【正文】
第一節(jié)從生物圈到細胞病毒是無細胞結(jié)構(gòu)的生物,寄生在活細胞中,利用細胞里的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)生活,繁殖。細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。生物圈中存在著眾多的單細胞生物,單個細胞就能完成各種生命活動。許多植物和動物是多細胞生物,他們依賴各種分化的細胞密切合作,共同完成一系列復雜的生命活動。Eg:以細胞代謝為基礎(chǔ)的生物與環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換;以細胞增殖、分化為基礎(chǔ)的生長發(fā)育。以細胞內(nèi)基因的傳遞和變化為基礎(chǔ)的遺傳與變異。生命系統(tǒng):能獨立完成生命活動的整體。系統(tǒng):指彼此間相互作用、相互依賴的組分有規(guī)律地結(jié)合而形成的整體。細胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體→種群/群落PS:單細胞生物無組織、器官、系統(tǒng),單細胞生物是個體;植物沒有系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)包括所有生物和無機生物。生物圈是最大的生態(tài)系統(tǒng)。細胞是最基本的生物系統(tǒng)。第二節(jié) 細胞的多樣性和統(tǒng)一性細胞的統(tǒng)一性:動植物細胞基本相似結(jié)構(gòu),都具有細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核(哺乳動物、成熟的紅細胞沒有細胞核)。使用高倍顯微鏡: ① 轉(zhuǎn)動反光鏡使視野明亮。(對光)② 在低倍鏡下觀察清楚后,把放大觀察的物象移至視野中央。③ 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器,換成高倍物鏡。(視野變暗:調(diào)遮光器使光圈變大或把反光鏡換成凹面鏡)④ 觀察并用細準焦螺旋調(diào)焦。科學家根據(jù)細胞內(nèi)有無核膜為界限的細胞核,把細胞分為真核細胞和原核細胞兩大類。原核生物:細菌(球、桿、螺旋、弧菌、乳酸菌)、衣原體、藍藻、支原體(沒有細胞壁,最小的細胞生物)、放線菌真核生物:植物、動物、真菌(蘑菇、酵母菌、霉菌、大型真菌)病毒非真非原。藍藻:發(fā)菜、顫藻、念珠藻、藍球藻藍藻沒有成型的細胞核,有擬核——環(huán)狀DNA分子。藍藻細胞質(zhì):藍藻素和葉綠素(物質(zhì)基礎(chǔ)),能進行光合作用(自養(yǎng)生物);核糖體 細菌中的絕大多數(shù)種類是營腐生或寄生生活的異氧生物。原核細胞具有與真核細胞相似的細胞膜和細胞質(zhì),沒有有核膜包被的細胞核,也沒有染色體,但有一個環(huán)狀的DNA分子,位于細胞內(nèi)特定的區(qū)域,這個區(qū)域叫擬核。對動植物細胞的研究而揭示細胞的統(tǒng)一性和生物體結(jié)構(gòu)統(tǒng)一性。建立者:施萊登(德國),施旺(德國)。第二章 組成細胞的分子第一節(jié) 細胞中的元素和化合物生物體總是和外界環(huán)境進行著物質(zhì)交換,歸根結(jié)底是有選擇的從無機自然界獲取各種物質(zhì)來組成自身。生物與非生物界具有統(tǒng)一性(元素種類)和差異性(元素含量)。(常見20多種)種類:大量元素:C H O N P S K Ca Mg微量元素:Fe Mn Cu Zn B Mo含量最多的4種(基本元素):C H O N C是構(gòu)成細胞的最基本的元素 無機化合物:水,無機鹽有機化合物:糖類,脂質(zhì),蛋白質(zhì),核酸(可以提供能量)實驗:檢測生物組織中的糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)實驗原理:某些化學試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。糖類中的還原糖(如葡萄糖、果糖、麥芽糖)與斐林試劑發(fā)生作用,生成磚紅色沉淀。脂肪可以被蘇丹紅Ⅲ染成橘黃色(或被蘇丹紅Ⅳ染液染成紅色)。淀粉遇碘變藍色。蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng)。第二節(jié) 生命活動的主要承擔著——蛋白質(zhì)(生物大分子)蛋白質(zhì)是組成細胞的有機物中含量最多的。元素組成:C H O N(有的含N P S Fe等)基本單位:氨基酸 氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。種類:約20種 通式:有8種氨基酸是人體細胞不能合成的(嬰兒有9種),必須從外界環(huán)境中直接獲取,叫必需氨基酸。另外12種氨基酸是人體能夠合成的,叫非必需氨基酸。氨基酸分子相互結(jié)合的方式是:一個氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接,同時脫去一分子水,這種結(jié)合方式叫做脫水縮合。連接兩個氨基酸分子的化學鍵(—NH—CO—)叫做肽鍵。有兩個氨基酸分子縮合而成的化合物,叫做二肽。公式:肽鍵數(shù)=失去H2O數(shù)=aa數(shù)肽鏈數(shù)(不包括環(huán)狀)肽鏈能盤曲、折疊、形成有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。每種氨基酸的數(shù)目成百上千,氨基酸形成肽鏈時,不同種類氨基酸的排列順序千變?nèi)f化,肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別,因此,蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)是極其多樣的。這就是細胞中蛋白質(zhì)種類繁多的原因。蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,引起變性。 ① 構(gòu)成細胞核生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì),稱為結(jié)構(gòu)蛋白。② 催化。絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。③ 運輸載體。④ 信息傳遞,調(diào)節(jié)機體的生命活動。⑤ 免疫功能。人體內(nèi)的抗體是蛋白質(zhì)。一切生命活動都離不開蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。第三節(jié) 遺傳信息的攜帶者——核酸 細胞生物含兩種核酸:DNA和RNA 病毒只含有一種核酸:DNA或RNA 核酸包括兩大類:一類是脫氧核糖核酸;一類是核糖核酸。核酸是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。實驗:觀察DNA和RNA在細胞中的分布DNA主要分布在細胞核內(nèi),RNA大部分存在于細胞質(zhì)中。甲基綠使DNA呈綠色,吡羅紅使RNA呈現(xiàn)紅色。鹽酸能夠改變細胞膜的通透性,加速染色劑進入細胞,同時使染色質(zhì)中的DNA與蛋白質(zhì)分離。結(jié)論:真核細胞的DNA主要分布在細胞核中。線粒體、葉綠體內(nèi)含有少量的DNA。RNA主要分布在細胞質(zhì)中。(C H O N P)核酸初步水解成許多核苷酸。一個核苷酸是由一分子含氮的堿基,一分子五碳糖和一分子磷酸組成的。根據(jù)五碳糖的不同,可以將核苷酸分為脫氧核糖核苷酸(簡稱脫氧核苷酸)和核糖核苷酸。DNA由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成。RNA由一條核糖核苷酸連構(gòu)成。DNA:胸腺嘧啶(T)腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)RNA:尿嘧啶(U)腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)第四節(jié) 細胞中的糖類和脂質(zhì) 糖類是主要的能源物質(zhì)。(C H O)單糖:葡萄糖是細胞生命活動所需要的主要能源物質(zhì)。葡萄糖不能水解,可直接被細胞吸收。二糖:由兩分子單糖脫水縮合而成,二糖必須水解成單糖才能被細胞吸收。Eg:麥芽糖(植物)蔗糖(植物)乳糖(人和動物)多糖:淀粉:植物通過光合作用產(chǎn)生淀粉,作為植物體內(nèi)的儲能物質(zhì)存在與植物細胞中。糖原:分布在人和動物的肝臟和肌肉中。纖維素:植物細胞的細胞壁。構(gòu)成他們的基本單位都是葡萄糖分子。(C H O有的還含有P N)通常不溶于水,溶于脂性有機溶劑。脂肪:只含有C H O,是細胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì),還是一種很好的絕熱體。還具有緩沖減壓的作用,可以保護內(nèi)臟器官。磷脂:是構(gòu)成細胞膜的重要成分,也是構(gòu)成多種細胞器膜的重要成分。固醇:包括膽固醇,性激素和維生素D等。膽固醇是構(gòu)成細胞膜的重要成分,在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸;性激素能促進人和動物生殖器官的發(fā)育以及生殖細胞的形成;維生素D能有效地促進人和動物倡導對鈣和磷的吸收。每一個單體都以若干個相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架,由許多單體連接成多聚體。第五節(jié) 細胞中的無機物 自由水與結(jié)合水的關(guān)系:①在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化 ②兩者的相對含量(自由水/結(jié)合水)影響生物組織細胞的代謝速率→代謝旺盛:結(jié)合水轉(zhuǎn)換為自由水;代謝緩慢:自由水轉(zhuǎn)換成結(jié)合水。自由水是細胞體內(nèi)的良好溶劑;細胞內(nèi)的許多生物化學反應(yīng)也都需要水的參與;多細胞生物體的絕大多數(shù)細胞,必須浸潤在以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境中;可以把營養(yǎng)物質(zhì)運送到各個細胞,同時也把各個細胞在新陳代謝中產(chǎn)生的廢物,運送到排泄器官或者直接排出體外。一切生命活動都離不開水。細胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在。無機鹽對于維持細胞核生物體的生命活動有重要作用。維持細胞的酸堿平衡。細胞是多種元素和化合物構(gòu)成的生命系統(tǒng)。C、H、O、N等化學元素在細胞內(nèi)含量豐富,是構(gòu)成細胞中主要化合物的基礎(chǔ);以碳鏈為骨架的糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等有機化合物,構(gòu)成細胞生命大廈的基本框架;糖類和脂質(zhì)提供了生命活動的重要能源;水和無機鹽與其他物質(zhì)一道,共同承擔起構(gòu)建細胞、參與細胞生命活動等重要功能。活細胞中的這些化合物,含量和比例處在不斷變化之中,但又保持相對穩(wěn)定,以保證細胞生命活動的正常進行。第三章 細胞的基本結(jié)構(gòu)第一節(jié) 細胞膜——系統(tǒng)的邊界 實驗:體驗制備細胞膜的方法 動物細胞沒有細胞壁。把細胞放在清水里,水會進入細胞,把細胞漲破,細胞內(nèi)的物質(zhì)流出來,這樣就可以得到細胞膜了。怎樣把細胞膜與細胞器膜分開?用人和其他哺乳動物成熟的紅細胞。怎樣得到較純的細胞膜?差速離心法細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。還有少量糖類。磷脂最豐富。功能越復雜的細胞膜,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。 ① 將細胞與外界環(huán)境分隔開。細胞膜保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。② 控制物質(zhì)的進出細胞 ③ 進行細胞間的信息交流:方式一:內(nèi)分泌細胞產(chǎn)生激素,隨血液到達全身各處,與靶細胞的細胞膜表面的受體結(jié)合,將信息傳遞給靶細胞。方式二:相鄰的兩個細胞的細胞膜接觸,信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如,精子和卵細胞之間的識別和結(jié)合。方式三:相鄰的兩個細胞之間形成通道,攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞。例如,高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接,也有信息交流的作用。植物細胞在細胞膜的外面還有一層細胞壁,它的化學成分主要是纖維素和果膠。細胞壁對植物細胞有支持和保護作用。第二節(jié) 細胞器——系統(tǒng)內(nèi)的分工合作 分離各種細胞器的方法:差速離心法 線粒體:細胞進行有氧呼吸的主要場所。雙層膜(內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成脊),分布在動植物細胞體內(nèi)。葉綠體:進行光合作用,“能量轉(zhuǎn)換站”,雙層膜,分布在植物的葉肉細胞。內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成和加工,以及脂質(zhì)合成的“車間”,單層膜,動植物都有。高爾基體:對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進行加工、分類和包裝,單層膜,動植物都有,參與了植物細胞壁的形成。核糖體:生產(chǎn)蛋白質(zhì),無膜。溶酶體:內(nèi)含有多種水解酶,能分解衰老、損傷的細胞器,吞噬并殺死侵入細胞的病毒或病菌,單層膜。液泡:主要存在與植物細胞中,內(nèi)有細胞液,含糖類、無機鹽、色素和蛋白質(zhì)等物質(zhì),可以調(diào)節(jié)植物細胞內(nèi)的環(huán)境,充盈的液泡還可以使植物細胞保持堅挺。單層膜。中心體:動物和某些低等植物的細胞,由兩個相互垂直排列的中心粒及周圍物質(zhì)組成,與細胞的有絲分裂有關(guān),無膜。八大細胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng),液泡,線粒體,高爾基體,核糖體,溶酶體,葉綠體,中心體 光鏡能看到:細胞質(zhì),線粒體,葉綠體,液泡,細胞壁在細胞質(zhì)中,除了細胞器外,還有呈膠質(zhì)狀態(tài)的細胞質(zhì)基質(zhì)。實驗:用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體健那綠染液是將活細胞中線粒體染色的專一性染料,可以使活細胞中的線粒體呈現(xiàn)藍綠色。材料:新鮮的蘚類的葉 實驗:分泌蛋白的合成和運輸:(同位素標記法)有些蛋白質(zhì)是在細胞內(nèi)合成后,分泌到細胞外起作用,這類蛋白叫分泌蛋白。如消化酶(催化作用)、抗體(免疫)和一部分激素(信息傳遞)分泌蛋白從合成至分泌到細胞外,經(jīng)過了哪些細胞器活細胞結(jié)構(gòu)? 答:附和在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細胞膜PS:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鼓出由膜形成的囊泡,包裹著要運輸?shù)牡鞍踪|(zhì),離開內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到達高爾基體,與高爾基體膜融合,成為高爾基體膜的一部分。細胞器膜和細胞膜、核膜等結(jié)構(gòu),共同構(gòu)成細胞的生物膜系統(tǒng)。細胞膜不僅使細胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境,同時在細胞與外部環(huán)境進行物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的過程中起著決定性作用;許多重要的化學反應(yīng)都在生物膜上進行,這些化學反應(yīng)需要酶的參與,廣闊的膜的面積為多種酶提供了大量的附著位點;細胞內(nèi)的生物膜把各種細胞器分隔開,能夠同時進行多種化學反應(yīng),而不會互相干擾,保證了細胞生命活動高效、有序的進行。第三節(jié) 細胞核——系統(tǒng)的控制中心除了高等植物成熟的篩管細胞和哺乳動物成熟的紅細胞等極少數(shù)細胞外,真核細胞都有細胞核。絕大多數(shù)只有一個核。細胞核控制著細胞的代謝和遺傳。細胞核控制細胞的分裂、分化。核膜(雙層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細胞質(zhì)分開)染色質(zhì)(主要由DNA和蛋白質(zhì)組成,DNA是遺傳信息的載體)核仁(與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān))核孔(實現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流)細胞分裂時,細胞核解體,染色質(zhì)高度螺旋化,縮短變粗,成為光學顯微鏡下清晰可見的圓柱狀或桿狀的染色體。分裂結(jié)束時,染色體解螺旋,重新成為細絲狀的染色質(zhì)。染色質(zhì)(分裂間期)和染色體(分裂時)是同樣的物質(zhì)在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài)。細胞核具有控制細胞代謝的功能。細胞既是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位,又是生物體代謝和遺傳的基本單位。第四章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出 第一節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?滲透作用條件:①半透膜 ②濃度差 當外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度低時,細胞吸水張破 當外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度高時,細胞失水皺縮當外界溶液的濃度與細胞質(zhì)的濃度相同時,水分進出細胞處于動態(tài)平衡。細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細胞液。細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)成為原生質(zhì)層。植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜。由于原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大,當細胞不斷失水時,原生質(zhì)層就會與細胞壁逐漸分離下來,也就是逐漸發(fā)生了質(zhì)壁分離。細胞的吸水和失水是水分子順相對含量的梯度跨膜運輸過程。物質(zhì)跨膜運輸并不都是順向?qū)刻荻鹊模壹毎麑τ谖镔|(zhì)的輸入和輸出有選擇性??梢哉f細胞膜和其他生物膜都是選擇性透過性膜,這種膜可以讓水分子自由通過,一些離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子不能通過。第二節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型 膜是由脂質(zhì)組成的。膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。磷酸頭部親水,脂肪酸尾部疏水。羅伯特森→暗亮暗→蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)→靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu) 桑格和尼克森提出流動鑲嵌模型。細胞膜具有流動性。磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本支架,不是靜止的,磷脂雙分子層是輕油般的流體,具有流動性,蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面,有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中,有的貫穿于整個磷脂雙分子層,大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是可以運動的。細胞膜的外表有一層由細胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白,叫做糖被。有保護和潤滑的作用;糖被與細胞表面的識別有密切關(guān)系。細胞膜表面還有糖類和脂質(zhì)分子結(jié)合成的糖脂。第三節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞轿镔|(zhì)進出細胞順濃度梯度擴散統(tǒng)稱為被動運輸;逆濃度梯度的運輸稱為主動運輸。(高→低,不需要消耗能量)物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞,叫做自由擴散。(水,氣體小分子,脂溶性有機小分子,脂肪酸,膽固