说明

日期：2023年4月25日

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第1章 走近细胞

第1节 细胞是生命活动的基本单位

细胞学说及其建立过程

1，细胞学说的提出：施莱登，施旺

2，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

1，细胞是生命活动的基本单位，生命活动离不开细胞。

2，相同物种构成种群；不同种群构成群落；群落和非生物物质和能量构成生态系统。

 

第2节 细胞的多样性和统一性

原核细胞和真核细胞

1，科学家根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。

2，蓝细菌细胞内含有藻蓝素和叶绿素a，细菌中的多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。

3，细菌的细胞都有细胞壁、细胞膜和细胞质，都没有由核膜包被的细胞核，也没有染色体，但有环状的DNA分子，位于细胞内特定的区域，这个区域叫作拟核。

4，原核细胞和真核细胞具有相似的细胞膜和细胞质，它们都以DNA作为遗传物质。

5，根瘤菌（属于细菌）与豆科植物共生形成根瘤。

6，支原体肺炎是一种常见的传染病，其病原体是一种称为肺炎支原体的单细胞生物。

7，沙眼衣原体是一类导致人患沙眼的病原体，是一种原核生物。

8，地球生命的分类

 

①具有细胞结构的生物的遗传物质均为DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA；

②单细胞生物均为单细胞生物，真核生物有单细胞（例如原生动物）和多细胞；

③具有细胞结构的生物中，除了支原体、衣原体和动物之外，其余的均有细胞壁；

④植物细胞壁成分是纤维素和果胶；细菌细胞壁成分是肽聚糖；真菌的细胞壁成分是壳多糖。

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第2章 组成细胞的分子

第1节 细胞中的元素和化合物

本章知识框架

 

组成细胞的元素

1，大量元素： C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。微量元素不用记。

组成细胞的化合物

1，细胞内含量最多的化合物是水。含量最多的有机化合物是蛋白质。

实验 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1，糖类中的还原糖，如葡萄糖，与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀，斐林试剂混匀后再用，水浴加热（50~65℃），生成砖红色沉淀。

2，脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，酒精洗去浮色，用显微镜观察。

3，蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，先加NaOH，再加CuSO₄。

4，斐林试剂与双缩脲试剂成分相同，但是斐林试剂的CuSO₄浓度大一些（因此用未混匀的斐林试剂外加适当蒸馏水可以用来检验蛋白质）。

 

第2节 细胞中的无机物

细胞中的水

1，水分为自由水和结合水。

2，水的作用：细胞内良好的溶剂，许多种物质能够在水中溶解；细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与；多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中；水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物，运送到排泄器官或者直接排出体外。

3，结合水是细胞结构的重要组成部分，结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。

4，结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。

细胞中的无机盐

1，细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。

2，Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素。

3，人体内Na⁺缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。

4，Ca²⁺的含量太低，动物会出现抽搐等症状。

5，自由水结合水无机物以及有机物之间的关系 

第3节 细胞中的糖类和脂质

细胞中的糖类

1，糖类是主要的能源物质。

2，糖类大致可以分为单糖、二糖和多糖等几类。

 

3，单糖不能继续水解，单糖包括：葡萄糖，果糖，半乳糖，核糖和脱氧核糖等。

4，二糖包括：麦芽糖，蔗糖，乳糖等。

5，生物体内的糖类绝大多数以多糖[(C₆H₁₀O₅)_n]的形式存在，包括淀粉，纤维素，糖原和几丁质等，它们均由葡萄糖构成。

6，糖原主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中，是人和动物细胞的储能物质。

7，除蔗糖与多糖之外，其余的糖类均为还原糖。

细胞中的脂质

1，脂质包括：磷脂，脂肪和固醇，其中固醇又包括胆固醇，性激素和维生素D。

 

2，脂质分子中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高。

3，脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油(又称甘油三酯，脂肪水解变成甘油和脂肪酸链。

4，脂肪是细胞内良好的储能物质，此外脂肪还可以保温，具有缓冲和减压的作用，保护内脏器官。

5，磷脂除了含有C、H、O外，还含有P甚至N。

6，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。在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中，磷脂含量丰富。

7，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。

8，维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。

9，细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。

10，几乎所有的脂质都是由内质网合成的。

 

第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者

蛋白质的功能

1，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——氨基酸

1，组成蛋白质的氨基酸有21种。氨基酸是组成蛋白质的基本单位。

2，每种氨基酸至少都含有一个氨基(-NH₂)和一个羧基(-COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R基）。

3，有8种氨基酸人体不能合成，称作必须氨基酸。

蛋白质的结构及其多样性

1，氨基酸以脱水缩合的方式进行连接，连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键（肽键结构可以使双缩脲试剂变紫色）。由两个氨基酸缩合而成的化合物，叫作二肽。

2，由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。多肽通常呈链状结构，叫作肽链。

3，肽键数 = 氨基酸数 - 肽链数。

4，蛋白质结构：一级结构就是氨基酸排列顺序；二级结构是肽链螺旋或折叠；三级结构是肽链的盘绕；四级结构是多条肽链的组合。

5，高温或强酸强碱可以让蛋白质空间结构破坏，失去活性，称作蛋白质变性。

6，在肽链中，如果两个巯基（-SH）靠近时，两个氢脱落，两个硫原子连接在一起，就形成了二硫键。 

第5节 核酸是遗传信息的携带者

核酸的种类及其分布

1，核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；另一类是核糖核酸，简称RNA。真核细胞的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。

2，DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸。

核酸是由核苷酸连接而成的长链

1，核苷酸是核酸的基本组成单位。一个核苷酸是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。

2，根据五碳糖的不同，可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸。

3，DNA和RNA各含4种碱基，但是组成二者的碱基种类有所不同。

4，如果DNA彻底水解，会得到如下部分：磷酸，脱氧核糖，四种含氮碱基。

5，DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链，RNA则是由核糖核苷酸连接而成的长链。

6，一般情况下，在生物体的细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，RNA由一条核糖核苷酸链构成。

7，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中，如HIV(人类免疫缺陷病毒)、SARS(严重急性呼吸综合征)病毒等。

生物大分子以碳链为骨架

1，在构成细胞的化合物中，多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子。

2，有机化合物元素组成

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第3章 细胞的基本结构

第1节 细胞膜的结构和功能

细胞膜的功能

1，将细胞与外界环境分隔开。

2，控制物质进出细胞。

3，进行细胞间的信息交流。

4，细胞之间信息交流方式：第一，两个细胞之间的信息交流可以通过直接接触来实现，例如精子和卵细胞之间的识别和结合；第二，内分泌细胞分泌的激素，随着血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞；第三，某些高等植物的相邻两个细胞之间通过胞间连丝连接，胞间连丝形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。

对细胞膜结构的探索

1，细胞膜成分：细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。此外，还有少量的糖类，糖类如果和蛋白质连接叫做糖蛋白，如果和磷脂连接叫做糖脂。

2，在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。

3，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。

4，1972年，辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。

5，科学方法——提出假说：首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。

流动镶嵌模型的基本内容

1，流动镶嵌模型认为，细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。

2，蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。

3，细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。

4，细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。

5，细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。

6，糖被在细胞生命活动中具有重要的功能。例如，糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。

7，植物细胞壁成分：纤维素和果胶；细菌细胞壁成分：肽聚糖。

 

第2节 细胞器之间的分工合作

细胞器之间的分工

1，细胞壁不是细胞器，动物细胞没有细胞壁，在真核细胞中，它位于植物细胞的细胞膜外侧，主要由纤维素和果胶构成，对细胞起支持与保护作用。

2，线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体。

3，内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道。

4，有些内质网上有核糖体附着，叫做粗面内质网，有些内质网上没有核糖体，叫做光面内质网。粗面内质网主要参与蛋白质的加工和运输，光面内质网主要合成脂质。

5，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”，将蛋白质分泌出去，在植物细胞中，高尔基体参与细胞壁的合成，此外，溶酶体也是从高尔基产生的。

6，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。

7，液泡主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含有糖类、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。

8，中心体分布在动物和某些低等植物中，由两个相互垂直排列的中心粒及周围物质组成，主要成分为蛋白质，中心体与细胞的有丝分裂和减数分裂有关。

9，核糖体是“生产蛋白质的机器”，核糖体由蛋白质和rRNA构成，有的附着于粗面内质网上，这些核糖体基本是合成分泌蛋白的，需要运输给高尔基体加工并分泌；还有的游离在细胞质基质中，这些核糖体基本是合成结构蛋白的，不需要加工分泌。

10，细胞器总结

11，科学方法 分离细胞器的方法——差速离心法：差速离心主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。

12，细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。

细胞器之间的协调配合

1，科学方法——同位素标记法：在同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研究中常用的同位素有的具有放射性，如¹⁴C、³²P、³H、³⁵S等；有的不具有放射性，是稳定同位素，如¹⁵N、¹⁸O等。

2，分泌蛋白的合成过程大致是：首先，在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程并且边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。囊泡转运到细胞膜与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。

3，在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体。

4，注意：只有分泌蛋白才会经过这种过程，结构蛋白基本不需要加工等过程，由核糖体合成之后可以直接使用。

细胞的生物膜系统

1，细胞膜，细胞器膜，核膜以及类囊体膜构成细胞的生物膜系统。

2，原核生物没有生物膜系统。

3，生物膜系统的作用：第一，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、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用；第二，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；第三，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，这样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、有序地进行。

 

第3节 细胞核的结构和功能

1，高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核。

细胞核的功能

1，细胞核是细胞的遗传信息库，是细胞遗传物质存储、复制和转录场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。

细胞核的结构

1，细胞核结构

2，细胞核的外面是核膜，是一个双层膜，核膜把核内物质与细胞质分开，核膜上有大量核孔，核孔实现细胞核和细胞质之间频繁的物质交换和信息交流。

3，细胞核的中央是一个核仁，核仁与核糖体RNA的合成以及核糖体的形成有关。

4，在细胞核里还有染色质，染色质主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。 

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第4章 细胞的物质输入和输出

第1节 被动运输

水进出细胞的原理

1，水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。

渗透压公式如下，其中c为浓度，因此浓度越大，渗透压越大。

2，细胞壁是全透性的，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。

3，植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。

4，质壁分离实验步骤：载玻片→样品→盖玻片→从一侧滴0.5g/mL的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸收。

5，原生质层具有半透性，蔗糖不能通过，细胞壁具有全透性，蔗糖和水都可以通过。

6，如果用乙醇、甘油、乙二醇或KNO₃等代替蔗糖，一开始也可以发生质壁分离，但是会自动复原，这是因为以上物质可以透过原生质层，缓慢进入液泡。

7，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。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。

自由扩散和协助扩散

1，物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散，例如水，O₂，CO₂，N₂，乙醇，甘油，苯等。

2，离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。

3，转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。

4，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。

5，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。

6，自由扩散与协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜运输的，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。

7，协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关。

 

第2节 主动运输与胞吞、胞吐

主动运输

1，物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。

胞吞与胞吐

1，大分子，病毒，细菌，或者批量小分子进出细胞时用胞吞胞吐的方式。

2，胞吞胞吐需要能量和蛋白质，注意这个蛋白质不是转运蛋白。

3，变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等食物，又能通过胞吐排出食物残渣和废物。在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。

4，跨膜运输方式总结如下 

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第5章 细胞的能量供应和利用

第1节 降低化学反应活化能的酶

一 酶的作用和本质

酶在细胞代谢中的作用

1，实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。

2，因自变量改变而变化的变量叫作因变量。

3，对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。

4，除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验。

5，酶是由活细胞产生的具有催化作用的物质，所有的活细胞都可以产生酶。

6，绝大多数酶是蛋白质，极少数的酶是RNA，称作核酶。

7，酶催化反应的原因是降低了反应物的活化能，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称为活化能。

8，被酶催化的物质叫做底物。

9，酶可以在体外起作用，而且可以不需要能量，例如唾液淀粉酶。

 

二 酶的特性

1，酶具有三个特性：①高效性②专一性③作用条件较温和。

2，人体内酶的最适温度和最适pH值不尽相同。

3，酶在低温时只是活性很低，但并不失活，升温时可以恢复活性，因此酶制剂适宜在低温下保存。

 

第2节 细胞的能量“货币”ATP

1，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

ATP是一种高能磷酸化合物

1，ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构可以简写成A-P~P~P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，~代表一种特殊的化学键。

2，ATP是一种高能磷酸化合物。

3，ATP各部分名称。

ATP与ADP可以相互转化

1，ATP水解后转化为ADP(腺苷二磷酸的英文名称缩写)。在有关酶的作用下，ADP可以接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP。

2，我们体内ATP含量并不高，但是每天需要大量ATP，这是因为ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。

3，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供能。

 

第3节 细胞呼吸的原理和应用

细胞呼吸的方式

1，酵母菌的呼吸方式为兼性厌氧呼吸，也就是说，酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。

2，CO₂可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。

3，橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应，变成灰绿色。

4，科学方法 对比试验：设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验,也叫相互对照实验。

5，科学家根据大量的实验结果得出结论：细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。

有氧呼吸和无氧呼吸

1，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

2，无氧呼吸分为两个阶段，这两个阶段由不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的，注意：线粒体不能直接利用葡萄糖。

3，细胞呼吸方程式总结

4，有氧呼吸与无氧呼吸第一步完全相同。

5，好氧细菌没有线粒体，它们参与有氧呼吸的酶在细胞膜内侧。

6，无氧呼吸第二步没有ATP产生。只在第一步生成少量ATP，葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。

7，酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。

8，在没有氧气参与的情况下，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。

9，在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、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。

细胞呼吸原理的应用

1，包扎伤口需要松一点，目的是让O₂进入，抑制厌氧菌繁殖。

2，花盆里的土壤经常翻动，目的是促进根的有氧呼吸。

3，破伤风芽孢杆菌为厌氧菌。

4，慢跑是为了防止肌肉产生大量乳酸。

5，在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。

 

 

第4节 光合作用与能量转化

一 捕获光能的色素和结构

捕获光能的色素及叶绿体的结构

1，捕获光能的色素

2，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

3，叶绿体中色素的提取与分离步骤：

①取材并剪碎；

②研磨（加SiO₂的目的是充分研磨，加CaCO₃的目的是保护叶绿素）；

③提取（提取液：无水乙醇或丙酮）；

④层析（层析液：石油醚、丙酮和苯的混合液），在滤纸上划线，重复3~4次。滤纸上的色素顺序从上到下依次是：胡黄ab，四种色素能够分开是因为它们在层析液中的溶解度不同。

4，吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上，叶绿体中，除了类囊体之外的空间称作叶绿体基质。

 

二 光合作用的原理和应用

1，光合作用可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段，暗反应现在也称为碳反应。

2，光反应干了三件事：吸收光能；将ADP和Pi合成ATP；降H₂O光解为O₂和[H]。 

3，光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，碳反应在叶绿体基质中进行。

4，NADP⁺+2e+H⁺ → NADPH（还原型辅酶Ⅱ）。细胞呼吸的[H]是NADH，称作还原型辅酶I。

5，碳反应是转了一个圈，第一步，C₅与CO₂结合，生成2个C₃，C₃在ATP功能以及NADPH还原的条件下变成C(H₂O)，此外还有C₅的再生。

6，鲁宾和卡门用¹⁸O标记的H₂O进行光合作用实验，发现植物释放的O₂含有¹⁸O，从而发现O₂来自水的光解。

7，卡尔文等用小球藻做了这样的实验：用经过¹⁴C标记的¹⁴CO₂，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性¹⁴C的去向，最终探明了CO₂中的碳是如何转化为有机物中的碳的，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。

8，影响光合作用的外部因素：光照强度，CO₂浓度，温度，水分和矿质元素等。

9，CO₂与光照强度的关系，光补偿点指的是细胞呼吸释放的CO₂和光合作用吸收的CO₂一样多的时候，光饱和点指的是植物光合作用刚刚达到最大速度时候的光照强度。

总光合速率（真正光合速率）＝净光合速率＋呼吸速率

总光合量（真光合量）=净光合量+呼吸消耗量 

10，在沙漠中，为了防止水分蒸发，某些植物（例如景天科植物）白天气孔关闭，CO₂无法进入，晚上气孔打开吸收CO₂，先转化成草酰乙酸，然后转化成苹果酸存储于液泡中，白天进行光反应时，暗反应所需的CO₂由苹果酸分解而来，而不是由气孔进入。

11，土壤中的硝化细菌可以将氨氧化成亚硝酸，再把亚硝酸氧化成硝酸，它们就利用氧化过程中产生的化学能，将CO₂和水合成有机物。因此硝化细菌是好氧细菌，而且是生产者。

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第6章 细胞的生命历程

第1节 细胞的增殖

细胞周期

1，一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期，分裂间期包括G₁期，S期和G₂期，分裂期包括：前期，中期，后期，末期。

2，细胞分裂的原因：随着细胞体积的变大，相对表面积变小，细胞和外界物质交换效率降低。

有丝分裂

1，有丝分裂的基本过程。

2，细胞有丝分裂的重要意义，是将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。

3，有丝分裂曲线图

4，蛙的红细胞是无丝分裂，其特点是没有出现纺锤丝和染色体的变化。

5，癌细胞可以无限增殖。

6，实验 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂：步骤如下

①解离：质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精；

②漂洗：蒸馏水

③染色：用甲紫或醋酸洋红

④制片并观察

7，显微镜下观察到：细胞呈正方形，排列紧密。

8，DNA，染色体，姐妹染色单体之间的数量关系。

 

第2节 细胞的分化

细胞分化及其意义

1，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，叫作细胞分化。

2，细胞分化的原因：基因的选择性表达。

细胞的全能性

1，细胞的全能性定义：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。

2，那些没有分化的细胞，如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞植物体的分生组织细胞也具有全能性。

3，现在人们可以利用植物细胞的全能性，通过植物组织培养的方法，快速繁殖花卉和蔬菜等作物，培养微型观赏植株，拯救濒危物种。

4，已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。

5，动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞( stem cell)。人的骨髓中有许多造血干细胞，它们能够通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去。

6，脐带血中含有大量的干细胞，可以培养并分化成人体的各种血细胞。目前，脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病。

 

 

第3节 细胞的衰老和死亡

细胞衰老的特征

1，衰老的细胞主要具有以下特征。

①细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低；

②细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深；

③细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小；

④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；

⑤细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。

2，毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，所以老年人的头发会变白。

3，老年人的皮肤上会出“老年斑”，这也是细胞内色素积累的结果。

细胞衰老的原因

1，细胞衰老的学说：自由基学说和端粒学说。

2，异常活泼的带电分子或基团称为自由基。自由基含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。此外，辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。例如，水在电离辐射下便会产生自由基。

3，自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。这些新产生的自由基又会去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，对生物膜损伤比较大。

4，自由基还会攻击DNA，可能引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老。

5，每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，称为端粒。

6，端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤结果使细胞活动渐趋异常。

7，对于单细胞生物来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；但对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事。

8，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。

9， 细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。

10，人体皮肤生发层细胞不断分裂产生新的细胞以替代衰老的细胞；血液中的红细胞快速地更新，可以保障机体所需氧气的供应。

细胞的死亡

1，细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。

2，由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。

3，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（细胞免疫），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都起着非常关键的作用。

4，细胞坏死是指在种种不利因素影响下，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。

5，在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用，这就是细胞自噬。

6，处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量；在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以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。

7，有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。