胞内的物质流出,便可获得。
二、细胞膜的成分
①主要成分是:
脂质和蛋白质,同时含有少量的糖类。
②脂质中以磷脂最为丰富(也有胆固醇,胆固醇是构成细胞膜的重要成分)。
③细胞膜的功能越复杂,膜上蛋白质的种类和数目就越多。
④细胞发生癌变后,同时膜上的糖蛋白会减少,导致细胞的黏着性降低,易于扩散。
三、细胞膜的结构——流动镶嵌模型
1、探究历程:
(1)19世纪末,欧文顿发现凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞,于是他提出:
膜是由脂质组成的。
(2)20世纪初,科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来,化学分析表明,
膜的主要成分是脂质和蛋白质。
(3)1925年,两位瑞兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气-水界面上铺展成单分子层,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
由此他们得出的结论是细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。
(4)1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构,并大胆地提出生物膜的模型是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。
他把生物膜描述为静
态的统一结构。
(5)1970年,科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验,以及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性。
(6)1972年,桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
2、生物膜的流动镶嵌模型
(1)磷脂双分子层构成膜的基本支架。
(2)蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,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。
(3)细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成糖蛋白,与细胞间的识别作用有关,还有保护和润滑作用;
糖蛋白只分布于膜的外侧。
有些糖类也可以和脂质结合形成
糖脂。
(4)因为生物膜上的磷脂分子和大多数的蛋白质分子都是可以运动的,因此整个生物膜具有一定的流动性。
3、细胞膜的结构特点是:
具有一定的流动性
细胞膜的功能特点是:
具有选择透过性
以下现象就能体现细胞膜具有流动性的特点
1、草履虫取食过程中食物泡的行成。
2、变形虫捕食和运动时伪足的行成。
3、白细胞吞噬细菌。
4、人—鼠细胞杂交试验。
5、动物细胞分裂时细胞膜内陷。
6、胞吞、胞吐
7、受精时细胞的融合过程
四、细胞膜的功能
(1)把细胞与外界环境分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定。
(2)控制物质进出入细胞。
(3)进行细胞间的信息交流。
如:
细胞分泌的激素随着血液到达全身各处,与靶细胞上的受体结合,将信息传递给靶细胞。
高等植物细胞之间通过胞间连丝也有信息交流的作用。
精子和卵细胞通过细胞膜间直接接触传递信息。
五、细胞壁的化学成分和作用
1、成分:
主要是纤维素和果胶;
去细胞壁所用酶为纤维素酶和果胶酶;
这种方法称为
酶解法。
高尔基体与植物细胞壁形成有关。
2、功能:
保护和支持作用,具有全透性(即生物大分子和小分子等都可以自由通过)。
细胞器——系统内的分工合作(3.2)
显微结构:
细胞壁,细胞核,核仁,染色体,线粒体,叶绿体,液泡亚显微结构:
几乎细胞的全部结构一、细胞器的结构与功能
1、分离细胞器——差速离心法
双层膜
叶绿体
是光合作用的场所,养料制
绿色叶片(根,茎,花朵等没有)。
造车间,能量转换站
线粒体
是有氧呼吸的主要成所,细
动植物都有。
(耗能越多,数量越多)。
胞的动力车间
内质网
是蛋白质加工以及脂质合成
膜表面积最大。
物质运输通道。
的车间
高尔基
对蛋白质进行加工、分类、
分泌蛋白蛋白合成越旺盛,高尔
体
包装及发送站
基体数量越多。
与植物细胞壁形成有关。
单层膜
液泡
调节细胞内环境、维持渗透
分生区细胞无。
细胞液内含有色素(不能光合
压、保持细胞坚挺
作用)等。
溶酶体
分解衰老、损伤的细胞器,
内含多种水解酶。
吞噬入侵细胞的细菌、病毒
无膜
中心体
与细胞有丝分裂有关
动物和某些低等植物都有
核糖体
是蛋白质合成场所
所有细胞都有
归纳:
1、植物特有的细胞器:
叶绿体、液泡。
动植物最大的区别:
植物有细胞壁
2、动物和低等植物特有的细胞器:
3、含有RNA的细胞器:
含有核酸的细胞器:
叶绿体、线粒体、核糖体
4、含有DNA的细胞器:
叶绿体、线粒体。
有遗传物质的场所:
细胞核,线粒体,叶绿体
5、与能量转换有关(或能产生ATP)的细胞器:
叶绿体、线粒体
6、能碱基互补配对的细胞器:
叶绿体和线粒体(DNA复制、转录、翻译
)、核糖体
(翻译)
7、含有色素的细胞器:
叶绿体、液泡
8、光学显微镜下可见的细胞器:
液泡、线粒体(健那绿染色)、叶绿体
9、与主动运输有关的细胞器:
核糖体(载体蛋白合成)、线粒体(提供能量)
10、与有丝分裂有关的细胞器:
核糖体(间期蛋白质的合成)、中心体、高尔基体、线粒体
11、能生成水的细胞器:
叶绿体、线粒体、核糖体(脱水缩合)
12、不同细胞的差别主要体现在细胞器的种类和数量上
二、细胞器之间的协调配合——分泌蛋白的合成与运输
1、分泌蛋白:
在细胞内合成后分泌到细胞外起作用,如胰岛素,抗体,胃蛋白酶等。
胞内蛋白:
细胞内合成,细胞内起作用,
如呼吸酶,载体蛋白,血红蛋白等。
2、研究方法:
同位素标记法
3、过程:
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜(胞吐分泌)—全程需线粒体提供能量。
4、分泌蛋白合成场所:
5、加工、运输场所:
内质网和高尔基体
6、涉及到的细胞器:
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
7、涉及到的细胞结构:
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜、囊泡
8、体现了细胞内生物膜在结构与功能上具有一定的联系。
体现了生物膜具有一定的流动性。
三、细胞的生物膜系统
1、生物膜:
是组成细胞(而不是生物体)的膜的总称。
2、生物膜的成分和结构很相似(并非完全相同),结构和功能上紧密联系
3、生物膜系统:
包括细胞膜、核膜和细胞器膜、囊泡膜和类囊体薄膜等
4、生物膜系统的功能(了解):
(1)细胞膜为细胞提供稳定的内部环境,对物质运输、能量转换、信息传递起着决定作用
(2)为化学反应提供场所,为酶提供了大量附着点
(3)将细胞分隔成功能小区室,保证了生命活动高效,有序地进行
5、生物膜在结构上的联系
①内质网膜向内与核膜相连,向外与细胞膜相连
②内质网膜与高尔基体膜、高尔基体膜与细胞膜构成间接联系(通过囊泡转化)
细胞核——系统的控制中心(3.4)
一、细胞核的功能:
1、是遗传信息库;
2、是遗传物质贮存与复制的场所;
3、是细胞代谢和遗传的控制中心。
二、细胞核的结构:
课本53页图
1、核膜:
①核膜是双层膜(四层磷脂分子),外膜与内质网相连,且有核糖体附着
②核膜是不连续的,其上有核孔
③核膜是生物膜,具有选择透过性
2、核孔:
①生物大分子进出细胞核的通道(如mRNA、蛋白质)。
②有选择性,不能自由进出。
3、核仁:
①折光性强,光学显微镜下可见。
②与rRNA的合成及核糖体(由rRNA和蛋白质构成)的形成有关。
4、染色质:
①易被碱性染料染成深色(被龙胆紫染成紫色,被醋酸洋红染成红色)
②主要由DNA和蛋白质组成,是遗传物质的主要载体。
提醒:
(1)核膜、核仁在细胞分裂中会周期性地消失(前期)和重建(末期)。
(2)染色质与染色体是同种物质在不同时期的两种形态(如水和冰)
(3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关,如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞,核孔数多,核仁较大。
物质跨膜运输的实例(
4.1)
【细胞的吸水和失水】
(一)原理:
渗透作用。
该作用必须具备两个条件:
1.具有半透膜;
2.膜两侧溶液具有浓度差。
(二)哺乳动物红细胞的吸水和失水
外界溶液的浓度
低于细胞质
现象
红细胞吸水膨胀
原因
水分子进入细胞多于从细胞出来
浓度
高于细胞质
红细胞失水皱缩
水分子进入细胞少于从细胞出来
等于细胞质
红细胞保持原有形态
水分子进出细胞处于动态平衡
(等渗溶液)
注意:
1、不管细胞处在什么样的外界溶液中,每时每刻都有水分子
进出细胞。
2、去壁后的植物细胞,叶绿体、线粒体等有膜细胞器,也会发生以上现象。
【植物细胞的吸水和失水】
1、液泡形成以后,植物细胞主要靠渗透作用吸水:
细胞液浓度<
外界溶液浓度——细胞失水,发生质壁分离
细胞液浓度>
外界溶液浓度——细胞吸水,发生质壁分离复原
2、植物细胞发生质壁分离复原现象的原因:
外因:
外界溶液浓度
内因:
原生质层的伸缩性大于细胞壁
3、质壁分离中的“质”是指原生质层,“壁”是指细胞壁。
4、质壁分离后,细胞壁和细胞膜之间的液体是蔗糖溶液。
【质壁分离及复原实验的应用】
1.判断细胞的死活,活细胞才能发生质壁分离和复原
2.测定细胞液浓度范围(设置一系列浓度梯度来测底)
3.通过该实验能可以证明:
成熟的植物细胞可构成一个渗透系统,原生质层具有伸缩性,
原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
【物质跨膜运输的其他实例】
1、物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。
2、细胞对于物质的输入和输出有选择性。
3、细胞膜和其它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(被动运输或主动运输),而其它的离子(如重金属离子)、小分子和大分子(如蛋白质、核酸等)则不能通过。
物质跨膜运输的方式(4.2)
一、小分子进出细胞的方式
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
方向
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
动力
浓度差
ATP
载体
不需要
需要
影响
溶质的浓度
溶质的浓度、载体的种类和
ATP、载体的种类和数量
因素
数量
(温度、氧气、呼吸抑制剂)
水分子、O2、CO、乙醇、
植物的根吸收矿质元素;
举例
2、
苯、甘油、脂肪酸、尿
葡萄糖进入红细胞
小肠绒毛吸收K+、Na+、
(识记)
素等小分子物质
葡萄糖、氨基酸等,
肾小管重吸收各种离子
(1)消耗能量的一定是主动运输
(2)逆浓度梯度运输的一定是主动运输。
(3)顺浓度梯度的,需要载体蛋白的是协助扩散,不需载体蛋白的是自由扩散。
二、大分子进出细胞的方式——胞吞、胞吐
特点:
1、需要能量,不需载体。
2、穿过0层膜。
3、体现了细胞膜具有一定的流动性
例子:
1.胞吞,如人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞等
2.胞吐,如分泌蛋白的分泌,神经递质的释放等
降低化学反应活化能的酶(5.1)
一、酶
1、细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应,几乎所有的化学反应都由酶来催化。
2、酶的本质:
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。
3、酶的作用:
只有催化作用
4、酶为什么会具有催化作用?
因为酶能够降低化学反应的活化能。
(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)
5、酶与无机催化剂相同点:
①都能降低化学反应的活化能;
②反应前后数量、性质不变;
③只能催化热力学允许进行的反应;
④缩短反应完成时间,但不改变平衡点(产物量不变)。
6、作用场所:
细胞内、外或生物体外均可。
二、酶的特性
1、高效性:
酶的催化效率远远超过无机催化剂。
2、专一性:
每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
3、酶的作
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