資源簡介

目 錄
《必修第一冊》
第 1 章 走進(jìn)細(xì)胞
第 1 節(jié) 細(xì)胞是生命活動的基本單位
第 2 節(jié) 細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性
第 2 章 組成細(xì)胞的分子
第 1 節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物
第 2 節(jié) 細(xì)胞中的無機(jī)物
第 3 節(jié) 細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)
第 4 節(jié) 蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)著
第 5 節(jié) 核酸是遺傳信息的攜帶者
第 3 章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)
第 1 節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能
第 2 節(jié) 細(xì)胞器之間的分工合作
第 3 節(jié) 細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能
第 4 章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸
第 1 節(jié) 被動運(yùn)輸
第 2 節(jié) 主動運(yùn)輸與胞吞、胞吐
第 5 章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
第 1 節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
第 2 節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP
第 3 節(jié) 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用
第 4 節(jié) 光合作用與能量轉(zhuǎn)化
第 6 章 細(xì)胞的生命歷程
第 1 節(jié) 細(xì)胞的增值
第 2 節(jié) 細(xì)胞的分化
第 3 節(jié) 細(xì)胞的衰老和死亡
第 1 章 走進(jìn)細(xì)胞
第 1 節(jié) 細(xì)胞是生命活動的基本單位
一、細(xì)胞學(xué)說
1.科學(xué)家：提出者——施萊登、施旺；修正者——魏爾肖。
2.基本內(nèi)容及其意義
（1）基本內(nèi)容：①細(xì)胞是一個有機(jī)體，一切動植物都由細(xì)胞發(fā)育而來，并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成。
②細(xì)胞是一個相對獨(dú)立的單位，既有它自己的生命,又對與其他細(xì)胞共同組成的整體生命起作用。
③新細(xì)胞是由老細(xì)胞分裂產(chǎn)生的。
（2）意義：①細(xì)胞學(xué)說揭示了動物和植物的統(tǒng)一性，從而闡明了生物界的統(tǒng)一性。
②打破了植物學(xué)和動物學(xué)之間的壁壘，使解剖學(xué)、生理學(xué)、胚胎學(xué)等學(xué)科獲得了共同的基礎(chǔ)，催生了生物學(xué)的問世。
③使生物學(xué)的研究由器官、組織水平進(jìn)入細(xì)胞水平。
細(xì)胞學(xué)說中細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的結(jié)論，不僅解釋了個體發(fā)育，也為后來生物進(jìn)化論的確立埋下了伏筆。
二、細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)
1.細(xì)胞是生命活動的基本單位，生命活動離不開細(xì)胞
（1）實(shí)例
①病毒：一般由核酸和蛋白質(zhì)構(gòu)成，不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只能寄生在活細(xì)胞內(nèi)才能進(jìn)行生命活動。
②單細(xì)胞生物：一個細(xì)胞就是一個個體，單個細(xì)胞能夠獨(dú)立完成生命活動。
③多細(xì)胞生物：依賴各種分化的細(xì)胞密切合作，共同完成一系列復(fù)雜的生命活動。
（2）原因
①各種生理活動的基礎(chǔ)——細(xì)胞代謝。
②生長發(fā)育的基礎(chǔ)——細(xì)胞增殖、分化。
③遺傳和變異的基礎(chǔ)——細(xì)胞內(nèi)基因的傳遞和變化。
2.各類生物的生命活動與細(xì)胞的關(guān)系
①單細(xì)胞生物（草履蟲、變形蟲、衣藻、酵母菌等）依賴單個細(xì)胞完成各種生命活動。
②多細(xì)胞生物依賴各種分化的細(xì)胞密切合作，完成復(fù)雜的生命活動。例如，以細(xì)胞代謝為基礎(chǔ)的生物與環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換；以細(xì)胞增殖、分化為基礎(chǔ)的生長發(fā)育；以細(xì)胞內(nèi)基因的傳遞和變化為基礎(chǔ)的遺傳和變異等。
③除病毒之外，其它生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的。病毒不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部遺傳物質(zhì)組成，寄生在活細(xì)胞中，利用活細(xì)胞中的物質(zhì)生活和繁殖。（所以培養(yǎng)病毒要用活細(xì)胞）。
3.病毒
（1）生活方式：寄生在活細(xì)胞
（2）分類：DNA病毒、RNA病毒
（3）遺傳物質(zhì)：DNA或RNA（一種病毒只含一種核酸）
①DNA病毒：噬菌體、乙肝病毒、天花病毒（結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定）
②RNA病毒：煙草花葉病毒、HIV、SARS病毒、禽流感病毒（結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定）
（4）病毒的增殖過程：吸附--注入--合成--組裝--釋放
（5）作用：動物細(xì)胞融合——融合機(jī)
　　　　 基因工程——運(yùn)載體
　 免疫制作疫苗等——抗原
4.生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次
（1）從簡單到復(fù)雜：細(xì)胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)→生物圈
①動物：細(xì)胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體
★動物的四大組織：上皮、肌肉、神經(jīng)、結(jié)締組織
★人的八大系統(tǒng)：消化、泌尿、內(nèi)分泌、循環(huán)、運(yùn)動、呼吸、神經(jīng)、生殖系統(tǒng)
②植物：細(xì)胞→組織→器官→個體（細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)，病毒不是生命系統(tǒng)）
★植物的四大組織：保護(hù)、營養(yǎng)、輸導(dǎo)、分生組織
★植物的六大器官：根、莖、葉、花、果實(shí)、種子
【注】①最基本的結(jié)構(gòu)層次是細(xì)胞，最高級的層次是生物圈。
②單細(xì)胞生物：既是細(xì)胞層次，又是個體層次，無組織、器官、系統(tǒng)層次（易錯點(diǎn)）。
③松樹等所有植物缺少系統(tǒng)層次。
④蛋白質(zhì)、核酸等分子雖是組成生命系統(tǒng)的物質(zhì)，但不屬于生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次。再比如一個分子或一個原子是一個系統(tǒng)，但不屬于生命系統(tǒng)，因?yàn)樯到y(tǒng)能完成一定的生命活動，而分子或原子不能完成。
（2）種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)與生物圈的聯(lián)系
在一定的區(qū)域內(nèi)，同種生物的全部個體構(gòu)成一個種群，該區(qū)域內(nèi)所有生物一起構(gòu)成群落；群落與它們所生活的無機(jī)環(huán)境構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)；地球上所有的生態(tài)系統(tǒng)一起構(gòu)成生物圈。
第 2 節(jié) 細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性
一、觀察細(xì)胞
1．顯微鏡的放大倍數(shù)等于 目鏡倍數(shù)×物鏡倍數(shù)
（1）放大倍數(shù)指的是放大長度和寬度，而不是面積或體積。
（2）目鏡和物鏡的區(qū)別：
①物鏡（有螺紋），越長放大倍數(shù)越大（正比），距離載玻片的距離越近；
②目鏡（無螺紋）恰好相反，越長放大倍數(shù)越小（反比）。
2.顯微鏡使用原則：
（1）先用低倍鏡觀察，再用高倍鏡觀察。
（2）低倍鏡下先用粗準(zhǔn)焦螺旋，再用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋；高倍鏡下只能用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋。
3.高倍鏡的使用方法
（1）找：在低倍鏡下找到要觀察的目標(biāo)；
（2）移：移動載玻片，把目標(biāo)移到視野的中央；
（3）轉(zhuǎn)：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，換上高倍物鏡；
（4）調(diào)：清晰度調(diào)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋，亮度調(diào)光圈和反光鏡
①把視野調(diào)暗使用小光圈、平面鏡；把視野調(diào)亮使用大光圈、凹面鏡。
　　②用高倍鏡時，不準(zhǔn)動粗（即只允許用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋調(diào)焦）
　　③低倍鏡觀察調(diào)節(jié)粗準(zhǔn)焦螺旋使鏡筒下降時，側(cè)面觀察物鏡與裝片的距離，以免壓破玻片，損壞物鏡。
④轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器換物鏡，不能用手掰物鏡。
4.放大倍數(shù)與視野內(nèi)細(xì)胞數(shù)量的關(guān)系：
規(guī)律：當(dāng)一行細(xì)胞時，細(xì)胞數(shù)與放大倍數(shù)呈反比
當(dāng)細(xì)胞充滿視野時，細(xì)胞數(shù)與放大倍數(shù)的平方呈反比
5.高倍鏡與低倍鏡觀察情況比較：
物像大小 看到細(xì)胞數(shù)目 視野亮度 物像與裝片的距離 視野范圍
高倍鏡 大 少 暗 近 小
低倍鏡 小 多 亮 遠(yuǎn) 大
6.顯微鏡成像與標(biāo)本實(shí)物位置關(guān)系辨析：
（1）顯微鏡成的是倒立放大的虛像，“物”與“像”是上下相反，左右相反的關(guān)系，即若將觀察者看到的像平面旋轉(zhuǎn)1800，則與標(biāo)本的實(shí)際位置相吻合。如觀察“b”，則顯微鏡中看到的應(yīng)為“q”。
（2）觀察到的細(xì)胞質(zhì)環(huán)流方向與實(shí)際運(yùn)動方向相同。
（3）視野中觀察對象在視野外側(cè)，要將它移到視野中央，遵循“哪偏哪移”原則。如觀察對象在視野的左下方，要將它移到視野中央，玻片應(yīng)向左下方移動。
（4）“二看法”判斷視野中異物存在的位置（其實(shí)就是三個位置的排除法）
①判斷依據(jù)：在判斷顯微鏡視野中異物可能存在的位置時，可以遵循“異物跟誰移動，就在誰上面”的原則。
②判斷方法：視野中的異物可能存在于物鏡、目鏡或玻片上。
一看：在不調(diào)換目鏡、物鏡的情況下，移動玻片，異物若隨著玻片移動，則異物在玻片上；若異物不移動，則進(jìn)行二看。
二看：旋轉(zhuǎn)目鏡鏡頭，若異物隨著轉(zhuǎn)動，則異物在目鏡上；若異物不隨目鏡轉(zhuǎn)動，說明異物在物鏡上。（一般不會在反光鏡上，如在反光鏡會改變視野中的亮度。）
二、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞
1.定義：（1）細(xì)胞內(nèi)含有以核膜為界的細(xì)胞核，稱為真核細(xì)胞，由真核細(xì)胞構(gòu)成的生物叫做真核生物。
（2）細(xì)胞內(nèi)不含有以核膜為界的細(xì)胞核，稱為原核細(xì)胞，由原核細(xì)胞構(gòu)成的生物叫做原核生物。
2.原核生物和真核生物的類型：
細(xì)菌：帶有球、桿、螺旋、弧的字樣，以及藍(lán)細(xì)菌
（1）原核生物
其他：支原體、衣原體、立克次氏體、放線菌
原生生物：草履蟲、變形蟲、衣藻等
（2）真核生物 真菌：酵母菌、青霉菌、蘑菇等
動物、植物
3.真核細(xì)胞有染色質(zhì)（主要由DNA和蛋白質(zhì)組成），原核細(xì)胞有一條大型環(huán)狀的裸露的DNA分子，位于細(xì)胞內(nèi)特定的位置，這個區(qū)域被叫做擬核（擬核不是結(jié)構(gòu)，只是一個位置），所以原核細(xì)胞沒有染色質(zhì)，需要注意的是原核細(xì)胞除了擬核處裸露的大型環(huán)狀DNA分子，還有一些小型的環(huán)狀DNA分子（質(zhì)粒）。
4.關(guān)于藍(lán)細(xì)菌：
藍(lán)細(xì)菌（舊稱藍(lán)藻）無葉綠體，但在細(xì)胞質(zhì)中有藻藍(lán)素和葉綠素，因而能進(jìn)行光合作用，在生態(tài)系統(tǒng)的成分中屬于生產(chǎn)者，常見的有色球藍(lán)細(xì)菌、念珠藍(lán)細(xì)菌、顫藍(lán)細(xì)菌、發(fā)菜。
5.病毒、原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較：
原核細(xì)胞 真核細(xì)胞 病毒
大小 較小 較大 最小
本質(zhì)區(qū)別 無以核膜為界限的細(xì)胞核 有以核膜為界限的細(xì)胞核 無細(xì)胞結(jié)構(gòu)
細(xì)胞壁 主要成分是肽聚糖 植物：纖維素和果膠；
真菌：幾丁質(zhì)；
動物細(xì)胞無細(xì)胞壁 無
細(xì)胞核 有擬核，無核膜、核仁，DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合 有核膜和核仁，DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合成染色質(zhì)(體) 無
細(xì)胞質(zhì) 僅有核糖體，
無其他細(xì)胞器 有核糖體、線粒體等其他復(fù)雜的細(xì)胞器 無
遺傳物質(zhì) 只要有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，遺傳物質(zhì)就是DNA DNA或RNA
舉例 藍(lán)細(xì)菌、細(xì)菌等 真菌，動、植物 HIV、H1N1
（注：原核細(xì)胞中除支原體外都有細(xì)胞壁）
6.原核細(xì)胞與真核細(xì)胞相同點(diǎn)：都具有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核糖體等結(jié)構(gòu)，都以DNA為遺傳物質(zhì)。
7.真、原核細(xì)胞的不同點(diǎn)有很多，但最本質(zhì)區(qū)別是：有無以核膜為界限的細(xì)胞核。
8.水華現(xiàn)象：通常是指池塘、河流、湖泊、水庫等淡水水域受到污染，水中N、P等元素增多致使水體富營養(yǎng)化，在適宜的溫度、光照等條件下，藍(lán)細(xì)菌和綠藻等大量繁殖，并在水面形成或薄或厚的漂浮物的現(xiàn)象。發(fā)生在海水中的這種現(xiàn)象，通常稱為“赤潮”。危害嚴(yán)重，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：
①造成水體缺氧，引起水生動物窒息死亡；
②產(chǎn)生毒素、產(chǎn)生異味；
③影響自來水工廠的生產(chǎn)和自來水的質(zhì)量。
9.關(guān)于哺乳動物成熟紅細(xì)胞的補(bǔ)充：
哺乳動物的成熟紅細(xì)胞無細(xì)胞核，但屬于真核細(xì)胞。由造血干細(xì)胞分化而來，成熟過程中細(xì)胞核和各種細(xì)胞器退化消失，其內(nèi)含血紅蛋白運(yùn)輸氧氣，進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。
三、細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性
1．細(xì)胞多樣性：
⑴表現(xiàn)：細(xì)胞的形態(tài)、大小、種類、結(jié)構(gòu)等各不相同。
⑵直接原因：構(gòu)成細(xì)胞的蛋白質(zhì)分子不同。
⑶根本原因：DNA的多樣性及基因的選擇性表達(dá)。
2．細(xì)胞的統(tǒng)一性：
⑴化學(xué)組成：組成不同細(xì)胞的元素和化合物種類基本一致。
⑵結(jié)構(gòu)：都具有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核糖體
⑶遺傳物質(zhì)：都以DNA為遺傳物質(zhì)，且遺傳密碼相同。
⑷能源物質(zhì)：以ATP為直接能源物質(zhì)。
⑸增殖：都是通過細(xì)胞分裂等進(jìn)行增殖。
第2章 組成細(xì)胞的分子
第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物
一、生物界與無機(jī)自然界的統(tǒng)一性和差異性
1.統(tǒng)一性：組成細(xì)胞的化學(xué)元素，在無機(jī)自然界中都能找到，沒有一種化學(xué)元素為細(xì)胞所特有。
2.差異性：細(xì)胞中各種元素的相對含量與無機(jī)自然界的大不相同。
二、組成細(xì)胞的化學(xué)元素
1．組成細(xì)胞的元素種類：微量元素與大量元素只是在細(xì)胞內(nèi)含量的不同，而非重不重要。
2．組成細(xì)胞的元素含量：
⑴細(xì)胞鮮重含量百分比占前四位的元素是：O>C>H>N
⑵但是，不同細(xì)胞中干重百分比有差異：
①人體細(xì)胞干重含量百分比占前四位的元素是：C>O>N>H
②玉米細(xì)胞干重含量百分比占前四位的元素是：O>C>H>N
解釋：人體細(xì)胞和玉米細(xì)胞干重前四位元素不同，是因?yàn)槿梭w細(xì)胞中含蛋白質(zhì)較多，而玉米細(xì)胞中淀粉較多。不同生物體的細(xì)胞中，元素種類大體相同，但同種元素的含量相差較大。
⑶注意：細(xì)胞中的元素大多以化合物的形式存在。
三、組成細(xì)胞的化合物
1.細(xì)胞中的元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂質(zhì)等。
化合物 水 無機(jī)鹽 蛋白質(zhì) 脂質(zhì) 糖類和核酸
質(zhì)量百分比 占85~90 占1~1.5 占7~10 占1~2 占1~1.5
細(xì)胞內(nèi)含量最多的前四位化合物：水>蛋白質(zhì)>無機(jī)鹽>脂質(zhì)
2.在活細(xì)胞內(nèi)含量最多的化合物是水，在干細(xì)胞中含量最多的有機(jī)化合物是蛋白質(zhì)。
四、實(shí)驗(yàn)——檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)
1．實(shí)驗(yàn)原理
⑴還原糖＋斐林試劑 磚紅色沉淀
⑵脂肪＋蘇丹Ⅲ染液→橘黃色
⑶蛋白質(zhì)＋雙縮脲試劑→紫色
2．實(shí)驗(yàn)過程
⑴還原糖的檢測和觀察
①選材：還原糖含量較高、無色或近于無色的植物組織。（如梨勻漿、葡萄勻漿、白蘿卜勻漿）
②制備組織樣液：制勻漿→紗布過濾→取樣液。
③顯色反應(yīng)：
④結(jié)論：組織樣液中含有可溶性還原糖。
⑵脂肪的檢測和觀察
①取材：取一粒浸泡過的花生種子，去掉種皮。
②切片：用刀片在花生子葉的橫斷面上平行切下若干薄片，放至含清水的培養(yǎng)皿中備用。
③制片：選取最薄的切片，用毛筆蘸取放在載玻片中央；
在花生子葉薄片上滴2-3滴蘇丹Ⅲ染液，染色3min；
用吸水紙吸去染液，再滴1-2滴體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精，洗去浮色；
用吸水紙吸去酒精；滴1滴蒸餾水，蓋上蓋玻片，制成臨時裝片。
④觀察：先在低倍鏡下找到花生子葉的最薄處，后用高倍鏡觀察被染成橘黃色的脂肪顆粒。
⑤結(jié)論：花生子葉中有被染成橘黃色的脂肪微粒。
⑶蛋白質(zhì)的檢測和觀察
①取材：豆?jié){濾液、鮮肝提取液或雞蛋清稀釋液。
②顯色反應(yīng)：
③結(jié)論：組織樣液中含有蛋白質(zhì)。
3．材料選擇（要求組織顏色淺或近自色，目的是避免材料顏色對反應(yīng)后顏色造成干擾）
①蘋果、梨勻漿可用作還原糖待檢樣品。
西瓜不能作為還原糖檢測材料，因?yàn)槲鞴现始t色，會掩蓋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
甘蔗不能作為還原糖檢測材料，因?yàn)楦收嶂械恼崽鞘欠沁€原糖。
②馬鈴薯勻漿可用作淀粉待檢樣品。
③花生種子、花生種子勻漿可用作脂肪待檢樣品。
④豆?jié){、鮮肝提取液、蛋清可用作蛋白質(zhì)待檢樣品。（若用蛋清需要稀釋。）
4．實(shí)驗(yàn)過程需要處理：
①預(yù)留樣品：物質(zhì)檢測中，預(yù)留組織樣液作為對照。
②待測液處理：蛋清作為蛋白質(zhì)檢測材料時，必須充分稀釋，防止蛋清黏在試管內(nèi)壁。
③材料處理：脂肪檢測時，用體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液洗去浮色，不能用清水，因?yàn)槿玖弦兹苡诰凭芤憾蝗苡谒?br/>5．注意事項(xiàng)
①還原糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、麥芽糖、乳糖等。
②還原糖的檢測中，斐林試劑需等量混合均勻，現(xiàn)配現(xiàn)用。反應(yīng)原理是在加熱條件下，還原糖將Cu(OH)2還原為Cu2O沉淀。
③蛋白質(zhì)檢測時，雙縮脲試劑先加A液再加B液。先加雙縮脲試劑A液，是為了先制造堿性環(huán)境，再加入B液（且B液不能過量），使具有兩個或兩個以上肽鍵的化合物在堿性條件下與Cu2＋反應(yīng)生成紫色絡(luò)合物。若先加B液或B液過量，會生成藍(lán)色的Cu(OH)2，干擾顏色反應(yīng)。（注意：雙縮脲試劑只是檢驗(yàn)物質(zhì)中是否存在肽鍵，存在肽鍵的不一定是蛋白質(zhì)。）
第 2 節(jié) 細(xì)胞中的無機(jī)物
一、細(xì)胞中的水
1．生物含水量特點(diǎn)：
（1）水是構(gòu)成細(xì)胞的重要成分，也是活細(xì)胞中含量最多的物質(zhì)。
（2）含水量： 不同生物含水量不同；同種生物，在不同的組織、器官和不同的生長發(fā)育期含水量不同。
水生>陸生 幼年>成年>老年
代謝旺盛>代謝緩慢 幼嫩細(xì)胞>衰老細(xì)胞
2．水在細(xì)胞中以兩種形式存在。
（1）自由水：細(xì)胞中絕大部分的水以游離的形式存在，可以自由流動，叫做自由水。功能：
①良好的溶劑
②參與生化反應(yīng)（代謝）
③構(gòu)成多細(xì)胞生物體內(nèi)以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境
運(yùn)輸養(yǎng)料和代謝廢物
（2）結(jié)合水：與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)（蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)）相結(jié)合的水。是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。
3.細(xì)胞含水量與細(xì)胞代謝或抗逆性之間的關(guān)系：
（1）自由水越多，新陳代謝越旺盛，生長發(fā)育越迅速，抗逆性越弱。
（2）自由水越少，新陳代謝越緩慢，生長發(fā)育越遲緩，抗逆性越強(qiáng)。
4.聯(lián)系：自由水和結(jié)合水在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化（一定范圍內(nèi)，溫度升高時，部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水；溫度降低時，部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水）。
5.應(yīng)用
　①種子萌發(fā)時，需要吸收水分，增加自由水含量。
　②種子儲存前曬干是為了降低自由水含量，降低代謝強(qiáng)度，以延長儲存時間。
　③越冬作物減少灌溉，可提高作物對低溫的抗性。
　　【注】提示種子的含水量并不是越多越好。在一定范圍內(nèi)，種子的萌發(fā)率隨著水分的增加而升高；超過一定范圍，種子的萌發(fā)率又會隨著水分的增加而降低。
6.水的特性
　①水分子是極性分子，帶正電荷或負(fù)電荷的分子都容易與水結(jié)合→水是良好的溶劑。
　②水分子間的氫鍵易斷裂也易形成，保證水分子具有流動性
　③氫鍵使水分子具有較大的比熱容，水可以保持穩(wěn)定性。
二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽
1.無機(jī)鹽存在的形式及含量：區(qū)別于細(xì)胞中元素的存在形式！
　⑴含量：很少，約占細(xì)胞鮮重的1%—1.5%
　⑵存在形式：大多數(shù)無機(jī)鹽以離子的形式存在于細(xì)胞中，少數(shù)與化合物相結(jié)合。
2.無機(jī)鹽的生理作用：
　　功能 舉例
組成某些復(fù)雜化合物 Mg是構(gòu)成葉綠素的元素；
Fe是構(gòu)成血紅素的元素；
P是組成細(xì)胞膜、細(xì)胞核的重要成分，也是細(xì)胞必不可少的許多化合物的成分。
維持細(xì)胞和
生物體的生命活動 Na＋缺乏會引發(fā)肌肉酸痛、無力等；
哺乳動物的血液中Ca2＋的含量太低時會出現(xiàn)抽搐等癥狀。
維持細(xì)胞和生物體的平衡 酸堿平衡和滲透壓平衡。
3.常見無機(jī)鹽的作用與缺乏癥
種類 作用 缺乏引起的癥狀
Fe 構(gòu)成血紅素的元素 缺鐵性貧血
Ca 骨骼、牙齒的重要組成成分 骨骼畸形、抽搐
Mg 構(gòu)成葉綠素的元素 植物葉綠素合成受阻，影響光合作用
Na 維持動物細(xì)胞滲透壓 動物細(xì)胞滲透壓降低；
過低時不能維持正常的細(xì)胞形態(tài)
I 甲狀腺激素的重要組成成分 地方性甲狀腺腫；呆小癥
B 促進(jìn)花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長 油菜缺B時，“花而不實(shí)”
第 3 節(jié) 細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)
一、細(xì)胞中的糖類
1．組成元素：C、H、O三種元素
2．種類、分布及功能：糖類大致可以分為單糖、二糖、多糖。
種類 分布 功能
單糖 五碳糖 核糖
(C5H10O5) 植物、動物細(xì)胞中 組成RNA的成分
脫氧核糖(C5H10O4) 植物、動物細(xì)胞中 組成DNA的成分
六碳糖 葡萄糖 細(xì)胞中都有 主要的能源物質(zhì)
果糖 植物細(xì)胞中 提供能量
半乳糖 動物細(xì)胞中 提供能量
二糖
(C12H22O11) 麥芽糖 植物細(xì)胞，發(fā)芽的小麥、谷物中含量豐富 水解成單糖而供能
蔗糖 植物細(xì)胞，甘蔗、甜菜中含量豐富
乳糖 人和動物的乳汁中
多糖
(C6H10O5)n 淀粉 植物糧食作物的種子、變態(tài)根或莖等儲藏器官中 植物的儲能物質(zhì)
纖維素 植物細(xì)胞中 構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，支持、保護(hù)細(xì)胞
糖原 肌糖原 動物的肌肉組織中 人和動物細(xì)胞的儲能物質(zhì)
肝糖原 動物的肝臟中
幾丁質(zhì) 甲殼類動物和昆蟲的外骨骼 廢水處理；制作人造皮膚
（1）單糖：不能被水解，可被細(xì)胞直接吸收的糖。最常見的是葡萄糖，是細(xì)胞生命活動所需主要能源物質(zhì)。
（2）二糖：由兩分子單糖脫水縮合而成的，必須經(jīng)過水解為單糖才能被細(xì)胞吸收。最常見的二糖是蔗糖，還有麥芽糖以及人和動物乳汁中的乳糖。
（3）多糖：由多個單糖脫水縮合而成的糖，是生物體內(nèi)絕大多數(shù)糖存在的形式，必須水解為單糖才能被細(xì)胞吸收，最常見的是淀粉，作為植物細(xì)胞的儲能物質(zhì)存在于細(xì)胞中。另外還有糖原作為動物細(xì)胞的儲能物質(zhì)存在于動物細(xì)胞中。幾丁質(zhì)也是一種多糖，又稱為殼多糖，廣泛存在于甲殼類動物和昆蟲的外骨骼中。纖維素是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分，多糖的基本單位都是葡萄糖。
【注】①還原性糖有葡萄糖、果糖、麥芽糖、乳糖、半乳糖（蔗糖、多糖都不是）
②糖原分為肝糖原（儲存在肝臟細(xì)胞中）和肌糖原（儲存在肌肉細(xì)胞中），肝糖原能直接水解為葡萄糖來提高血糖濃度，但肌糖原不能直接水解為葡萄糖。
3.二糖的組成
①麥芽糖是由兩分子的葡萄糖脫水縮合形成的；
②蔗糖是由一分子的果糖和一分子的葡萄糖脫水縮合形成；
③乳糖是由一分子的半乳糖和一分子的葡萄糖脫水縮合形成的。
二、細(xì)胞中的脂質(zhì)
1.元素組成：C、H、O，有的還含有P和N。
2.脂質(zhì)的特點(diǎn)
（1）脂質(zhì)存在于所有細(xì)胞中，是組成細(xì)胞和生物體的重要有機(jī)化合物，常見的脂質(zhì)有脂肪、磷脂和固醇等，通常不溶于水，溶于脂溶性有機(jī)溶劑。
（2）與糖類不同的是脂質(zhì)分子中氧的含量遠(yuǎn)低于糖類，但氫的含量更高。
3.種類和功能：
分類 組成元素 生理功能
脂肪
(三酰甘油，甘油三酯) C、H、O ①細(xì)胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì)；
②很好的絕熱體，有隔熱、保溫作用；
③具有緩沖和減壓作用，可以保護(hù)內(nèi)臟器官。
磷脂 C、H、O、N、P 構(gòu)成細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和細(xì)胞核膜等生物膜的重要成分
固醇 膽固醇 C、H、O ①構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要成分；
②參與血液中脂質(zhì)的運(yùn)輸。
性激素 促進(jìn)人和動物生殖器官的發(fā)育以及生殖細(xì)胞的形成
維生素D 能有效地促進(jìn)人和動物腸道對鈣和磷的吸收
4.糖類是主要的能源物質(zhì)，ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，脂肪是細(xì)胞內(nèi)的良好儲能物質(zhì)。
5.脂肪是由三分子脂肪酸和一分子甘油發(fā)生反應(yīng)形成的酯。主要分布在人和動物皮下和內(nèi)臟器官周圍、植物油料種子等。脂肪酸種類包括不飽和脂肪酸（室溫下呈液態(tài)）和飽和脂肪酸（室溫下呈固態(tài)）兩大類。磷脂主要分布在人和動物的腦、卵細(xì)胞、肝臟以及大豆的種子。
6.相同質(zhì)量的脂肪和糖類相比，脂肪的碳?xì)浔壤撸械难跎伲緩氐籽趸纸庀牡难鯕飧啵a(chǎn)生的水更多，釋放的能量就更多。
三、糖類和脂質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化
1.血液中的葡萄糖除供細(xì)胞利用外，多余的部分可以合成糖原儲存起來；如果葡萄糖還有富余，就可以轉(zhuǎn)變成脂肪和某些氨基酸。
2.食物中的脂肪被消化吸收后，可以在皮下結(jié)締組織等處以脂肪組織的形式儲存起來。
3.糖類和脂肪之間的轉(zhuǎn)化程度是有明顯差異的。糖類在供應(yīng)充足的情況下，可以大量轉(zhuǎn)化為脂肪；而脂肪一般只在糖類代謝發(fā)生障礙，引起供能不足時，才會分解供能，而且不能大量轉(zhuǎn)化為糖類。
四、糖類的不同分類
1.按分布分類
（1）植物細(xì)胞特有：蔗糖、麥芽糖、淀粉、纖維素
（2）動物細(xì)胞特有：半乳糖、乳糖、糖原
（3）動植物共有：葡萄糖、核糖、脫氧核糖
2.按化學(xué)性質(zhì)分類
（1）還原糖：單糖、麥芽糖、乳糖。
（2）非還原糖：蔗糖、多糖。
3.按功能分類
（1）參與構(gòu)成細(xì)胞的重要組成成分：纖維素、脫氧核糖、核糖。
（2）細(xì)胞生命活動的主要能源物質(zhì)：葡萄糖。
（3）細(xì)胞的儲能物質(zhì)：淀粉、糖原。
五、同質(zhì)量的脂肪和糖類徹底氧化分解的比較
1.脂肪：碳、氫元素含量高，氧元素含量低，氧化分解時耗氧多，釋放的能量多。
2.糖類：碳、氫元素含量低，氧元素含量高，氧化分解時耗氧少，釋放的能量少。
第 4 節(jié) 蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)著
一、蛋白質(zhì)的功能
1.一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。蛋白質(zhì)的功能如下:
（1）結(jié)構(gòu)蛋白——如膠原蛋白、角蛋白。
（2）催化功能——絕大多數(shù)酶,如胃蛋白酶。
（3）運(yùn)輸功能——如血紅蛋白。
（4）調(diào)節(jié)功能——如胰島素。
（5）免疫功能——如抗體。
二、蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸
1.氨基酸的特點(diǎn)：
①氨基酸分子中至少有一個氨基和一個羧基，且氨基和羧基要連在同一個碳原子上。這也就是判斷一個有機(jī)物是不是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的條件。
氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：
②不同的氨基酸分子有不同的R基，這就是區(qū)分不同氨基酸的關(guān)鍵。
③有些氨基酸含多個氨基或羧基，多的氨基和羧基在R基團(tuán)中，但是R基本身不能是氨基或羧基。
④注意不同基團(tuán)的書寫：
2．氨基酸的種類和分類：
（1）自然界中氨基酸已發(fā)現(xiàn)有300多種，但構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類大約有21種，包括必需氨基酸和非必需氨基酸。
（2）非必需氨基酸：人體自身能夠合成，可以通過其他化合物轉(zhuǎn)化而來。（氨基轉(zhuǎn)換作用）
（3）必需氨基酸：人體內(nèi)有8種（嬰兒9種——組氨酸），必須從食物中獲取。
三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性
1．氨基酸通過脫水縮合的方式形成多肽
①脫水縮合：一個氨基酸分子的羧基(—COOH)與另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時脫去一分子的水，這種結(jié)合方式叫做脫水縮合。
脫水縮合產(chǎn)生的H2O中的H來自羧基和氨基，O來自羧基。
②連接兩個氨基酸分子的化學(xué)鍵叫做肽鍵。表示為—NH—CO—。
③由兩個氨基酸脫水縮合而成的化合物，叫做二肽。3個氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫三肽，4個氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫四肽，以此類推。由多個氨基酸分子縮合而成，含多個肽鍵的化合物，叫做多肽。
④多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，叫做肽鏈。
⑤多肽鏈盤曲、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。許多蛋白質(zhì)都含有2條或多條肽鏈，它們通過一定的化學(xué)鍵如二硫鍵（-S-S-）相互結(jié)合在一起。
⑥蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：
氨基酸 肽鏈（鏈狀） 蛋白質(zhì)(空間結(jié)構(gòu))
2．蛋白質(zhì)分子具有多樣性的原因 ：
⑴組成肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目、排列順序不同，所形成的肽鏈結(jié)構(gòu)不同。（從構(gòu)成肽鏈的氨基酸角度分析）
⑵肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別。 （從空間結(jié)構(gòu)角度）
3．蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和相關(guān)計算：
⑴蛋白質(zhì)的化學(xué)組成：C、H、O、N、有的還有S，從氨基酸的結(jié)構(gòu)通式出發(fā)，蛋白質(zhì)應(yīng)含有C、H、O、N元素，但蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)中肽鏈之間的連接和固定需要“二硫鍵”，所以蛋白質(zhì)中有的還含有S，S元素應(yīng)該存在于某些氨基酸的R基中（--SH巰基）。有些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，比如血紅蛋白中還有Fe。
⑵蛋白質(zhì)相關(guān)的計算
①肽鍵數(shù)＝失去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)；環(huán)狀肽中氨基酸數(shù)＝脫去的水分子數(shù)＝肽鍵數(shù)。
②一個氨基酸至少含有的氨基數(shù)或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)。
游離氨基或羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基中含有的氨基或羧基數(shù)。
環(huán)狀肽的主鏈中無氨基和羧基，環(huán)狀肽中氨基或羧基數(shù)目取決于構(gòu)成環(huán)狀肽的氨基酸R基中的氨基
和羧基數(shù)目。
③假設(shè)n個氨基酸形成m條肽鏈，設(shè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，那么由這些氨基酸形成的蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為　n×a－（n－m）×18　。（若有p個二硫鍵生成，則還應(yīng)減去2p）。
④氧原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)×2＋R基上的氧原子數(shù)＝各氨基酸中氧原子總數(shù)－脫去水分子數(shù)
氮原子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)＋R基上的氮原子數(shù)＝各氨基酸中氮原子的總數(shù)
四、高中生物中常見的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)的物質(zhì)的分類
本質(zhì)為蛋白質(zhì)的物質(zhì) 解釋
大多數(shù)酶 絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA（如核酶）
部分激素
（如生長激素、胰島素） 有些激素是蛋白質(zhì)，有些激素是氨基酸衍生物或脂質(zhì)
抗體 抗體是漿細(xì)胞分泌的分泌蛋白（免疫球蛋白）
抗原 大多數(shù)抗原是糖蛋白（蛋白質(zhì)）
受體（激素受體、遞質(zhì)受體、抗原識別受體） 受體大多數(shù)是糖蛋白，少數(shù)是蛋白質(zhì)
轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白
（載體蛋白、通道蛋白） 生物膜上參與協(xié)助擴(kuò)散、主動運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)（載體蛋白）
五、蛋白質(zhì)變性
1．變性：蛋白質(zhì)在某些物理和化學(xué)因素作用下其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象。變性因素有強(qiáng)酸、 堿、高溫、酒精、重金屬鹽等。變性不可逆。
如：雞蛋煮熟后由于蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，易于被蛋白酶水解，因而易于消化；經(jīng)
過加熱、加酸、加酒精等引起細(xì)菌和病毒的蛋白質(zhì)變性，可以達(dá)到消毒、滅菌的目的。
2．蛋白質(zhì)的鹽析、變性和水解的區(qū)別：
①鹽析：蛋白質(zhì)鹽析是由溶解度的變化引起的，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化。
②變性：蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些物理或化學(xué)因素作用下其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象。變性的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了不可逆的變化，肽鏈變得松散，喪失了生物活性，但是肽鍵一般不斷裂。蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此熟雞蛋、熟肉容易被消化。變性的蛋白質(zhì)加入雙縮脲試劑仍然可以產(chǎn)生紫色反應(yīng)。
③水解：在蛋白酶的作用下，肽鍵斷裂，蛋白質(zhì)分解為短肽和氨基酸。水解和脫水縮合的過程是相反的。
第5節(jié) 核酸是遺傳信息的攜帶者
一、核酸的種類及其分布
1．種類：脫氧核糖核酸（簡稱DNA）、核糖核酸（簡稱RNA）
2．核酸的分布：
（1）真核細(xì)胞的DNA主要分布在細(xì)胞核中，線粒體、葉綠體內(nèi)也含有少量；RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。
（2）原核細(xì)胞DNA主要分布在擬核，少量分布在細(xì)胞質(zhì)，RNA分布在細(xì)胞質(zhì)中。
（3）病毒只含有一種核酸，即DNA或RNA，位于病毒的內(nèi)部。
3.功能：核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。
4.核酸的化學(xué)元素：C、H、O、N五種
二、核酸是由核苷酸連接而成的長鏈
1．核酸的組成元素：C、H、O、N、P
2．核酸的基本組成單位——核苷酸
（1）組成：核苷酸是由一分子含氮堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成。
（2）分類：
①組成DNA的四種脫氧核苷酸：
②組成RNA的四種核糖核苷酸：
③A：腺嘌呤、T：胸腺嘧啶、C：胞嘧啶、 G：鳥嘌呤、U：尿嘧啶。
（3）核苷酸鏈：若干個核苷酸脫水縮合形成磷酸二酯鍵。
（4）核酸的結(jié)構(gòu)層次：
DNA一般由兩條脫氧核苷酸鏈組成，且呈現(xiàn)雙螺旋的結(jié)構(gòu)。RNA一般由一條核糖核苷酸鏈組成。
①DNA：脫氧核糖核苷酸 脫氧核糖核苷酸鏈 脫氧核糖核酸（DNA）
②RNA：核糖核苷酸 核糖核苷酸鏈 核糖核酸（RNA）
3．核酸分子的多樣性：構(gòu)成核酸的核苷酸數(shù)目成千上萬，排列順序千變?nèi)f化。
4．核酸分子的特異性：每個核酸中核苷酸的數(shù)且和排列順序是特定的。
5．核酸的功能：核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有重要作用。
6．DNA和RNA的比較
DNA（脫氧核糖核酸） RNA（核糖核酸）
鏈條數(shù) 2條 1條
基本單位 脫氧核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖 脫氧核糖 核糖
含氮堿基 A、T、C、 G A、U、C、 G
分布 主要在細(xì)胞核 主要在細(xì)胞質(zhì)
7．真核生物、原核生物及病毒的核酸及遺傳物質(zhì)
核酸 遺傳物質(zhì)
類型 核苷酸種類 堿基種類 類型 核苷酸種類 堿基種類
真核細(xì)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、生物大分子以碳鏈為骨架
1.多糖、蛋白質(zhì)和核酸分別以單糖、氨基酸和核苷酸為單體組成多聚體，相對分子質(zhì)量很大，稱為生物大分子。
2.生物大分子是由許多單體連接成的多聚體，每一個單體都以若干個相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架。
3.碳是生命的核心元素。
4．生物大分子的組成特點(diǎn)及多樣性的原因：
名稱 單體 化學(xué)通式 聚合方式 多樣性的原因
多糖 葡萄糖 C6H12O6 脫水縮合 葡萄糖數(shù)目不同
糖鏈的分支不同
化學(xué)鍵不同
蛋白質(zhì) 氨基酸 ①氨基酸數(shù)目不同；
②氨基酸種類不同；
③氨基酸排列順序不同；
④肽鏈的折疊方式及空間結(jié)構(gòu)不同
核酸
(DNA和RNA） 核苷酸 核苷酸數(shù)目不同
核苷酸排列順序不同
核苷酸種類不同
5．有機(jī)物的水解產(chǎn)物和代謝終產(chǎn)物
物質(zhì) 水解產(chǎn)物 代謝終產(chǎn)物
初步水解產(chǎn)物 徹底水解產(chǎn)物
淀粉、纖維素、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
蛋白質(zhì) 多肽 氨基酸
核酸 DNA 四種脫氧核苷酸 脫氧核糖、磷酸、
4種含氮堿基
RNA 四種核糖核苷酸 核糖、磷酸、
4種含氮堿基
第 3 章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)
第 1 節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能
1.細(xì)胞膜的功能
（1）將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開，為細(xì)胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，而細(xì)胞壁不是細(xì)胞這一生命系統(tǒng)的邊界（因?yàn)榧?xì)胞壁具有全透性，無法在細(xì)胞壁內(nèi)制造一個穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，因此……）。
（2）控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，包括代謝底物的輸入與代謝產(chǎn)物的排除，其中伴隨著能量的傳遞；細(xì)胞膜的控制作用是相對的，一些有害的物質(zhì)也可能進(jìn)入細(xì)胞。（細(xì)胞膜功能特點(diǎn)：選擇透過性）
（3）進(jìn)行細(xì)胞之間的信息交流
①物質(zhì)傳遞：內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素（如胰島素）隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。
②接觸傳遞：相鄰兩個細(xì)胞的細(xì)胞膜接觸，信息從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞。如，精子和卵細(xì)胞之間的識別和結(jié)合。
③通道傳遞：相鄰兩個細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過通道進(jìn)入另一個細(xì)胞。如高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，也有信息交流的作用。
二、細(xì)胞膜成分的探索
1.1895年，歐文頓發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易穿過細(xì)胞膜；不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易穿過細(xì)胞膜。
（1）推測：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。
（2）相似相溶原理：溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)上相似，能彼此相溶，例如同為脂質(zhì)的物質(zhì)可以相溶。
2.通過一定的方法制備出純凈的細(xì)胞膜，進(jìn)行化學(xué)分析，得知組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。
3.純凈的細(xì)胞膜制備方法：
①選材：哺乳動物成熟的紅細(xì)胞
原因：a.動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁。
b.哺乳動物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核和細(xì)胞器，易用差速離心法得到不摻雜細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的純凈的細(xì)胞膜。
c.紅細(xì)胞數(shù)量多，材料易得。
②原理：細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)有一定濃度。把紅細(xì)胞放入清水中，水會進(jìn)入紅細(xì)胞，導(dǎo)致紅細(xì)胞吸水漲破，使細(xì)胞膜內(nèi)的物質(zhì)流出來，除去細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)得到細(xì)胞膜。（其實(shí)就是發(fā)生滲透作用吸水）
③過程：a．將紅細(xì)胞稀釋液制成裝片。（用生理鹽水進(jìn)行稀釋）——等滲溶液
b．在高倍鏡下觀察，蓋玻片一側(cè)滴加蒸餾水，在另一側(cè)用吸水紙吸引。（引流法）
c．紅細(xì)胞凹陷消失，體積增大，最后導(dǎo)致細(xì)胞破裂，內(nèi)容物流出。
④利用差速離心法將細(xì)胞內(nèi)容物與細(xì)胞膜相分離，獲得純凈的細(xì)胞膜。
4.磷脂的一端為親水的頭，兩個脂肪酸一端為疏水的尾，多個磷脂分子在水中總是自發(fā)地形成雙分子層。
5.1925年戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣——水界面上鋪展為單分子層，測得單層分子的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。推測：細(xì)胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。 磷脂的其他排列方式
6.1935年，丹尼利和戴維森推測細(xì)胞膜除脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)。
7.細(xì)胞膜的成分是脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類，主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。
不同種類的細(xì)胞，細(xì)胞膜的成分及各成分的含量不完全相同。
①脂質(zhì)，約占細(xì)胞膜總質(zhì)量的50%。細(xì)胞膜所含脂質(zhì)主要是磷脂和少量的膽固醇（動物細(xì)胞膜中有一定量的膽固醇，而植物細(xì)胞膜中膽固醇的含量幾乎沒有）。
②蛋白質(zhì)，約占40%。蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜行使功能方面起著重要的作用，所以功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量就越多。
③糖類，約占2%-10%。在細(xì)胞膜的外表面與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合形成糖被。
三、對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索
1.1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)，提出假說：所有的細(xì)胞膜都
由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，把細(xì)胞膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。
2.20世紀(jì)60年代，對細(xì)胞膜靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑：細(xì)胞膜的復(fù)雜功能難以實(shí)現(xiàn)，就連細(xì)胞的生長、變
形蟲的變形運(yùn)動這樣的現(xiàn)象都難以解釋。
3.1970年，用綠色熒光染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)，再用紅色熒光染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合。在37℃環(huán)境40分鐘后，兩種顏色的熒光均勻分布。這一實(shí)驗(yàn)及相關(guān)其他實(shí)驗(yàn)表明：細(xì)胞膜具有流動性。
4.1972年，辛格和尼克爾森提出“流動鑲嵌模型”。
四、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容
1.流動鑲嵌模型認(rèn)為，細(xì)胞膜主要由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。
（1）磷脂雙分子層是膜的基本支架，其內(nèi)部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或離子不能自由通過，因此具有屏障作用。
（2）蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。
2.細(xì)胞膜不是靜止不動的，而是具有流動性，主要表現(xiàn)為構(gòu)成膜的磷脂分子可以側(cè)向移動，膜中的蛋白質(zhì)大多也能運(yùn)動。【流動性】
細(xì)胞膜的流動性對于細(xì)胞完成物質(zhì)運(yùn)輸、生長、分裂、運(yùn)動等功能都是非常重要的。
3.細(xì)胞膜的外表面還有糖類分子，它和蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)結(jié)合形成糖脂，這些糖類分子叫做糖被。【不對稱性】
（1）糖被與細(xì)胞表面的識別、細(xì)胞間的信息傳遞等功能有密切關(guān)系。
（2）有糖被的一側(cè)為細(xì)胞膜的外側(cè)，無糖被的一側(cè)為細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)。
①細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流動性。
②細(xì)胞膜的功能特點(diǎn)：選擇透過性。
五、細(xì)胞壁（全透性）
1.細(xì)胞壁的主要成分：纖維素和果膠。
2.主要生理功能：對植物細(xì)胞有支持和保護(hù)作用。植物細(xì)胞壁對于植物體起著骨架的作用，以維持細(xì)胞正常的形態(tài)。
3.去壁方法：酶解法——用纖維素酶和果膠酶處理。
4.特性：全透性，伸縮性小。
第2節(jié) 細(xì)胞器之間的分工合作
一、相關(guān)概念
（1）真核細(xì)胞一般都是由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核組成。
（2）細(xì)胞質(zhì)：在細(xì)胞膜以內(nèi)、細(xì)胞核以外的結(jié)構(gòu)，叫做細(xì)胞質(zhì)。細(xì)胞質(zhì)主要包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。
（3）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)：由水、無機(jī)鹽、脂質(zhì)、糖類、氨基酸、核苷酸和多種酶等組成，呈膠質(zhì)狀態(tài)。其中進(jìn)行著多種化學(xué)反應(yīng)，是細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場所。
（4）細(xì)胞器：細(xì)胞質(zhì)中具有特定功能的各種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的總稱。包括線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、核糖體等。
（5）細(xì)胞骨架：由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，維持著細(xì)胞的形態(tài)，錨定并支撐著許多細(xì)胞器，與細(xì)胞運(yùn)動、分裂、分化以及物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞等生命活動密切相關(guān)。
二、細(xì)胞器之間的分工合作
1．各細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能
分布 形態(tài)結(jié)構(gòu) 功能 示意圖
線粒體 動、植物細(xì)胞都有 雙層膜、內(nèi)膜向內(nèi)凸起形成嵴、基質(zhì)（含少量DNA、RNA） 有氧呼吸的主要場所，是細(xì)胞的“動力車間”，細(xì)胞生命活動所需的能量，大約95%來自線粒體
葉綠體 主要在綠色植物葉肉細(xì)胞中 雙層膜，有基粒、基質(zhì)（含少量DNA、RNA） 光合作用的場所，是植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”
內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 動、植物細(xì)胞都有 單層膜，由膜圍成的管狀、泡狀或扁平囊狀結(jié)構(gòu)連接形成一個連續(xù)的內(nèi)腔相通的膜性管道系統(tǒng) ①粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：膜上附著核糖體，參與蛋白質(zhì)的合成與加工。②光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：無核糖體，參與脂質(zhì)的合成。
高爾基體 動、植物細(xì)胞都有 單層膜的扁平膜囊狀物 對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝的“車間”及“發(fā)送站”；植物細(xì)胞中與細(xì)胞壁的形成有關(guān)；動物細(xì)胞中與細(xì)胞分泌物的形成有關(guān)。
液泡 主要存在于植物細(xì)胞中 單層膜，內(nèi)有細(xì)胞液，含糖類、無機(jī)鹽、色素和蛋白質(zhì)等 可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境，充盈的液泡還可使植物細(xì)胞保持堅(jiān)挺
溶酶體 主要分布在動物細(xì)胞 單層膜的囊狀小泡，內(nèi)含有多種水解酶 分解衰老、損傷的細(xì)胞器，吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或細(xì)菌
核糖體 動、植物細(xì)胞都有 無膜結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)和RNA組成 是 “生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機(jī)器”
中心體 動物和低等植物細(xì)胞中 無膜，由兩個互相垂直排列的中心粒及周圍物質(zhì)組成 與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)
①細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)所含的化學(xué)成分不完全相同，所具有的生理功能也不同。
②某些植物細(xì)胞液泡中的色素是花青素，與花和果實(shí)等的顏色有關(guān)；葉綠體中的色素是葉綠素等，與光合作用有關(guān)。
③各種細(xì)胞器并不是在每個細(xì)胞中都同時存在的。如植物根部細(xì)胞中沒有葉綠體；分生區(qū)細(xì)胞無大液泡；成年蛔蟲的體細(xì)胞、哺乳動物的成熟紅細(xì)胞無線粒體。
④細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)：需能量多的細(xì)胞含線粒體較多，如心肌、肝臟、腎小管等部位的細(xì)胞；分泌蛋白合成旺盛的細(xì)胞含核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體較多，如腸腺、胰腺等。
⑤細(xì)胞器并不是漂浮于細(xì)胞液中的，細(xì)胞質(zhì)中有支撐它們的結(jié)構(gòu)——細(xì)胞骨架。
⑥溶酶體中的水解酶屬于蛋白質(zhì)，且其并不是在溶酶體中合成的，而是在核糖體上合成，且需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等。
⑦線粒體和葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的比較：
名稱 圖例 結(jié)構(gòu)與功能
線粒體 ①外膜：使線粒體與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分隔開
②內(nèi)膜：向內(nèi)腔折疊形成
③嵴，擴(kuò)大了線粒體內(nèi)的膜面積；附著有與有氧呼吸有關(guān)的酶
④線粒體基質(zhì)：呈膠質(zhì)狀態(tài)，分布在冉的周圍，含少量 DNA、RNA及核糖體，分布有與有氧呼吸有關(guān)的酶
葉綠體 ①外膜：使葉綠體與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分隔開
②內(nèi)膜
③基粒：由囊狀結(jié)構(gòu)的類囊體堆疊而成，擴(kuò)大了葉綠本內(nèi)的膜面積；分布有能吸收光能的色素及與光合作用有關(guān)的酶
④葉綠體基質(zhì)：呈膠質(zhì)狀態(tài)，分布在基粒的周圍，含少量 DNA、RNA 及核糖體，分布有與光合作用有關(guān)的酶
2.分離細(xì)胞器的方法——差速離心法。
3.注意：
①沒有葉綠體或中央液泡的細(xì)胞不一定是動物細(xì)胞。如植物根尖分生區(qū)細(xì)胞沒有大液泡，也不含葉綠體。
②能進(jìn)行光合作用的生物不一定有葉綠體，如藍(lán)藻。
③有中心體的細(xì)胞不一定就是動物細(xì)胞，如低等植物細(xì)胞也含有中心體。
④同一生物不同細(xì)胞的細(xì)胞器種類和數(shù)量不一定相同，如洋蔥根尖細(xì)胞無葉綠體。
⑤具有細(xì)胞壁的細(xì)胞不一定是植物細(xì)胞，如細(xì)菌有細(xì)胞壁。
4．細(xì)胞器的分類：
膜結(jié)構(gòu) 單層膜結(jié)構(gòu) 細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡、溶酶體
雙層膜結(jié)構(gòu) 線粒體、葉綠體、細(xì)胞核（核膜）
無膜結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁、中心體、核糖體
分布 動物細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu) 中心體
植物細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁、葉綠體、液泡
動植物細(xì)胞共有的細(xì)胞器 線粒體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體
成分 具有色素的細(xì)胞器 葉綠體、液泡
具有DNA的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 細(xì)胞核（染色體）、線粒體、葉綠體
具有RNA的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體、核糖體
功能 與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的細(xì)胞器 線粒體、葉綠體
代謝過程中能產(chǎn)生水的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 線粒體、葉綠體、核糖體、高爾基體
與分泌蛋白的分泌過程有關(guān)的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 核糖體（合成）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（運(yùn)輸）、高爾基體（分泌）、細(xì)胞膜、線粒體（供能）
與細(xì)胞有絲分裂有關(guān)的細(xì)胞器 中心體（發(fā)出星射線形成紡錘體）、核糖體（合成有關(guān)蛋白質(zhì)）、線粒體（供能）、高爾基體（參與細(xì)胞壁的形成）
與光合作用有關(guān)的細(xì)胞器 葉綠體
與有氧呼吸有關(guān)的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體
與核糖體形成有關(guān)的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 核仁
與植物細(xì)胞有絲末期細(xì)胞壁形成有關(guān)的細(xì)胞器 高爾基體
與蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)的形成有關(guān)的細(xì)胞器 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
與主動運(yùn)輸（或物質(zhì)運(yùn)輸）有關(guān)的細(xì)胞器 核糖體（合成載體）、線粒體（供能）
在動植物細(xì)胞中普遍存在，但功能不同的細(xì)胞器 高爾基體（在動物細(xì)胞內(nèi)與分泌物的形成有關(guān)；在植物細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞壁的形成有關(guān)）
能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（呼吸作用）、
葉綠體（光合作用）
三、用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動
1.原理
（1）葉綠體一般呈綠色、扁平的橢球或球形。可以在高倍顯微鏡下觀察它的形態(tài)和分布。
（2）活細(xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)處于不斷流動的狀態(tài)。觀察細(xì)胞質(zhì)的流動，可用細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的葉綠體的運(yùn)動作為標(biāo)志。
2.方法步驟
（1）制作蘚類葉片的臨時裝片，并觀察葉綠體的形態(tài)和分布。
①取材：取一片蘚類的小葉（或取菠菜葉捎帶葉肉下表皮）放入盛有清水的培養(yǎng)皿中。
選用蘚類葉片或者菠菜葉稍帶些葉肉的下表皮的原因：蘚類葉片很薄，由單層葉肉細(xì)胞構(gòu)成，可直接觀察，且葉綠體較大。菠菜葉接近下表皮的葉肉細(xì)胞排列疏松、易取，且所含葉綠體數(shù)目少，個體大，便于觀察。
②制作臨時裝片：往載玻片中央滴一滴清水→將葉片放入水滴中→蓋上蓋玻片。
③觀察：低倍鏡找到要觀察的葉綠體，再換用高倍鏡觀察。
（2）制作黑藻葉片臨時裝片并觀察細(xì)胞質(zhì)的流動
①取材：供觀察用的黑藻，事先應(yīng)放在光照、室溫條件下培養(yǎng)。（黑藻幼嫩的小葉葉片薄而小，僅有一層葉肉細(xì)胞，便于觀察。）
②制作臨時裝片：往載玻片中央滴一滴清水→將黑藻幼嫩的小葉放入水滴中→蓋上蓋玻片。
③觀察：低倍鏡找到黑藻葉肉細(xì)胞，換用高倍鏡觀察。
3.注意：
（1）葉綠體在細(xì)胞內(nèi)可隨細(xì)胞質(zhì)的流動而流動，若在視野中觀察到細(xì)胞質(zhì)逆時針流動，則實(shí)際的流動方向是逆時針。
（2）觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動時，臨時裝片應(yīng)隨時保持有水狀態(tài)，以免影響細(xì)胞的活性。
四、細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合
1．分泌蛋白：在細(xì)胞內(nèi)合成，分泌到細(xì)胞外起作用的蛋白質(zhì)。如消化酶、抗體、一部分激素等。
2．研究方法：同為素標(biāo)記法
（1）概念：用物理性質(zhì)特殊的同位素來標(biāo)記化學(xué)反應(yīng)中原子的去向。
（2）用途：可用于示蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。
（3）同位素：同一元素中，質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子。
3.分泌蛋白的合成、加工及運(yùn)輸過程：
⑴該過程涉及到的細(xì)胞器：核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體。
⑵在分泌蛋白的合成、加工、運(yùn)輸?shù)倪^程中需要消耗能量。這些能量主要來自線粒體。
⑶分泌蛋白的合成和運(yùn)輸過程中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細(xì)胞膜面積的變化曲線：
其中，①、a、——內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜；②、b、——高爾基體膜；③、c、——細(xì)胞膜
五、細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)
1.概念：細(xì)胞膜、核膜以及細(xì)胞器膜，在結(jié)構(gòu)和功能上都是緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體，它們形成的結(jié)構(gòu)體系，叫做細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)。
2.功能：
（1）細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，同時在細(xì)胞與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的過程中起著決定性作用。
（2）許多重要的化學(xué)反應(yīng)都在生物膜上進(jìn)行，細(xì)胞內(nèi)廣闊的膜面積提供了大量的附著位點(diǎn)，有利于化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。
（3）各種生物膜把細(xì)胞分割成一個個小的區(qū)室，使得細(xì)胞內(nèi)能夠同時進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，而不會互相干擾，保證了細(xì)胞生命活動高效、有序地進(jìn)行。
3.特點(diǎn)：各種生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)相似，在結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系，進(jìn)一步體現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)配合。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)連核膜，外連細(xì)胞膜，在結(jié)構(gòu)上直接聯(lián)系。
第 3 節(jié) 細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能
一、細(xì)胞核的功能
1.探究細(xì)胞核功能的相關(guān)實(shí)驗(yàn)
（1）黑白美西螈核移植實(shí)驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)中,黑美西螈提供細(xì)胞核，白美西螈提供細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)，結(jié)果后代全部是黑色的。結(jié)論：生物體性狀的遺傳是由細(xì)胞核控制的
（2）蠑螈受精卵橫縊實(shí)驗(yàn)：A 部分無核，停止分裂；B 部分有核，正常分裂，從 B 部分向 A 部分?jǐn)D入一個細(xì)胞核后，A 部分有細(xì)胞核，開始分裂。結(jié)論：細(xì)胞核控制著細(xì)胞的分裂、分化
（3）變形蟲切割與核移植實(shí)驗(yàn)：變形蟲細(xì)胞中，有細(xì)胞核無細(xì)胞質(zhì)時死亡，有細(xì)胞質(zhì)無細(xì)胞核時死亡，細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)在變形蟲的生命活動中必不可少。結(jié)論：細(xì)胞核是細(xì)胞生命活動的控制中心
（4）傘藻嫁接、核移植實(shí)驗(yàn)：新長 的傘帽都與提供細(xì)胞核的傘藻的傘帽相同。結(jié)論：生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成與細(xì)胞核有關(guān)
2.細(xì)胞核的功能：細(xì)胞核是遺傳信息庫，控制著細(xì)胞的代謝和遺傳。
3．原核細(xì)胞的細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心，遺傳物質(zhì)貯存和復(fù)制的主要場所是擬核。
二、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)
1．除了高等植物成熟的篩管細(xì)胞和哺乳動物成熟的紅細(xì)胞等極少數(shù)細(xì)胞外，真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。
2．細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)：
（1）核膜：雙層膜，把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開。對物質(zhì)進(jìn)出具有選擇透過性。
（2）核仁：與某種RNA（rRNA）的合成以及核糖體的形成有關(guān)。蛋白質(zhì)合成旺盛的細(xì)胞中，核仁的體積相對較大。（原核細(xì)胞無核仁，原核細(xì)胞中核糖體的形成與核仁無關(guān)。）
（3）核孔：實(shí)現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流。核孔是大分子物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、RNA)進(jìn)出細(xì)胞核的通道，離子和小分子可穿過核膜，核孔對物質(zhì)進(jìn)入具有選擇透過性。代謝旺盛的細(xì)胞中，核孔數(shù)目較多。
（4）染色質(zhì)：主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，DNA是遺傳信息的載體。（DNA的主要載體是染色質(zhì)，除此之外線粒體和葉綠體還有少量DNA。）
3．染色質(zhì)與染色體：
不同 染色質(zhì) 染色體
存在時期 分裂結(jié)束時 分裂時
形態(tài) 細(xì)絲狀 圓柱狀或桿狀
相同 成分 主要是DNA和蛋白質(zhì)
特性 易被堿性染料染成深色
功能 遺傳物質(zhì)的主要載體
關(guān)系 同一種物質(zhì)不同時期的兩種狀態(tài)
三、細(xì)胞是一個統(tǒng)一的整體
1.細(xì)胞作為基本的生命系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精巧；細(xì)胞各組分之間分工合作成為一個統(tǒng)一的整體。細(xì)胞既是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位，也是生物體代謝和遺傳的基本單位。
1.建構(gòu)模型
⑴概念：模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性的描述。
⑵類型：物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。
①物理模型：以實(shí)物或畫圖形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征。如沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。
②概念模型：用線條和文字直觀而形象地表示出某些概念之間的關(guān)系。如課本60頁的動物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能概念圖。
③數(shù)學(xué)模型：以數(shù)學(xué)關(guān)系式或坐標(biāo)圖表示生物學(xué)規(guī)律。
⑶舉例：真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型屬于物理模型，直觀而概括地反映了真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
第 4 章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出
第 1 節(jié) 被動運(yùn)輸
一、水進(jìn)出細(xì)胞的原理
1．滲透作用：
⑴滲透作用：指水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴(kuò)散。
擴(kuò)散：是分子或離子等從含量高處向含量低處運(yùn)動的現(xiàn)象。
⑵半透膜：①指某些物質(zhì)可以透過而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜，物質(zhì)能夠通過半透膜取決于物質(zhì)分子的大小。
②半透膜既包括有小孔徑的材料， 如玻璃紙等，也包括活的生物膜。死亡細(xì)胞的生物膜沒有選擇透過性，不是半透膜。
⑶滲透壓：指溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力。溶液滲透壓的大小，取決于單位體積溶液中溶質(zhì)微粒的數(shù)目：溶質(zhì)微粒越多，即溶液濃度越高，對水的吸引力越大，溶液滲透壓越高。
⑷發(fā)生滲透作用的條件：
①具有一層半透膜
②半透膜兩側(cè)具有濃度差
滲透系統(tǒng)的溶液濃度指物質(zhì)的量濃度而不是質(zhì)量百分比濃度，實(shí)質(zhì)是指滲透壓，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的質(zhì)量濃度相等，但10%蔗糖溶液的滲透壓小，故水可以通過半透膜由蔗糖向葡萄糖溶液移動。
⑸滲透的方向：水分子從水的相對含量高的一側(cè)向相對含量低的一側(cè)滲透。（從溶液的濃度來看就是低濃度溶液中的水向高濃度溶液中滲透的過程）滲透作用過程中，兩溶液間水分子進(jìn)行雙向運(yùn)動，當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡時，仍存在水分子的進(jìn)出。
2．動物細(xì)胞的吸水和失水：
⑴動物細(xì)胞與外界溶液可以構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)：
①活細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜；
②細(xì)胞質(zhì)有一定的濃度，與外界溶液能形成一定的濃度差。
⑵細(xì)胞吸水或失水的多少取決于細(xì)胞膜兩側(cè)的濃度差。
①外界溶液濃度 < 細(xì)胞質(zhì)濃度時 細(xì)胞吸水膨脹
②外界溶液濃度 > 細(xì)胞質(zhì)濃度時 細(xì)胞失水皺縮
③外界溶液濃度 = 細(xì)胞質(zhì)濃度時 水分進(jìn)出細(xì)胞處于動態(tài)平衡
3．水進(jìn)出植物細(xì)胞
⑴成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)
①植物細(xì)胞的細(xì)胞膜外面有一層細(xì)胞壁。研究表明，對于水分子來說，細(xì)胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通過細(xì)胞壁，細(xì)胞壁的作用主要是保護(hù)和支持細(xì)胞，伸縮性比較小。
②植物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡內(nèi)的細(xì)胞液。
③細(xì)胞膜和液泡膜以及這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)稱為原生質(zhì)層。
④植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，植物細(xì)胞也是通過滲透作用吸水和失水的。
⑵探究植物細(xì)胞吸水和失水
①方法步驟：
Ⅰ.選取新鮮洋蔥鱗片葉，取外表皮（有中央液泡，且顏色深便于觀察）制成臨時裝片。
Ⅱ.用低倍鏡觀察：有一個紫色的中央大液泡，原生質(zhì)層緊貼細(xì)胞壁。
Ⅲ.從蓋玻片一側(cè)滴入0.3g/mL蔗糖溶液，另一側(cè)用吸水紙引流（重復(fù)幾次）。
Ⅳ.用低倍鏡觀察：中央液泡逐漸變小，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁逐漸分離。【質(zhì)壁分離】
Ⅴ.在蓋玻片一側(cè)滴入清水，另一側(cè)用吸水紙引流（重復(fù)幾次）。
Ⅵ.用低倍鏡觀察：中央液泡逐漸變大，原生質(zhì)層逐漸緊貼細(xì)胞壁。【質(zhì)壁分離復(fù)原】
②結(jié)論：植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，植物細(xì)胞也是通過滲透作用吸水和失水的。
③現(xiàn)象及原因分析：
Ⅰ.質(zhì)壁分離：植物細(xì)胞因?yàn)槭湛s，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁發(fā)生分離的現(xiàn)象。
原因：外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度，原生質(zhì)層具半透性且其伸縮性比細(xì)胞壁大。
Ⅱ.質(zhì)壁分離復(fù)原：發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細(xì)胞因吸水膨脹，恢復(fù)為原來的狀態(tài)。
原因：外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度，外界溶液中的水就透過原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞液。
④質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象的應(yīng)用：
Ⅰ.判斷細(xì)胞的活性。
Ⅱ.測定細(xì)胞液濃度的范圍。
Ⅲ.比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度。
Ⅳ. 比較未知濃度溶液的濃度大小。
Ⅴ. 驗(yàn)證原生質(zhì)層和細(xì)胞壁伸縮性大小。
⑤質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象發(fā)生的條件：只有活的、具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞才可發(fā)生質(zhì)壁分離，
動物細(xì)胞（沒有細(xì)胞壁）和根尖分生區(qū)細(xì)胞（沒有在液泡）不能發(fā)生質(zhì)壁分離。
⑥質(zhì)壁分離后的三種“復(fù)原”情況分析：
　　Ⅰ.不能復(fù)原：所用外界溶液濃度過大或有毒性，使細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)過程中因過度失水而死亡；或質(zhì)壁分離時間過長，使細(xì)胞長時間缺水而死亡。
　　Ⅱ.需將外界溶液置換成清水（或低濃度溶液）才能復(fù)原：因?yàn)橘|(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)所用外界溶液的溶質(zhì)分子不被植物細(xì)胞吸收，如蔗糖。
　　Ⅲ.可以自動復(fù)原：因?yàn)橥饨缛芤旱娜苜|(zhì)分子可被植物細(xì)胞主動吸收，如一定濃度的KNO3溶液、葡萄糖溶液、尿素溶液等。（自動復(fù)原的原因可分為兩方面，一是植物細(xì)胞在失水的過程中，細(xì)胞液濃度升高；另一方面是植物細(xì)胞可主動吸收外界溶液中的溶質(zhì)分子，使細(xì)胞液濃度進(jìn)一步升高，當(dāng)細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度時，進(jìn)入細(xì)胞的水分子多于從細(xì)胞出去的水分子，所以發(fā)生自動復(fù)原）。
二、被動運(yùn)輸
1.被動運(yùn)輸：像水分子這樣，物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動運(yùn)輸。
2.分類：包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散
分類 自由擴(kuò)散(也叫簡單擴(kuò)散) 協(xié)助擴(kuò)散(也叫易化擴(kuò)散)
定義 物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式 借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散方式
運(yùn)輸方向 順濃度梯度（高濃度→低濃度）
是否需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 不需要 需要
是否消耗能量 不消耗
舉例 ①氣體：O2、CO2、NH3等
②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有機(jī)物
③少部分水 ①離子和一些小分子有機(jī)物，如葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞
②大部分水
直接影響因素 濃度差 濃度差；
細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量
圖例
⑴自由擴(kuò)散（簡單擴(kuò)散）
①概念：物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式，不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和能量。
②舉例：氧氣、二氧化碳、水、甘油、乙醇、苯等。
⑵協(xié)助擴(kuò)散
①概念：離子和一些小分子有機(jī)物借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)擴(kuò)散方式，不需要消耗能量。
②舉例：K 、Na 、葡萄糖、氨基酸等。
4.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：包括通道蛋白和載體蛋白。
⑴通道蛋白
①只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。
②分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結(jié)合。
③轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)時，自身構(gòu)象不改變。
④舉例：水、Na 、K 的通道蛋白。
⑤水既可以進(jìn)行自由擴(kuò)散，也可以通過水通道蛋白進(jìn)行協(xié)助擴(kuò)散，水分子更多的是以協(xié)助擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞。
⑥通過通道蛋白運(yùn)輸?shù)姆绞蕉际菂f(xié)助擴(kuò)散。
⑵載體蛋白
①只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過。
②需要與被運(yùn)輸物質(zhì)結(jié)合。
③轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)時，自身構(gòu)象會發(fā)生改變。
④舉例：協(xié)助葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞的載體蛋白。
⑤具有特異性：不同物質(zhì)分子的運(yùn)輸所需的載體蛋白不同，一種載體蛋白通常只能轉(zhuǎn)運(yùn)一類分子或離子。不同生物細(xì)胞膜上的載體蛋白的種類和數(shù)量不同。
⑥具有飽和現(xiàn)象：當(dāng)細(xì)胞膜上載體蛋白已經(jīng)全部參與運(yùn)輸時，細(xì)胞通過該載體蛋白運(yùn)輸物質(zhì)的速率不再隨細(xì)胞外物質(zhì)濃度的增大而增大。
4.影響被動運(yùn)輸?shù)囊蛩?br/>影響自由擴(kuò)散運(yùn)輸速率的因素為物質(zhì)濃度；影響協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸速率的因素為物質(zhì)濃度和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量。
第2節(jié) 主動運(yùn)輸和胞吞、胞吐
一、主動運(yùn)輸
1.概念：物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫做主動運(yùn)輸。
2.意義：主動運(yùn)輸普遍存在于動植物和微生物細(xì)胞中，通過主動運(yùn)輸來選擇吸收所需要的物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)，從而保證細(xì)胞和個體生命活動的需要。
3.過程：某些離子先與載體蛋白結(jié)合，ATP水解釋放能量的過程中所產(chǎn)生的磷酸基團(tuán)與載體蛋白結(jié)合，使其磷酸化，載體蛋白磷酸化后空間構(gòu)象發(fā)生改變，離子通過載體蛋白進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)。
4.特點(diǎn)：
⑴運(yùn)輸方向一逆濃度梯度。
⑵需要載體蛋白。
①一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結(jié)合。
②離子或分子與載體蛋白結(jié)合→載體蛋白的空間結(jié)構(gòu)變化→運(yùn)輸→載體蛋白恢復(fù)原狀。
③載體蛋白具有飽和性：膜上載體蛋白數(shù)量有限。
⑶消耗能量。
①主動運(yùn)輸速率受能量的限制，同時與載體蛋白的種類、數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。
②主動運(yùn)輸需要消耗能量的方式有兩種：直接消耗能量或間接消耗能量(通過其他物質(zhì)的濃度梯度)。
5.實(shí)例：小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖、氨基酸等；一些細(xì)胞吸收I 、K 、Ca ，排出Na 、CI 。
6.影響因素：載體的種類和數(shù)量；能量。
二、胞吞與胞吐
1.概念：
（1）胞吞：當(dāng)細(xì)胞攝取大分子時，首先大分子與膜上蛋白質(zhì)結(jié)合，從而引起這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子。然后，小囊從細(xì)胞膜上分離下來，形成囊泡，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫胞吞。（需消耗能量，不需要載體）
（2）胞吐：當(dāng)細(xì)胞外排大分子時，先在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，囊泡移動到細(xì)胞膜處，與細(xì)胞膜融合，將大分子排出細(xì)胞，這種現(xiàn)象叫胞吐。（需消耗能量，不需要載體）
2.特點(diǎn)：細(xì)胞進(jìn)行胞吞、胞吐作用需要膜上蛋白質(zhì)的參與，不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；需要消耗能量；依賴于細(xì)胞膜具有一定的流動性。
3.舉例：分泌蛋白；白細(xì)胞吞噬病菌、變形蟲攝取有機(jī)物顆粒等。
（1）能進(jìn)行胞吞和胞吐運(yùn)輸方式的物質(zhì)并不一定是大分子，特例是神經(jīng)遞質(zhì)——小分子。
（2）大分子通過核孔進(jìn)出細(xì)胞核屬于細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的物質(zhì)運(yùn)輸，而胞吞、胞吐屬于細(xì)胞與外界進(jìn)行的物質(zhì)運(yùn)輸。
4.為什么游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體合成的蛋白質(zhì)多是供細(xì)胞自身使用，而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)能夠分泌到細(xì)胞外？
（1）蛋白質(zhì)是大分子有機(jī)物，無法直接通過被動運(yùn)輸或主動運(yùn)輸穿過細(xì)胞膜運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外，所以一般只能留在細(xì)胞內(nèi)供細(xì)胞自身使用。
（2）附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，并借助囊泡移動進(jìn)入高爾基體，經(jīng)加工包裝后，包裹在囊泡中的蛋白質(zhì)就可以胞吐的方式分泌到細(xì)胞外。
三、物質(zhì)出入細(xì)胞方式的比較
（1）葡萄糖：進(jìn)入大部分人體組織細(xì)胞（如紅細(xì)胞）：協(xié)助擴(kuò)散；小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖：主動運(yùn)輸
（2）Na+：進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞： 協(xié)助擴(kuò)散（靠離子通道）；運(yùn)出神經(jīng)細(xì)胞：主動運(yùn)輸（鈉鉀泵）
（3）K+：進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞：主動運(yùn)輸（鈉鉀泵）；運(yùn)出神經(jīng)細(xì)胞：協(xié)助擴(kuò)散（靠離子通道）
物質(zhì)種類 運(yùn)輸方式 方向 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 能量 實(shí)例
離子、小分子物質(zhì) 被動運(yùn)輸 自由擴(kuò)散 高濃度→
低濃度 不需要 不需要 氣體、脂溶性的小分子有機(jī)物、少部分水
協(xié)助擴(kuò)散 需要 離子和一些小分子有機(jī)物、大部分水
主動運(yùn)輸 低濃度→
高濃度 需要 需要 Na+ 、K+等無機(jī)鹽離子；小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖等
大分子物質(zhì) 胞吐 膜內(nèi)→膜外 不需要 需要 分泌蛋白
胞吞 膜外→膜內(nèi) 變形蟲攝取有機(jī)物顆粒
四、物質(zhì)出入細(xì)胞的方式的影響因素
1.被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的濃度對物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊懀?br/>　①被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的濃度主要影響自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散。自由擴(kuò)散中，被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的濃度越大，運(yùn)輸速率越大。
　②協(xié)助擴(kuò)散或主動運(yùn)輸中，當(dāng)被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的濃度較小時，隨被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的濃度的增大，運(yùn)輸速率也逐漸增大；被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的濃度達(dá)到一定程度后，運(yùn)輸速率不再繼續(xù)增大，原因是受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量的限制。
2.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量對跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊懀?br/>（1）自由擴(kuò)散不受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量的影響。
（2）轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要影響協(xié)助擴(kuò)散和主動運(yùn)輸。在其他條件適宜的情況下，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量越多，運(yùn)輸速率就越大。主動運(yùn)輸還受能量供應(yīng)的影響。
3.氧氣濃度對跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊懀?br/>　　氧氣濃度通過影響細(xì)胞的呼吸進(jìn)而影響主動運(yùn)輸?shù)乃俾省?br/>⑴自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散不受氧氣濃度的影響。
⑵氧氣濃度主要影響主動運(yùn)輸。
　①P點(diǎn)時：無氧呼吸為物質(zhì)的吸收提供能量，所以運(yùn)輸速率不為零。
　②PQ段：隨著氧氣濃度的增大，有氧呼吸產(chǎn)生的能量增多，主動運(yùn)輸速率增大。
　③Q點(diǎn)以后：當(dāng)氧氣濃度達(dá)到一定程度后，受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量以及其他限制因素的影響，運(yùn)輸速率不再增加。
⑶當(dāng)橫坐標(biāo)為呼吸強(qiáng)度時，注意曲線的起點(diǎn)從零開始。
⑷特例：第一幅圖還可以表示哺乳動物的成熟紅細(xì)胞的主動運(yùn)輸，因?yàn)椴溉閯游锍墒斓募t細(xì)胞無線粒體，通過無氧呼吸的方式提供能量。
4.溫度對物質(zhì)運(yùn)輸速率的影響：
溫度可通過影響細(xì)胞膜的流動和細(xì)胞呼吸來影響物質(zhì)運(yùn)輸速率。
　　　　生物膜的流動性
　　溫度 　　　　　　　　　　 物質(zhì)運(yùn)輸速率
　　　　　　　　　 酶活性 　 呼吸速率
五、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的判斷
1.模型圖分析：
圖1：自由擴(kuò)散 圖2：協(xié)助擴(kuò)散 圖3：主動運(yùn)輸
圖4：自由擴(kuò)散 圖5：協(xié)助擴(kuò)散 圖6：主動運(yùn)輸
2.曲線圖分析：
⑴圖⑦表示自由擴(kuò)散，運(yùn)輸速率與物質(zhì)濃度呈正比。
⑵圖⑧可表示協(xié)助擴(kuò)散或主動運(yùn)輸，若表示協(xié)助擴(kuò)散，OP段限制因素是物質(zhì)濃度，P點(diǎn)后限制因素是載體數(shù)量；若表示主動運(yùn)輸，OP段限制因素是物質(zhì)濃度，P點(diǎn)后限制因素是載體數(shù)量或能量。
⑶圖⑨曲線運(yùn)輸速率與O2濃度無關(guān)，說明不消耗能量，曲線表示被動運(yùn)輸。
⑷圖⑩表示主動運(yùn)輸，OP段限制因素是O2濃度，P點(diǎn)后限制因素是載體數(shù)量。
⑸圖⑾曲線運(yùn)輸速率與載體數(shù)量無關(guān)，說明不需要載體，曲線表示自由擴(kuò)散。
⑹圖 可表示協(xié)助擴(kuò)散或主動運(yùn)輸。若表示協(xié)助擴(kuò)散，OP段限制因素是載體數(shù)量，P點(diǎn)后載體達(dá)到飽和狀態(tài)，運(yùn)輸速率達(dá)最大值；若表示主動運(yùn)輸，OP段限制因素是載體數(shù)量，P點(diǎn)后限制因素是能量。
⑺圖⒀表示主動運(yùn)輸，虛線下表示物質(zhì)從高濃度到低濃度運(yùn)輸，虛線上表示物質(zhì)從低濃度到高濃度運(yùn)輸，P點(diǎn)后限制圖素是載體數(shù)量或能量。
第5章 　細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
第1節(jié) 　降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
一、在細(xì)胞代謝中的作用
1．細(xì)胞代謝：細(xì)胞中每時每刻都進(jìn)行著的許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。
2．實(shí)驗(yàn)：比較過氧化氫在不同條件下的分解
⑴實(shí)驗(yàn)原理：水浴加熱、FeCl3溶液中的Fe3+以及新鮮的肝臟研磨液中的過氧化氫酶均可影響H2O2分解為水和氧氣的速率。
⑵實(shí)驗(yàn)過程：
試管 1 2 3 4
試劑 2 mL H2O2溶液
處理 不處理 90 ℃左右的水浴加熱 2滴 FeCl3溶液 2滴新鮮肝臟研磨液
現(xiàn)象
幾乎無氣泡產(chǎn)生
有較少氣泡
有較多氣泡
衛(wèi)生香復(fù)燃不明顯
有大量氣泡
衛(wèi)生香復(fù)燃明顯
⑶注意事項(xiàng)：
　①要求用新鮮的肝臟，因?yàn)樾迈r的肝臟中H2O2酶的含量及活性較高；
②要經(jīng)過研磨且要充分，這樣能使肝臟細(xì)胞破裂，酶充分釋放出來；
③滴加肝臟研磨液和FeCl3溶液時不能共用同一個滴管，原因是少量酶混入FeCl3溶液中會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致得出錯誤的結(jié)論。
⑷實(shí)驗(yàn)結(jié)論：水浴加熱、FeCl3中的Fe3＋和肝臟研磨液中的過氧化氫酶都能促進(jìn)H2O2分解。酶具有催化作用，并且催化效率要比無機(jī)催化劑Fe3+高得多。
⑸控制變量法：
①自變量（因?yàn)椋喝藶榭刂频膶?shí)驗(yàn)對象進(jìn)行處理的因素。
本實(shí)驗(yàn)中自變量為：反應(yīng)條件（即加熱、加FeCl3溶液和加肝臟研磨液。）
②因變量（所以）：隨著自變量的變化而變化的變量。
本實(shí)驗(yàn)中因變量為：過氧化氫的分解速率
③無關(guān)變量：除自變量外，實(shí)驗(yàn)過程中可能還會存在一些可變因素，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。（無關(guān)變量要相同且適宜）。
④對照實(shí)驗(yàn)：除一個因素外，其余因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)稱為對照實(shí)驗(yàn)。對照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對照組和實(shí)驗(yàn)組，除了要觀察的變量外，其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。
常見的對照方法有：空白對照、相互對照（如探究酵母菌的呼吸方式）和前后對照（如缺素培養(yǎng)法和植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)）。
⑤實(shí)驗(yàn)設(shè)計的原則：單一變量原則、對照原則、等量適宜原則、可觀測性原則等。
3．酶的作用機(jī)理：
⑴活化能：分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。
⑵酶的作用機(jī)理：酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。
在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實(shí)驗(yàn)中：
①加熱能促進(jìn)H2O2分解是因?yàn)榧訜釣镠2O2分子提供了能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。
②Fe3＋和過氧化氫酶能促進(jìn)H2O2分解是因?yàn)榻档土薍2O2分解反應(yīng)的活化能。與無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。
⑶圖解：
①催化劑加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間，但是不改變反應(yīng)的方向、平衡點(diǎn)和產(chǎn)物最終的生成量。
②反應(yīng)前后催化劑自身性質(zhì)不變。
二、酶的本質(zhì)
1．關(guān)于酶本質(zhì)的探索：
時間 發(fā)現(xiàn)者 實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
1773年 （意）斯帕蘭札尼 將裝有肉塊的小金屬籠子讓鷹吞下，一段時間后取出，發(fā)現(xiàn)籠內(nèi)的肉塊小時 胃具有化學(xué)消化作用
1857年 （法）巴斯德、1897年（德）李比希、畢希納 糖類通過酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精，并從細(xì)胞中提取出酶 細(xì)胞提取液中含有酶
1926年 （美）薩姆納 從刀豆種子中提取了脲酶結(jié)晶，并證實(shí)是蛋白質(zhì) 酶是一類具有催化作用的蛋白質(zhì)
20世紀(jì)30年代 許多科學(xué)家 相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶
20世紀(jì)80年代 （美）切赫、奧特曼 發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能
2.酶的本質(zhì)：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，少數(shù)
是RNA。
化學(xué)本質(zhì) 絕大多數(shù)是蛋白質(zhì) 少數(shù)是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成場所 核糖體 細(xì)胞核（真核生物）
作用場所 只要環(huán)境適宜，細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外或生物體外均可
來源 一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶
生理功能 具有生物催化作用
作用原理 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能
三、酶的特性
1.高效性
（1）酶的高效性是指同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著。
（2）酶的催化效率是無機(jī)催化劑的107～1013倍。
2.專一性
（1）每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。
（2）淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
原理：淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學(xué)反應(yīng)。
方法步驟：
序號 項(xiàng)目 試管1 試管2
1 注入可溶性淀粉溶液 2 mL —
2 注入蔗糖溶液 — 2 mL
3 注入新鮮的淀粉酶溶液 2 mL
4 60℃水浴加熱 5 min
5 注入斐林試劑 2 mL
6 沸水浴 1 min
7 觀察顏色變化 有磚紅色沉淀 沒有磚紅色沉淀
現(xiàn)象及解釋：1號試管有磚紅色沉淀生成，說明產(chǎn)生了還原糖，淀粉被水解，2號試管沒有出現(xiàn)磚紅色
沉淀，說明蔗糖沒有被水解。
結(jié)論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有專一性。
注意：本實(shí)驗(yàn)不能使用碘液代替斐林試劑作為鑒定試劑。因?yàn)榈庖褐荒軝z測淀粉是否被水解，而蔗糖分子無論是否被水解都不會使碘液變色。
3.作用條件較溫和
酶活性受溫度、pH影響示意圖：
與無機(jī)催化劑相比，酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。過酸、過堿或溫度過高，都會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫只能使酶活性降低，不會使酶失活，在適宜的溫度下酶的活性會升高。
因此，酶制劑適宜在最適pH、零上低溫條件下保存。
4．影響酶活性的條件
⑴酶活性：酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力稱為酶活性，可用在一定條件下的酶促反應(yīng)速率衡量酶活性，即用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。
⑵用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響（供參考）
方法步驟：
序號 項(xiàng)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 各自保溫處理5min 0℃ 60℃ 100℃
4 混合后保溫5min 將同一溫度內(nèi)的兩物質(zhì)混合
5 加碘液 1滴 1滴 1滴
6 現(xiàn)象 變藍(lán) 不變藍(lán) 變藍(lán)
7 結(jié)論 溫度能影響酶的活性。
注意：①本實(shí)驗(yàn)的酶和底物需分別保溫（實(shí)驗(yàn)要求的溫度）后，再混合繼續(xù)保溫。
②不宜選用斐林試劑。因斐林試劑需在水浴加熱的條件下才會與還原糖方式反應(yīng)，而本實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)格控制溫度。也不宜選用H2O2作為底物，因?yàn)樵诟邷貤l件下H2O2會分解。
⑶用過氧化氫酶探究pH對酶活性的影響（供參考）
方法步驟：
序號 項(xiàng)目 試管1 試管2 試管3
1 新鮮的肝臟研磨液 1 mL 1 mL 1 mL
2 不同pH的處理 HCl溶液
1 mL 蒸餾水
1 mL NaOH溶液
1 mL
3 過氧化氫溶液 2 mL
4 用帶火星的衛(wèi)生香進(jìn)行檢驗(yàn)
5 現(xiàn)象 無反應(yīng) 迅速復(fù)燃 無反應(yīng)
6 結(jié)論 pH能影響酶的活性。
注意：①本實(shí)驗(yàn)必須先將酶置于不同環(huán)境條件下后，再加入反應(yīng)物。否則反應(yīng)物會在為調(diào)好pH的情況下就與酶發(fā)生反應(yīng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
②本實(shí)驗(yàn)不宜選用淀粉、碘液、斐林試劑作為實(shí)驗(yàn)材料。因?yàn)榈矸墼谒嵝詶l件下會水解，碘液會與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，斐林試劑中的Cu（OH）2會與HCl溶液發(fā)生中和反應(yīng)，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
四、影響酶促反應(yīng)的因素
1．底物濃度
2．酶濃度
3．pH值：過酸、過堿使酶失活
4．溫度：高溫使酶失活，低溫降低酶的活性，在適宜溫度下酶活性可以恢復(fù)。
比較項(xiàng)目 曲線 解讀
酶的高效性 與無機(jī)催化劑相比，酶催化效率更高；
酶只能改變反應(yīng)速率，不改變生成物的量。
酶的專一性 在反應(yīng)物中加入酶A，反應(yīng)速率比未加酶時明顯加快；在反應(yīng)物中加入酶B，反應(yīng)速率與未加酶時相同，說明酶B不催化該反應(yīng)。
酶的活性 在一定溫度（pH）范圍內(nèi)，隨著溫度（pH）升高，酶的活性增大；在最適溫度（pH）時，酶的活性最大；超過最適溫度（pH）后，隨溫度（pH）的升高，酶的活性逐漸減小。
反應(yīng)物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響 在其他條件適宜且酶量一定的條件下，酶促反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增大而加快，當(dāng)反應(yīng)物濃度達(dá)到一定值時，反有的酶與反應(yīng)物結(jié)合，酶促反應(yīng)速率不再增加
第2節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP
一、ATP（腺苷三磷酸）
1．組成元素：C、H、O、N、P
2．結(jié)構(gòu)簡式：A—P～P～P
（1）A代表腺苷（腺嘌呤+核糖） P代表磷酸基團(tuán)。
（2）—普通化學(xué)鍵（水解時釋放的能量13.8KJ/mol）。
（3）～代表特殊的化學(xué)鍵——高能磷酸鍵（水解時釋放的能量多達(dá)30.54kJ∕mol）。
①兩個相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而互相排斥等原因，使得這種特殊的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢，也就是具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。
②當(dāng)ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。可見ATP的水解過程就是釋放能量的過程，1 mol ATP水解釋放的能量高達(dá)30.54 kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。
3.功能：驅(qū)動細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì)。
4.辨析：在下列幾種化合物的化學(xué)組成中，“О”中所對在的含義最接近的是
　①表示AMP（腺嘌呤核糖核苷酸）　 　
②表示腺嘌呤
③表示腺嘌呤脫氧核苷酸　　　　　
④表示腺嘌呤核糖核苷酸
⑤表示腺苷
二、ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化
1．ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系
2.ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化特點(diǎn)
①ATP、ADP在細(xì)胞內(nèi)的含量很少。
②ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中，ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的速率越快，單位時間供能越多。
③ATP轉(zhuǎn)化為ADP是水解反應(yīng)，需要消耗水。
④ATP是一種高能磷酸化合物，是物質(zhì)，不是能量。
⑤ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時，反應(yīng)所需的酶、能量的來源和去路、反應(yīng)場所不同，二者的轉(zhuǎn)化不是可逆的，從兩者相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式來看，物質(zhì)是可逆的，但能量不可逆。
3.ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制普遍存在，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。
4.意義：能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通，ATP是細(xì)胞里的能量流通的能量“通貨”。
三、ATP的利用
1.細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的。
細(xì)胞中_TP（如GTP、dGTP等）均能為生命活動提供能量，ATP不是唯一的直接能源物質(zhì)，但是是最重要的，幾乎所有的生命活動都需要ATP供能。
2.ATP中能量的利用：ATP提供能量時，是通過基團(tuán)的轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)的。ATP脫去的磷酸基團(tuán)可以使其他分子磷酸化，如通過蛋白質(zhì)分子磷酸化使其空間結(jié)構(gòu)改變，從而導(dǎo)致其活性改變。
3.細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)與ATP的聯(lián)系
吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中，用來為吸能反應(yīng)直接供能。能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。
4.ATP中能量的轉(zhuǎn)化形式：機(jī)械能（如肌肉收縮)、電能（生物電）、光能（螢火蟲發(fā)光）、滲透能（如主動運(yùn)輸）、熱能（如維持體溫)等。
5.光合作用中光反應(yīng)所產(chǎn)生的ATP和H+只能用于暗反應(yīng)，而不能用于其他生命活動；而呼吸作用所產(chǎn)生的ATP可用于除光合作用以外的各項(xiàng)生命活動。
第3節(jié) 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用
一、細(xì)胞呼吸的概念、本質(zhì)和類型
1．概念：指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。
①發(fā)生的場所：細(xì)胞內(nèi)
②分解的底物：生物體內(nèi)的有機(jī)物（糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等）
③呼吸產(chǎn)物：二氧化碳和水或不徹底的氧化產(chǎn)物（無氧呼吸）
④能量變化：將有機(jī)物中的化學(xué)能釋放出來
2．本質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的氧化分解，并釋放能量的過程。
3．類型：有氧呼吸和無氧呼吸（關(guān)鍵看是否需要氧氣的參與）
4．辨析：細(xì)胞呼吸和燃燒
細(xì)胞呼吸和燃燒的實(shí)質(zhì)是一樣的，都是有機(jī)物氧化分解釋放能量的過程。細(xì)胞呼吸是多步驟、多場所、逐漸進(jìn)行的，釋放出的能量除了熱能還有生物能利用的化學(xué)能，燃燒是劇烈的發(fā)光發(fā)熱反應(yīng)。
5．辨析：細(xì)胞呼吸與呼吸運(yùn)動
細(xì)胞呼吸是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，呼吸運(yùn)動是借助呼吸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的氣體交換，是一種物理變化。
二、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
⑴實(shí)驗(yàn)原理：
　①酵母菌是一種單細(xì)胞真菌（真核生物），在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧型，便于探究細(xì)胞呼吸方式。有氧條件產(chǎn)生CO2、H2O、能量；無氧條件產(chǎn)生酒精、CO2、能量。通過測定酵母菌在有氧條件和無氧條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物，來確定細(xì)胞呼吸作用的類型。
　②CO2的產(chǎn)生和產(chǎn)生的多少鑒定：CO2可使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍(lán)水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌產(chǎn)生的CO2情況。
　③酒精的鑒定：橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與乙醇（俗稱酒精）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。
⑵實(shí)驗(yàn)過程：
①酵母菌培養(yǎng)液的配制：取20g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A（500mL）和錐形瓶B（500mL）中。分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的葡萄糖溶液。
②檢測CO2的產(chǎn)生：用錐形瓶和其他材料用具組裝好實(shí)驗(yàn)裝置（見下圖），并連通橡皮球（或氣泵），讓空氣間歇性地依次通過3個錐形瓶（約50 min）。然后將實(shí)驗(yàn)裝置放到25～35℃的環(huán)境中培養(yǎng)8～10h。觀察錐形瓶中澄清石灰水的變化。
③檢測酒精的產(chǎn)生：各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入2支干凈的試管中。向試管中分別滴加0.5mL溶有0.1 g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液（體積分?jǐn)?shù)為95％～97％）并輕輕振蕩，使它們混合均勻。觀察試管中溶液的顏色變化。
⑶實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：澄清石灰水變渾濁，且有氧條件下的渾濁程度更高。有氧條件的酵母菌培養(yǎng)液無顏色變化，而無氧條件下出現(xiàn)灰綠色。
⑷實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行呼吸；在有氧條件下酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的二氧化碳和水；在無氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生少量的二氧化碳和酒精。
⑸注意事項(xiàng)：
　①配置酵母菌培養(yǎng)液時，必須將煮沸的葡萄糖溶液冷卻到常溫，才可加入酵母菌。否則，高溫會殺死酵母菌。
　②有氧條件：甲裝置中，讓空氣間隙性地依次通過3個錐形瓶，在通入A瓶之間先用NaOH溶液處理，這樣既能保證氧氣的充分供應(yīng)，又能排除空氣中的CO2對結(jié)果的干擾。
　③無氧條件：乙裝置中B瓶應(yīng)封口放置一段時間，再連接澄清的石灰水，其目的是先讓酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完，確保在實(shí)驗(yàn)中只進(jìn)行無氧呼吸。
　④不能依據(jù)是否產(chǎn)生CO2，來判斷酵母菌的呼吸方式，因?yàn)榻湍妇谟醒鹾蜔o氧條件下都能產(chǎn)生CO2。
⑤葡萄糖能與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化，因此，應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖。
⑥設(shè)置兩個或兩個以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實(shí)驗(yàn)對象的影響，這樣的實(shí)驗(yàn)叫作對比實(shí)驗(yàn)，也叫相互對照實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)屬于對比試驗(yàn)，即設(shè)置有氧和無氧條件，兩個都是實(shí)驗(yàn)組且結(jié)果都是未知的，通過對比可以看出氧氣對細(xì)胞呼吸的影響。
三、有氧呼吸
1.有氧呼吸的概念和實(shí)質(zhì)：
（1）概念：指細(xì)胞在有氧的參與下，通過多種酶的催化作用下，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放出大量能量，生成ATP的過程。
（2）實(shí)質(zhì)：細(xì)胞在氧氣的參與下，分解有機(jī)物，釋放能量。
2.有氧呼吸的場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
（1）主要場所：線粒體。具有內(nèi)外兩層膜，內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊成嵴，嵴的周圍充滿了液體的基質(zhì)。線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。
（2）一般來說，線粒體均勻分布在細(xì)胞質(zhì)中。但是，活細(xì)胞中的線粒體往往可以定向地運(yùn)動到代謝比較旺盛的部位。
3.有氧呼吸的過程
有氧呼吸 場　所 反應(yīng)式
第一階段 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+ 少量能量
第二階段 線粒體基質(zhì) 2丙酮酸+6H2O→6CO2+20[H]+ 少量能量
第三階段 線粒體內(nèi)膜 24[H]+6O2→12H2O+大量能量
⑴總反應(yīng)式： C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
①呼吸作用中產(chǎn)生的[H]屬于還原性輔酶I（NADH）。[H]來源于葡萄糖、丙酮酸和水，作用是與O2結(jié)合生成水，釋放大量的能量。
②三個階段都能產(chǎn)生能量 ，但大量的能量在第三個階段產(chǎn)生。
③反應(yīng)式中的能量不能寫成ATP，因?yàn)槠咸烟侵械哪芰恐挥幸徊糠诌M(jìn)入了ATP；反應(yīng)式前后的水不能消去，因?yàn)樵诜磻?yīng)過程中，在第二階段消耗了水，而第三階段生成了水；反應(yīng)式中間不能用等號，要用箭頭；反應(yīng)條件酶不可省去。
④對真核細(xì)胞來講，有氧呼吸的第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，第二、三階段發(fā)生在線粒體中，因此說“線粒體是真核細(xì)胞有氧呼吸的主要場所”。
⑤沒有線粒體的生物（如某些細(xì)菌）也能進(jìn)行有氧呼吸，因?yàn)樗麄兗?xì)胞中含有與有氧呼吸有關(guān)的酶，由此可見，線粒體不是有氧呼吸的必要條件。
⑵有氧呼吸過程中各元素的去向：
⑶在細(xì)胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。有氧呼吸能量去向：熱能的形式散失（主要）+儲存在ATP中
四、無氧呼吸
1.無氧呼吸的概念和實(shí)質(zhì)：
（1）概念：一般是指細(xì)胞在無氧的條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物（酒精或乳酸），同時釋放出少量能量的過程。
（2）實(shí)質(zhì)：有機(jī)物不徹底的氧化分解，釋放能量。
2.場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
3.無氧呼吸的過程：
無氧呼吸 場　所 反應(yīng)式
第一階段 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) C6H12O6→2丙酮酸+4[H]+ 少量能量
第二階段 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 2丙酮酸+4[H]→2C3H6O3 (乳酸)
2丙酮酸+4[H]→2C2H5OH(酒精) + 2CO2
⑴總反應(yīng)式：
C6H12O6 2C3H6O3 (乳酸) + 少量能量 乳酸發(fā)酵
C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 +少量能量 酒精發(fā)酵
①無氧呼吸的第一階段與有氧呼吸的第一階段完全相同。
②無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生少量能量。
③進(jìn)行無氧呼吸時是進(jìn)行乳酸發(fā)酵還是進(jìn)行酒精發(fā)酵，直接原因是酶的種類不同，根本原因是基因的選擇性表達(dá)。
④無氧呼吸產(chǎn)生酒精的：酵母菌細(xì)胞和大多數(shù)植物細(xì)胞等。
無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的：乳酸菌細(xì)胞、高等動物和人的無氧呼吸產(chǎn)物一般是乳酸。但馬鈴薯的塊莖、甜菜的塊根、胡蘿卜的葉、玉米的胚進(jìn)行無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸。
⑤發(fā)酵：微生物（酵母菌、乳酸菌）的無氧呼吸。產(chǎn)生酒精的叫酒精發(fā)酵；產(chǎn)生乳酸的叫乳酸發(fā)酵。
⑵無氧呼吸能量去向：熱能的形式散失+儲存在ATP中+儲存的酒精或乳酸中（主要）
4.有氧呼吸和無氧呼吸的比較：
有氧呼吸 無氧呼吸
不同點(diǎn) 場所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
條件 氧氣、酶 酶
物質(zhì)
變化 葡萄糖徹底分解，
產(chǎn)生CO2和H2O 葡萄糖分解不徹底，
生成酒精和CO2或乳酸
能量
變化 釋放大量能量（主要以熱能形式散失，少數(shù)形成ATP） 釋放少量能量（一部分以熱能形式散失，一部分儲存在ATP中），大部分能量儲存在乳酸或酒精中
ATP產(chǎn)生 三個階段均產(chǎn)生，第三階段大量產(chǎn)生 第一階段產(chǎn)生
[H] 前兩個階段產(chǎn)生，
第三階段使用 第一階段產(chǎn)生，
第二階段使用
相同點(diǎn) 聯(lián)系 從葡萄糖到丙酮酸階段相同，以后不同(第一階段相同)
實(shí)質(zhì) 分解有機(jī)物，釋放能量，產(chǎn)生ATP
意義 為生命活動提供能量
五、影響細(xì)胞呼吸作用的因素
1.內(nèi)部因素——遺傳因素：
（1）不同種類植物的呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。
（2）同一植物在不同的生長發(fā)育時期呼吸速率不同，如幼苗期、開花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
（3）同一植物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于營養(yǎng)器官。
2.外界因素（環(huán)境因素）：
（1）溫度：
①原理：細(xì)胞呼吸是一系列酶促反應(yīng)，溫度通過影響酶活性來影響細(xì)胞的呼吸速率。最適溫度時，細(xì)胞呼吸最強(qiáng)；超過最適溫度時酶活性降低，甚至變性失活，呼吸作用受到抑制；低于最適溫度時酶活性下降，呼吸作用受到抑制。
②應(yīng)用：a.零上低溫儲存糧食、水果、蔬菜；
b.種植大棚植物時，白天適當(dāng)升溫（有利于光合作用的進(jìn)行），夜間適當(dāng)降溫（降低呼吸作用消耗）。
（2）O2濃度：O2是有氧呼吸所必需的，且對無氧呼吸過程有抑制作用，在O2濃度為零時，只進(jìn)行無氧呼吸；O2濃度為大于零小于10%時，既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸；O2濃度為10%以上時，只進(jìn)行有氧呼吸。
六、細(xì)胞呼吸應(yīng)用
1．作物栽培時，要有適當(dāng)措施保證根的正常呼吸，如疏松土壤等。
2．糧油種子貯藏時，要風(fēng)干、降溫，降低氧氣含量，則能抑制呼吸作用，減少有機(jī)物消耗。
種子長期儲藏的條件：低溫（呼吸作用酶的活性弱）、低氧（氧氣濃度低，細(xì)胞呼吸作用弱）、干燥。
3．水果、蔬菜保鮮時，要低溫或降低氧氣含量及增加二氧化碳濃度，抑制呼吸作用。
蔬菜、水果短期儲存的條件：低溫、低氧、一定的濕度（保證果蔬的新鮮）。
4．包扎傷口，選用透氣消毒紗布，抑制厭氧病原菌（如：破傷風(fēng)桿菌）的繁殖。
5．酵母菌釀酒：先通氣，后密封。先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖，再無氧呼吸產(chǎn)生酒精。
6．稻田定期排水：抑制無氧呼吸產(chǎn)生酒精，防止酒精中毒，爛根死亡。
7．提倡慢跑：防止劇烈運(yùn)動，肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。
七、細(xì)胞呼吸類型的判斷
1．“三看法”判斷細(xì)胞呼吸類型（以葡萄糖為呼吸底物）
⑴“一看”：反應(yīng)物和產(chǎn)物
①消耗氧氣→一定存在有氧呼吸
②產(chǎn)生水→一定存在有氧呼吸
③產(chǎn)生酒精或乳酸→一定存在無氧呼吸
④無二氧化碳釋放→只進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸或細(xì)胞已死亡。
⑵“二看”：物質(zhì)的關(guān)系
①不消耗氧氣，釋放二氧化碳→只進(jìn)行產(chǎn)酒精的無氧呼吸
②不消耗氧氣，不釋放二氧化碳→只進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸或細(xì)胞已死亡
③二氧化碳釋放量=氧氣吸收量→只進(jìn)行有氧呼吸，或同時進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)乳酸的無氧呼吸
④二氧化碳釋放量>氧氣吸收量→同時進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)酒精的無氧呼吸，差值為無氧呼吸釋放的二氧化碳量。
⑤二氧化碳釋放量=酒精產(chǎn)生量→只進(jìn)行產(chǎn)酒精的無氧呼吸
⑥二氧化碳釋放量>酒精產(chǎn)生量→同時進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)酒精的無氧呼吸。
⑶ “三看”：場所（真核細(xì)胞）
①只在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行→無氧呼吸
②有線粒體參與→只進(jìn)行有氧呼吸或同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸
2.利用如圖所示裝置（橡皮塞上的彎管為帶有紅色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的細(xì)胞呼吸類型。
序號 裝置中紅色液滴的移動現(xiàn)象 結(jié)論
裝置甲 裝置乙
1 向左移動 不移動 只進(jìn)行有氧呼吸
2 不移動 向右移動 只進(jìn)行無氧呼吸
3 向左移動 向右移動 既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無氧呼吸
3.有關(guān)有氧、無氧比例的綜合計算
這一類題型以有氧呼吸和無氧呼吸過程中的數(shù)量變化為基礎(chǔ)，計算有氧和無氧相關(guān)反應(yīng)物和產(chǎn)物的比例，解題核心在對比例的理解和記憶上，一般利用以下關(guān)系式進(jìn)行計算：
（1）有氧呼吸：C6H12O6～6O2～6CO2
（2）無氧呼吸：C6H12O6～2C3H6O3 (乳酸) ；C6H12O6～2C2H5OH(酒精) ～2CO2
第4節(jié) 能量之源——光與光合作用
一、捕獲光能的色素：
1.實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離
（1）實(shí)驗(yàn)原理：
①色素的提取原理：綠葉中色素不溶于水，易溶于無水乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑。
②色素的分離原理：不同色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的速度快，反之則慢。（色素的分離方法——紙層析法）
（2）實(shí)驗(yàn)材料：新鮮的綠葉

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