【正文】 高中第一冊 第一章 走進生命科學1. 生命科學發(fā)展簡史1) 我國：最早研究和利用動植物和真菌的國家。著作：《詩經(jīng)》、《齊民要術(shù)》、《本草綱目》2) 國外：對生命科學的研究始于古希臘和古羅馬時代。i. 生命科學發(fā)展的早期，主要采用描述法和比較法進行生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的觀察和記錄。隨著生命科學、物理學、化學和數(shù)學的發(fā)展和相互滲透，實驗法逐漸成為生命科學的主要研究手段。ii. 細胞水平：17世紀顯微鏡的發(fā)明，使生命科學進入了細胞水平。18世紀林耐創(chuàng)立“生物分類法則”。1838~1839年，施萊登和施旺提出了“細胞學說”。1859年，達爾文發(fā)表了《物種起源》一書，提出了“進化論”，為生命科學的發(fā)展奠定了辨證唯物主義的基礎(chǔ)。20世紀，孟德爾揭示了生物遺傳的基礎(chǔ)理論，摩爾根在此基礎(chǔ)上的實驗遺傳學研究，進一步揭示了遺傳機制。iii. 分子水平：1953年，沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)分子模型，將生命科學研究引入到分子水平的新階段。iv. 1997年，英國科學家成功地培育出克隆羊“多利”。1990年正式啟動人類基因組計劃，2000年6月26日宣布人類基因組草圖繪制成功，2003年4月14日宣布完成。2. 生命科學新課題：1) 后基因組學：后基因組研究，包括解讀并深入的結(jié)構(gòu)和功能基因組，破譯重要微生物和植物的基因組，啟動環(huán)境基因組的研究以及基因技術(shù)的應用等。2) 轉(zhuǎn)基因技術(shù)3) 基因治療4) 生物多樣性保護5) 腦科學3. 生命科學：以生命為研究對象的科學和技術(shù)的總稱，它是研究生命活動及其規(guī)律的科學，并涉及到醫(yī)學、農(nóng)學、健康、環(huán)境等領(lǐng)域。4. 生命科學探究的基本步驟：提出疑問→提出假設→設計實驗→實驗實施→分析數(shù)據(jù)→結(jié)論→新的疑問第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)1. 無機化合物包括水和無機鹽：1) 水：生物體中含量最多的化合物。人體在缺水10%時，生理活動就會紊亂；缺水20%時，生命活動終止。i. 水的生理作用：提供生物體細胞生存所需的液體環(huán)境；是絕大多數(shù)生物化學反應的介質(zhì)；幫助運輸物質(zhì)；具有調(diào)節(jié)體溫、保持體溫恒定的作用。ii. 水的存在形式：絕大多數(shù)水以游離的形式存在，可以自由流動，稱為自由水。小部分水與細胞內(nèi)的其他物質(zhì)結(jié)合，稱為結(jié)合水，%。結(jié)合水是人體及其生物體組織結(jié)構(gòu)的重要組成成分。2) 無機鹽：大多數(shù)無機鹽以離子狀態(tài)存在，在生物體內(nèi)含量很少，但對生命活動起著重要作用。生物體需要適量的無機鹽。i. 有些無機鹽參與組成生物體內(nèi)的重要化合物，如Fe是血紅蛋白的重要成分；Ca是構(gòu)成骨骼、牙齒的重要成分；Mg是葉綠素分子必要的成分。ii. 有些無機離子參與生物體的代謝活動和調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，如成人血液中Ca2+含量為45~55mg/L，低于該數(shù)值是會導致肌肉抽搐等癥狀；血液中的HCO3等參與組成緩沖系統(tǒng)，使血液的酸堿度穩(wěn)定能夠在合適的范圍內(nèi)，細胞膜內(nèi)外的K+、Na+在維持細胞膜生物功能中起重要作用。2. 有機化合物包括糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等，是組成生物體結(jié)構(gòu)的主要成分。糖類和脂質(zhì)還是生物體的主要能源物質(zhì)。1) 糖類：符合化學通式（CH2O）n的物質(zhì)，俗稱碳水化合物。i. 生理功能：維持生命活動所需能量的主要來源，是組成生物體機構(gòu)的基本原料。ii. 種類：單糖、雙糖和多糖。l 單糖：不能水解的最簡單的糖，如葡萄糖、果糖、核糖等。葡萄糖和果糖都是含6個碳原子的單糖（己糖），分子式都是C6H12O6，葡萄糖分子中的5個C上都連有相同的化學基團——羥基（—OH）。葡萄糖廣泛存在于動植物的細胞中，是細胞中主要能源物質(zhì)。核糖是含5個碳原子的單糖，也成戊糖，是構(gòu)成核酸的重要成分。l 雙糖：是指兩個單糖經(jīng)脫水縮合連在一起的糖類。常見的雙糖有蔗糖、乳糖和麥芽糖，它們的通式是C12H22O11。在特定的酶的作用下可水解為各自組成的單糖。l 多糖：指由血多葡萄糖分子經(jīng)脫水縮合連在一起形成的結(jié)構(gòu)復雜的糖類。如植物中的淀粉、纖維素以及動物肝臟和肌肉中的糖原都是多糖。淀粉是植物體內(nèi)糖的儲存形式，是人類的主要的糖類來源。糖原存在于動物體內(nèi)，不溶于水，是動物體內(nèi)糖類物質(zhì)的儲存形式。纖維素是組成植物細胞壁的主要成分。l 有一些多糖與脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合在一起組成細胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，前者稱為糖脂，后者稱為糖蛋白。2) 脂質(zhì)：俗稱脂類物質(zhì)，不溶于水，而易溶于乙醚、氯仿、苯等有機溶劑。脂肪、磷脂和膽固醇是最常見的脂質(zhì)。i. 脂肪：甘油和脂肪酸是構(gòu)成脂肪的基本成分。脂肪酸主要是由碳和氫組成的長鏈。飽和脂肪酸：長鏈中碳和碳之間都是以單鍵（CC）相連。不飽和脂肪酸：碳原子之間存在雙鍵（C=C）。脂肪是很好的儲能物質(zhì)。ii. 磷脂：組成細胞膜的結(jié)構(gòu)大分子。在磷脂分子中，磷酸和含氮堿基一端為親水的頭部，兩個脂肪酸一端為疏水（親脂）的尾部。iii. 膽固醇：廣泛分布于全身各組織中，大約有四分之一的膽固醇分布在腦及神經(jīng)組織中，肝、腎、腸等內(nèi)臟及皮膚脂肪內(nèi)也含有較多的膽固醇。膽固醇是組成細胞膜結(jié)構(gòu)的重要成分，也是機體合成某些激素（性激素和腎上腺皮質(zhì)激素）及維生素D等物質(zhì)的原料，對膽固醇有調(diào)節(jié)人體生長發(fā)育和代謝的重要功能。血液膽固醇含量偏高與心血管疾病發(fā)生有密切的關(guān)系。3) 蛋白質(zhì)：是由氨基酸為單體組成的大分子化合物，天然氨基酸約有20種。i. 氨基酸的結(jié)構(gòu)的共同特點是在與羧基（—COOH）相連的C上都有一個氨基（—NH2），不同之處在于側(cè)鏈所連接的基團（R）各不相同。ii. 肽鍵：一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基脫去一分子水縮合形成肽鏈，氨基酸通過肽鍵連接成肽鍵，每條肽鏈的一端有一個自由的氨基，另一端有一個自由的羧基。把由3個以上的氨基酸連成的肽鏈稱為多肽。20種氨基酸以不同數(shù)目、不同種類、不同排列順序組成不同的肽鏈。肽鏈構(gòu)成一定的空間結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的功能。iii. 蛋白質(zhì)的生理功能：是細胞膜、細胞質(zhì)、肌肉、皮膚、毛發(fā)等機體構(gòu)造的主要成分，也是形成酶、抗體、激素、血紅蛋白等必需的原料。蛋白質(zhì)還能作為能量供機體利用。4) 核酸：是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)。核算可分為兩類，為脫氧核苷酸和核糖核酸，都是由核苷酸分子組成，每個核苷酸是由一個磷酸、一個五碳糖、一個含氮堿基組成。i. 脫氧核苷酸（DNA）：主要存在與細胞核內(nèi)，五碳糖是脫氧核糖。ii. 核糖核酸（RNA）：主要存在于細胞質(zhì)中，五碳糖是核糖。5) 維生素：是生物的生長和代謝所必需的微量有機化合物。腳氣病是由于缺乏維生素B1所引起的；壞血病與缺乏維生素C有關(guān)。維生素分為兩類：i. 脂溶性維生素：溶解于脂肪，不溶于水，其吸收與脂肪的存在有關(guān)，被吸收后可在體內(nèi)儲存，如維生素A、維生素D、維生素E、維生素K。ii. 水溶性維生素：溶解于水而不溶解于脂肪，吸收后在人體內(nèi)儲存很少，過量的水溶性維生素多由尿排出體外。如B族維生素、維生素C、維生素PP、葉酸等。第三章 生命的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1. 細胞膜：又稱質(zhì)膜，是細胞的邊界，使每個細胞與周圍環(huán)境隔離開來，維持著相對穩(wěn)定的細胞內(nèi)部環(huán)境，并且具有保護細胞的作用，能完成細胞與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換和信息交流。1) 細胞膜的結(jié)構(gòu)：由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成，膜的外側(cè)有少量多糖。細胞膜的磷脂雙分子層，磷脂分子的親水性頭部伸向細胞膜的內(nèi)外兩側(cè)表面，兩條疏水性的脂肪酸尾部排列在內(nèi)側(cè)。蛋白質(zhì)分子附著在磷脂雙分子層的內(nèi)外兩側(cè)，有的以不同深度鑲嵌或者貫穿在磷脂雙分子層中。你是膜上的蛋白質(zhì)和磷脂可與多糖結(jié)合形成糖蛋白和糖脂，糖蛋白是細胞識別外界的“信號天線”。細胞膜具有流動性。2) 物質(zhì)通過細胞膜的方式：i. 被動運輸：離子、分子和微小的顆粒一般都是趨于由濃度較高的趨于向濃度較低的區(qū)域運動，這種運動叫做擴散。被動運輸是細胞內(nèi)外的物質(zhì)從高濃度一側(cè)通過膜擴散到低濃度一側(cè)的現(xiàn)象，此過程不消耗能量。如：脂溶性物質(zhì)。l OCO2等小分子穿過細胞膜的運輸方式叫做自由擴散。l 而一般溶解于水的無機離子和有機小分子，例如Na+、Cl、葡萄糖、氨基酸和核苷酸等，必須與細胞膜上稱為載體的蛋白質(zhì)結(jié)合，由載體蛋白幫助穿越細胞膜的運輸方式叫做協(xié)助擴散。由于細胞膜上載體蛋白的數(shù)量是有限的，因此協(xié)助擴散的運輸速度是有限的。ii. 主動運輸：逆濃度梯度輸送特定分子和離子的運輸方式，需要消耗能量，也需要細胞膜中的載體蛋白協(xié)助作用。主動運輸是物質(zhì)進出活細胞的主要方式。iii. 胞吞和胞吐：l 胞吞：細胞攝取顆粒性物質(zhì)的過程，如白細胞接觸到細菌、蛋白質(zhì)這樣的大分子或者顆粒性物質(zhì)進入細胞。l 胞吐：細胞內(nèi)的小囊泡被運輸?shù)郊毎?nèi)側(cè)，與細胞膜融合在一起，并且向細胞外張開，釋放內(nèi)含物。3) 細胞的吸水和失水：水分子通過細胞膜的擴散稱為滲透。細胞膜、液泡膜和兩者之間的細胞質(zhì)合稱為原生質(zhì)層，是一層選擇性透過膜。這類膜的性質(zhì)類同于半透膜，即水分子能自由通過，而溶質(zhì)大分子不能通過的一種薄膜。i. 當細胞液濃度小于外界時，水分就由細胞滲出，細胞內(nèi)的原生質(zhì)層因液泡失水而不斷地隨之收縮。ii. 當細胞液濃度大于外界時，水分就由外界滲入細胞，細胞吸水使液泡逐漸變大。4) 細胞膜對信息的接受：細胞膜上有各種各樣的受體（一種特殊的蛋白質(zhì)），可接受不同的信息。2. 細胞核：細胞核由核仁、核基質(zhì)和染色質(zhì)組成。是儲存遺傳物質(zhì)的場所，是細胞生長、發(fā)育、分裂增殖的調(diào)控中心。1) 核膜由兩層膜構(gòu)成。2) 核膜上有許多小孔，稱為核孔，是細胞核和細胞質(zhì)之間進行物質(zhì)交換的孔道。3) 在光學顯微鏡下可見核內(nèi)有一個或數(shù)個圓球形結(jié)構(gòu)，稱為核仁，核仁與核糖體形成有關(guān)。4) 核基質(zhì)中含有豐富的蛋白質(zhì)、酶、無機鹽、水等營養(yǎng)物質(zhì)，是細胞核內(nèi)進行各種代謝活動的場所。5) 細胞核內(nèi)的細絲狀物質(zhì)可被堿性染料染上較深的顏色，稱為染色質(zhì)。由DNA和蛋白質(zhì)組成。3. 細胞質(zhì)：細胞膜以外、細胞核以外的整個區(qū)域的一切結(jié)構(gòu)和物質(zhì)。為細胞代謝提供各種原料和反應場所。4. 細胞器：在細胞質(zhì)基質(zhì)中分布著許多具有特定功能的結(jié)構(gòu)。1) 線粒體：由雙層膜包被，外膜光滑，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，是細胞有氧呼吸的主要場所。2) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：由彼此相同的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)組成，將細胞分成許多小空間，并與蛋白質(zhì)的加工、運輸以及脂質(zhì)代謝有關(guān)。3) 高爾基體：由數(shù)層扁平囊和泡狀結(jié)構(gòu)組成，常與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)密切聯(lián)系，起儲存、加工和轉(zhuǎn)運物質(zhì)的作用。4) 核糖體：由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的微小顆粒，是合成蛋白質(zhì)的場所。5) 中心體：存在于動物與低等植物中，由兩個中心?；ハ啻怪迸帕卸?，與細胞有絲分裂和染色體分離密切相關(guān)。6) 溶酶體：在動物細胞中，由膜圍成的小球體，含有多種水解酶，可消化進入細胞內(nèi)的異物及衰老無用的細胞器碎片。7) 葉綠體：植物細胞特有，有雙層膜包被，內(nèi)有基粒，是進行光合作用的場所。8) 細胞壁：植物細胞特有的結(jié)構(gòu)，由纖維素、果膠等物質(zhì)組成，對維持細胞的形狀、保護細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)有重要作用。9) 液泡：植物細胞特有。5. 原核細胞：結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，沒有成形的細胞核，即沒有由膜包被的細胞核，遺傳物質(zhì)集中在細胞的中央，這個區(qū)域稱為擬核。原核細胞除了有核糖體之外，沒有其他細胞器。由原核細胞構(gòu)成的生物稱為原核生物，如細菌、藍藻、放線菌、古細菌、支原體、衣原體、立克次氏體等。6. 真核細胞：由細胞核和各種細胞器。由真核細胞構(gòu)成的生物稱為真核生物。7. 病毒：是一類非細胞結(jié)構(gòu)的生物體，很小。主要成分是核酸和蛋白質(zhì)。一種病毒只含有一種核酸，即DNA或RNA。核算位