第一節(jié) 真核細胞一、質膜
細胞表面的一層單位膜,特稱為質膜(plasmolemma;plasma membrane)。真核細胞除了具有質膜、核膜外,發(fā)達的細胞內(nèi)膜形成了許多功能區(qū)隔。由膜圍成的各種細胞器,如核膜、內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體、線粒體、葉綠體、溶酶體等。在結構上形成了一個連續(xù)的體系,稱為內(nèi)膜系統(tǒng)(endomembrane system)。內(nèi)膜系統(tǒng)將細胞質分隔成不同的區(qū)域,即所謂的區(qū)隔化(compartmentalization)。區(qū)隔化是細胞的高等性狀,它不僅使細胞內(nèi)表面積增加了數(shù)十倍,各種生化反應能夠有條不紊地進行,而且細胞代謝能力也比原核細胞大為提高。
二、細胞核
細胞核(nucleus)是細胞內(nèi)最重要的細胞器,核表面是由雙層膜構成的核被膜(nuclear envelope),核內(nèi)包含有由DNA和蛋白質構成的染色體(chromosome)。間期染色體結構疏松,稱為染色質(chromatin);有絲分裂過程中染色體凝縮變短,稱為染色體。其實染色質與染色體只是同一物質在不同細胞周期的表現(xiàn)。染色體的數(shù)目因物種而異,有的如蕨類植物Ophioglossum reticulum的染色體數(shù)多達1260個;有的如馬蛔蟲 Ascaris megalocephala 只有兩條染色體。核內(nèi)1至數(shù)個小球形結構,稱為核仁(nucleolus)。
三、細胞質
存在于質膜與核被膜之間的原生質稱為細胞質(cytoplasm),細胞之中具有可辨認形態(tài)和能夠完成特定功能的結構叫做細胞器(organelles)。除細胞器外,細胞質的其余部分稱為細胞質基質(cytoplasmic matrix)或胞質溶膠(cytosol),其體積約占細胞質的一半。細胞質基質并不是均一的溶膠結構,其中還含有由微管、微絲和中間纖維組成的細胞骨架結構。
(一)細胞質基質的功能:
1) 具有較大的緩沖容量,為細胞內(nèi)各類生化反應的正常進行提供了相對穩(wěn)定的離子環(huán)境。
2) 許多代謝過程是在細胞基質中完成的,如①蛋白質的合成、②核酸的合成、③脂肪酸合成、④糖酵解、⑤磷酸戊糖途徑、⑥糖原代謝、⑦信號轉導。
3) 供給細胞器行使其功能所需要的一切底物。
4) 細胞骨架參與維持細胞形態(tài),做為細胞器和酶的附著點,并與細胞運動、物質運輸和信號轉導有關。
5) 控制基因的表達與細胞核一起參與細胞的分化,如卵母細胞中不同的mRNA定位于細胞質不同部位,卵裂是不均等的。
6) 參與蛋白質的合成、加工、運輸、選擇性降解。
(二)主要細胞器
1. 內(nèi)質網(wǎng)(endoplasmic reticulum):由膜圍成一個連續(xù)的管道系統(tǒng)。;粗面內(nèi)質網(wǎng)(rough endoplasmic reticulum,RER),表面附有核糖體,參與蛋白質的合成和加工;光面內(nèi)質網(wǎng)(smooth endoplasmic reticulum,SER)表面沒有核糖體,參與脂類合成。
2. 高爾基體(Golgi body;Golgi apparatus):由成摞的扁囊和小泡組成,與細胞的分泌活動和溶酶體的形成有關。
3. 溶酶體(lysosome):動物細胞中行細胞內(nèi)消化作用的細胞器,含有多種酸性水解酶。
4. 線粒體(mitochondrion):由雙層膜圍成的與能量代謝有關的細胞器,主要作用是通過氧化磷酸化合成ATP。
5. 葉綠體(chloroplast):植物細胞中與光合作用有關的細胞器,由雙層膜圍成。
6. 細胞骨架(cytoskeleton):由微管、微絲和中間絲構成與細胞運動和維持細胞形態(tài)有關。
7. 中心粒(centriole):位于動物細胞的中心部位,故名,由相互垂直的兩組9+0三聯(lián)微管組成。中心粒加中心粒周物質稱為中心體(centrosome)。
8. 微體(microbody):由單層單位膜圍成的小泡狀結構,含有多種氧化酶,與分解過氧化氫和乙醛酸循環(huán)有關。
圖3-1動物細胞的的結構 圖片來自.au
高一生物內(nèi)容構成 一、比較原核與真核細胞(多樣性) 二、生命系統(tǒng)的層次性 細胞 組織 器官 系統(tǒng) 個體 (單細胞) 種群 群落 生態(tài)系統(tǒng) 生物圈 三、細胞學說內(nèi)容(統(tǒng)一性) ○理論思維和科學實驗的結合:施來登、施旺 1. 細胞是一個有機體,一切動植物都由細胞發(fā)育而來,并由細胞和細胞產(chǎn)物所構成。
2. 細胞是一個相對獨立的單位,既有它自己的生命,又對與其他細胞共同組成的整體的生命起作用。3. 新細胞可以從老細胞中產(chǎn)生。
○在修正中前進:細胞通過分裂產(chǎn)生新的細胞。 注:現(xiàn)代生物學的三大基石 1.1838—1839年 細胞學說 2.1859年 達爾文 進化論 3.1866年 孟德爾 遺傳學 四、結論 除病毒以外,細胞是生物體結構和功能的基本單位,也是地球上最基本的生命系統(tǒng)。
(二)組成細胞的分子 基本:C、H、O、N (90%) 大量:C、H、O、N、P、S、(97%)K、Ca、Mg 元素 微量:Fe、Mo、Zn、Cu、B、Mo等 (20種) 最基本:C,占干重的48.4%,生物大分子以碳鏈為骨架 物質 說明生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性。 基礎 水:主要組成成分;一切生命活動離不開水 無機物 無機鹽:對維持生物體的生命活動有重要作用 化合物 蛋白質:生命活動(或性狀)的主要承擔者/體現(xiàn)者 核酸:攜帶遺傳信息 有機物 糖類:主要的能源物質 脂質:主要的儲能物質 一、蛋白質 (占鮮重7-10%,干重50%) 結構 元素組成 C、H、O、N,有的還有P、S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I等 單體 氨基酸 (約20種,必需8種,非必需12種) 化學結構 由多個氨基酸分子脫水縮合而成,含有多個肽鍵的化合物,叫多肽。
多肽呈鏈狀結構,叫肽鏈。一個蛋白質分子含有一條或幾條肽鏈。
高級結構 多肽鏈形成不同的空間結構,分二、三、四級。 結構特點 由于組成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目、排列次序不同,于是肽鏈的空間結構千差萬別,因此蛋白質分子的結構是極其多樣的。
功能 ○蛋白質的結構多樣性決定了它的特異性/功能多樣性。 1. 構成細胞和生物體的重要物質:如細胞膜、染色體、肌肉中的蛋白質; 2. 有些蛋白質有催化作用:如各種酶; 3. 有些蛋白質有運輸作用:如血紅蛋白、載體蛋白; 4. 有些蛋白質有調節(jié)作用:如胰島素、生長激素等; 5. 有些蛋白質有免疫作用:如抗體。
1. 每種氨基酸至少都含有一個氨基和一個羧基連同一碳原子上; 2. 各種氨基酸的區(qū)別在于R基的不同。 計算 ○由N個aa形成的一條肽鏈圍成環(huán)狀蛋白質時,產(chǎn)生水/肽鍵 N 個; ○N個aa形成一條肽鏈時,產(chǎn)生水/肽鍵 N-1 個; ○N個aa形成M條肽鏈時,產(chǎn)生水/肽鍵 N-M 個; ○N個aa形成M條肽鏈時,每個aa的平均分子量為α,那么由此形成的蛋白質 的分子量為 N*α-(N-M)*18 ; 二、核酸 一切生物的遺傳物質,是遺傳信息的載體,是生命活動的控制者。
元素組成 C、H、O、N、P等 分類 脫氧核糖核酸(DNA雙鏈) 核糖核酸(RNA單鏈) 單體 成分 磷酸 H3PO4 五碳糖 脫氧核糖 核糖 含氮 堿基 A、G、C、T A、G、C、U 功能 主要的遺傳物質,編碼、復制遺 傳信息,并決定蛋白質的合成 將遺傳信息從DNA傳遞給 蛋白質。 存在 主要存在于細胞核,少量在線粒 體和葉綠體中。
甲基綠 主要存在于細胞質中。吡羅紅 △ 每一個單體都以若干個相連的碳原子構成的碳鏈為基本骨架,由許多單體連接成多聚體。
三、糖類和脂質 元素 類別 存在 生理功能 糖類 C、H、O 單糖 核糖C5H10O5 主細胞質 核糖核酸的組成成分; 脫氧核糖C4H10O5 主細胞核 脫氧核糖核酸的組成成分; 六碳糖:葡萄糖 C6H12O6、果糖等 主細胞質 是生物體進行生命活動的重要能源物質(70%以上); 二糖 C12H22O11 麥芽糖、蔗糖 植物 乳糖 動物 多糖 淀粉、纖維素 植物 (細胞壁的組成成分), 重要的儲存能量的物質; 糖原(肝、?。?動物 脂質 C、H、O 有的 還有N、P 脂肪 動、植物 儲存能量、維持體溫恒定; 類脂/磷脂 腦、豆 構成生物膜的重要成分; 固醇 膽固醇 動物 動物的重要成分; 性激素 促性器官發(fā)育和第二性征; 維生素D 促進鈣、磷的吸收和利用; △ 組成生物體的任何一種化合物都不能夠單獨地完成某一種生命活動,而只有按照一定的方式有機地組織起來,才能表現(xiàn)出細胞和生物體的生命現(xiàn)象。細胞就是這些物質最基本的結構形式。
四、鑒別實驗 試劑 成分 實驗現(xiàn)象 常用材料 蛋白質 雙縮脲 A: 0.1g/mL NaOH 紫色 大豆 雞蛋 B: 0.01g/mL CuSO4 脂肪 蘇丹Ⅲ 橘黃色 花生 還原糖 班氏(加熱) 磚紅色沉淀 蘋果、梨、白蘿卜 淀粉 碘液 I2 藍色 馬鈴薯 ○具有還原性的糖:葡萄糖、麥芽糖、果糖 五、無機物 存在方式 生理作用 水 結合水4.5% 自由水95% 部分水和細胞中 其他物質結合。 細胞結構的組成成分。
絕大部分的水以 游離形式存在,可以自由流動。 1.細胞內(nèi)的良好溶劑; 2.參與細胞內(nèi)許多生物化學反應; 3.水是細胞生活的液態(tài)環(huán)境; 4.水的流動,把營養(yǎng)物質運送到細胞,并把廢物運送到排泄器官或直接排出; 無機鹽 多數(shù)以離子狀態(tài)存,如K+、Ca2+、Mg2+、Cl--、PO2+等 1.細胞內(nèi)某些復雜化合物的重要組成部分,如Fe2+是血紅蛋白的主要成分; 2.持生物體的生命活動,細胞的形態(tài)和功能; 3.維持細胞的滲透壓和。
細胞的基本結構 在光學顯微鏡下觀察植物的細胞,可以看到它的結構分為下列四個部分 1.細胞壁 位于植物細胞的最外層,是一層透明的薄壁.它主要是由纖維素組成的,孔隙較大,物質分子可以自由透過.細胞壁對細胞起著支持和保護的作用. 2.細胞膜 細胞壁的內(nèi)側緊貼著一層極薄的膜,叫做細胞膜.這層由蛋白質分子和脂類分子組成的薄膜,水和氧氣等小分子物質能夠自由通過,而某些離子和大分子物質則不能自由通過,因此,它除了起著保護細胞內(nèi)部的作用以外,還具有控制物質進出細胞的作用:既不讓有用物質任意地滲出細胞,也不讓有害物質輕易地進入細胞. 細胞膜在光學顯微鏡下不易分辨.用電子顯微鏡觀察,可以知道細胞膜主要由蛋白質分子和脂類分子構成.在細胞膜的中間,是磷脂雙分子層,這是細胞膜的基本骨架.在磷脂雙分子層的外側和內(nèi)側,有許多球形的蛋白質分子,它們以不同深度鑲嵌在磷脂分子層中,或者覆蓋在磷脂分子層的表面.這些磷脂分子和蛋白質分子大都是可以流動的,可以說,細胞膜具有一定的流動性.細胞膜的這種結構特點,對于它完成各種生理功能是非常重要的. 3.細胞質 細胞膜包著的黏稠透明的物質,叫做細胞質.在細胞質中還可看到一些帶折光性的顆粒,這些顆粒多數(shù)具有一定的結構和功能,類似生物體的各種器官,因此叫做細胞器.例如,在綠色植物的葉肉細胞中,能看到許多綠色的顆粒,這就是一種細胞器,叫做葉綠體.綠色植物的光合作用就是在葉綠體中進行的.在細胞質中,往往還能看到一個或幾個液泡,其中充滿著液體,叫做細胞液.在成熟的植物細胞中,液泡合并為一個中央液泡,其體積占去整個細胞的大半. 細胞質不是凝固靜止的,而是緩緩地運動著的.在只具有一個中央液泡的細胞內(nèi),細胞質往往圍繞液泡循環(huán)流動,這樣便促進了細胞內(nèi)物質的轉運,也加強了細胞器之間的相互聯(lián)系.細胞質運動是一種消耗能量的生命現(xiàn)象.細胞的生命活動越旺盛,細胞質流動越快,反之,則越慢.細胞死亡后,其細胞質的流動也就停止了. 除葉綠體外,植物細胞中還有一些細胞器,它們具有不同的結構,執(zhí)行著不同的功能,共同完成細胞的生命活動.這些細胞器的結構需用電子顯微鏡觀察.在電鏡下觀察到的細胞結構稱為亞顯微結構. ①線粒體 呈線狀、粒狀,故名.在線粒體上,有很多種與呼吸作用有關的顆粒,即多種呼吸酶.它是細胞進行呼吸作用的場所,通過呼吸作用,將有機物氧化分解,并釋放能量,供細胞的生命活動所需,所以有人稱線粒體為細胞的“發(fā)電站”或“動力工廠”. ②葉綠體 葉綠體是綠色植物細胞中重要的細胞器,其主要功能是進行光合作用.葉綠體由雙層膜、類囊體和基質三部分構成.類囊體是一種扁平的小囊狀結構,在類囊體薄膜上,有進行光合作用必需的色素和酶.許多類囊體疊合而成基粒.基粒之間充滿著基質,其中含有與光合作用有關的酶.基質中還含有DNA. ③內(nèi)質網(wǎng) 內(nèi)質網(wǎng)是細胞質中由膜構成的網(wǎng)狀管道系統(tǒng)廣泛的分布在細胞質基質內(nèi).它與細胞膜相通連,對細胞內(nèi)蛋白質等物質的合成和運輸起著重要作用. 內(nèi)質網(wǎng)有兩種:一種是表面光滑的;另一種是上面附著許多小顆粒狀的.內(nèi)質網(wǎng)增大了細胞內(nèi)的膜面積,膜上附著這許多酶,為細胞內(nèi)各種化學反應的正常進行提供了有利條件. ④高爾基體 高爾基體普遍存在于植物細胞和動物細胞中.一般認為,細胞中的高爾基體與細胞分泌物的形成有關,高爾基體本身沒有合成蛋白質的功能,但可以對蛋白質進行加工和轉運.植物細胞分裂時,高爾基體與細胞壁的形成有關. ⑤核糖體 核糖體是橢球形的粒狀小體,有些附著在內(nèi)質網(wǎng)膜的外表面,有些游離在細胞質基質中,是合成蛋白質的重要基地. ⑥中心體 中心體存在于動物細胞和某些低等植物細胞中,因為它的位置靠近細胞核,所以叫中心體.每個中心體由兩個互相垂直排列的中心粒及其周圍的物質組成. 動物細胞的中心體與絲分裂有密切關系. ⑦液泡 液泡是植物細胞中的泡狀結構.成熟的植物細胞中的液泡很大,可占整個細胞體積的90%.液泡的表面有液泡膜.液泡內(nèi)有細胞液,其中含有糖類、無機鹽、色素和蛋白質等物質,可以達到很高的濃度.因此,它對細胞內(nèi)的環(huán)境起著調節(jié)作用,可以使細胞保持一定的滲透壓,保持膨脹的狀態(tài). ⑧溶酶體 溶酶體是細胞內(nèi)具有單層膜囊狀結構的細胞器.其內(nèi)含有很多種水解酶類,能夠分解很多物質. 4.細胞核 細胞質里含有一個近似球形的細胞核,是由更加黏稠的物質構成的.細胞核通常位于細胞的中央,成熟的植物細胞的細胞核,往往被中央液泡推擠到細胞的邊緣.細胞核中有一種物質,易被洋紅、蘇木精等堿性染料染成深色,叫做染色質.生物體用于傳種接代的物質即遺傳物質,就在染色質上.當細胞進行有絲分裂時,染色質就變化成染色體. 由膜包圍著含有細胞核(或擬核)的原生質所組成, 是生物體的結構和功能的基本單位, 也是生命活動的基本單位.細胞能夠通過分裂而增殖,是生物體個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育的基礎.細胞或是獨立的作為生命單位, 或是多個細胞組成細胞群體或組織、或器官和機體;細胞還能夠進行分裂和繁殖;細胞是遺傳的基本單位,并具有遺傳的全能性(植物),動物細胞核也有全能。
第一章:人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)
1、體液:體內(nèi)含有的大量以水為基礎的物體。
細胞內(nèi)液(2/3)
體液 細胞外液(1/3):包括:血漿、淋巴、組織液等
2、體液之間關系:
血漿
細胞內(nèi)液 組織液 淋巴
3、內(nèi)環(huán)境:由細胞外液構成的液體環(huán)境。
內(nèi)環(huán)境作用:是細胞與外界環(huán)境進行物質交換的媒介。
4、組織液、淋巴的成分和含量與血漿的相近,但又不完全相同,最主要的差
別在于血漿中含有較多的蛋白質,而組織液和淋巴中蛋白質含量較少
5、細胞外液的理化性質:滲透壓、酸堿度、溫度。
6、血漿中酸堿度:7.35---7.45
調節(jié)的試劑:緩沖溶液: NaHCO3/H2CO3 Na2HPO4/ NaH2PO4
7、人體細胞外液正常的滲透壓:770kPa、正常的溫度:37度
8、穩(wěn)態(tài):正常機體通過調節(jié)作用,使各個器官、系統(tǒng)協(xié)調活動、共同維持內(nèi)
環(huán)境的相對穩(wěn)定的狀態(tài)。
內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)指的是內(nèi)環(huán)境的成分和理化性質都處于動態(tài)平衡中
9、穩(wěn)態(tài)的調節(jié):神經(jīng) 體液 免疫共同調節(jié)
內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的意義:內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機體進行正常生命活動的必要條件
第二章;動物和人體生命活動的調節(jié)
1、神經(jīng)調節(jié)的基本方式:反射
神經(jīng)調節(jié)的結構基礎:反射弧
反射?。焊惺芷鳌鷤魅肷窠?jīng)(有神經(jīng)節(jié))→神經(jīng)中樞→傳出神經(jīng)→效應器(還包括肌肉和腺體)
神經(jīng)纖維上 雙向傳導 靜息時外正內(nèi)負
靜息電位 → 刺激 → 動作電位→ 電位差→局部電流
2、興奮傳導
神經(jīng)元之間(突觸傳導) 單向傳導
突觸小泡(遞質)→ 突觸前膜→突觸間隙→ 突觸后膜(有受體)→產(chǎn)生興奮或抑制
3、人體的神經(jīng)中樞:
下丘腦:體溫調節(jié)中樞、水平衡調節(jié)中樞、生物的節(jié)律行為
腦干:呼吸中樞
小腦:維持身體平衡的作用
大腦:調節(jié)機體活動的最高級中樞
脊髓:調節(jié)機體活動的低級中樞
4、大腦的高級功能:除了對外界的感知及控制機體的反射活動外,還具有語言、學習、記憶、和思維等方面的高級功能。
大腦S區(qū)受損會得運動性失語癥:患者可以看懂文字、聽懂別人說話、但自己不會講話
5、激素調節(jié):由內(nèi)分泌器官(或細胞)分泌的化學物質進行調節(jié)
激素調節(jié)是體液調節(jié)的主要內(nèi)容,體液調節(jié)還有CO2的調節(jié)
6、人體正常血糖濃度;0.8—1.2g/L
低于0.8 g/L:低血糖癥 高于1.2 g/L;高血糖癥、嚴重時出現(xiàn)糖尿病。
7、人體血糖的三個來源:食物、肝糖原的分解、非糖物質的轉化
三個去處:氧化分解、合成肝糖原肌糖原、轉化成脂肪蛋白質等
8、血糖平衡的調節(jié)
血糖濃度升高
胰島素 胰高血糖素
(胰島B細胞分泌) (胰島A細胞分泌)
血糖濃度降低
必修一的: 1組成生物體的物質基礎: 化學元素:種類,作用 化合物:化學元素組成,分類,作用,重點是蛋白質的計算問題 2組成生物體的結構基礎——細胞 細胞的結構和功能:物質跨膜運輸,八種細胞器的分布結構成分功能 細胞的生命歷程:有絲分裂各時期的特點,尤其是中期和后期,染色體及DNA數(shù)量變化曲線;細胞分化衰老凋亡癌變特征機理 3細胞內(nèi)的能量變化 光合作用,呼吸作用,過程及影響因素,二者的聯(lián)系,酶和ATP 4實驗 高倍顯微鏡的使用,生物體內(nèi)還原糖,脂肪,蛋白質的鑒定,遺傳物質細胞器細胞質環(huán)流的觀察,根尖分生區(qū)有絲分裂的觀察,酶的高效性專一性,葉綠體色素的提取和分離。
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