资源简介

目 录
《必修第一册》
第 1 章 走进细胞
第 1 节 细胞是生命活动的基本单位
第 2 节 细胞的多样性和统一性
第 2 章 组成细胞的分子
第 1 节 细胞中的元素和化合物
第 2 节 细胞中的无机物
第 3 节 细胞中的糖类和脂质
第 4 节 蛋白质是生命活动的主要承担着
第 5 节 核酸是遗传信息的携带者
第 3 章 细胞的基本结构
第 1 节 细胞膜的结构和功能
第 2 节 细胞器之间的分工合作
第 3 节 细胞核的结构和功能
第 4 章 细胞的物质输入和输
第 1 节 被动运输
第 2 节 主动运输与胞吞、胞吐
第 5 章 细胞的能量供应和利用
第 1 节 降低化学反应活化能的酶
第 2 节 细胞的能量“货币”ATP
第 3 节 细胞呼吸的原理和应用
第 4 节 光合作用与能量转化
第 6 章 细胞的生命历程
第 1 节 细胞的增值
第 2 节 细胞的分化
第 3 节 细胞的衰老和死亡
第 1 章 走进细胞
第 1 节 细胞是生命活动的基本单位
一、细胞学说
1.科学家：提出者——施莱登、施旺；修正者——魏尔肖。
2.基本内容及其意义
（1）基本内容：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,又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。
③新细胞是由老细胞分裂产生的。
（2）意义：①细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
②打破了植物学和动物学之间的壁垒，使解剖学、生理学、胚胎学等学科获得了共同的基础，催生了生物学的问世。
③使生物学的研究由器官、组织水平进入细胞水平。
细胞学说中细胞分裂产生新细胞的结论，不仅解释了个体发育，也为后来生物进化论的确立埋下了伏笔。
二、细胞是基本的生命系统
1.细胞是生命活动的基本单位，生命活动离不开细胞
（1）实例
①病毒：一般由核酸和蛋白质构成，不具有细胞结构，只能寄生在活细胞内才能进行生命活动。
②单细胞生物：一个细胞就是一个个体，单个细胞能够独立完成生命活动。
③多细胞生物：依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动。
（2）原因
①各种生理活动的基础——细胞代谢。
②生长发育的基础——细胞增殖、分化。
③遗传和变异的基础——细胞内基因的传递和变化。
2.各类生物的生命活动与细胞的关系
①单细胞生物（草履虫、变形虫、衣藻、酵母菌等）依赖单个细胞完成各种生命活动。
②多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，完成复杂的生命活动。例如，以细胞代谢为基础的生物与环境之间物质和能量的交换；以细胞增殖、分化为基础的生长发育；以细胞内基因的传递和变化为基础的遗传和变异等。
③除病毒之外，其它生物都是由细胞构成的。病毒不具有细胞结构，由蛋白质外壳和内部遗传物质组成，寄生在活细胞中，利用活细胞中的物质生活和繁殖。（所以培养病毒要用活细胞）。
3.病毒
（1）生活方式：寄生在活细胞
（2）分类：DNA病毒、RNA病毒
（3）遗传物质：DNA或RNA（一种病毒只含一种核酸）
①DNA病毒：噬菌体、乙肝病毒、天花病毒（结构较稳定）
②RNA病毒：烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒、禽流感病毒（结构不稳定）
（4）病毒的增殖过程：吸附--注入--合成--组装--释放
（5）作用：动物细胞融合——融合机
　　　　 基因工程——运载体
　 免疫制作疫苗等——抗原
4.生命系统的结构层次
（1）从简单到复杂：细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
①动物：细胞→组织→器官→系统→个体
★动物的四大组织：上皮、肌肉、神经、结缔组织
★人的八大系统：消化、泌尿、内分泌、循环、运动、呼吸、神经、生殖系统
②植物：细胞→组织→器官→个体（细胞是最基本的生命系统，病毒不是生命系统）
★植物的四大组织：保护、营养、输导、分生组织
★植物的六大器官：根、茎、叶、花、果实、种子
【注】①最基本的结构层次是细胞，最高级的层次是生物圈。
②单细胞生物：既是细胞层次，又是个体层次，无组织、器官、系统层次（易错点）。
③松树等所有植物缺少系统层次。
④蛋白质、核酸等分子虽是组成生命系统的物质，但不属于生命系统结构层次。再比如一个分子或一个原子是一个系统，但不属于生命系统，因为生命系统能完成一定的生命活动，而分子或原子不能完成。
（2）种群、群落、生态系统与生物圈的联系
在一定的区域内，同种生物的全部个体构成一个种群，该区域内所有生物一起构成群落；群落与它们所生活的无机环境构成生态系统；地球上所有的生态系统一起构成生物圈。
第 2 节 细胞的多样性和统一性
一、观察细胞
1．显微镜的放大倍数等于 目镜倍数×物镜倍数
（1）放大倍数指的是放大长度和宽度，而不是面积或体积。
（2）目镜和物镜的区别：
①物镜（有螺纹），越长放大倍数越大（正比），距离载玻片的距离越近；
②目镜（无螺纹）恰好相反，越长放大倍数越小（反比）。
2.显微镜使用原则：
（1）先用低倍镜观察，再用高倍镜观察。
（2）低倍镜下先用粗准焦螺旋，再用细准焦螺旋；高倍镜下只能用细准焦螺旋。
3.高倍镜的使用方法
（1）找：在低倍镜下找到要观察的目标；
（2）移：移动载玻片，把目标移到视野的中央；
（3）转：转动转换器，换上高倍物镜；
（4）调：清晰度调细准焦螺旋，亮度调光圈和反光镜
①把视野调暗使用小光圈、平面镜；把视野调亮使用大光圈、凹面镜。
　　②用高倍镜时，不准动粗（即只允许用细准焦螺旋调焦）
　　③低倍镜观察调节粗准焦螺旋使镜筒下降时，侧面观察物镜与装片的距离，以免压破玻片，损坏物镜。
④转动转换器换物镜，不能用手掰物镜。
4.放大倍数与视野内细胞数量的关系：
规律：当一行细胞时，细胞数与放大倍数呈反比
当细胞充满视野时，细胞数与放大倍数的平方呈反比
5.高倍镜与低倍镜观察情况比较：
物像大小 看到细胞数目 视野亮度 物像与装片的距离 视野范围
高倍镜 大 少 暗 近 小
低倍镜 小 多 亮 远 大
6.显微镜成像与标本实物位置关系辨析：
（1）显微镜成的是倒立放大的虚像，“物”与“像”是上下相反，左右相反的关系，即若将观察者看到的像平面旋转1800，则与标本的实际位置相吻合。如观察“b”，则显微镜中看到的应为“q”。
（2）观察到的细胞质环流方向与实际运动方向相同。
（3）视野中观察对象在视野外侧，要将它移到视野中央，遵循“哪偏哪移”原则。如观察对象在视野的左下方，要将它移到视野中央，玻片应向左下方移动。
（4）“二看法”判断视野中异物存在的位置（其实就是三个位置的排除法）
①判断依据：在判断显微镜视野中异物可能存在的位置时，可以遵循“异物跟谁移动，就在谁上面”的原则。
②判断方法：视野中的异物可能存在于物镜、目镜或玻片上。
一看：在不调换目镜、物镜的情况下，移动玻片，异物若随着玻片移动，则异物在玻片上；若异物不移动，则进行二看。
二看：旋转目镜镜头，若异物随着转动，则异物在目镜上；若异物不随目镜转动，说明异物在物镜上。（一般不会在反光镜上，如在反光镜会改变视野中的亮度。）
二、原核细胞与真核细胞
1.定义：（1）细胞内含有以核膜为界的细胞核，称为真核细胞，由真核细胞构成的生物叫做真核生物。
（2）细胞内不含有以核膜为界的细胞核，称为原核细胞，由原核细胞构成的生物叫做原核生物。
2.原核生物和真核生物的类型：
细菌：带有球、杆、螺旋、弧的字样，以及蓝细菌
（1）原核生物
其他：支原体、衣原体、立克次氏体、放线菌
原生生物：草履虫、变形虫、衣藻等
（2）真核生物 真菌：酵母菌、青霉菌、蘑菇等
动物、植物
3.真核细胞有染色质（主要由DNA和蛋白质组成），原核细胞有一条大型环状的裸露的DNA分子，位于细胞内特定的位置，这个区域被叫做拟核（拟核不是结构，只是一个位置），所以原核细胞没有染色质，需要注意的是原核细胞除了拟核处裸露的大型环状DNA分子，还有一些小型的环状DNA分子（质粒）。
4.关于蓝细菌：
蓝细菌（旧称蓝藻）无叶绿体，但在细胞质中有藻蓝素和叶绿素，因而能进行光合作用，在生态系统的成分中属于生产者，常见的有色球蓝细菌、念珠蓝细菌、颤蓝细菌、发菜。
5.病毒、原核细胞和真核细胞的比较：
原核细胞 真核细胞 病毒
大小 较小 较大 最小
本质区别 无以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的细胞核 无细胞结构
细胞壁 主要成分是肽聚糖 植物：纤维素和果胶；
真菌：几丁质；
动物细胞无细胞壁 无
细胞核 有拟核，无核膜、核仁，DNA不与蛋白质结合 有核膜和核仁，DNA与蛋白质结合成染色质(体) 无
细胞质 仅有核糖体，
无其他细胞器 有核糖体、线粒体等其他复杂的细胞器 无
遗传物质 只要有细胞结构，遗传物质就是DNA DNA或RNA
举例 蓝细菌、细菌等 真菌，动、植物 HIV、H1N1
（注：原核细胞中除支原体外都有细胞壁）
6.原核细胞与真核细胞相同点：都具有细胞膜、细胞质、核糖体等结构，都以DNA为遗传物质。
7.真、原核细胞的不同点有很多，但最本质区别是：有无以核膜为界限的细胞核。
8.水华现象：通常是指池塘、河流、湖泊、水库等淡水水域受到污染，水中N、P等元素增多致使水体富营养化，在适宜的温度、光照等条件下，蓝细菌和绿藻等大量繁殖，并在水面形成或薄或厚的漂浮物的现象。发生在海水中的这种现象，通常称为“赤潮”。危害严重，具体表现为以下几个方面：
①造成水体缺氧，引起水生动物窒息死亡；
②产生毒素、产生异味；
③影响自来水工厂的生产和自来水的质量。
9.关于哺乳动物成熟红细胞的补充：
哺乳动物的成熟红细胞无细胞核，但属于真核细胞。由造血干细胞分化而来，成熟过程中细胞核和各种细胞器退化消失，其内含血红蛋白运输氧气，进行无氧呼吸产生乳酸。
三、细胞的多样性和统一性
1．细胞多样性：
⑴表现：细胞的形态、大小、种类、结构等各不相同。
⑵直接原因：构成细胞的蛋白质分子不同。
⑶根本原因：DNA的多样性及基因的选择性表达。
2．细胞的统一性：
⑴化学组成：组成不同细胞的元素和化合物种类基本一致。
⑵结构：都具有细胞膜、细胞质、核糖体
⑶遗传物质：都以DNA为遗传物质，且遗传密码相同。
⑷能源物质：以ATP为直接能源物质。
⑸增殖：都是通过细胞分裂等进行增殖。
第2章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
一、生物界与无机自然界的统一性和差异性
1.统一性：组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有。
2.差异性：细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。
二、组成细胞的化学元素
1．组成细胞的元素种类：微量元素与大量元素只是在细胞内含量的不同，而非重不重要。
2．组成细胞的元素含量：
⑴细胞鲜重含量百分比占前四位的元素是：O>C>H>N
⑵但是，不同细胞中干重百分比有差异：
①人体细胞干重含量百分比占前四位的元素是：C>O>N>H
②玉米细胞干重含量百分比占前四位的元素是：O>C>H>N
解释：人体细胞和玉米细胞干重前四位元素不同，是因为人体细胞中含蛋白质较多，而玉米细胞中淀粉较多。不同生物体的细胞中，元素种类大体相同，但同种元素的含量相差较大。
⑶注意：细胞中的元素大多以化合物的形式存在。
三、组成细胞的化合物
1.细胞中的元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质等。
化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类和核酸
质量百分比 占85~90 占1~1.5 占7~10 占1~2 占1~1.5
细胞内含量最多的前四位化合物：水>蛋白质>无机盐>脂质
2.在活细胞内含量最多的化合物是水，在干细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质。
四、实验——检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
1．实验原理
⑴还原糖＋斐林试剂 砖红色沉淀
⑵脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色
⑶蛋白质＋双缩脲试剂→紫色
2．实验过程
⑴还原糖的检测和观察
①选材：还原糖含量较高、无色或近于无色的植物组织。（如梨匀浆、葡萄匀浆、白萝卜匀浆）
②制备组织样液：制匀浆→纱布过滤→取样液。
③显色反应：
④结论：组织样液中含有可溶性还原糖。
⑵脂肪的检测和观察
①取材：取一粒浸泡过的花生种子，去掉种皮。
②切片：用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放至含清水的培养皿中备用。
③制片：选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央；
在花生子叶薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min；
用吸水纸吸去染液，再滴1-2滴体积分数为50%的酒精，洗去浮色；
用吸水纸吸去酒精；滴1滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。
④观察：先在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，后用高倍镜观察被染成橘黄色的脂肪颗粒。
⑤结论：花生子叶中有被染成橘黄色的脂肪微粒。
⑶蛋白质的检测和观察
①取材：豆浆滤液、鲜肝提取液或鸡蛋清稀释液。
②显色反应：
③结论：组织样液中含有蛋白质。
3．材料选择（要求组织颜色浅或近自色，目的是避免材料颜色对反应后颜色造成干扰）
①苹果、梨匀浆可用作还原糖待检样品。
西瓜不能作为还原糖检测材料，因为西瓜汁呈红色，会掩盖实验现象；
甘蔗不能作为还原糖检测材料，因为甘蔗中的蔗糖是非还原糖。
②马铃薯匀浆可用作淀粉待检样品。
③花生种子、花生种子匀浆可用作脂肪待检样品。
④豆浆、鲜肝提取液、蛋清可用作蛋白质待检样品。（若用蛋清需要稀释。）
4．实验过程需要处理：
①预留样品：物质检测中，预留组织样液作为对照。
②待测液处理：蛋清作为蛋白质检测材料时，必须充分稀释，防止蛋清黏在试管内壁。
③材料处理：脂肪检测时，用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，不能用清水，因为染料易溶于酒精溶液而不溶于水。
5．注意事项
①还原糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖等。
②还原糖的检测中，斐林试剂需等量混合均匀，现配现用。反应原理是在加热条件下，还原糖将Cu(OH)2还原为Cu2O沉淀。
③蛋白质检测时，双缩脲试剂先加A液再加B液。先加双缩脲试剂A液，是为了先制造碱性环境，再加入B液（且B液不能过量），使具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成紫色络合物。若先加B液或B液过量，会生成蓝色的Cu(OH)2，干扰颜色反应。（注意：双缩脲试剂只是检验物质中是否存在肽键，存在肽键的不一定是蛋白质。）
第 2 节 细胞中的无机物
一、细胞中的水
1．生物含水量特点：
（1）水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的物质。
（2）含水量： 不同生物含水量不同；同种生物，在不同的组织、器官和不同的生长发育期含水量不同。
水生>陆生 幼年>成年>老年
代谢旺盛>代谢缓慢 幼嫩细胞>衰老细胞
2．水在细胞中以两种形式存在。
（1）自由水：细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。功能：
①良好的溶剂
②参与生化反应（代谢）
③构成多细胞生物体内以水为基础的液体环境
运输养料和代谢废物
（2）结合水：与细胞内其他物质（蛋白质、多糖等物质）相结合的水。是细胞结构的重要组成成分。
3.细胞含水量与细胞代谢或抗逆性之间的关系：
（1）自由水越多，新陈代谢越旺盛，生长发育越迅速，抗逆性越弱。
（2）自由水越少，新陈代谢越缓慢，生长发育越迟缓，抗逆性越强。
4.联系：自由水和结合水在一定条件下可相互转化（一定范围内，温度升高时，部分结合水转化为自由水；温度降低时，部分自由水转化为结合水）。
5.应用
　①种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量。
　②种子储存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢强度，以延长储存时间。
　③越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。
　　【注】提示种子的含水量并不是越多越好。在一定范围内，种子的萌发率随着水分的增加而升高；超过一定范围，种子的萌发率又会随着水分的增加而降低。
6.水的特性
　①水分子是极性分子，带正电荷或负电荷的分子都容易与水结合→水是良好的溶剂。
　②水分子间的氢键易断裂也易形成，保证水分子具有流动性
　③氢键使水分子具有较大的比热容，水可以保持稳定性。
二、细胞中的无机盐
1.无机盐存在的形式及含量：区别于细胞中元素的存在形式！
　⑴含量：很少，约占细胞鲜重的1%—1.5%
　⑵存在形式：大多数无机盐以离子的形式存在于细胞中，少数与化合物相结合。
2.无机盐的生理作用：
　　功能 举例
组成某些复杂化合物 Mg是构成叶绿素的元素；
Fe是构成血红素的元素；
P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。
维持细胞和
生物体的生命活动 Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等；
哺乳动物的血液中Ca2＋的含量太低时会出现抽搐等症状。
维持细胞和生物体的平衡 酸碱平衡和渗透压平衡。
3.常见无机盐的作用与缺乏症
种类 作用 缺乏引起的症状
Fe 构成血红素的元素 缺铁性贫血
Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形、抽搐
Mg 构成叶绿素的元素 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用
Na 维持动物细胞渗透压 动物细胞渗透压降低；
过低时不能维持正常的细胞形态
I 甲状腺激素的重要组成成分 地方性甲状腺肿；呆小症
B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺B时，“花而不实”
第 3 节 细胞中的糖类和脂质
一、细胞中的糖类
1．组成元素：C、H、O三种元素
2．种类、分布及功能：糖类大致可以分为单糖、二糖、多糖。
种类 分布 功能
单糖 五碳糖 核糖
(C5H10O5) 植物、动物细胞中 组成RNA的成分
脱氧核糖(C5H10O4) 植物、动物细胞中 组成DNA的成分
六碳糖 葡萄糖 细胞中都有 主要的能源物质
果糖 植物细胞中 提供能量
半乳糖 动物细胞中 提供能量
二糖
(C12H22O11) 麦芽糖 植物细胞，发芽的小麦、谷物中含量丰富 水解成单糖而供能
蔗糖 植物细胞，甘蔗、甜菜中含量丰富
乳糖 人和动物的乳汁中
多糖
(C6H10O5)n 淀粉 植物粮食作物的种子、变态根或茎等储藏器官中 植物的储能物质
纤维素 植物细胞中 构成细胞壁的主要成分，支持、保护细胞
糖原 肌糖原 动物的肌肉组织中 人和动物细胞的储能物质
肝糖原 动物的肝脏中
几丁质 甲壳类动物和昆虫的外骨骼 废水处理；制作人造皮肤
（1）单糖：不能被水解，可被细胞直接吸收的糖。最常见的是葡萄糖，是细胞生命活动所需主要能源物质。
（2）二糖：由两分子单糖脱水缩合而成的，必须经过水解为单糖才能被细胞吸收。最常见的二糖是蔗糖，还有麦芽糖以及人和动物乳汁中的乳糖。
（3）多糖：由多个单糖脱水缩合而成的糖，是生物体内绝大多数糖存在的形式，必须水解为单糖才能被细胞吸收，最常见的是淀粉，作为植物细胞的储能物质存在于细胞中。另外还有糖原作为动物细胞的储能物质存在于动物细胞中。几丁质也是一种多糖，又称为壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，多糖的基本单位都是葡萄糖。
【注】①还原性糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖（蔗糖、多糖都不是）
②糖原分为肝糖原（储存在肝脏细胞中）和肌糖原（储存在肌肉细胞中），肝糖原能直接水解为葡萄糖来提高血糖浓度，但肌糖原不能直接水解为葡萄糖。
3.二糖的组成
①麦芽糖是由两分子的葡萄糖脱水缩合形成的；
②蔗糖是由一分子的果糖和一分子的葡萄糖脱水缩合形成；
③乳糖是由一分子的半乳糖和一分子的葡萄糖脱水缩合形成的。
二、细胞中的脂质
1.元素组成：C、H、O，有的还含有P和N。
2.脂质的特点
（1）脂质存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物，常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇等，通常不溶于水，溶于脂溶性有机溶剂。
（2）与糖类不同的是脂质分子中氧的含量远低于糖类，但氢的含量更高。
3.种类和功能：
分类 组成元素 生理功能
脂肪
(三酰甘油，甘油三酯) C、H、O ①细胞内良好的储能物质；
②很好的绝热体，有隔热、保温作用；
③具有缓冲和减压作用，可以保护内脏器官。
磷脂 C、H、O、N、P 构成细胞膜、细胞器膜和细胞核膜等生物膜的重要成分
固醇 胆固醇 C、H、O ①构成动物细胞膜的重要成分；
②参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 能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
4.糖类是主要的能源物质，ATP是细胞内的直接能源物质，蛋白质是生命活动的主要承担者，脂肪是细胞内的良好储能物质。
5.脂肪是由三分子脂肪酸和一分子甘油发生反应形成的酯。主要分布在人和动物皮下和内脏器官周围、植物油料种子等。脂肪酸种类包括不饱和脂肪酸（室温下呈液态）和饱和脂肪酸（室温下呈固态）两大类。磷脂主要分布在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子。
6.相同质量的脂肪和糖类相比，脂肪的碳氢比例高，含有的氧少，脂肪彻底氧化分解消耗的氧气更多，产生的水更多，释放的能量就更多。
三、糖类和脂质的相互转化
1.血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余的部分可以合成糖原储存起来；如果葡萄糖还有富余，就可以转变成脂肪和某些氨基酸。
2.食物中的脂肪被消化吸收后，可以在皮下结缔组织等处以脂肪组织的形式储存起来。
3.糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
四、糖类的不同分类
1.按分布分类
（1）植物细胞特有：蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素
（2）动物细胞特有：半乳糖、乳糖、糖原
（3）动植物共有：葡萄糖、核糖、脱氧核糖
2.按化学性质分类
（1）还原糖：单糖、麦芽糖、乳糖。
（2）非还原糖：蔗糖、多糖。
3.按功能分类
（1）参与构成细胞的重要组成成分：纤维素、脱氧核糖、核糖。
（2）细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
（3）细胞的储能物质：淀粉、糖原。
五、同质量的脂肪和糖类彻底氧化分解的比较
1.脂肪：碳、氢元素含量高，氧元素含量低，氧化分解时耗氧多，释放的能量多。
2.糖类：碳、氢元素含量低，氧元素含量高，氧化分解时耗氧少，释放的能量少。
第 4 节 蛋白质是生命活动的主要承担着
一、蛋白质的功能
1.一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。蛋白质的功能如下:
（1）结构蛋白——如胶原蛋白、角蛋白。
（2）催化功能——绝大多数酶,如胃蛋白酶。
（3）运输功能——如血红蛋白。
（4）调节功能——如胰岛素。
（5）免疫功能——如抗体。
二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
1.氨基酸的特点：
①氨基酸分子中至少有一个氨基和一个羧基，且氨基和羧基要连在同一个碳原子上。这也就是判断一个有机物是不是构成蛋白质的氨基酸的条件。
氨基酸的结构通式：
②不同的氨基酸分子有不同的R基，这就是区分不同氨基酸的关键。
③有些氨基酸含多个氨基或羧基，多的氨基和羧基在R基团中，但是R基本身不能是氨基或羧基。
④注意不同基团的书写：
2．氨基酸的种类和分类：
（1）自然界中氨基酸已发现有300多种，但构成蛋白质的氨基酸种类大约有21种，包括必需氨基酸和非必需氨基酸。
（2）非必需氨基酸：人体自身能够合成，可以通过其他化合物转化而来。（氨基转换作用）
（3）必需氨基酸：人体内有8种（婴儿9种——组氨酸），必须从食物中获取。
三、蛋白质的结构及其多样性
1．氨基酸通过脱水缩合的方式形成多肽
①脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基(—COOH)与另一个氨基酸分子的氨基(—NH2)相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫做脱水缩合。
脱水缩合产生的H2O中的H来自羧基和氨基，O来自羧基。
②连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。表示为—NH—CO—。
③由两个氨基酸脱水缩合而成的化合物，叫做二肽。3个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫三肽，4个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫四肽，以此类推。由多个氨基酸分子缩合而成，含多个肽键的化合物，叫做多肽。
④多肽通常呈链状结构，叫做肽链。
⑤多肽链盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。许多蛋白质都含有2条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键（-S-S-）相互结合在一起。
⑥蛋白质的结构层次：
氨基酸 肽链（链状） 蛋白质(空间结构)
2．蛋白质分子具有多样性的原因 ：
⑴组成肽链的氨基酸种类、数目、排列顺序不同，所形成的肽链结构不同。（从构成肽链的氨基酸角度分析）
⑵肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。 （从空间结构角度）
3．蛋白质的化学组成和相关计算：
⑴蛋白质的化学组成：C、H、O、N、有的还有S，从氨基酸的结构通式出发，蛋白质应含有C、H、O、N元素，但蛋白质的空间结构中肽链之间的连接和固定需要“二硫键”，所以蛋白质中有的还含有S，S元素应该存在于某些氨基酸的R基中（--SH巯基）。有些蛋白质还含有其他一些元素，比如血红蛋白中还有Fe。
⑵蛋白质相关的计算
①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数；环状肽中氨基酸数＝脱去的水分子数＝肽键数。
②一个氨基酸至少含有的氨基数或羧基数＝肽链数。
游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
环状肽的主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸R基中的氨基
和羧基数目。
③假设n个氨基酸形成m条肽链，设氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由这些氨基酸形成的蛋白质的相对分子质量为　n×a－（n－m）×18　。（若有p个二硫键生成，则还应减去2p）。
④氧原子数＝肽键数＋肽链数×2＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子总数－脱去水分子数
氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数
四、高中生物中常见的化学本质为蛋白质的物质的分类
本质为蛋白质的物质 解释
大多数酶 绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA（如核酶）
部分激素
（如生长激素、胰岛素） 有些激素是蛋白质，有些激素是氨基酸衍生物或脂质
抗体 抗体是浆细胞分泌的分泌蛋白（免疫球蛋白）
抗原 大多数抗原是糖蛋白（蛋白质）
受体（激素受体、递质受体、抗原识别受体） 受体大多数是糖蛋白，少数是蛋白质
转运蛋白
（载体蛋白、通道蛋白） 生物膜上参与协助扩散、主动运输的蛋白质（载体蛋白）
五、蛋白质变性
1．变性：蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。变性因素有强酸、 碱、高温、酒精、重金属盐等。变性不可逆。
如：鸡蛋煮熟后由于蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，易于被蛋白酶水解，因而易于消化；经
过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
2．蛋白质的盐析、变性和水解的区别：
①盐析：蛋白质盐析是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。
②变性：蛋白质变性是指蛋白质在某些物理或化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。变性的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此熟鸡蛋、熟肉容易被消化。变性的蛋白质加入双缩脲试剂仍然可以产生紫色反应。
③水解：在蛋白酶的作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程是相反的。
第5节 核酸是遗传信息的携带者
一、核酸的种类及其分布
1．种类：脱氧核糖核酸（简称DNA）、核糖核酸（简称RNA）
2．核酸的分布：
（1）真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量；RNA主要分布在细胞质中。
（2）原核细胞DNA主要分布在拟核，少量分布在细胞质，RNA分布在细胞质中。
（3）病毒只含有一种核酸，即DNA或RNA，位于病毒的内部。
3.功能：核酸是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。
4.核酸的化学元素：C、H、O、N五种
二、核酸是由核苷酸连接而成的长链
1．核酸的组成元素：C、H、O、N、P
2．核酸的基本组成单位——核苷酸
（1）组成：核苷酸是由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
（2）分类：
①组成DNA的四种脱氧核苷酸：
②组成RNA的四种核糖核苷酸：
③A：腺嘌呤、T：胸腺嘧啶、C：胞嘧啶、 G：鸟嘌呤、U：尿嘧啶。
（3）核苷酸链：若干个核苷酸脱水缩合形成磷酸二酯键。
（4）核酸的结构层次：
DNA一般由两条脱氧核苷酸链组成，且呈现双螺旋的结构。RNA一般由一条核糖核苷酸链组成。
①DNA：脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸链 脱氧核糖核酸（DNA）
②RNA：核糖核苷酸 核糖核苷酸链 核糖核酸（RNA）
3．核酸分子的多样性：构成核酸的核苷酸数目成千上万，排列顺序千变万化。
4．核酸分子的特异性：每个核酸中核苷酸的数且和排列顺序是特定的。
5．核酸的功能：核酸是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重要作用。
6．DNA和RNA的比较
DNA（脱氧核糖核酸） RNA（核糖核酸）
链条数 2条 1条
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 A、T、C、 G A、U、C、 G
分布 主要在细胞核 主要在细胞质
7．真核生物、原核生物及病毒的核酸及遗传物质
核酸 遗传物质
类型 核苷酸种类 碱基种类 类型 核苷酸种类 碱基种类
真核细胞 DNA和RNA 8 5 DNA 4 4
原核生物 DNA和RNA 8 5 DNA 4 4
DNA病毒 DNA 4 4 DNA 4 4
RNA病毒 RNA 4 4 RNA 4 4
三、生物大分子以碳链为骨架
1.多糖、蛋白质和核酸分别以单糖、氨基酸和核苷酸为单体组成多聚体，相对分子质量很大，称为生物大分子。
2.生物大分子是由许多单体连接成的多聚体，每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。
3.碳是生命的核心元素。
4．生物大分子的组成特点及多样性的原因：
名称 单体 化学通式 聚合方式 多样性的原因
多糖 葡萄糖 C6H12O6 脱水缩合 葡萄糖数目不同
糖链的分支不同
化学键不同
蛋白质 氨基酸 ①氨基酸数目不同；
②氨基酸种类不同；
③氨基酸排列顺序不同；
④肽链的折叠方式及空间结构不同
核酸
(DNA和RNA） 核苷酸 核苷酸数目不同
核苷酸排列顺序不同
核苷酸种类不同
5．有机物的水解产物和代谢终产物
物质 水解产物 代谢终产物
初步水解产物 彻底水解产物
淀粉、纤维素、糖原 二糖 葡萄糖 水、二氧化碳
脂肪 甘油和脂肪酸 水、二氧化碳、尿素等
蛋白质 多肽 氨基酸
核酸 DNA 四种脱氧核苷酸 脱氧核糖、磷酸、
4种含氮碱基
RNA 四种核糖核苷酸 核糖、磷酸、
4种含氮碱基
第 3 章 细胞的基本结构
第 1 节 细胞膜的结构和功能
1.细胞膜的功能
（1）将细胞与外界环境分隔开，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。细胞膜作为系统的边界，而细胞壁不是细胞这一生命系统的边界（因为细胞壁具有全透性，无法在细胞壁内制造一个稳定的内部环境，因此……）。
（2）控制物质进出细胞，包括代谢底物的输入与代谢产物的排除，其中伴随着能量的传递；细胞膜的控制作用是相对的，一些有害的物质也可能进入细胞。（细胞膜功能特点：选择透过性）
（3）进行细胞之间的信息交流
①物质传递：内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素）随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
②接触传递：相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。如，精子和卵细胞之间的识别和结合。
③通道传递：相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。如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。
二、细胞膜成分的探索
1.1895年，欧文顿发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。
（1）推测：细胞膜是由脂质组成的。
（2）相似相溶原理：溶质与溶剂在结构上相似，能彼此相溶，例如同为脂质的物质可以相溶。
2.通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
3.纯净的细胞膜制备方法：
①选材：哺乳动物成熟的红细胞
原因：a.动物细胞没有细胞壁。
b.哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和细胞器，易用差速离心法得到不掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜。
c.红细胞数量多，材料易得。
②原理：细胞内的物质有一定浓度。把红细胞放入清水中，水会进入红细胞，导致红细胞吸水涨破，使细胞膜内的物质流出来，除去细胞内的其他物质得到细胞膜。（其实就是发生渗透作用吸水）
③过程：a．将红细胞稀释液制成装片。（用生理盐水进行稀释）——等渗溶液
b．在高倍镜下观察，盖玻片一侧滴加蒸馏水，在另一侧用吸水纸吸引。（引流法）
c．红细胞凹陷消失，体积增大，最后导致细胞破裂，内容物流出。
④利用差速离心法将细胞内容物与细胞膜相分离，获得纯净的细胞膜。
4.磷脂的一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层。
5.1925年戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气——水界面上铺展为单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。推测：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。 磷脂的其他排列方式
6.1935年，丹尼利和戴维森推测细胞膜除脂质分子外，可能还附有蛋白质。
7.细胞膜的成分是脂质、蛋白质和糖类，主要成分是脂质和蛋白质。
不同种类的细胞，细胞膜的成分及各成分的含量不完全相同。
①脂质，约占细胞膜总质量的50%。细胞膜所含脂质主要是磷脂和少量的胆固醇（动物细胞膜中有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中胆固醇的含量几乎没有）。
②蛋白质，约占40%。蛋白质在细胞膜行使功能方面起着重要的作用，所以功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量就越多。
③糖类，约占2%-10%。在细胞膜的外表面与蛋白质或脂质结合形成糖被。
三、对细胞膜结构的探索
1.1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，提出假说：所有的细胞膜都
由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，把细胞膜描述为静态的统一结构。
2.20世纪60年代，对细胞膜静态的观点提出质疑：细胞膜的复杂功能难以实现，就连细胞的生长、变
形虫的变形运动这样的现象都难以解释。
3.1970年，用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质，再用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。在37℃环境40分钟后，两种颜色的荧光均匀分布。这一实验及相关其他实验表明：细胞膜具有流动性。
4.1972年，辛格和尼克尔森提出“流动镶嵌模型”。
四、流动镶嵌模型的基本内容
1.流动镶嵌模型认为，细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。
（1）磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。
（2）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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。
2.细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向移动，膜中的蛋白质大多也能运动。【流动性】
细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。
3.细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质分子结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被。【不对称性】
（1）糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
（2）有糖被的一侧为细胞膜的外侧，无糖被的一侧为细胞膜的内侧。
①细胞膜的结构特点：流动性。
②细胞膜的功能特点：选择透过性。
五、细胞壁（全透性）
1.细胞壁的主要成分：纤维素和果胶。
2.主要生理功能：对植物细胞有支持和保护作用。植物细胞壁对于植物体起着骨架的作用，以维持细胞正常的形态。
3.去壁方法：酶解法——用纤维素酶和果胶酶处理。
4.特性：全透性，伸缩性小。
第2节 细胞器之间的分工合作
一、相关概念
（1）真核细胞一般都是由细胞膜、细胞质、细胞核组成。
（2）细胞质：在细胞膜以内、细胞核以外的结构，叫做细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。
（3）细胞质基质：由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成，呈胶质状态。其中进行着多种化学反应，是细胞进行新陈代谢的主要场所。
（4）细胞器：细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。包括线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等。
（5）细胞骨架：由蛋白质纤维组成的网架结构，维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
二、细胞器之间的分工合作
1．各细胞器的结构和功能
分布 形态结构 功能 示意图
线粒体 动、植物细胞都有 双层膜、内膜向内凸起形成嵴、基质（含少量DNA、RNA） 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95%来自线粒体
叶绿体 主要在绿色植物叶肉细胞中 双层膜，有基粒、基质（含少量DNA、RNA） 光合作用的场所，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”
内质网 动、植物细胞都有 单层膜，由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统 ①粗面内质网：膜上附着核糖体，参与蛋白质的合成与加工。②光面内质网：无核糖体，参与脂质的合成。
高尔基体 动、植物细胞都有 单层膜的扁平膜囊状物 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”；植物细胞中与细胞壁的形成有关；动物细胞中与细胞分泌物的形成有关。
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 可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可使植物细胞保持坚挺
溶酶体 主要分布在动物细胞 单层膜的囊状小泡，内含有多种水解酶 分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌
核糖体 动、植物细胞都有 无膜结构，由蛋白质和RNA组成 是 “生产蛋白质的机器”
中心体 动物和低等植物细胞中 无膜，由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
①细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含的化学成分不完全相同，所具有的生理功能也不同。
②某些植物细胞液泡中的色素是花青素，与花和果实等的颜色有关；叶绿体中的色素是叶绿素等，与光合作用有关。
③各种细胞器并不是在每个细胞中都同时存在的。如植物根部细胞中没有叶绿体；分生区细胞无大液泡；成年蛔虫的体细胞、哺乳动物的成熟红细胞无线粒体。
④细胞的结构与功能相适应：需能量多的细胞含线粒体较多，如心肌、肝脏、肾小管等部位的细胞；分泌蛋白合成旺盛的细胞含核糖体、内质网、高尔基体较多，如肠腺、胰腺等。
⑤细胞器并不是漂浮于细胞液中的，细胞质中有支撑它们的结构——细胞骨架。
⑥溶酶体中的水解酶属于蛋白质，且其并不是在溶酶体中合成的，而是在核糖体上合成，且需要内质网和高尔基体的加工等。
⑦线粒体和叶绿体结构与功能的比较：
名称 图例 结构与功能
线粒体 ①外膜：使线粒体与细胞质基质分隔开
②内膜：向内腔折叠形成
③嵴，扩大了线粒体内的膜面积；附着有与有氧呼吸有关的酶
④线粒体基质：呈胶质状态，分布在冉的周围，含少量 DNA、RNA及核糖体，分布有与有氧呼吸有关的酶
叶绿体 ①外膜：使叶绿体与细胞质基质分隔开
②内膜
③基粒：由囊状结构的类囊体堆叠而成，扩大了叶绿本内的膜面积；分布有能吸收光能的色素及与光合作用有关的酶
④叶绿体基质：呈胶质状态，分布在基粒的周围，含少量 DNA、RNA 及核糖体，分布有与光合作用有关的酶
2.分离细胞器的方法——差速离心法。
3.注意：
①没有叶绿体或中央液泡的细胞不一定是动物细胞。如植物根尖分生区细胞没有大液泡，也不含叶绿体。
②能进行光合作用的生物不一定有叶绿体，如蓝藻。
③有中心体的细胞不一定就是动物细胞，如低等植物细胞也含有中心体。
④同一生物不同细胞的细胞器种类和数量不一定相同，如洋葱根尖细胞无叶绿体。
⑤具有细胞壁的细胞不一定是植物细胞，如细菌有细胞壁。
4．细胞器的分类：
膜结构 单层膜结构 细胞膜、内质网、高尔基体、液泡、溶酶体
双层膜结构 线粒体、叶绿体、细胞核（核膜）
无膜结构 细胞壁、中心体、核糖体
分布 动物细胞特有的结构 中心体
植物细胞特有的结构 细胞壁、叶绿体、液泡
动植物细胞共有的细胞器 线粒体、核糖体、内质网、高尔基体
成分 具有色素的细胞器 叶绿体、液泡
具有DNA的细胞结构 细胞核（染色体）、线粒体、叶绿体
具有RNA的细胞结构 细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体
功能 与能量转换有关的细胞器 线粒体、叶绿体
代谢过程中能产生水的细胞结构 线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体
与分泌蛋白的分泌过程有关的细胞结构 核糖体（合成）、内质网（运输）、高尔基体（分泌）、细胞膜、线粒体（供能）
与细胞有丝分裂有关的细胞器 中心体（发出星射线形成纺锤体）、核糖体（合成有关蛋白质）、线粒体（供能）、高尔基体（参与细胞壁的形成）
与光合作用有关的细胞器 叶绿体
与有氧呼吸有关的细胞结构 细胞质基质、线粒体
与核糖体形成有关的细胞结构 核仁
与植物细胞有丝末期细胞壁形成有关的细胞器 高尔基体
与蛋白质、糖类、脂质的形成有关的细胞器 内质网
与主动运输（或物质运输）有关的细胞器 核糖体（合成载体）、线粒体（供能）
在动植物细胞中普遍存在，但功能不同的细胞器 高尔基体（在动物细胞内与分泌物的形成有关；在植物细胞内与细胞壁的形成有关）
能产生ATP的细胞结构 细胞质基质、线粒体（呼吸作用）、
叶绿体（光合作用）
三、用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
1.原理
（1）叶绿体一般呈绿色、扁平的椭球或球形。可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
（2）活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。
2.方法步骤
（1）制作藓类叶片的临时装片，并观察叶绿体的形态和分布。
①取材：取一片藓类的小叶（或取菠菜叶捎带叶肉下表皮）放入盛有清水的培养皿中。
选用藓类叶片或者菠菜叶稍带些叶肉的下表皮的原因：藓类叶片很薄，由单层叶肉细胞构成，可直接观察，且叶绿体较大。菠菜叶接近下表皮的叶肉细胞排列疏松、易取，且所含叶绿体数目少，个体大，便于观察。
②制作临时装片：往载玻片中央滴一滴清水→将叶片放入水滴中→盖上盖玻片。
③观察：低倍镜找到要观察的叶绿体，再换用高倍镜观察。
（2）制作黑藻叶片临时装片并观察细胞质的流动
①取材：供观察用的黑藻，事先应放在光照、室温条件下培养。（黑藻幼嫩的小叶叶片薄而小，仅有一层叶肉细胞，便于观察。）
②制作临时装片：往载玻片中央滴一滴清水→将黑藻幼嫩的小叶放入水滴中→盖上盖玻片。
③观察：低倍镜找到黑藻叶肉细胞，换用高倍镜观察。
3.注意：
（1）叶绿体在细胞内可随细胞质的流动而流动，若在视野中观察到细胞质逆时针流动，则实际的流动方向是逆时针。
（2）观察叶绿体和细胞质的流动时，临时装片应随时保持有水状态，以免影响细胞的活性。
四、细胞器之间的协调配合
1．分泌蛋白：在细胞内合成，分泌到细胞外起作用的蛋白质。如消化酶、抗体、一部分激素等。
2．研究方法：同为素标记法
（1）概念：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。
（2）用途：可用于示踪物质的运行和变化规律。
（3）同位素：同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子。
3.分泌蛋白的合成、加工及运输过程：
⑴该过程涉及到的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
⑵在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体。
⑶分泌蛋白的合成和运输过程中内质网、高尔基体和细胞膜面积的变化曲线：
其中，①、a、——内质网膜；②、b、——高尔基体膜；③、c、——细胞膜
五、细胞的生物膜系统
1.概念：细胞膜、核膜以及细胞器膜，在结构和功能上都是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。
2.功能：
（1）细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时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，细胞内广阔的膜面积提供了大量的附着位点，有利于化学反应的顺利进行。
（3）各种生物膜把细胞分割成一个个小的区室，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。
3.特点：各种生物膜的组成成分和结构相似，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。内质网膜内连核膜，外连细胞膜，在结构上直接联系。
第 3 节 细胞核的结构和功能
一、细胞核的功能
1.探究细胞核功能的相关实验
（1）黑白美西螈核移植实验：该实验中,黑美西螈提供细胞核，白美西螈提供细胞质、细胞膜等结构，结果后代全部是黑色的。结论：生物体性状的遗传是由细胞核控制的
（2）蝾螈受精卵横缢实验：A 部分无核，停止分裂；B 部分有核，正常分裂，从 B 部分向 A 部分挤入一个细胞核后，A 部分有细胞核，开始分裂。结论：细胞核控制着细胞的分裂、分化
（3）变形虫切割与核移植实验：变形虫细胞中，有细胞核无细胞质时死亡，有细胞质无细胞核时死亡，细胞核、细胞质在变形虫的生命活动中必不可少。结论：细胞核是细胞生命活动的控制中心
（4）伞藻嫁接、核移植实验：新长 的伞帽都与提供细胞核的伞藻的伞帽相同。结论：生物体形态结构的建成与细胞核有关
2.细胞核的功能：细胞核是遗传信息库，控制着细胞的代谢和遗传。
3．原核细胞的细胞代谢和遗传的控制中心，遗传物质贮存和复制的主要场所是拟核。
二、细胞核的结构
1．除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。
2．细胞核的结构：
（1）核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。对物质进出具有选择透过性。
（2）核仁：与某种RNA（rRNA）的合成以及核糖体的形成有关。蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁的体积相对较大。（原核细胞无核仁，原核细胞中核糖体的形成与核仁无关。）
（3）核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。核孔是大分子物质(如蛋白质、RNA)进出细胞核的通道，离子和小分子可穿过核膜，核孔对物质进入具有选择透过性。代谢旺盛的细胞中，核孔数目较多。
（4）染色质：主要由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。（DNA的主要载体是染色质，除此之外线粒体和叶绿体还有少量DNA。）
3．染色质与染色体：
不同 染色质 染色体
存在时期 分裂结束时 分裂时
形态 细丝状 圆柱状或杆状
相同 成分 主要是DNA和蛋白质
特性 易被碱性染料染成深色
功能 遗传物质的主要载体
关系 同一种物质不同时期的两种状态
三、细胞是一个统一的整体
1.细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧；细胞各组分之间分工合作成为一个统一的整体。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。
1.建构模型
⑴概念：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。
⑵类型：物理模型、概念模型、数学模型。
①物理模型：以实物或画图形式直观地表达认识对象的特征。如沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型。
②概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系。如课本60页的动物细胞的结构和功能概念图。
③数学模型：以数学关系式或坐标图表示生物学规律。
⑶举例：真核细胞的三维结构模型属于物理模型，直观而概括地反映了真核细胞的结构特点。
第 4 章 细胞的物质输入和输出
第 1 节 被动运输
一、水进出细胞的原理
1．渗透作用：
⑴渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
扩散：是分子或离子等从含量高处向含量低处运动的现象。
⑵半透膜：①指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能够通过半透膜取决于物质分子的大小。
②半透膜既包括有小孔径的材料， 如玻璃纸等，也包括活的生物膜。死亡细胞的生物膜没有选择透过性，不是半透膜。
⑶渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小，取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目：溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高。
⑷发生渗透作用的条件：
①具有一层半透膜
②半透膜两侧具有浓度差
渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而不是质量百分比浓度，实质是指渗透压，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的渗透压小，故水可以通过半透膜由蔗糖向葡萄糖溶液移动。
⑸渗透的方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。（从溶液的浓度来看就是低浓度溶液中的水向高浓度溶液中渗透的过程）渗透作用过程中，两溶液间水分子进行双向运动，当达到动态平衡时，仍存在水分子的进出。
2．动物细胞的吸水和失水：
⑴动物细胞与外界溶液可以构成一个渗透系统：
①活细胞的细胞膜相当于一层半透膜；
②细胞质有一定的浓度，与外界溶液能形成一定的浓度差。
⑵细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧的浓度差。
①外界溶液浓度 < 细胞质浓度时 细胞吸水膨胀
②外界溶液浓度 > 细胞质浓度时 细胞失水皱缩
③外界溶液浓度 = 细胞质浓度时 水分进出细胞处于动态平衡
3．水进出植物细胞
⑴成熟植物细胞的结构
①植物细胞的细胞膜外面有一层细胞壁。研究表明，对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。
②植物细胞内的液体环境主要指的是液泡内的细胞液。
③细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质称为原生质层。
④植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
⑵探究植物细胞吸水和失水
①方法步骤：
Ⅰ.选取新鲜洋葱鳞片叶，取外表皮（有中央液泡，且颜色深便于观察）制成临时装片。
Ⅱ.用低倍镜观察：有一个紫色的中央大液泡，原生质层紧贴细胞壁。
Ⅲ.从盖玻片一侧滴入0.3g/mL蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流（重复几次）。
Ⅳ.用低倍镜观察：中央液泡逐渐变小，原生质层与细胞壁逐渐分离。【质壁分离】
Ⅴ.在盖玻片一侧滴入清水，另一侧用吸水纸引流（重复几次）。
Ⅵ.用低倍镜观察：中央液泡逐渐变大，原生质层逐渐紧贴细胞壁。【质壁分离复原】
②结论：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
③现象及原因分析：
Ⅰ.质壁分离：植物细胞因为失水收缩，原生质层与细胞壁发生分离的现象。
原因：外界溶液浓度大于细胞液浓度，原生质层具半透性且其伸缩性比细胞壁大。
Ⅱ.质壁分离复原：发生质壁分离的植物细胞因吸水膨胀，恢复为原来的状态。
原因：外界溶液浓度小于细胞液浓度，外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液。
④质壁分离及复原现象的应用：
Ⅰ.判断细胞的活性。
Ⅱ.测定细胞液浓度的范围。
Ⅲ.比较不同植物细胞的细胞液浓度。
Ⅳ. 比较未知浓度溶液的浓度大小。
Ⅴ. 验证原生质层和细胞壁伸缩性大小。
⑤质壁分离及复原现象发生的条件：只有活的、具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离，
动物细胞（没有细胞壁）和根尖分生区细胞（没有在液泡）不能发生质壁分离。
⑥质壁分离后的三种“复原”情况分析：
　　Ⅰ.不能复原：所用外界溶液浓度过大或有毒性，使细胞在实验过程中因过度失水而死亡；或质壁分离时间过长，使细胞长时间缺水而死亡。
　　Ⅱ.需将外界溶液置换成清水（或低浓度溶液）才能复原：因为质壁分离实验所用外界溶液的溶质分子不被植物细胞吸收，如蔗糖。
　　Ⅲ.可以自动复原：因为外界溶液的溶质分子可被植物细胞主动吸收，如一定浓度的KNO3溶液、葡萄糖溶液、尿素溶液等。（自动复原的原因可分为两方面，一是植物细胞在失水的过程中，细胞液浓度升高；另一方面是植物细胞可主动吸收外界溶液中的溶质分子，使细胞液浓度进一步升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，进入细胞的水分子多于从细胞出去的水分子，所以发生自动复原）。
二、被动运输
1.被动运输：像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
2.分类：包括自由扩散和协助扩散
分类 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散)
定义 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
运输方向 顺浓度梯度（高浓度→低浓度）
是否需要转运蛋白 不需要 需要
是否消耗能量 不消耗
举例 ①气体：O2、CO2、NH3等
②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物
③少部分水 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞
②大部分水
直接影响因素 浓度差 浓度差；
细胞膜上转运蛋白的种类和数量
图例
⑴自由扩散（简单扩散）
①概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，不需要转运蛋白和能量。
②举例：氧气、二氧化碳、水、甘油、乙醇、苯等。
⑵协助扩散
①概念：离子和一些小分子有机物借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，不需要消耗能量。
②举例：K 、Na 、葡萄糖、氨基酸等。
4.转运蛋白：包括通道蛋白和载体蛋白。
⑴通道蛋白
①只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
②分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。
③转运物质时，自身构象不改变。
④举例：水、Na 、K 的通道蛋白。
⑤水既可以进行自由扩散，也可以通过水通道蛋白进行协助扩散，水分子更多的是以协助扩散方式进出细胞。
⑥通过通道蛋白运输的方式都是协助扩散。
⑵载体蛋白
①只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过。
②需要与被运输物质结合。
③转运物质时，自身构象会发生改变。
④举例：协助葡萄糖进入红细胞的载体蛋白。
⑤具有特异性：不同物质分子的运输所需的载体蛋白不同，一种载体蛋白通常只能转运一类分子或离子。不同生物细胞膜上的载体蛋白的种类和数量不同。
⑥具有饱和现象：当细胞膜上载体蛋白已经全部参与运输时，细胞通过该载体蛋白运输物质的速率不再随细胞外物质浓度的增大而增大。
4.影响被动运输的因素
影响自由扩散运输速率的因素为物质浓度；影响协助扩散运输速率的因素为物质浓度和转运蛋白的数量。
第2节 主动运输和胞吞、胞吐
一、主动运输
1.概念：物质逆浓度梯度跨膜运输，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，这种方式叫做主动运输。
2.意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
3.过程：某些离子先与载体蛋白结合，ATP水解释放能量的过程中所产生的磷酸基团与载体蛋白结合，使其磷酸化，载体蛋白磷酸化后空间构象发生改变，离子通过载体蛋白进入细胞膜内侧。
4.特点：
⑴运输方向一逆浓度梯度。
⑵需要载体蛋白。
①一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。
②离子或分子与载体蛋白结合→载体蛋白的空间结构变化→运输→载体蛋白恢复原状。
③载体蛋白具有饱和性：膜上载体蛋白数量有限。
⑶消耗能量。
①主动运输速率受能量的限制，同时与载体蛋白的种类、数量和空间结构的变化有关。
②主动运输需要消耗能量的方式有两种：直接消耗能量或间接消耗能量(通过其他物质的浓度梯度)。
5.实例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等；一些细胞吸收I 、K 、Ca ，排出Na 、CI 。
6.影响因素：载体的种类和数量；能量。
二、胞吞与胞吐
1.概念：
（1）胞吞：当细胞摄取大分子时，首先大分子与膜上蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。（需消耗能量，不需要载体）
（2）胞吐：当细胞外排大分子时，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。（需消耗能量，不需要载体）
2.特点：细胞进行胞吞、胞吐作用需要膜上蛋白质的参与，不需要转运蛋白；需要消耗能量；依赖于细胞膜具有一定的流动性。
3.举例：分泌蛋白；白细胞吞噬病菌、变形虫摄取有机物颗粒等。
（1）能进行胞吞和胞吐运输方式的物质并不一定是大分子，特例是神经递质——小分子。
（2）大分子通过核孔进出细胞核属于细胞核与细胞质之间的物质运输，而胞吞、胞吐属于细胞与外界进行的物质运输。
4.为什么游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质多是供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够分泌到细胞外？
（1）蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用。
（2）附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。
三、物质出入细胞方式的比较
（1）葡萄糖：进入大部分人体组织细胞（如红细胞）：协助扩散；小肠上皮细胞吸收葡萄糖：主动运输
（2）Na+：进入神经细胞： 协助扩散（靠离子通道）；运出神经细胞：主动运输（钠钾泵）
（3）K+：进入神经细胞：主动运输（钠钾泵）；运出神经细胞：协助扩散（靠离子通道）
物质种类 运输方式 方向 转运蛋白 能量 实例
离子、小分子物质 被动运输 自由扩散 高浓度→
低浓度 不需要 不需要 气体、脂溶性的小分子有机物、少部分水
协助扩散 需要 离子和一些小分子有机物、大部分水
主动运输 低浓度→
高浓度 需要 需要 Na+ 、K+等无机盐离子；小肠上皮细胞吸收葡萄糖等
大分子物质 胞吐 膜内→膜外 不需要 需要 分泌蛋白
胞吞 膜外→膜内 变形虫摄取有机物颗粒
四、物质出入细胞的方式的影响因素
1.被转运物质的浓度对物质跨膜运输的影响：
　①被转运物质的浓度主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，被转运物质的浓度越大，运输速率越大。
　②协助扩散或主动运输中，当被转运物质的浓度较小时，随被转运物质的浓度的增大，运输速率也逐渐增大；被转运物质的浓度达到一定程度后，运输速率不再继续增大，原因是受转运蛋白数量的限制。
2.转运蛋白数量对跨膜运输的影响：
（1）自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
（2）转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输。在其他条件适宜的情况下，转运蛋白数量越多，运输速率就越大。主动运输还受能量供应的影响。
3.氧气浓度对跨膜运输的影响：
　　氧气浓度通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
⑴自由扩散或协助扩散不受氧气浓度的影响。
⑵氧气浓度主要影响主动运输。
　①P点时：无氧呼吸为物质的吸收提供能量，所以运输速率不为零。
　②PQ段：随着氧气浓度的增大，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输速率增大。
　③Q点以后：当氧气浓度达到一定程度后，受转运蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
⑶当横坐标为呼吸强度时，注意曲线的起点从零开始。
⑷特例：第一幅图还可以表示哺乳动物的成熟红细胞的主动运输，因为哺乳动物成熟的红细胞无线粒体，通过无氧呼吸的方式提供能量。
4.温度对物质运输速率的影响：
温度可通过影响细胞膜的流动和细胞呼吸来影响物质运输速率。
　　　　生物膜的流动性
　　温度 　　　　　　　　　　 物质运输速率
　　　　　　　　　 酶活性 　 呼吸速率
五、物质跨膜运输方式的判断
1.模型图分析：
图1：自由扩散 图2：协助扩散 图3：主动运输
图4：自由扩散 图5：协助扩散 图6：主动运输
2.曲线图分析：
⑴图⑦表示自由扩散，运输速率与物质浓度呈正比。
⑵图⑧可表示协助扩散或主动运输，若表示协助扩散，OP段限制因素是物质浓度，P点后限制因素是载体数量；若表示主动运输，OP段限制因素是物质浓度，P点后限制因素是载体数量或能量。
⑶图⑨曲线运输速率与O2浓度无关，说明不消耗能量，曲线表示被动运输。
⑷图⑩表示主动运输，OP段限制因素是O2浓度，P点后限制因素是载体数量。
⑸图⑾曲线运输速率与载体数量无关，说明不需要载体，曲线表示自由扩散。
⑹图 可表示协助扩散或主动运输。若表示协助扩散，OP段限制因素是载体数量，P点后载体达到饱和状态，运输速率达最大值；若表示主动运输，OP段限制因素是载体数量，P点后限制因素是能量。
⑺图⒀表示主动运输，虚线下表示物质从高浓度到低浓度运输，虚线上表示物质从低浓度到高浓度运输，P点后限制图素是载体数量或能量。
第5章 　细胞的能量供应和利用
第1节 　降低化学反应活化能的酶
一、在细胞代谢中的作用
1．细胞代谢：细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应，统称为细胞代谢。
2．实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
⑴实验原理：水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鲜的肝脏研磨液中的过氧化氢酶均可影响H2O2分解为水和氧气的速率。
⑵实验过程：
试管 1 2 3 4
试剂 2 mL H2O2溶液
处理 不处理 90 ℃左右的水浴加热 2滴 FeCl3溶液 2滴新鲜肝脏研磨液
现象
几乎无气泡产生
有较少气泡
有较多气泡
卫生香复燃不明显
有大量气泡
卫生香复燃明显
⑶注意事项：
　①要求用新鲜的肝脏，因为新鲜的肝脏中H2O2酶的含量及活性较高；
②要经过研磨且要充分，这样能使肝脏细胞破裂，酶充分释放出来；
③滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用同一个滴管，原因是少量酶混入FeCl3溶液中会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论。
⑷实验结论：水浴加热、FeCl3中的Fe3＋和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能促进H2O2分解。酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多。
⑸控制变量法：
①自变量（因为）：人为控制的对实验对象进行处理的因素。
本实验中自变量为：反应条件（即加热、加FeCl3溶液和加肝脏研磨液。）
②因变量（所以）：随着自变量的变化而变化的变量。
本实验中因变量为：过氧化氢的分解速率
③无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。（无关变量要相同且适宜）。
④对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验称为对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。
常见的对照方法有：空白对照、相互对照（如探究酵母菌的呼吸方式）和前后对照（如缺素培养法和植物细胞的质壁分离及复原实验）。
⑤实验设计的原则：单一变量原则、对照原则、等量适宜原则、可观测性原则等。
3．酶的作用机理：
⑴活化能：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。
⑵酶的作用机理：酶能降低化学反应的活化能。
在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中：
①加热能促进H2O2分解是因为加热为H2O2分子提供了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。
②Fe3＋和过氧化氢酶能促进H2O2分解是因为降低了H2O2分解反应的活化能。与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
⑶图解：
①催化剂加快反应速率，缩短反应达到平衡的时间，但是不改变反应的方向、平衡点和产物最终的生成量。
②反应前后催化剂自身性质不变。
二、酶的本质
1．关于酶本质的探索：
时间 发现者 实验过程现象 实验结论
1773年 （意）斯帕兰札尼 将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下，一段时间后取出，发现笼内的肉块小时 胃具有化学消化作用
1857年 （法）巴斯德、1897年（德）李比希、毕希纳 糖类通过酵母菌发酵产生酒精，并从细胞中提取出酶 细胞提取液中含有酶
1926年 （美）萨姆纳 从刀豆种子中提取了脲酶结晶，并证实是蛋白质 酶是一类具有催化作用的蛋白质
20世纪30年代 许多科学家 相继提取出多种酶的蛋白质结晶
20世纪80年代 （美）切赫、奥特曼 发现少数RNA也具有生物催化功能
2.酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶化学本质是蛋白质，少数
是RNA。
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核（真核生物）
作用场所 只要环境适宜，细胞内、细胞外或生物体外均可
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
生理功能 具有生物催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
三、酶的特性
1.高效性
（1）酶的高效性是指同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著。
（2）酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。
2.专一性
（1）每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
（2）淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
原理：淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
方法步骤：
序号 项目 试管1 试管2
1 注入可溶性淀粉溶液 2 mL —
2 注入蔗糖溶液 — 2 mL
3 注入新鲜的淀粉酶溶液 2 mL
4 60℃水浴加热 5 min
5 注入斐林试剂 2 mL
6 沸水浴 1 min
7 观察颜色变化 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
现象及解释：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了还原糖，淀粉被水解，2号试管没有出现砖红色
沉淀，说明蔗糖没有被水解。
结论：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有专一性。
注意：本实验不能使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂。因为碘液只能检测淀粉是否被水解，而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
3.作用条件较温和
酶活性受温度、pH影响示意图：
与无机催化剂相比，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。过酸、过碱或温度过高，都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温只能使酶活性降低，不会使酶失活，在适宜的温度下酶的活性会升高。
因此，酶制剂适宜在最适pH、零上低温条件下保存。
4．影响酶活性的条件
⑴酶活性：酶催化特定化学反应的能力称为酶活性，可用在一定条件下的酶促反应速率衡量酶活性，即用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。
⑵用淀粉酶探究温度对酶活性的影响（供参考）
方法步骤：
序号 项目 1 1* 2 2* 3 3*
1 可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 mL — 2 mL —
2 淀粉酶溶液 — 2 mL — 2 mL — 2 mL
3 各自保温处理5min 0℃ 60℃ 100℃
4 混合后保温5min 将同一温度内的两物质混合
5 加碘液 1滴 1滴 1滴
6 现象 变蓝 不变蓝 变蓝
7 结论 温度能影响酶的活性。
注意：①本实验的酶和底物需分别保温（实验要求的温度）后，再混合继续保温。
②不宜选用斐林试剂。因斐林试剂需在水浴加热的条件下才会与还原糖方式反应，而本实验需严格控制温度。也不宜选用H2O2作为底物，因为在高温条件下H2O2会分解。
⑶用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响（供参考）
方法步骤：
序号 项目 试管1 试管2 试管3
1 新鲜的肝脏研磨液 1 mL 1 mL 1 mL
2 不同pH的处理 HCl溶液
1 mL 蒸馏水
1 mL NaOH溶液
1 mL
3 过氧化氢溶液 2 mL
4 用带火星的卫生香进行检验
5 现象 无反应 迅速复燃 无反应
6 结论 pH能影响酶的活性。
注意：①本实验必须先将酶置于不同环境条件下后，再加入反应物。否则反应物会在为调好pH的情况下就与酶发生反应，影响实验结果。
②本实验不宜选用淀粉、碘液、斐林试剂作为实验材料。因为淀粉在酸性条件下会水解，碘液会与NaOH溶液发生反应，斐林试剂中的Cu（OH）2会与HCl溶液发生中和反应，从而影响实验结果。
四、影响酶促反应的因素
1．底物浓度
2．酶浓度
3．pH值：过酸、过碱使酶失活
4．温度：高温使酶失活，低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。
比较项目 曲线 解读
酶的高效性 与无机催化剂相比，酶催化效率更高；
酶只能改变反应速率，不改变生成物的量。
酶的专一性 在反应物中加入酶A，反应速率比未加酶时明显加快；在反应物中加入酶B，反应速率与未加酶时相同，说明酶B不催化该反应。
酶的活性 在一定温度（pH）范围内，随着温度（pH）升高，酶的活性增大；在最适温度（pH）时，酶的活性最大；超过最适温度（pH）后，随温度（pH）的升高，酶的活性逐渐减小。
反应物浓度对酶促反应速率的影响 在其他条件适宜且酶量一定的条件下，酶促反应速率随反应物浓度的增大而加快，当反应物浓度达到一定值时，反有的酶与反应物结合，酶促反应速率不再增加
第2节 细胞的能量“货币”ATP
一、ATP（腺苷三磷酸）
1．组成元素：C、H、O、N、P
2．结构简式：A—P～P～P
（1）A代表腺苷（腺嘌呤+核糖） P代表磷酸基团。
（2）—普通化学键（水解时释放的能量13.8KJ/mol）。
（3）～代表特殊的化学键——高能磷酸键（水解时释放的能量多达30.54kJ∕mol）。
①两个相邻的磷酸基团都带负电荷而互相排斥等原因，使得这种特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。
②当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。可见ATP的水解过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
3.功能：驱动细胞生命活动的直接能源物质。
4.辨析：在下列几种化合物的化学组成中，“О”中所对在的含义最接近的是
　①表示AMP（腺嘌呤核糖核苷酸）　 　
②表示腺嘌呤
③表示腺嘌呤脱氧核苷酸　　　　　
④表示腺嘌呤核糖核苷酸
⑤表示腺苷
二、ATP和ADP之间的相互转化
1．ATP与ADP之间的相互转化关系
2.ATP与ADP之间的相互转化特点
①ATP、ADP在细胞内的含量很少。
②ATP和ADP相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，ATP和ADP相互转化的速率越快，单位时间供能越多。
③ATP转化为ADP是水解反应，需要消耗水。
④ATP是一种高能磷酸化合物，是物质，不是能量。
⑤ATP和ADP相互转化时，反应所需的酶、能量的来源和去路、反应场所不同，二者的转化不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不可逆。
3.ATP和ADP相互转化的能量供应机制普遍存在，体现了生物界的统一性。
4.意义：能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，ATP是细胞里的能量流通的能量“通货”。
三、ATP的利用
1.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。
细胞中_TP（如GTP、dGTP等）均能为生命活动提供能量，ATP不是唯一的直接能源物质，但是是最重要的，几乎所有的生命活动都需要ATP供能。
2.ATP中能量的利用：ATP提供能量时，是通过基团的转移来实现的。ATP脱去的磷酸基团可以使其他分子磷酸化，如通过蛋白质分子磷酸化使其空间结构改变，从而导致其活性改变。
3.细胞内的化学反应与ATP的联系
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的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
4.ATP中能量的转化形式：机械能（如肌肉收缩)、电能（生物电）、光能（萤火虫发光）、渗透能（如主动运输）、热能（如维持体温)等。
5.光合作用中光反应所产生的ATP和H+只能用于暗反应，而不能用于其他生命活动；而呼吸作用所产生的ATP可用于除光合作用以外的各项生命活动。
第3节 细胞呼吸的原理和应用
一、细胞呼吸的概念、本质和类型
1．概念：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，释放出能量并生成ATP的过程。
①发生的场所：细胞内
②分解的底物：生物体内的有机物（糖类、脂质和蛋白质等）
③呼吸产物：二氧化碳和水或不彻底的氧化产物（无氧呼吸）
④能量变化：将有机物中的化学能释放出来
2．本质：细胞内有机物的氧化分解，并释放能量的过程。
3．类型：有氧呼吸和无氧呼吸（关键看是否需要氧气的参与）
4．辨析：细胞呼吸和燃烧
细胞呼吸和燃烧的实质是一样的，都是有机物氧化分解释放能量的过程。细胞呼吸是多步骤、多场所、逐渐进行的，释放出的能量除了热能还有生物能利用的化学能，燃烧是剧烈的发光发热反应。
5．辨析：细胞呼吸与呼吸运动
细胞呼吸是细胞内发生的化学反应，呼吸运动是借助呼吸系统实现的气体交换，是一种物理变化。
二、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
⑴实验原理：
　①酵母菌是一种单细胞真菌（真核生物），在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型，便于探究细胞呼吸方式。有氧条件产生CO2、H2O、能量；无氧条件产生酒精、CO2、能量。通过测定酵母菌在有氧条件和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸作用的类型。
　②CO2的产生和产生的多少鉴定：CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌产生的CO2情况。
　③酒精的鉴定：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成灰绿色。
⑵实验过程：
①酵母菌培养液的配制：取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中。分别向瓶中注入240mL质量分数为5％的葡萄糖溶液。
②检测CO2的产生：用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置（见下图），并连通橡皮球（或气泵），让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶（约50 min）。然后将实验装置放到25～35℃的环境中培养8～10h。观察锥形瓶中澄清石灰水的变化。
③检测酒精的产生：各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95％～97％）并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。
⑶实验现象：澄清石灰水变浑浊，且有氧条件下的浑浊程度更高。有氧条件的酵母菌培养液无颜色变化，而无氧条件下出现灰绿色。
⑷实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸；在有氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。
⑸注意事项：
　①配置酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入酵母菌。否则，高温会杀死酵母菌。
　②有氧条件：甲装置中，让空气间隙性地依次通过3个锥形瓶，在通入A瓶之间先用NaOH溶液处理，这样既能保证氧气的充分供应，又能排除空气中的CO2对结果的干扰。
　③无氧条件：乙装置中B瓶应封口放置一段时间，再连接澄清的石灰水，其目的是先让酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，确保在实验中只进行无氧呼吸。
　④不能依据是否产生CO2，来判断酵母菌的呼吸方式，因为酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。
⑤葡萄糖能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
⑥设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。本实验属于对比试验，即设置有氧和无氧条件，两个都是实验组且结果都是未知的，通过对比可以看出氧气对细胞呼吸的影响。
三、有氧呼吸
1.有氧呼吸的概念和实质：
（1）概念：指细胞在有氧的参与下，通过多种酶的催化作用下，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放出大量能量，生成ATP的过程。
（2）实质：细胞在氧气的参与下，分解有机物，释放能量。
2.有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体
（1）主要场所：线粒体。具有内外两层膜，内膜向内腔折叠成嵴，嵴的周围充满了液体的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
（2）一般来说，线粒体均匀分布在细胞质中。但是，活细胞中的线粒体往往可以定向地运动到代谢比较旺盛的部位。
3.有氧呼吸的过程
有氧呼吸 场　所 反应式
第一阶段 细胞质基质 C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+ 少量能量
第二阶段 线粒体基质 2丙酮酸+6H2O→6CO2+20[H]+ 少量能量
第三阶段 线粒体内膜 24[H]+6O2→12H2O+大量能量
⑴总反应式： C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
①呼吸作用中产生的[H]属于还原性辅酶I（NADH）。[H]来源于葡萄糖、丙酮酸和水，作用是与O2结合生成水，释放大量的能量。
②三个阶段都能产生能量 ，但大量的能量在第三个阶段产生。
③反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分进入了ATP；反应式前后的水不能消去，因为在反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水；反应式中间不能用等号，要用箭头；反应条件酶不可省去。
④对真核细胞来讲，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中，因此说“线粒体是真核细胞有氧呼吸的主要场所”。
⑤没有线粒体的生物（如某些细菌）也能进行有氧呼吸，因为他们细胞中含有与有氧呼吸有关的酶，由此可见，线粒体不是有氧呼吸的必要条件。
⑵有氧呼吸过程中各元素的去向：
⑶在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。有氧呼吸能量去向：热能的形式散失（主要）+储存在ATP中
四、无氧呼吸
1.无氧呼吸的概念和实质：
（1）概念：一般是指细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物（酒精或乳酸），同时释放出少量能量的过程。
（2）实质：有机物不彻底的氧化分解，释放能量。
2.场所：细胞质基质
3.无氧呼吸的过程：
无氧呼吸 场　所 反应式
第一阶段 细胞质基质 C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+ 少量能量
第二阶段 细胞质基质 2丙酮酸+4[H]→2C3H6O3 (乳酸)
2丙酮酸+4[H]→2C2H5OH(酒精) + 2CO2
⑴总反应式：
C6H12O6 2C3H6O3 (乳酸) + 少量能量 乳酸发酵
C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 +少量能量 酒精发酵
①无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
②无氧呼吸只在第一阶段产生少量能量。
③进行无氧呼吸时是进行乳酸发酵还是进行酒精发酵，直接原因是酶的种类不同，根本原因是基因的选择性表达。
④无氧呼吸产生酒精的：酵母菌细胞和大多数植物细胞等。
无氧呼吸产生乳酸的：乳酸菌细胞、高等动物和人的无氧呼吸产物一般是乳酸。但马铃薯的块茎、甜菜的块根、胡萝卜的叶、玉米的胚进行无氧呼吸的产物是乳酸。
⑤发酵：微生物（酵母菌、乳酸菌）的无氧呼吸。产生酒精的叫酒精发酵；产生乳酸的叫乳酸发酵。
⑵无氧呼吸能量去向：热能的形式散失+储存在ATP中+储存的酒精或乳酸中（主要）
4.有氧呼吸和无氧呼吸的比较：
有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质
条件 氧气、酶 酶
物质
变化 葡萄糖彻底分解，
产生CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底，
生成酒精和CO2或乳酸
能量
变化 释放大量能量（主要以热能形式散失，少数形成ATP） 释放少量能量（一部分以热能形式散失，一部分储存在ATP中），大部分能量储存在乳酸或酒精中
ATP产生 三个阶段均产生，第三阶段大量产生 第一阶段产生
[H] 前两个阶段产生，
第三阶段使用 第一阶段产生，
第二阶段使用
相同点 联系 从葡萄糖到丙酮酸阶段相同，以后不同(第一阶段相同)
实质 分解有机物，释放能量，产生ATP
意义 为生命活动提供能量
五、影响细胞呼吸作用的因素
1.内部因素——遗传因素：
（1）不同种类植物的呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
（2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
（3）同一植物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
2.外界因素（环境因素）：
（1）温度：
①原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶活性来影响细胞的呼吸速率。最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度时酶活性降低，甚至变性失活，呼吸作用受到抑制；低于最适温度时酶活性下降，呼吸作用受到抑制。
②应用：a.零上低温储存粮食、水果、蔬菜；
b.种植大棚植物时，白天适当升温（有利于光合作用的进行），夜间适当降温（降低呼吸作用消耗）。
（2）O2浓度：O2是有氧呼吸所必需的，且对无氧呼吸过程有抑制作用，在O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；O2浓度为大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。
六、细胞呼吸应用
1．作物栽培时，要有适当措施保证根的正常呼吸，如疏松土壤等。
2．粮油种子贮藏时，要风干、降温，降低氧气含量，则能抑制呼吸作用，减少有机物消耗。
种子长期储藏的条件：低温（呼吸作用酶的活性弱）、低氧（氧气浓度低，细胞呼吸作用弱）、干燥。
3．水果、蔬菜保鲜时，要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度，抑制呼吸作用。
蔬菜、水果短期储存的条件：低温、低氧、一定的湿度（保证果蔬的新鲜）。
4．包扎伤口，选用透气消毒纱布，抑制厌氧病原菌（如：破伤风杆菌）的繁殖。
5．酵母菌酿酒：先通气，后密封。先让酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。
6．稻田定期排水：抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
7．提倡慢跑：防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
七、细胞呼吸类型的判断
1．“三看法”判断细胞呼吸类型（以葡萄糖为呼吸底物）
⑴“一看”：反应物和产物
①消耗氧气→一定存在有氧呼吸
②产生水→一定存在有氧呼吸
③产生酒精或乳酸→一定存在无氧呼吸
④无二氧化碳释放→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。
⑵“二看”：物质的关系
①不消耗氧气，释放二氧化碳→只进行产酒精的无氧呼吸
②不消耗氧气，不释放二氧化碳→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡
③二氧化碳释放量=氧气吸收量→只进行有氧呼吸，或同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
④二氧化碳释放量>氧气吸收量→同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸，差值为无氧呼吸释放的二氧化碳量。
⑤二氧化碳释放量=酒精产生量→只进行产酒精的无氧呼吸
⑥二氧化碳释放量>酒精产生量→同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸。
⑶ “三看”：场所（真核细胞）
①只在细胞质基质中进行→无氧呼吸
②有线粒体参与→只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
2.利用如图所示装置（橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的细胞呼吸类型。
序号 装置中红色液滴的移动现象 结论
装置甲 装置乙
1 向左移动 不移动 只进行有氧呼吸
2 不移动 向右移动 只进行无氧呼吸
3 向左移动 向右移动 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
3.有关有氧、无氧比例的综合计算
这一类题型以有氧呼吸和无氧呼吸过程中的数量变化为基础，计算有氧和无氧相关反应物和产物的比例，解题核心在对比例的理解和记忆上，一般利用以下关系式进行计算：
（1）有氧呼吸：C6H12O6～6O2～6CO2
（2）无氧呼吸：C6H12O6～2C3H6O3 (乳酸) ；C6H12O6～2C2H5OH(酒精) ～2CO2
第4节 能量之源——光与光合作用
一、捕获光能的色素：
1.实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）实验原理：
①色素的提取原理：绿叶中色素不溶于水，易溶于无水乙醇、丙酮等有机溶剂。
②色素的分离原理：不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的速度快，反之则慢。（色素的分离方法——纸层析法）
（2）实验材料：新鲜的绿叶

展开更多......

收起↑