分子与细胞 (2)

分子与细胞 ，细胞是生命活动的基本单位，细胞是生命活动的基本单位，生命活动离不开细胞（eg.生理活动以细胞为基础;生长发育以细胞增殖、分化为基础;遗传和变异以细胞内基因的传递和变化为基础）。

分子与细胞

• 走进细胞
  • 细胞是生命活动的基本单位
    • 细胞学说及其建立过程
      • 主要内容（无细菌）： 1.细胞是一个有机体，一切植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成 2.细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对其他细胞共同组成的整体生命起作用 3.新细胞是由老细胞分裂而成的
      • 建立过程：萨维里～《人体构造》 --> 比夏～组织构成 --> 罗伯特.胡可～木栓细胞 --> 列文虎克～显微镜观察细胞 --> 施莱登&施旺～理论概括-->奈格里～细胞分裂 --> 魏尔肖～旧生新
      • 意义：1.细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐释了生物界的统一性 2.生物学的研究转入细胞水平 3.解释了个体发育与进化论
    • 细胞是基本的生命系统
      • 主要内容：细胞是生命活动的基本单位，生命活动离不开细胞（eg.生理活动以细胞为基础;生长发育以细胞增殖、分化为基础;遗传和变异以细胞内基因的传递和变化为基础）
      • 生物系统
        • 多细胞生物
          • 动物：细胞-->组织-->器官-->系统-->个体
          • 植物：细胞 --> 组织 --> 器官 -->个体
          • 种群-->群落-->生态系统-->生物圈（地球）
        • 单细胞生物
          • 细胞即整体
  • 细胞的统一性和多样性
    • 观察细胞
      • 用高倍显微镜观察细胞
        • 重要知识点：1.电镜≠显微镜 2.显微镜放大倍数放大的是长宽不是面积 3.低倍传高倍要调高再换 4.高倍用细准焦螺旋 5.目镜越短越大，物镜越长越大 6.凹面看透明，凸面看暗物
    • 原核和真核
      • 区分：有无核膜为界限，有为真核，无为原核
      • 真核：植物、动物、真菌
      • 原核：细菌（球、链、珠、杆、螺旋、弧……）
        • 蓝细菌：有藻蓝素和叶绿素，自养，过多时会发生水华
      • 相同点：都有细胞膜，细胞质，核糖体，都以DNA为遗传物质（统一性）
• 组成细胞的分子
  • 细胞中的元素和化合物
    • 组成细胞的元素
      • 组成细胞的化学元素在自然界都能找到
      • 统一性和差异性的体现：都是一样的元素 ，但是是不一样的含量
      • 大量元素： C，H，O，N，P，S，K，Ca，Mg
      • 微量元素： Fe，Mn，Zn，Cu，B（缺B会花而不实），Mo
    • 组成细胞的化合物
      • 子主题
      • 组成细胞的元素多以化合物的形式存在
      • 细胞内含量最多的是水，含量最多的有机化合物是蛋白质
      • 细胞中鲜重元素含量：O，C，H，N
      • 干重：C，O，N，H
    • 检测糖类脂肪和蛋白质
      • 糖的检验
        • 实验材料：还原糖（葡萄糖，果糖，麦芽糖），无明显颜色且含量要多
        • 试剂：斐林试剂（即配即用）（甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 ，乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液）
        • 步骤：1.先注入待测溶液 2.注入斐林试剂（甲乙液等量混合） 3.在50～65℃的温水加热约2min
        • 实验现象：斐林试剂与还原糖反应呈砖红色
      • 蛋白质的检验
        • 实验材料：豆浆，鲜肝提取液，鸡蛋清稀释液……
        • 实验原理：碱性条件下肽键与铜离子结合
        • 试剂：双缩脲试剂（A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液）
        • 步骤：先放待测再放碱最后放蓝液
        • 实验现象：与蛋白质反应呈紫色
      • 脂肪的检验
        • 实验材料：花生种子
        • 试剂：苏丹Ⅲ，酒精（洗去浮色）
        • 实验操作：切片 滴苏丹Ⅲ 酒精洗去浮色 滴105℃的蒸馏水（bushi），盖盖玻片
  • 细胞中的无机物
    • 细胞中的水（含量MAX
      • 一般生物含水量：60％～95％
      • 水的作用
        • 1.水是良好的溶剂
        • 2.化学反应需要水的参与（eg.呼吸光合）
        • 3.细胞浸润在以水为基础的液体环境中
      • 自由水&结合水
        • 自由水：水的游离态，越多代谢越旺盛
        • 结合水：与蛋白质，多糖等物质结合，越多抵抗干旱和寒冷的不良环境能力更强
    • 细胞中的无机盐
      • 大多以离子的形式存在
      • Mg是构成叶绿素的元素
      • Fe是构成血红蛋白的元素
      • P是构成细胞膜，细胞核的重要成分
      • Na离子缺乏会导致肌肉酸痛、无力
      • 有利于酸碱平衡，水盐平衡
  • 细胞中的糖类和脂质
    • 细胞中的糖类
      • 所含元素：C，H，O
      • 是细胞生命活动的基本单主要能源物质，“生命的燃料”
      • 单糖（可以被直接吸收）
        • 葡萄糖、果糖、半乳糖（前面都是六碳糖）、核糖、脱氧核糖（后面都是五碳糖）
      • 二糖
        • 由单糖脱水缩合而成
        • 蔗糖，麦芽糖，乳糖
      • 多糖
        • 淀粉（吃后变为小分子葡萄糖被我们吸收）
        • 糖原（主要在肝脏和肌肉💪中）
        • 纤维素（细胞壁组成成分之一）
        • 几丁质（壳多糖，用于外骨骼）
    • 细胞中的脂质
      • 所含元素：C，H，O，N，P
        • 由于所含的氧远低于糖类，而氢的含量更高，所以释放的能量更多
      • 具有相似相溶的特性
      • 脂肪
        • 构成：甘油三酯
          • 植物脂肪常温液态（不饱和脂肪酸的作用）
          • 动物脂肪常温固态（饱和脂肪酸的作用）
        • 脂肪的作用
          • 1.脂肪是细胞内良好的储能物质
          • 2.脂肪起到保温的作用
          • 3.分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官
      • 磷脂
        • 组成元素：C，H，O，P，（N）
        • 作用：磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器的重要成分
      • 固醇
        • 胆固醇
          • 是构成动物细胞膜的重要成分
          • 参与血液中脂质的运输
        • 性激素
          • 促进人和动物的生殖器官发育和生殖细胞的形成
        • 维生素D
          • 促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
      • 概要
  • 蛋白质是生命活动的主要承担者
    • 蛋白质功能
      • 蛋白质是生命活动的主要承担者
      • 蛋白质是细胞基本组成成分，具有参与细胞结构，催化运输，信息传递，防御等重要功能
      • 性质决定功能，所以蛋白质多样的功能与蛋白质的多样性有关
    • 氨基酸（蛋白质的基本组成单位）
      • 小小知识点：手术缝合线要转化成氨基酸等小分子才能被人体吸收，手术缝合线不能被直接吸收
      • 氨基酸有二十一种（像我这么多样的兄弟还有二十个（bushi））
        • 至少含有一个氨基
        • 至少含有一个羧基
        • 氨基和羧基都连接在同一个碳原子上
        • 碳原子还连接着一个氢原子和一个侧链基团（R基）
        • 必须从外界获得的叫做必需氨基酸，能够人工合成的叫做非必需氨基酸
    • 蛋白质的结构及其多样性
      • 羧基和氨基同时脱去一分子的水，这种方式叫做脱水缩合，形成肽链，两个氨基酸脱水缩合形成的化合物叫做二肽。多个氨基酸脱水缩合教态链氨基酸之间能够产生氢键等，从而使得肽链能盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子
      • 蛋白质多样性的原因
        • 1.蛋白质的种类多样
        • 2.蛋白质的数量较多
        • 3.蛋白质的排列顺序多样
        • 4.蛋白质的空间结构多样
      • 蛋白质的变性
        • 蛋白质变性的原因：强酸强碱加热加酒精
        • 蛋白质空间结构改变会影响其功能（结构决定性质）-->eg.镰状红蛋白
        • 蛋白质变性并不影响双缩脲试剂的检测（并未改变肽链）
  • 核酸是遗传信息的携带者
    • 核酸的种类及其分步
      • 种类
        • 脱氧核糖核酸（DNA）
          • 分布在细胞核，少量在线粒体和叶绿体
        • 核糖核酸（RNA）
          • 主要发布在细胞质中
      • 元素构成：C，H，O，N，P
    • 核酸是由核苷酸链接而成的长链
      • 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，具有极重要的作用
      • 核苷酸是核酸的基本组成单位，核苷酸是由一分子的含氮碱基，一分子的五碳糖和一分子磷酸组成的
      • DNA由两条脱氧核糖核苷酸链构成
      • Rna由一条核糖核苷酸链构成
      • DNA，RNA信息量大的原因
        • 数量多
        • 排列顺序不一样
    • 生物大分子以碳链为骨架
      • 生物大分子：多糖，蛋白质，核酸
      • 每一个单位都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架
      • 细胞中的化合物含量和比例处在不断变化之中，但又保持相对稳定，形成动态平衡
• 细胞的基本结构
  • 细胞膜的结构和功能
    • 细胞膜的功能
      • 细胞与外界环境分隔开，保证细胞内部环境的相对稳定
      • 控制物质进出细胞（选择透过性）
      • 进行细胞间的信息交流
        • 远距离传播信息：激素随血液传达到各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合
        • 相邻的两个细胞膜接触信息从一个细胞传递给另一个细胞
        • 胞间连丝（高等的植物细胞）
        • 信息传递具有特异性
    • 对细胞膜结构的探索
      • 其中，脂质约占细胞膜总质量的50%，蛋白质约占40%，糖类占百分之2到10%
      • 探索
        • 罗伯特森在电下看到了细胞膜清晰的亮暗，亮暗三层结构提出，细胞膜都由蛋白质，脂质，蛋白质三层结构构成他把细胞膜描述为静态的统一结构
        • 用同位素标记法发现，人鼠蛋白融合证明细胞膜具有流动性
        • 性格和尼克尔森提出流动镶嵌模型
    • 流动镶嵌模型的基本内容
      • 子主题
      • 细胞膜的特性：具有流动性和选择透过性
  • 细胞器之间的分工合作
    • 细胞器之间的分工
      • 细胞中含有细胞质，细胞质中含有呈胶状的细胞质基质细胞器，就分布在细胞质基质中
        • 细胞质基质的作用
          • 为新陈代谢提供物质和环境
          • 为活细胞提供新陈代谢的场所
      • 植物细胞
        • 细胞结构
          • 细胞壁
            • 由纤维素和果胶构成，对细胞起支持和保护作用
          • 细胞膜
          • 细胞质
          • 细胞核
          • 核膜
          • 核仁
        • 细胞器
          • 液泡
            • 内含有细胞液，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，使植物细胞变的坚挺，单层膜
          • 叶绿体
            • 还能进行光合作用的色素是植物细胞的养料制造车间和能量转换站，其中，有类囊体基粒两层膜，可以改变形态使叶绿体受光面积改变，双层膜
          • 核糖体
            • 有的服于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中，是生产蛋白质的机器 无膜结构
          • 内质网
            • 是蛋白质等大分子合成，加工场所和运输通道，单层膜
          • 线粒体
            • 进行有氧呼吸的主要场所是细胞的动力车间，上那盘玄向内曲折，方便附着核糖体，有双层膜
          • 高尔基体
            • 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，单层膜
      • 动物细胞
        • 细胞结构
          • 细胞膜
          • 细胞核
          • 核仁
          • 核膜
          • 细胞质
        • 细胞器
          • 核糖体
          • 内质网
          • 线粒体
          • 高尔基体
          • 中心体
            • 分布在动物与低等植物细胞中，有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
          • 溶酶体
            • 溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的消化车间，能够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
      • 用高倍镜观察叶绿体和细胞质的流动
    • 细胞器之间的协调配合
      • 分泌蛋白的合成和运输
        • 运用同位素标记法发现，在内质网的氢离子到了高尔基体，再排出细胞外
    • 细胞的生物膜系统
      • 细胞器膜和细胞膜核膜等结构共同构成细胞的生物膜系统
      • 细胞膜的作用
        • 细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时，在细胞与外界环境进行物质传输，能量转换和信息传递的过程中起的决定性作用
        • 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
        • 细胞膜把细胞器分开，使细胞能够同时进行多种化学反应，不会相互干扰，保证了细胞生命活动高效有序的进行
        • 重要知识点：内质网膜直接与核膜细胞膜相连
  • 细胞核的结构和功能
    • 细胞核的功能
      • 细胞核控制着细胞的代谢和遗传
      • 蝾螈受精卵实验、伞藻嫁接实验，伞藻核移植实验
    • 细胞核的结构
      • 染色质和染色体是同一物质，在不同时期的两种存在状态，染色质盘曲折叠变为染色体
      • 细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心
      • 细胞既是生物体的基本单位，也是细胞代谢和遗传的基本单位
• 细胞的物质输入和输出
  • 被动运输
    • 水进出细胞的原理
      • 水分子通过半透膜扩散，称为扩散作用
        • 渗透作用
          • 条件
            • 半透膜
            • 浓度差
          • 渗透作用的方向是水分子从水分子相对含量高的一侧向含量相对低的一侧渗透
      • 水如何进入植物细胞
        • 细胞壁是全透性的，伸缩性较小
        • 原生质层
          • 细胞膜
          • 夹缝中的细胞质
          • 液泡膜
        • 探究植物细胞的吸水和失水
          • 重要知识点：细胞壁和细胞膜之间空隙的溶液浓度与外界浓度一样
          • 实验结论
            • 当外界浓度>细胞液浓度，则发生质壁分离
            • 当外界浓度＜细胞液浓度，则细胞膨胀，不会胀裂
            • 质壁分离可以恢复
          • 最终结论
            • 物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学能的被称为被动运输，被动运输又称为自由扩散和协助扩散
    • 自由扩散和协助扩散
      • 自由扩散
        • 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散
        • 栗子：气体：氧，二氧化碳; 脂质类：甘油，乙醇
      • 协助扩散
        • 借助细胞膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式叫做协助扩散
        • 栗子：离子和一些小分子如氨基酸，葡萄糖
        • 特例：葡萄糖进入细胞大部分是协助扩散，如葡萄糖进入红细胞 水分子进入细胞主要是协助扩散
      • 影响被动运输速率的因素
        • 膜内外浓度差
        • 转运蛋白的数量
  • 主动运输和胞吞胞吐
    • 主动运输
      • 物质逆浓度梯度跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时消耗能量的方式叫做主动运输
      • 载体蛋白通常只与一类或一种离子或分子组合，具有特异性
      • 栗子：Na离子，K离子……
      • 特例：葡萄糖，氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞是主动运输
      • 作用：排出代谢废物和有害物质，吸收需要的物质
    • 胞吞胞吐
      • 书上的栗子：变形虫胞吞胞吐
      • 胞吞胞吐步骤
        • 大分子与膜上的蛋白质结合（需要能量）
        • 形成小囊后形成囊泡进入细胞内
      • 体现细胞膜的流动性
    • 综上：跨膜运输需要转运蛋白，体现了蛋白质是生命活动的主要承担者 细胞膜上的蛋白质体现了细胞膜的选择透过性 胞吞胞吐体现了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
    • 一 酶的作用与本质
      • 酶在细胞代谢中的作用
        • 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，称为细胞代谢
        • 比较过氧化氢在不同条件下的分解
          • 实验材料
            • 肝脏研磨液
            • 过氧化氢溶液
            • FeCl3溶液
            • 卫生香（不是带火星小木条）
          • 实验步骤
            • 1.取四支试管，分别加入过氧化氢溶液
            • 2.将2号试管放入90℃水中水浴加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管（空白对照组）比较
            • 3.向3号试管滴入2滴氯化铁溶液，向4号试管滴入肝脏研磨液，观察并记录结果
            • 4.点燃卫生香放在3、4号试管管口，观察
          • 结论
            • 与无机催化剂相比，酶降低活化能（分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量叫做活化能）的作用更显著，催化效率更高
          • 自变量：不同试剂
          • 因变量：过氧化氢催化速率
          • 无关变量：pH值，室温（相同且适宜）
      • 酶的本质
        • 酶本质的探究
          • 巴斯德&李比希（争论酵母是没死还是死后也能发生作用）-->毕希纳（细胞液酿酒实验）-->萨姆纳（在用丙酮做溶剂的提取液中出现结晶，并证明这是蛋白质）-->切赫&奥尔特曼（发现RNA也有生物催化功能）
    • 二 酶的特性
      • 酶具有高效性
        • 运动时能量供应高效进行，说明酶具有高效性
      • 酶具有专一性
        • 淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
          • 实验目的：探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应
          • 材料用具：淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液，蔗糖溶液、斐林试剂、热水
          • 实验步骤
            • 列表
            • 编号，加入试剂
            • 震荡，使混合均匀，在60℃下保温5分钟（使酶和试剂充分反应）
            • 加入斐林试剂（I液哒咩，因为看不出淀粉和蔗糖的区别，淀粉溶液和蔗糖溶液都是无颜色变化）
            • 再加热，让它们变色
          • 实验结果
            • 淀粉试管变色，蔗糖试管不变色，说明酶具有专一性
      • 酶的作用条件温和
        • 影响酶活性条件
          • 温度
            • 实验试剂：淀粉酶、可溶性淀粉溶液（如果过酸会导致淀粉分解），碘液（斐林试剂只能高温条件，不能低温条件，且加热改变了自变量），缓冲液，热水，冰块
            • 其他东西自己想，此处少有设物点
          • pH
            • 实验材料：过氧化氢溶液，肝脏研磨液，缓冲液，盐酸溶液，氢氧化钠溶液，火柴
        • 酶所催化的 化学反应一般是在比较温和的条件（胃蛋白酶pH1.2～2.2）
  • 细胞的能量“货币”ATP
    • ATP是一种高能磷酸化合物
      • A-P～P～P是一种高能磷酸化合物，A代表腺苷，P代表磷酸基团，最末尾P具有较高的转移势能
    • ATP和ADP可以互相转化
      • ATP-->ADP＋Pi
    • ATP的利用
      • 重要知识点：＿一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输的速率
  • 细胞呼吸的原理和应用
    • 细胞呼吸的方式
      • 探究酵母菌（兼性厌氧菌）呼吸的方式
        • 子主题
      • 细胞分为有氧呼吸和无氧呼吸
    • 有氧呼吸
      • 第一步
        • 反应位置
          • 细胞质基质
        • 反应方程
          • C6H12O6--酶-->2C3H4O3（丙酮酸）＋4〔H〕＋少量能量
      • 第二步
        • 反应位置
          • 线粒体基质
        • 反应方程
          • 2丙酮酸＋6H2O--酶-->6CO2＋20〔H〕＋少量能量
      • 第三步
        • 反应位置
          • 线粒体内膜
        • 反应方程
          • 24〔H〕＋6O2--酶-->12H2O
      • 重要知识点
        • 单纯有氧呼吸的二氧化碳和氧气的比为1：1
    • 无氧呼吸
      • 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物不经过完全分解释放少量能量的过程 就是无氧呼吸
      • 能量都产生于与有氧呼吸第一步一样的步骤
      • 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和其他产物释放能量，并生成ATP的过程
    • 呼吸原理的应用
      • 影响呼吸作用的因素
        • 温度影响酶活性
        • 水影响代谢速率导致呼吸速率加快
        • 二氧化碳浓度过大，使有氧呼吸原料要减少，抑制有氧呼吸
  • 光合作用与能量转化
    • 一 捕捉光能的色素和结构
      • 捕捉光能的色素
        • 叶绿素生成需要阳光，若阳光不足，则会产生白化苗
        • 绿叶中的色素
          • 叶绿素
            • 叶绿素a
            • 叶绿素b
          • 类胡萝卜素
            • 胡萝卜素
            • 叶黄素
        • 绿叶中色素的提取和分离
          • 实验名称：纸层析法
          • 重要知识点
            • 新鲜的绿叶，剪碎方便提取色素
            • 无水乙醇（体积分数为95%的乙醇加上无水碳酸钠来代替）可以溶解色素
            • 二氧化硅有助于研磨的充分
            • 碳酸钙可以阻止研磨中色素被破坏
            • 研磨液过滤后，要将试管口塞紧，防止色素氧化
            • 滤液细线要多画几次，效果明显
            • 滤液细线不能触及层析液
            • 要用培养皿盖住烧杯，防止层析液挥发
            • 层析液由20份在60度到90度下分馏出来的石油醚两份丙酮和一份苯混合而成
          • 实验结果
            • 滤纸条从上到下分别为胡萝卜素，叶黄素，叶绿素a，叶绿素b（距离原虑液细线越远，溶解度越高。叶绿素a含量最高）
        • 实验结果表明，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
        • 秋天叶子黄的原因是叶绿素在低温被破坏，而类胡萝卜素加稳定
      • 叶绿体的结构适于光合作用
        • 叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形
        • 内部由基粒与类囊体组成，加大受光和反应面积
    • 二 光合作用的原理和应用
      • 光合作用的原理
      • 光合作用原理的应用
        • 探究环境因素对光合作用强度的影响
      • 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能量的有机物，并且释放氧气的过程
• 细胞的生命历程
• 浮动主题
• 对比实验
  • 设置两个以上的实验组，通过结果对比实验，探究未知的结果
• 控制变量与设计对照实验
  • 选材分组编号
  • 设置自变量
  • 设置因变量
• 同位素标记法，也叫示踪法
• 分离细胞器的方法
  • 差速离心法
• 彻底水解
  • 脱氧核糖核苷酸彻底水解为磷酸，脱氧核糖和碱基
• 水解
  • DNA水解为多个脱氧核糖核苷酸
• 分解
  • 脱氧核糖分解为氢元素，氧元素
• 归纳法
  • 完全归纳
  • 不完全归纳（很可能可信）