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第1講走近細(xì)胞一、細(xì)胞學(xué)說(shuō):維薩里:揭示了人體在器官水平的結(jié)構(gòu)從人體的解剖和觀察入手比夏:指出器官由組織構(gòu)成羅伯特.胡克:顯微鏡觀察木栓組織,發(fā)現(xiàn)其由小室組成,并稱為細(xì)胞。1、建立過(guò)程:顯微鏡觀察資料的積累列文虎克:自制顯微鏡觀察到不同形態(tài)的細(xì)菌、紅細(xì)胞、精子等。馬爾比基:觀察了動(dòng)植物的微細(xì)結(jié)構(gòu),如細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)等??茖W(xué)觀察和歸納概括的結(jié)合施萊登:提出植物細(xì)胞學(xué)說(shuō)施旺:提出動(dòng)物細(xì)胞學(xué)說(shuō)細(xì)胞學(xué)說(shuō)在修正中前進(jìn):耐格里:觀察植物分生區(qū)細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)新細(xì)胞的產(chǎn)生是細(xì)胞分裂的結(jié)果。魏爾肖:總結(jié)出細(xì)胞通過(guò)分裂產(chǎn)生新細(xì)胞。2、意義:揭示了動(dòng)物和植物的統(tǒng)一性,從而闡明了生物界的統(tǒng)一性。(生物學(xué)的研究由器官、組織水平進(jìn)入細(xì)胞水平)3、內(nèi)容:①細(xì)胞是一個(gè)有機(jī)體,一切動(dòng)植物都是由細(xì)胞發(fā)育而來(lái),并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成; ②細(xì)胞是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位,既有它自己的生命,又對(duì)與其它細(xì)胞共同組成的整體生命起作用;③新細(xì)胞是由老細(xì)胞分裂產(chǎn)生的。科學(xué)方法:不完全歸納法:是可信的,可以用來(lái)預(yù)測(cè)和判斷,也存在例外的可能。細(xì)胞學(xué)說(shuō):研究的是動(dòng)植物,并非一切生物。二、細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng):1、細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位,生命活動(dòng)離不開(kāi)細(xì)胞。(1)單細(xì)胞生物能夠獨(dú)立完成生命活動(dòng)。(2)多細(xì)胞生物,依賴各種分化的細(xì)胞密切合作,共同完成一系列復(fù)雜的生命活動(dòng)。a.動(dòng)植物以細(xì)胞代謝為基礎(chǔ)的各種生理活動(dòng);b.以細(xì)胞增殖、分化為基礎(chǔ)的生長(zhǎng)發(fā)育;c.以細(xì)胞內(nèi)基因的傳遞和變化為基礎(chǔ)的遺傳與變異。(3)病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu),只能依賴活細(xì)胞才能生存。2、生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次:(群落和它們所生活的無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用形成的統(tǒng)一整體)細(xì)胞→組織→器官→系統(tǒng)→個(gè)體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)→生物圈病毒是生物,但不屬于生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次。沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)(細(xì)胞膜、細(xì)胞核和各種細(xì)胞器)。必需在宿主細(xì)胞中才能進(jìn)行增殖。病毒體內(nèi)的遺傳物質(zhì)、核酸都只有一種:DNA或RNA。植物沒(méi)有系統(tǒng)層次。單細(xì)胞生物的細(xì)胞又是個(gè)體。三、顯微鏡的使用1、(1)低倍鏡操作步驟:取鏡→安放→對(duì)光→壓片→調(diào)焦→觀察。(2)高倍鏡操作步驟:①低倍鏡下找到物像,移至視野中央②轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器,換用高倍物鏡③調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋,使物像清晰;調(diào)節(jié)反光鏡和光圈,使視野明亮。(1)調(diào)節(jié)粗準(zhǔn)焦螺旋使鏡筒下降時(shí),兩眼要注視物鏡與蓋玻片之間的距離,到快接近時(shí)(距離約為0.5cm)停止下降。(2)使用高倍鏡的原則是:先用低倍鏡觀察,然后再用高倍鏡觀察。(3)換上高倍物鏡后,不能再轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋,而只能用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋來(lái)調(diào)節(jié)。(4)觀察顏色深的材料,視野應(yīng)適當(dāng)調(diào)亮,反之則應(yīng)適當(dāng)調(diào)暗;若視野中出現(xiàn)一半亮一半暗,則可能是反光鏡的調(diào)節(jié)角度不對(duì);若觀察花生切片標(biāo)本材料一半清晰一半模糊不清,則可能是花生切片厚薄不均造成的。2、放大倍數(shù):1)物像邊長(zhǎng)(長(zhǎng)度、寬度)的放大倍數(shù)2)物鏡越長(zhǎng)放大倍數(shù)越大,目鏡越長(zhǎng)放大倍數(shù)越小。視野清晰時(shí),物鏡鏡頭離標(biāo)本的距離越近,放大倍數(shù)越大。污物位置的確認(rèn)方法四、原核細(xì)胞和真核細(xì)胞:原核細(xì)胞真核細(xì)胞本質(zhì)區(qū)別沒(méi)有以核膜為界限的細(xì)胞核有以核膜為界限的細(xì)胞核細(xì)胞壁主要成分為肽聚糖(支原體沒(méi)有細(xì)胞壁)
植物細(xì)胞細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠,大多數(shù)真菌細(xì)胞細(xì)胞壁的主要成分是幾丁質(zhì)(動(dòng)物細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞壁)
細(xì)胞器只有核糖體,無(wú)其他細(xì)胞器
有多種細(xì)胞器是否遵循遺傳規(guī)律不遵循孟德?tīng)栠z傳規(guī)律
有性生殖核(填“核”或“質(zhì)”)基因的遺傳遵循孟德?tīng)栠z傳規(guī)律
變異類型基因突變基因突變、基因重組和染色體變異細(xì)胞分裂
二分裂有絲分裂、無(wú)絲分裂和減數(shù)分裂遺傳物質(zhì)DNADNADNA存在形式擬核:大型環(huán)狀,無(wú)染色體質(zhì)粒:小型環(huán)狀細(xì)胞核內(nèi):染色體(質(zhì))
細(xì)胞質(zhì)內(nèi):在線粒體、葉綠體中裸露存在
在生態(tài)系統(tǒng)中的成分生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者相同點(diǎn)(1)都有細(xì)胞膜與細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞質(zhì)中都有核糖體(2)都有DNA和RNA,都以DNA為遺傳物質(zhì)(1)能進(jìn)行光合作用的生物≠真核生物。如藍(lán)細(xì)菌是原核生物,細(xì)胞中無(wú)葉綠體,但含有葉綠素和藻藍(lán)素,能進(jìn)行光合作用(色球、顫、念珠、發(fā)菜),是自養(yǎng)生物。硝化細(xì)菌,是進(jìn)行化能合成作用的自養(yǎng)生物。(2)能進(jìn)行有氧呼吸的生物≠真核生物。如原核生物中的硝化細(xì)菌等,其細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜上含有與有氧呼吸有關(guān)的酶,雖然沒(méi)有線粒體但也能進(jìn)行有氧呼吸。(3)淡水水域污染后富營(yíng)養(yǎng)化(N、P含量多),導(dǎo)致藍(lán)細(xì)菌和綠藻等大量繁殖,會(huì)形成水華。(4)名稱中帶“菌”字的:“菌”字前帶有“桿”“球”“螺旋”“弧”字的都是細(xì)菌,屬于原核生物;而真菌如酵母菌、霉菌等屬于真核生物。實(shí)驗(yàn):檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)一、實(shí)驗(yàn)原理:某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的相關(guān)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。(1)還原糖+斐林試劑磚紅色沉淀(2)脂肪+蘇丹Ⅲ染液→橘黃色(3)蛋白質(zhì)+雙縮脲試劑→紫色二、實(shí)驗(yàn)材料:含XXX高,顏色較淺三、實(shí)驗(yàn)步驟:略1.斐林試劑和雙縮脲試劑的比較:試劑給你準(zhǔn)備NaOH溶液和CuSO4溶液,你要考慮,我要把它們配成斐林試劑還是雙縮脲試劑使用。2.脂肪鑒定的過(guò)程中滴加1~2滴體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精的目的是洗去浮色,原因是蘇丹Ⅲ染液易溶于酒精。3.甘蔗汁不能用來(lái)檢測(cè)還原糖,但放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng),蔗糖可能會(huì)被微生物分解,產(chǎn)生還原糖。4.注意各種消化酶都是蛋白質(zhì),酶反應(yīng)前后本身不變。5.脂肪的鑒定,切片觀察細(xì)胞中的橘黃色顆粒需要在顯微鏡下觀察。6.常見(jiàn)的還原糖:葡萄糖、果糖、麥芽糖。注意:蔗糖、淀粉、纖維素一定不是還原糖。第2講細(xì)胞中的元素和化合物細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物生物界與非生物界元素的統(tǒng)一性和差異性:組成細(xì)胞的化學(xué)元素在無(wú)機(jī)自然界都能找到,沒(méi)有一種化學(xué)元素為細(xì)胞特有。但細(xì)胞中各種元素的相對(duì)含量與無(wú)機(jī)自然界大不相同。一、細(xì)胞中的元素和化合物:元素大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等種類微量元素:Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等都是細(xì)胞所必需的,但需要量不同。無(wú)機(jī)化合物:水、無(wú)機(jī)鹽(鮮重含量最多的是水)化合物蛋白質(zhì)(含量最多的有機(jī)化合物,干重含量最多的化合物)有機(jī)化合物:核酸糖脂質(zhì)二、無(wú)機(jī)物:(1)含量:最多,隨著生物種類的不同有所差別。(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):水分子是極性分子,因此水是良好的溶劑。水分子之間以氫鍵結(jié)合,因此水具有較高的比熱容,水的溫度相對(duì)不容易發(fā)生改變。存在形式自由水概念:呈游離狀態(tài),可以自由流動(dòng)及功能1)良好的溶劑功能:2)許多生化反應(yīng)需要水的參與水3)為細(xì)胞生存提供液體環(huán)境4)運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物結(jié)合水概念:細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)相結(jié)合。存在形式:主要是水與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)結(jié)合,失去流動(dòng)性和溶解性。功能:生物體的構(gòu)成成分。北方冬小麥在冬天來(lái)臨之前,細(xì)胞中自由水/結(jié)合水的值會(huì)降低,避免氣溫下降是自由水過(guò)多導(dǎo)致結(jié)冰而損害自身。(結(jié)合水比值越高,抗逆性越強(qiáng)。)存在形式:大多以離子形式存在。(少數(shù)化合物形式:如骨骼:CaCO3)組成復(fù)雜化合物(Mg—構(gòu)成葉綠素,F(xiàn)e2+—構(gòu)成血紅蛋白,P—構(gòu)成生物膜中磷脂)無(wú)機(jī)鹽維持生命活動(dòng)(Na+維持神經(jīng)、肌肉的興奮性;血Ca過(guò)低,會(huì)引起抽搐,過(guò)高會(huì)引起肌無(wú)力)功能:維持細(xì)胞的滲透壓(Na+、Cl-主要維持細(xì)胞外液的滲透壓,K+主要維持細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓)維持細(xì)胞的酸堿平衡(主要與HCO3-、HPO42-等離子有關(guān))1.自由水與結(jié)合水可以相互轉(zhuǎn)化。如,種子成熟過(guò)程中自由水含量降低。2.產(chǎn)生水的生理過(guò)程:大分子物質(zhì)的合成、有氧呼吸、ATP的合成消耗水的生理過(guò)程:大分子物質(zhì)的水解、光合作用、ATP的水解3.水解:大分子變成小分子的過(guò)程;氧化分解:從元素組成角度分析,提供能量,生成CO2、H2O等。4.常考的幾種化合物元素組成:(吸收的無(wú)機(jī)鹽離子可用于合成)葉綠素:C、H、O、N、Mg血紅蛋白:C、H、O、N、Fe甲狀腺激素:C、H、O、N、IATP、ADP、NADP+、NADPH、磷脂:C、H、O、N、P糖、脂肪、固醇(膽固醇、性激素、維生素D):C、H、O5.在構(gòu)成細(xì)胞的化合物中,多糖、蛋白質(zhì)、核酸都是生物大分子。生物大分子是由許多單體連接成的多聚體,每個(gè)單體都以若干個(gè)相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為骨架,所以生物大分子也是以碳鏈為骨架。第3講細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)一、細(xì)胞中糖類的種類和功能:生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì)。1、組成元素:一般是C、H、O。多數(shù)糖類分子中H:O=2:1,所以有被稱為碳水化合物,簡(jiǎn)寫為(CH2O)2、分類:根據(jù)能否水解和水解產(chǎn)物的不同(能否直接吸收)五碳糖:核糖C5H10O5——RNA中單糖:脫氧核糖C5H10O4——DNA中不能提供能量脫六碳糖葡萄糖水C6H12O6果糖(植)縮半乳糖(動(dòng))合動(dòng)物:乳糖葡萄糖+半乳糖二糖:蔗糖葡萄糖+果糖水解生成兩分子單糖C12H22O11植物麥芽糖葡萄糖++葡萄糖動(dòng)物:糖原:動(dòng)物細(xì)胞的儲(chǔ)能物質(zhì)植物淀粉:植物細(xì)胞的儲(chǔ)能物質(zhì)水解生成葡萄糖多糖纖維素:植物細(xì)胞壁的主要成分,不溶于水,動(dòng)物體內(nèi)沒(méi)有其消化酶,不能提供能量。甲殼類和昆蟲的外骨骼:幾丁質(zhì)(殼多糖)與溶液中的重金屬離子有效結(jié)合,可用于廢水處理用于制作食品的包裝紙和食品添加劑用于制作人造皮膚1.人和動(dòng)物血液中葡萄糖含量低于正常時(shí),肝臟中的糖原便分解產(chǎn)生葡萄糖及時(shí)補(bǔ)充2.并非所有的二糖都不能直接被吸收,如植物可以直接吸收蔗糖,只是速度很緩慢。二、細(xì)胞中的脂質(zhì):1.組成元素:主要是C、H、O,(N、P)與糖類不同的是,脂質(zhì)分子中氧的含量遠(yuǎn)低于糖類,氫的含量更高。(消耗等質(zhì)量的糖和脂質(zhì),脂質(zhì)耗氧量更高,釋放的能量更多。)2.通常都不溶于水,而溶于脂溶性有機(jī)溶劑,如丙酮、氯仿、乙醚。3.種類:組成元素C、H、O脂肪形成:三分子脂肪酸和一分子甘油形成的酯,即三酰甘油(甘油三酯)種類動(dòng)物脂肪:大多含有飽和脂肪酸,室溫時(shí)呈固態(tài)。(熔點(diǎn)高,易凝固)植物脂肪:大多含有不飽和脂肪酸,室溫時(shí)呈液態(tài)。功能:細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)、保溫、緩沖和減壓(保護(hù)內(nèi)臟)。組成元素C、H、O、P(N)磷脂構(gòu)成:甘油的三個(gè)羥基分別與兩分子脂肪酸和磷酸及其他衍生物結(jié)合。功能:構(gòu)成生物膜的重要成分膽固醇:構(gòu)成動(dòng)物細(xì)胞膜的重要成分,參與血液中脂質(zhì)的運(yùn)輸。固醇性激素:促進(jìn)人和動(dòng)物生殖器官的發(fā)育和生殖細(xì)胞的生成。維生素D:促進(jìn)人和動(dòng)物腸道對(duì)鈣和磷的吸收。1.糖類和脂質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化,但轉(zhuǎn)化程度有明顯的差異。如糖類在供應(yīng)充足的情況下,可以大量轉(zhuǎn)化為脂肪,而脂肪一般只在糖類代謝發(fā)生障礙,引起供能不足時(shí),才會(huì)分解供能,且不能大量轉(zhuǎn)化為糖類。2.非油料作物的種子萌發(fā)初期,由于只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,導(dǎo)致干重減少,油料作物種子萌發(fā)初期干重有所增加(是由于脂肪轉(zhuǎn)化為糖類的過(guò)程中氧元素增多),之后干重會(huì)減少。第4講蛋白質(zhì)和核酸一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能組成元素:C、H、O、N(S、Se)種類:21種,由R基決定。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):至少有一個(gè)-NH2和一個(gè)-COOH,并且都有一個(gè)-NH2和一個(gè)-COOH連在同一個(gè)C原子上。(C2H4O2NR)必需氨基酸:8種:甲(蛋)、賴、纈、異、苯、亮、色、蘇氨酸氨基酸分類:(人體細(xì)胞能否合成)非必需氨基酸:13種脫水縮合多肽:命名:根據(jù)氨基酸的數(shù)量。n肽是由n個(gè)氨基酸脫水縮合而成,由幾種氨基酸還要看R基。1)脫去的水分子數(shù)=肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)。H2O中H來(lái)自氨基和羧基,O來(lái)自羧基。肽鏈2)相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)×其平均分子質(zhì)量-18×水分子數(shù)3)氨基數(shù)目=肽鏈數(shù)+R基中氨基數(shù)m個(gè)氨基酸,共有m+n個(gè)氨基,則R基中有n個(gè)氨基4)N原子數(shù)=氨基酸數(shù)+R基中N原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基中N原子數(shù)5)羧基數(shù)目==肽鏈數(shù)+R基中羧基數(shù)6)O原子數(shù)=氨基酸數(shù)+肽鏈數(shù)+R基中O原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)×2+R基中O原子數(shù)環(huán)狀肽:結(jié)構(gòu)多樣性:(1)組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)目、排列順序不同(2)肽鏈盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)不同蛋白質(zhì)構(gòu)成細(xì)胞和生物體,如結(jié)構(gòu)蛋白運(yùn)輸作用,如血紅蛋白、載體蛋白、通道蛋白功能多樣性:催化作用,如消化酶(并不是所有的酶都是蛋白質(zhì),少數(shù)的酶是RNA)調(diào)節(jié)作用,如胰島素(并不是所有的激素都是蛋白質(zhì),甲狀腺激素是氨基酸衍生類,性激素是脂質(zhì))免疫作用,如抗體(蛋白質(zhì)或多肽類激素不能口服,口服后會(huì)被消化酶消化分解而不起作用)1.經(jīng)過(guò)加熱、加酸、加酒精等引起細(xì)菌和病毒的蛋白質(zhì)變性。變性:高溫、過(guò)酸、過(guò)堿、重金屬鹽等因素導(dǎo)致蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了不可逆的變化,喪失了生物活性,但是肽鍵一般不斷裂。2.鹽析是由蛋白質(zhì)的溶解度的變化引起的,蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化。3.水解:在蛋白酶作用下,肽鍵斷裂,蛋白質(zhì)分解為短肽和氨基酸。水解和脫水縮合的過(guò)程相反。4.蛋白質(zhì)和核酸復(fù)合物:核糖體:rRNA+蛋白質(zhì),染色體:DNA+蛋白質(zhì),DNA復(fù)制時(shí):DNA+DNA聚合酶,轉(zhuǎn)錄:DNA+RNA聚合酶二、核酸的結(jié)構(gòu)和功能組成元素:C、H、O、N、P脫氧核苷酸:脫氧核糖、堿基:ATCG(各4種)核苷酸:核糖核苷酸:核糖、堿基:AUCG脫水聚合DNA:主要分布在細(xì)胞核中(線、葉)核酸RNA:主要分布在細(xì)胞質(zhì)中(功能:攜帶遺傳信息的物質(zhì),在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中有重要作用。)1、堿基(核苷酸)的排列順序代表遺傳信息。2、DNA多樣性原因:堿基的排列順序千變?nèi)f化。若某DNA由n個(gè)堿基對(duì)組成,則堿基的排列順序有4n種。3、所有有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物遺傳物質(zhì)都是DNA,核酸有DNA和RNA,核苷酸有8種,堿基有5種。4、病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA,核酸只有一種DNA或RNA,核苷酸有4種,堿基有4種。第5講細(xì)胞膜和細(xì)胞核一、細(xì)胞膜(質(zhì)膜)——系統(tǒng)的邊界歐文頓:發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì),容易穿過(guò)細(xì)胞膜?!茰y(cè):細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。利用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞制備出純凈的細(xì)胞膜,并進(jìn)行化學(xué)分析——組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂(最多)和膽固醇戈特和格倫德?tīng)柊l(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞膜中脂質(zhì)鋪成單分子層后面積是紅細(xì)胞表面積的2倍?!字帕袨檫B續(xù)的兩層。探索丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的表面張力低于油—水界面的表面張力——膜中可能還有蛋白質(zhì)。羅伯特森發(fā)現(xiàn)電鏡下細(xì)胞膜呈清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)——假說(shuō):蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)——細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。辛格和尼科爾森不斷觀察和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)——流動(dòng)鑲嵌模型模型。主要脂質(zhì):其中磷脂最豐富,還有少量的膽固醇。成分蛋白質(zhì):功能越復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的種類和含量越多。少量:糖類位于細(xì)胞膜的外表面,形成糖蛋白或糖脂。作用:與細(xì)胞表面的識(shí)別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能密切相關(guān)。(在呼吸道、消化道上皮細(xì)胞表面,還能起保護(hù)和潤(rùn)滑作用)磷脂雙分子層是膜的基本支架,內(nèi)部是磷脂分子的疏水端,水分子或離子不能自由通過(guò)。結(jié)構(gòu)流動(dòng)鑲嵌模型蛋白質(zhì):有的鑲在、有的部分或全部嵌入、有的貫穿磷脂雙分子層。磷脂分子可以側(cè)向自由移動(dòng),蛋白質(zhì)分子大多也能運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn):具有一定的流動(dòng)性。(影響因素:溫度)將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi):保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。功能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞:有相對(duì)性。進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流激素通過(guò)血液運(yùn)輸?shù)竭_(dá)全身各處,與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合方式相鄰兩個(gè)細(xì)胞直接接觸。如精卵結(jié)合相鄰兩個(gè)細(xì)胞間形成通道。高等植物的胞間連絲。(物質(zhì)運(yùn)輸和信息交流)1.為什么用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞做為提取細(xì)胞膜的材料?雞血細(xì)胞?無(wú)細(xì)胞核和細(xì)胞器,只有細(xì)胞膜一種生物膜。雞是鳥類,有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器。2.在空氣——水界面上,細(xì)胞中的脂質(zhì)展成單分子層:人紅細(xì)胞——恰為細(xì)胞表面積的2倍。雞血——大于細(xì)胞表面積的2倍。3.細(xì)胞膜上有起識(shí)別作用的受體,但受體不一定存在于細(xì)胞膜上。4.細(xì)胞膜的組分并不是不可變的,如細(xì)胞癌變過(guò)程中,細(xì)胞膜的組分發(fā)生變化,糖蛋白含量下降。5.“膜蛋白”舉例:1)糖蛋白:信號(hào)分子(如激素、細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì))的受體。2)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白:包括通道蛋白和載體蛋白(協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸)。3)酶:如好氧型細(xì)菌的細(xì)胞膜上可附著與有氧呼吸相關(guān)的酶;ATP水解酶(催化ATP水解,用于主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?二、細(xì)胞核:每層膜都是磷脂雙分子層!共4層磷脂分子組成。核膜:雙層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開(kāi)。結(jié)構(gòu)核孔:實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流。與代謝強(qiáng)弱有關(guān)核仁:與某種RNA的合成及核糖體的形成有關(guān)染色質(zhì):主要由DNA和蛋白質(zhì)組成。與染色體是同一物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài)。美西螈核移植實(shí)驗(yàn):美西螈皮膚顏色的遺傳受細(xì)胞核控制。功能:遺傳信息庫(kù),蠑螈受精卵橫縊實(shí)驗(yàn):蠑螈細(xì)胞的分裂分化受細(xì)胞核控制。是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。變形蟲去核實(shí)驗(yàn):變形蟲的生命活動(dòng)受細(xì)胞核控制。傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)和核移植實(shí)驗(yàn):傘藻“帽”的形狀是由細(xì)胞核控制的。1.并不是所有物質(zhì)都能進(jìn)出核孔,核孔也有選擇性。2.在細(xì)胞周期中表現(xiàn)為周期性消失與重建的是核膜、核仁。3.除了高等植物成熟的篩管細(xì)胞和哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞等極少數(shù)細(xì)胞外,真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。4.DNA是遺傳信息的載體,染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體。(DNA主要存在于細(xì)胞核中,線粒體、葉綠體中也有)5.核仁與核糖體的形成有關(guān),但并不是所有的核糖體形成都需要核仁,如原核生物有核糖體,但無(wú)細(xì)胞核(核仁)第6講細(xì)胞器與生物膜系統(tǒng)細(xì)胞壁:植物細(xì)胞壁的主要成分:纖維素和果膠,作用:支持和保護(hù)特點(diǎn):全透性細(xì)胞骨架:結(jié)構(gòu):蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)功能:維持細(xì)胞形態(tài)、錨定并支撐許多細(xì)胞器;與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、分裂、分化以及物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞等生命活動(dòng)密切相關(guān)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì):溶膠狀。內(nèi)含多種物質(zhì),可以進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng),如含有與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶等,是形成ATP的場(chǎng)所之一。結(jié)構(gòu)線粒體:雙層膜,內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,周圍是線粒體基質(zhì)有氧呼吸的主要場(chǎng)所(動(dòng)力車間,形成大量的ATP)(增大了內(nèi)膜的面積,增加了酶的附著位點(diǎn))內(nèi)有DNA、RNA和核糖體、酶,是半自主細(xì)胞器(細(xì)胞質(zhì)遺傳)葉綠體:雙層膜。半自主細(xì)胞器(細(xì)胞質(zhì)遺傳)光合作用的場(chǎng)所基粒:類囊體堆疊形成(增大了內(nèi)膜的面積,增加了色素和酶的分布)分葉綠體基質(zhì):暗反應(yīng)的場(chǎng)所,內(nèi)有DNA、RNA和核糖體、酶工粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng):內(nèi)質(zhì)網(wǎng):?jiǎn)螌幽す饷鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng):功能:蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的合成和加工場(chǎng)所和運(yùn)輸通道。高爾基體:?jiǎn)螌幽すδ埽褐饕獙?duì)來(lái)自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝的“車間”及“發(fā)送站”。溶酶體:?jiǎn)螌幽すδ埽耗芊纸馑ダ稀p傷的細(xì)胞器;吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或細(xì)菌。液泡:?jiǎn)螌幽?;功能:調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境;充盈的液泡還可以保持細(xì)胞堅(jiān)挺。細(xì)內(nèi)有細(xì)胞液,含糖類、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽和色素等(如花青素)胞核糖體:無(wú)膜結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)+rRNA功能:合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所器中心體:無(wú)膜,2個(gè)互相垂直排列的中心粒及周圍物質(zhì)組成功能:與細(xì)胞有絲分裂有關(guān)(差速協(xié)例:分泌蛋白的合成、運(yùn)輸和分泌方法:同位素標(biāo)記3H標(biāo)記的亮氨酸(能否只標(biāo)記羧基中的H?為什么)離調(diào)(消化酶、抗體、部分激素如胰島素等)心配過(guò)程:法)合有關(guān)的細(xì)胞器:核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體有關(guān)的具膜細(xì)胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體細(xì)胞的生物膜系統(tǒng):生物膜:細(xì)胞內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)。 生物膜系統(tǒng):細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜、核膜等結(jié)構(gòu),共同構(gòu)成細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)。(原核生物只有細(xì)胞膜一種生物膜,所以沒(méi)有生物膜系統(tǒng))聯(lián)系:組成成分和結(jié)構(gòu)很相似,在結(jié)構(gòu)和功能上密切聯(lián)系,進(jìn)一步體現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)配合。直接:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜向內(nèi)與外層核膜相連,向外與細(xì)胞膜相連可以相互轉(zhuǎn)化:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞膜(通過(guò)囊泡完成轉(zhuǎn)化)作用:1)細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境,同時(shí)在細(xì)胞與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)化和信息傳遞過(guò)程中起重要作用2)許多重要的化學(xué)反應(yīng)需要酶的參與,廣闊的膜面積為多種酶提供了附著位點(diǎn)。3)細(xì)胞內(nèi)的生物膜把各種細(xì)胞器分隔開(kāi),如同一個(gè)個(gè)小的區(qū)室,使細(xì)胞內(nèi)能同時(shí)進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng),互不干擾,保證生命活動(dòng)高效有序進(jìn)行1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng):脂質(zhì)的合成場(chǎng)所,但并不是所有的脂質(zhì)都在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成,如原核生物沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。2.腸腺、胰腺等腺體細(xì)胞分泌活動(dòng)旺盛→核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體多。(核孔數(shù)量多,核仁較大)3.植物細(xì)胞一定有細(xì)胞壁,但不一定有中央大液泡和葉綠體。4.膀胱膜、眼角膜、小腸黏膜等不是生物膜,囊泡是生物膜,生物體內(nèi)的膜不一定是生物膜。5.常見(jiàn)的放射性同位素:3H、14C、32P、35S等,不具有放射性,穩(wěn)定同位素的有:15N、18O。實(shí)驗(yàn):高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)1.材料:黑藻、蘚類小葉或番薯、菠菜葉稍帶些葉肉的下表皮細(xì)胞(葉綠體數(shù)量少、體積大)2.該實(shí)驗(yàn)的材料要保持有水的狀態(tài)。3.觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)以葉綠體做為標(biāo)志,顯微鏡下觀察到的細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)方向與實(shí)際一致。適當(dāng)增強(qiáng)光照、適當(dāng)提高溫度、切傷等均可加速流動(dòng)。第7講細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出一、滲透作用:概念:水分子(或其他溶劑分子)通過(guò)半透膜的擴(kuò)散。半透膜。2、條件:半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差方向:低濃度溶液→高濃度溶液(水多→水少)二、細(xì)胞的失水與吸水吸水:細(xì)胞質(zhì)濃度>外界溶液濃度多少取決于細(xì)胞內(nèi)溶液外濃度差的大小動(dòng)物細(xì)胞失水:細(xì)胞質(zhì)濃度<外界溶液濃度等滲溶液中:水分進(jìn)出處于動(dòng)態(tài)平衡 原生質(zhì)層:細(xì)胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)(伸縮性比細(xì)胞壁大)失水:細(xì)胞液濃度<外界溶液濃度質(zhì)壁分離:原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離(外因、內(nèi)因)植物細(xì)胞(燒苗)細(xì)胞大小基本不變。(有大液泡)失水過(guò)程中,細(xì)胞液濃度逐漸增大,失水速率減慢,吸水能力逐漸增強(qiáng)。吸水:細(xì)胞液濃度>外界溶液濃度三、物質(zhì)出入細(xì)胞的方式:1.2.被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)闹饕獏^(qū)別是:順濃度還是逆濃度梯度運(yùn)輸自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的相同點(diǎn):順濃度梯度運(yùn)輸,不同點(diǎn):是否需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白3.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白:協(xié)助擴(kuò)散:通道蛋白和載體蛋白兩種,主動(dòng)運(yùn)輸:載體蛋白(與被運(yùn)輸物質(zhì)結(jié)合,構(gòu)象發(fā)生改變)。4.消耗能量:主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞胞吐5.大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式:胞吞胞吐,需要膜蛋白的參與;但胞吞胞吐的不一定是大分子,如神經(jīng)遞質(zhì)。6.細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量,或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的空間結(jié)構(gòu)的變化,對(duì)許多物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸起決定性作用。同樣都離不開(kāi)磷脂雙分子層的流動(dòng)。7.溫度可以通過(guò)影響膜的流動(dòng)性和呼吸速率(酶的活性)而影響物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾省?.主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊饬x:通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸來(lái)選擇吸收所需要的物質(zhì),排出代謝廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì),從而保證細(xì)胞和個(gè)體生命活動(dòng)的需要。四、探究植物細(xì)胞的吸水和失水:1.實(shí)驗(yàn)選材:紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞(有紫色大液泡便于觀察)(用黑藻葉片也可以,綠色是細(xì)胞質(zhì))2.低倍鏡:三次觀察:液泡的顏色、大小、原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的位置正常裝片→0.3g/ml蔗糖溶液(質(zhì)壁分離)→清水(質(zhì)壁分離的復(fù)原)酶酶的本質(zhì)與作用本質(zhì):活細(xì)胞產(chǎn)生具有催化作用的有機(jī)物。細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)即細(xì)胞代謝都離不開(kāi)酶。作用機(jī)理:降低活化能1)活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。如右圖,降低的活化能是AB。反應(yīng)物a含有的能量比產(chǎn)物P多。2)與無(wú)機(jī)催化劑相比:不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn),只是縮短了到達(dá)平衡點(diǎn)的時(shí)間3)酶和無(wú)機(jī)催化劑在反應(yīng)前后數(shù)量和性質(zhì)不發(fā)生改變,一段時(shí)間內(nèi)可以重復(fù)利用。(酶的空間結(jié)構(gòu)在反應(yīng)過(guò)程中可能發(fā)生改變。)二、酶的特性1.高效性:與無(wú)機(jī)催化劑相比,降低的活化能的作用更顯著。2.專一性:每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。3.作用條件較溫和:在最適溫度和pH條件下,酶的活性最高;高溫、過(guò)酸、過(guò)堿等條件會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞而永久失活;低溫條件下酶的活性很低,但空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。保存酶制劑:低溫、最適PH。酶活性:酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力??捎迷谝欢l件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示。(單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量或底物的消耗量)二、影響酶促反應(yīng)速率的因素:溫度、pH、底物濃度、酶濃度三、實(shí)驗(yàn):探究影響酶活性的因素(一)探究溫度對(duì)酶活性的影響:1.在探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中,底物和酶溶液應(yīng)先分別在預(yù)設(shè)的溫度下保溫一段時(shí)間后,再混合。2.實(shí)驗(yàn)材料不可以選H2O2,原因是H2O2在加熱條件下會(huì)加快分解。結(jié)果鑒定不選斐林試劑,原因是斐林試劑使用需要50—65°水浴加熱。(二)探究PH對(duì)酶活性的影響:1.在探究pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中,宜保證酶的最適溫度(排除溫度這一無(wú)關(guān)變量的干擾),且將酶溶液的pH先設(shè)定為實(shí)驗(yàn)要求的pH后,再讓反應(yīng)物與酶接觸。2.不可以選用淀粉和淀粉酶作為實(shí)驗(yàn)材料,原因是在酸性條件下淀粉分解會(huì)加快,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。四、抑制劑、激活劑對(duì)酶活性的影響a.競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑:增大底物濃度,就是使抑制劑與酶結(jié)合的減少,從而減少抑制作用。因此,競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的抑制作用可以通過(guò)增大底物濃度來(lái)抵消其抑制作用。b.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑:第9講ATP和細(xì)胞呼吸(1)一.ATP的結(jié)構(gòu):1.元素組成:C、H、O、N、P2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A-P~P~P3.化學(xué)組成:腺苷(腺嘌呤+核糖)+磷酸基團(tuán)4.(1)ATP與RNA的關(guān)系:ATP去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的剩余部分是組成RNA的基本單位之一。(腺嘌呤核糖核苷酸)(2)NTP和dNTP的主要區(qū)別:核糖、特有U和脫氧核糖、特有T5.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):①ATP不穩(wěn)定是由于ATP中兩個(gè)相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電而相互排斥,使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定,末端磷酸基團(tuán)有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能。
②ATP水解的過(guò)程就是釋放能量的過(guò)程,1molATP水解時(shí)釋放的能量高達(dá)30.54kJ,所以說(shuō)ATP是一種高能磷酸化合物。
6.功能:細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。二、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化:1.ADP+Pi+能量酶ATP:酶:ATP合成酶,能量來(lái)源于:光合作用和呼吸作用(形成場(chǎng)所:葉綠體類囊體薄膜、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體)ATP酶ADP+Pi+能量:酶:ATP水解酶,能量用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。2.ATP在細(xì)胞中:含量少,含量相對(duì)穩(wěn)定,轉(zhuǎn)化迅速。3.吸能反應(yīng)與ATP水解相聯(lián)系,由ATP水解提供能量。(如蛋白質(zhì)的合成)放能反應(yīng)與ATP合成相聯(lián)系,釋放的能量?jī)?chǔ)存在ATP中。(如葡萄糖的氧化分解,即細(xì)胞呼吸)。4.ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能示意圖:參與Ca2+主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能在載體蛋白這種酶的作用下,ATP分子的末端磷酸基載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,催化ATP水解的酶。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2+與其相團(tuán)脫離下來(lái)與載體蛋白結(jié)合,這一過(guò)程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移使Ca2+的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè),將Ca2+釋放到膜外應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí),其酶活性被激活。這就是載體蛋白的磷酸化。上述載體蛋白的作用有:運(yùn)輸和催化螢火蟲發(fā)光的原理:螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶。熒光素接受ATP提供的能量后就被激活。在熒光素酶的催化作用下,熒光素與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。PPi(焦磷酸)是ATP脫下的兩個(gè)磷酸形成的物質(zhì)。ATPADP+Pi+能量ATPAMP+PPi+能量第9講ATP和細(xì)胞呼吸(2)呼吸作用的實(shí)質(zhì):有機(jī)物氧化分解,并釋放能量。細(xì)胞呼吸的方式:(一)有氧呼吸第一階段:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第二階段:線粒體基質(zhì)第三階段:線粒體內(nèi)膜C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量1.釋放能量最多的階段是第三階段。2.葡萄糖參與反應(yīng)的階段是第一階段,進(jìn)入線粒體的呼吸底物是丙酮酸。3.有水生成的是有氧呼吸第三階段。4.與有機(jī)物體外燃燒相比的特點(diǎn):過(guò)程溫和、能量逐步釋放、并有一部分能量?jī)?chǔ)存在ATP中。5.有氧呼吸的主要場(chǎng)所:線粒體,其內(nèi)膜折疊形成嵴,增大了內(nèi)膜的表面積,從而增加了有氧呼吸酶的分布。[H]是NADH,在有氧呼吸第二階段大量生成,作用:與O2結(jié)合生成水。無(wú)氧呼吸場(chǎng)所:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第一階段:第二階段:總反應(yīng)式:C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2+少量能量(大多數(shù)植物、酵母菌等)C6H12O6酶2C3H6O3+少量能量(乳酸菌、高等動(dòng)物、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等)1.無(wú)氧呼吸第一階段釋放能量,第二階段沒(méi)有能量釋放。2.無(wú)氧呼吸釋放少量能量,原因:葡萄糖中能量大部分儲(chǔ)存在酒精和乳酸中。3.無(wú)氧呼吸沒(méi)有[H]的積累,其作用是:將丙酮酸還原為酒精和CO2或者乳酸。4.劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),以有氧呼吸為主,肌肉細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸,但消耗O2量仍等于釋放CO2量。5.細(xì)胞呼吸釋放的能量大部分以熱能形式散失,少部分用于生成ATP。6.細(xì)胞呼吸的意義:①為生物體提供能量②生物體代謝的樞紐(中間產(chǎn)物)三、影響細(xì)胞呼吸的因素:環(huán)境因素:1.溫度:影響呼吸作用相關(guān)酶的活性2.氧氣3.CO24.H2O內(nèi)部因素:不同種類植物;同種植物不同器官、不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期(衰老呼吸速率減慢)等蔬菜和水果:“低溫、低氧、濕度適中”儲(chǔ)存種子:“低溫、低氧、干燥”儲(chǔ)存中耕松土的意義:使根細(xì)胞進(jìn)行充分的有氧呼吸,從而有利于根系的生長(zhǎng)和對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收,促進(jìn)作物生長(zhǎng);避免根細(xì)胞由于無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精對(duì)根系造成的危害;有利于土壤中好氧微生物的生長(zhǎng)繁殖,促使這些微生物對(duì)土壤有機(jī)物的分解。但過(guò)度松土又會(huì)帶來(lái)水土流失、溫室效應(yīng)等問(wèn)題。四、探究細(xì)胞呼吸的方式:(一)探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式:1.通常向A、B培養(yǎng)瓶中加入的葡萄糖溶液是煮沸后冷卻的,原因是?煮沸:除去溶液中的氧氣,避免對(duì)自變量的影響;殺死葡萄糖溶液中可能存在的雜菌,避免對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。冷卻:防止溫度過(guò)高將酵母菌殺死。2.甲組中通過(guò)含NaOH溶液的目的是:吸收空氣中CO2,保證澄清石灰水變混濁是酵母菌有氧條件產(chǎn)生CO2所致。3.B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間后,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶的目的:消耗掉瓶中的氧氣,確保通入澄清石灰水的CO2是無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的。4.該實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的是產(chǎn)物中有無(wú)酒精(橙色的重鉻酸鉀:變?yōu)榛揖G色)產(chǎn)生和CO2產(chǎn)生的多少(澄清石灰水變渾濁的程度或溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃的時(shí)間長(zhǎng)短。)(二)曲線圖判斷1)O2濃度為0時(shí),只進(jìn)行無(wú)氧呼吸2)O2濃度為10%時(shí),只進(jìn)行有氧呼吸3)O2濃度0-10%時(shí),既有有氧呼吸又有無(wú)氧呼吸4)O2濃度>10%時(shí),只有有氧呼吸5)儲(chǔ)存的最適氧氣濃度:5%,原因是CO2釋放量最少,有機(jī)物消耗量少。(三)、據(jù)場(chǎng)所、反應(yīng)物和生成物的量判斷1、能否根據(jù)線粒體的有無(wú)判斷細(xì)胞呼吸方式?并舉例。不能,如硝化細(xì)菌。2、有水生成的一定是有氧呼吸。有CO2生成的一定不是產(chǎn)生乳酸無(wú)氧呼吸3、不消耗O2,不產(chǎn)生CO2:無(wú)氧呼吸產(chǎn)乳酸或細(xì)胞死亡4、不消耗O2,產(chǎn)生CO2:只進(jìn)行產(chǎn)生酒精無(wú)氧呼吸5、消耗O2量=產(chǎn)生CO2量:只進(jìn)行有氧呼吸或進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸6、產(chǎn)生CO2量>消耗O2量:進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸(當(dāng)有氧呼吸強(qiáng)度=無(wú)氧呼吸強(qiáng)度時(shí),CO2:O2=4:3)7、產(chǎn)生CO2<消耗O2:有氧呼吸底物含脂肪(四)根據(jù)坐標(biāo)圖判斷細(xì)胞呼吸方式a:只進(jìn)行產(chǎn)生酒精無(wú)氧呼吸b\c:只進(jìn)行產(chǎn)生酒精無(wú)氧呼吸d:只進(jìn)行有氧呼吸根據(jù)液滴的移動(dòng)判斷若1左移2不移動(dòng):只進(jìn)行有氧呼吸若1不移2右移:只進(jìn)行無(wú)氧呼吸若1左移2右移:既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無(wú)氧呼吸若1左移2左移:進(jìn)行有氧呼吸,底物含脂肪若1號(hào)裝置測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(墨滴移動(dòng)量)為X,2號(hào)裝置所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(墨滴左移動(dòng)量)為Y,則呼吸熵計(jì)算式為:(X-Y)/X.若2號(hào)裝置所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(墨滴右移動(dòng)量)為Y?(X+Y)/X為了糾正環(huán)境因素引起的實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差,須設(shè)3號(hào)裝置。應(yīng)對(duì)3號(hào)裝置作何處理:用等量的死種子,試管中放蒸餾水。如3號(hào)裝置的墨滴在實(shí)驗(yàn)后向右移動(dòng)量為Z,則氧氣實(shí)際消耗量應(yīng)為X+Z。第10講光合作用與能量轉(zhuǎn)化一、捕獲光能的色素:(分布:類囊體薄膜,功能:吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能)(一)綠葉中色素的提取和分離提取原理:綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中。(不溶于水)分離原理:綠葉中不同色素在層析液中的溶解度不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快,反之則慢。步驟:提取綠葉中的色素:稱葉研磨過(guò)濾收集濾液(SiO2——有助于研磨得充分;CaCO3——防止研磨中色素被破壞;無(wú)水乙醇——溶解色素)2、制備濾紙條:剪去兩角:防止層析液在濾紙條兩側(cè)擴(kuò)散得快。3、畫濾液細(xì)線:細(xì)直齊。待濾液干后再重復(fù)1—2次(濾液細(xì)線中含有較多的色素)4、分離綠葉中的色素:(1)濾液細(xì)線不能觸及層析液(防止色素溶解在層析液中)(2)蓋上培養(yǎng)皿(防止層析液揮發(fā))5、觀察與記錄1、在濾紙條最上方或最外圈的是胡蘿卜素,在層析液中溶解度最大,擴(kuò)散得最快;其最窄說(shuō)明含量最少。2、若分離出的每條色素帶都變窄,說(shuō)明提取的色素少,原因有:葉片不新鮮,無(wú)水乙醇的量太少或一次加入了過(guò)多,沒(méi)有加SiO2;沒(méi)有待濾液干后再重復(fù)1—2次等。(二)色素的種類及吸收光譜主要吸收藍(lán)紫光主要吸收藍(lán)紫光和紅光1.葉綠體中的色素只吸收可見(jiàn)光,而對(duì)紅外光和紫外光等不吸收。2.影響葉綠素合成的因素:溫度(低溫,葉綠素容易被破壞)、光照(無(wú)光照,葉綠素?zé)o法合成)、無(wú)機(jī)鹽(Mg等)3.陰天時(shí),為了增加蔬菜的產(chǎn)量,在功率相同的情況下,應(yīng)該選擇什么顏色(藍(lán)紫光或紅光/白光)的照明燈為蔬菜補(bǔ)充光源。不同顏色的塑料大棚哪種光合效率最高?無(wú)色4.植物的液泡中含有的色素不參與光合作用。證明葉綠體是光合作用場(chǎng)所的實(shí)驗(yàn)——恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中,排除了O2和光的干擾。①極細(xì)光束照射水綿:需氧細(xì)菌只集中分布在葉綠體被光束照射到的部位。②完全曝光:需氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光的部分。③用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿:大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。結(jié)論:葉綠體能吸收光能用于光合作用并釋放氧氣;葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。光合作用的探索和光合作用的過(guò)程:探索:希爾反應(yīng):離體的葉綠體在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)。加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒(méi)有CO2),在光照下魯賓和卡門:同位素示蹤C(jī)O2+H218O結(jié)論:釋放的氧氣中的氧元素全部來(lái)源于H2OC18O2+H2O阿爾農(nóng):在光照時(shí),葉綠體中生成了ATP,總是與水的光解相伴隨。過(guò)程:2H2O4H++O2+4e-光反應(yīng):NADP++H++2e_NADPH(類囊體薄膜)ADP+Pi+能量ATPCO2的固定:CO2+C52C3暗反應(yīng):C3的還原:(葉綠體基質(zhì))1、光合作用過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化:光能→ATP中活躍的化學(xué)能和NADPH中的能量→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2、光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系:光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、ADP、Pi。3、給綠色植物提供含H218O,一段時(shí)間,18O會(huì)存在于18O2、H218O、C18O2、(CH2O)中。(參與光反應(yīng))(有氧呼吸三)(有氧呼吸二)分析各物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化:突然停止CO2的供應(yīng):1)CO2減少,CO2固定產(chǎn)生的C3減少;而C3的還原基本不變。所以C3含量減少2)CO2減少,CO2固定消耗的C5減少;而C3的還原生成的C5基本不變。所以C5含量增加3)CO2減少,C3的還原消耗的NADPH和ATP減少,而光反應(yīng)生成基本不變。所以NADPH和AT含量增加突然停止光照?影響光合作用強(qiáng)度的因素:環(huán)境因素:光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度(影響酶活性)、水分、礦質(zhì)元素等內(nèi)部因素:色素的量、酶的量、酶的活性(衰老細(xì)胞中酶活性低)、C5的量等影響光合作用產(chǎn)量的因素:還有光質(zhì)、光照時(shí)間的長(zhǎng)短等。曲線分析:光照強(qiáng)度的影響A點(diǎn):光照強(qiáng)度為0,只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,釋放C02量代表此時(shí)的呼吸速率AB段:光合速率小于呼吸速率,表現(xiàn)為CO2釋放B點(diǎn):光補(bǔ)償點(diǎn),即光合速率=呼吸速率BC段:光合速率大于呼吸速率,表現(xiàn)為CO2吸收C點(diǎn):光飽和點(diǎn),光照強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí),光合速率不再增強(qiáng)CO2濃度:不同植物固定CO2的能力有差異(即圖中A點(diǎn)不同)應(yīng)用:合理密植使農(nóng)田通風(fēng)良好“正其行,通其風(fēng)”施有機(jī)肥(農(nóng)家肥)。(3)溫度:溫室栽培:晴天:白天適當(dāng)升溫,晚上適當(dāng)降溫,保持晝夜溫差連續(xù)陰雨天:白天和晚上均降溫,保持晝夜溫差“午休”現(xiàn)象:夏季中午溫度過(guò)高,蒸騰作用旺盛,為減少水分散失,部分氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致CO2供應(yīng)不足,光合速率降低。探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響:自變量:通過(guò)調(diào)整臺(tái)燈與燒杯之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。因變量:光合作用強(qiáng)度,可通過(guò)觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)小圓葉片上浮的數(shù)量或浮起相同數(shù)量的圓形葉片所用時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)衡量。為確保溶液中CO2含量充足,圓形小葉片可以放入一定濃度的NaHCO3溶液中。光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系1、總光合速率=凈光合速率+呼吸速率(實(shí)際、真正)(表觀)實(shí)際光合速率(總光合速率):?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi),CO2的固定量、O2的產(chǎn)生量、有機(jī)物的合成量?jī)艄夂纤俾剩簡(jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi),CO2的吸收量、O2的釋放量、有機(jī)物的積累量曲線圖:1)總光合=SB+SC凈光合=SC-SA呼吸=SB+SA2)自然環(huán)境中一晝夜植物CO2吸收速率的變化曲線C、e光合=呼吸S1>S2+S3,一天有機(jī)物有積累。凌晨3、4點(diǎn)溫度低,呼吸速率下降3)密閉容器中一晝夜CO2濃度的變化曲線D、H:光合=呼吸AD段、HI:呼吸>光合DH段:光合>呼吸I點(diǎn)低于A點(diǎn):一晝夜,密閉容器中CO2濃度減小,即光合作用總量大于細(xì)胞呼吸總量,植物能正常生長(zhǎng)(若I點(diǎn)高于A點(diǎn),植物不能正常生長(zhǎng))。液滴移動(dòng):液滴左移,呼吸強(qiáng)度大于光合強(qiáng)度液滴不移,呼吸強(qiáng)度等于光合強(qiáng)度液滴右移,呼吸強(qiáng)度小于光合強(qiáng)度所測(cè)數(shù)值為凈光合。若要得到實(shí)際光合強(qiáng)度,還應(yīng)設(shè)置一組實(shí)驗(yàn),其條件為黑暗,其他條件不變。物理誤差的校正:為避免環(huán)境氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,應(yīng)設(shè)置對(duì)照組,即用死亡的金魚藻進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離,采用“同向相減,異向相加”的原則對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正?;芎铣勺饔茫豪皿w外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物。如硝化細(xì)菌。(自養(yǎng)型生物)線粒體內(nèi)膜:有氧呼吸第三階段類囊體薄膜:光反應(yīng)干旱地區(qū)的多肉植物,特殊的CO2固定過(guò)程:該類植物光合作用固定的CO
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