緒論生物界與生物學競賽輔導課件

1緒論：生物界與生物學

第一頁，共一百四十二頁。1.1生命的特征當人們從太空俯瞰我們居住的地球時都深身地被這顆美麗蔚藍色的星球所感動,一種自豪和幸運的心情油然而生.這顆默默無聞的星球漂浮在茫茫星際和浩瀚的宇宙之中,顯得是那么渺小和微不足道.但是它和我們迄今已知的所有天體表現(xiàn)得又是如此地不同,呈現(xiàn)出一派昂然生機,山巒原野,江河滄海,眾生蕓蕓,千勢百態(tài),是什么賦予地球以如此神奇的景觀,答案是生命.第二頁，共一百四十二頁。生命是主要由核酸和蛋白質(zhì)組成的具有不斷自我更新能力的多分子體系的存在形式，是一種過程，是一種現(xiàn)象.

生命的物質(zhì)基礎是蛋白質(zhì)和核酸;生命運動的本質(zhì)特征是不斷自我更新，是一個不斷與外界進行物質(zhì)和能量交換的開放系統(tǒng);生命是物質(zhì)的運動，是物質(zhì)運動的一種高級的特殊存在形式第三頁，共一百四十二頁。新陳代謝

生物體不斷地吸收外界的物質(zhì)，在生物體內(nèi)發(fā)生一系列變化，最后成為代謝最終產(chǎn)物而被排出體外合成作用（anabolism）

從外界攝取物質(zhì)和能量，將它們轉化為生命本身的物質(zhì)和貯存在化學鍵中的化學能.分解作用（catabolism）

分解生命物質(zhì)，將能量釋放出來，供生命活動之用.第四頁，共一百四十二頁。應激性

生物體對外界刺激發(fā)生反應的特性,稱應激性.

第五頁，共一百四十二頁。穩(wěn)態(tài)生物體內(nèi)部都含有一定的液體,分布在細胞內(nèi)和細胞外.細胞外的液體即生物體的內(nèi)環(huán)境.當內(nèi)環(huán)境發(fā)生某種變化時,生物體就會行使一定的調(diào)節(jié)功能,來使這種變化減至最小.第六頁，共一百四十二頁。生長發(fā)育任何生物體在其一生中都要經(jīng)歷從小到大的生長過程,這是由于同化作用大于異化作用的結果.生物體的一生,從生殖細胞形成、卵受精、受精卵分裂，再經(jīng)過一系列形態(tài)、結構和功能的變化，才能形成一個新的個體，再經(jīng)性成熟，然后經(jīng)衰老而死亡，這一轉變過程叫做發(fā)育。第七頁，共一百四十二頁。遺傳變異和進化生物體生殖所產(chǎn)生的后代常與親代相似，這種現(xiàn)象叫遺傳。但是后代與親代之間，后代個體之間，不會完全相同，總會有所差異，這種現(xiàn)象稱變異。

進化是群體或物種在連續(xù)的世代中發(fā)生的遺傳改變和相關的表型變化，也包括在漫長歷史時期中生物和環(huán)境的相互作用和它們之間的協(xié)同進化。第八頁，共一百四十二頁。適應每一種生物都有自己特有的生活環(huán)境，它的結構和功能總是適合于在這種環(huán)境條件下的生存和延續(xù).適應的含義：

（1）生物的結構都適應 于一定的功能.

（2）生物的結構和功能 適應于其在一定環(huán)境條件下的生存和 延續(xù).適應是生命所特有的現(xiàn)象。第九頁，共一百四十二頁。1.2分類階元和界的劃分

林奈提出用兩個拉丁名作為物種的學名.如家犬的學名是Canisfamuliaris.Canis是屬名,famuliaris是種名.每一個物種都由一個雙名命名的學名,即二名法.

物種以上的分類階元有屬(genus)、科(family)、目(order)、綱(class)、門(phylum)和界(kingdom).

林奈提出兩界分類系統(tǒng),即動物界和植物界;海克爾提出三界分類系統(tǒng),即增加了原生生物界;惠特克又提出了五界分類系統(tǒng),即原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界。第十頁，共一百四十二頁。第十一頁，共一百四十二頁。1.3生物學常用的研究方法研究步驟:

認識問題——搜集資料——提出假說——檢驗假說——評價數(shù)據(jù)——結果報道第十二頁，共一百四十二頁。1.4生物學分科1.按生物類群或研究對象來分植物學、動物學、微生物學、病毒學、人類學、古生物學、藻類學、昆蟲學、魚類學、鳥類學等.2.按研究的生命現(xiàn)象或生命過程來分形態(tài)學、生理學、分類學、胚胎學、解剖學、遺傳學、生態(tài)學、進化學、組織學、細胞學、病理學、免疫學等第十三頁，共一百四十二頁。3.按生物結構的層次來分

種群生物學、細胞生物學、分子生物學、分子遺傳學、量子生物學等.4.按與其他學科的關系來分

生物物理學、生物化學、生物數(shù)學、生物氣候?qū)W、生物地理學、仿生學、放射生物學等第十四頁，共一百四十二頁。1.5生物學學與現(xiàn)代社會生活的關系1.農(nóng)業(yè)方面遺傳育種——農(nóng)作物、畜牧業(yè)的優(yōu)良品種（無籽西瓜）人造種子生物殺蟲劑第十五頁，共一百四十二頁。2.醫(yī)藥衛(wèi)生方面新的抗菌素、疫苗免疫學

提高了異體器官移植的成功率，并發(fā)現(xiàn)了自體免疫疾病的病因基因工程菌與基因療法

胰島素、干擾素、生長激素、淋巴細胞活素、血纖維蛋白溶解劑、白蛋白、血因子、單克隆抗體、DNA探針等第十六頁，共一百四十二頁。干擾素

第十七頁，共一百四十二頁。3.輕工業(yè)、食品工業(yè)

酶工程

食品、醫(yī)藥、發(fā)酵、日用化工、輕紡、制革、水產(chǎn)、木材、造紙、能源、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等經(jīng)濟部門

發(fā)酵工程

釀酒制曲、味精、抗菌素、維生素等第十八頁，共一百四十二頁。2.生命的物質(zhì)基礎遺傳信息的存儲和傳遞者——核酸遺傳信息的表達者——蛋白質(zhì)生命過程的催化劑——酶生命過程的碳源和能源——糖類生命體的重要構件和儲能物質(zhì)——脂類維持生命的重要小分子物質(zhì)——維生素第十九頁，共一百四十二頁。有機物蛋白質(zhì)(protein)

核酸(nucleicacid)

糖(carbohydrate)

脂類(lipid)

維生素(vitamin)其中蛋白質(zhì)是由氨基酸(aminoacid)構成的,核酸是由核苷酸(nucleotide)構成因此氨基酸,核苷酸被稱為構件分子(buildingblockmolecule)第二十頁，共一百四十二頁。⑴無機物水（water)無機鹽(mineral)

第二十一頁，共一百四十二頁。⑵生命過程的碳源和能源——糖類①單糖葡萄糖的分子結構單糖分類

丙糖戊糖己糖②寡糖

麥芽糖

(maltose):兩分子葡萄糖由糖苷鍵連接，具還原性

蔗糖

(sucrose):由一分子葡萄糖和一分子果糖通過糖苷鍵連接而成，無還原性

乳糖(lactose)第二十二頁，共一百四十二頁。③多糖均一多糖

淀粉糖原纖維素非均一多糖

透明質(zhì)酸軟骨素第二十三頁，共一百四十二頁。幾種多糖淀粉肌糖原纖維素第二十四頁，共一百四十二頁。⑶生命體的重要構件和儲能物質(zhì)——脂類①脂肪（三酰甘油)

甘油和脂肪酸結合而成.室溫下，液態(tài)的稱為油，固態(tài)的稱為脂.②類脂:

磷脂是細胞膜的主要結構成分,有極性的頭部和兩條疏水的尾部.類固醇:最常見的為膽固醇,是細胞膜的重要成分,也是動物體內(nèi)合成其他類固醇的原料.蠟也是脂類,其疏水性比脂肪更強,可以保護生物體的表面.第二十五頁，共一百四十二頁。固醇第二十六頁，共一百四十二頁。⑷維生素維生素A（視黃醇）維生素D維生素E維生素K（血凝維生素）維生素C（抗壞血酸）維生素B第二十七頁，共一百四十二頁。⑸遺傳信息的表達者——蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的功能:結構功能防御功能信號功能調(diào)節(jié)功能運輸功能運動功能其他功能第二十八頁，共一百四十二頁。氨基酸的通式組成蛋白質(zhì)的常見氨基酸有20種，通式如右圖R不同，組成的氨基酸就不同.第二十九頁，共一百四十二頁。必需氨基酸20種氨基酸中有8種不能由人體合成，必須從外界攝取，稱為必需氨基酸8種必需氨基酸為纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、賴氨酸第三十頁，共一百四十二頁。蛋白質(zhì)一級結構肽鍵肽鏈氨基酸排列順序等二級結構肽鏈的主鏈在空間的走向α螺旋β折疊β轉角第三十一頁，共一百四十二頁。三級結構親水基位于球體表面，疏水基位于球體內(nèi)部球狀蛋白溶于水四級結構多亞基構成的寡聚蛋白結構均一寡聚蛋白:由相同亞基構成非均一寡聚蛋白:由不同亞基構成第三十二頁，共一百四十二頁。第三十三頁，共一百四十二頁。⑹遺傳信息的存儲和傳遞者——核酸核酸的化學結構第三十四頁，共一百四十二頁。核酸的分類核酸分為：

脫氧核糖核酸:(DeoxyribonucleicacidDNA)

DNA含G(鳥嘌呤)、A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)四種堿基和脫氧核糖.核糖核酸(RibonucleicacidRNA):RNA含G(鳥嘌呤)、A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、U(尿嘧啶)四種堿基和核糖.第三十五頁，共一百四十二頁。DNA的堿基組成A+G=C+T、G=C、A=T同種生物的不同組織的堿基組成相同，不同生物的同種組織的堿基組成不同年齡、營養(yǎng)、環(huán)境不影響堿基組成第三十六頁，共一百四十二頁。DNA一級結構第三十七頁，共一百四十二頁。一種十分穩(wěn)固的結構——DNA雙螺旋1953年，Watson

提出的DNA雙螺旋結構第三十八頁，共一百四十二頁。DNA雙螺旋模型的意義能夠有效地解釋遺傳信息的儲存、傳送和自我復制提出了遺傳信息的流動過程:復制DNA→

轉錄RNA→

翻譯蛋白質(zhì)第三十九頁，共一百四十二頁。3細胞的基本形態(tài)結構與功能3.1細胞的基本結構與功能1.細胞膜和細胞壁

細胞膜最重要的特性之一是半透性或選擇性透性,既選擇地允許物質(zhì)通過擴散、滲透和自動運輸?shù)确绞匠鋈爰毎?，從而保證細胞正常代謝的進行。

植物細胞在細胞膜之外有細胞壁，細胞壁的主要功能是支持和保護，同時還能防止細胞吸水而破裂，保持細胞正常形態(tài)。第四十頁，共一百四十二頁。第四十一頁，共一百四十二頁。

第四十二頁，共一百四十二頁。2.胞核的基本結構⑴核被膜與核纖層:

核膜位于細胞核的最外層,是細細胞核與細胞質(zhì)之間的界膜.由于膜的特殊位置決定了它的兩方面的功能:一方面核被膜構成了核、質(zhì)之間的天然選擇性屏障，它將細胞分成核與質(zhì)兩大結構與功能區(qū)域，DNA復制、RNA轉錄與加工在核內(nèi)進行，蛋白質(zhì)翻譯則局限在細胞質(zhì)中，這樣就避免彼此相互干擾，使細胞的生命活動更加有序井然；另一方面，核膜并不是完全封閉的細胞核與細胞質(zhì)之間有頻繁的物質(zhì)交換與信息交流，這主要是通過核膜上的核孔復合體進行的。第四十三頁，共一百四十二頁。⑵染色質(zhì)：

染色質(zhì)是細胞周期細胞核內(nèi)能被堿性染料染色的物質(zhì)，主要由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線形復合結構，是細胞周期細胞遺傳物質(zhì)的存在形式。染色體是細胞在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中由染色質(zhì)聚縮而成的是染色質(zhì)的高級結構。DNA是生物遺傳信息的一級載體，一種生物儲存在單倍體染色體組中的總遺傳信息稱該生物的基因組.第四十四頁，共一百四十二頁。

組蛋白是真核生物染色質(zhì)和染色體的基本結構蛋白，是一套堿基蛋白質(zhì)，帶正電荷。組蛋白有5種類型：H1、H2A、H2B、H3和H4。5種組蛋白在功能上分為兩組：一組是核小體組蛋白，包括H2A、H2B、H3和H4；H1屬于另一組組蛋白，它不參與核小體的組建，在構成核小體時起連接作用。核小體是染色質(zhì)和染色體的基本結構單位，由DNA和組蛋白構成

非組蛋白是與特異DNA序列結合的蛋白，所以又稱特異DNA序列結合蛋白，含有較多的酸性氨基酸。非組蛋白是一類特異的轉錄調(diào)控因子，參與基因表達調(diào)控第四十五頁，共一百四十二頁。⑶核仁：核仁的功能有：①rRNA的合成：核仁的主要功能是進行rRNA的合成，并且是由專一的RNA聚合酶Ⅰ負責轉錄；②rRNA的前體的加工：每個rRNA基因轉錄單位由RNA聚合酶Ⅰ轉錄產(chǎn)生相同的初始轉錄產(chǎn)物rRNA前體，負責rRNA的前體加工的酶是RNA酶（RNase）；③參與核糖體大小亞基的裝配：④控制蛋白質(zhì)合成的速度：由于核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠，核糖體裝配的速度直接影響蛋白質(zhì)的合成，所以核仁通過控制核糖體裝配達到控制蛋白質(zhì)合成。第四十六頁，共一百四十二頁。3細胞質(zhì)和細胞器⑴內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：

光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(sER)的功能包括：脂質(zhì)的合成與轉運；類固醇激素的合成；解毒作用；離子調(diào)節(jié)作用。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rER)的功能包括：參與蛋白質(zhì)的合成；蛋白質(zhì)的運輸；蛋白質(zhì)的修飾與加工；新生肽的折疊與組裝。第四十七頁，共一百四十二頁。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第四十八頁，共一百四十二頁。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第四十九頁，共一百四十二頁。⑵高爾基體高爾基體功能:蛋白質(zhì)修飾與加工（糖基化等）蛋白質(zhì)的分選蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的運輸?shù)鞍踪|(zhì)分泌等形成面成熟面空腔分泌小泡第五十頁，共一百四十二頁。

⑶線粒體——能量轉換器：

線粒體是細胞內(nèi)氧化磷酸化和形成ATP的主要場所。

形態(tài)結構第五十一頁，共一百四十二頁。線粒體的形態(tài)結構外膜嵴基質(zhì)膜間隙內(nèi)膜第五十二頁，共一百四十二頁。線粒體的主要功能:

線粒體是細胞進行氧化呼吸，產(chǎn)生能量的地方，在線粒體中進行的代謝途徑主要有:三羧酸循環(huán)氧化磷酸化參與脂肪酸代謝⑷葉綠體--能量轉換器葉綠體基本結構

基粒類囊體內(nèi)膜外膜第五十三頁，共一百四十二頁。⑸溶酶體溶酶體（lysome）

是胞質(zhì)中一類包著多種水解酶的小泡.

第五十四頁，共一百四十二頁。溶酶體的功能:溶酶體的標志酶是酸性水解酶消化細胞內(nèi)吞的食物，為細胞提供營養(yǎng)清除衰老的細胞器防御功能例如：1.兩棲類發(fā)育過程中蝌蚪尾巴的退

2.哺乳動物斷奶后乳腺的退化性的變化等第五十五頁，共一百四十二頁。⑹細胞骨架系統(tǒng)胞質(zhì)骨架微絲微管中間纖維核骨架核纖層

核基質(zhì)第五十六頁，共一百四十二頁。①微絲:微絲是指真核細胞中由肌動蛋白單體組成的骨架纖維.微絲的功能肌肉收縮微絨毛應力纖維胞質(zhì)環(huán)流和阿米巴運動胞質(zhì)分裂環(huán)第五十七頁，共一百四十二頁。②微管:雙管三連管微管蛋白二聚體原纖維微管壁長管狀微管二連管（菌毛和鞭毛）三連管（中心體和基體）第五十八頁，共一百四十二頁。微管的功能:維持細胞形態(tài)與胞內(nèi)運輸有關與鞭毛運動與菌毛運動有關與紡錘體和染色體運動有關基粒與中心體的結構單位第五十九頁，共一百四十二頁。③中間纖維中間纖維的類型角蛋白纖維波形纖維結蛋白纖維神經(jīng)元纖維神經(jīng)膠質(zhì)纖維C末端N末端中間纖維第六十頁，共一百四十二頁。④細胞核骨架:活性基因復制起點殘留核仁核骨架纖維非活性基因核纖層DNA環(huán)狀結構域第六十一頁，共一百四十二頁。3.2生物膜---流動鑲嵌模型第六十二頁，共一百四十二頁。脂質(zhì)雙層鑲嵌蛋白跨膜蛋白膜表面蛋白膜蛋白分布不對稱第六十三頁，共一百四十二頁。1.脂雙層脂雙層的脂質(zhì)包括：磷脂、膽固醇和糖脂。磷脂是脂雙層的基本成分，在水溶液中，磷脂分子能自發(fā)地迅速形成脂雙層。磷脂分子可以進行側向運動、旋轉運動、脂肪酸鏈的擺動及翻轉運動等運動形式。膽固醇：在哺乳動物細胞中，與磷脂分子一樣多。膽固醇分子也是極性分子，在脂雙層中它的極性頂端（—OH）靠近磷脂的極性端，類膽固醇環(huán)與磷脂親水頂端以下的碳氫鏈相互作用，可調(diào)節(jié)膜的流動性，這對膜行使其功能是必需的。第六十四頁，共一百四十二頁。第六十五頁，共一百四十二頁。2.膜蛋白

膜蛋白可分為二類:內(nèi)在蛋白和外在蛋白.

內(nèi)在蛋白又稱跨膜蛋白、鑲嵌蛋白，部分或全部鑲嵌在細胞膜中或內(nèi)外兩側，以其疏水的部分直接與磷脂的疏水部分非共價結合的，它們大多是兩端都是具有極性。

外在蛋白不與磷脂分子的疏水部分直接結合，它們只是以非共價結合在內(nèi)在蛋白的外端上，或結合在磷脂分子的親水頭上。

第六十六頁，共一百四十二頁。

膜蛋白的功能是多方面的，有些膜蛋白可作為載體而將物質(zhì)轉運進出細胞，有些膜蛋白是激素的專一受體，如甲狀腺細胞上有接受來自腦垂體的促甲狀腺素的受體。膜表面還有各種酶，使專一的化學能在膜上進行。

細胞的識別功能也決定與表面的表面抗原，能與特異的抗體結合，如人細胞表面有一種蛋白質(zhì)抗原HLA（主要組織相容性復合體），不同的人有不同的HLA分子，器官移植使，被植入的器官常被排斥，這就是因為植入細胞的HLA分子不為受體接受.第六十七頁，共一百四十二頁。3.糖和糖萼

細胞膜表面的糖，部分以共價鍵與膜蛋白結合而成糖蛋白，少部分與脂質(zhì)結合而成糖脂。它們與細胞識別功能有關。美國科學家發(fā)明了一種新方法，能使不同血型的人相互輸血，因各種血型的區(qū)別主要在于糖分子的含量不同，科學家借助一些酶使血細胞中的多余糖分子“沖淡”，從而使不同血型的血液對任何人都能通用（已制造出這種處理樣機），其經(jīng)濟效益顯著，每年可使美國節(jié)省20~30億美元。寡糖鏈和蛋白質(zhì)共同構成細胞表面的一層糖萼或糖被，與細胞識別有關。第六十八頁，共一百四十二頁。3.3物質(zhì)的跨膜轉運

新陳代謝是細胞生命活動的主要特征,細胞必須不斷地從周圍環(huán)境,既細胞外液進行物質(zhì)和能量的交換,才能維持細胞的正常生命活動.因此,細胞膜具有選擇性地進行物質(zhì)跨膜轉運,調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外物質(zhì)和離子及滲透壓平衡的功能.運輸?shù)姆绞接袉渭償U散、易化擴散、主動轉運、胞吞作用和胞吐作用。第六十九頁，共一百四十二頁。1.單純擴散和易化擴散物質(zhì)順著濃度梯度由高濃度向低濃度運動,運動的動力來自濃度差,因而不需要細胞提供能量,這種運輸相對于細胞來說是被動的,主要特點是順濃度梯度,不需要消耗ATP,細胞膜僅起被動屏障作用.

(1)單純擴散:它不要膜蛋白的幫助,也不消耗能量,而只靠膜兩側保持一定濃度差,通過通透發(fā)生的物質(zhì)運輸.第七十頁，共一百四十二頁。第七十一頁，共一百四十二頁。

(2)、易化擴散:是指非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)借助細胞膜上的膜蛋白的幫助順濃度梯度,不消耗ATP進入膜內(nèi)的一種運輸方式,膜蛋白起的作用是加快運輸.參與物質(zhì)運輸?shù)哪さ鞍追Q為運輸?shù)鞍?它們是跨膜蛋白,功能是參與被動或主動的物質(zhì)轉運,可分為:①通道蛋白:形成水性通道的蛋白質(zhì),能使大小適宜的分子或帶電荷的溶液通過簡單的單純擴散運動,從膜的一側到另一側.

②載體蛋白:能與特定的分子,如糖、氨基酸、金屬離子結合，穿過膜。載體蛋白具有高度特異性，只能與某一種物質(zhì)進行暫時性，可逆的結合和分離。第七十二頁，共一百四十二頁。第七十三頁，共一百四十二頁。2.主動轉運主動轉運的特點:①逆濃度梯度運輸;②需要能量;③都有載體蛋白.主動轉運所需的能量來源主要有:①協(xié)同運輸中的離子梯度動力;②ATP驅(qū)動的泵通過水解ATP獲得能量;③光驅(qū)動的泵利用光能運輸物質(zhì),見于細菌.第七十四頁，共一百四十二頁。

Na+--K+泵:實際上是一種Na+--K+ATP酶,是跨膜蛋白.其工作原理是:在膜內(nèi),Na+、Mg2+

與酶結合，激活了ATP酶的活性，使ATP分解，高能磷酸根與酶結合，引起酶構象發(fā)生變化，于是與Na+結合的部位轉向膜外側，這種磷酸化的酶對Na+的親和力低，對K+的親和力高，因而在膜外側釋放Na+，而與K+結合。K+與磷酸化酶結合后，促使酶磷酸化，磷酸根很快解離，酶的構象又恢復原狀，于是K+的結合部又轉向膜內(nèi)側，這種去磷酸化的構象與Na+的親和力高，與K+的親和力低，使K+在膜內(nèi)被釋放，而又與Na+結合，每水解一個ATP，運出3個Na+，運進2個K+。第七十五頁，共一百四十二頁。第七十六頁，共一百四十二頁。

Na+--K+泵的作用：①維持細胞的滲透性，保持細胞的體積；②維持低Na+

高K+的細胞內(nèi)環(huán)境；③維持細胞的靜息電位。第七十七頁，共一百四十二頁。3.胞吞作用與胞吐作用第七十八頁，共一百四十二頁。胞飲作用第七十九頁，共一百四十二頁。第八十頁，共一百四十二頁。3.4細胞連接在細胞緊密靠攏的組織如上皮組織中,細胞膜在相鄰細胞之間形成特定的連接,稱細胞連接.

1.橋粒:上皮細胞,特別是皮膚、子宮頸等處上皮細胞之間有一種非常牢固的連接，在電鏡下成紐扣狀的斑塊結構，即是橋粒。

小腸相鄰小腸細胞質(zhì)膜橋粒第八十一頁，共一百四十二頁。2.緊密連接：2個相鄰細胞之間的細胞膜緊密靠攏，兩膜之間不留空隙，使胞外物質(zhì)不能通過，即緊密連接。緊密連接有兩個作用：①防止物質(zhì)雙向滲漏，②限制了膜蛋白在脂分子層的流動，維持細胞的極性。緊密連接能夠阻止細胞外液中的物質(zhì)從細胞層的一側流向另一側，這種作用對膀胱一類器官特別重要，在膀胱中必須嚴格防止尿液回流到組織。第八十二頁，共一百四十二頁。膀胱相鄰膀胱細胞質(zhì)膜緊密連接第八十三頁，共一百四十二頁。肝臟相鄰肝細胞質(zhì)膜通道連接間隙連接第八十四頁，共一百四十二頁。

間隙連接：兩細胞之間有很窄的間隙，貫穿與間隙之間有一系列通道，使兩細胞的細胞質(zhì)相通。除連接外，還可介導細胞之間電和化學信號的傳遞。

胞間連絲：相鄰的植物活細胞之間穿過細膩壁的原生質(zhì)通道，即連接兩個原生質(zhì)體的連接物。是植物細胞之間物質(zhì)運輸和傳遞刺激的重要渠道。胞間連絲的功能有物質(zhì)運輸、傳遞刺激、控制分化。第八十五頁，共一百四十二頁。4.細胞代謝4.1能與細胞

1.能是作功的本領

能的定義就是作功的本領，作功就是指讓物體移動位置。這種移動不會自發(fā)進行，例如，在平坦大路上的一塊石頭，不推它就不會動，推動它就是作功。生物體內(nèi)作的功種類很多，物質(zhì)的流動，肌肉的收縮，生物體各部分乃至整個生物體的運動，細胞中各式各樣物質(zhì)的合成，都是需要能量的。沒有能，生物就不可能存活。

第八十六頁，共一百四十二頁。能量可以分為動能(kineticenergy)和勢能(potentialenergy)兩種形式。超速飛行的飛機能將高聳入云的摩天大樓撞毀，就是動能在作功。我們的兩腿上下運動可以使自行車奔馳，鳥的雙翅扇動可以飛翔，也都是利用動能作功。熱、電和光也都是動能。熱是物體內(nèi)部分子運動的能量，電是電子運動的能量，光是光子運動的能量，都是動能。第八十七頁，共一百四十二頁。勢能是物體由于所在位置或本身的排列而具有的能量。古代打仗時放在城墻上的滾木雷石，水庫中蓄積在大壩后面的水都沒有運動，但由于其所在位置的高度而具有能量，這種能量就是勢能，在某些情況下也稱為位能?？嚲o的彈簧、張開的弓都有勢能。原子中帶負電荷的電子具有勢能，因為它存在于電子層中，與帶正電荷的原子核有一定距離?；罴毎械姆肿?，由于其中原子的排列而具有勢能。這種勢能就是活細胞中作各種功的化學能(chemicdenergy)。第八十八頁，共一百四十二頁。4·1·3吸能反應和放能反應

吸能反應是指反應產(chǎn)物分子中的勢能比反應物分子中的勢能多。發(fā)生這種反應時，周圍環(huán)境中的能量被吸收，貯藏在產(chǎn)物分子中。所吸收能量的多少等于產(chǎn)物與反應物之間勢能之差.

光合作用是生物界最重要的吸能反應。光合作用是植物細胞利用含能較少的反應物(二氧化碳和水合成含能較多的產(chǎn)物(糖)的過程。能量來源是太陽光。第八十九頁，共一百四十二頁。

放能反應與吸能反應相反，其產(chǎn)物分子中的化學能少于反應物分子中的化學能，在反應過程中向周圍環(huán)境釋放能量。所釋放能量的多少等于反應物分子中與產(chǎn)物分子中勢能之差。我們?nèi)粘Ｉ钪杏龅降哪静牡娜紵褪且粋€放能反應。木材的主要成分是纖維素，一種多糖，是含能量很多的分子。燃燒是一個氧化過程，空氣中的氧氣把多糖氧化，產(chǎn)生二氧化碳和水。這個過程和光合作用恰好相反。反應過程中反應物分子中的勢能變成光和熱，散發(fā)到周圍環(huán)境中去。第九十頁，共一百四十二頁。

在每一個細胞內(nèi)部都發(fā)生這種類似的作用，稱為細胞呼吸(cellularrespiration)。細胞呼吸與燃燒作用都是空氣中的氧將糖氧化，但二者有極為顯著的不同。燃燒作用是在高溫下一步完成的，而細胞呼吸卻是在常溫下分多步發(fā)生的。燃燒時釋放的能量全部變成了光和熱，細胞呼吸雖然也產(chǎn)生熱，但相當一部分能量卻貯藏在ATP分子中，供細胞的各種活動所需，ATP是細胞最容易利用的能源。第九十一頁，共一百四十二頁。每一個活細胞中都要發(fā)生千萬種放能反應和吸能反應，．所有這些反應總稱為細胞代謝。試以螢火蟲為例，螢火蟲要發(fā)光，這是放能反應，是反應物分子轉變?yōu)楹茌^少的產(chǎn)物分子時所釋放出來的能量。此外，螢火蟲和所有的動物一樣，要覓食、進食和消化食物，要逃避捕食者的追逐，要修補身體的損傷，要生長，要生殖。所有這些都與吸能反應有關，也就是都需要能量。能量的唯一來源就是食物中的糖分子，細胞呼吸中的放能反應將糖分子中的勢能釋放出來。然后細胞再利用這些勢能進行吸能反應，合成所需要的特定的分子。第九十二頁，共一百四十二頁。4.1.4ATP是細胞中的能量通貨

ATP發(fā)生水解時，形成ADP并釋放一個磷酸根，同時釋放能量。這些能量在細胞中就會被利用，肌肉收縮產(chǎn)生的運動，神經(jīng)細胞的活動，生物體內(nèi)的其他一活動利用的都是ATP水解時產(chǎn)生的能量。細胞如何利用這種能量呢?辦法是將ATP水解這一放能反應與另一吸能反應耦聯(lián)起來。例如，ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)就改變了形狀，能夠作功了。作功后的蛋白質(zhì)又失去了磷酸根，恢復原狀。肌肉細胞收縮過程中發(fā)生的就是這種變化(圖4．2)。第九十三頁，共一百四十二頁。4.2酶1.酶的概念:酶是生物活體細胞產(chǎn)生，以蛋白質(zhì)為主要成分，具催化功能的一類生物催化劑.2.酶的作用特點:只催化熱力學允許的反應;只加快反應速度，不改變反應平衡點;對正逆反應催化作用相同;降低反應活化能;第九十四頁，共一百四十二頁。3.酶的催化特點:反應條件溫和;高效;專一;多樣;受多因素影響.4.酶的作用機制:酶底物酶-底物復合物酶+產(chǎn)物第九十五頁，共一百四十二頁。5.酶的生理意義:⑴生物體內(nèi)絕大多數(shù)反應都在酶的作用下進行;⑵各種反應的綜合就是生命.4.3細胞呼吸1.細胞呼吸引論

通常我們說人要進行呼吸作用，是指從周圍空氣中吸入氧氣，又向其中呼出二氧化碳，是一種氣體交換。細胞呼吸(cellularrespiration)是指細胞在有氧條件下從食物分子(主要是葡萄糖)中取得能量的過程。第九十六頁，共一百四十二頁。

細胞呼吸與氣體交換是密切相關的兩個過程。以人為例，氣體交換發(fā)生在肺中，氧氣進入肺再進入血流，通過動脈和毛細血管進入每個細胞。在每一個細胞中發(fā)生著細胞呼吸，將葡萄糖氧化產(chǎn)生二氧化碳。二氧化碳又通過毛細血管和靜脈進入肺中，并被呼出體外。細胞呼吸必須有氧參加，沒有氧就不能把糖分子氧化成二氧化碳和水，如下列方程式所示：

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量

葡萄糖第九十七頁，共一百四十二頁。任何生物體的每一個細胞，無時無刻都需要源源不斷的能量供應，才能維持生命。例如，人體內(nèi)心臟的跳動、肺部的呼吸、體溫的保持、食物的消化等等，都需要能量。一般情況下，為維持基本生命活動所需的能量約占一個人每天所進膳食中能量的75％。所以，人體的細胞總是在不停地進行呼吸，不管是熟睡時還是劇烈運動時都是如此，都在不停地合成ATP。當葡萄糖分子被氧化時，其中的碳形成了C02：氫形成了水，實際上就是葡萄糖分子失去了氫而氧分子獲得了氫。第九十八頁，共一百四十二頁。2.糖酵解⑴糖的來源:綠色植物和光合微生物的光合作用和動物體內(nèi)糖異生.⑵EMP（糖酵解）途徑:①EMP途徑的概念

酵母等微生物生醇發(fā)酵，丙酮酸由丙酮酸脫羧酶催化，生成乙醛，在乙醇脫氫酶催化下，生成乙醇;動物和人體不含丙酮酸脫羧酶，丙酮酸由乳酸脫氫酶催化，生成乳酸。第九十九頁，共一百四十二頁。②EMP（糖酵解）途徑:葡萄糖EATPADP6-磷酸葡萄糖E6-磷酸果糖EATPADP1，6-二磷酸果糖E3-磷酸甘油醛NADNADHPiE1,3-二磷酸甘油酸E磷酸二羥基丙酮EATPADP3-磷酸甘油酸E2-磷酸甘油酸H2OE烯醇式丙酮酸E丙酮酸ATPADP第一百頁，共一百四十二頁。丙酮酸脫羧脫氫生成乙酰CoA第一百零一頁，共一百四十二頁。3.檸檬酸循環(huán)

乙酰CoA←丙酮酸

↘檸檬酸異檸檬酸草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸定義：在有氧條件下，酵解產(chǎn)物丙酮酸被氧化分解成CO2和H2O,并以ATP形式貯備大量能量的代謝系統(tǒng)。↘↘→↙↙←↖↑↗3ATP↘CO2CO23ATP1ATP2ATP3ATP第一百零二頁，共一百四十二頁。檸檬酸循環(huán)的意義提供能量，一分子葡萄糖經(jīng)EMP和TCAc徹底氧化成H2O、CO2，可生成38個ATP.為其他物質(zhì)的合成提供C骨架;溝通脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等有機物代謝.

糖酵解電子傳遞2NADH第一百零三頁，共一百四十二頁。糖代謝紊亂引發(fā)的病癥糖原?。禾窃纸夂铣擅傅那啡币鸬脱前Y：胰島素分泌或應用過量高血糖癥及糖尿病血糖的來源和去路間失去動態(tài)平衡欠缺G-6-P酶時表現(xiàn)為肝大，瘦，重低血糖等當血糖濃度低于45mg%時，會出現(xiàn)驚厥和昏迷，稱“低血糖休克”血糖濃度高于120mg%時稱為高血糖。血糖含量超過腎糖閾值（160～180mg%）時，會出現(xiàn)糖尿第一百零四頁，共一百四十二頁。5.發(fā)酵作用

酵母菌在無氧條件下只能進行糖酵解，糖酵解除產(chǎn)生2個ATP外，還將NAD+還原成NADH。但是細胞中NAD+的含量有限，酵母菌必須將NADH再氧化為NAD+，才能使糖酵解繼續(xù)進行下去。酵母菌利用丙酮酸氧化NADH，這時丙酮酸轉變?yōu)镃O2和乙醇(酒精)。這種過程稱為乙醇發(fā)酵。另一種發(fā)酵作用為乳酸發(fā)酵，這時發(fā)酵產(chǎn)物不是乙醇而是乳酸。乳酸發(fā)酵中ATP的產(chǎn)量和糖酵解中一樣，所形成的乳酸仍為三碳化合物，和丙酮酸一樣。第一百零五頁，共一百四十二頁。4.4光合作用光合作用綠色植物和光合細菌攝取太陽光，使二氧化碳固定成為有機物.光合作用是一切生命得以生存的基礎.第一百零六頁，共一百四十二頁。1.光反應

光合色素吸收、傳遞光能，并將光能轉化成化學能，形成ATP的過程.原初反應電子傳遞光合磷酸化第一百零七頁，共一百四十二頁。2.暗反應

利用光反應產(chǎn)生的ATP，使CO2還原并合成糖，分為三步:(1)

CO2的固定(2)

還原反應(3)

二磷酸核酮糖的再生第一百零八頁，共一百四十二頁。光合作用的暗反應磷酸甘油酸中間物葡萄糖等CO2二磷酸核酮糖磷酸甘油醛第一百零九頁，共一百四十二頁。5細胞的分裂和分化

細胞分裂是生命的重要特征，細胞通過分裂進行增殖，對單細胞生物來說，則是繁衍種族的生命現(xiàn)象。而多細胞生物則依賴它來完成個體發(fā)育。細胞分裂是細胞分化、組織與器官和系統(tǒng)形成的基礎。第一百一十頁，共一百四十二頁。5.1細胞分裂和細胞周期細胞周期是指親代細胞分裂完成到子代細胞分裂結束所經(jīng)歷的一個完整細胞世代.細胞周期與個體發(fā)育、細胞分化、生長、再生、創(chuàng)傷修復、細胞衰老、腫瘤發(fā)生和治療等均有密切關系。完整的細胞周期包括有絲分裂期和分裂間期兩個階段。

分裂間期又包括：G1期—DNA合成前期，S期——DNA合成期，G2期—DNA合成后期，G0期—臨時離開細胞周期不再分裂的細胞，在某些條件下，可重新進行分裂。第一百一十一頁，共一百四十二頁。第一百一十二頁，共一百四十二頁。細胞周期的研究，對醫(yī)學有重要作用，為腫瘤化療提供理論基礎。例如對白血病的治療取得明顯效果，化療的中心問題是如何消滅癌的G0期細胞，因為G0期細胞對藥物殺傷最不敏感，往往成為復發(fā)的根源。在臨床上常用先給周期非特異性藥物大量殺傷癌細胞，從而誘發(fā)大量的G0期細胞進入周期，然后再用周期特異性藥物，經(jīng)多次進行以達到最大程度地殺傷癌細胞。過去急性白血病人一般生存幾十天到一年，現(xiàn)通過治療達到20年緩解者已不乏其人。當然白血病最好的治療方法是移植造血干細胞。第一百一十三頁，共一百四十二頁。5.1.1有絲分裂(M期)

有絲分裂又稱核分裂或間接分裂,是在細胞周期的分裂期(M期)進行的分裂活動.在這個時期,通過紡錘絲的形成和運動,把在S期已經(jīng)復制好的DNA平均分配到兩個子細胞,使每個子細胞都得到一組與母細胞相同的遺傳物質(zhì).第一百一十四頁，共一百四十二頁。1.前期第一百一十五頁，共一百四十二頁。2.前中期第一百一十六頁，共一百四十二頁。3.中期第一百一十七頁，共一百四十二頁。4.后期第一百一十八頁，共一百四十二頁。第一百一十九頁，共一百四十二頁。5.1.4染色體

1.染色體的一般形態(tài)在細胞周期分裂前期,染色質(zhì)凝縮成長短、形態(tài)不同的染色體。染色體復制后，含有縱向并列的2條染色體，稱姐妹染色單體，只有在著絲粒的地方聯(lián)在一起。第一百二十頁，共一百四十二頁。著絲粒處表現(xiàn)為一個縊痕，根據(jù)著絲粒在染色體上的位置不同，可將染色體分成4種形態(tài)：①著絲粒位于染色體中央，兩臂等長，稱等臂染色體；②著絲粒位于染色體靠近中央的部分，有一個稍長和一個稍短的臂，稱近中著絲粒染色體；③著絲粒位于染色體一端的附近，兩臂長度差異顯著，稱近端著絲粒染色體；④著絲粒位于染色體的末端，稱端著絲粒染色體。第一百二十一頁，共一百四十二頁。2.性染色體和常染色體

性染色體是決定性別的染色體。人有23對染色體，其中22對男女都一樣，稱為常染色體，另一對男女不同，稱性染色體。女性的一對性染色體，形態(tài)相同，可用X代表；男性的一對性染色體中，有一條和女性的性染色體一樣，是X染色體，另一條不同，稱Y染色體。XX是女性，YY是男性。第一百二十二頁，共一百四十二頁。3.染色體數(shù)目(略)4.染色體組型(略)5.染色體帶型:用吉母薩染料染色,染色體上出現(xiàn)的橫帶,稱G帶.將染色體用熱堿溶液處理,再用吉母薩染料染色,染色體上就出現(xiàn)另一套橫帶,稱R帶.G帶和R帶不重疊,顯示G帶的方法不能顯示R帶,反之亦然.吉母薩染色顯示的G帶富含A-T核苷酸的片段,熱堿溶液處理后,吉母薩染色顯示富含G-C序列的R帶第一百二十三頁，共一百四十二頁。第一百二十四頁，共一百四十二頁。第一百二十五頁，共一百四十二頁。5.2細胞分化多細胞生物是由多種類型的分化細胞組成的,發(fā)育的過程同時也是不斷進行細胞分化的過程,生物結構越復雜,它的分化細胞的種類就越多.基因組測序表明人類共有3~4萬個蛋白編碼基因,組成人體的細胞類型為250余種.細胞分化現(xiàn)象最主要的是發(fā)生在發(fā)育過程中,細胞分化是發(fā)育實現(xiàn)的基礎.第一百二十六頁，共一百四十二頁。

多細胞生物細胞分化的實現(xiàn)有3個重要的條件:①攜帶有豐富的遺傳信息以及它們具有復雜的表達調(diào)控機制是細胞分化建立的前題;②細胞間的復雜信號系統(tǒng)的存在及由此引導的細胞間的相互作用是多細胞生物細胞分化得以實施的重要條件;③細胞間質(zhì)是細胞分化的依托并為之提供了必要的微環(huán)境.第一百二十七頁，共一百四十二頁。5.2.1管家基因與組織特異性基因分子生物學研究表明,細胞分化是通過嚴格、精密調(diào)控遺傳信息的發(fā)達來實現(xiàn)的,而基因組是這一信息的重要的載體.基因組中的基因可分為2類:①一類是管家基因,是維持細胞所必需的,在各類分化細胞中普遍處于活動狀態(tài)的基因,如編碼組蛋白基因、②編碼核糖體蛋白基因、線粒體蛋白基因等。另一類是組織特異性基因：這類基因與各類細胞的特殊性有直接的關系，是在各種組織中進行不同的選擇性表達的基因，如肌肉細胞的肌動蛋白基因和肌球蛋白基因、紅細胞的血紅蛋白基因等。第一百二十八頁，共一百四十二頁。5.2.2基因調(diào)控的作用基因調(diào)控有兩方面的作用:1、維持細胞的生理功能：包括新陳代謝、生長、發(fā)育和生殖等，基因調(diào)控就是保證這些功能正常進行，主要是管家基因的作用。2、導致細胞分化：不同分化細胞在形態(tài)、結構和功能上都是不同的，但是所含的遺傳物質(zhì)又是相同的。形態(tài)、結構和功能上的差異基因選擇性表達的結果，主要是組織特異性基因經(jīng)調(diào)控后差異表達的結果?；虿町惐磉_可以在多層次水平上受到調(diào)控，包括染色體活化、DNA序列重組、基因的轉錄、mRNA的加工與翻譯，以及肽鏈的修飾、加工等環(huán)節(jié)。第一百二十九頁，共一百四十二頁。5.2.3影響細胞分化的因素信號分子可分為二類:一類為激素信號分子:研究證明兩棲動物變態(tài)誘導的關鍵成分是甲狀腺素,它由甲狀腺分泌.兩棲動物的變態(tài)是一個十分復雜的形態(tài)和生理改造和再生的過程,它不僅涉及多種不同類型細胞的分化(肌肉、神經(jīng)、皮膚等)，包括多種器官結構的發(fā)育（肺、肢體）或退變（如尾），還發(fā)生著代謝類型的深刻改造（如血紅蛋白與氧結合能力的提高，代謝廢物由氨轉為尿素）。昆蟲變態(tài)過程受2種激素的調(diào)控，即20-羥基蛻皮激素和保齡激素，前者促進幼蟲變態(tài)，而后者抑制變態(tài)。第一百三十頁，共一百四十二頁。另一類信號分子稱旁泌素，又稱細胞生長分化因子，由誘導細胞產(chǎn)生，并通過擴散的方式到達鄰近的靶細胞只作用于周圍細胞。旁泌素可歸納為5大家族，即纖維細胞生長因子家族：Hedgehog家族，Wnt家族，TGT-β超家族，和Juxtacrine信號。其中纖維細胞生長因子家族中有9個成員，在發(fā)育中有著重要和廣泛的功能。例如，F(xiàn)GF-2與循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)生有密切關系；fgf3基因的失效會導致小鼠體節(jié)形成的混亂和不正常的椎骨發(fā)育；fgf4基因的缺損會使小鼠因早期胚胎內(nèi)層細胞生長而終止發(fā)育；FGF8在中腦的發(fā)育中發(fā)揮重要作用；FGF3的受體突變使軟骨細胞分裂受阻，造成人類骨骼發(fā)育的異常，如致死性侏儒癥狀。第一百三十一頁，共一百四十二頁。5.2.4干細胞與細胞全能性

細胞全能性是指細胞經(jīng)分裂和分化,能發(fā)育成完整機體的潛能或特性.

干細胞是具有自我更新、高度增殖和多向分化潛能的細胞群體，即這些細胞可以通過細胞分裂維持自我細