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第4节 细胞中的糖类和脂质
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.细胞中的糖类
（1）糖类是主要的__________________。糖类分子都是由__________________三种元素组成的。
（2）糖类可分为__________________、__________________、__________________三种。__________________常被形容为“生命的燃料”，它属于__________________糖，常见的此类糖还有_____________等。二糖由_________________分子单糖__________________而成，必须水解成__________________才能被吸收。植物中的二糖有__________________，人和动物乳汁中含有__________________。
（3）生物体内的糖类大多数以__________________的形式存在。植物体内常见的多糖有__________________和__________________，动物体内常见的多糖有__________________。它们的基本单位都是__________________。
2.细胞中的脂质
（1）组成脂质的化学元素主要是__________________，有些脂质还含有____________。与糖类相比，脂质分子中氧的含量________________糖类，而氢的含量_________________。常见的脂质有________________。它们通常_________________溶于水，__________________溶于有机溶剂。
（2）脂肪是细胞内良好的__________________，也是一种很好的__________________。分布在皮下的脂肪层有__________________作用，分布在内脏器官周围的脂肪还具有__________________的作用。
（3）___________是构成细胞膜和细胞器膜的重要成分。固醇类包括____________等。
疑难突破
科学家们称“碳是生命的核心元素”“没有碳就没有生命”。应该如何理解这两句话的含意？
剖析：有机物是复杂程度不同的含碳化合物的总称（不包括氰、氰化物、一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐）。因此，碳元素是有机物的重要组成部分。碳原子含有6个质子、6个中子和6个电子。碳原子的原子核外的6个电子，2个是内层稳定的电子，4个是外层的价电子。在跟其他原子或原子团相互作用时，碳原子既不倾向于失去电子，也不倾向于获得电子，而是倾向于共用它们的外层电子而形成共价键。这样，碳原子能跟氢、氧或氮原子以共价键结合，也能跟由这些原子组成的原子团如羟基（—OH）、氨基（—NH2）、硝基（—NO2）等以共价键结合。更重要的是碳原子相互以共价键结合，碳碳之间可以以单键相结合，也可以以双键或三键相结合，形成不同长度的链状、分支链状或环状结构，这些结构称为有机物的碳骨架。生物大分子形成是以碳骨架为基础的。可以说，地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。碳原子的这一特性使有机物的结构既多样又复杂。
问题探究
问题：从基本单位组成上看，多糖都是由葡萄糖脱水缩合而成的产物，但是它们的功能却有很大的区别，比如同属于多糖的淀粉是生物的主要能源食物，而纤维素和壳多糖又分别是植物细胞壁和昆虫外骨骼的主要成分。
淀粉、纤维素等多糖在功能上为什么会有那么大的不同之处呢？
探究：前面已经学习了物质的结构与功能之间密不可分的关系，因此你可以联想淀粉、纤维素、昆虫外骨骼和肌肉中的糖原，从中感受到它们从形态到功能上的巨大差别。虽然这些多糖的基本单位都是葡萄糖，但功能却如此不同，就是由于这些物质的结构不同造成的。这就如同组成金刚石和石墨的成分都是碳，但是它们的物理特性却相差悬殊，这主要是由于分子内部排列不同而造成的，道理相似。
典题精讲
例1脂质在细胞中具有独特的生物学功能，下面有关脂质的生物学功能中，属于磷脂的生物学功能的是( )
①是生物膜的重要成分 ②是储能的分子 ③构成生物体表面的保护层 ④是很好的绝缘体，具有保温作用 ⑤具有生物学活性，对生命活动起调节作用
A.①③ B.⑤ C.① D.②④
思路解析：
本题考查对各种脂质功能的掌握情况。磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分。在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中含量丰富。
答案：C
例2某广告称某种品牌的八宝粥（含桂圆、红豆、糯米等）不加糖，比加糖还甜，最适合糖尿病人食用。你认为下列关于病人能否食用此八宝粥的判断不正确的是( )
A.糖尿病人应少吃含糖的食品，该八宝粥未加糖，可以放心食用
B.这个广告有误导喜爱甜食消费者的嫌疑，不甜不等于没有糖
C.不加糖不等于没有糖，糖尿病人食用需慎重
D.不能听从厂商或广告商的宣传，应询问医生
思路解析：
该八宝粥未加糖，但从其原料中可以看出原料本身含有糖，糖类也不全是甜的。所以糖尿病患者应遵从医嘱，慎重食用。
答案：A
知识导学
本节的学习重点是糖类，需要联系生活中的实例来丰富感性认识。学习脂质的内容时也应多联系生活实际。
糖类是地球上数量最多的一类有机化合物。地球生物量干重的50%以上是由葡萄糖的聚合物构成的。糖类的根本来源是绿色植物进行的光合作用。葡萄糖、核糖与脱氧核糖是动植物共有的糖，其余的糖在动植物体内不同，可以比较联系记忆。
脂质是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。大多数脂质的化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。按化学组成，脂质可分为三大类。你可以通过列表进行理解。
疑难导析
种类繁多的生物大分子通常是由许多单体连接成的多聚体，而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，因此，“生物大分子以碳链为骨架”“碳是生命的核心元素”“没有碳，就没有生命”。
碳为什么能构成生物大分子的骨架？适当地利用所掌握的化学知识来理解生物学知识会使你的思维更缜密、视野更宽阔。就像人类社会的“能者多劳”一样，碳原子因为它独特的化学性质而成为构建生命的最基本元素。
问题导思
你在学习过程中有没有这样的体会？有些问题看上去很复杂，其实答案就在身边，就像诗中所描绘的：“众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。”
仔细观察教材第31页“几种多糖分子组成示意图”，淀粉、糖原和纤维素的基本组成单位都是葡萄糖，这三种多糖中葡萄糖的连接方式有没有差异？这种连接方式的差异对三种多糖的结构有什么影响？如果你注意到了这一点，实际上就已经找到了问题的答案。
思考：结构与功能相适应是生物学的一个重要原理，那么，这个原理是否适用于分子水平？
典题导考
绿色通道：在学习过程中，要养成归纳、比较的习惯，这对掌握知识的内在联系，尤其是相近的知识具有极大的帮助。
典题变式：
1.维持高等动物第二性征的物质属于 …（ ）
A.核酸 B.糖类 C.蛋白质 D.脂质
答案：D
2.人和花生具有的储能物质是（ ）
A.蛋白质 B.淀粉 C.糖原 D.脂肪
答案：D
绿色通道：基础知识应扎实掌握，并要和生活密切联系，这样才能灵活运用。同时也要养成进行批判性思维的好习惯。
典题变式：糖尿病人的饮食受到严格的限制，受限制的并不仅仅是甜味食品，米饭和馒头等主食等都需定量摄取，原因是( )
A.糖尿病人的消化功能不好
B.糖尿病人的吸收功能不好
C.米饭和馒头中含有大量葡萄糖
D.米饭、馒头中的淀粉等经消化也能分解转变为葡萄糖
答案：D
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第2节 细胞器——系统内的分工合作
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.细胞器之间的分工
(1)线粒体是细胞进行_______________的主要场所，是细胞的“___________________”。细胞生命活动所需的能量，大约___________________来自线粒体。
(2)叶绿体是绿色植物能进行___________________的细胞含有的细胞器，是植物细胞的“___________________”和“___________________”。
(3)内质网是由___________________连接而成的___________________，是细胞内___________________合成和加工，以及___________________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________________、_______________的“车间”及“发送站”。
(5)核糖体是“___________________”。
(6)溶酶体是___________________，内部含有多种___________________。
（7）液泡主要存在于_______________中，内有_______________，含______________、_________________、________________和___________________等物质，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。
（8）中心体见于_________________和__________________的细胞，有两个互相垂直排列的_________________及_________________组成，与细胞的__________________有关。
（9）在细胞质中，除了细胞器外，还有呈胶质状态的___________________，由___________________、___________________、___________________、___________________、___________________、___________________和___________________组成。在细胞质基质中也进行着多种化学反应。
2.细胞器之间的协调配合
分泌蛋白在合成和分泌过程中依次经过的细胞结构是___________________、___________________、___________________和___________________。
3.细胞的生物膜系统
生物膜系统是指___________________和___________________、___________________等结构共同构成的膜系统。
生物膜系统在细胞生命活动中的作用：
(1)使细胞具有一个_________________，同时在细胞与外部环境进行________________、___________________和___________________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，这些化学反应需要酶的参与，___________________为酶提供了大量的附着位点。
(3)细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使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___________________、___________________地进行。
疑难突破
1.溶酶体的水解酶为什么不会将自己的结构水解？
剖析：溶酶体膜上的蛋白质较为特殊，它们经过了高度的糖基化，也就是说糖基在溶酶体膜上所占比例比普通的膜要大得多，这导致溶酶体膜上的蛋白质不能被自己所含有的水解酶水解。
2.研究细胞内各种细胞器的组成成分和功能，需要将这些细胞器分离出来，通常采用的是差速离心法？那么所谓差速离心法是依据的什么原理呢？
剖析：差速离心是指低速与高速离心交替进行，使各种沉降系数（不同的细胞器有不同的沉降系数）不同的颗粒先后沉淀下来，达到分离的目的。沉降系数差别在一个或几个数量级的颗粒，可以用此法分离。样品离心时，在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分部沉淀。操作过程中一般是在离心后用倾倒的办法把上清液与沉淀分开，然后将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如此往复加高转速，逐级分离出所需要的物质。
问题探究
问题：科学家发现细胞中的膜结构之间有的是相通的，例如有些细胞中内质网膜可以与细胞膜相连。在合成旺盛的细胞里，内质网总是与线粒体紧密相依，有的细胞的内质网膜与线粒体的外膜相连。在活的细胞中，膜的成分可以从内质网以“出芽”的形式转移到高尔基体膜，再转移到细胞膜。
细胞中的各种生物膜之间的联系对生物体有什么意义？
探究：任何细胞器都有与其功能相适应的形态结构特点，而特定功能也要求有特定的结构与之相适应，请同学们在学习时注意把握结构与功能的辩证关系。细胞内的各种生物膜在结构及功能上的联系使各种生物膜相互配合，协同工作，从而使得细胞这台高度精密的生命机器能够持续、高效地运转。
典题精讲
例1根据下列材料，分析线粒体的功能。
材料一：德国生理学家华尔柏在研究线粒体时统计了某种动物部分组织细胞中的线粒体数量：肝细胞950个，肾皮质细胞400个，平滑肌细胞260个，心肌细胞12 500个。
材料二：鸟翼的肌原纤维、精子的尾部线粒体数目较多。
材料三：线粒体一般是均匀地分布在细胞质基质中，但它在生活细胞中能自由地移动，往往在细胞内新陈代谢旺盛的部位比较集中。例如在小鼠受精卵的分裂面附近比较集中。
思路解析：线粒体是细胞内提供能量的细胞器，因此在耗能多的细胞中分布就多，根据结构和功能相统一的观点，在细胞水平上也是这样的，在细胞内消耗能量多的部位线粒体分布就多。
答案：线粒体是细胞内提供能量的细胞器。
例2组成生物膜系统的生物膜是指（ ）
A.在结构上相连的生物膜 B.细胞内所有的膜结构
C.具有膜结构的细胞器 D.具膜细胞器和核膜
思路解析：根据生物膜系统的概念，细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，及细胞内所有的膜结构，共同构成了生物膜系统。它们之间有直接联系，也有间接联系。
答案：Ｂ
知识导学
线粒体和叶绿体是细胞中与能量转换有关的两种细胞器，一个是能量的释放，一个是能量的储存。在以后的课程中，我们还会具体学习两者所进行的生命活动，那将是重点内容，所以你在学习本节课时应结合课本图解对它们有一个初步的认识。
液泡与植物细胞的吸水及失水有关，中心体与动物细胞的有丝分裂有关。
内质网可以分为两类，附着核糖体的，称为粗面内质网；外表面无核糖体附着的，称为光滑内质网。内质网的功能是多方面的。其一，对细胞质起支持和分隔作用。内质网将细胞内的酶系物质分隔成若干不同的区域，使细胞内各种代谢反应在一定区域内高效进行。其二，内质网大大扩大了细胞内表面积。其三，蛋白质的合成与运输。分泌蛋白质、膜镶嵌蛋白质以及其他一些可溶性蛋白质主要在糙面内质网的核糖体上合成。新合成的分泌蛋白质通过内质网膜进入内质网腔道内，并以小泡形式包裹运输到高尔基体，再加工、改造成分泌泡，然后分泌出去，膜镶嵌蛋白质合成后，则包埋在内质网膜内，随内质网的转移而移动至细胞表面；某些可溶性蛋白质合成后，离开核糖体转入细胞质基质中。其四，光滑内质网与脂类、脂蛋白、糖元、激素的合成与分泌有关。
细胞的生物膜系统部分以分泌蛋白的合成和分泌为例说明了生物膜系统的各个结构之间的关系，在本实验中使用了一种生物学上广泛使用的方法：元素示踪法。同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，化学性质不变。人们可以根据这种化合物的性质，对有关的一系列化学反应进行追踪，可以知道某种元素或化合物的反应历程。
在细胞的细胞器中，有的是由膜围成的，有的细胞器中不具有膜。有膜的细胞器的膜，将其内容物与外面的细胞质基质隔离开，为细胞器内所进行的生命活动创设一个相对封闭的环境。既保证了所需的酶的浓度，也避免了一些对细胞的其他部分有害的酶外逸。
疑难导析
从溶酶体这个例子我们可以看到细胞具有多么精巧的结构，同时我们也可以看到，一种功能能不能完成是由它的结构决定的。
差速离心方法操作比较简单，其缺点是分辨率不高，沉降系数在同一个数量级内的各种粒子不容易分开，可用于分离已破碎的细胞各组分，提取其他分离手段之前的粗制品。
问题导思
从题目给出的情境看，生物体中的各种生物膜在功能上是相互联系的，而且生物膜的结构与分布都与它们的功能相适应。
科学家在研究蚕丝腺细胞亚显微结构时发现，随着细胞内粗面内质网含量的增加，其蚕丝产量明显增加，为什么？
典题导考
绿色通道：生物体中结构与功能总是对应的，当一个细胞需能较多时，细胞中进行有氧呼吸的细胞器——线粒体的数量必然较多，在同一个细胞中，需能较多的部位线粒体的数量比较集中，其他细胞亦然。
典题变式：人体心肌细胞与血管壁细胞相比何种细胞器含量较高（ ）
A.线粒体 B.内质网 C.高尔基体 D.核糖体
答案：A
黑色陷阱：本题如果对生物膜概念不清楚会很容易错选为A或C。
典题变式：下列不属于生物膜系统的是（ ）
A.核糖体 B.内质网 C.高尔基体 D.溶酶体
答案：A
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第1节 细胞膜——系统的边界
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.胞是一个基本的_____________________，细胞膜是它的_____________________。
2.备细胞膜时，一般采用_____________________动物的_____________________细胞。这是因为这样的细胞没有_____________________和众多的_____________________。制备细胞膜时，一般采用的方法是将实验用的细胞放入清水中，细胞会_____________________。
3.细胞膜的成分
细胞膜的主要成分包括_____________________和_____________________，此外还包括少量的_____________________。其中脂质约占细胞膜总量的_____________________，蛋白质约占_____________________，糖类占_____________________，脂质中_____________________最丰富。功能越复杂的细胞膜，_____________________的种类和数量越多。
4.细胞膜的功能
（1）_____________________。人们普遍认为生命起源于_____________________，其中的________________________逐渐聚集并相互作用，演化成原始的生命，在这过程中________________________是生命起源过程中的至关重要的阶段。
（2）_____________________细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞_____________________，或者对细胞_____________________的物质不容易进入细胞。_____________________、_____________________在细胞内合成后分泌到细胞外，产生的_____________________也排到细胞外，而细胞中的_____________________等重要物质却不会流失到细胞外。
（3）_____________________。在多细胞生物体内，细胞之间必须保持功能的协调，这种协调性的实现不仅依赖于_____________________和_____________________的交换，也有赖于_____________________的交流，细胞膜通过多种方式完成了这一功能。
疑难突破
1.制备细胞膜时，哺乳动物的成熟红细胞为什么会吸水胀破？植物细胞会不会吸水胀破？
剖析：哺乳动物的成熟红细胞会吸水胀破是因为细胞中溶液的渗透压要高于细胞外，故细胞会吸水。由于动物细胞细胞膜韧性有限，所以当细胞吸水到一定程度时细胞就会胀破，排出细胞内容物，从而得到细胞膜。植物细胞外包围着一层细胞壁，可以限制细胞膨胀的程度，所以可以吸水，但不会胀破。
2.细胞之间信息交流与细胞膜上的受体有关，比如激素要与靶细胞上的受体结合将信息传递给靶细胞，然而这些信息是怎样对细胞造成影响的？
剖析：事实上，大多数由细胞膜上的受体参与的细胞之间的信息交流都是由于信号分子与细胞膜上的受体结合后，引起了细胞内部的特定的生化反应及生理活动所致。这种细胞之间的信息交流可以分为两类：一是通过一种细胞产生特定物质作用于另一种细胞，例如教材中的激素的作用原理；二是通过细胞之间的直接接触实现信息交流，例如精子与卵细胞的结合。
问题探究
问题：将哺乳动物（或人）的成熟的红细胞放入清水中它就会吸水胀破，试想如果把这些细胞放入渗透压比血细胞内部渗透压高的溶液中将会发生什么现象？
探究：从题目给出的实验现象，我们会联想到医学及生物实验中经常用的生理盐水，它是浓度为0.9%的NaCl溶液，它与人体体液的渗透压是相等的，在生物学实验，特别是利用动物离体器官进行实验时，我们也会采用与该动物体液渗透压相同的溶液维持动物器官的正常活力。哺乳动物（或人）的成熟的红细胞放入清水中吸水胀破是因为它吸水，当这些细胞放入渗透压比自己细胞内部渗透压高的溶液中时，基于同样的原理，它会失水而引起细胞的皱缩。
典题精讲
例1科学家们在试验中发现：脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。这些事实说明：组成细胞膜的物质中有________________。
思路解析：
对待这种材料题，我们要认真分析给出的材料，如此题中，由“脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解”，根据相似相溶性原理，可得出细胞膜中有脂质；由“细胞膜会被蛋白酶分解”可得出还有蛋白质这种成分。至于其他的信息我们没法从题干中得出，不能武断地下结论。
答案：脂质分子和蛋白质分子
例2最有可能构成细胞膜的一组元素是（ ）
A.碳、氢、氧 B.碳、氢、氧、氮
C.碳、氢、氧、磷 D.碳、氢、氧、氮、磷
思路解析：本题考查细胞膜的化学组成及各种化合物的元素组成，细胞膜的主要化学组成为脂质、蛋白质和少量糖类，所以细胞膜的化学元素中必有碳、氢、氧、氮、磷五种元素，氮主要存在于蛋白质中，磷主要存在于磷脂中。
答案：D
知识导学
含量的多少并不是判断哪种成分对细胞膜的功能更为重要的标准，从细胞膜的组成成分看，脂质含量最多，但细胞膜的主要功能主要由其上的蛋白质行使，结构不同的细胞的细胞膜上蛋白质的种类和数量也不同。
细胞膜是细胞的边界，是细胞存在的基础，学习时要把握这一主题去理解。细胞膜的所有功能都是对这个主题的延伸。
（1）细胞膜使细胞与外界隔开，保障了细胞内部环境的稳定，若没有它的存在，生命物质与外界环境之间通过扩散而达到平衡，细胞就不复存在了。
（2）物质进出细胞必须经过细胞膜。它控制物质进出的特性，使细胞以膜为单位形成一个基本单位，保持一定独立性。
（3）细胞与细胞之间可以通过受体、直接接触、形成细胞通道等方式建立联系，这些都需要有细胞膜的参与。
（4）细胞膜是一种选择透过性膜，只有活细胞具有这种特性。细胞膜选择透过性表现在如下几点：除水以外，只有被细胞选择的离子和小分子才能通过；大分子物质除特殊情况以外，不能通过细胞膜。细胞膜的选择透过性是生命活动的一种体现，是判断细胞死活的标准之一。
疑难导析
利用哺乳动物的成熟红细胞制备细胞膜是生物学上的经典实验之一。从这个实验可以看出生物实验中实验材料的选择对实验结果取得的关键作用。同时它还给我们提供了一个精彩的实验方法，利用细胞吸水的原理设计操作简单的实验达到了极好的效果。
细胞是一个有机体，它的各种生命活动都是紧密联系的。教材因为讲解的方便，把细胞分成了几部分，但我们学习时应当始终把细胞作为一个整体看待，从事物普遍联系的角度理解细胞中甚至整个生物体的各种生命现象，这样才能对各种现象正确把握。
问题导思
此题利用了一个实验事实，并从崭新的视角提出问题，因此学习时应注意举一反三，从不同角度思考问题，这样会对知识有更深刻的理解。例如在探究此问题的同时，还可以思考：
（1）制备纯净的细胞膜为什么必须用哺乳动物成熟的红细胞？
（2）“血影”的主要成分是什么？
（3）红细胞内部的渗透压应该是多大？
典题导考
黑色陷阱：如果审题不准，特别是对材料中的相关信息提取不准，就很容易想当然地把我们所学的知识生搬硬套上：脂质、蛋白质和少量糖类。死记硬背是提高学习成绩的一大障碍。
典题变式：若用能溶解脂质的酶处理细胞膜，细胞膜____________________（填“会”或“不会”）被溶解，若用蛋白酶处理，细胞膜___________________（填“会”或“不会”）被溶解，若用果胶酶处理，细胞膜________________________（填“会”或“不会”）被溶解。
答案：会 会 不会
绿色通道：学习时要注意融会贯通，注意新学知识对已学知识的反馈作用。
典题变式：请根据细胞膜的成分推断其所含有的化学元素及其存在于何种化合物。
答案：细胞膜的主要化学组成为脂质、蛋白质和少量糖类，所以细胞膜的化学元素中必有碳、氢、氧、氮、磷五种元素，氮主要存在于蛋白质中，磷主要存在于磷脂中。
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第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.氨基酸及其种类
（1）氨基酸是组成蛋白质的__________。生物体内组成蛋白质的氨基酸约有_____种。
（2）氨基酸的结构特点是：至少含有一个________________和________________，并且都有一个氨基和一个________________连接在________________。这个________________原子上还连接一个________________和________________，即________________。
（3）各种氨基酸之间的区别在于________________的不同。
2.蛋白质的结构及其多样性
（1）氨基酸互相结合的方式是一个氨基酸的___________________和另一个氨基酸的______________相连接同时脱去一分子的________________，这种方式叫________________。连接两个氨基酸分子的化学键叫________________，其结构为________________。
（2）细胞中蛋白质种类多的原因是____________________________________________。
3.蛋白质的功能
蛋白质的功能________________。总之，蛋白质是________________，一切生命活动离不开蛋白质。
疑难突破
1.氨基酸的名称一定程度上代表了它的结构特点：有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子就是它的“中心碳原子”。羧基是表现酸性的基团，所以它称为氨基酸。氨基酸究竟有多少种？氨基酸分子中的氨基和羧基都可以自由地参与缩合吗？
剖析：自然界的氨基酸有很多种，但构成生物体的氨基酸只有20种左右。构成生物体的氨基酸的结构通式如下。对于氨基酸分子的结构通式，你应该充分认识其不变结构，这是解题时辨别某种分子是否是氨基酸的标志，而R基是可变的。20种氨基酸的差别就在于R基团的不同。若要判断氨基酸的种类，只看R基即可。
R基是一个不确定的基团,其上可能含有氨基或羧基，所以有的氨基酸并不是只有一个氨基或羧基，这些多出来的氨基或羧基就存在于R基上。如谷氨酸、天冬氨酸的R基上就含有一个羧基。赖氨酸、精氨酸的R基上就有一个氨基。这些R基中的氨基或羧基不参与脱水缩合反应。
2.在生物体内，蛋白质分子有哪些功能？
剖析：蛋白质分子结构的多样性决定了其功能的多样性。
（1）新陈代谢的催化剂。绝大多数酶都是蛋白质。（2）生物体的结构成分。例如，细胞中的细胞膜、线粒体、叶绿体等都是由不溶性蛋白质与脂质组成的。人和动物的肌肉等组织的主要成分也是蛋白质。（3）控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达。如阻遏蛋白等。（4）运输功能。如红细胞里的血红蛋白在呼吸过程中起着输送氧的作用。（5）调节生命活动。例如，胰岛细胞分泌的胰岛素能参与血糖的代谢调节。（6）参与机体的防御机能，如抗体。（7）作为受体，起接受和传递信息的作用。
问题探究
问题：蛋白质如何体现多姿多彩的生命现象？
探究：不同生物的形态、结构和生理特性（即生物的性状）是不同的，生命现象是多姿多彩的。蛋白质是生物性状的体现者，是生命活动的主要承担者。蛋白质的形成过程告诉我们，其结构的多样性不仅取决于氨基酸的种类和数目，还取决于肽链中氨基酸的排列顺序及肽链盘曲折叠时形成的不同空间结构。即使氨基酸的种类数目相同，肽链中氨基酸的排列顺序及肽链盘曲折叠的方式完全可能是不同的。组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序都是构成蛋白质多样性的原因。不同生物的蛋白质是不同的，蛋白质结构的复杂性决定了其功能的多样性，蛋白质正是通过不同的结构来体现多姿多彩的生命现象的。
典题精讲
例1人体的肌肉主要是由蛋白质构成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，这是因为（ ）
A.肌细胞形状不同 B.在人体的分布位置不同
C.支配其运动的神经不同 D.构成肌细胞的蛋白质分子结构不同
思路解析：生物体的结构和功能是相适应的，结构不同可以导致功能不同。骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，原因是构成三种肌肉的蛋白质分子结构不同所致。
答案：D
例2以下几种符号代表不同种类的氨基酸，请完成有关问题。
图2-2-1
（1）写出它们的结构通式_____________，它们结构的差别在于____________的不同。
(2)7种氨基酸在细胞的____________________中通过________________的方式形成一条肽链，此过程可形成_________________个肽键，得到________________个水分子，相对分子质量减少了__________________________。
（3）如果上述肽链原长度不变，改变其中_______________，就可改变该肽链的性质。
（4）若两个蛋白质分子均由两条（2）中的肽链构成，那么两个蛋白质分子的功能是否一定相同？为什么？
思路解析：本题是一道创新题，考查了学生对于蛋白质的合成场所、化学组成、结构、功能等知识的综合理解应用能力。题目以不同的符号代表不同种类的氨基酸，启发我们可将蛋白质结构这一抽象的知识形象化、直观化。构成天然蛋白质的20种氨基酸均为α氨基酸，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过缩合作用形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的分子质量为失去的水分子的质量之和。肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同决定了不同结构的蛋白质，而不同的蛋白质分子空间结构也各不相同，蛋白质分子的结构复杂性决定了其功能的多样性。
答案：（1） R基 （2）细胞质中的核糖体缩合 6 6 108（18×6） （3）氨基酸的排列顺序 （4）不一定相同。因为分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子。
知识导学
学习本节要抓住几个关键：（1）从氨基酸分子的结构通式看不同种类氨基酸的区别和联系；（2）从氨基酸分子的脱水缩合看肽链的结构；（3）从蛋白质分子结构的多样性理解其功能的多样性；（4）从蛋白质的功能理解它是生命活动的主要承担者。
本节内容的特点是涉及到许多计算问题，要注意总结其中的规律。在合成一个蛋白质分子的过程中，失去的水分子数为氨基酸总数减去肽链的数目。而在缩合过程中，失去一个水分子则形成一个肽键，所以蛋白质分子中的肽键数目与失去的水分子数目相同。
在蛋白质的合成过程中，其相对分子质量也发生了变化，这是因为在氨基酸分子缩合要失去水分子，蛋白质相对分子质量的变化就是由失去水分子的数目决定的，即蛋白质相对分子质量=氨基酸相对分子质量总和-失去水分子的相对分子质量总和。
疑难导析
氨基酸的结构特点和种类是一个重要问题，在理解这一知识点时要注意以下几点：
（1）参与缩合反应的是氨基酸的官能团，即与α碳原子直接相连的氨基或羧基，而不是R基中的氨基或羧基。
（2）R基中的氨基或羧基不参与脱水缩合反应，因此，有关蛋白质与氨基酸的计算问题与它们无关，在解答相关题目时不要受其干扰。
（3）组成生物体的氨基酸有20种，其中8种是人体不能自己合成的，必须从外界环境中获得，如赖氨酸、苯丙氨酸等，它们被称为必需氨基酸。另外12种为非必需氨基酸。
由于组成肽链的氨基酸种类不同、数目成百上千、排列顺序变化多端以及肽链卷曲折叠的空间结构千差万别，导致形成的蛋白质的结构多样，进而决定蛋白质的功能多样。联系前面的知识如在细胞中的含量，联系后面的内容如酶的本质是蛋白质等，进一步理解蛋白质在组成细胞的化合物中的地位。学习时可结合具体例子来记忆蛋白质的功能。
问题导思
蛋白质分子的多样性取决于四个方面：一是组成蛋白质的氨基酸种类不同；二是组成蛋白质的氨基酸数目不同；三是氨基酸的排列顺序不同；四是蛋白质分子的空间结构不同。在题目给出的选项中，组成肽键（—NH—CO—）的化学元素是相同的。
典题导考
绿色通道：学习生物学要建立“结构与功能相适应”“局部与整体相统一”“生物与环境相统一”和“生命与非生命的物质统一性”等观点。在运用这些观点和方法分析和解决实际问题时，能够看清问题的实质，提高学习能力。
典题变式：血液中的血红蛋白和肌肉中的肌动蛋白的结构不同的原因是（ ）
A.所含氨基酸的种类不同
B.所含氨基酸的数目不同
C.所含氨基酸的排列顺序不同
D.所含氨基酸的种类、数目、排列顺序或肽链的空间结构可能不同
答案：D
绿色通道：解决此类题目的关键是搞清缩合前后氨基酸、肽键、失去水分子数及多肽的相对分子质量的关系：
一条肽链 n条肽链
氨基酸的平均分子质量 a a
氨基酸的数目 m m
肽键的数目 m-1 m-n
脱去的水分子数 m-1 m-n
多肽相对分子质量 ma-18(m-1) ma-18(m-n)
氨基的数目 至少一个 至少n个
羧基的数目 至少一个 至少n个
典题变式：
1.有两种氨基酸，它们在形成二肽时可能缩合的基团是( )
A.①④ B.①③ C.②④ D.②③
答案：B
2.谷胱甘肽（分子式C10H17O6N3S）是存在于动植物和微生物细胞中的重要三肽，它是由谷氨酸（C5H9O4N）、甘氨酸（C2H5O2N）和半胱氨酸缩合而成，则半胱氨酸可能的分子式为( )
A.C3H3NS B.C3H5ONS C.C3H7O2NS D.C3H3O2NS
答案：C
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第2节 细胞的分化
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.细胞分化及其意义
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、___________________上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。它是一种__________________的变化，是生物__________________的基础；它使多细胞生物体中的细胞趋向__________________，有待于提高各种生理功能的效率。细胞分化的本质是在个体发育过程中，不同的细胞中__________________的执行情况是不同的。
2.细胞的全能性
已经分化的细胞，由于都具有相同的全套遗传物质，在合适的条件下，重新具有分裂能力，并进一步分化形成新个体，即仍然具有__________________。植物细胞的全能性容易表达，动物和人体的体细胞的全能性较难表达，但其细胞核仍具有全能性。动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做__________________。
疑难突破
1.人体内的胃腺细胞能产生胃蛋白酶，肠腺细胞能产生肠蛋白酶。试想，这两种功能不同的细胞，它们的遗传物质也不相同吗？
剖析：这是个容易混淆的问题。本题应从分析胃腺细胞和肠腺细胞的发育起点入手，结合细胞分化的原理解答。从起源上看，两种细胞都由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化而来。据有丝分裂的过程分析，经有丝分裂产生的体细胞均含有与受精卵相同的DNA(基因)，它们的遗传物质是完全相同的，只是在个体发育过程中，不同细胞中处于活动状态的基因不同，于是就产生了与不同细胞功能相适应的蛋白质。
2.细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。这里为什么强调“潜能”二字？
剖析：细胞分化的机理告诉我们：分化后的细胞尽管形态、结构、功能发生了变化，但仍保留着保持本物种遗传性的全套基因，并未因分化而丢失或改变，所以高度分化的细胞或其细胞核仍具有发育成完整个体的能力。这是理论上的推断，要真正实现全能性的表达，往往需要给予一定的条件。如通常是离体的细胞或组织器官，植物细胞需要一定量的激素、无机盐、糖类等物质，动物细胞的细胞核目前还需要移植到去核的卵细胞中等等。总之，细胞的全能性是一种潜在的能力，在满足了诸多条件的前提下方可实现表达。
3.多细胞生物体从小长大，不仅有细胞数目的增加，还有细胞在结构和功能上的分化。即从细胞水平上讲，细胞分裂和细胞分化在生物的个体发育过程中发挥了重要的作用。那么，这二者有何区别和联系
剖析：细胞分裂保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性；没有细胞分化，生物体不能正常发育。
细胞在分裂过程中也有分化，在有些分化过程中也能继续分裂。通常分化程度高的细胞，分裂能力较差或失去分裂能力。如神经细胞，而且像神经细胞这种分化是不可逆的。有些细胞终生保持较旺盛的细胞分裂能力，如各种干细胞。有些分化的细胞在特殊情况下可暂时恢复分裂能力。
问题探究
问题：什么是干细胞？干细胞的研究和应用能为人类解决哪些难题？
探究：干细胞是目前科学家研究重点热点问题之一，干细胞应用是现代生物技术的重要组成部分。干细胞指具有无限制分裂能力，同时亦可分化成特定组织的细胞，是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，是机体的起源细胞，在细胞生物发育阶段属于较原始阶段。按分化潜能的大小，干细胞可分为三种类型：全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。全能干细胞具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能。多能干细胞具有分化成多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体，如骨髓造血干细胞可以分化出至少12种血细胞。专能干细胞只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞只可分化为各类神经细胞。
干细胞的应用可分成三大类：一是产生特定细胞或组织，作为细胞再生或组织移植和部分更新；二是对药物开发和研究产生新的理念，药物的安全性和有效性可以对特定干细胞进行分析和筛选；三是基因表达、人类发育、疾病发生、癌症研究等。
典题精讲
例1花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人工的方法在培养基上培育成单倍体植株。这一成果是利用了细胞的（ ）
A.应激性 B.全能性 C.变异性 D.适应性
思路解析：本题考查的知识点是细胞的全能性，设问的角度较新颖，能够考查学生运用知识的能力。花药离体培养是组织培养的新技术，对研究生物的遗传起重要作用。与植物的其他细胞一样，花药细胞也具有全能性。
答案：B
例2用甲母羊的乳腺细胞的细胞核，与乙母羊的卵细胞的细胞质组成一个细胞，培育成功了“多利”羊，下列说法错误的是（ ）
A.高度特化的细胞有全能性
B.这个乳腺细胞核内含有该物种所需要的全套遗传物质
C.“多利”羊的特征与乙母羊几乎相同
D.“多利”羊的特征与甲母羊几乎相同
思路解析：乳腺细胞是高度分化的细胞，一般认为这种细胞不能再继续分裂，而现在能继续分裂、分化形成一个动物体，表明细胞具有全能性。这个细胞能发育成一个动物体，也说明乳腺细胞核内含有该物种所需要的全套遗传物质。所获得的“多利”羊的特征与甲母羊几乎相同，因为它的遗传物质主要来自母羊的细胞核。
答案：C
知识导学
注意观察已经分化的动物和植物细胞的图片，通过“想象空间”加深对细胞分化的理解：（1）细胞分化在生物界普遍存在的生命现象。（2）细胞在外观尚未出现明显变化之前，细胞分化的前途就已经由遗传信息的执行情况决定了。（3）受精卵只有经过细胞分化才能形成胚胎、幼体，并发育成成体，细胞分化是生物个体发育的基础。
在学习细胞的全能性时，要结合以下三个实例理解：（1）1958年，美国科学家斯图尔德首先通过植物组织培养产生完整的胡萝卜植株。（2）1997年，英国胚胎学家维尔穆特领导首次用体细胞克隆出一只雌性绵羊，取名“多利”。（3）干细胞移植是目前治疗某些癌症的有效手段。
疑难导析
细胞分化的结果是细胞的形态、结构和生理功能发生了稳定性差异，但来自同一个体的细胞，不同的是遗传信息的执行情况有所不同，分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，首先源于细胞内化学物质的变化，如结构蛋白和催化化学反应的酶，以后依次渐变，不能逆转，因此，分化是一种持久的、稳定的渐变过程。
关于细胞的全能性，可以从细胞有丝分裂结果、染色体和DNA数目不变来分析。由于体细胞一般是受精卵通过有丝分裂繁殖而来的，已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体，携带具有本物种特征的DNA分子。因此，分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。在合适的条件下，有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。
细胞分裂和细胞分化是两个重要的概念，也是具有密切联系的两个生理过程。细胞分裂使细胞数目增多，属于发育过程中的量变；细胞分化导致细胞种类多样化，是发育过程中的质变。个体发育是通过细胞分裂和细胞分化过程共同来实现的。
问题导思
你可以从以下实例得到启发。肝脏是人体一个重要的消化器官，因其在损伤的情况下有强大的再生修复能力而一直受到医学家们的普遍关注。目前认为参与肝脏修复的细胞可能有三个来源：一是通过肝细胞自身的有丝分裂来弥补死亡的肝细胞，这些肝细胞是干细胞吗？二是在比较严重的肝损伤情况下，肝脏的干细胞被激活并向肝细胞分化以修复肝脏，这些干细胞属于哪种类型？最近的研究显示骨髓中的造血干细胞也具有向肝细胞分化的能力，造血干细胞属于哪种类型？
典题导考
绿色通道：通过此题可总结如下内容：①生物体内细胞的全能性。②细胞在离体条件下，提供适宜条件才能表现其全能性。③细胞全能性种类。可分为体细胞全能性及生殖细胞全能性。④细胞全能性差异。植物的体细胞全能性易于表现，动物细胞全能性受到极大限制。
典题变式：植物组织培养利用了细胞的（ ）
A.遗传性 B.变异性 C.全能性 D.多能性
答案：C
黑色陷阱：这是联系生物科技新成就、新进展，培养运用生物学基础知识分析问题、解决问题的能力。若视野不够开阔，对一些科技新进展、新成就不能给予关注，没有养成运用所掌握的基本原理解释生活中的生物现象，就很容易在此类问题上出错。
典题变式：用甲母羊的乳腺细胞的细胞核，与乙母羊的卵细胞的细胞质组成一个细胞，让这个新卵细胞发育成胚胎，然后把它植入丙母羊的子宫里，最终诞生了“多利”。“多利”的特征（ ）
A.与甲母羊几乎相同 B.与乙母羊几乎相同
C.与丙母羊几乎相同 D.结合三只羊的特点
答案：A
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第2节 细胞的多样性和统一性
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.观察细胞的实验
使用显微镜的基本程序是：安放→对光→__________________→__________________。
2.原核细胞和真核细胞
（1）细胞具有相似的基本结构，如___________________、___________________和___________________，这反映了细胞的___________________。
（2）根据细胞内有无以___________________，把细胞分为___________________和___________________两类。原核细胞具有与真核细胞相似的___________________，没有由___________________包被的___________________，也没有___________________，但有一个环状DNA分子，位于_____________。真核细胞染色体的主要成分也是___________________。这让我们看到了真核细胞与原核细胞的___________________。
（3）真核生物由_______________细胞构成，原核生物由________________细胞构成。
3.细胞学说的建立
___________________世纪由___________________和___________________两位科学家建立了细胞学说。其要点有：
（1）细胞是一个___________________，一切___________________都由细胞发育而来，并由___________________所构成。
（2）细胞是一个___________________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的生命起作用。
（3）新细胞可以从___________________中产生。
疑难突破
原核细胞和真核细胞有什么区别和联系？
剖析：细胞分为原核细胞和真核细胞两种类型，由原核细胞构成的生物称为原核生物，包括细菌、蓝藻、支原体、衣原体，等等。真核细胞由原始原核细胞进化而来，包括动物细胞和植物细胞两大类。真菌细胞也是真核细胞。由真核细胞构成的生物称为真核生物。原核细胞与真核细胞相比，有以下几点不同：（1）最小的原核生物支原体的直径只有100 nm，比较大的原核细胞如大肠杆菌的直径为3 μm；真核细胞的直径一般为20—30 μm,人的卵细胞的直径为100 μm；（2）原核细胞的结构比真核细胞的结构要简单得多。原核细胞没有成形的细胞核，即没有由核膜包被的细胞核，只有拟核，拟核由DNA分子构成。拟核没有明显的边界，不含有染色体。原核细胞的细胞质中除核糖体外没有其他的细胞器。有些原核细胞的细胞质中还有很小的环状DNA分子，称为质粒。原核细胞和真核细胞结构上的差别决定它们具有不同的代谢方式，从而决定了它们不同的生命现象，但它们都是生命存在的具体形式。
问题探究
问题：细胞学说的建立过程，是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程，充满了耐人寻味的曲折。通过阅读“资料分析——细胞学说建立的过程”这一科学史，你受到了哪些启发？
探究：细胞学说是科学家们通过大量的科学研究，利用显微镜广泛观察了动、植物的微细结构，并经过严密的理论思维而建立起来的，它阐明了动、植物都以细胞为基本单位，从而揭示了生物界的统一性。
第一，任何科学研究都不是一蹴而就的，都要经历一个相当长的时间去不懈探索，并一直处于不断发展中。第二，人类对自然界的认识过程是一个从简单到复杂，从特殊到一般不断深入的过程。第三，只有具备严谨的科学态度和执著的科学信念，坚忍不拔、持之以恒，善于从前人的研究中汲取“营养”，才能获得成功。第四，科学与技术是相互依赖、相互支持、相互促进的，科学成果的取得必须有充分的技术手段作保障，技术的发展又要以科学原理为基础……
典题精讲
例1试完成以下有关显微镜使用的几个问题：
（1）一个细小物体若被显微镜放大50倍，这里“被放大50倍”指的是细小物体的（ ）
A.体积 B.表面积 C.像的面积 D.长度或宽度
（2）当显微镜的目镜为10×、物镜为10×时，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞。若目镜不变，物镜换成40×时，则在视野中可看到这行细胞中的（ ）
A.2个 B.4个 C.16个 D.32个
思路解析：本题考查了显微镜的放大原理、构造和调节、观察使用方法等知识。正确的解答，必须建立在熟练掌握这些知识的基础之上。
显微镜的放大倍数是指长度或宽度，如长度或宽度放大n倍，面积则放大n2倍，而视野范围直径缩小n倍，视野范围面
积缩小n2倍。当由“目镜为10×，物镜为10×”换成“目镜为10×，物镜为40×”时，放大倍数增大4倍，视野直径应缩小4倍。故只能看到这行细胞的数目为8×1/4＝2个。假若原来视野范围内共有64个细胞。由于视野面积缩小42＝16倍，故只能看到该范围内64×1/16＝4个细胞。
答案：（1）D （2）A
例2细胞学说指出：细胞是一切动植物结构的基本单位。这个学说的科学价值主要是（ ）
A.告诉人们所有的生物均由细胞构成 B.证明了生物彼此间存在着亲缘关系
C.说明了动植物细胞是一样的 D.使人们对生物体的认识进入分子水平
思路解析：细胞学说的内容和意义是本节的一个重要的知识点。首先要做到的是准确记忆，深刻理解，在此基础上还要学会分析和推论。如：A项中的“所有生物”不等同于“所有的动物和植物”，“都由细胞组成”不同于“动植物细胞一样”；几乎所有的生物都具有细胞这一共同的结构基础，根据这一共性的存在，我们可以推断，这些生物之间存在着亲缘关系。
答案：B
知识导学
生物学是一门实验科学,实验在生物学中占有十分重要的地位。制作临时装片和正确使用高倍显微镜是本节课重要的实验操作技能。在制作临时装片时，要注意规范操作：
（1）擦拭载玻片时，应用左手的拇指、食指夹住沾有水的载玻片的两侧，用右手拇指和食指将纱布在载玻片上下两面轻轻擦拭。
（2）滴清水或生理盐水时，要注意适量。滴多了会溢出盖玻片外，滴少了则容易产生气泡。
（3）取洋葱表皮时，一定要取洋葱内侧的表皮，且不宜过大。
（4）盖盖玻片时，一定要缓慢，且与载玻片成45°角，防止装片中产生气泡，影响观察。
（5）滴加稀碘液时要适量，多了会溢出而污染实验台，少了染色不充分。
细胞的多样性主要体现在细胞的形态和功能多种多样。细胞的统一性主要体现在它们的基本结构相似。细胞学说的最大贡献是说明了细胞是大多数生命存在的基本形式，是生命的基本单位，通过对这个知识点的学习，可以与上节课的“生命活动离不开细胞”进行纵向联系，再重新想一想生命活动为什么离不开细胞。
疑难导析
原核细胞和真核细胞的区别是本节的难点。你可以先从字面上分析这两类生物的最主要区别在于细胞核。例如，“原核”是指原始的细胞核，“真核”是指真正的细胞核。找到原核细胞与真核细胞在结构上的相同点与不同点，还可以从这些差异上推导它们不同的代谢特点和过程，这将有助于你对以后章节的学习。另外，以后通过各章节的学习你也可以对原核与真核细胞的具体差别再作进一步的补充和完善，让知识之间充满联系。
类别 原核细胞 真核细胞
细胞大小 较小 较大
细胞核 无成形的细胞核，无核膜，无核仁，无染色体 有成形的真正的细胞核，有核膜、核仁和染色体
细胞质 有核糖体 有核糖体、线粒体等，植物细胞还有叶绿体和液泡等
生物类群 细菌、蓝藻 真菌、植物、动物
问题导思
人类的认识永无止境，对科学史的学习将有助于培养我们科学探究的思维习惯，体会科学探究的真正内涵。任何学说都是大家共同努力的结晶，细胞学说的建立也说明了这一点。细胞学说的建立过程体现了科学探究的过程，在学习这部分内容时要注意思考：
（1）哪些科学家参与了细胞学说的建立过程？
（2）科学发现的过程与技术的支持有什么关系？
（3）在科学发现过程中，实验结果与理性思维哪一方面更重要？
（4）为什么说科学学说的建立是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程？
典题导考
绿色通道：细胞很微小，但结构非常复杂。绝大多数细胞只能借助显微镜才能观察到，细胞的更细微的结构甚至要用电子显微镜才能分辨。生物学的发展，正如其他实验学科一样，在很大程度上依赖于研究技术与工具的改进：一种新技术的建立常常会给某学科开辟一个新的领域，或给某一学科带来根本性的改变。所以，为了更好地学好生物学，你必须熟练掌握显微镜的使用技能。
典题变式：
1.用显微镜观察某标本时，已知目镜的放大倍数为10×，物镜的放大倍数为40×，则物像的放大倍数为（ ）
A.长度、宽度均放大400倍 B.面积放大了400倍
C.长度或宽度放大40倍 D.标本的体积放大400倍
答案：A
2.(2004上海高考，2)观察玻片标本时，若发现视野上方较暗下方较亮，应调节( )
A.目镜 B.物镜 C.光圈 D.反光镜
答案：D
黑色陷阱：本题考查细胞学说的内容和意义。它告诉人们所有的动物和植物都是由细胞构成的，并不是所有生物，例如病毒就没有细胞结构；动物细胞与植物细胞存在着明显的差异；这一学说使人们对生物体结构的认识深入到细胞这个微观领域，并非分子水平。
典题变式：19世纪30年代创立的细胞学说的最主要的意义是（ ）
A.证明病毒不具有细胞结构 B.使人们对生物体的结构认识进入微观领域
C.证明生物之间存在亲缘关系 D.发现动、植物细胞的不同之处
答案：C
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第3节 遗传信息的携带者——核酸
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.核酸的种类及功能
核酸有两大类：___________________和___________________。核酸是细胞内携带___________________的物质，在生物体的___________________、___________________和___________________中具有极其重要的作用。
2.核酸在细胞中的分布
（1）DNA主要存在于___________________内，RNA大部分存在于___________________中。甲基绿使___________________呈现绿色，吡罗红使RNA呈现___________________。
（2）___________________、___________________内也含有少量的DNA。
3.核酸的结构
（1）核酸的基本组成单位是_______________，它组成核酸分子的___________________。一个核苷酸是由___________________、___________________、___________________组成的。根据五碳糖的不同，可将其分为___________________和___________________。
（2）每个核酸分子是由几十个乃至个_____________________连接而成的长链。DNA由___________________条核苷酸链构成，RNA由___________________条核苷酸链构成。
（3）DNA和RNA各含有_________________种碱基，组成DNA的碱基有______________，组成RNA的碱基有_________________。
（4）绝大多数生物的遗传信息储存在___________________分子中，每个个体的DNA___________________的各有特点。部分病毒的遗传信息储存在___________________中。
疑难突破
1.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。那么，RNA到底是不是遗传物质？能不能说核酸是一切生物的遗传物质？
剖析：核酸的基本单位是核苷酸。尽管组成DNA、RNA的脱氧核苷酸、核糖核苷酸只各有4种，但由于数量不等，在连成长链时，排列顺序就极其多样，这使它可以具有极大的信息容量，从而成为细胞内遗传信息的携带者，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中担当了极其重要的角色。对于绝大多数的生物来说，遗传物质是DNA而不是RNA，或者说，DNA病毒及所有的真核生物、原核生物均以DNA作为遗传物质，DNA是主要的遗传物质。但应注意，有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含DNA，只含RNA，这种病毒称为RNA病毒，对于它们来说，RNA就起遗传物质的作用。
2.DNA和RNA有哪些相同和不同之处？
剖析：DNA和RNA的区别可以概括为：
种类 DNA RNA
全称 脱氧核糖核酸 核糖核酸
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
分布 细胞核、叶绿体、线粒体 叶绿体、线粒体
五碳糖 脱氧核糖 核糖
磷酸 相同
结构 双螺旋 通常为单链
问题探究
问题：世界上首次利用DNA指纹图成功地进行侦破的案件是英国的一起杀害少女案。
什么是DNA指纹？请说明依据DNA指纹图辨别人身份的理论依据和它的其他功能。
探究：人身上的每个细胞有总数约为30亿个碱基对的DNA，而每个人的DNA都不完全相同，人与人之间不同的碱基对数目达百万之多，因此通过分子生物学方法所显示出来的人的DNA模样就会因人而异，人们就可以像指纹那样分辨人与人的不同了。由于每个人都有自己独特的DNA序列，因此它和指纹一样，可以作为自己的“身份证”。只要案发现场留下了犯罪嫌疑人的血迹、毛发或其他组织，就可以用DNA指纹法进行分析鉴定，直接认定或否定犯罪嫌疑人。DNA指纹图的可靠性和重要性已经为法医学界和遗传学界所接受。
典题精讲
例1分析下列图表完成有关问题：
图2-3-1
（1）图中A是________________，B是_________________，D是________________。如果把DNA换成RNA，则A是_______________，B是_____________，D是________________。
（2）当E为DNA时， A有a、b、c、d四种类型；当E为RNA时，A有a、b、c、e四种类型。那么，组成核酸的基本单位共有__________________种。
思路解析：核苷酸是核酸的组成单位，它由含氮碱基、五碳糖、磷酸三部分组成。对于DNA来说五碳糖是脱氧核糖，对于RNA来说五碳糖是核糖。含氮碱基、脱氧核糖、磷酸三者组成脱氧核苷酸，脱氧核苷酸进一步形成DNA。脱氧核糖与四种碱基形成四种脱氧核糖核苷酸，核糖与四种碱基形成四种核糖核苷酸。所以共形成8种核苷酸。
答案：（1）含氮碱基 脱氧核糖 脱氧核糖核苷酸 含氮碱基 核糖 核糖核苷酸 （2）8
例2将用放射性同位素标记的某种物质注入金丝雀体内后，经检测，新产生的细胞的细胞核具有放射性。注入的物质可能是（ ）
A.脱氧核糖核苷酸 B.核糖核苷酸
C.脱氧核糖核酸 D.核糖核酸
思路解析：根据题意判断，这种物质被用作产生新细胞时合成细胞核内某种成分的原料，所以只能在A、C两项中选择。如果注射的是脱氧核糖核酸，它一般情况下是不能被细胞直接吸收的，如果注射的是脱氧核糖核苷酸，它可以被吸收进细胞，在细胞分裂过程中DNA复制时被用来合成脱氧核糖核酸。本题要注意DNA和 RNA化学组成的差别。
答案：A
知识导学
细胞内的高分子化合物主要有两类:核酸和蛋白质。学习本节课可以采用比较法，注意两大有机高分子化合物的区别与联系。
（1）它们的生理功能不同：核酸是生物的遗传物质，是生命活动的最终控制者；蛋白质具有多种生理功能，是生命活动的执行者。
（2）它们具有密切的内在联系：核酸控制蛋白质的合成。核酸多样性→蛋白质多样性→生物多样性。
元素组成 结构单位
蛋白质 C、H、O、N、（S） 氨基酸
核酸 C、H、O、N、P
疑难导析
关于什么是遗传物质的两个特例，必须明确它们的前提条件，这也是经常考查的知识点。RNA作为遗传物质的前提的RNA病毒不存在DNA，只有不含核酸的朊病毒才把蛋白质作为遗传物质。
DNA不是唯一的遗传物质。
绝大部分的生物（指细胞生物）的遗传物质是DNA，有一部分微生物的遗传物质是RNA。病毒是非细胞的生命形态，其遗传物质主要是DNA，但也有一部分病毒不含DNA，而是依靠RNA和蛋白质。
有比较才有鉴别。通过比较DNA和RNA的相同、不同点，我们可以理解在生物界为什么大多数生物要以DNA作为遗传物质了。DNA是双链结构，而RNA是单链结构，DNA能比RNA储存更多的遗传信息，也比RNA更稳定。
对组成核酸的核苷酸比较，可以总结：组成核酸的核苷酸共有8种，组成DNA的脱氧核苷酸有4种，组成RNA的核糖核苷酸有4种，组成核酸的碱基共有5种：A、T、U、C、G。
问题导思
此题提供的资料可以作为DNA指纹的起源，这是一个有趣而有意义的实例。DNA指纹除了具有指纹所能行使的功能以外，它还有其更具革命性的特点，这个特点是与DNA的本质分不开的，即DNA的遗传性。既然DNA是负责遗传特性的基本物质，请你思考：
（1）如果只有一滴血或是一根头发，我们能否对其DNA指纹进行鉴定？
（2）通过对DNA指纹的鉴定能否判断两个人之间的亲缘关系？
（3）DNA指纹分析除了用于破案以外，还有哪些用处？
典题导考
绿色通道：本题考查核酸的结构。在能力方面主要考查学生的识记能力和利用新信息解决新问题的能力。解决本题的关键是掌握核苷酸的基本组成及DNA和RNA在化学组成上的差别。
典题变式：
1.所有的核苷酸分子中都含有（ ）
A.核糖 B.含N碱基
C.脱氧核糖 D.葡萄糖
答案：B
2.对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是（ ）
A.蛋白质 B.DNA
C.RNA D.核苷酸
答案：D
黑色陷阱：知识迁移能力差，不能迅速从新情境中洞察考查的方向，从而导致做题时无从下手，下手后错误百出。
典题变式：若想用同位素标记法研究DNA合成的时间，最好的标记方法是（ ）
A.用15N标记腺嘌呤 B.用14C标记脱氧核糖
C.用32P标记磷酸 D.用14C标记尿嘧啶
答案：D
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第3节 细胞的衰老和凋亡
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.细胞的衰老
（1）对________________来说，细胞的衰老就是个体的衰老；但对多细胞的生物来说，则并非一回事。多细胞生物体内的细胞总在不断更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看，个体衰老的过程也是组成_____________普遍衰老的过程。
（2）细胞的产生要经过发生→分化→衰老→死亡几个阶段，细胞衰老是细胞生命历程中的正常生理现象。衰老细胞具有五个特征：细胞内的水分减少，结果________________；细胞内多种酶的活性______________；细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，它们会________________；细胞内___________减慢；细胞膜____________，使物质运输功能降低。
2.细胞的凋亡
细胞死亡有________________和________________两类。细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。而细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的________________调控，所以也被称为________________。细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持________________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。
疑难突破
1.衰老对于生命个体来说是不可抗拒的，而细胞作为生命个体的基本单位，肯定与个体的衰老有着密切的关系，请你运用所学的知识对个体衰老与细胞衰老的关系及上述特征的出现加以解释。
剖析：人体衰老与细胞衰老并不是一回事。人体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。老年人体内还会有幼嫩的细胞，如精原细胞仍能增殖产生精子，造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞，最后细胞凋亡、脱落。但从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
随着年龄的增长，肌细胞、胸腺细胞等逐渐衰老。老年人的肌细胞比年轻人的肌细胞更纤细、数量更少，肌细胞的能量代谢降低，使机体肌肉萎缩，运动功能减退，行动迟缓；同样，由于胸腺细胞的衰老，引起胸腺萎缩并造成T淋巴细胞的生成能力下降。所以老年人免疫力下降，易引发多种疾病；衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，从而使老年人的皮肤变得干燥皲裂；由于头发基部的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，所以老年人的头发会变白；细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，从而使老年人的皮肤上出现老年斑。
2.细胞程序性死亡是细胞的一种主动性“自杀行为”，在生理及病理的情况下均可发生。这些细胞死得有规律，似乎在按照编好了的“程序”进行，犹如秋天片片树叶的凋落，所以又被称为“细胞凋亡”。请根据所学知识阐述细胞凋亡、细胞坏死及衰老的关系。
剖析：死亡是生命过程中的一个组成部分，机体死亡归根结底是细胞的死亡，而细胞的死亡有两种不同的方式，即坏死和凋亡。细胞凋亡有别于细胞坏死，它是一个主动的、可控的、在调节机体细胞群数量上起和有丝分裂互补作用的过程；而坏死是由于极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡。在细胞坏死时，细胞膜发生渗漏，细胞内容物，包括膨大和破碎的细胞器以及染色质片段，释放到胞外，导致炎症反应。细胞凋亡则不会发生类似反应。细胞的衰老性死亡就是细胞凋亡。在正常情况下，我们身体内细胞的死亡大都是凋亡，这可以让新生的细胞取代衰老的细胞，让我们的身体保持健康。不容置疑，细胞凋亡与衰老密切相关，它是机体衰老过程中具体到细胞水平的体现。
问题探究
问题：科学家研究发现，控制“程序性细胞死亡”的基因有两类：一类是控制细胞死亡，另一类是启动或促进细胞死亡。两类基因相互作用控制细胞的正常死亡。如果该死亡的细胞没有死亡，不该死亡的细胞大批死亡，人就会患病，如癌症、艾滋病等。
我们应该怎样治疗癌症和艾滋病呢？请你运用这个理论对癌症、艾滋病的治疗进行大胆设想。
探究：在健康的机体中，细胞的生生死死总是处于一个良性的动态平衡中，如果这种平衡被破坏，人就会患病。如果该死亡的细胞没有死亡，就可能导致细胞恶性增长，形成癌症。如果不该死亡的细胞过多地死亡，比如受艾滋病病毒的攻击，不该死亡的淋巴细胞大批死亡，就会破坏人体的免疫能力，导致艾滋病发作。如果能发现所有的调控基因，分析其功能，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，那么就可加速癌细胞自杀，达到治疗癌症的目的，提高免疫细胞的生命力，达到抵御艾滋病的目的。
典题精讲
例1下列关于细胞凋亡和细胞坏死的叙述中，错误的一项是（ ）
A.细胞凋亡是主动的，细胞坏死是被动的
B.细胞凋亡是生理性的，细胞坏死是病理性的
C.细胞凋亡是由基因调控的，细胞坏死是由外界因素引起的
D.细胞凋亡是急性的，细胞坏死是慢性的
思路解析：细胞死亡是细胞生命活动的结束。在多细胞生物体中，细胞的死亡有两种不同的形式：细胞凋亡和细胞坏死。所谓细胞凋亡，是指细胞在一定阶段，由特定基因控制的自杀程序引起的正常的自然死亡，是细胞主动发生的自杀现象。细胞坏死是由强烈的外界因素造成的细胞损伤和急速死亡。细胞坏死是意外的、被动性的死亡，故又称病理性死亡。
答案：D
例2衰老的红细胞具有以下哪些特征（ ）
①水分减少，细胞萎缩 ②新陈代谢的速度减慢 ③某些酶的活性降低 ④呼吸速率上升 ⑤色素积累增多 ⑥呼吸速率减慢 ⑦细胞核的体积增大 ⑧细胞膜的通透性功能发生改变
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤⑥⑦⑧
C.①②③⑤⑥⑧ D.①②③④⑤⑧
思路解析：衰老细胞共有下列五个特征：（1）水分减少，体积变小，代谢缓慢；（2）酶的活性降低，如酪氨酸酶活性降低导致头发变白；（3）色素积累，如老年斑；（4）呼吸减慢，核增大，染色质固缩；（5）膜的通透性改变，使物质运输功能降低。根据以上特征判断：①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，由于红细胞没有细胞核，因此应除去⑦。
答案：C
知识导学
在学习本节知识时，要特别注意概念的区别。
（1）个体衰老与细胞衰老
与衰老有关的因素非常复杂，主要归纳为两方面：
①衰老因子的积累引起细胞衰老。随着细胞的生长和发育，在细胞中积累了一些代谢废物，影响了细胞的正常活动，引起细胞衰老。
②细胞内“衰老钟”的程序表达。细胞和生物体一样都有一定的寿命。
（2）细胞凋亡与细胞坏死
细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是一种自然的生理过程。细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，并且认识正常生理状态下的细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内环境稳定，以及抵御外界各种因素的干扰所起的重要作用。这与细胞坏死是不同的。细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
疑难导析
细胞衰老的过程是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。教科书从细胞形态、结构和生理功能等几个方面的变化介绍了细胞衰老的特征，左栏展示的问题实际上是对这些特征的延伸。你可以想一想身边的老年人，就能够明白一个道理，即衰老是生物界的普遍现象。许多人可能认为细胞衰老就会导致个体衰老。对于单细胞生物来说，的确如此。但是对于多细胞生物，生物体内每时每刻都在进行新陈代谢，都有细胞衰老或死亡，也都有新细胞在产生。当然从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
细胞凋亡、细胞坏死及衰老是本节课最重要的三个概念，正确理解这三种生理现象之间的关系是学习本节课的关键。你可以从以下四个方面进行考虑：
（1）细胞凋亡、细胞坏死及衰老的内涵及本质。
（2）三种生理过程产生的原因。
（3）它们对机体产生的影响。
（4）三者之间的内在联系。
毋庸置疑，细胞凋亡和细胞衰老都属于正常的生理现象，在生理及病理的情况下均可发生。有一种流行的观点，认为衰老是由于细胞凋亡的失调引起的。凋亡消除了细胞中误差的积累，从而保证了表型的保真度的维持。凋亡的失调，导致了衰老。而细胞坏死属于异常情况，只有在病理情况下才可发生，它对机体会造成不良影响。
问题导思
解答此问题的关键，是善于从新的情境中捕捉有用的线索，寻求信息与所学知识的结合点，做好从所学知识到题目问题的切换，然后通过简洁演练、通俗流畅的语言表达出自己的思想。题目的情境给出了两条新的信息，考查你是否具有接受和处理信息的能力：（1）控制“程序性细胞死亡”基因有哪两种类型？（2）怎样从细胞程序性死亡的角度解释人类患病的机理？该题的出发点是基因，那么解答也要从基因入手，而最终要落脚到癌症和艾滋病的治疗上，既然要求你大胆设想，你就应该展开联想的翅膀，充分发挥你的想象力。
典题导考
绿色通道：对相近概念的掌握宜采用列表比较的方法，例如可将细胞凋亡与细胞坏死的区别进行如下总结：
细胞凋亡 细胞坏死
生理性过程，为正常死亡的过程 病理性过程
温和的刺激或药物引起 剧烈的刺激和损伤引起
主要由凋亡相关的基因引起 和基因无关
细胞分为一个个小体 胞浆外溢
细胞变圆，与周围的细胞脱开 细胞外形不规则变化
细胞膜内陷 细胞膜破裂
被周围细胞吞噬 引起周围炎症反应
典题变式：下列现象与细胞凋亡无关的是（ ）
A.胃肠道上皮细胞的脱落 B.儿童早衰症
C.早期肿瘤细胞的清除 D.老年性痴呆
答案：B
黑色陷阱：本题主要考查对衰老细胞的主要特征和对成熟红细胞的结构的了解，属于综合分析题。所需知识依托有：①成熟红细胞的特化情况；②衰老细胞的特征。本题易错选B，出错原因主要是审题不清或忘记了成熟红细胞无细胞核这个特征。
典题变式：下列不属于衰老细胞特征的是（ ）
A.水分减少 B.色素积累
C.呼吸速率上升 D.膜通透性改变
答案：C
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第1节 从生物圈到细胞
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.生命活动离不开细胞
（1）细胞是生物体结构和功能的____________________。
（2）单细胞生物依靠___________________就能完成各种生命活动，多细胞生物依赖各种___________________的细胞密切合作，___________________完成复杂的生命活动。
（3）即使像___________________那样没有细胞结构的生物，也只有依赖活细胞才能生活。
2.生命系统的结构层次
（1）从生物圈到__________，生命系统层层相依，又各自有特定的___________________、___________________和__________________。各自生命层次的相互关系是细胞→_________________→器官→_______________→个体→___________________→生态系统→___________________。
（2）种群是指在_____________区域内，_____________生物的_____________。同一区域内，所有的种群构成________________。
（3）___________________是地球上最基本的生命系统。
疑难突破
1.为什么说生命的活动离不开细胞？
剖析：离开细胞，就没有神奇的生命乐章，更没有地球上那瑰丽的生命画卷。
（1）细胞是生物体的结构和功能的基本单位。
（2）对于单细胞生物来说，一个细胞就是一个生物体，它的所有生命活动都是由这个细胞来完成的。对于多细胞生物来说，一个生物体含有多个细胞，它们的生命活动都是由各个细胞来完成的。病毒虽然没有细胞结构，但它必须寄生在活细胞内才能生活。因此，没有细胞就没有生命活动。
2.生命系统的结构层次是怎样划分的？
剖析：所谓系统，它是指彼此之间相互作用、相互依赖的部分有规律结合而成的整体。
生命系统的层次是指：从生物圈到各生态系统、从大小不同的群体到组成群体的每个个体及个体水平以下的器官、组织、细胞，它们层层相依，组成一个有层次的生命系统，但每个层次又各自有特定的组成、结构和功能。
问题探究
问题：有的科学家认为：“尽管生物科学的研究已经进入了分子水平，并且对生物大分子的研究已经相当深入，但是这些大分子并没有生命。生命和细胞难解难分，细胞才是生物体结构和功能的基本单位。”
你对这段话是怎样理解的？
探究：在丰富多彩的生物世界里，几乎所有的生物（病毒除外）都是由细胞构成的。单细胞生物整个身体就是一个细胞，如衣藻、草履虫等。对于它们来说，一个细胞就是一个生命体，全部生命活动都在一个细胞内完成。多细胞生物则由许多细胞构成，如：玉米、人等。这些细胞既有分工又密切合作，同时又保持着形态与结构的独立性，每个细胞具有自己独立的一套“完整的”结构体系，从而构成有机体的基本结构单位。对于它们来说，细胞也像一个生物体的“缩影”，细胞中的各种结构都承担着一定的功能，它们相互紧密联系、协调一致，使细胞成为一个有机的统一整体。所以说，细胞是生物体结构和功能的基本单位。
典题精讲
例1下列对生命系统结构层次的研究的正确顺序是（ ）
A.细胞→组织→器官→系统→生物体→种群→群落→生态系统→生物圈
B.细胞→组织→器官→系统→生物体→种群→群落→生物圈→生态系统
C.细胞→组织→器官→系统→种群→生物体→群落→生态系统→生物圈
D.细胞→组织→器官→生物体→系统→种群→群落→生态系统→生物圈
思路解析：
对生命系统的结构层次的研究，必须遵循一定的顺序。在A、B、C、D四项中，只有A项是按照从简单到复杂的顺序排列的，其余几项排列混乱。
答案：A
例2下列生物具有细胞结构的是（ ）
A.艾滋病病原体 B.疯牛病病原体
C.炭疽病病原体 D.乙型肝炎病原体
思路解析：
艾滋病是当今的社会问题，其病原体是病毒；炭疽杆菌是美国“9·11”事件后的热点问题，是炭疽病的病原体；疯牛病也是最近几年的热点问题，其病原体是具有感染性的蛋白质——朊病毒；乙型肝炎的病原体是病毒。生物可分为：有细胞结构的生物和无细胞结构的生物两类。有细胞结构的生物可分为原核生物和真核生物，炭疽杆菌是一种细菌，属于原核生物，有细胞结构。无细胞结构的生物有病毒、类病毒、朊病毒等。
答案：C
知识导学
学习本节时，要认真分析所提供的资料，注意运用实例来理解生命活动与细胞的关系，可以围绕解决三个问题展开讨论或思考：（1）病毒不具有细胞结构，是怎样生活和繁殖的？（2）单细胞生物的生命活动与细胞有什么关系？（3）多细胞生物的生命活动与细胞有什么关系？
对生命系统的结构层次进行记忆，你可以从微观到宏观或从宏观到微观按顺序分层次记忆，这样有利于学会用全局的、系统的观点来认识生物界。因为独立的生物大分子不能完成生命活动，因此不能作为生命系统，所以最基本的生命系统是细胞。如果你想从微观到宏观记忆各层次生命系统关系，请尝试以下顺口溜：
细胞组织到器官，分工来把个体建；
同种个体组种群，不同种群群落见；
群落环境相作用，统一整体生态系；
最大一个生物圈。
疑难导析
越是简单的问题往往越不好解释，对于这个问题，你必须抓住一个关键，就是细胞是生物体结构和功能的基本单位。组成生物体的每一种化合物，都有重要的生理功能，但任何一种化合物都不能单独地完成某一种生命活动，只有按照一定的方式有机地组合起来，才能表现出细胞的生物体的生命现象，而细胞就是这些物质最基本的结构形式。
如果你仔细阅读教材“生命系统的结构层次”图解，你就会明确所谓的生命系统有三层含义：（1）生态系统的组成是有层次的，比如一座森林、一片草原、一条小溪等它们都是由种类不同、数量不一的各种生物组成的；（2）生物个体的构成也是有层次的，比如人体是由细胞、组织、器官、系统等层次构成的；（3）同一系统内不同层次之间是密切联系的，相互之间不可分割。
问题导思
细胞最独特的属性就是它是一个能独立生存、进行自我调节的开放体系，它在同外界进行物质、能量、信息交换的条件下，处于动态平衡之中。因此，所谓生命实质上即是细胞属性的体现。对于细胞是生命的基本单位，你可从以下几个方面理解：
（1）从结构上看，细胞的各部分结构之间具有什么联系？
（2）从功能上看，细胞的各部分结构是怎样分工合作、协调一致的？它们怎样共同完成生命活动？
（3）从调控上看，细胞的整个生命活动是由谁来调控和决定的？
（4）从与外界的关系上看，每一个细胞都要与相邻的细胞进行物质交换和能量转换，而与外界环境直接接触的细胞都要与外界环境进行物质交换和能量转换，这些现象说明了什么问题？
典题导考
绿色通道：对生命系统结构层次的学习，应采用分层认识的方法。在这里，生命系统的结构层次要按照从简单到复杂、由低级到高级的次序进行排列。
典题变式：下列关于生命系统的结构层次的说法，不正确的是( )
A.细胞是生物体结构和功能的基本单位
B.神经细胞的功能是受到刺激后能产生兴奋和传导兴奋
C.细胞只有形成组织、器官、系统才具有一定的功能，不能算作一个生命系统
D.生物圈是最大的生命系统
答案：C
绿色通道：要注意关注生命科学发展中的热点问题，让学习与生活不脱离，在生活中多想多问多联系，是解决这一类题目的捷径。
典题变式：病毒不具有细胞结构，仅由蛋白质构成的外壳和蛋白质包被的一个核酸分子构成；近年来发现的类病毒和朊病毒更简单，类病毒只由一个RNA分子构成，朊病毒只由蛋白质分子组成。我们却把它们都列入生物界中，你认为其主要理由是下列的哪一项（ ）
A.由有机物组成 B.都具有细胞结构
C.能使其他生物致病 D.能复制产生自己的后代
答案：D
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第1节 物质跨膜运输的实例
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.细胞的吸水和失水
成熟的植物细胞具有___________________，细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质称为___________________。原生质层相当于一层___________________。当细胞液浓度___________________外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比___________________的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了___________________。反之，则会发生___________________。
2.物质跨膜运输的其他实例
物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。可以说细胞膜和其他生物膜都是___________________。
疑难突破
1.如何理解细胞膜的选择透过性？
剖析：细胞膜的选择透过性是指细胞膜能让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。选择透过性是细胞膜在功能方面的重要性质。
细胞膜的选择透过性可以从两个方面来理解：一是磷脂分子层对某种物质的不透性；二是运输物质的载体具有专一性。
细胞膜的选择透过性能保证细胞按生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。如轮藻细胞和人的红细胞具有不断积累K+和运出Na+的能力，海带细胞具有不断从海水中吸收碘的能力，植物吸收土壤溶液中的矿质离子具有选择性，小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖。以上这些生命活动均与主动运输方式密切相关，与细胞膜上存在转运各种离子和物质的载体种类和数量多少密切相关。
2.将新鲜的大蒜放在蔗糖与食醋配制的糖醋汁中，开始大蒜呈现萎缩，糖醋汁液面上升。两天后，糖醋汁液面下降，大蒜细胞呈现膨硬，品尝蒜瓣出现酸甜味道，说明腌制的糖醋蒜细胞内既有蔗糖分子又有醋酸分子。如何应用所学过的知识来分析这一实例？
剖析：此题的背景材料是从我们熟悉的现实生活中提炼出来的，巧妙地将生物学知识与身边的生命现象融合在一起，理论与实践相结合也是生物学科考试命题的基本原则。细胞膜的选择透过性是有前提条件的，那就是必须是活的细胞，只有活细胞的细胞膜才具有选择性。从细胞膜的特性可知：醋酸虽是小分子物质，但不被活细胞选择透过，不能进入细胞内；活细胞虽然需要蔗糖分子，但因分子大，不能通过细胞膜直接进入细胞。活细胞的生命活动离不开水，由于细胞过度失水，导致细胞死亡。随着细胞的死亡，细胞内的一切生命活动停止，细胞膜的选择性也随之丧失，成了任何物质都可以通过的全透性膜了，醋酸分子和蔗糖分子也就以自由扩散的方式从外界高浓度的溶液中扩散进蒜瓣细胞，因此蒜瓣出现膨硬现象和酸甜味道。
问题探究
问题：为什么要用紫色洋葱表皮作为实验材料？如何利用这一实验装置测得洋葱表皮细胞液的平均浓度？
剖析：质壁分离和质壁分离复原实验的材料必须是活细胞，而且要有大液泡。紫色洋葱表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。
根据渗透作用的原理，当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水；当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水；当细胞液的浓度等于外界溶液的浓度时，水分子出入细胞的速率达到动态平衡。因此，可以配制一系列质量浓度梯度的蔗糖溶液，然后按一定的时间间隔将洋葱表皮放入不同质量浓度的蔗糖溶液中，时间间隔的长短取决于制作临时装片的速度，保证每张洋葱表皮处在蔗糖溶液中的时间相等。从理论上说，发生初始质壁分离的细胞，其细胞液的浓度与该蔗糖溶液的浓度相当。初始质壁分离是指原生质层与细胞壁之间处于要分离不分离的状态，但很难把握。一般以50%的细胞未发生分离时的蔗糖溶液浓度与洋葱表皮细胞的细胞液平均浓度相当。
典题精讲
例1在马铃薯中用打孔器打出两圆柱体块P和Q，P在蒸馏水中放1 h，Q在与马铃薯细胞液等渗的盐溶液中放1 h，测定处理的圆柱体是否与原来的孔刚好合适（ ）
A.P不合适，但Q刚好合适 B.P不合适，Q也不合适
C.P精确的合适，Q也精确的合适 D.P精确的合适，但Q精确的不合适
思路解析：P放在蒸馏水中1 h后，由于外界清水的浓度小于细胞液的浓度，P的细胞便因吸水而膨胀，从而不能正好放入原来的孔；Q放在与马铃薯等渗的盐溶液中1 h后，我们理解渗透是细胞液的浓度等于外界盐溶液的浓度，外界的盐溶液起了维持细胞的形态和功能的作用，从而Q能正好放入原来的孔。
答案：A
例2食醋中的醋酸分子是活细胞不选择的小分子物质，蔗糖是被选择的大分子物质，用醋酸和蔗糖可将鲜蒜腌制成糖醋蒜，是因为（ ）
A.醋酸和蔗糖分子都存在于活细胞间隙中
B.醋酸和蔗糖分解后被细胞吸收
C.腌制时间长，两种物质缓慢渗入细胞中
D.醋酸杀死细胞，使细胞膜失去选择透过性
思路解析：细胞膜的生理功能是活细胞具有的，只有活细胞才有选择性，通常情况下，不被选择的离子、小分子等，多对细胞有害，所以较长时间就会将细胞杀死，从而使细胞失去选择透过性，醋酸和蔗糖分子就均进入细胞内。
答案：D
知识导学
学习细胞的吸水和失水部分时，要注意以下几点：
（1）渗透装置和成熟的植物细胞有哪些相同点和不同点？在学习细胞吸水和失水时为什么要先学习渗透装置？二者有什么内在联系？
（2）动物细胞和植物细胞吸水和失水有什么区别和联系？要从二者的结构上加以分析。
（3）要做好植物细胞的吸水和失水的探究实验，通过亲身体验加深对相关知识的理解。
疑难导析
载体具有专一性，可以通过实验得到证实：用带有一个小孔的隔板把水槽分成左右两室，把磷脂分子引入隔板小孔，使之成为一层薄膜。水槽左室是不加K+的溶液，右室是加入含大量K+的溶液，如图4-1-1所示。
图4-1-1
发现K+不能从右室通过磷脂双分子层进入到左室。但在膜上加入少量的缬氨酶素，K+就能从右室进入左室。这说明缬氨酶素起到K+的载体作用。如果在右室的溶液中加入Na+，则Na+不能从右室通过膜进入左室，这说明缬氨酶素不能作为Na+的载体，说明一种载体只能运输同一种物质或同一类的物质。
探究此类问题的关键是从题干中挖掘准确的信息，此题中有三个重要提示：第一是涉及到蔗糖与食醋两种不同性质的物质，要认真分析；第二是“开始大蒜呈现萎缩，糖醋汁液面上升”，这就意味着细胞失水已经超过极限，导致细胞死亡；第三是“两天后，糖醋汁液面下降，大蒜细胞呈现膨硬，品尝蒜瓣出现酸甜味道”，说明两种物质都进入了大蒜细胞。
半透膜是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（如动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的卵壳膜等，花生种皮）。而选择透过性膜是由于膜上具有一些运载物质的载体，因为不同细胞膜上含有载体的种类和数量不同，即使同一细胞膜上含有的运载不同物质载体的数量也不同，因而表现出细胞膜对物质透过的高度选择性。当细胞死亡时，膜便失去选择透过性成为全透性。因此，半透性与选择透过性是两个明显不同的概念。
问题导思
探究植物细胞的吸水和失水是本节的重点和难点，实验过程中还可以考虑以下问题：
（1）植物细胞为什么不会由于过多吸水而胀破？
（2）动物细胞是否有质壁分离现象？
（3）如果洋葱表皮中某几个紫色细胞在0.3 g/mL的蔗糖溶液中不能发生质壁分离，或有的细胞质壁分离一段时间后在清水中不能复原，这是什么原因？
典题导考
绿色通道：此题的易错点不是在于知识的难度，而是在于对新题型的认识把握上。所以要求学生要正确分析题目，理解知识点，正确地运用已有的知识解决问题。
典题变式：在马铃薯中用打孔器打出两圆柱体块P和Q，P在蒸馏水中放1 h，Q在与马铃薯细胞液等渗的盐溶液中放1 h，将处理的圆柱体放回原来的孔，结果P不合适，但Q刚好合适，原因是（ ）
A.P吸水膨胀，Q失水萎缩 B.P失水萎缩，Q吸水膨胀
C.P吸水膨胀，Q水分平衡 D.P水分平衡，Q吸水膨胀
答案：C
绿色通道：要善于从给定的材料中找出考查点，并与所学的知识相联系，找出问题的切入点。本题的考查点就是细胞膜的选择透过性。
典题变式：利用高浓度的盐水杀菌的原理是（ ）
A.盐水中的氯有杀菌的作用 B.高浓度盐水中水分不足，不利于细菌生长
C.由于渗透作用，细菌脱水死亡 D.钠有杀菌作用
答案：C
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江苏省淮北中学生物《必修1》第五章细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“通货”——ATP
【考点解读】
1、能力要求
1、能简述ATP的化学组成和特点
2、掌握ATP的分子简式以及所表示的含义
3、正确理解ATP与ADP的相互转换
4、举例说明ATP的生成途径
5、看懂图解ATP的利用图并能举例说出ATP的用途
2、内容要求
1、解释ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。
2、ATP与ADP的相互转化。
3、了解并理会ATP的形成途径，掌握ATP是新陈代谢的直接能源，并理解ATP作为能量"通货"的含义。
3、学习重点
1、ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用 2、ATP的生成途径
2、学习难点
1、ATP在能量代谢中的作用 2、ATP的生成途径
【自主探究】
1．生物体生命活动的直接能量来源是 ，结构简式是 ，
其中A表示 、T表示 、P表示 、~表示 ；
其中大量能量储存在 中，因而其水解实质是
。
2．ATP与ADP相互转化反应式为 ，这种转化在活细胞内 并且处于 。上述转化过程中合成ATP能量来源：动物体内 ，植物体内 、 。
3、ATP和ADP的相互转化的反应式中可表示为ADP+Pi+能量 ATP
⑴当反应从左向右进行时，能量来源于 ，能量用于 。发生在细胞内的 结构中。
⑵当反应从右向左进行时，能量来源于 ，能量用于 。
发生在细胞的 。
4．细胞内化学反应既有吸能反应，又有放能反应。吸能反应一般与ATP
相联系；放能反应一般与ATP 相联系。
【考点精讲】
1.ATP结构及特点 1.结构 2.特点
2. ATP的形成途径
3. ATP与ADP的相互转化
4.ATP产生量与O2供应量之间的关系曲线
5．细胞内的几种能源物质：
【典例精析】
1．[1995年上海高考题] 直接供给人体肌肉收缩所需能量的物质是 （ ）
A、葡萄糖B、脂肪C、蛋白质D、三磷酸腺苷
2． [1999年上海高考题] 生物体内既能贮存能量，又能为生命活动直接提供能量的物质是（ ）
A、葡萄糖 B、糖元 C、三磷酸腺苷 D、脂肪
[变式训练1]高等植物体内产生ATP的生理过程有 （ ）
A、呼吸作用、渗透作用 B、呼吸作用、蒸腾作用
C、光合作用、主动运输 D、光合作用、呼吸作用
[变式训练2]我国西藏地区空气含氧量只有平原地区的40%—50%，长期生活在那里的人，体内获得三磷酸腺苷的生理过程是 （ ）
A、 无氧呼吸 B.呼吸作用 C.ATP的水解 D、有氧呼吸
3.在剧烈运动时，人体骨骼肌所需要的能量直接来源于 （ ）
A、肌糖元 B、磷酸肌酸 C、葡萄糖 D、ATP
【达标检测】
1.关于ATP ADP+Pi+能量的反应叙述，不正确的是 （ ）
A．上述过程存在着能量的释放和贮存
B．所有生物体内ADP转变成ATP所需能量只来自呼吸作用
C．这一反应无休止地在活细胞中进行
D．这一过程保证了生命活动的顺利进行
2、ADP转变为ATP需要 （ ）
A、Pi、酶、腺苷和能量B、Pi、能量C、酶、腺苷和能量D、Pi、酶和能量
3、草履虫的纤毛运动和变形虫的变形运动，都是肌动蛋白利用ATP提供能量完成的，此时能量利用的转化形式为 （ ）
A、机械能 B、化学能 C、渗透能 D、电能
4、下列生理过程中，不需要消耗ATP的是 （ ）
A、核糖体上合成血红蛋白 B、在肺泡表面进行气体交换
C、小肠吸收氨基酸 D、神经冲动的传导
5、[1995年上海高考题]在下列生理活动中，要消耗ATP的是 （ ）
A、植物细胞发生质壁分离 B、根毛细胞吸收水分
C、肌肉细胞从内环境中吸收K+ D、叶片蒸腾水分
6．[1995年上海高考题] 对人体细胞内关于ATP 的描述，正确的是 （ ）
A．ATP主要在线粒体中生成 B．它含有三个高能磷酸键
C．ATP转变为ADP的反应是不可逆的 D．细胞内贮有大量的ATP，以适应生理活动需要
7．【2004·苏、锡、常、镇调研】关于ATP的叙述，错误的是： （ ）
A．ATP中含有C、H、O、N、P元素
B．活细胞中ATP与ADP之间的相互转化时刻发生
C．ATP中生物体生命活动的直接能源物质
D．动植物形成ATP的途径分别是呼吸作用和光合作用
8．下列有关ATP的描述不正确的是： （ ）
A．ATP是高能化合物，在细胞中可以大量存在
B．人体细胞中，ATP主要在线粒体中通过氧化[H]产生
C．ATP在动物细胞中易分解，也易合成
D．ATP属于小分子有机物
9．【2004·黄冈考题】在生物的生命活动中，能产生ATP的细胞结构有： （ ）
A．细胞核、高尔基体、叶绿体 B．线粒体、高尔基体、细胞质基质
C．细胞质基质、线粒体、叶绿体 D．细胞核、线粒体、核糖体
10．生物体进行生命活动所需的能量的直接来源，主要能源和最终能源分别是： （ ）
A．太阳能、糖类、ATP B．ATP、糖类、脂肪
C．ATP、脂肪、太阳能 D．ATP、糖类、太阳能
11．下列叙述正确的是： （ ）
A、ATP分子聚集能量和释放能量的过程中都与磷酸分子有关
B、在生态系统中能量往往伴随物质而循环利用
C、光合作用中光能以原有形式被储存在糖类中
D、生物体中先有物质代谢储存能量再有能量代谢释放能量
12．【2005·高考】下列生命现象中不伴有ATP消耗的是 ( )
A．神经冲动的传导 B．含羞草受到刺激小叶合拢
C．葡萄糖在小肠中被吸收 D．根尖生长点细胞有丝分裂
13．【2004·江苏】ATP转化为ADP可表示如下，式中的X代表： （ ）
能量 X
ATP ADP
A、H20 B、[H] C、P D、Pi
14.一般情况下，生物体的主要能源物质、直接能源物质、储备能源物质依次是 （ ）
A．糖类、蛋白质、脂肪 B．ATP、糖类、脂肪
C．糖类、ATP、脂肪 D．糖类、ATP、蛋白质
15．荧火虫发光所用的能量直接来自 （ ）
A、葡萄糖 B、磷酸肌酸 C、脂肪 D、ATP
16．关于动物细胞中ATP的正确叙述 （ ）
A、ATP在动物体细胞中普遍存在，但含量不多
B、当它过分减少时，可由ADP在不依赖其他物质条件下直接形成
C、它含有三个高能磷酸键
D、ATP转变为ADP的反应是可逆的
17．以下是对生物体ATP的有关叙述，其中正确的一项是 （ ）
A、ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的
B、ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C、生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D、ATP与ADP的相互转化，使生物体内的各项化学反应能在常温常压下快速而又顺利地进行
18．精子在长途跋涉寻找卵细胞的过程中，与反应式ATPADP＋Pi＋能量有关的叙述中，错误的是 （ ）
Ａ、在整个过程中，反应式只向右进行不向左进行
Ｂ、在整个过程中，反应式既向右进行也向左进行
Ｃ、反应向左进行和向右进行时的酶不同
Ｄ、反应向左进行和向右进行的能量不同
19、三个ATP含有高能磷酸键的个数 （ ）
A．9个； B．6个； C．5个； D．3个
20、对的叙述，不正确的是 ( )
A.上述过程存在着能量释放和储存
B.该过程保证了生命活动的顺利进行
C.所有生物，细胞内ADP转化为ATP所需的能量均采自呼吸作用
D.演反应无休止地在活细胞中进行
21、下列关于ATP生理功能叙述中不正确的是 ( )
A.生物体内各种能量转化，都是以ATP为中心环节的
B.生物体内所有需要消耗能量的生理活动，都由ATP水解提供
C.线粒体和叶绿体中生成ATP都用于生物的耗能反应
D.ATP是惟一的直接供给可利用能量的物质
22、人和动物体内发生:ADP+磷酸肌酸ATP + 肌酸的反应条件是 ( )
A.肌肉组织缺氧 B.机体消耗ATP过多
C.机体进行有氧呼吸 D.机体进行厌氧呼吸
23.下列关于新陈代谢叙述，不正确的 ( )
A.能量代谢是伴随着物质代谢而进行的
B.有机物合成时贮存能量，分解时释放能量
C.同化作用贮存ATP，异化作用释放ATP
D.同化作用，异化作用是不分先后，同时进行的
24、（多选题）细胞的下列哪类结构能够产生ATP： （ ）
A、细胞质基质 B、叶绿体基质 C、叶绿体基粒 D、线粒体
25、(多选题)下列结构在光下可产生ATP的是 （ ）
A．细胞质基质 B.高尔基体 C．叶绿体的类囊体 D．线粒体
26．根据 ATPADP+Pi十能量的相互转化式回答有关问题：
(1)对上述反应正确的说法是（ ）
A.物质和能量都是可逆的 B．物质是可逆的，能量是不可逆的
C．两者均是不可逆的 D．能量是可逆的，物质是不可逆的
(2)当反应从左向右进行时，能量的来源是__________，能量的去向是__________。
(3)当反应从右向左进行时，能量的来源是__________，能量的去向是__________。
(4)反应从右向左进行时是在细胞的__________、__________、__________中进行。
2．1997年诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗．博耶和英国的约翰．沃克，以表彰他们在研究三磷酸腺苷如何利用能量进行自身再生方面取得的成就。“三磷酸腺苷”简称“腺三磷”，又叫ATP，是腺嘌呤的衍生物，含有三个相连的磷酸基，末端两个磷酸键分解时伴随有较大内能量变化，是生物体内能量转化的中心物质。回答下列问题：
⑴ATP的分子简式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其中A代表＿＿＿，T代表＿＿＿，P代表＿＿＿＿＿，＿＿＿＿代表高能磷酸键。
⑵写出ADP和ATP相互转变的反应式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
⑶在动物细胞中，ADP转变成ATP的能量主要来自＿＿＿＿作用，通常需要分解＿＿＿＿＿＿＿，消耗＿＿＿＿气；对于植物来说，ADP转变成ATP的能量还可来自＿＿＿＿＿作用。在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
创新应用训练
1、探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。
实验材料：萤火虫的萤光器晒干后研成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、
大小相同的试管若干、标签纸若干等其他实验所需材料。
实验步骤：
第一步
第二步
第三步
第四步观察发光现象并记录
实验现象预测：
实验结论：
.。
【典例精析】答案 1D 2 C D B 3 D
第2节 细胞的能量“通货”——ATP
一、选择题
1．B 2．D 3．A 4．B 5．C 6．A 7．D 8．A
9．C 10．D 11．A 12．B 13．D ..14.C 15.D 16.A 17.D 18.A 19.B 20.C 21.D 22.B 23.C 24.ACD 25.ACD
二、非选择题
1、（1）B （2）ATP中的化学能 用于各项生命活动 （3）有机换的氧化合分解、叶绿体中的色素吸收的光能、其他高能磷酸键的转移 转移 （4）细胞质基质 线粒体 叶绿体
2．⑴分子简式：A—P~P~P 腺苷 三个 磷酸基 ~
⑵
⑶呼吸作用；葡萄糖；氧；光合作用；进行各项生命
三、应用创新
1. 实验步骤：①配置不同浓度的ATP溶液置于小烧杯小，贴上标签
②将萤光器粉末分成若干等份分别放于试管，贴上标签
③在每支试管加入等量不同浓度的ATP溶液
实验现象预测：(1)发光现象随ATP溶液浓度升高而渐强
②发光现象随ATP溶液浓度升高而渐弱
③在不同ATP溶液浓度的条件下，发光现象没有变化
实验结沦：①萤光强度与ATP浓度成正比
②萤光强度与ATP浓度成反比 ③萤光强度与ATP浓度无关
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第1节 细胞的增殖
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.限制细胞长大的因素
（1）细胞体积越大，其__________________越小，细胞的__________________的效率就越低。细胞__________________的关系限制了细胞的长大。
（2）细胞核中的__________________不会随细胞体积的扩大而增加。如果细胞太大，__________________的负担就会过重。
2.细胞增殖
（1）细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体_______________、__________________、__________________、__________________的基础。
（2）细胞以__________________的方式进行增殖。细胞增殖包括__________________和__________________整个连续的过程。
（3）真核细胞的分裂方式有三种：__________________、__________________、__________________。
3.有丝分裂
（1）细胞周期的概念：连续分裂的细胞，从一次分裂__________________时开始，到下一次分裂__________________时为止，为一个细胞周期。
（2）有丝分裂的过程：一个细胞周期包括__________________和__________________两个阶段。分裂间期约占细胞周期的__________________。分裂间期完成__________________的复制和________________的合成，同时细胞有适度的生长。分裂期是一个连续的过程，可以分为__________________、__________________、__________________、__________________四个时期。
4.无丝分裂
在分裂过程中没有出现__________________和__________________的变化。无丝分裂的典型实例是____________________________________。
疑难突破
1.随着细胞生长，细胞体积不断增大，但是细胞体积和表面积之比却在减小。细胞为什么要进行分裂呢？
剖析：这是因为细胞的生长要受到细胞核与细胞质以及细胞表面积与体积的比值等因素的制约。
(1)受细胞表面积与体积之比的限制。细胞要通过它的表面不断地和周围环境或邻近细胞进行物质交换，这样它就必须有足够的表面积，否则它的代谢作用就很难进行。当细胞的体积由于生长而逐步增大时，细胞表面积和体积的比值就会变得越来越小，导致表面积不够，使细胞内部和外界的物质交换适应不了细胞的需要，这就会引起细胞的分裂，以恢复其原来的表面积与体积的适宜比值。
(2)要维持细胞核与细胞质体积之间的平衡状态。细胞质中的生理、生化过程都受到细胞核中遗传信息的指引和控制。因此，当细胞质的体积增长太大时，细胞核对这样大范围的细胞质的调控作用就会相对地减少，以致造成核、质的不平衡，从而引起细胞分裂，以恢复其细胞核与细胞质之间的稳定状态。
(3)细胞内物质的交流与细胞体积的关系。细胞内的物质从一端向另一端运输或扩散是有时间与空间关系的，假如细胞的体积很大，势必影响物质传递与交流的速度，细胞内部的生命活动就不能灵敏地调控与缓冲。
2.在一个细胞周期中，分裂间期和分裂期所占的时间相差较大。间期占时间很长,分裂期占时间很短。试想，细胞分裂间期，为什么需要这样长的时间？
剖析：近代科学研究证实：在细胞分裂间期，细胞内部发生着很复杂的变化，最大的变化特点是：完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。复制的结果，每条染色体都形成两条完全一样的姐妹染色单体，呈细丝状，连在一起，共有一个着丝点。因此说，分裂间期是整个细胞周期中极为关键的准备阶段。
3.广义说来，有丝分裂应该包括细胞质分裂。但是，也可以把细胞质分裂看作是一个单独的阶段。那么，动物细胞和植物细胞在细胞质分裂阶段有什么区别？
剖析：大多数真核生物的细胞质分裂是与核分裂协调进行的，细胞质分裂起始于中后期。细胞质分裂面一般总是和纺锤体的赤道面一致，其方向约在核分裂中期就已确定。如果在中期时用离心法改变细胞的纺锤体的正常位置，细胞分裂面方向并不随之改变。但是，如果在中期之前改变纺锤体的位置，细胞质分裂面的方向也就随着发生改变。
动物细胞在进行细胞质分裂时，先是在要形成分裂面处的细胞质收缩，环细胞表面出现一条窄的凹沟，这条沟叫做分裂沟。分裂沟环绕细胞表面一圈，使细胞呈哑铃状。它的形成和细胞膜下方的细胞质微丝有关系。植物细胞因为有细胞壁，它的分裂方式不同于动物细胞，最主要的差别是植物细胞在进行细胞质分裂时，有细胞板的形成。细胞板产生于晚后期或早末期。
4.植物细胞有丝分裂的各个时期有什么特点？
剖析：间期：主要是完成组成染色体的DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。结果：每条染色体都形成两条完全一样的姐妹染色单体。前期：细胞核中出现染色体，核膜逐渐解体，核仁逐渐消失，同时，从细胞的两极发出许多纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。中期：纺锤体清晰可见，纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上。后期：每一个着丝点分裂成两个，原来连接在同一个着丝点上的两条姐妹染色单体成为两条染色体。末期：纺锤丝消失，出现新的核膜和核仁，核膜把染色体包围起来，形成了两个新的细胞核；在赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板由细胞的中央向四周扩展，逐渐形成了新的细胞壁。总之，分裂间期完成了DNA的复制和有关的蛋白质合成，同时也完成了染色体的复制，为细胞分裂准备了物质基础。分裂期最重要的规律变化是染色体均等分配到两个子细胞中。染色体的形态变化，由细丝状的染色质高度螺旋、盘曲、折叠压缩了近万倍，使染色质变成染色体，有利于把染色质平均分到两个子细胞中去，这也是生物进化的结果。其他如核膜、核仁的解体、重建，纺锤体的形成、消失等变化都是为染色体的均分创造必需的条件。
问题探究
问题：有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。
有丝分裂有什么特征？
探究：有丝分裂的特征可以概括为四个字“复制、均分”，即亲代细胞的染色体复制一次，分裂一次，染色体平均分配到两个子细胞中去。有丝分裂对生物体的意义，重点在于遗传学上的意义：（1）由于染色体的复制和均分，使新子细胞具有相同数目、形态的染色体，保证每一种生物体细胞染色体数目的恒定性（如人体细胞有46条染色体，果蝇体细胞有8条染色体，豌豆有14条染色体等）；（2）由于染色体的复制和均分，使子细胞获得与亲代细胞同样的遗传物质，保证每一种生物亲子代之间遗传性状的稳定性。例如，用扦插繁殖的月季花其花色与亲本的一样。
典题精讲
例1如图6-1-1所示，a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期。下列叙述不正确的是（ ）
图6-1-1
A.a和b为一个细胞周期 B.c段结束DNA含量增加一倍
C.遗传物质平分一般发生在d段 D.b和c为一个细胞周期
思路解析：本题考查学生对细胞周期概念、分裂间期与分裂期的所占时间及遗传物质复制与平分的相关知识。a和c分别为两个周期中的间期，b和d各为一个分裂期。显然A、B、C是正确的，而D则把前一个周期的分裂期与后一个周期的间期组合在一起成为一个细胞周期，没有注意两者的先后，这显然是错误的。
答案：D
例2下列关于细胞周期的叙述，正确的是（ ）
A.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期
B.机体内所有的体细胞都处于细胞周期中
C.抑制DNA的合成细胞将停留在分裂期
D.细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础
思路解析：细胞周期是指细胞从一次分裂完成时开始到下一次分裂结束之间的过程。不同物种、不同组织的细胞周期所经历的时间是不同的。生殖细胞成熟后，必须经过受精作用成为受精卵方可进行有丝分裂。有的细胞分化后，就不分裂了，也就没有细胞周期了。DNA的复制是在细胞分裂间期的S期进行的，此时合成大量的蛋白质为分裂期打好了物质基础。
答案：D
知识导学
“细胞大小与物质运输的关系”是一个模拟的探究实验，其讨论题有一定的思维力度，需要用联想的方法将模拟实验的结果迁移至真实的细胞，思考物质运输的效率与细胞大小之间是什么关系；为什么细胞越大，物质运输的效率越低；为什么多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。
细胞有丝分裂的知识是后面学习减数分裂的基础，要从以下四个层次理解和掌握：(1)熟练掌握有丝分裂各个时期的特征；(2)根据细胞分裂图准确判断是动物细胞或植物细胞分裂的哪个时期；(3)根据细胞分裂图像，能判断是分裂的哪个时期；(4)根据坐标曲线图区分并判断出是染色体变化曲线图，还是DNA变化曲线图。
有丝分裂各个时期的特征是本节课的重点，在学习时可以利用口诀巧记各时期的变化：膜、仁消失现两体（前期核膜、核仁消失，显现纺锤体和染色体），形定数晰赤道齐（中期染色体的形态固定，数目清晰，着丝点排列在赤道板上），点裂数加均两极（后期着丝点分裂，染色体数目加倍，并平均移向两极），两消两现重开始（两消指末期纺锤体消失，染色体变染色质；两现指核膜、核仁重新出现）。
疑难导析
从该问题的背景材料也可以看出端倪，在探究这个问题时，你可以借助以下三个事实：（1）小鼠重25克，大象重4×106克。显然，大象的表面积和体积之比要比小鼠小得多，结果影响到代谢速率（氧消耗量/每克体重），小鼠是大象的24倍；（2）有人曾做过这样的实验：当人工培养的变形虫快要分裂的时候，把它的细胞质切去一大块，这个变形虫就不再分裂。等它长大起来又要分裂的时候，再切去一块，它也不再分裂，但如果让其继续生长，体积达到一定大小时，它又会分裂起来；（3）卵细胞可以长得稍大一些，这是因为早期胚胎发育是受储存在卵细胞细胞质内的mRNA与功能蛋白质调控的，并利用预先储存在卵细胞质内的养料，因此在细胞质内储存了大量mRNA、蛋白质与养料，同时卵细胞与周围环境交换物质很少，卵细胞的体积大主要因胞质扩增所致。
教材“图6-1有丝分裂细胞周期”和“表6-1不同细胞的细胞周期持续时间”，已经提示你要注意分裂间期在细胞周期中所占时间的比例，反映出分裂间期在细胞周期中的重要性。在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂时，你会发现处于分裂间期的细胞数目是最多的，这也从另一个侧面说明分裂间期在整个细胞周期中所占的比例。
动物细胞和植物细胞在有丝分裂过程中，有两个明显的区别：一是形成纺锤体的方式不同，二是细胞质分裂的方式不同。这与它们的结构有关，动物细胞和植物细胞结构上的差异，就决定了它们的有丝分裂过程肯定有不同的特点，这是自然而然的现象，符合生物体结构与功能相统一的基本原理。在学习这部分知识时，你最好与前面所学的细胞结构进行联系，从结构的区别入手，来理解它们有丝分裂的特点。
学习细胞有丝分裂的特征，必须重视实验《观察根尖分生组织细胞的有丝分裂》。要注意思考以下问题：
（1）本实验为什么要选用根长1—5厘米的根？
（2）实验中为什么要把2—3毫米的洋葱根尖放入盐酸中10—15分钟？
（3）解离后的根尖为什么要用清水漂洗？
（4）漂洗后用龙胆紫溶液染色的目的是什么？
（5）制作临时装片时，在盖玻片上再加一片载玻片后，为什么要用手指轻轻地压载玻片？
（6）在视野中如果找不全有丝分裂的各个时期，此时应该怎么做？
（7）为什么要记录细胞周期不同时期的细胞数？根据得到的每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，来比较细胞周期不同时期的时间长短。这种思维上的转换有一定难度，是对你的想象力的一种挑战。
问题导思
在理解这个问题时，你可以联想以下几个问题：
（1）有丝分裂过程中，DNA含量、染色体数目的变化有什么规律？这种变化有什么意义？
（2）有丝分裂与其他的细胞分裂方式如无丝分裂有哪些区别？
典题导考
绿色通道：对细胞周期这一概念的掌握应注意两点：（1）前提条件：只有连续分裂的细胞才有细胞周期；（2）时间先后：间期在前，分裂期在后，间期经历的时间长，分裂期经历的时间短，所以在观察有丝分裂装片时，大多数处于间期。
典题变式：关于图6-1-1表示的两个细胞周期，下列叙述正确的是（ ）
A.a过程染色体数目不变
B.b过程没有姐妹染色单体
C.c过程为有丝分裂后期
D.d过程动物细胞与植物细胞有所不同
答案：D
黑色陷阱：本题考查学生对细胞分裂间期的概念的理解。出错的原因主要是对细胞周期的各个时期的特点和意义，以及对于不同生物、不同组织的细胞周期的不一样不太了解。解决本题的关键是对细胞周期的概念能够准确理解，并能分析不同细胞的细胞周期。
典题变式：下列关于细胞周期的叙述，正确的是（ ）
A.机体内的体细胞都具有细胞周期
B.细胞周期包括前期、中期、后期和末期
C.抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂间期
D.分裂期过程比较复杂，经历时间较长
答案：C
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第3节 细胞核——系统的控制中心
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.细胞核的存在
除了高等植物成熟的__________________和哺乳动物成熟的____________________外，真核细胞都有细胞核。
2.细胞核的功能
细胞核控制着细胞的______________________，被喻为细胞的“___________________”，是细胞的“______________________”。
3.细胞核的结构
核膜（_________________层膜，把______________________与______________________分开）；
染色质（由_______________和______________________组成，DNA是_________________的载体）；
核仁（与某种____________________的合成以及____________________的形成有关）；
核孔（实现核质之间频繁的______________________和______________________）。
4.染色质和染色体之间的关系
染色质是极细的丝状物，因容易被______________________染成深色而得名，细胞分裂时，染色质高度螺旋化，形成______________________，两者是______________________在细胞不同时期的两种存在形式。
5.DNA上储存着_________________。在细胞分裂时，DNA携带的遗传信息从________________传给______________________，保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性。
6.细胞既是生物体____________________和遗传的基本单位，也是生物体________________的基本单位。
疑难突破
为什么说细胞是一个结构复杂而精巧、可以自我调控、生命活动高度有序进行的整体？
剖析：对于这个问题，我们可以从以下四个方面剖析：
（1）从结构上看，细胞核与细胞质通过核孔可以互相沟通，核膜、内质网膜与细胞膜等互相连接构成细胞内完整的生物膜系统。
（2）从功能上看，细胞各部分的功能虽不相同，但它们相互联系、分工合作、协调一致地共同完成各项生命活动。
（3）从调控上看，细胞核内携带遗传信息的DNA是决定细胞结构和功能的主要因素。因此细胞的整个生命活动主要是由DNA调控和决定的，它使细胞形成一个整体的调控系统。
（4）从与外界的关系看，细胞的整体性还表现在每一个细胞都要与相邻细胞进行物质交换和能量转换，而与外界环境直接接触的细胞都要与外界环境进行物质交换和能量转换，因此，细胞与外界环境之间形成一个统一的整体。
问题探究
问题：克隆羊多利的产生过程是这样的：从母羊甲的细胞中取出细胞核，注入到母羊乙去掉核的卵细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再注入到另一只母羊丙的子宫内，生出的小羊就是多利。
这只小羊大多数性状像哪只羊？为什么？
探究：细胞工程中动物的核移植是当今生物学研究的热点问题。细胞核是细胞遗传的控制中心，融合细胞的细胞核取自甲，则由之分裂、分化发育而成的性状大多数像甲，羊丙只是起借腹生崽的作用，它的性状与小羊的性状无遗传上的关系，但是它的营养状况对小羊的性状有影响，这种影响是不遗传的。
典题精讲
例1下列物质中，必须通过核孔进入核内的是（ ）
A.氨基酸 B.RNA
C.RNA聚合酶 D.葡萄糖
思路解析：先根据题干中的“核内”，排除B选项，另外要审清题干中的“通过核孔”，能通过核孔的只有大分子物质：像蛋白质、RNA等。RNA聚合酶是在合成RNA时需要的一种酶，它是在细胞质中的核糖体上合成的，通过核孔进入细胞核的。而一些小分子物质，如葡萄糖、氨基酸等，则是直接穿过核膜进出细胞核的。
答案：C
例2代谢旺盛的细胞中下列不会上升的是（ ）
A.线粒体数量 B.核DNA数量
C.自由水比例 D.核糖体数量
思路解析：当细胞代谢活动增强时，细胞耗能增加，线粒体数量会有所增加；蛋白质合成速度加快，核糖体数量增加；同时自由水与结合水的比例增加。但核DNA的数量不会改变。
答案：B
知识导学
细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，是细胞的遗传信息库。为说明这一点，加深你对细胞核功能的理解，教材为你提供了科学家四个经典实验，也就是两种美西螈细胞核的移植实验、蝾螈受精卵的横缢实验、变形虫的切割实验以及伞藻的嫁接实验。
要验证某种结构的作用，最好的办法就是实验，因为它直观、形象、可靠。研究细胞核的功能，我们可以观察去掉细胞核的细胞能不能生存以及去掉细胞核后细胞是怎样的生活状态。这种思路在研究很多细胞器甚至某些器官的功能时被借鉴。
细胞是一个有机的统一整体，只是为了研究的方便，教材才把细胞知识分成了许多部分，在学习过程中，要运用局部与整体相统一的观点来分析和解决生物学问题。
一个染色体含有两个染色单体，染色体在细胞中散乱分布的是前期：一个染色体含有两个染色单体，染色体的着丝点有规律排列在细胞中央赤道板上的是中期；染色体着丝点分裂，染色单体分开成为染色体，并向两极移动是后期；染色体成为染色质形态，重新出现细胞核是末期。
疑难导析
细胞是一个有机的整体，细胞正常的生长发育要依靠细胞核和细胞质的相互作用。细胞核显然有重要作用，但细胞质相对于细胞核来说并不是完全被动的接收控制，它对细胞和正常功能的发挥具有不可缺少的作用，甚至对细胞核有着相当大的影响，因为：
（1）细胞核处在细胞质的环绕之中，核物质代谢所需要的原料都要依赖于细胞质，核内大分子合成所需要的能量也要由细胞质提供。
（2）细胞核中的蛋白质也是在细胞质中合成的。
问题导思
很多高新技术利用的往往是很简单的原理，学习时要在已学习的知识基础上，善于展开想象，大胆提出自己的创意。此题在经过重新组合的细胞中，细胞核提供了大多数的遗传物质，所以无论是性别还是大多数的性状都跟提供细胞核的个体类似。这个事实说明了什么？
典题导考
黑色陷阱：解答题目时应认真审题，如果不认真分析题干，只意识到能进入核内的物质，就会排除B答案（RNA在细胞核内合成，运到核外细胞质中），选择剩余的任意一个答案，导致错选。
典题变式：下列物质中，必须通过核孔进入细胞质的是（ ）
A.氨基酸 B.RNA C.RNA聚合酶 D.葡萄糖
答案：B
绿色通道：生物体是一个有机的整体，很多条件都会影响细胞中的代谢，但有很多量在细胞中是相对恒定的，比如细胞核中的染色体数目。
典题变式：胰腺分泌细胞中何种细胞成分不会比皮肤上皮细胞更多（ ）
A.线粒体数量 B.核DNA数量
C.核糖体数量 D.呼吸酶数量
答案：B
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第5节 细胞中的无机物
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.细胞中的水
（1）水在细胞的各种化学成分中含量_____________________。生物体的含水量因生物种类不同而_____________________，一般为_____________________。生物体在不同生长发育期，含水量_____________________。
（2）水在细胞内以_______________种形式存在:________________和______________。_________________是细胞结构的重要组成成分，________________是细胞内的良好溶剂。
2.细胞中的无机盐
细胞中的大多数无机盐以_______________形式存在。许多无机盐对于_____________和生物体的生命活动有重要作用。
3.细胞是_____________________化合物构成的生命系统。
疑难突破
1.“结合水是参与细胞结构的一种结构成分。自由水是指在细胞中能自由流动的水。实际上结合水和自由水之间没有明确的界限，二者之间是可以相互转化的。”应该怎样解释以上观点
剖析：结合水中的一部分紧密挤满在纤维状蛋白与球状蛋白之间，呈现非常整齐的状态。水分子的这种整齐状态的形成与破坏，与原生质物理性质的改变有密切关系，也与细胞的功能联系在一起。还有一部分水分子被原生质中的亲水性物质（如蛋白质）吸附束缚而不易流动，形成一层很厚的水层，这部分水也属于结合水，距亲水性物质越近，吸附力就越强；反之，则越弱。当吸附力大于水分子的自由能时，水分子就被吸附在亲水性物质的周围，不能移动而成结合水。当吸附力小于水分子的自由能时，水分子能摆脱束缚而成为自由水。所以结合水的绝对含量还要受温度的影响，温度高，水分子自由能高，结合水的绝对含量就低；反之则高。
2.无机盐尽管含量很少，但对生物体有多方面的作用，同样是生命活动所必需的。无机盐在细胞中有哪些作用
剖析：关于无机盐在细胞中的作用，教材讲得比较少，在学习时注意补充以下几点。
(1)参与调节生物体的代谢活动。有些无机离子是酶、激素或维生素的重要成分。例如，铁参与组成血红蛋白、细胞色素等，参与氧的运输和呼吸作用中的电子传递过程等。
(2)维持生物体内的平衡。体内平衡是使细胞具有稳定的结构和功能，使生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。有关体内平衡的内容很复杂，情况多变。其中的3个主要方面与无机盐含量的稳定密切相关。
①渗透压平衡：细胞内外的无机盐的含量是维持细胞渗透压的重要因素。
②酸度平衡：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着细胞组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应。
③离子平衡：动物细胞内外的Na+、K+、Ca2+的比例是相对稳定的。
问题探究
问题：哺乳动物的血液中必须含有一定量的钙离子,如果钙离子的含量太低,会出现抽搐等症状。
为什么很多老年人晚上睡觉时常有抽搐现象？应该怎样预防呢
探究：钙离子在降低神经系统的兴奋性过程中是必需的，当血钙过低时就会使神经系统过于敏感，不能维持骨骼肌的正常收缩和舒张，从而出现肌肉抽搐。适时补钙就能得到缓解。
典题精讲
例1酷暑季节，室外作业的工人应多喝（ ）
A.盐汽水 B.核酸型饮料
C.蛋白质型饮料 D.纯净水
思路解析：汗液的主要成分是水，还含有无机盐（如氯化钠）和尿素等物质。酷暑季节，室外作业的工人出汗多，水、无机盐被排出，造成体内水、无机盐的含量减少。失水过多，会造成脱水，危及生命。生物体内的无机盐离子，必须保持一定的比例，这对维持细胞内的渗透压和酸碱平衡非常重要，这是生物体进行生命活动必要的条件。出汗后，除了补充水分外，还应补充无机盐，应喝盐汽水。
答案：A
例2某生物学小组为了研究阳光对大豆发芽的影响而在两个花盆里种了大豆，并设计了如下实验。在这一实验设计中，应该改正的错误是( )
花盆 阳光 温度 水
Ⅰ 阳光 20℃ 充足
Ⅱ 暗室 20℃ 不充足
A.两个花盆都应该放在向阳的地方 B.两个花盆都应该放在黑暗的地方
C.两个花盆的温度不应该一样高 D.两个花盆都应该浇给充足的水
思路解析：本题是实验分析题，主要考查学生对相关基础知识的掌握程度和对实验方法、原则的理解程度。一般的实验设计都遵循单因子变量原则和对照原则。这个实验要研究的是阳光对大豆发芽的影响，因此阳光应该为变量。根据单因子变量原则，其他因素都应该设为常量，所以本题的答案为D，这样既保证了变量单一，又使大豆不会因为缺水而影响发芽。而如果两个花盆都浇水不足，两个花盆中的大豆就会因为缺水而发芽不良，也会导致实验的失败。因此在考虑单因子变量原则时，还要尽量使常量能够满足实验成功的条件。
答案：D
知识导学
水由一个氧原子和两个氢原子以共价键形成“V”结构（图2-5-1）。氧原子除用两个电子分别同两个氢原子的电子配对形成两个共价键外，氧的最外层的另四个电子形成两对未成键的孤对电子。成键后的氢原子因其共用电子对偏向于电负性较强的氧原子一方，故水分子氧端带部分负电荷，氢端带部分正电荷，所以水分子是极性分子。
图2-5-1
疑难导析
水在生物体和细胞内的存在状态是本节课的重点之一。自由水和结合水的含量取决于细胞的代谢强弱。不同的组织器官、不同的细胞、不同生物、同一生物的不同发育阶段自由水的量和结合水的量都不相同。一般情况下，温度略升高，自由水含量将升高，反之则自由水含量降低。
生物体内水含量的多少及其存在状态的改变，也影响着新陈代谢的进行。一般情况下，生物体内的含水量在70%以上时代谢活跃；含水量降低，则代谢不活跃或进入休眠状态。当自由水比例增加时，生物体的代谢活跃，生长迅速；而当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
对于无机盐的功能可用具体的实例来理解和记忆。以下是常见的与化学元素有关的实例：
①Fe——是血红蛋白的必需元素，缺铁会引起人的贫血。
②I——是甲状腺激素的组成元素，碘缺乏能引起甲状腺激素的合成，常使婴幼儿出现呆小症及成年人中引起大脖子病。
③Ca——是骨骼、牙齿的重要组分，长期缺钙的幼儿易患佝偻病，在成年人中易引起骨软化病，在老年人中易引起骨质疏松。
④Zn——缺乏时会引起苹果、桃等植物的“小叶症”和“丛叶症”（叶子变小，节间缩短）；儿童缺锌生长发育停滞，性成熟产生障碍，伤口愈合能力差。
⑤B——能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，缺B常导致植物“花而不实”。
⑥Mg——叶绿素的组成成分，植物体缺Mg会影响光合作用。
问题导思
学习是为了应用，在学习中要努力积累分析问题、解决问题的方法。对于老年人的这种抽搐现象，必须结合无机盐在细胞中的生理作用。如钙离子对于降低神经系统的兴奋性的作用，与钙离子维持渗透压平衡和离子平衡具有什么关系？
典题导考
绿色通道：生物知识的学习应密切联系生活实际，应注意训练自己应用生物学基础知识分析和解决一些日常生活中的有关现实问题的能力。
典题变式：卷柏干枯后，如得到充足的水仍能成活，其原因是（ ）
A.失去自由水 B.虽失去结合水，但有特殊酶
C.此生物有特殊的结构 D.以上都不正确
答案：A
绿色通道：生物学是一门实验科学，科学地设计实验方案是我们应当具有的一项基本技能。教材中要求我们设计实验证明某一种或某几种无机盐是某植物生长发育所必需的，今后的学习中类似的课题将会更多，这就需要我们在对教材实验的学习过程中认真体会设计实验的基本程序和原则。如：对照原则、等量原则、单一变量原则等等。
典题变式：将用溶液培养的黄瓜从光下移到黑暗处，黄瓜对水的吸收量减少了，而同一时间对K＋的吸收量增多了，这一现象不能说明 ( )
A.植物在光下比在黑暗处消耗的水分多
B.吸收水分和吸收矿质元素不是一个过程
C.植物对矿质元素的吸收具有选择性
D.光下和黑暗处对K＋的吸收量不同
答案：C
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第3节 物质跨膜运输的方式
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.被动运输
物质进出细胞，________________浓度梯度的扩散，叫做被动运输。
（1）________________：物质通过简单的扩散作用进出细胞。
（2）________________：进出细胞的物质借助载体蛋白扩散。
2.主动运输
物质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________________。
主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，保证了细胞能够按照生物活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
疑难突破
如何理解渗透和扩散？
剖析：这是关于两个相似概念的区分，注意要从两个概念的内涵和外延上去区分。渗透是指水分子或其他溶质分子通过半透膜向溶质浓度大的一方做分子运动，使膜两边溶质浓度达到均衡的现象。扩散是指物质从密度大的空间自然向密度小的空间运动的现象。
活细胞不停地与细胞周围交换物质，把它从外界选择吸收细胞所需要的营养物质运进来，把细胞在新陈代谢过程中产生的废物排出去，细胞被选择吸收的物质从高浓度的一边通过细胞膜到达低浓度的一边的扩散方式，叫自由扩散。如水、氧气、二氧化碳、甘油等物质通过半透膜的扩散方式都属于自由扩散。有些物质不能通过半透膜，但在一种特殊蛋白质——载体的协助下，能将单纯扩散不能通过的物质，从高浓度一边运到低浓度一边，这种方式叫协助扩散。如葡萄糖通过红细胞膜进入红细胞内部的扩散方式属于协助扩散。
问题探究
问题：科学家发现，细胞膜上的载体蛋白能与特定的分子和离子，如糖类、氨基酸，或金属离子等结合，将这些分子或离子从膜的一侧转运到另一侧。载体蛋白具有高度的特异性，一种载体蛋白通常只能转运一类分子或离子。载体蛋白与分子或离子的结合是可逆的，即它转运到一侧后，就会与所运载的分子或离子分离。
科学家的发现使你对载体蛋白有什么新的认识？
剖析：细胞膜上肯定有很多种类的载体蛋白，因为一种载体蛋白通常只能转运一类分子或离子。生物体对不同物质的需求量不同也可能与载体蛋白的这种特点有关。在协助扩散过程中，载体蛋白将物质从膜的一侧运输到膜的另一侧，不需要细胞提供代谢能量，因为物质是顺着浓度梯度进行运输的。在主动运输过程中，载体蛋白质需要消耗能量。
典题精讲
例1人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于（ ）
A.组织液中甘油的浓度 B.细胞膜上载体的数量
C.线粒体呼吸作用的强度 D.液泡中物质的浓度
思路解析：甘油进出细胞是通过自由扩散的方式，是顺浓度梯度运输的过程，既不需要载体蛋白质的协助，也不消耗细胞的能量。
答案：A
例2 新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白（大分子物质）和半乳糖。这两种物质被吸收到血液中的方式是（ ）
A.主动运输、主动运输 B.内吞、主动运输
C.主动运输、内吞 D.被动运输、主动运输
思路解析：新生儿可直接吸收免疫球蛋白，免疫球蛋白是大分子物质，不能正常通过细胞膜，必须先与膜融合，然后内陷形成小泡与细胞膜分离，这样才能进入细胞内部，该运输方式为内吞；半乳糖为小分子物质，进入小肠上皮细胞，消耗ATP，为主动运输。
答案：B
知识导学
自由扩散、协助扩散、主动运输是物质进出细胞的主要方式。区分三者时要注意以下问题：（1）细胞膜中的载体蛋白在协助扩散和主动运输中都有特异性，仅能运载特异的物质或几种结构相似的东西。（2）自由扩散与协助扩散的共同特点是什么？（3）主动运输在其中的地位是否与其他两个同等？可从下表来比较：
项目方式 膜两侧物质的浓度 是否需要载体 是否消耗能量
自由扩散 膜内大膜外小 不需要 不消耗能量
协助扩散 膜内大膜外小 需要 不消耗能量
主动运输 膜内小膜外大 需要 消耗能量
疑难导析
渗透和扩散都属于物理过程，分子都是从高浓度区域移向低浓度区域。从生物学的角度来讲，扩散是指水分子等其他物质分子从高浓度到低浓度的运动，而渗透则是通过半透膜的扩散，是扩散的一种特殊形式。水分子通过细胞进入细胞的方式既可说成是自由扩散，又可说成是渗透，但氧气、二氧化碳、甘油等物质进出细胞只能说是自由扩散，而不能说成是渗透。
一个处于外界溶液中的成熟植物细胞和外界溶液构成一个渗透系统。拥有两个溶液体系，即外界溶液和细胞液，同时具有类似于半透膜的结构即原生质层（原生质层由细胞膜、细胞质和中间的细胞质构成）。
问题探究
此题的背景材料实际上是对我们所学知识的延伸，你可以联想前面学习的细胞膜的成分，细胞膜中约有40%的蛋白质，这个比例是很可观的。从此题的信息，你能确定有些膜蛋白在物质运输过程中承当载体的角色。
（1）载体蛋白具有什么特点？
（2）在运输物质的过程中，载体本身会不会被消耗？
（3）载体蛋白在细胞膜中能否进行运动？
典题导考
绿色通道：此类题考查一些常见物质进出膜的方式，要加以记忆，如自由扩散：水、氧气、二氧化碳、甘油、苯、乙醇、乙二醇等；协助扩散：葡萄糖（进入红细胞）；主动运输比较多，可重点记忆前两者。
典题变式：小肠上皮细胞从肠腔中吸收葡萄糖的量主要取决于（ ）
A.肠腔中葡萄糖的浓度 B.细胞膜上载体的数量
C.线粒体呼吸作用的强度 D.细胞内物质的浓度
答案：B
黑色陷阱：成年人食物中的蛋白质被消化后，是以氨基酸的形式被吸收的，氨基酸进入小肠是主动运输的过程，半乳糖也是。如果光考虑到这一点，不认真审题，很容易得出错误
答案A。
典题变式：物质通过主动运输或内吞作用进入细胞的共同特点是（ ）
A.都依赖于细胞膜的流动性 B.都属于细胞膜的选择透过性
C.都需要消耗能量 D.都需要载体蛋白
答案：C
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第2节 生物膜的流动镶嵌模型
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.生物膜结构的探索历程
19世纪末，欧文顿发现，膜是由____________组成的；1925年，两位荷兰科学家证明，细胞膜中的脂质分子排列为连续的____________________；1959年，罗伯特森通过电镜观察提出了细胞膜的一种静态的模型____________________；1970年，科学家荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验证明，细胞膜具有____________________；1972年桑格和尼克森提出了____________________模型。
2.流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层构成了膜的____________________，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，具有____________________。蛋白质分子有的镶嵌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，有的横跨整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以____________________的。
疑难突破
细胞膜的结构与功能相适应的特点是什么？
剖析：（1）细胞膜的成分主要是蛋白质和脂类，其中，蛋白质约占膜干重的20％—70％，脂类约占30％—80％，各种膜所含蛋白质和脂类的比例同膜的功能有密切关系，功能活动较旺盛的细胞，其蛋白质的含量高，因为膜的功能主要由蛋白质来承担。此外，细胞膜中还有10％左右的糖类，它们与蛋白质或脂类结合成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面，与细胞表面的识别有密切关系。
（2）构成细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层表面，或贯穿在磷脂双分子层之间，或镶嵌在磷脂双分子层当中。
（3）结构特点：组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的，这种结构特点，使细胞膜具有一定的流动性。
问题探究
问题：有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的脂质分子均垂直排列于膜表面，当温度上升到一定程度时，细胞膜的脂质分子有75％排列不整齐。细胞膜厚度减小而膜表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。
对于膜的上述变化，你的合理解释是什么？
探究：从问题的情境不难看出，这种现象与细胞膜的流动性有关。不管是哪种形式的变动，核心问题都是关系到膜的流动性。构成细胞膜的脂质分子和蛋白质分子都可以运动，这就是细胞膜的流动性。细胞膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。影响膜的运动（特别是脂质）的因素有多种，温度是其中一个比较重要的因素。
典题精讲
例1白细胞能吞噬绿脓杆菌，与这一现象有关的是（ ）
A.磷脂分子的特性 B.细胞膜的稳定性
C.细胞膜的镶嵌性 D.细胞膜的流动性
思路解析：本题考查的知识点有：①白细胞吞噬病菌的过程；②细胞膜的结构特点；③吞噬过程与膜结构特点的关系。绿脓杆菌本身是不可能自由通过细胞膜进入细胞的，白细胞吞噬绿脓杆菌，只能通过细胞膜具有一定流动性的特点被吞入到细胞内。
答案：D
例2如图4-2-1所示，若将细胞膜的磷脂分子提取后，放入盛水容器中，磷脂分子的稳定分布方式为（ ）
图4-2-1
思路解析：本题考查细胞膜的流动镶嵌模型的知识，磷脂分子以疏水尾部相对，亲水头部朝向两侧，构成了磷脂双分子层。故将磷脂分子提取后放入盛水容器中，亲水头部应插入水中，疏水尾部应在水面外。结合所学知识分析生物学图像、图表的能力，是生物学学习中的一种很重要的训练内容，我们尤其要注意。
答案：B
知识导学
通过分析科学家建立生物膜模型的过程，你对科学探究的过程和方法应该有所领悟。
（1）在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了非常积极的作用。
（2）观察与假设的重要性。
（3）实验不仅意味着某种准确的操作，而且是一种思考的方式。
（4）要反映客观事物的真面貌，必须使用科学的方法，必须尊重客观事实。
（5）我们在学习生物学的过程中，不仅要努力理解掌握有关科学知识，而且要从科学方法角度去思考这些知识是怎样得来的。这样，我们才能在科学方法上得到锻炼。
疑难导析
生物体具有自身的规律，掌握这些规律将有助于你对生物知识的理解与运用。
结构与功能相适应就是一个重要的规律，树立生物体结构与功能相适应的观点也是学习生物知识的重要目标之一。深入理解细胞膜的结构，就应该抓住其结构与功能相适应的几个关键：
（1）磷脂双分子层——支持和保护；
（2）镶嵌蛋白质分子——跨膜运输；
（3）糖蛋白或糖脂——细胞识别；
（4）一定的流动性——胞吞和胞吐。
问题导思
分析以下有关事实，能够得出什么共同的结论？
（1）变形虫捕食和运动时伪足的形成。
（2）白细胞能够通过变形运动吞噬病菌。
（3）动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程。
（4）人—鼠细胞杂交实验。
（5）受精时细胞的融合过程。
典题导考
绿色通道：细胞膜的流动性是细胞的结构特点。它与许多现象密切相关，如细胞膜的内吞和外排，所有与其功能相适应的现象的结构基础都是细胞膜的流动性，这也体现了结构与功能相适应的生物学思想。
典题变式：原生动物变形虫的运动和摄取食物，主要是依靠细胞膜的（ ）
A.选择透过性 B.一定的流动性
C.磷脂分子层 D.镶嵌的蛋白质
答案：B
黑色陷阱：如果对待知识不求甚解，浅尝辄止，只知道细胞膜是由两层磷脂分子组成的，而不清楚是如何排布的、有何意义，就会得出错误答案。
典题变式：若将细胞膜的磷脂分子提取后，放入盛水容器中，磷脂分子呈单层铺展在水面，如图4-2-1所示。这是因为（ ）
A.磷脂分子的密度较小 B.磷脂分子的溶解性低
C.磷脂分子具有疏水性 D.磷脂分子一端亲水，一端疏水
答案：D
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第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.细胞呼吸的概念
细胞呼吸是指有机物在__________________内经过一系列的__________________生成__________________或其他产物,释放出__________________并生成__________________的过程。
2.细胞呼吸的方式
（1）有氧呼吸是指细胞在__________________的参与下，通过多种的____________催化作用，把__________________等有机物彻底氧化分解，产生__________________，释放能量，生成许多__________________的过程。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖,其反应式可简写成：__________________。
（2）无氧呼吸是指细胞在__________________的情况下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物进行__________________，释放能量，生成______________的过程。无氧呼吸的反应式可概括为以下两种: __________________。
3.有氧呼吸和无氧呼吸的主要过程
有氧呼吸的过程可概括为以下三个阶段：
第一阶段：葡萄糖的酵解
①场所_____________________________________________________________________。
②过程_____________________________________________________________________。
③产物_____________________________________________________________________。
第二阶段：丙酮酸的分解
①场所_____________________________________________________________________。
②过程_____________________________________________________________________。
③产物_____________________________________________________________________。
第三阶段：水的生成
①场所____________________________________________________________________。
②过程____________________________________________________________________。
③产物____________________________________________________________________。
4.细胞呼吸的原理的应用
（1）在农业生产上，要设法__________________。
（2）对粮食储藏和果蔬保鲜等来说，要设法__________________。
（3）在食品防腐方面，调控__________________。
疑难突破
1.细胞呼吸与动物通过口腔和肺呼吸的差别是什么？
剖析：此题主要考查我们对细胞呼吸这一生理过程的理解：①概念上的区别：细胞呼吸是细胞内的有机物经过一系列的氧化分解，释放能量的过程，是生物体获得能量的主要代谢途径。口腔和肺的呼吸指的是动物体吸收氧和排出二氧化碳的过程。②能量代谢上的区别：细胞呼吸氧化分解有机物，释放能量，生成ATP；而呼吸则需要消耗ATP，供给呼吸肌利用。
2.人体剧烈运动后，血浆的pH会明显下降，人也有酸痛的感觉，为什么？
剖析：此题主要考查你能否用无氧呼吸原理解决日常生活中的实际问题。人在剧烈运动时，人体内的肌细胞因为不能及时获得氧气，要进行短暂的无氧呼吸，产生乳酸，乳酸在体内积累过多，使血液的pH下降，刺激局部神经，产生酸痛的感觉。
问题探究
问题：农民在作物栽培时，常进行中耕松土；在储藏粮油种子时，常使种子处于风干状态；在生活中，常将果实和蔬菜放入冰箱中，以达到保鲜的目的，某些果实和蔬菜可放在低温下或降低空气中氧含量及增加二氧化碳的浓度，延缓老化。
影响有氧呼吸的因素有哪些？
探究：联系有关生产生活实际是生物学命题的基本趋势，将生产和生活中的实际问题与生物学基本知识相联系，这类题型并不难得出答案。影响有氧呼吸的因素主要有温度、水分、氧气、二氧化碳。
（1）温度：有氧呼吸是酶促反应，温度对有氧呼吸的影响是通过影响酶的催化效率体现的。
（2）水分：水既是有氧呼吸的环境，也是有氧呼吸的原料。一般当含水量高时，代谢增强。
（3）氧气：氧气是有氧呼吸所必需的，氧气充足可以增强有氧呼吸，抑制无氧呼吸，氧气缺乏，细胞进行无氧呼吸代偿产能。
典题精讲
例1葡萄糖是细胞呼吸最常利用的物质，将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器中，18O2进入细胞后，最先出现的放射性化合物是( )
A.丙酮酸 B.乳酸 C.二氧化碳 D.水
思路解析：
小鼠吸收的氧气进入细胞后将参与有氧呼吸的第三阶段，与\结合生成水。
答案：D
例2下列关于植物细胞呼吸的叙述中，正确的是( )
A.细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜
B.是否产生二氧化碳是有氧呼吸和无氧呼吸的主要区别
C.高等植物进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸
D.种子库中储存的风干种子不进行细胞呼吸
思路解析：植物体可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，这取决于外界条件和细胞位置。有氧呼吸产生二氧化碳，无氧呼吸也可以产生二氧化碳，所以这一点不能作为二者的主要区别。有氧呼吸过程中，丙酮酸的确要通过线粒体的双层膜结构到线粒体中去继续分解，所以选项A是正确的。种子库中储存的风干种子，去掉了细胞中的大部分自由水，含水量很低，因此细胞呼吸很弱，呈休眠状态但绝不是不进行细胞呼吸，许多种子在储存过程中有明显的损耗就是细胞呼吸的宏观表现，干种子含水量一般在10%—16%之间，含水量越低，细胞呼吸越弱，越有利于储存。
答案：A
知识导学
有氧呼吸是在无氧呼吸基础上进化而来的。
因为有氧呼吸的过程中有机物及能量的利用率高，绝大多数生物在进化过程中形成了以有氧呼吸为主的细胞呼吸方式，但仍保留无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的不利状态。
能联系有关实际熟练掌握细胞呼吸原理的应用。
（1）在农业生产上，要设法增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。
（2）对粮食储藏和果蔬保鲜等来说，要设法降低细胞的呼吸速率，减少有机物的消耗。
（3）在食品防腐方面，调控细胞呼吸的因素，达到抑菌或杀菌的目的。
有氧呼吸和无氧呼吸的相同点和不同点：
项 目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 细胞质基质和线粒体 始终在细胞质基质
条件 需要氧气、多种酶 不需要氧气，但需要多种酶
产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸
能量 释放大量能量，合成38个ATP 释放少量能量，合成2个ATP
相同点 联系 从葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同，以后阶段不同
实质 分解有机物，释放能量
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
疑难导析
细胞呼吸有两个关键点，一是有机物的氧化分解，二是释放能量。而口腔和肺的呼吸指的是动物体吸收氧和排出二氧化碳的过程,是肺泡与外界环境气体交换的过程,要完成这一过程需要呼吸肌不断的收缩和舒张。
人体在剧烈运动时肌肉细胞处于暂时相对缺氧状态，此时肌细胞可以进行短暂的无氧呼吸。必须澄清一个模糊认识，此时细胞呼吸的主要方式仍然是有氧呼吸。
问题导思
在解答此题时，应该学会举一反三，对相应问题产生联想：
（1）对农业生产来说，在不进行光合作用的夜晚，为什么适当降低温度反而有利于提高产量？
（2）粮食在收仓储存之前为什么要进行晾晒，甚至烘干，减少水分？
（3）干种子在萌发时，为什么要进行浸泡？
（4）在储藏植物果实时，为了保持其品质，有时需要将果实用塑料布密封，抽出空气再充入氮气，这样操作的理论依据是什么？
典题导考
绿色通道：对有氧呼吸的各个阶段所进行的化学变化要弄清楚，在有氧呼吸的第三阶段，才有氧参与，与氢结合生成水。
典题变式：下列4支试管中分别含有不同的化学物质和活性酵母菌制备物，经一定时间的保温后，会产生CO2的试管有( )
A.葡萄糖+细胞膜已破裂的细胞 B.葡萄糖+线粒体
C.丙酮酸+线粒体 D.丙酮酸+内质网
答案：C
绿色通道：本题考查了跟植物细胞呼吸有关的多个知识点，是带有专题性质的综合性选择题。学生如果对有关知识体系掌握不全面，或者缺乏综合分析的能力，则容易失分。
典题变式：
1.下列有关细胞呼吸的叙述中，错误的是( )
A.蛔虫进行无氧呼吸
B.哺乳动物的红细胞只能进行无氧呼吸
C.长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
D.发酵和无氧呼吸为同一概念
答案：CD
2.高等植物的细胞呼吸只发生在( )
A.活细胞 B.含有叶绿体的细胞
C.不含叶绿体的细胞 D.气孔周围的细胞
答案：A
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第4节 细胞的癌变
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.癌细胞的概念
有的细胞受到________________的作用，细胞中________________发生变化，就会变成不受机体控制的、连续进行分裂的________________，这就是癌细胞。
2.癌细胞的特征
（1）在适宜的条件下，癌细胞能够________________。
（2）癌细胞的________________发生显著变化。
（3）癌细胞的_____________发生了变化，容易在体内分散和转移。
3.细胞癌变的机理
环境中的致癌因子（________________、________________、________________）会损伤细胞中的________________，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的失去控制而变成癌细胞。
4.癌症防治：在日常生活中要注意远离________________，目前诊断癌症的方法主要有________________，治疗癌症的方法主要有________________。随着在细胞和基因水平上对癌症的研究，治疗癌症的新方法、新技术正不断涌现，人类终将战胜癌症。
疑难突破
1.细胞生长、细胞分裂、细胞分化和细胞癌变的区别是什么？
剖析：（1）细胞生长：细胞分裂后新产生的子细胞体积很小，不断地从周围的环境中吸收营养物质，并且转变成自身的物质，使细胞体积不断增大，这就是细胞生长。
（2）细胞分裂：是生物体重要的特征，细胞分裂可使单细胞生物产生新的个体，使多细胞生物产生新细胞，用来补充体内衰老和死亡的细胞。幼体可通过有丝分裂使细胞数目增多，导致生物体由小变大。通过细胞分裂，可以将复制的遗传物质平均地分配到两个子细胞中去。
（3）细胞分化：是在细胞分裂产生新细胞的基础上，一部分细胞在形态结构和生理功能方面发生了稳定性的变化，从而成为具有特定功能的细胞的过程。经分化产生的细胞以特定的结构和功能的器官、系统组成生物体。
（4）细胞癌变：在个体发育过程中，大多数细胞能够正常地完成细胞分化。如果有的细胞受到致癌因子的作用，不能正常地完成分化，就会变成不受机体控制的连续进行分裂的恶性增殖细胞，即癌细胞。它能无限增殖，而且容易在机体内分散和转移。
2.哪些因素可以导致细胞的癌变？我们在日常生活应该怎样预防癌症？
剖析：目前认为，导致细胞癌变的因素有三种：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。物理致癌因子有电离辐射、紫外线、热辐射等；生物致癌因子有肿瘤病毒等，现已发现有150多种病毒可以引起动物或植物产生肿瘤；化学致癌因子有许多种，有无机物如砷、石棉、铬化合物、镍化合物等；有机物种类则更多，如环化致癌物、杂环烃、煤焦油、黄曲霉素等。在所有的致癌因子中，化学致癌因子是主要因素，目前发现的化学致癌物有上千种之多。
预防癌症建议注意以下这些事项：（1）注意饮食，少吃熏、腌、泡、炸和过咸、过硬食物，适量进食蛋白质、脂肪食品，多吃新鲜黄绿色蔬菜与水果，少吃盐，营养平衡。（2）经常运动，增强体质，保持心态健康，养成健康的生活方式。（3）加强劳动保护，预防职业肿瘤发生。
问题探究
问题：癌细胞几乎人人都有，这并非危言耸听。吸烟容易得肺癌，但我们的亲人、朋友中间仍有一些人有吸烟的习惯。
你如何利用所学的知识劝他们戒掉这一坏习惯呢？
探究：肿瘤发生的根本原因是体内的原癌基因被激活。“吸烟有害健康”是妇孺皆知的道理，但目前全世界约有11亿烟民，每年消耗6万亿支香烟，而且在全世界，特别是在发展中国家，吸烟者的数量仍有上升趋势。由于烟草中含有大量的尼古丁、煤焦油、CO等有毒物质，这些物质会刺激肺部的细胞，久而久之，可能会使肺部细胞的原癌基因从抑制状态转变为激活状态，从而发生癌变。被动吸烟也可能导致肺癌，所以吸烟不仅危害自己的健康，也给他人造成伤害，应当戒掉这一坏习惯。
典题精讲
例1癌症是由癌细胞在体内恶性增殖形成恶性肿瘤及其相关症状的一种疾病。下列关于癌症的叙述，不正确的是（ ）
A.癌细胞是由体内正常细胞通过恶变而形成的
B.由于肿瘤周围的淋巴组织中存在癌细胞，所以手术摘除肿瘤的患者有复发的可能性
C.肿瘤手术后进行的放疗和化疗等措施，是为了杀死残留的癌细胞
D.从目前报纸上看，有些治疗癌症药的药效在百分九十几以上，因而，癌症的治疗并不困难
思路解析：癌细胞是正常细胞受到致癌因子的作用，不能正常完成细胞分化，而变成的不受机体控制的连续分裂的恶性肿瘤细胞。癌细胞上的糖蛋白减少，细胞彼此间的黏着性减小，因此癌细胞易分散和转移。癌症治疗上常用放疗和化疗的方法，目的是杀死癌细胞。目前对于癌症的治疗有一定进展，但并无特效药，人类还没有征服癌症。
答案：D
例2二战后，在广岛生活的人癌症发病率很高，根本原因是（ ）
A.物理致癌因子 B.化学致癌因子
C.病毒致癌因子 D.原癌基因被激活
思路解析：根据题干叙述，很容易想到物理辐射而致癌，但任何致癌因子只有作用于原癌基因，使原癌基因被激活，才能致癌。
答案：D
知识导学
癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一，说到癌症，人们都不寒而栗。所以本节知识也是现代社会人们关注的热点问题。教材内容注重与日常生活联系，那么你在学习时也要注意科学知识与社会生活的密切联系，使所学知识在现实生活中有用武之地。
学习本节知识时，要注意与前后知识的内在联系，使知识融为一个整体。例如，癌细胞由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移，这个知识点就与细胞膜的组成成分和性质有关。环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，这与DNA分子的复制、细胞的增殖有关。
有的细胞受到致癌因子的作用，不能正常地完成细胞分化，而变成不受有机体控制的连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞，它能够无限增殖。
疑难导析
此题把几个看似简单的概念糅合在一起，实际上是引导你对本章知识进行简要的归纳总结。在比较这几个概念时，要注意两个方面。首先，细胞生长、细胞分裂、细胞分化是密切相关的几个生理过程，它们在生物体的生长发育过程中紧密衔接，相辅相成，是生物体生长、发育的细胞学基础，其中细胞分裂还是生物体繁殖和遗传的基础。其次，细胞分化和细胞癌变是两个相互关联的概念，癌细胞实质上就是一些无法正常分化的细胞。正常细胞进行分裂具有一定的限度，在人一生中，体细胞一般能够分裂50—60次，而癌细胞却不受限制，它们迅速地生长、分裂，无限增殖。
致癌因子是教材中一个重要的问题，癌症预防又是一个很好的生活常识，我们应该能够学以致用。深入理解了这些常见的致癌因素，你就会知道在生活、工作中应该注意远离什么，逐步建立健康的生活方式。对该问题的剖析中所罗列的致癌因子有些可能离你比较遥远，你不妨查阅资料，看一看你的周围有多少致癌因子；预防癌症的措施很多，除了这些建议外，你还有其他的建议吗？
问题导思
此题要求你从主动吸烟和被动吸烟致癌的机理，进一步理解吸烟对人体的危害，从而自觉地加入到戒烟宣传者的队伍里。要注意思考三个相关问题？烟草中含有哪些有毒物质？被动吸烟有没有危害？烟草中的有毒物质为什么能够致癌？
典题导考
绿色通道：此题考查癌症的有关知识，但其特点是很多说法与教科书中并不完全一致，这要求我们要灵活掌握教材给我们提供的资源，并密切结合周围的实际了解癌症治疗和预防的常识，从而加以灵活运用。只有真正理解了知识的内涵，才能形成正确的观点，才能理直气壮地对相关论述加以评判。
典题变式：下列关于癌症的叙述，正确的是（ ）
A.癌症完全是由环境因素造成的
B.放疗和化疗等措施都可以杀死癌细胞，因此不必惧怕癌症
C.癌症的发生与心理状态也有关系
D.癌细胞在一定条件下也可转化成正常细胞
答案：C
黑色陷阱：此题易错选A，出错原因多为审题不仔细，没有注意到“根本”二字。也可能是由于对致癌因子诱发癌变的机理没有真正理解。
典题变式：2004年7月，据中央电视台报道，辽宁省的某些村庄将霉烂的粮食加工后廉价出售给一些建筑民工，经过工商、公安部门的联合调查，对上述地区进行了治理整顿。霉烂的粮食不能食用的原因是其中含有大量（ ）
A.化学致癌因子 B.尼古丁
C.病毒致癌因子 D.亚硝胺
答案：A
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第1节 降低化学反应活化能的酶
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.酶的作用和本质
（1）酶在细胞代谢中的作用
分子从常态转变为______________所需要的能量称为活化能。同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而__________________更高。
（2）酶的本质
酶是__________________产生的具有催化作用的__________________，其中绝大多数酶是__________________,少数是____________________。
2.酶的特性
（1）酶具有____________________________________。
（2）酶具有____________________________________。
（3）酶的作用条件____________________________________。
疑难突破
1.我们知道酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，在生物体内所有的化学反应都需要有酶的参与，那么，酶是否一定在细胞内发挥作用呢？
剖析：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。活细胞中的每一个化学变化都是在酶的催化作用下进行的，很多酶都是在细胞内发挥作用。但是有些酶要分泌到细胞外，如各种消化酶。另外，人们通过基因工程生产的很多酶，如洗衣粉中的酶，都是在细胞外发挥作用的。
2.我们有一个生活常识：当我们发烧时，食欲不振，不想吃东西。这是为什么呢？
剖析：每种酶在一定条件下都有其最适温度，温度过高过低都会影响体内的各种代谢活动。人体的正常体温为37 ℃左右，所以，人体内酶的最适温度也是37 ℃，当人发烧时，体温升高，所以酶的活性下降，影响体内的各种代谢活动。
3.根据我们所学的知识，淀粉可以在淀粉酶的催化作用下分解为麦芽糖。但是，我们在吞咽食物时，唾液淀粉酶随食物进入胃内，却不能继续将淀粉分解为麦芽糖。这是为什么？
剖析：可以从酶的作用需要有适宜条件为突破口考虑此问题。酶的活力受环境pH的影响,在一定的pH下，酶表现出最大活力，如果高于或低于此pH，酶的活力就会降低,通常把表现出酶最大活力的pH称为该酶适宜的pH。各种酶在一定条件下都有其特定的最适pH。根据题目提供的资料，唾液淀粉酶在人的口腔内发挥作用，其最适pH为6.8左右，而胃内的pH为1.9左右，所以，淀粉酶活性急剧下降，甚至失去活性。
问题探究
问题：新采摘的玉米果穗具有甜味，但放置一段时间后甜味便降低，如果采摘后放在沸水里浸泡一段时间再存放，甜味保留时间可长一些。
放一段时间后甜味为什么会降低 沸水浸泡一段时间后再存放，甜味可保留较长时间的原因是什么
探究：甜味的存在说明玉米果穗中含有双糖，一段时间后甜味降低，原因是双糖在酶的催化作用下分解。如果采摘后放在沸水中浸泡一段时间，甜味能保留较长一段时间，其原因是沸水使分解双糖的酶失去活性。说明酶的催化作用受温度影响，温度过高可使其失去活性。
典题精讲
例1有一种酶催化某反应P+QR，图5-1-1中的实线表示没有酶时此反应的过程，在t1时，将催化反应的酶加入到反应混合物中，图中表示此反应的真实进程的曲线是( )
图5-1-1
A.Ⅰ和Ⅱ B.Ⅲ C.Ⅳ D.Ⅴ
思路解析：催化剂都能改变反应速度，但不改变反应平衡的特点，即都具有参与反应的过程，但反应前后不被消耗的特点。酶作为生物催化剂，具有高效性等特点，从图中可以看出，实线平行与横坐标的线段延长相交与纵坐标的那个交点即为此反应的平衡点。显然曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ均改变了此反应的平衡点，因此，A、C项是错误的。曲线Ⅲ反映酶使反应速度缩短了到平衡点的时间而不改变反应的平衡点。曲线Ⅴ从t1到平衡点前的线段不符合加酶后反应的真实过程。
答案：B
例2图5-1-3是某种有机物加入催化剂后，置于0 ℃到80 ℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系图。根据该图判断，如果把这些物质置于80 ℃至0 ℃的环境中处理，其有机物分解总量与温度的关系图（图5-1-4）应为( )
图5-1-3
图5-1-4
思路解析：每一种酶在一定限度的温度范围内起作用。酶表现最大活性时的温度叫最适温度。低于最适温度，随着温度下降，活性也下降，到一定范围，酶的催化效率为零，但酶的活性仍保留，温度再恢复到最适时，酶的催化效率逐步上升，直至最大。当温度高于最适温度时，随着温度的升高，酶的活性迅速下降，到一定限度，酶就失去活性，再恢复到最适温度，酶的活性不恢复。
答案：B
知识导学
任何生物化学反应都是在酶的催化作用下进行的。如果离开了酶,新陈代谢就不能进行,生命就停止。酶和一般催化剂相比,有其共性：①用量少而催化效率高；②反应前后酶的性质和数量均无变化；③可降低反应的活化能。
通过对酶活性的探究活动,来掌握酶作为生物催化剂的特性，即高效性、专一性，及酶的作用一般需要温和的条件。
疑难导析
酶作为生物体内一类特殊的生物催化剂,在细胞代谢中的作用是降低反应所需的活化能，从而使反应迅速进行。它既不能提供物质,也不能提供能量,也不是生化反应的场所。它既可以在细胞内发挥作用,也可以在细胞外发挥作用的。
一般讲,动物细胞内的酶最适温度在35—40 ℃,植物细胞内的酶最适温度稍高,通常在40—50 ℃，微生物细胞内的酶最适温度差别较大。
pH影响酶活力的原因可能有以下几个方面:
（1）过酸或过碱可以使酶的空间结构破坏,引起酶构象的改变,酶活性丧失。
（2）当pH改变不剧烈时酶虽未变性,但活力受到影响。
（3）pH影响维持酶分子空间结构的有关基团解离,改变酶活性部位的构象，从而影响酶的活性。
问题导思
解决此问题的关键是进行逆向思维。一般情况下是要求我们提高酶的活性，而此题却反其道而为之。你还能列举一些实例吗？
典题导考
绿色通道：本题属于综合分析能力的考查，是一道跨学科综合题。解答这个问题，一要清楚化学反应平衡方面的知识，二要明白酶催化反应的机理，再就是酶可以改变反应速度但不改变反应的平衡。
典题变式:
1.图5-1-2中纵坐标表示酶促反应速度，横坐标表示底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是( )
图5-1-2
答案：B
2.能够催化水解脂肪酶的物质是( )
A.脂肪酶 B.麦芽糖酶
C.蛋白酶 D.以上都不对
答案：C
黑色陷阱：没有考虑到酶在一定限度的温度范围内起作用。低于最适温度，随着温度下降，活性也下降，到一定范围，酶的催化效率为零，但酶的活性仍保留，温度再恢复到最适时，酶的催化效率逐步上升，直至最大。当温度高于最适温度时，随着温度的升高，酶的活性迅速下降，到一定限度，酶就失去活性，再恢复到最适温度，酶的活性不恢复。部分同学不了解本题考查的知识点，只想当然地想到随着温度下降，酶活性也下降.就首先排除掉正确答案Ｂ。
典题变式：
1.加酶洗衣粉不能用沸水溶解，这说明了酶的作用( )
A.适用低温下催化 B.具有高效性
C.需适宜的温度 D.具有专一性
答案：C
2.某同学在做“温度影响酶活性”的实验时，在一支试管中加入2 mL可溶性淀粉溶液，再加入1 mL质量分数为2％的新鲜淀粉酶溶液，摇匀后置于冰水浴中5 min，取出滴入1滴碘液。结果发现液体并没有变蓝。为了使实验成功，下列改进措施中正确的是
( )
A.适当提高淀粉酶溶液的浓度
B.先将淀粉酶溶液和淀粉溶液各自在冰水浴中保温一段时间后再混合
C.适当提高淀粉溶液的浓度
D.延长在冰水浴中的保温时间
答案：B
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第1节 细胞中的元素和化合物
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.组成细胞的元素
细胞中常见的元素有__________________种，其中有些含量较多，被称为大量元素，如__________________等；有些含量很少，称为微量元素，如__________________等。组成细胞的元素中________________四种的含量最多，在干重中C的含量达到_________________，表明C是构成细胞的__________________。
2.组成细胞的化合物
组成细胞的各种元素大多以__________________的形式存在。细胞内的化合物有：
化合物 含量
3.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
某些化学试剂能使生物组织中的有关有机物产生特定的_________________。还原糖与_________________发生作用，生成_________________色沉淀；脂肪可被_________________染成橘黄色，淀粉遇碘变_________________色；蛋白质与_________________发生作用产生紫色反应。
疑难突破
1.自然界中的任何生物都是由化学元素组成的，在细胞中可找到的至少有62种元素，它们在细胞内主要以化合物形式存在。怎样理解元素、化合物与生命的关系？
剖析：细胞是由化合物组成的，而化合物是由分子组成的，分子又是由原子组成的。组成细胞的主要化学元素有20多种，不管元素含量的多少，必需元素在生物体内都有不可替代的作用，没有这些元素，生物体就不能表现出相应的生命活动。从这方面说，它们是生命活动的物质基础。
生命系统内部有严谨有序的结构，我们将细胞内所包含的全部物质按比例配齐也无法构成一个生命系统。组成生物体的化学元素虽然在生物体内都有一定的生理作用，但单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能，这些元素只有在机体中在生物体特有的结构基础上，才有机地结合成各种化合物，这些化合物相互作用才能体现出相应的生理功能。因此，这些化合物也是生命活动的物质基础。
2.某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。根据这个原理，我们能够检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。在这个实验中，应该注意哪些问题？
剖析：做好实验，不仅要知道该实验的目的要求、使用什么材料用具，能够独立地正确操作，能够实事求是地观察现象和记录数据，而且还要理解实验原理，能够综合分析所得到的现象和数据，获得正确的结果，进一步推导出结论。
（1）本实验成功的关键在于实验材料的选择。为提高实验效果，应选择那些含糖量较高，富含脂肪、蛋白质的生物组织作为实验材料。要充分理解教材中选用特定材料的意图，比如材料中含有的必须是可溶性还原糖，蔗糖不是还原糖因此不能用，淀粉既无还原性也能溶解，因此也不能用。
（2）在检测组织中的可溶性还原糖时，斐林试剂必须现配现用，混合均匀后一次加入。水浴加热时试管底部不要触及烧杯底部，以防止试管受热不均匀而爆裂。
（3）在检测组织中的脂肪时，切出符合要求的薄切片是实验结果能否满意的关键。要按照教材要求练习徒手切片技术。
（4）在检测组织中的蛋白质时，双缩脲试剂要逐个加入，实验样液要留出一份作为对照，便于最后进行比较。
问题探究
问题：怎样解释生物界与非生物界的统一性和差异性？
探究：此题的背景材料实际上就是所提问题的最好证据，从分析表中组成地壳和生物细胞的元素相对含量，可以得出明确的答案。
生物界与非生物界的统一性和差异性是生物学中重要的辩证唯物主义观点。一方面，生物界与非生物界具有统一性。主要依据：（1）组成生物体的化学元素在非生物界都可以找到，没有一种是生命物质所特有的；（2）生命起源于非生物界；（3）组成生物体的基本元素可以在生物界和非生物界之间反复地循环流动。另一方面，生物界和非生物界存在着本质的区别，具有差异性。主要依据就是组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界的含量相差很大，而且在不同的生物体内，各种化学元素的含量相差也是很大的。
典题精讲
例1几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使施用了大量氮、磷、钾肥也无济于事。后来，人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得很茂盛。经观察和研究后才知道这附近有一座钼矿，矿工上下班总是抄近路走，他们的鞋子上粘有钼矿粉，正是矿工鞋子踩过的地方牧草长得绿油油的。经过科学家的化验和分析，一公顷的牧草只需150克钼就足够了。下列关于这一现象的解释，正确的是( )
A.钼是植物必需的微量元素
B.钼是植物必需的大量元素
C.钼是一种高效肥料，植物有了钼就能正常生长
D.钼在植物生长发育过程中的作用是可以替代的
思路解析：一片长势不良的牧草，被钼矿矿工踩过的地方才长得茂盛，这一方面说明矿工经过后，留下了矿粉，另一方面说明钼矿粉对牧草的生长发育起着十分重要的作用，是植物必需的。但一公顷的牧草只需150克，正好与教材中钼是微量元素的结论相吻合。
答案：A
例2科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需化学元素，其配方如下表，其中植物根细胞吸收最少的离子是( )
离子 培养液浓度（mol/L）
K+ 1
Na+ 1
Mg2+ 0.25
Ca2+ 1
2
1
0.25
Zn2+ 1
A.Ca2+ B. C.Zn2+ D.
思路解析：根据组成生物体的化学元素在生物体内的含量不同，大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mｇ等。微量元素包括Mn、Zn、B、Mo、Ni等，由于植物体内含有大量的Cａ、S、P等元素，这些元素只有靠根从培养液中吸取，而培养液能为花卉提供Cａ、S、P的离子分别为Ca2+、、，因此花卉对这些离子的吸收量较大。而Zｎ属于微量元素，因此花卉对Zn2+的吸收量最少。
答案：C
知识导学
细胞的生命活动与其化学成分有密切关系，这些化学成分的种类、数量、组成方式各不相同，便于理解生物学的基本观点之一，即结构与功能是统一的。组成生物体的化学元素和化合物的知识，是讲述第三章《细胞的基本结构》和第四章《物质的输入和输出》的重要基础。
组成不同生物体的化学元素在种类上大体相同，而在含量上却差别很大。大量元素与微量元素的分类标准是含量而不是功能，大量元素是指含量占总重量万分之一以上的元素，微量元素是指生物生活所必需的但是需要量却很少的一些元素。对微量元素的记忆可采用编口诀的办法来实现，比如可记为：Fe（铁）Mn（猛）B（碰）Zn（新）Mo（木）Cu（桶）或Zn（新）Fe(铁)B（臂）阿Cu（童）Mo（木），Mn(猛)！
疑难导析
细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动所需要的元素，这是细胞内元素比例与无机环境大不相同的原因。这些元素按其在生物体内的含量不同可以分为大量元素和微量元素，但不管含量的多少，这些必需元素在生物体都有不可替代的作用。你可以联系生产生活实际，注意收集身边的例子，这样能帮助你加深对知识的理解。
应当认识到，组成细胞的元素和化合物都是生命活动不可缺的物质。它们的含量和比例处于不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。
鉴定类生化实验有个基本的操作程序，可分两步记忆：提取→鉴定与观察。在做实验时，可以把自己所得到的现象和同学所得到的现象进行对比、分析、总结，把三种物质的提取和鉴定进行比较，有利于对这些地方的记忆。
三类有机物的检测都是依据特定的颜色反应，因此在实验中要注意观察试剂加入前后的颜色变化，加深印象并作好记录：
需鉴定的有机物 用于鉴定的试剂 反应产生的颜色
还原糖 斐林试剂 砖红色
蛋白质 双缩脲试剂 紫色
淀粉 碘液 蓝色
脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色
问题导思
探究此问题的关键是善于领会表中的数据所隐含的含义：一是生物体内的元素在无机自然界都可以找到，没有一种是生物所特有的，这种现象说明了什么？
二是从组成生物体的化学元素在生物体内的含量与在无机自然界中的含量相比，两者相差很大，这又说明了什么？
典题导考
绿色通道：做这一类题目时，要注意题干中给予的提示。提供少量的元素就可恢复正常说明此元素是生物必需的微量元素。在本节课中，我们接触到了多种信息给予方式，通过学习我们应注意以下几点：学会提取并处理有效信息；学习过程中要联系实际，用所学的知识解决问题；遇到不寻常的现象，千万不要错过，往往不寻常的现象后面蕴藏着新的科学发现，一定要深入分析，穷追不舍。这是科学发现的一种好方法。
典题变式：将两株长势、大小相似的植物幼苗分别培养在A（完全培养液）瓶、B（缺铁培养液）瓶中，其他条件完全相同，几天后B瓶中的植物表现出嫩叶缺绿症状。向B瓶中补充很少量的铁盐后症状消失，这说明（ ）
A.铁元素是植物叶绿素分子所含有的大量元素
B.铁是不可再利用的微量元素
C.缺绿症状的发生是由于植物根细胞膜上缺少运输铁离子的载体
D.细胞内线粒体供能不足会影响铁元素的吸收
答案：B
黑色陷阱：本题以无土栽培法培养花卉这一新情境引入，比较新颖。主要借此考查我们对生物体内的大量元素和微量元素的掌握情况。出错的原因往往是不能将所学的知识应用于新的情境，感觉无从下手，缺乏灵活运用的能力。
典题变式：
1.血红蛋白中含有的微量元素是( )
A.碳 B.氧 C.铁 D.镁
答案：C
2.地球上的生命是在下列哪种元素的基础上建立的（ ）
A.氧元素 B.碳元素 C.氢元素 D.氮元素
答案：B
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第4节 能量之源——光与光合作用
高中生物知识梳理与疑难导析
知识梳理
1.捕获光能的色素和结构
（1）捕获光能的色素
绿叶中的色素有四种，它们可分为两大类：
将四种色素溶液，分别放在阳光和三棱镜之间，不同波长的光波吸收的情况：叶绿素a和叶绿素b主要吸收__________________；胡萝卜素和叶黄素主要吸收__________________。这些色素吸收的光能可用于__________________。
（2）叶绿体的结构
叶绿体一般呈扁平的__________________形，其外表包括__________________两层膜，内部有许多__________________，基粒（类囊体）上有__________________。基粒之间充满了__________________，基质中有与__________________。
2.光合作用的原理和应用
（1）光合作用的探究历程
光合作用的原料有__________________，产物是__________________，场所是__________________，条件是__________________，反应式为__________________。
有关科学家的经典实验：①18世纪中叶认为植物体内全部营养物质，都是从__________________中获得；②英国普利斯特利的实验：蜡烛和小白鼠分别与绿色植物在一起的实验证明植物可以__________________；③德国萨克斯的实验：暗处处理几小时的绿叶一半曝光一半遮阴，然后用碘液处理，结果__________________，说明了__________________；④美国恩格尔曼证明叶绿体被光照时释放O2，证明了植物光合作用的场所是_____________；⑤美国鲁宾、卡门证明光合作用的氧气全部来自水，所用的实验方法__________________。
（2）光合作用的过程：分__________________两个阶段。
光反应阶段：场所是________________。过程是叶绿体中的色素，吸收________________，一是将水分解成氧和__________________，氧以分子形式释放出去，__________________作为活泼的还原剂。二是在有关酶的作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成_____________，光能就转化为储藏在ATP中的__________________。光反应阶段必须在光下才能进行。暗反应阶段：场所是__________________。过程：绿叶通过气孔吸收的CO2先与植物体内的_______________结合，这个过程叫做__________________。其次，在有关酶的作用下，一些C3接受ATP提供的__________________并且被______________还原，经过一系列复杂的变化，形成___________，此过程叫做C3的还原。另一些C3又形成___________。
（3）化能合成作用：自然界中少数细菌利用体外环境中的某些__________________氧化时所释放的__________________来制造有机物的合成作用叫__________________，如硝化细菌、铁细菌等。
疑难突破
温室大棚中的蔬菜比大田种植的蔬菜产量高、上市早，原因是什么？
剖析：过去的农业生产是地地道道露天生产，几乎完全受制于自然气候。塑料大棚和地膜的应用，改变了作物的生存环境，使作物大幅度增产，并使反季节栽培成为现实。影响植物光合作用的因素有光照、二氧化碳浓度、温度、水分、矿质养料等，在大田种植的情况下，二氧化碳浓度很难控制，而且温度也不易控制，但是在大棚种植的情况下，这些因素都可以根据需要来进行人工控制，比如说“二氧化碳浓度”，在空气中的含量远远不能满足植物光合作用的需要，植物经常处于“二氧化碳饥饿”状态，在大棚种植的情况下，可以通过人工控制使空气中二氧化碳浓度升高，从而满足植物光合作用的需要。
问题探究
问题：黄瓜雌花未开放或开放后子房不膨大,迅速萎缩变黄脱落,称为“化瓜”。大棚黄瓜在结瓜过程中普遍存在“化瓜”现象，使蔬菜减产，给菜农的经济利益带来损失。
针对上述存在的现象，结合有关光合作用的知识谈谈大棚黄瓜“化瓜”的原因有哪些，“化瓜”时应采取什么措施？
探究：从菜农长期的生产实践中，寻找大棚黄瓜在结瓜过程中普遍存在“化瓜”现象。通过对比实验从而找出黄瓜“化瓜”的原因和对策：
（1）连续阴雨天。棚内温度过低和光照不足，易造成黄瓜“化瓜”。通过喷施叶面肥和适时遮盖草苫及适当通风等措施，可减少“化瓜”。
（2）棚内CO2浓度过低，黄瓜喜温耐热，对CO2的浓度变化非常敏感，在棚内增施CO2气肥，可使产量明显增加。
（3）肥水管理和过密栽植。当肥水供应不足，光合产物少，可引起“化瓜”，高夜温、高湿度、氮素营养过剩，也会使黄瓜徒长，引起“化瓜”。种植密度过大也是引起“化瓜”的原因。
（4）采收不及时引起“化瓜”。因此要适时早收下部瓜。
（5）病虫害。病虫害直接危害叶片影响光合作用，也会引起“化瓜”。因此在黄瓜生长期间应及时防治各种病虫害。
典题精讲
例1光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，下列叙述正确的是( )
A.光反应不需要酶，暗反应需要酶
B.光反应消耗水，暗反应消耗ATP
C.光反应固定CO2，暗反应还原CO2
D.光反应储存能量，暗反应释放能量
思路解析：光反应进行的条件是需要水、光照和叶绿素，暗反应进行的条件是需要ATP和［H］。答案：B
例2在光合作用实验里，如果所用的水中0.20%水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含18O的比例为( )
A.0.20% B.0.44% C.0.64% D.0.88%
思路解析：因为光合作用释放的O2来源于参加光合作用的H2O，与参与光合作用的CO2无关。
答案：A
知识导学
色素提取的注意事项：（1）实验时不同的小组可选用不同的实验材料，从中对实验材料进行对比。（2）研磨要迅速、充分。（3）画滤液细线时，要细、齐，并重复2—3次。（4）分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解于层析液中，导致实验结果不明显。
叶绿体中含有进行光合作用所需要的各种色素，主要功能是吸收光能用于合成有机物用。
恩吉尔曼实验在设计上的精妙之处有四个方面：
（1）选材方面，选用水绵为实验材料。水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞内，便于观察、分析研究。
（2）将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了光线和氧气的影响，从而确保实验正常进行。
（3）选用了极细光束照射，并且选用好氧细菌检测，从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。
（4）进行黑暗和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。
掌握光合作用过程，应从光反、应暗反应的参与物和生成物入手，光反应的参与物有：光、色素、水、酶和ADP、Pi；生成物有：氧气、［H］和ATP。暗反应的参与物有：［H］和ATP、二氧化碳和酶；生成物有葡萄糖和水。由此可以看出，光反应是暗反应的基础，因为它为暗反应提供了还原剂［H］和能量ATP。需要注意的是，暗反应可以和光反应同时进行，也可以在黑暗中进行。
疑难导析
本题主要考查光合作用的原理和应用。温度是通过影响酶的活性来影响光合作用效率的。一般植物可在10—35 ℃下正常地进行光合作用，其中以25—30 ℃最适宜，在35 ℃以上时光合作用就开始下降，40—45 ℃时即完全停止。
问题导思
这类题型的材料比较新颖，从题目给出的情境看，我们会立即联想到影响光合作用的各种因素，不难找出黄瓜“化瓜”的原因和对策。随着生产水平的提高和人们对光合作用机理了解程度的深入，在微电子、计算机、光纤与卫星通讯等信息技术迅猛发展的带动下，种植业正在掀起实行精准农业的高潮，已经达到了优质高产的目的，解决像大棚黄瓜“化瓜”等现象已经不成问题。通过对此问题的探究，你有哪些启发？
典题导考
绿色通道：本题考查的是对光反应和暗反应的比较。光反应和暗反应的区别包括：条件、场所、物质变化、能量变化、原料和产物等，只有清楚这些内容才能回答该题。
典题变式：连接光反应和暗反应的关键物质是( )
A.酶和O2 B.ATP和［H］
C.C5化合物 D.［H］和C3化合物
答案：B
绿色通道：本题考查的是光合作用反应物和产物之间的关系。只有了解光合作用的过程，才能回答本题。
典题变式：在光合作用过程中，以分子态释放氧及ATP的产生都离不开( )
A.叶绿素和CO2 B.水和CO2
C.水、叶绿素和光 D.水、光能和CO2
答案：C
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