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课题1:
从生物圈到细胞、高倍显微镜的使用
一、从生物圈到细胞
(一)生命活动离不开细胞
细胞是生物体的基本单位。
1、病毒由和组成,没有结构,只有依赖才能生活。
2、单细胞生物依赖完成各种生命活动。
3、多细胞生物依赖各种密切合作,完成复杂的生命活动。
(二)生命系统的结构层次
1、最基本的生命系统是,最大的生命系统是,二者之间从小到大的生命系统依次是。
各生命系统既层层相依,又各自有特定的。
2、地球上最早的生命形式:
。
(三)细胞是最基本的生命系统的理解
1、是生物体结构的基本单位:
除病毒等少数种类外,其他生物都是由细胞构成的。
2、细胞是生物体的基本单位。
3、没有细胞就没有完整的生命:
无数实验证明,任何结构完整性被破坏的细胞,都不能实现细胞的完整生命活动。
4、生命系统的其他层次都是建立在细胞基础之上的。
二、高倍显微镜的使用
(一)重要结构
1、光学结构
(1)镜头:
目镜——目镜长,放大倍数(大/小);物镜——物镜长,放大倍数(大/小)。
(2)反光镜:
平面——调(暗/亮)视野;凹面——调(暗/亮)视野。
2、机械结构
(1)准焦螺旋(有粗、细之分)——使镜筒上升或下降。
(2)转换器——转换物镜。
(3)光圈(有大、小之分)——调节视野亮度。
(二)使用方法
取镜、安放和对光后,首先在下观察,找到物像,移至。
然后转动
,换成观察,转动调节镜筒,直到看清为止。
(三)注意事项
1、调节粗准焦螺旋使镜筒下降时,双眼要注视与之间的距离,到快接近时(距离约为)停止下降。
2、必须先用观察,找到要观察的物像,移到,然后换用。
3、换用高倍物镜后,只能用来调焦。
(四)低倍物镜观察与高倍物镜观察(清晰时)的比较
低倍镜时
高倍镜时
镜头与装片的距离
所看到细胞的数量
所看到细胞的大小
视野的明暗
视野的广度
(五)显微镜的成像特点
显微镜下所成的像是像。
1、倒立是指上下、左右均是颠倒的,相当于将观察物水平旋转了度。
2、放大是指或的放大,不是指面积或体积的放大。
视野的大小与放大倍数成比,即放大的倍数越视野越,看到的标本范围就越。
课题2:
细胞的多样性和统一性
一、显微镜观察细胞所观察到的结果和结论
(一)不同的细胞形态、大小千差万别,这说明细胞具有性。
细胞的多样性是
的结果。
(二)不同的细胞都具有、和细胞核(或拟核)这些相似的基本结构,这说明细胞具有性。
细胞的统一性除了都具有相似的基本结构,如细胞膜、细胞质和与遗传有关的分子外,还表现在以下几个方面:
1、不同的细胞具有基本相同的化学组成——组成基本一致,种类也非常相似(水、无机盐、氨基酸、核苷酸、碱基等);
2、细胞的增殖方式相同——;
3、细胞中的某些生命活动相似——、蛋白质合成等;
4、遗传物质都是,通用等。
二、原核细胞和真核细胞
(一)分类依据:
有无以为界限的细胞核。
(二)原核细胞和真核细胞的统一性(同上)。
(三)二者的比较
原核细胞
真核细胞
大小
较
较
本质区别
无以为界限的细胞核
有以为界限的真正的细胞核
细胞壁
有,主要成分是
植物细胞有,成分是;
动物细胞细胞壁
细胞质
有,无其他细胞器
有和其他细胞器
细胞核
拟核,无和
有和
DNA存在形式
:
大型环状
:
小型环状
细胞核:
和形成
细胞质:
在、中裸露存在
遗传物质
举例
细菌、蓝藻的细胞
动物、植物、真菌的细胞
三、细胞学说
(一)建立过程
1、1665年,英国科学家用显微镜观察植物的木栓组织,发现并将其命名为“”;
2、19世纪30年代,德国的两位科学家和创立了。
3、1858年,德国的提出了的观点,作为对细胞学说的修正和补充。
(二)内容
1、细胞是一个有机体,一切动植物都由发育而来,并由所构成;
2、细胞是一个的单位,既有它自己的,又对与其他细胞共同组成的的生命起作用。
3、新细胞可以从中产生。
(三)意义
1、揭示了细胞统一性和的统一性;
2、揭示了生物间存在着一定的亲缘关系。
【思考感悟】细胞是一切生物体的结构和功能单位吗?
为什么?
。
课题3:
细胞中的元素和化合物、细胞中的无机物
一、组成细胞的元素
细胞中常见的化学元素有种,是生物体地从中获取的。
(一)元素的分类:
1、按元素在生物体内的含量可分为(以为界):
(1)大量元素,如等。
(2)微量元素,如等。
(3)无论是大量元素还是微量元素,都是生物体必需的元素,对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用,如是组成ATP、膜结构等的重要成分;Ca是组成、的成分;是叶绿素的成分;Fe是的成分。
2、按元素在生物体内的作用可分为:
(1)最基本的元素是。
(2)主要元素,如。
(二)元素的含量特点:
1、占细胞鲜重最多的元素是。
2、占细胞干重最多的元素是。
3、细胞中含量最多的四种元素是。
(三)元素的存在形式:
大多以的形式存在。
(四)组成细胞的元素的主要作用:
1、:
如K+、Na+、Ca2+、HCO3-等。
2、参与重要化合物的组成:
如I是合成的原料等。
3、:
如B可促进花粉管的萌发,从而促进植物受精,油菜缺B会“花而不实”。
二、组成细胞的化合物:
组成细胞的化合物分为无机化合物和,前者中
的含量是最多的,后者中含量最多的是。
三、细胞中的无机物:
(一)细胞中的水:
1、存在形式:
和。
2、含量:
在构成细胞的各种化合物中,水的含量最多。
(1)不同的生物体内水的含量差别很大;
(2)同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同,幼儿期成年期,幼嫩部分老熟部分。
(3)同一生物不同器官水的含量也不同。
3、功能:
(1)是的重要组成成分;
(2)是细胞内的,运送
;(3)参与许多,如、等;(4)为细胞提供环境。
4、水的含量与代谢的关系:
(1)一般情况下,代谢活跃时,生物体含水量在70%以上。
含水量降低,生命活动或。
(2)当自由水比例增加时,生物体代谢,生长
。
(3)当自由水向结合水转化较多时,代谢强度就会,抗寒、抗热、抗旱的性能。
(二)细胞中的无机盐:
1、存在形式:
绝大多数以的形式存在,少部分是细胞内的组成成分。
2、功能:
维持细胞和生物体的生命活动,维持细胞的酸碱平衡等。
(1)是细胞的结构成分;
(2)参与并维持生物体的代谢活动,如哺乳动物血液中含量过低就会出现抽搐;(3)维持生物体内的平衡:
渗透压平衡(Na+、Cl-维持细胞液渗透压,K+维持细胞液渗透压),酸碱平衡(如人血浆中HCO3-、HPO42-等的调节)。
课题4:
生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测
一、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测原理
利用与生物组织中的有关有机化合物产生。
(一)还原糖与发生作用,生成。
(二)淀粉遇变。
(三)脂肪被染液染成,或被染液染成。
(四)蛋白质与作用产生。
二、实验流程归纳:
(一)→制备→反应。
(二)脂肪的检测还可利用观察法,实验流程为:
→→制片→
.
三、实验材料的选择:
(一)可溶性还原糖的鉴定实验中,最理想的实验材料是还原糖含量的生物组织(或器官),而且组织的颜色,易于观察。
可选用苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜等。
(二)脂肪的鉴定实验中,实验材料最好选富含脂肪的生物组织,若利用显微镜观察,则最好选择
种子。
如果是新鲜花生种子,可不必浸泡,浸泡效果反而不好,如果是干种子,需浸泡3h~4h最适宜切片(浸泡时间短,不容易切片;浸泡时间过长,组织太软,切下的薄片不易成形)。
(三)蛋白质的鉴定实验,最好选用富含蛋白质的生物组织。
植物材料常用,且浸泡1d~2d,适于研磨,动物材料常用。
四、实验操作中的注意事项
(一)在鉴定可溶性还原糖的实验中,加热试管中的溶液时,应该用试管夹夹住试管上部,放入盛
的大烧杯中加热。
注意试管底部不要接触烧杯底部;斐林试剂不稳定易变
性,应。
(二)还原糖、蛋白质的鉴定实验中,在加相应试剂鉴定之前,要留出一部分组织样液,以便与鉴定后的样液颜色作对比,增强实验的说明力。
(三)在蛋白质的鉴定实验中,如果用蛋清稀释液作为实验材料,一定要稀释到一定程度,否则,与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管的内壁上,使反应不彻底,试管也不易洗刷干净。
五、斐林试剂与双缩脲试剂比较
斐林试剂
双缩脲试剂
甲液
乙液
A液
B液
成分
鉴定物质
添加顺序
反应条件
反应现象
(一)浓度不同。
斐林试剂中CuSO4溶液浓度为mL,双缩脲试剂中CuSO4溶液浓度为
mL。
(二)原理不同。
斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2浊液;双缩脲试剂实质是碱性环境中的Cu2+。
(三)使用方法不同。
斐林试剂是先将与后再使用;双缩脲试剂是先加入,再滴加。
课题5:
蛋白质的结构和功能
一、氨基酸及其种类
氨基酸是组成蛋白质的,其结构通式是。
(一)特点:
每种氨基酸至少有,并且都有一个氨基和一个羧基连在
氨基酸的不同在于。
(二)种类和分类:
组成生物体蛋白质的氨基酸约有。
根据是否能在体内合成分为
和.
(三)对通式的分析
1、基本组成元素:
,有的还含有等。
2、氨基酸经脱水缩合形成蛋白质。
在脱水缩合过程中一个氨基酸的非R基上羧基和另一个氨基酸非R基上的氨基分别脱下和结合形成,同时形成一个。
二、蛋白质的结构及其多样性
(一)结构层次:
氨基酸蛋白质。
(二)结构多样性的原因
1、氨基酸方面:
氨基酸的、、的不同。
2、肽链方面:
肽链的不同。
(三)氨基酸形成蛋白质的有关问题
1、肽键的结构式可表示如下:
或或—C—N—。
2、关于氨基酸脱水缩合反应的计算
(1)对于n个氨基酸来讲,至少有个氨基和个羧基;
(2)n个氨基酸分子缩合成一条肽,失去的水分子数==,至少有个氨基和个羧基;
(3)n个氨基酸分子缩合成X条肽链,失去的水分子数==,至少有个氨基和个羧基;
(4)n个氨基酸分子缩合成环状肽时,失去的水分子数==,氨基和羧基数与R基团有关;
(5)蛋白质完全水解时所需要的水分子数等于该蛋白质形成时脱去的水分子数。
3、蛋白质合成过程中相对分子质量的变化:
氨基酸的平均相对分子质量为a,数目为n,肽链数为X,则蛋白质的相对分子质量为:
。
4、氨基酸与对应的DNA及mRNA片段中碱基数目之间的关系:
DNA(基因)︰mRNA︰氨基酸=
︰︰。
三、蛋白质的功能
1、一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是。
(一)结构蛋白:
是构成的重要物质,如等的成分。
(二)作用:
绝大多数酶的本质是蛋白质。
(三)运输作用:
具有的功能,如能运输氧。
(四)作用:
调节机体的,如胰岛素等激素。
(五)功能:
如人体内的抗体。
2、蛋白质功能的多样性
蛋白质的多样性决定了蛋白质的多样性。
蛋白质据功能分为蛋白和蛋白两大类,前者如人和动物的肌肉。
后者如具有催化作用的绝大多数酶,具有免疫功能的抗体等。
四、【思考感悟】许多蛋白质分子中含有—S—S—,它是如何形成的?
课题6:
核酸
一、核酸的结构和功能
(一)基本组成单位:
,其分子组成为++。
(二)核酸的种类及比较(如右侧表格)
类别
核酸
DNA
RNA
基本单位
核苷酸
化
学
成
分
碱基
五种
五碳糖
磷酸
空间结构
两条链
一般为一条链
(三)核酸的功能:
细胞内携带的物质,控制蛋白质的生物合成。
(四)核酸的分布(实验)
1、观察DNA和RNA在细胞中分布实验中,利用
两种染色剂,前者使DNA呈现,后者使RNA呈现,从而显示DNA和RNA在细胞中的分布。
2、DNA主要存在于中,另外
和内也含有少量的DNA;RNA主要分布于中。
3、试验中几种液体在实验中的作用
1、0.9%NaCl溶液:
。
2、8%盐酸:
(1);
(2)。
3、蒸馏水:
(1);
(2)。
二、蛋白质和核酸的关系:
(一)区别
蛋白质
核酸
元素组成
基本单位
连接方式
形成场所
主要功能
结构物质:
,等;
功能物质:
①运输—、;
②催化—;③免疫—;
④调节—;
能源物质:
氧化放能,产物有尿素、CO2、H2O等
1的携带者,决定,
提供原材料;
②某些RNA具作用。
三、细胞的能源物质及能量供应
(一)细胞的能源物质:
细胞中的、、蛋白质都含有大量的化学能,都可以氧化分解为生命活动供能,产物中都有。
1、三大能源物质的供能顺序为:
—脂肪—,这是由它们的生理功能所决定的。
2、主要的能源物质:
,为生物体提供所需能量的70%以上。
3、主要的储能物质:
,含能量高。
其他储能物质还有动物细胞中的、植物细胞中的。
4、直接能源物质:
。
5、最终能源是。
6、正常情况下,脂肪、蛋白质除正常代谢中产生部分能量供生命活动利用外,一般供能,只有在状态或状态下才大量氧化供能。
课题7:
糖类和脂质
一、细胞中的糖类
(一)组成元素:
。
(二)分类及特点:
根据是否能水解及水解成单糖的数量分为:
1、单糖:
不能,可直接被细胞,如、果糖、核糖等。
2、:
两分子单糖脱水缩合而成,必须水解成单糖才能被吸收,常见种类有蔗糖、
和乳糖。
3、:
多个单糖脱水缩合而成,水解成单糖后才可被吸收。
常见的种类有植物细胞中的
,动物细胞中的。
(三)功能:
①细胞的物质,其中“生命的燃料”是指;②是组成细胞和生物体结构的成分,如是构成植物细胞壁的成分,是构成核酸的组成成分。
二、细胞中的脂质
(一)组成元素:
主要由,有的还含有P和N
(二)分类:
分、和三类。
(三)功能
1、脂肪(元素只有)是细胞内良好的,还有等作用。
2、磷脂(元素为)是构成的重要成分。
3、固醇类物质(元素只有)包括胆固醇、和维生素D等。
(1)胆固醇是构成的重要成分,在人体内还参与血液中的运输;
(2)性激素能促进人和动物的发育以及的形成;
(3)维生素D能有效地促进人和动物肠道对的吸收。
三、糖类和脂质的比较
比较项目
糖类
脂质
区
别
元素组成
种类
合成部位
生理作用
①
②
③
①
②
③
联系
糖类脂肪
(一)单糖中的、及二糖中的是还原糖,可用试剂鉴定,多糖具还原性。
(二)多糖中的是构成植物细胞壁的主要成分,而原核细胞的细胞壁不含
,是由构成的。
因此能否被除去细胞壁,是区分植物细胞和原核细胞的依据之一。
(三)糖类和脂肪均由三种元素组成,氧化分解产生CO2、H2O,同时释放能量。
但脂肪中氢的含量远远于糖类,所以同质量的脂肪储存的能量是糖类的2倍多。
课题8:
细胞膜、细胞壁、生物膜系统
一、细胞膜的成分及制备:
细胞是最基本的生命系统,其边界是。
(一)细胞膜的成分
1、主要成分是,另外还有少量的。
2、细胞膜成分中含量最多的是,该成分含量最丰富的是。
3、与细胞膜功能复杂程度有关的是,越多,功能越复杂。
(二)细胞膜的制备
1、选材:
哺乳动物。
2、原理:
红细胞放入清水中,水会进入红细胞,导致,
使细胞内物质流出,从而得到细胞膜。
3、过程
(1)将红细胞稀释液制成。
(2)在下观察,待观察清晰时,在盖玻片一侧滴加一滴,另一侧用吸水纸吸引。
(3)红细胞凹陷消失,,最后导致细胞。
(4)利用法,获得较纯的细胞膜。
二、细胞膜的功能
(一)将细胞与分隔开,保障了细胞内部环境的。
(二)控制物质进出细胞
1、细胞需要的进入细胞。
2、细胞产生的、和排到细胞外。
3、细胞膜的控制作用是的。
(三)进行细胞间的交流
1、细胞间的信息交流,大多与细胞膜的有关。
2、细胞间信息交流的方式
(1)通过细胞分泌的(如激素)间接传递信息。
(2)通过相邻两细胞的直接接触传递信息。
(3)通过相邻两细胞间形成进行信息交流。
三、植物细胞壁的成分和作用
(一)化学成分:
主要是。
(二)作用:
。
四、细胞的生物膜系统:
(一)组成:
由等结构共同构成。
(二)各种生物膜之间的联系:
1、在化学成分上:
各种生物膜组成成分相似,均由、和少量组成,但每种成分所占的比例。
2、在结构上的联系(具有一定的)
3、功能上的联系:
在的合成、运输、加工、分泌等过程中,各细胞器之间协调配合。
(三)生物膜系统的功能:
1、细胞膜不仅使细胞具有一个的内部环境,同时在细胞的、能量转换和的过程中起着的作用。
2、广阔的膜面积为多种提供附着位点,有利于许多的进行。
3、把各种分隔开,使细胞内能同时进行,不会互相干扰,保证细胞生命活动地进行。
课题9:
细胞器
一、各种细胞器的比较
主要功能及比喻
基本结构
分布
线粒体
是细胞的主要场所,细胞所需能量
的95%来自线粒体,是细胞的“车间”
结构
细胞中
叶绿体
是绿色植物进行的场所。
是植物细胞的“”和“转换站”
结构
细胞
内质网
增大了细胞内的膜面积,为各种反应提供条件。
还与蛋白质的有关,以及脂质合成的“车间”
结构
细胞中
液泡
调节,充盈的液泡还可以使
由液泡膜和其内的
组成
主要存在于
细胞中
高尔
基体
主要是对来自内质网的蛋白质进行
的“车间”及“”
膜围成的扁平囊和小泡
细胞中
溶酶体
内含多种,执行细胞内消化作用,是细胞内的“”
膜围成
细胞中
核糖体
合成的场所。
是“机器”。
有些附着在及核膜表面,有些游离在中
膜,由、
所构成,
细胞中
中心体
与细胞的有关
由两个互相垂直的
及周围物质组成
细胞和
植物细胞中
二、各种细胞器的归纳比较
分
布
植物特有的细胞器
动物和低等植物特有的细胞器
结
构
不具膜结构的细胞器
具单层膜结构的细胞器
具双层膜结构的细胞器
光学显微镜下可见的细胞器
成
分
含DNA的细胞器
含RNA的细胞器
含色素的细胞器
功
能
能产生水的细胞器
能产生ATP的细胞器
能复制的细胞器
能合成有机物的细胞器
与有丝分裂有关的细胞器
与蛋白质合成、分泌相关的细胞器
能发生碱基互补配对的细胞器
与主动运输有关的细胞器
课题10:
细胞核
一、细胞核的结构与各结构的功能
(一)核膜:
1、结构:
(1)层膜,内膜与染色质丝相连,外膜与相连通。
外膜的外表面上有附着。
(2)核膜并不是完全连续的,有许多部位核膜内外两层相连,形成。
2、功能:
使核既保持相对独立,又实现核质之间的和。
(1)化学反应的场所。
在核膜上有多种大量的,利于多种化学反应的顺利进行。
核膜在细胞周期过程中表现出周期性的消失和重建。
(2)是细胞核和细胞质之间物质交换的孔道。
大分子物质如mRNA可通过核孔,离子和小分子,如氨基酸和葡萄糖可以通过核膜。
实际上核膜是性膜。
(二)核仁:
1、结构:
核仁是真核细胞间期核中最明显的结构,因为它的性较强,与细胞的其他结构很容易区分。
它通常是单一的或者多个匀质的球形小体。
2、功能:
是的合成以及的形成有关。
在有丝分裂期间表现出周期性的。
(三)染色质:
是真核细胞在间期中由和以及少量RNA所组成的一串念珠状的复合体,易被染料染成深色。
1、染色质和染色体的关系是
2、功能:
是的主要载体。
二、细胞核的功能:
是遗传物质储存和复制的场所,是,是的控制中心。
三、模型建构:
(一)模型:
为了目的而对认识对象所作的一种的描述。
(二)描述特点:
定性的、、具体实物或其他形象化手段、等。
(三)类型:
物理模型、、数学模型等。
细胞器补充知识:
一、用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
(一)分布、形状
1、叶绿体分布于中,呈扁平的。
2、线粒体分布于细胞中,呈等。
(二)染色、观察
1、叶绿体呈现色,容易观察,不需染色。
2、染液是专一性染线粒体的染料,可以使活细胞中的线粒体呈现
色,而细胞质接近于无色。
二、分离各种细胞器的方法是。
三、细胞质基质:
(一)形态:
状态。
(二)成分:
水、、、糖类、、核苷酸和等。
(三)功能:
进行多种的场所。
四、细胞器之间的协调配合:
(一)分泌蛋白最初在内质网上的内形成肽链。
(二)肽链在内加工,由运输到进一步修饰加工,再运输到,与融合,将蛋白质分泌到细胞外。
课题11:
物质输入和输出
一、物质跨摸运输的实例
1、细胞的吸水和失水:
1)原理:
发生了渗透作用:
该作用必须具备两个条件:
①具有。
②膜两侧溶液具有。
2)动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例:
红细胞膜相当于一层半透膜):
①当外界溶液浓度细胞质浓度时,细胞吸水。
②当外界溶液浓度细胞质浓度时,细胞失水。
③当外界溶液浓度细胞质浓度时,水分进出平衡。
3)植物细胞的吸水和失水:
①原生质层由++二者之间的组成,相当于一层。
②成熟植物细胞发生质壁分离的条件是:
外界溶液浓度细胞液浓度,发生质壁分离复原的条件是外界溶液浓度细胞液浓度。
4)物质跨膜运输的其他实例:
对无机盐的吸收实例
①水稻和番茄对同一离子的吸收量。
②水稻或番茄对不同离子的吸收量。
二、生物膜的流动镶嵌模型
1、生物膜的探索历程:
(一)19世纪末,欧文顿根据脂溶性物质更容易通过细胞膜,提出膜是由组成的。
(二)20世纪初,化学分析表明,膜的主要成分是。
(三)1925年,荷兰科学家得出结论:
细胞膜中的脂质分子排列为连续的。
(四)20世纪40年代,科学家推测脂质两边各覆盖着。
(五)1959年,罗伯特森认为生物膜由三层结构构成。
(六)1970年,人鼠细胞杂交实验表明,细胞膜具有。
(七)1972年,桑格和尼克森提出的生物膜的模型为大多数人所接受。
2、生物膜流动镶嵌模型:
(一)基本内容:
①构成膜的基本支架,其结构特点是具有。
②蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的,有的部分或全部磷脂双分子层中,有的;大多数蛋白质分子是可以的。
③细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成,也可以和脂质结合形成。
(二)结构特点:
具有一定的性。
①原因:
膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
②表现:
变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。
③影响
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