水 结合水4.5% 自由水95.5% 部分水和细胞中其他物质结合。 绝大部分的水以游离形式存在,可以自由流动。 细胞结构的组成成分,不易散失,不参与代谢。 1.细胞内的良好溶剂; 2.参与细胞内许多生物化学反应; 3.水是细胞生活的液态环境; 4.水的流动,把营养物质运送到细胞,并把 废物运送到排泄器官或直接排出; 1.细胞内某些复杂化合物的重要组成部分,如Fe2+是血红蛋白的主要成分; 2.持生物体的生命活动,细胞的形态和功能; 3.维持细胞的渗透压和酸碱平衡; 无机盐 多数以离子状态存, 如K+ 、Ca2+、Mg2+、Cl--、PO42-等 六、小结
化合 化学元素 化合物有机组合 原生质 分化 细胞
○原生质 1.泛指细胞内的全部生命物质,但并不包括细胞内的所有物质,如细胞壁;
2.包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分;其主要成分为核酸、蛋白质(和脂类);
3.动物细胞可以看作一团原生质。
○细胞质 : 指细胞中细胞膜以内、细胞核以外的全部原生质。
○原生质层:成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质,为一层半透膜。 (三)细胞的基本结构
细胞壁(植物): 纤维素+果胶,支持和保护作用
细胞膜 成分:脂质(主磷脂)50%、蛋白质约40%、糖类2%-10% 作用:隔开细胞和环境;控制物质进出;细胞间信息交流;
真核 基质: 有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等 细胞 细胞质 是活细胞进行新陈代谢的主要场所。
细胞器 分工:线、 内、 高、核 、溶、中、叶、液
协调配合:分泌蛋白的合成与分泌;生物膜系统 核膜:双层膜,分开核内物质和细胞质
细胞核 核孔:实现核质之间频繁的物质交流和信息交流 核仁:与某种RNA 的合成以及核糖体的形成有关
染色质:由DNA和蛋白质组成,DNA是遗传信息的载体 一、 细胞器 差速离心:美国 克劳德 线粒体 叶绿体 高尔基体 动植物 内质网 溶酶体 动植物 动植物 液泡 植物和某些原生动物 核糖体 动植物 中心体 动物、低等植物 两个中心粒相互垂直排列 分动植物 植物 布 形球形、态 棒形 结构 扁平的球形或椭球形 基粒、基质 进行光合作用的场所 大小囊泡、网状结扁平囊泡 构 囊状结构 泡状结构 椭球形粒状小体 含丰富的水解酶 水、离子和营养物质 贮存物质,调节内环境 双层膜少量DNA 嵴、基粒、基质 单层膜,形成囊泡状和管状,内有腔 片层结构 外连细胞膜内连核膜 没有膜结构 蛋白质 两个中心和RNA 粒 蛋白质合成的场所 在核仁 与有丝分裂有关 功有氧呼能 吸的主场所 备 细胞分泌及细胞壁合成有关 提供合细胞内消成、运化 输条件 与高尔基5 注 体有关 形成 △ 细胞器是指在细胞质中具有一定形态结构和执行一定生理功能的结构单位。 二、各种细胞器的归纳总结 1、分布特点:
(1)高等动植物细胞共有的细胞器:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、溶酶体 (2)动物细胞和低等植物细胞特有的细胞器:中心体 (3)高等植物细胞特有的细胞器:叶绿体、液泡 2、功能特点:
(1)与能量转换有关的细胞器:叶绿体和线粒体
(2)与蛋白质合成、分泌相关的细胞器:核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 (3)与细胞有丝分裂相关的细胞器:中心体、核糖体、高尔基体、线粒体 (4)增大细胞内膜面积的细胞器:内质网、线粒体、叶绿体 3、结构特点:
(1)具有双层膜结构的细胞器:线粒体、叶绿体
(2)具有单层膜结构的细胞器:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 (3)无膜结构的细胞器:中心体、核糖体 三、协调配合—— 分泌蛋白合成与分泌 放射性同位素示踪法:罗马尼亚 帕拉德
有机物、O2
叶绿体 线粒体
能量、CO2 供能
初步合成 加工 细胞核 基因调控 核糖体 内质网 高尔基体 修饰 细胞膜 分泌 胞外
氨基酸 肽链 一定空间结构
○生物膜系统:细胞器膜 + 细胞膜 + 核膜等形成的结构体系
四、细胞核 = 核膜(双层) + 核仁 + 染色质 + 核液
美西螈实验、蝾螈横缢实验、变形虫实验、伞藻嫁接与移植实验
细胞核功能:是遗传信息储存和复制的场所,是代谢活动和遗传特性的控制中心。 ○ 染色质和染色体是同一物质在细胞周期不同阶段相互转变的形态结构。 DNA
组蛋白 染色体
五、树立观点(基本思想)
1.有一定的结构就必然有与之相对应功能的存在; ○结构和功能相统一 2.任何功能都需要一定的结构来完成
1.各种细胞器既有形态结构和功能上的差异,又相互联系,相互依存; ○分工合作 2.细胞的生物膜系统体现细胞各结构之间的协调配合。
○生物的整体性:整体大于各部分之和;只有在各部分组成一个整体的时才能体现出生命现象。
六、总结
细胞既是生物体结构的基本单位,也是生物体代谢和遗传的基本单位。 (四)细胞物质的运输
○科学家研究细胞膜结构的历程是从物质跨膜运输的现象开始的,分析成分是了解结构的基础,现象和功能又提供了探究结构的线索。人们在实验观察的基础上提出假说,又通过进一步的实验来修正假说,其中方法与技术的进步起到关键的作用
成分:脂质、蛋白质和糖类
结构:单位膜(三明治)→ 流动镶嵌模型 细胞膜 特性 结构特点:具有一定的流动性
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功能特性:选择透过性(对离子和小分子物质具选择性)
将细胞与外界环境隔开
功能 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流 一、物质跨膜运输的实例 1.水分 条件 现象 原理 结论 浓度 动物 植物 外因 内因 细胞外液 > 细胞内液 失水皱缩 质壁分离 水分的渗透作用 原生质层与细胞壁的伸缩性不同造成收缩幅度不同 细胞外液 < 细胞内液 吸水膨胀甚至胀破 质壁分离复原 细胞的吸水和失水是水分顺相对含量梯度跨膜运输的过程 ○ 渗透现象发生的条件:半透膜、细胞内外浓度差 ○ 渗透作用:水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
○ 半透膜:指一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。 ○ 质壁分离与复原实验可拓展应用于:(指的是原生质层与细胞壁) ①证明成熟植物细胞发生渗透作用; ②证明细胞是否是活的;
③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法; ④初步测定细胞液浓度的大小; 2. 无机盐等其他物质
① 不同生物吸收无机盐的种类和数量不同,与膜上载体蛋白的数量有关。 ② 物质跨膜运输既有顺浓度梯度的,也有逆浓度梯度的。 3. 选择透过性膜
可以让水分子自由通过,一些离子和小分子也可以通过,而其他离子、小分子和大分子则不能通过的膜。 □ 生物膜是一种选择透过性膜,是严格的半透膜。 二、流动镶嵌模型
①磷脂双分子层:构成生物膜的基本支架,但这个支架不是静止的,它具有一定的流动性。 ②蛋白质:镶嵌、贯穿、覆盖在磷脂双分子层上,大多数蛋白质也是可以流动的。 ③糖蛋白:蛋白质和糖类结合成天然糖蛋白,形成糖被具有保护、润滑和细胞识别等 三、跨膜运输的方式 例子 水气体、脂溶性物质 葡萄糖进入红细胞 无机盐离子 方式 浓度梯度 载体 × √ √ 能量 × × √ 能保证活细胞按照生命活动的需要,主动地选择吸收所需要 的物质,排出新陈代谢产生的废物和对细胞要害的物质 作用 被选择吸收的物质从高浓度的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运 自由扩散 顺 协助扩散 顺 主动运输 逆 ○大分子或颗粒:胞吞、胞吐不是跨膜运输,不穿过膜 四、小结
决定
组成 磷脂分子+蛋白质分子 结构 功能(物质交换)
具有
体现
保证 导致
运动性 流动性 物质交换正常 选择透过性
成分组成结构,结构决定功能。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的,因此决定了由它们构成的细胞膜的结构具有一定的流动性。结构的流动性保证了载体蛋白能把相应的物质从细胞膜的一侧转运到到另一侧。由于细胞膜上不同载体的数量不同,所以,当物质进出细胞时能体现出不同的物质进出细胞膜的数量、速度及难易程度的不同,即反映出物质交换过程中的选择透过性。可见,流动性是细胞膜结构的固有属性,无论细胞是否
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与外界发生物质交换关系,流动性总是存在的,而选择透过性是细胞膜生理特性的描述,这一特性,只有在流动性基础上,完成物质交换功能方能体现出来。
(五)细胞的能量供应和利用 H2O 外界
水 C3 矿质元素 H2O O2 [H] C 5 ATP 光 叶绿体的色素 6 ADP+Pi C 6 H 12 O 原生质
热能 ATP ADP+Pi CO2+H2O C3H6O3 C2H5OH+CO2
一、 酶——降低反应活化能
◎ 新陈细胞代谢:活细胞内全部有序化学反应的总称。
◎ 活化能:分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 1. 发现 ①巴斯德之前:发酵是纯化学反应,与生命活动无关。
②巴斯德(法、微生物学家):发酵与活细胞有关;发酵是整个细胞。
③利比希(德、化学家):引起发酵的是细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
④比希纳(德、化学家):酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用,就像在活酵母细胞中一样。
⑤萨姆纳(美、科学家):从刀豆种子提纯出来的脲酶是一种蛋白质。 ⑥许多酶是蛋白质。
⑦切赫与奥特曼(美、科学家):少数RNA具有生物催化功能。
2.定义 :酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质。 注: ①由活细胞产生(与核糖体有关)
②催化性质:A.比无机催化剂更能减低化学反应的活化能,提高化学反应速度。 B.反应前后酶的性质和数量没有变化。 ③成分:绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。 3.特性① 高效性:催化效率很高,使反应速度很快
② 专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
③ 需要合适的条件(温度和pH值) → 温和性 → 易变性→特异性 。
酶的催化作用需要适宜的温度、pH值等,过酸、过碱、高温都会破坏酶分子结构。低温也会影响酶的活性,但不破坏酶的分子结构。 图V 例 酶浓度 解析 在底物足够,其他因素固定的条件下,酶促反应的速度与酶浓度V 底物浓度S 在S在一定范围内,V随S增加而加快,近乎成正比;当S很大且达到一定限度时,V也达到一个最大值,此时即使再 V 温度 在一定温度范围内V随T的升高而加快在一定条件下,每一种酶在某一温度时活力最大,称最适温度;当温度升高到一定限度时,V反而8
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