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12010高考《分子与细胞》基础知识(2010-3-18)一、组成生物体的化学成分1生物体结构和功能的基本单位——细胞生命活动的主要承担者——蛋白质生物体进行一切生命活动的基础——新陈代谢构成细胞结构和进行生命活动的物质基础——构成细胞的化学元素和化合物生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础——细胞增殖生物界最基本的物质代谢和能量代谢——光合作用2生命系统的结构层次细胞组织器官系统个体种群群落生态系统生物圈3组成细胞的化学元素：最基本元素：C，生物大分子以碳链为骨架主要元素：C、H、O、N、P、S大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上的元素。如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。微量元素：生物生活所必需的，但需要量却很少的一些元素。如：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等。4水存在形式及功能结合水：占4.5%，是细胞结构的重要组成成分。自由水：占95.5%，（1）细胞内的良好溶剂，可以运输营养物质和代谢废物（2）参与许多化学反应（3）为细胞生活提供液体环境5无机盐存在形式和功能离子态：维持细胞和生物体的生命活动，维持细胞的渗透压和酸碱平衡化合态：细胞内某些化合物的重要组成成分6糖类-主要的能源物质组成元素--C、H、O单糖：葡萄糖（细胞生命活动的主要能源物质，“生命的燃料”）二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖多糖：糖原（动物细胞中储能物质）淀粉（植物细胞中储能物质）纤维素（植物细胞壁的主要成分）7脂质：组成元素：C、H、O，有的还有N、P脂肪：细胞内的储能物质，还可以保温、缓冲、减压2磷脂：构成细胞膜和细胞器膜的重要成分固醇：胆固醇（构成细胞膜的重要成分，人体内还参与血液中脂质的运输）性激素（促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成）维生素D（有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收）8蛋白质--生命活动的主要承担者。组成元素：C、H、O、N基本单位：氨基酸，大约20种通式：NH2CHCOOHR结构：脱水缩合盘曲折叠氨基酸多肽蛋白质多样性原因：（1）每种氨基酸的数目成百上千（2）不同种类氨基酸的排列顺序千变万化（3）肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。功能：（1）构成细胞和生物体结构的重要物质。（2）催化作用（3）运输作用（4）信息传递作用（5）免疫作用9核酸-遗传信息的携带者组成元素：C、H、O、N、P基本单位：核苷酸种类：脱氧核糖核酸和核糖核酸功能：细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。10几种物质或结构的鉴定鉴定物质或结构颜色反应物质组成斐林试剂还原糖砖红色甲液、乙液双缩脲试剂蛋白质紫色A液、B液苏丹Ⅲ染液苏丹Ⅳ染液脂肪橘黄色红色碘液淀粉蓝色二苯胺试剂DNA蓝色甲基绿砒罗红DNARNA绿色红色健那绿线粒体蓝绿色3二、细胞结构和功能1细胞学说：发明显微镜和细胞的科学家：列文·虎克创立细胞学说的科学家：施莱登和施旺细胞学说内容：“①细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。②细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对其他细胞共同组成的整体的生命起作用。③细胞可以从老细胞中是产生。”2原核细胞与真核细胞比较原核细胞真核细胞大小较小较大细胞核无核膜包裹的细胞核有细胞器只有核糖体有复杂细胞器细胞壁主要成分肽聚糖只要成分纤维素和果胶举例细菌、蓝藻、放线菌、衣原体、支原体等真菌、绝大多数动植物细胞3细胞壁：化学成分-纤维素和果胶功能-对植物细胞有支持和保护的作用4细胞膜--系统的边界化学成分主要由脂质和蛋白质组成，及糖类和胆固醇组成。结构特点：一定的流动性。功能特性：选择透过性。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5细胞质：由细胞质基质和细胞器组成6细胞器-系统内的分工合作(1)线粒体-细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞内的“动力车间”。(2)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”。(3)内质网是由膜连接而成的网状结构，是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”。(4)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”。(5)核糖体是“生产蛋白质的机器”。(6)溶酶体是“消化车间”，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。(7)液泡可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡可使植物保持坚挺。(8)中心体与细胞的有丝分裂有关。4单层膜：内质网、高尔基体、液泡、溶酶体双层膜：线粒体、叶绿体无膜：中心体、核糖体含核酸的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体含色素的细胞器：叶绿体、液泡能产生水的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体能复制的细胞器：叶绿体、线粒体、中心体与有丝分裂有关的细胞器：核糖体、线粒体、中心体、高尔基体能发生碱基互补配对的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体植物细胞特有结构：细胞壁、液泡、叶绿体动物细胞特有结构：中心体7生物的膜系统：这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。这些生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。8细胞核--系统的控制中心：结构：核膜、染色质、核仁、核孔功能：是遗传信息库，细胞代谢和遗传的控制中心9细胞作为基本的生命系统，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。三、细胞的增殖与分化1细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低。细胞大小还受细胞核的控制范围限制。2细胞增殖的意义：细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。①单细胞生物体通过细胞增殖而繁衍②多细胞生物从受精卵开始，要通过细胞的增殖和分化逐渐发育成为个体。③生物体内，通过细胞增殖补充衰老死亡的细胞。3细胞增殖的方式：细胞以分裂的方式进行增殖。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。4真核细胞的分裂方式：有丝分裂、无丝分裂(蛙的红细胞)、减数分裂。5细胞周期：连续分裂的细胞，从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期6有丝分裂各期特征分裂间期：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成(复制)前期：染色质变为染色体，形成纺锤体，核仁解体，核膜消失(浓缩)中期：每个染色体的着丝点排列在赤道板上(排列)后期：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移向细胞的两极(均分)末期：染色体消失、纺锤体消失，出现新的核膜核仁(复原)57动物细胞与植物细胞的有丝分裂区别：①纺锤体形成方式不同；②子细胞形成方式不同。8有丝分裂的意义：将亲代细胞的染色体经过复制（实质为DNA的复制）之后，精确的平均分配到两个子细胞中，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。9细胞分化①定义：在个体发育中，由一个或者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。它是基因选择性表达的结果。具有持久性、稳定性、不可逆性。②意义：是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。10细胞的全能性：指已分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。①克隆羊实验说明已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。②植物体内具有分裂和分化能力的细胞：分生组织的细胞。③动物体内有分裂和分化能力的细胞：干细胞，如造血干细胞。11细胞的衰老：指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。12个体衰老与细胞衰老的关系：对于单细胞生物体，细胞的衰老和死亡就是个体的衰老死亡；对于多细胞生物体细胞的衰老和死亡与个体的衰老死亡并不是一回事13衰老细胞的特征：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，他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。13细胞凋亡：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫做细胞凋亡。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡。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。14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。15癌细胞的主要特征：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6间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。16致癌因子：①物理致癌因子：紫外线、x射线。②化学致癌因子：亚硝胺、黄曲霉毒素等。③病毒致癌因子：Rous肉瘤病毒17癌变原因：环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因或抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞18癌症诊断与治疗诊断：病理切片的显微观察、CT、核磁共振以及癌基因检测等先进手段。治疗：手术切除、化疗和放疗等。四、细胞代谢1渗透作用及发生渗透作用的条件渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散。发生渗透作用的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。2动物细胞的吸水和失水：当外界溶液浓度细胞质的浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度细胞质的浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度=细胞质的浓度时，水分进出细胞处于动态平衡。3植物细胞吸水和失水①在成熟的植物细胞中，原生质层（细胞膜＋液泡膜＋二者之间的细胞质）相当于半透膜。②当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，渗透吸水，细胞发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，渗透失水，发生质壁分离复原。4物质出入细胞的方式(1)离子或小分子--跨膜运输：①被动运输-顺浓度梯度的扩散自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞。协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。②主动运输-逆浓度梯度的运输从低浓度一侧运输到高浓度一侧，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。(2)大分子或颗粒性物质--非跨膜运输：胞吞或胞吐。5什么是细胞代谢：细胞内每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。6酶及特性定义：酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。作用：同无机催化剂相比，酶降低反应物的活化能的作用更明显(活化能：分子从常态7转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量)。特性：它具有高效性、专一性。酶催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的，高温、低温以及过酸和过碱都影响酶的活性。7ATP：是三磷酸腺苷，是细胞内的一种高能磷酸化合物。ATP的结构简式：A-P~P~P。ATP特性：ATP分子中远离A的那个高能磷酸键，在一定的条件下很容易水解，也很容易重新形成。水解时伴随有能量的释放，重新形成时伴随有能量的储存。ATP形成途径：动物和人－来自呼吸作用和磷酸肌酸。植物－来自光合作用和呼吸作用。ATP的利用：细胞内的吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，由ATP水解释放能量；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。8细胞呼吸：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。9有氧呼吸（1）概念：细胞在氧气的参与下，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CO2和H2O，释放能量，生成大量ATP的过程。（2）场所：细胞质基质，线粒体。（3）过程：分为三个阶段，每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。①1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量。在细胞质基质中进行。②丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并且释放少量的能量。在线粒体基质中进行。③上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合