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高中生物必修一
细胞体形极微，在显微镜下始能窥见，形状多种多样。主要由细胞核与细胞质构成，表面有细胞膜。高等植物细胞膜外有细胞壁，细胞质中常有质体，体内有叶绿体和液泡，还有线粒体。动物细胞无细胞壁，细胞质中常有中心体，而高等植物细胞中则无。细胞有运动、营养和繁殖等机能。
编辑于2022-07-26 16:30:24
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高中生物必修一
走进细胞
细胞是生命活动的基本单位
细胞学说及其建立。主要是德国科学家施莱登和施旺。及其内容
细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性
细胞是基本的生命系统
动植物以细胞代谢为基础的各种生理活动，以细胞增殖分化为基础的生长发育，以细胞内基因的传递和变化为基础的遗传与变异。
细胞是一个由各种组分相互配合而成的复杂的系统，细胞是有生命的，是一个生命系统
为什么细胞是基本的生命系统？答：无论从结构上还是功能上看，细胞这个生命系统都属于最基本的层次，各层次生命系统的形成，维持和运转都是以细胞为基础的，生态系统的能量流动和物质循环也是以细胞为基础的。
细胞的多样性和统一性
显微镜的使用
原核细胞和真核细胞
区别：细胞内有无以核膜为界限的细胞核
原核细胞和真核细胞具有相似的细胞膜和细胞质，他们都以DNA作为遗传物质。原核细胞只有核糖体，无其他细胞器。
组成细胞的分子
细胞中的元素和化合物
组成细胞的化学元素常见有20多种，大量元素：碳氢氧氮磷硫钾钙镁（C H O N P S K Ca Mg）微量元素：铁锰锌铜硼钼（Fe Mn Zn Cu B Mo）
细胞内含量最多的化合物是水,最多的有机化合物是蛋白质
斐林试剂 苏丹Ⅲ染液，双缩脲试剂的使用方法
斐林试剂
现配现用，等量混匀，（50到65摄氏度）水浴加热，向试管内注入2毫升待测组织样液，向试管内注入1毫升斐林试剂，然后进行水浴加热两分钟，观察是试管出现的颜色变化
与还原糖反应产生砖红色沉淀
苏丹Ⅲ染液
用显微镜观察子叶细胞的着色情况
在花生子叶薄片上滴2到3滴苏丹Ⅲ染液，用吸水纸吸去染液，滴加1到2滴体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水盖上盖玻片制成临时装片
脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色
双缩脲试剂
向试管内注入待测组织样液两毫升，向试管内注入双缩脲试剂A液1毫升摇匀，向试管内注入双缩脲试剂B液四滴摇匀，观察组织样液颜色的变化
是否产生紫色沉淀
细胞中的无机物
细胞中的水
水的作用：①水是细胞内良好的溶剂。②水参与生物体内化学反应。③水是构成细胞的重要成分。④水在生物体内流动运输营养物质和排泄代谢废物。⑤水为多细胞生物体的绝大多数细胞提供基础的液体环境
水分子的空间结构及电子的不对称分布，使水分子成为一个极性分子。氢键不断断裂，又不断的形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性氢键的存在，水具有较高的比热容。对维持生命系统的稳定性十分重要。
分类：游离状态自由水（绝大部分的水），一部分水与细胞内其他物质相结合，结合水
结合水所占比例越多细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力越强，自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛。
细胞中的无机盐
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在
无机盐的作用：①无机盐维持细胞和生命体的生命活动的正常进行。②无机盐维持细胞的酸碱平衡。③无机盐维持细胞的正常形态。④无机盐参与细胞物质的构成
细胞中的糖类和脂质
糖类是主要的能源物质
糖类（C H O）分为单糖，二糖，多糖
单糖不用被水解，直接被细胞吸收。葡萄糖，半乳糖，核糖，脱氧核糖
二糖由两分子单糖脱水缩合而成,一般要水解成单糖才能被吸收蔗糖，红糖，白糖，冰糖，麦芽糖，乳糖
多糖,生命体内的糖类，绝大多数以多糖的形式存在。淀粉，糖原，纤维素，几丁质
细胞中的脂质
脂肪（C H O）
脂肪由三分子脂肪酸和一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酯甘油又称甘油三酯
脂肪酸的骨架是由碳原子组成的长链。脂肪酸有不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸
脂肪是细胞内良好的储能物质，脂肪是一种很好的绝热体。脂肪具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官
磷脂（C H O P N）
磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分
磷脂与脂肪的不同之处在于甘油的一个羧基不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其他衍生物结合
固醇
胆固醇
胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
性激素
性激素能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
有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质是生命活动的主要承担者
蛋白质的功能
蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构，催化运输，信息传递，防御等重要功能
蛋白质的基本组成单位一氨基酸
有21种氨基酸其中八种是人体不能合成的，称为必需氨基酸，另外13种是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸
蛋白质的结构及其多样性
蛋白质以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子的水，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叫做肽键，由两个氨基酸缩合而成的化合物叫做二肽
含多个肽键的化合物叫做多肽
多肽通常呈链状结构，叫做肽链
由于氨基酸之间能够形成氢键，从而使得肽键能盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子，许多蛋白质分子都含有两个或多条肽链，它们通过一定的化学键二硫键相互结合在一起
在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构及其多样性，这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因
每一种蛋白质分子都由它所承担功能相适应的独特结构
高温，强酸，强碱，重金属盐，会使蛋白质变性
核酸是遗传信息的携带者
核酸包括两大类，一类是脱氧核糖核苷酸简称DNA，另一类是核糖核苷酸简称na
真核细胞中的DNA主要分布在细胞核中，线粒体叶绿体内也含有少量的DNA，RNA主要分布在细胞质中
核酸是由核苷酸连接而成的长链
核苷酸有脱氧核苷酸和核糖核苷
DNA是由两条脱氧核苷酸连接而成的长链，RNA是由一条核糖核苷酸连接而成的长链
脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，DNA分子是储存，传递遗传信息的生物大分子，部分病毒的遗传信息储存在RNA
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
生物大分子以碳链为骨
多糖，蛋白质，核酸分别以单糖氨基酸和核苷酸为单体组成，多聚体相对分子质量很大，称为生物大分子
细胞的基本结构
细胞膜的结构和功能
细胞作为一个基本的生命系统，他的边界就是细胞膜，也叫质膜
功能
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
对细胞膜结构的探索
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，含有少量的糖类。
罗伯特森，在电镜下看到细胞膜清晰的暗一亮一暗三层结构提出了细胞膜模型的假说，蛋白质一脂质一蛋白质三层结构，他把细胞膜描述为静态的统一结构
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验
细胞膜具有流动性
流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层是膜的基本支架
流动镶嵌模型中，细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的
细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性
细胞器之间的分工合作
细胞器
细胞壁位于植物细胞细胞膜的外面，主要由纤维素和果胶构成，对细胞起支持与保护作用
内质网，内质网是蛋白质等大分子物质的合成加工场所和运输通道，它由膜围成的管状，跑状或扁平囊状结构连接，形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统，有些内质网上有核糖体附着叫做粗面内质网，有些那只网上不含有核糖体，叫做光面内质网
高尔基体
高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工，分类和包装的“车间”及“发送站”
叶绿体
叶绿体是绿色植物，能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的养料制造车间和能量转换站
液泡
液泡主要存在于植物的细胞中，内有细胞液，含糖类，无机盐，色素和蛋白质等，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
核糖体
核糖体有的附着于粗面内质，网上有的游离在细胞质基质中是生产蛋白质的机器
线粒体
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的运动车间，细胞生命活动所需要的能量大约95%，来自线粒体
中心体
分布在动物与低等植物细胞中，由两个互相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
溶酶体
溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的消化车间内部含有多种水解酶，能分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌
细胞骨架支持细胞器
细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网状结构，维持着细胞的形态锚定并支持着许多细胞器与细胞运动分裂，分化以及物质运输的物质运输等量转换器系统密切相关
分泌蛋白的合成过程
所需细胞器是核糖体，内质网，高尔基体，线粒体
细胞的生物膜系统
细胞器膜，细胞膜，核膜等结构共同构成细胞的生物膜系统
作用
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的作用
许多重要的化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点
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，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的进行
细胞核的结构和功能
细胞核可用光学显微镜观察
细胞核控制着细胞的代谢和遗传
细胞核结构
核膜（双层膜，把核内物质与细胞质分开）
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，DNA是遗传信息的载体）
核孔（实现核质之间频繁的物质交换和信息交流）
染色质和染色体是同一物质，在细胞不同时期的两种存在状态
细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心
细胞既是生物体结构基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位
细胞的物质输入和输出
被动运输
不消耗能量，顺浓度梯度
渗透作用
质壁分离，质壁分离复原
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输
自由扩散
物质通过简单的扩散作用，进出细胞的方式，也叫简单扩散
小分子物质，甘油，乙醇，苯等脂溶性的小分子有机物
被动运输
这种借助膜上的转运蛋白，进出细胞的物质扩散方式，叫做协助扩散，也叫易化扩散
转运蛋白有载体蛋白和通道蛋白
主动运输与胞吞胞吐
消耗能量，逆浓度梯度
物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输
主动运输选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞的有害物质，从而保障细胞和个体生命活动的需要
胞吞胞吐
当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷，形成小囊，包围着大分子，然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞
细胞需要外排的大分子先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐
在物质的跨膜运输过程中，胞吞，胞吐是普遍存在的现象，他们也需要消耗细胞呼吸所释放的能量
意义
细胞膜上转运蛋白的种类和数量或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础，像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞胞吐进出细胞，其过程也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性
细胞的能量供应和利用
降低化学反应活化能的酶
酶的作用和本质
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢
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
与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高
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
酶具有高效性，酶具有专一性
酶的作用条件比较温和，过酸过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0摄氏度左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定。在适宜的温度下，酶的活性会升高，因此酶制剂适宜在低温下保存
细胞的能量货币ATP
ATP是一种高能磷酸化合物
ATP是腺甘三磷酸的英文名称缩写
ATP分子的结构A一P～P～P，A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键
ATP水解后会转化为比ATP稳定的化合物，ADP（腺苷二磷酸的英文名称缩写）脱离下来的磷酸基团，如果未转移，其他分子就成为游离的磷酸，Pi表示
ADP＋Pi＋能量→ADP
细胞内的化学反应可分为吸能反应和放能反应，许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接功能
细胞呼吸的原理和应用
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸
有氧呼吸：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量产生大量ATP的过程
在没有氧气的参与情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解释放少量能量的过程，就是无氧呼吸
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物释放能量并生成ATP的过程
细胞呼吸处乱能为生物体提供能量还是生物体代谢的枢纽细胞。呼吸过程中产生的中间产物可以转化为甘油，氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质，糖类和脂质代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来
光合作用与能量转化
绿叶中色素的提取和分离
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中
二氧化硅有助于研磨的充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
纸层析法
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光
在电子显微镜下的叶绿体结构
叶绿体有双层膜包被，内部有许多基粒，每个基粒都有一个个圆饼状的囊状结构叠堆而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上，基粒与基粒之间充满了基质
叶绿体膜表面上分布着许多吸收光能的色素分子，类囊体膜上和叶绿体基质中有许多进行光合作用所必需的酶。
叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础
光合作用
光合作用是指绿色植物通过叶绿体利用光能将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程
光反应阶段和暗反应阶段
光反应阶段发生在类囊体薄膜上，将光能转化为储存在ATP中的化学能
暗反应阶段发生在叶绿体基质中，将ATP中的化学能转化为储存在糖类等有机物中的化学能
细胞的生命历程
细胞的增殖
多细胞生物体积的增大，即生物体的生长，既靠细胞生长增大细胞的体积，还要靠细胞分裂增加细胞的数量
细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程，叫做细胞增殖
细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础
细胞周期
连续分裂的细胞从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止为一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段，分裂间期和分裂期。分裂间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。细胞周期的大部分时间处于分裂间期
在分裂期间期结束之后，细胞就进入分裂期，开始进行细胞分裂
有丝分裂
有丝分裂，人们根据染色体的行为分为前期，中期，后期，末期
有丝分裂前期
植物细胞：染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗成为染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，这两条染色单体由一个共同的着丝粒连接，核仁逐渐解体，核膜逐渐消失，从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体
动物细胞两组中心粒分别移向细胞两级，在这两组中心粒的周围发出大量放射状的星射线，两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体
有丝分裂中期
每条染色体的着丝粒两侧都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上，这个平面与纺锤的中轴相垂直，类似于赤道的位置，称为赤道板
有丝分裂后期
每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开成为两条染色体，由纺锤丝牵引着，分别向细胞的两极移动，结果是细胞的两极，各有一套染色体，这两套染色体的形态和数目完全相同，每一套染色体与分裂前亲代细胞中的染色体形态和数目也相同
有丝分裂末期
植物细胞：当这两套染色体分别到达细胞的两极以后，每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝，同时纺锤丝逐渐消失，出现了新的核膜和核仁，形成两个新的细胞核，这时候在赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁
动物细胞：动物细胞分裂的末期不形成细胞板，而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢立成两部分，每部分都含有一个细胞核
意义：将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA的复制）之后，精确的平均分配到两个子细胞中，由于染色体上有遗传物质da因而在细胞的心态和子代之间保持了遗传的稳定性
无丝分裂
细胞核先延长核的中部向内凹陷缢裂成两个细胞，核接着整个细胞从中部缢裂成两个部分，形成两个子细胞
细胞的分化
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，叫做细胞分化，细胞分化是一种持久性的变化。
细胞中的基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同
就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态结构和功能却有很大差异原因
细胞的全能性
细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整，有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性
细胞的衰老和死亡
细胞衰老的特征
细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低
细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深
细胞内的水分减少，细胞萎缩体积变小
细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢
细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递
细胞衰老的原因
自由基学说
端粒学说
细胞衰老与个体衰老的关系
单细胞生物来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老和死亡，多细胞生物来说，并不是一回事
总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞，普遍衰老的过程
细胞会随着分裂次数的增多而衰老
细胞衰老是人体内正发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于身体更好的实现自我更新
细胞的死亡
凋亡。是细胞死亡的一种主要方式
自然的生理过程。由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡
程序性死亡
在成熟的生物体中，细胞的自然更新某些被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的
细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定以及抵御外界各种因素的干扰，起着非常关键的作用
坏死
种种不利因素条件下，如极端的物理化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡
细胞自噬
①清除受损或衰老的细胞器以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定②有些激烈的细胞质是可以诱导细胞凋亡，③人类许多疾病的产生可能与细胞自噬发生障碍有关