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生物必修一知识点归纳
第三章细胞的基本结构
第一节细胞膜---系统的边界
●细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,此外还有少量糖类
●细胞膜主要成分:
脂质和蛋白质
●蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用,因此,功能越复杂的细胞膜,蛋白质的种类和数量越多
●细胞膜的功能:
1.将细胞与外界环境分隔开,保障了细胞内部环境的相对稳定
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流(高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,也有信息交流的作用)
●细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶,它对植物细胞有支持和保护作用(唯一区别动物和植物)
第二节细胞器---系统内的分工
分离各种细胞器的方法:
差速离心法
将细胞膜破坏后,形成由各种各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆;将匀浆放入离心管中,用高速离心机在不同的转速下进行离心,利用不同的离心速度所产生的不同离心力就能将各种细胞器分离开。
●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97%来自线粒体。
具有双层膜,能够进行能量转换,含有少量 DNA 和与有氧呼吸有关的酶。
●叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”(植物、低等动物)。
具有双层膜,能够进行能量转换,含有少量 DNA 和与光合作用有关的酶。
●内质网是由单层膜连结而成的网状结构,是细胞内蛋白质合成和加工,以及脂质合成的“车间”(分泌蛋白)。
有 粗面内质网 和 画面内质网 之分。
●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”。
具有 单层膜 ,在动物细胞中与 分泌物 的合成有关,而在植物细胞中与有丝分裂过程中 细胞壁 的形成有关。
●
“生产蛋白质的机器”
核糖体内质网上:
分泌蛋白
游离态:
合成细胞内蛋白
●溶酶体:
“消化车间”,具有 单层膜 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病菌。
被溶酶体分解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可以再利用,废物则被排出细胞外。
●液泡:
主要存在于 植物细胞中,单层膜,内有细胞液,含糖类、无机盐、色素和蛋白质等,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。
●
中心体:
两个互相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,主要存在于 动物、低等植物细胞 中。
●
细胞质细胞器
细胞质基质:
胶质状态(无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶)
●细胞骨架:
蛋白质纤维组成的网架结构
●分泌蛋白:
蛋白质在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用(激素、生长激素、胰岛素、抗体、消化酶)
●分泌蛋白的运输:
核糖体(合成)→内质网(加工)→高尔基体→细胞膜→细胞外
●“出芽”——囊泡(分泌小泡):
内质网、高尔基体
●在分泌蛋白的合成、加工和运输过程中,需要消耗能量来自线粒体
●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
●生物膜系统作用:
1.细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境,在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用
2.许多重要的化学反应都在生物膜上进行,广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点
3.细胞内的生物膜把各种细胞器隔开,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
第四节细胞核---系统的控制中心
●高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物的红细胞——没有细胞核
●核膜:
控制物质进出,允许小分子通过
●染色质:
遗传物质的主要载体,DNA和蛋白质紧密结合而成,是极细的丝状物,因容易被碱性物质染成深色而得名。
分裂时,细胞核解体,染色质高度螺旋化,缩短变粗→圆柱状或杆状的染色体
分裂结束时,染色体解螺旋,重新成为细丝状染色质,被包围在新形成的细胞核里
染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态
●DNA上贮存着遗传信息,细胞分裂时,DNA携带遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞,保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性
●遗传信息:
细胞生命活动的“蓝图”,由于这张“蓝图”储藏在细胞核里,细胞核才具有控制细胞代谢的功能
●核孔:
大分子物质运输的通道
●细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心
●制作模型:
科学性、准确性应该是第一位,其次才是模型的美观与否
●细胞既是生物体结构的基本单位,也是生物体代谢和遗传的基本单位
●
干燥的种子、分生区细胞(幼嫩)——未形成大液泡——吸水方式:
吸胀吸水
●植物细胞内的液体环境主要指液泡里面的细胞液
●细胞壁是全透性的
●原生质层:
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质(包括细胞器)——相当于原生质层
当细胞液浓度小于外界溶液的浓度时,细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩;原生质层比细胞壁的伸缩性大——质壁分离;当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时,质壁分离复原(质壁分离:
由浅变深)
●亲水性强弱:
蛋白质>淀粉>纤维素>脂质
●不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异
●细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
●磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层
●罗伯特森:
暗-亮-暗:
蛋白质-脂质-蛋白质——静态的统一结构
说明构成膜的分子是运动的,从而表明细胞膜具有流动性
●
细胞膜结构特点:
具有流动性
功能特点:
选择透过性
●磷脂双分子层(轻油般的流体)构成了膜的基本支架,蛋白质分子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,有的贯穿整个磷脂双分子层。
大多数蛋白质分子也是可以运动的
●糖被:
在细胞膜的外表,有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类(多糖分子)结合形成的糖蛋白
1.消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用
2.糖被与细胞表面的识别有密切关系
●除糖蛋白外,细胞膜表面还有蛋白质和脂质结合成的糖脂
●
小肠绒毛上皮细胞/肾小管上皮细胞自由扩散:
水、脂质
主动运输:
其余
●自由扩散:
胆固醇、水、气体、脂溶性分子(氧气、二氧化碳、苯、水、甘油、乙醇)
●载体具有专一性(选择性)
●顺浓度梯度的扩散,统称为被动运输
逆浓度梯度的运输,称为主动运输
●被动运输(不耗能的过程):
1.物质通过简单的扩散作用进出细胞,叫做自由扩散
2.进出细胞的物质借助载体蛋白(核糖体)的扩散,叫做协助扩散(如葡萄糖)
●主动运输(如离子):
从低浓度一侧到高浓度一侧,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(线粒体)→保证了活细胞能够按照生命活动的需要,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
●大分子运输(如蛋白质)——与膜流动性有关系:
●
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应,统称为细胞代谢
●细胞代谢是细胞生命活动的基础,但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质,如过氧化氢
●加热促使过氧化氢分解,是因为加入是过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态
●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
●同无机催化剂相比,酶活性降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高
●酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数是DNA
●酶具有高效性、专一性
●酶所催化的化学反应一般是在温和条件下进行的
●一般来说,动物体内的酶最适温度在35~40°C之间;植物体内的酶最适温度在40~50°C之间
●动物体内的酶最适pH大多在6.5~8.0之间,但也有例外,如胃蛋白酶的最适pH为1.5;植物体内的酶最适pH大多在4.5~6.5之间
●过酸、过碱或温度过高,会使酶的分子结构遭到破坏,使酶永久失活。
0°C左右时,酶的活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以升高。
因此,酶制剂适于在低温(0~4°C)下保存
●ATP是细胞生命活动的直接能源
太阳能是细胞生命活动的最终能源
葡萄糖是细胞生命活动的主要能源
●ATP是的英文名称缩写,结构简写成,其中A代表,P代表,~代表一种特殊的化学键,叫做,高能磷酸键断裂时,大量的能量会释放出来,ATP可以水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解
●ATP是细胞内的一种
●
(物质可逆,能量不可逆)
ATP酶ADP+Pi+能量(生命活动)
ADP+能量(呼吸作用、光合作用)+Pi酶ATP
●在酶的催化作用下,ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解,于是,远离A的那个P就脱离开来,形成游离的Pi(磷酸),同时,释放出大量的能量,ATP就转化为ADP(二磷酸腺苷)。
●在酶的催化作用下,ADP可以接受能量,同时与一个Y游离的Pi结合,重新形成ATP
●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,细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性
●吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量;
放能反应一般与ATP的合成相练习,释放的能量储存在ATP中
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通,ATP是细胞内流通的能量“通货”
●细胞呼吸(ATP的主要来源)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或其他产物,释放出能量并产生ATP的过程
●酵母菌可以进行也可以进行
●细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸
●有氧呼吸:
有氧呼吸的主要场所是
线粒体具有内、外两层膜,内膜的某些部位向线粒体内腔折叠形成,嵴使内膜的表面积大大增加。
嵴的周围充满了液态的基质。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有关的酶
C6H12O6+6H20+6O2酶6CO2+12H20+能量
有氧呼吸分为3个阶段:
1.
细胞质基质:
C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+能量(少)
2.
线粒体基质:
2C3H4O3+6H20酶6CO2+20[H]+能量(少)
3.
线粒体内膜:
24[H]+6O2酶12H20+能量(大量)
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,产生二氧化碳和水,释放能量,生成许多ATP的过程
同有机物在生物体外的燃烧相比,有氧呼吸具有不同的特点:
有氧呼吸是在温和的条件下进行的;有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的;这些能量有相当一部分储存在ATP中
●
无氧呼吸(不彻底、低效途径):
乳酸菌,人,马铃薯块茎,玉米的胚,高等动物,甜菜;
酵母菌,高等植物
无氧呼吸分为2个阶段(细胞质基质):
1.与有氧呼吸的第一阶段完全相同
2.
(不是每一个无氧呼吸都有CO2生成)
丙酮酸→2C6H5OH+2CO2
→2C3H6O3
无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量的ATP。
葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中
●微生物的无氧呼吸也叫做发酵(特点:
如有氧气,无氧呼吸会受到抑制)
●保存种子:
低温(非0°C);干燥(晒干非烘干);低浓度的氧
●
CO2
释
放
有氧呼吸强度
A
O2
无氧呼吸强度
B无氧呼吸完全被抑制
A:
非呼吸最弱,呼吸强度用C6H12O6算而不用CO2
0
阴影:
无氧呼吸呼吸量
●
最宽,多
少,溶解度最大
Mg合成叶绿素,缺Mg叶片变黄(类胡萝卜素暴露)
●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
●叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反射出来,所以叶片呈现绿色
●叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形
每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成,这些囊状结构称为类囊体。
吸收光能的四种色素,就分布在类囊体的薄膜上
●基质:
DNA,酶(没有色素)
●叶绿体是进行光合作用的场所,它内部的巨大膜表面上,不仅分布着许多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用所必需的酶
●光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程
●光合作用:
真核细胞—叶绿体
原核细胞(蓝藻)—与光合作用有关的酶
呼吸作用(有氧呼吸):
真核细胞—线粒体
原核细胞—细胞膜和细胞质中与有氧呼吸有关的酶
●同位素标记法:
用放射性同位素标记的化合物,化学性质不会改变
●CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,这一途径成为卡尔文循环
●
*
*
光合作用的过程:
1.光反应阶段:
光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行(类囊体薄膜)
条件:
光、色素
物质:
H20→5O2+[H](被传递到叶绿体内的基质中,作为活泼的还原剂,参与到暗反应阶段的化学反应中)
ADP+Pi→ATP
能量:
光能→活泼化学能
2.暗反应阶段:
光合作用第二个阶段中的化学反应,有没有光都可以进行(叶绿体内的基质)
条件:
不需O2,需酶
物质:
固定C5+CO2→2C3
C3还原C3→(CH2O)
能量:
活跃化学能变成稳定化学能
●
光的强度、光质(波长)、温度、CO2浓度→影响光合作用强度
●红色光→糖类多;蓝紫光→蛋白质多
●午休现象:
中午光照强烈,为减少体内水分散失,气孔关闭,通过气孔进入CO2量减少
●研究陆生→淀粉产量;水生→O2气泡(快/慢)
●
●利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成作用叫做化能合成作用
●不通动植物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异,器官大小主要决定于细胞数量的多少
●细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞物质运输的效率越低
●细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大
●细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的,如果细胞太大,细胞核的“负担”就会过重
●细菌等原核生物→二分裂
●细胞增殖是重要的生命活动,是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础
●生物体功能基础:
新陈代谢
物质基础:
化合物和化学元素
生长发育基础:
细胞增殖
●细胞在分裂之前,必须进行一定的物质准备。
细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程
●真核细胞的分裂方式有三种:
有丝分裂、无丝分裂、减数分裂
●
有丝分裂:
(生物体细胞→相对生殖细胞来说→构成
身体的细胞)
细胞进行有丝分裂具有周期性:
连续分裂(不是所有
细胞均由细胞周期,分生区细胞有)的细胞,从一次
分裂完成时开始,到下一次分裂完成时位置,为一个
细胞周期
一个细胞周期包括2个阶段:
分裂间期和分裂期(不
倒顺序)
细胞周期大部分时间处于分裂间期,大约占细胞周期
的90%~95%
物质准备(分裂间期):
完成DNA分子的复制和有关
蛋白质的合成,同时细胞有适度的生长(染色体数目
不变,DNA数量加倍)
分裂期(连续的过程):
1.前期:
染色体:
单体:
DNA=1:
2:
2
间期的染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体。
每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体,这两条染色单体由一个共同的着丝点连接着。
核仁逐渐解体,核膜消失,从细胞的两极发出纺锤丝,形成一个梭形的纺锤体。
染色体散乱地分布在纺锤体的中央。
2.中期:
染色体:
单体:
DNA=1:
2:
2
每条染色体的着丝点的两侧,都有纺锤丝附着在上面,纺锤丝牵引着染色体运动,使每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上。
这个平面与纺锤体的中轴垂直,称为赤道板。
中期染色体的形态比较稳定,数目比较清晰,便于观察——代表这种生物的染色体数量
3.后期:
染色体:
单体:
DNA=2:
0:
2
每个着丝点分裂成两个,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体,由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动。
这是细胞核中的染色体就平均分配到了细胞的两极,使细胞的两极各有一套染色体。
这两套染色体的形态和数目完全相同,每一套染色体与分裂前秦代细胞中的染色体的形态和数目也相同
4.末期:
当这来那个套染色体分别到达细胞的两极以后,每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝。
同时,纺锤丝逐渐消失,出现了新的核膜和核仁。
核膜把染色体包围起来,形成了两个新的细胞核。
这时候,在赤道板的位置出现了一个细胞板(高尔基体),细胞板由细胞的中央向四周扩散,逐渐形成了新的细胞壁。
最后,一个细胞分裂成为两个子细胞。
大多数子细胞进入下一个细胞周期的分裂间期状态。
●
动植物细胞有丝分裂不同处:
1.动物细胞中心粒在间期倍增,成为两组。
进入分裂期后,两组中心粒分别移向细胞两极,发出无数条放射状的星射线,两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体(纺锤丝的形成不同)
2.动物细胞分裂的末期不形成细胞板,而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷,最后把细胞缢裂成两部分(细胞质分裂不同)
●
有丝分裂的意义:
亲代细胞的染色体经过复制(实质为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自带之间保持了遗传性状的稳定
●无丝分裂(蛙的宏细胞):
细胞核先延长,核的中部向内凹进,缢裂成为两个细胞核;接着,整个细胞从中部缢裂成两部分,形成子细胞(因为在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化,所以叫做无丝分裂)
●
条件:
1.离体
2.培养条件
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,叫做细胞分化
●细胞分化是一种持久性的变化,一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡(分化程度越高,分裂程度越低)
●细胞分化是生物个体发育的基础,细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率
●在个体发育过程中,不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的——分化的根本原因:
基因的选择性表达
●细胞的全能型是指已分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能
●
植物组织培养:
离体脱分化细胞团再分化根芽试管苗
(外植体)(愈伤组织)
意义:
快速繁殖花卉和蔬菜等作物,拯救珍惜濒危物种,还可以和基因工程结合培育作物新类型
●已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的
●植物体的分生组织:
根的分生区、茎的形成层
●动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,这些细胞叫做干细胞(造血干细胞)
●核具备了发育成一个个体的全部基因
●自然界全能性最高的细胞:
受精卵
●对于单细胞生物体来说,细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡
●多细胞生物体内的细胞总是不断更新着,总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态;从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程
●细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化,特征:
1.细胞内的水分减少,结果使细胞萎缩,体积变小,细胞新陈代谢的速率减慢
2.细胞内多种酶的活性降低
3.细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累,它们会妨碍细胞内物质的交流和传递,影响细胞正常的生理功能
4.细胞内呼吸速率减慢,细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深
5.细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低
●细胞衰老的原因:
自由基学说、端粒学说
●由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,就叫细胞凋亡
●细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,所以也常常被称为细胞编程性死亡
●在成熟的生物体中,细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,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,维护内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用
●细胞坏死是在种种不利因素影响下,由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡
●
区别坏死:
短时间快速被动死亡(外因作用)
凋亡:
编程性
●癌细胞:
有的细胞受到致癌因子的作用,细胞中遗传物质发生变化,就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞,特征:
(与细胞衰老区别)
1.在适宜的条件下,癌细胞能够无限增殖
2.癌细胞的形态结构发生显著变化
3.癌细胞的表面发生了变化,由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少,使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移
●致癌因子:
1.物理致癌因子:
辐射(紫外线、X射线等)
2.化学致癌因子:
吸烟、化合物
3.病毒致癌因子:
Rous肉瘤病
●人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌有关的基因:
原癌基因和抑癌基因
原癌基因:
负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程
抑癌基因:
组织细胞不正常的增殖
致癌因子损伤细胞中的DNA分子,使原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞
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