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生物必修一

细胞是生命活动的基本单位

细胞学说及建立过程

建立者

施莱登

施旺

内容特点

细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成

细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用

新细胞是由老细胞分裂产生的

建立过程

1543

科学家

维萨里

比夏

贡献（器官、组织水平研究生命）

1665年

科学家（罗伯特·虎克）

贡献（用显微镜法腺细胞并命名（死）细胞）

17世纪

列文虎克用显微镜观察到了活细胞

马尔比基用显微镜观察了动植物的微细结构

19世纪

施莱登首先提出细胞是构成植物体的基本单位

施旺与施莱登共同提出一切动植物都是有细胞发育而来的观点

耐格里发现新细胞的产生式细胞分裂的结果

1858年（魏尔肖总结细胞通过分裂产生新细胞）

意义

揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了整个生物界的统一性

细胞是基本的生命系统

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）

注意（分子、原子和病毒不属于生命系统的结构层次）

使用高倍显微镜观察几种细胞

显微镜的结构及成像原理

结构

光学结构

镜头

目镜（成反比）

物镜（成正比）

倒立放大虚像

反光镜

平面镜（光线较强时使用）

凹面镜（光线较弱时使用）

机械结构

准焦螺旋

使镜筒上升或下降

转换器

转换物镜

遮光器

调节视野亮度

成像原理（见初中）

显微镜的使用方法

低倍镜观察（取镜→安放→对光→压片→调焦→低倍镜观察）

高倍镜观察

亮（转动反光镜使视野明亮）

移（将物像移到视野中央）

转（转动转换器，换上高倍物镜）

调（调细准焦螺旋使物像清晰）

原核细胞的多样性

分类依据（细胞有无以核膜为界限的细胞核）

常见原核细胞的结构

蓝细菌

图片

组成

拟核

细胞壁（肽聚糖）

细胞膜

DNA、

核糖体

生活方式（因其细胞内含有藻蓝素和叶绿素所以能进行光合作用，为自养生物）

细菌

组成

核糖体

核区

鞭毛

细胞质

细胞壁（几丁质）

细胞膜

荚膜

生活方式（绝大多数营腐生或寄生，为异养生物）

支原体

注意（无细胞壁）

组成细胞的分子

细胞中的元素和化合物

元素

大量元素

基本元素

微量元素

Mo(钼)

化合物

无机化合物

有机化合物

脂质

蛋白质

核酸

糖类

细胞中的无机物

细胞中的水

水存在的形式及作用

结合水（4.5%）

细胞结构的重要成分

自由水（95.5%）

细胞内的良好溶剂

参与细胞内的生物化学反应

为细胞提供液体环境

运输营养物质和代谢废物

与代谢强度的关系（自由水/结合水）

比值大（新陈代谢旺盛）

比值小（抗寒抗旱/抗逆性强）

细胞中的无机盐

存在状态（绝大多数以离子形式存在）

地位（少量但重要）

作用

构成细胞某些复杂化合物的重要组成部分

维持细胞和生物体的生命活动

维持生物体内平衡

酸碱平衡

渗透压平衡

细胞中的糖类和脂质

糖类

元素（大部分为CHO）

作用（重要能源物质）

分类

单糖

定义（不能再水解的糖）

特点（可氧化分解）

举例

葡萄糖

果糖

半乳糖

核糖

脱氧核糖

六碳糖

五碳糖

二糖

定义（由两个单糖分子脱水缩合而成）

举例

蔗糖

葡萄糖

乳糖

麦芽糖

葡萄糖

乳糖

葡萄糖

半乳糖

动物

植物

多糖

定义（由多个单糖分子脱水缩合形成的聚合体）

举例

淀粉（植物的供能物质）

纤维素（植物细胞壁的组成成分）

糖原（动物体内的组成物质）

肝糖原

肌糖原

几丁质

元素组成（CHON）

广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼

脂质

元素组成（CHO（NP））

分类

脂肪

元素（CHO）

作用

良好的储能物质

保温

缓冲减压

特点（H多O少）

耗氮量大

生成水多

放出能量多

磷脂

元素（CHONP）

作用（构成生物膜的重要成分）

注意（核糖体无细胞器膜）

固醇

元素（CHO）

分类

胆固醇

构成细胞膜（含量很少）

参与血液中脂质的运输

性激素

促进生殖器官发育

生殖细胞的形成

维生素D

促进对Ca、P的吸收

结构

脂肪（甘油三酯）结构

一分子甘油

三分子脂肪酸

饱和脂肪酸

固态

存在于动物中

不饱和脂肪酸

液态

存在与植物中

磷脂

结构图

专题：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

糖类（还原糖）

材料（梨匀浆）

原理（）

斐林试剂

甲液（0.1g/mLNaOH）

乙夜（0.05g/mL）

目的（获得新制的氢氧化铜悬浊液）

等量混匀，现配现用

蛋白质

材料（豆浆、稀释后蛋清）

原理（蛋白质+双缩脲试剂紫色络合物（碱性环境））

双缩脲试剂

A液（0.1g/mLNaOH）

B液（0.01g/mL）

脂肪

材料（花生（切成薄片））

原理（苏丹Ⅲ染液能将脂肪染成橘黄色）

蛋白质

功能

构成细胞和生物体的结构

催化（酶，大部分为蛋白质，少部分为RNA）

运输（蛋白质）

免疫（抗体、免疫球蛋白）

调节（激素）

结构

基本单位（氨基酸）

分类

非必需氨基酸

必需氨基酸

赖氨酸

色氨酸

苯丙氨酸

蛋（甲硫）氨酸

苏氨酸

异亮氨酸

缬氨酸

氨基酸的结构通式

成肽规律（一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的羟基脱水缩合）

蛋白质的空间结构

肽键形成多肽链（一级结构）

氢键使多肽链盘曲折叠（二级结构）

二硫键使肽链形成复杂的空间结构（三级结构）

数量累加（四级结构）

蛋白质多样性的原因

氨基酸种类多

氨基酸数目多

氨基酸排列顺序多样

肽链盘曲折叠方式及其形成的空间结构多样

核酸

作用

体内的遗传物质

控制变异

指导蛋白质的合成

种类

DNA（脱氧核糖核酸）

RNA（核糖核酸）

分布

细胞生物（均有）

遗传物质（DNA

分布位置

真核

DNA主要分布在细胞核中，少量位于细胞质-叶绿体/线粒体中

RNA主要分布在细胞质中，少部分在核仁中

原核（DNA（拟核）和RNA都在细胞质中）

病毒（只有一种）

DNA病毒（噬菌体）

RNA病毒（HIV、烟草花叶病毒）

核苷酸

组成

一个磷酸基团

一个五碳糖

核糖

脱氧核糖

一个含氮碱基

结构

磷酸

五碳糖

核糖

脱氧核糖

含氮碱基

脱氧核糖核苷酸

A（腺嘌呤）

G（鸟嘌呤）

C（胞嘧啶）

T（胸腺嘧啶）

核糖核苷酸

A（腺嘌呤）

G（鸟嘌呤）

C（胞嘧啶）

U（尿嘧啶）

核酸的水解

初步水解（形成核苷酸）

彻底水解

五碳糖

磷酸

含氮碱基

细胞的基本结构

细胞膜

边界（细胞膜）

功能（活细胞中）

将细胞与外界环境分隔开

控制物质进出细胞

特性（选择透过性）

物质进出

进（营养物质，病菌）

出（代谢废物、抗体、激素等）

进行细胞间的信息交流

结构

探索细胞膜成分过程

欧文顿推测细胞膜主要成分为脂质

戈特和格伦德尔用丙酮提取脂质发现其为两层

丹尼尔和戴维森推测含有蛋白质

对细胞膜结构的探究

罗伯特森的暗亮暗三层结构（蛋白质-脂质-蛋白质）

1970年人鼠细胞融合实验

细胞具有流动性

流动镶嵌模型（辛格和尼尔科森）

基本支架（磷脂双分子层）

屏障作用

镶嵌（蛋白质）

镶在表面

嵌入其中

贯穿整个

流动（磷脂与大多数蛋白质）

细胞器

细胞器的分离

方式（差速离心法）

结构

液泡

分布（植物、真菌（酵母菌））

结构

单层膜（液泡膜）

内含细胞液（无机盐、水、蛋白质、色素（非光合色素））

作用

调节植物细胞内的环境

充盈大液泡可以让植物挺立

叶绿体

分布（植物细胞）

结构

双层膜

外膜

内膜

叶绿体基质（DNA、RNA、核糖体）

叶绿体基粒

多个基粒组成类囊体（有薄膜）

作用

光合作用的场所

光合色素只分布在类囊体薄膜上

与光合有关的酶可以在类囊体薄膜上，也可以在叶绿体基质中

养料制造场所

能量转换站

线粒体

分布（动植物细胞）

结构

双层膜

外膜

内膜（向内凹陷成嵴）

线粒体基质（内含DNA、RNA、核糖体）

作用

有氧呼吸的主要场所（动力车间）

核糖体

分布（真核细胞、原核细胞）

结构

大亚基

小亚基

作用

产生蛋白质（氨基酸的脱水缩合发生在核糖体上）

内质网

分布（动物细胞、植物细胞）

结构（单层膜）

粗面内质网

光面内质网

特点（内连核膜，外连细胞膜“膜性管道系统”）

作用

粗面内质网（蛋白质合成、加工）

光面内质网（合成脂质）

高尔基体

分布

动物细胞

植物细胞

结构（单层膜）

作用再加工蛋白质并进行分选包装

用囊泡发送蛋白质

植物细胞细胞壁的形成

动物细胞溶酶体的形成

溶酶体

分布（主要分布在动物细胞）

结构（单层膜）

内含多种水解酶

作用

对内分界衰老损伤的细胞器

对外杀死入侵的病菌和细胞

蛋白质（酶）来源

核糖体→内质网→高尔基体

中心体

分布

动物细胞

低等植物细胞（无器官分化）

结构

两个互相垂直的中心粒构成一个中心体

特点（每个细胞只有一个中心体）

作用（与细胞的有丝分裂有关）

生物膜系统

细胞膜

细胞器膜

核膜

囊泡

细胞核

只有真核细胞有细胞核

无细胞核的真核细胞

功能

遗传信息库

代谢遗传的控制中心

结构

核膜

磷脂双分子层+蛋白质

作用

将核内与核外物质分隔开

控制小分子物质进出细胞膜

核孔/核孔复合体

控制大分子物质进出

核仁

与某种RNA（rRNA）和核糖体的形成有关

染色质/染色体

细胞的物质输入和输出

被动运输

扩散作用（分子自发地从浓度高的地方移动到浓度低的地方）

渗透作用

发生条件

必须通过半透膜

半透膜两侧有浓度差

水进出细胞

水进出动物细胞

半透膜（细胞膜）

浓度差

细胞质浓度小于外界浓度

高渗溶液

状态（细胞失水皱缩直至死亡）

细胞质浓度大于外界浓度

低渗溶液

状态（细胞吸水膨胀直至胀破）

细胞质浓度等与外界浓度

等渗溶液

状态（维持形态不变）

水进出植物细胞

半透膜（原生质层）

细胞膜

液泡膜

两膜之间的细胞质

原生质体（植物细胞初细胞壁外的所有结构）

浓度差

外界浓度大于细胞液浓度

质壁分离

细胞液浓度上升

颜色变深

吸水能力提高

外界浓度小于细胞液浓度

质壁分离的复原

自动发生质壁分离复原的物质

高浓度乙二醇

甘油

高浓度硝酸钾

尿素

被动运输

自由扩散

特征

顺浓度梯度

无需能量

无需蛋白质

举例

气体分子

脂溶性物质

甘油

乙醇

苯

性激素

影响因素（浓度差）

协助扩散

特征

顺浓度梯度

无需能量

需要转运蛋白

通道蛋白

特点

专一性

运输物质不与通道蛋白结合且通道蛋白结构不改变

种类

水通道蛋白

离子通道蛋白

载体蛋白

特点

运输物质与其结合，其空间结构和自身构象改变

举例

离子

小分子有机物

氨基酸

葡萄糖

影响因素

浓度差

细胞膜表面转运蛋白的数量

主动运输和胞吞胞吐

主动运输

特点

逆浓度梯度

需要载体蛋白

需要能量

举例

葡萄糖、蛋白质通过小肠上皮细胞

大部分离子通过细胞膜

意义

保证活细胞按生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质

影响因素

细胞膜上载体蛋白的数量

能量的浓度（氧气的浓度）

外界因素

温度对跨膜运输有影响

胞吞胞吐

特点

运输大分子（和一部分小分子）

需要蛋白质

受体

需要能量

无专一性

结构基础（细胞膜具有流动性）

举例

胞吞

吞噬细胞吞噬抗原

胞吐

分泌蛋白的分泌

细胞能量的供应和应用

降低化学反应活化能的酶

酶的本质

产生场所（活细胞内）

作用（催化作用）

化学本质（有机物）

大部分为蛋白质

少部分为RNA（核酶）

作用机理（降低化学反应的活化能）

酶的特性

高效性

专一性

作用条件温和

细胞的能量“货币”ATP

ATP

名称（甘油三磷酸）

结构

结构简式

A-P~P~P（~代表具有能量的特殊化学键）

ATP的水解

A-P~P~PA-P~P+Pi+能量（1molATP放出能量约30.45kJ）

ATP的合成（）

子主题4

呼吸作用

细胞呼吸的作用（将细胞内有机物氧化分解，放出能量）

有氧呼吸

阶段

阶段一（细胞质基质）

阶段二（线粒体基质）

阶段三（线粒体内膜）

总反应式

有氧呼吸场所

真核生物

细胞质基质

线粒体

原核生物

细胞质基质

细胞膜

意义

有利于维持细胞的相对稳定状态

是有机物的细胞充分转移到ATP中

呼吸速率的影响因素

氧气浓度

酶的活性

无氧呼吸

定义

没有氧气参与

将有机物不彻底分解并放出能量

阶段

阶段一（细胞质基质）

阶段二（细胞质基质）

乳酸（）

酒精（）

最终产物

乳酸

人

动物骨骼肌细胞

哺乳动物成熟红细胞

马铃薯块茎

甜菜根细胞

乳酸菌

酒精

酵母菌

绝大多数植物细胞

总结

生物代谢枢纽（丙酮酸）

光合作用与能量转化

反应式

叶绿素

光合色素种类

类胡萝卜素

胡萝卜素（橙黄）

叶黄素（黄色）

只吸收蓝紫光

叶绿素

叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素b（黄绿色）

吸收蓝紫光和红光

位置

光合色素位于类囊体薄膜上

光和作用相关的酶在叶绿体基质和类囊体薄膜上

光合作用发生过程图解

光反应电子传递链

影响光合作用的因素

二氧化碳浓度

光

光照强度

光质

叶绿体

光合色素

酶

温度

细胞的生命历程

细胞的增殖

细胞不能无限生长的原因

细胞控制范围有限

细胞相对表面积控制细胞的无限增长（相对表面积=表面积/体积）

细胞增殖

定义（细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程）

意义

单细胞生物繁衍后代

多细胞生物

生长

补充衰老死亡的细胞

方式

原核生物（二分裂）

真核生物

有丝分裂（体细胞）

无丝分裂（蛙的红细胞）

减数分裂（生殖细胞）

细胞周期

分裂间期

（有关蛋白质的合成）

S（DNA的复制）

（（有关蛋白质的合成）

分裂期

前期（“膜仁消失显两体”）

两消（核膜核仁消失）

两现（染色体、纺锤体出现）

纺锤体形成方式（植物细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体）

染色体位置（杂乱地分布在纺锤体中央）

中期（“形定数增赤道齐”）

染色体运动方向（纺锤丝牵引染色体运动使其着丝粒排列在赤道板上）

染色体特点（数目和形态清晰）

观察的最佳时期

后期（“粒裂数增均两极”）

运动（着丝粒一分为二，姐妹染色单体分开形成两条染色体，在纺锤丝的牵引下向两极移动）

数目变化

染色单体消失

染色体数目加倍

DNA不变

末期（“两消两现建新壁”）

两消（染色体纺锤体消失）

两现（核膜核仁）

在赤道板位置出现细胞板（由高尔基体形成细胞壁）

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